(57)【要約】【課題】作業性の向上に繋がる多軸操作装置を提供する。【解決手段】本発明の多軸操作装置は、操作系Ａと、処理系Ｂと、を有する。操作系Ａは、把持部１と、３つのジョグダイアル２〜４と、３つのジョグダイアル２〜４を回転可能に保持する回転軸１８〜２０と、回転軸を両端で支え、把持部に固定する軸受け１５〜１７と、ジョグダイアル２〜４と同軸に取り付けられたエンコーダ５〜７と、それぞれのエンコーダから処理系Ｂに対し信号を送る信号通信部材２１と、を有する。処理系Ｂは、信号通信部材２１に別々に接続された複数の回転カウンタ８〜１０と、複数の回転カウンタの出力側に接続されたＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の出力側に接続された、モータドライバ１２〜１４と、を有する。【選択図】  図１
2004220270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作系と、処理系と、を備える多軸操作装置であって、
前記操作系は、把持部と、複数の回転操作部材と、前記複数の回転操作部材各々を回転可能に保持する複数の回転軸と、前記複数の回転軸各々をそれぞれ前記把持部に固定する軸受けと、前記複数の回転軸各々に対応して設けられた複数の変位量検出手段と、前記複数の変位量検出手段及び前記処理系を結ぶ信号通信部材と、を有し、
前記複数の回転操作部材各々は、側面の一部が、前記把持部の側面から露出するように前記把持部に組み込まれ、
前記複数の変位量検出手段は、回転軸の回転に伴う変位量を検出し、該信号に応じた電気信号を前記信号処理部材を介して前記処理系に送信し、
前記処理系は、演算手段とモータドライバとを有し、該演算手段は前記変位量をもとにモータドライバを駆動する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータドライバに出力すること
を特徴とする多軸操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多軸操作装置であって、
前記回転操作部材はジョグダイアルであり、
前記変位量検出手段はエンコーダであり、前記回転軸の回転数及び前記回転継続時間を検出し、
前記演算手段は、前記回転軸の回転数及び前記回転継続時間を基に駆動信号を生成すること
を特徴とする多軸操作装置。
【請求項３】
請求項１に記載の多軸操作装置であって、
前記回転操作部材はシャトルダイアルであり、
前記変位量検出手段はポテンシオメータであり、前記回転軸の変位量を電気抵抗として検出し、
前記演算手段は、前記電気抵抗を基に回転軸の回転数及び前記回転継読時間を求め、該回転数及び該回転継続時間を基に駆動信号を生成すること
を特徴とする多軸操作装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の多軸操作装置であって、
前記把持部は円柱形であり、前記複数の回転操作部材の前記把持部から露出する位置は、前記円柱形の軸から見てお互いに異なる方向となるように配置されていること
を特徴とする多軸操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、測定機のステージ等の移動操作に使用される多軸操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステージに被検物を載せ、これをカメラ等の測定部を用いて測定する測定機が知られている。測定機では、ステージ或いは観察光学系を上下左右に移動させて所望の位置を観察する。特に、精密な測定精度を要求される測定機では、移動操作に使用する操作装置には、精度良く移動制御が可能で操作性が良いことが要求される。
【０００３】
画像測定機のステージやカメラを電動で移動させる場合、２軸または３軸のジョイスティック、２軸のトラックボール、ＸＹＺの各軸に独立した操作キー、或いはジョグダイアル（例えば、特許文献１）等を操作者が操作し、ステージ等を移動させている。
【０００４】
図５は２軸又は３軸のジョイスティックを用いた例である。例えば、ジョイスティック３２を傾ける方向によってステージを移動する方向を制御し、ジョイスティック３２を傾ける角度によって移動する速度を制御する。また、図６は２軸トラックボールを用いた例である。操作キー３４で移動方向を指定し、移動速度をトラックボール３３で制御する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７３０８１号公報「ジョグダイアル装置」
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、操作キーやジョグダイアルの場合には、操作が軸毎に独立しているため多軸同時移動が行いにくい。更に、操作する軸が変わるごとに、操作者は、軸ごとに別々の操作キーやジョグダイアルを操作することになり、作業性が劣るという問題がある。
