(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112707
(43)【公開日】2024-08-21
(54)【発明の名称】自動測定装置およびその制御方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/00 20060101AFI20240814BHJP
G01B 5/02 20060101ALI20240814BHJP
【ＦＩ】
G01B5/00 L
G01B5/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017945
(22)【出願日】2023-02-08
(71)【出願人】
【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
(72)【発明者】
【氏名】山地 政吏
【テーマコード（参考）】
2F062
【Ｆターム（参考）】
2F062AA02
2F062AA04
2F062AA21
2F062CC23
2F062EE01
2F062EE09
2F062FF13
2F062FF17
2F062GG09
2F062GG15
2F062HH21
2F062MM08
(57)【要約】
【課題】安価で使い勝手がよい接触式の測定器を自動化する自動測定装置を提供する。
【解決手段】
自動測定装置は、ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、ワークを保持するワーク保持部と、を備える。ワーク保持部は、可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを保持軸で吊り下げるように保持する。可動要素がワークに当接したときに、ワークと可動要素との互いの当接面が密接するように、ワークが保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する。
【選択図】図１
【解決手段】
自動測定装置は、ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、ワークを保持するワーク保持部と、を備える。ワーク保持部は、可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを保持軸で吊り下げるように保持する。可動要素がワークに当接したときに、ワークと可動要素との互いの当接面が密接するように、ワークが保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
ワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置であって、
前記ワーク保持部は、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸がワークの穴に挿入された状態でワークを保持し、
前記可動要素が前記ワークに当接したときに、前記ワークと前記可動要素との互いの当接面が密接するように、前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する
ことを特徴とする自動測定装置。
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
ワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置であって、
前記ワーク保持部は、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸がワークの穴に挿入された状態でワークを保持し、
前記可動要素が前記ワークに当接したときに、前記ワークと前記可動要素との互いの当接面が密接するように、前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の自動測定装置において、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを前記保持軸で吊り下げるように保持する
ことを特徴とする自動測定装置。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを前記保持軸で吊り下げるように保持する
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項3】
請求項１に記載の自動測定装置において、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸が突き出るように設けられている第一把持面を有する第一フィンガーと、
前記保持軸を通す穴が設けられている第二把持面を有する第二フィンガーと、を有し、
ワークの穴に前記保持軸を挿入した状態で、前記第一把持面と前記第二把持面とでワークを挟む把持状態と、前記把持状態を解除した吊り下げ状態と、を切り替えられる
ことを特徴とする自動測定装置。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸が突き出るように設けられている第一把持面を有する第一フィンガーと、
前記保持軸を通す穴が設けられている第二把持面を有する第二フィンガーと、を有し、
ワークの穴に前記保持軸を挿入した状態で、前記第一把持面と前記第二把持面とでワークを挟む把持状態と、前記把持状態を解除した吊り下げ状態と、を切り替えられる
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項4】
請求項１に記載の自動測定装置において、
前記測定器はさらに固定要素を有し、前記可動要素と前記固定要素とが所定測定圧で前記ワークに密接したときにワーク寸法を測定値として取得するものであり、
前記ワーク保持部は、
前記測定器の前記固定要素と前記可動要素との間にワークを保持するにあたって、
前記保持軸をワークの穴に通し、さらに、前記ワークが前記固定要素に接触した状態になるようにワークを保持する
ことを特徴とする自動測定装置。
前記測定器はさらに固定要素を有し、前記可動要素と前記固定要素とが所定測定圧で前記ワークに密接したときにワーク寸法を測定値として取得するものであり、
前記ワーク保持部は、
前記測定器の前記固定要素と前記可動要素との間にワークを保持するにあたって、
前記保持軸をワークの穴に通し、さらに、前記ワークが前記固定要素に接触した状態になるようにワークを保持する
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項5】
請求項１に記載の自動測定装置において、
前記ワーク保持部は、
さらに、前記保持軸を低摩擦でスライドするスライド補助具を有し、
前記スライド補助具によってワークを支持する
ことを特徴とする自動測定装置。
前記ワーク保持部は、
さらに、前記保持軸を低摩擦でスライドするスライド補助具を有し、
前記スライド補助具によってワークを支持する
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項6】
請求項１に記載の自動測定装置において、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸を軸方向に前後移動させるか、または、前記保持軸を振動させる保持軸駆動手段を備える
ことを特徴とする自動測定装置。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸を軸方向に前後移動させるか、または、前記保持軸を振動させる保持軸駆動手段を備える
ことを特徴とする自動測定装置。
【請求項7】
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸をワークの穴に通した状態でワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置の制御方法であって、
前記自動操作部が、前記可動部材と前記ワークとが接触するように前記可動部材を前進させ、
前記ワーク保持部は、前記測定器に予め設定された測定圧以下の圧力で前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更とワークが回転する姿勢変更とを許容し、
前記ワークと前記可動部材とが密接して、前記ワークと前記可動部材との間に所定の測定圧が発生したときに、測定値を取得する
ことを特徴とする自動測定装置の制御方法。
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸をワークの穴に通した状態でワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置の制御方法であって、
前記自動操作部が、前記可動部材と前記ワークとが接触するように前記可動部材を前進させ、
前記ワーク保持部は、前記測定器に予め設定された測定圧以下の圧力で前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更とワークが回転する姿勢変更とを許容し、
