JP5168985B2 - 測定ヘッド調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、被測定物の形状または寸法、特に被測定物に形成された穴の内径を測定する測定ヘッドの調整を行なう測定ヘッド調整装置に関する。

被測定物の形状または寸法を測定する方法としては、測定子を被測定物に接触させて測定する接触式の測定方法と、エアやレーザー光などを使用する非接触式の測定方法が使用されている。このような被測定物の形状または寸法の測定において、特に被測定物に形成された穴の内径形状である穴の内径を測定する測定装置としては、測定ヘッドのノズルから穴の壁面に向けて圧縮空気を噴射し、ノズルの背圧を検出する空気マイクロメータ、測定子を穴の内径面に接触させて測定を行う三次元測定器等が従来使用されている。

特に、研削装置などに組込まれるマシンコントロールゲージ（自動定寸装置）などにおいては、高速、高精度に内径の測定を行う必要があり、互いに接近、離間する一対の測定子を有する内径用の測定ヘッドを装置に装着して測定が行われる（例えば、特許文献１参照。)。

内径の測定においては、被測定物に形成された穴の位置に合わせて測定ヘッドの測定子の位置が調整される。測定子の位置調整した後に測定子を穴内へ挿入し、穴の内壁に接触した測定子の接触圧の変化より内径が測定される。
特開２００１−４３０７号公報

特許文献１に記載されるような測定ヘッドにおいては、被測定物の種類が変更された場合、被測定物に形成された穴の位置と穴に挿入される測定子の相対的な位置関係が変わるため、測定子の位置を被測定物に合わせて再調整する必要があった。また、破損やメンテナンスなど、何らかの影響で測定ヘッドや測定子を交換する必要があった場合においても、穴と測定子の相対的位置が変わるため、再調整の必要があった。

この調整においては、測定子と被測定物との干渉や、測定子と砥石等の加工部材との位置関係を確認する必要があるため、測定ヘッドと被測定物、または被測定物の代わりとなる測定マスタとの位置関係が実際の測定と同様の適正な位置となるように装置に取り付けて調整が行なわれている。しかし、測定部周辺には各種装置が接近しており、装置内での人の手による調整作業においては、障害物の影響で目視が困難であり、手や調整具の挿入が困難であるため、熟練の作業者であっても多くの時間を必要とする作業であった。更に、量産加工が行われる工場内においては、同等の装置により一度に大量の製品が生産されており、多品種に対応するためには品種変更の度に装置全てにおいて調整が行なわれているため、長時間生産が停止することとなり、生産効率を大幅に下げる要因となっていた。

本発明はこのような問題に対応するために成されたものであり、測定ヘッドの調整を容易にし、複数台の調整であっても短時間で実施可能とする測定ヘッド調整装置を提供することを目的としている。

本発明は前記目的を達成するために、ベース台と、前記ベース台に設けられ、測定装置に取り付けられた被測定物に対し適正位置に位置合わせされた、前記被測定物に測定子を接触させて形状または寸法の測定を行う測定ヘッド、または前記適正位置に位置合わせされる前の前記測定ヘッドが、着脱可能に一定の位置で固定される測定ヘッドホルダと、前記被測定物、または前記被測定物と同じ形状または寸法の測定マスタが固定されるワークホルダと、前記ベース台に設けられ、前記ワークホルダをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、前記ワークホルダに固定された前記被測定物、または前記測定マスタを一定の位置に固定するスライダと、を備えた測定ヘッド調整装置であって、前記測定ヘッド調整装置には、前記被測定物を加工する砥石と同等の形状または寸法を有するダミー砥石を加工時と同様の位置に合わせて取り付けるダミー砥石ホルダを備えていることを特徴としている。

また、前記測定ヘッドホルダと前記スライダとは、前記測定ヘッドと、前記被測定物、または前記測定マスタとが前記測定装置に取り付けられて使用される際と同等の位置に該測定ヘッドと前記ワークホルダとを固定することを特徴としている。

更に、前記測定ヘッド調整装置には、前記ワークホルダに固定された前記被測定物、または前記測定マスタを撮像する撮像装置を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、被測定物に形成された穴の内径を測定する測定装置に取り付けられる測定ヘッドに設けられた測定子が、測定ヘッドが測定装置に取り付けられた状態で被測定物の穴の位置と測定に適した適正位置に位置調整される。位置調整後の測定ヘッドは測定装置より外され、ベース台上に設けられた測定ヘッド調整装置の測定ヘッドホルダに、測定装置に取り付けられるのと同様の位置で固定される。

