JPS5882101A - 形状測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば自動車の一デーのように三次元的に形
状が変化する面すなわち自由曲面などの形状を測定する
形状測゛定機に関する。

従来、砿欄定物の外面形状もしくは被測定物の設計外画
形状に対する歪等を測定する場合には、三次元測定機あ
るいは輪−測定機を用いゐのが−般的である。この際、
三次元測定機を用いて＠定する場合は、ｘ、ｙ、ｚ軸方
向に移動自在′＆測定子を被測定面に尚接させ％この測
定子のＸ、Ｙ。

２軸方向の移動量を検出して測定するが、ζＯ欄測定の
移動量倉検出するスケール紘、前記Ｘ、Ｙ。

２軸方向に平行な方向にしか移動できない丸め、被測定
面が傾斜面であるような場合ＫＦｉ、三次元測定機ＫＩ
！！続されているコンビエータを用いて座標変換を行な
い、この変換され九座標に基づいて外面形状あるいは歪
を測定し七いる。このえめ、大掛シな装置とならざるを
得ないという欠点がある。また、輪郭測定機を用いて測
定する場合は、揺動自在なアームの一端に設けられたス
タイラス（測定針）を被測定面に蟲接させるとともに１
このアームをアームの輪縁方向に移動させてスタイラス
を被測定面に倣って上下動させ、このスタイラスの上下
動に基づくアームＯ揺動を検出して測定するものである
が、このよう危輪郭測定機はアームを支持するフレーム
紘全、く固定的に、設けられているか、もしくはアーム
の揺動面内にのみ傾斜可能であ夛、かつ、前記三次元測
定機のように座標変換を行ないうるコンビエータ勢の機
器を備えていないのが一般である。こ〇九め、被測定物
の被測定面がアームの揺動面に対しそアームの軸心を中
心し大回転方向に傾斜している場合には、そのオまては
測定できず、従って被測定物儒を傾斜−させてアームの
揺動面に直交するように配置しなければならない、従っ
て、被測定物が大型である場門には輪郭測定機による形
状一定は不可能であゐ。

このような事情から、プン♂具−夕を備え九三次元測定
橡のよう＊矢ｗｉｏ装置を必要とせず、かつ、大ＩＩＯ
皺測定物をも傾斜させることなく測定できる形状測定機
の一発が望すれていえ。

本発明の■釣は、簡単な構成で、かつ、被測定物を傾斜
等させることなく被ｌ１ｌｊｉ！１１Ｏ形状を測定、で
きる形状測定機を提供するにある。

本実−紘、支持ｍ材ＫＩＩ動自在に支持され九フレニム
に対しスツイＩをツレームＯ案内部材に沿って移動可能
かつこＯ移動方向を中心軸線として回動自在に支持し、
このスライダの前記移動方向の移動変位を検出する第１
の変位検出器を設け、かつ、前記スライ！に、測定子を
スライダ移動方向と直交する方向に移動自在に支持し、
仁の測定子の前記移動方向の移動変位を検出する第２の
変位検出器を設け、さらにスツイＩを任意位置て固定す
る固定手段を設け、これＫよシ測定子の移動方向の軸線
を自由曲面に対し常にほぼ棒線方向に向けうるようにす
るとともに、測定子のスライダ移動方向及びこれに直交
する測定子移動方向の変位を検出できるようにして前記
目的を達成しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を１ｌＩｉＫ基づいて説明する
。

第１．２図において、図示し１い装置支持用コラ五に取
付けられた基礎音材ＩＫｄ−尾形８２を介して支持部材
３が第、１１１中紙画直交方向すなわち矢印Ｐ方向に摺
動自在に支持され、こＯ＊持郁材３は送シねじ軸４の、
１１転に停電い矢印ｒ方向に移動−できるようＫされて
いる。

