JP7106272B2 - 回転角制限機構 - Google Patents

Description

本発明は、１周以上回転可能な回転部材の回転角制限機構に関する。

測定機等には、被測定物を測定する測定ヘッドを回転する回転機構が設けられている。例えば、下記の特許文献１には、定盤に固定された被測定物に対して、測定ヘッドを支持する回転部材を回転させながら、被測定物の内径等を測定する表面性状測定装置が開示されている。

特開２００６－６４５１２号公報

上記の測定ヘッドには、通常、ケーブル（例えば、信号ケーブルや電源ケーブル等）が接続されている。測定ヘッドに複数のケーブルが接続されていると、回転部材が回転する際にケーブルが捻れることで、ケーブルに過大な負荷が作用する。この結果、ケーブルの破断等が発生したりする恐れがある。特に、上述した表面性状測定装置の回転部材が多回転した場合には、ケーブルの捻れが大きくなりやすいので、ケーブルに過大な負荷が作用することが発生しやすくなる。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、回転部材の回転に起因してケーブルに過大な負荷が作用することを抑制することを目的とする。

本発明の一の態様においては、複数のケーブルが接続された支持体を支持した状態で、所定の回転軸を中心に１周以上回転可能な回転部材と、前記回転部材を第１方向へ正転させると共に、前記第１方向の逆方向である第２方向へ逆転させる駆動部と、前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第１方向への所定角度以上の正転を制限し、前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第２方向への所定角度以上の逆転を制限する回転角制限部材と、を備える、回転角制限機構を提供する。

また、前記支持体は、被測定物の内壁面の表面性状を非接触で測定する測定ヘッドであることとしてもよい。

また、前記回転部材は、前記回転角制限部材が接触可能に設けられた突出ピンを有し、前記回転角制限部材は、前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に、第１側面が前記突出ピンに接触した状態で待機位置から一方向へ所定角度だけ揺動することで前記第１方向への所定角度以上の正転を制限し、前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に、前記第１側面とは反対側の第２側面が前記突出ピンに接触した状態で前記待機位置から逆方向へ所定角度だけ揺動することで前記第２方向への所定角度以上の逆転を制限することとしてもよい。

また、前記回転角制限機構は、前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に、前記待機位置から前記一方向へ揺動する前記回転角制限部材に接触して前記回転角制限部材の揺動を規制する第１規制ピンと、前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に、前記待機位置から前記逆方向へ揺動する前記回転角制限部材に接触して前記回転角制限部材の揺動を規制する第２規制ピンと、を更に備えることとしてもよい。

また、前記回転角制限機構は、前記一方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第１センサ部と、前記逆方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第２センサ部と、前記第１センサ部が遮光されると前記回転部材の前記第１方向への正転を停止させ、前記第２センサ部が遮光されると前記回転部材の前記第２方向への逆転を停止させる制御部と、を更に備えることとしてもよい。

また、前記回転角制限機構は、前記一方向へ揺動した前記回転角制限部材を前記待機位置へ向かって付勢する第１付勢部材と、前記逆方向へ揺動した前記回転角制限部材を前記待機位置へ向かって付勢する第２付勢部材と、を更に備えることとしてもよい。

また、前記駆動部は、前記回転軸の軸方向の一端側に設けられており、前記回転角制限機構は、前記軸方向の他端側に設けられ、前記回転部材を支持するベアリングを更に備えることとしてもよい。

また、前記制御部は、前記回転角制限機構が搭載された装置の電源投入後の初期化動作において、前記回転部材の前記第１方向への正転と前記第２方向への逆転とを行い、前記回転部材を基準位置に位置させることとしてもよい。

また、前記制御部は、前記初期化動作時に、前記回転部材を所定の回転位置まで前記第２方向に回転させ、前記所定の回転位置に回転するまでに前記第２センサ部が遮光されない場合には、前記所定の回転位置に位置する前記回転部材を前記第１方向に回転させて前記基準位置に位置させ、前記所定の回転位置への回転中に前記第２センサ部が遮光されると、前記第２方向への回転を停止した前記回転部材を前記第１方向に回転させて前記所定の回転位置に位置させた後に、前記第１方向に更に回転させて前記基準位置に位置させることとしてもよい。

