JP3008828B2 - スリットにおける対向面間の距離測定方法及び測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築材料などのア
ルミ型材を成形させる押出成形用の金型など微小なスリ
ットを有した金型を被測定物として、この被測定物の形
状を測定する計測装置に具備され前記スリットにおける
対向面間の距離測定方法及び測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建築材料などのアルミ型材、例
えばサッシ枠などは、押出成形加工にて得られる。この
押出成形加工は、金型を用いるが、この金型は成型品で
あるサッシ枠などの断面形状であることから、スリット
状に形成されており、このスリットの善し悪しで成型品
の良・不良が決定される。そのため、この金型のスリッ
ト形状は精密に加工されることが前提となっており、金
型の使用前には、そのスリット形状などの精密な測定が
行われる。

【０００３】従来、上記金型のような三次元被測定物
は、測定者がノギスやマイクロメータなどの測定器具を
用いて計測を行っていたが、このようなノギスやマイク
ロメータなどは、計測面に対して面接触であり、計測範
囲が限定されてしまうことから、正確な計測結果を得ら
れず、また、測定者毎に測定誤差量が変わったり、熟練
度が必要であったりと、自動化が望まれていた。

【０００４】そこで、例えば、上下，左右，前後に接触
プローブ若しくは被測定物を移動させる接触式計測機器
を用いて、その外形状を計測する方法や、ＣＣＤカメラ
などの画像処理機器や、光センサなどの非接触式による
計測方法など、種々の計測方法及び計測装置が案出され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の計測装置では、前者の接触プローブを用いる装
置によれば、この接触プローブは、先端の接触子が、プ
ローブ本体に対して何れの方向にも揺動自在なものが採
用されるが、どの方向にも接触可能とされその接触時に
加わる衝撃に耐えられる大きさとされることから、先端
部の剛性を保つために直径の太いものとなるとともに、
被測定物に直接接触する接触子の大きさも十分なものに
設定される。このことから、前述したような押出成型に
用いられる金型のスリットに対して、接触子が挿入でき
ず、このスリット内の対向面間の距離やその形状を計測
することが不可能となる欠点を有する。

【０００６】また、後者の画像処理機器などの非接触式
による場合では、画像処理機器の解像度で精度が決定さ
れるが、装置自体が、高コストとなってしまい、かつ被
測定物の表面形状の計測、特にその形状の角（エッジ）
部分のみであることから、スリット内における対向する
面間の距離やその形状を計測することが不可能であると
いう欠点がある。

【０００７】そこで本発明は、上記問題点を解消するた
めに、被測定物に形成される微小な隙間であるスリット
内の対向する面間の距離を正確に計測することを可能と
するスリットにおける対向面間の距離測定方法及び測定
装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】次に、上記の目的を達成
するための手段を、実施例に対応する図面を参照して説
明する。この発明のスリットＳにおける対向面間の距離
測定方法は、対向する垂直な２面ＷＶａ，ＷＶｂを有す
るスリットＳが形成された被測定物Ｗを基台２上のワー
クテーブル１１に固定し、該ワークテーブル１１に対し
て水平方向及び上下方向に移動自在なヘッド２１にて、
該ヘッド２１に垂下方向に延出されて一方向にのみ揺動
自在とされて配設される細径な針状とされるフィーラ２
７先端の接触子３０が前記揺動方向の一方向のみに凸球
面形状の接触面２９を備えたプローブ２６を、前記スリ
ットＳ内に挿入し、該挿入位置を対向面間距離測定の原
点とし、次に、該スリットＳにおける一方の垂直面ＷＶ
ａへ前記プローブ２６を水平移動させ、該プローブ２６
が接触した前記垂直面ＷＶａの位置における縦，横，高
さの三次元座標を計測し、次に、前記プローブ２６を前
記水平移動方向とは逆の方向に移動させ前記原点位置に
戻し、該原点位置にて前記プローブを１８０°反転さ
せ、該スリットＳにおける他方の垂直面ＷＶｂへ前記プ
ローブ２６を水平移動させ、該プローブ２６が接触した
前記垂直面ＷＶｂの位置における縦，横，高さの三次元
座標を計測し、前記各垂直面ＷＶａ，ＷＶｂの各三次元
座標にて、前記スリットＳにおける前記一方の垂直面Ｗ
Ｖａと前記他方の垂直面ＷＶｂとの２面間の距離を算出
することを特徴としている。

