JP2009204463A - Wire type three-dimensional coordinate measuring machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire type three-dimensional coordinate measuring machine for measuring the flatness or the shape of a measuring object by a simple structure. <P>SOLUTION: This machine is described as follows: a horizontal arm 3 wherein a linear scale 4 is fitted on an upper part of a stand 1 is provided; a wire 8 is connected to the tip of a read head 30 to be moved horizontally on the linear scale 4; a wire guide instrument 7 comprising a rotary guide 5 through which the wire 8 pulled out from the linear scale 4 is passed and an angle guide 6 connected thereto rotatably is provided on the tip of the horizontal arm 3; a hollow encoder 33 for detecting a rotation angle of the angle guide 6 is provided on the rotary guide 5; an encoder 42 for detecting a bending angle of the wire 8 is provided on the shaft 30 for connecting rotatably the rotary guide 5 to the angle guide 6; a coordinate computing unit for operating the coordinate of a tip piece 10 is provided; and thereby the position coordinate of the tip piece 10 in contact with the measuring object 12 is operated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、簡易な構造で安価なワイヤ式三次元座標測定機に関するものである。 The present invention relates to an inexpensive wire type three-dimensional coordinate measuring machine having a simple structure.

一般に木工業や板金業、製缶業などで、製品を製造する場合、縦横の長さやや高さ、平面度などは巻き尺やノギスなどを使用して測定しているが、形状精度が要求させる製品では精度良く測定できない問題がある。このため大型の三次元座標測定機を使用すれば、精度良く測定できるが、高価で設置場所も広く必要となり、中小企業では導入が困難であった。 In general, when manufacturing products in the wood industry, sheet metal industry, can manufacturing industry, etc., the length and width, height, flatness, etc. are measured using a tape measure or vernier caliper, but shape accuracy is required. There is a problem that the product cannot measure accurately. For this reason, if a large three-dimensional coordinate measuring machine is used, it is possible to measure with high accuracy, but it is expensive and requires a wide installation place, which is difficult to introduce in small and medium-sized enterprises.

また従来の三次元座標測定機は、2個の可動枠を直交させて組み合わせ、一方の可動枠にワイヤを巻回したドラムを取付け、ここから引出されたワイヤを、他方の可動枠に通して、ワイヤの先端に先端子(移動体)を取付け、前記ドラムの回転軸と、両可動枠の回転軸に、それぞれエンコーダを取付け、ドラムの回転数と、直交する2個の可動枠の回転角度とをエンコーダで検出して、被測定物に接触させた先端子の位置座標を測定する装置(特許文献1)がある。 In addition, the conventional three-dimensional coordinate measuring machine combines two movable frames orthogonally, attaches a drum with a wire wound around one movable frame, and passes the wire drawn from this through the other movable frame. The tip of the wire (moving body) is attached to the tip of the wire, the encoder is attached to the rotating shaft of the drum and the rotating shaft of both movable frames, and the rotational angle of the drum and the rotational angle of the two movable frames orthogonal to each other Is detected by an encoder to measure the position coordinates of the tip terminal brought into contact with the object to be measured (Patent Document 1).

しかしながらこの装置では、先端子を接続したワイヤが、ドラムに巻回されているので、巻き取り位置や、重ね巻きにより、ドラムの回転数とワイヤの引出し長さが比例せず、またワイヤを他方の可動枠のリングに通して引出しているのでワイヤとの間に隙間ができ、正確な角度変化を検出することができず検出精度が悪い問題があった。
特開平5ー296757
However, in this apparatus, since the wire connected to the tip terminal is wound around the drum, the number of revolutions of the drum and the wire drawing length are not proportional to each other due to the winding position or the lap winding, and the wire is connected to the other side. Since the wire is drawn through the ring of the movable frame, a gap is formed between the wire and the wire, and an accurate angle change cannot be detected, resulting in poor detection accuracy.
JP-A-5-296757

本発明は上記問題を改善し、簡易な構造で測定精度が高く、しかも小型で安価なワイヤ式三次元座標測定機を提供するものである。 The present invention improves the above problems, and provides a wire type three-dimensional coordinate measuring machine that has a simple structure, high measurement accuracy, and is small and inexpensive.