前記支持部材３の中央部には一１前記支持部材３の゛移
動方向と直交す為所定方向すなわち第１図中上下（鉛直
）方向に延長され良支持軸５が一体に突設され、この！
持軸ｉＫはベアリング６を介して懸下フレーム７が鉛直
軸線を中心としてｒ方向に回転自在に支持されている。

この懸下フレーム７の上ＩＩＫは円板状のｒ方向回動フ
ランジ、８が突設され、・ヒの回動７ランジ８の上方に
はフランジ８とほぼ同形状の固定フランジ９が前記支持
軸５から一体に突設されている。この固定フランジ９に
はロックねじ１０がねじ込壇れるとともに、このロック
ねじ１ｏはハンドルＩＩＫよシ進退されて回動７ツンジ
８に！ＩＩ接もしくは離反されるようＫされ、このフッ
タねじ１０の回動フランジ８への１ｍ接、締付けＫよシ
、回動フランジ８と固定フランジ会すなわち支持部材３
と懸下フレーム７とが一体に一定されるようになってい
る。ｔた、こ′れらの回動７ランジロ、固定フランジ９
、ロック″ねじ１Ｇ及びハンドルＩＩＫよＦ）ｒ方向固
定手段１２が構成されている。

＄−ｔ’懸下フレーム７の下部は二股状に形成されると
ともに、この二股状の下端部にシいて、ベアリング１３
、を介して揺動７レーム１４の両側に突出された回転軸
、１５が水平軸線を中心としてβ方向に回転自在に支持
されている。この両側の回転軸１５のうち、第２図中右
方の回転軸１５の外端は懸下フレーム７から突出され、
この東出部にはウオームホイール１６が一体に固定され
ている（第２図参照）、このウオームホイール１６には
ウオーム１７が噛合されるとともに、これらのウオーム
ホイール１６及びウオーム１７を覆うようにカバー１８
が設けられている。このカバー１８は前記ＦａＪフレー
ム７に面会されえ軸受箱１９に固定されるとともに、こ
のカバー１８を貫通してつ、１−ム１７の一端の細部が
突出−され、この突出軸部（図示せず）にウオーム回転
用丸ハンドル２０が固定されて、いる、この丸ハンドル
２０．前記ウオーム１７及びウオームホイール１６によ
シ揺動フレーム１４の！方向回転角置黴調整機構２１が
構成されている。

前記揺動フレーム１４は、前記回転軸１５の作用により
１方向Ｋｌｌ動可能に支持されるとともに、第１図中上
下方向が一口された方形枠状に形成され、この枠は所定
方向（以下、Ｘ軸線方向という、）に延長されそいる。

ζ０＠動７レーム１４の長手方向の一側面すなわち第１
図中手前饅の面には、前記懸下フレーム７を挾んで対称
位置に一対の弧状ガイド２２が互いに内向きにかつ同一
円周上に配置されるよう固定されていゐ、″これらの弧
状ガイド２２は、第３図に示されるように、゛断面中空
箱状に形成され、これらの弧状ガ°イド２２内にはそれ
ヤれ各１個の移動駒２３が摺動゛自在に配電されている
。また、これらの弧状ガイド２２の外面には懸下フレー
エフ０両＠面からそれぞれ突設されたβ方向固定ブラケ
ット２４の先端部が摺接され、これらの固定ブラケット
２４の先端部には、一端にａツタねじ２ｓを有するハン
ドル２６が回動可能に取付けられている。このハンドル
２６のロックねじ２５は、前記弧状ガイド２２の外面中
央部に弧状に設けられた溝２７を介して弧状ガイド２２
内に挿入され、前記移動駒２３に螺合されている。これ
にょシ、ハンドル２６を操作してロックねじ２５と移動
駒２３との螺合を移動駒２３が弧状ガイド２２の内壁か
ら離れる方向に緩めることによシ、固定ブラケット２６
と弧状ガイド２２すなわち揺動フレ：ム１４との相対移
動が可能となり、一方、ハンドル２６を逆に操作してロ
ックねじ２５を締めっりることによ〕固定ブラケット２
６と弧状ガイド２２すなわち揺動フレーム１４、との固
゛定がなしうるようＫなっている。ここにおいて、これ
らの弧状ガイド２２、移動駒２３、β方向固定ブラケッ
ト２４、ロックねじ２５を有するハンドル２６によシβ
方向固定手段２８が構成されて・いる。

