JPH0370762B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0370762B2
JPH0370762B2 JP56180590A JP18059081A JPH0370762B2 JP H0370762 B2 JPH0370762 B2 JP H0370762B2 JP 56180590 A JP56180590 A JP 56180590A JP 18059081 A JP18059081 A JP 18059081A JP H0370762 B2 JPH0370762 B2 JP H0370762B2
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JP
Japan
Prior art keywords
slider
axis
frame
measuring machine
measured
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP56180590A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5882101A (en
Inventor
Hiroyoshi Kawai
Shinichi Tachiki
Hironori Noguchi
Minoru Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP18059081A priority Critical patent/JPS5882101A/en
Publication of JPS5882101A publication Critical patent/JPS5882101A/en
Publication of JPH0370762B2 publication Critical patent/JPH0370762B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば自動車のボデーのように三次
元的に形状が変化する面すなわち自由曲面などの
形状を測定する形状測定機に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a shape measuring machine that measures the shape of a surface whose shape changes three-dimensionally, such as the body of an automobile, that is, a free-form surface.

従来、被測定物の外面形状もしくは被測定物の
設計外面形状に対する歪等を測定する場合には、
三次元測定機あるいは輪郭測定機を用いるのが一
般的である。この際、三次元測定機を用いて測定
する場合は、X、Y、Z軸方向に移動自在な測定
子を被測定面に当接させ、この測定子のX、Y、
Z軸方向の移動量を検出して測定するが、この測
定子の移動量を検出するスケールは、前記X、
Y、Z軸方向に平行な方向にしか移動できないた
め、被測定面が傾斜面であるような場合には、三
次元測定機に接続されているコンピユータを用い
て座標変換を行ない、この変換された座標に基づ
いて外面形状あるいは歪を測定している。このた
め、大掛りな装置とならざるを得ないという欠点
がある。また、輪郭測定機を用いて測定する場合
は、揺動自在なアームの一端に設けられたスタイ
ラス(測定針)を被測定面に当接させるととも
に、このアームをアームの軸線方向に移動させて
スタイラスを被測定面に倣つて上下動させ、この
スタイラスの上下動に基づくアームの揺動を検出
して測定するものであるが、このような輪郭測定
機はアームを支持するフレームが全く固定的に設
けられているか、もしくはアームの揺動面内にの
み傾斜可能であり、かつ、前記三次元測定機のよ
うに座標変換を行ないうるコンピユータ等の機器
を備えていないのが一般である。このため、被測
定物の被測定面がアームの揺動面に対してアーム
の軸心を中心とした回転方向に傾斜している場合
には、そのままでは測定できず、従つて被測定物
側を傾斜させてアームの揺動面に直交するように
配置しなければならない。従つて、被測定物が大
型である場合には輪郭測定機による形状測定は不
可能である。
Conventionally, when measuring the external shape of the object to be measured or the strain etc. on the designed external shape of the object to be measured,
It is common to use a three-dimensional measuring machine or a contour measuring machine. At this time, when measuring using a three-dimensional measuring machine, a measuring stylus that is movable in the X, Y, and Z axis directions is brought into contact with the surface to be measured, and the X, Y,
The amount of movement in the Z-axis direction is detected and measured, and the scale for detecting the amount of movement of this probe is
Since it can only move in directions parallel to the Y and Z axes, if the surface to be measured is an inclined surface, a computer connected to the coordinate measuring machine is used to perform coordinate transformation. The external shape or distortion is measured based on the coordinates. For this reason, there is a drawback that the device must be large-scale. In addition, when measuring using a contour measuring machine, the stylus (measuring needle) provided at one end of the swingable arm is brought into contact with the surface to be measured, and the arm is moved in the axial direction of the arm. The stylus is moved up and down following the surface to be measured, and the swinging of the arm based on the up and down movement of the stylus is detected and measured. However, in this type of contour measuring machine, the frame that supports the arm is completely fixed. Generally, the measuring machine is provided with a computer or the like that can be tilted only within the swinging plane of the arm, and is not equipped with equipment such as a computer that can perform coordinate transformation like the three-dimensional measuring machine. Therefore, if the surface to be measured of the object to be measured is tilted in the direction of rotation about the axis of the arm with respect to the swinging surface of the arm, measurement cannot be performed as is, and therefore must be tilted and placed perpendicular to the swing plane of the arm. Therefore, if the object to be measured is large, it is impossible to measure the shape using a contour measuring machine.

このような事情から、コンピユータを備えた三
次元測定機のような大型の装置を必要とせず、か
つ、大型の被測定物をも傾斜させることなく測定
できる形状測定機の開発が望まれていた。
Under these circumstances, there was a desire to develop a shape measuring machine that does not require large equipment such as a coordinate measuring machine equipped with a computer, and that can measure large objects without tilting them. .

本発明の目的は、簡単な構成で、かつ、被測定
物を傾斜等させることなく被測定面の形状を測定
できる形状測定機を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a shape measuring machine that has a simple configuration and can measure the shape of a surface to be measured without tilting the object.

