JPH0320687B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は三次元測定機に係り、特にタツチ信号
プローブを支持するＺ軸構造物の改良に関する。

［背景技術］ 一般に、タツチ信号プローブを被測定物に対し
相対的に三次元移動させて接触させ、このタツチ
信号プローブからの信号により被測定物の形状を
測定する三次元測定機が知られており、その相対
移動を自動的に行えるようにした、いわゆる
CNC三次元測定機における自動化の実効を期す
るには、各種タツチ信号プローブを自動的に交換
できるようにすることが必要となる。

しかし、従来はタツチ信号プローブの交換は手
動で行われており、自動化するとしても三次元測
定機の外部に別個のプローブ着脱機構を設けなけ
ればならないと考えられていた。これは、測定機
本体に設けたのでは、プローブ着脱機構の重量分
だけ本体全体を強化しないと精度維持ができない
こととなり、この強化のために更に本体の重量が
増加して更に強度増強を行う結果、駆動源等も大
型化して技術的にも経済的にも不利となるからで
ある。

また、タツチ信号プローブをＺ軸構造物に取付
けるにあたり、その取付けの位置決め精度を電気
回路に負担をかけず、かつ、確実に行なえる構造
が望まれる。

更に、測定にあたり、タツチ信号プローブの測
定子の方向を変更する必要があるとき、その変更
のたびにタツチ信号プローブを着脱していたので
は非常に時間がかかり、非能率であるからタツチ
信号プローブがＺ軸構造物に取付けたまま測定子
の方向の変更を行ないうる構造も望まれている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、タツチ信号プローブの着脱機
構を内装してもタツチ信号プローブを保持するＺ
軸構造物の重量をそれ程大きくしないで済み、装
置の大型化および経済的不利を招来することのな
いばかりでなく、タツチ信号プローブの取付けを
精度よく確実に行なえ、かつ、測定子の方向（角
度）変更もできる三次元測定機のＺ軸構造を提供
するにある。

［発明の構成］ 本発明は、測定機本体に軸方向摺動自在かつ回
転不能に支持されたＺ軸構造物に中空のＺスピン
ドルを軸方向変位不能に設けるとともに、このＺ
スピンドルの先端部にタツチ信号プローブの取付
部を設け、かつ、Ｚスピンドル内に駆動棒の軸方
向変位を利用して前記取付部にタツチ信号プロー
ブを着脱させるブローブ支持手段を設け、このプ
ローブ支持手段の駆動棒を常時軸方向の一方向に
付勢するばねを設け、更にこのばねの付勢力に抗
して前記駆動軸を反対方向に強制変位させる圧縮
空気作動のアクチエータを設け、これにより、前
記中空のＺスピンドルで軽量化を図ることとも
に、ばねおよび圧縮空気作動のアクチエータで簡
単かつ軽量な機構でＺスピンドルに内装された駆
動棒を介してプローブ支持手段を作動させるよう
にし、構造の大型化を招来しない構成とし、更
に、一対の噛合部材を有するカツピツクカツプリ
ングのような多数角度位置噛合手段、この噛合手
段の一対の噛合部材の噛合状態を開放する軸方向
駆動手段および前記一対の噛合部材の噛合角度位
置を変更させる回転駆動手段を備えた角度位置決
め機構を設けることにより、Ｚスピンドルの回転
方向角度位置を変更ひいてはこのＺスピンドルに
取付けられるタツチ信号プローブの測定子の方向
を変更可能に設けて前記目的を達成しようとする
ものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。

全体構成を示す第１図および第２図において、
天然石材、セラミツク等の石様部材からなる基台
１０は設置床１上に水平に設置され、この基台１
０は略凸字状に形成されるとともに、この凸字状
の基台１０の上面中央には基台１０と同様の石様
部材からなりＹ軸方向の案内面を形成する第１の
案内部材１１がねじ止め固定され、更に、この第
１の案内部材１１の両側には同じく石様部材から
なる偏平な一対の第２の案内部材１２が一部を基
台１０の凸部上面から突出された状態で対称にね
じ止め固定されている。ここにおいて、本明細書
におけるＸ軸方向とは第２図中左右方向を、Ｙ軸
方向とは同図中紙面直交方向を、Ｚ軸方向とは同
図中上下方向即ち鉛直方向を意味し、従つて、こ
れらのＸ，Ｙ，Ｚ軸はＸ，Ｙ軸を水平面内の軸と
し、Ｚ軸方向を鉛直方向とする互いに直交する三
軸とされている。

