JPH0634355A

JPH0634355A - 穴位置測定装置

Info

Publication number: JPH0634355A
Application number: JP18845592A
Authority: JP
Inventors: Teruo Nakagawa; 照雄中川; Shigeki Fujiwara; 茂喜藤原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-07-15
Filing date: 1992-07-15
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JP2966655B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ワークを変形させず軟質材料のワークであって
も穴の位置を正確に測定することができる穴位置測定装
置を提供する。【構成】３個のアクチュエータ５Ａ〜５Ｃは、ワークＷ
の表面と平行な面内で測定ピン１の平行移動および回転
移動を可能とする。また、アクチュエータ９は、ワーク
Ｗの表面に直交する方向で測定ピン１の平行移動を可能
とする。変位センサ７Ａ〜７Ｄは測定ピン１の変位を検
出し、測定ピン１の位置を保つようにアクチュエータ５
Ａ〜５Ｃ，９の通電電流をフィードバック制御する。測
定ピン１の先端は円錐状であって、ワークＷの表面に形
成された穴に測定ピン１の先端部が追い込まれるときの
外力をアクチュエータ５Ａ〜５Ｃの負荷電流の変化によ
って検出する。この外力が小さくなるようにアクチュエ
ータ５Ａ〜５Ｃの負荷電流を制御して測定ピン１の位置
を確定し、その位置を穴の位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの表面に形成さ
れた穴の位置を正確かつ自動的に測定できるようにした
穴位置測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワークの表面に形成された穴の
位置を測定する際には、物差しやノギス等の目盛りを有
した測定具を用いることが多く、このような測定作業は
手作業になる。測定具を用いて手作業で穴の位置を測定
する方法では、十分な測定精度を得ることができないと
いう問題があり、また再現性よく測定するには作業に熟
練することが必要であり、かつまた多数の穴や多数のワ
ークについて穴の位置を測定する際には手作業での作業
量が非常に多く作業効率が低いという問題がある。

【０００３】ワークＷに形成された穴の位置の測定につ
いて上記問題の解決を図るものとして特開昭５９−１４
８８０１号公報に記載されたものが知られている。この
装置は、図１１に示すように、ワークＷが載置される支
持台３０を備え、支持台３０の両側縁に沿ってレール３
１が設けられるとともに、レール３１の間に架設された
ブリッジ３２に検査ロッド３３を取り付けた構成を有し
ている。ブリッジ３２はレール３１に対して走行自在に
取り付けられ、検査ロッド３３はブリッジ３２に長手方
向に沿って設けられたレール３４に対して走行自在なキ
ャリア３５に固定されている。すなわち、検査ロッド３
３は、支持台３０の表面に沿って任意の位置に移動でき
るようになっている。

【０００４】ところで、検査ロッド３３は、図１２に示
すように、キャリア３５に固定された筒状のホルダ３６
と、支持台３０の表面に直交する方向においてホルダ３
６に対して進退自在に挿通された中空のスピンドル３７
と、スピンドル３７を先端が支持台３０の表面から離れ
る向きに付勢する復帰ばね３８と、スピンドル３７の先
端部に挿入された心棒３９と、心棒３９をスピンドル３
７から突出させる向きに付勢する復帰ばね４０とを備え
る。心棒３９の先端部には先細りの円錐状に形成された
測定子４１が一体に設けられる。また、スピンドル３７
の中には心棒３９から押力が作用する押釦スイッチであ
るスイッチ４２が設けられている。スイッチ４２が操作
されると、支持台３０の表面上であらかじめ設定されて
いる座標系での検査ロッド３３の中心線の座標位置がプ
リンタ４３に出力される。

