JP2966655B2 - Hole position measuring device - Google Patents

Hole position measuring device

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JP2966655B2
JP2966655B2 JP18845592A JP18845592A JP2966655B2 JP 2966655 B2 JP2966655 B2 JP 2966655B2 JP 18845592 A JP18845592 A JP 18845592A JP 18845592 A JP18845592 A JP 18845592A JP 2966655 B2 JP2966655 B2 JP 2966655B2
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照雄 中川
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの表面に形成さ
れた穴の位置を正確かつ自動的に測定できるようにした
穴位置測定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole position measuring device capable of accurately and automatically measuring the position of a hole formed on the surface of a work.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ワークの表面に形成された穴の
位置を測定する際には、物差しやノギス等の目盛りを有
した測定具を用いることが多く、このような測定作業は
手作業になる。測定具を用いて手作業で穴の位置を測定
する方法では、十分な測定精度を得ることができないと
いう問題があり、また再現性よく測定するには作業に熟
練することが必要であり、かつまた多数の穴や多数のワ
ークについて穴の位置を測定する際には手作業での作業
量が非常に多く作業効率が低いという問題がある。
2. Description of the Related Art In general, when measuring the position of a hole formed on the surface of a work, a measuring instrument having a scale such as a ruler or a caliper is often used, and such a measuring operation is performed manually. Become. In the method of manually measuring the position of the hole using a measuring tool, there is a problem that sufficient measurement accuracy cannot be obtained, and it is necessary to be skilled in the work to measure with good reproducibility, and Further, when measuring the positions of holes for a large number of holes and a large number of works, there is a problem that the amount of manual work is extremely large and the working efficiency is low.

【0003】ワークWに形成された穴の位置の測定につ
いて上記問題の解決を図るものとして特開昭59−14
8801号公報に記載されたものが知られている。この
装置は、図11に示すように、ワークWが載置される支
持台30を備え、支持台30の両側縁に沿ってレール3
1が設けられるとともに、レール31の間に架設された
ブリッジ32に検査ロッド33を取り付けた構成を有し
ている。ブリッジ32はレール31に対して走行自在に
取り付けられ、検査ロッド33はブリッジ32に長手方
向に沿って設けられたレール34に対して走行自在なキ
ャリア35に固定されている。すなわち、検査ロッド3
3は、支持台30の表面に沿って任意の位置に移動でき
るようになっている。
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 59-14 discloses a method for solving the above-mentioned problem in measuring the position of a hole formed in a work W.
What is described in 8801 gazette is known. As shown in FIG. 11, the apparatus includes a support 30 on which a work W is placed, and rails 3 along both side edges of the support 30.
1 and a configuration in which an inspection rod 33 is attached to a bridge 32 bridged between rails 31. The bridge 32 is attached to the rail 31 so as to be able to travel freely, and the inspection rod 33 is fixed to a carrier 35 that can travel along a rail 34 provided on the bridge 32 along the longitudinal direction. That is, the inspection rod 3
Numeral 3 can be moved to any position along the surface of the support base 30.

【0004】ところで、検査ロッド33は、図12に示
すように、キャリア35に固定された筒状のホルダ36
と、支持台30の表面に直交する方向においてホルダ3
6に対して進退自在に挿通された中空のスピンドル37
と、スピンドル37を先端が支持台30の表面から離れ
る向きに付勢する復帰ばね38と、スピンドル37の先
端部に挿入された心棒39と、心棒39をスピンドル3
7から突出させる向きに付勢する復帰ばね40とを備え
る。心棒39の先端部には先細りの円錐状に形成された
測定子41が一体に設けられる。また、スピンドル37
の中には心棒39から押力が作用する押釦スイッチであ
るスイッチ42が設けられている。スイッチ42が操作
されると、支持台30の表面上であらかじめ設定されて
いる座標系での検査ロッド33の中心線の座標位置がプ
リンタ43に出力される。
As shown in FIG. 12, a test rod 33 is provided with a cylindrical holder 36 fixed to a carrier 35.
And the holder 3 in a direction orthogonal to the surface of the support 30.
6. A hollow spindle 37 inserted to be able to move forward and backward with respect to 6.
A return spring 38 for biasing the spindle 37 in a direction in which the tip is separated from the surface of the support 30; a mandrel 39 inserted into the tip of the spindle 37;
And a return spring 40 that urges the protruding member 7 in a direction to protrude therefrom. A tip 41 of the mandrel 39 is integrally provided with a tracing stylus 41 formed in a tapered conical shape. Also, the spindle 37
Is provided with a switch 42, which is a push button switch to which a pressing force acts from the mandrel 39. When the switch 42 is operated, the coordinate position of the center line of the inspection rod 33 in the coordinate system set in advance on the surface of the support 30 is output to the printer 43.

【0005】したがって、ワークWに形成された穴Hの
近傍に検査ロッド33を移動させ、スピンドル37を復
帰ばね38のばね力に抗して押し下げると、図13に示
すように、測定子41が穴Hの中に追い込まれて測定子
41の中心線と穴Hの中心とが一致する。この位置で、
スピンドル37にさらに押力を作用させると、図11
(b)に示すように、心棒39が復帰ばね40のばね力
に抗してスピンドル37に対して相対的に移動し、スイ
ッチ42が操作されることになる。要するに、ワークW
に形成された穴Hの近傍に検査ロッド33を移動させて
スピンドル37に押力を作用させると、穴Hの位置がプ
リンタ43に出力されるのである。
Therefore, when the inspection rod 33 is moved to the vicinity of the hole H formed in the work W and the spindle 37 is pressed down against the spring force of the return spring 38, as shown in FIG. The center of the tracing stylus 41 coincides with the center of the hole H by being driven into the hole H. In this position,
When a further pressing force is applied to the spindle 37, FIG.
As shown in (b), the mandrel 39 moves relatively to the spindle 37 against the spring force of the return spring 40, and the switch 42 is operated. In short, work W
When the inspection rod 33 is moved to the vicinity of the hole H formed on the spindle 37 and a pressing force is applied to the spindle 37, the position of the hole H is output to the printer 43.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、穴Hの
位置の測定作業に要する労力が大幅に低減され、また熟
練を要することなく再現性よく穴Hの位置を測定できる
ことになる。しかしながら、検査ロッド33に手操作で
押力を作用させて測定子41をワークWに押し付けるか
ら、ワークWへの押圧力が過剰になってワークWが変形
する場合があり、またワークWが軟質材であるときには
穴Hの正確な位置を測定するのが困難であるという問題
を有している。
With the above configuration, the labor required for measuring the position of the hole H is greatly reduced, and the position of the hole H can be measured with good reproducibility without requiring any skill. However, since the pressing force is manually applied to the inspection rod 33 to press the tracing stylus 41 against the work W, the pressing force on the work W may be excessive and the work W may be deformed. When the material is a material, there is a problem that it is difficult to measure an accurate position of the hole H.

