特許 6579647 測定装置および軸物ワークの支持機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6579647

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】測定装置および軸物ワークの支持機構

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/00 20060101AFI20190912BHJP

   G01B 5/24 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/00 L

   G01B5/24

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-42735(P2015-42735)

(22)【出願日】2015年3月4日

(65)【公開番号】特開2016-161504(P2016-161504A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2018年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100080252

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 征四郎

(72)【発明者】

【氏名】安西 博忠

(72)【発明者】

【氏名】菅原 智允

(72)【発明者】

【氏名】藤原 紋也

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−０３７３０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５７−２１１００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−０９０６０８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４４４７９５９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００ − ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを測定する測定装置であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、
前記一端側支持部と前記他端側支持部とで支持された前記軸物ワークを測定するプローブを有する測定機と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、前記測定機は、前記プローブを前記切り欠きを通して前記センタ穴に差し入れて前記センタ穴の内面を測定できるようになっており、
さらに、
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことを特徴とする測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載の測定装置において、
前記他端側支持部は、回転テーブルと連結し、前記回転テーブルの回転に連動して前記軸物ワークを回転させ、
前記一端側支持部は回転不能に固定されており、前記一端支持体と前記軸物ワークとの間の滑りを許容する
ことを特徴とする測定装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の測定装置において、
前記押込みユニットは、
前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む付勢力を与える付勢力付与部と、
前記軸物ワークが無い状態で前記一端支持体を前進させたときに、この一端支持体の前進をストップさせ、かつ、前記付勢力付与部の付勢力に抗する力を前記付勢力付与部に掛けるストッパを有する
ことを特徴とする測定装置。

【請求項4】

両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを支持する軸物ワークの支持機構であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、
さらに、
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことを特徴とする軸物ワークの支持機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置および軸物ワークの支持機構に関し、具体的には、長尺の軸物ワークを測定する測定装置支持に関する。

【背景技術】

【0002】

長尺の軸物ワークの形状を測定する測定装置が知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１、２、３）。例えば、非特許文献１には、自動車のクランクやカムシャフト等の軸物ワークの形状を測定するための測定装置が開示されている。当該測定装置は、軸物ワークの回転を許容するように当該軸物ワークの上端部を支持すると共に、軸物ワークの下端部を回転テーブル上で支持している。そして、回転テーブルを回転させることで軸物ワークを回転させつつ、測定子を軸物ワークの側方から接触させる。この工程を上から下に順に繰り返す。

【0003】

軸物ワークの形状を測定するにあたっては、軸物ワークを支持しなければならない。軸物ワークの両端面にはテーパー状のセンタ孔が設けられており、支持機構は、このセンタ孔に円錐体や球体を嵌め込むことで当該軸物ワークを支持する。このようなクランプ用の円錐体や球体をワークセンタと称する。ワークセンタは、規定の形状、例えば、高い円錐度や高い真球度（幾何偏差）を持つように管理されている。このようなワークセンタで軸物ワークの両端面を挟むことで軸物ワークの心出しを行い、さらに、軸物ワークの傾斜から、軸物ワークのセンタ孔（内側テーパー面）の精度を逆算する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許３５６９６２２号

【特許文献2】特許４３３１４８６号

【特許文献3】特許４８２０６８１号

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｏｍａｔｓｕ−ｍａｃｈｉｎｅｒｙ．ｃｏ．ｊｐ／ＨＰ／ｊａｐａｎｅｓｅ／ｓｅｉｈｉｎ＿ｋｏｕｓａｋｕ＿ｇｄｂ．ｈｔｍｌ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ワークセンタは寸法や公差の管理が厳しく行われるのであるが、それでも完全に規定通りの形状（例えば真球）というわけにはいかない。ワークセンタからセンタ孔（内側テーパー面）を逆算するのは間接的な測定に過ぎず、軸物ワーク自体の形状を正確に測定しているとは言い難い。しかしながら、センタ孔にはワークセンタが嵌まっているのであるから、センタ孔のなかにプローブを差し入れることもできない。したがって、これまでの測定装置では、軸物ワークのセンタ孔（内側テーパー面）を正確に測定することができなかった。

【0007】

本発明の目的は、軸物ワークの端面形状を正確に測定できる測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の測定装置は、
両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを測定する測定装置であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、
前記一端側支持部と前記他端側支持部とで支持された前記軸物ワークを測定するプローブを有する測定機と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、少なくとも二つの切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨み、
前記測定機は、前記プローブを前記切り欠きを通して前記センタ穴に差し入れ、前記センタ穴の内面を測定する
ことを特徴とする。

