JPH07164372A - 測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高流量特性の圧力調整弁を使用した場合で
も、鉛直方向可動部の落下を確実に防ぐことができると
ともに、落下防止装置の破損を防止することができる測
定機を提供する。 【構成】 電源のオフ時又は異常発生時に、コントロー
ラ１８が落下防止装置１４を作動させる直前に流路遮断
弁３０を作動させるので、流路遮断弁３０がエアシリン
ダ１２内の空気を密閉し、これによってエアシリンダ１
２の推力が保たれ、この推力が鉛直方向可動部１０の落
下を抑制する。したがって、高流量特性の圧力調整弁を
使用した場合でも、鉛直方向可動部の落下を確実に防ぐ
ことができるとともに、落下防止装置の破損を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、三次元座標測定機等
の測定機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の三次元座標測定機としては、例え
ば、被検物の測定点を検出する測定子が下端に取り付け
られ、鉛直方向に移動するスピンドルと、このスピンド
ルを上下いずれの方向にも同じ力で移動可能にするため
に、スピンドルや測定子等を含む鉛直方向可動部の重量
をエアシリンダの推力を利用してバランスさせる重量バ
ランス装置と、鉛直方向可動部の重量にバランスするだ
けの一定の推力が常に得られるように、エアシリンダへ
の圧縮空気の供給およびエアシリンダからの圧縮空気の
排出を制御してエアシリンダ内の圧力を調整する圧力調
整弁と、電源のオフによりエアシリンダへの圧縮空気の
供給が停止したとき、又は何らかの異常によりエアシリ
ンダ内の圧力が所定値以下に低下したときに、スピンド
ル自体又はスピンドルと一体的に移動する部材を機械的
にクランプして鉛直方向可動部の落下を阻止する落下防
止装置とを備えたものが知られている（例えば、実開昭
５４−４７４６１号公報、特公平２−３９２４号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では、鉛直方向可動部の重量にバランスするだけの一
定の推力を常に得るために、圧力調整弁が一定圧力の圧
縮空気をエアシリンダに供給し続ける必要がある。すな
わち、圧力調整弁は、エアシリンダの空気室容積が増え
る方向に鉛直方向可動部が移動した場合には、その空気
室内圧力が減少しないように圧縮空気をエアシリンダの
空気室へ供給する必要がある。また、空気室容積が減る
方向に鉛直方向可動部が移動した場合には、空気室内圧
力が増加しないように圧縮空気をシリンダの空気室から
排出する必要がある。したがって、高速な三次元座標測
定機を実現するためには、空気の高流量特性の圧力調整
弁が必要である。圧力調整弁は入力口、出力口、排出口
を有する。通常使用時（１次圧（入力圧）が充分に供給
されている場合）、２次圧（出力圧）が設定以上になる
と、１次側と２次側とをつなぐ主弁が閉じ、排出弁が連
動して開き、２次圧の増加分を大気中に排出口から排出
する。２次圧が設定以下になると、主弁が開き、２次圧
の減少分を補充する。排出弁は主弁と連動して閉じる。
使用終了時（１次圧が２次圧以下になったり、供給停止
になった場合）、２次圧が設定圧通りであり、２次圧側
に圧力損失がなければ、２次圧は設定圧を保ち続ける。
２次圧が設定圧以下であったり、２次圧側に圧力損失が
あったとき、２次圧を補充するために主弁が開くが、１
次圧は失われているので、２次圧が１次圧に逆流する。
供給性能が高いということは主弁の開口も大きいため、
逆流が促進される。したがって、エアシリンダの圧縮空
気は入口から瞬時に排出される。このような性能の高い
圧力調整弁を使用した場合には、電源のオフなどにより
圧縮空気の供給が停止すると、エアシリンダの空気室内
の圧縮空気が圧力調整弁内を逆流して瞬時に排出され
る。

