特許 6618583 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6618583

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/02 20060101AFI20191202BHJP

   G01B 5/12 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/02

   G01B5/12

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-149248(P2018-149248)

(22)【出願日】2018年8月8日

【審査請求日】2018年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安田 浩

(72)【発明者】

【氏名】冨川 瑛生

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−８３２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３７３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０７０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−１０９１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００５４６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置であって、
第１測定部を含む１つ以上の測定部を備え、
前記第１測定部は、
前記第１面部分に当接され得る第１測定子と、
前記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、
前記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に前記第１測定子を移動し、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含み、
前記測定装置を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１面部分の直交方向における前記第１面部分と前記第２面部分と間の幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で前記第１移動機構を制御することで前記第１測定子を前記第１方向に移動し、
前記第１測定子が前記第１面部分に当接している間に前記第１センサによって検知される前記第１測定子の位置指標に基づいて、前記幅を計測する、測定装置。

【請求項2】

ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置であって、
第１測定部と第２測定部とを含む２つ以上の測定部を備え、
前記第１測定部は、
前記第１面部分に当接され得る第１測定子と、
前記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、
前記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に前記第１測定子を移動し、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含み、
前記第２測定部は、
前記第２面部分に当接され得る第２測定子と、
前記第２測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第２センサと、
前記第２面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第２方向に前記第２測定子を移動し、前記第２測定子を前記第２面部分に当接させるための第２移動機構とを含み、
前記測定装置を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記第１移動機構を制御することで前記第１測定子を前記第１方向に移動するとともに、前記第２移動機構を制御することで前記第２測定子を前記第２方向に移動し、
前記第１測定子が前記第１面部分に当接している間に前記第１センサによって検知される前記第１測定子の位置指標と、前記第２測定子が前記第２面部分に当接している間に前記第２センサによって検知される前記第２測定子の位置指標とに基づいて、前記幅を計測する、測定装置。

【請求項3】

前記第１面部分の直交方向と前記第１方向との間の角度は、前記第２面部分の直交方向と前記第２方向との間の角度と等しい、請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記第１面部分と前記第２面部分との間の前記幅は、前記ワークに形成されている溝の幅である、請求項２または３に記載の測定装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記第１測定子を前記第１面部分に当接させるための前記第１移動機構の制御処理と、前記第２測定子を前記第２面部分に当接させるための前記第２移動機構
の制御処理とを、前記第１面部分の直交方向における前記第１面部分と前記第２面部分と間の幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する、請求項２または３に記載の測定装置。

【請求項6】

前記第１面部分と前記第２面部分との間の前記幅は、前記ワークの内径である、請求項５に記載の測定装置。

【請求項7】

前記第１測定部は、
第１軸部と、
第２軸部とをさらに含み備え、
前記第２軸部の一端は、前記第１軸部に繋がっており、
前記第２軸部の他端は、前記第１測定子に繋がっており、
前記第１軸部は、前記第１方向に沿って移動するように構成されており、
前記第１面部分の直交方向と前記第２軸部の軸方向との間の角度は、前記第１面部分の直交方向と前記第１軸部の軸方向との間の角度よりも大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項8】

前記制御装置は、
前記第１測定子の移動を開始してから予め定められた時間が経過したタイミングにおいて、前記第１測定子が前記第１面部分に当接していると判断し、
前記タイミングにおいて前記第１センサから得られた前記第１測定子の位置指標を前記幅の計測に用いる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項9】

前記制御装置は、
前記第１測定子の移動中に前記第１センサによって順次検知される前記第１測定子の位置指標の変化量が所定値を下回ったタイミングにおいて、前記第１測定子が前記第１面部分に当接していると判断し、
前記タイミングにおいて前記第１センサから得られた前記第１測定子の位置指標を前記幅の計測に用いる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項10】

請求項１〜９のいずれか１項に記載の測定装置を備える工作機械であって、
前記第１面部分および前記第２面部分を前記ワークに形成するための工具を備える、工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ワークの内側の幅を測定するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークが意図した形状に加工されているか否かを測定するための様々な測定装置が普及している。このような測定装置に関し、特開２０１８−０７２１７５号公報（特許文献１）は、ワークの外径測定装置を開示している。当該外径測定装置は、対向する一対の測定子を含む。当該外径測定装置は、各測定子を鉛直方向に駆動することでワークを間に挟んで各測定子を対向させ、その後、各測定子を内側に移動することで各測定子をワークの外面に当接させる。当該外径測定装置は、各測定子がワークに当接した位置からワークの外径を測定する。

