JPS60302A - 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、タッチ信号プローブを用いて被測定物の寸法
や形状等を測定する測定機に関するものである。

今■、測定機本体に二次元或いは三次元的に移動可能に
設けられたタッチ信号プローブの接触子を、被測定物に
順次当接させ、接触子と被測定物とが当接した時点のい
わゆるタッチ信号を利用してタッチ信号プローブの移動
量を読み取り、この移動量から被測定物の寸法や形状等
を測定する多次元測定機が多くの分野で利用されている
。

ところで、この種の多次元測定機、例えば三次元測定機
では、被測定物の測定面に応じてタッチ信号プローブの
移動方向つまり接触子の当接方向を変える毎に、その当
接方向での座標系を特定するための、いわゆる原点チェ
ック作業を行ない、その任意座標を絶対座標に変換し、
被測定物の三次元的寸法をめている。

このことは、座標系を変換するための電算機等を必要と
することから経済的負担が大きいばかりでなく、曲線形
状とりわけメガネフレーム等曲線形状の形状測定におい
ては、その曲線に応じたタッチ信号プローブの姿勢変更
や原点チェック作業が煩わしく、かつ作業能率が悪く、
その上熟練をも要するという欠点があった。゛ このようなことから、作業が容易かつ迅速で、経済的負
担の軽いものの開発が要請されている。

本発明の目的は、このような要請に応える測定機を提供
することにある。

そのため１本発明では、在来の測定機にあっては、被測
定物の測定面に応してタッチ信号プローブの姿勢を変更
したり、異なるタッチ信号プローブに交換すると、接触
子先端の相対位置が変位を生じるため、その都度座標変
換のための原点チェック作業を必要とせざるを得なかっ
た点に着１］シ、プローブ本体を測定機本体に固定した
まま、接触子先端を測定機に対して相対位置不変として
接触子の姿勢を変えられるようにしたものである。

具体的には、測定機本体に移動可能に設けられたタッチ
信号プローブの接触子を被測定物に当接させ、接触子と
被測定物とが当接した時点のタッチ信号プローブの移動
量から被測定物の寸法や形状等を測定する測定機におい
て、前記測定機本体に接動可能に設けられたプローブ本
体に前記接触子を回動自在に設けるとともに、接触子を
回動した際、被測定物と当接する接触子端が回動軸線上
に常時位置しかつ向きを変化するように接触子を形成し
、これにより上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図面に基づいて説明する。

第１図はタッチ信号プローブを用いた三次元測定機の外
観を示している。同図において、被測定物ｗｅ載装する
測定機本体としての定盤ｌには、その両側に支柱２を介
して支持桁３が前後方向へ向って設けられているととも
に、両側の支持桁３間に横桁４が前後方向ＣＹ軸方向）
へ、横桁４に沿ってスライダ５が左右方向（Ｘ軸方向）
へ、スライダ５にＦ端にタッチ信号プローブ６を有する
プローブ軸７がＬ下刃向（Ｚ軸方向）へ、それぞれ移動
自在に設けられている。本三次元測定機は、タッチ信号
プローブ６が三次元方向への移動により被測定物Ｗに当
接した際、そのときに出力されるタッチ信号でタッチ信
号プローブ６の移動値、つまりスライダ５のＸ軸方向へ
の移動量、横桁４のＹ軸方向への移動量およびプローブ
軸７のＺ軸方向への移動量をそれぞれの位置検出器（図
示せず）から読み取り、それを電気的に処理して表示器
８にデジタル表示させる。

ｆｌ！’＜２図は前記タッチ信号プローブ６の正面を、
第３図は同プローブ６の底面をそれぞれ示している。こ
れらの図において、プローブ本体１１には、前記プロー
ブ軸７に着脱自在に固定されるシャンク１２が一体的に
形成されているとともに、原点復帰機構１３を介して、
被測定物Ｗに当接される検知体１４が変位可能にかつ所
定の姿勢に復帰可能に保持されている。前記原点復帰機
構１３は、例えば第４図に示す如く、周縁部がねじ１５
を介して前記プローブ本体１１の内部に固定されかつ中
心部にナラ）　ｌ　６’を介して前記検知体１４の上端
部を保持した円盤状の板ばね１７と、前記検知体１４の
上端部にその検知体１４の軸線と直角に取付けられた位
置規制板１８と、前記ナツト１６を介して前記位置規制
板１８を検知体１４の軸線を中心とする前記プローブ本
体１１の同一円周上の等角度位置に螺合された３木のね
じ１９に付勢するばね２３とから構成されている。

