JPS6282310A - Three-dimensional measuring machine - Google Patents

Three-dimensional measuring machine

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JPS6282310A
JPS6282310A JP22405085A JP22405085A JPS6282310A JP S6282310 A JPS6282310 A JP S6282310A JP 22405085 A JP22405085 A JP 22405085A JP 22405085 A JP22405085 A JP 22405085A JP S6282310 A JPS6282310 A JP S6282310A
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JP
Japan
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probe
spindle
measuring
axis
measuring machine
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JP22405085A
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Koji Hayashi
孝二 林
Susumu Yoshioka
晋 吉岡
Kenji Ono
憲次 小野
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enrich a measuring item of an object to be measurddand to enlarge its availability by providing a rotation driving means of a Z spindle, an angle positioning means and a position changing means and the like. CONSTITUTION:The object 29 to be measured mounted on a stage 3 and a probe 10 supported on the Z spindle 9 of a measuring machine main body are relatively moved three-dimensionally and the relative movement quantity between the measuring surface of the object 29 and a probe 34 of the probe 10 is detected and this is processed with a data processor to measure the dimensions of the object 29 or the like. Then, a hollow Z axis structure 8 is supported movably in the axial direction and moreover, nonrotatably on the measuring machine main body and the rotation driving means rotates the Z spindle 9 in the inside. Afterward, the angle positioning means fixes the relative position in the rotational direction between the Z spindle 9 and the structure 8 on a prescribed angle. Then, the position changing means moves the probe 34 forcibly linearly in the diametrical direction of the probe 10 to change the position. Then, the probe 34 is abutted on the round-axis-shaped part 36 of the object 29 from the diametrical direction and the rotation driving means is actuated to measure the out-of-roundness of the part 36 or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三次元測定機に係り、特に測定対象物の長さ
や孔径等の他、真円度等も測定可能な三次元測定機に関
する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a three-dimensional measuring machine, and more particularly to a three-dimensional measuring machine capable of measuring not only the length and hole diameter of an object to be measured, but also roundness, etc. .

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

載物台に載置された測定対象物と測定機本体のZスピン
ドルに支持されたプローブとを移動機構によって三次元
的に相対移動させ、これにより測定対象物の測定面とプ
ローブの測定子との相対移動量を検出してこの検出移動
量をデータ処理装置で所定処理し、測定対象物の形状或
いは寸法等を測定するようにした三次元測定機が知られ
ており、測定対象物の長さ寸法や孔径等を高精度かつ高
速に測定できることから普及しつつある。三次元測定機
の種類には、測定対象物の測定箇所毎にプローブの測定
子を接触等させて関与させるために前記移動機構を測定
作業者が手作業で駆動させる手動型と、移動機構にモー
フ等の駆動源を設け、これをプログラムに従って制御し
ながら駆動させる自動駆動型とがある。
The object to be measured placed on the stage and the probe supported by the Z spindle of the measuring machine are moved relative to each other in three dimensions by a moving mechanism. A three-dimensional measuring machine is known that measures the shape or dimensions of an object by detecting the amount of relative movement of the object and processing the detected amount of movement in a predetermined manner with a data processing device. It is becoming popular because it allows for high-accuracy and high-speed measurement of hole dimensions, hole diameters, etc. There are two types of three-dimensional measuring machines: manual types, in which the moving mechanism is manually driven by the measuring worker in order to bring the measuring point of the probe into contact with each measuring point of the object to be measured, and two types. There is an automatic drive type in which a drive source such as a morph is provided and the drive source is controlled and driven according to a program.

しかし、手動型、自動駆動型を問わず三次元測定機は、
プローブの測定子と測定対象物とを三次元測機の構造上
定まる直交三軸のX軸、Y軸、Z軸の合成方向へ相対移
動させるものであるため、それぞれの測定箇所毎にその
座標値を求め、例えば孔の内径を測定するときはこの孔
の内周面の三点に測定子を接触等させることにより各点
の座標値を求め、これらの座標値のデータを所定処理す
るようにしている。
However, regardless of whether it is a manual type or an automatically driven type, three-dimensional measuring machines,
Since the measuring point of the probe and the object to be measured are moved relative to each other in the composite direction of the three orthogonal axes X, Y, and Z axes determined by the structure of the coordinate measuring machine, the coordinates of each measurement point are For example, when measuring the inner diameter of a hole, the coordinate value of each point is determined by touching the probe to three points on the inner circumferential surface of the hole, and the data of these coordinate values is processed in a specified manner. I have to.

このため従来の三次元測定機では、孔や軸の円周方向に
連続した測定データを必要とする真円度、円筒度等の測
定作業は長さ寸法や孔径の測定作業と一連に行うことは
できず、測定対象物を載物台から一旦取り外した後、そ
れぞれの専用測定機械にセットして真円度等を測定しな
ければならない。
For this reason, with conventional coordinate measuring machines, measurements of roundness, cylindricity, etc., which require continuous measurement data in the circumferential direction of holes and shafts, are performed in series with measurements of length and hole diameter. The object to be measured must be removed from the stage and placed in a dedicated measuring machine to measure roundness, etc.

従って作業効率が極めて悪く、また測定作業全体を通し
て測定条件を同じにできないため測定精度上の問題があ
った。特に、三次元測定機が自動駆動型の場合には、測
定作業者による測定対象物の載物台からの取り外し、載
物台への取り付はセント作業を必要とするため、折角の
自動駆動型三次元測定機の有効性が失われることとなる
Therefore, the work efficiency is extremely low, and the measurement conditions cannot be kept the same throughout the measurement work, resulting in problems in measurement accuracy. In particular, when the coordinate measuring machine is an automatic drive type, it is necessary for the measurement worker to remove the object to be measured from the stage and attach it to the stage. The effectiveness of the type coordinate measuring machine will be lost.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来の三次元測定機においてはプローブが測
定機本体に相対位置変更不能に取り付けられているため
に真円度等を測定できない原因があり、しかしこの反面
、プローブを測定機本体に固定状態とすることは測定作
業上必要であることに着目してなされたものである。
In conventional coordinate measuring machines, the probe is attached to the measuring machine body so that its relative position cannot be changed, which makes it impossible to measure roundness, etc. The fixed state was made with the focus on the necessity for measurement work.

本発明の目的は、測定対象物の真円度、円筒度等をも測
定することが可能となり、従って測定項目が豊富になっ
て有用性が高まる三次元測定機を提供するところにある
An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring machine that can also measure the roundness, cylindricity, etc. of an object to be measured, and therefore has a wide variety of measurement items and is highly useful.

〔問題点を解決するための手段および作用〕このため本
発明に係る三次元測定機は、載物台に載置された測定対
象物と測定機本体のZスピンドルに支持されたプローブ
とを移動機構により三次元的に相対移動させ、測定対象
物の測定面とプローブの測定子との相対移動量を検出す
ることにより、この検出移動量をデータ処理装置で処理
して測定対象物の形状等を測定する三次元測定機におい
て、ZスピンドルをZ軸線を中心に回転させる回転駆動
手段と、測定機本体にZ軸方向には移動可能であるが回
転不能に支持されたZ軸構造物とZスピンドルとの回転
方向角度を位置決めするための角度位置決め手段と、真
円度等用プローブの測定子をプローブ径方向に直線移動
させてその姿勢を変更する姿勢変更手段と、測定対象物
の丸軸状部分に測定子を当接させたとき丸軸状部分の測
定面形状に応じて変化する測定子の変位量をアナログ信
号に変換して此方する変位検出器と、前記回転駆動手段
により回転するZスピンドルに取り付けられた真円度等
用プローブの測定子と前記丸軸状部分の測定面との回転
方向位置関係を検出する角度検出器と、を備えたもので
ある。
[Means and effects for solving the problem] For this reason, the three-dimensional measuring machine according to the present invention moves the object to be measured placed on the stage and the probe supported by the Z spindle of the main body of the measuring machine. By moving the object three-dimensionally relative to each other using a mechanism and detecting the amount of relative movement between the measurement surface of the object and the measuring tip of the probe, this detected amount of movement is processed by a data processing device to determine the shape of the object. A three-dimensional measuring machine that measures the Z axis includes: a rotation drive means for rotating the Z spindle around the Z axis; a Z axis structure supported by the measuring machine body so as to be movable in the Z axis direction but not rotatable; An angle positioning means for positioning the rotation direction angle with the spindle, an attitude changing means for moving the measuring head of the probe for roundness etc. linearly in the probe radial direction to change its attitude, and a round axis of the object to be measured. a displacement detector that converts the displacement amount of the measuring head that changes depending on the shape of the measuring surface of the round shaft-like part into an analog signal when the measuring head comes into contact with the round shaft-like part; and an angle detector that detects the rotational direction positional relationship between the measurement head of the roundness probe attached to the Z spindle and the measurement surface of the round shaft-shaped portion.