【0007】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、ワークに測定ピンを接触させて測定ピンの位
置を検出する際に、ワークを変形させずかつ軟質材料の
ワークであっても穴の位置を正確に測定することができ
るようにした穴位置測定装置を提供しようとするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and when a measurement pin is brought into contact with a work to detect the position of the measurement pin, the work is made of a soft material without deforming the work. Another object of the present invention is to provide a hole position measuring device capable of accurately measuring the position of a hole.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明では、上
記目的を達成するために、ワークに接触する先端部が中
心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成された測
定ピンと、測定ピンの周方向に離間して配設され測定ピ
ンを周方向の接線にほぼ沿うように互いに異なる方向に
直進移動させる3個以上の第1のアクチュエータと、測
定ピンを中心線方向に直進移動させる第2のアクチュエ
ータと、ワークの表面に平行な面内での平行移動および
回転移動による測定ピンの変位とワークの表面に直交す
る方向の移動による測定ピンの変位とを検出する変位セ
ンサと、変位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置
に保持するように第1のアクチュエータおよび第2のア
クチュエータによる測定ピンの移動量をフィードバック
制御する制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先
端部がワークに形成された穴に挿入された状態において
各アクチュエータの負荷電流に基づいて測定ピンに作用
する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定し、
この位置を穴の位置と決定する。
According to the first aspect of the present invention, in order to attain the above object, a measuring pin formed in a tapered shape with a front end contacting a workpiece having a center line as a rotationally symmetric axis. Three or more first actuators which are arranged in the circumferential direction of the measuring pin so as to linearly move the measuring pin in different directions substantially along a tangent in the circumferential direction, and linearly move the measuring pin in the center line direction A second actuator, a displacement sensor that detects displacement of the measurement pin due to translation and rotation in a plane parallel to the surface of the work and displacement of the measurement pin due to movement in a direction perpendicular to the surface of the work, Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the first actuator and the second actuator so as to hold the measurement pin at a fixed position based on the output of the displacement sensor The control means sets the position of the measurement pin to a position where the external force acting on the measurement pin based on the load current of each actuator is minimized when the tip of the measurement pin is inserted into the hole formed in the work. Set,
This position is determined as the position of the hole.

【0009】請求項2の発明では、ワークに接触する先
端部が中心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成
された測定ピンと、測定ピンの周方向に離間して配設さ
れワークの表面に平行な面内で測定ピンに対して吸引力
を作用させる3個以上の電磁石と、測定ピンをワークの
表面に直交する方向に直進移動させるアクチュエータ
と、ワークの表面に平行な面内での平行移動による測定
ピンの変位とワークの表面に直交する方向の移動による
測定ピンの変位とを検出する変位センサと、変位センサ
の出力に基づいて測定ピンを定位置に保持するように電
磁石およびアクチュエータによる測定ピンの移動量をフ
ィードバック制御する制御手段とを備え、制御手段は、
測定ピンの先端部がワークに形成された穴に挿入された
状態において電磁石およびアクチュエータの負荷電流に
基づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測
定ピンの位置を設定し、この位置を穴の位置と決定す
る。
According to the second aspect of the present invention, the tip of the measuring pin, which is in contact with the workpiece, is formed in a tapered shape whose center line is a rotationally symmetric axis, and the measuring pin is spaced apart in the circumferential direction of the measuring pin. Three or more electromagnets that apply a suction force to the measuring pin in a plane parallel to the surface, an actuator that moves the measuring pin straight in a direction perpendicular to the surface of the work, and an actuator that moves the measuring pin in a direction perpendicular to the surface of the work A displacement sensor that detects displacement of the measurement pin due to parallel movement of the measurement pin and displacement of the measurement pin due to movement in a direction perpendicular to the surface of the workpiece, and an electromagnet that holds the measurement pin in a fixed position based on the output of the displacement sensor. Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the actuator, the control means comprising:
When the tip of the measuring pin is inserted into the hole formed in the work, the position of the measuring pin is set to a position where the external force acting on the measuring pin is minimized based on the load current of the electromagnet and the actuator. Determine the position of the hole.

【0010】請求項3の発明では、ワークに接触する先
端部が中心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成
された測定ピンと、測定ピンに対して測定ピンの中心線
方向に直交する鍔状に結合された支持板と、測定ピンの
周方向に離間して配設され測定ピンを周方向の接線にほ
ぼ沿うように互いに異なる方向に直進移動させる3個以
上のアクチュエータと、測定ピンの周方向に離間して配
設され支持板に対してそれぞれワークの表面に直交する
方向の磁力を作用させる3個以上の電磁石と、ワークの
表面に平行な面内での平行移動および回転移動による測
定ピンの変位とワークの表面に直交する方向の直進移動
およびワークの表面に対する傾斜による測定ピンの変位
と検出する変位センサと、変位センサの出力に基づいて
測定ピンを定位置に保持するようにアクチュエータおよ
び電磁石による測定ピンの移動量をフィードバック制御
する制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部
がワークに形成された穴に挿入された状態においてアク
チュエータと電磁石との少なくとも一方の負荷電流に基
づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測定
ピンの位置を設定し、この位置を穴の位置と決定する。
According to the third aspect of the present invention, the measuring pin is formed in a tapered shape whose leading end contacting the work has a center line as a rotationally symmetric axis, and the measuring pin is perpendicular to the direction of the center line of the measuring pin. A support plate coupled in a flange shape, three or more actuators arranged at a distance in the circumferential direction of the measuring pin and configured to linearly move the measuring pin in directions different from each other substantially along a circumferential tangent; Three or more electromagnets, which are arranged in the circumferential direction and are separated from each other in the direction perpendicular to the surface of the work and which are applied to the support plate, and translation and rotation in a plane parallel to the surface of the work A displacement sensor that detects the displacement of the measurement pin due to the displacement of the measurement pin, the linear movement in the direction perpendicular to the surface of the work, and the displacement of the measurement pin due to the inclination with respect to the surface of the work. Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the actuator and the electromagnet so as to hold the control pin, wherein the control means is configured to connect the actuator and the electromagnet in a state where the tip of the measurement pin is inserted into a hole formed in the workpiece. The position of the measurement pin is set at a position where the external force acting on the measurement pin is minimized based on at least one load current, and this position is determined as the position of the hole.

【0011】[0011]

【作用】請求項1の構成では、ワークの表面に平行な面
に沿って測定ピンを平行移動および回転移動させること
ができ、かつワークの表面に直交する方向に平行移動で
きるように測定ピンをアクチュエータによって保持して
いるのであって、変位センサの出力に基づいて測定ピン
を定位置に保持するようにアクチュエータをフィードバ
ック制御するから、アクチュエータへの負荷電流を検出
することによって、測定ピンに作用する外力を検出する
ことが可能になる。この負荷電流に基づいて測定ピンに
作用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
するから、ワークに対して大きな外力を作用させること
なく、測定ピンの中心線がワークの表面に対して垂直に
なるように測定ピンの姿勢を制御することができる。こ
の位置をワークの穴の位置と決定するのであって、ワー
クに対して押圧力をほとんど作用させないから、ワーク
が変形することがなく、またワークが軟質材料であって
も正確な測定が可能になるのである。
According to the structure of the first aspect, the measuring pin can be translated and rotated along a plane parallel to the surface of the work, and the measuring pin is moved so as to be able to move in a direction perpendicular to the surface of the work. Since the actuator is held by the actuator, and the actuator is feedback-controlled so as to hold the measurement pin at a fixed position based on the output of the displacement sensor, the actuator acts on the measurement pin by detecting the load current to the actuator. External force can be detected. Based on this load current, the position of the measuring pin is set to the position where the external force acting on the measuring pin is minimized.Therefore, the center line of the measuring pin is positioned with respect to the surface of the work without applying a large external force to the work. The attitude of the measuring pin can be controlled to be vertical. Since this position is determined as the position of the hole in the work, the pressing force is hardly applied to the work, so that the work is not deformed and accurate measurement is possible even if the work is a soft material. It becomes.

