(57)【要約】【課題】多関節アームを待機姿勢から測定姿勢に切り替えるときの操作性を向上させた三次元測定装置を提供する。【解決手段】三次元測定装置１は、ベース２１、ベース２１に支持されかつ鉛直軸Ａｒ１周りに回転可能なアーム支持体２２、アーム支持体２２に連結され水平軸Ａｓ１周りに回動可能な第１アーム２３、および、第１アーム２３に連結され水平軸Ａｓ２周りに回動可能な第２アーム２４を有する多関節アーム２と、第２アーム２４に連結された測定プローブ３と、アーム支持体２２の回転を制動可能なブレーキ機構４とを備える。多関節アーム２は、第１アーム２３が鉛直方向に対して背面側に傾斜している待機姿勢と、第１アーム２３が待機姿勢とは反対側である正面側に傾斜している測定姿勢とを切り替え可能である。ブレーキ機構４は、第１アーム２３が鉛直方向に対して背面側に一定角度以上傾斜している間、アーム支持体２２の回転を制動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース、前記ベースに支持されかつ鉛直軸周りに回転可能なアーム支持体、前記アーム支持体に連結され第１水平軸周りに回動可能な第１アーム、および、前記第１アームに連結され第２水平軸周りに回動可能な第２アームを有する多関節アームと、
前記第２アームに連結された測定プローブと、
前記アーム支持体の回転を制動可能なブレーキ機構と、を備え、
前記多関節アームは、前記第１アームが鉛直方向に対して一方側に傾斜している待機姿勢と、前記第１アームが前記待機姿勢とは反対側に傾斜している測定姿勢とを切り替え可能であり、
前記ブレーキ機構は、少なくとも前記第１アームが鉛直方向に対して前記一方側に一定角度以上傾斜している間、前記アーム支持体の回転を制動することを特徴とする三次元測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元測定装置において、
前記ブレーキ機構は、
前記アーム支持体に対して第３水平軸周りに回動可能に連結されたレバーと、
前記レバーの一端に連結され、前記第１アームに当接可能なアーム当接部と、
前記レバーの他端に連結され、前記ベースに当接可能なベース当接部と、
前記アーム当接部および前記ベース当接部の少なくともいずれか一方と前記レバーとの間に設けられた弾性部材と、を備えることを特徴とする三次元測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の三次元測定装置において、
前記ブレーキ機構は、
前記第１アームの回動位置を検出可能なセンサと、
前記アーム支持体の回転を制動可能な電磁ブレーキと、
前記センサから入力される情報に基づいて前記電磁ブレーキの作動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする三次元測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多関節アームを有する三次元測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多関節アームによって測定プローブが三次元空間内で移動自在に支持された三次元測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。測定者は、多関節アームを手動で操作し、測定プローブを被測定物に接触等させることによって、被測定物の測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の三次元測定装置の問題について、図８に示す三次元測定装置１００を例として説明する。三次元測定装置１００は、多関節アーム１０１と、多関節アームの先端に連結された測定プローブ１０２とを備える。
多関節アーム１０１は、ベース１１１と、ベース１１１に支持されかつ鉛直軸Ａ１１周りに回転可能なアーム支持体１１２と、アーム支持体１１２に連結され、水平軸Ａ１２周りに回動可能な第１アーム１１３と、第１アーム１１３に連結され、水平軸Ａ１３周りに回動可能な第２アーム１１４と、第２アーム１１４に設けられたプローブヘッド１１５とを有する。プローブヘッド１１５には、測定者が操作するためのハンドル１１６が設けられている。
