JP2006284376A - 位置合せ装置、エアマイクロ測定装置及び測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】位置合せ装置の位置合せ体をワークに対して容易に位置合わせさせることができる位置合せ装置を提供する。また、ワークに形成された孔又は穴の位置ずれ、及び該孔又は穴の軸線の傾き、及びワークの配置位置のずれに容易に対応することができるエアマイクロ測定装置及び測定方法を提供する。
【解決手段】エアマイクロ測定装置１０は位置合せ装置１１とエアマイクロメータ１２とを備えており、該位置合せ装置１１には、装置本体１８と複数の連結部材１９と位置合せ体２０とが設けられている。位置合せ体２０には、エアマイクロメータ１２の測定用ゲージ１４が取着されている。そして、昇降装置１５の駆動に基づき、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４が下方に移動した際に、該測定用ゲージ１４の測定子３６の端縁部３６ａがワークＷの内側縁部１７に当接した場合、位置合せ体２０は、装置本体１８に対して相対移動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、位置合せ装置、該位置合せ装置とエアマイクロメータとを備えるエアマイクロ測定装置、及びエアマイクロメータを用いる測定方法に関する。

一般に、ワークに形成された断面略円形状をなす孔や穴の内径（直径）を測定するための測定装置として、例えば特許文献１に記載されるエアマイクロメータ（空気マイクロメータ）が知られている。このエアマイクロメータは、前記孔や穴の形状に対応した断面略円形状をなす測定用ゲージ（測定ヘッド）を備えており、該測定用ゲージの外周には、加圧空気を噴射するためのエアノズルが複数設けられている。そして、このエアマイクロメータを使用する場合は、測定用ゲージをワークの孔（穴）内に作業者が手作業にて挿入した後に、前記各エアノズルから前記孔（穴）の内側面に向けて加圧空気を噴射させ、その背圧を検出することにより、孔（穴）の内径を測定するようになっている。

ところで、近時では、前記孔（穴）の内径の測定の自動化が求められており、自動測定用のエアマイクロ測定装置が考案されている。このエアマイクロ測定装置（以下、「第１従来装置」と示す。）は、特許文献１のエアマイクロメータと、その測定用ゲージをワークに対して昇降移動させるための昇降装置（移動装置）とを備えており、ワークが所定の測定位置に配置された場合に、昇降装置によって測定用ゲージをワークの孔（穴）内に向けて下降させるようになっている。ところが、もし仮にワークにおいて孔（穴）が形成された位置がずれていたり、孔（穴）の軸線が測定用ゲージの下降方向に対して傾いていたり、ワークの配置位置が前記測定位置からずれていたりした場合、前記第１従来装置では、測定用ゲージをワークの孔（穴）内に挿入する際に、測定用ゲージやワークを傷つけてしまう虞があった。

そのため、前記第１従来装置にてワークの孔（穴）を測定する場合には、該孔（穴）の内周面と測定用ゲージの外周面との間のクリアランスを、手作業で測定用ゲージを孔（穴）内に挿入する場合に比して２倍程度大きくする必要があった。しかしながら、このように前記クリアランスが大きくなるように構成した場合には、前記孔（穴）の内径の測定において、その測定誤差が大きくなってしまうという可能性があった。そこで、第１従来装置の改良型として、例えば特許文献２に記載される位置合せ装置（倣い装置）をさらに備えたエアマイクロ測定装置（以下、「第２従来装置」と示す。）が提案されている。

第２従来装置の位置合せ装置（特許文献２の位置合せ装置）は、装置本体と回動体（位置合せ体）とを備えており、該装置本体及び回動体のうち何れか一方には凹状半球面が形成されると共に、他方には凸状半球面が形成されている。前記回動体には、前記エアマイクロメータの測定用ゲージが取着されている。そして、前記回動体は、その半球面と装置本体の半球面とが相対するように配置され、該装置本体の半球面に沿って回動自在とされている。そのため、前記第２従来装置は、たとえ前記ワークの孔（穴）の軸線が鉛直方向に対して傾いていた場合においても、回動体を装置本体の半球面に沿って回動させることにより、前記クリアランスを大きくすることもなく、測定用ゲージを孔（穴）内に容易に挿入できるようになっている。すなわち、第２従来装置による測定方法では、前記孔（穴）の内径を自動測定しても、手動で測定した場合と同様の測定精度が得られるようになっている。
特開平２００１−１６５６４２号公報（請求項１、図２） 特開平２００２−３５９２６３号公報（図３、図６）

