JPH0477242B2 - - Google Patents
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- JPH0477242B2 JPH0477242B2 JP21042687A JP21042687A JPH0477242B2 JP H0477242 B2 JPH0477242 B2 JP H0477242B2 JP 21042687 A JP21042687 A JP 21042687A JP 21042687 A JP21042687 A JP 21042687A JP H0477242 B2 JPH0477242 B2 JP H0477242B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slider
- axis direction
- axis
- movable
- base body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は基体に装着されたXスライダ、Yスラ
イダおよびZスライダを介して直交3軸方向に移
動可能に支持された測定子をワーク表面に沿つて
接触摺動させつつワーク表面形状を電気信号とし
て検出する表面形状測定用トレーサの改良に関す
る。
イダおよびZスライダを介して直交3軸方向に移
動可能に支持された測定子をワーク表面に沿つて
接触摺動させつつワーク表面形状を電気信号とし
て検出する表面形状測定用トレーサの改良に関す
る。
CNC三次元測定機等に表面形状測定トレーサ
を装着し、このトレーサの測定子(触針)をワー
ク表面に接触摺動させつつワーク(測定対象物)
の表面形状を連続的に追従測定する接触式表面形
状測定装置が知られている。
を装着し、このトレーサの測定子(触針)をワー
ク表面に接触摺動させつつワーク(測定対象物)
の表面形状を連続的に追従測定する接触式表面形
状測定装置が知られている。
従来、この種の表面形状測定用トレーサは
CNC三次元測定機等に取付固定される基体に各
軸方向にそれぞれ移動可能なXスライダ、Yスラ
イダおよびZスライダを順次装着し、その内の1
つのスライダに測定子を固定し、基体に対して測
定子が直交3軸方向に移動可能に形成されるとと
もに、ワークに非接触の場合において測定子を基
体に対する中立位置すなわちX、Y、Z原点に復
帰させるための中立位置保持手段を設け構成され
ているのが一般的である。例えば、米国特許第
3869799号に開示された表面形状測定トレーサで
は、各スライダ間を平行バネで担持し、この平行
バネによつて各スライダの各軸方向の移動を許容
し、測定力を確保し、さらに測定子を原点へ復帰
させる中立位置保持手段を形成するものとされて
いる。しかし、平行バネの組立固定時の位置精度
のバラツキ、非線形特性、変形程度により発生す
るZ軸方向誤差が大きく測定値に方向性が出てし
まうという欠点があつた。これに対しX、Y、Z
の3軸方向に安定した測定力(接触力)あるいは
移動特性を与えまた中立位置への復帰が容易でワ
ーク表面への追従性を改良するものとして、平行
バネを除去し、各スライダを順次互いに直交方向
に摺動自在に支持するとともに中立位置保持手段
を戻しバネから形成し、その欠点を除去する構成
とした改良された表面形状測定トレーサが特開昭
61−50007で提案されている。
CNC三次元測定機等に取付固定される基体に各
軸方向にそれぞれ移動可能なXスライダ、Yスラ
イダおよびZスライダを順次装着し、その内の1
つのスライダに測定子を固定し、基体に対して測
定子が直交3軸方向に移動可能に形成されるとと
もに、ワークに非接触の場合において測定子を基
体に対する中立位置すなわちX、Y、Z原点に復
帰させるための中立位置保持手段を設け構成され
ているのが一般的である。例えば、米国特許第
3869799号に開示された表面形状測定トレーサで
は、各スライダ間を平行バネで担持し、この平行
バネによつて各スライダの各軸方向の移動を許容
し、測定力を確保し、さらに測定子を原点へ復帰
させる中立位置保持手段を形成するものとされて
いる。しかし、平行バネの組立固定時の位置精度
のバラツキ、非線形特性、変形程度により発生す
るZ軸方向誤差が大きく測定値に方向性が出てし
まうという欠点があつた。これに対しX、Y、Z
の3軸方向に安定した測定力(接触力)あるいは
移動特性を与えまた中立位置への復帰が容易でワ
ーク表面への追従性を改良するものとして、平行
バネを除去し、各スライダを順次互いに直交方向
に摺動自在に支持するとともに中立位置保持手段
を戻しバネから形成し、その欠点を除去する構成
とした改良された表面形状測定トレーサが特開昭
61−50007で提案されている。
しかし、上記従来の表面形状測定トレーサ、特
に改良された後者トレーサにおいてさえ小型軽量
化、高精度測定等の現今要請を満足できなくなつ
てきた。
に改良された後者トレーサにおいてさえ小型軽量
化、高精度測定等の現今要請を満足できなくなつ
てきた。
すなわち、各スライダは順次互いに直交軸線方
向に摺動自在に組立てるいわゆる3段積重方式と
されているため大型となり接触式表面形状測定装
置に大きな負荷となるばかりかその有効測定空間
を狭小化して測定能率を悪化させ、またワークを
小さなものに限定せざるを得ないという問題があ
つた。また中立位置保持手段が各スライダ間に介
在されあるいはそれらの外周部に配設されている
ことも一層の大型化を招いた。
向に摺動自在に組立てるいわゆる3段積重方式と
されているため大型となり接触式表面形状測定装
置に大きな負荷となるばかりかその有効測定空間
を狭小化して測定能率を悪化させ、またワークを
小さなものに限定せざるを得ないという問題があ
つた。また中立位置保持手段が各スライダ間に介
在されあるいはそれらの外周部に配設されている
ことも一層の大型化を招いた。
また、表面形状測定トレーサが大型化すること
はトレーサ自体の特性を一定以上に向上させるこ
とができないという問題がある。つまり、上記3
段積重方式の構造では最下段に配設されたスライ
ダを除く他のスライダの荷重が増大するので移動
