WO1990013791A1 - Three-dimensional measuring instrument - Google Patents

Description

明 細 書

三次元測定機

〔技術分野〕

本発明は、 三次元測定機に係り、 特に基準点ブロックを備える型 式の三次元測定機に関する。

〔背景技術〕

従来より、 被測定物の形状、 寸法等を正確に測定する装置として 種々の三次元測定機が提案されている。 この種の三次元測定機の中 には、 測定の原点を任意に設定できるものがあり、 このような測定 機は、 例えば、 被測定物を載置する基台と、 該基台上の任意位置に 配設され かつ測定の原点となる原点球を有する基準点プロックと、 前記基台上を略水平方向に変位する門型形状の第 1の移動手段と、 前記第 1 の移動手段上を略水平方向に変位する第 2の移動手段と、 当該第 2の移動手段内を略鉛直方向に変位し、 且つ検出器を有する 第 3の移動手段とで構成されている。

このような三次元測定機で被測定物の寸法、 形状等を測定する場 合には、 検出器を原点球に当接させて測定の原点を設定した後、 被 測定物に前記検出器を当接させ、 適宜第 1、 第 2並びに第 3の移動 手段により検出器を所望の方向に変位させることで前記被測定物の 寸法、 形状等を ¾定している。

ところで、 従来の三次元測定機は、 その測定精度を向上させるた めに温度、 湿度等が略一定に保持されている測定室に配置されて被 測定物の測定を行っている。 しかしながら、 一つの製品を生産する 工場内では複数の生産工程があり、 その工程毎に製品の寸法、 形状 等を測定するためには、 前記三次元測定機を前記工場内に配設しな ければならず、 このような場合には以下の問題点が生ずる。

すなわち、 工場内では温度、 湿度共に一定ではなく、 また、 工作 機械等でワークを加工すると、 粉塵等が発生し、 この粉塵等が空気 中に浮遊して原点球に付着する虞れがある。

この場合、 三次元測定機は被測定物をミ クロン単位で測定する為、 原点球に粉塵等が付着すると、 検出器が前記原点球に当接した際に、 その粉塵の分も加味することになるので実質的な測定の原点がずれ てしまい、 この結果、 被測定物の精密測定が困難となり、 測定精度 が低下する不都合が生じる。

本発明の目的は、 測定の原点を設定するための基準点プロックに 空気中に浮遊する粉塵等が付着することを未然に防止し、 これによ り、 測定の原点を正確に求めることができ、 しかも、 被測定物の精 密測定を可能とする三次元測定機を提供することにある。

〔発明 開示〕

本発明は、 被測定物を載置する基台上に配設され且つ測定の原点 となる基準点プロックと、 この基準点プロックに関与することで測 定の原点を設定した後、 前記被測定物に当接しながら略水平方向並 びに略鉛直方向に変位して寸法、 形状等を測定する検出器を含む移 動手段と、 前記基準点プロックを囲繞するとともに、 基準点プロッ クが露出するように開閉可能なカバー装置とを設けることを特徴と する。

本発明において、 カバー装置は、 基準ブロックを収納する略台形 状の筐体と、 該筐体の ¾状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在と なる蓋体とを含んで構成されることが好ましい。

また、 カバー装置は、 基準点ブロックを収納する中空状の筐体と、 該筐体の形状等に対応し且つ筐体に対して開閉自在な蓋体と、 前記 筐体及び蓋体に装着されるとともに、 前記蓋体の開閉動作を行う開 閉駆動手段とを含んで構成されるものとしてもよい。

この際、 前記開閉駆動手段は、 伸縮可能な流体圧作動のシリ ンダ により構成されるとともに、 このシリ ンダの互いに伸縮する一部が 筐体側に、 他部が蓋体側にそれぞれ取り付けられるよう構成される 0

ことが好ましい。

このような本発明において、 被測定物の測定は、 基準点ブロック により測定の原点を設定した後、 検出器を被測定物に当接させなが ら移動手段を略水平方向並びに略鉛直方向に適宜移動させることに より行われる。