本発明は、支持部材に鉛直方向等の第1の軸線
を中心として回動自在に支持された懸下フレーム
と、この懸下フレームに水平方向等の前記第1の
軸線と異なる方向の第2の軸線を中心として回動
自在にかつ略中心部分で支持された揺動フレーム
とを設け、この揺動フレームに対しスライダを揺
動フレームの案内部材に沿つて移動可能かつこの
移動方向を中心軸線として回動自在に支持し、こ
のスライダの前記移動方向の移動変位を検出する
第1の変位検出器を設け、かつ、前記スライダ
に、測定子をスライダ移動方向と直交する方向に
移動自在に支持し、この測定子の前記移動方向の
移動変位を検出する第2の変位検出器を設け、さ
らにスライダを任意位置で固定する固定手段を設
け、これにより測定子の移動方向の軸線を自由曲
面に対し常にほぼ法線方向に向けうるようにする
とともに、測定子のスライダ移動方向及びこれに
直交する測定子移動方向の変位を検出できるよう
にして前記目的を達成しようとするものである。
The present invention includes a hanging frame rotatably supported by a support member about a first axis such as a vertical direction, and a second axis extending from the hanging frame in a direction different from the first axis such as a horizontal direction. A swinging frame is provided which is rotatable about the axis of the swing frame and supported substantially at the center thereof, and the slider is movable with respect to the swinging frame along the guide member of the swinging frame, and the slider is movable along the guide member of the swinging frame and the direction of movement is the center axis. a first displacement detector for detecting displacement of the slider in the moving direction; and a measuring element is supported on the slider so as to be movable in a direction orthogonal to the slider moving direction. A second displacement detector is provided to detect the displacement of the measuring head in the moving direction, and a fixing means for fixing the slider at an arbitrary position is provided, thereby aligning the axis of the measuring head in the moving direction to a free-form surface. The object of the present invention is to achieve the above object by making it possible to always direct the probe in the normal direction and detecting the displacement of the probe in the slider movement direction and in the probe probe movement direction perpendicular to the slider movement direction.

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1,2図において、図示しない装置支持用コ
ラムに取付けられた基礎部材1には鳩尾形溝2を
介して支持部材3が第1図中紙面直交方向すなわ
ち矢印P方向に摺動自在に支持され、この支持部
材3は送りねじ軸4の回転に伴ない矢印P方向に
移動できるようにされている。
In FIGS. 1 and 2, a support member 3 is supported slidably in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. The support member 3 is movable in the direction of arrow P as the feed screw shaft 4 rotates.

前記支持部材3の中央部には、前記支持部材3
の移動方向と直交する所定方向すなわち第1図中
上下(鉛直)方向に延長された支持軸5が一体に
突設され、この支持軸5にはベアリング6を介し
て懸下フレーム7が第1の軸線である鉛直軸線を
中心としてγ方向に回転自在に支持されている。
この懸下フレーム7の上部には円板状のγ方向回
動フランジ8が突設され、この回動フランジ8の
上方にはフランジ8とほぼ同形状の固定フランジ
9が前記支持軸5から一体に突設されている。こ
の固定フランジ9にはロツクねじ10がねじ込ま
れるとともに、このロツクねじ10はハンドル1
1により進退されて回動フランジ8に当接もしく
は離反されるようにされ、このロツクねじ10の
回動フランジ8への当接、締付けにより、回動フ
ランジ8と固定フランジ9すなわち支持部材3と
懸下フレーム7とが一体に固定されるようになつ
ている。また、これらの回動フランジ8、固定フ
ランジ9、ロツクねじ10及びハンドル11によ
りγ方向固定手段12が構成されている。
At the center of the support member 3, the support member 3
A support shaft 5 extending in a predetermined direction orthogonal to the moving direction of the first frame, that is, the vertical direction in FIG. It is rotatably supported in the γ direction about a vertical axis, which is the axis of the .
A disc-shaped rotating flange 8 in the γ direction is protruded from the upper part of the suspension frame 7, and above the rotating flange 8, a fixed flange 9 having approximately the same shape as the flange 8 is integrally connected to the support shaft 5. It is installed protrudingly. A lock screw 10 is screwed into this fixing flange 9, and this lock screw 10 is attached to the handle 1.
1, the locking screw 10 is moved forward and backward into contact with or away from the rotating flange 8, and by contacting and tightening the locking screw 10 with the rotating flange 8, the rotating flange 8 and the fixed flange 9, that is, the supporting member 3 are connected. The suspension frame 7 is fixed integrally. Further, the rotating flange 8, the fixed flange 9, the lock screw 10, and the handle 11 constitute a γ-direction fixing means 12.

