JP3008829B2 - プローブ先端子の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築材料などのア
ルミ型材を成形させる押出成形用の金型など微小なスリ
ットを有した金型を被測定物として、この被測定物の三
次元形状を測定する計測装置に用いられる検出プローブ
のプローブ先端子の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建築材料などのアルミ型材、例
えばサッシ枠などは、押出成形加工にて得られる。この
押出成形加工は、金型を用いるが、この金型は成型品で
あるサッシ枠などの断面形状であることから、スリット
状に形成されており、このスリットの善し悪しで成型品
の良・不良が決定される。そのため、この金型のスリッ
ト形状は精密に加工されることが前提となっており、金
型の使用前には、そのスリット形状などの精密な測定が
行われる。

【０００３】従来、上記金型のような三次元被測定物
は、測定者がノギスなどの測定器具を用いて計測を行っ
ていたが、測定者毎に誤差が変わったり、熟練度が必要
であったりと、自動化が望まれていた。

【０００４】そこで、上下，左右，前後に接触型の検出
プローブを移動させる接触式計測機器を用いて、その外
形状を計測する装置などが案出されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の計測装置に用いられる検出プローブは、被測定
物の計測面に対して、先端の接触子を接触させることで
計測を行うが、その計測面への接触時に発生する接触子
への衝撃などの負荷に耐えさせるために、接触子部分は
十分な強度を持ち、またこの接触子を支える軸状のフィ
ーラも強度を持たせるよう設計され製作されていた。

【０００６】すなわち、この従来の検出プローブでは、
上述したようなスリット部分のある被測定物に対して、
接触子が大きすぎることから、測定の不可能な箇所が出
現してしまい、上記計測装置では、このような被測定物
の全面を計測できなくなってしまうという問題が発生す
る。

【０００７】このようなことから、被測定物の計測面の
形状などに対応させるために、プローブ先端の形状が異
なる検出プローブを数種類用意し、その対象形状などに
対応させて検出プローブを交換して計測を行うことも行
われているが、計測装置に対するプローブの設定条件な
ども変更することとなるとともに、この検出プローブの
装置への取付状態が一定せず、すなわち高精度とならな
いことから計測結果に信頼性の欠けるものとなってしま
う欠点があった。

【０００８】そこで本発明は、上記問題点を解消するた
めに、被測定物の形状に関わらず、何れの形状に対して
も対応できる接触子を具備し、必要があればプローブ本
体に対して交換の可能な構造とするプローブ先端子の構
造を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】次に、上記の目的を達成
するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照し
て説明する。この発明のプローブ先端子５０の構造は、
計測装置１に設けられ、被測定物Ｗの計測面に接触子を
接触させ計測を行う検出プローブ２６，３１であって、
該検出プローブ２６，３１の本体２８，３２に対して延
設され揺動自在若しくは進退自在とされる軸棒状のフィ
ーラ２７，３３に設けられるプローブ先端子の構造にお
いて、前記フィーラ２７，３３に対して着脱自在とされ
るとともに、該フィーラ２７，３３の先端に回動自在に
設けられ、所望の回動角度にて固定される基部５１と、
該基部５１の回動軸線に対して直交する方向に延出して
設けられる先細形状の当接部５２と、該当接部５２の先
端に設けられ、前記計測面に接触する接触子５３と、を
具備することを特徴としている。

【００１０】以上の構成から、被測定物Ｗの計測面の形
状が如何なる形状であっても、検出プローブ２６，３１
の接触子５３を、フィーラ２７，３３に対する取付角度
を変更させるように基部５１を回動させ、所望の方向に
当接部５２の向きを変更させることで、前記計測面に接
触子５３を接触させることが可能となり、正確な計測を
行うことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】はじめに、本発明によるプローブ
先端子５０の構造を具備する検出プローブが取り付けら
れる計測装置１の構成について説明する。図１は本発明
による取付用治具が使用される計測装置の概略斜視図、
図２は同計測装置のＹ軸テーブルの側断面図、図３は同
計測装置のＸ軸テーブル及びヘッドの正面図、図４は同
計測装置のセンサ部の正面図である。

【００１２】この計測装置１は、図１に示すように、基
台２と、Ｙ軸テーブル９と、Ｘ軸テーブル１６と、ヘッ
ド２１と、センサ部２５と、とで大略構成されている。

【００１３】まず、基台２は、床面からの振動が伝達さ
れないように、防振台３上に設置されている。この基台
２の上面には、図１に示すように、ベッド２Ａが固定さ
れており、このベッド２Ａ上面に、図２に示すように、
互いに平行な一対の真直なガイドレール４と、各ガイド
レール４と平行に軸受５を介して配設されるボールネジ
６とが配設されている。

