特開 2022-42644 内径寸法測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022042644

(43)【公開日】2022-03-15

(54)【発明の名称】内径寸法測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 13/10 20060101AFI20220308BHJP

【ＦＩ】

G01B13/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020148127

(22)【出願日】2020-09-03

(71)【出願人】

【識別番号】000215785

【氏名又は名称】ＴＰＲ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591206120

【氏名又は名称】ＴＰＲ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】高野 勇郷

【テーマコード（参考）】

2F066

【Ｆターム（参考）】

2F066AA23

2F066BB03

2F066DD02

2F066DD16

2F066FF05

2F066HH02

2F066HH13

2F066MM19

(57)【要約】

【課題】内径測定子と被測定物とが接触するのを防止し、接触等による傷の発生を低減させることができる構造とする。
【解決手段】被測定物１００の開口部１０４から挿入された内径測定子１０の測定ノズル１５から圧縮エアを噴き出し被測定物１００の内径を測定する内径寸法測定装置１である。該内径寸法測定装置１は、被測定物１００の開口部１０４に取り付けられ、内径測定子１０の軸部１２を保持して該内径測定子１０の外周部１３と被測定物１００の内周部１０２とを同軸配置する内周基準調心治具２０と、内径測定子１０の軸部１２を回転可能に支持する回転軸受３０と、内径測定子１０の軸部１２を軸方向へ直動可能に支持する直動軸受４０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物の開口部から挿入された内径測定子の測定ノズルから圧縮エアを噴き出す等して前記被測定物の内径を測定する内径寸法測定装置であって、
前記被測定物の前記開口部に取り付けられ、前記内径測定子の軸部を保持して該内径測定子の外周部と前記被測定物の内周部とを同軸配置する内周基準調心治具と、
前記内径測定子の前記軸部を回転可能に支持する回転軸受と、
前記内径測定子の前記軸部を軸方向へ直動可能に支持する直動軸受と、
を備える、内径寸法測定装置。

【請求項2】

前記内周基準調心治具に、前記被測定物の前記開口部に係合して調心位置に位置決めする係合部が形成されている、請求項１に記載の内径寸法測定装置。

【請求項3】

前記係合部は、前記内周基準調心治具の一部に段差で形成された凸部を含むものであって、当該係合部が前記被測定物の前記開口部内に収まる外径とする構造である、請求項２に記載の内径寸法測定装置。

【請求項4】

前記被測定物の前記開口部の端面が当接する基準面を有する端面基準治具をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の内径寸法測定装置。

【請求項5】

前記内周基準調心治具が前記端面基準治具と一体化された構造である、請求項４に記載の内径寸法測定装置。

【請求項6】

前記内周基準調心治具の外周面が、前記被測定物の前記開口部に係合して調心位置に位置決めする係合部として機能する、請求項５に記載の内径寸法測定装置。

【請求項7】

径の大きさの関係が、前記被測定物の内径＞前記内周基準調心治具の前記係合部の外径＞内径測定子の外径 である、請求項２，３，６のいずれか一項に記載の内径寸法測定装置。

【請求項8】

前記回転軸受がボールベアリングで構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の内径寸法測定装置。

【請求項9】

前記直動軸受がボールスプラインで構成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の内径寸法測定装置。

【請求項10】

前記直動軸受を構成するボールスプラインの周囲に、前記回転軸受を構成するボールベアリングが配置されている、請求項８または９に記載の内径寸法測定装置。

【請求項11】

前記内周基準調心治具が回転可能な状態で載置される基台をさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の内径寸法測定装置。

【請求項12】

前記基台上で前記内周基準調心治具を回転させるモーターをさらに備える、請求項１１に記載の内径寸法測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内径寸法測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ノズルからワーク（被測定物）に向けて圧縮エアを噴き出し、ワークの内径寸法を測定するエアマイクロメータが、高精度測定が容易で誤差がほとんどでないシンプルな構造を持つ内径寸法測定装置として利用されている（例えば特許文献１，２参照）。このような内径寸法測定装置は、例えば、水平方向に自由移動可能な内径測定子が外周ガイド部を被測定物の内周面に接触させながらワークに挿入された後、回転して測定する構成となっている（図６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５２５０５号公報

