JP2021043219A - Three-dimensional-coordinate-measuring device - Google Patents

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Abstract

To provide a three-dimensional-coordinate-measuring device capable of improving accuracy of measurement.SOLUTION: The three-dimensional-coordinate-measuring device comprises: a stool 10 on which a measurement object is placed; a Y carriage 16 having a first support member having a drive mechanism for driving the Y carriage in a Y-axis direction and a second support member that moves following the first support member; a Y guide 42 integrally formed with the stool in parallel to the Y-axis direction; a first both side support unit 50 for sandwiching both side faces of the Y guide and guiding movement of the first support member in the Y-axis direction; and a scale for measuring a position of the Y carriage moving in the Y-axis direction. The Y guide is formed on the stool, with a groove 40 formed on a top face 10T of the stool as a border, and when an area on the top face of the stool where the measurement object is placed is defined as a measurement area, the scale is provided on a side face of the groove on the measurement area side of an inner face of the groove.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は三次元座標測定装置に係り、特にX、Y、Z軸の3軸方向に測定プローブを移動させて測定対象物の三次元形状を測定する三次元座標測定装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional coordinate measuring device, and more particularly to a three-dimensional coordinate measuring device that measures a three-dimensional shape of a measurement object by moving a measuring probe in the three-axis directions of the X, Y, and Z axes.

一般的な三次元座標測定装置では、測定対象物を載置する定盤の上部に前後方向(Y軸方向)に移動自在のYキャリッジが配置される。Yキャリッジは、左右方向(X軸方向)に沿って架け渡された柱状のXガイドを有し、XガイドにはXキャリッジがX軸方向に移動自在に支持される。Xキャリッジには、上下方向(Z軸方向)に沿った柱状のZキャリッジがZ軸方向に移動自在に支持され、Zキャリッジの下端には測定プローブが取り付けられる。これにより、測定プローブの測定子(スタイラス)がX、Y、Z軸の3軸方向に移動自在に支持される。 In a general three-dimensional coordinate measuring device, a Y carriage that is movable in the front-rear direction (Y-axis direction) is arranged on the upper part of a surface plate on which a measurement object is placed. The Y carriage has a columnar X guide spanned along the left-right direction (X-axis direction), and the X-carriage is movably supported by the X guide in the X-axis direction. A columnar Z-carriage along the vertical direction (Z-axis direction) is movably supported in the X-carriage in the Z-axis direction, and a measurement probe is attached to the lower end of the Z-carriage. As a result, the stylus of the measuring probe is movably supported in the three axial directions of the X, Y, and Z axes.

このような三次元座標測定装置において、特許文献1には、定盤の左右両側面と、定盤上面とでエアパッド(エアベアリング)を介してYキャリッジを支持する支持構造が開示されている。 In such a three-dimensional coordinate measuring device, Patent Document 1 discloses a support structure in which a Y carriage is supported on both left and right side surfaces of a surface plate and an upper surface of the surface plate via an air pad (air bearing).

特開2007−33052号公報JP-A-2007-33052

ところで、高速化、高精度化が進む三次元座標測定装置において、Yキャリッジの高剛性化は不可欠である。 By the way, in a three-dimensional coordinate measuring device whose speed and accuracy are increasing, it is indispensable to increase the rigidity of the Y carriage.

しかしながら、特許文献1では、Yキャリッジの上方向への動きを抑止するエアパッドを備えていないため、YキャリッジのX軸周り方向(ピッチング方向)の振れが生じてしまい、測定精度の低下を招く可能性があった。 However, in Patent Document 1, since the air pad for suppressing the upward movement of the Y carriage is not provided, the Y carriage may fluctuate in the X-axis direction (pitching direction), which may lead to a decrease in measurement accuracy. There was sex.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、Yキャリッジのピッチング方向の振れを抑止することができ、測定精度の向上を図ることができる三次元座標測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional coordinate measuring device capable of suppressing runout of the Y carriage in the pitching direction and improving measurement accuracy. And.