【０００９】また、この発明のスリットにおける対向面
間の距離測定方法は、対向する垂直な２面ＷＶａＷＶｂ
を有するスリットＳが形成された被測定物Ｗを基台２上
のワークテーブル１１に固定し、該ワークテーブル１１
に対して水平方向及び上下方向に移動自在なヘッド２１
にて、該ヘッド２１に垂下方向に延出されて一方向にの
み揺動自在とされて配設される細径な針状とされるフィ
ーラ２７先端の接触子３０が前記揺動方向の一方のみに
凸球面形状の接触面２９を備えたプローブ２６を、前記
スリットＳ内に挿入し、該挿入位置を対向面間距離測定
の原点とし、次に、該スリットＳにおける一方の垂直面
ＷＶａへ前記プローブ２６を水平移動させ、該プローブ
２６が接触した前記垂直面ＷＶａの位置における縦，
横，高さの三次元座標を計測し、次に、前記プローブ２
６を前記水平移動方向とは逆の方向に移動させ前記原点
位置に戻し、該原点位置にて前記プローブを上昇させ、
該プローブ２６を１８０°反転させて、再び前記スリッ
トＳ内にプローブ２６を挿入した後、該スリットＳにお
ける他方の垂直面ＷＶｂへ前記プローブ２６を水平移動
させ、該プローブ２６が接触した前記垂直面ＷＶｂの位
置における縦，横，高さの三次元座標を計測し、前記各
垂直面ＷＶａ，ＷＶｂの各三次元座標にて、前記スリッ
トＳにおける前記一方の垂直面ＷＶａと前記他方の垂直
面ＷＶｂとの２面間の距離を算出することを特徴として
いる。

【００１０】また、この発明のスリットにおける対向面
間の距離測定装置は、対向する垂直な２面ＷＶａ，ＷＶ
ｂを有するスリットＳが形成された被測定物Ｗを保持す
る基台２上のワークテーブル１１と、該ワークテーブル
１１に対して水平方向及び上下方向に移動自在なヘッド
２１と、該ヘッド２１に垂下状に延出して配設されると
ともに、該ヘッド２１に対して１８０°水平回動自在と
され、一方向にのみ揺動自在とされる細径な針状のフィ
ーラ２７を備え、該フィーラ２７先端の接触子３０にお
ける接触面２９が、前記揺動方向の一方にのみ凸球面状
に形成されて、前記ワークテーブル１１上の被測定物Ｗ
のスリットＳに挿入され、該スリットＳにおける対向す
る両垂直面ＷＶａ，ＷＶｂの縦，横，高さの三次元座標
をそれぞれ計測するプローブ２６と、を具備することを
特徴としている。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるスリットにお
ける対向面間の距離測定装置を具備する三次元測定装置
の一実施の形態を示す概略斜視図、図２は三次元測定装
置のＹ軸テーブルの側断面図、図３は三次元測定装置の
Ｘ軸テーブル及びヘッドの正面図、図４は同センサ部の
正面図である。

【００１３】はじめに本発明のスリットにおける対向面
間の距離測定装置を具備する三次元測定装置１の構成に
ついて説明する。この三次元測定装置１は、図１に示す
ように、基台２と、Ｙ軸テーブル９と、Ｘ軸テーブル１
６と、ヘッド２１と、センサ部２５とで大略構成されて
いる。

【００１４】まず、基台２は、床面からの振動が伝達さ
れないように、防振台３上に設置されている。この基台
２の上面には、図１に示すように、ベッド２Ａが固定さ
れており、このベッド２Ａ上面に、図２に示すように、
互いに平行な一対の真直なガイドレール４と、各ガイド
レール４と平行に軸受５を介して配設されるボールネジ
６とが配設されている。

【００１５】各ガイドレール４には、摺動自在なガイド
スライダ７がそれぞれ設けられており、また、ボールネ
ジ６にはナット８が螺着されている。そして、各ガイド
スライダ７と、ナット８との上部にＹ軸テーブル９が渡
設されるように配設され、ボールネジ６に連結されてい
る回転駆動用のモータ１０によって、Ｙ軸テーブル９が
基台２に対して水平な前後方向（図中Ｙ軸方向）に移動
自在とされている。

【００１６】また、Ｙ軸テーブル９の上面にはワークテ
ーブル１１が設けられている。このワークテーブル１１
は、上面が平滑に仕上げられており、この測定装置１に
て測定される被測定物Ｗが載置されるようになってい
る。なお、このＹ軸テーブル９の移動方向両端部側は、
防塵用の蛇腹１２にて被覆されている。

