WIPO专利WO1990013791A1 Three-dimensional measuring instrument

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公开号:WO1990013791A1
申请号:PCT/JP1990/000551
申请日:1990-04-27
公开日:1990-11-15
发明作者:Keizo Takahashi；Masakasu Matsumoto
申请人:Mitutoyo Corporation；
IPC主号:G01B3-00

专利说明:
[0001] 明細書
[0002] 三次元測定機
[0003] 〔技術分野〕
[0004] 本発明は、三次元測定機に係り、特に基準点ブロックを備える型式の三次元測定機に関する。
[0005] 〔背景技術〕
[0006] 従来より、被測定物の形状、寸法等を正確に測定する装置として種々の三次元測定機が提案されている。この種の三次元測定機の中には、測定の原点を任意に設定できるものがあり、このような測定機は、例えば、被測定物を載置する基台と、該基台上の任意位置に配設されかつ測定の原点となる原点球を有する基準点プロックと、前記基台上を略水平方向に変位する門型形状の第 1の移動手段と、前記第 1 の移動手段上を略水平方向に変位する第 2の移動手段と、当該第 2の移動手段内を略鉛直方向に変位し、且つ検出器を有する第 3の移動手段とで構成されている。
[0007] このような三次元測定機で被測定物の寸法、形状等を測定する場合には、検出器を原点球に当接させて測定の原点を設定した後、被測定物に前記検出器を当接させ、適宜第 1、第 2並びに第 3の移動手段により検出器を所望の方向に変位させることで前記被測定物の寸法、形状等を ¾定している。
[0008] ところで、従来の三次元測定機は、その測定精度を向上させるために温度、湿度等が略一定に保持されている測定室に配置されて被測定物の測定を行っている。しかしながら、一つの製品を生産する工場内では複数の生産工程があり、その工程毎に製品の寸法、形状等を測定するためには、前記三次元測定機を前記工場内に配設しなければならず、このような場合には以下の問題点が生ずる。
[0009] すなわち、工場内では温度、湿度共に一定ではなく、また、工作機械等でワークを加工すると、粉塵等が発生し、この粉塵等が空気中に浮遊して原点球に付着する虞れがある。
[0010] この場合、三次元測定機は被測定物をミクロン単位で測定する為、原点球に粉塵等が付着すると、検出器が前記原点球に当接した際に、その粉塵の分も加味することになるので実質的な測定の原点がずれてしまい、この結果、被測定物の精密測定が困難となり、測定精度が低下する不都合が生じる。
[0011] 本発明の目的は、測定の原点を設定するための基準点プロックに空気中に浮遊する粉塵等が付着することを未然に防止し、これにより、測定の原点を正確に求めることができ、しかも、被測定物の精密測定を可能とする三次元測定機を提供することにある。
[0012] 〔発明開示〕
[0013] 本発明は、被測定物を載置する基台上に配設され且つ測定の原点となる基準点プロックと、この基準点プロックに関与することで測定の原点を設定した後、前記被測定物に当接しながら略水平方向並びに略鉛直方向に変位して寸法、形状等を測定する検出器を含む移動手段と、前記基準点プロックを囲繞するとともに、基準点プロックが露出するように開閉可能なカバー装置とを設けることを特徴とする。
[0014] 本発明において、カバー装置は、基準ブロックを収納する略台形状の筐体と、該筐体の ¾状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在となる蓋体とを含んで構成されることが好ましい。
[0015] また、カバー装置は、基準点ブロックを収納する中空状の筐体と、該筐体の形状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在な蓋体と、前記筐体及び蓋体に装着されるとともに、前記蓋体の開閉動作を行う開閉駆動手段とを含んで構成されるものとしてもよい。
[0016] この際、前記開閉駆動手段は、伸縮可能な流体圧作動のシリンダにより構成されるとともに、このシリンダの互いに伸縮する一部が筐体側に、他部が蓋体側にそれぞれ取り付けられるよう構成される 0
[0017] ことが好ましい。
[0018] このような本発明において、被測定物の測定は、基準点ブロックにより測定の原点を設定した後、検出器を被測定物に当接させながら移動手段を略水平方向並びに略鉛直方向に適宜移動させることにより行われる。
[0019] この測定の原点を設定する基準プロックは、開閉自在に設けられたカバ一装置により囲繞されているため、通常はカバ一装置により囲繞され、原点設定時のみ外部に露出されるので、空気中に浮遊する粉塵等の付着を未然に防止あるいは極めて少なくなり、測定の原点が正確に設定されて被測定物の精密測定が可能とされる。