上記目的を達成するため、本発明の一の態様に係る三次元座標測定装置は、Z軸に垂直な上面と、上面と反対側の下面と、Y軸方向に沿った第1の側面とを有し、上面に測定対象物を載置する定盤と、定盤の上面側で測定プローブを支持し、かつ、Y軸方向に移動自在に配置されるYキャリッジと、YキャリッジをY軸方向に移動自在に支持する支持手段と、を備えた三次元座標測定装置において、定盤の第1の側面に沿って形成された溝であって、Y軸方向に沿った第2の側面を有する溝を備え、支持手段は、YキャリッジのY軸方向に沿った2箇所に設けられた第1及び第2の支持部材であって、第1の側面と第2の側面との間の上面に摺動可能に配置される第1及び第2の支持部材と、YキャリッジのY軸方向に沿った2箇所に設けられた第3及び第4の支持部材であって、定盤の下面に摺動可能に配置される第3及び第4の支持部材と、を備える。 In order to achieve the above object, the three-dimensional coordinate measuring device according to one aspect of the present invention has an upper surface perpendicular to the Z axis, a lower surface opposite to the upper surface, and a first side surface along the Y axis direction. A platen on which the object to be measured is placed on the upper surface, a Y carriage that supports the measurement probe on the upper surface side of the platen and is movably arranged in the Y-axis direction, and a Y carriage in the Y-axis direction. In a three-dimensional coordinate measuring device provided with a support means for movably supporting a carriage, a groove formed along a first side surface of a platen and having a second side surface along the Y-axis direction. The groove is provided, and the supporting means is a first and second supporting member provided at two positions along the Y-axis direction of the Y carriage, and is provided on the upper surface between the first side surface and the second side surface. The first and second support members slidably arranged, and the third and fourth support members provided at two locations along the Y-axis direction of the Y carriage, which slide on the lower surface of the platen. It includes third and fourth support members that are movably arranged.

本態様によれば、定盤は、第1及び第2の支持部材が当接する上面側の2箇所と、第3及び第4の支持部材が当接する下面側の2箇所でYキャリッジを支持するため、Yキャリッジのピッチング方向(X軸周り方向)の振れが適切に抑止される。 According to this aspect, the surface plate supports the Y carriage at two locations on the upper surface side where the first and second support members abut and two locations on the lower surface side where the third and fourth support members abut. Therefore, the runout of the Y carriage in the pitching direction (direction around the X axis) is appropriately suppressed.

本発明の他の態様に係る三次元座標測定装置において、第1の支持部材と第3の支持部材、及び、第2の支持部材と第4の支持部材は、互いに対向する位置に配置された態様とすることが好ましい。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to another aspect of the present invention, the first support member and the third support member, and the second support member and the fourth support member are arranged at positions facing each other. It is preferable to use the aspect.

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持手段は、YキャリッジのY軸方向に沿った2箇所に設けられた第5及び第6の支持部材であって、第1の側面に摺動可能に配置される第5及び第6の支持部材と、YキャリッジのY軸方向に沿った2箇所に設けられた第7及び第8の支持部材であって、第2の側面に摺動可能に配置される第7及び第8の支持部材と、を備えた態様とすることができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to still another aspect of the present invention, the supporting means are the fifth and sixth supporting members provided at two locations along the Y-axis direction of the Y carriage, and the first one. The fifth and sixth support members slidably arranged on the side surface, and the seventh and eighth support members provided at two locations along the Y-axis direction of the Y carriage, the second side surface. It can be an embodiment including a seventh and eighth support members slidably arranged on the carriage.

本態様によれば、Yキャリッジのヨーイング方向(Z軸周り方向)の振れも適切に抑止される。 According to this aspect, the runout of the Y carriage in the yawing direction (direction around the Z axis) is also appropriately suppressed.

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、Yキャリッジは、Z軸方向に沿って延在し、第1の側面から近い側に配置されると共に、第1、第2、第3、及び第4の支持部材が設けられる第1の支柱部材と、Z軸方向に沿って延在し、第1の側面から遠い側に配置される第2の支柱部材とを備え、第2の支柱部材には、定盤の上面に摺動可能な第9の支持部材が設けられる態様とすることができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to still another aspect of the present invention, the Y carriage extends along the Z-axis direction and is arranged closer to the first side surface, and the first, second, and second carriages are arranged. A second strut member provided with the third and fourth support members and a second strut member extending along the Z-axis direction and arranged on a side far from the first side surface. A ninth support member slidable on the upper surface of the surface plate may be provided on the support member of the above.

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、Yキャリッジに設けられ、Yキャリッジを定盤に対してY軸方向に移動させる駆動手段を備え、駆動手段は、第1の支持部材と第2の支持部材の間の位置で第1の側面に当接するローラと、ローラを回転させるモータとを備えた態様とすることができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to still another aspect of the present invention, the Y-carriage is provided with a driving means for moving the Y-carriage in the Y-axis direction with respect to the surface plate, and the driving means is a first support member. The embodiment may include a roller that abuts on the first side surface at a position between the and the second support member, and a motor that rotates the roller.

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持部材は、エアパッドである態様とすることができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to still another aspect of the present invention, the support member may be an air pad.

