JPH0333205B2

JPH0333205B2 -

Info

Publication number: JPH0333205B2
Application number: JP59079751A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashi; Susumu Yoshioka; Kenji Ono
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1984-04-20
Filing date: 1984-04-20
Publication date: 1991-05-16
Also published as: JPS60224005A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は自動三次元測定機に関する。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to an automatic coordinate measuring machine.

〔背景技術〕[Background technology]

従来、タツチ信号プローブを三次元的に移動さ
せて被測定物の形状を測定する三次元測定機が知
られている。このような三次元測定機は、一般的
には、基台に支柱を前後方向すなわちＹ軸方向移
動自在に設けるとともに、この支柱の上端間に横
架された梁上にスライダを左右方向すなわちＸ軸
方向に移動自在に設け、このスライダに鉛直方向
すなわちＺ軸方向にＺスピンドルを移動自在に設
けて構成されている。これらの基台に対する支
柱、支柱に対するスライダ、スライダに対するＺ
スピンドルは、この順序で順次組み上げていく積
重ね構造とされている。 2. Description of the Related Art Conventionally, three-dimensional measuring machines are known that measure the shape of an object by moving a touch signal probe three-dimensionally. Such a three-dimensional measuring machine generally has a support provided on the base so that it can move freely in the front-rear direction, that is, in the Y-axis direction, and a slider is mounted on a beam that is horizontally suspended between the upper ends of the support, in the left-right direction, that is, in the X-axis direction. The slider is provided so as to be movable in the axial direction, and a Z spindle is provided on the slider so as to be movable in the vertical direction, that is, in the Z-axis direction. Supports for these bases, sliders for supports, Z for sliders
The spindle has a stacked structure that is assembled in this order.

従つて、基台からＺスピンドルに至るまで順次
強靭構造としなければ精度的保証が困難となつて
いる。これは、各軸を自動駆動型とするいわゆる
自動三次元測定機では、高重量負荷による駆動源
の大馬力化、高イナーシヤのための制御系の高級
化あるいは高速送りの困難化などの欠点要因とな
り、かつ、全体構造が大型化するため経済的にも
不利であるという欠点がある。 Therefore, it is difficult to guarantee accuracy unless the structure is sequentially made strong from the base to the Z spindle. This is due to disadvantages of so-called automatic coordinate measuring machines in which each axis is automatically driven, such as the high horsepower of the drive source due to the heavy load, the sophisticated control system for high inertia, and the difficulty of high-speed feeding. Moreover, since the overall structure becomes larger, there is a disadvantage that it is economically disadvantageous.

また、自動三次元測定機といつても、従来はタ
ツチ信号プローブは人手により交換しており、よ
り完全な自動化の行なえる自動三次元測定機が望
まれている。 Furthermore, in the case of automatic three-dimensional measuring machines, touch signal probes have conventionally been replaced manually, and an automatic three-dimensional measuring machine that can be more completely automated is desired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、送り機構を簡易化でき、全体
構造を小型化できるとともに、より自動化を進め
た自動三次元測定機を提供するにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an automatic three-dimensional measuring machine that can simplify the feeding mechanism, downsize the entire structure, and is more automated.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明は、基台に対しテーブルを可動型とする
一方、大型支柱は基台に固定し、かつ、自動化の
実効を期してタツチ信号プローブの自動着脱を行
えるプローブ着脱機構を設けるとともに、可動テ
ーブル上にプローブを複数保持可能なプローブス
トツカを設けるという構成とし、これにより、可
動部の小型化に伴ない送り構造を小型化するとと
もに、プローブの着脱は被測定物の移動に必要な
テーブル等の駆動機構を利用することによつてプ
ローブ着脱機構には特別の送りのための機械、制
御回路等を必要としないようにして技術的、経済
的価値を大きなものとしたものである。 The present invention makes the table movable with respect to the base, fixes the large support to the base, and provides a probe attachment/detachment mechanism for automatically attaching/detaching the touch signal probe for effective automation. A probe stocker that can hold multiple probes is installed on the top.This allows the feeding structure to be downsized as the movable part becomes smaller, and the attachment and detachment of the probes can be done using a table, etc. that is necessary for moving the object to be measured. By using this drive mechanism, the probe attaching/detaching mechanism does not require a special feeding machine, control circuit, etc., and has great technical and economical value.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

全体構成を示す第１図および第２図において、
天然石材、セラミツク等の石様部材からなる基台
１０は設置床１上に水平に設置され、この基台１
０は略凸字状に形成されるとともに、この凸字状
の基台１０の上面中央には基台１０と同様の石様
部材からなりＹ軸方向の案内面を形成する第１の
案内部材１１がねじ止め固定され、更に、この第
１の案内部材１１の両側には同じく石様部材から
なる偏平な一対の第２の案内部材１２が一部を基
台１０の凸部上面から突出された状態で対称にね
じ止め固定されている。ここにおいて、本明細書
におけるＸ軸方向とは第２図中左右方向を、Ｙ軸
方向とは同図中紙面直交方向を、Ｚ軸方向とは同
図中上下方向即ち鉛直方向を意味し、従つて、こ
れらのＸ，Ｙ，Ｚ軸はＸ，Ｙ軸を水平面内の軸と
し、Ｚ軸方向を鉛直方向とする互いに直交する三
軸とされている。 In Figures 1 and 2 showing the overall configuration,
A base 10 made of a stone-like material such as natural stone or ceramic is installed horizontally on the installation floor 1.
0 is formed in a substantially convex shape, and at the center of the upper surface of the convex base 10 is a first guide member made of a stone-like member similar to the base 10 and forming a guide surface in the Y-axis direction. 11 are fixed with screws, and furthermore, on both sides of this first guide member 11, a pair of flat second guide members 12 also made of stone-like members are partially protruded from the upper surface of the convex portion of the base 10. It is fixed with screws symmetrically. Here, in this specification, the X-axis direction means the left-right direction in FIG. 2, the Y-axis direction means the direction perpendicular to the plane of the paper in the same figure, and the Z-axis direction means the vertical direction in the same figure, Therefore, these X, Y, and Z axes are three axes that are orthogonal to each other, with the X and Y axes being the axes in the horizontal plane and the Z axis direction being the vertical direction.

