JP4669639B2

JP4669639B2 - 移動装置

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Publication number: JP4669639B2
Application number: JP2001241014A
Authority: JP
Inventors: 正和松本; 勝行小倉
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2021-08-08
Also published as: JP2003050124A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動装置、特に移動部をその突出方向と直交する方向に移動されている時に物体と衝突すると、その移動を停止させる安全機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の測定機が寸法あるいは形状の専用測定機であったのに対し、三次元測定機は寸法だけでなく、形状、位置、姿勢などが１回の測定作業で同時に測定できる極めて汎用性の高い測定機である（特開平１０−２３９０４２号公報等）。
三次元測定機は、互いに直交するガイドと、ガイドの移動量を求めるスケール及びプローブをもち、それぞれの移動量からプローブの三次元座標値を求めることのできる測定機である。
したがって、三次元測定機によって得られるのは被測定物上のＸＹＺ座標値であり、その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法はコンピュータによるデータ処理によって求められる。
【０００３】
プローブは被測定物の測定面上の点の三次元座標を検出するための検出器であり、接触式と非接触式に大別されるが、特に接触式が従来より多用されている。接触式には作業者が接触しているのを確認して使用するメカニカルプローブ、電気接点式で測定子が定位置から変位する瞬間に自動的に信号を出力するタッチシグナルプローブ、直線ガイドと測長ユニットを内臓して三次元測定機との相対変位を検出する倣いプローブなどがある。
【０００４】
例えば、プローブはＺ軸スピンドル先端に支持され、Ｚ軸スピンドルはＺ軸ガイドに支持されている。このＺ軸ガイドはＸＹ軸ガイドにＸＹ方向に移動自在に支持されている、そして、プローブ先端を被測定物の測定面に当てて、Ｘ軸ガイド、Ｙ軸駆動機構等でＸＹ軸方向等を走査し、その各位置の座標値を読取る。
また、Ｘ軸ガイド、Ｙ軸駆動機構等でプローブを被測定物の測定面上方でＸＹ軸方向に移動し、測定点の上方に位置決めする。そして、Ｚ軸ガイドでプローブを下降させ、そのプローブ先端を測定点に当て、その位置の座標値を出力させる。出力後、プローブを上昇させ、Ｘ軸ガイド、Ｙ軸駆動機構等で被測定物の測定面上方でプローブをＸＹ軸方向に移動し、次の測定点の上方に位置決めする。そして、Ｚ軸ガイドでプローブを下降させ、プローブ先端を測定点に当て、その位置の座標値を出力させることを各測定点毎に行う。
【０００５】
三次元測定機は寸法だけでなく、形状、位置、姿勢などが１回の測定作業で同時に測定できる極めて汎用性の高い測定機である分、移動部の移動、特にＸＹ軸方向の移動が多くなった。
このため、三次元測定機をはじめとする測定機は勿論、各軸が移動する移動装置を用いる機械では、移動範囲内に物体があった場合、特にＸＹ軸方向に移動中に物体に機器がぶつかった瞬間に機械を停止させることが可能な安全装置を装着する必要がある。
【０００６】
このため、従来は、安全装置として、例えば図１に示すように、図中ＸＹ軸方向に駆動されるＺ軸スピンドル１０先端の外周部にテープスイッチ等のセンサ１２を設けている。そして、Ｚ軸スピンドル１０をＸＹ軸方向に移動している時に、該センサ１２に物体１３が衝突すると、Ｚ軸スピンドル１０のＸＹ軸方向の移動を停止させていた。
また、三次元測定機ではないが、ＮＣ工作機械等の機械設備では、移動部が架台に衝突したとき、この衝突を操作者に報知する安全装置として、移動部の移動軸上に位置する、移動部の対向端面にスイッチセンサを設けている。そして、移動部が架台のスイッチに衝突すると、移動部のＸＹ軸方向の移動を停止させていた（特開平９−２８５９３７号公報等）。
