JPS60224011A - 三次元測定機のｚ軸構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にタッチ信号プローブ
を支持するＺ軸構造物の改良に関する。

［背景技術］ 一般に、タッチ信号プローブを被測定物に対し相対的に
三次元移動させて接触させ、このタッチ信号プローブか
らの信号により被測定物の形状を測定する三次元測定機
が知られており、その相対移動を自動的に行えるように
した、いわゆるＣＮＣ三次元測定機における自動化の実
効を期するには、各種タッチ信号プローブを自動的に交
換できるようにすることが必要となる。

しかし、従来はタッチ信号プローブの交換は手動で行わ
れており、自動化するとしても三次元測定機の外部に別
個のプローブ着脱機構を設けなければならないと考えら
れていた。これは、測定機本体に設けたのでは、プロー
ブ着脱機構の重量分だけ本体全体を強化しないと精度維
持ができないこととなり、この強化のために更に本体の
重量が増加して更に強度増強を行う結果、駆動源等も大
型化して技術的にも経済的にも不利となるからである。

［発明の目的］ 本発明の目的は、タッチ信号プローブの着脱機構を内装
してもタッチ信号プローブを保持するＺ軸構造物のＭ量
をそれ程大きくしないで済み、装置の大型化および経済
的不利を招来することのない三次元測定機のＺ軸構造を
提供するにある。

［発明の構成］ 本発明は、測定機本体に軸方向摺動自在かつ回転不能に
支持されたＺ軸構造物に中空のＺスピンドルを軸方向変
位不能に設けるとともに、このＺスピンドルの先端部に
タッチ信号プローブの取付部を設け、かつ、Ｚスピンド
ル内に駆動棒の軸方向変位を利用して前記取付部にタッ
チ信号プローブを着脱させるプローブ支持手段を設け、
このプローブ支持手段の駆動棒を常時軸方向の一方向に
付勢するばねを設け、更にこのばねの付勢力に抗して前
記駆動軸を反対方向に強制変位させる圧縮空気作動の７
クチエータを設け、これにより、前記中空のＺスピンド
ルで軽量化を図るとともに、ばねおよび圧縮空気作動の
アクチェータで簡単かつ軽量な機構でＺスピンドルに内
装された駆動棒を介してプローブ支持手段を作動させる
ようにし、構造の大型化を招来しない構成として前記目
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
、セラミックス等の毛様部材からなる基台１０は設置床
１上に水平に設置され、この基台ｌＯは略凸字状に形成
されるとともに、この凸字状の基台ｌＯの上面中央には
基台１０と同様の毛様部材からなりＹ軸方向の案内面を
形成する第１の案内部材１１がねし止め固定され、更に
、この第１の案内部材１１の両側には同じく毛様部材か
らなる偏平な一対の第２の案内部材１２カー一部を基台
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。ここにおｌ、％て、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ｔオ同図中上下方向即ち鉛直
方向を意味し、従って。

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１ｒｌこ直交する三軸とさ
れている。

前記基台ＩＯ上には金属製のテーブル５０力く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力（ブラケット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
の平行案内面２０に対向されるエアベアリング５３およ
びブラケット５５を介したエアベアリング５４が夫々取
付巳すられ、これらの各エアベアリング５１，５３．５
４によりテーブル５０は基台１０上をわずカ１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
ヘアリング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とエアヘアリング５３
．５４との作用によりＸ軸方向への移動が規制され、Ｙ
軸方向にのみ真直に移動できるようになっている。

また、基台ｌＯとテーブル５０との間には、テーブル５
０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にブラケット６１を介して固定さ
れたモータ６２を備え、このモータ６２により駆動され
る送りねじ軸６４に螺合されたナツト部材６６がブラケ
ット６５を介してテーブル５０に固定され、送りねじ軸
６４の回転に伴ないナツト部材６６を介してテーブル５
０か送りねじ軸６４の軸方向に移動されるようになって
いる。この際、送りねじ軸６４は第１の案内部材ｉｉの
溝２１内に配置されている。また、テーブル５０の送り
量は、図示しないＹ軸方向変位検出手段により計測され
るようになっている。

第２図において、前記基台１０の両側面には夫々支柱９
０が固定されている。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ｌＯと同様な毛様部材からなる非移動体側
構造体としてのｌＡ１００が横架固定されている。この
梁１００の上には、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１１０はモータ１
２２、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、その移動量は図示しないＸ軸方向変位検出手段
により計測されるようになっている。

