JPH0774722B2 - 自動内径測定装置及びその零点設定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被測定物に形成された孔径等の寸法を測定す
る自動内径測定装置に関する。

〔背景技術〕

従来、被測定物に接触式のプローブを三次元的に関与さ
せ、汎ゆる測定箇所を一台の装置で測定でき、かつ、測
定データも総合的に収集できる装置として三次元測定機
が知られている。

このような三次元測定機として、各種のものが開発され
ているが、操作方式で分類すると、手動式、モータドラ
イブ式、CNC（コンピュータ数値制御）式等に分けるこ
とができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の三次元測定機は、高精度を維持する目
的で、被測定物の製造ラインとは別個に設けられた恒
温、恒湿の特別な測定室に設置されることが一般的であ
る。このため、測定にあたっては、被測定物を製造ライ
ンから抜き出して測定室内に搬入し、ここで測定を行な
っている。

しかしながら、製造の高能率化が要求される現在、三次
元測定機を製造ラインに組み込んで測定する、所謂イン
ライン測定が必要とされる。このインライン測定では、
製造ラインの速度を低下させないため、迅速な測定が要
求され、かつ、自動化も要求される。

しかし、現状の三次元測定機では、例えば孔径を測定す
る場合、孔の内面の３箇所にプローブの先端を当接さ
せ、演算によりその内径を求めている。この３点接触に
よる測定では、内径寸法の他に、孔中心位置の測定等も
行える反面、１回での測定ではないため、極めて効率が
悪いという問題点がある。また、測定の原点から極めて
長い寸法（孔径に比べて）から演算して孔径を求めてい
るため、寸法精度の低下を免れないという問題もある。

更に、インラインにおいて被測定物を測定する場合、単
に孔の内径のみを測定する場合がかなりある。このよう
な場合、前述の三次元測定機で孔内径を測定しようとす
ると、三次元測定機としての孔中心位置測定等の機能を
用いないため、前述の問題点がより大きなウエイトを占
めることとなる。

一方、孔の内径測定機としては、手動のホールテスタ等
の測定機がある（特公昭63−4641号公報、実開昭60−41
811号公報等）。しかし、これらは手動操作するもので
あるため、作業性が悪く、しかも、内径の異なる多数の
孔を測定することもある測定においては、実用的ではな
い。

ちなみに、本発明者等の調査によると、多数の孔を形成
された被測定物においては、大多数の孔、例えば、７〜
８割の孔が、その直径寸法の値のみを必要とし、各孔の
中心位置、あるいは各孔間の寸法等を必要としないこと
が判明した。

従って、このような孔の内径測定のみを別個に測定する
こともでき、このような測定を迅速に行える装置が望ま
れている。

本発明の目的は、孔の内径の測定が迅速にできてインラ
イン測定への適用も可能な自動内径測定装置を提供する
にある。

また、自動内径測定装置において用いられるゲージの零
点を迅速に設定できる方法を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る自動内径測定装置は、孔の内径を１回で測
定可能な内径測定ゲージヘッドを、一般に三次元測定機
と同様な三次元移動手段に着脱可能に設け、内径寸法の
測定のみを必要とする孔に対して、この内径測定ゲージ
ヘッドを用いて測定するようにして、前記目的を達成し
ようとするものである。

具体的には、本発明の装置は、被測定物に形成された孔
内に挿入可能にされるとともに、孔の半径方向に変位可
能な少なくとも１つの接触子を有する内径測定ゲージヘ
ッドと、異なる孔径に対応した複数の内径測定ゲージヘ
ッドを支持可能なストッカと、前記被測定物及び内径測
定ゲージヘッドに対して、水平面内の直交二方向及び鉛
直方向の一方向に相対的に移動可能にされる結果、三次
元方向に移動可能にされ、かつ、内径測定ゲージヘッド
を着脱可能にされた三次元移動手段と、この三次元移動
手段の各方向の駆動手段と、前記複数の内径測定ゲージ
ヘッドの各々を零点設定する複数のマスターリングゲー
ジと、これらのマスターリングゲージを載置するリング
ゲージ置台と、を具備し、前記リングゲージ置台は、各
々マスターリングゲージの中心軸線が前記ストッカに載
置された状態の各内径測定ゲージヘッドの中心軸線と略
一致する位置となるようにストッカに設置されたことを
特徴とする自動内径測定装置である。

また、本発明に係る自動内径測定機の零点設定方法は、
被測定物に形成された孔内に挿入可能にされるととも
に、孔の半径方向に変位可能な少なくとも１つの接触子
を有する内径測定ゲージヘッドと、異なる孔径に対応し
た複数の内径測定ゲージヘッドを支持可能なストッカ
と、前記被測定物及び内径測定ゲージヘッドに対して、
水平面内の直交二方向及び鉛直方向の一方向に相対的に
移動可能にされる結果、三次元方向に移動可能にされ、
かつ、内径測定ゲージヘッドを着脱可能にされた三次元
移動手段と、この三次元移動手段の各方向の駆動手段
と、前記複数の内径測定ゲージヘッドの各々を零点設定
する複数のマスターリングゲージと、これらのマスター
リングゲージを載置するとともに、各マスターリングゲ
ージの中心軸線が前記ストッカに載置された状態の各内
径測定ゲージヘッドの中心軸線と略一致する位置となる
ようにストッカに設置されたリングゲージ置台と、を具
備し、前記三次元移動手段による所定の内径測定ゲージ
ヘッドの装着時に、当該内径測定ゲージヘッドの接触子
を、対応したリングゲージ内に通過させ、この接触子の
リングゲージ内の通過時に自動的に当該内径測定ゲージ
ヘッドの測定値を零点に設定することを特徴とする自動
内径測定装置の零点設定方法である。

