JP2022129311A

JP2022129311A - 画像プローブ

Info

Publication number: JP2022129311A
Application number: JP2021027998A
Authority: JP
Inventors: 雄基石川; Yuki Ishikawa; 紀彦益田; Norihiko Masuda
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-09-05

Abstract

【課題】加工装置への自動着脱を実行可能な画像プローブ等の観察装置を提供する。
【解決手段】画像プローブ１００は、ワーク１４に照明光を照射する照明装置１１０と、ワーク１４を撮像する撮像装置１４０と、撮像装置１４０にワーク１４の像を結像させる合焦レンズ１３２と、合焦レンズ１３２に光を導く対物レンズ１３１と、照明装置１１０及び撮像装置１４０の少なくとも一方に電力を供給する電力供給手段と、照明装置１１０、撮像装置１４０、合焦レンズ１３２及び電力供給手段を収容するカバー１６０と、カバー１６０に接続され、加工装置への自動着脱が可能な取付機構と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電加工機等の加工装置に取付可能な画像プローブに関する。

放電加工機等の加工装置によってワークを加工した場合、加工後のワークの形状の観察・寸法の測定等のために、加工装置に観察装置を取り付ける場合がある。また、観察・測定の結果、加工が終了していなかった場合、ワークを再度加工するために、加工装置から観察装置を取り外す場合がある。加工と観察・測定を繰り返し行う場合、この着脱作業を繰り返し行う場合がある。

実開昭和５７－０８１０３２号公報

上記着脱作業を人の手で行う場合、作業が必要になるたびに着脱の手間が生じる。また、着脱作業の際、観察装置を取り落として破損してしまう恐れがある。ここで、この様な観察装置を自動で着脱する場合には、この様な問題を解消可能である。

しかしながら、従来の観察装置においては、観察装置から多数の電源線等が引き出されている場合があった。この様な場合、自動着脱の際にこの電源線等が加工装置内部の構成に引っ掛かったり絡まったりすることにより、電源線等が断線したり、加工装置又は観察装置が破損してしまったりする恐れがある。

本発明は、この様な課題に鑑みなされたものであり、加工装置への自動着脱を実行可能な画像プローブ等の観察装置を提供することを目的とする。

本発明の一の実施形態に係る画像プローブは、ワークに照明光を照射する照明装置と、ワークを撮像する撮像装置と、撮像装置にワークの像を結像させる合焦レンズと、合焦レンズに光を導く対物レンズと、照明装置及び撮像装置の少なくとも一方に電力を供給する電力供給手段と、照明装置、撮像装置、合焦レンズ及び電力供給手段を収容するカバーと、カバーに接続され、加工装置への自動着脱が可能な取付機構と、を備えるケーブルレスの画像プローブである。

この様な画像プローブはケーブルレスであるため、上述の様な問題を生じない。

上記電力供給手段は、照明装置及び撮像装置の少なくとも一方に適した少なくとも１通りの電圧を生成し、照明装置及び撮像装置の少なくとも一方に供給しても良い。

上記電力供給手段は、少なくとも１通りの電圧を生成する変圧器を備えていても良い。

上記電力供給手段は、電力供給用の第１電極を備えていても良い。また、第１電極は、画像プローブが加工装置に取り付けられた状態で、加工装置に設けられた電力供給用の第２電極に接続されても良い。

上記電力供給手段は、無線給電の受信装置を備えていても良い。

上記電力供給手段は、バッテリーを備えていても良い。

この様な構成によれば、加工装置への自動着脱を実行可能な画像プローブを提供することが可能である。

放電加工機１０の構成を示す模式的な正面図である。放電加工機１０の構成を示す模式的な正面図である。画像プローブ１００の構成を示す模式的な図である。画像プローブ１００の構成を示す模式的な側面図である。画像プローブ１００の構成を示す模式的な正面図である。画像プローブ１００の構成を示す模式的な上面図である。画像プローブ１００及び取付機構１６の構成を示す模式的な側面図である。画像プローブ１００及び取付機構１６の構成を示す模式的な側面図である。第２実施形態に係る画像プローブ２００の構成を示す模式的な図である。

次に、本発明のいくつかの実施形態に係る画像プローブについて説明する。

尚、以下の説明において、同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

また、以下の説明では、画像プローブの対物レンズの光軸方向、及び、画像プローブの加工装置に対する取付方向がＺ方向と一致する例について説明する。しかしながら、この様な構成はあくまでも説明のための例示であり、具体的な構成等は適宜調整可能である。