本発明によれば、回転部材の回転に起因してケーブルに過大な負荷が作用することを抑制できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る表面性状測定機１の外観構成の一例を示す斜視図である。 表面性状測定機１の構成を示すブロック図である。 測定ヘッド２２の移動方向を説明するための図である。 Ｚスライダ１６の構成の一例を説明するための図である。 測定ヘッド２２に接続されたケーブルを説明するための図である。 回転角制限部６０の構成の一例を説明するための図である。 回転シャフト５４が回転する際の回転角制限部６０の動作例を説明するための図である。 回転シャフト５４が回転する際の回転角制限部６０の動作例を説明するための図である。 初期化動作における回転シャフト５４の回転制御を説明するためのフローチャートである。 初期化動作における突出ピン５５の位置に応じた回転制御を説明するための模式図である。

＜表面性状測定機の構成＞
本発明の一の実施形態に係る回転角制限機構の構成について説明する前に、図１及び図２を参照しながら、回転角制限機構が搭載された表面性状測定機１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る表面性状測定機１の外観構成の一例を示す斜視図である。図２は、表面性状測定機１の構成を示すブロック図である。
表面性状測定機１は、図１及び図２に示すように、架台１０と、ステージ１２と、支柱部１４と、Ｚスライダ１６と、タッチプローブ２０と、測定ヘッド２２と、Ｘ軸移動機構３０と、Ｙ軸移動機構３２と、Ｚ軸移動機構３４と、Ｗ軸移動機構３６と、θ軸移動機構３８と、制御装置７０とを有する。

表面性状測定機１は、被測定物９０の内壁面９２の表面性状を測定する装置である。以下では、被測定物９０がエンジンのシリンダブロックであるものとして説明する。シリンダブロックは、円筒部として例えば４つのシリンダを有しており、表面性状測定機１は、４つのシリンダの内壁面９２の表面性状を測定する。表面性状測定機１は、被測定物９０を分解・カットしなくても、内壁面９２の表面性状を測定できる。

架台１０は、表面性状測定機１のベースとなる部分である。例えば、架台１０は、フロアに設置された除振台上に配置されている。除振台は、フロアの振動が架台１０に伝達されることを防ぐ。

ステージ１２は、架台１０上に設けられている。ステージ１２には、被測定物９０が載置されている。ステージ１２は、Ｘ軸移動機構３０及びＹ軸移動機構３２によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となっている。なお、ステージ１２には、多様な形状の被測定物９０を載置できるように、専用の冶具を用いて被測定物９０を載置してもよい。

支柱部１４は、架台１０の上面からＺ軸方向に沿って設けられた部分である。支柱部１４は、Ｚスライダ１６をＺ軸方向に移動可能に支持している。

Ｚスライダ１６は、Ｚ軸移動機構３４（具体的には、不図示のモータ）によって、支柱部１４に対してＺ軸方向に移動可能となっている。Ｚスライダ１６には、タッチプローブ２０、測定ヘッド２２が取り付けられている（図４参照）。なお、Ｚスライダ１６の詳細構成については、後述する。

タッチプローブ２０は、被測定物９０に接触して、例えば被測定物９０の座標を測定する。タッチプローブ２０は、Ｚスライダ１６に取り付けられているため、Ｚスライダ１６のＺ軸方向への移動に連動してＺ軸方向に移動する。なお、Ｚスライダ１６には、タッチプローブ２０をＺ軸方向において測定位置と待機位置との間で上下動させる移動機構が設けられている。

測定ヘッド２２は、内壁面９２の表面性状を非接触で測定する光学ヘッドである。測定ヘッド２２は、Ｚスライダ１６の下方にＺ軸方向に沿って延びており、Ｚスライダ１６のＺ軸方向への移動に連動してＺ軸方向に移動する。測定ヘッド２２は、内壁面９２の表面性状を非接触で測定する測定センサ２４（図３参照）を含む。

測定センサ２４は、表面性状として、例えば内壁面９２の三次元形状を測定する。これにより、内壁面９２の凹凸を測定可能となり、例えば、凹部の体積や、凹部の分布状態を測定できる。測定センサ２４は、例えば、光の干渉によって生じる干渉縞の輝度情報を用いて内壁面９２の表面性状を測定する光干渉センサである。光干渉センサは、例えば公知のマイケルソン型の干渉方式を用いており、光源、レンズ、参照ミラー及び撮像素子等を有する。なお、測定センサ２４は、光干渉センサに限定されず、内壁面９２に光の焦点を合わせて内壁面９２の表面性状を測定する共焦点センサであってもよい。

