特許 7490605 測定方法、内径測定器及び内径測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-17

(45)【発行日】2024-05-27

(54)【発明の名称】測定方法、内径測定器及び内径測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/12 20060101AFI20240520BHJP

【ＦＩ】

G01B5/12

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021047875

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146748

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2023-10-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 友春

(72)【発明者】

【氏名】野口 義和

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５７－１７５００３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５５－１０８９０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－０１８９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１８６２４７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０

２１／００－２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の孔である測定対象孔の内壁に接触可能な接触子の位置に対応する移動軸の移動量により当該測定対象孔の内径を測定する測定方法であって、
前記接触子を有する先端部を前記測定対象孔に挿入して内径を測定する際、前記移動軸の移動量に応じて当該測定対象孔の内径を特定するための値を示す接触式変位計からの圧力により当該先端部から当該接触子を突出させ、
前記先端部を前記測定対象孔に対して挿抜する際、前記接触式変位計から前記移動軸を介した前記接触子への圧力伝達を制限して当該接触子を当該先端部内に埋没させる、ことを特徴とする測定方法。

【請求項2】

前記圧力伝達の制限は、前記移動軸と前記接触子との間の圧力伝達経路を遮断することで行われることを特徴とする請求項１記載の測定方法。

【請求項3】

前記移動軸の移動により、前記圧力伝達経路の遮断と接続が行われ、
前記接続の場合の前記移動軸の移動速度は、前記遮断の場合の当該移動軸の移動速度よりも遅いことを特徴とする請求項２記載の測定方法。

【請求項4】

前記移動軸の移動により、前記圧力伝達経路の遮断と接続が行われ、
前記接続の場合の前記移動軸の移動速度は、前記遮断の場合の当該移動軸の移動速度と同じであることを特徴とする請求項２記載の測定方法。

【請求項5】

測定対象の孔である測定対象孔に進入する先端部と、
前記先端部に突出可能に設けられ、前記測定対象孔の内径を測定する際に当該測定対象孔の内壁に接触する接触子と、
前記接触子に対して接離可能であり、当該接触子が突出する方向に対して交差する方向に移動する移動軸と、
前記移動軸の移動量に応じて前記測定対象孔の内径を特定するための値を示す接触式変位計と、
前記接触式変位計から前記移動軸を介した前記接触子への圧力伝達を制限して当該接触子を前記先端部内に埋没させる接触子埋没手段と、
を備えたことを特徴とする内径測定器。

【請求項6】

前記接触子埋没手段は、前記移動軸と前記接触子との間の圧力伝達経路を遮断することで、前記圧力伝達を制限することを特徴とする請求項５記載の内径測定器。

【請求項7】

前記接触子埋没手段は、
前記圧力伝達経路が形成されるように前記移動軸を移動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータにより前記移動軸が移動する方向とは反対の方向に付勢するばね部材と
を含み、前記アクチュエータの作動を停止することで、前記ばね部材の付勢力により前記圧力伝達経路を遮断させることを特徴とする請求項６記載の内径測定器。

【請求項8】

前記接触子埋没手段は、前記圧力伝達経路が遮断されるように前記移動軸を移動させると共に当該圧力伝達経路が形成されるように当該移動軸を移動させるアクチュエータを含む、ことを特徴とする請求項６記載の内径測定器。

【請求項9】

前記接触子埋没手段は、前記圧力伝達経路が遮断されるように前記移動軸を移動させる第１のアクチュエータを含み、
前記内径測定器は、前記圧力伝達経路が形成されるように前記移動軸を移動させる第２のアクチュエータをさらに備える、ことを特徴とする請求項６記載の内径測定器。

【請求項10】

前記接触子埋没手段により前記移動軸を前記接触子から離間させる速度と、当該移動軸を当該接触子に接触させる速度の少なくともいずれか一方を制御して当該一方を他方と異ならしめる制御手段をさらに備え、
前記接触させる速度は、前記離間させる速度よりも低いことを特徴とする請求項５記載の内径測定器。

【請求項11】

請求項５～１０記載の内径測定器と、
前記接触子埋没手段による前記接触子の埋没と当該接触子の突出との切り替え操作を行う操作手段と、
を有する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、測定方法、内径測定器及び内径測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

測定対象物に形成されている孔の内径を測定する内径測定装置が知られている。
例えば、特許文献１には、本体と、移動軸と、テーパーコーンと、可変ガイドと、測定子と、を具備し、可変ガイドを孔に挿入し、測定子を孔の内壁に接触させることにより、孔の内径を測定可能であり、移動軸の進退移動により可変ガイドの先端部が移動軸に対して近接離間する方向へ回動する内径測定装置であって、可変ガイドにより回動可能に支持されるとともに、テーパーコーンの外周面に接触するボールベアリングを具備する内径測定装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－１９７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、測定対象である孔の内径を測定する際に孔の内壁に測定子が接触した状態で挿抜させると、挿抜時の抵抗により内壁が損傷したり接触子が摩耗したりするおそれがあり、好ましくない。
本発明は、内径を測定する孔に対して接触子を挿抜する際の抵抗を低減させることが可能な測定方法、内径測定器及び内径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】

