JPH032404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は自動三次元測定機に関する。

［背景技術］ 従来、タツチ信号プローブを三次元的に移動さ
せて被測定物の形状を測定する三次元測定機が知
られている。このような三次元測定機は、一般的
には、基台に支柱を前後方向すなわちＹ軸方向移
動自在に設けるとともに、この支柱の上端間に横
架された梁上にスライダを左右方向すなわちＸ軸
方向に移動自在に設け、このスライダに垂直方向
すなわちＺ軸方向にＺスピンドルを移動自在に設
けている。これらの基台に対する支柱、支柱に対
するスライダ、スライダに対するＺスピンドル
は、この順序で順次組み上げていく積重ね構造と
されている。

従つて、基台からＺスピンドルに至るまで順次
強靭構造としなければ精度的保証が困難となつて
いる。これは、各軸を自動駆動型とするいわゆる
自動三次元測定機では、高重量負荷による駆動源
の大馬力化、高イナーシヤのための制御系の高級
化あるいは高速送りの困難化などの欠点要因とな
り、かつ、全体構造が大型化するため経済的にも
不利であるという欠点がある。

また、自動三次元測定機といつても、従来はタ
ツチ信号プローブは人手により交換しており、よ
り完全な自動化の行なえる自動三次元測定機が望
まれている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、送り機構を簡易化でき、全体
構造を小型化できるとともに、より自動化を進め
た自動三次元測定機を提供するにある。

［発明の構成］ 本発明は、基台に対しテーブルを可動型とする
一方、大型支柱は基台に固定し、かつ、自動化の
実効を期してタツチ信号プローブの自動着脱を行
えるプローブ着脱機構を設けるとともに、可動テ
ーブル上にプローブを複数保持し、テーブル送り
およびプローブ着脱機構を制御する制御装置を設
けるという構成とし、これにより、可動部の小型
化に伴ない送り構造を小型化するとともに、プロ
ーブの着脱は被測定物の移動に必要なテーブル等
の駆動機構を利用することによつてプローブ着脱
機構には特別の送りのための機械、制御回路等を
必要としないようにし、更に、前記プローブ着脱
機構、制御装置等によつてより一層の自動化を可
能にして技術的、経済的価値を大きなものとした
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、複数の水平出し治具３０を介して設置床
１に水平に設置される。この基台１０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、さらに、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。この際、案内部材１１および第２の
案内部材１２の基台１０への固定構造は、基台１
０に設けられた盲孔１３内に接着固定された固定
金具１４のねじ孔に第１の案内部材１１あるいは
第２の案内部材１２を貫通してボルト１６をねじ
込むことによりなされる。また、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
下方向すなわ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。

前記水平出し治具３０は、側面略凹字状に形成
されたベース３１と、このベース３１内に摺動自
在に収納され上面に傾斜面を形成された摺動片３
３と、前記ベース３１の上り部に進退可能にねじ
込まれ前記摺動片３３をベース３１の底面に沿つ
て進退させるボルト３４と、前記ベース３１の両
側の側壁内に上下方向摺動可能に設けられるとと
もに前記摺動片３３の傾斜面に係合する傾斜面を
有しかつ前記基台１０の下面に当接された当接片
３６とから構成され、前記ボルト３４をまわすこ
とにより両傾斜面の作用によつて設置床１に対す
る基台１０の高さ位置を調整し、基台１０の水平
位置出しを行なえるようになつている。

前記第１の案内部材１１の両側位置には、前記
水平出し治具３０と同様に傾斜面を利用した複数
対例えば３対以上、実際には16ないし32対程度の
曲がり矯正手段４０が配置され、第１の案内部材
１１の両側に形成されたＸ軸方向移動規制用平行
案内面１８の真直度が出せるようになつている。