測定子を丸軸状部分にその径方向から当接させつつ真円
度等用プローブを回転させることにより、変位検出器と
角度検出器の出力信号に基づき真円度の測定が行われ、
Z軸構造物の移動によるプローブのZ軸方向移動をも行
えば円筒度の測定が可能になる。測定子は真円度等用プ
ローブの径方向に前記姿勢変更手段で移動可能になって
いるため、径寸法が異なる丸軸状部分に対処できる。
By rotating the roundness probe while bringing the measuring head into contact with the round shaft-shaped portion from the radial direction, roundness is measured based on the output signals of the displacement detector and angle detector.
Cylindricity can be measured by moving the probe in the Z-axis direction by moving the Z-axis structure. Since the measuring element is movable in the radial direction of the roundness probe by the attitude changing means, it is possible to deal with round shaft-like portions having different diameter dimensions.

例えばタッチ信号式プローブを使用して測定対象物の形
状等についての通常の測定作業を行う場合には、前記角
度位置決め手段により測定機本体に設けられたZ軸構造
物とZスピンドルに取り付けられたプローブとの回転方
向角度を位置決めし、プローブを固定状態とする。真円
度等用プローブで真円度等を測定する場合にはこの角度
位置決め手段を解除し、前記回転駆動手段により、Zス
ピンドルとともに真円度等用プローブを回転させる。
For example, when performing normal measurement work on the shape of an object to be measured using a touch signal type probe, the angle positioning means allows the Z-axis structure provided on the measuring machine body and the Z-axis structure attached to the Z spindle to be The rotation direction angle with the probe is determined and the probe is fixed. When measuring roundness etc. with the roundness probe, this angular positioning means is released and the rotary drive means rotates the roundness probe together with the Z spindle.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本実施例に係る三次元測定機の全体図である。 FIG. 1 is an overall view of the coordinate measuring machine according to this embodiment.

基台1の上部には左右のサイドカバー2の間において載
物台3がY軸方向へ移動自在に設けられ、基台1の左右
側面に固定された支柱4の上部には横桁部材5が取り付
けられ、この横桁部材5にはスライダ6がX軸方向に移
動自在に設けられている。スライダ6と一体化されてる
カバー7の内部にはZ軸構造物8が垂直方向、すなわち
X軸方向に昇降動自在に配置され、またZ軸構造物8の
内部にはZスピンドル9が組み込まれており、Z軸構造
物8の下端から突出したZスピンドル9の先端にプロー
ブ10が装着される。以上の基台1、載物台3、支柱4
、横桁部材5、スライダ6、カバー7等によって測定機
本体が構成され、この測定機本体にプローブ10がZス
ピンドル9、Z軸構造物8を介して取り付けられる。
A stage 3 is provided on the upper part of the base 1 between the left and right side covers 2 so as to be movable in the Y-axis direction, and a crossbeam member 5 is mounted on the upper part of the column 4 fixed to the left and right sides of the base 1. is attached to the crossbeam member 5, and a slider 6 is provided on the crossbeam member 5 so as to be movable in the X-axis direction. A Z-axis structure 8 is disposed inside a cover 7 that is integrated with the slider 6 so as to be movable up and down in the vertical direction, that is, in the X-axis direction, and a Z-spindle 9 is installed inside the Z-axis structure 8. A probe 10 is attached to the tip of a Z spindle 9 protruding from the lower end of the Z-axis structure 8. Above base 1, stage 3, support 4
, the crossbeam member 5, the slider 6, the cover 7, etc. constitute a measuring machine main body, and a probe 10 is attached to this measuring machine main body via a Z spindle 9 and a Z-axis structure 8.

第2図はZ軸構造物8の駆動装置を示すカバー7の断面
図である。横桁部材5を囲むように四角枠状に形成され
たスライダ6はエアーベアリング11によって横桁部材
5に対してX軸方向へ摺動自在となっており、四角柱状
のZ軸構造物8はスライダ6に結合されたブラケット1
2のエアーベアリング13によりX軸方向であるZ軸構
造物8の軸方向に移動可能になっているとともに、Z軸
線を中心に回転できないようになっている。スライダ6
にはモータ14が据え付けられ、このモータ14の駆動
軸にはプーリ15、タイミングベルト16、プーリ17
を介して垂直方向を軸方向とするねじ軸18が連結され
、ねじ軸18に螺合せしめられたナツト部材19にはカ
バー7に取り付けられたガイドレール20を両側から挟
む回転自在なローラ21が設けられ、モータ14により
ねじ軸18が回転すると、ローラ21でナツト部材19
は回転が阻止されてねじ軸18の送り作用により上下動
する。ナツト部材19には2軸構造物8側へ延びる突出
部材22が一体に設けられ、この突出部材22はZ軸構
造物8の上端に結合された連結部材23で上下から挟ま
れ、これによりナツト部材19とZ軸構造物8との連結
がなされ、ナツト部材19が上下動するとZ軸構造物8
はX軸方向へ移動する。
FIG. 2 is a sectional view of the cover 7 showing the drive device for the Z-axis structure 8. FIG. A slider 6 formed in the shape of a square frame to surround the crossbeam member 5 is slidable in the X-axis direction with respect to the crossbeam member 5 by an air bearing 11, and a square column-shaped Z-axis structure 8 Bracket 1 coupled to slider 6
The Z-axis structure 8 is movable in the axial direction of the Z-axis structure 8, which is the X-axis direction, by the air bearing 13 of No. 2, and cannot rotate about the Z-axis. slider 6
A motor 14 is installed on the drive shaft of the motor 14, and a pulley 15, a timing belt 16, and a pulley 17 are attached to the drive shaft of the motor 14.
A screw shaft 18 whose axial direction is in the vertical direction is connected through the screw shaft 18, and a nut member 19 screwed onto the screw shaft 18 has rotatable rollers 21 that sandwich a guide rail 20 attached to the cover 7 from both sides. When the screw shaft 18 is rotated by the motor 14, the nut member 19 is rotated by the roller 21.
is prevented from rotating and moves up and down by the feeding action of the screw shaft 18. The nut member 19 is integrally provided with a protruding member 22 extending toward the biaxial structure 8, and this protruding member 22 is sandwiched from above and below by a connecting member 23 coupled to the upper end of the Z-axis structure 8, so that the nut When the member 19 and the Z-axis structure 8 are connected and the nut member 19 moves up and down, the Z-axis structure 8
moves in the X-axis direction.

