(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースを備え、測定用センサまたは加工具を装着可能の加工部を、定盤面に設置したガイドレールに沿って移動可能とした加工装置において、
前記ベースを前記定盤面上の現在位置に固定可能とする固定装置を有することを特徴とする測定並びに加工装置。
【請求項２】
前記固定装置は、
前記ベースに固定されたケースと、
該ケース内に垂直方向にスライド可能に支持された電磁石と、
該電磁石を前記定盤面から離間させる方向に付勢する付勢手段とを有し、前記電磁石が電源供給により前記付勢手段に抗して前記定盤面に吸着することにより、前記ベースを前記定盤面上の現在位置に固定することを特徴とする請求項１記載の測定並びに加工装置。
【請求項３】
前記ベースが移動した現在位置をカウントする検出手段と、前記ベースが前記定盤面に固定されたときの前記ベースの現在位置を記憶する記憶手段とを有し、
前記ベースの固定が解除され前記ベースが移動する際に、前記検出手段は前記記憶手段により記憶していた現在位置から、連続するカウント値として現在位置を検出することを可能としたことを特徴とする請求項１または２記載の測定並びに加工装置。
【請求項４】
前記加工部は、前記ベース上に起立させたコラムと、
前記定盤面に設けた前記ガイドレールの方向を第１軸として、該コラムに沿って前記定盤面と垂直な第２軸の方向に移動可能なヘッドと、
前記ヘッドに支持されて、第１軸、第２軸の両方に垂直な第３軸の方向に移動可能なアームとを有し、
該アームの先端に前記測定用センサまたは加工具とを備えて、三次元の測定または加工をすることができることを特徴とする請求項１、２または３記載の測定並びに加工装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定盤上に固定する等した被加工物に対して測定や加工を行う測定並びに加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、定盤上に載置した被加工物や定盤に隣接する床面に置かれた被加工物等に対して三次元のアプローチを行い、加工や寸法取り計測を行う測定並びに加工装置（以下、加工装置と呼ぶ）がある。加工装置は被加工物を加工する加工部と、加工部を載置する定盤に設置されるガイドレールとで構成され、加工部は被加工物の周囲でガイドレールに沿って移動する。加工部は定盤面に設けたガイドレールの方向をＸ軸とし、そのガイドレールに沿って移動可能なベースと、ベース上に起立させたコラムに沿って定盤面と垂直なＺ軸の方向に移動可能なヘッドと、ヘッドに支持されて、Ｘ軸およびＺ軸の両方に垂直なＹ軸の方向に移動可能なアームとを有する。アームの先端には、用途に応じて加工具や被加工物の形状等を測定するセンサなどが装着される。
【０００３】
図５を用いて従来の加工装置を説明する。図は加工装置の斜視図である。ここでは定盤５１上に固定した図示しない被加工物に対して、アーム５６の先端に取り付けた加工具５９を四方からアプローチさせて三次元の加工を実行する。ガイドレール５２に沿ってベース５３を移動させることによりＸ軸方向、コラム５４に沿ってヘッド５５を移動させることによりＺ軸方向、ヘッド５５からアーム５６を送り出すことによってＹ軸方向の加工が可能である。
【０００４】
被加工物を固定する定盤５１の表面には直行する２方向の基準溝５１Ａ、５１Ｂが設けられている。定盤５１の裏面側には図示しないリブ構造が形成され、被加工物等の重量を支持しても、たわみ量を制御した高い剛性が確保される。Ｘ軸方向の基準溝５１Ｂと平行に、ガイドレール５２が両端に取り付けられたガイドブロック５２Ａ、図示しないガイドブロック５２Ｂによって定盤５１に固定してある。またガイドレール５２は基準溝５１Ａ、５１Ｂに沿って任意の位置に取り付け可能である。操作者がベース５３に備えられたベース送りノブ５７Ａを回転させると、ベース５３は基準溝５１Ｂに沿ってＸ軸方向に移動する。また、ベース５３に固定した図示しない読取りヘッドでガイドレール５２に備えられたスケールを読み取ることによって、Ｘ軸方向の移動量を測定することができる。
【０００５】
ベース５３は裏面に図示しないローラ車輪を設けており、わずかな力でも定盤５１上を基準溝５１Ｂの方向に移動できる。なおガイドレール５２をＹ軸方向の基準溝５１Ａに付け替え、ベース５３を９０度回転させてローラ車輪の進行方向を基準溝５１Ａの方向に一致させれば、ベース５３をＹ軸方向に移動できる。このような操作を繰り返すことにより、ベース５３は定盤５１の中央付近に載置された被加工物を囲む４方向を周回することができる。
