JP2528659B2 - 度量衡器具およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は度量衡学に関するものであり、かつ特定的
には表面半径、形または表面組織のようなワークピース
の特性を測定し得る器具に関するものである。

精密構成要素を製造するとき、それらが最終のユーザ
により所要の仕様を満たすことを確実にするようにその
表面をチェックすることが望ましい。このようなチェッ
クは度量衡器具により行なわれ、それは精巧でありかつ
かなり感応しやすく、かつそれらを不慮の損傷から保護
するために生産ラインから離れて置かれた特別測定室に
伝統的に置かれてきた。その結果、チェックのために生
産ラインから測定室まで、かつそれからさらなる処理の
ためにそれらを生産ラインに戻すように構成要素を運ぶ
ことが必要であった。これは時間の浪費であり、かつし
たがって費用がかかり、かつそれゆえに特定的に、同じ
構成要素が大量に製造されかつあらゆるものが望ましく
はチェックされるべきである場合に測定動作の効率を改
良する必要がある。伝統的には、度量衡器具の開発は、
現代の器具においてコンピュータ制御される、測定動作
において行なわれるルーチンを改良することにより、そ
の精度を増大し、かつ動作速度を増加することに集中し
た。速度の増加に対するこのアプローチは当然、測定動
作自体にかかる時間を減じるのみであった。

この発明の目的は、多数の同じ構成要素がチェックさ
れ得る効率を急激に増加させることである。

一局面ではこの発明は、ワークピースの表面をチェッ
クするためのセンサが、保護ハウジング内に置かれる引
込んだ位置と、チェックされるべきワークピースの表面
と係合するためにハウジングから突出した動作位置との
間で移動するために配置される度量衡器具を提供する。

他の局面では、この発明は、連続する同じワークピー
ス上で測定を行なうために、予め定められた経路に沿っ
て、または予め定められた経路のまわりでセンサを繰返
し移動させるように動作可能である駆動手段を有する度
量衡器具を提供する。好ましい実施例では、器具が異な
る構成要素をチェックするために用いられ得るように各
々がそれぞれの異なる前記予め定められた経路を提供す
る、複数個の状態のうちのいずれかのものに機構を設定
するための手段が設けられる。

この発明のさらなる局面は、単一スタートボタンの駆
動に応答して予め定められた測定サイクルを行ない、そ
れによって連続する類似のワークピース上で前記サイク
ルを繰返し行なうことを可能にするために動作可能であ
る器具を提供することである。

他の局面では、この発明はセットアップ命令および／
またはデータを入力するための第１の手段と、予め定め
られた測定サイクルを繰返し開始するための、前記第１
の手段から分かれた第２の手段とを有する器具を提供す
る。第２の手段は、好ましくは単一ボタンである。第１
の手段は好ましくは、器具から取り外し可能な端末装置
である。

さらなる局面では、この発明は、少なくとも大部分の
前記製造されたワークピース上で度量衡動作が行なわれ
る多数の同じワークピースを作るための方法を提供す
る。

この発明は、添付の図面を参照して例としてさらに述
べられる。

第１図を参照すると、器具は主ユニット500、端末装
置502およびプリンタ504を含む。

ユニット500はハウジング506を含み、その上部６にワ
ークピース支持構造508が装着され、かつ測定道具510を
含む。構造508および道具510は、他の図面を参照して、
より詳細に述べられる。道具510は、ハウジング506の前
部壁面514、１対の側面隔壁516および横方向隔壁518間
に規定された仕切り512に置かれる。仕切り512に置かれ
たファン520は、ハウジング506を下方からその底部壁52
2内の孔を介して仕切り512内に大気を引き入れ、かつこ
の大気は道具510上を通過し、かつその端縁がハウジン
グ506の上部６の下方で間隔を置いた隔壁516の上方端縁
上に出るようにされる。電気および電子回路（第１図に
は図示せず）は、ハウジング506の後部に向かう仕切り5
24に置かれる。ファン520の作用により仕切り512を介し
て通過する大気は道具510を気温に維持し、かつそれら
が仕切り524からの暖かい大気により加熱されないよう
にする。この配置が器具の精度の安定において特に有利
であることがわかった、なぜなら述べられた大気移動が
迅速に器具を安定状態にすることがわかったからであ
る。この点について、道具510の温度の変化は、その熱
膨張または収縮を生じ得、これは不正確な測定を順にも
たらし得る。

前向きディジタルディスプレイ526および528は、ハウ
ジング506の後部に向けて装着される。情報ディスプレ
イプレート530は、或る数字コードがディスプレイ526上
に表われることの重要性を示すようにディスプレイ526
の前部に位置決めされる。スイッチ532、534および536
は、それぞれ電源をオンにしかつオフにし、プリンタ50
4が測定動作の結果をプリントするようにそれを活性化
し、かつ測定動作を開始するために設けられる。

端末装置502は、キーボード538、ならびに図形および
本文を表示し得る液晶ディスプレイ540を含む。端末装
置502およびプリンタ504は各々、接続解除可能データケ
ーブル542によりユニット500に接続される。

この発明の好ましい実施例の構造および動作の以下の
より詳細な説明は、器具が、レースの凹状トロイダル表
面を測定するために用いられるべきものであることを仮
定してなされる。

