JP2009121964A - Movement axis slope detection mechanism and measuring instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構およびそれを使用した測定装置に関し、特に移動部材の移動に伴う移動軸の傾斜変化や軸受け部の損耗に起因する移動軸の傾斜変化を検出する移動軸傾斜検出機構および測定装置に関する。 The present invention relates to a moving shaft tilt detection mechanism that detects the tilt of a moving shaft of a moving member that is slidably held on a bearing portion, and a measuring device using the same, and more particularly, a change in the tilt of the moving shaft accompanying the movement of the moving member. The present invention relates to a moving shaft inclination detecting mechanism and a measuring device for detecting a change in inclination of a moving shaft caused by wear of a bearing portion.
1軸移動機構、および1軸移動機構を組み合わせた2軸または3軸移動機構が広く使用されている。一般の1軸移動機構は、一般に固定軸に対して移動部材が移動する機構を有するが、構造の関係から軸受け部で支持された移動軸が移動する機構も使用される。図1は、そのような機構が使用される真円度測定機の構成を示す図である。図示のように、真円度測定機は、ベース51と、ベース51に設けられた回転台52と、ベース51に設けられたコラム53と、コラム53に沿って上下方向に移動するZ軸移動部材54と、Z軸移動部材54に支持され、X軸方向に移動するアーム55と、アーム55の先端に設けられた取り付け部56と、取り付け部56に設けられ、プローブ58の変位を検出する変位計57と、を有する。回転台52の上にワークWを載置し、Z軸移動部材54およびアーム55を適宜移動してプローブ58をワークWの表面に接触させた状態で、回転台52を回転させて回転に伴うプローブ58の変位を検出する。
A single-axis moving mechanism and a two-axis or three-axis moving mechanism in combination with the single-axis moving mechanism are widely used. A general uniaxial moving mechanism generally has a mechanism in which a moving member moves with respect to a fixed shaft. However, a mechanism in which a moving shaft supported by a bearing portion moves is also used because of the structure. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a roundness measuring machine in which such a mechanism is used. As shown in the figure, the roundness measuring machine includes a
Z軸移動部材54は、コラム53に軸受け部材により係合されており、コラム53の摺動面に沿って移動する。また、Z軸移動部材54には、アーム55の摺動面を支持する軸受け部材が設けられており、アーム55を移動可能に支持している。アーム55の移動に伴い、図1の面内でのアーム55のZ軸移動部材54に対する回転モーメントが変化し、アーム55自体の撓みや軸受け部材のあそびの分だけ取り付け部56、すなわち変位計57の位置がZ軸方向に変化する。この変化は、ワークWの上表面の面形状の測定などに影響する。
同様にZ軸移動部材54がコラム53の摺動面に沿ってZ軸方向に移動した場合も、コラム53の摺動面が変化し、ワークWの上表面の面形状の測定などに影響する。
The Z-
Similarly, when the Z-
図2は、Z軸移動部材54のアーム55の支持部などに使用される一般的な移動機構の支持部分の構成を示す図である。図示のように、筐体2の下側に設けられた下支持部材4の上に下側軸受け部材3が設けられており、その上にアーム1(55)の摺動面が支持される。アーム1の上側の摺動面は、筐体2の上側に設けられた上支持部材6の上に設けられた上側軸受け部材5により下側軸受け部材3に押し付けられている。上支持部材6は、例えばバネ部材である。アーム1は、以上のように下側軸受け部材3と上側軸受け部材5により移動可能に支持される。なお、アーム1を移動させるための駆動機構も筐体内に設けられるのが一般的であるが、発明に直接関係しないので、図示および説明は省略する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a support portion of a general moving mechanism used for a support portion of the
なお、アーム(移動部材)を移動可能に支持する機構は、図2のような構成に限られず、空気軸受けなどを利用した各種の構成がある。 The mechanism for movably supporting the arm (moving member) is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and there are various configurations using an air bearing or the like.
