JPH0313521B2 - - Google Patents

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JPH0313521B2
JPH0313521B2 JP22405085A JP22405085A JPH0313521B2 JP H0313521 B2 JPH0313521 B2 JP H0313521B2 JP 22405085 A JP22405085 A JP 22405085A JP 22405085 A JP22405085 A JP 22405085A JP H0313521 B2 JPH0313521 B2 JP H0313521B2
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JP
Japan
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probe
measuring
axis
spindle
measurement
Prior art date
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Application number
JP22405085A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS6282310A (en
Inventor
Koji Hayashi
Susumu Yoshioka
Kenji Ono
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Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
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Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
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Publication of JPS6282310A publication Critical patent/JPS6282310A/en
Publication of JPH0313521B2 publication Critical patent/JPH0313521B2/ja
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三次元測定機に係り、特に測定対象
物の長さや孔径等の他、真円度等も測定可能な三
次元測定機に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a three-dimensional measuring machine, and more particularly to a three-dimensional measuring machine capable of measuring not only the length and hole diameter of an object to be measured, but also roundness, etc. .

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

載物台に載置された測定対象物と測定機本体の
Zスピンドルに支持されたプローブとを移動機構
によつて三次元的に相対移動させ、これにより測
定対象物の測定面とプローブの測定子との相対移
動量を検出してこの検出移動量をデータ処理装置
で所定処理し、測定対象物の形状或いは寸法等を
測定するようにした三次元測定機が知られてお
り、測定対象物の長さ寸法や孔径等を高精度かつ
高速に測定できることから普及しつつある。三次
元測定機の種類には、測定対象物の測定箇所毎に
プローブの測定子を接触等させて関与させるため
に前記移動機構を測定作業者が手作業で駆動させ
る手動型と、移動機構にモータ等の駆動源を設
け、これをプログラムに従つて制御しながら駆動
させる自動駆動型とがある。
A moving mechanism moves the object to be measured placed on the stage and the probe supported by the Z spindle of the measuring machine relative to each other in three dimensions, thereby measuring the measurement surface of the object and the probe. There are known three-dimensional measuring machines that measure the shape or dimensions of the object to be measured by detecting the amount of movement relative to the child and processing the detected amount of movement in a predetermined manner using a data processing device. It is becoming popular because it can measure the length and diameter of holes with high precision and high speed. There are two types of three-dimensional measuring machines: manual types, in which the moving mechanism is manually driven by the measuring worker in order to bring the measuring point of the probe into contact with each measuring point of the object to be measured, and two types. There is an automatic drive type in which a drive source such as a motor is provided and the drive is controlled and driven according to a program.

しかし、手動型、自動駆動型を問わず三次元測
定機は、プローブの測定子と測定対象物とを三次
元測機の構造上定まる直交三軸のX軸、Y軸、Z
軸の合成方向へ相対移動させるものであるため、
それぞれの測定箇所毎にその座標値を求め、例え
ば孔の内径を測定するときはこの孔の内周面の三
点に測定子を接触等させることにより各点の座標
値を求め、これらの座標値のデータを所定処理す
るようにしている。
However, regardless of whether it is a manual type or an automatically driven type, a three-dimensional measuring machine is capable of moving the measuring point of the probe and the object to be measured along the three orthogonal axes of the X-axis, Y-axis, and Z-axis determined by the structure of the three-dimensional measuring machine.
Since it is a relative movement in the composite direction of the axes,
Find the coordinate values for each measurement point. For example, when measuring the inner diameter of a hole, contact the measuring tip with three points on the inner circumferential surface of the hole to find the coordinate values of each point, and calculate these coordinates. The value data is processed in a predetermined manner.

このため従来の三次元測定機では、孔や軸の円
周方向に連続した測定データを必要とする真円
度、円筒度等の測定作業は長さ寸法や孔径の測定
作業と一連に行うことはできず、測定対象物を載
物台から一旦取り外した後、それぞれの専用測定
機械にセツトして真円度等を測定しなければなら
ない。従つて作業効率が極めて悪く、また測定作
業全体を通して測定条件わ同じにできないため測
定精度上の問題があつた。特に、三次元測定機が
自動駆動型の場合には、測定作業者による測定対
象物の載物台からの取り外し、載物台への取り付
けセツト作業を必要とするため、折角の自動駆動
型三次元測定機の有効性が失われることとなる。
For this reason, with conventional coordinate measuring machines, measurements of roundness, cylindricity, etc., which require continuous measurement data in the circumferential direction of holes and shafts, are performed in series with measurements of length and hole diameter. The object to be measured must be removed from the stage and then placed in a dedicated measuring machine to measure roundness, etc. Therefore, work efficiency was extremely low, and there were problems with measurement accuracy because the measurement conditions could not be kept the same throughout the measurement work. In particular, when the 3D measuring machine is an automatic drive type, the measurement worker must remove the object to be measured from the stage and attach it to the stage. The effectiveness of the original measuring device will be lost.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本考案は、従来の三次元測定機においてはプロ
ーブが測定機本体に相対位置変更不能に取り付け
られているために真円度等を測定できない原因が
あり、しかしこの反面、プローブを測定機本体に
固定状態とすることは測定作業上必要であること
に着目してなされたものである。
With the present invention, the probe is attached to the main body of the measuring machine so that its relative position cannot be changed, which makes it impossible to measure roundness, etc. The fixed state was made with the focus on the necessity for measurement work.

本発明の目的は、測定対象物の真円度、円筒度
等をも測定することが可能となり、従つて測定項
目が豊富になつて有用性が高まる三次元測定機を
提供するところにある。
An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring machine that can also measure the roundness, cylindricity, etc. of an object to be measured, and has a wide variety of measurement items, thereby increasing its usefulness.

〔問題点を解決するための手段および作用〕[Means and actions for solving problems]

このため本発明に係る三次元測定機は、載物台
に載置された測定対象物と測定機本体のZスピン
ドルに支持されたプローブとを移動機構により三
次元的に相対移動させ、測定対象物の測定面とプ
ローブの測定子との相対移動量を検出することに
より、この検出移動量をデータ処理装置で処理し
て測定対象物の形状等を測定する三次元測定機に
おいて、ZスピンドルをZ軸線を中心に回転させ
る回転駆動手段と、測定機本体にZ軸方向には移
動可能であるが回転不能に支持されたZ軸構造物
とZスピンドルとの回転方向角度を位置決めする
ための角度位置決め手段と、真円度等用プローブ
の測定子をプローブ径方向に直線移動させてその
姿勢を変更する姿勢変更手段と、測定対象物の丸
軸状部分に測定子を当接させたとき丸軸状部分の
測定面形状に応じて変化する測定子の変位量をア
ナログ信号に変換して出力する変位検出器と、前
記回転駆動手段により回転するZスピンドルに取
り付けられた真円度等用プローブの測定子と前記
丸軸状部分の測定面との回転方向位置関係を検出
する角度検出器と、を備えたものである。
For this reason, the three-dimensional measuring machine according to the present invention moves the measuring target placed on the stage and the probe supported by the Z spindle of the measuring machine body relative to each other in three dimensions by a moving mechanism. In a three-dimensional measuring machine that measures the shape of the object, etc. by detecting the amount of relative movement between the measurement surface of the object and the measuring point of the probe, this detected amount of movement is processed by a data processing device. An angle for positioning the rotational direction angle of the rotational drive means that rotates around the Z-axis, the Z-axis structure supported by the measuring instrument body so as to be movable in the Z-axis direction but not rotatable, and the Z-spindle. a positioning means, a posture changing means for changing the posture of the probe for roundness etc. by linearly moving it in the radial direction of the probe; a displacement detector that converts the amount of displacement of the measuring head that changes depending on the shape of the measurement surface of the shaft-shaped portion into an analog signal and outputs it; and a probe for roundness, etc. that is attached to the Z spindle rotated by the rotational drive means. and an angle detector for detecting the rotational direction positional relationship between the measuring element and the measuring surface of the round shaft-shaped portion.

