JPH01123106A - 座標測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被測定物の座標を測定する座標測定装置に
関する。

ＩＬ悲１１ 機械部品などの被測定物の形状を測定するのに、座標測
定装置が使用されている。この座標測定装置は、タッチ
センサー部と、このセンサー用の移動部と、位置信号形
成部などを有している。

タッチセンサー部は、被測定物に接触しているか否かを
検出する。センサー移動部は、タッチセンサー部と被測
定物を座標測定範囲において相対的に移動可能である。

位置信号形成部はタッチセンサー部と被測定物の相対の
位置を示す位置信号を形成する。

し　　　　と （１）　このような従来の装置では、タッチセンサー部
が被測定物に接触したｍ間に被測定物の座標値を処理部
に入力するようになっている。

このため接触すると、タッチセンサー部が振動する。ま
た、タッチセンサー部の触圧により、タッチセンサー部
や被測定物にタワミを生じる。これらのことから、測定
データに誤差を生じる。この誤差はタッチセンサー部の
移動速度により変化する。

（２）　手動測定時には、手動操作によりタッチセンサ
ー部を被測定物に接触させそのあと被測定物から引きは
なしている。手動でタッチセンサー部を被測定物に接触
した場合、接触した時にタッチセンサー部に大きい振動
を与えやすい。また、タッチセンサー部を被測定物に接
触して、そのあと被測定物から引離すのをすべて手動で
行う。タッチセンサー部を接触する際にタッチセンサー
部の接触速度が一定できない。このためタッチセンサー
部の応力が変化し、測定誤差が大きくなる。

また測定操作性が悪い。

１１Ｌ１胤 この発明は、高精度の座標測定ができる座標測定装置を
提供することを目的とする。

、（７）１１ この発明は特許請求の範囲第１項を要旨としている。

°　　　　　た　　の 第１図を参照する。

タッチセンサー部４は、被測定物Ｗに接触しているか否
かを検出する。移動部５の作動により、タッチセンサー
部４と被測定物Ｗは座標測定範囲内で相対的に移動する
。

位置信号形成部６ａ　、６ｂ’、６ｃはタッチセンサー
部４と被測定物の相対位置を示す位置信号を形成する。

そしてタッチセンサー部４が被測定物Ｗに接触すると、
座標測定装置１は位置信号により被測定物Ｗの座標を求
めるようになっている。

移動制御部７は、前記タッチセンサー部４が前記被測定
物Ｗとの接触を検出したときに、所定の接触速度で所定
量前記タッチセンサー部４を被測定物に対して相対的に
接触方向に移動させる。そしてこの移動制御部７は、−
定の離脱速度で前記タッチセンサー部４を離脱方向に被
測定物に対して相対的に移動させるようになっている。

そして、前記位置信号形成部（３ａ、５ｂ、５ｃは、前
記移動部５が前記タッチセンサー部４を離脱方向に前記
離脱速度で相対的に移動させているとぎに、前記タッチ
センサー部４が被測定物Ｗからの離脱を礒出したときの
前記タッチセンサー部４と被測定物Ｗとの相対的位置を
示す位置信号を形成する構成である。

ｆＬＪＬ 被測定物Ｗに接触しているタッチセンサー部４は、一定
の離脱速度で離脱方向に移動され、タッチセンサー部４
が離脱を検出した時に、タッチセンサー部４と被測定物
Ｗの相対的位置を示す位置信号が得られる。

支−Ｕ 第１図を参照する。

［座標測定装置１］ 座標測定袋＠１は、ベース２、コラム３、タッチセンサ
ー部４、被測定物Ｗの移動部５、位置信号形成部５ａ、
６ｂ、６ｃ、移動制御部７、処理部３３および手動操作
部８を有している。