【0009】

本発明では、
前記他端側支持部は、回転テーブルと連結し、前記回転テーブルの回転に連動して前記軸物ワークを回転させ、
前記一端側支持部は回転不能に固定されており、前記一端支持体と前記軸物ワークとの間の滑りを許容する
ことが好ましい。

【0010】

本発明では、
前記一端側支持部は、前記一端支持体を前記軸物ワークの軸線の方向に前進および後退させ、かつ、前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む押込みユニットを有し、
前記押込みユニットは、前記一端支持体が前記軸物ワークから後退したときに、前記切り欠きに入るガイド突起部を有する
ことが好ましい。

【0011】

本発明では、
前記押込みユニットは、
前記一端支持体を前記軸物ワークに押し込む付勢力を与える付勢力付与部と、
前記軸物ワークが無い状態で前記一端支持体を前進させたときに、この一端支持体の前進をストップさせ、かつ、前記付勢力付与部の付勢力に抗する力を前記付勢力付与部に掛けるストッパを有する
ことが好ましい。

【0012】

本発明の軸物ワークの支持機構は、
両端にセンタ穴を有する長尺の軸物ワークを支持する軸物ワークの支持機構であって、
前記軸物ワークの一端側を支持する一端側支持部と、
前記軸物ワークの他端側を支持する他端側支持部と、を備え、
前記一端側支持部は、前記軸物ワークの一端側のセンタ穴に着脱自在に嵌まる一端支持体を有し、
前記一端支持体は、少なくとも二つの切り欠きを有し、
前記一端支持体が前記センタ穴に嵌まった状態で前記センタ穴の内面が前記切り欠きを通して外部に臨む
ことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】測定装置１００を概略的に示す斜視図。

【図2】筐体２６０を外して、三次元測定機２００を概略的に示す斜視図。

【図3】途中で直角に曲がったプローブ２４２を例示した図。

【図4】下側支持部３１０の断面図。

【図5】押込みユニット４００の部分断面図。

【図6】上側ワークセンタ４３０で軸物ワークＷの上端面Ｗ２を支持している状態の斜視図。

【図7】シャフト４３１を断面して、上側ワークセンタ４３０を上方から見た図。

【図8】切り欠き４４１、４４２から軸物ワークの内側テーパー面にプローブ２４２を差し入れる様子を示す図。

【図9】Ｚスライダ３９２の下面を下から見た図。

【図10】軸物ワークを外して、上側ワークセンタ４３０を一番下したまで下げた状態を示す図。

【図11】プローブ２４２と上支持体４４０とが衝突する状態を例示した図。

【図12】シャフト４３１が障害となってプローブ２４２を差し込めない領域を例示した図。

【図13】変形例として、上支持体４４０を円錐形にした場合を例示した図。

【図14】変形例として、上支持体４４０に３つの切り欠き４４３、４４４、４４５を設けた場合を例示した図。

【図15】変形例として、上支持体４４０に４つの切り欠き４４６、４４７、４４８、４４９を設けた場合を例示した図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、測定装置１００を概略的に示す斜視図である。
図２は、筐体２６０を外して、三次元測定機２００を概略的に示す斜視図である。

【0015】

測定装置１００は、基部１１０と、三次元測定機２００と、支持機構３００と、を備える。

【0016】

基部１１０は、支持機構３００および三次元測定機２００を支持するフレーム部材であり、測定装置１００が床面に載置された状態で、上面が略水平になるように設置される。さらに、基部１１０の上には回転テーブル１２０が設置されており、回転テーブル１２０は、上下方向の回転軸を中心に回転する。

【0017】

三次元測定機２００は、縦向きに支持された軸物ワークＷの側方（即ち、上下方向と直交する方向）に配置されており、所謂横型三次元測定機である。三次元測定機２００は、軸物ワークＷの側方（軸物ワークＷの軸方向と直交する方向）から軸物ワークＷにプローブ２４１をアプローチし、軸物ワークＷの形状を測定する。

