JP2006038616A - 角度調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
角度調整における信頼性を向上させること。
【解決手段】
上面８ｄと交わる軸ａ１周り方向と軸ａ１と交わる軸ａ２周り方向とに関して、上面８ｄに対する角度が調整自在な先端面８ｅを備えた角度調整治具１０であって、平面部１１ａと、平面部１１ａと交わる軸ａ３を中心に回転自在に平面部１１ａにより支持され、上面８ｄが固定される取り付け部１２と、軸ａ３と交わる軸ａ４を中心に円弧状に延在し、その円弧形状に沿って先端面８ｅを移動自在に支持するアーム１３とを有する構成としたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、角度調整装置に関する。

角度調整を要するものとして、例えば、三次元測定機に用いられる測定用プローブがある。

三次元測定機は、プローブを互いに直交する３軸方向に移動自在に支持するとともに、プローブの座標位置を検出する位置検出手段を各軸に備えている。三次元測定機は、ワークの測定部にプローブが当接したときのプローブの座標位置を演算することによって、ワークの測定部の形状を測定する。

図３は、三次元測定機の一例を示す斜視図である。測定機１は、ワークＷを載置するテーブル２と、このテーブル２を三次元方向へ相対移動させる相対移動手段３とを有する。相対移動手段３は、テーブル２を前後方向（図３示Ｙ軸方向）へ移動自在に支持したベース４と、このベース４の両側にわたって立設されたフレーム５と、このフレーム５の水平ビーム５Ａに左右方向（図３示Ｘ軸方向）へ移動自在に支持されたＸスライダ６と、このＸスライダ６に上下方向（図３示Ｚ軸方向）へ昇降自在に支持されたＺスライダ７とから構成されている。このＺスライダ７の下端には、中間部材８を介して、プローブ９が取り付けられている。このプローブ９は、図示しない操作棒（ジョイスティック）等により、所定の位置に移動されるようになっている。

図４は、中間部材８の構造を示す図である。

中間部材８は、ヘッド８ａと、第１ステー８ｂと、第２ステー８ｃとから構成されている。

ヘッド８ａは、ブロック形状を呈し、その上面８ｄにおいて、Ｚスライダ７の下端に固定されている。

第１ステー８ｂは、ヘッド８ａの上面８ｄに直交する軸ａ１を中心に、ヘッド８ａに回転自在に連結されている。なお、この第１ステー８ｂのヘッド８ａに対する回転は、任意の位置において、ネジ（図示省略）によりロックできるようになっている。

第２ステー８ｃは、軸ａ１に直交する軸ａ２を中心に、第１ステー８ｂに回転自在に連結されている。なお、この第２ステー８ｃの第１ステー８ｂに対する回転も、任意の位置において、ネジ（図示省略）によりロックできるようになっている。

プローブ９は、第２ステー８ｃの先端面８ｅに固定されている。プローブ９は、ワークＷの測定部に当接したときに電気信号が発生する電子プローブである。

このプローブ９を用いてワークＷの測定部（ネジ穴等）の形状を測定する場合、その測定部の位置（向き）に合わせて、プローブ９の角度を調整する必要がある。この場合、中間部材８において、ヘッド８ａに対する第１ステー８ｂの角度と、第１ステー８ｂに対する第２ステー８ｃの角度とを調整することで、プローブ９が固定される先端面８ｅ（調整面）の上面８ｄ（基準面）に対する角度が調整されていた（角度調整）。

ところで、上述した角度調整は、従来、分度器等を用いて、作業者が目視にて行っていた。この場合、角度調整を一定させることは、作業者の感覚が影響していることから、現実的には不可能であった。

したがって、基準面に対する調整面の角度をある値に間欠的に何回も調整する場合、調整がなされた後の角度が、その調整のたびにバラつくことになる。

つまり、作業者の目視による角度調整においては常に誤差がともなうことになり、その信頼性が高いとは言い難いものであった。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、角度調整における信頼性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、である。基準面と交わる第１軸周り方向と該第１軸と交わる第２軸周り方向とに関して、前記基準面に対する角度が調整自在な調整面を備えた角度調整装置であって、平面部と、該平面部と交わる第１調整軸を中心に回転自在に前記平面部により支持され、前記基準面が固定される第１部材と、前記第１調整軸と交わる第２調整軸を中心に円弧状に延在し、その円弧形状に沿って前記調整面を移動自在に支持する第２部材とを有する構成としたことである。

