JP2012032215A - 産業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動機構の位置に基づく信号を出力するリニアエンコーダの原点位置を検出する動作を不要にでき、短時間で測定を開始できる産業機械を提供する。
【解決手段】 三次元測定機１は、所定の軸方向へ制御対象物を移動させるスピンドル２と、スピンドル２の位置を制御することにより制御対象物の位置を制御する制御装置３とを備えるものであって、スピンドル２の絶対位置を出力するアブソリュート型のリニアエンコーダ１１を備える。このため、三次元測定機１による測定を短時間で開始できる。
【選択図】図１

Description

本発明は産業機械に関する。

従来、被測定物を測定するために設けられた制御対象物としてのプローブを互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させる移動機構と、移動機構の位置を制御することによりプローブの位置を制御する制御装置とを備える産業機械としての三次元測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような三次元測定機では、移動機構は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に立設され、プローブを水平面内のＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動機構としての門形フレームと、門形フレームのＹ軸方向に延びる水平部にＹ軸方向に沿って移動可能にＺ軸方向に立設され、プローブをＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動機構としてのスライダと、スライダにＺ軸方向に沿って移動可能に設けられ、プローブを支持するとともにＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動機構としてのスピンドルとを備えている。

各軸方向移動機構にはそれぞれインクリメンタル型のリニアエンコーダが設けられ、このリニアエンコーダからの各軸方向移動機構の各軸方向の位置に基づく信号が制御装置に送られる。この信号に基づいて、プローブの各軸方向における位置が制御装置によってフィードバック制御される。

特表２００９−５２７７４７号公報

しかし、このような三次元測定機では、インクリメンタル型のリニアエンコーダを用いているため、電源投入直後はプローブの位置はわからない。このとき、プローブの位置を認識するためには、三次元測定機の電源投入後、予め定められたリニアエンコーダの原点位置を検出する動作が必要であり、またその検出に時間が必要となる。よって、三次元測定機による測定開始までに時間がかかる。
このことは、特に大型の三次元測定機などにおいて、電源投入時のプローブの位置がリニアエンコーダの原点位置から大きく離れている場合に顕著となる。

本発明の目的は、移動機構の位置に基づく信号を出力するリニアエンコーダの原点位置を検出する動作を不要にでき、短時間で測定を開始できる産業機械を提供することである。

本発明の産業機械は、所定の軸方向へ制御対象物を移動させる移動機構と、前記移動機構の位置を制御することにより制御対象物の位置を制御する制御装置とを備えた産業機械であって、前記移動機構の絶対位置を出力するアブソリュート型のリニアエンコーダを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、産業機械の電源投入直後に、アブソリュート型のリニアエンコーダによって移動機構の絶対位置がわかり、この移動機構の絶対位置に基づいて制御対象物の絶対位置がわかって、リニアエンコーダの原点位置を検出する動作が不要となる。よって、産業機械による測定を短時間で開始できる。

本発明の実施形態に係る三次元測定機を示すブロック図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す産業機械としての三次元測定機１には、図示しない被測定物を測定するための制御対象物としてのプローブが設けられ、三次元測定機１は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向（図１中左右方向）へプローブを移動させる移動機構と、移動機構の位置を制御することによりプローブの位置を制御する制御装置３とを備える。移動機構は、図示しないＸ軸方向移動機構とＹ軸方向移動機構、および図１に示すＺ軸方向移動機構としてのスピンドル２を備える。
以下の説明では、Ｚ軸方向移動機構としてのスピンドル２と関連した構成等についてのみ説明し、他は説明を省略する。

スピンドル２にはリニアスケール１１１が設けられている。スピンドル２とリニアスケール１１１とは、駆動モータ４０からの駆動力によって、駆動モータ４０の出力側に取り付けられたボールねじ４１の軸方向に沿って一体で移動される。リニアスケール１１１に対向してヘッド１１２が固定配置されており、リニアスケール１１１とヘッド１１２とでアブソリュート型のリニアエンコーダ１１が構成されている。
ヘッド１１２は、スピンドル２とリニアスケール１１１との移動により、スピンドル２のＺ軸方向における絶対位置に基づく信号から、スピンドル２のＺ軸方向における絶対位置を出力する。この絶対位置は位置信号値Ｋ１として制御装置３に送られる。

駆動モータ４０には、ロータリーエンコーダ４２が取り付けられている。ロータリーエンコーダ４２はインクリメンタル型のものでもアブソリュート型のものでもどちらでもよい。ロータリーエンコーダ４２は、駆動モータ４０の回転角度に基づくパルス波形の信号を出力する。この信号は信号値Ｋ３として制御装置３に送られる。

制御装置３は、スピンドル２の位置の制御を実行するモーションコントローラ３１と、モーションコントローラ３１に所定の指令を与えるホストコンピュータ３２とを備える。
モーションコントローラ３１は、位置制御部３１１と速度制御部３１２と電流制御部３１３とを備える。
位置制御部３１１は、ホストコンピュータ３２からのＺ軸方向の位置指令値Ｋ０と位置信号値Ｋ１に基づくスピンドル２のＺ軸方向における絶対位置との差を受け取り、その差に基づいてスピンドル２の位置をフィードバック制御する。また、位置制御部３１１は、前述した差を０とするように速度指令値Ｋ２を出力する。

速度制御部３１２は、速度指令値Ｋ２と信号値Ｋ３に基づく駆動モータ４０の回転速度との差を受け取り、その差を０とするように電流指令値Ｋ４を出力する。
電流制御部３１３は、電流指令値Ｋ４を受け取り、フィードバック制御により、電流指令値Ｋ４に等しい電流指令値Ｋ５を駆動モータ４０に出力する。これにより、駆動モータ４０は電流指令値Ｋ５に基づいて駆動される。

ホストコンピュータ３２は、リニアエンコーダ１１によって検出されるスピンドル２の絶対位置に基づいてプローブの絶対位置を取得する。具体的には、プローブの絶対位置とスピンドル２の絶対位置とが予め関連付けられた対応テーブルがホストコンピュータ３２に記憶されており、この対応テーブルとリニアエンコーダ１１で検出されたスピンドル２の絶対位置とに基づいてプローブの絶対位置が取得される。

以上のような本実施形態の三次元測定機１では、以下の効果がある。
本実施形態の三次元測定機１では、電源投入直後に、アブソリュート型のリニアエンコーダ１１によってスピンドル２の絶対位置がわかり、このスピンドル２の絶対位置に基づいてプローブの絶対位置がわかって、リニアエンコーダ１１の原点位置を検出する動作が不要となる。よって、三次元測定機１による測定を短時間で開始できる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、プローブをＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に沿って移動させる三次元測定機１について説明したが、プローブを少なくとも１軸方向、例えばＸ軸方向に移動させる産業ロボットなどであってもよい。
また、前記実施形態では、プローブの絶対位置は、予め記憶された対応テーブルに基づいて取得されたが、ホストコンピュータ３２が、所定の数式を用いることで、リニアエンコーダ１１で検出されるスピンドル２の絶対位置からプローブの絶対位置を算出してもよい。

本発明は産業機械に利用することができる。

１…三次元測定機（産業機械）
２…スピンドル（移動機構）
３…制御装置
１１…アブソリュート型のリニアエンコーダ

Claims (1)

1. 所定の軸方向へ制御対象物を移動させる移動機構と、前記移動機構の位置を制御することにより制御対象物の位置を制御する制御装置とを備えた産業機械であって、
   前記移動機構の絶対位置を出力するアブソリュート型のリニアエンコーダを備えることを特徴とする産業機械。

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