本発明の請求項1記載のワイヤ式三次元座標測定機は、スタンドの上部に水平アームを取付け、この水平アームにリニアスケールが取付けられ、このリニアスケール上を水平に移動するリードヘッドの先端にワイヤを接続すると共に、リードヘッドの後端にバックテンション機構を接続し、水平アームの先端に、リニアスケールから引出されたワイヤが通過する回転ガイドと、これに回動自在に接続された角度ガイドとからなるワイヤガイド器を設け、前記回転ガイドに角度ガイドの回転角度を検出する回転検出器を設け、前記回転ガイドと角度ガイドとを回動自在に接続する軸に、リニアスケールから引出されたワイヤをガイドするワイヤガイドリングを取付けると共に、このワイヤガイドリングに沿って曲げられたワイヤの角度を検出するワイヤ角度検出器を設け、前記ワイヤガイド器から引出されたワイヤの先端に、被測定物の測定箇所に接触させる先端子を設けたプローブヘッドを接続し、更に前記リニアスケールで計測したワイヤの水平移動量と、前記回転検出器で検出した回転ガイドの回転量、および前記ワイヤ角度検出器で検出した角度ガイドの傾斜角度から、先端子の座標を演算する座標演算器を設けたことを特徴とするものである。 In the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1 of the present invention, a horizontal arm is attached to an upper portion of a stand, a linear scale is attached to the horizontal arm, and the tip of a read head that moves horizontally on the linear scale is attached. In addition to connecting a wire, a back tension mechanism is connected to the rear end of the read head, a rotation guide through which the wire drawn from the linear scale passes at the tip of the horizontal arm, and an angle guide connected to this freely. A wire guide device comprising: a rotation detector for detecting a rotation angle of the angle guide on the rotation guide; and a shaft that rotatably connects the rotation guide and the angle guide, drawn from a linear scale. Install the wire guide ring that guides the wire and detect the angle of the wire bent along this wire guide ring A wire angle detector is provided, a probe head provided with a tip terminal that is brought into contact with the measurement location of the object to be measured is connected to the tip of the wire drawn out from the wire guide device, and the horizontal of the wire measured with the linear scale is further provided. A coordinate calculator is provided that calculates the coordinates of the tip terminal from the amount of movement, the amount of rotation of the rotation guide detected by the rotation detector, and the angle of inclination of the angle guide detected by the wire angle detector. To do.

本発明の請求項2記載のワイヤ式三次元座標測定機は、請求項1において、プローブヘッドが、ワイヤの先端に接続されるワイヤ取付部と、先端子を支持する先端子取付部とをボールジョイントまたはユニバーサルジョイントを介して回動自在に接続されていることを特徴とするものである。 The wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 2 of the present invention is the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1, wherein the probe head has a wire mounting portion connected to the tip of the wire and a tip terminal mounting portion supporting the tip terminal. It is characterized in that it is pivotably connected via a joint or universal joint.

本発明の請求項3記載のワイヤ式三次元座標測定機は、請求項1において、回転ガイドに設けた回転検出器が、リニアスケールに対して回転軸が平行で、回転軸の中心をワイヤが挿通する中空エンコーダで形成されていることを特徴とするものである。 The wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 3 of the present invention is the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1, wherein the rotation detector provided in the rotation guide has a rotation axis parallel to the linear scale and a wire at the center of the rotation axis. It is characterized by being formed by a hollow encoder to be inserted.

本発明の請求項4記載のワイヤ式三次元座標測定機は、請求項1において、水平アームが、スタンドの上部に上下動自在に且つ回転自在に支持されていることを特徴とするものである。 The wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in claim 1, the horizontal arm is supported on the upper portion of the stand so as to be movable up and down and rotatable. .

本発明に係る請求項1記載のワイヤ式三次元座標測定機によれば、ワイヤの引出し長さをリニアスケールで精度良く測定でき、また回転ガイドに角度ガイドの回転角度を検出する回転検出器を設けると共に、回転ガイドと角度ガイドとを回動自在に接続する軸に、リニアスケールから引出されたワイヤをガイドするワイヤガイドリングを取付け、このワイヤガイドリングに沿って曲げられたワイヤの角度を検出するワイヤ角度検出器を設けたので、先端子を取付けたワイヤの回転方向と回転角度を精度良く測定することができる。 According to the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1 of the present invention, the rotation detector that can accurately measure the wire drawing length with a linear scale and detects the rotation angle of the angle guide on the rotation guide. At the same time, a wire guide ring that guides the wire drawn from the linear scale is attached to the shaft that rotatably connects the rotation guide and the angle guide, and the angle of the wire bent along this wire guide ring is detected. Since the wire angle detector is provided, the rotation direction and the rotation angle of the wire to which the tip terminal is attached can be accurately measured.

この結果、先端子を設けたプローブヘッドを手に持ってワイヤを引出しながら被測定物の測定箇所に先端子を接触させるだけの簡単な操作により精度良く三次元座標を測定して、平面度や真円度、形状寸法などを簡単に測定することができる。またリニアスケールやエンコーダなどを組み合わせた簡単な構造であるので小型で安価に製造することができる。 As a result, the three-dimensional coordinates are accurately measured by a simple operation of bringing the probe head with the tip terminal in hand and pulling the wire while bringing the tip terminal into contact with the measurement location of the object to be measured. Roundness, dimensions, etc. can be measured easily. In addition, since it has a simple structure combining a linear scale and an encoder, it can be manufactured in a small size and at a low cost.

また請求項2記載のワイヤ式三次元座標測定機によれば、プローブヘッドが、ワイヤの先端に接続されるワイヤ取付部と、先端子を支持する先端子取付部とをボールジョイントまたはユニバーサルジョイントを介して回動自在に接続されているので、ワイヤの直線性を保持して、直線の延長線上に先端子の中心が位置して正確な座標位置を検出することができる。 According to the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 2, the probe head includes a ball joint or a universal joint, and a wire attachment portion connected to the tip of the wire and a tip terminal attachment portion that supports the tip terminal. Therefore, the linearity of the wire can be maintained, and the center of the tip terminal can be located on the extended line of the straight line so that an accurate coordinate position can be detected.