前記基台１０上には金属製のテーブル５０がＹ
軸方向に移動可能に設けられている。このテーブ
ル５０の下面には、前記第１の案内部材１１の平
行案内面１８に対向されるエアベアリング５１が
ブラケツト５２を介して取付けられるとともに、
前記第２の案内部材１２の上下の平行案内面２０
に対向されるエアベアリング５３およびブラケツ
ト５５を介したエアベアリング５４が夫々取付け
られ、これらの各エアベアリング５１，５３，５
４によりテーブル５０は基台１０上をわずかな力
で移動できるようにされ、かつ、第１の案内部材
１１とエアベアリング５１との作用によりＸ軸方
向への移動が規制され、また、第２の案内部材１
２とエアベアリング５３，５４との作用によりＺ
軸方向の移動が規制され、Ｙ軸方向にのみ真直に
移動できるようになつている。 A metal table 50 is placed on the base 10.
It is provided so as to be movable in the axial direction. An air bearing 51 facing the parallel guide surface 18 of the first guide member 11 is attached to the lower surface of the table 50 via a bracket 52.
Upper and lower parallel guide surfaces 20 of the second guide member 12
An air bearing 53 facing the air bearing 53 and an air bearing 54 via a bracket 55 are respectively installed, and each of these air bearings 51, 53, 5
4 allows the table 50 to move on the base 10 with a slight force, and movement in the X-axis direction is restricted by the action of the first guide member 11 and the air bearing 51. Guide member 1
2 and air bearings 53 and 54, Z
Movement in the axial direction is restricted, and straight movement is possible only in the Y-axis direction.

また、基台１０とテーブル５０との間には、テ
ーブル５０をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動機
構６０が設けられている。このＹ軸方向駆動機構
６０は、第３図に示されるように、基台１０にブ
ラケツト６１を介して固定されたモータ６２を備
え、このモータ６２により駆動される送りねじ軸
６４に螺合されたナツト部材６６がブラケツト６
５を介してテーブル５０に固定され、送りねじ軸
６４の回転に伴ないナツト部材６６を介してテー
ブル５０が送りねじ軸６４の軸方向に移動される
ようになつている。この際、送りねじ軸６４は第
１の案内部材１１の溝２１内に配置されている。
また、テーブル５０の送り量は、図示しないＹ軸
方向変位検出手段により計測されるようになつて
いる。 Furthermore, a Y-axis direction drive mechanism 60 is provided between the base 10 and the table 50 to drive the table 50 in the Y-axis direction. As shown in FIG. 3, this Y-axis direction drive mechanism 60 includes a motor 62 fixed to the base 10 via a bracket 61, and is screwed onto a feed screw shaft 64 driven by the motor 62. The nut member 66 is attached to the bracket 6.
5, and as the feed screw shaft 64 rotates, the table 50 is moved in the axial direction of the feed screw shaft 64 via a nut member 66. At this time, the feed screw shaft 64 is disposed within the groove 21 of the first guide member 11.
Further, the amount of feed of the table 50 is measured by a Y-axis direction displacement detection means (not shown).

第２図において、前記基台１０の両側面には
夫々支柱９０が固定されている。これらの支柱９
０は夫々鉄等の金属から形成されるとともに、こ
れらの支柱９０の上端間には前記基台１０と同様
な石様部材からなる非移動体側構造体としての梁
１００が横架固定されている。この梁１００の上
には、スライダ１１０がＸ軸方向移動自在に支持
されるとともに、このスライダ１１０はモータ１
２２、送りねじ軸１２４、ナツト部材１２９等か
らなるＸ軸方向駆動機構１２０によりＸ軸方向に
自動送りされ、かつ、その移動量は図示しないＸ
軸方向変位検出手段により計測されるようになつ
ている。 In FIG. 2, pillars 90 are fixed to both sides of the base 10, respectively. These pillars 9
0 are each made of metal such as iron, and a beam 100 as a non-moving object side structure made of a stone-like member similar to the base 10 is horizontally fixed between the upper ends of these pillars 90. . A slider 110 is supported on this beam 100 so as to be movable in the X-axis direction, and this slider 110 is supported by a motor 1.
22, is automatically fed in the X-axis direction by an X-axis direction drive mechanism 120 consisting of a feed screw shaft 124, a nut member 129, etc., and the amount of movement is X (not shown).
The displacement is measured by an axial displacement detection means.

