(57)【要約】【課題】孔の中心位置に合わせて検査装置の位置決めを行って孔の直径等の特徴を測定又は検査する場合において、大掛かりな３次元移動装置を用いることなく高精度に孔の特徴を測定又は検査できるようにすることである。【解決手段】実施形態に係る位置決め装置は、物体に設けられた被検査孔の特徴を測定又は検査するための孔検査装置の基準線と中心軸が同一直線上となる位置決め孔であって前記被検査孔に少なくとも先端が挿入される円筒状又は円柱状の位置決め部材をスライド可能に挿入するための前記位置決め孔と、前記被検査孔の周辺における前記物体の表面又は前記物体に載置される治具の表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面を有するガイドユニットと、前記ガイドユニットの一部又は全部を前記孔検査装置に取付けるための着脱部材とを有するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に設けられた被検査孔の特徴を測定又は検査するための孔検査装置を前記被検査孔に対して位置決めする位置決め装置であって、
前記被検査孔の特徴を測定又は検査するための前記孔検査装置の基準線と中心軸が同一直線上となる位置決め孔であって前記被検査孔に少なくとも先端が挿入される円筒状又は円柱状の位置決め部材をスライド可能に挿入するための前記位置決め孔と、前記被検査孔の周辺における前記物体の表面又は前記物体に載置される治具の表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面を有するガイドユニットと、
前記ガイドユニットの一部又は全部を前記孔検査装置に取付けるための着脱部材と、
を有する位置決め装置。
【請求項２】
前記ガイドユニットが少なくとも前記被検査孔の縁に接触しないように前記ガイドユニットに支柱を設け、前記支柱の端面に前記支持面を形成した請求項１記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記位置決め孔の直径よりも直径が大きく中心軸が同一直線上にある円柱状の空間であって前記ガイドユニットの前記支柱側に隣接する前記円柱状の空間を少なくとも遮らないように円筒状の支柱又は複数の支柱を前記ガイドユニットに設けた請求項２記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記ガイドユニットは、
前記位置決め孔を形成するブッシュと、
前記ブッシュを挿入するための貫通孔及び前記支柱を有するガイド治具と、
を有する請求項２又は３記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記支柱に、前記位置決め孔の中心軸と垂直となるように前記支持面を形成した請求項２乃至４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記ガイドユニットは、先端に向かって直径が徐々に減少し、かつ直径が一定である部分を有する円筒状又は円柱状の前記位置決め部材を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記ガイドユニットは、前記被検査孔の特徴を測定又は検査するための棒状のプローブを挿入するための貫通孔を中心に有する前記円筒状の前記位置決め部材を有し、前記位置決め部材の直径が徐々に減少する前記先端を前記プローブと同じ方向から前記被検査孔に挿入及び退避できるように前記位置決め部材を前記位置決め孔にスライド可能に配置した請求項６記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記ガイドユニットに、前記位置決め部材を前記位置決め孔に対して前記位置決め部材及び前記位置決め孔の中心軸方向に相対的にスライドさせるスライド機構を設けた請求項７記載の位置決め装置。
【請求項９】
前記スライド機構を、
前記位置決め部材の外面及び前記位置決め孔の内面の一方に形成される溝であって前記位置決め部材のスライド方向における位置が変化する前記溝の内部をスライドし、かつ前記位置決め部材の外面及び前記位置決め孔の内面の他方に取付けられる円筒状又は円柱状の部材と、
前記円筒状又は円柱状の部材を前記溝の長さ方向にスライドさせる部材と、
を用いて構成した請求項８記載の位置決め装置。
【請求項１０】
前記ガイド治具は、前記ブッシュを挿入するための貫通孔を形成する部材を、前記支柱に対して相対的に前記位置決め孔の中心軸に垂直な方向に平行移動させる調整機構を有する請求項４記載の位置決め装置。
【請求項１１】
前記ガイド治具は、前記ブッシュを挿入するための貫通孔を形成する球面滑り軸受を有する請求項４又は１０記載の位置決め装置。
【請求項１２】
前記ガイド治具は、
前記物体に設けられた少なくとも２つの複数の孔であって各中心軸が前記被検査孔の中心軸と同一平面上となるように設けられた前記複数の孔にそれぞれ挿入されるピンを挿入するための挿入孔を形成する単一又は複数の部材と、
前記ブッシュを挿入するための貫通孔を形成する部材を、前記単一又は複数の部材に対して前記挿入孔の配列方向に相対的に平行移動させる調整機構と、
を有する請求項４又は１１記載の位置決め装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の位置決め装置を備えた孔検査装置。
【請求項１４】
前記被検査孔の内面にレーザ光を照射し、反射光を入射させる非接触式のプローブを備えた請求項１３記載の孔検査装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の位置決め装置を用いて前記孔検査装置の位置決めを行う位置決め方法。
【請求項１６】
物体に設けられた被検査孔の特徴を測定又は検査するための孔検査装置の基準線と中心軸が同一直線上となる位置決め孔と、前記被検査孔の周辺における前記物体の表面又は前記物体に載置される治具の表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面を有するガイドユニットの一部又は全部を着脱部材で前記孔検査装置に取付ける一方、前記支持面を前記物体又は前記治具の表面に接触させることによって前記ガイドユニットをセットし、
円筒状又は円柱状の位置決め部材を前記位置決め孔及び前記被検査孔に同時に挿入することによって前記孔検査装置を前記被検査孔に対して位置決めする位置決め方法。
【請求項１７】
前記孔検査装置のプローブを前記被検査孔に挿入する前に前記位置決め部材を前記位置決め孔及び前記被検査孔から引き抜く請求項１６記載の位置決め方法。
【請求項１８】
請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の位置決め方法で位置決めされた前記孔検査装置で前記被検査孔の特徴を測定又は検査する孔検査方法。
【請求項１９】
前記位置決め部材を前記被検査孔から引き抜いた後に前記被検査孔の縁の形状を含む特徴を測定又は検査する請求項１８記載の孔検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位置決め装置、孔検査装置、位置決め方法及び孔検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
孔の内径を測定するための手持ち式の検査装置として、棒状の検査プローブを備えた非接触式の装置が商品化されている（例えば非特許文献１参照）。この検査装置で孔の直径を測定する場合には、棒状の検査プローブを孔に挿入し、検査プローブの先端に設けられた光源から孔の内面に向けて３６０度方向にレーザ光が照射される。そして、孔の内面で反射したレーザ光の反射光が検査プローブに内蔵された円錐状のミラーに反射し、検査プローブを構成するガラス棒を伝播した反射光がカメラで撮影される。カメラで撮影される反射光はリング状となり、リング状の反射光の画像解析によって孔の直径を算出することができる。
【０００３】
この光学式の孔の検査装置を用いて孔の直径の測定精度を向上させるためには、検査プローブの中心軸と孔の中心軸との間における同軸度を向上させることが必要である。孔の中心軸に合わせて物体を位置決めする装置としては、円錐状の位置決め部材を孔に挿入する芯出し装置が知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−０３０３３８号公報
