JPS6282310A - 三次元測定機 - Google Patents

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、三次元測定機に係り、特に測定対象物の長さ
や孔径等の他、真円度等も測定可能な三次元測定機に関
する。

〔背景技術とその問題点〕

載物台に載置された測定対象物と測定機本体のＺスピン
ドルに支持されたプローブとを移動機構によって三次元
的に相対移動させ、これにより測定対象物の測定面とプ
ローブの測定子との相対移動量を検出してこの検出移動
量をデータ処理装置で所定処理し、測定対象物の形状或
いは寸法等を測定するようにした三次元測定機が知られ
ており、測定対象物の長さ寸法や孔径等を高精度かつ高
速に測定できることから普及しつつある。三次元測定機
の種類には、測定対象物の測定箇所毎にプローブの測定
子を接触等させて関与させるために前記移動機構を測定
作業者が手作業で駆動させる手動型と、移動機構にモー
フ等の駆動源を設け、これをプログラムに従って制御し
ながら駆動させる自動駆動型とがある。

しかし、手動型、自動駆動型を問わず三次元測定機は、
プローブの測定子と測定対象物とを三次元測機の構造上
定まる直交三軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の合成方向へ相対移
動させるものであるため、それぞれの測定箇所毎にその
座標値を求め、例えば孔の内径を測定するときはこの孔
の内周面の三点に測定子を接触等させることにより各点
の座標値を求め、これらの座標値のデータを所定処理す
るようにしている。

このため従来の三次元測定機では、孔や軸の円周方向に
連続した測定データを必要とする真円度、円筒度等の測
定作業は長さ寸法や孔径の測定作業と一連に行うことは
できず、測定対象物を載物台から一旦取り外した後、そ
れぞれの専用測定機械にセットして真円度等を測定しな
ければならない。

従って作業効率が極めて悪く、また測定作業全体を通し
て測定条件を同じにできないため測定精度上の問題があ
った。特に、三次元測定機が自動駆動型の場合には、測
定作業者による測定対象物の載物台からの取り外し、載
物台への取り付はセント作業を必要とするため、折角の
自動駆動型三次元測定機の有効性が失われることとなる
。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の三次元測定機においてはプローブが測
定機本体に相対位置変更不能に取り付けられているため
に真円度等を測定できない原因があり、しかしこの反面
、プローブを測定機本体に固定状態とすることは測定作
業上必要であることに着目してなされたものである。

本発明の目的は、測定対象物の真円度、円筒度等をも測
定することが可能となり、従って測定項目が豊富になっ
て有用性が高まる三次元測定機を提供するところにある
。

〔問題点を解決するための手段および作用〕このため本
発明に係る三次元測定機は、載物台に載置された測定対
象物と測定機本体のＺスピンドルに支持されたプローブ
とを移動機構により三次元的に相対移動させ、測定対象
物の測定面とプローブの測定子との相対移動量を検出す
ることにより、この検出移動量をデータ処理装置で処理
して測定対象物の形状等を測定する三次元測定機におい
て、ＺスピンドルをＺ軸線を中心に回転させる回転駆動
手段と、測定機本体にＺ軸方向には移動可能であるが回
転不能に支持されたＺ軸構造物とＺスピンドルとの回転
方向角度を位置決めするための角度位置決め手段と、真
円度等用プローブの測定子をプローブ径方向に直線移動
させてその姿勢を変更する姿勢変更手段と、測定対象物
の丸軸状部分に測定子を当接させたとき丸軸状部分の測
定面形状に応じて変化する測定子の変位量をアナログ信
号に変換して此方する変位検出器と、前記回転駆動手段
により回転するＺスピンドルに取り付けられた真円度等
用プローブの測定子と前記丸軸状部分の測定面との回転
方向位置関係を検出する角度検出器と、を備えたもので
ある。

測定子を丸軸状部分にその径方向から当接させつつ真円
度等用プローブを回転させることにより、変位検出器と
角度検出器の出力信号に基づき真円度の測定が行われ、
Ｚ軸構造物の移動によるプローブのＺ軸方向移動をも行
えば円筒度の測定が可能になる。測定子は真円度等用プ
ローブの径方向に前記姿勢変更手段で移動可能になって
いるため、径寸法が異なる丸軸状部分に対処できる。