なお、三次元測定装置１００は、測定プローブ１０２が多関節アーム１０１に対して正面側に配置されて使用される。また、アーム支持体１１２には、第１アーム１１３を受け止め可能な第１ストッパ１１７が設けられ、第１アーム１１３には、第２アーム１１４を受け止め可能な第２ストッパ１１８が設けられている。
【０００５】
多関節アーム１０１は、自立可能な待機姿勢（図８の２点鎖線参照）と、測定可能な測定姿勢（図８の実線参照）とが切り替え可能に構成されている。
多関節アーム１０１が待機姿勢に位置するとき、背面側に倒れた第１アーム１１３が第１ストッパ１１７に寄り掛かり、第２アーム１１４が第２ストッパ１１８を介して第１アーム１１３に寄り掛かる。これにより、第１アーム１１３および第２アーム１１４の重量は、第１ストッパ１１７に受け止められるため、多関節アーム１０１は折り畳まれた状態で自立する。
【０００６】
測定者は、測定を開始する前、多関節アーム１０１を待機姿勢から測定姿勢に切り替える（図８の矢印Ｍ１参照）。このとき、測定者は、第２アーム１１４に対して正面側へ力を加えることで、第２アーム１１４を正面側に引き出しつつ、第１アーム１１３を鉛直方向に対して正面側に傾斜させる。これにより、多関節アーム１０１の全体が正面側に引き出され、測定プローブ１０２は三次元空間内で移動自在になる。
【０００７】
しかしながら、測定者は、多関節アーム１０１を待機姿勢から測定姿勢に切り替えるとき、第２アーム１１４に対して正面側に向かう力だけでなく、その横方向に向かう不必要な力を加えてしまう場合がある。このような場合、第２アーム１１４から第１アーム１１３を介してアーム支持体１１２に伝わる力が、アーム支持体１１２を鉛直軸Ａ１１周りに回転させるトルクに変換されてしまうことがある。そして、アーム支持体１１２が意図せずに１８０°程度回転してしまい、多関節アーム１０１を引き出すことができなくなる。これにより、第２アーム１１４を引っ張る動作を再び行ったり、アーム支持体１１２の回転位置を修正したりする手間が発生し、三次元測定装置１００の操作性が悪化してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、多関節アームを待機姿勢から測定姿勢に切り替えるときの操作性を向上させた三次元測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の三次元測定装置は、ベース、前記ベースに支持されかつ鉛直軸周りに回転可能なアーム支持体、前記アーム支持体に連結され第１水平軸周りに回動可能な第１アーム、および、前記第１アームに連結され第２水平軸周りに回動可能な第２アームを有する多関節アームと、前記第２アームに連結された測定プローブと、前記アーム支持体の回転を制動可能なブレーキ機構と、を備え、前記多関節アームは、前記第１アームが鉛直方向に対して一方側に傾斜している待機姿勢と、前記第１アームが前記待機姿勢とは反対側に傾斜している測定姿勢とを切り替え可能であり、前記ブレーキ機構は、少なくとも前記第１アームが鉛直方向に対して前記一方側に一定角度以上傾斜している間、前記アーム支持体の回転を制動することを特徴とする。
【００１０】
本発明の三次元測定装置において、多関節アームが待機姿勢に位置するとき、測定者は、第１アームが傾斜している一方側とは反対側に向かって第２アームを引き出すことで、第１アームを測定姿勢とは反対側に傾斜させ、多関節アームを測定姿勢に切り替えることができる。ここで、測定者の力の方向が意図する方向とは若干ずれる場合、第１アームが鉛直方向に対して一方側に一定角度以上傾いている間、第２アームから第１アームを介してアーム支持体に伝わる力が、アーム支持体を鉛直軸周りに回転させようとする。ただし、少なくともこの間、ブレーキ機構がアーム支持体の回転を制動するため、アーム支持体は、意図せずに回転することを抑制される。よって、第２アームを引っ張る動作を繰り返したり、アーム支持体の回転位置を修正したりする手間が発生せず、多関節アームを意図する方向へ容易に引き出すことができる。
