JP2010044043A - 保管装置及び同保管装置を備えた計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】オイルミストや塵などの付着から不使用時にある検出手段を保護して測定精度の悪化を防止する保管装置を提供すること。
【解決手段】被検物Mの形状情報を採取するための検出手段(非接触センサ20a、タッチプローブ20b)をその不使用時に保管する保管装置であって、前記不使用時の検出手段をその周囲の雰囲気から隔てる保護手段(プローブボックス30,エアーポンプ40)と、帯電した不活性ガスを前記保護手段に供給する気体の流れに対して略直交または逆らう方向から吹きつけ、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構(不活性ガス供給部447、イオン化ガス発生部4448)と、前記帯電機構により帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構(網目部材442)とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を引き寄せ、前記保護手段に前記保護手段の外界の雰囲気よりも不純物の少ない気体を保護手段に供給し、気体の浄化を行う集塵手段44を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】被検物Mの形状情報を採取するための検出手段(非接触センサ20a、タッチプローブ20b)をその不使用時に保管する保管装置であって、前記不使用時の検出手段をその周囲の雰囲気から隔てる保護手段(プローブボックス30,エアーポンプ40)と、帯電した不活性ガスを前記保護手段に供給する気体の流れに対して略直交または逆らう方向から吹きつけ、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構(不活性ガス供給部447、イオン化ガス発生部4448)と、前記帯電機構により帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構(網目部材442)とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を引き寄せ、前記保護手段に前記保護手段の外界の雰囲気よりも不純物の少ない気体を保護手段に供給し、気体の浄化を行う集塵手段44を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は被検物の3次元形状を測定する検出手段をその不使用時に保管する保管装置及び同保管装置を備えた計測装置に関する。
被検物の3次元形状を測定する計測装置として、例えば基盤上に水平一方向に移動するXステージとこれと直交する水平他方向に移動するYステージからなる移動テーブルを設け、また基盤上に垂直方向に移動するZステージにセンサヘッドを設けて、このセンサヘッドに移動テーブル上に載置された被検物に向けて測定光を発する光源と被検物から反射した測定光の反射光画像を取得するテレビカメラを内蔵した装置が提案されている(特許文献1)。
上記装置では非接触式のセンサヘッドを使用しているが、被検物の表面に接触する探針で計測する接触式のセンサヘッドを使用する計測装置がある。また、非接触式のセンサヘッドと接触式のセンサヘッドの両方式のセンサヘッドを使用する計測装置もあり、この計測装置では、これら2つのセンサヘッドを交換可能な装置と、これらセンサヘッドのうち不使用時にあるセンサヘッドを一時格納しておく棚装置とが設けられている。
特開平11−125508号公報
上記計測装置では、棚装置は開放されており、格納されているセンサヘッドは計測装置が設置される雰囲気中に曝されている。センサヘッドが棚装置に格納されている時間が長いと、雰囲気中に塵やオイルミストが浮遊している場合、これら塵やオイルミストがセンサヘッドに付着するおそれがある。
生産性向上の観点から計測装置を被検物の加工機械(例えば旋盤など)のそばに設置することで、加工機械と計測装置との間を行き来する時間のロスを可及的に少なくすることができる。しかし、計測装置が設置された雰囲気中に浮遊する塵やオイルミストの量は非常多く、これにより塵やオイルミストがセンサヘッドに付着する量も多い。