JPH0375515A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ジョイスティック等の移動情報を発生する装
置からの移動情報に基づいて、被駆動部材を駆動する駆
動装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の駆動装置の一例として被駆動部材としてのプロ
ーブを駆動する３次元座標測定機がある。

従来の代表的な３次元座標測定機は、機械座標系（直角
座標）の３つの座標軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）に沿って案
内部材、駆動部材等を有し、操作ボックスに設けられた
ジョイスティックの操作により被駆動部材としてのプロ
ーブの各軸方向への移動を指令する。ジョイスティック
は駆動指令を与えるための入力装置として良く使用され
ており、常時は中立位置にある操作レバーの傾斜方向と
傾斜角により、プローブの移動方向と移動速度を指令す
るのが通例である。３次元座標測定機では、通常２つの
ジョイスティックの操作レバーによって３軸の指令を行
っている。

すなわち、第１のジョイスティックの操作レバーによっ
てＸ軸、Ｙ軸に沿った移動を、第２のジョイスティック
の操作レバーによってＺ軸に沿った駆動を指令する。

例えば第１のジョイスティックの操作レバーを左右へ倒
せば、Ｘ軸に沿った駆動指令がプローブに与えられ、こ
のときの操作レバーの傾き角がプローブの移動速度に対
応する。また、第１のジョイスティックの操作レバーを
前後に倒せばＹ軸に沿った駆動指令がプローブに与えら
れる如くである。

そして、第１のジョイスティックの操作レバーを任意の
方向へ傾斜させれば、その傾斜角の左右、前後方向の収
骨がプローブの運動指令として用いられ、その結果、プ
ローブはＸ−Ｙ平面の任意の方向へ移動することになる
。

このようにしてプローブを移動してワークに当接し、そ
の時々のプローブの座標値をエンコーダ等で読み取るこ
とによって、ワークの幾何学的形状を測定するわけであ
る。

ところが、ワークのなかには円柱などのように、機械座
標系によるプローブの動きでは測定しにくいものがある
。

そのために、特開昭６２−６９１１４号では、装置に固
有な少なくとも２軸以上の第１の種類の座標系の座標軸
に沿って被駆動部材を駆動する駆動手段と、手動操作に
より得られる駆動信号に基づいて前記駆動手段に駆動指
令を与える駆動指令手段と、を有する駆動装置において
、前記駆動信号を前記第１の種類の座標系とは異なる第
２の種類の座標系によるものと読み替えると共に、前記
被駆動部材を前記第２の種類の座標系によって移動せし
める駆動指令を前記駆動手段に与える読替手段を前記駆
動指令手段に設けたことを特徴とする異種座標系による
駆動装置を提案しており、それによって、例えば直角座
標系である第１の種類の座標系に基づく駆動装置であり
ながら、被駆動部材を第２の種類の座標系（例えば円柱
座標系）に沿って移動させている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の技術では、円柱座標や
極座標のような座標系により表現することが適当でない
特殊形状のカムのようなワークの測定には不向きである
。