[0020] 〔図面^簡単な説明〕
[0021] 第 1図は本発明の第 1実施例の全体構成を示す斜視図、第 2図 ( A ) , ( Β ) は前記実施例の要部を示す斜視図、第 3図は前記実施例による測定動作を示す流れ図、第 4図は本発明の第 2実施例の要部を示す斜視図である。
[0022] 〔発明を実施するための最良の形態〕
[0023] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
[0024] 第 1図には、本発明の第 1実施例に係る三次元測定機 1 0の全体構成が示されている。
[0025] 三次元測定機 1 0は、床上に配設される 4つの支持台 1 1を備え、この支持台 1 1上には、基台 1 2が載置、固定されている。
[0026] 基台 1 2上には、案内レール 1 3が配置されているとともに、この案内レール 1 3に沿って矢印 Υ方向に移動自在な Υ軸移動手段 2 0が設けられている。この Υ軸移動手段 2 0は、門型支柱 2 1を有し、この門型支柱 2 1 の水平部 2 2には、 X軸移動手段 2 3が矢印 X方向に移動自在に配設されている。
[0027] X軸移動手段 2 3は、 X軸スライダ 2 4を有し、この X軸スライダ 2 4内には Z軸移動手段を構成する Z軸スライダ 2 6が矢印 Z方向へ変位自在に装着され、さらに前記 Z軸スライダ 2 6の先端には、タッチ信号プローブ 2 7を有する接触型の検出器 2 8が矢印 R方向へ回動自在に取付けられている。
[0028] また、三次元測定機 1 0 には図示しないコンピュ一タ等が接続されており、このコンピュータ等によって前記 Y軸移動手段 2 0、 X 軸移動手段 2 3、 Z軸スライダ 2 6および検出器 2 8の夫々の移動が制御されている。
[0029] 一方、基台 1 2上には所定形状、例えば略凸型形状を呈する被測定物 Wが載置されている。この被測定物 Wは、上面に空間部 3 1が画成され、下面に孔部 3 2が穿設された複雑な構造となっている。
[0030] また、前記被測定物 Wの近傍であって且つ基台 1 2の端部には力バー装置 4 0 A、 4 0 Bが夫々設けられている。
[0031] カバ一装置 4 0 Aは、第 2図- ( A ) , ( B ) に示すように、測定の原点を設定するための基準点プロック 5 0 Aを囲繞する箱体 6 0 Aを含んで構成されている。
[0032] 基準点プロック 5 0 Aは、折曲形状を呈する本体 5 1 Aと、該本体 5 I A上に固着され、中心が測定の原点となる原点球 5 2 Aとで構成されている。
[0033] 一方、箱体 6 0 Aは、基台 1 2上に配設され、前記基準点プロック 5 0 Aが図示しないねじ止め等の手段により取付けられている固定板 6 1 Aと、該固定板 6 1 A上に固定され、基準点プロック 5 0 Aを囲繞するように略台形状に形成された筐体 6 2 Aと、この筐体 6 2 Aにヒンジ部材 6 3 A , 6 4 Aを介して矢印 P方向に開閉自在に蝶着され、かつ前記筐体 6 2 Aの形伏に対応した蓋体 6 5 Aとで構成されている。
[0034] なお、カバ一装置 4 0 Bは、カバー装置 4 0 Aと同一の構成要素を有するので、同一の構成要素に対しては参照符号 Bを付してその詳細な説明を省略する。次に、本実施例による被測定物の測定手順の一例を第 3図に示すフローチャートをも照して説明する。
[0035] 先ず、被測定物 Wの測定にあたつて原点球が 2個必要か否を図示しないコンピュー夕に入力する（ステップ 1 ) 。例えば、本実施例のように被測定物 Wの形状が複雑な場合には、原点球 5 2 Aと 5 2 Bが 2個必要であるが、被測定物 Wの形状が直方体、立法体等のように簡単な形状で 1つの原点球のみで測定できる場合には、原点球 5 2 A , 5 2 Bのどちらを用いて測定するかを設定する（ステップ 2， 3 ) 。尚、いずれの原点球 5 2 A， 5 2 Bも使用しないと入力された場合には、ステップ 1 の入力から再入力する。
[0036] ステップ 1 の入力により、原点球 5 2 A， 5 2 Bの両方を使用すると設定された場合には、まず、カバー装置 4 0 Aの蓋体 6 5 Aを、例えば、指等で把持して矢印 P i 方向へ開動作させる（ステップ 4 ) 。この際、夕ッチ信号プローブ 2 7を第 1図中実線で示す方向に変位させた後、 Y軸移動手段 2 0を矢印方向に移動させてタッチ信号プローブ 2 7をカバ一装置 4 0 Aの近傍に位置させておく。次いで、 Z軸スライダ 2 6を矢印方向に下降させた後、 X軸移動手段 2 3を矢印 X 1 方向に変位させてタツチ信号プローブ 2 7 を原点球 5 2 Aに当接させ（図中 2点鎖線）、測定の原点を設定する（ステップ 5 ) 。
