JP4663511B2

JP4663511B2 - 作業台

Info

Publication number: JP4663511B2
Application number: JP2005369282A
Authority: JP
Inventors: 洸山本
Original assignee: 有限会社信洋製作所
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007168021A

Description

本発明は、フレームと、フレームに取り付けられ作業対象物をセットするテーブルと、テーブルにセットされた作業対象物を撮影するカメラと、カメラが撮影した作業対象物の画像を表示する表示部とを備えた作業台に関するものである。

従来、作業台として、作業用のテーブルの姿勢を変えることができるものが知られている（例えば特許文献１参照）。この場合、作業用のテーブルを旋回自在に支持する旋回支持部と、旋回軸心に交差する方向を軸心として旋回支持部を揺動自在に支持する揺動支持部と、揺動中心に交差する方向を軸心として揺動支持部を回転自在に支持する回転支持部と、回転支持部を上下昇降自在に支持する昇降支持部とからなり、制御部により集中コントロールされるアクチュエータにより各支持部の駆動を行うことができる。
このため、作業用のテーブルを旋回、揺動、昇降自在に支持し、かつ作業用のテーブルの位置および向きの調節を容易にすることができる。
特開２００１−１２１４５２号公報

しかし、上述の従来例では、作業用のテーブルにセットされた作業対象物を監視するカメラおよび表示部が付設されていなかったので、作業者が作業対象物の細かい部分を目で監視しつつ作業対象物の加工をすることが容易ではないという問題があった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、カメラおよび表示部で作業対象物を監視しつつ作業対象物の加工をすることができる作業台を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
フレームと、フレームに取り付けられ作業対象物をセットするテーブルと、テーブルにセットされた作業対象物を撮影するカメラと、カメラが撮影した作業対象物の画像を表示する表示部とを備えた作業台であって、
水平または鉛直のいずれかの方向に沿ってフレームに取り付けられた第１ガイド用部材と、第１ガイド用部材に平行に配設された第１ネジ部材と、カメラが取り付けられ、第１ガイド用部材に対して摺動可能な摺動部材とを備え、
摺動部材には、第１ネジ部材と直交する方向にスライド可能な第１螺合部材と、軸回りに回転可能な第１レバーとが組み付けられており、
第１螺合部材には、その表面にラックが形成されており、第１螺合部材は自身のスライドによって第１ネジ部材に対する螺合状態と非螺合状態とが切り替え可能となっており、
第１レバーには、その回転軸の表面に第１螺合部材のラックに対して噛み合う第１ピニオンが形成されており、第１レバーは自身の回転によって第１ピニオンとラックとの噛み合いを介して第１螺合部材がスライド可能となっていることを特徴とする。
これにより、摺動部材を第１ガイド用部材に対して摺動させると、摺動部材に取り付けられたカメラも移動する。
このとき、第１ネジ部材と第１螺合部材とが螺合した螺合状態では、第１ネジ部材が回転することで螺合部材が移動するため、ネジ部材の回転に従って摺動部材が第１ガイド用部材に沿って摺動でき、第１レバーによって第１ネジ部材と第１螺合部材との螺合を解いた非螺合状態では、第１ネジ部材と関係なく摺動部材が第１ガイド用部材に沿って摺動できる。

さらに、請求項２記載の発明は、請求項１に記載した作業台であって、
第１ガイド用部材と直交する鉛直または水平のいずれかの方向に沿って、摺動部材に対して摺動可能な第２ガイド用部材と、第２ガイド用部材に平行に配設された第２ネジ部材とを備え、
カメラは、第２ガイド用部材を介して摺動部材に取り付けられており、
摺動部材には、第２ネジ部材と直交する方向にスライド可能な第２螺合部材と、軸回りに回転可能な第２レバーとが組み付けられており、
第２螺合部材には、その表面にラックが形成されており、第２螺合部材は自身のスライドによって第２ネジ部材に対する螺合状態と非螺合状態とが切り替え可能となっており、
第２レバーには、その回転軸の表面に第２螺合部材のラックに対して噛み合う第２ピニオンが形成されており、第２レバーは自身の回転によって第２ピニオンとラックとの噛み合いを介して第２螺合部材がスライド可能となっていることを特徴とする。
これにより、第２ガイド用部材を摺動部材に対して摺動させると、第２ガイド用部材を介して摺動部材に取り付けられたカメラも移動する。
このとき、第２ネジ部材と第２螺合部材とが螺合した螺合状態では、第２ネジ部材が回転することで第２ガイド用部材が摺動部材に対して摺動でき、第２レバーによって第２ネジ部材と第２螺合部材との螺合を解いた非螺合状態では、第２ネジ部材と関係なく第２ガイド用部材が摺動部材に対して摺動できる。

さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載した作業台であって、
テーブルは、フレームの幅方向を軸方向とする軸回りに傾動可能にフレームに取り付けられており、テーブルには、傾動軸の軸回りに、弦がテーブルの裏面に対向するように半円状の歯車が一体的に形成されており、フレームには、歯車に対して機械的に連結された第１駆動手段が組み付けられており、第１駆動手段からの駆動力が歯車に伝達されることで、テーブルがフレームに対して傾動することを特徴とする。
これにより、第１駆動手段が半円状の歯車を回転させると、テーブルが傾動軸を回転中心として傾動する。また、歯車の形状を半円状とし、半円の弦の側がテーブルに対向する向きに組み付けられており、横軸からテーブル上に置かれる作業対象物までの距離が小さい。

請求項１記載の発明によれば、作業者はカメラおよび表示部により作業対象物を監視しつつ加工することができる。加えて、作業者は、水平または鉛直のいずれかの方向において、カメラを所望の位置に調節することにより、カメラにより作業対象物を撮影することが容易になる。さらに、カメラの位置の調節において、カメラの位置を荒く決める場合と細かく決める場合とを容易に切り替えることができる。
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果とともに、作業者は、上記の効果における方向と直交する鉛直または水平のいずれかの方向において、同様の効果を得ることができる。すなわち、作業者は、水平および鉛直の２方向において、カメラを所望の位置に調節することにより、カメラにより作業対象物を撮影することが容易になる。さらに、カメラの位置の調節において、カメラの位置を荒く決める場合と細かく決める場合とを容易に切り替えることができる。
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果とともに、テーブルを横軸の周りに回転させて、テーブルを作業対象物の加工に適した姿勢にすることがでる。さらに、テーブルを回転するときの作業対象物の移動量が小さいため、これに伴って必要となる作業対象物を監視するカメラの位置調節量を抑えることができる。

以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るモニター付き作業台の正面を示し、図２は図１のモニター付き作業台の右側面を示し、図３は図１のモニター付き作業台の平面を示す。さらに、図４は図２の内部構造を示し、図５は図２のテーブルの内部構造を示し、図６は図２のモニターのカメラのＸ軸方向の移動手段を示し、図７は図１のモニターのカメラの摺動部材を示し、図８は図７の摺動部材の右側面を示し、図９は図７の摺動部材の左側面を示し、図１０は図２のモニター付き作業台の操作盤の正面を示す。さらに、図１１は図５のモータの配線を示し、図１２は図１のモニター付き作業台の操作手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、モニター付き作業台１０は、加工対象の作業対象物９０（図５参照）をセットするテーブル１４を備え、テーブル１４にセットされた作業対象物９０を監視するモニター７０を備えている。
なお、作業台１０には、台座１１の上に支柱１３が立設されている。台座１１は複数の車輪１２で支えられているので、移動可能である。
フレーム４０は支柱１３に対して昇降可能である。すなわち、図４に示すように、昇降用モータ４１（図２参照）がフレーム４０に取り付けられ、昇降用モータ４１の軸４１ａの上端部には歯車４２が固定され、さらに、歯車４３が歯車４２に螺合している。なお、歯車４２、４３はフレーム４０の梁４０ａに回転自在に支えられている。歯車４３の軸はボールネジ４４であり、ボールネジ４４にはナット部材４５が螺合し、ナット部材４５は角柱状の支柱１３の内部の梁１３ａに固定されている。このため、昇降用モータ４１により歯車４２、４３およびボールネジ４４を回転させると、フレーム４０を支柱１３に対して昇降させることができる。