【００１４】各ガイドレール４には、摺動自在なガイド
スライダ７がそれぞれ設けられており、また、ボールネ
ジ６にはナット８が螺着されている。そして、各ガイド
スライダ７と、ナット８との上部にＹ軸テーブル９が渡
設されるように配設され、ボールネジ６に連結されてい
る回転駆動用のモータ１０によって、Ｙ軸テーブル９が
ベッド２Ａに対して水平な前後方向（図中Ｙ方向）に移
動自在とされている。

【００１５】また、Ｙ軸テーブル９の上面にはワークテ
ーブル１１が設けられている。このワークテーブル１１
は、上面が平滑に仕上げられており、この測定装置１に
て測定される被測定物Ｗが載置されるようになってい
る。なお、このＹ軸テーブル９の移動方向両端は、防塵
用の蛇腹１２にて被覆されている。

【００１６】次に、ベッド２Ａ上には、図１に示すよう
に、前記Ｙ軸テーブル９上方を、このＹ軸テーブル９の
移動方向と直交する方向に渡るように門型ブリッジ１３
が垂直に立設固定されている。

【００１７】この門型ブリッジ１３には、上部の水平部
の正面側に、図３に示すように、上記Ｙ軸テーブル９と
同構成の、互いに平行な一対の真直なガイドレール１４
と、各ガイドレール１４と平行に配設されるボールネジ
１５が、それぞれが水平となって、かつ前記Ｙ軸テーブ
ル９の移動方向に対して直交するように設けられてい
る。

【００１８】そして、各ガイドレール１４に摺動自在に
設けられているガイドスライダ（図示せず）、及びボー
ルネジ１５に螺着されているナット（図示せず）を介し
て、Ｘ軸テーブル１６が板面を垂直とされて設けられ、
すなわちこのＸ軸テーブル１６が、ボールネジ１５に連
結されている回転駆動用のモータ１７によって、ベッド
２Ａに対して水平な左右方向（図中Ｘ方向）に移動自在
となっている。

【００１９】また、この移動自在なＸ軸テーブル１６の
垂直な正面側の板面には、図３に示すように、上記Ｙ軸
テーブル９及びＸ軸テーブル１６と同構成の、互いに平
行な一対の真直なガイドレール１８と、各ガイドレール
１８と平行に配設されるボールネジ１９が、前記Ｙ軸テ
ーブル９及びＸ軸テーブル１６の各移動方向に対して互
いに直交するように、Ｘ軸テーブル１６板面に垂直とな
って設けられている。

【００２０】そして、各ガイドレール１８に摺動自在に
設けられているガイドスライダ（図示せず）、及びボー
ルネジ１９に螺着されているナット（図示せず）を介し
てヘッド２１を構成する基板２０が板面を垂直とされて
設けられ、すなわちこの基板２０が、ボールネジ１９に
連結されている回転駆動用のモータ２２によって、基板
２０に対して垂直な上下方向（図中Ｚ方向）に移動自在
となっている。

【００２１】なお、Ｘ軸テーブル１６及びヘッド基板２
０の移動軌跡上には、防塵用の蛇腹２３，２４がそれぞ
れ設けられている。

【００２２】この基板２０には、図１及び図４に示すよ
うに、直方形状のヘッド２１が設けられており、底部２
１ａにセンサ部２５が延出するように配設されている。

【００２３】このセンサ部２５は、検出プローブとして
の垂直面用プローブ２６と、水平面用プローブ３１とで
構成されており、それぞれが図４に示すように並列し
て、ヘッド２１の底部２１ａに垂下状となって設けられ
ている。

【００２４】まず、垂直面用プローブ２６は、図４に示
すように、先端に配設されるプローブフィーラ２７がヘ
ッド２１の底部２１ａに配設されたホルダ部４１より垂
下状に延出するように固設されている。

【００２５】この垂直面用プローブ２６は、基部となる
本体部２８が前記ホルダ部４１に固定され、この本体部
２８の下向きの先端２８ａに支軸４２を介して取付部４
３が揺動自在に設けられ、この取付部４３に軸棒状のフ
ィーラ２７の基端２７ａが取り付けられている。

【００２６】すなわち、本体部２８に対して垂下方向に
延出するフィーラ２７の先端側が、支軸４２にて揺動自
在とされ、このプローブ２６は、この揺動により変化す
る静電容量を周波数変調方式にてアナログ信号で出力す
るレバー式のプローブよりなり、このフィーラ２７の揺
動角度の変化を検出して被測定物Ｗの形状を計測するも
ので、本実施の形態の場合では、軸支部分に対してフィ
ーラ２７先端側がやや傾斜するように、軸支部分が弾性
部材などにて付勢されて、この弾性部材の付勢力にてフ
ィーラ２７の接触面２９が、測定対象の面に当接するよ
うになっている。

