(57)【要約】【課題】  内径寸法の直読を可能とすることができる内径測定装置を提供する。【解決手段】  ワークの測定が行われたた際には、その測定値を用いて対象穴のワーク内径を演算し（Ｓ４）、その演算結果を内径寸法として表示部で表示する（Ｓ５）。このとき、対象穴を通過する圧縮空気の流量は対象穴の面積に比例するため対象穴の内径寸法の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では非直線性誤差を生じる。しかし、測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式を利用して内径寸法を演算し、演算された内径寸法を表示部で表示するため、対象穴の内径寸法を直読することができる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、
測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式を利用して内径寸法を演算する内径演算手段と、
該内径演算手段で求められた内径寸法を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする内径測定装置。
【請求項２】
対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、
前記測定範囲内において測定される背圧の予想値を予め複数定め、各予想値の四乗根を用いた計算式で内径寸法を予め演算するとともに、前記各予想値で演算された内径寸法の各演算値を前記各予想値に関連付けて記憶して補正値テーブルを形成するテーブル形成手段と、
測定された背圧の測定値に対応する前記予想値に関連付けられた前記演算値を前記補正テーブルから読み出す読出手段と、
該読出手段で読み出された演算値を内径寸法として表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする内径測定装置。
【請求項３】
対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、
前記測定範囲を所定数に分割して複数の分割領域を形成する分割領域形成手段と、
測定された背圧の測定値から内径寸法を求める為の近似式で利用される係数を前記各分割領域毎に予め算出し、前記各係数を前記各分割領域に関連付けて記憶して係数テーブルを形成するテーブル形成手段と、
測定された背圧の測定値に対応する分割領域に関連付けられた前記係数を前記係数テーブルから読み出し、読み出された係数を用いた近似式で内径寸法を演算する内径演算手段と、
該内径演算手段で求められた内径寸法を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする内径測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小穴の内径寸法を測定する内径測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに設けられた小穴の内径を測定する際には、小穴へ噴出した空気の背圧から内径寸法を測定する水柱型の空気マイクロメータが用いられていた。
【０００３】
この空気マイクロメータで内径を測定する際には、先ず、予め定められた内径寸法の基準穴が設けられた小範及び大範を用いて測定値の較正を行う。次に、ワークの小穴の測定を行う。そして、その背圧の測定値から前記小穴の内径寸法を算出していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、測定対象穴を通過する空気の流量は、圧力が一定ならば測定対象穴の面積に比例し、穴径の２乗に比例するが、基準絞りを有する回路においては、圧力の変化が生ずることにより測定対象穴の面積の２乗に比例し、穴径の４乗に比例することとなる。
【０００５】
このため、大範と小範で較正した二点以外では、非直線性誤差を生じ、内径寸法を直読することができなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、内径寸法の直読を可能とすることができる内径測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明の請求項１の内径測定装置にあっては、対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式を利用して内径寸法を演算する内径演算手段と、該内径演算手段で求められた内径寸法を表示する表示手段と、を備えている。
【０００８】
すなわち、ワークに設けられた対象穴の内径寸法を測定する際には、対象穴に向けて空気を噴出するとともに、その背圧を測定する。
【０００９】
このとき、対象穴を通過する空気の流量は、測定対象穴の面積の２乗に比例するため、穴径の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００１０】
そこで、本発明では、内径演算手段において、測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式によって内径寸法が演算され、演算された内径寸法が表示手段で表示される。
【００１１】
また、本発明の請求項２の内径測定装置においては、対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、前記測定範囲内において測定される背圧の予想値を予め複数定め、各予想値の四乗根を用いた計算式で内径寸法を予め演算するとともに、前記各予想値で演算された内径寸法の各演算値を前記各予想値に関連付けて記憶して補正値テーブルを形成するテーブル形成手段と、測定された背圧の測定値に対応する前記予想値に関連付けられた前記演算値を前記補正テーブルから読み出す読出手段と、該読出手段で読み出された演算値を内径寸法として表示する表示手段と、を備えている。