【００１７】次に、基台２上のベッド２Ａ上には、図１
に示すように、前記Ｙ軸テーブル９上方を、このＹ軸テ
ーブル９の移動方向と直交する方向に渡るように門型ブ
リッジ１３が垂直に立設固定されている。

【００１８】この門型ブリッジ１３には、上部の水平部
の正面側に、図３に示すように、上記Ｙ軸テーブル９と
同構成の、互いに平行な一対の真直なガイドレール１４
と、各ガイドレール１４と平行に配設されるボールネジ
１５が、それぞれが水平となって、かつ前記Ｙ軸テーブ
ル９の移動方向に対して直交するように設けられてい
る。

【００１９】そして、各ガイドレール１４に摺動自在に
設けられているガイドスライダ（図示せず）、及びボー
ルネジ１５に螺着されているナット（図示せず）を介し
て、Ｘ軸テーブル１６が板面を垂直とされて設けられ、
すなわちこのＸ軸テーブル１６が、ボールネジ１５に連
結されている回転駆動用のモータ１７によって、ベッド
２Ａに対して水平な左右方向（図中Ｘ軸方向）に移動自
在となっている。

【００２０】また、この移動自在なＸ軸テーブル１６の
垂直な正面側の板面には、図３に示すように、上記Ｙ軸
テーブル９及びＸ軸テーブル１６と同構成の、互いに平
行な一対の真直なガイドレール１８と、各ガイドレール
１８と平行に配設されるボールネジ１９が、前記Ｙ軸テ
ーブル９及びＸ軸テーブル１６の各移動方向に対して互
いに直交するように、Ｘ軸テーブル１６板面に垂直とな
って設けられている。

【００２１】そして、各ガイドレール１８に摺動自在に
設けられているガイドスライダ（図示せず）、及びボー
ルネジ１９に螺着されているナット（図示せず）を介し
てヘッド２１を構成する基板２０が板面を垂直とされて
設けられ、すなわちこの基板２０が、ボールネジ１９に
連結されている回転駆動用のモータ２２によって、基板
２０に対して垂直な上下方向（図中Ｚ軸方向）に移動自
在となっている。

【００２２】なお、Ｘ軸テーブル１６及びヘッド基板２
０の移動軌跡上には、防塵用の蛇腹２３，２４がそれぞ
れ設けられている。

【００２３】この基板２０には、図１及び図４に示すよ
うに、直方形状のヘッド２１が設けられており、底部２
１ａにセンサ部２５が延出するように配設されている。

【００２４】このセンサ部２５には、垂直面用プローブ
２６が具備される本発明のスリットにおける対向面間の
距離測定装置５０と、水平面用プローブ３１とで構成さ
れており、それぞれが図４に示すように並列して、ヘッ
ド２１の底部２１ａに垂下状となって設けられている。

【００２５】まず、距離測定装置５０は、回動機構部５
１と、垂直面用プローブ２６とで構成されている。

【００２６】回動機構部５１は、図５に示すように、ヘ
ッド基板２０に固設され、ハウジング５２と、駆動源５
７と、スピンドル６０と、検出部６３とで大略構成され
ている。

【００２７】ハウジング５２は、垂直な基板２０の表面
に突設されており、垂直方向に貫通する取付穴５３が形
成されている。この取付穴５３には、上下の各開口部分
に、ベアリング５４，５４がそれぞれ配設されるととも
に、各ベアリング５４，５４間に筒状のカラー５５が嵌
入されている。

【００２８】また、このハウジング５２の垂直上方に位
置して、ブラケット５６を介して駆動源５７が基板２０
に固設されている。この駆動源５７は、例えばＡＣサー
ボモータなどよりなり、その出力軸５８の回動角度を所
望の角度、本実施の形態では、９０°毎に回動停止が行
われるように制御されるようになっている。

【００２９】そして、この駆動源５７の出力軸５８は、
鉛直方向に延出しており、カップリング５９を介して、
スピンドル６０の基端６０ａと接続されるようになって
いる。

【００３０】このスピンドル６０は、細径な筒状に形成
されており、前記ハウジング５２の上下のベアリング５
４，５４を介して垂直に設けられるとともに、このハウ
ジング５２に対して回動自在に取り付けられている。

【００３１】このスピンドル６０の基端６０ａは、フラ
ンジ部６１ａを有する筒状カラー６１が連結固定されて
おり、この筒状カラー６１が前記駆動源５７に連結され
るカップリング５９に連結されるようになっている。