【０００７】
このように従来の安全装置は、何れの場合も移動部先端、或いは該移動部先端と対向する架台等の端面部にセンサを設置し、ＸＹ軸方向に移動している時に該センサに物体が衝突すると、その移動を停止していた。
さらに、このような安全装置を備えない場合は、各軸の過負荷エラーやタッチ信号の誤入力を検知して、衝突検出の代用としていたが、必ずしも検出確度は高くなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の安全装置では、何れの場合も、移動部先端の外周にセンサを設置、或いは該移動部先端と対向する架台等の端面部にセンサを設置していたため、移動部のセンサが物体と接触しない限り、非常停止信号が出力されない。このため、移動部がＸＹ軸方向に移動中に、該移動部のセンサが付いていない場所に物体が接触しても、非常停止信号が出力されず、安全装置は働かない。
また、図１に示すような安全装置では、移動部先端の外周面にセンサを設置していたので、その外径に対して安全装置のサイズを大きくする必要がある。このため、移動部の移動範囲を制限しているので、測定機では測定範囲を犠牲にしており、これらの点は改善の余地が残されていた。
【０００９】
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は移動部の移動範囲を犠牲にすることなく、移動部をその突出方向と直交する方向に移動している時に、その移動部の任意位置に物体が衝突しても、その移動を確実に停止させることのできる移動装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかる移動装置は、操作対象物を載置する載置台と、該操作対象物の測定面上の点の三次元座標を検出するプローブと、一端で前記プローブを支持するスピンドルと、前記スピンドルを、その一端側を突出させて該突出方向に移動可能となるように支持する支持手段と、前記操作対象物に対して前記支持手段を前記突出方向と直交する移動方向に相対移動させる駆動手段と、を備えた移動装置において、安全手段を備える。そして、前記安全手段は、センサと、駆動制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記安全手段は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動している時に、該支持手段より突出しているスピンドルまたはプローブの任意位置に物体が衝突すると、該衝突を検知し、該支持手段の相対移動を停止させる。
また前記センサは、前記スピンドルまたはプローブの側部に前記物体が衝突したときに該スピンドルまたはプローブが該物体から受ける力により、該支持手段に働く前記移動方向の反力を計測する歪みゲージまたは圧電素子からなる。
【００１２】
前記駆動制御部は、前記センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、前記駆動手段による前記支持手段の、移動方向の相対移動を停止させる。
ここにいう特定の直線方向に移動可能な移動部（スピンドルおよびプローブ）とは、移動部が、特定の直線方向に移動する場合、移動しない場合を含めていう。
なお、本発明において、前記操作方向と前記移動方向は直交していることが好適である。
【００１３】
ここで、前記移動部が特定の直線方向である操作方向に移動可能であるのに対して、前記支持手段は操作方向に直交する方向に移動可能である。
さらに、本発明において、前記支持手段は、前記スピンドルの側部を挟んだ状態で前記突出方向に移動自在に支持する少なくとも１組の挟持部を備え、前記１組の挟持部は、前記突出方向と直交する方向から前記スピンドルの側部を挟むように該スピンドルに対して配置され、前記センサは、前記挟持部に設けられて前記支持手段に働く反力のうちの、該挟持部に働く反力成分を測定することが好適である。例えば、支持手段にＸ軸方向とＹ軸方向に支持する静圧気体軸受が用いられた場合、挟持部であるエアーパッドは最低でもＸ軸方向に1組、Ｙ軸方向に１組が設けられるが、このエアーパッドに反力のすべてが働くので、このエアーパッドにかかる反力を測定すれば、正確に反力が測定できる。