【０００５】したがって、ワークＷに形成された穴Ｈの
近傍に検査ロッド３３を移動させ、スピンドル３７を復
帰ばね３８のばね力に抗して押し下げると、図１３に示
すように、測定子４１が穴Ｈの中に追い込まれて測定子
４１の中心線と穴Ｈの中心とが一致する。この位置で、
スピンドル３７にさらに押力を作用させると、図１１
（ｂ）に示すように、心棒３９が復帰ばね４０のばね力
に抗してスピンドル３７に対して相対的に移動し、スイ
ッチ４２が操作されることになる。要するに、ワークＷ
に形成された穴Ｈの近傍に検査ロッド３３を移動させて
スピンドル３７に押力を作用させると、穴Ｈの位置がプ
リンタ４３に出力されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、穴Ｈの
位置の測定作業に要する労力が大幅に低減され、また熟
練を要することなく再現性よく穴Ｈの位置を測定できる
ことになる。しかしながら、検査ロッド３３に手操作で
押力を作用させて測定子４１をワークＷに押し付けるか
ら、ワークＷへの押圧力が過剰になってワークＷが変形
する場合があり、またワークＷが軟質材であるときには
穴Ｈの正確な位置を測定するのが困難であるという問題
を有している。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、ワークに測定ピンを接触させて測定ピンの位
置を検出する際に、ワークを変形させずかつ軟質材料の
ワークであっても穴の位置を正確に測定することができ
るようにした穴位置測定装置を提供しようとするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、ワークに接触する先端部が中
心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成された測
定ピンと、測定ピンの周方向に離間して配設され測定ピ
ンを周方向の接線にほぼ沿うように互いに異なる方向に
直進移動させる３個以上の第１のアクチュエータと、測
定ピンを中心線方向に直進移動させる第２のアクチュエ
ータと、ワークの表面に平行な面内での平行移動および
回転移動による測定ピンの変位とワークの表面に直交す
る方向の移動による測定ピンの変位とを検出する変位セ
ンサと、変位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置
に保持するように第１のアクチュエータおよび第２のア
クチュエータによる測定ピンの移動量をフィードバック
制御する制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先
端部がワークに形成された穴に挿入された状態において
各アクチュエータの負荷電流に基づいて測定ピンに作用
する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定し、
この位置を穴の位置と決定する。

【０００９】請求項２の発明では、ワークに接触する先
端部が中心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成
された測定ピンと、測定ピンの周方向に離間して配設さ
れワークの表面に平行な面内で測定ピンに対して吸引力
を作用させる３個以上の電磁石と、測定ピンをワークの
表面に直交する方向に直進移動させるアクチュエータ
と、ワークの表面に平行な面内での平行移動による測定
ピンの変位とワークの表面に直交する方向の移動による
測定ピンの変位とを検出する変位センサと、変位センサ
の出力に基づいて測定ピンを定位置に保持するように電
磁石およびアクチュエータによる測定ピンの移動量をフ
ィードバック制御する制御手段とを備え、制御手段は、
測定ピンの先端部がワークに形成された穴に挿入された
状態において電磁石およびアクチュエータの負荷電流に
基づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測
定ピンの位置を設定し、この位置を穴の位置と決定す
る。

【００１０】請求項３の発明では、ワークに接触する先
端部が中心線を回転対称の対称軸とする先細形状に形成
された測定ピンと、測定ピンに対して測定ピンの中心線
方向に直交する鍔状に結合された支持板と、測定ピンの
周方向に離間して配設され測定ピンを周方向の接線にほ
ぼ沿うように互いに異なる方向に直進移動させる３個以
上のアクチュエータと、測定ピンの周方向に離間して配
設され支持板に対してそれぞれワークの表面に直交する
方向の磁力を作用させる３個以上の電磁石と、ワークの
表面に平行な面内での平行移動および回転移動による測
定ピンの変位とワークの表面に直交する方向の直進移動
およびワークの表面に対する傾斜による測定ピンの変位
と検出する変位センサと、変位センサの出力に基づいて
測定ピンを定位置に保持するようにアクチュエータおよ
び電磁石による測定ピンの移動量をフィードバック制御
する制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部
がワークに形成された穴に挿入された状態においてアク
チュエータと電磁石との少なくとも一方の負荷電流に基
づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測定
ピンの位置を設定し、この位置を穴の位置と決定する。

