JPH08159722A - 製品寸法測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品の外径や内径などを高精度に測定するこ
とが可能であり、しかも小型かつ安価な製品寸法測定装
置を提供すること。 【構成】 寸法測定対象の製品２４を回転させるステッ
プモータ２２と、製品２４の回転軸に略平行方向から、
製品２４の内縁部で一部遮光されるように、光を照射す
るレーザ光源２６と、製品２４の縁部で一部遮光された
光を受光するように、製品の回転中心から所定距離離れ
た位置で、回転半径方向に沿って、光源２６と反対側に
配置されたラインセンサ３０とを有する測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製品の外径や内径など
を高精度に測定することが可能であり、しかも安価な製
品寸法測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来例に係る製品寸法装置の概
略図であり、図７は、図６に示すVII−VII線に沿う平面
図である。図６，７に示すように、従来の寸法測定装置
２では、内径を測定しようとする対象の製品４の下方
に、レーザ光源６が配置される。レーザ光源６からは、
製品４の最大内径よりも大きい幅のレーザ光８ａが照射
され、このレーザ光８ａの一部は、製品の内縁部に当
り、遮光される。

【０００３】製品４に対して、レーザ光源６と反対側に
は、一次元ラインセンサ１０が配置してある。ラインセ
ンサ１０では、受光素子が線状に配置され、ライン方向
の光を一次元的に検出する。図７に示すように、製品４
は、図示省略してある移動手段によりラインセンサ１０
の長手方向と略直角方向Ａに移動し、ラインセンサ１０
は、レーザ光源６から出射され製品の内縁部で一部遮光
されて入射するレーザ光８ｂの幅ｘを逐次測定する。そ
して、ラインセンサ１０により測定した光の幅ｘの最大
を、製品４の第１仮内径とする。

【０００４】次に、製品４を９０度回転させた位置で、
移動手段に取り付け、上述と同様にして、レーザ光源６
から出射され製品の内縁部で一部遮光されて入射するレ
ーザ光８ｂの幅ｘを逐次測定する。そして、ラインセン
サ１０により測定した光の幅ｘの最大を、製品４の第２
仮内径とする。

【０００５】次に、上述のようにして求めた製品４の第
１仮内径と第２仮内径との平均を求め、それを製品の測
定内径とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６，７に
示す測定装置２を用いた測定方法では、製品４を移動手
段にセットする際のズレにより、正確に製品寸法を測定
できないおそれがある。また、図６，７に示す測定装置
２では、製品４が小径の場合には問題ないが、製品径が
大きくなった場合には、レーザ光源６およびラインセン
サ１０を共に大型化させる必要があり、装置が高価にな
り過ぎるなどの課題を有する。

【０００７】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、製品の外径や内径などを高精度に測定することが可
能であり、しかも小型かつ安価な製品寸法測定装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る製品寸法測定装置は、寸法測定対象の
製品を回転させる回転手段と、前記製品の回転軸に略平
行方向から、製品の縁部で一部遮光されるように、光を
照射する光源と、前記製品の縁部で一部遮光された光を
受光するように、前記製品の回転中心から所定距離離れ
た位置で、回転半径方向に沿って、前記光源と反対側に
配置されたラインセンサとを有する。

【０００９】前記光源としては、たとえばレーザ光源が
用いられる。レーザ光源から出射されるレーザ光の断面
は、たとえば楕円形などの細長い形状である。測定対象
となる製品としては、たとえばオイルシール部品やＯリ
ングなどのリング状部材であり、測定される寸法は、た
とえば製品の内径または外径である。

【００１０】

【作用】本発明に係る製品寸法測定装置を用いて、製品
の内径または外径を測定するための方法を説明する。ま
ず、回転手段に、製品を取り付け、製品を回転させなが
ら、光源から製品の内径縁部または外径縁部に向けて光
を照射する。照射された光の一部は、製品の内径縁部ま
たは外径縁部で遮光されるが、その他の光は、ラインセ
ンサへ入射する。

【００１１】ラインセンサでは、製品の回転と共に、ラ
インセンサへ入射される光と遮光部分との境界を測定す
る。製品の測定部分が真円であり、製品の中心と回転手
段の回転中心がずれていると仮定すれば、ラインセンサ
へ入射される光と遮光部分との境界の位置は、製品の回
転と共に周期的に変化する。

