寸法測定器とは
寸法測定器とは、対象物の寸法を測定する器具や機械です。
その種類は多様で、人の手で測定するノギスやマイクロメータから、最近では自動で寸法を測定できるタイプ、非接触で工具も不要なタイプも販売されています。
機械による寸法測定は、人による測定よりも誤差が少なく、かつノギスやマイクロメータでは測定できない箇所の測定を可能としています。
寸法測定器の使用用途
寸法測定器は、様々な分野で利用されています。ノギスやマイクロメータなどの人の手による測定器は、部品のサイズの測定などに好適です。一方、画像寸法測定器や投影型の寸法測定器に代表される機械による寸法測定器には多くの種類があり、人手では測定に時間がかかる測定自体が難しい製品の寸法測定に好適です。
例えば、画像寸法測定器は短時間の測定が可能であるため、寸法測定だけでなく製品の全数検査にも利用されています。当該測定器では、シャフトに加工された溝の長さ、幅、位相測定などの精密な測定が可能です。
具体的には、クランクシャフトのジャーナル径、ガラス管の外径、シートの蛇行、ウエハの外径の測定などが挙げられます。投影型の寸法測定機では、引張試験時の伸びや細りといった変動も測定できます。
寸法測定器の原理
寸法を測定する機械はノギスをはじめとして数多くあり、原理も多様です。この項では「画像寸法測定器」と「投影型の寸法測定器」を解説します。
1. 画像寸法測定器
画像寸法測定器では、測定器のイメージセンサと被測定物の距離を固定した状態での画像を撮影します。すると、1画素の中に映り込んでいるもののサイズが自ずと決まるため、画像全体のデータを統合すれば、被測定物のサイズが分かる仕組みです。
非接触での撮影が可能であり、柔らかいものや大きなものも測定できます。そのため、ピラミッドなどの大きな建築物の寸法測定にも使用されています。
2. 投影型の寸法測定器
投影型の寸法測定器では、被測定物にゆがみのない平行な光を当ててシルエットをスクリーンに拡大投影し、投影された像を用いて寸法測定を行います。拡大率が一定であるので、拡大された像の寸法を測定すれば被測定物の元の寸法が分かる仕組みです。
非接触で測定できることと、小さな形状や複雑な形状も測定できることがメリットです。なお、照明を被測定物により反射させ、その画像から測定するタイプもあります。
寸法測定器の種類
寸法測定器には、上述したもの以外に様々な種類があります。 大きく分けて、「機械による寸法測定器」と「人手で測定する寸法測定器」の2つです。
1. 機械による寸法測定器
機械的な寸法検出器には、「画像寸法測定器」や「投影型の寸法測定器」以外にもたくさんの種類があります。ここでは、上記以外のよく使用される寸法検出器について解説します。
レーザー変位計
レーザー変位計は、三角測量を応用した寸法測定器です。被測定物にレーザーを照射し反射光を検出して寸法を測定しており、反射光を検出するセンサーをレーザー照射方向に対して傾けた状態で配置しているのが特徴です。
被測定物の反射面がレーザー照射方向に対して垂直に上下するとセンサーの受光面が変位するため、基準面との差異から厚みなどが測定できます。レーザー変位計には、上記の三角測量を応用した方式以外に、マルチカラー共焦点方式や共焦点方式もあります。
レーザー透過型外径測定機
レーザー透過型外径測定機は、レーザーが被測定物をスキャンして投影した像から寸法を測定する装置です。被測定物によりレーザー光が遮られた部分と遮られていない部分を比較して外径などを測定しています。レーザー光を照射する方式としては、多面鏡が回転してレーザー光を反射して平行なレーザー光とする方式が主流です。
2. 人手による寸法測定器
人手で測定する寸法測定器は金属加工の分野でよく使用されています。
ノギス
金属加工で最も手軽に使えるのがノギスです。固定された基準側と稼働する測定側の2個のツメで被測定物を挟み、0.05mm単位で測定します。
マイクロメータ
マイクロメータはノギス同様、被測定物をダイヤルゲージで挟み込み、測定します。ただし、マイクロメータは、0.01mm単位の測定が可能で、ノギスよりも高精度の測定が可能です。
可動部のない寸法測定器
可動部のない寸法測定器としては、ピンゲージや限界栓ゲージ、ブロックゲージおよび隙間ゲージなどがあります。これらは所定の大きさに応じて非常に精密に加工されており、可動部はありません。
例えば、ピンゲージであればピンの直径が非常に精密に加工されているため、当該孔部にピンを挿入できれば加工精度が保たれていると判断されます。