JPS6229002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被測定物の所定断面における表面形
状すなわち輪郭を測定する輪郭測定機に関する。

従来の輪郭測定機において、測定を開始する際
あるいは終了した際には、アームの一端に取付け
られたスタイラスが被測定物の被測定面から比較
的大きく遠ざかるように、駆動機構により強制的
にアームが回動されている。

しかし、筒状の被測定物あるいは被測定物に形
成された孔などの内径面を測定する場合、前述の
ように一律にアームを大きく回動したのでは、ス
タイラスあるいはアーム先端が被測定物の内壁等
に当接してしまうという欠点がある。

本発明の目的は、被測定物の形状に対応してア
ームの強制回動量を規制できる輪郭測定機を提供
するにある。

本発明は、通常時にはアームの揺動を許すとと
もに動作時にはアームを所定方向に強制的に回動
させる駆動機構と、この駆動機構により強制的に
回動されるアームの所定角度以上の回動を検知す
るアーム回動角度検知機構とを設けるとともに、
この検知機構によるアームの所定角度以上の回動
の検知信号により駆動機構の駆動を停止させるよ
うにしてアームのそれ以上の回動を防止し、これ
により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図面に基づいて説明
する。

第１図には本実施例の全体構造が示され、第
２、３図には第１図の要部の断面が示され、第４
図には第１図の要部の分解斜視図が示されてい
る。

第１図において、装置本体１は、ベース２と、
このベース２の上方周囲を囲繞する周面カバー３
と、この周面カバー３の前、後端を閉塞する前、
後カバー４，５とから構成され、この装置本体１
は周面カバー３の上部に取付けられる連結部材６
を介して図示しない送り機構に連結され、第１図
中左右方向に移送されるようになつている。

前記装置本体１の周面カバー３内において、ベ
ース２には、３つの支持壁７，８，９が一体に立
設されている。これらの支持壁７，８，９のうち
中央の支持壁８の中心部は上方から大きくＵ字形
に切欠かれ、この切欠部において一対の支点軸１
０を介してアーム１１が揺動自在に支持されてい
る。このアーム１１は、支点軸１０に支持された
中央部に位置する中空パイプ状のアーム本体１２
と、このアーム本体１２の一端部に継手１３を介
して接続されるとともにアーム本体１２と所定距
離を離して平行な方向に延長された先端アーム１
４と、前記アーム本体１２の他端部に連結された
ウエイト支持アーム１５とから構成され、前記ア
ーム本体１２の一端は装置本体１の前カバー４
を、ウエイト支持アーム１５の先端は後カバー５
をそれぞれ貫通して外部に延長され、これらのア
ーム本体１２及びウエイト支持アーム１５が貫通
する部分の前、後カバー４，５にはアーム１１の
揺動を許容するに十分な貫孔が形成されている。

前記アーム１１の一端部すなわち先端アーム１
４の先端には下向きにスタイラス１６が取付けら
れるとともに、アーム１１の他端部すなわちウエ
イト支持アーム１５にはバランスウエイト１７が
取付位置調整可能に固定されている。

前記継手１３は、一端をアーム本体１２内に回
動自在に挿入されるとともにピン１８により180
度回転位置で回り止めかつ抜け止めされた軸部材
１９と、この軸部材１９の他端に固定されるとと
もに前記先端アーム１４を支持する接続部材２０
とから構成され、ピン１８を抜取ることにより接
続部材２０を軸部材１９を中心として180度回転
させ、スタイラス１６の向きを上向きにできるよ
うにされている。