【００１４】
また、本発明において、前記センサは、前記支持手段の、前記突出方向と直交する第１方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第１方向の反力成分を測定する第１センサと、前記支持手段の、前記突出方向と直交し、且つ前記第１方向と直交する第２方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第２方向の反力成分を測定する第２センサと、を備えることが好適である。このようにすれば、前記突出方向と異なる移動方向において、前記移動部が物体（ワークやワーク固定用の治具など）と衝突した場合に、その反力を検出することが容易である。
さらに、本発明において、前記支持手段に働く反力は、各々の前記反力成分をベクトル合成して求めることが好適である。この様にすれば、前記移動部と物体とが衝突した方向と、その方向における反力の大きさを正確に求めることが出来る。
【００１５】
また、本発明は、前記所定値は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動させた場合の加速度及び減速度によって生じる反力よりも大きくすることが好適である。このようにすれば、前記移動部の位置決め時における加速度、減速度によって前記センサが出力を生じても、前記移動部が物体と衝突した場合と区別することができ、衝突の誤認による誤停止を防ぐことができる。
さらに、本発明は、前記所定値は、前記操作対象物に対して前記三次元座標を検出する場合に生じる反力よりも大きくすることが好適である。このようにすれば、前記移動部が前記操作対象物に対して何らかの操作を行うことによって前記センサが出力を生じても、前記移動部が物体と衝突した場合と区別することができ、衝突の誤認による誤停止を防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明は、前記三次元座標の検出は、前記操作対象物に対する表面性状測定操作であることが好適である。このようにすれば、粗さ、うねり、形状などの各種測定において、本発明を適用することができる。
さらに、本発明は、前記センサは歪みゲージ又は圧電素子であることが好適である。このようにすれば、高感度で反力の測定が可能となる。
また、本発明の移動装置において、前記スピンドルは、前記プローブに代えて、該操作対象物に対して加工を行う加工工具を取り付けた取付手段を一端で支持するように構成してもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施形態について説明する。
図２には本発明の一実施形態にかかる移動装置の概略構成が示されている。本実施形態では、移動装置として三次元測定機を想定し、そのＺ軸ガイドをＸＹ軸方向に移動している時に、Ｚ軸ガイドに支持されているＺ軸スピンドル及びプローブの任意位置に物体が接触すると、その移動を停止する例について説明する。なお、前記従来技術と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
【００１８】
同図に示す三次元測定機本体（移動装置）１１４は、コントローラ（駆動制御部）１１６と、操作盤１１８と、ホストシステム１２０を含む。
三次元測定機本体１１４は、定盤１２０上にはアーム支持体１２２がＹ軸方向に移動自在に支持されており、アーム支持体１２２は、Ｙ軸駆動機構（駆動手段）１２３によりＹ軸方向に駆動される。アーム支持体１２２の上端にＸ軸ガイド（駆動手段）１２４を支持している。Ｘ軸ガイド（駆動手段）１２４はＺ軸方向に延びるＺ軸ガイド１２６をＸ軸方向に駆動する。Ｚ軸ガイド１２６には、Ｚ軸スピンドル（移動部）１１０がＺ軸ガイド１２６に沿ってＺ軸方向（特定の直線方向，移動部の突出方向）に駆動されるように設けられる。Ｚ軸スピンドル１１０の下端には接触プローブ（移動部）１２８が装着されている。
