JP3191131B2 - ワークの穴位置測定プローブ及び穴位置測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークに穿設された穴
の位置を測定する穴位置測定プローブ及び穴位置測定装
置に係り、例えば、車輪の懸架機構部品を取付けるため
に自動車の台車フレームに穿設された部品取付け用のボ
ルト穴の位置を測定するのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークに穿設された複数のボルト穴を利
用して関連する複数の部品をワークに取付けて所望の機
構を形成する場合、それら複数の穴の相対位置（三次元
位置）に誤差があると、組み上がった機構が所望のもの
と異なったものになる。特に、自動車の台車フレーム等
のような大形のワークの場合は、製作・加工作業上の制
約等から、部品取付け用穴位置の誤差を避けることがで
きない。

【０００３】そこで、従来、ワークの部品取付け用の穴
位置の誤差を予め測定し、部品を取り付ける際にシム等
の調整部材を介在させて取り付けることにより、その誤
差を吸収することが行われている。

【０００４】そのような調整を効率よく行うためには、
ワークの部品取付け用の穴位置を正確に測定し、これに
基づいて必要なシムの形状や厚み等を決定しなければな
らない。従来、例えば、自動車の台車フレームに穿設さ
れた前輪の懸架機構部品取付け用の穴位置を測定する場
合、測定対象の複数の穴の位置にそれぞれ対応させて測
定用プローブを配置したアライメント測定治具を形成
し、その治具を台車フレームの所定の位置に載置し、測
定プローブによる機械的な接触検知及び変位測定により
穴位置を測定することが行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術によれば、アライメント測定治具を載置する台車フレ
ームの表面形状の精度が出ていないこと等の理由によ
り、測定治具を所定の姿勢に安定して保持できないこと
から、測定対象の穴と測定用プローブとの位置関係が安
定しない。そのため、穴位置を精度よく測定することが
できないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、ワークの部品取付け用穴
の位置を精度よく測定するに適した穴位置測定プローブ
を提供するとともに、これを用いてなる穴位置測定装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の穴位置測定プローブは、測定対象の穴より
も大きな径の基部を有し先端に向かうにつれて縮径され
てなるヘッドピンと、ヘッドピンを軸方向に摺動自由に
保持するヘッドピン支持部材と、ヘッドピンをピンの先
端方向に前進付勢する付勢手段と、ヘッドピン支持部材
を傾転自由に支持する球面軸受と、ヘッドピン支持部材
の傾き方向と傾き量を検出する芯ずれセンサと、ヘッド
ピンが一定量後退したことを検出する位置決めセンサと
を備えて構成したのである。

【０００８】また、本発明の穴位置測定装置は、上記の
穴位置測定プローブを用い、測定対象のワークを所定の
位置に保持するワーク位置決め装置と、穴位置測定プロ
ーブを所定の姿勢に保持するとともに３次元の任意の位
置に移動するプローブ移動装置と、プローブ移動装置を
介して穴位置測定プローブの位置を制御するとともに制
御結果に基づいて穴位置を演算する演算制御装置とを備
えて構成し、プローブ移動装置は穴位置測定プローブを
ヘッドピンの先端が測定対象の穴面に直交する姿勢に保
持し、演算制御装置はプローブ移動装置を介して穴位置
測定プローブを測定対象の穴ごとに予め設定された初期
位置に移動するとともに、穴位置測定プローブを前進さ
せながら芯ずれセンサの出力を取り込み、その検出出力
が設定範囲内になるように穴位置測定プローブの位置を
修正し、位置決めセンサの検出出力に応動して穴位置測
定プローブの移動を停止し、その停止位置における穴位
置測定プローブの位置情報に基づいて穴位置を演算によ
り求める構成とした。

【０００９】この場合において、穴位置測定プローブ
は、ヘッドピンの軸方向に摺動自由にヘッドピン支持部
材に保持され先端を前記ヘッドピンの基部と先端との間
に位置させて設けられた挿入検出ロッドと、挿入検出ロ
ッドを先端方向に前進付勢する第２の付勢手段と、挿入
検出ロッドの変位を検出する変位センサとを備えて構成
し、演算制御装置は変位センサの出力に基づいて穴位置
測定プローブのヘッドピンが穴に挿入されたことを認識
するようにすることが好ましい。