測定子を丸軸状部分にその径方向から当接させ
つつ真円度等用プローブを回転させることによ
り、変位検出器と角度検出器の出力信号に基づき
真円度の測定が行われ、Z軸構造物の移動による
プローブのZ軸方向移動をも行えば円筒度の測定
が可能になる。測定子は真円度等用プローブの径
方向に前記姿勢変更手段で移動可能になつている
ため、径寸法が異なる丸軸状部分に対処できる。
By rotating the probe for roundness, etc. while bringing the measuring head into contact with the round shaft-shaped part from the radial direction, roundness is measured based on the output signals of the displacement detector and angle detector, and the Z Cylindricity can be measured by moving the probe in the Z-axis direction by moving the shaft structure. Since the measuring element is movable in the radial direction of the probe for roundness etc. by the attitude changing means, it is possible to deal with round shaft-like portions having different diameter dimensions.

例えばタツチ信号式プローブを使用して測定対
象物の形状等についての通常の測定作業を行う場
合には、前記角度位置決め手段により測定機本体
に設けられたZ軸構造物とZスピンドルに取り付
けられたプローブとの回転方向角度を位置決め
し、プローブを固定状態とする。真円度等用プロ
ーブで真円度等を測定する場合にはこの角度位置
決め手段を解除し、前記回転駆動手段により、Z
スピンドルとともに真円度等用プローブを回転さ
せる。
For example, when performing normal measurement work on the shape of an object to be measured using a touch signal type probe, the angle positioning means allows the Z-axis structure provided on the measuring machine body and the Z-axis structure attached to the Z spindle to be The rotation direction angle with the probe is determined and the probe is fixed. When measuring roundness, etc. with a roundness probe, this angle positioning means is released, and the Z
Rotate the roundness probe together with the spindle.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本実施例に係る三次元測定機の全体図
である。基台1の上部には左右のサイドカバー2
の間において載物台3がY軸方向へ移動自在に設
けられ、基台1の左右側面に固定された支柱4の
上部には横桁部材5が取り付けられ、この横桁部
材5にはスライダ6がX軸方向に移動自在に設け
られている。スライダ6と一体化されてるカバー
7の内部にはZ軸構造物8が垂直方向、すなわち
Z軸方向に昇降動自在に配置され、またZ軸構造
物8の内部にはZスピンドル9が組み込まれてお
り、Z軸構造物8の下端から突出したZスピンド
ル9の先端にプローブ10が装着される。以上の
基台1、載物台3、支柱4、横桁部材5、スライ
ダ6、カバー7等によつて測定機本体が構成さ
れ、この測定機本体にプローブ10がZスピンド
ル9、Z軸構造物8を介して取り付けられる。
FIG. 1 is an overall view of the coordinate measuring machine according to this embodiment. On the top of the base 1 are the left and right side covers 2.
A stage 3 is provided between the two to be movable in the Y-axis direction, and a crossbeam member 5 is attached to the upper part of a support 4 fixed to the left and right side surfaces of the base 1. 6 is provided movably in the X-axis direction. A Z-axis structure 8 is disposed inside a cover 7 that is integrated with the slider 6 so as to be movable vertically, that is, in the Z-axis direction, and a Z-spindle 9 is installed inside the Z-axis structure 8. A probe 10 is attached to the tip of a Z spindle 9 protruding from the lower end of the Z-axis structure 8. The base 1, the stage 3, the support 4, the crossbeam member 5, the slider 6, the cover 7, etc. constitute a measuring machine main body, and the probe 10 is connected to the Z spindle 9 and the Z axis structure in the measuring machine main body. It is attached via the object 8.

第2図はZ軸構造物8の駆動装置を示すカバー
7の断面図である。横桁部材5を囲むように四角
枠状に形成されたスライダ6はエアーベアリング
11によつて横桁部材5に対してX軸方向へ摺動
自在となつており、四角柱状のZ軸構造物8はス
ライダ6に結合されたブラケツト12のエアーベ
アリング13によりZ軸方向であるZ軸構造物8
の軸方向に移動可能になつているとともに、Z軸
線を中心に回転できないようになつている。スラ
イダ6にはモータ14が据え付けられ、このモー
タ14の駆動軸にはプーリ15、タイミングベル
ト16、プーリ17を介して垂直方向を軸方向と
するねじ軸18が連結され、ねじ軸18に螺合せ
しめられたナツト部材19にはカバー7に取り付
けられたガイドレール20を両側から挟む回転自
在なローラ21が設けられ、モータ14によりね
じ軸18が回転すると、ローラ21でナツト部材
19は回転が阻止されてねじ軸18の送り作用に
より上下動する。ナツト部材19にはZ軸構造物
8側へ延びる突出部材22が一体に設けられ、こ
の突出部材22はZ軸構造物8の上端に結合され
た連結部材23で上下から挟まれ、これによりナ
ツト部材19とZ軸構造物8との連結がなされ、
ナツト部材19が上下動するとZ軸構造物8はZ
軸方向へ移動する。
FIG. 2 is a sectional view of the cover 7 showing the drive device for the Z-axis structure 8. FIG. A slider 6 formed in the shape of a square frame to surround the crossbeam member 5 is slidable in the X-axis direction with respect to the crossbeam member 5 by an air bearing 11, and forms a square prism-shaped Z-axis structure. 8 is a Z-axis structure 8 in the Z-axis direction by an air bearing 13 of a bracket 12 coupled to the slider 6.
It is made to be movable in the axial direction, and cannot be rotated about the Z axis. A motor 14 is installed on the slider 6, and a screw shaft 18 whose axial direction is in the vertical direction is connected to the drive shaft of the motor 14 via a pulley 15, a timing belt 16, and a pulley 17, and is screwed into the screw shaft 18. The screwed nut member 19 is provided with rotatable rollers 21 that sandwich the guide rail 20 attached to the cover 7 from both sides, and when the screw shaft 18 is rotated by the motor 14, the nut member 19 is prevented from rotating by the rollers 21. and is moved up and down by the feeding action of the screw shaft 18. The nut member 19 is integrally provided with a protruding member 22 extending toward the Z-axis structure 8, and this protruding member 22 is sandwiched from above and below by a connecting member 23 coupled to the upper end of the Z-axis structure 8. The member 19 and the Z-axis structure 8 are connected,
When the nut member 19 moves up and down, the Z-axis structure 8
Move in the axial direction.

以上のモータ14、ねじ軸18、ナツト部材1
9等によりZ軸構造物8をZ軸方向へ移動させる
ための駆動装置24が構成される。Z軸構造物8
にはエアーバランスシリンダ25が組み付けられ
ており、このシリンダ25の内部に摺動自在に配
置されたピストン26のピストンロツド27は前
記スライダ6に固定されたブラケツト28の上端
に連結され、シリンダ25にはピストン26の上
部においてエアーが供給されているため、このエ
アーの圧力によりZ軸構造物8はその重量がバラ
ンス支持されながら上下動する。
The above motor 14, screw shaft 18, and nut member 1
9 and the like constitute a drive device 24 for moving the Z-axis structure 8 in the Z-axis direction. Z-axis structure 8
An air balance cylinder 25 is assembled into the cylinder 25, and a piston rod 27 of a piston 26 slidably disposed inside the cylinder 25 is connected to the upper end of a bracket 28 fixed to the slider 6. Since air is supplied to the upper part of the piston 26, the pressure of this air causes the Z-axis structure 8 to move up and down while its weight is balanced and supported.