【００１９】
コントローラ１１６は、三次元測定機本体１１４を駆動制御すると共に三次元測定機本体１１４から必要な測定値を取り込む。操作盤１１８は、コントローラ１１６を介して三次元測定機本体１１４を手動操作する。ホストシステム１２０は、コントローラ１１６を介して取込まれた三次元測定機本体１１４からの測定値を処理する。
【００２０】
すなわち、三次元測定機本体１１４では、操作盤１１８の操作によりプローブ１２８をＸＹ軸方向に移動させながら、プローブ１２８の先端をワーク（被測定物）１３０の各部（被測定面）に接触させる。プローブ１２８からは、コントローラ１１６にタッチ信号が出力され、その時のワーク１３０各部のＸＹＺ座標値をコントローラ（駆動制御部）１１６に取込む。その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法は、ホストシステム１２０によるデータ処理によって求められる。
【００２１】
ところで、三次元測定機本体１１４では、操作盤１１８の操作によりプローブ１２８をＸＹ軸方向に移動させており、本発明において特徴的なことは、測定範囲を有効に使え、しかもそのＸＹ軸方向に移動している時に移動部のどの部分に物体が接触しても機械を確実に停止させることのできる安全手段を備えたことである。このために本実施形態においては、Ｚ軸スピンドル１１０やプローブ１２８ではなくＺ軸ガイド１２６に、図３〜図４に示すような安全手段１１２を設けている。
なお、図３はＺ軸ガイド近傍の縦断面図、図４（Ａ）はＺ軸ガイド近傍をＸ軸方向より見た図、同図（Ｂ）は同様のＺ軸ガイド近傍をＹ軸方向より見た図である。
【００２２】
すなわち、図３に示すようにＺ軸ガイド１２６は、ブラケット１４０と、ブラケット１４０内に収容される支持パッド１４２を備える。この支持パッド１４２は、Ｚ軸スピンドル１１０をＺ軸方向に移動自在に支持するエアーベアリング用のエアーパッドでＸＹ軸方向に対向して取付けられている。この支持パッド１４２は、調整ねじ１４４によりブラケット１４０に支持固定されている。
【００２３】
また、コントローラ１１６は、ＣＰＵ１４５と、駆動回路１４６と、記憶部１５４を備える。
そして、コントローラ１１６のＣＰＵ１４５からの指示が駆動回路１４６に与えられると、駆動回路１４６が駆動部１４８の動作を制御することにより、Ｚ軸ガイド１２６は、ＸＹ軸方向に駆動される。このとき、プローブ１２８はＺ軸スピンドル１１０の先端に支持され、Ｚ軸スピンドル１１０はＺ軸ガイド１２６に支持されているので、Ｚ軸ガイド１２６のＸＹ軸方向の移動と共に、プローブ１２８及びＺ軸スピンドル１１０は、ＸＹ軸方向に移動する。
【００２４】
そして、図４に示すようなＺ軸ガイド１２６の調整ネジ１４４近傍のＸＹ軸方向にそれぞれセンサ１５０，１５２を取付けている。このセンサは、例えばひずみゲージ、或いは圧電素子等よりなり、Ｚ軸スピンドルやプローブ等の移動部の側部に、ＸＹ軸方向より物体が衝突した時に該移動部が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力を測定する。
【００２５】
すなわち、図４（Ａ）に示すように、Ｘ軸調整ネジ１４４ａ，１４４ｂの近傍にはＸ軸センサ１５０が設けられている。このＸ軸センサ１５０は、Ｚ軸スピンドル１１０やプローブ１２８等の移動部の側部に略Ｘ軸方向より物体が衝突した時に、Ｚ軸スピンドル１１０やプローブ１２８等の移動部が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力のうちの、Ｘ軸方向の反力を測定し、その出力信号をコントローラ１１６に出力する。
【００２６】
また、同図（Ｂ）に示すようにＹ軸調整ネジ１４４ｃ，１４４ｄの近傍にはＹ軸センサ１５２が設けられている。このＹ軸センサ１５２は、Ｚ軸スピンドル１１０やプローブ１２８等の移動部の側部に略Ｙ軸方向より物体が衝突した時に、Ｚ軸スピンドル１１０やプローブ１２８等が物体から受ける力により、支持パッド、調整ネジ近傍に働く反力のうちの、Ｙ軸方向の反力を測定し、その出力信号をコントローラ１１６に出力する。
