具体实施方式

图示本发明的实施方式并且参照对图中的各要素标注的附图标记来说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

对本发明的第1实施方式进行说明。

图1是自动测量系统100的整体结构图。

例如，利用带式输送机110将由机床(例如NC车床)加工好的工件W(例如部件)运输过来。

使工件W向预处理用的储料器120移动。作为预处理，例如也可以通过鼓风来实施脱油、除尘。例如利用机械臂130将进行了预处理的工件W向自动测量装置200的测量区域内运送。机械臂130例如为多关节型的机械臂130，在其顶端具有用于把持工件W的机械爪140以及图像识别用的照相机150。

机械臂130通过图像识别来识别工件W并利用机械爪140抓住工件W，将工件W向自动测量装置200的测量区域运送。在此，机械爪140使工件W的朝向(姿势)成为预先设定的朝向(姿势)地将工件W放置于测量区域，暂时放开工件W。

此外，也可以由人手动进行工件W的拾取、搬运来设为更加简易的系统。

利用自动测量装置200来测量这样被运送到测量区域的工件W的尺寸。

自动测量装置200是使作为小型的测量设备(小型的测量工具)的测微计300自动化而得到的自动测量装置200。

将本实施方式的自动测量装置200称为自动测微计装置200。

图2是自动测微计装置200的外观图。

自动测微计装置200具有测微计300、测量设备支承座部400以及工件保持座部460。

测微计300原本为手动进行操作的小型测量设备，使用现在市售的测微计300来作为本实施方式的测微计300即可。

预先简单地说明测微计300的构造。

测微计300具有字母U形框架(固定部件)310、测杆(可动部件)330、测微套筒部340以及位移检测部350。

字母U形框架310在字母U形的一端的内侧具有砧座320。

测杆330设于字母U形框架310的另一端侧，其设为能够相对于砧座320沿轴向进退。

在测杆330的一端侧端面设有用于与工件W抵接的测量面。同样地，在砧座320的另一端侧端面也设有用于与工件W抵接的测量面。测量面被加工成平坦面，例如由硬质合金材料、陶瓷形成。

通过测微套筒部340的旋转操作而使测杆330以沿轴向进退的方式进给移动。

此外，作为测杆330的进给方式，存在测杆330本身旋转的旋转进给式和测杆330本身不旋转的直线运动进给式。

在旋转进给式中，在测杆330本身预先设置外螺纹，在字母U形框架310侧预先设置内螺纹。以测微套筒和测杆330一体旋转的方式使两者预先卡合，通过测微套筒的旋转操作使测杆330进行旋转。于是，测杆330通过螺纹进给而进退。

在直线运动进给式中，在测微套筒340的内侧预先切出进给螺纹，在测杆330预先设置与所述进给螺纹卡合的销。在使测杆330不转动的状态下使测微套筒340进行旋转时，通过销和进给螺纹的卡合而使测杆330进给。

作为本实施方式所采用的测微计300的类型，既可以是旋转进给式也可以是直线运动进给式。

测微套筒部340在字母U形框架310的另一端侧配置于测杆330的另一端。

测微套筒部340是通过旋转操作而使测杆330进退的操作部。

在此，作为本实施方式所采用的测微计300，优选的是在测微套筒部340与测杆330之间具有定压机构的类型。

针对定压机构而言，在预先设定的负荷施加于测杆330时将测微套筒和测杆330的卡合解除，使测微套筒相对于测杆330进行空转。

在测量时使定压机构始终相同程度地恰当地进行动作，从而能够将测量时的测量压设为一定并且能够将测量精度(重复精度)保持为较高。

在市售的测微计300也组装有定压机构，例如，定压机构也公开于日本特许3115555、日本特许3724995、日本特许5426459、日本特许5270223。作为定压机构，能够由在测微套筒与测杆330之间施加有预定负荷以上的力时会产生滑动的棘轮机构、以在预定负荷以上的状态下会产生滑动的方式插入安装于测微套筒的外套筒与内套筒之间的板簧等构成。

再者，作为本实施方式所采用的测微计300，优选的是具有对施加于测杆330的负荷进行检测的测量压检测机构。

例如，在日本特许3751540、日本特许4806545、日本特开2019-190916中公开了测量压检测机构。

作为测量压检测机构，既可以用应变片等直接或间接地对施加于测杆330的负荷进行检测，也可以设为通过使所述定压机构进行动作来对施加于测杆330的负荷成为了预定值的情况进行检测。测量压检测机构在检测到预定测量压时会输出信号(测量压信号)。例如，位移检测部350会接收由测量压检测机构检测到了预定测量压的情况，并且进行测量值(位移量)的采样(锁存)。