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、定盤は、石材定盤である態様とすることができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device according to still another aspect of the present invention, the surface plate may be a stone surface plate.

本発明によれば、Yキャリッジのピッチング方向の振れを抑止することができ、測定精度の向上を図ることができる。 According to the present invention, the runout of the Y carriage in the pitching direction can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved.

本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した斜視図Perspective view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device to which the present invention is applied. 本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した正面図Front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device to which the present invention is applied. 定盤の右側部を拡大して示した正面図Front view showing the right side of the surface plate enlarged 定盤の右側部を拡大して示した右側面図Right side view showing the right side of the surface plate enlarged カバーを外した状態のYキャリッジを示した斜視図Perspective view showing the Y carriage with the cover removed 定盤の上面を示した上面図であり、Yキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図It is the top view which showed the upper surface of the surface plate, and is the figure which showed the arrangement with respect to the surface plate of the air pad provided in the Y carriage. 定盤の右側面を示した右側面図であり、Yキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図It is the right side view which showed the right side surface of the surface plate, and is the figure which showed the arrangement with respect to the surface plate of the air pad provided in the Y carriage. 定盤の溝の部分を拡大して示した正面図Front view showing the groove part of the surface plate enlarged Xガイドから取り外したZコラムを示した斜視図Perspective view showing the Z column removed from the X guide Xガイドから取り外したZコラムを示した斜視図Perspective view showing the Z column removed from the X guide Xガイドから取り外したZコラムを示した斜視図Perspective view showing the Z column removed from the X guide Xガイドから取り外したZコラムの支持部を示した斜視図Perspective view showing the support part of the Z column removed from the X guide. Xガイドから取り外したZコラムの支持部を示した斜視図Perspective view showing the support part of the Z column removed from the X guide. 定盤のYガイドがYキャリッジを支持する支持点の位置関係を定盤の上面側から示した模式図Schematic diagram showing the positional relationship of the support points where the Y guide of the surface plate supports the Y carriage from the upper surface side of the surface plate. 定盤のYガイドがYキャリッジを支持する支持点の位置関係を定盤の右側面側から示した模式図Schematic diagram showing the positional relationship of the support points where the Y guide of the surface plate supports the Y carriage from the right side of the surface plate. 比較例1の三次元座標測定装置の外観を示した正面図(正面概略図)Front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device of Comparative Example 1 (schematic front view) 図16中のXVII−XVII線に沿う断面図(断面概略図)Sectional view along line XVII-XVII in FIG. 16 (schematic sectional view) 比較例2の三次元座標測定装置の外観を示した正面図(正面概略図)Front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device of Comparative Example 2 (schematic front view) 比較例3の三次元座標測定装置の外観を示した正面図(正面概略図)Front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device of Comparative Example 3 (schematic front view) 本実施形態の三次元座標測定装置1の外観を示した正面図(正面概略図)Front view (frontal schematic view) showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment. 図20中のXXI−XXI線に沿う断面図(断面概略図)Sectional view along line XXI-XXI in FIG. 20 (schematic sectional view) 定盤の上面を示した上面図であり、Yキャリッジに設けられた各エアパッドと駆動部との配置を示した図It is the top view which showed the upper surface of the surface plate, and is the figure which showed the arrangement of each air pad provided in a Y carriage, and a drive part. 他実施形態の三次元座標測定装置の外観を示した正面図(正面概略図)Front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device of another embodiment (frontal schematic view)

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1及び図2は、本発明が適用される三次元座標測定装置1の外観を示した斜視図及び正面図である。 1 and 2 are a perspective view and a front view showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 1 to which the present invention is applied.

これらの図に示す三次元座標測定装置1は、設置面(床面)に架台12を介して支持された定盤10を有する。定盤10は御影石や大理石などの石材により矩形状に一体形成され、測定対象物を載置する平坦な上面10Tを有する。上面10Tは、X軸及びY軸に平行に、即ち、Z軸に垂直に配置される。 The three-dimensional coordinate measuring device 1 shown in these figures has a surface plate 10 supported on an installation surface (floor surface) via a gantry 12. The surface plate 10 is integrally formed of a stone material such as granite or marble in a rectangular shape, and has a flat upper surface 10T on which an object to be measured is placed. The upper surface 10T is arranged parallel to the X-axis and the Y-axis, that is, perpendicular to the Z-axis.