【００３２】この筒状カラー６１は、側面に貫通するガ
イド孔６２が穿設されており、後述する垂直面用プロー
ブのケーブルが挿通されるようになっているとともに、
フランジ部の外周面には、凸部６１ｂが設けられ、前記
駆動源を支えるブラケット５６の下面に突設される規制
片５６ａに当接するようになっている。また、この筒状
カラー６１には、検出部６３を構成する回転板６４が設
けられている。

【００３３】検出部６３は、基板２０又はハウジング５
２に基端を固定され延設される支持ブラケット６５の先
端に検知センサ６６が配設されており、この検知センサ
６６によって、フランジ部６１ａに設けられた回転板６
４の回動位置を検出するようになっている。

【００３４】具体的に本実施の形態では、この検出部６
３は、図６に示すように、支持ブラケット６５の先端部
６５ａが弓形に湾曲形成され水平に延出されており、こ
の先端部６５ａに、透過型の投受光一体型フォトセンサ
よりなる検知センサ６６が前記スピンドル６０の回転中
心に対して９０°の範囲内に、それぞれが中心方向を向
くように３個配設され、それぞれ原点検知センサＬＳ
１，オーバーラン検知センサＬＳ２，ＬＳ３とされてい
る。また、回転板６４は、円板状に形成され、外周の一
部に切欠部６４ａが形成されている。

【００３５】また、スピンドル６０の下方向となってい
る先端６０ｂは、ハウジング５２の下端より鉛直方向に
延出しており、その先端６０ｂにクランプナット６７が
螺着され、レセプタクル６８が着脱自在に取り付けられ
ている。

【００３６】このレセプタクル６８には、ケーブル４０
が接続されており、このケーブル４０はスピンドル６０
内を挿通されて、このスピンドル基端６０ａの筒状カラ
ー６１のガイド孔６２より外方に延出されるようになっ
ている。また、このレセプタクル６８には、底面にホル
ダ６９が取り付けられており、このホルダ６９を介して
垂直面用プローブ２６が垂下状に延出するように取り付
けられている。

【００３７】次に、垂直面用プローブ２６は、基部とな
る本体部２８が前記ホルダ６９に固定され、この本体部
２８の下向きの先端２８ａに支軸４２を介して取付部４
３が揺動自在に設けられ、この取付部４３にフィーラ２
７の基端２７ａが取り付けられている。

【００３８】すなわち、本体部２８に対して垂下方向に
延出するフィーラ２７の先端側が、支軸４２にて揺動自
在とされ、このプローブ２６は、この揺動により変化す
る静電容量を周波数変調方式にてアナログ信号で出力す
るレバー式のプローブよりなり、このフィーラ２７の揺
動角度の変化を検出して被測定物Ｗの形状を計測するも
ので、本実施の形態の場合では、軸支部分に対してフィ
ーラ２７先端側がやや傾斜するように、軸支部分が弾性
部材などにて付勢されて、この弾性部材の付勢力にてフ
ィーラ２７の接触面２９が、測定対象の面に当接するよ
うになっている。

【００３９】また、このフィーラ２７は、先端部２７ｂ
が、細径な針状の超硬ロッドよりなるとともに、最先端
に接触子３０が設けられている。

【００４０】この接触子３０は、図７（ａ）（ｂ）に示
すように、球体に、互いに隣り合う垂直な三面を切り欠
き（図７（ａ）中Ｃ及び（ｂ）中Ｃ）形成し、平断面形
状が略かまぼこ状に形成され、すなわち、被測定物Ｗの
測定面に接触する側方を向いた接触面２９のみが凸曲面
形状とされた形状となっている。

【００４１】そして、この垂直面用プローブ２６は、図
４に示すように、上方となる基端側の回動機構部５１に
よって、フィーラ先端２７ｂの凸球面形状の接触面２９
が、所望の方向を向くように制御できるようになってい
る。

【００４２】なお、この垂直面用プローブ２６のフィー
ラ２７の揺動方向は、支軸４２による一方向のみとさ
れ、また、フィーラ２７先端の接触面２９の方向が揺動
方向の一方にのみと設定されている。

【００４３】次に、水平面用プローブ３１は、図４に示
すように、垂直面用プローブ２６と並列してヘッド２１
に設けられている。

【００４４】この水平面用プローブ３１は、プローブ本
体３２が固定具（図示せず）を介して真直なスライドレ
ール３４に固定されるとともに、ヘッド２１の基板２０
に配設されるガイドブロック３５に摺動自在に設けられ
ており、その摺動方向はヘッド２１の移動方向と平行な
同方向、すなわち垂直な上下方向とされて、このヘッド
２１の底部２１ａに対してプローブ３１が上下に進退自
在となるように設けられている。

