JP2008096114A - Measuring apparatus - Google Patents

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Masataka Yokoyama
正高 横山
Toru Endo
徹 遠藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a measuring apparatus for high-efficiency and high-accuracy measurement perpendicularity. <P>SOLUTION: The measuring apparatus 10 is provided with a column 12 erected to a base 11; measuring devices 13; a moving base 17 which is elevated and lowered according to the rotation of a screw member 15; guides 22 mounted to a rail member 21; slide members 23, each having a tip to which a piece member 23a is attached and which move in the horizontal directions along each guide 22; measuring terminals 26 mounted to tips of four terminal holders 25; and a dome 27 for opening and closing the measuring terminals. The four measuring terminals 26 measure with high efficiency and high accuracy the perpendicularity, taper angles, etc. of the inner surfaces and the outer surfaces of work pieces W. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基準面に対する直角度やテーパ角などの形状パラメータを測定するための測定装置に係り、特に作業効率や測定精度の向上対策に関する。   The present invention relates to a measuring apparatus for measuring shape parameters such as perpendicularity and taper angle with respect to a reference surface, and more particularly to measures for improving work efficiency and measurement accuracy.

近年、自動車部品など各種産業機器の高精度化と製造コストの削減とが求められている。そのためには、各種産業機器の部品について、高能率に精度を測定する手段が必要となる。また、部品の精度としては、寸法だけでなく、基準面に対する直角度やテーパ角などの形状パラメータも重要である。   In recent years, there has been a demand for higher precision and reduced manufacturing costs for various industrial equipment such as automobile parts. For this purpose, a means for measuring the accuracy of various industrial equipment parts with high efficiency is required. Further, not only the dimensions but also the shape parameters such as the squareness and the taper angle with respect to the reference plane are important for the accuracy of the parts.

図7は、特許文献1の図9として開示されている,従来の直角度を測定するための測定装置である。同図に示すように、従来の測定装置102は、定盤101上を水平方向に移動する台本体103と、台本体103に直交する支柱104と、支柱104に沿って昇降するスライダ105と、スライダ105に取り付けられたインジケータなどの測定器106とを備えている。測定に際しては、ワークWの第1面W1をブロックゲージ107に載置し、台本体103のストッパ103Aをブロックゲージ107に突き当てて、支柱104とワークWとの間隔を一定に保った状態で、測定器106の測定端子106AをワークWの第2面W2に接触させて、測定器106を支柱104に沿って昇降させて、直角度を測定する。   FIG. 7 shows a conventional measuring apparatus for measuring squareness disclosed in FIG. 9 of Patent Document 1. As shown in the figure, a conventional measuring apparatus 102 includes a table body 103 that moves horizontally on the surface plate 101, a column 104 that is orthogonal to the table body 103, a slider 105 that moves up and down along the column 104, And a measuring instrument 106 such as an indicator attached to the slider 105. In the measurement, the first surface W1 of the workpiece W is placed on the block gauge 107, the stopper 103A of the base body 103 is abutted against the block gauge 107, and the distance between the column 104 and the workpiece W is kept constant. The measurement terminal 106A of the measuring device 106 is brought into contact with the second surface W2 of the workpiece W, and the measuring device 106 is moved up and down along the support column 104 to measure the squareness.

特開平9−243351号公報JP-A-9-243351

しかしながら、従来の測定装置を用いた場合、測定器106を支柱104に沿って移動させるので、直角度の精度が測定器106の移動精度に依存し、高精度な測定が期待できない。また、筒状の部品の内面と端面との直角度の測定や、内外面のテーパの測定には、この測定装置102の利用が困難である。さらに、作業能率も悪い、という不具合もあった。   However, when the conventional measuring apparatus is used, the measuring device 106 is moved along the support column 104. Therefore, the squareness accuracy depends on the moving accuracy of the measuring device 106, and high-precision measurement cannot be expected. Further, it is difficult to use the measuring device 102 for measuring the perpendicularity between the inner surface and the end surface of the cylindrical part and measuring the taper of the inner and outer surfaces. In addition, there was a problem of poor work efficiency.

そこで、特許文献1では、被測定物の相直交する2つの面における各1対の点の座標を測定して、各1対の点を結ぶ直線同士の直角度を測定する構成としている。しかしながら、このような装置では、筒状製品の内面と端面との直角度を測定することはできず、各種製品への応用性に欠けている。   Therefore, in Patent Document 1, the coordinates of each pair of points on two mutually orthogonal surfaces of the object to be measured are measured, and the perpendicularity between the straight lines connecting each pair of points is measured. However, such an apparatus cannot measure the perpendicularity between the inner surface and the end surface of the cylindrical product, and lacks applicability to various products.

本発明の目的は、各種製品の直角度やテーパ角などの形状パラメータを高精度かつ高能率で測定可能な測定装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of measuring shape parameters such as perpendicularity and taper angle of various products with high accuracy and high efficiency.

