JPH02271215A - 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形状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６２−２
４２８１１号公報および特開昭６２−２４２８１２号公
報に開示されているものがある。

この測定装置は第４図に示すように、定盤８１の周囲に
配置された治具置台８２の上に複数の位置決め治具８３
を整列しておき、測定対象となるパネル状のワークＷａ
の形状に応じて各位置決め冶具８３の高さを高さ調整装
置８４にて調整した上で、各位置決め治具８３を移載装
置８５のアーム８６で把持して定盤８１上の所定位置ま
で搬送して例えばマグネットチャック等により固定する
。

そして、定盤８１上に置かれた位置決め治具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、位置決め治
具８３は第５図に示すようにワーク受面となる支持板８
９とロケートピン９１とを備えており、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してその
高さ調整が可能となっている。

発明が解決しようとする課題 上記の構造においては、支持板８９とロケートピン９１
とによりワークＷａが位置決めされるものの、支持板８
９のワーク支持部が単なる水平面であるために、例えば
ワークＷａが傾斜面を有している場合にはそのワークＷ
ａを安定的に支持することが困難であり、傾斜面を支持
するための専用の位置決め治具が別に必要になる。その
結果、測定対象となるワークが多種類になるとそれに応
じて位置決め治具８３の数が増加し、位置決め治具８３
の管理が煩雑になる。

加えて、上記の構造によれば、支持板８９とロケートピ
ン９１とによりワークＷａが位置決めされるものの、ワ
ークＷａをクランプするものが全く存在しないためにワ
ークＷａの支持状態が不安定であり、例えば外部振動等
によりワークＷａの位置がずれると、これが直ちに４り
定精度に影響することになる。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、被測定物の形状を問わず被測
定物を安定的に支持できるようにした汎用性のある構造
を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、前述したように定盤上に置かれた複数のフィ
クスチャユニノ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形状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、高さ調整が可能なシャ
フトと、／ヤフトの先端に傾動変位可能に球面結合され
たゲージヘッドと、ゲージヘッドに取り付けられて被測
定物を支持する３つの球状のゲージと、前記ゲージヘッ
ドに取り付けられるとともに３つのゲージによって形成
される仮想支持平面と同一平面」二に位置する基準面を
有し、かつ基準面に対して被測定物を押圧クランプする
クランプ手段と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、３つのゲージが球状であるために、
ゲージヘッド全体の高さを調整するとともにゲージヘッ
ドを傾動変位させることによって、水平であると傾斜面
であるとを問わず被測定物の形状に応じて任意の仮想支
持平面をつくり出すことができる。その上、被測定物は
クランプ手段によって基準面に対し押し付けられてクラ
ンプされることになるので、どのような形状の被測定物
でも安定的に支持できるようになる。

実施例 第１図〜第３図は本発明の測定装置の一実施例を示す構
成説明図である。第３図において、ｌは測定装置の中心
となる測定母機、２は定盤で、測定母機ｌは定盤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Ｘ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、
またキャリア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パネル状のワーク（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イクスチャユニッ
ト１３．１３・・・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、センサヘ
ッド１４はαおよびβ方向に旋回可能であって、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１
ユ機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。

フィクスチャユニット１３は第１図および第２図にも示
すように、円筒状のハウジング１５の中央部にシャフト
１６を配置したもので、ハウジング１５の底面には図示
外のマグネットチャックが装着され、このマグネットチ
ャックのはたらきによりフィクスチャユニット１３が定
盤２上の所定位置に吸着固定される。

シャフトＩ６はそのスプライン軸部１６ａがハウジング
１５側のブツシュ１７とボールスプライン結合されてお
り、これによってシャフト１６は従来と同様に高さ調整
が可能となっている。

シャフト１６の上端にはゲージヘッド１８が取り付けら
れており、このゲージヘッド１８は、シャフト１６側の
球状部１９とゲージヘッド１８側の球状凹部２０との球
面結合によってシャフト１６に対し傾動変位可能な構成
となっている。球状部１９と球状凹部２０は球面軸受２
１を構成している。ゲージヘッド１８の上面には支持ロ
ッド２２を介して３つの球状のゲージ２３が取り付けら
れているほか、クランプ手段としてのトグル式のクラン
パー２４が設けられている。

