JPS597205A - 無端リング状被測定物の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は無端状の物体の内径や外径またはこれらに対
応する長さを測定するための装置、とくに金属等の剛体
、または弾性体や可撓体などの非剛体でなるＯリングの
内・外径または内・外周長を精度よく測定する装置に関
する。

従来から行なわれているかかる無端リング状の剛体・非
剛体試料の長さ、とくに内外径の測定方法としては、大
別して機械的接触測定法と光学的非接触測定法との２種
類のものが知られている。

このうち、機械的接触測定法においては、一般にノギス
・ゲージが用いられているが、真円をなさない試料の内
径または外径を精度よく測定するのは困難であり、しか
も試料に測定圧を与えた場合には測定者の影響が介入す
ることとなって試料のリング形状が変化し正確な測定は
期し難い。

寸だ、光学的非接触測定法に用いられている例えば投影
器によって代表される光学機器を用いて試料そのものと
は非接触の状態で内径または外径を測定する方法は、試
料を真円に保ちうるものとすれば最も信頼性の高い測定
法といえよう。しかし、真円或いは真円に近い円形を保
ちうる試料はその線径（肉厚）が大きいものかまだは内
径の小さなものに限られるので、測定範囲が大幅に制限
されてくる。試料がたとえ真円であるとしても、工具顕
微鏡の如き光学機器によ−って測定を行なう場合には、
試料のセット方法に難点がある。すなわち測定軸が円の
中心を通過するように試料をセットすることは必ずしも
容易ではなく、特に試料が測定者の視野におさまらない
程にその内径が大きくなるとその中心位置決めの困難性
は大幅に増大する。この場合においても測定者による個
人差が介在することとなる。

このため、機械的、光学的測定法のいずれの場合におい
ても、試料を殆んど真円とみなされる状態に保持しつつ
内Φ外径を２個所で計測したうえでこれらの平均値を最
終的な内φ外径の値として算出しているのが現状である
。しかし、試料の内・外径が大きくなればなる程真円と
みなされる状態に保持することは困難となり、測定誤差
も増大することとなる。

また、上記機械的測定法の１つとして、円錐ゲージを用
いた場合にも、試料を伸長させないでこれを円形に保ち
つつ内径寸法の目盛を追うことは実際に容易ではなく、
さらに目盛の拡大と読み取りも困難であゐ。

本発明者等は上記の種々の問題点に鑑み試料に測定圧を
加えてＩＪ　ニア・スケール方式で測定する装置を特願
昭５７−５４０９号において提案した。

同出願においては測定用ローラに掛止した試料を移動駒
によって上昇させ、この移動量を開側して試料の内外径
や肉厚を算出するものであるが、内径が大きい試料の測
定に肖っては必然的に装置も大型化せざるを得ない。ま
た、この装置では、大口径の試料の測定時間を短縮する
ために移動駒の上昇速度を増大すると、試料と測定子と
の接触時に単なる静的な測定加重のみでなく動的な加速
度が影響する。この結果、一定に保つべき測定圧が上記
速度増大に基づく反作用の影響を受けて変化するおそれ
が生じる。従って、移動駒の上昇速度は加速度の影響を
受けない一定の速度に保つことが必要であるが、これは
往路、すなわち移動駒の上昇時間は許容しえても、抱絡
、すなわち計測稜移動駒が下降して基準位置へ復帰する
までの時間が無駄になる。一方、測定環境の温度が試料
の物性と大きく関係するため、最適測定圧が試料の寸法
、材質によって異なり、その管理に手間がかかる。

したがって、この発明の一目的は、上記した従来法およ
び先に提案した本出願人による無端リング形状の物体の
内外径や内外周長の計測における如上の種りの不都合や
不便を除去するとともに簡単かつ小型の装置でこれらの
測定が容易に実施され、しかもその計測値が一目瞭然に
表示されうる形式の無端リング状試料の測定装置を提供
することにある。

この発明の別な一目的は、無端リング状試料の線径が１
醪φ以下の小さな肉厚のものであっても、測定圧による
内径の伸縮を生じることなく極めて精度の高い内外径測
定を行うことができる測定装置を提供することにある。

上記諸口的を達成するためにこの発明に係る測定装置に
おいては、被測定物である無端リング状試料の内径また
は外径の測定が以下の手順で行なわれるように構成され
ていることを特徴とする。