特性に差異が生じ測定値の方向性が大きく現れ
る。また、中立位置保持手段の付勢力を大きくし
なければならず測定力の軽減が困難であり測定誤
差が生じ易いばかりかプラスチツク製品等の形状
測定ができないという問題も生じさせた。また、
各スライダ間の円滑摺動案内連結のために各部品
の仕上げ精度を高級化しなければならず、また組
立調整に過大な労力、時間を費やし経済的にも不
利を及ぼした。さらに、中立位置保持手段は一般
的に水平面内の原点復帰手段と垂直面内の原点復
帰手段とから形成されるが構造長大化のために両
手段の構造、負荷、付勢力がおのずから相違する
ので方向性バラツキを生じ、さらに固有振動等複
雑な問題を誘発させた。
はトレーサ自体の特性を一定以上に向上させるこ
とができないという問題がある。つまり、上記3
段積重方式の構造では最下段に配設されたスライ
ダを除く他のスライダの荷重が増大するので移動
特性に差異が生じ測定値の方向性が大きく現れ
る。また、中立位置保持手段の付勢力を大きくし
なければならず測定力の軽減が困難であり測定誤
差が生じ易いばかりかプラスチツク製品等の形状
測定ができないという問題も生じさせた。また、
各スライダ間の円滑摺動案内連結のために各部品
の仕上げ精度を高級化しなければならず、また組
立調整に過大な労力、時間を費やし経済的にも不
利を及ぼした。さらに、中立位置保持手段は一般
的に水平面内の原点復帰手段と垂直面内の原点復
帰手段とから形成されるが構造長大化のために両
手段の構造、負荷、付勢力がおのずから相違する
ので方向性バラツキを生じ、さらに固有振動等複
雑な問題を誘発させた。
本発明は上記事情に鑑みさなれたもので、その
目的とするところは小型軽量で方向性、応答性の
優れた表面形状測定トレーサを提供することにあ
る。
目的とするところは小型軽量で方向性、応答性の
優れた表面形状測定トレーサを提供することにあ
る。
本発明は上記従来の問題点が3段積重方式によ
る各スライダ構造に起因していることに着目し、
2つのスライダを基体に摺動案内、位置規制させ
て直接的に支持させる構造とし上記欠点を解消す
るものである。
る各スライダ構造に起因していることに着目し、
2つのスライダを基体に摺動案内、位置規制させ
て直接的に支持させる構造とし上記欠点を解消す
るものである。
これがため、測定装置の可動体に固定される基
体に装着されたXスライダと、Yスライダおよび
Zスライダを介して直交3軸方向に移動可能に支
持された測定子をワーク表面に沿つて接触摺動さ
せつつワーク表面形状を電気信号として検出する
表面形状測定用トレーサにおいて、前記基体はZ
軸方向に離隔した平行面で囲まれた中空部とX軸
方向に離隔した平行側面とを有して形成され、前
記Yスライダをその一部が前記中空部内に嵌装す
るとともにY軸方向には移動可能かつX軸および
Z軸方向には移動不能に設け、前記Xスライダを
その一部が前記中空部内に嵌装しかつ前記Yスラ
イダに係合してX軸方向には移動可能かつZ軸方
向には移動不能に設け、測定子を備えたZ軸スラ
イダを前記XスライダにZ軸方向に移動可能に支
持する構成とし前記目的を達成する。
体に装着されたXスライダと、Yスライダおよび
Zスライダを介して直交3軸方向に移動可能に支
持された測定子をワーク表面に沿つて接触摺動さ
せつつワーク表面形状を電気信号として検出する
表面形状測定用トレーサにおいて、前記基体はZ
軸方向に離隔した平行面で囲まれた中空部とX軸
方向に離隔した平行側面とを有して形成され、前
記Yスライダをその一部が前記中空部内に嵌装す
るとともにY軸方向には移動可能かつX軸および
Z軸方向には移動不能に設け、前記Xスライダを
その一部が前記中空部内に嵌装しかつ前記Yスラ
イダに係合してX軸方向には移動可能かつZ軸方
向には移動不能に設け、測定子を備えたZ軸スラ
イダを前記XスライダにZ軸方向に移動可能に支
持する構成とし前記目的を達成する。
このような構成による本発明では、Xスライダ
にZ軸方向移動可能に装着されたZスライダすな
わち、Zスライダに固定された測定子をワークに
接触させて基体とワークとを相対移動させれば、
基体に直接的に支持されたXスライダおよびYス
ライダがZ軸方向に位置規制されつつX軸方向お
よびY軸方向に摺動するので、測定子を基体に対
して3軸方向に円滑摺動させることができる。
にZ軸方向移動可能に装着されたZスライダすな
わち、Zスライダに固定された測定子をワークに
接触させて基体とワークとを相対移動させれば、
基体に直接的に支持されたXスライダおよびYス
ライダがZ軸方向に位置規制されつつX軸方向お
よびY軸方向に摺動するので、測定子を基体に対
して3軸方向に円滑摺動させることができる。
本発明に係る形状測定トレーサの好適な実施例
を第1図、第2図および第3〜7図に基づいて説
明する。
を第1図、第2図および第3〜7図に基づいて説
明する。
本実施例の形状測定トレーサは、大別して基体
10、Xスライダ20、Yスライダ40、Zスラ
イダ50、中立位置保持手段60および変位検出
手段80から構成され、Xスライダ20およびY
スライダ40を基体10に直接的に支持させ、Z
スライダ50をXスライダ20に支持させた2段
積重方式とするとともに中立位置保持手段60を
各スライダ内に収容させた形状とし軽量小型化を
達成している。
10、Xスライダ20、Yスライダ40、Zスラ
イダ50、中立位置保持手段60および変位検出
手段80から構成され、Xスライダ20およびY
スライダ40を基体10に直接的に支持させ、Z
スライダ50をXスライダ20に支持させた2段
積重方式とするとともに中立位置保持手段60を
各スライダ内に収容させた形状とし軽量小型化を
達成している。
以下、各構成要素を分説する。
第1〜4図に示すように、基体10は、図示し
ない接触式表面形状測定装置の可動体に固定され
るもので、上板11、側板19l,19rおよび
下板17とで構成されている。基体10にはその
長手方向(Y軸)に直交する方向(X軸)に基体
10を水平に貫通する断面矩形の中空部15が形
成されている。
ない接触式表面形状測定装置の可動体に固定され
るもので、上板11、側板19l,19rおよび