前記懸下フレーム7の下部は二股状に形成され
るとともに、この二股状の下端部において、ベア
リング13を介して揺動フレーム14の略中心部
分の両側に突出された回転軸15が第2の軸線で
ある水平軸線を中心としてβ方向に回転自在に支
持されている。この両側の回転軸15のうち、第
2図中右方の回転軸15の外端は懸下フレーム7
から突出され、この突出部にはウオームホイール
16が一体に固定されている(第2図参照)。こ
のウオームホイール16にはウオーム17が噛合
されるとともに、これらのウオームホイール16
及びウオーム17を覆うようにカバー18が設け
られている。このカバー18は前記懸下フレーム
7に固定された軸受箱19に固定されるととも
に、このカバー18を貫通してウオーム17の一
端に軸部が突出され、この突出軸部(図示せず)
にウオーム回転用丸ハンドル20が固定されてい
る。この丸ハンドル20、前記ウオーム17及び
ウオームホイール16により揺動フレーム14の
β方向回転角度微調整機構21が構成されてい
る。
The lower part of the hanging frame 7 is formed into a bifurcated shape, and at the lower end of the bifurcated shape, a rotating shaft 15 protruding through a bearing 13 to both sides of the substantially central portion of the swing frame 14 is connected to a second bifurcated lower end. It is supported rotatably in the β direction about a horizontal axis, which is an axis. Among the rotating shafts 15 on both sides, the outer end of the rotating shaft 15 on the right side in FIG.
A worm wheel 16 is integrally fixed to this protrusion (see FIG. 2). A worm 17 is meshed with this worm wheel 16, and these worm wheels 16
A cover 18 is provided to cover the worm 17. This cover 18 is fixed to a bearing box 19 fixed to the suspension frame 7, and a shaft portion extends through the cover 18 and projects from one end of the worm 17.
A round handle 20 for rotating the worm is fixed to. This round handle 20, the worm 17, and the worm wheel 16 constitute a β-direction rotation angle fine adjustment mechanism 21 of the swing frame 14.

前記揺動フレーム14は、前記回転軸15の作
用によりβ方向に回動可能に支持されるととも
に、第1図中上下方向が開口された方形枠状に形
成され、この枠は所定方向(以下、X軸線方向と
いう。)に延長されている。この揺動フレーム1
4の長手方向の一側面すなわち第1図中手前側の
面には、前記懸下フレーム7を挾んで対称位置に
一対の弧状ガイド22が互いに内向きにかつ同一
円周上に配置されるよう固定されている。これら
の弧状ガイド22は、第3図に示されるように、
断面中空箱状に形成され、これらの弧状ガイド2
2内にはそれぞれ各1個の移動駒23が摺動自在
に配置されている。また、これらの弧状ガイド2
2の外面には懸下フレーム7の両側面からそれぞ
れ突設されたβ方向固定ブラケツト24の先端部
が摺接され、これらの固定ブラケツト24の先端
部には、一端にロツクねじ25を有するハンドル
26が回動可能に取付けられている。このハンド
ル26のロツクねじ25は、前記弧状ガイド22
の外面中央部に弧状に設けられた溝27を介して
弧状ガイド22内に挿入され、前記移動駒23に
螺合されている。これにより、ハンドル26を操
作してロツクねじ25と移動駒23との螺合を移
動駒23が弧状ガイド22の内壁から離れる方向
に緩めることにより、固定ブラケツト24と弧状
ガイド22すなわち揺動フレーム14との相対移
動が可能となり、一方、ハンドル26を逆に操作
してロツクねじ25を締めつけることにより固定
ブラケツト24と弧状ガイド22すなわち揺動フ
レーム14との固定がなしうるようになつてい
る。ここにおいて、これらの弧状ガイド22、移
動駒23、β方向固定ブラケツト24、ロツクね
じ25を有するハンドル26によりβ方向固定手
段28が構成されている。
The swing frame 14 is rotatably supported in the β direction by the action of the rotation shaft 15, and is formed in the shape of a rectangular frame that is open in the vertical direction in FIG. , the X-axis direction). This swing frame 1
A pair of arcuate guides 22 are disposed on one side in the longitudinal direction of 4, that is, on the front side in FIG. Fixed. These arcuate guides 22, as shown in FIG.
These arcuate guides 2 are formed into a hollow box shape in cross section.
One movable piece 23 is slidably arranged in each of the pieces 2 . In addition, these arcuate guides 2
The tips of β-direction fixing brackets 24 protruding from both sides of the suspension frame 7 are slidably contacted on the outer surface of the frame 2, and a handle having a locking screw 25 at one end is attached to the tips of these fixing brackets 24. 26 is rotatably attached. The lock screw 25 of this handle 26 is connected to the arcuate guide 22.
It is inserted into the arcuate guide 22 through a groove 27 provided in an arcuate shape in the center of the outer surface of the slider, and is screwed onto the movable piece 23 . As a result, by operating the handle 26 and loosening the threaded engagement between the lock screw 25 and the movable piece 23 in the direction in which the movable piece 23 separates from the inner wall of the arcuate guide 22, the fixed bracket 24 and the arcuate guide 22, that is, the swing frame 14 are loosened. On the other hand, by operating the handle 26 in the opposite direction and tightening the lock screw 25, the fixed bracket 24 and the arcuate guide 22, that is, the swing frame 14 can be fixed. Here, the arc-shaped guide 22, the movable piece 23, the β-direction fixing bracket 24, and the handle 26 having the lock screw 25 constitute a β-direction fixing means 28.