前記スライダ１１０は、第４図に示されるよう
に、前記梁１００を囲むように設けられるととも
に梁１００の四角の各面に対向して夫々エアベア
リング１１１を有するＸ軸方向案内用軸受箱１１
２と、このＸ軸方向案内用軸受箱１１２の前面に
取付けられるとともに内部に平面四角形状に配置
されたエアベアリング１１３を有する上下一対の
Ｚ軸方向案内用軸受箱１１４と、これらのＺ軸方
向案内用軸受箱１１４内にＺ軸方向移動自在に挿
入されたＺ軸構造物１８０と、前記Ｘ軸方向案内
用軸受箱１１２上に立設された支持フレーム１１
５に支持されたＺ軸方向駆動機構１４０と、前記
支持フレーム１１５の上端部に設けられるととも
に前記Ｚ軸方向駆動機構１４０の自由回転を阻止
して前記Ｚ軸構造物１８０の落下を防止するロツ
ク装置１６０とを備えている。 As shown in FIG. 4, the slider 110 includes a bearing box 11 for guiding in the X-axis direction, which is provided so as to surround the beam 100 and has air bearings 111 facing each square surface of the beam 100.
2, a pair of upper and lower bearing boxes 114 for Z-axis direction guidance, each having an air bearing 113 mounted on the front surface of this X-axis direction guidance bearing box 112 and arranged inside in a rectangular planar shape; A Z-axis structure 180 inserted into the guiding bearing box 114 so as to be movable in the Z-axis direction, and a support frame 11 erected on the X-axis guiding bearing box 112.
5, and a lock provided at the upper end of the support frame 115 to prevent free rotation of the Z-axis drive mechanism 140 and prevent the Z-axis structure 180 from falling. A device 160 is provided.

前記Ｚ軸方向駆動機構１４０は、前記支持フレ
ーム１１５に支持されたモータ１４１を備え、こ
のモータ１４１によりタイミングベルト１４２を
介して送りねじ軸１４５を回転駆動できるように
なつている。この送りねじ軸１４５にはナツト部
材１４６が螺合されるとともに、このナツト部材
１４６は一対のローラ１４８および支持フレーム
１１５に固定された案内レール１４７により回動
不能に軸方向に案内されるようになつており、更
に、このナツト部材１４６に固定された連結板１
４９を前記Ｚ軸構造物１８０の上端部に固定され
たブラケツト１５２により軸方向移動不可能かつ
半径方向移動可能に挟持することによつてナツト
部材１４６の軸方向の動きをＺ軸構造物１８０に
伝達できるようになつている。この際、送りねじ
軸１４５の曲がり、偏心等による影響は、連結板
１４９とブラケツト１５２との間の半径方向の滑
りにより吸収され、Ｚ軸構造物１８０にはナツト
部材１４６のＺ軸方向の動きだけが伝達されるよ
うになつている。 The Z-axis direction drive mechanism 140 includes a motor 141 supported by the support frame 115, and is capable of rotationally driving a feed screw shaft 145 via a timing belt 142. A nut member 146 is screwed onto the feed screw shaft 145, and the nut member 146 is axially guided in a non-rotatable manner by a pair of rollers 148 and a guide rail 147 fixed to the support frame 115. The connecting plate 1 is fixed to the nut member 146.
49 is held by the bracket 152 fixed to the upper end of the Z-axis structure 180 so as to be immovable in the axial direction but movable in the radial direction. It is now possible to communicate. At this time, the influence of bending, eccentricity, etc. of the feed screw shaft 145 is absorbed by the radial slippage between the connecting plate 149 and the bracket 152, and the Z-axis structure 180 has no effect on the movement of the nut member 146 in the Z-axis direction. only the information is being transmitted.

前記Ｚ軸構造物１８０は、四角筒からなりＺ軸
部材としての中空の筐体１８１を備えるととも
に、この筐体１８１内にエアバランス機構１９０
およびプローブ着脱機構２００を備えている。こ
のエアバランス機構１９０は、筐体１８１に固定
されるとともに下端を開放されたシリンダ１９１
と、このシリンダ１９１内に収納されるとともに
前記支持フレーム１１５にピストンロツド１９４
を介して支持されたピストン１９２とを備えて構
成され、このピストン１９２とシリンダ１９１の
上部との間に圧縮空気を供給することにより、こ
の圧縮空気の作用でＺ軸構造物１８０の自重を支
持してＺ軸構造物１８０の自重による送りねじ軸
１４５側への荷重の軽減が図られている。また、
Ｚ軸構造物１８０のＺ軸方向の移動量は図示しな
いＺ軸方向変位検出手段により検出されるように
なつている。 The Z-axis structure 180 is made of a square tube and includes a hollow housing 181 as a Z-axis member, and has an air balance mechanism 190 inside the housing 181.
and a probe attachment/detachment mechanism 200. This air balance mechanism 190 includes a cylinder 191 that is fixed to a housing 181 and has an open bottom end.
A piston rod 194 is housed in the cylinder 191 and is attached to the support frame 115.
By supplying compressed air between the piston 192 and the upper part of the cylinder 191, the weight of the Z-axis structure 180 is supported by the action of this compressed air. This is intended to reduce the load on the feed screw shaft 145 due to the weight of the Z-axis structure 180. Also,
The amount of movement of the Z-axis structure 180 in the Z-axis direction is detected by a Z-axis displacement detection means (not shown).

