JPH01121701A

JPH01121701A - 対象物の測定装置

Info

Publication number: JPH01121701A
Application number: JP63239583A
Authority: JP
Inventors: Thomas A Ballas; トーマス　エイ　ベイラス; William E Harbottle; ウィリアム　イー　ハーボトル; Russell W Keller; ラッセル　ダブリュー　ケラー
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1988-09-24
Publication date: 1989-05-15
Also published as: DE3885714D1; EP0315308A3; EP0315308A2; EP0315308B1; US4800652A; DE3885714T2

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】産業上の利用分野本発明は測定に関し、特に断面が略円形の対象物の測定
に特に適する測定装・置及び方法に関する。

従来の技術とその問題点製造業によっては相当に正確に加工された部品が必要に
なることがあるが、かかる部品が許容誤差内にあるかを
決定するためには、測定装置はより一層正確である必要
がある。プローブの位置、そして勿論プローブが接する
表面の位置を決定するよう典型的な直角座標系の３つの
軸に沿って単一のプローブを動かすいわゆる直角座標測
定装置が存在するが、これらの装置が最も適するのは直
線的な対象物である。これに対し円形の対象物では、か
かる装置においては誤差が累積して意味のある測定に必
要な精度が失われることがある。

実施例以下図面を参照するに、図面中同様の数字及び文字は同
様の構成要素を示す。

測定装ｆｉＡ（第１図）は、略円形の断面を有する対象
物の種々の寸法、輪部及び向きを非常に高精度に決定す
るのに理想的である。装置１Ａは、対象物の直径、対象
物の軸方向及び周方向の輪郭、対象物の軸についての端
面の向き、及びある場合には円形表面のテーパの測定が
行なえる。装置ｔＡには較差を行なうた゛めの基準シリ
ンダＢ（第３図）が１個しか必要でない。基準シリンダ
Ｂは対象物の寸法又は形状にかかわりなく測定されるべ
き全ての対象物に対する基準となる。基準シリンダは使
用されない時も装ｕＡ内にとどまる。制御及び迅速な計
算のため装ｆｆＡはコンピュータＣを用いており、コン
ピュータＣにはコンピュータＣに晶令及び情報を供給す
るためのキーボードＫが接続される。装置Ａによる実際
の測定数値は、コンピュータＣに接続された陰極線管（
ＣＲＴ）Ｔに表示される。　　　　” 装置Ａの測定に最も適する典型的な表面形状は、テーバ
の付いた外側面２２円筒形の内側面４．平坦な端面６及
び８．及び端面６及び８に直交する軸Ｘを有する″中空
円錐台状の対象物又は物品りの表面形状である。

装ｍＡは、床等の支持面に支持され、物品りが装ｆｉＡ
内にある時、本実施例では装ＭＡを垂直に貫通する測定
軸２に沿うよう物品りが配置される時に物品りを測定す
るよう相互作用する種々の構成要素を何らかの方法で担
持するフレーム１０（第１図）を有する。かかる構成要
素としては、測定に先立って部品りが載置され測定後は
部品が回収されるコンベヤ１２がある。また、部品をコ
ンベヤ１２から取り部品りの軸Ｘと装置Ａの測定軸２が
適切な許容誤差内で一致するよう部品を測定軸Ｚに沿っ
て配置する装着ユニット１４もかかる構成要素である。

またフレーム１０は、装着ユニット１４により部品りが
載置される昇降ユニット１６（第７図）を支持する。部
品りの測定は、実際には部品りが昇降ユニット上にある
間に行なわれる。昇降ユニットは測定時はぼ常に部品り
を測定軸に沿って動かしており、また何が測定されるか
によっては部品りは軸２のまわりに回転される。部品り
を昇降ユニット１６上で固定するため、クランプユニッ
ト１８が部品りの上端面６に衝合する。測定軸２周囲に
配置される測定ヘッド２０から測定値が得られる。装置
ＦＡの較正を行なうための基準シリンダＢは装置ｔＡ内
で担持され、運搬ユニット２２（第４図）により昇降ユ
ニット１６に搬入搬出される。また装ＲＡは測定完了後
部品りを昇降ユニットから出してコンベヤ１２に戻す放
出ユニット２４（第４図）を有する。フレーム１０は、
やはり測定のため相互作用する構成要素の１つであるコ
ンピュータＣと、また同様にキーボードＫ及び陰極線管
■とを担持する。

フレーム１０は、装着デスク３２と装着デツキ上方の測
定デスク３４の２つのデツキ（第１図）を支持する。２
つのデツキ３２及び３４は互いに固定されているが、と
もに免震装Ｗ１１によりフレーム１０から絶縁されてい
る。デツキ３２は、昇降ユニット１６が露出し、しばし
ば突出する円形開口３６（第４図）を有する。デツキ３
４は円形３８（第１１図）を有するａ２つの開口３６及
び３８は測定軸２に沿って整列される。各開口３６及び
３８は、装！！Ａが測定しうる最大の部品りを通すよう
充分大きい。３つの測定ヘッド２０は開口３８の周りを
等間隔で、つまり１２０°間隔で取り付けられる。クラ
ンプユニット１８は開口３８の路上力にあるようにして
、測定デツキ３８に取り付けられる。これに対し、装着
ユニット１４゜昇降ユニット１６．運搬ユニット２２及
び放出ユニット２４は装着ユニット３２により担持され
る。

コンベヤ１２はフレーム１０の前部に取り付けられる。

また、フレーム１０は、測定デツキ３８を越えて延在し
キーボードＫ及び陰極線管Ｔを支持する架橋部４２と、
コンピュータＣ及び回路基板を収納するエンクロージャ
Ｅとを有する。

コンベヤ１２は、コンベヤ１２が取り付けられるフレー
ム１０の前部全体にわたって延在し、フレーム１０の一
方の側に位置する供給端と、他方の側に位置する排出端
とを有する。コンベヤ１２は供給端と排出端との間に振
動カーペット４４及びカーペット４４の両側で上方に突
出する側壁４６を有する。カーペット４４の起毛は排出
端方向に偏倚されているので、部品りは端面８がカーペ
ットに接するようにして供給端に置かれると排出端方向
に移送される。コンベヤ１２の両端の途中でカーペット
４４は中断し、また側壁４６は切り取られている。側壁
４６が切り取られた部分を通って、装着ユニット１４は
部品りを途中でとらえ、振動カーペット４４から取り除
いて装着デツキ３２上を測定軸２まで索引する。部品り
が測定軸Ｚに沿って位置している間に、測定が面２．４
゜６及び８について行なわれる。

装着ユニット１４（第４図乃至第６図）は、大部分が２
つのデツキ３２と３４との間の空間内にあり、その基部
５０は装着デツキ３２に固設されている。基部５０（第
６図）上には、コンベヤ１２の長手方向軸と直交する方
向の案内面５２が設けられる。案内部材５２は、案内部
材５２方向には摩擦抵抗がほとんどないようにして容易
に動くが横方向及び垂直方向への自由運動はしないスラ
イダ５４を受容する。スライダ５４は、装着デツキ３２
上スライダ５４の側に取り付けられるスプロケラト５８
に巻き付くエンドレスチェーン５６に取り付けられる。

これらのスプロケット５８の１つは、タイミングベルト
駆動６２を介して逆転可能サーボモータ６０と結合する
。モータ６０は、昇降ユニット１６の一方の側でコンベ
ヤ１２に垂直にスライダ５４を動かす。

このスライダ５４の運動は、略装着デツキ３２に取り付
けられたガラス製目盛６６と、スライダ５４に担持され
目盛６６を読み取る変換器６８とからなるリニヤエンコ
ーダ６４（第４図及び第５図）により相当な精度で監視
される。実際には、目盛６６はスライダ５４から若干離
れており、測定軸Ｚから出る半径方向直線に沿いコンベ
ヤ１２に対し直交する。変換器６８は、横方向アーム６
９（第４図）によりスライダ５４に取り付けられており
、スライダ５４が案内部材５２上を移動すると目盛６６
に沿って移動する。目盛６６は案内面５２と平行な平坦
表面を存し、この表面上には離間した密な垂直線からな
る格子７０が形成されている。格子７０のピッチは、１
０ミクロン（０，０００４インチ）毎に別の線があるよ
うに１００本／　ａｙｓ　（２５４０本／インチ）等の
こまかさとする。この場合、各線の幅は約５ミクロン（
０，０００２インチ）とし、連続する線間の空き間隔も
５ミクロン（０，０００２インチ）としうる。変換器６
８は、格子上に光ビームを投射するランプと、ビームの
遮断を感知するフォトデテクタとからなる。この遮断は
変換器６８が目盛６６に沿って移動する際に起こるから
、遮断の回数を計数することにより、スライダ５４の変
位を１０ミクロン、つまり０、０００４インチ以内で確
定できる。変換器６８はコンピュータＣに接続されてい
るのでコンピュータＣは部品の装着に充分な精度でスラ
イダ５４の位酋を確定できる。

