JP2023067797A - 三次元測定装置用点検ゲージ、三次元測定装置の点検方法及び三次元測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点検ゲージを用いた三次元測定装置の点検の精度を向上させる。【解決手段】この三次元測定装置用点検ゲージ５０は、三次元測定装置１のプローブ２５の先端が接触する複数の測定対象物Ｔ１－Ｔ６と、前記複数の測定対象物を支持するフレーム部材５１と、を備え、前記複数の測定対象物Ｔ１－Ｔ６は、三角柱の各頂点に相当する位置に配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、三次元測定装置用点検ゲージ、三次元測定装置の点検方法及び三次元測定装置に関する。

従来、三次元測定装置の運動精度を点検する際に使用される点検ゲージとして、三角錐の頂点に対応する位置に設けられた球体を三角錐の辺に対応する位置に設けられた棒状部材で接続したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

独国特許出願公開第１９７２０８８３号明細書

従来の点検ゲージを用いて三次元測定装置を点検する際には、点検ゲージが有する三角錐の頂点に配置された球体に三次元測定装置のプローブを当接させることにより、球体間の距離が測定される。三次元測定装置としては、例えば、プローブを鉛直下方に向けた姿勢や、水平方向に向けた姿勢で被測定物を測定するものがある。従来の構成では、このように異なるプローブの姿勢で測定を行う三次元測定装置の運動誤差を指標とした点検を、１つの三次元測定装置用の点検ゲージで、高精度に行うことができないという問題があった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、点検ゲージを用いた三次元測定装置の点検の精度を向上させることを目的とする。

本発明の一形態の三次元測定装置用点検ゲージは、三次元測定装置のプローブの先端が接触する複数の測定対象物と、前記複数の測定対象物を支持するフレーム部材と、を備え、前記複数の測定対象物は、三角柱の各頂点に相当する位置に配置されている。

前記フレーム部材は、前記三角柱の一方の底面を形成する三角形の各頂点に第１の前記測定対象物、第２の前記測定対象物、及び第３の前記測定対象物が位置するとともに、前記三角柱の他方の底面を形成する三角形の各頂点に第４の前記測定対象物、第５の前記測定対象物、及び第６の前記測定対象物がそれぞれ前記第１の測定対象物、前記第２の測定対象物、及び前記第３の測定対象物に対応して位置するように、前記複数の測定対象物を支持し、かつ、ワークが置かれる前記三次元測定装置の載置面に対して垂直方向に前記プローブが延在する向きで、前記三次元測定装置のプローブユニットが上方から各測定対象物に近づくことができるように、各測定対象物の上方の領域に空間を形成するとともに、前記プローブが前記垂直方向に交差する方向に延在する向きで、前記プローブが前記三角柱の内部空間の側から各測定対象物に近づくことを可能にするために、前記第１の測定対象物から前記第４の測定対象物にかけての領域、前記第２の測定対象物から前記第５の測定対象物にかけての領域、及び、前記第３の測定対象物から前記第６の測定対象物にかけての領域に、前記プローブユニットが移動する前記空間を形成するように、前記複数の測定対象物を支持してもよい。

前記フレーム部材は、前記三角柱の前記一方の底面に対応する位置に位置する第１のフレームと、前記三角柱の前記他方の底面に対応する位置に位置する第２のフレームと、前記第１のフレームと前記第２のフレームとを連結する連結部材と、を有し、前記第１のフレームが、前記第１の測定対象物、前記第２の測定対象物、及び前記第３の測定対象物を支持し、前記第２のフレームが、前記第４の測定対象物、前記第５の測定対象物、及び前記第６の測定対象物を支持してもよい。

前記連結部材は、前記第１のフレームの前記第１の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第４の測定対象物の支持部付近とを連結する第１の連結部材と、前記第１のフレームの前記第２の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第５の測定対象物の支持部付近とを連結する第２の連結部材と、前記第１のフレームの前記第３の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第６の測定対象物の支持部付近とを連結する第３の連結部材と、を有してもよい。

前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは、水平方向に延在し、両端部で前記測定対象物を支持するベース部と、前記ベース部から上方に向かって延在し、その頂部で前記測定対象物を支持する立上がり部と、を有し、単一の部材で構成されてもよい。

前記立上がり部は、一対の斜辺部を有する二等辺三角形型に形成されていてもよい。

前記斜辺部は、前記三次元測定装置用点検ゲージの上方に面する斜面を有し、前記斜面は、平坦面であってもよい。

各測定対象物が、正三角柱の頂点に対応する位置に位置し、前記複数の測定対象物は互いに等間隔に配置されていてもよい。

前記フレーム部材は、三次元測定装置用点検ゲージが前記三次元測定装置の載置面に載置されたときに三次元測定装置用点検ゲージを支持する３つの支持部を有してもよい。

前記フレーム部材は、前記三角柱の前記一方の底面に対応する位置に位置する第１のフレーム部分と、前記三角柱の前記他方の底面に対応する位置に位置する第２のフレーム部分と、前記第１のフレーム部分と前記第２のフレーム部分とを接続する連結部材部分と、が一体的に形成された部材であってもよい。

本発明の三次元測定装置の点検方法は、三次元測定装置のプローブの先端が接触する複数の測定対象物と、前記複数の測定対象物を支持するフレーム部材とを備え、前記複数の測定対象物は、三角柱の各頂点に相当する位置に配置されている三次元測定装置用点検ゲージを前記三次元測定装置の載置面に載置するステップと、プロセッサが、前記三次元測定装置に、前記三次元測定装置用点検ゲージの複数の測定対象物の間の距離である被測定距離を測定させるステップと、プロセッサが、前記被測定距離が所定の適正範囲に含まれているか否かに基づいて、前記三次元測定装置の異常の有無を判定するステップと、を有する。