【特許文献2】特開２０１４－１９６９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記のごとき従来の内径寸法測定装置においては、内径測定子の回転時または測定のための上下移動（昇降）時に該内径測定子が被測定物の内周に接触し、被測定物の内周面に傷が発生する場合がある。また、内径測定子の回転時または上下移動時に該内径測定子と被測定物との間に微小な異物が挟まり被測定物の内周面に傷が発生する場合もある。

【0005】

そこで、本発明は、内径測定子と被測定物とが接触するのを防止し、接触等による傷の発生を低減させることができる構造とした内径寸法測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、被測定物の開口部から挿入された内径測定子の測定ノズルから圧縮エアを噴き出し被測定物の内径を測定する内径寸法測定装置であって、
被測定物の開口部に取り付けられ、内径測定子の軸部を保持して該内径測定子の外周部と被測定物の内周部とを同軸配置する内周基準調心治具と、
内径測定子の軸部を回転可能に支持する回転軸受と、
内径測定子の軸部を軸方向へ直動可能に支持する直動軸受と、
を備える、内径寸法測定装置である。

【0007】

かかる態様の内径寸法測定装置においては、内径測定子の外周部と被測定物の内周部とに径差を設けてこれらを同軸配置することにより、被測定物の内周部と内径測定子の外周部との接触を抑止し、接触傷の発生を防止することが可能となる。また、被測定物の内周部と内径測定子の外周部との間の空隙を確保することにより、微小な異物の挟まりによる被測定物の内周部の傷の発生を低減することが可能となる。

【0008】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、内周基準調心治具に、被測定物の開口部に係合して調心位置に位置決めする係合縁部が形成されていてもよい。

【0009】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、係合部は、内周基準調心治具の一部に段差で形成された凸部を含むものであって、当該係合部が被測定物の開口部内に収まる外径とする構造であってもよい。

【0010】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置は、被測定物の開口部の端面が当接する基準面を有する端面基準治具をさらに備えていてもよい。

【0011】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、内周基準調心治具が端面基準治具と一体化された構造であってもよい。

【0012】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置は、内周基準調心治具の外周面が、被測定物の開口部に係合して調心位置に位置決めする係合部として機能するものであってもよい。

【0013】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、径の大きさの関係が、被測定物の内径＞内周基準調心治具の係合部の外径＞内径測定子の外径 であってもよい。

【0014】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、回転軸受がボールベアリングで構成されていてもよい。

【0015】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、直動軸受がボールスプラインで構成されていてもよい。

【0016】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置において、直動軸受を構成するボールスプラインの周囲に、回転軸受を構成するボールベアリングが配置されていてもよい。

【0017】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置は、内周基準調心治具が回転可能な状態で載置される基台をさらに備えていてもよい。

【0018】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置は、基台上で内周基準調心治具を回転させるモーターをさらに備えていてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、内径測定子と被測定物とが接触するのを防止し、接触等による傷の発生を低減させることができる構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１の実施形態における内径寸法測定装置の概略構成を示す縦断面図である。

【図2】内径寸法測定装置の各部材の径の大きさの関係の一例を示す縦断面図である。

【図3】定盤（基台）上にベアリングを介して載置した内周基準調心治具の一例を示す縦断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態における内径寸法測定装置の構成例を示す全体図である。

【図5】内径寸法測定装置の要部を拡大して示す図である。

【図6】従来の内径寸法測定装置の一例を参考として示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【0022】

［第１の実施形態］
本発明の一実施形態に係る内径寸法測定装置１は、空気マイクロメータで構成される測定装置であり、ライナ（被測定物）１００の開口部１０４から挿入された内径測定子１０の測定ノズル１５から圧縮空気を噴き出しライナ１００の内径を測定する。本実施形態の内径寸法測定装置１は、内径測定子１０のほか、内周基準調心治具２０、ボールベアリング３０、ボールスプライン４０、モーター５０を備える（図１～図３参照）。

【0023】

内径測定子１０は、円柱状の測定部１１と、該測定部１１を支持する軸部１２とを備える。測定部１１の周状の外周部１３には複数の測定ノズル１５が周方向に等間隔となるように（等間隔でなくてもよい）設けられている。測定部１１と軸部１２の内部には、空気圧縮機（図示省略）から送気された圧縮空気を測定ノズル１５まで送り込むための空気流路１４が形成されている（図１等参照）。なお、概略的な構成のみを表す図１等では詳細を示していないが、測定部１１と軸部１２は別部品になっていてもよい。その場合、軸部１２は例えばパイプ材であり、チューブがパイプ内部を通り測定部１１に設けられたチューブ継手に接続される構成となっていてもよい。

