JP5700765B2

JP5700765B2 - 産業機械

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Publication number: JP5700765B2
Application number: JP2010210667A
Authority: JP
Inventors: 満福田; 一晃河原井; 一己水上; 聖一大坪
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2030-09-21
Also published as: CN102411316B; US20120067039A1; CN102411316A; US8984876B2; JP2012068039A; DE102011112734A1; DE102011112734B4

Description

本発明は、エアーにより駆動される駆動機構を備えた産業機械に関する。

従来、三次元測定機などの産業機械において、空気供給部から供給される空気の空気圧を利用して移動機構を駆動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の三次元測定機では、駆動源から供給される駆動力により移動機構を移動させるが、この際、空気供給部からエアベアリングに空気を送り込むことで駆動抵抗を低減させている。
このような測定機では、プローブを所望の位置に移動させた後は、待機状態となるが、この待機状態では、利用者が三次元測定機を操作した際に、迅速に反応して移動機構を駆動させることができるよう、空気供給部からの空気が常に移動機構に放出されている。

特開２００３−１４８５８１号公報

ところで、上記のような測定機などの産業機械の稼働率は、利用者により様々であり、例えば２４時間継続して稼動させて用いられる場合もあるが、例えば１日につき２〜５時間程度の短期間の使用のみのために稼動される場合もある。通常、工場などでは、始業開始時刻から終業時刻までの間、産業機械の電源がＯＮ状態に維持されていることが多い。このような場合、産業機械を使用していない時間では、待機状態に設定されていることが多い。
しかしながら、上記特許文献１に記載のような従来の産業機械では、この待機状態においても、空気供給部から空気が放出され続けている。例えば、待機状態において、空気供給部から放出される空気量が２０ｍｌ／ｍｉｎであり、待機状態が１日につき６時間設定されていると、７２００ｌ／日の空気が無駄に放出されることとなる。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、エアー放出量を低減して省エネルギー化を図れる産業機械を提供することを目的とする。

本発明の産業機械は、空気を供給する空気供給部と、前記空気供給部から供給される空気により駆動される駆動機構と、前記空気供給部から前記駆動機構に前記空気を導入する空気供給路内に設けられ、前記空気供給路を開閉する電磁弁と、前記空気供給路内の、前記電磁弁から前記駆動機構までの間に設けられ、前記駆動機構に導入される空気の空気圧を検出する圧力スイッチと、前記駆動機構が駆動停止してからの時間が予め設定された設定時間になると、前記電磁弁を制御して、前記空気供給路を閉塞させるとともに、前記圧力スイッチにより検出された前記空気圧が所定の下限値を下回った場合に、エラーを出力手段に出力する制御部と、前記電磁弁を解放して前記駆動機構に空気を導入する駆動状態、及び前記電磁弁を閉塞して前記駆動機構への空気の供給を停止する待機状態を切り替えるモード切替部と、利用者の操作により前記出力手段に出力された前記エラーをリセットする旨の入力を受け付け可能な操作手段と、を具備し、前記モード切替部は、前記待機状態において前記操作手段により前記エラーをリセットする旨の入力を受け付けると、前記駆動機構を駆動させる旨の駆動命令信号を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記駆動命令信号が入力されると、前記電磁弁を制御して、前記空気供給路を開放させることを特徴とする。

この発明では、制御部は、駆動機構が静止してからの時間を計測し、その時間が予め設定された設定時間に達すると、電磁弁を閉じて、空気供給部から移動機構への空気の放出を停止させる。このため、産業機械が待機状態となっている場合、無駄な空気の放出がなくなり、省エネルギー化を促進できる。

本発明の産業機械は、前記電磁弁を解放して前記駆動機構に空気を導入する駆動状態、及び前記電磁弁を閉塞して前記駆動機構への空気の供給を停止する待機状態を切り替えるモード切替部と、利用者の操作により前記出力手段に出力された前記エラーをリセットする旨の入力を受け付け可能な操作手段と、を備え、前記モード切替部は、前記待機状態において前記操作手段により前記エラーをリセットする旨の入力を受け付けると、前記駆動機構を駆動させる旨の駆動命令信号を前記制御部に出力し、前記制御部は、前記駆動命令信号が入力されると、前記電磁弁を制御して、前記空気供給路を開放させることを特徴とする。