[0037] この原点設定後、タッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 Aから離し、指等で蓋体 6 5 Aを把持して矢印 P ₂ 方向へ閉動作させてから (ステツプ 6 ) 、タツチ信号プローブ 2 7を被測定物 Wに当接させてこの向きで測定可能な範囲を測定する（ステップ 7 ) 。
[0038] 次に、被測定物 Wの全ての寸法、形状等を測定したか否かを判断する（ステップ 8 ) 。この際、形状が簡単で原点球 5 2 Aのみを使用しただけで測定が終了する場合には、測定作業を終了する。一方、本実施例のように被測定物 Wの形状が複雑で、原点球 5 2 Aだけでなく原点球 5 2 Bをも用いて測定するものと設定した場合には、原点球 5 2 Bの測定原点（中心）を設定するために、検出器 2 8を矢印 R 1 方向に回転させ（ステツプ 9 ) 、タツチ信号プローブ 2 7を図中略中央の 2点鎖線で示す方向にする。
[0039] 次いで、 Y軸移動手段 2 0を矢印 Y _t 方向へ変位させて、夕ツチ信号プローブ 2 7をカバー装置 4 0 Bの近傍に位置させた後、例えば、指等で蓋体 6 5 Bを把持して矢印 P i 方向へ開動作させる（ステツプ 1 0 ) 。
[0040] この後、 X軸移動手段 2 3を矢印 X ₂ 方向へ移動させることで、タッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 Βに当接させて測定の原点を設定し（ステップ 1 1 ) 、その後、タッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 Βから離して指等で蓋体 6 5 Βを閉動作させる（ステップ 1 2 )
[0041] 蓋体 6 5 Βを閉動作させた後、タツチ信号プローブ 2 7を再度被測定物 Wに当接させて測定し（ステップ 1 3 ) 、次に被測定物 Wの寸法、形状等がすべて測定されたか否かを判断し（ステップ 1 4 ) 、すべての測定が終了した場合には当該三次元測定機 1 0を停止させる。但し、すべての測定が終了してしない場合には、タツチ信号プローブ 2 7を所望の方向に位置させて前述の動作を繰り返し行い、被測定物 Wの全ての寸法、形状等を測定する。
[0042] このような本実施例によれば、次のような効果がある。
[0043] すなわち、原点球 5 2 Α， 5 2 Βを有する基準点プロック 5 0 Α , 5 0 Βを囲繞するカバ一装置 4 0 Α， 4 O Bを夫々設けるとともに、このカバー装置 4 0 A， 4 0 Bに開閉自在な蓋体 6 5 A， 6 5 Bを夫々設けたので、原点設定のためにタッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 A， 5 2 Bに当接させる必要があるときのみ、原点球 5 2 A， 5 2 Bをカバー装置 4 0 A , 4 0 Bの外部に露出させることができる。このため、たとえ塵埃等が多量に空気中に存在する工場内に当該三次元測定機 1 0を配設しても、この塵埃等が原点球 5 2 A , 5 2 Bに付着することを未然に阻止あるいは極めて少なくでき、タツチ信号プローブ 2 7を確実に原点球 5 2 A， 5 2 Bに当接させて正確な測定の原点を設定することが可能となり、この結果、被^定物 Wの寸法、形状等を精密に測定することができる。
[0044] また、カバー装置 4 0 A， 4 0 Bの夫々の筐体 6 2 A， 6 2 Bを略台形状に形成したので、蓋体 6 5 A , 6 5 Bを開動作させた時には基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bの略全体を露呈させることができ、タッチ信号プローブ 2 7を様々な方向から確実に原点球 5 2 A， 5 2 Bに当接させて原点を設定することができる。若し、立方体等でカバー装置 4 0 A， 4 0 Bを形成すると、基準点プロック 5 0 A , 5 0 Bは折曲形状をしているのでこれらの略全体を露出させるためには蓋体 6 5 A , 6 5 Bを大きく形成する必要があり、カバー装置 4 0 A , 4^ 0 Bの大型化を誘発する虞れがあるので、この場合と比較しても前記形状（略台形状）を採用することにより、当該カバ一装置 4 0' A， 4 0 Bを小型化することができて基台 1 2をその分広く使用することが可能となる効果が得られる。
[0045] 第 4図には、本発明の第 2実施例の要部が示されている。この第 2実施例は、折曲されていない本体 7 1および前記本体 7 1上部に取付けられた原点球 7 2で構成される基準点プロック 7 0を用いるとともに、この基準点プロック 7 0を囲繞するカバ一装置 8 0を開閉するために開閉駆動手段 8 1を設けたものである。
