JP2572861B2

JP2572861B2 - 接触子保護装置

Info

Publication number: JP2572861B2
Application number: JP1310315A
Authority: JP
Inventors: 忠雄中谷; 晋吉岡; 哲彦久保; 雄外崎; 輝之伊藤; 正小原; 哲彦野村; 隆光柴田
Original assignee: MITSUTOYO KK; Toyoda Koki KK
Current assignee: MITSUTOYO KK; Toyoda Koki KK
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH03170009A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、被測定物（加工途中で測定される被加工物
を含む。以下、同様）に接触されて被測定物の寸法等を
測定する際に用いられる接触子を保護する接触子保護装
置に関し、大型ハイトゲージ（二次元測定機）、三次元
測定機、その他の測定機、あるいは、マシニングセン
タ、自動旋盤、その他の自動工作機械等に用いられる接
触子に利用できる。

〔背景技術〕

被測定物の寸法、形状等を測定する装置として、種々
の多次元測定機（二次元、三次元測定機）が広範に利用
されており、この種の多次元測定機の中には、例えば、
接触子を被測定物の任意の点に複数箇所当接させること
で、その寸法、形状等を正確に測定する多次元測定機が
ある。

ところで、前記多次元測定機は、通常、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た
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、最近では、製品精度を向上させるために、生産工場
にこの多次元測定機を設置することが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、工場では１つの製品を生産するために複数
の生産工程があり、その工程毎に前記多次元測定機で被
測定物を測定する必要がある。

この場合、被測定物に、例えば、穴あけ加工が施され
ていると、前記被測定物にバリ、切削屑等が残ってしま
う。そして、この被測定物を前記多次元測定機で測定す
る際に、そのバリ、切削屑等が接触子に付着すると、そ
のバリ、切削屑等の寸法分だけ加味された数値となり、
測定誤差を惹起する。この結果、正確な被測定物の寸
法、形状等を測定することが困難となって測定精度が低
下するという欠点が露呈する。

また、このような多次元測定機に、複数の接触子を保
持し、順次交換して使用するようにした接触子保持装置
等を装着した場合には、空気中に浮遊する切削屑、塵埃
等が使用しない接触子に付着する虞があるので、これら
の付着によっても測定精度が低下するという問題が生ず
る。

本発明の目的は、不使用時に塵埃等の付着がなく良好
な状態に保持でき、かつ、使用によって切削屑等が付着
しても、この切削屑等を除去できて測定精度を低下させ
ることのない接触子保護装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、被測定物に当接される接触部を先端に有す
るスタイラスを含んで構成された複数の接触子を保持す
る接触子保持装置と、この接触子保持装置を収納するカ
バー装置と、前記接触子保持装置に前記接触子の接触部
に対向して装着されかつその接触部に圧縮流体を噴射す
る噴出ノズルを有する洗浄装置と、前記カバー装置に前
記接触子の接触部を挟んで前記洗浄装置の噴出ノズルと
は反対側に対向配置されかつ前記接触部周囲の流体を吸
引する吸引ノズルを有するバキューム装置とを備え、前
記接触子保持装置は各接触子のスタイラスを下方から支
持するステーを有することを特徴とする。

〔作用〕

このような本発明の接触子保護装置において、接触子
を洗浄する場合には、先ず、カバー装置を開状態とした
後、被測定物を測定した接触子を接触子保持装置に支持
される未使用の接触子に交換する。次いで、カバー装置
を必要に応じて閉状態にしてから、前記カバー装置内で
使用された接触子に圧縮流体を噴射するとともに、バキ
ューム装置によってこの圧縮流体を吸い込む。これによ
り、接触子に付着したバリ、切削屑等が略完全に除去さ
れる。

このとき、洗浄装置の噴出ノズルとバキューム装置の
吸引ノズルとが接触子の接触部を挟んで対向配置されて
いるため、噴出ノズルから噴射された圧縮流体によって
接触部から除去されたバリ、切削屑等は直ちに吸引ノズ
ルにって吸引されるから、バリ、切削屑等が周囲に飛散
して他の接触子の接触部に付着するのを防止できる。特
に、洗浄装置の噴出ノズルを接触子保持装置に設けてあ
るから、接触部に付着したバリ、切削屑等を除去する場
合、カバー装置を開放して、噴出ノズルから圧縮流体を
噴出状態にしておけば、接触部に付着したバリ等をカバ
ー装置の外部に除去できる。