本発明の測定装置は、被測定面に接触する複数の測定端子を備え、縦移動部材により各測定端子を縦方向に移動させて、被測定物の形状パラメータを測定するものである。   The measurement apparatus of the present invention includes a plurality of measurement terminals that come into contact with the surface to be measured, and measures the shape parameter of the object to be measured by moving each measurement terminal in the vertical direction by a vertical movement member.

これにより、各種製品に対して、複数の測定端子を同時に縦方向に移動しながら、複数の測定位置のデータが得られるので、測定能率の向上を図ることができ、かつ、複数のデータによって縦移動方向の垂直方向からの傾きを較正することができるので、高精度の測定が可能である。   As a result, data of a plurality of measurement positions can be obtained while moving a plurality of measurement terminals simultaneously in the vertical direction for various products, so that the measurement efficiency can be improved, and a plurality of data can be Since the inclination of the moving direction from the vertical direction can be calibrated, high-accuracy measurement is possible.

複数の測定端子が、3個以上設けられていることにより、迅速に縦移動の傾きを補正しながら、被測定物の測定を高精度で行うことができる。   By providing three or more measurement terminals, it is possible to measure the object to be measured with high accuracy while quickly correcting the inclination of the vertical movement.

3個以上の測定端子が、実質的に同一円周上に配置されていることにより、補正のための測定およびデータ処理が容易になる。   Since three or more measurement terminals are arranged on substantially the same circumference, measurement and data processing for correction are facilitated.

複数の測定端子のデータを処理演算する演算装置をさらに備えることにより、補正のための演算や良否判定を迅速に行うことができる。   By further including an arithmetic device that processes and computes data of a plurality of measurement terminals, it is possible to quickly perform correction calculations and pass / fail judgments.

本発明の測定装置によると、直角度やテーパ角などの形状パラメータを高能率かつ高精度で測定することができる。   According to the measuring apparatus of the present invention, shape parameters such as squareness and taper angle can be measured with high efficiency and high accuracy.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態における測定装置10の要部を示す側面図である。図1には、見やすくするために部分的に破断した部分や断面図が記載されている。また、図2は、測定装置10を含む測定システム全体を概略的に示す斜視図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a side view showing a main part of a measuring apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a partially broken portion and a cross-sectional view for easy viewing. FIG. 2 is a perspective view schematically showing the entire measurement system including the measurement apparatus 10.

測定装置10は、水平方向に設けられたベース11と、ベース11に立設された支柱12と、ベース11に取り付けられた,ワークWを保持するための測定装置13と、支柱12に取り付けられたネジ部材15と、ネジ部材15の回転に応じ、支柱12の案内面に沿って昇降する移動台17と、ネジ部材15を回転駆動するモータ18とを備えている。すなわち、測定時には、ワークWを測定装置13に取り付けた状態で、移動台17を下降させて、移動台17に取り付けられた測定部をワークWに接近させる一方、測定終了時には、移動台17に取り付けられた測定部を上昇させるように構成されている。   The measuring apparatus 10 is attached to the base 11 provided in the horizontal direction, the support column 12 erected on the base 11, the measurement apparatus 13 for holding the workpiece W attached to the base 11, and the support column 12. The screw member 15, the moving base 17 that moves up and down along the guide surface of the support column 12 according to the rotation of the screw member 15, and the motor 18 that rotationally drives the screw member 15 are provided. That is, at the time of measurement, while the work W is attached to the measuring device 13, the moving table 17 is lowered to bring the measuring unit attached to the moving table 17 closer to the work W, while at the end of the measurement, It is comprised so that the attached measurement part may be raised.

測定部には、互いに直交する2個のレール部材21と、各レール部材21ごとに1対ずつ取り付けられた合計4個のガイド22と、先端に駒部材23aが付設され、各ガイド22に沿って水平方向に移動する4個のスライド部材23と、各スライド部材23に取り付けられた端子保持具25と、各端子保持具25の先端に取り付けられた測定端子26とが設けられている。一方、移動台17におけるワークWの直上に延びる部位には、内面が傘状に形成された,測定端子開閉用のドーム27と、ドーム28を昇降させるためのシリンダ28とが設けられている。なお、図示されていないが、スライド部材23は、レール部材21との間に設けられたスプリングにより、ドーム27の内面およびワークWの内面に密着するように付勢されている。   The measuring unit is provided with two rail members 21 orthogonal to each other, a total of four guides 22 attached to each rail member 21, and a piece member 23 a at the tip. In addition, four slide members 23 that move in the horizontal direction, a terminal holder 25 attached to each slide member 23, and a measurement terminal 26 attached to the tip of each terminal holder 25 are provided. On the other hand, a portion extending directly above the workpiece W in the movable table 17 is provided with a dome 27 for opening and closing the measurement terminal and an inner cylinder 28 for raising and lowering the dome 28. Although not shown, the slide member 23 is urged so as to be in close contact with the inner surface of the dome 27 and the inner surface of the work W by a spring provided between the slide member 23 and the rail member 21.

