JPH1123252A - Three-dimensional coordinate measuring machine - Google Patents
Three-dimensional coordinate measuring machineInfo
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- JPH1123252A JPH1123252A JP17405997A JP17405997A JPH1123252A JP H1123252 A JPH1123252 A JP H1123252A JP 17405997 A JP17405997 A JP 17405997A JP 17405997 A JP17405997 A JP 17405997A JP H1123252 A JPH1123252 A JP H1123252A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、各種機械加工部品
等における輪郭の三次元座標を測定する三次元座標測定
機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional coordinate measuring machine for measuring three-dimensional coordinates of a contour of various machined parts and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の三次元座標測定機として、Ｘ・
Ｙ・Ｚ軸移動機構の移動ヘッドにタッチプローブを取付
け、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸の各移動軸にＸ・Ｙ・Ｚ軸の位置を検
出するリニアスケールが設けられ、被測定物の表面にタ
ッチプローブを接触された時点で、各Ｘ・Ｙ・Ｚ軸の、
リニアスケールからの位置データをマイクロコンピュー
タが取り込み、被測定物の外形輪郭の三次元座標データ
を記憶する測定機が知られている。2. Description of the Related Art As a three-dimensional coordinate measuring machine of this kind, X.
A touch probe is attached to the moving head of the YZ axis moving mechanism, and a linear scale for detecting the position of the X, Y, and Z axes is provided on each of the X, Y, and Z axes, and the surface of the object to be measured is touched. When the probe is contacted, the X, Y, and Z axes
2. Description of the Related Art A measuring device is known in which a microcomputer takes in position data from a linear scale and stores three-dimensional coordinate data of an outline of an object to be measured.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこの種
の三次元座標測定機は、高精度の測定を目的とする場
合、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸移動機構の構造を、例えば剛性の高い
ブリッジ形（門形）構造とするなど、移動機構の剛性を
高くし構造を強固に大形化する必要があり、小形で構造
の簡単なＸ・Ｙ・Ｚ軸移動機構では、測定誤差が少なか
らず生じ、高精度の測定ができにくい問題があった。ま
た、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸を各々リニアに動かすＸ・Ｙ・Ｚ軸移
動機構は、手動で移動ヘッドを持って３軸を動かすこと
になるため、非常に移動操作が難しく、三次元座標の手
動による測定が効率良く容易にできにくい問題があっ
た。However, in the case of a conventional three-dimensional coordinate measuring machine of this type, when a high-precision measurement is to be performed, the structure of the X, Y, and Z-axis moving mechanism is changed, for example, by using a rigid bridge. It is necessary to increase the rigidity of the moving mechanism and to make the structure firmly large, such as by adopting a gantry (gate-shaped) structure. With a small and simple X, Y, and Z axis moving mechanism, measurement errors are not small. This causes a problem that high-precision measurement is difficult to be performed. In addition, the X, Y, and Z axis moving mechanisms that move the X, Y, and Z axes linearly move the three axes by manually holding the moving head. There has been a problem that manual measurement is difficult to perform efficiently and easily.
【０００４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、比較的小形で簡単な構造の移動機構を使用して、誤
差のない高精度の三次元座標測定を、容易に且つ効率良
く行うことができる三次元座標測定機を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses a relatively small moving mechanism having a simple structure to easily and efficiently measure three-dimensional coordinates without errors with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional coordinate measuring machine that can be used.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の三次元座標測定機は、測定テーブル上に回
転自在に垂直に立設された回転コラムと、該回転コラム
を回転駆動する回転コラムモータと、該回転コラムの回
転角に応じた角度位置信号を出力するロータリエンコー
ダと、該回転コラムの上端部に水平に固定された水平ア
ームと、該水平アーム上に水平方向に移動可能に配設さ
れた水平移動部と、該水平アーム上の回転コラム側に配
設され、該水平移動部を水平方向に移動駆動させる水平
駆動モータと、該水平移動部の移動位置を示す水平位置
信号を出力する水平リニアエンコーダと、該水平移動部
内に垂直移動可能に配設されたＺ軸移動部と、該水平ア
ーム上の回転コラム側に配設され、該Ｚ軸移動部を垂直
方向に移動駆動させる垂直駆動モータと、該Ｚ軸移動部
の移動位置を示すＺ座標信号を出力する垂直リニアエン
コーダと、該Ｚ軸移動部の下端に設けられた移動ヘッド
に取付けられ、前記測定テーブル上の被測定物に先端を
接触させたとき、接触信号を発生する手段を設けた測定
子と、予め記憶された位置データ或は操作スイッチの操
作に応じて、該回転コラムモータ、水平駆動モータ、垂
直駆動モータを駆動制御して該移動ヘッド先端の測定子
を任意の方向に移動させる３軸制御手段と、前記ロータ
リエンコーダ、水平リニアエンコーダ、及び垂直リニア
エンコーダからの回転角度位置、水平位置、及び垂直位
置を示すパルス信号を夫々カウントするアップダウンカ
ウンタを各々備えると共に、前記測定子からの接触信号
を入力した時、該アップダウンカウンタをラッチさせる
カウンタ回路と、前記カウンタ回路がラッチした時、各
カウンタのカウント値を読み込み、垂直位置に対応した
データからＺ座標を算出し、該水平位置に対応したデー
タと前記ロータリエンコーダの回転角度位置に対応した
データとからＸ座標・Ｙ座標を算出するデータ処理手段
と、を備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a three-dimensional coordinate measuring machine according to the present invention comprises: a rotating column vertically rotatably provided on a measuring table; Rotating column motor, a rotary encoder that outputs an angular position signal according to the rotation angle of the rotating column, a horizontal arm fixed horizontally at the upper end of the rotating column, and a horizontal movement on the horizontal arm A horizontal moving unit disposed so as to be able to move, a horizontal driving motor disposed on the rotating column side on the horizontal arm to drive the horizontal moving unit in a horizontal direction, and a horizontal indicating a moving position of the horizontal moving unit. A horizontal