下板17とで構成されている。基体10にはその
長手方向(Y軸)に直交する方向(X軸)に基体
10を水平に貫通する断面矩形の中空部15が形
成されている。
すなわち、中空部15は上板11の案内面16
uと下板17の案内面16dとの上下(Z軸)方
向に離隔した平行面で囲まれ、Xスライダ20の
一部であるスライド部材31とYスライダ40の
一部であるスライド部材46l,46rとを嵌装
するためのものである。また、上板11の起立部
13の外面側には第2図で示す如く、X軸方向に
離隔した平行側面である案内面14l,14rが
形成され、この案内面14l,14rとYスライ
ダ40の摺動面43l,43rとを当接させてY
スライダ40のX軸方向移動を規制するものであ
る。したがつて、従来の如くXスライダ20にY
スライダ40を移動可能に支持しまたはこの逆に
Yスライダ40にXスライダ20を移動可能に支
持させる形態でなく、基体10(しかも同一水平
面)に両スライダ20,40が直接的に摺動案内
されるので少なくともZ軸方向の短小化が図られ
る。また、上板11の中央部には雌ネジ12が設
けられ、かつ、下板17の中央部には貫通孔18
が設けられている。なお、第4図中の符号Bは、
中空部15のY軸およびZ軸方向の中心を示す基
準線であり、符号Aは、基体10のX軸およびY
軸方向の中心を示す基準線でありZ軸の軸線であ
る。
uと下板17の案内面16dとの上下(Z軸)方
向に離隔した平行面で囲まれ、Xスライダ20の
一部であるスライド部材31とYスライダ40の
一部であるスライド部材46l,46rとを嵌装
するためのものである。また、上板11の起立部
13の外面側には第2図で示す如く、X軸方向に
離隔した平行側面である案内面14l,14rが
形成され、この案内面14l,14rとYスライ
ダ40の摺動面43l,43rとを当接させてY
スライダ40のX軸方向移動を規制するものであ
る。したがつて、従来の如くXスライダ20にY
スライダ40を移動可能に支持しまたはこの逆に
Yスライダ40にXスライダ20を移動可能に支
持させる形態でなく、基体10(しかも同一水平
面)に両スライダ20,40が直接的に摺動案内
されるので少なくともZ軸方向の短小化が図られ
る。また、上板11の中央部には雌ネジ12が設
けられ、かつ、下板17の中央部には貫通孔18
が設けられている。なお、第4図中の符号Bは、
中空部15のY軸およびZ軸方向の中心を示す基
準線であり、符号Aは、基体10のX軸およびY
軸方向の中心を示す基準線でありZ軸の軸線であ
る。
Xスライダ20は前述のように基体10に支持
されており、第1,2,6図および第7図の一部
に示すように、角柱状の本体21と、この本体2
1の上部側にボルト固定されXスライダ20の一
部であるスライド部材31と、本体21の下部側
にボルト固定された蓋部材35から構成されてい
る。スライド部材31は、第4図と6図の同一基
準線A,Bが示すように、基体10の中空部15
に嵌装され、その摺動面32uは基体10の案内
面16uに密接され、かつ摺動面32dは案内面
16dに密接される。したがつて、基体10に取
付けられた空気管90から両案内面16u,16
dに圧搾空気を供給して空気軸受を形成すれば、
スライド部材31(Xスライダ20)はZ軸方向
に移動不能とされかつX軸方向に移動可能とな
る。なお、スライド部材31はYスライダ40と
の関係でY軸方向にも移動可能である。
されており、第1,2,6図および第7図の一部
に示すように、角柱状の本体21と、この本体2
1の上部側にボルト固定されXスライダ20の一
部であるスライド部材31と、本体21の下部側
にボルト固定された蓋部材35から構成されてい
る。スライド部材31は、第4図と6図の同一基
準線A,Bが示すように、基体10の中空部15
に嵌装され、その摺動面32uは基体10の案内
面16uに密接され、かつ摺動面32dは案内面
16dに密接される。したがつて、基体10に取
付けられた空気管90から両案内面16u,16
dに圧搾空気を供給して空気軸受を形成すれば、
スライド部材31(Xスライダ20)はZ軸方向
に移動不能とされかつX軸方向に移動可能とな
る。なお、スライド部材31はYスライダ40と
の関係でY軸方向にも移動可能である。
第1,2,6図に示すように、本体21にはそ
の中央部、すなわちZ軸軸線A上に貫通する角形
中空部23が設けられ、その四方内面は案内面2
4a〜dを形成するとともに、これらの案内面2
4a〜dには空気配管91から圧搾空気が噴出供
給される。また、第1および7図の一部に示すよ
うに、本体21の下部にボルト固定された蓋部材
35の中央部には上方に延びる円筒部36が立設
されている。
の中央部、すなわちZ軸軸線A上に貫通する角形
中空部23が設けられ、その四方内面は案内面2
4a〜dを形成するとともに、これらの案内面2
4a〜dには空気配管91から圧搾空気が噴出供
給される。また、第1および7図の一部に示すよ
うに、本体21の下部にボルト固定された蓋部材
35の中央部には上方に延びる円筒部36が立設
されている。
Yスライダ40は前述のように基体10に支持
されており、第1,2,5図に示すように、基体
10をX軸方向に挟み対向配設される一対の上板
41l,41rと、一対の下板49l,49r
と、これら上板と下板とを連結する側板45l,
45r(基体10をX軸方向に挟む一対からなる)
とからなり、正面視略角パイプ、かつ側面視略H
字に組立てられている。そして、側板45l(4
5l)間には第1,5図に見られるように、基体
10の中空部15をX軸方向に貫通嵌装されるス
ライド部材46lが設けられ、かつ側板45r
(45r)間には同様にスライド部材46rが設
けられている。これらスライド部材46l,46
rはXスライダ20のスライド部材31とZ軸方
向の寸法が同一とされ、かつスライド部材31を
Y軸方向に空気配管91からの供給による空気軸
受を介し挟むものとされている。各スライド部材
46l,46rの上部側には摺動面47u,47
uが、下部側には摺動面47d,47dがそれぞ
れ形成されている。したがつて、空気配管90か
ら基体10の案内面16u,16dに圧搾空気が
