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JPH0749954B2 - 非接触式内径測定用具 - Google Patents
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JPH0749954B2 - 非接触式内径測定用具 - Google Patents

非接触式内径測定用具

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JPH0749954B2
JPH0749954B2 JP25517790A JP25517790A JPH0749954B2 JP H0749954 B2 JPH0749954 B2 JP H0749954B2 JP 25517790 A JP25517790 A JP 25517790A JP 25517790 A JP25517790 A JP 25517790A JP H0749954 B2 JPH0749954 B2 JP H0749954B2
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JP
Japan
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probe
measured
inner diameter
distance
measuring tool
Prior art date
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JP25517790A
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卓博 荒巻
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Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばシリンダ等の円筒状の被測定物の内径
を測定するために利用される非接触式内径測定用具に関
する。
(従来の技術) 従来、円筒体の内径を測定するには、作業員がハンデー
操作で行うノギスや隙間ゲージなどの計測具が使用され
る。これら計測具はいずれも円筒体内に差し込んで、そ
の内面の対向面部に触子を押し当て、その対向面部間の
距離を直接目盛りで読みとって該円筒体の内径を測定す
るようにしている。
(発明が解決しようとする課題) ところで、従来のノギスや隙間ゲージなどの計測具は、
いずれも円筒体の内面の対向面部に触子を直接押し当て
ることにより計測する接触式であるので、構成が簡単で
取り扱えも楽であるが、しかしながら熟練者であって
も、円筒体の内面の中心線と直交する線上の対向面部に
接触子を適確に接触させることがなかなか困難で、円筒
体の内面の中心線からずれた線上の対向面部間を測定し
てしまうことがあって、真の内径(直径)をいっぱつで
正確に測定することが難しく、数箇所に渡って繰り返し
測定する必要があるなど、作業能率が悪いと共に正確さ
に欠け、またその測定作業中に円筒体の内面を触子によ
り傷付けてしまう心配があった。
本発明は前記事情に鑑みなされ、その第1の目的とする
ところは、円筒体などの円筒状の被測定物内に差し込む
だけで、しかも被測定物内の中心からずれて差し込まれ
ても、該被測定物の内径を簡便に且つ高能率的にしかも
非接触で傷付ける心配もなく正確に測定することができ
るようになる非接触式内径測定具を提供することにあ
る。
本発明の第2の目的とするところは、円筒状の被測定物
内に差し込むだけで、しかも被測定物内の中心からずれ
たり傾いて差し込まれても、該被測定物の内径を簡便に
且つ高能率的にしかも非接触で傷付ける心配もなく正確
に測定することができるようになるハンデー操作に有利
な非接触式内径測定具を提供することにある。
〔考案の構成〕
(課題を解決するための手段とその作用) この第1の発明の非接触式内径測定具は、前記第1の目
的を達成するために、円筒状の被測定物内に挿入される
プローブと、このプローブに周方向に90度ずつ向きを異
にして配設され且つ各々の指向する該被測定物内面部ま
での距離を検知する4個の距離センサーとを備えたこと
を特徴とする。
こうした構成の非接触式内径測定具であれば、プローブ
を支持して円筒状の被測定物内に差し込む。この際にプ
ローブが被測定物内の中心からずれていてもかまわな
い。その差し込み状態で該プローブに周方向に90度ずつ
向きを異にして配する4個の距離センサーでもって、各
々の距離センサーが指向する該被測定物の内面部までの
距離を検知する。これで被測定物の内周面上の前記プロ
ーブを中心として周方向に90度ずつずれた4方向の点
と、その4点のプローブの中心からの各距離とが解るこ
とから、それらを基にして所定の算式によりパーソナル
コンピュータ等の演算器で演算処理して該被測定物の内
径を求めるようにする。
第2の発明の非接触式内径測定具は、前記第2の目的を
達成するために、円筒状の被測定物内に挿入されるプロ
ーブと、このプローブの所定の間隔を存した2段箇所