図3は、アームの移動に伴う影響を説明する図である。図3の(A)は、アーム1の中央部が筐体2に位置した、筐体2に対する回転モーメントの小さいバランスした状態を示し、(B)は、アーム1が移動可能範囲の端に移動して、筐体2に対する大きな回転モーメントを生じるアンバランスの状態を示す。参照番号7はアーム1の先端に設けられた図1の取り付け部56および変位計57に相当する部材であり、8は筐体2を支持し、垂直軸9に沿って移動するZ軸移動部材を示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining the influence accompanying the movement of the arm. 3A shows a balanced state in which the central portion of the
図3の(A)に示す状態では、筐体2に対するアーム1および部材7の回転モーメントは小さく、アーム1の撓みはほとんど無視できるとすると、部材7のZ軸方向のずれは非常に小さい。これに対して、図3の(B)に示す状態では、筐体2に対するアーム1および部材7の回転モーメントが大きく、筐体2の下側軸受け部材3および上側軸受け部材5に大きな力が掛かり、軸受けのあそびの分だけアーム1が傾く。
In the state shown in FIG. 3A, if the rotational moment of the
また、軸受けは、使用に従って損耗し、その分あそびが増加し、上記のアーム1の傾き量も増加する。
Further, the bearing is worn as it is used, and play increases accordingly, and the tilt amount of the
上記の真円度測定機、3次元測定機、表面粗計などでは、プローブの支持に図2および図3に示した機構が使用されており、アームの傾きが測定精度に影響する。そこで、特許文献1から3は、アームまたはプローブの傾きを検出するための傾斜計を設け、検出した傾斜量だけアームまたはプローブが傾いていると仮定して補正を行うことにより測定精度を向上する構成を記載している。また、特許文献4は、鉛直方向からの傾きを高分解能で検出する傾斜計を記載している。
In the roundness measuring machine, the three-dimensional measuring machine, the surface roughness meter, etc., the mechanism shown in FIGS. 2 and 3 is used to support the probe, and the inclination of the arm affects the measurement accuracy. Therefore,
アームおよびプローブの傾きは、アームを支持する図2に示した軸受け部分のあそびだけでなく、アームの撓みや、図3のZ軸移動部材8の軸受け部のあそび、コラム9の撓み、およびベースの傾きなどによっても生じる。そのため、傾斜計でアームおよびプローブの傾きを検出しただけでは各部がどのように傾いているかは分からず、原因の詳細究明を行うことは難しいという問題があった。 The inclination of the arm and the probe is not only the play of the bearing portion shown in FIG. 2 that supports the arm, but also the bending of the arm, the play of the bearing portion of the Z-axis moving member 8 of FIG. It is also caused by the inclination of Therefore, it has been difficult to investigate the cause in detail because it is not possible to know how each part is inclined only by detecting the inclination of the arm and the probe with an inclinometer.
アームおよびプローブの傾きに大きく影響するのは、図2に示したアームを支持する軸受け部分のあそびであると考えられる。これまで軸受け部分の傾きおよびあそびによる傾きの変化についての測定は行われていなかった。 It is thought that it is the play of the bearing portion that supports the arm shown in FIG. 2 that greatly affects the inclination of the arm and the probe. Until now, the measurement of the inclination of the bearing part and the change of the inclination due to play has not been performed.
本発明は、軸受け部分でアーム(移動部材)を支持する移動機構において、アームの傾きを検出する移動軸傾斜検出機構を実現することを目的とする。 An object of the present invention is to realize a moving shaft inclination detecting mechanism that detects an inclination of an arm in a moving mechanism that supports an arm (moving member) at a bearing portion.
上記目的を実現するため、本発明の移動軸傾斜検出機構は、移動部材(アーム)の摺動面の離れた2点に接触部材の2個の接触点を接触させ、接触部材の傾きを傾斜計で検出する。 In order to achieve the above object, the movement axis inclination detection mechanism of the present invention makes two contact points of the contact member contact two points away from the sliding surface of the movement member (arm) to incline the inclination of the contact member. Detect with meter.
すなわち、本発明の移動軸傾斜検出機構は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、前記移動部材の摺動面の離れた2点に接触する2個の接触点を有する接触部材と、前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする。 In other words, the moving shaft tilt detection mechanism of the present invention is a moving shaft tilt detection mechanism that detects the tilt of the moving shaft of the moving member that is slidably held on the bearing portion, and that is separated from the sliding surface of the moving member. A contact member having two contact points that are in contact with the two points; and an inclinometer provided on the contact member for detecting a displacement angle of the contact member from a vertical direction.