【0005】

請求項１に記載の発明は、測定対象の孔である測定対象孔の内壁に接触可能な接触子の位置に対応する移動軸の移動量により当該測定対象孔の内径を測定する測定方法であって、前記接触子を有する先端部を前記測定対象孔に挿入して内径を測定する際、前記移動軸の移動量に応じて当該測定対象孔の内径を特定するための値を示す接触式変位計からの圧力により当該先端部から当該接触子を突出させ、前記先端部を前記測定対象孔に対して挿抜する際、前記接触式変位計から前記移動軸を介した前記接触子への圧力伝達を制限して当該接触子を当該先端部内に埋没させる、ことを特徴とする測定方法である。
請求項２に記載の発明は、前記圧力伝達の制限は、前記移動軸と前記接触子との間の圧力伝達経路を遮断することで行われることを特徴とする請求項１記載の測定方法である。
請求項３に記載の発明は、前記移動軸の移動により、前記圧力伝達経路の遮断と接続が行われ、前記接続の場合の前記移動軸の移動速度は、前記遮断の場合の当該移動軸の移動速度よりも遅いことを特徴とする請求項２記載の測定方法である。
請求項４に記載の発明は、前記移動軸の移動により、前記圧力伝達経路の遮断と接続が行われ、前記接続の場合の前記移動軸の移動速度は、前記遮断の場合の当該移動軸の移動速度と同じであることを特徴とする請求項２記載の測定方法である。
請求項５に記載の発明は、測定対象の孔である測定対象孔に進入する先端部と、前記先端部に突出可能に設けられ、前記測定対象孔の内径を測定する際に当該測定対象孔の内壁に接触する接触子と、前記接触子に対して接離可能であり、当該接触子が突出する方向に対して交差する方向に移動する移動軸と、前記移動軸の移動量に応じて前記測定対象孔の内径を特定するための値を示す接触式変位計と、前記接触式変位計から前記移動軸を介した前記接触子への圧力伝達を制限して当該接触子を前記先端部内に埋没させる接触子埋没手段と、を備えたことを特徴とする内径測定器である。
請求項６に記載の発明は、前記接触子埋没手段は、前記移動軸と前記接触子との間の圧力伝達経路を遮断することで、前記圧力伝達を制限することを特徴とする請求項５記載の内径測定器である。
請求項７に記載の発明は、前記接触子埋没手段は、前記圧力伝達経路が形成されるように前記移動軸を移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータにより前記移動軸が移動する方向とは反対の方向に付勢するばね部材とを含み、前記アクチュエータの作動を停止することで、前記ばね部材の付勢力により前記圧力伝達経路を遮断させることを特徴とする請求項６記載の内径測定器である。
請求項８に記載の発明は、前記接触子埋没手段は、前記圧力伝達経路が遮断されるように前記移動軸を移動させると共に当該圧力伝達経路が形成されるように当該移動軸を移動させるアクチュエータを含む、ことを特徴とする請求項６記載の内径測定器である。
請求項９に記載の発明は、前記接触子埋没手段は、前記圧力伝達経路が遮断されるように前記移動軸を移動させる第１のアクチュエータを含み、前記内径測定器は、前記圧力伝達経路が形成されるように前記移動軸を移動させる第２のアクチュエータをさらに備える、ことを特徴とする請求項６記載の内径測定器である。
請求項１０に記載の発明は、前記接触子埋没手段により前記移動軸を前記接触子から離間させる速度と、当該移動軸を当該接触子に接触させる速度の少なくともいずれか一方を制御して当該一方を他方と異ならしめる制御手段をさらに備え、前記接触させる速度は、前記離間させる速度よりも低いことを特徴とする請求項５記載の内径測定器である。
請求項１１に記載の発明は、請求項５～１０記載の内径測定器と、前記接触子埋没手段による前記接触子の埋没と当該接触子の突出との切り替え操作を行う操作手段と、を有することを特徴とする内径測定装置である。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、内径を測定する孔に対して接触子を挿抜する際の抵抗を低減させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施の形態が適用される内径測定器の一例を示した図である。

【図2】内径測定ゲージの構成を説明する図である。

【図3】内径測定ゲージの外観を説明する斜視図である。

【図4】コンタクトの先端部に対する位置関係を説明する図であり、（ａ）はニードルからコンタクトホルダに外力が加えられていない状態、（ｂ）は外力が加えられている状態を示す。

【図5】接触式変位計の一例を示した図である。

【図6】加工済み部品の測定対象孔に内径測定ゲージの先端部が進入している状態を説明する図であり、（ａ）～（ｅ）の各々は先端部の状態が互いに異なる場合を示す。

【図7】接触式変位計の動作による内径測定ゲージとの接離を説明する図であり、（ａ）は、接触式変位計の測定子が内径測定ゲージのニードルと離れている状態、（ｂ）は、接している状態を示す。

【図8】ニードルの駆動態様についての変形例を説明する図であり、（ａ）はコンタクトの埋没状態、（ｂ）はコンタクトの突出状態を示す。

【図9】手動測定機における処理手順例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[内径測定器１の説明]
図１は、本実施の形態が適用される内径測定器１の一例を示した図である。
内径測定器１は、加工済み部品に形成された孔の内径を測定するためのものであり、例えば部品製造工場で使用される。なお、内径測定器１は、不図示のマスターゲージなどの基準となる長さと比較して内径を求める比較測定用であるが、これに限られず、基準となる長さとの比較ではなく長さの値を示す測定器としてもよい。

【0009】

本実施の形態に係る内径測定器１は、測定対象の孔である測定対象孔の内壁に接触する後述のコンタクト３の孔径方向の移動量を測定対象孔の深さ方向ないし軸方向の移動量に変換するプラグゲージないし内径測定ゲージ１１と、内径測定ゲージ１１の軸方向の移動量に応じて測定対象孔の内径を特定するための値を示す接触式変位計１２と、内径測定ゲージ１１と接触式変位計１２との位置関係を保持した状態で両者を取り付けるための取付ホルダ１３と、取付ホルダ１３に内径測定ゲージ１１を取り付けるための取付アダプタ１４と、を含んで構成されている。