好ましくは、請求項２に記載の様に、前記第２部材の円弧形状に沿って移動自在に前記第２部材により支持され、前記調整面が固定される第３部材を有すると良い。

本発明によれば、まず、第１軸及び第２軸が、第１調整軸及び第２調整軸にそれぞれ一致するように、基準面及び調整面を第１部材及び第２部材にそれぞれ取り付ける。この状態で、第１調整軸を中心に第１部材を回転させると、この回転させた分だけ、基準面に対する調整面の角度が、第１軸周り方向に関して変化する。そして、第２部材に取り付けられた調整面を、第２部材の円弧形状に沿って移動させると、この移動させた分だけ、基準面に対する調整面の角度が、第２軸周り方向に関して変化する。

この場合、第１調整軸を中心とする第１部材の回転と、第２部材の円弧形状に沿った調整面の移動とを組み合わせることで、基準面に対する調整面の角度を、所望の値に常に正確に調整できる。

したがって、基準面に対する調整面の角度をある値に間欠的に何回も調整する場合であっても、調整がなされた後の角度がその調整のたびにバラつくことがなく、角度調整における信頼性を向上できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。

本発明に係る角度調整治具１０は、例えば、図３に示す様な三次元測定機に用いられるプローブの角度を調整するためのものである。

図３は、三次元測定機の一例を示す斜視図である。測定機１は、ワークＷを載置するテーブル２と、このテーブル２を三次元方向へ相対移動させる相対移動手段３とを有する。相対移動手段３は、テーブル２を前後方向（図３示Ｙ軸方向）へ移動自在に支持したベース４と、このベース４の両側にわたって立設されたフレーム５と、このフレーム５の水平ビーム５Ａに左右方向（図３示Ｘ軸方向）へ移動自在に支持されたＸスライダ６と、このＸスライダ６に上下方向（図３示Ｚ軸方向）へ昇降自在に支持されたＺスライダ７とから構成されている。このＺスライダ７の下端には、中間部材８を介して、プローブ９が取り付けられている。このプローブ９は、図示しない操作棒（ジョイスティック）等により、所定の位置に移動されるようになっている。

図４は、中間部材８の構造を示す図である。

中間部材８は、ヘッド８ａと、第１ステー８ｂと、第２ステー８ｃとから構成されている。

ヘッド８ａは、ブロック形状を呈し、その上面８ｄ（基準面）において、Ｚスライダ７の下端に固定されている。

ヘッド８ａには、マーキング８ｍが設けられている。このマーキング８ｍの位置がＺスライダ７に設けられたマーキング７ｍの位置に合うように、ヘッド８ａがＺスライダ７に固定される。これにより、測定機１のＺスライダ７に対するヘッド８ａの位置（向き）が決まる。

また、ヘッド８ａの上面８ｄには、凹状を成す嵌合溝８ｆが設けられている。この嵌合溝８ｆについては後述する。

第１ステー８ｂは、ヘッド８ａの上面８ｄに直交する軸ａ１（第１軸）を中心に、ヘッド８ａに回転自在に連結されている。なお、この第１ステー８ｂのヘッド８ａに対する回転は、任意の位置において、ネジ（図示省略）によりロックできるようになっている。

第２ステー８ｃは、軸ａ１に直交する軸ａ２（第２軸）を中心に、第１ステー８ｂに回転自在に連結されている。なお、この第２ステー８ｃの第１ステー８ｂに対する回転も、任意の位置においてネジ（図示省略）によりロックできるようになっている。

プローブ９は、第２ステー８ｃの先端面８ｅ（調整面）に固定されている。プローブ９は、ワークＷの測定部に当接したときに電気信号が発生する電子プローブである。ワークＷの測定部にプローブ９が当接したときのプローブの座標位置を演算することによって、ワークＷの測定部の形状が測定される。なお、図４は、プローブ９が基準位置にある状態を示している。

