JP6865441B2 - 光学式内面測定装置 - Google Patents
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Description
しかしながらこの構成では、被測定物の表面が例えばリングゲージのように平滑な面であれば測定が可能であるが、光線を斜めから照射しているために、一般的な複雑形状の機械部品の測定を行う場合には、小径穴(1)の内面の凹凸形状の影響を受け、光線が発散し反射光が得られにくくなるため正しい形状をカメラが捉えることができず、高精度な測定は不可能であった。また、被測定物(2)が想定以上に長い場合にも反射光を捉えることが出来ず測定が行えなかった。
しかしながら被測定物の内部にプローブを挿入するため、プローブ内で回転するモータの発熱が被測定物に伝搬するため、被測定物の測定面が数ナノメートル程度ではあるが変形し正しい形状寸法を測定することができなかった。
しかしながら被測定物の膨張は一定ではなく材質や形状に複雑に変化するため、正しい補正は行い難く、例えば0.01マイクロメートルレベルの正しい補正計算と高精度な測定ができていなかった。
この構成により、測定用プローブを被測定物の穴内に侵入させて、穴内近くから内周面に略直角に光線の放射が行えるので、表面形状や粗さの影響なく安定した測定が行える。また、光プローブに内蔵されたモータからの発熱の伝搬を、気体の流入による冷却作用により防止できる。また、測定精度のばらつき原因であった光プローブ内蔵モータの軸受振れや振動の影響は、透光性パイプの寸法を基準にして被測定物の内面を計測することにより排除することができる。これらのことによって、正しく精密な内径及び内周面の精度測定が可能である。
この構成により、光線が3次元方向に放出され、被測定物内周面の3次元データの取得と内周面の三次元精密測定が行える。
この構成により、モータの発熱源であるモータコイル部分を流入させた気体で直接に冷却できるため、測定プローブ内モータからの発熱の伝搬をより確実に防止し、一層精密な精度測定が可能である。
この構成によれば、吸気穴を開けているために強度が低く損傷し易いチューブまたは透光性パイプが、被検対象物に当接した場合の損傷を防止し、安心して内径及び内周面の精度測定が可能である。
図1〜図8は本発明に係る光学式内面測定装置の実施形態を示している。
図10においては、モータケース24はチューブ6の内部に直接固定されており、吸気穴6aから導入された気体はモータスラスト板8に適宜設けられた通気穴8aを通し、少なくとも第1モータ12の第1モータコイル7と第1ロータ磁石11の隙間を通過することで、第1モータが効率良く冷却されるよう構成されている。また第2モータ19に関しても必要に応じて気体を第2モータコイル15と第1ロータ磁石14の隙間を通過させより一層冷却が良く行えるように構成されている。
図11において通気穴6aが開けられたチューブ6又は薄肉の石英やガラスからなる透光性パイプ21は強度が弱くなっており、測定作業中にうっかり被測定物100に強く当接すると折れて損傷する危険性がある。そこで図11のようにチューブ6はプローブ固定具37に対し摺動自在にセットされ、例えばボール等による予圧手段39a、39b、39cにより押圧された摺動部材38に固定されることにより、被測定物100に強く当接した場合には、例えばボールと切り欠きの組合せで構成される荷重リミッター40が外れて光プローブ34は図中上方向にスライドし、衝突による損傷が防止されるよう構成されている。尚、拡大鏡(カメラ)35は被測定物100の穴100a付近の状態を常にモニタ90に表示し、測定機の使用者に光プローブ34が衝突させないよう注意を促す働きをしている。
2 回転側光ファイバー
3a、3b 第1光路変換手段(ミラー)
4 光ファイバー固定具
5 回転遮蔽板
6 チューブ
6a 吸気穴
7 第1モータコイル
8 モータスラスト板
9a、9b 第1軸受
10 第1中空回転軸
11 第1ロータ磁石
12 第1モータ
13 第2中空回転軸
13a 穴
14 第2ロータ磁石
15 第2モータコイル
16a、16b 第2軸受
17 電線
18 電線
19 第2モータ
20、20a、20b 第2光路変換手段(プリズム等)
21 透光性パイプ
22 回転光コネクター(光ロータリコネクター)
23a パルス発生器
24 モータケース
25、25a、25b 走査範囲
26、27 光線
28 回転パルス発生器
29 吸気チューブ
30 吸気ファン
31 パイプ用温度センサ
32 ワーク用温度センサ
33a、33b 固定ダボ
34 光プローブ
