JP2003161614A - 測定並びに加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物に対して長さの短いガイドレールを
用いて、被加工物全体を測定、加工可能とする。 【解決手段】 被加工物を加工しながらベース５３が移
動しガイドレール１５の端部に達したときに、マグネッ
トユニット１に備えられた電磁石２の磁力によりベース
５３を定盤５１に固定し、操作者が加工装置が移動する
方向にガイドレール１５を移動させたあと、ベース５３
の固定を解除し、加工を再開することによって、被加工
物に対して長さの短いガイドレール１５を用い、あたか
も長いガイドレールを用いているかのように被加工物全
体を測定や加工をすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定盤上に固定する
等した被加工物に対して測定や加工を行う測定並びに加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定盤上に載置した被加工物や定盤
に隣接する床面に置かれた被加工物等に対して三次元の
アプローチを行い、加工や寸法取り計測を行う測定並び
に加工装置（以下、加工装置と呼ぶ）がある。加工装置
は被加工物を加工する加工部と、加工部を載置する定盤
に設置されるガイドレールとで構成され、加工部は被加
工物の周囲でガイドレールに沿って移動する。加工部は
定盤面に設けたガイドレールの方向をＸ軸とし、そのガ
イドレールに沿って移動可能なベースと、ベース上に起
立させたコラムに沿って定盤面と垂直なＺ軸の方向に移
動可能なヘッドと、ヘッドに支持されて、Ｘ軸およびＺ
軸の両方に垂直なＹ軸の方向に移動可能なアームとを有
する。アームの先端には、用途に応じて加工具や被加工
物の形状等を測定するセンサなどが装着される。

【０００３】図５を用いて従来の加工装置を説明する。
図は加工装置の斜視図である。ここでは定盤５１上に固
定した図示しない被加工物に対して、アーム５６の先端
に取り付けた加工具５９を四方からアプローチさせて三
次元の加工を実行する。ガイドレール５２に沿ってベー
ス５３を移動させることによりＸ軸方向、コラム５４に
沿ってヘッド５５を移動させることによりＺ軸方向、ヘ
ッド５５からアーム５６を送り出すことによってＹ軸方
向の加工が可能である。

【０００４】被加工物を固定する定盤５１の表面には直
行する２方向の基準溝５１Ａ、５１Ｂが設けられてい
る。定盤５１の裏面側には図示しないリブ構造が形成さ
れ、被加工物等の重量を支持しても、たわみ量を制御し
た高い剛性が確保される。Ｘ軸方向の基準溝５１Ｂと平
行に、ガイドレール５２が両端に取り付けられたガイド
ブロック５２Ａ、図示しないガイドブロック５２Ｂによ
って定盤５１に固定してある。またガイドレール５２は
基準溝５１Ａ、５１Ｂに沿って任意の位置に取り付け可
能である。操作者がベース５３に備えられたベース送り
ノブ５７Ａを回転させると、ベース５３は基準溝５１Ｂ
に沿ってＸ軸方向に移動する。また、ベース５３に固定
した図示しない読取りヘッドでガイドレール５２に備え
られたスケールを読み取ることによって、Ｘ軸方向の移
動量を測定することができる。

【０００５】ベース５３は裏面に図示しないローラ車輪
を設けており、わずかな力でも定盤５１上を基準溝５１
Ｂの方向に移動できる。なおガイドレール５２をＹ軸方
向の基準溝５１Ａに付け替え、ベース５３を９０度回転
させてローラ車輪の進行方向を基準溝５１Ａの方向に一
致させれば、ベース５３をＹ軸方向に移動できる。この
ような操作を繰り返すことにより、ベース５３は定盤５
１の中央付近に載置された被加工物を囲む４方向を周回
することができる。