【特許文献２】実開昭５７−２０２６９２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＵＮＩＴＥＤ  ＳＣＩＥＮＣＥＳ，ＬＬＣ、Ｈａｎｄｈｅｌｄ  ３Ｄ  Ｓｃａｎｎｅｒのパンフレット、［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成３１年４月９日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｕｎｉｔｅｄｓｃｉｅｎｃｅｓ．ｃｏｍ／ｗｐ−ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１５／１０／ＡｅｒｏｓｃａｎＳｐｅｃＳｈｅｅｔ−Ｈａｎｄｈｅｌｄ−２０１５０９１９ｐｍ．ｐｄｆ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、芯出し装置等を用いて孔の芯出しを行ってワークの位置決めを行ったとしても、検査プローブを孔の中心軸に合わせて位置決めすることが必要となる。このため、手持ち式の検査装置でありながら、孔の直径を良好な精度で測定するためには、検査装置を、工作機械や３次元測定装置のような直交３軸方向への移動機構を備えた大掛かりな３次元移動装置に固定して位置決めすることが必要となる。
【０００７】
逆に、検査装置をユーザが手で持って孔の直径等の特徴を測定すると、プローブを孔の中心位置に正確に位置決めできず、低い精度でしか孔の特徴を測定することができない。また、検査装置の位置が不適切であると、孔の特徴が測定できずにエラーとなってしまうことから、ユーザに検査装置を扱うための熟練度が要求される。
【０００８】
これは、孔の中心位置に合わせて位置決めを行って孔の直径等の特徴を測定又は検査する他の原理による非接触式の検査装置はもちろん、接触式の検査装置においても同様である。
【０００９】
そこで、本発明は、孔の中心位置に合わせて検査装置の位置決めを行って孔の直径等の特徴を測定又は検査する場合において、大掛かりな３次元移動装置を用いることなく高精度に孔の特徴を測定又は検査できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態に係る位置決め装置は、物体に設けられた被検査孔の特徴を測定又は検査するための孔検査装置を前記被検査孔に対して位置決めする位置決め装置であって、前記被検査孔の特徴を測定又は検査するための前記孔検査装置の基準線と中心軸が同一直線上となる位置決め孔であって前記被検査孔に少なくとも先端が挿入される円筒状又は円柱状の位置決め部材をスライド可能に挿入するための前記位置決め孔と、前記被検査孔の周辺における前記物体の表面又は前記物体に載置される治具の表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面を有するガイドユニットと、前記ガイドユニットの一部又は全部を前記孔検査装置に取付けるための着脱部材とを有するものである。
【００１１】
また、本発明の実施形態に係る孔検査装置は、上述した位置決め装置を備えたものである。
【００１２】
また、本発明の実施形態に係る位置決め方法は、上述した位置決め装置を用いて前記孔検査装置の位置決めを行うものである。
【００１３】
また、本発明の実施形態に係る位置決め方法は、物体に設けられた被検査孔の特徴を測定又は検査するための孔検査装置の基準線と中心軸が同一直線上となる位置決め孔と、前記被検査孔の周辺における前記物体の表面又は前記物体に載置される治具の表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面を有するガイドユニットの一部又は全部を着脱部材で前記孔検査装置に取付ける一方、前記支持面を前記物体又は前記治具の表面に接触させることによって前記ガイドユニットをセットし、円筒状又は円柱状の位置決め部材を前記位置決め孔及び前記被検査孔に同時に挿入することによって前記孔検査装置を前記被検査孔に対して位置決めするものである。
【００１４】
また、本発明の実施形態に係る孔検査方法は、上述した位置決め方法で位置決めされた前記孔検査装置で前記被検査孔の特徴を測定又は検査するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る位置決め装置を備えた孔検査装置の構成図。
【図２】図１に示す孔検査装置による被検査孔の特徴の測定原理及び詳細構成の一例を説明する被検査孔の拡大縦断面図。
【図３】図１及び図２に示すカメラで撮影される２次元画像の例を示す図。
【図４】図１に示す孔検査装置による被検査孔の特徴の測定原理及び詳細構成の別の一例を説明する被検査孔の拡大縦断面図。
【図５】図１に示すガイドユニットを物体に載置される治具にセットした例を示す図。
【図６】図１に示すガイド治具の形状例を示す上面図。
【図７】図１に示すガイド治具の別の形状例を示す上面図。
【図８】図１に示すブッシュの位置決め孔と被検査孔に１本の位置決め部材を挿入した状態を示す縦断面図。
【図９】図１に示すガイド治具の貫通孔と被検査孔に複数の部品からなる共通の位置決め部材を挿入した例を示す縦断面図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る位置決め装置を備えた孔検査装置の構成図。
【図１１】図１０に示す位置決め装置に備えられるガイド治具の上面図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る孔検査装置の位置決め装置を構成するガイド治具の位置決め方法を示す被検査孔近傍における縦断面図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る位置決め装置を備えた孔検査装置の構成図。
【図１４】図１３に示す位置決め装置を構成するガイドユニットの上面図。
【図１５】図１３及び図１４に示すブッシュの正面図。
【図１６】図１３及び図１４に示すレバーの正面図。
【図１７】図１３に示す位置決め装置で孔検査装置の位置決めを行って物体に設けられた被検査孔の検査を行う手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態に係る位置決め装置、孔検査装置、位置決め方法及び孔検査方法について添付図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
（位置決め装置及び孔検査装置）
図１は本発明の第１の実施形態に係る位置決め装置を備えた孔検査装置の構成図である。
【００１８】
孔検査装置１は、物体Ｏに設けられた被検査孔Ｈの特徴を測定又は検査する手持ち式の装置である。被検査孔Ｈは、横断面の形状が円形である貫通孔又は貫通しない止まり孔であり、中心軸が物体Ｏの平坦な表面に垂直となるように設けられた孔である。図１に示す例では、被検査孔Ｈが物体Ｏを貫通する貫通孔となっている。
【００１９】
測定対象又は検査対象となる被検査孔Ｈの特徴の具体例としては、被検査孔Ｈの各深さにおける直径、被検査孔Ｈの内面の各位置における表面粗さ、被検査孔Ｈの内面における損傷の有無及び被検査孔Ｈの内面の３次元形状が挙げられる。尚、Ｃ面取りや逆Ｒ面取り等の面取りや段差の有無を問わず被検査孔Ｈの縁を測定対象又は検査対象とすることもできる。従って、被検査孔Ｈの縁の面取り形状はもちろん、面取り形状を含む被検査孔Ｈの内面における３次元形状を取得するようにしても良い。
【００２０】
このような被検査孔Ｈの特徴は、被検査孔Ｈの中心軸を基準線として測定又は検出することができる。従って、孔検査装置１で被検査孔Ｈの特徴を測定又は検出するためには、孔検査装置１を被検査孔Ｈに対して位置決めすることが必要である。そこで、孔検査装置１は、位置決め装置２とともに用いられ、位置決め装置２の一部又は全部がアタッチメントとして孔検査装置１に取付けられる。すなわち、孔検査装置１は、装置本体３と、位置決め装置２で構成される。
【００２１】
装置本体３は、被検査孔Ｈの中心軸を基準線として被検査孔Ｈの特徴を測定又は検出する手持ち式の装置である。このため、装置本体３は、被検査孔Ｈの特徴を測定又は検出するために必要な構成要素を筐体４に収納し、ユーザが手で握るためのグリップ５を筐体４に設けて構成される。
【００２２】
位置決め装置２は、装置本体３を被検査孔Ｈの中心軸に合わせて位置決めする装置である。具体的には、位置決め装置２は、孔検査装置１の装置本体３に対して定義された基準線ＲＦが、横断面の形状が円形の被検査孔Ｈの中心軸と同一直線上となるように装置本体３を位置決めできるように構成されている。
【００２３】
位置決め装置２の構成は、孔検査装置１による被検査孔Ｈの特徴の測定原理又は検出原理に応じた構成とすることができる。以降では、孔検査装置１が、非接触式の棒状のプローブ６を備えた光学式の検査装置である場合を例に説明するが、孔検査装置１が、接触式のプローブを備えた３次元測定装置等の検査装置である場合はもちろん、プローブの代わりにセンサ等を備えたタイプの検査装置であっても、被検査孔Ｈの中心軸を基準線として被検査孔Ｈの特徴を測定又は検出する手持ち式の検査装置であれば、孔検査装置１に位置決め装置２の一部又は全部を取付けて同様に孔検査装置１の位置決めを行うことができる。
【００２４】