プロセッサが点検モードの設定を受け付けるステップをさらに有し、第１の点検モードの設定を受け付けた場合、前記被測定距離を測定させるステップにおいて、プロセッサが、前記三次元測定装置のプローブを一定の向きで前記複数の測定対象物に接触させることにより前記被測定距離を測定し、前記第１の点検モードと異なる第２の点検モードの設定を受け付けた場合、前記被測定距離を測定するステップにおいて、プロセッサが、前記三次元測定装置のプローブを複数の向きで前記複数の測定対象物に接触させることにより被測定距離を測定してもよい。

本発明の三次元測定装置は、テーブルと、向きが可変に設けられたプローブと、前記プローブを移動させる移動機構と、前記テーブルに設けられており、上記記載の三次元測定装置用点検ゲージの載置位置を示す位置表示部と、前記載置位置に載置された前記三次元測定装置用点検ゲージの複数の測定対象物の間の距離である被測定距離を測定するように前記プローブの向き及び前記移動機構の動作を制御する制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、第１の点検モードか第２の点検モードかを選択するための設定操作に基づいて、前記三次元測定装置のプローブを一定の姿勢で前記複数の測定対象物に接触させ、被測定距離を測定する第１のモードの点検動作、又は、前記三次元測定装置のプローブを複数の姿勢で前記複数の測定対象物に接触させ、被測定距離を測定する第２のモードの点検動作のいずれかを行う。

本発明によれば、点検ゲージを用いた三次元測定装置の点検の精度を向上させるという効果を奏する。

三次元測定装置の斜視図である。 プローブの周辺の構成を示す斜視図である。 制御ユニットのブロック図である。 点検ゲージの外観を示す斜視図である。 球体を説明するための図である。 点検ゲージの正面図である。 点検ゲージの左側面図である。 点検ゲージの平面図である。 点検ゲージの形状とプローブが移動する空間との関係を説明するための図である。 点検ゲージの形状とプローブが移動する空間との関係を説明するための図である。 点検ゲージの形状とプローブが移動する空間との関係を説明するための図である。 点検ゲージの形状とプローブが移動する空間との関係を説明するための図である。 点検ゲージを用いた三次元測定装置の点検方法のフローチャートである。 三次元測定装置用点検ゲージの一変形例を示す図である。

本発明の一形態の三次元測定装置及び三次元測定装置用点検ゲージについて図面を参照しながら説明する。図１は、三次元測定装置１の斜視図である。図２は、プローブ２５の周辺の構成を示す斜視図である。以下では、図面に描かれた対象物の向きに合わせて「上」、「下」、「右」、「左」のような方向を示す用語が使用されるが、これらの用語は本発明を限定する意図で使用されるものではない。

（三次元測定装置）
三次元測定装置１は、テーブル２と、移動機構１０と、プローブユニット２０と、制御ユニット３０とを備えている。

三次元測定装置１は、プローブユニット２０が有するプローブ２５の先端を被測定物に接触させ、被測定物の形状を測定する装置である。三次元測定装置１の点検の際、三次元測定装置用の点検ゲージ５０（以下、「点検ゲージ５０」という。）が使用される。点検ゲージ５０の詳細については、図４等を参照して後述する。

テーブル２は、被測定物であるワークが載せられるテーブルであり、水平な載置面を有している。テーブル２の載置面には、点検ゲージ５０の載置位置を示す位置表示部が設けられている。

移動機構１０は、コラム１１、サポータ１２、ビーム１３、Ｙ軸方向駆動部１４、及びスライダ１５を有する。

移動機構１０は、制御ユニット３０からの制御信号に応じて各部を動作させる。移動機構１０は、具体的には、スライダ１５に保持されているプローブユニット２０を移動させることで、プローブ２５を、テーブル２上の空間内においてＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の任意の方向に移動させる。

コラム１１及びサポータ１２は、テーブル２からＺ軸方向上向きに延びるように設けられた支持部材である。ビーム１３は、コラム１１とサポータ１２との間に水平方向（図１のＸ軸方向）に掛け渡されている。ビーム１３は、Ｘ軸方向にスライダ１５を移動させためのガイド（不図示）を有している。

Ｙ軸方向駆動部１４は、制御ユニット３０からの制御信号に応じて動作し、コラム１１、サポータ１２及びビーム１３を一体的にＹ軸方向に移動させる。スライダ１５は、ビーム１３に支持された部材であり、その下端部にプローブユニット２０が設けられている。

プローブユニット２０は、Ｚ軸スピンドル２３、向き変更機構２４、及びプローブ２５を有する。

Ｚ軸スピンドル２３は、Ｚ軸方向に移動するように構成されている。Ｚ軸スピンドル２３は、プローブ２５をＺ軸方向に沿って移動させる。向き変更機構２４は、図２に示すように、プローブ２５の向きを変更するための機構である。向き変更機構２４は、制御ユニット３０からの制御信号に応じてプローブ２５を所定の向きに移動させる。

向き変更機構２４は、プローブ２５を、例えば（Ａ）仰角９０°、（Ｂ）仰角４５°及び（Ｃ）仰角０°の向きに移動させる。仰角９０°はＺ軸方向に直交する方向である。仰角４５°はＺ軸方向に対して４５°傾斜する方向である。仰角０°はＺ軸方向と平行な方向である。向き変更機構２４は、プローブ２５を、例えばＺ軸を中心とした所定の方位角の向きに移動させる。所定の方位角として、例えば０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、及び３１５°が設定され、向き変更機構２４がプローブ２５を各方位角に向けるように構成されている。本実施形態では、一例として図２のようにＹ軸のマイナス方向の向きが方位角０°である。

