JPH07248223A - 自動寸法測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変位プローブ３０と変位プローブ３０をその
検出方向移動自在に支持しその移動量をディジタル方式
で検出する測長手段４０から構成され、変位プローブ３
０の検出量と移動量を演算してワークの寸法を測定する
自動寸法測定器を、変位プローブ３０の検出量と移動量
を高速度で演算でき、ワーク寸法を正確かつ高速度で測
定できるようにする。 【構成】 変位プローブ３０をディジタル信号およびア
ナログ信号の両方の信号を出力する方式とし、変位プロ
ーブ３０のアナログ出力信号が所定の値の近傍になるよ
うに変位プローブ３０の位置を制御部５１と、変位プロ
ーブ３０のディジタル出力信号と測長手段４０の出力信
号を演算する演算部５２と、演算された信号から測定デ
ータを算出し出力するデータ出力部５３と、から構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動寸法測定器に係わ
り、特に、変位プローブと、前記変位プローブの検出方
向と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支持し前記
変位プローブの移動量をディジタル方式で検出する測長
手段と、から構成され、前記変位プローブの検出量と移
動量を演算してワークの寸法を測定する自動寸法測定器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】測定範囲の広いワークを自動的に測定す
るには、測定範囲の広い測長手段の検出端にタッチプロ
ーブ（ワークに当接した瞬間に信号を出力する電子プロ
ーブ）を取り付けてワークに当接した瞬間の位置を測長
手段で検出する方法と、測定範囲の広い測長手段の検出
端に変位プローブ（ある範囲の測定が可能な電子プロー
ブ）を取り付けて変位プローブの検出量と変位プローブ
の移動量（測長手段の検出量）を演算してワークの寸法
を測定する方法とがある。しかし、タッチプローブを用
いる方法は測定点を連続して測定できないので、ワーク
の形状を測定する等測定点を連続して測定したい場合は
変位プローブを用いる方法が採用される。この場合、通
常、測定の主体は測長手段で、変位プローブは測長手段
がワーク測定面の変化に追従しきれない分を検出するよ
うに用いられる。したがって、変位プローブからの出力
信号が所定の値の近傍になるように変位プローブの位置
が制御され、その値からずれた分は変位プローブで検出
する。 また、測定範囲の広い測長手段には一般的にデ
ィジタル方式が用いられ、変位プローブの位置を制御す
る制御回路には一般的にアナログ信号が用いられる。

【０００３】従来の自動寸法測定器を使用した例が「自
動寸法形状測定器」として「実公昭６１−２６８８１
号」にて開示されている。この自動寸法形状測定器は、
ワークに当接する検出子の変位をレバー機構により差動
トランス等のアナログ方式で検出する方法で変位プロー
ブを構成し、その変位プローブを検出方向と同じ上下方
向移動自在に支持するとともに、その移動量をディジタ
ル方式の測長手段で検出する構造になっている。また、
ワークは別の水平移動手段で移動され、これによってワ
ークの形状を測定している。この場合、変位プローブか
ら出力されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換器でディジタル
信号に変換され、測長手段から出力されたディジタル信
号と演算されて測定値として出力される。また、変位プ
ローブから出力されたアナログ信号（電圧）は変位プロ
ーブの上下駆動手段の制御部に送られ、変位プローブか
ら出力されたアナログ信号が所定の値（この場合は零）
の近傍になるように変位プローブの位置を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、「実公
昭６１−２６８８１号」の方法では、変位プローブの出
力信号（アナログ）はＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に
変換された後、測長手段の出力信号（ディジタル）と演
算されるため次の問題がある。すなわち、アナログ信号
をＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換すると変換に時
間がかかるために、２つの信号に時間的なずれが発生し
ワーク寸法の検出データが正確に演算されないことと、
Ａ／Ｄ変換器の変換時間で測定データの取り込み速度が
制限されるので測定の高速化が困難なことである。