【0024】

内周基準調心治具２０は、内径測定子１０の軸部１２を保持する治具で、軸部１２を保持した状態でライナ１００の開口部１０４に取り付けられ、内径測定子１０の外周部１３とライナ１００の内周部とを中心軸を基準に調心して同軸配置する。内周基準調心治具２０には、ライナ１００の開口部１０４に係合して調心位置に位置決めする係合部２２が形成されている（図１等参照）。係合部２２の構造は特に限定されないが、例えば本実施形態では、内周基準調心治具２０の縁部に周状の段差２２ａを設け、当該内周基準調心治具２０の一部（より具体的には周状の段差２２ａにより形成される小径の凸部２４）がライナ１００の開口部１０４内に収まるようにしている。凸部２４は、ライナ１００の開口部１０４の内周部に係合して調心位置に位置決めする係合部として機能する。

【0025】

また、内周基準調心治具２０には、ボールベアリング３０とボールスプライン４０が設けられている（図１、図３参照）。ボールベアリング３０は、内径測定子１０の軸部１２を中心軸周りに回転可能に支持する。本実施形態では、ボールスプライン４０の周囲にボールベアリング３０を配置した構成のいわゆるロータリーボールスプラインを採用し、ボールスプライン４０ごと、軸部１２をボールベアリング３０によって回転可能に支持している（図１等参照）。

【0026】

モーター５０は、内周基準調心治具２０を中心軸周りに回転させる際の駆動源として用いられる（図３参照）。本実施形態では、定盤（基台）２００上にベアリング３００を介して内周基準調心治具２０を載置し、軸部１２の端部（下端）をスラスト軸受４００で支持した状態で、モーター５０により定盤２００上において内周基準調心治具２０をライナ１００ごと回転させることを可能としている（図３参照）。定盤２００は支持部２０２によって支持されており、この支持部２０２が昇降ユニット５００によって昇降することによって定盤２００が昇降する。本実施形態の場合には、軸部１２及び内径測定子１０は昇降せず、内周基準調心治具２０及びライナ１００が昇降する。なお、本実施形態では軸部１２ではなく内周基準調心治具２０を回転させる構造としていることから、空気流路１４に回転継手を設ける必要がない（図３等参照）。

【0027】

本実施形態の内径寸法測定装置１において、下記の各部材の径の大きさの関係は以下のとおりとなっている（図２参照）。すなわち、
ライナ１００の内径Ｄ₁₀₀＞内周基準調心治具２０の係合部（本実施形態では、凸部２４が該当）の外径Ｄ₂₄＞内径測定子１０の外径Ｄ₁₀
である。なお、内周基準調心治具２０の凸部２４の外径Ｄ₂₄は、ライナ１００の内径Ｄ₁₀₀よりも差分α[mm]だけ小さく、内径測定子１０の外径Ｄ₁₀は、凸部２４の外径Ｄ₂₄よりも差分β[mm]だけ小さい（図２参照）。例を挙げるとすれば、αは0.050[mm]程度、βは0.100[mm]程度である。

【0028】

上記のごとき態様の内径寸法測定装置１によれば、内径測定子１０の外周部１３とライナ１００の内周部１０２とに所定の径差を設けてこれらを同軸配置する構造としたことから、内径測定子１０の外周部１３がライナ１００の内周部１０２に接触することを抑止することができる。これによれば、ライナ１００の内周部１０２等に接触傷が発生することを防止することが可能となる。また、ライナ１００の内周部１０２と内径測定子１０の外周部１３との間の空隙を精度よく確保することにより、これらの間に微小な異物が挟まることに起因するライナ１００の内周部１０２の傷の発生を低減することが可能となる。

【0029】

また、かかる内径寸法測定装置１を用いてライナ（被測定物）１００の内径を測定する際には、軸部１２が回転するパターン、ライナ１００が回転するパターン、そしてこれら両方が回転するパターンが考えられる。一例として、本実施形態のごとく、軸部１２及び内径測定子１０は回転させず、内周基準調心治具２０をモーター駆動によって回転させ、内周基準調心治具２０の凸部２４に置かれたライナ１００を回転させてもよい。あるいは、ボールベアリング３０で軸支された軸部１２ごと内径測定子１０を中心軸周りに回転させ、かつ、ボールスプライン４０で軸支された軸部１２ごと内径測定子１０を中心軸に沿って直動（本実施形態の場合、昇降）させてもよい。これら回転時や直動時の動きはその構造上きわめて高精度かつ円滑であり、内径測定子１０がこのように回転したり直動したりしたときにライナ１００の内周部１０２に接触するのを十分に抑止することが可能となっている。

