JPH0374321B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械製造工場で円筒の内径を直接測
定したり、あるいは公差を調整するための内径測
定装置に関する。

〔従来の技術とその課題〕

内径測定装置は、一般に、３つの径方向のスリ
ツトをその外周端部に一定間隔に設けた筒状体
と、測定円筒の内壁面と接触する点接触式触子を
備えたレバーの形をなし、３つのスリツトに径方
向に回動自在に取り付けられた３つの測定指と、
筒状体の軸方向の孔にスライド自在に取り付けら
れた棒と、前記棒の先端に固定され、周りを３つ
の測定指に囲まれ、かつその測定指を弾性機構に
より押圧する、測定指を広げるための中央止め具
と、棒と中央止め具の組立体を軸方向に付勢す
る、３つの測定指を広げるためのばねと、このば
ねを逆の方向に作用させる手動操作部材と、棒の
移動量を、この移動量を表す電気信号に変換する
ための移動量測定トランスデユーサと、前記移動
量を表す信号を３つの点接触用触子によつて定め
られる円の径を表す測定信号に変換するための複
数の素子からなる電子処理回路と、測定信号を表
示するための表示装置とからなる。

この種の公知の装置としては、例えば、スイス
特許第584088号に示された測定機用芯出し測定ヘ
ツドがある。この装置では、測定の際に点接触式
の３つの触子によつて形成される平面を、測定し
ようとする円筒の軸心と垂直の状態に保持する必
要がある。これは測定した内径の正確さを確保す
るためである。このために、この公知の装置では
モールスコーンを芯出し機の主軸に固定させて、
内径に対する方向を得るようにしている。この装
置は芯出し作業には向いているが、測定に関して
は時間がかかるために実用性がうすい。なぜな
ら、この装置では測定しようとする内径を有する
工作物を機械の上に固定させ、次にこの工作物を
測定装置に対して相対変位をさせ、触子が示す円
の軸と内径の軸とを一致させる必要があるからで
ある。さらに、接触し合うものが弾性体であつた
り、とりわけ器具と測定しようとする内径の本体
とを固定した機械部品が多くあつたりするから、
この芯出し作業では理論上の２つの軸が完全に一
致するかどうか確定的でなく、精密測定の場合に
はこれは許されない。

また、日本特許出願昭和50年第34850号に開始
されている芯だし機との併用で用いられる内径測
定装置では、ストレインゲージが３つある点接触
式触子のそれぞれと連結されている。このように
して３つの触子から受けるひずみをバランスさせ
ることにより上で述べた軸の一致を可能としてい
る。しかし、この装置では、測定値に信頼性はあ
るものの、作業工程が複雑であり、一段と作業ス
ピードが落ちかつ費用がかかる。

３つの点接触式触子を備え、操作を完全に手動
で内径の測定を行なうマイクロメータも公知であ
る。アメリカ特許第2302355号で開示されたこの
マイクロメータではトランスデユーサが機械式
で、微調整用ビスと目盛りの付いたドラムを備え
ており、この微調整用ビスにより触子が働くよう
になつている。先に挙げた２つの装置と比較すれ
ば、この装置の利点は明らかに構造が簡単であ
る、即ち芯出し機を用いなくても測定ができると
いう点にある。しかし簡単であるということは反
面、装置の軸と測定しようとする内径の軸とを合
わせる芯出し手段が全くないために操作が難し
く、信頼性に欠ける。

そこで、本発明は、芯出しを行うことなく正確
に内径の測定を行うことができる内径測定装置を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の課題を解決するために、端部
外周上に３つの径方向スリツト４を一定間隔に設
けた筒状体１と、これら３つのスリツトに径方向
に回動自在に取り付けられ、測定円筒の内壁面に
接触する点接触式触子１３を備えたレバー状の３
つの測定指１２と、筒状体１の軸方向の孔６にス
ライド自在に取り付けられた棒１４と、棒１４の
先端に固定され、周りを３つの測定指１２に囲ま
れかつその測定指１２を弾性機構により押圧す
る、測定指１２を広げるための中央止め具１５
と、３つの測定指１２を広げるように、棒１４と
中央止め具１５との組立体を軸方向に付勢するば
ね１９と、このばね１９を逆の方向に作用させる
手動操作部材２０と、棒１４の移動量を、この移
動量を表す電気信号に変換するための移動量測定
用トランデユーサ２２と、前記移動量を表す信号
を３つの点接触式触子１３によつて定められる円
の径を表す測定信号に変換するための複数の素子
からなる電子処理回路２５と、測定信号を表示す
るための表示装置３９を備えた内径測定装置にお
いて、前記電子処理回路２５が、移動量測定用ト
ランスデユーサ２２に接続された、測定信号の最
小値を記憶するための最小値用メモリ３１と、測
定の開始を制御するためのスイツチ３２とを備え
る構成としたのである。