供給され空気軸受が形成されると、Yスライダ4
0はZ軸方向移動不能でY軸方向に低摩擦で移動
できる。
されており、第1,2,5図に示すように、基体
10をX軸方向に挟み対向配設される一対の上板
41l,41rと、一対の下板49l,49r
と、これら上板と下板とを連結する側板45l,
45r(基体10をX軸方向に挟む一対からなる)
とからなり、正面視略角パイプ、かつ側面視略H
字に組立てられている。そして、側板45l(4
5l)間には第1,5図に見られるように、基体
10の中空部15をX軸方向に貫通嵌装されるス
ライド部材46lが設けられ、かつ側板45r
(45r)間には同様にスライド部材46rが設
けられている。これらスライド部材46l,46
rはXスライダ20のスライド部材31とZ軸方
向の寸法が同一とされ、かつスライド部材31を
Y軸方向に空気配管91からの供給による空気軸
受を介し挟むものとされている。各スライド部材
46l,46rの上部側には摺動面47u,47
uが、下部側には摺動面47d,47dがそれぞ
れ形成されている。したがつて、空気配管90か
ら基体10の案内面16u,16dに圧搾空気が
供給され空気軸受が形成されると、Yスライダ4
0はZ軸方向移動不能でY軸方向に低摩擦で移動
できる。
なお、Yスライダ40のX軸方向の位置規制は
基体10の起立部13,13の各外側に設けられ
た案内面14l,14rと、上板41l,41r
の摺動面43l,43rとの協働により達成され
X軸方向に移動不能とされている。また、案内面
14l,14rには空気軸受が形成されYスライ
ダ40のY軸方向の円滑移動を許容する。また、
第4図と第5図の基準線A,Bは同一基準線であ
る。
基体10の起立部13,13の各外側に設けられ
た案内面14l,14rと、上板41l,41r
の摺動面43l,43rとの協働により達成され
X軸方向に移動不能とされている。また、案内面
14l,14rには空気軸受が形成されYスライ
ダ40のY軸方向の円滑移動を許容する。また、
第4図と第5図の基準線A,Bは同一基準線であ
る。
次に、下端側に鍔57を介して測定子58(触
針59を有する)が取付けられたZスライダ50
は、前述のようにXスライダ20に支持され、第
1,2,7図に示すように、断面円形の中空筒部
55が設けられた角柱状の本体51から形成さ
れ、上部側には上部開口部53が設けられてい
る。本体51の四方側周面はXスライダ20の案
内面24a〜24dに対応する摺動面52a〜5
2dを形成する。すなわち、Zスライダ50はX
スライダ20に嵌装され、空気配管91から供給
された圧搾空気による空気軸受を介しZ軸方向に
低摩擦移動できる。また、Xスライダ20の角形
中空部23とこれに嵌装される角柱状の本体51
とは、Xスライダ20に対するZスライダ50の
Z軸線Aを中心とする廻り止め機能を発揮する。
このようにXスライダ20とYスライダ40とは
基体10に直接的に案内支持され、Zスライダ5
0はXスライダ20に案内支持されているので、
測定子58にワークからの形状変化に伴う押圧力
が加われば測定子58は3軸方向に移動変位し、
その移動変位量は各スライダの当該移動量として
検出される。このために設けられた変位検出手段
80は、Xセンサ、YセンサおよびZセンサから
形成されている。Xセンサは、第1図に示すよう
に基体10に取付けられたスケール82とXスラ
イダ20の突出部26に固定された検出器83と
からなる。Yセンサは、第2図に示すようにYス
ライダ40の起立部42に取付けられたスケール
85と基体10の起立部13に固定された検出器
86とからなり、またZセンサは、第1図に示す
ようにXスライダ20に一体的に取付けられたス
ケール88とXスライダ20の開口部25を内側
から外側に貫通する支持部材56を介し、Zスラ
イダ50に固定された検出器89とから形成され
ており、いずれのセンサも光電方式である。
針59を有する)が取付けられたZスライダ50
は、前述のようにXスライダ20に支持され、第
1,2,7図に示すように、断面円形の中空筒部
55が設けられた角柱状の本体51から形成さ
れ、上部側には上部開口部53が設けられてい
る。本体51の四方側周面はXスライダ20の案
内面24a〜24dに対応する摺動面52a〜5
2dを形成する。すなわち、Zスライダ50はX
スライダ20に嵌装され、空気配管91から供給
された圧搾空気による空気軸受を介しZ軸方向に
低摩擦移動できる。また、Xスライダ20の角形
中空部23とこれに嵌装される角柱状の本体51
とは、Xスライダ20に対するZスライダ50の
Z軸線Aを中心とする廻り止め機能を発揮する。
このようにXスライダ20とYスライダ40とは
基体10に直接的に案内支持され、Zスライダ5
0はXスライダ20に案内支持されているので、
測定子58にワークからの形状変化に伴う押圧力
が加われば測定子58は3軸方向に移動変位し、
その移動変位量は各スライダの当該移動量として
検出される。このために設けられた変位検出手段
80は、Xセンサ、YセンサおよびZセンサから
形成されている。Xセンサは、第1図に示すよう
に基体10に取付けられたスケール82とXスラ
イダ20の突出部26に固定された検出器83と
からなる。Yセンサは、第2図に示すようにYス
ライダ40の起立部42に取付けられたスケール
85と基体10の起立部13に固定された検出器
86とからなり、またZセンサは、第1図に示す
ようにXスライダ20に一体的に取付けられたス
ケール88とXスライダ20の開口部25を内側
から外側に貫通する支持部材56を介し、Zスラ
イダ50に固定された検出器89とから形成され
ており、いずれのセンサも光電方式である。
次に、中立位置保持手段60は、第1,2図に
示すように測定子58(触針59)にワークから
の押圧力が加わらない非接触状態において、基体
10に対する測定子58の姿勢を常に一定に保持
する手段であつて、この実施例では測定子58の
XY平面内の原点へ復帰保持するためのXY原点
復帰手段61と、Z軸線上の原点復帰保持するた
めのZ原点復帰手段71とから構成されている。
まずXY原点復帰手段61はロツト状のいわゆる