軸受け部で移動部材の摺動面を支持する場合、移動に差し支えるので摺動面に傾斜計を取り付けることはできず、形状・配線などの関係で、傾斜検出装置の設置は難しく、これまでは行われていなかった。そのため、特許文献1から3に記載されるように、従来は移動部材の移動に差し支えない先端部またはプローブに傾斜計を設けることが考えられるが、重量の関係などから実際には難しい。
When the sliding surface of the moving member is supported by the bearing, it is difficult to attach an inclinometer to the sliding surface because it supports movement, and it is difficult to install an inclination detector due to the shape and wiring. Was not done. For this reason, as described in
これに対して、本発明では、移動部材の移動に差し支えないように接触部材の2個の接触点が移動部材の摺動面に接触するように構成し、接触部材の2個の接触点が移動部材の摺動面に接触して接触部材の傾きが移動部材の摺動面の傾きに直接対応するようにして、接触部材に設けた傾斜計で接触部材の傾きを検出することにより移動部材の摺動面の傾きを検出する。 On the other hand, in the present invention, the two contact points of the contact member are configured to come into contact with the sliding surface of the moving member so that the movement of the moving member is not adversely affected. The moving member is detected by contacting the sliding surface of the moving member so that the tilt of the contacting member directly corresponds to the tilt of the sliding surface of the moving member, and detecting the tilt of the contacting member with an inclinometer provided on the contacting member. The inclination of the sliding surface is detected.
移動部材(アーム)を軸受け部に対して移動させた前後における傾斜計の検出した変位角度の差である傾斜変化量を算出する演算部をさらに設け、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出するように構成する。 An arithmetic unit that calculates an inclination change amount that is a difference between displacement angles detected by the inclinometer before and after the moving member (arm) is moved with respect to the bearing portion is further provided to detect a change in inclination accompanying the movement of the moving member. To be configured.
さらに、経時変化を検出するため、初期状態において算出された傾斜変化量を記憶する初期傾斜変化量記憶部をさらに設け、演算部は、算出した傾斜変化量と、初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の傾斜変化量との差を算出する。この差が大きい場合には、軸受け部に大きな損耗があると考えられる。 Further, in order to detect a change with time, an initial inclination change amount storage unit that stores the inclination change amount calculated in the initial state is further provided, and the calculation unit stores the calculated inclination change amount and the initial inclination change amount storage unit. The difference from the initial inclination change amount is calculated. When this difference is large, it is considered that the bearing portion has a large amount of wear.
また、軸受け部を支持する支持部材(筐体)自体が傾いた場合には移動部材(アーム)も傾く。そこで、支持部材の傾きの影響を算出して除くため、軸受け部の支持部材の鉛直方向からの変位角度を検出する基体傾斜計をさらに設け、傾斜計と基体傾斜計の検出した変位角度の差である基準差を算出する演算部を設ける。
さらに、初期状態において算出された基準差を記憶する初期基準差記憶部をさらに設け、演算部は、算出した基準差と、初期基準差記憶部に記憶された初期状態の基準差との差を算出する。これにより軸受け部の経時変化が検出できる。
また、移動部材を軸受け部に対して移動した前後の基準差を算出するようにしてもよく、この移動前後の基準差の変化の経時変化を検出するようにしてもよい。
Further, when the support member (housing) itself supporting the bearing portion is inclined, the moving member (arm) is also inclined. Therefore, in order to calculate and eliminate the influence of the tilt of the support member, a base inclinometer for detecting the displacement angle of the support member from the vertical direction of the bearing portion is further provided, and the difference between the displacement angles detected by the inclinometer and the base inclinometer An arithmetic unit for calculating the reference difference is provided.
Further, an initial reference difference storage unit that stores the reference difference calculated in the initial state is further provided, and the calculation unit calculates a difference between the calculated reference difference and the reference difference in the initial state stored in the initial reference difference storage unit. calculate. Thereby, the change with time of the bearing portion can be detected.
Further, a reference difference before and after the moving member is moved with respect to the bearing portion may be calculated, or a change with time of the change in the reference difference before and after the movement may be detected.
接触部材は、移動部材の上側の摺動面の離れた2点に接触させるなどの配置が考えられるが、接触部材の2個の接触点を移動部材の摺動面の離れた2点に接触させる付勢機構を設けて確実に接触させることが考えられる。
しかし、接触部材の2個の接触点は移動部材の摺動面の離れた2点に接触しても、移動部材の摺動面を損傷しないことが要求される。そのため、接触圧を非常に小さく設定することなどが考えられるが、それでも接触点が常時摺動面に接触していたのでは摺動面の損耗は避けられない場合には、付勢部材は、接触部材の2個の接触点が移動部材の摺動面の離れた2点に接触する状態と接触しない状態を切り替える切替機構をさらに備え、移動部材の摺動面の傾きを検出する時のみ、接触点が摺動面に接触するようにすることが望ましい。
The contact member may be arranged so as to be in contact with two distant points on the upper sliding surface of the moving member, but the two contact points of the contact member are in contact with two distant points on the sliding surface of the moving member. It is conceivable to provide an urging mechanism to make contact with each other.