このようなワークの場合には、ワークの外形に沿ったプ
ローブの動きが１軸の操作でできることが望まれる。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は、装置に固有な少なくとも２軸の座標系
の各座標軸に沿って被駆動部材（１１）を駆動する駆動
手段と（５，６，７，８，９，１０）と、手動操作によ
り前記座標系の各軸に対応した速度及び方向を有する移
動情報（ＶＩＩＸ、Ｖ＃Ｙ、Ｖ　ｔｗ　）を発生する移
動情報発生手段（１００，２００，１ａ、２ａ、３ａ）
と、前記移動情報発生手段の移動情報に基づいて前記駆
動手段に駆動指令を与える駆動指令手段（４、ｔｂ、２
ｂ、３ｂ）と、を有する駆動装置において、前記駆動指
令手段に、前記座標系の各軸に対応した移動情報の各々
を、所定平面上におけるワークの外形に相似な形状に沿
って前記被駆動部材を移動させる第１の移動情報、およ
び、前記相似な形状から前記ワークへ向かう方向へ前記
被駆動部材を移動させる第２の移動情報に、少なくとも
対応させる変換手段（ステップ２５０〜２５８）と、前
記被駆動部材を前記ワークの外形に相似な形状に沿って
移動させるように前記第１の移動情報から前記各軸の速
度及び方向を演算すると共に、前記被駆動部材を前記相
似な形状から前記ワークへ向かう方向へ移動させるよう
に、前記第２の移動情報から前記各軸の速度及び方向を
演算する演算手段（ステップ２５９．２６０）と、を設
け、前記演算手段の演算結果を前記駆動手段に駆動指令
として与える駆動装置によって、上記課題を解決し、 また、前記駆動装置は、前記駆動手段が装置に固有の３
軸の座標系の各座標軸に沿って被駆動部材を駆動するよ
うに構成されると共に、前記移動情報発生手段が前記３
軸の座標系の各軸に対応した移動情報を発生するように
構成された３次元座標測定装置であって、前記変換手段
は、前記３軸のうちの１軸に対応した移動情報を前記ワ
ークの中心軸の方向へ前記被駆動部材を移動させる第３
の移動情報に、前記３軸のうちの他の１軸に対応した移
動情報を前記中心軸に直交する平面内にある前記ワーク
の外周形状に相似な形状の方向へ前記被駆動部材を移動
させる第４の移動情報に、前記３軸のうちの残りの１軸
に対応した移動情報を前記中心軸に直交する方向へ前記
被駆動部材を移動させる第５の移動情報に、それぞれ対
応させるように構成され、前記演算手段は、前記第３の
移動情報、前記第４の移動情報、前記第５の移動情報か
ら前記各軸の速度及び方向をそれぞれ演算するように構
成され、前記演算手段の演算結果を前記駆動手段に駆動
指令として与える駆動装置によって、３次元座標測定機
の駆動装置として上記課題を解決した。

〔作用〕

本発明においては、本来、装置に固有な少なくとも２軸
の座標系の各座標軸に対応した速度及び方向を有する移
動情報が、所定平面上におけるワークの外形に相似な形
状に沿って前記被駆動部材を移動させる第１の移動情報
、および、前記相似な形状から前記ワークへ向かう方向
へ前記被駆動部材を移動させる第２の移動情報に読替え
られるので、１軸の操作によりワークの外形に沿って被
駆動部材を移動させることができる。

特に、３次元座標測定機において、ワークの形状に応し
た簡単な駆動指令が行えるので、操作性が向上し、測定
時間が大幅に短縮できる。

〔実施例〕

以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。

第１図は本発明の一実施例の駆動装置を３次元座標測定
機に応用したブロック図であって、ジョイスティック１
００．２００は、夫々操作レバーを有し、この操作レバ
ーは、ばねの力によって起立した中立点を原点として操
作レバーを含む１つもしくは直交する２つの鉛直面内に
おいて、正負に６０’程度傾は自在に軸支されており、
その回転軸がボテンシタメータ等に接続され、ボテジシ
ッメータによって操作レバーの傾は角度に対応した信号
を出力するように構成されている。ジョイスティック１
００から出力される２つの直交面内での操作レバー傾き
角度に対応した信号は、プローブのＸ軸方向及びＹ軸方
向の移動情報となり、ジョイスティック２００から出力
される操作レバー傾き角度に対応した信号は、プローブ
のＹ軸方向の移動情報となる。これらの移動情報はＡ／
Ｄコンバータ１ａ、２ａ、３ａにてデジタル信号に変換
するようになっている。このようにしてＡ／Ｄコンバー
タ、１ａ、２ａ、３ａにてデジタル信号に変換された移
動情報ｖａＸｓｖｆＹ、■吃は、マイクロコンピュータ
４に入力される。マイクロコンピュータ４は、第２図の
如きフローチャートに基づき移動情報Ｖ、Ｘ、Ｖイ、Ｖ
アを移動部材の移動速度に対応した駆動信号Ｖ、　、Ｖ
ｖ　、Ｖｚに変換し出力する。駆動信号Ｖ、　、Ｖｖ　
、ＶｚはＤ／Ａコンバータ１ｂ、２ｂ、３ｂにてアナロ
グ信号に変換され、Ｘ方向ドライバ回路５、Ｙ方向ドラ
イバ回路６、Ｘ方向ドライバ回路７に入力される。

各ドライバ回路５．６．７は、対応するモータ８．９．
１０を駆動する。従って移動部材（被駆動部材）１１は
、三次元移動されることになる。移動部材１１の座標は
、装置原点からの移動量を測定する各軸のエンコーダ１
２．１３．１４で読み取られ、コンピュータ４に人力さ
れる。