以上のモータ14、ねじ軸18、ナツト部材19等によ
りZ軸構造物8をX軸方向へ移動させるための駆動装置
24が構成される。Z軸構造物8にはエアーバランスシ
リンダ25が組み付けられており、このシリンダ25の
内部に摺動自在に配置されたピストン26のピストンロ
フト27は前記スライダ6に固定されたブラケット28
の上端に連結され、シリンダ25にはピストン26の上
部においてエアーが供給されているため、このエアーの
圧力によりZ軸構造物8はその重量がバランス支持され
ながら上下動する。
The motor 14, screw shaft 18, nut member 19, etc. described above constitute a drive device 24 for moving the Z-axis structure 8 in the X-axis direction. An air balance cylinder 25 is assembled to the Z-axis structure 8, and a piston loft 27 of a piston 26 slidably disposed inside this cylinder 25 is connected to a bracket 28 fixed to the slider 6.
Since the cylinder 25 is connected to the upper end of the piston 26 and air is supplied to the cylinder 25 at the upper part of the piston 26, the pressure of this air causes the Z-axis structure 8 to move up and down while its weight is balanced and supported.

前記基台Iに対する載物台3のY軸方向の移動、および
前記横桁部材5に対するスライダ6のX軸方向の移動は
Z軸構造物8の駆動装置24と同様にモータやねじ軸等
によって構成されたそれぞれの駆動装置により行われ、
これらのX軸、Y軸、Z軸についてのそれぞれの駆動装
置は予め設定されたプログラムに従いコンピュータで駆
動制御され、載物台3に固定セントされた測定対象物2
9に対してプローブ10を測定手順に従って三次元的に
相対移動させる。
Movement of the stage 3 in the Y-axis direction with respect to the base I and movement of the slider 6 in the X-axis direction with respect to the crossbeam member 5 are performed by a motor, screw shaft, etc., similar to the drive device 24 of the Z-axis structure 8. carried out by each configured drive device,
The drive devices for these X, Y, and Z axes are controlled by a computer according to a preset program, and the drive devices for the measurement target 2 fixed on the stage 3 are controlled by a computer according to a preset program.
The probe 10 is moved three-dimensionally relative to the probe 9 according to the measurement procedure.

載物台3が基台1に対して移動するとプローブlOと測
定対象物29とにY軸方向への相対移動が生じ、またス
ライダ6が横桁部材5に対して移動するとプローブ10
は測定対象物29に対してX軸方向へ移動し、さらにZ
軸構造物8がスライダ6に対して移動するとプローブ1
oと測定対象物29とに2軸方向への移動が生ずる。前
記X軸、Y軸、Z軸についてのそれぞれの駆動装置およ
び載物台3、横桁部材5等によりプローブ1oと測定対
象物29とを三次元的に相対移動させる移動機構が構成
され、それぞれの駆動装置はプログラムに基づいてコン
ピュータで制御されるため本実施例に係る三次元測定機
は自動駆動型になっている。プローブ10の測定対象物
29に対するY軸方向相対移動量は基台1と載物台3と
の間に設けられたY軸移動量検出器30(第5図参照)
により検出され、またプローブ10の測定対象物29に
対するX軸方向、Z軸方向の各相対移動量は横桁部材5
とスライダ6との間に設けられたX軸移動量検出器31
、スライダ6とZ軸構造物8との間に設けられたZ軸移
動量検出器32で検出される。
When the stage 3 moves relative to the base 1, a relative movement occurs between the probe 1O and the object to be measured 29 in the Y-axis direction, and when the slider 6 moves relative to the crossbeam member 5, the probe 10
moves in the X-axis direction with respect to the measurement target 29, and further moves in the Z-axis direction.
When the shaft structure 8 moves relative to the slider 6, the probe 1
o and the object to be measured 29 are moved in two axial directions. A moving mechanism for moving the probe 1o and the object to be measured 29 relative to each other in three dimensions is constituted by the drive devices for the X, Y, and Z axes, the stage 3, the cross member 5, etc. Since the driving device is controlled by a computer based on a program, the three-dimensional measuring machine according to this embodiment is of an automatic drive type. The amount of relative movement in the Y-axis direction of the probe 10 with respect to the object to be measured 29 is determined by a Y-axis movement amount detector 30 provided between the base 1 and the workpiece 3 (see FIG. 5).
The amount of relative movement of the probe 10 to the object to be measured 29 in the X-axis direction and the Z-axis direction is detected by the crossbeam member 5.
X-axis movement amount detector 31 provided between and the slider 6
, is detected by a Z-axis movement amount detector 32 provided between the slider 6 and the Z-axis structure 8.

第1図に示すように載物台3の後端部にはプローブスト
ッカ33が設置され、このプローブストッカ33には測
定対象物29の測定面の形状等に合わせて前記2スピン
ドル9に順次交換されて装着される複数のプローブ10
が収納される。プローブ10には測定子34が測定対象
物29の測定面に接触するとタッチ信号を出力するタッ
チ信号式プローブ35と、測定対象物29に形成された
孔36Aや円柱部36B等の丸軸状部分36の真円度、
円筒度等を測定するための真円度等用プローブ37とが
ある。タッチ信号式プローブ35には測定子34の長さ
が異なるものや、測定子34をプローブ本体の軸線に対
して屈曲回動できてその屈曲姿勢に測定子34を保持で
きるもの等があり、第1図ではZスピンドル9に測定子
34がこの屈曲回動式になっているタッチ信号式プロー
ブ35が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, a probe stocker 33 is installed at the rear end of the stage 3, and the two spindles 9 are sequentially replaced in accordance with the shape of the measurement surface of the object 29. A plurality of probes 10 that are mounted
is stored. The probe 10 includes a touch signal type probe 35 that outputs a touch signal when the measuring tip 34 comes into contact with the measurement surface of the measurement object 29, and a round shaft-shaped portion such as a hole 36A and a cylindrical portion 36B formed in the measurement object 29. 36 roundness,
There is a roundness probe 37 for measuring cylindricity and the like. Some of the touch signal type probes 35 have different lengths of the measuring tip 34, and others that can bend and rotate the measuring tip 34 with respect to the axis of the probe body and hold the measuring tip 34 in the bent position. In FIG. 1, a touch signal type probe 35 is attached to the Z spindle 9, and the measuring point 34 is of a bending and rotating type.

第4図の通りプローブストッカ33は載物台3の上面に
取り付けられた底部33Aと、底部33Aから立設され
た脚部33Bと、脚部33Bの上端に水平に固定された
頂部33Cとからなり、側面コ字型になっている。頂部
33Cには前方に開口する平面U字状の溝34が形成さ
れ、この溝34は複数あり、それぞれのプローブI(l
ば所定の溝34に挿入係合されてプローブストッカ33
の対応位置付けられた場所に収納される。前記真円度等
用プローブ37はプローブ本体39と、姿勢変更手段4
0を構成する姿勢変更機構41と、検出ユニット42と
を備えて構成されている。
As shown in FIG. 4, the probe stocker 33 consists of a bottom 33A attached to the top surface of the stage 3, legs 33B erected from the bottom 33A, and a top 33C horizontally fixed to the top of the legs 33B. The sides are U-shaped. A planar U-shaped groove 34 that opens forward is formed in the top portion 33C, and there are a plurality of grooves 34, and each probe I (l
If the probe stocker 33 is inserted into and engaged with a predetermined groove 34,
It is stored in a correspondingly positioned location. The probe 37 for roundness etc. includes a probe body 39 and an attitude changing means 4.
0 and a detection unit 42.

