JP4669639B2 - 移動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は移動装置、特に移動部をその突出方向と直交する方向に移動されている時に物体と衝突すると、その移動を停止させる安全機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の測定機が寸法あるいは形状の専用測定機であったのに対し、三次元測定機は寸法だけでなく、形状、位置、姿勢などが1回の測定作業で同時に測定できる極めて汎用性の高い測定機である(特開平10−239042号公報等)。
三次元測定機は、互いに直交するガイドと、ガイドの移動量を求めるスケール及びプローブをもち、それぞれの移動量からプローブの三次元座標値を求めることのできる測定機である。
したがって、三次元測定機によって得られるのは被測定物上のXYZ座標値であり、その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法はコンピュータによるデータ処理によって求められる。
【0003】
プローブは被測定物の測定面上の点の三次元座標を検出するための検出器であり、接触式と非接触式に大別されるが、特に接触式が従来より多用されている。接触式には作業者が接触しているのを確認して使用するメカニカルプローブ、電気接点式で測定子が定位置から変位する瞬間に自動的に信号を出力するタッチシグナルプローブ、直線ガイドと測長ユニットを内臓して三次元測定機との相対変位を検出する倣いプローブなどがある。
【0004】
例えば、プローブはZ軸スピンドル先端に支持され、Z軸スピンドルはZ軸ガイドに支持されている。このZ軸ガイドはXY軸ガイドにXY方向に移動自在に支持されている、そして、プローブ先端を被測定物の測定面に当てて、X軸ガイド、Y軸駆動機構等でXY軸方向等を走査し、その各位置の座標値を読取る。
また、X軸ガイド、Y軸駆動機構等でプローブを被測定物の測定面上方でXY軸方向に移動し、測定点の上方に位置決めする。そして、Z軸ガイドでプローブを下降させ、そのプローブ先端を測定点に当て、その位置の座標値を出力させる。出力後、プローブを上昇させ、X軸ガイド、Y軸駆動機構等で被測定物の測定面上方でプローブをXY軸方向に移動し、次の測定点の上方に位置決めする。そして、Z軸ガイドでプローブを下降させ、プローブ先端を測定点に当て、その位置の座標値を出力させることを各測定点毎に行う。
【0005】
三次元測定機は寸法だけでなく、形状、位置、姿勢などが1回の測定作業で同時に測定できる極めて汎用性の高い測定機である分、移動部の移動、特にXY軸方向の移動が多くなった。
このため、三次元測定機をはじめとする測定機は勿論、各軸が移動する移動装置を用いる機械では、移動範囲内に物体があった場合、特にXY軸方向に移動中に物体に機器がぶつかった瞬間に機械を停止させることが可能な安全装置を装着する必要がある。
【0006】
このため、従来は、安全装置として、例えば図1に示すように、図中XY軸方向に駆動されるZ軸スピンドル10先端の外周部にテープスイッチ等のセンサ12を設けている。そして、Z軸スピンドル10をXY軸方向に移動している時に、該センサ12に物体13が衝突すると、Z軸スピンドル10のXY軸方向の移動を停止させていた。
また、三次元測定機ではないが、NC工作機械等の機械設備では、移動部が架台に衝突したとき、この衝突を操作者に報知する安全装置として、移動部の移動軸上に位置する、移動部の対向端面にスイッチセンサを設けている。そして、移動部が架台のスイッチに衝突すると、移動部のXY軸方向の移動を停止させていた(特開平9−285937号公報等)。
【0007】
このように従来の安全装置は、何れの場合も移動部先端、或いは該移動部先端と対向する架台等の端面部にセンサを設置し、XY軸方向に移動している時に該センサに物体が衝突すると、その移動を停止していた。
さらに、このような安全装置を備えない場合は、各軸の過負荷エラーやタッチ信号の誤入力を検知して、衝突検出の代用としていたが、必ずしも検出確度は高くなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の安全装置では、何れの場合も、移動部先端の外周にセンサを設置、或いは該移動部先端と対向する架台等の端面部にセンサを設置していたため、移動部のセンサが物体と接触しない限り、非常停止信号が出力されない。このため、移動部がXY軸方向に移動中に、該移動部のセンサが付いていない場所に物体が接触しても、非常停止信号が出力されず、安全装置は働かない。