（制御ユニット）
図３は、制御ユニット３０のブロック図である。制御ユニット３０は、三次元測定装置１の各部の動作を制御するためのユニットである。制御ユニット３０は、インターフェース部３１、記憶部３２、及び制御部３３を有している。

インターフェース部３１は、プローブ２５によって測定されたデータを取得したり、測定結果を外部の表示部（不図示）に出力したり、操作者からの所定の操作入力を受け取ったりするためのインターフェースである。インターフェース部３１は、例えば、操作者が、三次元測定装置１の点検モードを選択するための設定操作を受け取る。

記憶部３２は、各種のデータを記憶する記憶媒体であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びハードディスク等を有する。記憶部３２は、三次元測定装置１を動作させるための各種の動作プログラムを記憶している。記憶部３２は、第１の点検モードと第２の点検モードに関する情報を記憶している。

「第１の点検モード」は、三次元測定装置１の簡易点検のためのモードであり、この点検は、例えば仰角０°のプローブ２５の向きで実施される。記憶部３２は、第１の点検モードに関する情報として、プローブ２５を点検ゲージ５０の複数の球体Ｔ１～Ｔ６（詳細後述）に対して、どのような順序及び経路で移動させるかを示すデータを記憶している。

簡易点検では、三次元測定装置１は、プローブ２５を仰角０°の向き（Ｚ軸方向下向き）で移動させ、点検ゲージ５０の球体Ｔにプローブ２５の先端を接触させて測定を行う。三次元測定装置１は、具体的には球体Ｔの代表点（例えば球体Ｔの中心座標）を測定する。簡易点検は、下記する詳細点検よりも短時間で実施可能であるので、日常的な点検として利用される。

「第２の点検モード」は、三次元測定装置１の詳細点検のためのモードであり、この点検は、プローブ２５を幾つかの向きに変更して実施され、三次元測定装置１の運動誤差精度が測定される。例えば、スケール誤差、直角度、ローリング、ピッチング及びヨーイングに関する運動誤差が測定される。記憶部３２は、第２の点検モードに関する情報として、プローブ２５を点検ゲージ５０の球体Ｔ１～Ｔ６に対して、どのようなプローブ２５の姿勢で、かつ、どのような順序及び経路で移動させるかを示すデータを記憶している。

詳細点検では、例えば、プローブ２５を所定の向きで６つの球体Ｔ１～Ｔ６を測定し、その後、プローブ２５を別の向きに変更し、その状態で再び６つの球体Ｔ１～Ｔ６を測定する。このように、詳細点検では、プローブ２５を複数の向きに変更し、球体Ｔの測定が行われる。プローブ２５の向きの数は、少なすぎると精度の良い点検が実施できず、多すぎると点検に長時間が必要となる。プローブ２５の向きの設定数は自由に設定可能ではあるが、例えば、仰角０°、仰角４５°及び仰角９０°の３つのうち全ての向きを含み、かつ、仰角４５°及び仰角９０°に関してはそれぞれ２つ以上の方位角となるような向きを含むように設定されてもよい。

制御部３３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であるプロセッサである。制御部３３は、記憶部３２に記憶されている動作プログラムを実行することにより、動作制御部３３１、測定データ処理部３３２、及び表示処理部３３３として機能する。

動作制御部３３１は、三次元測定装置１の各部を動作させ、テーブル２上に載置された被測定物を測定する通常の測定モードを三次元測定装置１に行わせる機能を有する。動作制御部３３１は、記憶部３２に記憶された第１の点検モードに関する情報に基づき、簡易的な点検のため第１の点検モードでの点検動作を三次元測定装置１に行わせる。動作制御部３３１は、記憶部３２に記憶された第２の点検モードに関する情報に基づき、詳細な点検のため第２の点検モードでの点検動作を三次元測定装置１に行わせる。

測定データ処理部３３２は、プローブ２５によって測定されたデータを処理して被測定物の座標情報及び距離情報を生成する機能を有する。測定データ処理部３３２は、例えば、複数の球体Ｔの間の距離である被測定距離が所定の適正範囲に含まれているか否かを判定する。

第１の点検モード（簡易点検）での測定の結果、被測定距離が所定の適正範囲に含まれていない場合、動作制御部３３１は、例えば、第２の点検モード（詳細点検）に自動的に移行するように三次元測定装置１の各部の動作を制御してもよい。

表示処理部３３３は、例えば、操作者が所定の入力を行うためのユーザインターフェースを不図示の表示部に表示させる。また、表示処理部３３３は、例えば、計測結果に関する情報を表示部に表示させる。表示処理部３３３は、具体的には、点検時に、「第１の点検モード（簡易点検）」と「第２の点検モード（詳細点検）」とのいずれかを操作者に選択させるためのユーザインターフェースを提供する。表示処理部３３３は、例えば、測定結果である被測定距離が所定の適正範囲に含まれていない場合に、その旨を表示部に表示させる。

上述のように構成された三次元測定装置１は、被測定物の測定については、従来公知の方式で測定動作を実施する。一方、三次元測定装置１は、点検の際、本実施形態の点検ゲージ５０を使用し、操作者から入力された「第１の点検モード（簡易点検）」又は「第２の点検モード（詳細点検）」の指示にしたがって、いずれかの点検モードの点検動作を実施する。

（三次元測定装置用点検ゲージ）
続いて、本発明の一実施形態の三次元測定装置用の点検ゲージ５０について説明する。図４は、点検ゲージ５０の外観を示す斜視図である。図５は、球体Ｔを説明するための図である。図６は、点検ゲージ５０の正面図である。図７は、点検ゲージ５０の左側面図である。図８は、点検ゲージ５０の平面図である。