プローブ本体39は上端にプルスタッド43を有し、こ
のプルスタッド43の下部にテーバ突部44およびフラ
ンジ部45が一体に設けられている。このプローブ本体
39の構成は前記タッチ信号式プローブ35に)いても
同じである。プローブ本体39の下部には支持部材46
の両端部の軸受47で回転自在に支持されたねじ軸48
が設けられ、ボールねじてあって軸方向を水平方向とす
るこのねじ軸48にはナンド部材49が螺合せしめられ
、ナツト部材49は支持部材46の下面に摺動自在に接
触して回転が阻止されている保持部材50の内部に保持
されており、ねじ軸48が回転すると保持部材5oはね
じ軸48の送り作用で水平移動する。これらのねじ軸4
8、ナンド部材49等により前記姿勢変更機構41が構
成される。
The probe body 39 has a pull stud 43 at its upper end, and a tapered projection 44 and a flange 45 are integrally provided at the lower part of the pull stud 43. The structure of this probe body 39 is the same even if it is in the touch signal type probe 35). A support member 46 is provided at the bottom of the probe body 39.
A screw shaft 48 rotatably supported by bearings 47 at both ends of the
A NAND member 49 is screwed onto this screw shaft 48 which is ball-screwed and whose axial direction is horizontal, and the nut member 49 comes into slidable contact with the lower surface of the support member 46 and rotates. It is held inside the holding member 50 which is blocked, and when the screw shaft 48 rotates, the holding member 5o moves horizontally by the feeding action of the screw shaft 48. These screw shafts 4
8. The attitude changing mechanism 41 is constituted by the NAND member 49 and the like.

保持部材50の下面に前記検出ユニット42が取り付け
られ、この検出ユニット42は変位検出器5Iと、変位
検出器51から下方へ延びる測定子52とからなる。測
定子52はねじ軸48の回転により保持部材5oが水平
移動するとプローブ37の径方同へ直線的に強制移動せ
しめられ、この結果測定子52の姿勢が変更される。測
定子52の上端は変位検出器51に揺動自在に連結され
、従って測定子52はZ軸方向に対して傾動可能である
ためZ軸線と直交する方向すなわち水平方向へ変位可能
になっている。変位検出器51ば測定子52のこの水平
方向への変位量を検出する差動トランス等によって構成
され、測定子52の変位量に応じた電気アナログ信号を
出力するようになっている。
The detection unit 42 is attached to the lower surface of the holding member 50, and the detection unit 42 includes a displacement detector 5I and a probe 52 extending downward from the displacement detector 51. When the holding member 5o is horizontally moved by the rotation of the screw shaft 48, the measuring stylus 52 is forcibly moved linearly in the same radial direction as the probe 37, and as a result, the attitude of the measuring stylus 52 is changed. The upper end of the measuring stylus 52 is swingably connected to the displacement detector 51, and the measuring stylus 52 is therefore tiltable in the Z-axis direction, so that it can be displaced in a direction perpendicular to the Z-axis, that is, in the horizontal direction. . The displacement detector 51 is constituted by a differential transformer or the like that detects the amount of displacement of the measuring stylus 52 in the horizontal direction, and outputs an electrical analog signal corresponding to the amount of displacement of the measuring stylus 52.

前記ねじ軸48の一方の端部は軸受47から突出し、こ
の突出端部に第1クラッチ部材53が取り付けられてい
る。真円度等用プローブ37がプローブストッカ33に
載置収納されたとき、この第1クラッチ部材53はプロ
ーブストッカ33の脚部33Bに形成された孔54を貫
通し、プローブストッカ33の後側に突出する。プロー
ブストフカ33にはブラケット55を介してモータ56
が取り付けられ、プローブストフカ33の後側に配置さ
れたモータ56の出力軸には第2タラノチ部材57が設
けられている。第1および第2クラツチ部材53.57
により電磁クラッチ58が構成され、この電磁クラッチ
58が接続されてモータ56が回転すると送りねじ軸4
8が回転する。
One end of the screw shaft 48 projects from the bearing 47, and a first clutch member 53 is attached to this projecting end. When the roundness probe 37 is placed and stored in the probe stocker 33, the first clutch member 53 passes through the hole 54 formed in the leg portion 33B of the probe stocker 33, and is inserted into the rear side of the probe stocker 33. stand out. A motor 56 is connected to the probe stiffener 33 via a bracket 55.
is attached to the output shaft of a motor 56 arranged on the rear side of the probe stiffener 33, and a second tara nochi member 57 is provided. First and second clutch members 53.57
An electromagnetic clutch 58 is configured, and when the electromagnetic clutch 58 is connected and the motor 56 rotates, the feed screw shaft 4
8 rotates.

このようにモータ56はねし軸48を回転させて前記姿
勢変更機構41を駆動させる駆動装置を構成し、姿勢変
更機構41とモータ56とにより測定子52の位置をプ
ローブ37の径方向に直線的に移動させる姿勢変更手段
40が構成される。
In this way, the motor 56 constitutes a driving device that rotates the spring shaft 48 to drive the attitude changing mechanism 41, and the attitude changing mechanism 41 and the motor 56 move the position of the measuring head 52 in a straight line in the radial direction of the probe 37. Posture changing means 40 is configured to move the object.

第3図は前記Z軸構造物8の内部構造を示す。FIG. 3 shows the internal structure of the Z-axis structure 8.

中空のZ軸構造物8の内部にはモータ59が下向きに配
置され、このモータ59の出力軸に取り付けられた小径
ギヤ60は中間軸61の上端に取り付けられた減速用の
大径ギヤ62に噛合し、中間軸61の下端には前記Zス
ピンドル9が結合一体化され、Zスピンドル9は軸受6
3によりZ軸線を中心に回転自在になっている。Z軸構
造物8の下端から露出したZスピンドル9の先端にはピ
ン64が設けられ、このビン64がプローブ10のフラ
ンジ部45に形成された孔に係合することによりプロー
ブ1oはZスピンドル9に円J71方向に位置決めされ
て支持される。前記モータ59、小径ギヤ60、大径ギ
ヤ62、連結軸61等によりZスピンドル9およびプロ
ーブ1oを回転させるための回転駆動手段65が構成さ
れる。
A motor 59 is disposed facing downward inside the hollow Z-axis structure 8, and a small-diameter gear 60 attached to the output shaft of this motor 59 is connected to a large-diameter gear 62 for deceleration attached to the upper end of an intermediate shaft 61. The Z spindle 9 is coupled and integrated with the lower end of the intermediate shaft 61, and the Z spindle 9 is connected to the bearing 6.
3, it is rotatable around the Z axis. A pin 64 is provided at the tip of the Z spindle 9 exposed from the lower end of the Z-axis structure 8, and when this pin 64 engages with a hole formed in the flange portion 45 of the probe 10, the probe 1o is attached to the Z spindle 9. It is positioned and supported in the direction of circle J71. The motor 59, the small diameter gear 60, the large diameter gear 62, the connecting shaft 61, etc. constitute a rotation driving means 65 for rotating the Z spindle 9 and the probe 1o.

連結軸61にはカービックカップリング66の一方の噛
合部材である第1ギヤ67が取り付けられ、他方の噛合
部材である第2ギヤ68は第1ギヤ67と上下に対向す
る。第2ギヤ68はシリンダ69の上下動自在なピスト
ン7oのピストンロフト71と一体化され、ピストン7
oはばね72で常時下方へ付勢されているため第1およ
び第2ギヤ67.68は噛合する。第2ギヤ68にはZ
軸構造物8に結合されているダイヤフラム73が取り付
けられ、ダイヤフラム73は上下に変位可能であるため
第2ギヤ68は上下動できるが、第2ギヤ68の回転は
ダイヤフラム73で阻止されるようになっている。第1
および第2ギヤ67゜68には円周方向に多数の歯が形
成されているため、第1および第2ギヤ67.68が噛
合するとZスピンドル9、プローブ10の回転が不可能
になってこれらのZスピンドル9、プローブ1oの回転
方向角度位置決めがなされるとともに、この角度位置決
めは回転方向の任意な位置で行えるようになっている。
A first gear 67, which is one meshing member of the curvic coupling 66, is attached to the connection shaft 61, and a second gear 68, which is the other meshing member, vertically faces the first gear 67. The second gear 68 is integrated with a piston loft 71 of a vertically movable piston 7o of a cylinder 69.
Since gear o is always urged downward by the spring 72, the first and second gears 67 and 68 mesh with each other. 2nd gear 68 has Z
A diaphragm 73 coupled to the shaft structure 8 is attached, and since the diaphragm 73 is movable up and down, the second gear 68 can move up and down, but the rotation of the second gear 68 is prevented by the diaphragm 73. It has become. 1st
Since the second gears 67 and 68 are formed with a large number of teeth in the circumferential direction, when the first and second gears 67 and 68 are engaged, rotation of the Z spindle 9 and probe 10 becomes impossible. The Z spindle 9 and the probe 1o are angularly positioned in the rotational direction, and this angular positioning can be performed at any position in the rotational direction.