この測定の原点を設定する基準プロックは、 開閉自在に設けられ たカバ一装置により囲繞されているため、 通常はカバ一装置により 囲繞され、 原点設定時のみ外部に露出されるので、 空気中に浮遊す る粉塵等の付着を未然に防止あるいは極めて少なくなり、 測定の原 点が正確に設定されて被測定物の精密測定が可能とされる。

〔図面^簡単な説明〕

第 1図は本発明の第 1実施例の全体構成を示す斜視図、 第 2図 ( A ) , ( Β ) は前記実施例の要部を示す斜視図、 第 3図は前記実 施例による測定動作を示す流れ図、 第 4図は本発明の第 2実施例の 要部を示す斜視図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

以下、 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第 1図には、 本発明の第 1実施例に係る三次元測定機 1 0の全体 構成が示されている。

三次元測定機 1 0は、 床上に配設される 4つの支持台 1 1を備え、 この支持台 1 1上には、 基台 1 2が載置、 固定されている。

基台 1 2上には、 案内レール 1 3が配置されているとともに、 こ の案内レール 1 3に沿って矢印 Υ方向に移動自在な Υ軸移動手段 2 0が設けられている。 この Υ軸移動手段 2 0は、 門型支柱 2 1を有 し、 この門型支柱 2 1 の水平部 2 2には、 X軸移動手段 2 3が矢印 X方向に移動自在に配設されている。

X軸移動手段 2 3は、 X軸スライダ 2 4を有し、 この X軸スライ ダ 2 4内には Z軸移動手段を構成する Z軸スライダ 2 6が矢印 Z方 向へ変位自在に装着され、 さらに前記 Z軸スライダ 2 6の先端には、 タッチ信号プローブ 2 7を有する接触型の検出器 2 8が矢印 R方向 へ回動自在に取付けられている。

また、 三次元測定機 1 0 には図示しないコンピュ一タ等が接続さ れており、 このコンピュータ等によって前記 Y軸移動手段 2 0、 X 軸移動手段 2 3、 Z軸スライダ 2 6および検出器 2 8の夫々の移動 が制御されている。

一方、 基台 1 2上には所定形状、 例えば略凸型形状を呈する被測 定物 Wが載置されている。 この被測定物 Wは、 上面に空間部 3 1が 画成され、 下面に孔部 3 2が穿設された複雑な構造となっている。

また、 前記被測定物 Wの近傍であって且つ基台 1 2の端部には力 バー装置 4 0 A、 4 0 Bが夫々設けられている。

カバ一装置 4 0 Aは、 第 2図- ( A ) , ( B ) に示すように、 測定 の原点を設定するための基準点プロック 5 0 Aを囲繞する箱体 6 0 Aを含んで構成されている。

基準点プロック 5 0 Aは、 折曲形状を呈する本体 5 1 Aと、 該本 体 5 I A上に固着され、 中心が測定の原点となる原点球 5 2 Aとで 構成されている。

一方、 箱体 6 0 Aは、 基台 1 2上に配設され、 前記基準点プロッ ク 5 0 Aが図示しないねじ止め等の手段により取付けられている固 定板 6 1 Aと、 該固定板 6 1 A上に固定され、 基準点プロック 5 0 Aを囲繞するように略台形状に形成された筐体 6 2 Aと、 この筐体 6 2 Aにヒンジ部材 6 3 A , 6 4 Aを介して矢印 P方向に開閉自在 に蝶着され、 かつ前記筐体 6 2 Aの形伏に対応した蓋体 6 5 Aとで 構成されている。

なお、 カバ一装置 4 0 Bは、 カバー装置 4 0 Aと同一の構成要素 を有するので、 同一の構成要素に対しては参照符号 Bを付してその 詳細な説明を省略する。 次に、 本実施例による被測定物の測定手順の一例を第 3図に示す フローチャー トをも 照して説明する。