続いて、被測定物、または被測定物と同じ形状または寸法を有する測定マスタが測定装置で測定される際と同様に、基準面を合わせて測定ヘッド調整装置のワークホルダに固定される。

ワークホルダに被測定物または測定マスタが固定された後、ベース台上に設けられたＸ、Ｙ、Ｚの各スライダを移動させて測定ヘッドの測定子先端と、ワークホルダ上の被測定物に形成された穴または測定マスタに形成された穴との相対的位置が調整される。この状態でＸ、Ｙ、Ｚの各スライダが固定されることにより、測定装置内での測定ヘッドと被測定物との位置関係が測定ヘッド調整装置上で再現される。

これにより、一度測定ヘッドを外して、別の測定ヘッドを測定ヘッドホルダに装着すれば、近くに調整の妨げとなる障害物が無い状態で位置調整作業を行うことが可能となり、短時間で容易に測定ヘッドが調整され、複数台の調整であっても短時間で実施可能であるため、生産効率が大幅に向上する。

また、本発明では、ダミー砥石ホルダが取り付けられることにより、被測定物を加工しながら測定する際と同様の砥石との位置関係で測定ヘッドを調整することが可能となる。

更に、本発明では撮像装置を設けることにより、加工用の砥石や、その他の障害物等との干渉を映像で確認することが可能となり、より効率的な調整を実施することが可能となる。

以上説明したように、本発明の測定ヘッド調整装置によれば、障害物の無い状態で測定ヘッドの調整を行なう事が可能となり、測定ヘッドの調整を容易にし、複数台の調整であっても短時間で実施可能となる。

以下、添付図面に従って本発明に係る測定ヘッド調整装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は本発明に係わる測定ヘッド調整装置の上面図、図２は測定ヘッド調整装置の正面側面図、図３は測定ヘッド調整装置の右側面図である。

測定ヘッド調整装置１０は、ベース台１４上に被測定物の穴の内径を測定する測定ヘッド１１を取り付ける測定ヘッドホルダ１７、固定されたワークホルダ１２をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるスライダ１３が設けられている。

測定ヘッドホルダ１７に固定される測定ヘッド１１は、固定用のレール１１Ａが形成された本体部分にフィンガ１５Ａ、１５Ｂが設けられ、フィンガ１５Ａ、１５Ｂの先端には被測定物に形成された穴の内壁と接触する測定子１６Ａ、１６Ｂが取り付けられている。測定子１６Ａ、１６Ｂの位置は、フィンガ１５Ａ、１５Ｂに設けられた各ネジを調整することによりＸ、Ｚ方向に微調整される。

測定ヘッド１１は形状測定装置や各種加工機等に取り付けられ、測定子１６Ａ、１６Ｂを被測定物に形成された穴の内壁に接触させ、測定子１６Ａ、１６Ｂの変位を電気信号に変換して出力する。出力された電気信号を演算手段で処理することにより、穴の内径が測定される。

測定ヘッドホルダ１７は、レール１１Ａが勘合する溝を備え、レール１１Ａを溝に勘合させて不図示の突き当て位置まで押し込んで固定することにより、測定ヘッド１１が形状測定装置や各種加工装置等に取り付けられる際と同様の一定の位置に固定される。

ワークホルダ１２には、被測定物または被測定物と同等の形状または寸法を有する測定マスタであるワークＷが固定される。スライダ１３にはＺ移動軸１８、Ｘ移動軸１９、およびＹ移動軸２０が備えられ、Ｚ移動軸１８に固定されたワークホルダ１２は、スライダ１３によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動する。

Ｚ移動軸１８は、移動台１８Ｄとベース１８Ｅとが、移動台１８Ｄに形成された溝とベース１８Ｅに形成されたレール１８Ａにより勘合され、移動ネジ１８Ｂを回すことによりＺ方向に移動台１８Ｄが移動する。測定ヘッドホルダ１７に固定された使用する装置内で適正な位置に位置合わせされた測定ヘッド１１の測定子１６Ａ、１６Ｂに対して、ワークホルダ１２に固定されたワークＷがＺ方向に位置合わせされると、移動台１８Ｄは固定ネジ１８Ｃにより固定される。