前記基台１０上には金属製のテーブル５０がＹ
軸方向に移動可能に設けられている。このテーブ
ル５０の下面には、前記第１の案内部材１１の平
行案内面１８に対向されるエアベアリング５１が
ブラケツト５２を介して取付けられるとともに、
前記第２の案内部材１２の上下の平行案内面２０
に対向されるエアベアリング５３およびブラケツ
ト５５を介したエアベアリング５４が夫々取付け
られ、これらの各エアベアリング５１，５３，５
４によりテーブル５０は基台１０上をわずかな力
で移動できるようにされ、かつ、第１の案内部材
１１とエアベアリング５１との作用によりＸ軸方
向への移動が規制され、また、第２の案内部材１
２とエアベアリング５３，５４との作用用により
Ｚ軸方向への移動が規制され、Ｙ軸方向にのみ真
直に移動できるようになつている。

また、基台１０とテーブル５０との間には、テ
ーブル５０をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動機
構６０が設けられている。このＹ軸方向駆動機構
６０は、第３図に示されるように、基台１０にブ
ラケツト６１を介して固定されたモータ６２を備
え、このモータ６２により駆動される送りねじ軸
６４に螺合されたナツト部材６６がブラケツト６
５を介してテーブル５０に固定され、送りねじ軸
６４の回転に伴ないナツト部材６６を介してテー
ブル５０が送りねじ軸６４の軸方向に移動される
ようになつている。この際、送りねじ軸６４は第
１の案内部材１１の溝２１内に配置されている。
また、テーブル５０の送り量は、図示しないＹ軸
方向変位検出手段により計測されるようになつて
いる。

第２図において、前記基台１０の両側面には
夫々支柱９０が固定されている。これらの支柱９
０は夫々鉄等の金属から形成されるとともに、こ
れらの支柱９０の上端間には前記基台１０と同様
な石様部材からなる非移動体側構造体としての簗
１００が横架固定されている。この簗１００の上
には、スライダ１１０がＸ軸方向移動自在に支持
されるとともに、このスライダ１１０はモータ１
２２、送りねじ軸１２４、ナツト部材１２９等か
らなるＸ軸方向駆動機構１２０によりＸ軸方向に
自動送りされ、かつ、その移動量は図示しないＸ
軸方向変位検出手段により計測されるようになつ
ている。

前記スライダ１１０は、第４図に示されるよう
に、前記簗１００を囲むように設けられるととも
に簗１００の四角の各面に対向して夫々エアベア
リング１１１を有するＸ軸方向案内用軸受箱１１
２と、このＸ軸方向案内用軸受箱１１２の前面に
取付けられるとともに内部に平面四角形状に配置
されたエアベアリング１１３を有する上下一対の
Ｚ軸方向案内用軸受箱１１４と、これらのＺ軸方
向案内用軸受箱１１４内にＺ軸方向移動自在に挿
入されたＺ軸構造物１８０と、前記Ｘ軸方向案内
用軸受箱１１２上に立設された支持フレーム１１
５に支持されたＺ軸方向駆動機構１４０と、前記
支持フレーム１１５の上端部に設けられるととも
に前記Ｚ軸方向駆動機構１４０の自由回転を阻止
して前記Ｚ軸構造物１８０の落下を防止するロツ
ク装置１６０とを備えている。

前記Ｚ軸方向駆動機構１４０は、前記支持フレ
ーム１１５に支持されたモータ１４１を備え、こ
のモータ１４１によりタイミングベルト１４２を
介して送りねじ軸１４５を回転駆動できるように
なつている。この送りねじ軸１４５にはナツト部
材１４６が螺合されるとともに、このナツト部材
１４６は一対のローラ１４８および支持フレーム
１１５に固定された案内レール１４７により回動
不能に軸方向に案内されるようになつており、更
に、このナツト部材１４６に固定された連結板１
４９を前記Ｚ軸構造物１８０の上端部に固定され
たブラケツト１５２により軸方向移動不可能かつ
半径方向移動可能に挟持することによつてナツト
部材１４６の軸方向の動きをＺ軸構造物１８０に
伝達できるようになつている。この際、送りねじ
軸１４５の曲がり、偏心等による影響は、連結板
１４６とブラケツト１５２との間の半径方向の滑
りにより吸収され、Ｚ軸構造物１８０にはナツト
部材１４６のＺ軸方向の動きだけが伝達されるよ
うになつている。