【０００６】ベース５３上に直立するコラム５４が、ヘ
ッド５５をＺ軸（垂直）方向に移動可能に支持する。ヘ
ッド５５はコラム５４内に吊り下げた重りに一端を結び
つけたワイヤ５８Ａによって、滑車５８を経由してヘッ
ド５５の自重を相殺する形式で吊り下げられる。これに
より操作者がヘッド送りノブ５７Ｃを回転させると、ヘ
ッド５５はコラム５４に沿ってＺ軸方向へ軽い力で移動
する。また、コラム５４に備えられた図示しないスケー
ルを、ヘッド５５に取り付けた図示しない読取りヘッド
で読み取ることによって、Ｚ軸方向の移動量を測定する
ことができる。

【０００７】ヘッド５５に水平移動可能に支持されたア
ーム５６の先端に、加工具５９が取り付けられている。
操作者がアーム送りノブ５７Ｂを回転させると、アーム
５６はＹ軸方向に移動する。また、アーム５６に備えら
れた図示しないスケールを、ヘッド５５に取り付けた図
示しない読取りヘッドで読み取ることによって、Ｙ軸方
向の移動量を測定することができる。

【０００８】テンションロッド６０の一端がベース５３
に、他端がコラム５４の上端に取り付けられている。テ
ンションロッド６０は長さの調節ができ、コラム５４の
倒れ具合を調節することができる。また加工具５９は、
加工装置を三次元の測定機として使用するために測定用
センサなどに適宜取り替えられ、様々な操作を行うこと
ができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の加
工装置では、被加工物が大きな物の場合、Ｘ軸の基準と
なるガイドレール５２は長いものであれば一回のセッテ
ィングで広い範囲を加工できるので便利であるが、その
反面、基準となるガイドレール５２は精度維持のために
剛性を持たなければならないので、ガイドレール５２が
長い分だけ重量が増す。これにより加工部を定盤から他
の定盤へ移動させたり、加工方向を変更するなどの操作
が困難となっていた。本発明は、長さが短く扱いやすい
ガイドレールを用いて広い範囲の加工等をすることがで
きる測定並びに加工装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ベースを備え、測定用センサまたは加工具を装着可能の
加工部を、定盤面に設置したガイドレールに沿って移動
可能とした加工装置において、ベースを、定盤面上の現
在位置に固定可能とする固定装置を有するものとした。

【００１１】請求項２記載の発明は、固定装置が、ベー
スに固定されたケースと、該ケース内に垂直方向にスラ
イド可能に支持された電磁石と、該電磁石を定盤面から
離間させる方向に付勢する付勢手段とを有し、電磁石が
電源供給により付勢手段に抗して定盤面に吸着すること
により、ベースを定盤面上の現在位置に固定するものと
した。

【００１２】請求項３記載の発明は、ベースが移動した
現在位置をカウントする検出手段と、ベースが定盤面に
固定されたときのベースの現在位置を記憶する記憶手段
とを有し、ベースの固定が解除されベースが移動する際
に、検出手段は記憶手段により記憶していた現在位置か
ら、連続するカウント値として現在位置を検出すること
を可能とするものとした。

【００１３】請求項４記載の発明は、加工部が、ベース
上に起立させたコラムと、定盤面に設けたガイドレール
の方向を第１軸として、該コラムに沿って定盤面と垂直
な第２軸の方向に移動可能なヘッドと、ヘッドに支持さ
れて、第１軸、第２軸の両方に垂直な第３軸の方向に移
動可能なアームとを有し、該アームの先端に測定用セン
サまたは加工具とを備えて、三次元の測定または加工を
することができるものとした。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に発明の実施の形態を実施例に
より説明する。図１は本実施例の斜視図である。加工装
置は被加工物を加工する加工部と、加工部を載置する定
盤５１に設置されるガイドレール１５とで構成され、加
工部は被加工物の周囲でガイドレール１５に沿って移動
する。ガイドレール１５が両端に取り付けられたガイド
ブロック５２Ａ、５２Ｂによって定盤５１に固定され
る。加工部は、ガイドレール１５に沿ってベース５３を
移動させることによりＸ軸方向（第１軸）、コラム５４
に沿ってヘッド５５を移動させることによりＺ軸方向
（第２軸）、ヘッド５５からアーム５６を送り出すこと
によってＹ軸方向（第３軸）の加工が可能である。