【0010】

[内径測定ゲージ１１の説明]
図２は、内径測定ゲージ１１の構成を説明する図であり、構成する部品を組み立てた状態を断面で示すと共に各部品の形状を抜き出して示している。
図２に示すように、内径測定ゲージ１１は、構成部品として、測定対象孔内に進入する中空棒状の本体部２と、本体部２に設けられ外周面から突出して測定対象孔の内壁に接触可能なコンタクト３と、を備えている。また、内径測定ゲージ１１は、構成部品として、本体部２の内部に設けられコンタクト３を保持する筒状のコンタクトホルダ４と、コンタクトホルダ４の筒内で軸方向に移動可能に設けられるニードル５と、本体部２に取り付けられニードル５を覆う蓋部６と、を備えている。

【0011】

本体部２は、測定対象孔の形状に対応する外形形状に形成されている先端部２１を有する。かかる先端部２１は、内径測定時に測定対象孔内に進入する部分である。また、先端部２１には、コンタクト３を外周面から突出することを許容する開口部２２が形成されている。

【0012】

コンタクト３は、先端部２１の外周面から突出する球面部３１と、球面部３１を保持し球面部３１から遠い部分が近い部分よりも小径になる段形状に形成されている基部３２と、を含んで構成されている。コンタクト３は、先端部２１の径方向に移動可能に配置された一対である。すなわち、一対のコンタクト３において、一方のコンタクト３と他方のコンタクト３とが互いに離れる方向に移動することで、両コンタクト３は、先端部２１の外周面から突出する状態になり、また、互いに近づく方向に移動することで引っ込んで外周面に埋没する状態になる。図２に示すコンタクト３の状態は、埋没状態である。

【0013】

コンタクトホルダ４は、軸方向の一端部に一対のコンタクト３を別々に保持する一対の基部保持部４１を有する。より詳細には、基部保持部４１は、基部３２と係合する段付き孔形状であり、コンタクト３は、外周面側から孔に挿入されて基部保持部４１に取り付けられる。なお、本実施の形態では、コンタクト３とコンタクトホルダ４を互いに対応する段付き形状にしているが、これに限られず、段付き形状以外の形状でもよく、コンタクト３をコンタクトホルダ４に取り付ける手段として周知慣用の技術を用いることができる。
また、コンタクトホルダ４は、中間位置から一端部まで形成され径方向に貫通するスリット４２により二分割された分割部分４３を有する。分割部分４３は、弾性を有し、外力により互いに離れる方向への変形が許容される一方で、外力に抗して互いに接近する方向に付勢される。また、コンタクトホルダ４の分割部分４３に対応する本体部２の領域には、コンタクトホルダ４の外径よりも大きい径寸法の内部空間が形成されている。かかる構成により、基部保持部４１の径方向に対する移動が実現され、コンタクトホルダ４でコンタクト３を接離方向に移動させることが可能になる。

【0014】

ニードル５は、一端部にテーパー部５１を有する。かかるテーパー部５１は、ニードル５が軸方向に移動することで、コンタクトホルダ４の基部保持部４１に接触可能である。かかる接触により、基部保持部４１同士の距離が大きくなる。その結果として、一対のコンタクト３が互いに離れる方向に移動し、本体部２の外周面から突出する突出状態になる。
テーパー部５１が基部保持部４１から離れると、コンタクトホルダ４の弾性により基部保持部４１同士の距離が元に戻る。すなわち、一対のコンタクト３は、互いに近づく方向に移動し、本体部２の外周面に埋没する埋没状態になる。

【0015】

蓋部６は、ニードル５を部分的に保持すると共に、ニードル５のテーパー部５１とは反対側の端部５２を外部に露出させる。これにより、ニードル５の軸方向の移動が妨げられず、ニードル５の端部５２が内径測定ゲージ１１の外部に移動可能である。

【0016】

図３は、内径測定ゲージ１１の外観を説明する斜視図である。
内径測定ゲージ１１は、図３に示すように、外形が円形で長手形状であり、蓋部６からニードル５の端部５２が突出する。また、本体部２の先端部２１では、コンタクトホルダ４に保持されるコンタクト３を本体部２から突出させるための開口部２２が形成されている。
また、本体部２には、取付アダプタ１４（図１参照）の取り付けに利用される平面部２３が形成されている。

【0017】

ここで、内径測定ゲージ１１において、コンタクト３は、接触子の一例であり、ニードル５は、移動軸の一例であり、先端部２１は、先端部の一例である。
また、接触式変位計１２の測定子１１４（図５参照）が内径測定ゲージ１１のニードル５に接触する場合、測定子１１４からの圧力がニードル５に伝わる。そして、その圧力は、ニードル５のテーパー部５１を介してコンタクトホルダ４からコンタクト３に伝達される。かかる伝達経路は、圧力伝達経路の一例である。
また、詳細を後述する接触式変位計１２（図１または図５参照）は、接触式変位計の一例である。

【0018】

上述のとおり、ニードル５は軸方向に移動可能であり、コンタクトホルダ４に対して接離可能であると共に接触状態が変更可能である。ニードル５からコンタクトホルダ４に接触し外力が加わることにより分割部分４３が変形すると、コンタクト３が移動し、先端部２１に対するコンタクト３の位置関係が変更される。
図４は、コンタクト３の先端部２１に対する位置関係を説明する図であり、（ａ）はニードル５からコンタクトホルダ４に外力が加えられていない状態、（ｂ）は外力が加えられている状態を示す。
図４（ａ）に示すように、ニードル５のテーパー部５１がコンタクトホルダ４に接触しているもののニードル５からコンタクトホルダ４に外力が加えられないと、コンタクトホルダ４の分割部分４３は変形しない。コンタクトホルダ４の基部保持部４１により保持される一対のコンタクト３は動かず、先端部２１内に埋没している。
なお、ニードル５がコンタクトホルダ４から離れた場合、一対のコンタクト３は図４（ａ）に示す状態と同じである。