位移检测部350对测杆330的位移量(或者位置)进行检测。位移检测部350由回转式编码器、线性编码器构成。

此外，作为位移检测部350，也可以不是编码器而是模拟式(刻度式)。在该情况下，在进行自动化时，也可以设为利用数字照相机等读取刻度，并且通过图像分析(图像识别)读取测量值。

在该情况下，也可以是，由模拟式刻度、数字照相机和图像识别部(图像分析部)来构成位移检测部。

再者，在字母U形框架310的正面设有显示测量值的显示面板部311、操作用的开关。另外，作为内置于字母U形框架310内的电路部的功能，搭载有通过有线或无线通信将测量值向外部输出的测量值输出功能。

接着，对测量设备支承座部400进行说明。

测量设备支承座部400具有基框体410、测量设备保持部420以及自动操作部440。

基框体410整体上为矩形的框体。

为了进行说明，如图2中所示，取互为正交的XYZ的坐标轴。

在构成基框体410的4条边中，将与X轴方向平行的两边设为第1长边部411和第2长边部412，将与Y轴方向平行的两边设为第1短边部413和第2短边部414。

第1、第2长边部411、412和第1、第2短边部413、414例如能够进行伸缩从而能够对长度进行调整则较佳。由此，能够根据测微计300、工件W的尺寸来调整基框体410的大小。

在第1长边部411设置有测量设备保持部420，在第2短边部414设置有自动操作部440，在第2长边部412设置有工件保持座部460。

此时，第1长边部411具有导轨，以便能够沿着X轴方向对测量设备保持部420的设置位置进行调整。同样地，第2短边部414具有导轨，以便能够沿着Y轴方向对自动操作部440的设置位置进行调整。第2长边部412具有导轨，以便能够沿着X轴方向对工件保持座部460的设置位置进行调整。

测量设备保持部420固定地安装于第1长边部411。

测量设备保持部420为压板。

对于压板而言，在第1长边部411与压板之间夹入测微计(测量设备)300的字母U形框架(固定部件)310，从而将测微计300(测量设备)安装于基框体410。测微计300的朝向设为，测杆330的进退方向(轴向)与X轴平行，字母U形框架310的一端侧(砧座320侧)为第1短边部413侧，字母U形框架310的另一端侧(测微套筒侧)为第2短边部414侧。

自动操作部440利用马达442的动力来自动控制测杆330(可动部件)的进退。

自动操作部440具有马达壳体441、马达442、动力传递部450以及马达控制器443。

马达壳体441收纳马达442和马达控制器443。

马达壳体441配置于测微计300的测杆330(或者测微套筒部340)的中心线的延长线上。即，自动操作部440设置为使马达442的转子的旋转轴线与测杆330(或者测微套筒部340)的中心轴线在同一直线上。根据需要使马达壳体441的位置沿着第2短边部414的导轨进行移动来对位置进行调整则较佳。

作为马达442，是将转子的旋转输出至输出轴的通常的电动马达较佳。

不过，优选的是，马达442能够通过控制脉冲而在某种程度上对正转和反转的旋转角(转数)进行控制。另外，优选的是，马达442具有扭矩检测功能。(针对马达442的扭矩检测本身而言，已知有例如根据施加电流(施加电压)的增减来求出扭矩等各种方式。)作为马达442，例如能够采用步进马达。(当然也可以是伺服马达、同步马达并且马达442的构造、驱动方式没有特别限定。)

动力传递部450具有：固接环451，其外嵌于测微套筒部340；旋转板452，其设为与马达442的转子的旋转轴线同步地进行旋转；以及传递连接杆453，其将固接环451和旋转板452连接。

传递连接杆453的一端固定于固接环451并且另一端固定于旋转板452。传递连接杆453与测杆330的中心轴线平行。在利用马达442使旋转板452进行旋转时，该旋转借助传递连接杆453而向固接环451传递，使固接环451与旋转板452同步地进行旋转。

马达控制器443对马达442的旋转驱动进行控制，从而对测杆330的进退进行控制。由马达控制器443实现的对马达442的控制将在后面详述。

接着，对工件保持座部460进行说明。

工件保持座部460将作为测量对象的工件W保持于测微计300(测量设备)的测量区域。

工件保持座部460具有支承支柱461和工件载置板462。

支承支柱461安装于第1长边部411。

工件载置板462是具有与XY面平行的面的字母L形的板体，其固定于支承支柱461。较佳的是，沿着第2长边部412调整支承支柱461的位置，以使由工件保持座部460保持着的工件W进入测微计(测量设备)300的测量区域，此外，对工件载置板462的高度(Z轴方向位置)进行调整，以使工件W的测量对象部(测量对象部位)被砧座320和测杆330夹持。

