JP5946259B2 - Measuring device, measuring method and touch probe - Google Patents

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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

本発明は、測定装置および測定方法に係り、特に、タッチプローブを用いて被測定物を測定するものに関する。   The present invention relates to a measuring apparatus and a measuring method, and more particularly, to a device for measuring an object to be measured using a touch probe.

また、本発明は、タッチプローブに係り、特に、被測定物の凹面を測定のためのものに関する。   The present invention also relates to a touch probe, and more particularly to a device for measuring a concave surface of an object to be measured.

また、本発明は、キャリブレーションゲージに係り、特に、タッチプローブを用いて被測定物を測定する前に使用されるものに関する。   The present invention also relates to a calibration gauge, and more particularly, to a calibration gauge used before measuring an object to be measured using a touch probe.

従来、図11で示すように、スタイラス401が直線的に延びているタッチプローブ403を用いて、被測定物(たとえばワーク)Wの形状を測定している。   Conventionally, as shown in FIG. 11, the shape of an object to be measured (for example, a workpiece) W is measured using a touch probe 403 in which a stylus 401 extends linearly.

しかし、図11に示すタッチプローブ403では、ワークWの凹部W1の形状を測定しようとしてタッチプローブ403を移動すると、タッチプローブ403の測定子405がワークWの凹部W1に当接する前に、スタイラス401の中間部が凹部W1の周辺に存在している凸部W2に接触してしまい、ワークWの凹部W1を測定することができない場合がある。   However, in the touch probe 403 shown in FIG. 11, when the touch probe 403 is moved so as to measure the shape of the concave portion W1 of the workpiece W, the stylus 401 before the probe 405 of the touch probe 403 contacts the concave portion W1 of the workpiece W. May contact the convex part W2 existing around the concave part W1, and the concave part W1 of the workpiece W may not be measured.

このような不具合を解消するために、図12で示すように、スタイラスの先端側部位が「十」字状になって枝分かれしているものが知られている。これらのスタイラスの各先端側部位407それぞれの先端には、測定子405が配置されている。   In order to solve such a problem, as shown in FIG. 12, it is known that the tip portion of the stylus is branched in a “ten” shape. A measuring element 405 is arranged at the tip of each tip side portion 407 of these styluses.

なお、上記従来の技術に関連する文献としてたとえば特許文献1参照を掲げることができる。   In addition, as a document related to the above-described conventional technique, for example, see Patent Document 1 can be cited.

また、従来、図11や図12で示すように、タッチプローブを使用して被測定物(たとえばワーク)Wの形状を測定している。   Conventionally, as shown in FIGS. 11 and 12, the shape of an object to be measured (for example, a workpiece) W is measured using a touch probe.

なお、図11や図12で示す参照符号W1はワークWの凹部を示しており、参照符号W2はワークWの凸部を示しており、参照符号401はスタイラスを示しており、参照符号403はタッチプローブを示しており、参照符号405(405A,405B)は測定子を示しており、参照符号407(407A,407B)はスタイラス401の先端側部位を示している。   11 and FIG. 12, reference numeral W1 indicates a concave portion of the workpiece W, reference numeral W2 indicates a convex portion of the workpiece W, reference numeral 401 indicates a stylus, and reference numeral 403 indicates The reference numeral 405 (405A, 405B) indicates a measuring element, and the reference numeral 407 (407A, 407B) indicates a tip side portion of the stylus 401.

また、ワークWの測定をする前に、ワークWの測定精度を向上させるために、半球状の部位(凹部や凸部)を備えたキャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションを行っている。   Further, before measuring the workpiece W, in order to improve the measurement accuracy of the workpiece W, calibration is performed using a calibration gauge having a hemispherical portion (a concave portion or a convex portion).

なお、上記従来の技術に関連する文献としてたとえば特許文献1参照を掲げることができる。   In addition, as a document related to the above-described conventional technique, for example, see Patent Document 1 can be cited.

特開2006−349411号公報JP 2006-349411 A

しかし、図12で示すタッチプローブ403を用いたのでは、スタイラス401の先端側部位(4つの先端側部位のうちの1つの先端側部位)407Aが向いている方向もしくはこの方向と僅かな交差角度で交差している方向でしか、ワークWの凹部W1の測定ができないという問題がある。   However, when the touch probe 403 shown in FIG. 12 is used, the tip side portion (one tip side portion of the four tip side portions) 407A of the stylus 401 faces or a slight crossing angle with this direction. There is a problem in that the concave portion W1 of the workpiece W can be measured only in the direction intersecting with.

すなわち、図12で示すタッチプローブ403では、4本の先端側部位407が90°ずつの角度で交差し「十」字状になっている。   That is, in the touch probe 403 shown in FIG. 12, the four tip side portions 407 intersect at an angle of 90 ° to form a “ten” shape.

そして、4本の先端側部位407のうちの1本の先端側部位407A(測定子405A)を図12で示す矢印A12の方向(先端側部位407Aの軸の延伸方向)に移動して、ワークの凹部の測定をするようになっている。このときに、矢印A12の方向とワークWの凹部W1の測定箇所(測定子405Aが当接する箇所)の法線ベクトルの方向とがお互いに一致している。   Then, one tip side portion 407A (measuring element 405A) of the four tip side portions 407 is moved in the direction of arrow A12 shown in FIG. 12 (the extending direction of the axis of the tip side portion 407A), and the workpiece is moved. The measurement of the concave portion is performed. At this time, the direction of the arrow A12 and the direction of the normal vector of the measurement location of the recess W1 of the workpiece W (location where the measuring element 405A abuts) coincide with each other.

ところで、上記法線ベクトルの方向が図12に矢印A12aで示す方向(矢印A12とは45°程度の角度で交差する方向)になっている場合には、矢印A12aの方向にタッチプローブ403(測定子405A、先端側部位407A)を移動させる必要があり、この移動によって、先端側部位407Aに隣接している先端側部位407Bもしくは先端側部位407C(測定子405Bもしくは測定子405C)が、ワークW(ワークの凹部W1周辺の凸部W2)に接触してしまい、ワークWの凹部W1の測定することができない事態が発生する。   By the way, when the direction of the normal vector is the direction indicated by the arrow A12a in FIG. 12 (the direction intersecting the arrow A12 at an angle of about 45 °), the touch probe 403 (measurement is performed in the direction of the arrow A12a). 405A, the tip side portion 407A) needs to be moved, and by this movement, the tip side portion 407B or tip side portion 407C (measurement piece 405B or measurement piece 405C) adjacent to the tip side portion 407A is moved to the workpiece W. A situation occurs in which the concave portion W1 of the workpiece W cannot be measured due to contact with the convex portion W2 around the concave portion W1 of the workpiece.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、被測定物の凹部を測定できない事態の発生を極力回避することができる測定装置(被測定物の測定装置)および測定方法(被測定物の測定方法)を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a measuring apparatus (measuring apparatus for measuring object) and a measuring method (measuring object to be measured) that can avoid the occurrence of a situation where the concave portion of the object to be measured cannot be measured as much as possible. The object is to provide a measuring method).

また、図12で示すタッチプローブ403を用いたのでは、スタイラス401の先端側部位(4つの先端側部位のうちの1つの先端側部位)407Aが向いている方向もしくはこの方向と僅かな交差角度で交差している方向でしか、ワークWの凹部W1の測定ができないという問題がある。   Further, when the touch probe 403 shown in FIG. 12 is used, the tip side portion (one tip side portion of the four tip side portions) 407A of the stylus 401 is facing or a slight crossing angle with this direction. There is a problem in that the concave portion W1 of the workpiece W can be measured only in the direction intersecting with.

すなわち、図12で示すタッチプローブ403では、4本の先端側部位407が90°ずつの角度で交差し「十」字状になっている。   That is, in the touch probe 403 shown in FIG. 12, the four tip side portions 407 intersect at an angle of 90 ° to form a “ten” shape.

そして、4本の先端側部位407のうちの1本の先端側部位407A(測定子405A)を図12で示す矢印A12の方向(先端側部位407Aの軸の延伸方向)に移動して、ワークの凹部の測定をするようになっている。   Then, one tip side portion 407A (measuring element 405A) of the four tip side portions 407 is moved in the direction of arrow A12 shown in FIG. 12 (the extending direction of the axis of the tip side portion 407A), and the workpiece is moved. The measurement of the concave portion is performed.

このときに、矢印A12の方向とワークWの凹部W1の測定箇所(測定子405Aが当接する箇所)の法線ベクトルの方向とがお互いに一致している。ところで、上記法線ベクトルの方向が図12に矢印A12aで示す方向(矢印A12とは45°程度の角度で交差する方向)になっている場合には、矢印A12aの方向にタッチプローブ403(測定子405A、先端側部位407A)を移動させる必要があり、この移動によって、先端側部位407Aに隣接している先端側部位407Bもしくは先端側部位407C(測定子405Bもしくは測定子405C)が、ワークW(ワークの凹部W1周辺の凸部W2)に接触してしまい、ワークWの凹部W1の測定することができない事態が発生する。   At this time, the direction of the arrow A12 and the direction of the normal vector of the measurement location of the recess W1 of the workpiece W (location where the measuring element 405A abuts) coincide with each other. By the way, when the direction of the normal vector is the direction indicated by the arrow A12a in FIG. 12 (the direction intersecting the arrow A12 at an angle of about 45 °), the touch probe 403 (measurement is performed in the direction of the arrow A12a). 405A, the tip side portion 407A) needs to be moved, and by this movement, the tip side portion 407B or tip side portion 407C (measurement piece 405B or measurement piece 405C) adjacent to the tip side portion 407A is moved to the workpiece W. A situation occurs in which the concave portion W1 of the workpiece W cannot be measured due to contact with the convex portion W2 around the concave portion W1 of the workpiece.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、被測定物の凹部を測定できない事態の発生を極力回避することができるタッチプローブを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a touch probe that can avoid the occurrence of a situation in which the concave portion of the object to be measured cannot be measured as much as possible.

請求項1に記載の発明は、被測定物が設置される被測定物設置体と、筐体と所定の軸を中心にして前記筐体に回転自在に設けられているスピンドルとを具備し、前記筐体が前記被測定物設置体に対して相対的に移動位置決め自在になっているヘッドと、前記スピンドルに一体的に設置されるハウジングと、前記ハウジングから突出しているスタイラス本体部とこのスタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子とを具備するスタイラスとを備え、前記ハウジングが前記スピンドルに設置されたときに、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっているタッチプローブとを有し、前記ハウジングが前記スピンドルに設置されている設置済みタッチプローブを、前記スピンドルを用いてインデックス位置決めした状態で、前記筐体を前記被測定物設置体に対して相対的に移動し、前記被測定物設置体に設置された設置済み被測定物に前記測定子を当接させて前記設置済み被測定物の形状を測定するように構成されている被測定物の測定装置である。 The invention according to claim 1 comprises a measured object installation body on which the measured object is installed, and a spindle that is rotatably provided in the casing about a predetermined axis. A head in which the casing can be moved and positioned relative to the object to be measured, a housing integrally installed on the spindle, a stylus main body protruding from the housing, and the stylus A stylus having a spherical probe provided at the tip of the main body, and when the housing is installed on the spindle, the stylus main body is viewed from a direction orthogonal to the central axis of the housing. when viewed, semicircular Joma other quarter circle shape is also properly has a touch probe which is an elongated rod-shaped with 2/3 yen shape, the housing is installed in the spindle In a state where the placed touch probe is index-positioned using the spindle, the housing is moved relative to the measured object installation body, and the installed measurement object installed on the measured object installation body A measuring object measuring apparatus configured to measure the shape of the installed object to be measured by bringing the measuring element into contact with the object.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の被測定物の測定装置において、キャリブレーションゲージが設置され、前記筐体に対して相対的に移動位置決め自在であるキャリブレーションゲージ設置体を有し、前記設置済み被測定物の形状を前記設置済みタッチプローブで測定する前に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置された設置済みキャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするように構成されており、前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、前記キャリブレーションは、前記設置済みタッチプローブをインデッックス位置決めして、前記キャリブレーションをするように構成されている被測定物の測定装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a calibration gauge installation body according to the first aspect, wherein a calibration gauge is installed and the calibration gauge installation body is movable and positioned relative to the housing. And configured to calibrate using the installed calibration gauge installed on the calibration gauge installation body before measuring the shape of the installed object to be measured with the installed touch probe. cage, the calibration gauge is a predetermined first plane draws one of the virtual curve of a predetermined shape, when moved by a predetermined distance in a direction perpendicular to the virtual curve to said predetermined one plane, A calibration surface is provided with a two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of the virtual curve, and the calibration , Said installation already touch probe Indekkkusu positioning a measuring device of the object that is configured to the calibration.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の被測定物の測定装置において、キャリブレーションゲージが設置され、前記ヘッドの筐体に対して相対的に移動位置決め自在であるキャリブレーションゲージ設置体を有し、前記設置済み被測定物の形状を前記設置済みタッチプローブで測定する前に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置された設置済みキャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするように構成されており、前記タッチプローブのスタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、前記設置済みタッチプローブでは、前記スピンドルの回転中心軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致しており、前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、前記設置済み被測定物における所定の一方向をX軸方向とし、このX軸方向に対して直交する所定の一方向をY軸方向とし、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交する所定の一方向をZ軸方向とすると、前記設置済みキャリブレーションゲージは、このキャリブレーション用曲面における前記仮想曲線の移動方向が前記X軸方向になっており、前記キャリブレーションは、前記設置済み被測定物における所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求め、前記設置済みキャリブレーションゲージにおけるキャリブレーション用曲面内に存在し、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが前記所定の被測定点における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点を決定し、前記所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけ前記スピンドルを回転させるとともに、前記法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、前記仮測定点から所定の距離だけ離れているところに前記測定子を位置させることで、前記設置済みタッチプローブを位置決めし、前記測定子を、前記仮法線ベクトルの方向であって前記設置済みキャリブレーションゲージに接近する方向で、前記設置済みキャリブレーションゲージに対して相対的に移動して、前記測定子を前記仮測定点に当接させて行うように構成されている被測定物の測定装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the measurement object measuring apparatus according to the first aspect, a calibration gauge is installed, and the calibration gauge is installed so as to be movable and positionable relative to the housing of the head. And having a body configured to calibrate using the installed calibration gauge installed on the calibration gauge installation body before measuring the shape of the installed object to be measured with the installed touch probe. are, stylus main body of the touch probe is located is the measuring element before the end, in the installation already touch probe, the central axis of the rotation center axis of the spindle housing coincides with each other and, the calibration gauge, draws one of the virtual curve of a predetermined shape in a predetermined one plane, the virtual track When a predetermined distance is moved in a direction orthogonal to the predetermined plane, a two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of the virtual curve is provided as a calibration curved surface, A predetermined one direction in the measured object is an X-axis direction, a predetermined one direction orthogonal to the X-axis direction is a Y-axis direction, and a predetermined one orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction When the direction is the Z-axis direction, the installed calibration gauge has the moving direction of the virtual curve on the calibration curved surface in the X-axis direction, and the calibration is performed on the installed object to be measured. A predetermined point to be measured is determined, and components in the three-axis directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction in the normal vector at the predetermined point to be measured are obtained. A component in the Y-axis direction and a component in the Z-axis direction of the normal vector, and a component in the Y-axis direction of the normal vector at the predetermined measurement point and a component in the Z-axis direction. A predetermined temporary measurement point that is equal to the component is determined, the spindle is rotated by an amount corresponding to the component in the X-axis direction of the normal vector at the predetermined measured point, and the Y-axis direction of the normal vector The touch probe is positioned by positioning the probe at a predetermined distance from the temporary measurement point in the direction of the temporary normal vector formed by the component and the component in the Z-axis direction. And the measuring element in the direction of the provisional normal vector and in the direction approaching the installed calibration gauge, with respect to the installed calibration gauge. The measurement object is configured to move relative to each other and bring the measuring element into contact with the temporary measurement point.