【0019】

図４（ｂ）に示すように、ニードル５がコンタクトホルダ４側に移動し、テーパー部５１がコンタクトホルダ４の分割部分４３の間に入り込むと、分割部分４３が弾性変形する。かかる弾性変形により、一対のコンタクト３は互いに離れる方向に移動し、先端部２１から寸法δの量が突出する。
なお、分割部分４３は、ニードル５がコンタクトホルダ４から遠ざかる方向に移動すると、自身の弾性力により元に戻ろうとする。付言すると、ニードル５がコンタクトホルダ４から離れると、図４（ａ）に示す状態になる。

【0020】

ニードル５の軸方向の移動量と一対のコンタクト３の移動量は、ニードル５のテーパー部５１の角度に応じた相対関係がある。すなわち、ニードル５の移動量を検出することで、コンタクト３の移動量を求めることができる。
かかるニードル５の移動量は、上述の接触式変位計１２により測定され、コンタクト３の移動量に換算される。

【0021】

[接触式変位計１２の説明]
図５は、接触式変位計１２の一例を示した図である。
接触式変位計１２は、移動部１１０の変位に基づいて測定対象物の長さを検出するための測長器１０１と、測長器１０１に接続され、各種の演算を行なうとともに、寸法の計測や、加工時のワークの仕上がりなどの合否の判定を行い、結果の表示出力を行なうコントローラとしての表示器１０２と、測長器１０１と表示器１０２とを電気的に接続するケーブル１０３と、を有している。さらに、接触式変位計１２は、移動部１１０を測定対象物に向けて押し付けるためのエアを測長器１０１に供給するエア供給器１０４と、測長器１０１とエア供給器１０４とをエアの流通を可能に接続するエアチューブ１０５と、を有している。
接触式変位計１２は、ニードル５の変位量を示す比較測定用であるが、内径そのものを示す場合であってもよい。

【0022】

測長器１０１は、筐体部１５０に対して軸線方向に移動可能な移動部１１０の測定子１１４を、測定対象物に当接させる。そして、測長器１０１は、移動部１１０の基準位置からの変位を光学的に検出する。

【0023】

表示器１０２では、使用者が、測長器１０１を用いた測定に際して用いられる初期パラメータの設定や、各種パラメータの登録などを行なうことができる。また、表示器１０２では、設定条件などをＳＥＴ ＮＯ．（セット番号）によって登録することで、ＳＥＴ ＮＯ．の指定によって測定条件の呼出しが簡易に行える。これによって、段取り替えを容易としている。また、表示器１０２の測定画面では、マスター合わせのためのリセット操作などもできる。表示器１０２による表示としては、例えば、絶対値表示として、例えば測長器１０１の移動部１１０が最も出ている状態をほぼゼロとして、機械的に固有な測定値を表示する状態を設定できる。また、表示器１０２は、測定値が設定した合否判定／ランク判定の範囲内かどうかを判定し、表示や出力を行なう合否判定機能を備えている。

【0024】

なお、表示器１０２は、複数台の測長器１０１を連結するように構成することもでき、多点の演算表示を行なうことができる。また、表示器１０２は、外部入出力用の各種インタフェースを設け、用途に合わせて使用することも可能である。
また、表示器１０２の構成としては、測長器１０１の内部に同様の機能を持たせることもできる。また、ケーブル１０３を用いずに、各種無線通信機能を用いて表示器１０２と通信することも可能である。

【0025】

ケーブル１０３には、コネクタが設けられており、測長器１０１の後端側に設けられたコネクタに対して、オス／メスの関係で脱着可能となっている。

【0026】

エア供給器１０４は、図示されない制御部によって制御される。そして、エア供給器１０４は、エアチューブ１０５を介し、測長器１０１に対してエアの供給を行うことで、筐体部１５０から移動部１１０を進出させる。また、エア供給器１０４は、電磁弁を制御して測長器１０１内に供給されたエアの大気開放を行うことで、筐体部１５０に移動部１１０を引き込ませる。
また、本実施の形態では、エア供給器１０４によるエアの供給条件に応じて、測長器１０１は、測定対象物に対する測定子１１４の押圧力や測定子１１４の移動速度を変更することができる。

【0027】

エアチューブ１０５は、一端部がエア供給器１０４のエア出入口に接続し、他端部が測長器１０１の後端側に設けられた接続部に接続する。そして、エアチューブ１０５は、エア供給器１０４と測長器１０１との間のエアの経路を形成する。なお、エアチューブ１０５は、本実施の形態では、測長器１０１にエアを供給する供給路１０６と、測長器１０１に供給したエアを大気開放する開放路１０７とをそれぞれ備えている。なお、エアチューブ１０５が供給路１０６と開放路１０７に分かれずに供給を行い、開放は別の場所から行われる構成を採用してもよい。

【0028】

ここで、接触式変位計１２において、移動部１１０の変位量は、測定部により測定される。測定部は、光を照射する発光素子と、発光素子が照射した光を受光する受光素子と、を有する。発光素子には、ＬＥＤなどを用いることができる。受光素子は、フォトダイオードやイメージセンサなどのセンサＩＣを有し、ガラススケールを透過した透過光を読み取り、発光素子からの光の光量変化に基づいて得られる、ガラススケールの目盛の情報を検出する。検出された情報を基にする測定結果が表示器１０２に表示される。

【0029】

接触式変位計１２において、移動部１１０は、圧縮コイルばねにより筐体部１５０に引き込む方向（後端側の方向）に付勢される。本実施の形態に係る接触式変位計１２は、単動式で押し出しのエアシリンダである。
エア供給器１０４から筐体部１５０の内部空間にエアが供給されると、内部空間内のエアが予め定められた圧力となり、移動部１１０は、圧縮コイルばねのばね力に抗して先端側に移動する力が作用する。また、内部空間に対するエアの供給が停止されると、移動部１１０は、圧縮コイルばねのばね力によって後端側に移動する。
エア供給を調整することで、移動部１１０の筐体部１５０に対する位置ないし移動量を制御できる。