定盤10の上面10T側には、門型のYキャリッジ14が設置される。Yキャリッジ14は、定盤10を正面側から見たときの定盤10の右側及び左側の各々にZ軸方向に沿って延在して立設される第1の支柱部材である右Yキャリッジ16及び第2の支柱部材である左Yキャリッジ18と、右Yキャリッジ16及び左Yキャリッジ18の上端部に架け渡されてX軸方向に沿って延在する柱状のXガイド20とを有する。 A gate-shaped Y carriage 14 is installed on the upper surface 10T side of the surface plate 10. The Y carriage 14 is a right Y carriage, which is a first strut member extending along the Z-axis direction on each of the right side and the left side of the surface plate 10 when the surface plate 10 is viewed from the front side. It has a left Y carriage 18 which is a 16 and a second support column member, and a columnar X guide 20 which is bridged over the upper ends of the right Y carriage 16 and the left Y carriage 18 and extends along the X axis direction.

右Yキャリッジ16の下端部は、定盤10に形成されるY軸方向に沿った後述のYガイド42に移動自在に支持される。また、右Yキャリッジ16の下端部には、Yガイド42に当接する駆動部が設けられており、右Yキャリッジ16はその駆動部の駆動力によってYガイド42に沿って移動する。左Yキャリッジ18の下端部は、定盤10の上面10Tに摺動自在に支持される。 The lower end of the right Y carriage 16 is movably supported by a Y guide 42 described later along the Y-axis direction formed on the surface plate 10. Further, a drive unit that comes into contact with the Y guide 42 is provided at the lower end of the right Y carriage 16, and the right Y carriage 16 moves along the Y guide 42 by the driving force of the drive unit. The lower end of the left Y carriage 18 is slidably supported by the upper surface 10T of the surface plate 10.

これによって、Yキャリッジ14は、定盤10に対してY軸方向に移動可能に支持され、また、右Yキャリッジ16の下端部の駆動部により、右Yキャリッジ16を駆動側とし、左Yキャリッジ18を従動側としてY軸方向に移動する。 As a result, the Y carriage 14 is supported so as to be movable in the Y-axis direction with respect to the surface plate 10, and the right Y carriage 16 is set as the drive side by the drive unit at the lower end of the right Y carriage 16, and the left Y carriage 14 is used. It moves in the Y-axis direction with 18 as the driven side.

Xガイド20には、Zコラム22がXガイド20に沿って移動自在に支持される。Zコラム22は、Xガイド20に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってXガイド20に沿ってX軸方向に移動する。 The Z column 22 is movably supported by the X guide 20 along the X guide 20. The Z column 22 has a built-in drive unit that comes into contact with the X guide 20, and moves in the X-axis direction along the X guide 20 by the driving force of the drive unit.

また、Zコラム22の内部には、Z軸に沿って延在する柱状のZキャリッジ24がZ軸方向に移動自在に支持されており(図2参照)、そのZキャリッジ24の下端部側がZコラム22の下端部側から突出する。Zコラム22は、Zキャリッジ24に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってZキャリッジ24がZ軸方向に移動する。 Further, inside the Z column 22, a columnar Z carriage 24 extending along the Z axis is supported so as to be movable in the Z axis direction (see FIG. 2), and the lower end side of the Z carriage 24 is Z. It protrudes from the lower end side of the column 22. The Z column 22 has a built-in drive unit that comes into contact with the Z carriage 24, and the Z carriage 24 moves in the Z-axis direction by the driving force of the drive unit.

Zキャリッジ24の下端部には、タッチプローブ等の測定プローブ26が取り付けられる。測定プローブ26は、例えば、先端球を有する棒状のスタイラス28を有し、測定プローブ26は、スタイラス28の先端(先端球)の測定対象物への接触の有無やスタイラス28の先端の測定対象物への接触により生じるスタイラス28の変位量を検出する。 A measurement probe 26 such as a touch probe is attached to the lower end of the Z carriage 24. The measuring probe 26 has, for example, a rod-shaped stylus 28 having a tip sphere, and the measuring probe 26 includes the presence or absence of contact of the tip (tip sphere) of the stylus 28 with the measurement object and the measurement object at the tip of the stylus 28. The amount of displacement of the stylus 28 caused by contact with the stylus 28 is detected.