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に対抗されるエアベアング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の案内部材の上下のＺ軸方向移動規制用平
行案内面２０のうち上方の案内面２０に対抗され
る比較的大型のエアベアリング５３が設けられ、
更に、平行案内面２０の下側の案内面２０に対抗
されるエアベアリング５４がブラケツト５５を介
して取付けられ、これらの各エアベアリング５
１，５３，５４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１２とエアベアリング５３，５４との
作用によりＺ軸方向の移動が規制され、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と、
このモータ６２の出力軸にカツプリング６３を介
して連結されたボールねじ軸からなる送りねじ軸
６４と、この送りねじ軸６４に移動可能に螺合さ
れるとともにブラケツト６５を介してテーブル５
０に固定されたナツト部材６６と、前記送りねじ
軸６４に取付けられた回転円盤およびこの回転円
盤の回転を停止させる制御部とからなり送りねじ
軸６４の回転を停止するための電磁ブレーキ６７
と、前記ブラケツト６１に設けられ送りねじ軸６
４の一端側を支持する軸受６８と、前記第１の案
内部材１１に設けられた溝２１内に固定され送り
ねじ軸６４の他端側を支持する軸受６９と、前記
ブラケツト６１の下面に設けられモータ６２等に
所定の電気信号を与える電子回路部７０とから構
成されている。

前記モータ６２によるテーブル５０の送り量
は、第２図に示されるように、前記第１の案内部
材１１側に設けられたスケール７６およびテーブ
ル５０のブラケツト５２側に設けられた検出部７
７からなるＹ軸方向移動量計測手段７５により計
測され、また、テーブル５０の原点位置即ち絶対
位置測定するための零点位置は、前記第１の案内
部材１１側に設けられたゼロマーク８１およびテ
ーブル５０側に設けられた検出スイツチ８２から
なるゼロセツト手段８０により設定されるように
なつている。さらに、テーブル５０の移動範囲の
規制は、基台１０上に設けられたドツク８５およ
びテーブル５０側に設けられた図示しないリミツ
トスイツチにより行わ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。この支柱９０の
基台１０に対する固定構造は、基台１０の両側面
に沿つてＹ軸方向に夫々複数箇所設けられた孔２
２内に挿入された略杵状の締付金具２３に貫孔２
４を貫通してねじ込まれるボルト２５により行わ
れている。これらの支柱９０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梁１００が横架固定され
ている。この梁１００と支柱９０との固定構造
も、前記支柱９０と基台１０との固定構造と同様
に、天然石材等からなる梁１００側に設けられた
孔１０１と、この孔１０１内に挿入される金属材
からなる略杵状の締付金具１０２と、梁１００側
に設けられた貫孔１０３を貫通して挿入され締付
金具１０２のねじ穴に螺合されるボルト１０４と
から構成されている。

前記梁１００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１
１０は、モータ１２２、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、梁１００
の背面にはスライダ１１０をＸ軸方向に案内する
ためのガイドレール１０５およびスライダ１１０
の移動量を検出するためのスケール１０６が夫々
設けられている。

前記スライダ１１０は、第４図に示されるよう
に、前記梁１００を囲むように設けられるととも
に梁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と、このモ
ータ１４１によりタイミングベルト１４２を介し
て回転駆動されるとともに支持フレーム１１５の
上下部に夫々設けられた軸受１４３および１４４
によつて夫々その上下端部を回転自在に支持され
た比較的大きな例えば４mm以上のねじピツチを有
する送りねじ軸１４５と、この送りねじ軸１４５
に軸方向移動可能に支持されたナツト部材１４６
と、このナツト部材１４６に回転自在に支持され
るとともに前記支持フレーム１１５の第４図中手
前側の壁面（図示せず）に取付けられたガイドレ
ール１４７の両側壁を挟持するように当接されガ
イドレール１４７に沿つてナツト部材１４６をＺ
軸方向移動容易かつ回動不能に案内する一対のロ
ーラ１４８と、前記ナツト部材１４６に固定され
た連結板１４９と、この連結板１４９の突出端上
下面に夫々スラストベアリング１５０および先端
に球形部を有する押しねじ１５１を介して連結さ
れるとともに前記Ｚ軸構造物１８０の上端部に固
定されたブラケツト１５２と、から構成され、前
記モータ１４１の駆動によりブラケツト１５２を
介してＺ軸構造物１８０をＺ軸方向に駆動できる
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１４９に対
し送りねじ軸１４５の軸方向移動不可能かつ半径
方向移動可能にされたスラストベアリング１５０
の部分で吸収され、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に支持されたピストン１
９２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側への荷重の軽減が図ら
れている。また、筐体１８１の図中背面側には、
スケール１８５が固定されるとともに、前記支持
フレーム１１５にはこのスケール１８５の目盛を
読取る検出器１８６が設けられ、これらのスケー
ル１８５と検出器１８６により、Ｚ軸構造物１８
０のＺ軸方向の移動量が検出されるようになつて
いる。

