JPH11223503A - 寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リトラクトに要する時間を短縮して、ワーク
の測定のスループットを向上できる寸法測定方法の実
現。 【解決手段】 付勢された測子2a,2b の接触位置に応じ
た変位を検出することにより寸法を測定する寸法測定器
であって、測子2a,2b が被測定物に接触しないように退
避させるリトラクトを行い、退避位置であるリトラクト
位置が可変のリトラクト機構8a,8b,14a,14b,15を備える
寸法測定器を使用して、被測定物の寸法を測定する寸法
測定方法であって、予想寸法に関する情報を得る工程
と、予想寸法に応じて測子が寸法測定部分に接触しない
第１のリトラクト位置を算出する工程と、リトラクト機
構により測子を第１のリトラクト位置に退避させる工程
と、測子を移動させる工程と、リトラクト位置を変化さ
せて測子寸法測定部分に接触させる工程と、測定値を読
み取る工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測子が被測定物
（ワーク）の表面に接触し、測子の接触位置を検出する
ことによりワークの寸法を測定する寸法測定器を使用し
た寸法測定方法に関し、特に加工ラインや検査ラインで
ワークの寸法を自動的に測定するため、測子がワークに
当たらない状態で測定部分に相対移動させた後接触させ
られるように測子を退避させるためのリトラクト機構を
有する寸法測定器を使用した寸法測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワークの表面位置を測定する装置として
電気マイクロメータなどの接触型変位測定器が広く使用
されているが、このような接触型変位測定器を２個組み
合わせることによりワークの寸法を測定する寸法測定器
が実現できる。電気マイクロメータなどの接触型変位測
定器では、ワークの表面に接触する測子が固定される変
位部材が、接触位置に応じて変位するようになってお
り、その変位部材の位置を検出するようにしている。例
えば差動トランスを使用した測定器では、一端に測子が
設けられ、他端に鉄心が設けられたアームを、支点の回
りに回転自在に支持し、測子の位置に応じてアームが回
転して鉄心の位置が変化し、その位置変化を差動トラン
スで検出している。

【０００３】電気マイクロメータなどで表面位置又は寸
法を測定する場合、測子を所定の圧力でワークの表面に
接触させる必要があり、ばねなどでアームなどの変位部
分を付勢している。この接触圧を測定圧と呼んでいる。
従って、測子がワークに接触していない状態では、付勢
手段によりアームは装置の枠などに押し付けられてお
り、例えば、外径用寸法測定器であれば、アームが閉じ
て測子が近接した状態になり、内径用寸法測定器であれ
ば、アームが広がって測子は離れた状態になる。この状
態のままで、測子を寸法測定部分に移動させるとワーク
の縁などに当たってしまうため、ワークの寸法を測定す
る場合には、手でアームを逆方向に付勢して測子が寸法
測定部分に接触しないようにした上で移動させた後、手
を離して測子を寸法測定部分に接触させていた。

【０００４】上記のような寸法測定器を使用して、部品
の加工ラインや検査ラインで、供給される部品の寸法を
自動的に測定することが行われるが、自動的に測定を行
うためには、寸法測定部分への測子の接触を自動的に行
う必要がある。そこで、測子を一時的に退避させるリト
ラクトを行うリトラクト機構と呼ばれる機構が使用され
る。リトラクト機構で測子をリトラクトさせた状態で測
子又はワークを測定位置に移動させ、その後リトラクト
機構を解除して測定状態にする。測定が終了した後は、
再びリトラクト機構により測子をリトラクトした後、測
子又はワークを移動させる。

【０００５】図１は、リトラクト機構を有する従来の寸
法測定器の概略構成を示す図である。図１に示すよう
に、この寸法測定器は、支点３ａ、３ｂにより回転可能
に支持されたアーム１ａ、１ｂの一端に測子２ａ、２ｂ
を、他端に鉄心（コア）４ａ、４ｂを設ける。アーム１
ａ、１ｂは、ばね７ａ、７ｂで、測子２ａ、２ｂがワー
ク１００の寸法測定部分（ここでは内径）の表面に圧接
するように付勢されている。ワーク１００の寸法に応じ
て測子２ａ、２ｂとワーク１００の接触位置が変化する
と、アーム１ａ、１ｂが回転し、コア４ａ、４ｂの位置
が変化する。コア４ａ、４ｂは差動トランス５ａ、５ｂ
内に位置し、差動トランス５ａ、５ｂには交流電源・信
号回路６ａ、６ｂから交流信号が印加されており、コア
４ａ、４ｂの位置に応じて差動トランス５ａ、５ｂの出
力が変化する。従って、交流電源・信号回路６ａ、６ｂ
で差動トランス５ａ、５ｂの出力変化を検出することに
より測子２ａ、２ｂとワーク１００の接触位置、すなわ
ちワーク１００の寸法が測定できる。実際には、交流電
源・信号回路６ａ、６ｂの検出値を加算する回路などが
設けられているが、ここでは省略してある。