However, it is required that the two contact points of the contact member do not damage the sliding surface of the moving member even if they come into contact with two distant points on the sliding surface of the moving member. For this reason, it is conceivable to set the contact pressure very small.However, if the contact point is always in contact with the sliding surface, wear of the sliding surface cannot be avoided. A switching mechanism that switches between a state in which the two contact points of the contact member are in contact with two distant points on the sliding surface of the moving member and a state in which they are not in contact is provided, and only when the inclination of the sliding surface of the moving member is detected. It is desirable that the contact point contacts the sliding surface.
以上説明したように、本発明によれば、軸受け部で移動部材の摺動面を支持する移動機構において、摺動面の傾きを検出可能になり、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出できる。これにより、軸受け部の損耗などを評価可能になる。 As described above, according to the present invention, in the moving mechanism that supports the sliding surface of the moving member at the bearing portion, the inclination of the sliding surface can be detected, and the change in the tilt accompanying the movement of the moving member is detected. it can. This makes it possible to evaluate the wear and the like of the bearing portion.
図4は、本発明の第1実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、図2に対応する図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a support portion of the moving mechanism according to the first embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
図4に示すように、第1実施形態の移動機構は、図2と同様に、筐体2と、下側軸受け部材3と、下支持部材4と、上側軸受け部材5と、上支持部材6と、を備え、アーム(移動部材)1の摺動面を、移動可能に支持する。なお、アーム1を移動可能に支持する機構は、図示の構成に限られない。
As shown in FIG. 4, the movement mechanism of the first embodiment is similar to FIG. 2 in that the
第1実施形態の移動機構は、さらにアーム1の摺動面の離れた2点に接触する2個の接触点11を有する接触部材12と、接触部材12をアーム1の摺動面に接触するように付勢する付勢部材13と、筐体2に付勢部材13を保持するように設けられた保持部材14と、接触部材12の鉛直方向からの変位角度を検出するように接触部材12に設けられた傾斜計15と、傾斜計15の検出結果を演算する演算部16と、を備える。演算部16は、コンピュータなどで構成され、演算結果を記憶する不揮発性のメモリで構成される初期値記憶部17を有する。付勢部材13は、例えばバネである。傾斜計15は、重力方向(鉛直方向)に対する絶対水平を検出する電子式の水準器であり、例えば特許文献4に記載されたような構成を有する。
The moving mechanism of the first embodiment further includes a
接触部材12に設けた2個の接触点11がアーム1の摺動面の離れた2点に接触することにより、接触部材12は、アーム1の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材12に取り付けられた傾斜計15で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム1の摺動面の傾きを検出できる。接触部材12は、図示していない位置規制部材により、アーム1の摺動面の所定の位置に接触するように構成されている。
Since the two
図5は、第1実施形態の移動機構において、アーム1が図3の(A)と(B)のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム1の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
FIG. 5 shows a process of calculating a difference in inclination of the
ステップ101では、図3の(A)に示すように、アーム1がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
In
ステップ102では、傾斜計15の出力を検出データD1として読み取る。
In
ステップ103では、図3の(B)に示すように、アーム1がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
In
ステップ104では、傾斜計15の出力を検出データD2として読み取る。
In
ステップ105では、D1とD2の差D1−D2を算出する。これが、最短位置と最遠位置におけるアーム1の傾きの差である。
In
ステップ106では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値Tより大きいかを判定し、小さければステップ107に進み、大きければステップ108に進む。
In
ステップ107では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値Tより小さいので、アーム1の移動に伴う傾きの変化は許容範囲であり、正常である。従って、通常動作を開始し、必要に応じて正常であることを報知する。
In step 107, since the absolute value of the difference D1-D2 is smaller than the predetermined threshold T, the change in the tilt accompanying the movement of the
ステップ108では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値Tより大きいので、アーム1の移動に伴う傾きの変化は許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
In
なお、算出した差D1−D2を使用して、アーム1の先端部の傾きによる誤差を算出して補正を行うことも可能である。また、アーム1の先端部に傾斜計が設けられている場合には、その検出データとの差を算出することにより、アーム1の撓みを検出することができる。
It is also possible to perform correction by calculating an error due to the inclination of the tip of the
図6は、第1実施形態における別の処理を示すフローチャートである。この処理では、アーム1の傾きの変化の経時変化を算出する。
FIG. 6 is a flowchart showing another process in the first embodiment. In this process, the change with time of the change in the inclination of the
ステップ201からステップ203は、移動機構を設置した初期化時に行う。 Step 201 to step 203 are performed at the time of initialization when the moving mechanism is installed.