前記基台1に対する載物台3のY軸方向の移
動、および前記横桁部材5に対するスライダ6の
X軸方向の移動はZ軸構造物8の駆動装置24と
同様にモータやねじ軸等によつて構成されたそれ
ぞれの駆動装置により行われ、これらのX軸、Y
軸、Z軸についてのそれぞれの駆動装置は予め設
定されたプログラムに従いコンピユータで駆動制
御され、載物台3に固定セツトされた測定対象物
29に対してプローブ10を測定手順に従つて三
次元的に相対移動させる。
The movement of the stage 3 in the Y-axis direction with respect to the base 1 and the movement of the slider 6 in the X-axis direction with respect to the crossbeam member 5 are carried out by a motor, screw shaft, etc., similar to the drive device 24 of the Z-axis structure 8. These X-axis, Y-axis
The driving devices for the axis and Z-axis are controlled by a computer according to a preset program, and the probe 10 is moved three-dimensionally to the object 29 fixedly set on the stage 3 according to the measurement procedure. Move relative to.

載物台3が基台1に対して移動するとプローブ
10と測定対象物29とにY軸方向への相対移動
が生じ、またスライダ6が横桁部材5に対して移
動するとプローブ10は測定対象物29に対して
X軸方向へ移動し、さらにZ軸構造物8がスライ
ダ6に対して移動するとプローブ10と測定対象
物29とにZ軸方向への移動が生ずる。前記X
軸、Y軸、Z軸についてのそれぞれの駆動装置お
よび載物台3、横桁部材5等によりプローブ10
と測定対象物29とを三次元的に相対移動させる
移動機構が構成され、それぞれの駆動装置はプロ
グラムに基づいてコンピユータで制御されるため
本実施例に係る三次元測定機は自動駆動型になつ
ている。プローブ10の測定対象物29に対する
Y軸方向相対移動量は基台1と載物台3との間に
設けられたY軸移動量検出器30(第5図参照)
により検出され、またプローブ10の測定対象物
29に対するX軸方向、Z軸方向の各相対移動量
は横桁部材5とスライダ6との間に設けられたX
軸移動量検出器31、スライダ6とZ軸構造物8
との間に設けられたZ軸移動量検出器32で検出
される。
When the stage 3 moves relative to the base 1, a relative movement occurs between the probe 10 and the object to be measured 29 in the Y-axis direction, and when the slider 6 moves relative to the crossbeam member 5, the probe 10 moves toward the object to be measured. When the object 29 moves in the X-axis direction and the Z-axis structure 8 further moves relative to the slider 6, the probe 10 and the measurement target 29 move in the Z-axis direction. Said X
The probe 10 is operated by the respective drive devices for the axis, Y axis, and Z axis, the stage 3, the crossbeam member 5, etc.
A moving mechanism is configured to relatively move the object 29 and the measurement object 29 in three dimensions, and each drive device is controlled by a computer based on a program, so the three-dimensional measuring machine according to this embodiment is an automatic drive type. ing. The amount of relative movement in the Y-axis direction of the probe 10 with respect to the object to be measured 29 is determined by a Y-axis movement amount detector 30 provided between the base 1 and the workpiece 3 (see FIG. 5).
The amount of relative movement of the probe 10 with respect to the object to be measured 29 in the X-axis direction and the Z-axis direction is detected by the
Axis movement amount detector 31, slider 6 and Z-axis structure 8
It is detected by a Z-axis movement amount detector 32 provided between the

第1図に示すように載物台3の後端部にはプロ
ーブストツカ33が設置され、このプローブスト
ツカ33には測定対象物29の測定面の形状等に
合わせて前記Zスピンドル9に順次交換されて装
着される複数のプローブ10が収納される。プロ
ーブ10には測定子34が測定対象物29の測定
面に接触するとタツチ信号を出力するタツチ信号
式プローブ35と、測定対象物29に形成された
孔36Aや円柱部36B等の丸軸状部分36の真
円度、円筒度等を測定するための真円度等用プロ
ーブ37とがある。タツチ信号式プローブ35に
は測定子34の長さが異なるものや、測定子34
をプローブ本体の軸線に対して屈曲回動できてそ
の屈曲姿勢に測定子34を保持できるもの等があ
り、第1図ではZスピンドル9に測定子34がこ
の屈曲回動式になつているタツチ信号式プローブ
35が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a probe stocker 33 is installed at the rear end of the workpiece table 3, and this probe stocker 33 has a probe stocker 33 that is attached to the Z spindle 9 according to the shape of the measurement surface of the object 29. A plurality of probes 10 are stored which are replaced and installed in sequence. The probe 10 includes a touch signal type probe 35 that outputs a touch signal when the measuring tip 34 comes into contact with the measurement surface of the measurement object 29, and a round shaft-shaped portion such as a hole 36A and a cylindrical portion 36B formed in the measurement object 29. There is a roundness probe 37 for measuring roundness, cylindricity, etc. of 36. The touch signal type probe 35 includes probes with different lengths of the probe 34,
There are probes that can be bent and rotated with respect to the axis of the probe body, and the probe 34 can be held in that bent position. A signal probe 35 is attached.

第4図の通りプローブストツカ33は載物台3
の上面に取り付けられた底部33Aと、底部33
Aから立設された脚部33Bと、脚部33Bの上
端に水平に固定された頂部33Cとからなり、側
面コ字型になつている。頂部33Cには前方に開
口する平面U字状の溝34が形成され、この溝3
4は複数あり、それぞれのプローブ10は所定の
溝34に挿入係合されてプローブストツカ33の
対応位置付けられた場所に収納される。前記真円
度等用プローブ37はプローブ本体39と、姿勢
変更手段40を構成する姿勢変更機構41と、検
出ユニツト42とを備えて構成されている。
As shown in Fig. 4, the probe stocker 33 is
The bottom part 33A attached to the top surface of the bottom part 33
It is made up of a leg 33B that stands up from A and a top 33C that is horizontally fixed to the upper end of the leg 33B, and has a U-shape on the side. A planar U-shaped groove 34 that opens forward is formed in the top portion 33C.
There are a plurality of probes 4, and each probe 10 is inserted and engaged in a predetermined groove 34 and stored in a corresponding position of the probe stocker 33. The roundness probe 37 includes a probe body 39, an attitude changing mechanism 41 constituting an attitude changing means 40, and a detection unit 42.

プローブ本体39は上端にプルスタツド43を
有し、このプルスタツト43の下部にテーパ突部
44およびフランジ部45が一体に設けられてい
る。このプローブ本体39の構成は前記タツチ信
号式プローブ35についても同じである。プロー
ブ本体39の下部には支持部材46の両端部の軸
受47で回転自在に支持されたねじ軸48が設け
られ、ボールねじであつて軸方向を水平方向とす
るこのねじ軸48にはナツト部材49が螺合せし
められ、ナツト部材49は支持部材46の下面に
摺動自在に接触して回転が阻止されている保持部
材50の内部に保持されており、ねじ軸48が回
転すると保持部材50はねじ軸48の送り作用で
水平移動する。これらのねじ軸48、ナツト部材
49等により前記姿勢変更機構41が構成され
る。
The probe body 39 has a pull stud 43 at its upper end, and a tapered protrusion 44 and a flange 45 are integrally provided at the lower part of the pull stud 43. The structure of the probe body 39 is the same as that of the touch signal type probe 35. A screw shaft 48 is provided at the bottom of the probe body 39 and is rotatably supported by bearings 47 at both ends of a support member 46. This screw shaft 48, which is a ball screw and whose axial direction is horizontal, is fitted with a nut member. 49 are screwed together, and the nut member 49 is held inside a holding member 50 that slidably contacts the lower surface of the support member 46 and is prevented from rotating. When the screw shaft 48 rotates, the nut member 50 is moved horizontally by the feeding action of the screw shaft 48. These screw shafts 48, nut members 49, etc. constitute the attitude changing mechanism 41.

