(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の角度検出ユニットが回動自在に連結された形状計測装置において、
前記角度検出ユニットは、隣接する角度検出ユニットとのなす角を検出する角度検出手段を有し、
前記複数の角度検出ユニットは、中空状弾性パイプに、当該中空状弾性パイプの内壁と前記角度検出ユニットとの間に前記中空弾性パイプの延在方向に沿って延在させた弾性変形が可能な摺動部材を介して、前記中空状弾性パイプの内壁との間に隙間を保ちつつ保持されていることを特徴とする形状計測装置。
【請求項２】
複数の角度検出ユニットが回動自在に連結された形状計測装置において、
前記角度検出ユニットは、隣接する角度検出ユニットとのなす角を検出する角度検出手段を有し、
前記複数の角度検出ユニットは、中空状弾性パイプに、当該中空状弾性パイプの内壁と前記角度検出ユニットとの間に前記中空弾性パイプの延在方向に沿って延在させた弾性変形が可能な摺動部材を介して線接触するように保持されていることを特徴とする形状計測装置。
【請求項３】
前記摺動部材は、弾性変形が可能な板状またはワイヤー状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状計測装置。
【請求項４】
前記角度検出手段による、形状測定の対象面または変形が予測される対象面の検出軸に平行な前記中空状弾性パイプの内壁に設けられる摺動部材は、板状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の形状計測装置。
【請求項５】
前記板状に形成された摺動部材は、前記中空状弾性パイプ及び前記角度検出ユニットの少なくとも一方との接触面が線状となるように形成されていることを特徴とする請求項４記載の形状計測装置。
【請求項６】
前記角度検出ユニットは断面矩形状をなし、前記中空状弾性パイプの内壁は前記角度検出ユニットの矩形状断面に応じた断面とされ、前記摺動部材は、前記矩形状断面の各面に少なくとも一つ設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてパネルやモノコック構造体などの形状およびその時間的変化を計測するための形状計測装置に関し、特に測定部位への取付性及び測定精度に優れたセンサースリーブを有する形状計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の形状計測装置を測定部位へ取り付ける方法として、排水用フレキシブルパイプをセンサースリーブとして用いることが行われている。
【０００３】
すなわち、フレキシブルパイプに形状計測プローブを摺動可能に内挿し、形状計測プローブの一端とフレキシブルパイプとを計測対象部位へ接着したり、或いは粘着テープや束線材などで固定する方法が採られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に円形のフレキシブルパイプを用いて形状計測プローブを測定部位へ取付ける方法は、フレキシブルパイプの入手が容易なことや安価であることなどの点で有利ではあるが、フレキシブルパイプの中空部内で形状計測プローブが捩じれたり、フレキシブルパイプの蛇腹構造の内部突起に形状計測プローブが干渉してスムーズに摺動しないといったことから、測定部位に対して正確な形状捕捉ができず測定精度が悪いという問題があった。
【０００５】
また、形状計測プローブの検出軸が一方向である二次元タイプの形状計測装置では、検出軸の直角方向または角度検出ユニットの捩じれの変形に対しては自由度がないため、各角度検出ユニットの連結部が変形したり破壊するおそれがあった。
【０００６】
また、一般的に市販されているフレキシブルパイプは、その断面形状が円形であるため、測定部位に取付けた場合に不安定であったり固定しづらい等の問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、測定部位への取付性及び測定精度に優れたセンサースリーブを有する形状計測装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の形状計測装置は、複数の角度検出ユニットが回動自在に連結された形状計測装置において、角度検出ユニットは、隣接する角度検出ユニットとのなす角を検出する角度検出手段を有し、複数の角度検出ユニットは、中空状弾性パイプに、中空状弾性パイプの内壁と角度検出ユニットとの間に中空弾性パイプの延在方向に沿って延在させた弾性変形が可能な摺動部材を介して、中空状弾性パイプの内壁との間に隙間を保ちつつ保持されていることを特徴とする。