【００１５】ベース５３の側面にマグネットユニット１
が、マグネットユニット１内に備えられた電磁石から磁
力を発生させて、ベース５３をその場所に確実に固定す
ることができるように取り付けられている。ガイドレー
ル１５は所定の短い長さのものを適宜選択する。なお実
施の形態において、上記従来技術で説明した構成部分と
同じ部分については、同じ符号を付して説明を省略す
る。

【００１６】図２および図３はマグネットユニット１を
示す図である。図２はマグネットユニット１を正面から
見たときの図である。図３の（ａ）はマグネットユニッ
ト１を上方から見たときの図であり、図３の（ｂ）は、
図３の（ａ）におけるＡ−Ａ部の断面図である。ケース
４はベース５３の側面に取り付けられ、ケース４の内部
には電磁石２が嵌め込まれたマグネットホルダ３が、上
下方向に摺動可能に備えられている。マグネットホルダ
３は円形の天井壁１２と天井壁１２から下方に延びる円
筒部１４と、天井壁１２の外周に円筒部１４の外周より
も大きな円形のフランジ７を有している。マグネットホ
ルダ３の内部には、円筒部１４の内周の径に整合する径
の電磁石２が嵌め込まれ、電磁石２の上端面を天井壁１
２の下面に当接させている。

【００１７】電磁石２の側面上部に、コネクタ１７によ
って電源ケーブル５が接続されている。円筒部１４には
下方から切込みが設けられている。これにより、コネク
タ１７があってもマグネットホルダ３に電磁石２を下方
から嵌め込むことができる。ケース４の内部は上部が大
径穴４Ｂ、下部が大径穴４Ｂと同軸の小径穴４Ａとなっ
ている。ケース４の小径穴４Ａの側壁と円筒部１４の外
周壁が上下方向に摺動可能になっている。またケース４
の大径穴４Ｂには上方から切込みが設けられている。こ
れにより、電源ケーブル５があってもマグネットホルダ
３をケース４に上方から挿入することができる。

【００１８】電磁石２の上端はマグネットホルダ３に、
中央位置でボルト２２によって固定されている。その
際、天井壁１２にねじ込みで取り付けられたピン２３の
先端が、電磁石２の上端面に設けられた基準穴１３に嵌
め込まれることにより、ボルト２２を中心とする周方向
の位置が決められる。これにより電源ケーブル５が所定
の方向を向くようになる。さらに周方向に配置した４本
のボルト２１によって、より確実にマグネットホルダ３
と電磁石２が固定される。ケース４の側面下部にピン２
４がねじ込みで取り付けられており、ピン２４の先端は
小径穴４Ａの内周面よりも少し飛び出ている。円筒部１
４の下方にはガイド溝１１が設けられており、ピン２４
の先端がガイド溝１１に収まるようになっている。これ
によりピン２４の先端がガイド溝１１に沿って相対的に
スライドするので、マグネットホルダ３の回動が規制さ
れる。これにより電源ケーブル５が所定の方向を向くよ
うになる。

【００１９】下方に延びるロッド１８を持つスプリング
ガイド１０が、フランジ７の周方向３箇所に配置され、
ねじ込みで取り付けられている。小径穴４Ａと大径穴４
Ｂの段差部に、スプリングガイド１０と対応して凹部１
６が設けられている。圧縮ばね９の一端は凹部１６の底
壁に当接され、他端はロッド１８にガイドされてスプリ
ングガイド１０の段差部に当接している。ケース４の上
端には、カバー６が４本のボルト２０によって取り付け
られている。カバー６はボルト２１、２２、ピン２３、
スプリングガイド１０と干渉しないように穴が開けられ
ている。圧縮ばね９の反発力によりスプリングガイド１
０の段差部が押され、マグネットホルダ３はカバー６に
押し付けられている。上記圧縮ばね９とスプリングガイ
ド１０とで発明の付勢手段を構成している。