工件载置板462的载置工件W的面为平坦面，因此在载置并保持于该载置面的工件W被测杆330按压时，易于改变工件W的位置和姿势。即，当测杆330与工件W接触时，工件W朝向砧座320侧被按压并且在载置面上滑动而移动至与砧座320接触的位置。并且，当工件W与砧座320接触时工件W的移动会被限制，因此使工件W被砧座320和测杆330夹持。此时，改变工件W的姿势，以使砧座320的测量面和工件W的接触面紧密贴合，并且使测杆330的测量面和工件W的接触面紧密贴合。这样，不对工件W进行固定，而是在载置面上允许某种程度的运动，由此能够利用砧座320和测杆330无间隙地紧密夹持工件W的测量对象部位。

对于工件载置板462的工件W载置面而言，若摩擦过小，则担心在利用机械爪140、人的手来载置工件W时工件W滑动而落下、或者从载置时的朝向、姿势偏离，因此较佳的是对其进行凹凸加工从而在其与工件W之间产生某种程度的摩擦。在工件W载置于载置面的状态下，在所设定的测量压以下的力(例如1N～5N左右)作用于工件W时改变工件W的位置和姿势则较佳。

(动作说明)

对自动测微计装置200的动作进行说明。

图3、图4是用于对自动测微计装置200的测量动作进行说明的流程图。

当检测到利用机械臂130将工件W放置于工件载置板462的情况时(ST110：是)，马达控制器443执行预先设定的(程序化的)马达驱动控制。

首先，马达控制器443使马达442比较高速地正转，从而使测杆330朝向砧座320前进(ST120)。此时的马达442的旋转速度例如为180rpm。(或者100rpm～200rpm左右。)

例如图5是例示测杆330前进的情况的图。

在ST120中，从缩短测量时间这一观点出发，考虑尽可能地提高旋转速度则较佳。不过，若过度提高旋转速度，则有可能在测杆330与工件W接触时损坏工件W。另外，若过度提高旋转速度，则在动力传递部450产生的离心力较高，马达扭矩较大。于是，在根据扭矩的大小来对测杆330(砧座320)与工件W的接触进行检测的这样的结构的情况下，还存在扭矩检测功能误检测测杆330(砧座320)与工件W的接触这样的问题。因此，考虑首先预先设定用于对测杆330与工件W接触的情况进行检测的扭矩阈值，使马达以不超过该扭矩阈值的速度进行旋转则较佳。

当测杆330朝向砧座320前进时，测杆330与工件W接触。工件W并非在载置于工件载置板462的状态下被固定，因此，会使工件W直接被测杆330按压而进行移动，使工件W与砧座320接触。

图6是例示了由砧座320和测杆330夹着工件W的状态的图。

在由砧座320和测杆330夹住工件W的瞬间，马达扭矩增大，马达控制器443利用扭矩检测功能对测杆330与工件W接触的情况进行检测，换言之，对砧座320和测杆330与工件W接触的情况进行检测(ST130：是)。

当马达控制器443检测到了测杆330与工件W接触的情况时，立即使马达442比较高速地反转预定转数，使测杆330后退(ST140)。

反转的旋转速度例如为180rpm。另外，反转的转数例如为0.5转。此外，该旋转速度(180rpm)为例示，前进时(ST120)的旋转速度和反转时的旋转速度(ST140)既可以相同，也可以不同。

在此，较佳的是，不是使测杆330“停止”、“减速”，而是以比较高速的反转使测杆330暂时后退。

作为第1理由，是为了可靠地避免测杆330咬入工件W。与单纯的停止相比，发送暂时后退的控制信号的方法能够可靠地避免咬入。另外，在产生测量压时会使定压机构进行动作，但为了在使测杆330始终以相同的速度前进的同时使定压机构进行动作，需要预先确保测杆330的动作距离。因此，为了能够使对工件W施加测量压的动作始终相同，考虑暂时预先使测杆330退后则较佳。

接着，使马达442比较低速地进行正转，从而使测杆330朝向砧座320前进(ST150、ST160)。

作为低速前进工序(ST150)，使马达442比较低速地进行正转。其转数是与之前后退(ST140)的量相同的转数。在此，例如以9rpm旋转0.5转。由此，缓慢地按压工件W并且使工件W和砧座320的接触以及工件W和测杆330的接触变得可靠。

接着，作为测量面接触工序(ST160)，使马达442比较低速地进行正转(ST160)。其转数例如设为与测微套筒旋转量(测杆330旋转量)相当的转数，该测微套筒旋转量相当于自工件W与砧座320和测杆330接触起直至定压机构进行动作为止的旋转量。在此，例如以9rpm旋转0.5转。(这与ST150相同，但也可以恰当地改变旋转速度、转数。)