Ｘ移動軸１９は、ベース１８Ｅと移動台２０Ｄとが、ベース１８Ｅに形成された溝と移動台２０Ｄに形成されたレール１９Ａにより勘合され、移動ネジ１９Ｂを回すことによりＸ方向にベース１８Ｅが移動する。測定ヘッドホルダ１７に固定された使用する装置内で適正な位置に位置合わせされた測定ヘッド１１の測定子１６Ａ、１６Ｂに対して、ワークホルダ１２に固定されたワークＷがＸ方向に位置合わせされると、ベース１８Ｅは、固定ネジ１９Ｃにより固定される。

Ｙ移動軸２０は、移動台２０Ｄとベース２０Ｅとが、移動台２０Ｄに形成された溝とベース２０Ｅに形成されたレール２０Ａにより勘合され、移動ノブ２０Ｂを回すことによりＹ方向に移動台２０Ｄが移動する。

Ｙ移動軸２０には先端に球の付いたネジであるストッパ２１が設けられ、移動台Ｄがストッパ２１に突き当てられることによりワークホルダ１２に固定されたワークＷが形状測定装置や各種加工装置等に取り付けられる際と同様のＹ方向の位置に位置決めされるように、ストッパ２１の位置が調整される。移動台２０Ｄは、固定ハンドル２０Ｃを回すことにより位置が固定され、ワークＷをＹ方向に移動させる必要がある際にはハンドル２０Ｃを回して固定を解除し、移動ノブ２０Ｂを回して移動させる。

以上のような構成の測定ヘッド調整装置１０により、測定ヘッド１１の調整が行われる。なお、本発明の測定ヘッド調整装置１０には、図４に示されるように、被測定物に形成された穴を加工するのと同等の形状または寸法を有する砥石を、穴の加工を行う際と同等の位置で固定するダミー砥石ホルダ３０、及びワークホルダ１２に固定されたワークＷの穴Ｈの周辺を撮像する撮像装置４０を取り付けることが可能となっている。

ダミー砥石ホルダ３０は、砥石３１が取り付けられたホルダ３３がホルダ軸３２によりＹ方向に移動する構造を有している。ダミー砥石ホルダ３０は、ワークホルダ１２と同様にＺ移動軸１８の移動台１８Ｄに固定され、ワークホルダ１２と共に移動し、ホルダ軸３２によりＹ方向に移動した砥石３１が、ワークＷの穴Ｈに挿入されることにより、測定子１６Ａ、１６Ｂと砥石３１との干渉が確認される。

撮像装置４０は、ＣＣＤカメラ４１とカメラ固定軸４２により構成される。ＣＣＤカメラ４１は、図５に示すようにワークＷの穴Ｈ周辺を撮像し、砥石３１と測定子１６Ａ、１６Ｂとの干渉が映像で確認することが可能となる。また、ＣＣＤカメラ４１内部にはスケールが備えられ、スケールの値から砥石３１、測定子１６Ａ、１６Ｂ等のそれぞれの干渉を確認することも可能である。

次に、本発明に係わる測定ヘッド調整装置１０の作用について説明する。図１、図２、図３に示される測定ヘッド調整装置１０では、始めに形状測定装置や各種加工装置等に取り付けられた状態で、測定対象の被測定物に形成される穴の位置と測定子１６Ａ、１６Ｂとが、測定に適した適正位置となるように位置調整された測定ヘッド１１が、測定の際と同じ一定の位置となるように不図示の突き当て位置まで押し込んで測定ヘッドホルダ１７に固定される。

測定ヘッド１１が固定された後、ワークホルダ１２へワークＷが固定され、測定ヘッド１１のフィンガ１５Ａ、１５Ｂの先端に取り付けられた測定子１６Ａ、１６ＢとワークＷに形成された穴Ｈとの位置が合わせられる。

測定子１６Ａ、１６Ｂと穴Ｈとの位置が合わせでは、Ｚ移動軸１８、Ｘ移動軸１９、及びＹ移動軸２０によりワークＷをＺ，Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ移動させて行われる。このとき、ダミー砥石ホルダ３０を使用して砥石３１と測定子１６Ａ、１６Ｂとの干渉を確認する、または撮像装置４０により。穴Ｈの映像を確認しても良い。

