JP6927734B2 - 駆動ステージ装置の駆動制御方法 - Google Patents
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Description
耐荷重を超えるワークを回転テーブルに載せた状態で回転テーブルを駆動させてしまうと、回転精度が保証されないのはもちろんのこと、回転テーブルの内部機構を傷めてしまう原因にもなる。
しかしながら、耐荷重を超えるワークを真円度測定機で測定してしまう誤操作がしばしば生じる。
ステージをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記ステージの高さを第1高さとして測定し、
前記ステージにワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記ステージの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
前記算出されたワーク重量に基づいて前記ステージの回転駆動あるいは水平移動の上限速度を決定し、
前記ステージの回転駆動あるいは水平移動の速度が前記上限速度を超えないように制御する
ことを特徴とする。
ステージをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記ステージの高さを第1高さとして測定し、
前記ステージにワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記ステージの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
前記算出されたワーク重量に基づいて前記ステージの回転駆動あるいは水平移動の加速度あるいは減速度のリミットを決定し、
前記ステージの回転駆動あるいは水平移動の加速度あるいは減速度が前記リミットを超えないように制御する
ことを特徴とする。
前記算出された前記ワークの重量を当該駆動ステージ装置の最大耐荷重と対比し、
前記算出された前記ワークの重量が前記最大耐荷重を超えている場合には、ユーザに報知する
ことが好ましい。
ワークを載せて回転する回転テーブルを有する回転テーブル装置と、前記ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部とを具備する形状測定装置の制御方法であって、
前記回転テーブルをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記回転テーブルの高さを第1高さとして測定し、
前記回転テーブルに前記ワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記回転テーブルの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
前記算出されたワーク重量に基づいて前記回転テーブルの回転速度の上限を決定し、
前記回転テーブルの回転速度が前記上限を超えないように制御しながら、前記回転テーブルに載置された前記ワークの形状を前記座標測定部で測定する
ことを特徴とする。
ワークを載せて回転する回転テーブルを有する回転テーブル装置と、前記ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部とを具備する形状測定装置の制御方法であって、
前記回転テーブルをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記回転テーブルの高さを第1高さとして測定し、
前記回転テーブルに前記ワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記回転テーブルの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
前記算出されたワーク重量に基づいて前記回転テーブルの回転の加速度あるいは減速度のリミットを決定し、
前記回転テーブルの回転の加速度あるいは減速度が前記リミットを超えないように制御しながら、前記回転テーブルに載置された前記ワークの形状を前記座標測定部で測定する
ことを特徴とする。
前記ワークの径と重量とに基づいて前記ワークの慣性モーメントを算出し、
前記ワークの前記慣性モーメントに基づいて前記回転テーブルの回転速度の前記上限を決定する
ことが好ましい。
前記ワークの径と重量とに基づいて前記ワークの慣性モーメントを算出し、
前記ワークの前記慣性モーメントに基づいて前記回転テーブルの回転の加速度あるいは減速度の前記リミットを決定する
ことが好ましい。
前記第2高さの測定後に該回転テーブル装置の心出しを実行する
ことが好ましい。
(第1実施形態)
図1は、真円度測定装置の外観図である。
真円度測定装置100は、測定機本体部200と、モーションコントローラ130と、ホストコンピュータ110と、操作部150と、を備える。
Z軸コラム310は、Z軸に平行に基台210上に立設されている。Zスライダ320は、Z方向(上下方向)に移動可能にZ軸コラム310に設けられている。Xアーム330は、X方向に進退可能にZスライダ320に支持されている。ヘッドホルダ340はL字型の部材であって、ヘッドホルダ340の基端はXアーム330の先端に取り付けられ、ヘッドホルダ340の先端にはプローブヘッド350が取り付けられている。
プローブヘッド350は、てこ式電気マイクロメータであり、ヘッドホルダ340の先端に取り付けられている。プローブヘッド350は、スタイラス360を有し、スタイラス360の先端にはワークに接触する測定子361が設けられている。(測定子は接触式に限らず、ワーク表面を検出できるものであればよい。非接触式の測定子としては、静電容量式や光学式(クロマチックポイントセンサ)などがある。)
回転駆動部420は基台210上に設置され、円板状の回転テーブル410を回転させる。回転駆動部420の側面には調整用つまみ430が周方向に90度間隔で配置されている。