このため、長期間棚装置に格納されていたセンサヘッドを棚装置から取り出して被検物の形状測定に使用すると、付着して堆積した塵やオイルミストの厚さの量だけ誤って計測されることがあり、この結果、計測精度が悪化する課題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オイルミストや塵などの付着から不使用時にある検出手段を保護して測定精度の悪化を防止する保管装置及び同保管装置を備えた計測装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の請求項1に記載の保管装置は、被検物の形状情報を採取するための検出手段をその不使用時に保管する保管装置であって、前記不使用時の検出手段をその周囲の雰囲気から隔てる保護手段と、帯電した不活性ガスを気体の流れに略直交する方向から逆らう方向までの間の方向から吹き付けて、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構と、前記帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を前記気体から引き離す集塵手段とを備え、前記保護手段は、前記集塵手段から得られる気体を流して、前記検出手段を前記雰囲気から隔てる気体流形成手段であることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の保管装置は、被検物の形状情報を採取するための検出手段をその不使用時に保管する保管装置であって、不使用時の検出手段を覆って該検出手段の周囲の雰囲気から隔てるカバー部材と、帯電した不活性ガスを気体の流れに略直交する方向から逆らう方向の間までの方向から吹き付けて、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構と、前記帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を前記気体から引き離す集塵手段と、前記集塵手段から得られる気体を前記検出手段の周囲に供給する気体供給部と、を備えることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の保管装置は、前記集塵機構は、前記帯電させた不純物を含む気体の流路を囲む網目構造を有し、該網目に引き寄せられた前記帯電した不活性ガス及び不純物を吸引排気することを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の計測装置は、被検物の形状を測定する計測装置であって、前記被検物の形状情報を採取する検出手段と、前記検出手段の不使用時に該検出手段を保管する請求項1から3の何れか一項に記載の保管装置とを備えてなることを特徴とする。
本発明によれば、オイルミストや塵などの付着から不使用時にある検出手段を保護して測定精度の悪化を防止する。
以下本発明の保管装置とこの保管装置を備えた計測装置の一実施形態について図1乃至図5を参照して説明する。
本発明の保管装置とこの保管装置を備えた計測装置は塵やオイルミストが浮遊する雰囲気の中、例えば旋盤のそばに設置される。計測装置は被検物の3次元形状を計測する装置である。
図1は本発明の保管装置を備えた計測装置の一実施形態を示す概略図である。
計測装置は、被検物Mの形状情報を採取するための検出手段として利用できる不使用状態にある非接触センサ20a(又はタッチプローブ20b)をその周囲の雰囲気から隔てるプローブボックス30を装備している。プローブボックス30の内部にプローブボックス30の外界の雰囲気(計測装置が設置されている雰囲気)よりも不純物の少ない気体であるクリーンエアーを供給する気体供給部としてのエアーポンプ40と、エアーポンプ40からプローブボックス30に供給される気体を浄化する集塵手段44が設けられている。
非接触センサ20aは被検物Mの形状を光切断法によって計測するセンサで、タッチプローブ20bは被検物Mの表面に探針を接触させて被検物Mの形状を計測するセンサである。
エアーポンプ40は、その駆動時に発生する振動が計測装置本体10(使用中の非接触センサ20a又はタッチプローブ20b)に伝わるのを可及的に少なくするため、計測装置本体10から離して設置される。また、エアーポンプ40は、加工機械等が設置された建屋の戸外の空気を吸入するようにしている。
計測装置本体10は、床11に設置された除振台12上にベース13を配置し、このベース13上に、Xステージ14、Yステージ15及びZステージ16が配置される。
除振台12は、エアーポンプ40で発生して床11を通じてベース13に伝わる振動の殆どを吸収する装置である。したがって、使用中にある非接触センサ20a又はタッチプローブ20bはエアーポンプ30が発生する振動の影響を殆ど受けることがない。
Xステージ14は、被検物Mを載置する機構で、載置した被検物Mと上述したプローブボックス30をベース13上で水平一方向(図1の矢印X方向参照)に平行移動させる。
Yステージ15は、ベース13上でXステージ14と直交する水平他方向(図1の矢印Y方向参照)に移動する水平部分15aと、この水平部分15a上に垂直に起立して設けられた垂直部分15bとを有している。この垂直部分15bにはZステージ16が移動可能に支持されている。
Zステージ16は、Yステージ15の垂直部分15bに沿いベース13に対して垂直方向(図1の矢印Z方向参照)に移動可能な基部16bと、この基部16bからベース13に対して平行に延びるアーム部16aとを有している。アーム部16aの先端部にはヘッド17を介して被検物Mと対向するようにして非接触センサ20a、タッチプローブ20bが着脱自在に取り付けられる。