linear encoder that outputs a position signal, a Z-axis moving unit that is vertically movably disposed within the horizontal moving unit, and a Z-axis moving unit that is disposed on the rotating column side on the horizontal arm and moves the Z-axis moving unit in a vertical direction. Driven to move A vertical drive motor, a vertical linear encoder that outputs a Z coordinate signal indicating the moving position of the Z-axis moving unit, and a moving head provided at the lower end of the Z-axis moving unit, A measuring element provided with a means for generating a contact signal when the tip is brought into contact with an object to be measured, and the rotary column motor, the horizontal drive motor, the vertical drive Three-axis control means for driving and controlling a motor to move a tracing stylus at the tip of the moving head in an arbitrary direction, and rotational angle positions, horizontal positions, and vertical positions from the rotary encoder, horizontal linear encoder, and vertical linear encoder Up and down counters for counting pulse signals indicating the respective signals, and when a contact signal from the tracing stylus is input, the up / down counter A counter circuit that latches the data, and when the counter circuit latches, reads the count value of each counter, calculates the Z coordinate from the data corresponding to the vertical position, and calculates the data corresponding to the horizontal position and the rotation of the rotary encoder. Data processing means for calculating X and Y coordinates from data corresponding to the angle position.
【０００６】[0006]
【作用・効果】このような構成の三次元座標測定機で
は、被測定物の輪郭形状の三次元座標を測定する場合、
被測定物を測定テーブル上に載置し、予め記憶された位
置データに応じて、或は操作スイッチを操作して、回転
コラムモータを駆動して回転コラムを回転させ、水平駆
動モータを駆動して水平移動部を移動させ、垂直駆動モ
ータを駆動してＺ軸移動部を移動させることにより、移
動ヘッドを任意のＸ・Ｙ・Ｚ方向に動かし、測定子の先
端を被測定物の表面に接触させる。[Operation / Effect] In the three-dimensional coordinate measuring machine having such a configuration, when measuring the three-dimensional coordinates of the contour shape of the measured object,
The object to be measured is placed on the measuring table, and the rotary column motor is driven to rotate the rotary column motor according to the position data stored in advance or by operating the operation switch, and the horizontal drive motor is driven. By moving the horizontal moving unit and driving the vertical drive motor to move the Z-axis moving unit, the moving head is moved in any of the X, Y, and Z directions, and the tip of the tracing stylus is moved to the surface of the workpiece. Make contact.
【０００７】このとき、水平移動部とＺ軸移動部のリニ
アな動きと共に、回転コラムの回転により移動ヘッドつ
まり測定子が動くため、従来のＸ・Ｙ・Ｚ軸の三軸をリ
ニアに動かす構造の測定機に比べ、測定子をより軽く容
易に動かすことができ、測定の作業効率が大きく向上す
る。At this time, since the moving head, that is, the tracing stylus is moved by the rotation of the rotary column together with the linear movement of the horizontal moving part and the Z-axis moving part, the conventional three-axis X, Y, and Z axes are linearly moved. The measuring element can be moved more easily and lightly than the measuring machine of the above, and the work efficiency of the measurement is greatly improved.
【０００８】測定子の被測定物への接触により接触信号
が発生すると、カウンタ回路は各アップダウンカウンタ
をラッチし、データ処理手段は、カウンタ回路から回転
角度位置、水平位置、及び垂直位置を示すパルス信号を
夫々カウントするアップダウンカウンタのカウント値を
読み込む。When a contact signal is generated by the contact of the tracing stylus with the object to be measured, the counter circuit latches each up / down counter, and the data processing means indicates the rotation angle position, the horizontal position, and the vertical position from the counter circuit. The count value of the up / down counter that counts each pulse signal is read.
【０００９】そして、データ処理手段は、読み込んだカ
ウント値のデータから、垂直位置に対応したデータに基
づきＺ座標を算出し、該水平位置に対応したデータと前
記ロータリエンコーダの回転角度位置に対応したデータ
とからＸ座標・Ｙ座標を算出する。The data processing means calculates a Z coordinate from the read count value data based on the data corresponding to the vertical position, and calculates the Z coordinate based on the data corresponding to the horizontal position and the rotation angle position of the rotary encoder. X and Y coordinates are calculated from the data.
【００１０】一般に、回転コラム上に水平アームを取り
付けた片持ち式の測定機では、回転コラムや水平アーム
のたわみによる測定値の誤差が生じやすいが、上記構成
の測定機は、水平駆動モータが水平アーム上の回転コラ
ム側に配設され、垂直駆動モータが水平アーム上の回転
コラム側に配設されるため、水平アームの先端側にかか
る荷重が低減され、水平アームのたわみが生じにくく、
それによる誤差は最小となり、正確な測定データを得る
ことができる。In general, in a cantilever type measuring machine in which a horizontal arm is mounted on a rotating column, errors in measured values due to deflection of the rotating column and the horizontal arm are likely to occur. Since the vertical drive motor is disposed on the rotating column on the horizontal arm and the vertical drive motor is disposed on the rotating column on the horizontal arm, the load applied to the tip of the horizontal arm is reduced, and the horizontal arm is less likely to bend,
The error due to this is minimized, and accurate measurement data can be obtained.