点検ゲージ５０は、測定対象物Ｔ１－Ｔ６である複数の球体Ｔ１～Ｔ６（単に「球体Ｔ」ともいう）と、フレーム部材５１とを備えている。本実施形態では、複数の球体Ｔ１～Ｔ６がフレーム部材５１の下面の側に側面の１つが面するような三角柱（図４に描かれているような状態の三角柱）の各頂点に配置されている。フレーム部材５１は、球体Ｔを支持する部材である。点検ゲージ５０は、三次元測定装置１の点検の際に三次元測定装置１のテーブル２に配置されて使用される器具である。この点検ゲージ５０は、プローブ２５を一定の方向に向けた状態で球体Ｔの測定が行われる簡易点検と、プローブ２５を複数の方向に変更して球体Ｔの測定が行われる詳細点検とのいずれにも使用できる。

複数の球体Ｔは、図５に示すように、三次元測定装置１のプローブ２５の先端が当接する被測定部材である。三次元測定装置１は、プローブ２５がＺ軸方向下向きとなる向き（載置面に対して垂直方向にプローブ２５が延在する向き）で球体Ｔを測定する動作（図中の（ｉ））と、プローブ２５がＺ軸方向に対して傾斜した向きで球体Ｔを測定する動作（図中の（ｉｉ））とを行う。各球体Ｔは、例えば同一材料で同形状に形成されている。なお、以下では球体Ｔを例示するが、測定対象物は必ずしも球体に限定されず、代表点が計測可能な立体形状であればどのような形状でもよい。

球体Ｔは、フレーム部材５１に直接的に支持されていてもよいが、本実施形態では、支持部材４１を介してフレーム部材５１に支持されている。支持部材４１は、点検ゲージ５０がテーブル２に置かれた状態で、一例として、Ｚ軸方向上向きに延在する棒状部材である。支持部材４１は、この例では、球体Ｔの直径よりも細く形成された軸部４１ａを有し、この軸部４１ａで球体Ｔの下端部を支持している。

球体Ｔは、当該球体Ｔの中心を通る水平面Ｈよりも上方の領域と、下方の領域とを含む、球体の表面領域Ｃ１が他の部材に接しないような態様で、支持部材４１によって支持されている。領域Ｃ１は、この例では、球体Ｔのうち軸部４１ａによって支持されている部分以外の領域である。球体Ｔが上記のように支持部材４１に支持されていることにより、プローブ２５の先端が領域Ｃ１の全体に当接することができる。

複数の球体Ｔとして、図４に示すように、フレーム部材５１は、第１の球体Ｔ１、第２の球体Ｔ２、第３の球体Ｔ３、第４の球体Ｔ４、第５の球体Ｔ５、及び、第６の球体Ｔ６を支持している。フレーム部材５１が６つの球体Ｔ１～Ｔ６を有していることにより、三次元測定装置１は、三次元測定装置１の点検時に、運動誤差精度を推定するための多数のパラメータを測定することができる。

第１の球体Ｔ１、第２の球体Ｔ２、及び第３の球体Ｔ３は、三角柱１００（図４では三角柱が横に倒されたような状態で三角柱１００が描かれている）の一方の底面を形成する三角形１００ａの各頂点に対応する（相当する）位置に位置している。第４の球体Ｔ４、第５の球体Ｔ５、及び第６の球体Ｔ６は、球体Ｔ１～Ｔ３に対応して、三角柱１００の他方の底部を形成する三角形１００ｂの各頂点に対応する位置に位置している。具体的には、この例では、球体Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ６が同一の高さに設けられ、かつ、球体Ｔ２、Ｔ５が他の球体よりも所定の距離だけ上方に離れた位置で同一の高さに設けられている。三角形１００ａ及び三角形１００ｂに対応する三角柱１００の底面は、この例では、載置面に垂直な面である。

三角柱１００は、例えば三角形１００ａ、１００ｂの各辺の長さが等しい正三角柱であってもよい。三角柱１００は、具体的には、三角形１００ａ、１００ｂの各辺の長さが等しく、かつ、三角柱の高さ（図中のＹ軸方向の長さ）も三角形１００ａ、１００ｂの各辺の長さに等しい形状であってもよい。このような構成の場合、複数の球体Ｔは互いに等間隔となる。

（フレーム部材の詳細な構造）
フレーム部材５１は、図４に示すように、第１のフレーム５３－１と、第２のフレーム５３－２と、連結部材５６－１～５６－３とを有している。なお、図４の例ではフレーム部材５１が複数の部材で構成されているが、フレーム部材５１は、例えば、第１のフレーム５３－１に対応する第１のフレーム部分と、第２のフレーム５３－２に対応する第２のフレーム部分と、それらを接続する部分である連結部材部分とが一体的に形成された単一部材であってもよい。限定されるものではないが、このような部材の場合、例えば三次元プリンタで部材が形成されてもよい。

第１のフレーム５３－１は、三角柱１００の一方の底面である三角形１００ａに対応する位置に位置している。第２のフレーム５３－２は、三角柱１００の他方の底面である三角形１００ｂに対応する位置に位置している。第１のフレーム５３－１と第２のフレーム５３－２は、例えば金属材料で形成された単一の部材であり、実質的に同一の形状を有している。以下では、第１のフレーム５３－１について主に説明し、第２のフレーム５３－２についての重複する説明は省略する。

第１のフレーム５３－１は、図７に示すように、ベース部５４と、立上がり部５５とを有している。第１のフレーム５３－１は、例えば、Ｚ軸方向の中心軸ＣＬを挟んで左右対称の形状の有する。

ベース部５４は、一例として、水平方向に真っ直ぐに延びる、断面形状が矩形の棒状の部分である。ベース部５４は、例えば、両端部に球体Ｔを支持する支持部を有している。ベース部５４の下面は一例として平坦面である。ベース部５４は、具体的には、一方の端部の上面で第１の球体Ｔ１を支持し、他方の端部の上面で第３の球体Ｔ３を支持する。