【００１０】また、プローブ移動装置に、穴位置測定プ
ローブを任意の姿勢に調整するプローブ姿勢調整装置を
設け、演算制御装置はプローブ姿勢調整装置を介して穴
位置測定プローブの姿勢をヘッドピンの先端が測定対象
の穴面に直交する姿勢に制御する構成とすることができ
る。

【００１１】

【作用】このように構成されることから、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的を達成できる。

【００１２】まず、穴位置測定プローブのヘッドピン
を、ワークの測定対象の穴に近付け、かつ先端が穴面に
直交するように保持する。次に、プローブ全体を前進さ
せながらヘッドピンを穴に挿入する。このとき、ヘッド
ピンの軸心と穴芯とにずれがあると、ヘッドピンの側面
が穴の内面に片あたりし、その反力により球面軸受を支
点としてヘッドピン支持部材が傾く。この傾きの方向は
芯ずれ方向を表し、傾きの大きさは芯ずれの大きさを表
している。

【００１３】一方、ヘッドピンの縮径部の側面全体が穴
内面に当接するまで挿入すると、ヘッドピンの軸芯と穴
芯とがほぼ一致する。この一致状態は、ヘッドピンがワ
ークに当接し、その反力が付勢手段よりも大きくなると
ヘッドピンが後退するから、位置決めセンサによりヘッ
ドピンが一定量後退することを検出することにより検知
できる。

【００１４】したがって、位置決めセンサから検出信号
が出力された状態におけるヘッドピン支持部材の傾きの
方向と大きさを、芯ずれ検出センサで測定することによ
り、穴位置測定プローブと穴との相対位置ずれを測定で
きる。

【００１５】しかし、ヘッドピン支持部材が傾いている
状態では、穴に対してヘッドピンが斜めに挿入されてい
ることになるから、厳密にはヘッドピンの軸芯が穴芯に
一致していない。

【００１６】そこで、芯ずれ検出センサの出力が零にな
るように穴位置測定プローブの保持位置を調整し、ヘッ
ドピンの軸芯を穴芯に一致させた状態における穴位置測
定プローブの位置から穴位置を求めるのが好ましい。

【００１７】なお、測定対象の穴径に誤差（公差）があ
ると、穴に対するヘッドピンの軸方向の挿入量が変動す
るから、穴面と穴位置測定プローブとの相対位置が変動
して、測定誤差が生ずる。

【００１８】そこで、ヘッドピンの軸方向に摺動自由に
ヘッドピン支持部材に支持させて挿入検出ロッドを設
け、このロッドの先端をヘッドピンの基部と先端との間
に位置させるとともに、この挿入検出ロッドを先端方向
に前進付勢し、その挿入検出ロッドの変位を検出する変
位センサを設けることが好ましい。これによれば、変位
センサにより穴面と穴位置測定プローブとの相対位置を
測定できるから、穴径の誤差による位置測定誤差を排除
できる。

【００１９】他方、本発明の穴位置測定装置によれば、
上記のような作用を有する穴位置測定プローブをプロー
ブ移動装置に保持させ、芯ずれ検出センサの出力を零に
するように演算制御装置によりプローブ移動装置を駆動
してヘッドピンの軸芯を穴芯に一致させ、そのときの穴
位置測定プローブの移動量と初期位置等の既知の機械的
な位置関係に基づいて穴位置を演算により求めることが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を適用してなる一実施例の穴位
置測定装置を図１〜図８を参照して説明する。なお、本
実施例は、トラックの台車フレームに穿設された部品取
付け穴の位置を測定するものである。特に、前輪の懸架
機構を構成する部品を取付ける穴の場合は、フレームに
対する各穴の位置誤差や各穴相互の位置関係の誤差は、
走行安定性及び操縦性等に影響をおよぼすキャンバ角や
キャスタ角の誤差につながることから、精度よく穴位置
を測定する必要がある。図１，２は、穴位置測定プロー
ブ（以下、単にプローブという。）１０の一実施例を示
す図であり、図１は一部を断面にして示した平面図であ
り、図２は部分的に破断して示した正面図である。図３
は台車フレームの穴位置測定装置の一実施例の全体構成
を示す平面図であり、図４，５は部分拡大図である。図
６は、演算制御装置を中心とする制御システム構成図、
図７は演算制御装置の処理手順を示すフローチャートで
ある。図８は、本実施例の動作を説明するための状態図
である。