請求項4に記載の発明は、被測定物の測定方法において、ハウジングと、このハウジングから突出しているスタイラス本体部とこのスタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子とを具備するスタイラスとを備え、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっているタッチプローブを、前記ハウジングの中心軸を中心にして前記ハウジングを回動しインデックス位置決めするインデックス位置決め段階と、前記インデックス位置決め段階で前記タッチプローブをインデックス位置決めしてある状態で、前記ハウジングを前記被測定物に対して相対的に移動し、前記被測定物の形状を前記タッチプローブで測定する測定段階とを有する被測定物の測定方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for measuring an object to be measured, a stylus comprising a housing, a stylus main body protruding from the housing, and a spherical measuring element provided at the tip of the stylus main body. with the door, touch the stylus body portion, when viewed from a direction perpendicular to the center axis of the housing, semicircular Joma others also are properly quarter circle shape which is in an elongated rod-shaped with 2/3 £ shaped An index positioning stage in which the probe is rotated and index-positioned about the central axis of the housing, and the touch probe is index-positioned in the index positioning stage, and the housing is moved to the device under test. A measuring stage for measuring the shape of the object to be measured with the touch probe. It is a method for measuring the object to be measured.

請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の被測定物の測定方法において、前記インデックス位置決め段階で前記ハウジングをインデックス位置決めする前に、キャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするキャリブレート段階を有し、前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、前記キャリブレート段階は、前記ハウジング中心軸を中心にして前記ハウジングを回動し前記タッチプローブをインデッックス位置決めし、前記キャリブレーションをする段階である被測定物の測定方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method for measuring an object to be measured according to the fourth aspect, a calibration step of performing calibration using a calibration gauge before indexing the housing in the index positioning step is performed. a, the calibration gauge is a predetermined first plane draws one of the virtual curve of a predetermined shape, when the virtual curve has moved a predetermined distance in a direction perpendicular to said one predetermined plane the 2-dimensional curved surface is a curved surface represented by the locus of the virtual curve, provided with a curved calibration, the calibration step, around the central axis of the housing by rotating the housing the touch probe In the measurement method of the object to be measured, which is the stage where the index is positioned and the calibration is performed. That.

請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の被測定物の測定方法において、前記インデックス位置決め段階で前記ハウジングをインデックス位置決めする前に、キャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするキャリブレート段階を有し、前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、前記タッチプローブのスタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、前記タッチプローブでは、被測定物の測定装置のスピンドルの回転中心の軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致しており、前記被測定物における所定の一方向をX軸方向とし、このX軸方向に対して直交する所定の一方向をY軸方向とし、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交する所定の一方向をZ軸方向とすると、前記キャリブレーションゲージは、このキャリブレーション用曲面における前記仮想曲線の移動方向が前記X軸方向になっており、前記キャリブレーと段階は、前記被測定物における所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求め、前記キャリブレーションゲージにおけるキャリブレーション用曲面内に存在し、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが前記所定の被測定点における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点を決定し、前記所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけ前記スピンドルを回転させるとともに、前記法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、前記仮測定点から所定の距離だけ離れているところに前記測定子を位置させることで、前記設置済みタッチプローブを位置決めし、前記測定子を前記仮法線ベクトルの方向であって前記キャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージに接近する方向に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージに対して相対的に移動して、前記測定子を前記仮測定点に当接させて前記キャリブレーションをする段階である被測定物の測定方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method for measuring an object to be measured according to the fourth aspect, a calibration step of performing calibration using a calibration gauge before indexing the housing in the index positioning step is performed. a, the calibration gauge is a predetermined first plane draws one of the virtual curve of a predetermined shape, when the virtual curve has moved a predetermined distance in a direction perpendicular to said one predetermined plane the 2-dimensional curved surface is a curved surface represented by the locus of the virtual curve, provided with a curved calibration, the stylus main body of the touch probe is located is the measuring element before the end, the touch the probe contact with the central axis of the housing and the axis of rotation center of the spindle of the measuring device of the object to be measured coincides with each other A predetermined direction in the object to be measured is an X-axis direction, a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction is a Y-axis direction, and a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction is set. Assuming that one direction is the Z-axis direction, the calibration gauge is such that the moving direction of the virtual curve on the calibration curved surface is the X-axis direction. A point to be measured is determined, and components in the three-axis directions of the normal vector at the predetermined point to be measured, ie, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, are calculated. The component in the Y-axis direction and the component in the Z-axis direction of the normal vector are equal to the component in the Y-axis direction and the component in the Z-axis direction of the normal vector at the predetermined measurement point. And the spindle is rotated by an amount corresponding to the X-axis direction component of the normal vector at the predetermined measured point, and the Y-axis component and the Z-axis direction of the normal vector Positioning the touch probe in a direction away from the temporary measurement point by a predetermined distance in the direction of the temporary normal vector formed by the component of Relative to the calibration gauge installed in the calibration gauge installation body in the direction of the temporary normal vector and in the direction approaching the calibration gauge installed in the calibration gauge installation body. It is a measuring method of the to-be-measured object which is the step which moves to (2) and makes the said measurement element contact | abut to the said temporary measurement point, and performs the said calibration.

請求項7に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングから突出しているスタイラス本体部と、前記スタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子とを有し、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっているタッチプローブである。 The invention according to claim 7 includes a housing, a stylus main body protruding from the housing, and a spherical measuring element provided at a tip of the stylus main body, and the stylus main body is when viewed from a direction perpendicular to the center axis of the housing, the semicircular Joma others also are properly quarter circle shape is a touch probe which is an elongated rod-shaped with 2/3 yen shape.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のタッチプローブにおいて、前記スタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、被測定物の測定装置のスピンドルの回転中心軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致しているタッチプローブである。 The invention according to claim 8, in the touch probe according to claim 7, before kissing stylus body portion is positioned is the measuring element before the end, the rotation center of the spindle of the measuring device of the object to be measured In this touch probe, the shaft and the central axis of the housing coincide with each other.

本発明によれば、被測定物の凹部を測定できない事態の発生を極力回避することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to avoid as much as possible the occurrence of a situation where the concave portion of the object to be measured cannot be measured.

また、本発明によれば、精度が良く製作が容易であるキャリブレーションゲージを提供することができるという効果を奏する。   In addition, according to the present invention, it is possible to provide a calibration gauge that is accurate and easy to manufacture.

本発明の実施形態に係る測定装置の概略構成を示す図であり、(a)は正面図であり、(b)は側面図((a)におけるIB矢視図)である。It is a figure which shows schematic structure of the measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention, (a) is a front view, (b) is a side view (IB arrow view in (a)). 被測定物の自由曲面形状を測定するときの説明図である。It is explanatory drawing when measuring the free-form surface of a to-be-measured object. キャリブレーションゲージを用いたキャリブレーションを説明する図であり、(b)は(a)におけるIIIB矢視図である。It is a figure explaining the calibration using a calibration gauge, (b) is the IIIB arrow directional view in (a). キャリブレーションケージおよびそのキャリブレーションケージを用いた測定装置のキャリブレーション方法を実施するシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the system which implements the calibration method of a calibration cage and the measuring apparatus using the calibration cage. 変形例に係るキャリブレーションゲージの斜視図である。It is a perspective view of the calibration gauge which concerns on a modification. (a)は変形例に係るキャリブレーションゲージの正面であり、(b)は(a)のおけるVIB矢視図である。(A) is a front view of the calibration gauge which concerns on a modification, (b) is a VIB arrow directional view in (a). 変形例に係るキャリブレーションゲージを用いたキャリブレーションを説明する図であり、(b)は(a)におけるVIIB−VIIB断面を示す図である。It is a figure explaining the calibration using the calibration gauge which concerns on a modification, (b) is a figure which shows the VIIB-VIIB cross section in (a). 変形例に係るキャリブレーションゲージを用いたキャリブレーションを説明する図である。It is a figure explaining the calibration using the calibration gauge which concerns on a modification. 図3(a)におけるIX−IX断面を示す図であり、図8で示すキャリブレーションに対応した図である。It is a figure which shows the IX-IX cross section in Fig.3 (a), and is a figure corresponding to the calibration shown in FIG. 変形例に係るタッチプローブを示す図である。It is a figure which shows the touch probe which concerns on a modification. タッチプローブを用いて被測定物を測定する場合における従来の態様を示す図である。It is a figure which shows the conventional aspect in the case of measuring a to-be-measured object using a touch probe. タッチプローブを用いて被測定物を測定する場合における従来の態様を示す図である。It is a figure which shows the conventional aspect in the case of measuring a to-be-measured object using a touch probe.

本発明の実施形態に係る測定装置(被測定物の測定装置)201は、たとえば、工具によってワークWを切削加工する門型工作機械等の工作機械(たとえばCNC3軸加工機)として使用されるものであり、工具(ツール)が交換可能なように構成されている。そして、工具に代えてタッチプローブが装着されることによって、被測定物(たとえば、工具によって自らが加工したワーク)を測定することができるようになっている。なお、測定装置201が、被測定物の測定をもっぱら行う専用機であってもよい。   A measuring apparatus (measuring object measuring apparatus) 201 according to an embodiment of the present invention is used, for example, as a machine tool (for example, a CNC triaxial machine) such as a portal machine tool that cuts a workpiece W with a tool. And the tool (tool) is configured to be replaceable. Then, by attaching a touch probe instead of a tool, it is possible to measure an object to be measured (for example, a workpiece processed by the tool itself). The measuring device 201 may be a dedicated machine that exclusively measures the object to be measured.

以下、説明の便宜のために、水平な一方向をX軸方向とし、水平な他の一方向であってX軸方向に対して直交する方向をY軸方向とし、X軸方向とY軸方向とに対して直交する方向(上下方向;鉛直方向)をZ軸方向とする。   Hereinafter, for convenience of explanation, one horizontal direction is defined as an X-axis direction, another horizontal direction that is orthogonal to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the Y-axis direction. A direction (vertical direction; vertical direction) orthogonal to the Z axis direction.

図1で示すように、測定装置201は、ベッド203を備えている。ベッド203両側方(X軸方向の中間部であってY軸方向の両端部)からは一対のコラム205が上方に延出している。一対のコラム205はベッド203に一体的に設けられている。   As shown in FIG. 1, the measuring apparatus 201 includes a bed 203. A pair of columns 205 extends upward from both sides of the bed 203 (intermediate portion in the X-axis direction and both end portions in the Y-axis direction). The pair of columns 205 are integrally provided on the bed 203.

一対のコラム205の上端には、ビーム207が設けられている。ビーム207は一対のコラム205に一体的に設けられており、一対のコラム205とビーム207とで門型の部位が形成されている。   A beam 207 is provided at the upper ends of the pair of columns 205. The beam 207 is provided integrally with the pair of columns 205, and the pair of columns 205 and the beam 207 form a gate-shaped portion.

ビーム207には、Y軸テーブル209が設けられている。Y軸テーブル209は図示しないリニアガイドベアリングを介してビーム207に支持されており、図4で示すY軸サーボモータ32等のアアクチュエータによって、コンピュータ式数値制御装置(CNC)20の制御の下、ベッド203に対してY軸方向で移動位置決め自在になっている。   The beam 207 is provided with a Y-axis table 209. The Y-axis table 209 is supported by the beam 207 via a linear guide bearing (not shown), and under the control of the computer numerical controller (CNC) 20 by an actuator such as the Y-axis servo motor 32 shown in FIG. It can be moved and positioned with respect to the bed 203 in the Y-axis direction.

Y軸テーブル209にはZ軸テーブル(図示せず)が設けられている。Z軸テーブルは図示しないリニアガイドベアリングを介してY軸テーブル209に支持されており、図4で示すZ軸サーボモータ33等のアアクチュエータによって、CNC20の制御の下、Y軸テーブル209に対してZ軸方向で移動位置決め自在になっている。   The Y-axis table 209 is provided with a Z-axis table (not shown). The Z-axis table is supported by the Y-axis table 209 via a linear guide bearing (not shown), and is controlled by the CNC 20 with respect to the Y-axis table 209 by an actuator such as the Z-axis servo motor 33 shown in FIG. It can be moved and positioned in the Z-axis direction.

Z軸テーブルには、ヘッド213が設けられている。ヘッド213は筐体215とスピンドル(回転体)217とを備えて構成されている。筐体215はZ軸テーブルに一体的に設けられている。   A head 213 is provided on the Z-axis table. The head 213 includes a housing 215 and a spindle (rotating body) 217. The housing 215 is integrally provided on the Z-axis table.

スピンドル217(主軸51)は、筐体215の内側に設けられている。また、スピンドル217は、この中心軸C軸を中心にして筐体215に対して回転するようになっている。なお、C軸はヘッド213(スピンドル217)の中心を通ってZ軸方向に延びている軸である。また、スピンドル217は、CNC20の制御の下、図4で示すサーボモータ37等のアクチュエータによって回転駆動され、また、回転位置決めされるようになっている。   The spindle 217 (main shaft 51) is provided inside the housing 215. Further, the spindle 217 rotates with respect to the housing 215 around the central axis C axis. The C axis is an axis extending in the Z axis direction through the center of the head 213 (spindle 217). The spindle 217 is rotationally driven and rotationally positioned by an actuator such as a servo motor 37 shown in FIG. 4 under the control of the CNC 20.

サーボモータ37は、いわゆるビルトインタイプ(固定子が筐体215に設けられており、回転子がスピンドル217と一体化しているタイプ)になっており、スピンドル217の繰り返しの回転位置決め精度は、1/10000°(0.36″)程度になっている。   The servo motor 37 is a so-called built-in type (a type in which the stator is provided in the housing 215 and the rotor is integrated with the spindle 217). The repeated rotational positioning accuracy of the spindle 217 is 1 / It is about 10000 ° (0.36 ″).

ベッド203の上面には、X軸テーブル219が設けられている。X軸テーブル219は図示しないリニアガイドベアリングを介してベッド203に載置されて支持されており、図4で示すX軸サーボモータ31等のアアクチュエータによって、CNC20の制御の下、ベッド203に対してX軸方向で移動位置決め自在になっている。   An X-axis table 219 is provided on the upper surface of the bed 203. The X-axis table 219 is mounted on and supported by the bed 203 via a linear guide bearing (not shown). The X-axis table 219 is controlled by the CNC 20 by an actuator such as the X-axis servo motor 31 shown in FIG. Therefore, it can be moved and positioned in the X-axis direction.