【0030】

［第２の実施形態］
図４、図５に示す実施形態に係る内径寸法測定装置１の特徴の多くは上述した第１の実施形態のものと共通である。以下では、上述した第１の実施形態の内径寸法測定装置１とは異なる構成を中心に、内径寸法測定装置１の別の形態について説明する（図４、図５参照）。

【0031】

本実施形態の内径寸法測定装置１は、内径測定子１０、中空スライドシャフト（軸部）１６、測定子セットカラー１７、内周基準調心治具２０、回転ステージ３２、ロータリーボールスプライン４２、モーター５０、端面基準治具６０、基台（昇降テーブル）２１０、昇降ユニット５００などを含む（図４、図５参照）。

【0032】

中空スライドシャフト１６は、測定部１１とは別部品であるパイプ材で構成されている。中空スライドシャフト１６の内部にはチューブ（図示省略）が挿通されており、測定部１１に設けられたチューブ継手（図示省略）に接続されている。

【0033】

基台２１０は昇降ガイド６００に沿って昇降する昇降ユニット５００によって支持されており、この昇降ユニット５００ととともに昇降する（図５参照）。基台２１０にはモーター５０、回転ステージ３２が設けられている。

【0034】

回転ステージ３２は、モーター５０により駆動されると、当該回転ステージ３２の一部が中空スライドシャフト１６の周囲を回転するように構成されている。この回転ステージ３２上には、端面基準治具６０とロータリーボールスプライン４２が設けられている（図５参照）。

【0035】

端面基準治具６０は、ライナ１００の開口部１０４の端面が当接する基準面６０ａを有する治具である。本実施形態の端面基準治具６０は筒状の内部空間を有する形状に構成されており、その空間内に配置されるロータリーボールスプライン４２を保持する部品としての機能を併せ有する（図５等参照）。また、本実施形態の端面基準治具６０には、内周基準調心治具２０が、図示しないネジ等で一体化される（図５参照）。

【0036】

測定子セットカラー１７は、中空スライドシャフト１６の一部が嵌合するように、内径測定子１０の底部において例えばスリーブ状に形成されており、内周基準調心治具２０の内側に配置されている。この測定子セットカラー１７に内周基準調心治具２０と同軸となるように位置調整された内径測定子１０が固定される（図５参照）。

【0037】

このような本実施形態の内径寸法測定装置１においても、内径測定子１０がライナ１００に対して相対的に回転し、かつ昇降するという構造になっていることは、先述の第１の実施形態の場合と同じである。

【0038】

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では、圧縮エアを用いる内径寸法測定装置１について説明したがこれは本発明の好適な適用の一例にすぎない。これ以外にも、例えば、有効測定距離が短い何らかのセンサを用いてライナ１００等のワークの内径を測定する装置などにおいて本発明を適用することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、被測定物の開口部から挿入された内径測定子の測定ノズルから圧縮エアを噴き出す等して被測定物の内径を測定する内径寸法測定装置に適用して好適なものである。

【符号の説明】

【0040】

１…内径寸法測定装置
１０…内径測定子
１１…測定部
１２…軸部
１３…外周部
１４…空気流路
１５…測定ノズル
１６…中空スライドシャフト（軸部）
１７…測定子セットカラー
２０…内周基準調心治具
２２…係合部
２２ａ…段差
２４…小径の凸部（係合部）
２５…周面（係合部）
３０…ボールベアリング（回転軸受）
３２…回転ステージ
４０…ボールスプライン（直動軸受）
４２…ロータリーボールスプライン
５０…モーター
６０…端面基準治具
６０ａ…基準面
１００…ライナ（被測定物）
１０２…内周部
１０４…開口部
２００…定盤（基台）
２１０…基台
３００…ベアリング
４００…スラスト軸受
５００…昇降ユニット
６００…昇降ガイド
Ｄ₁₀…内径測定子１０の外径
Ｄ₂₄…内周基準調心治具２０の凸部２４の外径
Ｄ₁₀₀…ライナ１００の内径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】