【0030】

接触式変位計１２は、測定器自体が駆動するため、接触式変位計１２を用いることで内径測定器１の構造を簡素化することができる。例えば、外部機構等で測定器を上下動させることも考えられるが、構造が複雑化し、繰り返し位置決めによる影響要因になり測定精度が懸念される。内径測定器１が接触式変位計１２を含むことで、かかる懸念が解消される。

【0031】

[先端部２１と測定対象孔１０ａとの関係]
図６は、加工済み部品１０の測定対象孔１０ａに内径測定ゲージ１１の先端部２１が進入している状態を説明する図であり、（ａ）～（ｅ）の各々は先端部２１の状態が互いに異なる場合を示す。
図６（ａ）に示す状態は、ニードル５がコンタクトホルダ４から離れた位置にあり、テーパー部５１はコンタクトホルダ４に接触しない。コンタクトホルダ４に保持されている一対のコンタクト３は、本体部２の開口部２２から突出せず、完全に引っ込んでおり、先端部２１内に埋没している状態である。先端部２１の外周面とコンタクト３との距離は、寸法δ１である。

【0032】

図６（ｂ）に示す状態は、ニードル５のテーパー部５１がコンタクトホルダ４に接触しているものの、ニードル５からコンタクトホルダ４への圧力がほとんど作用せずに完全に引っ込んでいる。一対のコンタクト３は、図６（ａ）と同じく、埋没状態であり、先端部２１の外周面とコンタクト３との距離は、寸法δ１’である（δ１’≦δ１）。

【0033】

図６（ｃ）に示す状態は、ニードル５が同図（ｂ）の場合よりもコンタクト３の方向に進み、ニードル５からコンタクトホルダ４への圧力が高くなる。より詳細には、ニードル５のテーパー部５１からの圧力はコンタクトホルダ４に作用しているものの、一対のコンタクト３は、先端部２１の外周面から突出しておらず埋没状態であり、測定対象孔１０ａの内壁１０ｂに接していない。先端部２１の外周面とコンタクト３との距離は、寸法δ１よりも小さい寸法δ２である（δ２＜δ１’≦δ１）。

【0034】

図６（ｄ）に示す状態は、ニードル５が同図（ｃ）の場合よりもコンタクト３の方向に進むことで、ニードル５のテーパー部５１からコンタクトホルダ４への圧力が同図（ｃ）の場合よりもさらに高い。一対のコンタクト３は、先端部２１の外周面の位置まで移動している。図６（ｄ）の状態のコンタクト３で仮に測定した場合の寸法は、先端部２１の外径寸法とほぼ同じである。いわば、埋没状態でなく突出状態でもない面一（つらいち）状態である。

【0035】

図６（ｅ）に示す状態は、ニードル５が同図（ｄ）の場合よりもコンタクト３の方向に進んでコンタクトホルダ４から圧力が同図（ｄ）の場合よりも高くなっている。図６（ｅ）に示す状態は、一対のコンタクト３は、先端部２１の外周面から突出する状態である。先端部２１の外周面から出ているコンタクト３の量は、寸法δ３であり、先端部２１の外周面と測定対象孔１０ａの内壁１０ｂとの間の径方向の差分である寸法δ４よりも小さい（δ３＜δ４）。
付言すると、内径測定時には、コンタクト３が内壁１０ｂに接触するまでニードル５をコンタクト３の方向に進める。なお、ニードル５をコンタクト３の方向に進めて内壁１０ｂに接触すると、加圧してもニードル５が進行しなくなり、かかる状態での測定結果を基に、測定対象孔１０ａの内径が算出される。

【0036】

図６（ｅ）に示す状態は、接触式変位計１２からの圧力がニードル５からコンタクトホルダ４に伝達され、コンタクトホルダ４に保持されているコンタクト３が先端部２１の外周面から突出したものである。すなわち、同図（ｅ）に示す状態は、接触式変位計１２からの圧力により先端部２１からコンタクト３を突出させた状態である。

【0037】

このように、図６（ａ）～（ｅ）のうち同図（ａ）～（ｃ）では、一対のコンタクト３が先端部２１内に埋没している。すなわち、同図（ａ）～（ｃ）は、接触式変位計１２からニードル５を介したコンタクト３への圧力伝達を制限している状態であり、コンタクト３を先端部２１内に埋没させている。
このため、内径測定ゲージ１１の先端部２１を加工済み部品１０の測定対象孔１０ａに挿入したり抜去したりする際に、同図（ａ）～（ｃ）の何れかの状態であれば、一対のコンタクト３が測定対象孔１０ａの内壁１０ｂと接触することで内壁１０ｂが損傷したりコンタクト３が摩耗したりすることを防止することができる。

【0038】

また、図６（ｄ）では、一対のコンタクト３が先端部２１の外周面から突出していない。すなわち、同図（ｄ）は、先端部２１からコンタクト３を突出させないように、接触式変位計１２からニードル５を介したコンタクト３への圧力伝達を制限している状態である。
このため、先端部２１を測定対象孔１０ａに対して挿抜する際、図６（ｄ）の状態であっても、コンタクト３と内壁１０ｂとの接触を防止することができ、内壁１０ｂの損傷やコンタクト３の摩耗を防止することができる。