前記郷動フレーム１４の中心部にはＸ＠線方向に延長さ
れた案内部材としての案内軸２９が配置され、この案内
軸２９の両端部はそれぞれベアリング３０を介してＸ軸
線を中心としてα方向に回転自在に支持されている。こ
の案内軸２９０両端部は、揺動７レー、ム１４がらそれ
ぞれ突出され、これらの両端の突出１１に＃ｉそれぞれ
側板６３１がナラ）３ｚＫよ〉一定され、案内軸２ｆ／
ｊと一体回転するよ、うＫされている。これらの儒４ｆ
３１の上端部は揺動７レーム１４０上縁を越えて延長さ
れ、　。

これらの上端部間に紘チェンカＡ−３３が設けられ、こ
のチェフカパー３３内において無端帯としてのチェノ３
４が配設されてい為、このチェノ３４の一備、第１１１
中右端は、右方の側板３１に一定され先駆動源として０
正逆転モータ３ｓに減速Ｉａ３・及びスジロケット３゛
１を介して連結され、他側、第１園中左端は左方０１１
１３１に固定されえ従動スジロケット１ＩＫＩｌｉｉｌ
れている。ここにおいて、これら０チエン３４、モータ
３５、減速機３６、スジロケット３７及び従動スゾロヶ
ッ）’３１　Ｋよ）スライＩ移動機構３９が構成され゛
ている。

前記案内軸２’１ｌｔ）一端、第１５！１１中右端は、
右方の側板３１から突出畜れ、ζ０突出部にはウオーム
ホイール４ｏが一体Ｋｉ１定され−いる。このつ誓−ム
ホイール４０Ｋ”はウオーム４１＞Ｋ１１合されるとと
もに、これらのウオームホイール４０及びウオーム４１
を覆うようにカバー４！が設けられている。このカバー
（２は前記右方Ｏ側板３１に支持ブラケット４３を介し
て固定されゐとともに４仁のカバー４２を貫通してウオ
ーム４１の一端の軸部が突出され１．この突出軸部（図
示せず）Ｋウオーム回転用丸ハンドル４４が固定“され
ている。

この丸ハンドル４４、前記ウオーム４１及びウオームホ
イール４０により案内１■のα方向回転角度微調整機＄
４５が構成されている。

前記右方の側板３１には、この側板３１を貫通してα方
向一定手段としてのロックねじ４６がねじ込まれ、この
ロックねじ４６を締め込んでロックねじ４６の先端を揺
動フレーム１４の右側１ｉＫ強く商談させることによシ
、揺動７レーム１４に対する側板３１すなわち案内軸２
９の固定がで龜るようにされている。

前記案内軸２９にはスライ〆４７が案内軸２参の軸線方
向に沿って摺動自在に支持されるとともに、このスライ
ダ４７の上端にはクランプ４８が一体に酸けられ、仁の
クランプ４８紘前配テエン３４に＃ｌ！ＷＪ能に係舎さ
れて休ゐ、これにょシフ９：／ｆ４ｔｊのチェノｓ４へ
６係舎状態においてチェノ３４が正逆転モータ３ＳＫよ
って回転されると、クランプ４＄を介してスライ／４７
が案内軸意ＩＫ沿ってＸ軸線方向に移動で龜るようにさ
れティる。この際、クランプ４１０構造としては、チェ
ン′３４０任意位量を洗濯ばさみ状に挾持するもの、あ
るいは、チェν３４に比験釣短かいピッ。

