(57)【要約】【課題】本発明はレンズを用いることなく、順次拡径するリング状光束照射ができるようにして、構造が簡単で、小型化、低コスト化を図ることができる内径測定装置および内径測定装置用光誘導器を得るにある。【解決手段】透孔が形成された筒状の測定物を支持する支持具と、光源からの光束をレンズを用いることなく順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束に形成して、前記支持具で支持された測定物内で反射するように出射する光誘導器と、前記測定物内で反射されたリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を検知し、該リング状光束あるいは少なくとも3本の光束の直径等から測定物の内径を演算処理する受光部を備える演算処理装置とで内径測定装置を構成している。【選択図】  図９
2006030104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透孔が形成された筒状の測定物を支持する支持具と、光源からの光束をレンズを用いることなく順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束に形成して、前記支持具で支持された測定物内で反射するように出射する光誘導器と、前記測定物内で反射されたリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を検知し、該リング状光束あるいは少なくとも3本の光束の直径等から測定物の内径を演算処理する受光部を備える演算処理装置とからなることを特徴とする内径測定装置。
【請求項２】
透孔が形成された筒状の測定物を支持する支持具と、光源からの光束をレンズを用いることなく順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束および光軸に形成して、前記支持具で支持された測定物内でリング状光束あるいは少なくとも3本の光束が反射するように出射する光誘導器と、前記測定物内で反射されたリング状光束あるいは少なくとも3本の光束および光軸を検知し、該リング状光束あるいは少なくとも3本の光束の直径等から測定物の内径を演算処理する受光部を備える演算処理装置とからなることを特徴とする内径測定装置。
【請求項３】
順次拡径する外周部で光を反射することができるほぼ円錐形状のスペーサと、このスペーサの外周部とリング状の隙間を介して、該スペーサの外周部を覆うように支持するカバー体と、このカバー体と前記スペーサとの間のリング状の隙間へ光を出射する、該カバー体に支持された光源とからなることを特徴とする内径測定装置用光誘導器。
【請求項４】
順次拡径する外周部で光を反射することができるほぼ円錐形状のスペーサと、このスペーサの軸心部分に形成された光軸用のピンホールと、前記スペーサの外周部とリング状の隙間を介して、該スペーサの外周部を覆うように支持するカバー体と、このカバー体と前記スペーサとの間のリング状の隙間および前記ピンホールへ光を出射する、該カバー体に支持された光源とからなることを特徴とする内径測定装置用光誘導器。  
【請求項５】
順次拡径する外周部で光を反射することができるほぼ円錐形状のスペーサと、このスペーサの外周部を覆い、リング状の光路を形成する透明材製の光路筒と、この光路筒の外周部を覆うカバー体と、前記光路筒へ光を出射する、前記カバー体に支持された光源とからなることを特徴とする内径測定装置用光誘導器。
【請求項６】
順次拡径するリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を形成する導波路が形成されたカバー体と、このカバー体のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を形成する導波路へ光を出射する、該カバー体に取付けられた光源とからなることを特徴とする内径測定装置用光誘導器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透孔が形成された筒状の測定物の内径を非接触で測定する内径測定装置および内径測定装置用光誘導器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内径測定装置は光源と、この光源からの光をリング状でかつ次第に収束する集光レンズ、コーンレンズ、収束レンズを用いてリング状光束に形成し、このリング状光束を光軸上で焦点を結ばせた後、測定物の透孔内の内周壁面に照射するリング状光束照射光学系と、前記測定物の内周壁面からの反射光をリング像として観察可能な観察光学系とで構成されている。
【０００３】
このため、リング状光束を形成するリング状光束照射光学系に集光レンズ、コーンレンズ、収束レンズを用いているため、構造が複雑でコスト高になるという                              欠点があった。
また、リング状光束照射光学系は３個のレンズを用いているため長くなり、測定装置が大きくなるという欠点があった。
【特許文献１】特許第３２２７１０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、レンズを用いることなく、順次拡径するリング状光束照射ができるようにして、構造が簡単で、小型化、低コスト化を図ることができる内径測定装置および内径測定装置用光誘導器を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は透孔が形成された筒状の測定物を支持する支持具と、光源からの光束をレンズを用いることなく順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束に形成して、前記支持具で支持された測定物内で反射するように出射する光誘導器と、前記測定物内で反射されたリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を検知し、該リング状光束あるいは少なくとも3本の光束の直径等から測定物の内径を演算処理する受光部を備える演算処理装置とで内径測定装置を構成している。