【0003】

ワークの外径を測定するための測定装置だけでなく、ワークの内径や、ワークに形成された溝の幅など、ワークの内側の幅を測定することが可能な測定装置も開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８−０７２１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ワークの内側の幅を測定する方法の一例として、測定装置は、各測定子を鉛直方向（第１方向）に駆動することでワークの内部に一対の測定子を挿入し、その後、各測定子を外側方向（第２方向）に移動することで各測定子をワークの内面に当接させる。当該測定装置は、各測定子がワークに当接した位置からワークの内面の幅を測定する。

【0006】

このような測定装置においては、第１方向に各測定子を移動するための機構と、第２方向に各測定子を移動するための機構とが必要となる。その結果、測定装置の構造が複雑になり、コストも高くなってしまう。

【0007】

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化した測定装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一例では、ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置は、第１測定部を含む１つ以上の測定部を備える。上記第１測定部は、上記第１面部分に当接され得る第１測定子と、上記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、上記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に上記第１測定子を移動し、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含む。上記測定装置は、上記測定装置を制御するための制御装置をさらに備える。上記制御装置は、上記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で上記第１移動機構を制御することで上記第１測定子を上記第１方向に移動し、上記第１測定子が上記第１面部分に当接している間に上記第１センサによって検知される上記第１測定子の位置指標に基づいて、上記幅を計測する。

【0009】

本開示の一例では、ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置は、第１測定部と第２測定部とを含む２つ以上の測定部を備える。上記第１測定部は、上記第１面部分に当接され得る第１測定子と、上記第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、上記第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に上記第１測定子を移動し、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含む。上記第２測定部は、上記第２面部分に当接され得る第２測定子と、上記第２測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第２センサと、上記第２面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第２方向に上記第２測定子を移動し、上記第２測定子を上記第２面部分に当接させるための第２移動機構とを含む。上記測定装置は、上記測定装置を制御するための制御装置をさらに備える。上記制御装置は、上記第１移動機構を制御することで上記第１測定子を上記第１方向に移動するとともに、上記第２移動機構を制御することで上記第２測定子を上記第２方向に移動し、上記第１測定子が上記第１面部分に当接している間に上記第１センサによって検知される上記第１測定子の位置指標と、上記第２測定子が上記第２面部分に当接している間に上記第２センサによって検知される上記第２測定子の位置指標とに基づいて、上記幅を計測する。

【0010】

本開示の一例、上記第１面部分の直交方向と上記第１方向との間の角度は、上記第２面部分の直交方向と上記第２方向との間の角度と等しい。

【0011】

本開示の一例、上記第１面部分と上記第２面部分との間の上記幅は、上記ワークに形成されている溝の幅である。

【0012】

本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子を上記第１面部分に当接させるための上記第１移動機構の制御処理と、上記第２測定子を上記第２面部分に当接させるための上記第２移動機構の制御処理とを、上記幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する。

【0013】

本開示の一例、上記第１面部分と上記第２面部分との間の上記幅は、上記ワークの内径である。

【0014】

本開示の一例、上記第１測定部は、第１軸部と、第２軸部とをさらに含み備える。上記第２軸部の一端は、上記第１軸部に繋がっている。上記第２軸部の他端は、上記第１測定子に繋がっている。上記第１軸部は、上記第１方向に沿って移動するように構成されている。上記第１面部分の直交方向と上記第２軸部の軸方向との間の角度は、上記第１面部分の直交方向と上記第１軸部の軸方向との間の角度よりも大きい。

【0015】

本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子の移動を開始してから予め定められた時間が経過したタイミングにおいて、上記第１測定子が上記第１面部分に当接していると判断し、上記タイミングにおいて上記第１センサから得られた上記第１測定子の位置指標を上記幅の計測に用いる。

【0016】

本開示の一例、上記制御装置は、上記第１測定子の移動中に上記第１センサによって順次検知される上記第１測定子の位置指標の変化量が所定値を下回ったタイミングにおいて、上記第１測定子が上記第１面部分に当接していると判断し、上記タイミングにおいて上記第１センサから得られた上記第１測定子の位置指標を上記幅の計測に用いる。