すなわち、まずこの試料を試料回転手段の定位置へ装架
する。この回転手段は駆動手段によって回転駆動され、
この回転手段の回転に伴なって試料も回転する。そして
、この試料の１周に対応する上記回転手段の回転量を回
転量計測手段にて計測し、その計測結果が試料の内径、
外径またはこれらに対応する値として表示手段によって
表示されるのである。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例について無端
リング状試料の内径を測定する場合について説明する。

第１図および第２図はこの発明に係る測定装置本体部分
の概略説明図である。第１図において、基台１およびこ
の基台１の一端部から直立するスタンド板２によって、
装置本体部の枠体が形成されており、この基台１上には
モータ取付板６を介してモータ４が設置されている。こ
のモータ４の回転軸５は上記スタンド板２の貫通孔を貫
通して水平方向に突出し、その先端には回転軸５の回転
に伴なって回転する測定ロー２６が装着されている。

図示の実施例では測定ローラ６上に被測定物（以下、試
料という）７を懸架した状態が示されており、測定ロー
ラ６の回転に伴なってこの試料７もその内周沿いに回転
し、試料の内周長が計測されることになる。その際、測
定ローラ６の回転は後述する回転量計測手段へ忠実に伝
達されるようになっていふ。上記試料７の外周の一点に
は予め識別マーク８が旬されている。この識別マークは
試料の種類に応じて適宜の種類のものが選択されうる。

たとえば、試料が非磁性体の場合には識別マークは磁性
材料を含む塗料を塗布し、また非反射体の場合には光学
的反射薄膜を、またさらに高反射体の場合には低反射薄
膜を付着させ・またはこれらの任意の組合せのものが選
択される０上記測定ローラ６の上方には、スタンド板２
の側面に固定したセンサ取付板９を介してマーク・セン
サ１０が装着されている。このマーク・センサ１０のヘ
ッドは試料７の識別マーク８を検知するように懸架試料
の上方に位置し、測定ローラの回転に伴なって回転する
試料の１回転毎の始点と終点とを検知するようになって
いる。マーク・センサ１０は識別マーク８の上記したよ
うな種類のものにそれぞれ適合するように選択されるが
、本実施例では反射型投受光器が用いられており、光学
的識別マーク８が付されている個所を検知するように構
成されている。

一方、測定ローラ６の下方には、案内ピン取付棒１１が
上記回転軸５と平行に延びるようにその一端部がスタン
ド板２に固守され、この取付棒１１には案内ピン取付部
材１２が装着されている。針状の一対の案内ビン１３．
１３は上記取付棒１１と旧交方向かつ水平方向にこの取
付部材１２から突起してこの取付部材に固着されている
。そして、これら一対の案内ビ／１３，１３は、測定ロ
ーラ６に懸架されだ試料の垂下両側部をそれらピンの中
間に位置させ、以てとの試料の回転走行路が乱れないよ
うにし、その回転面のぶれを防ぐのである。このために
、これら一対の案内ビン１３．１３の互いの間隔は試料
の肉厚に対応する幅に調節できることが好ましい。符号
１４は取付棒１１に取付部材１２を固定するためのねじ
である。

なお、試料の材料や寸法によっては、試料の回転面にお
ける回転軸方向のぶれを防ぐだめに、試料の回転面と直
交する上記のものとは別の案内ビン或いはプーリの如き
ローラ（図示せず）を設けてもよい。また、説明の簡素
化のために図示はしないが、試料７と測定ローラ６との
間の回転すべり（スリップ）を防止し、試料が測定ロー
ラの回転面内で安定して回転できるように、独自のＭ＜
動手段をもつガイド・ローラを適宜の位置に設けて、上
記測定ローラの回転と同期してこのガイド・ローラを回
転させることも可能である。さらに、ＩＩＩ定ローラ６
の上側部の適宜位置において、試料の上面に押えローラ
を肖接することによって試＃１の進行方向での回転スリ
ップを防止することも必要に応じて付加できることは勿
論である。

