JPH02147808A - 三次元測定装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、自動車の車体パネルに代表されるような三次
元形状の被測定物の寸法を測定する三次元測定装置に関
する。

従来の技術 この種の三次元測定装置としては例えば特開昭６ｉ２４
２８１２号公報に開示されているものがある。この測定
装置は第５図に示すように、定盤８１の周囲に配置され
た治具置台８２の上に複数の基準ブロック８３を整列し
ておき、測定対象°となるワークＷａの形状に応じて各
基準ブロック８３の高さを高さ調整装置８４にて調整し
た上で、各基準ブロック８３を移載装置８５のアーム８
６で把持して定盤８１上の所定位置まで搬送してセット
する。そして、定盤８１上に置かれた基準ブロック８３
の上に測定対象となるワークＷａを位置決めし、測定ロ
ボット８７に持たせた測定用センサ８８を動かしてワー
クＷａの形状寸法を測定するものである。ここで、基準
ブロック８３は第６図に示すようにワーク受面となる支
持板８９を備えており、この支持板８９は軸部材９０を
回転操作することにより上下動する。

発明が解決しようとする課題 上記の構造においては、基準ブロック８３の高さを調整
するための高さ調整装置８４が治具置台８２側に設けら
れているため、測定対象となるワークＷａが変わるとそ
の都度全ての基準ブロック８３を一旦治具置台８２側に
戻して高さ調整を行わなければならず、例えば種類の異
なる複数のワークの連続測定を行う場合に作業効率が悪
く、測定に要する時間が長くなる。

本発明は以上のような問題点に鑑み、定盤上において前
記基準ブロックに相当する部材の高さ調整を行えるよう
にすることで作業効率の改善を図った測定装置を提供す
ることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、測定母機の定盤上に置かれた複数のフィクス
チャユニットを基準として被測定物を位置決めした上で
、測定母機のアーム先端に取り付けられたセンサヘッド
により被測定物の寸法を測定する装置において、前記フ
ィクスチャユニットは、被測定物を支持する支持部材と
、操作部材の回転操作により被測定物の形状に応じて前
記支持部材を上下動させて該支持部材の高さを調整する
高さ調整機構とを備えている一方、前記アームは、セン
サヘッドとは別に、前記高さ調整機構の操作部材を回転
操作するドライブユニットを備えていることを特徴とし
ている。

作用 この構造によると、測定母機自体がセンサヘッドとは別
にドライブユニットを備えているので、測定母機の自由
度を利用してドライブユニットを所定のフィクスチャユ
ニットまで移動させることにより、フィクスチャユニッ
トの支持部材の高さ調整が行われる。

実施例 第３図および第４図は本発明の一実施例を示す装置全体
の構成説明図であって、その中心となる門型の測定母機
１は、定盤２と、定盤２上をＸ方向に移動可能なコラム
３と、コラム３に対してＹ方向に移動可能なキャリア４
と、キャリア４に対して２方向に移動可能なアーム５と
を備えている。

コラム３は図示外のサーボモータとボールねじ９のはた
らきにより、また牛ヤリア４とアーム５はサーボモータ
７．８とボールねじ６，１０のはたらきにより各軸方向
に移動する。１１．１２はレールである。

定盤２上には被測定物であるワーク（この実施例では自
動車の車体パネルを例示している）Ｗを位置決めするた
めの高さの異なる複数のフィクスチャユニット１３．１
３・・・が設けられているほか、アーム５の一側面には
センサヘッド１４が取り付けられ、また反対側の面には
後述するようにフィクスチャユニット１３のゲージ２１
を昇降駆動させるためのドライブユニット１５が取り付
けられている。センサヘッド１４はαおよびβ方向に旋
回可能であって、またセンサヘッド１４およびドライブ
ユニット１５はいずれもアクチュエータ１６．１７のは
たらきによりＸ方向でのシフト動作が可能となっている
。つまり、センサヘッド゛１４とドライブユニット１５
は下降限位置で選択的に使用されるものであって、いず
れか一方、例えば第３図に示すようにセンサヘッド１４
が下降限位置にある時には他方のドライブユニット１５
は上昇限退避位置で待機している。そして、センサヘッ
ド１４による測定系だけについてみたとき、測定母機１
のＸ、Ｙ、Ｘ方向の直交３軸の自由度にα、βの旋回２
軸の自由度を加えて全体として５軸の自由度を有してい
る。