保持部材50の下面に前記検出ユニツト42が
取り付けられ、この検出ユニツト42は変位検出
器51と、変位検出器51から下方へ延びる測定
子52とからなる。測定子52はねじ軸48の回
転により保持部材50が水平移動するとプローブ
37の径方向へ直線的に強制移動せしめられ、こ
の結果測定子52の姿勢が変更される。測定子5
2の上端は変位検出器51に揺動自在に連結さ
れ、従つて測定子52はZ軸方向に対して傾動可
能であるためZ軸線と直交する方向すなわち水平
方向へ変位可能になつている。変位検出器51は
測定子52のこの水平方向への変位量を検出する
差動トランス等によつて構成され、測定子52の
変位量に応じた電気アナログ信号を出力するよう
になつている。
The detection unit 42 is attached to the lower surface of the holding member 50, and the detection unit 42 includes a displacement detector 51 and a probe 52 extending downward from the displacement detector 51. When the holding member 50 is horizontally moved by the rotation of the screw shaft 48, the measuring stylus 52 is forcibly moved linearly in the radial direction of the probe 37, and as a result, the attitude of the measuring stylus 52 is changed. Measuring head 5
The upper end of the probe 2 is swingably connected to a displacement detector 51, and the probe 52 is tiltable in the Z-axis direction, so that it can be displaced in a direction perpendicular to the Z-axis, that is, in a horizontal direction. The displacement detector 51 is constituted by a differential transformer or the like that detects the amount of displacement of the measuring stylus 52 in the horizontal direction, and outputs an electrical analog signal corresponding to the amount of displacement of the measuring stylus 52.

前記ねじ軸48の一方の端部は軸受47から突
出し、この突出端部に第1クラツチ部材53が取
り付けられている。真円度等用プローブ37がプ
ローブストツカ33に載置収納されたとき、この
第1クラツチ部材53はプローブストツカ33の
脚部33Bに形成された孔54を貫通し、プロー
ブストツカ33の後側に突出する。プローブスト
ツカ33にはブラケツト55を介してモータ56
が取り付けられ、プローブストツカ33の後側に
配置されたモータ56の出力軸には第2クラツチ
部材57が設けられている。第1および第2クラ
ツチ部材53,57により電磁クラツチ58が構
成され、この電磁クラツチ58が接続されてモー
タ56が回転すると送りねじ軸48が回転する。
One end of the screw shaft 48 projects from the bearing 47, and a first clutch member 53 is attached to this projecting end. When the roundness probe 37 is placed and housed in the probe stocker 33, the first clutch member 53 passes through the hole 54 formed in the leg 33B of the probe stocker 33, and protrudes to the rear. A motor 56 is connected to the probe stocker 33 via a bracket 55.
A second clutch member 57 is provided on the output shaft of a motor 56 which is attached to the probe stocker 33 and is disposed on the rear side of the probe stocker 33. The first and second clutch members 53 and 57 constitute an electromagnetic clutch 58, and when the electromagnetic clutch 58 is connected and the motor 56 rotates, the feed screw shaft 48 rotates.

このようにモータ56はねじ軸48を回転させ
て前記姿勢変更機構41を駆動させる駆動装置を
構成し、姿勢変更機構41とモータ56とにより
測定子52の位置をプローブ37の径方向に直線
的に移動させる姿勢変更手段40が構成される。
In this way, the motor 56 constitutes a driving device that rotates the screw shaft 48 to drive the attitude changing mechanism 41, and the attitude changing mechanism 41 and the motor 56 adjust the position of the measuring head 52 linearly in the radial direction of the probe 37. An attitude changing means 40 is configured to move the object.

第3図は前記Z軸構造物8の内部構造を示す。
中空のZ軸構造物8の内部にはモータ59が下向
きに配置され、このモータ59の出力軸に取り付
けられた小径ギヤ60は中間軸61の上端に取り
付けられた減速用の大径ギヤ62に噛合し、中間
軸61の下端には前記Zスピンドル9が結合一体
化され、Zスピンドル9は軸受63によりZ軸線
を中心に回転自在になつている。Z軸構造物8の
下端から露出したZスピンドル9の先端にはピン
64が設けられ、このピン64がプローブ10の
フランジ部45に形成された孔に係合することに
よりプローブ10はZスピンドル9に円周方向に
位置決めされて支持される。前記モータ59、小
径ギヤ60、大径ギヤ62、連結軸61等により
Zスピンドル9およびプローブ10を回転させる
ための回転駆動手段65が構成される。
FIG. 3 shows the internal structure of the Z-axis structure 8.
A motor 59 is disposed facing downward inside the hollow Z-axis structure 8, and a small-diameter gear 60 attached to the output shaft of this motor 59 is connected to a large-diameter gear 62 for deceleration attached to the upper end of an intermediate shaft 61. The Z spindle 9 is integrally connected to the lower end of the intermediate shaft 61, and the Z spindle 9 is rotatable about the Z axis by a bearing 63. A pin 64 is provided at the tip of the Z spindle 9 exposed from the lower end of the Z-axis structure 8, and when this pin 64 engages with a hole formed in the flange portion 45 of the probe 10, the probe 10 is attached to the Z spindle 9. is circumferentially positioned and supported. The motor 59, the small diameter gear 60, the large diameter gear 62, the connecting shaft 61, etc. constitute a rotation driving means 65 for rotating the Z spindle 9 and the probe 10.

連結軸61にはカービツクカツプリング66の
一方の噛合部材である第1ギヤ67が取り付けら
れ、他方の噛合部材である第2ギヤ68は第1ギ
ヤ67と上下に対向する。第2ギヤ68はシリン
ダ69の上下動自在なピストン70のピストンロ
ツド71と一体化され、ピストン70はばね72
で常時下方へ付勢されているため第1および第2
ギヤ67,68は噛合する。第2ギヤ68にはZ
軸構造物8に結合されているダイヤフラム73が
取り付けられ、ダイヤフラム73は上下に変位可
能であるため第2ギヤ68は上下動できるが、第
2ギヤ68の回転はダイヤフラム73で阻止され
るようになつている。第1および第2ギヤ67,
68には円周方向に多数の歯が形成されているた
め、第1および第2ギヤ67,68が噛合すると
Zスピンドル9、プローブ10の回転が不可能に
なつてこれらのZスピンドル9、プローブ10の
回転方向角度位置決めがなされるとともに、この
角度位置決めは回転方向の任意な位置で行えるよ
うになつている。これらの第1および第2ギヤ6
7,68、シリンダ69等によりZ軸構造物8に
対するZスピンドル9、プローブ10のZ軸線を
中心とする回転方向相対位置を所定角度位置に固
定化するための角度位置決め手段74が構成され
る。
A first gear 67, which is one of the meshing members of the carbik coupling 66, is attached to the connection shaft 61, and a second gear 68, which is the other meshing member, vertically faces the first gear 67. The second gear 68 is integrated with a piston rod 71 of a piston 70 that is movable up and down in a cylinder 69, and the piston 70 is supported by a spring 72.
The first and second
Gears 67 and 68 mesh. 2nd gear 68 has Z
A diaphragm 73 coupled to the shaft structure 8 is attached, and since the diaphragm 73 is movable up and down, the second gear 68 can move up and down, but the rotation of the second gear 68 is prevented by the diaphragm 73. It's summery. first and second gears 67,
68 has a large number of teeth formed in the circumferential direction, so when the first and second gears 67 and 68 are engaged, rotation of the Z spindle 9 and probe 10 becomes impossible, and these Z spindle 9 and probe 10 rotational direction angular positioning is performed, and this angular positioning can be performed at any position in the rotational direction. These first and second gears 6
7, 68, cylinder 69, etc., constitute an angular positioning means 74 for fixing the rotational direction relative positions of the Z spindle 9 and probe 10 with respect to the Z axis structure 8 around the Z axis at a predetermined angular position.