本発明の方法において、各内径測定ゲージヘッドのスト
ッカへの載置状態において、各内径測定ゲージヘッドの
接触子は、対応マスターリングゲージから各々一定寸法
だけ突出され、各内径測定ゲージヘッドを三次元移動手
段に装着してから、前記一定寸法だけ引き上げた位置
で、内径測定ゲージヘッドの測定値を零点に設定するこ
とが好ましい。

〔作用〕

本発明において、被測定物に形成された孔の内径を測定
する場合は、三次元移動手段をストッカに対して三次元
的に相対的に移動させ、三次元移動手段に測定しようと
する孔径に対応したサイズの内径測定ゲージヘッドを装
着する。

次いで、三次元移動手段を被測定物に対して三次元的に
移動させて取付けたゲージヘッドを被測定物の所定の孔
内に挿入し、予め零点設定されているゲージヘッドに対
する接触子の移動量を検出して当該孔の内径測定を完了
する。この再、同一ゲージヘッドで測定可能な孔は、順
次孔径を測定していく。また、異なる孔径の測定に対し
ては、内径測定ゲージヘッドを交換して測定する。

測定を完了したゲージヘッドは、前述と同様にして三次
元移動手段とストッカとを相対移動させ、三次元移動手
段に取付けられている内径測定ゲージヘッドを元の位置
に戻す。

以下、所定の内径測定ゲージヘッドを用いて被測定物の
所定箇所の孔内径を全て測定して測定を完了する。

測定にあたり、各内径測定ゲージヘッドの零点を設定す
るには、所定の内径測定ゲージヘッドの接触子を、当該
ゲージヘッドに対応した内径を有するマスターリングゲ
ージ内に挿入し、この状態でゲージヘッドの出力値を零
にすることにより行なう。

この際、マスターリングゲージが置かれているリングゲ
ージ置台がストッカに配置されていれば、三次元移動手
段によるゲージヘッドの装着時に、ゲージヘッドの接触
子をマスターリングゲージ内に挿入できて零点設定の迅
速化が図れる。

また、内径測定ゲージヘッドのストッカへの載置時にお
いて、ゲージヘッドの接触子部がマスターリングゲージ
内に所定寸法だけ挿入されていれば、零点設定がより容
易となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本実施例に係る自動内径測定装置１の一部を
切欠いた全体構成が示されている。

なお、本実施例の自動内径測定装置１は、孔の内径のみ
ならず、必要に応じて各部の寸法等も測定可能となって
いる。

自動内径測定装置１は、ベースフレーム11を備え、この
ベースフレーム11の左右両側には、門形コラム12がそれ
ぞれ立設されている。

左右のコラム12の上部間には、所定間隔を離して２本の
第１、第２の横桁13A,13Bが載置固定されている。これ
らの横桁13A,13Bは、水平方向の一方向であるＸ方向に
沿って延長されている。

２本の横桁13A,13B上には、同一構造の第１、第２のＸ
スライダ14A,14BがそれぞれＸ方向に移動自在に支持さ
れている。これらのＸスライダ14A,14Bは、各横桁13A,1
3Bの一端に設けられた第１、第２のＸモータ22A,22B及
び各横桁13A,13Bに沿って掛け渡された第１、第２のＸ
方向送りねじ軸23A,23Bにより、Ｘ方向に進退駆動され
るようになっている。

ここにおいて、第１のＸモータ22A及び第１のＸ方向送
りねじ軸23Aにより第１のＸ方向駆動手段21Aが、第２の
Ｘモータ22B及び第２のＸ方向送りねじ軸23Bにより第２
のＸ方向駆動手段21Bがそれぞれ構成されている。

なお、第１、第２のＸ方向送りねじ軸23A,23Bは、図示
の都合上、横桁13A,13Bの前面に露出して設けられてい
るが、実際は、横桁13A,13Bの後面側のボックス内等に
収納されている。

第１、第２のＸスライダ14A,14BのＸ方向の変位量は、
各横桁13A,13BとＸスライダ14A,14Bとの間にそれぞれ設
けられた第１、第２のＸ方向変位量検出手段31A,31Bに
より検出され、その検出信号は、図示しないコンピュー
タ等から構成された制御装置に入力されるようになって
いる。

各Ｘ方向変位検出手段31A,31Bは、一般の三次元測定機
と同様に、ガラススケール、磁気スケール、静電気容量
スケール等と、それらのスケールに対応した検出器等と
から構成されている。