【０００４】しかしながら、上記従来技術では、落下防
止装置は、スピンドル自体またはスピンドルと一体的に
移動する部材を機械的にクランプして鉛直方向可動部の
落下を阻止する構造を有するために、例えば電源がオフ
されてから鉛直方向可動部を機械的にクランプしてその
重量を実際に受けるまでに時間を要する。このため、空
気の高流量特性の圧力調整弁を使用した場合には、電源
のオフなどによりエアシリンダへの圧縮空気の供給が停
止したとき、落下防止装置が鉛直方向可動部を機械的に
クランプする前にエアシリンダの空気室内の圧縮空気が
瞬時に排出されてしまうので、鉛直方向可動部が落下し
て測定子や被検物が破損してしまったり、又は落下防止
装置が落下中の鉛直方向可動部を機械的にクランプする
ことになり、そのクランプ部分が衝撃力を受けて損傷し
てしまうという問題があった。

【０００５】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は高流量特性の圧力調整弁を使用し
た場合でも、鉛直方向可動部の落下を確実に防ぐととも
に、落下防止装置の破損を防止することができる測定機
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の測定機は、鉛直方向に移動する
鉛直方向可動部の重量をエアシリンダの推力を利用して
バランスさせる重量バランス装置と、前記エアシリンダ
内の圧力に応じて供給する空気の圧力を調整する圧力調
整弁と、前記エアシリンダへの空気の供給が停止したと
き、前記鉛直方向可動部の落下を阻止する落下防止装置
とを備えた測定機において、前記エアシリンダと前記圧
力調整弁との間の配管に、流路を遮断し、前記エアシリ
ンダ内の空気を密閉させる流路遮断手段と、前記落下防
止装置が作動しないとき又は作動する直前に、前記流路
遮断手段を作動させて前記エアシリンダ内の空気を密閉
させる制御手段とを備えている。

【０００７】

【作用】上述のように、落下防止装置が作動する前に、
制御手段が流路遮断手段を作動させるので、流路遮断手
段がエアシリンダ内の空気を密閉し、これによってエア
シリンダ内の圧力が高く保たれ、鉛直方向可動部が停止
中であればこの停止状態が保持され、鉛直方向可動部が
落下中であればその落下が抑制され、この状態で落下防
止装置が作動して鉛直方向可動部の落下を阻止する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【０００９】図１はこの発明の一実施例に係る三次元座
標測定機の要部を示す破断面図である。図２はこの発明
の一実施例に係る三次元座標測定機の全体を示す斜視図
である。

【００１０】三次元座標測定機は、図２に示すように、
図示しない被検物を載せるベース１を備え、このベース
１上には門型構造体２が取り付けられている。この門型
構造体２は、左右の支柱２ａ，２ｂと、両支柱２ａ，２
ｂの上部に架け渡されたガイド部材２ｃとから構成され
ている。ベース１上の片側にはガイド部材３が敷設され
ている。このガイド部材３には支柱２ａの下部が図示し
ないエアベアリングを介して移動可能に支持され、支柱
２ａがガイド部材３により案内されてＹ軸方向（前後方
向）に移動可能である。ベース１上の反対側には、支柱
２ｂが図示しないエアベアリングを介して移動可能に設
けられている。

【００１１】前記ガイド部材２ｃには、キャリッジ４が
図示しないエアベアリングを介して移動可能に支持さ
れ、キャリッジ４がガイド部材２ｃにより案内されてＸ
軸方向（左右方向）に移動可能である。キャリッジ４に
はスピンドル５がエアベアリング６ａ，６ｂ（図１参
照）を介して移動可能に支持され、スピンドル５がＺ軸
方向（鉛直方向）に移動可能である。スピンドル５の下
端には、被検物の測定点を検知する測定子７が取り付け
られている。

【００１２】また、三次元座標測定機は、図１に示すよ
うに、スピンドル５を鉛直方向に駆動するＺ軸方向駆動
装置８と、鉛直方向に移動する鉛直方向可動部１０の重
量をエアシリンダの推力を利用してバランスさせる重量
バランス装置１１と、重量バランス装置１１のエアシリ
ンダ１２内の圧力を調整する圧力調整弁１３と、鉛直方
向可動部１０の落下を阻止する落下防止装置１４と、圧
縮空気供給源１５と、メイン電磁弁１６と、電源スイッ
チ１７と、コントローラ（制御手段）１８とを備えてい
る。前記鉛直方向可動部は、スピンドル５、測定子７及
びスピンドル５の上端に固定された連結板９で構成され
ている。