【００１１】更に、ロータリエンコーダ、水平リニアエ
ンコーダ、及び垂直リニアエンコーダからの回転角度位
置、水平位置、及び垂直位置を示すパルス信号を夫々カ
ウントするアップダウンカウンタを各々備えるカウンタ
回路が設けられ、測定子から接触信号を入力した時、ア
ップダウンカウンタをラッチさせ、そのカウント値のデ
ータを座標計算に使用するため、従来一般的な各軸の駆
動系が停止した後の位置データを入力して座標計算する
方式に比べ、駆動系が完全に停止するまでの移動誤差を
なくし、正確な位置データを得ることができる。Further, there are provided counter circuits each having an up-down counter for counting pulse signals indicating the rotation angle position, the horizontal position, and the vertical position from the rotary encoder, the horizontal linear encoder, and the vertical linear encoder, respectively. When a contact signal is input from the controller, the up / down counter is latched, and the count value data is used for coordinate calculation. As compared with the method in which the driving system is completely stopped, a movement error until the driving system completely stops can be eliminated, and accurate position data can be obtained.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は三次元座標測定機の本体の
正面図を示し、図３はその右側面図を、図４はその平面
図を示している。１は被測定物を載置する測定テーブル
（定盤）であり、測定テーブル１（定盤）上の端に回転
コラム２が垂直軸を回転軸として回転自在に精密軸受を
介して立設される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 shows a front view of the main body of the coordinate measuring machine, FIG. 3 shows a right side view thereof, and FIG. 4 shows a plan view thereof. Reference numeral 1 denotes a measurement table (surface plate) on which an object to be measured is mounted, and a rotary column 2 is rotatably mounted on an end of the measurement table 1 (surface plate) via a precision bearing so as to be rotatable about a vertical axis as a rotation axis. You.
【００１３】回転コラム２を包囲するケースの外周部
に、減速機付きの回転コラムモータ１６が縦に固定され
る。モータ１６（減速機）の回転軸にプーリが固定さ
れ、このプーリがタイミングベルト９を介して、回転コ
ラム２の回転軸上のプーリに連係され、回転コラム２は
回転コラムモータ１６により所定の角度範囲内で低速で
回転駆動される。A rotary column motor 16 with a speed reducer is vertically fixed to the outer periphery of a case surrounding the rotary column 2. A pulley is fixed to a rotating shaft of a motor 16 (reducer), and this pulley is linked to a pulley on a rotating shaft of the rotating column 2 via a timing belt 9, and the rotating column 2 is rotated by a predetermined angle by the rotating column motor 16. It is rotationally driven at a low speed within the range.
【００１４】回転コラム２下部に高精度のロータリエン
コーダ１０が装着され、回転コラム２の回転角度位置に
応じた信号を出力する。回転コラムモータ１６には、そ
の回転数に応じた周波数信号を発生する回転検出器１６
ｂが内蔵される。回転コラムモータ１６はサーボドライ
バ１６ａによりその回転を制御され、回転検出器１６ｂ
から出力される周波数信号はサーボドライバ１６ａに入
力される。ロータリエンコーダ１０から出力されるパル
ス信号は専用のアップダウンカウンタ１９に入力され
る。A high-precision rotary encoder 10 is attached to the lower part of the rotary column 2 and outputs a signal corresponding to the rotation angle position of the rotary column 2. The rotation column motor 16 has a rotation detector 16 for generating a frequency signal corresponding to the number of rotations.
b is built-in. The rotation of the rotary column motor 16 is controlled by a servo driver 16a, and a rotation detector 16b
Is output to the servo driver 16a. The pulse signal output from the rotary encoder 10 is input to a dedicated up / down counter 19.
【００１５】回転コラム２の上部に水平アーム３が水平
に固定される。この水平アーム３にはガイドレール３ａ
がその長手方向に沿って設けられ、水平移動部４がガイ
ドレール３ａに係合・保持され、水平方向に摺動可能に
配設される。さらに、水平アーム３には長手方向に沿っ
てボールねじ６が軸支され、そのボールねじ６には水平
移動部４の一部に設けためねじ部４ａが螺合する。A horizontal arm 3 is fixed horizontally above the rotary column 2. This horizontal arm 3 has a guide rail 3a.
Are provided along the longitudinal direction, and the horizontal moving portion 4 is engaged and held by the guide rail 3a, and is slidably disposed in the horizontal direction. Further, a ball screw 6 is axially supported on the horizontal arm 3 along the longitudinal direction, and a screw portion 4 a is screwed into the ball screw 6 to be provided in a part of the horizontal moving portion 4.
【００１６】水平駆動モータ１７が水平アーム３上に固
定され、その回転軸がボールねじ６の末端に連結され
る。従って、水平駆動モータ１７によりボールねじ６が
回転駆動されて、水平移動部４が水平方向に移動する。
水平駆動モータ１７は水平アーム３の末端側つまり回転
コラム側に配置され、水平アーム３の先端側にかかる加
重を低減し荷重バランスを取っている。A horizontal drive motor 17 is fixed on the horizontal arm 3, and its rotation axis is connected to the end of the ball screw 6. Therefore, the ball screw 6 is rotationally driven by the horizontal drive motor 17, and the horizontal moving unit 4 moves in the horizontal direction.