さらに、図２に示すように、テーブル１４は横軸２０（円弧状の歯車２１の上端部に軸受２０ａにより回転自在に支えられている。）を回転中心として回転可能である。なお、軸受２０ａはフレーム４０に固定されている。
具体的には、図５に示すように、テーブル１４の下側に円弧状の歯車２１が付設され、円弧状の歯車２１の回転中心を横軸２０とし、円弧状の歯車２１に螺合して円弧状の歯車２１を回転させる第１駆動手段２２が設けられている。
この第１駆動手段２２は、横軸用モータ２３（図２参照）とこの横軸用モータ２３により駆動される横軸用歯車列２４を備えている。歯車列２４は順次螺合する第１歯車２４ａ、第２歯車２４ｂ、第３歯車２４ｃおよび第３歯車２４ｃと同軸の第４歯車２４ｄを備えている。ここで、第１歯車２４ａの回転軸は横軸用モータ２３により回転させられ、第４歯車２４ｄは円弧状の歯車２１に螺合している。また、横軸用モータ２３はフレーム４０に取り付けられ、横軸用歯車列２４は回転可能状態でフレーム４０に支えられている。
なお、図１１に示すように、横軸用モータ２３は電磁ブレーキ２３ａを備え、位相用コンデンサ２３ｂにより端子間の位相を変化させている交流モータである。２３ｃは交流入力端子であり、スイッチ２３ｄは横軸用モータ２３の運転・停止を切り替えるスイッチである。後述する縦軸用モータ３４（図５参照）も横軸用モータ２３と同様である。

さらに、図３に示すように、テーブル１４は縦軸３１（図５参照）を回転中心として回転可能である。
具体的には、縦軸３１が円弧状の歯車２１の上部に軸受３２により回転可能に支えられ、縦軸３１を駆動する第２駆動手段３３が円弧状の歯車２１に取り付けられている。この第２駆動手段３３は、縦軸用モータ３４およびこの縦軸用モータ３４により回転させられる縦軸用歯車列３５を備えている。なお、第２駆動手段３３は円弧状の歯車２１に取り付けられているので、円弧状の歯車２１と一緒に回転する。縦軸用歯車列３５は、第１歯車３５ａ、第２歯車３５ｂ、第３歯車３５ｃおよび第４歯車３５ｆを備えている。第１歯車３５ａは縦軸用モータ３４により駆動されて回転する傘歯車であり、第２歯車３５ｂは第１歯車３５ａに螺合する傘歯車であり、第２歯車３５ｂと第３歯車３５ｃの共通の軸３５ｄは軸受３５ｅにより円弧状の歯車２１の上端部に回転自在に支持されている。さらに、第４歯車３５ｆは第３歯車３５ｃと螺合し、縦軸３１が第４歯車３５ｆの軸となっている。

さらに、図１に示すように、モニター７０はテーブル１４に万力１４ａ（図５参照）により固定されてセットされた作業対象物（ワーク）９０を撮影する顕微鏡７１付きカメラ７２とこのカメラ７２で撮影した作業対象物９０の画像を表示する表示部７４を備えている。なお、表示部７４には作業対象物９０の画像を表示する画面７４ａが設けられている。
ここで、作業台１０の前後方向をＸ軸とし、前記Ｘ軸に直交する横方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸およびＹ軸に直交する縦方向をＺ軸とすると、顕微鏡７１付きカメラ７２の位置はＸＹＺの３軸方向の少なくとも１つの軸方向に調節可能である。

具体的には、カメラ７２のＸ軸方向の位置の調節機構は以下のとおりである。すなわち図６に示すように、フレーム４０に横方向アーム４６をＸ軸方向に移動可能に保持する保持部４０ｂが形成されている。フレーム４０の前部と後部に第１プーリー４７と第２プーリー４８が配設され、ベルト４９が第１および第２プーリー４７、４８に掛けられている。そして、横方向アーム４６の基部４６ａがベルト４９に固定されている。さらに、第１プーリー４７にはハンドル４７ａが取り付けられている。このため、ハンドル４７ａにより第１プーリー４７を回転させるとベルト４９に固定された横方向アーム４６がＸ軸方向に移動する。

