JPS6017309A - 繰返し測定機能付測定機 - Google Patents

繰返し測定機能付測定機

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JPS6017309A
JPS6017309A JP22351883A JP22351883A JPS6017309A JP S6017309 A JPS6017309 A JP S6017309A JP 22351883 A JP22351883 A JP 22351883A JP 22351883 A JP22351883 A JP 22351883A JP S6017309 A JPS6017309 A JP S6017309A
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Toshiaki Kurokawa
黒川 敏明
Yutaka Tomita
豊 富田
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant

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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】 [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、被測定物の各測定点にプローブ
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。
従って、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
号を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った。
従って、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った。
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繰返さなければな
らず、測定効率が悪いという欠点があった。
[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、はぼ同一の加工形状を有する複数の司産品の
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、可倒型タッチ信
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[1−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
スイッチと、手動運転によるプローブの往復動をデジタ
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
させるタッチ信号発生回路と、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ったことを条件に再
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
せるためのリセット信号発生回路と、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は可倒型タッチ信号プローブからなり、X
YZ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、この信号がタッチ信号回路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ッチ信号パルスとして出力される
またこのタッチ信号パルスは、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軸に関づ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復移動制御す
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2oよりなるサーボ1g!構80が段
けられている。DCモータ76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ッチ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ッヂ
22はXYZ軸方向に回動じ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<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かできる。
本発明において特徴的なことは、プローブ10の移動軌
跡を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筒に書込記憶され
る。
前記データレコーダ24へ測定軌跡を書込むために、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24のXチャ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づ−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4す180
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としで選択される。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
ッチ22からの制御信号に基づいて各測定点101〜1
04に向って移動制御され、その測定軌跡が矢印にて示
さd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は可倒型タッ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へ方向へオーバードラ
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200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300から分岐点301において矢
印へで示されるようにA−バードライブ位置200に向
って往動し、またオーバードライブ位置200から分岐
点301に向って同一の軌跡で復動することどなる。
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×YZ軸方向に対し
て別個のチャ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30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体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って球状接
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8【2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ッチ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82に書込記憶さ
れると、次に実被測定物が測定機にセットされ、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
測定軌跡に従っ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及びアップダウンカウンタ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ッチ信号発生
回路と、測定後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
ット信号発生回路50どが用いられる。
実測定は、軌跡制御指令回路8/Iがデータレコーダ2
4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、アップ
パルス及びダウンパルスがオアゲート38及び40を介
してアップダウンカウンタ42へ供給される。アップダ
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おり、アッ
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の規位置との差出力がデータ出力され、この
データはバッファ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、手動操作スイッチ2
2の操作信号が無効とされており、′リーーボ制御回路
20はアップダウンカウンタ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が測定軌跡に沿っ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ッチ信
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と接触する
と、プローブ10からタッチ信号が出力され、この結果
、タッチ信号発生回路12からのタッチ信号パルスがバ
ッファ44へ解除信号を出力し、アップダウンカラン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。従って、プローブ10は第4図の測定点101に
停止し、またこの時のタッ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、電子計算機はタッチ信号パルス
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
の測定点にり前方、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3
0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不能の発生を確実に
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m11定軌跡に沿っ
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
セット信号発生回路50が設けられている。
すなわち、リセット信号発生回路50は前記測定後の測
定軌跡、実施例における復調器36の出ノ〕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ップダウンカウンタ42が零
値を出力した時にリセット信号発生回路50はタッチ信
号発生回路12をリセットしてバッファ44へ供給され
ている解除信号をリセットする。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ット信号発生回路50を介し
てタッチ信号発生回路12のリセッ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、リセット信号発生回路5
0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■聞が行われる。
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4す1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
(ブればならず、この時の若干の誤差を許容するために
、アップダウンカウンタ42の出力にウィンドコンパレ
ータ等の所定幅比較器を説け、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ってもよく
、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、手動操作スイッチ、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@測測定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jΔイア測定機を捉供すること
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ック図、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
りる実被測定物の測定の一例を示?l−説明図である。 10 ・・・ プローブ 12 ・・・ タッチ信号回路 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 ・・・ 手動操作スイッチ 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 ・・・ アップダウンカウンタ 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 (リセット信号発生回路) 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。 代理人 弁理士 吉田研二 第2図 30 第3図 第4図 4I:I 49−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)本体に移動可能に取付けられた可倒型タッチ信号
    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器で検出して被測定物の寸法等を測
    定する測定機において、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ッチど、前
    記手動運転による該プローブの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動軌跡ど再び該プローブ
    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
    信号を発生するカウンタと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
    号を発生ずるタッチ信号発生回路と、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ったことを条
    件に切離された軌跡制御指令回路と駆動指令回路どを再
    度接続し前記軌跡制御指令信号に基づぎ当該プローブを
    復動させるためのリセット信号発生回路と、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機
    において、サーボ機構、手動操作スイッチ、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。
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