【0018】

三次元測定機２００は、Ｘ軸駆動機構（Ｘ軸駆動部）２１０、Ｙ軸駆動機構（Ｙ軸駆動部）２２０、Ｚ軸駆動機構（Ｚ軸駆動部）２３０、プローブヘッド２４０処理装置２５０、及び、筐体２６０、を備える。
なお、図１、図２において、左から右方向をＸ軸、紙面奥から手前をＹ軸、下から上方向をＺ軸、とした。
三次元測定機自体はよく知られたものであるので詳しい説明は省略するが、後の説明との兼ね合いから、ここでは、プローブヘッド２４０について簡単に説明しておく。

【0019】

プローブヘッド２４０は、Ｙ軸駆動機構２２０のスライダに設けられている。プローブヘッド２４０としては、例えば、複数の回転軸（例えば６軸回転）でプローブ２４１の先端を自由に動かせるものもある。あるいは、測定箇所の形状に応じてプローブを交換できるようになっているものもある。図３には、途中で直角に曲がったプローブ２４２を例示した。なお、接触式プローブに限らず、非接触式プローブでもよいことはもちろんである。

【0020】

支持機構３００について説明する。
支持機構３００は、軸物ワークＷを支持するものであり、本実施形態では、軸物ワークＷを縦向きの状態で支持する。
支持機構３００は、下側支持部３１０と、回転防止部３５０と、上側支持部３８０と、を備える。

【0021】

図４は、下側支持部３１０の断面図である。
下側支持部３１０は、回転テーブル１２０上に設けられ、縦向きに置かれる軸物ワークＷの下端部を支持する。
下側支持部３１０は、下側ワークセンタ３２０と、下側チャック３４０と、を備える。

【0022】

下側ワークセンタ３２０は、下支持体３２１と、シャフト３２２と、を有する。
下支持体３２１は、略真球であって、軸物ワークＷの下端面に形成された凹部Ｗ１に嵌め込まれる。下支持体３２１は、凹部Ｗ１の傾斜面に接触し、軸物ワークＷの下側を支持する。下支持体３２１と軸物ワークＷの凹部Ｗ１とは滑りが無いようになっている。シャフト３２２は、下方に向かって縮径するテーパー形状の棒状部材であって、上端部に下支持体３２１が連結されている。なお、ここでは、下支持体３２１は真球であるとしたが、例えば、円錐体であってもよい。

【0023】

下側チャック３４０は、上下方向に長さを持つ棒状部材であって、回転テーブル１２０上に立設されている。下側チャック３４０は、シャフト３２２に対応する穴３４１を有し、この穴３４１にシャフト３２２が上方から差し込まれる。このとき、下支持体３２１の中心が回転テーブル１２０の回転軸上にくる。シャフト３２２は下側チャック３４０に対して着脱可能であり、軸物ワークＷに応じて下側ワークセンタ３２０を交換することができるようになっている。

【0024】

回転テーブル１２０が回転駆動すれば、回転テーブル１２０と一体的に下側支持部３１０も回転する。したがって、回転テーブル１２０、下側支持部３１０および軸物ワークＷは一体的に回転する。

【0025】

回転防止部３５０は、回転テーブル１２０に対する軸物ワークＷの相対的回転を防止するものである。
回転防止部３５０は、回転テーブル１２０上に起立した状態で設置された起立部材３６０と、起立部材３６０に設けられたアーム３７０と、を有する。
アーム３７０を軸物ワークＷに引っ掛けておくことで、軸物ワークＷは回転テーブル１２０とともに回転する。

【0026】

上側支持部３８０を説明する。
上側支持部３８０は、軸物ワークＷの上端部を支持する。
上側支持部３８０は、Ｚ方向粗動機構３９０と、押込みユニット４００と、を備える。

【0027】

Ｚ方向粗動機構３９０は、押込みユニット４００をＺ方向に移動可能にするものであり、これにより押込みユニット４００を軸物ワークＷの直上まで移動させる。
Ｚ方向粗動機構３９０は、Ｚコラム３９１と、Ｚスライダ３９２と、を備える。
Ｚコラム３９１は、縦向きに支持される軸物ワークＷと平行になるように（上下方向に平行に）基部１１０に立設されている。Ｚスライダ３９２は、Ｚコラム３９１に沿ってＺ方向にスライド移動可能に設けられている。そして、Ｚスライダ３９２は、ロック機構（不図示）により、所望の位置でその位置をロックされる。押込みユニット４００は、Ｚスライダ３９２に固定的に設けられている。