前記Ｚ軸構造物１８０は、四角筒からなりＺ軸
部材としての中空の筐体１８１を備えるととも
に、この筐体１８１内にエアバランス機構１９０
およびプローブ着脱機構２００を備えている。こ
のエアバランス機構１９０は、筐体１８１に固定
されるとともに下端を開放されたシリンダ１９１
と、このシリンダ１９１内に収納されるとともに
前記支持フレーム１１５にピストンロツド１９４
を介して支持されたピストン１９２とを備えて構
成され、このピストン１９２とシリンダ１９１の
上部との間に圧縮空気を供給することにより、こ
の圧縮空気の作用でＺ軸構造物１８０の重量を支
持してＺ軸構造物１８０の自重による送りねじ軸
１４５側への負荷の軽減が図られている。また、
Ｚ軸構造物１８０のＺ軸方向の移動量は図示しな
いＺ軸方向変位検出手段により検出されるように
なつている。

前記プローブ着脱機構２００は、第５図に示さ
れるように、筐体１８１に取付けられた上部ケー
ス２０１内に収納支持された割出し用モータ２０
２と、この割出し用モータ２０２の出力軸にギヤ
トレイン２０３を介して連結されるとともに前記
上部ケース２０１に回転自在に支持された中間ス
リーブ２０４と、この中間スリーブ２０４にカツ
プリング２０５を介して軸方向移動可能かつ回転
伝達可能に連結されるとともに前記筐体１８１に
支持された下部ケース２０６に回転自在に支持さ
れ前記モータ２０２、ギヤトレイン２０３、中間
スリーブ２０４およびカツプリング２０５と共に
回転駆動手段を構成するスリーブ２０７と、この
スリーブ２０７の下端に固定されるとともに多数
角度位置噛合手段としてのカービツクカツプリン
グ２１０の一方の噛合部材を構成する第１のギヤ
２１１と、この第１のギヤ２１１に多数角度位置
で噛合可能にされ前記カービツクカツプリング２
１０の他方の噛合部材を構成する第２のギヤ２１
２と、この第２のギヤ２１２を上下動可能かつ回
転不能に前記下部ケース２０６に取付ける回り止
め部材としてのダイヤフラム２１３と、このダイ
ヤフラム２１３に下端を固定されるとともに前記
スリーブ２０７の周囲に上下動可能に被嵌された
ギヤ上下動用ピストン２１４と、このギヤ上下動
用ピストン２１４を摺動自在に収納するとともに
前記下部ケース２０６に固定され前記ピストン２
１４と共に軸方向駆動手段を構成するギヤ上下動
用シリンダ２１５と、このギヤ上下動用シリンダ
２１５と前記ギヤ上下動用ピストン２１４との間
に介装されるとともにギヤ上下動用ピストン２１
４の下端にダイヤフラム２１３を介して固定され
た第２のギヤ２１２を常時第１のギヤ２１１側に
付勢するばね２１６と、前記スリーブ２０７の下
端に上端部を固定されて前記第１のギア２１１と
同時に回動されるとともに上下２箇所のラジアル
エアベアリング２１７およびスラストエアベアリ
ング２１８を介して前記下部ケース２０６に回転
自在に支持されかつ下端にプローブホルダ２５０
の一端部を挿入可能なホルダ取付部としてのテー
パ状の孔２１９を有する中空のＺスピンドル２２
０と、前記上下のラジアルエアベアリング２１７
およびスラストエアベアリング２１８に下部ケー
ス２０６内等に形成された通路を介して夫々圧縮
空気を供給するエア配管２２２と、前記Ｚスピン
ドル２２０内に軸方向摺動自在に収納されるとと
もに下端部に半径方向移動可能かつ落下防止され
た複数のボール２２５を有するプローブ支持手段
としてのボールホルダ２２６を備えた駆動棒２２
７と、この駆動棒２２７の上端部と前記Ｚスピン
ドル２２０との間に介装された前記ボールホルダ
２２６をＺスピンドル２２０内に引込む方向に付
勢しＺスピンドル２２０に形成された小径のガイ
ド孔２２１の作用によりボール２２５を内方に突
出させてプローブホルダ２５０のプルスタツド２
５１を係止するようにする引込み手段としての皿
ばね２２８と、前記駆動棒２２７の上端にボール
２２９を介して下端部を当接されるとともに前記
スリーブ２０７内に軸方向摺動可能に収納された
中間軸２３０と、この中間軸２３０の上端にボー
ル２３１を介して下端部を当接されるとともに上
下方向移動可能にされたピストンロツド２３２
と、このピストンロツド２３２の上端部に複数個
固定されたピストン２３３を摺動自在に収納する
とともに各ピストン２３３を夫々仕切壁２３４で
仕切つて収納し複数の直列な多段受圧面を有する
前記上部ケース２０１に固定されたアクチエータ
２３５と、前記ピストンロツド２３２の途中に固
定されたドツグ２３６およびこのドツグ２３６を
挟んで対向されるとともに前記上部ケース２０１
に支持された一対の検出器２３７を有するピスト
ンロツド軸方向位置検出手段２３８と、前記Ｚス
ピンドル２２０の下端部に突出され前記プローブ
ホルダ２５０の位置決めをする突部２３９と、同
じくＺスピンドル２２０の下端部に突没可能に設
けられるとともにばね２４０により常時突出方向
に付勢され前記プローブホルダ２５０と電気的導
通を取るピン２４１と、前記中間スリーブ２０４
に固定されたロータリデイスク２４６および上部
ケース２０１に支持された検出器２４７からなり
割出し用モータ２０２による中間スリーブ２０４
ひいては第１のギヤ２１１の回転角度を検出する
ロータリエンコーダ２４５と、から構成されてい
る。ここにおいて、前記割出し用モータ２０２等
からなる回転駆動手段、多段角度位置噛合手段と
してのカービツクカツプリング２１０、回り止め
部材としてのダイヤフラム２１３、シリンダ２１
５等からなる軸方向駆動手段および付勢手段とし
てのばね２１６（前記ダイヤフラム２１３も付勢
手段の一部として作用する。）から角度位置決め
機構が構成されている。