【００１２】製品の回転中心から前記境界までの距離の
最大値と最小値とを求め、これらを足し算すれば、製品
の内径または外径を算出することができる。また、別の
方法として、製品の回転位置が、０度、９０度、１８０
度、２７０度の４点の各位置で、製品の回転中心から、
ラインセンサで検出した前記境界の位置までの距離をそ
れぞれ求め、これらを全て足し算して、２で割ることに
より、製品の内径または外径を算出することができる。
この方法では、かりに製品の測定部分が真円でなく、楕
円形に近いとしても、平均の内径または外径を求めるこ
とができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る製品寸法測定装置を、図
面に示す実施例に基づき、詳細に説明する。図１（Ａ）
は本発明の一実施例に係る製品寸法測定装置の概略構成
図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示すレーザ光の断面図、
図２（Ａ）は図１に示す測定装置で測定される対象とな
る製品の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、図３は回転する製品とラインセンサとの関
係を示す平面図、図４は製品の回転位置を横軸とするラ
インセンサの出力結果を示すグラフ、図５（Ａ）〜
（Ｄ）は製品の回転位置とラインセンサの出力結果との
関係を示す概略図である。

【００１４】図１（Ａ）に示すように、本実施例に係る
製品寸法測定装置２０は、オイルシール部材あるいはＯ
リングなどのリング状の製品２４の内径を測定するため
の装置である。リング状の製品２４の全体形状を図２に
示す。図２に示す製品２４は、図１において省略してあ
る回転保持部材に装着され、回転手段としてのステップ
モータ２２により回転されるようになっている。

【００１５】本実施例では、ステップモータ２２と同じ
側に、レーザ光源２６が配置してある。本実施例のレー
ザ光源２６は、製品２４の内径部分２４ａの内径よりも
大きい幅のレーザ光を出射する必要はなく、製品２４の
内径部分２４ａの一部を照射する程度の幅のレーザ光２
８ａを出射すれば十分である。レーザ光２８ａの一例を
図１（Ｂ）に示す。レーザ光２８ａは、製品２４の回転
半径方向に細長い形状であれば、特に限定されず、たと
えば図１（Ｂ）に示すように、楕円形状であっても良
い。

【００１６】製品２４を挟んで、レーザ光源２６の反対
側には、一次元ラインセンサ３０が配置してある。この
ラインセンサ３０は、ＣＣＤなどのような受光素子が線
状に配置されたものであり、製品２４の回転中心から所
定距離離れた位置で、かつレーザ光源２６と相対する位
置に、図３に示すように、回転半径方向に沿って配置し
てある。ラインセンサ３０には、図１に示すように、判
定回路３２が接続してある。判定回路３２では、ライン
センサ３０の出力から製品の寸法を算出する。

【００１７】ラインセンサ３０では、図１に示すよう
に、レーザ光源２６から出射されて製品２４の内径部分
２４ａで遮光された光以外のレーザ光２８ｂを検出す
る。ステップモータ２２（１ステップが、たとえば０．
７２度）により製品２４を回転させつつ、ラインセンサ
３０により製品２４の内径部分２４ａの撮像を行った結
果を図４に示す。本実施例では、ラインセンサ３０の長
さは約３．３mmである。

【００１８】図４中、曲線αが、横軸を製品の回転角度
位置とした場合に、ラインセンサ３０へ入射したレーザ
光と遮光部分との境界の軌跡である。図４に示すよう
に、境界の軌跡αは、製品の回転角度位置に従い、３６
０度を１周期として変動する。３６０度を１周期として
変動するのは、製品が、回転保持部材に対して、偏心し
て取り付けられるためと考えられる。

【００１９】次に、図１に示す測定装置２０を用い、図
５に基づき、製品２４の内径を算出する方法について説
明する。図５に示すように、製品２４の中心４０が回転
中心４２に対して偏心して取り付けられたと仮定し、製
品２４を矢印Ｂ方向に回転させつつ、ラインセンサ３０
でレーザ光を検出した結果、ラインセンサ３０の出力が
最小（ｍｉｎ）に成るのは、図５（Ｂ）の位置関係であ
り、最大（ｍａｘ）と成るのは、図５（Ｄ）の位置関係
である。ラインセンサ３０の出力が最小または最大にな
る位置とは、回転中心４２、製品の中心４０およびライ
ンセンサ３０の長手方向が一直線になる位置である。し
たがって、回転中心４２から最小値までの距離Ｒ
_min と、回転中心４２から最大値までの距離Ｒ_max と
を、図１に示す判定回路３２で足し算すれば、製品２４
の内径を求めることができる。