ところで、前記第２従来装置では、ワークの孔（穴）の軸線が鉛直方向に対して傾いていた場合については測定用ゲージやワークを傷つけることなく、測定用ゲージをワークの孔（穴）内に挿入することができる。しかしながら、前記孔（穴）の位置が位置ずれしている場合、又はワークの配置位置が前記測定位置からずれていた場合には、手作業で測定用ゲージを孔（穴）内に挿入する場合と同様の前記クリアランスの大きさでは測定用ゲージやワークを傷つけてしまう虞があった。すなわち、第２従来装置でも、測定用ゲージやワークに傷がつくことを抑制すべく、前記クリアランスをやはり２倍程度大きくする必要がある。従って、前記第１及び第２従来装置では、測定用ゲージやワークに傷がつくのを抑制すること、及び手動の場合と同様の測定精度を得ることを両立させることが非常に困難であるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。その第１の目的は、位置合せ装置の位置合せ体をワークに対して容易に位置合わせさせることができる位置合せ装置を提供することにある。また、第２の目的は、ワークに形成された孔又は穴の位置ずれ、及び該孔又は穴の軸線の傾き、及びワークの配置位置のずれに容易に対応することができるエアマイクロ測定装置及び測定方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、装置本体と、該装置本体に連結部材を介して連結される位置合せ体とを備え、前記連結部材は、その一端部が前記装置本体に支持されると共に、その他端部が前記位置合せ体に支持され、該位置合せ体とワークとの位置合わせが行われるように、前記位置合せ体を前記装置本体に対して相対移動させる位置合せ装置であって、前記装置本体には、前記連結部材の一端部が遊挿状態で収容される収容室を、該収容室の開口部が前記位置合せ体と向き合う側となるように形成し、該収容室の開口部には、前記連結部材の一端部を抜脱不能な状態で係止する本体側係止部を設け、前記装置本体には前記連結部材の一端部が前記収容室内で前記装置本体に対して相対移動することを抑制するための移動抑制手段を設け、前記連結部材には、その一端部に前記本体側係止部に対して一方側から係合する係合部を設け、前記位置合せ体には、前記装置本体の前記収容室に対応する位置に前記連結部材の他端部を抜脱不能な状態で係止する位置合せ体側係止部を設け、前記位置合せ体を、前記連結部材の前記装置本体に対する相対移動に基づき、前記連結部材の他端部に対して相対的に傾動させるようにしたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置合せ装置において、前記連結部材の係合部は、その前記連結部材における他端部側の面と前記本体側係止部の前記連結部材における一端部側の面とが密接するように形成されており、前記移動抑制手段には、前記収容室内に流体を供給する流体供給部が設けられていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の位置合せ装置において、前記流体供給部は、前記収容室内に向けて加圧気体を噴射供給することを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の位置合せ装置において、前記収容室を大気に対して開放するための開放手段をさらに備えたことを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の位置合せ装置において、前記連結部材の他端部には、凸球面状をなす凸球面部が設けられると共に、前記位置合せ体側係止部には、前記連結部材における他端部の凸球面部に対応する形状をなす凹球面部が設けられており、該凹球面部を前記凸球面部に摺動自在な状態で係合させるようにしたことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の位置合せ装置において、前記位置合せ体と前記装置本体との間には、付勢力に基づき前記位置合せ体と前記装置本体とを離間させる付勢手段が設けられていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の位置合せ装置と、該位置合せ装置の他方に配置されたワークに形成された孔若しくは穴の内径、又はワークの外径を測定するエアマイクロメータと、前記位置合せ装置の装置本体と前記ワークとを接離方向へ相対移動させるための移動装置とを備え、前記エアマイクロメータには、前記孔若しくは穴の内径、又は前記ワークの外径を測定する場合に前記孔若しくは穴の内側面又は前記ワークの外側面に向けて加圧気体を噴射するためのノズルを有する測定用ゲージが設けられ、該測定用ゲージは、前記位置合せ装置における位置合せ体の他端側に取着されることを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のエアマイクロ測定装置において、前記測定用ゲージにおける他端側の外側縁部又は内側縁部には、面取り加工が施されていることを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載のエアマイクロ測定装置において、前記測定用ゲージは、前記位置合せ体に対して着脱自在な状態で取着されていることを要旨とする。

また、請求項１０に記載の発明は、エアマイクロメータにおける測定用ゲージのノズルからワークに形成された孔若しくは穴の内側面、又はワークの外側面に向けて加圧気体を噴射することにより、前記孔若しくは穴の内径、又は前記ワークの外径を測定する測定方法であって、前記ワークに前記測定用ゲージを接近させることにより、該測定用ゲージにおいて前記ワークに対向する側の外側縁部又は内側縁部と前記ワークとが当接した場合に、前記測定用ゲージを保持する位置合せ装置の位置合せ体を装置本体に対して移動させることにより、前記測定用ゲージとワークとの位置合わせが行われ、その後、前記測定用ゲージを前記孔若しくは穴の内側面、又はワークの外側面に沿ってさらに移動させるようにしたことを要旨とする。

本発明によれば、位置合せ装置の位置合せ体をワークに対して容易に位置合わせさせることができる。また、ワークに形成された孔又は穴の位置ずれ、及び該孔又は穴の軸線の傾き、及びワークの配置位置のずれに容易に対応することができる。

以下、本発明を、ワークに形成された断面略円形状をなす穴の内径を測定するためのエアマイクロ測定装置、及びその測定方法、並び該エアマイクロ測定装置に用いた場合に好適な位置合せ装置に具体化した一実施形態を図１〜図１１に従って説明する。なお、以下の記載において、「上下方向」とは図１における「上下方向」を示すものとする。

図１に示すように、本実施形態のエアマイクロ測定装置１０は、位置合せ装置１１と、エアマイクロメータ（「空気マイクロメータ」ともいう。）１２と、ワークＷが載置されるステージ１３とを備えており、エアマイクロメータ１２の測定用ゲージ１４は位置合せ装置１１に保持されている。また、エアマイクロ測定装置１０には、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４をステージ１３上のワークＷに対して昇降移動させるための昇降装置（移動装置）１５が設けられている。前記ワークＷには孔形状が略円形状をなす被測定穴１６が形成されると共に、該被測定穴１６の開口縁となるワークＷの内側縁部１７には斜状（いわゆる「Ｃ面」状）をなすように面取り加工が施されている。なお、ワークＷは、その被測定穴１６の底面Ｗａが平面状に形成されると共に、その軸線Ｓ１が上下方向に延びるように形成されている。