測定部において、シリンダ28によってドーム27が下降すると、スライド部材23の先端に取り付けられた4つの駒部材23aが相対的に縮む方向に移動するので、ワークWの内面測定に対して退避した位置に移動することになる。この状態で、移動台23を下降させて、測定端子26をワークWの下端付近に位置させ、その後、シリンダ28によりドーム27を上昇させると、各測定端子26がワークWの内面に当接した状態になる。
次に、移動台17を上昇させると、測定端子26がワークWの内面に接触しながら縦方向に移動することにより、ワークWの内面の基準面(下端面)に対する直角度やテーパ角などが測定される。
In the measurement unit, when the dome 27 is lowered by the cylinder 28, the four piece members 23a attached to the tip of the slide member 23 move in the direction of relative contraction. Will move. In this state, when the moving base 23 is lowered and the measurement terminal 26 is positioned near the lower end of the work W, and then the dome 27 is raised by the cylinder 28, each measurement terminal 26 comes into contact with the inner surface of the work W. It becomes a state.
Next, when the movable table 17 is raised, the measurement terminal 26 moves in the vertical direction while being in contact with the inner surface of the workpiece W, so that the squareness or taper angle of the inner surface of the workpiece W with respect to the reference surface (lower end surface) is increased. Measured.

ここで、4個のガイド22のうち各2個のガイド22は同じ直線上にあり、各2個のガイド22同士は直交する関係にある。つまり、中心位置に対して、4個のガイド22が実質的に同一円周上に90°間隔で等分配置され、4個の測定端子26により、ワークWの内面の直角度やテーパ角などが90°間隔で測定される。「実質的に同一円周上に配置されている」とは、許容される誤差内で同一円周にあればよい意味である。   Here, of the four guides 22, each two guides 22 are on the same straight line, and each of the two guides 22 is orthogonal to each other. That is, the four guides 22 are arranged equally at 90 ° intervals on the substantially same circumference with respect to the center position, and the squareness and taper angle of the inner surface of the workpiece W are determined by the four measurement terminals 26. Are measured at 90 ° intervals. “Substantially on the same circumference” means that it is sufficient to be on the same circumference within an allowable error.

測定端子26の基部は、端子保持具25に内蔵されたバネ部材(図示せず)によって付勢されており、この付勢力により、測定端子26に測定圧が与えられるとともに、測定端子26の移動幅が広く確保されている。ドーム27は、ワークWの形状や大きさに応じて交換することができる。   The base of the measurement terminal 26 is urged by a spring member (not shown) built in the terminal holder 25, and the measurement pressure is applied to the measurement terminal 26 by this urging force and the measurement terminal 26 is moved. Wide width is secured. The dome 27 can be replaced according to the shape and size of the workpiece W.

図2に示すように、測定装置10全体が設置されるベンチ35には、空調ダクト34を介して、空調装置33から温度が一定(たとえば25°C±0.2°C)の清浄空気が供給されている。そして、コンピュータ31により、移動台17,ドーム27の動作が制御されるとともに、測定端子26の変位からワークWの直角度,テーパなどの形状パラメータに関する情報が整理される。   As shown in FIG. 2, clean air having a constant temperature (for example, 25 ° C. ± 0.2 ° C.) is supplied from the air conditioner 33 to the bench 35 on which the entire measuring apparatus 10 is installed. Have been supplied. The computer 31 controls the operation of the movable table 17 and the dome 27 and organizes information on the shape parameters such as the perpendicularity and taper of the workpiece W from the displacement of the measurement terminal 26.

図3は、測定装置10に付設された制御システムのブロック回路図である。演算装置を内蔵するコンピュータ31には、測定端子26の変位信号をA/D変換するためのA/Dボード、モータ18の垂直方向位置を制御するためのモーターコントロールボード、シリンダ28のストローク位置を制御するためのPIOボードが配置され、モニタによって各種情報が表示される。コンピュータ31と、アンプ32,モータ18のドライバー,およびシリンダ28とは、ベース11を通過する信号配線によって電気的に接続されている。   FIG. 3 is a block circuit diagram of a control system attached to the measuring apparatus 10. In the computer 31 incorporating the arithmetic unit, an A / D board for A / D converting the displacement signal of the measurement terminal 26, a motor control board for controlling the vertical position of the motor 18, and a stroke position of the cylinder 28 are provided. A PIO board for control is arranged, and various information is displayed on the monitor. The computer 31, the amplifier 32, the driver of the motor 18, and the cylinder 28 are electrically connected by signal wiring that passes through the base 11.