駆動選択スイッチ１５は、マイクロコンピュ−タ４が移
動情報Ｖ＃Ｘ、Ｖｆｆ、■πにどのような意味を与える
か（どのような移動情報に変換するか）を選択するスイ
ッチであり、あらかしめ定められたいくつかのパターン
の中から使用時に選択するか、使用者の指定に応じてコ
ンピュータ４が以後移動情報ＶＩＩＸ　ｓ　ｖＩＩＹ、
■、Ｚに与える意味を変更することを指示するものであ
る。

なお、説明が複雑になるのを避けるために、第２図、第
３図のフローチャートは２次元的な取扱いのできるワー
クの場合を例にしている。そして、第２図は概略的なフ
ローチャート、第３図は第２図の一部を詳細に示したフ
ローチャートである。

第２図において、マイクロコンピュータ４はまず第１ジ
ヨイステイツク１００の傾は角度及び方向に対応した移
動情報ｖｅｘ、ｖｒｒを読込み（ステップ２０）、これ
らがある値を持っているときは（ステップ２１）、次に
駆動選択スイッチ１５から選択指令が行なわれているか
否かを判断する（ステップ２２）。

選択指令が行なわれていなければ、移動情報ＶａＸを駆
動信号ｖＸに変換すると共に、移動情報Ｖａを駆動信号
Ｖ７に変換しくステップ２３）、出力する（ステップ２
４）。

選択指令があれば（ステップ２２）、選択された形状に
応じて移動情報Ｖ　＃Ｘ　％　Ｖ　稈、を３次元座標測
定機のＸ−Ｙ座標上での形状データに対応させ、移動情
報ｖａＫに応じて駆動信号Ｖ、　、Ｖ、を変化させ、移
動情報ｖｔＹに応じて駆動信号Ｖ８、■、を変化させる
（ステップ２５）。

すなわち、例えば第４図に示したように、ワークＷ１″
を考えると、移動情報ｖａｘによって、例えば、ワーク
Ｗ１の外形に沿ってプローブが移動するように（右回り
、左回りは信号の正負による）、駆動信号Ｖ、、Ｖ、を
変化させ、移動情報ｖａによって例えば、プローブがワ
ークＷＩの外形の方向（近づいたり、遠ざかったりは信
号の正負による）へ向かって移動するように、駆動信号
Ｖヨ、Ｖ７、を変化させる。

ステップ２５について第３図を用いて詳述するに、選択
指令がある場合には（ステップ２２）、座標データのあ
らかじめ入力されている形状が選択されたのか、座標デ
ータのあらかじめ人力されていない形状が選択されたの
かを判断する（ステップ２５０）、座標データのあらか
じめ入力されている形状（例えば、第４図のワーク前１
゛の基になる形状Ｗｌとする）の場合には、指定された
形状の座標データ（第４図の形状Ｗｌの座標データが機
械座標系ＭＸ−ＭＹと所定の関係にある座標系ｗｘ−ｗ
ｙにて指定される）を不図示の外部メモリから読み込む
（ステップ２５１）、このデータは形状毎に定めた座標
系ｗｘ−ｗｙに基づいた座標データである。

次いで、上記形状ＷｌのワークＷ、°を被測定物として
ステージ上に置き（そのとき、第４図に示したように機
械座標系ｗｘ−ｗｙに対する形状Ｗ、のデータとワーク
Ｗ１との機械座標系ＷＸ−ＷＹでのデータは一部しない
）、ステージ上のワークの原点ｍ＋’　（これは形状毎
に決められている・・・・・・第４図のｍＩ）及び傾き
（これも形状毎に基準の方向が決められている）のデー
タをプローブによってワークを測定することにより人力
する０通常はワーク上に基準となる２つの点（第４図ｍ
とｍｚ）が設けられており、プローブでその点を当たる
ことによりＭＸ−ＭＹＩｌｌ系での座標値（ＭＸ、、Ｍ
Ｙ、）、（ＭＸ２、ＭＹｚ　）を読み込めばよい（ステ
ップ２５２）、そして、第４図の場合には、点ｍ１がワ
ークＷ＋’の座標系ＷＸ−Ｗｙの原点であり、方向ｍｌ
’ｍｔ’がｗｙ軸の方向を示す。形状Ｗｌの座標系ＷＸ
−ＷＹ（！：ｉ械座標系ＭＸ−ＭＹとの関係は、あらか
しめ形状Ｗｌのデータを作成するときに原点ｍ＋　　（
ＭＸｏ　、ＭＹ。