コントローラ１１６のＣＰＵ１４５は、センサ１５０、１５２で測定された各々の反力成分のベクトル合成を行い、その結果を一時記憶する。
つまり、センサ１５０の出力Ｒｘと、センサ１５２の出力Ｒｙがそれぞれ正の値であれば、合成された反力Ｒは、ＲｘとＲｙの自乗和の平方根を計算して求めることが出来る。
【００２７】
そして、前記記憶部１５４は、あらかじめ通常の測定時の反力（三次元測定機１１４を用いワーク１３０の測定面にプローブ１２８の先端を当てて測定を行う際、及びＺ軸スピンドル１１０とプローブ１２８のＸＹ軸方向の移動の加減速時にセンサ１５０，１５２で測定され、ベクトル合成された反力）の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している。
【００２８】
そして、コントローラ１１６のＣＰＵ１４５は、センサ１５０，１５２で測定され、ベクトル合成された反力を監視し、該反力が記憶部１５４に記憶されている設定値を超えると、非常停止信号を駆動回路１４６に出力し、駆動源１４８によるＺ軸ガイド１２６のＸＹ軸方向の移動、つまりＺスピンドル１１０及びプローブ１２８のＸＹ軸方向の移動を停止させる。
【００２９】
本実施形態にかかる三次元測定機１１４は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
【００３０】
三次元測定機１１４では、操作盤１１８の操作によりＸ軸ガイド、Ｙ軸駆動機構を駆動することによりＺ軸ガイド１２６をＸＹ軸方向に移動させる。Ｚ軸ガイドを駆動することによりＺ軸スピンドルをＺ軸方向に移動し、プローブ１２８の先端をワーク１３０の各部に接触させると、プローブ１２８からコントローラ１１６にタッチ信号が出力される。そのときのワーク１３０の各部のＸＹＺ座標値をコントローラ（駆動制御部）１１６に取込む。その位置の座標値から、必要とする穴径や穴位置・段差等の寸法は、ホストシステム１２０によるデータ処理によって求められる。
【００３１】
ここで、各軸が移動する機械では、特にＸＹ軸方向に移動している時に物体に衝突した瞬間にその機械を停止させる安全装置を設ける必要がある。
しかしながら、従来の一般的な安全装置では、すなわち例えばＺ軸スピンドル先端外周にテープスイッチ等のセンサを設けていたのでは、Ｚ軸スピンドルのＸＹ軸方向に移動している時に、該スピンドルのテープスイッチが付いていない場所に、物体が接触した場合には、そのテープスイッチは安全装置の役目を果たさない。しかも、テープスイッチでは、スピンドルの外径に対して安全装置のサイズを大きくする必要があり、測定範囲を犠牲にしていた。
【００３２】
また、特開平１０−２３９０４２号公報等では、プローブの移動可能範囲内に存在する物体の周囲の領域を制限領域として設定し、プローブが制限領域に近づいたときにプローブの移動速度を制限することにより、移動部と物体とが高速で衝突するのを回避しているが、制限領域外では、安全装置が働かない。
【００３３】
そこで、本発明は、測定範囲を有効に使え、しかも移動部がＸＹ軸方向に移動している時に、移動部のどの部分に物体が接触してもその機械を確実に停止させることのできる安全手段を設けている。
【００３４】
本実施形態において、Ｚ軸ガイド１２６では、Ｚ軸スピンドル１１０をＺ軸方向に移動自在に支持するエアーベアリング等の支持パッド１４２が対向して取付けてある。この支持パッド１４２は、調整ねじ１４４でブラケット１４０に支持固定されている。そして、Ｚ軸ガイド１２６の調整ネジ１４４の近傍に、ひずみゲージ等よりなるセンサ１５０，１５２をＸＹ方向に取付けている。
【００３５】
この結果、例えばプローブ１２８、Ｚ軸スピンドル１１０をＸＹ軸方向に移動している時に、その側部に物体が接触し、図５の模式図に示すような、例えばプローブ１２０やＺ軸スピンドル１２８に外力Ｐが働いた場合、必ずＺスピンドル支持パッド調整ネジ近傍のＡ部にはその反力Ｒが働く。
【００３６】
したがって、Ｚスピンドル支持パッド調整ネジ近傍のＡ部にＺ軸に直交する方向にＸＹ軸センサをそれぞれ取付け、その反力Ｒをセンサ１５０（１５２）で測定し、コントローラ１１６により監視する。これによりコントローラ１１６は、プローブ１２８、Ｚ軸スピンドル１１０のＸＹ軸方向のあらゆる位置での衝突を監視し、衝突があった時には、駆動回路１４６に非常停止信号を発生し、駆動回路１４６は駆動源１４８の非常停止を行うことができる。
