移動軸傾斜検出機構および測定装置
【課題】軸受け部分でアームを支持する移動機構において、アームの傾きを検出する移動軸傾斜検出機構の実現。
【解決手段】軸受け部3,5に摺動可能に保持された移動部材1の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点11を有する接触部材12と、接触部材に設けられ、接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計15と、を備える。
【解決手段】軸受け部3,5に摺動可能に保持された移動部材1の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点11を有する接触部材12と、接触部材に設けられ、接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計15と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構およびそれを使用した測定装置に関し、特に移動部材の移動に伴う移動軸の傾斜変化や軸受け部の損耗に起因する移動軸の傾斜変化を検出する移動軸傾斜検出機構および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１軸移動機構、および１軸移動機構を組み合わせた２軸または３軸移動機構が広く使用されている。一般の１軸移動機構は、一般に固定軸に対して移動部材が移動する機構を有するが、構造の関係から軸受け部で支持された移動軸が移動する機構も使用される。図１は、そのような機構が使用される真円度測定機の構成を示す図である。図示のように、真円度測定機は、ベース５１と、ベース５１に設けられた回転台５２と、ベース５１に設けられたコラム５３と、コラム５３に沿って上下方向に移動するＺ軸移動部材５４と、Ｚ軸移動部材５４に支持され、Ｘ軸方向に移動するアーム５５と、アーム５５の先端に設けられた取り付け部５６と、取り付け部５６に設けられ、プローブ５８の変位を検出する変位計５７と、を有する。回転台５２の上にワークＷを載置し、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５を適宜移動してプローブ５８をワークＷの表面に接触させた状態で、回転台５２を回転させて回転に伴うプローブ５８の変位を検出する。
【０００３】
Ｚ軸移動部材５４は、コラム５３に軸受け部材により係合されており、コラム５３の摺動面に沿って移動する。また、Ｚ軸移動部材５４には、アーム５５の摺動面を支持する軸受け部材が設けられており、アーム５５を移動可能に支持している。アーム５５の移動に伴い、図１の面内でのアーム５５のＺ軸移動部材５４に対する回転モーメントが変化し、アーム５５自体の撓みや軸受け部材のあそびの分だけ取り付け部５６、すなわち変位計５７の位置がＺ軸方向に変化する。この変化は、ワークＷの上表面の面形状の測定などに影響する。
同様にＺ軸移動部材５４がコラム５３の摺動面に沿ってＺ軸方向に移動した場合も、コラム５３の摺動面が変化し、ワークＷの上表面の面形状の測定などに影響する。
【０００４】
図２は、Ｚ軸移動部材５４のアーム５５の支持部などに使用される一般的な移動機構の支持部分の構成を示す図である。図示のように、筐体２の下側に設けられた下支持部材４の上に下側軸受け部材３が設けられており、その上にアーム１（５５）の摺動面が支持される。アーム１の上側の摺動面は、筐体２の上側に設けられた上支持部材６の上に設けられた上側軸受け部材５により下側軸受け部材３に押し付けられている。上支持部材６は、例えばバネ部材である。アーム１は、以上のように下側軸受け部材３と上側軸受け部材５により移動可能に支持される。なお、アーム１を移動させるための駆動機構も筐体内に設けられるのが一般的であるが、発明に直接関係しないので、図示および説明は省略する。
【０００５】
なお、アーム（移動部材）を移動可能に支持する機構は、図２のような構成に限られず、空気軸受けなどを利用した各種の構成がある。
【０００６】
図３は、アームの移動に伴う影響を説明する図である。図３の（Ａ）は、アーム１の中央部が筐体２に位置した、筐体２に対する回転モーメントの小さいバランスした状態を示し、（Ｂ）は、アーム１が移動可能範囲の端に移動して、筐体２に対する大きな回転モーメントを生じるアンバランスの状態を示す。参照番号７はアーム１の先端に設けられた図１の取り付け部５６および変位計５７に相当する部材であり、８は筐体２を支持し、垂直軸９に沿って移動するＺ軸移動部材を示す。
【０００７】
図３の（Ａ）に示す状態では、筐体２に対するアーム１および部材７の回転モーメントは小さく、アーム１の撓みはほとんど無視できるとすると、部材７のＺ軸方向のずれは非常に小さい。これに対して、図３の（Ｂ）に示す状態では、筐体２に対するアーム１および部材７の回転モーメントが大きく、筐体２の下側軸受け部材３および上側軸受け部材５に大きな力が掛かり、軸受けのあそびの分だけアーム１が傾く。
【０００８】
また、軸受けは、使用に従って損耗し、その分あそびが増加し、上記のアーム１の傾き量も増加する。
【０００９】
上記の真円度測定機、３次元測定機、表面粗計などでは、プローブの支持に図２および図３に示した機構が使用されており、アームの傾きが測定精度に影響する。そこで、特許文献１から３は、アームまたはプローブの傾きを検出するための傾斜計を設け、検出した傾斜量だけアームまたはプローブが傾いていると仮定して補正を行うことにより測定精度を向上する構成を記載している。また、特許文献４は、鉛直方向からの傾きを高分解能で検出する傾斜計を記載している。
【００１０】
【特許文献１】特許第３００１９８９号
【特許文献２】特許第３０９９６４５号
【特許文献３】特許第３５３１８８２号
【特許文献４】特開２００３−１３９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アームおよびプローブの傾きは、アームを支持する図２に示した軸受け部分のあそびだけでなく、アームの撓みや、図３のＺ軸移動部材８の軸受け部のあそび、コラム９の撓み、およびベースの傾きなどによっても生じる。そのため、傾斜計でアームおよびプローブの傾きを検出しただけでは各部がどのように傾いているかは分からず、原因の詳細究明を行うことは難しいという問題があった。
【００１２】
アームおよびプローブの傾きに大きく影響するのは、図２に示したアームを支持する軸受け部分のあそびであると考えられる。これまで軸受け部分の傾きおよびあそびによる傾きの変化についての測定は行われていなかった。
【００１３】
本発明は、軸受け部分でアーム（移動部材）を支持する移動機構において、アームの傾きを検出する移動軸傾斜検出機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を実現するため、本発明の移動軸傾斜検出機構は、移動部材（アーム）の摺動面の離れた２点に接触部材の２個の接触点を接触させ、接触部材の傾きを傾斜計で検出する。
【００１５】
すなわち、本発明の移動軸傾斜検出機構は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点を有する接触部材と、前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
軸受け部で移動部材の摺動面を支持する場合、移動に差し支えるので摺動面に傾斜計を取り付けることはできず、形状・配線などの関係で、傾斜検出装置の設置は難しく、これまでは行われていなかった。そのため、特許文献１から３に記載されるように、従来は移動部材の移動に差し支えない先端部またはプローブに傾斜計を設けることが考えられるが、重量の関係などから実際には難しい。
【００１７】
これに対して、本発明では、移動部材の移動に差し支えないように接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面に接触するように構成し、接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面に接触して接触部材の傾きが移動部材の摺動面の傾きに直接対応するようにして、接触部材に設けた傾斜計で接触部材の傾きを検出することにより移動部材の摺動面の傾きを検出する。
【００１８】
移動部材（アーム）を軸受け部に対して移動させた前後における傾斜計の検出した変位角度の差である傾斜変化量を算出する演算部をさらに設け、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出するように構成する。
【００１９】
さらに、経時変化を検出するため、初期状態において算出された傾斜変化量を記憶する初期傾斜変化量記憶部をさらに設け、演算部は、算出した傾斜変化量と、初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の傾斜変化量との差を算出する。この差が大きい場合には、軸受け部に大きな損耗があると考えられる。
【００２０】
また、軸受け部を支持する支持部材（筐体）自体が傾いた場合には移動部材（アーム）も傾く。そこで、支持部材の傾きの影響を算出して除くため、軸受け部の支持部材の鉛直方向からの変位角度を検出する基体傾斜計をさらに設け、傾斜計と基体傾斜計の検出した変位角度の差である基準差を算出する演算部を設ける。
さらに、初期状態において算出された基準差を記憶する初期基準差記憶部をさらに設け、演算部は、算出した基準差と、初期基準差記憶部に記憶された初期状態の基準差との差を算出する。これにより軸受け部の経時変化が検出できる。