したがって、本発明の三次元測定装置によれば、多関節アームを待機姿勢から測定姿勢に切り替えるときの操作性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の三次元測定装置において、前記ブレーキ機構は、前記アーム支持体に対して第３水平軸周りに回動可能に連結されたレバーと、前記レバーの一端に連結され、前記第１アームに当接可能なアーム当接部と、前記レバーの他端に連結され、前記ベースに当接可能なベース当接部と、前記アーム当接部および前記ベース当接部の少なくともいずれか一方と前記レバーとの間に設けられた弾性部材と、を備えていることが好ましい。
このような構成において、少なくとも第１アームが鉛直方向に対して一方側に一定角度以上傾斜している間、第１アームはアーム当接部に寄り掛かるように当接する。また、第１アームからアーム当接部に加わる荷重によって、レバーの回転方向に力が加わるため、ベース当接部は弾性部材に付勢された状態でベースに当接する。これにより、ブレーキ機構は、ベース当接部とベースとの間に働く摩擦力によってアーム支持体の回転を制動することができる。
また、このような構成では、多関節アームにある程度以上の力が加わった場合、アーム当接部がベース上でスリップし、アーム支持体が回転することができる。これにより、多関節アームに過度な力が加わっても多関節アームやブレーキ機構が破損することを防止できる。
【００１２】
本発明の三次元測定装置において、前記ブレーキ機構は、前記第１アームの回動位置を検出可能なセンサと、前記アーム支持体の回転を制動可能な電磁ブレーキと、前記センサから入力される情報に基づいて前記電磁ブレーキの作動を制御する制御部と、を備えてもよい。
このような構成によっても、多関節アームを待機姿勢から測定姿勢に切り替えるとき、アーム支持体が意図せずに回転することを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の三次元測定装置によれば、多関節アームを待機姿勢から測定姿勢に切り替えるときの操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態の三次元測定装置（待機姿勢）を示す正面図。
【図２】前記第１実施形態の三次元測定装置（測定姿勢）を示す正面図。
【図３】前記図１のＳ１線断面図。
【図４】前記第１実施形態の多関節アームの待機姿勢から測定姿勢への切り替えを説明する図。
【図５】前記図１の一部拡大図。
【図６】前記図２の一部拡大図。
【図７】本発明の第２実施形態の三次元測定装置を示す一部拡大図。
【図８】既存構成の三次元測定装置を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。
図１および図２に示すように、三次元測定装置１は、多関節アーム２と、多関節アーム２の先端に設けられた測定プローブ３と、図示しない制御装置と、ブレーキ機構４とを備える。三次元測定装置１は、測定プローブ３によって被測定物の三次元形状や表面性状等の測定を行うものである。
【００１６】
多関節アーム２は、測定プローブ３を支持するとともに、測定プローブ３を三次元空間内で外部からの力（測定者による操作）に対して移動可能に構成されている。また、多関節アーム２は、自立可能な待機姿勢Ｐ１（図１参照）と、測定者による操作が行われる測定姿勢Ｐ２（図２参照）とが切り替え可能に構成されている。
【００１７】
具体的には、多関節アーム２は、ベース２１と、アーム支持体２２と、第１アーム２３と、第２アーム２４と、プローブヘッド２５と、第１関節部２６Ａ〜第７関節部２６Ｇとを備える。
ベース２１は、例えば円筒形状であり、作業台等に固定される。
アーム支持体２２は、第１関節部２６Ａを介してベース２１に連結されている。第１関節部２６Ａは、ベース２１の軸である鉛直軸Ａｒ１周りに、アーム支持体２２をベース２１に対して回転可能にする。
【００１８】
第１アーム２３は、全体として円筒形状に構成されており、その一端部２３１が第２関節部２６Ｂを介してアーム支持体２２に連結されている。第２関節部２６Ｂは、第１アーム２３をアーム支持体２２に対して水平軸Ａｓ１（第１水平軸）周りに回動可能にする。
ここで、第１アーム２３の回動軸である水平軸Ａｓ１は、アーム支持体２２の回転軸である鉛直軸Ａｒ１から一方側（正面側）に所定距離離間し、鉛直軸Ａｒ１とは交わることがない位置に配置されている。また、この水平軸Ａｓ１は、第１アーム２３の一端部２３１とアーム支持体２２を、水平に貫通するようにして設けられた軸である。