前記揺動フレーム14の中心部にはX軸線方向
に延長された案内部材としての案内軸29が配置
され、この案内軸29の両端部はそれぞれベアリ
ング30を介してX軸線を中心としてα方向に回
転自在に支持されている。この案内軸29の両端
部は、揺動フレーム14からそれぞれ突出され、
これらの両端の突出部にはそれぞれ側板31がナ
ツト32により固定され、案内軸29と一体回転
するようにされている。これらの側板31の上端
部は揺動フレーム14の上縁を越えて延長され、
これらの上端部間にはチエンカバー33が設けら
れ、このチエンカバー33内において無端帯とし
てのチエン34が配設されている。このチエン3
4の一側、第1図中右端は、右方の側板31に固
定された駆動源としての正逆転モータ35に減速
機36及びスプロケツト37を介して連結され、
他側、第1図中左端は左方の側板31に固定され
た従動スプロケツト38に巻回されている。ここ
において、これらのチエン34、モータ35、減
速機36、スプロケツト37及び従動スプロケツ
ト38によりスライダ移動機構39が構成されて
いる。
A guide shaft 29 as a guide member extending in the X-axis direction is disposed at the center of the swing frame 14, and both ends of the guide shaft 29 extend in the α direction about the X-axis via bearings 30, respectively. It is rotatably supported. Both ends of the guide shaft 29 protrude from the swing frame 14, respectively.
A side plate 31 is fixed to each of the protrusions at both ends with a nut 32 so as to rotate together with the guide shaft 29. The upper ends of these side plates 31 extend beyond the upper edge of the swing frame 14,
A chain cover 33 is provided between these upper end portions, and a chain 34 as an endless band is disposed within this chain cover 33. This chain 3
One side of the motor 4, the right end in FIG.
The other side, the left end in FIG. 1, is wound around a driven sprocket 38 fixed to the left side plate 31. Here, the chain 34, motor 35, reduction gear 36, sprocket 37, and driven sprocket 38 constitute a slider moving mechanism 39.

前記案内軸29の一端、第1図中右端は、右方
の側板31から突出され、この突出部にはウオー
ムホイール40が一体に固定されている。このウ
オームホイール40にはウオーム41が噛合され
るとともに、これらのウオームホイール40及び
ウオーム41を覆うようにカバー42が設けられ
ている。このカバー42は前記右方の側板31に
支持ブラケツト43を介して固定されるととも
に、このカバー42を貫通してウオーム41の一
端の軸部が突出され、この突出軸部(図示せず)
にウオーム回転用丸ハンドル44が固定されてい
る。この丸ハンドル44、前記ウオーム41及び
ウオームホイール40により案内軸29のα方向
回転角度微調整機構45が構成されている。
One end of the guide shaft 29, the right end in FIG. 1, protrudes from the right side plate 31, and a worm wheel 40 is integrally fixed to this protrusion. A worm 41 is engaged with the worm wheel 40, and a cover 42 is provided to cover the worm wheel 40 and the worm 41. This cover 42 is fixed to the right side plate 31 via a support bracket 43, and a shaft portion at one end of the worm 41 projects through this cover 42, and this projecting shaft portion (not shown)
A round handle 44 for rotating the worm is fixed to. This round handle 44, the worm 41, and the worm wheel 40 constitute a fine adjustment mechanism 45 for the α-direction rotation angle of the guide shaft 29.

前記右方の側板31には、この側板31を貫通
してα方向固定手段としてのロツクねじ46がね
じ込まれ、このロツクねじ46を締め込んでロツ
クねじ46の先端を揺動フレーム14の右側面に
強く当接させることにより、揺動フレーム14に
対する側板31すなわち案内軸29の固定ができ
るようにされている。
A lock screw 46 as an α-direction fixing means is screwed into the right side plate 31 by passing through the side plate 31, and by tightening the lock screw 46, the tip of the lock screw 46 is fixed to the right side surface of the swing frame 14. The side plate 31, that is, the guide shaft 29 can be fixed to the swing frame 14 by strongly abutting the guide shaft 29 against the swing frame 14.

前記案内軸29にはスライダ47が案内軸29
の軸線方向に沿つて摺動自在に支持されるととも
に、このスライダ47の上端にはクランプ48が
一体に設けられ、このクランプ48は前記チエン
34に係脱可能に係合されている。これによりク
ランプ48のチエン34への係合状態においてチ
エン34が正逆転モータ35によつて回転される
と、クランプ48を介してスライダ47が案内軸
29に沿つてX軸線方向に移動できるようにされ
ている。この際、クランプ48の構造としては、
チエン34の任意位置を洗濯ばさみ状に挾持する
もの、あるいは、チエン34に比較的短かいピツ
チの所定間隔で多数設けられたドツグ(図示せ
ず)に穴とピンなどにより容易に係脱できるよう
に構成されたものなど種々考えられる。
A slider 47 is attached to the guide shaft 29.
A clamp 48 is integrally provided at the upper end of the slider 47, and the clamp 48 is removably engaged with the chain 34. As a result, when the chain 34 is rotated by the forward/reverse motor 35 while the clamp 48 is engaged with the chain 34, the slider 47 can be moved in the X-axis direction along the guide shaft 29 via the clamp 48. has been done. At this time, the structure of the clamp 48 is as follows:
A device that holds the chain 34 at any position like a clothespin, or a large number of dogs (not shown) provided at relatively short predetermined intervals on the chain 34, with holes and pins, etc., for easy engagement and detachment. There are various possible configurations that can be used.

前記案内軸29の一側面にはその軸線方向に沿
つて光学的、磁気的あるいは電磁気的などの目盛
を有するスケール49が設けられるとともに、こ
のスケール49に対するスライダ47の移動量を
読取る読取り機構50がスライダ47内に設けら
れ、これらのスケール49及び読取り機構50に
より第1の変位検出器51が構成されている。
A scale 49 having an optical, magnetic, or electromagnetic scale is provided along the axial direction on one side of the guide shaft 29, and a reading mechanism 50 is provided to read the amount of movement of the slider 47 with respect to the scale 49. A first displacement detector 51 is provided within the slider 47, and the scale 49 and reading mechanism 50 constitute a first displacement detector 51.