さらに、図１に示すように、Ｙ軸方向の一対の横ガイド部材５１と、横ガイド部材５１に平行に配設された横ネジ部材５２と、横ガイド部材５１に沿って摺動する摺動部材５４とを備えている。
具体的には、横ガイド部材５１は一対の横棒であり、その両端には第１および第２フレーム５３ａ、５３ｂが取り付けられ、この第１および第２フレーム５３ａ、５３ｂに回動自在に横ネジ部材５２が支持されている。そして、横ネジ部材５２の両端には第１および第２ハンドル５２ａ、５２ｂが取り付けられている。
そして、図２に示すように、カメラ７２は後述する縦ガイド部材６１、顕微鏡７１等を介して摺動部材５４に取り付けられている。

図８に示すように、摺動部材５４には横ネジ部材５２に螺合して横ネジ部材５２の回転により横ネジ部材５２の軸方向に移動する第１螺合部材５５を設け、第１螺合部材５５を横ネジ部材５２と直交する方向に移動させて第１螺合部材５５の螺合状態を解く第１螺合解消手段５６を設けている。
具体的には、横ネジ部材５２と直交する方向の第１孔５４ａが摺動部材５４に設けられ、この第１孔５４ａ内にて、第１螺合部材５５が横ネジ部材５２と直交する方向に移動可能に配設されている。第１螺合部材５５は棒状であり、この第１螺合部材５５には横ネジ部材５２が挿通する孔５５ａが形成され、孔５５ａの一部分に横ネジ部材５２に螺合するネジ部５５ｂが形成されている。
さらに、第１螺合解消手段５６は第１螺合部材５５をラックとし、前記ラックに螺合する第１ピニオン５７とこの第１ピニオン５７を回転させるレバ−等の第１回転手段５８を備えている。

図１に示すように、カメラ７２をＺ軸方向に移動させるために、一対の縦ガイド部材６１は摺動部材５４内の孔にてＺ軸方向に摺動可能に配設されている。そして、縦ガイド部材６１に平行に縦ネジ部材６２が配設されている。
具体的には、縦ガイド部材６１は一対の互いに平行な縦棒であり、その上下の両端には上フレーム６３ａおよび下フレーム６３ｂ（図２参照）が取り付けられ、このフレーム６３ａ、６３ｂに回動自在に縦ネジ部材６２が支持されている。縦ネジ部材６２の上端には上ハンドル６２ａが取り付けられている。そして、顕微鏡７１は下フレーム６３ｂに取り付けられ、カメラ７２は顕微鏡７１の上端部に取り付けられ、顕微鏡７１で拡大（例えば１０倍〜６０倍）した画像を撮影する。さらに、発光ダイオード等の照明装置７３（図２参照）が下フレーム６３ｂに取り付けられている。この照明装置７３はテーブル１４にセットされた作業対象物９０（図５参照）を照らす。

図９に示すように、摺動部材５４には縦ネジ部材６２に螺合して縦ネジ部材６２の回転により縦ネジ部材６２をその軸方向に移動させる第２螺合部材６５を設けている。さらに、第２螺合部材６５を縦ネジ部材６２と直交する方向に移動させて第２螺合部材６５の螺合状態を解く第２螺合解消手段６６を備えている。
具体的には、縦ネジ部材６２と直交する方向の第２孔５４ｂが摺動部材５４に設けられ、この第２孔５４ｂ内にて、第２螺合部材６５が縦ネジ部材６２と直交する方向に移動可能に配設されている。第２螺合部材６５は棒状であり、この第２螺合部材６５には縦ネジ部材６２が挿通する孔６５ａが形成され、孔６５ａの一部分に縦ネジ部材６２に螺合するネジ部６５ｂが形成されている。
さらに、第２螺合解消手段６６は第２螺合部材６５をラックとし、これに螺合する第２ピニオン６７とこの第２ピニオン６７を回転させるレバ−等の第２回転手段６８を備えている。

さらに、図２に示すように、フレーム４０の前面の上部には、操作盤８０が取り付けられている。図１０に示すように、操作盤８０には、電源スイッチ８１、ライトスイッチ８２、モニタースイッチ８３、上下スイッチ８４、回転スイッチ８５および角度スイッチ８６が設けられている。

