JP3472481B2 - 測定機 - Google Patents
測定機Info
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- scale
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
定物を固定するための治具を取付可能な測定機に関す
る。たとえば、三次元測定機のテーブル上にロータリテ
ーブルなどを取り付けて測定を行う場合に利用できる。
表面粗さなどを三次元測定機を利用して測定する場合、
被測定物を回転させながら測定すれば、測定を簡易に行
うことができるから、被測定物を回転させるためのロー
タリテーブルを三次元測定機のテーブル上に取り付けて
測定を行う場合がる。
の中心座標を登録しておく必要があるため、テーブルの
XY座標系におけるロータリテーブルの中心座標を測定
し、この座標値を登録していた。つまり、ロータリテー
ブルの中心座標を、テーブルのXY座標系の原点からロ
ータリテーブルの中心までの各軸方向の距離として登録
していた。
な方法では、環境温度が変化した場合、ロータリテーブ
ルの中心座標値がずれてしまう。つまり、図7に示すよ
うに、テーブルのXY座標系の原点からロータリテーブ
ルの中心座標までの距離が、X軸方向ではLxからL
x’に、Y軸方向ではLyからLy’にそれぞれ変化し
てしまうため、ロータリテーブルの中心座標値がPから
P’にずれてしまう。その結果、ロータリテーブルを回
転させて測定した場合、測定誤差が2倍になってしまう
という問題があった。
解決すべくなされたもので、環境変化に対しても測定誤
差の発生を少なくできる測定機を提供することにある。
め、本発明の測定機は、治具を取付可能なテーブルと、
測定子と、これらテーブルおよび測定子を互いに直交す
る3軸のうち少なくとも2軸方向へ相対移動させる移動
機構と、前記各軸毎に設けられ各軸の相対移動変位量を
検出する変位検出装置とを備え、前記各変位検出装置
は、前記各軸における固定側部材および可動側部材のい
ずれか一方に設けられたスケールと、前記各軸における
固定側部材および可動側部材のいずれか他方に前記スケ
ールに対向して配置された検出器とを有する測定機にお
いて、前記変位検出装置の基準点が、前記スケール上に
おける前記治具の中心位置またはその近傍位置に設定さ
れ、前記スケールを前記変位検出装置の基準点として設
定されたスケール上の位置を中心として伸縮可能に保持
するスケール保持手段が設けられ、前記スケール保持手
段は、前記スケールの前記変位検出装置の基準点として
設定された位置を弾性的に押圧する第1の板ばねと、前
記スケールの他の位置を弾性的に押圧する第2の板ばね
とを有し、第1の板ばねの押圧力が第2の板ばねの押圧
力より大きく設定されていることを特徴とする。
るものをいう。また、測定子としては、被測定物との接
触を検知して接触信号を発するタッチ信号プローブなど
の接触型測定子、あるいは、被測定物に対して接触する
ことなく被測定物との関係に基づく信号を出力するカメ
ラ、非接触センサなどの非接触型測定子のいずれでもよ
い。さらに、変位検出装置は、インクリメンタル式、ア
ブソリュート式のいずれでもよく、また、検出方式につ
いても、光学式、静電容量式、磁気式などのいずれでも
よい。変位検出装置の基準点とは、各軸方向における変
位検出の基準位置をいう。
具を取り付けた際、変位検出装置は、スケール上におけ
る治具の中心位置またはその近傍位置を基準点として設
定され、かつ、スケール固定手段によって、スケールは
その基準点として設定された位置を中心として伸縮され
るから、環境変化があっても、変位検出装置の基準点と
して設定されたスケールの位置は変動することがない。
従って、環境変化があっても、測定誤差の発生をなく
す、あるいは、少なくすることができる。
の前記変位検出装置の基準点として設定された位置を弾
性的に押圧する第1の板ばねと、前記スケールの他の位
置を弾性的に押圧する第2の板ばねとを有し、第1の板
ばねの押圧力が第2の板ばねの押圧力より大きく設定さ
れているから、変位検出装置の基準点として設定された
スケールの位置が最も大きな押圧力で押圧され、他の位
置がこれより小さい押圧力で押圧されているから、環境
変化があった場合、スケールは、第1の板ばねで弾性的
に押圧された位置を中心として伸縮される。
部に摩擦係数が大きくなる処理を施し、第2の板ばねの
