JPH01248002A - 三次元測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、手動式水平多関節構造の三次元測定器に関
する。

（従来の技術） 従来、プローブを備えＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動自在な測
定器にあっては、直交座標型測定器が代表的であり、そ
の構造は、ワーク支持台上にブリッジタイプのコラムが
Ｘ＠力方向移動自在に設けられている。

このコラムにＹ軸方向に移動自在なサドルが設けられ、
サドルにはＺ軸方向（上下方向）に移動自在なプローブ
支持部材が装備され、このプローブ支持部材の下部にプ
ローブが装着されて構成しである。

（発明が解決しようとする課題） 従来の直交座標型測定器にあっては、ブリッジタイプの
ためワーク支持台上にワークを搬出入する際、コラムが
邪魔になり、且つ、機器の全体的大きさの割にはプツト
スペースが生じ、測定範囲が制限されるという欠点を持
っていた。

更に、機器重量も大きく、構造も複雑で各部位の平行、
鉛直等調整が厄介になるという問題点があった。

このため、操作性も低下し、且つ、高価なものとなり、
特に操作手段としてジョイスティック等を使用する場合
は非常に高価なものとなっていた。

そこで、この発明は、上述した問題点に鑑み創案された
ものであって、手動式水平多関節構造としてワーク設置
部前面を開放したので、ワークの取付け、搬出入が安易
で、且つ、機器の大きさにくらべて測定範囲が大きくと
れるよう構成した。

更に、構造を小型、簡素化し、組立性および測定精度の
向上と、バランス機構を設けたことにより、操作性の向
上が図れる三次元測定器の提供を目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明はその目的を達成するために提案されたものであ
って、次のような構成としている。

すなわち、この発明に係る三次元測定器は、ワーク支持
台上に立設した固定コラムに第１シャフトが支承され、
この第１シャフトに支持されて回動自在な第１アームと
、この第１アーム先端に第２シャフトが支承され、この
第２シャフトに支持されて回動自在な第２アームと、こ
の第２アーム先端にプローブを装着したプローブ支持部
材を上下動自在に装備し、前記第１シャフトおよび第２
シャフトに回転角測定機器を備え、前記プローブを装着
したプローブ支持部材に寸法測定機器を備え、かつ前記
第１アームにバランスウェイト機構を設けて構成したこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本発明を採用することにより、水平多関節構造のためプ
ローブ装着部を作業者が把持し、容易に操作することが
できる。更に、ワーク取付部は前面解放されているので
、ワーク取付、搬出入が自由で操作性の向上が図れ、機
器の大きさの割に測定範囲を広くとることができる。

（実施例） 以下、本実施例の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図および第２図に示す三次元測定器の全体図を参照
するに、三次元測定器１において、ベース３に設けたワ
ーク支持台５に立設した固定コラム７には、第１シャフ
ト９が支承され、この第１シャフト９に固着され水平に
回動自在となる第１アーム１１が設けである。上記第１
シャフト９には、回転角測定装置１３（例えばエンコー
ダ等）゛が装備されている。

第１アーム１１の先端には第２シＩＩフト１５が支承さ
れ、この第２シャフト１５に支持されて水平に回動自在
な第２アーム１７が設けられ、第１シャフト９と同様第
２シャフト１５にも回転角測定装置１３が装備されてい
る。

更に、第２アーム１７の先端には、プローブ支持部材１
９が２軸方向く第１図の上下方向）に移動自在に装着さ
れ、プローブ支持部材１９の下端には、プローブ２１を
把持したアダプタ２３が嵌着されている。前記プローブ
支持部材１９の上下動距離を測定する寸法測定機器２５
（例えばマグネスケール等）がプローブ支持部材１９に
装備しである。

各部材（第１アーム１１．７０一ブ支持部材１９）には
操作性を向上させるため、ｆｆ１ｆｉｌをバランスする
機構が設けられている。第１アーム１１には、第１アー
ム１１は勿論のこと第２アーム１７、プローブ支持部材
１９よりプローブ２１を含むすべてのｆｆ１ｆｆｉをバ
ランスさせるため、ウェイト２７を備えたバランスウェ
イト機構２９が設けである。

また、プローブ２１を嵌着したプローブ支持部材１９の
上下動を容易にするため、カウンタバランス機構３１が
第２アーム１７に設けである。さらに、図示を省略した
が水平、平行度、鉛直度を副面する機構が設けである。

上記の如く三次元測定器１は構成されていて、水平多関
節構造によりプローブ２１の動きは、第２図に示す点線
の範囲中を自在に移動できるので、第２図に示す二点鎖
線の測定範囲を生み出すことができる。

次に、三次元測定器１を構成する主要部に対して、図面
に基づき更に詳細に説明する。

第１シャフト９と第１アーム１１の枢支機構について、
第３図を参照するに、円筒状の固定コラム７（一部図示
省略）の外周より突設したブラケット３３ａ　、３３ｂ
に、ベアリング３５（本例はアンギュラベアリングを採
用）を介して第１シャフト９が回動自在に支承されてい
る。