これらの第1および第2ギヤ67.68、シリンダ69
等によりZ軸構造物8に対するZスピンドル9、プロー
ブ10(7)Z軸mを中心とする回転方向相対位置を所
定角度位置に固定化するための角度位置決め手段74が
構成される。
These first and second gears 67, 68, cylinder 69
An angular positioning means 74 for fixing the relative positions of the Z spindle 9 and the probe 10 (7) in the rotational direction centering on the Z axis m with respect to the Z axis structure 8 at a predetermined angular position is configured.

連結軸61にはロータリディスク75が取り付けられ、
Z@構造物8の内面にはこのロークリディスク75とと
もにロークリエンコーダ77を構成する検出器76が取
り付けられ、ロークリエンコーダ77は連結軸61にお
いて前記回転駆動手段65と連結されてこの回転駆動手
段65の駆動によるZスピンドル9、プローブ1oの回
転角度を検出する角度検出器78になっている。角度検
出器78はロークリエンコーダ77の他に例えばパルス
ジェネレータでもよい。
A rotary disk 75 is attached to the connecting shaft 61,
A detector 76 that constitutes a rotary encoder 77 together with the rotary disk 75 is attached to the inner surface of the Z@ structure 8, and the rotary encoder 77 is connected to the rotation drive means 65 at the connecting shaft 61 to drive this rotation. An angle detector 78 detects the rotation angle of the Z spindle 9 and the probe 1o due to the drive of the means 65. The angle detector 78 may be, for example, a pulse generator in addition to the low-resolution encoder 77.

Z軸構造物8の内部にはシリンダ79が組み込まれ、こ
のシリンダ79のピストン8oのピストンロッド81は
下方へ延びて中空の連結軸61の内部に挿入される。ピ
ストンロッド81の下端は中空のZスピンドル9の内部
に挿入されている駆動棒82の上端とボール83を介し
て接続され、駆゛動棒82はばね84で常時上方へ付勢
されている。このためピストンロッド81と駆動棒82
は軸方向へ一体に移動するが、駆動棒82はピストンロ
ッド81に対して自由回転できるようになっている。駆
動棒82の下端にはZスピンドル9の内部中央部に形成
された小径孔85に上下摺動自在に配置されたボールホ
ルダ86が設けられ、このボールホルダ86には窓孔8
7に嵌入されて複数のボール88が径方向に移動自在に
配置されている。Zスピンドル9の内部には小径孔85
と連続する大径孔89が形成され、さらに大径孔89と
連続してZスピンドル9の下面に開口するテーパ孔90
が形成されている。
A cylinder 79 is installed inside the Z-axis structure 8 , and a piston rod 81 of a piston 8 o of this cylinder 79 extends downward and is inserted into the inside of the hollow connecting shaft 61 . The lower end of the piston rod 81 is connected to the upper end of a drive rod 82 inserted into the hollow Z spindle 9 via a ball 83, and the drive rod 82 is always urged upward by a spring 84. Therefore, the piston rod 81 and the drive rod 82
move together in the axial direction, but the drive rod 82 can freely rotate relative to the piston rod 81. A ball holder 86 is provided at the lower end of the drive rod 82 and is vertically slidably disposed in a small diameter hole 85 formed in the center of the Z spindle 9.
7 and a plurality of balls 88 are disposed so as to be movable in the radial direction. There is a small diameter hole 85 inside the Z spindle 9.
A large diameter hole 89 is formed which is continuous with the large diameter hole 89, and a tapered hole 90 which is continuous with the large diameter hole 89 and opens on the lower surface of the Z spindle 9.
is formed.

シ’J7ダ79にエアーを供給してピストンロッド81
、駆動棒82をばね84に抗して押し下げ、ポールホル
ダ86をポール88と大径孔89とが一致する位置まで
下降せしめ、この状態でプローブ10の前記プルスタッ
ド43をボールホルダ86の内部に挿入させると、ボー
ル88は外径方向へ押し拡げられてボールホルダ86の
内部へのプルスタッド43の挿入が可能となり、次いで
シリンダ79からエアーを排出してばね84の付勢力で
駆動棒82、ピストンロッド81を上昇させると、ボー
ル88は大径孔89がら小径孔85に移行するため内径
方向へ移動せしめられ、この結果フルスタンド43の小
径軸部にポール88が係合してボールホルダ86ととも
にプローブ1oが引き上げられ、プローブ10はテーパ
孔9oへのテーバ突部44の嵌入によって位置決めされ
っつ2スピンドル9に装着される。シリンダ79に再び
エアーを供給してボールホルダ86を押し下げることに
よりポール88と大径孔89とを一致せしめると、プル
スタッド43のテーバ作用とプローブ10の重量とによ
りボール88は外径方向へ移動せしめられるため、プロ
ーブ1oはZスピンドル9から離脱する。
Supply air to cylinder J7 cylinder 79 and piston rod 81
, the drive rod 82 is pushed down against the spring 84 to lower the pole holder 86 to the position where the pole 88 and the large diameter hole 89 coincide, and in this state, the pull stud 43 of the probe 10 is inserted into the inside of the ball holder 86. When inserted, the ball 88 is pushed outward in the radial direction, allowing the pull stud 43 to be inserted into the ball holder 86. Air is then discharged from the cylinder 79, and the driving rod 82 is moved by the biasing force of the spring 84. When the piston rod 81 is raised, the ball 88 is moved inward from the large diameter hole 89 to the small diameter hole 85, and as a result, the pawl 88 engages with the small diameter shaft portion of the full stand 43, and the ball holder 86 At the same time, the probe 1o is pulled up, and the probe 10 is positioned on the second spindle 9 by fitting the tapered projection 44 into the tapered hole 9o. When air is supplied to the cylinder 79 again and the ball holder 86 is pushed down to align the pole 88 with the large diameter hole 89, the ball 88 moves in the outer diameter direction due to the taper action of the pull stud 43 and the weight of the probe 10. As a result, the probe 1o separates from the Z spindle 9.

以上のシリンダ79、ピストンロッド81、駆動pJ8
2、ボールホルダ86等によりプローブIをZスピンド
ル9に取り付け、取り外すためのプローブ着脱機構91
が構成される。
The above cylinder 79, piston rod 81, drive pJ8
2. Probe attachment/detachment mechanism 91 for attaching and detaching probe I to Z spindle 9 using ball holder 86 etc.
is configured.

次に作用について述べる。Next, we will discuss the effect.