The horizontal drive motor 17 is disposed on the end side of the horizontal arm 3, that is, on the rotating column side, and reduces the load applied to the distal end side of the horizontal arm 3 to balance the load.
【００１７】ガイドレール３ａと水平移動部４の係合部
間にはその移動位置に応じた信号を出力する水平リニア
エンコーダ１１が設けられる。水平リニアエンコーダ１
１は、ガイドレール３ａ側に磁気目盛りを設け、移動部
側に磁気抵抗センサを設けて構成され、水平移動部４の
移動距離に応じた周波数のパルス信号を出力するととも
に、絶対位置を示す信号を出力する。この水平リニアエ
ンコーダ１１は水平アーム３と水平移動部４間のガイド
レールを含むリニアガイドと一体型に構成することによ
り、小型・軽量化することができる。A horizontal linear encoder 11 for outputting a signal corresponding to the moving position is provided between the guide rail 3a and the engaging portion of the horizontal moving unit 4. Horizontal linear encoder 1
Numeral 1 is provided with a magnetic scale on the guide rail 3a side and a magnetoresistive sensor on the moving section side, and outputs a pulse signal of a frequency corresponding to the moving distance of the horizontal moving section 4 and a signal indicating an absolute position. Is output. The horizontal linear encoder 11 can be reduced in size and weight by being integrally formed with a linear guide including a guide rail between the horizontal arm 3 and the horizontal moving unit 4.
【００１８】水平駆動モータ１７にはその回転数に応じ
た周波数信号を発生する回転検出器１７ｂが内蔵され
る。水平駆動モータ１７はサーボドライバ１７ａにより
その回転を制御され、回転検出器１７ｂから出力される
周波数信号はサーボドライバ１７ａに入力される。水平
リニアエンコーダ１１から出力されるパルス信号は専用
のアップダウンカウンタ１９に入力される。The horizontal drive motor 17 has a built-in rotation detector 17b for generating a frequency signal corresponding to the number of rotations. The rotation of the horizontal drive motor 17 is controlled by a servo driver 17a, and the frequency signal output from the rotation detector 17b is input to the servo driver 17a. The pulse signal output from the horizontal linear encoder 11 is input to a dedicated up / down counter 19.
【００１９】水平移動部４にＺ軸移動部５が上下摺動可
能に取付けられる。すなわち、水平移動部４の端部にガ
イド部４ｂが垂直方向に沿って設けられ、そのガイド部
４ｂに角棒状のＺ軸移動部５が係合・保持され、垂直方
向つまりＺ軸方向に摺動可能に配設される。A Z-axis moving unit 5 is mounted on the horizontal moving unit 4 so as to be vertically slidable. That is, a guide portion 4b is provided at the end of the horizontal moving portion 4 along the vertical direction, and the rectangular rod-shaped Z-axis moving portion 5 is engaged and held by the guide portion 4b, and slides in the vertical direction, that is, the Z-axis direction. It is movably arranged.
【００２０】水平アーム３上にスプライン軸７が水平に
軸支され、水平アーム３の末端部上（回転コラム側）に
減速機付きの垂直駆動モータ１８が取りつけられ、プラ
イン軸７の末端がそのモータ１８（減速機）の回転軸に
連結される。この垂直駆動モータ１８は水平駆動モータ
１７と同様、水平アーム３の末端側（回転コラム側）に
配置され、水平アーム３の先端側にかかる荷重を低減
し、水平アーム３の撓みを少なくしている。A spline shaft 7 is horizontally supported on the horizontal arm 3, and a vertical drive motor 18 with a speed reducer is mounted on the end of the horizontal arm 3 (on the rotating column side). It is connected to the rotating shaft of a motor 18 (reduction gear). The vertical drive motor 18 is disposed on the distal end side (rotating column side) of the horizontal arm 3 similarly to the horizontal drive motor 17 to reduce the load applied to the distal end side of the horizontal arm 3 and reduce the deflection of the horizontal arm 3. I have.
【００２１】一方、水平移動部４にはスプライン軸７に
揩動自在に外嵌されるピニオン８が回転可能に軸支さ
れ、このピニオン８に噛合するラック５ａがＺ軸移動部
５に取付けられる。従って、垂直駆動モータ１８によっ
てスプライン軸７が回転すると、ピニオン８が回転駆動
され、ラック５ａを介してＺ軸移動部５がＺ軸つまり上
下方向に移動する。水平移動部４側に取り付けられたピ
ニオン８は水平移動部とともに移動するが、スプライン
軸７に対しては揩動しながら係合を保持する。On the other hand, a pinion 8 rotatably supported on the spline shaft 7 is rotatably supported on the horizontal moving unit 4, and a rack 5 a meshing with the pinion 8 is attached to the Z-axis moving unit 5. . Therefore, when the spline shaft 7 is rotated by the vertical drive motor 18, the pinion 8 is driven to rotate, and the Z-axis moving unit 5 moves in the Z-axis, that is, in the vertical direction via the rack 5a. The pinion 8 attached to the horizontal moving unit 4 moves together with the horizontal moving unit, but keeps the engagement with the spline shaft 7 while swinging.
【００２２】Ｚ軸移動部５にはその移動位置に応じた信
号を出力する垂直リニアエンコーダ１２が設けられる。
この垂直リニアエンコーダ１２は、Ｚ軸移動部５側に磁
気目盛りを設け、ガイド部４ｂ側に磁気抵抗センサを設
けて構成され、Ｚ軸移動部５の移動距離に応じた周波数
のパルス信号を出力すると共に、絶対位置を示す信号を
出力する。この垂直リニアエンコーダ１２は水平移動部
４とＺ軸移動部５間のガイド部を含むリニアガイドと一
体型に構成することにより、小型・軽量化することがで
きる。The Z-axis moving section 5 is provided with a vertical linear encoder 12 for outputting a signal corresponding to the moving position.