【０００７】
本発明は順次拡径する外周部で光を反射することができるほぼ円錐形状のスペーサと、このスペーサの外周部とリング状の隙間を介して、該スペーサの外周部を覆うように支持するカバー体と、このカバー体と前記スペーサとの間のリング状の隙間へ光を出射する、該カバー体に支持された光源とで内径測定装置用光誘導器を構成している。
【発明の効果】
【０００８】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【０００９】
（１）透孔が形成された筒状の測定物を支持する支持具と、光源からの光束をレンズを用いることなく順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の光束に形成して、支持具で支持された測定物内で反射するように出射する光誘導器と、測定物内で反射されたリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を検知し、該リング状光束あるいは少なくとも3本の光束の直径等から測定物の内径を演算処理する受光部を備える演算処理装置とで構成しているので、光誘導器で順次拡径する所定幅のリング状光束あるいは少なくとも3本の順次拡径する光束をを形成することができる。
したがって、従来の複数個のレンズを用いたリング状光束照射光学系を用いるものと比べ、構造が簡単で、安価に製造することができる。
【００１０】
（２）前記（１）によって、光誘導器を従来のリング状光束照射光学系よりも小さく形成できるので、装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
（３）前記（１）によって、光誘導器で順次拡径する所定幅のリング状光束を形成しているので、測定物の透孔の内周壁面にあたるリング状光束は所定幅であたるため、測定物の内周壁面の粗さの影響を緩和した状態で反射することができる。
したがって、測定物の内周壁面の粗さの影響を緩和した内径測定を行なうことができる。
【００１２】
（４）請求項２も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、順次拡径する所定幅のリング状光束と光軸を照射することができる。
したがって、より簡単で正確に測定物の内径を測定することができる。
【００１３】
（５）請求項３も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。
【００１４】
（６）請求項４も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られる。
【００１５】
（７）請求項４、５、６も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示す本発明を実施するための最良の形態により、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１ないし図１７に示す本発明を実施するための最良の第１の形態において、１は透孔２が形成された筒状の測定物３の内径を測定することができる本発明の内径測定装置で、この内径測定装置１はベース板４と、このベース板４の中央部に上下移動調整可能な上下移動機構５を介して取付けられた、前記測定物３を支持する支持台６を用いた支持具７と、前記ベース板４の一端部に左右方向に移動調整可能な一方の左右移動機構８を介して取付けられた、前記支持具７に支持された測定物３の内周壁面に順次拡径する所定幅のリング状光束を出射する光誘導器９と、前記ベース板４の他端部に左右方向に移動調整可能な他方の左右移動機構１０を介して取付けられた、前記測定物３の内周壁面で反射されたリング状光束を検知するＣＣＤやカメラ等の二次元素子を用いた受光部１１および、該受光部１１で検知したリング状光束の直径から測定物３の内径を演算処理する演算処理装置１２とで構成されている。
【００１８】
前記支持具７は図４に示すように、上面に前記測定物３を支持する支持溝１３が形成されたブロック状の支持台６と、この支持台６を上下移動可能にガイドできるように前記ベース板４に固定された支持台ガイド部材１４、前記支持台６の底面ほぼ中央部に回転可能で下方へ突出するように取付けられたねじ棒１５、このねじ棒１５と螺合する、前記支持台ガイド部材１４のほぼ中央部に形成されたねじ筒１６、前記ねじ棒１５の上部寄りの部位に形成された、該ねじ棒１５を回転させて上下移動操作する摘み１７とからなる上下移動機構５とで構成されている。
【００１９】
前記一方の左右移動機構８は図５に示すように、前記ベース板４に左右方向にガイドできるように固定された一方の固定レール１８と、この一方の固定レール１８に沿って左右方向にスライド移動する、前記光誘導器９が取付けられる一方の移動体１９と、この一方の移動体１９を任意の位置で固定するロック機構２０とで構成されている。
【００２０】
前記光誘導器９は図6ないし図10に示すように、順次拡径する外周部で光を反射することができるほぼ円錐形状のスペーサ２１と、このスペーサ２１の外周部とリング状の隙間２２を介して、該スペーサ２１の外周部を覆うように複数本の支持ピン２３で支持するカバー体２４と、このカバー体２４と前記スペーサ２１との間のリング状の隙間２２へ出射孔２６を通過して光を出射する、該カバー体２４に支持されたレーザやハロゲンランプ等の光源２５とで構成されている。
【００２１】
前記他方の左右移動機構１０は図１１に示すように、前記ベース板４に左右方向にガイドできるように固定された他方の固定レール３１と、この他方の固定レール３１に沿って左右方向にスライド移動する、前記受光部１１が取付けられる他方の移動体３２と、この他方の移動体３２を任意の位置で固定するロック機構３３とで構成されている。
【００２２】