測定子１６Ａ、１６Ｂと穴Ｈとの位置が合わせられた後、Ｚ移動軸１８、Ｘ移動軸１９、及びＹ移動軸２０はそれぞれ固定ネジ１８Ｃ、固定ネジ１９Ｃ、固定ハンドル２０Ｃにより位置が固定される。

これにより、形状測定装置や各種加工装置等に取り付けられた測定ヘッド１１と被測定物との測定に適した適正な位置関係が測定ヘッド調整装置１０上で再現される。この状態で、測定ヘッドホルダ１７より測定ヘッド１１を外し、調整が行われていない新たな測定ヘッド１１を取り付けてワークＷの穴Ｈとの位置合わせ調整が行われる。この時の調整では、測定ヘッド１１のフィンガ１５Ａ、１５Ｂを調整することにより、測定子１６Ａ、１６Ｂと穴Ｈとの位置が合わせられる。位置関係が再現された測定ヘッド調整装置１０で調整された測定ヘッド１１は、他の同等の装置に取り付けた後に調整する必要がなく直ちに使用可能となる。

これにより、一度測定ヘッド１１を外して、別の測定ヘッド１１を測定ヘッドホルダ１７に装着すれば、近くに調整の妨げとなる障害物が無い状態で位置調整作業を行うことが可能となり、短時間で容易に測定ヘッド１１が調整され、複数台の調整であっても短時間で実施可能であるため、生産効率が大幅に向上する。

以上、説明したように、本発明に係わる測定ヘッド調整装置、及び測定ヘッドの調整方法によれば、近くに調整の妨げとなる障害物が無い状態での測定ヘッドの調整が可能となり、短時間で容易に測定ヘッドが調整され、複数台の調整であっても短時間で実施可能であるため、生産効率が大幅に向上する。

なお、本実施の形態では穴の内径を測定する測定ヘッドに関して説明したが、本発明はこれに限らず、取り外し可能な測定ヘッドに設けられたフィンガの先端に取り付けられている測定子を、被測定物に接触させて形状または寸法を測定する測定装置の調整であれば他の形状または寸法を測定する装置であっても好適に利用可能である。

本発明に係わる測定ヘッド調整装置の上面図。 測定ヘッド調整装置の正面側面図。 測定ヘッド調整装置の右側面図。 ダミー砥石ホルダと撮像装置を取り付けた測定ヘッド調整装置の上面図。 撮像装置によりワークの穴を撮像した状態を示した図。

符号の説明

１０…測定ヘッド調整装置，１１…測定ヘッド，１２…ワークホルダ，１３…スライダ，１４…ベース台，１５Ａ、１５Ｂ…フィンガ，１６Ａ、１６Ｂ…測定子，１７…測定ヘッドホルダ，１８…Ｚ移動軸，１９…Ｘ移動軸，２０…Ｙ移動軸，２１…ストッパ，３０…ダミー砥石ホルダ，４０…撮像装置，Ｗ…ワーク（被測定物、測定マスタ）

Claims (3)

1. ベース台と、
   前記ベース台に設けられ、測定装置に取り付けられた被測定物に対し適正位置に位置合わせされた、前記被測定物に測定子を接触させて形状または寸法の測定を行う測定ヘッド、または前記適正位置に位置合わせされる前の前記測定ヘッドが、着脱可能に一定の位置で固定される測定ヘッドホルダと、
   前記被測定物、または前記被測定物と同じ形状または寸法の測定マスタが固定されるワークホルダと、
   前記ベース台に設けられ、前記ワークホルダをＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させ、前記ワークホルダに固定された前記被測定物、または前記測定マスタを一定の位置に固定するスライダと、を備えた測定ヘッド調整装置であって、
   前記測定ヘッド調整装置には、前記被測定物を加工する砥石と同等の形状または寸法を有するダミー砥石を加工時と同様の位置に合わせて取り付けるダミー砥石ホルダを備えていることを特徴とする測定ヘッド調整装置。
2. 前記測定ヘッドホルダと前記スライダとは、前記測定ヘッドと、前記被測定物、または前記測定マスタとが前記測定装置に取り付けられて使用される際と同等の位置に該測定ヘッドと前記ワークホルダとを固定することを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド調整装置。
3. 前記測定ヘッド調整装置には、前記ワークホルダに固定された前記被測定物、または前記測定マスタを撮像する撮像装置を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の測定ヘッド調整装置。

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