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ｉｉｉ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Ｘ軸方向案内用軸受箱１１４と、これらのＸ軸
方向案内用軸受箱１１４内にＸ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１
１２上に立設された支持フレーム１１５に支持されたＸ
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Ｘ軸方向駆動機構１４０
の自由回転を１ｉＪｉ止して前記Ｚ軸構造物１８０の落
下を防止する口・ンク装置１６０とを備えている。

前記Ｘ軸方向駆動機構１４０は、前記支持フレーム１１
５に支持されたモータ１４１を備え、このモータ１４１
によりタイミングヘルド１４２を介して送りねじ軸１４
５を回転駆動できるようになっている。この送りねじ軸
１４５４こはナンＩ・部材１４６が螺合されるとともに
、このす・ント部材１４６は一対のローラ１４８および
支持フレーム１１５に固定された案内レール１４７１こ
より回動不能に軸方向に案内されるようになっており、
更に、このナツト部材１４６に固定された連結板１４９
を前記Ｚ軸構造物１８０の上端部に固定されたブラケッ
ト１５２により軸方向移動不可能かつ半径方向移動可能
に挟持することによってす・ント部材１４６の軸方向の
動きをＺ軸構造物１８０に伝達できるようになっている
。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とブラケット１５２との間の半径方
向の滑りにより吸収され、Ｚ軸構造物１８０にはす、２
１・部材１４６のＸ軸方向の動きだけが伝達されるよう
になっている。

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１８
１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にピストンロッド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、２軸構造物１８０のＺ軸方向の移動量は図
示しないＺ軸方向変位検出手段により検出されるように
なっている。

前記プローブ着脱機構２００は、第５図に示されるよう
に、筐体１８１に取付けられた上部ケース２０１内に収
納支持された割出し用モータ２０２と、この割出し用モ
ータ２０２の出力軸にギヤトレイン２０３を介して連結
されるとともに前記上部ケース２０１に回転自在に支持
された中間スリーブ２０４と、この中間スリーブ２０４
にカップリング２０５を介して軸方向移動可能かつ回転
伝達可能に連結されるとともに前記筐体１８１に支持さ
れた下部ケース２０６に回転自在に支持されたスリーブ
２０７と、このスリーブ２０７の下端に固定されるとと
もに多数角度位置噛合手段としてのカーピックカップリ
ング２１０の一方の噛合部材を構成する第１のギヤ２１
１と、この第１のギヤ２１１に多数角度位置で噛合可能
にされ前記カービックカップリング２１０の他方の噛合
部材を構成する第２のギヤ２１２と、この第２のギヤ２
１２を上下動可能かつ回転不能゛に前記下部ケース２０
６に取付けるダイヤプラム２１３と、このダイヤフラム
２１３に下端を固定されるとともに前記スリーブ２０７
の周囲に上下動可能に被嵌されたギヤ上下動用ピストン
２１４と、このギヤ上下動用ピストン２１４を摺動自在
に収納するとともに前記下部ケース２０６に固定された
ギヤ上下動用シリンダ２１５と、このギヤ上下動用シリ
ンダ２１５と前記ギヤ上下動用ピストン２１４との間に
介装されるとともにギヤ上下動用ピストン２１４の下端
にダイヤプラム２１３を介して固定された第２のギヤ２
１２を常時第１のギヤ２１１側に付勢するばね２１６と
、前記スリーブ２０７の下端に上端部を固定されて前記
第１のギヤ２１１と同時に回動されるとともに上下２個
所のラジアルエアベアリング２１７およびスラストエア
ベアリング２１８を介して前記下部ケース２０６に回転
自在に支持されかつ下端にプローブホルダ２５０の一端
部を挿入可能なホルダ取付部としてのテーパ状の孔２１
９を有する中空のＺスピンドル２２０と、前記上下のラ
ジアルエアベアリング２１７およびスラストエアベアリ
ング２１８に下部ケース２０６内等に形成された通路を
介して夫々圧縮空気を供給するエア配管２２２と、前記
Ｚスピンドル２２０内に軸方向摺動自在に収納されると
ともに下端部に半径方向移動可能かつ落下防止された複
数のポール２２５を有するプローブ支持手段としてのポ
ールホルダ２２６を備えた駆動棒２２７と、この駆動棒
２２７の上端部と前記Ｚスピンドル２２０との間に介装
され前記ポールホルダ２２６をＺスピンドル２２０内に
引込む方向に伺勢しＺスピンドル２２０に形成された小
径のガイド孔２２１の作用によりポール２２５を内方に
突出させてプローブホルダ２５０のプルスタッド２５１
を係止するようにする引込み手段としての皿ばね２２８
と、前記駆動棒２２７の上端にポール２２９を介して下
端部を当接されるとともに前記スリーブ２０７内に軸方
向摺動可能に収納された中間軸２３０と、この中間軸２
３０の上端にポール２３１を介して下端部を当接される
とともに上下方向移動可能にされたピストン口・ンド２
３２と、このピストンロッド２３２の上端部に複数個固
定されたピストン２３３を摺動自在に収納するとともに
各ピストン２３３を夫々仕切壁２３４で仕切って収納し
複数の直列な多段受圧面を有する前記上部ケース２０１
に固定されたアクチェータ２３５と、前記ピストンロフ
ト２３２の途中に固定されたドッグ２３６およびこのド
ッグ２３６を挟んで対向されるとともに前記上部ケース
２０１に支持された一対の検出器２３７を有するピスト
ンロッド軸方向位置検出手段２３８と、前記Ｚスピンド
ル２２０の下端部に突出され前記プローブホルタ２５０
の位置決めをする突部２３９と、同じくＺスピンドル２
２０の下端部に突没Ｌｉｆ能に設けられるとともにばね
２４０により常時突出方向に付勢され前記プローブホル
ダ２５０と電気的導通を取るピン２４１と、前記中間ス
リーブ２０４に固定されたロータリディスク２４６およ
び上部ケース２０１に支持された検出器２４７からなり
割出し用モータ２０２による中間スリー−：ｙ　２０４
ひいては第１のギヤ２１１の回転角度を検出するロータ
リエンコーダ２４５と、から構成されている。

