JP2012042267A

JP2012042267A - 産業機械

Info

Publication number: JP2012042267A
Application number: JP2010182214A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Kawarai; 一晃河原井; Fusa Ogane; 房大金; Masao Kawabori; 政夫川堀; Fusao Shimizu; 房雄清水; Masao Suzuki; 政夫鈴木
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-17
Also published as: JP5639815B2

Abstract

【課題】移動機構の揺動を抑えて移動機構を移動させることができ、制御対象物による測定誤差を低減できる産業機械を提供する。
【解決手段】三次元測定機１は、被測定物を載置するテーブル１１と、テーブル１１に対して移動可能な支持部２１３を有し、支持部２１３で支持されて所定の軸方向へ移動可能に設けられ、プローブ１２を所定の軸方向へ移動させる移動機構２と、移動機構２を制御する制御装置と、門型フレーム２１に取り付けられ、移動機構２と制御装置とを接続するケーブルを案内して収納するケーブルベア３とを備えるものであって、ケーブルベア３の重心を通ってＺ軸方向に延びる重心軸線Ｏ−Ｏが、Ｘ軸方向において、支持部２１３の中心を通ってＺ軸方向に延びる支持案内軸Ｐ−Ｐと一致している。
【選択図】図１

Description

本発明は産業機械に関する。

従来、被測定物を測定するために設けられた制御対象物としてのプローブを互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させる移動機構と、この移動機構を制御する制御装置と、移動機構に取り付けられ、移動機構と制御装置とを接続するケーブルを案内して収納するケーブル案内装置とを備える産業機械としての三次元測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この三次元測定機では、移動機構は、制御装置によってＹ軸方向に移動され、プローブをＹ軸方向に移動させる門型フレームと、制御装置によってＸ軸方向に移動され、プローブをＸ軸方向に移動させるＸスライダと、制御装置によってＺ軸方向に移動され、プローブをＺ軸方向に移動させるＺ軸スピンドルとを備える。

門型フレームとＸスライダとＺ軸スピンドルとは、それぞれに設けられた駆動モータによって駆動される。例えば、門型フレームは、被測定物を載置するガイド部材としてのテーブルに対して移動可能な支持部を有し、その支持部に支持されて、駆動モータによって駆動される。
門型フレームとＸスライダとＺ軸スピンドルとはそれぞれ、駆動モータのモータ速度に基づくフィードバック信号が制御装置に送信されるフィードバック信号線と、駆動モータのモータ速度を制御する駆動信号が制御装置から送信される駆動信号線などが入ったケーブルを介して制御装置に接続される。

このような三次元測定機では、図１に想像線で示すように、ケーブル案内装置は、門型フレームから所定の離間距離Ｌだけ離れた位置に取り付けられている。離間距離Ｌは、ケーブル案内装置の重心を通ってＺ軸方向に延びる重心軸線Ｏ１−Ｏ１と、支持部の中心を通ってＺ軸方向に延びる支持案内軸Ｐ−Ｐとの間の距離である。
門型フレームが制御装置によって移動されると、その移動に応じてケーブル案内装置が変形する。

特開平０７−１５９１５１号公報

このような従来の三次元測定機では、門型フレームに対して、ケーブル案内装置の重量と離間距離Ｌとの積で算出されるモーメントが門型フレームの移動方向を中心軸とした回転方向に加わる。このため、門型フレームは、その移動に際して、移動方向を中心軸とした回転方向に揺動する。よって、プローブが門型フレームの移動方向について被測定物を測定するときに測定誤差が生じる。
また、特に、制御装置の近くでは配線量も増え、ケーブル案内装置の重量も増える。このため、前述の揺動がより顕著に現れる。
さらに、設計上の公差などにより、門型フレームの移動方向にわたって離間距離Ｌも一定ではない。そうすると、門型フレームに加わるモーメントも門型フレームの位置ごとに異なり、前述の揺動がより複雑になる。

本発明の目的は、移動機構の揺動を抑えて移動機構を移動させることができ、制御対象物による測定誤差を低減できる産業機械を提供することである。

本発明の産業機械は、被測定物を載置するガイド部材と、前記ガイド部材に対して移動可能な支持部を有し、前記支持部で支持されて所定の軸方向へ移動可能に設けられ、制御対象物を所定の軸方向へ移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御装置と、前記移動機構に取り付けられ、前記移動機構と前記制御装置とを接続するケーブルを案内して収納するケーブル案内装置とを備える産業機械であって、前記ケーブル案内装置の重心を通って鉛直方向に延びる重心軸線が、前記移動機構の移動方向および鉛直方向と互いに直交する水平方向において、前記支持部の中心を通って鉛直方向に延びる支持案内軸と一致していることを特徴とする。

