JP3366052B2 - 比較測長装置 - Google Patents

比較測長装置

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JP3366052B2
JP3366052B2 JP11631493A JP11631493A JP3366052B2 JP 3366052 B2 JP3366052 B2 JP 3366052B2 JP 11631493 A JP11631493 A JP 11631493A JP 11631493 A JP11631493 A JP 11631493A JP 3366052 B2 JP3366052 B2 JP 3366052B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、比較的単純な形状のワ
ークに於ける所要箇所、例えばX・Y・Z軸に平行な壁面
間の寸法や、円柱、円穴部の直径などを、これに適合す
るブロックゲージと比較測長して、標準状態の恒温室内
に於ける測定データと同等の数値を、直接表示すること
のできる比較測長方法に関する。 【0002】 【従来の技術】ワークの寸法あるいは形状を測定するた
め、従来から各種の三次元座標測定機が使用されてお
り、その広い適応性と、高度な自動化装備によって普及
しつゝあるが、一般的にこの種の精密測定機は、恒温室
で使用されることが多く、且つその操作にも、かなりの
熟練が必要であり、加えて装置自体の価格が非常に高価
なものである。 【0003】また測定物の寸法を計測する手段として、
測定物の製作公差内に造られた基準測定物(マスター)
を予め準備し、このマスターと測定ワークとの対応点に
於ける座標値を比較することにより、ワークの良否を判
別する比較測定機も実用化されているが、この方法によ
る場合は、加工精度の良好なマスターを予め製作し、且
つこれを精密測定して、その基準寸法データを採取して
おく必要がある。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記マスターの製作
は、他品種少量生産部品に対応するには厄介なものであ
り、且つ恒温室での精密測定が必要となるので、比較的
単純な製品の測定に対応するには、既に標準状態での計
測値が保証されたブロックゲージを利用することが、有
効な手段である。 【0005】 【課題を解決するための手段】このため本発明は、被測
定物(以下ワークと云う)をその計測要部がX・Y・Z
軸方向の何れかと平行になるように定盤上にセットし、
上記ワークの計測要部の夫々に適合する基準長さのみを
提供する単純形状のブロックゲージを、上記ワークの対
応する計測要部の方向と平行になるように上記定盤上の
所定位置に固定し、測定機構に装備したプローブを、互
に直交するX・Y・Z軸方向に相対移動させることによ
り上記ブロックゲージとこれに対応するワークの所定箇
所を計測し、ブロックゲージを計測した標準値とこれに
対応するワークの所定箇所を計測した実測値とを比較演
算することにより、ワーク所要部の実寸法または、ブロ
ックゲージとの誤差寸法を表示するようにしたものであ
る。 【0006】 【作用】即ち定盤上に保持されたワークとブロックゲー
ジとは、同一環境温度下にあるものと判断し、この状態
に於けるブロックゲージの測長値を、ゲージの標準寸法
と認識することによって、比較測定するワークの対応部
に於ける寸法を、測定の標準環境温度下に於ける実寸
法、または公差寸法として表示しようとするものであ
る。 【0007】 【実施例】本発明の一実施例を示すに当り、図面につい
て説明すると、機台のベース1上をX軸方向に摺動自在
としたテーブル2を、X軸スライダとして装備し、上部
に定盤3を固定する。定盤3の上部には、適切な治具4
やクランプ機構5を用いて、被測定物としてのワーク6
を所定の向きに保持する。一方定盤3の片側(図面では
左側)に、ワーク下側部の縦寸法Lに適合するブロック
ゲージ7を、またワーク円柱部の高さHに適合するブ
ロックゲージ7を、更にワーク円柱部の直径Dに適合
するブロックゲージ7を、夫々ワーク6の測定方向に
合せて固定する。ブロックゲージの数量は、ワーク6の
測定必要箇所数に応じて随時増減することは勿論であ
る。 【0008】ベース1の中央部後方には、テーブル2に
対応するコラム8を立設し、その上部に、前記X軸と直
交する、Y軸方向への移動を自在としたY軸スライダ9
