(57)【要約】【課題】ワークの位置合わせを精度良く且つ迅速に行うワーク測定装置を提供すること。【解決手段】ワークＷの被測定面に当接部１１を当接させる複数の測定子１０と、ワークＷを保持するワーク保持手段５１、５３及び５３と、複数の測定子１０の相対位置を測定する位置測定手段２０と、を有し、相対的に作動速度が速いエアシリンダ３１と相対的に位置決め精度が高い油圧シリンダ３２とをもち複数の測定子１０を移動させる位置決め手段と、エアシリンダ３１から油圧シリンダ３２の順で複数の測定子１０の位置を被測定面の正規形状に適合する位置に移動させ、ワークＷの被測定面の位置を適正範囲内に移動させる制御手段と、を有することを特徴とする。つまり、移動速度に優れたエアシリンダを用いて測定子の大まかな位置決めを行った後に、位置決め精度に優れた油圧シリンダを用いて測定子を精密に位置決めすることで、位置決めの精度と速度とを両立できる。【選択図】  図１
2005249750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被測定面にそれぞれの基準になる一部を当接させる複数の測定子と、該ワークを保持するワーク保持手段と、該複数の測定子の相対位置を測定する位置測定手段と、を有するワーク測定装置であって、
相対的に作動速度が速い第１位置決め手段と相対的に位置決め精度が高い第２位置決め手段とをもち該複数の測定子を移動させる位置決め手段と、
該第１位置決め手段、該第２位置決め手段の順で該複数の測定子の位置を被測定面の正規形状に適合する位置に移動させ、該ワークの該被測定面の位置を適正範囲内に移動させる制御手段と、を有することを特徴とするワーク測定装置。
【請求項２】
前記第１位置決め手段はエアシリンダを備え、前記第２位置決め手段は油圧シリンダを備える請求項２に記載のワーク測定装置。
【請求項３】
前記ワークの被測定面は半球状乃至は円筒状の凹みに放射状に設けられた複数のボール溝であり、
前記複数の測定子は、該複数のボール溝の位置に合わせて放射状に設けられ、半径方向に移動可能であり、
前記位置決め手段は該複数の測定子を外方向に付勢する付勢手段をもち、第１位置決め手段及び第２位置決め手段は該付勢手段による該複数の測定子の外方向への移動を制限する手段である請求項１又は２に記載のワーク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの測定を精度良く行うワーク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワークを測定する方法としてはワークに基準点を設定しその基準点間の相対位置を測定することで行っている。従来技術としては、ワークを測定する装置の１つであるボール溝測定装置は内周に複数のボール溝を形成したハウジングにおいて対向するボール溝間の寸法を測定する装置などが開示されている（特許文献１、２）。本装置はワークとしてのハウジングにおいて、内周に設けられたボール溝間の寸法を測定することでワークの測定を行っている。特に、端部に測定子を設けた２本のアームと両測定子が近接離間する状態にアームを回動させるアーム駆動手段と、両アームの間隔を検出する検出手段を備えることを特徴とする。
【０００３】
ところで、近年、ワークに対する精度の要求水準が高くなり、ワーク測定をより高精度に行う必要が生じている。高精度に測定を行うためには、ワークの被測定面と測定子との相対位置をより厳密に制御する必要がある。
【０００４】
つまり、ワークの加工のぶれなどから、ワークの被測定面の形状や位置などにおいて数μｍ〜数十μｍ程度の僅かな誤差が生じることがある。そうすると、測定子と被測定面とが当接する条件が変化して測定の精度が充分でなくなる可能性がある。従って、ワークと測定子との相対位置を精密に合わせることが求められる。
【０００５】
特許文献１の装置では、００３４段落に記載があるように、両アームを往復運動させて測定子とボール溝とをなじませることで、ワークの被測定面と測定子との相対位置を合わせている。特許文献２の装置でも特許文献１と同様に測定子（特許文献２では先端子）を移動させることで相対位置を合わせている（００２１〜００２６段落など）。
【特許文献１】特開平９−２１０６０５号公報