第２図を参照すると、レース２はその半径および形が
この発明の好ましい実施例による器具によりチェックさ
れるべきである凹状トロイダル表面４を有し、かつ大量
生産方法により製造されかつそのあらゆるものがチェッ
クされるべきである多数のこのようなレースのうちの１
個である。このチェックを行なうための度量衡器具は、
それが実質的に損傷の危険なく生産ラインに直接隣接し
た作業台（図示せず）上に位置決めされ得るように構成
され、かつチェックされるべき特定のレース２に特に適
する測定サイクルを高速度および高反復速度で行なうた
めに配置される。

構造508は、レース２が支持される治具（第２図には
図示せず）を含む。スタイラス８（その先端のみが第２
図に可視的である）は、第２図における一点鎖線10で示
される閉鎖経路のまわりで、各測定サイクルにおいて１
回だけ移動されるように配置される。器具が動作してい
ないとき、スタイラス８はそれがハウジング内に引込む
位置12に置かれる。このとき、上部６に設けられた孔14
はシャッタ16により被覆され、かつしたがってスタイラ
スは不慮の損傷に対して十分に安全である。器具が活性
化されるとき、スタイラスは矢印15で示された方向に経
路10のまわりを移動するようにされる。このように、ま
ずスタイラスが位置12から位置18までワークピースから
離れた方向に一般に水平方向に移動され、かつそれから
それは開口14を介して位置20に垂直方向に移動され、シ
ャッタ16はその前に開口14から離れた位置まで移動され
ている。スタイラスはそれから、それがレース２の表面
と係合する位置22までワークピースに向けて一般に水平
方向に移動する。その後スタイラスは、先端が、チェッ
クされるべき表面と接触したままである間、再度下向き
に移動される。下向き移動の間、所要の測定がなされ得
るように、スタイラスに関連の変換器の出力が検出され
る。スタイラスが点24に到達すると、それはワークピー
ス表面から先端を解放するように、図面に見られるよう
に右向きに水平方向にわずかな距離だけ移動され、かつ
それから位置12に戻され、それによってサイクルを完了
する。点22と24との間のスタイラスの移動は、測定値を
とるのに適する速度で行なわれ、それは比較的遅い。他
の点の間、特定的に点18および20と点24および12との間
の移動は、全サイクルを行なうのにかかる時間を最少に
するために高速度で行なわれる。スタイラスが位置12に
戻されると、シャッタ16は開口14を被覆するように再度
移動される。

もし点18と20との間の移動の間、スタイラスが26また
は26aで示されるような障害物に出くわすならば、器具
はこれを感知し、かつスタイラスは図面の矢印29で示さ
れるように右に水平方向に、すわなちワークピース場所
から離れてまず移動するようにされ、かつそれから器具
のハウジング内に引込められかつ矢印30で示されるよう
に破線で示された経路28に沿って位置12に戻される。

第３図ないし第６図を参照すると、スタイラス８は誘
導性変換器32により保持され、それは管形エンクロージ
ャ38の両端部に置かれるベアリング36において摺動可能
な垂直方向に往復可能なロッド34の上方端部に装着さ
れ、管形エンクロージャ38は、変換器32を含みかつその
上部６が第２図に例示されるハウジング40内に固定され
る。ロッド34、かつそれゆえに変換器32の垂直往復運動
はレバー42により達成され、それはその中心44でハウジ
ング40に対して旋回され、かつ一端部でホーク46が変換
器支持構造50のグルーブ48において係合されかつその反
対側の端部で合釘52が、一定速度のモータ60により駆動
される垂直方向スピンドル58に固定されるカム56のスロ
ット54において係合される。スピンドル58が回転される
につれて、レバー42は第３図で示される位置から第４図
で示される位置まで振動し、位置18から位置20までスタ
イラスを移動させ、かつそれから位置22から位置12まで
スタイラスを移動させて戻すように、第３図で示された
位置まで振動して戻る。カムスロット54の形状は、第５
図で例示される。合釘52がカム54aの部分にあるとき、
スタイラスは位置12にある。合釘52がスロット54の急勾
配部分54bを下方に移動するようにカム56が回転する
時、スタイラス８は位置18から位置20まで迅速に移動さ
れる。スロット54の部分54cは、カム56が一定速度で回
転すると変換器がゆっくりとしかも一定速度で位置22か
ら位置24に向けて移動するように上向きに緩やかに傾斜
する。このように、この一定速度の移動の間、スタイラ
ス８はテスト中の表面を横切る。この横断を開始したす
ぐ後の予め定められた点で、シャフト58とともに回転す
るために固定されるディスク63a（特に第３図参照）に
おけるスリット（図示せず）を介して通過する光に応答
する光学感知ユニット61a（第６図）により、データロ
ギングを開始するための信号が発生される。変換器32が
位置24に到達すると、合釘52は部分54dに入り、それは
変換器32が、ワークピース表面から解放された後、位置
24から位置12まで迅速に移動されるように急勾配に高く
なる。第６図でわかるように、光学感知ユニット61は、
スタイラスが位置12に戻ると、すなわちスピンドル58の
１回転の後、スピンドル58に固定されたディスク63にお
いて形成されるスリット（図示せず）を検出し、モータ
60を消勢する。

変換器32は、その一般に水平方向の移動を可能にする
平行なリンク仕掛けにより構造50上に保持され、それに
よってスタイラスが位置12から位置18まで、かつ位置20
から位置22まで搬送される。平行リンク仕掛けは、一般
に垂直方向に延び、かつその上方端部が変換器32に枢軸
的に接続されかつその下方端部が構造50に枢軸的に接続
されるリンク62を含む。その下方端部が構造50に固定さ
れかつその上方端部が変換器32と係合する垂直方向に延
びる板ばね64は、第３図および第４図で見られるように
変換器32を左に付勢する。ばねの力はねじ66により調整
可能であり、かつこの配置により変換器32は、スタイラ
ス22がテスト中の表面を横切る間、その最も左の位置に
維持される。