【０００７】
また、ジョイスティックやトラックボールの場合には、逆に微妙にある軸方向のみを操作させようとすると、別の軸の方向にも誤って動いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、作業性の向上に繋がる多軸操作装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の多軸操作装置は、操作系と、処理系と、を備える。
【００１０】
前記操作系は、把持部と、複数の回転操作部材と、前記複数の回転操作部材各々を回転可能に保持する複数の回転軸と、前記複数の回転軸各々をそれぞれ前記把持部に固定する軸受けと、前記複数の回転軸各々に対応して設けられた複数の変位量検出手段と、前記複数の変位量検出手段及び前記処理系を結ぶ信号通信部材と、を有する。
【００１１】
前記複数の回転操作部材各々は、側面の一部が、前記把持部の側面から露出するように前記把持部に組み込まれる。
【００１２】
前記複数の変位量検出手段は、回転軸の回転に伴う変位量を検出し、該信号に応じた電気信号を前記信号処理部材を介して前記処理系に送信する。
【００１３】
前記処理系は、演算手段とモータドライバとを有し、該演算手段は前記変位量をもとにモータドライバを駆動する駆動信号を生成し、該駆動信号を前記モータドライバに出力する。
【００１４】
請求項２に係る発明の多軸操作装置は、請求項１に記載の多軸操作装置であって、前記回転操作部材はジョグダイアルであり、前記変位量検出手段はエンコーダであり、前記回転軸の回転数及び前記回転継続時間を検出し、前記演算手段は、前記回転軸の回転数及び前記回転継続時間を基に駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明の多軸操作装置は、請求項１に記載の多軸操作装置であって、前記回転操作部材はシャトルダイアルであり、前記変位量検出手段はポテンシオメータであり、前記回転軸の変位量を電気抵抗として検出し、前記演算手段は、前記電気抵抗を基に回転軸の回転数及び前記回転継読時間を求め、該回転数及び該回転継続時間を基に駆動信号を生成することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に係る発明の多軸操作装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の多軸操作装置であって、前記把持部は円柱形であり、前記複数の回転操作部材の前記把持部から露出する位置は、前記円柱形の軸から見てお互いに異なる方向となるように配置されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係るジョグダイアル操作装置の概略構成図である。
【００１９】
第１実施形態は、３軸を操作するジョグダイアル操作装置であって、測定機２２のステージ２４を、図示されたＸ軸、Ｙ軸の方向に、測定部（ＣＣＤカメラ等）２３をＺ軸方向に移動させる。
【００２０】
図１が示すように、本実施形態のジョグダイアル操作装置は、操作系Ａと、処理系Ｂと、を有する。
【００２１】
操作系Ａは、把持部１と、３つのジョグダイアル２〜４と、３つのジョグダイアル２〜４をそれぞれ回転可能に保持する３つの回転軸１８〜２０と、３つの回転軸１８〜２０を両端で支えて把持部１に固定する軸受け１５〜１７と、３つの回転軸１８〜２０各々に取り付けられた３つのエンコーダ５〜７と、３つのエンコーダ５〜７各々から処理系Ｂに対し信号を送る信号通信部材２１と、を有する。
【００２２】
処理系Ｂは、信号通信部材２１を介して３つのエンコーダ５〜７各々にそれぞれ接続されている３つの回転カウンタ８〜１０と、３つの回転カウンタ８〜１０の出力側に接続されたＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の出力側に接続された、モータドライバ１２〜１４と、を有する。
【００２３】
尚、把持部１は、片手で握れる程度の太さの円柱形であってもよい。また、円柱形の変わりに人間工学的に握りやすい形状をしたグリップでもよい。
【００２４】
ジョグダイアル２〜４は、無限回転可能であるとよい。また、誤操作防止のためジョグダイアル２〜４は、把持部１から一部分のみ露出しているとよい。
【００２５】
また、ジョグダイアル２〜４の露出部の位置関係は、把持部１を手で握った状態で、自然と親指、人差し指、中指にかかるような位置関係であるとよい。
【００２６】