前記ワークと前記可動部材とが密接して、前記ワークと前記可動部材との間に所定の測定圧が発生したときに、測定値を取得する
ことを特徴とする自動測定装置の制御方法。
【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ための小型の測定器を用いてワークを自動的に測定する自動測定装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ワークの寸法を測定する測定器（測定工具）としてマイクロメータやノギスが知られている。これら接触式の測定器（測定工具）は、その使い易さ、測定の安定性、比較的安価である等の利点があり、広く利用されている。ただ、ワークと可動要素（スピンドルや測定ジョー）とを適切に密着させ、さらに、常に同じ測定圧を掛けながら測定しなければならないため、どうしても人手による手動測定ということになる。そのため、このような接触式の測定工具による測定には人手と時間が掛かる。
【0003】
手動測定の代替手段として、生産現場において、エアマイクロメータやレーザースキャンマイクロメータ等の非接触式測定機器を用いるものが提案されている（特開平８－１４８７１）。しかしながら、エアマイクロメータやレーザースキャンマイクロメータは、それ自体が極めて高価であり、また、メンテナンスがやや難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平８－１４８７１
【特許文献2】特開平１０－８９９０３
【特許文献3】特開２０１９－１００９０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
接触式測定を自動化するにあたって、これまでにもモータ動力を使用するような種々の提案はあるものの広く一般に普及するほど実用化に成功した事例はなかった（特開平１０－８９９０３）。また、三次元測定機（ＣＭＭ）等を利用すれば接触式測定の自動化はもちろんできるが（特開２０１９－１００９０４）、数千万円から数億円の投資が必要なのであり、マイクロメータやノギスで行なっているような測定の代替に採用するのは妥当とは言えない。
【0006】
本発明の目的は、安価で使い勝手がよい接触式の測定器を自動化する自動測定装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の自動測定装置は、
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
ワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置であって、
前記ワーク保持部は、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸がワークの穴に挿入された状態でワークを保持し、
前記可動要素が前記ワークに当接したときに、前記ワークと前記可動要素との互いの当接面が密接するように、前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する
ことを特徴とする。
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
ワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置であって、
前記ワーク保持部は、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸がワークの穴に挿入された状態でワークを保持し、
前記可動要素が前記ワークに当接したときに、前記ワークと前記可動要素との互いの当接面が密接するように、前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更と、ワークが回転する姿勢変更と、を許容する
ことを特徴とする。
【0008】
本発明の一実施形態では、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを前記保持軸で吊り下げるように保持する
ことが好ましい。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸がワークの穴に挿入された状態で、ワークを前記保持軸で吊り下げるように保持する
ことが好ましい。
【0009】
本発明の一実施形態では、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸が突き出るように設けられている第一把持面を有する第一フィンガーと、
前記保持軸を通す穴が設けられている第二把持面を有する第二フィンガーと、を有し、
ワークの穴に前記保持軸を挿入した状態で、前記第一把持面と前記第二把持面とでワークを挟む把持状態と、前記把持状態を解除した吊り下げ状態と、を切り替えられる
ことが好ましい。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸が突き出るように設けられている第一把持面を有する第一フィンガーと、
前記保持軸を通す穴が設けられている第二把持面を有する第二フィンガーと、を有し、
ワークの穴に前記保持軸を挿入した状態で、前記第一把持面と前記第二把持面とでワークを挟む把持状態と、前記把持状態を解除した吊り下げ状態と、を切り替えられる
ことが好ましい。
【0010】
本発明の一実施形態では、
前記測定器はさらに固定要素を有し、前記可動要素と前記固定要素とが所定測定圧で前記ワークに密接したときにワーク寸法を測定値として取得するものであり、
前記ワーク保持部は、
前記測定器の前記固定要素と前記可動要素との間にワークを保持するにあたって、
前記保持軸をワークの穴に通し、さらに、前記ワークが前記固定要素に接触した状態になるようにワークを保持する
ことが好ましい。
前記測定器はさらに固定要素を有し、前記可動要素と前記固定要素とが所定測定圧で前記ワークに密接したときにワーク寸法を測定値として取得するものであり、
前記ワーク保持部は、
前記測定器の前記固定要素と前記可動要素との間にワークを保持するにあたって、
前記保持軸をワークの穴に通し、さらに、前記ワークが前記固定要素に接触した状態になるようにワークを保持する
ことが好ましい。
【0011】
本発明の一実施形態では、
前記ワーク保持部は、
さらに、前記保持軸を低摩擦でスライドするスライド補助具を有し、
前記スライド補助具によってワークを支持する
ことが好ましい。
前記ワーク保持部は、
さらに、前記保持軸を低摩擦でスライドするスライド補助具を有し、
前記スライド補助具によってワークを支持する
ことが好ましい。
【0012】
本発明の一実施形態では、
前記ワーク保持部は、
前記保持軸を軸方向に前後移動させるか、または、前記保持軸を振動させる保持軸駆動手段を備える
ことが好ましい。
前記ワーク保持部は、
前記保持軸を軸方向に前後移動させるか、または、前記保持軸を振動させる保持軸駆動手段を備える
ことが好ましい。
【0013】
本発明の自動測定装置の制御方法は、
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸をワークの穴に通した状態でワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置の制御方法であって、
前記自動操作部が、前記可動部材と前記ワークとが接触するように前記可動部材を前進させ、
前記ワーク保持部は、前記測定器に予め設定された測定圧以下の圧力で前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更とワークが回転する姿勢変更とを許容し、
前記ワークと前記可動部材とが密接して、前記ワークと前記可動部材との間に所定の測定圧が発生したときに、測定値を取得する
ことを特徴とする。
ワークに接離するように進退する可動要素の変位を検出してワーク寸法を測定する測定器と、
前記可動要素の進退を動力によって自動化する自動操作部と、
前記可動部材の進退方向に沿う方向に長さを有する保持軸を有し、前記保持軸をワークの穴に通した状態でワークを保持するワーク保持部と、を備え、
ワーク寸法を自動的に測定する自動測定装置の制御方法であって、
前記自動操作部が、前記可動部材と前記ワークとが接触するように前記可動部材を前進させ、
前記ワーク保持部は、前記測定器に予め設定された測定圧以下の圧力で前記ワークが前記保持軸に沿って平行移動する位置変更とワークが回転する姿勢変更とを許容し、
前記ワークと前記可動部材とが密接して、前記ワークと前記可動部材との間に所定の測定圧が発生したときに、測定値を取得する
ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】自動測定装置の全体構成を示す図である。
【図2】自動マイクロメータ部の外観斜視図である。
【図3】制御ユニット部の機能ブロック図である。
【図4】ワークを自動測定する自動測定動作のフローチャートである。
【図5】測定工程の手順を示すフローチャートである。
【図6】ハンド部でワークを把持している状態を示す図である。
【図7】ハンド部でワークを把持している状態の断面図である。
【図8】ハンド部によってワークを測定器部の測定領域に差し入れた状態を例示する図である。