Ｘ軸移動機構３０は、被測定物９０が載置されたステージ１２をＸ軸方向（図１）に移動させる駆動機構である。Ｘ軸移動機構３０は、ここでは送りねじ機構によって構成されているが、これに限定されず、例えばベルト機構によって構成されていてもよい。

Ｙ軸移動機構３２は、被測定物９０が載置されたステージ１２をＹ軸方向（図１）に移動させる駆動機構である。Ｙ軸移動機構３２は、例えば、Ｘ軸移動機構３０と同様に送りねじ機構によって構成されている。

Ｚ軸移動機構３４は、ＸＹ面に直交するＺ軸方向（図１）にＺスライダ１６（測定ヘッド２２）を移動させる駆動機構である。Ｚ軸移動機構３４は、測定ヘッド２２をＺ軸方向において下降させることで、測定センサ２４を内壁面９２に対向させる。

図３は、測定ヘッド２２の移動方向を説明するための図である。Ｚ軸移動機構３４は、図３（ａ）に示す矢印方向に測定ヘッド２２を下降させる（具体的には、測定センサ２４を円筒部内に位置させる）ことで、図３（ｂ）に示すように、測定センサ２４が内壁面９２に対向する。

Ｗ軸移動機構３６は、内壁面９２に対向する測定ヘッド２２の測定センサ２４をＷ軸方向（測定センサ２４の検出方向）に移動させる。Ｗ軸移動機構３６は、例えば被測定物９０の円筒部の中心から内壁面９２へ向けて（図３（ｂ）に示す矢印方向）、測定センサ２４を移動させる。これにより、測定センサ２４は、図３（ｃ）に示すように内壁面９２に接近することになる。

Ｗ軸移動機構３６が測定センサ２４をＷ軸方向へ移動させる際に、測定センサ２４がＷ軸方向における所定のスキャン範囲（測定範囲）でスキャンを行って、内壁面９２の表面性状を測定する。

θ軸移動機構３８は、内壁面９２に対向する測定ヘッド２２（具体的には、測定センサ２４）を内壁面９２に沿って移動させる駆動機構である。具体的には、θ軸移動機構３８は、内壁面９２として円筒内壁面を有する被測定物９０の円筒部の周方向であるθ軸方向（図４（ｃ）に示す矢印方向）に、測定センサ２４を回転させる。

本実施形態では、内壁面９２を周方向において複数の測定領域に分割しており、測定センサ２４は、各測定領域の表面性状を測定している。これにより、測定センサ２４は、θ軸移動機構３８によってθ軸方向（周方向）に移動することで、各測定領域の表面性状を測定できる。

制御装置７０は、表面性状測定機１の動作全体を制御する。制御装置７０は、記憶部７２と制御部７４を有する。
記憶部７２は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部７２は、制御部７４が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部７２は、測定センサ２４による内壁面９２の測定結果や、測定結果に基づく内壁面９２の表面性状の解析結果を記憶する。

制御部７４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部７４は、記憶部７２に記憶されたプログラムを実行することにより、表面性状測定機１の動作を制御する。例えば、制御部７４は、Ｘ軸移動機構３０、Ｙ軸移動機構３２、Ｚ軸移動機構３４、Ｗ軸移動機構３６及びθ軸移動機構３８を駆動させることで、被測定物９０であるシリンダブロックの４つのシリンダの内壁面９２を測定できる。また、制御部７４は、測定結果に基づいて、内壁面９２の表面性状を解析する。

＜Ｚスライダの詳細構成＞
図４を参照しながら、本発明の回転角制限機構の一例であるＺスライダ１６の詳細構成について説明する。
図４は、Ｚスライダ１６の構成の一例を説明するための図である。図４では、説明の便宜上、Ｚスライダ１６を覆うカバーを図示していない。

Ｚスライダ１６は、図４に示すように、θ軸駆動モータ５２と、回転シャフト５４と、サポートベアリング５６と、支持板５８と、プローブ支持部５９と、回転角制限部６０とを有する。

θ軸駆動モータ５２は、回転シャフト５４及び測定ヘッド２２をθ軸方向に回転させる駆動源である。θ軸駆動モータ５２は、支柱部１４に片持ち支持された固定部５３に固定されている。