一方、第１シャフト９には、第１アーム１１（一部図示
省略）の基部に設けられたブラケット３７ａ、３７ｂに
より第１アーム１１を固着してあり、前記第１シャフト
９の下端部（第３図にて下方）に回転角を検知する回転
角測定装置１３が装着しである。

なお、第１シャフト９に加わる荷重をバランスさせるた
め、固定側であるブラケット３３ｂよりボルト３９によ
り懸吊されたスプリングケース４１が設けられている。

このスプリングケース４１の、内部にスプリング４３が
設けられ、スプリング４３の弾撥力によりスプリング座
４５よりスラストベアリング４７を介して第１シャフト
９を押し上げ重量をバランスしている。

なお、プリロード用スプリング４９が第１シャフトの下
部の小径部に嵌合したカラとベアリング亭 ３５間に弾装され、ベアリング３５予圧を与え、第１シ
ャフト９の鉛直精度を保っている。

第２シャフト１５と第２アーム１７の枢支機構について
、第４図および第５図を参照するに、第１アーム１１（
一部図示省略）の先端上下に設けたマイクロアジャスト
機構５１を介して、ブラケット５３ａ　、５３ｂが設け
られている。このブラケット５３ａ　、５３ｂにベアリ
ング５５を介して第２シャフト１５が回動自在に支承さ
れている。

前記マイクロアジャスト機構５１は、すり割５７を有し
、ネジ部材５９によりこのすり割５７の間隔を微細に調
整することができ、第２シャフト１５の鉛直性および第
１シャフト９との平行度が調整できるよう構成されてい
る。アジャスト機構５１の配置は、上下たがいに直角方
向にそれぞれ配設しである。

一方、第２シャフト１５には、前記と同一機構のマイク
ロアジャスト機構５１がボルト６１にて固着し、このア
ジャスト機構５１を介して第２アーム１７（第４図にて
二点鎖線で示す）は装着されている。第２シャフト１５
の上端には回転角測定装置１３が設けられ、下端にはプ
リロード用スプリング６３が弾装され、ベアリング５５
にプリロードを与えるよう構成しである。

第２アーム１７の先端に設けたプローブ支持部材１９に
ついて、第６図乃至第８図を参照するに、第２アーム１
７の先端に断面四角なプローブ支持部材１９が、ボール
ガイド６５を介して上下に移動自在に装着されている。

このプローブ支持部材１９の下部にプローブ２１を保持
したアダプタ２３がＩ！ＩＷしてあり、このアダプタ２
３の締付けはクランプレバ−６７により行なわれる。

なお、手動操作を容易にするため、ベアリング６９がア
ダプタ２３とプローブ支持部材１９との間に設けてあり
、ベアリング６９の外輪を手で把持して機器の手動操作
が行なえるようになっている。

プローブ支持部材１９の重量をバランスするため、詳細
は後述するがカウンタバランス機構３１が設けである。

また、プローブ支持部材１９の上下移動距離測定のため
、寸法測定装置２５（例えばリニアスケール等）がプロ
ーブ支持部材１９に設けられ、スケール７１は第２アー
ム１７側に設けである。

バランスウェイト機構２９について、第９図乃至第１１
図を参照するに、ワーク支持台５上に立設した円筒状の
固定コラム７に、第１シャフト９が支承され、この第１
シャフトに回動自在に枢支された第１アーム１１の上面
にアーム７３が固着しである。このアーム７３の先端に
はウェイト２７が垂下し構成してあり、このウェイト２
７は多関節部材およびプローブ支持部材等全ての重量と
バランスするようになっている。なお、固定コラム７の
ベース７５には、複数箇所にレベル調整を可能とした調
節部材７７が設けてあり、第１２図および第１３図に詳
細を示す如く、２重のネジで構成されている。

この調節部材７７の構成は、固定コラム７のベース７５
に螺合する外側ネジ７９と、この外側ネジ７９の内径に
螺合する内側ネジ８１と、調整後ワーク支持台５に固定
するセットネジ８３とから構成されている。

外側ネジ７９には、締結を助長する未貫通のすり割８５
が複数箇所設けられ、調整完了後ベース７５側の割り溝
部８７にあるボルト８９（第１１図参照）により固く締
付けられる。前記内側ネジ８１の下端は球面状を成し、
受座９１に摺動接合し傾斜に追従できるようになってい
る。

カウンタバランス機構３１について、第６図乃至第８図
を参照するに、前述したプローブ支持部材１９の上下動
操作を容易にする目的で設けられている。

その構成は、第２アーム１７上に立設したブラケット９
３に固着した軸９５に回動自在に枢支した円板９７が設
けられ、この円板９７の外周上にチェーン９９等にてプ
ローブ支持部材１９を懸吊しである。