The vertical linear encoder 12 includes a magnetic scale provided on the Z-axis moving unit 5 side and a magnetoresistive sensor provided on the guide unit 4b side, and outputs a pulse signal having a frequency corresponding to the moving distance of the Z-axis moving unit 5. And outputs a signal indicating the absolute position. The vertical linear encoder 12 can be reduced in size and weight by being integrally formed with a linear guide including a guide section between the horizontal moving section 4 and the Z-axis moving section 5.
【００２３】また、垂直駆動モータ１８にはその回転数
に応じた周波数信号を発生する回転検出器１８ｂが内蔵
される。垂直駆動モータ１８はサーボドライバ１８ａに
よりその回転を制御され、回転検出器１８ｂから出力さ
れる周波数信号はサーボドライバ１８ａに入力される。
垂直リニアエンコーダ１２から出力されるパルス信号は
専用のアップダウンカウンタ１９に入力される。The vertical drive motor 18 has a built-in rotation detector 18b for generating a frequency signal corresponding to the number of rotations. The rotation of the vertical drive motor 18 is controlled by a servo driver 18a, and the frequency signal output from the rotation detector 18b is input to the servo driver 18a.
The pulse signal output from the vertical linear encoder 12 is input to a dedicated up / down counter 19.
【００２４】Ｚ軸移動部５の下端に移動ヘッド１３が固
定され、その移動ヘッド１３に測定子１５が取付けられ
る。測定子１５は、例えばタッチセンサ式の入力スイッ
チ１４を内蔵し、測定子１５の先端が被測定物の表面に
触れたとき、入力スイッチ１４が動作して信号を出力す
る構造である。この測定子１５は差動変圧器やリニアス
ケール等を持たず、入力スイッチを設けただけの簡単な
構造のものであり、安価に入手できる。A moving head 13 is fixed to the lower end of the Z-axis moving section 5, and a tracing stylus 15 is attached to the moving head 13. The tracing stylus 15 has a structure in which, for example, a touch sensor type input switch 14 is incorporated, and when the tip of the tracing stylus 15 touches the surface of the device under test, the input switch 14 operates to output a signal. The tracing stylus 15 does not have a differential transformer, a linear scale, or the like, has a simple structure in which an input switch is provided, and can be obtained at low cost.
【００２５】測定子１５は、その誤動作を防止するため
に、入力スイッチ１４の出力側に遅延回路を設けてチャ
タリングを防止し、また、入力スイッチ１４がオンして
駆動系が停止するまでの間、オン信号が継続しなけれ
ば、入力スイッチ１４の誤動作として、座標測定を行わ
ないようにしている。The tracing stylus 15 is provided with a delay circuit on the output side of the input switch 14 to prevent chattering in order to prevent the malfunction thereof, and between the time when the input switch 14 is turned on and the drive system is stopped. If the ON signal does not continue, coordinate measurement is not performed as a malfunction of the input switch 14.
【００２６】このような構成の三次元座標測定機本体
は、回転コラム２が回転する構造であるため、コラムの
回転角度をθとし、水平アーム３上の水平移動部４の位
置データ（原点からの距離であり水平リニアエンコーダ
の検出距離）をＲとした場合、図７に示すように、Ｘ軸
上のＸ座標は、Ｘ＝Ｒｃｏｓθから、Ｙ軸上のＹ座標
は、Ｙ＝Ｒｓｉｎθから求められる。また、Ｚ軸上のＺ
座標は、Ｚ軸移動部５の位置データ（垂直リニアエンコ
ーダの出力位置データ）となる。Since the three-dimensional coordinate measuring machine body having such a structure has a structure in which the rotary column 2 rotates, the rotation angle of the column is defined as θ, and the position data of the horizontal moving unit 4 on the horizontal arm 3 (from the origin). , And the detection distance of the horizontal linear encoder) is R, as shown in FIG. 7, the X coordinate on the X axis is obtained from X = Rcos θ, and the Y coordinate on the Y axis is obtained from Y = Rsin θ. Can be Also, Z on the Z axis
The coordinates are position data of the Z-axis moving unit 5 (output position data of the vertical linear encoder).
【００２７】この三次元座標測定機のデータ処理回路
は、図６に示すように、マイクロコンピュータを主要部
にして構成され、ＣＰＵ２０は、予めＲＯＭ２１に記憶
されたプログラムデータに基づき、三次元座標の測定動
作を行う。例えば、ある製品の曲面の三次元座標測定を
行う自動で行う場合、その曲面の設計座標が予めＲＡＭ
等に記憶され、ＲＡＭ２２からその座標データを順に読
み出し、回転コラムモータ１６、水平駆動モータ１７、
垂直駆動モータ１８を駆動して測定し１５をその曲面に
沿って移動させる。そのとき、測定子１５の接触により
測定されたＸ・Ｙ・Ｚ軸座標データを取り込む処理を行
う。As shown in FIG. 6, the data processing circuit of the three-dimensional coordinate measuring machine is mainly composed of a microcomputer, and the CPU 20 calculates three-dimensional coordinates based on program data stored in the ROM 21 in advance. Perform the measurement operation. For example, when automatically performing three-dimensional coordinate measurement of a curved surface of a certain product, design coordinates of the curved surface are stored in a RAM in advance.