各Ｘスライダ14A,14Bには、軸状の第１、第２のＺスラ
イダ15A,15Bが鉛直方向であるＺ方向に移動自在に支持
されている。各Ｚスライダ15A,15Bは、各Ｘスライダ14
A,14Bに設けられた第１、第２のＺ方向駆動手段24A,24B
により、それぞれＺ方向に進退駆動されるようになって
いる。各Ｚ方向駆動手段24A,24Bは、各Ｘスライダ14A,1
4B上に突設された第１、第２のＺモータ25A,25Bと、図
示しないＺ方向送りねじ軸等とにより構成されている。

各Ｚスライダ15A,15BのＺ方向の変位量は、各Ｘスライ
ダ14A,14BとＺスライダ15A,15Bとの間に設けられた第
１、第２のＺ方向変位量検出手段34A,34Bにより検出さ
れる。これらのＺ方向変位量検出手段34A,34Bも、Ｘ方
向変位量検出手段31A,31Bと同様な構造であり、その検
出信号は、図示しない制御装置に入力されるようになっ
ている。

各Ｚスライダ15A,15Bには、後に詳述する内径測定ゲー
ジヘッド70または接触式プローブ90が着脱可能に装着で
きるようになっている。

内径測定ゲージヘッド70は、第２図及び第３図に示され
るように、略有底円筒状のゲージボデー71を有してい
る。このゲージボデー71の開口側に形成された角形のフ
ランジ部72には、両面に補強板73を有する一対の平板状
の平行ばね74を介して四角板状の連結板75が連結されて
いる。この連結板75には、平行ばね74と直交する方向に
配置され、かつ、両面に補強板76を有する一対の平板状
の平行ばね77を介して、シャンク78のフランジ部79が連
結されている。

これにより、シャンク78は、ゲージボデー71の軸線に対
して半径方向に移動自在、すなわち、フローティング状
態で連結され、かつ、付勢手段としての２対の平行ばね
74,77により所定位置、すなわち、ゲージボデー71と中
心軸線が略一致するように付勢されて連結されている。

シャンク78は、フランジ部79を中心部に一体に突設され
たテーパ係合部81を有するとともに、このテーパ係合部
81の先端に茸状のプルスタッド82を有している。

ゲージボデー71の底部側には、所定外径寸法の円柱状に
形成された固定アーム83が固定されている。この固定ア
ーム83の一側には、軸方向に沿った溝84が形成されると
ともに、この溝84内には、ゲージボデー71の底部に途中
を揺動自在に支持された可動アーム85の先端側が配置さ
れている。

これらの固定アーム83と可動アーム85の先端側の同一円
周上には、第３図にも示されるように、鋼球等からなる
３個の接触子86が一部を突出されて120度等配位置に固
定されている。これらの３個の接触子86は、２個が固定
アーム83に、１個が可動アーム85に固定されている。こ
の可動アーム85に固定された接触子86は、可動アーム85
の揺動に伴って固定アーム83の半径方向、すなわち、固
定アーム83が挿入されて内径が測定される孔の半径方向
に変位可能にされている。

可動アーム85の内端側は、ゲージボデー71内に揺動自在
に支持された側面略Ｌ字状の揺動駒87の一端に当接され
ている。この揺動駒87の他端には、ゲージボデー71内に
取付けられた差動トランス等の変位量検出器88の検出子
89が当接されている。この検出子89は、図示しないばね
等により常時突出方向に付勢され、この付勢力により、
揺動駒87を介して可動アーム85の先端が突出方向に付勢
されている。

その際、可動アーム85の突出方向の付勢力が検出子86の
付勢力のみでは小さいときは、必要に応じて可動アーム
85とゲージボデー71との間に圧縮コイルばね、ねじりコ
イルばね等を設けてもよい。

なお、内径測定ゲージヘッド70は、測定しようとする孔
の形状に応じて、形状、寸法等が変化するが、構成部品
は全て同一なので、外観上相違するものも全て同一符号
で示されている。

また、接触式プローブ90は、第４図に示されるように、
丸軸状のプローブ本体91の上部にフランジ部92を介して
シャンク93が一体に設けられている。このシャンク93
は、テーパ係合部94と、プルスタッド95とから構成さ
れ、これらのテーパ係合部94及びプルスタット95は、内
径測定ゲージヘッド70のテーパ係合部81及びプルスタッ
ト82と同一の形状、寸法に形成されている。

プローブ本体91の下端には、球形の接触子96が一体に固
定されている。

なお、接触式プローブ90の形状、寸法は、測定しようと
する被測定物の部位に応じて変化するが、その形状等
は、従来一般の三次元測定機において使用されているプ
ローブ、例えば、タッチ信号プローブ、一部が折曲げ可
能なユニバーサルプローブ等に、第４図図示のシャンク
93と同一形状のシャンクが連設されたものとされる。

内径測定ゲージヘッド70及び接触式プローブ90をＺスラ
イダ15A,15Bへ着脱する構造は、例えば、特開昭61−213
623号公報等に記載の公知の構造が用いられる。