【０００５】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
もので、変位プローブと、前記変位プローブの検出方向
と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支持し前記変
位プローブの移動量をディジタル方式で検出する測長手
段と、から構成され、前記変位プローブの検出量と移動
量を演算してワークの寸法を測定する自動寸法測定器
を、前記変位プローブの検出量と移動量の演算が高速度
ででき、ワーク寸法を正確かつ高速度で測定できるよう
にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、変位プローブと、前記変位プローブの検出
方向と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支持し前
記変位プローブの移動量をディジタル方式で検出する測
長手段と、から構成され、前記変位プローブの検出量と
移動量を演算してワークの寸法を測定する自動寸法測定
器を、 （イ）前記変位プローブをディジタル信号およびアナロ
グ信号の両方の信号を出力する方式とする。 （ロ）前記変位プローブのアナログ出力信号が所定の値
の近傍になるように前記変位プローブの位置を制御する
制御部を設ける。 （ハ）前記変位プローブのディジタル出力信号と前記測
長手段の出力信号を演算する演算部を設ける。 （ニ）前記演算された信号から測定データを算出し出力
するデータ出力部を設ける。 以上のように構成した。

【０００７】また、変位プローブと、前記変位プローブ
の検出方向と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支
持し前記変位プローブの移動量をディジタル方式で検出
する測長手段と、から構成され、前記変位プローブの検
出量と移動量を演算してワークの寸法を測定する自動寸
法測定器を、 （イ）前記変位プローブをディジタル信号を出力する方
式とする。 （ロ）前記変位プローブの出力信号を相当するアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換器を設ける。 （ハ）前記Ｄ／Ａ変換器から出力されたアナログ信号が
所定の値の近傍になるように前記変位プローブの位置を
制御する制御部を設ける。 （ニ）前記変位プローブの出力信号と前記測長手段の出
力信号を演算する演算部を設ける。 （ホ）前記演算された信号から測定データを算出し出力
するデータ出力部を設ける。 以上のように構成した。

【０００８】

【作用】本発明によれば、前記変位プローブの出力信号
はディジタル信号であるので、そのまま前記測長手段の
出力信号と演算できる。したがって、前記変位プローブ
の検出量と移動量を高速度で演算でき、ワーク寸法を正
確かつ高速度で測定できる。また、前記変位プローブが
ディジタル信号およびアナログ信号の両方の信号を出力
する方式の場合はアナログ出力信号がそのまま制御部に
入力され、前記変位プローブがディジタル方式のみの場
合は前記変位プローブの出力信号はＤ／Ａ変換器でアナ
ログ信号に変換された後制御部に入力されて、前記変位
プローブの出力信号が所定の値の近傍になるように前記
変位プローブの位置が制御される。

【０００９】

【実施例】図３に本発明に係る自動寸法測定器を用いた
自動寸法形状測定機の実施例の全体図を示す。図３に示
す自動寸法形状測定機の構造は前述した従来の自動寸法
形状測定器を鉛直方向に９０゜回転した形になってお
り、前述した従来の自動寸法形状測定器ではワークの上
下方向の変位を検出したが、図３に示す自動寸法形状測
定機ではワークの水平方向の変位を検出する。図３にお
いて、ベース２１にコラム２２が立設され、コラム２２
に測長手段４０が上下自在に設けられている。測長手段
４０はガイド４１、ガイド４１に水平方向移動自在に設
けられたスライダ４２、ガイド４１に設けられた送りネ
ジ４３、スライダ４２に固着された送りナット４４、送
りネジ４３を回動するモータ４５、スライダ４２に設け
られたスケール４６、ガイド４１に設けられた検出ヘッ
ド４７、変位プローブ３０を支持するホルダ４８から構
成されている。また、ホルダ４８に支持された変位プロ
ーブ３０には検出子３０ａが備えられ、検出子３０ａの
先端は少なくとも変位プローブ３０の測定方向（Ｘ方向
左右）には検出可能になっている。さらに、ベース２１
にはワーク載せ台２３が設けられ、ワーク載せ台２３に
はワーク１０が固定されている。これによって、モータ
４５が駆動されると送りネジ４３が回動されて送りナッ
ト４３を介してスライダ４２が駆動され、変位プローブ
３０がＸ方向左右に駆動されてワーク１０の測定面１０
ａや１０ｂが測定されるとともに、変位プローブ３０の
移動量も測長手段４０のスケール４６と検出ヘッド４７
で検出され、変位プローブ３０の検出量と変位プローブ
３０の移動量（測長手段４０の検出量）との演算量がワ
ーク１０の測定値となる。