ンとＭＸ軸に対するｗｙ軸の１頃きθ、がわかっている
から、指定された形状Ｗｌの座標データを機械座標系（
ＭＸ−ＭＹ）における座標データに変換する（ステップ
２５４）。

そして、ステップ２５４で求めた形状ＷＩの機械座標系
（ＭＸ−ＭＹ）での座標値と、ワークＷ、２つの基準点
ｍ１°ｍ２°の座標値（ＭＸ、　、ＭＹ、）、（ＭＸ、
　、ＭＹｔ　）とからワークＷ、°の機械座標系（ＭＸ
−ＭＹ）での座標データを求める（ステップ２５５）。

つぎに、ワークＷ１の外形に対する現在のプローブの位
？ＩｆＡのオフセットＩ（外形までの最短路Ｍ）を求め
、この位ｆＡがワークＷ１゛の外形に相似な形状（全て
の点でほぼ同じオフセラ）Ｉを有している）の上にある
ようなワークＷ１゛の相似形状データを作成する（ステ
ップ２５６）。

第５図の拡大模式図に示したように、ワークＷ、°の外
形の一部をＬｏとし、ステップ２５６で求めた相似な形
状をり、とすれば、現在のプローブの位置Ａから相似形
状を所定ステップで直線近似し、各基準となる座標値（
位置Ｐ＋、Ｐｔ、・・・・・・・・・）の座標値と隣接
する位置間の単位ベクトル（ｅ□・・・・・・ｅｘｓ・
・・・・・）を機械座標系ＭＸ−ＭＹで求める（ステッ
プ２５７）。

また、基準となる位置（Ｐ＋、Ｐｔ、・・・・・・）及
びその間において、ワークＷ、゛の外形に当接する方向
（最短路＃）の単位ベクトル（ｅＶｌ６、・・・・・・
ｅＶｌ、・・・・・・ｅＹ３＋、・・・・・・）を機械
座標系ＭＸ−ＭＹで求める（ステップ２５Ｂ）。

ついで、移動情報ｖｅｘに応じてプローブがステップ２
５６で求めた相似形状上を移動するように、プローブが
ステップ２５７で求めた基準位置を通り、各基準位置の
間では単位ベクトル（ｅ□、−・・・・・）の方向とな
るように駆動信号Ｖ、、Ｖｖを調整する（ステップ２５
９）、具体的にはまず、移動情報ｖｅｘの正負（ジョイ
スティックの操作レバーを中立点に対していずれの側に
倒したかによる）により、プローブの移動方向が決定さ
れ、プローブの倒す角度によってプローブの移動方向が
決まるのであるが、プローブが基準位置にくるまでは、
単位ベクトル（ｅ□・・・・・・）のｘ、Ｙ酸分に、プ
ローブの傾き角度に応した係数をかけた値に比例するよ
うに駆動信号Ｖ、、Ｖｖを作成する。

また、移動情報ｖ稈に応じてプローブがステップ２５８
で求めた方向（法線方向）へ移動するように、移動情報
Ｖ、に応じて駆動信号ｖｌｌｌＹｖを調整する（ステノ
ブ２６０）。

ところで、ステップ２５０において、座標データが人力
されていないと判断されると、ワークの座標データを測
定する必要がある。そのステップが２６１．２６２であ
り、プローブをワークにヒツトすることで、座標データ
を蓄積する。このようにして座標データが蓄積されれば
、あとはステップ２５６以降を行なうことになる。

以上のようにしてステップ２５が終了すると、第２図に
示したように、駆動信号Ｖ、、Ｖ、が出力される（ステ
ップ２４）。

その結果、作業者は、ジョイスティックの操作レバーを
倒す方向と角度とを調整して移動情報■、Ｘを出すと、
プローブは、プローブの初めの位置を基準位置として、
ワークＷ、゛と相似な形状上を倒した角度に応じた速度
で移動する。つぎに、操作レバーを倒す方向を９０度変
えて移動情報ＶｆＹを出すと、プローブはワークＷ１゛
に近づいたり遠ざかったりするが、プローブをワークＷ
１゛に近づけてワークＷ１をヒツトすれば、その点での
ワークＷ、＋の座標値が読み込まれることになる。

