JPS61286711A - 自動位置測定方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スピンドルの先端に設けた測定子−を測定対
象に当接させて該測定対象の寸法また゛は位置を測定す
る位置測定装置を用いて行う゛自動位置測定方法にかか
わり、特に、信頼性の高い位置測定を行うに好適な自動
位置測定方法に関するものである。

〔発明の背景〕

メインフレームに摺動自在に支持された、測定子を先端
に有するスピンドルを備え、該測定子を測定対象に当接
させたときの前記スピンドルの測定方向位置から、該測
定対象の寸法または位置を検出・測定する位置測定装置
では、従来、測定装置全体を測定方向に所定の位置まで
移動することにより、測定方向に摺動自在に支持された
スピンドルの先端に取り付けた測定子を測定対象に当接
させて、位置測定を行っていた（例えば、特開昭５７−
８２７０１号公報）。またその測定動作については、測
定装置を所定の位置まで移動し、測定対象に対して測定
子が安定して当接されたと考えるまで一定時間停止状態
のままでおき、その間、測定子は測定対象に安定して当
接しているものと仮定して無条件にスピンドルの位置を
検出し、これを測定値としていた。

しかしながら、上記の装置には１次のような問題点があ
る。すなわち、前者（装置自体）については、精密な測
定装置そのものを移動させるので、高速に動作させると
測定装置を故障させる危険が出てくるため、低速でしか
移動できず、測定時間の短縮が難しい。また、測定装置
全体を動かすので、動作する対象の重量が大きくなり、
停止時の整定に手間どる。さらに、エアを駆動源として
いるため、装置が複雑かつ高価となり、加えて、弁等を
使用するために動作制御が厄介であることなどの問題が
ある。一方後者（測定動作）については、測定装置が所
定の位置に停止した場合のスピンドルの位置を無条件に
測定値として検出しているので、測定子が測定対象に安
定して当接していない場合でも正しい測定値としてしま
うという問題がある。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し、迅速
かつ信頼度の高い位置測定を自動的に実行する自動位置
測定方法を提供することＫある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、第１の問題点に対しては、
測定装置全体を測定方向に移動させるのではなく、測定
装置本体は固定しておき。

測定子を先端に取り付けたスピンドルのみを測定方向に
出し入れすることにより測定を行う構造とする。このス
ピンドルの出し入れツタメツ駆動機構は、測定装置本体
から分離させた。例えば、測定装置本体とは別のフレー
ムに、電気子−夕で駆動されるカム機構を設け、該カム
機構により往復運動を発生させ、該往復運動をレリーズ
によって測定装置本体まで導き、この伝達力を使用して
測定装置のスピンドルを駆動する。本発明は、第２の問
題点に対するもので。

上記駆動機構を！ＩＩ御し、測定装置から位置測定値を
検出するための１次のような方法で測定動作を行う制御
装置を付加する。すなわち、測定開始信号を該制御装置
が受けると、前記駆動機構を動作させて、測定装置のス
ピンドルを突き出す。同時に、前記制御装置は、測定装
置本体からくる位置測定値を繰シ返し検出し、現在検出
した位置測定値と前回検出した位置測定値とを比較する
。そして、前回の位置測定値と現在の位置測定値に差が
あれば、前記測定子は測定対象に当接しておらず、まだ
スピンドルが摺動動作を行っている途中であるか、ある
いは当接していても安定していないと判断して、現在検
出した位置測定値は測定対象の位置を表わす測定値（測
定結果）とせず、引き続き前記と同様な位置測定値の検
出と比較を繰シ返す。そして前回と現在の位置測定値に
差がなければ、測定子が測定対象に安定して当接したと
判断し、そのとき検出した位置測定値を測定対象の位置
を表わす測定値（測定結果）として外部へ出力する。以
上の方法によシ、測定対象の位置測定を迅速かつ高信頼
性で行うことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図〜第３図は核実施例で用いる自動位置測定装置の構成
を示し、第５図はそのうちの制御装置の構成を示したも
のである。