また、移動部材を軸受け部に対して移動した前後の基準差を算出するようにしてもよく、この移動前後の基準差の変化の経時変化を検出するようにしてもよい。
【００２１】
接触部材は、移動部材の上側の摺動面の離れた２点に接触させるなどの配置が考えられるが、接触部材の２個の接触点を移動部材の摺動面の離れた２点に接触させる付勢機構を設けて確実に接触させることが考えられる。
しかし、接触部材の２個の接触点は移動部材の摺動面の離れた２点に接触しても、移動部材の摺動面を損傷しないことが要求される。そのため、接触圧を非常に小さく設定することなどが考えられるが、それでも接触点が常時摺動面に接触していたのでは摺動面の損耗は避けられない場合には、付勢部材は、接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面の離れた２点に接触する状態と接触しない状態を切り替える切替機構をさらに備え、移動部材の摺動面の傾きを検出する時のみ、接触点が摺動面に接触するようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、軸受け部で移動部材の摺動面を支持する移動機構において、摺動面の傾きを検出可能になり、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出できる。これにより、軸受け部の損耗などを評価可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図４は、本発明の第１実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、図２に対応する図である。
【００２４】
図４に示すように、第１実施形態の移動機構は、図２と同様に、筐体２と、下側軸受け部材３と、下支持部材４と、上側軸受け部材５と、上支持部材６と、を備え、アーム（移動部材）１の摺動面を、移動可能に支持する。なお、アーム１を移動可能に支持する機構は、図示の構成に限られない。
【００２５】
第１実施形態の移動機構は、さらにアーム１の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点１１を有する接触部材１２と、接触部材１２をアーム１の摺動面に接触するように付勢する付勢部材１３と、筐体２に付勢部材１３を保持するように設けられた保持部材１４と、接触部材１２の鉛直方向からの変位角度を検出するように接触部材１２に設けられた傾斜計１５と、傾斜計１５の検出結果を演算する演算部１６と、を備える。演算部１６は、コンピュータなどで構成され、演算結果を記憶する不揮発性のメモリで構成される初期値記憶部１７を有する。付勢部材１３は、例えばバネである。傾斜計１５は、重力方向（鉛直方向）に対する絶対水平を検出する電子式の水準器であり、例えば特許文献４に記載されたような構成を有する。
【００２６】
接触部材１２に設けた２個の接触点１１がアーム１の摺動面の離れた２点に接触することにより、接触部材１２は、アーム１の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材１２に取り付けられた傾斜計１５で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム１の摺動面の傾きを検出できる。接触部材１２は、図示していない位置規制部材により、アーム１の摺動面の所定の位置に接触するように構成されている。
【００２７】
図５は、第１実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ１０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
【００２９】
ステップ１０２では、傾斜計１５の出力を検出データＤ１として読み取る。
【００３０】
ステップ１０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
【００３１】
ステップ１０４では、傾斜計１５の出力を検出データＤ２として読み取る。
【００３２】
ステップ１０５では、Ｄ１とＤ２の差Ｄ１−Ｄ２を算出する。これが、最短位置と最遠位置におけるアーム１の傾きの差である。
【００３３】
ステップ１０６では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより大きいかを判定し、小さければステップ１０７に進み、大きければステップ１０８に進む。
【００３４】
ステップ１０７では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより小さいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は許容範囲であり、正常である。従って、通常動作を開始し、必要に応じて正常であることを報知する。
【００３５】
ステップ１０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより大きいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
【００３６】
なお、算出した差Ｄ１−Ｄ２を使用して、アーム１の先端部の傾きによる誤差を算出して補正を行うことも可能である。また、アーム１の先端部に傾斜計が設けられている場合には、その検出データとの差を算出することにより、アーム１の撓みを検出することができる。
【００３７】
図６は、第１実施形態における別の処理を示すフローチャートである。この処理では、アーム１の傾きの変化の経時変化を算出する。
【００３８】
ステップ２０１からステップ２０３は、移動機構を設置した初期化時に行う。
【００３９】
ステップ２０１では、アーム１の最短位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ１として読み取る。
【００４０】
ステップ２０２では、アーム１の最遠位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ２として読み取る。
【００４１】
ステップ２０３では、Ｄ１とＤ２の差ＤＸを算出して、初期値記憶部１７に記憶する。従って、差ＤＸは、永久的に保持される。
【００４２】
これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００４３】
ステップ２０４では、アーム１の最短位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ１’として読み取る。
【００４４】
ステップ２０５では、アーム１の最遠位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ２’として読み取る。
【００４５】
ステップ２０６では、Ｄ１’とＤ２’の差ＤＸ’を算出する。
【００４６】
ステップ２０７では、差ＤＸと差ＤＸ’の差の絶対値が所定の経時閾値Ｔ１より大きいかを判定し、小さければステップ２０８に進み、大きければステップ２０９に進む。
【００４７】
ステップ２０８では、差ＤＸと差ＤＸ’の差の絶対値が経時閾値Ｔ１より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。
【００４８】
ステップ２０９では、差ＤＸと差ＤＸ’の絶対値が経時閾値Ｔ１より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。
【００４９】
第１実施形態では、図３に示すような構成で、アーム１を含む部分の回転モーメントの変化によるＺ軸移動部材８の軸受け部やコラム（垂直軸）９の傾き変化を含めたアーム１の傾き変化を検出することになる。これでは、筐体２の軸受け部による傾き変化のみを検出することはできない。そこで、本発明の第２実施形態では、筐体２の軸受け部による傾き変化のみを検出可能にする。
【００５０】
図７は、本発明の第２実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、筐体２に基体傾斜計１８が設けられている点が、第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と同じである。なお、演算部１６も設けられているが、図示を省略している。また、ここでは、傾斜計１５が傾斜計Ａに、傾斜計１８が傾斜計Ｂに対応するとする。
【００５１】
図８は、第２実施形態の移動機構において、軸受け部の傾きの経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【００５２】
ステップ３０１では、アーム１を所定の位置に移動する。
【００５３】
ステップ３０２では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤＡとして読み取る。
【００５４】
ステップ３０３では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤＢとして読み取る。
【００５５】
ステップ３０４では、ＤＡ−ＤＢ＝ＤＹ(基準差）を算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差ＤＸは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００５６】