回転シャフト５４は、θ軸駆動モータ５２に連結された円筒状の回転部材であり、θ軸駆動モータ５２によってθ軸方向に回転する。回転シャフト５４の軸方向一端側がθ軸駆動モータ５２に連結され、回転シャフト５４の軸方向他端側が測定ヘッド２２を支持している。このため、回転シャフト５４と測定ヘッド２２は、一緒に回転する。回転シャフト５４は、１周以上回転可能である。

サポートベアリング５６は、回転シャフト５４の軸方向他端側に設けられており、θ軸駆動モータ５２により回転中の回転シャフト５４を支持する。サポートベアリング５６は、例えばボールベアリングであり、支柱部１４に支持された中間板５７に設けられている。サポートベアリング５６を設けることで、回転シャフト５４の回転振れを抑制できるので、回転シャフト５４と共に回転する測定ヘッド２２の測定精度の低下を抑制できる。さらに、θ軸駆動モータ５２が固定された固定部５３が支柱部１４に片持ち支持されているため、固定部５３が撓む恐れがあるが、サポートベアリング５６を設けて回転シャフト５４を支持することで、撓みを抑制することができる。

支持板５８は、測定ヘッド２２を支持する平板状の部材である。支持板５８は、測定ヘッド２２を支持した状態で、Ｗ軸駆動モータ（不図示）によってＷ軸方向に移動する。なお、支持板５８は、回転シャフト５４と共に回転する。

プローブ支持部５９は、Ｚ軸方向に沿って設けられており、タッチプローブ２０をＺ軸方向に移動可能に支持する。具体的には、プローブ支持部５９は、駆動部を有し、タッチプローブ２０を上下動可能に支持する。

回転角制限部６０は、測定ヘッド２２を支持する回転シャフト５４の回転角度を制限する機構である。回転シャフト５４の回転角度を制限することで、測定ヘッド２２に接続された複数のケーブルが捻れることに起因してケーブルに過大な負荷が作用することを抑制できる。

図５は、測定ヘッド２２に接続されたケーブルを説明するための図である。測定ヘッド２２には、複数のケーブルが接続されている。ここでは、図５（ａ）に示すように、２つのケーブル２８ａ、２８ｂが測定ヘッド２２に接続されているものとする。ケーブル２８ａ、２８ｂは、例えば測定センサ２４に接続された信号ケーブルや電源ケーブル、オプチカルファイバ等である。回転シャフト５４が測定ヘッド２２と共に回転すると、測定ヘッド２２に接続されたケーブル２８ａ、２８ｂが、図５（ｂ）に示すように捻れる。回転シャフト５４の回転量が大きいと、ケーブル２８ａ、２８ｂの捻れが大きくなり、ケーブル２８ａ、２８ｂに過大な負荷が作用する恐れがある。

＜回転角制限部の詳細構成＞
図６～図８を参照しながら、回転角制限部６０の詳細構成について説明する。
図６は、回転角制限部６０の構成の一例を説明するための図である。図７及び図８は、回転シャフト５４が回転する際の回転角制限部６０の動作例を説明するための図である。なお、回転角制限部６０は、図７（ｄ）の状態の後に、図８（ａ）の状態に推移する。また、図６には、図４のθ軸駆動モータ５２の上方から、回転シャフト５４と回転角制限部６０を見た際の状態が示されている。

図６に示すように、回転角制限部６０は、揺動リンク６２と、第１規制ピン６３と、第２規制ピン６４と、第１センサ部６５と、第２センサ部６６と、第１板ばね６７と、第２板ばね６８とを有する。回転角制限部６０は、回転シャフト５４の時計方向Ｃ２（第１方向）への所定角以上の回転（正転）と、回転シャフト５４の反時計方向Ｃ１（第２方向）への所定角以上の回転（逆転）を制限する。

揺動リンク６２は、揺動支点６２ａを中心に揺動可能に設けられた平板状のリンクである。揺動リンク６２は、図７（ｂ）に示す揺動方向Ｃ３と、図８（ａ）に示す揺動方向Ｃ４に揺動する。揺動リンク６２は、揺動前には図６に示す待機位置に位置する。揺動リンク６２は、図７（ｂ）～図７（ｄ）に示すように、回転シャフト５４の回転中に回転シャフト５４に設けられた突出ピン５５に接触可能である。