図１は、本発明に係る角度調整治具１０（角度調整装置）の構造を概略的に示す斜視図である。

角度調整治具１０は、ベース１１と、取り付け部１２と、アーム１３とを備えている。

ベース１１は、平面部１１ａを有するプレート状のものである。ベース１１の平面部１１ａにおける中ほどには、軸部１１ｂが設けられている。軸部１１ｂは、装置上下方向（図１示Ａ方向）、つまり、平面部１１ａに直交する方向に延在している。また、ベース１１の平面部１１ａには、複数の刻み部１１ｃが、軸部１１ｂを中心に円弧を成すように設けられている（同図においては、１つのみ符番を付す）。各刻み部１１ｃは、平面部１１ａ上において、その円弧の中心を成す軸部１１ｂに関して、互いに５°ずつの間隔が隔てられる様に配置されている。

取り付け部１２（第１部材）は、その一端１２ａの側において、ピン等（図示省略）を介して、ベース１１の軸部１１ｂに回転自在に支持されている。取り付け部１２の他端１２ｂの側には、突起１２ｃが設けられている。突起１２ｃは、ベース１１の平面部１１ａに設けられた刻み部１１ｃに係脱自在となっている。刻み部１１ｃは、上述した様に、ベース１１の平面部１１ａ上において、その円弧の中心を成す軸部１１ｂに関して、互いに５°ずつの間隔が隔てられる様に配置されている。つまり、取り付け部１２は、ベース１１の平面部１１ａに直交し、軸部１１ｂを貫通する軸ａ３（第１調整軸）を中心に５°ずつの間隔で回転自在となるように、ベース１１の平面部１１ａにより支持されている。

また、取り付け部１２には、凸状を成す位置決め部１２ｄが設けられている。位置決め部１２ｄには、中間部材８のヘッド８ａの上面８ｄに設けられた嵌合溝８ｆ（図４参照）が嵌合される。嵌合溝８ｆが位置決め部１２ｄに嵌合された時点で、軸ａ１と軸ａ３とが一致する。つまり、取り付け部１２には、中間部材８のベース８ａの上面８ｄが、位置決め部１２ｄ及び嵌合溝８ｆを介して固定される構造となっている。

アーム１３（第２部材）は、ベース１１の平面部１１ａに設けられている。アーム１３の基部１３ａは、ベース１１の平面部１１ａにおいて、装置左右方向（図１示Ｂ方向）における一方の側端１１ｄに固定されている。そして、アーム１３の先端部１３ｂは、基部１３ａを起点として、円弧を成すように延在している。このアーム１３の円弧形状は、装置前後方向（図１示Ｃ方向）に平行な軸、つまり、軸ａ３に直交する軸ａ４（第２調整軸）を中心に形成されている。なお、以上に述べた装置上下方向、装置左右方向、及び装置前後方向は、それぞれが互いに直交する方向となっている。また、アーム１３には、複数の刻み部１３ｃが、その円弧形状に沿って設けられている（同図においては、１つのみ符番を付す）。各刻み部１３ｃは、アーム１３において、その円弧形状の中心を成す軸ａ４に関して、円弧形状に沿って互いに５°ずつの間隔が隔てられる様に配置されている。

また、アーム１３には、支持部材１３ｄ（第３部材）が設けられている。アーム１３は、支持部材１３ｄを、その円弧形状に沿って移動自在に支持している。

支持部材１３ｄにおいて一端１３ｆの側には、凹状を成す位置決め部１３ｈが設けられている。位置決め部１３ｈには、中間部材８における第２ステー８ｃの先端面８ｅの側（図４参照）が嵌合される。第２ステー８ｃの先端面８ｅの側が位置決め部１３ｈに嵌合された時点で、軸ａ２と軸ａ４とが一致する。つまり、支持部材１３ｄには、中間部材８の第２ステー８ｃの先端面８ｅが、位置決め部１３ｈを介して固定される構造となっている。

支持部材１３ｄにおいて他端１３ｇの側には、突起１３ｅが設けられている。突起１３ｅは、アーム１３に設けられた刻み部１３ｃに係脱自在となっている。刻み部１３ｃは、上述した様に、アーム１３において、その円弧の中心を成す軸ａ４に関して、互いに５°ずつの間隔（所定の距離）が隔てられる様に配置されている。つまり、アーム１３は、中間部材８の第２ステー８ｃの先端面８ｅ（図４参照）が軸ａ４を中心に５°ずつの間隔で回転自在となるように、第２ステー８ｃの先端面８ｅを、支持部材１３ｄを介して、その円弧形状に沿って移動自在に支持する構造となっている。