【００２０】マグネットユニット１は、電源ケーブル５
からの電源供給がなく電磁石２の磁力がオフのときに、
電磁石２の下端面が定盤５１と接しない高さでベース５
３の側面に固定される。電源ケーブル５からの電源供給
があったとき、電磁石２は定盤５１と引き付けあい、マ
グネットホルダ３が圧縮ばね９を押し縮め定盤５１の面
の垂直方向下方にスライドする。これにより電磁石２の
下端面が定盤５１に磁力により吸着し、ベース５３は定
盤５１上の現在位置に固定される。電源ケーブル５から
の電源供給がなく電磁石２からの磁力がオフの時は、圧
縮ばね９によって電磁石２が持ち上がり、電磁石２の下
端面と定盤５１は接することがない。

【００２１】加工装置は図示しない制御装置を持ち、制
御装置はベース５３が移動しガイドレール１５のスケー
ルをオーバしたことを操作者に知らせるためのブザー
と、そのブザーを停止させるためのブザーリセットボタ
ンを備え、またガイドレール１５を移動させる際に加工
装置を制御するための制御ボタンを備えている。ベース
５３、ヘッド５５、アーム５６は図示しないモータが備
えられ、各モータに制御装置からの制御信号が入力され
ることにより、Ｘ軸、Ｚ軸、Ｙ軸方向に移動し、アーム
５６の先端に取り付けられた加工具５９によって被加工
物を三次元で加工することができる。

【００２２】ベース５３には、図示しない記憶部が備え
られ、記憶部はベース５３が定盤５１と固定されたとき
のＸ軸方向の現在位置を移動量として記憶する。

【００２３】図４のフローチャートに従って、加工装置
を用いて被加工物を加工する際の制御装置における制御
の流れを説明する。ステップ１００で、加工部のベース
５３がガイドレール１５に沿ってＸ軸方向に移動し、ヘ
ッド５５、アーム５６がＺ軸、Ｙ軸方向に移動しながら
被加工物を加工する。ステップ１０１で、ベース５３に
備えられた読み取りヘッドからの信号により、Ｘ軸方向
の現在位置を移動量のカウント値として検出する。ステ
ップ１０２で、ガイドレール１５の端部にベース５３が
達し、スケールオーバしたかどうかを判断する。スケー
ルオーバしたときはステップ１０３へ進み、スケールオ
ーバしていないときは、ステップ１００へ戻る。ステッ
プ１０３では、加工部の移動を停止させる。

【００２４】ステップ１０４で、制御装置は加工部が停
止したことを知らせるためにブザー断続音を出力する。
操作者はブザーのリセット操作を行う。ステップ１０５
で、ブザーがリセットされたかどうかを判断する。ブザ
ーのリセットを検出したときはステップ１０６へ進む。
操作者は、ガイドレール１５を移動させるために加工部
を制御する制御ボタンのオン操作を行う。ステップ１０
６で、制御ボタンがオンされたかどうかを判断する。制
御ボタンのオンを検出したときはステップ１０７へ進
む。ステップ１０７では、マグネットユニット１へ電源
ケーブル５から電源供給を行う。これにより電磁石２が
磁力を発生し定盤面に吸着して加工部は現在位置に固定
される。ステップ１０８で、Ｘ軸方向の移動量のカウン
ト値を記憶部に記憶させ、その値を固定する。

【００２５】ステップ１０９で、ベース５３とモータと
を接続するクラッチがオフされる。ここで、操作者は加
工方向にガイドレール１５を移動させ、定盤５１にガイ
ドブロック５２Ａ、５２Ｂによって固定する。ガイドレ
ール１５の移動の際に読み取りヘッドは作動しており、
レールがどこまで移動したかも管理しているために、シ
ステムの電源を遮断しても再度立ち上げた際に機械原点
に入れることにより連続的にもとの原点の位置が管理さ
れる。操作者はガイドレール１５の固定完了後に制御ボ
タンのオフ操作を行う。ステップ１１０で、操作者が制
御ボタンをオフしたかどうかを判断する。制御ボタンオ
フを検出したときにステップ１１１へ進む。ステップ１
１１で、ベース５３とモータとを接続するクラッチがオ
ンされる。