揺動リンク６２は、回転シャフト５４が時計方向Ｃ２へ回転する際に回転シャフト５４に接触した状態で揺動して時計方向Ｃ２への所定角度以上の回転を制限する回転角制限部材である。具体的には、揺動リンク６２は、回転シャフト５４が時計方向Ｃ２へ回転する際に、側面６２ｂが突出ピン５５に接触した状態で待機位置（図６に示す位置）から揺動方向Ｃ４（一方向）へ所定角度だけ揺動することで時計方向Ｃ２への所定角度以上の回転を制限する。

また、揺動リンク６２は、回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１へ回転する際に回転シャフト５４に接触した状態で揺動して反時計方向Ｃ１への所定角度以上の回転を制限する。具体的には、揺動リンク６２は、回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１へ回転する際に、側面６２ｂとは反対側の側面６２ｃが突出ピン５５に接触した状態で待機位置から揺動方向Ｃ３（逆方向）へ所定角度だけ揺動することで反時計方向Ｃ１への所定角度以上の回転を制限する（図８（ａ）参照）。
なお、本実施形態では、揺動リンク６２の側面６２ｂが第１側面に該当し、側面６２ｃが第２側面に該当する。

第１規制ピン６３及び第２規制ピン６４は、図６に示すように、揺動リンク６２（具体的には、揺動支点６２ａ）の両側に位置しており、揺動リンク６２の揺動を規制する。具体的には、第１規制ピン６３は、回転シャフト５４が時計方向Ｃ２へ回転する際に、待機位置から揺動方向Ｃ４へ揺動する揺動リンク６２に接触して揺動リンク６２の揺動を規制する。第２規制ピン６４は、回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１へ回転する際に、待機位置から揺動方向Ｃ３へ揺動する揺動リンク６２に接触して揺動リンク６２の揺動を規制する（図８（ａ）参照）。

第１センサ部６５及び第２センサ部６６は、図６に示すように、第１規制ピン６３、第２規制ピン６４の後方に位置している。第１センサ部６５及び第２センサ部６６は、それぞれ、光を発する発光部と、発光部が発した光を受光する受光部を有する。
第１センサ部６５は、揺動方向Ｃ４へ揺動した揺動リンク６２によって遮光される。具体的には、揺動リンク６２の遮光部６２ｄが、第１センサ部６５の発光部と受光部の間に位置することで、遮光される。また、第２センサ部６６は、揺動方向Ｃ３へ揺動した揺動リンク６２によって遮光される。具体的には、揺動リンク６２の遮光部６２ｄが、第２センサ部６６の発光部と受光部の間に位置することで、遮光される（図７（ｄ）参照）。

なお、第１センサ部６５又は第２センサ部６６が遮光されると、制御部７４は、回転シャフト５４の回転を停止させる。例えば、制御部７４は、第１センサ部６５が遮光されると、回転シャフト５４の時計方向Ｃ２への回転を停止させる。また、制御部７４は、第２センサ部６６が遮光されると、回転シャフト５４の反時計方向Ｃ１への回転を停止させる。

第１板ばね６７及び第２板ばね６８は、図６に示すように、揺動リンク６２の両側に設けられており、揺動した揺動リンク６２を付勢する付勢部材である。突出ピン５５が揺動リンク６２に接触しなくなった後に、第１板ばね６７及び第２板ばね６８は遮光した揺動リンク６２を元の状態へ揺動させて、遮光状態を解除できる。
第１板ばね６７は、揺動方向Ｃ４へ揺動した揺動リンク６２を待機位置へ向かって付勢する。第１板ばね６７は、揺動リンク６２に接触可能な先端部６７ａを有する。第１板ばね６７は、揺動リンク６２が先端部６７ａに接触した状態で揺動することで、撓む。そして、第１板ばね６７が撓んだ状態から元の状態へ復元する際に、先端部６７ａが揺動リンク６２を待機位置へ向かって付勢する。

第２板ばね６８は、揺動方向Ｃ３へ揺動した揺動リンク６２を待機位置へ向かって付勢する。第２板ばね６８は、揺動リンク６２に接触可能な先端部６８ａを有する。第２板ばね６８は、揺動リンク６２が先端部６８ａに接触した状態で揺動することで、撓む（図８（ａ）参照）。そして、第２板ばね６８が撓んだ状態から元の状態へ復元する際に、先端部６８ａが揺動リンク６２を待機位置へ向かって付勢する。

