(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上面に敷設されたレール上を移動可能に設けられ、中空の被測定管を保持する被測定物載置架台と、前記ベッドの基端側から先端側に向って延出し、前記被測定管内に挿入可能で、片持支持された支持シャフトと、該支持シャフトの先端に設けられ、前記被測定管内に挿入可能であり、挿入された状態で前記被測定管の内面を測定する内径計測部と、前記被測定物載置架台の先端に設けられた第１基準治具ユニットと、前記被測定物載置架台の基端に設けられた第２基準治具ユニットとを有し、前記被測定管及び前記内径計測部は同一基準線上に設置され、前記第１基準治具ユニットと前記第２基準治具ユニットはそれぞれ前記基準線と同心に設置され、内径と外径の内少なくとも内径が既知である基準リングを有し、前記被測定物載置架台は前記被測定管に前記内径計測部が抜脱された状態から該内径計測部が前記被測定管の基部に到達する迄、移動可能であり、前記内径計測部は前記被測定管に挿入され、前記被測定物載置架台が前記支持シャフトの基端側に移動する過程で前記被測定管の内径を測定し、前記基準リングの内径の測定結果に基づき前記被測定管の測定結果を補正する様構成されたことを特徴とする内径測定装置。
【請求項２】
前記被測定物載置架台は、先端側スライダと、基端側スライダと、前記先端側スライダと前記基端側スライダとを連結する長さ調整可能な連結部材と、前記先端側スライダ及び前記基端側スライダそれぞれに設けられた管保持ユニットとを有し、前記被測定管は該被測定管の長さに応じて間隔が設定された前記管保持ユニットに載置される請求項１の内径測定装置。
【請求項３】
前記管保持ユニットは、前記被測定管が載置される一対のローラと、該ローラを介して前記被測定管を水平方向、鉛直方向に位置調整する機構を具備した請求項２の内径測定装置。
【請求項４】
前記ベッドの一端側にレーザ発光器が設けられ、該レーザ発光器が発するレーザ光線によって前記基準線が形成される請求項１の内径測定装置。
【請求項５】
前記ベッドの所要位置に、該ベッドを跨ぐ様に設けられた芯出しレーザ装置を更に具備し、該芯出しレーザ装置は、水平方向の距離を測定する水平レーザ測距器と鉛直方向の距離を測定する鉛直レーザ測距器とを有し、前記水平レーザ測距器と前記鉛直レーザ測距器は前記水平レーザ測距器の測距光軸と前記鉛直レーザ測距器の測距光軸とが前記基準線上で交差する様に設定され、前記被測定管は軸心方向に離間した少なくとも２箇所の外径基準面を有し、前記被測定物載置架台により前記被測定管を移動させ、前記水平レーザ測距器、前記鉛直レーザ測距器によって前記外径基準面を測定し、測定結果に基づき前記被測定管の芯出しを行う請求項１〜請求項３のいずれかの内径測定装置。
【請求項６】
前記支持シャフトは支持機構部によって片持支持され、該支持機構部は前記支持シャフトを傾斜可能に支持し、前記内径計測部の軸心が前記基準線と合致する様に前記支持シャフトの支持端部を傾斜させる請求項１又は請求項４又は請求項５の内径測定装置。
【請求項７】
前記内径計測部は接触式の内径測定器であり、前記内径計測部の軸心を中心に回転可能な回転基盤と、該回転基盤に半径方向に移動可能に設けられた測定器ホルダと、該測定器ホルダに保持された電気マイクロメータとを具備する請求項１又は請求項６の内径測定装置。
【請求項８】
前記内径計測部は非接触式の内径測定器であり、ＣＣＤカメラと、レーザ照射器と、コーンミラーとを有し、前記ＣＣＤカメラ、前記レーザ照射器、前記コーンミラーは前記内径計測部の軸心に設けられ、前記レーザ照射器から射出されたレーザ光線が前記コーンミラーで全周に反射され、前記ＣＣＤカメラは反射されたレーザ光線が前記被測定管の内面を照射して形成される光リングを撮像する請求項１又は請求項６の内径測定装置。
【請求項９】
前記内径計測部は、請求項７の接触式の内径測定器と請求項８の非接触式の内径測定器とを一体化して構成された請求項１又は請求項６の内径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空部材、特に中空管の内径を測定する内径測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空部材、中空シャフトの内径を測定する装置として、例えば特許文献１に示されるものがある。
【０００３】