この発明では、制御部は、電磁弁により空気の放出が停止された状態で、駆動命令信号が入力されると、電磁弁を開放して、空気供給部から駆動機構に空気の供給を再開させる。これにより、産業機械は、例えば、空気供給部や産業機械を初期化することなく、迅速に、待機状態から駆動機構を駆動可能な状態に復帰することができる。

本発明では、産業機械が待機状態となっている場合であっても、無駄な空気の放出がなくなり、省エネルギー化を促進できる。

本発明に係る一実施形態の三次元測定機（産業機械）の概略構成を示す図である。三次元測定機本体に設けられるエアーレギュレータセットを示す図である。本実施形態の三次元測定機の待機状態への切り替え処理を示すフローチャートである。本実施形態の三次元測定機を待機状態から駆動状態へ復帰させる復帰動作を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る一実施形態の産業機械である三次元測定機の概略構成を示す図である。図２は、三次元測定機本体に設けられるエアーレギュレータセットを示す図である。

図１において、この三次元測定機１（産業機械）は、三次元測定機本体２と、三次元測定機本体２の駆動制御を実行するモーションコントローラー３と、操作レバー等を介してモーションコントローラー３に指令を与え、三次元測定機本体２を手動で操作するための操作手段４と、モーションコントローラー３に所定の指令を与えるとともに、三次元測定機本体２上に設置されたワークの形状解析等の演算処理を実行するホストコンピューター５と、ホストコンピューター５に接続される入力手段６１、及び出力手段６２とを備える。なお、入力手段６１は、三次元測定機１における測定条件等をホストコンピューター５に入力するものであり、出力手段６２は、三次元測定機１による測定結果を出力するものである。

三次元測定機本体２は、ワークの表面に当接される測定子２１１を先端側（−Ｚ軸方向側）に有し、ワークを測定するためのプローブ２１と、プローブ２１の基端側（＋Ｚ軸方向側）を保持するとともに、プローブ２１を移動させる移動機構２２と、移動機構２２が立設されるベース２３と、を備える。また、三次元測定機本体２は、移動機構２２にエアーを供給するためのエアー供給部７（空気供給部）と、このエアー供給部７から移動機構２２とを接続する図２に示すようなエアーレギュレータセット２６（空気供給路）と、を備えている。

移動機構２２は、プローブ２１の基端側を保持するとともに、プローブ２１のスライド移動を可能とするスライド機構２４と、スライド機構２４を駆動することでプローブ２１を移動させる駆動機構２５とを備える。

スライド機構２４は、ベース２３におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる２つのコラム２４１と、各コラム２４１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム２４２と、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム２４２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるスライダ２４３と、スライダ２４３の内部に挿入されるとともに、スライダ２４３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるラム２４４とを備える。

駆動機構２５は、各コラム２４１のうち、＋Ｘ軸方向側のコラム２４１を支持するとともに、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動させるＹ軸駆動部２５Ｙと、ビーム２４２上をスライドさせてスライダ２４３をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸駆動部２５Ｘと、スライダ２４３の内部をスライドさせてラム２４４をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸駆動部（図１において図示略）とを備える。
これらの駆動機構２５は、それぞれ、図示略の駆動モーター（駆動源）、および駆動モーターから供給される駆動力をスライド機構２４に伝達する駆動伝達機構を備えており、駆動モーターの駆動力により、コラム２４１、スライダ２４３、ラム２４４をスライド移動させる。また、各駆動機構２５は、それぞれ図示略のエアベアリング（空気軸受）を備えており、このエアベアリングには、エアーレギュレータセット２６から供給されるエアーが導入可能となっている。これらのエアベアリングは、駆動モーターの駆動力によりスライド機構２４をスライド移動させる際に、駆動抵抗を低減させる機能を有する。

エアーレギュレータセット２６は、図２に示すように、エアー供給部７に接続されるエアー供給口２６１、各駆動機構２５のエアベアリングに接続されるエアー放出口２６２を備えている。また、エアーレギュレータセット２６の、エアー供給口２６１からエアー放出口２６２の間には、エアー供給路の開閉状態を切り替える電磁弁２６３が設けられている。この電磁弁２６３は、モーションコントローラー３により駆動が制御され、エアー供給路を閉塞してエアー放出口２６２から駆動機構２５へのエアーの放出を停止させるエアー停止状態と、エアー供給路を開放して、エアー供給口２６１から導入されたエアーをエアー放出口２６２から駆動機構２５に放出するエアー供給状態とを切り替える。