ステップ201では、アーム1の最短位置における傾斜計15の出力を検出データD1として読み取る。
In step 201, the output of the
ステップ202では、アーム1の最遠位置における傾斜計15の出力を検出データD2として読み取る。
In
ステップ203では、D1とD2の差DXを算出して、初期値記憶部17に記憶する。従って、差DXは、永久的に保持される。
In
これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。 Subsequent steps are performed periodically or as needed according to the usage situation.
ステップ204では、アーム1の最短位置における傾斜計15の出力を検出データD1’として読み取る。
In
ステップ205では、アーム1の最遠位置における傾斜計15の出力を検出データD2’として読み取る。
In
ステップ206では、D1’とD2’の差DX’を算出する。
In
ステップ207では、差DXと差DX’の差の絶対値が所定の経時閾値T1より大きいかを判定し、小さければステップ208に進み、大きければステップ209に進む。
In
ステップ208では、差DXと差DX’の差の絶対値が経時閾値T1より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。 In step 208, since the absolute value of the difference DX and the difference DX ′ is smaller than the elapsed time threshold T1, it is normal because the change from the initial state is small and the wear of the bearing portion is considered to be small, and normal operation is started. To do.
ステップ209では、差DXと差DX’の絶対値が経時閾値T1より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。
In
第1実施形態では、図3に示すような構成で、アーム1を含む部分の回転モーメントの変化によるZ軸移動部材8の軸受け部やコラム(垂直軸)9の傾き変化を含めたアーム1の傾き変化を検出することになる。これでは、筐体2の軸受け部による傾き変化のみを検出することはできない。そこで、本発明の第2実施形態では、筐体2の軸受け部による傾き変化のみを検出可能にする。
In the first embodiment, the configuration of the
図7は、本発明の第2実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、筐体2に基体傾斜計18が設けられている点が、第1実施形態と異なり、他の部分は第1実施形態と同じである。なお、演算部16も設けられているが、図示を省略している。また、ここでは、傾斜計15が傾斜計Aに、傾斜計18が傾斜計Bに対応するとする。
FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the support portion of the moving mechanism according to the second embodiment of the present invention, and is different from the first embodiment in that a
図8は、第2実施形態の移動機構において、軸受け部の傾きの経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart illustrating a process for detecting a change with time in the inclination of the bearing portion in the moving mechanism according to the second embodiment.
ステップ301では、アーム1を所定の位置に移動する。
In
ステップ302では、傾斜計A15の出力を検出データDAとして読み取る。
In
ステップ303では、傾斜計B18の出力を検出データDBとして読み取る。
In
ステップ304では、DA−DB=DY(基準差)を算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差DXは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
In
ステップ305では、アーム1をステップ301と同じ所定の位置に移動する。
ステップ306では、傾斜計A15の出力を検出データDA’として読み取る。
ステップ307では、傾斜計B18の出力を検出データDB’として読み取る。
ステップ308では、DA’とDB’の差DY’(基準差)を算出する。
In
In
In
In
ステップ309では、差DYと差DY’の差(基準差の経時変化量)の絶対値が所定の閾値T2より大きいかを判定し、小さければステップ310に進み、大きければステップ311に進む。
In
ステップ310では、差DYと差DY’の差の絶対値が閾値T2より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。 In step 310, since the absolute value of the difference between the difference DY and the difference DY ′ is smaller than the threshold T2, it is normal because the change from the initial state is small and the wear of the bearing portion is considered to be small, and normal operation is started. .
ステップ311では、差DYと差DY’の絶対値が閾値T2より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。 In step 311, since the absolute values of the difference DY and the difference DY ′ are larger than the threshold value T <b> 2, it is considered that the wear and the like of the bearing portion is large, so that the abnormality is notified.
図9は、第2実施形態の移動機構において、アーム1が図3の(A)と(B)のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム1の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
FIG. 9 shows a process of calculating a difference in inclination of the
ステップ401では、アーム1を最短位置に移動する。
ステップ402では、傾斜計A15の出力を検出データD1Aとして読み取る。
ステップ403では、傾斜計B18の出力を検出データD1Bとして読み取る。
ステップ404では、D1A−D1B=D1X(基準差)を算出して、記憶する。
In
In step 402, the output of the inclinometer A15 is read as detection data D1A.
In
In
ステップ405では、アーム1を最遠位置に移動する。
ステップ406では、傾斜計A15の出力を検出データD2Aとして読み取る。
ステップ407では、傾斜計B18の出力を検出データD2Bとして読み取る。
ステップ408では、D2A−D2B=D2X(基準差)を算出して、記憶する。
In
In step 406, the output of the inclinometer A15 is read as detection data D2A.