35 拡大鏡(カメラ)
37 プローブ固定具
38 摺動部材
38a 切り欠き
39a、39b、39c 予圧手段
40 荷重リミッター
78 リングゲージ
79 走査範囲
80 測定機ベース
81 スタンド
82 スライダ
83 スライダ用モータ
84 接続部
85 測定機本体
86 第1モータドライバ回路
87 第2モータドライバ回路
88 光干渉解析部
89 コンピュータ
90 モニタ
100 被測定物
100a 被測定内面
Claims (4)
- 被測定物の観察および測定を行う光学式内面測定装置において、
チューブに内蔵された光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端部に少なくとも1つ以上の光路変換手段を有し、
前記光路変換手段を回転駆動させるモータをチューブ内に有し、
前記モータより先端側から取り込んだ気体はチューブ内を通して前記モータよりも手前側から排気し、
前記モータは、第1モータと、前記第1モータの後方側に配置された第2モータとからなり、
前記光路変換手段は、前記第1モータにより動作する第1光路変換手段と、前記第2モータにより動作する第2光路変換手段とからなり、
前記光ファイバーは、前記第2モータの後方側で、固定具を介して前記チューブに回転不能に配置された固定側光ファイバーと、前記第2モータにより回転する回転側光ファイバーとで構成されており、
前記第1モータの回転軸部および前記第2モータの回転軸部は、各々が中空形状をしており、
前記回転側光ファイバーは、先端側の少なくとも一部が前記第1モータの回転軸部の中空穴に回転自在に挿通されるとともに、後方側の少なくとも一部が前記第2モータの回転軸部の中空穴に固定されており、
前記第1光路変換手段は、前記第2光路変換手段の先端側で、前記第1モータの回転軸部と一体的に回転可能に配置され、
前記第2光路変換手段は、前記回転側光ファイバーの先端にあり前記第1光路変換手段と前記第1モータの間に位置するように構成されており、
前記チューブの先端部は硬質の透光性パイプが取り付けられ、
被測定物の内径に前記透光性パイプを挿入し、
前記光路変換手段が前記光ファイバーから導いた光線は前記透光性パイプを通して円周方向に光線を放射し、その放射を受けた被測定物からの反射光を、再び前記透光性パイプを通して検出することを特徴とする光学式内面測定装置。 - 前記モータより先端側から取り込んだ気体はチューブ内のモータの回転部と固定部の隙間を経由して前記モータより手前側に導かれ、強制的に排気するよう構成したことを特徴とする請求項1記載の光学式内面測定装置。
- 被測定物の観察および測定を行う光学式内面測定装置において、
チューブに内蔵された光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端部に少なくとも1つ以上の光路変換手段を有し、
前記光路変換手段を回転駆動させるモータをチューブ内に有し、
前記モータより先端側から取り込んだ気体はチューブ内のモータの回転部と固定部の隙間を経由して前記モータより手前側に導かれ、強制的に排気するように構成され、
前記チューブの先端部は硬質の透光性パイプが取り付けられ、
被測定物の内径に前記透光性パイプを挿入し、
前記光路変換手段が前記光ファイバーから導いた光線は前記透光性パイプを通して円周方向に光線を放射し、その放射を受けた被測定物からの反射光を、再び前記透光性パイプを通して検出することを特徴とする光学式内面測定装置。 - 被測定物の観察および測定を行う光学式内面測定装置において、
チューブに内蔵された光ファイバーと、
前記光ファイバーの先端部に少なくとも1つ以上の光路変換手段を有し、
前記光路変換手段を回転駆動させるモータをチューブ内に有し、
前記モータより先端側から取り込んだ気体はチューブ内を通して前記モータよりも手前側から排気し、
前記チューブの先端部は硬質の透光性パイプが取り付けられ、
被測定物の内径に前記透光性パイプを挿入し、
前記光路変換手段が前記光ファイバーから導いた光線は前記透光性パイプを通して円周方向に光線を放射し、その放射を受けた被測定物からの反射光を、再び前記透光性パイプを通して検出し、
前記チューブ又は前記透光性パイプの少なくともいずれか一方は摺動部材に固定され、前記透光性パイプ又は前記チューブが被測定物に当接した時、一定以上の当接荷重により前記摺動部材が前記透光性パイプと共に摺動し損傷を防止することを特徴とする光学式内面測定装置。
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