【００１１】

【作用】請求項１の構成では、ワークの表面に平行な面
に沿って測定ピンを平行移動および回転移動させること
ができ、かつワークの表面に直交する方向に平行移動で
きるように測定ピンをアクチュエータによって保持して
いるのであって、変位センサの出力に基づいて測定ピン
を定位置に保持するようにアクチュエータをフィードバ
ック制御するから、アクチュエータへの負荷電流を検出
することによって、測定ピンに作用する外力を検出する
ことが可能になる。この負荷電流に基づいて測定ピンに
作用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
するから、ワークに対して大きな外力を作用させること
なく、測定ピンの中心線がワークの表面に対して垂直に
なるように測定ピンの姿勢を制御することができる。こ
の位置をワークの穴の位置と決定するのであって、ワー
クに対して押圧力をほとんど作用させないから、ワーク
が変形することがなく、またワークが軟質材料であって
も正確な測定が可能になるのである。

【００１２】請求項２の構成では、ワークの表面に直交
する方向に対して測定ピンの傾斜角度が調節自在となる
ように測定ピンの姿勢を電磁石によって制御し、かつワ
ークの表面に直交する方向に平行移動できるように測定
ピンをアクチュエータによって保持しているのであっ
て、請求項１の構成と同様に、ワークに対して押圧力を
ほとんど作用させることなく、ワークに形成された穴の
中心に測定ピンの中心線を一致させた状態で、ワークの
表面に対して垂直になるように測定ピンの姿勢を制御す
ることができるのである。

【００１３】請求項３の構成では、ワークの表面に直交
する方向に対して測定ピンの傾斜角度が調節自在かつワ
ークの表面に直交する方向に平行移動できるように測定
ピンを電磁石によって測定ピンを保持し、かつワークの
表面に平行な面に沿って測定ピンを平行移動および回転
移動させることができるようにアクチュエータで測定ピ
ンを保持しているのであって、測定ピンの姿勢が６自由
度を有することになる。すなわち、測定ピンの姿勢制御
をもっとも正確に行うことができ、穴の位置の測定精度
が高くなるのである。

【００１４】

【実施例】

（実施例１）穴加工装置は、図２に示すように、基本的
には、ワークが載置されるＸＹテーブル１１と、ＸＹテ
ーブル１１の上面に対して直交する方向に移動するハウ
ジング１２を移動させるＺテーブル１３とを装置本体１
０に備えている。

【００１５】ハウジング１２の中には、図１に示すよう
に、測定ピン１を保持したスピンドル２などが収納され
る。ここにおいて、ハウジング１２が移動する方向をＺ
軸方向、Ｚ軸方向に直交する一つの面をＸＹ平面として
直交座標系を定める。また、スピンドル２の中心線はＺ
方向に一致するように配置される。測定ピン１は、先端
部（下端部）が先端ほど径を小さくする円錐状に形成さ
れている。スピンドル２の外周面にはスピンドル２の軸
方向に直交する円板状の支持板３ａが固着される。支持
板３ａの厚み方向の両側には、内部に圧縮空気が流通す
る一対の通気管３ｂが配設され、通気管３ｂにおいて支
持板３ａとの対向面に形成された吹出口３ｃから吐出さ
れる圧縮空気により支持板３ａが両通気管３ｂから離間
した状態で支持される。このように、支持板３ａと一対
の通気管３ｂとにより空気軸受３が構成される。スピン
ドル２を空気軸受３で支持したことにより、スピンドル
２は摩擦力をほとんど受けることなくＸＹ平面に平行な
面内での平行移動および回転移動が可能になる。

【００１６】スピンドル２の外周面にはホルダ４が挿着
され、ホルダ４の外周面には、周方向に離間した３箇所
にそれぞれリニア直流アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
の可動子である可動コイル５ａが結合される。各アクチ
ュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、いわゆるボイスコイルモ
ータと称するものであって、図３および図４に示すよう
に、スピンドル２の中心線に平行で接線方向を含む断面
の形状が日字状であって固定子となるヨーク５ｂと、ヨ
ーク５ｂの中央片に対してスライド自在に挿着された筒
状の可動コイル５ａとを備える。可動コイル５ａは、合
成樹脂等よりなる角筒状のコイルボビンにコイル巻線を
巻装して形成され、ヨーク５ｂは、両脚片の内側面と中
央片とが異極になるように適宜箇所に永久磁石（図示せ
ず）が配置される。たとえば、永久磁石を両脚片の内側
面に設ければよい。したがって、可動コイル５ａに通電
すれば、通電電流に比例したローレンツ力が生じて可動
コイル５ａが電流の向きに応じた方向に移動する。ここ
において、ヨーク５ｂの中央片は、スピンドル２におけ
るアクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃとの結合位置の接線
方向にほぼ沿うように配置される。スピンドル２の径方
向については、可動コイル５ａの内側空間の幅がヨーク
５ｂの中央片の幅よりも大きく設定されており、可動コ
イル５ａは、スピンドル２の径方向においてもヨーク５
ｂに対して移動できるようになっている。したがって、
各アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの可動コイル５ａへ
の通電電流を制御することによって、スピンドル２の位
置を中心線に直交する面内で調節できることになる。本
実施例の構成では、スピンドル２の中心線をＺ軸方向に
一致させているから、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ
の制御によって、測定ピン１の先端の位置をＸＹ平面に
平行な面内で平行移動させるとともに、Ｚ軸の回りに回
転移動させることができるのである。