また、エアーレギュレータセット２６には、電磁弁２６３からエアー放出口２６２までの間に、圧力スイッチ２６４が設けられている。この圧力スイッチ２６４は、エアー放出口２６２での空気圧を検出し、空気圧に応じた圧力検出信号を出力する。

制御部としてのモーションコントローラー３は、駆動機構２５を制御する駆動制御部３１と、駆動機構２５に設けられた図示略のセンサーから出力される信号を検出する信号検出部３２とを備える。
駆動制御部３１は、操作手段４が操作された際に入力される駆動指令信号や、ホストコンピューター５から入力される駆動指令信号に基づいて、駆動機構２５を駆動させる制御をする。また、駆動制御部３１は、操作手段４が操作された際、その操作信号をホストコンピューター５にも出力する。
さらに、駆動制御部３１は、ホストコンピューター５から入力される待機命令信号や、駆動命令信号に基づいて、電磁弁の駆動を制御し、エアー停止状態と、エアー供給状態とを切り替える。

信号検出部３２は、各センサーから出力される信号を検出してスライド機構２４の移動量を検出し、ホストコンピューター５に出力する。また、信号検出部３２は、圧力スイッチ２６４から出力される圧力検出信号を検出して、ホストコンピューター５に出力する。

ホストコンピューター５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、メモリー等を備えて
構成され、モーションコントローラー３に所定の指令を与えることで三次元測定機本体２を制御して移動機構２２にて測定子２１１をワークの表面に倣って移動させることによってワークの形状を測定する。

また、ホストコンピューター５は、図１に示すように、内部クロック５１と、内部クロック５１により計測される時間に応じて、三次元測定機１の状態を駆動状態から待機状態に切り替えるモード切替部５２と、を備えている。
モード切替部５２は、内部クロック５１により計測される時間を監視し、モーションコントローラー３から駆動機構２５に駆動指令信号が出力されてからの経過時間、すなわち、最後に駆動機構２５が駆動されてからの経過時間を取得する。そして、この経過時間が予め設定された設定時間になると、モード切替部５２は、三次元測定機１のモード状態を待機状態に切り替え、モーションコントローラー３に待機命令信号を出力する。これにより、上記したように、モーションコントローラー３は、電磁弁２６３を制御してエアー供給路を閉塞させ、エアー停止状態に切り替わる。すなわち、モーションコントローラー３は、駆動機構２５が停止してからの経過時間に応じて、経過時間が設定時間に達すると、電磁弁２６３を制御して、エアーを遮断する。

また、モード切替部５２は、例えば操作手段４が操作されて、モーションコントローラー３からその操作信号が入力された場合や、入力手段６１から駆動機構２５を駆動させる旨の入力信号が入力された場合など、駆動機構２５を駆動させる信号（駆動命令信号）が入力されると、待機状態から駆動状態に切り替え、モーションコントローラー３に、この駆動命令信号を出力する。これにより、上記したように、モーションコントローラー３は、電磁弁２６３を制御してエアー供給路を開放させ、エアー供給状態に切り替わる。

この時、上述したように、モーションコントローラー３の信号検出部３２は、圧力スイッチ２６４から出力される圧力検出信号を検出して、エアー放出口２６２の空気圧を監視している。そして、この空気圧が予め設定された設定圧に達すると、駆動命令信号の指令コマンドに基づいて駆動機構２５を駆動させる。

なお、通常、三次元測定機本体２では、圧力スイッチ２６４で検出された空気圧を監視して、空気圧が予め設定された設定圧以下となった場合に、エラーが発生する。このエラーは、モーションコントローラー３からホストコンピューター５に出力されるため、出力手段６２（例えばディスプレイ）にも、エラーメッセージがポップアップ表示される。ここで、復帰動作として、三次元測定機１を待機状態から駆動状態に復帰させる際、このエラーをリセットする、すなわち、ポップアップ表示されたエラーメッセージを消すことで、モード切替部５２からモーションコントローラー３に復帰命令信号（駆動命令信号）が出力される構成としてもよい。

〔三次元測定機のモード切替動作〕
次に上述したような三次元測定機１において、駆動状態から待機状態に切り替わる際の処理、および待機状態から駆動状態に切り替わる復帰動作の処理について、図面に基づいて説明する。
（待機状態への切り替え動作）
図３は、本実施形態の三次元測定機１の待機状態への切り替え処理を示すフローチャートである。