線バネ63から形成され、その基端64は雌ネジ
12にZ軸方向位置調整可能に螺合されたナツト
部材62を介して基体10に固定され、その先端
65にはXスライダ20の中空円筒部37にZ軸
方向摺動可能とされたボール66が取付けられて
いる。なお、これとは逆に基端64を基体10に
対しZ軸方向に摺動可能とし、先端65をXスラ
イダ20またはZスライダ50に固定させても実
施できる。Xスライダ20(中空円筒部37)と
ボール66とはXおよびY軸方向にガタをなくす
るために十分な形状とされており、その摺動抵抗
を一段と軽減する(ダンパー効果を除去する)た
めにXスライダ20の蓋部材35には空気孔39
が設けられている。また、XY平面上のいずれの
方向にも均一な測定力と復帰力と確保するために
無負荷状態において線バネ63はZ軸線と同一と
なるようされている。これがため基体10の貫通
孔18、Xスライダ20の貫通孔33、Zスライ
ダ50の上部開口部53、Xスライダ20の円筒
部36(中空円筒部37)および測定子58(触
針59)とは同心加工組立されている。したがつ
て、触針59にX軸方向および/またはY軸方向
の外力が加わると線バネ63の付勢力に抗しXス
ライダ20とYスライダ40とは当該軸方向に円
滑摺動できる。一方、線バネ63は両スライダ2
0,40の摺動を許容しながらその外力が除去さ
れたときには両スライダ20,40を基体10に
対して元位置(原点)へ復帰させることができ
る。これら両スライダ20,40の移動時には、
ボール66が円筒部36の摺動面38をZ軸方向
に摺動するので触針59のZ軸方向の位置は一定
に保持される。また、線バネ63の付勢力はワー
クに対する触針59の当接力すなわち測定力とな
るが、線バネ63の全方向変形力は均一につき
XY平面上のいずれの方向においても測定力を一
定とすることができる。なお、測定力はナツト部
材62を回動し、線バネ63の有効長(ボール6
6のZ軸方向位置)を変更することによつて増減
調整することができる。
示すように測定子58(触針59)にワークから
の押圧力が加わらない非接触状態において、基体
10に対する測定子58の姿勢を常に一定に保持
する手段であつて、この実施例では測定子58の
XY平面内の原点へ復帰保持するためのXY原点
復帰手段61と、Z軸線上の原点復帰保持するた
めのZ原点復帰手段71とから構成されている。
まずXY原点復帰手段61はロツト状のいわゆる
線バネ63から形成され、その基端64は雌ネジ
12にZ軸方向位置調整可能に螺合されたナツト
部材62を介して基体10に固定され、その先端
65にはXスライダ20の中空円筒部37にZ軸
方向摺動可能とされたボール66が取付けられて
いる。なお、これとは逆に基端64を基体10に
対しZ軸方向に摺動可能とし、先端65をXスラ
イダ20またはZスライダ50に固定させても実
施できる。Xスライダ20(中空円筒部37)と
ボール66とはXおよびY軸方向にガタをなくす
るために十分な形状とされており、その摺動抵抗
を一段と軽減する(ダンパー効果を除去する)た
めにXスライダ20の蓋部材35には空気孔39
が設けられている。また、XY平面上のいずれの
方向にも均一な測定力と復帰力と確保するために
無負荷状態において線バネ63はZ軸線と同一と
なるようされている。これがため基体10の貫通
孔18、Xスライダ20の貫通孔33、Zスライ
ダ50の上部開口部53、Xスライダ20の円筒
部36(中空円筒部37)および測定子58(触
針59)とは同心加工組立されている。したがつ
て、触針59にX軸方向および/またはY軸方向
の外力が加わると線バネ63の付勢力に抗しXス
ライダ20とYスライダ40とは当該軸方向に円
滑摺動できる。一方、線バネ63は両スライダ2
0,40の摺動を許容しながらその外力が除去さ
れたときには両スライダ20,40を基体10に
対して元位置(原点)へ復帰させることができ
る。これら両スライダ20,40の移動時には、
ボール66が円筒部36の摺動面38をZ軸方向
に摺動するので触針59のZ軸方向の位置は一定
に保持される。また、線バネ63の付勢力はワー
クに対する触針59の当接力すなわち測定力とな
るが、線バネ63の全方向変形力は均一につき
XY平面上のいずれの方向においても測定力を一
定とすることができる。なお、測定力はナツト部
材62を回動し、線バネ63の有効長(ボール6
6のZ軸方向位置)を変更することによつて増減
調整することができる。
また、Z原点復帰手段71は、上端73がZス
ライダ50に係止されかつ下端74が円筒部36
に被嵌係止(Xスライダ20に係止)されたコイ
ルバネ72から構成され、Zスライダ50内に収
容配設されている。この点からも、従来トレーサ
の如く各スライダの周囲に複数の吊バネを設ける
必要がないので簡単構造となり、小型軽量化を達
成すると理解される。しかもコイルバネ72はZ
スライダ50と測定子58との重量を保持するだ
けでよいから、比較的弱い付勢力とすることがで
き測定力を小さくできる。また、短寸なものとす
ることができるので変形による特性バラツキを小
さくできる構成とされている。
ライダ50に係止されかつ下端74が円筒部36
に被嵌係止(Xスライダ20に係止)されたコイ
ルバネ72から構成され、Zスライダ50内に収
容配設されている。この点からも、従来トレーサ
の如く各スライダの周囲に複数の吊バネを設ける
必要がないので簡単構造となり、小型軽量化を達
成すると理解される。しかもコイルバネ72はZ
スライダ50と測定子58との重量を保持するだ
けでよいから、比較的弱い付勢力とすることがで
き測定力を小さくできる。また、短寸なものとす
ることができるので変形による特性バラツキを小
さくできる構成とされている。
次に作用を説明する。
測定子58,59がワークに非接触の常態にお
いては、XY原点復帰手段61を形成する線バネ
63がZ軸線と合致しているのでXスライダ20
およびYスライダ40は基体10に対し所定の位
置に静止されている。また、Zスライダ50はZ
原点復帰手段71を形成するコイルバネ72によ
つてウエイトバランスされているので、Xスライ
ダ20すなわち基体10に対するZ軸方向の所定