【００１９】
また、第１アーム２３は、第３関節部２６Ｃにより連結された２つのリンク２３３，２３４を有する。第１アーム２３の一端部２３１はリンク２３３によって構成され、他端部２３２はリンク２３４によって構成されている。第３関節部２６Ｃは、２つのリンク２３３，２３４を中心軸Ａｒ２を中心として相対的に回転可能にする。この中心軸Ａｒ２は、第１アーム２３の円筒形状の中心軸であり、第２関節部２６Ｂの水平軸Ａｓ１と、後述する第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２とにそれぞれ直交する。
また、第１アーム２３の側面には、第２アーム２４を支持可能な凸状のストッパ２３５が設けられている。
【００２０】
第２アーム２４は、全体として円筒形状に構成されており、その一端部２４１が第４関節部２６Ｄを介して、第１アーム２３の他端部２３２に連結されている。第４関節部２６Ｄは、第２アーム２４を第１アーム２３に対して水平軸Ａｓ２（第２水平軸）周りに回動可能にする。本実施形態において、第２アーム２４は、第１アーム２３の正面側に配置される範囲で回動する。なお、第２水平軸である水平軸Ａｓ２は、第１アーム２３の他端部２３２を構成するリンク２３４と、第２アーム２４の一端部２３１に設けられた第４関節部２６Ｄとを、水平に貫通するようにして設けられた軸である。
また、第２アーム２４は、第５関節部２６Ｅにより連結された２つのリンク２４３，２４４を有している。第２アーム２４の一端部２４１はリンク２４３によって構成され、その他端部２４２はリンク２４４によって構成されている。第５関節部２６Ｅは、第２アーム２４の軸である中心軸Ａｒ３を中心として２つのリンク２４３，２４４を相対的に回転可能にする。この中心軸Ａｒ３は、第２アーム２４の円筒形状の中心軸であり、第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２とは直交しないが、後述する第６関節部２６Ｆの水平軸Ａｓ３に直交する。
【００２１】
プローブヘッド２５は、第６関節部２６Ｆを介して、第２アーム２４の他端部２４２に連結されている。第６関節部２６Ｆは、プローブヘッド２５を第２アーム２４に対して水平軸Ａｓ３周りに回動可能にする。なお、この水平軸Ａｓ３は、第２アーム２４とプローブヘッド２５を連結する第６関節部２６Ｆを、水平に貫通するようにして設けられた軸である。
また、プローブヘッド２５は、第７関節部２６Ｇにより連結された２つのリンク２５１，２５２を有している。第７関節部２６Ｇは、２つのリンク２５１，２５２を中心軸Ａｒ４を中心として相対的に回転可能にする。この中心軸Ａｒ４は、プローブヘッド２５の略中心となる中心軸であり、第６関節部２６Ｆの水平軸Ａｓ３に直交する。
また、プローブヘッド２５の先端側のリンク２５２には、測定者に手で掴まれるハンドル２５３が設けられている。
以上のように構成される多関節アーム２は、第１関節部２６Ａ〜第７関節部２６Ｇによって合計７軸で回動することができる。
【００２２】
測定プローブ３は、プローブヘッド２５の先端側のリンク２５２に着脱可能に取り付けられる。また、本実施形態の測定プローブ３は、先端に球状の測定子３１を有する接触型のボールプローブである。測定子３１は、第７関節部２６Ｇの中心軸Ａｒ４上に配置される。測定プローブ３は、被測定物に測定子３１が接触した際に、タッチ信号を図示しない制御装置に出力する。
【００２３】
制御装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やハードディスクを備えて構成され、多関節アーム２の外部に配置される。制御装置は、多関節アーム２の第１関節部２６Ａ〜第７関節部２６Ｇに設けられた角度センサ等から送られる信号や、測定プローブ３から送られるタッチ信号等を受信可能であり、これらの信号に基づいて被測定物上の任意の点の三次元座標値を演算および記憶する。
【００２４】
図１〜図３に示すように、アーム支持体２２には、鉛直軸Ａｒ１に対して第１アーム２３が設けられた側と反対側に、ブレーキ機構４が設けられている。このブレーキ機構４が設けられた側を背面側とし、鉛直軸Ａｒ１に対して背面側と反対側を正面側とする。