を架設する。Y軸スライダ9の前側には、支持フレーム
10を介して、前記X軸及びY軸と夫々直交する、Z軸
方向への移動を自在とした、Z軸スライダ11の保持体
12を設ける。Z軸スライダ11の延長下端には、プロ
ーブ13を装着して、その測定子14を前記定盤3上の
ワーク6及びブロックゲージ7に対応させ、これ等の測
定点に当接する測定子14の三次元的な移動を可能とさ
せる。 【0009】またベース1に対するテーブル2のX軸方
向への駆動と、コラム8に対するY軸スライダ9のY軸
方向への駆動、及び保持体12に体するZ軸スライダ1
1のZ軸方向への駆動は、リニア・アクチュエータやモ
ータ及びエンコーダなどにより構成され、且つサーボ機
能を有する多軸コントローラ15と接続された、夫々の
X軸駆動装置16、Y軸駆動装置17、及びZ軸駆動装
置18によって行われる。上記の多軸コントローラ15
には、ティーチング・ボックス19が接続され、これら
から入力される必要データをROM装置20にも記憶で
きる様に構成されている。 【0010】プローブ13の定盤3に対するX軸方向へ
の相対移動量は、ベース1とテーブル2とに係設したX
軸スケール21により検出され、またプローブ13のY
軸方向、及びZ軸方向への相対移動量は、コラム8とY
軸スライダ9とに係設したY軸スケール22、及び保持
体12とZ軸スライダ11とに係設したZ軸スケール2
3によって夫々検出される。これ等各X・Y・Z軸スケ
ール21、22、23からの読み取り信号は、図3に示
す夫々のX軸アンプ24、Y軸アンプ25、Z軸アンプ
26を介して、X・Y・Z軸の各カウンタ27、28、
29に入力され、こゝでカウントされるが、前記プロー
ブ13からの測定子タッチ信号が、プローブアンプ3
0、及びインターフェース31を介して、各カウンタ2
7、28、29を装備するマザーボード32に入力され
るため、各カウンタは、この信号を受けた時点でのX・
Y・Z軸移動量読み取り値をラッチすることができる。 【0011】また上記の多軸コントローラ15や、マザ
ーボード32と接続されたデータ処理装置33があり、
更に操作表示盤34がこのデータ処理装置33に接続さ
れている。データ処理装置33には、キーボード35な
どの入力装置が、また出力部にはディスプレイ36や、
プリンタ37が必要に応じて接続される。操作表示盤3
4やディスプレイ36は、例えば図1の様に配置され
る。 【0012】この様に構成された本実施例の場合は、先
ず適切な治具4やクランプ機構5によって、定盤3の所
定位置にワーク6を保持する。この際ワーク6の主要測
定箇所が、装置のX・Y・Z軸の何れかと平行になる様
にセットすれば、計測作業及び測定値の演算が簡易化さ
れる。次に定盤3の片側スペース部に、ワーク6の所要
測定部寸法に適合したブロックゲージ7を固定するが、
この方法は、例えばワーク6の下側部L寸法に対応する
ブロックゲージ7は、その測長部が装置のY軸と平行
になる様に、またワーク円柱部の高さHに対応するブロ
ックゲージ7は、定盤上に立てた状態で、更にワーク
円柱部の直径Dに対応するブロックゲージ7は、装置
のX軸(あるいはY軸)と平行になる様に夫々固定す
る。 【0013】上記の準備作業が完了した後、測定作業が
開始される。プローブ13の測定動作に必要な駆動プロ
グラムは、予めティーチング・ボックス19(あるいは
キーボード35)により、多軸コントローラ15に記憶
しておくので、測定作業のスタート指令が出されると、
先ずプローブ13は、定盤3のブロックゲージ装着部に
移動し、その測定子14をブロックゲージ7Lの測定面
にY軸方向から数回タッチし、両タッチ面の座標読み取
り値を平均演算して、これをブロックゲージ7Lの表示
長さ(標準環境温度20±α℃に於ける長さ)として登
録する。この様なサンプリング作業が、ブロックゲージ
Hの高さ方向に対して、またブロックゲージ7Dの測定
面に対して行われ、夫々の基準データとして装置に採り
込まれる。 【0014】次にワーク6の測定が開始され、先ずプロ
ーブ測定子14がワーク下側部の前後壁面に、Y軸方向
からタッチする。この当接点読み取り座標値を演算し
て、前記ブロックゲージ7の採り込み済み基準値と比
較し、縦寸法の実測値及び標準寸法に対する増減値(誤
差量)を操作表示盤34またはディスプレイ36に表示
する。ワーク6に於ける円柱部の高さH(ワーク下側部
と円柱部上面との段差)の測定に対しては、プローブ測