図１に例示される孔検査装置１の装置本体３は、棒状のプローブ６、カメラ７及び情報処理回路８を備えている。棒状のプローブ６は、先端を被検査孔Ｈの内部に挿入して使用される。このため、棒状のプローブ６は、直線移動機構によって検査時には装置本体３の筐体４から被検査孔Ｈに向けて突出させる一方、検査後には筐体４に収納できるように構成されている。また、棒状のプローブ６は、変形しないように一定の強度を有する剛体で構成される。
【００２５】
図２は、図１に示す孔検査装置１による被検査孔Ｈの特徴の測定原理及び詳細構成の一例を説明する被検査孔Ｈの拡大縦断面図である。
【００２６】
棒状のプローブ６の先端には、光源９、円錐状のミラー１０Ａ及び円形のスリット６Ａが設けられている。一方、プローブ６の他端には、カメラ７が配置される。また、プローブ６内のミラー１０Ａとカメラ７との間における部分は、光を伝播させることが可能なガラス等の媒体６Ｂで構成されている。
【００２７】
このため、図２に例示されるようにプローブ６の先端を被検査孔Ｈの内部に挿入し、光源９からレーザ光Ｌを発振させると、プローブ６の先端に設けられた円形のスリット６Ａからレーザ光Ｌが３６０度方向に被検査孔Ｈの内面に向けて照射される。被検査孔Ｈの内面に反射したレーザ光Ｌの反射光は、プローブ６に入射してミラー１０Ａに反射し、媒体６Ｂによって形成される光路を伝播してカメラ７に入射する。すなわち、被検査孔Ｈの横断面における内面の各位置で反射したリング状の反射光がミラー１０Ａで反射してカメラ７に入射する。
【００２８】
図３は、図１及び図２に示すカメラ７で撮影される２次元画像の例を示す図である。
【００２９】
プローブ６の長さ方向における光源９及びミラー１０Ａの位置を変えずに、被検査孔Ｈの内面からのレーザ光Ｌの反射光をカメラ７で撮影すると、図３に示すような２次元のリング状の反射光の画像を撮影することができる。プローブ６の中心軸が被検査孔Ｈの中心軸に一致していれば、リング状の反射光の画像は被検査孔Ｈの直径と一意の関係にあると考えることができる。
【００３０】
従って、図３に一点鎖線で示すように、基準となる既知の孔の直径に対応する基準円を取得して較正しておけば、基準円とリング状の反射光の画像とを比較し、基準円とリング状の反射光の画像との間における距離に基づいて幾何学的に被検査孔Ｈの直径を算出することができる。このため、被検査孔Ｈへのプローブ６の挿入深さを変えながらレーザ光Ｌの反射光をカメラ７で撮影すれば、被検査孔Ｈの中心軸方向に異なる位置における各直径を算出することができる。すなわち、被検査孔Ｈの内面形状を表す３次元形状データとして、円筒状のデータを得ることができる。
【００３１】
図４は、図１に示す孔検査装置１による被検査孔Ｈの特徴の測定原理及び詳細構成の別の一例を説明する被検査孔Ｈの拡大縦断面図である。
【００３２】
図４に例示されるように棒状のプローブ６の先端側となる一端に平面状のミラー１０Ｂを設ける一方、プローブ６の根元側となる他端に光源及び光電変換器等の光検出器を含む光信号処理装置１１を設けたタイプの孔検査装置１も商品化されている。この孔検査装置１では、直線移動機構のみならず回転機構でミラー１０Ｂのみ或いはミラー１０Ｂとともにプローブ６を中心軸を中心に回転できるように構成されている。
【００３３】
光信号処理装置１１内の光源からレーザ光Ｌを出射すると、レーザ光Ｌはレーザ光Ｌの光路を形成するガラス等の媒体で構成されるプローブ６を伝播する。プローブ６を伝播するレーザ光Ｌが被検査孔Ｈ内に挿入されたプローブ６の先端部分に到達すると、レーザ光Ｌはミラー１０Ｂで反射する。その結果、レーザ光Ｌの伝播方向は、被検査孔Ｈの半径方向となる。これにより、被検査孔Ｈの内面に向けてレーザ光Ｌを照射することができる。
【００３４】
被検査孔Ｈの内面に照射されたレーザ光Ｌは、被検査孔Ｈの内面で反射し、被検査孔Ｈの内面で反射したレーザ光Ｌの反射光は再びプローブ６に入射する。プローブ６に入射したレーザ光Ｌの反射光は、ミラー１０Ｂで反射し、プローブ６を伝播して光信号処理装置１１に入射する。光信号処理装置１１に入射したレーザ光Ｌの反射光は、光信号処理装置１１内において光サーキュレータ等によって分岐する光路を伝播し、光検出器で検出される。
【００３５】
このため、光源からのレーザ光Ｌの発振時刻と、光検出器によるレーザ光Ｌの反射光の検出時刻との間における時間差や光源から発振されたレーザ光Ｌと、レーザ光Ｌの反射光との干渉光の解析によってミラー１０Ｂ上におけるレーザ光Ｌの反射位置と、被検査孔Ｈの内面におけるレーザ光Ｌの反射位置との間における距離を算出することができる。従って、ミラー１０Ｂの回転と、被検査孔Ｈの深さ方向へのミラー１０Ｂの移動を行えば、被検査孔Ｈの内面の各位置における相対的な空間座標を求めることができる。すなわち、被検査孔Ｈの内面形状を表す３次元形状データとして、被検査孔Ｈの内面に対応する円筒状の曲面上にある点群データを取得することができる。
【００３６】
図２又は図４に示すような孔検査装置１には情報処理回路８を設け、カメラ７で撮影された画像の画像処理や光検出器で検出された反射光の検出信号の信号処理を行えるようにすることができる。具体例として、ノイズ除去処理、３次元補間処理及びエラー除外処理等の様々な情報処理を行うことができる。
【００３７】
これにより、０．０５ｍｍ程度のピッチで被検査孔Ｈの内面における位置座標を取得することも可能となる。従って、金属はもちろん繊維強化プラスチック（複合材）からなる物体Ｏに±０．１ｍｍ〜±０．０１ｍｍの公差で設けられた被検査孔Ｈの特徴を測定することができる。
【００３８】
被検査孔Ｈの特徴を高精度に測定するためには、円錐状のミラー１０Ａの中心軸又は平面状のミラー１０Ｂの回転軸と、被検査孔Ｈの中心軸との間における同軸度を良好にすることが重要である。従って、円錐状のミラー１０Ａの中心軸又は平面状のミラー１０Ｂの回転軸がプローブ６の中心軸上であれば、プローブ６の中心軸と、被検査孔Ｈの中心軸を同一直線上とすることが重要である。実際の孔検査装置１では、プローブ６の中心軸と、被検査孔Ｈの中心軸との間における誤差が大きいと、被検査孔Ｈの直径等の特徴の算出精度が低下したり、測定不能となる場合があることが確認されている。
【００３９】
そこで、プローブ６の中心軸を孔検査装置１の基準線ＲＦとして定義することができる。そして、位置決め装置２を、孔検査装置１の基準線ＲＦと、被検査孔Ｈの中心軸が同一直線上となるように装置本体３の位置決めを行うように構成することができる。
【００４０】
位置決め装置２は、図１に例示されるように、孔検査装置１の基準線ＲＦと被検査孔Ｈの中心軸が同一直線上となるように装置本体３の位置決めを行うためのガイドユニット１２と、ガイドユニット１２の一部又は全部を孔検査装置１の装置本体３に取付けるための着脱部材１３で構成することができる。
【００４１】
図１に示す例では、着脱部材１３が円筒状の部材で構成されており、一端が内面に雌ねじを形成した開口端であり、他端が中心に貫通孔を形成し、貫通孔の周囲に環状の端面が形成される形状となっている。そして、着脱部材１３の雌ねじが装置本体３の筐体４に形成された雄ねじに締付けられることによって着脱部材１３が筐体４に着脱可能に固定されている。また、ガイドユニット１２の一部が着脱部材１３の内部に収納されることによって筐体４に取付けられている。
【００４２】
ガイドユニット１２は、孔検査装置１の基準線ＲＦと中心軸が同一直線上となる位置決め孔１４と、被検査孔Ｈの周辺における物体Ｏの表面を形成する平面に接触させてセットするための平面からなる支持面１５を有する。尚、ガイドユニット１２の支持面１５と接触しない部分における物体Ｏの表面は平面でなくても良い。
【００４３】
図５は、図１に示すガイドユニット１２を物体Ｏに載置される治具１６にセットした例を示す図である。
【００４４】
図５に例示されるように物体Ｏの表面に直接ガイドユニット１２の支持面１５を接触させずに、物体Ｏに載置される穿孔板等の治具１６の表面を形成する平面にガイドユニット１２の支持面１５を接触させてセットするようにしても良い。この場合、穿孔板等の治具１６を使用してドリルで被検査孔Ｈを穿孔した後、速やかに孔検査装置１をセットして被検査孔Ｈの特徴を検査することが可能となる。
【００４５】
但し、被検査孔Ｈの周囲における物体Ｏの表面を露出させれば、被検査孔Ｈの縁の３次元形状等の特徴を測定することが可能となる。逆に、被検査孔Ｈの縁の特徴を測定するためには、被検査孔Ｈの周囲における物体Ｏの表面に空間を形成することが必要である。
【００４６】
そこで、ガイドユニット１２が少なくとも被検査孔Ｈの縁に接触しないようにガイドユニット１２に支柱１７を設け、支柱１７の端面に支持面１５を形成することができる。これにより、被検査孔Ｈの縁を空間に露出させることができる。
【００４７】
図１に示す例では、ガイドユニット１２が、位置決め孔１４を形成する段付のブッシュ１８と、ブッシュ１８を挿入するための貫通孔１９及び支柱１７を有するガイド治具２０で構成されている。