〔作用〕

上記の構成を採用することにより、円筒の内径
を測定する際に、手動操作部材２０を操作して測
定指１２を縮径させた状態で測定対象である円筒
内に挿入し、次に、手動操作部材２０を解除して
ばね１９の付勢力により測定指１２を拡開し、点
接触式触子１３を円筒の内壁面に接触させた状態
で、スイツチ３２を作動させると共に、装置全体
を種々の方向に傾け、これによつて得られる測定
信号の最小値が表示装置３９に表示される。

このようにして得られる測定信号の最小値は、
円筒の正しい内径を示している。すなわち、３つ
の点接触式触子１３によつて形成される円が、測
定される円筒の内壁面に対して傾いた状態にある
と、その円の径は円筒の軸心に対して垂直な面の
径よりも大きくなる。換言すれば、円筒の内径
は、軸心に対して垂直な面の径が最も小さく、こ
れが正しい内径である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。

内径測定装置１は、２つの部材２，３からなる
筒状体１を備えている。

筒状体の前方部分２には３つの径方向のスリツ
ト４が筒状体の外周上に互いに角度が120°の間隔
で配置され、円錐台の形をした開口５が外に向つ
て口を広げ、軸方向の孔６が第１の支承部７を保
持している。筒状体１の後方部分３は、２つのチ
ヤンバー８と９が第２の支承部１１を保持した壁
１０により分けられている。円錐台状の開口５と
孔６と２つの支承部７と１１とは同軸上にある。

反り返つたレバーの形をし、球状の触子１３を
備えた３つの測定指１２は３つのスリツト４に取
り付けられ、各スリツト４に保持された軸上で径
方向に回動し得るようになつている。３つの測定
指の内面は筒状本体の軸方向の孔６の軸方向にふ
くれた円弧を描いている。

軸方向の孔６には筒状の棒１４がスライド自在
に取り付けられており、この棒１４の先端には外
に向つて開いた円錐台の形をした中央止め具１５
が３つの測定指１２に囲まれ保持されていて、そ
の円錐台の壁は３つの測定指１２がずつと広がつ
て行く時に測定指１２の円弧状の内側面と正接す
るように一定の角度をもつて伸びている。

各測定指１２は薄い板ばね１６によつて中央止
め具１５に押圧されており、このばね１６は測定
指１２に固定され、測定指１２が設けられたスリ
ツト４の後壁に支えられている。

中央止め具１５とは反対側の棒１４の端部には
半径方向に回動させる回動軸１８を保持した継手
１７が設けられている。

コイルばね１９は筒状体１の後部３の壁１０と
継手１７との間にあつて棒１４に取り付けられて
いて、測定指１２を円錐形の中央止め具１５によ
つて拡開する働きがある。

棒１４により保持された継手１７の回動軸１８
にはばね１９とは逆向きの作用をする手動操作部
材を構成するレバー２０が取り付けられており、
レバー２０の一方の端部は筒状体１の後部分の壁
に連結され、もう一方の端部は操作部分あり、径
方向のスリツト２１を介して筒状体１の外側に出
ている。

従つて、レバー２０をばね１９の作用とは逆向
きの方向に作動させることにより、測定指１２が
縮径し、反対にレバーをゆるめると、測定指１２
が拡開するようになつている。

筒状体１の後部分３の第１チヤンバー８には抵
抗型の移動量測定用トランスデユーサ２２が取り
付けられており、そのスライダは棒１４に固定さ
れた継手２３に取り付けられ、その出力電気信号
はアナログで筒状体１内での１４の変位状態を示
す。