調整用つまみ430を操作することにより回転テーブル410のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の微小位置および微小傾きを調整できるようになっており、これにより、回転テーブル410の心出しおよび水平出しができるようになっている。
ワークをこの回転テーブル410の上にセットすると、回転テーブル410とともにワークが回転する。
図2は、回転駆動部420の構成図である。図中、下から上方向にZ軸をとり、Z軸に垂直な平面上に互いに直交するY軸およびX軸をとる。
ロータ軸452がロータ支持部460の筒孔461を挿通しているとともに、回転皿451はロータ支持部460の上面に乗っている。
そして、ロータ支持部460とロータ450との間には通気孔462からエアが供給され、エアベアリング463によってロータ450が軸受けされている。
モータ出力軸471とロータ軸452とがほぼ同軸になるように、モータ470とロータ450とはお互いの位置が調整されている。モータ出力軸471には、ロータリーエンコーダ(不図示)が付設されている。
ホストコンピュータ110は、CPU(中央処理装置)や所定プログラムを格納したROM、RAMを有するいわゆるコンピュータ端末であって、モーションコントローラ130に所定の動作指令を与えるとともに、測定機本体部200で取得されたデータに基づいてワークW(図7参照)の形状解析等の演算処理を実行する。さらに、ホストコンピュータ110は、回転テーブル410の回転速度の上限を設定するためのリミット演算部120を有している。
リミット演算部120は、沈み量算出部121と、重量算出部122と、リミット設定部123と、を有している。
各機能部の具体的な動作については、フローチャートを参照しながら後述する。
また、ホストコンピュータ110は、モニタやキーボード、マウスを介して入出力インターフェースをユーザに提供する。
モーションコントローラ130は、座標測定部300に駆動指令を与える駆動指令部131と、回転テーブル装置400を駆動制御するテーブル制御部140と、座標測定部300および回転テーブル装置400のエンコーダの検出値をカウントするカウンタ133と、備える。
テーブル制御部140は、ホストコンピュータ110からの指令に基づいてモータ470に駆動パルスを与え、ロータ450を回転させる。
ここで、テーブル制御部140は、回転テーブル410の回転速度および加減速度のリミットを記憶するリミット値記憶部141を有している。リミット値記憶部141に設定されるリミット値については、フローチャートを参照しながら後述する。
図4、図5のフローチャートを参照して本実施形態に係る回転テーブル装置の駆動制御方法を説明する。
具体的には、回転テーブル装置の回転速度の上限値、加減速時の加速度(減速度)の上限値(下限値)をワークに応じて自動設定する。
以下に説明する動作の各ステップは、ホストコンピュータ110がパートプログラムを読み込むことで自動実行される。
エアは通気孔462から噴気し、これによりロータ450が浮上する(ST110)。また、測定機本体部200はZスライダ320およびXアーム330の原点を取得し、測定準備を行う。
(なお、エンコーダがアブソリュート型であれば、電源投入と同時に現在位置が取得される。)
ワーク重量の検出動作を図5のフローチャートを参照しながら説明する。
今、回転テーブル410にワークWが載っていない状態でロータ450が浮上している(図6参照)。
この状態で回転テーブル410の高さ(h0:第1高さ)を測定する(ST121)。
回転テーブル410の高さの測定は、座標測定部300の測定機能を使用する。すなわち、Zスライダ320をZ軸コラム310に沿って降下させていって、プローブヘッド350が回転テーブル410の上面に接触したときのZスライダ320の高さ(h0)を検出すればよい。取得した検出値(h0)は、リミット演算部120に送られて、一旦、沈み量算出部121に記憶される。
このとき、ワークWの重みがエアベアリング463に掛かるので空気膜の厚みが変化し、回転テーブル410は少し沈む。
この状態で回転テーブル410の高さ(hw:第2高さ)を測定する(ST123)。取得した検出値(hw)は、リミット演算部120に送られて、一旦、沈み量算出部121に記憶される。
まず、沈み量算出部121は、ワークWが無いときとワークWが載ったときとのテーブル高さの差異(沈み量D)を算出する。
D=h0−hw
ここで、エアベアリング463の空気圧が一定であれば、エアベアリング463の膜厚は回転テーブル410に載置されたワーク重量Mwに応じて変化する。すなわち、エアベアリング463の空気圧を所定値で一定とすると、ワーク重量Mwと沈み量Dとの関係は、例えば図8のグラフのようになる。そこで、図9のような沈み量Dとワーク重量との関係をグラフ、テーブルあるいは関係式として用意し、重量算出部122に格納しておく。
ワーク重量リミットは、回転テーブル装置400の最大耐荷重のことであり、ワーク重量リミットを超えるワークWを回転テーブル410に載せてはいけない。
回転速度リミット、加速度リミットおよび減速度リミットは、ワーク重量Mwに応じて設定される。
例えば、ワークWが軽量であれば、回転テーブル410を速く回転させたり、加減速度を大きくしたりしてもよい。一方、ワークWが重たい場合、回転テーブル410をゆっくり回転させないと、回転テーブル装置400が損傷してしまう。
そこで、図10のようなワーク重量Mと回転速度リミットとの関係がグラフ、テーブルあるいは関係式として用意され、リミット設定部123に予め格納されている。同じく、図11のようなワーク重量Mと加速度リミット(減速度リミット)との関係がグラフ、テーブルあるいは関係式として用意され、リミット設定部123に予め格納されている。
ワーク重量Mwがワーク重量リミット以下であれば(ST130:NO)、リミット設定部123は、ワーク重量Mwに応じた回転速度リミットVw、加速度リミットAwおよび減速度リミットを決定する(ST140)。
(今回、減速度リミットは、加速度リミットAwと大きさが同じで符号が反対ということにする。)