【0017】

本開示の一例では、上記測定装置を備える工作機械が提供される。上記第１面部分および上記第２面部分を上記ワークに形成するための工具を備える。

【発明の効果】

【0018】

ある局面において、ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化することができる。

【0019】

本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態に従う測定装置の構成の一例を示す図である。

【図2】実施の形態に従う測定部の外観の一例を示す図である。

【図3】実施の形態に従う測定部の内部構造の一例を示す図である。

【図4】ワーク内径の測定過程をＺ方向から表わした図である。

【図5】ワーク内径の測定過程をＹ方向から表わしたワークの断面図である。

【図6】実施の形態に従う測定装置の機能構成の一例を示す図である。

【図7】検知された長さＬ１（ｔ）の一例をグラフで表わした図である。

【図8】検知された長さＬ１（ｔ）の他の例をグラフで表わした図である。

【図9】Ｚ方向から表わしたワークと、Ｙ方向から表わしたワークの断面とを示す図である。

【図10】Ｚ方向から表わしたワークと、Ｙ方向から表わしたワークの断面とを示す図である。

【図11】実施の形態に従う測定装置の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。

【図12】変形例に従う測定部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

【0022】

＜Ａ．測定装置１００の概要＞
まず、図１を参照して、測定装置１００の構成について説明する。図１は、測定装置１００の構成の一例を示す図である。

【0023】

測定装置１００は、ワークの内側に形成された空間の幅（以下、「ワークの内側の幅」ともいう。）を測定するための装置である。ここでいう「ワークの内側の幅」とは、ワークの内面における第１面部分と第２面部分との間の空間の幅を意味する。第１面部分および第２面部分は、それぞれ、ワークの内面の一部であり、互いに対向している。

【0024】

以下の説明では、ワークの内径を測定する測定装置１００について説明するが、測定装置１００による測定対象の幅は、ワークの内径に限定されず、ワークに形成された溝の幅等、ワークの内側に形成された任意の幅を含む。

【0025】

図１に示されるように、測定装置１００は、筐体２０と、テーブル３０と、測定部５０Ａ，５０Ｂとを含む。

【0026】

以下では、説明の便宜のために、測定装置１００の奥行き方向をＹ軸方向と定義し、鉛直方向をＺ方向と定義し、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＸ方向と定義する。

【0027】

テーブル３０は、少なくともＹ方向に駆動可能に構成される。好ましくは、テーブル３０は、Ｙ方向だけでなく、Ｘ方向、Ｚ方向、Ｚ方向を軸とする回転方向にも駆動可能に構成される。テーブル３０には、ワークＷが載置され得る。測定装置１００は、ワーク内径の測定時において、テーブル３０を筐体２０内に移動し、予め定められた基準位置にワークＷを移動する。

【0028】

筐体２０の一方の側面には測定部５０Ａが取り付けられており、筐体２０の他方の側面には測定部５０Ｂが取り付けられている。以下では、測定部５０Ａ，５０Ｂを総称して、測定部５０ともいう。

【0029】

測定部５０は、伸縮可能に構成される。測定部５０は、予め定められた基準位置に設置されたワークＷの測定部位に向かって伸びる。

【0030】

より具体的には、測定部５０Ａの先端には測定子５１Ａが設けられている。測定部５０Ａは、ワークＷの内面の第１面部分に直交する方向に対して９０度未満の所定角度傾いた方向に伸び、測定子５１Ａを当該第１面部分に当接させる。当該所定角度は、たとえば、３０度〜６０度である。典型的には、当該所定角度は、４５度である。

【0031】

同様に、測定部５０Ｂの先端には測定子５１Ｂが設けられている。測定部５０Ｂは、ワークＷの内面の第２面部分に直交する方向に対して９０度未満の所定角度傾いた方向に伸び、測定子５１Ｂを当該第２面部分に当接させる。当該所定角度は、たとえば、３０度〜６０度である。典型的には、当該所定角度は、４５度である。

【0032】

測定装置１００は、測定子５１ＡとワークＷと当接位置と、測定子５１ＢとワークＷとの当接位置とに基づいて、ワーク内径を測定する。ワーク内径の測定方法の詳細については後述する。

【0033】

＜Ｂ．測定部５０の構成＞
図２および図３を参照して、上述の測定部５０について説明する。図２は、測定部５０の外観の一例を示す図である。図３は、測定部５０の内部構造の一例を示す図である。

【0034】

測定部５０は、測定子５１と、軸部５２と、筒部５３と、空気挿入口５９とを含む。筒部５３の内部には、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６と、磁気スケール５７と、磁気センサ５８とが設けられている。