筒状体１の後部分は給電及び電子処理回路２５
を備えたケーシング２４に接続されており、この
電子処理回路２５は移動量測定用トランスデユー
サ２２から送られてきた移動量のアナログ信号に
基づき３つの点接触式触子１３によつて形成され
る円の直径を示す測定値に変換する部材から成つ
ているが、この測定値はこの回路の表示用部材の
向いにあるケーシング２４の窓２６を通して表示
される。

電子処理回路２５（第２図ブロツク図）は、１
部がコンパレータ２７とデジタル−アナログ変換
器２５と、プロセツサ２９と補正用メモリ３０と
によつて構成された、移動量測定用トランスデユ
ーサ２２が供給する信号を処理する部材から成
り、もう１部が最小値用メモリ３１と測定開始用
スイツチ３２とにより構成されていることを特徴
とする２つの部材から成つている。オン−オフス
イツチ３５の調整によりバツテリ３４が供給する
電力を、作動用電圧に変換する変換器３３にデジ
タル信号を供給してこの回路を作動させる。

移動量測定用トランスデユーサ２２はキヤパシ
タ３６とスイツチ３８に制御されるコンパレータ
３７とから成る最小値用メモリ３１を介してコン
パレータ２７の入力側に接続されているが、コン
パレータ２７の第２の入力側はデジタル−アナロ
グ変換器２８に接続され、またこのコンパレータ
２７の出力側はプロセツサ２９に接続されてい
る。このプロセツサはデジタル−アナログ変換器
２８と、補正用メモリ３０と、測定値表示部材３
９が夫々に接続されている。

最小値用メモリ３１は電線４０を介して移動量
測定用トランスデユーサ２２に接続され、測定開
始スイツチ３２はレバー２０により制御される。
このためにスイツチとレバーは回路を閉じる機械
式リレーを介して接続されているが、このレバー
はばね１９によつてゆるめられたり、押されたり
する。

補正用メモリ３０は例えはEPROMタイプのも
ので機械式伝達における中央止め具１５から測定
指１２への運動の変換により生じる誤差といつた
直線性誤差や、製造とか測定システムといつたも
のの誤差を補正する機能を備えている。

レバー２０が暖められ、触子１３が測定しよう
とする内径の壁と接触する間に測定開始のスイツ
チが入らないようにするために、この回路にはタ
イマー（図示省略）を設けてあるが、このタイマ
ーはこれにプロセツサが用いられているのでプロ
グラミングを繰り返し行なうための常套手段であ
る。例えば前記スイツチに連結された待ちループ
のようなものであつてもよい。

この回路ではコンパレータ２７は最小値用メモ
リ３１から発した最小値とデジタル−アナログ変
換器２８の出力側の値とを比較する。プロセツサ
２９は逐次近似することによりこれらの２つの信
号が同一となるまで処理操作を行う。プロセツサ
２９の出力側のデジタル信号は従つて最小値用メ
モリ３１によつて補正され、供給された最小値と
対応し、表示部３９が示したこの値はすでに述べ
た作業工程により、かつすでに述べた理由により
測定された内径の値となる。

この電子処理回路や本装置を構成する機械部材
を本発明の範囲から逸脱することなく変形するこ
とはもちろんできる。

上記のように、この電子処理回路が最小値メモ
リや測定開始スイツチから成つておれば、指針付
目盛盤式遠隔用表示器を備えた絶対測定ではなく
比較測定用の装置を使用した場合のように、この
回路に使用する移動量測定用トランスデユーサ２
２は抵抗タイプに代えて誘導タイプ、容量タイプ
または増分タイプでも適合するし、また必要とす
る出力測定信号はデジタルでなくアングロタイプ
でも適合する。

本実施例では、電子回路を設けることは経済的
に有利である。しかし、アンログ−デジタル処理
装置ならコンパレータなしでも同じ機能をするが
費用が高くつく。

電子回路は筒状体１と連結したケーシング２４
内に取り付けられている。この回路を設けたこと
によつて、もし必要なら異つた容量をもつたいろ
いろの測定用ヘツドを同じケーシング上に取り付
けることができるという利点がある。