【0028】

図５は、押込みユニット４００の部分断面図である。
押込みユニット４００は、軸物ワークＷの上端を下方に向けて押し込むことにより、軸物ワークＷの支持状態を維持する。
押込みユニット４００は、筐体部４０１と、Ｚ方向微動機構４１０と、上側チャック４２０と、上側ワークセンタ４３０と、切欠きガイド４５０と、付勢力付与部４６０と、ストッパ４０３と、を備える。

【0029】

筐体部４０１は、Ｚスライダ３９２に固定的に設けられ、Ｚスライダ３９２とともにＺ方向に移動可能となっている。そして、Ｚ方向微動機構４１０、上側チャック４２０および付勢力付与部４６０は筐体部４０１に収納されている。なお、筐体部４０１の下端面およびＺスライダ３９２は、上側チャック４２０および上側ワークセンタ４３０を挿通するための挿通孔４０２を有する。

【0030】

Ｚ方向微動機構４１０は、上側ワークセンタ４３０がＺスライダ３９２に対してＺ方向に僅かに相対変位することを許容する。
Ｚ方向微動機構４１０は、ガイド軸４１１と、微動スライダ４１２と、を有する。
ガイド軸４１１は、上下方向（Ｚ方向）に延在するように筐体部４０１内に設けられている。微動スライダ４１２は、ガイド軸４１１に沿ってＺ方向に移動可能になるようにガイド軸４１１に設けられている。微動スライダ４１２には、上側チャック４２０が固定的に取り付けられている。

【0031】

上側チャック４２０は、上下方向（Ｚ方向）に延在する棒状部材であって、その上端付近が微動スライダ４１２に固定されている。上側チャック４２０は、微動スライダ４１２から垂下し、挿通孔４０２を通ってその先端は筐体部４０１の外に出ている。上側チャック４２０は、上下方向（Ｚ方向）に穿設された孔４２１を有し、その内壁は、下方に向かうに従って拡径するテーパーになっている。この孔４２１には上側ワークセンタ４３０が差し込まれる。ちなみに、上側チャック４２０は微動スライダ４１２に固定的に取り付けられており、下側チャック３４０と違って、上側チャック４２０は回転しない。

【0032】

図６は、上側ワークセンタ４３０で軸物ワークＷの上端面Ｗ２を支持している状態の斜視図である。
上側ワークセンタ４３０は、上支持体４４０と、シャフト４３１と、を有する。

【0033】

上支持体４４０は、軸物ワークＷの上面端に形成された凹部Ｗ２に嵌め込まれ、凹部Ｗ２の傾斜面に接触する。シャフト４３１は、上方に向かって縮径するテーパーをもつ棒状部材であって、下端部に上支持体４４０が連結されている。なお、シャフト４３１と上支持体４４０とは一体成型されていてもよい。

【0034】

シャフト４３１を上側チャック４２０に差し込んだとき、上支持体４４０の中心が回転テーブル１２０の回転軸上にくるようになっている。なお、上側ワークセンタ４３０は、固定された上側チャック４２０に固定的に差し込まれており、下側ワークセンタ３２０と違って、上側ワークセンタ４３０は回転しない。したがって、上支持体４４０と軸物ワークＷの上側凹部Ｗ２との間には必然的に滑りが生じる。このため、上支持体４４０は、摩耗しにくい材料、例えば、超硬質の合金（例えばタングステンカーバイド）で形成され、さらに、滑りやすいようにその表面が鏡面に仕上げられている。

【0035】

ここで、図６に示すように、上支持体４４０の全体的な輪郭は真球であるが、上支持体４４０は、二つの切り欠き４４１、４４２を有している。切り欠き４４１、４４２の位置を説明する。図７は、シャフト４３１を断面して、上側ワークセンタ４３０を上方から見た図である。図７中、左から右がＸ軸に相当する。また、図７中、上から下がＹ軸に相当する。説明のため、図７中、座標の中心を上支持体４４０の中心にとり、さらに、Ｘ軸の正の方向から左回りに角度をとる。