また、接続部材２０によるアーム本体１２と先
端アーム１４との軸心のずれは、スタイラス１６
の先端が丁度アーム本体１２の軸心上にくるよう
な寸法とされている。

前記ベース２の第１図中右端の支持壁９には、
駆動源であるモータ２１が支持されるとともに、
このモータ２１の出力軸には回転板２２が取付け
られている。この回転板２２の外端面には所定間
隔を離して上下一対の作動ピン２３，２４が植設
され、これらの作動ピン２３，２４間には下端を
前記ウエイト支持アーム１５に固定された被作動
ピンであるＬ形ピン２５の折曲端が位置されてい
る。また、これらのモータ２１、回転板２２、作
動ピン２３，２４及びＬ形ピン２５によつてアー
ム１１の自由な揺動を規制するとともにアーム１
１を強制的に所定方向に回動させる駆動機構２６
が構成されている。また、回転板２２の円周面に
はＶ溝２７が形成され、このＶ溝２７内には中立
位置検出スイツチであるマイクロスイツチ２８の
作動片２９の先端が係合され、このＶ溝２７に作
動片２９の先端が係合されているときは、回転板
２２が非駆動位置にあり、作動ピン２３，２４が
モータ２１の出力軸の軸心を通る水平面に対し上
下の対称位置にあるようにされている。さらに、
マイクロスイツチ２８は取付板３０を介して右端
の支持壁９に取付けられている。

第１図中左端の支持壁７には、前記駆動機構２
６によるアーム１１の所定角度以上の回動を検知
可能なアーム回動角度検知機構３１が取付けられ
ている。この検知機構３１は、第２図の断面図及
び第４図の分解斜視図に詳細に示されるように、
支持壁７にねじ止めされる取付基板３２と、この
取付基板３２に摺動自在に支持された摺動軸３３
と、この摺動軸３３の取付基板３２から突出した
両端にそれぞれねじ３４，３５で固定された上下
のＬ形部材３６，３７と、これらのＬ形部材３
６，３７に取付ねじ３８，３９を介してそれぞれ
取付位置調整可能に取付けられるとともにアーム
１１の上下位置において該アーム１１に当接可能
に対向された検出子４０，４１と、前記摺動軸３
３の周囲において取付基板３２と上下のＬ形部材
３６，３７との間にそれぞれ介装されＬ形部材３
６，３７を所定位置に保持する付勢手段としての
圧縮コイルばね４２，４３と、前記取付基板３２
に取付けられた検知スイツチとしての上下２個の
マイクロスイツチ４４，４５とから構成され、こ
れらのマイクロスイツチ４４，４５の作動片４
６，４７は、それぞれ前記Ｌ形部材３６，３７の
端面に形成されたＶ溝４８，４９にそれぞれ係合
されている。この際、下方のＬ形部材３７に形成
されたＶ溝４９は浅く形成され、Ｌ形部材３７の
わずかな動きによつても作動片４７が作動され、
一方、上方のＬ形部材３６に形成されたＶ溝４８
は深く大きく形成され、Ｌ形部材３６の比較的大
きな動きによつてのみ作動片４６が作動されるよ
うにされている。また、上方のマイクロスイツチ
４４は警報用検知スイツチであり図示しない警報
ブザーに接続され、作動片４６が作動されると警
報ブザーを鳴らしあるいは警報ランプを点灯する
ようにされ、一方、下方のマイクロスイツチ４５
は駆動機構停止用検知スイツチであり前記駆動機
構２６のモータ２１の電源回路に接続され、作動
片４７が作動されるとモータ２１の駆動を停止さ
せるようにされている。さらに、前記摺動軸３３
と、上、下のＬ形部材３６，３７とにより摺動部
材５０が構成されている。

前記アーム１１のアーム本体１２と装置本体１
のベース２に立設された中央の支持壁８との間に
はアーム１１の揺動を検出する差動トランス５１
が設けられ、この差動トランス５１は、アーム本
体１２に取付けられたコア５２と、支持壁８に取
付けられたコイル５３とから構成されている。