位置に静止されている。したがつて、Zスライダ
50に取付けわれた測定子58(触針59)は
X、Y、Z軸の一つの交点である原点に保持され
ている。
いては、XY原点復帰手段61を形成する線バネ
63がZ軸線と合致しているのでXスライダ20
およびYスライダ40は基体10に対し所定の位
置に静止されている。また、Zスライダ50はZ
原点復帰手段71を形成するコイルバネ72によ
つてウエイトバランスされているので、Xスライ
ダ20すなわち基体10に対するZ軸方向の所定
位置に静止されている。したがつて、Zスライダ
50に取付けわれた測定子58(触針59)は
X、Y、Z軸の一つの交点である原点に保持され
ている。
ここに、触針59を図示省略のワーク表面に接
触させつつ相対移動させると、触針59に対する
X軸方向の押圧力によつてXスライダ20はZス
ライダ50を保持したままX軸方向に移動する。
スライド部材31は基体10の中空部15内に嵌
装されているから、それ自体がZ軸方向には移動
しないで空気軸受を介し円滑移動する。この場合
の測定力は、XY原点復帰手段61を形成する線
バネ63の復元力と等しい。また、触針59にY
軸方向の押圧力が加わるとYスライダ40はZス
ライダ50、Xスライダ20を介してY軸方向に
移動する。このYスライダ40のスライド部材4
6l,46rも基体10の中空部15に嵌装さ
れ、かつ摺動面43l,43rが基体10の案内
面14l,14rに係合されているのでYスライ
ダ40はZ軸方向およびX軸方向には移動不能で
ある。この場合、本発明においてはXスライダ2
0とYスライダ40とを段積することなく基本1
0に直接的に支持させることからXスライダ20
はYスライダ40と一体的にY軸方向にも移動す
る。Y軸方向の測定力もXY原点復帰手段61の
線バネ63の復元力に等しい。次に、触針59に
Z軸方向の押圧力が加わると、Zスライダ50は
Xスライダ20内をZ原点復帰手段71たるコイ
ルバネ72を圧縮しつつZ軸方向に移動する。両
スライダ20,50はそれ自体の角形状により廻
り止めされ、かつXスライダ20およびYスライ
ダ40が基体10に対しその平行面内でZ軸方向
に移動不能と支持されているからZスライダ50
はZ軸方向のみに移動する。
触させつつ相対移動させると、触針59に対する
X軸方向の押圧力によつてXスライダ20はZス
ライダ50を保持したままX軸方向に移動する。
スライド部材31は基体10の中空部15内に嵌
装されているから、それ自体がZ軸方向には移動
しないで空気軸受を介し円滑移動する。この場合
の測定力は、XY原点復帰手段61を形成する線
バネ63の復元力と等しい。また、触針59にY
軸方向の押圧力が加わるとYスライダ40はZス
ライダ50、Xスライダ20を介してY軸方向に
移動する。このYスライダ40のスライド部材4
6l,46rも基体10の中空部15に嵌装さ
れ、かつ摺動面43l,43rが基体10の案内
面14l,14rに係合されているのでYスライ
ダ40はZ軸方向およびX軸方向には移動不能で
ある。この場合、本発明においてはXスライダ2
0とYスライダ40とを段積することなく基本1
0に直接的に支持させることからXスライダ20
はYスライダ40と一体的にY軸方向にも移動す
る。Y軸方向の測定力もXY原点復帰手段61の
線バネ63の復元力に等しい。次に、触針59に
Z軸方向の押圧力が加わると、Zスライダ50は
Xスライダ20内をZ原点復帰手段71たるコイ
ルバネ72を圧縮しつつZ軸方向に移動する。両
スライダ20,50はそれ自体の角形状により廻
り止めされ、かつXスライダ20およびYスライ
ダ40が基体10に対しその平行面内でZ軸方向
に移動不能と支持されているからZスライダ50
はZ軸方向のみに移動する。
ここに、Xスライダ20の移動量はXセンサ8
2,83、Yスライダ40の移動量はYセンサ8
5,86およびZスライダ50の移動量はZセン
サ88,89によつて検出され、その結果、変位
検出手段80としては触針59の接触するワーク
表面形状を電気信号として検出することができ
る。
2,83、Yスライダ40の移動量はYセンサ8
5,86およびZスライダ50の移動量はZセン
サ88,89によつて検出され、その結果、変位
検出手段80としては触針59の接触するワーク
表面形状を電気信号として検出することができ
る。
そして、Z軸方向の押圧力が除去されるとZス
ライダ50はコイルバネ72(Z原点復帰手段7
1)の復元力によつてZ軸方向(図で下方側)に
戻され触針59(測定子58)はZ原点に復帰す
る。同様にX軸方向の押圧力から開放たれるとX
スライダ20は線バネ63(XY原点復帰手段6
1)の復元力によつて基体10の中空部15内を
移動しX原点に復帰し、Y軸方向の押圧力から開
放されたYスライダ40はY原点に復帰する。こ
のようにして、測定子58(触針59)は中立位
置保持手段60の機能により直交3軸方向に移動
されX、Y、Z原点に復帰保持される。
ライダ50はコイルバネ72(Z原点復帰手段7
1)の復元力によつてZ軸方向(図で下方側)に
戻され触針59(測定子58)はZ原点に復帰す
る。同様にX軸方向の押圧力から開放たれるとX
スライダ20は線バネ63(XY原点復帰手段6
1)の復元力によつて基体10の中空部15内を
移動しX原点に復帰し、Y軸方向の押圧力から開
放されたYスライダ40はY原点に復帰する。こ
のようにして、測定子58(触針59)は中立位
置保持手段60の機能により直交3軸方向に移動
されX、Y、Z原点に復帰保持される。
然して、この実施例によれば、Xスライダ20
とYスライダ40とは3段積重方式でなく、基体
10のZ軸方向に離隔配設された平行面16u,
16dで囲まれた中空部15内に嵌装して直接的
に支持されているので、Z軸方向の寸法を大幅に
短小化(小型化)することができる。また、両ス
ライダ20,40は同一面16u,16d上を摺
動し、かつZ軸方向の位置規制が行われているの
で干渉が少なく、高精度かつ方向性均一化を図る
ことができる。このことはスライダおよびこれら
の移動構造の加工・組立が容易であることをも意
味するものである。
とYスライダ40とは3段積重方式でなく、基体