【００２１】図１，２を参照してプローブ１０の構成を
説明する。ヘッドピン１１は円柱状の基部と円錐状の先
端部を有してなるテーパ状に形成されている。ヘッドピ
ン１１の基部は測定対象の穴よりも大きな径に設定され
ている。ヘッドピン１１の基部にはフランジ１８が取り
付けられている。なお、ヘッドピン１１の断面は円形に
限らず、十字形であっても、多角形であってもよい。測
定対象の穴の形状によっては楕円形でもよい。

【００２２】ヘッドピン１１はヘッドピン支持部材１２
に軸方向に摺動自由に保持されている。ヘッドピン支持
部材１２は中空筒状に形成され、その基部は球面軸受１
３に支持されたプローブロッド１４の先端に軸を一致さ
せてねじ結合されている。ヘッドピン支持部材１２の先
端にはフランジ１５が取付けられている。また、筒内に
の内面にスリーブ１６が嵌合されている。

【００２３】このスリーブ１６にはスライドピン１７が
軸方向摺動自由に挿入されている。このスライドピン１
７はヘッドピン１１の基部に軸を一致させてねじ結合さ
れている。フランジ１５，１８は対面配置されている。
フランジ１５に設けられた透孔に、フランジ１８に固定
された複数のガイドピン１９が挿入され、これによりフ
ランジ１８はフランジ１５に対して軸方向摺動自由に支
持されている。また、フランジ１５，１８の間には、ヘ
ッドピン１１を先端方向に前進付勢する圧縮されたバネ
２０が介装されている。

【００２４】近接センサからなる位置決めセンサ２１が
フランジ１８に対向させてフランジ１５に取り付けられ
ている。これにより、ヘッドピン１１が一定量後退した
ことを検出するようになっている。

【００２５】フランジ１５，１８に挿入検出ロッドを構
成するスライドロッド２２がヘッドピンの軸方向に摺動
自由に支持されている。スライドロッド２２の先端の接
触子２３はヘッドピン１１の基部と先端との間に位置さ
せて設けられ、後端のストッパ２４はフランジ１５の裏
面に係止するようになっている。また、スライドロッド
２２を先端方向に前進付勢する付勢手段として、圧縮さ
れたバネ２５がフランジ１８と接触子２３の間に介装さ
れている。また、スライドロッド２２の変位量を検出す
る変位センサ２６が、ストッパ２４に対向させて配置さ
れている。

【００２６】プローブロッド１４の後端はユニバーサル
ジョイント３０を介してスライド軸３１に連結されてい
る。このスライド軸３１を軸支するスライド軸受３２と
前記球面軸受１３はプローブロッド１４の全体を包囲す
るハウジング３３に、軸を一致させて支持されている。
スライド軸３１の後端側にバネ調節ねじ３４が螺合され
たバネハウジング３５が配置され、スライド軸３１はバ
ネ調節ねじ３４との間に張設されたバネ３６により後端
側に引張されている。

【００２７】ヘッドピン支持部材１２の傾きを検出する
芯ずれ検出センサは、プローブロッド１４に機械角で９
０度位相をずらして配置された一対の芯ずれ検出センサ
４０Ａ，Ｂからなっている。この芯ずれ検出センサ４０
Ａ，Ｂはハウジング３３に取り付けられ、センサ位置か
らプローブロッド１４の表面迄の位置を測定するレーザ
距離センサが適用されている。

【００２８】次に、上記のようなプローブ１０を用いて
なる台車フレームの穴位置測定装置の構成について説明
する。

【００２９】図３に示すように、トラックの台車フレー
ム５０は上下を逆さにして搬送治具６０に載置され、穴
位置測定エリアに搬送されてくる。台車フレーム５０は
左右対称に配置された一対のサイドメンバ５１，５２
と、これらに架け渡して設けられた複数のクロスメンバ
５３〜５８を有して形成されている例である。

【００３０】搬送されてくる台車フレーム５０に対し、
左右対称位置の前後に、それぞれ同一構成の前方位置決
め装置６１，６２と、後方位置決め装置６３，６４が配
置されている。

