JPH0347441B2 - - 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、特にその自動送
り装置の改良に関する。

［背景技術］ 一般に、測定機の自動送り装置は送りねじ軸と
この送りねじ軸に螺合されるナツト部材とから構
成されており、送りねじ軸が測定機の本体側に設
けられ、ナツト部材が測定子を有する移動部材側
に設けられ、この移動部材は本体側に設けられた
案内部材に沿つて移動されることとなる。この場
合、移動部材とナツト部材とが相対変位不能に一
体的に結合されるときに、送りねじ軸と案内部材
との間に平行度の誤差があつたり、送りねじ軸の
ピツチ不良、曲がり等があると、送りねじ軸を回
転させた場合、移動部材或いは送りねじ軸にヨー
イング、ローリング、ピツチング等の変動が生
じ、測定精度を低下させるのみならず、各構成要
素の機械的強度の弱い部分に不利な力が加わつて
破損する虞れがある。

この為、ナツト部材と移動部材とを弾性部材を
介して連結したり、ナツト部材と移動部材とを半
径方向移動可能かつ軸方向変位不能に連結して送
りねじ軸の回転に伴なう不具合な振動を吸収する
構造が知られている。このような構造において
は、ナツト部材の回り止めを必要とするが、従来
のこの種構造ではナツト部材の回り止めを移動部
材により行なわせている。

しかし、このようにナツト部材の回り止めを移
動部材で行なうと、ナツト部材の回転される力が
直接移動部材に加わるため、この回転力で移動部
材が変位を受け、特に高精度を要求される三次元
測定機にあつては、この変位による測定精度への
悪影響が大きな問題となる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、送りねじ軸に螺合されたナツ
ト部材の回転力に基づく測定精度への悪影響を受
けることのない三次元測定機の自動送り装置を提
供するにある。

［発明の構成］ 本発明は、タツチ信号プローブを有する移動部
材と送りねじ軸に螺合されたナツト部材とを連結
するにあたり、送りねじ軸の軸方向相対変位不能
かつ半径方向変位容易に形成された連結手段を介
して連結するとともに、前記送りねじ軸に平行に
配置されて非移動部材側構造体に取付けられたガ
イドレールに当接するローラをナツト部材に一体
に設け、このナツト部材をローラを介してガイド
レールつまり非移動部材側構造体により直接送り
ねじ軸の軸方向に案内させるように構成し、これ
によりナツト部材の回転力を移動部材に伝達する
ことなく、非移動部材側構造体で受け、移動部材
には軸方向の送りのみ伝達するようにして前記目
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、セラミツクス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上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１
０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１０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およびＹ軸を水平方向
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の立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
向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
に対向されるエアベアリング５４がブラケツト５
５を介して取付けられ、これらの各エアベアリン
グ５１，５３，５４によりテーブル５０は基台１
０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軸方向の移動が各軸別に調
整されて規制され、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６
４に移動可能に螺合されるとともにブラケツト６
５を介してテーブル５０に固定されたナツト部材
６６とを備えて構成され、モータ６２の駆動によ
りテーブル５０をＹ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６４は第１の案内
部材１１の溝２１内に配置され、これにより送り
ねじ軸６４はテーブル５０の幅方向即ちＸ軸方向
の中間、略中央に位置するようにされている。

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内
に挿入された略杵状の締付金具に貫孔を貫通して
ねじ込まれるボルト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１
０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１
００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側に設けられた孔と、この孔内に挿
入される金属材からなる略杵状の締付金具と、梁
１００側に設けられた貫孔を貫通して挿入された
締付金具のねじ穴に螺合されるボルトとから構成
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、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。