【００１２】
すなわち、ワークに設けられた対象穴の内径寸法を測定する際には、対象穴に向けて空気を噴出するとともに、その背圧を測定する。
【００１３】
このとき、対象穴を通過する空気の流量は、測定対象穴の面積の２乗に比例するため、穴径の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００１４】
そこで、本発明では、測定範囲内において測定され得る背圧の予想値が予め複数定められ、各予想値の四乗根を用いた計算式で内径寸法が予め演算されており、前記各予想値で演算された内径寸法が補正値テーブルとして記憶されている。
【００１５】
そして、前記対象穴の背圧が測定された際には、その測定値に対応する予想値に関連付けられた演算値が前記補正テーブルから読み出され、この読み出された演算値が内径寸法として表示手段で表示される。
【００１６】
さらに、本発明の請求項３の内径測定装置では、対象穴に向けて噴出した空気の背圧を測定して内径寸法を計測する装置であって、小径の第１基準穴が設けられた小範と大径の第２基準穴が設けられた大範とを用いて測定値を較正し、前記第１基準穴の第１基準内径寸法から前記第２基準穴の第２基準内径寸法までを測定範囲とする内径測定装置において、前記測定範囲を所定数に分割して複数の分割領域を形成する分割領域形成手段と、測定された背圧の測定値から内径寸法を求める為の近似式で利用される係数を前記各分割領域毎に予め算出し、前記各係数を前記各分割領域に関連付けて記憶して係数テーブルを形成するテーブル形成手段と、測定された背圧の測定値に対応する分割領域に関連付けられた前記係数を前記係数テーブルから読み出し、読み出された係数を用いた近似式で内径寸法を演算する内径演算手段と、該内径演算手段で求められた内径寸法を表示する表示手段と、を備えている。
【００１７】
すなわち、ワークに設けられた対象穴の内径寸法を測定する際には、対象穴に向けて空気を噴出するとともに、その背圧を測定する。
【００１８】
このとき、対象穴を通過する空気の流量は、測定対象穴の面積の２乗に比例するため、穴径の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００１９】
そこで、本発明では、測定範囲が複数の分割領域に分割され、測定された背圧の測定値から内径寸法を求める為の近似式で利用される係数が各分割領域毎に予め算出されており、各分割領域毎の係数が係数テーブルとして記憶されている。
【００２０】
そして、前記対象穴の背圧が測定された際には、その測定値に対応する分割領域に関連付けられた係数が係数テーブルから読み出され、この係数を用いた近似式によって内径寸法が演算されるとともに、演算された内径寸法が表示手段で表示される。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明の請求項１の内径測定装置にあっては、測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式によって内径寸法を演算し、演算された内径寸法を表示手段で表示することで、内径寸法を直読することができる。
【００２２】
そして、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、測定誤差を小さくすることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項２の内径測定装置においては、測定される背圧の予想値を想定し、各予想値の四乗根を用いた計算式で予め内径寸法を演算するとともに、各予想値に対応する演算値を補正値テーブルとして記憶することで、対象穴の背圧を測定した際には、この補正テーブルを参照して内径寸法を読み出し、その内径寸法を表示手段で表示することができる。これにより、内径寸法を直読することができる。
【００２４】
そして、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、請求項１と同様に、測定誤差を小さくすることができる。
【００２５】
加えて、背圧を測定する毎に四乗根の演算を行う場合と比較して、処理速度を高速化することができる。
【００２６】
さらに、本発明の請求項３の内径測定装置では、測定範囲が複数の分割領域に分割されており、各分割領域において背圧から内径寸法を求める近似式の係数が係数テーブルとして記憶されている。このため、対象穴の背圧を測定した際には、この係数テーブルから係数を読み出すとともに、この係数を用いた近似式によって内径寸法を演算し、演算された内径寸法を表示手段で表示することができる。これにより、内径寸法を直読することができる。
【００２７】
そして、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、細分化された各分割領域毎に設定された係数の近似式で内径寸法を演算することができる。このため、測定誤差を小さくすることができる。
【００２８】
加えて、背圧を測定する毎に四乗根の演算を行う場合と比較して、処理速度を高速化することができる。また、測定される背圧の予想値をテーブル化する場合と比較して、メモリの消費量を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施の形態）
【００３０】
以下、本発明の第１の実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる内径測定装置１を示す模式図であり、該内径測定装置１は、測定対象であるワーク２に貫通した比較的小径の対象穴３の内径寸法を測定する装置である。
【００３１】
