(57)【要約】【課題】穴の内側寸法を測定するにあたり、容易に、また正確に測定点の深さ方向位置に測定子を挿入することのできる測定ヘッド及びプローブを提供すること。【解決手段】穴の内側寸法を測定するために用いられる測定ヘッド１０やプローブ６０に、測定点の深さ方向位置を示す目盛（表示手段）１５、６２を設け、接触子（測定子）１２や、ボール６１を容易に、正確に測定点まで挿入することができるようにし、また、繰返し誤差が少なく、個人誤差によるばらつきも少ないようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴の内側寸法を測定するために用いられる測定ヘッドにおいて、
測定点の深さ方向位置を示す表示手段が設けられていることを特徴とする測定ヘッド。
【請求項２】
測定子を穴に挿入する時のガイド部を有し、
前記表示手段は、前記ガイド部に形成された目盛であることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項３】
前記ガイド部は円筒形状であり、
前記目盛りの目盛値が前記ガイド部の外周上に複数箇所形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の測定ヘッド。
【請求項４】
測定子を穴に挿入する時のガイド部と、
測定ヘッド本体に前記ガイド部の長手方向と平行な方向に移動可能に支持された可動部材とを有し、
前記表示手段は、前記可動部材に形成された目盛であることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項５】
前記測定ヘッド本体には、前記目盛を読み取る目盛表示窓が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の測定ヘッド。
【請求項６】
測定子を穴に挿入する時のガイド部と、
測定ヘッド本体に前記ガイド部の長手方向と平行な方向に移動可能に支持された可動部材と、
前記測定ヘッド本体に設けられ、前記可動部材の移動量を検出するデジタルスケールとを有し、
前記表示手段は、前記可動部材の移動量を表示するディスプレイであることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項７】
前記可動部材を前記測定子に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする、請求項４、５、又は６のうちいずれか１項に記載の測定ヘッド。
【請求項８】
前記測定ヘッド本体には、前記可動部材を任意の位置で固定可能なクランパが設けられていることを特徴とする、請求項４、５、６、又は７のうちいずれか１項に記載の測定ヘッド。
【請求項９】
前記可動部材の移動量のデータと前記穴の内側寸法のデータとを外部に転送するデーター転送手段が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の測定ヘッド。
【請求項１０】
三次元座標測定機のプローブであって、先端に接触子が取り付けられた支持棒を有するプローブにおいて、
前記支持棒には、前記接触子の中心からの距離を示す目盛が形成されていることを特徴とするプローブ。
【請求項１１】
前記支持棒は円柱形状であり、
前記目盛りの目盛値が前記支持棒の外周上に複数箇所形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載のプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの寸法を測定する測定装置の測定ヘッド及びプローブに関するもので、特に穴の内側寸法を測定する測定装置の測定ヘッド及び三次元座標測定機のプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに形成された穴の内径を測定する場合、測定ヘッドの測定部を穴に挿入し、接触子を穴の内壁に当接させて接触子の変位量（移動量）を検出し、この検出値から穴の内径を算出する接触式の測定方法が用いられている。
【０００３】
また、光やエアを用いた非接触式の測定ヘッドも用いられている。これら接触式又は非接触式の測定ヘッドで得られた検出データは、管制部に送られて演算処理され、画面表示やプリンタでプリントアウトされる。