ブレーキ機構４は、一対のレバー支持部４１と、一対のレバー４２と、アーム当接部４３と、バネ係止部４４と、弾性部材４５と、ベース当接部４６とを備える。
レバー支持部４１は、アーム支持体２２の背面側に、アーム支持体２２と一体に形成されている。
レバー４２の略中央部は、レバー支持部４１によって軸部４１１を介して支持されている。軸部４１１は、一対のレバー支持部４１の上端部を水平に貫通するように設けられた軸部材である。レバー４２は、軸部４１１の中心軸である水平軸Ａｘ１（第３水平軸）周りに回動可能である。
【００２５】
アーム当接部４３は、一対のレバー４２の一端部４２１の間に配置され、これら一端部４２１によって軸部４１２を介して支持されている。軸部４１２は、一対のレバー４２の一端部４２１を貫通するように設けられた軸部材であり、軸部４１１に対して平行に配置されている。アーム当接部４３は、軸部４１２の中心軸である水平軸Ａｘ２周りに回動可能である。また、アーム当接部４３の正面側の面４３１は、第１アーム２３の側面２３６に対向しており、この側面２３６に沿った凹形状に形成されている。
【００２６】
バネ係止部４４は、一対のレバー支持部４１の他端部４２２の間に挟まれて配置され、この他端部４２２に軸部４１３を介して固定されている。バネ係止部４４の正面側の面４４１には弾性部材４５の一端が係止されている。弾性部材４５は、例えばコイルバネである。
ベース当接部４６は、弾性部材４５の他端に支持されており、弾性部材４５によってベース２１側へ付勢される。ベース当接部４６の正面側の面４６１は、ベース２１の側面２１１に対向しており、ベース２１の側面２１１に沿った凹形状に形成されている。
【００２７】
次に、三次元測定装置１の動作について説明する。
図４に示すように、三次元測定装置１は、測定者の手動によって、多関節アーム２の待機姿勢Ｐ１（図４の２点鎖線参照）と測定姿勢Ｐ２（図４の実線参照）とが切り替えられる。待機姿勢Ｐ１は、多関節アーム２が安定して自立可能な姿勢であり、測定姿勢Ｐ２は、測定者による操作が行われる姿勢である。
【００２８】
多関節アーム２が待機姿勢Ｐ１に位置するとき、第１アーム２３は、他端部２３２が一端部２３１よりも、アーム支持体２２の回転軸である鉛直軸Ａｒ１から離れるような状態で背面側に位置するように（一端部２３１を軸にして他端部２３２が背面側に倒れるように）傾斜して配置され、ブレーキ機構４に押し当たった状態で支持される。このとき、第１アーム２３の他端部２３２（および第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２）は、アーム支持体２２の回転中心である鉛直軸Ａｒ１よりも背面側に位置する。また、第２アーム２４は、その他端部２４２が第１アーム２３に近接して配置され、第１アーム２３に設けられたストッパ２３５に押し当たった状態で支持される。
すなわち、多関節アーム２が待機姿勢Ｐ１に位置するとき、第１アーム２３がブレーキ機構４に寄り掛かり、第２アーム２４がストッパ２３５を介して第１アーム２３に寄り掛かる。このとき、第２アーム２４の重量はストッパ２３５を介して第１アーム２３に受け止められ、第２アーム２４の重量が加わった第１アーム２３の重量は、ブレーキ機構４に受け止められる。後述にて詳細を説明するが、第１アーム２３からブレーキ機構４に加わった重量は、ベース２１の側面２１１によって受け止められる。これにより、多関節アーム２は折り畳まれた状態で自立する。
【００２９】
測定者は、測定を開始する前、多関節アーム２を待機姿勢Ｐ１から測定姿勢Ｐ２に切り替える。このとき、測定者は、第２アーム２４に対して正面側へ力を加えることで、第２アーム２４を正面側に引き出しつつ、第１アーム２３を鉛直方向に対して正面側に傾斜させる。具体的には、第２アーム２４は水平軸Ａｓ２を中心に回動し、その他端部２４２が待機姿勢Ｐ１のときよりも第１アーム２３から正面側に離れるように、第１アーム２３のストッパ２３５から離脱する。第１アーム２３は、その他端部２３２が第４関節部２６Ｄを介して第２アーム２４に引っ張られることにより、水平軸Ａｓ１を中心に回動し、ブレーキ機構４から離脱する。そして、第１アーム２３は、その一端部２３１から他端部２３２に向かって正面側に位置するように、鉛直方向Ｖに対して正面側（引き出し方向）に傾斜する。言い換えると、第１アーム２３は、他端部２３２が一端部２３１よりも、アーム支持体２２の回転軸である鉛直軸Ａｒ１から離れるような状態で正面側に位置するように、一端部２３１を軸にして他端部２３２が正面側に倒れる。これにより、多関節アーム２は正面側に引き出され、測定プローブ３は三次元空間内で移動自在になる。