例えばタッチ信号式プローブを使用して測定対象物の形
状等についての通常の測定作業を行う場合には、前記角
度位置決め手段により測定機本体に設けられたＺ軸構造
物とＺスピンドルに取り付けられたプローブとの回転方
向角度を位置決めし、プローブを固定状態とする。真円
度等用プローブで真円度等を測定する場合にはこの角度
位置決め手段を解除し、前記回転駆動手段により、Ｚス
ピンドルとともに真円度等用プローブを回転させる。

〔実施例〕

第１図は本実施例に係る三次元測定機の全体図である。

基台１の上部には左右のサイドカバー２の間において載
物台３がＹ軸方向へ移動自在に設けられ、基台１の左右
側面に固定された支柱４の上部には横桁部材５が取り付
けられ、この横桁部材５にはスライダ６がＸ軸方向に移
動自在に設けられている。スライダ６と一体化されてる
カバー７の内部にはＺ軸構造物８が垂直方向、すなわち
Ｘ軸方向に昇降動自在に配置され、またＺ軸構造物８の
内部にはＺスピンドル９が組み込まれており、Ｚ軸構造
物８の下端から突出したＺスピンドル９の先端にプロー
ブ１０が装着される。以上の基台１、載物台３、支柱４
、横桁部材５、スライダ６、カバー７等によって測定機
本体が構成され、この測定機本体にプローブ１０がＺス
ピンドル９、Ｚ軸構造物８を介して取り付けられる。

第２図はＺ軸構造物８の駆動装置を示すカバー７の断面
図である。横桁部材５を囲むように四角枠状に形成され
たスライダ６はエアーベアリング１１によって横桁部材
５に対してＸ軸方向へ摺動自在となっており、四角柱状
のＺ軸構造物８はスライダ６に結合されたブラケット１
２のエアーベアリング１３によりＸ軸方向であるＺ軸構
造物８の軸方向に移動可能になっているとともに、Ｚ軸
線を中心に回転できないようになっている。スライダ６
にはモータ１４が据え付けられ、このモータ１４の駆動
軸にはプーリ１５、タイミングベルト１６、プーリ１７
を介して垂直方向を軸方向とするねじ軸１８が連結され
、ねじ軸１８に螺合せしめられたナツト部材１９にはカ
バー７に取り付けられたガイドレール２０を両側から挟
む回転自在なローラ２１が設けられ、モータ１４により
ねじ軸１８が回転すると、ローラ２１でナツト部材１９
は回転が阻止されてねじ軸１８の送り作用により上下動
する。ナツト部材１９には２軸構造物８側へ延びる突出
部材２２が一体に設けられ、この突出部材２２はＺ軸構
造物８の上端に結合された連結部材２３で上下から挟ま
れ、これによりナツト部材１９とＺ軸構造物８との連結
がなされ、ナツト部材１９が上下動するとＺ軸構造物８
はＸ軸方向へ移動する。

以上のモータ１４、ねじ軸１８、ナツト部材１９等によ
りＺ軸構造物８をＸ軸方向へ移動させるための駆動装置
２４が構成される。Ｚ軸構造物８にはエアーバランスシ
リンダ２５が組み付けられており、このシリンダ２５の
内部に摺動自在に配置されたピストン２６のピストンロ
フト２７は前記スライダ６に固定されたブラケット２８
の上端に連結され、シリンダ２５にはピストン２６の上
部においてエアーが供給されているため、このエアーの
圧力によりＺ軸構造物８はその重量がバランス支持され
ながら上下動する。

前記基台Ｉに対する載物台３のＹ軸方向の移動、および
前記横桁部材５に対するスライダ６のＸ軸方向の移動は
Ｚ軸構造物８の駆動装置２４と同様にモータやねじ軸等
によって構成されたそれぞれの駆動装置により行われ、
これらのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸についてのそれぞれの駆動装
置は予め設定されたプログラムに従いコンピュータで駆
動制御され、載物台３に固定セントされた測定対象物２
９に対してプローブ１０を測定手順に従って三次元的に
相対移動させる。