前記スライダ47の下面には前記第1の変位検
出器51とほぼ同様な構成の第2の変位検出器5
2が取付けられ、この第2の変位検出器52の中
心にはZ測定軸53を介して測定子54が、前記
X軸線方向とは直交するZ軸線方向に移動自在に
支持されている。この測定子54は先端を半球状
に形成されるとともに、ねじ込み等によりZ測定
軸53に着脱可能に取付けられ、かつ、この測定
子54の軸線方向の動き、すなわち、Z測定軸5
3の動きは、前記第2の変位検出器52により検
出されるようになつている。また、第2の変位検
出器52によるZ測定軸53の支持は、例えば、
120度等配位置に配置された3個一組のラジアル
ベアリングを複数組用いてなされ、非常に小さい
力でZ測定軸53の移動がなしうるようになつて
いる。
A second displacement detector 5 having substantially the same configuration as the first displacement detector 51 is provided on the lower surface of the slider 47.
A measuring element 54 is supported at the center of the second displacement detector 52 via a Z measuring shaft 53 so as to be movable in the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction. The probe 54 has a hemispherical tip and is removably attached to the Z measurement shaft 53 by screwing or the like, and the movement of the probe 54 in the axial direction, that is, the Z measurement shaft 5
3 is detected by the second displacement detector 52. Furthermore, the Z measurement axis 53 is supported by the second displacement detector 52, for example.
This is achieved by using a plurality of sets of three radial bearings arranged at equal positions of 120 degrees, so that the Z measurement axis 53 can be moved with a very small force.

なお、図中符号55は左右の側板31をそれぞ
れ覆うカバーである。
Note that reference numeral 55 in the figure represents a cover that covers the left and right side plates 31, respectively.

次に本実施例の使用法につき、第4図ないし第
6図をも参照して説明する。
Next, how to use this embodiment will be explained with reference to FIGS. 4 to 6.

第4図において、α方向固定手段としてのロツ
クねじ46をゆるめた状態でα方向回転角度微調
整機構45の丸ハンドル44を回転させ、被測定
物60の被測定面61上の被測定点の接線T1
Z測定軸53の中心線が垂直となるように、すな
わち測定子54の先端が被測定面61に法線方向
から当接するように、ウオーム41及びウオーム
ホイール40を介して案内軸29をα1度回転させ
る。これによりスライダ47を介してZ測定軸5
3の中心線が接線T1に垂直となると、α方向固
定手段としてのロツクねじ46を締めつけ、揺動
フレーム14に対するZ測定軸53の中心線位置
を固定する。
In FIG. 4, the round handle 44 of the α-direction rotation angle fine adjustment mechanism 45 is rotated with the lock screw 46 as the α-direction fixing means loosened, and the measurement point on the measurement surface 61 of the workpiece 60 is adjusted. The guide shaft is moved through the worm 41 and the worm wheel 40 so that the center line of the Z measuring shaft 53 is perpendicular to the tangent T1 , that is, so that the tip of the measuring stylus 54 contacts the surface to be measured 61 from the normal direction. Rotate 29 by α 1 degree. This allows the Z measurement axis 5 to be adjusted via the slider 47.
3 becomes perpendicular to the tangent line T 1 , the lock screw 46 serving as the α direction fixing means is tightened to fix the center line position of the Z measuring shaft 53 with respect to the swing frame 14 .

ついで、第5図に示されるように、β方向固定
手段28のロツクねじ25をハンドル26により
ゆるめた状態で、β方向回転角度微調整機構21
の丸ハンドル20を回転させ、被測定物60の被
測定面61における平均的な接線方向に、Z測定
軸53の中心線が垂直になるようにウオーム17
及びウオームホイール16を介して揺動フレーム
14を回転軸15を中心としてβ1度回転させ、Z
測定軸53の中心線が所定の角度になつたら、β
方向固定手段としてのロツクねじ25を締めつ
け、懸下フレーム7に対する揺動フレーム14の
位置、ひいてはZ測定軸53の中心線位置を固定
する。
Next, as shown in FIG. 5, with the lock screw 25 of the β-direction fixing means 28 loosened by the handle 26, the β-direction rotation angle fine adjustment mechanism 21 is rotated.
Rotate the round handle 20 to align the worm 17 so that the center line of the Z measurement axis 53 is perpendicular to the average tangential direction on the surface 61 of the object 60 to be measured.
Then, the swing frame 14 is rotated by β 1 degree around the rotation axis 15 via the worm wheel 16, and Z
When the center line of the measurement axis 53 reaches a predetermined angle, β
The lock screw 25 serving as a direction fixing means is tightened to fix the position of the swing frame 14 with respect to the hanging frame 7, and thus the center line position of the Z measurement axis 53.