前記梁１００の後方には、第４図および第５図
に示されるように、スライダ１１０をＸ軸方向に
駆動するためのＸ軸方向駆動機構１２０が設けら
れている。このＸ軸方向駆動機構１２０は、一方
の支柱９０上にブラケツト１２１を介して支持さ
れたモータ１２２と、このモータ１２２によりタ
イミングベルト１２３を介して回転駆動されるボ
ールねじ軸からなる送りねじ軸１２４と、この送
りねじ軸１２４の一端側を回転自在に支持すると
ともに前記ブラケツト１２１に上部ブラケツト１
２５を介して取付けられた軸受１２６と、前記送
りねじ軸１２４の他端側を回転自在に支持すると
ともに他方の支柱９０上にブラケツト１２７を介
して取付けられた軸受１２８と、前記送りねじ軸
１２４に軸方向移動可能に螺合されたナツト部材
１２９と、このナツト部材１２９に固定された連
結板１３０と、この連結板１３０の突出部の両面
をスラストベアリング１３１および先端に球形部
を形成された押しねじ１３２を介して送りねじ軸
１２４の軸方向移動不可能かつ半径方向移動可能
に支持し更に前記スライダ１１０に固定される平
面逆凹字状のブラケツト１３３と、前記連結板１
３０に一端側を固定されるとともに平面クランク
状に形成された連結具１３４と、この連結具１３
４の他端側に回転自在に取付けられるとともに前
記梁１００の背面側に設けられたガイドレール１
０５を挾持するように当接されナツト部材１２９
の送りねじ軸１２４の軸方向の移動を低摩擦で許
容するとともに回転を阻止する一対のローラ１３
５と、前記送りねじ軸１２４の他端側先端に取付
けられた回転円盤１３６および前記ブラケツト１
２７にブラケツト１３７を介して取付けられ回転
円盤１３６を電磁力により停止させる制動部１３
８からなる電磁ブレーキ１３９と、により構成さ
れ、前記モータ１２２を回転させることによりス
ライダ１１０をＸ軸方向に駆動でき、このスライ
ダ１１０の移動量は前記スケール１０６とこのス
ケール１０６に対向してスライダ１１０に設けら
れた光学式等の検知器１１８（第６図参照）によ
り計測されるようになつている。また、ナツト部
材１２９の回り止めをスライダ１１０でなく非移
動部材側構造体である梁１００で支持することに
より、スライダ１１０に加わる回転方向の力をな
くし、スライダ１１０に支持される測定子部の測
定精度への影響をなくするようになつている。更
に前記スラストベアリング１３１、押しねじ１３
２およびブラケツト１３３により連結手段が構成
されている。

前記スライダ１１０は、第６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押々エアベア
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６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の両側壁を挾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
下面に送りねじ軸１４５の軸方向移動不可能かつ
半径方向移動容易に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１
５２と、を備えて構成され、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１
４５の軸方向移動不可能かつ半径方向移動可能に
された部分で吸収され、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、
筐体１８１と前記支柱フレーム１１５との間には
図示しないスケールと検出器とからなるＺ軸方向
移動量検出手段が設けられ、Ｚ軸構造物１８０の
軸方向の移動量が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、その内部に回
転可能なＺスピンドル２２０を備え、このＺスピ
ンドル２２０の下端に設けられたプローブ取付用
孔にはプローブホルダ２５０を（第１，２図参
照）介して測定子２８１を有するタツチ信号プロ
ーブ２８０が取付けられている。

前記テーブル５０上には、その一端側即ち第１
図中右奥側にプローブストツカ２９０が設けられ
ている。このプローブストツカ２９０は、保持台
２９１を介してテーブル５０と所定間隔をおいて
取付けられた保持板２９３（第２図参照）を備
え、この保持板２９３にはテーブル５０の他端側
即ち第１図中、左手前側に向つて開口された多数
のＵ字状の切欠部２９２が設けられ、これらの切
欠部２９２には所定のタツチ信号プローブ２８０
を有するプローブホルダ２５０が、所定の取付姿
勢で載置支持されている。

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。

次に、本実施例の作用につき説明する。

制御装置３１０からの指令により、テーブル５
０をＹ軸方向駆動機構６０により駆動し、Ｚスピ
ンドル２２０の下方にプローブストツカ２９０を
位置させ、この状態でスライダ１１０およびＺ軸
構造物１８０をＸおよびＺ軸方向に移動させてＺ
スピンドル２２０の下端にプローブストツカ２９
０上の所定のプローブホルダ２５０を挿入固着す
る。このプローブホルダ２５０のＺスピンドル２
２０への取付けは、Ｚ軸構造物１８０内に設けら
れたプローブ着脱機構２００により行われる。こ
の際、Ｘ軸方向へのスライダ１１０の送り動作時
にナツト部材１２９は、ローラ１３５を介してガ
イドレール１０５に案内され、ナツト部材１２９
の回転力がスライダ１１０に伝達されず、測定精
度の低下が防止されている。