スタイラスが位置12から位置18まで移動するような、
変換器32の右への移動はカム70により達成され、それは
スピンドル58に固定され、かつ一方の端部72aでハウジ
ング40に対して旋回されかつその他方の端部でカム70と
係合するローラ74、および変換器32と係合する低摩擦突
出部76を保持するレバー72を介して変換器32に作用す
る。このように、スピンドル58が、ロッド34の上向き移
動を開始するようにモータ60により回転されると、カム
70もまた変換器32を右に移動させるように回転する。位
置12から位置18までのスタイラスの移動は第２図で水平
方向に示されるが、それは第３図ないし第５図で例示さ
れる機構での上向きの成分を含むことが認められる。ス
タイラスが位置20に到達すると、カム70の表面部分70a
はローラ74に至り、こうして変換器32が左に移動し得
る。

もし位置18から位置20までの上向き移動の間、スタイ
ラス８が、第２図で例示される26のような障害物に出く
わすならば、変換器32は右に偏向される。これは、スタ
イラス８の上方端部に面取りした表面8aを設けることに
より助けられる。平行リンク仕掛け62は、この移動を与
えるように構成される。このように右に移動すると、変
換器32により保持されるプレート79は、モータ60を逆転
させるように用いられる信号を発生する光学感知ユニッ
ト81内に移動し、そのためスタイラスはその保護ハウジ
ング40内に即座に引き戻され、こうしてこのような障害
物による損傷の危険を最少にする。

第３図、第７図および第８図で最良に見られるよう
に、シャッタ16はスピンドル80の一端部に固定され、そ
れは開口14が開放される位置までシャッタ16を偏らせる
ねじればね82により包囲される。スピンドル80の下方端
部は、レバー84を保持し、これはその上にローラー86を
有し、これはスピンドル58に固定されたカム88によりそ
の上で係合される。カム88の盛りあがった部分88aはそ
の上に位置決めされ、そのためそれはスピンドル58が、
変換器32が十分に下げられかつスタイラス８が従ってハ
ウジング40内に引込められる位置にあるとき、ローラ86
と係合する。測定サイクルの初めにスピンドル58が回転
すると、カム88の部分88aはローラ86から離れて移動
し、それによってねじればね82が第７図および第８図の
破線で示されるその開放位置までシャッタを移動させ、
その位置でそれはストップ90と係合する。位置24におい
てワークピース表面と接触しないスタイラス８の移動
は、第６図、第９図および第10図で最良に見られる通常
静止したカム94と係合する変換器32により保持された低
摩擦フォロワ92（第６図）により達成される。カム94
は、フォロワ92がステップを上ると、変換器32が右に移
動され、そのためスタイラス８がワークピース表面と接
触しなくなるように移動し、かつスタイラス８が位置24
から位置12まで移動するにつれてフォロワ92とカム94と
の間の協働がスタイラス８をワークピース表面と接触し
ないままで維持するように配置されたステップ94aを含
む。位置24の垂直方向の場所は、第９図および第10図で
見られ得るようにカム94をその横軸のまわりで回転させ
ることにより調節可能である。一旦カム94の位置が測定
されるべきワークピースに依存して設定されると、それ
はすべての同じワークピースを測定するために設定位置
に残る。しかしながら、もしたとえば異なる大きさのワ
ークピースがチェックされるべきであるならば、カム94
は、表面の所要部分が測定された後スタイラスがワーク
ピース表面から引込められるように、位置24の垂直方向
の場所を調整するように新たな位置まで回転されてもよ
い。変換器のこの右方向移動は、プレートまたはブレー
ド79の突出部分79aを検出する光学検出器81aにより検出
される。

異なるワークピースを適応させかつチェックされるべ
きワークピースに従ってカム94の位置を設定するため
に、器具には、各々が特定のワークピースのために設計
された多くの異なる治具またはアダプタが設けられる。
１個のこのような治具は、第７図、第10図および第11図
において100で示される。各治具100は所要の位置に治具
を正確に置くためにハウジング40の上部６に固定された
それぞれのピン106を受取る孔102およびスロット104を
備えて形成され、かつ回転可能固定装置108（詳細には
図示されずかつ述べられない）は治具を上部６に固定す
るために設けられる。各治具は、スタイラス８がハウジ
ング40から突き出すときそこを通過するであろう、治具
の開口112に関して、予め定められた大きさのワークピ
ースを正確に位置決めする寸法でありかつ形状の位置決
めせり持受け110を有する。ばね荷重レバー114は、ワー
クピース２をせり持受け110と係合して所定位置に保持
するために設けられる。各治具は下向き突出ピン116を
有し、それは治具により支持されるべきワークピースの
寸法に従ってカム94の回転位置を設定するためのもので
ある。ピン116はねじ山（図示せず）により治具100内に
固定され、それによってその垂直位置はワークピースの
特定の大きさに対して治具をセットアップするとき調節
され得る。第10図で示されるようにピン116はプランジ
ャ118と係合し、それは上部６により支持されたスリー
ブ119において摺動可能であり、かつその下方端部はカ
ム94が装着されるシャフト122に固定されたレバー120と
係合する。第10図で見られるように、逆時計回りにシャ
フト122を偏らせるためにばねバイアス手段（図示せ
ず）が設けられる。