上記測定日−２６の変形例が第３図に示されている。こ
の測定ローラ６の一側縁部にはこれと同心的にフランジ
１５が設けられ、まだ反対側の側縁部には幅決め用ワッ
シャ１６がねじ１７を介して嵌着されている。そして、
これら７ランジ１５とワッシャ１６との間に試料を装架
して測定ローラ自身によって試料の回転走行路を定めう
るようにしだものである。従って、フランジとワッシャ
とを有するかかる測定ローラと前述の案内ビン１３゜１
６とを併用して用いれば試料の回転面のぶれ防止および
回転軸方向のぶれ防止は一層期待できるわけである。図
示の実施例においては１、試料７は平ベルトがフランジ
１５とワッシャ１６との間に装架されているが、このワ
ッシャ１６の位置はねじ１７を調節することによって試
料７０幅に応じて適宜に設定できる。これら測定ローラ
６、および付加的手段としての案内ビン１ｉ１３と押え
ローラとによって、この装置の回転手段が構成される。

第４図はこの発明に係る測定装置の制御系の一例を示す
ブロツク図でおる。測定ローラ６の回転量はモータ４を
含む駆動手段を介して回転量計測手段によって検出され
ることになるが、この実施例では測定ローラ６の回転量
はモータ４に直結されたロータリ・エンコーダ２０へ伝
達されるように構成されている。このロータリ・エンコ
ーダ２０は、モータ４を介して測定ローラ６の回転量を
検出し、これを電気信号に変換したうえてデジタル量と
してパルス列を発生する。従って、試）１の測定に必要
な精度によって、必要な分解能を有するエンコーダが選
択使用されることができる。

上記ロータリ・エンコーダ２０からのノくルス列ハハル
スカウント会インターフェース２１へ出力され、そして
このパルスカウント・インターフェース２１は上記のパ
ルス列を計数するとともにこれを一所定期間に亘って積
算し、その出力データをデータ・バスに乗せて記憶・演
算部２２へ送出する。その際、この積算期間の制御は、
測定ローラ６の上方に位置しかつ上記パルスカウント・
インターフェース２１に直結されたマーク・センサ１０
から出力されるパルスによって行なわれるＯスナワチ、
ハルスカウント自インターフェース２１の出力データの
記憶噂演算部２２へのタイミングを与える割り込みパル
スが上記マーク・センサ１０からの出力パルスによって
作られる。そして、記憶・演算部２２がこの割り込みパ
ルスを受けて、その取り込んだデータをメモリに一旦記
憶しておくか、またはこれを直ちに演算する。上記記憶
・演算部２２ではこれらのデータに基づいて試料の内周
長を算出したり、この算出された内周長から内径を割り
出し、１だけ複数回に亘って割り出された内径の平均値
または最小値や最大値などを算出するなど各種の必要な
統計値を演η実行する。

上記記憶・演算部２２で得られた算出コードは数字表示
インターフェース２６にて解読されて数字パターンに変
換され、必要な桁の数字が数字表示部２４に表示される
ことになる。この数字表示部２４は、ＬＥＤを使用した
数字表示器であってもよく、捷だ必要によりプリンタを
使用したり、或いはこれらに代え不合格品の検品等のた
めに単にランプの点滅によって表示できるように構成さ
れてもよい。なお、符号２５は測定装置の測定開始や終
了、表示内容の選択または測定回数静穏々のデータを上
記記憶φ演算部２２に書き込むだめのキーボードであり
、このキーボード２５を走査してコード化するキーボー
ド１インターフエース２６を介して、上記各種のデータ
が記憶・演算部２２に予め入力できるように構成されて
いる。

上述のように、この実施例に係る回転量計測手段は、ロ
ータリ・エンコーダ２０、パルスカウント・インターフ
ェース２１、マーク・センサ１０、および記憶・演算部
２２によって構成され、１だ表示手段は数字表示インタ
ーフェース２６および数字表示部２４で構成されている
。

次に、この発明に係る測定装置の作動ならびに試料の内
径測定に当ってのこの装置の使用法を説明する。

試料７の内径を測定しようとする場合には、まず無端状
の試料７の任意の一点に適宜選択した識別マーク８、た
とえば光反射膜を塗布したうえで、その試料７を測定ロ
ーラ６上に懸架し、この試料の垂下した両側部を測定ロ
ーラ下方の一対の案内ピン１３．１３の間にそれぞれ挿
入して準備する。

その際、キーボード２５を操作して１個の試料の測定回
数と、その平均値または必要により最小値や偏差値など
の指令をキーボード・インターフェース２６を介して予
め記憶・演算部２２へ入力しておくことが必要である。