エンコーダ６４としての使用に適する直線状ガラ、ス製
目盛エンコーダは、イリノイ州エルクグラブビレツジの
ハイデンハインコーポレーションその他の業者から入手
可能である。

サーボモータ６０は、コンピュータＣにより制御され、
スライダ５４を延出位置と後退位置との間で移動せしめ
る。スライダ５４は延出位置では、スライダ５４の上面
が振動カーペット４４と同一平面上にあるようにしてコ
ンベヤ１２の振動カーペット４４の上流部と下流部との
間に突出する。

スライダ５４の外端には、カーペット４４に沿って移動
する円形部品りを捕促しスライダ５４の後退時に部品り
を測定軸２と整列せしめるよう形成された装着ヘッド７
２（第４図）が嵌着される。

スライダ５４の外端で装着ヘッド７２は、止め部材７４
と、頂点がエンコーダ６４の目盛６６に沿う半径方向直
線と整列するよう互いに角度をなして配置された１対の
駆動バー７６とを有する。スライダ５４が延出位置にあ
る時、２本の角度をなした駆動バー７６は、駆動ヘッド
７２を通すようその場所では除去されているコンベヤ１
２の外側壁４６を略越えて延在する。これに対し止め部
材はカーペット４４の外側部分上を横方向に突出し、２
つの側壁４６の中間で終わっている。

カーペット４４の供給端に、下端面８がカーペット４４
に接するよう載置された円形部品りは、カーペット４４
の振動により駆動ヘッド７２の止め部材７４に衝合する
まで前進する。次いで装着ユニット１４のサーボモータ
６０が通電されると、サーボモータ６０はスライダ５４
を内方へ後退位置まで移動せしめる。スライダ５４は延
出位置から移動するに際し、円形部品りを２本の角度を
なす駆動バー７６間５保持し横方向に円形部品りの中心
を測定軸Ｚに合わせる。部品りは振動カーペット上を越
え装着デツキを横断して摺動し、開口３６内に支持面を
出している昇降ユニット１６上へ至る。エンコーダ６４
は部品りの移動を監視しており、コンピュータＣは部品
りの軸Ｘが測定軸Ｚに一致するとモータ６４を停止する
。これに関連して部品りの仕上がり直径はコンピュータ
Ｃに入力されているため、コンピュータＣは部品りの軸
が測定軸Ｚと整列するのにスライダ５４が後退すべき距
離を計算することができる。実際には、２つの軸Ｘ及び
２は厳密に一致する必要はなく、子分の数インチのずれ
は許容され、またあると思われる。

装着ユニット１４は、部品りをコンベヤ１２から装着デ
ツキ３２の開口３６の略下側で装着デツキ３２に取り付
けられた昇降ユニット１６まで移送する。昇降ユニット
１６（第７図−第９図）は、開口３８の周囲で装着デツ
キの下側に固設され、測定軸Ｚに平行であり、従って装
着デツキ３２に垂直である案内部材８２（第９図）が取
り付けられた基部８０からなる。案内部材８２は、案内
面８２に沿い測定軸２に平行に垂直方向移動するが横方
向の自由運動は全くしないスライダ８４を受容する。ス
ライダ８４は上端で、装着３２の開口３６より僅かに小
さい直径を有する上方向に向いた円形プラテン８８を有
する円形テーブル８６を担持する（第２図、第７図及び
第８図）。部品りがコンベヤ１２から抜き出される際、
円形プラテン８８は、頂面が装着デツキ３２の頂面と同
一平面上にあるようにして開口３６をふさぐ。ただし、
スライダ８４が案内部材８２に沿うどの位置にあるとし
ても、回転テーブル８６の回転の中心及び円形プラテン
８８の中心は、測定軸２と一致する。

プラテン８８は、測定軸Ｚから出て１２０°間隔で離間
する３本の半径方向スロット８９を有する（第２図及び
第４図）。

スライダ８４を案内面８２上を上方及び下方に移動せし
めるため、基部８０は、案内部材８２に平行に延在し端
部は転がり軸受９２内で回転する駆動ロッド９０（第７
図−第９図）と嵌合する。

転がり軸受９２の少なくとも一部にはラジアル荷重だけ
でなく両方向のスラスト荷重もかかる。この場合には互
いに対向するよう取り付けられた２つの円錐転がり軸受
が適当である。駆動ロッド９０は滑らかな外面を有し、
基部８０の略全長にわたり延在し、下端でタイミングベ
ルト及びプーリ駆動９６を介してサーボモータ９４に結
合する。

サーボモータ９４も同様に基部８０に取り付けられ逆転
可能であり、その動作はコンピュータＣにより制御され
る。

駆動０ツド９０は、１つ又は２つの摩擦駆動９７を介し
てスライダ８４と結合する（第７図−第９図）。各摩擦
駆動９７は、スライダ８２に固設されロッド９０が貫通
する孔を有する分割フォロワブロック９８からなる。ブ
ロック９８は両・端の各々は３本のローラ１０Ｇの組と
嵌合し、ブロック９８が駆動力を伝達すると、これらの
ローラはロッド９０の円筒状側面と当接してロッド９０
の回転とともに回転する。各組のローラ１００は、１２
０°の間隔で０ツド９０の周゛りに対称的に配置される
が、ロー５１００の軸はロッド９０の軸に対し平行では
ない。ローラの軸はロッドの軸に対し僅かに傾斜してい
るため、フォロワブロック９８はロッド９０が回転する
際ロッド９０に沿って移動する。その移動方向は勿論ロ
ッド９０の回転方向に依存する。フォロワブロック９８
はスライダ８４に固定されているから、スライダ８４も
テーブル８６を担持したままブロック９８とともに上方
又は下方５移動する。スライダ８４は案内部材８２に案
内されるが、案内部材８２は測定軸２と平行であるから
、テーブル８６及びそのプラテン８８の中心は、スライ
ダ８４の案内部材８２に沿う位置の如何にかかわらず測
定軸２と一致する。

一方のブロック９８のローラ１００の角度ずれ、つまり
ピッチが、他方のブロック９８のロー５１００のピッチ
より大きい。例えば、上方のブロック９８のローラ１０
Ｇは０．０３２インチ（０，８１２ＩＩＩＩｍ）のピッ
チで傾斜している。これはシャフト９０の各回転毎に、
これらのローラを担持するブロック９８がＯ，，０３２
インチ（０，８１２ａｍ＋）前進するということである
。これに対し下方のブロック９８のローラ１００は０．
２００インチ（５，０８１１１１１）のピッチで設置さ
れている。

また各ブロック９８は分割されており、２つの構成要素
に分けられる。各組のローラ１００の１つは、それらの
構成要素の１つに担持され、残りの２つのＯ−ラは他の
構成要素上で回転する。各ブロック９８は、作動時ブロ
ック９８の２つの構成要素を合わさるよう付勢してブロ
ック９８のローラ１００が軸９０を把持するようにせし
める空気圧装置１０１を担持する。一方、空気圧装置１
０１の動作が解除されると、ブロック９８の構成要素は
分離し、ローラ１００はシャフト９０への把持を緩める
。従って、シャフト９０はブロック９８を単に貫通摺動
するだけでよい。ブロック９０の一方又は他方の空気圧
装置１０１は常に作動されており、スライダ８４は、大
ピツチのローラ１ＧＧによる大きい速度で前進するか、
小ピツチのローラ１００による小さい速度で前進するか
している。

ミネソタ州ミネアポリスのゼロ−マックスがＲＯＨ＝Ｌ
ＩＸという商標で販売している摩擦駆動は、僅かな変更
を加えれば＊ｔ＊駆動９７として使用するのに適してい
る。この駆動は、分割ブロックの構成要素を合わせるよ
う付勢するバネを用いている。変更というのは、駆動９
７の作動と非作動を制御するようバネを空気圧装置１０
１で置き換えることである。

摩擦駆動９７はあそびが非常に小さいためテーブル８６
の測定ｌ１１１ｚに沿って非常に正確に位置決めできる
。また過荷重の場合にはシャフト上でスリップするので
破壊が防止される。従って、テーブル８６が軸Ｚに沿つ
て移動中に移動をさまたげる障害物にぶつかったとして
も、スライダ８４及び案内部材８２とモータ９４及び駆
ｆ、ＩＪ９６は損傷を受けない。

スライダ８４及び回転テーブル８６は相当な重量がある
。このｆｆｆｆｔを相殺するため基部８０は、それぞれ
がスライダ８４に取り付けられる連結Ｏラドを有する空
気圧式カウンタバランス１０２に嵌合される（第７図−
第９図）。カウンタバランス１０２はスライダ８４を実
質上無重量状態に維持するため、１つの摩擦駆動９７に
傾斜ローラ１００を介して作用する駆動ロッド９０は非
常に小さな力でスライダ８４を上方又は下方に移動せしめる。コネチカット州ノ
ーウオークのエアポットコーポレーションが販売してい
るＡＩＲＰＯＴアクチュエータがカウンタバランス１０
２として使用するのに適している。