Yステージ15とZステージ16はベース13上で非接触センサ20a又はタッチプローブ20bを移動可能に支持搬送する支持機構として機能する。例えば、Xステージ14を駆動してプローブボックス30を所定の位置に搬送する一方、Yステージ15、Zステージ16を駆動して非接触センサ20aを搬送し、該位置でヘッド17から非接触センサ20aを取り外してプローブボックス30内に格納する。一方、プローブボックス30内に格納されている別のタッチプローブ20bを、ヘッド17を介して取り付けてXステージ14に載置された被検物M上の位置まで各ステージを駆動して位置決めする。
ヘッド17は、非接触センサ20aとタッチプローブ20bとを交換可能に保持する装置で、Yステージ15、Zステージ16によってベース13上を移動する。ヘッド17に取り付けられた、使用中にある非接触センサ20a又はタッチプローブ20bの位置は、Xステージ14、Yステージ15、Zステージ16それぞれの位置の合成された位置である。非接触センサ20aは、図3に示すように、測定光を被検物Mに投影する投影ユニット21と、測定光が照射された被検物Mの像を撮像する撮像ユニット22とを有する。そして、撮像された画像データを出力する。一方、タッチプローブ20bはタッチプローブ20bの先端に接触したか否かに応じて所定の信号が出力される。なお、非接触センサ20a又はタッチプローブ20bから出力される形状情報は図示しない計測回路によって被検物Mの形状データに変換され、CADなどの装置に出力される。
プローブボックス30は、図2に示すように、吸気口31と排気口32とが設けられ、不使用状態にあるタッチプローブ20b又は非接触センサ20aが図示しない保管部材によって、一時格納されている。吸気口31にはエアーホース41が接続されている。プローブボックス30の内部の空間には、エアーホース41でクリーンエアーがエアーポンプ40から集塵手段44を介して供給される。エアーホース41は弾性に富むゴムで構成され、エアーポンプ40が発生する振動を吸収して、その振動をプローブボックス30に伝えない役目を果たしている。
プローブボックス30の吸気口31にはエアーフィルタ33が設けられ、エアーホース41から出るクリーンエアーに含まれる塵やオイルミストなどの不純物を更に取り除いて、プローブボックス30内の空間に送り出している。
プローブボックス30には、図示しない扉とその開閉装置が設けられ、その扉が閉じているときには、その内部の空間にタッチプローブ20bや非接触センサ20aを格納して、それらを外部の雰囲気から隔離する。この格納中、吸気口31からエアーフィルタ33を通ってこの空間内に送り出されたクリーンエアーは、タッチプローブ20bと非接触センサ20aとの周囲を通って、排気口32に設けられたエアーフィルタ34を通って排気口32から外部の雰囲気中に流れ出す。クリーンエアーは、タッチプローブ20bと非接触センサ20aとの周囲に、塵やオイルミストのない空気の層を形成する。
このように、タッチプローブ20bと非接触センサ20aとがプローブボックス30に格納されているときには、タッチプローブ20bと非接触センサ20aとはプローブボックス30に覆われているので、外部の雰囲気に含まれる塵やオイルミストが付着することがない。
従って、塵やオイルミストが付着していないタッチプローブ20b又は非接触センサ20aで被検物Mの形状を計測することが出来る。また、タッチプローブ20bと非接触センサ20aが長時間プローブボックス30に保管されていた後でも、被検物Mの形状を高精度に計測できる。
タッチプローブ20bと非接触センサ20aがプローブボックス30に格納された後、図示しない電源が遮断されると、タッチプローブ20bと非接触センサ20aとは長時間プローブボックス30に格納されることになる。しかし、プローブボックス30の吸気口31と排気口32とには、それぞれエアーフィルタ33、34が設けられているので、雰囲気中のエアーが排気口32からプローブボックス30内に流入しても、これらエアーフィルタ34によって塵やオイルミストが除去されるので、プローブボックス30内に塵やオイルミストが入り込むことはない。
このように、電源が遮断されているときでも、プローブボックス30内のタッチプローブ20bと非接触センサ20aには、塵やオイルミストが付着しないので、電源投入直後でも、被検物Mの形状を高精度に計測できる。
また、エアーポンプ40から供給されるクリーンエアーはエアーホース42を介して使用中(計測中)の非接触センサ20a又はタッチプローブ20bにも供給され、非接触センサ20a又はタッチプローブ20bに雰囲気中の塵やオイルミストが付着するのを防止している。 クリーンエアーは、エアーポンプ40から集塵手段44を介して供給される。
図5は、集塵手段44の概略構成を示す断面図である。
この図5に示すように、クリーンエアーはエアーポンプ40から集塵手段44を介して供給される。そして、集塵手段44は、エアーポンプ40で捕捉されたエアーに混在している不純物やエアーポンプ40内で発生する不純物を取り除いている。