測定端子26の変位は、端子保持具25に内蔵された変位センサにより電気信号に変換され、アンプ32によって増幅されて、コンピュータ31(A/Dボード)に送られる。そして、モニタに表示されたデータから、できあがり製品の良否判定を行ない、あるいは、自動的に良否判定を行なって良否をモニタに表示することができる。   The displacement of the measurement terminal 26 is converted into an electric signal by a displacement sensor built in the terminal holder 25, amplified by an amplifier 32, and sent to a computer 31 (A / D board). Then, the quality of the finished product can be determined from the data displayed on the monitor, or the quality can be automatically determined to be displayed on the monitor.

次に、測定装置10の移動台17や基準ブロックの理想形状からのずれを検出する例について説明する。本実施の形態のごとく、4個(少なくとも3個)の測定端子26を有していることにより、移動台17の理想垂線からのずれや、基準ブロックの理想形状からのずれを簡単に求めることができる。なお、直角度,テーパ角などは、実際のデータ処理上は、一定の測定距離(たとえば21mm)に対する測定端子の下端位置からの変位(μm)として表すことが多い。   Next, an example of detecting a deviation from the ideal shape of the movable table 17 and the reference block of the measuring apparatus 10 will be described. As in the present embodiment, by having four (at least three) measurement terminals 26, it is possible to easily obtain the deviation of the moving base 17 from the ideal perpendicular and the deviation of the reference block from the ideal shape. Can do. Note that the squareness, the taper angle, and the like are often expressed as displacement (μm) from the lower end position of the measurement terminal with respect to a certain measurement distance (for example, 21 mm) in actual data processing.

図4は、移動台の理想直線からのずれを補正するためのテーパ付き基準ブロックの断面図である。挿図に示すように、テーパ付き用基準ブロックBLは、上方に向かって拡大するを有する内面(水平面からの傾き角α)を有している。そして、端子保持具25および測定端子26を下端から上端まで移動させて、縦方向移動量vに応じた、測定端子26の基準位置からの水平方向変位量hを測定する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a tapered reference block for correcting a shift of the moving table from an ideal straight line. As shown in the inset, the tapered reference block BL has an inner surface (inclination angle α from the horizontal plane) having an upward enlargement. Then, the terminal holder 25 and the measurement terminal 26 are moved from the lower end to the upper end, and the horizontal displacement amount h from the reference position of the measurement terminal 26 according to the longitudinal movement amount v is measured.

図5は、このときに得られる測定データを示す図である。同図に示すように、移動台17が理想的に直線的に移動する場合には、傾き角αの理想直線Liに一致する測定データが得られるはずである。しかし、実際には、測定装置13の各部の誤差に起因して、測定線Ldに示すような測定データが得られる。そこで、測定線Ldの理想直線Liからのずれ量を補正値Cpとして、コンピュータ31内のメモリに格納しておく。このとき、傾き角αにも誤差があるが、この時点では、最小自乗法により測定データから算出される直線Liを求め、この直線Liからのずれ量だけを補正値Cpとして算出する。そして、ワークWの測定時には、測定台17の垂直方向移動量vに応じた補正値Cpにより、測定データを補正するのである。なお、テーパ付き基準ブロックBLに代えて、直円筒の内面を有する基準ブロックを用いてもよいが、テーパ付き基準ブロックBLを用い、複数の測定端子26を同一円周上に配置することにより、誤差が同じである場合に、水平方向移動量hが拡大されるので、より高精度の測定を実現することができる。   FIG. 5 is a diagram showing measurement data obtained at this time. As shown in the figure, when the moving table 17 moves ideally linearly, measurement data that coincides with the ideal straight line Li of the inclination angle α should be obtained. However, actually, measurement data as indicated by the measurement line Ld is obtained due to the error of each part of the measurement device 13. Therefore, the amount of deviation of the measurement line Ld from the ideal straight line Li is stored in the memory in the computer 31 as the correction value Cp. At this time, although there is an error in the inclination angle α, at this point, the straight line Li calculated from the measurement data by the least square method is obtained, and only the deviation amount from the straight line Li is calculated as the correction value Cp. When measuring the workpiece W, the measurement data is corrected by the correction value Cp corresponding to the vertical movement amount v of the measuring table 17. In addition, instead of the tapered reference block BL, a reference block having an inner surface of a right cylinder may be used, but by using the tapered reference block BL and arranging a plurality of measurement terminals 26 on the same circumference, When the error is the same, the horizontal movement amount h is enlarged, so that more accurate measurement can be realized.