載物台３が基台１に対して移動するとプローブｌＯと測
定対象物２９とにＹ軸方向への相対移動が生じ、またス
ライダ６が横桁部材５に対して移動するとプローブ１０
は測定対象物２９に対してＸ軸方向へ移動し、さらにＺ
軸構造物８がスライダ６に対して移動するとプローブ１
ｏと測定対象物２９とに２軸方向への移動が生ずる。前
記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸についてのそれぞれの駆動装置およ
び載物台３、横桁部材５等によりプローブ１ｏと測定対
象物２９とを三次元的に相対移動させる移動機構が構成
され、それぞれの駆動装置はプログラムに基づいてコン
ピュータで制御されるため本実施例に係る三次元測定機
は自動駆動型になっている。プローブ１０の測定対象物
２９に対するＹ軸方向相対移動量は基台１と載物台３と
の間に設けられたＹ軸移動量検出器３０（第５図参照）
により検出され、またプローブ１０の測定対象物２９に
対するＸ軸方向、Ｚ軸方向の各相対移動量は横桁部材５
とスライダ６との間に設けられたＸ軸移動量検出器３１
、スライダ６とＺ軸構造物８との間に設けられたＺ軸移
動量検出器３２で検出される。

第１図に示すように載物台３の後端部にはプローブスト
ッカ３３が設置され、このプローブストッカ３３には測
定対象物２９の測定面の形状等に合わせて前記２スピン
ドル９に順次交換されて装着される複数のプローブ１０
が収納される。プローブ１０には測定子３４が測定対象
物２９の測定面に接触するとタッチ信号を出力するタッ
チ信号式プローブ３５と、測定対象物２９に形成された
孔３６Ａや円柱部３６Ｂ等の丸軸状部分３６の真円度、
円筒度等を測定するための真円度等用プローブ３７とが
ある。タッチ信号式プローブ３５には測定子３４の長さ
が異なるものや、測定子３４をプローブ本体の軸線に対
して屈曲回動できてその屈曲姿勢に測定子３４を保持で
きるもの等があり、第１図ではＺスピンドル９に測定子
３４がこの屈曲回動式になっているタッチ信号式プロー
ブ３５が取り付けられている。

第４図の通りプローブストッカ３３は載物台３の上面に
取り付けられた底部３３Ａと、底部３３Ａから立設され
た脚部３３Ｂと、脚部３３Ｂの上端に水平に固定された
頂部３３Ｃとからなり、側面コ字型になっている。頂部
３３Ｃには前方に開口する平面Ｕ字状の溝３４が形成さ
れ、この溝３４は複数あり、それぞれのプローブＩ（ｌ
ば所定の溝３４に挿入係合されてプローブストッカ３３
の対応位置付けられた場所に収納される。前記真円度等
用プローブ３７はプローブ本体３９と、姿勢変更手段４
０を構成する姿勢変更機構４１と、検出ユニット４２と
を備えて構成されている。

プローブ本体３９は上端にプルスタッド４３を有し、こ
のプルスタッド４３の下部にテーバ突部４４およびフラ
ンジ部４５が一体に設けられている。このプローブ本体
３９の構成は前記タッチ信号式プローブ３５に）いても
同じである。プローブ本体３９の下部には支持部材４６
の両端部の軸受４７で回転自在に支持されたねじ軸４８
が設けられ、ボールねじてあって軸方向を水平方向とす
るこのねじ軸４８にはナンド部材４９が螺合せしめられ
、ナツト部材４９は支持部材４６の下面に摺動自在に接
触して回転が阻止されている保持部材５０の内部に保持
されており、ねじ軸４８が回転すると保持部材５ｏはね
じ軸４８の送り作用で水平移動する。これらのねじ軸４
８、ナンド部材４９等により前記姿勢変更機構４１が構
成される。