スケールとの接触部についてはスケールが滑るような処
理を施しておけば、第1の板ばねに対してスケールが動
きずらいから、スケールを第1の板ばねの押圧位置を中
心として確実に伸縮させることができる。従って、環境
変化があっても、測定誤差の発生をなくす、あるいは、
少なくすることができるとともに、スケール保持手段を
2種類の板ばねで構成できるから、簡単に構成でき、し
かも、変位検出装置の基準点の変更にも容易に対応する
ことができる。
圧力より大きくするには、各板ばねの材質や形状を変え
て第1の板ばねの押圧力を第2の板ばねの押圧力より大
きくしてもよいが、形状を同一として、第1の板ばねの
厚みが第2の板ばねの厚みより厚く形成するのが好まし
い。このようにすれば、変位検出装置の基準点の変更に
も板厚が異なる板ばねの変更のみで対応することができ
るとともに、板ばねの製作も厚みの異なる板を打ち抜き
加工するだけでよいから、簡単に製作できる。
保持するものであればなんでもよいが、ロータリテーブ
ルとすれば、測定誤差の発生を効果的に抑えることがで
きる。つまり、ロータリテーブルの場合には、ワークを
回転させながら測定するため、測定誤差が2倍になる
が、上記のような構成を採用することにより、測定誤差
を少なくできる。また、移動機構としては、テーブルお
よび測定子を互いに直交する2軸方向へ相対移動させる
二次元移動機構でもよいが、テーブルおよび測定子を互
いに直交する3軸方向へ相対移動させる三次元移動機構
が望ましい。
に基づいて説明する。図1は本発明の測定機を三次元測
定機に適用した斜視図である。同三次元測定機は、被測
定物を載置するテーブルとしての定盤20と、この定盤
20上に前後方向(Y軸方向)へ移動可能に設けられた
門型フレーム30とを備える。
ール21が前後方向に沿って設けられているとともに、
被測定物を取り付けて回転させるためのロータリテーブ
ル22が有効測定範囲内の任意位置に取付可能かつ取外
可能に設けられている。
2と、この支柱31,32の上端間に掛け渡されたX軸
ビーム33とから構成されている。一方の支柱32の下
端には、前記定盤20上面との間でエアーベアリング
(図示省略)を構成する脚部34が設けられている。他
方の支柱32の下端には、前記ガイドレール21に沿っ
て移動可能な脚部35が形成されているとともに、それ
らの間には、門型フレーム30のY軸方向への移動変位
量を検出する変位検出装置40Yが設けられている。
に、Y軸方向における固定側部材であるガイドレール2
1の外側面に設けられたスケール41と、このスケール
41と対向してY軸方向における可動側部材である支柱
32の脚部35内面に設けられた検出器42とを含んで
構成されている。スケール41は、図3にも示すよう
に、上部長手方向に一定ピッチ間隔で設けられた光学格
子41Aを有し、かつ、ガイドレール21にスペーサ2
3を介して一定ピッチ間隔で固定された複数の板ばね2
4によってガイドレール21の外側面に密着保持されて
いる。各板ばね24は、一対の押圧片25,26と、こ
の押圧片25,26の下端間を連結する連結片27とを
有するコ字型形状に成形され、連結片27の両側にあけ
られた孔に挿入されるボルト28によってガイドレール
21に密着保持されている。検出器42については、詳
細構造を図示していないが、内部に前記光学格子41A
と対応する参照光学格子および投受光器を備えている。
右方向(X軸方向)へ移動可能に設けられているととも
に、スライダ36にはZ軸ガイド37を介して下端に測
定子としてのタッチ信号プローブ39を有するZ軸部材
38が上下方向(Z軸方向)へ移動可能に設けられてい
る。ここに、これらの門型フレーム30、スライダ36
およびZ軸部材38から、前記定盤20とタッチ信号プ
ローブ39とを互いに直交する3軸(X,Y,Z軸)方
向へ相対移動させる三次元移動機構Aが構成されてい
る。なお、X軸ビーム33とスライダ36との間、およ
び、Z軸ガイド37とZ軸部材38との間にも、変位検
出装置40X,40Zがそれぞれ設けられているが、前
記変位検出装置40Yと同様な構造なため、説明を省略
する。
同図において、各変位検出装置40X,40Y,40Z
は、前記スケール41および検出器42のほかに、検出
器42からの信号を処理して変位量に基づく数のパルス
を出力する信号処理回路43と、この信号処理回路43
からのパルスを計数する計数回路44とを含んで構成さ