【００１３】前記Ｚ軸方向駆動装置８は、スピンドル５
と平行に配置され、キャリッジ４に回転可能に支持され
た送りねじ１９と、送りねじ１９の上端に取り付けら
れ、コントローラ１８からの駆動信号により駆動されて
送りねじ１９を回転させる駆動モータ２０と、スピンド
ル５に固定され、送りねじ１９が噛み合ったナットを有
するナットアーム２１とからなる。送りねじ１９が駆動
モータ２０により回転されると、その回転運動がナット
アーム２１により直線運動に変換されてスピンドル５が
鉛直方向に移動する。

【００１４】前記重量バランス装置１１は、スピンドル
５と平行に配置され、キャリッジ４に固定されたエアシ
リンダ１２と、エアシリンダ１２に摺動可能に嵌合した
ピストン２２ａが一体に形成されたロッド２２とを有す
る。エアシリンダ１２の下端部には、空気入口１２ａが
形成されている。ロッド２２の上端は、連結板９を押し
上げ得るように連結板９の下面に当接している。この重
量バランス装置１１は、圧縮空気が空気入口１２ａから
エアシリンダ１２の空気室１１ａ内に供給されることに
よって発生するエアシリンダの推力（ピストン２２ａ及
びロッド２２を押し上げる力）で鉛直方向可動部１０の
重量をバランスさせる。

【００１５】前記圧力調整弁１３は、圧縮空気供給源１
５からメイン電磁弁１６を介して供給される圧縮空気
を、鉛直方向可動部１０の重量にバランスするだけの一
定のエアシリンダの推力を発生させるのに必要な設定圧
力に調整し、この設定圧力の圧縮空気を配管を介して空
気入口１２ａからエアシリンダ１２の空気室１１ａ内に
供給する。この圧力調整弁１３は、前記一定のエアシリ
ンダの推力が常に得られるようにするため、設定圧力
（一定圧力）の圧縮空気を空気室１１ａに供給し続け
る。すなわち、圧力調整弁１３は、空気室１１ａの容積
が増える方向（上方）に鉛直可動部１０が移動した場合
には、空気室１１ａ内の圧力が減少しないように圧縮空
気を空気室１１ａへ供給する。また、空気室１１ａの容
積が減る方向（下方）に鉛直可動部１０が移動した場合
には、空気室１１ａ内の圧力が増加しないように圧縮空
気を空気室１１ａから大気中へ排出する。そして、この
実施例では、高速な三次元座標測定機を実現するため
に、空気の高流量特性の圧力調整弁１３が使用されてい
る。圧力調整弁は入力口、出力口、排出口を有する。通
常使用時（１次圧（入力圧）が充分に供給されている場
合）、２次圧（出力圧）が設定以上になると、１次側と
２次側とをつなぐ主弁が閉じ、排出弁が連動して開き、
２次圧の増加分を大気中に排出口から排出する。２次圧
が設定以下になると、主弁が開き、２次圧の減少分を補
充する。排出弁は主弁と連動して閉じる。使用終了時
（１次圧が２次圧以下になったり、供給停止になった場
合）、２次圧が設定圧通りであり、２次圧側に圧力損失
がなければ、２次圧は設定圧を保ち続ける。２次圧が設
定圧以下であったり、２次圧側に圧力損失があったと
き、２次圧を補充するために主弁が開くが、１次圧は失
われているので、２次圧が１次圧に逆流する。供給性能
が高いということは主弁の開口も大きいため、逆流が促
進される。したがって、エアシリンダの圧縮空気は入口
から瞬時に排出される。