スライダ８４を移動させるサーボモータ９４及びテーブ
ル８６はコンピュータＣの制御を受けて動作−する。コ
ンピュータＣがテーブル８６の位置を監視できるように
するため、昇降ユニット１６には昇降ユニット１６用の
リニアエンコーダ１０４が設けられる（第８図）。エン
コーダ６４と同様、エンコーダ１０４は、格子１０８が
設けられたガラス製目盛１０６と、格子１０８を事実上
読み取る変換器１１０とからなる。目盛１０６は、格子
１０Ｂが設けられた面が案内部材８２と測定軸Ｚとに平
行であるようにしてスライダ８４に取り付けられる。こ
れに対し、変換器１１０は、スライダ８４の移動時目盛
１０６が通過する基部８０の部分に取り付けられる。変
換器１１０はコンピュータＣに接続される。

目盛１０６Ｆの格子１０８のピッチは、例えば１０ミク
ロン（０，０００４インチ）程度のものが使用されるが
、格子１０８を分割する回路を用いることによりテーブ
ル８６の垂直方向位置は０．０２５ミクロン（０，００
００２５Ｍ）つまり１００万分の１インチ以下の分解能
で決められる。

回転テーブル８６は、プラテン８８が測定軸Ｚの周囲を
回転するようにプラテン８８を駆動する固有のサーボモ
ータ１１２を有する（第７図）。このサーボモータ１１
２もコンピュータＣに接続され、制御される。またコン
ピュータＣは、格子を有する円形ガラス製目盛１１Ｇと
、目盛１１６上の格子を事実上読み取る変換器１２Ｇと
からなるロータリエンコーダ１１４によりプラテン８８
の角度位置を監視する。円形目盛１１６は、中心を測定
軸Ｚに合わせてプラテン８８に取り付けられる。変換器
１２０は事実上スライダ８４に対し固定した位置に設け
られる。テーブル８６はモータ１１２２円形ガラス製目
盛１１６及び変換器１２０とともにユニットとして適切
なものが例えばニューヨーク州ホーボージ゛のアノラド
　コーポレーションからＡＮＯＲＯＵＮＤ回転テーブル
として販売されている。

回転テーブル８６の円形プラテン８８は、測定されるべ
き円形部品りを受容し、部品りを平坦面８がプラテン８
８に衝合し、軸Ｘが測定軸Ｚと略一致するようにして支
持する。実際上全ての円形部品りについてモータ９４が
テーブル８６を上下動させるよう通電され、これにより
部品りの多数の高さでの測定が可能となる。またモータ
１１２はプラテン８８が回転するよう通電され、これに
より別の測定が可能となる。測定が完了すると、コンピ
ュータＣはサーボモータ９４を制御してスライダの位置
をテーブル８６の円形プラテン８８の上面が装着デツキ
３２の頂面と再び同一平面に並ぶようにさせる。これに
より放出ユニット２４が測定済部品りをプラテン８８か
ら取り出してコンベヤ１２に戻すことが可能となる。

クランプユニット１８（第１０図及び第１１図）は、３
つの測定ヘッド２０が多くの測定をする間円形部品りを
回転テーブル８６の円形プラテンに保持する。ユニット
１８は部品りに下向きの力をかけるが、これにより昇降
ユニット１６による部品りの上を動及び回動がさまたげ
られることはない。クランプユニット１８は、下端が測
定デツキ３４の円形開口３８周囲で測定デツキ３４に固
定される３本の円柱状ロッド１３０からなる。各ロッド
１３０は１対の測定ヘッド間の中心に位置する。

ロッド１３０は測定ヘッド２０よりも上方に垂直に延在
し、その上端は取り付は板１３２に固定される。

つまり、ロッド１３０は測定デツキ３４より高い位置で
取り付は板１３２を支持する。取り付は板１３２は、複
動空気圧シリンダ１３４用の取り付は台となる。シリン
ダ１３４のシリンダチューブは取り付は根１３２に固定
され、軸は測定軸に一致する。シリンダ１３４の０ツド
１３６は、やはり測定軸Ｚに沿いつつ取り付は板１３２
を貫通して下方に突出し、下端で垂直ロッド１３０方向
へ放射状に拡がる３本のアームが設けられた水平スパイ
ダ１３８に取り付けられる。従って、シリンダ１３４の
シリンダチューブに入れられる圧縮空気によりスパイダ
１３８は測定軸に沿って上下動する。スパイダ１３８の
各アームには、下端がクランプブラケット１４２に螺合
する２つの緩嵌ビン１４０が設けられる。ビン１４０は
緩嵌しているためスパイダ１３８内を上下に摺動しうる
から、ビン１４０の上端には頭部が設けられてビン１４
０及びビン１４０が担持するブラケット１４２がスパイ
ダ１３８から落ちないようされている。各ビン１４０は
、取り付けられているブラケット　１４２をスパイダ１
３８から離れる下方へ付勢する圧縮コイルバネ１４４に
より囲まれている。３つのブラケット１４２は大部分が
ロッド１３０のすぐ内側に位置するという意味で３本の
ロッドと整列、しており、各ブラケット１４２は、外縁
にブラケットと整列するロッド１３０が貫通するスリー
ブ１４６を有する。

スリーブ１４６には、ロッド１３０がブラケット１４２
を垂直に案内するようロッド１３Ｇをたどるボールブツ
シュが設けられる。各ブラケット１４２の下端は、水平
な軸の周囲を回転するクランプローラ１５０に嵌合する
。３本のローラの軸は測定軸Ｚ上の共通点で交わる。

最初空気圧シリンダ１３４のロッド１３６は後退するが
、装着ユニット１４が円形部品りを昇降ユニット１６の
プラテン８８上に載置すると、圧縮空気がシリンダ１３
４に導かれてロッド１３４が延びスパイダ１３８が下降
する。スパイダ１３８が下降するとブラケット１４２は
、クランプローラ１５０が部品りの上端面６に当接する
まで垂直ロッドをたどる。

シリンダ１３４はロッド１３６を伸ばし続けるため、ビ
ン１４０は移動中のスパイダ１３８を貫通して摺動する
一方、バネ１４４はブラケット１４２とスパイダ１３８
との間で圧縮される。ピストンロッド１３６は、シリン
ダ１３４のシリンダチューブ内が所定圧となるまで延び
、この圧力が圧縮されたバネ１４４が部品りにかける累
積力を相殺する。これがつまり、ローラ１５０が部品り
を昇降ユニット１６のプラテン８８に保持するよう部品
りにかける力である。

３つの測定ヘッド２０蚤よ、測定デツキ３４の円形開口
３８周囲に配置され、測定軸Ｚから出る３本の異なる測
定半径ＲＯ，Ｒ１２０及びＲ２４０に沿って測定を行な
う（第２図及び第１１図）。ヘッド２０は、測定半径Ｒ
Ｏ，Ｒ１２０及びＲ２４０が測定軸Ｚに対し対称に、つ
まり１２０°間隔となり、クランプヘッド１８のブラケ
ット１４２がヘッド２０間の空間と整列するよう位置決
めされる。従って、ブラケット１４２もクランプローラ
１５０も、測定ヘッド２０が３木の半径ＲＯ，Ｒ１２０
及びＲ２４０に沿って測定する際のじゃまにならない。

また各ヘッド２０は、測定デツキ３４の上面より僅かに
高い同一の高さで測定を行なう。３つのヘッド２０の高
さは同一のままであるが、昇降ユニツト１６が部品りを
測定軸２に沿って垂直方向へ移動せしめるので、測定ヘ
ッド２０は部品りの軸Ｘに沿う異なる位置で半径方向の
測定を行なうことができる。

３つの測定ヘッド２０はデツキ３４上での位置を除けば
略同−であり、測定デツキ３４の上面に固設されており
また案内部材１６２が付設されている基部１６０を有す
る（第１２図及び第１３図）。

案内部材１６２はヘッド２０が位置する特定の測定半径
ｒに平行である。基部１６０は、案内部材１６２に沿っ
て、従って、測定軸２へ又はからの半径方向に移動する
スライダ１６４を担持する。この移動は、基部１６０に
取り付けられ、ヘッド２０の遠方端つまり円形開口３８
から離れた方の端部に設けられたタイミングベルト駆動
１１０を介して駆動０ツド１６８と結合される逆転可能
サーボモータ１６６により行なわれる。ロッド１６８は
、円筒形の滑らかな外面を有し、端部において基部１６
０内のベアリング１７２により回転し、その回転軸は案
内部材１６２と平行である。またロッド１６８の遠方端
のベアリングは、軸方向の運動をむだにすることなくラ
ジアル荷重とともにスラスト荷重を受けることができる
。そのためには、この位置のベアリング１７２として僅
かに予荷重がかけられた２つの間接的に取り付けられる
円錐ころ軸受が最適である。

