JP6856405B2 - Three-dimensional measuring device - Google Patents
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Description
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。 The present invention relates to a coordinate measuring device having an articulated arm.
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。 Conventionally, there is known a three-dimensional measuring device in which a measuring probe is movably supported in a three-dimensional space by an articulated arm (see, for example, Patent Document 1). The measurer can measure the object to be measured by manually operating the articulated arm and bringing the measurement probe into contact with the object to be measured.
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。
The problem of the conventional three-dimensional measuring device will be described by taking the three-
The articulated
The three-
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。
The articulated
When the articulated
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。
Before starting the measurement, the measurer switches the articulated
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。
However, when the articulated
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。 An object of the present invention is to provide a three-dimensional measuring device having improved operability when the articulated arm is switched from a standby posture to a measuring posture.
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。 The three-dimensional measuring device of the present invention includes a base, an arm support supported by the base and rotatable about a vertical axis, a first arm connected to the arm support and rotatable about a first horizontal axis, and a first arm. , An articulated arm having a second arm connected to the first arm and rotatable about a second horizontal axis, a measuring probe connected to the second arm, and the rotation of the arm support can be braked. The articulated arm includes a braking mechanism, and the articulated arm has a standby posture in which the first arm is tilted to one side with respect to the vertical direction and a standby posture in which the first arm is tilted to the opposite side to the standby posture. It is possible to switch between the measuring posture and the braking mechanism, and the braking mechanism brakes the rotation of the arm support at least while the first arm is tilted to one side of the vertical direction by a certain angle or more. It is a feature.
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。
In the three-dimensional measuring device of the present invention, when the articulated arm is in the standby posture, the measurer pulls out the second arm toward the side opposite to the one on which the first arm is tilted. One arm can be tilted to the side opposite to the measurement posture, and the articulated arm can be switched to the measurement posture. Here, when the direction of the force of the measurer deviates slightly from the intended direction, the arm from the second arm via the first arm while the first arm is tilted to one side by a certain angle or more with respect to the vertical direction. The force transmitted to the support attempts to rotate the arm support around the vertical axis. However, at least during this period, the brake mechanism brakes the rotation of the arm support, so that the arm support is suppressed from unintentionally rotating. Therefore, the articulated arm can be easily pulled out in the intended direction without the trouble of repeating the operation of pulling the second arm and correcting the rotation position of the arm support.
Therefore, according to the three-dimensional measuring device of the present invention, it is possible to improve the operability when switching the articulated arm from the standby posture to the measuring posture.
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。
In the three-dimensional measuring device of the present invention, the brake mechanism is connected to a lever rotatably connected to the arm support around a third horizontal axis and to one end of the lever to the first arm. An arm contact portion that can be contacted, a base contact portion that is connected to the other end of the lever and can contact the base, and at least one of the arm contact portion and the base contact portion and the above. It is preferable to include an elastic member provided between the lever and the lever.
In such a configuration, the first arm abuts so as to lean against the arm abutting portion while at least the first arm is inclined to one side with respect to the vertical direction by a certain angle or more. Further, since a force is applied in the rotation direction of the lever by the load applied from the first arm to the arm contact portion, the base contact portion abuts on the base in a state of being urged by the elastic member. As a result, the braking mechanism can brake the rotation of the arm support by the frictional force acting between the base contact portion and the base.
Further, in such a configuration, when a force of a certain amount or more is applied to the articulated arm, the arm contact portion slips on the base, and the arm support can rotate. As a result, it is possible to prevent the articulated arm and the brake mechanism from being damaged even if an excessive force is applied to the articulated arm.
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。
In the three-dimensional measuring device of the present invention, the brake mechanism includes a sensor capable of detecting the rotation position of the first arm, an electromagnetic brake capable of braking the rotation of the arm support, and information input from the sensor. A control unit that controls the operation of the electromagnetic brake based on the above may be provided.
With such a configuration, it is possible to prevent the arm support from unintentionally rotating when the articulated arm is switched from the standby posture to the measurement posture.
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。 According to the three-dimensional measuring device of the present invention, it is possible to improve the operability when switching the articulated arm from the standby posture to the measuring posture.