これにより、ヘッド213の筐体215は、X軸テーブル219に対して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向で相対的に移動位置決め自在になっている。   Thereby, the housing 215 of the head 213 can be moved and positioned relative to the X-axis table 219 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.

なお、ヘッド213は、X軸テーブル219から離れてX軸テーブル219の上方に位置しており、X軸テーブル219の上にはワーク(被測定物)Wが、図示しない取付具によって一体的に設置されるようになっている。   The head 213 is positioned away from the X-axis table 219 and above the X-axis table 219, and a workpiece (object to be measured) W is integrally formed on the X-axis table 219 by a fixture (not shown). It is to be installed.

スピンドル217の下端側部位はヘッド213の筐体215の下端から突出しており、スピンドル217の下端に工具が一体的に設置されるようになっている。そして、X軸テーブル219の上にワークWを設置してある状態で、CNC20の制御の下、スピンドル217を回転するとともに、ヘッド213(筐体215)をX軸テーブル219に対して相対的に適宜移動することで、ワークWに切削加工を施すようになっている。加工によって形成される面は、たとえば3次元曲面になる。   The lower end side portion of the spindle 217 protrudes from the lower end of the housing 215 of the head 213, and a tool is integrally installed at the lower end of the spindle 217. Then, with the workpiece W installed on the X-axis table 219, the spindle 217 is rotated under the control of the CNC 20, and the head 213 (housing 215) is moved relative to the X-axis table 219. The workpiece W is cut by appropriately moving. The surface formed by processing is, for example, a three-dimensional curved surface.

また、切削加工が終了した後、工具をタッチプローブ60に付け替えて、CNC20の制御の下、スピンドル217を回転位置決めするとともに、ヘッド213(筐体215)をX軸テーブル219に対して相対的に適宜移動することで、ワークWの形状を測定するようになっている。   Further, after the cutting process is completed, the tool is replaced with the touch probe 60, and the spindle 217 is rotated and positioned under the control of the CNC 20, and the head 213 (housing 215) is moved relative to the X-axis table 219. By appropriately moving, the shape of the workpiece W is measured.

なお、上記加工や測定をする際、ワークWがA軸(X軸と平行な所定の軸)やB軸(Y軸と平行な所定の軸)まわりで回動位置決め自在になっていてもよい。   When performing the above-described processing and measurement, the workpiece W may be rotatable and positionable around the A axis (a predetermined axis parallel to the X axis) and the B axis (a predetermined axis parallel to the Y axis). .

次に、測定装置201の制御システムについて詳しく説明する。   Next, the control system of the measuring apparatus 201 will be described in detail.

図4で示すように、測定装置201の制御システムは、CAD・CAM機10と、コンピュータ式数値制御装置(CNC)20とを備えて構成されている。   As shown in FIG. 4, the control system of the measuring apparatus 201 includes a CAD / CAM machine 10 and a computer numerical controller (CNC) 20.

CAD・CAM機10とCNC20は、RS2324等によるシリアル通信やLAN、インタネット等による通信手段40によって双方向に通信可能に接続されている。なお、CAD・CAM機10とCNC20は、オフラインで、データの授受が行われてもよい。   The CAD / CAM machine 10 and the CNC 20 are connected so as to be capable of bidirectional communication by communication means 40 such as serial communication by RS2324 or the like, LAN, or the Internet. Note that the CAD / CAM machine 10 and the CNC 20 may exchange data offline.

CAD・CAM機10は、専用コンピュータ、あるいは汎用のパーソナルコンピュータである。CAD・CAM機10は、マンマシンインターフェースを含むものであり、コンピュータプログラムを実行することにより、CAD・CAMデータ作成部11と、測定プログラム作成部12と、法線ベクトルデータ抽出部13と、キャリブレーション実行プログラム作成部14を具現化する。   The CAD / CAM machine 10 is a dedicated computer or a general-purpose personal computer. The CAD / CAM machine 10 includes a man-machine interface, and by executing a computer program, a CAD / CAM data creation unit 11, a measurement program creation unit 12, a normal vector data extraction unit 13, and a calibration The execution program creation unit 14 is embodied.

CAD・CAMデータ作成部11は、被測定物(加工部)の形状データ、曲面データ(表面データ)、形状データ、曲面データより数値制御用加工プログラムを作成する。   The CAD / CAM data creation unit 11 creates a numerical control machining program from the shape data, curved surface data (surface data), shape data, and curved surface data of the object to be measured (machined portion).

測定プログラム作成部12は、被測定物の形状精度測定を実行する形状精度測定プログラムを作成する。形状精度測定プログラムは、被測定物の自由曲面(表面)の任意の座標位置を測定点とし、測定点における被測定物表面の法線ベクトルを示すデータに基づいて、測定点より法線ベクトル方向に所定量オフセットした位置を設定し、そのオフセット位置にタッチプローブの測定子中心が位置するようにタッチプローブを軸移動させ、タッチプローブをオフセット位置より測定点の法線ベクトル方向に移動させてタッチプローブの測定子を被測定物の表面に接近接触させ、オフセット位置より被測定物の表面との接触位置までの移動量あるいはそれと等価の数量値を求める手順を、CNC20が実行可能なコンピュータ言語で記述したものである。   The measurement program creation unit 12 creates a shape accuracy measurement program that performs shape accuracy measurement of the object to be measured. The shape accuracy measurement program uses the arbitrary coordinate position of the free-form surface (surface) of the object to be measured as the measurement point, and based on the data indicating the normal vector of the surface of the object at the measurement point, the normal vector direction from the measurement point Set the position offset by a predetermined amount, and move the touch probe so that the probe probe center is located at the offset position, and move the touch probe in the direction of the normal vector of the measurement point from the offset position. A computer language in which the CNC 20 can execute a procedure for bringing a probe probe close to and in contact with the surface of the object to be measured, and obtaining a movement amount from the offset position to the contact position with the surface of the object to be measured or a quantity value equivalent thereto. It is described.

形状精度測定プログラムは、被測定物の表面上に複数個の測定点S1、S2、S3…を、直交3軸の座標値(Xs,Ys,Zs)によって、順次、指定し、各測定点S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトルを記述している。つまり、形状精度測定プログラムは、被測定物の表面上の測定点S1、S2、S3…を、直交3軸の座標値(Xs,Ys,Zs)を指定し、指定された測定点S1、S2、S3毎に、各測定点S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトルデータを有する。   The shape accuracy measurement program sequentially designates a plurality of measurement points S1, S2, S3... On the surface of the object to be measured by means of three orthogonal coordinate values (Xs, Ys, Zs), and each measurement point S1. , S2, S3... Describe the normal vector of the surface of the object to be measured. That is, the shape accuracy measurement program designates the measurement points S1, S2, S3... On the surface of the object to be measured, and the coordinate values (Xs, Ys, Zs) of the three orthogonal axes, and the designated measurement points S1, S2. , S3 has normal vector data of the surface of the object to be measured at each measurement point S1, S2, S3.

測定点S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトルは、曲面創成の数式から、X軸,Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義する仕方と、測定点S1、S2、S3…における接平面の傾斜角度(たとえば、接平面とXY平面との交差角度)Bと水平方向の角度(たとえば、接平面とXY平面との交差部位である交線とX軸との交差角度)Cとにより定義する仕方がある。ここでは、後者を使用することで、指令フォーマットは、次のように表される。指令フォーマットは、「G***_X**_Y**_Z**_B**_C**」で表される。   The normal vector of the surface of the object to be measured at the measurement points S1, S2, S3... Is defined by the vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions from the curved surface creation formula, The tangential plane inclination angle (for example, the intersection angle between the tangential plane and the XY plane) B and the horizontal angle (for example, the intersection line that is the intersection of the tangential plane and the XY plane) at the measurement points S1, S2, S3. There is a way to define it by the angle of intersection (C) with the X axis. Here, by using the latter, the command format is expressed as follows. The command format is represented by “G *** _ X *** _ Y *** _ Z *** _ B *** _ C ***”.

被測定物が、金型のように、CNC3軸加工機によって自由曲面形状を加工された加工物である場合、法線ベクトルを示すデータ(傾斜角度Bと水平方向の角度C)は、その自由曲面形状の加工のために、CNC3軸加工機で用いられる数値制御用加工プログラムを作成するためのCAD・CAMの曲面データより取得することができる。   When the object to be measured is a workpiece having a free-form surface shape machined by a CNC triaxial machine like a mold, the data indicating the normal vector (inclination angle B and horizontal angle C) is free. For machining of a curved surface shape, it can be obtained from CAD / CAM curved surface data for creating a numerical control machining program used in a CNC triaxial machine.

このことにより、測定プログラム作成部12は、CAD・CAMデータ作成部11で作成されたCAD・CAMの曲面データより、法線ベクトルを示すデータ(傾斜角度Bと水平方向の角度C)を得る。   Thus, the measurement program creation unit 12 obtains data indicating the normal vector (inclination angle B and horizontal angle C) from the CAD / CAM curved surface data created by the CAD / CAM data creation unit 11.

ここで、形状精度測定プログラムによる被測定物の形状精度測定について、図2を参照して説明する。   Here, the shape accuracy measurement of the object to be measured by the shape accuracy measurement program will be described with reference to FIG.

三次元形状測定具として、球状あるいは半球状の測定子61を有するタッチプローブ60を使用し、取得した法線ベクトルを示すデータより、測定点(被測定点)Sにおいて法線ベクトル方向Nsに所定量オフセットしたオフセット位置Psofを設定し、そのオフセット位置Psofに測定子61の中心Tcが位置するように、タッチプローブ60を移動し(測定装置201のX軸テーブル219に設置された被測定物Wに対して、測定装置201のヘッド213(スピンドル217)に設置されたタッチプローブ60を移動し)、タッチプローブ60をオフセット位置Psofより測定点Sの法線ベクトル方向Nsに移動させ、タッチプローブ60の測定子61を被測定物(たとえばワーク)Wの表面に接近接触させる。オフセット位置Psofより被測定物Wの表面との接触位置までの移動量あるいはそれと等価の数量値を求める。   A touch probe 60 having a spherical or hemispherical measuring element 61 is used as a three-dimensional shape measuring instrument, and the measured point (measurement point) S is located in the normal vector direction Ns based on the acquired normal vector data. The offset position Psof that has been quantitatively offset is set, and the touch probe 60 is moved so that the center Tc of the measuring element 61 is positioned at the offset position Psof (measurement object W installed on the X-axis table 219 of the measuring device 201). On the other hand, the touch probe 60 installed on the head 213 (spindle 217) of the measuring apparatus 201 is moved), and the touch probe 60 is moved from the offset position Psof to the normal vector direction Ns of the measurement point S. The contact 61 is brought into close contact with the surface of the workpiece (for example, workpiece) W. The amount of movement from the offset position Psof to the position of contact with the surface of the workpiece W or a quantity value equivalent thereto is obtained.

測定点Sの設計上の座標値(Xs,Ys,Zs)と、オフセット位置Psofの座標値(Xsof,Ysof,Zsof)は既知値であるから、誤差ゼロ時のオフセット位置Psofと測定点Sとの法線ベクトル方向の距離、すなわち、肉厚方向の数量値は既知値となり、この既知値(測定基準値)と測定値との差値が、直接、自由曲面f上の測定点Sの肉厚方向の形状精度を数量で表すことになる。   Since the design coordinate values (Xs, Ys, Zs) of the measurement point S and the coordinate values (Xsof, Ysof, Zsof) of the offset position Psof are known values, the offset position Psof and the measurement point S when the error is zero The distance in the normal vector direction, that is, the quantity value in the thickness direction is a known value, and the difference value between this known value (measurement reference value) and the measured value is directly the thickness of the measurement point S on the free-form surface f. The shape accuracy in the thickness direction is expressed as a quantity.

この差値が予め設定されている誤差許容値以内であるか否の比較演算を行うことにより、測定点S毎に、OK、NGを出力したり、あるいは差値を段階的に分け、誤差レベル(VALUE)0〜Nを出力することができるようになっている。   By performing a comparison operation to determine whether or not the difference value is within a preset error tolerance value, OK or NG is output for each measurement point S, or the difference value is divided stepwise to obtain an error level. (VALUE) 0 to N can be output.

被測定物WがCNC3軸加工機(たとえば、工作機械としても使用される測定装置201)によって自由曲面形状を加工された加工物である場合には、図2に示されているように、タッチプローブ60をCNC3軸加工機の主軸51(スピンドル217)に取り付け、CNC3軸加工機の機上で、CNC3軸加工機のCNC20を用いて自由曲面形状の測定を自動モードで行うことができる。   When the workpiece W is a workpiece having a free-form surface shape machined by a CNC triaxial machine (for example, a measuring device 201 that is also used as a machine tool), as shown in FIG. The probe 60 is attached to the main spindle 51 (spindle 217) of the CNC triaxial machine, and the free-form surface shape can be measured in the automatic mode on the CNC triaxial machine using the CNC 20 of the CNC triaxial machine.

これにより、CNC3軸加工機をBC軸自動オフセット機能(法線ベクトル自動オフセット機能)を備えた面直測定CMM(Coordinate Measuring Machine)として機能させることができる。   As a result, the CNC triaxial machine can function as a surface measurement CMM (Coordinated Measuring Machine) having a BC axis automatic offset function (normal vector automatic offset function).

なお、この形状精度測定は、BC軸自動オフセット機能を備えた面直測定CMM等、直交3軸の軸制御系を有するサーボ制御式の三次元測定専用機でも、同等に行うことができる。   This shape accuracy measurement can be equally performed even with a servo-controlled three-dimensional measurement dedicated machine having an orthogonal three-axis axis control system such as a surface straight measurement CMM provided with a BC axis automatic offset function.

CAD・CAM機10の法線ベクトルデータ抽出部13は、測定プログラム作成部12によって作成された形状精度測定プログラムより、各測定点(被測定点)S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトルデータを抽出する。   The normal vector data extraction unit 13 of the CAD / CAM machine 10 uses the shape accuracy measurement program created by the measurement program creation unit 12 to measure the surface of the measurement object at each measurement point (measurement point) S1, S2, S3. Extract normal vector data.

測定点Sにおける法線ベクトルが曲面の傾斜角度Bと水平方向の角度Cとにより定義されている場合、法線ベクトルデータ抽出部13は、形状精度測定プログラムの各測定点S1、S2、S3…毎の指令フォーマット(G***_X**_Y**_Z**_B**_C**)より、各測定点S1、S2、S3…の(B**_C**)を抽出する。   When the normal vector at the measurement point S is defined by the curved surface inclination angle B and the horizontal angle C, the normal vector data extraction unit 13 determines each measurement point S1, S2, S3,. Each measurement point S1, S2, S3... (B *** _ C ***) is extracted from each command format (G *** _ X *** _ Y ** _ Z ** _ B *** _ C **).

なお、重複する(B**_C**)については、一つのみが有効になり、同一の(B**_C**)を重複して抽出することがない。   Note that only one (B ** _ C **) is valid, and the same (B ** _ C **) is not duplicated.