駆動ロッド１６８は、空気圧アクチュエータを有さない
ことを除けばｒｓｔａ駆動９７と同様な摩擦駆動１７３
を介してスライダ１６４と結合する。摩擦駆動１７３は
、スライダ１６４に取り付けられ、駆動ロッド１６８が
貫通する孔を有する分割フォロワブロック１７４からな
る。ブロック１１４の両端は、ロッド１６８の周りに対
称に配置されロッド１６８の滑らかな円筒形面に当接す
る３本のローラ１７６と嵌合する。各組のＯ−ラ１７６
の１本は、分割ブロック１７４の一方の半休にあり、残
りの２本は他方の半休にあり、２つの半休はバネにより
合わさるよう付勢され、３つのローラ１７６はロッド１
６８の円筒形面を把持する。０−ラ１７６の軸は駆動ロ
ッド１６８の軸に対し僅かに傾斜しているため、ロッド
１６８が回転するとブロック１７４はロッド１６８に沿
つて移動する。スライダ１６４はフォロワブロック１１
４に取り付けられており、基部１６０上の案内部材１６
２に沿って移動するが、その移動方向はロッド１６８の
回転方向に依存する。

コンピュータＣは、ヘッド２０について実際には測定軸
２からの距離であるスライダ１６４の測定半径ｒに沿っ
た位置を監視する。この監視は、昇降ユニット１６につ
いてテーブル８６の垂直方向位置を監視するエンコーダ
と同様なリニアエンコーダ１８０（第１２図）により行
なわれる。エンコーダ１８０は、測定デツキ３４近傍の
スライダ１６４に取り付けられ、格子１８４が設けられ
ている、つまりヘッド２０が半径方向測定を行なうのと
略同−高さに位置するガラス製目盛１８２からなる。格
子１８４は、案内部材１６２と平行に延在し一連の微小
離間した垂直線からなる。またエンコーダ１８０は、基
部１６０上目盛１８２に沿った格子１８４に光ビームを
投射する位置にある変換器１８６を有する。

変換器１８６は、格子１８４の線による光ビームの遮断
を感知するフォトデテクタを有する。変換器１８６は、
スライダ１６４の測定半径ｒに沿う位置を決定するため
格子１８４の線を計数する。変換器１８６とサーボモー
タ１６６とは、コンピュータＣに接続される。

測定ヘッド２０で行なわれる半径方向測定は、昇降ユニ
ット１６の回転テーブル８６に支持される部品りに実際
に接触することで行なわれる。この接触は、スライダ１
６４により担持される測定プローブ１９０（第１４図）
でなされる。プローブ１９０は、大部分が円筒形筐体１
９４内に収められた本体１９２からなり、両端において
前方及び後方取り付はブロック１９６と嵌合し、プロー
ブ本体１９２はブロック１９６を貫通して測定ヘッド２
０のスライダ１６４に固定される。後方取り付はブロッ
ク１９６において、プローブ本体１９２は円柱形で筺体
１９４とともに液密封止をなすよう０リングと嵌合する
。前方取り付はブロックにおいて、プローブ本体１９２
は半円柱形であり、半円柱形状の栓１９８と嵌合する。

両方とも０リングを収容し、筺体１９４とともに液密封
止をなす。栓１９８は、前方取り付はブロック１９６に
包囲される。

プローブ本体１９２は、鋼の単一片から加工されるが２
つの部分２００及び２０２からなり、部分２０２は部分
２００に対し移動しつる。部分２０Ｇは取り付はブロッ
ク１９６に１２ｉｌ設されており、従ってスライダ１６
４に対する位置は固定している。部分２０Ｇは円筒形筐
体の上半分を略占める。他方の部分２０２は、筺体１９
４の下半分を略占め、筺体の軸方向中心線に沿って前方
に突出し、前方取り付はブロック１９６を越えて偏向ス
ピンドル２０４として延出する。２つの部品２００及び
２０２は、接続部分つまりたわみ部材２０６に沿って接
合される。たわみ部材２０６は非常に薄いため部分２０
２は固定部分２００に対し回動することができるが、こ
の運動はスピンドル２０４．特にスピンドル２０４の１
ｙＪ端において微小な垂直方向変位として表われる。こ
の運動を許容するため、スピンドル２０４と固定部分２
００のスピンドル２０４上方の部分との間には微小な間
隙２０８があり、またスピンドル２０４とその下の栓１
９８との間にも微小な間隙２０８がある。またプローブ
本体１９２中たわみ部材２０６の直ぐうしろには２つの
部分２００と２０２とを分離せしめるよう比較的大きな
略円形の切欠２１Ｇがあり、この切欠２１０は可動部分
２０２の端部まで優方に延在するスロット状＠ｆｌＪ　
２１２に合流する。間隙２１２は、負荷が不注意にスピ
ンドル２０４の端部にかけられた際にたわみ部材２０６
を保護し、破壊に対する保護が得られるよう可動部分２
０２の下方部分から固定部分２００の下向きに開いた空
所２１５へ突入するボス２１４により遮断されている。

プローブ本体１９２は、逆向きの力により固定部分２０
’Ｏから離れるよう付勢されない限り、可動部分２０２
の後端が固定部分２０Ｇ方向へ付勢されるよう構成され
る。この力は、大部分が固定部分２００内の孔２１８内
に嵌合するが下端は可動部分２０２内の受は口２２０に
受容される圧縮コイルバネ２１６により得られる。孔２
１８は、可動部分２０２の全長にわたりＷｊ！ｌ　２１
２を維持するようバネ２１６に抗して捩込まれる止めネ
ジ２２２も収容する。従って、スピンドル２０４が下方
に変位する場合には変位力は圧縮バネ２１６に抗して働
き、上方に変位する場合には力は本体２０２を形成する
鋼の自然な偏りに抗して働く。どちらにしろ、可動部分
は固定部分２００が包囲している筐体１９４に衝突する
ので移動は極めて制限されており、これも破壊に対する
保護となる。２つの部分２０Ｇと２０２との間の運動を
感知し、従ってスピンドル２０４の垂直方向変位を検出
するためプローブ１９０の本体１９２は、可動部分２０
２の後端の直ぐ上で固定部分２００内に収容される中空
コイル２２６からなるリニアバリアブル差動変圧器つま
りＬＶＤＴ２２４に嵌合される。可動部分２０２は、コ
イル２２６の中空内部内へと上方に突出するコア２２８
に嵌合する。スピンドル２０４の垂直方向変位は全てコ
イル２２６内のコア２２Ｂの軸方向変位に変換されるが
、これによりコイル２２６は電気信号を発生する。この
電気信号は、コイル２２６に接続された回路基板により
検出される。回路基板はエンクロージャ内に収められて
いる。プローブ１９０中のＬＶＤＴ２２４として使用す
るのに適するものが、ニュージャーシイ州ペンケーソン
のシェービッツから入手可能である。円筒形筺体１９４
の内部には、スピンドル２０４がどちらかの方向に変位
する際本体１９２の可動部分２０２内に発生する振動を
迅速に減衰せしめるため軽量部で充填されている。筐体
１９４端部のＯリングシールは、取り付はブロック１９
６及びスピンドル２０４に着座した弾性ダイヤフラムシ
ール２３０と同様この軽量部を筺体１９４内に保持する
働きをな１゛。

本体１９２．筐体１９４及びＬＶＤＴ２２４のほかにプ
ローブ１９４は、本体１９２の可動部分２０２のスピン
ドル２０４に取り付けられて測定デツキ３４方向である
下方へ突出するプローブアーム２３２を有する。アーム
２３２の上端には、スピンドル２０４の保体１９４から
の突出部分周囲をしっかりとクランプするクランプブロ
ック２３４が設けられている。プローブアーム２３２の
下端は、測定デツキ３４の僅かに上方で測定ヘッド２０
のリニアエンコーダ２８０のガラス製目盛１８２上の格
子１８４と大体同じ高さにある。アーム２３２の下端は
、典型的には約１／３２インチ（０，７９３ｍ）の６径
を有し、本質的には小形の球である前方及び後方接点２
３８及び２４Ｇを有するチップ２３６と嵌合する。ただ
し寸法と相対的位置は測定対象に応じる。２つの接点２
３８と２４０はアーム２３２の前面と後面より出ており
、同一高さではなく後方接点２４０の方が前方接点２３
８より僅かに高い。プローブ１９Ｇが測定される部品り
と実際に接触するのは接点２３８及び２４０に沿ってで
ある。これに関連して、前方接点２３８は、測定軸Ｚか
ら離れた方の円形表面、つまり部品りのテーパ面２（第
２図）の如き外側面及び端面６の如き上方を向いた端面
に対して用いられる。

これに対し後方接点２４０は、部品りの円筒形面４の如
き軸Ｚ方向への内側を向いた面及び端面８の如き下方を
向いた面に対し用いられる。

接点２３８又は２４Ｇが測定される面と当接するように
なる時は、チップ２３６は横方向に偏向するが、アーム
２３２及びスピンドル２０４は本体１９２のたわみ部材
２０６周囲を回動するので、可動部材２０Ｇの後端がバ
ネの付勢に抗して固定部分２０Ｇ方向へ又は固定部分２
０Ｇから離れるように移動する。変位の方向にかかわり
なくＬＶＤＴ２２４のコア２２８はコイル２２６内を変
位し、これにより変位の大きさ及び移動の方向と相互関
係を有する電気信号が発生される。