第13図および第14図は、器具を較正するために用いら
れる治具130を示す。それは、次のことを除き、治具100
と同じである、すなわちそれはせり持受け110およびレ
バー114を含まず代わりに正確に位置決めされた凹所134
内に置かれかつ治具130の上部のブロック138に固定され
た板ばね136により所定位置に保持された高精密ボール
ベアリングのような高精密ボール132が設けられる。治
具130はエレメント140が設けられ、それは、治具130が
その上に装着されるとき器具を較正モードに設定するた
めにハウジング40の上部６の下側に置かれたマイクロス
イッチ142に作用する。したがって、較正は必要なだけ
頻繁に、容易になしとげられるだろう。

第15図を参照すると、主ユニット500はマイクロプロ
セッサ600を含み、それは関連のメモリ602が設けられ、
かつ端末装置502およびプリンタ506がケーブル542によ
りそれに接続される。インタフェイスボード604は、測
定ボタン536およびプリントボタン534、較正マイクロス
イッチ142、ならびに光学感知ユニット81、61a、81a、6
1によりそれぞれ発生された信号に応答して、障害物を
示し、データロギングを開始し、データロギングを停止
し、かつモータ60を停止するためにプロセッサ600に制
御信号を与える。インタフェイスボード604はマイクロ
プロセッサ600の制御の下で、ディジタルディスプレイ5
26および528にも信号を与える。

ゲージボード606は変換器32からのアナログ出力信号
を受取り、かつマイクロプロセッサ600に与えるために
これをディジタル形態に変換する。変換器32の出力は、
それがワークピース表面を横切るにつれて変換器32の等
間隔を置いた位置で読出される。これは位置検出配置に
より達成され、それは変換器32の位置を検出し、かつ一
方が変換器32とともに移動しかつ他方が固定される、光
学格子608および光学読出ヘッド610を含む。格子608
は、光源612により照らされる。

コンピュータ600は、端末装置502が接続されるとき、
器具が端末装置502から制御されかつ測定ボタン536また
はプリントボタン534からのいかなる信号も無視される
ようにプログラミングされる。端末装置502が接続解除
されると、器具は測定ボタン536およびプリントボタン5
34により制御され、測定ボタン536の駆動によりプロセ
ッサ600は測定サイクルを実行するようにされ、そこで
変換器が第２図で例示される無限経路のまわりで移動さ
れ、変換器からのデータがロギングされ、かつそのデー
タ上で測定が行なわれる。これはこの発明の好ましい実
施例の重要な局面である、なぜなら端末装置502を用い
て、熟練オペレータにより器具がセットアップされ得
て、かつセットアップの後、比較的未熟なオペレータが
単にワークピースを治具内に配置しかつ測定ボタン536
を駆動することにより連続するワークピース上で測定を
実行し得るからである。

端末装置502がプロセッサ600に接続されると、ディス
プレイ540上に表示されたメニューの援助で種々のプロ
グラムが入れられ得る。好ましい主メニューの例は以下
のとおりである。

1.測定／較正 2.結果 3.セットアップ 4.入力パラメータ 5.プリントプロファイル 6.プリントサマリ 連続する同じワークピースとともに用いるために器具
をセットアップするために、スタイラス８が測定サイク
ルにおいてワークピースの表面と接触しないで移動され
る位置24の場所を規定するように、第１に適当な治具10
0を選択しかつ第２にピン116の位置を調整することが必
要である。このように、治具を選択した後、これは器具
上に装着され、かつそれからテストされるべき大量生産
されたワークピース（レース２）の実例が治具に装着さ
れる。品目３が主メニューから選択され、かつこれによ
りプログラムが入れられ、そこで粗のスケール620およ
び精のスケール622が移動可能ポインタ624および626と
ともに液晶ディスプレイ540上に表示され、それらは粗
のスケール620および精のスケール622にそれぞれ関連
し、かつスタイラス22の偏向をミリメータで可視的に表
示し、この偏向はプロセッサ600により、誘導性変換器
により発生された信号の大きさから得られる。粗のスケ
ール620は正および負の方向の零点からの偏向を示し、
かつ0.1mmを表わす目盛を含む。精のスケール622は、0.
01mmの偏向を表わす目盛を含む。手動駆動ボタン628
（第15図）は、器具をセットアップする熟練オペレータ
の制御の下で、プロセッサ600がモータをオンにするか
またはオフにするために設けられる。このボタン628は
好ましくは器具上の、大量生産されたワークピース上で
テストを行なう比較的未熟なオペレータには容易にアク
セス可能ではないような位置に置かれる。ボタン628を
用い、かつポインタ624および626の移動に注目すると、
器具をセットアップするオペレータにより変換器は第２
図で示される無限経路のまわりで移動するようにされ得
て、かつポインタにより、オペレータは、スタイラスが
凹状部分を含むワークピース表面を横切るにつれて、か
つ変換器が位置24において離れて移動されるにつれてス
タイラスの偏向を観測し得る。好ましくは、位置24はレ
ース２の凹状部分の端部の下方からほんのわずかな距離
に置かれ、かつこうしてボタン628ならびにスケール620
および622の援助で、突出部116の位置は凹状表面の端部
の下方からほんのわずかの距離に位置24に所要の場所を
設けるように調整される。このように、停止データログ
信号は不必要な遅延なくユニット81aにより発生され
て、そのためプロセッサ600はいかなる不必要な遅延も
なしに集められたデータ上の所要の計算を実行し始め、
これらの計算はユニット81aからの信号に応答して始ま
る。器具の動作速度は、高められてもよい。