第１図によシ自動位置測定装置の構成を述べると、本装
置は、大別して、測定装置本体１９、駆動装置２０、制
御装置１８の３つから構成されている。以下、それぞれ
について述べる。

測定装置本体１９は、メインフレーム１２に摺動自在に
支持された、測定子１αを先端に有するスピンドル１を
備え、前記測定子１ａを測定対象２１に当接させたとき
の前記スピンドル１の測定方向位置から測定対象２１の
位置を検出する。また測定装置本体１９は、前記スピン
ドル１の位置を電気的に検出するために、該スピンドル
１の測定子１αが取９付けられている端とは反対側の端
に、メインスケール２を固着し、前記メインフレーム１
２に固着した、光源、インデックススケールおよび受光
素子（いずれも図示省略）を含む検出器３からなる光電
式ディジタルリニアゲージ４を有する。前記スピンドル
１の前記メインスケールが固着されている側には、部材
５が取ジ付けられ、該部材５と前記メインフレーム１２
とをばね１１で結合することにより、スピンドル１は測
定対象２１側に突出するように付勢されている。さらに
、該スピンドル１は、前記部材５を介して、前記メイン
フレーム１２に対して該スピンドル１と平行Ｉ／ｃ摺動
自在に支持されたブロック７と係合しており、核ブロッ
ク７は、前記ばね１１より強い張力を発生するばね１０
によりて、前記スピンドル１をメインフレーム１２の内
部に引き込むように付勢されている。従って前記スピン
ドル１は、外力がかからない場合、前記測定子１αがス
ピンドル摺動ガイド９に接触する位置まで引き込まれる
。前記ブロック７は前記メインフレーム１２に固着され
たレリーズ１３の出力ロット６と係る。該出力ａラド６
は、前記ブロック７の摺動方向と平行に出入するように
なりており、該出力ａラド６が突出すると、前記ブロッ
ク７を、前記はね１０の張力に抗して摺動せしめる。そ
のため、前記ブロック７と前記部材５を介して係合する
前記スピンドル１は前記ばね１１の張力によシ突出する
。そして、前記測定子１αが前記測定対象２１に当接す
ると、前記スピンドル１の摺動は停止し、さらに前記出
力ロット６を突き出すと、前記ブロック７はさらに摺動
を続け、第３図に示すように、該ブロック７と前記スピ
ンドル１に取り付けた前記部材５とは分離するようにな
っておｐ、前記測定子１ａの前記測定対象２１ｉＣ対す
る接触圧が前記ばね１１の張力と等しくなるような構成
になっている。前記出力ロット６を第３図に示す状態か
ら引き込むと、前記ブロック７は、前記ばね１０の張力
によシ摺動し、前記スピンドル１に塩９付けた前記部材
５と係り、該部材５は、前記ばね１１の張力に抗して、
該スピンドル１と共に、前記測定子１αと前記スピンド
ル摺動ガイド９とが接触するに至るまで摺動する構成に
なっている。

前記出力ロット６をさらに引き込むと、第２図に示すよ
うに、該出力ロット６と前記ブロック７との係りは断た
れるので、前記スピンドル１は、前記測定子１αが前記
スピンドル摺動ガイド９に対して前記ばね１０と前記ば
ね１１との張力の差に等しい力で接触した状態で停止す
る。ゴムワッシャ２４は、前記スピンドル１が突き出し
すぎて、前記部材５と前記スピンドル摺動ガイド９とが
接触する場合に、その衝撃を緩和するために前記スピン
ドル摺動ガイド９に取り付けたものである。

駆動装置２０は、前記メインフレーム１２とは別のフレ
ーム１４に回転自在に固定した。動作停止の制御可能な
電気モータ１６で回転駆動されるカム１５を、前記フレ
ーム１４に固着したレリーズ１３の入力ロット２３に組
み合わせ、前記カム１５を。