この内径測定装置１は、安定化された圧縮空気を送出するレギュレータ１１を備えており、該レギュレータ１１からの圧縮空気は、図外のセンサによって圧力が測定されている。この圧縮空気は、基準絞りＡ１を通過するように構成されており、該基準絞りＡ１を通過した圧縮空気は、圧力センサ１２によって圧力が測定されるように構成されている。
【００３２】
前記基準絞りＡ１を通過した圧縮空気は、例えばノズルを介して前記ワーク２の対象穴３へ向けて噴出されるように構成されており、当該対象穴３は、前記圧縮空気の流路を絞る絞りＡ２として等価される。これにより、前記対象穴３へ噴出した圧縮空気の背圧を前記圧力センサ１２で測定できるように構成されている。
【００３３】
また、前記内径測定装置１には、マイコンを中心に構成された制御部３１を備えており、前記圧力センサ１２で測定された圧力や前記基準絞りＡ１における断面積を把握できるように構成されている。この制御部３１には、モニターなどの表示部３２が接続されており、制御部３１から出力された表示内容を表示できるように構成されている。
【００３４】
図２における式１はベルヌーイの式を示すものであり、前記基準絞りＡ１及び前記対象穴３が構成する絞りＡ２の流量係数をｃ１，ｃ２、断面積をａ１，ａ２とするとともに、前記レギュレータ１１下流のレギュレータ圧をｐ０、前記圧力センサ１２で測定された測定圧をｐ１、大気開放された前記対象穴３裏面の大気圧をｐ２とした際の流量が式２に示されている。
【００３５】
そして、図３には、低圧型の一般的な特性式が式３に示されており、前記流量係数ｃ１，ｃ２を同一とするとともに大気圧ｐ２を０として両辺を演算した後、断面積を径で表すと、図４にも示すように、式４が得られる。ここで、ｒ１は基準絞りＡ１の径を示すとともに、ｒ２はワーク内径（前記絞りＡ２の内径）を示す。
【００３６】
この式４をさらに演算してワーク内径ｒ２を求めると、図３に示したように、前記背圧の測定値である前記測定圧ｐ１の四乗根を用いて算出された式５が得られる。
【００３７】
以上の構成にかかる本実施の形態を、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００３８】
すなわち、前記制御装置３１は、例えば図外のスイッチ入力によって当該内径測定装置１を較正を行うか否かを判断する（Ｓ１）。較正を行う場合には、ノズルから噴出される圧縮空気を小範に設けられた小径の第１基準穴へ向けて噴出して圧力センサ１２で背圧を検出し、その測定値が前記第１基準穴の第１基準内径寸法と同じ値になるように較正する。また、ノズルから噴出される圧縮空気を大範に設けられた大径の第２基準穴へ向けて噴出して圧力センサ１２で背圧を検出し、その測定値が前記第２基準穴の第２基準内径寸法と同じ値になるように較正し、公正された前記第１基準内径寸法から前記第２基準内径寸法までを測定範囲として設定する（Ｓ２）。
【００３９】
そして、ワーク２に設けられた対象穴３の測定が行われるまで待機する（Ｓ３）。測定が行われた、つまりノズルからの圧縮空気がワーク２の対象穴３へ向けて噴出され、その背圧が圧力センサ１２で測定された際には、そのときの測定値を測定圧力ｐ２とするとともに、そのときの基準絞りＡ１の断面積ａ１を用いて、図３及び図４で示した式５に従って前記対象穴３のワーク内径ｒ２を演算し（Ｓ４）、その演算結果を内径寸法として表示部３２で表示する（Ｓ５）。
【００４０】
このとき、前記対象穴３を通過する圧縮空気の流量は、対象穴３の面積に比例するため、該対象穴３の内径寸法の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、測定された背圧の測定値の四乗根を用いた計算式（式５）を用いて内径寸法を演算し、演算された内径寸法を表示部３２で表示したため、前記対象穴３の内径寸法を直読することができる。
【００４２】
したがって、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、測定誤差を小さくすることができる。
【００４３】
図６は、ワーク２の内径寸法に対する圧力比（ｐ１／ｐ０）の変化を示す図であり、当該内径測定装置１における式４による演算結果４１と実測値４２とを示す比較結果である。この図より、前記演算結果４１において実測値４２に近い値を得ることができた。
【００４４】
また、図７は、ワーク２の各内径寸法における誤差率を示す図であり、当該内径測定装置１で得られた内径寸法４３は、演算しない元データ４４と比較して、誤差率が低いことを確認することができた。
【００４５】
そして、図８は、前記小範及び大範による測定値の較正（第１較正点５１及び第２較正点５２）に加え、その中間での較正（第３較正点５３）を行った三点較正においてワーク２の各内径寸法における誤差率を示す図であり、当該内径測定装置１で得られた内径寸法５４は、演算しない前記元データ４４や二点較正時に得られた内径寸法４３より誤差率が低いことを確認することができた。
【００４６】
（第２の実施の形態）
【００４７】
図９は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と異なる動作のみをフローチャートに従って説明する。
【００４８】
すなわち、前記制御装置３１は、当該内径測定装置１を較正を行うか否かを判断し（ＳＢ１）、較正を行う場合には、前述した小範及び大範を用いた較正を行う（ＳＢ２）。
【００４９】
次に、ワーク２で測定され得る背圧の予想値を例えば０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲内で０．１ｍｍ間隔に想定し（ＳＢ３）、各予想値の四乗根を用いた計算式、すなわち図３及び図４で示した式５で予め内径寸法を演算する（ＳＢ４）。この演算された各内径寸法を前記各予想値に関連付けて補正値テーブルを形成しメモリに記憶した後（ＳＢ５）、ワーク２に設けられた対象穴３の測定が行われるまで待機する（ＳＢ６）。