10のZ軸方向に離隔配設された平行面16u,
16dで囲まれた中空部15内に嵌装して直接的
に支持されているので、Z軸方向の寸法を大幅に
短小化(小型化)することができる。また、両ス
ライダ20,40は同一面16u,16d上を摺
動し、かつZ軸方向の位置規制が行われているの
で干渉が少なく、高精度かつ方向性均一化を図る
ことができる。このことはスライダおよびこれら
の移動構造の加工・組立が容易であることをも意
味するものである。
また、Xスライダ20、Yスライダ40を基体
10に直接的に支持させた安定構造であるから、
Zスライダ50を安定かつ追従性よくXスライダ
20に支持させることができ、またZスライダ5
0のZ軸方向移動がXスライダ20または/およ
びYスライダ40に姿勢変化を及ぼすことがな
い。この点からも高精度とすることができる。
10に直接的に支持させた安定構造であるから、
Zスライダ50を安定かつ追従性よくXスライダ
20に支持させることができ、またZスライダ5
0のZ軸方向移動がXスライダ20または/およ
びYスライダ40に姿勢変化を及ぼすことがな
い。この点からも高精度とすることができる。
また、Z原点復帰手段71はZスライダ50内
に収容配設されているので、各スライダ20,4
0,50の外側に設ける従来構造に比較してX軸
方向およびY軸方向の寸法の短小化(小型化)が
達成され、前記Z軸方向の短小化と相俟つて極め
て小型軽量化することができる。とともにこの手
段71を形成するコイルバネ72は、Zスライダ
50および測定子58の負荷を保持するだけでよ
いから弱い付勢力となり、測定力の軽減化を図る
ことができる。しかも、コイルバネ72はZ軸線
に配設される一本のバネ構造であるから、Z軸方
向の移動に際しX軸方向およびY軸方向に偏位誤
差等を生じさせないので、トレーサ全体としての
高精度化を一段と向上させることができる。
に収容配設されているので、各スライダ20,4
0,50の外側に設ける従来構造に比較してX軸
方向およびY軸方向の寸法の短小化(小型化)が
達成され、前記Z軸方向の短小化と相俟つて極め
て小型軽量化することができる。とともにこの手
段71を形成するコイルバネ72は、Zスライダ
50および測定子58の負荷を保持するだけでよ
いから弱い付勢力となり、測定力の軽減化を図る
ことができる。しかも、コイルバネ72はZ軸線
に配設される一本のバネ構造であるから、Z軸方
向の移動に際しX軸方向およびY軸方向に偏位誤
差等を生じさせないので、トレーサ全体としての
高精度化を一段と向上させることができる。
さらに、Xスライダ20、Yスライダ40の基
体10への直接的支持構造に基づき、XY原点復
帰手段61を形成する線バネ63を短小化できる
ので、バネ変形に伴う特性バラツキを軽減できる
ばかりか両スライダ20,40の移動用復元力を
小さくし測定力を小さく設定することができる。
この点からも小型軽量かつ特性安定・高精度を達
成することができる。プラスチツク製品等軟弱物
のトレースも可能となる。
体10への直接的支持構造に基づき、XY原点復
帰手段61を形成する線バネ63を短小化できる
ので、バネ変形に伴う特性バラツキを軽減できる
ばかりか両スライダ20,40の移動用復元力を
小さくし測定力を小さく設定することができる。
この点からも小型軽量かつ特性安定・高精度を達
成することができる。プラスチツク製品等軟弱物
のトレースも可能となる。
さらに、XY原点復帰手段61とZ原点復帰手
段71とはこれら付勢力等が接近し、ともに小寸
法形態となるので両者のアンバランスによる固有
振動問題発生が少なく、しかもトレーサ自体の固
有振動数は小型軽量化に基づき大きくできるので
三次元測定機等の振動に共振して発生する誤差を
排除できる。また摺動開始点等均一化を図る場合
には粘性液体や機械的摩擦手段による導入をし易
いという効果もある。中立位置保持手段60全体
の簡素化と安定動作が保障される。
段71とはこれら付勢力等が接近し、ともに小寸
法形態となるので両者のアンバランスによる固有
振動問題発生が少なく、しかもトレーサ自体の固
有振動数は小型軽量化に基づき大きくできるので
三次元測定機等の振動に共振して発生する誤差を
排除できる。また摺動開始点等均一化を図る場合
には粘性液体や機械的摩擦手段による導入をし易
いという効果もある。中立位置保持手段60全体
の簡素化と安定動作が保障される。
さらにまた、Zスライダ50のXスライダ10
への摺動案内およびX、Yスライダ20,40の
基体10への摺動案内は空気軸受を介し行われる
ので摺動抵抗を極めて小さくできる。しかも、空
気配管は2本90,91でよい。
への摺動案内およびX、Yスライダ20,40の
基体10への摺動案内は空気軸受を介し行われる
ので摺動抵抗を極めて小さくできる。しかも、空
気配管は2本90,91でよい。
なお、以上の実施例では、基体10に対しZス
ライダ50を最下位に設けたが、要はXスライダ
20とYスライダ40とをZ軸方向に離隔した平
行面内で囲まれた中空部15内に嵌装して2段積
重方式とすればよいから、便宜的に基体10を2
分割しZスライダ50を最上位に設け、Xスライ
ダ20およびYスライダ40をそのZスライダ5
0に2分割された第2の基体を通して支持させて
実施することも本発明に包含される。但し、上記
実施例の如き構造とすればZ原点復帰手段71を
小型化できる。
ライダ50を最下位に設けたが、要はXスライダ
20とYスライダ40とをZ軸方向に離隔した平
行面内で囲まれた中空部15内に嵌装して2段積
重方式とすればよいから、便宜的に基体10を2
分割しZスライダ50を最上位に設け、Xスライ
ダ20およびYスライダ40をそのZスライダ5
0に2分割された第2の基体を通して支持させて
実施することも本発明に包含される。但し、上記
実施例の如き構造とすればZ原点復帰手段71を
小型化できる。
また、Zスライダ50は、Xスライダ20に支
持させるものとしたが、Yスライダ40に支持さ
せてもよい。同様にXY原点復帰手段61を形成
する線バネ63の先端65(ボール66)はXス
ライダ20に係合させるものとしたが、Zスライ
ダ50に直接係合させる構造としても実施するこ