保持部材５０の下面に前記検出ユニット４２が取り付け
られ、この検出ユニット４２は変位検出器５Ｉと、変位
検出器５１から下方へ延びる測定子５２とからなる。測
定子５２はねじ軸４８の回転により保持部材５ｏが水平
移動するとプローブ３７の径方同へ直線的に強制移動せ
しめられ、この結果測定子５２の姿勢が変更される。測
定子５２の上端は変位検出器５１に揺動自在に連結され
、従って測定子５２はＺ軸方向に対して傾動可能である
ためＺ軸線と直交する方向すなわち水平方向へ変位可能
になっている。変位検出器５１ば測定子５２のこの水平
方向への変位量を検出する差動トランス等によって構成
され、測定子５２の変位量に応じた電気アナログ信号を
出力するようになっている。

前記ねじ軸４８の一方の端部は軸受４７から突出し、こ
の突出端部に第１クラッチ部材５３が取り付けられてい
る。真円度等用プローブ３７がプローブストッカ３３に
載置収納されたとき、この第１クラッチ部材５３はプロ
ーブストッカ３３の脚部３３Ｂに形成された孔５４を貫
通し、プローブストッカ３３の後側に突出する。プロー
ブストフカ３３にはブラケット５５を介してモータ５６
が取り付けられ、プローブストフカ３３の後側に配置さ
れたモータ５６の出力軸には第２タラノチ部材５７が設
けられている。第１および第２クラツチ部材５３．５７
により電磁クラッチ５８が構成され、この電磁クラッチ
５８が接続されてモータ５６が回転すると送りねじ軸４
８が回転する。

このようにモータ５６はねし軸４８を回転させて前記姿
勢変更機構４１を駆動させる駆動装置を構成し、姿勢変
更機構４１とモータ５６とにより測定子５２の位置をプ
ローブ３７の径方向に直線的に移動させる姿勢変更手段
４０が構成される。

第３図は前記Ｚ軸構造物８の内部構造を示す。

中空のＺ軸構造物８の内部にはモータ５９が下向きに配
置され、このモータ５９の出力軸に取り付けられた小径
ギヤ６０は中間軸６１の上端に取り付けられた減速用の
大径ギヤ６２に噛合し、中間軸６１の下端には前記Ｚス
ピンドル９が結合一体化され、Ｚスピンドル９は軸受６
３によりＺ軸線を中心に回転自在になっている。Ｚ軸構
造物８の下端から露出したＺスピンドル９の先端にはピ
ン６４が設けられ、このビン６４がプローブ１０のフラ
ンジ部４５に形成された孔に係合することによりプロー
ブ１ｏはＺスピンドル９に円Ｊ７１方向に位置決めされ
て支持される。前記モータ５９、小径ギヤ６０、大径ギ
ヤ６２、連結軸６１等によりＺスピンドル９およびプロ
ーブ１ｏを回転させるための回転駆動手段６５が構成さ
れる。

連結軸６１にはカービックカップリング６６の一方の噛
合部材である第１ギヤ６７が取り付けられ、他方の噛合
部材である第２ギヤ６８は第１ギヤ６７と上下に対向す
る。第２ギヤ６８はシリンダ６９の上下動自在なピスト
ン７ｏのピストンロフト７１と一体化され、ピストン７
ｏはばね７２で常時下方へ付勢されているため第１およ
び第２ギヤ６７．６８は噛合する。第２ギヤ６８にはＺ
軸構造物８に結合されているダイヤフラム７３が取り付
けられ、ダイヤフラム７３は上下に変位可能であるため
第２ギヤ６８は上下動できるが、第２ギヤ６８の回転は
ダイヤフラム７３で阻止されるようになっている。第１
および第２ギヤ６７゜６８には円周方向に多数の歯が形
成されているため、第１および第２ギヤ６７．６８が噛
合するとＺスピンドル９、プローブ１０の回転が不可能
になってこれらのＺスピンドル９、プローブ１ｏの回転
方向角度位置決めがなされるとともに、この角度位置決
めは回転方向の任意な位置で行えるようになっている。

これらの第１および第２ギヤ６７．６８、シリンダ６９
等によりＺ軸構造物８に対するＺスピンドル９、プロー
ブ１０（７）Ｚ軸ｍを中心とする回転方向相対位置を所
定角度位置に固定化するための角度位置決め手段７４が
構成される。