このような構成によれば、ケーブル案内装置の重心軸線が、水平方向において、移動機構の支持案内軸と一致しているため、移動機構に対して、ケーブル案内装置の重量に起因して移動機構の移動方向を中心軸としたモーメントが発生することを抑えられる。よって、移動機構が、その移動方向を中心として揺動することなくその方向に沿って移動でき、制御対象物によるその方向に関する測定誤差を低減できる。

本発明の産業機械において、前記ケーブル案内装置は、前記ガイド部材を挟んで前記移動機構と反対側に取り付けられることが好ましい。

このような構成によれば、ガイド部材や移動機構の内部を加工してケーブル案内装置を収納するスペースを作らなくて済み、ガイド部材を挟んで移動機構と反対側のすでに空いているスペースを利用してケーブル案内装置を収納しておくことができる。このため、産業機械をコンパクトにすることができる。

本発明の実施形態に係る三次元測定機を示す正面図。本発明の実施形態に係る三次元測定機を示す左側面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１と図２に示す産業機械としての三次元測定機１は、図示しない被測定物を上面に載置するガイド部材としてのテーブル１１と、被測定物を測定するために三次元測定機１に設けられた制御対象物としてのプローブ１２を移動させる移動機構２と、移動機構２を制御する図示しない制御装置と、移動機構２に取り付けられたケーブル案内装置としてのケーブルベア３とを備える。
テーブル１１は基台１３上に支持されており、テーブル１１の図１中左側部分は基台１３よりも図１中左側に突出した突出部１１Ａとなっている。プローブ１２は、被測定物の表面に接触される測定子１２Ａを備える。

移動機構２は門型フレーム２１とＸスライダ２２とＺ軸スピンドル２３とを備える。
門型フレーム２１は、テーブル１１における図１の左右方向（Ｘ軸方向）の両端から図１の上下方向（Ｚ軸方向）に延出し、図１の紙面手前および奥方向（Ｙ軸方向）に沿ってスライド移動可能に設けられるコラム２１１Ａ，２１１Ｂと、各コラム２１１Ａ，２１１Ｂで支持され、Ｘ軸方向に沿って延出する水平ビーム２１２とを備える。

図１中左側のコラム２１１Ａは、テーブル１１に対して移動可能な１対の支持部２１３，２１３を有し、各支持部２１３，２１３には、図示しない荷重受けエアベアリングが設けられている。
各支持部２１３，２１３はテーブル１１の突出部１１Ａ上を移動可能であり、コラム２１１Ａは、突出部１１Ａ上で各支持部２１３，２１３によって支持されている。これにより、門型フレーム２１は支持部２１３，２１３によって支持され、制御装置によってＹ軸方向に移動される。この門型フレーム２１のＹ軸方向への移動によってプローブ１２がＹ軸方向に移動される。

Ｘスライダ２２は、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、門型フレーム２１の水平ビーム２１２にＸ軸方向へスライド移動可能に設けられている。Ｘスライダ２２は制御装置によってＸ軸方向に移動され、このＸ軸方向への移動によってプローブ１２がＸ軸方向に移動される。
Ｚ軸スピンドル２３は、水平ビーム２１２内を通ってＸスライダ２２の内部に挿入されてＺ軸方向へスライド移動可能に設けられ、下端でプローブ１２を支持する。Ｚ軸スピンドル２３は制御装置によってＺ軸方向に移動され、このＺ軸方向への移動によってプローブ１２がＺ軸方向に移動される。

ケーブルベア３は、テーブル１１を挟んで門型フレーム２１と反対側に取り付けられる。ケーブルベア３は、内部に収納空間が形成された可撓性の延出収納部３１と屈曲収納部３２とを備え、移動機構２と制御装置とを接続する後述するケーブルを案内して収納する。
延出収納部３１は、図１の紙面手前側から見たときにＬ字形をしており、コラム２１１Ａの下部に連結されている。延出収納部３１は、Ｘ軸方向に延びる連結部３１Ａを有している。
図２に示すように、屈曲収納部３２は、左側方から見るとＵ字形をしており、一方の端部３２Ａを介して延出収納部３１の連結部３１Ａに連結されている。屈曲収納部３２の下直線部３２Ｂは図示しない載置部材上に載置され、他方の端部３２Ｃが載置部材に固着されている。
また、図１に示すように、連結部３１Ａと屈曲収納部３２とは、テーブル１１の突出部１１Ａの下方であってかつ基台１３の図１中左側方のスペースに配置されている。