また、本発明の形状計測装置は、複数の角度検出ユニットが回動自在に連結された形状計測装置において、角度検出ユニットは、隣接する角度検出ユニットとのなす角を検出する角度検出手段を有し、複数の角度検出ユニットは、中空状弾性パイプに、当該中空状弾性パイプの内壁と前記角度検出ユニットとの間に中空弾性パイプの延在方向に沿って延在させた弾性変形が可能な摺動部材を介して線接触するように保持されていることを特徴とする。
さらに、本発明の形状計測装置の摺動部材は、弾性変形が可能な板状またはワイヤー状であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の形状計測装置は、角度検出ユニットは断面矩形状をなし、中空状弾性パイプの内壁は角度検出ユニットの矩形状断面に応じた断面とされ、摺動部材は、前記矩形状断面の各面に少なくとも一つ設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の形状計測装置は、角度検出手段による、形状測定の対象面または変形が予測される対象面の検出軸に平行な前記中空状弾性パイプの内壁に設けられる摺動部材は、板状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の形状計測装置は、板状に形成された摺動部材は、中空状弾性パイプ及び角度検出ユニットの少なくとも一方との接触面が線状となるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の形状計測装置は、隣接する角度検出ユニットとのなす角度が、９０°直交していることを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明の形状計測装置を用いて形状計測を行うには、まずセンサースリーブに形状計測プローブを通し、この形状計測プローブの検出軸が計測対象の形状変化に屈曲追従する方向にセンサースリーブを計測対象に沿わせて取り付ける。また、形状計測プローブの初段角度検出ユニットは、センサースリーブと共に計測対象面の基準位置に固定する。
【００１４】
このとき、本発明に係るセンサースリーブでは、形状計測プローブが接するセンサースリーブ内壁面に板状またはワイヤー状の弾性変形可能な金属または樹脂からなる摺動部材が介装されているので、この摺動部材を介して、計測対象と共に形状変化するセンサースリーブの形状が、形状計測プローブに伝達され、これにより形状計測プローブの引きつけや引っ掛かりや捩じれが防止され、計測対象の形状変化にスムーズかつ正確に追従させることができる。その結果、各角度検出ユニットの検出角度が実際に沿ったものとなり形状計測精度が向上する。
【００１５】
また、検出軸が一方向である二次元タイプの形状計測装置では、角度検出ユニットの形状測定の対象面または変形が予測される対象面の検出軸方向に平行な内壁に板状の摺動部材を介装することで、検出軸と直角方向および捩じれ方向のセンサースリーブの曲げ剛性が高められる。したがって、形状計測プローブの可動自由度の無い検出軸の直角方向または角度検出ユニットの捩じれ方向の変形が加わった場合でも、その応力をセンサースリーブの曲げ剛性に負担させることができ、直接的に形状計測プローブへ加わらないようにして形状計測プローブが容易に変形したり破壊したりしないように保護することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の形状計測装置によれば、比較的簡単な構造で形状計測装置を計測対象の形状変化にスムーズかつ正確に追従させることができ、またセンサースリーブ内で形状計測プローブが捩じれることが防止できるので、形状計測精度を向上させることができる。
【００１７】
また、形状計測プローブの検出軸が一方向である二次元タイプの形状計測装置においては、センサースリーブの曲げ剛性の向上により形状計測精度向上とともに、形状計測プローブが容易に変形したり破壊したりしないように保護することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