また、以下の説明では、画像プローブを取り付ける加工装置として、放電加工機を例示する。しかしながら、画像プローブを取り付ける加工装置は、放電加工機でなくても良い。

［第１実施形態］
図１及び図２は、放電加工機１０の構成を示す模式的な正面図である。図１は、ワーク１４の加工中の様子を示している。図２は、ワーク１４の観察・測定中の様子を示している。

図１に示す様に、放電加工機１０は、基台１１と、基台１１上に設けられた加工槽１２と、を備える。加工槽１２中には、加工液１３と、ワーク１４と、が設けられている。また、放電加工機１０は、加工電極１５を取り付け可能に構成された取付機構１６と、取付機構１６及び加工槽１２のＺ方向における位置関係を調整可能なＺ軸駆動機構１７と、取付機構１６及び加工槽１２のＸ方向における位置関係を調整可能なＸ軸駆動機構１８と、取付機構１６及び加工槽１２のＹ方向における位置関係を調整可能なＹ軸駆動機構１９と、を備える。

図１に示す様に、ワーク１４の加工に際しては、取付機構１６に加工電極１５が取り付けられている。また、ワーク１４全体、及び、加工電極１５の少なくとも一部が加工液１３に浸っている。

図２に示す様に、ワーク１４の観察・測定に際しては、取付機構１６に画像プローブ１００が取り付けられている。また、ワーク１４の少なくとも上面、及び、画像プローブ１００は加工液１３に浸っていない。

図３は、画像プローブ１００の構成を示す模式的な図である。画像プローブ１００は、落射照明装置１１０と、暗視野照明装置１２０と、光学系１３０と、撮像装置１４０と、電源装置１５０と、これらの少なくとも一部を収容するカバー１６０と、を備える。

落射照明装置１１０は、例えば、ＬＥＤ等の照明装置である。落射照明装置１１０は、例えば、カバー１６０に収容されていても良い。

暗視野照明装置１２０は、例えば、ＬＥＤ等の照明装置である。暗視野照明装置１２０は、例えば、環状に構成されたリング照明であっても良い。暗視野照明装置１２０は、例えば、カバー１６０に対して着脱可能に構成されていても良い。

光学系１３０は、例えば、ワーク１４と対向する対物レンズ１３１と、対物レンズ１３１を通して入射した光に基づいてワーク１４の像を撮像装置１４０の撮像面に結像させる合焦レンズ１３２と、を備える。また、光学系１３０は、落射照明装置１１０から照射された光を反射するミラー１３３と、ミラー１３３で反射された光を反射し、対物レンズ１３１を介してワーク１４に導くと共に、ワーク１４で反射され対物レンズ１３１を通して入射した光を透過させるハーフミラー１３４と、を備える。対物レンズ１３１は、例えば、カバー１６０に対して着脱可能に構成されていても良い。合焦レンズ１３２、ミラー１３３及びハーフミラー１３４は、例えば、カバー１６０に収容されていても良い。

撮像装置１４０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像装置である。撮像装置１４０は、例えば、カバー１６０に収容されていても良い。撮像装置１４０は、例えば、データ信号入出力端子１７１を介して、放電加工機１０との間でデータ信号の入出力を行う。データ信号は、例えば、撮像装置１４０を制御するための制御信号、及び、撮像装置１４０によって取得された画像データの信号を含む。

電源装置１５０は、例えば、電源端子１７２，１７３を介して放電加工機１０から電力を供給され、この電圧を降圧して、落射照明装置１１０の駆動に適した電圧、暗視野照明装置１２０の駆動に適した電圧、及び、撮像装置１４０の駆動に適した電圧を生成する。また、これらの電圧を、それぞれ、落射照明装置１１０、暗視野照明装置１２０、及び、撮像装置１４０に供給する。電源装置１５０は、例えば、変圧器を含む。

図４は、画像プローブ１００の構成を示す模式的な側面図である。図５は、画像プローブ１００の構成を示す模式的な正面図である。図６は、画像プローブ１００の構成を示す模式的な上面図である。図７及び図８は、画像プローブ１００及び取付機構１６の構成を示す模式的な側面図である。