図２に示す様に把持部１が円柱形である場合には、ジョグダイアル２〜４の露出部の各々は、円柱の中心２５から見て、お互いに異なる方位、近接して異なる高さに設置されていてもよい。或いは、人差し指、中指用のジョグダイアルの露出部は、円柱の中心２５から見て、同じ方位、近接した高さに設置され、親指用のジョグダイアルの露出部は、他のジョグダイアルとは異なる方位、異なる高さに設置されていてもよい。
【００２７】
ジョグダイアルの数については、親指、人差し指のみの２個としてもよいし、或いは３個より個数を増やしてもよい。また、ジョグダイアル２〜４はダイアル機能以外にプッシュスイッチを内蔵したタイプを用い、速度の切換等に用いてもよい。
【００２８】
信号通信部材２１は、ケーブルやワイヤレス通信手段であってもよい。
【００２９】
モータドライバ１２は、ステージ２４をＸ軸方向に移動させるためのモータを駆動してもよく、モータドライバ１３は、ステージ２４をＹ軸方向に移動させるためのモータを駆動してもよい。モータドライバ１４は、測定部２３をＺ軸方向に移動させるためのモータを駆動してもよい。
【００３０】
次に上記構成のジョグダイアル操作装置の動作を説明する。
【００３１】
３つのジョグダイアル２〜４各々の回転は、測定機２２におけるステージ２４のＸ軸及びＹ軸方向の移動と、測定部２３のＺ軸方向の移動と、に割り当てられている。
【００３２】
操作者がジョグダイアル２〜４を回転させた場合、ジョグダイアル２〜４に付属するエンコーダ５〜７が各回転軸１８〜２０の回転を電気信号に変換し、信号通信部材２１を介して、カウンタ８〜１０に送る。カウンタ８〜１０は、受信した電気信号から、各回転軸１８〜２０の回転数及び回転継続時間を検出し、ＣＰＵ１１に送信する。ＣＰＵ１１は、各回転軸１８〜２０の回転数及び回転継続時間から、操作者が操作系Ａを介して入力した測定機２２の測定部２３及びステージ２４の移動（移動速度）をＸ〜Ｚ軸毎に計算する。ＣＰＵ１１は、測定部２３及びステージ２４の移動が各軸毎の計算値に合うように、モータドライバ１２〜１４に対して、駆動信号を送る。モータドライバ１２〜１４は、送られてきた駆動信号に基づいて測定部２３及びステージ２４の移動のためのモータを駆動する。
【００３３】
ＣＰＵ１１は、カウンタ８〜１０からの値を移動速度に変換せず、移動量として計算してもよい。そして、ＣＰＵ１１は、移動量の指令として、モータドライバ１２〜１４の制御を行なってもよい。更に、ＣＰＵ１１は、ワーク座標系に置き換え速度指令を算出してもよい。
【００３４】
本発明の第１実施形態のジョグダイアル操作装置によって、次のような効果が得られる。
【００３５】
まず、把持部１に３軸に対応するジョグダイアル２〜４を埋め込むことで、片手で、持ち替えることなく、必要な操作ができる。
【００３６】
また、ジョグダイアル２〜４を独立に、しかし、近接した位置に配置することで、各ジョグダイアルを対応する指で別々に細かく操作できるようになる。その結果として、各軸同時に、或いは別々に操作指令を出すことができる。
【００３７】
以上、本発明の第１実施形態について説明した。
【００３８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３９】
第２実施形態は、第１実施形態のエンコーダ５〜７の代わりにポテンシオメータ３５〜３７を、カウンタ８〜１０の代わりにＡ／Ｄコンバータ３８〜４０を、用いた例である。
【００４０】
図３は、本発明の第２実施形態に係るジョグダイアル操作装置の概略構成図である。
【００４１】
第２実施形態は、第１実施形態と同様に、３軸を操作するジョグダイアル操作装置であって、測定機２２のステージ２４を、図示されたＸ軸、Ｙ軸の方向に、測定部（ＣＣＤカメラ等）２３をＺ軸方向に移動させる、構成である。
【００４２】
また、第１実施形態と同様に、本実施形態のジョグダイアル操作装置は、操作系Ａと、処理系Ｂと、を有する。
【００４３】
操作系Ａは、把持部１と、３つのジョグダイアル２〜４と、３つのジョグダイアル２〜４をそれぞれ回転可能に保持する３つの回転軸１８〜２０と、３つの回転軸１８〜２０を両端で支えて把持部１に固定する軸受け１５〜１７と、３つの回転軸１８〜２０各々に取り付けられた３つの自動復元式ポテンシオメータ３５〜３７と、３つの自動復元式ポテンシオメータ３５〜３７各々から処理系Ｂに対し信号を送る信号通信部材２１と、を有する。
【００４４】
処理系Ｂは、信号通信部材２１を介して３つの自動復元式ポテンシオメータ３５〜３７各々にそれぞれ接続されている３つのＡ／Ｄコンバータ３８〜４０と、３つのＡ／Ｄコンバータ３８〜４０の出力側に接続されたＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１の出力側に接続された、モータドライバ１２〜１４と、を有する。
【００４５】
次に、第２の実施形態の動作を説明する。
【００４６】