なお、第１図中符号５４はスタイラス１６が当
接される円筒形などの被測定物である。

次に本実施例の作用につき、第５図ないし（第
７図の動作説明図をも参照して説明する。

測定開始時において、アーム１１の一端に取付
けられたスタイラス１６を円筒形の被測定物５４
の内径内に位置させるには、まず駆動機構２６の
モータ２１を駆動し、回転板２２を所定方向に回
転させる。この際、回転板２２の回転方向はスタ
イラス１６の向きにより決定される。すなわち、
アーム１１は、自重により常にスタイラス１６が
向いている方向に回動するようにバランスウエイ
ト１７が調整されているため、このアーム１１の
自重による回動に抗してアーム１１を強制的に反
対方向に回動させないと、スタイラス１６が被測
定物５４に当接するからである。さらに具体的に
述べると、スタイラス１６が第１図のように下向
きに向いているときは、アーム１１は支点軸１０
を中心として第１図中反時計方向に回動しようと
するため、回転板２２は第６図に示されるよう
に、反時計方向に回動させて上方の作動ピン２３
でＬ形ピン２５を押下げてアーム１１のウエイト
支持アーム１５側を下降させ、アーム１１を時計
方向に回動させてスタイラス１６を上昇させ、一
方、先端アーム１４が継手１３の軸部材１９を中
心として反転され、スタイラス１６が上向きにさ
れているときは、アーム１１は第１図中時計方向
に回動しようとするため、回転板２２は、第７図
に示されるように、時計方向に回動させて下方の
作動ピン２４でＬ形ピン２５を押下げてアーム１
１のウエイト支持アーム１５を上昇させ、アーム
１１を反時計方向に回動させてスタイラス１６を
下降させるようにし、いずれにしてもスタイラス
１６を被測定物５４の被測定面から遠ざかるよう
にする。

ところで、この駆動機構２６によるアーム１１
の強制回動時、アーム１１がアーム回動角度検知
機構３１の上方あるいは下方の検出子４０あるい
は４１に当接すると（以下説明を簡略にするため
スタイラス１６は第１図のように下向きとされて
いる場合につき説明し、従つて、アーム１１は作
動ピン２３の作用により時計方向に回動され、ア
ーム１１と上方の検出子４０が当接することにな
る。）、この検出子４０が固定された上方のＬ形部
材３６及びこのＬ形部材３６に固定された摺動軸
３３並びに下方のＬ形部材３７は一体となつて下
方の圧縮コイルばね４３の付勢力に抗して上方に
移動しようとする。この上、下のＬ形部材３６，
３７及び摺動軸３３すなわち摺動部材５０のわず
かな移動により、下方のマイクロスイツチ４５の
作動片４７がＶ溝４９の作用により作動され、た
だちにモータ２１の回転が停止され、アーム１１
のそれ以上の回動は停止される。この際、検出子
４０の位置は、被測定物５４の内径寸法等を考慮
して予め設定されており、従つて、アーム１１の
スタイラス１６側の端部の高さ位置は被測定物５
４の内壁の上下面にともに当接しない位置とされ
る。

このようにしてアーム１１が所定角度に回動さ
れると、図示しない送り機構が作動されてアーム
１１の先端は被測定物５４内に挿入され、所定位
置まで挿入されると送り機構が停止され、ついで
駆動機構２６のモータ２１がアーム１１を強制回
動させたとは反対側に駆動され、アーム１１は自
重によりスタイラス１６が下る方向に回動し、ス
タイラス１６が被測定物５４の表面に当接した点
でアーム１１の回動は停止される。一方、モータ
２１はそのまま駆動され、回転板２２のＶ溝２７
にマイクロスイツチ２８の作動片２９が係合した
点でマイクロスイツチ２８の作用により停止され
る。これにより、アーム１１のウエイト支持アー
ム１５に固定されたＬ形ピン２５もアーム１１の
停止とともに停止し、一方、上下の作動ピン２
３，２４は回転板２２と一緒に回動してモータ２
１の停止とともに停止されるため、上下の作動ピ
ン２３，２４とＬ形ピン２５との関係は第５図の
実線のようになる。このため、Ｌ形ピン２５は上
下の作動ピン２３，２４に当接しない範囲で移動
可能となり、従つて、アーム１１はこのＬ形ピン
２５の可動範囲分、揺動可能となる。

このようにして、スタイラス１６が被測定物５
４の表面に当接し、かつ、アーム１１は揺動可能
な状態になると、再び図示しない送り機構が前述
とは逆方向に作動され、装置本体１は第１図中右
方に移送される。この移送に伴ないスタイラス１
６は被測定物５４の表面の凹凸にならつて上下動
しながら右方に送られ、このスタイラス１６の上
下動がアーム１１の揺動として差動トランス５１
により検出される。この差動トランス５１の検出
データは、送り機構の送りデータと合成され、被
測定物５４の輪郭がＸ−Ｙレコーダなどに表示さ
れる。