カバー１６０は、例えば図４に示す様に、本体部１６１と、本体部１６１の上端に設けられたクランプ軸１６２と、を備える。

本体部１６１は、落射照明装置１１０、合焦レンズ１３２、ミラー１３３、ハーフミラー１３４、撮像装置１４０、及び、電源装置１５０を収容する。

クランプ軸１６２は、放電加工機１０への自動着脱が可能な取付機構を構成する。クランプ軸１６２は、Ｚ方向に延伸する略円柱状の形状を有する。クランプ軸１６２は、半径が比較的小さい凹部１６３と、この凹部１６３よりも上方に設けられ、凹部１６３よりも半径が大きい凸部１６４と、を備える。

尚、図７に例示する取付機構１６は、クランプ軸１６２を収容可能な基部２１と、クランプ軸１６２の凹部１６３に当接する複数の球２２と、球２２の径方向における移動を拘束する複数の拘束部材２３と、拘束部材２３に弾性力を付与するコイルバネ２４と、を備える。基部２１は、クランプ軸１６２を収容可能な孔部３１を備える。孔部３１は、Ｚ方向に延伸する。また、基部２１は、球２２を径方向に移動可能に収容する孔部３２を備える。孔部３２は、孔部３１と連通し、径方向に延伸する。また、基部２１は、拘束部材２３をＺ方向に移動可能に収容する収容部３３を備える。収容部３３は、孔部３２と連通する。また、基部２１は、収容部３３と連通する孔部３４を備える。

画像プローブ１００が取付機構１６に取り付けられた状態では、拘束部材２３のＺ方向における位置がコイルバネ２４によって固定されている。この状態では、拘束部材２３によって球２２の径方向における位置が拘束され、且つ、球２２がクランプ軸１６２の凹部１６３に当接する。

画像プローブ１００を取付機構１６から取り外す場合には、孔部３４から空気を注入する。これにより、拘束部材２３が下方に押圧され、球２２が径方向において移動可能な状態となる。この状態で画像プローブ１００を下方に引き抜くことにより、画像プローブ１００が取付機構１６から取り外される。

画像プローブ１００を取付機構１６に取り付ける場合にも、孔部３４から空気を注入する。これにより、拘束部材２３が下方に押圧され、球２２が径方向において移動可能な状態となる。この状態で画像プローブ１００を下方から上方に移動させてクランプ軸１６２を孔部３１に収容し、この状態で孔部３４への空気の注入を中止することにより、画像プローブ１００が取付機構１６に取り付けられる。

図６の例では、クランプ軸１６２を中心とする環状の領域に、データ信号入出力端子１７１、電源端子１７２，１７３が配置される。データ信号入出力端子１７１、電源端子１７２，１７３は、例えば図８に例示する様に、画像プローブ１００が取付機構１６に取り付けられた状態において、取付機構１６に設けられた電極４１，４２に接続される。尚、電極４２は、例えば、加工電極１５（図１）に加工用の電力を供給する電極であっても良い。

ここで、上述の通り、放電加工機１０によってワーク１４を加工した場合、加工後のワーク１４の形状等を観察・測定するために、放電加工機１０の取付機構１６から加工電極１５を取外し、観察装置を取り付ける場合がある。また、観察・測定の結果、加工が終了していなかった場合には、取付機構１６から観察装置を取外し、加工電極１５を取り付ける場合がある。加工と観察・測定を繰り返し行う場合、この着脱作業を繰り返し行う場合がある。

ここで、上記着脱作業を人の手で行う場合、作業が必要になるたびに着脱の手間が生じる。また、着脱作業の際、観察装置を取り落として破損してしまう恐れがある。ここで、この様な観察装置を自動で着脱する場合には、この様な問題を解消可能である。

しかしながら、従来の観察装置においては、観察装置から多数の電源線等が引き出されている場合があった。この様な場合、自動着脱の際にこの電源線等が加工装置内部の構成に引っ掛かったり絡まったりすることにより、電源線等が断線したり、加工装置又は観察装置が破損してしまったりする恐れがある。特に、放電加工機１０を使用する場合には、観察装置が加工液１３中に取り落とされてしまう恐れがある。

ここで、第１実施形態に係る画像プローブ１００はケーブルレスであるため、上述の様な問題を生じない。従って、加工装置への自動着脱を実行可能な画像プローブを提供することが可能である。