【００２６】続いてステップ１１２で、記憶部で記憶し
ていたＸ軸方向の移動量のカウント値の固定を解除す
る。ステップ１１３で、電源ケーブル５から電源供給が
オフされ、ベース５３と定盤５１の固定が解除される。
操作者は加工部のスタートボタンのオン操作をする。ス
テップ１１４で、加工部のスタートボタンがオンかどう
かを判断する。スタートボタンがオンならばステップ１
００に戻り、加工が現在位置から再開される。以上のよ
うに、ベース５３が移動しスケールオーバしたときにＸ
軸方向の移動量のカウント値を固定し、ガイドレール１
５が次の移動範囲へ設置され直されたあとカウント値の
固定を解除して加工を再開することによって、Ｘ軸方向
の移動量を測定するための基準となるガイドレール１５
が移動したとしても、Ｘ軸方向の移動量のカウント値が
リセットされることなく、ガイドレール１５の移動の前
後で連続した値でＸ軸方向の移動量をカウントすること
ができる。これによりガイドレール１５の長さよりも長
い被加工物の加工を行うことができる。

【００２７】ステップ１０１は本発明における検出手段
を構成し、ステップ１０８は本発明における記憶手段を
構成する。

【００２８】本実施例は以上のように構成され、被加工
物を加工することによってベース５３が移動しガイドレ
ール１５の末端に達したときに、マグネットユニット１
に備えられた電磁石２により、ベース５３が定盤５１に
固定される。ベース５３を定盤５１に固定したまま、操
作者は加工方向にガイドレール１５を次の移動範囲へ設
置し直した後、電磁石２への電力供給を止め加工を再開
する。この操作を繰り返すことにより、被加工物に対し
て長さの短いガイドレール１５を用い、あたかも長いガ
イドレールを用いているかの様に被加工物全体を加工す
ることができる。

【００２９】また、ベース５３が定盤５１に固定された
ときにＸ軸方向の移動量のカウント値を記憶部において
記憶することによって、Ｘ軸方向の移動量の基準となる
ガイドレール１５が移動したとしても、ガイドレール１
５の移動後に記憶部に記憶していたＸ軸方向の移動量の
カウント値からベース５３の移動量のカウントを再開す
ることができる。これによりあたかも長いガイドレール
を用いているかのように、ガイドレール１５の移動の前
後でＸ軸方向の移動量のカウント値が途切れることなく
連続した値を得ることができる。

【００３０】なお、本発明は図１に示す基準溝５１Ａ、
５１Ｂに限らず溝幅の違う基準溝が外周のみ、または必
要箇所のみに配置された定盤にも適用が可能で図１およ
び図２、図３に示される構成には限定されない。またガ
イドレール１５、アーム５６、コラム５４にスケールを
備えるとしたが、他の方法によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の移動量を測定するようにしてもよい。アーム５６の先
端に測定用のセンサを取り付け、加工装置を三次元の測
定に用いることもできる。したがって本発明における加
工および加工具は、測定および測定用センサを含むもの
とする。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ガイドレ
ールが被加工物より短く、加工中にベースがガイドレー
ルの端部に達したとしても、ベースを定盤面上の現在位
置に固定して、ガイドレールをベースの進行方向に移動
させたあと固定を解除することによって、再びベースが
ガイドレールに沿って移動することができるようにな
る。このようにして固定装置を備えることにより短いガ
イドレールを用いて被加工物を加工することができる。
長さの短いガイドレールを用いることにより機動性が向
上し、加工装置を定盤から移動または、測定方向の変更
の操作を容易に行うことができる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、ベースを固
定装置に備えられた電磁石の磁力によって定盤面上の現
在位置に固定するようにしたので、電磁石への電力供給
をオンオフすることによって、容易にベースを定盤面上
に固定したり、固定の解除をしたりすることができる。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、ベースが定
盤と固定されたときに、現在位置を記憶部により記憶す
るようにしたので、現在位置の基準となるガイドレール
を加工方向に移動させたとしても、再び加工を開始する
際に今までの現在位置のカウント値がリセットされるこ
となく、記憶していた現在位置から連続するカウント値
として現在位置を検出することができる。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、アームの先
端に測定用センサや加工具を取り付け、アームを第１
軸、第２軸、第３軸の方向に移動させることによって、
三次元の測定や加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】マグネットユニットの拡大図である。