【００１６】前記落下防止装置１４は、エアシリンダ１
２の上端縁に固定されたエアシリンダ２３と、メイン電
磁弁１６とエアシリンダ２３との間の配管中に設けら
れ、コントローラ１８からの制御信号によって開閉動作
が制御される電磁弁２４と、ロッド２２が貫通する貫通
穴２５ａを有する防止板２５と、上端部が防止板２５の
上端部に連結され、下端部がエアシリンダ２３内を摺動
するピストン部となっている連結部材２６とを有する。
電磁弁２４が開弁して圧縮空気がエアシリンダ２３に供
給されると、連結部材２６が図示しないばねの付勢力に
抗して図１の位置に変位し、防止板２５が同図に示すク
ランプ解除位置を保持して鉛直方向可動部１０を鉛直方
向に移動可能になる。一方、電磁弁２４が閉弁すると、
閉弁と同時に電磁弁２４の２次側排気口（図示せず）か
らエアシリンダ２３内圧縮空気が排出されると、連結部
材２６がばねの付勢力により図１の位置から下降、この
下降によって防止板２５が同図に示すクランプ解除位置
から右下がりに傾斜したクランプ位置に変位し、この変
位によって防止板２５の貫通穴２５ａの内周部（クラン
プ部）でロッド２２をクランプし、これによって鉛直方
向可動部１０が落下を阻止される。

【００１７】前記メイン電磁弁１６は、コントローラ１
８からの制御信号により開閉動作が制御される。メイン
電磁弁１６が開弁すると、圧縮空気供給源１５からの圧
縮空気が圧力調整弁１３及び電磁弁２４に供給されると
ともに、前記エアベアリング６ａ，６ｂを含むすべての
エアベアリングにも供給される。

【００１８】前記エアシリンダ１２の空気入口１２ａと
圧力調整弁１３との間の配管中には、そ配管の流路を遮
断し、エアシリンダ１２の空気室１１ａの空気を密閉す
る流路遮断弁（流路遮断手段）３０と、空気室１１ａ内
の圧力を検知する圧力センサ３１とが設けられている。
流路遮断弁３０は、コントローラ１８から閉弁信号を受
けるとロスタイムなく作動する高応答性を有するととも
に、重量バランス装置１１の動作を阻害しないだけの流
量特性を有している。

【００１９】前記コントローラ１８は、電源スイッチ１
７をオンにしたときにメイン電磁弁１６及び流路遮断弁
３０を開弁させ、電源スイッチ１７をオフにしたときに
メイン電磁弁１６を閉弁させる。

【００２０】また、コントローラ１８は、電源スイッチ
１７をオフにしたとき又は異常発生時に、電磁弁１６を
開弁させて落下防止装置１４を作動させる前に、流路遮
断弁を３０を開弁させてエアシリンダ１２の空気室１１
ａ内の空気を密閉させる。

【００２１】前記異常発生時、例えば、駆動モータ２０
が暴走した場合や、配管から圧縮空気が漏れることによ
り空気室１１ａ内の圧力が所定値以下に低下して、鉛直
方向可動部１０の重量をシリンダ１２の推力でバランス
させることができなくなった場合などである。前者の場
合には、モータ２０の暴走がコントローラ１８によって
検出され、後者の場合には、空気室１１ａの圧力が所定
値以下に低下したことが圧力センサ３１によって検知さ
れる。

【００２２】次に、この実施例の三次元座標測定機の動
作を説明する。

【００２３】三次元座標測定機による被検物の測定作業
を開始するために、電源スイッチ１７をオンにすると、
コントローラ１８がメイン電磁弁１６及び流路遮断弁３
０を開弁させる。これによって、エアベアリング６ａ，
６ｂを含む全てのエアベアリングに圧縮空気供給源１５
からの圧縮空気が供給されるとともに、圧力調整弁１３
によって設定圧力に調整された圧縮空気がエアシリンダ
１２の空気室１１ａ内に供給され、鉛直方向可動部１０
の重量にバランスするだけの一定のエアシリンダの推力
が発生する。

【００２４】前記設定圧力の圧縮空気が空気室１１ａに
供給されたことが圧力センサ３１により検知されると、
コントローラ１８は、電磁弁２４を開弁して落下防止装
置１４を解除させる。すなわち、落下防止装置１４の電
磁弁２４が開弁されて圧縮空気がエアシリンダ２３に供
給されると、連結部材２６が図示しないばねの付勢力に
抗して図１の位置に変位し、この変位によって防止板２
５が同図に示すクランプ解除位置に変位し、防止板２５
によるロッド２２の固定状態が解除され、鉛直方向可動
部１０が鉛直方向に移動可能になる。

