(57)【要約】      （修正有）【課題】スリップリングを使用しないが、自動心出し機能は維持する回転テーブル装置を提供する。【解決手段】回転テーブル装置は、ワークを載置する回転テーブルと、回転テーブルを載せるロータ４５０と、ロータ４５０を回転駆動させるモータと、を有し、ロータ４５０内に自動調心機構を搭載している。ロータ４５０は、下方に延出したロータ軸４５２を有しており、ロータ軸４５２の下端に非接触伝送器５００が取り付けられている。非接触伝送器５００は、ロータ軸４５２の下端に取り付けられた第２カプラ５２０と、第２カプラ５２０に対して僅かに隙間を空けて対向配置された第１カプラ５１０と、を有する。第１カプラ５１０および第２カプラ５２０には、それぞれ電磁カップリングするコイル５１２、５２２が配設されている。【選択図】図５
2019002770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置する回転テーブルと、この回転テーブルを載せるロータと、前記ロータを回転駆動させるモータと、を有し、さらに、前記ロータ内に自動調心機構を搭載した回転テーブル装置であって、
前記ロータは、下方に延出したロータ軸を有しており、
該ロータ軸の下端に非接触伝送器が取り付けられており、
前記非接触伝送器は、
該ロータ軸の下端に取り付けられた第２カプラと、前記第２カプラに対して僅かに隙間を空けて該第２カプラに対向配置された第１カプラと、を有し、
電力および制御信号のうちの少なくとも一方が前記非接触伝送器を介して伝送される
ことを特徴とする回転テーブル装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転テーブル装置において、
前記第１カプラおよび前記第２カプラには、それぞれ電磁カップリングするコイルが配設されている
ことを特徴とする回転テーブル装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転テーブル装置において、
前記第１カプラおよび前記第２カプラにはフォトカプラを構成する発光素子と受光素子とが配置されている
ことを特徴とする回転テーブル装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転テーブル装置において、
前記第２カプラに発電用コイルが配置され、前記第１カプラには磁石が配置されている
ことを特徴とする回転テーブル装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転テーブル装置において、
前記ロータ内には二次電池が設けられている
ことを特徴とする回転テーブル装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転テーブル装置と、ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部と、を具備する形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転テーブル装置および回転テーブル装置を備えた形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円柱状の測定対象物の真円度（あるいは円筒度）を測定する真円度測定装置が知られている（特許文献１）。真円度測定装置は、回転テーブル装置を有し、回転テーブルで測定対象物を回転させながら、測定対象物の輪郭（径変化）を精密に測定する。
【０００３】
真円度測定装置においては、検出器の感度（倍率）を極めて高感度に設定する都合上、検出器のストロークが極めて短い。そのため、回転テーブル装置で測定対象物を回転させるにあたっては、測定対象物の中心軸を回転テーブル装置の回転軸に一致させる心出し作業が必要になる。
回転テーブル装置には、ユーザが手動でも心出し調整できるように調整つまみが付いているが、予備測定の結果に基づいて自動で心出し調整する自動調心機能が付いているものもある（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３９４９９１０
【特許文献２】特許３５１１４９４
【特許文献３】実開平４−４７９３５
【特許文献４】実登２６０２５１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動調心機能は大変便利なのであるが、回転テーブルを変位させるためには、モータ、駆動回路および制御回路を回転テーブル装置のロータに搭載している必要がある。回転テーブル装置は無限回転するので、前記モータ等を駆動するための制御信号あるいは電力を伝達するため、スリップリングが利用されている（例えば、特許文献３、４）。
【０００６】
図１は回転テーブル装置の内部機構（回転駆動部）を例示する図であり、図２はその断面図である。
モータ１０の動力がベルト１１等の動力伝達機構１２を介してロータ軸１３に伝達され、ロータ１４の回転皿１５を回転させる。