さらに、第6図に示されるように、γ方向固定
手段12のロツクねじ10をゆるめた状態で懸下
フレーム7を鉛直線を中心として水平面内でγ方
向に回転させ、揺動フレーム14すなわち案内軸
29の中心軸を初期位置に対しγ1度傾いた測定方
向に設定し、この状態でγ方向固定手段12のロ
ツクねじ10を締めつけ、支持軸5に懸下フレー
ム7を固定する。
Furthermore, as shown in FIG. 6, with the lock screw 10 of the γ-direction fixing means 12 loosened, the hanging frame 7 is rotated in the γ-direction in the horizontal plane about the vertical line, and the swinging frame 14, that is, the guide The center axis of the shaft 29 is set in the measurement direction inclined by γ1 degree with respect to the initial position, and in this state, the lock screw 10 of the γ direction fixing means 12 is tightened to fix the suspension frame 7 to the support shaft 5.

このようにして被測定物60の被測定面61に
対し、測定子54の先端がほぼ法線方向となるよ
うに設定され、かつ、その移動方向が設定され
て、各固定手段12,28,46によりその位置
すなわちスライダ47の姿勢が保持されると、駆
動源としての正逆モータ35が所定方向に駆動さ
れ、これに伴ない回行するチエン34とクランプ
48との作用、さらには案内軸29との作用によ
りスライダ47が所定方向に移動される。このた
め、スライダ47に第2の変位検出器52を介し
てZ軸線方向移動自在に支持され、かつ、図示し
ないばねなどにより常時突出方向に付勢されてい
る測定子54は、被測定面61に接しながら被測
定面61の形状に倣つて進退され、この進退すな
わちZ軸線方向の移動量が第2の変位検出器52
により検出されて図示しない記録手段等に入力さ
れる。また、スライダ47の案内軸29の軸線方
向(X軸線方向)の動きは第1の変位検出器51
により検出されて前記記録手段に入力され、これ
らの第1、第2の変位検出器51,52から記録
手段に入力されたデータは、例えばデジタル量と
してX−Yプロツタに記録され、あるいは、デジ
タル量をアナログ量に変換してX−Yレコーダに
形状として記録される。これによりスライダ47
の移動方向と同一方向における被測定面61の形
状が測定でき、設計形状との比較等が行なえる。
In this way, the tip of the probe 54 is set to be substantially normal to the surface 61 to be measured of the object to be measured 60, and the direction of movement thereof is set, and each of the fixing means 12, 28, When the position, that is, the attitude of the slider 47 is maintained by the slider 46, the forward/reverse motor 35 as a drive source is driven in a predetermined direction, and the action of the chain 34 and the clamp 48, which rotate accordingly, as well as the guide shaft. 29, the slider 47 is moved in a predetermined direction. Therefore, the measuring stylus 54 is supported by the slider 47 via the second displacement detector 52 so as to be movable in the Z-axis direction, and is always urged in the projecting direction by a spring (not shown). The second displacement detector 52 detects the amount of movement in the Z-axis direction.
is detected and input to a recording means (not shown) or the like. Further, the movement of the guide shaft 29 of the slider 47 in the axial direction (X-axis direction) is detected by the first displacement detector 51.
The data detected and input to the recording means from the first and second displacement detectors 51 and 52 is recorded, for example, on an X-Y plotter as a digital quantity, or as a digital The quantity is converted into an analog quantity and recorded as a shape on an X-Y recorder. This causes the slider 47
The shape of the surface to be measured 61 in the same direction as the moving direction can be measured, and the shape can be compared with the designed shape.

なお、装置全体は必要に応じて支持部材3の移
動により矢印P方向に所定距離移動され、その位
置での測定が前述と同様にして行なわれる。
Note that the entire apparatus is moved a predetermined distance in the direction of arrow P by moving the support member 3 as necessary, and the measurement at that position is performed in the same manner as described above.