なお、以上の説明においては、刻み部１１ｃ及び刻み部１３ｃが、各々の円弧形状の中心に関して、互いに５°ずつの間隔を隔てて配置される例を示したが、これに限定されない。例えば、測定対象の複数のワークＷにおける測定部の位置（向き）に応じて、その間隔を所望の値（１０°等）に設定すれば良い。

また、アーム１３が、ベース１１の平面部１１ａにおいて、装置左右方向における一方の側端１１ｄに固定される例を示したが、これに限定されない。例えば、アーム１３が、ベース１１の平面部１１ａにおいて、装置前後方向における一方の側端１１ｅに固定される構造であっても良い。この場合、アーム１３の円弧形状の中心を成す軸ａ４の方向を、装置左右方向に対応させれば良い。

また、中間部材８において、軸ａ１がヘッド８ａの上面８ｄに直交し、この軸ａ１に軸ａ２が直交する例を示したが、これに限定されず、軸ａ１がヘッドの上面８ｄに交わり、この軸ａ１に軸ａ２が交わる構造であっても良い。そして、これに対応して、角度調整治具１０においても、軸ａ３がベース１１の平面部１１ａに交わり、この軸ａ３に軸ａ４が交わる構造とすれば良い。

以下、本発明に係る角度調整治具１０を用いてプローブ９の角度を調整する手順について、図２（ａ）乃至図２（ｃ）を参照して説明する。

図２（ａ）乃至図２（ｃ）は、角度調整治具１０を用いたプローブの角度調整の態様を模式的に示す図である。なお、ここでは、基準位置にあるプローブ９（図４示）を、軸ａ１を中心にＩ方向から見て時計回りに４５°、且つ軸ａ２を中心にＩＩ方向から見て時計回りに４５°回転させた角度に調整する場合について説明する。

まず、図２（ａ）に示す様に、ベース１１に回転自在に支持された取り付け部１２に、中間部材８のヘッド８ａの上面８ｄを固定すると共に、アーム１３の支持部材１３ｄに、中間部材８の第２ステー８ｃの先端面８ｅを固定する。この時点で、中間部材８の軸ａ１が角度調整治具１０の軸ａ３に一致し、且つ、中間部材８の軸ａ２が角度調整治具１０の軸ａ４に一致した状態となっている（図１及び図４参照）。そして、取り付け部１２が、ベース１１の平面部１１ａ上において装置左右方向（図１参照）に沿って配置された状態とし、且つ、中間部材８の第１ステー８ｂ及び第２ステー８ｃが、装置上下方向（図１参照）に沿って配置された状態にしておく（中間部材８、取り付け部１２及び支持部材１３ｄの初期位置）。

この状態で、図２（ｂ）に示す様に、中間部材８のヘッド８ａが固定された取り付け部１２を、軸ａ３を中心に反時計回りに４５°回転させると、同図中２点鎖線で示す様に、中間部材８において、ヘッド８ａに対して第１ステー８ｂ（図４参照）が４５°回転した状態となる。この場合、取り付け部１２の突起１２ｃが、その初期位置から数えて９番目の刻み部１１ｃの位置に到達した時点で、取り付け部１２の突起１２ｃをこの刻み部１１ｃに係合させることになる（５°×９＝４５°）（図１参照）。そして、ヘッド８ａに対して第１ステー８ｂが４５°回転した状態において、ヘッド８ａに対して第１ステー８ｂがさらに回転できないように、これら部材を互いにロックする。以上により、図４において、中間部材８に取り付けられるプローブ９が、軸ａ１を中心にＩ方向から見て時計回りに４５°回転した角度に調整されたことになる。

続いて、図２（ｃ）に示す様に、中間部材８の第２ステー８ｃが取り付けられたアーム１３の支持部材１３ｄを、第２ステー８ｃが軸ａ４を中心に時計回りに４５°回転するように、アーム１３の円弧形状に沿って移動させる。この移動により、同図中２点鎖線で示す様に、中間部材８において、第１ステー８ｂに対して第２ステー８ｃが４５°回転した状態となる。この場合、支持部材１３の突起１３ｅが、その初期位置から数えて９番目の刻み部１３ｃの位置に到達した時点で、支持部材１３ｄの突起１３ｅをこの刻み部１３ｃに係合させることになる（５°×９＝４５°）（図１参照）。そして、第１ステー８ｂに対して第２ステー８ｃが４５°回転した状態において、第１ステー８ｂに対して第２ステー８ｃがさらに回転できないように、これら部材を互いにロックする。以上により、図４において、中間部材８に取り付けられるプローブ９が、軸ａ１を中心にＩ方向から見て時計回りに４５°回転した角度に調整され、且つ、軸ａ２を中心にＩＩ方向から見て時計回りに４５°回転した角度に調整されたことになる。