ロータ軸１３の下端にはスリップリング２１とそのカップリング２２が接続されており、カップリング２２にはケーブル２３が接続されている。図２に表れるように、スリップリング２１からロータ軸１３の内部を通ってケーブル２４が回転皿１５の内部に引き込まれている。
回転皿１５の内部には、図３に例示するように、複数のモータ（ステッピングモータ）２５ＬＸ、２５ＬＹ、２５ＣＸ、２５ＣＹが搭載されている。これらモータ２５ＬＸ、２５ＬＹ、２５ＣＸ、２５ＣＹの動力により、ロータ１４をＸ方向およびＹ方向に微小変位させるとともに、Ｘ軸回りおよびＹ軸回りに傾き調整して、測定対象物の中心軸を回転中心に心出しするようになっている。
【０００７】
しかしながら、回転テーブル装置にスリップリング２１を用いているため、次のような問題が生じていた。
（１）スリップリング２１およびスリップリング取付け用のカップリング２２は高価であり、製品コストをかなり押し上げている。
（２）回転テーブル装置の回転軸に合うようスリップリング２１およびカップリング２２を組み付ける作業が必要になるが、この組み付け調整に手間がかかり、組み立て工数が多くなっている。
（３）スリップリング２１およびカップリング２２は重量が大きく、回転テーブル装置にスリップリング２１およびカップリング２２を組み込むと、回転テーブルの重心が高くなり、回転精度に影響している。
【０００８】
本発明の目的は、スリップリングを使用しないが、自動心出し機能は維持する回転テーブル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】
本発明の回転テーブル装置は、
ワークを載置する回転テーブルと、この回転テーブルを載せるロータと、前記ロータを回転駆動させるモータと、を有し、さらに、前記ロータ内に自動調心機構を搭載した回転テーブル装置であって、
前記ロータは、下方に延出したロータ軸を有しており、
該ロータ軸の下端に非接触伝送器が取り付けられており、
前記非接触伝送器は、
該ロータ軸の下端に取り付けられた第２カプラと、前記第２カプラに対して僅かに隙間を空けて該第２カプラに対向配置された第１カプラと、を有し、
電力および制御信号のうちの少なくとも一方が前記非接触伝送器を介して伝送される
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施形態では、
前記第１カプラおよび前記第２カプラには、それぞれ電磁カップリングするコイルが配設されている
ことが好ましい。
【００１１】
本発明の一実施形態では、
前記第１カプラおよび前記第２カプラにはフォトカプラを構成する発光素子と受光素子とが配置されている
ことが好ましい。
【００１２】
本発明の一実施形態では、
前記第２カプラに発電用コイルが配置され、前記第１カプラには磁石が配置されている
ことが好ましい。
【００１３】
本発明の一実施形態では、
前記ロータ内には二次電池が設けられている
ことが好ましい。
【００１４】
本発明の形状測定装置は、前記回転テーブル装置と、ワークの表面を検出して前記ワークの形状を測定する座標測定部と、を具備する形状測定装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】背景技術として、従来の回転テーブル装置の内部機構（回転駆動部）を例示する図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図において、ロータ内に配置された自動調心機構を例示する図である。
【図４】真円度測定装置の外観図である。
【図５】回転駆動部の構成図である。
【図６】非接触伝送器を例示する図である。
【図７】調心用モータの駆動および制御のための機能ブロック図である。
【図８】変形例１を示す図である。
【図９】変形例１の受信側カプラを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
真円度測定装置自体は既知のものであるが、図４を参照しながら、概略説明する。
図４は、真円度測定装置１００の外観図である。
真円度測定装置１００は、測定機本体部２００と、モーションコントローラ１３０と、ホストコンピュータ１１０と、操作部１５０と、を備える。
【００１７】
測定機本体部２００は、基台２１０と、座標測定部３００と、回転テーブル装置４００と、を備える。
【００１８】
座標測定部３００は、Ｚ軸コラム３１０と、Ｚスライダ３２０と、Ｘアーム３３０と、ヘッドホルダ３４０と、プローブヘッド３５０と、を備える。
Ｚ軸コラム３１０は、Ｚ軸に平行に基台２１０上に立設されている。Ｚスライダ３２０は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能にＺ軸コラム３１０に設けられている。
Ｘアーム３３０は、Ｘ方向に進退可能にＺスライダ３２０に支持されている。ヘッドホルダ３４０はＬ字型の部材であって、ヘッドホルダ３４０の基端はＸアーム３３０の先端に取り付けられ、ヘッドホルダ３４０の先端にはプローブヘッド３５０が取り付けられている。