図6(a)〜(d)は、測定端子による測定位置を入れ換えて測定を行なった結果、得られる直角度データの例を示す図である。この例では、ワークWと同じ直円筒状の基準ブロックの4カ所の測定位置x、y,z,wを、測定端子a,b,c,dにより測定するものとする。そして、図6(a)〜(d)に示すように、基準ブロックを時計回りに90°ずつ回転させて、それぞれ4個ずつの直角度の実測値Rxa〜Rwd,Rxb〜Rwa,Rxc〜Rwb,Rxd〜Rwcが得られたとする。測定データは、縦方向移動量vに対する測定端子26の水平方向変位量hとして求められる。   FIGS. 6A to 6D are diagrams illustrating examples of perpendicularity data obtained as a result of performing measurement by exchanging the measurement positions by the measurement terminals. In this example, it is assumed that four measurement positions x, y, z, and w of the same cylindrical reference block as the workpiece W are measured by measurement terminals a, b, c, and d. Then, as shown in FIGS. 6A to 6D, the reference block is rotated clockwise by 90 °, and each of the four square measured values Rxa to Rwd, Rxb to Rwa, Rxc to Rwb. , Rxd to Rwc are obtained. The measurement data is obtained as the horizontal displacement amount h of the measurement terminal 26 with respect to the vertical movement amount v.

このとき、ベース11上の測定装置13の底面と、移動台17の縦方向移動を案内する支柱12の案内面とは、厳密には互いに垂直ではないので、移動台17の移動方向は、測定装置13の底面に垂直な方向に対してある傾きをもっている。この傾きに起因して、各測定端子a〜dには一定の測定誤差Ea〜Edが現れる。   At this time, since the bottom surface of the measuring device 13 on the base 11 and the guide surface of the support column 12 that guides the vertical movement of the moving table 17 are not strictly perpendicular to each other, the moving direction of the moving table 17 is measured. It has a certain inclination with respect to the direction perpendicular to the bottom surface of the device 13. Due to this inclination, certain measurement errors Ea to Ed appear at the respective measurement terminals a to d.

そこで、各測定位置x,y,z,wにおける直角度の誤差をEx,Ey,Ez,Ewとする。この誤差は、基準ブロックを回転させて図6(a)〜(d)に示す4カ所にセットしても、測定位置x,y,z,wにおいては共通の値Ex,Ey,Ez,Ewとなっている。 Therefore, the squareness error at each measurement position x, y, z, w is defined as Ex, Ey, Ez, Ew. Even when the reference block is rotated and set at the four positions shown in FIGS. 6A to 6D, this error is the same value Ex, Ey, Ez, Ew at the measurement positions x, y, z, w. It has become.

一方、測定端子が入れ換わっても各測定位置x,y,z,wにおける真の直角度(求めているデータ)は不変でなければならないから、各測定位置x,y,z,wにおける真の直角度をTx,Ty,Tz,Twとすると、図6(a)〜(d)に示す測定から、以下の関係が得られる。   On the other hand, since the true squareness (data to be obtained) at each measurement position x, y, z, w must be unchanged even if the measurement terminals are switched, the trueness at each measurement position x, y, z, w must be unchanged. Assuming that the squareness of Tx, Ty, Tz, and Tw is as follows, the following relationships are obtained from the measurements shown in FIGS.

図6(a)に示す測定により、下記式(1)〜(4)
Tx=Rxa−Ex−Ea (1)
Ty=Ryb−Ey−Eb (2)
Tz=Rzc−Ez−Ec (3)
Tw=Rwd−Ew−Ed (4)
が得られる。ただし、Ex〜は、基準ブロックを回転させる前の初期値であるので、0とすることができる。
The following formulas (1) to (4) are obtained by the measurement shown in FIG.
Tx = Rxa-Ex-Ea (1)
Ty = Ryb-Ey-Eb (2)
Tz = Rzc-Ez-Ec (3)
Tw = Rwd−Ew−Ed (4)
Is obtained. However, since Ex˜ is an initial value before the reference block is rotated, it can be set to 0.

図6(b)に示す測定により、下記式(5)〜(8)
Tx=Rxb−Ex−Eb (5)
Ty=Ryc−Ey−Ec (6)
Tz=Rzd−Ez−Ed (7)
Tw=Rwa−Ew−Ea (8)
が得られる。
By the measurement shown in FIG. 6B, the following formulas (5) to (8)
Tx = Rxb-Ex-Eb (5)
Ty = Ryc-Ey-Ec (6)
Tz = Rzd-Ez-Ed (7)
Tw = Rwa-Ew-Ea (8)
Is obtained.

図6(c)に示す測定により、下記式(9)〜(12)
Tx=Rxc−Ex−Ec (9)
Ty=Ryd−Ey−Ed (10)
Tz=Rza−Ez−Ea (11)
Tw=Rwb−Ew−Eb (12)
が得られる。
By the measurement shown in FIG. 6C, the following formulas (9) to (12)
Tx = Rxc-Ex-Ec (9)
Ty = Ryd−Ey−Ed (10)
Tz = Rza-Ez-Ea (11)
Tw = Rwb-Ew-Eb (12)
Is obtained.

図6(d)に示す測定により、下記式(13)〜(16)
Tx=Rxd−Ex−Ed (13)
Ty=Rya−Ey−Ea (14)
Tz=Rzb−Ez−Eb (15)
Tw=Rwc−Ew−Ec (16)
が得られる。
By the measurement shown in FIG. 6D, the following formulas (13) to (16)
Tx = Rxd−Ex−Ed (13)
Ty = Rya-Ey-Ea (14)
Tz = Rzb-Ez-Eb (15)
Tw = Rwc-Ew-Ec (16)
Is obtained.