に、その両段箇所ともに等しく、それぞれ周方向に90度
ずつ向きを異にして配設され且つ各々の指向する該被測
定物内面部までの距離を検知する4個ずつの距離センサ
ーとを備えたことを特徴とする。
こうした構成の非接触式内径測定具であれば、プローブ
を手などで支持してハンデー操作などにより円筒状の被
測定物内に差し込む。この際にプローブが被測定物内の
中心からずれていたり傾いていてもかまわない。その差
し込み状態で該プローブの2段箇所にそれぞれ周方向に
90度ずつ向きを異にして配する4個ずつの距離センサー
でもって、各々の距離センサーが指向する該被測定物内
面部までの距離を検知する。これで、まず2段箇所の各
々同一方向に指向する距離センサー相互の距離検知値の
差と該2段箇所の間隔とによりプローブの傾き角度を求
め、その傾きによる修正を行って、被測定物の周面上の
前記プローブを中心として周方向に90度ずつずれた4方
向の点と、その4点のプローブの中心からの各距離とが
解ることから、それらを基にして所定の算式によりパー
ソナルコンピュータ等の演算器で演算処理して該被測定
物の内径を求めるようにする。
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面により説明する。
まず、第1図中1は円筒状の被測定物、2はその被測定
物1の内径φを測定するための非接触式内径測定具を示
している。その非接触式内径測定具2は、作業者が手で
基端部を持って被測定物1内に差し込み操作できる細長
いパイプ状のプローブ3と、このプローブ3の先端とこ
れより基端側方に所定の間隔Lを存した位置との2段箇
所にそれぞれ4個ずつ配設された距離センサー4a,4b,4
c,4d並びに5a,5b,5c,5dとから構成されている。なおこ
れら各距離センサー4a〜2d及び5a〜5dは光或いは超音波
を発振して各々が指向する被測定物までの距離を検知す
る光学式或いは超音波式の距離センサーである。
そのプローブ3の先端位置の1段目の4個の距離センサ
ー4a,4b、4c、4dは、該プローブ3の中心線と直角な同
一平面上にそれぞれ周方向に90度ずつ向きを異にして放
射状に周配されている。またプローブ3のやや基端側寄
り位置の2段目の4個の距離センサー5a,5b,5c,5dは、
前記1段目と全く同位相でもって該プローブ3の中心線
と直角な同一平面上にそれぞれ周方向に90度ずつ向きを
異にして放射状に周配されている。
こうした非接触式内径測定具2の各距離センサー4a〜4d
並びに5a〜5dはプローブ3内を通って導出された配線コ
ード6を介しパーソナルコンピュータ等の演算器7に電
気的に接続されている。そしてプローブ3をハンデー操
作などにより円筒状の被測定物1内に差し込み、その状
態で該プローブ3の2段箇所にそれぞれ周方向に90度ず
つ向きを異にして配する4個ずつの距離センサー4a〜4d
並びに5a〜5dでもって、各々の距離センサーが指向する
該被測定物1内面部までの距離を検知し、その各距離セ
ンサー4a〜4d並びに5a〜5dからの距離検知出力が増幅器
やA/D変換器等を介して演算器7の演算回路に送られて
所定の算式により演算処理されることで、該被測定物1
の内径が求められるようになっている。
その所定の算式を説明する。まず第2図に示す如く、プ
ローブ3が円筒状の被測定物1内に平行に差し込まれた
場合について述べと、この場合は2段箇所相互の対応配
置する距離センサー4aと5a、4bと5b、4cと5c、4dと5dが
同一距離検知出力を出すので、その一方の段の距離セン
サーからの検知出力を無視して考えれば良い。ここで第
3図に示す如く4個の距離センサーでもって各々の距離
センサーが指向する該被測定物1の内面部までの距離を
検知する。これで被測定物1の内周面上の前記プローブ
中心Sから周方向に90度ずつずれた4方向の点A,B,C,D
と、その4点A,B,C,Dのプローブ中心Sからの各距離a,
b,c,dとが解ることから、それら4点A,B,C,Dの座標から
被測定物1の内径φ=2rを以下の式で算出する。
まず第3図の如く非測定物1の中心Oに対しプローブ中
心Sが(p,q)の座標点にあるとすれば、 である。それら各座標点から次の関係式が成り立つ。つ
まり、 これらの式から、 ab=r2−q2−p2=r2−(p2+q2) cd=r2−p2−q2=r2−(p2+q2) ∴ab=cdである。
一方 4ab=4r2−b2+2ad−a2−d2+2cd−c2 4r2=a2+b2+c2+d2 と求められる。
次に、第4図に示す如く、プローブ3が円筒状の被測定
物1内に斜めに差し込まれた場合について述べと、この
場合は2段箇所相互の対応配置する距離センサー4aと5
a、4bと5b、4cと5c、4dと5dが異なった距離検知出力を
出す。これにて各距離検知値a1とa2、b1とb2、c1とc2
d1とd2(図面では紙面に垂直な方向の距離検知値c1
c2、d1とd2は表示せず)が得られる。ここで、その2段
箇所の各々同一方向に指向する距離センサー相互の距離
検知値の差a1−a2、b1−b2、c1−c2、d1−d2と、該2段
箇所の間隔Lとにより,プローブ3の傾き角度θとθ
(図面では紙面に垂直な方向の傾き角度θは表示せ