前記Ｚ軸構造物１８０は、第５図に示されるよ
うに、四角筒からなるＺ軸部材としての中空の筐
体１８１を備え、この筐体１８１内には、上部に
エアバランス機構１９０が設けられるとともに、
下部にＺスピンドル２２０が固定されている。こ
のＺスピンドル２２０は、プローブ取付部として
のテーパ状の孔２１９を有するとともに、内部に
プローブ支持手段としての下部が中空のボールホ
ルダ２２６を軸方向移動可能に収納している。こ
のボールホルダ２２６は、その下端部に半径方向
移動可能かつ落下防止された複数のボール２２５
を備えるとともに、駆動棒としてのピストンロツ
ド２３２により上下動されるようになつている。
このピストンロツド２３２は多段にピストン２３
３を備え、これらのピストン２３３は、仕切壁２
３４を有する押出し手段としてのアクチエータ２
３５内に収納されて直列な多段の受圧面を有する
ようにされている。また、ピストンロツド２３２
は、引込み手段としての皿ばね２２８により常時
上方、即ち、ボールホルダ２２６を常時小径のガ
イド孔２２１内に引込む方向に付勢されている。
このボールホルダ２２６のガイド孔２２１内への
引込み時には、このガイド孔２２１の作用により
ボール２２５がボールホルダ２２６の内方に突出
され、このボール２２５によりプローブホルダ２
５０の上端のプルスタツド２５１を係止できるよ
うになつている。一方、アクチエータ２３５の作
動により、ピストンロツド２３２が皿ばね２２８
に抗して下方に押圧されたときは、ボールホルダ
２２６が小径のガイド孔２２１内から押出され、
プローブホルダ２５０のチヤツクを解除できるよ
うになつている。また、このピストンロツド２３
２の動きは、ドツグ２３６及び一対の検出器２３
７からなる軸方向位置検出手段２３８により検出
される。 As shown in FIG. 5, the Z-axis structure 180 includes a hollow housing 181 as a Z-axis member made of a square tube, and an air balance mechanism 190 is provided in the upper part of the housing 181. At the same time,
A Z spindle 220 is fixed at the bottom. This Z spindle 220 has a tapered hole 219 as a probe attachment part, and houses therein a ball holder 226 whose lower part is hollow and serves as a probe support means so as to be movable in the axial direction. This ball holder 226 has a plurality of balls 225 at its lower end that are movable in the radial direction and prevented from falling.
It is designed to be moved up and down by a piston rod 232 as a drive rod.
This piston rod 232 has pistons 23 in multiple stages.
3, these pistons 233 are connected to the partition wall 2
Actuator 2 as extrusion means with 34
35, and has a series of multi-stage pressure receiving surfaces. Also, the piston rod 232
is always urged upward by a disc spring 228 as a retracting means, that is, in a direction that constantly retracts the ball holder 226 into the guide hole 221 having a small diameter.
When the ball holder 226 is retracted into the guide hole 221, the ball 225 is projected inward of the ball holder 226 by the action of the guide hole 221, and the ball 225 causes the probe holder 2 to
A pull stud 251 at the upper end of the holder 50 can be locked. On the other hand, due to the operation of the actuator 235, the piston rod 232 is moved against the disc spring 228.
When the ball holder 226 is pushed downward against the small diameter guide hole 221,
The chuck on the probe holder 250 can be released. Also, this piston rod 23
2 movement is caused by the dog 236 and the pair of detectors 23
The position is detected by the axial position detection means 238 consisting of 7.

前記Ｚスピンドル２２０は、その下面にプロー
ブホルダ２５０の位置決め用突部２３９を有する
とともに、電気接点としての固定ピン２４３を有
し、この固定ピン２４３によりプローブホルダ２
５０ひいてはこのホルダ２５０に取付けられるタ
ツチ信号プローブ２７０或いは２８０（第６，７
図参照）と電気的導通がとれるようになつてい
る。 The Z spindle 220 has a protrusion 239 for positioning the probe holder 250 on its lower surface, and also has a fixing pin 243 as an electrical contact.
50 and the touch signal probe 270 or 280 (6th and 7th) attached to this holder 250.
(see figure) to establish electrical continuity.

なお、前記押出し手段としてのアクチエータ２
３５、引込み手段としての皿ばね２２８およびプ
ローブ支持手段としてのボールホルダ２２６によ
りプローブ着脱機構２００が構成され、このプロ
ーブ着脱機構２００により、プローブ取付部とし
てのＺスピンドル２２０の孔２１９にタツチ信号
プローブ２７０，２８０のプローブホルダ２５０
が着脱されるようになつている。 Note that the actuator 2 as the extrusion means
35, a probe attachment/detachment mechanism 200 is constituted by a disc spring 228 as a retracting means and a ball holder 226 as a probe support means, and the touch signal probe 270 is inserted into the hole 219 of the Z spindle 220 as a probe attachment part by this probe attachment/detachment mechanism 200. , 280 probe holder 250
It is now possible to put on and take off.

前記プローブホルダ２５０は、第６図および第
７図に示されるように、上端にプルスタツド２５
１を有するとともに途中にフランジ部２５２およ
びテーパ面２５３を有するホルダ本体２５６を備
え、このホルダ本体２５６の下端部には、下端部
に夫々測定子２７１或いは２８１を有しかつ上部
に雄ねじ２７２或いは２８２を有する形状の異な
るタツチ信号プローブ２７０或いは２８０がねじ
込み固定されるようになつている。この際、タツ
チ信号プローブ２８０は、前記測定子２８１を有
する回動部２８３を備え、この回動部２８３の部
分が雄ねじ２８２を有する本体２８４に対して回
動かつその回動位置で固定可能になるようにされ
ている。 The probe holder 250 has a pull stud 25 at its upper end, as shown in FIGS. 6 and 7.
1 and a flange portion 252 and a tapered surface 253 in the middle, the holder body 256 has a measuring element 271 or 281 at the lower end and a male screw 272 or 282 at the upper part. A touch signal probe 270 or 280 having a different shape is screwed and fixed. At this time, the touch signal probe 280 includes a rotating part 283 having the measuring tip 281, and a portion of the rotating part 283 can be rotated relative to the main body 284 having the male thread 282 and fixed at the rotating position. It is meant to be.