特許文献１に示される内径測定装置は、検査対象管を管回転支持装置によって回転可能に支持し、上下一対の内径測定センサが近接離反可能に設けられた走行台車装置を具備し、該走行台車装置の走行で前記内径測定センサを検査対象管の内部に挿入し、前記内径測定センサを上下に離反させて検査対象管の内面に接触させ、更に管回転支持装置によって検査対象管を回転させ、該検査対象管の内径を測定している。
【０００４】
上記内径測定装置では管回転支持装置が検査対象管を回転させる為の駆動部を有し、又走行台車装置が走行すると共に一対の内径測定センサが昇降する構造となっており、複雑な構造となっている。更に、前記内径測定センサが挿入できる範囲での内径測定となる為、長軸の検査対象管の内径は測定できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３６９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は斯かる実情に鑑み、簡単な構造で中空管の内径測定を可能とした内径測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ベッド上面に敷設されたレール上を移動可能に設けられ、中空の被測定管を保持する被測定物載置架台と、前記ベッドの基端側から先端側に向って延出し、前記被測定管内に挿入可能で、片持支持された支持シャフトと、該支持シャフトの先端に設けられ、前記被測定管内に挿入可能であり、挿入された状態で前記被測定管の内面を測定する内径計測部とを有し、前記被測定管及び前記内径計測部は同一基準線上に設置され、前記被測定物載置架台は前記被測定管に前記内径計測部が抜脱された状態から該内径計測部が前記被測定管の基部に到達する迄、移動可能であり、前記内径計測部は前記被測定管に挿入され、前記被測定物載置架台が前記支持シャフトの基端側に移動する過程で前記被測定管の内径を測定する様構成された内径測定装置に係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記被測定物載置架台の先端に第１基準治具ユニットが設けられ、前記被測定物載置架台の基端に第２基準治具ユニットが設けられ、前記第１基準治具ユニット、前記第２基準治具ユニットはそれぞれ前記基準線と同心に設置され、内径、外径の内少なくとも内径が既知である基準リングを有し、前記内径計測部により、前記基準リングについて内径が測定され、該基準リングの測定結果に基づき前記被測定管の測定結果が補正される内径測定装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記被測定物載置架台は、先端側スライダと、基端側スライダと、前記先端側スライダと前記基端側スライダとを連結する長さ調整可能な連結部材と、前記先端側スライダ及び前記基端側スライダそれぞれに設けられた管保持ユニットとを有し、前記被測定管は該被測定管の長さに応じて間隔が設定された前記管保持ユニットに載置される内径測定装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記管保持ユニットは、前記被測定管が載置される一対のローラと、該ローラを介して前記被測定管を水平方向、鉛直方向に位置調整する機構を具備した内径測定装置に係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記ベッドの一端側にレーザ発光器が設けられ、該レーザ発光器が発するレーザ光線によって前記基準線が形成される内径測定装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記ベッドの所要位置に、該ベッドを跨ぐ様に設けられた芯出しレーザ装置を更に具備し、該芯出しレーザ装置は、水平方向の距離を測定する水平レーザ測距器と鉛直方向の距離を測定する鉛直レーザ測距器とを有し、前記水平レーザ測距器と前記鉛直レーザ測距器は前記水平レーザ測距器の測距光軸と前記鉛直レーザ測距器の測距光軸とが前記基準線上で交差する様に設定され、前記被測定管は軸心方向に離間した少なくとも２箇所の外径基準面を有し、前記被測定物載置架台により前記被測定管を移動させ、前記水平レーザ測距器、前記鉛直レーザ測距器によって前記外径基準面を測定し、測定結果に基づき前記被測定管の芯出しを行う内径測定装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記支持シャフトは支持機構部によって片持支持され、該支持機構部は前記支持シャフトを傾斜可能に支持し、前記内径計測部の軸心が前記基準線と合致する様に前記支持シャフトの支持端部を傾斜させる内径測定装置に係るものである。
【００１４】