[0046] すなわち、カバ装置 8 0は、基準点プロック 7 0を収納する中空状の筐体 8 2と、この筐体 8 2に蝶番 8 3 A , 8 3 Bにより取付けられ、しかも、前記筐体 8 2の形状に対応した蓋体 8 4 と、この蓋体 8 4を矢印 Q方向に開閉する開閉駆動手段 8 1 とで構成されている。
[0047] 開閉駆動手段 8 1 は、断面略 L字状に形成されて筐体 8 2に固定された取付板 8 6を備えている。この取付板 8 6の上面には、長孔 8 7が穿設されているとともに、下部両端には、支持板 8 8 A , 8 · 8 Bが突設され、これらの支持板 8 8 A， 8 8 B間にはガイドバー 8 9が固着されている。
[0048] ガイドバ一 8 9には、シリンダ 9 0が、矢印 S方向に揺動自在かつ矢印， D z 方向に伸縮自在に装着されている。前記シリンダ
[0049] 9 0は、シリンダ本体 9 0 Aを含んで構成され、このシリンダ本体 9 0 A内には、エア等によりシリンダ本体 9 0 A内を進退可能かつ前記長孔 8 7を介して上方に延長されたシリンダロッド 9 G Bが嵌挿されている。このシリンダロッド 9 0 Bの先端には支持部材 9 2 が固設され、該支持部材 9 2の先端には突部 9 3を介して固定板 9 4が回動自在に支持され、この固定板 9 4は蓋体 8 4に固定されている。
[0050] このようなカバー装置 8 0の蓋体 8 4を閉動作させる場合には、シリンダ 9、 0を駆動してシリンダロッド 9 0 Bを矢印 D 1 方向に変位させて固定板 9 4を矢印 E方向に変位させる。この移動に伴い、シリンダ 9 0が矢印 S 1 方向に揺動され、この揺動に伴い蓋体 8 4 が固定板 9 4を介して矢印方向に移動される。このため、蓋体 8 4の端面と筐体 8 2の端面とが当接した時点でシリンダロッド 9 0 Bの移動を停止させることで蓋体 8 4の閉動作が完了する。
[0051] また、蓋体 8 4を開動作させるには、シリンダロッド 9 0 Bを前記閉動作と逆方向の矢印 D ₂ 方向に変位させることにより、蓋体 8 4が固定板 9 4を介して矢印 Q ₂ 方向に移動され、蓋体 8 4の端面と筐体 8 2とが略直交る位置（図示する位置）で前記シリンダ口ッド 9 0 Bの移動を停止させることで蓋体 8 4の開動作を終了させることができる。
[0052] このような開閉駆動手段 8 1を有するカバー装置 8 0を用いて基準点ブロック 7 0を囲繞すれば、蓋体 8 4の開閉動作を開閉駆動手段 8 1 により自動的に行うことができるので、蓋体 8 4の開閉作業及び被測定物 Wの測定作業を全て自動的に制御することが可能となる効果が得られる。さらに、塵埃等の原点球 7 2への付着を未然に阻止することも可能なことは勿論である。また、シリンダ 9 0をガイドする長孔 8 7を設けたので、シリンダ 9 0の揺動軸（ガイドバー 8 9 ) 方向への変位を防ぎ、シリンダ 9 0の揺動を円滑かつ確実に行うことができる。さらに、シリンダロッド 9 0 Bの部分を力バーしているので、シリンダロッド 9 0 B の動作時にシリンダ本体 9 0 Aおよびシリンダロッド 9 0 B間に指等が挟まれる等の事故を未然に防ぐことができ、作業者の保護が図れる。
[0053] 尚、本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の改良並びに設計の変更が可能である。
[0054] 例えば、前記第 1実施例においては折曲された本体 5 1 A , 5 1 Bを有す^基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bを、第 2実施例においては折曲されていない本体 7 1を有する基準点プロック 7 0を用いて原点設定を行っていたが、本発明における基準点プロックゃこれを囲繞するカバー装置の形状、寸法等は前記各実施例のものに限らず、実施にあたって適宜設定すればよい。すなわち、基準点ブロックは必ずしも原点球を有するタィプのものに限らず、直交三面を有するタイプの基準点プロックでもよく、要するに、三次元測定機の基準点を設定できるものであれば、その型式は問わない。
[0055] また、第 1実施例のカバ一装置 4 0 A， 4 0 Bに第 2実施例の開閉駆動手段 8 1を設けてもよく、また、第 2実施例において開閉駆動手段 8 1を外して蓋体 8 4を指等で開閉するようにしてもよく、カバー装置 4 0 A , 4 0 B , 8 0の蓋体 6 5 A， 6 5 B , 8 4の開閉方法は実施にあたつて適宜選択すればよい。
[0056] さらに、前記第 1実施例では、基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bおよびカバー装置 4 0 A， 4 0 Bをそれぞれ 2つ設けていたが、夫々 1つ若しくは 3つ以上設けてもよく、その数は被測定物 Wの形状等により適宜設定すればよい。