前記Ｚ軸構造物１８０は、第５図に示されるよ
うに、前記四角筒からなるＺ軸部材としての中空
の筐体１８１を備え、この筐体１８１内には、上
部にエアバランス機構１９０が設けられるととも
に、下部にＺスピンドル２２０が固定されてい
る。このＺスピンドル２２０はプローブ取付部と
してのテーパ状の孔２１９を有するとともに、内
部にプローブ支持手段としての下部が中空のボー
ルホルダ２２６を軸方向移動可能に収納してい
る。このボールホルダ２２６は、その下端部に半
径方向移動可能かつ落下防止された複数のボール
２２５を備えるとともに、駆動棒としてのピスト
ンロツド２３２により上下動されるようになつて
いる。このピストンロツド２３２は多段にピスト
ンロツド２３３を備え、これらのピストン２３３
は仕切壁２３４有する押出し手段としてのアクチ
エータ２３５内に収納されて直列な多段の受圧面
を有するようにされている。また、ピストンロツ
ド２３２は、引込み手段としての皿ばね２２８に
より常時上方、即ち、ボールホルダ２２６を常時
小径のガイド孔２２１内に引込む方向に付勢され
ている。このボールホルダ２２６のガイド孔２２
１内への引込み時には、このガイド孔２２１の作
用によりボール２２５がボールホルダ２２６の内
方に突出され、このボール２２５によりプローブ
ホルダ２５０の上端のプルスタツド２５１を係止
できるようになつている。一方、アクチエータ２
３５の作動により、ピストンロツド２３２が皿ば
ね２２８に抗して下方に押圧されたときは、ボー
ルホルダ２２６が小径のガイド孔２２１内から押
出され、プローブホルダ２５０のチヤツクを解除
できるようになつている。また、このピストンロ
ツド２３２の動きは、ドツグ２３６及び一対の検
出器２３７からなる軸方向位置検出手段２３８に
より検出されるようになつている。

前記Ｚピストンロツド２２０は、その下面にプ
ローブホルダ２５０の位置決め用突部２３９を有
するとともに、電気接点としての固定ピン２４３
を有し、この固定ピン２４３によりプローブホル
ダ２５０ひいてはこのホルダ２５０に取付けられ
るタツチ信号プローブ２７０或いは２８０（第
６，７図参照）と電気的導通がとれるようになつ
ている。

なお、前記押出し手段としてのアクチエータ２
３５、引込み手段としての皿ばね２２８およびプ
ローブ支持手段としてのボールホルダ２２６によ
りプローブ着脱機構２００が構成され、このプロ
ーブ着脱機構２００により、プローブ取付部とし
てのＺスピンドル２２０の孔２１９にタツチ信号
プローブ２７０，２８０のプローブホルダ２５０
が着脱されるようになつている。

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が設けられてい
る。また、フランジ部２５２の下面には、ピン孔
２５８および係合溝２６９が形成れている。

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図な
いし第１１図に示されるように、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２９１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
切欠部２９２を有する複数の保持板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２
６８および係合溝２６９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、前記保持板２９３の切欠部２９２の両
脇位置に設けられ前記プローブホルダ２５０のフ
ランジ部２５２の下面を支持する絶縁材からなる
一対のフランジ置き台２９６と、この一対のフラ
ンジ置き台２９６の切欠部内に位置されるととも
に前記プローブホルダ２５０の載置の有無を検出
するリードスイツチ等からなる検出器２９７と、
前記保持板２９３の下面において切欠部２９２の
両側に夫々固定されたブラケツト２９８に一端を
回動自在に支持されるとともに他端をブラケツト
２９８に設けられた揺動規制ピン２９９により所
定角度揺動可能にされその内側面を夫々切欠部２
９２の内方に突出された挟持体３００と、この挟
持体３００と前記ブラケツト２９８との間に介装
され前記挟持体３００を切欠部２９２の内方に向
つて突出するよう付勢する板ばね３０１とから構
成され、このプローブストツカ２９０の保持板２
９３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。この際、各プローブ
ホルダ２５０は、板ばね３０１により付勢された
挟持体３００の作用により保持板２９３から落下
するのを防止されている。