定子14をワーク下側部上面と、円柱部上面とにタッチ
し、夫々のZ軸座標読み取り値を演算して、前記ブロッ
クゲージ7の採り込み済み基準値と比較し、高さHの
実測値及び標準寸法に対する誤差値を表示する。 【0015】またワーク円柱部の直径Dに対する測定
は、プローブ測定子14のZ軸座標値を固定した条件
で、円柱部外周をタッチして回らせる。この測定点の選
択には数種の方法があるが、円周の3点をタッチして、
夫々のX・Y座標値を幾何演算し、円柱部の直径及び中
心座標値を求める方法とか、円柱部の略中心位置を通る
Y軸座標線上にプローブ13を動かし、円柱部とタッチ
する2点のY軸値を計算して、その中心座標値のY軸値
を求め、このY軸座標値でのX軸方向の動作をプローブ
13に与え、プローブ測定子が円柱部と当接するX軸座
標値を演算する方法、または円周上4点以上の複数点に
於けるX・Y座標測定値を、最小2乗法により演算処理
し、直径の平均値と円中心の座標値とを求める方法など
があるが、誤差統計的に最小2乗法によるのが実用的で
ある。 【0016】 【発明の効果】以上説明した様に本発明に係る比較測長
方法は、ワークの製作図に基づいた正確なマスターの製
作が不要であり、また基準寸法データの取り込み手段と
して、一般的に精度が公認されたブロックゲージを使用
するので、このゲージ精度と、X・Y・Z軸スケールの精
度に応じた正確な測長が可能となる。然も上記ブロック
ゲージの精度及び軸スケールの精度、分解能共に1μm
以下の性能のものが容易に入手できるため、構成部品の
選定に苦慮することはない。 【0017】殊に本発明装置は、比較測長ベースとなる
基準値の登録に際して、計測時点の環境温度に関係な
く、ブロックゲージの実測長さとその表示値(ブロック
ケージ製作時の計測標準状態に於ける20±α℃での長
さ)を装置にインプットし、これらの値を基準として座
標値の演算を行うため、標準状態に於ける絶対長さ及び
誤差値を、正確に測定表示することができる。またブロ
ックゲージに於ける基準実測値の登録は、測定作業時の
環境温度が変化しても、前述のサンプリング操作により
随時再登録して、その寸法演算値をブロックゲージの表
示値に換算した数値により、比較測長が行われるから、
温度変化に伴う測長精度の低下を有効に減少することが
できる。又、本発明の場合には、ワークはその計測要部
がX・Y・Z軸方向の何れかと平行になるようにセット
され、上記ワークの計測要部に適合する長さのブロック
ゲージを上記ワークの対応する計測要部の方向と平行に
なるように固定しているので、計測作業及び測定値の演
算が簡易化される。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す比較測長装置の正面図
である。 【図2】図1に対応する側面図である。 【図3】本発明の一実施例を示す比較測長装置のブロッ
ク回路図である。 【図4】定盤上に於けるワークとブロックゲージの配置
例を示す斜視図である。 【符号の説明】 2 テーブル(X軸スライダ) 3 定盤 6 ワーク(被測定物) 7 ブロックゲージ 9 Y軸スライダ 11 Z軸スライダ 14 プローブ測定子 15 多軸コントローラ 21 X軸スケール 22 Y軸スケール 23 Z軸スケール 33 データ処理装置 34 操作表示盤

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 被測定物(以下ワークと云う)をその計
    測要部がX・Y・Z軸方向の何れかと平行になるように
    定盤上にセットし、 上記ワークの計測要部の夫々に適合する基準長さのみを
    提供する単純形状のブロックゲージを、上記ワークの対
    応する計測要部の方向と平行になるように上記定盤上の
    所定位置に固定し、 測定機構に装備したプローブを、互に直交するX・Y・
    Z軸方向に相対移動させることにより上記ブロックゲー
    ジとこれに対応するワークの所定箇所を計測し、 ブロックゲージを計測した標準値とこれに対応するワー
    クの所定箇所を計測した実測値とを比較演算することに
    より、ワーク所要部の実寸法または、ブロックゲージと
    の誤差寸法を表示するようにしたことを特徴とする比較
    測長方法。
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