前記演算処理装置１２の演算は受光部１１で検知したリング状光束の直径や光誘導器９の順次拡径するリング状光束３４の角度q、光誘導器９と測定物３との間の距離、測定物３と受光部１１との間の距離等から測定物３の内径が算出される。
【００２３】
上記構成の内径測定装置１は図１２に示すように、光誘導器９から出射される順次拡径するリング状光束３４を支持具７の支持台６に支持された測定物３の内周壁面で反射させ、該測定物３内で反射されたリング状光束３４ａを受光部１１で図１３に示すように、検知し、該受光部１１で検知したリング状光束３４ｂの直径等から演算処理装置１２で演算して、直径を測定する。
このため、測定物３の透孔の内周壁面にあたるリング状光束３４は図１４に示すように、所定幅であたるため、測定物３の内周壁面の粗さの影響を緩和した状態で反射することができる。
なお、受光部１１は図１５に示すように、測定物３内で反射されたリング状光束３４ａが集光する前後部位に配置することにより、小さくて安価なものを使用することができる。
また、図１６に示すように、測定物３がＸ軸方向やＹ軸方向にずれて支持されている場合や、図１７に示すように、測定物３が傾いて支持されている場合には、
受光部１１に照射されるリング状光束３４Ｃは楕円となってしまうが、この楕円全体が照射される範囲内であれば、演算処理装置１２によって、このずれを演算処理した上で内径を求めるため、このように測定物３がある程度ずれて支持されていたとしてもほぼ正確な内径を測定することができる。
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態では、レンズを使用しない光誘導器９を使用しているため、構造が簡単で、小型化を図ることができ、安価に製造することができるとともに、結像させる必要がないため、測定物がある程度ずれて支持されていたとしても、ほぼ正確に内径を測定したり、内径形状を把握することができる。
［発明を実施するための異なる形態］
【００２５】
次に、図１８ないし図３２に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２６】
図１８ないし図２０に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、ほぼ円錐形状のスペーサ２１の軸心部分に光軸用のピンホール３５を形成した順次拡径する所定幅のリング状光束３４と光軸３６を出射することができる光誘導器９Ａを用いた点で、このような光誘導器９Ａを用いて構成した内径測定装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られるとともに、光軸３６によって、光誘導器９Ａと受光部１１との光軸のずれを容易に知ることが出来るため、両者の取付位置の調整が非常に簡便になるとともに、光軸の手動調整は勿論、自動調整も可能となることから、より高精度な内径測定を行うことができる。
【００２７】
図２１ないし図２３に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、スペーサ２１の外周部にカバー体２４との間のリング状の隙間２２を覆うように透明合成樹脂材製の光路筒３７を設けた光誘導器９Ｂを用いた点で、このような光誘導器９Ｂを用いて構成した内径測定装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られる。
【００２８】
図２４ないし図２６に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、スペーサ２１の外周部のカバー体２４との間のリング状の隙間２２部分に等間隔で３個の導波路３８、３８、３８を形成した光誘導器９Ｃを用いた点で、このような光誘導器９Ｃを用いて構成した内径測定装置１Ｃにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られる。
【００２９】
図２７ないし図２９に示す本発明を実施するための第５の形態において、前記本発明を実施するための第２の形態と主に異なる点は、スペーサ２１の外周部とカバー体２４との間のリング状の隙間２２で形成された順次拡径する所定幅のリング状光束３４を、該リング状光束３４よりも大きな拡径となるリング状光束３９が形成されたアダプタ４０を着脱可能に取付けることができる光誘導器９Ｄを用いた点で、このような光誘導器９Ｄを用いて構成した内径測定装置１Ｄにしても、前記本発明を実施するための第２の形態と同様な作用効果が得られるとともに、大きな内径の測定も容易に行なうことができる。
【００３０】
図３０ないし図３２に示す本発明を実施するための第６の形態において、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と主に異なる点は、中空光で順次拡径する光ファイバ４１を用いた光誘導器９Ｅを用いた点で、このような光誘導器９Ｅを用いて構成した内径測定装置１Ｅにしても、前記本発明を実施するための最良の第１の形態と同様な作用効果が得られる。
【００３１】
なお、前記本発明を実施するための各形態では光誘導器９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ９Ｄ、９Ｅを左右方向に移動させるものについて説明したが、本発明はこれに限らず、固定状態でベース板４に設置してもよい。
また、支持具７を上下移動させるとともに、左右方向に移動させることができる左右移動機構を介装して移動できるものを使用してもよい。
さらに、前記本発明を実施するための第３の形態や第４の形態では、スペーサ２１の外周部にカバー体２４との間のリング状の隙間２２を覆うように透明合成樹脂材製の光路筒３７あるいは３個の導波路３８、３８、３８を設けたものについて説明したが、本発明はこれに限らず、カバー体２４として、順次拡径するリング状光束あるいは少なくとも3本の光束を形成する導波路が形成された光導波路と称されるものを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は内径測定装置および内径測定装置用光誘導器を製造する産業で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施するための最良の第１の形態の概略図。