連結軸６１にはロータリディスク７５が取り付けられ、
Ｚ＠構造物８の内面にはこのロークリディスク７５とと
もにロークリエンコーダ７７を構成する検出器７６が取
り付けられ、ロークリエンコーダ７７は連結軸６１にお
いて前記回転駆動手段６５と連結されてこの回転駆動手
段６５の駆動によるＺスピンドル９、プローブ１ｏの回
転角度を検出する角度検出器７８になっている。角度検
出器７８はロークリエンコーダ７７の他に例えばパルス
ジェネレータでもよい。

Ｚ軸構造物８の内部にはシリンダ７９が組み込まれ、こ
のシリンダ７９のピストン８ｏのピストンロッド８１は
下方へ延びて中空の連結軸６１の内部に挿入される。ピ
ストンロッド８１の下端は中空のＺスピンドル９の内部
に挿入されている駆動棒８２の上端とボール８３を介し
て接続され、駆゛動棒８２はばね８４で常時上方へ付勢
されている。このためピストンロッド８１と駆動棒８２
は軸方向へ一体に移動するが、駆動棒８２はピストンロ
ッド８１に対して自由回転できるようになっている。駆
動棒８２の下端にはＺスピンドル９の内部中央部に形成
された小径孔８５に上下摺動自在に配置されたボールホ
ルダ８６が設けられ、このボールホルダ８６には窓孔８
７に嵌入されて複数のボール８８が径方向に移動自在に
配置されている。Ｚスピンドル９の内部には小径孔８５
と連続する大径孔８９が形成され、さらに大径孔８９と
連続してＺスピンドル９の下面に開口するテーパ孔９０
が形成されている。

シ’Ｊ７ダ７９にエアーを供給してピストンロッド８１
、駆動棒８２をばね８４に抗して押し下げ、ポールホル
ダ８６をポール８８と大径孔８９とが一致する位置まで
下降せしめ、この状態でプローブ１０の前記プルスタッ
ド４３をボールホルダ８６の内部に挿入させると、ボー
ル８８は外径方向へ押し拡げられてボールホルダ８６の
内部へのプルスタッド４３の挿入が可能となり、次いで
シリンダ７９からエアーを排出してばね８４の付勢力で
駆動棒８２、ピストンロッド８１を上昇させると、ボー
ル８８は大径孔８９がら小径孔８５に移行するため内径
方向へ移動せしめられ、この結果フルスタンド４３の小
径軸部にポール８８が係合してボールホルダ８６ととも
にプローブ１ｏが引き上げられ、プローブ１０はテーパ
孔９ｏへのテーバ突部４４の嵌入によって位置決めされ
っつ２スピンドル９に装着される。シリンダ７９に再び
エアーを供給してボールホルダ８６を押し下げることに
よりポール８８と大径孔８９とを一致せしめると、プル
スタッド４３のテーバ作用とプローブ１０の重量とによ
りボール８８は外径方向へ移動せしめられるため、プロ
ーブ１ｏはＺスピンドル９から離脱する。

以上のシリンダ７９、ピストンロッド８１、駆動ｐＪ８
２、ボールホルダ８６等によりプローブＩをＺスピンド
ル９に取り付け、取り外すためのプローブ着脱機構９１
が構成される。

次に作用について述べる。

測定作業は第１図で示すように孔３６Ａ、円柱部３６Ｂ
等のように内径または外径の真円度、円筒度等の測定が
必要な測定対象物２９について行われる。最初の測定作
業が第１図に示すようにプローブ本体に対して測定子３
４の姿勢が屈曲しているタッチ信号式プローブ３５を用
いて行われるものである場合には、測定子３４の向きを
測定対象物９の測定面の傾き方向等に合致したものにす
る。すなわち、第３図で示された角度位置決め手段７４
のシリンダ６９にエアーを供給し、ばね７２に抗して第
２ギヤ６８を上昇させることにより第１ギヤ６７との噛
合を解除させ、Ｚスピンドル９を自由回転可能状態とし
た後、回転駆動手段６５のモータ５９を回転させること
により小径ギヤ６０、大径ギヤ６２、連結軸６１を介し
てＺスピンドル９およびタッチ信号式プローブ３５をＺ
軸線を中心に回動させる。タッチ信号式プローブ３５の
掛定子３４の向きが所定の向きになったときモータ５９
の回転を停止させ、次いでシリンダ６９からエアーを排
出してばね７２のばね力で第２ギヤ６日を第１ギヤ６７
に噛合させ、これにより角度位置決め手段７４の作用に
よりＺスピンドル９およびタッチ信号式プローブ３５を
その回転角度位置で位置決め、固定状態とし、測定子３
４の向きを一定とする。モータ５９の回転量は前記移動
機構を駆動制御するコンピュータで制御される。

次いでＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれについての前記駆動
装置がプログラムに基づきコンピュータで制御されなが
ら駆動され、タッチ信号式プローブ３５と測定対象物２
９とは三次元的に相対移動する。この相対移動はプログ
ラムによる測定手順に従って各測定ステップ毎に行われ
、必要な場合にはこの測定ステップ毎に測定子３４の向
きが前述と同じ方法で変更される。

タッチ信号式プローブ３５と測定対象物２９とのＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸についての相対移動量は第５図の検出器３０
，３１．３２で検出され、これらの検出器３０，３１．
３２からの出力は検出回路９２．９３．９４において波
形整形、分割等されて相対移動量に応じた数のパルスが
発生し、このパルス数はカウンタ９５，９６．９７で計
数され、計数値信号はデータ処理装置９８に入力される
。

タッチ信号式プローブ３５は各測定ステ５ノブ毎に測定
子３４が測定対象物２９の測定面に接触するとタッチ信
号を出力し、このタッチ信号がデータ処理装置９８に入
力すると、タッチ信号発生時におけるカウンタ９５．９
６．９７からの計数値信号に基づき演算機能を有するデ
ータ処理装置９８が測定対象物２９の形状、長さ寸法或
いは孔径等を各測定ステップ毎に演算し、これにより測
定された結果は表示装置９９にデジタル表示され、また
記録装置１００に記録される。タッチ信号式プローブ３
５がカウンタ９５，９６．９７に接続されている場合に
は、タッチ信号が出力されるとカウンタ９５．９６．９
７はそのときのパルス数をホールドし、このホールドさ
れた信号値に基づきデータ処理装置９８が測定対象物２
９の形状等を演算する。

次の測定作業が前記丸軸状部分３６の真円度等の測定の
場合には、以上の測定作業を行っている間に前記プロー
ブストッカ３３に収納されて用意されている真円度等用
プローブ３７についての準備作業を行っておく。具体的
に説明すると、第４図で示された電磁クラッチ５８を接
続し、姿勢変更手段４０を構成するモータ５６を回転さ
せてねじ軸４８を回転させ、測定子５２の位置をプロー
ブ３７の径方向に直線的に強制移動させることにより、
このプローブ３７がＺスピンドル９に装着されたときに
おけるＺスピンドル９の中心軸と測定子５２との距離を
真円度等を測定すべき丸軸状部分３６の半径に対応した
ものとする。この後、電磁クラッチ５８の接続を切る。

モータ５６の回転量は前記コンビエータにより制御され
る。

このように本実施例では真円度等の測定作業のための真
円度等用プローブ３７についての準備作業は、前の測定
作業が行われている間に実施されるため測定作業時間の
短縮を図ることができる。

また、プローブ３７の測定子５２の位置は姿勢変更手段
４０によりプローブ本体３９に対して径方向゛に移動自
在になっているため、任意な径寸法を有する丸軸状部分
３６に対して共通性を有するようになり、真円度等の測
定に必要なプローブの数を削減できる。特に、姿勢変更
手段４０は姿勢変更機構４１と、この機構４１を駆動さ
ゼる駆動装置としてのモータ５６とからなり、モータ５
６はプローブストッカ３３に取り付けられてプローブ３
７には設けられていないため、その分プローブ３７の重
量を軽減できるとともに、姿勢変更機構４１を大型化し
て測定子５２の移動量を大きなものにできる。