【００２０】上述した実施例では、製品２４が回転保持
部材に対して偏心して取り付けられたとしても、製品２
４の内径部分がほぼ真円の場合には、正確に製品２４の
内径を求めることができる。製品の内径部分が、真円で
なく、楕円などに近い場合には、次のような方法を採用
することにより、製品の内径の平均値を正確に求めるこ
とができる。

【００２１】この方法では、図５（Ａ）〜（Ｄ）の各点
（回転位置が、０度、９０度、１８０度、２７０度）で
のラインセンサ３０による出力値（回転中心４２からの
距離に対応する）を取り込み、図１に示す判定回路３２
にて、これらの出力値を全て足し算し、この値を２で割
る。すると、直交する回転位置での直径の平均値が求め
られる。この値は、製品２４の内径の平均値として妥当
な値である。

【００２２】本実施例では、製品２４の内径に相当する
幅のレーザ光を照射する必要がなく、しかもその幅に相
当するラインセンサを準備する必要もなく、装置が大型
化することもない。しかも、本実施例では、製品２４の
中心４０と回転中心４２とがずれている場合でも、きわ
めて正確に製品２４の内径を測定することができる。

【００２３】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。たとえば、上記実施例では、光源としてレ
ーザ光源２６を用いたが、本発明では、その他の種類の
光を出射する光源を用いても良い。

【００２４】また、レーザ光源２６とラインセンサ３０
とは、製品２４を挟んで、反対側に位置する。これらが
反対側に位置すれば、これらの位置関係は問わず、図１
に示す位置関係とは逆に、レーザ光源２６がラインセン
サ３０の上に位置するように構成することもできる。

【００２５】また、上述した実施例では、製品２４の内
径を求めたが、レーザ光源２６およびラインセンサ３０
の設置位置を変えるのみで、製品２４の外径も上述した
実施例と同様にして求めることができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、製品の内径または外径に相当する幅のレーザ光を照
射する必要がなく、しかもその幅に相当するラインセン
サを準備する必要もない。したがって、本発明では、装
置が大型化することがなく、装置が安価になる。しか
も、本発明では、製品が回転手段に対して偏心して取り
付けられたとしても、きわめて正確に製品の内径または
外径などの寸法を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（Ａ）は本発明の一実施例に係る製品寸法
測定装置の概略構成図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す
レーザ光の断面図である。

【図２】図２（Ａ）は図１に示す測定装置で測定される
対象となる製品の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ
−Ｂ線に沿う断面図である。

【図３】図３は回転する製品とラインセンサとの関係を
示す平面図である。

【図４】図４は製品の回転位置を横軸とするラインセン
サの出力結果を示すグラフである。

【図５】図５（Ａ）〜（Ｄ）は製品の回転位置とライン
センサの出力結果との関係を示す概略図である。

【図６】図６は従来技術に係る製品寸法測定装置の正面
図である。

【図７】図７は図６に示すVII−VII線に沿う平面図であ
る。

【符号の説明】

２０… 製品寸法測定装置 ２２… ステップモータ ２４… 製品 ２４ａ… 内径部分 ２６… レーザ光源 ２８ａ，２８ｂ… レーザ光 ３０… ラインセンサ ３２… 判定手段 ４０… 製品の中心 ４２… 回転中心

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 寸法測定対象の製品（２４）を回転させ
   る回転手段（２２）と、 前記製品（２４）の回転軸に略平行方向から、製品（２
   ４）の縁部で一部遮光されるように、光を照射する光源
   （２６）と、 前記製品（２４）の縁部で一部遮光された光を受光する
   ように、前記製品（２４）の回転中心から所定距離離れ
   た位置で、回転半径方向に沿って、前記光源（２６）と
   反対側に配置されたラインセンサ（３０）とを有する製
   品寸法測定装置。