また、図1に示すような安全装置では、移動部先端の外周面にセンサを設置していたので、その外径に対して安全装置のサイズを大きくする必要がある。このため、移動部の移動範囲を制限しているので、測定機では測定範囲を犠牲にしており、これらの点は改善の余地が残されていた。
【0009】
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は移動部の移動範囲を犠牲にすることなく、移動部をその突出方向と直交する方向に移動している時に、その移動部の任意位置に物体が衝突しても、その移動を確実に停止させることのできる移動装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかる移動装置は、操作対象物を載置する載置台と、該操作対象物の測定面上の点の三次元座標を検出するプローブと、一端で前記プローブを支持するスピンドルと、前記スピンドルを、その一端側を突出させて該突出方向に移動可能となるように支持する支持手段と、前記操作対象物に対して前記支持手段を前記突出方向と直交する移動方向に相対移動させる駆動手段と、を備えた移動装置において、安全手段を備える。そして、前記安全手段は、センサと、駆動制御部と、を備えることを特徴とする。
【0011】
ここで、前記安全手段は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動している時に、該支持手段より突出しているスピンドルまたはプローブの任意位置に物体が衝突すると、該衝突を検知し、該支持手段の相対移動を停止させる。
また前記センサは、前記スピンドルまたはプローブの側部に前記物体が衝突したときに該スピンドルまたはプローブが該物体から受ける力により、該支持手段に働く前記移動方向の反力を計測する歪みゲージまたは圧電素子からなる。
【0012】
前記駆動制御部は、前記センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、前記駆動手段による前記支持手段の、移動方向の相対移動を停止させる。
ここにいう特定の直線方向に移動可能な移動部(スピンドルおよびプローブ)とは、移動部が、特定の直線方向に移動する場合、移動しない場合を含めていう。
なお、本発明において、前記操作方向と前記移動方向は直交していることが好適である。
【0013】
ここで、前記移動部が特定の直線方向である操作方向に移動可能であるのに対して、前記支持手段は操作方向に直交する方向に移動可能である。
さらに、本発明において、前記支持手段は、前記スピンドルの側部を挟んだ状態で前記突出方向に移動自在に支持する少なくとも1組の挟持部を備え、前記1組の挟持部は、前記突出方向と直交する方向から前記スピンドルの側部を挟むように該スピンドルに対して配置され、前記センサは、前記挟持部に設けられて前記支持手段に働く反力のうちの、該挟持部に働く反力成分を測定することが好適である。例えば、支持手段にX軸方向とY軸方向に支持する静圧気体軸受が用いられた場合、挟持部であるエアーパッドは最低でもX軸方向に1組、Y軸方向に1組が設けられるが、このエアーパッドに反力のすべてが働くので、このエアーパッドにかかる反力を測定すれば、正確に反力が測定できる。
【0014】
また、本発明において、前記センサは、前記支持手段の、前記突出方向と直交する第1方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第1方向の反力成分を測定する第1センサと、前記支持手段の、前記突出方向と直交し、且つ前記第1方向と直交する第2方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第2方向の反力成分を測定する第2センサと、を備えることが好適である。このようにすれば、前記突出方向と異なる移動方向において、前記移動部が物体(ワークやワーク固定用の治具など)と衝突した場合に、その反力を検出することが容易である。
さらに、本発明において、前記支持手段に働く反力は、各々の前記反力成分をベクトル合成して求めることが好適である。この様にすれば、前記移動部と物体とが衝突した方向と、その方向における反力の大きさを正確に求めることが出来る。
【0015】
また、本発明は、前記所定値は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動させた場合の加速度及び減速度によって生じる反力よりも大きくすることが好適である。このようにすれば、前記移動部の位置決め時における加速度、減速度によって前記センサが出力を生じても、前記移動部が物体と衝突した場合と区別することができ、衝突の誤認による誤停止を防ぐことができる。
