JPH084762A - 直線案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアシリンダへの圧力供給が停止した場合で
も、エアパッドの位置を維持してエアパッドの破損等を
防ぐ。 【構成】 シリンダ１５ａの空気室内にコイルバネ１８
を設け、そのバネ力によってピストン１５ａを介してエ
アパッド９を付勢するので、シリンダ１５ａの空気室へ
の圧力供給を停止し、その供給圧力による付勢力がなく
なっても、このコイルバネ１８の付勢力がエアパッド９
に作用する。このため、エアパッド９の傾きや脱落の発
生を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は直線案内装置に関し、
特に三次元座標測定機の案内装置として好適な直線案内
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の三次元座標測定機の直線案
内装置を示す断面図である。三次元座標測定機の支柱７
２ａの下部にはキャリッジ９０が設けられ、キャリッジ
９０はＹ軸ガイドレール７７を跨ぐように取り付けられ
ている。ここでＹ軸方向は図面に垂直な方向である。

【０００３】Ｙ軸ガイドレール７７の３つの案内面７７
ａ，７７ｂ，７７ｃに対してエアパッド（エアベアリン
グ）７８，７９，８０がそれぞれ対向配置されている。
エアパッド７８，７９はＹ軸方向のヨーイングを除去す
るためのものであり、エアパッド８０はＹ軸方向のピッ
チングを除去するためのものである。

【０００４】キャリッジ９０と案内面７７ａとの間に
は、案内面７７ａにほぼ直交する直線上でエアパッド７
８を揺動自在に支持するボール８１が設けられている。
同様に、キャリッジ９０と案内面７７ｂとの間、更には
キャリッジ９０と案内面７７ｃとの間にも、エアパッド
７９，８０を揺動自在に支持するボール８２，８３がそ
れぞれ設けられている。

【０００５】キャリッジ９０はＹ軸ガイドレール７７の
３つの案内面７７ａ，７７ｂ，７７ｃに沿って直進移動
可能である。

【０００６】キャリッジ９０のＹ軸方向の移動を安定し
て行うには、案内面７７ａ，７７ｂとエアパッド７８，
７９との間のそれぞれのエアギャップを常に一定に保持
しておく必要があり、そのためにはエアパッド７８，７
９をそれぞれ案内面７８ａ，７８ｂ側に付勢しておく必
要がある。そこで、この付勢力を得るためにキャリッジ
９０の所定位置（エアパッド７９と対向する位置）に、
エアシリンダ８５が設けられている。エアシリンダ８５
は、ボール８２を介してエアパッド７９を揺動自在に係
合するピストン８５ｂと、キャリッジ９０側に固定さ
れ、ピストン８５ｂを出入可能に支持するシリンダ８５
ａと、シリンダ８５ａの空気室に供給される空気圧を常
に一定に制御するレギュレータ８９とで構成されてい
る。

【０００７】シリンダ８５ａに圧縮空気が供給される
と、ピストン８５ｂはボール８２を介してエアパッド７
９を付勢する。エアパッド７９は付勢力が直接作用する
付勢側エアパッドであり、これと対向するエアパッド７
８はキャリッジ９０がＹ軸方向に移動する際の移動基準
となるエアパッドである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エアシリン
ダ８５は、レギュレータ８９からの供給圧力が設定圧力
に制御されている間は、付勢力源としての推力（エアパ
ッドの付勢力）を発生し続けるが、測定を終了して圧力
供給を停止したり、事故によって圧力供給が中断したり
すると、ピストン８５ｂはシリンダ８５ａ内に引き込ま
れ、エアパッド７９を圧力供給時の位置に維持しておく
力がなくなってしまう。

【０００９】ピストン８５ｂがシリンダ８５ａ内に引き
込まれると、付勢側のエアパッド７９が傾いて案内面７
７ｂに接触し、双方に平面度を損なうような損傷が発生
することがある。

【００１０】また、このような状態で測定を再開した場
合、エアシリンダ８５に空気を供給したときにエアパッ
ド７９が急激に大きくなった推力によって案内面７７ｂ
に叩きつけられ、おおきな衝撃音を発するだけでなく、
その衝撃によってエアパッド７９が損傷することもあ
る。