【０００４】
また、測定ヘッドにダイヤルゲージを組み込んで接触子の変位量を表示させる内径測定器も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、三次元座標測定機で穴の内径を測定する場合は、先端にボール等の接触子を有するプローブを穴に挿入し、穴の内面の３点に接触子を当接させて内径を演算している。
【特許文献１】実開平６−２２９０２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、前述の特許文献１等の測定ヘッドを使用する場合、測定者が測定ヘッドの測定子である接触子を穴に挿入する時に、測定点の深さ方向の位置を目分量で決めて挿入している。このため、測定点の深さ方向位置が不正確になると共に、常に同じ深さ位置になるとは限らず、また人によりばらつきが生じる。
【０００７】
また、三次元座標測定機で穴径を測定する場合は、測定者がやはり目分量で穴にプローブを挿入し、次いでデーター処理装置のカウンター表示等を見ながら微調整を行っている。このため、カウンター表示等を見る時に測定対象とプローブから目が離れるので、プローブとワークとを強く接触させてワーク又はプローブを損傷させる恐れがあった。
【０００８】
また、三次元座標測定機の場合は、ＸＹＺ座標系に対して斜めに形成された穴を測定する場合、測定点の深さ位置が表示されないので、やはり目分量で不正確な位置で測定せざるを得ないという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、穴の内側寸法を測定するにあたり、容易に、また正確に測定点の深さ方向位置に測定子を挿入することのできる測定ヘッド及びプローブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は前記目的を達成するために、穴の内側寸法を測定するために用いられる測定ヘッドにおいて、測定点の深さ方向位置を示す表示手段が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、測定ヘッドには測定点の深さ方向位置を示す表示手段が設けられているので、測定子を容易に、正確に測定点まで挿入することができる。また、繰返し誤差が少なく、個人誤差によるばらつきも少ない。
【００１２】
また、本発明は、前記測定ヘッドが、測定子を穴に挿入する時のガイド部を有し、前記表示手段は、前記ガイド部に形成された目盛であることを付加的要件としている。
【００１３】
これによれば、挿入する時のガイド部に目盛が形成されているので、目盛を見ながら測定子を挿入でき、測定子を容易に、正確に測定点まで挿入することができる。また、繰返し誤差や個人誤差によるばらつきが少ない。
【００１４】
また、本発明は、前記ガイド部は円筒形状であり、前記目盛りの目盛値が前記ガイド部の外周上に複数箇所形成されていることを付加的要件としている。
【００１５】
これによれば、目盛値がガイド部の外周上に複数箇所形成されているので、どの方向からも目盛値を読み取ることができる。                    
【００１６】
また、本発明は、前記測定ヘッドが、測定子を穴に挿入する時のガイド部と、測定ヘッド本体に前記ガイド部の長手方向と平行な方向に移動可能に支持された可動部材とを有し、前記表示手段は、前記可動部材に形成された目盛であることを付加的要件としている。
【００１７】
これによれば、ガイド部の長手方向と平行な方向に移動可能な可動部材に目盛が形成されているので、測定子を穴に挿入するにつれて可動部材が移動し、深さ位置を容易に読み取ることができる。
【００１８】
また、本発明は、前記測定ヘッド本体には、前記目盛を読み取る目盛表示窓が設けられていることを付加的要件としている。
【００１９】
これによれば、測定ヘッド本体に目盛表示窓が設けられているので、容易に目盛を読み取ることができる。
【００２０】
また、本発明は、前記測定ヘッドが、測定子を穴に挿入する時のガイド部と、測定ヘッド本体に前記ガイド部の長手方向と平行な方向に移動可能に支持された可動部材と、前記測定ヘッド本体に設けられ、前記可動部材の移動量を検出するデジタルスケールとを有し、前記表示手段は、前記可動部材の移動量を表示するディスプレイであることを付加的要件としている。