【図9】ハンド部がワークをリリースして、保持軸でワークを吊り下げ状態に保持している様子を示す図である。
【図10】スピンドルとアンビルとでワークを挟んだ状態を示す図である。
【図11】第二実施形態を示す図である。
【図12】第二実施形態におけるワーク測定動作のフローチャートである。
【図13】第二実施形態における測定工程の手順を示すフローチャートである。
【図14】変形例１における測定工程の手順を示すフローチャートである。
【図15】変形例２における測定工程の手順を示すフローチャートである。
【図16】リング治具を例示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、自動測定装置１００の全体構成を示す図である。
本発明の第一実施形態に係る自動測定装置１００は、測定器部２００と、自動操作部３００と、ロボットアーム部４００と、制御ユニット部５００と、を備える。
測定器部２００と自動操作部３００との組み合わせを自動測定器部１１０とする。
本第一実施形態では、マイクロメータ（測定器部）２００と自動操作部３００との組み合わせユニットを自動マイクロメータ部（自動測定器部）１１０と称することにする。
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、自動測定装置１００の全体構成を示す図である。
本発明の第一実施形態に係る自動測定装置１００は、測定器部２００と、自動操作部３００と、ロボットアーム部４００と、制御ユニット部５００と、を備える。
測定器部２００と自動操作部３００との組み合わせを自動測定器部１１０とする。
本第一実施形態では、マイクロメータ（測定器部）２００と自動操作部３００との組み合わせユニットを自動マイクロメータ部（自動測定器部）１１０と称することにする。
【0016】
（測定器部２００）
図２は、自動マイクロメータ部１１０の外観斜視図である。
測定器部２００は、実際にワークＷの寸法を測定する測定器であって、本実施形態の測定器部２００は、いわゆるマイクロメータ２００である。
マイクロメータ２００は、元来、手動で操作する小型の測定器であり、本実施形態の測定器部２００として、現在市販されているマイクロメータ２００を利用することもできる。
簡単にマイクロメータ２００の構成を説明しておく。
マイクロメータ２００は、Ｕ字形フレーム（固定要素）２１０と、スピンドル（可動要素）２２０と、シンブル部２３０と、変位検出部２４０と、を有する。
図２は、自動マイクロメータ部１１０の外観斜視図である。
測定器部２００は、実際にワークＷの寸法を測定する測定器であって、本実施形態の測定器部２００は、いわゆるマイクロメータ２００である。
マイクロメータ２００は、元来、手動で操作する小型の測定器であり、本実施形態の測定器部２００として、現在市販されているマイクロメータ２００を利用することもできる。
簡単にマイクロメータ２００の構成を説明しておく。
マイクロメータ２００は、Ｕ字形フレーム（固定要素）２１０と、スピンドル（可動要素）２２０と、シンブル部２３０と、変位検出部２４０と、を有する。
【0017】
Ｕ字形フレーム２１０は、Ｕ字の一端の内側にアンビル２１１を有する。スピンドル２２０は、Ｕ字形フレーム２１０の他端側に設けられ、アンビル２１１に対して軸方向進退可能に設けられている。スピンドル２２０の一端側端面には、ワークＷに当接するための測定面が設けられている。アンビル２１１の他端側端面にもワークＷに当接するための測定面が設けられている。測定面は、平坦面に加工され、例えば、超硬合金材やセラミックで形成されている。スピンドル２２０は、シンブル部２３０の回転操作によって軸方向進退するように送り移動されるものである。
【0018】
アンビル２１１とスピンドル２２０との間の領域を測定領域とする。測定領域にある測定対象物（ワークＷ）をアンビル２１１の測定面とスピンドル２２０の測定面とによって所定測定圧で挟み込み、そのときのスピンドル２２０の変位（位置）からワークＷの寸法を測定値として得る。スピンドル（可動部材）２２０が進退する軸線を測定器部２００の測定軸とする。
【0019】
スピンドル２２０の送り方式としては、スピンドル２２０自体が回転する回転送り式と、スピンドル２２０自体は回転しない直動送り式と、がある。回転送り式では、スピンドル２２０自体に雄ネジを設けておいて、Ｕ字形フレーム２１０側に雌ネジを設けておく。シンブルとスピンドル２２０とが一体回転するように両者を係合させておき、シンブルの回転操作によってスピンドル２２０を回転させる。すると、スピンドル２２０がネジ送りによって進退する。直動送り式では、シンブル部２３０の内側に送りネジを切っておいて、スピンドル２２０には前記送りネジに係合するピンを設けておく。スピンドル２２０を回り止めした状態でシンブル部２３０を回転させると、ピンと送りネジとの係合によってスピンドル２２０が送られる。本実施形態に採用するマイクロメータ２００のタイプとしては、回転送り式でも直動送り式でもよい。
【0020】
シンブル部２３０は、Ｕ字形フレーム２１０の他端側においてスピンドル２２０の他端に配置されている。シンブル部２３０は、回転操作によってスピンドル２２０を進退させる操作部である。
ここで、本実施形態に採用するマイクロメータ２００としては、シンブル部２３０とスピンドル２２０との間に定圧機構を有するタイプが好ましい。
定圧機構は、予め設定された負荷がスピンドル２２０にかかったときに、シンブル部２３０とスピンドル２２０との係合を解除してシンブル部２３０をスピンドル２２０に対して空転させるものである。測定時に定圧機構を常に同じように適正に作動させることにより測定時の測定圧を一定にし、測定精度（繰り返し精度）を高く保つことができる。定圧機構は市販のマイクロメータ２００にも組み込まれており、例えば、特許３１１５５５５、特許３７２４９９５、特許５４２６４５９、特許５２７０２２３にも開示されている。定圧機構としては、シンブル部２３０とスピンドル２２０との間に所定負荷以上の力が掛かったときに滑りが生じるようにしたラチェット機構や、シンブルの外スリーブと内スリーブとの間に所定負荷以上で滑りが生じるように介装した板バネ等で構成できる。
ここで、本実施形態に採用するマイクロメータ２００としては、シンブル部２３０とスピンドル２２０との間に定圧機構を有するタイプが好ましい。
定圧機構は、予め設定された負荷がスピンドル２２０にかかったときに、シンブル部２３０とスピンドル２２０との係合を解除してシンブル部２３０をスピンドル２２０に対して空転させるものである。測定時に定圧機構を常に同じように適正に作動させることにより測定時の測定圧を一定にし、測定精度（繰り返し精度）を高く保つことができる。定圧機構は市販のマイクロメータ２００にも組み込まれており、例えば、特許３１１５５５５、特許３７２４９９５、特許５４２６４５９、特許５２７０２２３にも開示されている。定圧機構としては、シンブル部２３０とスピンドル２２０との間に所定負荷以上の力が掛かったときに滑りが生じるようにしたラチェット機構や、シンブルの外スリーブと内スリーブとの間に所定負荷以上で滑りが生じるように介装した板バネ等で構成できる。
【0021】
さらに、本実施形態に採用するマイクロメータ２００としては、スピンドル２２０にかかる負荷を検出する測定圧検出機構を有することが好ましい。
例えば、特許３７５１５４０、特許４８０６５４５、特許７２０８７１７に測定圧検出機構が開示されている。測定圧検出機構としては、歪みゲージ等でスピンドル２２０にかかる負荷を直接または間接的に検出してもよいし、前記定圧機構が作動したことでスピンドル２２０に掛かる負荷が所定値になったことを検出するようにしてもよい。測定圧検出機構は、所定測定圧を検出したときには信号（測定圧信号）を出力する。例えば、変位検出部２４０は、測定圧検出機構で所定測定圧が検出されたことを受けて、測定値（変位量）のサンプリング（ラッチ）を行なう。
例えば、特許３７５１５４０、特許４８０６５４５、特許７２０８７１７に測定圧検出機構が開示されている。測定圧検出機構としては、歪みゲージ等でスピンドル２２０にかかる負荷を直接または間接的に検出してもよいし、前記定圧機構が作動したことでスピンドル２２０に掛かる負荷が所定値になったことを検出するようにしてもよい。測定圧検出機構は、所定測定圧を検出したときには信号（測定圧信号）を出力する。例えば、変位検出部２４０は、測定圧検出機構で所定測定圧が検出されたことを受けて、測定値（変位量）のサンプリング（ラッチ）を行なう。
【0022】
変位検出部２４０は、スピンドル２２０の変位量（あるいは位置）を検出する。変位検出部２４０は、ロータリエンコーダやリニアエンコーダによって構成される。
【0023】
なお、変位検出部２４０としては、エンコーダではなく、アナログ式（目盛式）でもよい。この場合、自動化するにあたっては、目盛をデジタルカメラ等で読み取って、画像解析（画像認識）で測定値を読み取るようにしてもよい。この場合、アナログ式目盛、デジタルカメラおよび画像解析部（画像認識部）によって変位検出部２４０が構成されているとしてもよい。
【0024】