このような構成により、プローブ着脱機構２００は、ア
クチェータ２３５を皿ばね２２８に抗して作動させ、駆
動＄２２７を下降させてポールホルダ２２６をカイト孔
２２１内から脱出させてポール２２５を半径方向に移動
可能とさせ、このホールホルダ２２６内にプローブホル
ダ２５０のプルスタッド２５１を挿入し、この状態でア
クチェータ２３５の作動を解いて皿ばね２２８により駆
動棒２２７を上昇させると、ポールホルダ２２６でプロ
ーブホルダ２５０のプルスタッド２５１をＺスピンドル
２２０の孔２１９内に引込み、ガイド孔２２１とポール
２２５との作用によってプルスタッド２５１を係止保持
でき、かつ、このプローブホルダ２５０を係止保持した
状態或いは保持しない状態でギヤ上下動用シリンダ２１
５を作動させ、ギヤ上下動用ピストン２１４をばね２１
６に抗して上昇させることにより、カービックカップリ
ング２１０の第２のギヤ２１２と第１のギヤ２１１との
噛合を解き、この状態で割出し用モータ２０２を回転さ
せれば、ギヤトレイン２゜３、中間スリーブ２０４、カ
ップリング２０５およびスリーブ２０７を介してｉｌの
ギヤ２１１が回動され、この所定角度回動された状態で
前記ギヤ上下動用シリンダ２１５の作動を解けば、ばね
２１６およびダイヤフラム２１３の付勢力の作用により
ギヤ上下動用ピストン２１４と共に第２のギヤ２１２が
下降され、第２のギヤ２１２と第１のギヤ２１１とが初
期とは異なる位置で噛合されて第１のギヤ２１１と第２
のギヤ２１２との噛合角度が変更されることとなる。こ
の第１のギヤ２１１の回動に伴ない、スリーブ２０７を
介してＺスピンドル２２０も回動されるため、ポールホ
ルダ２２６に把持されているプローブホルダ２５０も回
動され、プローブホルダ２５０の角度位置を変更でき、
或いはＺスピンドル２２０の下端に固定された突部２３
９の位置を変更して次に取付けられるプローブホルダ２
５０の取付角度を変更できることとなる。この際、第１
のギヤ２１１の回動角度は、前記中間スリーブ２０４の
途中に固定されたロータリディスク２４６および上部ケ
ース２０１に支持された検出器２４７からなるロータリ
エンコーダ２４５により検出されることとなる。