Rxa〜Rwd,Rxb〜Rwa,Rxc〜Rwb,Rxd〜Rwcは実測値であり、未知数は、Tx〜Tw,Ex−Ew,Ea〜Edの12個であるので、一度、基準ブロックについて、4箇所での測定を行っておくことにより、上記16個の関係式から各測定位置における真の直角度や移動台17の縦移動方向の傾きも求まることになる。このとき、基準ブロックを図6(a)〜(d)に示す4カ所で測定しなくても、原理的には3箇所だけで移動台17の縦移動方向の傾きを求めることができるはずであるが、移動方向の傾き方によっては、正確に求められない場合もあるので、4カ所での測定を行なって、誤差をできるだけ小さくしておくことが望ましい。   Rxa to Rwd, Rxb to Rwa, Rxc to Rwb, Rxd to Rwc are actually measured values, and there are twelve unknowns Tx to Tw, Ex-Ew, and Ea to Ed. By carrying out the measurement in step S1, the true squareness at each measurement position and the inclination of the moving table 17 in the vertical movement direction can be obtained from the above 16 relational expressions. At this time, even if the reference block is not measured at the four positions shown in FIGS. 6A to 6D, in principle, the inclination of the moving base 17 in the vertical movement direction should be obtained at only three positions. However, depending on how the moving direction is tilted, it may not be obtained accurately. Therefore, it is desirable to perform measurement at four locations to minimize the error.

この例では、直円筒状のブロックを用いて、直角度を測定する例について説明したが、テーパ付きワークのテーパ面を測定する場合には、テーパ付き基準ブロックを用いて、式(1)〜(16)に基づくテーパの誤差や移動台17の傾きを求めることができる。そして、製品の測定や良否判定には、1カ所での測定結果を用いて、真の直角度やテーパを求めることができる。 In this example, the example in which the squareness is measured using a right cylindrical block has been described. However, when measuring the tapered surface of a tapered workpiece, the taper reference block is used to calculate the formula (1) to The taper error based on (16) and the inclination of the movable table 17 can be obtained. And for a product measurement and pass / fail judgment, a true squareness and a taper can be calculated | required using the measurement result in one place.

本実施の形態によると、4個の測定端子26により、ワークWの内面や外面の端面に対する直角度,テーパなどを、一回の測定で、迅速かつ高精度で検知することができる。従来のように単一の測定端子を用いて、本発明と同じデータを得ようとすると、1つの測定端子で4つの測定位置を測定するしかないが、その方法に比べると、本発明では、作業能率が向上するのに加えて、以下の効果を奏することができる。   According to the present embodiment, the four measurement terminals 26 can detect the perpendicularity, taper, and the like with respect to the inner and outer end surfaces of the workpiece W quickly and with high accuracy by a single measurement. When trying to obtain the same data as in the present invention using a single measurement terminal as in the prior art, there is no choice but to measure four measurement positions with one measurement terminal. In addition to improving work efficiency, the following effects can be achieved.

たとえば、単一の測定端子を用い、基準ブロックを回転させて、図6(a)〜(d)に示す4つの測定位置で測定しても、式(1),(8),(11),(14)の関係式しか得られない。したがって、基準ブロックには誤差がないと仮定したとしても、4個の関係式から、5つの未知数Tx,Ty,Tz,Tw,Eaを求めることはできない。したがって、別の面倒な測定により、測定装置13の底面に対する移動台17の移動方向の傾きを求めるか、この傾きを無視しうる程度に高精度の測定装置を製作する必要がある。ところが、当初は高精度であっても測定装置10の経年変化や摺動部分の摩耗などにより、精度は劣化していく。以上のことから、従来のような単一の測定端子しか備えていない想定装置を用いても、常に高精度の測定を期待することはできない。   For example, even if the measurement is performed at the four measurement positions shown in FIGS. 6A to 6D by using a single measurement terminal and rotating the reference block, the equations (1), (8), (11) , (14) only. Therefore, even if it is assumed that there is no error in the reference block, the five unknowns Tx, Ty, Tz, Tw, and Ea cannot be obtained from the four relational expressions. Therefore, it is necessary to obtain the inclination of the moving direction of the movable table 17 with respect to the bottom surface of the measuring apparatus 13 by another troublesome measurement, or to manufacture a measuring apparatus with high accuracy to such an extent that this inclination can be ignored. However, even if the accuracy is initially high, the accuracy deteriorates due to the secular change of the measuring apparatus 10 and the wear of the sliding portion. From the above, it is not always possible to expect high-precision measurement even when using an assumed device having only a single measurement terminal as in the prior art.