In
In
ステップ409では、D1XとD2Xの差(基準差の移動変化量)の絶対値が所定の閾値T3より大きいかを判定し、小さければステップ410に進み、大きければステップ411に進む。
In
ステップ410では、D1XとD2Xの差の絶対値が所定の閾値T3より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。 In step 410, since the absolute value of the difference between D1X and D2X is smaller than a predetermined threshold T3, the bearing portion of the support portion of the moving mechanism is normal and normal operation is started.
ステップ411では、D1XとD2Xの差の絶対値が所定の閾値T3より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。 In step 411, since the absolute value of the difference between D1X and D2X is greater than a predetermined threshold value T3, it is considered that the wear of the bearing portion of the support portion of the moving mechanism is large, and an abnormality is notified.
図10は、第2実施形態の移動機構において、アーム1が図3の(A)と(B)のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム1の基準差の移動変化量の経時変化を算出する処理を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a diagram illustrating the change over time of the movement change amount of the reference difference of the
ステップ501では、図3の(A)に示すように、アーム1がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ502では、図9のステップ402〜404を行って、D1Xを算出する。
In
In
ステップ503では、図3の(B)に示すように、アーム1がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ504では、図9のステップ406〜408を行って、D2Xを算出する。
ステップ505では、D1X−D2X=DYを算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差DYは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
In
In
In
ステップ506では、アーム1を最短置に移動する。
ステップ507では、図9のステップ402〜404を行って、D1Xを算出して、それをD1X’とする。
In
In
ステップ508では、アーム1を最遠位置に移動する。
ステップ509では、図9のステップ406〜408を行って、D2Xを算出して、それをD2X’とする。
ステップ510では、D1X’−D2X’=DY’を算出する。
In
In
In
ステップ511では、DYとDY’の差の絶対値が所定の閾値T4より大きいかを判定し、小さければステップ512に進み、大きければステップ513に進む。
In
ステップ512では、DYとDY’の差の絶対値が所定の閾値T4より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。
In
ステップ513では、DYとDY’の差の絶対値が所定の閾値T4より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。
In
第1および第2実施形態では、接触部材12に設けられた2個の接触点11は、アーム1の摺動面に常時接触する構成である。このため、接触点11が損耗したり、アーム1の摺動面を損傷する恐れがある。第3実施形態では、この問題を解決する。
In the first and second embodiments, the two
図11は、本発明の第3実施形態の移動機構の構成を示す図であり、(A)は非接触状態を、(B)は接触状態を示す。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a moving mechanism according to a third embodiment of the present invention, where (A) shows a non-contact state and (B) shows a contact state.
図11に示すように、第3実施形態の移動機構は、第1実施形態と同様に、筐体2と、下側軸受け部材3と、下支持部材4と、上側軸受け部材5と、上支持部材6と、を備え、アーム(移動部材)1の摺動面を、移動可能に支持する。第3実施形態の移動機構は、さらに、アーム1の摺動面の離れた2点に接触する2個の接触点11を有する接触部材12と、接触部材12をアーム1の摺動面に接触するように付勢する付勢部材13と、付勢部材13を支持し、回転軸22を有する付勢支持部材21と、筐体2に設けられた回転軸24と、付勢支持部材21の回転軸22と回転軸24を係合する係合部材23と、筐体2に設けられ、係合部材23を上側に押し上げるアクチュエータ25と、接触部材12に設けられた傾斜計26と、を有する。傾斜計26の検出結果を演算する演算部も設けられているが、図示は省略している。アクチュエータ25は、例えば、ピエゾ素子で構成される。この場合も、各部材は図示していない位置規制部材により、接触部材12の接触点11がアーム1の摺動面の所定の位置に接触するように構成されており、退避時も接触点11とアーム1の摺動面の間隔は小さいが確実に接触しないように構成されている。
As shown in FIG. 11, the moving mechanism of the third embodiment is similar to the first embodiment in that the
アクチュエータ25に電圧を印加しない状態では、図11の(A)に示すように、係合部材23は下側に傾いており、付勢支持部材21は降下した状態で、接触部材12は、2個の接触点11がアーム1の摺動面に接触しない状態に位置する。
In a state where no voltage is applied to the
アクチュエータ25に電圧を印加すると、図11の(B)に示すように、係合部材23は上側に傾き、付勢支持部材21は上昇し、接触部材12は、2個の接触点11がアーム1の摺動面に接触する状態に位置する。付勢部材13により、2個の接触点11はアーム1の摺動面に所定の圧力で接触する。これにより、接触部材12は、アーム1の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材12に取り付けられた傾斜計26で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム1の摺動面の傾きを検出できる。
When a voltage is applied to the
図11の(B)の状態にしてアーム1の傾きを検出し、傾きの検出が終了すると、図11の(A)の状態にして、アーム1を移動させる。これにより、接触点11が損耗したり、アーム1の摺動面を損傷する恐れはなくなる。
When the inclination of the
第3実施形態の移動機構の構成は、第1および第2実施形態にも適用可能である。 The configuration of the moving mechanism of the third embodiment is also applicable to the first and second embodiments.