【0035】

測定子５１は、軸部５２の先端に取り付けられている。測定子５１は、ワークＷに向けて突出する凸面（球面）を有する。

【0036】

軸部５２の周囲を囲うように、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６とが取り付けられている。空気挿入口５９には空気が送られる。これにより、筒部５３の内圧が高まり、ピストン５６が押される。その結果、バネ５５およびダンパー５４を介して、力が加えられ、軸部５２がその軸方向に移動する。

【0037】

磁気スケール５７は、磁気センサ５８と対向して配置されている。磁気スケール５７には、複数の磁石が配置されている。第１の磁石のＮ極は、第２の磁石のＮ極に対向している。第２の磁石のＳ極は、第３の磁石のＳ極に対向している。このように、複数の磁石は、磁気スケール５７上において同じ極が対向するように配置されている。

【0038】

磁気スケール５７は、筒部５３の内部に固定されている。一方で、磁気センサ５８は、軸部５２に取り付けられており、軸部５２と連動するように構成されている。すなわち、磁気スケール５７と磁気センサ５８との位置関係は、軸部５２の移動に伴って変化する。磁気センサ５８は、軸部５２の位置に伴って変化する磁気スケール５７の磁界の変化を検知する。

【0039】

より具体的には、磁気センサ５８は、互いに位相が異なるＡ相，Ｂ相の２つの信号を検知する。磁気スケール５７上の複数の磁石は、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差が磁気スケール５７と磁気センサ５８との位置関係に応じて変化するように配置されている。典型的には、測定子５１が磁気センサ５８から離れる方向に移動するほど、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差は大きくなる。あるいは、測定子５１が磁気センサ５８から離れる方向に移動するほど、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差は小さくなる。

【0040】

磁気センサ５８は、Ａ相の信号とＢ相の信号との位相差に基づいて、測定子５１の位置に相関する位置指標を検知する。ここでいう「位置指標」とは、測定子５１の位置を表わす概念である。当該位置指標は、測定子５１の３次元座標値で表されてもよいし、予め定められた基準位置から測定子５１の位置までの長さ（以下、「測定部５０の長さ」ともいう。）で表されてもよい。測定装置１００内における測定部５０の取り付け位置や測定部５０の伸縮方向が既知であれば、測定部５０の長さから測定子５１の位置が特定され得る。

【0041】

以下では、測定子５１の位置指標として、測定部５０の長さを用いて説明を行なうが、測定子５１の位置指標は、測定部５０の長さに限定されない。測定子５１の位置指標は、測定部５０の位置で表されてもよいし、その他の指標で表されてもよい。

【0042】

なお、上述では、磁気センサ５８を例に挙げたが、測定子５１の位置指標を検知するためのセンサは、磁気センサ５８に限定されない。たとえば、磁気センサ５８の代わりに、光学センサが採用されてもよい。あるいは、磁気センサ５８の代わりに、超音波センサが採用されてもよい。

【0043】

また、上述では、ダンパー５４と、バネ５５と、ピストン５６とで構成される空気圧による移動機構（第１，第２移動機構）で測定子５１を駆動する例について説明を行なったが、測定子５１の移動方式は、空気圧による移動方式に限定されない。たとえば、サーボモータなどのモーター駆動による移動機構が採用されてもよい。

【0044】

＜Ｃ．ワーク内径の測定方法＞
図４および図５を参照して、測定部５０によるワーク内径の測定方法について説明する。図４は、ワーク内径の測定過程をＺ方向から表わした図である。図５は、ワーク内径の測定過程をＹ方向から表わしたワークＷの断面図である。当該断面図は、図４に示されるＶ−Ｖ線に沿う断面を表わす。

【0045】

図４および図５に示されるように、ワーク内径の測定時において、測定部５０Ａは、ワークＷの内側の面部分ＡＲ１に直交する方向に対して所定角度θ１（＜９０度）傾いた方向Ｄ１に測定子５１Ａを移動し、測定子５１Ａを面部分ＡＲ１に当接させる。

【0046】

同様に、ワーク内径の測定時において、測定部５０Ｂは、ワークＷの内側の面部分ＡＲ２に直交する方向に対して所定角度θ２（＜９０度）傾いた方向Ｄ２に測定子５１Ｂを移動し、測定子５１Ｂを面部分ＡＲ２に当接させる。典型的には、角度θ２は、角度θ１と等しい。すなわち、測定部５０Ａ，５０Ｂは、鉛直方向に対して左右対称に配置される。

【0047】

測定装置１００は、測定子５１Ａが面部分ＡＲ１に当接している間に測定部５０Ａの磁気センサ５８によって検知される測定子５１Ａの位置指標と、測定子５１Ｂが面部分ＡＲ２に当接している間に測定部５０Ｂの磁気センサ５８によって検知される測定子５１Ｂの位置指標とに基づいて、ワーク内径Ｌを計測する。ワーク内径Ｌの計測方法の詳細については後述する。

