JPH038689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、繰返し測定機能付測定機、特にほぼ
同一形状の複数の被測定物を迅速に測定するため
の改良された繰返し測定機能付測定機に関するも
のである。

［従来技術］ 複雑な形状の被測定物を高精度で測定するため
に３次元測定機等が周知であり、被測定物の各側
定点にプローブを接触させてこの時の測定値がリ
ニアスケールその他により読取られる。

従つて、この従来の測定機によれば複雑な構造
を有する測定物に対しても良好な測定結果を得る
ことができる。しかしながら、従来の測定機にお
いてはプローブを所望の測定点に移動するため
に、プローブを手動操作し、あるいはプローブの
駆動モータへ遠隔指令装置から駆動信号に供給す
る等の制御作用を必要とし、いずれの場合におい
ても、各被測定物に対してその都度プローブを所
望の測定点へ移動制御しなければならなかつた。

従つて、従来は多数の被測定物の測定に多大な
労力と時間を必要とする欠点があつた。

特に同一形状に加工された複数の被測定物を測
定する際には同様のプローブ移動制御を複数回操
返さなければならず、測定効率が悪いという欠点
があつた。

［発明の概要］ 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、ほぼ同一の加工形状を有する
複数の量産品の各個に対して自動的に繰返し測定
を行い測定時間を短縮し、また労力を減少するこ
とのできる改良された繰返し測定機能付測定機を
提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、可倒型
タツチ信号プローブと、該プローブ位置の変位検
出器を含む測定機において、前記プローブを起動
させるためのサーボ機構と、このサーボ機構を手
動運転するための手動操作スイツチと、手動運転
によるプローブの基準被測定物に対する往復動を
デジタル記憶する測定軌跡書込装置と、書込まれ
た測定軌跡を各測定点ごとに復調する復調器とこ
の出力信号と前記駆動モータのエンコーダ出力信
号を比較して軌跡制御指令信号を発生する軌跡制
御指令回路と、前記軌跡制御指令信号をデジタル
アナログ変換し前記サーボ機構の駆動信号を発生
する駆動指令回路と、自動軌跡制御された前記プ
ローブが実被測定物に当接した瞬間に前記軌跡制
御指令回路と駆動指令回路とを切離し前記サーボ
機構を停止させるタツチ信号発生回路と、前記軌
跡制御指令回路のカウンタの制御指令回路が零値
となつたことを条件に再度前記軌跡制御指令信号
に基づき当該プローブを復動させるためのリセツ
ト信号発生回路と、を含むことを特徴とする。

［発明の実施例］ 第１図には本発明の１例である繰返し機能付３
次元測定機の制御部が示されている。

プローブ１０は可倒型タツチ信号プローブから
なり、XYZ軸のいずれの方向に対しても被測定
物に接触すると電気信号を出力し、この信号がタ
ツチ信号回路１２によりパルス波形に成形され、
オアゲート１４から図示していない電子計算機へ
タツチ信号パルスとして出力される。

またこのタツチ信号パルスは、測定時における
該プローブとの接触後のプローブの送りを一時的
に待機させるためのサーボ機構８０を停止する解
除信号としても使われる。

３次元測定を行うために、プローブ１０は
XYZ軸方向に移動制御されており、各軸制御回
路は同一の構成からなるので以下にはＸ軸に関す
る制御回路について説明する。

プローブ１０をＸ軸方向へ任意の位置へ往動移
動制御するために、DCモータ１６、ロータリエ
ンコーダ１８及びサーボ制御回路２０よりなるサ
ーボ機構８０が設けられている。DCモータ１６
の移動量はロータリエンコーダ１８により電気的
に検出される。DCモータ１６へはサーボ制御回
路２０から駆動信号が供給され、この駆動信号は
手動操作スイツチ２２から供給される手動操作信
号にて制御され、実施例において手動操作スイツ
チ２２はXYZ軸方向に回動してこの回動量に対
応する指令電圧を出力する操作レバーを含み、こ
の手動操作信号に基づくDCモータ１６の回転に
よりプローブ１０を任意の位置に移動制御するこ
とができる。

本発明において特徴的なことは、プローブ１０
の移動軌跡と測定軌跡として記憶部に書込記憶す
る測定軌跡書込装置８２を有することであり、実
施例において測定軌跡書込装置８２は４チヤンネ
ルデータレコーダ２４、カウンタ２６及びパルス
変調器２８からなり、プローブ１０の測定軌跡が
デジタル信号として各軸毎に書込記憶される。