【0039】

さらに説明すると、図６（ｅ）では、一対のコンタクト３は先端部２１から突出しているが、内壁１０ｂとの間に隙間が存在し（＝（δ４－δ３）／２）、内壁１０ｂには接していない。このため、先端部２１を、コンタクト３が測定対象孔１０ａの内壁１０ｂと接触せずに測定対象孔１０ａに挿抜することが可能である。したがって、先端部２１と加工済み部品１０との相対的位置関係が高精度に位置決めされる場合には、コンタクト３が先端部２１から突出していても、測定対象孔１０ａに対する先端部２１の挿抜の際に、コンタクト３は内壁１０ｂと接触しない。よって、図６（ｅ）の場合であっても、内径を測定する孔に対して先端部２１ないしコンタクト３を挿抜する際の抵抗を低減させることが可能になる。

【0040】

先端部２１を測定対象孔１０ａに挿抜する際、図６（ａ）～（ｅ）に示すように、測定時よりもコンタクト３が突出しないようにすることで、測定対象孔１０ａに対してコンタクト３を挿抜する際の抵抗を低減させることが可能になる。
また、挿抜時に、内径測定ゲージ１１の構造上薄く形成されている部分を有するコンタクトホルダ４への負担を軽減することができ、測定時の測定力を高めることが可能になる。

【0041】

測定対象孔１０ａに対して先端部２１を挿抜する際のコンタクト３を、測定時よりも突出しないようにする場合の好ましい態様は、図６（ａ）～（ｄ）に示すように、コンタクト３を先端部２１の外周面から突出しないようにすることである。挿抜時のより好ましい態様としては、図６（ａ）～（ｃ）に示すように、コンタクト３を先端部２１の外周面から引っ込むようにすることである。
ここで、本書における「埋没」とは、コンタクト３を先端部２１の外周面から突出しない状態をいい、本書における「圧力伝達の制限」とは、接触式変位計１２からニードル５を介してコンタクト３に伝達される圧力を、コンタクト３が先端部２１の外周面から突出しない状態になる程度に抑制することをいう。

【0042】

図７は、接触式変位計１２の動作による内径測定ゲージ１１との接離を説明する図であり、（ａ）は、接触式変位計１２の測定子１１４が内径測定ゲージ１１のニードル５と離れている状態、（ｂ）は、接している状態を示す。なお、図７に示す内径測定器１は、接触式変位計１２が下側、内径測定ゲージ１１が上側になるように配置されている。図７では、測定対象孔１０ａを有する加工済み部品１０及び加工済み部品１０を載置する測定台７１を破線で示す。
図７（ａ）は、ニードル５がコンタクトホルダ４から離れた状態であり、ニードル５とコンタクト３との間の圧力伝達経路が遮断されている。すなわち、接触式変位計１２にエア供給がされていないと、図６（ａ）に示すように、圧縮コイルばねのばね力によって移動部１１０が引き込まれ、接触式変位計１２の測定子１１４が内径測定ゲージ１１のニードル５と離れる。なお、ニードル５は、自重で下方に移動する。

【0043】

その一方で、接触式変位計１２にエアが供給されると、ニードル５とコンタクト３との間の圧力伝達経路が形成ないし接続される。すなわち、図７（ｂ）に示すように、圧縮コイルばねのばね力に抗して移動部１１０が引き出され、接触式変位計１２の測定子１１４が内径測定ゲージ１１のニードル５と接する。かかるエアの供給が継続されると、接触式変位計１２の測定子１１４と内径測定ゲージ１１のニードル５との接触が維持される。
また、移動部１１０が引き出される量は、エア制御により、任意の値とすることができる。

【0044】

[圧力伝達経路の接続と遮断の説明]
ここで、圧力伝達経路は、図７（ａ）に示す遮断と同図（ｂ）に示す接続が行われ、このような遮断と接続との相互の切り替えは、内径測定ゲージ１１のニードル５の移動により行われる。
かかる圧力伝達経路の接続と遮断を行う場合のニードル５の移動速度は、接触式変位計１２においてエア供給器１０４によるエア供給量またはエア排出量に起因する。すなわち、エアの供給または排出の流量を多くするとニードル５の移動速度が上がり、流量を少なくするとニードル５の移動速度が下がる。

【0045】

かかる速度制御は、スピードコントローラによるエア供給量を制御するメータイン制御またはエア排出量を制御するメータアウト制御により行われる。
ニードル５の移動速度を、遮断されている圧力伝達経路を接続する場合と、接続されている圧力伝達経路を遮断する場合とで互いに異なるようにエア供給を制御する態様と、同じになるようにエアの供給速度を制御する態様とが考えられる。

【0046】

具体的に説明すると、圧力伝達経路を接続する場合のニードル５の移動速度を、圧力伝達経路を遮断する場合のニードル５の移動速度よりも遅くする制御を採用すると、ニードル５がコンタクトホルダ４に接触する際の衝撃が軽減され、コンタクトホルダ４の破損を防止でき、コンタクトホルダ４の部品寿命を長期化することができる。
また、圧力伝達経路を接続する場合のニードル５の移動速度を、圧力伝達経路を遮断する場合のニードル５の移動速度と同じにする制御を採用すると、圧力伝達経路の接続を短時間で行うことができ、計測工程の効率化を図ることができる。
エア供給器１０４は、制御手段の一例である。

【0047】

ここで、上述したように、接触式変位計１２の測定子１１４がニードル５に接することでコンタクト３への圧力伝達が行われる（図７（ｂ）参照）。また、接触式変位計１２の測定子１１４は、接触式変位計１２においてエア供給器１０４からのエア供給を開始する制御によりニードル５に接し、エア供給が停止される制御を行うことで上述の圧縮コイルばねのばね力により、ニードル５から離れる。したがって、接触式変位計１２のエア供給器１０４及び圧縮コイルばねは、接触子埋没手段の一例である。