すなわち、第５図に示されるように、Ｚスライダ15A,15
B内には、着脱機構50が設けられている。

着脱機構50は、Ｚスライダ15A,15Bに回転自在、かつ、
軸方向移動不可能に支持された中空の中心軸51を備えて
いる。この中心軸51内には、下端にボールホルダ52を有
する駆動軸53が軸方向移動可能に収納され、この駆動軸
53は圧縮コイルばね54により中心軸51内に引き込まれる
ように、図中上方に付勢されている。

ボールホルダ52には、複数のボール55がボールホルダ52
の半径方向移動自在に支持されている。これらのボール
55は、駆動軸53が圧縮コイルばね54により引き上げら
れ、ボールホルダ52が中心軸51の収納孔56内に位置され
ているときは、ボールホルダ52内に没入される。これに
よりボールホルダ52内に位置される内径測定ゲージヘッ
ド70あるいは接触式プローブ90のプルスタット82あるい
は95の首下部にボール55が係合され、プルスタット82,9
5の中心軸51の内方への引き込みと、脱落防止とがなさ
れている。

また、中心軸51の収納孔56の下方には、収納孔56より大
径の大径孔57及びテーパ孔58が連設されている。このテ
ーパ孔58は、プルスタッド82,95がボール55及び駆動軸5
3により引き上げられた際、各シャンク78または93のテ
ーパ係合部81または94が丁度係合する形状とされてい
る。

一方、大径孔57は、駆動軸53が圧縮コイルばね54に抗し
て下方に移動されたとき、各ボール55がボールホルダ52
の半径方向外方に移動されるための孔である。この大径
孔57内へのボール55の移動により、ボール55に首下部を
保持されるプルスタッド82,95は、ボールホルダ52から
脱出可能あるいはボールホルダ52内に挿入可能とされ
る。

駆動軸53の上端部には、ボール59を介してシリンダ61の
ピストンロッド62の先端が当接されている。シリンダ61
は、Ｚスライダ15A,15Bに支持されるとともに、シリン
ダ61内に収納されたピストン63の上部室に圧力流体が供
給されることによって、ピストンロッド62が下方に移動
され、駆動軸53を圧縮コイルばね54に抗して押し下げ得
るようになっている。

Ｚスライダ15A,15B内には、中心軸51を回転される中心
軸回転機構65も設けられている。この中心軸回転機構65
は、Ｚスライダ15A,15Bに支持されたモータ66と、この
モータ66の出力軸に固定された小歯車67と、この小歯車
67に噛合されるとともに、中心軸51に固定された大歯車
68とを含んで構成されている。

中心軸回転機構65により中心軸51を回転させると、中心
軸51に、駆動軸53のボールホルダ52を介して取付けられ
ている接触式プローブ90を回転できるようになってい
る。従って、接触式プローブ90が、ユニバーサルプロー
ブである場合には、プローブ中心軸に対して折曲されて
取付けられている接触子96の支持軸の傾斜方向を変更で
き、異なる傾斜方向の面や孔等を測定できるようになっ
ている。

第１図において、ベースフレーム11上には、２本のレー
ル16を介してテーブル17が、水平面内の一方向であるＸ
方向と直交する他方向、すなわちＹ方向に移動自在に支
持されている。従って、テーブル17はＹ方向スライダと
して機能している。

ここにおいて、ベースフレーム11に立設されたコラム12
に横桁13A,13Bを介してＸ方向変位可能なＸスライダ14
A,14B、このＸスライダ14A,14BにＺ方向変位可能なＺス
ライダ15A,15B、及び、ベースフレーム11にレール16を
介してＹ方向変位可能なＹ方向スライダとしてのテーブ
ル17により、三次元移動手段10が構成されている。従っ
て、Ｚスライダ15A,15Bに着脱可能な内径測定ゲージヘ
ッド70あるいは接触式プローブ90は、三次元移動手段10
のＺスライダ15A,15Bに装着されると、被測定物Ｗに対
して相対的に三次元方向に移動可能にされている。

テーブル17は、ベースフレーム11に設けられたＹモータ
28と、このＹモータ28により駆動されるＹ方向に沿った
Ｙ方向送りねじ軸29とにより、Ｙ方向に駆動される。こ
れらのＹモータ28とＹ方向送りねじ軸29とを含んでＹ方
向駆動手段27が構成されている。

テーブル17のＹ方向の変位量は、テーブル17とベースフ
レーム11の一方のレール16との間に設けられたＹ方向変
位量検出手段37により検出される。このＹ方向変位量検
出手段37も、Ｘ方向変位量検出手段31A,31Bと同様な構
造であり、その検出信号は、図示しない制御装置に入力
されるようになっている。

テーブル17には、一対のブラケット17Pを介して上向き
コ字形の揺動テーブル18が水平方向の軸線に対し矢印Ｑ
方向に所定角度、実際には360度以上の角度を、所定の
角度に割り出し可能な状態で、揺動可能に支持されてい
る。