以上説明した様に、本発明の角度調整治具１０によれば、まず、軸ａ１及び軸ａ２が、軸ａ３及び軸ａ４にそれぞれ一致するように、中間部材８におけるヘッド８ａの上面８ｄ及び第２ステー８ｃの先端面８ｅを、取り付け部１２及びアーム１３の支持部材１３ｄにそれぞれ固定する。この状態で、軸ａ３を中心に取り付け部１２を回転させると、この回転させた分だけ、中間部材８において上面８ｄに対する先端面８ｅの角度が、軸ａ１周り方向に関して変化する。そして、中間部材８の先端面８ｅが固定された支持部材１３ｄを、アーム１３の円弧形状に沿って移動させると、この移動させた分だけ、中間部材８において上面８ｄに対する先端面８ｅの角度が、軸ａ２周り方向に関して変化する。

この場合、軸ａ３を中心とする取り付け部１２の回転と、アーム１３の円弧形状に沿った支持部材１３ｄの移動とを組み合わせることで、中間部材８において上面８ｄに対する先端面８ｅの角度を、所望の値に常に正確に調整できる。

したがって、中間部材８において上面８ｄに対する先端面８ｅの角度をある値に間欠的に何回も調整する場合であっても、調整がなされた後の角度がその調整のたびにバラつくことがなく、角度調整における信頼性を向上できる。

その結果、中間部材８の先端面８ｅに固定されるプローブ９の角度を、ワークＷの測定部の位置（向き）に合わせて、常に正確に調整できる。これにより、ワークＷの測定部における測定を複数回行う場合に、各回の測定を同じ条件のもとで行うことができ、プローブ９を用いた一連の測定における信頼性を高めることができる。

さらに、ワークＷの測定部の位置（向き）に合わせてプローブ９の角度が常に正確に調整されるので、例えば、測定部が深穴で、プローブ９を深穴の奥まで挿入する必要がある場合でも、プローブ９の軸心と深穴の軸心とを正確に一致させることができる。したがって、プローブ９を深穴に挿入する際に、プローブ９が深穴の壁部分に干渉することがなく、この干渉によって深穴に傷がついたり、プローブ９が破損したりする事態を防止できる。また、不十分なプローブ９の角度調整に起因する測定のやり直し等の発生もなくなり、測定作業の効率を向上できる。

本発明に係る角度調整治具の構造を概略的に示す斜視図。 角度調整治具を用いたプローブの角度調整の態様を模式的に示す図。 三次元測定機の一例を示す斜視図。 中間部材の構造を示す図。

符号の説明

ａ１ 軸（第１軸）
ａ２ 軸（第２軸）
ａ３ 軸（第１調整軸）
ａ４ 軸（第２調整軸）
８ｄ 上面（基準面）
８ｅ 先端面（調整面）
１０ 角度調整治具（角度調整装置）
１１ａ 平面部
１２ 取り付け部（第１部材）
１３ アーム（第２部材）
１３ｄ 支持部材（第３部材）

Claims (2)

1. 基準面と交わる第１軸周り方向と該第１軸と交わる第２軸周り方向とに関して、前記基準面に対する角度が調整自在な調整面を備えた角度調整装置であって、
   平面部と、
   該平面部と交わる第１調整軸を中心に回転自在に前記平面部により支持され、前記基準面が固定される第１部材と、
   前記第１調整軸と交わる第２調整軸を中心に円弧状に延在し、その円弧形状に沿って前記調整面を移動自在に支持する第２部材と
   を有することを特徴とする角度調整装置。
2. 前記第２部材の円弧形状に沿って移動自在に前記第２部材により支持され、前記調整面が固定される第３部材を有することを特徴とする請求項１に記載の角度調整装置。

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