又本発明は、前記内径計測部は接触式の内径測定器であり、前記内径計測部の軸心を中心に回転可能な回転基盤と、該回転基盤に半径方向に移動可能に設けられた測定器ホルダと、該測定器ホルダに保持された電気マイクロメータとを具備する内径測定装置に係るものである。
【００１５】
又本発明は、前記内径計測部は非接触式の内径測定器であり、ＣＣＤカメラと、レーザ照射器と、コーンミラーとを有し、前記ＣＣＤカメラ、前記レーザ照射器、前記コーンミラーは前記内径計測部の軸心に設けられ、前記レーザ照射器から射出されたレーザ光線が前記コーンミラーで全周に反射され、前記ＣＣＤカメラは反射されたレーザ光線が前記被測定管の内面を照射して形成される光リングを撮像する内径測定装置に係るものである。
【００１６】
又本発明は、前記内径計測部は、前記接触式の内径測定器と前記非接触式の内径測定器とを一体化して構成された内径測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ベッド上面に敷設されたレール上を移動可能に設けられ、中空の被測定管を保持する被測定物載置架台と、前記ベッドの基端側から先端側に向って延出し、前記被測定管内に挿入可能で、片持支持された支持シャフトと、該支持シャフトの先端に設けられ、前記被測定管内に挿入可能であり、挿入された状態で前記被測定管の内面を測定する内径計測部とを有し、前記被測定管及び前記内径計測部は同一基準線上に設置され、前記被測定物載置架台は前記被測定管に前記内径計測部が抜脱された状態から該内径計測部が前記被測定管の基部に到達する迄、移動可能であり、前記内径計測部は前記被測定管に挿入され、前記被測定物載置架台が前記支持シャフトの基端側に移動する過程で前記被測定管の内径を測定する様構成されたので、簡単な構造で中空管の内径測定が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る内径測定装置の全体斜視図である。
【図２】該内径測定装置の管保持ユニットの拡大正面図である。
【図３】該内径測定装置の接触式測定ヘッドの斜視図である。
【図４】該内径測定装置の非接触式測定ヘッドの一部を破断した側面図である。
【図５】（Ａ）は片持支持された支持シャフトの撓みの状態を示す説明図であり、（Ｂ）は片持支持された支持シャフトの先端の撓み、撓み角を補正した場合の支持機構部の状態を示す説明図であり、（Ｃ）は片持支持された支持シャフトの先端の撓みを補正した場合の支持機構部の状態を示す説明図である。
【図６】（Ａ）は支持シャフトの先端の撓み、撓み角を補正する支持機構部の一例を示す断面図、（Ｂ）は支持シャフトの先端の撓み、撓み角を補正する支持機構部の他の例を示す断面図である。
【図７】管保持ユニットの他の例を示す概略図である。
【図８】接触式測定ヘッドの他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００２０】
先ず、図１に於いて、本発明に係る実施例の概略を説明する。
【００２１】
図１中、１はベッドであり、該ベッド１の上面にはレール２が敷設され、該レール２に被測定物載置架台３が軌乗し、該被測定物載置架台３は前記レール２に沿って移動可能となっている。又、該被測定物載置架台３の移動方向の位置は、前記レール２に沿って設けられたリニアスケールによって、或は別途用意された測定装置或はスケールによって測定される様になっている。
【００２２】
前記ベッド１の基端（図１中、右端）には測定装置本体４が設けられ、前記ベッド１の先端で、該ベッド１の上面には基準ガイドレーザ装置５が設置されている。又、前記ベッド１の略中央には、門型形状の芯出しレーザ装置６が前記ベッド１を跨ぐ様に設けられている。尚、前記芯出しレーザ装置６の設置位置は、前記ベッド１の略中央であることが好ましいが、後述する様に中空長尺の被測定物である被測定管１３の外径基準面５３，５４を測定し得る位置であれば任意である。ここで、前記被測定管１３は、軸長／直径が約３０００ｍｍ／約φ７０〜１５０ｍｍの長尺物となっている。
【００２３】
前記被測定物載置架台３は、前記レール２に摺動自在に載置された先端側スライダ７及び基端側スライダ８を具備し、前記先端側スライダ７と前記基端側スライダ８とは長さ調整可能な連結ロッド９によって連結されている。
【００２４】
前記先端側スライダ７及び前記基端側スライダ８それぞれに、管保持ユニット１１，１２が設けられ、該管保持ユニット１１，１２に掛渡って、前記被測定管１３が載置される。前記管保持ユニット１１，１２は、同一の構造となっており、それぞれ載置された前記被測定管１３を水平方向、上下方向に支持位置の調整が可能となっている。
【００２５】