【0048】

以上のように、測定子５１ＡがワークＷとの当接面に対して斜めに移動するように構成されることで、ワーク内径の計測が一方向の移動機構だけで実現され得る。すなわち、ワーク内に測定子５１Ａを移動するための移動機構と、測定子５１Ａをワーク内面に向けて移動するための移動機構との２つが測定装置１００に設けられる必要がない。測定子５１Ｂについても同様である。これにより、測定部５０の機構をより簡素化することができる。結果として、測定部５０を安価に製造することが可能になる。

【0049】

＜Ｄ．測定装置１００の機能構成＞
図６を参照して、測定装置１００の機能について説明する。図６は、測定装置１００の機能構成の一例を示す図である。

【0050】

図６に示されるように、測定装置１００は、制御装置１０１を含む。制御装置１０１は、測定装置１００内の各種機器を制御する。制御装置１０１は、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

【0051】

制御装置１０１は、機能構成として、移動制御部１５２と、検知部１５４Ａ，１５４Ｂと、計測部１５６とを含む。以下では、これらの機能構成について順に説明する。

【0052】

（Ｄ１．移動制御部１５２）
移動制御部１５２は、ワーク内径の測定開始命令を受け付けたことに基づいて、測定部５０Ａおよび測定部５０Ｂのそれぞれに移動指令を出力する。より具体的には、移動制御部１５２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａを方向Ｄ１（図４，図５参照）に移動するための移動指令を測定部５０Ａに出力する。並行して、移動制御部１５２は、測定部５０Ｂの測定子５１Ｂを方向Ｄ２（図４，図５参照）に移動するための移動指令を測定部５０Ｂに出力する。

【0053】

（Ｄ２．検知部１５４Ａ）
検知部１５４Ａは、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８による検知信号に基づいて、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１を検知する。図６の例では、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８による検知信号が、長さＬ１（ｔ）で表わされている。長さＬ１（ｔ）は、時刻ｔにおける測定部５０Ａの長さを表わす。長さＬ１（ｔ）は、測定部５０Ａ内の磁気センサ５８によって周期的に検知され、検知部１５４Ａに順次出力される。

【0054】

図７は、検知された長さＬ１（ｔ）の一例をグラフで表わした図である。時刻Ｔ０は、移動制御部１５２が測定部５０Ａの移動を開始した時刻である。

【0055】

図７に示されるように、移動制御部１５２が測定部５０Ａを移動している間、長さＬ１（ｔ）は増加していく。その後、測定部５０ＡがワークＷに接触し、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）が変化しなくなる。検知部１５４Ａは、測定部５０Ａの測定子５１Ａの移動を開始してから予め定められた時間ΔＴが経過したタイミングＴ１において得られた長さＬ１（Ｔ１）を、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１として検知する。

【0056】

時間ΔＴは、測定部５０ＡがワークＷに当接するタイミングを含むように十分に長く設定される。時間ΔＴは、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。

【0057】

なお、測定部５０Ａの長さＬ１の検知方法は、図７の例に限定されない。図８は、検知された長さＬ１（ｔ）の他の例をグラフで表わした図である。時刻Ｔ０は、移動制御部１５２が測定部５０Ａの移動を開始した時刻である。

【0058】

図８に示されるように、移動制御部１５２が測定部５０Ａを移動している間、長さＬ１（ｔ）は増加していく。その後、測定部５０ＡがワークＷに接触し、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）が変化しなくなる。検知部１５４Ａは、測定部５０Ａの長さＬ１（ｔ）の変化量を周期的に算出し、当該変化量が所定値を下回ったタイミングＴ２において、測定部５０Ａの測定子５１ＡがワークＷの内面に当接したと判断する。すなわち、検知部１５４Ａは、タイミングＴ２において得られた長さＬ１（Ｔ２）を、測定部５０ＡがワークＷに当接したときの測定部５０Ａの長さＬ１として検知する。

【0059】

（Ｄ３．検知部１５４Ｂ）
検知部１５４Ｂは、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８による検知信号に基づいて、測定部５０ＢがワークＷに当接したときの測定部５０Ｂの長さＬ２を検知する。図６の例では、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８による検知信号が、長さＬ２（ｔ）で表わされている。長さＬ２（ｔ）は、時刻ｔにおける測定部５０Ａの長さを表わす。長さＬ２（ｔ）は、測定部５０Ｂ内の磁気センサ５８によって周期的に検知され、検知部１５４Ｂに順次出力される。