以上のごとく構成された三次元座標測定装置1は、Yキャリッジ14のY軸方向への移動、Zコラム22のX軸方向への移動、及び、Zキャリッジ24のZ軸方向への移動によって測定プローブ26のスタイラス28をX、Y、Z軸方向に移動させ、定盤10の上面10Tに載置された測定対象物の表面に沿わせてスタイラス28の先端(先端球)を移動させる。そして、そのときのYキャリッジ14のY軸方向の位置(移動量)、Zコラム22のX軸方向の位置(移動量)、Zキャリッジ24のZ軸方向の位置(移動量)、及びスタイラス28の位置(変位量)を計測することにより、測定対象物の表面の各位置の三次元座標を測定する。なお、三次元座標の測定に関する処理については周知であるので詳細な説明は省略する。 The three-dimensional coordinate measuring device 1 configured as described above measures by moving the Y carriage 14 in the Y axis direction, moving the Z column 22 in the X axis direction, and moving the Z carriage 24 in the Z axis direction. The stylus 28 of the probe 26 is moved in the X, Y, and Z axis directions, and the tip (tip sphere) of the stylus 28 is moved along the surface of the object to be measured placed on the upper surface 10T of the surface plate 10. Then, the position of the Y carriage 14 in the Y-axis direction (movement amount), the position of the Z column 22 in the X-axis direction (movement amount), the position of the Z carriage 24 in the Z-axis direction (movement amount), and the stylus 28 at that time. By measuring the position (displacement amount) of, the three-dimensional coordinates of each position on the surface of the object to be measured are measured. Since the processing related to the measurement of the three-dimensional coordinates is well known, detailed description thereof will be omitted.

次に、Yキャリッジ14をY軸方向に移動可能に支持すると共にY軸方向に移動させるY駆動機構について説明する。 Next, a Y drive mechanism that movably supports the Y carriage 14 in the Y-axis direction and moves the Y-carriage 14 in the Y-axis direction will be described.

まず、Y駆動機構におけるYキャリッジ14の支持手段(Yガイド機構)について説明する。 First, the support means (Y guide mechanism) for the Y carriage 14 in the Y drive mechanism will be described.

図3及び図4は、定盤10の右側部を拡大して示した正面図及び右側面図である。 3 and 4 are an enlarged front view and a right side view of the right side portion of the surface plate 10.

図3に示すように、定盤10は、Z軸に垂直な上面10T及び下面10Bと、X軸に垂直な右側面10Rを有する。また、定盤10の右側面10Rの近くであって定盤10の上面10T側には、Y軸方向に沿った溝40が形成される。 As shown in FIG. 3, the surface plate 10 has an upper surface 10T and a lower surface 10B perpendicular to the Z axis, and a right side surface 10R perpendicular to the X axis. Further, a groove 40 is formed along the Y-axis direction on the upper surface 10T side of the surface plate 10 near the right side surface 10R of the surface plate 10.

なお、図1及び図2では、溝40の上部開口に蛇腹カバー等の伸縮自在の被覆部材が設置され、定盤10の前側及び後側の側面に金属カバー等の板状の被覆部材が取り付けられた状態を示しているが、図3及び図4ではそれらの被覆部材を取り外した状態が示されている。 In FIGS. 1 and 2, a stretchable covering member such as a bellows cover is installed in the upper opening of the groove 40, and a plate-shaped covering member such as a metal cover is attached to the front and rear side surfaces of the surface plate 10. Although the state is shown, FIGS. 3 and 4 show a state in which the covering members are removed.

溝40は、互いに対向するX軸に垂直な右側面40R及び左側面40Lと、Z軸に垂直な底面40Bとを有する。 The groove 40 has a right side surface 40R and a left side surface 40L perpendicular to the X axis and a bottom surface 40B perpendicular to the Z axis.

これにより、溝40の右側面40Rと、定盤10の右側面10Rと、それらの間の定盤10の上面10Tと、定盤10の下面10Bとで、Y軸方向に沿って延在するYガイド42が形成される。 As a result, the right side surface 40R of the groove 40, the right side surface 10R of the surface plate 10, the upper surface 10T of the surface plate 10 between them, and the lower surface 10B of the surface plate 10 extend along the Y-axis direction. The Y guide 42 is formed.

なお、定盤10の右側面10Rと、溝40の右側面40R及び左側面40Lは、Y軸方向に沿って形成された面であれば必ずしもX軸に垂直な面でなくてもよく、定盤10の下面10Bと溝40の底面40Bは、必ずしもZ軸に垂直な面でなくてもよい。 The right side surface 10R of the surface plate 10 and the right side surface 40R and the left side surface 40L of the groove 40 do not necessarily have to be surfaces perpendicular to the X axis as long as they are formed along the Y-axis direction. The lower surface 10B of the board 10 and the bottom surface 40B of the groove 40 do not necessarily have to be planes perpendicular to the Z axis.