さらに、本発明は、前記所定値は、前記操作対象物に対して前記三次元座標を検出する場合に生じる反力よりも大きくすることが好適である。このようにすれば、前記移動部が前記操作対象物に対して何らかの操作を行うことによって前記センサが出力を生じても、前記移動部が物体と衝突した場合と区別することができ、衝突の誤認による誤停止を防ぐことができる。
【0016】
また、本発明は、前記三次元座標の検出は、前記操作対象物に対する表面性状測定操作であることが好適である。このようにすれば、粗さ、うねり、形状などの各種測定において、本発明を適用することができる。
さらに、本発明は、前記センサは歪みゲージ又は圧電素子であることが好適である。このようにすれば、高感度で反力の測定が可能となる。
また、本発明の移動装置において、前記スピンドルは、前記プローブに代えて、該操作対象物に対して加工を行う加工工具を取り付けた取付手段を一端で支持するように構成してもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施形態について説明する。
図2には本発明の一実施形態にかかる移動装置の概略構成が示されている。本実施形態では、移動装置として三次元測定機を想定し、そのZ軸ガイドをXY軸方向に移動している時に、Z軸ガイドに支持されているZ軸スピンドル及びプローブの任意位置に物体が接触すると、その移動を停止する例について説明する。なお、前記従来技術と対応する部分には符号100を加えて示し説明を省略する。
【0018】
同図に示す三次元測定機本体(移動装置)114は、コントローラ(駆動制御部)116と、操作盤118と、ホストシステム120を含む。
三次元測定機本体114は、定盤120上にはアーム支持体122がY軸方向に移動自在に支持されており、アーム支持体122は、Y軸駆動機構(駆動手段)123によりY軸方向に駆動される。アーム支持体122の上端にX軸ガイド(駆動手段)124を支持している。X軸ガイド(駆動手段)124はZ軸方向に延びるZ軸ガイド126をX軸方向に駆動する。Z軸ガイド126には、Z軸スピンドル(移動部)110がZ軸ガイド126に沿ってZ軸方向(特定の直線方向,移動部の突出方向)に駆動されるように設けられる。Z軸スピンドル110の下端には接触プローブ(移動部)128が装着されている。
【0019】
コントローラ116は、三次元測定機本体114を駆動制御すると共に三次元測定機本体114から必要な測定値を取り込む。操作盤118は、コントローラ116を介して三次元測定機本体114を手動操作する。ホストシステム120は、コントローラ116を介して取込まれた三次元測定機本体114からの測定値を処理する。
【0020】
すなわち、三次元測定機本体114では、操作盤118の操作によりプローブ128をXY軸方向に移動させながら、プローブ128の先端をワーク(被測定物)130の各部(被測定面)に接触させる。プローブ128からは、コントローラ116にタッチ信号が出力され、その時のワーク130各部のXYZ座標値をコントローラ(駆動制御部)116に取込む。その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法は、ホストシステム120によるデータ処理によって求められる。
【0021】
ところで、三次元測定機本体114では、操作盤118の操作によりプローブ128をXY軸方向に移動させており、本発明において特徴的なことは、測定範囲を有効に使え、しかもそのXY軸方向に移動している時に移動部のどの部分に物体が接触しても機械を確実に停止させることのできる安全手段を備えたことである。このために本実施形態においては、Z軸スピンドル110やプローブ128ではなくZ軸ガイド126に、図3〜図4に示すような安全手段112を設けている。
なお、図3はZ軸ガイド近傍の縦断面図、図4(A)はZ軸ガイド近傍をX軸方向より見た図、同図(B)は同様のZ軸ガイド近傍をY軸方向より見た図である。
【0022】
すなわち、図3に示すようにZ軸ガイド126は、ブラケット140と、ブラケット140内に収容される支持パッド142を備える。この支持パッド142は、Z軸スピンドル110をZ軸方向に移動自在に支持するエアーベアリング用のエアーパッドでXY軸方向に対向して取付けられている。この支持パッド142は、調整ねじ144によりブラケット140に支持固定されている。
【0023】
また、コントローラ116は、CPU145と、駆動回路146と、記憶部154を備える。
そして、コントローラ116のCPU145からの指示が駆動回路146に与えられると、駆動回路146が駆動部148の動作を制御することにより、Z軸ガイド126は、XY軸方向に駆動される。このとき、プローブ128はZ軸スピンドル110の先端に支持され、Z軸スピンドル110はZ軸ガイド126に支持されているので、Z軸ガイド126のXY軸方向の移動と共に、プローブ128及びZ軸スピンドル110は、XY軸方向に移動する。