〔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。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIGS. 1 and 2, the three-
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。
The articulated
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。
Specifically, the articulated
The
The
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。
The
Here, the horizontal axis As1 which is the rotation axis of the
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。
Further, the
Further, a
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。
The
Further, the
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。
The
Further, the
Further, the
The articulated
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。
The
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。
The control device includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a hard disk, and is arranged outside the articulated
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。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
The
The
The substantially central portion of the
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。
The
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。
The
The
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。
Next, the operation of the three-
As shown in FIG. 4, in the three-
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。
When the articulated
That is, when the articulated
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。
Before starting the measurement, the measurer switches the articulated
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。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 5, when the articulated
In FIG. 5, the direction of the force applied to the
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。
When the articulated
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。
On the other hand, as shown in FIG. 6, from the time when the
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。
Here, reference is made to FIG. 4 again. In the present embodiment, when the measurer pulls out the articulated
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。
According to the three-
According to the present embodiment, when the measurer switches the articulated
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。
Further, in the present embodiment, the
〔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。
[Second Embodiment]
The three-
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。
The three-
The sensor 51 is, for example, a photo sensor, a hall sensor, or the like, and detects the rotational position of the
The
The control unit 53 controls the operation of the
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。
In the second embodiment, the control unit 53 determines whether or not the
On the other hand, when the control unit 53 determines that the
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。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, when the articulated
〔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。
[Modification example]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
For example, in the first embodiment, the
Further, in the first embodiment, the
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。
In the second embodiment, the control unit 53 is arranged inside the articulated
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。
In the above-described embodiment, the
For example, the smaller the angle at which the
Further, the
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。
The configuration of the articulated arm of the present invention is not limited to the articulated
For example, in the above-described embodiment, the horizontal axis As1 which is the rotation axis of the
Further, in the above embodiment, the fourth
Further, the articulated
Further, in the above-described embodiment, the
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。 The present invention can be widely used in a three-dimensional measuring device having an articulated arm.
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。 1,1A ... Three-dimensional measuring device, 2 ... Articulated arm, 3 ... Measuring probe, 4, 5 ... Brake mechanism, 21 ... Base, 22 ... Arm support, 23 ... First arm, 24 ... Second arm, 25 ... Probe head, 41 ... Lever support, 42 ... Lever, 43 ... Arm contact, 45 ... Elastic member, 46 ... Base contact, 51 ... Sensor, 52 ... Electromagnetic brake, 53 ... Control, P1 ... Standby Posture, P2 ... Measurement posture.
Claims (3)
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、前記多関節アームが前記待機姿勢から前記測定姿勢へ切り替わる動作中、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。 A base, an arm support supported by the base and rotatable about a vertical axis, a first arm connected to the arm support and rotatable about a first horizontal axis, and a first arm connected to the first arm and rotatable about a first horizontal axis. 2 An articulated arm with a second arm that can rotate around a horizontal axis,
With the measuring probe connected to the second arm,
A brake mechanism capable of braking the rotation of the arm support is provided.
The articulated arm can switch between a standby posture in which the first arm is tilted to one side with respect to the vertical direction and a measurement posture in which the first arm is tilted to the opposite side to the standby posture. And
The brake mechanism is a support for the arm while the articulated arm is switching from the standby posture to the measurement posture and at least the first arm is tilted to one side of the vertical direction by a certain angle or more. A three-dimensional measuring device characterized by braking the rotation of the joint.
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。 In the three-dimensional measuring apparatus according to claim 1,
The brake mechanism
A lever rotatably connected to the arm support around a third horizontal axis,
An arm contact portion connected to one end of the lever and capable of contacting the first arm,
A base contact portion connected to the other end of the lever and capable of contacting the base,
A three-dimensional measuring device including an elastic member provided between at least one of the arm contact portion and the base contact portion and the lever.
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。 In the three-dimensional measuring apparatus according to claim 1,
The brake mechanism
A sensor capable of detecting the rotation position of the first arm and
An electromagnetic brake that can brake the rotation of the arm support,
A three-dimensional measuring device including a control unit that controls the operation of the electromagnetic brake based on information input from the sensor.
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