また、前記プローブホルダ２５０のフランジ部
２５２の上面には、前記Ｚスピンドル２２０の下
端部に設けられた突部２３９に係合可能にされ突
部２３９と共に位置決め手段を構成する溝状の係
合凹部２５７が設けられるとともに、前記Ｚスピ
ンドル２２０の下端部に設けられた固定ピン２４
３に当接される接点ピン２６６（第７図参照）が
設けられている。また、フランジ部２５２の下面
には、ピン孔２６８および係合溝２６９が形成さ
れている。 Further, on the upper surface of the flange portion 252 of the probe holder 250, there is a groove-shaped engagement recess that can be engaged with a protrusion 239 provided at the lower end of the Z spindle 220 and constitutes a positioning means together with the protrusion 239. 257 and a fixing pin 24 provided at the lower end of the Z spindle 220.
3 is provided with a contact pin 266 (see FIG. 7). Further, a pin hole 268 and an engagement groove 269 are formed on the lower surface of the flange portion 252.

第１図および第２図において、前記テーブル５
０上には、プローブストツカ２９０が設けられて
いる。このプローブストツカ２９０は、第８図に
も示されるように、テーブル５０の一端即ち後端
側に固定された保持台２９１と、この保持台２９
１の上部に固定されるとともにテーブル５０の他
端側即ち前端側に向つて開口された複数の切欠部
２９２を有しテーブル５０の上面と所定間隔を離
された保持板２９３と、この保持板２９３の上面
において前記切欠部２９２の両側位置に突設され
前記プローブホルダ２５０のフランジ部２５２の
下面に形成されたピン孔２６８および係合溝２６
９に係合可能にされこれらのピン孔２６８および
係合溝２６９と共にプローブ姿勢維持手段を構成
するピン２９４およびピン２９５と、から構成さ
れ、このプローブストツカ２９０の保持板２９３
上には前記プローブホルダ２５０が位置調整され
て夫々載置されている。 In FIGS. 1 and 2, the table 5
0, a probe stocker 290 is provided. As shown in FIG. 8, this probe stocker 290 includes a holding stand 291 fixed to one end, that is, the rear end side of the table 50, and this holding stand 291.
1, a holding plate 293 having a plurality of notches 292 opened toward the other end side, that is, the front end side of the table 50, and spaced apart from the top surface of the table 50 by a predetermined distance; A pin hole 268 and an engagement groove 26 are provided on the upper surface of the probe holder 293 to protrude from both sides of the notch 292 and are formed on the lower surface of the flange portion 252 of the probe holder 250.
The holding plate 293 of the probe stocker 290 includes a pin 294 and a pin 295 that can be engaged with the probe stocker 290 and constitute a probe attitude maintaining means together with the pin hole 268 and the engagement groove 269.
The probe holders 250 are placed thereon with their positions adjusted.

なお、第１図中符合３１０は、簡略図示されて
いるが、表示部３１１を有するとともに図示しな
いプリンタ、CRT等の周辺機器を有し、更に、
内部に演算機能、記憶機能等を持つ計算機システ
ムを有し、所定のプログラムに従つて各部の動き
を制御する制御装置、符号３２０はテーブル５０
上に載置された被測定物、符合２６はＹ軸方向駆
動機構６０を防塵する蛇腹カバー、符合２７はサ
イドカバーである。また、前記プローブ着脱機構
２００とプローブストツカ２９０とにより、プロ
ーブ自動着脱装置が構成されている。 Although the reference numeral 310 in FIG. 1 is shown in a simplified diagram, it has a display section 311 and peripheral devices such as a printer and a CRT (not shown), and further includes:
Reference numeral 320 represents a table 50, which is a control device that includes a computer system having arithmetic functions, storage functions, etc., and controls the movement of each part according to a predetermined program.
The object to be measured placed on top is a bellows cover 26 that protects the Y-axis direction drive mechanism 60 from dust, and 27 is a side cover. Further, the probe attachment/detachment mechanism 200 and the probe stocker 290 constitute an automatic probe attachment/detachment device.

次に、本実施例の作用につき説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

テーブル５０上に固定されたプローブストツカ
２９０の保持板２９３上に所定の形状のタツチ信
号プローブ２７０或いは２８０を取付けたプロー
ブホルダ２５０をセツトし、かつ、テーブル５０
上に被測定物３２０を載置固定する。この状態
で、制御装置３１０により所定の指令を与える
と、この指令によりＹ軸方向駆動機構６０のモー
タ６２が駆動されて送りねじ軸６４等を介してテ
ーブル５０が第１図中左前方に移動され、プロー
ブストツカ２９０が丁度Ｚ軸構造物１８０の下方
に位置するようにされる。一方、Ｙ軸方向駆動機
構６０の駆動とともに、Ｘ軸方向駆動機構１２０
のモータ１２２が駆動され、スライダ１１０がＸ
軸方向に移動されてＺ軸構造物１８０がプローブ
ストツカ２９０上に載置された所定のプローブホ
ルダ２５０の直上位置に移動されて停止される。 The probe holder 250 with the touch signal probe 270 or 280 of a predetermined shape attached is set on the holding plate 293 of the probe stocker 290 fixed on the table 50, and
The object to be measured 320 is placed and fixed on top. In this state, when a predetermined command is given by the control device 310, the motor 62 of the Y-axis direction drive mechanism 60 is driven by this command, and the table 50 is moved forward to the left in FIG. 1 via the feed screw shaft 64, etc. The probe stocker 290 is positioned just below the Z-axis structure 180. On the other hand, along with driving the Y-axis direction drive mechanism 60, the X-axis direction drive mechanism 120
The motor 122 of is driven, and the slider 110 is
The Z-axis structure 180 is moved in the axial direction to a position directly above a predetermined probe holder 250 placed on the probe stocker 290, and then stopped.