また請求項3記載のワイヤ式三次元座標測定機によれば、回転ガイドに設けた回転検出器が、リニアスケールに対して回転軸が平行で、回転軸の中心をワイヤが挿通する中空エンコーダで形成されているので、角度ガイドから引出されたワイヤの回転角度を精度良く測定できると共に、回転検出器の構造を簡素化することができる。 According to the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 3, the rotation detector provided in the rotation guide is a hollow encoder in which the rotation axis is parallel to the linear scale and the wire is inserted through the center of the rotation axis. Since it is formed, the rotation angle of the wire drawn from the angle guide can be accurately measured, and the structure of the rotation detector can be simplified.

また請求項4記載のワイヤ式三次元座標測定機によれば、水平アームが、スタンドの上部に上下動自在に且つ回転自在に支持されているので、被測定物の形状に合わせて広い範囲に亘って位置座標を測定することができる。 Further, according to the wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 4, since the horizontal arm is supported on the upper part of the stand so as to be movable up and down and rotatable, it can be widened in accordance with the shape of the object to be measured. The position coordinates can be measured over the entire area.

以下本発明の実施の一形態を図1ないし図6を参照して詳細に説明する。図1はワイヤ式三次元座標測定機を示すもので、スタンド1の上部にボールスプライン2が垂直に立設され、ここに水平アーム3を取付け、この水平アーム3にリニアスケール4が取付けられている。水平アーム3の先端は、回転ガイド5と、これに回動自在に接続された角度ガイド6とからなるワイヤガイド器7が取付けられている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a wire type three-dimensional coordinate measuring machine. A ball spline 2 is set up vertically on a top of a stand 1, a horizontal arm 3 is attached thereto, and a linear scale 4 is attached to the horizontal arm 3. Yes. The tip of the horizontal arm 3 is attached with a wire guide device 7 including a rotation guide 5 and an angle guide 6 rotatably connected thereto.

このワイヤガイド器7から引出されたワイヤ8の先端に、プローブヘッド9が接続され、このプローブヘッド9は先端に先端子10が設けられている。なお図において12は被測定物、13は被測定物12を載置するターンテーブル、14は制御装置、15は座標演算器を備えたパソコン、16はリモコン送信機で、測定時に測定点の入力や計算方法などを予め決められたボタンを押すことで、制御ボックス14に搭載された受信機に、電波により情報を送信するものである。 A probe head 9 is connected to the tip of the wire 8 drawn out from the wire guide device 7, and the probe head 9 is provided with a tip terminal 10 at the tip. In the figure, 12 is an object to be measured, 13 is a turntable on which the object to be measured 12 is placed, 14 is a control device, 15 is a personal computer equipped with a coordinate calculator, 16 is a remote control transmitter, and inputs measurement points at the time of measurement. The information is transmitted to the receiver mounted on the control box 14 by radio waves by pressing a button having a predetermined calculation method or the like.

前記スタンド1の上部には、ボールスプライン2が取付けられ、更にこのボールスプライン2にスプライン外筒19が上下動且つ回転自在に取付けられ、ロックレバー20でその高さ位置を固定できるようになっている。このスプライン外筒19には前記水平アーム3が接続され、水平アーム3が上下動するようになっている。 A ball spline 2 is attached to the upper portion of the stand 1, and a spline outer cylinder 19 is attached to the ball spline 2 so as to be movable up and down and rotatable, and the height of the spline can be fixed with a lock lever 20. Yes. The spline outer cylinder 19 is connected to the horizontal arm 3 so that the horizontal arm 3 moves up and down.

またボールスプライン2の上部には、上部ブラケット21が、下部には下部ブラケット22が水平方向に回動自在に取付けられている。この上部ブラケット21と下部ブラケット22には、前記ボールスプライン2と平行に、垂直ガイドシャフト23が接続され、この垂直ガイドシャフト23の中間は前記スプライン外筒19を貫通して、ボールスプライン2を中心として、上部ブラケット21と下部ブラケット22、スプライン外筒19、垂直ガイドシャフト23および水平アーム3が一体に回転するようになっている。 An upper bracket 21 is attached to the upper part of the ball spline 2 and a lower bracket 22 is attached to the lower part so as to be rotatable in the horizontal direction. A vertical guide shaft 23 is connected to the upper bracket 21 and the lower bracket 22 in parallel with the ball spline 2, and the middle of the vertical guide shaft 23 passes through the spline outer cylinder 19 to center the ball spline 2. The upper bracket 21 and the lower bracket 22, the spline outer cylinder 19, the vertical guide shaft 23, and the horizontal arm 3 rotate together.