【図３】マグネットユニットの拡大図である。

【図４】制御装置における制御の流れを示すフローチャ
ートである。

【図５】従来の加工装置である。

【符号の説明】

１ マグネットユニット（固定装置） ２ 電磁石 ３ マグネットホルダ ４ ケース ４Ａ 小径穴 ４Ｂ 大径穴 ５ 電源ケーブル ６ カバー ７ フランジ ９ 圧縮ばね １０ スプリングガイド １１ ガイド溝 １２ 天井壁 １３ 基準穴 １４ 円筒部 １５、５２ ガイドレール １６ 凹部 １７ コネクタ １８ ロッド ２０、２１、２２、 ボルト ２３、２４ ピン ５１ 定盤 ５１Ａ、５１Ｂ 基準溝 ５２Ａ、５２Ｂ ガイドブロック ５３ ベース ５４ コラム ５５ ヘッド ５６ アーム ５７Ａ ベース送りノブ ５７Ｂ アーム送りノブ ５７Ｃ ヘッド送りノブ ５８ 滑車 ５８Ａ ワイヤ ５９ 加工具 ６０ テンションロッド

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F062 AA02 AA03 AA04 AA07 CC22 CC26 EE04 EE62 HH32 MM02 MM10 2F069 AA04 DD20 GG01 GG12 GG62 JJ08 LL03 MM13 MM26 3C029 AA01 AA21 BB01 BB02 3C036 BB11 CC10 EE11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースを備え、測定用センサまたは加工
   具を装着可能の加工部を、定盤面に設置したガイドレー
   ルに沿って移動可能とした加工装置において、前記ベー
   スを前記定盤面上の現在位置に固定可能とする固定装置
   を有することを特徴とする測定並びに加工装置。
2. 【請求項２】 前記固定装置は、前記ベースに固定され
   たケースと、該ケース内に垂直方向にスライド可能に支
   持された電磁石と、該電磁石を前記定盤面から離間させ
   る方向に付勢する付勢手段とを有し、前記電磁石が電源
   供給により前記付勢手段に抗して前記定盤面に吸着する
   ことにより、前記ベースを前記定盤面上の現在位置に固
   定することを特徴とする請求項１記載の測定並びに加工
   装置。
3. 【請求項３】 前記ベースが移動した現在位置をカウン
   トする検出手段と、前記ベースが前記定盤面に固定され
   たときの前記ベースの現在位置を記憶する記憶手段とを
   有し、前記ベースの固定が解除され前記ベースが移動す
   る際に、前記検出手段は前記記憶手段により記憶してい
   た現在位置から、連続するカウント値として現在位置を
   検出することを可能としたことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の測定並びに加工装置。
4. 【請求項４】 前記加工部は、前記ベース上に起立させ
   たコラムと、前記定盤面に設けた前記ガイドレールの方
   向を第１軸として、該コラムに沿って前記定盤面と垂直
   な第２軸の方向に移動可能なヘッドと、前記ヘッドに支
   持されて、第１軸、第２軸の両方に垂直な第３軸の方向
   に移動可能なアームとを有し、該アームの先端に前記測
   定用センサまたは加工具とを備えて、三次元の測定また
   は加工をすることができることを特徴とする請求項１、
   ２または３記載の測定並びに加工装置