上記のセットを行なったうえでキー操作によってモータ
４を駆動すると、これにつれて測定ローラ６が回転し始
め、それに伴なって試料７も回転を開始する。その回転
開始時点から測定ローラ６の回転針がエンコーダ２０を
介してパルス列としてパルスカウント−イン・ターフエ
ース２１へ入力される。そして、たとえば反射型投受光
器で々るマーク・センサ１０が識別マーク８を最初に検
知した時点をパルスカウント・インターフェース２１へ
伝達すると、その時点から識別マークが１回転して次に
そのマークが検知される時点に至るまで、上記のパルス
列がパルスカウント・インターフェース２１でカウント
されて試料の内周長のパルスとして積算されることにな
る。

ここで、１個の試料の内径を３回計測してその平均値を
最終的な内径りの値として取り出しだい場合には、パル
スカウント−インターフェース２１から出力される内周
長りの１回毎の積瀞データを記憶・演ａ部２２へ取り込
み、そこでこの内周長しのデータを円周率πで割り（Ｄ
　＝　Ｌ／π）、この着出した内径りをメモリに記憶さ
せる。続いて２回目および３回目のｆｊｔ算データをそ
れぞれ演算・記憶した後にこれらの平均値を演算し、そ
の結果が数字表示インターフェース２６を介して数字表
示部２４に表示され、試料の内径りの最終値が得られる
わけである。

上述の特定の実施例はこの発明の好ましい構造および作
用を説明するために例示的に記述されたものであって、
この発明の精神から逸脱することなく各種の変形態様を
採りうろことは理解されるであろう。

この装置：に使用する測定ローラは無端状の試料の形状
に応じて適当なものに任意に置換でき、その材質も試料
の回転すベシ防止の点から適宜選択できる。たとえばロ
ーラの表面に細かい凹凸を設ければ、すべり摩擦係数を
大きくすることができ、また、マーク・センサの光学的
反射率を小さくするために、測定ローラに熱電系の表面
処理を施すことも自由に行ないうる。

マーク・センサは試料の識別マークを検知できる位置に
設置すれば足シ、必ずしも測定ローラの上方に取り付け
る必要はない。また、その種類も識別マークの種類に応
じて光スィッチのｆｌが、近接スイッチやイメージセン
サなと適宜に選択しうる。

試料の回転時に回転面のぶれが生じるようなときには、
これを防止するだめに図示の案内ビンの如き適宜の試料
案内手段を装着すればよい。また、試料の測定ローラ上
での回転スリップや回転軸ぶれを防止するためには、試
料に当接して測定ローラの上から押圧する押えローラに
よって試料を回転駆動する方法が有効である。この場合
、その押圧力や、測定ローラと押えローラとの面の平行
度によって試料がむしろ円滑に走行し易くなるのである
。しかも試料がたとえばゴム材のごとき弾性に富み変形
し易いものであっても押えローラの′押圧力による内径
寸法は何らの影響を受けることもない。何故なら、かか
る押圧力は試料の肉厚方向に作用し、むしろその内側及
び外側のパリの影響を除去する方向に働くので内径の真
の値に近づくことになるからである。従って押えローラ
を設ける場合には、試料の肉厚の大小によってその押圧
力を調節できるように設定すればよい。

さらに、上記の実施例においては、ロータリ・エンコー
ダと接続した測定ローラに試料を懸架して、この測定ロ
ーラの回転により試料の内径または内周長を計測する場
合を述べたが、試料の外径または外周長を計測する場合
には、たとえば前記した押えローラの如き試料の外面に
当接したローラをエンコーダに接続してこのローラの回
転数を計測すればよいことは容易に理解されよう。

一方、測定装置の制御系としてコンピュータを用いる場
合について説明したが、これは統計処理あるいは装置の
システム化のためにコンピュータの使用が便利であると
いう理由によるものである。

従って、コンピュータを用いることなく、少くとも測定
値を直接表示するための機Ｓが具備されておれば足りる
。たとえば、測定データがパルスカウント回路からコー
ド変倹器を通過し、数字表示駆動回路を経て数字表示さ
れる回路構成も採用されうるのである。