前記先端側スライダ７の先端には第１基準治具ユニット１４が立設され、前記基端側スライダ８の基端には第２基準治具ユニット１５が立設されている。前記第１基準治具ユニット１４、前記第２基準治具ユニット１５にはそれぞれ基準リング１６、基準リング１７が設けられ、該基準リング１６，１７は外径、内径共に高精度に仕上げられ、又事前に測定され、外径、内径は既知の値となっている。
【００２６】
前記測定装置本体４からは、先端側に向って支持シャフト１８が水平方向に延出し、該支持シャフト１８の先端には内径計測部１９が取付けられる。前記支持シャフト１８は、前記被測定管１３に対応して、軸長／直径が約３０００ｍｍ／約φ６０ｍｍの長尺物となっている。前記支持シャフト１８は中空になっており、前記内径計測部１９に接続されたケーブル類（図示せず）は前記支持シャフト１８の内部を通って前記測定装置本体４に接続されている。該測定装置本体４内部には、ＰＣ等の信号処理装置が設けられており、前記内径計測部１９で得られた信号に基づき、絶対値（実際の寸法）が演算される。
【００２７】
該内径計測部１９には接触式の測定ヘッド、非接触式の測定ヘッドがあり、接触式の測定ヘッド、非接触式の測定ヘッドはそれぞれ前記支持シャフト１８の先端に着脱可能であり、測定状況に応じて適宜接触式の測定ヘッド、非接触式の測定ヘッドのいずれかを取付け、或は接触式の測定ヘッド、非接触式の測定ヘッドの両方を取付け得る様に構成されている。
【００２８】
前記基準ガイドレーザ装置５は、レーザ発光器２１を具備し、該レーザ発光器２１は光軸が水平となる様に設置され、該レーザ発光器２１からはレーザ光線２２が水平方向に射出される。該レーザ光線２２は、内径測定装置の基準線となるものであり、前記被測定管１３、前記基準リング１６，１７及び前記支持シャフト１８は前記レーザ光線２２の光軸上に、且つ同心に配置される様になっている。
【００２９】
前記芯出しレーザ装置６は、水平方向の距離を測定する水平レーザ測距器２３と鉛直方向の距離を測定する鉛直レーザ測距器２４とを具備し、前記水平レーザ測距器２３の測距光軸と前記鉛直レーザ測距器２４の測距光軸は、前記レーザ光線２２上で交差する様に設定されている。
【００３０】
前記管保持ユニット１１は、図２に見られる様に、相対向し、鉛直線に関して対称に設けられた一対のスライダ２６，２６を有し、該スライダ２６は所定の角度、例えば４５゜傾斜してスライドする様になっており、該スライダ２６の上端に回転自在なローラ２７が設けられ、２つのローラ２７，２７に被測定管１３が載置される様になっている。
【００３１】
前記スライダ２６，２６は図示しないモータによって個別に昇降される様になっており、該スライダ２６，２６を個別に昇降させることで、前記被測定管１３の支持位置を水平方向、鉛直方向に位置調整可能となっている。
【００３２】
前記内径計測部１９としては、図３に示される内径測定器としての接触式測定ヘッド３１又は図４に示される内径測定器としての非接触式測定ヘッド３２、又は内径測定器として接触式測定ヘッド３１と非接触式測定ヘッド３２とを組合せたものが用いられる。
【００３３】
先ず、図３に於いて、前記接触式測定ヘッド３１について説明する。
【００３４】
該接触式測定ヘッド３１は、基端側に連結フランジ３３を具備し、該連結フランジ３３を介して前記支持シャフト１８の先端に固定される様になっている。又、前記連結フランジ３３と前記支持シャフト１８との連結には、ボルト等の着脱可能な固着具が用いられ、前記接触式測定ヘッド３１は前記支持シャフト１８に対して着脱が可能となっている。
【００３５】
又、前記接触式測定ヘッド３１は回転ユニット３４と、進退ユニット３５とを具備している。
【００３６】
前記回転ユニット３４は前記連結フランジ３３を含む筒状のケース３６を有し、該ケース３６内には回転機構（図示せず）が収納され、該回転機構の先端には回転基盤３７が設けられ、該回転基盤３７は前記回転機構によって３６０゜回転される様になっている。又、前記回転基盤３７の回転角は、図示しないエンコーダ等の角度検出器で検出される様になっている。
【００３７】
前記回転基盤３７に前記進退ユニット３５が設けられている。該進退ユニット３５は、前記回転基盤３７に垂直に取付けられた進退基盤３８を有し、該進退基盤３８には半径方向（前記回転基盤３７の回転軸心４０に対して直交する方向）に延びる進退レール３９が設けられ、該進退レール３９に測定器ホルダ４１が摺動自在に設けられている。該測定器ホルダ４１に接触式測定器、例えば電気マイクロメータ４２が設けられており、前記測定器ホルダ４１はモータ、例えばリニアモータによって進退され、更に移動量は図示しないリニアスケール等の測定装置で検出される様になっている。