【0024】
そして、図4に示すようなZ軸ガイド126の調整ネジ144近傍のXY軸方向にそれぞれセンサ150,152を取付けている。このセンサは、例えばひずみゲージ、或いは圧電素子等よりなり、Z軸スピンドルやプローブ等の移動部の側部に、XY軸方向より物体が衝突した時に該移動部が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力を測定する。
【0025】
すなわち、図4(A)に示すように、X軸調整ネジ144a,144bの近傍にはX軸センサ150が設けられている。このX軸センサ150は、Z軸スピンドル110やプローブ128等の移動部の側部に略X軸方向より物体が衝突した時に、Z軸スピンドル110やプローブ128等の移動部が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力のうちの、X軸方向の反力を測定し、その出力信号をコントローラ116に出力する。
【0026】
また、同図(B)に示すようにY軸調整ネジ144c,144dの近傍にはY軸センサ152が設けられている。このY軸センサ152は、Z軸スピンドル110やプローブ128等の移動部の側部に略Y軸方向より物体が衝突した時に、Z軸スピンドル110やプローブ128等が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力のうちの、Y軸方向の反力を測定し、その出力信号をコントローラ116に出力する。
コントローラ116のCPU145は、センサ150、152で測定された各々の反力成分のベクトル合成を行い、その結果を一時記憶する。
つまり、センサ150の出力Rxと、センサ152の出力Ryがそれぞれ正の値であれば、合成された反力Rは、RxとRyの自乗和の平方根を計算して求めることが出来る。
【0027】
そして、前記記憶部154は、あらかじめ通常の測定時の反力(三次元測定機114を用いワーク130の測定面にプローブ128の先端を当てて測定を行う際、及びZ軸スピンドル110とプローブ128のXY軸方向の移動の加減速時にセンサ150,152で測定され、ベクトル合成された反力)の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している。
【0028】
そして、コントローラ116のCPU145は、センサ150,152で測定され、ベクトル合成された反力を監視し、該反力が記憶部154に記憶されている設定値を超えると、非常停止信号を駆動回路146に出力し、駆動源148によるZ軸ガイド126のXY軸方向の移動、つまりZスピンドル110及びプローブ128のXY軸方向の移動を停止させる。
【0029】
本実施形態にかかる三次元測定機114は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
【0030】
三次元測定機114では、操作盤118の操作によりX軸ガイド、Y軸駆動機構を駆動することによりZ軸ガイド126をXY軸方向に移動させる。Z軸ガイドを駆動することによりZ軸スピンドルをZ軸方向に移動し、プローブ128の先端をワーク130の各部に接触させると、プローブ128からコントローラ116にタッチ信号が出力される。そのときのワーク130の各部のXYZ座標値をコントローラ(駆動制御部)116に取込む。その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法は、ホストシステム120によるデータ処理によって求められる。
【0031】
ここで、各軸が移動する機械では、特にXY軸方向に移動している時に物体に衝突した瞬間にその機械を停止させる安全装置を設ける必要がある。
しかしながら、従来の一般的な安全装置では、すなわち例えばZ軸スピンドル先端外周にテープスイッチ等のセンサを設けていたのでは、Z軸スピンドルのXY軸方向に移動している時に、該スピンドルのテープスイッチが付いていない場所に、物体が接触した場合には、そのテープスイッチは安全装置の役目を果たさない。しかも、テープスイッチでは、スピンドルの外径に対して安全装置のサイズを大きくする必要があり、測定範囲を犠牲にしていた。
【0032】
また、特開平10−239042号公報等では、プローブの移動可能範囲内に存在する物体の周囲の領域を制限領域として設定し、プローブが制限領域に近づいたときにプローブの移動速度を制限することにより、移動部と物体とが高速で衝突するのを回避しているが、制限領域外では、安全装置が働かない。