器具を用いる前に、或るパラメータを入力することも
また必要である。これは主メニューから品目４を選択す
ることにより達成され、それに応答して入力パラメータ
表が表示される。この好ましい例は以下のとおりであ
る。

1.ユニット（メトリック／インペリアル） 2.百分率無視（０…30） 3.スタイラス先端半径（５ないし99ミクロン） 4.プリントフォーマット（プロファイル／サマリ） この表を用いて、オペレータは測定がなされるべきで
あるユニットをまず入れる。次に、オペレーターはいわ
ゆる「長さ無視」（IGNORE LENGTH）を入れる。これは
第19図から理解され、それは測定される凹状プロファイ
ルの開始および終了に長さ無視を示す。このように、行
なわれる計算においてプロファイル長の30％までが無視
されてもよい。選択された特定の数字は、チェックされ
るべきワークピースに依存する。第19図はまた、位置24
を、かつワークピース表面を残した離れたスタイラス先
端の経路を破線で示す。

その後スタイラス先端の半径が入れられ、かつそれか
ら所要のプリントフォーマット、すなわちプロファイル
のトレースは所要であるかどうか、または半径およびピ
ーク−低点測定（P-V）の単なる数字のプリントが必要
であるかどうかが入れられる。

上記のように器具がセットアップされた後、それが用
いられる前にそれを較正する必要がある。較正は実際、
たとえセットアップが変えられなくてもたとえば一日に
１回規則的に行なわれるべきである。器具を較正するた
めに、較正ボールを有する較正治具（第14図）が器具に
装着される。較正はそれから、（もし端末装置が接続さ
れるならば）主メニューから品目１を選択することによ
り、または測定ボタン536を単に押すことにより行なっ
てもよい。第18図は較正する際に横切られるボール表面
の部分を例示し、ボール表面を離れた後のスタイラス先
端の経路が破線で示される。器具は較正ボール132の半
径および形態を用いて予めプログラミングされ、かつこ
うしてこれから、かつ較正サイクルで得られたデータか
ら、器具は較正を行なうように所要の計算を行なう。こ
れらは周知の態様で行なわれてもよく、かつしたがって
さらなる説明を必要としない。

主メニューからの品目２は器具にストアされた過去の
結果の表示を可能にし、かつ品目５および６は入力パラ
メータ４からいずれが選択されても、プロファイルをプ
リントするかまたはサマリをプリントするための命令を
与える。

端末装置が接続されて測定が行なわれる場合、結果は
第17図で示された形態でディスプレイ540上に表示さ
れ、そこでは横の直線630が表面の半径を表わし、トレ
ース632が形態エラーを表わし、かつ半径およびP-V測定
値は図示されたディスプレイの上部に表示される。さら
に、端末装置502が接続されるかどうかにかかわらず、
半径はディスプレイ526に表示され、かつP-Vはディスプ
レイ528に表示される。

上記の説明から、一旦器具がセットアップされかつ較
正されると、それが、今まで達成されなかった効率で連
続する同じワークピースをチェックするのに用いられて
もよいことが理解される。特に、比較的未熟なオペレー
タは、単に各ワークピースを治具内に配置し、かつ測定
ボタンを駆動しなければならないだけである。測定ボタ
ンの駆動は、測定サイクルの開始を引き起こし、これは
始めの急な突出、データロギングに適する速度への速度
変化、データロギングの目的のためのワークピースの横
断、その移動がコンピュータ内でデータ計算プログラム
を開始する、ワークピース表面から離れる上昇、および
保護ハウジング内のその静止点へのその後の急な引込み
を有するその無限経路のまわりでのスタイラスの移動を
含む。ロギングされたデータ上で行なわれる計算に続
き、コンピュータは２個のディジタルディスプレイ526
および528上に半径およびP-Vの値を表示し、そこからオ
ペレータはワークピースが受入れ可能であるかどうかを
知ることができる。測定サイクルにおいてコンピュータ
が従うべき好ましいルーチンは以下のとおりである。

1.データログ 2.フィルタデータ 3.プロファイル長を決定するように湾曲表面の端縁を検
出 4.もし較正するならば、較正定数を計算 5.弧状補償の計算 6.プロファイル長の80％を利用して、半径を計算 7.得られた結果から半径を減算 8.長さ無視を考慮に入れてピーク−低点を計算 9.結果を表示 このすべては、１分あたりいくつかのワークピースが
チェックされ得るように、わずか数秒間しかかからない
サイクル内で行なわれるだろう。レースの測定に応用さ
れたこの発明の好ましい実施例では、１分あたり４個の
ワークピースのスループットが達成され得る。

器具が、異なる時間に異なる状態になることが上の説
明から認められる。好ましくは、器具が任意の所与の時
間にある状態は、ディジタルディスプレイ526上に表示
された数字コードで示される。かつ好ましくは、コード
は表示プレート530上に示される。適当なコードの例は
以下のとおりである。

1.レディ状態。この状態では、器具は待機モードであ
る。

2.測定状態。治具100が設けられ、かつ測定ボタンまた
は端末装置からの命令に応答して測定サイクルが実行さ
れているとき、器具はこの状態にある。

3.較正。これは２であるが、較正治具は器具内の所定位
置にある。

4.プリント。これは自明である。

5.端末装置使用中。これは自明である。

6.エラー。発生する特定のエラーは好ましくは、以下の
ようは付加的ディジットで示される、すなわち 001 較正されていない 002 手動スイッチ628使用中 003 障害物 004 振切れ状態 005 プロファイルの端縁が検出されていない 006 プリンタが準備されていない で示される。