また図2に示すようにスプライン外筒19の上部は、上部ブラケット21に設けた定荷重バランスばね25に接続され、水平アーム3の上下動時にバランスを取って水平を保持するようにサポートしている。また上部ブラケット21から上方に突出したボールスプライン2の上部外周には、突片26が設けられ、これに近接して上部ブラケット21に水平アーム3の回転角度を検出する回転検出器28が取付けられている。 Further, as shown in FIG. 2, the upper portion of the spline outer cylinder 19 is connected to a constant load balance spring 25 provided on the upper bracket 21 and supports the horizontal arm 3 so that it is balanced and kept horizontal when the horizontal arm 3 moves up and down. Yes. Further, a projecting piece 26 is provided on the upper outer periphery of the ball spline 2 protruding upward from the upper bracket 21, and a rotation detector 28 for detecting the rotation angle of the horizontal arm 3 is attached to the upper bracket 21 in the vicinity thereof. ing.

前記水平アーム3は図1に示すように中空の角状に形成され、この内側中空部にリニアスケール4が平行に取付けられている。リニアスケール4には、リードヘッド30がその長手方向に沿って可動自在に取付けられ、リニアスケール4上に精密に刻み込まれたピッチを磁気方式や光学方式などで読み取って、その位置を計測するようになっている。またリードヘッド30の先端にはワイヤ8が接続され、リードヘッド30の後端には定荷重ばね31が接続され、リードヘッド30に常時バックテンションを加えるようになっている。 The horizontal arm 3 is formed in a hollow square shape as shown in FIG. 1, and a linear scale 4 is attached in parallel to the inner hollow portion. A read head 30 is movably attached to the linear scale 4 along the longitudinal direction thereof, and the pitch precisely engraved on the linear scale 4 is read by a magnetic method or an optical method, and the position is measured. It has become. A wire 8 is connected to the tip of the read head 30 and a constant load spring 31 is connected to the rear end of the read head 30 so that back tension is always applied to the read head 30.

また前記ワイヤガイド器7は、図3〜5に示すように水平アーム3の先端に接続され、リニアスケール4から引出されたワイヤ8の方向を変える作用をなすもので、回転ガイド5と、これに回動自在に接続された角度ガイド6とから構成されている。回転ガイド5は図 に示すように、水平アーム3の先端に円筒体32が固定され、この水平アーム3側に、リニアスケール4から引出されたワイヤ8が通過する中空エンコーダ33が組込まれている。この円筒体32の外周にベアリング34を介して回転体35が設けられ、中空エンコーダ33の軸はこの回転体35側に固定され、水平アーム3に対して、回転体35が回転したとき回転検出器となる中空エンコーダ33によりその回転角度を検出する構造になっている。 The wire guide 7 is connected to the tip of the horizontal arm 3 as shown in FIGS. 3 to 5 and changes the direction of the wire 8 drawn from the linear scale 4. It is comprised from the angle guide 6 connected to the rotation freely. As shown in the figure, the rotary guide 5 has a cylindrical body 32 fixed to the tip of the horizontal arm 3, and a hollow encoder 33 through which the wire 8 drawn from the linear scale 4 passes is incorporated on the horizontal arm 3 side. . A rotating body 35 is provided on the outer periphery of the cylindrical body 32 via a bearing 34, and the shaft of the hollow encoder 33 is fixed to the rotating body 35, and rotation detection is performed when the rotating body 35 rotates with respect to the horizontal arm 3. The rotation angle is detected by a hollow encoder 33 serving as a container.

また回転体35の中間には、2個のガイドローラ37が対向して設けられ、この間をワイヤ8が通過して、ワイヤ8の左右の動きを規制している。また回転体35の先端側に軸38が取付けられ、ここに回転体35の先端側を挟むように枠状の角度ガイド6が回動自在に接続されている。 In addition, two guide rollers 37 are provided opposite to each other in the middle of the rotating body 35, and the wire 8 passes between them to restrict the left and right movement of the wire 8. Further, a shaft 38 is attached to the distal end side of the rotating body 35, and a frame-shaped angle guide 6 is rotatably connected to the distal end side of the rotating body 35 so as to sandwich the shaft 38.

この回転ガイド5と角度ガイド6を連結する軸38には、図4に示すようにワイヤガイドリング40がベアリングを介して回転自在に取付けられ、これに摺接して2個のベアリングを併設した押えガイドローラ41が取付けられ、この間にワイヤ8を挟み込んで、図5に示すように角度ガイド6を傾斜させた時にワイヤガイドリング40に沿ってワイヤ8が曲げられるようになっている。また角度ガイド6には図3に示すように、前記軸38の端部にワイヤガイドリング40に沿って曲げられたワイヤ8の角度を検出するワイヤ角度検出器となるエンコーダ42が取付けられている。 As shown in FIG. 4, a wire guide ring 40 is rotatably mounted on a shaft 38 that connects the rotation guide 5 and the angle guide 6 through a bearing, and a presser that is slidably contacted with the shaft and that is provided with two bearings. A guide roller 41 is attached, and the wire 8 is sandwiched between them, and when the angle guide 6 is inclined as shown in FIG. 5, the wire 8 is bent along the wire guide ring 40. As shown in FIG. 3, the angle guide 6 has an encoder 42 attached to the end of the shaft 38 as a wire angle detector for detecting the angle of the wire 8 bent along the wire guide ring 40. .