【００４５】そして、図４に示すように、スライドレー
ル３４の上部には、水平方向に突出するブラケット３６
が設けられ、ヘッド２１の側部に形成されている上下に
長尺なガイドスリット（図示せず）を介して締結ネジ３
７が螺着されており、この水平面用プローブ３１のヘッ
ド２１に対する上下位置を固定できるようになってい
る。

【００４６】また、この水平面用プローブ３１の先端３
１ａの接触子３８は、底面となる先端面３９が球面状に
形成されるとともに、この接触子３８がプローブ本体３
２に対して長手方向に所定範囲内を進退自在とされ、こ
の進退により変化する静電容量を周波数変調方式にてア
ナログ信号で出力するプランジャ式のプローブより構成
されており、この接触子３８の所定範囲内の進退距離
（変位）を検出し計測するものである。

【００４７】なお、垂直面用及び水平面用の各プローブ
２６，３１は、基端よりケーブル４０を介して図示しな
い制御部に接続され、各検出値の数値やこの数値を元に
表される変位図形などが、ディスプレイにて表示される
ようになっている。

【００４８】また、図示はしないが、前述したＹ軸テー
ブル９，Ｘ軸テーブル１６，ヘッド２１の各部には、駆
動源であるモータ１０，１７，２２に配設されるロータ
リエンコーダなどの回転位置センサが配設され、各位置
座標に変換でき、縦，横，高さの三次元座標が計測され
るようになっているとともに、各部９，１６，２１を駆
動制御するための制御部および、これら駆動を外部より
指示する操作卓Ｋ（図１参照）、計測された三次元座標
及び各プローブ２６，３１によって得られる各計測値を
記憶するコンピュータ装置などが接続される。

【００４９】次に、上述した構成の三次元測定装置１に
よる被測定物Ｗの測定方法におけるこの被測定物Ｗのス
リットＳの対向する垂直面間の距離の測定手順について
説明する。

【００５０】なお、この測定装置１による測定対象とし
ての被測定物Ｗは、従来の技術でも述べた、建築材料な
どのアルミ型材を成形させる図８（ａ）に示すような押
出成形用の金型Ｗで、図８（ｂ）に示すように水平面Ｗ
Ｈと、この水平面ＷＨに対して直角をなす垂直面ＷＶで
構成される口金となるスリットＳとを具備した形状とさ
れている。

【００５１】そして、被測定物である金型Ｗを、この測
定装置１のワークテーブル１１上に載置する。なお、本
実施の形態では、測定対象である金型ＷのスリットＳ
は、ベッド２Ａに対するＹ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸
方向を幅方向とされて、Ｙ軸テーブル９上に固定され
る。

【００５２】また、Ｙ軸テーブル９の移動方向である前
後方向をＹ軸方向、Ｘ軸テーブル１６の移動方向である
左右方向をＸ軸方向、ヘッド２１の移動方向である上下
方向をＺ軸方向とし、Ｙ軸方向における前方向を＋Ｙ方
向，後方向を−Ｙ方向、Ｘ軸方向における左方向を＋Ｘ
方向，右方向を−Ｘ方向、Ｚ軸方向における上方向を＋
Ｚ方向，下方向を−Ｚ方向、として説明を行う（図１，
図２，図３参照）。

【００５３】まず、距離測定装置５０の回動機構部５１
における駆動源５７を駆動させ、スピンドル６０を回動
させて、垂直面用プローブ２６の向きの原点調整を行
う。これは、まず、スピンドル６０とともに回転板６４
を時計回り方向（図６中Ｒ１方向）に回動を行い、回転
板６４の切欠部６４ａを原点検知センサＬＳ１が検知を
行うことで、この回動角度の位置を原点とさせる。

【００５４】このとき、切欠部６４ａの位置が原点検知
センサＬＳ１とオーバーラン検知センサＬＳ２との間に
ある場合は、この切欠部６４ａをオーバーラン検知セン
サＬＳ２が検知することとなるので、この検知信号をう
けた制御部は駆動源５７を逆転させ、回転板６４を反時
計回り方向（図６中Ｒ２方向）に回動させて、原点の検
知を行う。

【００５５】そして、原点の位置を回動角度０°として
記憶する。なお、この回動角度０°の位置は、この垂直
面用プローブ２６の接触子３０における接触面２９が＋
Ｘの方向を向いた状態となる。

