JPH0821702A - 円筒形状計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円筒物体の外表面の形状を測定する円筒形状
計測装置に関し、設置面積を少くし、正確な測定を行
う。 【構成】 負荷ロッド５には治具４を介して円筒試験体
１が固定され、ロッド５の外周には軸受固定円板６が固
定され、その周囲に回転円板１０が回転可能に設けられ
ている。回転円板１０には金具１２を介して駆動モータ
１１が取付けられゴムプーリー１８で固定円板６に接し
て回転円板１０を回転させる。円板１０には更に、角度
検出器１４と変位センサー２１が取付けられ、円板１０
と共に回転するので、回転角と円筒試験体１の円周外表
面の変位（凹凸）が連続して正確に測定され、演算処理
して形状計測がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円筒状物体の外表面の形
状を測定する円筒形状計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の円筒物の形状計測装置の正
面図、図７はそのＣ−Ｃ矢視図である。両図に示すよう
に、被測定物である円筒物０１の固定基部０７の周囲に
独立した形状計測装置を設置し、その形状を計測してい
た。即ち、回転歯車０２が軸受０３を介して固定円板０
４に回転可能に装着され、さらに同固定円板０４は、複
数個（図７では４個）の支持金物０５に取付けられ、こ
の支持金物０５は架台０６で固定基部０７に固定されて
いる。

【０００３】支持金物０５には駆動モータ011 が取付け
られ、その回転軸の歯車と回転歯車０２とがかみ合い、
回転歯車０２が駆動される。又、支持金物０５には角度
検出器014 が取付けられており、同歯車が駆動モータ01
1 で駆動された回転量、即ち、回転角度を検出するよう
になっている。又、同様に変位センサー021 が取付けら
れており、回転歯車０２を駆動モータ011 で回転させる
ことによって、被測定物である円筒物０１の周囲の形状
を測定することができる。即ち、駆動モータ011 の駆動
により変位センサー021 も回転歯車と共に円筒物０１の
周囲を回転し、同時にその回転角も角度検出器014 で検
出されるので、回転角と対応する円筒物０１の外表面の
形状（凹凸）が変位センサー021 で連続的なデータとし
て取得することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の円筒物の形状計
測装置には次のような課題がある。

【０００５】被測定物となる円筒状物体とは独立した別
個の形状計測装置を設置しなければならないため床面部
に設置する場所が必要である。これは逆に、被測定物の
周囲が形状計測装置設置により専有され、他の利用空間
が狭くなる。

【０００６】さらに、被測定物以外に計測装置を別に設
置できる床面が無い場合は、別途設置するための付帯設
備が必要となる。

【０００７】新規に設置する場合や、被測定物の交換等
により計測装置を動かしたりした場合には、計測装置の
軸芯と被測定物の軸芯が必ずしも一致しなく、再現性が
悪い。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、被測定物となる円筒物を固定する負
荷ロッドに軸受固定円板を取付け、その周囲に回転板を
設ける。回転板には角度検出器と変位センサーを取付
け、回転板の回転により円筒物外表面の変位を測定し、
角度検出データと共に演算処理装置に入力し、演算処理
して円筒物の形状を測定する構成とする。

【０００９】即ち、本発明は、（１）円筒物の断面外表
面の形状を測定する円筒形状計測装置において、前記円
筒物を固定する負荷ロッドと、同負荷ロッドの外周面に
固着する軸受固定円板と、前記負荷ロッドの周囲に設置
され回転可能な回転板と、同回転板に設置され、前記軸
受固定円板の周囲で同回転板に回転力を与える駆動モー
タと、前記回転板に設置された角度検出器と、前記回転
板に設置された変位センサーと、前記角度検出器及び変
位センサーにて検出した角度と変位のデータを演算処理
し、円筒物の外表面の形状計測結果を抽出する演算処理
装置とを有してなることを特徴とする円筒形状計測装置
を提供する。

【００１０】又、（２）前述の（１）の発明において、
前記駆動モータの回転力が、ゴムプーリで軸受固定円板
の外周面に接して伝えられることを特徴とする円筒形状
計測装置を提供する。

【００１１】更に、（３）前述の（１）の発明におい
て、前記変位センサーは、その位置を円筒物に対して上
下に移動可能であることを特徴とする円筒形状計測装置
も提供する。

【００１２】

【作用】本発明は前述のような手段により、（１）の発
明においては、駆動モータが駆動すると回転板が軸受固
定円板の外周で回転する。回転板の回転と共にこれに取
付けられている角度検出器が円筒物の周囲での回転板の
回転角を検出し、同時に変位センサーが円筒物周囲の外
表面の変位を検出し、これらデータが演算処理装置に入
力され、演算処理して円筒物の外表面の形状を連続的に
求めることができる。又、必要に応じて、これらの計測
した形状の結果を表示装置に表示することもできる。