タッチ信号式プローブ３５による測定作業終了後、第１
図のｉａ物吻合をＹ軸方向へ移動させてＺ軸構造物８の
真下にプローブストッカ３３を位置せしめ、次いでスラ
イダ６をＸ軸方向へ移動させ、第２図で示したＹ軸の駆
動装置２４でＺ軸構造物８を下降させ、さらに第３図で
示したシリンダ７９にエアーを供給してボールホルダ８
６を下降させることによりプローブ着脱機構９１により
タッチ信号式プローブ３５をＺスピンドル９からプロー
ブストッカ３３の予め対応位置付けられた箇所に移し換
え、収納する。この後Ｚ軸構造物８を上昇させ、さらに
スライダ６をＸ軸方向へ移動させてＺ軸構造物８を真円
度等用プローブ３７の真上に位置せしめ、Ｚ軸構造物８
を再び下降させてプローブ着脱機構９１によりこのプロ
ーブ３７をＺ軸スピンドル９に取り付ける。

次いで前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｙ軸についてのそれぞれの駆動
装置の駆動により真円度等用プローブ３７を測定対象物
２９の丸軸状部分３６に近づけ、さらに測定子５２をこ
の丸軸状部分３６の測定面にその径方向から当接させる
。第３図で示した角度位置決め手段７４のシリンダ６９
にエアーを供給することにより第１ギヤ６７と第２ギヤ
６８との噛合を解除させ、次いで回転駆動手段６５のモ
ータ５９を回転させることによりＺスピンドル９、プロ
ーブ３７をＺＩｉ［ｂ線を中心に回転させる。この結果
、測定子５２は丸軸状部分３６の測定面を一周しながら
測定面形状に応じて丸軸状部分３６の径方向へ変位する
ため、プローブ３７の前記変位検出器５１からは測定子
５２の変位量に応じた連続アナログ信号が出力し、この
信号は第５図の前記データ処理装置９８に入力される。

以上の作業中、Ｚスピンドル９と一体に回転する前記連
結軸６１にはロークリエンコーダ７７による角度検出器
７８が設けられているため、この角度検出器７８によっ
て丸軸状部分３６の測定面と測定子５２との回転方向の
位置関係が常に検出され、この検出信号はデータ処理装
置９８に入力される。

変位検出器５１からの出力信号と角度検出器７８からの
出力信号はデータ処理装置９８で演算処理されて丸軸状
部分３６の真円度が求められ、この測定結果は表示装置
９９にデジタル表示され、また記憶装置１００に記録さ
れる。なお、この真回度測定時にはプローブ３７の回転
中心であるＺスピンドル９の軸心と丸軸状部分３６の中
心とを正確に一致させることが好ましいが、不一致であ
っても、データ処理装置９８の演算によって補正できる
。

丸軸状部分３６の複数箇所の真円度、円筒度を測定する
場合には以上の回転駆動手段６５によるＺスピンドル９
、プローブ３７の回転と、前記Ｚ軸の駆動装置２４によ
るＺ軸構造物８の垂直移動とを実施すればよく、円筒度
の演算のためにデータ処理装置９０に入力させるＺ軸構
造物８の垂直移動量は前記Ｚ軸移動量検出器３２によっ
て得られる。なお、回転駆動手段６５によりプローブ３
７を回転させることにより丸軸状部分３６の円周方向に
表面粗さ測定することも可能である。

以上の真円度等の測定作業終了後、プローブストッカ３
３に収納されている他のプローブｌＯにより測定作業を
行う場合には、前述と同じ手順でプローブの交換を行う
。

プローブ交換作業、および回転駆動手段６５等による真
円度等の測定作業はコンピュータの制御により自動的に
行われる。

以上で明らかなように、真円度、円筒度等の測定のため
に真円度等用プローブ３７をＺ軸線を中心に回転させる
ことはタッチ信号式プローブ３５の測定子３４を所定の
向きにするためにＺ軸構造物８の内部に組み込まれてい
る回転駆動手段６５を利用して行え、同一手段の兼用化
によって真円度等の測定作業を行える。Ｚ軸構造物８の
内部にはＺスピンドル９、プローブ３５の回転方向位置
決めのための角度位置決め手段７４が設けられているが
、この角度位置決め手段７４は解除可能であるため真円
度、円筒度等の測定作業の場合には解除すればよく、タ
ッチ信号式プローブ３５による測定作業の場合にのみ使
用される。