なお、測定点S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトルを、X軸,Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義している場合には、法線ベクトルデータ抽出部13は、X軸,Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kを抽出する。   If the normal vector of the surface of the object to be measured at the measurement points S1, S2, S3,... Is defined by vectors i, j, k in the X axis, Y axis, and Z axis directions, The line vector data extraction unit 13 extracts vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.

キャリブレーション実行プログラム作成部14は、キャリブレーション実行プログラムを作成する。キャリブレーション実行プログラムは、法線ベクトルデータ抽出部13が抽出した法線ベクトルデータ(たとえば、B**_C**)毎に、その法線ベクトルデータが示す法線ベクトル方向に関してのみ測定装置のキャリブレーションを実行する指令を記述したものである。   The calibration execution program creation unit 14 creates a calibration execution program. For each normal vector data (for example, B ** _ C **) extracted by the normal vector data extraction unit 13, the calibration execution program calibrates the measuring apparatus only with respect to the normal vector direction indicated by the normal vector data. Describes the command to execute the action.

キャリブレーション実行プログラムは、図4に示されているように、所定位置(所定座標位置)に設置されたキャリブレーションゲージ(キャリブレーション用ゲージ)100に対してタッチプローブ60の測定子61の中心がキャリブレーションゲージ100の凹球面101に対して、抽出された法線ベクトルデータ(たとえば、B**_C**)毎に、法線ベクトル方向Ncに所定量オフセットしたオフセット位置Pcofに位置するように、タッチプローブ60を移動させ、タッチプローブ60を、オフセット位置Pcofより、X軸、Y軸、Z軸の3軸同期制御(3軸同時制御)によって、法線ベクトル方向Ncに移動させてタッチプローブ60の測定子61をキャリブレーションゲージ100の凹球面101に接近接触させ、オフセット位置Pcofよりキャリブレーションゲージ100の凹球面101との接触位置までの移動量あるいはそれと等価の数量値を求める手順を、CNC20が実行可能なコンピュータ言語で記述したものである。   As shown in FIG. 4, the calibration execution program has the center of the probe 61 of the touch probe 60 with respect to a calibration gauge (calibration gauge) 100 installed at a predetermined position (predetermined coordinate position). With respect to the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100, the extracted normal vector data (for example, B ** _ C **) is positioned at an offset position Pcof offset by a predetermined amount in the normal vector direction Nc. The touch probe 60 is moved, and the touch probe 60 is moved in the normal vector direction Nc from the offset position Pcof by three-axis synchronous control (three-axis simultaneous control) of the X, Y, and Z axes. 60 measuring elements 61 are brought into close contact with the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 and turned off. The Tsu Miyako position Pcof than obtaining the quantity value of the movement amount or its equivalent to the contact position between the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 procedures are those described in available computer language execution CNC20.

CNC20は、X軸、Y軸、Z軸の3軸同期制御が可能なものであり、入出力部21と、プログラム実行部22と、X軸制御部23と、Y軸制御部24と、Z軸制御部25とを有する。また、CNC20は、C軸制御部27を備えており、C軸制御が可能(スピンドル217を回転位置決め自在)になっている。C軸は、X軸、Y軸、Z軸ともに4軸同期制御が可能になっていてもよいしなっていなくてもよい。   The CNC 20 is capable of three-axis synchronous control of the X axis, the Y axis, and the Z axis. The input / output unit 21, the program execution unit 22, the X axis control unit 23, the Y axis control unit 24, and the Z axis And an axis control unit 25. Further, the CNC 20 includes a C-axis control unit 27 so that C-axis control is possible (the spindle 217 can be freely rotated and positioned). The C axis may or may not be capable of 4-axis synchronous control for all of the X, Y, and Z axes.

プログラム実行部22は、数値制御用加工プログラム、形状精度測定プログラム、キャリブレーション実行プログラムをユーザ指定で実行する。プログラム実行部22は、何れのプログラムを実行しても、X軸制御部23、Y軸制御部24、Z軸制御部25によってX軸指令、Y軸指令、Z軸指令を生成し、これら各軸指令を、X軸サーボモータ31、Y軸サーボモータ32、Z軸サーボモータ33へ出力する。なお、形状精度測定プログラム、キャリブレーション実行プログラムを実行する場合には、上記各軸指令に加えて、C軸制御部27によってC軸指令を生成し、この生成した軸指令を、C軸サーボモータ37へ出力する。   The program execution unit 22 executes a numerical control machining program, a shape accuracy measurement program, and a calibration execution program by user designation. Regardless of which program is executed, the program execution unit 22 generates an X-axis command, a Y-axis command, and a Z-axis command by the X-axis control unit 23, the Y-axis control unit 24, and the Z-axis control unit 25. The axis command is output to the X-axis servo motor 31, the Y-axis servo motor 32, and the Z-axis servo motor 33. When executing the shape accuracy measurement program and the calibration execution program, in addition to each axis command, a C axis command is generated by the C axis control unit 27, and the generated axis command is used as a C axis servo motor. Output to 37.

X軸サーボモータ31、Y軸サーボモータ32、Z軸サーボモータ33、C軸サーボモータ37の各々には、ロータリエンコーダ等による位置検出器34、35、36、38が接続されている。位置検出器34、35、36は、各軸のサーボモータ31〜33のモータ位置を検出する。位置検出器34、35、36、38のモータ位置信号は、フィードバック式のサーボ制御、形状精度測定、キャリブレーションのための位置信号として、CNC20に入力される。 Position detectors 34, 35, 36, and 38 such as rotary encoders are connected to the X-axis servo motor 31, the Y-axis servo motor 32, the Z-axis servo motor 33, and the C-axis servo motor 37, respectively. The position detectors 34, 35, and 36 detect the motor positions of the servo motors 31 to 33 for each axis. The motor position signals of the position detectors 34, 35, 36, and 38 are input to the CNC 20 as position signals for feedback servo control, shape accuracy measurement, and calibration.

なお、これらの各制御時の位置信号は、X軸、Y軸、Z軸では、各軸に対してリニアセンサを設けることで、リニアセンサの出力信号を用いることもできる。   In addition, the position signal at the time of each control can also use the output signal of a linear sensor by providing a linear sensor with respect to each axis in the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis.

形状精度測定時と、キャリブレーション時には、X軸サーボモータ31、Y軸サーボモータ32、Z軸サーボモータ33によって各軸方向に移動し、C軸サーボモータ37によって回転するCNC3軸加工機の主軸51(スピンドル217)に、工具に代えてタッチプローブ60を取り付ける。タッチプローブ60の測定子61の接触を示すオンオフ信号は、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)26を介してCNC20に入力される。   At the time of measuring the shape accuracy and at the time of calibration, the spindle 51 of the CNC three-axis machine is moved by the X-axis servomotor 31, the Y-axis servomotor 32, and the Z-axis servomotor 33 and rotated by the C-axis servomotor 37. The touch probe 60 is attached to the (spindle 217) instead of the tool. An on / off signal indicating contact of the probe 61 of the touch probe 60 is input to the CNC 20 via the programmable logic controller (PLC) 26.

タッチプローブ60による形状精度測定のためのキャリブレーションは、CNC20のプログラム実行部22がキャリブレーション実行プログラムを実行することにより行われる。   Calibration for measuring the shape accuracy by the touch probe 60 is performed by the program execution unit 22 of the CNC 20 executing the calibration execution program.

このキャリブレーションは、被測定物の表面上に指定された測定点S1、S2、S3…における被測定物表面より当該被測定物表面の法線ベクトル方向Ncに変位したオフセット位置と測定点S1、S2、S3…の被測定物表面との法線ベクトル方向Ncの距離を計測して表面形状精度を計測する計測装置のキャリブレーションであり、形状精度測定の各測定点S1、S2、S3…における被測定物表面の法線ベクトル方向Ncに関してのみ、キャリブレーションを行う。   This calibration is performed by measuring the offset position displaced from the surface of the object to be measured at the measurement points S1, S2, S3... Specified in the normal vector direction Nc of the surface of the object to be measured and the measuring point S1, This is calibration of a measuring device that measures the surface shape accuracy by measuring the distance in the normal vector direction Nc from the surface of the object to be measured at S2, S3, and so on, at each measurement point S1, S2, S3,. Calibration is performed only for the normal vector direction Nc of the surface of the object to be measured.

本実施形態では、キャリブレーションは、半球状の凹球面101を有するキャリブレーションゲージ100を所定の機械座標位置に取り付け(測定装置201のX軸テーブル219上の所定の位置に取り付け)、形状精度測定と同じ機上で行う。   In this embodiment, calibration is performed by attaching a calibration gauge 100 having a hemispherical concave spherical surface 101 to a predetermined machine coordinate position (attached to a predetermined position on the X-axis table 219 of the measuring apparatus 201), and measuring the shape accuracy. On the same machine.

このキャリブレーションは、図3で示すように、たとえば、キャリブレーションゲージ100に対してタッチプローブ60の測定子61の中心がキャリブレーションゲージ100の凹球面101の1点(測定点S1、S2、S3…)に対して法線ベクトル方向Ncに所定量オフセットしたオフセット位置Pcofに位置するように、X軸サーボモータ31、Y軸サーボモータ32、Z軸サーボモータ33によって、主軸51と共にタッチプローブ60を移動させるとともに、なお、C軸サーボモータ37でスピンドル217を回転位置決めしておいて、タッチプローブ60をオフセット位置Pcofより前記1点の法線ベクトル方向Ncに移動させてタッチプローブ60の測定子61をキャリブレーションゲージ100の凹球面101に接近接触させ、オフセット位置Pcofよりキャリブレーションゲージ100の凹球面101との接触位置までの移動量あるいはそれと等価の数量値を求めて測定装置201のキャリブレーションを行う。   As shown in FIG. 3, this calibration is performed, for example, with respect to the calibration gauge 100, the center of the probe 61 of the touch probe 60 is one point of the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 (measurement points S1, S2, S3). The touch probe 60 is moved together with the main shaft 51 by the X-axis servo motor 31, the Y-axis servo motor 32, and the Z-axis servo motor 33 so as to be positioned at an offset position Pcof offset by a predetermined amount in the normal vector direction Nc with respect to. In addition, the spindle 217 is rotationally positioned by the C-axis servomotor 37 and the touch probe 60 is moved from the offset position Pcof in the normal vector direction Nc of the one point to move the probe 61 of the touch probe 60. Approaches the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 It is tactile, to calibrate the measuring device 201 seeking the quantity value of the movement amount or its equivalent to the contact position between the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 from the offset position Pcof.

キャリブレーションゲージ100の形状寸法は既知であるから、オフセット位置Pcofよりキャリブレーションゲージ100の凹球面101の任意の1点までの法線ベクトル方向の距離が既知であり、この距離と上述の移動量の測定値の差値を校正差値としてCNC20に取り込み、CNC20による形状精度測定についてチューニングを行う。   Since the shape dimension of the calibration gauge 100 is known, the distance in the normal vector direction from the offset position Pcof to any one point of the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 is known, and this distance and the above-described movement amount The difference value of the measured values is taken into the CNC 20 as a calibration difference value, and the shape accuracy measurement by the CNC 20 is tuned.

そして、キャリブレーション結果の保証として、校正差値を反映したキャリブレーションを同様に行い、校正差値が許容値内になるまで、上述のキャリブレーションを繰り返す。   Then, as a guarantee of the calibration result, the calibration reflecting the calibration difference value is performed in the same manner, and the above calibration is repeated until the calibration difference value falls within the allowable value.

このキャリブレーションでは、実際の測定点S1、S2、S3…の法線ベクトル方向と同位相で、ダイレクト方式でキャリブレーションが行われるから、形状精度測定において実際に必要な法線ベクトル方向のキャリブレーションだけが行われ、キャリブレーション点数を不必要に増やすことなく、高い形状精度測定結果を保証するキャリブレーションが、精度よく、短時間で行われることになる。   In this calibration, calibration is performed in the direct method with the same phase as the normal vector direction of the actual measurement points S1, S2, S3... Thus, the calibration for guaranteeing a high shape accuracy measurement result is performed accurately and in a short time without unnecessarily increasing the number of calibration points.

この実施形態で使用されるキャリブレーションゲージ100は、図3に示されているように、半球状の凹球面101を有するすり鉢形状のキャリブレーションゲージである。キャリブレーションゲージ100は凹球面101の開口端側に凹球面101の半径と同じ半径による高さ(軸長)hの円筒部102を凹球面101と同心に有する。キャリブレーションゲージ100は円筒部102の開口端の周りに垂直面(たとえばY軸方向に対して直交している平面)103を有する。   The calibration gauge 100 used in this embodiment is a mortar-shaped calibration gauge having a hemispherical concave spherical surface 101 as shown in FIG. The calibration gauge 100 has a cylindrical portion 102 having a height (axial length) h with the same radius as the radius of the concave spherical surface 101 concentrically with the concave spherical surface 101 on the opening end side of the concave spherical surface 101. The calibration gauge 100 has a vertical plane (for example, a plane orthogonal to the Y-axis direction) 103 around the open end of the cylindrical portion 102.

このキャリブレーションゲージ100では、オフセット位置Pcofは、何れの法線ベクトル方向のキャリブレーションにおいても、凹球面101の中心点Gcの一点に設定できる。   In this calibration gauge 100, the offset position Pcof can be set to one point of the center point Gc of the concave spherical surface 101 in any normal vector direction calibration.

このことにより、オフセット位置Pcofを設定するプログラム記述を簡素化でき、キャリブレーションにおけるタッチプローブ60の総パス長を、凸球面によるキャリブレーションゲージを使用した時より、短くすることができる。このことによっても、キャリブレーションに要する時間を短縮できる。   As a result, the program description for setting the offset position Pcof can be simplified, and the total path length of the touch probe 60 in calibration can be made shorter than when a calibration gauge using a convex spherical surface is used. This also shortens the time required for calibration.

また、凸球面によるキャリブレーションゲージでは、凸球面に対して、タッチプローブ60の球状の測定子61の座りが悪く、測定子61が凸球面に対して滑るような現象が生じ易いが、凹球面101であると、凹球面101に対する測定子61の座りがよくなり、滑りによるタッチプローブ60のキャリブレーション精度の低下がなくなる。   Further, in the calibration gauge using the convex spherical surface, the spherical probe 61 of the touch probe 60 is not satisfactorily seated with respect to the convex spherical surface, and the phenomenon that the probe 61 slides with respect to the convex spherical surface is likely to occur. If it is 101, the probe 61 sits better with respect to the concave spherical surface 101, and the calibration accuracy of the touch probe 60 is not lowered due to slipping.