【0048】

[ニードル５の駆動態様]
本実施の形態におけるニードル５の駆動態様は、上述のとおり、一方向をエアで他方向を圧縮コイルばねで移動部１１０を移動させる単動式のエアシリンダにより行っている。すなわち、圧力伝達経路が形成される方向をエアシリンダで、圧力伝達経路を遮断する方向を圧縮コイルばねで行う。
言い換えると、圧力伝達経路が形成されるようにニードル５を移動させるアクチュエータとして、接触式変位計１２に内蔵されている単動式のエアシリンダを備え、かつ、圧力伝達経路が遮断される方向（エアシリンダによるニードル５の移動方向とは反対の方向）に付勢するばね部材として、接触式変位計１２に内蔵されている圧縮コイルばねを備える。
なお、ここにいうアクチュエータとは、電気や空気圧、油圧等のエネルギーを機械的な動きに変換し、機器を正確に動かす駆動装置をいう。

【0049】

ニードル５の駆動態様は、上述した本実施の形態に限られず、各種の変形例が考えられる。
(変形例１)
例えば、接触式変位計１２が単動式のエアシリンダを内蔵せず、圧縮コイルばねを内蔵する構成の場合には、接触式変位計１２の外部に単動式のエアシリンダを後付けする駆動態様を採用できる。すなわち、圧力伝達経路が形成されるようにニードル５を移動させるアクチュエータとして、後付けの単動式のエアシリンダを用い、かつ、接触式変位計１２に内蔵されている圧縮コイルばねにより、圧力伝達経路が遮断される方向にニードル５を移動させる駆動態様である。

【0050】

上述のように、圧力伝達経路が形成される方向の移動をアクチュエータ、圧力伝達経路が遮断される方向の移動を圧縮コイルばねで行う駆動態様を採用する場合、圧縮コイルばねに打ち勝つアクチュエータの圧力で移動部１１０（図５参照）を押し出す。
したがって、内径測定の際にニードル５を動かしてコンタクト３を突出状態にする力（測定力）は、アクチュエータによる可変の圧力から圧縮コイルばねによるばね力を減じた値であることから、エア圧を調整することで、測定力の微調整が可能になる。
かかる効果は、アクチュエータを用いない構成の場合に奏するものではない。すなわち、アクチュエータを用いない構成の場合の測定力は圧縮コイルばねによるばね力になることから、測定力の微調整を行うことが困難であり、また、アクチュエータを用いない構成の場合には、コンタクト３が上側になる姿勢とコンタクト３が下側になる姿勢とで測定力も変化することから、取付姿勢についての制限が生じてしまう。アクチュエータを用いる上述の駆動態様では、そのような制限がないという効果も奏する。

【0051】

(変形例２)
別の駆動態様として、圧力伝達経路が形成される方向の移動を圧縮コイルばね、圧力伝達経路が遮断される方向の移動をアクチュエータで行うことが考えられる。かかる駆動態様の場合は、圧縮コイルばねのばね力で移動部１１０（図５参照）を押し出す。
この場合の測定力は、圧縮コイルばねによるばね力からアクチュエータによる可変の圧力を減じた値であることから、エア圧を調整することで、測定力の微調整が可能になる。
付言すると、アクチュエータとしてのエアシリンダは、圧空駆動タイプの代わりに、真空駆動タイプを用いてもよい。すなわち、圧縮コイルばねに打ち勝つ真空エアの圧力で移動部１１０（図５参照）を引き戻して力伝達経路を遮断させる。

【0052】

(変形例３)
別の駆動態様としては、接触式変位計１２が単動式ではなく複動式のエアシリンダを備える構成の場合には、接触式変位計１２に圧縮コイルばねを内蔵しなくてもすむ。すなわち、２つのポートを備え吸気と排気を入れ替えることでエアにより圧力伝達経路が形成される方向及び遮断される方向の往復動を実現する複動式のエアシリンダにより、ニードル５の駆動を行ってもよい。

【0053】

(変形例４)
また、接触式変位計１２が単動式のエアシリンダではなく、不図示の電動モータまたはソレノイドを備える構成の場合には、別の駆動態様を採用できる。例えば、圧力伝達経路が形成される方向の移動を、接触式変位計１２内蔵の電動モータまたはソレノイドで行い、かつ、圧力伝達経路を遮断する方向の移動を接触式変位計１２に内蔵されている圧縮コイルばねで行ってもよい。

【0054】

(変形例５)
さらに、接触式変位計１２が圧縮コイルばねを内蔵しない構成の場合には、圧力伝達経路が形成される方向及び圧力伝達経路を遮断する方向の移動を、接触式変位計１２が内蔵する電動モータで行ってもよく、また、接触式変位計１２が内蔵するソレノイドで行ってもよい。
上述のエアシリンダや電動モータ、ソレノイド等のアクチュエータは、アクチュエータの一例である。上述の圧縮コイルばねは、ばね部材の一例である。

【0055】

(変形例６)
図８は、ニードル５の駆動態様についての変形例６を説明する図であり、（ａ）はコンタクト３の埋没状態、（ｂ）はコンタクト３の突出状態を示す。
変形例６に係る接触式変位計は、単動式のエアシリンダ８１を内蔵し、圧縮コイルばねを内蔵しない。かかるエアシリンダ８１は、内径測定ゲージ１１のニードル５を圧力伝達経路が形成される方向に移動する。ニードル５を圧力伝達経路が遮断する方向に移動させるのは、接触式変位計１２の外部に配設された複動式のエアシリンダ８３である。

【0056】

図８（ａ）または（ｂ）に示すように、変形例６では、内蔵のエアシリンダ８１及び外付けのエアシリンダ８３によりコンタクト３の埋没と突出の切り替えを行う。すなわち、圧力伝達経路が形成される方向のニードル５の駆動をエアシリンダ８１で行い、また、圧力伝達経路が遮断される方向のニードル５の駆動を、別のエアシリンダ８３で行っている。