リミット設定部123で設定されたリミット値Vw、Awは、テーブル制御部140のリミット値記憶部141に格納される(ST150)。
このあと、真円度測定装置100は、回転テーブル410でワークWを回転させながらワークWの形状を測定する。
このとき、テーブル制御部140は、回転テーブル410の回転速度や加速度が設定されたリミット値を超えないようにする。例えば、ユーザが操作部を用いた手動操作で回転テーブル410の回転を任意に操作することもあるが、その場合でも、設定されたリミット値以上の回転速度にならないようにする。これにより、回転テーブル装置400が損傷しないように自動的に保護される。
上記実施形態の説明では、回転テーブル410の沈み量Dからワーク重量を算出し、ワーク重量に応じた回転速度、加減速度をリミット値として求めた。
変形例として、ワークの慣性モーメントIwに応じた回転速度、加減速度をリミット値としてもよい。
例えば、図12に例示するように、ワークWの径(一例として最大径)を予め測定しておき、測定された径と上記実施形態で説明したように算出されたワークWの重量とを用いてワークWの慣性モーメントIwを概略算出する。算出された慣性モーメントIwに応じて回転速度、加減速度のリミット値を設定する。
(例えば、図10および図11において、ワーク重量を慣性モーメントに読み替えていただきたい。)
上記実施形態の説明では、測定装置(真円度測定装置)が座標測定部300を具備していたので、この座標測定部300の測定機能を用いて回転テーブルの沈み量を検出(測定)したが、座標測定部の測定機能とは別に回転テーブルの沈み量を測定する測定器を回転テーブル装置に付設しておいてもよい。
例えば、歪みゲージやスケールを回転テーブル装置に組み込んで回転テーブルの沈み量を検出してもよい。
ただ、回転テーブルの駆動速度を適切に制御するという本発明の趣旨からいって、ワーク重量の検出精度は例えばkg単位や10kg単位でよいのであって、ワーク重量を精密に検出する必要はない。したがって、重量に特化した重量センサーを別途に付設するのではなく、形状測定装置が元来具備している座標測定機能を用いて回転テーブルの沈み量を検出するのがよい。
上記実施形態では回転テーブル装置の回転速度を例に説明したが、駆動ステージとしては例えば図13に例示するような移動ステージ装置30もある。
移動ステージ装置は、移動ステージ33をX駆動軸35とY駆動軸34とによって2次元的にスライド移動させるものである。
このとき、移動ステージ33を滑らかに移動させるため、エアベアリングが用いられる。
上記実施形態と同じく、ワークが有るときと無いときとで移動ステージの沈み量を検出し、沈み量からワーク重量を算出し、ワーク重量に応じた移動速度および加減速度を算出するようにする。ワークの重量に応じて移動ステージ装置の駆動制御が行われるので、上記実施形態と同様に、測定効率の向上が図られる。
図10や図11において、ワーク重量に対して上限速度および上限加速度を単調減少する一次関数で規定する例を示したがこれは一例に過ぎない。ワーク重量に対して上限速度および上限加速度を規定するにあたっては、上に凸の曲線でも下に凸の曲線でもよいのはもちろんのことである。
Claims (3)
- ワークを載せて回転する回転テーブルを有する回転テーブル装置と、前記ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部とを具備する形状測定装置の制御方法であって、
前記回転テーブルをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記回転テーブルの高さを第1高さとして測定し、
前記回転テーブルに前記ワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記回転テーブルの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
さらに、前記座標測定部によって前記ワークの形状を測定し、
前記ワークの形状と重量とに基づいて前記ワークの慣性モーメントを算出し、
前記ワークの前記慣性モーメントに基づいて前記回転テーブルの回転速度の上限を決定し、
前記回転テーブルの回転速度が前記上限を超えないように制御しながら、前記回転テーブルに載置された前記ワークの形状を前記座標測定部で測定する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。 - ワークを載せて回転する回転テーブルを有する回転テーブル装置と、前記ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部とを具備する形状測定装置の制御方法であって、
前記回転テーブルをエアベアリングで浮上させ、
前記エアベアリングで浮上した状態の前記回転テーブルの高さを第1高さとして測定し、
前記回転テーブルに前記ワークを載置し、
前記ワークが載置された状態で前記回転テーブルの高さを第2高さとして測定し、
前記第1高さと前記第2高さとの差を沈み量として算出し、
前記沈み量に基づいて前記ワークの重量を算出し、
さらに、前記座標測定部によって前記ワークの形状を測定し、
前記ワークの形状と重量とに基づいて前記ワークの慣性モーメントを算出し、
前記ワークの前記慣性モーメントに基づいて前記回転テーブルの回転の加速度あるいは減速度の前記リミットを決定し、
前記回転テーブルの回転の加速度あるいは減速度が前記リミットを超えないように制御しながら、前記回転テーブルに載置された前記ワークの形状を前記座標測定部で測定する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。 - 請求項1または請求項2に記載の形状測定装置の制御方法において、
前記第2高さの測定後に該回転テーブル装置の心出しを実行する
ことを特徴とする形状測定装置の制御方法。
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