[0057] また、前記第 2実施例では、開閉駆動手段 8 1 のシリンダ 9 0の ίθ
[0058] シリンダ本体 9 0 Αを筐体 8 2側に装着し、シリンダロッド 9 0 B を蓋体 8 4側に枢着していたが、本発明の開閂駆動手段 8 1 は、シリンダ本体 9 0 Aを蓋体 8 4側に枢着し、シリンダロッド 9 0 Bを筐体 8 2側に揺動自在に装着してもよく、要するに、シリンダ 9 0 の一部を筐体 8 2側に揺動自在に装着し、該シリンダ 9 0の一部に対して伸縮自在な他部を蓋体 8 4側に枢着すればよい。この際、シリンダ 9 0の他部と蓋体 8 4 との取付けは、必ずしも固定板 9 4は必要としない。
[0059] さらに、開閉駆動手段 8 1 のシリンダ 9 0を支持する部材としては、前記実施例のような断面略 L字状の取付扳 8 6に限らず、フレームょり構成されたものや、シリンダ 9 0をカバ一する箱状のものでもよく要するにシリンダ 9 0を筐体 8 2に対して揺動自在に支持するものであればよい。
[0060] また、開閉駆動手段 8 1 としは、シリンダ 9 0等を用いたものに限らず、回転型のァクチェ一夕等を用いたものでもよく、要するに蓋体 8 4を開閉できるものであればよい。
[0061] 更に、カバ一 4 0 A、 4 0 B、 8 0は、筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2 と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とに分離されるものに限らず、各実施例における筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とが一体化され、この一体化された部材が全体として開閉されるものであってもよい。一方、筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2 と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とを分離して設ける場合、蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4が回動して開閉されるものに限らず、垂直あるいは水平方向に直線的に移動して開閉されるものであってもよい。
[0062] 〔産業上の利用可能性〕
[0063] 前述のように本発明によれば、基準点プロックを保護するカバー装置を設けることで、空気中に浮遊する粉塵等が前記基準プロックに付着することを未然に防止でき、このため測定の原点を正確に求 ίί
[0064] めることができ、しかも、被測定物の精密測定が可能である。

权利要求:
Claims丄 2 請求の範囲
( 1 ) 被測定物を載置する基台と、該基台上に配設され且つ測定の原点となる基準点プロックと、この基準点プロックに関与することで測定の原点を設定した後、前記被測定物に当接しながら略水平方向並びに略鉛直方向に変位して寸法、形状等を測定する検出器を含む移動手段と、前記基準点ブロックを囲繞するとともに、基準点ブロックが露出するように開閉可能な力バー装置とを設けた三次元測
( 2 ) 請求の範囲 1記載の三次元測定機において、前記カバー装置は、基準点ブロックを収納する略台形状の筐体と、該筐体の形状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在となる蓋体とを含む三次元測定诚。
( 3 ) 請求の範囲 1記載の三次元測定機において、前記カバ—装置は、基準点ブロックを収納する中空状の筐体と、該筐体の形状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在な蓋体と、前記筐体及び蓋体に装着されるとともに、前記蓋体の開閉動作を行う開閉駆動手段とを含む三次元測定機。
( 4 ) 請求の範囲 3記載の三次元測定機において、前記開閉駆動手段は伸縮可能な流体圧作動のシリンダによ構成されるとともに、このシリンダの互いに伸縮する一部が筐体側に、他部が蓋体側にそれぞれ取り付けられた三次元測定機。
( 5 ) 請求の範囲 4記載の三次元測定機において、前記シリンダが、伸縮に伴い略鉛直方向から所定角度傾斜する方向まで揺動可能になるよう筐体と蓋体とに取り付けられた三次元測定機。
( 6 ) 請求の範囲 4記載の三次元測定機において、前記シリンダの他部が、蓋体に固定された固定板を介して取り付けられる三次元測

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引用文献:

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