第１図はフィクスチャユニット１３の詳細を示す図で、
フィクスチャユニット１３は円筒状のハウジング１８の
上下面にアルミニウム製のベースプレート１９とヘッド
プレート２０とを装着したもので、その中央部にはワー
ク受面となる支持部材としての球状のゲージ２１を先端
にもつシャフト２２が配設されている。そして、シャフ
ト２２の上半部にはスプライン軸部２２ａが、また下半
部には後述するナツト部材２７とともにボールねじ２３
を構成するスクリューシャフト部２２ｂがそれぞれに形
成されており、スプライン軸部２２ａはヘッドプレート
２．０側のブツシュ２４とボ−ルスプライン結合されて
いる。これにより、シャフト２２はハウジング１８に対
しその回転運動が阻止されて昇降動作のみが可能となっ
ている。

ハウジング１８内にはシャフト２２と同芯状に電磁ブレ
ーキ２５と中空シャフト２６とが収容されており、中空
シャフト２６にはスクリューシャフト部２２ｂと螺合す
るナツト部材２７が一体に結合され、さらにナツト部材
２７にはドリブンギヤ２８が一体に結合されている。２
９は中空シャフト２６を回転可能に支持しているベアリ
ングである。またハウジング１８内にはシャフト２２と
平行な操作部材としての中空シャフト３０がベアリング
３１を介して回転可能に支持されている。

そして、ヘッドプレート２０から突出する中空シャフト
３０の上端には円錐状の噛み合い面３２ａを有するフェ
ースプレート３２が一体に取り付けられ、また中空シャ
フト３０の下端にはドリブンギヤ２８と噛み合うドライ
ブギヤ３３が取り付けられている。

つまり、中空シャフト３０を回転操作することでナツト
部材２７が回転し、それによって先端にゲージ２１をも
つシャフト２２が昇降動作する構成となっており、シャ
フト２２、ボールねじ２３、ギヤ２８．３３および中空
シャフト３０等によりゲージ２１の高さ調整機構３４が
構成されている。

ハウジング１８底部のベースプレート１９には、フィク
スチャユニット１３を定盤２上の所定位置に固定するた
めの吸着固定手段としての電磁石３５が設けられている
。この電磁石３５はフェライト製の巻心３６とフィル３
７、およびベースプレート１９から外部に露出する磁性
体３８とから構成されており、この電磁石３５には図示
外の給電ケーブルを介して励磁電流が給電される。つま
り、給電によって磁性体３８が定盤２をその磁力により
吸着することでフィクスチャユニット１３が堅固に固定
され、逆にフィクスチャユニット１３を定盤２上で移動
させる際には消磁電流を通電して上記の磁力を消磁させ
ることで電磁石３５による吸着力が解除されるようにな
っている。

また、ベースプレート１９には、フィクスチャユニット
１３を定盤２上で移動させる際に走行補助手段として機
能する空気軸受（静圧軸受）３９が設けられている。こ
の空気軸受３９は、ベースプレート１９の底面に形成さ
れたエアポケット部４０と、バイブ４１を介して圧縮空
気が導入される空気供給路４２と、この空気供給路４２
から分岐形成されてエアポケット部４０に開口する複数
の空気吹出口４３とから構成されており、エアポケット
部４０の圧力を高めることでフィクスチャユニット１３
を微少量だけ浮上させることができる。その結果として
、定盤２上でフィクスチャユニット１３を移動させる際
に軽い操作力で移動させることができるようになる。

ヘッドプレート２０には、後述するドライブユニット１
５との係合部となるビンブロック４４が設けられている
。このビンブロック４４はヘッドプレート２０の円周上
に複数個設けられており、各ビンブロック４４の中央部
には円錐状の噛み合い面４４ａが形成されている。

第２図は前記ドライブユニット１５の詳細を示す図で、
その本体となるベース４５にはエンコーダ４６付きのモ
ータ４７が取り付けられているほか、先端に一対のビン
４８を有するドライブシャフト４９がベアリング５０を
介して回転可能に支持されている。ドライブシャフト４
９の上端にはプーリ５１が取り付けられており、このプ
ーリ５１とモータ４７側のプーリ５２との間にタイミン
グベルト５３が巻き掛けられ、ドライブシャフト４９は
モータ４７によって回転駆動されるようになっている。