The coordinate data is sequentially read from the RAM 22, and the rotation column motor 16, the horizontal drive motor 17,
The vertical drive motor 18 is driven to measure and move 15 along the curved surface. At that time, a process of taking in the X, Y, and Z axis coordinate data measured by the contact of the tracing stylus 15 is performed.
【００２８】上記ロータリエンコーダ１０、水平リニア
エンコーダ１１、垂直リニアエンコーダ１２は各々専用
のアップダウンカウンタ１９に接続され、各アップダウ
ンカウンタ１９は入出力回路２６に接続される。また、
入出力回路２６には、入力スイッチ１４、ＣＲＴ等の表
示器２３、プリンタ２４、操作スイッチ２５が接続され
る。入力スイッチ１４の出力側は、各アップダウンカウ
ンタ１９のラッチ端子にも接続され、各アップダウンカ
ウンタ１９は入力スイッチ１４のオン信号をラッチ信号
として直接入力しそのカウント値を保持する。The rotary encoder 10, horizontal linear encoder 11, and vertical linear encoder 12 are each connected to a dedicated up / down counter 19, and each up / down counter 19 is connected to an input / output circuit 26. Also,
The input / output circuit 26 is connected to the input switch 14, a display 23 such as a CRT, a printer 24, and an operation switch 25. The output side of the input switch 14 is also connected to the latch terminal of each up / down counter 19, and each up / down counter 19 directly inputs the ON signal of the input switch 14 as a latch signal and holds the count value.
【００２９】次に、上記構成の三次元座標測定機の動作
を説明する。被測定物の三次元座標を測定する場合、被
測定物を測定テーブル１上に載置し、データ処理回路を
スタンバイさせる。そして、操作スイッチ２５を操作し
て、測定子１５を被測定物の測定開始箇所まで移動させ
る。すなわち、回転コラムモータ１６を駆動して回転コ
ラム２を回転させ、水平駆動モータ１７を駆動して水平
移動部４を移動させ、垂直駆動モータ１８を駆動してＺ
軸移動部５を移動させることにより、移動ヘッド９を任
意のＸ・Ｙ・Ｚ方向に動かし、測定子１５の先端を被測
定物の表面に接近させ、接触させる。移動ヘッド９の三
次元の動きは、回転コラム２の回転を含む水平移動部４
とＺ軸移動部５の動きにより行われるため、移動ヘッド
９を容易に動かすことができる。Next, the operation of the three-dimensional coordinate measuring machine having the above configuration will be described. When measuring the three-dimensional coordinates of the device under test, the device under test is placed on the measurement table 1 and the data processing circuit is put on standby. Then, the operation switch 25 is operated to move the tracing stylus 15 to the measurement start position of the DUT. That is, the rotary column motor 16 is driven to rotate the rotary column 2, the horizontal drive motor 17 is driven to move the horizontal moving unit 4, and the vertical drive motor 18 is driven to
By moving the axis moving unit 5, the moving head 9 is moved in any of the X, Y, and Z directions, and the tip of the tracing stylus 15 is brought close to and brought into contact with the surface of the object to be measured. The three-dimensional movement of the moving head 9 includes the horizontal moving unit 4 including the rotation of the rotary column 2.
And the movement of the Z-axis moving unit 5, the moving head 9 can be easily moved.
【００３０】測定子１５が被測定物に接触した時、測定
子１５内の入力スイッチ１４がオンし、ＣＰＵ２０に入
力信号が送られる。ＣＰＵ２０は、その入力信号を入力
したとき、ロータリエンコーダ１０、水平リニアエンコ
ーダ１１、垂直リニアエンコーダ１２から検出信号を取
り込む。そして、各サーボドライバ１６ａ〜１８ａに停
止信号を出力して、駆動中の回転コラムモータ１６、水
平駆動モータ１７、或は垂直駆動モータ１８を停止させ
る。When the tracing stylus 15 comes into contact with the object to be measured, the input switch 14 in the tracing stylus 15 is turned on, and an input signal is sent to the CPU 20. When receiving the input signal, the CPU 20 captures a detection signal from the rotary encoder 10, the horizontal linear encoder 11, and the vertical linear encoder 12. Then, a stop signal is output to each of the servo drivers 16a to 18a to stop the rotating column motor 16, the horizontal drive motor 17, or the vertical drive motor 18 being driven.
【００３１】測定子１５が接触した時、入力スイッチ１
４がオンし、その信号が直接各座標のアップダウンカウ
ンタ１９にラッチ信号として入力され、各カウンタ１９
はラッチされ、カウント値が保持される。ラッチされた
各座標位置を示すカウント値データは、各アップダウン
カウンタ１９からＣＰＵ２０に読み込まれる。このた
め、ＣＰＵ２０は、モータのサーボドライバに実際に停
止信号が入ってモータが停止するまでの時間や慣性等に
よる誤差を生じさせず、測定子１５が接触した時点の正
確な位置データを取り込むことができる。When the tracing stylus 15 contacts, the input switch 1
4 is turned on, the signal is directly input to the up / down counter 19 of each coordinate as a latch signal, and each counter 19
Are latched and the count value is held. The latched count value data indicating each coordinate position is read from each up / down counter 19 to the CPU 20. For this reason, the CPU 20 captures accurate position data at the time when the tracing stylus 15 comes into contact without causing an error due to time or inertia or the like until the motor stops, after the stop signal is actually input to the servo driver of the motor. Can be.