先ず、 被測定物 Wの測定にあたつて原点球が 2個必要か否を図示 しないコンピュー夕に入力する （ステップ 1 ) 。 例えば、 本実施例 のように被測定物 Wの形状が複雑な場合には、 原点球 5 2 Aと 5 2 Bが 2個必要であるが、 被測定物 Wの形状が直方体、 立法体等のよ うに簡単な形状で 1つの原点球のみで測定できる場合には、 原点球 5 2 A , 5 2 Bのどちらを用いて測定するかを設定する （ステップ 2， 3 ) 。 尚、 いずれの原点球 5 2 A， 5 2 Bも使用しないと入力 された場合には、 ステップ 1 の入力から再入力する。

ステップ 1 の入力により、 原点球 5 2 A， 5 2 Bの両方を使用す ると設定された場合には、 まず、 カバー装置 4 0 Aの蓋体 6 5 Aを、 例えば、 指等で把持して矢印 P i 方向へ開動作させる （ステップ 4 ) 。 この際、 夕ッチ信号プローブ 2 7を第 1図中実線で示す方向 に変位させた後、 Y軸移動手段 2 0を矢印 方向に移動させてタ ッチ信号プローブ 2 7をカバ一装置 4 0 Aの近傍に位置させておく。 次いで、 Z軸スライダ 2 6を矢印 方向に下降させた後、 X軸 移動手段 2 3を矢印 X 1 方向に変位させてタツチ信号プローブ 2 7 を原点球 5 2 Aに当接させ （図中 2点鎖線） 、 測定の原点を設定す る （ステップ 5 ) 。

この原点設定後、 タッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 Aから離 し、 指等で蓋体 6 5 Aを把持して矢印 P ₂ 方向へ閉動作させてから (ステツプ 6 ) 、 タツチ信号プローブ 2 7を被測定物 Wに当接させ てこの向きで測定可能な範囲を測定する （ステップ 7 ) 。

次に、 被測定物 Wの全ての寸法、 形状等を測定したか否かを判断 する （ステップ 8 ) 。 この際、 形状が簡単で原点球 5 2 Aのみを使 用しただけで測定が終了する場合には、 測定作業を終了する。 一方、 本実施例のように被測定物 Wの形状が複雑で、 原点球 5 2 Aだけで なく原点球 5 2 Bをも用いて測定するものと設定した場合には、 原 点球 5 2 Bの測定原点 （中心） を設定するために、 検出器 2 8を矢 印 R 1 方向に回転させ （ステツプ 9 ) 、 タツチ信号プローブ 2 7を 図中略中央の 2点鎖線で示す方向にする。

次いで、 Y軸移動手段 2 0を矢印 Y _t 方向へ変位させて、 夕ツチ 信号プローブ 2 7をカバー装置 4 0 Bの近傍に位置させた後、 例え ば、 指等で蓋体 6 5 Bを把持して矢印 P i 方向へ開動作させる （ス テツプ 1 0 ) 。

この後、 X軸移動手段 2 3を矢印 X ₂ 方向へ移動させることで、 タッチ信号プローブ 2 7を原点球 5 2 Βに当接させて測定の原点を 設定し （ステップ 1 1 ) 、 その後、 タッチ信号プローブ 2 7を原点 球 5 2 Βから離して指等で蓋体 6 5 Βを閉動作させる （ステップ 1 2 )

蓋体 6 5 Βを閉動作させた後、 タツチ信号プローブ 2 7を再度被 測定物 Wに当接させて測定し （ステップ 1 3 ) 、 次に被測定物 Wの 寸法、 形状等がすべて測定されたか否かを判断し （ステップ 1 4 ) 、 すべての測定が終了した場合には当該三次元測定機 1 0を停止させ る。 但し、 すべての測定が終了してしない場合には、 タツチ信号プ ローブ 2 7を所望の方向に位置させて前述の動作を繰り返し行い、 被測定物 Wの全ての寸法、 形状等を測定する。