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、上端にプルスタッド２５１を有するとと
もに下端にフランジ部２５２を有しかつ途中にテーパ面
２５３を有する上部部材２５４およびこの」二部部材２
５４の下面に固定される下部部材２５５からなるホルダ
本体２５６と、前記上部部材２５４のフランジ部２５２
に設けられ前記プローブ着脱機構２００の下端部に設け
られた突部２３９と保合可能にされ突部２３９と共に位
置決め手段を形成する溝状の係合凹部２５７と、前記下
部部材２５５の下端部内に絶縁スリーブ２５８を介して
挿入固定されるとともに下部内端に雌ねじ２５９を有す
る導電スリーブ２６０と、この導電スリーブ２６０内に
絶縁ブツシュ２６１を介して軸方向移動自在に収納され
るとともにばね２６２により常時突出する方向に付勢さ
れる導電ビン２６３と、前記フランジ部２５２に絶縁ブ
ツシュ２６５を介して取付けられるとともに前記プロー
ブ着脱機構２００の下端部に設けられたビン２４１に接
触して電気的導通を図りかつ前記導電ビン２６３に電気
的に接続された接点ビン２６６と、前記フランジ部２５
２の下面に形成されたビン孔２６８および係合溝２６９
とから構成されている。このプローブホルダ２５０の下
部の雌ねじ２５９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ッチ信号プローブ２７０或いは２
８０がねじ込み固定されるようになっている。この際、
タンチ信号プローブ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の部分かｍｌ
Ｉ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。

第１図および第２図において、前記テーブル５０上には
、プローブストッカ２９０が設けられている。このプロ
ーブストッカ２９０は、第８図にも示されるように、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って開口された複数の
切欠部２９２を有しテーブル５０の上面と所定間隔を離
された保持板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２６８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、か
ら構成され、このプローブストッカ２９０の保持板２９
３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。

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、Ｃ
ＲＴ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
に従って各部の動きを制御する制御装置、符号３２０は
テーブル５゜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
イトカバーである。また、前記プローブ着脱機構２０．
０とプローブストッカ２９０とにより、プローブ自動看
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ッカ２９０の
保持板２９３上に所定の形状のタッチ信号プローブ２７
０或いは２８０を取付けたプローブホルタ２５０をセッ
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６ｏのモ
ータ６２が駆動されてカップリング６３、送りねじ軸６
４等を介してテーブル５０が第１図中左前方に移動され
、ブローブス）　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
ローブストッカ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市される。

この状態で、ステイタ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、アクチェータ２３５が作動され、駆動棒
２２７を皿ばね２２８に抗して押し下げているため、ホ
ールホルタ２２６はカイト孔２２１から外れポール２２
５がフリーの状態にあり、このため、プローブホルダ２
５０の上端のプルスタッド２５１がポールホルダ２２６
内に容易に挿入されることなる。

次いで、アクチェータ２３５の作動を解除すると、皿ば
ね２２８の作用により駆動棒２２７が上昇されるため、
ポールホルダ２２６によりプルスタッド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のピ
ン２４０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Ｚ軸構造物１８０のプローブ着脱機構２
００にプローブホルダ２５０が保持された状態で、タッ
チ信号プローブ２８０の測定子２８１の位置を変更した
い一場合には、プローブ着脱機構２００のギヤ上下動用
シリンダ２１５を作動してギヤ上下動用ピストン２１４
をばね２１６に抗して上昇させ、第１のギヤ２１１と第
２のギヤ２１２との噛合を開放し、この状態で割出し用
モータ２０２を駆動してギヤトレイン２０３および中間
スリーブ２０４を介して第１のギヤ２１１を所定角度回
動させることにより行うことができる。

このようにして、プローブ着脱機構２００へのプローブ
ホルタ２５０の取付けがおよび取付角度か調整された後
、前記Ｙ軸方向駆動機構６０．ｘ軸方向駆動機構１２０
およびＺ軸方向駆動機構１４０を制御装置３１０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
タッチ信号プローブ２８０の測定子２８１を被測定物３
２０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３１Ｏで記
憶し、順次この測定子２８１による被測定物３２０への
接触点の測定を行って被測定物３２０の計測を終了する
。この被測定物３２０の測定にあたり、タッチ信号プロ
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をプローブストッカ２９０の上方
位置に位置させ、プローブストッカ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、プローブストッカ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２９２の位置にＺ軸
構造物１８０を位置させた後、アクチェータ２３５を作
動させ、皿ばね２２８に抗して駆動棒２２７を下降させ
、ボールホルダ２２６によるプルスタッド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。