前記データレコーダ２４へ測定軌跡を書込みた
めに、ロータリエンコーダ１８のモータ回転量も
しくは測定機の各軸方向に設けられたリニアスケ
ールから読取られるプローブ１０の位置信号が用
いられ、この位置信号はカウンタ２６にてデジタ
ル値として読込まれた後、パルス変調器２８にて
低周波パルスに変調された後、データレコーダ２
４のＸチヤンネルへ書込まれる。パルス変調器２
８は、実施例におけるカウンタ２６のパルス周波
数が単なるプローブの送り制御にしては高すぎ、
データレコーダ２４の周波数特性が問題になるた
めに設けられたものであり、本発明において、カ
ウンタ２６のパルス周波数を低く設定することに
よりパルス変調器２６を除去することも可能であ
る。

以上の説明から本発明に用いられるサーボ機構
８０及び測定軌跡書込装置８２が明らかであり、
以下に本発明の測定軌跡書込装置８２への書込み
工程を説明する。

第２図には本発明が適用される実被測定物とほ
ぼ同一形状を有する基準被測定物３０の一例が示
され、例えば、大量生産される複数の加工物から
選択された任意の製品が基準被測定物３０として
選択される。実施例において、基準被測定物３０
はその外形形状から複数の測定点が設定され、第
２図において各測定点が１０１〜１０４にて示さ
れている。第１図のプローブ１０は手動操作スイ
ツチ２２からの制御信号に基づいて各測定点１０
１〜１０４に向つて移動制御され、その測定軌跡
が矢印にて示されている。第２図から明らかなよ
うに、プローブ１０は測定軌跡書込装置８２への
書込み工程において、各測定点に対しオーバード
ライブし、例えば測定点１０１においてプローブ
１０の測定軌跡が基準被測定物３０の内部まで過
移動して符号２００で示される位置まで移動制御
される。もちろん、実際上プローブ１０が基準被
測定物３０の内部まで移動することは不可能であ
り、実施例におけるプローブ１０は可倒型タツチ
信号プローブからなり、第３図で示されるよう
に、プローブ１０は基準被測定物３０と接触した
状態で矢印Ａ方向へオードードライブされると、
プローブ１０は傾き、移動軌跡そのものは符号２
００で示される位置まで過移動することが可能と
なる。また、第２図の測定軌跡から明らかなよう
に、測定軌跡書込装置８２への書込み工程におい
ては、各測定点１０１〜１０４の近傍において、
プローブ１０は同一の軌跡を往復動し、例えば測
定点１０１において、プローブ１０は主軌跡３０
０から分岐点３０１において矢印Ａで示されるよ
うにオーバードライブ位置２００に向つて往動
し、またオーバドライブ位置２００から分岐点３
０１に向つて同一の軌跡で復動することとなる。

以上のようにして、測定軌跡書込装置８２への
書込み工程では、プローブ１０の移動軌跡が
XYZ軸方向に対して別個のチヤンネルでデータ
レコーダ２４に書込み記憶され、また、データレ
コーダ２４の第４チヤンネルには各測定点１０１
〜１０４におけるプローブ１０と基準被測定物３
０との相対移動方向が記憶される。すなわち、後
述する実測定時において、プローブ１０はその接
触部例えば球状の接触部自在が一定の大きさを有
するために、プローブ１０と被測定物との接触方
向によつて球状接触部の半径部分だけ誤差が生じ
ることとなり、この誤差は予め電子計算機にて記
憶された補正値にて補正されるが、プローブと被
測定物との接触方向による補正値の加算あるいは
減算の選択を行うために、測定軌跡書込装置８２
への書込工程において、プローブ１０が基準被測
定物３０と接触する直前もしくは直後のいずれか
一方において操作者が方向識別スイツチ３２をオ
ン作動し、この結果、波形整形回路３４からはデ
ータレコーダ２４からの第４チヤンネルに方向識
別パルスが供給記憶される。

以上のようにして、基準被測定物３０の全測定
点に対して所望の測定軌跡が測定軌跡書込装置８
２に書込記憶されると、次に実被測定物が測定機
にセツトされ、プローブ１０は前述したデータレ
コーダ２４に書込記憶された測定軌跡に従つて自
動軌跡制御される。この実測定ではプローブ１０
を各測定点へ移動するため、復調器３６、オアゲ
ート３８，４０及びアツプダウンカウンタ４２を
有する軌跡制御指令回路８４と、デジタルアナロ
グ変換器よりなる駆動指令回路４６と、プローブ
が実被測定物に当接した瞬間にプローブを停止さ
せるタツチ信号発生回路と、測定機にプローブを
軌跡制御指令信号に基づく軌跡へ復帰移動させる
ため、アンドゲートよりなるリセツト信号発生回
路５０とが用いられる。