連結軸61にはロータリデイスク75が取り付
けられ、Z軸構造物8の内面にはこのロータリデ
イスク75とともにロータリエンコーダ77を構
成する検出器76が取り付けられ、ロータリエン
コーダ77は連結軸61において前記回転駆動手
段65と連結されてこの回転駆動手段65の駆動
によるZスピンドル9、プローブ10の回転角度
を検出する角度検出器78になつている。角度検
出器78はロータリエンコーダ77の他に例えば
パルスジエネレータでもよい。
A rotary disk 75 is attached to the connecting shaft 61 , and a detector 76 that constitutes a rotary encoder 77 together with the rotary disk 75 is attached to the inner surface of the Z-axis structure 8 . The angle detector 78 is connected to the rotation drive means 65 and detects the rotation angle of the Z spindle 9 and the probe 10 driven by the rotation drive means 65. In addition to the rotary encoder 77, the angle detector 78 may be a pulse generator, for example.

Z軸構造物8の内部にはシリンダ79が組み込
まれ、このシリンダ79のピストン80のピスト
ンロツド81は下方へ延びて中空の連結軸61の
内部に挿入される。ピストンロツド81の下端は
中空のZスピンドル9の内部に挿入されている駆
動棒82の上端とボール83を介して接続され、
駆動棒82はばね84で常時上方へ付勢されてい
る。このためピストンロツド81と駆動棒82は
軸方向へ一体に移動するが、駆動棒82はピスト
ンロツド81に対して自由回転できるようになつ
ている。駆動棒82の下端にはZスピンドル9の
内部中央部に形成された小径孔85に上下摺動自
在に配置されたボールホルダ86が設けられ、こ
のボールホルダ86には窓孔87に嵌入されて複
数のボール88が径方向に移動自在に配置されて
いる。Zスピンドル9の内部には小径孔85と連
続する大径孔89が形成され、さらに大径孔89
を連続してZスピンドル9の下面に開口するテー
パ孔90が形成されている。
A cylinder 79 is installed inside the Z-axis structure 8, and a piston rod 81 of a piston 80 of this cylinder 79 extends downward and is inserted into the inside of the hollow connecting shaft 61. The lower end of the piston rod 81 is connected to the upper end of a drive rod 82 inserted into the hollow Z spindle 9 via a ball 83.
The drive rod 82 is constantly urged upward by a spring 84. Therefore, the piston rod 81 and the drive rod 82 move together in the axial direction, but the drive rod 82 can freely rotate relative to the piston rod 81. A ball holder 86 is provided at the lower end of the drive rod 82 and is vertically slidably disposed in a small diameter hole 85 formed in the center of the Z spindle 9. A plurality of balls 88 are arranged to be movable in the radial direction. A large diameter hole 89 is formed inside the Z spindle 9 and is continuous with the small diameter hole 85.
A tapered hole 90 is formed continuously in the lower surface of the Z spindle 9.

シリンダ79にエラーを供給してピストンロツ
ド81、駆動棒82をばね84に抗して押し下
げ、ボールホルダ86をボール88と大径孔89
とが一致する位置まで下降せしめ、この状態でプ
ローブ10の前記プルスタツド43をボールホル
ダ86の内部に挿入させると、ボール88は外径
方向へ押し拡げられてボールホルダ86の内部へ
のプルスタツド43の挿入が可能となり、次いで
シリンダ79からエアーを排出してばね84の付
勢力で駆動棒82、ピストンロツド81を上昇さ
せると、ボール88は大径孔89から小径孔85
に移行するため内径方向へ移動せしめられ、この
結果プルスタツド43の小径軸部にボール88が
係合してボールホルダ86とともにプローブ10
が引き上げられ、プローブ10はテーパ孔90へ
のテーパ突部44の嵌入によつて位置決めされつ
つZスピンドル9に装着される。シリンダ79に
再びエアーを供給してボールホルダ86を押し下
げることによりボール88と大径孔89とを一致
せしめると、プルスタツド43のテーパ作用とプ
ローブ10の重量とによりボール88は外径方向
へ移動さしめられるため、プローブ10はZスピ
ンドル9から離脱する。
An error is supplied to the cylinder 79 to push down the piston rod 81 and the drive rod 82 against the spring 84, and the ball holder 86 is moved between the ball 88 and the large diameter hole 89.
When the pull stud 43 of the probe 10 is inserted into the inside of the ball holder 86 in this state, the balls 88 are pushed outward in the radial direction and the pull stud 43 is inserted into the inside of the ball holder 86. When insertion becomes possible and the air is then discharged from the cylinder 79 and the drive rod 82 and piston rod 81 are raised by the biasing force of the spring 84, the ball 88 moves from the large diameter hole 89 to the small diameter hole 85.
As a result, the ball 88 engages with the small diameter shaft of the pull stud 43 and the probe 10 is moved together with the ball holder 86.
is pulled up, and the probe 10 is mounted on the Z spindle 9 while being positioned by fitting the tapered protrusion 44 into the tapered hole 90. When air is again supplied to the cylinder 79 and the ball holder 86 is pushed down to align the ball 88 with the large diameter hole 89, the ball 88 is moved radially outward due to the taper action of the pull stud 43 and the weight of the probe 10. The probe 10 is detached from the Z spindle 9.

以上のシリンダ79、ピストンロツド81、駆
動棒82、ボールホルダ86等によりプローブ1
をZスピンドル9に取り付け、取り外すためのプ
ローブ着脱機構91が構成される。
The probe 1 is assembled by the cylinder 79, piston rod 81, drive rod 82, ball holder 86, etc.
A probe attachment/detachment mechanism 91 is configured to attach and detach the probe to the Z spindle 9.

次に作用について述べる。 Next, we will discuss the effect.

測定作業は第1図で示すように孔36A、円柱
部36B等のように内径または外径の真円度、円
筒度等の測定が必要な測定対象物29について行
われる。最初の測定作業が第1図に示すようにプ
ローブ本体に対して測定子34の姿勢が屈曲して
いるタツチ信号式プローブ35を用いて行われる
ものである場合には、測定子34の向きを測定対
象物9の測定面の傾き方向等に合致したものにす
る。すなわち、第3図で示されや角度位置決め手
段74のシリンダ69にエアーを供給し、ばね7
2に抗して第2ギヤ68を上昇させることにより
第1ギヤ67との噛合を解除させ、Zスピンドル
9を自由回転可能状態とした後、回転駆動手段6
5のモータ59を回転させることにより小径ギヤ
60、大径ギヤ62、連結軸61を介してZスピ
ンドル9およびタツチ信号式プローブ35をZ軸
線を中心に回動させる。タツチ信号式プローブ3
5の測定子34の向きが所定の向きになつたとき
モータ59の回転を停止させ、次いでシリンダ6
9からエアーを排出してばね72のばね力で第2
ギヤ68を第1ギヤ67に噛合させ、これにより
角度位置決め手段74の作用によりZスピンドル
9およびタツチ信号式プローブ35をその回転角
度位置で位置決め、固定状態とし、測定子34の
向きを一定とする。モータ59の回転量は前記移
動機構を駆動制御するコンピユータで制御され
る。
As shown in FIG. 1, the measurement work is performed on a measurement object 29, such as a hole 36A, a cylindrical portion 36B, etc., whose inner diameter or outer diameter needs to be measured for roundness, cylindricity, etc. When the first measurement operation is performed using a touch signal type probe 35 in which the position of the measuring point 34 is bent with respect to the probe body as shown in FIG. It should match the inclination direction of the measurement surface of the measurement object 9. That is, air is supplied to the cylinder 69 of the angle positioning means 74 shown in FIG.
2, the second gear 68 is disengaged from the first gear 67, and the Z spindle 9 is made freely rotatable.
By rotating the motor 59 of No. 5, the Z spindle 9 and the touch signal type probe 35 are rotated about the Z axis via the small diameter gear 60, the large diameter gear 62, and the connecting shaft 61. Touch signal probe 3
When the direction of the probe 34 of No. 5 reaches a predetermined direction, the rotation of the motor 59 is stopped, and then the rotation of the cylinder 6 is stopped.
Air is discharged from 9 and the second
The gear 68 is meshed with the first gear 67, thereby positioning the Z spindle 9 and the touch signal type probe 35 at their rotational angular positions by the action of the angle positioning means 74, keeping them in a fixed state, and keeping the direction of the probe 34 constant. . The amount of rotation of the motor 59 is controlled by a computer that drives and controls the moving mechanism.