［ベース２と支持部３］ コラム３はベース２と一体となっている。

このコラム３にはタッチセンサー部４が設けられている
。

［タッチセンサー部４］ 第２図を参照する。

タッチセンサー部４は、スタイラス１０、プレート１１
、ロッド１２．スプリング１３および６つの電気接点１
４を有している。スタイラス１０が取り付けられたプレ
ート１１に１２０部間隔に３本のロッド１２が、出てい
る。各ロッド１２は、２つの電気接点１４に受けられて
いる。スタイラス１０と電気接点１４は電気的に接触状
態となっている。スタイラス１０の球１５に与えられる
力によりスタイラス１０が傾く。このとき３つのロッド
１２のうちいずれかが電気接点１４からはなれることに
よりオン信号を出す。

なお、スプリング１３は測定力を任意に調整するための
ものである ［移動部５］ 第１図を再び参照する。

移動部５は、タッチセンサー部４と被測定物Ｗを座標測
定範囲において相対的に移動可能とするものである。移
動部５は、サーボモータ２０．２１，２２．サドル２３
．テーブル２４を有している。

サーボモータ２０はサドル２３に取付けである。サーボ
モータ２０の出力軸に取付けた送りねじ２５を回すこと
により、Ｘ方向にテーブル２４を移動できる。

サーボモータ２１はベース２に取付けである。サーボモ
ータ２１の出力軸に取付けた送りねじ２６を回すことに
より、Ｘ方向と直交するＹ方向にサドル２３とテーブル
２４を移動できる。

サーボモーター２２はコラム３に取付けである。サーボ
モータ２２を回すことによりタッチセンサー部４を２方
向に移動できる。

［移動制御部７］ 各サーボモータ２０〜２２は移動制御２１１部７により
制御される。すなわち、後述のＣＰＵ３４の指令に基い
て、各コントローラ３０の制御する各ドライバ３１がサ
ーボモータ２０〜２２を動作させるのである。

［位置信号形成部６ａ　、　６ｂ　、　５ｃ　］位置信
号形成部（３ａ、６ｂ、（３ｃは、通常のたとえば光学
式のデジタルスケール装置である。

第３図で一例を示す。位置信号形成部６ａは多数の同じ
スリン１〜１００を有するスケール１０１と検出ヘッド
１０２を有する。検出ヘッド１０２はテーブル２４の移
動により動く。これより光源１０３の光は受光器１０４
に入ったり入らなかったりする。この光による電気的パ
ルスがカウンタ４３に入るのである。他の位置信号形成
部（３ｂ、６ｃも同様である。

［処理部３３］ 第１図を参照する。

処理部３３のＣＰＬＪ３４は、ＲＯＭ３５ａ　。

ＲＡＭ３５ｂ　、手動操作部８、出力インターフェース
３６、入力インターフェース３７、ラッチ３８〜４０、
前記コントローラ３０につながっている。

各位置信号形成部６ａ、６ｂ、６ｃのパルス信号はカウ
ンタ４１，４２．４３でそれぞれカウントされラッチ３
８．３９．４０にラッチされる。

タッチセンサー部４が被測定物Ｗに接触してオンとなっ
たときは、接続信号はアンプ４５、アンド回路４６を介
してパルス発生部４７に入る。パルス発生部４７はこの
接触信号に対応してパルスを入力インタフェース３７と
各ラッチ３８〜４０に送る。また、タッチセンサー部４
が被測定物Ｗから離れてオフとなったときは、パルス発
生部４７はこの非接触信号に対応してパルスを入力イン
タフェース３７と各ラッチ３８〜４０に送る。

出力インタフェース３６からはアンド回路４６蚤ま負論
理の入カイネーブル信ｑＥＮが入るようになっている。

パルス発生部４７は出力インタフェース３６によりリセ
ット可能である。

［手動操作部８］ 操作キー４０ｃはインタフェース４０ａを介してＣＰＵ
３４につながっている。

［測定操作］ 第４図から第９図に従って説明する。

−１：二Ｌ ［第１０図（ａ　）　　（ｂ　）参照１まず、第４図で
はすでにスタイラス１０の球１５の中心Ｏを被測定物Ｗ
の目標座標点Ｍに対応する位置に位置決めしである。こ
の座標点Ｍを概略予測し、その座標点Ｍに近い減速点Ｐ
をｎ出しておく。

