JPH073283Y2 - 三次元測定機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は三次元測定機に関し、一層詳細には、プローブ
を支持するとともに、直交三軸方向に変位可能なスライ
ダ装置のうち、基台上を変位可能な第１のスライダの支
持構造を改良した三次元測定機に関する。

〔背景技術〕

被測定物の寸法、形状等を測定する装置として、種々の
三次元測定機が広範に利用されている。この種の三次元
測定機の中には、例えば、直交三軸方向に変位可能なス
ライダ装置のうち、基台上に沿って変位可能な第１のス
ライダを駆動する駆動装置を、基台の側面に設ける中型
の三次元測定機があり、その詳細を第４図及び第５図に
示す。

すなわち、第４図及び第５図において、三次元測定機80
は床上に配置される基台81を含み、この基台81の上面81
Aには、被測定物Ｗが載置され、また、一側面81Bには駆
動装置82が設けられる。この駆動装置82は、矢印Ｒ方向
へ回転自在な回転軸（図示せず）を有するとともに、一
側面81Bに固着されるモータ83を含み、この回転軸には
ボールねじ軸84の一端が取着され、他端は取付台85に支
持される。更に、一側面81Bには、前記ボールねじ軸84
の上方に該ボールねじ軸84と互いにほぼ平行となるよう
ガイドロッド86が配置され、このガイドロッド86の両端
は、取付台87を介して基台81に支持される。

前記基台81上には、矢印Ｘ方向へ変位自在に門型形状の
Ｘ軸スライダ88が設けられ、このＸ軸スライダ88は、一
対の支柱部88A,88Bと、これらの支柱部88A,88Bの上端部
間に掛け渡された水平部88Cとで構成される。前記Ｘ軸
スライダ88の各支柱部88A,88Bの下端には、それぞれ前
記基台81の上面に所定接触面積で摺接するエアベアリン
グ89A,89Bが固定されている。更に、一方の支柱部88Aの
下端部には、前記ボールねじ軸84とガイドロッド86とを
囲繞し、ボールねじ軸84に螺合されるボールナット（図
示せず）を内装する駆動連結部91が連結されている。こ
の結果、ボールねじ軸84の回転に伴い、駆動連結部91を
介してＸ軸スライダ88が矢印Ｘ方向に駆動されるように
なっている。

前記Ｘ軸スライダ88の水平部88Cには、矢印Ｙ方向へ変
位するほぼＴ字形状のＹ軸スライダ92が設けられてい
る。このＹ軸スライダ92内には、Ｚ軸スライダ93が矢印
Ｚ方向へ摺動自在に装着され、このＺ軸スライダ93の先
端には、被測定物Ｗとの接触を検出するプローブ94が着
脱自在に取着される。

このように構成された三次元測定機80で被測定物Ｗの寸
法、形状等を測定する場合には、Ｘ軸スライダ88を駆動
装置82を介して矢印Ｘ方向へ、Ｙ軸スライダ92を矢印Ｙ
方向へ、Ｚ軸スライダ93を矢印Ｚ方向へそれぞれ変位さ
せる。

これにより、プローブ94を被測定物Ｗ上の任意の点に複
数当接させて、その寸法が測定でき、プローブ94を被測
定物Ｗに摺動させてその形状が測定できるので、前記被
測定物Ｗの全寸法を、全形状等を測定することが可能と
なる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前述の場合、Ｘ軸スライダ88には、Ｙ軸スラ
イダ92、Ｚ軸スライダ93並びにプローブ94等の重量が加
算され、更に、このＸ軸スライダ88の支柱部88Aから支
柱部88Bまでの距離Ｌは、当該三次元測定機80の全幅
（図中Ｙ軸方向の最大寸法）となっているために、この
Ｘ軸スライダ88の慣性力は当然大となる。

従って、このＸ軸スライダ88を矢印Ｘ方向へ変位させた
後に停止させると、一方の支柱部88Aは、ボールねじ軸8
4に螺合しているために、直ちに停止するが、他方の支
柱部88Bはその慣性により、直ちに停止せず、矢印Ｘ方
向へ微少距離（実質的には数μｍ）変位して停止するこ
とになる。

この変位は、当然プローブ94にも伝達されることになる
ので、一方の支柱部88Aに近い被測定物Ｗの面の形状を
測定する場合にはさほど問題ないが、他方の支柱部88B
に近に被測定物Ｗの面の形状を測定する場合には測定誤
差の大きなものとなる。この結果、その形状を正確に測
定することが困難となる不都合が生じる。