この状態で、スライダ１１０内にあるＺ軸方向
駆動機構１４０のモータ１４１が作動されてＺ軸
構造物１８０が下降され、Ｚ軸構造物１８０の内
部に収納されたＺスピンドル２２０のプローブ取
付部としての孔２１９にプローブホルダ２５０が
収納されるようになる。この際、第５図におい
て、アクチエータ２３５が作動され、駆動棒とし
てのピストン２３２を皿ばね２２８に抗して押し
下げているため、ボールホルダ２２６はガイド孔
２２１から外れボール２２５がフリーの状態にあ
り、このため、プローブホルダ２５０の上端のプ
ルスタツド２５１がボールホルダ２２６内に容易
に挿入されることなる。 In this state, the motor 141 of the Z-axis direction drive mechanism 140 inside the slider 110 is activated, the Z-axis structure 180 is lowered, and the Z-axis structure 180 is moved as a probe attachment part of the Z-axis spindle 220 housed inside the Z-axis structure 180. The probe holder 250 is housed in the hole 219. At this time, as shown in FIG. 5, the actuator 235 is actuated and pushes down the piston 232 as a drive rod against the disc spring 228, so the ball holder 226 is removed from the guide hole 221 and the ball 225 is in a free state. Therefore, the pull stud 251 at the upper end of the probe holder 250 can be easily inserted into the ball holder 226.

次いで、アクチエータ２３５の作動を解除する
と、皿ばね２２８の作用によりピストンロツド２
３２が上昇されるため、ボールホルダ２２６によ
りプルスタツド２５１が引込まれ、プローブホル
ダ２５０のテーパ面２５３が孔２１９に係合さ
れ、かつ、プローブ着脱機構２００の下端部に形
成された突部２３９がプローブホルダ２５０の係
合凹部２５７へ挿入され、更にプローブ着脱機構
２００の固定ピン２４３がプローブホルダ２５０
の接点ピン２６６に接触され電気的な導通がなさ
れる。 Next, when the actuator 235 is deactivated, the piston rod 2 is moved by the action of the disc spring 228.
32 is raised, the pull stud 251 is retracted by the ball holder 226, the tapered surface 253 of the probe holder 250 is engaged with the hole 219, and the protrusion 239 formed at the lower end of the probe attachment/detachment mechanism 200 is inserted into the probe. The probe is inserted into the engagement recess 257 of the holder 250, and the fixing pin 243 of the probe attachment/detachment mechanism 200 is inserted into the probe holder 250.
The contact pin 266 is contacted to establish electrical continuity.

このようにして、プローブ着脱機構２００への
プローブホルダ２５０の取付けが調整された後、
前記Ｙ軸方向駆動機構６０、Ｘ軸方向駆動機構１
２０およびＺ軸方向駆動機構１４０を制御装置３
１０の指令により駆動し、Ｚ軸構造物１８０の下
端に取付けられたタツチ信号プローブ２８０の測
定子２８１を被測定物３２０の所定位置に接触さ
せ、その接触時における測定子２８１のＸ，Ｙ，
Ｚ軸方向の位置を制御装置３１０で記憶し、順次
この測定子２８１による被測定物３２０への接触
点の測定を行つて被測定物３２０の計測を終了す
る。この被測定物３２０の測定にあたり、タツチ
信号プローブ２８０を取換える必要があるとき
は、前述と同様にしてＺ軸構造物１８０をプロー
ブストツカ２９０の上方位置に位置させ、プロー
ブストツカ２９０上に載置された所定のプローブ
ホルダ２５０をＺ軸構造物１８０に取付けること
により行うことができる。この際、使用済のプロ
ーブホルダ２５０は、プローブストツカ２９０の
切欠部２９２の内、空いている個所に戻すことと
なるが、この戻し作業は、空いている切欠部２９
２の位置にＺ軸構造物１８０を位置させた後、ア
クチエータ２３５を作動させ、皿ばね２２８に抗
してピストン２３２を下降させ、ボールホルダ２
２６によるプルスタツド２５１の把持を開放し、
この開放状態のままＺ軸構造物１８０を上昇させ
ればよい。 After adjusting the attachment of the probe holder 250 to the probe attachment/detachment mechanism 200 in this way,
The Y-axis direction drive mechanism 60 and the X-axis direction drive mechanism 1
20 and the Z-axis direction drive mechanism 140 are controlled by the control device 3.
The probe 281 of the touch signal probe 280 attached to the lower end of the Z-axis structure 180 is brought into contact with a predetermined position of the object to be measured 320, and the X, Y,
The position in the Z-axis direction is stored in the control device 310, and the contact points of the measuring element 281 on the object to be measured 320 are sequentially measured to complete the measurement of the object to be measured 320. When measuring the object to be measured 320, when it is necessary to replace the touch signal probe 280, the Z-axis structure 180 is positioned above the probe stocker 290 in the same manner as described above, and the touch signal probe 280 is replaced. This can be done by attaching a predetermined mounted probe holder 250 to the Z-axis structure 180. At this time, the used probe holder 250 must be returned to an empty position in the notch 292 of the probe stocker 290.
After positioning the Z-axis structure 180 at position 2, the actuator 235 is activated to lower the piston 232 against the disc spring 228, and the ball holder 2
Release the grip of the pull stud 251 by 26,
The Z-axis structure 180 may be raised in this open state.

上述のような本実施例によれば次のような効果
がある。 According to this embodiment as described above, there are the following effects.