【0012】請求項2の構成では、ワークの表面に直交
する方向に対して測定ピンの傾斜角度が調節自在となる
ように測定ピンの姿勢を電磁石によって制御し、かつワ
ークの表面に直交する方向に平行移動できるように測定
ピンをアクチュエータによって保持しているのであっ
て、請求項1の構成と同様に、ワークに対して押圧力を
ほとんど作用させることなく、ワークに形成された穴の
中心に測定ピンの中心線を一致させた状態で、ワークの
表面に対して垂直になるように測定ピンの姿勢を制御す
ることができるのである。
According to a second aspect of the present invention, the attitude of the measuring pin is controlled by the electromagnet so that the inclination angle of the measuring pin can be adjusted with respect to the direction orthogonal to the surface of the workpiece, and the direction orthogonal to the surface of the workpiece. The measurement pin is held by an actuator so as to be able to move in parallel to the workpiece. Similar to the configuration of claim 1, the measurement pin is hardly applied to the work and is positioned at the center of the hole formed in the work. With the center lines of the measurement pins aligned, the posture of the measurement pins can be controlled so as to be perpendicular to the surface of the work.

【0013】請求項3の構成では、ワークの表面に直交
する方向に対して測定ピンの傾斜角度が調節自在かつワ
ークの表面に直交する方向に平行移動できるように測定
ピンを電磁石によって測定ピンを保持し、かつワークの
表面に平行な面に沿って測定ピンを平行移動および回転
移動させることができるようにアクチュエータで測定ピ
ンを保持しているのであって、測定ピンの姿勢が6自由
度を有することになる。すなわち、測定ピンの姿勢制御
をもっとも正確に行うことができ、穴の位置の測定精度
が高くなるのである。
According to a third aspect of the present invention, the measuring pin is moved by an electromagnet so that the inclination angle of the measuring pin can be adjusted in a direction perpendicular to the surface of the work and can be translated in a direction perpendicular to the surface of the work. The measuring pin is held by an actuator so as to be able to hold and translate and rotate the measuring pin along a plane parallel to the surface of the workpiece, and the posture of the measuring pin has six degrees of freedom. Will have. That is, the attitude control of the measuring pin can be performed most accurately, and the measurement accuracy of the position of the hole is increased.

【0014】[0014]

【実施例】(実施例1) 穴位置測定装置は、図2に示すように、基本的には、ワ
ークが載置されるXYテーブル11と、XYテーブル1
1の上面に対して直交する方向に移動するハウジング1
2を移動させるZテーブル13とを装置本体10に備え
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) As shown in FIG. 2, a hole position measuring device basically includes an XY table 11 on which a workpiece is placed and an XY table 1.
Housing 1 which moves in a direction perpendicular to the upper surface of housing 1
The apparatus main body 10 is provided with a Z table 13 for moving the device 2.

【0015】ハウジング12の中には、図1に示すよう
に、測定ピン1を保持したスピンドル2などが収納され
る。ここにおいて、ハウジング12が移動する方向をZ
軸方向、Z軸方向に直交する一つの面をXY平面として
直交座標系を定める。また、スピンドル2の中心線はZ
方向に一致するように配置される。測定ピン1は、先端
部(下端部)が先端ほど径を小さくする円錐状に形成さ
れている。スピンドル2の外周面にはスピンドル2の軸
方向に直交する円板状の支持板3aが固着される。支持
板3aの厚み方向の両側には、内部に圧縮空気が流通す
る一対の通気管3bが配設され、通気管3bにおいて支
持板3aとの対向面に形成された吹出口3cから吐出さ
れる圧縮空気により支持板3aが両通気管3bから離間
した状態で支持される。このように、支持板3aと一対
の通気管3bとにより空気軸受3が構成される。スピン
ドル2を空気軸受3で支持したことにより、スピンドル
2は摩擦力をほとんど受けることなくXY平面に平行な
面内での平行移動および回転移動が可能になる。
In the housing 12, as shown in FIG. 1, a spindle 2 holding a measuring pin 1 and the like are housed. Here, the direction in which the housing 12 moves is Z
An orthogonal coordinate system is defined with one plane orthogonal to the axial direction and the Z-axis direction as an XY plane. The center line of the spindle 2 is Z
It is arranged to match the direction. The measuring pin 1 is formed in a conical shape such that the tip end (lower end) decreases in diameter toward the tip. A disk-shaped support plate 3a orthogonal to the axial direction of the spindle 2 is fixed to the outer peripheral surface of the spindle 2. A pair of ventilation pipes 3b through which compressed air flows are disposed on both sides in the thickness direction of the support plate 3a, and are discharged from an outlet 3c formed on a surface of the ventilation pipe 3b facing the support plate 3a. The support plate 3a is supported by the compressed air while being separated from the two ventilation pipes 3b. Thus, the air bearing 3 is constituted by the support plate 3a and the pair of ventilation pipes 3b. By supporting the spindle 2 with the air bearing 3, the spindle 2 can be translated and rotated in a plane parallel to the XY plane with little frictional force.

【0016】スピンドル2の外周面にはホルダ4が挿着
され、ホルダ4の外周面には、周方向に離間した3箇所
にそれぞれリニア直流アクチュエータ5A,5B,5C
の可動子である可動コイル5aが結合される。各アクチ
ュエータ5A,5B,5Cは、いわゆるボイスコイルモ
ータと称するものであって、図3および図4に示すよう
に、スピンドル2の中心線に平行で接線方向を含む断面
の形状が日字状であって固定子となるヨーク5bと、ヨ
ーク5bの中央片に対してスライド自在に挿着された筒
状の可動コイル5aとを備える。可動コイル5aは、合
成樹脂等よりなる角筒状のコイルボビンにコイル巻線を
巻装して形成され、ヨーク5bは、両脚片の内側面と中
央片とが異極になるように適宜箇所に永久磁石(図示せ
ず)が配置される。たとえば、永久磁石を両脚片の内側
面に設ければよい。したがって、可動コイル5aに通電
すれば、通電電流に比例したローレンツ力が生じて可動
コイル5aが電流の向きに応じた方向に移動する。ここ
において、ヨーク5bの中央片は、スピンドル2におけ
るアクチュエータ5A,5B,5Cとの結合位置の接線
方向にほぼ沿うように配置される。スピンドル2の径方
向については、可動コイル5aの内側空間の幅がヨーク
5bの中央片の幅よりも大きく設定されており、可動コ
イル5aは、スピンドル2の径方向においてもヨーク5
bに対して移動できるようになっている。したがって、
各アクチュエータ5A,5B,5Cの可動コイル5aへ
の通電電流を制御することによって、スピンドル2の位
置を中心線に直交する面内で調節できることになる。本
実施例の構成では、スピンドル2の中心線をZ軸方向に
一致させているから、アクチュエータ5A,5B,5C
の制御によって、測定ピン1の先端の位置をXY平面に
平行な面内で平行移動させるとともに、Z軸の回りに回
転移動させることができるのである。
A holder 4 is mounted on the outer peripheral surface of the spindle 2, and linear DC actuators 5 A, 5 B, 5 C are respectively provided on the outer peripheral surface of the holder 4 at three locations separated in the circumferential direction.
The movable coil 5a is connected. Each of the actuators 5A, 5B, and 5C is a so-called voice coil motor. As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional shape including the tangential direction parallel to the center line of the spindle 2 is a Japanese character. A yoke 5b serving as a stator is provided, and a cylindrical movable coil 5a slidably inserted into a central piece of the yoke 5b. The movable coil 5a is formed by winding a coil winding around a rectangular cylindrical coil bobbin made of a synthetic resin or the like, and the yoke 5b is provided at an appropriate position so that the inner surfaces of both leg pieces and the center piece have different poles. A permanent magnet (not shown) is arranged. For example, permanent magnets may be provided on the inner surfaces of both leg pieces. Therefore, when the movable coil 5a is energized, a Lorentz force proportional to the energizing current is generated, and the movable coil 5a moves in a direction corresponding to the direction of the current. Here, the center piece of the yoke 5b is disposed so as to be substantially along the tangential direction of the coupling position of the spindle 2 with the actuators 5A, 5B, 5C. In the radial direction of the spindle 2, the width of the inner space of the movable coil 5a is set to be larger than the width of the center piece of the yoke 5b.
b. Therefore,
By controlling the current supplied to the movable coil 5a of each of the actuators 5A, 5B, 5C, the position of the spindle 2 can be adjusted in a plane orthogonal to the center line. In the configuration of the present embodiment, since the center line of the spindle 2 is aligned with the Z-axis direction, the actuators 5A, 5B, 5C
With this control, the position of the tip of the measuring pin 1 can be translated in a plane parallel to the XY plane, and can be rotated around the Z axis.