ＣＰｔＪ３４がコントローラ３０に指令してサーボモー
タ２１を作動して、サドル２３とともにテーブル２４を
Ｙ１方向に速度ｖ１で減速点Ｐまで移動する。（第５図
参照）つまり減速点までは被測定物Ｗをスタイラス１０
に速く近ずけるのである。

このあと、サーボモータ２１をＹ１方向にさらに作動し
て、被測定物を減速接触速度Ｖ２で移動してスタイラス
１０の球１５を目標測定点Ｍに接触させる。（第６図参
照）この時の接触速度Ｖ２は速度Ｖ１よりおそい。

球１５が被測定物Ｍに接触すると、タッチセンサ一部４
がオン信号を出力し、第１図のアンプ４５介してアンド
回路４６の１端子に送られる。アンド回路の他の端子側
の入力イネーブル信号が“０″の間に４７のパルス発生
部へオン信号が送られる。パルス発生部４７のパルスが
入力インタフェース３７と各ラッチ３８〜４０に送られ
る。このときカウンタ４１〜４３のカウント値をラッチ
３８〜４０でラッチし、ＣＰＵ３４に送る。このように
することで、一応被測定物Ｗに接触した時の被測定物Ｗ
の座標値（接触位置）をＣＰＵ３４に入力するのである
。

さらに、被測定物ＷをＹｌの方向に速度Ｖ２で移動して
タッチセンサー部４が停止点に達したとき、サーボモー
タ２１を停止する。

この停止点は前記接触位置から所定間隔離れている。こ
のときスタイラス１０は被測定物Ｗに押されて弾性変形
している。

次に、第１図のＣＰＬＩ３４がコントローラ３０に指令
し、第７図の被測定物ＷをＹ２方向にもどす。このとき
ｐｌｉ脱速度Ｖ３は速度Ｖ１Ｊ、り小さく、一定の値と
する。

第８図においてスタイラス１０の変形がなくなり球１５
が被測定物Ｗから離れたときに、再びタッチはンサ゛一
部４はオフ信号を出す。

このときのオフ信号に基いてパルス発生部４７から入力
インタフェース３７とラッチ３８〜７ＩＯにパルスが再
び送られる。このときカウンタ４１〜４３はカウント値
をラッチ３８〜４０でラッチし、ＣＰＵ３４に送る。こ
のようにすることで、被測定物Ｗの離脱時における被測
定物Ｗの座標値をＣＰＵ３４に入力するのである。

そのあと第８図のＹ２方向にさらに被測定物Ｗを復帰点
Ｒまで一定の離脱速度ｖ３で移動する。この復帰点Ｒは
前記被測定物Ｗの座標値から所定間隔離れている。この
あとサーボモータ２１を停止する。

壬」九ＪＬ定二監二二上−［第１０図（ａ　＞参照］手
動測定モードの一部は、自動測定モードの一部と一致し
ている。したがって、第１０図（ａ　）を参照して相違
する部分のみを説明する。

第１図の手動操作部８の操作キー４０を操作して、第４
図Ｙ１方向に被測定物Ｗを移動する。このときの速度Ｖ
４は自動測定モードの速度ＶＩＪ：りおそい。

タッチセンサー部４の球１５が被測定物Ｗに接触すると
、自動測定モードのときと同様に接触時の座標値（接触
位置）をＣＰＵ３４に入力できる。このあとＣＰＵ３４
が接触速度Ｖ２をコン１−ローラ３０に指令する。

第１０図（ｂ）に示すこれＪ：１．後のステップは、自
動測定モードと同じである。

第１１図には自動測定モード、手動測定モードおよびタ
ッチセンサー部のオンオフ関係を示しである。

自動測定モードでは、タッチセンサー部４の速度ｖ１が
減速速度Ｖ２に下がる。そしてタッチセンサー部４が接
触した時点Ｔ１では速度ｖ２である。

これに対して手動測定モードでは、タッチセンサ一部４
の速度がＶ４であり、接触した時点で■２に下がるので
ある。たとえば■１は６０　ｍｍ／　ｓｅｃで■４は６
ｍｍ／ｓｅｃ　、　Ｖ２は１　ｍｍ／　ｓｅａである。