さらに、Ｕ字形フレーム２１０のおもて面には測定値を表示する表示パネル部や操作用のスイッチが設けられていてもよい。また、Ｕ字形フレーム２１０内に内蔵された電気回路部の機能として、有線または無線通信で測定値を外部出力する測定値出力機能が搭載されている。
【0025】
（自動操作部３００）
自動操作部３００は、モータ（駆動機器）３１０の動力によってスピンドル（可動要素）２２０の進退を自動化する。自動操作部３００は、モータ３１０と、動力伝達部３２０と、を備える。
自動操作部３００は、モータ（駆動機器）３１０の動力によってスピンドル（可動要素）２２０の進退を自動化する。自動操作部３００は、モータ３１０と、動力伝達部３２０と、を備える。
【0026】
モータ３１０としては、回転子の回転を出力軸に取り出す通常の電動モータ３１０でよい。モータ３１０は、制御パルスで正回転および逆回転の回転角（回転数）をある程度制御できることが好ましい。また、モータ３１０は、トルク検出機能を有していてもよい。（モータのトルク検出自体は、印加電流（印加電圧）の増減からトルクを求めるなど種々の方式が知られている。）モータ３１０としては、ステッピングモータを採用できる。（もちろんサーボモータや同期モータでもよいのであってモータ３１０の構造や駆動方式は特段限定されない。）
【0027】
動力伝達部３２０は、固着環３２１と、回転板３２２と、伝達リンク棒３２３と、を備える。
【0028】
固着環３２１は、シンブル部２３０に外嵌している。回転板３２２は、モータ３１０の回転子の回転軸と同期して回転するように設けられている。伝達リンク棒３２３は、固着環３２１と回転板３２２とを繋いでおり、伝達リンク棒３２３の一端が固着環３２１に固定され、他端が回転板３２２に固定されている。伝達リンク棒３２３は、スピンドル２２０の中心軸（測定軸）と平行である。回転板３２２がモータ３１０によって回転すると、その回転は伝達リンク棒３２３によって固着環３２１に伝達され、固着環３２１が回転板３２２と同期して回転する。
【0029】
（ロボットアーム部４００）
ロボットアーム部４００は、いわゆる多関節型のロボットアームであり、先端にワークＷを保持するハンド部４０１（ワークＷ保持部）を有する。ロボットアーム部４００は、加工されたワークＷを掴み、ワークＷを測定器部２００の測定領域に運ぶ。
ロボットアーム部４００は、いわゆる多関節型のロボットアームであり、先端にワークＷを保持するハンド部４０１（ワークＷ保持部）を有する。ロボットアーム部４００は、加工されたワークＷを掴み、ワークＷを測定器部２００の測定領域に運ぶ。
【0030】
ここで、本実施形態における測定対象物（ワークＷ）というのは、穴を有していて、その穴の中心線の方向が測定対象面に対して垂直になっている。例えば、ディスク状（円盤状）の砥石（ディスク研削砥石、ディスク切断砥石）がその一例であり、ディスク砥石Ｗの厚み（外寸、外側寸法）を本実施形態の自動測定装置１００で検査測定する。なお、測定対象物（ワークＷ）としては、中心に貫通孔を有する比較的薄い円盤状の部材であることが好適ではあるが、これに限らない。穴は貫通孔でなくてもよいし、穴がワークＷの中心にある必要もないし、ワークＷを薄い偏平なものに限るものでもない。
【0031】
ハンド部４０１は、接離する方向に移動可能に設けられた二つのフィンガー４１０、４２０を有する。二つのフィンガーを第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とする。
第一フィンガー４１０および第二フィンガー４２０は、互いに対向する側の面において、ワークＷを両側から挟んで保持するための平坦な面を有している。互いに対向する側の面において第一フィンガー４１０の平坦面を第一把持面４１１とし、第二フィンガー４２０の平坦面を第二把持面４２１とする。さらに、第一フィンガー４１０において、第一把持面４１１は、第一把持面４１１に対して垂直に立設された柱状（円柱状）の保持軸４１２を有している。
第一フィンガー４１０および第二フィンガー４２０は、互いに対向する側の面において、ワークＷを両側から挟んで保持するための平坦な面を有している。互いに対向する側の面において第一フィンガー４１０の平坦面を第一把持面４１１とし、第二フィンガー４２０の平坦面を第二把持面４２１とする。さらに、第一フィンガー４１０において、第一把持面４１１は、第一把持面４１１に対して垂直に立設された柱状（円柱状）の保持軸４１２を有している。
【0032】
第二フィンガー４２０において、第二把持面４２１は、保持軸４１２を通すように設けられた穴４２２を有する。（第二フィンガー４２０の穴４２２は例えば図７の断面図に表れる。）
保持軸４１２をワークＷの穴に通した状態で、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを接近させてワークＷを第一把持面４１１と第二把持面４２１とで挟み込むと、ハンド部４０１でワークＷをしっかり固定して把持できる。また、保持軸４１２をワークＷの穴に通した状態で、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを互いに少し離間させると、ワークＷが保持軸４１２から吊り下がったようになる。このとき、ワークＷは、保持軸４１２に沿って平行移動（並進移動）できる。また、ワークＷは、保持軸４１２に交差する仮想線に平行な仮想軸を回転軸とした回転の姿勢変更ができる。（ワークの回転を許容できる程度に保持軸の外周とワーク穴の内周との間には隙間ができるように、保持軸はワーク穴の径よりも少し小さめにしておく。）
保持軸４１２をワークＷの穴に通した状態で、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを接近させてワークＷを第一把持面４１１と第二把持面４２１とで挟み込むと、ハンド部４０１でワークＷをしっかり固定して把持できる。また、保持軸４１２をワークＷの穴に通した状態で、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを互いに少し離間させると、ワークＷが保持軸４１２から吊り下がったようになる。このとき、ワークＷは、保持軸４１２に沿って平行移動（並進移動）できる。また、ワークＷは、保持軸４１２に交差する仮想線に平行な仮想軸を回転軸とした回転の姿勢変更ができる。（ワークの回転を許容できる程度に保持軸の外周とワーク穴の内周との間には隙間ができるように、保持軸はワーク穴の径よりも少し小さめにしておく。）
【0033】
（制御ユニット部５００）
図３は、制御ユニット部５００の機能ブロック図である。
制御ユニット部５００は、コンピュータ（ＣＰＵ（中央処理装置）や所定プログラムを格納したＲＯＭ、ＲＡＭを有するいわゆるコンピュータ端末）に組み込まれたハードまたはソフトウェアによって構成される。
制御ユニット部５００は、測定器部２００、自動操作部３００およびロボットアーム部４００と有線または無線で通信接続され、測定器部２００、自動操作部３００およびロボットアーム部４００の動作を制御する。動作制御プログラム（測定用パートプログラム）がコンピュータ端末にインストールされ、プログラムの実行により測定動作の制御が実現される。
プログラムの供給方法は限定されず、プログラムを記録した（不揮発性）記録媒体をコンピュータに直接差し込んでプログラムをインストールしてもよく、記録媒体の情報を読み取る読取装置をコンピュータに外付けし、この読取装置からコンピュータにプログラムをインストールしてもよく、インターネット、ＬＡＮケーブル、電話回線等の通信回線や無線によってコンピュータに供給されてもよい。
図３は、制御ユニット部５００の機能ブロック図である。
制御ユニット部５００は、コンピュータ（ＣＰＵ（中央処理装置）や所定プログラムを格納したＲＯＭ、ＲＡＭを有するいわゆるコンピュータ端末）に組み込まれたハードまたはソフトウェアによって構成される。
制御ユニット部５００は、測定器部２００、自動操作部３００およびロボットアーム部４００と有線または無線で通信接続され、測定器部２００、自動操作部３００およびロボットアーム部４００の動作を制御する。動作制御プログラム（測定用パートプログラム）がコンピュータ端末にインストールされ、プログラムの実行により測定動作の制御が実現される。
プログラムの供給方法は限定されず、プログラムを記録した（不揮発性）記録媒体をコンピュータに直接差し込んでプログラムをインストールしてもよく、記録媒体の情報を読み取る読取装置をコンピュータに外付けし、この読取装置からコンピュータにプログラムをインストールしてもよく、インターネット、ＬＡＮケーブル、電話回線等の通信回線や無線によってコンピュータに供給されてもよい。
【0034】
制御ユニット部５００は、測定動作制御部５１０と、ロボットアーム駆動制御部５２０と、中央制御部５３０と、を備える。
【0035】
測定動作制御部５１０は、自動マイクロメータ部（測定器部２００と自動操作部３００）１１０による測定動作を制御する。測定動作制御部５１０は、駆動制御部５１１と、測定値取得部５１２と、を備える。
【0036】
駆動制御部５１１は、自動操作部３００のモータ（駆動機器）３１０の駆動を制御するものであり、スピンドル（可動要素）２２０の進退を制御する。測定値取得部５１２は、測定器部２００の測定値を得る。すなわち、測定値取得部５１２は、変位検出部２４０の検出値を受信し、スピンドル２２０の変位（位置）から測定対象物（ワークＷ）の寸法を測定値として得る。