チＯ所定間隔で多数設けられえドッグ（図示せず）に穴
とビンなどｋよＩＩＩＪＩＫ係脱できるように構成され
えもａｔど種々考えられる。

前記案内輪ｚ９の一儒曹にはその軸線方向に沿って光学
的、磁気的あゐいは電磁気的などの目盛を有するスケー
ル４９が設けられるとともに、このスケール４１に対す
るスツィ／４７の移動量を読破る読＊６機構ＩＱがスク
イ／４フ内に設けられ、これらのスケール４１１及び読
取シ機構５ｏによ〕第１０＊位検出器ｓ１が構成されて
いる。

前記スライ／４７０下１１Ｋａ−前記第１の変位検出器
８１とほぼ同様な構成の第２の変位検出器５２が取付け
られ、この第８の変位検出器ｓ２０中心には２測定軸５
３を介して測定子ｓ４が、前記Ｘ軸線方向とは直交すみ
ｚ軸一方向に＄動自在に支持されている。この測定子ｓ
４は先端を半球状に形成されるとともに、ねじ込み等に
よｎｚｓ＋ｇ定軸５３定着５３能に取付けられ、かつ、
この測定千尋４の軸線方向の動き、すなわち、ｚｌｌ定
軸５３の動きは、前記第２の変位検出器Ｓ２によシ検出
されるようになっている。ｔた、第２０変位検出器５２
による２測定軸Ｂ３の支持社、例えば、１２゛０度等配
位置に配置された３＠−組のラジアルベアリングを複数
組用いてなされ、非常に小さい力でＺ　ＩＩＩ定軸５３
の移動がなしうるようになつパーである。

次に本実施例の使用法につき、第４図ないし第６図をも
参照して説明する。

第４図において、α方向固定手段としてのロックねじ４
６をゆるめ良状態でα方向回転角度微調整機構４ｓの丸
ハンドル４４を回転させ、被測定物６００被測定１１６
１上の被測定点の接線ＴｌにＺ　１１定軸３５３の中′
６纏が垂直となるように、すなわち測定子５４の先端が
被測定面６１に法線方向から当接するように、ウオーム
４１及びウオームホイール４ｏを介して案内軸２９をα
１度回転させるムこれによシスライ／４７を介してＺ測
定軸５３の中心線が接＃Ｔｔに垂直となると一１α方向
固定手段としてのロックねじ４６を締めつけ、揺動フレ
ーム１４に対する２測定軸５３の中心珈位置を固定する
。

ついで、第５図に示され”るように、β方向固定手段２
８のロックねじ２ｓをハンドル２６によりゆるめ良状態
で、β方向回転角度微調整機構２１の丸ハンドル２０を
回転させ、被測定物６ｏの被測定面６１における平均的
な接線方向に、Ｚ測定軸ｓ３の中心線が垂直にな、るよ
うにウオーム１７及びウオームホイール１６を介して揺
動フレーム１４を回転軸Ｉｓを中心としてβ１度回転さ
せ、Ｚ測定軸５３の中心線が所定の角度になつ九ら、β
方向同定手段としてのロックねじ２Ｂを締めつけ、懸下
フレーム７に対する揺動フレーム１４の位置、ひいては
２測定軸５３の中心線位置を固定する。

さらに、第６図に示されるように、ｒ方向固定手段１２
のロツ２ねじｌＯをゆるめた状態で懸下フレーム７を鉛
直線を中心として水平面内でｒ方向に回転させ、揺動フ
レーム１４すなわち案内軸２９の中心軸を初期位置に対
しｒ１度傾い先側定方向に設定し、この状態でｒ方向固
定手段１２のロックねじｌＯを締めつけ、支持軸５に懸
下フレーム７を固定する。