第1及び第2実施形態では、接触部材12の2個の接触点11は、付勢部材13によりアーム1の下側の摺動面の離れた2点に接触するように構成されたが、図12に示すように、接触部材12がアーム1の上側の摺動面に接触するように構成してもよい。この場合も、図示していない位置規制部材により、接触部材12の2個の接触点11が、アーム1の上側の摺動面の所定位置に接触するように構成されている。この場合、接触部材12は傾斜計15を含めた自重で接触するようにしてもよいが、それで接触圧が大きくなりすぎる時には、接触圧を低減するような機構を設けてもよい。また、この場合も、第3実施形態のような退避機構を設けて、検出時のみ接触部材12の2個の接触点11が、アーム1の上側の摺動面に接触するように構成することも可能である。
In the first and second embodiments, the two
第1から第3実施形態の移動機構を使用することにより、移動部材(アーム)の先端位置のずれを算出して、ずれ分を補正することにより、測定装置の測定精度を向上させたり、加工装置の加工精度を向上させることが可能である。
図13は、図1に示した真円度測定機のZ軸移動部材54の部分に第1実施形態の移動機構の構成を適用し、アーム55の傾斜を測定するようにした真円度測定機の概略構成を示す図である。
図13に示すように、真円度測定機には、制御・データ処理部61が設けられている。参照番号62は、真円度測定機に設けられたコラム53、Z軸移動部材54およびアーム55の移動位置を検出するセンサを示す。
By using the moving mechanism of the first to third embodiments, the deviation of the tip position of the moving member (arm) is calculated and the deviation is corrected, thereby improving the measurement accuracy of the measuring device or processing. It is possible to improve the processing accuracy of the apparatus.
13 shows the roundness measurement in which the configuration of the moving mechanism of the first embodiment is applied to the portion of the Z-
As shown in FIG. 13, a control /
制御・データ処理部61は、真円度測定機の各部の駆動機構を制御すると共に、変位計57からのプローブ58の変位を示す検出信号、回転台52の回転位置センサの出力する回転位置信号、センサ62の出力するコラム53、Z軸移動部材54と、Z軸移動部材54およびアーム55の移動位置信号に基づいて、プローブ58の位置を算出する。ここでは、制御・データ処理部61は、Z軸移動部材54に設けられた移動機構の演算部16からの傾斜信号により、算出したプローブ58の位置を補正する。補正は、例えば、アーム55のZ軸移動部材54からプローブ58までの水平距離に傾斜量を乗じた量をZ軸方向(高さ方向)の位置ずれとして行う。また、アーム55の撓みなどを考慮する場合もある。さらに、アーム55の移動位置により傾斜量が変化する時には、あらかじめ移動位置に応じたて補正する。補正方法には各種の方法が可能である。
The control /
図14は、制御・データ処理部61の補正処理を示すフローチャートである。
ステップ601では、図3の(A)に示すように、アーム1がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ602では、傾斜計15の出力を、演算部16を介して検出データD1として読み取る。
ステップ603では、図3の(B)に示すように、アーム1がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ604では、傾斜計15の出力を、演算部16を介して検出データD2として読み取る。
ステップ605では、D1とD2の差D1−D2を算出する。
FIG. 14 is a flowchart showing the correction processing of the control /
In
In
In
In
In
ステップ606では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値T5より大きいかを判定し、小さければステップ608に進み、大きければステップ607に進む。閾値T5は、図5のTと同じであっても異なってもよい。
ステップ607では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値T5より大きいので、補正可能な許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
In
In
ステップ608では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値T6より大きいかを判定し、小さければステップ609に進み、大きければステップ610に進む。
ステップ608では、差D1−D2の差の絶対値が所定の閾値T6より小さいので、アーム1の移動に伴う傾きの変化は補正の必要がないので、そのまま通常動作を開始する。
In
In
ステップ610では、差D1−D2から、アームの移動位置に応じたプローブ58の高さ方向の位置ずれを算出する方程式やルックアップテーブルを作成する。
ステップ611では、測定動作を開始するが、測定値の算出においては、ステップ610で求めた位置ずれ算出式に基づいて、アーム移動位置に応じたプローブ58の位置ずれを補正する。
In
In
以上、本発明の実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、第1から第3実施形態では、水平方向に移動するアームの水平面に対する傾きの変化を検出したが、アームが垂直方向に移動する移動機構に本発明を適用することも可能であり、その場合には、接触部材に取り付ける傾斜計の方向を90度変える。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that various modifications are possible. For example, in the first to third embodiments, a change in the inclination of the arm moving in the horizontal direction with respect to the horizontal plane is detected, but the present invention can also be applied to a moving mechanism in which the arm moves in the vertical direction. In some cases, the direction of the inclinometer attached to the contact member is changed by 90 degrees.