【０００６】次にリトラクト機構について説明する。図
示のように、リトラクトアーム１１がエアシリンダ１０
により伸縮するようになっている。アーム１ａ、１ｂか
ら補助アーム８ａ、８ｂが伸びており、リトラクトアー
ム１１の先端に設けた部材１２ａ、１２ｂは、エアシリ
ンダ１０が縮んだ時には接触しないが、エアシリンダ１
０が伸びた時には補助アーム８ａ、８ｂの先端を押して
アーム１ａ、１ｂを回転させる。エアシリンダ１０が縮
んだ状態を図１の（１）に、エアシリンダ１０が伸びた
状態を図１の（２）に示す。図１の（２）の状態で測定
する穴の内部に測子２ａ、２ｂが位置するように移動さ
せた後、エアシリンダ１０を縮ませて図１の（１）の状
態にすると、測定状態になる。ここでは、図１の（１）
の非リトラクト状態、図１の（２）をリトラクト状態と
呼ぶ。

【０００７】図１では、エアシリンダで動作するリトラ
クト機構の例を示したが、モータで動作するリトラクト
機構もある。いずれにしろ、リトラクト部材を移動さ
せ、リトラクト状態ではリトラクト部材が測定用アーム
の一部を押して退避させ、非リトラクト状態ではリトラ
クト部材は測定用アームには接触しない状態になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、リトラ
クト機構ではリトラクト状態と非リトラクト状態の間を
リトラクトさせるが、リトラクト状態と非リトラクト状
態の間の変化量が大きいと、リトラクトに要する時間も
長くなる。これは特にモータを使用した場合に問題にな
るが、エアシリンダを使用した場合でも伸縮の速度が速
いと測定用アームに衝撃を与えるため緩い速度で伸縮さ
せる必要があり、エアシリンダを使用した場合でも同様
である。

【０００９】近年、ラインで使用される寸法測定器は、
設備コスト、交換の手間などを削減するため、１つの寸
法測定器で各種の寸法を測定できること、すなわち広い
寸法測定範囲を有することが要求されている。広い寸法
測定範囲を有するということは、その分リトラクト状態
と非リトラクト状態の間の変化量が大きいことを意味
し、リトラクトに要する時間も長くなる。

【００１０】ラインではいかに効率よく短時間で測定を
行うかが問題であり、寸法測定器をワークに対して測定
状態にセットして測定を行い、測定終了後次のワークを
測定できる状態になるまでの時間、すなわち１個のワー
クの測定に要する時間を短縮することが求められてい
る。これには、上記のリトラクトに要する時間も影響し
ており、この時間を短縮すれば１個のワークの測定に要
する時間を短縮して、測定のスループットを向上でき
る。

【００１１】本発明は、リトラクトに要する時間を短縮
して、測定のスループットを向上することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の寸法測定方法
は、上記目的を実現するため、測子の退避位置であるリ
トラクト位置が可変のリトラクト機構を有する寸法測定
器を使用し、測定するワークの予測寸法に関する情報を
得て、予測寸法から必要な最低限のリトラクト位置を算
出し、その分だけリトラクトさせる。

