JPS60224015A - 三次元測定機の自動送り装置 - 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す７）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、この移動部材は本体
側に設けられた案内部材に沿っ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、送りねし軸と案内部材との
間に平行度の誤差があったり、送りねじ軸のピッチ不良
、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
ッチング等の変動を生じ、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
加わっ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、ナンド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、このようにナンド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っては、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。

［発明の目的コ 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、タッチ信号プローブを有する移動部材と送り
ねし軸に螺合されたナツト部材とを連結するにあたり、
送りねし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、ナツ
ト部材をローラを介して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
よりナンド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
、セラミックス等の６様部材からなる基台１０は、複数
の水平出し冶具３０を介して設置床ｌ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ｌＯの上面中央には基台１０と同様の
６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６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１
０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を貫通してポル）１６
をねし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、Ｘ軸方向とは同図中上下方向すなわ
ち鉛直方向を意味し、従って、これらのＸ、Ｙ、Ｚ軸は
ＸおよびＹ軸を水平方向の軸としＸ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３３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の底面に沿って進退させるポルト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、前記ポルト３４をまわすことにより内
傾斜面の作用によって設置床１に対する基台ｌＯの高さ
位置を調整し、基台ｉｏの水平位層出しを行なえるよう
になっている。

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４
０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
うになっている。

前記基台ｌＯ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Ｚ
軸方向移動規制用平行案内面２０のうち上方の案内面２
０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がブラケット５５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ｌＯ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゜５
４との作用によりＸ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っ
ている。

また、基台１０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ｌＯにブラケッ）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
たポールねし軸からなる送りねじ軸６４と、この送りね
じ軸６４に移動可能に螺合されるとともにブラダ・ント
６５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っている。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、略中夫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ｌｌ側に設けら
れたスケール７６およびテーブル５０のブラケット５２
側に設けられた検出部７７からなるＹ軸方向移動量計測
手段７５により計ｆｌ１１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ッチ８２からな
るゼロセット手段８０により設定されるようになってい
る。さらに、テーブル５０の移動範囲の規制は、基台１
０上に設けられたドック８５およびテーブル５０側に設
けられた図示しないリミットスイッチにより行われるよ
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。この支柱９０の基台ｌＯに対する
固定構造は、基台１０の両側面に沿ってＹ軸方向に夫々
複数箇所設けられた孔２２内に挿入された略杵状の締付
金具２３に貫孔２４を貫通してねじ込まれるボルト２５
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ｌＯと同様な６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
１００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１０
０側に設けられた孔１０１と、この孔１０１内に挿入さ
れる金属材からなる略杵状の締付金具１０２と、梁１０
０側に設けられた貫孔１０３を貫通して挿入され締付金
具１０２のねじ穴に螺合されるポル）１０４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１．００の背面にはスライダ
１１０をＸ軸方向に案内するためのカイトレール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７図および第８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上にブラケット１
２１を介して支持されたモータ１２２と、このモータ１
２２によりタイミングベル）１２３を介して回転駆動さ
れるホ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
前記ブラダ・ント１２１に上部ブラケット１２５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
にブラケット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回字状のブラケット１３
３と、前記連結板１３０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１３４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１０５を
挟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動
を阻止する一対のローラ１３５と、前記送りねじ軸１２
４の他端側先端に取付けられた回転円盤１３６および前
記ブラケット１２７にブラケット１３７を介して取伺け
られ回転円盤１３６を電磁力により停止させる制動部１
３８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１１
０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９図参照）により計測されるようになっている。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カをなくし、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っている。

更に前記スラストベアリング１３１．押しねじ１３２お
よびプラヶッ）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ｌＯＯの四
角の各面に対向して夫々エアベアリングｉｉｔを有する
Ｘ軸方向案内用軸受箱１１２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１１
２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
自由回転を阻止して前記Ｚ軸構造物１８０の落下を防止
するロック装置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
ねしピッ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１４
６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
壁を挟持するように当接されガイドレール１４７に沿っ
てナツト部材１４６をＸ軸方向移動容易かつ回動不能に
案内する一対のローラ１４ｇ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１
８０の上端部に固定されたブラケット１５２と、を備え
て構成され、前記モータ１４１の駆動によりブラケッ）
１５２を介してＺ軸構造物１８０をＸ軸方向に駆動でき
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に対し送りねじ
軸１４５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、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Ｘ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っている。

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
るタッチ信号プローブ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−／力２９０が設けられている。この
プローブストッカ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、左手前側に向って開口され
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には所定のタッチ信号プローブ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、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を防塵する蛇腹カックー、符号２７ｔ
ま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３２０からの指令により、テーブル５０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・ン力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
Ｘ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・フカ２９０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−２２０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、連絡手段のローラ１３５を介してカイトレ
ール１０５に案内され、ナ−／　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−／力２９０から外れ、タッチ信
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３１Ｏからの指令によりＺ、Ｘ、Ｙ
軸方向に移動させながらタッチ信号プローブ２８０の測
定子２８１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３１Ｏ
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１１０をＸ軸
方向に移動させるＸ軸方向駆動機構１２０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１３．５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。ということかなく、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およびブラケット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１
１０の小型化および軽量化を図ることができる。また、
Ｘ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１５０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２８１を有する可動部分をスライダｌｌＯ
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５
０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１４１
．１６２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、１３０、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Ｘ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図はその一部を切欠いた正面図、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、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、１
３３・・・ブラケット、１３４・・・連結具、１３５・
・・ローラ、１４０・・・Ｘ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・・・タッチ信号プローブ、２８１・
・・測定子、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２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タッ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って
   、非移動部材側構造体に送りねじ軸を軸支するとともに
   、この送りねじ軸に螺合されたナツト部材と移動部材側
   構造体とを送りねし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、非移動部材側構造体に直接係合
   され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。