またワイヤガイドリング40の前方の角度ガイド6には2個のガイドローラ37が対向して設けられ、この間でワイヤ8を挟んで左右のズレを規制すると共に、角度ガイド6の先端には、前記のガイドローラ37と直交して2個のガイドローラ37が対向して設けられ、ワイヤ8の上下のズレを規制するようになっている。 The angle guide 6 in front of the wire guide ring 40 is provided with two guide rollers 37 facing each other. The right and left deviations are regulated with the wire 8 interposed therebetween, and the tip of the angle guide 6 has Two guide rollers 37 are provided so as to face each other perpendicular to the guide roller 37 and regulate the vertical displacement of the wire 8.

またワイヤガイド器7の角度ガイド6から引出されたワイヤ8の先端にはプローブヘッド9が取付けられている。このプローブヘッド9はワイヤ8の先端に接続されたワイヤ取付部43と、針状の先端子10を支持する先端子取付部44とをボールジョイントまたはユニバーサルジョイントで構成された自在継手45を介して接続されている。この自在継手45に把持部46が接続され、測定時に把持部46を手で持って、先端の先端子10を被測定物12の表面に接触させた時に、ワイヤ8の直線性を保持して、直線の延長線上に先端子10の中心が位置するようになっている。 A probe head 9 is attached to the tip of the wire 8 drawn out from the angle guide 6 of the wire guide device 7. The probe head 9 includes a wire attachment portion 43 connected to the tip of the wire 8 and a tip terminal attachment portion 44 that supports the needle-like tip terminal 10 via a universal joint 45 constituted by a ball joint or a universal joint. It is connected. A gripping portion 46 is connected to the universal joint 45, and the linearity of the wire 8 is maintained when the tip end terminal 10 is brought into contact with the surface of the object 12 to be measured by holding the gripping portion 46 by hand during measurement. The center of the tip terminal 10 is positioned on the straight extension line.

また図1に示すパソコン15の座標演算器は、リニアスケール4で計測したワイヤ8の水平移動量と、回転検出器となる中空エンコーダ33で検出した回転ガイド5の回転量、および前記ワイヤ角度検出器となるエンコーダ42で検出した角度ガイド6の傾斜角度から、先端子10の座標を演算するようになっている。なお48は基準点で、例えばボールスプライン2の下部ブラケット22の端部に設けられ、測定前にプローブヘッド9を手で持って先端子10をこの基準点48に接触させてリモコン送信機16でセットすることにより、現在の水平アーム3の位置関係を把握したり、リードヘッド30や中空エンコーダ33、エンコーダ42、回転検出器28の初期位置を定義するものである。 Further, the coordinate calculator of the personal computer 15 shown in FIG. 1 detects the horizontal movement amount of the wire 8 measured by the linear scale 4, the rotation amount of the rotation guide 5 detected by the hollow encoder 33 serving as a rotation detector, and the wire angle detection. The coordinates of the tip terminal 10 are calculated from the inclination angle of the angle guide 6 detected by the encoder 42 serving as a container. Reference numeral 48 denotes a reference point, which is provided at the end of the lower bracket 22 of the ball spline 2, for example. The probe terminal 9 is held by hand before measurement and the tip terminal 10 is brought into contact with the reference point 48 before the measurement. By setting, the current positional relationship of the horizontal arm 3 is grasped, and initial positions of the read head 30, the hollow encoder 33, the encoder 42, and the rotation detector 28 are defined.

上記構成のワイヤ式三次元座標測定機で、被測定物12の平面度を測定する場合、図1に示すように先ずターンテーブル13の上に被測定物12を載せる。次にスプライン外筒19のロックレバー20を解除して、ボールスプライン2に沿ってスプライン外筒19を被測定物12に合わせて上下動させ、水平アーム3を測定し易い高さに調整してロックレバー20をロックする。次に水平アーム3を、ボールスプライン2を中心として水平方向に回転させ、測定し易い角度に調整する。この時、図2に示すように上部ブラケット21から上方に突出したボールスプライン2の上部外周には、突片26が設けられ、これに近接して上部ブラケット21に水平アーム3の回転角度を検出する回転検出器28が取付けられているので、その回転角度を回転検出器28で検出し、その検出値を制御装置14に送る。 When the flatness of the object 12 to be measured is measured with the wire type three-dimensional coordinate measuring machine having the above configuration, the object 12 to be measured is first placed on the turntable 13 as shown in FIG. Next, the lock lever 20 of the spline outer cylinder 19 is released, the spline outer cylinder 19 is moved up and down along the ball spline 2 according to the object 12 to be measured, and the horizontal arm 3 is adjusted to a height that allows easy measurement. Lock the lock lever 20. Next, the horizontal arm 3 is rotated in the horizontal direction around the ball spline 2 and adjusted to an angle that is easy to measure. At this time, as shown in FIG. 2, a projecting piece 26 is provided on the outer periphery of the upper part of the ball spline 2 protruding upward from the upper bracket 21, and the rotation angle of the horizontal arm 3 is detected by the upper bracket 21 in the vicinity thereof. Therefore, the rotation angle is detected by the rotation detector 28 and the detected value is sent to the control device 14.