図３に示すように、三次元測定機１では、例えば操作手段４の操作や、入力手段６１からの駆動機構２５を駆動させる旨の指令コマンドが入力されると、モーションコントローラー３から駆動機構２５に駆動制御信号が入力されて、駆動機構２５が駆動する（ステップＳ１）。そして、ホストコンピューター５のモード切替部５２は、内部クロック５１により計測される時間を監視し、駆動機構２５が停止してからの経過時間を計測する（ステップＳ２）。

そして、モード切替部５２は、ステップＳ２で計測された経過時間が、予め設定された設定時間に達したか否かを判断し（ステップＳ３）、経過時間が設定時間以上になると、三次元測定機１のモードを駆動状態から待機状態に切り替え、モーションコントローラー３に待機命令信号を出力する（ステップＳ４）。

モーションコントローラー３は、ホストコンピューター５から待機命令信号を受けると、三次元測定機本体２のエアーレギュレータセット２６の電磁弁２６３に所定の制御信号を出力して、エアー供給路を閉塞させる（ステップＳ５）。これにより、エアー供給部７からのエアーが、駆動機構２５に供給されないエアー停止状態となり、待機状態における無駄なエアーの放出が回避される。

（待機状態からの復帰動作）
図４は、本実施形態の三次元測定機１の待機状態から駆動状態への復帰処理を示すフローチャートである。
図４に示すように、三次元測定機１のモードが待機状態である時に、例えば入力手段６１から駆動機構２５を駆動させる旨の指令コマンドを入力すると（ステップＳ１１）、ホストコンピューター５のモード切替部５２は、モーションコントローラー３に駆動命令信号を出力する（ステップＳ１２）。また、操作手段４が利用者により操作された場合は、モーションコントローラー３に直接操作手段の操作に基づいた駆動制御信号が入力される。

これにより、モーションコントローラー３は、電磁弁２６３に所定の制御信号を出力して、エアー供給路を開放させる（ステップＳ１３）。したがって、エアー供給部７から導入されたエアーが、エアー供給路を通ってエアー放出口２６２から駆動機構２５に放出される状態となり、エアー放出口２６２の空気圧が増大する。
また、このエアー放出口２６２の空気圧は、圧力スイッチ２６４により検出されている。モーションコントローラー３は、この圧力スイッチ２６４が出力する検出信号から空気圧を検出し、検出した空気圧が予め設定された設定圧以上となったか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、エアー放出口２６２の空気圧が設定圧を超えたと判断すると、モーションコントローラー３は、駆動制御信号の指令コマンドに基づいて、駆動機構２５を駆動させる（ステップＳ１５）。

なお、この復帰動作としては、上述したように、エラーリセットを実施することで実施されるものであってもよい。この場合、上述したステップＳ１〜Ｓ５の処理により、三次元測定機１が待機状態になると、電磁弁２６３によりエアー供給路が閉塞されるため、エアー放出口２６２の空気圧が低下する。モーションコントローラー３は、圧力スイッチから出力される検出信号を監視することで、この空気圧の値を監視し、空気圧が予め設定された下限値に達すると、エラーを出力し、ホストコンピューター５は、出力手段６２（ディスプレイ）上にエラーメッセージをポップアップ表示させる。
そして、次に三次元測定機１を駆動させる際、利用者は、このポップアップ表示されたエラーメッセージを消去する。これにより、ホストコンピューター５のモード切替部５２は、モーションコントローラー３に復帰命令信号（駆動命令信号）を出力する処理をしてもよい。

〔本実施形態の作用効果〕
上述したように、上記実施形態の三次元測定機１は、移動機構２２の各駆動機構２５のエアベアリングに供給するためのエアーを送り出すエアー供給部７、エアー供給部７からのエアーを駆動機構２５に放出するエアーレギュレータセット２６に設けられる電磁弁２６３を備えている。そして、ホストコンピューター５のモード切替部５２は、内部クロック５１で計測される時間を監視し、駆動機構２５の駆動停止からの経過時間が予め設定された設定時間に達すると、モーションコントローラー３に待機命令信号を出力し、モーションコントローラー３は、この待機命令信号を受けると、電磁弁２６３を制御してエアー供給路を閉塞してエアーの流れを遮断する。
このため、三次元測定機１が待機状態となると、エアー放出口２６２から移動機構２２にエアーが放出されず、無駄なエアー放出を回避でき、省エネルギー化を促進できる。