このような構成により、プローブ着脱機構２０
０は、アクチエータ２３５を皿ばね２２８に抗し
て作動させ、駆動棒２２７を下降させてボールホ
ルダ２２６をガイド孔２２１内から脱出させてボ
ール２２５を半径方向に移動可能とさせ、このボ
ールホルダ２２６内にプローブホルダ２５０のプ
ルスタツド２５１を挿入し、この状態でアクチエ
ータ２３５の作動を解いて皿ばね２２８により駆
動棒２２７を上昇させると、ボールホルダ２２６
でプローブホルダ２５０のプルスタツド２５１を
Ｚスピンドル２２０の孔２１９内に引込み、ガイ
ド孔２２１とボール２２５との作用によつてプル
スタツド２５１を係止保持でき、かつ、このプロ
ーブホルダ２５０を係止保持した状態或いは保持
しない状態でギヤ上下動用シリンダ２１５を作動
させ、ギヤ上下動用ピストン２１４をばね２１６
に抗して上昇させることにより、カービツクカツ
プリング２１０の第２のギヤ２１２と第１のギヤ
２１１との噛合を解き、この状態で割出し用モー
タ２０２を回転させれば、ギヤトレイン２０３、
中間スリーブ２０４、カツプリング２０５および
スリーブ２０７を介して第１のギヤ２１１が回動
され、この所定角度回動された状態で前記ギヤ上
下動用シリンダ２１５の作動を解けば、ばね２１
６およびダイヤフラム２１３の付勢力の作用によ
りギヤ上下動用ピストン２１４と共に第２のギヤ
２１２が下降され、第２のギヤ２１２と第１のギ
ヤ２１１とが初期とは異なる位置で噛合されて第
１のギヤ２１１と第２のギヤ２１２との噛合角度
が変更されることとなる。この第１のギヤ２１１
の回動に伴ない、スリーブ２０７を介してＺスピ
ンドル２２０も回動されるため、ボールホルダ２
２６に把持されているプローブホルダ２５０も回
動され、プローブホルダ２５０の角度位置を変更
でき、或いはＺスピンドル２２０の下端に固定さ
れた突部２３９の位置を変更して次に取付けられ
るプローブホルダ２５０の取付角度を変更できる
こととなる。この際、第１のギヤ２１１の回動角
度は、前記中間スリーブ２０４の途中に固定され
たロータリデイスク２４６および上部ケース２０
１に支持された検出器２４７からなるロータリエ
ンコーダ２４５により検出されることとなる。