【００３８】
更に、前記電気マイクロメータ４２の接触子４３は、前記測定器ホルダ４１の移動によって、前記回転軸心４０を中心とする半径上を移動する様に設定される。
【００３９】
尚、前記接触式測定ヘッド３１は、最大径が前記被測定管１３の内径より小さく、好ましくは、前記支持シャフト１８の外径を最大径とする円筒空間内に収納される様に構成されている。
【００４０】
前記測定器ホルダ４１を移動させ、前記接触子４３を被測定管１３の内面に接触させ、前記接触子４３が検出した変位と、前記測定器ホルダ４１の移動量に基づき、前記被測定管１３の内径が測定される。又、前記接触子４３が測定している点の周方向の位置は、前記回転基盤３７の回転角を検出することで特定される。
【００４１】
図４は、非接触式測定ヘッド３２を示している。該非接触式測定ヘッド３２について概略を説明する。
【００４２】
該非接触式測定ヘッド３２は、基端に連結フランジ４５を具備し、該連結フランジ４５は前記連結フランジ３３と同形状を有し、前記連結フランジ４５を介して前記非接触式測定ヘッド３２が前記支持シャフト１８の先端に取付けられる様になっている。
【００４３】
前記非接触式測定ヘッド３２は、前記支持シャフト１８の軸心と合致する非接触式測定ヘッド軸心（光軸）を有し、該非接触式測定ヘッド軸心上にＣＣＤカメラ４６、レーザ照射器４７、コーンミラー４８が配設される。
【００４４】
前記レーザ照射器４７からレーザ光線４９が射出されると、該レーザ光線４９は前記コーンミラー４８の頂点に入射し、該コーンミラー４８によって前記レーザ光線４９が全周に拡散されて反射される。拡散反射光４９′は前記被測定管１３に照射され、光リングを形成する。該光リングを前記ＣＣＤカメラ４６によって撮像し、画像処理によって前記被測定管１３の内径及び内面の形状を測定する。
【００４５】
尚、前記非接触式測定ヘッド３２も、前記接触式測定ヘッド３１と同様、最大径が前記被測定管１３の内径より小さく、好ましくは、前記支持シャフト１８の外径を最大径とする円筒空間内に収納される様に構成されている。
【００４６】
又、前記接触式測定ヘッド３１と前記非接触式測定ヘッド３２とは、同時に取付けることができる。この場合、前記非接触式測定ヘッド３２の先端に、連結アダプタ５１を取付け、該連結アダプタ５１を介して前記非接触式測定ヘッド３２の先端に前記接触式測定ヘッド３１を取付ける。
【００４７】
一般に、前記非接触式測定ヘッド３２より前記接触式測定ヘッド３１の方が測定精度が高いので、前記接触式測定ヘッド３１と前記非接触式測定ヘッド３２とを、同時に取付けることで、前記非接触式測定ヘッド３２により内径の測定を行いつつ、精度が要求される部分については、前記接触式測定ヘッド３１により精密な内径測定を実行してもよい。
【００４８】
前記内径計測部１９は前記支持シャフト１８によって片持支持されており、更に長尺の前記被測定管１３を全長に亘って測定する為、前記支持シャフト１８も長尺となっている。この為、前記支持シャフト１８が撓むことは避けられない。
【００４９】
又、本内径測定装置では、前記内径計測部１９は固定され、前記被測定管１３が移動する方式であり、前記内径計測部１９の位置、姿勢が測定に必要な精度となっていればよい。この為、前記支持シャフト１８の支持機構部は、前記内径計測部１９の軸心が前記レーザ光線２２と合致し、又水平となる様、前記支持シャフト１８の撓み、撓み角を支持機構部で補正する様に支持している。
【００５０】
図５、図６に於いて、前記支持シャフト１８の支持機構部について説明する。
【００５１】
図５（Ａ）は、前記支持シャフト１８を片持支持した状態を示しており、該支持シャフト１８の先端はδ撓み、更に撓み角φの角度で傾斜している。即ち、基準線（前記レーザ光線２２）に対して下方にδ変位し、又レーザ光線２２に対して反時計方向にφ傾斜している。従って、図５（Ｂ）に示す様に先端が水平（傾斜角０）で、且つ前記レーザ光線２２に対する変位を０とするには、支持機構部側でφだけ時計方向に傾斜させ、更に前記レーザ光線２２に対してδ′下方に変位させればよい。
【００５２】
尚、図５（Ａ）、図５（Ｂ）では、撓み状態を分り易くする為、誇張して描いており、本実施例の様に、前記支持シャフト１８が強度部材として剛性を有する場合では撓み角は僅かである。従って、図５（Ｃ）に示される様に、下方への変位を与えず、支持部の回転のみで先端の撓みを補正してもよい。この場合、撓み角は完全に補正できないが、撓み角自体は微小であるので、実用上問題ない。又、支持部の回転のみで先端の撓みを補正する場合、支持部の回転角φ′は、φ′＝ｔａｎ-1δ／Ｌ（Ｌ：支持シャフト１８の軸長）と僅かでよい。更に、撓み角は計算で簡単に求められるので、前記内径計測部１９を予め撓み角分だけ逆の方向に傾けて取付ける様にしてもよい。