【0033】
そこで、本発明は、測定範囲を有効に使え、しかも移動部がXY軸方向に移動している時に、移動部のどの部分に物体が接触してもその機械を確実に停止させることのできる安全手段を設けている。
【0034】
本実施形態において、Z軸ガイド126では、Z軸スピンドル110をZ軸方向に移動自在に支持するエアーベアリング等の支持パッド142が対向して取付けてある。この支持パッド142は、調整ねじ144でブラケット140に支持固定されている。そして、Z軸ガイド126の調整ネジ144の近傍に、ひずみゲージ等よりなるセンサ150,152をXY方向に取付けている。
【0035】
この結果、例えばプローブ128、Z軸スピンドル110をXY軸方向に移動している時に、その側部に物体が接触し、図5の模式図に示すような、例えばプローブ120やZ軸スピンドル128に外力Pが働いた場合、必ずZスピンドル支持パッド調整ネジ近傍のA部にはその反力Rが働く。
【0036】
したがって、Zスピンドル支持パッド調整ネジ近傍のA部にZ軸に直交する方向にXY軸センサをそれぞれ取付け、その反力Rをセンサ150(152)で測定し、コントローラ116により監視する。これによりコントローラ116は、プローブ128、Z軸スピンドル110のXY軸方向のあらゆる位置での衝突を監視し、衝突があった時には、駆動回路146に非常停止信号を発生し、駆動回路146は駆動源148の非常停止を行うことができる。
【0037】
しかも、センサ150,152は、ひずみゲージや圧電素子等のコンパクトなセンサを用い、Z軸スピンドル110ではなくZ軸ガイド126のZスピンドル支持パッド調整ネジ近傍に設置している。このためZ軸スピンドル126にセンサを設置するものに比較し、三次元測定機のZ軸スピンドルの移動範囲を犠牲にすることがないので、測定範囲を狭めることがない。
また、三次元測定機114では、プローブ128の先端をワーク130の測定面に当てて測定操作を行うが、測定時や、Z軸スピンドル110とプローブ128のXY軸方向の移動の加減速度の関係による誤差を排除する必要がある。
【0038】
そこで、本実施形態においては、あらかじめ、プローブ128の先端をワーク130の測定面に当てて測定を行う場合や、Z軸スピンドル110とプローブ128をXY軸方向に移動する場合の加速度または減速度によるセンサ150、152の出力信号を測定し、これらの出力信号をベクトル合成して通常測定時の最大反力を求めておく。そして、この最大反力より大きな反力が検知された場合に、非常停止がかかるように安全装置の信号レベルをコントローラ116の記憶部154に記憶しておく。
そして、コントローラ116は、センサ150,152からの反力が記憶部154に記憶されている設定値を超えると、駆動回路146に非常停止信号を発生し、駆動回路146は駆動源154の非常停止を行うことができる。
【0039】
このように上記加減速時の出力値より大きな値で非常停止がかかるように、コントローラ116による非常停止信号を発生する信号レベルを設定することにより、測定時の加減速度の関係によるプローブ128のたわみによる誤差を排除することができるので、三次元測定機の誤停止を確実に避けられる。
さらに、コントローラ116のCPU145は、センサ150、152で測定された各々の反力成分のベクトル合成を行って、反力を算出するので、X軸とY軸を含むXY平面内のいかなる方向からワークへ衝突した場合でも、正確に反力を求めることができる。
【0040】
以上説明したように本実施形態にかかる三次元測定機によれば、Z軸スピンドルの側部を挟んだ状態に支持する支持パッドと、該支持パッドの調整ねじ近傍に設けられ、Z軸スピンドル及びプローブをXY軸方向に移動している時に、その側部に物体が衝突し物体から受ける力により、該調整ねじ近傍に働く反力を測定するセンサを備えることとした。
【0041】
この結果、本実施形態では、Z軸スピンドル及びプローブをXY軸方向に移動している時に、その側部の任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
しかも、本実施形態では、あらかじめ三次元測定機を用い被測定物に接触プローブを当てる際、そのXY軸方向の移動の加減速時にセンサで測定された反力の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している記憶部を備え、コントローラはセンサからの反力が記憶部に記憶されている設定値を超えると、Z軸ガイドのXY軸方向の移動を停止させることにより、機械の誤停止を確実に防ぐことができる。
【0042】