【0037】
ロボットアーム駆動制御部５２０は、ロボットアーム部４００の動作を制御する。中央制御部５３０は、測定動作制御部５１０とロボットアーム駆動制御部５２０とを統合的に制御する。
【0038】
（測定動作）
自動測定装置１００でワークＷの寸法を自動測定する動作を説明する。
ワークＷとしてディスク砥石Ｗを例とし、ディスク砥石Ｗの厚みを検査測定する。
図４は、一つのワークＷを測定する測定動作のフローチャートである。
まず、ロボットアーム駆動制御部５２０からの動作指令により、ロボットアーム部４００がディスク砥石Ｗをマイクロメータ２００の測定領域に運搬する（運搬工程ＳＴ１１０）。
このとき、ロボットアーム部４００は、図６、図７に例示のように、ハンド部４０１でディスク砥石Ｗを把持する。
図６は、ハンド部４０１でワークＷを把持している状態を示す図である。
図７は、ハンド部４０１でワークＷを把持している状態の断面図である。
第一フィンガー４１０の保持軸４１２はディスク砥石Ｗの穴を通り、さらに、保持軸４１２は第二フィンガー４２０の穴４２２に通り、この状態で第一フィンガー４１０の第一把持面４１１と第二フィンガー４２０の第二把持面４２１とを接近させて、ディスク砥石Ｗを挟み込む。ハンド部４０１で挟んだディスク砥石Ｗをマイクロメータ２００の測定領域に運搬する。
自動測定装置１００でワークＷの寸法を自動測定する動作を説明する。
ワークＷとしてディスク砥石Ｗを例とし、ディスク砥石Ｗの厚みを検査測定する。
図４は、一つのワークＷを測定する測定動作のフローチャートである。
まず、ロボットアーム駆動制御部５２０からの動作指令により、ロボットアーム部４００がディスク砥石Ｗをマイクロメータ２００の測定領域に運搬する（運搬工程ＳＴ１１０）。
このとき、ロボットアーム部４００は、図６、図７に例示のように、ハンド部４０１でディスク砥石Ｗを把持する。
図６は、ハンド部４０１でワークＷを把持している状態を示す図である。
図７は、ハンド部４０１でワークＷを把持している状態の断面図である。
第一フィンガー４１０の保持軸４１２はディスク砥石Ｗの穴を通り、さらに、保持軸４１２は第二フィンガー４２０の穴４２２に通り、この状態で第一フィンガー４１０の第一把持面４１１と第二フィンガー４２０の第二把持面４２１とを接近させて、ディスク砥石Ｗを挟み込む。ハンド部４０１で挟んだディスク砥石Ｗをマイクロメータ２００の測定領域に運搬する。
【0039】
図８は、ハンド部４０１によってワークＷをマイクロメータ（測定器部）２００の測定領域に差し入れた状態を例示する図である。
ディスク砥石Ｗの厚みを測るのだから、図８のように、薄いディスク砥石Ｗがマイクロメータ２００の測定軸に対して垂直な姿勢になるようにする。言い換えると、ディスク砥石Ｗのおもて面から裏面に貫く方向をディスク砥石Ｗの厚み方向とすると、ディスク砥石Ｗの厚み方向がマイクロメータ２００の測定軸と平行になるようにする。ハンド部４０１の第一フィンガー４１０の保持軸４１２もマイクロメータ２００の測定軸に平行になるようにする。
ディスク砥石Ｗの厚みを測るのだから、図８のように、薄いディスク砥石Ｗがマイクロメータ２００の測定軸に対して垂直な姿勢になるようにする。言い換えると、ディスク砥石Ｗのおもて面から裏面に貫く方向をディスク砥石Ｗの厚み方向とすると、ディスク砥石Ｗの厚み方向がマイクロメータ２００の測定軸と平行になるようにする。ハンド部４０１の第一フィンガー４１０の保持軸４１２もマイクロメータ２００の測定軸に平行になるようにする。
【0040】
ディスク砥石Ｗはマイクロメータ２００の測定領域のなかに運搬されればよいのであるが、なるべくアンビル２１１に近い方にディスク砥石Ｗを位置させておくのがよい。
【0041】
次に、ロボットアーム部４００は、ハンド部４０１の第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを離間させて、ディスク砥石Ｗを両側から挟み込んでいる状態（把持状態）を解除する（リリース工程ＳＴ１２０）。すなわち、ハンド部４０１は、測定器部２００の測定領域にディスク砥石Ｗがある状態で、保持軸４１２でディスク砥石Ｗを吊り下げた状態に保持する。これにより、ハンド部４０１は、ディスク砥石Ｗの平行（並進）移動および回転を許容するようにディスク砥石を保持する。図９は、ハンド部４０１がディスク砥石Ｗをリリースして、保持軸４１２でディスク砥石Ｗを吊り下げ状態に保持している様子を示す図である。このとき、第一フィンガー４１０の第一把持面４１１は、アンビル２１１よりもスピンドル２２０から遠い側に移動する。ディスク砥石Ｗは、保持軸４１２に載っているから保持軸４１２と一緒に移動することになる。すると、図９に例示のように、ディスク砥石Ｗはアンビル２１１に接触し、アンビル２１１にもたれかかったようになる。このようにして測定対象物（ディスク砥石Ｗ）が測定器部２００（マイクロメータ２００）の測定領域に自動運搬され、吊り下げられた状態で保持される。
【0042】
続いて、ディスク砥石Ｗを測定器部２００（マイクロメータ２００）で自動測定する。
駆動制御部５１１からの駆動指令により、モータ（駆動機器）３１０の駆動制御が行われ、これにより、スピンドル２２０が自動的に進退してディスク砥石Ｗの寸法（厚み）が自動的に取得される。
図５は、測定工程（ＳＴ２００）の手順を示すフローチャートである。
測定工程（ＳＴ２００）において、まずは、第一前進工程（ＳＴ２１０）を行う。第一前進工程（ＳＴ２１０）では、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに最初に接触するまで（最初の接触を検知できるまで）スピンドル２２０をアンビル２１１に向けて前進させる。第一前進工程（ＳＴ２１０）では、測定効率を向上させるため、高速にモータ３１０を駆動してスピンドル２２０をできるだけ速く移動させるのがよい。モータ３１０の回転速さは、例えば、１８０ｒｐｍである。（あるいは１００ｒｐｍ～２００ｒｐｍ程度である。）
駆動制御部５１１からの駆動指令により、モータ（駆動機器）３１０の駆動制御が行われ、これにより、スピンドル２２０が自動的に進退してディスク砥石Ｗの寸法（厚み）が自動的に取得される。
図５は、測定工程（ＳＴ２００）の手順を示すフローチャートである。
測定工程（ＳＴ２００）において、まずは、第一前進工程（ＳＴ２１０）を行う。第一前進工程（ＳＴ２１０）では、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに最初に接触するまで（最初の接触を検知できるまで）スピンドル２２０をアンビル２１１に向けて前進させる。第一前進工程（ＳＴ２１０）では、測定効率を向上させるため、高速にモータ３１０を駆動してスピンドル２２０をできるだけ速く移動させるのがよい。モータ３１０の回転速さは、例えば、１８０ｒｐｍである。（あるいは１００ｒｐｍ～２００ｒｐｍ程度である。）
【0043】
ここで、ディスク砥石Ｗは保持軸４１２に吊り下げられた状態であって、堅固に固定されているわけではない。
スピンドル２２０が前進していってディスク砥石Ｗに当たると、ディスク砥石Ｗを規制しているのは保持軸４１２との点接触における小さい摩擦力だけであるから、ディスク砥石Ｗは所定測定圧以下の力でスピンドル２２０に押されて平行移動（並進）も回転もする。そして、図１０に例示のように、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗをアンビル２１１に向けて押し、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とで挟み込んだ状態となる。このとき、アンビル２１１にもたれるように傾いていたディスク砥石Ｗは、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とに挟まれて立ち上がるように回転する姿勢変更をするだろう。
スピンドル２２０が前進していってディスク砥石Ｗに当たると、ディスク砥石Ｗを規制しているのは保持軸４１２との点接触における小さい摩擦力だけであるから、ディスク砥石Ｗは所定測定圧以下の力でスピンドル２２０に押されて平行移動（並進）も回転もする。そして、図１０に例示のように、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗをアンビル２１１に向けて押し、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とで挟み込んだ状態となる。このとき、アンビル２１１にもたれるように傾いていたディスク砥石Ｗは、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とに挟まれて立ち上がるように回転する姿勢変更をするだろう。
【0044】
先の運搬工程（ＳＴ１１０）、リリース工程（ＳＴ１２０）では、ディスク砥石Ｗ（ワークＷ）をアンビル２１１（固定要素）に近い位置に運搬し、さらにアンビル２１１に接触するようにリリースした。