前記電気モータ１６を回転駆動させて往復運動を発生さ
せろ。この往復運動を、前記レリーズ１３により、前記
測定装置本体１９へ伝達する。また前記フレーム１４に
は、前記レリーズ１３を取り付けた側とは反対側の位置
に、前記カム１５で０ＮＯＦＦするリミットスイッチ１
７を固着し、該リミットスイッチ１７のＯＮ　ＯＦＦ状
態から、前記スピンドル１が、前記測定子１αと前記ス
ピンドル摺動ガイド９とが接触するまで引き込まれてい
るか否かを検出可能にしている。前記スピンドル１が引
き込まれ、前記リミットスイッチ１７がＩＭの状態であ
る様子を第２図に示し、前記スピンドル１が突き出し、
前記リミットスイッチ１７がＯＦＦの状態である様子を
第３図に示す。

制御装置すについて述べろと、自動測定の開始命令を受
けるため、測定開始信号を監視し、測定中は、前記スピ
ンドル１が引き込まれているか否かを監視するために、
前記リミットスイッチ１７のＯＮ　ＯＦＦ信号信号入力
しながら、前記電気モータ１６を制御するための電圧Ｍ
を制御する。また、測定結果を得るために、前記光電式
ディジタルリニアゲージ４からの位置信号Ｅを受ける。

さらに、第５図により、前記制御装置１８の内部構成に
ついて述べる。制御装置１８は、前記光電式ディジタル
リニアゲージ４から送られてぐる前記位置信号Ｅによシ
位置測定値をカウントするカウンタ７０と、前記電気モ
ータ１６を制御するリレー回路６９と、前記リミットス
イッチ１７のＯＮ　ＯＦＦ信号信号監視して、前記リレ
ー回路６９に電気モータ１６の動作停止の指令を出して
、前記スピンドル１を最も引き込んだ位置で停止させる
スピンドル初期位置復帰回路６０と、測定開始信号を待
つ測定開始待ち回路６１と、計測を開始する前に前記カ
ウンタ７０をリセットするカウンタリセット回路６２と
、前記リレー回路６９に動作指令を出して、前記電気モ
ータ１６を動作させる電気モータ動作指令回路６３と、
測定中、前記カウンタ７０の値（位置測定値）を第２レ
ジスタ６６に入力するとともに、前回の値を第２レジス
タ６７に移し、この２つのレジスタの値を比較回路６５
で比較することによシ、前記カウンタ７０の値の整定状
態を判断して、前記測定子１αが測定対象２１に当接し
たか否かを判定する判定回路６４と、判定後、前記カウ
ンタ７０の値を測定結果と。

して外部へ出力するバッファ回路６８と、前記スピンド
ル初期位置復帰回路６０が前記リミットスイッチ１７の
ＯＮ　ＯＦＦ信号信号監視する周期、および前記判定回
路６４が前記カウンタ７０の値を入力して、該僅の整定
状態を判定する周期を決定するための信号を発生する発
振回路７１とを有している。

次に、自動位置測定装置の動作を、第５図を中心にして
説明する。まず、前記スピンドル初期位置復帰回路６０
が、前記リミットスイッチ１７からの信号Ｓを監視しな
がら、前記リレー回路６９を通して前記電気モータ１６
の動作停止を行って、第２図に示すように、前記スピン
ドル１を、前記測定子１ａと前記スピンドル摺動ガイド
９とが接触する位置まで引き込み、停止させる。