前記プローブホルダ２５０は、第６図および第
７図に示されるように、上端にプルスタツド２５
１を有するとともに途中にフランジ部２５２およ
びテーパ面２５３を有するホルダ本体２５６を備
え、このホルダ本体２５６の下端部には、下端部
に夫々測定子２７１或いは２８１を有しかつ上部
に雄ねじ２７２或いは２８２を有する形状の異な
るタツチ信号プローブ２７０或いは２８０がねじ
込み固定されるようになつている。この際、タツ
チ信号プローブ２８０は、前記測定子２８１を有
する回動部２８３を備え、この回動部２８３の部
分が雄ねじ２８２を有する本体２８４に対して回
動かつその回動位置で固定可能になるようにされ
ている。

また、前記プローブホルダ２５０のフランジ部
２５２の上面には、前記Ｚスピンドル２２０の下
端部に設けられた突部２３９に係合可能にされ突
部２３９と共に位置決め手段を構成する溝状の係
合凹部２５７が設けられるとともに、前記Ｚスピ
ンドル２２０の下端部に設けられた固定ピン２４
３に当接される接点ピン２６６（第７図参照）が
設けられている。また、フランジ部２５２の下面
には、ピン孔２６８および係合溝２６９が形成さ
れている。

第１図および第２図において、前記テーブル５
０上には、プローブストツカ２９０が設けられて
いる。このプローブストツカ２９０は、第８図に
も示されるように、テーブル５０の一端即ち後端
側に固定された保持台２９１と、この保持台２９
１の上部に固定されるとともにテーブル５０の他
端側即ち前端側に向つて開口された複数の切欠部
２９２を有しテーブル５０の上面と所定間隔を離
された保持板２９３と、この保持板２９３の上面
において前記切欠部２９２の両側位置に突設され
前記プローブホルダ２５０のフランジ部２５２の
下面に形成されたピン孔２６８および係合溝２６
９に係合可能にされこれらのピン孔２６８および
係合溝２６９と共にプローブ姿勢維持手段を構成
するピン２９４およびピン２９５と、から構成さ
れ、このプローブストツカ２９０の保持板２９３
上には前記プローブホルダ２５０が位置調整され
て夫々載置されている。

なお、第１図中符号３１０は、簡略図示されて
いるが、表示部３１１を有するとともに図示しな
いプリンタ、CRT等の周辺機器を有し、更に、
内部に演算機能、記憶機能等を持つ計算機システ
ムを有し、所定のプログラムに従つて各部の動き
を制御する制御装置、符号３２０はテーブル５０
上に載置された被測定物、符号２６はＹ軸方向駆
動機構６０を防塵する蛇腹カバー、符号２７はサ
イドカバーである。また、前記プローブ着脱機構
２００とプローブストツカ２９０とにより、プロ
ーブ自動着脱装置が構成されている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

テーブル５０上に固定されたプローブストツカ
２９０の保持板２９３上に所定の形状のタツチ信
号プローブ２７０或いは２８０を取付けたプロー
ブホルダ２５０をセツトし、かつ、テーブル５０
上に被測定物３２０を載置固定する。この状態
で、制御装置３１０により所定の指令を与える
と、この指令によりＹ軸方向駆動機構６０のモー
タ６２が駆動されて送りねじ軸６４等を介してテ
ーブル５０が第１図中左前方に移動させ、プロー
ブストツカ２９０が丁度Ｚ軸構造物１８０の下方
に位置するようにされる。一方、Ｙ軸方向駆動機
構６０の駆動とともに、Ｘ軸方向駆動機構１２０
のモータ１２２が駆動され、スライダ１１０がＸ
軸方向に移動されてＺ軸構造物１８０がプローブ
ストツカ２９０上に載置された所定のプローブホ
ルダ２５０の直上位置に移動されて停止される。