また、ホストコンピューター５に駆動機構２５を駆動させる旨の指令コマンドが入力された場合や、操作手段４が操作され、モーションコントローラー３からホストコンピューター５にその操作信号が入力された場合、モード切替部５２は、モーションコントローラー３に駆動命令信号を出力する。モーションコントローラー３は、この駆動命令信号を受けると、電磁弁２６３を制御して、エアー供給路を開放し、エアー放出口２６２から駆動機構２５にエアーを放出させる。
このため、三次元測定機１が待機状態から駆動状態に復帰する際に、例えば、三次元測定機本体２や、エアー供給部７を初期化する必要がないため、迅速にエアーを駆動機構２５に供給することができる。

〔変形例〕
なお、本発明は、上述した一実施の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以下に示される変形をも含むものである。

例えば、上記実施形態において、産業機械として、三次元測定機１を例示し、駆動機構にエアーを導入してエアベアリングを機能させ、駆動モーターによる駆動力により測定子２１１をスライド移動させる際の駆動抵抗を低減させるものを例示したが、これに限定されない。本発明は、駆動機構がエアーにより駆動される構成を有するいかなる産業機械にも適用することができ、例えば、エアーにより対象物に付着する不純物を吹き飛ばして清掃する清掃装置などに適用してもよい。
また、駆動モーターの駆動力と、エアー供給部７から供給されるエアーにより駆動機構２５が駆動される構成としたが、例えば、エアーの空気圧のみにより移動機構２２が移動される構成などとしてもよい。この場合でも、待機状態において、電磁弁２６３によりエアーの供給を遮断することで、省エネルギー化を図ることができる。

また、復帰動作として、ホストコンピューター５に入力される指令コマンドや、操作手段４の操作により入力される操作信号により、駆動命令信号が出力される例、およびエアーリセットを行うことにより、復帰命令信号（駆動命令信号）が出力される例を示したが、これに限定されない。例えば、モーションコントローラー３に別途、復帰ボタンを設け、復帰ボタンが押下されることで、復帰命令信号（駆動命令信号）が出力される構成などとしてもよい。すなわち、三次元測定機１に対して指令を与えることで、駆動命令信号が出力される構成であれば、いかなる構成であってもよい。
さらに、ホストコンピューター５の内部クロックにより、経過時間を計測する構成を例示したが、モーションコントローラー３がタイマーを備え、駆動機構２５を最後に駆動させた時点からの経過時間を計測する構成などとしてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明は、エアーにより駆動される駆動機構を備えた産業機械に利用できる。

１…三次元測定機（産業機械）、３…モーションコントローラー（制御部）、７…エアー供給部（空気供給部）、２５…駆動機構、２６…エアーレギュレータセット（空気供給路）２６３…電磁弁。

Claims

空気を供給する空気供給部と、
前記空気供給部から供給される空気により駆動される駆動機構と、
前記空気供給部から前記駆動機構に前記空気を導入する空気供給路内に設けられ、前記空気供給路を開閉する電磁弁と、
前記空気供給路内の、前記電磁弁から前記駆動機構までの間に設けられ、前記駆動機構に導入される空気の空気圧を検出する圧力スイッチと、
前記駆動機構が駆動停止してからの時間が予め設定された設定時間になると、前記電磁弁を制御して、前記空気供給路を閉塞させるとともに、前記圧力スイッチにより検出された前記空気圧が所定の下限値を下回った場合に、エラーを出力手段に出力する制御部と、
前記電磁弁を解放して前記駆動機構に空気を導入する駆動状態、及び前記電磁弁を閉塞して前記駆動機構への空気の供給を停止する待機状態を切り替えるモード切替部と、
利用者の操作により前記出力手段に出力された前記エラーをリセットする旨の入力を受け付け可能な操作手段と、
を具備し、
前記モード切替部は、前記待機状態において前記操作手段により前記エラーをリセットする旨の入力を受け付けると、前記駆動機構を駆動させる旨の駆動命令信号を前記制御部に出力し、
前記制御部は、前記駆動命令信号が入力されると、前記電磁弁を制御して、前記空気供給路を開放させる
ことを特徴とする産業機械。