この場合、各測定用ヘツドは独自の補正用メモ
リを備えており、その補正用メモリは例えば筒状
体１の後のチヤンバ９内に収容されている。しか
し電子回路は離れたところにあるケーシングに納
めて、連結線を介して筒状体１に接続するように
する。

機械式部材について説明すると、中央止め具１
５の代りに然るべきカムを用いることにより棒１
４と触子１３の間の機械式伝達の直線性を確保す
ることができる。この際、機械的精度は犠牲にな
るが、直線性の欠陥の補正は補正メモリ３０によ
つて簡単にできるので精度は望まなくてもよい。

触子１３を保持する測定指１２はその屈曲部に
連結されている曲つたレバーの形とすることがで
き。そうすると触子と向い合つた屈曲部分は棒１
４の先端に固定された簡単な板の全面に押圧され
ることになる。この実施例として挙げた構成によ
れば中央止め具１５と測定指１２との接触点は触
子１３に近づくという利点があるが測定指１２の
柔軟性が測定の信頼性に及ぼす効果は限定され
る。

この実施例として挙げた構成はこれを実施した
場合、高度な機械的精度を必要としないと云う利
点もある。なぜなら、測定指１２が変位する間、
中央止め具１５が回路しないことと、触子の平面
が測定しようとする内径の平面内に簡単に通るこ
とによつて測定の信頼性が確保されることから、
測定指１２の位置に対する中央止め具の芯出しが
完全に行われることも、中央止め具１５の軸が触
子１３の平面と完全に垂直であることも少しも重
要でないからである。

最後に、測定開始スイツチをレバー２０により
作動させることには測定を行う操作を簡単にする
という実際的な利点があるが、押しボタンによつ
て手でスイツチを作動させることもできる。この
場合、スイツチのタイマーは不必要となり、作業
員がスイツチを入れるのはレバー２０が完全にゆ
るんだ状態になつてからでよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、内径測定装
置を測定対象である円筒に挿入して、装置全体を
種々の方向に傾けるという操作を行うだけで、芯
出し作業等の複雑な作業を行うことなく、円筒の
内径を正確に測定することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は機械部材のみを表示した第３図の断面
軸−に沿つた縦方向の断面図、第２図は電子
回路のブロツク図、第３図は前面図である。 １……筒状体、４……スリツト、６……孔、１
２……測定指、１３……点接触式触子、１４……
棒、１５……止め具、１６……弾性機構、１９…
…ばね、２０……手動操作部材、２２……移動量
測定用トランスデユーサ、２５……電子処理回
路、３１……最小値用メモリ、３２……測定開始
スイツチ、３９……表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 端部外周上に３つの径方向スリツト４を一定
   間隔に設けた筒状体１と、これら３つのスリツト
   に径方向に回動自在に取り付けられ、測定円筒の
   内壁面に接触する点接触式触子１３を備えたレバ
   ー状の３つの測定指１２と、筒状体１の軸方向の
   孔６にスライド自在に取り付けられた棒１４と、
   棒１４の先端に固定され、周りを３つの測定指１
   ２に囲まれかつその測定指１２を弾性機構により
   押圧する、測定指１２を広げるための中央止め具
   １５と、３の測定指１２を広げるように、棒１４
   と中央止め具１５との組立体を軸方向に付勢する
   ばね１９と、このばね１９を逆の方向に作用させ
   る手動操作部材２０と、棒１４の移動量を、この
   移動量を表す電気信号に変換するための移動量測
   定用トランスデユーサ２２と、前記移動量を表す
   信号を３つの点接触式触子１３によつて定められ
   る円の径を表す測定信号に変換するための複数の
   素子からなる電子処理回路２５と、測定信号を表
   示するための表示装置３９を備えた内径測定装置
   において、前記電子処理回路２５が、移動量測定
   用トランスデユーサ２２に接続された、測定信号
   の最小値を記憶するための最小値用メモリ３１
   と、測定の開始を制御するためのスイツチ３２と
   を備えることを特徴とする内径測定装置。 ２ 前記スイツチ３２が機械的連結手段４１を介
   して手動操作部材２０に接続されており、前記電
   子処理回路２５が、前記スイツチ３２の作動を遅
   らせるための同スイツチに連動したタイミング素
   子を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。