【００５０】
測定が行われた際には、前記補正テーブルを参照して、前記測定値に対応する内径寸法を読み出し（ＳＢ７）、その内径寸法を表示部３２で表示する（ＳＢ８）。
【００５１】
このとき、前記対象穴３を通過する圧縮空気の流量は、対象穴３の面積の２乗に比例するため、該対象穴３の内径寸法の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００５２】
そこで、本実施の形態では、測定範囲内において測定され得る背圧の予想値が予め複数定められ、各予想値の四乗根を用いた計算式（式５）で内径寸法が予め演算されており、前記各予想値で演算された内径寸法が補正値テーブルとして記憶されている。そして、前記対象穴３の背圧が測定された際には、その測定値に対応する予想値に関連付けられた演算値が前記補正テーブルから読み出され、この読み出された演算値が内径寸法として表示される。これにより、この表示を内径寸法として直読することができる。
【００５３】
したがって、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、第１の実施の形態と同様に、測定誤差を小さくすることができる。
【００５４】
加えて、背圧を測定する毎に四乗根の演算を行う場合と比較して、処理速度を高速化することができる。
【００５５】
（第３の実施の形態）
【００５６】
図１０は、本発明の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と異なる動作のみをフローチャートに従って説明する。
【００５７】
すなわち、前記制御装置３１は、当該内径測定装置１を較正を行うか否かを判断し（ＳＣ１）、較正を行う場合には、前述した小範及び大範を用いた較正を行う（ＳＣ２）。
【００５８】
次に、定められた測定範囲を、例えば１０分割し（ＳＣ３）、各領域分割点での内径寸法を、図３及び図４で示した式５で演算する（ＳＣ４）。そして、この演算結果を用いることで各分割領域において、測定された背圧の測定値から内径寸法を求める為の近似式で用いる係数及び補正量を前記各分割領域毎に予め算出し（ＳＣ５）、前記各係数及び前記各補正量を前記各分割領域に関連付けて係数テーブルを形成しメモリに記憶する（ＳＣ６）。
【００５９】
そして、ワーク２に設けられた対象穴３の測定が行われるまで待機し（ＳＣ７）、測定が行われた際には、測定された背圧の測定値に対応する分割領域を決定するとともに、決定された分割領域に関連付けられた前記係数及び前記補正量を前記係数テーブルから読み出す（ＳＣ８）。その後、前記測定値と読み出された係数とを乗算し、読み出された補正量を減算して内径寸法を演算し（ＳＣ９）、その内径寸法を表示部３２で表示する（ＳＣ１０）。
【００６０】
このとき、前記対象穴３を通過する空気の流量は、測定対象穴の面積の２乗に比例するため、穴径の４乗に比例することとなり、小範で較正した較正点から大範で較正した較正点までの領域では、非直線性誤差を生じる。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、測定範囲が複数の分割領域に分割され、測定された背圧の測定値から内径寸法を求める為の近似式で利用される係数及び補正量が各分割領域毎に予め算出されており、各分割領域毎の係数及び補正量が係数テーブルとしてメモリに記憶されている。そして、前記対象穴３の背圧が測定された際には、その測定値に対応する分割領域に関連付けられた係数及び補正量が前記係数テーブルから読み出され、この係数を用いた近似式によって内径寸法が演算されるとともに、演算された内径寸法が表示部３２で表示される。これにより、この表示を内径寸法として直読することができる。
【００６２】
したがって、小範と大範で較正した二点間を直線近似して内径寸法を求める構造上、測定された内径寸法に非直線性誤差を生じ得る従来と比較して、細分化された各分割領域毎に設定された係数及び補正量を用いた近似式で内径寸法を演算することができる。このため、測定誤差を小さくすることができる。
【００６３】
加えて、背圧を測定する毎に四乗根の演算を行う場合と比較して、処理速度を高速化することができる。また、測定される背圧の予想値をテーブル化する場合と比較して、メモリの消費量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図２】本実施の形態で使用する演算式を示す図である。
【図３】図２に示した演算式に続く演算式を示す図である。
【図４】図３に示した演算式に続く演算式を示す図である。
【図５】同実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】同実施の形態における演算結果と実測値との比較結果を示す図である。
【図７】同実施の形態で測定されたワークの各内径寸法における誤差率を示す図である。
【図８】同実施の形態において三点較正を実施した際のワークの各内径寸法における誤差率を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１    内径測定装置
２    ワーク
３    対象穴
３１    制御部
【図１】
2005195521.tif 000003
【図２】
2005195521.tif 000004
【図３】
2005195521.tif 000005
【図４】
2005195521.tif 000006
【図５】
2005195521.tif 000007
【図６】
2005195521.tif 000008
【図７】
2005195521.tif 000009
【図８】
2005195521.tif 000010
【図９】
2005195521.tif 000011
【図１０】
2005195521.tif 000012