揺動テーブル18上には、揺動テーブル18が第１図図示の
水平状態にあるとき、鉛直方向となる軸線に対し、所定
角度、実際には360度以上の角度を、所定の角度に割り
出し可能な状態で、旋回テーブル19が矢印Ｒ方向に旋回
可能に支持されている。この際、揺動テーブル18が所定
角度に揺動された状態では、旋回テーブル19は、鉛直方
向の軸線に対して旋回するものではなくなるが、説明の
便宜上、揺動テーブル18が水平位置にある標準状態で、
旋回中心軸が鉛直となるため、前述のように、旋回テー
ブル19は鉛直軸線を中心として旋回すると説明したもの
である。

旋回テーブル19上には、複数の孔等を形成された被測定
物Ｗが設置、固定されている。

揺動テーブル18及び旋回テーブル19は、図示しないモー
タ等の駆動手段により、揺動あるいは旋回され、旋回テ
ーブル19上に設置される被測定物Ｗの向きが変更できる
ようになっている。従って、各Ｚスライダ15A,15Bの下
面に取付けられる内径測定ゲージヘッド70あるいは接触
式プローブ90に対向する被測定物Ｗの面及びその向きが
変更可能とされている。

ベースプレート11の左側のコラム12の前後端近傍には、
それぞれ１つ、計２つの第１、第２のストッカ40A,40B
が向き合うように設置されている。

これらのストッカ40A,40Bは、基本的には同一構造であ
るため、一方の第１のストッカ40Aについて説明し、他
方の第２のストッカ40Bについての説明は省略するが、
各部の構成には、第１のストッカ40A側にはそれぞれ記
号Ａを付し、第２のストッカ40B側にはそれぞれ記号Ｂ
を付して図示してある。

第１のストッカ40Aは、一側を開放された箱状のケーシ
ング41Aと、このケーシング41Aに対し図示しない駆動機
構により、矢印Ｙ方向に収納及び引出し可能にされた載
置フレーム42Aとを主構成要素とされている。

載置フレーム42Aは、第６図及び第７図に示されるよう
に、側面逆Ｌ字状の支持台43Aを備え、この支持台43Aに
は複数のＵ字溝44Aが所定間隔を置いて形成されてい
る。これらのＵ字溝44Aには、各種形状の内径測定ゲー
ジヘッド70のゲージボデー71、あるいは、接触式プロー
ブ90のプローブ本体91が係合され、それぞれのフランジ
部72あるいは92が支持台43Aの上面上に当接されること
によって、各ゲージヘッド70あるいはプローブ90が支持
されている。

各内径測定ゲージヘッド70が支持されるＵ字溝44Aの下
方位置には、それぞれ倒状Ｌ字板状のリングゲージ置台
45Aが固定されている。このリングゲージ置台45Aには、
支持台43A上に支持される内径測定ゲージヘッド70の固
定アーム83と略同心の孔46Aが形成されている。

各リングゲージ置台45A上には、孔46Aと略同心に、リン
グ状のゲージホルダ47Aがそれぞれ固定されている。こ
のゲージホルダ47Aの内周には、一部が突出したボール
及び圧縮ばね等からなるゲージ係止手段48Aが複数箇所
設けられており、ゲージホルダ47A内に装着される各種
サイズのマスターリングゲージ49Aがゲージホルダ47Aに
ワンタッチで装着でき、かつ、脱落防止がなされてい
る。

なお、第６図において、支持台43Aに内径測定ゲージヘ
ッド70が載置された状態で、各ゲージヘッド70の固定ア
ーム83の先端は、マスターリングゲージ49Aを貫通して
下方に突出するようにリングゲージ置台45Aの位置が設
定されている。この際、マスターリングゲージ49Aの厚
さ方向の中央と、固定アーム83及び可動アーム85に設け
られた接触子86の頂部との間の寸法Ｌは、異なる形状の
内径測定ゲージヘッド70においても、常に、略等しくな
るように設定されている。

また、第１図において、ストッカ40A,40Bの載置フレー
ム42A,42BがＹ方向に進退できる結果、三次元移動手段1
0のＺスライダ15A,15Bは、載置フレーム42A,42A上に載
置される内径測定ゲージヘッド70及び接触式プローブ90
に対して相対的に三次元方向に移動可能にされている。

更に、第２図において、外力が加わらない自然状態にお
ける各接触子86の外接円の直径Ｄは、当該内径測定ゲー
ジヘッド70対応したマスターリングゲージ49Aの内径よ
り僅かに大きい寸法とされている。

本実施例に係る自動径測定装置１は、基本的には、以上
のように構成されるものであり、次に、その作用につい
て説明する。

自動内径測定装置１を用いての測定を開始するにあた
り、自動内径測定装置１の旋回テーブル19上に所定の被
測定物Ｗを取付ける。一方、この被測定物Ｗに形成され
た各種の直径の孔や形状等に対応した内径測定ゲージヘ
ッド70及び接触式プローブ90をストッカ40A,40Bの所定
位置にセットしておく。

内径測定ゲージヘッド70のセットにあたり、各ゲージヘ
ッド70の形状に対応したマスターリングゲージ49Aをゲ
ージホルダ48Aに装着しておき、このリングゲージ49A内
に各ゲージヘッド70の固定アーム83の先端を挿通してお
く。

次に、図示しない制御装置等に組み込まれたプログラム
に従い、被測定物Ｗの所定の孔の直径を測定するには、
当該孔の測定に適した内径測定ゲージヘッド70を所定の
Ｚスライダ、例えば第１のＺスライダ15Aに装着する。