【００１７】ところで、スピンドル２のＸＹ平面に平行
な面内での変位量、すなわち、測定ピン１の先端のＸＹ
平面に平行な面内での変位量は、ホルダ４に各アクチュ
エータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに対応する位置で固着した検出
片６Ａ，６Ｂ，６Ｃとの相対距離を検出する変位センサ
７Ａ，７Ｂ，７Ｃによって検出される。変位センサ７
Ａ，７Ｂ，７Ｃには、検出片６Ａ，６Ｂ，６Ｃとの距離
を光学的に測定するものや、金属で形成した検出片６
Ａ，６Ｂ，６Ｃに対して変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃか
ら高周波電界を作用させることにより渦電流損の大きさ
に基づいて距離を検出するものなどを用いることができ
る。

【００１８】上述した通気管３ｂとアクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃのヨーク５ｂとは、図１における上側の
通気管３ｂの上にヨーク５ｂを載置する形で一体に結合
され、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃはアクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃのヨーク５ｂに対して固定される。通気
管３ｂは、アーム８ａを介して円筒状の空気軸受８に結
合される。空気軸受８は、スピンドル２の軸方向（Ｚ軸
方向）に配設されハウジング１２に固定された一対のガ
イド軸８ｂに外挿され、空気軸受８の内周面に圧縮空気
を吐出することによって、空気軸受８の内周面とガイド
軸８ｂの外周面とを離間させた状態でガイド軸８ｂの軸
方向に移動できるようになっている。したがって、スピ
ンドル２は、摩擦力をほとんど受けることなくＺ軸方
向、すなわち、中心線の方向に移動できるのである。

【００１９】スピンドル２の軸方向（Ｚ軸方向）におけ
る測定ピン１とは反対側の端面には、スピンドル２の軸
方向に進退するリニア直流アクチュエータ９の可動コイ
ル９ａが結合される。アクチュエータ９の固定子となる
ヨーク９ｂは、円筒状に形成されているのであって、形
状が異なっている点を除けば上述したアクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃと同様の構成を有している。スピンドル
２の端部には検出片６Ｄが固着され、スピンドル２の軸
方向における検出片６Ｄの変位が検出できるように、検
出片６Ｄに対向する位置には変位センサ７Ｄが配設され
る。すなわち、変位センサ７Ｄは、スピンドル２のＺ軸
方向の変位を検出することができるのである。アクチュ
エータ９のヨーク９ｂおよび変位センサ７Ｄは、ハウジ
ング１２に固定される。ここで、上記構成のアクチュエ
ータ９では、可動コイル９ａへの通電電流の大きさに応
じてＺ軸方向の力が決定されるのであって、移動量は制
御することができないものであるから、測定ピン１がワ
ークＷから受ける反力とアクチュエータ９の下方への押
圧力とを拮抗させたり、アクチュエータ９の出力をハウ
ジング１２に一端を固定したばね（図示せず）のばね力
と拮抗させたりすることによって、移動量を制御するよ
うになっている。また、アクチュエータ９には、Ｚ軸方
向において拮抗する２力を発生させるような構造のもの
を用いてもよい。この種のアクチュエータとしては、Ｚ
軸方向に離間した一対の電磁石の間に可動子を配置し、
各電磁石と可動子との間の吸引、反発力を調節すること
によって、可動子の位置を任意の位置に設定するような
構造のものがある。