立上がり部５５は、ベース部５４からＺ軸方向上方に向かって延在している。立上がり部５５は、図７に示すように、中心軸ＣＬを挟んで左右対称の一対の斜辺部５５ａ、５５ａを有し、二等辺三角形型を形成するような形状を有している。立上がり部５５は、その頂部で測定対象物である球体Ｔ２を支持する。

斜辺部５５ａは、図８に示すように、斜面５５ａ’を有する。斜面５５ａ’は三次元測定装置用点検ゲージ５０の上方に面する平坦面である。斜面５５ａ’が、このように平坦面に形成されている場合、三次元測定装置１のプローブ２５が、何らかの原因で、点検ゲージ５０に向かってＺ軸方向下方に勢いよく移動し、斜面５５ａ’にぶつかったとしても、プローブ２５が損傷しにくいという利点がある。球体Ｔ１から立上がり部５５の斜辺部５５ａの下端部までの距離ｄ５０は、一例で、球体Ｔ１と球体Ｔ３の中心間距離の１０％の長さよりも長く、より具体的には１５％の長さよりも長い。

第１の連結部材５６－１、第２の連結部材５６－２、及び第３の連結部材５６－３（単に連結部材５６ともいう）は、いずれも例えば金属材料で形成され、一例として同一の形状を有している。連結部材５６は、第１のフレーム５３－１と第２のフレーム５３－２とを連結するための部材である。連結部材５６は、一例として、Ｙ軸方向に真っ直ぐに延びる棒状の部材である。連結部材５６の下面は例えば平坦面であり、連結部材５６の下面はベース部５４の下面と同一面に位置していてもよいし、又は、ベース部５４の下面よりも上方に位置していてもよい。

第１の連結部材５６－１は、第１のフレーム５３－１の第１の球体Ｔ１の支持部付近と、第２のフレーム５３－２の第４の球体Ｔ４の支持部付近とを連結する。第２の連結部材５６－２は、第１のフレーム５３－１の第２の球体Ｔ２の支持部付近と、第２のフレーム５３－２の第５の球体Ｔ５の支持部付近とを連結する。第３の連結部材５６－３は、第１のフレーム５３－１の第３の球体Ｔ３の支持部付近と、第２のフレーム５３－２の第６の球体Ｔ６の支持部付近とを連結する。このような構成によれば、一対のフレーム５３－１、５３－２が、球体Ｔを支持する支持部付近において３本の連結部材５６によって連結されるので、フレーム部材５１は位置精度よく各球体Ｔを支持できる。なお、「支持部付近」とは、例えばある長尺な部材の両端部にそれぞれ１つの球体が支持されている場合であれば、その部材の長さ方向の中央部ではなく各端部の付近のことをいう。具体的には、「支持部付近」には、球体の支持部から、一例として、球体どうしの間の距離の２０％の長さ分だけ離れた領域も含まれる。

（点検ゲージ５０の形状とプローブ２５が移動する空間との関係について）
図９及び図１０は、点検ゲージ５０の形状とプローブユニット２０が移動する空間との関係を説明するための図である（簡易点検）。図１１及び図１２は、同じく、点検ゲージ５０の形状とプローブ２５が移動する空間との関係を説明するための図である（詳細点検）。

点検ゲージ５０が上述のような形状に形成されていることにより、点検ゲージ５０は、図９及び図１０に示すように、各球体Ｔの上方の領域に第１の空間ＳＰ１を形成する（図面では球体Ｔ１、Ｔ４の上方の空間のみが示されている）。

第１の空間ＳＰ１は、プローブ２５が仰角０°の方向を向いた状態のプローブユニット２０が球体Ｔに近づくことを可能にするための空間であり、第１の空間ＳＰ１には、フレーム部材５１を構成する部材が存在していない。このような第１の空間ＳＰ１が各球体Ｔの上方に形成されていることで、三次元測定装置１は、点検ゲージ５０を利用して簡易検査を行うことができる。

第１の空間ＳＰ１の詳細な形状に関し、第１の空間ＳＰ１は、Ｘ軸方向の長さ（図９参照）が、例えば、プローブユニット２０のＸ軸方向最大外形よりも長い。

第１の空間ＳＰ１は、Ｙ軸方向の長さ（図１０参照）が、第１の球体Ｔ１から第４の球体Ｔ４までの距離（一例で、第１の球体Ｔ１と第４の球体Ｔ４との間の最も離れた距離）より長く形成されている。第１の空間ＳＰ１がこのように、第１の球体Ｔ１から第４の球体Ｔ４にかけての領域に形成されていることで、プローブユニット２０は、例えば第１の球体Ｔ１を計測した後、そのまま第１の空間ＳＰ１内をＹ軸方向に移動し、第４の球体Ｔ４を計測することができる。

なお、第１の球体Ｔ１及び第４の球体Ｔ４に対応する第１の空間ＳＰ１について例示したが、第２の球体Ｔ２から第５の球体Ｔ５にかけての領域、及び、第３の球体Ｔ３から第６の球体Ｔ６にかけての領域についても、上記と同様の第１の空間ＳＰ１が形成されている。

続いて、図１１及び図１２に示すように、点検ゲージ５０は、各球体Ｔの上方の領域に第２の空間ＳＰ２を形成する（図面では球体Ｔ１、Ｔ４の上方の空間のみが示されている）。

第２の空間ＳＰ２は、プローブ２５が一例として仰角４５°又は９０°の方向を向いた状態のプローブユニット２０が、上方又は側方から球体Ｔ等に近づくことを可能にするための空間である。第２の空間ＳＰ２には、フレーム部材５１を構成する部材が存在していない。