即ち、本実施例は、Ｚスピンドル２２０を中空とし、こ
のＺスピンドル２２０内にプローブ支持手段としてのポ
ールホルダ２２６を設けてプローブホルダ２５０を着脱
できるようにしたから、軽量かつ小型な構造で夕・ンチ
信号プローブ２７ｏ。

２８０の自動交換を行える。また、このことからＺ軸構
造物１８０の重量増加も僅かで済み、Ｚ軸構造物１８０
ひいてはこれを支持するスライダ１１０、梁１００、支
柱９０等の強度増加を最小限にできて、装置全体の大型
化を招来することもない。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上にプローブストッカ２９０を設け、かつ、テーブ
ル５０を移動させる構造としたから、タッチ信号プロー
ブ２７０．２８０の自動取換えの機能を小型かつ簡易に
達成することができる。また、複数のタイプのタッチ信
号プローブ２７０，２８０を予じめプローブホルダ２５
０に取付けてプローブストッカ２９０上に姿勢調整のう
え用意しであるから、タッチ信号プローブ２７０．２８
０の交換作業はタッチ信号プローブ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、
タッチ信号プローブ２７０．２８０を取換えながらの作
業を極めて迅速に行なえる。この際、タッチ信号プロー
ブ２７０．２８０の取換え毎に、図示しない原点位置に
タッチ信号プローブ２７０．２８０を接触させて原点チ
ェックを行なっても良く、このように交換毎に原点チェ
ックをすれば、より測定精度を向上できる。また、プロ
ーブ着脱機構２００におけるピストンロッド２３２即ち
駆動５２２７の駆動源は、複数の受圧面を有するアクチ
ェータ２３５により行なったから、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の保持を行なっている皿ばね２２８を強力なば
ね力としても、十分に皿ばね２２８のばね力に打勝って
駆動棒２２７を駆動することができ、プローブホルタ２
５０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２３
９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、プローブホルタ２５０のプローブスト
ッカ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、プローブ支持手段としてのポールホルダ２２６は
、単にポール２２５を保持する構造であるから、簡易に
、かつ安価に製作できる。更に１皿ばね２２８は駆動棒
２２７を常時引込む方向に付勢しているから、アクチェ
ータ２３５へのエアの供給が断たれてもプローブホルダ
２５０を落下させることがない。

第９図乃至第１２図は、本発明の他の実施例を示すもの
で、本実施例は、Ｚ軸構造物１８０内のＺスピンドル２
２０を回転不能にしたものである。ここにおいて、前記
実施例と同−若しくは相当構成部分は同一符号を用い、
説明を簡略にする。

これらの図において、Ｚ軸構造物１８０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
手段としてのポールホルダ２２６を軸方向移動可能に収
納している。このポールホルダ２２６は、ピストンロッ
ド２３２により上下動されるようになっている。

このピストンロッド２３２は多段にピストン２３３を備
え、これらのピストン２３３は仕切壁２３４を有するア
クチェータ２３５内に収納され、アクチェータ２３５の
作動により、ピストンロッド２３２は皿ばね２２８に抗
してポールホルダ２２６を小径のガイド孔２２１内から
押出し、プローブホルダ２５０のチャックを解除できる
ようになっている。また、このピストンロッド２３２の
動きは、ドッグ２３６および一対の検出器２３７からな
る軸方向位置検出手段２３８により検出される。

前記Ｚスピンドル２２０は、その下面に突部２３９を有
するとともに、２種類の接点を有している。即ち、第２
１図に示されるように、第２０図のＮｏｌ、Ｎｏ２の位
置の接点は、Ｚスピンドル２２０に絶縁された状態で突
没可能にされ、かつ、ばね２４０で付勢されるピン２４
１で構成され、一方、第２０図のＮｏ３〜Ｎｏ１２の位
置の接点は、Ｚスピンドル２２０に絶縁状態で固定され
た固定ピン２４３で構成されている。