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態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２
００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が駆動されてカツプリング６３、送りねじ
軸６４等を介してテーブル５０が第１図中左前方
に移動され、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
収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、駆動棒とし
てのピストンロツド２３２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の作用によりピストンロツド２
３２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２５７へ挿入され、更にプローブ着脱機構
２００の固定ピン２４３がプローブホルダ２５０
の接点ピン２６６に接触され電気的な導通がなさ
れる。

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１
２０およびＺ軸方向駆動機構１４０を制御装置３
１０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３１０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３２０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２９
２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
してピストンロツド２３２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１８０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。

すなわち、本実施例は、テーブル５０を可動と
したから、重量の大きい支柱９０等を動かす必要
がなく、その駆動機構すなわちＹ軸方向駆動機構
６０を小さな動力としてよく、かつ、慣性も小さ
くなるからテーブル５０の停止位置も正確にでき
る。また、テーブル５０は基台１０上に設けられ
たＸ軸方向移動規制部材１１およびＺ軸方向移動
規制部材１２の夫々の平行二面により案内される
から、従来のＶ字型の案内溝と異なり、二方向と
も夫々独立して調整することができ、テーブル５
０の案内精度を高めることができる。また、Ｘ軸
方向移動規制部材１１は曲がり矯正手段４０によ
り平行案内面１８の真直度を調整できるから、こ
の点からも案内精度を向上させることができる。
また、前記Ｘ軸方向移動規制部材１１およびＺ軸
方向移動規制部材１２は基台１０と別体に形成さ
れているため、その案内面を加工するにあたり、
比較的簡単にかつ精度良く加工することができ
る。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の自動取替の機能を簡易に
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２９
０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なうことができ、タツチ信
号プローブ２７０，２８０を取換えながらの作業
を極めて迅数に行なえる。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、石様部材からなる基台
１０および梁１００と支柱９０との接続構造は、
孔２２，１０１に挿入された締付金具２３，１０
２に貫孔２４，１０３を貫通して挿入されるボル
ト２５，１０４で行なうようにしたから、簡単な
構成で確実な固定を得ることができる。また、Ｚ
軸構造物１８０内には、エアバランス機構１９０
が設けられているから、Ｚ軸構造物１８０の駆動
操作力を極めて小さくでき、このＺ軸構造物１８
０を駆動するモータ１４１を小型化でき、ひいて
はスライダ１１０の小型化および軽量化を図るこ
とができる。また、Ｚ軸方向駆動機構１４０の送
りねじ軸１４５の偏心等による影響を連結板１４
９とスラストベアリング１５０との作用により吸
収することができ、測定精度への悪影響を与える
ことを防止できる。また、Ｚ軸構造物１８０の駆
動の高速化を図るため、送りねじ軸１４５のリー
ドは例えば４mm以上とされているが、このように
大きなリードをとつた場合、前記エアバランス機
構１９０のエアバランス用の空気がなんらかの原
因で喪失された場合、Ｚ軸構造物１８０の自重に
よりナツト部材１４６側から送りねじ軸１４５が
回転されてＺ軸構造物１８０が自然落下する恐れ
があるが、本実施例ではロツク装置１６０を設け
て圧縮空気の喪失時は、送りねじ軸１４５の上端
をロツク装置１６０により強力にロツクするよう
にしたから、エアー喪失時に送りねじ軸１４５が
逆回転されることが有効に防止され、Ｚ軸構造物
１８０の落下による各部の破損を防止することが
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ピス
トンロツド２３２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２３９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２９４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、プローブストツカ２９０には
一対の挟持体３００からなる挟持手段が設けられ
ているから、テーブル５０の移動等による慣性力
によつてプローブホルダ２５０がプローブストツ
カ２９０から落下してしまうということがなく、
不測の事故を未然に防ぐことができる。また、プ
ローブストツカ２９０には検出器２９７が設けら
れているから、プローブホルダ２５０が載置され
ているか否かが、直ちに判別でき、従つて、使用
済みのプローブホルダ２５０を戻す際に空いてい
る切欠部２９２を容易に検出できる。更に、基台
１０および梁１００は石様部材で構成されている
から、経時変化による精度低下を有効に防止でき
る。また、基台１０とＸ軸方向移動規制部材１１
あるいはＺ軸方向移動規制部材１２との接触構造
は、基台１０に設けられた盲穴１３内に接着固定
された固定金具１４にＸ軸方向移動規制部材１１
あるいはＺ軸方向規制部材１２を貫通したボルト
１６で固定するようにしたから、その固定を簡易
かつ確実に行なうことができる。また、圧縮空気
が喪失された場合のＺ軸構造物１８０の落下防止
構造は、Ｚ軸構造物１８０そのものを停止するの
ではなく、送りねじ軸１４５停止するようにした
から、軽い力でロツクを行なうことができ、ロツ
ク装置１６０の構造を簡易にすることができる。