【0017】ところで、スピンドル2のXY平面に平行
な面内での変位量、すなわち、測定ピン1の先端のXY
平面に平行な面内での変位量は、ホルダ4に各アクチュ
エータ5A,5B,5Cに対応する位置で固着した検出
片6A,6B,6Cとの相対距離を検出する変位センサ
7A,7B,7Cによって検出される。変位センサ7
A,7B,7Cには、検出片6A,6B,6Cとの距離
を光学的に測定するものや、金属で形成した検出片6
A,6B,6Cに対して変位センサ7A,7B,7Cか
ら高周波電界を作用させることにより渦電流損の大きさ
に基づいて距離を検出するものなどを用いることができ
る。
The displacement of the spindle 2 in a plane parallel to the XY plane, that is, the XY of the tip of the measuring pin 1
The amount of displacement in a plane parallel to the plane is determined by displacement sensors 7A, 7B, 7C for detecting relative distances to detection pieces 6A, 6B, 6C fixed to holder 4 at positions corresponding to actuators 5A, 5B, 5C. Is detected by Displacement sensor 7
A, 7B, and 7C include those for optically measuring the distance from the detection pieces 6A, 6B, and 6C, and the detection pieces 6 made of metal.
A sensor that detects a distance based on the magnitude of eddy current loss by applying a high-frequency electric field to the sensors A, 6B, and 6C from the displacement sensors 7A, 7B, and 7C can be used.

【0018】上述した通気管3bとアクチュエータ5
A,5B,5Cのヨーク5bとは、図1における上側の
通気管3bの上にヨーク5bを載置する形で一体に結合
され、変位センサ7A,7B,7Cはアクチュエータ5
A,5B,5Cのヨーク5bに対して固定される。通気
管3bは、アーム8aを介して円筒状の空気軸受8に結
合される。空気軸受8は、スピンドル2の軸方向(Z軸
方向)に配設されハウジング12に固定された一対のガ
イド軸8bに外挿され、空気軸受8の内周面に圧縮空気
を吐出することによって、空気軸受8の内周面とガイド
軸8bの外周面とを離間させた状態でガイド軸8bの軸
方向に移動できるようになっている。したがって、スピ
ンドル2は、摩擦力をほとんど受けることなくZ軸方
向、すなわち、中心線の方向に移動できるのである。
The above-described vent pipe 3b and actuator 5
The yokes 5b of A, 5B, and 5C are integrally coupled with the yoke 5b on the upper ventilation pipe 3b in FIG. 1, and the displacement sensors 7A, 7B, and 7C are connected to the actuator 5a.
A, 5B, and 5C are fixed to the yokes 5b. The ventilation pipe 3b is connected to the cylindrical air bearing 8 via the arm 8a. The air bearing 8 is externally inserted into a pair of guide shafts 8 b disposed in the axial direction (Z-axis direction) of the spindle 2 and fixed to the housing 12, and discharges compressed air to the inner peripheral surface of the air bearing 8. The inner peripheral surface of the air bearing 8 and the outer peripheral surface of the guide shaft 8b can be moved in the axial direction of the guide shaft 8b while being separated from each other. Therefore, the spindle 2 can move in the Z-axis direction, that is, in the direction of the center line, with almost no frictional force.

【0019】スピンドル2の軸方向(Z軸方向)におけ
る測定ピン1とは反対側の端面には、スピンドル2の軸
方向に進退するリニア直流アクチュエータ9の可動コイ
ル9aが結合される。アクチュエータ9の固定子となる
ヨーク9bは、円筒状に形成されているのであって、形
状が異なっている点を除けば上述したアクチュエータ5
A,5B,5Cと同様の構成を有している。スピンドル
2の端部には検出片6Dが固着され、スピンドル2の軸
方向における検出片6Dの変位が検出できるように、検
出片6Dに対向する位置には変位センサ7Dが配設され
る。すなわち、変位センサ7Dは、スピンドル2のZ軸
方向の変位を検出することができるのである。アクチュ
エータ9のヨーク9bおよび変位センサ7Dは、ハウジ
ング12に固定される。ここで、上記構成のアクチュエ
ータ9では、可動コイル9aへの通電電流の大きさに応
じてZ軸方向の力が決定されるのであって、移動量は制
御することができないものであるから、測定ピン1がワ
ークWから受ける反力とアクチュエータ9の下方への押
圧力とを拮抗させたり、アクチュエータ9の出力をハウ
ジング12に一端を固定したばね(図示せず)のばね力
と拮抗させたりすることによって、移動量を制御するよ
うになっている。また、アクチュエータ9には、Z軸方
向において拮抗する2力を発生させるような構造のもの
を用いてもよい。この種のアクチュエータとしては、Z
軸方向に離間した一対の電磁石の間に可動子を配置し、
各電磁石と可動子との間の吸引、反発力を調節すること
によって、可動子の位置を任意の位置に設定するような
構造のものがある。
A movable coil 9a of a linear DC actuator 9 which advances and retreats in the axial direction of the spindle 2 is connected to the end face of the spindle 2 opposite to the measurement pin 1 in the axial direction (Z-axis direction). The yoke 9b serving as the stator of the actuator 9 is formed in a cylindrical shape, and is different from the above-described actuator 5 except that the shape is different.
A, 5B, and 5C have the same configuration. A detection piece 6D is fixed to the end of the spindle 2, and a displacement sensor 7D is provided at a position facing the detection piece 6D so that the displacement of the detection piece 6D in the axial direction of the spindle 2 can be detected. That is, the displacement sensor 7D can detect the displacement of the spindle 2 in the Z-axis direction. The yoke 9b of the actuator 9 and the displacement sensor 7D are fixed to the housing 12. Here, in the actuator 9 having the above configuration, the force in the Z-axis direction is determined according to the magnitude of the current supplied to the movable coil 9a, and the amount of movement cannot be controlled. The reaction force received by the pin 1 from the workpiece W and the downward pressing force of the actuator 9 are antagonized, and the output of the actuator 9 is antagonized to the spring force of a spring (not shown) having one end fixed to the housing 12. Thereby, the movement amount is controlled. The actuator 9 may have a structure that generates two forces that antagonize in the Z-axis direction. As this type of actuator, Z
A mover is arranged between a pair of electromagnets separated in the axial direction,
There is a structure in which the position of the mover is set to an arbitrary position by adjusting attraction and repulsion between each electromagnet and the mover.