【００２０】以上の構成によれば、アクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃの可動コイル５ａへの通電量の制御によ
って、測定ピン１の先端を、ＸＹ平面に平行な面内で平
行移動させるとともに、Ｚ軸の回りで回転移動させるこ
とができるのである。また、アクチュエータ９の可動コ
イル９ａへの通電量の制御によって、Ｚ軸方向の平行移
動ができるのである。このような位置の制御を行うに
は、図５に示すように、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，
７Ｄにより検出された変位量に基づいて、制御回路２０
において、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９への通
電量をフィードバック制御すればよい。制御回路２０に
は、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの出力を取り込
み、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９への制御量を
出力するインタフェース２０ａ、制御量に基づいてアク
チュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９を駆動する増幅回路２
０ｂ、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの出力値に基
づいて穴の位置を演算するとともにアクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９に対する制御量を発生させる演算制
御部２０ｃ、穴の位置の測定結果を出力する出力部２０
ｄ、各部への給電を行う電源２０ｅ、ハウジング１２を
Ｚ軸方向に移動させる（ハウジング１２の進退の指示お
よび送り速度を制御する）ために装置本体１０に設けた
送りモータ２１を制御量に応じて駆動するドライバ回路
２０ｆなどが設けられる。ここに、４個のアクチュエー
タ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９に対する制御量は、相互の影響
を考慮して設定する必要があるから、制御量を求めるに
は多変数の行列演算が必要であって、この要求を満たす
ために、演算制御部２０ｃとしては高速演算が可能なマ
イクロコンピュータが用いられる。また、上述したよう
に、スピンドル２は、ＸＹ平面に平行な面内では空気軸
受３によって支持され、Ｚ軸方向の移動時には空気軸受
８によって案内されているから、移動時に振動がほとん
ど発生しないのであり、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，
７Ｄの出力に雑音成分が混入せず、このことによっても
位置制御が正確に行えるのである。

【００２１】ところで、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５
Ｃ，９の可動コイル５ａ，９ａの駆動力Ｆは、可動コイ
ル５ａ，９ａの巻数をｎ、可動コイル５ａ，９ａに流れ
る電流をＩ、永久磁石による磁束密度をＢ、磁界中の可
動コイル５ａ，９ａの長さをＬとすれば、Ｆ＝ｎ・Ｉ・Ｂ・Ｌとなるのであって、可動コイル５ａ，９ａの駆動力は通
電電流の大きさに比例するから、各アクチュエータ５
Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９の各可動コイル５ａ，９ａへの通電
電流の大きさを調節すれば、コンプライアンスも調節す
ることができる。とくに、アクチュエータ９によって測
定ピン１のスラスト方向におけるコンプライアンスを調
節することができるから、ワークＷの材質によってコン
プライアンスを制御することが可能になる。また、各可
動コイル５ａ，９ａへの通電電流と発生する力とが比例
するから、フィードバック制御によって位置を保持して
いるときの通電電流の大きさは外力に比例することにな
り、外力の変化をアクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，９
への通電電流の変化として容易に検出することができる
のである。

【００２２】上記構成の装置を用いて被測定物であるワ
ークＷの表面に形成された穴の位置を検出する手順は以
下のようになる。ここで、ワークＷの表面には基準穴が
形成されているものとする。まず、ワークＷの表面に形
成された基準穴の位置を測定し、目的とする穴の基準穴
に対する相対位置（この位置関係は設計時において既知
である）に基づいて、測定ピン１の中心線が目的とする
穴のほぼ中心に位置するように、ＸＹテーブル１１を移
動させる。その後、目的とする穴の位置を測定して出力
部２０ｄに出力するのである。