そして、前記測定開始待ち回路６１で測定開始信号を待
つ。測定開始信号が入力されると、前記カウンタリセッ
ト回路６２が動作して、前記カウンタ７０をゼロ・リセ
ットする。これにより、位置測定値は、前記スピンドル
１が第２図に示した状態になった場合に０となる。次に
、前記電気モータ動作指令回路６３からの指令により前
記電気モータ１６が動作を開始する。これとともに第２
図の状態で停止している前記スピンドル１は、測定対象
２１に向けての突き出し動作を開始する口直ちに、前記
判定回路６４は、前記発振回路７１の発生する周期に従
って、前記カウンタ７０の値（位置測定値）の整定状態
を判定する繰り返し動作を開始する。その判定方法は、
前記第ルジスタ６６に入っている前記カウンタ７０が出
力した前回の値を前記第２レジスタ６７に移し前記カウ
ンタ７０から現在値を該第ルジスタ６６に入れ、この２
つのレジスタに入った値を前記比較回路６５で比較する
ことによって行う。そして、２つの値に差があれば、第
１図のごとく、前記スピンドル１が摺動運転中であると
判断して、引き続き次の整定状態判断動作を行い、２つ
の値に差がなければ、第３図のごとく、前記測定子１α
が測定対象２１へ安定に当接したと判断し、前記カウン
タ７０の値を前記バッファ回路６８に入れて、外部に測
定結果として出力する。

以上の動作を、第４図を中心にして、各信号の変化の面
から説明する。第４図（α）、　（Ａ）、　（Ｃ）、（
ｄ）の各グラフの縦軸は、上から順に、前記カウンタ７
０の値（位置測定値）、前記リミットスイッチ１７のＯ
Ｎ　ＯＦＦ状態、前記カム１５の回転角（カム１５が第
２図の状態にある場合を角度０とする）、前記電気モー
タ１６への印加電圧であり横軸はいずれも時刻を表わす
。いま、時刻７２において、前記スピンドル初期位置復
帰回路６０によυ前記スピンドル１が第２図の状態で停
止し時刻７３において、測定開始信号を、前記測定開始
待ち回路６１が入力すると、前記カウンタリセット回路
６２が働き、第４図（、）の符号７９のごとく前記カウ
ンタ７０の値は０となる。直ちに、前記電気モータ動作
指令回路６６が働いて、第４図（、ａ）の符号９５のご
とく、電気モータ１６に電圧が印加される。電気モータ
１６の回転に伴い、ｇ　４　図（１）のごとく、前記カ
ム１５が回転を開始する。該カム１５０回転につれて、
該カム１５は前記リミットスイッチ１７の先端から離れ
るため、第４図（Ｓ）のごとく、該リミットスイッチ１
７はＯＦＦの状態となる。また、前記スピンドル１も突
き出し動作を開始するので、第４図（α）の符号８０の
ごとく、前記カウンタ７０の値（位置測定値）も増加し
始める。このとき既に前記判定回路６４により、前記カ
ウンタ７０の値（位置測定値）の整定状態を監視してい
る。そして、第４図（ａ）の符号８１のごとく、該カウ
ンタ７０の値（位置測定値）が増加している場合は、該
カウンタ７０が前回入力した値と現在入力した値とに差
ができるので、値は整定していないと判断され、引き続
いて整定状態の監視を続行する。なお、このときの自動
位置測定装置の状態は、第１図のごとく前記スピンドル
１を突き出している途中である。前記測定対象２１がな
い場合、前記スピンドル１は、前記部材５が前記ゴムワ
ッシャ２４に当接するまで突き出るので、前記カウンタ
７０の値は、第４図（、）に点線で示す符号８２．８３
のごとき経路をたどる。なお、符号８３では、前記部材
５は前記ゴムワッシャ２４に当接しておシ、前記スピン
ドル１は細かく摺動しており、従りて、前記カウンタ７
０の値（位置測定値）は変動していて、値が整定しない
ので、このときの測定は不可と判断し測定結果を前記バ
ッフ７回路６８から外部へは出力しない。一方、前記測
定対象２１がある場合、第３図のごとく、前記測定子１
ａは該測定対象２１と当接し、前記スピンドル１はその
位置で停止するので、第４図（、）の符号９３０時点で
、前記カウンタ７０の値は増加状態から一定に転じ、符
号８６のごとく整定状態となる。こうなると、前記判定
回路６４は、前記カウンタ７０から前回入力した値と現
在入力した値との差が０になり、値が整定するので、前
記測定子１αが前記測定対象２１へ安定に当接したと認
識する。すると、第４図（α）の符号８６における前記
カウンタ７０の値を前記バッファ回路６８に入れて、こ
れを測定結果として外部へ出力する。その後も、第４図
（ｄ）の符号９１のごとく、電気モータ１６には電圧ｙ
を印加′しているので、電気モータ１６は回転を続け、
前−記カム１５も、第４図（１）の符号８９のごとく回
転を続け、今まで前記測定対象２１に当接していた前記
測定子１αは該測定対象２１から離れ、前記スピンドル
１は引き込まれる。従って、前記カウンタ７０の値（位
置測定値）は、第４図（α）の符号９４のごとく、減少
し始め、前記カム１５が３６０°付近まで回転すると、
該カム１５は前記リミットスイッチ１７を打つことにな
り、該リミットスイッチ１７は、第４図（ｂ）の符号８
８のどと＜　、ＯＮ状態となる。このとき、前記スピン
ドル１は、第２図のごとく完全に引き込まれている。こ
うなると、前記スピンドル初期位置復帰回路６０は、前
記リレー回路６９を通して、前記電気モータ１６への印
加電圧Ｍを０にして、該電気モータ１６を停止させる。