【0020】以上の構成によれば、アクチュエータ5
A,5B,5Cの可動コイル5aへの通電量の制御によ
って、測定ピン1の先端を、XY平面に平行な面内で平
行移動させるとともに、Z軸の回りで回転移動させるこ
とができるのである。また、アクチュエータ9の可動コ
イル9aへの通電量の制御によって、Z軸方向の平行移
動ができるのである。このような位置の制御を行うに
は、図5に示すように、変位センサ7A,7B,7C,
7Dにより検出された変位量に基づいて、制御回路20
において、アクチュエータ5A,5B,5C,9への通
電量をフィードバック制御すればよい。制御回路20に
は、変位センサ7A,7B,7C,7Dの出力を取り込
み、アクチュエータ5A,5B,5C,9への制御量を
出力するインタフェース20a、制御量に基づいてアク
チュエータ5A,5B,5C,9を駆動する増幅回路2
0b、変位センサ7A,7B,7C,7Dの出力値に基
づいて穴の位置を演算するとともにアクチュエータ5
A,5B,5C,9に対する制御量を発生させる演算制
御部20c、穴の位置の測定結果を出力する出力部20
d、各部への給電を行う電源20e、ハウジング12を
Z軸方向に移動させる(ハウジング12の進退の指示お
よび送り速度を制御する)ために装置本体10に設けた
送りモータ21を制御量に応じて駆動するドライバ回路
20fなどが設けられる。ここに、4個のアクチュエー
タ5A,5B,5C,9に対する制御量は、相互の影響
を考慮して設定する必要があるから、制御量を求めるに
は多変数の行列演算が必要であって、この要求を満たす
ために、演算制御部20cとしては高速演算が可能なマ
イクロコンピュータが用いられる。また、上述したよう
に、スピンドル2は、XY平面に平行な面内では空気軸
受3によって支持され、Z軸方向の移動時には空気軸受
8によって案内されているから、移動時に振動がほとん
ど発生しないのであり、変位センサ7A,7B,7C,
7Dの出力に雑音成分が混入せず、このことによっても
位置制御が正確に行えるのである。
According to the above configuration, the actuator 5
By controlling the amount of current supplied to the movable coils 5a of A, 5B, and 5C, the tip of the measuring pin 1 can be translated in a plane parallel to the XY plane and can be rotated around the Z axis. . Further, by controlling the amount of current supplied to the movable coil 9a of the actuator 9, parallel movement in the Z-axis direction can be performed. To perform such position control, as shown in FIG. 5, the displacement sensors 7A, 7B, 7C,
7D based on the amount of displacement detected.
In the above, the amount of current supplied to the actuators 5A, 5B, 5C, 9 may be feedback controlled. The control circuit 20 takes in the outputs of the displacement sensors 7A, 7B, 7C, 7D and outputs an amount of control to the actuators 5A, 5B, 5C, 9; an interface 20a which outputs the amounts of control to the actuators 5A, 5B, 5C, Amplifying circuit 2 that drives 9
0b, the position of the hole is calculated based on the output values of the displacement sensors 7A, 7B, 7C, 7D and the actuator 5
A control unit 20c for generating a control amount for A, 5B, 5C, 9 and an output unit 20 for outputting a measurement result of a hole position
d, a power supply 20e for supplying power to each unit, and a feed motor 21 provided in the apparatus main body 10 for moving the housing 12 in the Z-axis direction (instructing movement of the housing 12 and controlling a feed speed) according to a control amount. Driver circuit 20f, etc., which is driven by Here, since the control amounts for the four actuators 5A, 5B, 5C and 9 need to be set in consideration of the mutual influence, a multivariable matrix operation is required to obtain the control amounts. In order to satisfy this requirement, a microcomputer capable of high-speed operation is used as the operation control unit 20c. Further, as described above, the spindle 2 is supported by the air bearing 3 in a plane parallel to the XY plane, and is guided by the air bearing 8 when moving in the Z-axis direction. Yes, displacement sensors 7A, 7B, 7C,
No noise component is mixed in the output of 7D, and this also enables accurate position control.

【0021】ところで、アクチュエータ5A,5B,5
C,9の可動コイル5a,9aの駆動力Fは、可動コイ
ル5a,9aの巻数をn、可動コイル5a,9aに流れ
る電流をI、永久磁石による磁束密度をB、磁界中の可
動コイル5a,9aの長さをLとすれば、 F=n・I・B・L となるのであって、可動コイル5a,9aの駆動力は通
電電流の大きさに比例するから、各アクチュエータ5
A,5B,5C,9の各可動コイル5a,9aへの通電
電流の大きさを調節すれば、コンプライアンスも調節す
ることができる。とくに、アクチュエータ9によって測
定ピン1のスラスト方向におけるコンプライアンスを調
節することができるから、ワークWの材質によってコン
プライアンスを制御することが可能になる。また、各可
動コイル5a,9aへの通電電流と発生する力とが比例
するから、フィードバック制御によって位置を保持して
いるときの通電電流の大きさは外力に比例することにな
り、外力の変化をアクチュエータ5A,5B,5C,9
への通電電流の変化として容易に検出することができる
のである。
The actuators 5A, 5B, 5
The driving force F of the movable coils 5a and 9a of C and 9 is n, the number of turns of the movable coils 5a and 9a is I, the current flowing through the movable coils 5a and 9a is I, the magnetic flux density by the permanent magnet is B, and the movable coil 5a in the magnetic field is , 9a is L, then F = n ・ I ・ B ・ L. Since the driving force of the movable coils 5a, 9a is proportional to the magnitude of the energizing current, each actuator 5
By adjusting the magnitude of the current supplied to each of the movable coils 5a, 9a of A, 5B, 5C, and 9, the compliance can be adjusted. In particular, since the compliance of the measuring pin 1 in the thrust direction can be adjusted by the actuator 9, the compliance can be controlled by the material of the work W. Further, since the current flowing through each of the movable coils 5a and 9a is proportional to the generated force, the magnitude of the current flowing when the position is held by the feedback control is proportional to the external force, and the change in the external force To actuators 5A, 5B, 5C, 9
Thus, it can be easily detected as a change in the current flowing through the power supply.

【0022】上記構成の装置を用いて被測定物であるワ
ークWの表面に形成された穴の位置を検出する手順は以
下のようになる。ここで、ワークWの表面には基準穴が
形成されているものとする。まず、ワークWの表面に形
成された基準穴の位置を測定し、目的とする穴の基準穴
に対する相対位置(この位置関係は設計時において既知
である)に基づいて、測定ピン1の中心線が目的とする
穴のほぼ中心に位置するように、XYテーブル11を移
動させる。その後、目的とする穴の位置を測定して出力
部20dに出力するのである。
The procedure for detecting the position of a hole formed in the surface of the workpiece W, which is the object to be measured, using the apparatus having the above configuration is as follows. Here, it is assumed that a reference hole is formed on the surface of the work W. First, the position of the reference hole formed on the surface of the work W is measured, and the center line of the measurement pin 1 is determined based on the relative position of the target hole to the reference hole (this positional relationship is known at the time of design). The XY table 11 is moved so that is positioned substantially at the center of the target hole. Thereafter, the position of the target hole is measured and output to the output unit 20d.