【００４８】
段付のブッシュ１８は、一端の直径が着脱部材１３の貫通孔の直径よりも大きく、他端の直径が着脱部材１３の貫通孔の直径と隙間嵌めの公差で対応している。このため、ブッシュ１８の直径が大きい円盤状の部分１８Ａを着脱部材１３の内側に収納する一方、直径が小さい部分を着脱部材１３の貫通孔から突出させることができる。その結果、ブッシュ１８を装置本体３の筐体４に着脱部材１３で着脱及び交換可能に取付けることができる。ブッシュ１８は、位置決め孔１４の中心軸が、孔検査装置１の基準線ＲＦと同一直線上となるように、装置本体３の筐体４に着脱部材１３で固定される。
【００４９】
図６は図１に示すガイド治具２０の形状例を示す上面図であり、図７は図１に示すガイド治具２０の別の形状例を示す上面図である。
【００５０】
ガイド治具２０には、図６に例示されるように複数の支柱１７を設けても良いし、図７に例示されるように単一の円筒状の支柱１７を設けても良い。但し、図６に例示されるように複数の支柱１７をガイド治具２０に設ければ、被検査孔Ｈの縁をユーザが視認することが可能となる。
【００５１】
ガイド治具２０の貫通孔１９は、着脱部材１３から突出したブッシュ１８の直径が小さい部分と隙間嵌めの公差で直径が対応している。このため、図１に例示されるように装置本体３に取付けたブッシュ１８の先端を、物体Ｏに載置したガイド治具２０の貫通孔１９に差し込むことができる。
【００５２】
また、支柱１７には、位置決め孔１４の中心軸と垂直となるように支持面１５が形成される。従って、物体Ｏの表面が平面である部分にガイド治具２０を載置すると、ガイド治具２０の貫通孔１９及び位置決め孔１４の中心軸が、物体Ｏの表面に垂直となる。その結果、物体Ｏの表面に中心軸が垂直となるように設けられた被検査孔Ｈの中心軸と、ガイド治具２０の貫通孔１９及び位置決め孔１４の中心軸は互いに平行となる。
【００５３】
図８は、図１に示すブッシュ１８の位置決め孔１４と被検査孔Ｈに１本の位置決め部材２１を挿入した状態を示す縦断面図である。
【００５４】
ブッシュ１８の中心軸を中心とする横断面が円形の貫通孔として形成される位置決め孔１４は、図８に示すように被検査孔Ｈに横断面が円形である円筒状又は円柱状の位置決め部材２１として挿入されるピン２１Ａをスライド可能に挿入するために使用される。ピン２１Ａは、ガイドユニット１２の部品としても良いし、汎用品を使用しても良い。ピン２１Ａの直径は、被検査孔Ｈに対して隙間嵌めの公差となるように決定される。従って、位置決め孔１４の直径も、ピン２１Ａの直径に対して隙間嵌めの公差となるように決定される。
【００５５】
このように、単一かつ共通のピン２１Ａを被検査孔Ｈと、装置本体３に取付けたブッシュ１８の位置決め孔１４の双方に挿入すれば、位置決め孔１４の中心軸及び孔検査装置１の基準線ＲＦを、被検査孔Ｈの中心軸と同一直線上にすることができる。すなわち、円筒状又は円柱状の位置決め部材２１を位置決め孔１４及び被検査孔Ｈに同時に挿入することによって孔検査装置１を被検査孔Ｈに対して位置決めすることができる。
【００５６】
尚、図８に示す例では、位置決め孔１４に挿入されるピン２１Ａの部分の直径と、被検査孔Ｈに挿入されるピン２１Ａの部分の直径が同一となっているが、互いに異なる直径としても良い。すなわち、ピン２１Ａを段付けピンとしても良い。但し、ピン２１Ａを段付けピンとする場合には、位置決め孔１４の直径を、被検査孔Ｈの直径よりも小さくすることが必要である。
【００５７】
図９は、図１に示すガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈに複数の部品からなる共通の位置決め部材２１を挿入した例を示す縦断面図である。
【００５８】
図９に例示されるように被検査孔Ｈが止まり孔である場合には、ピン２１Ａを孔検査装置１の装置本体３が配置されない側から被検査孔Ｈに挿入することができない。また、物体Ｏの構造によっては、ピン２１Ａを孔検査装置１の装置本体３が配置されない側から被検査孔Ｈに挿入することができない場合もある。
【００５９】
そのような場合には、着脱部材１３でブッシュ１８を取付けた装置本体３をガイド治具２０にセットする前に、図９に示すように孔検査装置１の装置本体３が配置される側からピン２１Ａを被検査孔Ｈに挿入することができる。ピン２１Ａの直径と、ガイド治具２０の貫通孔１９の直径が隙間嵌めの公差を有していない場合には、図９に例示されるように段付ブッシュ２１Ｂとピン２１Ａで位置決め部材２１を構成し、共通の位置決め部材２１を、ガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈに同時に挿入することができる。もちろん、１本の段付ピンで位置決め部材２１を構成し、１本の段付ピンをガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈの双方に同時に挿入するようにしても良い。
【００６０】
この場合には、ガイド治具２０の貫通孔１９及び段付ブッシュ２１Ｂの中心における貫通孔が、被検査孔Ｈに位置決め部材２１を同時に挿入するための位置決め孔として機能することになる。そして、位置決め部材２１をガイド治具２０の位置決め孔に挿入してガイド治具２０の位置決めを行った後に、位置決め部材２１を取り外して装置本体３に取付けられたブッシュ１８がガイド治具２０の貫通孔１９にセットされる。
【００６１】
また、図８に示すように装置本体３がガイド治具２０にセットされた状態で位置決めが行われる場合においても、プローブ６との干渉を回避するためにプローブ６を被検査孔Ｈに挿入する前にピン２１Ａが位置決め孔１４及び被検査孔Ｈから引き抜かれることになる。従って、被検査孔Ｈへの位置決め部材２１の挿入方向に関わらず、プローブ６を被検査孔Ｈに挿入する前に位置決め部材２１が位置決め孔１４及び被検査孔Ｈから引き抜かれる。また、位置決め部材２１を被検査孔Ｈから十分離れた位置まで引き抜いた後であれば、被検査孔Ｈの縁の形状を含む特徴を測定することも可能となる。
【００６２】
被検査孔Ｈの縁の形状を含む特徴を測定する場合、上述したように支柱１７の形状及び位置を適切に決定することが重要である。図２又は図４に例示されるようにレーザ光Ｌを被検査孔Ｈの内面に照射して被検査孔Ｈの特徴を測定する場合であれば、レーザ光Ｌが被検査孔Ｈの内面以外の部分において反射しないようにするか、仮に反射したとしても被検査孔Ｈの内面とは判定されない程度に離れた位置からレーザ光Ｌが反射するように支柱１７の形状及び位置を決定することが適切である。
【００６３】
そこで、被検査孔Ｈ及び位置決め孔１４の直径よりも直径が大きく中心軸が同一直線上にある、ガイドユニット１２の支柱１７側に隣接する円柱状の空間２２が、少なくとも遮られないように支柱１７をガイドユニット１２に設けることが適切である。そして、位置決め孔１４及び被検査孔Ｈへの位置決め部材２１の挿入によって、円柱状の空間２２を被検査孔Ｈに隣接させることができる。尚、ガイド治具２０の位置決め後にクランプでガイド治具２０を物体Ｏに固定するようにしても良い。
【００６４】
（位置決め方法及び孔検査方法）
次に位置決め装置２を用いて孔検査装置１の位置決めを行う位置決め方法及び当該位置決め方法で位置決めされた孔検査装置１で被検査孔Ｈの特徴を測定する孔検査方法について説明する。
【００６５】
物体Ｏに設けられた被検査孔Ｈの特徴を測定する場合には、ガイドユニット１２の一部又は全部が着脱部材１３で孔検査装置１に取付けられる。例えば、図１に例示されうように、段付のブッシュ１８を着脱部材１３で装置本体３の筐体４に取付けることができる。他方、ガイド治具２０の支柱１７の端面に形成される支持面１５を物体Ｏの表面に接触させることによって、ガイド治具２０が物体Ｏの上に載置される。
【００６６】
物体Ｏの被検査孔Ｈに背面側からピン２１Ａを挿入できない場合には、図９に例示されるように段付ブッシュ２１Ｂとピン２１Ａからなる位置決め部材２１がガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈに同時に挿入される。これにより、ガイド治具２０の支柱１７が物体Ｏの表面に対して滑り、位置決め孔として機能するガイド治具２０の貫通孔１９の中心軸を、被検査孔Ｈの中心軸に合わせることができる。
【００６７】
ガイド治具２０の位置合わせが完了すると、位置決め部材２１がガイド治具２０から取り外され、装置本体３に取付けられた段付のブッシュ１８がガイド治具２０の貫通孔１９に挿入される。これにより、図１に例示されるように、孔検査装置１の位置決めを行うことができる。すなわち、孔検査装置１において定義された基準線ＲＦが、被検査孔Ｈの中心軸と同一直線上となった状態で、装置本体３をガイド治具２０にセットすることができる。
【００６８】