【００１０】図４・図５・図６に変位プローブ３０の実
施例１の構造概要を示す。図４は検出方向と直角方向の
中央断面図で、図５は図４のＥ−Ｅ断面図、図６は図４
のＦ−Ｆ断面図である。図４・図５・図６において、変
位プローブ３０Ａは、上板３１、縦板３２・３２、下板
３３が十字板バネ３４で連結されて平行リンク機構を構
成し、上板３１に対して下板３３が水平方向移動自在と
なっている。また、図５に示すように、上板３１の下側
にはコイル３５が固着され、コイル３５の中に遊挿され
たコア３６が下板３３の上側に固着されていて、コイル
３５とコア３６で差動トランスを構成している。これに
よって、上板３１に対する検出子３０ａの水平方向位置
が検出され、アナログ信号が出力される。さらに、図６
に示すように、下板３３の上側には光学スケール３７が
固着され、光学スケール３７の位置を検出する検出ヘッ
ド３８が上板３１の下側に固着されている。これによっ
て、上板３１に対する検出子３０ａの水平方向位置が検
出され、デジィタル信号が出力される。したがって、変
位プローブ３０Ａは検出子３０ａの水平方向位置が２つ
の検出手段で同時に検出され、アナログとディジタル両
方の信号が出力される。

【００１１】また、実施例２の変位プローブ３０Ｂは、
変位プローブ３０Ａに対してアナログ検出手段がない場
合で、図６に示しディジタル検出手段のみであるので、
改めて図示はしない。つまり、変位プローブ３０Ｂは前
述した変位プローブ３０Ａと同じ平行リンク機構で、下
板３３の上側には光学スケール３７が固着され、光学ス
ケール３７の位置を検出する検出ヘッド３８が上板３１
の下側に固着されている。これによって、上板３１に対
する検出子３０ａの水平方向位置が検出され、デジィタ
ル信号が出力される。

【００１３】このような自動寸法測定器の制御関係のブ
ロック図を図１および図２に示す。図１に示す実施例１
のブロック図は、変位プローブ３０Ａ（ディジタル方式
およびアナログ方式両方の検出手段を備えた変位プロー
ブ）の場合で、変位プローブ３０Ａの出力信号のうちデ
ィジタル信号はそのまま演算部５２に送られ、測長手段
４０の出力信号と演算される。演算された信号はデータ
出力部５３に送られて測定値として出力される。また、
変位プローブ３０Ａの出力信号のうちアナログ信号（通
常は電圧）は制御部５１に送られ、制御部５１では変位
プローブ３０Ａから出力されたアナログ信号が所定の値
の近傍になるように、モータ３５を駆動して変位プロー
ブ３０Ａの位置を制御する。

【００１４】図２に示す実施例２のブロック図は、変位
プローブ３０Ｂ（ディジタル方式のみ）の場合で、変位
プローブ３０Ｂの出力信号はそのまま演算部５２に送ら
れ、測長手段４０の出力信号と演算される。演算された
信号はデータ出力部５３に送られて測定値として出力さ
れる。また、変位プローブ３０Ｂの出力信号はＤ／Ａ変
換器５４でアナログ信号（通常は電圧）に変換されて制
御部５１に送られ、制御部５１ではＤ／Ａ変換器５４か
ら出力されたアナログ信号が所定の値の近傍になるよう
に、モータ３５を駆動して変位プローブ３０Ｂの位置を
制御する。

【００１５】このように構成された自動寸法形状測定機
でワーク１０の形状を測定する場合、作業者がワーク１
０をワーク載せ台２３の所定の位置および姿勢に固定し
た後、起動スイッチを入れると、検出子３０ａがワーク
１０の測定面に当接し変位プローブ３０の出力信号（変
位プローブ３０Ａの場合はアナログ信号がそのままで、
変位プローブ３０Ｂの場合はＤ／Ａ変換器５４でアナロ
グ信号に変換されて、）が所定の値の近傍になるよう
に、モータ４５が駆動されて変位プローブ３０の位置が
制御される。変位プローブ３０からの出力信号が所定の
値の近傍になると、そのときの変位プローブ３０の出力
信号（ディジタル）と測長手段４０の出力信号が演算さ
れて測定値が出力される。一つの測定点の測定が終了す
ると測長手段４０を上下方向に移動させワーク１０の別
の測定点を測定するが、測定は測長手段４０を上下方向
に移動させながらでも、測長手段４０を停止してからで
もよい。測長手段４０を上下方向に移動させながら測定
するとワーク１０の測定面の連続した形状を測定するこ
とができる。