前記位置合せ装置１１は、平面視略円形状をなす装置本体１８と、該装置本体１８に吊り下げ状態で支持される複数本（本実施形態では３本）の連結部材１９と、該各連結部材１９に支持される位置合せ体２０とを備えており、各連結部材１９は長尺状をなすように形成されている。前記装置本体１８には、図２（ａ）（ｂ）に示すように、収容室２２が周方向へ所定角度（略１２０度）毎に形成されると共に、装置本体１８の下側（位置合せ体２０と向き合う側）には各収容室２２の開口部２２ａが形成されている。前記各収容室２２内には、各連結部材１９の係合部としての上端部（一端部）２１が遊挿状態で収容されている。また、各収容室２２の開口部２２ａには、連結部材１９の上端部２１を抜脱不能な状態で係止する本体側係止部２３がそれぞれ設けられている。一方、各収容室２２の内奥部（図２（ｂ）では上面部）２２ｂには、連通孔２２ｃがそれぞれ形成されている。

前記装置本体１８の上部には空気供給用ブロック２４が設けられており、該空気供給用ブロック２４内には前記連通孔２２ｃを介して各収容室２２と連通する流通路２５が形成されている。この流通路２５は、その上流端が可撓性材料からなる第１パイプ２６を介して第１空気供給装置（流体供給部）２７に繋がれており、その下流端が各収容室２２と個別対応するように３つの分岐流通路２５ａに分岐されている。そして、各分岐流通路２５ａは、各連通孔２２ｃを介して前記各収容室２２内と連通している。

そのため、第１空気供給装置２７から流体としての加圧空気（加圧気体）が供給された場合、該加圧空気は、第１パイプ２６、流通路２５及び連通孔２２ｃを介して各収容室２２内にそれぞれ噴射供給され、各連結部材１９の上端部２１を下方に向けて付勢するようになっている。すなわち、本実施形態では、第１空気供給装置２７が、前記加圧空気による付勢に基づき、各連結部材１９の上端部（係合部）２１が各収容室２２内で相対移動することを抑制する移動抑制手段として機能するようになっている。また、前記各分岐流通路２５ａからは、装置本体１８外に向けて延びる開放用流通路２５ｂが枝分れするようにそれぞれ形成されており、該開放用流通路２５ｂには、各収容室２２内を大気に対して開放するための開閉弁（開放手段）Ｂがそれぞれ設けられている。

前記各連結部材１９は、略円柱形状をなすシャフト１９ａを備えており、該シャフト１９ａは、その直径が前記本体側係止部２３の挿通孔２３ａの直径（孔径）よりも小径となるように形成されている。また、各連結部材１９には、上述したように、その上端部２１が装置本体１８の収容室２２内に収容されており、各本体側係止部２３に上方から係合するようになっている。すなわち、各連結部材１９の上端部２１には、収容室２２の内径よりも小径であって且つ本体側係止部２３の挿通孔２３ａよりも大径となるフランジ部２１ａがそれぞれ設けられている。そして、フランジ部２１ａ（上端部２１）の下面（連結部材１９の他端部側の面）２１ｂと本体側係止部２３の上面２３ｂ（連結部材１９の一端部側の面）とが密接するようになっている。そして、各連結部材１９の上端部２１は、図３（ａ）に示すように、装置本体１８に対して相対的に収容室２２内を上下方向に移動したり、図３（ｂ）に示すように、傾動したりするようになっている。

各連結部材１９の下端部（他端部）２８には、外周面２９ａが凸球面状に形成された凸球面部としての球面体（「ピロボール」ともいう。）２９が螺合状態で固定されている。また、各連結部材１９（各シャフト１９ａ）には、コイルスプリング（付勢手段）Ｃがそれぞれ外装されている。そして、各コイルスプリングＣは、前記装置本体１８と位置合せ体２０とを離間させるように、該装置本体１８と位置合せ体２０とをそれぞれ付勢するようになっている。

前記位置合せ体２０には、前記装置本体１８の各収容室２２と対応する位置に収容穴３０がそれぞれ形成されており、該各収容穴３０の開口側には、前記連結部材１９の下端部２８（球面体２９）を係止する位置合せ体側係止部３１がそれぞれ設けられている。すなわち、各位置合せ体側係止部３１は、連結部材１９に設けられた球面体２９の形状（凸球面状）に対応した凹球面状をなす当接面３１ａを有する凹球面部とされており、前記各球面体２９と摺動可能な状態で係合するようになっている。そのため、図４に示すように、位置合せ体２０に対して連結部材１９が傾動することにより、位置合せ体２０は、前記装置本体１８に対して相対移動するようになっている。また、位置合せ体２０の下側には、前記測定用ゲージ１４を着脱自在な態様で取着するための取着ユニット３２が設けられている。

次に、前記エアマイクロメータ１２について図１及び図５に従って以下説明する。
図１に示すように、本実施形態のエアマイクロメータ１２は、前記位置合せ装置１１の位置合せ体２０に取着された測定用ゲージ１４と、第２空気供給装置３３とを備えている。前記測定用ゲージ１４はゲージ本体３４を備えており、該ゲージ本体３４は、その上側に前記位置合せ体２０の取着ユニット３２との取着部位となる取着ブロック３５が設けられると共に、その下側に略円柱形状をなす測定子３６が設けられている。また、ゲージ本体３４内には、その側壁側（上流側）から測定子３６側（下流側）に向けて延びるゲージ流通路３７が形成されており、該ゲージ流通路３７は可撓性材料からなる第２パイプ３８を介して第２空気供給装置３３に繋がれている。