【0023】基準穴および目的とする穴の位置測定は、
図6に示す手順で行う。すなわち、図7(a)のように
穴Hの中心C1 と測定ピン1の中心線C2 とがほぼ一致
させて、Zテーブル13によりハウジング12を下降さ
せて図7(b)のように測定ピン1の先端部をワークW
に形成された穴Hに挿入する。このときに、測定ピン1
に作用するXY平面に平行な面内で測定ピン1に作用す
る外力を検出する(S1)。この外力は、アクチュエー
タ5A,5B,5Cへの通電電流(負荷電流)の変化に
よって検出することができ、外力が小さくなる方向にア
クチュエータ5A,5B,5Cの可動コイル5aへの通
電電流を制御してXY平面に平行な面内での測定ピン1
の先端の位置を調節する(S2)。要するに測定ピン1
に作用するXY平面に平行な面内での外力を最小にする
ようにな位置に測定ピン1の先端位置を調節するのであ
って、このような調節によって、図7(c)のように穴
Hの中心c1 と測定ピン1の中心線c2 とを一致させる
ことができる。ハウジング12はZテーブル13によっ
て下降し続けているから、測定ピン1はワークWからの
反力を受けることになる。この反力が増大するとハウジ
ング12に対して測定ピン1が相対的に上昇するから、
この変位を変位センサ7A,7B,7Cにより検出して
反力の増加を検出し(S3)、反力の増加が検出される
と測定を終了してワークWへの押圧力を解除する(S
4)。このように、反力の増加を検出すると測定を終了
するからワークWの変形を防止することができるのであ
る。しかも、穴Hの位置測定には大きな押力を必要とし
ないから、軟質材料のワークWであっても穴Hの位置を
正確に測定することができる。
Measurement of the positions of the reference hole and the target hole is as follows.
This is performed according to the procedure shown in FIG. That is, substantially coincide with the center C 1 of the hole H and the center line C 2 of the measuring pin 1 as shown in FIG. 7 (a), the lowers the housing 12 by the Z table 13 as shown in FIG. 7 (b) Move the tip of measuring pin 1 to work W
Into the hole H formed in the hole. At this time, measuring pin 1
The external force acting on the measuring pin 1 is detected in a plane parallel to the XY plane acting on (1) (S1). This external force can be detected by a change in the current (load current) applied to the actuators 5A, 5B, and 5C, and controls the current applied to the movable coil 5a of the actuators 5A, 5B, and 5C in a direction in which the external force decreases. Measuring pin 1 in a plane parallel to the XY plane
Is adjusted (S2). In short, measuring pin 1
The tip position of the measuring pin 1 is adjusted so as to minimize the external force acting in the plane parallel to the XY plane, and such adjustment adjusts the hole as shown in FIG. The center c 1 of H and the center line c 2 of the measurement pin 1 can be matched. Since the housing 12 is continuously lowered by the Z table 13, the measuring pin 1 receives a reaction force from the workpiece W. When the reaction force increases, the measuring pin 1 rises relatively to the housing 12, so that
This displacement is detected by the displacement sensors 7A, 7B, 7C to detect an increase in the reaction force (S3). When the increase in the reaction force is detected, the measurement is terminated and the pressing force on the work W is released (S3).
4). As described above, since the measurement is terminated when the increase in the reaction force is detected, the deformation of the work W can be prevented. In addition, since a large pressing force is not required for measuring the position of the hole H, the position of the hole H can be accurately measured even with a workpiece W made of a soft material.

【0024】(実施例2)本実施例では、図8に示すよ
うに、アクチュエータ5A,5B,5Cの代わりに、X
Y平面内で互いに直交する2直線(通常は、X軸方向と
Y軸方向とに設定される)の上にそれぞれ対になるよう
に配置した4個の電磁石15A,15B,15C,15
Dを用いるとともに、各直線の方向の変位を検出する2
個の変位センサ17A、17Bを用いた点で実施例1と
相違している。
(Embodiment 2) In this embodiment, as shown in FIG. 8, instead of actuators 5A, 5B and 5C, X
Four electromagnets 15A, 15B, 15C, 15 arranged in pairs on two straight lines (usually set in the X-axis direction and the Y-axis direction) orthogonal to each other in the Y plane
Using D and detecting displacement in the direction of each straight line 2
This embodiment differs from the first embodiment in that the displacement sensors 17A and 17B are used.

【0025】各電磁石15A,15B,15C,15D
は、一直線上に配列されたもの同士が対になるように励
磁され、対になる電磁石15A,15B,15C,15
Dがそれぞれスピンドル2に作用させる吸引力の拮抗作
用によって、スピンドル2の位置決めがなされる。各電
磁石15A,15B,15C,15Dがそれぞれスピン
ドル2に作用させる吸引力Fは、電磁石15A,15
B,15C,15Dのコイルに通電される電流をI、電
磁石15A,15B,15C,15Dとスピンドル2と
の距離をD、電磁石15A,15B,15C,15Dと
スピンドル2との間の空間に固有な定数をQとすれば、 F=QI2 /D2 になるのであって、距離Dを小さくすれば、非常に大き
な吸引力が得られるものである。したがって、コンプラ
イアンスを大きくとることが可能になる。また本実施例
では、Z軸の回りでの回転はできないが、スピンドル2
の軸方向はXY平面に直交する方向に固定されているか
ら、XY平面での平行移動のみでZ軸の回りで回転させ
なくとも同じ位置調節範囲を得ることができる。穴の位
置を測定する際には、電磁石15A,15B,15C,
15Dの負荷電流の変化によって測定ピン1に作用する
外力を検出すればよい。他の構成および動作は実施例1
と同様であるから説明を省略する。
Each electromagnet 15A, 15B, 15C, 15D
Are excited so that the magnets arranged on a straight line form a pair, and the electromagnets 15A, 15B, 15C, 15
The spindle 2 is positioned by the antagonism of the suction force applied to the spindle 2 by D. The attractive force F applied to the spindle 2 by each of the electromagnets 15A, 15B, 15C, 15D is
The current flowing through the coils of B, 15C and 15D is I, the distance between the electromagnets 15A, 15B, 15C and 15D and the spindle 2 is D, and the space between the electromagnets 15A, 15B, 15C and 15D and the spindle 2 is unique. If the constant is Q, F = QI 2 / D 2. If the distance D is reduced, a very large suction force can be obtained. Therefore, it is possible to increase compliance. In this embodiment, rotation about the Z axis is not possible.
Is fixed in a direction orthogonal to the XY plane, the same position adjustment range can be obtained only by parallel movement in the XY plane without rotating around the Z axis. When measuring the positions of the holes, the electromagnets 15A, 15B, 15C,
What is necessary is just to detect the external force acting on the measuring pin 1 by the change of the load current of 15D. Other configurations and operations are described in the first embodiment.
The description is omitted here.

【0026】(実施例3)本実施例は、図9に示すよう
に、実施例1における空気軸受3に代えて、支持板3a
の厚み方向の両側に、Z軸方向の一直線上に配列されて
対になっている電磁石(3A,3D),(3B,3
E),(3C,3F)の組をスピンドル2の周方向に離
間して3組設けたものである。各電磁石3A,3B,3
C,3D,3E,3Fは、支持板3aに対してZ軸方向
の吸引力を作用させるのであり、対になる電磁石(3
A,3D),(3B,3E),(3C,3F)の間の拮
抗作用によって、支持板3aを所定の位置に保持する。
すなわち、電磁石3A,3B,3C,3D,3E,3F
の吸引力を調節すれば、支持板3aのZ軸方向の位置お
よびZ軸に対する傾き(すなわち、X軸およびY軸の回
りでの回転量)を調節することができるのである。ま
た、スピンドル2を他の部材に接触させることなく保持
できるから、スピンドル2は摩擦力をほとんど受けるこ
となく移動できることになる。
(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 9, a support plate 3a is used instead of the air bearing 3 in the embodiment 1.
The pair of electromagnets (3A, 3D), (3B, 3) arranged on a straight line in the Z-axis direction on both sides in the thickness direction of
E) and (3C, 3F) are provided in three sets spaced apart in the circumferential direction of the spindle 2. Each electromagnet 3A, 3B, 3
C, 3D, 3E, and 3F act on the support plate 3a by applying a suction force in the Z-axis direction.
A, 3D), (3B, 3E), and (3C, 3F) hold the support plate 3a at a predetermined position by an antagonistic action.
That is, the electromagnets 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F
By adjusting the suction force, the position of the support plate 3a in the Z-axis direction and the inclination with respect to the Z-axis (that is, the amount of rotation about the X-axis and the Y-axis) can be adjusted. Further, since the spindle 2 can be held without contacting other members, the spindle 2 can move with little frictional force.