ず)を求める。これでその傾き角度θとθにより修
正を行なって、第4図に破線で示す如く被測定物1の中
心線と直交した4方の内面部までの距離a,b,c,dを算出
する。つまり、 a=a1 cosθ b=b1 cosθ 但しtanθ=(a2−a1)/L c=c1 cosθ d=d1 cosθ 但しtanθ=(c2−c1)/L 以上で、前記第3図に示したと同様に、被測定物1の内
周面上の前記プローブ中心Sから周方向に90度ずつずれ
た4方向の点A,B,C,Dと、その4点A,B,C,Dのプローブ中
心Sからの各距離a,b,c,dとが解ることから、それら4
点A,B,C,Dの座標から前記同様の算式により被測定物1
の内径φ=2rが求められるようにある。
なお、前述した被測定物1の内径φを求める算式は、第
5図に図解したように幾何学的にも証明できる。つま
り、円筒状の被測定物1内のS点にプローブ3が差し込
まれたと仮定し、そのS点から4個の距離センサーが指
向する向きと平行で被測定物1内中心Oを通る2本の直
径線を引く。そして図示のように各距離センサーで検知
される内面部の4点A,B,C,D及び点Pをとると、 との関係式が成り立つ。また各距離センサーの距離検知
値a,b,c,dは、 a=▲▼,b=▲▼,c=▲▼,d=▲▼で
あるので、前記▲▼,▲▼を書き直すと、 ここで、∠ACD=∠ABD(弧ADの円周角) ∴△SAC∽△SDB となる。
なお、前記実施例では、プローブ3の2段箇所に4個ず
つの距離センサーを設けて、ハンデー操作などにより被
測定物1内に斜めに差し込まれても対処できるようにし
たが、プローブ3を図示しないがロボット等の機械装置
で常に被測定物内に傾かずに差し込めるような場合は、
4個の距離センサーを1段箇所のみ設けて構成しても可
である。
〔発明の効果〕
本発明の非接触式内径測定具は、前述の如く円筒状の被
測定物内に挿入されるプローブと、このプローブに周方
向に90度ずつ向きを異にして配設され且つ各々の指向す
る該被測定物内面部までの距離を検知する4個の距離セ
ンサーとを備えた構成としたことから、円筒状の被測定
物内に差し込むだけで、しかも被測定物内に中心からず
れて差し込まれても、該被測定物の内径を簡便に且つ高
能率的にしかも非接触で傷付ける心配もなく正確に測定
することができる非常に簡便なものとなる。
本発明の非接触式内径測定具は、前述の如く円筒状の被
測定物内に挿入されるプローブと、このプローブの所定
の間隔を存した2段箇所に、その両段箇所ともに等し
く、それぞれ周方向に90度ずつ向きを異にして配設され
且つ各々の指向する該被測定物内面部までの距離を検知
する4個ずつの距離センサーとを備えた構成としたこと
から、円筒体などの被測定物内に差し込むだけで、しか
も被測定物内の中心からずれたり傾いて差し込まれて
も、該被測定物の内径を簡便に且つ高能率的にしかも非
接触で傷付ける心配もなく正確に測定することができる
ハンデー操作に有利な実用上非常に簡便なものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す一部ブロック化した斜
視図、第2図は被測定物内にプローブを真っ直ぐ差し込
んだ場合の距離検知状態の概略図、第3図は同じくその
状態の平面図、第4図は被測定物内にプローブを斜めに
差し込んだ場合の距離検知状態の概略図、第5図は直径
の算式を幾何学的に証明する説明図である。 1……被測定物、2……非接触式内径測定用具、3……
プローブ、4a,4b,4c,4d,5a,5b,5c,5d……距離センサ
ー。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒状の被測定物内に挿入されるプローブ
    と、このプローブに周方向に90度ずつ向きを異にして配
    設され且つ各々の指向する該被測定物内面部までの距離
    を検知する4個の距離センサーとを備えてなる非接触式
    内径測定用具。
  2. 【請求項2】円筒状の被測定物内に挿入されるプローブ
    と、このプローブの長手方向に所定の間隔を存した2段
    箇所に、その両段箇所ともに等しく、それぞれ周方向に
    90度ずつ向きを異にして配設され且つ各々の指向する該
    被測定物内面部までの距離を検知する4個ずつの距離セ
    ンサーとを備えてなる非接触式内径測定用具。
JP25517790A 1990-09-27 1990-09-27 非接触式内径測定用具 Expired - Lifetime JPH0749954B2 (ja)

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EP2275777B1 (en) * 2008-05-01 2018-01-17 Kabushiki Kaisha Bridgestone Device and method for measuring object to be measured having hollow circular cylindrical shape
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