また、センサをZ軸スピンドルに設けるのではなく、Z軸ガイドの調整ねじ近傍に設け、XY方向移動時の衝突を監視することにより、センサをZ軸スピンドルに設けたものに比較し、Z軸スピンドルの移動範囲を制限することがないので、測定範囲を有効に使うことができる。
さらに、移動部の側部を挟んだ状態に支持する挟持部にかかる反力を検出できるように圧電素子や歪みゲージからなるセンサを設けることによって、正確な反力の測定が可能となる。
【0043】
なお、前記構成では、本発明にかかる安全手段を三次元測定機のZ軸ガイドに適用した例について説明したが、移動部を支持する支持手段を備えた移動装置であれば、任意の移動装置のXY軸方向の移動に適用することができる。
また三次元測定機等の測定機に限られるものではなく、任意の機械の移動装置のXY軸方向の移動に適用することができる。
【0044】
また、前記実施形態では、直交座標系を備えた三次元測定機の場合を示したが、極座標制御される三次元測定機やロボットアームなどにも適用することができる。
すなわち、アーム一端にタッチ信号プローブを備え、アーム他端を回転自在に支持して、タッチ信号プローブを自由に旋回させて三次元座標を測定する形態の測定機であっても適用することが出来る。
【0045】
さらに、センサはX軸方向反力成分測定用とY軸方向反力成分測定用の合計2個を備える実施形態のみを示したが、例えばXY平面内で120度間隔で3個、あるいは更に間隔を狭めて4個以上のセンサを設けても良い。要するにベクトル合成によって反力の方向とその最大値が算出できればよい。
【0046】
また、前記実施形態では、接触プローブ(タッチ信号プローブ)によって三次元座標値を測定する場合を示したが、これに限らず、連続して形状測定の可能な倣いプローブや、画像測定を行うCCDカメラやCCDラインセンサなどの画像センサ、粗さ、うねり、輪郭形状などを測定する粗さセンサなど、の表面性状測定センサーを用いた場合にも適用できる。
【0047】
さらに、測定操作に限らず、Z軸スピンドル先端に回転手段と工具を取り付けて穴あけ、ねじ切りなどを行う加工操作の場合であっても適用することが出来る。
また前記実施形態では、反力を検知した場合に、衝突と判定するための所定値を設けたが、この所定値を固定値とせずに可変値としても良い。すなわち、前記操作方向と前記移動方向が直交でない場合、衝突時の前記移動部の移動方向と前記操作方向の角度の応じて前記所定値を低減しても良い。例えば、前記操作方向と前記移動方向の成す角度がθの場合は、前記所定値を(Sinθ)倍し、反力の大きさがこの低減所定値を超えていれば、衝突と判定することにより、正確な衝突判定が可能となる。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる移動装置によれば、移動部の一端側を突出さてその側部を挟んだ状態に支持する支持手段と、該支持手段に設けられ、移動部をその突出方向と直交する方向に移動している時にその側部に物体が衝突し該移動部が該物体から受ける力により、該支持手段に働く移動部の突出方向と直交する方向の反力を測定するセンサと、該センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、該駆動手段による支持手段及び移動部の、該移動部の突出方向と直交する方向の移動を停止させる駆動制御部を備えることとした。
この結果、本発明は、支持手段及び移動部の移動範囲を犠牲にすることなく安全手段を設けることができる。しかも、本発明は、前記支持手段及び移動部を、該移動部の突出方向と直交する方向に移動している時に、該支持手段より突出している移動部の任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
また、本発明において、前記センサは、前記支持手段に働く反力のうちの、X軸方向の成分を測定するX軸センサと、Y軸方向の成分を測定するY軸センサを備えることにより、支持手段より突出している移動部の任意位置に物体が衝突したことをより確実に検知することができる。
また、本発明は、あらかじめ三次元測定機を用い被測定物に接触プローブを当てて、その移動での加減速時にセンサで測定された反力の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している記憶部と、駆動制御部はセンサからの反力が記憶部に記憶されている設定値を超えると、駆動手段による支持手段及び移動部の移動を停止させる駆動制御部を備えることにより、三次元測定機の測定範囲を犠牲にすることなく安全手段を設けることができる。しかも、本発明は、Z軸スピンドル及びプローブを、Z軸方向と直交する方向に移動している時に、該支持手段より突出しているZ軸スピンドル及びプローブの任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】三次元測定機のZ軸スピンドルに装着された従来の安全手段の説明図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる移動装置である三次元測定機の概略構成の説明図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかる移動装置の安全装置の概略構成を示すプローブ近傍の縦断面図である