次いでX軸、Y軸、Z軸のそれぞれについての
前記駆動装置がプログラムに基づきコンピユータ
で制御されながら駆動され、タツチ信号式プロー
ブ35と測定対象物29とは三次元的に相対移動
する。この相対移動はプログラムによる測定手順
に従つて各測定ステツプ毎に行われ、必要な場合
にはこの測定ステツプ毎に測定子34の向きが前
述と同じ方法で変更される。
Next, the drive devices for each of the X, Y, and Z axes are driven while being controlled by a computer based on a program, and the touch signal type probe 35 and the object to be measured 29 move relative to each other in three dimensions. This relative movement is performed for each measurement step according to the programmed measurement procedure, and if necessary, the orientation of the probe 34 is changed for each measurement step in the same manner as described above.

タツチ信号式プローブ35と測定対象物29と
のX軸、Y軸、Z軸についての相対移動量は第5
図の検出器30,31,32で検出され、これら
の検出器30,31,32からの出力は検出回路
92,93,94において波形整形、分割等され
て相対移動量に応じた数のパルスが発生し、この
パルス数はカウンタ95,96,97で計数さ
れ、計数値信号はデータ処理装置98に入力され
る。タツチ信号式プローブ35は各測定ステツプ
毎に測定子34が測定対象物29の測定面に接触
するとタツチ信号を出力し、このタツチ信号がデ
ータ処理装置98に入力すると、タツチ信号発生
時におけるカウンタ95,96,97からの計数
値信号に基づき演算機能を有するデータ処理装置
98が測定対象物29の形状、長さ寸法或いは孔
径等を各測定ステツプ毎に演算し、これにより測
定された結果は表示装置99にデジタル表示さ
れ、また記録装置100に記録される。タツチ信
号式プローブ35がカウンタ95,96,97に
接続されている場合には、タツチ信号が出力され
るとカウンタ95,96,97はそのときのパル
ス数をホールドし、このホールドされた信号値に
基づきデータ処理装置98が測定対象物29の形
状等を演算する。
The amount of relative movement between the touch signal type probe 35 and the object to be measured 29 on the X-axis, Y-axis, and Z-axis is the fifth
It is detected by the detectors 30, 31, 32 shown in the figure, and the outputs from these detectors 30, 31, 32 are waveform-shaped, divided, etc. by the detection circuits 92, 93, 94, and are converted into a number of pulses according to the amount of relative movement. is generated, the number of pulses is counted by counters 95, 96, and 97, and the count value signal is input to data processing device 98. The touch signal type probe 35 outputs a touch signal when the probe 34 comes into contact with the measurement surface of the object 29 at each measurement step, and when this touch signal is input to the data processing device 98, the counter 95 at the time of the touch signal generation , 96 and 97, a data processing device 98 having an arithmetic function calculates the shape, length, pore diameter, etc. of the object to be measured 29 for each measurement step, and the measured results are displayed. It is digitally displayed on the device 99 and recorded on the recording device 100. When the touch signal type probe 35 is connected to the counters 95, 96, 97, when the touch signal is output, the counters 95, 96, 97 hold the number of pulses at that time, and this held signal value Based on this, the data processing device 98 calculates the shape etc. of the measurement target object 29.

次の測定作業が前記丸軸状部分36の真円度等
の測定の場合には、以上の測定作業を行つている
間に前記プローブストツカ33に収納されて用意
されている真円度等用プローブ37についての準
備作業を行つておく。具体的に説明すると、第4
図で示された電磁クラツチ58を接続し、姿勢変
更手段40を構成するモータ56を回転させてね
じ軸48を回転させ、測定子52の位置をプロー
ブ37の径方向に直線的に強制移動させることに
より、このプローブ37がZスピンドル9に装着
されたときにおけるZスピンドル9の中心軸と測
定子52との距離を真円度等を測定すべき丸軸状
部分36の半径に対応したものとする。この後、
電磁クラツチ58の接続を切る。モータ56の回
転量は前記コンピユータにより制御される。
When the next measurement operation is to measure the roundness of the round shaft-shaped portion 36, the circularity etc. stored in the probe stocker 33 are prepared while the above measurement operation is being carried out. Preparation work for the probe 37 is performed in advance. To explain specifically, the fourth
The electromagnetic clutch 58 shown in the figure is connected, the motor 56 constituting the attitude changing means 40 is rotated, the screw shaft 48 is rotated, and the position of the probe 52 is forcibly moved linearly in the radial direction of the probe 37. Therefore, when the probe 37 is attached to the Z spindle 9, the distance between the center axis of the Z spindle 9 and the measuring tip 52 can be determined as the distance corresponding to the radius of the round shaft portion 36 whose roundness etc. are to be measured. do. After this,
Disconnect the electromagnetic clutch 58. The amount of rotation of the motor 56 is controlled by the computer.

このように本実施例では真円度等の測定作業の
ための真円度等用プローブ37についての準備作
業は、前の測定作業が行われている間に実施され
るため測定作業時間の短縮を図ることができる。
また、プローブ37の測定子52の位置は姿勢変
更手段40によりプローブ本体39に対して径方
向に移動自在になつているため、任意な径寸法を
有する丸軸状部分36に対して共通性を有するよ
うになり、真円度等の測定に必要なプローブの数
を削減できる。特に、姿勢変更手段40は姿勢変
更機構41と、この機構41を駆動させる駆同装
置としてのモータ56とからなり、モータ56は
プローブストツカ33に取り付けられてプローブ
37には設けられていないため、その分プローブ
37の重量を軽減できるとともに、姿勢変更機構
41を大型化して測定子52の移動量を大きなも
のにできる。
In this way, in this embodiment, the preparation work for the roundness probe 37 for measuring work such as roundness is carried out while the previous measurement work is being carried out, so that the measurement work time can be shortened. can be achieved.
In addition, since the position of the measuring tip 52 of the probe 37 can be freely moved in the radial direction with respect to the probe body 39 by the attitude changing means 40, commonality can be maintained for the round shaft-shaped portion 36 having an arbitrary diameter dimension. The number of probes required for measuring roundness etc. can be reduced. In particular, the attitude changing means 40 consists of an attitude changing mechanism 41 and a motor 56 as a driving device for driving this mechanism 41, and the motor 56 is attached to the probe stocker 33 and is not provided on the probe 37. , the weight of the probe 37 can be reduced accordingly, and the attitude change mechanism 41 can be enlarged to increase the amount of movement of the probe 52.