プローブヘッド３５０は、てこ式電気マイクロメータであり、ヘッドホルダ３４０の先端に取り付けられている。プローブヘッド３５０は、スタイラス３６０を有し、スタイラス３６０の先端には測定対象物に接触する測定子３６１が設けられている。（測定子は接触式に限らず、ワーク表面を検出できるものであればよい。非接触式の測定子としては、静電容量式や光学式（クロマチックポイントセンサ）などがある。）
【００１９】
なお、スタイラス３６０の角度、ヘッドホルダ３４０の倒れ角、Ｘアーム３３０の進退量、および、Ｚスライダ３２０の位置（昇降量）は、それぞれエンコーダ（不図示）で検出される。
【００２０】
回転テーブル装置４００は、回転テーブル４１０と、回転駆動部４２０と、を備える。
回転駆動部４２０は基台２１０上に設置され、円板状の回転テーブル４１０を回転させる。回転駆動部４２０の側面には調整用つまみ４３０が周方向に９０度間隔で配置されている。調整用つまみ４３０を手動で操作することにより回転テーブル４１０のＸ軸方向およびＹ軸方向の微小位置および微小傾きを手動でも調整できるようになっている。
測定対象物（ワーク）をこの回転テーブル４１０の上にセットすると、回転テーブル４１０とともに測定対象物が回転する。
【００２１】
回転駆動部４２０の構成を説明する。
図５は、回転駆動部４２０の構成図である。図中、下から上方向にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面上に互いに直交するＹ軸およびＸ軸をとる。
【００２２】
回転駆動部４２０は、基台２１０上に設置されたハウジング４４０内に収納されている。そして、回転駆動部４２０は、ロータ４５０をモータ（図２参照）の動力で回転駆動させる構成である。
【００２３】
ロータ４５０は、回転皿４５１と、ロータ軸４５２と、を有する。
回転皿４５１は、円板状であり、その上面に回転テーブル４１０を載せられるようになっている。回転皿４５１の内側には、自動心出し用のモータ、駆動回路、制御回路が収納されている（図３参照）。（図５中では、モータ等の詳細は省略し、回路ブロック６００として図中に表わしている。）
回転皿４５１の中心にロータ軸４５２が接続され、ロータ軸４５２は、回転皿４５１からＺ方向の下方に向けて延出している。
【００２４】
なお、ロータ４５０はエアベアリングで軸受されているが、詳細は省略する。
【００２５】
ロータ軸４５２の下端には、非接触伝送器５００が配置されている。
非接触伝送器５００は、第１カプラ５１０と第２カプラ５２０とを有する。
第１カプラ５１０と第２カプラ５２０とは機械的に繋がっていない。第２カプラ５２０がロータ軸４５２の下端に取り付けられている。そして、第２カプラ５２０の直下に、第２カプラ５２０との間に僅かに隙間を空けて、第１カプラ５１０が対向配置されている。
第１カプラ５１０は、ハウジング４４０の底板などの部分に固定的に設けられている。第２カプラ５２０は、ロータ軸４５２とともに回転できる。
【００２６】
そして、第１カプラ５１０にケーブル２３が接続され、このケーブル２３を介して電力および制御信号がモーションコントローラ１３０から伝送されてくる。第２カプラ５２０に接続されたケーブル２４は、ロータ軸４５２の内側を通ってロータ皿４５１内部に繋がっている。
【００２７】
非接触伝送器５００が非接触で電力および制御信号を伝送する方式については特段限定しないが、ここでは、カップリングコイルの電磁誘導で電力伝送を行い、光通信で制御信号を伝送するとする。
図６に、第１カプラ５１０と第２カプラ５２０とを例示する。
第１カプラ５１０は、円形のベース５１１と、ベース５１１に配置された第１コイル５１２と、第１コイル５１２の内側に配置された第１光通信部５１３と、を有する。
第２カプラ５２０の構成は第１カプラ５１０の構成を同じであって、第２カプラ５２０は、円形のベース５２１と、ベース５２１に配置された第２コイル５２２と、第２コイル５２２の内側に配置された第２光通信部５２３と、を有する。
【００２８】
第１光通信部５１３および第２光通信部５２３は、それぞれ発光素子（例えば発光ダイオード）と受光素子（フォトトランジスタ）とを有する。
第１光通信部５１３の発光素子と第２光通信部５２３の受光素子とが一のフォトカプラとなってモーションコントローラ１３０から回転テーブル装置４００に向けての信号を伝送する。また、第２光通信部５２３の発光素子と第１光通信部５１３の受光素子とがもう一つのフォトカプラとなって回転テーブル装置４００からモーションコントローラ１３０に向けての信号を伝送する。
【００２９】
図７は、調心用モータ２５ＬＸ、２５ＬＹ、２５ＣＸ、２５ＣＹの駆動および制御のための機能ブロック図である。
コントローラ１３０から非接触伝送器５００の第１カプラ５１０にケーブル２３を介して電力および制御信号が送られる。
電力は、第１コイル５１２から第２コイル５２２に伝達される。
制御信号は、第１光通信部５１３から第２光通信部５２３に伝達される。さらに、電力および制御信号は、ケーブル２４を介してモータ制御回路６１０に送られる。
モータ制御回路６１０は、制御信号に従い、ドライバ２６を介してモータ２５ＬＸ、２５ＬＹ、２５ＣＸ、２５ＣＹを駆動させる。
【００３０】
ここで、モータ制御回路６１０には二次電池６２０が付設され、二次電池６２０に電力が蓄電されるようになっている。調心作業が短時間で完了するようにすべてのモータを同時に駆動させるため、非接触伝送器５００で伝送された電力を二次電池６２０に充電しておく。