測定作業は第1図で示すように孔36A、円柱部36B
等のように内径または外径の真円度、円筒度等の測定が
必要な測定対象物29について行われる。最初の測定作
業が第1図に示すようにプローブ本体に対して測定子3
4の姿勢が屈曲しているタッチ信号式プローブ35を用
いて行われるものである場合には、測定子34の向きを
測定対象物9の測定面の傾き方向等に合致したものにす
る。すなわち、第3図で示された角度位置決め手段74
のシリンダ69にエアーを供給し、ばね72に抗して第
2ギヤ68を上昇させることにより第1ギヤ67との噛
合を解除させ、Zスピンドル9を自由回転可能状態とし
た後、回転駆動手段65のモータ59を回転させること
により小径ギヤ60、大径ギヤ62、連結軸61を介し
てZスピンドル9およびタッチ信号式プローブ35をZ
軸線を中心に回動させる。タッチ信号式プローブ35の
掛定子34の向きが所定の向きになったときモータ59
の回転を停止させ、次いでシリンダ69からエアーを排
出してばね72のばね力で第2ギヤ6日を第1ギヤ67
に噛合させ、これにより角度位置決め手段74の作用に
よりZスピンドル9およびタッチ信号式プローブ35を
その回転角度位置で位置決め、固定状態とし、測定子3
4の向きを一定とする。モータ59の回転量は前記移動
機構を駆動制御するコンピュータで制御される。
The measurement work is carried out using the hole 36A and the cylindrical part 36B as shown in Figure 1.
The measurement is performed on the object 29 that requires measurement of the roundness, cylindricity, etc. of the inner diameter or outer diameter. The first measurement operation is as shown in Figure 1.
When the position 4 is performed using a bent touch signal type probe 35, the orientation of the probe 34 is made to match the inclination direction of the measurement surface of the object 9 to be measured. That is, the angular positioning means 74 shown in FIG.
After supplying air to the cylinder 69 and raising the second gear 68 against the spring 72 to disengage it from the first gear 67 and making the Z spindle 9 freely rotatable, the rotation drive means By rotating the motor 59 of 65, the Z spindle 9 and the touch signal type probe 35 are
Rotate around the axis. When the direction of the hook 34 of the touch signal type probe 35 becomes a predetermined direction, the motor 59
Then, the air is discharged from the cylinder 69 and the second gear 6 is changed to the first gear 67 by the spring force of the spring 72.
As a result, the Z spindle 9 and the touch signal type probe 35 are positioned at their rotational angle positions by the action of the angular positioning means 74, and fixed.
The direction of 4 is fixed. The amount of rotation of the motor 59 is controlled by a computer that drives and controls the moving mechanism.

次いでX軸、Y軸、Z軸のそれぞれについての前記駆動
装置がプログラムに基づきコンピュータで制御されなが
ら駆動され、タッチ信号式プローブ35と測定対象物2
9とは三次元的に相対移動する。この相対移動はプログ
ラムによる測定手順に従って各測定ステップ毎に行われ
、必要な場合にはこの測定ステップ毎に測定子34の向
きが前述と同じ方法で変更される。
Next, the drive devices for each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis are driven while being controlled by a computer based on a program, and the touch signal type probe 35 and the measurement object 2 are driven.
It moves relative to 9 in three dimensions. This relative movement is performed at each measurement step according to a programmed measurement procedure, and if necessary, the orientation of the probe 34 is changed at each measurement step in the same manner as described above.

タッチ信号式プローブ35と測定対象物29とのX軸、
Y軸、Z軸についての相対移動量は第5図の検出器30
,31.32で検出され、これらの検出器30,31.
32からの出力は検出回路92.93.94において波
形整形、分割等されて相対移動量に応じた数のパルスが
発生し、このパルス数はカウンタ95,96.97で計
数され、計数値信号はデータ処理装置98に入力される
an X-axis between the touch signal type probe 35 and the measurement object 29;
The amount of relative movement about the Y-axis and Z-axis is determined by the detector 30 in FIG.
, 31.32, and these detectors 30, 31.
The output from 32 is waveform-shaped and divided in detection circuits 92, 93, and 94 to generate a number of pulses corresponding to the amount of relative movement, and this number of pulses is counted by counters 95, 96, and 97, and a count value signal is generated. is input to the data processing device 98.

タッチ信号式プローブ35は各測定ステ5ノブ毎に測定
子34が測定対象物29の測定面に接触するとタッチ信
号を出力し、このタッチ信号がデータ処理装置98に入
力すると、タッチ信号発生時におけるカウンタ95.9
6.97からの計数値信号に基づき演算機能を有するデ
ータ処理装置98が測定対象物29の形状、長さ寸法或
いは孔径等を各測定ステップ毎に演算し、これにより測
定された結果は表示装置99にデジタル表示され、また
記録装置100に記録される。タッチ信号式プローブ3
5がカウンタ95,96.97に接続されている場合に
は、タッチ信号が出力されるとカウンタ95.96.9
7はそのときのパルス数をホールドし、このホールドさ
れた信号値に基づきデータ処理装置98が測定対象物2
9の形状等を演算する。
The touch signal type probe 35 outputs a touch signal when the measuring tip 34 comes into contact with the measurement surface of the measurement object 29 for each knob of each measuring station 5, and when this touch signal is input to the data processing device 98, the touch signal at the time of generation of the touch signal is output. counter 95.9
Based on the count signal from 6.97, a data processing device 98 having a calculation function calculates the shape, length, or hole diameter of the object to be measured 29 for each measurement step, and the measured results are displayed on a display device. 99 and recorded in the recording device 100. Touch signal probe 3
5 is connected to counters 95, 96.97, when a touch signal is output, counters 95, 96, 9
7 holds the number of pulses at that time, and based on this held signal value, the data processing device 98 selects the measurement target 2.
9's shape etc. are calculated.

次の測定作業が前記丸軸状部分36の真円度等の測定の
場合には、以上の測定作業を行っている間に前記プロー
ブストッカ33に収納されて用意されている真円度等用
プローブ37についての準備作業を行っておく。具体的
に説明すると、第4図で示された電磁クラッチ58を接
続し、姿勢変更手段40を構成するモータ56を回転さ
せてねじ軸48を回転させ、測定子52の位置をプロー
ブ37の径方向に直線的に強制移動させることにより、
このプローブ37がZスピンドル9に装着されたときに
おけるZスピンドル9の中心軸と測定子52との距離を
真円度等を測定すべき丸軸状部分36の半径に対応した
ものとする。この後、電磁クラッチ58の接続を切る。
When the next measurement operation is to measure the roundness, etc. of the round shaft-shaped portion 36, while the above measurement operation is being carried out, the circularity etc. Preparatory work for the probe 37 is performed in advance. Specifically, the electromagnetic clutch 58 shown in FIG. By forcing linear movement in the direction,
When this probe 37 is attached to the Z spindle 9, the distance between the central axis of the Z spindle 9 and the measuring stylus 52 corresponds to the radius of the round shaft portion 36 whose roundness and the like are to be measured. After this, the electromagnetic clutch 58 is disconnected.

モータ56の回転量は前記コンビエータにより制御され
る。
The amount of rotation of the motor 56 is controlled by the combinator.

このように本実施例では真円度等の測定作業のための真
円度等用プローブ37についての準備作業は、前の測定
作業が行われている間に実施されるため測定作業時間の
短縮を図ることができる。
In this way, in this embodiment, the preparation work for the roundness probe 37 for measuring work such as roundness is carried out while the previous measurement work is being carried out, so that the measurement work time can be shortened. can be achieved.

また、プローブ37の測定子52の位置は姿勢変更手段
40によりプローブ本体39に対して径方向゛に移動自
在になっているため、任意な径寸法を有する丸軸状部分
36に対して共通性を有するようになり、真円度等の測
定に必要なプローブの数を削減できる。特に、姿勢変更
手段40は姿勢変更機構41と、この機構41を駆動さ
ゼる駆動装置としてのモータ56とからなり、モータ5
6はプローブストッカ33に取り付けられてプローブ3
7には設けられていないため、その分プローブ37の重
量を軽減できるとともに、姿勢変更機構41を大型化し
て測定子52の移動量を大きなものにできる。
Furthermore, since the position of the measuring head 52 of the probe 37 is movable in the radial direction with respect to the probe body 39 by the posture changing means 40, it is common to the round shaft-shaped portion 36 having an arbitrary diameter. The number of probes required for measuring roundness etc. can be reduced. In particular, the attitude changing means 40 includes an attitude changing mechanism 41 and a motor 56 as a drive device that drives this mechanism 41.
6 is attached to the probe stocker 33 and the probe 3
7 is not provided, the weight of the probe 37 can be reduced accordingly, and the attitude change mechanism 41 can be made larger to increase the amount of movement of the probe 52.