タツチ信号式プローブ35による測定作業終了
後、第1図の載物台3をY軸方向へ移動させてZ
軸構造物8の真下にプローブストツカ33を位置
せしめ、次いでスライダ6をX軸方向へ移動さ
せ、第2図で示したZ軸の駆動装置24でZ軸構
造物8を下降させ、さらに第3図で示したシリン
ダ79にエアーを供給してボールホルダ86を下
降させることによりプローブ着脱機構91により
タツチ信号式プローブ35をZスピンドル9から
プローブストツカ33の予め対応位置付けられた
箇所に移し換え、収納する。この後Z軸構造物8
を上昇させ、さらにスライダ6をX軸方向へ移動
させてZ軸構造物8を真円度等用プローブ37の
真上に位置せしめ、Z軸構造物8を再び下降させ
てプローブ着脱機構91によりこのプローブ37
をZ軸スピンドル9に取り付ける。
After the measurement work using the touch signal type probe 35 is completed, move the stage 3 shown in Fig. 1 in the Y-axis direction and
The probe stocker 33 is positioned directly below the shaft structure 8, then the slider 6 is moved in the X-axis direction, the Z-axis drive device 24 shown in FIG. By supplying air to the cylinder 79 shown in FIG. 3 and lowering the ball holder 86, the touch signal type probe 35 is transferred from the Z spindle 9 to the corresponding position of the probe stocker 33 by the probe attachment/detachment mechanism 91. , to store. After this, Z-axis structure 8
The slider 6 is further moved in the X-axis direction to position the Z-axis structure 8 directly above the roundness probe 37, and the Z-axis structure 8 is lowered again and the probe attachment/detachment mechanism 91 This probe 37
Attach it to the Z-axis spindle 9.

次いで前記X軸、Y軸、Z軸についてのそれぞ
れの駆動装置の駆動により真円度等用プローブ3
7を測定対象物29の丸軸状部分36に近づけ、
さらに測定子52をこの丸軸状部分36の測定面
にその径方向から当接させる。第3図で示した角
度位置決め手段74のシリンダ69にエアーを供
給することにより第1ギヤ67と第2ギヤ68と
の噛合を解除させ、次いで回転駆動手段65のモ
ータ59を回転させることによりZスピンドル
9、プローブ37をZ軸線を中心に回転させる。
この結果、測定子52は丸軸状部分36の測定面
を一周しながら測定面形状に応じて丸軸状部分3
6の径方向へ変位するため、プローブ37の前記
変位検出器51からは測定子52の変位量に応じ
た連続アナログ信号が出力し、この信号は第5図
の前記データ処理装置98に入力される。以上の
作業中、Zスピンドル9と一体に回転する前記連
結軸61にはロータリエンコーダ77による角度
検出器78が設けられているため、この角度検出
器78によつて丸軸状部分36の測定面と測定子
52との回転方向の位置関係が常に検出され、こ
の検出信号はデータ処理装置98に入力される。
Next, the probe 3 for roundness etc. is driven by the respective drive devices for the X-axis, Y-axis, and Z-axis.
7 close to the round shaft-shaped portion 36 of the object to be measured 29,
Furthermore, the measuring element 52 is brought into contact with the measuring surface of this round shaft-shaped portion 36 from the radial direction. By supplying air to the cylinder 69 of the angle positioning means 74 shown in FIG. 3, the meshing between the first gear 67 and the second gear 68 is released, and then by rotating the motor 59 of the rotation drive means 65, the Z The spindle 9 and probe 37 are rotated around the Z axis.
As a result, the measuring stylus 52 moves around the measuring surface of the round shaft-like portion 36 and moves around the round shaft-like portion 36 according to the shape of the measuring surface.
6, the displacement detector 51 of the probe 37 outputs a continuous analog signal corresponding to the amount of displacement of the probe 52, and this signal is input to the data processing device 98 shown in FIG. Ru. During the above work, since the connecting shaft 61, which rotates together with the Z spindle 9, is provided with an angle detector 78 using a rotary encoder 77, this angle detector 78 detects the measurement surface of the round shaft portion 36. The positional relationship in the rotational direction between the probe 52 and the probe 52 is constantly detected, and this detection signal is input to the data processing device 98.

変位検出器51からの出力信号と角度検出器7
8からの出力信号はデータ処理装置98で演算処
理されて丸軸状部分36の真円度が求められ、こ
の測定結果は表示装置99にデジタル表示され、
また記憶装置100に記録される。なお、この真
円度測定時にはプローブ37の回転中心であるZ
スピンドル9の軸心と丸軸状部分36の中心とを
正確に一致させることが好ましいが、不一致であ
つても、データ処理装置98の演算によつて補正
できる。
Output signal from displacement detector 51 and angle detector 7
The output signal from 8 is processed by a data processing device 98 to determine the roundness of the round shaft-shaped portion 36, and this measurement result is digitally displayed on a display device 99.
It is also recorded in the storage device 100. Note that during this roundness measurement, Z is the rotation center of the probe 37.
Although it is preferable that the axial center of the spindle 9 and the center of the round shaft-like portion 36 are made to correspond accurately, even if they do not match, it can be corrected by calculation of the data processing device 98.

丸軸状部分36の複数箇所の真円度、円筒度を
測定する場合には以上の回転駆動手段65による
Zスピンドル9、プローブ37の回転と、前記Z
軸の駆動装置24によるZ軸構造物8の垂直移動
とを実施すればよく、円筒度の演算のためにデー
タ処理装置90に入力させるZ軸構造物8の垂直
移動量は前記Z軸移動量検出器32によつて得ら
れる。なお、回転駆動手段65によりプローブ3
7を回転させることにより丸軸状部分36の円周
方向に表面粗さ測定することも可能である。
When measuring the roundness and cylindricity of multiple locations on the round shaft-shaped portion 36, the Z spindle 9 and the probe 37 are rotated by the rotation driving means 65 as described above, and the Z
The vertical movement of the Z-axis structure 8 by the shaft drive device 24 may be carried out, and the vertical movement amount of the Z-axis structure 8 inputted to the data processing device 90 for calculating the cylindricity is the aforementioned Z-axis movement amount. obtained by the detector 32. Note that the probe 3 is rotated by the rotational drive means 65.
It is also possible to measure the surface roughness in the circumferential direction of the round shaft-shaped portion 36 by rotating the shaft.

以上の真円度等の測定作業終了後、プローブス
トツカ33に収納されている他のプローブ10に
より測定作業を行う場合には、前述と同じ手順で
プローブの交換を行う。
After the above-mentioned roundness measurement work is completed, if another probe 10 stored in the probe stocker 33 is to be used for measurement, the probe is replaced using the same procedure as described above.

プローブ交換作業、および回転駆動手段65等
による真円度等の測定作業はコンピユータの制御
により自動的に行われる。
The probe replacement work and the measurement work of roundness and the like using the rotary drive means 65 and the like are automatically performed under computer control.

以上で明らかなように、真円度、円筒度等の測
定のために真円度等用プローブ37をZ軸線を中
心に回転させることはタツチ信号式プローブ35
の測定子34を所定の向きにするためにZ軸構造
物8の内部に組み込まている回転駆動手段65を
利用して行え、同一手段の兼用化によつて真円度
等の測定作業を行える。Z軸構造物8の内部には
Zスピンドル9、プローブ35の回転方向位置決
めのための角度位置決め手段74が設けられてい
るが、この角度位置決め手段74は解除可能であ
るため真円度、円筒度等の測定作業の場合には解
除すればよく、タツチ信号式プローブ35による
測定作業の場合にのみ使用される。
As is clear from the above, rotating the roundness probe 37 around the Z-axis to measure roundness, cylindricity, etc.
This can be done by using the rotary drive means 65 built into the Z-axis structure 8 to orient the measuring element 34 in a predetermined direction, and by using the same means, it is possible to measure roundness, etc. . An angular positioning means 74 for positioning the Z spindle 9 and the probe 35 in the rotational direction is provided inside the Z-axis structure 8. Since this angular positioning means 74 can be released, roundness and cylindricity can be adjusted. For measurement operations such as the above, it is sufficient to release the switch, and it is used only for measurement operations using the touch signal type probe 35.