それに対し、本発明の測定装置では、まず、基準ブロックを用い、複数位置における複数の測定端子26による測定データから、移動台17の移動方向と測定装置13との垂直関係からの傾きや、基準ブロックの誤差を取り除く処理を行うことができる。すなわち、補正後の測定データをRxa’,Ryb’,Rzc’,Rwd’とすると、式(1)〜(4)から、Tx=Rxa’,Ty=Ryb’,Tz=Rzc’,Tw=Rwd’とすることができるので、1つの測定位置(たとえば図6(a)に示す位置)における測定データから、直角度やテーパ角を迅速かつ高精度で検知することができる。   On the other hand, in the measurement apparatus of the present invention, first, using a reference block, from the measurement data obtained by the plurality of measurement terminals 26 at a plurality of positions, the inclination from the vertical relationship between the moving direction of the movable table 17 and the measurement apparatus 13, and the reference Processing to remove block errors can be performed. That is, assuming that the corrected measurement data is Rxa ′, Ryb ′, Rzc ′, Rwd ′, Tx = Rxa ′, Ty = Ryb ′, Tz = Rzc ′, Tw = Rwd from the equations (1) to (4). Therefore, the squareness and the taper angle can be detected quickly and with high accuracy from the measurement data at one measurement position (for example, the position shown in FIG. 6A).

しかも、基準ブロックの直角度などの誤差も検知しうるので、基準ブロックとして極めて高精度の高価なものを準備する必要がない。したがって、測定装置のコストが高くついても、ランニングコストを含め、トータルの検査コストの削減を図ることができる。さらに、移動台17の垂直度が経年変化によって悪化しても、その都度、基準ブロックを用いた補正量の測定を行うことにより、測定精度を高く保持することができる。   Moreover, since errors such as the squareness of the reference block can be detected, it is not necessary to prepare an extremely accurate and expensive reference block. Therefore, even if the cost of the measuring device is high, the total inspection cost can be reduced including the running cost. Furthermore, even if the verticality of the movable table 17 deteriorates due to aging, the measurement accuracy can be kept high by measuring the correction amount using the reference block each time.

また、本実施の形態の測定装置10により、直角度だけでなく、テーパや、円筒度など、他の形状パラメータも測定することができる。テーパ角を測定する場合にも、ドーム27の内面の形状を工夫することにより、スライド部材23のストロークを拡大することが容易であるので、格別の付加的な設備を要しない。   In addition, the measurement apparatus 10 of the present embodiment can measure not only the squareness but also other shape parameters such as taper and cylindricity. Even when the taper angle is measured, it is easy to expand the stroke of the slide member 23 by devising the shape of the inner surface of the dome 27, so that no special additional equipment is required.

また、本実施形態の測定端子26は、極めて微細なものにできるので、レーザ測定器では困難な製品の内面の直角度などを測定することができる。具体的には、内径90mm以下の内面を有する筒状の製品について、測定範囲(深さ)21mmについて、変位量の誤差が±1μm以内の高精度の測定を、約10秒間の測定時間で行うことができた。   In addition, since the measurement terminal 26 of the present embodiment can be made extremely fine, it is possible to measure the squareness of the inner surface of the product, which is difficult with a laser measuring instrument. Specifically, for a cylindrical product having an inner surface with an inner diameter of 90 mm or less, high-accuracy measurement with a displacement error within ± 1 μm is performed in a measurement time of about 10 seconds for a measurement range (depth) of 21 mm. I was able to.

本実施の形態では、4個の測定端子を設けたが、少なくとも3個の測定端子を備えることにより、本実施の形態と同様に、基準ブロックを用いて測定装置13の底面に対する,移動台17の縦移動方向の傾きや基準ブロックの誤差を見込んだ補正量を簡単に算出することができる。   In the present embodiment, four measurement terminals are provided. However, by providing at least three measurement terminals, the movable table 17 with respect to the bottom surface of the measurement device 13 using the reference block is provided as in the present embodiment. It is possible to easily calculate a correction amount in consideration of the inclination in the vertical movement direction and the error of the reference block.

一方、測定端子が2個の場合には、たとえば本実施の形態における2個の測定端子a,bのように、スライド部材23の移動方向を一直線上ではなく、互いに交差する関係にすれば、図6(a)〜(d)の4つの測定位置でのデータから、上記式(1),(2),(5),(8),(11),(12),(14)、(15)の8個の式を用いることができる。したがって、基準ブロックに誤差がないとの仮定の下に、測定装置13の底面に対する,移動台17の縦移動方向の傾きを求めることは可能である。ただし、測定端子a,cのようにスライド部材23の移動方向が平行である場合(平面上のベクトルが一次従属である場合)には、これに直交する縦移動方向の傾きに関する情報が得られないので、縦移動方向の傾きを補正できない場合も生じうる。   On the other hand, when there are two measurement terminals, for example, like the two measurement terminals a and b in the present embodiment, if the moving direction of the slide member 23 is not in a straight line but crosses each other, From the data at the four measurement positions in FIGS. 6A to 6D, the above formulas (1), (2), (5), (8), (11), (12), (14), (14), ( The eight formulas of 15) can be used. Therefore, it is possible to obtain the inclination of the moving table 17 in the vertical movement direction with respect to the bottom surface of the measuring device 13 under the assumption that there is no error in the reference block. However, when the movement direction of the slide member 23 is parallel as in the case of the measurement terminals a and c (when the vector on the plane is linearly dependent), information on the inclination in the vertical movement direction orthogonal to this is obtained. Therefore, there may be a case where the inclination in the vertical movement direction cannot be corrected.