一方、物体Ｏの被検査孔Ｈに背面側からピン２１Ａを挿入できる場合には、装置本体３に取付けられた段付のブッシュ１８が位置決め前におけるガイド治具２０の貫通孔１９に挿入される。続いて、物体Ｏの被検査孔Ｈ及びブッシュ１８の位置決め孔１４の双方に物体Ｏの背面側からピン２１Ａが挿入される。これにより、ガイド治具２０の支柱１７が物体Ｏの表面に対して滑り、ブッシュ１８の位置決め孔１４の中心軸を、被検査孔Ｈの中心軸に合わせることができる。
【００６９】
ブッシュ１８を取付けた装置本体３及びガイド治具２０の位置合わせが完了すると、ピン２１Ａが物体Ｏの被検査孔Ｈ及びブッシュ１８の位置決め孔１４から引き抜かれる。これにより、図１に例示されるように、孔検査装置１の位置決めを行うことができる。すなわち、孔検査装置１において定義された基準線ＲＦが、被検査孔Ｈの中心軸と同一直線上となった状態で、装置本体３をガイド治具２０にセットすることができる。
【００７０】
孔検査装置１の位置決めが完了すると、被検査孔Ｈの検査を開始することができる。被検査孔Ｈの検査を行う場合には、装置本体３の筐体４から被検査孔Ｈの内部に向かってプローブ６が移動する。そして、プローブ６の先端から被検査孔Ｈの内面に向けてレーザ光Ｌが照射される。被検査孔Ｈの内面で反射したレーザ光Ｌの反射光は、プローブ６に入射して図１及び図２に例示されるようなカメラ７又は図４に例示されるような光信号処理装置１１に入射する。
【００７１】
そして、カメラ７で撮影されたレーザ光Ｌの反射光の画像又は光信号処理装置１１で得られた信号処理結果に基づいて被検査孔Ｈの３次元形状等の特徴を取得することができる。被検査孔Ｈの特徴を取得するための情報処理は、装置本体３に内蔵される情報処理回路８で行っても良いし、装置本体３と接続される外部の情報処理回路を含む装置で行っても良い。
【００７２】
（効果）
以上のような位置決め装置２、孔検査装置１、位置決め方法及び孔検査方法は、装置本体３に位置決め孔１４を有するガイドユニット１２の一部を取付け、被検査孔Ｈと位置決め孔１４の双方に同時にピン２１Ａを挿入することによって装置本体３の位置決めを行うものである。このため、大掛かりな３次元移動装置を使用することなく、手持ち式の孔検査装置１を被検査孔Ｈの中心軸に合わせて簡易に位置決めすることができる。その結果、被検査孔Ｈの特徴を高精度に測定又は検査することができる。実用的な例として、直径の公差が±０．０１ｍｍ以上±０．１ｍｍ以下である被検査孔Ｈの形状等の特徴を測定又は検査することができる。
【００７３】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態に係る位置決め装置２Ａを備えた孔検査装置１Ａの構成図であり、図１１は図１０に示す位置決め装置２Ａに備えられるガイド治具２０の上面図である。
【００７４】
図１０及び図１１に示された第２の実施形態における孔検査装置１Ａの位置決め装置２Ａは、物体Ｏに被検査孔Ｈとは別に設けられた少なくとも２つの複数の孔Ｈ１を利用してガイド治具２０の位置決めを行えるようにした構成と、装置本体３に取付けられるブッシュ１８を挿入するためのガイド治具２０の貫通孔１９の位置と向きを調整できるようにした点が第１の実施形態における位置決め装置２と相違する。第２の実施形態における位置決め装置２Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における位置決め装置２と実質的に異ならないため同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【００７５】
物体Ｏに被検査孔Ｈと複数の孔Ｈ１が一例に設けられている場合、すなわち複数の孔Ｈ１の各中心軸が被検査孔Ｈの中心軸と同一平面上となるように設けられている場合には、複数の孔Ｈ１を利用して物体Ｏに対するガイド治具２０の位置決めを行うことができる。
【００７６】
具体的には、ガイド治具２０に、物体Ｏの複数の孔Ｈ１にそれぞれ挿入されるピン３０を挿入するための挿入孔３１を形成する単一又は複数の部材３２を設けることができる。換言すれば、物体Ｏの複数の孔Ｈ１と同軸状となるようにガイド治具２０を構成する部材３２に挿入孔３１を設けることができる。
【００７７】
そうすると、被検査孔Ｈと中心軸が同一平面上となるように物体Ｏに平行に設けられた少なくとも２つの孔Ｈ１と、各孔Ｈ１に対応する挿入孔３１に共通のピン３０を挿入することによって単一又は複数の部材３２を物体Ｏに位置決めすることができる。原理的には、図１０及び図１１に例示されるように被検査孔Ｈと一列に物体Ｏに設けられた２つの孔Ｈ１と、２つの孔Ｈ１にそれぞれ同軸状に設けられた部材３２の２つの挿入孔３１にそれぞれ２本のピン３０を挿入すれば、部材３２を物体Ｏに位置決めすることができる。
【００７８】
挿入孔３１に挿入されるピン３０は、典型的な円柱状の段付ではないピンに限らず、ピン３０として利用することが可能なピンボルト等の円柱状又は円筒状の部品で構成することができる。ピンボルトを使用する場合には、ナットを締付けることによってガイド治具２０の部材３２を物体Ｏに固定することができる。
【００７９】
図１０に示す例では、ピン３０としてＷｅｄｇｅｌｏｃｋ  ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  ｆａｓｔｅｎｅｒが用いられている。Ｗｅｄｇｅｌｏｃｋ  ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  ｆａｓｔｅｎｅｒは、例えば日本国特開２０１３−０６８２９７号公報や日本国特開２０１３−０６８２９８号公報等の文献にも記載されているように、２つの物体に設けられた孔に一方向から挿入し、ナットを締付けずに２つの物体を固定することが可能なファスナである。
【００８０】
Ｗｅｄｇｅｌｏｃｋ  ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  ｆａｓｔｅｎｅｒは、円柱状のグリップを正回転させると鏃形状を有する先端部の太さが大きくなり、グリップを逆回転させると鏃形状を有する先端部の太さが細くなるように構成されている。このため、ピン３０としてＷｅｄｇｅｌｏｃｋ  ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  ｆａｓｔｅｎｅｒを用いれば、装置本体３を配置する側からガイド治具２０の部材３２を物体Ｏに固定することができる。
【００８１】
ピン３０が挿入される物体Ｏの孔Ｈ１の直径と、ガイド治具２０の部材３２に形成される挿入孔３１の直径が異なる場合には、段付ピンボルト等のピン３０を用いたり、物体Ｏの背面側からピン３０を挿入するようにしても良い。
【００８２】
また、被検査孔Ｈの片側に配置された２つの孔Ｈ１と同軸状となるように挿入孔３１を設けてピン３０で部材３２を物体Ｏに位置決めすることもできる。但し、図１０に例示されるように被検査孔Ｈを挟む両側に線対称となるように２つの孔Ｈ１が設けられる場合が多い。被検査孔Ｈを挟んで被検査孔Ｈの中心軸から等しい距離となる位置に４つの孔Ｈ１が設けられる場合もあるが、そのような場合には、被検査孔Ｈと中心軸が同一平面上となっている２つの孔Ｈ１を選択してピン３０の挿入用に用いることができる。
【００８３】
２つの孔Ｈ１にピン３０を挿入すると、被検査孔Ｈの中心軸は、理想的には、２本のピン３０が挿入される部材３２の挿入孔３１の中心軸と同一平面上となる。従って、装置本体３に取付けられるブッシュ１８を挿入するための貫通孔１９の中心軸と、部材３２の挿入孔３１の中心軸との間における距離が、被検査孔Ｈと孔Ｈ１との間における距離となるように、挿入孔３１及び部材３２をガイド治具２０に設ければ、２本のピン３０を部材３２の挿入孔３１と、物体Ｏの孔Ｈ１に挿入するのみでも、ブッシュ１８の中心軸と、被検査孔Ｈの中心軸を同一直線上にすることができる。
【００８４】
このため、孔検査装置１の基準線ＲＦを２つの挿入孔３１の中心軸に設定し、部材３２の２つの挿入孔３１を位置決め孔として使用することもできる。その場合には、２本のピン３０位置決め部材として機能することになる。
【００８５】
但し、実際には被検査孔Ｈと孔Ｈ１との間における位置の誤差が、被検査孔Ｈの直径の誤差よりも大きい場合が多い。このため、図１０に例示されるように、第１の実施形態と同様に、位置決め部材２１である共通のピン２１Ａを、装置本体３に取付けられるブッシュ１８の位置決め孔１４と、被検査孔Ｈの双方に同時に物体Ｏの背面側から挿入することが、被検査孔Ｈの検査に要求される精度を満たすことに繋がる。もちろん、図９に例示されるように段付ブッシュ２１Ｂとピン２１Ａで構成される位置決め部材２１や段付ピン等で構成される位置決め部材２１を、装置本体３側からガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈの双方に同時に挿入するようにしても良い。
【００８６】