また、ベース４５には第１図のビンブロック４４と対向
するビン５４かビンホルダ５５に支持されている。

上記のビン４８および５４は第１図に示すようにそれぞ
れに圧縮コイルスプリング５６．５７を介して上下動可
能に弾性支持されており、これによってビン４８．５４
はビンブロック４４および中間シャフト３０側のフェー
スプレート３２と圧接・係合するようになっている。

次に上記のように構成された測定装置の作用について説
明する。

先ず図示しない測定装置の制御盤には、測定対象となる
ワークＷの種類に応じて、必要とされるフィクスチャユ
ニット１３の数と種類、定盤２上でのフィクスチャユニ
ット１３の位置、ゲージ２１の高さ、センサヘッド１４
を移動すべき軌跡等に関するデータ、さらにはワークＷ
が設計データ通りに仕上がっていると仮定したときの測
定基準データが予め入力されている。

測定に先立って測定対象となるワークＷの種別データを
制御盤に人力すると、そのワークＷの種別に応じた前記
の各種のデータが呼び出される。

そして、最初に第３図のアクチュエータ１６，１７のは
たらきにより第３図の状態からセンサヘッド１４が上昇
する一方でドライブユニット１５が下降して第２図の状
態となる。この時、定盤２上に置かれた各フィクスチャ
ユニット１３の位置は制御盤側で予め把握されているこ
とから、ドライブユニットＩ５は制御盤側からの指示に
基づいてアーム５ごと移動して、複数めフィクスチャユ
ニｙト１３を測定対象となるワークＷを位置決めすべき
位置まで順次移動させる。

より詳しくは第３図のほか第１図および第２図に示すよ
うに、定盤２上に置かれたフィクスチャユニット１３の
真上から該フィクスチャユニット１３との位相合わせが
施されたドライブユニット１５が下降すると、ピン５４
とピンブロック４４とが圧接・係合すると同時に、ピン
４８とフェースプレート３２とが相互に圧接・係合する
。

この時、各フィクスチャユニットＩ３は電磁石３５の残
留磁気による吸着力によって定盤２に吸着固定されてい
るので、先ず電磁石３５のコイル３７に対して所定時間
通電し、磁性体３８と定盤２との間に作用している磁力
を消磁させることで上記の磁気吸着力が解除される。

同時に、図示外の電磁弁が開き、バイブ４１を介して空
気軸受３９のエアポケット部４０に圧縮空気が導入され
る。その結果、エアポケット部４０内の圧力とフィクス
チャユニット１３の重量とがつり合うようになり、フィ
クスチャユニット１３が定盤２から微少量だけ浮上する
。

こののち、制御盤からの指令に基づいてドライブユニッ
ト１５が定盤２と平行な平面内で移動を開始すると、ピ
ン５４とピンブロック４４およびピン４８とフェースプ
レート３２との係合のためにフィクスチャユニット１３
がドライブユニット１５に引きずられるようにして所定
位置まで移動して位置決めされる。

この時、フイクスチャユニット１３は前述したように空
気軸受３９のはたらきにより定盤２から微少量だけ浮上
していることから、フイクスチャユニット１３はドライ
ブユニット１５の動きに追従して定盤２上を滑らかに移
動する。つまり、上記の空気軸受３９は、フィクスチャ
ユニット１３の移動に際して定盤２との間の摩擦力ひい
てはドライブユニット１５側に必要とされるフィクスチ
ャユニット１３の移動操作力を軽減する走行補助手段と
して機能する。

フィクスチャユニット１３が所定位置まで移動して位置
決めされると、空気軸受３９への圧縮空気の供給が断た
れてフィクスチャユニット１３が定盤２に密着する一方
、再び電磁石３５に励磁電流が通電されてフィクスチャ
ユニット１３は電磁石３５の磁気吸着力によって定盤２
に吸着固定される。

フィクスチャユニット１３が吸着固定されると、制御盤
からの指令に基づいてモータ４７が起動すると同時に第
１図の電磁ブレーキ２５のブレーキ力が解除される。こ
れにより、ドライブシャフト４９と中間シャフト３０等
を介してナツト部材２７が回転してゲージ２１と一体の
シャフト２２を昇降させて、測定対象となるワークＷの
形状に見合うようにゲージ２１の高さを調整する。