前記測定子３６内には、該測定子３６の軸線Ｓ２に沿って延びる測定子流通路３９が形成されており、該測定子流通路３９は前記ゲージ本体３４内のゲージ流通路３７に接続されている。前記測定子流通路３９は、その下流端（下端部）にて複数（本実施形態では４つ）の測定子分岐流通路３９ａに分岐されており、該各測定子分岐流通路３９ａは測定子３６の外側面３６ｂに形成された各ノズル４０までそれぞれ延設されている。また、測定子３６における下端側の端縁部（外側端部）３６ａには、斜状（いわゆる「Ｃ面」状）をなすように面取り加工が施されている。

そして、図５に示すように、測定子３６がワークＷの被測定穴１６内に挿入された状態で第２空気供給装置３３が駆動した場合には、該第２空気供給装置３３から供給された加圧空気が、第２パイプ３８、ゲージ流通路３７及び測定子流通路３９内を流動し、各ノズル４０を介して前記被測定穴１６の内側面１６ａに向けて噴射されるようになっている。なお、本実施形態において、各ノズル４０は、前記測定子３６の軸線Ｓ２を中心に周方向へ所定角度間隔（９０度間隔）に形成されている。

また、前記エアマイクロメータ１２には、第２パイプ３８内を流動する加圧空気の圧力（背圧）を測定するための圧力センサＳＥが設けられている。そして、エアマイクロメータ１２は、第２空気供給装置３３から各ノズル４０に向けて供給された加圧空気の圧力の微小変化を圧力センサＳＥによって検出し、該検出結果に基づき前記測定子３６の外側面３６ｂと前記ワークＷにおける被測定穴１６の内側面１６ａとの間隙幅を制御装置４１が検出するようになっている。すなわち、本実施形態のエアマイクロメータ１２は、いわゆる「背圧式のエアマイクロメータ」である。

また、本実施形態のエアマイクロ測定装置１０には、制御装置４１が設けられており、該制御装置４１は、昇降装置１５の駆動制御、第１空気供給装置２７による加圧空気の供給量調整、圧力センサＳＥからの信号検出、及び第２空気供給装置３３による加圧空気の供給量調整を行うようになっている。すなわち、制御装置４１は、昇降装置１５を昇降駆動させることにより、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４を上死点位置（退避位置）と下死点位置（測定位置）との間で昇降移動させるようになっている。また、制御装置４１は、昇降装置１５の駆動に基づき測定用ゲージ１４が前記上死点位置から下降して該測定用ゲージ１４の下端部とワークＷの上端部とがほぼ同じ高さ位置となった場合に、第１空気供給装置２７からの加圧空気の供給量を減少させる。制御装置４１は、測定用ゲージ１４が前記下死点位置から上方に移動する場合に、第１空気供給装置２７による加圧空気の供給を停止させると共に、前記各開閉弁Ｂを開き動作させるようになっている。

また、制御装置４１は、前記圧力センサＳＥからの信号に基づき、第２空気供給装置３３から各ノズル４０に向けて供給された加圧空気の圧力の微小変化を検出するようになっている。そして、制御装置４１は、前記検出結果に対応する前記間隙幅を制御装置４１内のＲＯＭ（図示略）から読み出し、前記ワークＷにおける被測定穴１６の内径を図示しない表示装置に出力させるようになっている。

次に、本実施形態のエアマイクロ測定装置１０によるワークＷにおける被測定穴１６の内径の測定方法について、測定子３６がワークＷの被測定穴１６内に挿入される過程を中心に図６〜図１１に基づき以下説明する。

さて、ワークＷがステージ１３上における所定の測定位置に載置されると、空気供給用ブロック２４の流通路２５（各開放用流通路２５ｂ）内に設けられた各開閉弁Ｂが閉じ状態となり、装置本体１８の各収容室２２が略密閉状態となる。すると、第１空気供給装置２７が駆動を開始し、該第１空気供給装置２７から加圧空気が各収容室２２内に向けて供給される。そのため、各収容室２２内では、内奥部２２ｂに形成された連通孔２２ｃを介して加圧空気が噴射され、該加圧空気によって各連結部材１９の上端部２１が下方に向けて付勢される。その結果、各連結部材１９の装置本体１８に対する相対移動が抑制されると共に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動も抑制される。すると、昇降装置１５の駆動に基づき、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４が前記上死点位置からワークＷ（下死点位置）に向けて下降する。

ここで、もし仮にステージ１３上に載置されたワークＷに形成された被測定穴１６の軸線Ｓ１が測定子３６の軸線Ｓ２に対して傾きを有していたとすると、位置合せ装置１１は次のように駆動する。すなわち、図６に示すように、測定用ゲージ１４における測定子３６の端縁部３６ａと前記ワークＷの内側縁部１７とが当接した場合（測定用ゲージ１４における測定子３６の下端部と前記ワークＷの上端部とがほぼ同一位置となった場合）、前記第１空気供給装置２７は、各収容室２２内に噴射供給する加圧空気の供給量を減らす。すると、各連結部材１９の上端部２１に対する前記加圧空気による付勢力が低下し、各連結部材１９の装置本体１８に対する相対移動が許容されると共に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動も許容される。

この状態で、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４がさらに下降すると、図７に示すように、前記測定用ゲージ１４の測定子３６が前記被測定穴１６の内側面１６ａに沿って該被測定穴１６内に円滑に挿入される。すなわち、前記各収容室２２内では、各連結部材１９の上端部２１が、装置本体１８に対して上下方向に相対移動したり、傾動したりする。すると、位置合せ装置１１の位置合せ体２０が装置本体１８に対して相対移動し、前記測定子３６の軸線Ｓ２が前記被測定穴１６の軸線Ｓ１と略平行となる。