実際にはプローブチップ２３６の変位によりＬＶＤＴ２
２４は、変位の大きさに関係する大きさの電圧を発生す
る。測定ヘッド２０のリニアエンコーダ１８０は、ＬＶ
ＤＴ２２４を較正するための基準となる。このため、各
プローブ１９０が設けられた測定ヘッド２０のサーボモ
ータ１６６によりプローブ１９０が固定面に当接された
後内方へ駆動される。

リニアエンコーダ１８０により測定されたプローブチッ
プ２３６の変位は、変位の結果としてＬＶＤＴ２２４か
ら得られる電圧と比較され、両者の間の相互関係が得ら
れるが、これによりＬＶＤＴ２２４の較正が確定する。

スライダ１６４のサーボモータ１６６とプローブ１９０
７７）　Ｌ　Ｖ　Ｄ　Ｔ　　２２４ハ、−ｔ−一夕１６
６が接点２３８又は２４０の一方を測定されるべき面に
当接するよう駆動するが、その範囲はチップ２３６が所
定量、例えばｏ、　ｏｏｓインチ（０，１２７ａｓ＋）
変位する程度のみであるようにフィードバックループを
介して電気的に接続される。エンコーダ１８０はスライ
ダ１６４の測定デツキ３４及び測定軸２に対する位置を
測定し、プローブ１９０はチップ２３６のスライダ１６
４に対する位置を測定するので、コンピュータＣは、エ
ンコーダ１８０からの読み取り値に反映されたスライダ
１６４の位置と、ＬＶＤＴ２２４での読み取り値に反映
されたプローブチップ２３６の位置とを代数的に加算す
ることでチップ２３６の測定軸Ｚに対する実際の位置を
決定する。昇降ユニット１６がテーブル８６の高さを変
更する場合、部品りの表面に当接していた方の接点２３
８又は２４０は部品りに当接し続け、輪郭の小なる変化
はＬＶＤＴ２２４により検出される。これは本体１９２
の可動部分２０２プローブアーム２３２が比較的小さい
慣性を有し、かかる部品りの表面の変化に追従できるた
めである。変化が大きくなった場合には、フィードバッ
クループを介して送られる誤差信号によりモータ１１６
は重い方のスライダ１６４を移動させる。

モータ１６６が常に、プローブアーム２３２のチップ２
３６に所定の偏向が存在するようスライダ１６４を位置
決めするような構成とされている。

接点２３８及び２４０を有するプローブチップ２３Ｇは
、ガラス製目盛１８２上の格子１８４と路間−の高さに
あるため、いわゆるアツベ（ＡＢＢＥ）Ｍ差又はアツベ
ずれは最小にとどまり、そのための補正は不要である。

半径Ｒ及び部品りのテーパ面２及び円筒形面４の如き周
状面の軸方向輪郭を決定する場合には、３つの測定ヘッ
ド２０全での１０−ブチツブ１３６は測定されている特
定の面に沿って同時に部品りに接し、部品りがモータ９
４によるテーブル８６の運動に従い測定軸Ｚに沿って移
動する時部品りに追従し、部品りに接し続ける。典型的
にはｏ、ｏｏｓインチ（０，１２７ａｍ）の周期的な間
隔毎に、各測定ヘッドはチップ２３６が実際に部品りに
接する位置での接点１３８又は１４０の半径方向位四を
表わす読み取り値を出力する。この読み取り値は勿論エ
ンコーダ１８０により決定されるスライダ１６４の位置
とプローブ１９０内のＬＶＤＴ２２４により決定される
プローブチップ２３６の偏向との代数和を表わす。読み
取りが同時になされる測定軸Ｚ上の特定の位置つまりデ
ータ点では、その位置での部品りの半径Ｒは、３つの測
定ヘッド２０により測定された半径の平均として表わす
ことができる。

よりよい方法としては、第２図及び第１１図の座標系の
中心位置に従って最適円アルゴリズムにより計算された
半径Ｒを導くことである。

半径Ｒは、式を用いた最適円の半径の平均を表わすから
、部品りの軸が測定軸２から僅かにずれていたとしても
正確である。測定ヘッド２０により３つの半径方向読み
取りが同時に行なわれる特定の高さのそれぞれは、昇降
ユニットのリニアエンコーダ１０４により決定され、コ
ンピュータＣは、その高さの読み取りとコンピュータＣ
が３つの半径方向読み取り値から得た平均半径Ｒとを相
互に関係付ける。計算された半径Ｒと半径が存在する高
さはコンピュータＣのメモリ中に記憶される。

昇降ユニット１６のプラテン８８から部品りを取り出す
放出ユニット２４は、装着デツキ３２上に取り付けられ
る複動空気圧シリンダ２５０からなる（第４図）。空気
圧シリンダ２５０の軸はデツキ３２と平行であって、装
着ユニット１４の案内部材５２に対し約４５°ずれてお
り、測定軸２にて交差する。シリンダ２５０は、端部が
測定軸２方向を向いたＶ字形面を有する駆動ヘッド２５
４と嵌合するラム２５２からなる。駆動ヘッド２５４の
Ｖ字形面の頂点は空気圧シリンダ２５０の軸に沿ってい
る。

空気圧シリンダ２５０が作動すると、ラム２５２はヘッ
ド２５４を昇降ユニット１６のプラテン８８を越え、さ
らにデツキ３２の昇降ユニット１６とコンベヤ１２の間
にある部分を越えて移動せしめる。

このようにするとヘッド２５４はプラテン上の部品りと
当接し、部品りをコンベヤ１２方向へ変位せしめる。部
品りは、デツキ１２を越え、延出したスライダ５４を通
過し装着ユニット１４の止め部材７４に接することなく
、コンベヤ１２の振動カーペット４４上まで移動する。

ラム２５２は、部品りを昇降ユニット１６のプラテン８
８からコンベヤ１２まで移動せしめた後は後退する。

運搬ユニット２２は、昇降ユニット１６のプラテン８８
に基準シリンダＢを装着せしめ、また基準シリンダＢを
プラテンから回収する。放出ユニット２４同様、運搬ユ
ニット２２は装着デツキ３２に固定されているが、昇降
ユニット１６の反対側に位置し、略装着ユニット１４の
案内部材５２及びスライダ５４の上方にある。運搬ユニ
ット２２は、装着デツキ３２に固定された基部２６Ｇと
、基部２６０に取り付けられ測定軸２と直交する軸を有
する複動空気圧シリンダ２６２とからなる。

シリンダ２６２は、基準シリンダＢを保持するよう構成
されたフォーク２６６を担持するラム２６４を有する。

これに関連して、基準シリンダＢは円筒形外面２６８と
、より径の小さい台座２７０と、これら２つの間の肩２
１２とからなる（第３図）。また基準シリンダＢは、シ
リンダＢの軸に対し直交する２つの端面２７４及び２７
６と、２つの端面２１４と２７６との間に延在する孔２
７８とを有する。外面２６８と孔２７８の直径は、端面
２７４と２７６との間の距離、つまりシリンダＢの高さ
同様はつきりしている。台座２１０の高さはフォーク２
６６の突出指の垂直方向寸法より大であり゛、シリンダ
Ｂがプラテン８８等の平坦面上にある時フォーク２６６
の突出指の肩２１２の下への挿入が可能となっている。

基準シリンダは使用されていないときは、フォーク２６
６上にとどめられ、空気圧シリンダ２６２は後退してい
る。このような配置の時は、基準シリンダＢはプラテン
８８の側方へはずれており、測定されるべくプラテン８
８上にある部品りのじゃまにならない。しかし、１ＡＩ
Ａを校正する場合は、空気圧シリンダ２６２が差動され
て、ラム２６４が伸びる。ラム２６４は、基準シリンダ
を昇降シリンダ１６のプラテン８８上へ移動せしめ、シ
リンダＢの軸が垂直な測定軸Ｚと一致する時停止する。

そこで、昇降ユニット１６はテーブル８６を僅かに上昇
させてシリンダＢをフォーク２６６から離間眩しめ、ラ
ム２６４はフオーム２６６を扱去する。次に、昇降ユニ
ット１６は基準シリンダＢをプローブチップ２３６の領
域まで上昇せしめ、そこで１１コー７１９０の１木が基
準シリンダＢの軸が測定軸Ｚと正確に一致する位置に基
準シリンダを押動し、基準シリンダは心出しされる。さ
らにクランプユニットが基準ユニットＢをプラテン８８
にクランプするよう作動され、昇降ユニット１６及び測
定ヘッド２０はシリンダＢの種々の表面を３つの測定ヘ
ッド２０のプローブチップ２３６と整列するように作動
する。つまり、チップ２３６は、円筒形外面２３６、孔
２７８の表面及び２つの端面２７４及び２７６に当接さ
れ、リニアエンコーダ１０４及び１８０と各測定ヘッド
２０のＬＶＴＤ２２４より読み取り値が得られる。これ
らの読み取りは既知の値を示しており、コンピュータＣ
のメ王りに記憶されてＬＶＴＤ２４４を補正するのに用
いられる。基準シリンダＢが軸Ｚに対し正確に心出しさ
れた後に基準シリンダＢから得られる読み取り値は、装
ｆａＡに対する起源の明確な標準となる。