このような不都合は、一方の支柱部88Aから他方の支柱
部88Bまでの距離Ｌが長いために惹起されるものである
から、このことに着眼した場合、Ｘ軸スライダ88の慣性
力を小さくするには、この距離Ｌを短くすることが容易
に考えられる。

しかし、単に距離Ｌを短くしたのでは、三次元測定機80
が小型化するとともに、その測定範囲を小さくしてしま
う虞がある。

すなわち、両支柱部88A,88Bの下端部には、それぞれ基
台81の上面81Aと所定の摺接面積を有するエアベアリン
グ89A,89Bが基台81の測定有効面積を小さくする方向に
突設されており、このエアベアリング89A,89Bの大きさ
は、Ｘ軸スライダ88の変位の安定性を確保する意味でも
ある程度の大きさが必要となり、この点から測定範囲が
小さくなってしまうという不都合がある。

そこで、この三次元測定機80の構成及び測定範囲等をほ
とんど変えず、しかも変位の安定性を確保した上で距離
Ｌだけを小さくした三次元測定機が要請される。

本考案の目的は、所定の測定範囲を狭めることなく、慣
性力による測定誤差の発生が少なくなる三次元測定機を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、エアベアリングを介することにより基台上を
水平面内の所定方向に沿って摺動可能にされた脚部を有
する第１のスライダを含んで構成され前記基台に対して
直交三軸方向に変位可能にされたスライダ装置を備え、
このスライダ装置に保持されたプローブと、前記基台上
に載置される被測定物とを相対変位させることにより、
前記被測定物の寸法、形状等を測定する三次元測定機に
おいて、前記第１のスライダは、その脚部に立設された
支柱部と、この支柱部と直交する水平部とを有し、前記
基台上面に前記第１のスライダの変位方向に沿って凹部
を画成するとともに、この凹部内に前記第１のスライダ
を変位させる駆動装置の一部と、この駆動装置および第
１のスライダを連結するジョイント部とを配置し、同凹
部の上方に前記支柱部を配置し、かつ、前記第１のスラ
イダの駆動装置側の脚部に設けた前記エアベアリングを
受ける摺動面を前記支柱部の外側に配置したことを特徴
とする。

〔作用〕

従来の三次元測定機おけるエアシリンダの摺動面の外側
に支柱部が配置されるという位置関係が、凹部を設ける
ことにより入れ代わり、支柱部の外側にエアシリンダの
摺動面が配置されることとなる。

このため、基台の上に確保された所定の測定範囲を狭め
ることなく、エアシリンダの摺動面の幅寸法だけ支柱間
距離が短縮されるので、第１のスライダの慣性力を小さ
くすることが可能となる。この結果、その慣性力に起因
する測定誤差を無くして精密測定が可能となる。

〔実施例〕

次に、本考案に係る三次元測定機について好適な実施例
を挙げ、添付の無面を参照しながら詳細に説明する。

第１図において、参照符号10は本実施例に係る三次元測
定機を示し、この三次元測定機10は、床上に設置される
基台11を含み、この基台11の上面11Aには、被測定物Ｗ
が載置されている。

前記基台11の上面一側には、基台11の長手方向に沿って
凹部12が画成され、この凹部12の画成に伴い、凹部12よ
り外側位置の基台11には、必然的に凸部13が形成される
ことになる。

前記基台11上には、水平面内の所定方向である矢印Ｘ方
向へ変位自在とされた第１のスライダとしての門型形状
Ｘ軸スライダ21が設けられている。このＸ軸スライダ21
は、一対の支柱部21A,21Bと、これらの支柱部21A,21Bの
上端間に掛け渡された水平部21Cと、前記一方の支柱部2
1Aの下端部に一体に連結されてＸ軸スライダ21の脚部を
構成するとともに前記凸部13を囲繞する嵌合部材22とを
含んで構成される。このうち、支柱部21Aは、凹部12の
上方に配置されており、嵌合部材22は、凹部12の外側、
すなわち、支柱部21Aの外側に配置されている。この嵌
合部材22内部に、図示しないエアベアリングが設けられ
ている。

このエアベアリングは、基台11に設けた凹部12の外側位
置にある凸部13の上面13Aと摺接するものである。換言
すれば、凸部13の上面13Aは、Ｘ軸スライダ21の脚部に
設けたエアベアリングを受ける摺動面であり、支柱部21
Aの外側に配置されている。