そして、測定用ゲージ１４の測定子３６が前記被測定穴１６内の所定位置（下死点位置）まで挿入されると、前記昇降装置１５の駆動が停止する。すると、第２空気供給装置３３の駆動が開始し、測定子３６の外側面３６ｂに形成された各ノズル４０から加圧空気が前記被測定穴１６の内側面１６ａに向けて噴射される。すなわち、図８に示すように、エアマイクロメータ１２によるワークＷにおける被測定穴１６の内径の測定が開始される。そして、前記被測定穴１６の内径の測定が終了すると、第１空気供給装置２７及び第２空気供給装置３３の駆動が停止する。すると、前記各開閉弁Ｂが開き状態となり、前記各収容室２２内が装置本体１８外（大気）に対して開放される。その結果、各連結部材１９の上端部２１が各収容室２２内で装置本体１８に対して相対移動が自在となると共に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４が装置本体１８に対して相対移動が自在となる。その後、昇降装置１５の駆動に基づき、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４が上昇する。この際に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４は、ワークＷ及び測定子３６に傷をつけることなく上昇する。

また、もし仮にワークＷに形成された被測定穴１６が位置ずれしていたとすると、前記位置合せ装置１１は次のように駆動する。すなわち、図９に示すように、測定用ゲージ１４における測定子３６の端縁部３６ａと前記ワークＷの内側縁部１７とが当接した場合（測定用ゲージ１４における測定子３６の下端部と前記ワークＷの上端部とがほぼ同じ高さ位置となった場合）、前記第１空気供給装置２７は、各収容室２２内に供給する加圧空気の供給量を減らす。すると、各連結部材１９の上端部２１に対する前記加圧空気による付勢力が低下し、各連結部材１９の装置本体１８に対する相対移動が許容されると共に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動も許容される。

この状態で、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４がさらに下降すると、図１０に示すように、前記測定用ゲージ１４の測定子３６が前記被測定穴１６の内側面１６ａに沿って該被測定穴１６内に円滑に挿入される。すなわち、前記各収容室２２内では、各連結部材１９の上端部２１が、装置本体１８に対して上下方向に相対移動したり、傾動したりすることにより、位置合せ装置１１の位置合せ体２０が装置本体１８に対して相対移動し、前記測定子３６の軸線Ｓ２が、測定子３６が前記被測定穴１６内に挿入される前に比して該被測定穴１６の軸線Ｓ１に接近する。

そして、測定用ゲージ１４の測定子３６が前記被測定穴１６内の所定位置（下死点位置）まで挿入されると、前記昇降装置１５の駆動が停止し、前記被測定穴１６の内径の測定が開始される。その後、前記被測定穴１６の内径の測定が終了すると、位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４は、昇降装置１５の駆動に基づき上昇する。なお、ワークＷの配置位置が前記測定位置からずれていた場合においても、本実施形態のエアマイクロ測定装置１０（位置合せ装置１１）は、上記と同じように駆動する。

従って、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）本実施形態の位置合せ装置１１では、各連結部材１９が装置本体１８に対して上下方向に相対移動したり傾動したりすることにより、位置合せ体２０が装置本体１８に対して相対移動する。そのため、位置合せ装置１１の下方に配置されたワークＷにおける被測定穴１６の軸線Ｓ１が、測定用ゲージ１４における測定子３６の軸線Ｓ２に対して傾いていたり、位置ずれしていたりする場合においても、ワークＷに対して位置合せ体２０を容易に位置合わせすることができる。すなわち、測定子３６が前記被測定穴１６内に挿入される場合、及び測定子３６を前記被測定穴１６から離間させる場合に、該測定子３６は、前記被測定穴１６の内側面１６ａに沿って円滑に摺動する。そのため、測定子３６及びワークＷに傷がつくことを良好に抑制できる。従って、位置合せ装置１１の位置合せ体２０を該位置合せ体２０の下方に配置されたワークＷに対して容易に位置合わせさせることができる。

（２）位置合せ装置１１及び測定用ゲージ１４がワークＷに向けて下方に移動する場合に、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４は、第１空気供給装置（移動抑制手段）２７によって各連結部材１９の移動が抑制されることにより、装置本体１８に対する相対移動が抑制される。そのため、測定用ゲージ１４の測定子３６を安定した支持状態でワークＷの被測定穴１６内に容易に挿入することができる。

（３）位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動を抑制する場合には、第１空気供給装置（流体供給部）２７から加圧空気（流体）が各収容室２２内に供給される。一方、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動を許容する場合、第１空気供給装置２７からの加圧空気の供給を停止させるという非常に簡単な方法で、各連結部材１９の上端部２１に対する付勢を止めることができる。そのため、測定子３６をワークＷの被測定穴１６内から抜く際に、測定子３６は、前記被測定穴１６の内側面１６ａに沿って円滑に摺動することになる。すなわち、ワークＷ及び測定子３６に傷をつけることを抑制できる。

（４）もし仮に流体供給部が各収容室２２内にオイルなどの液状の流体を供給する構成とした場合、装置本体１８には、各収容室２２の開口部２２ａや各開放用流通路２５ｂから流出した流体を回収するための回収機構（回収トレーなど）を設ける必要がある。すなわち、位置合せ体２０の構成が複雑化してしまう。しかし、本実施形態の第１空気供給装置（流体供給部）２７からは前記各収容室２２内に加圧空気が噴射供給されるため、上述したように位置合せ装置１１の構成を複雑化しなくてもよい。すなわち、位置合せ装置１１の構成の簡略化に貢献することができる。