【００５３】
図６（Ａ）は、前記支持シャフト１８の支持機構部５５の一例を示している。
【００５４】
垂直に設けられた支持機構ベース５６に、シャフト支持板５７がボルト５８によって固定される。該ボルト５８が前記シャフト支持板５７を挿通する孔は、上下に長い長孔５９となっており、前記シャフト支持板５７は上下に取付け位置を調整可能となっている。
【００５５】
該シャフト支持板５７には球面軸受６１を介して前記支持シャフト１８が支持されている。前記シャフト支持板５７には、螺子ブロック６２が前記球面軸受６１の上側に固着され、前記螺子ブロック６２を上下方向に傾き調整螺子６３が螺通し、該傾き調整螺子６３の先端が前記支持シャフト１８に当接する様になっている。
【００５６】
前記シャフト支持板５７を前記支持機構ベース５６に対して下方に移動させることで、前記δ′が得られ、前記傾き調整螺子６３により、前記支持シャフト１８の基下端を下方に押下げれば、前記支持シャフト１８は前記球面軸受６１を中心に回転し、前記撓み角φを相殺する傾斜が得られる。尚、前記支持機構ベース５６には、前記支持シャフト１８の基端部の位置、傾き調整をした場合に前記支持シャフト１８と干渉しない様に逃げ孔６４が穿設されている。
【００５７】
又、図６（Ｂ）は、前記支持シャフト１８の支持機構部５５の他の例を示している。
【００５８】
垂直に設けられた支持機構ベース５６に、シャフト支持板５７がボルト５８によって固定される。該ボルト５８が前記シャフト支持板５７を挿通する孔は、上下に長い長孔５９となっており、前記シャフト支持板５７は上下に取付け位置を調整可能となっている。
【００５９】
該シャフト支持板５７に傾動板６５の下端部が水平軸６６を介して枢着され、前記傾動板６５は前記水平軸６６を中心に回転自在となっている。前記傾動板６５に前記支持シャフト１８の基端部が固着支持される。
【００６０】
前記傾動板６５の上端部には傾き調整螺子６３が螺通し、先端が前記シャフト支持板５７と当接する。前記傾き調整螺子６３を回して、先端を前記傾動板６５より突出させると前記傾動板６５は前記水平軸６６を中心に傾斜する。尚、傾動板６５の先端部は図示しないボルトによって前記シャフト支持板５７に固定される様になっている。尚、前記シャフト支持板５７には前記支持シャフト１８の傾きを調整した場合に前記支持シャフト１８と干渉しない様に逃げ孔６７が穿設されている。
【００６１】
前記支持機構部５５に於いても、前記シャフト支持板５７の上下方向の位置調整、前記傾動板６５の傾斜の調整で、前記支持シャフト１８の先端部を水平に、且つ前記レーザ光線２２の位置に設定することができる。
【００６２】
以下、本実施例に係る内径測定装置の作用について説明する。
【００６３】
先ず、測定前の準備として、前記連結ロッド９の長さを調整して前記管保持ユニット１１と前記管保持ユニット１２の間隔を前記被測定管１３を支持するに適した状態とする。尚、前記内径計測部１９として前記接触式測定ヘッド３１が取付けられているものとする。
【００６４】
前記被測定物載置架台３を移動させ、基端側の基準リング１７を前記芯出しレーザ装置６での測定位置に設定し、前記基準リング１７の外周面を水平、鉛直の２方向から測定し、該基準リング１７の軸心が前記レーザ光線２２と合致しているかどうかを測定する。更に、前記被測定物載置架台３を移動させ、先端側の基準リング１６についても同様に前記芯出しレーザ装置６で測定する。前記基準リング１７の軸心と前記基準リング１６の軸心が共に前記レーザ光線２２に合致していれば、前記被測定物載置架台３が前記レーザ光線２２と平行に移動していることになる。前記被測定物載置架台３が前記レーザ光線２２と平行に移動していることを確認し、平行でない場合は、レール２の位置等を調整する。
【００６５】
前記被測定管１３を前記管保持ユニット１１、前記管保持ユニット１２上に載置し、前記被測定管１３の芯合せ、即ち該被測定管１３の軸心が前記レーザ光線２２と合致する様に前記被測定管１３の位置を調整する。
【００６６】
該被測定管１３には、先端、基端の少なくとも２箇所に、高精度に仕上げられた外径基準面５３，５４が設けられており、該外径基準面５３，５４の位置を前記芯出しレーザ装置６で測定して、前記被測定管１３の芯合せを行う。
【００６７】