ステップ３０５では、アーム１をステップ３０１と同じ所定の位置に移動する。
ステップ３０６では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤＡ’として読み取る。
ステップ３０７では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤＢ’として読み取る。
ステップ３０８では、ＤＡ’とＤＢ’の差ＤＹ’（基準差）を算出する。
【００５７】
ステップ３０９では、差ＤＹと差ＤＹ’の差（基準差の経時変化量）の絶対値が所定の閾値Ｔ２より大きいかを判定し、小さければステップ３１０に進み、大きければステップ３１１に進む。
【００５８】
ステップ３１０では、差ＤＹと差ＤＹ’の差の絶対値が閾値Ｔ２より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。
【００５９】
ステップ３１１では、差ＤＹと差ＤＹ’の絶対値が閾値Ｔ２より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。
【００６０】
図９は、第２実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
【００６１】
ステップ４０１では、アーム１を最短位置に移動する。
ステップ４０２では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤ１Ａとして読み取る。
ステップ４０３では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤ１Ｂとして読み取る。
ステップ４０４では、Ｄ１Ａ−Ｄ１Ｂ＝Ｄ１Ｘ（基準差）を算出して、記憶する。
【００６２】
ステップ４０５では、アーム１を最遠位置に移動する。
ステップ４０６では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤ２Ａとして読み取る。
ステップ４０７では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤ２Ｂとして読み取る。
ステップ４０８では、Ｄ２Ａ−Ｄ２Ｂ＝Ｄ２Ｘ（基準差）を算出して、記憶する。
【００６３】
ステップ４０９では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差（基準差の移動変化量）の絶対値が所定の閾値Ｔ３より大きいかを判定し、小さければステップ４１０に進み、大きければステップ４１１に進む。
【００６４】
ステップ４１０では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差の絶対値が所定の閾値Ｔ３より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。
【００６５】
ステップ４１１では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差の絶対値が所定の閾値Ｔ３より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。
【００６６】
図１０は、第２実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の基準差の移動変化量の経時変化を算出する処理を示すフローチャートである。
【００６７】
ステップ５０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ５０２では、図９のステップ４０２〜４０４を行って、Ｄ１Ｘを算出する。
【００６８】
ステップ５０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ５０４では、図９のステップ４０６〜４０８を行って、Ｄ２Ｘを算出する。
ステップ５０５では、Ｄ１Ｘ−Ｄ２Ｘ＝ＤＹを算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差ＤＹは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００６９】
ステップ５０６では、アーム１を最短置に移動する。
ステップ５０７では、図９のステップ４０２〜４０４を行って、Ｄ１Ｘを算出して、それをＤ１Ｘ’とする。
【００７０】
ステップ５０８では、アーム１を最遠位置に移動する。
ステップ５０９では、図９のステップ４０６〜４０８を行って、Ｄ２Ｘを算出して、それをＤ２Ｘ’とする。
ステップ５１０では、Ｄ１Ｘ’−Ｄ２Ｘ’＝ＤＹ’を算出する。
【００７１】
ステップ５１１では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より大きいかを判定し、小さければステップ５１２に進み、大きければステップ５１３に進む。
【００７２】
ステップ５１２では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。
【００７３】
ステップ５１３では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。
【００７４】
第１および第２実施形態では、接触部材１２に設けられた２個の接触点１１は、アーム１の摺動面に常時接触する構成である。このため、接触点１１が損耗したり、アーム１の摺動面を損傷する恐れがある。第３実施形態では、この問題を解決する。
【００７５】
図１１は、本発明の第３実施形態の移動機構の構成を示す図であり、（Ａ）は非接触状態を、（Ｂ）は接触状態を示す。
【００７６】
図１１に示すように、第３実施形態の移動機構は、第１実施形態と同様に、筐体２と、下側軸受け部材３と、下支持部材４と、上側軸受け部材５と、上支持部材６と、を備え、アーム（移動部材）１の摺動面を、移動可能に支持する。第３実施形態の移動機構は、さらに、アーム１の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点１１を有する接触部材１２と、接触部材１２をアーム１の摺動面に接触するように付勢する付勢部材１３と、付勢部材１３を支持し、回転軸２２を有する付勢支持部材２１と、筐体２に設けられた回転軸２４と、付勢支持部材２１の回転軸２２と回転軸２４を係合する係合部材２３と、筐体２に設けられ、係合部材２３を上側に押し上げるアクチュエータ２５と、接触部材１２に設けられた傾斜計２６と、を有する。傾斜計２６の検出結果を演算する演算部も設けられているが、図示は省略している。アクチュエータ２５は、例えば、ピエゾ素子で構成される。この場合も、各部材は図示していない位置規制部材により、接触部材１２の接触点１１がアーム１の摺動面の所定の位置に接触するように構成されており、退避時も接触点１１とアーム１の摺動面の間隔は小さいが確実に接触しないように構成されている。
【００７７】
アクチュエータ２５に電圧を印加しない状態では、図１１の（Ａ）に示すように、係合部材２３は下側に傾いており、付勢支持部材２１は降下した状態で、接触部材１２は、２個の接触点１１がアーム１の摺動面に接触しない状態に位置する。
【００７８】
アクチュエータ２５に電圧を印加すると、図１１の（Ｂ）に示すように、係合部材２３は上側に傾き、付勢支持部材２１は上昇し、接触部材１２は、２個の接触点１１がアーム１の摺動面に接触する状態に位置する。付勢部材１３により、２個の接触点１１はアーム１の摺動面に所定の圧力で接触する。これにより、接触部材１２は、アーム１の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材１２に取り付けられた傾斜計２６で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム１の摺動面の傾きを検出できる。
【００７９】
図１１の（Ｂ）の状態にしてアーム１の傾きを検出し、傾きの検出が終了すると、図１１の（Ａ）の状態にして、アーム１を移動させる。これにより、接触点１１が損耗したり、アーム１の摺動面を損傷する恐れはなくなる。
【００８０】
第３実施形態の移動機構の構成は、第１および第２実施形態にも適用可能である。
【００８１】
第１及び第２実施形態では、接触部材１２の２個の接触点１１は、付勢部材１３によりアーム１の下側の摺動面の離れた２点に接触するように構成されたが、図１２に示すように、接触部材１２がアーム１の上側の摺動面に接触するように構成してもよい。この場合も、図示していない位置規制部材により、接触部材１２の２個の接触点１１が、アーム１の上側の摺動面の所定位置に接触するように構成されている。この場合、接触部材１２は傾斜計１５を含めた自重で接触するようにしてもよいが、それで接触圧が大きくなりすぎる時には、接触圧を低減するような機構を設けてもよい。また、この場合も、第３実施形態のような退避機構を設けて、検出時のみ接触部材１２の２個の接触点１１が、アーム１の上側の摺動面に接触するように構成することも可能である。
【００８２】
第１から第３実施形態の移動機構を使用することにより、移動部材（アーム）の先端位置のずれを算出して、ずれ分を補正することにより、測定装置の測定精度を向上させたり、加工装置の加工精度を向上させることが可能である。
図１３は、図１に示した真円度測定機のＺ軸移動部材５４の部分に第１実施形態の移動機構の構成を適用し、アーム５５の傾斜を測定するようにした真円度測定機の概略構成を示す図である。