【００２５】この後、コントローラ１８は、駆動モータ
２０を駆動させて鉛直方向可動部１０をＺ軸方向（鉛直
方向）に移動させるとともに、図示しない駆動モータを
駆動させてブリッジ２及びキャリッジ４をそれぞれＹ軸
方向（前後方向）及びＸ軸方向（左右方向）に移動させ
る。これにより被検物の寸法、形状が測定子７の移動量
及び方向によって測定される。

【００２６】被検物の測定作業が終了して電源スイッチ
１７をオフにすると、コントローラ１８は、メイン電磁
弁１６を閉弁して全てのエアベアリング及びエアシリン
ダ１２の空気室１１ａへの圧縮空気の供給を停止する。
また、コントローラ１８は、電源スイッチ１７をオフに
したとき、電磁弁１６を閉弁させて落下防止装置１４を
作動させる前に、流路遮断弁３０を閉弁させる。

【００２７】流路遮断弁３０は、コントローラ１８から
閉弁信号を受けるとロスタイムなく作動して閉弁し、圧
力調整弁１３とエアシリンダ１２の空気室１１ａとの間
の配管の流路を遮断し、空気室１１ａ内の圧縮空気を密
閉する。これによって、鉛直方向可動部１０の重量にバ
ランスするだけの一定のエアシリンダ１２の推力が得ら
れ、この推力が鉛直方向可動部１０の落下を制御する。

【００２８】このようにコントローラ１８は、落下防止
装置１４を作動させる前に流路遮断弁３０を閉弁させ、
流路遮断弁３０を閉弁させた後に（例えば、流路遮断弁
３０を閉弁させてから所定時間が経過した後に）、電磁
弁２４を閉弁させて落下防止装置１４を作動させる。電
磁弁２４が閉弁すると、閉弁と同時に電磁弁２４の２次
側排気口からエアシリンダ２３内の圧縮空気が排出さ
れ、連結部材２６がばねの付勢力により図１の位置から
下降し、この下降により防止板２５が同図に示すクラン
プ解除位置から右下がりに傾斜したクランプ位置に変位
し、この変位により防止板２５の貫通孔２５ａの内周部
でロッド２２がクランプされ、これによって鉛直方向可
動部１０の落下が阻止される。

【００２９】このように、電源スイッチ１７をオフにし
たとき、コントローラ１８は、落下防止装置１４を作動
させる直前に、流路遮断弁３０を閉弁させて空気室１１
ａ内の圧縮空気を密閉するので、一定のエアシリンダ１
２の推力が保持されて鉛直方向可動部１０の落下が抑制
され、この状態で落下防止装置１４が作動し、その防止
板２５がロッド２２を固定する。したがって、測定の高
速化のために高流量特性の圧力調整弁１３を使用した場
合でも、電源スイッチ１７のオフなどによってエアシリ
ンダ１２への圧縮空気の供給が停止されたときに、鉛直
方向可動部１０の落下を確実に防止して測定子７や被検
物の破損を防止することができるとともに、落下防止装
置１４の防止板２５がロッド２２から衝撃力を受けて損
傷するのを防止することができる。

【００３０】また、上記測定作業中に、駆動モータ２０
が暴走して落下し始めると、コントローラ１８は、この
暴走を検知して駆動モータ２０への駆動信号の出力を停
止してこのモータ２０を停止させるとともに、落下防止
装置１４を作動させる前に、メイン電磁弁１６及び流路
遮断弁３０を閉弁させる。