【図２】本発明を実施するための最良の第１の形態の正面図。
【図３】本発明を実施するための最良の第１の形態の平面図。
【図４】本発明を実施するための最良の第１の形態の支持具の説明図。
【図５】本発明を実施するための最良の第１の形態の一方の左右移動機構の説明図。
【図６】本発明を実施するための最良の第１の形態の光誘導器の概略斜視図。
【図７】本発明を実施するための最良の第１の形態の光誘導器の概略説明図。
【図８】本発明を実施するための最良の第１の形態の光誘導器の平面図。
【図９】図８の９−９線に沿う断面図。
【図１０】本発明を実施するための最良の第１の形態の光誘導器の側面図。
【図１１】本発明を実施するための最良の第１の形態の他方の左右移動機構の説明図。
【図１２】本発明を実施するための最良の第１の形態の測定状態の説明図。
【図１３】本発明を実施するための最良の第１の形態の測定状態の受光部の説明図。
【図１４】本発明を実施するための最良の第１の形態の測定状態の測定物の内周壁面にあたるリング状光束の説明図。
【図１５】本発明を実施するための最良の第１の形態の受光部の配置を示す説明図。
【図１６】本発明を実施するための最良の第１の形態のＹ軸のずれの測定状態の説明図。
【図１７】本発明を実施するための最良の第１の形態のqのずれの測定状態の説明図。
【図１８】本発明を実施するための第２の形態の正面図。
【図１９】本発明を実施するための第２の形態の光誘導器の断面図。
【図２０】本発明を実施するための第２の形態の光誘導器の側面図。
【図２１】本発明を実施するための第３の形態の正面図。
【図２２】本発明を実施するための第３の形態の光誘導器の断面図。
【図２３】本発明を実施するための第３の形態の光誘導器の側面図。
【図２４】本発明を実施するための第４の形態の正面図。
【図２５】本発明を実施するための第４の形態の光誘導器の断面図。
【図２６】本発明を実施するための第４の形態の光誘導器の側面図。
【図２７】本発明を実施するための第５の形態の正面図。
【図２８】本発明を実施するための第５の形態の光誘導器の断面図。
【図２９】本発明を実施するための第５の形態の光誘導器の側面図。
【図３０】本発明を実施するための第６の形態の正面図。
【図３１】本発明を実施するための第６の形態の光誘導器の断面図。
【図３２】本発明を実施するための第６の形態の光誘導器の側面図。
【符号の説明】
【００３４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：内径測定装置、
２：透孔、                    ３：測定物、
４：ベース板、                ５：上下移動機構、
６：支持台、                  ７：支持具、
８：一方の左右移動機構、     
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ、９Ｅ：光誘導器、
１０：他方の左右移動機構、    １１：受光部、
１２：演算処理装置、          １３：支持溝、
１４：支持台ガイド部材、      １５：ねじ棒、
１６：ねじ筒、                １７：摘み、
１８：一方の固定レール、      １９：一方の移動体、
２０：ロック機構、            ２１：スペーサ、
２２：リング状の隙間、        ２３：支持ピン、
２４：カバー体、              ２５：光源、
２６：出射孔、                ３１：他方の固定レール、
３２：他方の移動体、          ３３：ロック機構、
３４：順次拡径するリング状光束、
３５：ピンホール、            ３６：光軸、
３７：光路筒、                ３８：導波路、
３９：リング状光束、          ４０：アダプタ、
４１：光ファイバ。
【図１】
2006030104.tif 000003
【図２】
2006030104.tif 000004
【図３】
2006030104.tif 000005
【図４】
2006030104.tif 000006
【図５】
2006030104.tif 000007
【図６】
2006030104.tif 000008
【図７】
2006030104.tif 000009
【図８】
2006030104.tif 000010
【図９】
2006030104.tif 000011
【図１０】
2006030104.tif 000012
【図１１】
2006030104.tif 000013
【図１２】
2006030104.tif 000014
【図１３】
2006030104.tif 000015
【図１４】
2006030104.tif 000016
【図１５】
2006030104.tif 000017
【図１６】
2006030104.tif 000018
【図１７】
2006030104.tif 000019
【図１８】
2006030104.tif 000020
【図１９】
2006030104.tif 000021
【図２０】
2006030104.tif 000022
【図２１】
2006030104.tif 000023
【図２２】
2006030104.tif 000024
【図２３】
2006030104.tif 000025
【図２４】
2006030104.tif 000026
【図２５】
2006030104.tif 000027
【図２６】
2006030104.tif 000028
【図２７】
2006030104.tif 000029
【図２８】
2006030104.tif 000030
【図２９】
2006030104.tif 000031
【図３０】
2006030104.tif 000032
【図３１】
2006030104.tif 000033
【図３２】
2006030104.tif 000034