図１３に示すように、真円度測定機には、制御・データ処理部６１が設けられている。参照番号６２は、真円度測定機に設けられたコラム５３、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５の移動位置を検出するセンサを示す。
【００８３】
制御・データ処理部６１は、真円度測定機の各部の駆動機構を制御すると共に、変位計５７からのプローブ５８の変位を示す検出信号、回転台５２の回転位置センサの出力する回転位置信号、センサ６２の出力するコラム５３、Ｚ軸移動部材５４と、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５の移動位置信号に基づいて、プローブ５８の位置を算出する。ここでは、制御・データ処理部６１は、Ｚ軸移動部材５４に設けられた移動機構の演算部１６からの傾斜信号により、算出したプローブ５８の位置を補正する。補正は、例えば、アーム５５のＺ軸移動部材５４からプローブ５８までの水平距離に傾斜量を乗じた量をＺ軸方向（高さ方向）の位置ずれとして行う。また、アーム５５の撓みなどを考慮する場合もある。さらに、アーム５５の移動位置により傾斜量が変化する時には、あらかじめ移動位置に応じたて補正する。補正方法には各種の方法が可能である。
【００８４】
図１４は、制御・データ処理部６１の補正処理を示すフローチャートである。
ステップ６０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ６０２では、傾斜計１５の出力を、演算部１６を介して検出データＤ１として読み取る。
ステップ６０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ６０４では、傾斜計１５の出力を、演算部１６を介して検出データＤ２として読み取る。
ステップ６０５では、Ｄ１とＤ２の差Ｄ１−Ｄ２を算出する。
【００８５】
ステップ６０６では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ５より大きいかを判定し、小さければステップ６０８に進み、大きければステップ６０７に進む。閾値Ｔ５は、図５のＴと同じであっても異なってもよい。
ステップ６０７では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ５より大きいので、補正可能な許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
【００８６】
ステップ６０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ６より大きいかを判定し、小さければステップ６０９に進み、大きければステップ６１０に進む。
ステップ６０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ６より小さいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は補正の必要がないので、そのまま通常動作を開始する。
【００８７】
ステップ６１０では、差Ｄ１−Ｄ２から、アームの移動位置に応じたプローブ５８の高さ方向の位置ずれを算出する方程式やルックアップテーブルを作成する。
ステップ６１１では、測定動作を開始するが、測定値の算出においては、ステップ６１０で求めた位置ずれ算出式に基づいて、アーム移動位置に応じたプローブ５８の位置ずれを補正する。
【００８８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、第１から第３実施形態では、水平方向に移動するアームの水平面に対する傾きの変化を検出したが、アームが垂直方向に移動する移動機構に本発明を適用することも可能であり、その場合には、接触部材に取り付ける傾斜計の方向を９０度変える。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、移動部材が軸受部に対し重心移動する（回転モーメントの変化が生じる）移動機構であれば、どのようなものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】真円度測定機の構成を示す図である。
【図２】軸受け部に支持されたアームが移動する従来の移動機構の構成を示す図である。
【図３】従来の移動機構におけるアーム移動に伴う傾き変化を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化の経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図８】第２実施形態の移動機構において傾きの経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化の経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図１２】移動機構の変形例の構成を示す図である。
【図１３】真円度測定機に実施形態の移動機構を適用した場合の構成を示す図である。
【図１４】実施形態の移動機構を適用した真円度測定機における補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 移動部材（アーム）
２ 筐体
３ 下側軸受け部
４ 下支持部材
５ 上側軸受け部
６ 上支持部材
１１ 接触点
１２ 接触部材
１３ 付勢部材
１５ 傾斜計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構およびそれを使用した測定装置に関し、特に移動部材の移動に伴う移動軸の傾斜変化や軸受け部の損耗に起因する移動軸の傾斜変化を検出する移動軸傾斜検出機構および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１軸移動機構、および１軸移動機構を組み合わせた２軸または３軸移動機構が広く使用されている。一般の１軸移動機構は、一般に固定軸に対して移動部材が移動する機構を有するが、構造の関係から軸受け部で支持された移動軸が移動する機構も使用される。図１は、そのような機構が使用される真円度測定機の構成を示す図である。図示のように、真円度測定機は、ベース５１と、ベース５１に設けられた回転台５２と、ベース５１に設けられたコラム５３と、コラム５３に沿って上下方向に移動するＺ軸移動部材５４と、Ｚ軸移動部材５４に支持され、Ｘ軸方向に移動するアーム５５と、アーム５５の先端に設けられた取り付け部５６と、取り付け部５６に設けられ、プローブ５８の変位を検出する変位計５７と、を有する。回転台５２の上にワークＷを載置し、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５を適宜移動してプローブ５８をワークＷの表面に接触させた状態で、回転台５２を回転させて回転に伴うプローブ５８の変位を検出する。
【０００３】
Ｚ軸移動部材５４は、コラム５３に軸受け部材により係合されており、コラム５３の摺動面に沿って移動する。また、Ｚ軸移動部材５４には、アーム５５の摺動面を支持する軸受け部材が設けられており、アーム５５を移動可能に支持している。アーム５５の移動に伴い、図１の面内でのアーム５５のＺ軸移動部材５４に対する回転モーメントが変化し、アーム５５自体の撓みや軸受け部材のあそびの分だけ取り付け部５６、すなわち変位計５７の位置がＺ軸方向に変化する。この変化は、ワークＷの上表面の面形状の測定などに影響する。
同様にＺ軸移動部材５４がコラム５３の摺動面に沿ってＺ軸方向に移動した場合も、コラム５３の摺動面が変化し、ワークＷの上表面の面形状の測定などに影響する。
【０００４】
図２は、Ｚ軸移動部材５４のアーム５５の支持部などに使用される一般的な移動機構の支持部分の構成を示す図である。図示のように、筐体２の下側に設けられた下支持部材４の上に下側軸受け部材３が設けられており、その上にアーム１（５５）の摺動面が支持される。アーム１の上側の摺動面は、筐体２の上側に設けられた上支持部材６の上に設けられた上側軸受け部材５により下側軸受け部材３に押し付けられている。上支持部材６は、例えばバネ部材である。アーム１は、以上のように下側軸受け部材３と上側軸受け部材５により移動可能に支持される。なお、アーム１を移動させるための駆動機構も筐体内に設けられるのが一般的であるが、発明に直接関係しないので、図示および説明は省略する。
【０００５】
なお、アーム（移動部材）を移動可能に支持する機構は、図２のような構成に限られず、空気軸受けなどを利用した各種の構成がある。
【０００６】
図３は、アームの移動に伴う影響を説明する図である。図３の（Ａ）は、アーム１の中央部が筐体２に位置した、筐体２に対する回転モーメントの小さいバランスした状態を示し、（Ｂ）は、アーム１が移動可能範囲の端に移動して、筐体２に対する大きな回転モーメントを生じるアンバランスの状態を示す。参照番号７はアーム１の先端に設けられた図１の取り付け部５６および変位計５７に相当する部材であり、８は筐体２を支持し、垂直軸９に沿って移動するＺ軸移動部材を示す。
【０００７】
図３の（Ａ）に示す状態では、筐体２に対するアーム１および部材７の回転モーメントは小さく、アーム１の撓みはほとんど無視できるとすると、部材７のＺ軸方向のずれは非常に小さい。これに対して、図３の（Ｂ）に示す状態では、筐体２に対するアーム１および部材７の回転モーメントが大きく、筐体２の下側軸受け部材３および上側軸受け部材５に大きな力が掛かり、軸受けのあそびの分だけアーム１が傾く。