【００１１】更に、ピストン８５ｂの引き込み量が大き
くなると、エアパッド７９がピストン８５ｂの先端のボ
ール８２から外れて脱落し、再測定が不可能になること
もある。また、測定完了後の圧力供給停止に伴い、エア
パッド７９に付勢力が働かない状態になると、支柱７２
ａに何らかの外力が働くと、その外力に対して位置保持
力が発揮されないのでキャリッジ９０の位置がずれてし
まう。この場合、付勢側のエアパッド７９だけでなく、
それと対向する移動基準側のエアパッド７８にも、付勢
側のエアパッド７９と同様のトラブルが発生し、エアパ
ッド７８も損傷を受けてしまう。更に、上述の位置保持
力を失っている状態では、輸送時のエアパッド７８等の
傾きや脱落、あるいは支柱７２ａの位置ずれを防止する
必要が生ずるので、輸送時のエアパッド７９等を固定さ
せるために梱包上特別の配慮が必要となる。

【００１２】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題はエアシリンダへの圧力供給が停止
した場合でも、エアパッドの位置を維持してエアパッド
の破損等を防ぐことができる直線案内装置を提供するこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明の直線案内装置は、互いに平行な
２つの案内面を有する直線案内ガイドと、前記直線案内
ガイドに沿って移動するキャリッジと、前記案内面各々
に配設されたエアパッドと、前記エアパッドを前記キャ
リッジと前記案内面各々との間に揺動可能に保持する保
持部材と、前記保持部材のうちの１つに備えられ、前記
案内面の変形にもかかわらず前記エアパッドと前記案内
面とのエアギャップが一定になるように前記案内面に対
する前記エアパッドの付勢力を制御する付勢力制御手段
とを備え、前記エアパッドと前記案内面との間に形成し
た前記エアギャップによって前記キャリッジを前記案内
ガイドに沿って移動させる直線案内装置において、前記
付勢力制御手段とは独立して設けられ、前記付勢力制御
手段を備えた前記保持部材が保持する前記エアパッドと
前記キャリッジとの相対的位置関係を維持する維持手段
を有する。

【００１４】また、請求項２記載の発明の直線案内装置
は、前記付勢力制御手段は、前記エアパッドが揺動可能
に係合するピストンと、前記キャリッジに固定され前記
ピストンを出入可能に支持するシリンダと、前記シリン
ダの空気室に供給される気体圧力を常に一定に制御する
レギュレータとを有し、前記維持手段は、前記シリンダ
の空気室に収容され、前記ピストンを介して前記エアパ
ッドを前記案内面に付勢する。

【００１５】更に、請求項３記載の発明の直線案内装置
は、互いに平行な２つの案内面を有する直線案内ガイド
と、前記直線案内ガイドに沿って移動するキャリッジ
と、前記案内面各々に配設されたエアパッドと、前記エ
アパッドを前記キャリッジと前記案内面各々との間に揺
動可能に保持する保持部材と、前記保持部材のうちの１
つに備えられ、前記案内面の変形にもかかわらず前記エ
アパッドと前記案内面とのエアギャップが一定になるよ
うに前記案内面に対する前記エアパッドの付勢力を制御
する付勢力制御手段とを備え、前記エアパッドと前記案
内面との間に形成した前記エアギャップによって前記キ
ャリッジを前記案内ガイドに沿って移動させる直線案内
装置において、前記付勢力制御手段とは独立して設けら
れ、前記付勢力制御手段を備えた前記保持部材が保持す
る前記エアパッドと前記キャリッジとの相対的な変位を
所定範囲内に制限する変位制限部材を有する。

【００１６】また、請求項４記載の発明の直線案内装置
は、前記変位制限部材の一端は前記キャリッジに設けら
れ、他端は前記案内面又は前記エアパッド側へ突き出
し、前記他端と前記案内面又は前記エアパッドとの隙間
が所定距離に設定されている。

【００１７】

【作用】前述のように請求項１又は２記載の発明の直線
案内装置では、付勢力制御手段とは独立に維持手段を設
け、エアパッドとキャリッジとの相対的位置関係を維持
するので、付勢力制御手段からの付勢力が働かないとき
でも、キャリッジに対するエアパッドの位置が維持さ
れ、エアパッドが傾いたり、脱落したりしない。