【0027】支持板3aの厚み方向の一面(図9の下
面)には、周方向に離間した3箇所にそれぞれアクチュ
エータ5A,5B,5Cの可動コイル5aが取付片5c
を介して結合される。したがって、実施例1と同様に、
アクチュエータ5A,5B,5Cによって、スピンドル
2のX方向およびY方向への平行移動とZ軸回りの回転
移動とを行うことができる。
The movable coils 5a of the actuators 5A, 5B and 5C are respectively mounted on one surface in the thickness direction of the support plate 3a (the lower surface in FIG. 9) at three places separated in the circumferential direction.
Are connected via Therefore, similarly to the first embodiment,
By the actuators 5A, 5B, and 5C, parallel movement of the spindle 2 in the X and Y directions and rotational movement about the Z axis can be performed.

【0028】スピンドル2のXY平面に平行な面内での
平行移動およびZ軸回りの回転移動による変位量は、支
持板3aに各アクチュエータ5A,5B,5Cに対応す
る位置で固着した検出片6A,6B,6Cとの相対距離
を検出する変位センサ7A,7B,7Cによって検出さ
れる。また、スピンドル2のZ軸方向の平行移動および
X軸回りおよびY軸回りでの回転移動による変位量は、
支持板3aの周方向の3箇所との相対距離をそれぞれ検
出する変位センサ7D,7E,7Fによって検出され
る。電磁石3A,3B,3C,3D,3E,3F、アク
チュエータ5A,5B,5Cのヨーク5b、変位センサ
7A,7B,7C,7D,7E,7Fはハウジング12
に対して固定されている。
The amount of displacement due to the parallel movement of the spindle 2 in a plane parallel to the XY plane and the rotational movement about the Z axis is determined by the detection piece 6A fixed to the support plate 3a at a position corresponding to each of the actuators 5A, 5B, 5C. , 6B, 6C are detected by displacement sensors 7A, 7B, 7C. Further, the displacement amount due to the parallel movement of the spindle 2 in the Z-axis direction and the rotational movement around the X-axis and the Y-axis is:
The displacement is detected by displacement sensors 7D, 7E, and 7F that detect relative distances from three positions in the circumferential direction of the support plate 3a. The electromagnets 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, the yokes 5b of the actuators 5A, 5B, 5C, and the displacement sensors 7A, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F are housed 12
Fixed against.

【0029】以上の構成によれば、電磁石3A,3B,
3C,3D,3E,3Fのコイルへの通電量の制御によ
って、Z軸方向の平行移動とX軸およびY軸の回りでの
回転移動ができ、また、アクチュエータ5A,5B,5
Cの可動コイル5aへの通電量の制御によって、XY平
面内での平行移動とZ軸の回りでの回転移動ができるこ
とになる。位置を制御する際には、図10に示すよう
に、制御回路20を通して、変位センサ7A,7B,7
C,7D,7E,7Fにより検出された変位量に基づい
て、電磁石3A,3B,3C,3D,3E,3Fおよび
アクチュエータ5A,5B,5Cへの通電量をフィード
バック制御すればよい。
According to the above configuration, the electromagnets 3A, 3B,
By controlling the amount of electricity to the coils of 3C, 3D, 3E, and 3F, parallel movement in the Z-axis direction and rotational movement around the X-axis and Y-axis can be performed, and the actuators 5A, 5B, 5
By controlling the amount of current supplied to the movable coil 5a of C, parallel movement in the XY plane and rotational movement about the Z axis can be performed. When controlling the position, as shown in FIG. 10, the displacement sensors 7A, 7B, 7
Based on the displacements detected by C, 7D, 7E, and 7F, the amounts of current to the electromagnets 3A, 3B, 3C, 3D, 3E, and 3F and the actuators 5A, 5B, and 5C may be feedback-controlled.

【0030】測定ピン1を電磁石3A,3B,3C,3
D,3E,3Fによって支持している点を除けば、実施
例1と構成および動作は同様である。なお、上記実施例
における測定ピン1をドリルビットに置き換え、スピン
ドルをドリルビットの回転用のモータに置き換えれば、
穴加工の際の下穴の位置の検出に用いることも可能であ
る。また、測定ピン1の先端部の形状として円錐状であ
る例を示したが、球状や角錐状など他の形状としてもよ
い。
The measuring pin 1 is connected to the electromagnets 3A, 3B, 3C, 3
Except for support by D, 3E, and 3F, the configuration and operation are the same as those of the first embodiment. By replacing the measuring pin 1 in the above embodiment with a drill bit and replacing the spindle with a motor for rotating the drill bit,
It can also be used to detect the position of a pilot hole during drilling. In addition, although the example in which the shape of the tip portion of the measuring pin 1 is conical has been shown, other shapes such as a spherical shape or a pyramid shape may be used.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は上述のように、測定ピンをアク
チュエータや電磁石によって保持し、少なくともワーク
の表面に平行な面に沿って測定ピンを平行移動させるこ
とができる構成とし、かつ測定ピンの位置が保たれるよ
うにアクチュエータや電磁石への負荷電流をフィードバ
ック制御しているのであって、アクチュエータや電磁石
の負荷電流を検出することによって、測定ピンに作用す
る外力を検出することが可能になる。この負荷電流に基
づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測定
ピンの位置を設定するから、ワークに対して大きな外力
を作用させることなく、測定ピンの中心線がワークの表
面に対して垂直になるように測定ピンの姿勢を制御する
ことができる。この位置をワークの穴の位置とするので
あって、ワークに対して押圧力をほとんど作用させない
から、ワークが変形することがなく、またワークが軟質
材料であっても正確な測定が可能になるという利点を有
するのである。しかも、ワークの表面に直交する方向に
おける測定ピンの平行移動を可能とするようにアクチュ
エータや電磁石を設け、かつ同方向の測定ピンの変位を
検出する変位センサを設けているので、ワークに対して
過剰に押圧力が作用しないように制御することが可能で
あって、このことによってもワークの変形を防止するこ
とができる。
According to the present invention, as described above, the measuring pin is held by the actuator or the electromagnet so that the measuring pin can be translated in at least a plane parallel to the surface of the workpiece. Since the load current to the actuator and the electromagnet is feedback controlled so that the position is maintained, the external force acting on the measuring pin can be detected by detecting the load current to the actuator and the electromagnet. . Based on this load current, the position of the measuring pin is set to the position where the external force acting on the measuring pin is minimized.Therefore, the center line of the measuring pin is positioned with respect to the surface of the work without applying a large external force to the work. The attitude of the measuring pin can be controlled to be vertical. Since this position is used as the position of the hole of the work, the pressing force hardly acts on the work, so that the work is not deformed, and accurate measurement is possible even if the work is a soft material. It has the advantage that. In addition, an actuator and an electromagnet are provided so as to enable parallel movement of the measuring pin in a direction perpendicular to the surface of the work, and a displacement sensor for detecting the displacement of the measuring pin in the same direction is provided. It is possible to control so that the pressing force does not act excessively, which can also prevent deformation of the work.

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

【図1】実施例1を示す一部切欠斜視図である。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a first embodiment.

【図2】実施例を示す全体構成の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the overall configuration showing the embodiment.

【図3】実施例に用いるアクチュエータの平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of an actuator used in the embodiment.

【図4】実施例を示すアクチュエータの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an actuator showing an embodiment.

【図5】実施例1に用いる制御回路のブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a control circuit used in the first embodiment.

【図6】実施例を示す動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing the embodiment.

【図7】実施例を示す下穴の形成過程を示す工程図であ
る。
FIG. 7 is a process diagram showing a process of forming a pilot hole according to the embodiment.