前記板ばね１７には、第５図に示す如く、周縁部に前記
ねじ１５が挿通される複数の増刊孔２０が、中心部に前
記検知体１４の上端部をナツト１６を介して保持する保
持孔２１がそれぞれ形成されているとともに、その間に
円弧状の切溝２２が巴状に形成されている。これにより
、検知体１４は、被測定物Ｗに当接されていない状態で
は位置規制板１８が全７．て−の、ねじ１５に当接した
状態に保持されているが、被測定物Ｗに当接すると、位
置規制板１８がいずれかのねじ１５から離れて傾斜した
状態に変位される。

一方、前記検知体１４は、第１の部材３１と、接触子３
２を有す第２の部材３３とから構成されている。前記第
１の部材３１は、Ｌ端部が前記原点復帰機構１３に保持
された第１の支軸３４と、この第１の支軸３４の下端に
連結された第２の支軸３５とから構成されている。第２
の支軸３５には、その」二端に前記第１の支軸３４に螺
合されるおねじ３６が、下端にめねし３７がそれぞれ形
成されているとともに、上端部外周に下方へ向うに従っ
て次第に縮径するテーパー軸３８が形成されている。ま
た、前記第２の部材３３は、前記第２の支軸３５のテー
パー軸３８に回動自在に嵌合され、かつ固定手段３９に
よって任意の回動位置に固定可能に取付けられている。

固定手段３９は、前記ｔ５２の支軸３５のめねじ３７に
螺合されたばね受け軸４０と、このばね受け軸４ｏの頭
部と前記第２の部材３３の下面との間に介装され第２の
部材３３をテーパー軸３８の拡径方向へ付勢するばね４
１とから構成されている。第２の部材３３には、前記第
２の支軸３５のテーパー軸３８と嵌合するテーパー穴４
２が形成されているとともに、そのテーパー穴４２の中
心から所定寸法離れた位置に保持穴４３が形成されてい
る。保持穴４３には、前記接触子３２の基端部４４が遊
嵌され、かつ接着剤４５によって固着されている。接触
子３２の接触子端４６は、頂点ＴＰが前記第２の部材３
３の回動軸線Ｌｌ上に位置しかつ軸線Ｌ２が前記軸線Ｌ
１と所定の角度で交差する円錐形状に形成されている。

これにより、接触子端４６の頂点ＴＰは、第２の部材３
３が第１の部材３１に対して任意の回動位置に回動され
た状態においても、常に前記回動軸線Ｌｌ上に保持され
るようになっている。

なお、ここでは図示されていないが、接触子３２の接触
子端４６が被測定物Ｗに当接し、第１の部材３１が傾斜
すると、その第１の部材３１の傾斜に伴って接離する接
点が開かれ、タッチ信号が出力されるようになっている
。例えば、位置規制板１８と各ねじ１９との間に接点を
構成すれば、第１の部材３１の傾斜によって位置規制板
１８がいずれかのねじ１９から離れたとき、タッチ信号
が出力される。

このような構成であるから、測定に当っては、第２の部
材３３を手でつかんでばね４１に抗して第２の支軸３５
の下方へ押し下げた後、第２の支軸３５を中心として回
動させ、接触子３２の接触子端４６を被測定物Ｗの測定
面に対して略直角に対向させる。ここで、第２の部材３
３から手をはなすと、第２の部材３３は、ばね４１によ
って上方へ復帰され、第２の支軸３５のテーパー軸３８
に嵌合した状態で固定される。すると、接触子３２の接
触子端４６は、再び第２の部材３３の回動軸線Ｌ１上の
定位置に位置される。従って、第２の部材３３を第２の
支軸３５を中心として回動させ、接触子３２の姿勢つま
り被測定物Ｗに対する向きを変えても、接触子３２の接
触子端４６は常に第２の部材３３の回動軸線Ｌｌ上の定
位置に位置し、　Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の移動量を検出する
各変位検出器に対して相対変位を生じることがないから
、原点チェック作業を行う必要がない。