【００３０】
次に、ブレーキ機構４の動作について、図５および図６を参照して説明する。
図５に示すように、多関節アーム２が待機姿勢Ｐ１に位置するとき、第１アーム２３はアーム当接部４３に対して寄りかかるように当接する。このとき、アーム当接部４３は、第１アーム２３に押されることで、アーム当接部４３の面４３１が上を向く方向に水平軸Ａｘ２周りに回転し、アーム当接部４３の面４３１が第１アーム２３の側面２３６に当接する。また、第１アーム２３からアーム当接部４３に加わる荷重によって、レバー４２の一端部４２１には水平軸Ａｘ１周りに、正面側から背面側に向かう方向に力が加わる。このとき、レバー４２の他端部４２２は背面側から正面側に移動するので、これに伴い他端部４２２に設けられたバネ係止部４４がベース２１側に移動して、弾性部材４５が撓み、ベース当接部４６の面４６１がベース２１の側面２１１に押しつけられる。
図５では、多関節アーム２が待機姿勢Ｐ１に位置するときにブレーキ機構４に加わる力の方向を白抜き矢印によって示している。このような状態において、アーム支持体２２が鉛直軸Ａｒ１周りに回転しようとすると、ベース当接部４６とベース２１との間に摩擦力が働くため、アーム支持体２２の回転は制動される。
【００３１】
多関節アーム２が待機姿勢Ｐ１から測定姿勢Ｐ２に切り替えられると、第２アーム２４が正面側に引き出されることにより、第１アーム２３の他端部２３２が正面側に向かって倒れるようにして、第１アーム２３が水平軸Ａｓ１を中心に回動する。このとき、レバー４２は、第１アーム２３の回動に伴って、弾性部材４５の付勢力により、一端部４２１側が正面側に向かうように水平軸Ａｘ１周りに回転する。第１アーム２３からアーム当接部４３に加わる荷重が小さくなっていき、弾性部材４５の撓みが徐々に解除されていく。ただし、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに沿って位置する直前まで、すなわち、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜している間、第１アーム２３はアーム当接部４３に当接し、かつ、弾性部材４５が撓んだ状態のままベース当接部４６がベース２１に当接する。よって、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜している間は、ベース当接部４６とベース２１との間に摩擦力が働くため、アーム支持体２２の回転が制動される。
【００３２】
一方、図６に示すように、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに沿って位置するときから鉛直方向Ｖに対して正面側に傾斜するまでの間、第１アーム２３からアーム当接部４３に加わる荷重がなくなり、弾性部材４５の撓みはなくなる。このため、ベース当接部４６はベース２１に押しつけられることなく、アーム支持体２２は自由に回転可能になる。
【００３３】
ここで再び図４を参照する。本実施形態において、測定者が多関節アーム２を正面側に引き出すとき、第２アーム２４を引っ張る力の方向が意図する方向とは若干ずれ、第２アーム２４に対して正面側に向かう力だけでなく、その横方向に向かう不必要な力を加えてしまう場合がある。このような場合、第２アーム２４から第１アーム２３に力が伝わる位置、すなわち、第１アーム２３と第２アーム２４との連結部である第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２の位置が、アーム支持体２２の回転中心である鉛直軸Ａｒ１よりも背面側である間、第１アーム２３を引っ張る力は、アーム支持体２２を鉛直軸Ａｒ１周りに回転させようとする。ただし、本実施形態では、上述したように、第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２の位置が、アーム支持体２２の回転中心である鉛直軸Ａｒ１よりも背面側である間は、ブレーキ機構４がアーム支持体２２の回転を制動する。このため、アーム支持体２２は回転しない。