【００１３】又、（２）の発明においては、駆動モータ
の回転力が軸受固定円板の外周に接して回転するゴムプ
ーリ−に伝達されるので、駆動モータが固定されている
回転板をスムーズに回転させることができる。

【００１４】更に、（３）の発明では、変位センサーの
取付けが円筒物の外表面の上下方向に、例えば、伸縮可
能な取付金具、あるいは複数の連続金具を接続し、金具
の数を調整する、等により、移動可能であるので、円筒
物の任意の位置での計測が容易になされるものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の第１実施例に係る円筒形
状計測装置の正面図、図２はそのＡ−Ａ矢視図、図３は
図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

【００１６】これらの図において、被測定物である円筒
試験体１は、試験体固定台２に固定治具３を介して設置
され、同試験体１は種々の実験に供するために負荷治具
４を介して図示していない材料試験機の負荷ロッド５に
装着される。負荷ロッド５には軸受固定円板６が図３に
示すように複数個の固定ビス７によって固定するように
設置されている。

【００１７】軸受固定円板６は円板部６ａと軸受挿入口
６ｂ，軸受固定ネジ６ｃを有した形状の構造となってい
る。軸受ベアリング８は軸受固定円板６の軸受挿入口６
ｂに挿入され、軸受固定金具９によって軸受固定円板６
に固定される。

【００１８】軸受ベアリング８の他端には回転円板１０
が回転可能に装着されている。回転円板１０の外観形状
は図２の第１実施例では角形となっているが、図４に示
す第２実施例のように円形でも可である。

【００１９】回転円板１０には、駆動モータ１１を図３
に示すように金具１２に取付けて、この金具１２を固定
ネジ１３で固定装着している。角度検出器１４も図１に
示すように同様に金具１５にて回転円板１０に装着され
ている。さらに、回転円板１０には変位センサー取付金
具１６が金具１７によって装着され、この取付金具１６
には複数の連結金具２０を介して変位センサー２１が装
着されている。

【００２０】この連結金具２０は、円筒試験体１の上下
方向に長さが調整可能として変位センサー２１の位置を
高さ方向に動かし、同筒試験体１の任意の箇所の変形を
計測できるように構成されている。調整の手段として
は、上下に伸縮するアーム、あるいは複数の金具の連
結、等、振動、等に耐える構造であれば良い。

【００２１】なお、試験体固定治具２上面には、所定の
円周上に複数の突起を形成しておき（これは図示してい
ない）、各種の試験体を取り替える時、試験体の中心が
略負荷ロッドの中心に一致するようにすれば、各種形状
の試験体の取りつけを簡素化することができる。

【００２２】駆動モータ１１には、ゴムプーリー１８が
装着され、軸受固定円板６の円板部６ａに接圧されてい
る。同様に角度検出器１４もゴムプーリー１９によって
軸受固定円板６の円板部６ａに接圧されている。

【００２３】図４は図１におけるＡ−Ａ矢視図であり、
本発明の第２実施例である。前述のように、本第２実施
例では、第１実施例と比べ、回転円板が１０の角形から
１０′の円形に変わったもので、その他の構成は第１実
施例と同じものである。

【００２４】次に、図５は変位センサー２１の説明図
で、一般的な変位センサーは非接触式センサーで、図示
のように変位センサー２１と被測定物の円筒試験体１と
の基準距離（Ｌ）＝０として、変位センサー２１の測定
範囲（例えば、±１０ｍｍ）内の距離変動を電圧（例え
ば、ＤＣ±１０Ｖ）として出力するものである。

【００２５】図６は形状計測の原理の説明図であり、駆
動モータ１１で回転円板１０を回転させると、これに取
付けられている変位センサー２１が回転し、同センサー
２１は回転軌道線２２に沿って回転する。回転と共に変
位センサー２１には被測定物である円筒試験体１の基準
距離の仮想線２４からの形状（凹凸）が計測データ２３
として測定される。又、その回転角度θも同時に角度検
出器１４が回転するので測定される。

【００２６】次に、図７は本発明の第１，第２実施例に
係る円筒形状計測装置における演算処理装置のブロック
図である。図において、変位センサー２１では被測定物
１との距離を電気信号νとして検出し、この信号を距離
換算器３１に入力し、ここで電気信号νを物理量Ｐに換
算する。これを式で示すと次のようになる。

【００２７】Ｐ＝ν・Ｃ＋Ｌ；ここで、Ｃ：センサー係
数，Ｌ：センサー基準距離である。センサー係数Ｃとは
センサーの測定範囲と出力電圧の関係で、仮に測定範囲
が±１０ｍｍで出力電圧範囲が±１０ＶであればＣ＝１
０（ｍｍ）／１０（Ｖ）＝１である。