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、一旦引込み完了後は、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。また、プローブス
トツカ２９０の保持板２９３は、前記実施例のよ
うに複数に分割されたものに限らず、一枚に構成
してもよく、この場合は切欠部２９２は一枚の保
持板２９３に複数形成されることとなる。更に、
プローブ着脱機構２００は、Ｚ軸構造体１８０内
に設けるものに限らず、その外部に設けるもので
あつてもよく、かつ、その構造も前記実施例の構
造に限定されない。また、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スピンドル
２２０は水平に配置されることとなる。更に、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、駆動部分の構造
の小型、簡易化ができるとともに、より自動化の
進んだ自動三次元測定機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図はその一部を切欠いた正面図、第３
図はＹ軸方向駆動機構の拡大断面図、第４図はス
ライダの一部を切欠いた拡大図、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断面図、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図は第８図の要部の一部を切欠いた拡大
平面図、第１０図はその一部を切欠いた拡大正面
図、第１１図は第１０図を下方から見た拡大断面
図である。 １０……基台、１１……第１の案内部材、１２
……第２の案内部材、１８，２０……平行案内
面、５１，５３，５４……エアベアリング、６０
……Ｙ軸方向駆動機構、１００……梁、１１０…
…スライダ、１２０……Ｘ軸方向駆動機構、１４
０……Ｚ軸方向駆動機構、１８０……Ｚ軸構造
物、２００……プローブ着脱機構、２１９……プ
ローブ取付部としての孔、２２０……スピンド
ル、２２６……ボールホルダ、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)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｙ軸を水平方向の軸とした互いに直交する
   Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸のうちＸ及びＺ軸方向の動きを規
   制する案内面を有する基台と、この基台の案内面
   を利用したエアベアリングを介してＸ及びＺ軸方
   向の変位が不能とされるとともに基台の中心にＹ
   軸方向に沿つて設けられた駆動送りねじ軸に螺合
   されＹ軸方向に自動送り可能に基台に保持された
   テーブルと、前記基台のＸ軸方向の両側に立設さ
   れた一対の支柱と、この一対の支柱間に横架され
   た梁部材と、この梁部材上をＸ軸方向に自動送り
   可能に取付けられたスライダと、先端にタツチ信
   号プロープを取付可能にされるとともにＺ軸方向
   に自動送り可能にスライダに支持されたＺスピン
   ドルと、前記テーブルの送り方向の一端部に取付
   部軸線をＺ軸方向に合せて保持された複数のタツ
   チ信号プローブと、前記Ｚスピンドル内に納めら
   れるとともに前記テーブルに保持されたタツチ信
   号プローブをＺスピンドルのプローブ取付部に引
   込み可能かつ、この取付部に取付けられたタツチ
   信号プローブをテーブル側に押出し可能にするプ
   ローブ着脱機構と、前記テーブルとＺスピンドル
   とを駆動制御して選択されたタツチ信号プローブ
   の取付部軸線とＺスピンドルの軸線とを一致させ
   るとともにプローブ着脱装置を作動させる制御装
   置とを具備したことを特徴とする自動三次元測定
   機。