このようにして被測定物６０の被測定面６１に対し、測
定子５４の先端がほぼ法線方向となるように設定され、
かつ、その移動方向が設定されそ、各固定手段１２．２
８．４１１によシその位置すなわちスライダ４７の姿勢
が保持されると、駆動源としての正逆モータ３５が所定
方向に駆動され、これに伴ない回行するチェ７３４とク
ランプ４８との作用、さらには案内軸２９との作用によ
りスライ／４７が所定方向に移動される。この喪め、ス
ツイ／４７に第２０変位検出＠ＳＺを介して２軸纏方向
移動自在に支持され、かつ、図示しないばねなどＫよ）
常時突出方向に付勢されている測定子５４は−、被測定
面６１に接しながら被＃ｊ定面６１の形状に做って進退
され、゛この進退すな゛わちＺ軸線方向の移動量が第２
の便位検出器ｓ２によシ検出されて図示しない記録手段
等に入力される。壕良、スクイ／４丁の案内軸２９の軸
線方向（Ｘ軸線方向）の動、き社第１０変位検出＠５１
により検出されて前記記録手段に入力され、これらの第
１゜第２の変位検出器５１．５２から記録手段に入力さ
れたデータは、例えばデジタル量としてＸ−Ｙプロッタ
に記録され、あるいは、デジタル量をアナログ量Ｋｍ換
してｘ−Ｙレコーダに形状として配置される。これによ
りスライ／４７の移動方向と同一方向における被測定面
６１の形状が測定でき、設計形状との比ＩＩＩ！尋が行
なえる。

なお、装置全体は必要に応じて支持部材３の移動によシ
矢印Ｐ方向に所定距離移動され、その位置での測鉋が前
述と同様にして行なわれる。

上述のような本夾施伺によれば、先端が半球状の測定子
５４を用い、かつ、この測定子５４の被測定面６１への
接触方向をほぼ法線方向にできるようにしたから、計算
機尋の大委すな装置による座標変換を行なう必要がなく
、かｐ１被測定物６０側の移動をも行なわず、簡単に被
測定物６０の形状を測定することができ、特に自動車外
装部品尋の面歪の測定に好適である。また、懸下フレー
ム７以下の部分が全体として支持軸５を中心にｒ方向に
回転できるから、案内部材としての案内軸２９の軸線方
向すなわち測定方向を自由に設定することがてきる。さ
らに１各固定手段１２．２８゜４６をはじめ各部の機構
が簡単であるから、安価に提供できる。また、測定子５
４が取付けられるＺ測定軸５３は第２の変位検出器５２
０作用により常時突出する方向に付勢されているから、
測定子５４の被測定面６１への接触を確実に行なうこと
ができる。さらに、β方向回転ず角度微調整機構２１及
びα方向回転角度微調整機構４５勢の微調整手段が設け
られているから、揺動フレーム１４のβ方向の回転角度
及び案内軸２９すなわちスライダ４７のα方向の回転角
度を微少かつ容易に調整できる。ｔた、スライダ４７は
スライダ移動手段３９のチェ７３４に係脱可能なりラン
プ４８を介して係合されているから、クランプ４８を解
除した状態ではスライ／４７を手動により迅速に任意の
位置に移動させることができ、測定作業の能率化を図る
ことができる。

なお、前記実施例においては、スライダ移動手段−３９
はモータ３５とチェ７３４とを用いた構成であるが、こ
れに限らず、送シねじ軸と送りナツトとを用いた構成、
あるいは、流体圧シリンダを用い九構成などでもよい。

！え、α、β、ｒ方向固定手段１２．２１１．４ｊ　ａ
ｍ記”実施例の構成に限らず、ディスクシレー今方式、
ベルトブレーキ方式、電磁クレー中方式等他の固定手段
でもよい。