この状態で、スライダ１１０内にあるＺ軸方向
駆動機構１４０のモータ１４１が作動されてＺ軸
構造物１８０が下降され、Ｚ軸構造物１８０の内
部に収納されたＺスピンドル２２０のプローブ取
付部としての孔２１９にプローブホルダ２５０が
取納されるようになる。この際、第５図におい
て、アクチエータ２３５が作動され、駆動棒２２
７を皿ばね２２８に抗して押し下げているため、
ボールホルダ２２６はガイド孔２２１から外れボ
ール２２５がフリーの状態にあり、このため、プ
ローブホルダ２５０の上端のプルスタツド２５１
がボールホルダ２２６内に容易に挿入されること
なる。

次いで、アクチエータ２３５の作動を解除する
と、皿ばね２２８の作用により駆動棒２２７が上
昇されるため、ボールホルダ２２６によりプルス
タツド２５１が引込まれ、プローブホルダ２５０
のテーパ面２５３が孔２１９に係合され、かつ、
プローブ着脱機構２００の下端部に形成された突
部２３９がプローブホルダ２５０の係合凹部２５
７へ挿入され、更にプローブ着脱機構２００のピ
ン２４０がプローブホルダ２５０の接点ピン２６
６に接続され電気的な導通がなされる。

このようにしてＺ軸構造物１８０のプローブ着
脱機構２００にプローブホルダ２５０が保持され
た状態で、タツチ信号プローブ２８０の測定子２
８１の位置を変更したい場合には、プローブ着脱
機構２００のギヤ上下動用シリンダ２１５を作動
してギヤ上下動用ピストン２１４をばね２１６に
抗して上昇させ、第１のギヤ２１１と第２のギヤ
２１２との噛合を開放し、この状態で割出し用モ
ータ２０２を駆動してギヤトレイン２０３および
中間スリーブ２０４を介して第１のギヤ２１１を
所定角度回動させることにより行うことができ
る。

このようにして、プローブ着脱機構２００への
プローブホルダ２５０の取付けがおよび取付角度
が調整された後、前記Ｙ軸方向駆動機構６０、Ｘ
軸方向駆動機構１２０およびＺ軸方向駆動機構１
４０を制御装置３１０の指令により駆動し、Ｚ軸
構造物１８０の下端に取付けられたタツチ信号プ
ローブ２８０の測定子２８１を被測定物３２０の
所定位置に接触させ、その接触時における測定子
２８１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置を制御装置３１
０で記憶し、順次この測定子２８１による被測定
物３２０への接触点の測定を行つて被測定物３２
０の計測を終了する。この被測定物３２０の測定
にあたり、タツチ信号プローブ２８０を取換える
必要があるときは、前述と同様にしてＺ軸構造物
１８０をプローブストツカ２９０の上方位置に位
置させ、プローブストツカ２９０上に載置された
所定のプローブホルダ２５０をＺ軸構造物１８０
に取付けることにより行うことができる。この
際、使用済のプローブホルダ２５０は、プローブ
ストツカ２９０の切欠部２９２の内、空いている
個所に戻すこととなるが、この戻し作業は、空い
ている切欠部２９２の位置にＺ軸構造物１８０を
位置させた後、アクチエータ２３５を作動させ、
皿ばね２２８に抗して駆動棒２２７を下降させ、
ボールホルダ２２６によるプルスタツド２５１の
把持を開放し、この開放状態のままＺ軸構造物１
８０を上昇させればよい。