このような本実施例によれば、 次のような効果がある。

すなわち、 原点球 5 2 Α， 5 2 Βを有する基準点プロック 5 0 Α , 5 0 Βを囲繞するカバ一装置 4 0 Α， 4 O Bを夫々設けるとともに、 このカバー装置 4 0 A， 4 0 Bに開閉自在な蓋体 6 5 A， 6 5 Bを 夫々設けたので、 原点設定のためにタッチ信号プローブ 2 7を原点 球 5 2 A， 5 2 Bに当接させる必要があるときのみ、 原点球 5 2 A， 5 2 Bをカバー装置 4 0 A , 4 0 Bの外部に露出させることができ る。 このため、 たとえ塵埃等が多量に空気中に存在する工場内に当 該三次元測定機 1 0を配設しても、 この塵埃等が原点球 5 2 A , 5 2 Bに付着することを未然に阻止あるいは極めて少なくでき、 タツ チ信号プローブ 2 7を確実に原点球 5 2 A， 5 2 Bに当接させて正 確な測定の原点を設定することが可能となり、 この結果、 被^定物 Wの寸法、 形状等を精密に測定することができる。

また、 カバー装置 4 0 A， 4 0 Bの夫々の筐体 6 2 A， 6 2 Bを 略台形状に形成したので、 蓋体 6 5 A , 6 5 Bを開動作させた時に は基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bの略全体を露呈させることができ、 タッチ信号プローブ 2 7を様々な方向から確実に原点球 5 2 A， 5 2 Bに当接させて原点を設定することができる。 若し、 立方体等で カバー装置 4 0 A， 4 0 Bを形成すると、 基準点プロック 5 0 A , 5 0 Bは折曲形状をしているのでこれらの略全体を露出させるため には蓋体 6 5 A , 6 5 Bを大きく形成する必要があり、 カバー装置 4 0 A , 4^ 0 Bの大型化を誘発する虞れがあるので、 この場合と比 較しても前記形状 （略台形状） を採用することにより、 当該カバ一 装置 4 0' A， 4 0 Bを小型化することができて基台 1 2をその分広 く使用することが可能となる効果が得られる。

第 4図には、 本発明の第 2実施例の要部が示されている。 この第 2実施例は、 折曲されていない本体 7 1および前記本体 7 1上部に 取付けられた原点球 7 2で構成される基準点プロック 7 0を用いる とともに、 この基準点プロック 7 0を囲繞するカバ一装置 8 0を開 閉するために開閉駆動手段 8 1を設けたものである。

すなわち、 カバ 装置 8 0は、 基準点プロック 7 0を収納する中 空状の筐体 8 2と、 この筐体 8 2に蝶番 8 3 A , 8 3 Bにより取付 けられ、 しかも、 前記筐体 8 2の形状に対応した蓋体 8 4 と、 この 蓋体 8 4を矢印 Q方向に開閉する開閉駆動手段 8 1 とで構成されて いる。

開閉駆動手段 8 1 は、 断面略 L字状に形成されて筐体 8 2に固定 された取付板 8 6を備えている。 この取付板 8 6の上面には、 長孔 8 7が穿設されているとともに、 下部両端には、 支持板 8 8 A , 8 · 8 Bが突設され、 これらの支持板 8 8 A， 8 8 B間にはガイ ドバー 8 9が固着されている。

ガイ ドバ一 8 9には、 シリ ンダ 9 0が、 矢印 S方向に揺動自在か つ矢印 ， D z 方向に伸縮自在に装着されている。 前記シリ ンダ

9 0は、 シリ ンダ本体 9 0 Aを含んで構成され、 このシリ ンダ本体 9 0 A内には、 エア等によりシリンダ本体 9 0 A内を進退可能かつ 前記長孔 8 7を介して上方に延長されたシリ ンダロッ ド 9 G Bが嵌 挿されている。 このシリ ンダロッ ド 9 0 Bの先端には支持部材 9 2 が固設され、 該支持部材 9 2の先端には突部 9 3を介して固定板 9 4が回動自在に支持され、 この固定板 9 4は蓋体 8 4に固定されて いる。