クランパー２４は、各ゲージ２３の頂部を結んだ仮想支
持平面と同一平面上に位置する基準面２５を備えた本体
部２６と、本体部２６にビン２７にてヒンジ結合された
操作レバー２８、およびビン２９にて同様にヒンジ結合
されたクランプアーム３０と、操作レバー２８とクラン
プアーム３０とをヒンジビン３１．３２の位置で相互に
連結しているリンク３３とから構成される。そして、第
１図に示すように基準面２５に対してワークＷを押し付
けて本体部２６とクランプアーム３０とでクランプする
ようになっている。一方、第１図のクランプ状態から操
作レバー２８を矢印Ａ、力方向回動させると、それＡこ
伴ってクランプアーム３０が同方向に回動してワークＷ
をアンクランプすることになる。

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。

先ず第１図および第３図に示すように、測定対象となる
ワークＷの形状に応じて複数のフィクスチャユニッ）１
３を定盤２上の所定位置に位置決め固定する。さらに、
各ゲージヘッド１８の高さおよび傾きをワークＷの形状
に応じて調整した上で、それらのフィクスチャユニット
１３の上にワークＷをセットする。そして、各ゲージヘ
ッド】８の３つのゲージ２３の頂部が全てワークＷに均
等に接触しているかどうか確認し、均等に接触していな
ければゲージへノド１８の傾きを微調整した上で第１図
のようにクランパー２４の操作レバー２８を回動操作し
て本体部２６とクランプアーム３０とでワークＷを堅固
にクランプする。

ここで、各クランパー２４のクラン／アーム２８の長さ
に限界があるので、クランプアーム２８がとどかないワ
ークＷの中央部については、第３図に示すようにシャフ
ト１６の先端に球状のゲージ３４のみをもったフィクス
チャユニット３５を使用する。

このようにワークＷが各フィクスチャユニット１３によ
って位置決め・クランプされたのち、図示外の制御盤に
対して測定開始信号とともにワークＷの種別データを人
力すると、制御盤にはワークＷの種類に応じて必要とさ
れるセンサヘッド１４を移動すべき軌跡データ、および
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人力されていることから、
測定対象となるワークＷの種別に応じた前記データが呼
び出される。そして、センサヘッド１４が指定された経
路に沿って移動してワークＷの形状寸法を測定し、制御
盤側ではその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ィッ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。

測定が終わるとセンサヘッド１４は測定母機１のアーム
５ごと原点位置に復帰し、さらにクランパー２４による
ワークＷのクランプ力を解除した上で、ワークＷを定盤
２上から除去することで一連の作業が完了する。

発明の効果 以上のように本発明によれば、各フィクスチャユニット
の高さ調整可能なシャフトの先端に、３つの球状のゲー
ジとクランプ手段とを備えたゲージヘッドを傾動変位可
能に取り付けたものであるから、ゲージヘッドを傾動変
位させることによつて被測定物が傾斜部を有している場
合でもこの傾斜部を受けて安定的に支持することができ
、フィクスチャユニットの汎用化が図れる。その結果、
必要とするフィクスチャユニットの数が最少限で済み、
フィクスチャユニットの管理工数を大幅に削減できる。

また、上記のように被測定物を安定的に支持できるのに
加えてクランプ手段によって被測定物を堅固にクランプ
できるので、振動等による被測定物の位置ずれがなく、
測定精度ひいては測定データに基づいた評価結果の信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図で第３図のフィクス
チャユニットの要部拡大図、第２図は第１図の■−■線
に沿う断面図、第３図は同じく測定装置全体の構成説明
図、第４図は従来の測定装置の一例を示す構成説明図、
第５図は第４図の測定装置で使用される位置決め治具の
拡大斜視図である。 １・・・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、１６・・・シャフト、１８・・・ゲージヘッド、２
１・・・球面軸受、２３・・・ゲージ、２４・・・クラ
ンプ手段としてのクランパー、２５・・・基準面、２８
・・・操作レバー、Ｗ・・・被測定物としてのワーク。 Ｃ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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
   の形状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、 高さ調整が可能なシャフトと、 シャフトの先端に傾動変位可能に球面結合されたゲージ
   ヘッドと、 ゲージヘッドに取り付けられて被測定物を支持する３つ
   の球状のゲージと、 前記ゲージヘッドに取り付けられるとともに３つのゲー
   ジによって形成される仮想支持平面と同一平面上に位置
   する基準面を有し、かつ基準面に対して被測定物を押圧
   クランプするクランプ手段、とを備えていることを特徴
   とする三次元測定装置。