【図8】実施例2を示す一部切欠斜視図である。FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing the second embodiment.

【図9】実施例3を示す一部切欠斜視図である。FIG. 9 is a partially cutaway perspective view showing a third embodiment.

【図10】実施例3に用いる制御回路のブロック図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram of a control circuit used in a third embodiment.

【図11】従来の穴位置測定装置を示し、(a)は平面
図、(b)は正面図である。
11A and 11B show a conventional hole position measuring device, wherein FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is a front view.

【図12】従来の検査ロッドを示し、(a)はワークへ
の接触前の状態を示す一部切欠側面図、(b)はワーク
への接触時の状態を示す一部切欠側面図である。
12A and 12B show a conventional inspection rod, in which FIG. 12A is a partially cutaway side view showing a state before contact with a work, and FIG. 12B is a partially cutaway side view showing a state at the time of contact with a work. .

【図13】従来の穴位置測定装置の動作説明図である。FIG. 13 is an operation explanatory view of a conventional hole position measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 測定ピン 2 スピンドル 5A アクチュエータ 5B アクチュエータ 5C アクチュエータ 5D アクチュエータ 5E アクチュエータ 5F アクチュエータ 7A 変位センサ 7B 変位センサ 7C 変位センサ 7D 変位センサ 7E 変位センサ 7F 変位センサ 9 アクチュエータ 15A 電磁石 15B 電磁石 15C 電磁石 15D 電磁石 17A 変位センサ 17B 変位センサ 20 制御回路 1 Measurement pin 2 Spindle 5A Actuator 5B Actuator 5C Actuator 5D Actuator 5E Actuator 5F Actuator 7A Displacement sensor 7B Displacement sensor 7C Displacement sensor 7D Displacement sensor 7E Displacement sensor 7F Displacement sensor 9 Actuator 15A Electromagnet 15B Electromagnet 15C Electromagnet 17D Electromagnet 15D Electromagnet 17D Sensor 20 control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34 G01B 5/00 - 5/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 21/00-21/32 G01B 7/00-7/34 G01B 5/00-5/30

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンの周方向に離間して配設され測定ピンを周方向
の接線にほぼ沿うように互いに異なる方向に直進移動さ
せる3個以上の第1のアクチュエータと、測定ピンを中
心線方向に直進移動させる第2のアクチュエータと、ワ
ークの表面に平行な面内での平行移動および回転移動に
よる測定ピンの変位とワークの表面に直交する方向の移
動による測定ピンの変位とを検出する変位センサと、変
位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置に保持する
ように第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエー
タによる測定ピンの移動量をフィードバック制御する制
御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部がワー
クに形成された穴に挿入された状態において各アクチュ
エータの負荷電流に基づいて測定ピンに作用する外力が
最小となる位置に測定ピンの位置を設定し、この位置を
穴の位置と決定することを特徴とする穴位置測定装置。
A measuring pin formed in a tapered shape with a tip portion in contact with a workpiece having a center line as a rotationally symmetric axis;
Three or more first actuators which are arranged in the circumferential direction of the measuring pin so as to linearly move the measuring pin in different directions substantially along a tangent in the circumferential direction, and linearly move the measuring pin in the center line direction A second actuator, a displacement sensor that detects displacement of the measurement pin due to translation and rotation in a plane parallel to the surface of the work and displacement of the measurement pin due to movement in a direction perpendicular to the surface of the work, Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the first actuator and the second actuator so as to hold the measurement pin at a fixed position based on the output of the displacement sensor; Where the external force acting on the measuring pin is minimized based on the load current of each actuator when the part is inserted into the hole formed in the workpiece. Set the position of Teipin, hole position measuring device and determines the position and location of the hole.
【請求項2】 ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンの周方向に離間して配設されワークの表面に平
行な面内で測定ピンに対して吸引力を作用させる3個以
上の電磁石と、測定ピンをワークの表面に直交する方向
に直進移動させるアクチュエータと、ワークの表面に平
行な面内での平行移動による測定ピンの変位とワークの
表面に直交する方向の移動による測定ピンの変位とを検
出する変位センサと、変位センサの出力に基づいて測定
ピンを定位置に保持するように電磁石およびアクチュエ
ータによる測定ピンの移動量をフィードバック制御する
制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部がワ
ークに形成された穴に挿入された状態において電磁石お
よびアクチュエータの負荷電流に基づいて測定ピンに作
用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
し、この位置を穴の位置と決定することを特徴とする穴
位置測定装置。
2. A measuring pin formed in a tapered shape with a tip portion in contact with a workpiece having a center line as a rotationally symmetric axis.
Three or more electromagnets, which are arranged in the circumferential direction of the measuring pin and are separated from each other in the plane parallel to the surface of the work, to apply a suction force to the measuring pin, and move the measuring pin straight in a direction perpendicular to the surface of the work. An actuator to be moved, a displacement sensor for detecting displacement of the measurement pin due to parallel movement in a plane parallel to the surface of the work and displacement of the measurement pin due to movement in a direction perpendicular to the surface of the work, and an output of the displacement sensor. Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the electromagnet and the actuator so as to hold the measurement pin in a fixed position based on the measurement pin.The control means is such that the tip of the measurement pin is inserted into a hole formed in the work. The position of the measurement pin is set to a position where the external force acting on the measurement pin is minimized based on the load current of the electromagnet and the actuator in the Hole position measuring apparatus characterized by determining the location.
【請求項3】 ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンに対して測定ピンの中心線方向に直交する鍔状
に結合された支持板と、測定ピンの周方向に離間して配
設され測定ピンを周方向の接線にほぼ沿うように互いに
異なる方向に直進移動させる3個以上のアクチュエータ
と、測定ピンの周方向に離間して配設され支持板に対し
てそれぞれワークの表面に直交する方向の磁力を作用さ
せる3個以上の電磁石と、ワークの表面に平行な面内で
の平行移動および回転移動による測定ピンの変位とワー
クの表面に直交する方向の直進移動およびワークの表面
に対する傾斜による測定ピンの変位と検出する変位セン
サと、変位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置に
保持するようにアクチュエータおよび電磁石による測定
ピンの移動量をフィードバック制御する制御手段とを備
え、制御手段は、測定ピンの先端部がワークに形成され
た穴に挿入された状態においてアクチュエータと電磁石
との少なくとも一方の負荷電流に基づいて測定ピンに作
用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
し、この位置を穴の位置と決定することを特徴とする穴
位置測定装置。
3. A measuring pin formed in a tapered shape with a tip portion in contact with a workpiece having a center line as a rotationally symmetric axis.
A support plate coupled in a flange shape perpendicular to the center line direction of the measurement pin with respect to the measurement pin, and arranged differently in the circumferential direction of the measurement pin and different from each other so that the measurement pin substantially follows the tangent in the circumferential direction. Three or more actuators that move linearly in the direction, three or more electromagnets that are arranged in the circumferential direction of the measuring pin and that act on the support plate in a direction perpendicular to the surface of the work, and A displacement sensor for detecting displacement of the measuring pin due to translation and rotation in a plane parallel to the surface of the workpiece, and for detecting linear displacement in the direction perpendicular to the surface of the work and displacement of the measurement pin due to the inclination with respect to the surface of the work, and a displacement sensor Control means for feedback-controlling the amount of movement of the measurement pin by the actuator and the electromagnet so as to hold the measurement pin in a fixed position based on the output of the control pin, The position of the measuring pin is set to a position where the external force acting on the measuring pin is minimized based on the load current of at least one of the actuator and the electromagnet in a state where the tip of the constant pin is inserted into the hole formed in the work. A hole position measuring device, wherein the position is determined as a hole position.
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