【００５６】次に、モータ１０，１７による駆動で、Ｙ
軸テーブル９及びＸ軸テーブル１６をそれぞれ移動さ
せ、垂直面用プローブ２６を金型ＷのスリットＳの上方
に位置させるとともに、ヘッド２１をモータ２２による
駆動にて下（−Ｚ）方向に移動させ、垂直面用プローブ
２６の接触子３０をスリットＳ内に挿入する。このと
き、接触子３０の高さ位置は金型Ｗの水平面ＷＨよりや
や下となる互いに対向する垂直面ＷＶの略中間とさせ
る。

【００５７】また、このときの垂直面用プローブ２６の
三次元位置（座標）（図９中Ｂ点）を、対向面間距離測
定の原点として記憶する。なお、この垂直面用プローブ
２６の、本体２８に対するフィーラ２７は、やや傾斜し
ており、このフィーラ２７が垂直に変位する状態を検知
状態とされることから、接触子３０の三次元的位置は記
憶される三次元座標と、その変位量δ（図９参照）が存
在することとなる。

【００５８】次に、垂直面用プローブ２６の接触子３０
を金型Ｗの一方の垂直面ＷＶａに当接状態となるように
Ｘ軸テーブル１６を＋Ｘ方向に移動させ、垂直面用プロ
ーブ２６の接触子３０を、金型Ｗの垂直面ＷＶａに当接
させるとともに、このフィーラ２７が略垂直となりプロ
ーブ本体２８と略真直となる位置、すなわち変位量δの
長さを０とするまでＸ軸方向に移動させ、プローブのレ
ンジ表示（図示せず）が略０を指し示す位置にて停止さ
せる。

【００５９】このときのフィーラ２７は、基部２７ａの
軸支部分を中心として、垂直面ＷＶ方向に押圧付勢され
た状態となっている。また、このときの停止した位置
（図９中Ａ点）の三次元座標値を計測し記憶されるとと
もに、このＸ軸テーブル１６の＋Ｘ方向の移動距離Ｌ１
（図９参照）が記憶される。

【００６０】次に、Ｘ軸テーブル１６が逆方向の−Ｘ方
向に移動し、垂直面用プローブ２６の初期位置である前
記対向面間距離測定の原点位置（図９中Ｂ点）に戻り、
この位置で停止する。

【００６１】次に、垂直面用プローブ２６の基端に配設
されている回動機構部５１の駆動源５７の駆動により、
反時計回り（図６中Ｒ２方向）に１８０°水平回動が行
われ、接触子３０の接触面２９を逆方向、すなわち本実
施の形態ではこの接触面２９を−Ｘ方向に向ける。

【００６２】このとき、このプローブ２６のフィーラ２
７は前述したように本体２８に対して傾斜している（変
位量δ）ことから、接触子３０はこの回転で図９中Ｃ点
に移動する。

【００６３】次に、垂直面用プローブ２６の接触子３０
を金型Ｗの前記一方の垂直面ＷＶａと対向する他方の垂
直面ＷＶｂに当接状態となるようにＸ軸テーブル１６を
−Ｘ方向に移動させる。

【００６４】次に、Ｘ軸テーブル１６が移動し、垂直面
用プローブ２６の接触子３０を、金型Ｗの他方の垂直面
ＷＶｂに当接させるとともに、このフィーラ２７が略垂
直となりプローブ本体２８と略真直となる位置まで、す
なわち変位量δを０とするまで−Ｘ方向に移動させ、レ
ンジ表示（図示せず）が０を指し示す位置にて停止させ
る。

【００６５】このときのフィーラ２７は、基部の軸支部
分を中心として、垂直面ＷＶｂ方向に押圧付勢された状
態となっている。また、このときの停止した位置（図９
中Ｄ点）の三次元座標値を計測し記憶されるとともに、
このＸ軸テーブル１６の−Ｘ方向の原点からの移動距離
Ｌ２（図９参照）が記憶され、計測が終了となる。

【００６６】計測後は、Ｘ軸テーブル１６が＋Ｘ方向に
移動を行い、垂直面用プローブ２６を金型Ｗの垂直面Ｗ
Ｖから離脱させ、また、ヘッド２１が上昇移動してスリ
ットＳ内から上昇させる。

【００６７】次に、前述した手順により得られた各三次
元座標値などの計測値により金型ＷのスリットＳにおけ
る対向した垂直な２面の間隔距離を算出する。

【００６８】すなわち、対向面間距離測定の原点からの
プローブの各方向（＋Ｘ，−Ｘ）の移動距離Ｌ1 ，Ｌ２
を加算するとともに、接触子３０の半径ｒが各方向に垂
直なフィーラ２７の中心線からあることから、このｒを
各方向分加算する。ここで、垂直面用プローブ２６の接
触子３０の変位量δは、接触子３０が原点の位置で図９
に示すように現れているが、この接触子３０が垂直面Ｗ
Ｖａ，ＷＶｂに接触し実際に計測が行われる際にフィー
ラ２７が垂直となったときの位置が計測されるので、こ
の変位量δは移動距離Ｌ１，Ｌ２に含まれることとな
る。