れている。各変位検出装置40X,40Y,40Zから
の検出値(計数値)は、演算制御装置50に与えられ
る。演算制御装置50では、タッチ信号プローブ39か
ら接触信号が与えられたとき、各変位検出装置40X,
40Y,40Zからの検出値を取り込み、これらを基に
被測定物の寸法などを測定し、その結果を表示装置51
に表示させる。
0上の有効測定範囲内の任意位置に取り付けた場合、そ
のロータリテーブル22の中心位置またはその近傍位置
を基準として変位検出装置40X,40Yの基準点を設
定する。たとえば、図5の位置にロータリテーブル22
が取り付けられると、各変位検出装置40X,40Yの
スケール41上におけるロータリテーブル22の中心位
置が変位検出装置40X,40Yの基準点Px0,Py
0として設定される。具体的には、この基準点Px0,
Py0において、各変位検出装置40X,40Yの計数
回路44の値が基準値、たとえば「0」になるように設
定される。
0X,40Yの基準点Px0,Py0として設定された
位置を中心として伸縮可能に保持される。つまり、図6
に示すように、スケール41上において、変位検出装置
40X,40Yの基準点Px0,Py0として設定され
た位置を弾性的に押圧する板ばね24Aの押圧力が、ス
ケール41の他の位置を弾性的に押圧する板ばね24B
の押圧力より大きく形成されている。具体的には、板ば
ね24A,24Bは形状(正面形状)が同一であるが、
板ばね24Aの厚みが板ばね24Bの厚みより厚く形成
されている。ここに、スケール41上において基準点P
x0,Py0として設定された位置を弾性的に押圧する
板ばね24Aと、スケール41の他の位置を弾性的に押
圧する板ばね24Bとからスケール保持手段60が構成
されている。
2を定盤20上の有効測定範囲内の任意位置に取り付け
た場合、そのロータリテーブル22の中心位置を基準と
して変位検出装置40X,40Yの基準点Px0,Py
0を設定するとともに、スケール41を基準点Px0,
Py0として設定された位置を中心として伸縮可能に保
持したので、環境温度が変化しても、測定誤差の発生を
少なくすることができる。
形状の板ばね24A,24Bを用い、スケール41上に
おいて、基準点Px0,Py0として設定された位置を
押圧する板ばね24Aの厚みを、スケール41の他の位
置を押圧する板ばね24Bの厚みより厚くしただけであ
るから、任意の位置に基準点Px0,Py0位置が移動
しても、簡単に対応できる。つまり、板ばねを交換する
だけでよい。
Aについては、スケール41と接する部分に摩擦抵抗が
大きくなるような処理を施し、一方、板ばね24bにつ
いては、スケール41と接する部分に低摩擦抵抗となる
処理を施せば、スケール41が環境温度の変化によって
伸縮しようとした場合、スケール41を、基準点Px
0,Py0位置を中心に伸縮させることができる。
基準点Px0,Py0位置を弾性的に押圧する板ばね2
4Aの厚みを、スケール41の他の位置を弾性的に押圧
する板ばね24Bの厚みより厚く形成したが、板ばね2
4Aを用いることなく、スケール41の基準点Px0,
Py0位置をガイドレール21に対して直接固定、たと
えば、ボルトによって固定、あるいは、接着剤によって
固定してもよい。ただ、スケール41の他の位置につい
ては、ガイドレール21に対して密着でき、かつ、熱膨
張に対する伸縮に対して許容できる構造が望ましい。
て測定子39が三次元方向(X,Y,Z軸方向)へ移動
する三次元測定機について説明したが、定盤20が三次
元方向へ移動してもよく、あるいは、両者が移動する構
造でもよい。要するに、定盤20と測定子39とが三次
元方向へ相対移動可能であればよい。さらに、これに限
らす、定盤20と測定子39とが互いに直交する2軸方
向へ相対移動可能な測定機などにも適用できる。また、
上記実施形態では、変位検出装置40X,40Y,40
Zをインクリメンタル型の検出器を用いたが、アブソリ
ュート型の変位検出装置でもよい。
しても測定誤差の発生を少なくできるという効果が期待
できる。
る。
る。
である。
である。
ための図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 治具を取付可能なテーブルと、測定子
と、これらテーブルおよび測定子を互いに直交する3軸
のうち少なくとも2軸方向へ相対移動させる移動機構
と、前記各軸毎に設けられ各軸の相対移動変位量を検出