【００３１】このとき、鉛直方向可動部１０は慣性力に
より落下しようとするが、上述した電源スイッチ１７を
オフにしたときと同様に、流路遮断弁３０がコントロー
ラ１８から閉弁信号を受けるとロスタイムなく作動して
閉弁し、圧力調整弁１３とエアシリンダ１２の空気室１
１ａとの間の流路を遮断し、空気室１１ａ内の圧縮空気
を密閉するので、鉛直方向可動部１０の重量にバランス
するだけの一定のエアシリンダの推力が保持され、この
推力が鉛直方向可動部１０の落下を抑制し、鉛直方向可
動部１０が停止され、この状態で落下防止装置１４が作
動し、その防止板２５がロッド２２を固定する。したが
って、駆動モータ２０が暴走した場合でも、鉛直方向可
動部１０の落下を防止して測定子７や被検物の破損を防
止することができるとともに、落下防止装置１４の防止
板２５がロッド２２から衝撃力を受けて損傷するのを防
止することができる。

【００３２】また、測定作業中に、配管から圧縮空気が
漏れることにより空気室１１ａ内の圧力が所定値以下に
低下し、この低下が圧力センサ３１により検知される
と、上述した電源スイッチ１７をオフにしたときと同様
に、落下防止装置１４を作動させる前に、メイン電磁弁
１６及び流路遮断弁３０を閉弁させ空気室１１ａ内の圧
縮空気を密閉するので、鉛直方向可動部１０の落下を確
実に防止して測定子７や被検物の破損を防止することが
できるとともに、落下防止装置１４の防止板２５がロッ
ド２２から衝撃力を受けて損傷するのを防止することが
できる。

【００３３】なお、上述の実施例では、コントローラ１
８が電源スイッチ１７や圧力センサ３１からの信号を受
けてメイン電磁弁１６、流路遮断弁３０及び電磁弁２４
を制御するように構成したが、電源スイッチ１７や圧力
センサ３１からの信号によりメイン電磁弁１６、流路遮
断弁３０及び電磁弁２４を直接制御するように構成して
もよい。

【００３４】また、上述の実施例では、本発明をモータ
駆動による三次元座標測定機に適用した場合について述
べたが、本発明は手動駆動による三次元座標測定機にも
適用可能である。

【００３５】更に、上述のように、重量バランス装置２
４として、エアシリンダ１２内の下部に空気室１１ａを
形成した押し出し型のエアシリンダを用いて鉛直方向可
動部１０を押し上げる方式の実施例以外に、エアシリン
ダ１２内の上部に空気室１１ａを形成した引き込み型の
エアシリンダを用いて鉛直方向可動部を引き上げる方式
の重量バランス装置にも本発明を適用し得る。

【００３６】また、この実施例では、スピンドル５の落
下をロッド２２をロックさせることにより間接的に阻止
する構成を採用した場合について述べたが、スピンドル
５に直接作用し、その落下を阻止する構成の落下防止装
置を用いた場合にも本発明を適用し得る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の測定機に
よれば、例えば電源のオフ時に、制御手段が落下防止装
置を作動させる前に流路遮断手段を作動させるので、流
路遮断手段がエアシリンダ内の空気を密閉し、これによ
ってエアシリンダの推力が保たれ、この推力が鉛直方向
可動部の落下を抑制する結果、高流量特性の圧力調整弁
を使用した場合でも鉛直方向可動部の落下を確実に防ぐ
ことができるとともに、落下防止装置の破損を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る三次元座標測
定機の要部を示す破断面図である。

【図２】図２はこの発明の一実施例に係る三次元座標測
定機を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０ 鉛直方向可動部 １１ 重量バランス装置 １２ エアシリンダ １３ 圧力調整弁 １４ 落下防止装置 １８ コントローラ ３０ 流路遮断弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に移動する鉛直方向可動部の重
   量をエアシリンダの推力を利用してバランスさせる重量
   バランス装置と、 前記エアシリンダ内の圧力に応じて供給する空気の圧力
   を調整する圧力調整弁と、 前記エアシリンダへの空気の供給が停止したとき、前記
   鉛直方向可動部の落下を阻止する落下防止装置とを備え
   た測定機において、 前記エアシリンダと前記圧力調整弁との間の配管に設け
   られ、前記配管の流路を遮断し、前記エアシリンダ内の
   空気を密閉させる流路遮断手段と、 前記落下防止装置が作動する前に、前記流路遮断手段を
   作動させて前記エアシリンダ内の空気を密閉させる制御
   手段とを備えていることを特徴とする測定機。