【００１８】また、請求項３又は４記載の発明の直線案
内装置では、付勢力制御手段とは独立に変位制限手段を
設けたので、付勢力制御手段からの付勢力が働かないと
きでも、エアパッドとキャリッジとの相対的な変位は所
定範囲内に制限され、エアパッドが傾いたり、脱落した
りしない。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００２０】図２はこの発明の一実施例に係る直線案内
装置を備えた三次元座標測定機の斜視図である。図示し
ない被検物を載せる定盤１上には門型構造体２が取り付
けられる。門型構造体２は、支柱２ａと支柱２ｃと両支
柱２ａ，２ｂの上部に架け渡されたＸ軸ビーム２ｂとで
構成されている。定盤１上の片側にはＹ軸ガイドレール
（直線案内ガイド）７が敷設されている。

【００２１】Ｘ軸ビーム２ｂにはＸ軸キャリッジ４が図
示しないエアパッド（エアベアリング）を介してＸ軸方
向にスライド可能に取り付けられ、Ｘ軸キャリッジ４は
Ｚ軸スピンドル５を図示しないエアパッドを介してＺ軸
方向にスライド可能に支持している。Ｚ軸スピンドル５
の先端には測定子６が設けられている。

【００２２】支柱２ａの下部にはＹ軸キャリッジ２０が
設けられている。このＹ軸キャリッジ２０は、後述する
エアパッド８〜１０を介してＹ軸ガイドレール７に移動
可能に嵌合されている。

【００２３】また、支柱２ｃの下部も図示しないエアパ
ッドを介して移動可能であり、門型構造体２は全体とし
てＹ軸ガイドレール７に案内されてＹ軸方向に移動可能
である。制御装置１４は、図示しない駆動装置に制御信
号を送って門型構造体２等を移動制御し、また被検物の
測定動作全体を制御する。

【００２４】図１はこの発明の一実施例に係る直線案内
装置を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【００２５】Ｙ軸キャリッジ２０はＹ軸ガイドレール７
を跨ぐように取り付けられ、Ｙ軸ガイドレール７の３つ
の案内面７ａ，７ｂ，７ｃにはエアパッド８，９，１０
がそれぞれ配設されている。対向して配置されたエアパ
ッド８，９はＹ軸方向のヨーイングを除去するためのも
のであり、エアパッド１０はＹ軸方向のピッチングを除
去するためのものである。

【００２６】キャリッジ２０の側面部２０ａと上面部２
０ｃとにそれぞれ調整ネジ１４，１６が螺着され、キャ
リッジの側面部２０ｂに後述するエアシリンダ１５が設
けられている。調整ネジ１４と案内面７ａとの間には、
エアパッド８を揺動可能に支持するボール１１が配置さ
れている。同様に、調整ネジ１６と案内面７ｃとの間に
は、エアパッド１０を揺動可能に支持するボール１３が
配置され、ピストン１５ａと案内面７ｂとの間には、エ
アパッド９を揺動可能に支持するボール１２が配置され
ている。

【００２７】このエアシリンダ１５は、エアパッド９を
ボール１２を介して揺動可能に係合するピストン１５ｂ
と、キャリッジ２０側に固定され、ピストン１５ｂを出
入可能に支持するシリンダ１５ａとを備えている。シリ
ンダ１５ａの空気室に供給される空気は、レギュレータ
１９からパイプ２１を経由して供給され、その供給圧力
はレギュレータ１９によって常に一定に制御されてい
る。

【００２８】シリンダ１５ａに圧縮空気が供給される
と、ピストン１５ｂはボール１２を介してエアパッド９
を付勢する。エアパッド９は付勢力が直接作用する付勢
側エアパッドであり、それと対向するエアパッド８はキ
ャリッジ２０がＹ軸方向に移動する際の移動基準となる
エアパッドである。

【００２９】このシリンダ１５ａの空気室内にはコイル
バネ１８が収納され、コイルバネ１８のバネ力は付勢側
のエアパッド９のピボット部３２で発生するエアパッド
９の重量の付勢方向分力に耐える程度、あるいはエアシ
リンダ１５への圧力供給停止中に、門型構造体２ａに加
わる外力に耐えられる程度又はそれ以上に設定される。