【００２８】ここで、センサー基準距離Ｌ＝５０ｍｍで
センサーの出力電圧が仮に、ν＝−1.0 Ｖであったとす
れば；Ｐ＝−1.0 ×１＋５０＝４９ｍｍ；となりセンサ
ーと被測定物との距離が得られる。

【００２９】半径換算器３２ではこのＰを入力し、被測
定物である円筒体１の半径に換算し、次の演算を行う。

【００３０】ｒ＝Ｒ−Ｐ；ここでＲ：センサーの回転軌
道半径である。

【００３１】センサー回転軌道半径Ｒは本形状計測装置
を設置するときに設定するので所定の数値となる。仮
に、Ｒ＝200 ｍｍであったとすれば次のように半径換算
値ｒが得られる。

【００３２】即ち、ｒ＝200 −４９＝151 ｍｍ；として
ｒが求められる。

【００３３】次に、変位センサー２１が装着された回転
円板１０の他面に固定された角度検出器１４では回転円
板の回転量、すなわちセンサーの回転量がパルス量ｎと
して検出される。このパルス量ｎは回転量（回転角度
θ）との関係が予め決められており、例えばｎ＝１０パ
ルスでθ＝１度であれば基準パルス数はＮ＝１０であ
り、角度換算器３３において変位センサーの計測角度θ
が次式のように算出される。

【００３４】θ＝ｎ÷Ｎ；ここで、ｉ番目としてパルス
量がｎ_i ＝1300パルスであったとすれば、次のようにな
る。

【００３５】即ち、θ_i ＝1300÷１０＝130 （度）；と
してθ_i が求まる。

【００３６】すなわち、このように演算処理装置３０で
円筒半径と角度が得られ、連続したデータとして表示器
３４にプロットしていけば円筒物の外形形状計測結果と
して表示できる。

【００３７】

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、被測定物である円筒物を固定する負荷ロッド
に軸受固定円板と回転板を設け、回転板に角度センサー
と変位センサーとを取付けて変位センサーを円筒物の周
囲に回転させることにより、これらセンサーから得られ
た検出信号を演算処理装置で演算して円筒物の形状計測
を行う構成としたので、次のような効果が得られるもの
である。

【００３８】（１） 円筒試験体を設置する床面部の使
用が無いため、被測定物周囲の空間を狭めることはな
い。

【００３９】（２） 被測定物である円筒を新設する場
合や、交換した場合でも、負荷ロッドに装着された形状
計測装置であるため回転軸芯は変動しなく、被測定物の
軸芯一致の再現性が良いので正確な形状測定が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る円筒形状計測装置の
正面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る円筒形状計測装置
で、図２と同様の矢視図（Ａ−Ａ）である。

【図５】本発明の実施例に適用される変位センサーの説
明図である。

【図６】本発明の円筒形状計測の原理を説明した説明図
である。

【図７】本発明の第１，第２実施例に係る円筒形状計測
装置における演算処理装置のブロック図である。

【図８】従来の円筒形状計測装置の正面図である。

【図９】図８におけるＣ−Ｃ矢視図である。

【符号の説明】

１ 円筒試験体 ５ 負荷ロッド ６ 軸受固定円板 １０ 回転円板 １１ 駆動モータ １４ 角度検出器 １８ ゴムプーリー １９ ゴムプーリー ２１ 変位センサー ３０ 演算処理装置 ３１ 距離換算器 ３２ 半径換算器 ３３ 角度換算器 ３４ 表示器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒物の断面外表面の形状を測定する円
   筒形状計測装置において、前記円筒物を固定する負荷ロ
   ッドと、同負荷ロッドの外周面に固着する軸受固定円板
   と、前記負荷ロッドの周囲に設置され回転可能な回転板
   と、同回転板に設置され、前記軸受固定円板の周囲で同
   回転板に回転力を与える駆動モータと、前記回転板に設
   置された角度検出器と、前記回転板に設置された変位セ
   ンサーと、前記角度検出器及び変位センサーにて検出し
   た角度と変位のデータを演算処理し、円筒物の外表面の
   形状計測結果を抽出する演算処理装置とを有してなるこ
   とを特徴とする円筒形状計測装置。
2. 【請求項２】 前記駆動モータの回転力が、ゴムプーリ
   で軸受固定円板の外周面に接して伝えられることを特徴
   とする請求項１記載の円筒形状計測装置。
3. 【請求項３】 前記変位センサーは、その位置を円筒物
   に対して上下に移動可能であることを特徴とする請求項
   １記載の円筒形状計測装置。