上述のような本実施例によれば次のような効果
がある。

即ち、本実施例は、Ｚスピンドル２２０を中空
とし、このＺスピンドル２２０内にプローブ支持
手段としてのボールホルダ２２６を設けてプロー
ブホルダ２５０を着脱できるようにしたから、軽
量かつ小型な構造でタツチ信号プローブ２７０，
２８０の自動交換を行える。また、このことから
Ｚ軸構造物１８０の重量増加も僅かで済み、Ｚ軸
構造物１８０ひいてはこれを支持するスライダ１
１０、簗１００、支柱９０等の強度増加を最小限
にできて、装置全体の大型化を招来することもな
い。また、Ｚ軸構造物１８０内にはプローブ着脱
機構２００を設けるとともに、テーブル５０上に
プローブストツカ２９０を設け、かつ、テーブル
５０を移動させる構造としたから、タツチ信号プ
ローブ２７０，２８０の自動取換えの機能を小型
かつ簡易に達成することができる。また、複数の
タイプのタツチ信号プローブ２７０，２８０を予
じめプローブホルダ２５０に取付けてプローブス
トツカ２９０上に姿勢調整のうえ用意してあるか
ら、タツチ信号プローブ２７０，２８０の交換作
業はタツチ信号プローブ２７０，２８０による一
点の測定動作と同程度の時間で行うことができ、
タツチ信号プローブ２７０，２８０を取換えなが
らの作業を極めて迅速に行なえる。この際、タツ
チ信号プローブ２７０，２８０の取換え毎に、図
示しない原点位置にタツチ信号プローブ２７０，
２８０を接触させて原点チエツクを行なつても良
く、このように交換毎に原点チエツクをすれば、
より測定精度を向上できる。また、プローブ着脱
機構２００におけるピストンロツド２３２即ち駆
動棒２２７の駆動源は、複数の受圧面を有するア
クチエータ２３５により行なつたから、一般の工
場に配設されている比較的低圧の圧縮空気を用い
て、プローブホルダ２５０の保持を行なつている
皿ばね２２８を強力なばね力としても、十分に皿
ばね２２８のばね力に打勝つて駆動棒２２７を駆
動することができ、プローブホルダ２５０の取付
けを確実に行なうことができる。また、Ｚスピン
ドル２２０とプローブホルダ２５０とは、突部２
３９と係合凹部２５７とにより位置決めされるか
ら、Ｚスピンドル２２０に対する取付位置を正確
に設定することができる。また、プローブホルダ
２５０のプローブストツカ２９０への設置時に
は、ピン孔２６８および係合溝２６９とピン２９
４および２９５とにより位置決めされるから、そ
の設置位置を正確に行なうことができる。また、
プローブ支持手段としてのボールホルダ２２６
は、単にボール２２５を保持する構造であるか
ら、簡易に、かつ安価に製作できる。更に、皿ば
ね２２８は駆動棒２２７を常時引込む方向に付勢
しているから、アクチエータ２３５へのエアの供
給が断たれてもプローブホルダ２５０を落下させ
ることがない。

第９図は、本発明の他の実施例を示すもので、
本実施例は、Ｚ軸構造物１８０の構造を簡略にし
たものである。ここにおいて、前記実施例と同一
若しくは相当構成部分は同一符号を用い、説明を
簡略にする。

即ち、本実施例ではＺスピンドル２００の支持
をエアベアリングとせず、通常のボールベアリン
グとするとともに、駆動棒２２７を延長して前記
実施例の中間ロツド２３０をなくし、かつ、ピス
トンロツド２３２と兼用させ、更に、ピストンロ
ツド２３２に沿つて設けられた軸方向位置検出手
段２３８をなくしたものである。また、中間スリ
ーブ２０４を延長して前記実施例のカツプリング
２０５をなくし、かつスリーブ２０７を兼用させ
たものであり、他は、形状の相違等を除き、実質
的に同一である。