集塵手段44は、エアーポンプ40から供給される気体が導かれる導入口449と、導入口449に導入された気体を通過させる導入路441と、その導入路441に連結され、帯電された不活性ガスを導入路441に供給するイオン化ガス発生部448と、導入路441の放出口450側に設置された網目部材442と、網目部材442で引き寄せられた不純物を捕捉する不純物回収部443と、排気口444とを備えている。
この集塵手段44は、エアーポンプ40から供給される空気中に含まれる不純物を帯電させる帯電機構と、前記帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を引き寄せる。
帯電機構は、不活性ガス供給部447とイオン化ガス発生部448からなり、イオン化ガス発生部448で帯電された不活性ガスをエアーポンプ40から供給される気体の流れに対して、略直交する方向から逆らう方向までの間の方向に導入路41に流すことで不純物への帯電がなされる。図5に図示しているように、本実施の形態では、図中右から左へ流れるエアーポンプ40から供給される気体の流れに対して、図中右下から左上へ流れるようにイオン化ガス発生部448からの帯電された不活性ガスを導入路441に供給している。このように不純物を取り除く気体の流れに対して、略直交する方向から逆らう方向に掛けて、帯電された不活性ガスを流すことで、帯電された不活性ガスとエアーポンプ40から供給される気体との間で攪拌作用が起こりやすくなり、エアーポンプ40から供給される気体へ帯電された不活性ガスからの電荷の転移を起こりやすくしている。それゆえ、不純物の帯電効率が良くなる。
不活性ガス供給部447は、一定圧力で不活性ガスをイオン化ガス発生部448に供給している。
イオン化ガス発生部448は図示していない放電電極が備えられている。また、イオン化ガス発生部448は高周波電源446から高周波電力の供給を受けている。イオン化ガス発生部448は、高周波電力によりその内部で放電が行われ、供給された不活性ガスを電離させる。そして、電離された不活性ガスを導入路441に供給する。このようにして、帯電した不活性ガスを前記気体に含まれる不純物に吹き付けて不純物を帯電させる。
また、集塵機構は網目部材442と不純物回収部443からなり、網目部材442で引き寄せられた前記帯電した不活性ガス及び不純物を吸引排気し、不純物回収部443で気体から不純物を分離する。
網目部材442は、直流電源445により帯電された不純物の逆の極性に帯電されている。網目部材442は導入路41を囲むように形成されている。これにより、帯電された不純物を漏れ少なく捕捉することができる。また排気口444は不図示の吸引ポンプに接続されているので、網目部材442で引き寄せられた不純物や不活性ガスは不純物回収部443に回収される。この不純物回収部443にはフィルタや遠心分離部を備えており、気体と不純物を分離し、気体から不純物を取り除く。
一方、網目部材442で引き寄せられなかった気体は、そのまま放出口50に向かい、放出口450に接続された流量調整弁43に不純物の少ないクリーンエアーが供給される。
このように集塵手段44では、不純物への帯電効率が向上し、かつ帯電した不純物の回収効率も良くなるので、集塵手段44から供給されるクリーンエアーの浄化度が向上する。
エアーホース42は弾性に富むゴムで構成され、エアーポンプ40が発生する振動を吸収して、その振動が使用中(計測中)の非接触センサ20a、タッチプローブ20bに伝えない役目を果たしている。なお、集塵手段44の放出口には流量調整弁43が設けられていて、この流量調整弁43によってエアーホース41を介してプローブボックス30に供給されるクリーンエアー量とエアーホース42を介して非接触センサ20a又はタッチプローブ20bに供給されるクリーンエアー量との調整を行うようにしてある。
図3はヘッド17に取り付けられた非接触センサ20aに集塵手段44を介したクリーンエアーを供給する状態を示している。非接触センサ20aを構成する投影ユニット21と撮像ユニット22の周囲にはそれぞれ気体流供給路20cが形成され、エアーホース42から送られた集塵手段44を介してエアーポンプ40から供給されるクリーンエアーが気体流供給路20cの開口から噴出することによって空気の層(エアーカーテン)が形成され、周囲の環境と隔てられて、雰囲気中の塵やオイルミストが投影ユニット21、撮像ユニット22の光学部品に付着するのを防止している。
図4はヘッド17に取り付けられたタッチプローブ20bに集塵手段44を介して得られたクリーンエアーを供給する状態を示している。
タッチプローブ20bにも周囲から噴出される集塵手段44を介して得られたクリーンエアーが流れる気体流供給路20cが形成されている。エアーホース42から送られたクリーンエアーは気体流供給路20cから噴出し、タッチプローブ20bの周囲に沿い、タッチプローブ20bの先端で合流するようにして流れる。それ故、タッチプローブ20bを包み込むように円錐形状の空気の層(エアーカーテン)を形成し、タッチプローブ20bを周囲の環境から隔てて、雰囲気中の塵やオイルミストがタッチプローブ20bに付着するのを防止している。