第２の空間ＳＰ２は、図１１に示すように、プローブユニット２０が三角柱１００の内部空間の側から球体Ｔ１に対して近づくことができるような形状に形成されている。具体的には、この例では、第１のフレーム５３－１の立上がり部５５のＸ軸方向の幅が三角柱１００の三角形１００ａの幅よりやや狭くなるように、立上がり部５５が形成されている。これにより、球体Ｔ１の真上の領域だけではなく、三角柱１００の内部の領域内にも第２の空間ＳＰ２が形成される。その結果、プローブユニット２０が三角柱１００の内部空間の側から球体Ｔ１に対してＸ軸方向に移動し、プローブ２５の先端を球体Ｔ１に接触させることが可能となる。

第２の空間ＳＰ２は、より具体的には、Ｘ軸方向の長さ（第２の空間ＳＰ２の三角柱１００側の面と球体Ｔ１との間の長さ「ｄ１」）が、例えば、プローブユニット２０のＸ軸方向の最大外形よりも長い。第２の空間ＳＰ２がこのように構成されていることで、プローブユニット２０が三角柱１００の内部空間の側から球体Ｔ１に向かってＸ軸方向に移動することができる。

第２の空間ＳＰ２は、Ｙ軸方向の長さ（図１２参照）が、第１の空間ＳＰ１と同様、第１の球体Ｔ１から第４の球体Ｔ４までの距離より長く形成されている。第２の空間ＳＰ２がこのように、第１の球体Ｔ１から第４の球体Ｔ４にかけての領域に形成されていることで、プローブユニット２０は、プローブ２５が仰角４５°又は９０°の状態で例えば第１の球体Ｔ１を計測した後、そのまま第２の空間ＳＰ２内をＹ軸方向に移動し、第４の球体Ｔ４を計測することができる。

第１の球体Ｔ１及び第４の球体Ｔ４に対応する第２の空間ＳＰ２について例示したが、第２の球体Ｔ２から第５の球体Ｔ５にかけての領域、及び、第３の球体Ｔ３から第６の球体Ｔ６にかけての領域についても、上記と同様の第２の空間ＳＰ２が形成されている。

（三次元測定装置１の点検方法）
図１３は、点検ゲージ５０を用いた三次元測定装置１の点検方法のフローチャートである。以下、三次元測定装置１における点検動作の一例について説明する。

まず、ステップＳ１において、三次元測定装置１を点検する操作者は、点検ゲージ５０をテーブル２上の所定の位置に載置する。操作者は、具体的には、テーブル２に形成された位置表示部を基準として点検ゲージ５０をテーブル２上の所定の位置に載置する。点検ゲージ５０は、三次元測定装置１のテーブル２に、例えば点検ゲージ５０の連結部材５６の延在方向が三次元測定装置１の座標系のＹ軸方向となるような向きで配置される。

点検ゲージ５０は、基本的にはテーブル２上のどの位置に載置されてもよい。第２の点検モードでプローブ２５の向きが変更された状態で測定が行われるため、一例として、点検ゲージ５０は、三次元測定装置１の座標系の中心に載置されることが好ましい。また、三次元測定装置１のユーザとしては、三次元測定装置１の測定空間の端部領域にワークを配置して測定を行うことが多いユーザも想定される。そのような場合、当該ユーザが、通常ワークを載置する位置に点検ゲージ５０を置き、点検を行うようにしてもよい。

ステップＳ２において、操作者は、例えば三次元測定装置１の表示部に表示されたユーザインターフェースを介して、どのような種類の点検動作を実施するかを三次元測定装置１に対して入力する。操作者は、例えば、第１の点検モードである簡易点検か、第２の点検モードである詳細点検かを選択する。

ステップＳ３において、三次元測定装置１の動作制御部３３１は、操作者による点検モードを選択するための設定操作に基づいて、第１のモードの点検動作又は第２のモードの点検動作のいずれかを三次元測定装置１に行わせる。三次元測定装置１は、プローブ２５の先端を点検ゲージ５０の６つの球体Ｔ１～Ｔ６に接触させ、点検ゲージ５０の球体Ｔ１～Ｔ６の間の距離である被測定距離を測定する。具体的には、三次元測定装置１は、例えば第１の点検モードの設定を受け付けた場合、プローブ２５を一定の向き（Ｚ軸方向の下向き）で球体Ｔに接触させ、複数の球体Ｔの間の距離である被測定距離を測定する。

ステップＳ４において、三次元測定装置１の測定データ処理部３３２は、測定した被測定距離が所定の適正範囲に含まれているか否かを判定し、三次元測定装置１の異常の有無を判定する。異常と判定された場合には、表示処理部３３３がその旨を不図示の表示部に表示させる。また、異常と判定された場合には、動作制御部３３１が、第１の点検モードから第２の点検モードに自動的に切り替えて三次元測定装置１に詳細点検の動作を行わせてもよい。

第２の点検モード（詳細点検）では、６つの球体Ｔ１～Ｔ６をどのような順番で測定するかは任意であるが、例えば、あるプローブ姿勢で、第１の球体Ｔ１、第４の球体Ｔ４、第２の球体Ｔ２、第５の球体Ｔ５、第３の球体Ｔ３及び第６の球体Ｔ６の順番に測定が行われるように、動作制御部３３１はプローブ２５を移動させてもよい。その後、三次元測定装置１は、別のプローブ姿勢で、球体Ｔ１～Ｔ６を上記と同じ順番で一括して測定してもよい。球体Ｔ１～Ｔ６が一括して測定される場合、プローブ２５の位置決め誤差の影響を避けることができる。