【００３１】
従来のように、スリップリング２１を介して有線で電力伝送する場合には、二次電池は不要と考えられる。有線ケーブルであれば、４つのモータを駆動させる電力をいつでも十分に給電できる。しかも、直流電流を供給することもできる。
一方、非接触伝送器５００で非接触給電するとなると、交流電流を給電することになるし、４つのモータを駆動するのに必要なだけの比較的大きな電力を一気に送電できるとは限らない。したがって、制御回路６１０には二次電池６２０を搭載しておくことが好ましいと考えられる。
なお、モータでロータ４５０の位置や傾きを調整するといっても数マイクロメール（あるいは数ミリメートル）のことであって、二次電池６２０の容量はそれほど必要なく、小さな電池でよい。
【００３２】
このような本実施形態によれば、スリップリング２１およびカップリング２２を使用せずに、自動心出し機能を有する回転テーブル装置４００を提供することができる。
スリップリング２１およびカップリング２２を使用しないので、コスト低減および組み立て工数の削減により製品コストを下げることができる。また、スリップリング２１およびカップリング２２を排除したので、ロータ４５０の回転の安定性が増す。
【００３３】
なお、上記実施形態において、非接触伝送器５００は、給電用のカップリングコイル５１２、５２２と信号伝送用の光通信部５１３、５２３とをそれぞれ有していたが、信号伝送も給電用のカップリングコイル５１２、５２２を介して行うようにしてもよい。この場合、信号伝送用のフォトカプラを別個にもつ必要は無くなる。
【００３４】
（変形例１）
上記実施形態においては、非接触伝送器を介してコントローラからモータ制御回路に電力を給電していた。
変形例１としては、電力を伝送するのではなく、非接触伝送器で発電してもよい。
図８に示すように、第１カプラ７１０には、第１コイルに代えて、複数の磁石７１１を配置する。
一方、第２カプラ７２０には、一つの第２コイルに代えて、複数の発電コイル７２１を配置する。
図９には、第２カプラ７２０に発電コイル７２１を配置した例を示す。第１カプラ７１０には、発電コイル７２１に対応して磁石７１１を配置すればよい。
【００３５】
回転テーブル装置４００であるから、ロータ４５０は回転駆動するのであり、この回転を利用して発電すれば効率的である。
回転テーブル４１０の回転速度はそれほど速くはないので、非接触伝送器７００の発電機（７１１、７２１）で得られる発電エネルギーは小さいかもしれないが、自動調心に要する電力も少量でよいわけであるから、二次電池６２０に充電しておけば自動調心には十分と考えられる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
第１実施形態と変形例１とを組み合わせてもよい。すなわち、非接触伝送器は、給電用の電磁カップリングコイルと、発電用の磁石及びコイルと、を併せ持っていてもよい。
調心作業の実行中は、ロータは回転しないことを考えると、調心作業時は、給電用の電磁カップリングコイルを介して給電してもよい。このとき、発電用の磁石は給電に影響ない。
一方、回転テーブルが回転中は発電コイルで発電し、その電力を二次電池に蓄電しておけばよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…モータ、１１…ベルト、１２…動力伝達機構、１３…ロータ軸、１４…ロータ、１５…回転皿、２１…スリップリング、２２…カップリング、２３…ケーブル、２４…ケーブル、２５ＬＸ、２５ＬＹ、２５ＣＸ、２５ＣＹ…モータ、２６…ドライバ、
１００…真円度測定装置、１１０…ホストコンピュータ、１３０…モーションコントローラ、１５０…操作部、
２００…測定機本体部、２１０…基台、
３００…座標測定部、３１０…Ｚ軸コラム、３２０…Ｚスライダ、３３０…Ｘアーム、３４０…ヘッドホルダ、３５０…プローブヘッド、３６０…スタイラス、３６１…測定子、
４００…回転テーブル装置、４１０…回転テーブル、４２０…回転駆動部、４３０…調心用つまみ、４４０…ハウジング、
４５０…ロータ、４５１…回転皿、４５２…ロータ軸、
５００…非接触伝送器、５１０…第１カプラ、５１２…第１コイル、５１３…第１光通信部、５２０…第２カプラ、５２１…ベース、５２２…第２コイル、５２３…第２光通信部、
６００…回路ブロック、６１０…モータ制御回路、６２０…二次電池、
７００…非接触伝送器、７１０…第１カプラ、７１１…磁石、７２０…第２カプラ、７２１…発電コイル。
【図１】
2019002770.tif 000003
【図２】
2019002770.tif 000004
【図３】
2019002770.tif 000005
【図４】
2019002770.tif 000006
【図５】
2019002770.tif 000007
【図６】
2019002770.tif 000008
【図７】
2019002770.tif 000009
【図８】
2019002770.tif 000010
【図９】
2019002770.tif 000011