【００３０】エアパッド８と案内面７ａとの間のエアギ
ャップは調整ネジ１４でボール１１への押しつけ力を調
整することにより適正に保たれ、同様に、エアパッド１
０と案内面７ｃとの間のエアギャップは調整ネジ１６で
ボール１３への押しつけ力を調整することにより適正に
保たれる。エアパッド９と案内面７ｂとの間のエアギャ
ップは、ピストン１５ｂへの供給圧力を制御してボール
９への押しつけ力を調整することにより適正に保たれ
る。

【００３１】また、Ｙ軸ガイドレール７の案内面７ａに
は測定子６のＹ座標値を検出するためのＹ軸スケール２
２が固定され、このＹ軸スケール２２に対応するスケー
ルヘッド２３がＹ軸スケール２２に対して所定の微小隙
間を保った状態でキャリッジ２０の内面に固定されてい
る。

【００３２】この実施例の直線案内装置では、シリンダ
１５ａの空気室内にコイルバネ１８を設け、そのバネ力
（空気室の圧力よりもはるかに小さい力）によってピス
トン１５ａを介してエアパッド９を付勢するので、シリ
ンダ１５ａの空気室への圧力供給が停止しエアシリンダ
１５のピストン１５ｂの付勢力がなくなった場合にも、
コイルバネ１８の付勢力はピストン１５ａを介してエア
パッド９に作用し、その結果、キャリッジ２０に対する
エアパッド９の位置・姿勢が維持される。したがって、
エアパッド９が傾いたり脱落したりせず、エアパッド９
や案内面７ｂなどの損傷等や騒音の発生を防止でき、安
定した測定を行うことができる。

【００３３】また、エアパッド９の位置が維持されるの
で、支柱２ａに外力が作用してもキャリッジ２０のずれ
が発生せず、Ｙ軸スケール２２とスケールヘッド２３と
の微小隙間も保持されるので、Ｙ軸スケール２２の破損
を防ぐことができる。

【００３４】この実施例では、エアパッド維持手段とし
て補助的な付勢力を与えるためにコイルバネ１８を用い
るようにしたが、コイルバネ１８に代えて、板バネや皿
バネ、ゴムなどの弾性部材を用いるようにしてもよい。

【００３５】また、補助的な付勢力をピストン１５ｂを
介してエアパッド９に与えるようにしたが、キャリッジ
２０とエアパッド９との間又はキャリッジ２０と案内面
７ｂとの間に直接的に弾性部材を配設してエアパッド９
を付勢するようにしてもよい。キャリッジ２０とエアパ
ッド９との間に弾性部材とコイルバネを使用する場合、
ボールをコイルバネ内に収納させて付勢してもよい。ま
た、ボールの周囲をコイルバネで囲んで付勢してもよ
い。

【００３６】図３はこの発明の他の実施例に係る直線案
内装置を示す図である。上述した図１の実施例と共通す
る部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００３７】この実施例が図１の実施例と相違する点
は、コイルバネ１８の代わりに、調整ネジ２５を設けた
点である。この調整ネジ２５の一端部がキャリッジ４０
の側面部４０ａに螺着され、調整ネジ２５の他端部が案
内面７ｂに摺動部材２６を介して摺動可能である。調整
ネジ２５が案内面７ｂに突き当ることを考慮して、摺動
部材２６の材質としては案内面７ｂを傷つけるおそれの
ない柔軟且つ摺動性の高い材質を用いる。更に、調整ネ
ジ２５には、エアシリンダ１５への圧力供給の停止中に
支柱２ａに加わる外力にも耐え得る程度の強度を持たせ
る必要がある。

【００３８】調整ネジ２５の他端と案内面７ｂとの所定
距離は、Ｙ軸スケール２２とスケールヘッド２３との間
の微小隙間以下で、エアパッド９の傾き許容量以下にな
るように設定される。

【００３９】この実施例の直線案内装置によれば、調整
ネジ２５が案内面７ｂの変位を制限する制限部材として
機能し、キャリッジ４０と案内面７ｂとの相対的な変位
は所定範囲内に制限される。