操作者がジョグダイアル２〜４を回転させた場合、ジョグダイアル２〜４に付属する自動復元式ポテンシオメータ３５〜３７が各回転軸１８〜２０の回転に応じた電気信号を生成し、信号通信部材２１を介して、Ａ／Ｄコンバータ３８〜４０に送る。Ａ／Ｄコンバータ３８〜４０は、受信した電気信号を、Ａ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１１に送信する。ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータから、操作者が操作系Ａを介して入力した測定機２２の測定部２３及びステージ２４の移動（移動速度）をＸ〜Ｚ軸毎に計算する。ＣＰＵ１１は、測定部２３及びステージ２４の移動が各軸毎の計算値に合うように、モータドライバ１２〜１４に対して、駆動信号を送る。モータドライバ１２〜１４は、送られてきた駆動信号に基づいて測定部２３及びステージ２４の移動のためのモータを駆動する。
【００４７】
なお、本実施例では、ポテンシオメータ３５〜３７の電気信号をＡ／Ｄ変換し、変換されたデジタルデータに基づいて、ＣＰＵがモータドライバの駆動信号を生成した。ポテンシオメータ３５〜３７からのアナログ値を、直接モータドライバ１２〜１４へ送信する構成としてもよい。この場合は、モータドライバ１２〜１４が、デジタルデータに応じた駆動制御をする構成とする。
【００４８】
以上、第２の実施形態が適用されたジョグダイアル操作装置の動作を説明した。
【００４９】
第２実施形態のジョグダイアル操作装置によって、操作性の更なる向上という効果が期待できる。具体的には、操作系Ａを介して測定部２３やステージ２４（図１及び図３）を動かす際に、第１実施形態のエンコーダ５〜７とジョグダイアル２〜４との組み合わせに比べて、ポテンシオメータ３５〜３７を使用した本実施形態の場合、ダイアル部分の回転量が少なくて済むことになる。これにより、指先の操作がより簡単になることが期待できる。
【００５０】
尚、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、図４に示したように、上記の第１実施形態において、エンコーダとして基盤実装型エンコーダ２６〜２８を用いる構成も考えられる。この場合でも、通常のエンコーダ５〜７を利用する場合と、ほぼ同様の効果が期待できる。
【００５１】
図４は、上記実施形態の変形例における、操作系Ａを示したものである。
【００５２】
操作系Ａは、把持部１と、３つのジョグダイアル２〜４と、基盤実装型エンコーダ２６〜２８と、基盤実装型エンコーダ２６〜２８の下端を把持部１に固定する基盤２９〜３１と、を有する。
基盤実装型エンコーダ２６〜２８は、３つのジョグダイアル２〜４を回転可能に保持する回転軸を内蔵し、その軸にエンコーダを取り付け、基盤実装型エンコーダ２６〜２８の下端を基盤２９〜３１に固定したものである。
【００５３】
このような基盤実装型エンコーダ２６〜２８を利用することで、操作系Ａの構成をより簡易な構成にすることができ、耐久性をより高め、コストを下げた操作装置を提供することが期待できる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、作業性の向上に繋がる多軸操作装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のジョグダイアル操作装置の図である。
【図２】本発明の第１実施形態の操作系部分の上面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の第２実施形態のジョグダイアル操作装置の図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例の図である。
【図５】従来の、ジョイスティックを用いた操作装置の図である。
【図６】従来の、操作キーとトラックボールを併用した操作装置の図である。
【符号の説明】１…把持部、２〜４…ジョグダイアル、５〜７…エンコーダ、８〜１０…カウンタ、１１…ＣＰＵ、１２〜１４…モータドライバ、１５〜１７…軸受け、１８〜２０…回転軸、２１…信号通信部材、２２…測定機、２３…測定部、２４…ステージ、２５…円柱の中心、２６〜２８…基盤実装型エンコーダ、２９〜３１…基盤、３２…ジョイスティック、３３…ステージ駆動トラックボール、３４…ステージ駆動スイッチ、  ３５〜３７…自動復元式ポテンシオメータ、３８〜４０…Ａ／Ｄコンバータ。
【図１】
2004220270.tif 000003
【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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