先ず、前記外径基準面５４を前記芯出しレーザ装置６の測定位置迄移動させ、前記水平レーザ測距器２３、前記鉛直レーザ測距器２４により、前記外径基準面５４の位置を測定する。
【００６８】
前記被測定管１３の水平方向の芯合せは、前記鉛直レーザ測距器２４を用いる。該鉛直レーザ測距器２４により、前記外径基準面５４を測定している状態で、前記管保持ユニット１１，１２により、前記被測定管１３を水平方向で且つ軸心に直交する方向に、往復移動させる。前記鉛直レーザ測距器２４の測定値が最小値を示した時が、前記被測定管１３の軸心の水平方向が前記レーザ光線２２に合致したことになる。
【００６９】
次に、前記被測定管１３の鉛直方向の芯合せは、前記水平レーザ測距器２３が用いられる。前記水平レーザ測距器２３により前記外径基準面５４を測定している状態で、前記管保持ユニット１１，１２により前記被測定管１３を上下させる。前記水平レーザ測距器２３の測定値が最小値を示した時が、前記被測定管１３の軸心の鉛直方向が前記レーザ光線２２に合致したことになる。
【００７０】
前記被測定物載置架台３を移動させ、前記外径基準面５３を前記芯出しレーザ装置６の測定位置とし、前記外径基準面５４を測定したと同様にして、前記外径基準面５３での芯合せを行う。前記被測定管１３の先端部、基端部の２点で芯合せが実行されることで、前記被測定管１３全体の芯合せが完了する。
【００７１】
前記被測定管１３の芯合せが完了すると、前記内径計測部１９による内径測定が行われる。予め、前記基準リング１７、前記基準リング１６の内径を前記内径計測部１９で測定しておくことで、既知の値と前記内径計測部１９の測定結果との相関関係が得られる（キャリブレーション）。この相関関係に基づき、前記内径計測部１９で前記被測定管１３の内径を測定した場合に、該被測定管１３の内径の絶対値（実際の寸法）が求められる。
【００７２】
前記被測定物載置架台３を移動させ、前記内径計測部１９を漸次被測定管１３に挿入する。前記内径計測部１９の軸心方向の位置は固定であるので、前記被測定物載置架台３の位置、或は移動量を測定することで、即ち前記被測定管１３の位置、移動量を測定することで、前記内径計測部１９の被測定管１３内での位置が特定できる。
【００７３】
前記内径計測部１９の軸心方向の位置を設定し、前記接触式測定ヘッド３１の前記測定器ホルダ４１を前記進退レール３９によって移動させ、前記接触子４３を前記被測定管１３の内面に当接させ、前記電気マイクロメータ４２により接触位置の測定を行う。該電気マイクロメータ４２で得られた位置と、前記測定器ホルダ４１の移動量を測定することで、前記被測定管１３の内径が測定され、又前記回転基盤３７の回転角を検出することで測定点の円周方向の位置が特定される。
【００７４】
更に、前記回転基盤３７を所定回転角毎に回転させ、順次測定を実行することで、所定の軸心位置での所定角度間隔毎の半径（内径）が全周に亘って測定される。
【００７５】
次に、前記被測定物載置架台３を所定距離、測定装置本体４側に移動させ、軸心方向の異なる位置での内径が測定できる。
【００７６】
尚、前記内径計測部１９は、長尺の支持シャフト１８に片持支持され振動し易い状態であるが、測定位置の変更は、前記被測定管１３を移動させ、前記内径計測部１９は固定であるので、移動時の振動が該内径計測部１９に影響を及さず、該内径計測部１９は安定した静止状態に保たれる。従って、該内径計測部１９による測定が安定する。
【００７７】
更に、該内径計測部１９は前記支持シャフト１８の撓みを許容した支持方法であり、該支持シャフト１８の撓み量が、該支持シャフト１８の外径と前記被測定管１３の内径の差分の範囲内であれば、前記支持シャフト１８の軸長はいくらでもよく、充分に長い支持シャフト１８を用いることができ、従って、長尺の被測定管１３の内径測定が可能となる。
【００７８】
又、前記内径計測部１９として前記非接触式測定ヘッド３２が取付けられている場合は、前記測定装置本体４は画像処理装置を具備している。
【００７９】
前記被測定物載置架台３が前記測定装置本体４側に移動し、前記非接触式測定ヘッド３２が前記被測定管１３内に挿入され、前記レーザ照射器４７から射出されたレーザ光線４９が前記コーンミラー４８によって拡散反射光４９′として全周に反射され、該拡散反射光４９′が前記被測定管１３の内面を照射することで、光リングが形成され、該光リングを前記ＣＣＤカメラ４６によって撮像し、画像処理装置によって内径が計測され、或は光リングの形状が測定され、前記被測定管１３内周の形状が測定される。
【００８０】