このような構成においても、プローブホルダ２５０の交
換は、前記実施例と同様にでき、ただ、プローブホルダ
２５０の回動操作ができないだけである。しかし、特に
回転させてする測定がない場合には、構造かつ軽量安価
となる分１本実施例は有利である。

なお、本発明の実施にあたり、プローブ着脱機構２００
におけるプルスタッド２５１の支′持部即ちポールホル
ダ２２６は、前記構造に限らず、電磁石で支持するもの
、コレットチャックで支持するもの等でもよい。また、
プローブ着脱機構２００におけるプルスタッド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、−１，引込み完了後は、プローブホルダ２５
０（７）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ってもよい。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。更に、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
あってもよく、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。また、本発明におけるタッチ信
号プローブとは、ター２チ信号ズローブ２７０．２８０
そのものに限らず、プローブホルダ２５０に取付けられ
たものをも含む概念である。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、タッチ信号プローブの着
脱機構を内装してもＺ軸構造物の重量をそれ程増大させ
ることのない自動三次元測定機のＺ軸構造を提供できる
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図はスライダの一部を切欠いた拡大側面図、
第５図はプローブ着脱機構の拡大断面図、第６図はプロ
ーブホルダの拡大断面図、第７図は第６図の平面図、第
８図はブローブストッ力の拡大平面図、第９図は本発明
の他の実施例におけるプローブ着脱機構を示す拡大断面
図、第１０図はその底面図、第ｉｉ図および第１２図は
第１０図の要部の拡大断面図である。 ｌＯ・・・基台、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、１４０・・・Ｚ軸方向駆動機構、１８０・
・・Ｚ軸構造物、２００・・・プローブ着脱機構、２１
９・・・プローブ取付部としての孔、２２０・・・Ｚス
ピンドル、２２５・・・ポール、２２６・・・プローブ
支持手段としてのポールホルダ、２２７・・・駆動棒、
２２８・・・引込み手段としての皿ばね、２３２・・・
ピストンロッド、２３３・・・ピストン、２３５・・・
押出し手段としてのアクチェータ、２５０・・・プロー
ブホルダ、２７０．２８０・・・タッチ信号プローブ、
２７１．２８１・・・測定子、２９０・・・プローブス
トッカ、３１０・・・制御装置、３２０・・・被測定物
。 代理人　弁理士　木下　実三 （ほか１名） 第１図 第７図 ２５０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）測定機本体に軸方向摺動自在かつ回転不能に支持
   されたＺ軸構造物と、このＺ軸構造物に軸方向変位不能
   に支持されるとともに先端部にタッチ信号プローブの取
   付部を有する中空のＺスビンンドルと、前記Ｚ軸構造物
   的に納められるとともに前記Ｚスピンドル内を軸方向移
   動可能な駆動棒の軸方向変位を利用してＺスピンドルの
   タッチ信号プローブ取付部にタッチ信号プローブを着脱
   させるタッチ信号プローブ支持手段と、このプローブ支
   持手段の駆動棒を常時軸方向の一方向に付勢するばねと
   、このばねの付勢力に抗して駆動棒を反対方向に強制変
   位させる圧縮空気、作動のアクチェータとを備えたこと
   を特徴とする三次元測定機のＺ軸構造。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記プローブ着
   脱機構は、前記駆動棒の下端に設けられるとともに複数
   個のポールを半径方向移動可能に支持する少なくとも下
   端が中空のポールホルダを備え、このポールホルダのポ
   ールは、駆動棒がＺスピンドルの内方方向に引込まれた
   ときにはＺスピンドルの小径のガイド孔の作用によりポ
   ールホルダの中空部に一部が突出してこの中空部内に位
   置するタッチ信号プローブの軸部を挟持し、一方、駆動
   棒がＺスピンドルの外方方向に押出されたときにはＺス
   ピンドルの大形の孔内に位置して自由移動可能にされた
   ことを特徴とする三次元測定機のＺ軸構造。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記ばねの付勢方向は、タッチ信号プローブをＺスピンド
   ルの取付部内に引込む方向になるようにされていること
   を特徴とする三次元測定機のＺ軸構造。 （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れかにおい
   て、前記アクチェータは、前記駆動棒の軸方向に対し直
   列に固定された複数の受圧面を有するとともに、作動空
   気が各受圧面に同時に供給されるよう構成されたことを
   特徴とする三次元測定機のＺ軸構造。