【特許文献２】特開平６−２０１３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者が検討を行った結果、従来技術では測定子を移動させることで相対的な位置合わせを行っているが、位置合わせの精度向上と位置合わせに要する時間短縮との両立が困難であることが問題となった。つまり、従来技術の装置では位置合わせの精度を向上するためには測定子の位置を精度良く制御する必要があるが、精度良く制御できる測定子の位置決め手段は動作速度が遅く、迅速な位置合わせは困難であった。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みて完成されたものであり、ワークの被測定面と測定子との相対的な位置合わせを精度良く且つ迅速に行うことができるワーク測定装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明のワーク測定装置は、ワークの被測定面にそれぞれの基準になる一部を当接させる複数の測定子と、該ワークを保持するワーク保持手段と、該複数の測定子の相対位置を測定する位置測定手段と、を有するワーク測定装置であって、
相対的に作動速度が速い第１位置決め手段と相対的に位置決め精度が高い第２位置決め手段とをもち該複数の測定子を移動させる位置決め手段と、
該第１位置決め手段、該第２位置決め手段の順で該複数の測定子の位置を被測定面の正規形状に適合する位置に移動させ、該ワークの該被測定面の位置を適正範囲内に移動させる制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
第１位置決め手段としては移動速度に優れたエアシリンダを採用し、第２位置決め手段としては位置決め精度に優れた油圧シリンダを採用することが好ましい。なお、第１位置決め手段（エアシリンダ）及び第２位置決め手段（油圧シリンダ）のいずれか一方でもコストを度外視すれば位置決め精度と速度との両立を図ることができる可能性もあるが、両手段を採用する方が満足のいく性能を安価に実現することができる。
【００１０】
ここで、前記ワークの被測定面は半球状乃至は円筒状の凹みに放射状に設けられた複数のボール溝であり、
前記複数の測定子は、該複数のボール溝の位置に合わせて放射状に設けられ、半径方向に移動可能であり、
前記位置決め手段は該複数の測定子を外方向に付勢する付勢手段をもち、第１位置決め手段及び第２位置決め手段は該付勢手段による該複数の測定子の外方向への移動を制限する手段であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
つまり、移動速度に優れた第１位置決め手段を用いて測定子の大まかな位置決めを行った後に、位置決め精度に優れた第２位置決め手段を用いて測定子を精密に位置決めすることで、位置決めの精度と速度とを両立できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（構成）
本実施形態のワーク測定装置は複数の測定子とワーク保持手段と位置測定手段と位置決め手段と制御手段とを有する。
【００１３】
複数の測定子はワークの被測定面にそれぞれの基準になる一部を当接させることで被測定面の位置を検出する部材である。複数の測定子は被測定面の形態に応じて配設される。例えば、半球状乃至は円筒状である被測定面を測定する場合には放射状に配設する。
【００１４】
それぞれの測定子は所定の方向に移動可能に配設されている。例えば、測定子は平行移動や回転により移動できる。測定子の移動方向は被測定面の形状のずれが想定される方向を考慮して決定する。例えば、前述の放射状に配設した複数の測定子ではそれぞれの測定子は半径方向（放射方向）に移動可能にすることが好ましい。被測定面の測定は、測定子を移動させて被測定面に当接させた後に、被測定面の形状により変化する測定子の位置を測定することで行う。
【００１５】
ワーク保持手段は、複数の測定子によりワークを測定するためにワークを保持する手段であり、ワークの位置合わせ中にはワークの移動を妨げず、ワーク測定中にはワークを固定する手段である。例えば、ワークを単に載置して水平方向において自由に移動可能な状態から、ワークを位置合わせする方向とは直交する方向で狭持して完全に固定した状態にまでワークを保持する手段であることが好ましい。また、ワーク保持手段は、被測定面を測定する際に、ワークを移動させて測定子が被測定面に当接する位置を変化させて、順次、測定子により被測定面を測定できるようにする手段である。測定時にワークを移動させる好ましい方向としては前述の測定子の移動可能な方向に対して直交する方向が例示できる。
【００１６】
位置測定手段は複数の測定子のそれぞれについて位置を測定することができる手段である。測定した位置情報からそれぞれの測定子が被測定面に当接する位置を算出できる。
【００１７】
位置決め手段は第１位置決め手段と第２位置決め手段とをもつ。第１位置決め手段は、移動速度が速く、速やかに測定子を移動できる手段である。第１位置決め手段としてはエアシリンダやソレノイドが例示できる。第２位置決め手段は、位置決め精度が高く、測定子を精密に移動できる手段である。第２位置決め手段としては油圧シリンダやボールねじが例示できる。第１位置決め手段と第２位置決め手段とは独立して測定子を移動することができる。位置決め手段の一部として、測定子を所定方向に向けて付勢するバネのような付勢手段を採用することができる。付勢手段を採用する場合には、第１位置決め手段及び第２位置決め手段は付勢により測定子が移動することを制限することで、両位置決め手段はそれぞれ独立して測定子の位置を制御することができる。