オフセット位置Pcofの設定、つまり、キャリブレーションゲージ100の凹球面101の中心点Gcの座標(Xcof、Ycof、Zcof)設定は、タッチプローブ60を用いてCNC20が、Gコードによる内径部の自動心出し(直交2方向アプローチ)のマクロプログラムを、実行することにより、キャリブレーションゲージ100の円筒部102の自動心出しを行うことで、座標値(Xcof、Ycof)を取得し、タッチプローブ60を用いて水平上面103の直交4点のZ軸位置を測定してその平均値より高さh分を差し引ことにより、座標値(Zcof)を取得できる。 The offset position Pcof, that is, the coordinates (Xcof, Ycof, Zcof) of the center point Gc of the concave spherical surface 101 of the calibration gauge 100 is set by the CNC 20 using the touch probe 60 and automatic centering of the inner diameter portion by the G code. By executing the (orthogonal two-way approach) macro program, the cylindrical portion 102 of the calibration gauge 100 is automatically centered to obtain coordinate values (Xcof, Ycof), and the touch probe 60 is used. by the average insert height h min than values rather discount measures the Z-axis position of the orthogonal four horizontal upper surface 103, can be acquired coordinate values (Zcof).

このことにより、凹球面型のキャリブレーションゲージ100を使用することで、オフセット位置Pcofの設定も容易になり、このことによっても、キャリブレーションに要する時間を短縮できる。   As a result, the use of the concave spherical calibration gauge 100 facilitates the setting of the offset position Pcof, which also reduces the time required for calibration.

また、キャリブレーションゲージ100は、半球状の凹球面101以外に、半球状の凸球面104を有する。また、キャリブレーションゲージ100では、測定点の被測定物の表面が、凹面か、凸面かに応じて、凹球面101と、凸球面104とを使い分けることができる。   The calibration gauge 100 has a hemispherical convex spherical surface 104 in addition to the hemispherical concave spherical surface 101. In the calibration gauge 100, the concave spherical surface 101 and the convex spherical surface 104 can be selectively used depending on whether the surface of the object to be measured at the measurement point is concave or convex.

ここで、測定装置201についてさらに詳しく説明する。   Here, the measuring apparatus 201 will be described in more detail.

測定装置201は、図1で示すように、被測定物設置体(X軸テーブル)219と、ヘッド213とを備えている。   As shown in FIG. 1, the measuring apparatus 201 includes a measured object installation body (X-axis table) 219 and a head 213.

被測定物設置体219には、曲面状の外形面(自由曲面;球面等の3次元曲面)を備えた被測定物Wが一体的に設置されるようになっている。   An object to be measured W having a curved outer surface (free curved surface; a three-dimensional curved surface such as a spherical surface) is integrally installed on the object to be measured installation body 219.

ヘッド213は、筐体215と所定の軸(C軸)を中心にして筐体215に回転自在に設けられているスピンドル217とを具備している。筐体215は、被測定物設置体219に対して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向で相対的に移動位置決め自在になっている。   The head 213 includes a housing 215 and a spindle 217 that is rotatably provided on the housing 215 around a predetermined axis (C axis). The housing 215 is movable and positionable relative to the measured object installation body 219 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction.

スピンドル217の下端には、タッチプローブ60が設置されるようになっている。タッチプローブ60は、図2等で示すように、ハウジング221とスタイラス223とを備えている。   A touch probe 60 is installed at the lower end of the spindle 217. The touch probe 60 includes a housing 221 and a stylus 223 as shown in FIG.

スタイラス223は、細長い棒状のスタイラス本体部225と球状の測定子61とを備えている。スタイラス本体部225は、ハウジング221からたとえば、湾曲、屈曲の少なくともいずれかの態様で突出している。測定子61は、スタイラス本体部225の先端でスタイラス本体部225に一体的に設けられている。   The stylus 223 includes an elongated rod-like stylus main body 225 and a spherical measuring element 61. The stylus main body 225 protrudes from the housing 221 in, for example, at least one of a curved shape and a bent shape. The measuring element 61 is provided integrally with the stylus main body 225 at the tip of the stylus main body 225.

ハウジング221がスピンドル217に一体的に設置された状態では、スタイラス223はハウジング221から下方に延出している。また、ハウジング221がスピンドル217に一体的に設置された状態では、スタイラス本体部225、測定子61の少なくともいずれかが、スピンドル217の回転中心軸C1から離れている(オフセットされた位置に存在するように構成されている)。   In a state where the housing 221 is installed integrally with the spindle 217, the stylus 223 extends downward from the housing 221. When the housing 221 is integrally installed on the spindle 217, at least one of the stylus main body 225 and the measuring element 61 is separated from the rotation center axis C1 of the spindle 217 (is present at an offset position). Is configured to).

ここで、タッチプローブ60の形態に係る1つ目の態様を例示する(図2参照)。   Here, the 1st aspect which concerns on the form of the touch probe 60 is illustrated (refer FIG. 2).

スタイラス本体部225は、細長い円柱状の素材(たとえば、外径に対して高さが5倍から100倍程度に十分大きい円柱状の素材)を、この長手方向の中間部(たとえば中央部)で所定の角度θだけ(たとえば90°)折り曲げて屈曲させることで、直線状の基端側部位227と直線状の先端側部位229とを備えて「L」字状の形態になっている。測定子61は、先端側部位229の先端に設けられている。測定子61の中心は、先端側部位229の中心軸CHの延長線上に位置している。   The stylus main body 225 is made of an elongated cylindrical material (for example, a cylindrical material whose height is sufficiently large to about 5 to 100 times the outer diameter) at an intermediate portion (for example, the central portion) in the longitudinal direction. By bending and bending by a predetermined angle θ (for example, 90 °), a straight base end portion 227 and a straight tip end portion 229 are provided to form an “L” shape. The measuring element 61 is provided at the distal end of the distal end side portion 229. The center of the measuring element 61 is located on an extension line of the central axis CH of the distal end side portion 229.

タッチプローブ60をスピンドル217に設置したときには(設置済みタッチプローブでは)、スピンドル217の回転中心軸Cとスタイラス本体部225の基端側部位227の中心軸とがお互いに一致している(スピンドル217の回転中心軸Cの延長線上にスタイラス本体部225の基端側部位227の中心軸が存在している)。   When the touch probe 60 is installed on the spindle 217 (in the installed touch probe), the rotation center axis C of the spindle 217 and the center axis of the proximal end portion 227 of the stylus main body 225 coincide with each other (spindle 217). The central axis of the base end side portion 227 of the stylus main body 225 exists on the extension line of the rotation central axis C of the stylus).

また、タッチプローブ60をスピンドル217に設置したときには、スタイラス本体部225の先端側部位229の中心軸CHがスピンドル217の回転中心軸Cとたとえば直交しており、スタイラス本体部225の先端側部位229が、スピンドル217の回転中心軸C(スタイラス本体部225の基端側部位227)から離れる方向に延伸している。   When the touch probe 60 is installed on the spindle 217, the center axis CH of the tip side portion 229 of the stylus main body 225 is, for example, orthogonal to the rotation center axis C of the spindle 217, and the tip side portion 229 of the stylus main body 225 is. However, it extends in a direction away from the rotation center axis C of the spindle 217 (the base end side portion 227 of the stylus main body 225).

上記1つ目の態様は、タッチプローブ60をスピンドル217に設置したときに、スタイラス本体部225の先端側部位229と測定子61とが、スピンドル217の回転中心軸Cから離れている場合の例である。   The first aspect is an example in which when the touch probe 60 is installed on the spindle 217, the distal end portion 229 of the stylus main body 225 and the probe 61 are separated from the rotation center axis C of the spindle 217. It is.

タッチプローブ60の形態に係る2つ目の態様を例示する(図示せず)。   The 2nd aspect which concerns on the form of the touch probe 60 is illustrated (not shown).

スタイラス本体部は、細長い円柱状の素材(たとえば、外径に対して高さが5倍から100倍程度に十分大きい円柱状の素材)を、この長手方向で湾曲させることで、たとえば、半円状の形態になっている。すなわち、スタイラス本体部の中心軸が半円状になっている。   The stylus body is formed by bending a long and narrow cylindrical material (for example, a cylindrical material whose height is sufficiently large to about 5 to 100 times the outer diameter) in this longitudinal direction, for example, a semicircle It is in the form of a shape. That is, the central axis of the stylus body is semicircular.

タッチプローブをスピンドルに設置したときには、スタイラス本体部の中心軸の基端が、スピンドルの回転中心軸の延長線と交差し、スタイラス本体部の中心軸の先端も、スピンドルの回転中心軸の延長線と交差し、測定子の中心は、スピンドルの回転中心軸の延長線上に存在している。一方、スタイラス本体部の長手方向の中間部が、スピンドルの回転中心軸から離れている。したがって、タッチプローブをスピンドルに設置したときにスピンドルを回転させても、測定子の中心位置は変化せず一定の位置に存在する。一方、タッチプローブをスピンドルに設置したときにスピンドルを回転させると、スタイラス本体部の長手方向での中間部の位置が変化し、スピンドルを1回転させるとスタイラス本体部の中心軸の軌跡は球状になる。   When the touch probe is installed on the spindle, the base end of the center axis of the stylus body intersects the extension line of the spindle rotation center axis, and the tip of the center axis of the stylus body part is also an extension line of the rotation center axis of the spindle. And the center of the probe exists on the extension line of the rotation center axis of the spindle. On the other hand, the intermediate portion in the longitudinal direction of the stylus main body is separated from the rotation center axis of the spindle. Therefore, even if the spindle is rotated when the touch probe is installed on the spindle, the center position of the probe does not change and exists at a fixed position. On the other hand, when the spindle is rotated when the touch probe is installed on the spindle, the position of the intermediate portion in the longitudinal direction of the stylus main body changes, and when the spindle is rotated once, the locus of the central axis of the stylus main body becomes spherical. Become.

上記2つ目態様は、タッチプローブをスピンドルに設置したときに、スタイラス本体部のみが、スピンドルの回転中心軸から離れている場合の例である。   The second aspect is an example in which only the stylus main body is separated from the rotation center axis of the spindle when the touch probe is installed on the spindle.

タッチプローブの形態に係る3つ目の態様を掲げる(図示せず)。   A third aspect relating to the form of the touch probe will be listed (not shown).

この3つ目の態様は、スタイラス本体部の長さが、上記2つ目の態様よりも短いかもしくは長くなっている。したがって、スタイラス本体部は、たとえば、1/4円状もしくは2/3円状になっている。   In the third aspect, the length of the stylus main body is shorter or longer than the second aspect. Therefore, the stylus body is, for example, a ¼ circle or a 2/3 circle.

タッチプローブをスピンドルに設置したときには、スタイラス本体部の中心軸の基端が、スピンドルの回転中心軸の延長線と交差し、スタイラス本体部の基端以外の部位がスピンドルの回転中心軸から離れており、測定子の中心もスピンドルの回転中心軸から離れている。   When the touch probe is installed on the spindle, the base end of the central axis of the stylus body intersects the extension line of the rotation center axis of the spindle, and parts other than the base end of the stylus main body are separated from the rotation center axis of the spindle. In addition, the center of the probe is also away from the rotation center axis of the spindle.

上記3つ目態様は、タッチプローブをスピンドルに設置したときに、スタイラス本体部と測定子とが、スピンドルの回転中心軸から離れている場合の例である。   The third aspect is an example where the stylus main body and the measuring element are separated from the rotation center axis of the spindle when the touch probe is installed on the spindle.

タッチプローブの形態に係る4つ目の態様を例示する(図示せず)。   The 4th aspect which concerns on the form of a touch probe is illustrated (not shown).

スタイラス本体部は、曲がっておらず、細長い円柱状(たとえば、外径に対して高さが5倍から100倍程度に十分大きい円柱状の素材)に形成されている。測定子は、スタイラス本体部の先端に設けられている。測定子の中心は、スタイラス本体部の中心軸の延長線上に位置している。   The stylus main body is not bent and is formed in an elongated cylindrical shape (for example, a cylindrical material whose height is sufficiently large to about 5 to 100 times the outer diameter). The measuring element is provided at the tip of the stylus main body. The center of the probe is located on an extension line of the central axis of the stylus main body.

タッチプローブをスピンドルに設置したときには、スタイラス本体部の中心軸の基端は、スピンドルの回転中心軸の延長線と交差しているが、スタイラス本体部の中心軸は、スピンドルの回転中心軸に対して斜めに延伸し、測定子の中心は、スピンドルの回転中心軸から離れている。したがって、タッチプローブをスピンドルに設置したときにスピンドルを回転させると、スタイラス本体部の位置が変化し、スピンドルを1回転させるとスタイラス本体部の中心軸の軌跡は円錐の側面状になる。   When the touch probe is installed on the spindle, the base end of the center axis of the stylus body intersects the extension line of the rotation center axis of the spindle, but the center axis of the stylus body part is relative to the rotation center axis of the spindle. The center of the measuring element is away from the center axis of rotation of the spindle. Therefore, when the spindle is rotated when the touch probe is installed on the spindle, the position of the stylus body changes, and when the spindle is rotated once, the locus of the central axis of the stylus body becomes a conical side surface.

上記4つ目態様は、タッチプローブをスピンドルに設置したときに、スタイラス本体部と測定子とが、スピンドルの回転中心軸から離れている場合の例である。   The fourth aspect is an example where the stylus main body and the measuring element are separated from the rotation center axis of the spindle when the touch probe is installed on the spindle.

なお、上述した1つ目〜3つ目の態様では、スタイラス本体部が「L」字状に屈曲し、もしくは、円弧状に湾曲しているが、他の形状(たとえば「コ」字状)に屈曲していてもよいし、他の形状(たとえば楕円の円弧状)に湾曲していてもよいし、屈曲と湾曲との両方を含んだ態様になっていてもよい。   In the first to third aspects described above, the stylus body is bent in an “L” shape or curved in an arc shape, but other shapes (for example, “U” shape) May be bent, may be curved in another shape (for example, an elliptical arc shape), or may be configured to include both bending and bending.

また、上述した1つ目〜4つ目の態様では、スタイラスの本体部が枝別れしておらず、スタイラスの本体部が1本の素材をそのままもしくは屈曲や湾曲させた形態になっており、測定子が1本のスタイラス本体部の先端に1つだけ設けられていることが望ましい。   Further, in the first to fourth aspects described above, the stylus main body is not branched, and the stylus main body is in the form of one material as it is or bent or curved, It is desirable that only one measuring element is provided at the tip of one stylus body.

また、測定装置201は、制御装置(たとえばCNC20)の制御の下、ハウジング221がスピンドル217に設置されている設置済みタッチプローブ60を、スピンドル217をインデックス位置決めすることでインデックス位置決めした状態で、ヘッド213の筐体215を被測定物設置体219に対して相対的に移動(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の少なくともいずれかの方向に、自らの姿勢を変えない平行移動)し、被測定物設置体219に設置された設置済み被測定物Wの形状(曲面状の外形面;被測定部)を、設置済みタッチプローブ60で測定するように構成されている。   In addition, the measurement device 201 controls the head in a state where the installed touch probe 60 in which the housing 221 is installed on the spindle 217 is index-positioned by index-positioning the spindle 217 under the control of the control device (for example, CNC 20). The housing 215 of 213 is moved relative to the measured object installation body 219 (parallel movement that does not change its posture in at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction), It is configured to measure the shape (curved outer surface; measured portion) of the installed measurement object W installed on the measurement object installation body 219 with the installed touch probe 60.