以上述べたように、この発明によれば無端リング状の試
料の内径または外径およびこれらに対応する長さの測定
に当って測定者の影響が介入されることなく測定できる
ので、何人も簡単にかつ極めて精度よく測定値を得るこ
とができる。ことに、試料が弾性体でしかもその肉厚が
１簡以下のような内組のものは、従来技術では僅かの測
定圧によっても伸縮を生じ測定誤差を生じ易いのである
が、この発明によれば内径測定に影響を及はす測定圧が
かからないので、肉厚１１１ＩＩ＋以下の試料でも精度
よく測定できるのである。一方、この装置は小型に製作
でき、また測定時に測定部品の移動も生じないことから
、大径の試料でも短時間のうちに測定でき、測定時間の
短縮化も達成できる。

さらに、測定値が目盛でなく数字表示が可能であること
から一目でこれを判読でき、また試料の検品の際にも誤
差の表示を絶対値で表わすことも可能である。一方、試
料の合格、不合格の判定を単にランプで表示するなど所
望の応用もなしうる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明に係る測定装置本体部分
の概略図であって、第１図はその側面図、第２図は同正
面図。 第３１１図はこの発明に使用する測定ローラの一実施例
を示す図。 第４図はこの発明の制御系のブロック図である。 符号の説明 ４・・・モータ；５・・・回転軸；６・・・測定ローラ
ニア・・・被測定物；８・・・識別マーク；１ｏ・・・
マーク・セフす；１３・・・案内ヒン；２０・・・エン
コータ；２１・・・パルスカウントｅインターフェース
；２２・・・記憶・演算部；２６・・・数字表示インタ
ーフェース；２４・・・数字表示部；２５・・・キーボ
ード；２６・・・キーボード・インターフェース。 特許出願人：有限会社　マイクロシステムズ代理人：弁
理士海津保三 同　　：弁理土平　山　−幸 第１図 第２図 第３図

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）無端リング状の被測定物の内縁を装架しかつこの
   被測定物をその内周または外周沿いに回転させる回転手
   段と、上記被測定物の１周に対応する上記回転手段の回
   転量を計測する回転量計測手段と、上記回転量計測手段
   によって計測された上記被測定物の１周に対応する上記
   回転手段の回転量から被測定物の内径、外径またはこれ
   らに対応する値を表示する表示手段と、を具備すること
   を特徴とする無端リング状被測定物の測定装置。
2. （２）前記回転手段は測定ローラと、前記被測定物の回
   転スリップ防止用の押えローラとを含み、以て上記被測
   定物が上記測定ローラと上記押えローラとの間を走行す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定装
   置。
3. （３）前記測定ローラは、その−側部にフランジをまた
   他側部に調節可能なワッシャを設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の測定装置。
4. （４）前記回転手段は、被測定物の内縁懸架用ロールと
   この懸架した被測定物の外縁に尚接して上記被測定物の
   外径またはこれに対応する値の測定ローラとを含む、特
   許請求の範囲第１項記載の測定装置。
5. （５）前記回転手段は前記被測定物の回転ぶれ防止用の
   案内手段を含む、特許請求の範囲第１項記載の測定装置
   。
6. （６）前記案内手段は前記測定ローラの下方に位置しか
   つ前記被測定物の垂下した両側部がその間を通過する一
   対の案内ビ／を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の測定装置。
7. （７）　　前記回転量計測手段は、前記被測定物の任意
   の一点に付した識別マークを検知するセンサと、とのセ
   ンサからの検知信号到来期間中の前記回転手段の回転量
   を検出する回転景検出手段とを含む、特許請求の範囲第
   １項記載の測定装置。
8. （８）前記回転量検出手段は、前記センサからの検出信
   号到来期間中の前記回転手段の回転量をカウントするカ
   ウント手段と、このカウント手段によって積算された上
   記回転量を演算する演算手段とを含む、特許請求の範囲
   第７項記載の測定装置。
9. （９）　　前記回転量検出手段は、前記センサからの検
   出信号到来期間中の前記回転手段の回転量をカウントす
   るカウント手段と、このカウント手段によって積算され
   た上記回転量を演算する演算手段と、この演算データを
   記憶する記憶手段とを含む、特許請求の範囲第７項記載
   の測定装置。
10. （１０）前記演算手段は、前記カウント手段によってａ
    Ｓされた前記被測定物の内縁の１周分毎の回転量を演算
    しこの演算データを前記記憶手段に複数回に亘って送出
    し、また上記複数回の演算データを上記記憶手段から取
    り出してその統計値の算出を行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第８項記載の測定装置。
11. （１１）前記表示手段は前記被測定物の内径まだはこの
    内径に対応する値を数字表示する数字表示器を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定装置。