【００３２】次に、水平位置データＲとロータリエンコ
ーダ１０からの角度位置データθを使用して、Ｘ＝Ｒｃ
ｏｓθの式からＸ座標を算出し、Ｙ＝Ｒｓｉｎθの式か
らＹ座標を算出する。そして、算出したＸ座標、Ｙ座
標、Ｚ座標の各々のデータをＲＡＭ２２に書込む。Next, using the horizontal position data R and the angular position data θ from the rotary encoder 10, X = Rc
The X coordinate is calculated from the expression of osθ, and the Y coordinate is calculated from the expression of Y = Rsinθ. Then, the calculated data of the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate are written in the RAM 22.
【００３３】この後、操作スイッチ２５の操作によっ
て、或は予めＲＡＭ等に記憶されたプログラムデータに
基づき自動的に、被測定物の表面にそって移動ヘッド１
３が動かされ、再び測定子１５の先端が被測定物の表面
に接触すると、入力スイッチ１４がオンし、ＣＰＵ２０
は、ロータリエンコーダ１０、水平リニアエンコーダ１
１、垂直リニアエンコーダ１２から、新な検出信号を取
り込み、これらの検出データから、水平位置データＲと
Ｚ座標を補正すると共に、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標を算
出し、算出したＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標の各々のデータ
をＲＡＭ２２に書込む。このような動作が繰り返される
ことにより、被測定物の三次元座標が測定され、記憶さ
れていく。Thereafter, the moving head 1 is moved along the surface of the object to be measured by operating the operation switch 25 or automatically based on program data previously stored in a RAM or the like.
3 is moved and when the tip of the tracing stylus 15 contacts the surface of the object to be measured again, the input switch 14 is turned on and the CPU 20
Is a rotary encoder 10, a horizontal linear encoder 1
1. A new detection signal is fetched from the vertical linear encoder 12, the horizontal position data R and the Z coordinate are corrected from these detection data, and the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate are calculated. The data of each of the Y coordinate and the Z coordinate is written into the RAM 22. By repeating such an operation, the three-dimensional coordinates of the measured object are measured and stored.
【００３４】このように、水平移動部４とＺ軸移動部５
のリニアな動きと共に回転コラム２の回転により移動ヘ
ッド１３つまり測定子１５が動くため、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸の
三軸をリニアに動かす構造の測定機に比べ、測定子１５
をより軽く容易に動かすことができ、測定の作業効率を
大きく向上させることができる。As described above, the horizontal moving unit 4 and the Z-axis moving unit 5
The moving head 13, that is, the tracing stylus 15 is moved by the rotation of the rotary column 2 together with the linear movement of the tracing stylus 15.
Can be moved lighter and easier, and the working efficiency of the measurement can be greatly improved.
【００３５】また、水平アーム３が片持ち式になること
により、水平アーム３の先端に大きな荷重がかかると、
アームがたわみ、そのたわみによる測定値の誤差が生じ
やすいが、水平駆動モータ１７や垂直駆動モータ１８を
回転コラム２側に配置してアーム３のたわみを最小とし
ているから、誤差の少ない正確な測定データを得ること
ができる。Further, since the horizontal arm 3 is of a cantilever type, if a large load is applied to the tip of the horizontal arm 3,
Although the arm bends and an error in the measured value due to the bend tends to occur, since the horizontal drive motor 17 and the vertical drive motor 18 are arranged on the rotating column 2 side to minimize the deflection of the arm 3, accurate measurement with little error is possible. Data can be obtained.
【００３６】更に、各座標軸の移動量（位置）を測定す
るロータリエンコーダ１０、水平リニアエンコーダ１
１、及び垂直リニアエンコーダ１２の出力信号をカウン
トするアップダウンカウンタ１９を各々に設け、測定子
１５が接触した時の入力スイッチ１４のオン信号をラッ
チ信号としてアップダウンカウンタ１９に入力し、カウ
ンタを瞬時にラッチしてそのカウント値を保持し、ＣＰ
Ｕに入力するようにしたから、従来の一般的な三次元測
定機のように、測定子が接触した時にＣＰＵがその接触
を認識しモータを停止させた後、エンコーダの出力信号
のカウンタ値を取り込む方式と比べ、モータによる駆動
系が停止信号を受けてから実際に停止するまでの誤差
や、ＣＰＵの動作時間の誤差等をなくし、三次元座標の
測定精度を大幅に向上させることができる。Further, the rotary encoder 10 for measuring the movement amount (position) of each coordinate axis, the horizontal linear encoder 1
1 and an up / down counter 19 that counts the output signal of the vertical linear encoder 12 are provided for each. An ON signal of the input switch 14 when the tracing stylus 15 contacts is input to the up / down counter 19 as a latch signal. Latch instantaneously, hold the count value, and
Since the input is made to the U, the CPU recognizes the contact when the tracing stylus comes into contact and stops the motor as in the case of a conventional general three-dimensional measuring machine. Compared with the taking-in method, an error from when the drive system by the motor receives the stop signal until it actually stops, an error in the operation time of the CPU, and the like can be eliminated, and the measurement accuracy of the three-dimensional coordinates can be greatly improved.
【図１】本発明の一実施形態を示す三次元座標測定機の
正面図である。FIG. 1 is a front view of a three-dimensional coordinate measuring machine showing an embodiment of the present invention.
【図２】同測定機の背面図である。FIG. 2 is a rear view of the measuring instrument.
【図３】同測定機の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of the measuring device.