このようにして、簡単な操作によって、ワークＷ１”の
測定が行なえる。

以上のフローチャートは、２次元的な取扱いのできるワ
ークの場合を例にしたが、厚みのあるワ−りの場合には
、厚み方向を移動情報ｖｆｔに対応させればよい。

具体的には、移動情報Ｖ、をワーク（例えば円筒）の中
心軸の方向へプローブを移動させるように、移動信号Ｖ
つ、Ｖｙ、Ｖ２を調整し、移動情報Ｖｅｘを中心軸に直
交する平面内にあるワークの外周形状に相似な形状の方
向へプローブを移動させるように、移動信号Ｖ、　、Ｖ
ｖ、Ｖ、を調整し、移動情報ｖ＃Ｙを中心軸に直交する
方向へプローブを移動させるように、移動信号Ｖ−ｌＶ
ｙ−Ｖｚを調整すればよい。

〔発明の効果］ 以上のように本発明によれば、ワークの形状に合わせて
移動情報発生手段（ジョイスティック）の手動操作（操
作レバーの操作）が簡略化されるので、操作性がきわめ
て良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図のマイクロコンピュータのフローチャート、第３は第
２図のフローチャートの一部を詳細に示したフローチャ
ート、第４図は本発明の実施例の座標関係を示す説明図
、第５図は本発明の実施例のデータの求め方を説明する
ための図、である。 〔主要部分の符号の説明〕 １００．２００・・・・・・・・・ジョイスティック、
Ｖｅｘ、　Ｖ＃Ｙ、　Ｖア・・・・・・移動情報、４・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・マイクロコンピュータ、Ｖ、、Ｖｖ、Ｖ２・・・・・
・駆動信号、１１・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・移動部材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置に固有な少なくとも２軸の座標系の各座標軸
   に沿って被駆動部材を駆動する駆動手段と、手動操作に
   より前記座標系の各軸に対応した速度及び方向を有する
   移動情報を発生する移動情報発生手段と、前記移動情報
   発生手段の移動情報に基づいて前記駆動手段に駆動指令
   を与える駆動指令手段と、を有する駆動装置において、 前記駆動指令手段に、 前記座標系の各軸に対応した移動情報の各々を所定平面
   上におけるワークの外形に相似な形状に沿って前記被駆
   動部材を移動させる第１の移動情報、および、前記相似
   な形状から前記ワークへ向かう方向へ前記被駆動部材を
   移動させる第２の移動情報に、少なくとも対応させる変
   換手段と、前記被駆動部材を前記ワークの外形に相似な
   形状に沿って移動させるように前記第１の移動情報から
   前記各軸の速度及び方向を演算すると共に、前記被駆動
   部材を前記相似な形状から前記ワークへ向かう方向へ移
   動させるように、前記第２の移動情報から前記各軸の速
   度及び方向を演算する演算手段と、 を設け、前記演算手段の演算結果を前記駆動手段に駆動
   指令として与えることを特徴とする駆動装置。
2. （２）前記駆動装置は、前記駆動手段が装置に固有の３
   軸の座標系の各座標軸に沿って、被駆動部材を駆動する
   ように構成されると共に、前記移動情報発生手段が前記
   ３軸の座標系の各軸に対応した移動情報を発生するよう
   に構成された３次元座標測定装置であって、前記変換手
   段は、前記３軸のうちの１軸に対応した移動情報を前記
   ワークの中心軸の方向へ前記被駆動部材を移動させる第
   ３の移動情報に、前記３軸のうちの他の１軸に対応した
   移動情報を前記中心軸に直交する平面内にある前記ワー
   クの外周形状に相似な形状の方向へ前記被駆動部材を移
   動させる第４の移動情報に、前記３軸のうちの残りの１
   軸に対応した移動情報を前記中心軸に直交する方向へ前
   記被駆動部材を移動させる第５の移動情報に、それぞれ
   対応させるように構成され、 前記演算手段は、前記第３の移動情報、前記第４の移動
   情報、前記第５の移動情報から前記各軸の速度及び方向
   をそれぞれ演算するように構成され、 前記演算手段の演算結果を前記駆動手段に駆動指令とし
   て与えることを特徴とする請求項（１）記載の駆動装置
   。