本実施形態は、２軸の検出角を有し三次元計測が可能な形状計測プローブをセンサースリーブに嵌挿したもので、図１（ａ）はその実施形態の全体斜視図、図１（ｂ）は同じく断面図、図２は三次元形状計測プローブ単体の構成を示す斜視図である。
【００１９】
まず、三次元形状計測プローブ単体の構成を説明すると、本実施形態の三次元形状計測プローブ１は、計測対象の計測長さに合わせて複数の角度検出ユニット１４がリンク１６で連結され、この連結部の回転軸ｘ，ｙのそれぞれに角度検出素子１５が接続されている。そして、角度検出素子１５の検出角度から計測対象面の形状が算出される構成となっている。
【００２０】
一方、本実施形態に係るセンサースリーブ１０は、図１（ａ）に示すように、シリコーン、ナイロンまたはゴム等の材料からなり、その軸方向の長さが上述した三次元形状計測プローブ１の軸方向の長さに適宜合わせられた弾性パイプ１１と、テフロン、ピアノ線等の単線または撚り線等の弾性変形が可能な材料からなるワイヤー（摺動部材）１２とから構成されている。ワイヤー１２は、弾性パイプ１１の内壁と三次元形状計測プローブ１との間に僅かな空隙ａを保って当該三次元形状計測プローブ１の四つの面に接するように設けられている。
【００２１】
なお、ワイヤー１２は、変形時におけるセンサースリーブの長さ変化を吸収する必要があるため、図３に示す基準点固定ビス４２の取付け側以外は、弾性パイプ１１及び形状計測プローブ１に接着しないこととしている。
【００２２】
また、図１に示すように、主な形状測定の対象面または大変形が予想される対象面の検出軸を例えばＸ検出軸ｘとした場合、本実施形態のワイヤー１２は、Ｘ検出軸ｘの軸方向と平行な左右側面にそれぞれ２本設けられ、他の上下面にそれぞれ１本設けられた構成とされている。これは弾性パイプ１１の中で三次元形状計測プローブ１が捩じれ難いように、また三次元形状計測プローブ１が弾性パイプ１１の内壁に接触して摺動抵抗が増大しないようにするためである。
【００２３】
したがって、三次元形状計測プローブ１は、ワイヤー１２の介在により線接触する構成となっているため、摺動抵抗が大幅に減少し、計測対象面の変形をスムーズに三次元形状計測プローブ１へ伝達することができ、その結果、形状計測精度が向上することになる。
【００２４】
なお、弾性パイプ１１の外側の形状に関しては、図１に示す実施形態では、図３の一般的な計測対象面４０に安定して取り付け可能とするために平面としているが、計測対象面に応じた形状に仕上げることは、形状計測の精度向上の観点から望ましいことは言うまでもない。
【００２５】
また、ワイヤー１２の本数に関しては、計測対象面４０の変形量が少量な場合で、弾性パイプ１１の摩擦係数が比較的少なく、さらに三次元形状計測プローブ１の一部が接触することにより摺動抵抗が増大しないような場合を考慮すると、弾性パイプ１１の上下左右の内壁それぞれに最低１本（形状計測装置全体で都合４本）あれば、摺動抵抗の低減効果が得られる。
【００２６】
ちなみに、図３は本実施形態の形状計測装置を用いて計測を行う手順を示す図であるが、まず形状計測プローブ１をセンサースリーブ１０に摺動方向ｂへ向かって摺動可能に内挿し、形状計測プローブ１の一端とセンサースリーブ１０とを計測基準点へ固定ビス４２で固定する。また、センサースリーブ１０を計測対象部位４０へ接着剤４１を用いて固定する。
【００２７】
こうして、計測対象面４０の変形はセンサースリーブ１０を介して形状計測プローブ１へ伝達され、形状計測が実行される。なお、計測対象変形時の屈曲半径による長さの変化に関しては、センサースリーブ１０が弾性変形することで吸収し、また形状計測プローブ１およびワイヤー１２、バネ板２２がセンサースリーブ１０内を摺動方向ｂへ摺動することで吸収している。
【００２８】
第２実施形態
本実施形態は、１軸の検出角を有する二次元形状計測プローブをセンサースリーブに嵌挿したもので、図４（ａ）はその実施形態の全体斜視図、図４（ｂ）は同じく断面図、図５は二次元形状計測プローブ単体の構成を示す斜視図である。
【００２９】
まず、二次元形状計測プローブ単体の構成を説明すると、本実施形態の二次元形状計測プローブ２は、その検出軸ｘが上述した三次元形状計測プローブ１に対し１軸分が削除された形とされており、それ以外の基本的な構成や動作は上述した三次元形状計測プローブ１と同様である。