（５）位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動を許容する場合、開閉弁（開放手段）Ｂを開き状態とすることにより、各収容室２２内に収容される各連結部材１９における上端部２１の装置本体１８に対する相対移動の自由度が増す。そのため、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４の装置本体１８に対する相対移動を行いやすくすることができる。

（６）位置合せ体２０が装置本体１８に対して相対移動する場合、各連結部材１９の下端部（他端部）２８に設けられた球面体（凸球面部）２９が各位置合せ体側係止部３１の当接面３１ａに沿って摺動する。そのため、位置合せ体２０は、各連結部材１９の下端部２８に対して円滑に傾動することができる。

（７）各連結部材１９に外装されている各コイルスプリング（付勢手段）Ｃにより、装置本体１８及び位置合せ体２０は、互いに離間する方向にそれぞれ付勢されている。そのため、昇降装置（移動装置）１５の駆動に基づき装置本体１８、位置合せ体２０及び測定用ゲージ１４が移動する際に、位置合せ体２０が装置本体１８に対して不要に揺れることを良好に抑制できる。

（８）ワークＷの被測定穴１６が位置ずれしていたり、被測定穴１６の軸線Ｓ１が測定子３６の軸線Ｓ２に対して傾いていたり、ワークＷの配置位置が測定位置からずれたりした場合においても、該被測定穴１６内に測定子３６を容易に挿入することができる。すなわち、ワークＷに形成された被測定穴１６の位置ずれ、及び該被測定穴１６の軸線Ｓ１の傾き、及びワークＷの配置位置のずれに容易に対応することができる。

そのため、前記被測定穴１６の内側面１６ａと測定子３６の外側面３６ｂとの間のクリアランスを、測定子３６を前記被測定穴１６内に手動で挿入していた場合と同程度の間隔に設定することができる。すなわち、従来のエアマイクロ測定装置と比較して、前記被測定穴１６の内径の測定誤差を小さくすることができる。

（９）測定用ゲージ１４における測定子３６の端縁部（外側端部）３６ａには面取り加工が施されているため、該端縁部３６ａがワークＷの内側縁部１７に当接するまで測定子３６が下降した場合、該測定子３６は円滑にワークＷの被測定穴１６内に挿入される。従って、測定子３６が前記被測定穴１６内に挿入される場合に、該測定子３６及びワークＷに傷がつくことを抑制できる。

（９）測定用ゲージ１４は位置合せ体２０に対して着脱自在な状態で取着されているため、本実施形態におけるワークＷの被測定穴１６の内径とは異なる内径を有する被測定穴を測定する場合は、該被測定穴に対応する測定子３６を有する測定用ゲージ１４に取り替えることで容易に対応することができる。

なお、前記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
・前記実施形態において、エアマイクロ測定装置１０は、図１２に示すように、略円筒形状をなすワークＷにおける被測定孔５０の内径を測定してもよい。また、雌螺子加工が施された被測定穴の内径を測定してもよい。

・前記実施形態において、測定用ゲージ１４は、図１３に示すように、略円柱形状をなすワークＷの外径を測定するものであってもよい。この場合、測定用ゲージ１４には、リング状をなす測定子５１が設けられ、ワークＷの中心軸線Ｓ３と測定子５１の軸線Ｓ４とは一致する。そして、測定子５１の設けられた各ノズル４０からワークＷの外側面Ｗｂに向けて加圧空気が噴射される。また、このリング状をなす測定子５１の内側縁部５１ａには、斜面状をなすように面取り加工を施すことが望ましい。

・前記実施形態において、測定用ゲージ１４は、位置合せ体２０から着脱自在な構成でなくてもよい。
・前記実施形態において、測定用ゲージ１４における測定子３６の端縁部３６ａには、面取り加工を施さなくてもよい。

・前記実施形態において、エアマイクロメータ１２は、流量式のものであってもよいし、真空式のものであってもよいし、流速式のものであってもよい。また、位置合せ装置１１には、エアマイクロメータ１２ではなく、電気マイクロメータを設けてもよい。

・前記実施形態において、昇降装置１５は、ワークＷが配置されたステージ１３を上昇させることにより、測定用ゲージ１４の測定子３６とワークＷとを接近させるようにしてもよい。

・前記実施形態において、各連結部材１９の上下方向における中途位置にフランジ部をそれぞれ設け、該各フランジ部に各コイルスプリングＣの下端又は上端を支持させるようにしてもよい。すなわち、位置合せ体２０のみを各コイルスプリングＣによって下方に付勢するようにしてもよい。また、装置本体１８のみを各コイルスプリングＣによって上方に付勢するようにしてもよい。

・前記実施形態において、コイルスプリングＣは、各連結部材１９に外装させるのではなく、該各連結部材１９に並設されてもよい。
・前記実施形態において、コイルスプリングＣを設けなくてもよい。

・前記実施形態において、各連結部材１９の下端部２８は、球面体２９を設けずに、上端部２１に設けられたフランジ部２１ａと略同一構成のフランジ部を設けた構成であってもよい。この場合、位置合せ体には、各連結部材１９の下端部２８（フランジ部）が傾動するための収容室が形成されることが望ましい。

・前記実施形態において、開閉弁Ｂは、流通路２５のうち分岐流通路２５ａに分岐する位置よりも上流側に設けてもよい。この場合、開閉弁Ｂを収容室２２（開放用流通路２５ｂ）毎に設けなくてもよい。また、開閉弁Ｂ及び各開放用流通路２５ｂは設けなくてもよい。