【０００６】
ベース５３上に直立するコラム５４が、ヘッド５５をＺ軸（垂直）方向に移動可能に支持する。ヘッド５５はコラム５４内に吊り下げた重りに一端を結びつけたワイヤ５８Ａによって、滑車５８を経由してヘッド５５の自重を相殺する形式で吊り下げられる。これにより操作者がヘッド送りノブ５７Ｃを回転させると、ヘッド５５はコラム５４に沿ってＺ軸方向へ軽い力で移動する。また、コラム５４に備えられた図示しないスケールを、ヘッド５５に取り付けた図示しない読取りヘッドで読み取ることによって、Ｚ軸方向の移動量を測定することができる。
【０００７】
ヘッド５５に水平移動可能に支持されたアーム５６の先端に、加工具５９が取り付けられている。操作者がアーム送りノブ５７Ｂを回転させると、アーム５６はＹ軸方向に移動する。また、アーム５６に備えられた図示しないスケールを、ヘッド５５に取り付けた図示しない読取りヘッドで読み取ることによって、Ｙ軸方向の移動量を測定することができる。
【０００８】
テンションロッド６０の一端がベース５３に、他端がコラム５４の上端に取り付けられている。テンションロッド６０は長さの調節ができ、コラム５４の倒れ具合を調節することができる。
また加工具５９は、加工装置を三次元の測定機として使用するために測定用センサなどに適宜取り替えられ、様々な操作を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の加工装置では、被加工物が大きな物の場合、Ｘ軸の基準となるガイドレール５２は長いものであれば一回のセッティングで広い範囲を加工できるので便利であるが、その反面、基準となるガイドレール５２は精度維持のために剛性を持たなければならないので、ガイドレール５２が長い分だけ重量が増す。これにより加工部を定盤から他の定盤へ移動させたり、加工方向を変更するなどの操作が困難となっていた。
本発明は、長さが短く扱いやすいガイドレールを用いて広い範囲の加工等をすることができる測定並びに加工装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ベースを備え、測定用センサまたは加工具を装着可能の加工部を、定盤面に設置したガイドレールに沿って移動可能とした加工装置において、ベースを、定盤面上の現在位置に固定可能とする固定装置を有するものとした。
【００１１】
請求項２記載の発明は、固定装置が、ベースに固定されたケースと、該ケース内に垂直方向にスライド可能に支持された電磁石と、該電磁石を定盤面から離間させる方向に付勢する付勢手段とを有し、電磁石が電源供給により付勢手段に抗して定盤面に吸着することにより、ベースを定盤面上の現在位置に固定するものとした。
【００１２】
請求項３記載の発明は、ベースが移動した現在位置をカウントする検出手段と、ベースが定盤面に固定されたときのベースの現在位置を記憶する記憶手段とを有し、ベースの固定が解除されベースが移動する際に、検出手段は記憶手段により記憶していた現在位置から、連続するカウント値として現在位置を検出することを可能とするものとした。
【００１３】
請求項４記載の発明は、加工部が、ベース上に起立させたコラムと、定盤面に設けたガイドレールの方向を第１軸として、該コラムに沿って定盤面と垂直な第２軸の方向に移動可能なヘッドと、ヘッドに支持されて、第１軸、第２軸の両方に垂直な第３軸の方向に移動可能なアームとを有し、該アームの先端に測定用センサまたは加工具とを備えて、三次元の測定または加工をすることができるものとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は本実施例の斜視図である。
加工装置は被加工物を加工する加工部と、加工部を載置する定盤５１に設置されるガイドレール１５とで構成され、加工部は被加工物の周囲でガイドレール１５に沿って移動する。ガイドレール１５が両端に取り付けられたガイドブロック５２Ａ、５２Ｂによって定盤５１に固定される。加工部は、ガイドレール１５に沿ってベース５３を移動させることによりＸ軸方向（第１軸）、コラム５４に沿ってヘッド５５を移動させることによりＺ軸方向（第２軸）、ヘッド５５からアーム５６を送り出すことによってＹ軸方向（第３軸）の加工が可能である。
【００１５】
ベース５３の側面にマグネットユニット１が、マグネットユニット１内に備えられた電磁石から磁力を発生させて、ベース５３をその場所に確実に固定することができるように取り付けられている。ガイドレール１５は所定の短い長さのものを適宜選択する。