【００３７】
しかも、センサ１５０，１５２は、ひずみゲージや圧電素子等のコンパクトなセンサを用い、Ｚ軸スピンドル１１０ではなくＺ軸ガイド１２６のＺスピンドル支持パッド調整ネジ近傍に設置している。このためＺ軸スピンドル１２６にセンサを設置するものに比較し、三次元測定機のＺ軸スピンドルの移動範囲を犠牲にすることがないので、測定範囲を狭めることがない。
また、三次元測定機１１４では、プローブ１２８の先端をワーク１３０の測定面に当てて測定操作を行うが、測定時や、Ｚ軸スピンドル１１０とプローブ１２８のＸＹ軸方向の移動の加減速度の関係による誤差を排除する必要がある。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、あらかじめ、プローブ１２８の先端をワーク１３０の測定面に当てて測定を行う場合や、Ｚ軸スピンドル１１０とプローブ１２８をＸＹ軸方向に移動する場合の加速度または減速度によるセンサ１５０、１５２の出力信号を測定し、これらの出力信号をベクトル合成して通常測定時の最大反力を求めておく。そして、この最大反力より大きな反力が検知された場合に、非常停止がかかるように安全装置の信号レベルをコントローラ１１６の記憶部１５４に記憶しておく。
そして、コントローラ１１６は、センサ１５０，１５２からの反力が記憶部１５４に記憶されている設定値を超えると、駆動回路１４６に非常停止信号を発生し、駆動回路１４６は駆動源１５４の非常停止を行うことができる。
【００３９】
このように上記加減速時の出力値より大きな値で非常停止がかかるように、コントローラ１１６による非常停止信号を発生する信号レベルを設定することにより、測定時の加減速度の関係によるプローブ１２８のたわみによる誤差を排除することができるので、三次元測定機の誤停止を確実に避けられる。
さらに、コントローラ１１６のＣＰＵ１４５は、センサ１５０、１５２で測定された各々の反力成分のベクトル合成を行って、反力を算出するので、Ｘ軸とＹ軸を含むＸＹ平面内のいかなる方向からワークへ衝突した場合でも、正確に反力を求めることができる。
【００４０】
以上説明したように本実施形態にかかる三次元測定機によれば、Ｚ軸スピンドルの側部を挟んだ状態に支持する支持パッドと、該支持パッドの調整ねじ近傍に設けられ、Ｚ軸スピンドル及びプローブをＸＹ軸方向に移動している時に、その側部に物体が衝突し物体から受ける力により、該調整ねじ近傍に働く反力を測定するセンサを備えることとした。
【００４１】
この結果、本実施形態では、Ｚ軸スピンドル及びプローブをＸＹ軸方向に移動している時に、その側部の任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
しかも、本実施形態では、あらかじめ三次元測定機を用い被測定物に接触プローブを当てる際、そのＸＹ軸方向の移動の加減速時にセンサで測定された反力の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している記憶部を備え、コントローラはセンサからの反力が記憶部に記憶されている設定値を超えると、Ｚ軸ガイドのＸＹ軸方向の移動を停止させることにより、機械の誤停止を確実に防ぐことができる。
【００４２】
また、センサをＺ軸スピンドルに設けるのではなく、Ｚ軸ガイドの調整ねじ近傍に設け、ＸＹ方向移動時の衝突を監視することにより、センサをＺ軸スピンドルに設けたものに比較し、Ｚ軸スピンドルの移動範囲を制限することがないので、測定範囲を有効に使うことができる。
さらに、移動部の側部を挟んだ状態に支持する挟持部にかかる反力を検出できるように圧電素子や歪みゲージからなるセンサを設けることによって、正確な反力の測定が可能となる。
【００４３】
なお、前記構成では、本発明にかかる安全手段を三次元測定機のＺ軸ガイドに適用した例について説明したが、移動部を支持する支持手段を備えた移動装置であれば、任意の移動装置のＸＹ軸方向の移動に適用することができる。