【０００８】
また、軸受けは、使用に従って損耗し、その分あそびが増加し、上記のアーム１の傾き量も増加する。
【０００９】
上記の真円度測定機、３次元測定機、表面粗計などでは、プローブの支持に図２および図３に示した機構が使用されており、アームの傾きが測定精度に影響する。そこで、特許文献１から３は、アームまたはプローブの傾きを検出するための傾斜計を設け、検出した傾斜量だけアームまたはプローブが傾いていると仮定して補正を行うことにより測定精度を向上する構成を記載している。また、特許文献４は、鉛直方向からの傾きを高分解能で検出する傾斜計を記載している。
【００１０】
【特許文献１】特許第３００１９８９号
【特許文献２】特許第３０９９６４５号
【特許文献３】特許第３５３１８８２号
【特許文献４】特開２００３−１３９５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アームおよびプローブの傾きは、アームを支持する図２に示した軸受け部分のあそびだけでなく、アームの撓みや、図３のＺ軸移動部材８の軸受け部のあそび、コラム９の撓み、およびベースの傾きなどによっても生じる。そのため、傾斜計でアームおよびプローブの傾きを検出しただけでは各部がどのように傾いているかは分からず、原因の詳細究明を行うことは難しいという問題があった。
【００１２】
アームおよびプローブの傾きに大きく影響するのは、図２に示したアームを支持する軸受け部分のあそびであると考えられる。これまで軸受け部分の傾きおよびあそびによる傾きの変化についての測定は行われていなかった。
【００１３】
本発明は、軸受け部分でアーム（移動部材）を支持する移動機構において、アームの傾きを検出する移動軸傾斜検出機構を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を実現するため、本発明の移動軸傾斜検出機構は、移動部材（アーム）の摺動面の離れた２点に接触部材の２個の接触点を接触させ、接触部材の傾きを傾斜計で検出する。
【００１５】
すなわち、本発明の移動軸傾斜検出機構は、軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点を有する接触部材と、前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
軸受け部で移動部材の摺動面を支持する場合、移動に差し支えるので摺動面に傾斜計を取り付けることはできず、形状・配線などの関係で、傾斜検出装置の設置は難しく、これまでは行われていなかった。そのため、特許文献１から３に記載されるように、従来は移動部材の移動に差し支えない先端部またはプローブに傾斜計を設けることが考えられるが、重量の関係などから実際には難しい。
【００１７】
これに対して、本発明では、移動部材の移動に差し支えないように接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面に接触するように構成し、接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面に接触して接触部材の傾きが移動部材の摺動面の傾きに直接対応するようにして、接触部材に設けた傾斜計で接触部材の傾きを検出することにより移動部材の摺動面の傾きを検出する。
【００１８】
移動部材（アーム）を軸受け部に対して移動させた前後における傾斜計の検出した変位角度の差である傾斜変化量を算出する演算部をさらに設け、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出するように構成する。
【００１９】
さらに、経時変化を検出するため、初期状態において算出された傾斜変化量を記憶する初期傾斜変化量記憶部をさらに設け、演算部は、算出した傾斜変化量と、初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の傾斜変化量との差を算出する。この差が大きい場合には、軸受け部に大きな損耗があると考えられる。
【００２０】
また、軸受け部を支持する支持部材（筐体）自体が傾いた場合には移動部材（アーム）も傾く。そこで、支持部材の傾きの影響を算出して除くため、軸受け部の支持部材の鉛直方向からの変位角度を検出する基体傾斜計をさらに設け、傾斜計と基体傾斜計の検出した変位角度の差である基準差を算出する演算部を設ける。
さらに、初期状態において算出された基準差を記憶する初期基準差記憶部をさらに設け、演算部は、算出した基準差と、初期基準差記憶部に記憶された初期状態の基準差との差を算出する。これにより軸受け部の経時変化が検出できる。
また、移動部材を軸受け部に対して移動した前後の基準差を算出するようにしてもよく、この移動前後の基準差の変化の経時変化を検出するようにしてもよい。
【００２１】
接触部材は、移動部材の上側の摺動面の離れた２点に接触させるなどの配置が考えられるが、接触部材の２個の接触点を移動部材の摺動面の離れた２点に接触させる付勢機構を設けて確実に接触させることが考えられる。
しかし、接触部材の２個の接触点は移動部材の摺動面の離れた２点に接触しても、移動部材の摺動面を損傷しないことが要求される。そのため、接触圧を非常に小さく設定することなどが考えられるが、それでも接触点が常時摺動面に接触していたのでは摺動面の損耗は避けられない場合には、付勢部材は、接触部材の２個の接触点が移動部材の摺動面の離れた２点に接触する状態と接触しない状態を切り替える切替機構をさらに備え、移動部材の摺動面の傾きを検出する時のみ、接触点が摺動面に接触するようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、軸受け部で移動部材の摺動面を支持する移動機構において、摺動面の傾きを検出可能になり、移動部材の移動に伴う傾きの変化を検出できる。これにより、軸受け部の損耗などを評価可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図４は、本発明の第１実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、図２に対応する図である。
【００２４】
図４に示すように、第１実施形態の移動機構は、図２と同様に、筐体２と、下側軸受け部材３と、下支持部材４と、上側軸受け部材５と、上支持部材６と、を備え、アーム（移動部材）１の摺動面を、移動可能に支持する。なお、アーム１を移動可能に支持する機構は、図示の構成に限られない。
【００２５】
第１実施形態の移動機構は、さらにアーム１の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点１１を有する接触部材１２と、接触部材１２をアーム１の摺動面に接触するように付勢する付勢部材１３と、筐体２に付勢部材１３を保持するように設けられた保持部材１４と、接触部材１２の鉛直方向からの変位角度を検出するように接触部材１２に設けられた傾斜計１５と、傾斜計１５の検出結果を演算する演算部１６と、を備える。演算部１６は、コンピュータなどで構成され、演算結果を記憶する不揮発性のメモリで構成される初期値記憶部１７を有する。付勢部材１３は、例えばバネである。傾斜計１５は、重力方向（鉛直方向）に対する絶対水平を検出する電子式の水準器であり、例えば特許文献４に記載されたような構成を有する。
【００２６】
接触部材１２に設けた２個の接触点１１がアーム１の摺動面の離れた２点に接触することにより、接触部材１２は、アーム１の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材１２に取り付けられた傾斜計１５で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム１の摺動面の傾きを検出できる。接触部材１２は、図示していない位置規制部材により、アーム１の摺動面の所定の位置に接触するように構成されている。
【００２７】
図５は、第１実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
【００２８】
ステップ１０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
【００２９】
ステップ１０２では、傾斜計１５の出力を検出データＤ１として読み取る。
【００３０】
ステップ１０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
【００３１】
ステップ１０４では、傾斜計１５の出力を検出データＤ２として読み取る。
【００３２】
ステップ１０５では、Ｄ１とＤ２の差Ｄ１−Ｄ２を算出する。これが、最短位置と最遠位置におけるアーム１の傾きの差である。
【００３３】
ステップ１０６では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより大きいかを判定し、小さければステップ１０７に進み、大きければステップ１０８に進む。
【００３４】
ステップ１０７では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより小さいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は許容範囲であり、正常である。従って、通常動作を開始し、必要に応じて正常であることを報知する。
【００３５】