【図4】本発明の一実施形態にかかる移動装置において特徴的な安全手段の説明図であり、同図(A)はX軸方向より見た図、同図(B)はY軸方向より見た図である。
【図5】図3に示したプローブ近傍の模式図である。
【符号の説明】
110 Z軸スピンドル(移動部)
112 安全手段
114 三次元測定機(移動装置)
116 コントローラ(駆動制御部)
123 Y軸駆動機構(駆動手段)
124 X軸ガイド(駆動手段)
126 Z軸ガイド(支持手段)
128 プローブ(移動部)
150 X軸センサ(センサ)
152 Y軸センサ(センサ)
Claims (7)
- 操作対象物を載置する載置台と、
該操作対象物の測定面上の点の三次元座標を検出するプローブと、
一端で前記プローブを支持するスピンドルと、
前記スピンドルを、その一端側を突出させて該突出方向に移動可能となるように支持する支持手段と、
前記操作対象物に対して前記支持手段を前記突出方向と直交する移動方向に相対移動させる駆動手段と、を備えた移動装置において、
前記支持手段を、前記移動方向に相対移動している時に、該支持手段より突出しているスピンドルまたはプローブの任意位置に物体が衝突すると、該衝突を検知し、該支持手段の相対移動を停止させる安全手段を備え、
前記安全手段は、前記スピンドルまたはプローブの側部に前記物体が衝突したときに該スピンドルまたはプローブが該物体から受ける力により、該支持手段に働く前記移動方向の反力を計測する歪みゲージまたは圧電素子からなるセンサと、
前記センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、前記駆動手段による前記支持手段の相対移動を停止させる駆動制御部と、
を備え、
前記支持手段は、前記スピンドルの側部を挟んだ状態で前記突出方向に移動自在に支持する少なくとも1組の挟持部を備え、
前記1組の挟持部は、前記突出方向と直交する方向から前記スピンドルの側部を挟むように該スピンドルに対して配置され、
前記センサは、前記挟持部に設けられて前記支持手段に働く反力のうちの、該挟持部に働く反力成分を測定することを特徴とする移動装置。 - 請求項1記載の移動装置において、
前記センサは、前記支持手段の、前記突出方向と直交する第1方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第1方向の反力成分を測定する第1センサと、
前記支持手段の、前記突出方向と直交し、且つ前記第1方向と直交する第2方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第2方向の反力成分を測定する第2センサと、
を備えたことを特徴とする移動装置。 - 請求項2記載の移動装置において、
前記支持手段に働く反力は、各々の前記反力成分をベクトル合成して求めることを特徴とする移動装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の移動装置において、
前記所定値は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動させた場合の加速度及び減速度によって生じる反力よりも大きいことを特徴とする移動装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の移動装置において、
前記所定値は、前記操作対象物に対して前記三次元座標を検出する場合に生じる反力よりも大きいことを特徴とする移動装置。 - 請求項5記載の移動装置において、
前記三次元座標の検出は、前記操作対象物に対する表面性状測定操作であることを特徴とする移動装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の移動装置において、
前記スピンドルは、前記プローブに代えて、該操作対象物に対して加工を行う加工工具を取り付けた取付手段を一端で支持することを特徴とする移動装置。
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