【0036】

上支持体４４０を上から見たとき、０°の位置と１８０°の位置とに切り欠き４４１、４４２がある。０°の位置の切り欠きを右切り欠き４４２とし、１８０°の位置の切り欠きを左切り欠き４４１とする。
切り欠き４４１、４４２は、上支持体４４０の球の中心を通り、且つ、シャフト４３１の軸に対して直交する面で切ったときに略半円形となっており、また、シャフト４３１の軸に平行な方向（Ｚ方向）に貫通した状態で形成されている。この切り欠き４４１、４４２は、上記形状に限定されるものではなく、例えば、断面形状が矩形や三角形となるように切り込んでもよい。なお、上支持体４４０には直径方向に二つの切り欠きがあるわけであるが、切り欠きの位置が測定装置１００の座標系（マシン座標系）から見て０°と１８０°とに合うように位置合わせしてから、シャフト４３１を上側チャック４２０に差し込んだと解釈されたい。そして、図７のように軸物ワークＷの上端面Ｗ２に上支持体４４０を嵌め、これを上から見たとき、切り欠き４４１、４４２を通して軸物ワークＷの内側テーパー面（Ｗ２）が見えるようになる。三次元測定機２００は、プローブヘッド２４０をＹ軸方向に移動させてプローブ２４２を軸物ワークＷに向けてアプローチする。さらに、プローブ２４２を下方に移動させることで、図７、図８に示すように、切り欠き４４１、４４２からプローブ２４２を差し入れ、軸物ワークＷの内側テーパー面（Ｗ２）にアタックすることができる。

【0037】

次に、図９は、Ｚスライダ３９２の下面を下から見た図である。切り欠きガイド４５０は、Ｚスライダ３９２の下面において、挿通孔４０２のすぐ横に設けられている。
切り欠きガイド４５０は、第１立設片４５０Ａと、第２立設片４５０Ｂと、ガイド片４５１と、を有する。
第１立設片４５０Ａは、Ｚスライダ３９２の下面からＹＺ平面に沿って立設されている。
第２立設片４５０Ｂは、第１立設片４５０Ａと直交し且つＺスライダ３９２の下面からＸＺ平面に沿って立設されている。
ガイド片４５１は、第１立設片４５０Ａの先端部分（Ｚスライダ３９２の下面側と反対側の先端部）において、ＸＹ平面に平行に突き出た薄板である。

【0038】

ガイド片４５１は、ガイド片４５１のＹ方向と平行で且つ第１立設片４５０Ａと反対側の端部側でＸ方向と平行な一辺側付近において、第１立設片４５０Ａと反対側のＸ方向に向かって張り出したガイド突起部４５２を有する。つまり、ガイド片４５１は、平面視略Ｌ字状となっている。
ガイド片４５１のガイド突起部４５２は、微動スライダ４１２によって上側ワークセンタ４３０が上方に移動したときに、上支持体４４０の切り欠き４４１に入るようになっている。
ガイド突起部４５２は、Ｘ軸に平行に突き出ており、ここでは、Ｘ軸方向の負から正の方向、図９では、左から右の方向に突き出ている。したがって、ガイド突起部４５２は、上側ワークセンタ４３０が上方に移動したとき、上支持体４４０の左切り欠き４４１に入る。
また、第２立設片４５０Ｂの高さ（Ｚ方向と平行な辺の長さ）は、第１立設片４５０Ａの高さよりも高くされている。（第２立設片４５０Ｂの方が、第１立設片４５０Ａよりも下側に迫り出した構成となっている）。このため、微動スライダ４１２によって上側ワークセンタ４３０が上方に移動して、上支持体４４０の切り欠き４４１にガイド突起部４５２が入った状態のとき、第２立設片４５０Ｂの先端部分によって、上支持体４４０の一部が保護された状態となる。

【0039】

前述のように、測定装置１００の座標系（マシン座標系）から見て切り欠き４４１、４４２の位置が０°と１８０°とに合うように上側ワークセンタ４３０を上側チャック４２０に差し込む。この位置合わせが正しくできているかどうかは、ガイド突起部４５２が左切り欠き４４１に入ることを確かめればよい。逆に、Ｚ方向微動機構４１０で上側ワークセンタ４３０を上方に移動させたときに上支持体４４０がガイド突起部４５２につっかえてしまうような場合には、切り欠き４４１、４４２の位置合わせがズレているということである。

【0040】

付勢力付与部４６０は、軸物ワークＷの上端面Ｗ２に上側ワークセンタ４３０を押し付けた状態を維持する。付勢力付与部４６０は、筐体部４０１内に収容されており、微動スライダ４１２に連結されている。付勢力付与部４６０としては、微動スライダ４１２に下方に向かう付勢力を与えられる機構であればよく、例えば、エアシリンダや弾性体（バネ、ゴム）等で構成されてもよい。