これにより、ディスク砥石Ｗがスピンドル２２０に押されて移動する並進（平行）移動距離をできる限り小さくしている。理想的には、ディスク砥石Ｗがアンビル２１１に最初から接触していれば、ディスク砥石Ｗの並進（平行）移動距離がほぼゼロでよくなる。もしも、逆に、ディスク砥石Ｗをスピンドル２２０に近い方に運搬してしまうと、ディスク砥石Ｗはアンビル２１１に向けてスピンドル２２０によって長い距離を押されることになる。すると、保持軸４１２とディスク砥石Ｗとの摩擦力が小さいとしても何万回と測定を繰り返すなかでは保持軸４１２あるいはディスク砥石Ｗが損傷する事故が起きる懸念がある。したがって、運搬工程ＳＴ１１０でディスク砥石Ｗを測定領域に運ぶ際、および、リリース工程ＳＴ１２０でディスク砥石Ｗをリリースする際には、測定領域のなかでスピンドル２２０とアンビル２１１との真ん中よりはアンビル２１１寄りにディスク砥石Ｗをリリースすることが好ましいし、もっとも好ましくは、ディスク砥石Ｗをリリースしたときにディスク砥石Ｗがアンビル２１１に接触した状態になっていることである。
これにより、ディスク砥石Ｗがスピンドル２２０に押されて移動する並進（平行）移動距離をできる限り小さくしている。理想的には、ディスク砥石Ｗがアンビル２１１に最初から接触していれば、ディスク砥石Ｗの並進（平行）移動距離がほぼゼロでよくなる。もしも、逆に、ディスク砥石Ｗをスピンドル２２０に近い方に運搬してしまうと、ディスク砥石Ｗはアンビル２１１に向けてスピンドル２２０によって長い距離を押されることになる。すると、保持軸４１２とディスク砥石Ｗとの摩擦力が小さいとしても何万回と測定を繰り返すなかでは保持軸４１２あるいはディスク砥石Ｗが損傷する事故が起きる懸念がある。したがって、運搬工程ＳＴ１１０でディスク砥石Ｗを測定領域に運ぶ際、および、リリース工程ＳＴ１２０でディスク砥石Ｗをリリースする際には、測定領域のなかでスピンドル２２０とアンビル２１１との真ん中よりはアンビル２１１寄りにディスク砥石Ｗをリリースすることが好ましいし、もっとも好ましくは、ディスク砥石Ｗをリリースしたときにディスク砥石Ｗがアンビル２１１に接触した状態になっていることである。
【0045】
さて、アンビル２１１の測定面とスピンドル２２０の測定面とでディスク砥石Ｗを挟み込んで、スピンドル２２０の測定面がディスク砥石Ｗの面に最初に密接したとき、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触したことが検知される（ＳＴ２２０：ＹＥＳ）。スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触したことは、例えば、モータ３１０の印加電流（印加電圧）からモータ３１０トルクを求め、トルクが所定値を越えたらスピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触したとしてもよい。あるいは、変位検出部２４０による検出値をモニターし、駆動信号を送っているのに検出値の増加が停止したら、スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触したとしてもよい。スピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触したことを検知した場合（ＳＴ２２０：ＹＥＳ）、第一前進工程（ＳＴ２１０）を停止して、第一後退工程（ＳＴ２３０）に移行する。
【0046】
第一後退工程（ＳＴ２３０）では、スピンドル２２０をわずかに逆方向に後退させる。これにより、第一前進工程（ＳＴ２１０）でスピンドル２２０がディスク砥石Ｗに接触した後、その勢いでスピンドル２２０がディスク砥石Ｗに食い込むのを回避する。第一後退工程（ＳＴ２３０）でスピンドル２２０を後退させる距離は極僅か、例えば０．０１ｍｍ－０．０２ｍｍ位でよい。第一後退工程（ＳＴ２３０）でスピンドル２２０を後退させる速さはできる限り速くしてもよい。例えば、スピンドル２２０の回転速さを１００ｒｐｍ－２００ｒｐｍ、進む速さでいうと１ｍｍ／ｓ－２ｍｍ／ｓとしてもよい。
【0047】
ここでは、第一後退工程としてスピンドル２２０を後退させているが、後退に代えて、停止としてもよい。
【0048】
第一後退工程（ＳＴ２３０）でスピンドル２２０をわずかに戻した後、第二前進工程（ＳＴ２４０）によってスピンドル２２０を再び前進させる。第二前進工程（ＳＴ２４０）ではゆっくりと（低速、微動で）スピンドル２２０を前進させる。
【0049】
第二前進工程（ＳＴ２４０）におけるスピンドル２２０の送り速さは、低速（微動）であることが好ましい。例えばスピンドル２２０がネジ送りとして、スピンドル２２０の回転速さを１０ｒｐｍ－２０ｒｐｍとする。スピンドル２２０の進む速さでいうと、０．１ｍｍ／ｓ－０．２ｍｍ／ｓとしてもよい。
【0050】
スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とでディスク砥石Ｗの表裏面をしっかり密着して挟むことでディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整される。そして、ラチェット機構（定圧機構）が作動する。すなわち、ラチェット機構（定圧機構）が作動するようにモータ３１０がシンブル部２３０を回転駆動することにより、スピンドル２２０とアンビル２１１とがディスク砥石Ｗの表裏面に所定測定圧で当たった状態となる。第二前進工程（ＳＴ２４０）では、予め決まった分だけモータを駆動させるものとし、つまり、先の第一後退工程（ＳＴ２３０）で戻した分に相当する距離分スピンドルを前進させ（測定面再接触工程（ＳＴ２４１））、さらに、定圧機構が確実に作動する分だけモータ（シンブル部）を回転させる（測定圧印加工程（ＳＴ２４２））。これにより、定圧機構の作動が毎回同じにコントロールでき、アンビル２１１とワークＷとの接触（密接）、スピンドル２２０とワークＷとの接触（密接）が確実になり、そして、アンビル２１１およびスピンドル２２０からワークＷにかかる測定圧が毎回同じになる。
【0051】
第二前進工程（ＳＴ２４０）は、ディスク砥石Ｗの姿勢調整という機能があるのでワーク姿勢の自動（自律）調整工程と言い換えてもよい。
【0052】
ワーク（ディスク砥石）Ｗは、アンビル２１１とスピンドル２２０とによって所定測定圧で挟まれることにより、図９のようにアンビル２１１にもたれて傾斜していた姿勢から、図１０のように立ち上がった姿勢になる。図９の状態のときはワーク（ディスク砥石）Ｗの穴の内周面は保持軸４１２に接触していたが、ワーク（ディスク砥石）Ｗが回転して図１０のように起立したとき、ワーク（ディスク砥石）Ｗの穴の内周は保持軸４１２から離れる。したがって、ワーク（ディスク砥石）Ｗがアンビル２１１とスピンドル２２０とによって所定測定圧で挟まれたとき（図１０）、実質的に、ワーク（ディスク砥石）Ｗはアンビル２１１およびスピンドル２２０のみによって支えられている。このとき、ワーク（ディスク砥石）Ｗには保持軸４１２から余計な力が掛からず、ただ、アンビル２１１とスピンドル２２０とによって所定測定圧でしっかり挟まれているだけである。ワークの自律的な姿勢調整の過程で、ワークがアンビル２１１とスピンドル２２０とに密着して所定測定圧がしっかり掛かると同時に、ワークが保持軸から離れてワークに所定測定圧以外の余計な力が掛からないようにもなる。なお、ワーク（ディスク砥石）Ｗがアンビル２１１とスピンドル２２０とによって所定測定圧で挟まれたとき（図１０）にワークが保持軸から離れることは理想的な一実施形態なのであって、本発明に必須というわけではない。
【0053】
この状態で変位検出部２４０がスピンドル２２０の変位（位置）を検出する。測定値取得部５１２は、スピンドル２２０の変位（位置）からディスク砥石Ｗの厚み（外寸）の測定値を得る（ＳＴ２５０）。測定値を取得した後、第二後退工程（ＳＴ２６０）においてスピンドル２２０を後退させる。これで一つのディスク砥石Ｗの測定値を得た。
【0054】
測定が終わったディスク砥石Ｗをハンド部４０１で再度把持し、ワークを運搬（ＳＴ３００）し測定領域から外す。これで一つのディスク砥石Ｗの測定が終了である。全てのワークＷ（ディスク砥石Ｗ）の測定が完了するまでＳＴ１１０に戻ってＳＴ１１０－ＳＴ３００を繰り返す。
【0055】
このような本実施形態の自動測定システム１００によれば、ワークＷの測定作業が自動化される。本実施形態の自動測定装置１００は、接触式の小型の測定器（小型の測定工具）であるマイクロメータ２００を自動化するものである。まず、マイクロメータ２００は接触式であるので、測定安定性が極めて高い。また、マイクロメータ２００は一般的な工場には既にあると期待できるものである。マイクロメータ２００の歴史は長く、世の中にも広く普及しており、測定作業者にとって最も馴染みがある測定器といってもよい。作業者はマイクロメータ２００の校正作業など必要な取り扱いに十分に習熟しており、測定器本体であるマイクロメータ２００の取り扱いのために改めて難しい作業手順を覚えたり、訓練したりする必要はほぼない。したがって、自動測定の導入にあたり費用や手間を極力抑えることができ、人手不足の解消に資するところ大である。
【0056】