一方、前記円板９７と一体的に設けたカム板１０１は直
径が次第に小径となるように形成しである。このカム板
１０１よりチェーン１０３等にてスプリング１０５の片
端を係止した上部止め金１０７が垂下し、スプリング１
０５の他側に設けた下部止め金１０９はネジ棒１１１に
螺合しである。

このため、ネジ棒１１１の下端に設けたハンドル１１３
を廻すことにより、スプリング１０５の張力を変化させ
ることができる。なお、ビン１１５は止め金１０９の廻
り止めであり、第２フレーム１７に設けた案内溝１１７
内を上下移動する。

このような構成のため、プローブ２１およびアダプタ２
３を取替えた場合でも、重量変化に対応できるようにハ
ンドル１１３を回動させスプリング１０５の張力を変化
させることにより、簡単に重量バランスが可能となる。

なお、カム板１０１を設けた理由は、スプリング１０５
の張力変化に対応し負荷力を常に一定にするためである
。

以上より理解されるように、ワーク支持台５上に立設し
た固定コラム７には第１シャフト９が支承され、この第
１シャフト９に第１アーム１１が回動自在に枢支され、
第１アーム１１の先端に設けた第２シャフト１５に第２
アーム１７が回動自在に枢支されている。

このように多関節構造となり、第２アーム１７の先端に
はプローブ支持部材１９が上下移動自在となって、プロ
ーブ２１を三次元に操作させることができる。

この操作を容易となするためには、プローブ支持部材１
９にはカウンタバランス機構３１が１．また、全体稼動
機構をバランスするためバランスウェイト機構２９が設
けである。更に、測定精度を向上させるため、レベル調
整としてワーク支持台５のベース７５に複数個の調節部
材７７が設けである。また、第１アーム１１と第２シャ
フト１５と第２アーム１７との間にマイクロアジャスト
機構５１が設けてあり、鉛直度、平行度の調節が可能と
なっている。なお更に、各回転部（第１シャフト９．第
２シャフト１５）には予圧を付与するためのプリロード
用スプリング４９．６３が設けである。

このような構造のため、プローブ２１は正確に三次元動
作ができ、精度の良い測定が可能となり、機器操作も軽
くなる。

更に測定範囲は、前述の如く水平多関節構造により、プ
ローブ２１の動きは第２図に点線で示す範囲を自由に移
動でき、二点鎖線の測定範囲が得られ、ワーク取付け、
搬出入は、機器の前面が解放されているので、容易であ
り操作性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施例に限定されることなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることは勿
論である。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明から理解されるように、本発
明によれば、水平多関節構造としたことにより、ワーク
設定部前面を解放したのでワークの取付け、搬出入が容
易となり、且つ、機器全体の大きさの割には測定範囲を
大きくとれ、作業性の向上を図ることができる。

更に、機構の簡素化、小型化によりコストの低減と、バ
ランス機構を組込んだことにより操作性が向上できると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明に係る三次元測定器の一
実施例を示し、第１図は全体を示す側面図、第２図は平
面図である。 第３図乃至第５図は関節部を示し、第３図は第２図の■
−■線に沿った断面図、第４図は第２図のＩＶ−ｒＶ線
に沿った断面図、第５図は第４図のＶ矢視部の平面図で
ある。 第６図乃至第８図はプローブ支持部材とカウンタバラン
ス機構を示し、第６図は第２図の■矢視部の側面図、第
７図は第６図の■矢視部の平面図、第８図は第６図の■
−■線に沿った断面図である。 第９図乃至第１３図はバランスウェイト機構とレベル調
整部材を示し、第９図は側面図、第１０図は正面図、第
１１図は平面図、第１２図は第９図のｘ■−ｘ■線に沿
った断面図、第１３図は第９図のｘｍ−ｘｍ線に沿った
断面図である。 ５・・・ワーク支持台　　　　　７・・・固定コラム９
・・・第１シャフト　　　　　１１・・・第１アーム１
３・・・回転角測定装置　　　１５・・・第２シャフト
１７・・・第２アーム １９・・・プローブ支持部材 ２１・・・プローブ　　　　　　２５・・・寸法測定装
置２９・・・バランスウェイト機構 代理人　弁理士　　三　好　保　男 嘱１　図 第　２図 ４ｊ 第３図 ＠４図 第５図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ワーク支持台上に立設した固定コラムに第１シャフトが
   支承され、この第１シャフトに支持されて回動自在な第
   １アームと、この第１アーム先端に第２シャフトが支承
   され、この第２シャフトに支持されて回動自在な第２ア
   ームと、この第２アーム先端に、プローブを装着したプ
   ローブ支持部材を上下動自在に装備し、前記第１シャフ
   トおよび第２シャフトに回転用測定機器を備え、前記プ
   ローブを装着したプローブ支持部材に寸法測定機器を備
   え、かつ前記第１アームにバランスウェイト機構を設け
   て構成したことを特徴とする三次元測定器。