【００２１】
これによれば、可動部材の移動量がデジタル表示されるので、容易に目盛を読み取ることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記可動部材を前記測定子に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを付加的要件としている。
【００２３】
これによれば、可動部材が測定子に向けて付勢されているので、測定ヘッドの測定部を付勢力に逆らって穴に挿入するだけで可動部材が移動して、挿入深さが表示され、操作性がよい。
【００２４】
また、本発明は、前記測定ヘッド本体には、前記可動部材を任意の位置で固定可能なクランパが設けられていることを付加的要件としている。
【００２５】
これによれば、可動部材を設定深さで固定することができ、測定ヘッドの測定部を穴の形成面が可動部材に接触するまで挿入すればよいので、測定深さまでの挿入が容易で、多数の穴測定や繰返し測定においてばらつきが生じない。また、個人差も生じない。
【００２６】
また、本発明は、前記可動部材の移動量を検出するデジタルスケールが設けられた測定ヘッドにおいて、前記可動部材の移動量のデータと前記穴の内側寸法のデータとを外部に転送するデーター転送手段が設けられていることを付加的要件としている。
【００２７】
これによれば、データー処理部では穴の内側寸法のデータの他に測定点の深さ位置データが得られるので、穴の立体的な解析と評価を行うことができる。
【００２８】
また、本発明は前記目的を達成するために、三次元座標測定機のプローブであって、先端に接触子が取り付けられた支持棒を有するプローブにおいて、前記支持棒には、前記接触子の中心からの距離を示す目盛が形成されていることを特徴している。
【００２９】
この発明によれば、三次元座標測定機で用いられるプローブの接触子支持棒には接触子の中心からの距離を示す目盛が形成されているので、ワークに形成された穴がＸＹＺ座標に対して斜めに形成されていても、目盛を見ながら接触子を容易に、正確に測定点まで挿入することができる。また、繰返し誤差が少なく、個人誤差によるばらつきも少ない。
【００３０】
また、この発明は、前記支持棒は円柱形状であり、前記目盛りの目盛値が前記支持棒の外周上に複数箇所形成されていることを付加的要件としている。
【００３１】
これによれば、目盛値が接触子支持棒の外周上に複数箇所形成されているので、どの方向からも目盛値を読み取ることができる。    
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明の測定ヘッドによれば、測定ヘッドには測定点の深さ方向位置を示す表示手段が設けられているので、測定子を容易に、正確に測定点まで挿入することができる。また、繰返し誤差が少なく、個人誤差によるばらつきも少ない。
【００３３】
また、本発明のプローブによれば、三次元座標測定機で用いられるプローブの接触子支持棒には接触子の中心からの距離を示す目盛が形成されているので、ワークに形成された穴がＸＹＺ座標に対して斜めに形成されていても、目盛を見ながら接触子を容易に、正確に測定点まで挿入することができる。また、繰返し誤差が少なく、個人誤差によるばらつきも少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下添付図面に従って本発明に係る測定ヘッド及びプローブの好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００３５】
図１は、穴の内径測定用の測定ヘッドを表わしている。測定ヘッド１０は、測定ヘッド本体１１、測定ヘッド本体１１内に設けられた図示しない２個のシーソー部材、２個のシーソー部材の夫々の一端に固定された測定子である接触子１２、各シーソー部材の他端の変位を検出する検出器１３、各接触子１２が外側に向けて移動するように各シーソー部材を付勢する付勢部材２０、及び接触子１２、１２をワークＷの穴に挿入する時のガイド部１４等で構成されている。
【００３６】