【0060】

検知部１５４Ｂによる長さＬ２の検知方法は、上述の検知部１５４Ａによる長さＬ１の検知方法と同じである。そのため、検知部１５４Ｂによる長さＬ２の検知方法の説明については繰り返さない。

【0061】

（Ｄ４．計測部１５６）
図９および図１０を参照して、計測部１５６によるワーク内径の測定方法について説明する。図９および図１０は、Ｚ方向から表わしたワークＷと、Ｙ方向から表わしたワークＷの断面とを示す図である。当該断面は、Ｖ−Ｖ線に沿う断面を表わす。

【0062】

まず、計測部１５６は、検知部１５４Ａによって検知された測定部５０Ａの長さＬ１に基づいてワーク内径の一部である幅ｒ１を計測する。より具体的には、計測部１５６は、検知部１５４Ａによって検知された長さＬ１から基準の長さｍ１を差し引く。基準の長さｍ１は、測定部５０の測定開始位置ＰＡ１から予め定められた基準位置ＰＡ２までの距離を表わす。基準位置ＰＡ２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａと、測定部５０Ｂの測定子５１ＢとのＸ方向における座標が重なる点である。

【0063】

その後、計測部１５６は、下記式（１）に基づいて、ワーク内径の一部である幅ｒ１を計測する。

【0064】

ｒ１＝（Ｌ１−ｍ１）ｃｏｓθ１・・・（１）
式（１）に示される角度θ１は、測定部５０Ａの測定子５１Ａの移動方向Ｄ１と、測定子５１ＡによるワークＷの当接面の直交方向Ｄ３との間の角度を表わす。

【0065】

同様に、計測部１５６は、検知部１５４Ｂによって検知された測定部５０Ｂの長さＬ２に基づいてワーク内径の残りである幅ｒ２を計測する。より具体的には、計測部１５６は、検知部１５４Ｂによって検知された長さＬ２から基準の長さｍ２を差し引く。基準の長さｍ２は、測定部５０の測定開始位置ＰＢ１から予め定められた基準位置ＰＢ２までの距離を表わす。基準位置ＰＢ２は、測定部５０Ａの測定子５１Ａと、測定部５０Ｂの測定子５１ＢとのＸ方向における座標が重なる点である。すなわち、基準位置ＰＢ２の所定方向（たとえば、Ｘ方向）における座標値は、基準位置ＰＡ２の当該所定方向における座標値と重なる。

【0066】

その後、計測部１５６は、下記式（２）に基づいて、ワーク内径の残りである幅ｒ２を計測する。

【0067】

ｒ２＝（Ｌ２−ｍ２）ｃｏｓθ２・・・（２）
式（２）に示される角度θ２は、測定部５０Ｂの測定子５１Ｂの移動方向Ｄ２と、測定子５１ＢとワークＷとの接触面の直交方向Ｄ４との間の角度を表わす。

【0068】

その後、計測部１５６は、下記式（３）に示されるように、式（１）に基づいて算出された幅ｒ１と、式（２）に基づいて算出された幅ｒ２とを加算し、当該加算結果をワーク内径Ｌとして計測する。

【0069】

Ｌ＝ｒ１＋ｒ２・・・（３）
なお、図９および図１０の例では、測定装置１００が２つの測定部５０Ａ，５０Ｂで構成されている例について説明を行なったが、上述のように、測定装置１００は、少なくとも１つの測定部５０で構成されていればよい。測定装置１００が１つの測定部５０で構成されている場合、測定装置１００は、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態でワーク内径の半径（上記幅ｒ１に相当）を測定し、当該半径を２倍することでワーク内径を測定する。この場合、基準位置ＰＡ２は、ワーク内径の中心上の位置である。

【0070】

また、測定装置１００が２つの測定部５０Ａ，５０Ｂで構成されている場合であっても、測定装置１００は、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態でワーク内径を測定してもよい。この場合、測定装置１００の制御装置１０１は、測定部５０Ａの測定子５１ＡをワークＷの内面に当接させるための測定子５１Ａの移動制御処理と、測定部５０Ｂの測定子５１ＢをワークＷの内面に当接させるための測定子５１Ｂの移動制御処理とを、ワーク内径の中心を予め定められた位置に合わせた状態で実行する。測定部５０Ａによって計測される上記幅ｒ１と、測定部５０Ｂによって計測される上記幅ｒ２とは、略同じになる。