【0041】

ストッパ４０３は、付勢力付与部４６０の付勢力に抗する突起であって、筐体部４０１の内側において底面から上方に向けて突起している。ここでは、ストッパネジ４０３をＺスライダ３９２および筐体部４０１の下から螺入し、ストッパネジ４０３の先端が筐体部４０１の内側に突き出るようにしている。図１０は、軸物ワークＷを外して、上側ワークセンタ４３０を一番下まで下げた状態を示す図である。このとき、微動スライダ４１２は一番下まで下がって、微動スライダ４１２の裏面がストッパ４０３の先端に突き当たる。この状態で、付勢力付与部４６０で微動スライダ４１２を下方に付勢すると、微動スライダ４１２がストッパ４０３に押し付けられ、これにより、微動スライダ４１２の位置が固定される。すなわち、軸物ワークＷが無くても、上側ワークセンタ４３０の位置が固定されることになる。

【0042】

（測定時の操作および動作）
次に、測定装置で軸物ワークＷを測定する操作および動作を説明する。
まず、軸物ワークＷを支持機構３００で支持する。軸物ワークＷを縦向きにして、軸物ワークＷの下側凹部Ｗ１を下支持体３２１に載せる。次に、Ｚ方向粗動機構３９０でＺスライダ３９２を上方に引き上げ、Ｚスライダ３９２が軸物ワークＷの直上付近にきたところでＺスライダ３９２の位置をロックする。そして、上支持体４４０を軸物ワークＷの上側凹部Ｗ１に嵌め込んで、さらに、付勢力付与部４６０にて上側ワークセンタ４３０を下方に押し込む。これにより、軸物ワークＷが縦向きに支持される。さらに、回転防止部３５０のアーム３７０を軸物ワークＷに引っ掛けておく。

【0043】

この状態で回転テーブル１２０を回転させる。すると、回転テーブル１２０とともに下側ワークセンタ３２０および回転防止部３５０が回転し、これにより軸物ワークＷも回転テーブル１２０とともに回転する。三次元測定機２００は、Ｘ軸駆動機構２１０、Ｙ軸駆動機構２２０およびＺ軸駆動機構２３０を駆動させて、プローブ２４１を軸物ワークＷの側面に接触させ、軸物ワークＷの形状測定を行う。ちなみに、上側ワークセンタ４３０は回転せず、固定された上支持体４４０に対して軸物ワークＷの上端面（Ｗ２）は滑る。

【0044】

さらに、本実施形態に特徴的なこととして、軸物ワークＷの上側凹部Ｗ２の形状を測定する。すなわち、上側凹部Ｗ２のテーパーの面精度を測定するとともに、中心軸を求める。ここで、上側ワークセンタ４３０は回転しないのであるから、取り付けたときの状態のままを維持している。すなわち、切り欠き４４１、４４２の位置は、測定装置１００の座標系（マシン座標系）から見て０°と１８０°になっている。三次元測定機２００のプローブを、例えば図３のような直角に屈曲したプローブ２４２に交換する。そして、図７、図８に図示するように、上支持体４４０の左右の切り欠き４４１、４４２からプローブ２４２を差し入れ、軸物ワークＷの上側凹部Ｗ２を直接測定する。なお、上側凹部Ｗ２の測定に当たっては、そのためのパートプログラムを組んでおいてもよい。すなわち、このパートプログラムには、上支持体４４０の大きさ（直径）、切り欠き４４１、４４２の位置（マシン座標系から見て０°と１８０°）および、切り欠き４４１、４４２の大きさを勘案して、二箇所の切り欠き４４１、４４２にプローブ２４２を差し入れる経路をセットしておく。

【0045】

このようにして、軸物ワークＷの内側および外側の形状が測定される。

【0046】

（上支持体の摩耗管理）
上記に説明したように、上支持体４４０は固定されているので、上支持体４４０と軸物ワークＷの上側凹部Ｗ２との間には必然的に滑りが生じる。上支持体４４０は、超硬質の合金（例えばタングステンカーバイド）で形成され、さらに、滑りやすいように表面を鏡面に仕上げてあるわけであるが、やはり、軸物ワークＷとの摩擦により摩耗していく可能性はある。そこで、上支持体４４０の形状測定を定期的に実施する。この場合、図１０に示すように、軸物ワークＷを外して、上側ワークセンタ４３０を一番下まで下げる。このとき、微動スライダ４１２の下面がストッパ４０３に突き当たる。さらに、付勢力付与部４６０で微動スライダ４１２を下方に付勢する。すると、ストッパ４０３に押し当てられた状態で微動スライダ４１２の位置が固定される。そして、図１０に示すように、上支持体４４０の形状をプローブ２４１で測定する。このとき、微動スライダ４１２の位置が固定されている。すなわち、上支持体４４０が止まっているので、安定した状態で上支持体４４０を高精度に測定することができる。