・前記実施形態において、流体供給部（第１空気供給装置２７）は、各収容室２２内に任意の流体（例えばオイル）を供給するものであってもよい。ただし、この場合、各収容室２２内に供給されたオイルのうち収容室２２の開口部２２ａや開放用流通路２５ｂから流出したオイルを回収するための回収機構（回収トレーなど）を設けることが望ましい。

・前記実施形態において、各連結部材１９の上端部２１が上方に移動することを抑制する移動抑制手段は、第１空気供給装置２７でなくてもよい。すなわち、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、油圧シリンダ５２を設け、該油圧シリンダ５２の下端部５２ａと前記連結部材１９の上端部２１との間にばね（移動抑制手段）５３をさらに設ける。すると、ばね５３の付勢力に基づき、連結部材１９の上端部２１は、下方に付勢され、上方への移動が抑制される（図１４（ａ）参照）。一方、連結部材１９の上端部２１に対する下方への付勢力を弱くしたり、零にしたりしたい場合には、油圧シリンダ５２の下端部５２ａを上方に移動させることで対応することができる（図１４（ｂ）参照）。

・また、各連結部材１９の上端部２１を磁性材料にて形成し、本体側係止部２３内に電磁石を内装してもよい。この場合、各連結部材１９の上端部２１の移動を抑制したい場合には、前記電磁石に給電することにより、該電磁石と前記上端部２１との磁力に基づき、該上端部２１が移動することが抑制されることになる。

・また、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、各連結部材１９の上端部２１は、前記球面体２９と同様の球面体５４と、該球面体５４の外周形状（凸球面状）に対応した凹球面５５ａを有する係止部５５とを備えた構成であってもよい。この場合、各連結部材１９の上端部２１は、収容室２２の側壁に沿って装置本体１８に対して上下方向に相対移動（摺動）する。また、装置本体１８内には、収容室２２の図１５（ａ）における左右両側に油圧シリンダ（移動抑制手段）５６を配置して、前記連結部材１９の上端部２１の上下方向への摺動を抑制する際に、該上端部２１を各油圧シリンダ５６にて挟圧する。

・前記実施形態において、収容室２２は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、収容孔５７の上側開口部５８を閉塞部材５９にて閉塞することにより形成されたものであってもよい。

・前記実施形態において、連結部材１９は、３本以外の複数本設けられてもよい。また、連結部材１９は１本であってもよい。
・前記実施形態において、位置合せ装置１１には、図１６（ａ）（ｂ）に示すように、位置合せ体２０の装置本体１８に対する相対的な位置ずれを検出するために、装置本体１８の下面側に発光部６０を設けると共に、位置合せ体２０の上面側には、前記発光部６０と対応する位置に受光部６１を設ける。すなわち、発光部６０と受光部６１とにより、位置合せ体２０の装置本体１８に対する相対的な位置ずれを検出するための位置ずれ検出手段が構成される。そして、制御装置４１は、受光部６１による受光量が所定量（例えば、発光部６０からの発光量の９０％程度の量）以上である場合には、位置合せ体２０が装置本体１８に対してほとんど相対移動していないと判断するようになっている。一方、制御装置４１は、受光部６１による受光量が所定量未満である場合には、位置合せ体２０が装置本体１８に対して相対移動していると判断するようになっている。そして、制御装置４１は、受光部６１による受光量が所定量以上となるように、装置本体１８を移動させる（図１６（ｂ）参照）。この場合、各連結部材１９の上端部２１は、第１空気供給装置２７の駆動に基づき、上方への移動が抑制される。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記位置合せ体が前記装置本体に対して相対移動したことを検出する位置ずれ検出手段と、該位置ずれ検出手段の検出結果に基づき前記装置本体を移動させる制御手段とをさらに備えた請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の位置合せ装置。

本実施形態におけるエアマイクロ測定装置の概略側面図。 （ａ）は本実施形態における位置合せ装置の平面図、（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線矢視断面図。 （ａ）は収容室内において連結部材の上端部が装置本体に対して相対的に上方に移動した様子を示す断面図、（ｂ）は収容室内において連結部材の上端部が傾動した様子を示す断面図。 連結部材の下端部が位置合せ体側係止部の当接面に沿って摺動した様子を示す断面図。 測定用ゲージの測定子がワークの被測定穴内に挿入された様子を示す断面図。 ワークにおける被測定穴の軸線が測定子の軸線に対して傾きを有している場合において、測定子の端縁部がワークの内側縁部に当接した様子を示す断面図。 測定子が被測定穴内に挿入される様子を示す断面図。 測定子が被測定穴内に挿入されて該被測定穴の内径を測定する状態を示す断面図。 ワークにおける被測定穴の軸線と測定子の軸線とがずれている場合において、測定子の端縁部がワークの内側縁部に当接した様子を示す断面図。 測定子が被測定穴内に挿入される様子を示す断面図。 測定子が被測定穴内に挿入されて該被測定穴の内径を測定する状態を示す断面図。 円筒形状をなすワーク内に測定子が挿入された状態を示す概略斜視図。 円柱形状をなすワークの外周を測定する様子を示す断面図。 （ａ）は別例の移動抑制手段が連結部材における上端部の移動を抑制する様子を示す断面図、（ｂ）は連結部材における上端部の移動を許容した状態を示す断面図。 （ａ）は他の別例の移動抑制手段が連結部材における上端部の移動を許容した状態を示す断面図、（ｂ）は連結部材における上端部の移動を抑制する様子を示す断面図。 （ａ）は装置本体に対して位置合せ体が相対移動した状態を示す断面図、（ｂ）は位置合せ体の装置本体に対する変位量に基づき該装置本体が移動した状態を示す断面図。