前記Ｘ軸スライダ21の水平部21Cには、第２のスライダ
としての逆凹形状のＹ軸スライダ25が矢印Ｙ方向へ変位
自在に設けられており、このＹ軸スライダ25には中空状
の角柱体26が固着され、この角柱体26内を第３のスライ
ダとしてのＺ軸スライダ27が矢印Ｚ方向へ摺動自在に装
着されている。このＺ軸スライダ27の先端には、被測定
物Ｗとの接触検出用のプローブ28が着脱自在に取着され
る。

ここにおいて、前記Ｘ軸スライダ21、Ｙ軸スライダ25及
びＺ軸スライダ27を含んでスライダ装置20が構成され、
このスライダ装置20は、前記X,Y,Z軸スライダ21,25,27
の作用により、前記基台11に対してX,Y,Zの直交三軸方
向に変位可能にされる。従って、スライダ装置20に保持
されるプローブ28は、基台11上に載置される被測定物Ｗ
と三次元的に相対変位できるようにされている。

前記基台11の凹部12内には、Ｘ軸スライダ21を矢印Ｘ方
向へ変位させる駆動装置30の一部、すなわち、前記嵌合
部材22の両端に設けられるジョイント部31A,31B及びこ
れらのジョイント部31A,31B間に無端状に連結されるベ
ルト43が配設される。

前記一方のジョイント部31Aは、第２図、第３図に示す
如く、嵌合部材22に２つのボルト32を介して取着される
支持台33を備える。この支持台33には２つの突出部33A,
33Bが一体に設けられており、これらの突出部33A,33B間
にはピン34が嵌挿され、このピン34の周面には上下２箇
所に平面部34A,34Bが形成されている。従って、前記ピ
ン34は、これらの平面部34A,34Bに止めねじ35を係止す
ることで、支持台33の突出部33A,33Bに固定されてい
る。

また、このピン34には、ほぼ立方体形状の連結部材36が
矢印Ｓ方向に回動自在に取着されており、この連結部材
36の下部には底板37が固着され、この底板37にはその長
手方向に沿ってＶ溝37Aが設けられる。そして、このＶ
溝37Aに対応する位置には、円柱体38が配置されること
になり、この円柱体38には、薄肉鋼板等の剛性部材より
なる前記ベルト43の一端が巻回されている。このベルト
43の一端が巻回された円柱体38上に対応する位置には、
Ｖ溝39Aが設けられる蓋体39が載置され、前記円柱体38
は、前記蓋体39側から挿入される４本のボルト41が前記
底板37に螺合されることで、底板37と蓋体39との間に支
持されている。

前記円柱体38の外周に巻回重畳されたベルト43は、第１
図に示されるように、基台11の手前側の側面11Bにおい
て、前記凹溝12の開口端両側に設けられる取付部材44,4
5を介して矢印Ｔ方向へ回動自在となるプーリ46に巻回
され、更に、このベルト43は凹部12の下方を通過して、
同じく、矢印Ｔ方向に回動自在となるプーリ47に巻回さ
れる。このプーリ47の一方の端面側は基台11の後側の側
面11Cに固着される取付板48に支持されており、他方の
端面側は、矢印Ｔ方向に回動自在となる回転軸（図示せ
ず）を有するモータ49に取着される。このモータ49は前
記後側の側面11Cに固着される。

そして、プーリ47に巻回されたベルト43は、前記嵌合部
材22の他側のジョイント部31Bに装着されることにな
る。

なお、この他側のジョイント部31Bは、前記ジョイント
部31Aと同一の要素で構成されるため、その同一構成要
素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略す
る。

従って、前記モータ49の図示しない回転軸を矢印Ｔ方向
に回動させると、ベルト43及びプーリ46,47を介してＸ
軸スライダ21が矢印Ｘ方向へ変位するよう構成される。
また、前記ジョイント部31A,31Bからモータ49に至る部
材により、前記駆動装置30が構成される。

本実施例に係る三次元測定機10は、基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次に、その作用について説
明する。

先ず、駆動装置30のモータ49を駆動して図示しない回転
軸を矢印Ｔ方向に回動させると、プーリ47,46及びベル
ト43を介してＸ軸スライダ21が矢印Ｘ方向へ変位され
る。次いで、Ｙ軸スライダ25を矢印Ｙ方向へ、Ｚ軸スラ
イダ27を矢印Ｚ方向へそれぞれ変位させる。

これにより、Ｘ軸スライダ21等から構成されるスライダ
装置20に支持されるプローブ28を被測定物Ｗの任意の点
に複数当接、すなわち、三次元的に関与させて、その寸
法が測定でき、前記プローブ28を被測定物Ｗに摺動させ
ることで、その形状が測定できる。