ガイド部１４には、接触子１２を零位置として長手方向に目盛（表示手段）１５が形成されている。このガイド部１４は円筒形状であり、円筒面には目盛１５の目盛値が１２０°間隔で３箇所に記載されている。また、検出器１３には差動変圧器が用いられている。
【００３７】
ワークＷに形成された穴の内径を測定する時は、測定ヘッド１０のガイド部１４を穴に挿入して接触子１２、１２を測定点の深さに位置付ける。この時接触子１２、１２が穴の内周面で内側に変位させられ、この変位量がシーソー部材の他端側で検出器１３、１３で検出される。検出値はデーター処理装置に転送され、穴の内径が算出される。
【００３８】
接触子１２、１２を測定点の深さに位置付ける時は、ガイド部１４に形成された目盛１５の所定位置（測定深さ）を穴の入口側端面に合わせる。この時目盛１５の目盛値がガイド部１４の円筒面の３箇所に記載されているので、どの方向からも容易に目盛を読み取ることができる。
【００３９】
図２は、測定ヘッド１０の他の実施形態を表わしたものである。図２（ａ）は正面図で、図２（ｂ）は側面図である。この実施形態では、測定ヘッド本体１１にガイド部１４の長手方向と平行にスライド可能に支持された可動部材１６が設けられている。可動部材１６は断面が台形形状で、測定ヘッド本体１１内に形成されているアリ溝に滑合支持されるとともに、ガイド部１４の先端方向に向けてバネ（付勢部材）２０によって付勢されている。
【００４０】
可動部材１６には、長手方向に目盛１７が形成され、測定ヘッド本体１１に設けられた目盛表示窓１８で可動部材１６の一端面から接触子１２までの距離が読み取れるようになっている。更に、付勢部材であるバネ２０によって付勢された可動部材１６には図示しないストッパーピンが設けられ、前述の可動部材１６の一端面から接触子１２までの距離が零の時にこのストッパーピンが測定ヘッド本体１１の突起部に当接して、それ以上スライドしないようになっている。
【００４１】
また、測定ヘッド本体１１には、測定ヘッド本体１１と螺合して可動部材１６を任意の位置で固定することのできるクランパ１９が設けられている。クランパ１９を摘まんでねじ込むことにより可動部材１６が固定され、クランパ１９を緩めることにより可動部材１６がアンクランプされてスライド可能となる。
【００４２】
可動部材１６がアンクランプの状態でガイド部１４をワークＷの穴に挿入してゆくと、可動部材１６が穴の入口側の面と当接し、バネ２０の付勢力に抗して測定ヘッド本体１１内に押込まれ、目盛表示窓１８から挿入深さが読み取れる。従って、接触子１２を設定測定深さまで容易に挿入することができる。
【００４３】
また、目盛表示窓１８の表示目盛が所定の測定深さを表示する位置で、クランパ１９によって可動部材１６を固定すれば、可動部材１６の先端が穴の形成された面に突き当たるまでガイド部を穴に挿入するだけで、接触子１２を容易に正確に測定深さに位置付けることができる。
【００４４】
図３は、可動部材が円筒状に形成されている実施形態を表わしたものである。円筒状の可動部材１６Ａの内周面がガイド部１４の外周と嵌合するようにガイド部１４に被せられている。可動部材１６Ａはこの状態で、ガイド部１４の長手方向に沿ってスライド自在なように保持されるとともに、付勢部材であるバネ２０によってガイド部１４の先端方向に付勢されている。また、任意の位置でクランパ１９によって固定可能になっている。
【００４５】
可動部材１６Ａには目盛１７Ａが形成されており、ガイド部１４をバネ２０の付勢力に抗してワークＷの穴に挿入すると、可動部材１６Ａがスライド移動し、目盛表示窓１８に測定点の深さが表示される。
【００４６】
また、クランパ１９によって可動部材１６Ａを所定測定深さに固定した状態でガイド部１４をワークＷの穴に挿入し、測定ヘッド１０を回転させれば、穴の１周分のデータを取り込むことができ、穴の内径測定だけでなく真円度評価をすることができる。
【００４７】
図４は、更に別の実施形態を表わしたもので、図２で示す実施形態の測定ヘッド１０に、以下のものが追加されている。即ち、測定ヘッド本体１１の内部には、可動部材１６の移動量を測定するデジタルスケール２１が設けられている。このデジタルスケール２１としては、小型のモアレ縞スケールと読取りヘッドが用いられている。また、目盛表示窓１８の代わりに小型のＬＣＤを用いたディスプレイ２２が設けられ、デジタルスケール２１の読取り値から測定点深さを表示するようになっている。