次に、図７及び図８を参照しながら、回転シャフト５４が回転する際の回転角制限部６０の動作例について説明する。ここでは、図７（ａ）の状態から回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１に回転するものとする。
まず、回転シャフト５４が図７（ａ）の状態から反時計方向Ｃ１に１周近く回転すると、図７（ｂ）に示すように、回転シャフト５４の突出ピン５５が、揺動リンク６２の側面６２ｃに接触する。突出ピン５５が側面６２ｃに接触した状態で回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１に更に回転すると、図７（ｃ）に示すように、揺動リンク６２が揺動方向Ｃ３に揺動し、揺動リンク６２の側面６２ｂが、第２板ばね６８の先端部６８ａに接触する。

側面６２ｂが先端部６７ａに接触した状態で回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１に更に回転すると、図７（ｄ）に示すように、揺動リンク６２が揺動方向Ｃ３へ更に揺動する。これにより、第２板ばね６８が撓むと共に、揺動リンク６２の遮光部６２ｄが第２センサ部６６を遮光する。

回転シャフト５４は、図８（ａ）に示すように、側面６２ｂが第２規制ピン６４に接触するまで回転可能である。この際、側面６２ｂに接触した状態の第２板ばね６８が、更に撓むことになる。側面６２ｂが第２規制ピン６４に接触することで、回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１へ回転できなくなる。

図８（ａ）に示す状態の回転シャフト５４が時計方向Ｃ２に回転すると、図８（ｂ）に示すように、撓んでいた第２板ばね６８が元の状態へ復元する。この際、第２板ばね６８に付勢された揺動リンク６２が、付勢力によって揺動方向Ｃ４へ揺動する。これにより、揺動リンク６２の遮光部６２ｄも回転して第２センサ部６６から離れることで、第２センサ部６６の遮光状態も解除される。

回転シャフト５４が時計方向Ｃ２への回転を継続すると、図８（ｃ）に示すように、突出ピン５５が揺動リンク６２の側面６２ｂから離れる。その後、回転シャフト５４が時計方向Ｃ２へ更に回転すると、図８（ｄ）に示すように、突出ピン５５が揺動リンク６２の側面６２ｃに接触する。突出ピン５５が側面６２ｃに接触した状態で回転シャフト５４が時計方向Ｃ２へ更に回転すると、揺動リンク６２が揺動方向Ｃ４に揺動することになる。

＜電源投入後の初期化動作における回転シャフト５４の回転制御＞
表面性状測定機１においては、電源投入前に、作業者等が回転シャフト５４を手で回転することで、回転シャフト５４の位置が変動することがある。手による回転シャフト５４の回転角度が一定値を超えた場合には、表面性状測定機１は、回転シャフト５４がどの程度回転したかを把握できないので、表面性状測定機１の電源投入後の初期化動作において、設計上の制限角度を超えて回転してしまう恐れがある。

そこで、本実施形態では、表面性状測定機１の初期化動作において、回転シャフト５４を反時計方向Ｃ１及び時計方向Ｃ２に回転させて回転シャフト５４を所定の基準位置に位置させる回転制御が行われる。回転シャフト５４の回転制御は、制御装置７０の制御部７４が記憶部７２に記憶されたプログラムを実行することで実現される。

以下では、図９及び図１０を参照しながら、初期化動作における回転シャフト５４の回転制御について説明する。
図９は、初期化動作における回転シャフト５４の回転制御を説明するためのフローチャートである。図１０は、初期化動作における突出ピン５５の位置に応じた回転制御を説明するための模式図である。図１０には、回転前の突出ピン５５の位置が異なるケース１～ケース４が示されている。また、図１０に示す位置Ｓ１、Ｓ２は、突出ピン５５の制御位置を示し、ここでは、位置Ｓ１は０度の位置であり、位置Ｓ２は１８０度の位置であるものとする。本実施形態では、突出ピン５５が位置Ｓ１に位置する際に、回転シャフト５４が基準位置に位置する。

図９のフローチャートは、表面性状測定機１の電源投入後の初期化動作が開始されたところから開始される（ステップＳ１０２）。次に、制御部７４は、位置Ｓ２（１８０度の位置）まで、回転シャフト５４を反時計方向Ｃ１に回転させる（ステップＳ１０４）。