【００６９】つまり、スリットＳにおける対向する垂直
面ＷＶａ，ＷＶｂ間の間隔の距離ＲＬは、ＲＬ＝Ｌ１＋
Ｌ２＋２（ｒ）により得られることとなる。

【００７０】従ってこのように構成されたスリットにお
ける対向面間の距離測定方法及び測定装置では、被測定
物としての金型Ｗに形成されている微小な隙間であるス
リットＳの対向する垂直な面ＷＶａ，ＷＶｂの間隔の距
離を、一方向のみに揺動しその揺動方向の一方のみに接
触面２９を有する構成のプローブ２６を用い、このプロ
ーブ２６を１８０°回動させて、計測方向を変えること
で行うので、このプローブ２６の構造が簡素で細径なも
のとすることが可能となり、すなわち、このプローブの
計測面への接触方向が一方向のみであることから、剛性
の大きい構成としなくてよく、これによりスリットＳ内
に、プローブを挿入でき、確実にこのスリット内の対向
面間の距離が計測可能となる。

【００７１】また、スリットＳ内にプローブ２６のフィ
ーラ２７が挿入可能とされて、このスリットＳ内の対向
するある一点における間隔距離を計測可能としているの
で、従来のような面接触による計測とは異なり、計測対
象の確実な間隔距離を測定できる。

【００７２】さらに、単一のプローブにて、かつそのプ
ローブを同方向に作動させることで計測が行われるの
で、測定誤差が微小なものとなり、その測定結果に信頼
性を得ることとなり、すなわち正確な値を得ることが可
能となる。

【００７３】なお、上述した実施の形態では、被測定物
ＷのスリットＳ内にてプローブ２６の１８０°回動を行
い、対向する両面の距離を測定する例について述べた
が、このスリットＳ内で１８０°回動を行うことが不可
能な場合、例えば、対向する垂直面間の距離が小さく狭
い間隔である場合には、一方の垂直面ＷＶａを計測した
のち、プローブ２６を上昇させ、スリットＳの上方にて
１８０°回動を行い、再びこのスリットＳ内にプローブ
２６を挿入して他方の垂直面ＷＶｂを計測するように行
ってもよい。

【００７４】また、上述した実施の形態では、スリット
Ｓ内の対向垂直面がＸ方向とされている例について述べ
たが、Ｙ方向とされる場合は、回動機構部５１の駆動源
５７を、上述した回動角度０°の位置から９０°と２７
０°の位置でプローブ２６を回動させ、計測を行うこと
とすればよい。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるスリッ
トにおける対向面間の距離測定方法及び測定装置では、
被測定物に形成されている微小な隙間であるスリットの
対向する垂直な面の間隔の距離を、プローブ本体に対し
て一方向のみに揺動しその揺動方向の一方のみに凸球面
形状の接触面を有するフィーラを具備したプローブを用
い、このプローブを１８０°回動させて、計測方向を変
えることで行うとともに、この計測方向の変更時には、
前記スリットに対して挿入された位置を原点として、こ
の原点位置に戻してプローブの回動を行うので、このプ
ローブの構造が簡素で細径なものとすることが可能とな
り、すなわち、このプローブの計測面への接触方向が一
方向のみであることから、剛性の大きい構成とせず針状
に形成できるので、これにより微小な隙間のスリット内
へのフィーラの挿入が可能となり、確実にこのスリット
内の対向面間の距離を計測できるという効果がある。

【００７６】また、スリット内にプローブフィーラが挿
入可能とされて、このスリット内の対向するある一点に
おける間隔距離を計測可能としているので、計測対象の
確実な間隔距離を測定することができるという効果があ
る。

【００７７】さらに、単一のプローブにて、かつそのプ
ローブを同方向となる一方向のみの揺動方向に作動させ
ることで計測が行われるので、測定誤差が微小なものと
なり、その測定結果に信頼性を得ることとなり、すなわ
ち正確な値の距離を得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】