【００２７】また、このフィーラ２７は、先端部２７ｂ
が、細径な針状の超硬ロッドよりなるとともに、最先端
に接触子３０が設けられている。

【００２８】この接触子３０は、図５（ａ）（ｂ）に示
すように、球体に、互いに隣り合う垂直な三面を切り欠
き（図５（ａ）中Ｃ及び（ｂ）中Ｃ）形成し、平断面形
状が略かまぼこ状に形成され、すなわち、被測定物Ｗの
測定面に接触する側方を向いた接触面２９のみが凸曲面
形状とされた形状となっている。

【００２９】なお、この垂直面用プローブ２６は、図４
に示すように上方となる基端側に回転駆動機構４４が配
設され、フィーラ先端２７ｂの凸球面形状の接触面２９
が、所望の方向を向くように制御できるようになってい
る。

【００３０】そして、この垂直面用プローブ２６は、図
６に示すような、被測定物である金型ＷのスリットＳ内
の垂直な面の形状を計測するようになっている。

【００３１】次に、水平面用プローブ３１は、図４に示
すように、前記垂直面用プローブ２６と並列してヘッド
２１に設けられている。

【００３２】この水平面用プローブ３１は、プローブ本
体３２が固定具（図示せず）を介して真直なスライドレ
ール３４に固定されるとともに、ヘッド２１の基板２０
に配設されるガイドブロック３５に摺動自在に設けられ
ており、その摺動方向はヘッド２１の移動方向と平行な
同方向、すなわち垂直な上下方向とされて、このヘッド
２１の底部２１ａに対してプローブ３１が上下に進退自
在となるように設けられている（図４中一点鎖線）。

【００３３】そして、図４に示すように、スライドレー
ル３４の上部には、水平方向に突出するブラケット３６
が設けられ、ヘッド２１の側部に形成されている上下に
長尺なガイドスリット（図示せず）を介して締結ネジ３
７が螺着されており、この水平面用プローブ３１のヘッ
ド２１に対する上下位置を固定できるようになってい
る。

【００３４】また、この水平面用プローブ３１の先端部
３１ａは、プローブ本体３２に対して長手方向に進退自
在となるフィーラ３３が設けられ、このフィーラ３３の
先端に本発明のプローブ先端子５０が備えられており、
この先端子５０の進退により変化する静電容量を周波数
変調方式にてアナログ信号で出力するプランジャ式のプ
ローブより構成されており、この先端子５０の所定範囲
内の進退距離（変位）を検出し計測するものである。

【００３５】このプローブ先端子５０の構造は、図７に
示すように、基部５１と、当接部５２と、接触子５３と
で構成されている。

【００３６】基部５１は、貫通した孔部５１ａを有し、
フィーラ３３と同径の略円筒状に形成されている。

【００３７】また、当接部５２は、基部５１の外周面
に、この基部５１と一体に成形され、この基部５１の軸
線方向に対して直交する方向に延出して設けられ、略楔
状に先細形状とされている。なお、この当接部５２は、
基部５１の端面と面一とされる端面５２ａを有してい
る。

【００３８】次に接触子５３は、直径０．８ｍｍの微小
な超鋼ボールよりなり、当接部５２の先端における端面
５２ａに接着などの固定手段にて固定されている。

【００３９】そして、このプローブ先端子５０は、基部
５１の孔部５１ａにネジなどの固定手段５４を貫通させ
てフィーラ３３の先端の軸線方向に形成されたネジ孔３
３ａに螺着させ、これにより当接部５２が、フィーラ３
３及び基部５１の軸線方向に対して直交するようにな
り、この当接部５２の端面５２ａが最下面となって、接
触子５３が下方に突出するようになる。なお、当接部５
２の基部５１に対する延出方向は、フィーラ３３に対し
て回動させて所望の方向の角度に設定されて、ネジ５４
にて固定される。

【００４０】そして、この水平面用プローブ３１は、図
６に示すような、被測定物である金型Ｗの水平面ＷＨの
形状を計測するようになっている。

【００４１】なお、図４に示すように、垂直面用及び水
平面用の各プローブ２６，３１は、基端よりケーブル４
０を介して図示しない制御部に接続され、各検出値の数
値やこの数値を元に表される変位図形などが、ディスプ
レイにて表示されるようになっている。