【００３１】前方位置決め装置６１，６２はフレームの
先端の位置を決める前端位置決めストッパ６５と、サイ
ドメンバ５１，５２の位置を決める位置決めヘッド６６
を含んで構成されている。位置決めヘッド６６の先端に
テーパ状の位置決めピン６７が取付けられており、それ
らのピンをサイドメンバ５１，５２の所定の位置に穿設
された基準穴に挿入して位置決めを行うようになってい
る。前端位置決めストッパ６５と位置決めヘッド６６は
同一のテーブル６８に載置されており、このテーブル６
８を油圧シリンダ等のシリンダ６９により進退させて位
置決めするように構成されている。

【００３２】後方位置決め装置６３，６４は油圧シリン
ダ等のシリンダ７０により進退されるテーブル７２に載
置された位置決めヘッド７３を含んで構成され、位置決
めヘッド７３をシリンダ７０により進退させて位置決め
するように構成されている。

【００３３】各位置決め装置６１〜６４は、図示してい
ない位置決め制御装置により、台車フレーム５０の種類
に合わせて自動的に動作させるようにすることができ
る。

【００３４】図３に示す本実施例の穴位置測定装置は、
先端から第３番目のクロスメンバ５５の周りに穿設され
た前輪の懸架機構のリンク取付け用穴の位置を測定対象
とするものであり、それらの穴位置に対応させて台車フ
レーム５０の左右位置に配置されている。それらの穴位
置測定装置は対称的である点を除いて同一の構成である
ことから、一方の穴位置測定装置の構成について詳細に
説明する。

【００３５】穴位置測定装置はプローブ１０と、プロー
ブ移動装置８０と、演算制御装置１００とを含んで構成
されている。プローブ移動装置８０はベース８１と、こ
のベース８１上に図示Ｙ軸方向に摺動可能に載置された
スライドテーブル８２と、このスライドテーブル８２上
に図示Ｘ軸方向に摺動可能に係合されたスライドスタン
ド８３と、このスライドスタンド８３に対しＺ軸方向に
摺動可能に係合されたスライダ８４と、このスライダ８
４に対しＹ軸方向に摺動自由に係合されたスライドアー
ム８５と、このスライドアーム８５の先端にＺ軸を中心
にＸＹ面内で回転可能に係合されたプローブ支持ヘッド
８６とを含んでなるプローブ姿勢調整装置を備えてな
り、プローブ１０はプローブ支持ヘッド８６に取り付け
られている。

【００３６】スライドテーブル８２は、油圧シリンダ等
のシリンダ８７によりベース８１上をＹ軸方向に移動さ
れる。スライドスタンド８３は、Ｘ軸駆動モータ９０に
より回転されるボールスクリューに係合されており、こ
れによってＸ軸方向に移動される。スライダ８４はＺ軸
駆動モータ９１により回転されるボールスクリューに係
合されており、これによってＺ軸方向に移動される。ス
ライドアーム８５は、Ｙ軸駆動モータ９２により回転さ
れるボールスクリューに係合されており、これによって
Ｙ軸方向に移動される。プローブ支持ヘッド８６はＡ軸
モータ９３によりＺ軸を中心にＸＹ面内で回転される。

【００３７】各モータ９０〜９３は、回転エンコーダが
一体に組み込まれており、後述する演算制御装置１００
は各モータの回転エンコーダから入力される回転角デー
タに基づいて、プローブ１０のＸＹＺ座標位置を求める
ことができるようになっている。

【００３８】穴位置測定の演算制御装置１００は、図６
に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１０１と、
メモリ１０２と、入出力インターフェイス１０３，１０
４を含んで構成されている。ＣＰＵ１０１はメモリ１０
２に格納されているプログラムとそのプログラムにより
指定される必要なデータ及びセンサ出力に従って、図７
に示す穴位置測定に関する演算制御処理を実行する。メ
モリ１０２には、台車フレーム５０の種類ごとに、測定
対象の穴の数Ｎ、各穴Ｎｉの設計基準位置（Ｘｉｏ，Ｙ
ｉｏ，Ｚｉｏ）、プローブ１０の測定初期位置（Ｘ
ｉ’，Ｙｉ’，Ｚｉ’）が格納されている。プローブ１
０の位置は例えばプローブ１０のフランジ１５を基準に
設定する。