在此，通过一次缓慢地使定压机构进行动作，从而使工件W和砧座320的接触面以及工件W和测杆330的接触面可靠地紧贴(紧密接触)。

现在，在该状态下，在砧座320与测杆330之间牢固地夹着工件W。于是，作为测量压施加工序(ST170)，比较高速地驱动马达442而使其沿正向进行旋转。例如，以180rpm旋转3转。此时定压机构再次进行动作，施加预定的测量压。

此外，本步骤(ST170)的马达旋转速度也可以设为更高速(例如150rpm-250rpm)。在上一步骤(ST160)完成紧贴，测杆330(砧座320)和工件W的接触面牢固地紧贴。因此，认为不容易发生测杆330(砧座320)和工件W的咬入。

另外，由于测杆330(砧座320)与工件W已经接触，因此没有利用扭矩检测功能误检测测杆330(砧座320)与工件W的接触这样的限制。

另外，本步骤(ST170)的转数是使定压机构进行动作所需的转数，是1.5转～3.5转左右即可，这也取决于所使用的测微计的(定压机构的)规格。

测微计300在测量压施加工序(ST170)中的定压机构进行动作的瞬间对测量值进行采样(ST180)。采样得到的测量值(测量数据)通过有线或者无线通信向外部输出(ST190)，利用外部的PC(个人计算机)、数据处理装置对测量数据进行收集并处理。

至此获取了1个测量值，因此马达控制器443使马达442比较高速地进行反转从而使测杆330后退。更换工件W并且继续该测量动作。

根据这样的本实施方式的自动测量系统100，使工件W的测量作业大致上自动化。

本实施方式的自动测微计装置200使接触式的小型测量设备(小型测量工具)即测微计300自动化。由于测微计300是能够期待在一般的工厂中已经存在的工具，因此，仅通过准备测量设备支承座部400、工件保持座部460、以及自动操作部440就能够实现测微计300的自动化。即，能够将导入自动测量所需的费用设为很低，大大有助于消除人工不足的问题。

由于测微计300为接触式，因此测量稳定性极高。另外，测微计300的历史较长，在社会中也广泛普及，可以说是对于测量作业人员而言最熟悉的测量设备。因此，作业人员对测微计300的校准作业等必要的操作足够熟练，几乎不需要重新记忆或训练较为困难的作业顺序。

至今也提出了各种自动测量装置，但其中大多使用非接触式的测量工具。例如，使用空气测微计、激光扫描测微计等的自动测量装置较多。但是，这样的非接触式测量设备很昂贵，并且维护稍有困难。对于这一点，能够使测微计300自动化的本实施方式的自动测微计装置200具有廉价且容易操作的优点。

至今，接触式的小型测量设备(小型测量工具)的代表即测微计300的自动化较为困难的理由之一在于难以自两侧正确地夹着工件W而使接触面(测量面)紧贴。

对于这一点，在本实施方式中设为，工件W和测微计300的相对位置并没有被固定，并且能够利用测量压以下的力来改变位置和姿势。

另外，综合地利用测微计300所具备的定压机构以及马达442所具备的扭矩检测机构，以多个阶段进行测杆330的前进和后退，特别是进行使测量面(接触面)牢固地紧贴的(紧密贴合的)工序(ST160)和施加预定的测量压的工序(ST170)。

通常，在通过手动使测微套筒进行旋转时会以一定的速度进行旋转，从而在该状态下以一定的旋转状态施加定压来进行测量，不存在后退或者使定压机构以缓慢和高速的两阶段进行动作的情况，但在本申请中通过改变条件的重复的实验而对与手动操作不同的控制工序进行了研究，由此即使利用自动测量也能够获得稳定的测量值。

由此，能够实现测微计300的自动化。另外，由于能够通过马达控制来始终以相同的动作对工件W进行测量，因此也能够消除由于每个作业人员的熟练度、动作的习惯而使测量值产生差异的问题。

本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当进行改变。

在上述实施方式中设为将工件W载置于工件载置板462，但工件W也可以被握持(把持)。在该情况下，也可以借助例如平行板簧那样的允许平行移动的浮动接头而将工件把持单元安装并支承于工件保持座部460。或者，工件把持单元也可以是机械臂。(在该情况下，作为工件把持单元的机械臂或机械爪也可以具有例如平行板簧那样的允许平行移动的浮动接头。)

当然，也可以是测量设备支承座部400允许平行移动，在该情况下，也可以借助浮动接头而将测量设备保持部420安装于基框体410。

所要允许的平行移动方向至少是与测杆330的进退方向(测杆330的轴向)平行的方向。

在为了使测杆(砧座)与工件的接触面紧贴而还稍微需要旋转的自由度的那样的情况下，既可以具有旋转轴，也可以设为利用例如板簧的弹性等来允许朝向(姿势)的改变。

作为上述实施方式的动作例，以对工件W进行测量的动作为例，但显而易见的是，基点的设定、使用量块的校准也能够以相同的动作进行。