【００４２】また、図示はしないが、前述したＹ軸テー
ブル９，Ｘ軸テーブル１６，ヘッド２１の各部には、駆
動源であるモータ１０，１７，２２に配設されるロータ
リエンコーダなどの回転位置センサが配設され、各位置
座標に変換でき、ベッド２Ａを基準とする縦，横，高さ
の三次元座標が計測されるようになっているとともに、
各部９，１６，２１を駆動制御するための制御部およ
び、これら駆動を外部より指示する操作卓Ｋ（図１参
照）、計測された三次元座標及び各プローブ２６，３１
によって得られる各計測値を記憶する記憶手段などが接
続される。

【００４３】従ってこのように構成されたプローブ先端
子５０の構造では、被測定物の計測面に当接する接触子
５３が、微小な球形状に形成されているとともに、フィ
ーラ３３の軸線に対して、偏心した位置に延出している
ことから、図８に示すような、短幅の水平部ＷＨに対し
ても、接触子５３を当接させることが可能となり、確実
に計測を行うことが可能となる。

【００４４】また、このプローブ先端子５０の構造によ
れば、フィーラ３３に対して回動自在とされていること
から、被測定物の形状に応じて、任意の方向に当接部５
２先端を向けることが可能となり、このことから、プロ
ーブ本体３２を交換することなく、種々の形状に対応さ
せ、誤差なく計測を行うことが可能となる。

【００４５】さらに、この先端子５０は、フィーラ３３
に対して着脱自在であることから、接触子５３の形状の
異なるものを用意すれば、プローブ本体３２を計測装置
１から外すことなく、上記同様に種々の形状に対応させ
ることが可能となり、すなわち、汎用性が向上すること
となる。

【００４６】また、上述した実施の形態では、この検出
プローブ３１のプローブ先端子５０が備えられる計測装
置１の構成として、検出プローブを前後，左右，上下に
移動させ被測定物Ｗの三次元形状を計測する装置につい
て述べたが、この計測装置１に限らず、検出プローブを
二次元的に移動させ被測定物の一側面のみを計測する計
測装置などに具備させることとしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるプロー
ブ先端子の構造では、被測定物の計測面に当接する接触
子が、フィーラの軸線に対して、偏心した位置に延出し
ていることから、例えば短幅な計測面に対しても、接触
子を当接させることが可能となり、確実に計測を行うこ
とが可能となるという効果がある。

【００４８】また、このプローブ先端子の構造によれ
ば、フィーラに対して回動自在とされていることから、
被測定物の形状に応じて、任意の方向に当接部先端を向
けることが可能となり、このことから、プローブ本体を
交換することなく、種々の形状に対応させ、誤差なく計
測を行うことができるという効果がある。

【００４９】さらに、この先端子は、フィーラに対して
着脱自在であることから、接触子の形状の異なるものを
数種用意すれば、プローブ本体を計測装置から外すこと
なく、上記同様に種々の形状に対応させることが可能と
なり、すなわち、汎用性が向上させることができるとう
い効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプローブ先端子の構造を具備する
計測装置の概略斜視図

【図２】同計測装置のＹ軸テーブルの側断面図

【図３】同Ｘ軸テーブル及びヘッドの正面図

【図４】同センサ部の正面図

【図５】（ａ）同センサ部の垂直面用プローブの先端形
状を示す側面図 （ｂ）同正面図

【図６】（ａ）同計測装置にて計測される被測定物（金
型）の概略斜視図 （ｂ）同側断面図

【図７】本発明によるプローブ先端子の構造の一実施の
形態を示す分解正面図

【図８】同動作説明図

【符号の説明】

１…計測装置 ３１…検出プローブ（水平面用プローブ） ３３…フィーラ ３２…本体 ５０…プローブ先端子 ５１…基部 ５２…当接部 ５３…接触子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩切 利彦 東京都大田区蒲田本町１−９−３ 株式 会社新潟鉄工所 エンジニアリングセン ター内 (56)参考文献 実開 平４−124403（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測装置に設けられ、被測定物の計測面
   に接触子を接触させ計測を行う検出プローブであって、
   該検出プローブの本体に対して延設され揺動自在若しく
   は進退自在とされる軸棒状のフィーラに設けられるプロ
   ーブ先端子の構造において、 前記フィーラに対して着脱自在とされるとともに、該フ
   ィーラの先端に回動自在に設けられ、所望の回動角度に
   て固定される基部と、 該基部の回動軸線に対して直交する方向に延出して設け
   られる先細形状の当接部と、 該当接部の先端に設けられ、前記計測面に接触する接触
   子と、 を具備することを特徴とするプローブ先端子の構造。