前記支持シャフト１８に、非接触式測定ヘッド３２を取付け、更に連結アダプタ５１を用いて前記接触式測定ヘッド３１を取付けることで、前記非接触式測定ヘッド３２による非接触測定と前記接触式測定ヘッド３１による接触測定を並行して行うことができる。
【００８１】
この場合、先ず前記非接触式測定ヘッド３２により所要間隔で画像により内径、内面の形状を測定し、得られた結果から、接触式による測定箇所を設定し、設定された箇所を前記接触式測定ヘッド３１で更に高精度で測定してもよい。
【００８２】
一般に、接触式による測定は、非接触式の測定より高精度であるが、測定時間が掛る。前記非接触式測定ヘッド３２による非接触測定と前記接触式測定ヘッド３１による接触測定を並行して行う場合は、先ず非接触で内径、内面の形状を測定し、精度が要求される部分を前記接触式測定ヘッド３１で測定するので、長尺の被測定管１３の内径測定が高精度で且つ短時間で測定を行うことができる。
【００８３】
本発明に係る内径測定装置を構成する各構成要素は、上記説明のものに限らず、種々変更が可能である。
【００８４】
例えば、図２で示した管保持ユニット１１，１２は、図７で示す管保持ユニット７１に置換可能である。
【００８５】
該管保持ユニット７１では、被測定管１３が載置される２つのローラ２７が、水平スライド板７２に設けられ、該水平スライド板７２は昇降スライダ７３に水平方向に移動可能に設けられ、前記昇降スライダ７３は基台７４に昇降可能に設けられている。
【００８６】
尚、図示していないが、前記水平スライド板７２には水平移動用のモータが連結され、該モータを介して前記水平スライド板７２の水平方向の位置制御が可能となっている。又前記昇降スライダ７３には昇降用のモータが連結され、該モータを介して前記昇降スライダ７３の上下方向の位置制御が可能となっている。
【００８７】
而して、前記水平スライド板７２の水平方向の位置調整、前記昇降スライダ７３の上下方向の位置調整により、前記被測定管１３の軸心を前記レーザ光線２２に合致させることができる。
【００８８】
又、図３で示した接触式測定ヘッド３１についても、図８に示す接触式測定ヘッド７５に変更が可能である。
【００８９】
図８で示す接触式測定ヘッド７５では、測定器ホルダ４１を半径方向に移動させる手段を平行リンク７６としたものである。前記測定器ホルダ４１は前記平行リンク７６を介して回転基盤３７に取付けられており、前記平行リンク７６を揺動させることで電気マイクロメータ４２を半径方向に移動させ、接触子４３を被測定管１３の内面に接触させることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１              ベッド
２              レール
３              被測定物載置架台
４              測定装置本体
６              芯出しレーザ装置
７              先端側スライダ
８              基端側スライダ
１１，１２      管保持ユニット
１３            被測定管
１４            第１基準治具ユニット
１５            第２基準治具ユニット
１６，１７      基準リング
１８            支持シャフト
１９            内径計測部
２１            レーザ発光器
２２            レーザ光線
２３            水平レーザ測距器
２４            鉛直レーザ測距器
２７            ローラ
３１            接触式測定ヘッド
３２            非接触式測定ヘッド
３５            進退ユニット
３７            回転基盤
４１            測定器ホルダ
４２            電気マイクロメータ
４３            接触子
４６            ＣＣＤカメラ
４７            レーザ照射器
４８            コーンミラー
４９            レーザ光線
４９′          拡散反射光
５１            連結アダプタ
５３，５４      外径基準面
５５            支持機構部
７５            接触式測定ヘッド
【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】
0005880096.tif 000007
【図７】
0005880096.tif 000008
【図８】
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