但し、ピン３０を物体Ｏの孔Ｈ１に挿入した状態で位置決め部材２１を被検査孔Ｈに挿入する場合、被検査孔Ｈの位置の誤差が大きいと、位置決め部材２１をガイド治具２０の貫通孔１９と被検査孔Ｈの双方に挿入することが困難となる。そこで、ガイド治具２０の貫通孔１９の位置を微調整できるようにすることが実用的である。また、被検査孔Ｈの中心軸の角度の誤差が大きい場合に備えて、ガイド治具２０の貫通孔１９の中心軸の角度を微調整できるようにすることもできる。
【００８７】
その場合には、図１０及び図１１に例示されるようにガイド治具２０に貫通孔１９の位置や向きを調整するための調整機構３３が設けられる。図１０及び図１１に示す例では、貫通孔１９の一方向における位置と、貫通孔１９の中心軸の向きを調整することが可能な調整機構３３がガイド治具２０に設けられている。もちろん、貫通孔１９の位置を二方向に調整することが可能な調整機構をガイド治具２０に設けるようにしても良い。
【００８８】
貫通孔１９の向きを調整するための調整機構３３は、例えば、球面滑り軸受３４で構成することができる。球面滑り軸受３４は、ピロボール又はピロボールジョイントとも呼ばれ、本来はリンク機構用のジョイントとして用いられるが、球面滑り軸受３４の円筒状の軸受面でブッシュ１８を挿入するための貫通孔１９を形成することができる。
【００８９】
そうすると、ガイド治具２０に設けられる貫通孔１９の向きを自在に変化させることが可能となる。このため、貫通孔１９の中心軸の向きが被検査孔Ｈの中心軸と同じ向きとなるように、貫通孔１９の向きを調整することができる。これにより、被検査孔Ｈの中心軸の向きに誤差があり、物体Ｏの表面に正確に垂直でない場合であっても、位置決め部材２１をガイド治具２０の貫通孔１９又はブッシュ１８の位置決め孔１４と、被検査孔Ｈの双方にスムーズに挿入することが可能となる。
【００９０】
尚、図９に例示されるように、位置決め部材２１を装置本体３側から被検査孔Ｈに挿入する場合には、位置決め部材２１を被検査孔Ｈから抜いた後に貫通孔１９の向きを変化させずに、装置本体３に取付けられたブッシュ１８を貫通孔１９に挿入することが肝要となる。このため、球面滑り軸受３４の嵌め合い公差を厳しくして力を作用させないと貫通孔１９の向きが変化しないようにしたり、球面滑り軸受３４にストッパを設けて調整後における貫通孔１９の向きを固定できるようにしても良い。
【００９１】
他方、ガイド治具２０の貫通孔１９の位置を調整するための調整機構３３は、例えば、ガイド治具２０の本体２０Ａに設けられた溝又は段差面に沿ってスライドさせることが可能なスライド部材３５で構成することができる。図１０及び図１１に示す例では、矩形の板状のスライド部材３５が、ガイド治具２０の本体２０Ａに設けられた段差面上を、２本のピン３０を挿入するための部材３２の挿入孔３１の間を結ぶ方向に平行移動できるようになっている。
【００９２】
そして、貫通孔１９を形成する球面滑り軸受３４がスライド部材３５に埋め込まれている。このため、貫通孔１９の向きのみならず、貫通孔１９の位置をピン３０を挿入するための挿入孔３１を有する部材３２や支柱１７等に対して相対的に平行移動させることができる。すなわち、貫通孔１９の位置を、位置決め孔１４の中心軸に垂直な方向に平行移動させることができる。
【００９３】
スライド部材３５等の貫通孔１９の位置をスライドさせる機構は、球面滑り軸受３４等の貫通孔１９の向きを調整するための機構を設けるか否かに関わらず、ガイド治具２０に設けることができる。従って、スライド部材３５に貫通孔１９を形成するブッシュを圧入したり、スライド部材３５に貫通孔１９を直接形成しても良い。すなわち、貫通孔１９を形成する球面滑り軸受３４やその他の部材を、ピン３０を挿入するための挿入孔３１を有する単一又は複数の部材３２に対して挿入孔３１の配列方向に相対的に平行移動させる調整機構３３をガイド治具２０に設けることができる。
【００９４】
これにより、被検査孔Ｈの位置が孔Ｈ１の配列方向にずれていても、位置決め部材２１をガイド治具２０の貫通孔１９又はブッシュ１８の位置決め孔１４と、被検査孔Ｈの双方にスムーズに挿入することが可能となる。
【００９５】
尚、貫通孔１９の位置を孔Ｈ１の配列方向に垂直な方向に調整できるようにしても良い。但し、一般に複数の孔を同一直線上に穿孔する場合、各孔の位置の直線からの誤差よりも隣接する孔間における距離の誤差の方が大きくなる場合が多い。このため、図１０及び図１１に例示されるように、貫通孔１９の位置を孔Ｈ１の配列方向にのみ平行移動できるようにしても、孔Ｈ１に対する被検査孔Ｈの相対位置の誤差による影響を十分に低減し、位置決め部材２１をガイド治具２０の貫通孔１９又はブッシュ１８の位置決め孔１４と、被検査孔Ｈの双方にスムーズに挿入することができる。
【００９６】
また、ピン３０を挿入するための挿入孔３１を有する部材３２をガイド治具２０の支柱１７等の部分に対して相対的に平行移動できるようにしても良い。或いは、ピン３０の挿入孔３１を横断面が円形の孔ではなく長孔又は貫通する溝としても良い。その場合には、孔Ｈ１と被検査孔Ｈとの間における距離が異なる複数の物体Ｏの被検査孔Ｈが検査対象となる場合であっても、ピン３０を挿入孔３１と孔Ｈ１の双方に挿入することが可能となる。挿入孔３１を形成する部材３２をスライドできるようにする場合には、スライド方向を挿入孔３１及び孔Ｈ１の配列方向とすることが合理的であり、ガイド治具２０の構成の簡易化にも繋がる。
【００９７】
以上の第２の実施形態における位置決め装置２Ａによれば、物体Ｏに設けられた複数の孔Ｈ１を利用してガイド治具２０の位置決めを行うことができるため、装置本体３自体の位置決めも容易となる。例えば、装置本体３に取付けられるブッシュ１８を挿入するためのガイド治具２０の貫通孔１９の位置決めを、１次元の位置決めとすることができる。すなわち、ガイド治具２０の貫通孔１９の位置決め方向を、孔Ｈ１の配列方向に限定することができる。
【００９８】
また、ガイド治具２０の貫通孔１９を球面滑り軸受３４等で形成することによって、被検査孔Ｈの中心軸が僅かに傾いていたとしても、位置決め部材２１を被検査孔Ｈに挿入して孔検査装置１の位置決めを行うことができる。
【００９９】
（第３の実施形態）
図１２は本発明の第３の実施形態に係る孔検査装置１Ｂの位置決め装置２Ｂを構成するガイド治具２０の位置決め方法を示す被検査孔Ｈ近傍における縦断面図である。
【０１００】
図１２に示された第３の実施形態における孔検査装置１Ｂの位置決め装置２Ｂは、円筒状又は円柱状の位置決め部材２１の先端における形状を円錐台とし、位置決め部材２１の先端のみを被検査孔Ｈに挿入することによってガイド治具２０の位置決めを行うようにした点が第１の実施形態における位置決め装置２と相違する。第３の実施形態における位置決め装置２Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態における位置決め装置２と実質的に異ならないためガイド治具２０、位置決め部材２１及び物体Ｏのみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
図１２に示すように、先端に向かって直径が徐々に減少し、かつ直径が一定である部分を有する円筒状又は円柱状のテーパピン２１Ｃを位置決め部材２１として用いることができる。テーパピン２１Ｃの先端における逆円錐台の部分におけるテーパ角度は、被検査孔Ｈの縁に設けられる可能性があるＣ面取りの面取り角度よりも小さい角度に決定される。
【０１０２】
そうすると、被検査孔Ｈの縁に面取りが設けられるか否かを問わず、テーパピン２１Ｃの先端における逆円錐台の部分と被検査孔Ｈの縁との接触部分の形状が円となるようにテーパピン２１Ｃの先端を被検査孔Ｈの内部に押し付けることができる。これにより、ガイド治具２０の支柱１７が物体Ｏの表面に対して滑り、位置決め孔として機能するガイド治具２０の貫通孔１９の中心軸を、被検査孔Ｈの中心軸に合わせることができる。すなわち、被検査孔Ｈの芯出しを伴ってガイド治具２０の位置決めを行い、位置決め後のガイド治具２０の貫通孔１９に装置本体３に取付けられるブッシュ１８を挿入することによって、結果的に装置本体３の位置決めも行うことができる。
【０１０３】
尚、第２の実施形態においても先端がテーパするテーパピン２１Ｃを位置決め部材２１として用いることができる。すなわち、位置決め部材２１の直径が一定である部分をガイド治具２０の位置決め孔に挿入した状態で位置決め部材２１の少なくとも先端を被検査孔Ｈに挿入すれば、ガイド治具２０及び装置本体３の位置決めを行うことができる。
【０１０４】
（第４の実施形態）
図１３は本発明の第４の実施形態に係る位置決め装置２Ｃを備えた孔検査装置１Ｃの構成図、図１４は図１３に示す位置決め装置２Ｃを構成するガイドユニット１２の上面図、図１５は図１３及び図１４に示すブッシュ１８の正面図である。
【０１０５】