この測定の終了後、アーム１１を上昇させて被
測定物５４内からアーム１１の先端部を引き出す
場合にも、アーム１１は前述と同様にして所定量
だけ上昇され、アーム１１が被測定物５４の内径
の上壁等に当接されることなく引出される。

また、装置本体１の初期設定時などにおいて、
装置本体１を手動で動かしているとき、アーム１
１が所定値以上に回動されたときは、アーム１１
がアーム回動角度検知機構３１の検出子４０又は
４１に当り、摺動部材５０を大きく変位させるた
め、上方のＬ形部材３６のＶ溝４８により上方の
マイクロスイツチ４４の作動片４６が作動され、
警報ブザーが作動され、警報が発せられる。

なお、スタイラス１６が上向きのときの動作は
前述の説明と方向が異なるだけであるから、説明
を省略する。

上述のような本実施例によれば、アーム回動角
度検知機構３１によつてアーム１１の駆動機構２
６による強制回動角度を制限するようにしたか
ら、アーム１１のスタイラス16部を被測定物５４
の孔内などに挿入する際、スムーズに挿入するこ
とができる。また、アーム回動角度検知機構３１
は機械的部品の組合せにより構成されているか
ら、動作を確実にできるとともに、常時は何らエ
ネルギーを必要としない。さらに、摺動部材５０
は、上下方向に対称に作られているため、スタイ
ラス１６の上下いずれの方向の測定にも等しく対
応できる。

なお、実施にあたり、アーム回動角度検知機構
３１におけるアーム１１の回動角度の検知スイツ
チとしてはマイクロスイツチ４４，４５を用い
ず、光学的スイツチあるいはリードスイツチ等を
用いてもよい。さらに駆動機構２６の構成も前記
実施例の構造に限らず、他の構造でもよい。

上述のように本発明によれば、被測定物の形状
に対応してアームの強制回動量を規制できる輪郭
測定機を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る輪郭測定機の一実施例を
示す断面図、第２図及び第３図はそれぞれ第１図
の−線及び−線に沿う断面図、第４図は
第１図の要部を示す一部切欠いた分解斜視図、第
５図ないし第７図は動作説明図である。 １……装置本体、１１……アーム、１６……ス
タイラス、２１……駆動源としてのモータ、２２
……回転板、２３，２４……作動ピン、２５……
被作動ピンとしてのＬ形ピン、２６……駆動機
構、２８……中立位置検出スイツチとしてのマイ
クロスイツチ、３１……アーム回動角度検知機
構、４０，４１……検出子、４２，４３……付勢
手段としての圧縮コイルばね、４４，４５……検
知スイツチとしてのマイクロスイツチ、５０……
摺動部材、５４……被測定物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スタイラスの取付方向を反転可能とする継手
   を備え、装置本体に揺動自在に支持されたアーム
   と、 駆動源を有する回転板と、この回転板の中立位
   置を検知可能な中立位置検知スイツチと、前記回
   転板に所定間隔を離して上下に取付けられた一対
   の作動ピンと、前記アームに取付けられて一部を
   この作動ピンの間に位置された被作動ピンとを備
   え、前記回転板が中立位置である際には前記アー
   ムの揺動を許すとともに、前記回転板を回動させ
   ることによりいづれかの作動ピンで被作動ピンを
   押圧し、アームの揺動を規制するとともにアーム
   を所定方向に回動させる駆動機構と、 装置本体に摺動自在に取付けられた摺動部材
   と、この摺動部材に取付け位置調整可能に取付け
   られるとともに前記アームの上下に当接可能に対
   向された一対の検出子と、前記摺動部材を常時は
   所定位置に保持する付勢手段と、前記摺動部材の
   所定量以上の移動を検知可能な検知スイツチとを
   備え、前記駆動機構により前記アームが所定角度
   以上回動された際にいづれかの検出子を介してア
   ームに押圧されて移動される摺動部材の所定量以
   上の移動を検知スイツチで検知して前記駆動機構
   を停止さるアーム回動角度検知機構とを具備した
   ことを特徴とする輪郭測定機。