【００３９】演算制御装置１００には、入出力インター
フェイス１０３を介してキーボード等の入力装置１１０
と上位制御システム１３０が接続されており、これらに
よって各種の初期設定データ及び指令が入力可能になっ
ている。また、プローブ１０に設けられた芯ずれ検出セ
ンサ４０Ａ，Ｂと、位置決めセンサ２１と、変位センサ
２６の各検出出力が、入出力装置１０３を介してＣＰＵ
１０１に入力される。

【００４０】プローブ移動装置８０のシリンダ８７と、
各軸のモータ９０〜９３は、ドライバ１２０により駆動
及び制御されるようになっており、それらの駆動指令は
入出力インターフェイス１０４を介してＣＰＵ１０１か
ら与えられる。

【００４１】また、シリンダ８７により駆動されるスラ
イドテーブル８２の位置情報は図示していない位置セン
サからドライバ１２０に入力され、スライドテーブル８
２の位置制御にフィードバックされるとともに、各モー
タ９０〜９３の回転角情報は図示していない回転エンコ
ーダからドライバ１２０に入力され、各モータによるプ
ローブ１０の位置制御にフィードバックされるととも
に、入出力インターフェイス１０４を介してＣＰＵ１０
１に入力される。

【００４２】このように構成される実施例の動作につい
て、図７に示したフローチャート及び図８に示した動作
状態図を用いて次に説明する。

【００４３】台車フレーム５０が穴位置測定エリアに搬
送されると、位置決め装置６１〜６４が動作して、台車
フレーム５０の種類に合わせた所定位置に位置決めされ
る。この位置決め動作については、本発明の特徴ではな
いので詳細な説明は省略する。

【００４４】演算制御装置１００は、入力装置１１０又
は上位制御システム１３０から穴位置測定の開始指令が
入力されることにより動作を開始する。まず、ステップ
２０１で台車フレーム５０の種類が入力されるまで待
つ。種類が入力されるとステップ２０２に進み、その台
車フレーム５０の種類に対応する測定対象の穴の数Ｎを
メモリ１０２から取り込み、ステップ２０３でカウンタ
ｉを初期値「１」に初期にセットしてステップ２０４に
進む。

【００４５】ステップ２０４では、穴の識別番号ｉに関
する初期データをメモリ１０２から読みだす。本実施例
の場合は、プローブ１０の測定初期位置（Ｘｉ’，Ｙ
ｉ’，Ｚｉ’）と、姿勢情報Ｐｉを読みだす。

【００４６】ステップ２０５では、まずシリンダ８７に
駆動指令を出力して、スライドテーブル８２を格納位置
から予め定められたＹ軸方向の所定の測定位置に前進さ
せる。つづいて、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各モータ９０〜９２の
駆動指令を出力し、プローブ１０の位置を測定初期位置
（Ｘｉ’，Ｙｉ’，Ｚｉ’）に移動させ、更にＡ軸モー
タ９３を駆動してプローブ１０の姿勢を姿勢情報Ｐｉに
合わせる。本実施例の場合は、図４と図５に示すよう
に、サイドメンバ５２の側面に穿設された複数の穴９６
と、クロスメンバ５５の側面に穿設された穴９７のよう
に、穴芯がＹ軸方向と、Ｘ軸方向に限られていることか
ら、プローブ１０の姿勢はそれらの図のように、ＸＹ面
内で９０度回転して調整する。このようにして、測定初
期位置と姿勢に移動した状態を示したのが、図８（ａ）
である。なお、図８では、プローブ１０の動作をわかり
やすくするために、スケルトンで示している。

【００４７】次に、ステップ２０５に進み、プローブ１
０を穴の方向（図４の場合はＹ軸方向、図５の場合はＸ
軸方向）に微速で前進させる。これにより、プローブ１
０のヘッドピン１１が穴９６に挿入される。このとき、
ヘッドピン１１の軸芯と穴９６の穴芯がずれていると、
図８（ｂ）に示すように、穴９６の側面にヘッドピン１
１の側面が片あたりし、ヘッドピン１１を含めてプロー
ブロッド１４が球面軸受１３を支点として傾転しながら
挿入される。