【００３４】
本実施形態の三次元測定装置１によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態によれば、測定者が多関節アーム２を待機姿勢Ｐ１から測定姿勢Ｐ２に切り替えるとき、ブレーキ機構４によってアーム支持体２２の回転が抑制されるため、アーム支持体２２が意図せずに回転することがない。よって、第２アームを引っ張る動作を繰り返したり、アーム支持体２２の回転位置を修正したりする手間が発生せず、多関節アーム２を正面側に容易に引き出すことができる。これにより、三次元測定装置１の操作性が向上する。
【００３５】
また、本実施形態において、ブレーキ機構４は、ベース当接部４６とベース２１との間に働く摩擦力によってアーム支持体２２の回転を制動する。このため、多関節アーム２にある程度以上の力が加わった場合には、アーム当接部４３がベース２１上でスリップし、アーム支持体２２が回転する。これにより、多関節アーム２に過度な力が加わっても多関節アーム２やブレーキ機構４が破損することを防止できる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
第２実施形態の三次元測定装置１Ａについて、図７を参照して説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【００３７】
第２実施形態の三次元測定装置１Ａは、機械的構成によって動作が制御される第１実施形態のブレーキ機構４の替わりに、電子制御が行われるブレーキ機構５を有する。ブレーキ機構５は、センサ５１と、電磁ブレーキ５２と、制御部５３とを有する。
センサ５１は、例えばフォトセンサやホールセンサ等であり、第１アーム２３の回動位置を検出して制御部５３に出力する。センサ５１の位置は特に限定されないが、例えばアーム支持体２２から上方に突出して設けられたストッパ６内に配置される。ストッパ６は、待機姿勢Ｐ１の第１アーム２３を支持可能である。
電磁ブレーキ５２は、ベース２１とアーム支持体２２との間に設けられており、制御部５３に制御されてベース２１に対するアーム支持体２２の回転を制動可能である。
制御部５３は、センサ５１から入力される第１アーム２３の回動位置情報に基づいて、電磁ブレーキ５２の作動を制御する。制御部５３は、例えばアーム支持体２２内に設けられる。
【００３８】
第２実施形態では、制御部５３がセンサ５１から入力される第１アーム２３の回動位置情報に基づいて、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜しているか否かを判断する。そして、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜していると判断した場合、電磁ブレーキ５２が制動を行うように作動させる。これにより、アーム支持体２２の回転が制動される。
一方、制御部５３は、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜していないと判断した場合、電磁ブレーキ５２の作動を解除する。これにより、アーム支持体２２は回転自由になる。
【００３９】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、多関節アーム２を待機姿勢Ｐ１から測定姿勢Ｐ２に切り替えるとき、アーム支持体２２が意図せずに回転することを防止でき、多関節アーム２を正面側に容易に引き出すことができる。これにより、三次元測定装置１Ａの操作性が向上する。
【００４０】
〔変形例〕
本発明は、前述の各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。
例えば、第１実施形態において、弾性部材４５はコイルバネであるが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明の弾性部材は、弾性変形可能な樹脂等から構成されてもよい。この場合、ベース当接部は、樹脂等から構成された弾性部材の正面側の一部として構成されてもよい。