【００１８】
制御手段はワーク保持手段及び位置決め手段の動作を制御する制御信号を出力する手段である。制御手段は位置測定手段からの測定データである測定信号を入力することもできる。制御手段は、ワークの被測定面が複数の測定子の近傍に位置するようにワークを配設した後に、位置決め手段を動作させて複数の測定子と被測定面との位置決めを正確に行う。具体的には、まず、第１位置決め手段により測定子の位置を被測定面の正規形状に適合する位置に移動させる。被測定面が正規の位置よりずれている場合には正規の位置まで測定子によりワークが移動させられる。その後、第２位置決め手段を作動させ、より精密に被測定面の位置決めを行う。第１位置決め手段は移動速度が速いので、速やかにワークの位置決めができる。第２位置決め手段は精度が高いので、より精密な位置決めができる。両者を組み合わせたことで、速やか且つ精度良く適正範囲にまで位置決めができる。ここで、制御手段は、位置決め手段の制御に位置測定手段からの測定値である位置情報をフィードバックするために入力することもできる。
【００１９】
（作用効果）
以上の構成を有することから本実施形態のワーク測定装置は以下の作用効果を発揮できる。制御手段が、ワーク保持手段、位置決め手段及び位置測定手段を制御する。具体的には、測定対象であるワークをワーク保持手段により保持する。ワークの被測定面が複数の測定子に対してそれぞれ相対的に正規の位置（近傍）になるように保持される。ここで、ワーク保持手段は測定子が移動する方向にはワークを固定せず、自由に移動可能に保持している。
【００２０】
複数の測定子はそれぞれワークの被測定面との間で隙間を設けて当接しない位置に第１位置決め手段により位置決めされている。ワーク保持手段によりワークが正規の位置に保持された後、第１位置決め手段は、複数の測定子のそれぞれについて、ワークの被測定面が正規の位置にある場合に当接するであろう位置にまで移動させる。被測定面が正規の位置よりずれている場合には測定子によってワークの被測定面が正規の位置になるまでワークが移動させられる。更に、第２位置決め手段によって、精密に測定子の位置が制御されることで、ワークの位置も、より精密に制御される。第１位置決め手段及び第２位置決め手段による測定子の位置決めは、位置測定手段による位置情報を用いてフィードバック制御することもできる。
【００２１】
位置合わせが終了した後、ワーク保持手段により、ワークを完全に固定する。その後、ワーク保持手段によりワークを移動させ、測定子により被測定面を倣うことで被測定面を測定する。測定子の位置は位置測定手段により測定され、測定子の位置情報から被測定面の形状などが算出できる。
【００２２】
すなわち、本実施形態のワーク測定装置によれば、作動速度が速い第１位置決め手段によりワークの位置のずれを速やかに補正し、その後、第２位置決め手段によって精度良く補正することができる。従って、万が一、ワークの被測定面が複数の測定子に対してずれていても速やか且つ精度良く補正することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明のワーク測定装置について実施例に基づき詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は概略図であり、各部の位置関係などは必ずしも正確なものではなく、説明の都合により、一部を省略したり、位置関係を誇張していることもある。
【００２４】
（構成）
本実施例のワーク測定装置は、図１〜３の概略図に示すように、測定子１０と、位置測定手段２０と、位置決め手段としての第１位置決め手段３１、第２位置決め手段３２及び付勢手段３３と、ワーク保持手段としてのワーク受け部５１、ワークガイド５２及びクランプ５３と、制御手段（図略）と、基部４１及び４２とを有する。測定対象であるワークＷの被測定面はワークＷの図面下方に設けられた椀状の凹みの内面である。
【００２５】
測定子１０は図面上方に延びるアームをもち、そのアームの先端にワークＷの被測定面に当接する球状の当接部１１をもつ。測定子１０は基部４２上で、ワークＷの被測定面に対応して、放射状に配設されている。測定子１０は図面下端において測定子ガイド１２により移動が規制されている。測定子ガイド１２は基部４２上に固定され、それぞれ対応する測定子１０の移動を放射方向に制限する部材である。
【００２６】
位置測定手段２０は測定子１０毎にその測定子１０の位置を測定する手段であり、一端部が測定子１０に当接することで測定子１０の移動による位置の変化を測定する部材である。位置測定手段２０により測定された位置情報は制御手段に出力される。