上述のような本実施例によれは、先端が半球状
の測定子54を用い、かつ、この測定子54の被
測定面61への接触方向をほぼ法線方向にできる
ようにしたから、計算機等の大掛りな装置による
座標変換を行なう必要がなく、かつ、被測定物6
0側の移動をも行なわず、簡単に被測定物60の
形状を測定することができ、特に自動車外装部品
等の面歪の測定に好適である。また、懸下フレー
ム7以下の部分が全体として支持軸5を中心にγ
方向に回転でき、懸下フレーム7に対して揺動フ
レーム14をβ方向に回転でき、かつ揺動フレー
ム14に対して案内軸29をα方向に回転できる
ので、案内部材としての案内軸29の軸線方向す
なわち測定方向を自由に設定することができる。
このため、自動車外装部品等の連続する被測定面
61の表面形状の測定を、案内軸29を被測定面
61に平行に設定してスライダ47を移動させる
だけで連続的にかつ容易に行うことができる。こ
の際、第1の変位検出器51によりスライダ47
の案内軸29に沿つた方向の移動量を検出でき、
第2の変位検出器52により測定子54の軸線方
向の移動量を検出できるので、被測定面61の表
面形状を各検出器51,52の検出値から直接検
出することができ、検出値を座標変換する等の処
理を行う必要がなく、被測定面61の表面形状を
容易に測定することができる。さらに、各固定手
段12,28,46をはじめ各部の機構が簡単で
あるから、安価に提供できる。また、測定子54
が取付けられるZ測定軸53は第2の変位検出器
52の作用により常時突出する方向に付勢されて
いるから、測定子54の被測定面61への接触を
確実に行なうことができる。さらに、β方向回転
角度微調整機構21及びα方向回転角度微調整機
構45等の微調整手段が設けられているから、揺
動フレーム14のβ方向の回転角度及び案内軸2
9すなわちスライダ47のα方向の回転角度を微
少かつ容易に調整できる。また、スライダ47は
スライダ移動手段39のチエン34に係脱可能な
クランプ48を介して係合されているから、クラ
ンプ48を解除した状態ではスライダ47を手動
により迅速に任意の位置に移動させることがで
き、測定作業の能率化を図ることがでる。さら
に、揺動フレーム14はその略中心部分で懸下フ
レーム7に支持されて揺動フレーム14の重量バ
ランスが良いので、懸下フレーム7に偏つた荷重
等が加わらずに懸下フレーム7の撓み等も発生せ
ず、測定精度を向上できる。
According to the present embodiment as described above, the measuring tip 54 having a hemispherical tip is used, and the direction of contact of the measuring tip 54 with the surface to be measured 61 can be made almost in the normal direction. It is not necessary to perform coordinate transformation using large-scale equipment such as
The shape of the object to be measured 60 can be easily measured without any movement on the zero side, and is particularly suitable for measuring surface distortion of automobile exterior parts and the like. In addition, the parts below the hanging frame 7 are centered around the support shaft 5 as a whole.
The swing frame 14 can be rotated in the β direction with respect to the hanging frame 7, and the guide shaft 29 can be rotated in the α direction with respect to the swing frame 14. The axial direction, that is, the measurement direction can be freely set.
Therefore, it is possible to continuously and easily measure the surface shape of a continuous surface to be measured 61 of an automobile exterior part or the like by simply setting the guide shaft 29 parallel to the surface to be measured 61 and moving the slider 47. I can do it. At this time, the slider 47 is moved by the first displacement detector 51.
The amount of movement in the direction along the guide shaft 29 can be detected,
Since the second displacement detector 52 can detect the amount of movement of the probe 54 in the axial direction, the surface shape of the surface to be measured 61 can be directly detected from the detected values of each detector 51 and 52, and the detected value can be There is no need to perform processing such as coordinate transformation, and the surface shape of the surface to be measured 61 can be easily measured. Furthermore, since the mechanism of each part including the fixing means 12, 28, 46 is simple, it can be provided at low cost. In addition, the measuring head 54
Since the Z measuring shaft 53 to which the measuring element 54 is attached is always urged in the protruding direction by the action of the second displacement detector 52, the measuring stylus 54 can be reliably brought into contact with the surface to be measured 61. Further, since fine adjustment means such as the β direction rotation angle fine adjustment mechanism 21 and the α direction rotation angle fine adjustment mechanism 45 are provided, the rotation angle of the swing frame 14 in the β direction and the guide shaft 2 can be adjusted.
9, the rotation angle of the slider 47 in the α direction can be adjusted minutely and easily. Further, since the slider 47 is engaged with the chain 34 of the slider moving means 39 via a removable clamp 48, the slider 47 can be quickly moved manually to any position when the clamp 48 is released. This allows for more efficient measurement work. Furthermore, since the swinging frame 14 is supported by the suspension frame 7 at its substantially central portion, and the weight of the swinging frame 14 is well balanced, the suspension frame 7 is not deflected without being subjected to uneven loads. etc., and the measurement accuracy can be improved.

なお、前記実施例においては、スライダ移動手
段39はモータ35とチエン34とを用いた構成
であるが、これに限らず、送りねじ軸と送りナツ
トとを用いた構成、あるいは、流体圧シリンダを
用いた構成などでもよい。また、α、β、γ方向
固定手段12,28,46は前記実施例の構成に
限らず、デイスクブレーキ方式、ベルトブレーキ
方式、電磁ブレーキ方式等他の固定手段でもよ
い。さらに、第1、第2の変位検出器51,52
もスケール49等を用いた構造に限らず、レーザ
測長器など他の変位検出器でもよい。また、前記
実施例では支持軸5の回転中心、つまり懸下フレ
ーム7の回動中心である第1の軸線を鉛直方向と
して説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、支持軸5の回転中心、つまり懸下フレ
ーム7の回動中心である第1の軸線が斜め等の他
の方向を示すものでもよい。また、前記実施例で
は、懸下フレーム7、揺動フレーム14及びスラ
イダ47のγ、β、α方向回転角度は、予め1度
設定して各固定手段12,28,46で固定して
測定するものとしたが、γ方向固定手段12並び
にβ方向及びα方向回転角度微調整機構21,4
5の丸ハンドル20,44をステツプモータ等を
用いた駆動手段とし、これらの駆動手段を被測定
面61の設計形状に基づくプログラムに従つて駆
動し、常に測定子54の先端を被測定面61に法
線方向から当接させるようにすることもできる。
In the above embodiment, the slider moving means 39 has a structure using the motor 35 and the chain 34, but is not limited to this, and may have a structure using a feed screw shaft and a feed nut, or a fluid pressure cylinder. The configuration used may also be used. Further, the α, β, and γ direction fixing means 12, 28, and 46 are not limited to the configurations of the embodiments described above, but may be other fixing means such as a disc brake type, a belt brake type, or an electromagnetic brake type. Furthermore, first and second displacement detectors 51 and 52
The structure is not limited to the structure using the scale 49 or the like, and other displacement detectors such as a laser length measuring device may be used. Further, in the embodiment described above, the first axis, which is the rotation center of the support shaft 5, that is, the rotation center of the suspension frame 7, was explained as being vertical, but the present invention is not limited to this, and the support shaft 5, that is, the first axis which is the rotation center of the hanging frame 7 may point in another direction such as diagonally. Further, in the above embodiment, the rotation angles of the hanging frame 7, the swinging frame 14, and the slider 47 in the γ, β, and α directions are set once in advance and fixed by the respective fixing means 12, 28, and 46 for measurement. However, the γ direction fixing means 12 and the β direction and α direction rotation angle fine adjustment mechanisms 21, 4
The round handles 20 and 44 of 5 are drive means using step motors, etc., and these drive means are driven according to a program based on the designed shape of the surface to be measured 61, so that the tip of the probe 54 is always aligned with the surface to be measured 61. It is also possible to make it contact from the normal direction.