【００４８】そこで、ステップ２０７にて芯ずれセンサ
４０Ａ，Ｂの検出出力を取り込み、プローブロッド１４
の傾きの有無を判断し、傾いている場合には芯ずれセン
サ４０Ａ，Ｂの検出出力に基づいて、傾きの方向と大き
さを２軸成分に分解して求める。つまり、Ｙ軸方向に前
進させている場合は他の２軸方向の傾きの大きさ（Δ
Ｘ、ΔＺ）を求める。

【００４９】そして、ステップ２０８で、そのΔＸ、Δ
Ｚを除去するように各軸のモータ９０〜９２に駆動指令
を出力してステップ２０６に戻る。このようにして、ス
テップ２０６〜２０８を繰り返しながら、ヘッドピン１
１を穴９６に真っ直挿入する。これにより、ヘッドピン
１１は図８（ｃ）に示した状態のように、穴９６に対し
て十分に挿入された状態になり、更にプローブ１０を前
進させると、バネ２０が圧縮されて、フランジ１８が位
置決めセンサ２１に近づき、予め設定された一定距離ま
で近づいたときに、位置決めセンサ２１から検出信号が
出力される。

【００５０】なお、ステップ２０７においてプローブロ
ッド１４の傾きが無いと判断した場合は、ステップ２０
９に進み、位置決めセンサ２１の検出信号が入力された
か否かを判断する。この判断が否定（ＮＯ）のときは、
ヘッドピン１１が穴９６に十分挿入されていないことか
ら、ステップ２０６に戻って動作を繰り返す。

【００５１】ステップ２０９の判断が肯定（ＹＥＳ）の
ときは、ステップ２１０で変位センサ２６の出力を取り
込み、スライドロッド２２が変位しているか否かを判断
する。つまり、ヘッドピン１１が穴９６に挿入されてい
れば、接触子２３が台車フレーム５０の側面にあたり、
プローブ１０が前進するに従ってスライドロッド２２は
バネ２５を圧縮して後退する。したがって、変位センサ
２６によりスライドロッド２２の変位が検出されていれ
ば、ヘッドピン１１が穴９６に正しく挿入されているこ
とを判断できる。

【００５２】逆に、変位センサ２６によりスライドロッ
ド２２の変位が検出されていなければ、ヘッドピン１１
の先端が台車フレーム５０の側面にあたっている場合で
あるから、穴位置を正しく測定できないので、警報など
を発して測定を中止する。

【００５３】ステップ２１０の判断が肯定のときは、ス
テップ２１１に進み、穴９６の位置を演算により求め
る。この演算は、プローブ１０の初期位置（Ｘｉ’，Ｙ
ｉ’，Ｚｉ’）を基準に、上記測定動作におけるプロー
ブ１０のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の各移動量により修正してプ
ローブ１０の現在位置（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を求める。
そして、変位センサ２６の検出変位量に基づいてフラン
ジ１５の基準面から台車フレーム５０の面までの距離Ｌ
を求め、この距離を前記修正されたプローブ１０の位置
の対応する軸方向（本例ではＹ軸）の値に加算して、穴
９６の位置を求める。

【００５４】そして、ステップ２１２で測定により求め
た穴９６の位置情報をメモリ１０２の所定のエリアに格
納する。ついで、ステップ２１３で測定対象の穴の測定
が全て終了したか否かを判断し、終了していなければス
テップ２３４でカウンタｉをインクリメントし、ステッ
プ２０４に戻って他の穴の位置について同様に測定し、
結果をメモリ１０２の所定のエリアに格納して終了す
る。

【００５５】メモリ１０２に格納された穴位置測定デー
タは、必要に応じてＣＲＴやプリンタ等の出力装置１４
０に出力する。また、演算制御装置１００において、穴
位置の測定結果に基づき、前輪懸架機構のキャスタ角や
キャンバ角を調整するに必要なシムの厚みや形状を決定
して出力するように構成することも可能である。また、
それらの測定結果や求めたシムの情報を上位制御システ
ム１３０に転送することもできる。

【００５６】なお、プローブ１０のバネ３６はそのバネ
力により、ヘッドピン１１とプローブロッド１４の軸を
プローブ１０に対して所定の状態にまっすぐに保持する
ものである。

【００５７】また、測定時以外のときに、ヘッドピン１
１とプローブロッド１４が振動などにより振れまわるの
を防止するため、図１，２に示したように、プローブロ
ッド１４の動きを拘束するロッドクランプ３８が設けら
れている。