すなわち、本実施例は、テーブル５０を可動と
したから、重量の大きい支柱９０等を動かす必要
がなく、その駆動機構すなわちＹ軸方向駆動機構
６０を小さな動力としてよく、かつ、慣性も小さ
くなるからテーブル５０の停止位置も正確にでき
る。また、Ｚ軸構造物１８０内にはプローブ着脱
機構２００を設けるとともに、テーブル５０上に
プローブストツカ２９０を設け、かつ、テーブル
５０を移動させる構造としたから、タツチ信号プ
ローブ２７０，２８０の自動取換えの機能を小型
かつ簡易に達成することができる。また、複数の
タイプのタツチ信号プローブ２７０，２８０を予
じめプローブホルダ２５０に取付けてプローブス
トツカ２９０上に姿勢調整のうえ用意してあるか
ら、タツチ信号プローブ２７０，２８０の交換作
業はタツチ信号プローブ２７０，２８０による一
点の測定動作と同程度の時間で行なうことがで
き、タツチ信号プローブ２７０，２８０を取換え
ながらの作業を極めて迅速に行なえる。この際、
タツチ信号プローブ２７０，２８０の取換え毎
に、図示しない原点位置にタツチ信号プローブ２
７０，２８０を接触させて原点チエツクを行なつ
ても良く、このように交換毎に原点チエツクをす
れば、より測定精度を向上できる。また、プロー
ブ着脱機構２００におけるピストンロツド２３２
の駆動源は、複数の受圧面を有するアクチエータ
２３５により行なつたから、一般の工場に配設さ
れている比較的低圧の圧縮空気を用いて、プロー
ブホルダ２５０の保持を行なつている皿ばね２２
８を強力なばね力としても、十分に皿ばね２２８
のばね力に打勝つてピストンロツド２３２を駆動
することができ、プローブホルダ２５０の取付け
を確実に行なうことができる。また、Ｚスピンド
ル２２０とプローブホルダ２５０とは、突部２３
９と係合凹部２５７とにより位置決めされるか
ら、Ｚスピンドル２２０に対する取付位置を正確
に設定することができる。また、プローブホルダ
２５０のプローブストツカ２９０への設置時に
は、ピン孔２６８および係合溝２６９とピン２９
４および２９５とにより位置決めされるから、そ
の設置位置を正確に行なうことができる。更に、
基台１０および梁１００は石様部材で構成されて
いるから、経時変化による精度低下を有効に防止
できる。 That is, in this embodiment, since the table 50 is movable, there is no need to move the heavy support column 90, etc., and the drive mechanism, that is, the Y-axis direction drive mechanism 60, can use a small amount of power, and the inertia is also small. The stopping position of the table 50 can also be made accurately. Furthermore, since a probe attaching/detaching mechanism 200 is provided within the Z-axis structure 180, a probe stocker 290 is provided on the table 50, and the table 50 is moved, automatic attachment of the touch signal probes 270, 280 is possible. The replacement function can be achieved compactly and easily. In addition, since a plurality of types of touch signal probes 270, 280 are attached to the probe holder 250 in advance and prepared on the probe stocker 290 after adjusting their posture, the task of replacing the touch signal probes 270, 280 is easy. This can be carried out in about the same amount of time as measuring one point using the probes 270, 280, and the work can be done extremely quickly while replacing the touch signal probes 270, 280. On this occasion,
Each time touch signal probes 270 and 280 are replaced, touch signal probe 2 is placed at the origin position (not shown).
The origin may be checked by bringing the parts 70 and 280 into contact with each other. If the origin is checked every time the parts are replaced in this way, the measurement accuracy can be further improved. In addition, the piston rod 232 in the probe attachment/detachment mechanism 200
Since the drive source is an actuator 235 having a plurality of pressure-receiving surfaces, the disc spring 22 which holds the probe holder 250 using relatively low-pressure compressed air installed in a general factory.
Even if 8 is a strong spring force, the disc spring 228
The piston rod 232 can be driven by overcoming the spring force, and the probe holder 250 can be reliably attached. Further, the Z spindle 220 and the probe holder 250 are connected to the protrusion 23
9 and the engagement recess 257, the mounting position relative to the Z spindle 220 can be set accurately. Also, when installing the probe holder 250 in the probe stocker 290, the pin hole 268 and the engagement groove 269 and the pin 29
4 and 295, the installation position can be determined accurately. Furthermore,
Since the base 10 and the beam 100 are made of stone-like members, deterioration in accuracy due to changes over time can be effectively prevented.