以上の実施例の三次元測定機ではX軸とY軸が
水平方向のZ軸が垂直方向であつたが、X軸とY
軸のいずれか一方が垂直方向で他方とZ軸とが水
平方向であつてもよい。また、以上の実施例は自
動駆動型三次元測定の場合であつてが、プローブ
と測定対象物との三次元相対移動を測定作業者が
行わせる手動式三次元測定機にも本発明は適用で
きる。しかし自動駆動型測定機に本発明を適用す
れば、測定対象物の形状、寸法等の測定とともに
丸軸状部分の真円度、円筒度等の測定を人手作業
を介在させることなく自動的に行わせることがで
きるようになり、また前記実施例のように複数の
プローブを測定対象物の測定面に応じて用意しこ
れらを交換するタイプの三次元測定機において
は、プローブ交換作業を含めた全ての作業を連続
した自動作業とすることができる。さらに自動駆
動型三次元測定機においては、前記姿勢変更手
段、回転駆動手段、角度位置決め手段、プローブ
着脱機構等の真円度、円筒度等の測定のために必
要な装置を自動駆動型三次元測定機に予め設けら
れているコンピユータを利用して駆動制御できる
ようになる。
In the three-dimensional measuring machine of the above embodiment, the X-axis and Y-axis were horizontal and the Z-axis was vertical.
One of the axes may be vertical, and the other and the Z axis may be horizontal. Further, although the above embodiment is a case of automatically driven three-dimensional measurement, the present invention is also applicable to a manual three-dimensional measuring machine in which the measurement operator performs three-dimensional relative movement between the probe and the object to be measured. can. However, if the present invention is applied to an automatic drive type measuring machine, it can automatically measure the shape, dimensions, etc. of the object to be measured, as well as the roundness, cylindricity, etc. of the round shaft-like part without manual intervention. In addition, in a coordinate measuring machine of the type that prepares multiple probes according to the measurement surface of the object to be measured and replaces them as in the above embodiment, the work including probe replacement work is now possible. All operations can be performed continuously and automatically. Furthermore, in the automatic drive type three-dimensional measuring machine, the equipment necessary for measuring roundness, cylindricity, etc. Drive control can now be performed using a computer pre-installed in the measuring machine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、測定対象物の形状、寸法等の
他に真円度等をも測定きるようになり、このため
測定項目が多くなり、三次元測定機の活用範囲が
拡大され、有用性が高まる。
According to the present invention, it is now possible to measure not only the shape and dimensions of the object to be measured, but also the roundness, etc., which increases the number of measurement items, expands the scope of use of the coordinate measuring machine, and improves its usefulness. increases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は三次元測定機の全体斜視図、第2図は
Z軸構造物の周辺の断面図、第3図はZ軸構造物
の内部構造を示す断面図、第4図はプローブスト
ツカに収納された真円度等用プローブの構造を示
す一部断面側面図、第5図は三次元測定機の電気
的構成を示すブロツク図である。 3……載物台、8……Z軸構造物、9……Zス
ピンドル、10……プローブ、29……測定対象
物、34,52……測定子、35……タツチ信号
式プローブ、36……丸軸状部分、37……真円
度等用プローブ、40……姿勢変更手段、51…
…変位検出器、65……回転駆動手段、74……
角度位置決め手段、78……角度検出器、91…
…プローブ着脱機構、98……データ処理装置。
Figure 1 is an overall perspective view of the three-dimensional measuring machine, Figure 2 is a sectional view of the vicinity of the Z-axis structure, Figure 3 is a sectional view showing the internal structure of the Z-axis structure, and Figure 4 is the probe stocker. FIG. 5 is a partially sectional side view showing the structure of a probe for roundness etc. housed in the 3D measuring machine, and FIG. 5 is a block diagram showing the electrical configuration of the three-dimensional measuring machine. 3... Stage, 8... Z-axis structure, 9... Z spindle, 10... Probe, 29... Measurement object, 34, 52... Measuring head, 35... Touch signal type probe, 36 ... Round shaft-shaped portion, 37 ... Probe for roundness, etc., 40 ... Attitude changing means, 51 ...
...Displacement detector, 65... Rotation drive means, 74...
Angle positioning means, 78... Angle detector, 91...
...Probe attaching/detaching mechanism, 98...Data processing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 載物台に載置された測定対象物と測定機本体
のZスピンドルに支持されたプローブとを移動機
構によつて三次元的に相対移動させ、前記測定対
象物の測定面と前記プローブの測定子との相対移
動量を検出し、この検出移動量をデータ処理装置
で所定処理して前記測定対象物の寸法等を測定す
る三次元測定機において、 前記Zスピンドルを前記測定機本体に軸方向移
動可能かつ回転不能に支持された中空のZ軸構造
物の内部で回転させる回転駆動手段と、 この回転駆動手段の作動後に前記Zスピンドル
と前記Z軸構造物との回転方向相対位置を所定角
度に固定化するための角度位置決め手段と、 前記プローブの測定子をこのプローブの径方向
に直線的に強制移動させてその姿勢変更を行うた
めの姿勢変更手段と、 前記測定対象物の丸軸状部分にその径方向から
前記測定子を当接させつつ前記回転駆動手段を作
動させたときにおけるこの測定子の前記丸軸状部
分の測定面形状に応じて変化する径方向変位量を
アナログ信号に変換して出力する変位検出器と、 前記回転駆動手段と連結され、この回転駆動手
段の作動により変位する前記丸軸状部分の測定面
と前記測定子との回転方向位置関係を検出する角
度検出器と、を備え、 前記回転駆動手段を作動させることにより前記
載物台上に一定姿勢で固定セツトされた前記測定
対象物の前記丸軸状部分の真円度等を測定するよ
うに構成したことを特徴とする三次元測定機。
[Scope of Claims] 1. The object to be measured placed on the stage and the probe supported by the Z spindle of the main body of the measuring machine are moved relative to each other in three dimensions by a moving mechanism, and the object to be measured is In a three-dimensional measuring machine that detects the amount of relative movement between the measurement surface and the measuring tip of the probe, and processes the detected movement amount in a predetermined manner in a data processing device to measure the dimensions of the object to be measured, the Z spindle is a rotation drive means for rotating inside a hollow Z-axis structure which is axially movable and non-rotatably supported by the measuring instrument body; and after the rotation drive means is operated, the Z-spindle and the Z-axis structure are rotated. An angular positioning means for fixing the relative position in the rotational direction at a predetermined angle; An attitude changing means for forcibly moving the probe of the probe linearly in the radial direction of the probe to change its attitude; a diameter that changes depending on the shape of the measurement surface of the round shaft-like portion of the measuring point when the rotary drive means is operated while the measuring head is brought into contact with the round shaft-like portion of the object to be measured from the radial direction; a displacement detector that converts the amount of directional displacement into an analog signal and outputs it; and a displacement detector that is connected to the rotational drive means and detects the rotational direction of the measuring surface of the round shaft-shaped portion and the measuring head that is displaced by the operation of the rotational drive means. an angle detector for detecting a positional relationship, and the roundness, etc. of the round shaft-shaped portion of the measurement target fixedly set in a constant posture on the document stand by actuating the rotation drive means. A three-dimensional measuring machine characterized by being configured to measure.
JP22405085A 1985-10-08 1985-10-08 Three-dimensional measuring machine Granted JPS6282310A (en)

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