そこで、第２の部材３３が第２の支軸３５に対して固定
された状態において、原点チェック作業を行うことなく
、タッチ信号プローブ６を三次元方向へ移動させ、接触
子３２の接触子端４６を被測定物Ｗに当接させると、接
触子端４６が被測定物Ｗに接した時点のタッチ信号でタ
ッチ信号プローブ６の移動量、つまりスライダ５のＸ軸
方向への移動量、横桁４のＹ軸方向への移動量およびプ
ローブ軸７のＺ軸方向への移動量が各変位検出器からそ
れぞれ読み取られ、表示器８にデジタル表示される。こ
の際、接触子３２の接触子端４６が被測定物Ｗに当接し
、更に同方向へのオーバーストロークがあっても、第１
の部材３１の変位を原点復帰機構１３によって吸収する
ので、タッチ信号プローブ６が破損される虞れがない。

このようにして被測定物Ｗの測定面に応じて接触子３２
の接触子端４６の向きを順次変化させた後、その接触子
端４６を被・測定物Ｗの測定面に当接させていけば、被
測定物Ｗの形状を測定することができる。

従って、本実施例によれば、三次元測定機に移動可能に
設けられたプローブ本体１１に、原点復帰機構１３を介
して第１の部材３１を傾斜可能にかつ所定の姿勢に復帰
可能に保持し、この第１の部材３１に接触子３２を有す
る第２の部材３３を回動可能かつ固定手段３９を介して
固定可能に設け、接触子３２の接触子端４６を、頂点Ｔ
Ｐが第２の部材３３の回動軸線ＬＩ上に位置しかつ軸線
Ｌ２が前記回動軸線Ｌ＋　と交差する円錐形状に形成し
たので、三次元測定機にプローブ本体１１を固定したま
ま、被測定物Ｗの測定面に応じて、第２の部材３３を第
１の部材３工に対して回動させれば、接触子３２の接触
子端４６の向きを任意に変えることができる。そのため
、従来のように測定機本体に対してタッチ□信号プロー
ブを交換したり、タッチ信号プローブ本体の姿勢を変更
しなくてもよいので、姿勢変更を容易に行うことができ
るほか、プローブ本体１１と測定機との取付部を高精度
に加工しなくてもよい。しかも、接触子端４６の頂点Ｔ
Ｐは第２の部材３３の回動軸線Ｌｌ上に常に位置し相対
変位を生じることがないから、向きを変えるごとに原点
チェック作業を行う必要がなく、常に同一座標での測定
が可能である。

このことは、被測定物Ｗが連続曲面等の曲面形状であっ
ても能率よくかつ精密に測定できる上。

座標変換機能が不要であるから設備費も安くすむ利点が
ある。なお、座標変換機能を備えたものであれば、使用
態様の飛躍的な拡大が期待でくることは言うまでもない
。一方、接触子の先端を球状のポールとしたものと比較
しても、ポール径の補正演算機能が不要であるから、安
価である利点がある。

また、第１の部材３１にテーパー軸３８を、第２の部材
３３に前記テーパー軸３８に嵌合するテーパー穴４２を
それぞれ設けるとともに、第２の部材３３をばね４１に
ょリテーパー軸３８の拡径方向へ付勢したので、第２の
部材３３を手でもってばね４１に抗してテーパー軸３８
の縮径方向へ移動させ、この状態で第２の部材３３を回
動させた後、第２の部材３３から手をはなすと、ばね４
１によって第２の部材３３がテーパー軸３８に嵌合され
た状態で固定されるため、第２の部材３３に取付けられ
た接触子３２の向きを容易に変更することができる。し
かも、第１の部材３１と第２の部材３３とはテーパー軸
３８とテーノく一穴４２とにより嵌合しているから、姿
勢変更を行っても接触子端４６の頂点ＴＰを常に定位置
に保持させることができる。