【００３０】
ただし、二次元形状計測プローブ２は、図５に示すように、検出軸ｘのみ自由度を有する構成であるため、検出軸ｘと直角方向への曲げ力が加わった場合、角度検出ユニットのプレート２３および角度検出素子１５に過剰な負荷を加えることになり、変形や破壊を引き起こす可能性が高い。
【００３１】
そこで、図４に示す本実施形態では、二次元形状計測プローブ２の検出軸ｘ周り以外の曲げ力が加わった時に、その荷重の一部をセンサースリーブ２０で負担し、二次元形状計測プローブ２の変形や破壊を防ぐ機能を併せ持つこととしている。
【００３２】
この二次元形状計測プローブ２が嵌挿されるセンサースリーブ２０は、シリコーンやナイロンまたはゴム等の弾性パイプ２１と、テフロンやピアノ線等の単線や撚り線等の弾性変形可能なワイヤー１２と、テフロン板やばね鋼等の摩擦抵抗が少なく弾性変形が可能なバネ板２２とから構成されている。
【００３３】
ワイヤー１２は、弾性パイプ２１の検出軸ｘ方向の内壁の上下面に、二次元形状計測プローブ２と弾性パイプ２１との間に僅かな空隙ａを保って、かつ二次元形状計測プローブ２の上下面に接するように設けられている。また、バネ板２２は、形状測定の対象面または変形が予測される対象面の検出軸ｘ方向と平行な内壁左右面に、二次元形状計測プローブ２と面接触するように構成されている。
【００３４】
このとき、ワイヤー１２およびバネ板２２は、変形時のセンサースリーブ２０の長さ変化を吸収するために、基準点固定ビス４２取付け側以外は弾性パイプ２１及び形状計測プローブ２に接着しない。
【００３５】
したがって、二次元形状計測プローブ２は、ワイヤー１２により線接触し、また摩擦抵抗の少ないバネ板２２で接触する構成となっているため、摺動抵抗が大幅に減少し、計測対象面の変形をスムーズに二次元形状計測プローブ２へ伝達することができ、その結果、形状計測精度が向上する。
【００３６】
さらに、ばね板２２の有する幅および捩じり剛性によりセンサースリーブ２０の検出軸ｘに直角方向の曲げ剛性と、長さ方向の捩じり剛性が高められていることから、二次元形状計測では、誤差要因となる検出軸ｘ周り以外の変形を、二次元形状計測プローブ２へ伝達することを阻止し、またその曲げ荷重の一部をセンサースリーブ２０が負担することで二次元形状計測プローブ２の変形や破壊を防ぐ効果が得られる。
【００３７】
第３実施形態
図６は、本発明の形状計測装置の第３実施形態を示す断面図であり、本実施形態では、バネ板２２の幅方向の上下に突起２３，２３を設けて、二次元形状計測プローブ２と接触するようにしたものである。こうすることにより、二次元形状計測プローブ２の摺動抵抗がさらに低減されるとともに剛性向上に効果がある。
【００３８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００３９】
たとえば、形状計測プローブとセンサースリーブとの摺動抵抗を低減する手段として、形状計測プローブの接触面に摩擦低減効果を有する粉末（たとえばベビーパウダー等）や潤滑油などの潤滑材料を塗布することが挙げられ、こうすることで摺動抵抗をさらに低減することができ、形状計測精度の向上にきわめて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形状計測装置の第１実施形態を示す斜視図及び断面図である。
【図２】第１実施形態に係る形状計測プローブ（形状計測装置）を示す斜視図である。
【図３】本発明の形状計測装置を用いた計測手順を説明するための正面図である。
【図４】本発明の形状計測装置の第２実施形態を示す斜視図及び断面図である。
【図５】第２実施形態に係る形状計測プローブ（形状計測装置）を示す斜視図である。
【図６】本発明の形状計測装置の第３実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２…形状計測プローブ
１０，２０…センサースリーブ
１１，２１…弾性パイプ
１２…ワイヤー（摺動部材）
２２…バネ板（摺動部材）
２３…突起
【図１】
0003726461.tif 000002
【図２】
0003726461.tif 000003
【図３】
0003726461.tif 000004
【図４】
0003726461.tif 000005
【図５】
0003726461.tif 000006
【図６】
0003726461.tif 000007