この装着は、まず、第１のＸスライダ14AのＸ方向駆動
手段21A、第１のＺスライダ15AのＺ方向駆動手段24A及
び第１のストッカ40Aの載置フレーム42Aの駆動手段（図
示せず）を駆動して第１のＺスライダ15Aの軸心を当該
内径測定ゲージヘッド70の軸心に一致させる。

次いで、第１のＺスライダ15A内に設けられた着脱機構5
0のシリンダ61の圧力流体を供給してピストンロッド62
を下降させ、駆動軸53を圧縮コイルばね54に抗して下降
させておく。この状態で、Ｚスライダ15Aを下降させて
ボールホルダ52内に当該ゲージヘッド70のプルスタッド
82を挿入させる。

次いで、シリンダ61への圧力流体の供給を解除すると、
圧縮コイルばね54により駆動軸53が上昇されるととも
に、プルスタッド82が中心軸51内に引き込まれてゲージ
ヘッド70の中心軸51すなわちＺスライダ15Aへの装着が
完了する。

ゲージヘッド70のＺスライダ15Aへの装着が完了した
ら、Ｚスライダ15Aを上昇させる。これにより、ゲージ
ヘッド70の接触子86がマスターリングゲージ49Aの内径
に接触しながら通過することとなる。この時、正確に
は、Ｚ軸スライダ15Aが、ゲージヘッド70の装着後、寸
法Ｌだけ上昇したら、ゲージボデー71内に設けられた変
位検出器88の出力値は、不図示の制御手段により、自動
的に零に設定される。

この際、変位検出器88は、当該内径測定ゲージヘッド70
のＺスライダ15Aへの装着時に、図示しない接点等によ
り自動的に制御手段と電気的導通がとられている。ま
た、接触子86のマスターリングゲージ49A内の通過時に
は、接触子86の外接円直径Ｄがリングゲージ49Aの内径
より大きく設定されているため、Ｚスライダ15Aの上昇
により、接触子86は必ずリングゲージ49Aの内径に接触
することとなって、零設定が必ず行なわれる。

このようにして零設定がなされた内径測定ゲージヘッド
70を装着されたＺスライダ15Aは、再びＸ方向駆動手段2
1A,Z方向駆動手段24A及びテーブル17のＹ方向駆動手段2
7の駆動により、三次元的に移動されて被測定物Ｗの所
定の孔内に挿入される。この孔内への挿入にあたり、孔
の中心位置と内径測定ゲージヘッド70の中心位置とに多
少の位置ずれがあったとしても、ゲージヘッド70のゲー
ジボデー71とシャンク78との間は、２対の平行ばね74,7
7により、フローティング状態で、かつ、中心に付勢さ
れて連結されているから、固定アーム83及び可動アーム
85は孔内にスムースに挿入されることとなる。

固定アーム83及び可動アーム85の孔内への挿入により、
可動アーム85に設けられた接触子86は、孔の半径方向の
内方に移動され、この移動が揺動駒87を介して変位検出
器88の検出子89に伝達される。このときの検出器88の出
力値を制御手段で読み取れば、マスターリングゲージ49
Aの内径に対する相対変位量として孔の内径測定が行な
われる。

以下、この内径測定ゲージヘッド70で測定し得る内径の
孔は、順次、当該ゲージヘッド70で測定がなされ、制御
装置で記憶され、不図示の表示装置、プリンタ等の出力
装置に出力される。

このようにして１本の内径測定ゲージヘッド70による測
定が完了したら、異なる径の内径測定ゲージヘッド70
を、前述の手順と同様にして第１のＺスライダ15Aに取
付けて孔径の測定を行なう。

必要な全ての孔の内径測定が完了したら、Ｚスライダ15
Aに接触式プローブ90を取付けて必要な寸法の測定を行
なう。この際、内径測定ゲージヘッド70による孔径の測
定に先立って、あるいは、その途中で接触式プローブ90
による測定を行なってもよく、要するに、測定の手順
は、測定が効率よく行なわれるように設定すればよい。

また、測定は、第１のＺスライダ15A側のみで行なう必
要はなく、各種の内径測定ゲージヘッド70や接触式プロ
ーブ90の着脱による時間のロスを考慮して、第２のＺス
ライダ15Bと交互にあるいは所定と順序で使用してもよ
い。

以上のようにして被測定物Ｗの１つの被測定面の測定が
全て完了したら、揺動テーブル18及び／または旋回テー
ブル19を所定角度、一般には90度所定方向に駆動し、異
なる被測定面を第１、第２のＺスライダ15A,15Bに対向
させ、再び孔径等の測定を行なう。

全ての被測定面の測定が完了したら、被測定物Ｗを取り
換えて順次測定を行なう。

上述のような本実施例によれば、次のような効果があ
る。

すなわち、被測定物Ｗに形成される多数の孔のうち、孔
の直径寸法のみが必要な大半の孔の測定は、１回の挿入
で測定が可能な内径測定ゲージヘッド70を用いるから、
測定時間を大幅に短縮できる。しかも、同一径の孔に
は、ゲージヘッド70を交換することなく、１本のゲージ
ヘッド70で測定を行えるから、より時間短縮を行える。
従って、従来は困難であったインラインでの被測定物Ｗ
の測定が可能となる。