図１３及び図１４に示された第４の実施形態における孔検査装置１Ｃの位置決め装置２Ｃは、主として、先端がテーパするテーパピン２１Ｃを装置本体３側から被検査孔Ｈに挿入できるようにテーパピン２１Ｃを円筒形状とし、かつテーパピン２１Ｃを中心軸方向に往復移動させるスライド機構４０をガイド治具２０に設けた点が第３の実施形態における位置決め装置２Ｂと相違する。第４の実施形態における位置決め装置２Ｃの他の構成及び作用のうち、他の実施形態における位置決め装置２、２Ａ、２Ｂと実質的に異ならない構成については同符号を付して説明を省略する。
【０１０６】
第４の実施形態では、先端がテーパするテーパピン２１Ｃが位置決め部材２１として用いられる。すなわち、先端にＣ面取りを施すことによって先端がテーパする円筒状のテーパピン２１Ｃで構成される位置決め部材２１が、装置本体３に取付けられるブッシュ１８の貫通孔として形成される位置決め孔１４の内部に、スライド可能に配置される。
【０１０７】
尚、図１３及び図１４に示す例では、ブッシュ１８が段付ブッシュで構成されており、ブッシュ１８の直径が大きい開口端側に形成される円盤状の部分１８Ａが複数の止めネジ４１で装置本体３の筐体４に直接固定されている。すなわち、ブッシュ１８を装置本体３の筐体４に着脱可能に取付ける着脱部材１３がブッシュ１８の円盤状の部分１８Ａと、単純な複数の止めネジ４１で構成されている。止めネジ４１は、市販のネジであっても良い。
【０１０８】
また、位置決め部材２１を構成するテーパピン２１Ｃの形状が円筒状となっている。このため、テーパピン２１Ｃの中心に形成される貫通孔２１Ｄに被検査孔Ｈの特徴を測定するための棒状のプローブ６を挿入することができる。その結果、テーパピン２１Ｃの直径が徐々に減少する先端をプローブ６と同じ方向から被検査孔Ｈに挿入及び退避することができる。
【０１０９】
すなわち、テーパピン２１Ｃの先端を被検査孔Ｈから退避させた後、テーパピン２１Ｃの貫通孔２１Ｄを利用して、プローブ６を被検査孔Ｈに挿入することができる。そのために、テーパピン２１Ｃの貫通孔２１Ｄの太さは、テーパピン２１Ｃがプローブ６と干渉しないように決定される。換言すれば、テーパピン２１Ｃとプローブ６との間には適切な隙間が設けられる。
【０１１０】
加えて、ブッシュ１８とガイド治具２０で構成されるガイドユニット１２には、テーパピン２１Ｃからなる位置決め部材２１を、ブッシュ１８の位置決め孔１４に対して位置決め部材２１及び位置決め孔１４の中心軸方向に相対的にスライドさせるスライド機構４０を設けることができる。スライド機構４０は、テーパピン２１Ｃを軸方向に移動させることが可能な機構であれば、所望の機構で構成することができる。
【０１１１】
図１３乃至図１５に示す例では、スライド機構４０が、ブッシュ１８に形成される螺旋状の貫通する溝４０Ａに沿ってスライドする円筒状又は円柱状の部材４０Ｂと、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを溝４０Ａの長さ方向にスライドさせる部材４０Ｃで構成されている。
【０１１２】
円筒状又は円柱状の部材４０Ｂは、頭がピンとなっている単純なピンボルトやボルトの頭の部分にローラを連結した部品で構成することができる。円筒状又は円柱状の部材４０Ｂは、テーパピン２１Ｃに、長さ方向がテーパピン２１Ｃの半径方向となり、かつピン又はローラとなっている頭の部分が突出するように固定される。
【０１１３】
円筒状又は円柱状の部材４０Ｂは、テーパピン２１Ｃをスライドさせるための力をテーパピン２１Ｃに伝達させる役割を果たす。従って、テーパピン２１Ｃは１本でも良いが、図示されるように複数本設ければ、十分な力をテーパピン２１Ｃに伝達することができる。
【０１１４】
一方、ブッシュ１８には、テーパピン２１Ｃに固定された円筒状又は円柱状の部材４０Ｂの頭をスライドさせるための溝４０Ａが設けられる。ブッシュ１８には、テーパピン２１Ｃを軸方向にスライドさせる距離だけ、テーパピン２１Ｃのスライド方向における位置が変化する溝４０Ａが設けられる。その結果、溝４０Ａは図１５に例示されるように螺旋状となる。
【０１１５】
円筒状又は円柱状の部材４０Ｂの頭の長さは、ブッシュ１８の溝４０Ａから部材４０Ｂの頭の一部がブッシュ１８及びテーパピン２１Ｃの半径方向に突出するように決定される。従って、ブッシュ１８の溝４０Ａから突出した円筒状又は円柱状の部材４０Ｂの頭の一部に、ブッシュ１８及びテーパピン２１Ｃの軸方向を中心とする回転方向の力を作用させれば、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂをブッシュ１８の溝４０Ａに沿ってスライドさせることができる。
【０１１６】
そこで、図１３及び図１４に例示されるようにレバー４０Ｄと一体化された部材４０Ｃを、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを溝４０Ａの長さ方向にスライドさせるために設けることができる。
【０１１７】
図１６は図１３及び図１４に示すレバー４０Ｄの正面図である。
【０１１８】
レバー４０Ｄの形状はユーザが部材４０Ｃを手で回転させることができるように所望の形状とすることができる。他方、部材４０Ｃは円筒状の構造とし、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂの頭に回転方向の力を作用させるスリット４０Ｅを設けることができる。すなわち、ブッシュ１８の溝４０Ａから突出した円筒状又は円柱状の部材４０Ｂの頭の一部を、円筒状の部材４０Ｃのスリット４０Ｅの内部に配置し、円筒状の部材４０Ｃを軸中心に回転させれば、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを回転させることができる。
【０１１９】
その結果、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂをブッシュ１８の溝４０Ａに沿ってスライドさせ、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを固定したテーパピン２１Ｃを回転させながら軸方向に平行移動させることができる。すなわち、レバー４０Ｄを正回転させれば、テーパピン２１Ｃの先端をブッシュ１８から突出させて被検査孔Ｈに挿入する一方、レバー４０Ｄを逆回転させれば、テーパピン２１Ｃを被検査孔Ｈから退避させてブッシュ１８の内部に収納できるようにスライド機構４０を構成することができる。
【０１２０】
従って、テーパピン２１Ｃを往復移動させるストロークの長さと一致するようにテーパピン２１Ｃの往復移動方向における溝４０Ａの位置の変化量が決定される。尚、レバー４０Ｄを押さえて装置本体３側を回転させても、同様にテーパピン２１Ｃを往復移動させることができる。
【０１２１】
また、溝４０Ａをテーパピン２１Ｃ側に形成し、溝４０Ａに沿ってスライドする円筒状又は円柱状の部材４０Ｂをブッシュ１８の内面から突出するようにブッシュ１８に固定するようにしても良い。その場合には、ブッシュ１８自体が円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを溝４０Ａの長さ方向にスライドさせるための部材としても機能し、装置本体３側の正回転及び逆回転によってテーパピン２１Ｃをブッシュ１８内において往復移動させることができる。
【０１２２】
つまり、テーパピン２１Ｃをスライドさせる距離だけテーパピン２１Ｃのスライド方向における位置が変化する溝４０Ａをテーパピン２１Ｃの外面及びブッシュ１８の位置決め孔１４の内面の一方に形成し、形成した溝４０Ａの内部をスライドし、かつテーパピン２１Ｃの外面及び位置決め孔１４の内面の他方に取付けられるローラ又はピンからなる円筒状又は円柱状の部材４０Ｂでスライド機構４０を構成することができる。
【０１２３】
図１３及び図１４に示す例では、ブッシュ１８を挿入するためのガイド治具２０の貫通孔１９が円盤状の部材４２で形成されており、円筒状又は円柱状の部材４０Ｂを回転させるための円筒状の部材４０Ｃが円盤状の部材４２と同軸状に円盤状の部材４２の背面側に配置されている。そして、貫通孔１９を形成する円盤状の部材４２に設けられたスリット４２Ａから、円盤状の部材４２の一部として設けられたレバー４０Ｄの先端が円盤状の部材４２の表面側に突出するようになっている。
【０１２４】
このため、レバー４０Ｄをつまんで回転させると、円盤状の部材４２がガイド治具２０の本体２０Ａに設けられた貫通孔の段差面上において回転するようになっている。もちろん、円盤状の部材４２と、ガイド治具２０の本体２０Ａとの間に円状のスリットを形成したり、別の部品を設けることによって円盤状の部材４２が回転しないようにしてもよい。
【０１２５】