このようなカバー装置 8 0の蓋体 8 4を閉動作させる場合には、 シリ ンダ 9、 0を駆動してシリンダロッ ド 9 0 Bを矢印 D 1 方向に変 位させて固定板 9 4を矢印 E方向に変位させる。 この移動に伴い、 シリ ンダ 9 0が矢印 S 1 方向に揺動され、 この揺動に伴い蓋体 8 4 が固定板 9 4を介して矢印 方向に移動される。 このため、 蓋体 8 4の端面と筐体 8 2の端面とが当接した時点でシリ ンダロ ッ ド 9 0 Bの移動を停止させることで蓋体 8 4の閉動作が完了する。

また、 蓋体 8 4を開動作させるには、 シリ ンダロッ ド 9 0 Bを前 記閉動作と逆方向の矢印 D ₂ 方向に変位させることにより、 蓋体 8 4が固定板 9 4を介して矢印 Q ₂ 方向に移動され、 蓋体 8 4の端面 と筐体 8 2とが略直交 る位置 （図示する位置） で前記シリ ンダ口 ッ ド 9 0 Bの移動を停止させることで蓋体 8 4の開動作を終了させ ることができる。

このような開閉駆動手段 8 1を有するカバー装置 8 0を用いて基 準点ブロック 7 0を囲繞すれば、 蓋体 8 4の開閉動作を開閉駆動手 段 8 1 により自動的に行うことができるので、 蓋体 8 4の開閉作業 及び被測定物 Wの測定作業を全て自動的に制御することが可能とな る効果が得られる。 さらに、 塵埃等の原点球 7 2への付着を未然に 阻止することも可能なことは勿論である。 また、 シリ ンダ 9 0をガイ ドする長孔 8 7を設けたので、 シリ ン ダ 9 0の揺動軸 （ガイ ドバー 8 9 ) 方向への変位を防ぎ、 シリ ンダ 9 0の揺動を円滑かつ確実に行うことができる。 さらに、 シリ ンダ ロッ ド 9 0 Bの部分を力バーしているので、 シリ ンダロッ ド 9 0 B の動作時にシリ ンダ本体 9 0 Aおよびシリ ンダロッ ド 9 0 B間に指 等が挟まれる等の事故を未然に防ぐことができ、 作業者の保護が図 れる。

尚、 本発明は前記各実施例に限定されるものではなく、 本発明の 要旨を逸脱しない範囲での種々の改良並びに設計の変更が可能であ る。

例えば、 前記第 1実施例においては折曲された本体 5 1 A , 5 1 Bを有す^基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bを、 第 2実施例において は折曲されていない本体 7 1を有する基準点プロック 7 0を用いて 原点設定を行っていたが、 本発明における基準点プロックゃこれを 囲繞するカバー装置の形状、 寸法等は前記各実施例のものに限らず、 実施にあたって適宜設定すればよい。 すなわち、 基準点ブロックは 必ずしも原点球を有するタィプのものに限らず、 直交三面を有する タイプの基準点プロックでもよく、 要するに、 三次元測定機の基準 点を設定できるものであれば、 その型式は問わない。

また、 第 1実施例のカバ一装置 4 0 A， 4 0 Bに第 2実施例の開 閉駆動手段 8 1を設けてもよく、 また、 第 2実施例において開閉駆 動手段 8 1を外して蓋体 8 4を指等で開閉するようにしてもよく、 カバー装置 4 0 A , 4 0 B , 8 0の蓋体 6 5 A， 6 5 B , 8 4の開 閉方法は実施にあたつて適宜選択すればよい。

さらに、 前記第 1実施例では、 基準点プロック 5 0 A， 5 0 Bお よびカバー装置 4 0 A， 4 0 Bをそれぞれ 2つ設けていたが、 夫々 1つ若しく は 3つ以上設けてもよく、 その数は被測定物 Wの形状等 により適宜設定すればよい。