なお実施の形態において、上記従来技術で説明した構成部分と同じ部分については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００１６】
図２および図３はマグネットユニット１を示す図である。
図２はマグネットユニット１を正面から見たときの図である。図３の（ａ）はマグネットユニット１を上方から見たときの図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＡ−Ａ部の断面図である。
ケース４はベース５３の側面に取り付けられ、ケース４の内部には電磁石２が嵌め込まれたマグネットホルダ３が、上下方向に摺動可能に備えられている。
マグネットホルダ３は円形の天井壁１２と天井壁１２から下方に延びる円筒部１４と、天井壁１２の外周に円筒部１４の外周よりも大きな円形のフランジ７を有している。マグネットホルダ３の内部には、円筒部１４の内周の径に整合する径の電磁石２が嵌め込まれ、電磁石２の上端面を天井壁１２の下面に当接させている。
【００１７】
電磁石２の側面上部に、コネクタ１７によって電源ケーブル５が接続されている。円筒部１４には下方から切込みが設けられている。これにより、コネクタ１７があってもマグネットホルダ３に電磁石２を下方から嵌め込むことができる。
ケース４の内部は上部が大径穴４Ｂ、下部が大径穴４Ｂと同軸の小径穴４Ａとなっている。ケース４の小径穴４Ａの側壁と円筒部１４の外周壁が上下方向に摺動可能になっている。またケース４の大径穴４Ｂには上方から切込みが設けられている。これにより、電源ケーブル５があってもマグネットホルダ３をケース４に上方から挿入することができる。
【００１８】
電磁石２の上端はマグネットホルダ３に、中央位置でボルト２２によって固定されている。その際、天井壁１２にねじ込みで取り付けられたピン２３の先端が、電磁石２の上端面に設けられた基準穴１３に嵌め込まれることにより、ボルト２２を中心とする周方向の位置が決められる。これにより電源ケーブル５が所定の方向を向くようになる。さらに周方向に配置した４本のボルト２１によって、より確実にマグネットホルダ３と電磁石２が固定される。
ケース４の側面下部にピン２４がねじ込みで取り付けられており、ピン２４の先端は小径穴４Ａの内周面よりも少し飛び出ている。円筒部１４の下方にはガイド溝１１が設けられており、ピン２４の先端がガイド溝１１に収まるようになっている。これによりピン２４の先端がガイド溝１１に沿って相対的にスライドするので、マグネットホルダ３の回動が規制される。これにより電源ケーブル５が所定の方向を向くようになる。
【００１９】
下方に延びるロッド１８を持つスプリングガイド１０が、フランジ７の周方向３箇所に配置され、ねじ込みで取り付けられている。小径穴４Ａと大径穴４Ｂの段差部に、スプリングガイド１０と対応して凹部１６が設けられている。圧縮ばね９の一端は凹部１６の底壁に当接され、他端はロッド１８にガイドされてスプリングガイド１０の段差部に当接している。
ケース４の上端には、カバー６が４本のボルト２０によって取り付けられている。カバー６はボルト２１、２２、ピン２３、スプリングガイド１０と干渉しないように穴が開けられている。圧縮ばね９の反発力によりスプリングガイド１０の段差部が押され、マグネットホルダ３はカバー６に押し付けられている。
上記圧縮ばね９とスプリングガイド１０とで発明の付勢手段を構成している。
【００２０】
マグネットユニット１は、電源ケーブル５からの電源供給がなく電磁石２の磁力がオフのときに、電磁石２の下端面が定盤５１と接しない高さでベース５３の側面に固定される。
電源ケーブル５からの電源供給があったとき、電磁石２は定盤５１と引き付けあい、マグネットホルダ３が圧縮ばね９を押し縮め定盤５１の面の垂直方向下方にスライドする。これにより電磁石２の下端面が定盤５１に磁力により吸着し、ベース５３は定盤５１上の現在位置に固定される。電源ケーブル５からの電源供給がなく電磁石２からの磁力がオフの時は、圧縮ばね９によって電磁石２が持ち上がり、電磁石２の下端面と定盤５１は接することがない。
【００２１】
加工装置は図示しない制御装置を持ち、制御装置はベース５３が移動しガイドレール１５のスケールをオーバしたことを操作者に知らせるためのブザーと、そのブザーを停止させるためのブザーリセットボタンを備え、またガイドレール１５を移動させる際に加工装置を制御するための制御ボタンを備えている。