従って、計測中においても非接触センサ20a又はタッチプローブ20bに塵やオイルミストが付着せず、高精度な計測が可能となる。
なお、上述した計測装置には、操作卓50が装備され、この操作卓50から入力された指令などが中央制御装置(CPU)51で処理され、CPU51からXステージ14、Yステージ15、Zステージ16の駆動部に制御信号が送られ、またエアーポンプ40の駆動部に制御信号が送られる。Xステージ14、Yステージ15、Zステージ16、エアーポンプ40は送られた制御信号に基づいて動作する。
上述したように本実施形態の計測装置は、生産性向上のために旋盤などの加工機械のそばに設置しても、不使用時の非接触センサ20a又はタッチプローブ20bはプローブボックス30とその内部に流れるクリーンエアーによって雰囲気中の塵やオイルミストが付着することがなく、また使用中の非接触センサ20a又はタッチプローブ20bもクリーンエアーによって雰囲気中の塵やオイルミストが付着することがなく、被検物Mの形状を高精度に計測することが可能になる。
本発明は上記実施形態で示したものに限定されるものではない。例えば保護手段としてプローブボックス30の代わりに、非接触センサ20aやタッチプローブ20bにクリーンエアーを吹き付けるか、あるいは、非接触センサ20aやタッチプローブ20bを包む気体(空気)の層を形成するなどして、非接触センサ20aやタッチプローブ20bを雰囲気から隔てるようにしてもよい。
10 計測装置本体
11 床
12 除振台
13 ベース
14 Xステージ
15 Yステージ
16 Zステージ
20a 非接触センサ(検出手段)
20b タッチプローブ(検出手段)
30 プローブボックス(カバー部材)
31 吸気口
32 排気口
33,34 フィルタ
40 エアーポンプ
44 集塵手段
11 床
12 除振台
13 ベース
14 Xステージ
15 Yステージ
16 Zステージ
20a 非接触センサ(検出手段)
20b タッチプローブ(検出手段)
30 プローブボックス(カバー部材)
31 吸気口
32 排気口
33,34 フィルタ
40 エアーポンプ
44 集塵手段
Claims (4)
- 被検物の形状情報を採取するための検出手段をその不使用時に保管する保管装置であって、
前記不使用時の検出手段をその周囲の雰囲気から隔てる保護手段と、
帯電した不活性ガスを気体の流れに略直交する方向から逆らう方向までの間の方向から吹き付けて、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構と、前記帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を前記気体から引き離す集塵手段を備え、
前記保護手段は、前記集塵手段から得られる気体を流して、前記検出手段を前記雰囲気から隔てる気体流形成手段であることを特徴とする保管装置。 - 被検物の形状情報を採取するための検出手段をその不使用時に保管する保管装置であって、
不使用時の検出手段を覆って該検出手段の周囲の雰囲気から隔てるカバー部材と、
帯電した不活性ガスを気体の流れに略直交する方向から逆らう方向までの間の方向から吹き付けて、前記気体に含まれる不純物を帯電させる帯電機構と、前記帯電させた不純物の帯電極性とは、逆の極性に帯電させた集塵機構とを有し、該集塵機構により前記帯電させた不純物を前記気体から引き離す集塵手段と、
前記集塵手段から得られる気体を前記検出手段の周囲に供給する気体供給部と、を備えることを特徴とする保管装置。 - 請求項1又は2に記載の保管装置において、
前記集塵機構は、前記帯電させた不純物を含む気体の流路を囲む網目構造を有し、該網目に引き寄せられた前記帯電した不活性ガス及び不純物を吸引排気することを特徴とする保管装置。 - 被検物の形状を測定する計測装置であって、
前記被検物の形状情報を採取する検出手段と、
前記検出手段の不使用時に該検出手段を保管する請求項1から3の何れか一項に記載の保管装置と、
を備えてなることを特徴とする計測装置。
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2008
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- 2008-12-26 JP JP2008332237A patent/JP2010044043A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103075992A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-05-01 | 南京通晟自控系统有限公司 | 一种接触式测量料堆取料后形状的方法 |
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JP2010044042A (ja) | 2010-02-25 |
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