JP5465848B2 - 昇降傾斜調整装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1に記載の表面性状測定機は、検出器に対して測定対象物を相対移動させる駆動機構を有するもので、本測定を行う前に仮測定を行い、テーブル上に載置された測定対象物の姿勢を、基準姿勢(本測定を行う際の姿勢)に全自動で修正し、測定対象物の位置決めを行うものであり、短時間で測定を行うことができる。ここで、測定対象物の位置決めには、例えば、検出器のZ軸方向(検出器の測定方向に直交する方向)の昇降位置を調整(オートセット)したり、測定対象物の被測定面に対して検出器の測定方向が平行となるように測定対象物の傾斜角度を調整(オートレベリング)したりすることが含まれる。
また、比較的小さな測定対象物の粗さ測定を行う場合、持ち運びが容易な可搬型の小型表面性状測定機が用いられている。小型表面性状測定機は、検出器を測定対象物の表面に沿って移動させて測定する駆動ユニットと、駆動ユニットの制御や検出器からの検出信号の処理を行う電装ユニットとから構成されている。このような小型表面性状測定機では、被測定物のレベル出しを手動で行っている場合が多く、手動によるレベル出しでは調整に要する時間が長くなり、同一箇所の測定における再現性が悪化する。また、ドーナツ状の測定対象物の両端を測定する場合、手動によるレベル出しでは2箇所目の測定位置に移動する際、検出器先端のスタイラスが穴に落ち込んで破損するおそれがあり、このような複数個所の測定が困難となる場合があった。そのため、小型表面性状測定機においても自動で位置決めできる装置の要求が高くなっている。
具体的には、例えば、載置面に測定対象物または検出器を備えた測定装置を載置し、検出器を測定方向に移動させながら測定対象物の表面性状を測定する際に、本発明の昇降傾斜調整装置を用いれば、検出器と測定対象物との相対位置を調整(オートセット)する機能と、検出器の測定方向と測定対象物の被測定面とが平行となるように検出器または測定対象物の傾斜角度を調整(オートレベリング)する機能とをコンパクトに構成できる。
また、駆動源によって一対の移動手段を駆動させるので、従来、手動で行っていた調整の操作性を向上させることができる。
また、本発明の昇降傾斜調整装置では、前記支点案内手段は、前記テーブルの前記支点を中心として揺動可能に設けられた連結部材と、前記連結部材を前記載置面の前記平行移動方向に沿って直線的に案内し、かつ、前記ベースに設けられたパンタグラフ機構と、を有することが好ましい。
なお、パンタグラフ機構を用いる場合、支点案内手段の軽量化が図れる。
この構成によれば、載置面の平行移動方向に直角な方向にスライダを移動させればよい。例えば、載置面の平行移動方向が垂直方向の場合には、スライダを水平方向に沿って移動させればよい。従って、スライダを垂直方向に移動させる場合よりも、移動手段の高さ方向の寸法を小さくすることができる。
この構成によれば、作用点部材がローラであるので、ローラが移動する際に、ローラが斜面または対向面を転動するので、ローラと斜面または対向面との当接部の消耗を抑えることができる。
なお、後述する第2実施形態以降において、以下に説明する第1実施形態での構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
図1は、本実施形態の表面性状測定機1を示す全体構成図である。図2は、表面性状測定機1の制御装置の構成を説明するためのブロック図である。
図1にて、表面性状測定機1は、測定対象物Wの粗さ測定や輪郭測定等の形状測定を行うためのものであり、基台2と、測定対象物Wを載置する載物台3と、測定装置4と、測定装置4が載置される昇降傾斜調整装置(オートセット−オートレべリングテーブル)5と、測定対象物Wに対する測定装置4の位置決めを自動で実施する制御装置6と、を備え、測定装置4が昇降傾斜調整装置5により可動する構成となっている。
また、基台2には、載物台3および昇降傾斜調整装置5の他に、測定装置4と連動する外部装置としてのワーク供給装置7と、パーツボックス8とが載置されている。PLCや制御BOXにより構成され、ワーク供給装置7を制御する外部制御装置9は、制御装置6と接続されている。
制御装置6は、電装部6Aおよび外部制御用I/OとしてのI/Oオプションボード6Bを備え、外部制御装置9からの信号は、I/Oオプションボード6Bを介して電装部6Aに送られる。