【００２７】
第１位置決め手段３１はエアシリンダである。第２位置決め手段は油圧シリンダである。両者共に、バレル部分が基部４２に固定されており、ロッドヘッドが測定子１０に当接して移動を制限することで位置決めを行う手段である。制御手段からの制御信号に基づき、測定子１０の位置を制御する手段である。付勢手段３３はばねであり、一端部が測定子１０に他端部が基部４２に固定され、測定子１０を放射方向に付勢している。従って、付勢手段３３により、放射方向に付勢される測定子１０は第１位置決め手段３１及び／又は第２位置決め手段３２によって移動が制限されることで位置決めされる。また、測定子１０の当接部１１が被測定面に当接する場合も測定子１０の移動が制限される。
【００２８】
ワーク受け部５１とクランプ５３とでワークＷを上下方向に狭持することで、ワークＷを固定できる。クランプ５３は図面上下方向に移動することでワークＷを狭持できる。クランプ５３によって狭持していなくてもワークＷはワーク受け部５１上に載置されて保持される。ワークガイド５２はワークＷの被測定面の開口部に挿入されることで大まかな位置決めを行うことが可能となる。ワークガイド５２の大きさはワークＷの被測定面の開口部のバラツキの最小値を基準に決定される。なお、ワーク受け部５１及びワークガイド５２は図示しない保持部材により固定される。ワーク受け部５１、ワークガイド５２及びクランプ５３は駆動手段（図略）によって上下方向に移動できる。また、ワークガイド５２は測定子１０の移動を阻害しないように複数のスリット（図略）が設けられている。
【００２９】
（作用効果）
図１はワークＷを本実施例のワーク測定装置のワーク受け部５１上に載置した状態を示している。ワークＷはワークガイド５２により、ほぼ正規の位置に保持される。ここで、測定子１０は第１位置決め手段３１により当接部１１が被測定面に当接しないように中心方向に移動している。第２位置決め手段３２は被測定面における正規の位置にまで測定子１０の位置を予め制御している。図１では被測定面としての凹みが正規の位置よりも、ワークＷの中心軸に対して図面左方にずれている。
【００３０】
図２はワークＷの被測定面の位置合わせを行っている状態を示している。図１の状態から第１位置決め手段３１としてのエアシリンダを縮めることで測定子１０は当接部１１が被測定面に当接するまで付勢手段３３により放射方向に移動する。ワークＷの被測定面がずれており、被測定面に当接部１１が均等に当たらない場合には当接部１１によりワークＷが付勢されて移動することで正規の位置にまで移動する（図では右方）。第２位置決め手段３２の位置は予め正規の位置に合わせてあるので、測定子１０は第１位置決め手段３１が第２位置決め手段３２よりも縮んだ後は、第２位置決め手段３２により測定子１０の位置決めが行われる。最終的には位置測定手段２０からの位置情報から算出される正規の位置とのずれが許容範囲に収まったときにクランプ５３によりワークＷを狭持することでワークＷを固定する。
【００３１】
図３はワークＷの被測定面を測定している状態を示している。第２位置決め手段３２としての油圧シリンダを縮めることで測定子１０の位置は被測定面に当接する当接部１１の位置に支配される。従って、測定子１０の位置を測定することで被測定面を測定することができる。ワークＷはワーク受け部５１、ワークガイド５２及びクランプ５３を上方向に移動することで上方向に移動する。それに伴い、被測定面と測定子１０との相対位置が変化して、被測定面を上方から下方に向けて順次測定できる。
【００３２】
以上説明したように、本実施例のワーク測定装置によれば、作動速度が速いエアシリンダからなる第１位置決め手段によりワークの位置のずれを速やかに補正し、その後、精度の高い油圧シリンダからなる第２位置決め手段によって精度良く補正することができる。従って、万が一、ワークの被測定面の位置が複数の測定子に対してずれていても速やか且つ精度良く補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施例のワーク測定装置の概略図である。
【図２】本実施例のワーク測定装置の概略図である。
【図３】本実施例のワーク測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…測定子    １１…当接部    １２…測定子ガイド
２０…位置測定手段
３１…第１位置決め手段（エアシリンダ）    ３２…第２位置決め手段（油圧シリンダ）    ３３…付勢手段（ばね）
４１、４２…基部
５１…ワーク受け部    ５２…ワークガイド    ５３…クランプ
Ｗ…ワーク
【図１】
2005249750.tif 000003
【図２】
2005249750.tif 000004
【図３】
2005249750.tif 000005