これまでにも自動測定装置１００は種々提案されてきたが、その多くは非接触式の測定工具を用いるものであった。例えば、エアマイクロメータやレーザースキャンマイクロメータ等を用いるものが多かった。しかし、このような非接触式測定機器は極めて高価であり、また、メンテナンスがやや難しい。この点、マイクロメータ２００を自動化できる本実施形態の自動測定装置１００は安価でかつ扱いやすいという利点がある。
【0057】
これまで接触式の小型の測定器（小型の測定工具）の代表であるマイクロメータ２００の自動化が難しかった理由の１つは、ワークＷを両側から正しく挟んで接触面（測定面）をなじませることが難しかった点にある。この点、本実施形態では、ワークＷを保持軸４１２に吊り下げた状態とし、スピンドル２２０に押されたときに並進（平行）移動と回転とで位置および姿勢を変更できるようにしている。また、接触検知と定圧機構とを利用し、スピンドル２２０の前進と後退を数段階で行ない、特に、測定面（接触面）をしっかりなじませて（密着させて）、所定の測定圧を掛ける工程を行なっている（ＳＴ２４０）。通常、手動でシンブルを回転させる際は、一定の速さで回転させて、そのまま一定の回転で定圧をかけて測定するものであり、バック（後退）したり、定圧機構をゆっくりと高速との二段階で作動させたりするようなことはないが、条件を変えた繰り返しの実験により手動操作とは違う制御工程を工夫したことで自動測定でも安定した測定値を得られるようになった。これによりマイクロメータ２００の自動化が実現できた。また、モータ制御によって常に同じ動きでワークＷを測定することができるようになるので、作業者ごとの習熟度や動きの癖で測定値に差が生じるような問題もない。
【0058】
（第二実施形態）
上記第一実施形態では、ワークＷがスピンドル２２０に押されたときにワークＷが保持軸４１２を摺動（スライド）できることを想定しているが、ワークＷに比較的重量や厚みがあったりすると、ワークＷと保持軸４１２との間の摩擦力が大きくなって、自律的なワークＷの位置調整および姿勢調整がうまくできない可能性もある。そこで、第二実施形態として、ワークＷを保持する保持軸４１２にスライド補助具としてのリニアブッシュ４３０を設ける。さらに、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とでワークＷの表裏面を密着して挟んだときにワークＷの位置調整および姿勢調整を促進するように、保持軸４１２を軸方向に往復移動させる。
上記第一実施形態では、ワークＷがスピンドル２２０に押されたときにワークＷが保持軸４１２を摺動（スライド）できることを想定しているが、ワークＷに比較的重量や厚みがあったりすると、ワークＷと保持軸４１２との間の摩擦力が大きくなって、自律的なワークＷの位置調整および姿勢調整がうまくできない可能性もある。そこで、第二実施形態として、ワークＷを保持する保持軸４１２にスライド補助具としてのリニアブッシュ４３０を設ける。さらに、スピンドル２２０の測定面とアンビル２１１の測定面とでワークＷの表裏面を密着して挟んだときにワークＷの位置調整および姿勢調整を促進するように、保持軸４１２を軸方向に往復移動させる。
【0059】
図１１は、第二実施形態を示す図である。
図１１において、第一実施形態のハンド部４０１との対比でいうと、第二実施形態におけるワーク保持部は、第一フィンガー４１０の対向グリッパである第二フィンガー４２０を省略している。第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とで挟み込まないのは、ワークＷが比較的重く、自重だけでふらつかずに安定すると考えられるためである。もちろん、ワーク保持部（ハンド部４０１）が第一実施形態と同様に第二フィンガー４２０を備えることを排除しない。
図１１において、第一実施形態のハンド部４０１との対比でいうと、第二実施形態におけるワーク保持部は、第一フィンガー４１０の対向グリッパである第二フィンガー４２０を省略している。第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とで挟み込まないのは、ワークＷが比較的重く、自重だけでふらつかずに安定すると考えられるためである。もちろん、ワーク保持部（ハンド部４０１）が第一実施形態と同様に第二フィンガー４２０を備えることを排除しない。
【0060】
保持軸４１２には、リニアブッシュ４３０が設けられている。リニアブッシュ４３０自体は低摩擦転がり直動案内機構として知られている。リニアブッシュ４３０は、外筒部４３１と、外筒部４３１の内部に保持されたボールベアリング４３２と、を有している。そして、ワークＷとして厚めのディスク砥石Ｗをワーク保持部で保持する場合、ワークＷの穴をリニアブッシュ４３０の外筒部４３１に引っ掛けて、リニアブッシュ４３０の外筒部４３１でワークＷ（厚めのディスク砥石Ｗ）を保持する。
【0061】
図１２、図１３は、第二実施形態におけるワーク測定動作のフローチャートである。
図１２において、第二実施形態では、第二フィンガー４２０を省略したので、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを開くリリース工程は省略している。
図１３の測定工程において、ＳＴ２１０－ＳＴ２６０は第一実施形態で説明したものと同じである。
第二実施形態でも、測定面再接触工程（ＳＴ２４１）において、再度スピンドル２２０をゆっくり前進させてスピンドル２２０とアンビル２１１とでディスク砥石Ｗを挟み込み、ディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整されるようにする。このとき、第一フィンガー４１０（つまり保持軸４１２）を軸線方向に往復（図１１中の矢印Ａ）させることにより（保持軸駆動工程ＳＴ２４３）、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との滑り移動を促進する。これにより、スピンドル２２０からディスク砥石Ｗに掛かる小さな圧力（所定測定圧以下の力）によってディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整されることを促進する。そして、定圧機構が作動して所定測定圧がディスク砥石Ｗに印加できたことを検知したら、保持軸駆動を停止し、測定値を取得する（ＳＴ２５０）。
図１２において、第二実施形態では、第二フィンガー４２０を省略したので、第一フィンガー４１０と第二フィンガー４２０とを開くリリース工程は省略している。
図１３の測定工程において、ＳＴ２１０－ＳＴ２６０は第一実施形態で説明したものと同じである。
第二実施形態でも、測定面再接触工程（ＳＴ２４１）において、再度スピンドル２２０をゆっくり前進させてスピンドル２２０とアンビル２１１とでディスク砥石Ｗを挟み込み、ディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整されるようにする。このとき、第一フィンガー４１０（つまり保持軸４１２）を軸線方向に往復（図１１中の矢印Ａ）させることにより（保持軸駆動工程ＳＴ２４３）、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との滑り移動を促進する。これにより、スピンドル２２０からディスク砥石Ｗに掛かる小さな圧力（所定測定圧以下の力）によってディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整されることを促進する。そして、定圧機構が作動して所定測定圧がディスク砥石Ｗに印加できたことを検知したら、保持軸駆動を停止し、測定値を取得する（ＳＴ２５０）。
【0062】
ここでは、保持軸４１２を軸線方向に往復移動させるのは第一フィンガー４１０であるから、第一フィンガー４１０により保持軸駆動手段が構成されている。あるいは、第一フィンガー４１０を含むハンド部４０１により保持軸駆動手段が構成されていると解釈されてもよい。
【0063】
この第二実施形態によれば、やや重量があるワークＷであっても、ディスク砥石Ｗの位置および傾きが自動（自律）調整されるようにし、正しい測定圧で正しくワークＷを測定することができるようになる。
【0064】
（変形例１）
ここで、第二前進工程（ＳＴ２４０）を細分すれば、先の第一後退工程（ＳＴ２３０）で戻した分に相当する距離分スピンドル２２０を前進させる工程（測定面再接触工程（ＳＴ２４１））と、さらに、定圧機構が確実に作動する分だけモータ（シンブル部）を回転させる工程（測定圧印加工程（ＳＴ２４２））と、に分けられる。上記第二実施形態の説明では、第二前進工程（ＳＴ２４０）（測定面再接触工程＋測定圧印加工程）の間は保持軸を駆動（往復移動）し続けることを想定している。変形例１としては、図１４のフローチャートに例示するように、第二前進工程（ＳＴ２４０）のなかの前半に相当する測定面再接触工程（ＳＴ２４１）に同期して保持軸駆動工程（ＳＴ２４３）を実行し、定圧機構を作動させて測定圧を印加するとき（測定圧印加工程ＳＴ２４２）には保持軸駆動を停止するとしてもよい。