【図１】本発明によるスリットにおける対向面間の距離
測定装置を具備する三次元測定装置の一実施の形態を示
す概略斜視図

【図２】同三次元測定装置のＹ軸テーブルの側断面図

【図３】同三次元測定装置のＸ軸テーブル及びヘッド部
の正面図

【図４】本発明によるスリットにおける対向面間の距離
測定装置の正面図

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図

【図６】図５におけるVI−VI線矢視図

【図７】（ａ）同実施の形態による垂直面用プローブの
先端形状を示す側面図 （ｂ）同正面図

【図８】（ａ）被測定物（金型）の概略斜視図 （ｂ）同側断面図

【図９】本発明によるスリットにおける対向面間の距離
測定方法の手順を示す概略側断面図

【符号の説明】

２…基台 １１…ワークテーブル ２１…ヘッド ２６…垂直面用プローブ ２７…フィーラ ２８…検出プローブ本体 ２９…接触面 ３０接触子 Ｓ…スリット Ｗ…被測定物（金型） ＷＶａ…一方の垂直面 ＷＶｂ…他方の垂直面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩切 利彦 東京都大田区蒲田本町１−９−３ 株式 会社新潟鉄工所 エンジニアリングセン ター内 (56)参考文献 特開 昭51−107155（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する垂直な２面を有するスリットが
   形成された被測定物を基台上のワークテーブルに固定
   し、 該ワークテーブルに対して水平方向及び上下方向に移動
   自在なヘッドにて、該ヘッドに垂下方向に延出されて一
   方向にのみ揺動自在とされて配設される細径な針状とさ
   れるフィーラ先端の接触子が前記揺動方向の一方のみに
   凸球面形状の接触面を備えたプローブを、前記スリット
   内に挿入し、該挿入位置を対向面間距離測定の原点と
   し、 次に、 該スリットにおける一方の垂直面へ前記プローブ
   を水平移動させ、該プローブが接触した前記垂直面の位
   置における縦，横，高さの三次元座標を計測し、 次に、前記プローブを前記水平移動方向とは逆の方向に
   移動させ前記原点位置に戻し、該原点位置にて前記プロ
   ーブを１８０°反転させ、該スリットにおける他方の垂
   直面へ前記プローブを水平移動させ、該プローブが接触
   した前記垂直面の位置における縦，横，高さの三次元座
   標を計測し、 前記各垂直面の各三次元座標にて、前記スリットにおけ
   る前記一方の垂直面と前記他方の垂直面との２面間の距
   離を算出することを特徴とするスリットにおける対向面
   間の距離測定方法。
2. 【請求項２】 対向する垂直な２面を有するスリットが
   形成された被測定物を基台上のワークテーブルに固定
   し、 該ワークテーブルに対して水平方向及び上下方向に移動
   自在なヘッドにて、該ヘッドに垂下方向に延出されて一
   方向にのみ揺動自在とされて配設される細径な針状とさ
   れるフィーラ先端の接触子が前記揺動方向の一方のみに
   凸球面形状の接触面を備えたプローブを、前記スリット
   内に挿入し、該挿入位置を対向面間距離測定の原点と
   し、 次に、 該スリットにおける一方の垂直面へ前記プローブ
   を水平移動させ、該プローブが接触した前記垂直面の位
   置における縦，横，高さの三次元座標を計測し、 次に、前記プローブを前記水平移動方向とは逆の方向に
   移動させ前記原点位置 に戻し、該原点位置にて前記プロ
   ーブを上昇させ、該プローブを１８０°反転させて、再
   び前記スリット内にプローブを挿入した後、該スリット
   における他方の垂直面へ前記プローブを水平移動させ、
   該プローブが接触した前記垂直面の位置における縦，
   横，高さの三次元座標を計測し、 前記各垂直面の各三次元座標にて、前記スリットにおけ
   る前記一方の垂直面と前記他方の垂直面との２面間の距
   離を算出することを特徴とするスリットにおける対向面
   間の距離測定方法。
3. 【請求項３】 対向する垂直な２面を有するスリットが
   形成された被測定物を保持する基台上のワークテーブル
   と、 該ワークテーブルに対して水平方向及び上下方向に移動
   自在なヘッドと、 該ヘッドに垂下状に延出して配設されるとともに、該ヘ
   ッドに対して１８０°水平回動自在とされ、一方向にの
   み揺動自在とされる細径な針状のフィーラを備え、該フ
   ィーラ先端の接触子における接触面が、前記揺動方向の
   一方にのみ凸球面状に形成されて、前記ワークテーブル
   上の被測定物のスリットに挿入され、該スリットにおけ
   る対向する両垂直面の縦，横，高さの三次元座標をそれ
   ぞれ計測するプローブと、 を具備することを特徴とするスリットにおける対向面間
   の距離測定装置。