また、以下において、溝40の右側面40RをYガイド42の左側面42L、定盤10の右側面10RをYガイド42の右側面42R、それらの間の定盤10の上面10TをYガイド42の上面42T、定盤10の下面10BをYガイド42の下面42Bというものとする。 Further, in the following, the right side surface 40R of the groove 40 is the left side surface 42L of the Y guide 42, the right side surface 10R of the surface plate 10 is the right side surface 42R of the Y guide 42, and the upper surface 10T of the surface plate 10 between them is the Y guide 42. The upper surface 42T and the lower surface 10B of the surface plate 10 are referred to as the lower surface 42B of the Y guide 42.

一方、図5には、各部のカバーを取り外した状態のYキャリッジ14の斜視図が示されており、図4及び図5に示すように、右Yキャリッジ16の下端部には、Y軸方向に幅広の支持部50が設けられる。 On the other hand, FIG. 5 shows a perspective view of the Y carriage 14 with the covers of each part removed, and as shown in FIGS. 4 and 5, the lower end portion of the right Y carriage 16 is in the Y-axis direction. Is provided with a wide support portion 50.

また、支持部50は、図3のように正面側からみると二股状に形成される。 Further, the support portion 50 is formed in a bifurcated shape when viewed from the front side as shown in FIG.

なお、図3及び図4では支持部50を覆う被覆部材を取り外した状態が示されている。 Note that FIGS. 3 and 4 show a state in which the covering member covering the support portion 50 is removed.

支持部50は、主に図3に示すように、Yガイド42の上面42Tに対向し、Z軸に直交する方向(水平方向)に沿って配置される基端部52と、基端部52からZ軸方向に延設されてYガイド42の右側面42Rに対向する側に配置される右側部54と、基端部52からZ軸方向に延設されてYガイド42の左側面42Lに対向する側に配置される左側部56とを有する。 As shown mainly in FIG. 3, the support portion 50 has a base end portion 52 facing the upper surface 42T of the Y guide 42 and arranged along a direction (horizontal direction) orthogonal to the Z axis, and a base end portion 52. The right side portion 54 extending in the Z-axis direction and arranged on the side facing the right side surface 42R of the Y guide 42, and the base end portion 52 extending in the Z-axis direction to the left side surface 42L of the Y guide 42. It has a left side portion 56 arranged on the opposite side.

また、右側部54の下端部にはYガイド42の下面42Bに対向する位置までX軸方向に延設された支持板58A、58Aが支持部50の先端部58として設けられる。 Further, at the lower end of the right side portion 54, support plates 58A and 58A extending in the X-axis direction to a position facing the lower surface 42B of the Y guide 42 are provided as the tip end portion 58 of the support portion 50.

支持部50のこれらの基端部52、右側部54、左側部56、及び先端部58の各々には、次に示すように、空気を噴出することでYガイド42に対して摺動可能となる複数の円板状のエアパッドが設けられる。また、左Yキャリッジ18の下端部にも空気を噴出することで定盤10の上面10Tに対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。 As shown below, each of the base end portion 52, the right side portion 54, the left side portion 56, and the tip portion 58 of the support portion 50 can be slidable with respect to the Y guide 42 by ejecting air. A plurality of disc-shaped air pads are provided. Further, a disk-shaped air pad that can slide with respect to the upper surface 10T of the surface plate 10 by ejecting air to the lower end of the left Y carriage 18 is also provided.

図6及び図7は、定盤10の上面10T及び右側面10Rを示した上面図及び右側面図であり、Yキャリッジ14に設けられたエアパッドの定盤10に対する配置が示されている。 6 and 7 are a top view and a right side view showing the upper surface 10T and the right side surface 10R of the surface plate 10, and show the arrangement of the air pad provided on the Y carriage 14 with respect to the surface plate 10.

これらの図において、Yガイド42の上面42Tに沿って配置された2つのエアパッド62F、62Eは、支持部50の基端部52においてY軸方向に沿った2箇所(Y軸に平行な直線上の2箇所)の位置に設けられており、Yガイド42の上面42Tに対向して下向きに配置される。 In these figures, the two air pads 62F and 62E arranged along the upper surface 42T of the Y guide 42 are located at two locations (on a straight line parallel to the Y axis) along the Y axis direction at the base end portion 52 of the support portion 50. It is provided at two positions), and is arranged downward facing the upper surface 42T of the Y guide 42.

Yガイド42の右側面42Rに沿って配置された2つのエアパッド64F、64Eは、支持部50の右側部54においてY軸方向に沿った2箇所(Y軸に平行な直線上の2箇所)の位置に設けられており、Yガイド42の右側面42Rに対向して左向きに配置される。 The two air pads 64F and 64E arranged along the right side surface 42R of the Y guide 42 are provided at two locations along the Y-axis direction (two locations on a straight line parallel to the Y-axis) on the right-side portion 54 of the support portion 50. It is provided at a position and is arranged to the left facing the right side surface 42R of the Y guide 42.