また、図１３及び図１４に示す例では、物体Ｏの表面にガイド治具２０を載置するための支柱１７が、それぞれ緩衝材１７Ａを先端に取付けた４つのボルト１７Ｂで構成されている。すなわち、物体Ｏの表面に対して支柱１７を滑らせても物体Ｏの表面に傷がつかないように、緩衝材１７Ａで支柱１７の支持面１５を形成することができる。緩衝材１７Ａを構成する材料の具体例としては、ナイロン６、６やナイロン４、６等のポリアミド合成樹脂が挙げられる。
【０１２６】
図１３及び図１４に例示されるように支柱１７を棒状の部品で構成する場合、支柱１７の軽量化を図ることができる反面、支持面１５の位置に誤差が生じる恐れがある。このため、支柱１７の長さを調整する調整機構を設けても良い。
【０１２７】
また、第２の実施形態と同様に、物体Ｏに被検査孔Ｈと、複数の孔Ｈ１が一列に設けられている場合において、２つの孔Ｈ１をガイド治具２０の位置決めに用いることができるように、挿入孔３１を設けた部材３２をガイド治具２０に設けるようにしても良い。図１３及び図１４に示す例では、挿入孔３１を設けた部材３２が、ガイド治具２０の本体２０Ａに対して挿入孔３１の配列方向に相対的にスライドできるように構成されている。
【０１２８】
具体的には、横断面が長円形状となっている段付のスリット２０Ｂが、スリット２０Ｂの長さ方向が挿入孔３１を設けた部材３２のスライド方向となるように、ガイド治具２０の本体２０Ａに設けられている。そして、スリット２０Ｂの段差面に段付ブッシュからなる部材３２がスライド可能に配置されている。
【０１２９】
このため、図１３に例示されるように挿入孔３１を設けた部材３２を物体Ｏに設けられた孔Ｈ１の位置に合わせてスライドさせ、２本のピンボルト等のピン３０でガイド治具２０の本体２０Ａを物体Ｏの孔Ｈ１に位置決めすることができる。その結果、テーパピン２１Ｃの先端を被検査孔Ｈに押し当てることによって、被検査孔Ｈの芯出しを含むテーパピン２１Ｃ等のガイドユニット１２の位置決めを行った場合に、ガイド治具２０の支柱１７及び本体２０Ａの物体Ｏに対するスライド方向を一方向に限定することができる。
【０１３０】
図１７は図１３に示す位置決め装置２Ｃで孔検査装置１Ｃの位置決めを行って物体Ｏに設けられた被検査孔Ｈの検査を行う手順を示す図である。
【０１３１】
図１３に示す位置決め装置２Ｃで孔検査装置１Ｃの位置決めを行って物体Ｏに設けられた被検査孔Ｈの検査を行う場合には、まず図１７（Ａ）に示すように物体Ｏ表面に、支柱１７を取付けたガイド治具２０の本体２０Ａが載置される。物体Ｏに被検査孔Ｈと一例に２つの孔Ｈ１が設けられている場合には、部材３２を孔Ｈ１の位置に合わせてスライドさせ、部材３２の挿入孔３１と、物体Ｏの孔Ｈ１に共通のピン３０を挿入することによってガイド治具２０の本体２０Ａの位置決めを行うことができる。ピン３０としては、図１７に示すようにピンボルトを使用しても良いし、図１０に例示されるように一方向から固定することが可能なＷｅｄｇｅｌｏｃｋ  ｔｅｍｐｏｒａｒｙ  ｆａｓｔｅｎｅｒを使用しても良い。
【０１３２】
また、ガイド治具２０の本体２０Ａに、テーパピン２１Ｃを収納したブッシュ１８を取付けた孔検査装置１Ｃの装置本体３がセットされる。ブッシュ１８は、円盤状の部材４２の貫通孔１９に挿入された状態でガイド治具２０の本体２０Ａにセットされる。図示されるように、円盤状の部材４２がガイド治具２０の本体２０Ａから取外せるようになっている場合には、ガイド治具２０の本体２０Ａに、円盤状の部材４２とともに装置本体３、テーパピン２１Ｃ及びブッシュ１８等をセットすることができるが、円盤状の部材４２がガイド治具２０の本体２０Ａと連結されている場合には、ガイド治具２０の本体２０Ａと連結された状態で、円盤状の部材４２、装置本体３、テーパピン２１Ｃ及びブッシュ１８等を物体Ｏ表面に載置することができる
【０１３３】
このように孔検査装置１Ｃを物体Ｏの表面に載置すると、支柱１７の端部に形成される支持面１５の法線方向及びピン３０の中心軸方向が、物体Ｏの表面に垂直であることから、ブッシュ１８、位置決め孔１４及びテーパピン２１Ｃの中心軸方向が、被検査孔Ｈの中心軸方向と平行になる。
【０１３４】
次に、図１７（Ｂ）に示すようにレバー４０Ｄを正回転させてテーパピン２１Ｃの先端をブッシュ１８から突出させ、テーパピン２１Ｃの先端が被検査孔Ｈに押し付けられる。そうすると、被検査孔Ｈの縁からテーパピン２１Ｃの先端に部分的に抗力が作用する。テーパピン２１Ｃの先端に作用する効力には、被検査孔Ｈの中心軸方向に垂直な成分も含まれている。従って、テーパピン２１Ｃの先端に作用する抗力が釣り合うまで、テーパピン２１Ｃとともに、ブッシュ１８、ガイド治具２０の本体２０Ａ及び装置本体３等がピン３０で位置決めされた部材３２のスライド方向にスライドする。
【０１３５】
その結果、ブッシュ１８、位置決め孔１４及びテーパピン２１Ｃの中心軸方向が、被検査孔Ｈの中心軸方向と同一直線上となる。これにより、孔検査装置１Ｃの基準線ＲＦが被検査孔Ｈの中心軸方向と同一直線上となり、孔検査装置１Ｃの位置決めが完了する。
【０１３６】
次に、図１７（Ｃ）に示すようにレバー４０Ｄを逆回転させてテーパピン２１Ｃの先端を被検査孔Ｈから退避させる。これにより、被検査孔Ｈの縁が空間に露出し、被検査孔Ｈの縁を含む検査を開始することが可能となる。
【０１３７】
次に、図１７（Ｄ）に示すようにテーパピン２１Ｃの貫通孔２１Ｄを利用して孔検査装置１Ｃのプローブ６を装置本体３の筐体４から突き出し、プローブ６の先端を被検査孔Ｈ内に挿入する。そして、プローブ６から被検査孔Ｈの内面にレーザ光Ｌを照射して被検査孔Ｈの検査を行うことができる。この時、テーパピン２１Ｃは、被検査孔Ｈから退避しているので、レーザ光Ｌを被検査孔Ｈの縁に照射することも可能である。このため、被検査孔Ｈの面取り形状等を測定することもできる。
【０１３８】
以上の第４の実施形態は、テーパピン２１Ｃの中心にプローブ６を通すための貫通孔２１Ｄを設け、かつテーパピン２１Ｃを軸方向に往復移動できるようにしたものである。このため、第４の実施形態によれば、装置本体３をガイド治具２０にセットした状態で、同じ方向からテーパピン２１Ｃの被検査孔Ｈへの押付けによる位置決めと、プローブ６の被検査孔Ｈへの挿入による検査を行うことが可能となる。
【０１３９】
尚、テーパピン２１Ｃの先端のみではなく、図９に例示されるようにピン２１Ａの直径が一定となっている部分を被検査孔Ｈに挿入することによって位置決めを行う場合においても、同様に、ピン２１Ａに貫通孔を設けて軸方向に往復移動できるようにすることができる。その場合、装置本体３をガイド治具２０にセットした状態で、同じ方向からピン２１Ａの被検査孔Ｈへの挿入による位置決めと、プローブ６の被検査孔Ｈへの挿入による検査を行うことが可能となる。
【０１４０】
また、被検査孔Ｈの縁の特徴の測定や検査が不要であれば、テーパピン２１Ｃや単純なピン２１Ａ等の位置決め部材２１を中空構造にするのみとし、位置決め部材２１を軸方向に往復移動させるスライド機構４０を省略しても良い。その場合には、位置決め部材２１の少なくとも先端がブッシュ１８の位置決め孔１４から突出するように位置決め部材２１を固定することが必要である。
【０１４１】
（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【０１４２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  孔検査装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  位置決め装置
３  装置本体
４  筐体
５  グリップ
６  プローブ
６Ａ  スリット
６Ｂ  媒体
７  カメラ
８  情報処理回路
９  光源
１０Ａ、１０Ｂ  ミラー
１１  光信号処理装置
１２  ガイドユニット
１３  着脱部材
１４  位置決め孔
１５  支持面
１６  治具
１７  支柱
１７Ａ  緩衝材
１７Ｂ  ボルト
１８  ブッシュ
１８Ａ  円盤状の部分
１９  貫通孔
２０  ガイド治具
２０Ａ  本体
２１  位置決め部材
２１Ａ  ピン
２１Ｂ  段付ブッシュ
２１Ｃ  テーパピン
２１Ｄ  貫通孔
３０  ピン
３１  挿入孔
３２  部材
３３  調整機構
３４  球面滑り軸受
３５  スライド部材
４０  スライド機構
４０Ａ  溝
４０Ｂ  円筒状又は円柱状の部材
４０Ｃ  円筒状の部材
４０Ｄ  レバー
４０Ｅスリット
４１  止めネジ
４２  円盤状の部材
４２Ａ  スリット
Ｈ  被検査孔
Ｈ１  孔
Ｌ  レーザ  光
Ｏ  物体
ＲＦ  基準線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2020193889.tif 000016
【図１５】
2020193889.tif 000017
【図１６】
2020193889.tif 000018
【図１７】
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