また、プローブ２５の向きに関し、例えば仰角４５°かつ方位角が９０°（一例として図４のＸ軸のプラス方向）の向きである球体Ｔを測定した場合、それに対応して、プローブ２５が仰角４５°かつ方位角が－９０°（一例として図４のＸ軸のマイナス方向）の向きでも球体Ｔを測定するようにしてもよい。

（効果）
従来のゲージは、三次元測定装置１の日常点検である簡易点検と詳細点検との両方に利用できるものではなかったが、本実施形態の構成によれば、１つの点検ゲージ５０を用いて三次元測定装置１の簡易点検と詳細点検との両方を行うことができる。また、本実施形態の点検ゲージ５０は、三角柱の内部空間の側からプローブ２５を球体Ｔに近づけて測定を行うことが可能である。そのため、例えば、三次元測定装置空間の同一面の球体Ｔ（例えば、球体Ｔ１、Ｔ４）を異なる向きのプローブ２５で測定することができ、よって、高い運動誤差推定精度が得られる。したがって、点検ゲージを用いた三次元測定装置の点検（特には、運動誤差を指標とした点検）の精度を向上させることができる。

本実施形態の構成では、第１のフレーム５３－１が３つの球体Ｔ１～Ｔ３を支持している。第１のフレーム５３－１だけでなく連結部材５６にも球体Ｔを支持させる構成も考えられる。ただし、本実施形態のような構成によれば、第１のフレーム５３－１と連結部材５６との組立誤差の影響を受けず、球体Ｔを位置精度よく支持することができる。同様の効果は、第２のフレーム５３－２においても奏される。さらに、第１のフレーム５３－１及び第２のフレーム５３－２がそれぞれ単一部材で形成されている場合、複数の部材間の組立誤差が生じないので、球体Ｔの位置精度がより向上する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、フレーム部材は本実施形態の図面に示した具体的な形状に限定されない。フレーム部材は、枠状の構成に限定されず、任意の支持構造体であってもよい。

フレーム部材５１のフレーム５３－１、５３－２は、上述したようなベース部５４と、二等辺三角形型の立上がり部５５とを有する構成の代わりに、ベース部５４と、そこから鉛直上方に延び出した棒状の部材とを有するような構成を有してもよい。棒状の部材は、一例として、ベース部５４から垂直上向きに延在してもよい。この場合、第１の棒状の部材に球体Ｔ２が固定され、第２の棒状の部材に同様に球体Ｔ５が固定され、複数の球体Ｔ１～Ｔ６が三角柱の各頂点の位置に位置するような構成であってもよい。

上記実施形態ではテーブル２を備えた三次元測定装置１を例示したが、本発明の三次元測定装置用点検ゲージ５０は、テーブル２を備えておらず、ワークが例えば地面などの所定の載置面に置かれる三次元測定装置でも利用可能である。本発明の一形態の三次元測定装置用点検ゲージは、複数の測定対象物がフレーム部材の下面の側に側面の１つが面する三角柱の各頂点に配置されていればよく、このような構成により、従来の三角錐型のゲージと比較し、より精度よく三次元測定装置を点検することができる。このような構成において、三角柱の一方の底面の所定の測定対象物（一例として、球体Ｔ２）とそれに対応する他方の底面の測定対象物（一例として、球体Ｔ５）との間に、上記実施形態同様、プローブユニット２０が移動可能な空間が形成されていることが一形態において好ましい。球体Ｔ１と球体Ｔ４との間、及び、球体Ｔ３と球体Ｔ６との間についても同様である。

図１４は、三次元測定装置用点検ゲージの一変形例を示す図である。図１４に示すように、フレーム部材５１は、三次元測定装置用点検ゲージ５０が三次元測定装置１の載置面に載置されたときに三次元測定装置用点検ゲージ５０を支持する３つの支持部５８を有していてもよい。支持部５８は、載置面に点接触する端部を有する形状であればよく、特定の形状に限定されない。支持部５８は、ベース部５４の下面に設けられていてもよい。一例として、２つの支持部５８が一方のベース部５４に設けられ、１つの支持部５８が他方のベース部５４に設けられる。３つの支持部５８は、正三角形の角部に位置するように配置されていてもよい。

本発明の変更及び変形に関し、例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１ 三次元測定装置
２ テーブル
１０ 移動機構
１１ コラム
１２ サポータ
１３ ビーム
１４ Ｙ軸方向駆動部
１５ スライダ
２０ プローブユニット
２３ Ｚ軸スピンドル
２４ 向き変更機構
２５ プローブ
３０ 制御ユニット
３１ インターフェース部
３２ 記憶部
３３ 制御部
４１ 支持部材
４１ａ 軸部
５０ 三次元測定装置用点検ゲージ
５１ フレーム部材
５３－１ 第１のフレーム
５３－２ 第２のフレーム
５４ ベース部
５５ 立上がり部
５５ａ 斜辺部
５５ａ’ 斜面
５６ 連結部材
５８ 支持部
１００ 三角柱
１００ａ 三角形
１００ｂ 三角形
３３１ 動作制御部
３３２ 測定データ処理部
３３３ 表示処理部
ＳＰ１ 第１の空間
ＳＰ２ 第２の空間
Ｔ 球体

Claims (13)