Yガイド42の左側面42L(溝40の右側面40R)に沿って配置された2つのエアパッド66F、66Eは、支持部50の左側部56においてY軸方向に沿った2箇所(Y軸に平行な直線上の2箇所)の位置に設けられており、Yガイド42の左側面42Lに対向して右向きに配置される。 The two air pads 66F and 66E arranged along the left side surface 42L of the Y guide 42 (the right side surface 40R of the groove 40) are provided at two locations (parallel to the Y axis) along the Y axis direction on the left side portion 56 of the support portion 50. It is provided at two positions on a straight line) and is arranged to the right facing the left side surface 42L of the Y guide 42.

Yガイド42の下面42Bに沿って配置された2つのエアパッド68F、68E(図3及び図7参照)は、支持部50の先端部58においてY軸方向に沿った2箇所(Y軸に平行な直線上の2箇所)の位置に設けられ、Yガイド42の下面に対向して上向きに配置される。 The two air pads 68F and 68E (see FIGS. 3 and 7) arranged along the lower surface 42B of the Y guide 42 are provided at two locations (parallel to the Y axis) along the Y axis direction at the tip portion 58 of the support portion 50. It is provided at two positions on a straight line) and is arranged upward facing the lower surface of the Y guide 42.

定盤10の左側面の近くの上面に配置されたエアパッド70は、左Yキャリッジ18の下端部に設けられ、定盤10の上面10Tに対向して下向きに配置される。 The air pad 70 arranged on the upper surface near the left side surface of the surface plate 10 is provided at the lower end portion of the left Y carriage 18, and is arranged downward facing the upper surface 10T of the surface plate 10.

ここで、支持部50の基端部52、右側部54、左側部56、及び先端部58の各々において、前側(正面側)に設置されるエアパッド62F、64F、66F、68Fは、Y軸方向に関して略同一位置に配置され(即ち、同一のXZ平面に沿った位置に配置され)、後側(背面側)に配置されるエアパッド62E、64E、66E、68Eは、Y軸方向に関して略同一位置に配置される。 Here, the air pads 62F, 64F, 66F, 68F installed on the front side (front side) of each of the base end portion 52, the right side portion 54, the left side portion 56, and the tip portion 58 of the support portion 50 are in the Y-axis direction. The air pads 62E, 64E, 66E, 68E arranged at substantially the same position (that is, arranged along the same XZ plane) and rearward (rear side) are substantially the same position with respect to the Y-axis direction. Is placed in.

支持部50の右側部54に設置されるエアパッド64F、64Eと左側部56に設置されるエアパッド66F、66Eとは、互いに対向する位置(即ち、Z軸方向に関して略同一位置)に配置される。 The air pads 64F and 64E installed on the right side portion 54 of the support portion 50 and the air pads 66F and 66E installed on the left side portion 56 are arranged at positions facing each other (that is, substantially the same position in the Z-axis direction).

支持部50の基端部52に設置されるエアパッド62F、62Eと先端部58に設置されるエアパッド68F、68Eとは、互いに対向する位置(即ち、X軸方向に関して略同一位置)に配置される。 The air pads 62F and 62E installed at the base end portion 52 of the support portion 50 and the air pads 68F and 68E installed at the tip end portion 58 are arranged at positions facing each other (that is, substantially the same position in the X-axis direction). ..

左Yキャリッジ18の下端部に設置されるエアパッド70は、そのY軸方向に関する位置が、Yキャリッジ14と共にY軸方向に移動する全ての部材(Yキャリッジ14及びZコラム22)の重心のY軸方向の位置と略一致する位置に配置される。 The air pad 70 installed at the lower end of the left Y carriage 18 has the Y axis of the center of gravity of all the members (Y carriage 14 and Z column 22) whose position with respect to the Y axis direction moves in the Y axis direction together with the Y carriage 14. It is placed at a position that roughly matches the position in the direction.

また、エアパッド62F、62E、70が例えば直径110mmのものであるのに対して、エアパッド64F、64E、66F、66Eは、エアパッド62F、62E、70よりも直径が小さい例えば直径80mmのものが用いられる。更に、エアパッド68F、68Eは、エアパッド64F、64E、66F、66Eよりも直径が小さい例えば直径60mmのものが用いられる。 Further, while the air pads 62F, 62E, 70 have a diameter of 110 mm, for example, the air pads 64F, 64E, 66F, 66E have a diameter smaller than that of the air pads 62F, 62E, 70, for example, 80 mm in diameter. .. Further, as the air pads 68F and 68E, those having a diameter smaller than that of the air pads 64F, 64E, 66F and 66E, for example, having a diameter of 60 mm are used.