【0047】

このような構成を備える第１実施形態によれば次の効果を奏する。
（１）本実施形態では、上支持体４４０に二箇所の切り欠き４４１、４４２を設けている。
この切り欠き４４１、４４２からプローブ２４２を差し入れることにより、軸物ワークＷの内側面Ｗ２を直接に測定できる。

【0048】

（２）本実施形態では、上側ワークセンタ４３０は回転しないものとしている。これにより、上支持体４４０の切り欠き４４１、４４２の位置が不動となり、二箇所の切り欠き４４１、４４２に対して障害なくプローブ２４２を差し入れることができる。ここで、仮に上支持体４４０が回転したとしても、切り欠き４４１、４４２を狙ってプローブ２４２を差し入れればよいとも考えられる。しかし、次のような問題が予想される。切り欠き４４１、４４２の位置が毎回異なると、毎回、マニュアル操作でプローブ２４２を切り欠き４４１、４４２に差し入れなければならない。が、マニュアル操作は極めて高度な技量を要し、時間も掛かる。ワークごとにこれを実行するのは現実的に不可能である。では、切り欠き４４１、４４２の位置が毎回決まった位置（マシン座標系から見て０°と１８０°）になるように回転テーブル１２０を回転させることも考えられる。が、やはり、回転テーブル１２０の位相（角度）をマニュアルで入力指示するというのは高度な技量を要し、時間も掛かる。もし、切り欠き４４１、４４２の位置が所期の位置から僅かでもズレていると、図１１に示すように、プローブ２４２が上支持体４４０に衝突する恐れがある。この点、本実施形態のように上側ワークセンタ４３０の回転を止めてしまえば、切り欠き４４１、４４２の位置は常に変わらないのであり、例えばパートプログラムを利用して自動的に切り欠きに対して障害なくプローブ２４２を差し入れることができる。

【0049】

（３）本実施形態では、ストッパ４０３を設け、軸物ワークＷが無いときでも上側ワークセンタ４３０の位置を固定できるようにしている。上記のように上側ワークセンタ４３０を止めてしまうと、上支持体４４０と軸物ワークＷとの間で摩擦が生じる。したがって、上支持体４４０の摩耗管理が必要になってくる。ここで、仮にストッパが無い状態では、付勢力付与部４６０による下向き付勢力も十分には発揮されず、上支持体４４０の位置が浮動的になってしまう。そして、プローブ２４１の測定圧が上支持体４４０に加わると、上支持体４４０が揺れ動いてしまう。実際、プローブ２４１の測定圧により上支持体４４０が２０μｍ程度変位してしまい、これでは上支持体４４０の真球度を正確に測ることはできない。この点、ストッパ４０３があることで付勢力付与部４６０の付勢力が十分に発揮される。（すなわち、付勢力付与部４６０の弾性体やシリンダ内空気を十分に圧縮できるので、大きな付勢力が発揮される。）これにより、上支持体４４０の変位が（例えば１μｍ以下に）抑えられた。

【0050】

（４）本実施形態では、切欠きガイド４５０を設けている。
前述のように、切り欠き４４１、４４２の位置が所期の位置から僅かでもズレていると、プローブ２４２が上支持体４４０に衝突する恐れがある。
この点、ガイド突起部４５２が切り欠き４４１に入って、ガイド片４５１と上支持体４４０とが衝突しなければ、切り欠き４４１、４４２の位置が適正であることが確かめられる。

【0051】

（変形例１）
上記第１実施形態においては、上支持体４４０は略真球であって直径方向に二つの切り欠き４４１、４４２を二つ有していた。もちろん、軸物ワークＷの内側面（Ｗ２）を直接測定できるのであれば、上支持体４４０の形状は変更可能である。例えば、切り欠きの位置を変更してもよい。ただ、プローブ２４２をＹ軸方向に動かしていって切り欠きにアプローチしなければならないが、図１２に図示するように、シャフト４３１が存在するので、シャフト４３１を間にして三次元測定機２００の反対側に切り欠きがあってもアプローチできない。図１２中、点描を付した領域は、シャフト４３１が障害となってプローブ２４２を差し込めない領域である。（もちろん、測定に使用できないというだけで、切り欠きがこの領域にあってもよい。）