【００４０】この実施例の直線案内装置によれば、図１
の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００４１】この実施例では、調整ネジ２５をキャリッ
ジ４０と案内面７ｂとの間に設けるようにしたが、変形
例として、調整ネジ２５をキャリッジ４０とエアパッド
９との間に設けるようにしてもよいし、又は調整ネジ２
５をシリンダ１５ａに設け、ピストン１５ｂの引込量を
制限するようにしてもよい。。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１又は２記載
の発明の直線案内装置によれば、付勢力制御手段の付勢
力が働かないときでも、エアパッド維持手段によってエ
アパッドとキャリッジとの相対的位置関係が維持され、
エアパッドの傾きや脱落は発生せず、案内面との接触に
よる損傷等を防止できる。

【００４３】また、請求項３又は４記載の発明の直線案
内装置によれば、付勢力制御手段からの付勢力が働かな
いときでも、変位制限部材によってエアパッドとキャリ
ッジとの相対的な変位を所定範囲内に制限できるので、
エアパッドが傾いたり、脱落したりせず、案内面との接
触による損傷等を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る直線案内装置
を示す図である。

【図２】図２はこの発明の一実施例に係る直線案内装置
を備えた三次元座標測定機の斜視図である。

【図３】図３はこの発明の他の実施例に係る直線案内装
置を示す図である。

【図４】図４は従来の直線案内装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

７ Ｙ軸ガイドレール ７ａ，７ｂ，７ｃ 案内面 ８，９，１０ エアパッド １５ エアシリンダ １５ａ シリンダ １５ｂ ピストン １８ コイルバネ １９ レギュレータ ２０ キャリッジ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに平行な２つの案内面を有する直線
   案内ガイドと、 前記直線案内ガイドに沿って移動するキャリッジと、 前記案内面各々に配設されたエアパッドと、 前記エアパッドを前記キャリッジと前記案内面各々との
   間に揺動可能に保持する保持部材と、 前記保持部材のうちの１つに備えられ、前記案内面の変
   形にもかかわらず前記エアパッドと前記案内面とのエア
   ギャップが一定になるように前記案内面に対する前記エ
   アパッドの付勢力を制御する付勢力制御手段とを備え、 前記エアパッドと前記案内面との間に形成した前記エア
   ギャップによって前記キャリッジを前記案内ガイドに沿
   って移動させる直線案内装置において、 前記付勢力制御手段とは独立して設けられ、前記付勢力
   制御手段を備えた前記保持部材が保持する前記エアパッ
   ドと前記キャリッジとの相対的位置関係を維持する維持
   手段を有することを特徴とする直線案内装置。
2. 【請求項２】 前記付勢力制御手段は、前記エアパッド
   が揺動可能に係合するピストンと、前記キャリッジに固
   定され前記ピストンを出入可能に支持するシリンダと、
   前記シリンダの空気室に供給される気体圧力を常に一定
   に制御するレギュレータとを有し、 前記維持手段は、前記シリンダの空気室に収容され、前
   記ピストンを介して前記エアパッドを前記案内面に付勢
   することを特徴とする請求項１記載の直線案内装置。
3. 【請求項３】 互いに平行な２つの案内面を有する直線
   案内ガイドと、 前記直線案内ガイドに沿って移動するキャリッジと、 前記案内面各々に配設されたエアパッドと、 前記エアパッドを前記キャリッジと前記案内面各々との
   間に揺動可能に保持する保持部材と、 前記保持部材のうちの１つに備えられ、前記案内面の変
   形にもかかわらず前記エアパッドと前記案内面とのエア
   ギャップが一定になるように前記案内面に対する前記エ
   アパッドの付勢力を制御する付勢力制御手段とを備え、 前記エアパッドと前記案内面との間に形成した前記エア
   ギャップによって前記キャリッジを前記案内ガイドに沿
   って移動させる直線案内装置において、 前記付勢力制御手段とは独立して設けられ、前記付勢力
   制御手段を備えた前記保持部材が保持する前記エアパッ
   ドと前記キャリッジとの相対的な変位を所定範囲内に制
   限する変位制限部材を有することを特徴とする直線案内
   装置。
4. 【請求項４】 前記変位制限部材の一端は前記キャリッ
   ジに設けられ、他端は前記案内面又は前記エアパッド側
   へ突き出し、前記他端と前記案内面又は前記エアパッド
   との隙間が所定距離に設定されていることを特徴とする
   請求項３記載の直線案内装置。