1. 三次元測定装置のプローブの先端が接触する複数の測定対象物と、
   前記複数の測定対象物を支持するフレーム部材と、
   を備え、
   前記複数の測定対象物は、
   三角柱の各頂点に相当する位置に配置されている、
   三次元測定装置用点検ゲージ。
2. 前記フレーム部材は、
   前記三角柱の一方の底面を形成する三角形の各頂点に第１の前記測定対象物、第２の前記測定対象物、及び第３の前記測定対象物が位置するとともに、前記三角柱の他方の底面を形成する三角形の各頂点に第４の前記測定対象物、第５の前記測定対象物、及び第６の前記測定対象物がそれぞれ前記第１の測定対象物、前記第２の測定対象物、及び前記第３の測定対象物に対応して位置するように、前記複数の測定対象物を支持し、かつ、
   ワークが置かれる前記三次元測定装置の載置面に対して垂直方向に前記プローブが延在する向きで、前記三次元測定装置のプローブユニットが上方から各測定対象物に近づくことができるように、各測定対象物の上方の領域に空間を形成するとともに、
   前記プローブが前記垂直方向に交差する方向に延在する向きで、前記プローブが前記三角柱の内部空間の側から各測定対象物に近づくことを可能にするために、前記第１の測定対象物から前記第４の測定対象物にかけての領域、前記第２の測定対象物から前記第５の測定対象物にかけての領域、及び、前記第３の測定対象物から前記第６の測定対象物にかけての領域に、前記プローブユニットが移動する前記空間を形成するように、
   前記複数の測定対象物を支持する、
   請求項１に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
3. 前記フレーム部材は、
   前記三角柱の前記一方の底面に対応する位置に位置する第１のフレームと、
   前記三角柱の前記他方の底面に対応する位置に位置する第２のフレームと、
   前記第１のフレームと前記第２のフレームとを連結する連結部材と、
   を有し、
   前記第１のフレームが、前記第１の測定対象物、前記第２の測定対象物、及び前記第３の測定対象物を支持し、
   前記第２のフレームが、前記第４の測定対象物、前記第５の測定対象物、及び前記第６の測定対象物を支持する、
   請求項２に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
4. 前記連結部材は、
   前記第１のフレームの前記第１の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第４の測定対象物の支持部付近とを連結する第１の連結部材と、
   前記第１のフレームの前記第２の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第５の測定対象物の支持部付近とを連結する第２の連結部材と、
   前記第１のフレームの前記第３の測定対象物の支持部付近と、前記第２のフレームの前記第６の測定対象物の支持部付近とを連結する第３の連結部材と、
   を有する、
   請求項３に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
5. 前記第１のフレーム及び前記第２のフレームは、
   水平方向に延在し、両端部で前記測定対象物を支持するベース部と、
   前記ベース部から上方に向かって延在し、その頂部で前記測定対象物を支持する立上がり部と、
   を有し、単一の部材で構成されている、
   請求項３又は４に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
6. 前記立上がり部は、一対の斜辺部を有する二等辺三角形型に形成されている、
   請求項５に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
7. 前記斜辺部は、前記三次元測定装置用点検ゲージの上方に面する斜面を有し、
   前記斜面は、平坦面である、
   請求項６に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
8. 各測定対象物が、正三角柱の頂点に対応する位置に位置し、前記複数の測定対象物は互いに等間隔に配置されている、
   請求項１又は２に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
9. 前記フレーム部材は、
   三次元測定装置用点検ゲージが前記三次元測定装置の載置面に載置されたときに三次元測定装置用点検ゲージを支持する３つの支持部を有する、
   請求項１又は２に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
10. 前記フレーム部材は、
    前記三角柱の前記一方の底面に対応する位置に位置する第１のフレーム部分と、
    前記三角柱の前記他方の底面に対応する位置に位置する第２のフレーム部分と、
    前記第１のフレーム部分と前記第２のフレーム部分とを接続する連結部材部分と、
    が一体的に形成された部材である、
    請求項２に記載の三次元測定装置用点検ゲージ。
11. 三次元測定装置のプローブの先端が接触する複数の測定対象物と、前記複数の測定対象物を支持するフレーム部材とを備え、前記複数の測定対象物は、三角柱の各頂点に相当する位置に配置されている三次元測定装置用点検ゲージを前記三次元測定装置の載置面に載置するステップと、
    プロセッサが、前記三次元測定装置に、前記三次元測定装置用点検ゲージの複数の測定対象物の間の距離である被測定距離を測定させるステップと、
    プロセッサが、前記被測定距離が所定の適正範囲に含まれているか否かに基づいて、前記三次元測定装置の異常の有無を判定するステップと、
    を有する三次元測定装置の点検方法。
12. プロセッサが点検モードの設定を受け付けるステップをさらに有し、
    第１の点検モードの設定を受け付けた場合、前記被測定距離を測定させるステップにおいて、プロセッサが、前記三次元測定装置のプローブを一定の向きで前記複数の測定対象物に接触させることにより前記被測定距離を測定し、
    前記第１の点検モードと異なる第２の点検モードの設定を受け付けた場合、前記被測定距離を測定するステップにおいて、プロセッサが、前記三次元測定装置のプローブを複数の向きで前記複数の測定対象物に接触させることにより被測定距離を測定する、
    請求項１１に記載の三次元測定装置の点検方法。
13. テーブルと、
    向きが可変に設けられたプローブと、
    前記プローブを移動させる移動機構と、
    前記テーブルに設けられており、請求項１又は２に記載の三次元測定装置用点検ゲージの載置位置を示す位置表示部と、
    前記載置位置に載置された前記三次元測定装置用点検ゲージの複数の測定対象物の間の距離である被測定距離を測定するように前記プローブの向き及び前記移動機構の動作を制御する制御ユニットと、
    を備え、
    前記制御ユニットは、
    第１の点検モードか第２の点検モードかを選択するための設定操作に基づいて、
    前記三次元測定装置のプローブを一定の姿勢で前記複数の測定対象物に接触させ、被測定距離を測定する第１のモードの点検動作、又は、
    前記三次元測定装置のプローブを複数の姿勢で前記複数の測定対象物に接触させ、被測定距離を測定する第２のモードの点検動作のいずれかを行う、
    三次元測定装置。
    
    

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