とができる。
持させるものとしたが、Yスライダ40に支持さ
せてもよい。同様にXY原点復帰手段61を形成
する線バネ63の先端65(ボール66)はXス
ライダ20に係合させるものとしたが、Zスライ
ダ50に直接係合させる構造としても実施するこ
とができる。
また、変位検出手段80は光電式でなく電磁
式、静電式等他の型としてもよい。
式、静電式等他の型としてもよい。
以上の説明から明らかの通り、Xスライダおよ
びYスライダを基体に直接的に支持させ同一面内
で摺動させる構造としたので、小型軽量で方向
性、応答性の優れた表面形状測定トレーサを提供
できる。
びYスライダを基体に直接的に支持させ同一面内
で摺動させる構造としたので、小型軽量で方向
性、応答性の優れた表面形状測定トレーサを提供
できる。
図は本発明に係る表面形状測定トレーサの一実
施例を示し、第1図は断面正面図、第2図は第1
図の矢視線−に基づく断面側面図、第3図は
全体平面図、第4〜7図は表面形状測定トレーサ
の各要素の概略分解斜視図であり、第4図は基
体、第5図はYスライダ、第6図はXスライダ、
第7図はZスライダとXスライダの一部とをそれ
ぞれ示す。 10……基体、14l,14r……平行側面を
形成する案内面、15……中空部、16u,16
d……平行面を形成する案内面、20……Xスラ
イダ、31……Xスライダの一部であるスライド
部材、40……Yスライダ、46l,46r……
Yスライダの一部であるスライド部材、50……
Zスライダ、58……測定子。
施例を示し、第1図は断面正面図、第2図は第1
図の矢視線−に基づく断面側面図、第3図は
全体平面図、第4〜7図は表面形状測定トレーサ
の各要素の概略分解斜視図であり、第4図は基
体、第5図はYスライダ、第6図はXスライダ、
第7図はZスライダとXスライダの一部とをそれ
ぞれ示す。 10……基体、14l,14r……平行側面を
形成する案内面、15……中空部、16u,16
d……平行面を形成する案内面、20……Xスラ
イダ、31……Xスライダの一部であるスライド
部材、40……Yスライダ、46l,46r……
Yスライダの一部であるスライド部材、50……
Zスライダ、58……測定子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 測定装置の可動体に固定される基体に装着さ
れたXスライダと、YスライダおよびZスライダ
を介して直交3軸方向に移動可能に支持された測
定子をワーク表面に沿つて接触摺動させつつワー
ク表面形状を電気信号として検出する表面形状測
定用トレーサにおいて、 前記基体はZ軸方向に離隔した平行面で囲まれ
た中空部とX軸方向に離隔した平行側面とを有し
て形成され、 前記Yスライダをその一部が前記中空部内に嵌
装するとともにY軸方向には移動可能かつX軸お
よびZ軸方向には移動不能に設け、 前記Xスライダをその一部が前記中空部内に嵌
装しかつ前記Yスライダに係合してX軸方向には
移動可能かつZ軸方向には移動不能に設け、 測定子を備えたZ軸スライダを前記Xスライダ
にZ軸方向に移動可能に支持したことを特徴とす
る表面形状測定用トレーサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21042687A JPS6453108A (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Tracer for surface shape measurement |
| GB8818659A GB2208934B (en) | 1987-08-24 | 1988-08-05 | Surface contour measuring tracer |
| US07/235,360 US4899456A (en) | 1987-08-24 | 1988-08-23 | Surface contour measuring tracer |
| DE3828713A DE3828713A1 (de) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | Oberflaechenkontur-messtastereinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21042687A JPS6453108A (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Tracer for surface shape measurement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453108A JPS6453108A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0477242B2 true JPH0477242B2 (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=16589117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21042687A Granted JPS6453108A (en) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | Tracer for surface shape measurement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6453108A (ja) |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP21042687A patent/JPS6453108A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453108A (en) | 1989-03-01 |
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