図１２は、モニター付き作業台１０を使用する場合のフローチャートである。まず、電源スイッチ８１をオンにする（ステップＳ１）。つぎに、作業対象物９０をテーブル１４にセットする（ステップＳ２）。
つぎに、テーブル１４の位置の調節をする（ステップＳ３）。具体的には、必要に応じて、上下スイッチ８４により昇降用モータ４１を制御してテーブル１４を上下移動し（図１参照）、回転スイッチ８５により縦軸用モータ３４を制御してテーブル１４を左右（最大３６０度）回転移動し（図３参照）、角度スイッチ８６により横軸用モータ２３を制御してテーブル１４を角度（最大９０度）回転移動する（図２参照）。
つぎに、顕微鏡７１を利用する場合には（ステップＳ４）、モニタースイッチ８３をオンにしてモニター７０を作動させるとともに、ライトスイッチ８２をオンにして照明装置７３を点灯する（ステップＳ５）し、顕微鏡７１の位置の調節して（ステップＳ６）、作業対象物９０に対し磨き、検査などの作業をする（ステップＳ７）。
一方、顕微鏡７１を利用しない場合には（ステップＳ４）、直ちに、上記作業をする（ステップＳ７）。そして、作業を終了したときに（ステップＳ８）、作業対象物９０をテーブル１４から外す（ステップＳ９）。最後に電源スイッチ８１をオフにする（ステップＳ１０）。

以上の構成のモニター付き作業台１０は、以下の動作をする。
モニター７０によりテーブル１４にセットされた作業対象物９０を監視しつつ、作業対象物９０を加工することができる。
さらに、第１駆動手段２２が円弧状の歯車２１に螺合して円弧状の歯車２１を回転させると、テーブル１４が横軸２０を回転中心として回転する。
さらに、第２駆動手段３３が縦軸３１を駆動すると、テーブル１４は縦軸３１を回転中心として回転する。ここで、縦軸３１が円弧状の歯車２１に回転可能に支えられ、第２駆動手段３３が円弧状の歯車２１に取り付けられているので、テーブル１４を横軸２０を回転中心として回転させることができるともに、縦軸３１を回転中心としてテーブル１４を回転させることができる。

さらに、モニター７０のカメラ７１がテーブル１４にセットされた作業対象物９０を撮影し、モニター７０の表示部７４がカメラ７１が撮影した作業対象物９０の画像を表示することができる。
さらに、ＸＹＺ軸の３軸方向の少なくとも１つの軸方向にカメラ７１の位置を調節することができるので、カメラ７１の位置を作業対象物９０の撮影に適した位置にすることができる。

さらに、カメラ７１の横方向の位置調節においては、第１螺合解消手段５６が第１螺合部材５５と横ネジ部材５２との螺合状態を解いた場合には、摺動部材５４は横ネジ部材５２に関係なく横ガイド部材５１に沿って摺動でき、横ネジ部材５２と第１螺合部材５５とが螺合している場合には、横ネジ部材５２の回転に従って第１螺合部材５５が移動するので、横ネジ部材５２の回転に従って摺動部材５４が移動する。このため、摺動部材５４に取り付けられたカメラ７１が移動する。
さらに、第１螺合解消手段５６において、レバー等の回転手段５８によりピニオン５７を回転させると、このピニオ５７ンの回転に従ってラックとなる第１螺合部材５５が移動する。

さらに、カメラ７２の縦方向の位置調節においては、第２螺合解消手段６６が第２螺合部材６５と縦ネジ部材６２との螺合状態を解いた場合には、縦ガイド部材６１は縦ネジ部材６２に関係なくに摺動部材５４に沿って摺動でき、縦ネジ部材６２と第２螺合部材６５とが螺合している場合には、縦ネジ部材６２の回転に従って第２螺合部材６５が移動するので、縦ネジ部材６２の回転に従って縦ガイド部材６１が摺動部材５４に対して移動する。このため、縦ガイド部材６１に間接的に取り付けられたカメラ７２が上下に移動する。
さらに、第２螺合解消手段６６において、レバー等の第２回転手段６８により第２ピニオン６７を回転させると、この第２ピニオン６７の回転に従ってラックとなる第２螺合部材６５が移動する。