検出器42は、X軸方向に延設された測定アーム43と、測定アーム43の先端に取り付けられたスタイラス(接触子)44とを有し、スタイラス44が測定対象物Wと接触した際のZ軸方向のスタイラス44の変位量を検出可能に構成されている。このZ軸方向は、測定方向であるX軸方向に直交する方向である。
このように測定装置4は、測定対象物Wにスタイラス44を接触させた状態を保ちながら測定アーム43をX軸方向に移動させることにより、スタイラス44を測定対象物Wの表面輪郭形状の凹凸に従ってZ軸方向に変位させ、この時のスタイラス44の揺動量を検出し、その揺動量から測定対象物Wの輪郭形状や表面粗さ等を測定できるようになっている。
X軸駆動制御手段61は、測定装置4を用いて測定対象物Wの予備測定および本測定を実施する際にX軸移動機構41を駆動制御する。測定制御手段62は、X軸駆動制御手段61に制御信号を送る。昇降傾斜駆動制御手段63は、昇降傾斜調整装置5を用いて位置決めを実施する際に昇降傾斜調整装置5の一対の駆動源54を駆動制御する。位置決め制御手段64は、昇降傾斜駆動制御手段63に制御信号を送るとともに位置決めの完了信号を測定制御手段62に送る。演算手段65は、測定制御手段62からの測定実施信号を受けて検出器42からの予備測定結果を取得し、測定対象物Wの姿勢の基準姿勢(本測定を行う際の姿勢)に対する誤差を算出して、算出結果に応じた信号を位置決め制御手段64に送るとともに、検出器42からの本測定結果を取得して解析処理する。
まず、測定対象物Wを載物台3に載置し(ワークセット工程:S1)、測定を開始する(S2)。
次に、測定装置4の検出器42が測定対象物Wを検出できる位置まで、検出器42を垂直移動(オートセット)させて測定対象物Wに接近させる(第1のオートセット工程:S3)。ここでは、位置決め制御手段64(図2)が昇降傾斜調整装置5を操作して、測定装置4を降下させる。そして、測定装置4により、測定対象物Wを予備測定する(予備測定工程:S4)。ここでは、測定制御手段62(図2)により検出器42をX軸方向に沿って移動させて、測定対象物Wの被測定部分の表面を走査させて、測定結果を演算手段65(図2)に出力させる。予備測定工程S4の後、測定装置4を指定量だけ自動退避させる(自動退避工程:S5)。ここでは、後工程の自動傾斜工程S6にて測定装置4を傾斜させた際に、検出器42が測定対象物Wと干渉しないように、位置決め制御手段64が昇降傾斜調整装置5を操作して、測定装置4を指定量だけ上昇させる。
このようにして、測定開始S2の後、第1のオートセット工程S3から本測定工程S8までの一連の操作を全自動で実施することができる。
このように、図1にて制御装置6と外部制御装置9とをI/Oオプションボード6Bを介して接続することで、表面性状測定機1を製造ラインや検査ラインへ容易に組み入れることができる。
図4は、昇降傾斜調整装置5の駆動機構を模式的に示す側面図である。
昇降傾斜調整装置5は、ベース51と、ベース51との間隔が可変となるように設けられたテーブル52と、ベース51に設けられてテーブル52を昇降移動可能に支持する一対の移動手段53と、一対の移動手段53を駆動する駆動源(モータ)54と、一対の移動手段53の間に設けられた支点案内手段55とを備える。
具体的には、移動手段53は、斜面531を有するスライダ532と、このスライダ532と螺合する送りねじ(スライダ移動部材)533とを有する。送りねじ533は、載置面521の平行移動方向に直角な方向に沿って設けられ、ベース51に回転自在に軸支されている。送りねじ533は、駆動源54に接続され、駆動源54の回転駆動力によって回転するとともに、載置面521の平行移動方向に直角な方向へスライダ532を移動させる。
このように、一対の移動手段53は、テーブル52の中心軸を挟んで2箇所に設けられた作用点522をモータ駆動で垂直方向に移動させる機能を備えている。
なお、本実施形態では、作用点部材として、テーブル52に回転自在に支持された転動体であるローラ524を用いているが、作用点部材としては、斜面を転動あるいは摺動可能な部材であればローラ以外の部材でもよい。
支点案内手段55によって、支点523(傾斜回転中心)がL軸方向に沿って直線的に案内され、水平方向には移動しないで、支点523を基準にテーブル52の傾斜角度を調整する際の精度が向上される。なお、テーブル52の昇降位置は、2箇所のローラ524の支持位置により決定される必要があるため、支点523の昇降方向の移動を拘束することができない。そこで本実施形態の支点案内手段55を用いれば、支点523の昇降方向の移動を拘束することなく、支点523を直線的に案内できる。