ステップ１０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔより大きいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
【００３６】
なお、算出した差Ｄ１−Ｄ２を使用して、アーム１の先端部の傾きによる誤差を算出して補正を行うことも可能である。また、アーム１の先端部に傾斜計が設けられている場合には、その検出データとの差を算出することにより、アーム１の撓みを検出することができる。
【００３７】
図６は、第１実施形態における別の処理を示すフローチャートである。この処理では、アーム１の傾きの変化の経時変化を算出する。
【００３８】
ステップ２０１からステップ２０３は、移動機構を設置した初期化時に行う。
【００３９】
ステップ２０１では、アーム１の最短位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ１として読み取る。
【００４０】
ステップ２０２では、アーム１の最遠位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ２として読み取る。
【００４１】
ステップ２０３では、Ｄ１とＤ２の差ＤＸを算出して、初期値記憶部１７に記憶する。従って、差ＤＸは、永久的に保持される。
【００４２】
これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００４３】
ステップ２０４では、アーム１の最短位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ１’として読み取る。
【００４４】
ステップ２０５では、アーム１の最遠位置における傾斜計１５の出力を検出データＤ２’として読み取る。
【００４５】
ステップ２０６では、Ｄ１’とＤ２’の差ＤＸ’を算出する。
【００４６】
ステップ２０７では、差ＤＸと差ＤＸ’の差の絶対値が所定の経時閾値Ｔ１より大きいかを判定し、小さければステップ２０８に進み、大きければステップ２０９に進む。
【００４７】
ステップ２０８では、差ＤＸと差ＤＸ’の差の絶対値が経時閾値Ｔ１より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。
【００４８】
ステップ２０９では、差ＤＸと差ＤＸ’の絶対値が経時閾値Ｔ１より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。
【００４９】
第１実施形態では、図３に示すような構成で、アーム１を含む部分の回転モーメントの変化によるＺ軸移動部材８の軸受け部やコラム（垂直軸）９の傾き変化を含めたアーム１の傾き変化を検出することになる。これでは、筐体２の軸受け部による傾き変化のみを検出することはできない。そこで、本発明の第２実施形態では、筐体２の軸受け部による傾き変化のみを検出可能にする。
【００５０】
図７は、本発明の第２実施形態の移動機構の支持部分の構成を示す図であり、筐体２に基体傾斜計１８が設けられている点が、第１実施形態と異なり、他の部分は第１実施形態と同じである。なお、演算部１６も設けられているが、図示を省略している。また、ここでは、傾斜計１５が傾斜計Ａに、傾斜計１８が傾斜計Ｂに対応するとする。
【００５１】
図８は、第２実施形態の移動機構において、軸受け部の傾きの経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【００５２】
ステップ３０１では、アーム１を所定の位置に移動する。
【００５３】
ステップ３０２では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤＡとして読み取る。
【００５４】
ステップ３０３では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤＢとして読み取る。
【００５５】
ステップ３０４では、ＤＡ−ＤＢ＝ＤＹ(基準差）を算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差ＤＸは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００５６】
ステップ３０５では、アーム１をステップ３０１と同じ所定の位置に移動する。
ステップ３０６では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤＡ’として読み取る。
ステップ３０７では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤＢ’として読み取る。
ステップ３０８では、ＤＡ’とＤＢ’の差ＤＹ’（基準差）を算出する。
【００５７】
ステップ３０９では、差ＤＹと差ＤＹ’の差（基準差の経時変化量）の絶対値が所定の閾値Ｔ２より大きいかを判定し、小さければステップ３１０に進み、大きければステップ３１１に進む。
【００５８】
ステップ３１０では、差ＤＹと差ＤＹ’の差の絶対値が閾値Ｔ２より小さいので、初期状態からの変化が小さく、軸受け部の損耗などは小さいと考えられるので正常であり、通常動作を開始する。
【００５９】
ステップ３１１では、差ＤＹと差ＤＹ’の絶対値が閾値Ｔ２より大きいので、軸受け部の損耗などが大きいと考えられるので、異常であることを報知する。
【００６０】
図９は、第２実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の傾きの差を算出する処理を示すフローチャートである。
【００６１】
ステップ４０１では、アーム１を最短位置に移動する。
ステップ４０２では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤ１Ａとして読み取る。
ステップ４０３では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤ１Ｂとして読み取る。
ステップ４０４では、Ｄ１Ａ−Ｄ１Ｂ＝Ｄ１Ｘ（基準差）を算出して、記憶する。
【００６２】
ステップ４０５では、アーム１を最遠位置に移動する。
ステップ４０６では、傾斜計Ａ１５の出力を検出データＤ２Ａとして読み取る。
ステップ４０７では、傾斜計Ｂ１８の出力を検出データＤ２Ｂとして読み取る。
ステップ４０８では、Ｄ２Ａ−Ｄ２Ｂ＝Ｄ２Ｘ（基準差）を算出して、記憶する。
【００６３】
ステップ４０９では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差（基準差の移動変化量）の絶対値が所定の閾値Ｔ３より大きいかを判定し、小さければステップ４１０に進み、大きければステップ４１１に進む。
【００６４】
ステップ４１０では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差の絶対値が所定の閾値Ｔ３より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。
【００６５】
ステップ４１１では、Ｄ１ＸとＤ２Ｘの差の絶対値が所定の閾値Ｔ３より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。
【００６６】
図１０は、第２実施形態の移動機構において、アーム１が図３の（Ａ）と（Ｂ）のような移動を行った場合の、支持部分におけるアーム１の基準差の移動変化量の経時変化を算出する処理を示すフローチャートである。
【００６７】
ステップ５０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ５０２では、図９のステップ４０２〜４０４を行って、Ｄ１Ｘを算出する。
【００６８】
ステップ５０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ５０４では、図９のステップ４０６〜４０８を行って、Ｄ２Ｘを算出する。
ステップ５０５では、Ｄ１Ｘ−Ｄ２Ｘ＝ＤＹを算出して、初期値記憶部に記憶する。従って、差ＤＹは、永久的に保持される。これ以降のステップは、定期的にまたは使用状況などに応じて随時行われる。
【００６９】
ステップ５０６では、アーム１を最短置に移動する。
ステップ５０７では、図９のステップ４０２〜４０４を行って、Ｄ１Ｘを算出して、それをＤ１Ｘ’とする。
【００７０】
ステップ５０８では、アーム１を最遠位置に移動する。
ステップ５０９では、図９のステップ４０６〜４０８を行って、Ｄ２Ｘを算出して、それをＤ２Ｘ’とする。
ステップ５１０では、Ｄ１Ｘ’−Ｄ２Ｘ’＝ＤＹ’を算出する。
【００７１】
ステップ５１１では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より大きいかを判定し、小さければステップ５１２に進み、大きければステップ５１３に進む。
【００７２】
ステップ５１２では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より小さいので、移動機構の支持部分の軸受け部は正常であり、通常動作を開始する。
【００７３】
ステップ５１３では、ＤＹとＤＹ’の差の絶対値が所定の閾値Ｔ４より大きいので、移動機構の支持部分の軸受け部の損耗が大きいと考えられ、異常であることを報知する。
【００７４】
第１および第２実施形態では、接触部材１２に設けられた２個の接触点１１は、アーム１の摺動面に常時接触する構成である。このため、接触点１１が損耗したり、アーム１の摺動面を損傷する恐れがある。第３実施形態では、この問題を解決する。