プラテン８８が正規位置まで下降した後、空気圧シリン
ダ２６２はラム２６４を延ばしてフォーク２６６が再び
基準シリンダＢの肩２７２の下に至るようにする、次に
昇降ユニット１６プラテン８８を初期位置まで降下せし
め、ラム２６２はシリンダＢを貯蔵位置まで引き戻す。

コンピュータＣは、装着ユニット１４のサーボモータ６
０．昇降ユニット１６のサーボモータ９４、ユニット１
６の回転テーブル８６中のモータ１１２．及び３つの測
定ヘッド２０のサーボモータ１６６と接続されて、その
動作を制御する。またコンピュータＣは、昇降ユニット
１６の摩擦駆動９７の空気圧装置１０１及び放出ユニッ
ト２４のシリンダ２５０及び運搬ユニット２２のシリン
ダ２６２に供給される圧縮空気が通る電気式作動弁を制
御する。また、コンピュータＣは、電気信号の形で装着
ユニット１４のリニアエンコーダ６４から測定値を供給
されて装着ヘッド７２の位置を決定し、昇降ユニット１
６のリニアエンコーダ１０４及び回転エンコーダ１１４
から測定値を供給されてプラテン８８の測定軸Ｚ方向の
位置及び測定軸Ｚ周囲の回動位置を決定する。コンピュ
ータＣはリニアエンコーダ１８０及び各測定ヘッド２０
のＬＶＤＴ２４４双方からディジタル化電気信号の形で
測定値を導き、代数的に加算して各プローブチップ２３
６の測定軸Ｚからの正確な位置を決定する。

コンピュータＣ自身が導く内的寸法情報のほかに、コン
ピユー・りＣには外的−情報を受けるためのディスクド
ライブ及びキーボードＫが設けられる。

つまり、ディスクドライブを介してコンピュータＣに動
作プログラムが供給される。また、ディスクドライブ及
びキーボードＫを介して部品の種々の寸法の許容誤差等
の部品の仕様がコンピュータＣに供給される。

コンピュータＣは、種々の測定装置から得られる測定値
を数値的又は図形的に表示する陰極線管Ｔと結合してい
る。許容誤差をともに表示してもよい。コンピュータＣ
の行ないつる特に有効な表示としては、許容誤差エンベ
ロープとともに部品の輪郭を示すことがある。（第１６
図）。部品の輪郭は勿論装置への測定装置から得られる
が、許容誤差エンベロープは外部から供給される。部品
の測定された輪郭が許容誤差エンベロープ内にあるなら
、部品は合格であるが、輪郭のどこかがエンベロープを
画成する線と交差する場合には部品は不合格でありうる
。視覚的表示によれば計算を行なわずともどこに逸脱が
あるのか正確に表示される。

作用装置を作動せしめる前に、コンピュータＣ用の動作プロ
グラムが、測定されるぺぎ種々の部品の仕様とともにコ
ンピュータＣにロードされる。また装四へは較正される
。

較正を行なうため、運搬ユニット２２の空気圧シリンダ
２６２が作動され、空気圧シリンダ２６２のラム２６４
は基準シリンダＢを昇降ユニット１６の回転テーブル８
６のプラテン８８上へ移Ｖ」せしめる。ユニット１６は
テーブル８６を上昇せしめ、プラテン８８が基準シリン
ダ８８の下端面２１４に当接すると基準シリンダＢを僅
かに持ち上げてフォーク２６Ｇから離間せしめる。その
際、空気圧シリンダ２６２はラム２６４及びその上のフ
ォーク２６６を後退させる。次に昇降ユニット１６は基
準シリンダＢを３つのプローブチップ２３６の高さまで
さらに持ち上げる。クランプユニット１８により固定さ
れた基準シリンダＢとともに３つのプローブチップ２３
６は基準シリンダＢに１対し駆動され、補正の基準とし
てプローブ１９０を担持する測定ヘッド２０のリニアエ
ンコーダ１８０を用いてプローブ１９０のＬＶＤＴが較
正される。

その後テーブル８６は、１つのプローブチップ２３６が
古い位置で外面２６８に当接するようにして基準シリン
ダＢを補正せしめ、次いでクランプローラ１５０が後退
され、基準シリンダＢはプローブチップ２３６によりテ
ーブル８６の中心へ押動され、基準シリンダＢの軸は測
定軸２に正確に一致する。

心出しがされると基準シリンダＢはクランプユニット１
８によりプラテン８８に対ししっかりとクランプされる
。

次に３本のプローブ１９０のチップ２３６は、較正の基
準として測定ヘッド２０のリニアエンコーダ１８０を用
いてＬＶＤＴ２４４を較正するよう基準シリンダＢの円
筒形外面２６８に対し駆動される。さらに表面２６８．
孔２７８及び端面２１４及び２７６を既知の位置として
用いることによりリニアエンコーダ１０４及び１８０の
基準がとられ、これにより各リニアエンコーダの格子上
の特定位置が既知の寸法とされる。

較正完了後、基準シリンダＢはラム２６４及びそのフォ
ーク２６６により後退させられ、テーブル８６から離れ
た貯蔵位置まで運ばれる。

較正完了後には、装ＷＩＡは部品りあるいは異なる寸法
又は形状の部品のための再較正は必要ないから測定テー
ブル８６に適合する限り任意の略円形な断面を有する部
品を測定する状態にある。測定される部品りの仕様は、
キーボードＫ又はある１つのディスクドライブの中の磁
気ディスクから呼び出すことでコンピュータＣのメモリ
中に入力される。これによりコンピュータＣに、装置ｆ
Ａが物理的に物品りを扱えるよう部品りの正確な寸法が
伝えられ、また物品りについての許容誤差が与えられる
。

物品りはコンベヤ１２の振動カーペット４４上に載置さ
れ、装着ユニット１４の伸長したスライダ５４方向へ前
進させられる。スライダ５４の装着ヘッド７２の止め部
材７４が物品りを捕捉して屈曲駆動バー７６の前に位置
せしめる。そこでサーボモータ６０が通電されてスライ
ダ５４を後退させる。この運動により部品りは装着ヘッ
ド７２の頂点に対し心出しされ、ヘッド７２は部品りを
カーペット４４及び装着デツキ３２上牽引して昇降ユニ
ット１６のプラテン８８に至らしめる。部品りの軸Ｘが
測定軸２と一致するか又は少な（とも軸Ｚから１０００
分の数インチ以内に入るとスライダ５４は停止する。こ
れに関連して、コンピュータＣのメモリには部品りの直
径が記載されており、コンピュータＣはこの直径から部
品りの軸Ｘを測定軸２に整列させるのにスライド５４が
後退されるべき距離を決定する。エンコーダ６４はスラ
イダの運動を監視する。スライダ５４が後退するにとも
ないコンピュータは実際のスライダ５４の位置と整合の
ための位置とを比較する。スライダが整合のための位置
に到達するとコンピュータはサーボモータへの通電を遮
断する。次にサーボモータ６０はスライダ５４を完全伸
長位置まで戻す。

装ｆｆ１Ａは、少なくとも３つの軸、つまり測定軸、少
なくとも半径方向ＲＯ及び回転軸θを有する円筒座標系
を部品りに重ね合わせて測定を行なう。

測定は３つの軸の全ては又一部について行なう。

多くの場合測定は、２つの半径方向軸Ｒ１２０及びＲ２
４Ｇを追加して座標系が５つの軸、つまりＲＯ。

Ｒ１２Ｇ、　Ｒ２４Ｇ、　Ｚ及びθを有するようにして
行なわれる。その座標系によれば輪郭又は確定した基準
からのずれを決定する幾つかの走査モードが行なわれる
。それらの走査モードは次のようにまとめられる。

１、軸方向走査（第１７ａ図）。プローブ１９Ｇの３つ
のチップ２３６は、部品りの面２又は４どちからの如き
周方向に延在する表面に当接し、各測定ヘッド２０のサ
ーボモータ１６６によりその面に当接するよう維持され
る。３本の半径ＲＯ，Ｒ１２０゜Ｒ２４０に沿う半径方
向寸法は、測定ヘッド１６のリニアエンコーダ１８０及
びそれぞれのＬＶＤＴ２２４からの読み取り値を代数的
に組み合わせて得られる。実際の走査は、測定軸２に沿
って行なわれる。この走査における運動は昇降ユニット
１６のサーボモータ９４による。半径方向軸の測定が順
次行なわれるデータ点は、測定軸Ｚに沿って延在し、そ
れぞれの正確な位置は昇降ユニット１６のリニアエンコ
ーダ１０４及びＬＶＤＴ２２４により測定される。その
結果測定軸Ｚ方向の輪郭及びこの輪郭に沿った計算値半
径Ｒが得られる。