また、図6に示すように、一対の移動手段53が、各作用点522のうちの一方を移動させた場合、支点523を中心として、載置面521が揺動し、載置面521に載置された測定装置の傾斜角度が調整される。すなわち、L軸に直交し、水平面に平行なR軸まわりにテーブル52を傾斜移動(オートレベリング)させることができる。ここで、オートレベリングとは、検出器42の測定方向と測定対象物Wの被測定面とが平行となるように検出器42または測定対象物Wの傾斜角度を調整する機能を示す。
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
(1)一対の移動手段53の一方または両方を駆動させることで、測定装置4の昇降位置の調整および傾斜角度の調整の両方をコンパクトな構成で実現でき、表面性状測定機1における測定対象物Wの位置決めを行うことができる。
(2)駆動源54によって一対の移動手段53を駆動させるので、従来、手動で行っていた調整の操作性を向上させることができる。
(4)スライダ532を水平方向に移動させればよいので、スライダ532を垂直方向に移動させる場合よりも、装置全体の高さ寸法を小さく抑えることができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る昇降傾斜調整装置5Aについて図7に基づいて説明する。
図7は、昇降傾斜調整装置5Aの駆動機構を示す側面図である。昇降傾斜調整装置5Aは、前述の第1実施形態の昇降傾斜調整装置5に対して移動手段53Aおよび支点案内手段55Aの各構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。
具体的には、駆動源54および送りねじ533Aは、それぞれの回転軸が垂直となるようにベース51に支持されている。駆動源54の回転駆動力は、歯車によって送りねじ533Aに伝達される。送りねじ533Aに螺合されたスライダ532Aは、送りねじ533Aの回転によって、L軸方向に移動される。
また、載置面521が支点523Aを中心に揺動する場合には、作用点522が対向面534に沿って移動しながら、作用点522がL軸方向に移動される。
支点523Aは、テーブル52下面に設けられた内部に略球状の収納部525を有して形成され、略球状の収納部525の下部は開口している。この略球状の収納部525の中心位置が、実質的な支点となっている。
連結部材553は、支点523Aの略球状の収納部525に収納される球部を有し、支点523Aに対して2方向の軸まわりに回転可能にジョイントされている。
(6)支点案内手段55Aによって、支点523AがL軸方向に沿って直線的に案内され、水平方向には移動しないで、支点523Aを基準にテーブル52の傾斜角度を調整する際の精度を向上させることができる。さらに、パンタグラフ機構554が用いられているので、支点案内手段55Aの軽量化が図れる。
(7)対向面534がL軸に直交して略水平に設けられているので、載置面521に載置される測定装置(不図示)の荷重がローラ524を介して対向面534に直交する方向に作用し、移動手段53Aによるテーブル52の支持を安定させることができる。
次に、本発明の第3実施形態に係る昇降傾斜調整装置5Bについて図10に基づいて説明する。
図10は、昇降傾斜調整装置5Bの駆動機構を示す側面図である。昇降傾斜調整装置5Bは、前述の各実施形態の昇降傾斜調整装置に対して、支点523Bが、2箇所の作用点の一方と一致して形成されている点が大きく相違するもので、その他の構成は略同様である。
また、一対の移動手段56,57のうちの他方は、支点523Bを支持するとともに、支点523Bとベース51との間隔が増減する間隔増減方向へ、支点523Bを移動させる支点移動手段57である。
また、支点移動手段57は、テーブル52の支点523Bをベアリングによって軸支する支点スライダ572と、駆動源54に接続されるとともにL軸方向へ支点スライダ572を移動させる送りねじ(支点スライダ移動部材)573と、支点スライダ572を直線的に案内する直動ガイド575とを有する。
テーブル52には、対向面564に当接するローラ(作用点部材)524が設けられ、これら対向面564およびローラ524の当接部によって作用点522が構成される。ローラ524は、対向面564を転動し、対向面564上を移動可能に支持されている。