この後、プローブヘッド9を手で持って先端子10を基準点48までワイヤ8を伸ばして接触させ、ここでリモコン送信機16のスイッチをオンする。この過程でワイヤ8がリニアスケール4から引出されてくると共に、回転ガイド5の回転体35が回転し、更に軸38を中心として角度ガイド6が前後に傾斜して、リニアスケール4に取付けたリードヘッド30がその長手方向に沿って移動し、その位置を計測する。 Thereafter, holding the probe head 9 by hand, the tip terminal 10 is brought into contact with the wire 8 extending to the reference point 48, and the switch of the remote control transmitter 16 is turned on here. In this process, the wire 8 is pulled out from the linear scale 4, the rotating body 35 of the rotation guide 5 rotates, and the angle guide 6 tilts back and forth around the shaft 38, and the lead attached to the linear scale 4. The head 30 moves along its longitudinal direction and measures its position.

またリニアスケール4から引出されたワイヤ8は回転ガイド5の中空エンコーダ33の軸を通過し、更に軸38に取付けた角度ガイド6が回転体35と共に回転し、更に前後に傾斜すると、ワイヤガイドリング40に沿ってワイヤ8が曲げられる。この時、角度ガイド6と共に回転体35が回転した回転角度を、回転ガイド5の中空エンコーダ33で検出して、この信号を制御装置14に送る。また軸38に取付けた角度ガイド6が前後に傾斜すると、この傾斜角度をエンコーダ42で検出してこの信号を制御装置14に送る。 The wire 8 drawn from the linear scale 4 passes through the shaft of the hollow encoder 33 of the rotation guide 5, and when the angle guide 6 attached to the shaft 38 rotates with the rotating body 35 and further tilts forward and backward, the wire guide ring The wire 8 is bent along 40. At this time, the rotation angle obtained by rotating the rotating body 35 together with the angle guide 6 is detected by the hollow encoder 33 of the rotation guide 5, and this signal is sent to the control device 14. When the angle guide 6 attached to the shaft 38 is tilted back and forth, the tilt angle is detected by the encoder 42 and this signal is sent to the control device 14.

このようにして先端子10が基準点48に接触した状態での、リニアスケール4で計測したワイヤ8の水平移動量と、回転検出器となる中空エンコーダ33で検出した回転ガイド5の回転量、および前記ワイヤ角度検出器となるエンコーダ42で検出した角度ガイド6の傾斜角度の検出データーを制御装置14からパソコン15の座標演算器に送って、ここで現在の水平アーム3の位置関係を把握し、リードヘッド30や中空エンコーダ33、エンコーダ42、回転検出器28の初期位置を基準点座標として登録する。 The horizontal movement amount of the wire 8 measured by the linear scale 4 in the state where the leading terminal 10 is in contact with the reference point 48 in this way, and the rotation amount of the rotation guide 5 detected by the hollow encoder 33 serving as a rotation detector, Then, the detection data of the inclination angle of the angle guide 6 detected by the encoder 42 serving as the wire angle detector is sent from the control device 14 to the coordinate calculator of the personal computer 15, where the current positional relationship of the horizontal arm 3 is grasped. The initial positions of the read head 30, the hollow encoder 33, the encoder 42, and the rotation detector 28 are registered as reference point coordinates.

この後、図1および図6に示すようにプローブヘッド9の把持部46を手に持って、先端子10を被測定物12の上面のA点に接触させて、リモコン送信機16のスイッチをオンするとA点の位置座標が検出される。次に先端子10を被測定物12の上面のB点に接触させて、リモコン送信機16のスイッチをオンするとB点の位置座標が検出される。最後に先端子10を被測定物12の上面のC点に接触させて、リモコン送信機16のスイッチをオンするとC点の位置座標が検出される。これらのA〜C点の位置座標と、基準点座標からパソコン15の座標演算器で、A、B、C点間の距離や平面度を測定することができる。 Thereafter, as shown in FIG. 1 and FIG. 6, holding the grip portion 46 of the probe head 9 with the hand, the tip terminal 10 is brought into contact with the point A on the upper surface of the object 12 to be measured, and the switch of the remote control transmitter 16 is turned When turned on, the position coordinates of point A are detected. Next, when the front terminal 10 is brought into contact with the point B on the upper surface of the object to be measured 12 and the switch of the remote control transmitter 16 is turned on, the position coordinates of the point B are detected. Finally, when the front terminal 10 is brought into contact with the point C on the upper surface of the object to be measured 12 and the switch of the remote control transmitter 16 is turned on, the position coordinates of the point C are detected. From the position coordinates of these points A to C and the reference point coordinates, the distance and flatness between the points A, B and C can be measured by the coordinate calculator of the personal computer 15.