制御部７４は、位置Ｓ２への回転シャフト５４の回転中に、第２センサ部６６が遮光された否かを判定する（ステップＳ１０６）。図１０（ａ）に示すケース１や図１０（ｄ）に示すケース４の場合には、回転シャフト５４が図１０（ａ）及び図１０（ｄ）で（１）で示す回転を行うことで突出ピン５５が揺動リンク６２を揺動させないので、第２センサ部６６は遮光されず（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、回転シャフト５４は位置Ｓ２に位置する（ステップＳ１１２）。

一方で、図１０（ｂ）に示すケース２や図１０（ｃ）に示すケース３の場合には、回転シャフト５４が図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の（１）で示す回転を行うことで、突出ピン５５が揺動リンク６２を接触して揺動させることになり、第２センサ部６６が遮光される（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）。すると、制御部７４は、回転シャフト５４の反時計方向Ｃ１の回転を停止させる（ステップＳ１０８）。その後、制御部７４は、回転シャフト５４を位置Ｓ２まで時計方向Ｃ２に回転させる（ステップＳ１１０）。すなわち、回転シャフト５４は、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の（２）で示す回転を行うことで、位置Ｓ２に位置する（ステップＳ１１２）。

次に、制御部７４は、位置Ｓ１（０度の位置）まで、回転シャフト５４を時計方向Ｃ２に回転させる（ステップＳ１１４）。すなわち、回転シャフト５４は、図１０（ａ）～１０（ｄ）の（３）に示す回転を行うことで、位置Ｓ１に位置する（ステップＳ１１６）。これにより、電源投入前に回転シャフト５４が回転していても、電源投入後の初期化動作の完了後に回転シャフト５４が基準位置に位置する。
上記の制御により、初期化動作の完了後には回転シャフト５４が常に基準位置に位置することになるため、その後に表面性状測定機１を使用する場合に、回転シャフト５４の位置を高精度に管理できる。

＜本実施形態における効果＞
上述した本実施形態のＺスライダ１６においては、複数のケーブル２８ａ、２８ｂが接続された測定ヘッド２２を支持した回転シャフト５４は、時計方向Ｃ２及び反時計方向Ｃ１に回転する。そして、揺動リンク６２は、時計方向Ｃ２に回転する回転シャフト５４に接触した状態で揺動して、回転シャフト５４が時計方向Ｃ２への所定角以上の回転を制限し、反時計方向Ｃ１に回転する回転シャフト５４に接触した状態で揺動して、回転シャフト５４が反時計方向Ｃ１への所定角以上の回転を制限する。
上記の構成により、回転シャフト５４は、揺動リンク６２により回転を制限されることで、１回転強だけ回転することになる。このため、回転シャフト５４と共に回転する測定ヘッド２２の回転角も同様に抑制されるので、測定ヘッド２２に接続されたケーブル２８ａ、２８ｂが捻れることを抑制できる。この結果、ケーブル２８ａ、２８ｂの捻れに起因してケーブル２８ａ、２８ｂに過大な負荷が作用することを防止できる。一方で、回転シャフト５４は、１回転強だけ回転できるので、測定ヘッド２２の測定センサ２４による円筒部の内壁面９２の表面形状の測定を適切に行える。

なお、上記では、被測定物９０の内壁面９２が、円筒部の内壁面であることとしたが、これに限定されない。例えば、内壁面９２は、角筒部の内壁面であってもよい。

また、上記では、回転角制限機構が、表面性状測定機１に搭載されており、回転シャフト５４の回転角を制限することとしたが、これに限定されない。例えば、回転角制限部６０は、ケーブルが接続された支持体を支持する回転部材の回転角を制限できれば、工作機械等の他の装置に搭載されていてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１ 表面性状測定機
１６ Ｚスライダ
２２ 測定ヘッド
２８ａ、２８ｂ ケーブル
５２ θ軸駆動モータ
５４ 回転シャフト
５５ 突出ピン
５６ サポートベアリング
６０ 回転角制限部
６２ 揺動リンク
６２ａ 揺動支点
６２ｂ、６２ｃ 側面
６３ 第１規制ピン
６４ 第２規制ピン
６５ 第１センサ部
６６ 第２センサ部
６７ 第１板ばね
６８ 第２板ばね
７４ 制御部
Ｃ１ 反時計方向
Ｃ２ 時計方向