なお、上記実施の形態において、Ｘ軸方向の顕微鏡７１およびカメラ７２の移動はベルト４９によるが、これに限定されず、Ｙ軸方向と同様の移動手段としてもよい。

本発明の実施の形態に係るモニター付き作業台の正面図である。図１のモニター付き作業台の右側面図である。図１のモニター付き作業台の平面図である。図２の内部構造を示す部分図である。図２のテーブルの内部構造を示す部分図である。図２のモニターのカメラのＸ軸方向の移動手段を示す部分図である。図１のモニターのカメラの摺動部材を示す部分図である。図７の摺動部材の右側面図である。図７の摺動部材の左側面図である。図２のモニター付き作業台の操作盤の正面を示す部分図である。図５のモータの配線図である。図１のモニター付き作業台の操作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０モニター付き作業台
１４テーブル
２０横軸
２１円弧状の歯車
２２第１駆動手段
３１縦軸
３３第２駆動手段
５１横ガイド部材
５２横ネジ部材
５４摺動部材
５５第１螺合部材
５６第１螺合解消手段
５７第１ピニオン
５８第１回転手段
６１縦ガイド部材
６２縦ネジ部材
６５第２螺合部材
６６第２螺合解消手段
６７第２ピニオン
６８第２回転手段
７０モニター
７１顕微鏡
７２カメラ
７４表示部
９０作業対象物

Claims

フレームと、フレームに取り付けられ作業対象物をセットするテーブルと、テーブルにセットされた作業対象物を撮影するカメラと、カメラが撮影した作業対象物の画像を表示する表示部とを備えた作業台であって、
水平または鉛直のいずれかの方向に沿ってフレームに取り付けられた第１ガイド用部材と、第１ガイド用部材に平行に配設された第１ネジ部材と、カメラが取り付けられ、第１ガイド用部材に対して摺動可能な摺動部材とを備え、
摺動部材には、第１ネジ部材と直交する方向にスライド可能な第１螺合部材と、軸回りに回転可能な第１レバーとが組み付けられており、
第１螺合部材には、その表面にラックが形成されており、第１螺合部材は自身のスライドによって第１ネジ部材に対する螺合状態と非螺合状態とが切り替え可能となっており、
第１レバーには、その回転軸の表面に第１螺合部材のラックに対して噛み合う第１ピニオンが形成されており、第１レバーは自身の回転によって第１ピニオンとラックとの噛み合いを介して第１螺合部材がスライド可能となっていることを特徴とする作業台。
請求項１に記載した作業台であって、
第１ガイド用部材と直交する鉛直または水平のいずれかの方向に沿って、摺動部材に対して摺動可能な第２ガイド用部材と、第２ガイド用部材に平行に配設された第２ネジ部材とを備え、
カメラは、第２ガイド用部材を介して摺動部材に取り付けられており、
摺動部材には、第２ネジ部材と直交する方向にスライド可能な第２螺合部材と、軸回りに回転可能な第２レバーとが組み付けられており、
第２螺合部材には、その表面にラックが形成されており、第２螺合部材は自身のスライドによって第２ネジ部材に対する螺合状態と非螺合状態とが切り替え可能となっており、
第２レバーには、その回転軸の表面に第２螺合部材のラックに対して噛み合う第２ピニオンが形成されており、第２レバーは自身の回転によって第２ピニオンとラックとの噛み合いを介して第２螺合部材がスライド可能となっていることを特徴とする作業台。
請求項１または２に記載した作業台であって、
テーブルは、フレームの幅方向を軸方向とする軸回りに傾動可能にフレームに取り付けられており、テーブルには、傾動軸の軸回りに、弦がテーブルの裏面に対向するように半円状の歯車が形成されており、フレームには、歯車に対して機械的に連結された第１駆動手段が組み付けられており、第１駆動手段からの駆動力が歯車に伝達されることで、テーブルがフレームに対して傾動することを特徴とする作業台。