【００１３】すなわち、本発明の寸法測定方法は、被測
定物の寸法測定部分に接触するように付勢された測子の
接触位置に応じた変位を検出することにより寸法を測定
する寸法測定器であって、測子が被測定物の測定部分に
接触しないように退避させるリトラクトを行い、退避位
置であるリトラクト位置が可変のリトラクト機構を備え
る寸法測定器を使用して、被測定物の寸法を測定する寸
法測定方法であって、被測定物の寸法測定部分の予想寸
法に関する情報を得る工程と、予想寸法に応じて、測子
が被測定物の寸法測定部分に接触しない第１のリトラク
ト位置を算出する工程と、リトラクト機構により、測子
を第１のリトラクト位置に退避させる工程と、測子を被
測定物の測定位置に移動させる工程と、リトラクト機構
により、測子のリトラクト位置を変化させて測子を被測
定物の寸法測定部分に接触させる工程と、寸法測定器の
測定値を読み取る工程とを備えることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、リトラクト量が必要最低
限の大きさにできるためリトラクトに要する時間を短縮
でき、従って測定に要する時間を短縮できる。なお、測
子を被測定物の寸法測定部分に接触させる工程でも、測
子が被測定物の寸法測定部分に接触するのに必要な最低
限の第２のリトラクト位置を算出して、第２のリトラク
ト位置に退避させるようにしてもよい。

【００１５】自動化されたラインなどでは、測定するワ
ークの加工寸法はあらかじめ分かるので、加工寸法を外
部から入力して予測寸法として使用することができる。
また、測定する前に、例えばＴＶカメラなどで撮影した
寸法測定部分の画像から、概略寸法を測定して予測寸法
としてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に説明する本発明の実施例
は、加工ラインや検査ラインにおいて、ワークの寸法を
連続して自動測定するものである。測定するワークの加
工目標寸法は各種あって一定せず、使用する寸法測定器
はワークの寸法範囲に対応する広い測定範囲を有し、測
定を行う前に加工目標寸法に関する情報が得られるもの
とする。

【００１７】図２は、本発明の実施例で使用する寸法測
定器の構成を示す図であり、図１の内径測定用の寸法測
定器のリトラクト機構を変更して、測子の退避量、すな
わちリトラクト量を可変にしたものであり、他の部分は
図１の従来例と同じである。図２に示すように、本実施
例で使用する寸法測定器のリトラクト機構は、モータ１
５により回転する回転軸１３に偏心カム１４ａと１４ｂ
が取り付けられており、回転軸１３の回転に伴って偏心
カム１４ａと１４ｂが補助アーム８ａ、８ｂを押す位置
が変化する。例えば、図２の（２）に示す状態では、測
子２ａと２ｂが大きくリトラクトされており、図２の
（１）に示す状態ではリトラクト量は小さい。更に、図
２の（１）に示す状態では、測子２ａと２ｂはワーク１
００の穴の内面に接触しており、偏心カム１４ａと１４
ｂは補助アーム８ａ、８ｂと接触しておらずアーム１
ａ、１ｂの回転位置は測子２ａ、２ｂの接触位置だけで
規定されており、測定が行える状態である。モータ１５
により偏心カム１４ａと１４ｂの回転位置を変化させる
ことにより、補助アーム８ａ、８ｂの回転位置、すなわ
ちリトラクト位置が変化させられる。

【００１８】図３は実施例における測定動作を説明する
図であり、図４は測定動作を示すフローチャートであ
る。図３を参照しながら、図４のフローチャートに基づ
いて測定動作を説明する。図３に示すように、内径測定
用の寸法測定器１７は、管制部１８により制御される。
参照番号１９は、測定する前にワーク１０１、１０２、
１０３を撮影して内径の概略の寸法を測定する画像処理
装置であり、全体を制御するコンピュータから加工目標
寸法に関する情報が得られる時には必要ないものであ
る。この他に、図示していないが、寸法測定器１７とワ
ークを相対移動させる機構が設けられている。

【００１９】ステップ２０１では、少なくとも測定する
内径の加工目標寸法が含まれる測定物に関する情報を得
る。この情報は、全体を制御するコンピュータが有して
いる加工目標寸法であり、ワークの測定を開始する前に
管制部１８に供給される。なお、画像処理装置１９で測
定前にワークの寸法測定部分の映像を捕らえ、画像処理
により内径の概略寸法を検出してそれを加工目標寸法と
することも可能である。図３の（１）は、ワーク１０１
の測定を行っている時に、画像処理装置１９で次に測定
するワーク１０２の概略の穴径を検出している状態を示
している。