タッチプローブ60は、通常市販されているタッチプローブと同様に、スタイラス223に何ら力が加わっていないときには、スタイラス223がハウジング221に対して所定の位置で所定の姿勢になっている。そして、測定子61が被測定物Wに当接することで、測定子61(スタイラス223)が被測定物Wで押され、スタイラス223の姿勢(測定子61の位置)がハウジング221に対してごく僅かに変位するようになっている。測定装置201は、このごく僅かなスタイラス223の変位のし始めを検出することで、測定子61が被測定物Wに当接したときにおけるタッチプローブ60のハウジング221の位置を求め、測定子61が当接した被測定物Wの部位の位置を求めることができるようになっている。さらに、測定装置201では、測定子61が当接した被測定物Wの部位の位置を複数求めることで、被測定物Wの形状を測定することができるように構成されている。   The touch probe 60 is in a predetermined posture at a predetermined position with respect to the housing 221 when no force is applied to the stylus 223 in the same manner as a commercially available touch probe. Then, when the probe 61 comes into contact with the workpiece W, the probe 61 (stylus 223) is pushed by the workpiece W, and the attitude of the stylus 223 (the position of the probe 61) is very small with respect to the housing 221. It is designed to be slightly displaced. The measuring device 201 detects the slight start of the displacement of the stylus 223 to obtain the position of the housing 221 of the touch probe 60 when the measuring member 61 comes into contact with the object W to be measured. It is possible to obtain the position of the part of the object W to be in contact with. Further, the measuring device 201 is configured to measure the shape of the workpiece W by obtaining a plurality of positions of the portion of the workpiece W with which the measuring element 61 contacts.

なお、すでに理解されるように、測定装置201では、タッチプローブ60の測定子61を被測定物Wの凹部W1に当接させて、被測定物Wの凹部W1の形状を測定するとき、凹部W1の周辺に存在している部位(凹部W1よりも突出している凸位)W2とスタイラス本体部225との干渉を避けるために、スタイラス本体部225、測定子61の少なくともいずれかをスピンドル217の回転中心軸Cから離してあり、しかも、タッチプローブ60が設置されたスピンドル217をインデックス位置決めするのである(図2、図9等参照)。   As already understood, in the measuring apparatus 201, when the measuring element 61 of the touch probe 60 is brought into contact with the concave portion W1 of the workpiece W to measure the shape of the concave portion W1 of the workpiece W, the concave portion In order to avoid interference between the stylus main body portion 225 and the portion (protrusion position protruding from the concave portion W1) W2 existing around W1, at least one of the stylus main body portion 225 and the probe 61 is attached to the spindle 217. The spindle 217, which is separated from the rotation center axis C and on which the touch probe 60 is installed, is index-positioned (see FIGS. 2, 9, etc.).

また、測定装置201には、キャリブレーションゲージ設置体(たとえば被測定物設置体;X軸テーブル)219が設けられている。キャリブレーションゲージ設置体219には、キャリブレーションゲージ100,150(図3、図5等参照)が一体的に設置されるようになっている。キャリブレーションゲージ設置体219は、ヘッド213の筐体215に対して、X軸方向、Y軸方向。Z軸方向で、相対的に移動位置決め自在になっている。   In addition, the measurement apparatus 201 is provided with a calibration gauge installation body (for example, an object installation body; X-axis table) 219. Calibration gauges 100 and 150 (see FIGS. 3 and 5 etc.) are integrally installed on the calibration gauge installation body 219. The calibration gauge installation body 219 is in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the housing 215 of the head 213. It is relatively movable and positionable in the Z-axis direction.

そして、測定装置(被測定物の形状測定装置)201は、制御装置(たとえばCNC20)の制御の下、設置済み被測定物Wの形状を設置済みタッチプローブ60で測定する前に、X軸テーブル219に設置された設置済みキャリブレーションゲージ100,150を用いてキャリブレーションをするように構成されている。   Then, the measurement device (measurement object shape measurement device) 201 controls the X-axis table before measuring the shape of the installed measurement object W with the installed touch probe 60 under the control of the control device (for example, the CNC 20). The calibration is performed using the installed calibration gauges 100 and 150 installed in 219.

キャリブレーションゲージ100は、図3で示すように、半球面を備えている場合もあるが、ここで使用するキャリブレーション(変形例に係るキャリブレーション)150は、図5で示すように、2次元曲面を、キャリブレーション用曲面151として備えている。   The calibration gauge 100 may have a hemispherical surface as shown in FIG. 3, but the calibration (calibration according to the modified example) 150 used here is a two-dimensional one as shown in FIG. A curved surface is provided as a calibration curved surface 151.

2次元曲面は、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲を描き、この仮想曲線(始点と終点とを備え自らが交差することなく延びている曲線)を前記所定の1平面に対して直交する方向に直線的に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である。2次元曲面として、たとえば、円柱の側面の一部を掲げることができる。 2-dimensional curved surface is in a predetermined first plane draws one of the virtual curve of a predetermined shape, said predetermined one plane (curve extending without themselves a start and end points intersect) the virtual curve It is a curved surface represented by the locus of the virtual curve when it moves linearly in a direction orthogonal to the predetermined distance. As the two-dimensional curved surface, for example, a part of the side surface of the cylinder can be listed.

前記キャリブレーションゲージ150は、設置済みタッチプローブ60をインデッックス位置決めして、キャリブレーションをするときに使用される。   The calibration gauge 150 is used when the installed touch probe 60 is indexed and calibrated.

このキャリブレーションでは、設置済みタッチプローブ60の測定子61は、前述したように、スピンドル217の回転中心軸Cから離れて存在している。スピンドル217の回転中心軸Cの延伸方向は、たとえば、前記仮想曲線の移動方向(前記所定の1平面に対して直交する方向;たとえば、X軸方向)に対して交差する方向(たとえば、直交する方向;Y軸方向)に延びている。また、キャリブレーションは、キャリブレーション用曲面151内の所定の点での法線ベクトルの方向に、設置済みタッチプローブ60の測定子61を移動してなされるように構成されている。   In this calibration, the probe 61 of the installed touch probe 60 exists away from the rotation center axis C of the spindle 217 as described above. The extending direction of the rotation center axis C of the spindle 217 is, for example, a direction (for example, orthogonal) that intersects the moving direction of the virtual curve (the direction orthogonal to the predetermined plane; for example, the X-axis direction). Direction; Y-axis direction). The calibration is configured to move the measuring element 61 of the installed touch probe 60 in the direction of the normal vector at a predetermined point in the calibration curved surface 151.

キャリブレーションについて例を掲げてさらに詳しく説明する。   An example of calibration will be described in more detail.

設置済み被測定物Wの被測定点における形状測定(測定装置201を用いた被測定点の位置測定)は、前述したように、被測定点からこの被測定点での法線ベクトルの方向に設置済みタッチプローブ60の測定子61の中心を所定の距離だけ離しておいて、被測定点からこの被測定点の法線ベクトルの方向に設置済みタッチプローブ60の測定子61を移動し、設置済みタッチプローブ60の測定子61を被測定点に接触させて行うよう構成されている。   As described above, the shape measurement (measurement of the position of the measurement point using the measuring apparatus 201) of the set object W to be measured is performed in the direction of the normal vector from the measurement point to the measurement point. The center of the probe 61 of the installed touch probe 60 is separated by a predetermined distance, the probe 61 of the installed touch probe 60 is moved in the direction of the normal vector of the measured point from the measured point, and installed. The measuring probe 61 of the touch probe 60 is configured to be in contact with the point to be measured.

タッチプローブ60のスタイラス本体部225は、前述したように、直線状の基端側部位227とこの基端側部位227に対して所定の角度(たとえば、90°)で交差している直線状の先端側部位229とを備えて「L」字状(「ヘ」字状や「レ」字状であってもよい。)に形成されており、先端側部位229の先端に測定子61が位置している。   As described above, the stylus main body 225 of the touch probe 60 has a linear base end part 227 and a linear part intersecting the base end part 227 at a predetermined angle (for example, 90 °). The tip 61 is formed in an “L” shape (may be “H” or “Le”), and the probe 61 is positioned at the tip of the tip side portion 229. doing.

設置済みタッチプローブ60では、スピンドル217の回転中心軸Cとスタイラス本体部225の基端側部位227の中心軸とがお互いに一致しており、スタイラス本体部225の先端側部位229の中心軸CHがスピンドル217の回転中心軸Cと所定の角度(たとえば、90°)で交差しており、スタイラス本体部225の先端側部位229が、スピンドル217の回転中心軸C(スタイラス本体部225の基端側部位227)から離れる方向に延伸している。   In the installed touch probe 60, the rotation center axis C of the spindle 217 and the center axis of the base end side portion 227 of the stylus main body portion 225 coincide with each other, and the center axis CH of the distal end side portion 229 of the stylus main body portion 225. Intersects with the rotation center axis C of the spindle 217 at a predetermined angle (for example, 90 °), and the distal end portion 229 of the stylus main body 225 is connected to the rotation center axis C of the spindle 217 (the base end of the stylus main body 225). It extends in a direction away from the side part 227).

設置済み被測定物Wにおける所定の一方向をX軸方向とし、このX軸方向に対して直交する所定の一方向をY軸方向とし、X軸方向とY軸方向とに直交する所定の一方向をZ軸方向とする。設置済みキャリブレーションゲージ150では、このキャリブレーション用曲面151における仮想曲線(2次元曲面で構成されているキャリブレーション用曲面151を形成する仮想曲線)の移動方向がX軸方向になっている。   A predetermined one direction in the set object W to be measured is defined as an X-axis direction, a predetermined one direction orthogonal to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction, and a predetermined one perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction is defined as the predetermined one direction. Let the direction be the Z-axis direction. In the installed calibration gauge 150, the moving direction of the virtual curve on the calibration curved surface 151 (the virtual curve forming the calibration curved surface 151 formed of a two-dimensional curved surface) is the X-axis direction.

このような条件の下、キャリブレーションが次のようにしてなされるようになっている。   Under such conditions, calibration is performed as follows.

まず、設置済み被測定物Wにおける所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求める。   First, a predetermined measurement point in the set object to be measured W is determined, and components in the three-axis directions of the normal vector at the predetermined measurement point in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are obtained. .

続いて、設置済みキャリブレーションゲージ150におけるキャリブレーション用曲面151内に存在する仮測定点であって、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが所定の被測定点(設置済み被測定物Wの所定の被測定点)における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点(キャリブレーション用被測定点)を決定する。   Subsequently, the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector, which are temporary measurement points existing in the calibration curved surface 151 in the installed calibration gauge 150, are set as predetermined measurement points (installation points). A predetermined temporary measurement point (calibration measured point) that is equal to the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector at the predetermined measured point of the measured object W).

続いて、設置済み被測定物Wの所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけスピンドル217(設置済みタッチプローブ60)を回転して、スタイラス本体部225の先端側部位229をインデックス位置決めするとともに、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、設置済みキャリブレーションゲージ150の仮測定点から所定の距離だけ離れているところに、設置済みタッチプローブ60の測定子61を位置させることで、設置済みタッチプローブ60を位置決めする。   Subsequently, the spindle 217 (installed touch probe 60) is rotated by an amount corresponding to the X-axis direction component of the normal vector at a predetermined measurement point of the installed object to be measured W, and the tip of the stylus main body 225 is rotated. The side portion 229 is index-positioned, and in the direction of the provisional normal vector formed by the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector, a predetermined measurement point from the provisional measurement point of the installed calibration gauge 150 The installed touch probe 60 is positioned by positioning the probe 61 of the installed touch probe 60 at a distance.

続いて、測定子61(スピンドル217)を、仮法線ベクトルの方向であってキャリブレーションゲージ設置体219に設置されているキャリブレーションゲージ(設置済みキャリブレーションゲージ)150に接近する方向に、キャリブレーションゲージ設置体219に設置されているキャリブレーションゲージ150に対して相対的にしかも直線的に移動して、測定子61を仮測定点に当接させる。これによって、キャリブレーションがなされるようになっている。   Subsequently, the stylus 61 (spindle 217) is calibrated in the direction of the tentative normal vector in the direction approaching the calibration gauge (installed calibration gauge) 150 installed in the calibration gauge installation body 219. The probe 61 moves relative to the calibration gauge 150 installed on the calibration gauge installation body 219 and linearly, thereby bringing the probe 61 into contact with the temporary measurement point. As a result, calibration is performed.

ここで、キャリブレーションゲージ150についてさらに詳しく説明する(図5、図6、図7参照)。   Here, the calibration gauge 150 will be described in more detail (see FIGS. 5, 6, and 7).

キャリブレーションゲージ150の2次元曲面(キャリブレーション用曲面151)を形成している仮想曲線は、第1の半円の円弧153と、この第1の半円の円弧153から離れている第2の半円の円弧155と備えて構成されている。すなわち、キャリブレーションゲージ150のキャリブレーション用曲面151は、第1の円柱側面の半分と、第2の円柱側面の半分とを備えて構成されている。なお、キャリブレーション用曲面151として、凹状の第1の円柱側面の半分、凸の第2の円柱側面の半分の少なくともいずれかを備えている構成であってもよい。 The virtual curve forming the two-dimensional curved surface (calibration curved surface 151) of the calibration gauge 150 includes a first semicircular arc 153 and a second semicircular arc 153 that is separated from the first semicircular arc 153. A semicircular arc 155 is provided. That is, the calibration curved surface 151 of the calibration gauge 150 includes a half of the first cylindrical side surface and a half of the second cylindrical side surface. Incidentally, as the calibration curved surface 151, half of the first cylindrical side surface of the concave half of a convex-shaped second cylindrical side may be configured to have at least one.

第2の半円の円弧155は、第1の半円の円弧153で形成される半円の外側に存在している所定の点C1(図6(a)参照)を中心点として、第1の半円弧153を180°回動したところに位置している。   The second semicircular arc 155 has a predetermined point C1 (see FIG. 6A) existing outside the semicircle formed by the first semicircular arc 153 as a first point. The semi-circular arc 153 is positioned 180 °.

さらには、第1の半円の円弧153と第2の半円の円弧155とは次に説明するような位置関係になっている。   Furthermore, the first semicircular arc 153 and the second semicircular arc 155 have a positional relationship as described below.

まず、円をこの円の所定の直径で2等分して形成される第1の半円(第1の半円の円弧153の半円)と第2の半円(第2の半円の円弧155の半円)とを得る。第2の半円を第1の半円に対して、前記円が描かれている平面内で前記所定の直径の延伸方向と直交する方向に所定の距離だけ移動して第1の半円から離す。第1の半円から所定の距離だけ離れた第2の半円を前記円が描かれている平面内で第1の半円に対して、前記所定の直径の延伸方向に、前記円の半径よりも大きい所定の距離だけ移動する。このような移動をすることで第1の半円と第2の半円とはお互いが離れた所定の位置関係になる。第1の半円の円弧153と第2の半円の円弧155との位置関係は、上記第1の半円の円弧と上記第2の半円の円弧との関係になっている。 First, a first semicircle (a semicircle of the arc 153 of the first semicircle) and a second semicircle (a second semicircle of the second semicircle) formed by dividing the circle into two equal parts by a predetermined diameter of the circle. Semicircle of arc 155). The second semicircle is moved from the first semicircle by a predetermined distance in a direction perpendicular to the extending direction of the predetermined diameter within the plane on which the circle is drawn. Release. A radius of the circle in the extending direction of the predetermined diameter with respect to the first semicircle in a plane on which the second semicircle is separated from the first semicircle by a predetermined distance. Move a predetermined distance greater than. By such a movement, the first semicircle and the second semicircle are in a predetermined positional relationship apart from each other. A first semicircular arc 153 positional relationship between the second semicircular arcs 155 have a relationship between the first arc and the second arc of semicircle semicircular.