【0071】

測定されたワーク内径Ｌは、様々な用途で用いられる。ある局面において、測定装置１００は、測定したワーク内径Ｌが予め設定された許容範囲に含まれているか否かを判断する。測定装置１００は、測定したワーク内径Ｌが予め設定された許容範囲に含まれていない場合には、ワークＷが意図した通りに加工されていないものとして警告を出力する。

【0072】

他の局面において、測定装置１００は、測定部５０をワークＷの内面に当接した状態でワークＷを回転し、順次計測されるワーク内径Ｌに基づいて、ワークＷの内面形状を表わすプロファイルを出力する。測定装置１００は、計測対象のワークＷのプロファイルと基準ワークのプロファイルとを比較し、当該比較結果に基づいて、計測対象のワークＷが意図した通りに加工されているか否かを判断する。

【0073】

＜Ｅ．測定装置１００の装置構成＞
図１１を参照して、測定装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図１１は、測定装置１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。

【0074】

測定装置１００は、測定部５０と、制御装置１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、通信インターフェイス１０４と、表示インターフェイス１０５と、入力インターフェイス１０９と、サーボドライバ１１１Ａ，１１１Ｂと、サーボモータ１１２Ａ，１１２Ｂと、エンコーダ１１３Ａ，１１３Ｂと、ボールねじ１１４Ａ，１１４Ｂと、記憶装置１２０とを含む。

【0075】

制御装置１０１は、ワーク内径を測定するための測定プログラム１２２など各種プログラムを実行することで測定装置１００の動作を制御する。制御装置１０１は、測定プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＯＭ１０２に測定プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、測定プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

【0076】

通信インターフェイス１０４には、ＬＡＮやアンテナなどが接続される。測定装置１００は、通信インターフェイス１０４を介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、ワークＷを加工する工作機械や、サーバーや、その他の通信端末などを含む。測定装置１００は、当該通信端末から測定プログラム１２２をダウンロードできるように構成されてもよい。

【0077】

表示インターフェイス１０５は、ディスプレイ１３０などの表示機器と接続され、制御装置１０１などからの指令に従って、ディスプレイ１３０に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。ディスプレイ１３０は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、またはその他の表示機器である。

【0078】

入力インターフェイス１０９は、入力デバイス１３１に接続され得る。入力デバイス１３１は、たとえば、ディスプレイ１３０に設けられるタッチパネル、マウス、キーボード、またはユーザ操作を受け付けることが可能なその他の入力機器である。

【0079】

サーボドライバ１１１Ａは、制御装置１０１から目標回転速度（または目標位置）の入力を逐次的に受け、サーボモータ１１２Ａが目標回転速度で回転するようにサーボモータ１１２Ａを制御する。より具体的には、サーボドライバ１１１Ａは、エンコーダ１１３Ａのフィードバック信号からサーボモータ１１２Ａの実回転速度（または実位置）を算出し、当該実回転速度が目標回転速度よりも小さい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を上げ、当該実回転速度が目標回転速度よりも大きい場合にはサーボモータ１１２Ａの回転速度を下げる。このように、サーボドライバ１１１Ａは、サーボモータ１１２Ａの回転速度のフィードバックを逐次的に受けながらサーボモータ１１２Ａの回転速度を目標回転速度に近付ける。サーボドライバ１１１Ａは、ボールねじ１１４Ａに接続されるテーブル３０（図１参照）をＸ軸方向に沿って移動し、テーブル３０をＸ軸方向の任意の位置に移動する。

【0080】

同様のモータ制御により、サーボドライバ１１１Ｂは、ボールねじ１１４Ｂに接続されるテーブル３０を駆動し、テーブル３０をＹ軸方向の任意の位置に移動する。

【0081】

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置１２０は、測定プログラム１２２、パラメータ１２４、幅情報１２６などを格納する。パラメータ１２４は、たとえば、角度θ１，θ２（図５参照）と、測定開始位置ＰＡ１，ＰＢ１と、基準位置ＰＡ２，ＰＢ２とを含む。幅情報１２６には、測定されたワーク内径Ｌの履歴情報である。測定プログラム１２２、パラメータ１２４、および幅情報１２６の格納場所は、記憶装置１２０に限定されず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュ領域など）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

【0082】

測定プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う測定プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、測定プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが測定プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で測定装置１００が構成されてもよい。