一方、測定に使用されずに接触子保持装置に保持され
ている接触子は、カバー装置を閉状態にしておくこと
で、切削屑、塵埃から保護されることとなる。もし、カ
バー装置の開閉時に空気中に浮遊する塵埃等がカバー装
置内に浸入した場合でも、バキューム装置を作動させる
ことにより、それらの塵埃を除去できるから、次の使用
時にそれらの塵埃が接触部に付着しているような事態も
未然に防止できる。しかも、収納状態にある接触子のス
タイラスは下方からステーによって支持されているか
ら、先端の接触部の自重によって撓むこともなく良好な
状態に保持することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る接触子保護装置について好適な実
施例を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明す
る。

第１図において、参照符号10は、本実施例に係る接触
子保護装置（後述する）を有する三次元測定機を示す。
前記三次元測定機10は、床上に設置されるとともに、三
分割されてそれぞれが一体的に保持されるベース11A,11
B,11Cを含む。

前記ベース11A上には支持台12が固設され、この支持
台12上にはＸ軸スライダ13が矢印Ｘ方向へ変位自在に設
けられており、このＸ軸スライダ13の一側面には、Ｚ軸
スライダ14が矢印Ｚ方向へ移動自在に装着される。

前記Ｚ軸スライダ14の一方の端面にはＹ軸スライダ15
が矢印Ｙ方向へ変位自在に設けられ、このＹ軸スライダ
15の先端には検出器20が装着される。この検出器20は、
柱体状の保持部材21と、この保持部材21に取着され自在
継手となる球体22と、この球体22に突設されるとともに
矢印Ｒ及びＳ方向若しくはそれらの合成方向へ変位自在
に設けられる球体状の回転部材23とを含んで構成されて
いる。この回転部材23には、第２図に示すように、根元
部をテーパ面24Aとされるとともに、先端部を頭部を有
するプルスタッド24Bとされたロッド24が突設されてい
る。そして、前記回転部材23に対して、ロッド24を利用
して接触子30が着脱自在に取着されている。

前記接触子30は、前記ロッド24のテーパ面24Aに嵌合
する孔部31Aを一端に有する円柱状の支持体31と、この
支持体31内に矢印Ａ方向に摺動自在に支持されるととも
に、前記ロッド24のプルスタッド24Bを着脱可能な先割
れしたコレットチャック部32Aを一端に有し、かつ、他
端に大径のテーパカム部32Bを有するコレットチャック
部材32と、このチャック部材32のコレットチャック部32
Aの外周に嵌合され、自然状態では先端を矢印Ｐ方向に
拡張状態にされるコレットチャック部32Aを縮径させて
コレットチャック部32Aで前記プルスタッド24Bの頭部を
把持させる縮径リング33と、前記チャック部材32のテー
パカム部32Bと支持体31との間に介装され、チャック部
材32をコレットチャック部32Aが常時縮径リング33に嵌
合するように矢印A₁方向に押圧する圧縮コイルばね34
と、前記支持体31に形成された軸直交方向の段付孔31B
に矢印Ｂ方向に摺動自在に嵌合されるとともに、前記チ
ャック部材32のテーパカム部32Bに当接されるテーパカ
ム部35Aを有し、このカム部32B,35A同志の当接により前
記圧縮コイルばね34の押圧力によって突出方向である矢
印B₁方向に付勢される作動カム35と、この作動カム35の
突出方向への移動を規制するリング状のストッパ36と、
前記支持体31に着脱可能に螺合されるとともに、先端に
接触部としての球体38を有するスタイラス37とを含んで
構成されている。

一方、前記ベース11C上には基台17が固設されてお
り、この基台17上には直方体状の被測定物Ｗと、本実施
例に係る接触子保護装置40とが載置される。

前記接触子保護装置40は、第３図に示すように、カバ
ー装置50と、このカバー装置50に収納される接触子保持
装置60と、前記カバー装置50と接触子保持装置60とに設
けられる洗浄装置70及びバキューム装置80とで構成され
ている。

以下、接触子保護装置40を構成するそれぞれの装置の
詳細について説明する。

先ず、前記カバー装置50は、上面に三角部51Aを有す
る折曲板51を含み、この折曲板51の両端には、上部が略
台形状でかつ下部が底抜きとされた勝手違い形状の匡体
52,53が図示しないヒンジ部材を介して矢印Ｓ方向へ開
閉自在に取付けられている。