また三次元測定機等の測定機に限られるものではなく、任意の機械の移動装置のＸＹ軸方向の移動に適用することができる。
【００４４】
また、前記実施形態では、直交座標系を備えた三次元測定機の場合を示したが、極座標制御される三次元測定機やロボットアームなどにも適用することができる。
すなわち、アーム一端にタッチ信号プローブを備え、アーム他端を回転自在に支持して、タッチ信号プローブを自由に旋回させて三次元座標を測定する形態の測定機であっても適用することが出来る。
【００４５】
さらに、センサはＸ軸方向反力成分測定用とＹ軸方向反力成分測定用の合計２個を備える実施形態のみを示したが、例えばＸＹ平面内で１２０度間隔で３個、あるいは更に間隔を狭めて４個以上のセンサを設けても良い。要するにベクトル合成によって反力の方向とその最大値が算出できればよい。
【００４６】
また、前記実施形態では、接触プローブ（タッチ信号プローブ）によって三次元座標値を測定する場合を示したが、これに限らず、連続して形状測定の可能な倣いプローブや、画像測定を行うＣＣＤカメラやＣＣＤラインセンサなどの画像センサ、粗さ、うねり、輪郭形状などを測定する粗さセンサなど、の表面性状測定センサーを用いた場合にも適用できる。
【００４７】
さらに、測定操作に限らず、Ｚ軸スピンドル先端に回転手段と工具を取り付けて穴あけ、ねじ切りなどを行う加工操作の場合であっても適用することが出来る。
また前記実施形態では、反力を検知した場合に、衝突と判定するための所定値を設けたが、この所定値を固定値とせずに可変値としても良い。すなわち、前記操作方向と前記移動方向が直交でない場合、衝突時の前記移動部の移動方向と前記操作方向の角度の応じて前記所定値を低減しても良い。例えば、前記操作方向と前記移動方向の成す角度がθの場合は、前記所定値を（Ｓｉｎθ）倍し、反力の大きさがこの低減所定値を超えていれば、衝突と判定することにより、正確な衝突判定が可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる移動装置によれば、移動部の一端側を突出さてその側部を挟んだ状態に支持する支持手段と、該支持手段に設けられ、移動部をその突出方向と直交する方向に移動している時にその側部に物体が衝突し該移動部が該物体から受ける力により、該支持手段に働く移動部の突出方向と直交する方向の反力を測定するセンサと、該センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、該駆動手段による支持手段及び移動部の、該移動部の突出方向と直交する方向の移動を停止させる駆動制御部を備えることとした。
この結果、本発明は、支持手段及び移動部の移動範囲を犠牲にすることなく安全手段を設けることができる。しかも、本発明は、前記支持手段及び移動部を、該移動部の突出方向と直交する方向に移動している時に、該支持手段より突出している移動部の任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
また、本発明において、前記センサは、前記支持手段に働く反力のうちの、Ｘ軸方向の成分を測定するＸ軸センサと、Ｙ軸方向の成分を測定するＹ軸センサを備えることにより、支持手段より突出している移動部の任意位置に物体が衝突したことをより確実に検知することができる。
また、本発明は、あらかじめ三次元測定機を用い被測定物に接触プローブを当てて、その移動での加減速時にセンサで測定された反力の最大値よりも大きな値を設定値として記憶している記憶部と、駆動制御部はセンサからの反力が記憶部に記憶されている設定値を超えると、駆動手段による支持手段及び移動部の移動を停止させる駆動制御部を備えることにより、三次元測定機の測定範囲を犠牲にすることなく安全手段を設けることができる。しかも、本発明は、Ｚ軸スピンドル及びプローブを、Ｚ軸方向と直交する方向に移動している時に、該支持手段より突出しているＺ軸スピンドル及びプローブの任意位置に物体が衝突しても、該衝突を正しく感知し、その移動を確実に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三次元測定機のＺ軸スピンドルに装着された従来の安全手段の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる移動装置である三次元測定機の概略構成の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる移動装置の安全装置の概略構成を示すプローブ近傍の縦断面図である