ここで、第二前進工程（ＳＴ２４０）を細分すれば、先の第一後退工程（ＳＴ２３０）で戻した分に相当する距離分スピンドル２２０を前進させる工程（測定面再接触工程（ＳＴ２４１））と、さらに、定圧機構が確実に作動する分だけモータ（シンブル部）を回転させる工程（測定圧印加工程（ＳＴ２４２））と、に分けられる。上記第二実施形態の説明では、第二前進工程（ＳＴ２４０）（測定面再接触工程＋測定圧印加工程）の間は保持軸を駆動（往復移動）し続けることを想定している。変形例１としては、図１４のフローチャートに例示するように、第二前進工程（ＳＴ２４０）のなかの前半に相当する測定面再接触工程（ＳＴ２４１）に同期して保持軸駆動工程（ＳＴ２４３）を実行し、定圧機構を作動させて測定圧を印加するとき（測定圧印加工程ＳＴ２４２）には保持軸駆動を停止するとしてもよい。
【0065】
（変形例２）
あるいは、図１５のフローチャートに例示するように、保持軸駆動を停止した状態で、測定値を取得（ＳＴ２５０）する直前に、再度、決められた回数分定圧機構を作動させるようにモータ（シンブル部）を回転させるようにしてもよい（測定圧印加工程ＳＴ２４４）。ワークの重量やリニアブッシュの摩擦との兼ね合いなど総合的に考えて保持軸駆動を停止するタイミング、定圧機構を作動させるタイミングや回数を設定するようにする。
あるいは、図１５のフローチャートに例示するように、保持軸駆動を停止した状態で、測定値を取得（ＳＴ２５０）する直前に、再度、決められた回数分定圧機構を作動させるようにモータ（シンブル部）を回転させるようにしてもよい（測定圧印加工程ＳＴ２４４）。ワークの重量やリニアブッシュの摩擦との兼ね合いなど総合的に考えて保持軸駆動を停止するタイミング、定圧機構を作動させるタイミングや回数を設定するようにする。
【0066】
（変形例３）
第二実施形態では、測定工程において、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との滑り移動を促進するように保持軸４１２を往復移動するとしたが、保持軸４１２の往復移動を省略してもよい。保持軸４１２を往復移動させてリニアブッシュ４３０の移動すなわちワークＷの移動を促進するのは、静摩擦よりも動摩擦の方が小さいと期待できるからである。したがって、ワークＷの重量がそこまで重くなくて、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との静摩擦力が設定された所定測定圧よりも十分小さいのであれば、保持軸４１２の往復移動は省略してもよい。
第二実施形態では、測定工程において、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との滑り移動を促進するように保持軸４１２を往復移動するとしたが、保持軸４１２の往復移動を省略してもよい。保持軸４１２を往復移動させてリニアブッシュ４３０の移動すなわちワークＷの移動を促進するのは、静摩擦よりも動摩擦の方が小さいと期待できるからである。したがって、ワークＷの重量がそこまで重くなくて、リニアブッシュ４３０と保持軸４１２との静摩擦力が設定された所定測定圧よりも十分小さいのであれば、保持軸４１２の往復移動は省略してもよい。
【0067】
（変形例４）
第二実施形態、変形例１，２では、保持軸を軸線方向に往復移動させるとしたが、変形例４としては、保持軸を軸線方向に往復移動させることに代えて、保持軸に微小振動を与えるとしてもよい。（微小）振動の方向としては、保持軸の軸線方向に沿う方向の微小振動でもよいし、軸線方向に対して交差（直交）する方向の微小振動としてもよい。この場合、保持軸駆動手段として保持軸または第一フィンガーに振動モータ等を設けてもよい。
第二実施形態、変形例１，２では、保持軸を軸線方向に往復移動させるとしたが、変形例４としては、保持軸を軸線方向に往復移動させることに代えて、保持軸に微小振動を与えるとしてもよい。（微小）振動の方向としては、保持軸の軸線方向に沿う方向の微小振動でもよいし、軸線方向に対して交差（直交）する方向の微小振動としてもよい。この場合、保持軸駆動手段として保持軸または第一フィンガーに振動モータ等を設けてもよい。
【0068】
（変形例５）
第二実施形態、変形例１－４では、保持軸にリニアブッシュ（スライド補助具）を設けるとしたが、変形例５としては、リニアブッシュを省略してもよい。すなわち、保持軸によって直にワークを吊り下げ支持し、さらに、保持軸（第一フィンガー）を軸線方向に往復移動させるあるいは微小振動させるとしてもよい。ワークが軽かったりワークの厚みが薄かったりする場合は、保持軸に直接ワークを吊り下げるようにしても保持軸とワークとの摩擦はそれほど大きくはない。そして、保持軸を往復移動あるいは微小振動を加えることで、ワークの位置および姿勢変更を促進し、スピンドルおよびアンビルの測定面とワークとの密接を促進できる。
第二実施形態、変形例１－４では、保持軸にリニアブッシュ（スライド補助具）を設けるとしたが、変形例５としては、リニアブッシュを省略してもよい。すなわち、保持軸によって直にワークを吊り下げ支持し、さらに、保持軸（第一フィンガー）を軸線方向に往復移動させるあるいは微小振動させるとしてもよい。ワークが軽かったりワークの厚みが薄かったりする場合は、保持軸に直接ワークを吊り下げるようにしても保持軸とワークとの摩擦はそれほど大きくはない。そして、保持軸を往復移動あるいは微小振動を加えることで、ワークの位置および姿勢変更を促進し、スピンドルおよびアンビルの測定面とワークとの密接を促進できる。
【0069】
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。
測定器としては、マイクロメータ２００を例に説明したが、マイクロメータヘッド、ノギスとしてもよい。
ディスク砥石のように寸法を検査測定したい測定対象物そのものに穴があれば、そのワークの穴に保持軸を通してワークを保持することができる。
もしも、寸法を検査測定したい測定対象物そのものに穴がない場合、リング治具を用意し、リング治具を測定対象物に取り付けて、リング治具の穴に保持軸を通すとしてもよい。このとき、治具（リング治具）と測定対象物とを合わせてワークと解釈されたい。リング治具６００というのは、例えば図１６に例示のように、一端にリング部６１０を有し他端にクリップのような取付部６２０を有し、リング部６１０と取付部６２０とを連結部６３０で連結したもので、取付部（クリップ部）を検査測定対象物の縁に取り付けることで穴のない検査対象物に保持用の穴（リング）を付加できるものである。取付部６２０は、クリップの他、吸盤、磁石、付け外し可能な粘着材などでもよい。
測定器としては、マイクロメータ２００を例に説明したが、マイクロメータヘッド、ノギスとしてもよい。
ディスク砥石のように寸法を検査測定したい測定対象物そのものに穴があれば、そのワークの穴に保持軸を通してワークを保持することができる。
もしも、寸法を検査測定したい測定対象物そのものに穴がない場合、リング治具を用意し、リング治具を測定対象物に取り付けて、リング治具の穴に保持軸を通すとしてもよい。このとき、治具（リング治具）と測定対象物とを合わせてワークと解釈されたい。リング治具６００というのは、例えば図１６に例示のように、一端にリング部６１０を有し他端にクリップのような取付部６２０を有し、リング部６１０と取付部６２０とを連結部６３０で連結したもので、取付部（クリップ部）を検査測定対象物の縁に取り付けることで穴のない検査対象物に保持用の穴（リング）を付加できるものである。取付部６２０は、クリップの他、吸盤、磁石、付け外し可能な粘着材などでもよい。
【符号の説明】
【0070】
自動測定装置 １００
自動測定器部（自動マイクロメータ部） １１０
測定器部（マイクロメータ） ２００
Ｕ字フレーム ２１０
アンビル ２１１
スピンドル ２２０
シンブル部 ２３０
変位検出部 ２４０
自動操作部 ３００
モータ ３１０
動力伝達部 ３２０
固着環 ３２１
回転板 ３２２
伝達リンク棒 ３２３
ロボットアーム部 ４００
ハンド部 ４０１
第一フィンガー ４１０
第一把持面 ４１１
保持軸 ４１２
第二フィンガー ４２０
第二把持面 ４２１
穴 ４２２
リニアブッシュ ４３０
外筒部 ４３１
ボールベアリング ４３２
制御ユニット部 ５００
測定動作制御部 ５１０
駆動制御部 ５１１
測定値取得部 ５１２
ロボットアーム駆動制御部 ５２０
中央制御部 ５３０
リング治具 ６００
リング部 ６１０
取付部 ６２０
連結部 ６３０
ディスク砥石（ワーク） Ｗ
自動測定器部（自動マイクロメータ部） １１０
測定器部（マイクロメータ） ２００
Ｕ字フレーム ２１０
アンビル ２１１
スピンドル ２２０
シンブル部 ２３０
変位検出部 ２４０
自動操作部 ３００
モータ ３１０
動力伝達部 ３２０
固着環 ３２１
回転板 ３２２
伝達リンク棒 ３２３
ロボットアーム部 ４００
ハンド部 ４０１
第一フィンガー ４１０
第一把持面 ４１１
保持軸 ４１２
第二フィンガー ４２０
第二把持面 ４２１
穴 ４２２
リニアブッシュ ４３０
外筒部 ４３１
ボールベアリング ４３２
制御ユニット部 ５００
測定動作制御部 ５１０
駆動制御部 ５１１
測定値取得部 ５１２
ロボットアーム駆動制御部 ５２０
中央制御部 ５３０
リング治具 ６００
リング部 ６１０
取付部 ６２０
連結部 ６３０
ディスク砥石（ワーク） Ｗ
【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】
【図16】