そして、第1の半円の円弧153によって、凹状キャリブレーション用曲面157が形成され、第2の半円の円弧155によって、凸状キャリブレーション用曲面159が形成されている。   A concave calibration curved surface 157 is formed by the first semicircular arc 153, and a convex calibration curved surface 159 is formed by the second semicircular arc 155.

次に、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけスピンドル217を回転させることについてさらに詳しく説明する。   Next, the rotation of the spindle 217 by an amount corresponding to the component in the X-axis direction of the normal vector at the measurement point of the workpiece to be measured W will be described in more detail.

まず、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルが、X軸方向の成分を含んでいない場合について、図7を参照しつつ説明する。なお、図7では、説明の便宜のために、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルが、Z軸方向の成分も含んでいないが、Z軸方向の成分を含んでいても、以下の説明と同様に考えることができる。   First, a case where the normal vector at the measurement point of the installed object to be measured W does not include a component in the X-axis direction will be described with reference to FIG. In FIG. 7, for convenience of explanation, the normal vector at the measurement point of the object to be measured W does not include the Z-axis direction component, but may include the Z-axis direction component. It can be considered in the same manner as the following explanation.

設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルがX軸方向の成分を含んでいない場合には、タッチプローブ60のスタイラス本体部225における先端側部位229の中心軸CHがY軸方向に延伸するように、タッチプローブ60をC軸まわりでインデックス位置決めするとともに、測定子61の中心が、設置済みキャリブレーションゲージ150の第1の半円弧153の中心に位置するように、ヘッド213(設置済みタッチプローブ60のハウジング221)を位置決めする。   When the normal vector at the measurement point of the object to be measured W does not include the component in the X-axis direction, the central axis CH of the tip side portion 229 in the stylus main body 225 of the touch probe 60 is in the Y-axis direction. The head 213 (installed) is positioned so that the touch probe 60 is indexed around the C axis so as to extend, and the center of the probe 61 is positioned at the center of the first semicircular arc 153 of the installed calibration gauge 150. The housing 221) of the finished touch probe 60 is positioned.

続いて、設置済みタッチプローブ60をY軸方向に移動して測定子61をキャリブレーションゲージ150(第1の半円弧153のキャリブレーション用曲面151)に当接させて、キャリブレーションを行う。なお、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルが、Z軸方向の成分も含んでいる場合には、設置済みタッチプローブ60をY軸方向とZ軸方向とに対して斜めに(Y軸方向に対して斜めに)直線的に移動してキャリブレーションを行えばよい。 Subsequently, calibration is performed by moving the installed touch probe 60 in the Y-axis direction and bringing the probe 61 into contact with the calibration gauge 150 (the calibration curved surface 151 of the first semicircular arc 153). If the normal vector at the measurement point of the object to be measured W also includes a component in the Z-axis direction, the installed touch probe 60 is inclined with respect to the Y-axis direction and the Z-axis direction. Calibration may be performed by linearly moving (obliquely with respect to the Y-axis direction).

次に、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルが、X軸方向の成分を含んでいる場合について、図8、図9を参照しつつ説明する。なお、図8においても図7の場合と同様にして、説明の便宜のために、設置済み被測定物Wの被測定点における法線ベクトルが、Z軸方向の成分も含んでいないが、Z軸方向の成分を含んでいても、図7での説明と同様に考えることができる。   Next, the case where the normal vector at the measurement point of the object to be measured W that has been installed includes a component in the X-axis direction will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In FIG. 8, as in the case of FIG. 7, for convenience of explanation, the normal vector at the measurement point of the object to be measured W does not include the component in the Z-axis direction. Even if the component in the axial direction is included, it can be considered in the same manner as described in FIG.

図9は、キャリブレーションゲージ100を示す図であるが、説明のために、キャリブレーションゲージ100を被測定物Wとする。被測定物Wにおける被測定点をSWとすると、この被測定点SWにおける法線ベクトルは、X軸方向の成分とY軸方向の成分を有しており、Y軸と角度θAで交差している。   FIG. 9 is a diagram showing the calibration gauge 100. For the sake of explanation, the calibration gauge 100 will be referred to as an object W to be measured. Assuming that a point to be measured on the object W to be measured is SW, a normal vector at this point to be measured SW has a component in the X-axis direction and a component in the Y-axis direction, and intersects the Y-axis at an angle θA. Yes.

図3で示すキャリブレーションゲージ100を用いて、図9で示す被測定点SWのためのキャリブレーションをする場合には、図9で示すように、設置済みタッチプローブ60を矢印(被測定点SWにおける法線ベクトルとは逆向きの矢印)のように移動してキャリブレーションをすることになる。   When the calibration for the measurement point SW shown in FIG. 9 is performed using the calibration gauge 100 shown in FIG. 3, the installed touch probe 60 is moved to the arrow (measurement point SW) as shown in FIG. The calibration is performed by moving as indicated by an arrow in the direction opposite to the normal vector in FIG.

一方、図5や図6で示すキャリブレーションゲージ150を用いて、図9で示す被測定点SWのためのキャリブレーションをする場合には、図8で示すように、設置済みタッチプローブ60を、タッチプローブ60のスタイラス本体部225における先端側部位229の中心軸CHがY軸と角度θAで交差するようにC軸まわりでインデックス位置決めしておいて、矢印(Y軸方向に伸びた矢印とは逆向きの矢印)のように移動してキャリブレーションをすることになる。   On the other hand, when the calibration for the measurement point SW shown in FIG. 9 is performed using the calibration gauge 150 shown in FIG. 5 or FIG. 6, as shown in FIG. Index positioning is performed around the C axis so that the central axis CH of the tip side portion 229 of the stylus main body 225 of the touch probe 60 intersects the Y axis at an angle θA, and an arrow (what is an arrow extending in the Y axis direction? The calibration is performed by moving as shown by the reverse arrow.

なお、図8で示す、測定子61の中心とキャリブレーション用曲面151との間の距離は、たとえば、図9で示す、測定子61の中心とキャリブレーション用曲面との間の距離(半球の凹部の半径)と等しくなっているものとする。また、図8で示すキャリブレーションをした後には、図8で示す状態から時計まわりに角度θAだけ、設置済みタッチプローブ60回転させて位置決めし、図9で示すようにして、被測定物Wの形状測定することが望ましい。 The distance between the center of the probe 61 and the calibration curved surface 151 shown in FIG. 8 is, for example, the distance between the center of the probe 61 and the calibration curved surface shown in FIG. It is assumed that it is equal to the radius of the recess. Further, after the calibration shown in FIG. 8, by an angle θA counterclockwise from the state shown in FIG. 8, and positioning by rotating an installed touch probe 60, as shown in Figure 9, the measurement target object W It is desirable to measure the shape.

ところで、被測定物Wを測定する場合、図9では、設置済みタッチプローブ60のスタイラス本体部225における先端側部位229の中心軸CHが、Y軸方向に延伸しているが、必ずしもこのようになっている必要はなく、先端側部位229の中心軸CHがY軸に対して斜めに(図示しないが角度θBだけ傾いて)延伸していてもよい。この場合におけるキャリブレーション(図8に示す態様でのキャリブレーション)は、たとえば、角度θAに角度θBを加えたものとなる。   By the way, when measuring the workpiece W, in FIG. 9, the central axis CH of the distal end side portion 229 in the stylus main body 225 of the installed touch probe 60 extends in the Y-axis direction. The center axis CH of the distal end side portion 229 may extend obliquely with respect to the Y axis (not illustrated but inclined by an angle θB). Calibration in this case (calibration in the mode shown in FIG. 8) is, for example, an angle θA plus an angle θB.

次に、測定装置201の動作を説明する。   Next, the operation of the measuring apparatus 201 will be described.

初期状態として、X軸テーブル219上に被測定物(たとえば、測定装置201で加工した加工済みワーク)Wが設置されており、ヘッド213のスピンドル217にタッチプローブ60が設置されているものとする。   As an initial state, it is assumed that an object to be measured (for example, a processed workpiece processed by the measuring apparatus 201) W is installed on the X-axis table 219, and the touch probe 60 is installed on the spindle 217 of the head 213. .

上記初期状態において、CNC20等の制御の下、ワークWの被測定点を決定し(被測定点が予め決定されていてもよい)、所定の軸(C軸)を中心にしてハウジング221(スピンドル217)を回動し、設置済みタッチプローブ60をインデックス位置決めする(インデックス位置決め段階)。   In the initial state, the measurement point of the workpiece W is determined under the control of the CNC 20 or the like (the measurement point may be determined in advance), and the housing 221 (spindle) is centered on a predetermined axis (C axis). 217) is rotated to index-position the installed touch probe 60 (index positioning stage).

続いて、インデックス位置決め段階でタッチプローブ60をインデックス位置決めしてある状態で、ハウジング221を被測定物Wに対して相対的に移動し、被測定物Wの形状(曲面状の外形面;被測定部)をタッチプローブ60で測定する(測定段階)。   Subsequently, in a state in which the touch probe 60 is index-positioned in the index positioning stage, the housing 221 is moved relative to the object W to be measured, and the shape of the object W to be measured (curved outer surface; Part) with the touch probe 60 (measurement stage).

なお、測定装置201においてキャリブレーションをする場合には、インデックス位置決め段階でハウジング221をインデックス位置決めし、測定段階でタッチプローブ60を用いて被測定物Wを測定する前に、キャリブレーションゲージ150,100を用いてキャリブレーションをする(キャリブレート段階)。   When calibration is performed in the measurement apparatus 201, the calibration gauges 150 and 100 are calibrated before the housing 221 is index-positioned at the index positioning stage and the workpiece W is measured using the touch probe 60 at the measurement stage. Calibrate using (calibration stage).

キャリブレート段階は、所定の軸(C軸)を中心にしてハウジング221を回動しタッチプローブ60をインデッックス位置決めし、キャリブレーションをする段階である。   The calibration stage is a stage in which the housing 221 is rotated about a predetermined axis (C axis), the touch probe 60 is indexed and calibrated.

さらに説明すると、キャリブレー段階では、被測定物Wにおける所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求め、たとえば、キャリブレーションゲージ150におけるキャリブレーション用曲面151内に存在し、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが所定の被測定点における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点を決定し、所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけスピンドル217を回転させるとともに、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、仮測定点から所定の距離だけ離れているところに測定子61を位置させることで、設置済みタッチプローブ60を位置決めし、測定子61(スピンドル217)を仮法線ベクトルの方向であってキャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージ150に接近する方向に、キャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージ150に対して相対的にしかも直線的に移動して、測定子61を仮測定点に当接させてキャリブレーションをするようになっている。 To further illustrate, the calibration preparative stage, to determine the predetermined measured point in the object to be measured W, 3 axes of the X-axis direction and the Y-axis direction and the Z-axis direction in the normal vector at the predetermined measured point A component in the direction is obtained. For example, the component in the Y-axis direction and the component in the Z-axis direction of the normal vector existing in the calibration curved surface 151 in the calibration gauge 150 are the normal vector at a predetermined measurement point. A predetermined temporary measurement point that is equal to the Y-axis direction component and the Z-axis direction component is determined, and the spindle 217 is rotated by an amount corresponding to the X-axis direction component of the normal vector at the predetermined measurement point, The probe 61 is positioned at a predetermined distance from the temporary measurement point in the direction of the temporary normal vector formed by the Y-axis direction component and the Z-axis direction component of the normal vector. By positioning, the installed touch probe 60 is positioned, and the probe 61 (spindle 217) is in the direction of the tentative normal vector and in the direction approaching the calibration gauge 150 installed in the calibration gauge installation body. The calibration is performed by moving linearly relative to the calibration gauge 150 installed in the calibration gauge installation body and bringing the probe 61 into contact with the temporary measurement point.

測定装置201によれば、スタイラス223が軸Cからずれている設置済みタッチプローブ60をインデックス位置決めした状態で、ヘッド213の筐体215を被測定物設置体219に対して相対的に移動し、設置済み被測定物Wの形状を測定するように構成されているので、被測定物Wの凹部W1を測定することができない事態の発生を極力回避することができる。   According to the measuring apparatus 201, the housing 215 of the head 213 is moved relative to the measured object installation body 219 in a state where the installed touch probe 60 in which the stylus 223 is displaced from the axis C is index-positioned. Since the configuration of the object to be measured W is configured to be measured, it is possible to avoid the occurrence of a situation where the concave portion W1 of the object to be measured W cannot be measured as much as possible.

すなわち、図11や図12で示すような(従来のような)形態で被測定物Wの凹部W1の形状を測定しようとしても、上述したようにスタイタス本体部が被測定物Wの凸部(凹部W1周辺の凸部)W2に接触してしまい、測定子が凹部W1に届かない事態が発生する。 That is, FIGS. 11 and 12 (as before), as also shown in an attempt to measure the shape of the recess W1 of the workpiece W in the form, the convex portion of the Sutaitasu body portion workpiece W as described above ( A situation occurs in which the measuring element does not reach the concave portion W1 due to contact with the convex portion around the concave portion W1) W2.

これに対して、図2で示すように、スタイラス本体部225が長手方向の中間部で曲がっており、しかも、タッチプローブ60がC軸を回動中心にしてインデックス位置決めされるようになっているので、被測定物Wの凹部W1を形状を測定するときに、スタイラスが凹部W1周辺の凸部W2に接触してしまう事態を回避する機会が従来よりも増えるのである。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the stylus body 225 is bent at an intermediate portion in the longitudinal direction, and the touch probe 60 is indexed with the C axis as a rotation center. Therefore, when measuring the shape of the concave portion W1 of the workpiece W, the opportunity to avoid the situation where the stylus comes into contact with the convex portion W2 around the concave portion W1 is increased as compared with the conventional case.

また、測定装置201によれば、設置済みタッチプローブ60をインデッックス位置決めしてキャリブレーションをするようになっているので、2次元曲面で形成されたキャリブレーション用曲面151を用いて、3次元曲面のキャリブレーションを実行することができる。 Further, according to the measuring apparatus 201, the installed touch probe 60 is indexed and calibrated, so that the calibration curved surface 151 formed by the two-dimensional curved surface is used to perform the calibration of the three-dimensional curved surface. can and Turkey to perform the calibration.

キャリブレーションゲージ150によれば、キャリブレーション用曲面151が球面等の3次元曲面では無くて、2次元曲面(円柱側面状の曲面157、159)で構成されているので、キャリブレーションゲージ150の構成が簡素化されており、精度が良く製作が容易であるキャリブレーションゲージ150を得ることができる。   According to the calibration gauge 150, the calibration curved surface 151 is not a three-dimensional curved surface such as a spherical surface but a two-dimensional curved surface (cylindrical side surface curved surfaces 157 and 159). Is simplified, and it is possible to obtain a calibration gauge 150 that is accurate and easy to manufacture.