タッチ信号式プローブ35による測定作業終了後、第1
図のia物吻合をY軸方向へ移動させてZ軸構造物8の
真下にプローブストッカ33を位置せしめ、次いでスラ
イダ6をX軸方向へ移動させ、第2図で示したY軸の駆
動装置24でZ軸構造物8を下降させ、さらに第3図で
示したシリンダ79にエアーを供給してボールホルダ8
6を下降させることによりプローブ着脱機構91により
タッチ信号式プローブ35をZスピンドル9からプロー
ブストッカ33の予め対応位置付けられた箇所に移し換
え、収納する。この後Z軸構造物8を上昇させ、さらに
スライダ6をX軸方向へ移動させてZ軸構造物8を真円
度等用プローブ37の真上に位置せしめ、Z軸構造物8
を再び下降させてプローブ着脱機構91によりこのプロ
ーブ37をZ軸スピンドル9に取り付ける。
After the measurement work using the touch signal type probe 35 is completed, the first
The IA anastomosis shown in the figure is moved in the Y-axis direction to position the probe stocker 33 directly under the Z-axis structure 8, and then the slider 6 is moved in the X-axis direction, and the Y-axis drive device shown in FIG. 24, the Z-axis structure 8 is lowered, and air is supplied to the cylinder 79 shown in FIG. 3 to lower the ball holder 8.
6 is lowered, the touch signal type probe 35 is transferred from the Z spindle 9 to a corresponding position in the probe stocker 33 by the probe attachment/detachment mechanism 91 and stored therein. After that, the Z-axis structure 8 is raised, and the slider 6 is further moved in the X-axis direction to position the Z-axis structure 8 directly above the roundness etc. probe 37.
is lowered again and the probe 37 is attached to the Z-axis spindle 9 by the probe attachment/detachment mechanism 91.

次いで前記X軸、Y軸、Y軸についてのそれぞれの駆動
装置の駆動により真円度等用プローブ37を測定対象物
29の丸軸状部分36に近づけ、さらに測定子52をこ
の丸軸状部分36の測定面にその径方向から当接させる
。第3図で示した角度位置決め手段74のシリンダ69
にエアーを供給することにより第1ギヤ67と第2ギヤ
68との噛合を解除させ、次いで回転駆動手段65のモ
ータ59を回転させることによりZスピンドル9、プロ
ーブ37をZIi[b線を中心に回転させる。この結果
、測定子52は丸軸状部分36の測定面を一周しながら
測定面形状に応じて丸軸状部分36の径方向へ変位する
ため、プローブ37の前記変位検出器51からは測定子
52の変位量に応じた連続アナログ信号が出力し、この
信号は第5図の前記データ処理装置98に入力される。
Next, the probe 37 for roundness, etc. is brought close to the round shaft-shaped portion 36 of the object to be measured 29 by driving the respective drive devices for the X-axis, Y-axis, and Y-axis, and the probe 52 is moved closer to the round shaft-shaped portion 36 of the object to be measured 29. 36 from the radial direction. Cylinder 69 of angular positioning means 74 shown in FIG.
The meshing between the first gear 67 and the second gear 68 is released by supplying air to Rotate. As a result, the measuring stylus 52 is displaced in the radial direction of the round shaft-like portion 36 according to the shape of the measuring surface while going around the measuring surface of the round shaft-like portion 36, so that the measuring stylus 52 is displaced from the displacement detector 51 of the probe 37. A continuous analog signal corresponding to the amount of displacement of 52 is output, and this signal is input to the data processing device 98 shown in FIG.

以上の作業中、Zスピンドル9と一体に回転する前記連
結軸61にはロークリエンコーダ77による角度検出器
78が設けられているため、この角度検出器78によっ
て丸軸状部分36の測定面と測定子52との回転方向の
位置関係が常に検出され、この検出信号はデータ処理装
置98に入力される。
During the above work, since the connecting shaft 61 that rotates together with the Z spindle 9 is provided with an angle detector 78 using a row encoder 77, the angle detector 78 detects the measurement surface of the round shaft portion 36. The rotational positional relationship with the probe 52 is constantly detected, and this detection signal is input to the data processing device 98.

変位検出器51からの出力信号と角度検出器78からの
出力信号はデータ処理装置98で演算処理されて丸軸状
部分36の真円度が求められ、この測定結果は表示装置
99にデジタル表示され、また記憶装置100に記録さ
れる。なお、この真回度測定時にはプローブ37の回転
中心であるZスピンドル9の軸心と丸軸状部分36の中
心とを正確に一致させることが好ましいが、不一致であ
っても、データ処理装置98の演算によって補正できる
The output signal from the displacement detector 51 and the output signal from the angle detector 78 are processed by a data processing device 98 to determine the roundness of the round shaft-shaped portion 36, and the measurement results are digitally displayed on a display device 99. and recorded in the storage device 100. In addition, when measuring the trueness, it is preferable that the axis of the Z spindle 9, which is the center of rotation of the probe 37, and the center of the round shaft portion 36 are accurately aligned; however, even if they do not match, the data processing device 98 It can be corrected by calculating

丸軸状部分36の複数箇所の真円度、円筒度を測定する
場合には以上の回転駆動手段65によるZスピンドル9
、プローブ37の回転と、前記Z軸の駆動装置24によ
るZ軸構造物8の垂直移動とを実施すればよく、円筒度
の演算のためにデータ処理装置90に入力させるZ軸構
造物8の垂直移動量は前記Z軸移動量検出器32によっ
て得られる。なお、回転駆動手段65によりプローブ3
7を回転させることにより丸軸状部分36の円周方向に
表面粗さ測定することも可能である。
When measuring the roundness and cylindricity of multiple locations on the round shaft-shaped portion 36, the Z spindle 9 is operated by the above-mentioned rotational drive means 65.
, the rotation of the probe 37 and the vertical movement of the Z-axis structure 8 by the Z-axis driving device 24, and the rotation of the Z-axis structure 8 to be input to the data processing device 90 for calculating the cylindricity. The vertical movement amount is obtained by the Z-axis movement amount detector 32. Note that the probe 3 is rotated by the rotational drive means 65.
It is also possible to measure the surface roughness in the circumferential direction of the round shaft-shaped portion 36 by rotating the shaft.

以上の真円度等の測定作業終了後、プローブストッカ3
3に収納されている他のプローブlOにより測定作業を
行う場合には、前述と同じ手順でプローブの交換を行う
After completing the above measurement work such as roundness etc., probe stocker 3
When performing measurement work using another probe 1O stored in No. 3, the probe is replaced using the same procedure as described above.

プローブ交換作業、および回転駆動手段65等による真
円度等の測定作業はコンピュータの制御により自動的に
行われる。
The probe replacement work and the measurement work of roundness and the like using the rotary drive means 65 and the like are automatically performed under computer control.

以上で明らかなように、真円度、円筒度等の測定のため
に真円度等用プローブ37をZ軸線を中心に回転させる
ことはタッチ信号式プローブ35の測定子34を所定の
向きにするためにZ軸構造物8の内部に組み込まれてい
る回転駆動手段65を利用して行え、同一手段の兼用化
によって真円度等の測定作業を行える。Z軸構造物8の
内部にはZスピンドル9、プローブ35の回転方向位置
決めのための角度位置決め手段74が設けられているが
、この角度位置決め手段74は解除可能であるため真円
度、円筒度等の測定作業の場合には解除すればよく、タ
ッチ信号式プローブ35による測定作業の場合にのみ使
用される。
As is clear from the above, rotating the roundness probe 37 around the Z-axis in order to measure roundness, cylindricity, etc. means that the probe 34 of the touch signal type probe 35 is rotated in a predetermined direction. This can be done by using the rotary drive means 65 built into the Z-axis structure 8, and by using the same means, it is possible to measure roundness and the like. An angular positioning means 74 for positioning the Z spindle 9 and the probe 35 in the rotational direction is provided inside the Z-axis structure 8. Since this angular positioning means 74 can be released, roundness and cylindricity can be adjusted. It is only necessary to release it in the case of measurement work such as the above, and it is used only in the case of measurement work using the touch signal type probe 35.