【００２０】ステップ２０２では、管制部１８が加工目
標寸法から第１のリトラクト位置を算出し、リトラクト
制御部１６を介してモータ１５を制御して第１のリトラ
クト位置にリトラクトさせる。第１のリトラクト位置
は、加工目標寸法に対して、加工誤差や寸法測定器１７
に対してワークを位置決めした場合の相対位置のずれな
どを勘案して、測子２ａ、２ｂがワークの縁に接触する
ことなしに穴の内部に確実に挿入できるリトラクト位置
で、最大の位置に決められる。図３の（２）はこの状態
を示しており、図ではワーク１０１の終了後、ワーク１
０１が寸法測定器１７に対して相対的に下降して測子２
ａ、２ｂが穴の外に出た後右側に移動している途中を示
しており、次に測定するワーク１０２が寸法測定器１７
の下に来る前に、測子２ａ、２ｂはワーク１０２の穴に
対する第１のリトラクト位置になっている。

【００２１】ステップ２０３では、測定する穴の中心が
寸法測定器１７の中心上に位置するように相対移動させ
た後、測子２ａ、２ｂを穴の内部に挿入し、測子２ａ、
２ｂが穴の測定部分に相当する深さに位置するように相
対移動させる。この移動は、寸法測定器１７を移動して
も、ワークを移動しても、又はその両方を移動してもよ
い。

【００２２】ステップ２０４では、管制部１８が加工目
標寸法から第２のリトラクト位置を算出し、リトラクト
制御部１６を介してモータ１５を制御して第２のリトラ
クト位置にリトラクトさせる。第２のリトラクト位置
は、加工目標寸法に対して、加工誤差や寸法測定器１７
に対してワークを位置決めした場合の相対位置のずれな
どを勘案して、測子２ａ、２ｂがワークの穴の内面に確
実に接触するリトラクト位置で、最小の位置に決められ
る。従って、第２のリトラクト位置にリトラクトする途
中で測子２ａ、２ｂはワークの穴の内面に接触する。測
子２ａ、２ｂが穴の内面に接触してそれ以上アーム１
ａ、１ｂが回転しなくなった後、偏心カム１４ａ、１４
ｂは更に回転するので、偏心カム１４ａ、１４ｂは補助
アーム８ａ、８ｂから離れ、測定が行える状態になる。
図３の（３）はこの状態を示す。

【００２３】ステップ２０５では、寸法測定器の出力す
る寸法値を読み取り、ステップ２０６で第１のリトラク
ト位置にリトラクトし、ステップ２０７で測子２ａ、２
ｂを測定の終了した穴の外に出するように退避させる。
ステップ２０８では、まだ測定するワークがあるかの指
示がコンピュータから出されているか判定する。ここ
で、画像処理装置１９が次に測定するワークを検出して
いるかいないかで判定することもできる。測定するワー
クがある場合にはステップ２０１に戻り、測定するワー
クがない場合には終了する。

【００２４】なお、ステップ２０６で第１のリトラクト
位置にリトラクトする前にステップ２０８を行ってまだ
測定するワークがある場合に、ステップ２０１を行い、
次に測定するワークの穴径が前の穴径より小さい場合に
は、ステップ２０６と２０７を行わず、ステップ２０２
を行って、ステップ２０３を行う時に測子２ａ、２ｂを
測定の終了した穴の外に出してから次に測定する穴の中
に相対移動させるようにしてもよい。

【００２５】以上説明したように、上記の実施例では、
リトラクト量が最小限でよいため、リトラクトに要する
時間が短縮して測定時間を短縮でき、測定のスループッ
トを向上させることができる。上記の実施例では、図２
に示すような測子は回転するアームに設けられていた
が、広い測定範囲を得るためにはアームの回転範囲を大
きくする必要があり、そのために測子の測定面に当たる
角度が変化したり、コアが円弧状の軌跡で変位するため
差動トランスの内壁に当たらないようにするには差動ト
ランスの内径を大きくする必要が生じるといった問題が
あった。そこで、図２に示す寸法測定器に比べて容易に
測定範囲を広くできる寸法測定器の例を図５に示す。