【図４】同測定機の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the measuring device.
【図５】作動状態の測定機の正面図である。FIG. 5 is a front view of the measuring machine in an operating state.
【図６】測定機の制御系のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a control system of the measuring machine.
【図７】Ｘ座標とＹ座標の値を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing values of an X coordinate and a Y coordinate.
１−測定テーブル ２−回転コラム ３−水平アーム ４−水平移動部 ５−Ｚ軸移動部 １０−ロータリエンコーダ １１−水平リニアエンコーダ １２−垂直リニアエンコーダ １４−入力スイッチ １５−測定子 １６−回転コラムモータ １７−水平駆動モータ １８−垂直駆動モータ 1-Measurement table 2-Rotating column 3-Horizontal arm 4-Horizontal moving unit 5-Z axis moving unit 10-Rotary encoder 11-Horizontal linear encoder 12-Vertical linear encoder 14-Input switch 15-Measuring element 16-Rotating column motor 17-Horizontal drive motor 18-Vertical drive motor
Claims (1)
された回転コラムと、 該回転コラムを回転駆動する回転コラムモータと、 該回転コラムの回転角に応じた角度位置信号を出力する
ロータリエンコーダと、 該回転コラムの上端部に水平に固定された水平アーム
と、 該水平アーム上に水平方向に移動可能に配設された水平
移動部と、 該水平アーム上の回転コラム側に配設され、該水平移動
部を水平方向に移動駆動させる水平駆動モータと、 該水平移動部の移動位置を示す水平位置信号を出力する
水平リニアエンコーダと、 該水平移動部内に垂直移動可能に配設されたＺ軸移動部
と、 該水平アーム上の回転コラム側に配設され、該Ｚ軸移動
部を垂直方向に移動駆動させる垂直駆動モータと、 該Ｚ軸移動部の移動位置を示すＺ座標信号を出力する垂
直リニアエンコーダと、 該Ｚ軸移動部の下端に設けられた移動ヘッドに取付けら
れ、前記測定テーブル上の被測定物に先端を接触させた
とき、接触信号を発生する手段を設けた測定子と、 予め記憶された位置データ或は操作スイッチの操作に応
じて、該回転コラムモータ、水平駆動モータ、垂直駆動
モータを駆動制御して該移動ヘッド先端の測定子を任意
の方向に移動させる３軸制御手段と、 前記ロータリエンコーダ、水平リニアエンコーダ、及び
垂直リニアエンコーダからの回転角度位置、水平位置、
及び垂直位置を示すパルス信号を夫々カウントするアッ
プダウンカウンタを各々備えると共に、前記測定子から
の接触信号を入力した時、該アップダウンカウンタをラ
ッチさせるカウンタ回路と、 前記カウンタ回路がラッチした時、各カウンタのカウン
ト値を読み込み、垂直位置に対応したデータからＺ座標
を算出し、該水平位置に対応したデータと前記ロータリ
エンコーダの回転角度位置に対応したデータとからＸ座
標・Ｙ座標を算出するデータ処理手段と、 を備えたことを特徴とする三次元座標測定機。A rotary column vertically rotatably mounted on a measuring table; a rotary column motor for rotating the rotary column; and a rotary for outputting an angular position signal corresponding to a rotation angle of the rotary column. An encoder, a horizontal arm fixed horizontally to the upper end of the rotary column, a horizontal moving unit disposed on the horizontal arm so as to be movable in the horizontal direction, and disposed on the rotary column side on the horizontal arm. A horizontal drive motor that moves and drives the horizontal moving unit in the horizontal direction; a horizontal linear encoder that outputs a horizontal position signal indicating a moving position of the horizontal moving unit; and a vertically movable unit disposed within the horizontal moving unit. A Z-axis moving unit, a vertical drive motor disposed on the rotating column side on the horizontal arm, for driving the Z-axis moving unit to move in the vertical direction, and a Z-coordinate signal indicating a moving position of the Z-axis moving unit. Out A vertical linear encoder for applying a force, and a means for attaching a moving head provided at a lower end of the Z-axis moving unit, and a means for generating a contact signal when the tip is brought into contact with an object to be measured on the measuring table. The rotary column motor, the horizontal drive motor, and the vertical drive motor are driven and controlled in accordance with the operation of the position data or the operation switch stored in advance, and the tip of the moving head is moved in an arbitrary direction. Three-axis control means, and a rotational angle position, a horizontal position from the rotary encoder, the horizontal linear encoder, and the vertical linear encoder;
And each equipped with an up-down counter that counts a pulse signal indicating a vertical position, and when a contact signal from the tracing stylus is input, a counter circuit that latches the up-down counter, and when the counter circuit latches, The count value of each counter is read, the Z coordinate is calculated from the data corresponding to the vertical position, and the X coordinate and Y coordinate are calculated from the data corresponding to the horizontal position and the data corresponding to the rotation angle position of the rotary encoder. A three-dimensional coordinate measuring machine, comprising: data processing means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17405997A JP3168334B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 3D coordinate measuring machine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP17405997A JP3168334B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 3D coordinate measuring machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123252A true JPH1123252A (en) | 1999-01-29 |
| JP3168334B2 JP3168334B2 (en) | 2001-05-21 |
Family
ID=15971910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP17405997A Expired - Fee Related JP3168334B2 (en) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 3D coordinate measuring machine |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168334B2 (en) |
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-
1997
- 1997-06-30 JP JP17405997A patent/JP3168334B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3168334B2 (en) | 2001-05-21 |
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