【００２３】基準穴および目的とする穴の位置測定は、
図６に示す手順で行う。すなわち、図７（ａ）のように
穴Ｈの中心Ｃ₁と測定ピン１の中心線Ｃ₂とがほぼ一致
させて、Ｚテーブル１３によりハウジング１２を下降さ
せて図７（ｂ）のように測定ピン１の先端部をワークＷ
に形成された穴Ｈに挿入する。このときに、測定ピン１
に作用するＸＹ平面に平行な面内で測定ピン１に作用す
る外力を検出する（Ｓ１）。この外力は、アクチュエー
タ５Ａ，５Ｂ，５Ｃへの通電電流（負荷電流）の変化に
よって検出することができ、外力が小さくなる方向にア
クチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの可動コイル５ａへの通
電電流を制御してＸＹ平面に平行な面内での測定ピン１
の先端の位置を調節する（Ｓ２）。要するに測定ピン１
に作用するＸＹ平面に平行な面内での外力を最小にする
ようにな位置に測定ピン１の先端位置を調節するのであ
って、このような調節によって、図７（ｃ）のように穴
Ｈの中心ｃ₁と測定ピン１の中心線ｃ₂とを一致させる
ことができる。ハウジング１２はＺテーブル１３によっ
て下降し続けているから、測定ピン１はワークＷからの
反力を受けることになる。この反力が増大するとハウジ
ング１２に対して測定ピン１が相対的に上昇するから、
この変位を変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃにより検出して
反力の増加を検出し（Ｓ３）、反力の増加が検出される
と測定を終了してワークＷへの押圧力を解除する（Ｓ
４）。このように、反力の増加を検出すると測定を終了
するからワークＷの変形を防止することができるのであ
る。しかも、穴Ｈの位置測定には大きな押力を必要とし
ないから、軟質材料のワークＷであっても穴Ｈの位置を
正確に測定することができる。

【００２４】（実施例２）本実施例では、図８に示すよ
うに、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの代わりに、Ｘ
Ｙ平面内で互いに直交する２直線（通常は、Ｘ軸方向と
Ｙ軸方向とに設定される）の上にそれぞれ対になるよう
に配置した４個の電磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５
Ｄを用いるとともに、各直線の方向の変位を検出する２
個の変位センサ１７Ａ、１７Ｂを用いた点で実施例１と
相違している。

【００２５】各電磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ
は、一直線上に配列されたもの同士が対になるように励
磁され、対になる電磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５
Ｄがそれぞれスピンドル２に作用させる吸引力の拮抗作
用によって、スピンドル２の位置決めがなされる。各電
磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄがそれぞれスピン
ドル２に作用させる吸引力Ｆは、電磁石１５Ａ，１５
Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄのコイルに通電される電流をＩ、電
磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄとスピンドル２と
の距離をＤ、電磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄと
スピンドル２との間の空間に固有な定数をＱとすれば、Ｆ＝ＱＩ²／Ｄ² になるのであって、距離Ｄを小さくすれば、非常に大き
な吸引力が得られるものである。したがって、コンプラ
イアンスを大きくとることが可能になる。また本実施例
では、Ｚ軸の回りでの回転はできないが、スピンドル２
の軸方向はＸＹ平面に直交する方向に固定されているか
ら、ＸＹ平面での平行移動のみでＺ軸の回りで回転させ
なくとも同じ位置調節範囲を得ることができる。穴の位
置を測定する際には、電磁石１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，
１５Ｄの負荷電流の変化によって測定ピン１に作用する
外力を検出すればよい。他の構成および動作は実施例１
と同様であるから説明を省略する。

【００２６】（実施例３）本実施例は、図９に示すよう
に、実施例１における空気軸受３に代えて、支持板３ａ
の厚み方向の両側に、Ｚ軸方向の一直線上に配列されて
対になっている電磁石（３Ａ，３Ｄ），（３Ｂ，３
Ｅ），（３Ｃ，３Ｆ）の組をスピンドル２の周方向に離
間して３組設けたものである。各電磁石３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆは、支持板３ａに対してＺ軸方向
の吸引力を作用させるのであり、対になる電磁石（３
Ａ，３Ｄ），（３Ｂ，３Ｅ），（３Ｃ，３Ｆ）の間の拮
抗作用によって、支持板３ａを所定の位置に保持する。
すなわち、電磁石３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ
の吸引力を調節すれば、支持板３ａのＺ軸方向の位置お
よびＺ軸に対する傾き（すなわち、Ｘ軸およびＹ軸の回
りでの回転量）を調節することができるのである。ま
た、スピンドル２を他の部材に接触させることなく保持
できるから、スピンドル２は摩擦力をほとんど受けるこ
となく移動できることになる。