さらに、１１１１．第２０変位検出器５１．５２もスケ
ール４１）勢を用いた構造に限らず、レーデ測長器など
他の変位検出器でもよい、まえ、前記実施例では、揺動
フレーム１４を用いて回転軸１５を中心とし喪β方向の
回転を可能としたが、実施にあたシ必ずしもβ方向に回
転させなくともよく、この場合は懸下フレーム７と揺動
フレーム１４とを一体とじ九フレームとすることができ
る。しかし、前記実施例のようにすれば、４よシ正確に
被測定面６１の形状に対応でき、正確な測定を行なえ、
るという利点かあ・る、さらに、□前記実施例では支持
軸５０回転中心を鉛直方向として説明し九が、本発明は
これに限定されるものではなく、支持軸５０回転中心が
斜め岬の他の方向を示すものでもよい、また、前記実施
例では、懸下７．レーム７、揺動フレーム１４及びスラ
イ／４７のｒ、β、α方向回転角度は、予め１度設定し
て各固定手段１２．２８．４６で固定して測定するもの
としたが、α方向固定手段１２ｍ、＃にβ方向及びα方
向回転角度微調整機構２１．４５の丸ハンドル２０．４
４をステップモータ等を用いた駆動手段とし、これらの
駆動手段を被測定面６１の設計形状に基づくプログラム
に従って駆動し、常に測定子５４の先端を谷測定１ｉｉ
１１１に法一方向から画壁させるようＫすること４でき
る。

上述のように本発１１１によれに、簡単な構成でよ沙正
確な測定を行なえる形状測定機を提供上きるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る形状測定様の一実施例を示す一部
を切欠いた正興図、第２ｇは二部を切欠いた第１図の左
側面図、第３図は第１図の１−１線に沿う拡大断面図、
第４図は使用状態を示す右伸面図、１ｓ５１１１は同じ
く正面図、第６図は同じく平面図である。 ｌ・・・基礎部材、３・・・支持部材、７・・・懸下７
レーム、１２・−ｒ方向固定手段、１４・・・揺動フレ
ーム、２１・・・β方向１転角度微調整機構、２８・・
・β方向面”定手段、２９・・・案内部材としての案内
軸、３４・・・無端帯としてのチェノ、３９・・・スラ
イダ移動手段、４ｓ・・・α方向回転角度微調整機構、
４６・・・α方向固定手段としてのロックねじ、４７・
・・スライダ、４８・・・クランプ、Ｓｌ・−＠１の変
位検出器、５２・・・第２の変位検出器、５４・・・測
定子、６０・・・被測定物、６１・・・被測定面。 □代理人　弁理士　木　下　實　三

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　支持部材に回動自在に支持された７レームと
   、このフレームに設けられ良案内部材Ｋｆ８って所定方
   向移動自在にされるとともにヒの移動方向を中心軸線と
   して回動自在に７レー五に支持されたスラ、イ！と、こ
   のスライＩの前記所定方向の移動変位を検出する第１の
   変位検出器と、前記スライ〆に支”持されるとともｌｃ
   ｘライダの移動方向に直交する方向に変位可能にされ九
   測定子と、この測定子の移動変位を検出する第２０変位
   検出器と、前記スライ！を任意の位置でその姿勢を保持
   する′丸めの固定手段とを具備し九ことを特徴とする形
   状測定機。 （２、特許請求の範囲ｊｌｌｌｌｉにおいて、□前記測
   定子は゛常時掘出する方向に付勢され良状態でスライダ
   に取付けられている仁とを特徴とする形状測定機。 （３）　　特許請求の範囲第ｆｌｉｔ九紘第２項におい
   て、前記支持部材は７レームＯＩｌ動軸曽に直交する方
   向Ｅｌｌ動可能と畜れえことを特徴とす１形状測定機。 （４４１許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ−か
   にシーて、前１ｅＪティ１０１ｍ−量を微調整する微調
   整手段が設けられてい、＆ことを特徴とする形状測定機
   。 （５）　　４１許請求の聰■１ｇ１項ないし第４項のい
   ずれかにおいて、前記スクイ１０移動紘モータ駆動され
   る無端帯を介して行なわれるとともに、スライダと無端
   帯とは係脱可能なりランプを介して取付けられたことを
   特徴とする形状−蛤機。