門型フレーム２１を駆動する図示しない駆動モータに関するフィードバック信号線と駆動信号線などが入った図示しないケーブルが、コラム２１１Ａの下部から延出されて延出収納部３１内に収納され、続いて屈曲収納部３２内にもそのＵ字形状に合わせて収納される。
また、図１と図２に一点鎖線で示すように、ケーブルベア３の図示しない重心を通って鉛直方向としてのＺ軸方向に延びる重心軸線Ｏ−Ｏは、水平方向としてのＸ軸方向において、支持部２１３の中心を通ってＺ軸方向に延びる支持案内軸Ｐ−Ｐと一致している。

門型フレーム２１が図示しない制御装置によってＹ軸方向に移動されると、コラム２１１ＡがＹ軸方向に移動される。コラム２１１Ａの移動に応じて、主に屈曲収納部３２がその可撓性によってＹ軸方向に変形し、内部に収納されているケーブルに捻じれなどが生じないようにされている。このとき、屈曲収納部３２が主にＹ軸方向に変形するため、ケーブルベア３全体の図示しない重心のＹ軸方向における位置は変化するが、Ｘ軸方向における位置はほとんど変化しない。

そうすると、Ｘ軸方向において、重心軸線Ｏ−Ｏが支持案内軸Ｐ−Ｐとほぼ一致したまま、コラム２１１ＡがＹ軸方向に移動される。このため、コラム２１１Ａは、Ｙ軸を中心として揺動することなくＹ軸に沿って移動し、それによって門型フレーム２１が、Ｙ軸を中心として揺動することなくＹ軸に沿って移動する。この門型フレーム２１のＹ軸方向への移動により、プローブ１２が、Ｙ軸を中心として揺動することなくＹ軸に沿って被測定物のＹ軸方向の測定を行う。

以上のような本実施形態の三次元測定機１では、以下の効果がある。
本実施形態の三次元測定機１では、ケーブルベア３の重心軸線Ｏ−Ｏが、Ｘ軸方向において、門型フレーム２１の支持案内軸Ｐ−Ｐと一致している。このため、ケーブルベア３が図１に想像線で示すような従来の位置に配置されている場合と比べて、コラム２１１Ａに対して、ケーブルベア３の重量に起因してＹ軸を中心とした図１中反時計方向へのモーメントが発生することを抑えられる。よって、コラム２１１Ａひいては門型フレーム２１が、Ｙ軸を中心として揺動することなくＹ軸に沿って移動でき、プローブ１２によるＹ軸方向に関する測定誤差を低減できる。

なお、本発明は前述の実施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の変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、プローブ１２をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に沿って移動させる三次元測定機１について説明したが、アーム先端や加工工具などを少なくとも１軸方向、例えばＸ軸方向に移動させる産業ロボットや加工機械などであってもよい。
また、前記実施形態では、ケーブル案内装置として、ケーブルベア３について説明したが、ケーブルベア３以外にも、帯状の薄いプラスチックやスチール等で形成されているものでもよい。

本発明は産業機械に利用することができる。

１…三次元測定機（産業機械）
２…移動機構
３…ケーブルベア（ケーブル案内装置）
１１…テーブル（ガイド部材）
１２…プローブ（制御対象物）
２１３…支持部

Claims

被測定物を載置するガイド部材と、前記ガイド部材に対して移動可能な支持部を有し、前記支持部で支持されて所定の軸方向へ移動可能に設けられ、制御対象物を所定の軸方向へ移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する制御装置と、前記移動機構に取り付けられ、前記移動機構と前記制御装置とを接続するケーブルを案内して収納するケーブル案内装置とを備える産業機械であって、
前記ケーブル案内装置の重心を通って鉛直方向に延びる重心軸線が、前記移動機構の移動方向および鉛直方向と互いに直交する水平方向において、前記支持部の中心を通って鉛直方向に延びる支持案内軸と一致していることを特徴とする産業機械。
請求項１に記載の産業機械において、
前記ケーブル案内装置は、前記ガイド部材を挟んで前記移動機構と反対側に取り付けられることを特徴とする産業機械。