【００２７】支持板３ａの厚み方向の一面（図９の下
面）には、周方向に離間した３箇所にそれぞれアクチュ
エータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃの可動コイル５ａが取付片５ｃ
を介して結合される。したがって、実施例１と同様に、
アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃによって、スピンドル
２のＸ方向およびＹ方向への平行移動とＺ軸回りの回転
移動とを行うことができる。

【００２８】スピンドル２のＸＹ平面に平行な面内での
平行移動およびＺ軸回りの回転移動による変位量は、支
持板３ａに各アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃに対応す
る位置で固着した検出片６Ａ，６Ｂ，６Ｃとの相対距離
を検出する変位センサ７Ａ，７Ｂ，７Ｃによって検出さ
れる。また、スピンドル２のＺ軸方向の平行移動および
Ｘ軸回りおよびＹ軸回りでの回転移動による変位量は、
支持板３ａの周方向の３箇所との相対距離をそれぞれ検
出する変位センサ７Ｄ，７Ｅ，７Ｆによって検出され
る。電磁石３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ、アク
チュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃのヨーク５ｂ、変位センサ
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆはハウジング１２
に対して固定されている。

【００２９】以上の構成によれば、電磁石３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆのコイルへの通電量の制御によ
って、Ｚ軸方向の平行移動とＸ軸およびＹ軸の回りでの
回転移動ができ、また、アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５
Ｃの可動コイル５ａへの通電量の制御によって、ＸＹ平
面内での平行移動とＺ軸の回りでの回転移動ができるこ
とになる。位置を制御する際には、図１０に示すよう
に、制御回路２０を通して、変位センサ７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄ，７Ｅ，７Ｆにより検出された変位量に基づい
て、電磁石３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆおよび
アクチュエータ５Ａ，５Ｂ，５Ｃへの通電量をフィード
バック制御すればよい。

【００３０】測定ピン１を電磁石３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３
Ｄ，３Ｅ，３Ｆによって支持している点を除けば、実施
例１と構成および動作は同様である。なお、上記実施例
における測定ピン１をドリルビットに置き換え、スピン
ドルをドリルビットの回転用のモータに置き換えれば、
穴加工の際の下穴の位置の検出に用いることも可能であ
る。また、測定ピン１の先端部の形状として円錐状であ
る例を示したが、球状や角錐状など他の形状としてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述のように、測定ピンをアク
チュエータや電磁石によって保持し、少なくともワーク
の表面に平行な面に沿って測定ピンを平行移動させるこ
とができる構成とし、かつ測定ピンの位置が保たれるよ
うにアクチュエータや電磁石への負荷電流をフィードバ
ック制御しているのであって、アクチュエータや電磁石
の負荷電流を検出することによって、測定ピンに作用す
る外力を検出することが可能になる。この負荷電流に基
づいて測定ピンに作用する外力が最小となる位置に測定
ピンの位置を設定するから、ワークに対して大きな外力
を作用させることなく、測定ピンの中心線がワークの表
面に対して垂直になるように測定ピンの姿勢を制御する
ことができる。この位置をワークの穴の位置とするので
あって、ワークに対して押圧力をほとんど作用させない
から、ワークが変形することがなく、またワークが軟質
材料であっても正確な測定が可能になるという利点を有
するのである。しかも、ワークの表面に直交する方向に
おける測定ピンの平行移動を可能とするようにアクチュ
エータや電磁石を設け、かつ同方向の測定ピンの変位を
検出する変位センサを設けているので、ワークに対して
過剰に押圧力が作用しないように制御することが可能で
あって、このことによってもワークの変形を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す一部切欠斜視図である。