ところで、図10に示ように、ハウジング221を基端側ハウジング231と先端側ハウジング233とに分割し、軸CXを回動中心にして、先端側ハウジング233を基端側ハウジング231に対して回動位置決めされるように、タッチプローブ60を構成してもよい。これによりスタイラス223の軸CAの延伸方向を斜めにすることができる。 Meanwhile, as are shown in FIG. 10, to divide the housing 221 into the proximal housing 231 and distal housing 233, and the axis CX to the pivot center, the head housing member 233 with respect to proximal housing 231 The touch probe 60 may be configured to be rotationally positioned. Thereby, the extending direction of the axis CA of the stylus 223 can be inclined.

60 タッチプローブ
61 測定子
100、150 キャリブレーションゲージ
151 キャリブレーション用曲面
203 ヘッド
215 筐体
217 スピンドル
219 被測定物設置体(X軸テーブル;キャリブレーションゲージ設置体)
221 ハウジング
223 スタイラス
225 スタイラス本体部
227 基端側部位
229 先端側部位
C 回転中心軸(所定の軸)
W 測定装置
60 Touch probe 61 Measuring element 100, 150 Calibration gauge 151 Curved surface for calibration 203 Head 215 Case 217 Spindle 219 Object installation object (X-axis table; calibration gauge installation object)
221 Housing 223 Stylus 225 Stylus body part 227 Base end side part 229 Tip side part C Rotation center axis (predetermined axis)
W measuring device

Claims (8)

被測定物が設置される被測定物設置体と、
筐体と所定の軸を中心にして前記筐体に回転自在に設けられているスピンドルとを具備し、前記筐体が前記被測定物設置体に対して相対的に移動位置決め自在になっているヘッドと、
前記スピンドルに一体的に設置されるハウジングと、前記ハウジングから突出しているスタイラス本体部とこのスタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子とを具備するスタイラスとを備え、前記ハウジングが前記スピンドルに設置されたときに、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっているタッチプローブと、
を有し、前記ハウジングが前記スピンドルに設置されている設置済みタッチプローブを、前記スピンドルを用いてインデックス位置決めした状態で、前記筐体を前記被測定物設置体に対して相対的に移動し、前記被測定物設置体に設置された設置済み被測定物に前記測定子を当接させて前記設置済み被測定物の形状を測定するように構成されていることを特徴とする被測定物の測定装置。
A measured object installation body on which the measured object is installed; and
A housing and a spindle provided on the housing so as to be rotatable about a predetermined axis are provided, and the housing is movable and positionable relative to the measured object installation body. Head,
A housing integrally provided with the spindle, a stylus including a stylus main body protruding from the housing, and a spherical measuring element provided at a tip of the stylus main body, when installed on the spindle, the stylus body portion, when viewed from a direction perpendicular to the center axis of the housing, semicircular Joma other quarter circle shape is also properly in an elongated rod-shaped with 2/3 £ shaped Touch probe and
And moving the housing relative to the measured object installation body in a state where the installed touch probe in which the housing is installed on the spindle is index-positioned using the spindle, An object to be measured is configured to measure the shape of the object to be measured by bringing the measuring element into contact with the object to be measured installed on the object object to be measured. measuring device.
請求項1に記載の被測定物の測定装置において、
キャリブレーションゲージが設置され、前記筐体に対して相対的に移動位置決め自在であるキャリブレーションゲージ設置体を有し、
前記設置済み被測定物の形状を前記設置済みタッチプローブで測定する前に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置された設置済みキャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするように構成されており、
前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲線を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、
前記キャリブレーションは、前記設置済みタッチプローブをインデッックス位置決めして、前記キャリブレーションをするように構成されていることを特徴とする被測定物の測定装置。
In the measuring apparatus of the to-be-measured object of Claim 1,
A calibration gauge is installed and has a calibration gauge installation body that is movable and positionable relative to the housing.
Before measuring the shape of the installed object to be measured with the installed touch probe, it is configured to perform calibration using an installed calibration gauge installed on the calibration gauge installation body,
The calibration gauge draws one virtual curve having a predetermined shape on a predetermined plane, and moves the virtual curve by a predetermined distance in a direction orthogonal to the predetermined plane. A two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of is provided as a calibration curved surface,
The measurement object measuring apparatus is characterized in that the calibration is configured such that the installed touch probe is indexed and the calibration is performed.
請求項1に記載の被測定物の測定装置において、
キャリブレーションゲージが設置され、前記ヘッドの筐体に対して相対的に移動位置決め自在であるキャリブレーションゲージ設置体を有し、
前記設置済み被測定物の形状を前記設置済みタッチプローブで測定する前に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置された設置済みキャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするように構成されており、
前記タッチプローブのスタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、
前記設置済みタッチプローブでは、前記スピンドルの回転中心軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致しており、
前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲線を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、
前記設置済み被測定物における所定の一方向をX軸方向とし、このX軸方向に対して直交する所定の一方向をY軸方向とし、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交する所定の一方向をZ軸方向とすると、前記設置済みキャリブレーションゲージは、このキャリブレーション用曲面における前記仮想曲線の移動方向が前記X軸方向になっており、
前記キャリブレーションは、
前記設置済み被測定物における所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求め、
前記設置済みキャリブレーションゲージにおけるキャリブレーション用曲面内に存在し、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが前記所定の被測定点における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点を決定し、
前記所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけ前記スピンドルを回転させるとともに、前記法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、前記仮測定点から所定の距離だけ離れているところに前記測定子を位置させることで、前記設置済みタッチプローブを位置決めし、
前記測定子を、前記仮法線ベクトルの方向であって前記設置済みキャリブレーションゲージに接近する方向で、前記設置済みキャリブレーションゲージに対して相対的に移動して、前記測定子を前記仮測定点に当接させて行うように構成されていることを特徴とする被測定物の測定装置。
In the measuring apparatus of the to-be-measured object of Claim 1,
A calibration gauge is installed, and has a calibration gauge installation body that is movable and positionable relative to the housing of the head.
Before measuring the shape of the installed object to be measured with the installed touch probe, it is configured to calibrate using the installed calibration gauge installed on the calibration gauge installation body,
The stylus main body of the touch probe has the probe located at the tip,
In the installed touch probe, the rotation center axis of the spindle and the center axis of the housing coincide with each other,
The calibration gauge draws one virtual curve having a predetermined shape on a predetermined plane, and moves the virtual curve by a predetermined distance in a direction orthogonal to the predetermined plane. A two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of is provided as a calibration curved surface,
A predetermined direction in the set object to be measured is defined as an X-axis direction, a predetermined one direction orthogonal to the X-axis direction is defined as a Y-axis direction, and a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction If the one direction is the Z-axis direction, the installed calibration gauge has the moving direction of the virtual curve on the calibration curved surface is the X-axis direction,
The calibration is
Determining a predetermined measurement point in the measured object to be measured, and determining a component in a triaxial direction of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction in a normal vector at the predetermined measurement point;
A component in the Y-axis direction and a component in the Z-axis direction of the normal vector that are present in the calibration curved surface of the installed calibration gauge and a component in the Y-axis direction of the normal vector at the predetermined measurement point Determine a predetermined temporary measurement point that is equal to the component in the Z-axis direction,
The spindle is rotated by an amount corresponding to the X-axis direction component of the normal vector at the predetermined measurement point, and the temporary vector is formed by the Y-axis component and the Z-axis component of the normal vector. In the direction of the normal vector, by positioning the probe at a predetermined distance from the temporary measurement point, the installed touch probe is positioned,
The probe is moved relative to the installed calibration gauge in the direction of the temporary normal vector and close to the installed calibration gauge, and the probe is moved to the temporary measurement. An apparatus for measuring an object to be measured, wherein the apparatus is configured to perform contact with a point.
被測定物の測定方法において、
ハウジングと、このハウジングから突出しているスタイラス本体部とこのスタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子とを具備するスタイラスとを備え、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっているタッチプローブを、前記ハウジングの中心軸を中心にして前記ハウジングを回動しインデックス位置決めするインデックス位置決め段階と、
前記インデックス位置決め段階で前記タッチプローブをインデックス位置決めしてある状態で、前記ハウジングを前記被測定物に対して相対的に移動し、前記被測定物の形状を前記タッチプローブで測定する測定段階と、
を有することを特徴とする被測定物の測定方法。
In the measurement method of the object to be measured,
A stylus including a housing, a stylus main body protruding from the housing, and a spherical measuring element provided at a tip of the stylus main body, and the stylus main body is orthogonal to the central axis of the housing to when viewed from the direction, the touch probe semicircle Joma others also are properly quarter circle shape which is in an elongated rod-shaped with 2/3 yen shaped, rotating the housing around the central axis of the housing An index positioning stage for index positioning;
In a state where the touch probe is index-positioned in the index positioning step, the housing is moved relative to the object to be measured, and a measuring step of measuring the shape of the object to be measured with the touch probe;
A method for measuring an object to be measured, comprising:
請求項4に記載の被測定物の測定方法において、
前記インデックス位置決め段階で前記ハウジングをインデックス位置決めする前に、キャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするキャリブレート段階を有し、
前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲線を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、
前記キャリブレート段階は、前記ハウジングの中心軸を中心にして前記ハウジングを回動し前記タッチプローブをインデッックス位置決めし、前記キャリブレーションをする段階であることを特徴とする被測定物の測定方法。
In the measuring method of the to-be-measured object of Claim 4,
A calibration step of performing calibration using a calibration gauge before indexing the housing in the index positioning step;
The calibration gauge draws one virtual curve having a predetermined shape on a predetermined plane, and moves the virtual curve by a predetermined distance in a direction orthogonal to the predetermined plane. A two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of is provided as a calibration curved surface,
The method of measuring an object to be measured is characterized in that the calibration step is a step of rotating the housing about a central axis of the housing, index-positioning the touch probe, and performing the calibration.
請求項4に記載の被測定物の測定方法において、
前記インデックス位置決め段階で前記ハウジングをインデックス位置決めする前に、キャリブレーションゲージを用いてキャリブレーションをするキャリブレート段階を有し、
前記キャリブレーションゲージは、所定の1平面に所定形状の1本の仮想曲線を描き、この仮想曲線を前記所定の1平面に対して直交する方向に所定の距離だけ移動したときに、前記仮想曲線の軌跡で表される曲面である2次元曲面を、キャリブレーション用曲面として備えており、
前記タッチプローブのスタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、
前記タッチプローブでは、被測定物の測定装置のスピンドルの回転中心軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致しており、
前記被測定物における所定の一方向をX軸方向とし、このX軸方向に対して直交する所定の一方向をY軸方向とし、前記X軸方向と前記Y軸方向とに直交する所定の一方向をZ軸方向とすると、前記キャリブレーションゲージは、このキャリブレーション用曲面における前記仮想曲線の移動方向が前記X軸方向になっており、
前記キャリブレート段階は、
前記被測定物における所定の被測定点を決定し、この所定の被測定点での法線ベクトルにおけるX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向の成分を求め、
前記キャリブレーションゲージにおけるキャリブレーション用曲面内に存在し、法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とが前記所定の被測定点における法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分と等しくなる所定の仮測定点を決定し、
前記所定の被測定点における法線ベクトルのX軸方向の成分に対応する分だけ前記スピンドルを回転させるとともに、前記法線ベクトルのY軸方向の成分とZ軸方向の成分とで形成される仮法線ベクトルの方向に、前記仮測定点から所定の距離だけ離れているところに前記測定子を位置させることで、前記設置済みタッチプローブを位置決めし、
前記測定子を前記仮法線ベクトルの方向であって前記キャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージに接近する方向に、前記キャリブレーションゲージ設置体に設置されているキャリブレーションゲージに対して相対的に移動して、前記測定子を前記仮測定点に当接させて前記キャリブレーションをする段階であることを特徴とする被測定物の測定方法。
In the measuring method of the to-be-measured object of Claim 4,
A calibration step of performing calibration using a calibration gauge before indexing the housing in the index positioning step;
The calibration gauge draws one virtual curve having a predetermined shape on a predetermined plane, and moves the virtual curve by a predetermined distance in a direction orthogonal to the predetermined plane. A two-dimensional curved surface that is a curved surface represented by the locus of is provided as a calibration curved surface,
The stylus main body of the touch probe has the probe located at the tip,
In the touch probe, the center axis of rotation of the spindle of the measuring device for the object to be measured and the center axis of the housing coincide with each other,
A predetermined one direction in the object to be measured is an X-axis direction, a predetermined one direction orthogonal to the X-axis direction is a Y-axis direction, and a predetermined one is orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction. When the direction is the Z-axis direction, the calibration gauge has the moving direction of the virtual curve on the calibration curved surface is the X-axis direction,
The calibration step includes
Determining a predetermined point to be measured in the object to be measured, and obtaining a component in a triaxial direction of an X axis direction, a Y axis direction, and a Z axis direction in a normal vector at the predetermined point to be measured;
A component in the Y-axis direction and a component in the Z-axis direction of the normal vector that are present in the calibration curved surface in the calibration gauge are the component in the Y-axis direction of the normal vector at the predetermined measurement point and the Z-axis. Determine a predetermined provisional measurement point equal to the direction component,
The spindle is rotated by an amount corresponding to the X-axis direction component of the normal vector at the predetermined measurement point, and the temporary vector is formed by the Y-axis component and the Z-axis component of the normal vector. In the direction of the normal vector, by positioning the probe at a predetermined distance from the temporary measurement point, the installed touch probe is positioned,
With respect to the calibration gauge installed in the calibration gauge installation body in the direction of the temporary normal vector and in the direction approaching the calibration gauge installed in the calibration gauge installation body The method of measuring an object to be measured is a stage in which the calibration is performed by moving the probe relative to the temporary measurement point.
ハウジングと、
前記ハウジングから突出しているスタイラス本体部と、
前記スタイラス本体部の先端に設けられている球状の測定子と、
を有し、前記スタイラス本体部が、前記ハウジングの中心軸と直交する方向からみたとき、半円状または1/4円状もしくは2/3円状の細長い棒状になっていることを特徴とするタッチプローブ。
A housing;
A stylus body projecting from the housing;
A spherical measuring element provided at the tip of the stylus body,
Has, that the stylus body portion, when viewed from a direction perpendicular to the center axis of the housing, semicircular Joma others that can properly be quadrant-shaped has an elongated rod-shaped with 2/3 £ shaped Touch probe characterized by.
請求項7に記載のタッチプローブにおいて、
前記スタイラス本体部は、先端に前記測定子が位置しており、
被測定物の測定装置のスピンドルの回転中心軸と前記ハウジングの中心軸とがお互いに一致していることを特徴とするタッチプローブ。
The touch probe according to claim 7,
The stylus body has the probe located at the tip,
Touch probe to the rotational center axis of the spindle of the measuring device of the object to be measured and the center axis of the housing and wherein the match each other.
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