前記匡体52,53の開口側周囲には、それぞれ閉止手段
としての２つのフェライトマグネット54が取着されてお
り、匡体52と53とをそれぞれ閉方向に変位させると、こ
のフェライトマグネット54の磁力によりカバー装置50が
しっかりと結合されるように構成される。

次に、前記カバー装置50内に収納される接触子保持装
置60は、基台17上に載置される底板61を備え、この底板
61上には、ブロック状の接触子支持部材62と、平面略Ｌ
字状の先端保持板63とがそれぞれ配設され、これらは上
下の２本のロッド64によって固定され、かつ、前記折曲
板51と連結されている。

前記接触子支持部材62には、各種の接触子の形状にそ
れぞれ対応した凹部62A,62B,…,62Hが画成されている。
前記それぞれの凹部62A乃至62Hには、矢印Ｂ方向に変位
自在な凸部65（１個のみ図示）が設けられており、この
凸部65が前記支持体31に固定されたストッパ36の中心孔
部を介して前記作動カム35に当接し、作動カム35を前記
圧縮コイルばね34の付勢力に抗して矢印B₂方向に押圧す
るように構成されている。この際、各凸部65は図示しな
いモータ及び歯車機構、あるいはエアーシリンダ等の駆
動手段により、前述の矢印Ｂ方向に駆動されるようにな
っている。

また、前記先端保持板63には、前記各凹部62A乃至62H
に対向してステー66A乃至66Hが螺合して突設されてお
り、これらのステー66A乃至66Hに前記スタイラス37を当
接させることにより、その重量を保持するようになって
いる。

前記先端保持板63と右方の匡体53内とには、接触子30
の球体38に圧縮流体、例えば、エアーを噴射する洗浄装
置70と、主にこのエアーを吸引するバキューム装置80と
が設けられている。

洗浄装置70は、図示しない圧縮空気供給源から供給さ
れるエアーを噴射する噴出ノズル71A,71B,…,71Hが前記
先端保持板63に沿って所定位置、すなわち、前記各凹部
62A乃至62Hに保持される各接触子30の各球体38に対向さ
れる位置に設けられて構成されている。

また、バキューム装置80は、エアー、塵埃等を吸い込
む吸引ノズル81A,81B,…,81Hが匡体53の長手方向の所定
位置、すなわち、前記各噴出ノズル71A乃至71Hに各球体
38を挟んで対向される位置に配設されて構成されてい
る。この場合、前記噴出ノズル71A乃至71Hのノズル径よ
り吸引ノズル81A乃至81Hのノズル径の方が、塵埃等の吸
入をするため径大に構成されている。

なお、前記凹部62A乃至62Hには、必要に応じて各種形
状のスタイラス37及び球体38等を有する接触子30が保持
されるが、本実施例では図面及び説明の錯綜を避けるた
め、回転部材23に取付けられている接触子30以外に、３
つの前記凹部62B,62C並びに62Dに、接触子30と形状の異
なった接触子30B,30C並びに30Dが収納されているものと
する。そして、これらの接触子30B,30C,30Dのスタイラ
ス37及び38には、それぞれの符号にB,C,Dを付して各々
を区別する。

本実施例に係る接触子保護装置40を有する三次元測定
機10は、基本的には、以上のように構成されるものであ
り、次に、その作用について説明する。

先ず、接触子30で被測定物Ｗを測定する際には、球体
38を図示しない原点球に当接させて測定の基準点を設定
した後、被測定物Ｗの任意の点に前記球体38を当接また
は摺動させて、この接触子30で測定可能な被測定物Ｗの
寸法、形状等を測定する。

次に、前記被測定物Ｗの残りの寸法、形状等を測定す
るために別の接触子、例えば、接触子30Bに交換する場
合には、先ず、検出器20の球体22を動かして接触子30
を、第１図中、Ｙ軸スライダ15と同一直線状になるまで
矢印R₁方向に変位させる（第３図の状態）。この後、指
等で匡体52と53とを把持して開方向、すなわち、匡体52
を矢印S₁、匡体53を矢印S₂方向へそれぞれ略90度変位さ
せる。