［第２実施形態］
次に、図９を参照して、第２実施形態に係る画像プローブ２００について説明する。図９は、画像プローブ２００の構成を示す模式的な図である。

画像プローブ２００は、基本的には第１実施形態に係る画像プローブ１００と同様に構成されている。ただし、画像プローブ２００は、データ信号入出力端子１７１、電源端子１７２，１７３を備えていない。また、画像プローブ２００は、データ信号送受信装置２０１、無線給電の受信装置２０２、バッテリー２０３及びスイッチ回路２０４を備える。これらの構成は、カバー１６０に収容されている。

データ信号送受信装置２０１は、撮像装置１４０に接続されている。撮像装置１４０は、例えば、データ信号送受信装置２０１を介して、図示しない外部装置との間でデータ信号の入出力を行う。データ信号の入出力は、無線通信によって行われる。

無線給電の受信装置２０２は、スイッチ回路２０４を介してバッテリー２０３に接続される。無線給電の受信装置２０２は、例えば、図示しない外部装置から無線給電によって電力を供給され、この電力によってバッテリー２０３の充電を行う。

バッテリー２０３は、スイッチ回路２０４を介して電源装置１５０及び無線給電の受信装置２０２に接続されている。電源装置１５０は、例えば、バッテリー２０３から電力を供給され、バッテリー２０３の電圧を調整して、落射照明装置１１０の駆動に適した電圧、暗視野照明装置１２０の駆動に適した電圧、及び、撮像装置１４０の駆動に適した電圧を生成する。

［その他の実施形態］
以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る画像プローブ１００，２００について説明した。しかしながら、以上の構成はあくまでも例示であり、具体的な構成は適宜調整可能である。

例えば、第１実施形態に係る画像プローブ１００は、放電加工機１０の取付機構１６を介して、データ信号の送受信及び電力の供給を実行する様に構成されている。また、例えば、第２実施形態に係る画像プローブ２００は、無線通信及び無線給電によって、データ信号の送受信及び電力の供給を実行する様に構成されている。しかしながら、この様な構成はあくまでも例示に過ぎず、具体的な構成は適宜供給可能である。

例えば、第１実施形態に係る画像プローブ１００においては、電力の供給のみを放電加工機１０の取付機構１６を介して実行し、データ信号の送受信を無線通信によって実行しても良い。この様な場合、画像プローブ１００は、データ信号入出力端子１７１のかわりに、データ信号送受信装置２０１を備えていても良い。

また、第２実施形態に係る画像プローブ２００においては、電力の供給のみを無線給電によって実行し、データ信号の送受信を放電加工機１０の取付機構１６を介して実行しても良い。この様な場合、画像プローブ２００は、データ信号送受信装置２０１のかわりに、データ信号入出力端子１７１を備えていても良い。

また、例えば、第２実施形態に係る画像プローブ２００は、バッテリー２０３を充電するための構成として、無線給電の受信装置２０２を備えていた。しかしながら、画像プローブ２００は、無線給電の受信装置２０２のかわりに、バッテリー２０３を充電するための電源端子を備えていても良い。

１００…画像プローブ、１１０…落射照明装置、１２０…暗視野照明装置、１３０…光学系、１４０…撮像装置、１５０…電源装置、１６０…カバー。

Claims

ワークに照明光を照射する照明装置と、
前記ワークを撮像する撮像装置と、
前記撮像装置に前記ワークの像を結像させる合焦レンズと、
前記合焦レンズに光を導く対物レンズと、
前記照明装置及び前記撮像装置の少なくとも一方に電力を供給する電力供給手段と、
前記照明装置、前記撮像装置、前記合焦レンズ及び前記電力供給手段を収容するカバーと、
前記カバーに接続され、加工装置への自動着脱が可能な取付機構と
を備えるケーブルレスの画像プローブ。
前記電力供給手段は、前記照明装置及び前記撮像装置の少なくとも一方に適した少なくとも１通りの電圧を生成し、前記照明装置及び前記撮像装置の少なくとも一方に供給する
請求項１記載の画像プローブ。
前記電力供給手段は、前記少なくとも１通りの電圧を生成する変圧器を備える
請求項２記載の画像プローブ。
前記電力供給手段は、電力供給用の第１電極を備え、
前記第１電極は、前記画像プローブが前記加工装置に取り付けられた状態で、前記加工装置に設けられた電力供給用の第２電極に接続される
請求項１～３のいずれか１項記載の画像プローブ。
前記電力供給手段は、無線給電の受信装置を備える
請求項１～３のいずれか１項記載の画像プローブ。
前記電力供給手段は、バッテリーを備える
請求項１～５のいずれか１項記載の画像プローブ。