【００４８】
更に、測定ヘッド本体１１には無線によるデーター転送手段２３が組込まれ、ワークＷに形成された穴の計測データとともに測定点深さデータを外部の管制部５０に転送するようになっている。
【００４９】
管制部５０のデーター処理装置５１では、測定点深さデータと穴の内径計測データとを受信して、測定した穴の立体的解析データや評価データを作成し、プリンタ５２でプリントアウトする。
【００５０】
前述の実施形態では、測定子に接触子１２を用いた接触式の測定ヘッド１０であったが、本発明はこれに限らず、光学式や空気式の非接触で穴の寸法を測定する測定ヘッド１０であってもよい。
【００５１】
また、目盛１５の目盛値をガイド部１４の円筒面に円周上等間隔で３箇所に記載したが、円周上の等間隔に限るものではなく、更に、３ヶ所に限るものでもない。
【００５２】
図５は、本発明の実施の形態に係るプローブを表わしたものである。三次元座標測定機ではＺ軸シャフト７１の先端にプローブ６０を取り付け、プローブ６０をワークＷに当接させて接触点のＸＹＺ座標値を検出してワークＷの寸法を測定する。
【００５３】
プローブ６０は、接触子であるスチール製のボール６１と、先端にボール６１が取り付けられた支持棒６２とで構成されている。このプローブ６０は、三次元座標測定機のＺ軸シャフト７１にクランパ７２で任意の角度で固定されるようになっている。
【００５４】
支持棒６２は円柱形状であり、この支持棒６２にはボール６１の中心からの距離を示す目盛６３が形成されている。また、目盛６３の目盛値は支持棒６２の円周上に１２０°間隔で３箇所に記載されている。
【００５５】
ワークＷに形成された穴の内径を測定する時は、目盛６３で穴の測定点深さを確認しながらボール６１を穴に挿入し、同一測定点深さで穴の内周面の３箇所に当接させる。このときの各接触点の座標値から穴の内径が算出される。
【００５６】
ワークＷに形成された穴が水平方向又は鉛直方向に形成されている場合は、測定点深さは各軸の座標値を表示するカウンターディスプレイから読み取ることが可能であり、操作性は劣るものの所定深さで測定することは可能である。しかし、図５に示すように、ワークＷに形成された穴がＸＹＺ軸に対して斜めに形成されている場合は、測定点深さを表示させるのは困難である。
【００５７】
これに対して、本発明に係るプローブ６０では、測定点深さを示す目盛６３を有しているので、斜めに形成された穴であっても、容易に所定深さで測定することができる。また、目盛値が円周上３箇所に記載されているので、どの位置からも容易に目盛６３を読み取ることができる。
【００５８】
なお、前述の実施形態では、接触子としてボール６１を用いたが、ボール形状に限らず、円盤型、太鼓型等、種々の形状の接触子が用いられる。また、穴の内径測定を例に説明したが、本発明に係るプローブ６０は円柱ワークの外形測定等、その他の測定においても効果を発揮することができる。
【００５９】
また、プローブ６０の支持棒６２には、目盛値が円周上１２０°の等間隔で３箇所に記載されていたが、等間隔に限るものではなく、また３箇所に限るものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態に係る測定ヘッドを表わす正面図
【図２】他の実施形態を表わす正面図及び側面図
【図３】別の実施形態を表わす正面図
【図４】更に別の実施形態を表わす正面図
【図５】本発明の実施の形態に係るプローブを表わす正面図
【符号の説明】
【００６１】
１０…測定ヘッド、１１…測定ヘッド本体、１２…接触子（測定子）、１３…検出器、１４…ガイド部、１５、１７、１７Ａ、６３…目盛（表示手段）、１６、１６Ａ…可動部材、１８…目盛表示窓、１９…クランパ、２０…バネ（付勢部材）、２１…デジタルスケール、２２…ディスプレイ、２３…データー転送手段、５０…管制部、６０…プローブ、６１…ボール（接触子）、６２…支持棒、Ｗ…ワーク
【図１】
2005221320.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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