【0083】

＜Ｆ．測定部５０の変形例１＞
図１２は、上述の測定部５０の変形例を示す図である。図１２には、測定部５０の変形例である測定部５０Ｃが示されている。

【0084】

測定部５０Ｃは、軸部６１（第１軸部）および軸部６２（第２軸部）をさらに含む。軸部６２の一端は、軸部６１に繋がっている。軸部６２の他端は、測定子５１に繋がっている。軸部６１は、方向Ｄ１に沿って移動するように構成されている。測定子５１によるワークＷの当接面の直交方向Ｄ５と軸部６２の軸方向との間の角度θ１は、直交方向Ｄ５と軸部６１の軸方向との間の角度θ２よりも大きい。

【0085】

角度θ１が角度θ２よりも大きいため、測定装置１００は、測定子５１をワークＷのより奥に挿入することができ、より深い部分の幅を計測することができる。

【0086】

＜Ｇ．測定部５０の変形例２＞
上述の例では、測定部５０の軸部５２（図３参照）が固定されている前提で説明を行なったが、測定部５０の軸部５２は、任意の方向に駆動可能に構成されてもよい。これにより、測定装置１００は、ワークＷの形状や測定位置に合わせて軸部５２の角度を調整することができ、様々な形状のワークＷの幅を計測することができる。

【0087】

＜Ｈ．測定装置１００の変形例＞
上述の測定装置１００は、ワークＷを加工するための工作機械に搭載されてもよい。当該工作機械は、マシニングセンタであってもよいし、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。

【0088】

工作機械には、ワークＷを加工するための種々の工具が搭載されている。当該工具がワークＷを加工することで、ワークＷの内側に第１面部分と第２面部分とが形成される。工作機械によって加工されたワークＷは、測定装置１００に搬送される。測定装置１００は、工作機械によって形成されたワークＷの第１面部分と当該第２面部分との間の幅を計測する。

【0089】

このように、測定装置１００と工作機械とが一体的に構成されることで、ワークＷを加工しながらワーク内径を測定できるなど、ワークＷの加工時における利便性が改善される。

【0090】

＜Ｉ．まとめ＞
以上のようにして、測定部５０の移動機構は、ワークＷとの接触面の直交方向に対して所定角度（＜９０度）傾いた方向に測定子５１を移動する。このように、測定子５１がワークＷとの当接面に対して斜めに移動するように構成されることで、ワーク内径の計測が一方向の移動機構だけで実現され得る。すなわち、鉛直方向に測定子５１を移動する移動機構と、ワークＷの当接面に向けて測定子５１を移動する移動機構との２つが測定装置１００に設けられる必要がない。これにより、測定部５０の機構をより簡素化することができる。結果として、測定部５０を安価に製造することが可能になる。

【0091】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0092】

２０ 筐体、３０ テーブル、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 測定部、５１，５１Ａ，５１Ｂ 測定子、５２，６１，６２ 軸部、５３ 筒部、５４ ダンパー、５５ バネ、５６ ピストン、５７ 磁気スケール、５８ 磁気センサ、５９ 空気挿入口、１００ 測定装置、１０１ 制御装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０５ 表示インターフェイス、１０９ 入力インターフェイス、１１１Ａ，１１１Ｂ サーボドライバ、１１２Ａ，１１２Ｂ サーボモータ、１１３Ａ，１１３Ｂ エンコーダ、１１４Ａ，１１４Ｂ ボールねじ、１２０ 記憶装置、１２２ 測定プログラム、１２４ パラメータ、１２６ 幅情報、１３０ ディスプレイ、１３１ 入力デバイス、１５２ 移動制御部、１５４Ａ，１５４Ｂ 検知部、１５６ 計測部。

【要約】

【課題】ワークの内側の幅を測定するための機構をより簡素化した測定装置を提供する。
【解決手段】ワークの内側の第１面部分と第２面部分との間の幅を測定するための測定装置は、第１測定部を含む１つ以上の測定部を備える。第１測定部は、第１面部分に当接され得る第１測定子と、第１測定子の位置に相関する位置指標を検知するための第１センサと、第１面部分の直交方向に対して９０度未満の所定角度傾いた第１方向に第１測定子を移動し、第１測定子を第１面部分に当接させるための第１移動機構とを含む。測定装置は、測定装置を制御するための制御装置をさらに備える。制御装置は、幅の中心を予め定められた位置に合わせた状態で第１移動機構を制御することで第１測定子を第１方向に移動し、第１測定子が第１面部分に当接している間に第１センサによって検知される第１測定子の位置指標に基づいて、幅を計測する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】