上述のように本発明によれば、簡単な構成でよ
り正確な測定を行なえる形状測定機を提供できる
という効果がある。
As described above, the present invention has the effect of providing a shape measuring machine that can perform more accurate measurements with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る形状測定機の一実施例を
示す一部を切欠いた正面図、第2図は一部を切欠
いた第1図の左側面図、第3図は第1図の−
線に沿う拡大断面図、第4図は使用状態を示す右
側面図、第5図は同じく正面図、第6図は同じく
平面図である。 1……基礎部材、3……支持部材、7……懸下
フレーム、12……γ方向固定手段、14……揺
動フレーム、21……β方向回転角度微調整機
構、28……β方向固定手段、29……案内部材
としての案内軸、34……無端帯としてのチエ
ン、39……スライダ移動手段、45……α方向
回転角度微調整機構、46……α方向固定手段と
してのロツクねじ、47……スライダ、48……
クランプ、51……第1の変位検出器、52……
第2の変位検出器、54……測定子、60……被
測定物、61……被測定面。
Fig. 1 is a partially cutaway front view showing an embodiment of the shape measuring machine according to the present invention, Fig. 2 is a partially cutaway left side view of Fig. 1, and Fig. 3 is a partially cutaway left side view of Fig. 1. −
4 is a right side view showing the state of use, FIG. 5 is a front view, and FIG. 6 is a plan view. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Foundation member, 3... Supporting member, 7... Suspension frame, 12... γ direction fixing means, 14... Swinging frame, 21... β direction rotation angle fine adjustment mechanism, 28... β direction Fixing means, 29...Guide shaft as a guide member, 34...Chain as an endless band, 39...Slider moving means, 45...α direction rotation angle fine adjustment mechanism, 46...Lock as α direction fixing means Screw, 47...Slider, 48...
Clamp, 51...First displacement detector, 52...
Second displacement detector, 54... Measuring head, 60... Measured object, 61... Measured surface.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 支持部材に第1の軸線を中心として回動自在
に支持された懸下フレームと、この懸下フレーム
に前記第1の軸線と異なる方向の第2の軸線を中
心として回動自在にかつ略中心部分で支持された
揺動フレームと、この揺動フレームに設けられた
案内部材に沿つて所定方向移動自在にされるとと
もにこの移動方向を中心軸線として回動自在に揺
動フレームに支持されたスライダと、このスライ
ダの前記所定方向の移動変位を検出する第1の変
位検出器と、前記スライダに支持されるとともに
スライダの移動方向に直交する方向に変位可能に
された測定子と、この測定子の移動変位を検出す
る第2の変位検出器と、前記スライダを任意の位
置でその姿勢を保持するための固定手段とを具備
したことを特徴とする形状測定機。 2 特許請求の範囲第1項において、前記測定子
は常時突出する方向に付勢された状態でスライダ
に取付けられていることを特徴とする形状測定
機。 3 特許請求の範囲第1項または第2項におい
て、前記支持部材は懸下フレームの回動軸線に直
交する方向に移動可能とされたことを特徴とする
形状測定機。 4 特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かにおいて、前記スライダの回動量を微調整する
微調整手段が設けられていることを特徴とする形
状測定機。 5 特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれ
かにおいて、前記スライダの移動はモータ駆動さ
れる無端帯を介して行なわれるとともに、スライ
ダと無端帯とは係脱可能なクランプを介して取付
けられたことを特徴とする形状測定機。
[Scope of Claims] 1. A hanging frame rotatably supported by a support member around a first axis, and a hanging frame rotatable around a second axis in a direction different from the first axis. A swinging frame is rotatably supported at approximately the center, and the swinging frame is movable in a predetermined direction along a guide member provided on the swinging frame, and the swinging frame is rotatably pivoted about this moving direction as a central axis. a slider supported by a moving frame; a first displacement detector for detecting displacement of the slider in the predetermined direction; 1. A shape measuring machine comprising: a measuring element; a second displacement detector for detecting displacement of the measuring element; and fixing means for holding the slider in an arbitrary position. 2. The shape measuring machine according to claim 1, wherein the measuring element is attached to a slider in a state where it is always biased in a protruding direction. 3. The shape measuring machine according to claim 1 or 2, wherein the support member is movable in a direction perpendicular to the rotation axis of the hanging frame. 4. A shape measuring machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a fine adjustment means for finely adjusting the amount of rotation of the slider is provided. 5. In any one of claims 1 to 4, the slider is moved via an endless band driven by a motor, and the slider and the endless band are attached via a detachable clamp. A shape measuring machine characterized by:
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