なおワイヤガイド器7では図4に示すように、リニアスケール4から引出されたワイヤ8が、円筒体32の内側に対向して設けられた2個のガイドローラ37の間で左右の動きが規制され、次にワイヤガイドリング40とこれに摺接して2個のベアリングを併設した押えガイドローラ41との間でワイヤ8の上下左右の動きが規制され、この後、角度ガイド6の内側に対向して設けられた2個のガイドローラ37の間で左右の動きが規制され、更にこれと直交して角度ガイド6の先端に設けられたガイドローラ37で、上下の動きが規制されてワイヤ8が中心軸からずれないようにしていると共に、定荷重ばね31でバックテンションが加えられているので、ワイヤ8の軸芯のずれを防止することができる。 As shown in FIG. 4, in the wire guide device 7, the movement of the wire 8 drawn from the linear scale 4 is restricted between two guide rollers 37 provided facing the inside of the cylindrical body 32. Next, the vertical and horizontal movements of the wire 8 are regulated between the wire guide ring 40 and the presser guide roller 41 slidably in contact therewith and provided with two bearings. The left and right movements are restricted between the two guide rollers 37 provided, and the vertical movement is restricted by the guide rollers 37 provided at the tip of the angle guide 6 orthogonal to the guide rollers 37 so that the wire 8 Since the back tension is applied by the constant load spring 31, the axial center of the wire 8 can be prevented from being displaced.

またプローブヘッド9はワイヤ8の先端に接続されたワイヤ取付部43と、先端子10を支持する先端子取付部43とをボールジョイントまたはユニバーサルジョイントで構成された自在継手45を介して接続されていので、ワイヤ8の直線性を保持して、直線の延長線上に先端子10の中心が位置するようになっているので、正確な座標位置を検出することができる。 The probe head 9 is connected to a wire attachment portion 43 connected to the tip of the wire 8 and a tip terminal attachment portion 43 that supports the tip terminal 10 via a universal joint 45 formed of a ball joint or a universal joint. Therefore, the linearity of the wire 8 is maintained, and the center of the tip terminal 10 is positioned on the straight extension line, so that an accurate coordinate position can be detected.

図7はバケツ状の被測定物12を測定する場合で、プローブヘッド9の把持部46を手に持って、先端子10を被測定物12の内周上部のA、B、Cの3点と、内側底面のD点をそれぞれ測定することにより、バケツ状の被測定物12の上部内径と深さを測定することができる。 FIG. 7 shows a case in which a bucket-shaped object 12 is measured, holding the holding portion 46 of the probe head 9 and holding the tip 10 at three points A, B, and C on the inner periphery of the object 12 to be measured. And by measuring each D point on the inner bottom surface, the upper inner diameter and depth of the bucket-shaped object 12 can be measured.

なお上記説明では、先端子10を針状のものを用いた場合について示したが図8に示すように球状のものでも良い。先端子10の形状は、被測定物12や測定目的にあった先端子10を選択して用い、測定点は例えば針状の先端子ならば針の先端にあり、球状ならば球の中心となるように補正値を変える。 In the above description, the tip terminal 10 is shown as having a needle shape, but it may be spherical as shown in FIG. The shape of the tip 10 is selected from the object 12 to be measured and the tip 10 suitable for the purpose of measurement. For example, if the tip is a needle-like tip, the tip is at the tip of the needle. Change the correction value so that

またターンテーブル13にエンコーダなどの回転検出器を設け、この回転角度も検出することにより、被測定物12が円柱や円筒体の場合の芯ずれを測定することもできる。また被測定物12が大きく測定点にプローブヘッド9が届かない場合にもターンテーブル13を回転させることにより、広い範囲に亘って測定することができる。またボールスプライン2に沿って縦方向にリニアスケールを設け、水平アーム3の高さを検出することにより被測定物12の縦方向に沿った形状を測定することができる。また被測定物12がT形状の場合、水平アーム3を下げて、プローブヘッド9を上方に引上げて測定することにより水平部の底面も測定することができる。 Further, by providing a rotation detector such as an encoder on the turntable 13 and detecting the rotation angle, it is possible to measure misalignment when the object 12 to be measured is a cylinder or a cylindrical body. Further, even when the object to be measured 12 is large and the probe head 9 does not reach the measurement point, the measurement can be performed over a wide range by rotating the turntable 13. In addition, by providing a linear scale in the vertical direction along the ball spline 2 and detecting the height of the horizontal arm 3, the shape of the device under test 12 along the vertical direction can be measured. When the DUT 12 is T-shaped, the horizontal arm 3 is lowered and the probe head 9 is pulled upward to measure the bottom of the horizontal portion.