また、第１実施形態において、弾性部材４５は、レバー４２とベース当接部４６との間に配置されているが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明の弾性部材は、レバーとアーム当接部との間に配置されていてもよいし、レバーとベース当接部との間およびレバーとアーム当接部との間の両方に配置されてもよい。
【００４１】
第２実施形態において、制御部５３は、多関節アーム２の内部に配置されているが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明の制御部は、多関節アームの外部に配置される制御装置内に構成されていてもよい。
【００４２】
前記実施形態において、ブレーキ機構４，５は、第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２の位置が、アーム支持体２２の回転中心である鉛直軸Ａｒ１よりも背面側である間、アーム支持体２２の回転を制動するが、本発明はこれに限られない。
例えば、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾く角度が小さいほど、アーム支持体２２を不意に回転させる力が小さくなることや、アーム支持体２２の静止摩擦力等を考慮し、ブレーキ機構４がアーム支持体２２の不意の回転を抑制するために十分な程度に、ブレーキ機構４，５が作用する期間を設定してもよい。
また、ブレーキ機構４，５は、第１アーム２３が鉛直方向Ｖに対して背面側に傾斜している間だけでなく、鉛直方向Ｖに対して正面側に一定角度以内で傾斜している間も、アーム支持体２２の回転を制動するように構成されてもよい。
【００４３】
本発明の多関節アームの構成は、前記実施形態の多関節アーム２に限定されない。
例えば、前記実施形態において、第１アーム２３の回動軸である水平軸Ａｓ１は、アーム支持体２２の回転軸である鉛直軸Ａｒ１から正面側に離間した状態で配置されているが、これに限られず、鉛直軸Ａｒ１と同位置であってもよいし、鉛直軸Ａｒ１から背面側に離間した状態で配置されてもよい。
また、前記実施形態において、第４関節部２６Ｄは、その水平軸Ａｓ２が、第１アーム２３の中心軸Ａｒ２と直交し、かつ、第２アーム２４の中心軸Ａｒ３と直交しないように構成されているが、これに限られない。例えば、第４関節部２６Ｄは、その水平軸Ａｓ２が、第１アーム２３および第２アーム２４の両方の中心軸Ａｒ２，Ａｒ３と直交するように構成されてもよい。また、第４関節部２６Ｄは、その水平軸Ａｓ２が、第１アーム２３の中心軸Ａｒ２と直交せず、かつ、第２アーム２４の中心軸Ａｒ３と直交するように構成されてもよい。なお、後者の場合には、第１アーム２３を引っ張る力の加わる位置は、第４関節部２６Ｄの水平軸Ａｓ２の位置ではなく、第１アーム２３の他端部２３２となる。
また、多関節アーム２は７軸であることに限られず、少なくとも、アーム支持体２２の鉛直軸Ａｒ１、第１アーム２３の水平軸Ａｓ１、および、第２アーム２４の水平軸Ａｓ２からなる３軸を含めばよい。
また、前記実施形態において、測定プローブ３は接触式であることに限られず、非接触式であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、多関節アームを有する三次元測定装置に広く利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ…三次元測定装置、２…多関節アーム、３…測定プローブ、４，５…ブレーキ機構、２１…ベース、２２…アーム支持体、２３…第１アーム、２４…第２アーム、２５…プローブヘッド、４１…レバー支持部、４２…レバー、４３…アーム当接部、４５…弾性部材、４６…ベース当接部、５１…センサ、５２…電磁ブレーキ、５３…制御部、Ｐ１…待機姿勢、Ｐ２…測定姿勢。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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