次いで、接触子30を矢印X₁方向に移動させて、接触子
支持部材62の凹部62Aに係合させる。この係合時に、凸
部65が図示しない駆動手段によって矢印B₂方向に突出さ
れる。すると、前記凸部65の先端が接触子30のストッパ
36の中心孔内に入る。これにより、まず凸部65と接触子
30とがロックされる。更に、凸部65が突出されると、凸
部65により接触子30の作動カム35が同じく矢印B₂方向に
移動される。この作動カム35の移動により、テーパカム
部35A及びテーパカム部32Bを介してチャック部材32が圧
縮コイルばね34の押圧力に抗して矢印A₂方向に移動され
る。これにより、チャック部材32のコレットチャック部
32Aは縮径リング33から外れ、コレットチャック部32Aが
矢印Ｐ方向に拡径することとなる。従って、ロッド24の
プルスタッド部24Bが嵌合しているチャック部材32のコ
レットチャック部32Aの内径が大きくなるので、回転部
材23を接触子30から離間させることができる。

その後、回転部材23を接触子30Bの近傍に位置させて
からロッド24を接触子30Bの図示しないコレットチャッ
ク部に嵌合させた後、凹部62Bの凸部（図示せず）を矢
印B₁方向に没入させる。これにより、前記凸部と接触子
30Bとのロックが解除されるとともに、コレットチャッ
ク部の径が小さくなり、ロッド24のプルスタッド24Bを
締結するので接触子30Bと回転部材23とは、しっかりと
結合されることになる。

次いで、前記接触子30Bを矢印X₂方向に変位させた
後、指等で一方の匡体52を矢印S₂、他方の匡体53を矢印
S₁方向へそれぞれ移動させると、４つのフェライトマグ
ネット54の磁力によりカバー装置50は、しっかりと閉状
態（第１図の状態）にされる。

そして、この新たな回転部材23に装着した接触子30B
を被測定物Ｗの任意の点に当接または摺動させて、残り
の寸法、形状等を測定することにより、前記被測定物Ｗ
の全ての寸法、形状等が測定される。

この間、カバー装置50内では、被測定物Ｗを測定した
ことによって、バリ、切削屑等が球体38に付着した接触
子30の洗浄作業が、次のようにして行われている。

すなわち、図示しない圧力供給源から洗浄装置70の噴
出ノズル71Aにエアーを供給して、この噴出ノズル71Aか
らエアーを噴射させると、前記球体38に付着したバリ、
切削屑等が球体38から離間する。一方、予め図示しない
真空ポンプ（減圧ポンプ）等の作動により吸引作用下に
あるバキューム装置80の吸引ノズル81A内に、前記球体3
8から離間したバリ、切削屑等が吸い込まれる。これに
より、接触子30の球体38を洗浄することができる。

前述のような本実施例によれば、次のような効果があ
る。

すなわち、接触子保持装置40を収納できるようカバー
装置50を設けたので、工場内において空気中に浮遊する
塵埃等が未使用の接触子30B〜30Dに付着することを未然
に阻止できる。

また、前記接触子保持装置40とカバー装置50とに洗浄
装置70とバキューム装置80とを装着しているので、測定
中、球体38に付着した被測定物Ｗのバリ、切削屑等をエ
アーの噴射と、そのエアーの吸引とにより略完全に洗浄
することができる。

このように洗浄された接触子30,30B〜30Dを使用すれ
ば、従来のようにバリ、切削屑等の付着分が加味されな
くなるので、測定誤差をほとんど無くすことが可能とな
る。この結果、マイクロメータオーダの精密測定ができ
るので、当該三次元測定機10の測定精度を飛躍的に向上
させることが可能となる効果を奏する。

また、若し、匡体52,53の開閉時に空気中に浮遊する
塵埃等がカバー装置50内に浸入した場合でも、本実施例
においては、バキューム装置80の吸引ノズル81乃至81H
を作動させることにより、その塵埃等はほとんど除去す
ることができるので、より一層、精密測定を可能とする
効果が得られる。

更に、基台17上に設けられた接触子保持装置40の接触
子支持部材62に、駆動可能な凸部65を設ける一方、接触
子30にチャック部材32及び作動カム35を設けているの
で、接触子30を手動で交換することなく、すべて自動で
交換でき、その交換作業時間を短縮することが可能とな
る。