【００５８】以上説明したように、本実施例によれば、
トラックの台車フレームに穿設された前輪懸架機構のリ
ンク取付け穴の位置を、高い精度で自動的に測定するこ
とができる。

【００５９】その結果、前輪懸架機構のキャスタ角やキ
ャンバ角の調整に必要なシムの厚みや形状を、高い精度
で決定でき、品質管理の信頼度が向上する。

【００６０】なお、上記実施例では、変位センサ２６の
検出変位量に基づいてフランジ１５の基準面から台車フ
レーム５０の面までの距離Ｌを求め、この距離をプロー
ブ１０の現在位置に加算して穴９６の位置を求めるよう
にした。しかし、図９に示すように、穴９６の公差によ
るヘッドピン１０と穴９６の相対位置ずれ（ΔＬ）が無
視できるほど小さい場合は、プローブ１０の現在位置に
予め定めた距離Ｌ’を加算するようにしてもよい。この
場合は、変位センサ２６を省略できるが、図７ステップ
２１０の判断を残すためには、単にスライドロッド２２
が一定量以上変位したか否かを検出する簡単なものが適
用できる。

【００６１】また、上記実施例では、プローブ１０の姿
勢制御の範囲が、ＸＹ平面内で９０度回転する場合を示
したが、本発明はこれに限られるものではない。例え
ば、プローブ支持ヘッド８６をＡ軸とＡ軸に直交する２
軸周りに回転可能に形成すれば、三次元の任意の面に穿
設された穴の位置を測定可能である。さらに、プローブ
移動装置８０を６軸制御アームからなるロボットにより
構成することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークの部品取付け用穴の位置を精度よく測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の穴位置測定プローブの一実施例を一部
断面にして示した平面図である。

【図２】本発明の穴位置測定プローブの一実施例を一部
を破断して示した平面図である。

【図３】本発明の穴位置測定装置の一実施例の全体構成
を示す平面図である。

【図４】図３実施例によりサイドメンバに穿設された穴
の位置を測定している状態を示す立面図である。

【図５】図３実施例によりクロスメンバに穿設された穴
の位置を測定している状態を示す平面図である。

【図６】図３実施例に係る演算制御装置と関連制御シス
テムの構成を示す図である。

【図７】演算制御装置の制御処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図８】穴位置測定プローブの測定時の動作を説明する
模式状態図であり、（ａ）は測定動作開始前の初期位置
における状態を示し、（ｂ）は測定動作中の途中の状態
を示し、（ｃ）は測定完了時における状態を示す図であ
る。

【図９】穴径の公差が穴位置と穴位置測定プローブとの
相対位置関係におよぼす影響を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 穴位置測定プローブ １１ ヘッド
ピン １２ ヘッドピン支持部材 １３ 球面軸
受 １４ プローブロッド １５，１８
フランジ １６ スリーブ １７ スライ
ドピン １９ ガイドピン ２０ バネ ２１ 位置決めセンサ ２２ スライ
ドロッド ２３ 接触子 ２４ ストッ
パ ２５ バネ ２６ 変位セ
ンサ ３０ ユニバーサルジョイント ３１ スライ
ド軸 ３４ バネ調節ねじ ３６ バネ ３８ ロッドクランプ ４０Ａ，Ｂ
芯ずれセンサ ５０ 台車フレーム ５１、５２
サイドメンバ ５３〜５８ クロスメンバ ６０ 搬送治
具 ６１，６２ 前方位置決め装置 ６３，６４
後方位置決め装置 ６５ 前端位置決めストッパ ６６ 位置決
めヘッド ６７ 位置決めピン ６８ テーブ
ル ６９，７０ シリンダ ７２ テーブ
ル ７３ 位置決めヘッド ８０ プロー
ブ移動装置 ８１ ベース ８２ スライ
ドテーブル ８３ スライドスタンド ８４ スライ
ダ ８５ スライドアーム ８６ プロー
ブ支持ヘッド ８７ シリンダ ９０ Ｘ軸駆
動モータ ９１ Ｚ軸駆動モータ ９２ Ｙ軸駆
動モータ ９３ Ａ軸駆動モータ ９６，９７
穴 １００ 制御演算装置 １０１ 中央演
算処理装置（ＣＰＵ） １０２ メモリ １０３，１０４ 入出力
インターフェイス １１０ 入力装置 １２０ ドライ
バ １３０ 上位制御システム １４０ 出力装
置