実測定は、軌跡制御指令回路８４がデータレコ
ーダ２４の測定軌跡を読出し、この測定軌跡に基
づいて駆動指令回路４６がDCモータ１６を駆動
制御することにより行われ、このために、データ
レコーダ２４の記憶内容は復調器３６によりパル
ス周波数の復調が行われ、アツプパルス及びダウ
ンパルスがオアゲート３８及び４０を介してアツ
プダウンカウンタ４２へ供給される。アツプダウ
ンカウンタ４２へは前述したロータリエンコーダ
１８からDCモータ１６の位置信号が供給されて
あり、アツプダウンカウンタ４２からは測定軌跡
に基づく指令値とモータ１６の現位置との差出力
がデータ出力され、このデータはバツフア４４及
び駆動指令回路４６を介してアナログ信号として
サーボ制御回路２０へ供給される。軌跡制御指令
回路８４の動作時には、手動操作スイツチ２２の
操作信号が無効とされており、サーボ制御回路２
０はアツプダウンカウンタ４２のデータのみに基
づいてDCモータ１６を駆動する。

第４図には実測定の一例が示され、実被測定物
４８に対してプローブ１０が測定軌跡に沿つて軌
跡制御指令信号により自動軌跡制御されている。
しかしながら、実測定においては、プローブ１０
は測定点１０１にて実被測定物４８と接触した状
態でタツチ信号発生回路１２による軌跡制御の解
除により停止される。すなわち、プローブ１０が
実被測定物４８を接触すると、プローブ１０から
タツチ信号が出力され、この結果、タツチ信号発
生回路１２からのタツチ信号パルスがバツフア４
４へ解除信号を出力し、アツプダウンカウンタ４
２からのデータを無効としてDCモータ１６を停
止制御する。従つて、プローブ１０は第４図の測
定点１０１に停止し、またこの時のタツチ信号パ
ルスは前述したようにオアゲート１４から電子計
算機へ供給され、測定信号の検出が行われる。オ
アゲート１４へはデータレコーダ２４から方向識
別パルスが供給されており、電子計算機はタツチ
信号パルスと方向識別パルスとから所定の補正作
用を行い、測定点における実被測定物４８の測定
値を正確に演算することができる。

前述したように、プローブ１０は実測定におい
て実被測定物４８との接触位置で停止するが、測
定軌跡の読出によるカウンタ４２のデータは第４
図の破線で示されるように、オーバードライブ位
置２００まで移動する。

このオーバドライブは各被測定物の大きさが完
全に同一ではなく、実被測定物４８の測定点が基
準被測定物３０の測定点より前方、すなわち実被
測定物４８が基準被測定物３０より小さい場合
に、測定軌跡が基準被測定物３０の測定点までし
か自動軌跡制御を行わない場合、実際の測定に際
してプローブが実被測定物４８と接触しない状態
が生じ、この測定不能を防止するために設定され
たものであり、測定軌跡がオーバードライブを含
むために、各被測定物の誤差を吸収して測定可能
の発生を確実に防止することができる。

しかしながら、前述したように、オーバードラ
イブの設定により、前述したプローブ１０の接触
位置での停止作用が生じる結果、実測定時におけ
るプローブの測定位置と書込記憶された測定軌跡
とは一時的に解離し、この両者を再び一致させて
プローブ１０を測定軌跡に沿つて次の測定点に移
動するために本発明においては次のリセツト信号
発生回路５０が設けられている。

すなわち、リセツト信号発生回路５０は前記測
定後の測定軌跡、実施例における復調器３６の出
力がプローブ１０の現測定位置まで復帰した時に
プローブの自動軌跡制御を再開させる。このため
に、実施例においては、プローブ１０の現位置は
ロータリエンコーダ１８の出力により検出され、
復調器３６の出力とロータリエンコーダ１８の出
力とが一致してアツプダウンカウンタ４２が零値
を出力した時にリセツト信号発生回路５０はタツ
チ信号発生回路１２をリセツトしてバツフア４４
へ供給されている解除信号をリセツトする。カウ
ンタ４２の零値はXYZ軸の全方向に対して必要
であり、このために、各カウンタからの出力がリ
セツト信号発生回路５０を介してタツチ信号発生
回路１２のリセツト端子に供給されている。

本発明において、測定軌跡書込装置８２には、
測定点近傍においてプローブが同一軌跡を往復動
するように書込記憶されており、このために、リ
セツト信号発生回路５０により、測定軌跡とプロ
ーブの測定位置が一致した時に前述した自動軌跡
制御の再開が行われる。

以上のようにして、各測定点に対して測定及び
自動軌跡制御が順次行われ、データレコーダ２４
の測定軌跡に基づいて全測定作用が自動的に行わ
れ、複数回の測定を極めて短時間にかつ正確に行
うことが可能となる。