する変位検出装置とを備え、前記各変位検出装置は、前
記各軸における固定側部材および可動側部材のいずれか
一方に設けられたスケールと、前記各軸における固定側
部材および可動側部材のいずれか他方に前記スケールに
対向して配置された検出器とを有する測定機において、 前記変位検出装置の基準点が、前記スケール上における
前記治具の中心位置またはその近傍位置に設定され、 前記スケールを前記変位検出装置の基準点として設定さ
れたスケール上の位置を中心として伸縮可能に保持する
スケール保持手段が設けられ、 前記スケール保持手段は、前記スケールの前記変位検出
装置の基準点として設定された位置を弾性的に押圧する
第1の板ばねと、前記スケールの他の位置を弾性的に押
圧する第2の板ばねとを有し、第1の板ばねの押圧力が
第2の板ばねの押圧力より大きく設定されている ことを
特徴とする測定機。 - 【請求項2】 請求項1に記載の測定機において、前記
第1の板ばねと前記第2の板ばねは、同一形状に形成さ
れていることを特徴とする測定機。 - 【請求項3】 請求項2に記載の測定機において、前記
第1の板ばねの厚みが第2の板ばねの厚みより厚く形成
されていることを特徴とする測定機。 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
測定機において、前記治具がロータリテーブルであるこ
とを特徴とする測定機。 - 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
測定機において、前記移動機構は、前記テーブルおよび
測定子を互いに直交する3軸方向へ相対移動させる三次
元移動機構によって構成されていることを特徴とする測
定機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP17581198A JP3472481B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 測定機 |
Publications (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17581198A Expired - Fee Related JP3472481B2 (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 測定機 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3472481B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102628664A (zh) * | 2011-02-07 | 2012-08-08 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 燃料电池板测量特征 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106979764B (zh) * | 2017-04-13 | 2019-07-09 | 苏州大学 | 一种三坐标测量光学元件用的定位装置 |
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-
1998
- 1998-06-23 JP JP17581198A patent/JP3472481B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102628664A (zh) * | 2011-02-07 | 2012-08-08 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 燃料电池板测量特征 |
CN102628664B (zh) * | 2011-02-07 | 2014-09-17 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 燃料电池板测量特征 |
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---|---|
JP2000009406A (ja) | 2000-01-14 |
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