【図４】本発明の一実施形態にかかる移動装置において特徴的な安全手段の説明図であり、同図（Ａ）はＸ軸方向より見た図、同図（Ｂ）はＹ軸方向より見た図である。
【図５】図３に示したプローブ近傍の模式図である。
【符号の説明】
１１０Ｚ軸スピンドル（移動部）
１１２安全手段
１１４三次元測定機（移動装置）
１１６コントローラ（駆動制御部）
１２３Ｙ軸駆動機構（駆動手段）
１２４Ｘ軸ガイド（駆動手段）
１２６Ｚ軸ガイド（支持手段）
１２８プローブ（移動部）
１５０Ｘ軸センサ（センサ）
１５２Ｙ軸センサ（センサ）

Claims

操作対象物を載置する載置台と、
該操作対象物の測定面上の点の三次元座標を検出するプローブと、
一端で前記プローブを支持するスピンドルと、
前記スピンドルを、その一端側を突出させて該突出方向に移動可能となるように支持する支持手段と、
前記操作対象物に対して前記支持手段を前記突出方向と直交する移動方向に相対移動させる駆動手段と、を備えた移動装置において、
前記支持手段を、前記移動方向に相対移動している時に、該支持手段より突出しているスピンドルまたはプローブの任意位置に物体が衝突すると、該衝突を検知し、該支持手段の相対移動を停止させる安全手段を備え、
前記安全手段は、前記スピンドルまたはプローブの側部に前記物体が衝突したときに該スピンドルまたはプローブが該物体から受ける力により、該支持手段に働く前記移動方向の反力を計測する歪みゲージまたは圧電素子からなるセンサと、
前記センサで測定された反力の大きさが所定値を超えると、前記駆動手段による前記支持手段の相対移動を停止させる駆動制御部と、
を備え、
前記支持手段は、前記スピンドルの側部を挟んだ状態で前記突出方向に移動自在に支持する少なくとも１組の挟持部を備え、
前記１組の挟持部は、前記突出方向と直交する方向から前記スピンドルの側部を挟むように該スピンドルに対して配置され、
前記センサは、前記挟持部に設けられて前記支持手段に働く反力のうちの、該挟持部に働く反力成分を測定することを特徴とする移動装置。
請求項１記載の移動装置において、
前記センサは、前記支持手段の、前記突出方向と直交する第１方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第１方向の反力成分を測定する第１センサと、
前記支持手段の、前記突出方向と直交し、且つ前記第１方向と直交する第２方向に設けられ、前記支持手段に働く反力のうちの、該第２方向の反力成分を測定する第２センサと、
を備えたことを特徴とする移動装置。
請求項２記載の移動装置において、
前記支持手段に働く反力は、各々の前記反力成分をベクトル合成して求めることを特徴とする移動装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の移動装置において、
前記所定値は、前記支持手段を、前記移動方向に相対移動させた場合の加速度及び減速度によって生じる反力よりも大きいことを特徴とする移動装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の移動装置において、
前記所定値は、前記操作対象物に対して前記三次元座標を検出する場合に生じる反力よりも大きいことを特徴とする移動装置。
請求項５記載の移動装置において、
前記三次元座標の検出は、前記操作対象物に対する表面性状測定操作であることを特徴とする移動装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の移動装置において、
前記スピンドルは、前記プローブに代えて、該操作対象物に対して加工を行う加工工具を取り付けた取付手段を一端で支持することを特徴とする移動装置。