又離脱速度Ｖ３は０．５ｍｍ／　ｓｅａである。自動測
定モードと手動測定モードの時点Ｔ１でタッチセンサー
部がオンとなり時点Ｔ３でオフとなる。また時点Ｔ２に
おいて被測定物の移動は停止する。

ところでこの発明は上述の実施例に限定されない。

３次元測定だけでなく２次元測定あるいは１次元測定に
もこの発明は適用できる。

第１図はおいてテーブルがＸ方向に移動するのでなく、
タッチセンサー部４がＸ方向に移動するようにしてもよ
い。

タッチセンサー部４は第２図の構造のものに限るもので
はない。

なお、この発明ではタッチセンサー部４が接触したあと
は自動的にタッチセンサー部４を離脱させる。このため
次の事項について制御が行える。

■　接触後のタッチセンサー部の押付は吊■　接触後の
速度 ■　接触後の離脱速度 ■　離脱後の後退量 １乱仄立乱 以上説明したように、タッチセンサー部を被測定物に接
触させるのは自動又は手動で行う。接触したあとタッチ
センサー部が被測定物から一定の離脱速度で離脱し、離
脱した瞬間に被測定物の座標を検出するようになってい
る。このため、 ■　タッチセンサー部の振動による影響をうけることが
ない。

■　スタイラスなどのタッチセンサー部のたわみによる
影響をうけない。

■　接触時の速度の変化は無関係である。

したがって、自動測定および手動測定により測定者の熟
練度に関係なく、正確な被測定物の座標値を求めること
ができる。すなわち、被測定物の形状を確実に求めるこ
とができる。

また、被測定物の概略の座標値の近くまで離脱速度より
速い速度でタッチセンサー部を被測定物に対して相対的
に移動することにより、測定時間の短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の座標測定装置の実施例を示す図、第
２図はタッチセンサー部の斜視図、第３図はデジタルス
ケール装置を示す図、第４図〜第９図は動作説明図、第
１０図は動作の流れ図、第１１図は動作のタイムチャー
トである。 ４・・・・・・タッチセンサー部 ５・・・・・・移動部 ６ａ、５ｂ、６ｃ・・・位置信号形成部７・・・移動制
御部 Ｙｌ・・・接触方向 Ｙ２・・・離脱方向 Ｗ・・・・・・被測定物 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物に接触しているか否かを検出するタッチセ
   ンサー部と、 前記タッチセンサー部と被測定物を座標測定範囲におい
   て相対的に移動可能とする移動部と、 該タッチセンサー部と被測定物の相対位置を示す位置信
   号を形成する位置信号形成部とを有し、 前記タッチセンサー部が前記被測定物との接触を検出し
   たときの前記位置信号により前記被測定物の座標を求め
   る座標測定装置において、 前記タッチセンサー部が前記被測定物との接触を検出し
   たときに、所定の接触速度で所定量前記タッチセンサー
   部と被測定物とを相対的に接触方向に移動させ、一定の
   離脱速度で離脱方向に前記タッチセンサー部と被測定物
   を相対的に移動させるように前記移動部を制御する移動
   制御部を備え、 前記位置信号形成部は、前記移動部が前記タッチセンサ
   ー部と被測定物を前記離脱方向に前記離脱速度で相対的
   に移動させているとき前記タッチセンサー部が被測定物
   からの離脱を検出したときに前記タッチセンサー部と被
   測定物との相対的位置を示す位置信号を形成することを
   特徴とする座標測定装置。 ２、前記移動制御部は、前記被測定物の概略の座標値を
   得て前記概略の座標値近傍まで前記離脱速度より速い速
   度でタッチセンサー部と被測定物を相対的に移動させる
   ように構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の座標測定装置。