【００７５】
図１１は、本発明の第３実施形態の移動機構の構成を示す図であり、（Ａ）は非接触状態を、（Ｂ）は接触状態を示す。
【００７６】
図１１に示すように、第３実施形態の移動機構は、第１実施形態と同様に、筐体２と、下側軸受け部材３と、下支持部材４と、上側軸受け部材５と、上支持部材６と、を備え、アーム（移動部材）１の摺動面を、移動可能に支持する。第３実施形態の移動機構は、さらに、アーム１の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点１１を有する接触部材１２と、接触部材１２をアーム１の摺動面に接触するように付勢する付勢部材１３と、付勢部材１３を支持し、回転軸２２を有する付勢支持部材２１と、筐体２に設けられた回転軸２４と、付勢支持部材２１の回転軸２２と回転軸２４を係合する係合部材２３と、筐体２に設けられ、係合部材２３を上側に押し上げるアクチュエータ２５と、接触部材１２に設けられた傾斜計２６と、を有する。傾斜計２６の検出結果を演算する演算部も設けられているが、図示は省略している。アクチュエータ２５は、例えば、ピエゾ素子で構成される。この場合も、各部材は図示していない位置規制部材により、接触部材１２の接触点１１がアーム１の摺動面の所定の位置に接触するように構成されており、退避時も接触点１１とアーム１の摺動面の間隔は小さいが確実に接触しないように構成されている。
【００７７】
アクチュエータ２５に電圧を印加しない状態では、図１１の（Ａ）に示すように、係合部材２３は下側に傾いており、付勢支持部材２１は降下した状態で、接触部材１２は、２個の接触点１１がアーム１の摺動面に接触しない状態に位置する。
【００７８】
アクチュエータ２５に電圧を印加すると、図１１の（Ｂ）に示すように、係合部材２３は上側に傾き、付勢支持部材２１は上昇し、接触部材１２は、２個の接触点１１がアーム１の摺動面に接触する状態に位置する。付勢部材１３により、２個の接触点１１はアーム１の摺動面に所定の圧力で接触する。これにより、接触部材１２は、アーム１の摺動面の傾きに対応した傾きになるので、接触部材１２に取り付けられた傾斜計２６で鉛直方向からの傾きを検出すれば、アーム１の摺動面の傾きを検出できる。
【００７９】
図１１の（Ｂ）の状態にしてアーム１の傾きを検出し、傾きの検出が終了すると、図１１の（Ａ）の状態にして、アーム１を移動させる。これにより、接触点１１が損耗したり、アーム１の摺動面を損傷する恐れはなくなる。
【００８０】
第３実施形態の移動機構の構成は、第１および第２実施形態にも適用可能である。
【００８１】
第１及び第２実施形態では、接触部材１２の２個の接触点１１は、付勢部材１３によりアーム１の下側の摺動面の離れた２点に接触するように構成されたが、図１２に示すように、接触部材１２がアーム１の上側の摺動面に接触するように構成してもよい。この場合も、図示していない位置規制部材により、接触部材１２の２個の接触点１１が、アーム１の上側の摺動面の所定位置に接触するように構成されている。この場合、接触部材１２は傾斜計１５を含めた自重で接触するようにしてもよいが、それで接触圧が大きくなりすぎる時には、接触圧を低減するような機構を設けてもよい。また、この場合も、第３実施形態のような退避機構を設けて、検出時のみ接触部材１２の２個の接触点１１が、アーム１の上側の摺動面に接触するように構成することも可能である。
【００８２】
第１から第３実施形態の移動機構を使用することにより、移動部材（アーム）の先端位置のずれを算出して、ずれ分を補正することにより、測定装置の測定精度を向上させたり、加工装置の加工精度を向上させることが可能である。
図１３は、図１に示した真円度測定機のＺ軸移動部材５４の部分に第１実施形態の移動機構の構成を適用し、アーム５５の傾斜を測定するようにした真円度測定機の概略構成を示す図である。
図１３に示すように、真円度測定機には、制御・データ処理部６１が設けられている。参照番号６２は、真円度測定機に設けられたコラム５３、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５の移動位置を検出するセンサを示す。
【００８３】
制御・データ処理部６１は、真円度測定機の各部の駆動機構を制御すると共に、変位計５７からのプローブ５８の変位を示す検出信号、回転台５２の回転位置センサの出力する回転位置信号、センサ６２の出力するコラム５３、Ｚ軸移動部材５４と、Ｚ軸移動部材５４およびアーム５５の移動位置信号に基づいて、プローブ５８の位置を算出する。ここでは、制御・データ処理部６１は、Ｚ軸移動部材５４に設けられた移動機構の演算部１６からの傾斜信号により、算出したプローブ５８の位置を補正する。補正は、例えば、アーム５５のＺ軸移動部材５４からプローブ５８までの水平距離に傾斜量を乗じた量をＺ軸方向（高さ方向）の位置ずれとして行う。また、アーム５５の撓みなどを考慮する場合もある。さらに、アーム５５の移動位置により傾斜量が変化する時には、あらかじめ移動位置に応じたて補正する。補正方法には各種の方法が可能である。
【００８４】
図１４は、制御・データ処理部６１の補正処理を示すフローチャートである。
ステップ６０１では、図３の（Ａ）に示すように、アーム１がもっとも右側に位置する最短位置に移動する。
ステップ６０２では、傾斜計１５の出力を、演算部１６を介して検出データＤ１として読み取る。
ステップ６０３では、図３の（Ｂ）に示すように、アーム１がもっとも左側に位置する最遠位置に移動する。
ステップ６０４では、傾斜計１５の出力を、演算部１６を介して検出データＤ２として読み取る。
ステップ６０５では、Ｄ１とＤ２の差Ｄ１−Ｄ２を算出する。
【００８５】
ステップ６０６では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ５より大きいかを判定し、小さければステップ６０８に進み、大きければステップ６０７に進む。閾値Ｔ５は、図５のＴと同じであっても異なってもよい。
ステップ６０７では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ５より大きいので、補正可能な許容範囲を超えており、軸受け部などの損耗が大きいなど何らかの原因があると考えられるので、異常であることを報知する。
【００８６】
ステップ６０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ６より大きいかを判定し、小さければステップ６０９に進み、大きければステップ６１０に進む。
ステップ６０８では、差Ｄ１−Ｄ２の差の絶対値が所定の閾値Ｔ６より小さいので、アーム１の移動に伴う傾きの変化は補正の必要がないので、そのまま通常動作を開始する。
【００８７】
ステップ６１０では、差Ｄ１−Ｄ２から、アームの移動位置に応じたプローブ５８の高さ方向の位置ずれを算出する方程式やルックアップテーブルを作成する。
ステップ６１１では、測定動作を開始するが、測定値の算出においては、ステップ６１０で求めた位置ずれ算出式に基づいて、アーム移動位置に応じたプローブ５８の位置ずれを補正する。
【００８８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、第１から第３実施形態では、水平方向に移動するアームの水平面に対する傾きの変化を検出したが、アームが垂直方向に移動する移動機構に本発明を適用することも可能であり、その場合には、接触部材に取り付ける傾斜計の方向を９０度変える。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、移動部材が軸受部に対し重心移動する（回転モーメントの変化が生じる）移動機構であれば、どのようなものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】真円度測定機の構成を示す図である。
【図２】軸受け部に支持されたアームが移動する従来の移動機構の構成を示す図である。
【図３】従来の移動機構におけるアーム移動に伴う傾き変化を説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図５】第１実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化の経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図８】第２実施形態の移動機構において傾きの経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１０】第２実施形態の移動機構においてアームの移動に伴う傾き変化の経時変化を検出する処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態の移動機構の構成を示す図である。
【図１２】移動機構の変形例の構成を示す図である。
【図１３】真円度測定機に実施形態の移動機構を適用した場合の構成を示す図である。
【図１４】実施形態の移動機構を適用した真円度測定機における補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 移動部材（アーム）
２ 筐体
３ 下側軸受け部
４ 下支持部材
５ 上側軸受け部
６ 上支持部材
１１ 接触点
１２ 接触部材
１３ 付勢部材