このようにして、前記被測定物Ｗの全寸法、全形状等が
測定可能となる。

前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、本実施例では、基台11に凹部12を画成すると
ともに、この凹部12内に、第１のスライダとしてのＸ軸
スライダ21の駆動装置30の一部、すなわち、ジョイント
部31A,31B及びベルト43を配置し、更に、Ｘ軸スライダ2
1の駆動装置30側の脚部、すなわち、嵌合部材22を、基
台11の凹部12より外側位置にある凸部13で支持させてい
る。

従って、従来の三次元測定機おけるエアシリンダの摺動
面の外側に支柱部が配置されるという位置関係が、本実
施例では入れ代わり、支柱部21Aの外側に摺動面である
上面13Aが配置されることとなる。このため、基台11の
上に確保された所定の測定範囲を狭めることなく、エア
シリンダの摺動面である上面13Aの幅寸法だけ支柱間距
離L₁が短縮される。

これにより、Ｘ軸スライダ21の慣性力を小さくすること
が可能となり、被測定物Ｗにおける一方の支柱部21A側
の面の形状と、被測定物Ｗにおける他方の支柱部21B側
の面の形状とを測定する場合でも、その慣性力に起因す
る測定誤差を極めて少なくして精密測定を可能とする効
果が得られる。

また、基台11に案内部材兼用の凸部13を設け、この凸部
13を囲繞するように嵌合部材22を位置させているので、
案内部材として別個にレール等を設ける必要がなく、当
該三次元測定機10を安価に提供できる効果が得られる。

更に、駆動装置30は、そのほとんどが基台11の上面11A
より下方になるように設けられているので、被測定物Ｗ
の基台11への取付け、取外しの場合であっても、前記駆
動装置30がその邪魔になることはない。

以上、本考案について好適な実施例を挙げて説明した
が、本考案は、この実施例に限定されるものではなく、
本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

例えば、スライダ装置20の第１のスライダとしてのＸ軸
スライダ21は、前記実施例のように、一対の支柱部21A,
21Bを有する両持ちの支持構造に限らず、一方の支柱21A
のみを有する片持ち（カンチレバー）の支持構造でもよ
い。

また、駆動装置30において、モータ49の駆動力をＸ軸ス
ライダ21に伝達する機構は、ジョイント部31A,31B、ベ
ルト43、プーリ46,47等に限らず、従来例で示したと同
様に送りねじ軸とナット部材とを用いた構造、更には、
Ｘ軸スライダ21側にモータを設けるとともに、このモー
タの出力軸に固定されるピニオンと凹部12内に設けられ
るラックとを用いた構造等でもよい。

〔考案の効果〕

前述のように本考案によれば、測定範囲を小さくするこ
とがなく、かつ、慣性力による測定誤差の発生も極めて
少なくできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体構成を示す斜視図、第
２図及び第３図はそれぞれ前記実施例のジョイント部を
拡大して示す斜視図及び断面図、第４図及び第５図はそ
れぞれ従来例の全体構成を示す正面図及び側面図であ
る。 10……三次元測定機、11……基台、11A……上面、12…
…凹部、13……凸部、13A……摺動面としての上面、20
……スライダ装置、21……第１のスライダとしてのＸ軸
スライダ、21A……支柱部、21C……水平部、22……脚部
を構成する嵌合部材、25……第２のスライダとしてのＹ
軸スライダ、27……第３のスライダとしてのＺ軸スライ
ダ、28……プローブ、30……駆動装置、31A,31B……ジ
ョイント部、43……ベルト。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エアベアリングを介することにより基台上
   を水平面内の所定方向に沿って摺動可能にされた脚部を
   有する第１のスライダを含んで構成され前記基台に対し
   て直交三軸方向に変位可能にされたスライダ装置を備
   え、このスライダ装置に保持されたプローブと、前記基
   台上に載置される被測定物とを相対変位させることによ
   り、前記被測定物の寸法、形状等を測定する三次元測定
   機において、前記第１のスライダは、その脚部に立設さ
   れた支柱部と、この支柱部と直交する水平部とを有し、
   前記基台上面に前記第１のスライダの変位方向に沿って
   凹部を画成するとともに、この凹部内に前記第１のスラ
   イダを変位させる駆動装置の一部と、この駆動装置およ
   び第１のスライダを連結するジョイント部とを配置し、
   同凹部の上方に前記支柱部を配置し、かつ、前記第１の
   スライダの駆動装置側の脚部に設けた前記エアベアリン
   グを受ける摺動面を前記支柱部の外側に配置したことを
   特徴とする三次元測定機。