このような構成においても、プローブホルダ２
５０の交換は、前記実施例と同様にでき、構造が
簡易かつ軽量安価となる分、本実施例は有利であ
る。

なお、本発明の実施にあたり、プローブ着脱機
構２００におけるプルスタツド２５１の支持部即
ちボールホルダ２２６は、前記構造に限らず、電
磁石で支持するもの、コレツトチヤツクで支持す
るもの等でもよい。また、プローブ着脱機構２０
０におけるプルスタツド２５１の支持方法は、前
記実施例のように常時挟持しているものに限ら
ず、一旦、引込み完了後、プローブホルダ２５０
のテーパ面２５３とＺスピンドル２２０のテーパ
孔２１９とで保持するものであつてもよい。更
に、各Ｙ，Ｘ，Ｚ軸方向駆動機構６０，１２０，
１４０のモータ６２，１２２，１４１は、AC，
DC，パルス電動機のみならず、エアモータ、油
圧モータ等も含むものである。更に、Ｘ，Ｙ，Ｚ
直交三軸のうちＺ軸は必ずしも鉛直である必要は
なく、Ｘ軸が鉛直であつてもよく、この場合はＺ
軸スピンドル２２０は水平に配置されることとな
る。また、本発明におけるタツチ信号プローブと
は、タツチ信号プローブ２７０，２８０そのもの
に限らず、プローブホルダ２５０に取付けられた
ものをも含む概念である。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、タツチ信号プロ
ーブの着脱機構を内装してもＺ軸構造物の重量を
それ程増大させることがなく、かつ、プローブ取
付の確実化およ測定子の方向変更もできる自動三
次元測定機のＺ軸構造を提供できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す斜
視図、第２図はその正面図、第３図はＹ軸方向駆
動機構の拡大側面図、第４図はスライダの一部を
切欠いた拡大側面図、第５図はプローブ着脱機構
の拡大断面図、第６図はプローブホルダの一部を
切欠いた拡大側面図、第７図は第６図の平面図、
第８図はプローブストツカの拡大平面図、第９図
は本発明の他の実施例におけるプローブ着脱機構
を示す拡大断面図である。 １０…基台、６０…Ｙ軸方向駆動機構、１００
…簗、１１０…スライダ、１２０…Ｘ軸方向駆動
機構、１４０…Ｚ軸方向駆動機構、１８０…Ｚ軸
構造物、２００…プローブ着脱機構、２０２…割
出し用モータ、２０３…ギヤトレイン、２０４…
中間スリーブ、２０５…カツプリング、２０７…
スリーブ、２１０…多数角度位置噛合手段として
のカービツクカツプリング、２１１，２１２…一
対の噛合部材を構成する第１、第２のギヤ、２１
３…回り止め部材としてのダイヤフラム、２１４
…ギヤ上下動用ピストン、２１５…ギヤ上下動用
シリンダ、２１６…付勢手段の一部を構成するば
ね、２１９…プローブ取付部としての孔、２２０
…Ｚスピンドル、２２５…ボール、２２６…プロ
ーブ支持手段としてのボールホルダ、２２７…駆
動棒、２２８…引込み手段としての皿ばね、２３
２…ピストンロツド、２３３…ピストン、２３５
…押出し手段としてのアチエータ、２５０…プロ
ーブホルダ、２７０，２８０…タツチ信号プロー
ブ、２７１，２８１…測定子、２９０…プローブ
ストツカ、３１０…制御装置、３２０…被測定
物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体に軸方向に摺動自在に支持された中空の
   Ｚ軸構造物； この構造物内に軸線中心に回転自在かつ軸方向
   変位不能に支持されるとともに先端にタツチ信号
   プローブの取付部を有する中空のＺスピンドル； 前記Ｚ軸構造物側に軸方向変位可能かつ回転不
   能に取付けられた回転方向回り止め部材と、円周
   方向の多数角度位置で互いに噛合可能にされた一
   対の噛合部材を有するとともに一方の噛合部材が
   Ｚスピンドルに、他方の噛合部材が回転方向回り
   止め部材にそれぞれ取付けられた多数角度位置噛
   合手段と、この多数角度位置噛合手段の一対の噛
   合部材を常時噛合する方向に付勢する付勢手段
   と、この付勢手段に打勝つて前記他方の噛合部材
   を一方の噛合部材との噛合状態から開放する軸方
   向駆動手段と、この軸方向駆動手段による一対の
   噛合部材の開放状態において一方の噛合部材をＺ
   スピンドルごと所定角度回転させて一対の噛合部
   材の噛合角度位置を変更させる回転駆動手段とを
   有する角度位置決め機構； 前記Ｚスピンドル内に収納されるとともにＺス
   ピンドルのタツチ信号プローブ取付部内に突没可
   能にされたプローブ支持手段と、このプローブ支
   持手段を作動させるとともに、軸方向に延長され
   た駆動棒と、この駆動棒を前記プローブ支持手段
   が常時プローブ支持作動する方向に付勢するばね
   と、このばねの付勢力に抗して前記プローブ支持
   手段を開放作動方向に押圧するための軸方向多段
   受圧面を備えた空気作動アクチエータとを有する
   プローブ着脱機構； を具備したことを特徴とする三次元測定機のＺ軸
   構造。