Claims (8)

1. 複数のケーブルが接続された支持体を支持した状態で、所定の回転軸を中心に１周以上回転可能な回転部材と、
   前記回転部材を第１方向へ正転させると共に、前記第１方向の逆方向である第２方向へ逆転させる駆動部と、
   前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第１方向への所定角度以上の正転を制限し、前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第２方向への所定角度以上の逆転を制限する回転角制限部材と、
   前記回転部材の前記第１方向への正転と前記回転部材の前記第２方向への逆転とを制御する制御部と、
   を備える回転角制限機構であって、
   前記制御部は、前記回転角制限機構が搭載された装置の電源投入後の初期化動作において、前記回転部材の前記第１方向への正転と前記第２方向への逆転とを行い、前記回転部材を基準位置に位置させる、回転角制限機構。
2. 前記支持体は、被測定物の内壁面の表面性状を非接触で測定する測定ヘッドである、
   請求項１に記載の回転角制限機構。
3. 前記回転部材は、前記回転角制限部材が接触可能に設けられた突出ピンを有し、
   前記回転角制限部材は、
   前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に、第１側面が前記突出ピンに接触した状態で待機位置から一方向へ所定角度だけ揺動することで前記第１方向への所定角度以上の正転を制限し、
   前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に、前記第１側面とは反対側の第２側面が前記突出ピンに接触した状態で前記待機位置から逆方向へ所定角度だけ揺動することで前記第２方向への所定角度以上の逆転を制限する、
   請求項１又は２に記載の回転角制限機構。
4. 前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に、前記待機位置から前記一方向へ揺動する前記回転角制限部材に接触して前記回転角制限部材の揺動を規制する第１規制ピンと、
   前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に、前記待機位置から前記逆方向へ揺動する前記回転角制限部材に接触して前記回転角制限部材の揺動を規制する第２規制ピンと、を更に備える、
   請求項３に記載の回転角制限機構。
5. 前記一方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第１センサ部と、
   前記逆方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第２センサ部と、
   前記第１センサ部が遮光されると前記回転部材の前記第１方向への正転を停止させ、前記第２センサ部が遮光されると前記回転部材の前記第２方向への逆転を停止させる制御部と、を更に備える、
   請求項３又は４に記載の回転角制限機構。
6. 前記駆動部は、前記回転軸の軸方向の一端側に設けられており、
   前記軸方向の他端側に設けられ、前記回転部材を支持するベアリングを更に備える、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の回転角制限機構。
7. 前記制御部は、
   前記初期化動作時に、前記回転部材を所定の回転位置まで前記第２方向に回転させ、
   前記所定の回転位置に回転するまでに前記第２センサ部が遮光されない場合には、前記所定の回転位置に位置する前記回転部材を前記第１方向に回転させて前記基準位置に位置させ、
   前記所定の回転位置への回転中に前記第２センサ部が遮光されると、前記第２方向への回転を停止した前記回転部材を前記第１方向に回転させて前記所定の回転位置に位置させた後に、前記第１方向に更に回転させて前記基準位置に位置させる、
   請求項５に記載の回転角制限機構。
8. 複数のケーブルが接続された支持体を支持した状態で、所定の回転軸を中心に１周以上回転可能な回転部材と、
   前記回転部材を第１方向へ正転させると共に、前記第１方向の逆方向である第２方向へ逆転させる駆動部と、
   前記回転部材が前記第１方向へ正転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第１方向への所定角度以上の正転を制限し、前記回転部材が前記第２方向へ逆転する際に前記回転部材に接触した状態で揺動して前記第２方向への所定角度以上の逆転を制限する回転角制限部材と、
   待機位置から見て一方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第１センサ部と、
   逆方向へ揺動した前記回転角制限部材によって遮光される第２センサ部と、
   前記一方向へ揺動した前記回転角制限部材を前記待機位置へ向かって付勢して前記回転角制限部材を揺動させて、前記第１センサ部の遮光状態を解除する第１板バネ部材と、
   前記逆方向へ揺動した前記回転角制限部材を前記待機位置へ向かって付勢して前記回転角制限部材を揺動させて、前記第２センサ部の遮光状態を解除する第２板バネ部材と、
   を備える、回転角制限機構。
   
   

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