【００２６】図５に示すように、この寸法測定器は、第
１と第２の移動部材２３ａ、２３ｂが平行移動機構２４
上をリニアに移動できるようになっている。第１と第２
の移動部材２３ａ、２３ｂからはアーム２１ａ、２１ｂ
が伸びており、アーム２１ａ、２１ｂの先端部には測子
２２ａ、２２ｂが設けられている。第１と第２の移動部
材２３ａ、２３ｂの位置は、リニアな移動量検出機構２
５ａ、２５ｂで検出できる。参照番号２８ａ、２８ｂ
は、シャフト２９に沿って移動する第１と第２の補助移
動部材で、逆ねじ３０ａ、３０ｂが設けられたねじ部材
３０をモータ３１で回転することにより、逆方向に移動
する。従って、第１と第２の補助移動部材２８ａと２８
ｂの間隔は広がったり狭まったりする。第１と第２の移
動部材２３ａ、２３ｂは、それぞればね２６ａ、２６ｂ
で第１と第２の補助移動部材２８ａ、２８ｂに係合され
ており、第１の移動部材２３ａは右方向に、第２の移動
部材２３ｂは左方向に付勢されている。第１と第２の移
動部材２３ａ、２３ｂからは補助アーム２７ａ、２７ｂ
が伸びており、ばね２６ａ、２６ｂで付勢されているた
め、測子２２ａ、２２ｂがワークに接触していない時に
は、補助アーム２７ａ、２７ｂはそれぞれ第１と第２の
補助移動部材２８ａ、２８ｂに接触して位置が規定され
る。従って、第１と第２の補助移動部材２８ａ、２８ｂ
の位置により、測子２２ａ、２２ｂの間隔を規定するこ
と、すなわちリトラクトすることができる。

【００２７】図３及び図４で説明した方法で、図５に示
すような寸法測定器を使用して、同様に最小のリトラク
ト量で連続してワークの寸法を測定することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リトラクトに要する時間が短縮できるのでワークを自動
的に測定する場合に要する時間を短縮でき、特に連続し
てワークの寸法を自動的に測定する場合のスループット
を高くすることができ、測定に関するコストダウンを実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リトラクト機構を有する寸法測定器の従来例の
構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例で使用するリトラクト量が可変
の寸法測定器の構成を示す図である。

【図３】実施例において、寸法の異なるワークを連続し
て測定する時の測定方法を説明する図である。

【図４】実施例において、寸法の異なるワークを連続し
て測定する時の処理動作を示すフローチャートである。

【図５】本発明で使用するリトラクト量が可変の寸法測
定器の別の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…アーム ２ａ，２ｂ…測子 ３ａ，３ｂ…支点 ４ａ，４ｂ…鉄心（コア） ５ａ，５ｂ…差動トランス ７ａ，７ｂ…付勢手段（バネ） ８ａ，８ｂ…補助アーム １４ａ，１４ｂ…偏心カム １５…モータ １７…寸法測定器 １８…管制部 １９…画像処理装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物（１００）の寸法測定部分に接
   触するように付勢された測子（２ａ，２ｂ）の接触位置
   に応じた変位を検出することにより寸法を測定する寸法
   測定器であって、前記測子（２ａ，２ｂ）が前記被測定
   物（１００）の測定部分に接触しないように退避させる
   リトラクトを行い、退避位置であるリトラクト位置が可
   変のリトラクト機構（８ａ，８ｂ，１４ａ，１４ｂ，１
   ５）を備える寸法測定器を使用して、被測定物の寸法を
   測定する寸法測定方法であって、 前記被測定物（１００）の寸法測定部分の予想寸法に関
   する情報を得る工程と、 前記予想寸法に応じて、前記測子（２ａ，２ｂ）が前記
   被測定物（１００）の寸法測定部分に接触しない第１の
   リトラクト位置を算出する工程と、 前記リトラクト機構により、前記測子（２ａ，２ｂ）を
   前記第１のリトラクト位置に退避させる工程と、 前記測子（２ａ，２ｂ）を前記被測定物（１００）の測
   定位置に移動させる工程と、 前記リトラクト機構により、前記測子（２ａ，２ｂ）の
   リトラクト位置を変化させて前記測子（２ａ，２ｂ）を
   前記被測定物（１００）の寸法測定部分に接触させる工
   程と、 前記寸法測定器の測定値を読み取る工程とを備えること
   を特徴とする寸法測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の寸法測定方法であっ
   て、 前記予想寸法に応じて、前記測子（２ａ，２ｂ）が前記
   被測定物（１００）の寸法測定部分に接触する第２のリ
   トラクト位置を算出する工程を備え、 前記測子（２ａ，２ｂ）を前記被測定物（１００）の寸
   法測定部分に接触させる工程では、前記第２のリトラク
   ト位置に設定する寸法測定方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の寸法測定方法で
   あって、 前記予想寸法は、外部から入力される寸法測定方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の寸法測定方法で
   あって、 前記予想寸法に関する情報を得る工程は、前記被測定物
   （１００）の寸法測定部分の概略寸法を測定する工程で
   ある寸法測定方法。