本発明は、移動部材が軸受部に対し重心移動する(回転モーメントの変化が生じる)移動機構であれば、どのようなものにも適用可能である。 The present invention is applicable to any moving mechanism as long as the moving member moves in the center of gravity with respect to the bearing portion (a change in rotational moment occurs).
1 移動部材(アーム)
2 筐体
3 下側軸受け部
4 下支持部材
5 上側軸受け部
6 上支持部材
11 接触点
12 接触部材
13 付勢部材
15 傾斜計
1 Moving member (arm)
2
Claims (11)
前記移動部材の摺動面の離れた2点に接触する2個の接触点を有する接触部材と、
前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする移動軸傾斜検出機構。 A moving shaft inclination detecting mechanism for detecting an inclination of a moving shaft of a moving member slidably held in a bearing portion provided in a support member,
A contact member having two contact points in contact with two distant points on the sliding surface of the moving member;
An inclinometer that is provided on the contact member and detects a displacement angle of the contact member from a vertical direction.
前記演算部は、算出した前記傾斜変化量と、前記初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の前記傾斜変化量との差を算出する請求項5に記載の移動軸傾斜検出機構。 An initial inclination change amount storage unit for storing the inclination change amount calculated in the initial state;
The moving axis inclination detection mechanism according to claim 5, wherein the calculation unit calculates a difference between the calculated inclination change amount and the initial inclination change amount stored in the initial inclination change storage unit.
前記演算部は、算出した前記基準差と、前記初期基準差記憶部に記憶された初期状態の前記基準差との差を算出する請求項7に記載の移動軸傾斜検出機構。 An initial reference difference storage unit that stores the reference difference calculated in the initial state;
The movement axis inclination detection mechanism according to claim 7, wherein the calculation unit calculates a difference between the calculated reference difference and the reference difference in an initial state stored in the initial reference difference storage unit.
前記演算部は、算出した前記移動基準差変化量と、前記初期基準差変化量記憶部に記憶された初期状態の前記移動基準差変化量との差を算出する請求項9に記載の移動軸傾斜検出機構。 An initial reference difference change amount storage unit that stores the movement reference difference change amount calculated in the initial state;
The movement axis according to claim 9, wherein the calculation unit calculates a difference between the calculated movement reference difference change amount and the movement reference difference change amount in an initial state stored in the initial reference difference change storage unit. Tilt detection mechanism.
前記移動部材の先端に設けられ、ワークの表面位置を検出するプローブと、
前記移動部材を摺動可能に保持する軸受け部を有する摺動保持部と、
前記移動部材を移動する駆動部と、
前記駆動部を含む各部の制御を行うと共に、前記プローブの検出データを処理して前記ワークの表面形状を算出する制御・データ処理部と、を備える測定装置において、
前記摺動保持部に設けられ、前記移動部材の移動軸の傾斜を検出する請求項1から4のいずれか1項に記載の移動軸傾斜検出機構を、さらに備え、
前記制御・データ処理部は、前記移動軸傾斜検出機構の検出した傾斜に応じて、前記プローブの位置ずれを算出し、算出した位置ずれに基づいて前記検出データを補正して前記ワークの表面形状を算出する測定装置。 A moving member;
A probe provided at the tip of the moving member for detecting the surface position of the workpiece;
A sliding holding portion having a bearing portion for holding the moving member in a slidable manner;
A drive unit for moving the moving member;
In a measurement apparatus comprising: a control / data processing unit that performs control of each unit including the driving unit and calculates detection data of the probe to calculate a surface shape of the workpiece.
The moving shaft inclination detecting mechanism according to any one of claims 1 to 4, further comprising a moving shaft inclination detecting mechanism that is provided in the sliding holding portion and detects an inclination of a moving axis of the moving member.
The control / data processing unit calculates a positional deviation of the probe according to the inclination detected by the movement axis inclination detecting mechanism, and corrects the detection data based on the calculated positional deviation to correct the surface shape of the workpiece. Measuring device that calculates
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