以上の実施例の三次元測定機ではＸ軸とＹ軸が水平方向
でＺ軸が垂直方向であったが、Ｘ軸とＹ軸のいずれか一
方が垂直方向で他方とＺ軸とが水平方向であってもよい
。また、以上の実施例は自動駆動型三次元測定の場合で
あったが、プローブと測定対象物との三次元相対移動を
測定作業者が行わせる手動式三次元測定機にも本発明は
適用できる。しかし自動駆動型測定機に本発明を通用す
れば、測定対象物の形状、寸法等の測定とともに丸軸状
部分の真円度、円筒度等の測定を人手作業を介在させる
ことなく自動的に行わせることができるようになり、ま
た前記実施例のように複数のプローブを測定対象物の測
定面に応じて用意しこれらを交換するタイプの三次元測
定機においては、プローブ交換作業を含めた全ての作業
を連続した自動作業とすることができる。さらに自動駆
動型三次元測定機においては、前記姿勢変更手段、回転
駆動手段、角度位置決め手段、プローブ着脱機構等の真
円度、円筒度等の測定のために必要な装置を自動駆動型
三次元測定機に予め設けられているコンピュータを利用
して駆動制御できるようになる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、測定対象物の形状、寸法等の他に真円
度等をも測定きるようになり、このため測定項目が多く
なり、三次元測定機の活用範囲が拡大され、有用性が高
まる。

【図面の簡単な説明】

第１図は三次元測定機の全体斜視図、第２図はＺ軸構造
物の周辺の断面図、第３図はＺ軸構造物の内部構造を示
す断面図、第４図はブローブストノ゛力に収納された真
円度等用プローブの構造を示す一部断面側面図、第５図
は三次元測定機の電気的構成を示すブロック図である。 ３・・・載物台、８・・・Ｚ軸構造物、９・・・Ｚスピ
ンドル、１０・・・プローブ、２９・・・測定対象物、
３４゜５２・・・測定子、３５・・・タッチ信号式プロ
ーブ、３６・・・丸軸状部分、３７・・・真円度等用プ
ローブ、４０・・・姿勢変更手段、５１・・・変位検出
器、６５・・・回転駆動手段、７４・・・角度位置決め
手段、７８・・・角度検出器、９１・・・プローブ着脱
機構、９８・・・データ処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）載物台に載置された測定対象物と測定機本体のＺ
   スピンドルに支持されたプローブとを移動機構によって
   三次元的に相対移動させ、前記測定対象物の測定面と前
   記プローブの測定子との相対移動量を検出し、この検出
   移動量をデータ処理装置で所定処理して前記測定対象物
   の寸法等を測定する三次元測定機において、 前記Ｚスピンドルを前記測定機本体に軸方向移動可能か
   つ回転不能に支持された中空のＺ軸構造物の内部で回転
   させる回転駆動手段と、 この回転駆動手段の作動後に前記Ｚスピンドルと前記Ｚ
   軸構造物との回転方向相対位置を所定角度に固定化する
   ための角度位置決め手段と、前記プローブの測定子をこ
   のプローブの径方向に直線的に強制移動させてその姿勢
   変更を行うための姿勢変更手段と、 前記測定対象物の丸軸状部分にその径方向から前記測定
   子を当接させつつ前記回転駆動手段を作動させたときに
   おけるこの測定子の前記丸軸状部分の測定面形状に応じ
   て変化する径方向変位量をアナログ信号に変換して出力
   する変位検出器と、前記回転駆動手段と連結され、この
   回転駆動手段の作動により変位する前記丸軸状部分の測
   定面と前記測定子との回転方向位置関係を検出する角度
   検出器と、を備え、 前記回転駆動手段を作動させることにより前記載物台上
   に一定姿勢で固定セットされた前記測定対象物の前記丸
   軸状部分の真円度等を測定するように構成したことを特
   徴とする三次元測定機。