以上の実施例の三次元測定機ではX軸とY軸が水平方向
でZ軸が垂直方向であったが、X軸とY軸のいずれか一
方が垂直方向で他方とZ軸とが水平方向であってもよい
。また、以上の実施例は自動駆動型三次元測定の場合で
あったが、プローブと測定対象物との三次元相対移動を
測定作業者が行わせる手動式三次元測定機にも本発明は
適用できる。しかし自動駆動型測定機に本発明を通用す
れば、測定対象物の形状、寸法等の測定とともに丸軸状
部分の真円度、円筒度等の測定を人手作業を介在させる
ことなく自動的に行わせることができるようになり、ま
た前記実施例のように複数のプローブを測定対象物の測
定面に応じて用意しこれらを交換するタイプの三次元測
定機においては、プローブ交換作業を含めた全ての作業
を連続した自動作業とすることができる。さらに自動駆
動型三次元測定機においては、前記姿勢変更手段、回転
駆動手段、角度位置決め手段、プローブ着脱機構等の真
円度、円筒度等の測定のために必要な装置を自動駆動型
三次元測定機に予め設けられているコンピュータを利用
して駆動制御できるようになる。
In the three-dimensional measuring machine of the above embodiment, the X-axis and Y-axis are horizontal and the Z-axis is vertical, but one of the X-axis and Y-axis is vertical and the other and the Z-axis are horizontal. It may be. Furthermore, although the above embodiments were for automatically driven three-dimensional measurement, the present invention is also applicable to manual three-dimensional measuring machines in which the measurement operator performs three-dimensional relative movement between the probe and the object to be measured. can. However, if the present invention is applied to an automatic drive type measuring machine, it will be possible to measure the shape, dimensions, etc. of the object to be measured, as well as the roundness, cylindricity, etc. of the round shaft-like part automatically without manual intervention. In addition, in a coordinate measuring machine of the type that prepares multiple probes according to the measurement surface of the object to be measured and replaces them as in the above embodiment, the work including probe replacement work is now possible. All operations can be performed continuously and automatically. Furthermore, in the automatic drive type three-dimensional measuring machine, the equipment necessary for measuring roundness, cylindricity, etc. Drive control can now be performed using a computer pre-installed in the measuring machine.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、測定対象物の形状、寸法等の他に真円
度等をも測定きるようになり、このため測定項目が多く
なり、三次元測定機の活用範囲が拡大され、有用性が高
まる。
According to the present invention, it is now possible to measure not only the shape and dimensions of the object to be measured, but also the roundness, etc., which increases the number of measurement items, expands the scope of use of the coordinate measuring machine, and improves its usefulness. increases.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は三次元測定機の全体斜視図、第2図はZ軸構造
物の周辺の断面図、第3図はZ軸構造物の内部構造を示
す断面図、第4図はブローブストノ゛力に収納された真
円度等用プローブの構造を示す一部断面側面図、第5図
は三次元測定機の電気的構成を示すブロック図である。 3・・・載物台、8・・・Z軸構造物、9・・・Zスピ
ンドル、10・・・プローブ、29・・・測定対象物、
34゜52・・・測定子、35・・・タッチ信号式プロ
ーブ、36・・・丸軸状部分、37・・・真円度等用プ
ローブ、40・・・姿勢変更手段、51・・・変位検出
器、65・・・回転駆動手段、74・・・角度位置決め
手段、78・・・角度検出器、91・・・プローブ着脱
機構、98・・・データ処理装置。
Figure 1 is an overall perspective view of the three-dimensional measuring machine, Figure 2 is a cross-sectional view of the surrounding area of the Z-axis structure, Figure 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the Z-axis structure, and Figure 4 is a diagram showing the blowing force. FIG. 5 is a partially sectional side view showing the structure of a probe for roundness etc. housed in the 3D measuring machine, and FIG. 5 is a block diagram showing the electrical configuration of the three-dimensional measuring machine. 3... Stage, 8... Z-axis structure, 9... Z spindle, 10... Probe, 29... Measurement object,
34° 52... Measuring point, 35... Touch signal type probe, 36... Round shaft-like portion, 37... Probe for roundness, etc., 40... Position changing means, 51... Displacement detector, 65... Rotation drive means, 74... Angle positioning means, 78... Angle detector, 91... Probe attachment/detachment mechanism, 98... Data processing device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)載物台に載置された測定対象物と測定機本体のZ
スピンドルに支持されたプローブとを移動機構によって
三次元的に相対移動させ、前記測定対象物の測定面と前
記プローブの測定子との相対移動量を検出し、この検出
移動量をデータ処理装置で所定処理して前記測定対象物
の寸法等を測定する三次元測定機において、 前記Zスピンドルを前記測定機本体に軸方向移動可能か
つ回転不能に支持された中空のZ軸構造物の内部で回転
させる回転駆動手段と、 この回転駆動手段の作動後に前記Zスピンドルと前記Z
軸構造物との回転方向相対位置を所定角度に固定化する
ための角度位置決め手段と、前記プローブの測定子をこ
のプローブの径方向に直線的に強制移動させてその姿勢
変更を行うための姿勢変更手段と、 前記測定対象物の丸軸状部分にその径方向から前記測定
子を当接させつつ前記回転駆動手段を作動させたときに
おけるこの測定子の前記丸軸状部分の測定面形状に応じ
て変化する径方向変位量をアナログ信号に変換して出力
する変位検出器と、前記回転駆動手段と連結され、この
回転駆動手段の作動により変位する前記丸軸状部分の測
定面と前記測定子との回転方向位置関係を検出する角度
検出器と、を備え、 前記回転駆動手段を作動させることにより前記載物台上
に一定姿勢で固定セットされた前記測定対象物の前記丸
軸状部分の真円度等を測定するように構成したことを特
徴とする三次元測定機。
(1) Z of the measurement target placed on the stage and the measuring machine body
A probe supported on a spindle is moved three-dimensionally relative to each other by a moving mechanism, the amount of relative movement between the measurement surface of the object to be measured and the probe of the probe is detected, and this detected amount of movement is processed by a data processing device. In a three-dimensional measuring machine that measures the dimensions, etc. of the object to be measured through predetermined processing, the Z spindle is rotated within a hollow Z-axis structure that is movably axially movable and non-rotatably supported by the main body of the measuring machine. and a rotational drive means for rotating the Z spindle and the Z after the rotational drive means is operated.
An angular positioning means for fixing the rotational direction relative position with the shaft structure at a predetermined angle, and a posture for forcibly moving the probe of the probe linearly in the radial direction of the probe to change its posture. a changing means; and a measuring surface shape of the round shaft-like portion of the measuring object when the rotary drive means is operated while the measuring head is brought into contact with the round shaft-like portion of the object to be measured from the radial direction thereof. a displacement detector that converts the amount of radial displacement that changes accordingly into an analog signal and outputs it; a measurement surface of the round shaft-shaped portion that is connected to the rotational drive means and is displaced by the operation of the rotational drive means; an angle detector for detecting a positional relationship in a rotational direction with respect to a child; the round shaft-shaped portion of the measurement target is fixedly set in a constant posture on the object table by activating the rotation drive means; A three-dimensional measuring machine characterized by being configured to measure roundness, etc. of.
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