°　また、第２の部材３３に保持穴４３を・形成し、こ
の保持穴４３に接触子３２の基端部４４を遊嵌した後、
接着剤４５で固着するようにしたので、保持穴４３に接
触子３２の基端部４４を遊嵌し、接触子３２の接触子端
４６を第２の部材３３の回動軸線、つまりテーパー穴４
２の中心軸線上に位置させた状態において、接着剤４５
により接触子３２の基端部４４を保持穴４３に固着すれ
ば、保持穴４３とテーパー穴４２との間の寸法をそれほ
ど高精度に位置出ししなくても、接触子３２の接触子端
４６を第２の部材３３の回動軸線上に正確に位置させる
ことができる。この場合、第６図および第°７図に示す
治具５１を用いれば、位置出し作業を容易に行うことが
できる。治具５１は、前記の第２の部材３３のテーパー
穴４２に嵌合されるテーパー軸５２を有する軸５３の基
端側にナツト５４を螺合するねじ部５５が形成され、か
つ軸５３の先端側−側に軸５３の中心まで達する切欠溝
５６が形成されている。従って、−テーパー軸５２を第
２の部材３３のテーパー穴４２に嵌合させるとともに、
ナツト５４をねじ部５５に螺合して治具５１を第２の部
材３３にセットした後、基端部４４を保持穴４３に遊嵌
した接触子３２の接触子端４６を切欠溝５６に位置させ
た状態において、接着剤４５を注入すれば、接触子３２
の接触子端４６を第２の部材３３の回動軸線」二にセラ
）することができる。

なお、実施に当って、原点復帰機構１３は、」二記実施
例で述べた構造に限られるものでなく、要するに一定の
オーバーストロークを吸収した後、再度自由状態となっ
たとき、接触子を初期状態に復帰させる機構であれば、
□いずれでもよい。

また、接触子と被測定物との接触を検知する方式として
は、上記実施例で述べた被測定物との当接によって生じ
る検知′体１４の変位を利用して接点を開または閉する
形式、いわゆる接点型のはか、被測定物との電気的導通
を検知する、いわゆる導通型であってもよい。

また、異なる形状の接触子３２を有する複数種の第２の
部材３３を予め用意し、これらを被測定物の測定面に応
じて選択的に第１の部材３１に取付けるようにしてもよ
い。この場合、接触子３２の接触子端４６を、接触子本
体に対して着脱自在に形成し、その接触子本体に対して
、形状例えば円錐の頂角が異なる複数種の接触子端４６
を選択的に取付けるようにしてもよい。

また、接触子端４６の形状は、上記実施例で述べた円錐
形に限られるものでなく、例えば角錐状であってもよい
。ただし、この場合、第８１に示す如く、第２の部材３
３の回動軸線およびこれと直交する軸線を含む面を有す
る形状、例えば頂角が９０度の円錐形状、或いは互いに
直交する少なくとも２つの平面を有する形状とすれば、
これらの平面や錐面を被測定物Ｗの最大突出部に当接さ
せることにより、被測定物Ｗの曲面部における最大突出
量を容易にめることができる。

なお、上記実施例では、プローブ本体１１に、第１の部
材３１および第２の部材３３を介して接触子３２を回動
自在に取付けたが１例えばプローブ本体１１に接触子３
２を回動自在に取刊け、この接触子３２の先端が接触子
３２の回動軸線Ｌ１に位置するように接触子３２を屈曲
させれば、第１の部材および第２の部材３３を設けなく
てもよい。また、以」二の説明では三次元測定機につい
て述べたが、本発明は、これに限られるものでなく、−
例えばハイドゲージのような二次元測定機や形状測定機
等であってもよい。

以上の通り、＊発明によれば、姿勢変更が容易で、かつ
任意の姿勢に変更しても原点チェック作業が不要な測定
機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体の斜視図、第２図
はタッチ信号プローブの要部を示す断面図、第３図はそ
の底面図、第４図は原点復帰機構を示す断面図、第５図
は板ばねの平面図、第６図は第２の部材と接触子との取
付状態を示す断面図、第７図は第６図の■−■線断面図
、第８図は接触子の変形例を示す図である。 ｌ・・・測定機本体としての定盤、６・・・タッチ信号
プローブ、１１・・・プローブ本体、３２・・・接触子
、４６・・・接触子端。 代理人　弁理士　木下　実三 （ほか１名） 第１図 第３図 第４図 第５図 ０ 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定機本体に移動可能に設けられたタッチ信号プ
   ローブの接触子を被測定物に当接させ、接触子と被測定
   物とが当接した時点のタッチ信号プローブの移動量から
   被測定物の寸法や形状等を測定する測定機において、前
   記測定機本体に移動可能に設けられたプローブ本体に前
   記接触子を回動自在に設けるとともに、接触子を回動し
   た際、被測定物と当接する接触子端が接触子の回動軸線
   上に常時位置しかつ向きを変化するように接触子を形成
   したことを特徴とする測定機。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記接触子を、
   前記プローブ本体に対して、回動軸線方向へ変位不能に
   取付けたことを特徴とする測定機。