また、 前記第 2実施例では、 開閉駆動手段 8 1 のシリ ンダ 9 0の ίθ

シリ ンダ本体 9 0 Αを筐体 8 2側に装着し、 シリ ンダロッ ド 9 0 B を蓋体 8 4側に枢着していたが、 本発明の開閂駆動手段 8 1 は、 シ リ ンダ本体 9 0 Aを蓋体 8 4側に枢着し、 シリ ンダロッ ド 9 0 Bを 筐体 8 2側に揺動自在に装着してもよく、 要するに、 シリ ンダ 9 0 の一部を筐体 8 2側に揺動自在に装着し、 該シリ ンダ 9 0の一部に 対して伸縮自在な他部を蓋体 8 4側に枢着すればよい。 この際、 シ リ ンダ 9 0の他部と蓋体 8 4 との取付けは、 必ずしも固定板 9 4は 必要としない。

さらに、 開閉駆動手段 8 1 のシリ ンダ 9 0を支持する部材として は、 前記実施例のような断面略 L字状の取付扳 8 6に限らず、 フレ ームょり構成されたものや、 シリ ンダ 9 0をカバ一する箱状のもの でもよく 要するにシリ ンダ 9 0を筐体 8 2に対して揺動自在に支 持するものであればよい。

また、 開閉駆動手段 8 1 とし は、 シリ ンダ 9 0等を用いたもの に限らず、 回転型のァクチェ一夕等を用いたものでもよく、 要する に蓋体 8 4を開閉できるものであればよい。

更に、 カバ一 4 0 A、 4 0 B、 8 0は、 筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2 と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とに分離されるものに限らず、 各実 施例における筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とが一体化され、 この一体化された部材が全体として開閉される ものであってもよい。 一方、 筐体 6 2 A、 6 2 B、 8 2 と蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4とを分離して設ける場合、 蓋体 6 5 A、 6 5 B、 8 4が回動して開閉されるものに限らず、 垂直あるいは水平方向に 直線的に移動して開閉されるものであってもよい。

〔産業上の利用可能性〕

前述のように本発明によれば、 基準点プロックを保護するカバー 装置を設けることで、 空気中に浮遊する粉塵等が前記基準プロック に付着することを未然に防止でき、 このため測定の原点を正確に求 ίί

めることができ、 しかも、 被測定物の精密測定が可能である。

Claims

丄 2 請 求 の 範 囲

( 1 ) 被測定物を載置する基台と、 該基台上に配設され且つ測定の 原点となる基準点プロックと、 この基準点プロックに関与すること で測定の原点を設定した後、 前記被測定物に当接しながら略水平方 向並びに略鉛直方向に変位して寸法、 形状等を測定する検出器を含 む移動手段と、 前記基準点ブロックを囲繞するとともに、 基準点ブ ロックが露出するように開閉可能な力バー装置とを設けた三次元測

( 2 ) 請求の範囲 1記載の三次元測定機において、 前記カバー装置 は、 基準点ブロックを収納する略台形状の筐体と、 該筐体の形状等 に対応し且つ筐体に対して開閉自在となる蓋体とを含む三次元測定 诚。

( 3 ) 請求の範囲 1記載の三次元測定機において、 前記カバ—装置 は、 基準点ブロックを収納する中空状の筐体と、 該筐体の形状等に 対応し且つ筐体に対して開閉自在な蓋体と、 前記筐体及び蓋体に装 着されるとともに、 前記蓋体の開閉動作を行う開閉駆動手段とを含 む三次元測定機。

( 4 ) 請求の範囲 3記載の三次元測定機において、 前記開閉駆動手 段は伸縮可能な流体圧作動のシリンダによ 構成されるとともに、 このシリンダの互いに伸縮する一部が筐体側に、 他部が蓋体側にそ れぞれ取り付けられた三次元測定機。

( 5 ) 請求の範囲 4記載の三次元測定機において、 前記シリンダが、 伸縮に伴い略鉛直方向から所定角度傾斜する方向まで揺動可能にな るよう筐体と蓋体とに取り付けられた三次元測定機。

( 6 ) 請求の範囲 4記載の三次元測定機において、 前記シリ ンダの 他部が、 蓋体に固定された固定板を介して取り付けられる三次元測