また、内径測定ゲージヘッド70の測定は、マスターリン
グゲージ49Aとの比較測定であるから、測定原点からの
長距離の移動を伴う一般の三次元測定機による内径測定
に比べて、高精度な測定ができる。

更に、内径測定ゲージヘッド70は、ゲージボデー71に対
しシャンク78が２対の平行ばね74,77を介して連結され
ているから、孔位置の誤差に対するフレキシビリティが
高く、孔内への円滑なゲージヘッド70の挿入が可能とな
る。

また、内径測定ゲージヘッド70における零点設定は、ゲ
ージヘッド70のＺスピンドル15A,15Bへの装着時に自動
的に行なわれるから、効率よく、しかも、ゲージヘッド
70の交換毎に必ず行なわれるから、常に測定の高精度を
保持できる。

更に、ストッカ40A,40Bには、内径測定ゲージヘッド70
と接触式プローブ90とが用意されているから、孔径の測
定のみならず、孔間寸法、面間寸法等、汎ゆる形状、寸
法の測定が可能である。

また、テーブル17には、揺動テーブル18及び旋回テーブ
ル19が設けられているから、被測定物Ｗの多数の面の測
定を、被測定物Ｗの取付け直しを行なうことなく行な
え、この点からも測定時間を短縮できる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは、勿論である。

例えば、本発明では、少なくとも孔の内径寸法を測定で
きれば足りるから、接触式プローブ90は全く設けなくと
もよい。この場合、内径測定ゲージヘッド70の移動は、
必ずしも高精度に行なう必要はなく、孔に接触子86を挿
入できる程度でよいから、各方向の駆動手段21A,21B,24
A,25A,27及び変位量検出手段31A,31B,34A,34B,37は、高
精度のものを必要とせず、安価にできる。

また、ゲージヘッド70の接触子86がリングゲージ49A内
に挿通された状態でゲージヘッド70が支持台43Aに支持
されなくともよい。例えば、ゲージヘッド70を支持台43
Aに、コイルばね等を介してやや浮かせて弾性的に支持
する一方、ゲージヘッド70のやや下方にマスターリング
ゲージ49Aを設定しておき、ゲージヘッド70のＺスライ
ダ15A,15Bへの装着時に、ゲージヘッド70をコイルばね
に抗して押し込むことにより、接触子86をリングゲージ
49A内に挿入して零点設定してもよい。

更に、Ｘスライダ14A,14B及びＺスライダ15A,15B並びに
ストッカ40A,40Bは、必ずしも２個設ける必要はなく、
少なくとも１個あれば足りる。しかし、２個設ければ、
測定の高速化を実現できるという利点がある。

また、被測定物Ｗに対する内径測定ゲージヘッド70ある
いは接触式プローブ90の動きは、Ｘスライダ14A,14B及
びスライダ15A,15BによるX,Z方向の動きと、テーブル17
によるＹ方向の動きとによるものに限らず、横桁13A,13
Bを一対のコラムに対してＹ方向移動可能に設けて対応
させるものでもよく、要するに、ゲージヘッド70等が被
測定物Ｗに対し、相対的に三次元的に関与できればよ
い。

同様に、Ｚスライダ15A,15Bに対するストッカ40A,40Bの
載置フレーム42A,42Bの動きも、ストッカ40A,40B側がＹ
方向に移動するものに限らず、Ｚスライダ15A,15B側が
Ｙ方向に移動するものでもよい。

更に、コラム12に対してＺスライダ15A,15Bは、Ｘスラ
イダ14A,14Bを介して支持されているが、必ずしもこの
構造に限らず、横桁13A,13Bをコラム12に対してＺ方向
移動可能に設けてＺスライダの機能を持たせ、このＺ方
向に上下動する横桁にＸスライダ14A,14BをＸ方向移動
自在に設け、軸状のＺスライダ15A,15Bは省略した構造
でもよい。

また、テーブル17に対する揺動テーブル18と旋回テーブ
ル19の設置順序は、テーブル17の旋回テーブル19を設
け、この旋回テーブル19上に揺動テーブル18を設けるも
のでもよい。

更に、揺動テーブル18、旋回テーブル19は、何れか一方
のみでも、あるいは、全く設けなくともよい。

また、内径測定ゲージヘッド70のシャンク78は、２対の
平行ばね74,77の連結板75とにより連結されるものに限
らず、オルダム継手等を用いて半径方向変位自在に連結
し、コイルばね等でゲージボデー71とシャンク78との中
心位置を合わせるようにしてもよく、更には、ゲージボ
デー71とシャンク78とを軸方向変位不能、半径方向変位
可能に設け、かつ、筒状のゴムバンド等で両者を連結す
るような構造でもよい。また、必ずしもフローティング
構造で連結しなくともよく、固定的に設けて、中心位置
のずれはＺスライダ15A,15Bの移動で対応してもよい。