ディジタルディスプレイに隣接した機械の上部にこの
ステータスコードの表示を設けることにより、機械の効
率および比較的未熟なオペレータによる利用に対するそ
の適性が高められる。

第20図は、異なる大きさのレースをとるために調整さ
れてもよい治具の変更された形態を例示する。第20図で
は、エレメント110は、エレメント110内のスロット704
を介して通過するねじ切りされたシャンク（図示せず）
を有するノブ702を緩めることにより矢印700の方向に調
整可能である。さらに、レバー114はブロック706上に装
着され、それは矢印708の方向に摺動可能であり、かつ
図示されていない手段により選択された位置に締め付け
られ得る。このように、プレート110およびブロック706
の位置を調整することにより、異なる大きさのレースは
スタイラス８が測定サイクルの間従う無限経路に関して
適応され、かつ正確に置かれ得る。多くの変更は、この
発明の範囲内でなされてもよい。たとえば、もし器具が
唯一の特定の形式のワークピースとともに用いられるべ
きであるならば、交換可能な治具は設けられる必要はな
く、かつ器具はスタイラスが１個の予め定められた経路
に単に従うことが可能であるように配置され得る。スタ
イラスの引込んだ位置が、ワークピースの装着された治
具または支持の下方であるべきことがかなり好ましい
が、代わりに、変換器および関連の機構ならびに保護ハ
ウジングが、テスト中のワークピースの装着される場所
の一方の側に位置決めされ得るように配置することが可
能であり、この場合スタイラスの突出および引込み移動
は垂直ではなく水平になり得る。さらなる代替のものと
して、この機構および保護ハウジングはワークピース場
所の上方に設けられてもよい。しかしながら、ワークピ
ースが保護ハウジングの上方に位置決めされ、かつテス
ト中のワークピース表面が保護ハウジングから離れて延
びる、図面で示された配置は、器具上のワークピースの
位置決めおよびテスト後の器具からその除去に最高の便
利さおよび効率の良さを与えることが一般に考えられ
る。単一モータにより駆動される単一スピンドル上に多
くのカムが装着された、図示されたカム配置が、スタイ
ラスの主たる移動をもたらすための有利な機構を提供
し、かつこのように効率の良い、丈夫なかつ比較的低い
価格の器具が提供され得ることが認められる。カムは種
々の移動のタイミングを与え、かつそれらは互いに関し
て固定され、かつ実際ともに直接に固定されてもよいの
で、カムにより生じられる移動の同期が失われ得ない。
変換器からの信号の受取りおよび処理の開始は、様々な
異なる方法、たとえばワークピースの凹状部分４の端縁
を感知することにより、スタイラスとワークピースとの
間の接触を感知することにより、スピンドル58の特定の
角位置を感知することにより、または任意の他の適当な
態様で行なわれてもよい。スタイラスは測定動作と測定
動作との間にはハウジング内に引込められるので、スタ
イラスまたは変換器に対する損傷の危険は実質的になく
なる。連続する同じワークピースの各々を測定するため
に変換器がこの経路に従うように器具がセットアップさ
れるので、かつ変換器の移動が、突き出されかつ引込め
られるとき高速度であり、かつワークピースと接触する
とき、測定に適する比較的低い速度であるので、最高の
効率で、しかも生産の流れを阻止することなく測定が完
了され得る。さらに、装置が多くの異なるワークピース
とともに用いられるべきである場合、交換可能治具はこ
のような代わりのワークピースを処理するために器具を
再設定するための簡単でかつ効率の良い手段を設ける。

器具は、半径および形態が測定されるべきであるとい
う仮定の下で図面を参照して述べられたが、表面組織の
ような他の測定を行なうのに適するこの発明に従った器
具を提供することもまた可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の好ましい実施例に従った器具の概
略斜視図である。 第２図は、この発明の好ましい実施例の動作の原理を例
示する図面である。 第３図は、この発明の好ましい実施例の一部を介する断
面である。 第４図は、第３図に類似するが、異なる状態の器具を示
す断面である。 第５図は、第３図および第４図の器具に含まれたカムト
ラックの展開図である。 第６図は、第３図で示されたラインVI-VIに関する概略
断面図である。 第７図は、第３図で示された器具の平面図である。 第８図は、第７図で示された器具の一部の動作を例示す
る図面である。 第９図は、第６図のラインIX-IXに関する概略部分断面
図である。 第10図は、第９図で示されるが、反対の方向から見た器
具の部分の概略部分断面図である。 第11図は、器具が設けられた除去可能治具の平面図であ
る。 第12図は、第11図の治具を器具上に装着して示す、部分
的に切り取られた側面図である。 第13図は、器具を較正する際に用いられるための代わり
の治具の平面図である。 第14図は、第13図の治具を器具上の所定位置に示す、部
分的に切り取られた側面図である。 第15図は、この発明の好ましい実施例に含まれる電子回
路のブロック図である。 第16図は、好ましい実施例に含まれるディスプレイ装置
上に作られるディスプレイを示す。 第17図は、作られ得るディスプレイの他の形態を示す。 第18図は、上記の図面の器具において行なわれる較正動
作を理解するのを助けるための図面である。 第19図は、好ましい実施例における測定動作の実行を理
解するのを助けるための図面である。 第20図は、好ましい実施例で用いられてもよい治具の代
わりの形態の概略斜視図である。 図において、２はレース、８はスタイラス、10,28は経
路、32は変換器、40,506はハウジング、500は主ユニッ
ト、508はワークピース支持構造、600はマイクロプロセ
ッサである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン・ジェラルド・メリルズ イギリス、エル・イー・10 １・エイ・ エフ、ヒンクレイ マウント・ロード、 ６