(他の実施の形態)
上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The structure of the embodiment of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to the scope of these descriptions. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.

上記実施の形態においては、ワークWを円筒形状のものとしたが、ワークの形状は、内面,外面を問わず異形のものでもよい。   In the above embodiment, the workpiece W is cylindrical, but the shape of the workpiece may be irregular regardless of the inner surface or the outer surface.

本発明の測定装置は、各種機械部品の直角度、真直度、円筒度、平行度、テーパ角、表面うねりなどの各種形状パラメータの測定に利用することができる。   The measuring apparatus of the present invention can be used for measuring various shape parameters such as perpendicularity, straightness, cylindricity, parallelism, taper angle, and surface waviness of various machine parts.

本発明の実施の形態における測定装置の要部を示す側面図である。It is a side view which shows the principal part of the measuring apparatus in embodiment of this invention. 測定装置を含む測定システム全体を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view showing roughly the whole measuring system including a measuring device. 測定装置に付設された制御システムのブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the control system attached to the measuring apparatus. 移動台の理想直線からのずれを補正するためのテーパ付き基準ブロックの断面図である。It is sectional drawing of the reference block with a taper for correct | amending the deviation | shift from the ideal straight line of a moving stand. 移動台の理想直線からのずれを補正するための測定データを示す図である。It is a figure which shows the measurement data for correct | amending the deviation | shift from the ideal straight line of a moving stand. (a)〜(d)は、測定端子による測定位置を入れ換えて測定を行なった結果、得られる直角度データの例を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the example of the squareness data obtained as a result of measuring by replacing the measurement position by a measurement terminal. 特許文献1の図9として開示されている,従来の直角度を測定するための測定装置である。This is a conventional measuring apparatus disclosed in FIG. 9 of Patent Document 1 for measuring a perpendicularity.

符号の説明Explanation of symbols

W ワーク
a,b,c,d 測定端子
x,y,z,w 測定位置
10 測定装置
11 ベース
12 支柱
13 測定装置
15 ネジ部材
17 移動台
18 モータ
21 レール部材
22 ガイド
23 スライド部材
23a 駒部材
25 端子保持具
26 測定端子
27 ドーム
28 シリンダ
31 コンピュータ
32 アンプ
33 空調装置
34 空調ダクト
35 ベンチ
24固定部材
W Workpieces a, b, c, d Measuring terminals x, y, z, w Measuring position 10 Measuring device 11 Base 12 Column 13 Measuring device 15 Screw member 17 Moving table 18 Motor 21 Rail member 22 Guide 23 Slide member 23a Frame member 25 Terminal holder 26 Measuring terminal 27 Dome 28 Cylinder 31 Computer 32 Amplifier 33 Air conditioner 34 Air conditioning duct 35 Bench 24 Fixing member

Claims (4)

被測定物の被測定面に接触させるための複数の測定端子と、
被測定物を設置する保持部を有するベース部材と、
前記ベース部材に取り付けられた支柱と、
前記支柱に沿って縦方向に移動する縦移動部材と、
前記縦移動部材に取り付けられ、前記複数の測定端子を横方向に移動させるための同数の横移動部材と、
を備えている測定装置。
A plurality of measurement terminals for contacting the measurement surface of the measurement object;
A base member having a holding portion for installing the object to be measured;
A column attached to the base member;
A longitudinally moving member that moves longitudinally along the column;
The same number of lateral movement members attached to the longitudinal movement member for moving the plurality of measurement terminals laterally; and
Measuring device.
請求項1記載の測定装置において、
前記複数の測定端子は、3個以上設けられている、測定装置。
The measuring apparatus according to claim 1,
The measurement apparatus, wherein the plurality of measurement terminals are provided in three or more.
請求項2記載の測定装置において、
前記3個以上の測定端子は、平面的に見て実質的に同一円周上に配置されている、測定装置。
The measuring device according to claim 2, wherein
The three or more measurement terminals are arranged on substantially the same circumference as viewed in plan.
請求項1〜3のいずれかに記載の測定装置において、
前記複数の測定端子のデータを処理演算する演算装置をさらに備えている、測定装置。
In the measuring apparatus in any one of Claims 1-3,
A measurement apparatus, further comprising an arithmetic device that processes and calculates data of the plurality of measurement terminals.
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