ついで、テーブル５０を後退させれば、プロー
ブホルダ２５０がプローブストツカ２９０から外
れ、タツチ信号プローブ２８０による測定が可能
な状態となる。この状態で、Ｚ軸構造物１８０、
スライダ１１０およびテーブル５０を制御装置３
１０からの指令によるＺ、Ｘ、Ｙ軸方向に移動さ
せながらタツチ信号プローブ２８０の測定子２８
１を被測定物３２０の被測定個所に順次当接させ
て被測定物３２０の形状測定を行い、制御装置３
１０の表示部３１１に表示させ、かつ、プリント
アウトさせる。

上述のような本実施例によれば、スライダ１１
０をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向駆動機構１２
０は、送りねじ軸１２４に螺合されたナツト部材
１２９の回り止めを固定部である梁１００に設け
られたガイドレール１０５により連結具１３４、
ローラ１３５を介して行なうようにしたから、ス
ライダ１１０自身で回り止めする従来構造に比
べ、スライダ１１０をねじる方向に変形させて精
度を悪くさせるということがなく、測定精度の向
上を図ることができる。また、ナツト部材１２９
の移動をスライダ１１０に伝達する構造は、ナツ
ト部材１２９に固定された連結板１３０、この連
結板１３０に送りねじ軸１２４の半径方向移動可
能なスラストベアリング１３１、押しねじ１３２
およびブラケツト１３３を介して行なうようにし
たから、送りねじ軸１２４の半径方向の撓み、偏
心等による測定精度への悪影響は、連結板１３０
とスラストベアリング１３１との半径方向への移
動で全て吸収でき、スライダ１１０への悪影響を
与えることがない。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１８０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
心等による影響も、前記Ｘ軸方向駆動機構１２０
と同様に連結板１４９とスラストベアリング１５
０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、テ
ーブル５０を可動型にすることにより、測定子２
８１を有する可動部分をスライダ１１０以後の軽
量な部分として測定子２８１側における可動部の
重量による撓みを極めて少なくして測定精度の向
上を図ることができる。可動型のテーブル５０に
おいて、その駆動用の送りねじ軸６４をテーブル
５０の中間、特にその中央部に配置したから、そ
の片側に配置したものに比べ送りねじ軸６４の曲
がり等により生じるテーブル５０の側縁における
誤差を小さくできる。

なお、前記実施例における駆動源としてのモー
タ６２，１２２，１４１は、AC、DC、パルス電
動機に限らず、エアモータ、油圧モータ等でもよ
い。また、前記実施例におけるＸ軸方向駆動機構
１２０におけるナツト部材１２９を連結板１３
０、連結具１３４、ローラ１３５でガイドレール
１０５に支持させる構造は、ＹおよびＺ軸方向駆
動機構６０および１４０にも適用できる。

上述のように本発明によれば、送りねじ軸に螺
合されたナツト部材の回転力に基づく測定精度へ
の悪影響を受けることのない三次元測定機の自動
送り装置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図および第５図はＸ軸
方向駆動機構の拡大平面図および一部を断面した
拡大正面図、第６図はスライダの一部を切欠いた
拡大側面図である。 １０……基台、５０……テーブル、６０……Ｙ
軸方向駆動機構、６２……モータ、６４……送り
ねじ軸、６６……ナツト部材、１０５……ガイド
レール、１２０……Ｘ軸方向駆動機構、１２２…
…モータ、１２４……送りねじ軸、１２９……ナ
ツト部材、１３０……連結板、１３１……スラス
トベアリング、１３２……押しねじ、１３３……
ブラケツト、１３４……連結具、１３５……ロー
ラ、１４０……Ｚ軸方向駆動機構、１４１……モ
ータ、１４５……送りねじ軸、１４６……ナツト
部材、１８０……Ｚ軸構造物、２２０……Ｚスピ
ンドル、２８０……タツチ信号プローブ、２８１
……測定子、３１０……制御装置、３２０……被
測定物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タツチ信号プローブを有する移動部材を基台
   に対して自動送りする三次元測定機の自動送り装
   置であつて、非移動部材側構造体に送りねじ軸を
   軸支するとともにこの送りねじ軸に平行にガイド
   レールを配置し、前記送りねじ軸に螺合されたナ
   ツト部材と移動部材側構造体とを送りねじ軸の軸
   方向相対変位不能かつ半径方向変位容易に形成さ
   れた連結手段を介して連結し、かつ、前記ナツト
   部材には、前記ガイドレールに当接されて送りね
   じ軸の軸方向のナツト部材の移動を低摩擦で許容
   するとともに、ナツト部材の送りねじ軸に対する
   回動を阻止するローラを一体に設けたことを特徴
   とする三次元測定機の自動送り装置。