本発明の実施の一形態によるワイヤ式三次元座標測定機の正面図である。It is a front view of the wire type three-dimensional coordinate measuring machine by one Embodiment of this invention. 図1の水平アームを昇降させるボールスプライン部分の断面図である。It is sectional drawing of the ball spline part which raises / lowers the horizontal arm of FIG. 図1のワイヤガイド器を拡大して示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view which expands and shows the wire guide device of FIG. 図2のワイヤガイド器を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the wire guide device of FIG. 図2のワイヤガイド器の角度ガイドを傾斜させて状態を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a state in which an angle guide of the wire guide device of FIG. 2 is inclined. 被測定物の測定点を示す平面図である。It is a top view which shows the measurement point of a to-be-measured object. バケツ状被測定物の測定点を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the measuring point of a bucket-shaped to-be-measured object. 本発明の他の実施の形態による球状の先端子を取付けたプローブヘッドの正面図である。It is a front view of the probe head which attached the spherical tip terminal by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 スタンド
2 ボールスプライン
3 水平アーム
4 リニアスケール
5 回転ガイド
6 角度ガイド
7 ワイヤガイド器
8 ワイヤ
9 プローブヘッド
10 先端子
12 被測定物
13 ターンテーブル
14 制御装置
15 座標演算器を備えたパソコン
16 リモコン送信機
19 スプライン外筒
20 ロックレバー
21 上部ブラケット
22 下部ブラケット
23 垂直ガイドシャフト
25 定荷重バランスばね
26 突片
28 回転検出器
30 リードヘッド
31 定荷重ばね
32 円筒体
33 中空エンコーダ
35 回転体
37 ガイドローラ
38 軸
40 ワイヤガイドリング
41 押えガイドローラ
42 エンコーダ
43 ワイヤ取付部
44 先端子取付部
45 自在継手
46 把持部
48 基準点
1 stand
2 Ball spline
3 Horizontal arm
4 Linear scale
5 Rotation guide
6 Angle guide
7 Wire guide
8 wires
9 Probe head
10 terminal
12 DUT
13 Turntable
14 Control device
15 PC with coordinate calculator
16 Remote control transmitter
19 Spline outer cylinder
20 Lock lever
21 Upper bracket
22 Lower bracket
23 Vertical guide shaft
25 Constant load balance spring
26 Projection
28 Rotation detector
30 readhead
31 Constant load spring
32 Cylindrical body
33 Hollow encoder
35 Rotating body
37 Guide roller
38 axes
40 Wire guide ring
41 Presser guide roller
42 Encoder
43 Wire attachment
44 Tip terminal mounting
45 Universal Joint
46 Gripping part
48 Reference point

Claims (4)

スタンドの上部に水平アームを取付け、この水平アームにリニアスケールが取付けられ、このリニアスケール上を水平に移動するリードヘッドの先端にワイヤを接続すると共に、リードヘッドの後端にバックテンション機構を接続し、水平アームの先端に、リニアスケールから引出されたワイヤが通過する回転ガイドと、これに回動自在に接続された角度ガイドとからなるワイヤガイド器を設け、前記回転ガイドに角度ガイドのワイヤ軸中心回りの回転角度を検出する回転検出器を設け、前記回転ガイドと角度ガイドとを回動自在に接続する軸に、リニアスケールから引出されたワイヤをガイドするワイヤガイドリングを取付けると共に、このワイヤガイドリングに沿って曲げられたワイヤの角度を検出するワイヤ角度検出器を設け、前記ワイヤガイド器から引出されたワイヤの先端に、被測定物の測定箇所に接触させる先端子を設けたプローブヘッドを接続し、更に前記リニアスケールで計測したワイヤの水平移動量と、前記回転検出器で検出した回転ガイドの回転量、および前記ワイヤ角度検出器で検出した角度ガイドの傾斜角度から、先端子の座標を演算する座標演算器を設けたことを特徴とするワイヤ式三次元座標測定機。   A horizontal arm is attached to the top of the stand, and a linear scale is attached to the horizontal arm. A wire is connected to the tip of the read head that moves horizontally on the linear scale, and a back tension mechanism is connected to the rear end of the read head. And a wire guide device including a rotation guide through which a wire drawn from the linear scale passes and an angle guide rotatably connected to the wire is provided at the tip of the horizontal arm, and the angle guide wire is provided on the rotation guide. A rotation detector that detects the rotation angle around the axis center is provided, and a wire guide ring that guides the wire drawn from the linear scale is attached to the shaft that rotatably connects the rotation guide and the angle guide. A wire angle detector for detecting an angle of the wire bent along the wire guide ring; Connected to the tip of the wire drawn out from the guide device is a probe head provided with a tip terminal that comes into contact with the measurement location of the object to be measured, and further, the amount of horizontal movement of the wire measured with the linear scale and the rotation detector A wire type three-dimensional coordinate measuring machine comprising a coordinate calculator for calculating the coordinates of the tip terminal from the detected rotation amount of the rotation guide and the inclination angle of the angle guide detected by the wire angle detector. プローブヘッドが、ワイヤの先端に接続されるワイヤ取付部と、先端子を支持する先端子取付部とをボールジョイントまたはユニバーサルジョイントを介して回動自在に接続されていることを特徴とする請求項1記載のワイヤ式三次元座標測定機。   The probe head is characterized in that a wire attachment portion connected to the tip of a wire and a tip terminal attachment portion that supports the tip terminal are rotatably connected via a ball joint or a universal joint. The wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to 1. 回転ガイドに設けた回転検出器が、リニアスケールに対して回転軸が平行で、回転軸の中心をワイヤが挿通する中空エンコーダで形成されていることを特徴とする請求項1記載のワイヤ式三次元座標測定機。   The wire type tertiary according to claim 1, wherein the rotation detector provided in the rotation guide is formed of a hollow encoder having a rotation axis parallel to the linear scale and having a wire inserted through the center of the rotation axis. Original coordinate measuring machine. 水平アームが、スタンドの上部に上下動自在に且つ回転自在に支持されていることを特徴とする請求項1記載のワイヤ式三次元座標測定機。   The wire type three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1, wherein the horizontal arm is supported on the upper part of the stand so as to be movable up and down and rotatable.
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