【0057】

さらに説明すると、ニードル５には、接触式変位計１２の外部に延びるレリーズ板８２が連結されている。かかるレリーズ板８２は、内蔵のエアシリンダ８１によりニードル５と共に移動する。なお、変形例６では、レリーズ板８２をニードル５に取り付けているが、これに限られず、接触式変位計１２の例えば移動部１１０（図７参照）に取り付けるようにしてもよい。
また、外付けのエアシリンダ８３には、レリーズ板８２と接触可能なレリーズ板８４が連結されている。レリーズ板８４は、外付けのエアシリンダ８３により移動する。

【0058】

圧力伝達経路が遮断される方向にニードル５を移動する場合、外付けのエアシリンダ８３を作動させる。レリーズ板８４が外付けのエアシリンダ８３により動くと、図８（ａ）に示すように、レリーズ板８４がレリーズ板８２と接触し、その後は、レリーズ板８２を押しながら動く。これにより、ニードル５は、圧力伝達経路が遮断される方向に移動する。

【0059】

圧力伝達経路が形成される方向にニードル５を移動して内径を測定する場合、外付けのエアシリンダ８３をまず作動させて、図８（ｂ）に示すように、レリーズ板８４をレリーズ板８２から離し、干渉防止のためにレリーズ板８４を退避させる。次に、内蔵のエアシリンダ８１を作動させてレリーズ板８２を移動する。これにより、ニードル５は、圧力伝達経路が形成される方向に移動する。

【0060】

上述のエアシリンダ８１，８３は、ユーザにより操作される操作部８５と接続されている。操作部８５は、ユーザの操作を受け付けてエアシリンダ８１，８３の作動を制御し、コンタクト３の埋没と突出との切り替えを行う。

【0061】

ここで、内蔵のエアシリンダ８１は、第２のアクチュエータの一例であり、外付けのエアシリンダ８３は、第１のアクチュエータの一例である。また、操作部８５は、操作手段の一例である。変形例６を適用した内径測定器１は、内径測定装置の一例である。
なお、上述した本実施の形態の場合（図５参照）、ユーザにより操作される操作部８５は、エア供給器１０４（図５参照）に接続される。

【0062】

[内径測定器１の応用]
上述の内径測定器１は、手動測定機に応用することができ、また、自動測定機に応用することができる。
かかる手動測定機は、先端部２１が上側になるように取り付けられた内径測定器１（例えば図７参照）と、加工済み部品１０を載置する測定台７１（例えば図７参照）と、測定する高さを微調整するための不図示の上下機構部と、不図示のコントローラと、を備えている。
内径測定器１は、不図示のコントローラにより制御される。

【0063】

手動測定機における処理手順例を説明する。
図９は、手動測定機における処理手順例を説明するフローチャートである。
図９に示す処理手順例では、まずマスターゲージを用いた事前処理を行う（ステップ１０１）。かかる事前処理は、マスターゲージをセットし、エアＯＮでマスターゲージを測定し、基準となる０点（ゼロ点）をプリセットした上で、マスターゲージに対する公差範囲を設定する。そして、エアＯＦＦし、マスターゲージを取り出す。

【0064】

その後、測定台７１に加工済み部品１０を載置し（ステップ１０２）、内径測定ゲージ１１の先端部２１を加工済み部品１０の測定対象孔１０ａに挿入させた後に（ステップ１０３）、エアＯＮする（ステップ１０４）。先端部２１を挿入させる際にはエアＯＦＦであり、コンタクト３は埋没状態であり、進入後のエアＯＮにより、コンタクト３は突出状態になり、測定可能になる。

【0065】

測定値の読み取りと判定を行い（ステップ１０５）、エアＯＦＦした後に（ステップ１０６）、測定対象孔１０ａから先端部２１を退出させ（ステップ１０７）、加工済み部品１０の取り出す（ステップ１０８）。その後の処理は、別の加工済み部品１０を測定するごとに、ステップ１０２～１０８を繰り返すことになる。
先端部２１を退出させる際にはエアＯＦＦであり、コンタクト３は埋没状態である。

【0066】

このように、先端部２１を測定対象孔１０ａに対して挿抜する際、エアＯＦＦにより圧力伝達経路が遮断されることでコンタクト３を先端部２１内に埋没させており、挿抜時の抵抗により測定対象孔１０ａの内壁が損傷したりコンタクト３が摩耗したりすることを防止できる。
その一方で、測定時には、エアＯＮにし、圧力伝達経路が形成されることで先端部２１からコンタクト３が突出する状態にしている。

【0067】

上述の内径測定器１を応用した自動測定機は、内径測定器１（例えば図７）を含む内径測定ユニットを搭載する。
自動測定機の構成例としては、図示を省略するが、測定対象孔１０ａが形成された加工済み部品１０を前工程から受け渡す受け渡しステーションと、受け渡しステーションから加工済み部品１０を測定台７１に供給する供給ハンドと、測定台７１に加工済み部品１０があるか否かを確認するためのレーザー変位計と、測定台７１の加工済み部品１０を計測する内径測定ユニットと、内径測定ユニットによる計測結果を基に良品か否かを判断する判断部と、判断部により良品と判断された加工済み部品１０を収納する良品収納トレーと、判断部により良品と判断されなかった加工済み部品１０を回収するＮＧ品回収ケースと、を備える。
自動測定機を用いることで、加工済み部品１０の測定対象孔１０ａの内壁が損傷したり内径測定器１のコンタクト３が摩耗したりすることを防止しながら自動測定を実現することができる。

【符号の説明】

【0068】

１…内径測定器、３…コンタクト、４…コンタクトホルダ、５…ニードル、１０…加工済み部品、１０ａ…測定対象孔、１０ｂ…内壁、１１…内径測定ゲージ、１２…接触式変位計、２１…先端部、５１…テーパー部、８１，８３…エアシリンダ、８５…操作部、１０４…エア供給器、１１０…移動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】