【００１６】この場合、測長手段４０を上下方向に移動
させる代りにワーク載せ台２３に上下駆動機構を設けて
上下に駆動してもよい。また、ワーク載せ台２３に回転
駆動機構を設けたり、紙面と直角方向の駆動機構を設け
て、ワーク１０の回転方向や紙面と直角方向の形状を測
定してもよい。いずれにしても、変位プローブ３０およ
び測長手段４０の検出方向と異なる方向に、変位プロー
ブ３０および測長手段４０とワーク１０とを相対移動さ
せてワーク１０の形状を測定する。

【００１７】なお、図３に示した実施例では本発明に係
る自動寸法測定器を自動寸法形状測定機に用いた例につ
いて説明したが、これに限らず、他の測定機に用いても
よい。また、実施例１および２の変位プローブ３０は十
字板バネ３４を支点とした平行リンク機構の場合につい
て説明したが、これに限らず、平行板バネや回転ベアリ
ングを支点に用いた平行リンク機構でもよいし、検出子
３０ａを水平方向に移動自在としたリニアベアリングや
エアベアリング等による案内、従来例のようなレバー機
構等による案内でも本発明は適用できる。さらに、実施
例では検出方向が水平方向の場合について説明したが、
従来の例に掲げた自動寸法形状測定器のように検出方向
が上下方向の場合についても本発明は適用できる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る自動寸
法測定器によれば、変位プローブ３０と、変位プローブ
３０の検出方向と同じ方向移動自在に変位プローブ３０
を支持し変位プローブ３０の移動量をディジタル方式で
検出する測長手段４０と、から構成され、変位プローブ
３０の検出量と移動量を演算してワークの寸法を測定す
る自動寸法測定器を、以上のように構成した。これによ
り、変位プローブ３０の出力信号はディジタル信号であ
るので、そのまま測長手段４０の出力信号と演算でき
る。したがって、変位プローブ３０の検出量と移動量を
高速度で演算でき、ワーク寸法を正確かつ高速度に測定
できる自動寸法測定器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動寸法測定器の実施例１のブロ
ック図

【図２】本発明に係る自動寸法測定器の実施例２のブロ
ック図

【図３】本発明に係る自動寸法測定器を用いた自動寸法
形状測定機の実施例の全体図

【図４】変位プローブの実施例１の構造概要図で検出方
向と直角方向の中央断面図

【図５】図４のＥ−Ｅ断面図

【図６】図４のＦ−Ｆ断面図

【符号の説明】

１０……ワーク ２１……べース ２２……コラム ２３……ワーク載せ台 ３０……変位プローブ ３０ａ…検出子 ３５……コイル ３６……コア ３７……光学スケール ３８……検出ヘッド ４０……測長手段 ５１……制御部 ５２……演算部 ５３……データ出力部 ５４……Ｄ／Ａ変換器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変位プローブと、前記変位プローブの検
   出方向と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支持し
   前記変位プローブの移動量をディジタル方式で検出する
   測長手段と、から構成され、前記変位プローブの検出量
   と移動量を演算してワークの寸法を測定する自動寸法測
   定器において、 前記変位プローブをディジタル信号およびアナログ信号
   の両方の信号を出力する方式とし、 前記変位プローブのアナログ出力信号が所定の値の近傍
   になるように前記変位プローブの位置を制御する制御部
   と、 前記変位プローブのディジタル出力信号と前記測長手段
   の出力信号を演算する演算部と、 前記演算された信号から測定データを算出し出力するデ
   ータ出力部と、 から構成されたことを特徴とする自動寸法測定器。
2. 【請求項２】 変位プローブと、前記変位プローブの検
   出方向と同じ方向移動自在に前記変位プローブを支持し
   前記変位プローブの移動量をディジタル方式で検出する
   測長手段と、から構成され、前記変位プローブの検出量
   と移動量を演算してワークの寸法を測定する自動寸法測
   定器において、 前記変位プローブをディジタル信号を出力する方式と
   し、 前記変位プローブの出力信号を相当するアナログ信号に
   変換するＤ／Ａ変換器と、 前記Ｄ／Ａ変換器から出力されたアナログ信号が所定の
   値の近傍になるように前記変位プローブの位置を制御す
   る制御部と、 前記変位プローブの出力信号と前記測長手段の出力信号
   を演算する演算部と、 前記演算された信号から測定データを算出し出力するデ
   ータ出力部と、 から構成されたことを特徴とする自動寸法測定器。