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークピース（２）の表面を測定するため
   の度量衡器具（500）であって、 保護用のハウジング（506）と、 前記ハウジングに対して予め定められた位置にワークピ
   ースを置くためのワークピース位置付け手段（508）
   と、 前記ハウジング内に配置された表面センサ（８）と、 前記表面センサが予め定められた経路（10）に従うよう
   に配置された駆動手段（60、58、42、34）とを含み、そ
   こにおいて前記表面センサは前記ハウジングから突出
   し、測定動作を行なうために前記表面を横切り、その後
   前記ハウジング（506）内に引込められ、前記駆動手段
   （60、58、42、34）は、前記経路（10）がループを含む
   ように配置され、前記表面センサ（８）は前記ループに
   おいて一方向に移動する場合はワークピース表面を横切
   り、前記ループにおいて反対方向に移動する場合は前記
   ワークピース表面から間隔が開けられ、前記駆動手段
   （60、58、42、34）は、前記表面センサ（８）がワーク
   ピース表面を横切る場合は前記一方向において比較的遅
   い速度で移動し、前記ワークピース表面から間隔を開け
   られた場合は前記反対方向に比較的速い速度で移動する
   ようにさらに配置される、器具。
2. 【請求項２】前記一方向は前記ハウジング（506）に対
   して一般に垂直である、特許請求の範囲第１項に記載の
   器具。
3. 【請求項３】前記駆動手段は、前記表面センサを比較的
   速い速度で突出するよう動作可能である、特許請求の範
   囲第１項ないし第２項のいずれかに記載の器具。
4. 【請求項４】前記駆動手段は、前記表面センサを比較的
   速い速度で前記ハウジング内に引込めるよう動作可能で
   ある、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の器具。
5. 【請求項５】前記引込め動作を始める前に、前記表面セ
   ンサ（８）はワークピース表面の位置から離れる方向に
   動かされる、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいず
   れかに記載の器具。
6. 【請求項６】前記器具は、測定動作の後で前記表面セン
   サがワークピース表面から離れる点を調整するための手
   段（94）を含む、特許請求の範囲第５項に記載の器具。
7. 【請求項７】前記駆動手段（50、58、42、34）は、突出
   動作の前またはその間に、前記表面センサが測定するべ
   きワークピース表面の位置から離れる方向に移動し、前
   記突出動作の後、前記表面センサが測定するべきワーク
   ピース表面の位置に向かって移動するよう、前記表面セ
   ンサ（８）を移動させるために動作可能である、特許請
   求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の器具。
8. 【請求項８】前記駆動手段は、共通軸に対して回転可能
   でありかつ互いに対して固定される第１および第２のカ
   ム（56、70）と、前記第１および第２カムを駆動するた
   めの単一モータ（60）と、前記第１および第２カムを前
   記表面センサに接続する手段（42、34）とを含む、特許
   請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の器
   具。
9. 【請求項９】前記表面センサ（８）がその中を移動する
   前記ハウジングの開口を開放および閉鎖するシャッタ
   （16）と、前記表面センサがハウジング内に引っ込めら
   れる場合は前記シャッタを閉鎖位置に移動させ、かつ前
   記表面センサがハウジングから突出する場合は、前記シ
   ャッタを開放位置に移動させる手段（58、80、82、84、
   86、88）とを含む、特許請求の範囲第１項ないし第８項
   のいずれかに記載の器具。
10. 【請求項１０】前記シャッタは、前記第１および第２カ
    ムと同軸であり、かつ固定されるさらなるカム（88）に
    よって動作可能であり、前記単一モータによって駆動さ
    れる、特許請求の範囲第８項または第９項に記載の器
    具。
11. 【請求項１１】前記表面センサ（８）は、ワークピース
    表面に接触するように用いられるスタイラスである、特
    許請求の範囲第１項ないし第10のいずれかに記載の器
    具。
12. 【請求項１２】前記ワークピース位置付け手段（508）
    は、前記ハウジング（506）に取りはずし可能に固定さ
    れ、かつ前記表面センサによって前記測定動作が行なわ
    れる位置において、予め定められた大きさおよび形のワ
    ークピース（２）を置くように配置されたワークピース
    支持装置（100）を含む、特許請求の範囲第１項ないし
    第11項のいずれかに記載の器具。
13. 【請求項１３】前記器具は、異なる大きさおよび／また
    は形のそれぞれのワークピースに適用され、かつ互いに
    対して交換可能である複数個の前記ワークピース支持装
    置（100）を含む、特許請求の範囲第12項に記載の器
    具。
14. 【請求項１４】前記ワークピース位置付け手段（508）
    は、異なる大きさおよび／または形にワークピースを受
    取るように調整可能であるワークピース支持装置（10
    0）を含む、特許請求の範囲第１項ないし第11項のいず
    れかに記載の器具。
15. 【請求項１５】前記ワークピース支持装置は、測定され
    るべきその表面すべてが実質的に同じ前記位置に置かれ
    るようにワークピースを収容する、特許請求の範囲第14
    項に記載の器具。
16. 【請求項１６】前記ワークピース支持装置（100）は、
    器具に装着された場合に特許請求の範囲第６項の前記調