また、載置面521が支点523Bを中心に揺動する場合には、作用点522の対向面564に沿った移動を伴って、作用点522が間隔増減方向に移動される。
なお、例えば、各直動ガイド565,575に各スライダ562,572の絶対位置を検出可能なリニアエンコーダを設ければ、前述の原点位置を検出する作業を省略できる。
(9)支点523Bが、2箇所の作用点の一方と一致して形成されているので、支点案内手段を省略することができ、部品点数の削減化を図ることができる。
51…ベース
52…テーブル
53,53A…移動手段
54…駆動源
55,55A…支点案内手段
56…作用点移動手段
57…支点移動手段
521…載置面
522…作用点
523,523A,523B…支点
524…ローラ(作用点部材)
531…斜面
532,532A…スライダ
533…送りねじ(スライダ移動部材)
534…対向面
551…ガイド
552…アーム
553…連結部材
554…パンタグラフ機構
562…作用点スライダ
563…送りねじ(作用点スライダ移動部材)
564…対向面
572…支点スライダ
573…送りねじ(支点スライダ移動部材)。
Claims (6)
- ベースと、
載置面および前記載置面に平行な方向に沿った2箇所の作用点を有するとともに、前記2箇所の作用点間に支点を有し、前記ベースとの間隔が可変となるように設けられたテーブルと、
前記ベースに設けられ、前記各作用点を支持するとともに、前記各作用点と前記ベースとの間隔が増減する間隔増減方向へ、前記各作用点をそれぞれ移動させる一対の移動手段と、
前記一対の移動手段を駆動する駆動源と、
前記支点を支持するとともに、前記載置面が平行移動する方向に沿って前記支点を直線的に案内する支点案内手段と、を備え、
前記一対の移動手段が、前記各作用点を同じ移動量、同じ方向に移動させた場合、
前記載置面が平行移動し、前記載置面に載置された被載置物の昇降位置が調整され、
前記一対の移動手段が、前記各作用点を異なる方向に移動させた場合、
前記支点を中心として、前記載置面が揺動し、前記載置面に載置された被載置物の傾斜角度が調整される
ことを特徴とする昇降傾斜調整装置。 - 請求項1に記載の昇降傾斜調整装置において、
前記支点案内手段は、前記ベースに設けられたガイドと、前記ガイドによって前記載置面の前記平行移動方向に沿って直線的に案内され、かつ、前記テーブルの前記支点を中心として軸支されたアームと、を有することを特徴とする昇降傾斜調整装置。 - 請求項1に記載の昇降傾斜調整装置において、
前記支点案内手段は、前記テーブルの前記支点を中心として揺動可能に設けられた連結部材と、前記連結部材を前記載置面の前記平行移動方向に沿って直線的に案内し、かつ、前記ベースに設けられたパンタグラフ機構と、を有することを特徴とする昇降傾斜調整装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の昇降傾斜調整装置において、
前記移動手段は、斜面を有するスライダと、前記駆動源に接続されるとともに前記載置面の前記平行移動方向に直角な方向へ前記スライダを移動させるスライダ移動部材と、を有し、
前記テーブルには、前記斜面に当接する作用点部材が設けられ、これらの斜面および作用点部材の当接部によって前記作用点が構成され、前記スライダの移動によって、前記当接部が前記斜面に沿って移動することを特徴とする昇降傾斜調整装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の昇降傾斜調整装置において、
前記移動手段は、前記テーブルに対向する対向面を有するスライダと、前記駆動源に接続されるとともに前記載置面の前記平行移動方向へ前記スライダを移動させるスライダ移動部材と、を有し、
前記テーブルには、前記対向面に当接する作用点部材が設けられ、これら対向面および作用点部材の当接部によって前記作用点が構成され、
前記載置面が平行移動する場合には、前記当接部の前記対向面に沿った移動を伴わずに、前記当接部が前記間隔増減方向に移動し、
前記載置面が前記支点を中心に揺動する場合には、前記当接部の前記対向面に沿った移動を伴って、前記当接部が前記間隔増減方向に移動する
ことを特徴とする昇降傾斜調整装置。 - 請求項4または請求項5に記載の昇降傾斜調整装置において、
前記作用点部材は、前記テーブルに回転自在に支持されたローラである
ことを特徴とする昇降傾斜調整装置。
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