１５ 傾斜計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材に設けられた軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、
前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点を有する接触部材と、
前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする移動軸傾斜検出機構。
【請求項２】
前記接触部材を、前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触するように付勢する付勢部材をさらに備える請求項１に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記接触部材の前記２個の接触点が前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する状態と接触しない状態を切り替える切替機構をさらに備える請求項１または２に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項４】
前記軸受け部の支持部材の鉛直方向からの変位角度を検出する基体傾斜計をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項５】
前記移動部材を前記軸受け部に対して移動させた前後における前記傾斜計の検出した前記変位角度の差である傾斜変化量を算出する演算部をさらに備える請求項１に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項６】
初期状態において算出された前記傾斜変化量を記憶する初期傾斜変化量記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記傾斜変化量と、前記初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の前記傾斜変化量との差を算出する請求項５に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項７】
前記傾斜計と前記基体傾斜計の検出した前記変位角度の差である基準差を算出する演算部をさらに備える請求項４に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項８】
初期状態において算出された前記基準差を記憶する初期基準差記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記基準差と、前記初期基準差記憶部に記憶された初期状態の前記基準差との差を算出する請求項７に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項９】
前記演算部は、前記移動部材を前記軸受け部に対して移動させる前の状態における前記基準差である移動前基準差を算出して記憶し、前記移動部材を前記軸受け部に対して移動した後の状態における前記基準差である移動後基準差を算出して、前記移動前基準差との差である移動基準差変化量を算出する請求項７に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項１０】
初期状態において算出された前記移動基準差変化量を記憶する初期基準差変化量記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記移動基準差変化量と、前記初期基準差変化量記憶部に記憶された初期状態の前記移動基準差変化量との差を算出する請求項９に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項１１】
移動部材と、
前記移動部材の先端に設けられ、ワークの表面位置を検出するプローブと、
前記移動部材を摺動可能に保持する軸受け部を有する摺動保持部と、
前記移動部材を移動する駆動部と、
前記駆動部を含む各部の制御を行うと共に、前記プローブの検出データを処理して前記ワークの表面形状を算出する制御・データ処理部と、を備える測定装置において、
前記摺動保持部に設けられ、前記移動部材の移動軸の傾斜を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動軸傾斜検出機構を、さらに備え、
前記制御・データ処理部は、前記移動軸傾斜検出機構の検出した傾斜に応じて、前記プローブの位置ずれを算出し、算出した位置ずれに基づいて前記検出データを補正して前記ワークの表面形状を算出する測定装置。
【請求項１】
支持部材に設けられた軸受け部に摺動可能に保持された移動部材の移動軸の傾斜を検出する移動軸傾斜検出機構であって、
前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する２個の接触点を有する接触部材と、
前記接触部材に設けられ、前記接触部材の鉛直方向からの変位角度を検出する傾斜計と、を備えることを特徴とする移動軸傾斜検出機構。
【請求項２】
前記接触部材を、前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触するように付勢する付勢部材をさらに備える請求項１に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記接触部材の前記２個の接触点が前記移動部材の摺動面の離れた２点に接触する状態と接触しない状態を切り替える切替機構をさらに備える請求項１または２に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項４】
前記軸受け部の支持部材の鉛直方向からの変位角度を検出する基体傾斜計をさらに備える請求項１から３のいずれか１項に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項５】
前記移動部材を前記軸受け部に対して移動させた前後における前記傾斜計の検出した前記変位角度の差である傾斜変化量を算出する演算部をさらに備える請求項１に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項６】
初期状態において算出された前記傾斜変化量を記憶する初期傾斜変化量記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記傾斜変化量と、前記初期傾斜変化量記憶部に記憶された初期状態の前記傾斜変化量との差を算出する請求項５に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項７】
前記傾斜計と前記基体傾斜計の検出した前記変位角度の差である基準差を算出する演算部をさらに備える請求項４に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項８】
初期状態において算出された前記基準差を記憶する初期基準差記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記基準差と、前記初期基準差記憶部に記憶された初期状態の前記基準差との差を算出する請求項７に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項９】
前記演算部は、前記移動部材を前記軸受け部に対して移動させる前の状態における前記基準差である移動前基準差を算出して記憶し、前記移動部材を前記軸受け部に対して移動した後の状態における前記基準差である移動後基準差を算出して、前記移動前基準差との差である移動基準差変化量を算出する請求項７に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項１０】
初期状態において算出された前記移動基準差変化量を記憶する初期基準差変化量記憶部をさらに備え、
前記演算部は、算出した前記移動基準差変化量と、前記初期基準差変化量記憶部に記憶された初期状態の前記移動基準差変化量との差を算出する請求項９に記載の移動軸傾斜検出機構。
【請求項１１】
移動部材と、
前記移動部材の先端に設けられ、ワークの表面位置を検出するプローブと、
前記移動部材を摺動可能に保持する軸受け部を有する摺動保持部と、
前記移動部材を移動する駆動部と、
前記駆動部を含む各部の制御を行うと共に、前記プローブの検出データを処理して前記ワークの表面形状を算出する制御・データ処理部と、を備える測定装置において、
前記摺動保持部に設けられ、前記移動部材の移動軸の傾斜を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の移動軸傾斜検出機構を、さらに備え、
前記制御・データ処理部は、前記移動軸傾斜検出機構の検出した傾斜に応じて、前記プローブの位置ずれを算出し、算出した位置ずれに基づいて前記検出データを補正して前記ワークの表面形状を算出する測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１２１９６４（Ｐ２００９−１２１９６４Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６６４４（Ｐ２００７−２９６６４４）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
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