本発明において、実測定時における測定軌跡と
プローブの測定位置との比較はXYZ全方向に対
して行わなければならず、この時の若干の誤差を
許容するために、アツプダウンカウンタ４２の出
力にウインドコンパレータ等の所定幅比較器を設
け、所定の許容範囲内に測定軌跡とプローブ測定
位置との比較を行うことが好適である。

また、本発明においては、前述したように、測
定軌跡がデジタル信号として記憶部に記憶保持さ
れており、この記憶内容を拡大又は縮小すること
により、相似形の被測定物に対して単一の記憶内
容にて測定作用を行うことができ、装置の機能を
著しく高度化することが可能となる。この時の拡
大又は縮小は測定軌跡書込装置８２への書込工程
あるいは実測定時のいずれにおいて行つてもよ
く、たとえば第１図におけるデータレコーダ２４
と復調器３６との間に拡大縮小回路を設けること
により極めて容易に実現することが可能となる。

前述した実施例は３次元測定機について説明し
たが本発明は、サーボ機構、手動操作スイツチ、
測定軌跡書込装置、軌跡制御指令回路及び駆動指
令回路を前記変位検出器の数に相当する数だけ設
けることにより、１軸あるいは２軸測定機にも同
様に適用することが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、１回の
測定軌跡の書込記憶内容を用いて複数回の同一形
状の測定を高精度にかつ自動的に行うことがで
き、大量生産される複雑な形状の製品について好
適な測定機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る３次元繰返し測定機能付
測定機の制御部を示す好適な実施例のブロツク
図、第２図は本発明における測定軌跡書込装置へ
の書込工程の一例を示す説明図、第３図は第２図
における基準被測定物とプローブとのオーバード
ライブ作用を示す説明図、第４図は本発明におけ
る実被測定物の測定の一例を示す説明図である。 １０……プローブ、１２……タツチ信号回路、
１４……オアゲート、１６……DCモータ、１８
……ロータリエンコーダ、２０……サーボ制御回
路、２２……手動操作スイツチ、２４……４チヤ
ンネルデータレコーダ、３０……基準被測定物、
３２……基準被測定物、３６……復調器、３８，
４０……オアゲート、４２……アツプダウンカウ
ンタ、４６……デジタルアナログ変換機（駆動指
令回路）、４８……実被測定物、５０……アンド
ゲート（リセツト信号発生回路）、８０……サー
ボ機構、８２……測定軌跡書込装置、８４……軌
跡制御指令回路、１０１〜１０４……測定点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体に移動可能に取付けられた可倒型タツチ
   信号プローブを被測定物に当接させ、この当接瞬
   間の該プローブ位置を変位検出機で検出して被測
   定物の寸法等を測定する測定器において、 前記プローブを起動させるためのエンコーダ付
   き駆動モータを含むサーボ機構と、 このサーボ機構を手動運転するための手動操作
   スイツチと、 前記手動運転による該プローブの基準被測定物
   に対する測定点近傍から測定点及びオーバードラ
   イブ点までの往復軌跡と再び該プローブを前記測
   定点近傍に戻す復動軌跡とを、前記変位検出器出
   力信号と指定された方向識別信号とを利用してデ
   ジタル記憶する測定軌跡書込装置と、 書き込まれた測定軌跡を各測定点ごとに復調す
   る復調器及びこの出力信号と前記駆動モータのエ
   ンコーダ出力信号とを比較して軌跡制御指令信号
   を発生するカウンタを有する軌跡制御指令回路
   と、 前記カウンタの制御指令信号をデジタルアナロ
   グ変換し、前記サーボ機構の駆動信号を発生する
   デジタルアナログ変換器を有する駆動指令回路
   と、 前記復調器の往動軌跡出力信号に基づき移動さ
   れた前記プローブが実被測定物に当接した瞬間に
   前記軌跡制御指令回路と駆動指令回路とを切離し
   前記サーボ機構を停止するための解除信号を発生
   するタツチ信号発生回路と、 前記軌跡制御指令回路のカウンタの制御指令信
   号が零値となつたことを条件に切離された軌跡制
   御指令回路と駆動指令回路とを再度接続し前記軌
   跡制御指令信号に基づき当該プローブを復動させ
   るためのリセツト信号発生回路と、を含む繰返し
   測定機能付測定機。 ２ 特許請求の範囲１の繰返し測定機能付測定器
   において、サーボ機構、手動操作スイツチ、測定
   軌跡書込装置、軌跡制御指令回路及び駆動指令回
   路を前記変位検出器の数に相当する数だけ設けた
   ことを特徴とする繰返し測定機能付測定機。