２　半径方向走査（第１７ｂ図）。この場合少なくとも
１つのプローブ１９０のチップ２３６は、部品りの端面
６及び８のどちらかの如き略半径方向の面に当接させら
れ、昇降ユニット１６のサーボモータ９４はチップ２３
６を半径方向の面に当接し続けるようにする。走査はプ
０−１１９０に対し半径方向１２０に：沿って行なわれ
、走査の運動はプローブ１９０についての測定ヘッド２
０のサーボモータ１６６による。高さ方向つまり軸方向
の寸法は、昇降ユニット１６のリニアエコーダ１０４及
び半径方向の面を横切って移動させられるプローブ１９
０のＬＶＤＴ２２４からの読み取り値を代数的に組み合
わせて得られる。軸方向測定がなされるデータ点は半径
Ｒ１２０に沿って延在し、ＬＶＤＴ２２４の水平成分と
組み合わせて測定ヘッド２０のリニアエンコーダ１８０
により測定される。ロータリエンコーダ１１４は、走査
がなされる半径１２０の角度位置を確定する。その結果
走査がなされる半径Ｒ１２０に従う輪郭が得られる。実
際には、３本のプローブ１９０のそれぞれについて３通
りの走査が同時に行なわれ３つの輪郭が得られる。

ａ　周方向延在面の回転走査（第１７Ｃ図）。この場合
、１つの測定ヘッド２０はそのプローブ１９０のチップ
２３６を、部品りの表面２及び４のどちらかの如き周方
向延在面に当接せしめ、測定ヘッド２０のサーボモータ
がチップ２３６の面への当接を維持する。走査は回転軸
θに沿って行なわれ、プラテン８８を担持する回転テー
ブル８６のサーボモータ１１２による。測定は、作動さ
れた測定ヘッド２０のリニアエンコーダ１８０及びＬＶ
ＤＴ２２４から得られる読み取り値を組み合わせること
で半径方向軸Ｒ１２０に沿って行なわれる。データ点は
回転軸θに沿って位置しロータリエンコーダ１１４によ
り測定される。測定軸２に沿う運動が生じないよう昇降
ユニット１６のサーボモータ９４の動作は止められる。

その結果円形からのずれを表わす図形が得られる。この
走査では、走査される面の軸は正確に測定軸Ｚに一致し
なければならず、装ｍＡにより心出しを行なってもよい
。

４、端面の回転走査（第１７ｄ図）。この走査では、あ
る１つの測定ヘッド２０のプローブ１９０のチップ２３
６が、部品りの端面６の如き測定軸Ｚが通る面に当接せ
しめられ、昇降ユニット１６のサーボモータ９４はプロ
ーブチップ２３６が面と当接し続けるようにする。軸方
向の高さ測定は、昇降ユニット１６のリニアエンコーダ
及び動作中のプローブ１９０のＬＶＤＴ２２４からの読
み取り値を代数的に組み合わせることで得られる。走査
は回転軸θに沿って行なわれ、その運動は、プラテン８
８を回転させる回転テーブル８６のサーボモータ１１２
による。データ点は回転軸θに沿って位置し、テーブル
８６のロータリエンコーダ１１４により測定される。半
径方向軸Ｒ１２０に沿う運動が生じないよう動作中の測
定ヘッド２０のサーボモータ１６６は停止したままにさ
れる。その結果、軸Ｘに直交する。平面からのずれ、つ
まりより通常の言い方では平坦性又は平行性からのずれ
を示す図形が得られる。

装ｒＩＡは、プローブチップ２３６が譲ろうとしない障
害物に当たった際にスライダ８４及び関係する構成要素
、特にプローブ１９０を損傷から保護するよう破壊に対
する保護のための安全対策を有する。この破壊に対する
保護は３つのレベルに分けられる。第１のレベルはアナ
ログサーボループによるもので、プローブチップ２３６
が予測していない表面に当たった場合、サーボシステム
は即座にプローブ１９０を後退させプローブ１９０が予
測されていなかった表面つまり障害物の周囲を動くよう
にする。保護の第２のレベルではサーボシステムが機能
しなくなりプローブ１９０が動かなくなった場合摩擦装
置９７及び１１３がスリップする。保護の第３のレベル
ではプローブ１９０自体が破壊保護されており、特にボ
ス２１４．筐体１９４及び固定部分２０Ｇにより物理的
停止がなされる。

測定装＠Ａは、特にベアリング類、さらにはやや複雑な
形状の円錐ころ軸受コーン（第１５図）の測定に適する
。つまり、装置１Ａは、コーンの孔の寸法及び輪郭コー
ンの長さ及び案内面の寸法及び輪郭を測定するのに用い
られる。