    整を果たすよう配置される、特許請求の範囲第６項に従
    属する場合の第12項ないし第15項のいずれかに記載の器
    具。
17. 【請求項１７】前記ワークピース位置付け手段は、前記
    ハウジングの上部に置かれる、特許請求の範囲第１項な
    いし第16項のいずれかに記載の器具。
18. 【請求項１８】器具を較正するための治具（130）を備
    える組合わせにおいて、前記治具は器具に対して取付け
    可能かつ取りはずし可能であり、前記表面センサによっ
    て感知されるよう配置される較正エレメント（132）を
    有し、前記器具は、較正動作を開始するための信号を与
    えるために、前記治具の装着を感知する手段（142）を
    含む、特許請求の範囲第１項ないし第17項のいずれかに
    記載の器具。
19. 【請求項１９】前記器具は、突出動作の間前記表面セン
    サが障害物と係合したことに応答して、前記表面センサ
    が前記ハウジングにただちに引込むよう動作可能である
    障害物感知手段（79、81）を含む、特許請求の範囲第１
    項ないし第18項のいずれかに記載の器具。
20. 【請求項２０】前記表面センサは、障害物に当ると、そ
    こに偏向を引起こすよう面取りされた端部を有する、特
    許請求の範囲第19項に記載の器具。
21. 【請求項２１】前記障害物感知手段は、ワークピース表
    面から離れる方向において前記表面センサの移動を感知
    するよう動作可能である、特許請求の範囲第19項または
    第20項に記載の器具。
22. 【請求項２２】前記器具は、駆動されると前記測定サイ
    クルを開始させ、前記測定サイクルを繰返すために繰返
    し駆動される、単一の手動動作可能な制御部材（536）
    を含む、特許請求の範囲第１項ないし第21項のいずれか
    に記載の器具。
23. 【請求項２３】前記器具は、前記表面センサを用いて前
    記ワークピースに測定動作を行なうためのコンピュータ
    手段（600）と、データを前記コンピュータ手段に入力
    するための端末手段（502）とを含み、前記制御部材（5
    36）は前記端末手段と独立しており、かつ前記測定動作
    を行なうよう前記コンピュータ手段に命令するために駆
    動可能である、特許請求の範囲第22項に記載の器具。
24. 【請求項２４】前記コンピュータ手段は、前記測定動作
    を行なう命令を前記端末手段が受取るよう配置される、
    特許請求の範囲第23項に記載の器具。
25. 【請求項２５】前記端末手段は、前記器具に対して取外
    し可能でありかつ切離し可能である、特許請求の範囲第
    23項に記載の器具。
26. 【請求項２６】前記コンピュータ手段は、前記端末手段
    を用いてセットアップ動作の実行のためにプログラムさ
    れ、前記セットアップ動作は前記制御部材の駆動によっ
    てその後は繰返し可能である測定サイクルを規定する、
    特許請求の範囲第23項または第24項に記載の器具。
27. 【請求項２７】前記ハウジング内の第１の仕切り（52
    4）と、前記第１の仕切り内に置かれ、かつ動作におい
    て熱を発生する電気手段と、前記ハウジング内の第２の
    仕切り（512）と、前記第２の仕切りにあり、かつ温度
    変化に感応する測定手段（510）と、前記第１の仕切り
    からの熱による前記測定手段における温度変化を少なく
    とも制限するように、前記第２の仕切りに大気を引込
    み、かつ前記大気が前記測定手段上をとおり、次に前記
    第２の仕切りから出ることを引起こす、手段（520）と
    を含む、特許請求の範囲第１項ないし第26項のいずれか
    に記載の器具。
28. 【請求項２８】多数の同一ワークピース（２）を作成す
    るための方法であって、大量生産によってワークピース
    を製造する方法を含み、前記方法は、前記ワークピース
    の表面に連続して同じ度量衡動作を行なうのに適した状
    態に、度量衡器具を設けるステップと、前記同じ度量衡
    動作を前記度量衡器具を用いて前記製造されたプロダク
    トの少なくとも大部分に行なうステップとを含み、 前記度量衡器具は、ワークピースの表面を測定するため
    の度量衡器具であって、 保護用のハウジングと、 前記ハウジングに対して予め定められた位置にワークピ
    ースを置くためのワークピース位置付け手段と、 前記ハウジング内に配置された表面センサと、 前記表面センサが予め定められた経路に従うように配置
    された駆動手段とを含み、そこにおいて前記表面センサ
    は前記ハウジングから突出し、測定動作を行なうために
    前記表面を横切り、その後前記ハウジング内に引込めら
    れ、前記駆動手段は、前記経路がループを含むように配
    置され、前記表面センサは前記ループにおいて一方向に
    移動する場合はワークピース表面を横切り、前記ループ
    において反対方向に移動する場合は前記ワークピース表
    面から間隔が開けられ、前記駆動手段は、前記表面セン
    サがワークピース表面を横切る場合は前記一方向におい
    て比較的遅い速度で移動し、前記ワークピース表面から
    間隔を開けられた場合は前記反対方向に比較的速い速度
    で移動するようにさらに配置される、方法。
29. 【請求項２９】前記度量衡動作は前記ワークピースが製
    造されたワークショップで行なわれる、特許請求の範囲
    第28項に記載の方法。
30. 【請求項３０】前記器具は、前記ワークピースからデー
    タをロギングし、かつ度量衡情報を与えるために前記デ
    ータを処理し、さらに前記器具は、前記度量衡情報を出
    力するよう動作可能であり、前記ロギング、処理および
    出力すべてが前記ワークショップにおいて行なわれる、
    特許請求の範囲第29項に記載の方法。