更に、着脱機構50は、電磁石の吸引力を利用するもの
等、他の機構でもよい。

その他、各部の形状、寸法等は、適宜に変更可能であ
る。

〔発明の効果〕

前述のように本発明によれば、被測定物の孔の内径測定
を極めて迅速にでき、インライン測定への適用も可能と
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動内径測定装置の一実施例の全
体構成を示す一部を切欠いた斜視図、第２図は本実施例
に用いられる内径測定ゲージヘッドの一例を示す略第３
図のII−II線に沿う一部断面図、第３図は第２図のIII
−III線に沿う拡大断面図、第４図は本実施例に用いら
れる接触式プローブの一例を示す正面図、第５図は本実
施例に用いられる内径測定ゲージヘッド及び接触式プロ
ーブの着脱機構の一例を示す断面図、第６図及び第７図
はそれぞれ本実施例に用いられるストッカの要部の一例
を示す断面図及び斜視図である。 １……自動内径測定装置、10……三次元移動手段、14A,
14B……第１、第２のＸスライダ、15A,15B……第１、第
２のＹスライダ、17……Ｙスライダとしてのテーブル、
18……揺動テーブル、19……旋回テーブル、21A,21B…
…第１、第２のＸ方向駆動手段、24A,24B……第１、第
２のＺ方向駆動手段、27……Ｙ方向駆動手段、31A,31B
……Ｘ方向変位量検出手段、34A,34B……Ｚ方向変位量
検出手段、37……Ｙ方向変位量検出手段、40A,40B……
第1,第２のストッカ、43A……支持台、45A……リングゲ
ージ置台、49A……マスターリングゲージ、50……着脱
機構、70……内径測定ゲージヘッド、71……ゲージボデ
ー、74,77……付勢手段としての平行ばね、78……シャ
ンク、83……固定アーム、85……可能アーム、86……接
触子、90……接触式プローブ、91……プローブ本体、93
……シャンク、Ｗ……被測定物。

フロントページの続き (72)発明者 中谷 忠雄 栃木県宇都宮市下栗町2200番地 株式会社 ミツトヨ宇都宮事業所マイクロコード工場 内 (56)参考文献 特開 昭52−58179（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定物に形成された孔内に挿入可能にさ
   れるとともに、孔の半径方向に変位可能な少なくとも１
   つの接触子を有する内径測定ゲージヘッドと、 異なる孔径に対応した複数の内径測定ゲージヘッドを支
   持可能なストッカと、 前記被測定物及び内径測定ゲージヘッドに対して、水平
   面内の直交二方向及び鉛直方向の一方向に相対的に移動
   可能にされる結果、三次元方向に移動可能にされ、か
   つ、内径測定ゲージヘッドを着脱可能にされた三次元移
   動手段と、 この三次元移動手段の各方向の駆動手段と、 前記複数の内径測定ゲージヘッドの各々を零点設定する
   複数のマスターリングケージと、 これらのマスターリングゲージを載置するリングゲージ
   置台と、を具備し、 前記リングゲージ置台は、各マスターリングゲージの中
   心軸線が前記ストッカに載置された状態の各内径測定ゲ
   ージヘッドの中心軸線と略一致する位置となるようにス
   トッカに設置されたことを特徴とする自動内径測定装
   置。
2. 【請求項２】被測定物に形成された孔内に挿入可能にさ
   れるとともに、孔の半径方向に変位可能な少なくとも１
   つの接触子を有する内径測定ゲージヘッドと、異なる孔
   径に対応した複数の内径測定ゲージヘッドを支持可能な
   ストッカと、前記被測定物及び内径測定ゲージヘッドに
   対して、水平面内に直交二方向及び鉛直方向の一方向に
   相対的に移動可能にされる結果、三次元方向に移動可能
   にされ、かつ、内径測定ゲージヘッドを着脱可能にされ
   た三次元移動手段と、この三次元移動手段の各方向の駆
   動手段と、前記複数の内径測定ゲージヘッドの各々を零
   点設定する複数のマスターリングゲージと、これらのマ
   スターリングゲージを載置するとともに、各マスターリ
   ングゲージの中心軸線が前記ストッカに載置された状態
   の各内径測定ゲージヘッドの中心軸線と略一致する位置
   となるようにストッカに設置されたリングゲージ置台
   と、を具備し、 前記三次元移動手段による所定の内径測定ゲージヘッド
   の装着時に、当該内径測定ゲージヘッドの接触子を、対
   応したリングゲージ内に通過させ、この接触子のリング
   ゲージ内の通過時に自動的に当該内径測定ゲージヘッド
   の測定点を零点に設定することを特徴とする自動内径測
   定装置の零点設定方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の自動内径測定装置の零点
   設定方法において、各内径測定ゲージヘッドのストッカ
   への載置状態において、各内径測定ゲージヘッドの接触
   子は、対応マスターリングゲージから各々一定寸法だけ
   突出され、各内径測定ゲージヘッドを三次元移動手段に
   装着してから、前記一定寸法だけ引き上げた位置で、内
   径測定ゲージヘッドの測定点を零点に設定することを特
   徴とする自動内径測定装置の零点設定方法。