ベース５３、ヘッド５５、アーム５６は図示しないモータが備えられ、各モータに制御装置からの制御信号が入力されることにより、Ｘ軸、Ｚ軸、Ｙ軸方向に移動し、アーム５６の先端に取り付けられた加工具５９によって被加工物を三次元で加工することができる。
【００２２】
ベース５３には、図示しない記憶部が備えられ、記憶部はベース５３が定盤５１と固定されたときのＸ軸方向の現在位置を移動量として記憶する。
【００２３】
図４のフローチャートに従って、加工装置を用いて被加工物を加工する際の制御装置における制御の流れを説明する。
ステップ１００で、加工部のベース５３がガイドレール１５に沿ってＸ軸方向に移動し、ヘッド５５、アーム５６がＺ軸、Ｙ軸方向に移動しながら被加工物を加工する。
ステップ１０１で、ベース５３に備えられた読み取りヘッドからの信号により、Ｘ軸方向の現在位置を移動量のカウント値として検出する。
ステップ１０２で、ガイドレール１５の端部にベース５３が達し、スケールオーバしたかどうかを判断する。スケールオーバしたときはステップ１０３へ進み、スケールオーバしていないときは、ステップ１００へ戻る。
ステップ１０３では、加工部の移動を停止させる。
【００２４】
ステップ１０４で、制御装置は加工部が停止したことを知らせるためにブザー断続音を出力する。
操作者はブザーのリセット操作を行う。
ステップ１０５で、ブザーがリセットされたかどうかを判断する。ブザーのリセットを検出したときはステップ１０６へ進む。
操作者は、ガイドレール１５を移動させるために加工部を制御する制御ボタンのオン操作を行う。
ステップ１０６で、制御ボタンがオンされたかどうかを判断する。制御ボタンのオンを検出したときはステップ１０７へ進む。
ステップ１０７では、マグネットユニット１へ電源ケーブル５から電源供給を行う。これにより電磁石２が磁力を発生し定盤面に吸着して加工部は現在位置に固定される。
ステップ１０８で、Ｘ軸方向の移動量のカウント値を記憶部に記憶させ、その値を固定する。
【００２５】
ステップ１０９で、ベース５３とモータとを接続するクラッチがオフされる。ここで、操作者は加工方向にガイドレール１５を移動させ、定盤５１にガイドブロック５２Ａ、５２Ｂによって固定する。ガイドレール１５の移動の際に読み取りヘッドは作動しており、レールがどこまで移動したかも管理しているために、システムの電源を遮断しても再度立ち上げた際に機械原点に入れることにより連続的にもとの原点の位置が管理される。操作者はガイドレール１５の固定完了後に制御ボタンのオフ操作を行う。
ステップ１１０で、操作者が制御ボタンをオフしたかどうかを判断する。制御ボタンオフを検出したときにステップ１１１へ進む。
ステップ１１１で、ベース５３とモータとを接続するクラッチがオンされる。
【００２６】
続いてステップ１１２で、記憶部で記憶していたＸ軸方向の移動量のカウント値の固定を解除する。
ステップ１１３で、電源ケーブル５から電源供給がオフされ、ベース５３と定盤５１の固定が解除される。
操作者は加工部のスタートボタンのオン操作をする。
ステップ１１４で、加工部のスタートボタンがオンかどうかを判断する。スタートボタンがオンならばステップ１００に戻り、加工が現在位置から再開される。
以上のように、ベース５３が移動しスケールオーバしたときにＸ軸方向の移動量のカウント値を固定し、ガイドレール１５が次の移動範囲へ設置され直されたあとカウント値の固定を解除して加工を再開することによって、Ｘ軸方向の移動量を測定するための基準となるガイドレール１５が移動したとしても、Ｘ軸方向の移動量のカウント値がリセットされることなく、ガイドレール１５の移動の前後で連続した値でＸ軸方向の移動量をカウントすることができる。これによりガイドレール１５の長さよりも長い被加工物の加工を行うことができる。
【００２７】
ステップ１０１は本発明における検出手段を構成し、ステップ１０８は本発明における記憶手段を構成する。
【００２８】
本実施例は以上のように構成され、被加工物を加工することによってベース５３が移動しガイドレール１５の末端に達したときに、マグネットユニット１に備えられた電磁石２により、ベース５３が定盤５１に固定される。ベース５３を定盤５１に固定したまま、操作者は加工方向にガイドレール１５を次の移動範囲へ設置し直した後、電磁石２への電力供給を止め加工を再開する。この操作を繰り返すことにより、被加工物に対して長さの短いガイドレール１５を用い、あたかも長いガイドレールを用いているかの様に被加工物全体を加工することができる。
【００２９】