符号の説明

１０…エアマイクロ測定装置、１１…位置合せ装置、１２…エアマイクロメータ、１４…測定用ゲージ、１５…昇降装置（移動装置）、１６…被測定穴、１６ａ…内側面、１８…装置本体、１９…連結部材、２０…位置合せ体、２１…上端部（一端部、係合部）、２１ｂ…下面（連結部材における他端部側の面）、２２…収容室、２２ａ…開口部、２３…本体側係止部、２３ｂ…上面（連結部材における一端部側の面）、２７…第１空気供給装置（移動抑制手段、流体供給部）、２８…下端部（他端部）、２９…球面体（凸球面部）、３１…位置合せ体側係止部（凹球面部）、３６ａ…端縁部（外側縁部）、４０…ノズル、４１…制御装置（制御手段）、５０…被測定孔、５１ａ…内側縁部、５３…ばね（移動抑制手段）、５４…球面体（一端部）、５５…係止部（一端部）、５６…油圧シリンダ（移動抑制手段）、５７…収容孔、６０…発光部（位置ずれ検出手段）、６１…受光部（位置ずれ検出手段）、Ｂ…開閉弁（開放手段）、Ｃ…コイルスプリング（付勢手段）、Ｗ…ワーク、Ｗｂ…外側面。

Claims (10)

1. 装置本体と、該装置本体に連結部材を介して連結される位置合せ体とを備え、前記連結部材は、その一端部が前記装置本体に支持されると共に、その他端部が前記位置合せ体に支持され、該位置合せ体とワークとの位置合わせが行われるように、前記位置合せ体を前記装置本体に対して相対移動させる位置合せ装置であって、
   前記装置本体には、前記連結部材の一端部が遊挿状態で収容される収容室を、該収容室の開口部が前記位置合せ体と向き合う側となるように形成し、該収容室の開口部には、前記連結部材の一端部を抜脱不能な状態で係止する本体側係止部を設け、前記装置本体には前記連結部材の一端部が前記収容室内で前記装置本体に対して相対移動することを抑制するための移動抑制手段を設け、
   前記連結部材には、その一端部に前記本体側係止部に対して一方側から係合する係合部を設け、
   前記位置合せ体には、前記装置本体の前記収容室に対応する位置に前記連結部材の他端部を抜脱不能な状態で係止する位置合せ体側係止部を設け、前記位置合せ体を、前記連結部材の前記装置本体に対する相対移動に基づき、前記連結部材の他端部に対して相対的に傾動させるようにした位置合せ装置。
2. 前記連結部材の係合部は、その前記連結部材における他端部側の面と前記本体側係止部の前記連結部材における一端部側の面とが密接するように形成されており、前記移動抑制手段には、前記収容室内に流体を供給する流体供給部が設けられている請求項１に記載の位置合せ装置。
3. 前記流体供給部は、前記収容室内に向けて加圧気体を噴射供給する請求項２に記載の位置合せ装置。
4. 前記収容室を大気に対して開放するための開放手段をさらに備えた請求項２又は請求項３に記載の位置合せ装置。
5. 前記連結部材の他端部には、凸球面状をなす凸球面部が設けられると共に、前記位置合せ体側係止部には、前記連結部材における他端部の凸球面部に対応する形状をなす凹球面部が設けられており、該凹球面部を前記凸球面部に摺動自在な状態で係合させるようにした請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の位置合せ装置。
6. 前記位置合せ体と前記装置本体との間には、付勢力に基づき前記位置合せ体と前記装置本体とを離間させる付勢手段が設けられている請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の位置合せ装置。
7. 請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の位置合せ装置と、該位置合せ装置の他方に配置されたワークに形成された孔若しくは穴の内径、又はワークの外径を測定するエアマイクロメータと、前記位置合せ装置の装置本体と前記ワークとを接離方向へ相対移動させるための移動装置とを備え、
   前記エアマイクロメータには、前記孔若しくは穴の内径、又は前記ワークの外径を測定する場合に前記孔若しくは穴の内側面又は前記ワークの外側面に向けて加圧気体を噴射するためのノズルを有する測定用ゲージが設けられ、該測定用ゲージは、前記位置合せ装置における位置合せ体の他端側に取着されるエアマイクロ測定装置。
8. 前記測定用ゲージにおける他端側の外側縁部又は内側縁部には、面取り加工が施されている請求項７に記載のエアマイクロ測定装置。
9. 前記測定用ゲージは、前記位置合せ体に対して着脱自在な状態で取着されている請求項７又は請求項８に記載のエアマイクロ測定装置。
10. エアマイクロメータにおける測定用ゲージのノズルからワークに形成された孔若しくは穴の内側面、又はワークの外側面に向けて加圧気体を噴射することにより、前記孔若しくは穴の内径、又は前記ワークの外径を測定する測定方法であって、
    前記ワークに前記測定用ゲージを接近させることにより、該測定用ゲージにおいて前記ワークに対向する側の外側縁部又は内側縁部と前記ワークとが当接した場合に、前記測定用ゲージを保持する位置合せ装置の位置合せ体を装置本体に対して移動させることにより、前記測定用ゲージとワークとの位置合わせが行われ、その後、前記測定用ゲージを前記孔若しくは穴の内側面、又はワークの外側面に沿ってさらに移動させるようにした測定方法。

Images