ゲージ２１の高さ調整が完了すると、モータ４７が停止
すると同時に再び電磁ブレーキ２５がはたらいてシャフ
ト２２を拘束し、さらにドライブユニット１５がアーム
５ごと上昇してフィクスチャユニット１３から離間し、
以降はフィクスチャユニット１３は電磁石３５の残留磁
気によって定盤２上に吸着固定された状態を維持する。

このような操作を複数回繰り返すことで、測定対象とな
るワークＷの位置決めに必要な全てのフィクスチャユニ
ット１３が所定位置に位置決め固定される。この場合、
複数のフィクスチャユニット１３のうちいずれか一つも
しくは二つのフィクスチャユニットとしては、第３図に
示すようにフィクスチャユニット１３とワークＷとの位
置決め精度を確保するためにゲージ２１の先端にロケー
トピン６０を有するものが使用される。

上記のように測定に必要な全てのフィクスチャユニｙ）
１３の位置決めが完了すると、これらの複数のフィクス
チャユニット１３の上に作業者の手によって測定対象と
なるワークＷがセットされる。つまり、セットされたワ
ークＷが自重によって撓むことがないように前述したフ
ィクスチャユニット１３の数や位置、さらにはゲージ２
１の高さ等が考慮されているのである。

続いて、制御盤に対して測定開始信号を入力すると、第
３図に示すようにアクチュエータ１６゜１７のはたらき
によりドライブユニット１５が上昇するのに対してセン
サヘッド１４が下降し、センサヘッド１４は指定された
経路に沿って移動してワークＷの形状寸法を測定する。

そして、制御盤側では測定データと測定基準データとを
比較し、例えば測定結果をグラフインクデイスプレィに
表示するとともにＸ−Ｙプロッタで作図する。

測定が終了するとセンサヘッド１４は測定母機１のアー
ム５ごと原点位置に復帰し、さらに測定が終了したワー
クＷを作業者が定盤２上から除去することで一連の作業
が完了する。

ここで、前記実施例では測定母機１を、実際の測定のほ
かに定盤２に、でフィクスチャユニット１３を移動させ
る手段として共用化しているが、フィクスチャユニット
１３を把持して定盤２上で移動させるためのハンドを測
定母機１とは別のロボット等のハンドリング装置に保持
させて測定母機から独立させてもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、測定母機のアームがセン
サヘッドのほかに、フィクスチャユニットの支持部材の
高さを調整するドライブユニットを備えているものであ
るから、フィクスチャユニソトを定盤−にに置いたまま
で高さ調整ができるようになるために作業効率がよく、
特に複数種類のワークを連続測定するような場合にその
測定に要する時間を大幅に短縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定装置の一実施例を示す図でフィク
スチャユニソトの断面図、第２図は同じくドライブユニ
ットの構成説明図、第３図はｔ記測定装置の全体の構成
説明図、第４図は上記測定装置の定盤の平面説明図、第
５図は従来の測定装置の一例を示す構成説明図、第６図
は第５図の測定装置で使用される基準ブロックの斜視図
である。 ｌ・・・測定母機、２・・・定盤、５・・・アーム、１
３・・・フィクスチャユニット、１４・・・センサヘッ
ド、１５・・・ドライブユニット、２１・・−支持部材
としてのゲージ、２３・・・ボールねじ、３０・・・操
作部材としての中空シャフト、３４・・・高さ調整機構
、４７・・・モータ、４９・・・ドライブシャフト、Ｗ
・・・被測定物としてのワーク。 第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定母機の定盤上に置かれた複数のフィクスチャ
   ユニットを基準として被測定物を位置決めした上で、測
   定母機のアーム先端に取り付けられたセンサヘッドによ
   り被測定物の寸法を測定する装置において、 前記フィクスチャユニットは、被測定物を支持する支持
   部材と、操作部材の回転操作により被測定物の形状に応
   じて前記支持部材を上下動させて該支持部材の高さを調
   整する高さ調整機構とを備えている一方、 前記アームは、センサヘッドとは別に、前記高さ調整機
   構の操作部材を回転操作するドライブユニットを備えて
   いることを特徴とする三次元測定装置。