また、接触子30の使用中に球体38に付着したバリ等
は、カバー装置50の各匡体52,53を開放し、エアー噴出
状態にした噴出ノズル71Aに対向させることにより、容
易に除去することも可能である。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明した
が、本発明はこの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において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは、勿論である。

例えば、カバー装置50にモータ、アクチュエータ等を
設けて匡体52,53を自動的に回動させることもできる。

また、前記実施例では洗浄装置70の噴出ノズル71A乃
至71Hとバキューム装置80の吸引ノズル81A乃至81Hを１
つの接触子30,30B〜30Dに対してそれぞれ１個づつ設け
たが、この他に、それぞれのノズルを２個以上設けるこ
とも可能であり、それらのノズル形状を折曲させること
もできる。更に、各ノズルを上下方向に連続したスリッ
ト状とする等、他の形状とすることもできる。

また、前記実施例においては、回転体23側にロッド24
を設け、一方、接触子30側にチャック部材32を設け、こ
のチャック部材32を接触子支持部材62の凸部65で作動す
るようにしたが、これとは逆に接触子30側にロッドを設
け、一方、回転部材23側にチャック部材及びこのチャッ
ク部材の駆動手段を設けてもよい。この際、接触子支持
部材62には、接触子30の脱落を防止する把持手段を設け
る。このようにすれば、数が多い接触子30内にチャック
部材32を設けるという不都合を解消できるという利点が
ある。

更に、接触子支持部材62に設けられる凸部65は、直線
方向に進退する構造に限らず、回転方向に移動するもの
でもよく、更には、作動カム35をなくして凸部65の先端
で直接チャック部材32のテーパカム部32Bを駆動するよ
うにしてもよい。

また、前述のような接触子30をチャック部材等によっ
て自動的に着脱する手段は、必ずしも設ける必要はな
く、接触子保持装置60は、少なくとも複数の接触子30を
保持できれば足りる。

〔発明の効果〕

以上のような本発明によれば、接触子保護装置は、接
触子に圧縮流体を噴射する洗浄装置と、流体を吸引する
バキューム装置と、前記接触子を保持する接触子保持装
置と、この接触子保持装置を外部から隔離するカバー装
置とを含んで構成されるので、空気中に浮遊する塵埃等
から接触子を保護し良好な状態に保持できるとともに、
測定中に前記接触子に付着したバリ、切削屑等を略完全
に洗浄することができる。

この結果、測定誤差をほとんど無くすことができて、
被測定物の寸法、形状等を正確に測定できるので、マイ
クロメータオーダの精密測定を可能とし、当該多次元測
定機等の測定精度を飛躍的に向上させることが可能とな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る接触子保護装置を含む三次元測
定機の斜視説明図、第２図は本実施例に用いられる接触
子の内部構造を示す断面図、第３図は第１図における接
触子保護装置の匡体開放状態を示す拡大斜視図である。 10…三次元測定機、30,30B〜30D…接触子、37…スタイ
ラス、40…接触子保護装置、50…カバー装置、60…接触
子保持装置、62…接触子支持部材、70…洗浄装置、71A
〜71H…噴出ノズル、80…バキューム装置、81A〜81H…
吸引ノズル、Ｗ…被測定物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保哲彦栃木県宇都宮市下栗町2200番地株式会社ミツトヨマイクロコード本部内 (72)発明者外崎雄栃木県宇都宮市下栗町2200番地株式会社ミツトヨマイクロコード本部内 (72)発明者伊藤輝之愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地豊田工機株式会社内 (72)発明者小原正愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者野村哲彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者柴田隆光愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (56)参考文献特開昭56−154601（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−224014（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−290316（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−4948（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−150313（ＪＰ，Ｕ) 実開平１−50759（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に当接される接触部を先端に有す
るスタイラスを含んで構成された複数の接触子を保持す
る接触子保持装置と、この接触子保持装置を収納するカ
バー装置と、前記接触子保持装置に前記接触子の接触部
に対向して装着されかつその接触部に圧縮流体を噴射す
る噴出ノズルを有する洗浄装置と、前記カバー装置に前
記接触子の接触部を挟んで前記洗浄装置の噴出ノズルと
は反対側に対向配置されかつ前記接触部周囲の流体を吸
引する吸引ノズルを有するバキューム装置とを備え、前
記接触子保持装置は各接触子のスタイラスを下方から支
持するステーを有することを特徴とする接触子保護装
置。