【図２】実施例を示す全体構成の斜視図である。

【図３】実施例に用いるアクチュエータの平面図であ
る。

【図４】実施例を示すアクチュエータの断面図である。

【図５】実施例１に用いる制御回路のブロック図であ
る。

【図６】実施例を示す動作説明図である。

【図７】実施例を示す下穴の形成過程を示す工程図であ
る。

【図８】実施例２を示す一部切欠斜視図である。

【図９】実施例３を示す一部切欠斜視図である。

【図１０】実施例３に用いる制御回路のブロック図であ
る。

【図１１】従来の穴位置測定装置を示し、（ａ）は平面
図、（ｂ）は正面図である。

【図１２】従来の検査ロッドを示し、（ａ）はワークへ
の接触前の状態を示す一部切欠側面図、（ｂ）はワーク
への接触時の状態を示す一部切欠側面図である。

【図１３】従来の穴位置測定装置の動作説明図である。

【符号の説明】

１測定ピン２スピンドル５Ａアクチュエータ５Ｂアクチュエータ５Ｃアクチュエータ５Ｄアクチュエータ５Ｅアクチュエータ５Ｆアクチュエータ７Ａ変位センサ７Ｂ変位センサ７Ｃ変位センサ７Ｄ変位センサ７Ｅ変位センサ７Ｆ変位センサ９アクチュエータ１５Ａ電磁石１５Ｂ電磁石１５Ｃ電磁石１５Ｄ電磁石１７Ａ変位センサ１７Ｂ変位センサ２０制御回路

【手続補正書】

【提出日】平成４年８月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【実施例】（実施例１）穴位置測定装置は、図２に示すように、基
本的には、ワークが載置されるＸＹテーブル１１と、Ｘ
Ｙテーブル１１の上面に対して直交する方向に移動する
ハウジング１２を移動させるＺテーブル１３とを装置本
体１０に備えている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンの周方向に離間して配設され測定ピンを周方向
の接線にほぼ沿うように互いに異なる方向に直進移動さ
せる３個以上の第１のアクチュエータと、測定ピンを中
心線方向に直進移動させる第２のアクチュエータと、ワ
ークの表面に平行な面内での平行移動および回転移動に
よる測定ピンの変位とワークの表面に直交する方向の移
動による測定ピンの変位とを検出する変位センサと、変
位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置に保持する
ように第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエー
タによる測定ピンの移動量をフィードバック制御する制
御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部がワー
クに形成された穴に挿入された状態において各アクチュ
エータの負荷電流に基づいて測定ピンに作用する外力が
最小となる位置に測定ピンの位置を設定し、この位置を
穴の位置と決定することを特徴とする穴位置測定装置。
【請求項２】ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンの周方向に離間して配設されワークの表面に平
行な面内で測定ピンに対して吸引力を作用させる３個以
上の電磁石と、測定ピンをワークの表面に直交する方向
に直進移動させるアクチュエータと、ワークの表面に平
行な面内での平行移動による測定ピンの変位とワークの
表面に直交する方向の移動による測定ピンの変位とを検
出する変位センサと、変位センサの出力に基づいて測定
ピンを定位置に保持するように電磁石およびアクチュエ
ータによる測定ピンの移動量をフィードバック制御する
制御手段とを備え、制御手段は、測定ピンの先端部がワ
ークに形成された穴に挿入された状態において電磁石お
よびアクチュエータの負荷電流に基づいて測定ピンに作
用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
し、この位置を穴の位置と決定することを特徴とする穴
位置測定装置。
【請求項３】ワークに接触する先端部が中心線を回転
対称の対称軸とする先細形状に形成された測定ピンと、
測定ピンに対して測定ピンの中心線方向に直交する鍔状
に結合された支持板と、測定ピンの周方向に離間して配
設され測定ピンを周方向の接線にほぼ沿うように互いに
異なる方向に直進移動させる３個以上のアクチュエータ
と、測定ピンの周方向に離間して配設され支持板に対し
てそれぞれワークの表面に直交する方向の磁力を作用さ
せる３個以上の電磁石と、ワークの表面に平行な面内で
の平行移動および回転移動による測定ピンの変位とワー
クの表面に直交する方向の直進移動およびワークの表面
に対する傾斜による測定ピンの変位と検出する変位セン
サと、変位センサの出力に基づいて測定ピンを定位置に
保持するようにアクチュエータおよび電磁石による測定
ピンの移動量をフィードバック制御する制御手段とを備
え、制御手段は、測定ピンの先端部がワークに形成され
た穴に挿入された状態においてアクチュエータと電磁石
との少なくとも一方の負荷電流に基づいて測定ピンに作
用する外力が最小となる位置に測定ピンの位置を設定
し、この位置を穴の位置と決定することを特徴とする穴
位置測定装置。