また、ベース５３が定盤５１に固定されたときにＸ軸方向の移動量のカウント値を記憶部において記憶することによって、Ｘ軸方向の移動量の基準となるガイドレール１５が移動したとしても、ガイドレール１５の移動後に記憶部に記憶していたＸ軸方向の移動量のカウント値からベース５３の移動量のカウントを再開することができる。これによりあたかも長いガイドレールを用いているかのように、ガイドレール１５の移動の前後でＸ軸方向の移動量のカウント値が途切れることなく連続した値を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明は図１に示す基準溝５１Ａ、５１Ｂに限らず溝幅の違う基準溝が外周のみ、または必要箇所のみに配置された定盤にも適用が可能で図１および図２、図３に示される構成には限定されない。またガイドレール１５、アーム５６、コラム５４にスケールを備えるとしたが、他の方法によりＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動量を測定するようにしてもよい。
アーム５６の先端に測定用のセンサを取り付け、加工装置を三次元の測定に用いることもできる。したがって本発明における加工および加工具は、測定および測定用センサを含むものとする。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ガイドレールが被加工物より短く、加工中にベースがガイドレールの端部に達したとしても、ベースを定盤面上の現在位置に固定して、ガイドレールをベースの進行方向に移動させたあと固定を解除することによって、再びベースがガイドレールに沿って移動することができるようになる。このようにして固定装置を備えることにより短いガイドレールを用いて被加工物を加工することができる。長さの短いガイドレールを用いることにより機動性が向上し、加工装置を定盤から移動または、測定方向の変更の操作を容易に行うことができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、ベースを固定装置に備えられた電磁石の磁力によって定盤面上の現在位置に固定するようにしたので、電磁石への電力供給をオンオフすることによって、容易にベースを定盤面上に固定したり、固定の解除をしたりすることができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、ベースが定盤と固定されたときに、現在位置を記憶部により記憶するようにしたので、現在位置の基準となるガイドレールを加工方向に移動させたとしても、再び加工を開始する際に今までの現在位置のカウント値がリセットされることなく、記憶していた現在位置から連続するカウント値として現在位置を検出することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、アームの先端に測定用センサや加工具を取り付け、アームを第１軸、第２軸、第３軸の方向に移動させることによって、三次元の測定や加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】マグネットユニットの拡大図である。
【図３】マグネットユニットの拡大図である。
【図４】制御装置における制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】従来の加工装置である。
【符号の説明】
１    マグネットユニット（固定装置）
２    電磁石
３    マグネットホルダ
４    ケース
４Ａ    小径穴
４Ｂ    大径穴
５    電源ケーブル
６    カバー
７    フランジ
９    圧縮ばね
１０    スプリングガイド
１１    ガイド溝
１２    天井壁
１３    基準穴
１４    円筒部
１５、５２    ガイドレール
１６    凹部
１７    コネクタ
１８    ロッド
２０、２１、２２、    ボルト
２３、２４    ピン
５１    定盤
５１Ａ、５１Ｂ    基準溝
５２Ａ、５２Ｂ    ガイドブロック
５３    ベース
５４    コラム
５５    ヘッド
５６    アーム
５７Ａ    ベース送りノブ
５７Ｂ    アーム送りノブ
５７Ｃ    ヘッド送りノブ
５８    滑車
５８Ａ    ワイヤ
５９    加工具
６０    テンションロッド
【図１】
0003668712.tif 000002
【図２】
0003668712.tif 000003
【図３】
0003668712.tif 000004
【図４】
0003668712.tif 000005
【図５】
0003668712.tif 000006