また、装ｆｌＡは同様な方法を用いることで面取り部、
半径、ブレンド（ｂｌｅｎｄｓ）及びアンダーカットを
測定できる。またより一般に装置は、線又は表面の平坦
性、直線性１円形性１円筒形性、直交関係、角度関係、
平行関係、形状９円形についての振れ、全体についての
振れ、同心円性等の幾何学的特徴を測定できる。周につ
いても、装置の測定は真円表面にとどまらず、楕円、浅
裂性形状及び多角形等の他の形状の周面の測定にも利用
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である円筒座標測定装置の斜
視図、第２図は装置の昇降ユニットに支持された円形の
対象物及び対象物の側面からの測定値を得るための３つ
の測定ヘッドのプローブアームが対象物の側面に当接し
ているところを示す斜視図、第３図は装置の較正を行な
うための基準シリンダの斜視図、第４図はコンベヤ、昇
降ユニットのプラテン、装着ユニット、放出ユニット及
び運搬ユニットを示す第１図の４−４線に沿う装置の断
面図、第５図は装着ユニット用のリニアエンコーダを示
ず第４図の５−５線に沿う断面図、第６図は装着ユニッ
ト用のスライダ及びサーボモータを示す第４図の６−６
線に沿う断面図、第７図は昇降ユニットを示す第４図の
７−７線に沿う断面図、第８図は第７図の８−８線に沿
う昇降ユニットの断面図、第９図は第７図の９−９線に
沿う昇降ユニットの断面図、第１０図は第１図の１０−
１０１方向に沿って見たクランプユニットを示す正面図
、第１１図は第１図の１ｌ−１１１ｉ１方向に沿って見
たクランプユニット及び３つの測定ヘッドを示す平面図
、第１２図は第１１図の１２−１２線に沿う１個の測定
ヘッドの断面図、ローブの断面図、第１５図は円錐ころ
軸受コーンの断面及び種々の測定位置でのプローブ先端
を示す概略図、第１６図は装置が行なう測定から得られ
る典型的なグラフィック表示を示す図、第１７図は装置
が行なう種々の走査を示す一連の概略図である。Ａ・・・測定装置、Ｂ・・・基準シリンダ、Ｃ・・・コ
ンピュータ、Ｄ・・・部品、■・・・陰極線管、２・・
・測定軸、Ｘ・・・軸、Ｒ−、・半径、Ｋ・・・キーボ
ード、Ｅ・・・エンクロージャ、２・・・外側面、４・
・・内側面、６，８・・・端面、１０：・・フレーム、
１２・・・コンベヤ、１４・・・装着ユニット、１６・
・・昇降ユニット、１８・・・クランプユニット、２０
・・・測定ヘッド、２２・・・運搬ユニット、２４・・
・放出ユニット、３２・・・装着デツキ、３４・・・測
定デツキ、３６．３８・・・円形開口、４２・・・架橋
部、４４・・・振動カーペット、４６・・・側壁、５０
、８０．　１６０．　２６０・・・基部、５２．８２゜
１６２−・・案内部材、５４．８４，１６４・・・スラ
イダ、５６・・・エンドレスチェーン、５８・・・スプ
ロケット、６０．９４，１１２．・１６６・・・サーボ
モータ、６２゜１７０・・・タイミングベルト駆動、６
４　、　１０４．　１８０・・・リニアエンコーダ、６
６　、　１０６．　１１６．　、１８２・・・目盛、６
８　、　１１０．　１２０．　１８６・・・変換器、６
９・・・横方向アーム、７０　、　１０８．　１８４・
・・格子、７２・・・装着ヘッド、７４・・・止め部材
、７６・・・駆動バー、８６・・・回転テーブル、８８
・・・円形プラテン、８９・・・半径方向スロット、９
０．　１６８・・・駆動ロッド、９２・・・転がり軸受
、９６・・・タイミングベルト及びブーり駆動、９７，
１７３・・・摩擦駆動、９８．　１７４・・・フォロア
ブロック、１００．　１７６・・・ローラ、１０１・・
・空気圧装置、１０２・・・空気式カウンタバランス、
１１４・・・ロータリエンコーダ、１３０・・・ロッド
、１３２・・・取り付は板、１３４．　２５０．　２６
２・・・空気圧シリンダ、１３６・・・空気圧シリンダ
のロッド、１３８・・・スパイダ、１４Ｇ・・・緩嵌ビ
ン、１４２・・・クランブブラケツト、１４４．　２１
６・・・コイルバネ、１４Ｇ・・・スリーブ、１５０・
・・クランプローラ、１７２・・・ベアリング、１９０
・・・プローブ、１９２・・・プローブ本体、１９４・
・・筐体、１９６・・・取り付はブロック、１９８・・
・栓、１００．　２０２・・・プローブ本体の部分、２
０４・・・偏光スピンドル、２０Ｇ・・・たわみ部材、
２０８．　２１２・・・間隙、２１０・・・切欠、２１
４・・・ボス、２１５・・・空所、２１８・・・孔、２
２０・・・受ケ口、２２２・・・止メネジ、２２４−Ｌ
　Ｖ　Ｄ　Ｔ　、　　２２６・・・中空コイル、２２８
・・・コア、２３０・・・ダイヤフラムシール、２３２
・・・プローブアーム、２３４・・・クランプブロック
、２３６・・・チップ、２３８．　２４０・・・接点、
２５２、　２６４・・・ラム、２５４・・・駆動ヘッド
、２６６・・・フォーク、２６８・・・円筒形外面、２
７０・・・台座、２１２・・・肩、２７４．　２７６・
・・端面、２７８・・・孔。ＦＩＧ、　　２）”ＩＧ３ＦＩＧ、　　４ＦＩＧ、　　６ＦＩＧ、　　７ＦＩＧ、　　１１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）フレームと；フレームに担持され、直立する測定
軸に沿って対象物の軸が測定軸と略一致するよう対象物
を支持するプラテンと、プラテンを測定軸に平行に上下
動せしめる第１の駆動手段と、プラテンの測定軸に沿う
変位を決定する第１の測定手段とからなる昇降ユニット
と；フレーム上測定軸周囲に取り付けられた少なくとも
３つの測定ヘッドとからなり、各測定ヘッドはチップを
有するプローブとプローブチップが対象物の表面に接す
るよう測定軸と交差する半径に略沿つてプローブを測定
軸へ接近又は測定軸から離間するよう移動せしめる第２
の駆動手段と、チップが位置する半径に平行なプローブ
の変位を決定する第２の測定手段からなり、測定ヘッド
のプローブチップが移動する方向の半径は測定軸周囲に
対称に配置されることを特徴とする対象物の測定装置。
（２）第１の駆動手段は、プローブチップが対象物に当
接している間プラテン及びプラテン上の対象物の高さを
変化せしめ、第２の駆動手段はプローブチップが対象物
に当接し続けるようプローブチップに付勢力をかけるこ
とを特徴とする請求項１記載の測定装置。
（３）各測定ヘッドはフレームに取り付けられたスライ
ダ基部と、プローブチップが位置する半径に平行に移動
するようスライダ基部に取り付けられたスライダとから
なり、測定ヘッドのプローブはスライダに担持され、各
測定ヘッドの第２の測定手段はスライダのスライダ基部
に対する変位を決定する手段からなり、プローブはプロ
ーブチップのスライダ及びプラテンに対する変位を決定
する手段からなることを特徴とする請求項２記載の測定
装置。
（４）スライダのスライダ基部に対する変位を決定する
手段は、格子の形で一連の線を有する直線状の目盛と、
格子の線を検出する変換器とからなり、目盛はスライダ
基部又はスライダの一方に格子が測定ヘッドについての
半径に平行であり高さはプローブチップの高さとなるよ
う取り付けられ変換器はスライダ基部又はスライダの他
方に取り付けられることを特徴とする請求項３記載の測
定装置。
（５）プローブチップのスライダ及びプラテンに対する
変位を決定する手段は、プローブに取り付けられたリニ
アバリアブル差動変換器からなることを特徴とする請求
項４記載の測定装置。
（６）各プローブはスライダに固接された固定部分と、
固定部分に対し回動可能であり、プローブチップを担持
する可動部分と、可動部分の固定部分に対する変位を測
定する手段とからなり、プローブチップは可動部分に対
し固定位置にあり測定ヘッドについての半径に略沿って
変位する際可動部分を回動せしめることを特徴とする請
求項２記載の測定装置。
（７）プローブは、プローブチップの変位を可動部分に
伝えるようプローブチップと可動部分との間に略垂直に
延在するプローブアームからなることを特徴とする請求
項６記載の測定装置。
（８）昇降ユニットは、フレームに取り付けられたスラ
イダ基部と、測定軸に平行にスライダ基部に対し移動す
るスライダ基部に取り付けられたスライダと、スライダ
に担持されプラテンが測定軸と一致する回転軸で回転す
るようプラテンが取り付けられた回転テーブルとからな
り、テーブルはプラテンを回転する第３の駆動手段と、
プラテンの角度変位を決定する第３の測定手段とからな
ることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
（９）第１の測定手段は格子の形で一連の線を形成され
た目盛と、格子の線を検出する変換器とからなり、目盛
はスライダ基部又はスライダの一方に格子が測定軸と平
行になるよう取り付けられ、変換器は基部又はスライダ
の他方に取り付けられることを特徴とする請求項８記載
の測定装置。
（１０）フレームは装着デッキからなり、昇降ユニット
はプラテンを装着デッキと同一平面上にある装着位置へ
垂直に移動せしめ、該測定装置は、対象物と係合する形
状を有する装着ヘッドと、装着ヘッドが対象物を装着デ
ッキを越えてプラテン上まで移動せしめるよう装着ヘッ
ドを移動せしめ、対象物を軸が測定軸に略一致されるよ
う位置決めする手段とを有する装着ユニットからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の測定装置。
（１１）装着ユニットはフレームに取り付けられたスラ
イダ基部と、スライダ基部に可動に取り付けられたスラ
イダと、スライダ基部に対する変位を測定する手段とか
らなり、装着ヘッドは装着ユニットのスライダに取り付
けられて運搬されることを特徴とする請求項１０記載の
測定装置。
（１２）既知の寸法の基準シリンダと、基準シリンダの
軸が測定軸と一致するよう基準シリンダをプラテン上へ
移動せしめ基準シリンダをプラテン上から後退せしめる
手段とからなることを特徴とする請求項１記載の測定装
置。
（１３）離間方向に半径方向寸法がとられ周囲方向に角
度測定がなされる測定軸を有する円筒座標系を対象物に
重ね合わせて対象物を測定する測定装置であって、測定
軸が貫通するフレームと；フレーム上に設けられ、測定
軸に沿って対象物を支持する支持手段と；フレーム上に
設けられ、測定軸から出る半径上に位置するチップが設
けられたプローブを有する少なくとも１つの測定ヘッド
と；プローブチップが対象物に当接している際、測定軸
に平行に支持手段とプローブとを相対的に並進運動せし
める第１の駆動手段と；プローブチップを対象物に当接
せしめつつ半径に略沿ってプローブチップが測定軸に接
近し及び測定軸から離間するようプローブを並進運動せ
しめる第２の駆動手段と；プローブチップが対象物に当
接している間測定軸が回転の中心になるようにプローブ
と支持手段とを測定軸周囲に相対的に回転せしめる第３
の駆動手段と；測定軸に沿う相対的並進運動を測定する
第１の測定手段と；プローブの半径に沿う並進運動を測
定する第２の測定手段と；支持手段とプローブとの相対
的角運動を測定する第３の測定手段と；第１の駆動手段
による測定軸に平行な相対的運動の際又は第３の駆動手
段による測定軸周囲の相対的回転運動の際第２の測定手
段から得られる測定値に対してプローブチップの位置を
測定し、第２の駆動手段によるプローブチップの半径に
沿う移動の際又は第３の駆動手段による測定軸周囲の相
対的回転運動の際第１の測定手段から得られる測定値に
対してプローブチップの位置を測定する第４の測定手段
とよりなることを特徴とする測定装置。
（１４）駆動手段のいずれかがプローブチップを対象物
上で移動せしめる場合第４の測定手段から測定値を微小
ずつ増分する値で得る手段からなることを特徴とする請
求項１３に記載の測定装置。
（１５）測定ヘッドは、各々が測定軸から出る半径に沿
って位置するプローブチップを設けられたプローブを有
する少なくとも３つの測定ヘッドの１つであり、プロー
ブチップが位置する半径は測定軸周囲に対称に配置され
ることを特徴とする請求項１３に記載の測定装置。
（１６）測定軸Ｚ、測定軸Ｚから出る３本の半径方向軸
Ｒ及び回転軸θの５つの軸を有する円筒座標系を対象物
に重ね合わせて対象物を測定する測定方法であって、測
定軸Ｚが対象物を貫通するように対象物を測定軸に沿つ
て支持し；プローブチップが対象物と接するまでプロー
ブチップを半径方向軸Ｒに沿って移動せしめ；対象物と
当接するようプローブチップに付勢力がかけられるよう
維持しつつプローブチップが対象物上を貫通するよう測
定軸と平行に対象物とプローブチップとを相対的に移動
せしめ；部品の輪郭が得られるよう該測定軸Ｚに沿い微
小離間した間隔で半径方向軸Ｒに平行なプローブチップ
の偏位を測定することからなる測定方法。