これにより、自動位置測定装置は、第２図のようになり
て停止し、前記制御装置１Ｂは、前記測定開始待ち回路
６１が測定開始待ちの状態となって、測定は終了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による自動位置測定方法は
、測定子を先端に有するスピンドルを出し入れすること
により、測定子を測定対象に当接させて測定を行うが、
測定子が測定対象に安定して当接したか否かを測定装置
から送られてくる位置信号（位置測定値）の整定状態か
ら判断して位置測定の結果を取り込むので、迅速かつ高
い信頼性の位置測定を自動的に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例で用いる自動位置測定
装置の構成と各糧の状態を示す構成図、第４図は該実施
例の測定を行う場合の、カウンタ値、リミットスイッチ
のＯＮ　ＯＦＦ状態、カムの回転角、電気モータへの印
加電圧それぞれの時間的変化を示すグラフ、第５図は前
記自動位置測定装置のうちの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。 符号の説明 １・・・・・・・・・・・・スピンドル１ａ・・・・・
・・・・測定子 ４・・・・・・・・・・・・光電式ディジタルリニアゲ
ージ１３・・−・・・・・レリーズ １５・・・・・・・・・カム １６・・・・・・・・・電気モータ １７・・・・・・・・・　リミットスイッチ１８・・・
・・−・・制御装置 ピ・・・・・−・・測定装置本体 ２０・・・・・・・・・駆動装置 ６０・・・・・・・・・スピンドル初期位置復帰回路６
２・・・・・−・・カウンタリセット回路６４・・・・
・・・・・判定回路 ６８・・・・・・−・−バッファ回路 ７０・・・・・−・・カウンタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. メインフレームに摺動自在に支持された、測定子を先端
   に有するスピンドルを備え、前記測定子を測定対象に当
   接させたときの前記スピンドルの測定方向位置から、測
   定対象の寸法または位置を検出する位置測定装置を用い
   て行う自動位置測定方法であって、前記スピンドルの変
   位を電気的に検出する手段を設け、該変位検出手段の出
   力を繰り返し入力し記憶するとともにそれぞれの回の出
   力値を前回の出力値と比較し今回の出力値が前回の出力
   値と等しくなったとき、前記測定子が測定対象に当接し
   たと判定して、前記変位検出手段の出力を測定対象の位
   置を表わす値として検出することを特徴とする自動位置
   測定方法。