フロントページの続き (72)発明者 馬場 達郎 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12 番１号 千代田化工建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−130608（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−54810（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の穴よりも大きな径の基部を有
   し先端に向かうにつれて縮径されてなるヘッドピンと、
   該ヘッドピンを軸方向に摺動自由に保持するヘッドピン
   支持部材と、前記ヘッドピンをピンの先端方向に前進付
   勢する付勢手段と、前記ヘッドピン支持部材を傾転自由
   に支持する球面軸受と、前記ヘッドピン支持部材の傾き
   方向と傾き量を検出する芯ずれセンサと、前記ヘッドピ
   ンが一定量後退したことを検出する位置決めセンサとを
   備えて構成された穴位置測定プローブ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ヘッドピンの軸
   方向に摺動自由に前記ヘッドピン支持部材に保持され、
   先端を前記ヘッドピンの基部と先端との間に位置させて
   設けられた挿入検出ロッドと、該挿入検出ロッドを先端
   方向に前進付勢する第２の付勢手段と、前記挿入検出ロ
   ッドの変位を検出する変位センサとを備えてなることを
   特徴とする穴位置測定プローブ。
3. 【請求項３】 測定対象のワークを所定の位置に保持す
   るワーク位置決め装置と、穴位置測定プローブと、該穴
   位置測定プローブを所定の姿勢に保持するとともに３次
   元の任意の位置に移動するプローブ移動装置と、前記プ
   ローブ移動装置を介して前記穴位置測定プローブの位置
   を制御するとともに該制御結果に基づいて穴位置を演算
   する演算制御装置とを備えてなり、 前記穴位置測定プローブは、測定対象の穴よりも大きな
   径の基部を有し先端に向かうにつれて縮径されてなるヘ
   ッドピンと、該ヘッドピンを軸方向に摺動自由に保持す
   るヘッドピン支持部材と、前記ヘッドピンをピンの先端
   方向に前進付勢する付勢手段と、前記ヘッドピン支持部
   材を傾転自由に支持する球面軸受と、前記ヘッドピン支
   持部材の傾き方向と傾き量を検出する芯ずれセンサと、
   前記ヘッドピンが一定量後退したことを検出する位置決
   めセンサとを備えて構成され、 前記プローブ移動装置は、前記穴位置測定プローブのヘ
   ッドピンの先端を測定対象の穴面に直交する姿勢に前記
   穴位置測定プローブを保持してなり、 前記演算制御装置は、前記プローブ移動装置を介して前
   記穴位置測定プローブを測定対象の穴ごとに予め設定さ
   れた初期位置に移動するとともに、前記穴位置測定プロ
   ーブを前進させながら前記芯ずれセンサの出力を取り込
   み、該検出出力が設定範囲内になるように前記穴位置測
   定プローブの位置を修正し、前記位置決めセンサの検出
   出力に応動して前記穴位置測定プローブの移動を停止
   し、該停止位置における穴位置測定プローブの位置情報
   に基づいて穴位置を演算により求める構成とされてなる
   穴位置測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記穴位置測定プローブは、前記ヘッドピンの軸方向に
   摺動自由に前記ヘッドピン支持部材に保持され先端を前
   記ヘッドピンの基部と先端との間に位置させて設けられ
   た挿入検出ロッドと、該挿入検出ロッドを先端方向に前
   進付勢する第２の付勢手段と、前記挿入検出ロッドの変
   位を検出する変位センサとを備えてなり、 前記演算制御装置は、前記変位センサの出力に基づいて
   前記穴位置測定プローブのヘッドピンが前記穴に挿入さ
   れたことを認識するようにしてなることを特徴とする穴
   位置測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、前記プローブ
   移動装置は、前記穴位置測定プローブを任意の姿勢に調
   整するプローブ姿勢調整装置を備えてなり、 前記演算制御装置は、前記プローブ姿勢調整装置を介し
   て前記穴位置測定プローブの姿勢を前記ヘッドピンの先
   端が測定対象の穴面に直交する姿勢に制御する構成を含
   んでなることを特徴とする穴位置測定装置。