【0052】

図１３は、上支持体４４０を円錐形にした場合の例である。
図１４は、１２０°間隔で３つの切り欠き４４３、４４４、４４５を設けた場合の例示である。
図１５は、９０°間隔で４つの切り欠き４４６、４４７、４４８、４４９を設けた場合の例示である。

【0053】

（変形例２）
上記第１実施形態においては、上側ワークセンタ４３０は回転しないものとして説明した。これは、プローブ２４２と上支持体４４０との衝突を防止するため方策であった。
プローブ２４２と上支持体４４０との衝突を回避できるのであれば、上側ワークセンタ４３０の回転を許容してもよい。
上側ワークセンタ４３０（上支持体４４０）が回転すると、測定装置１００としては、切り欠きがどこにあるのかすぐには判らなくなってしまう。しかしながら、何らかの方法で切り欠きの位置を検出できるのであれば、プローブ２４２と上支持体４４０との衝突を回避することは可能である。例えば、軸物ワークＷの凹部Ｗ２を測定する前に、まず上支持体４４０を倣い測定して、切り欠き位置を確かめるようにしてもよい。あるいは、上支持体４４０に複数の方向からレーザーを照射し、レーザー測距によって切り欠きの位置を確かめるようにしてもよい。

【0054】

あるいは、上支持体４４０を上に上げたときに上支持体４４０の切欠き４４１、４４２を所定位置にあわせておき、そのままの状態を保って（回転させないで）軸物ワークＷの凹部Ｗ２に上支持体４４０を嵌め込む。そして、最初の測定項目として、凹部Ｗ２の内側テーパ面を測定する。つまり、軸物ワークＷとともに上支持体４４０が回転する前に、切欠き４４１、４４２からプローブ２４２を差し込んで凹部Ｗ２の内側テーパ面を測定してしまう。
この方法（操作順序）であれば、上支持体４４０の回転を許容してもよい。

【0055】

上支持体４４０を上に上げたときに上支持体４４０の切欠き４４１、４４２を所期の位置に合わせるには、前述のガイド突起部４５２を利用することができる。
さらに、ガイド突起部４５２の下面に下に尖った錐体を設けたり、上支持体４４０の切り欠きの数を多くしたり（例えば、３つ、４つ、それ以上にする）すれば、上支持体４４０が上に上がったときに切り欠きがガイド突起部４５２に合うように上支持体４４０の角度が誘導されるようになる。
従って、上支持体４４０を持ち上げた状態からただ下に下げるという自然な操作で上支持体４４０の切欠き４４１、４４２が所期の位置に合った状態で軸物ワークを保持することができる。

【0056】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記では軸物ワークを縦向きに支持する場合を例示したが、軸物ワークを横向きに支持するようにしてもよい。
三次元測定機は、いわゆる横型三次元測定機に限らず、縦型三次元測定機であってもよい。

【符号の説明】

【0057】

１００…測定装置、１１０…基部、１２０…回転テーブル、２００…三次元測定機、２１０…Ｘ軸駆動機構、２２０…Ｙ軸駆動機構、２３０…Ｚ軸駆動機構、２４０…プローブヘッド、２４１、２４２…プローブ、２５０…処理装置、２６０…筐体、３００…支持機構、３１０…下側支持部、３２０…下側ワークセンタ、３２１…下支持体、３２２…シャフト、３４０…下側チャック、３４１…穴、３５０…回転防止部、３６０…起立部材、３７０…アーム、３８０…上側支持部、３９０…Ｚ方向粗動機構、３９１…Ｚコラム、３９２…Ｚスライダ、４００…押込みユニット、４０１…筐体部、４０２…挿通孔、４０３…ストッパ、４１０…Ｚ方向微動機構、４１１…ガイド軸、４１２…微動スライダ、４２０…上側チャック、４２１…孔、４３０…上側ワークセンタ、４３１…シャフト、４４０…上支持体、４５０…切り欠きガイド、４５１…ガイド片、４５２…ガイド突起部、４６０…付勢力付与部、Ｗ…軸物ワーク、Ｗ１…下側凹部、Ｗ２…上側凹部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】