なお、本発明の実施にあたり、プローブ着脱機
構２００におけるプルスタツド２５１の支持部即
ちボールホルダ２２６は、前記構造に限らず、電
磁石で支持するもの、コレツトチヤツクで支持す
るもの等でもよい。また、プローブ着脱機構２０
０におけるプルスタツド２５１の支持方法は、前
記実施例のように常時挟持しているものに限ら
ず、一旦、引込み完了後は、プローブホルダ２５
０のテーパ面２５３とＺスピンドル２２０のテー
パ孔２１９とで保持するものであつてもよい。更
に、各Ｙ，Ｘ，Ｚ軸方向駆動機構６０，１２０，
１４０のモータ６２，１２２，１４１は、AC，
DC、パルス電動機のみならず、エアモータ、油
圧モータ等も含むものである。また、プローブ着
脱機構２００は、Ｚ軸構造物１８０中に設けるも
のに限らず、その外部に設けるものであつてもよ
く、かつ、その構造も前記実施例の構造に限定さ
れない。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ直交三軸のうちＺ軸は
必ずしも鉛直である必要はなく、Ｘ軸が鉛直であ
つてもよく、この場合はＺスピンドル２２０は水
平に配置されることとなる。更に、本発明におけ
るタツチ信号プローブとは、タツチ信号プローブ
２７０，２８０そのものに限らず、プローブホル
ダ２５０に取付けられたものをも含む概念であ
る。 In carrying out the present invention, the support portion of the pull stud 251 in the probe attachment/detachment mechanism 200, that is, the ball holder 226, is not limited to the above structure, and may be supported by an electromagnet, a collector chuck, or the like. In addition, the probe attachment/detachment mechanism 20
The method of supporting the pull stud 251 at 0 is not limited to the method of always holding the pull stud 251 as in the above embodiment.
The Z spindle 220 may be held by the tapered surface 253 of the Z spindle 220 and the tapered hole 219 of the Z spindle 220. Further, each Y, X, Z axis direction drive mechanism 60, 120,
The motors 62, 122, 141 of 140 are AC,
It includes not only DC and pulse motors, but also air motors, hydraulic motors, etc. Further, the probe attaching/detaching mechanism 200 is not limited to being provided within the Z-axis structure 180, but may be provided outside thereof, and its structure is not limited to the structure of the above embodiment. Further, among the three orthogonal axes X, Y, and Z, the Z axis does not necessarily have to be vertical, and the X axis may be vertical. In this case, the Z spindle 220 will be arranged horizontally. Furthermore, the touch signal probe in the present invention is not limited to the touch signal probes 270 and 280 themselves, but also includes those attached to the probe holder 250.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように本発明によれば、駆動部分の構造
の小型、簡易化ができるとともに、より自動化の
進んだ自動三次元測定機を提供できるという効果
がある。 As described above, according to the present invention, the structure of the driving portion can be made smaller and simpler, and an automatic three-dimensional measuring machine with more advanced automation can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す斜
視図、第２図はその正面図、第３図はＹ軸方向駆
動機構の拡大側面図、第４図はスライダの一部を
切欠いた拡大側面図、第５図はプローブ着脱機構
の拡大断面図、第６図はプローブホルダの一部を
切欠いた拡大図、第７図は第６図の平面図、第８
図はプローブストツカの拡大平面図である。１０…基台、６０…Ｙ軸方向駆動機構、１００
…梁、１１０…スライダ、１２０…Ｘ軸方向駆動
機構、１４０…Ｚ軸方向駆動機構、１８０…Ｚ軸
構造物、２００…プローブ着脱機構、２１９…プ
ローブ取付部としての孔、２２０…Ｚスピンド
ル、２２６…ボールホルダ、２２８…引込み手段
としての皿ばね、２３５…押出し手段としてのア
クチエータ、２５０…プローブホルダ、２７０，
２８０…タツチ信号プローブ、２７１，２８１…
測定子、２９０…プローブストツカ、３１０…制
御装置、３２０…被測定物。 Fig. 1 is a perspective view showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a front view thereof, Fig. 3 is an enlarged side view of the Y-axis direction drive mechanism, and Fig. 4 is a partially cutaway view of the slider. 5 is an enlarged sectional view of the probe attaching/detaching mechanism, FIG. 6 is an enlarged view with a part of the probe holder cut away, FIG. 7 is a plan view of FIG. 6, and FIG.
The figure is an enlarged plan view of the probe stocker. 10... Base, 60... Y-axis direction drive mechanism, 100
...beam, 110...slider, 120...X-axis direction drive mechanism, 140...Z-axis direction drive mechanism, 180...Z-axis structure, 200...probe attaching/detaching mechanism, 219...hole as probe attachment part, 220...Z spindle, 226... Ball holder, 228... Belleville spring as retraction means, 235... Actuator as extrusion means, 250... Probe holder, 270,
280...Touch signal probe, 271, 281...
Measuring element, 290... Probe stocker, 310... Control device, 320... Measured object.

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

１Ｙ軸を水平面内の軸とした互いに直交する
Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸のうち少なくともＹ軸方向の案内
面を有する基台と、この基台に案内されＹ軸方向
に自動送りされるテーブルと、下端部が基台に固
定されるとともに基台の両側に立設された一対の
支柱と、この一対の支柱間に横架された梁に保持
されＸ軸方向に自動送りされるスライダと、先端
にタツチ信号プローブ取付部を有するとともに前
記スライダに支持されＺ軸方向に自動送りされる
Ｚスピンドルと、前記テーブルに設けられ複数の
タツチ信号プローブを整列保持するプローブスト
ツカと、テーブルおよびスライダが静止状態にあ
るときにプローブストツカから選択された１のタ
ツチ信号プローブを前記Ｚスピンドルのタツチ信
号プローブ取付部に装着するためのプローブ着脱
機構とを具備したことを特徴とする自動三次元測
定機。1. A base having a guide surface in at least the Y-axis direction among the three mutually orthogonal X, Y, and Z axes with the Y-axis as an axis in a horizontal plane, and a table that is guided by this base and automatically fed in the Y-axis direction. a pair of columns whose lower ends are fixed to the base and are erected on both sides of the base, and a slider which is held by a beam suspended horizontally between the pair of columns and is automatically fed in the X-axis direction. , a Z spindle having a touch signal probe attachment part at its tip and supported by the slider and automatically fed in the Z-axis direction; a probe stocker provided on the table and holding a plurality of touch signal probes in alignment; a table and a slider; automatic three-dimensional measurement characterized by comprising a probe attachment/detachment mechanism for attaching one touch signal probe selected from the probe stocker to the touch signal probe attachment part of the Z spindle when the probe is in a stationary state. Machine.