なお、参考として、定盤10は、X軸方向の幅(横幅)が約800mm〜約1000mm、Y軸方向の幅(奥行き)が約1200mm〜約2700mmのものが用いられ、Yキャリッジ14は、Z軸方向の幅(高さ)として約600mm〜約800mmを有し、支持部50は、Y軸方向の幅(奥行き)として約650mmを有する。 As a reference, the surface plate 10 has a width (width) of about 800 mm to about 1000 mm in the X-axis direction and a width (depth) of about 1200 mm to about 2700 mm in the Y-axis direction. The width (height) in the Z-axis direction is about 600 mm to about 800 mm, and the support portion 50 has a width (depth) of about 650 mm in the Y-axis direction.

以上のごとく構成されたYキャリッジ14の支持手段によれば、Yキャリッジ14は、右Yキャリッジ16における支持部50のエアパッド62F、62E、64F、64E、66F、66E、68F、68Eを介してYガイド42(定盤10)に支持される。即ち、支持部50とYガイド42との係合によってYキャリッジ14がYガイド42に支持される。また、これと共に、Yキャリッジ14は、左Yキャリッジ18におけるエアパッド70を介して定盤10(上面10T)に支持される。 According to the support means of the Y carriage 14 configured as described above, the Y carriage 14 is Y via the air pads 62F, 62E, 64F, 64E, 66F, 66E, 68F, 68E of the support portion 50 in the right Y carriage 16. It is supported by the guide 42 (surface plate 10). That is, the Y carriage 14 is supported by the Y guide 42 by the engagement between the support portion 50 and the Y guide 42. Along with this, the Y carriage 14 is supported by the surface plate 10 (upper surface 10T) via the air pad 70 on the left Y carriage 18.

また、各エアパッド62F、62E、64F、64E、66F、66E、68F、68E、70から空気を噴出することで、右Yキャリッジ16における支持部50の各エアパッド62F、62E、64F、64E、66F、66E、68F、68EがYガイド42に対してY軸方向に摺動可能な状態となり、かつ、左Yキャリッジ18におけるエアパッド70が定盤10の上面10Tに対して摺動可能な状態となる。 Further, by ejecting air from the air pads 62F, 62E, 64F, 64E, 66F, 66E, 68F, 68E, 70, the air pads 62F, 62E, 64F, 64E, 66F of the support portion 50 in the right Y carriage 16 The 66E, 68F, and 68E are slidable with respect to the Y guide 42 in the Y-axis direction, and the air pad 70 on the left Y carriage 18 is slidable with respect to the upper surface 10T of the surface plate 10.

したがって、Yキャリッジ14が定盤10に対してY軸方向に移動可能な状態となる。 Therefore, the Y carriage 14 is in a state where it can move in the Y-axis direction with respect to the surface plate 10.

続いて、Y駆動機構におけるYキャリッジ14の駆動手段について説明する。 Subsequently, the driving means of the Y carriage 14 in the Y driving mechanism will be described.

図4のように支持部50の右側部54には、駆動部80が設けられる。図6及び図7にも示されているように駆動部80は、支持部50の右側部54に設けられる2つのエアパッド64F、64Eの間の略中間となる位置に配置される。 As shown in FIG. 4, a drive unit 80 is provided on the right side portion 54 of the support unit 50. As shown in FIGS. 6 and 7, the drive unit 80 is arranged at a position substantially intermediate between the two air pads 64F and 64E provided on the right side portion 54 of the support unit 50.

駆動部80は、モータ82と、回転自在のローラ84と、それらを動力伝達可能に連結する減速機構とが支持部材に組み付けられて一体的に構成されており、モータ82を駆動するとローラ84が回転する。 The drive unit 80 is integrally formed by assembling a motor 82, a rotatable roller 84, and a reduction mechanism for connecting them so as to be able to transmit power to a support member. When the motor 82 is driven, the roller 84 is integrally configured. Rotate.

この駆動部80は、図6に示すようにローラ84の回転軸がZ軸と平行に、かつ、ローラ84の外周面が2つのエアパッド64F、64Eの間の略中間となる位置においてYガイド42の右側面42R(定盤10の右側面10R)に当接するようにして支持部50の右側部54に設置される。 As shown in FIG. 6, the drive unit 80 has a Y guide 42 at a position where the rotation axis of the roller 84 is parallel to the Z axis and the outer peripheral surface of the roller 84 is substantially intermediate between the two air pads 64F and 64E. It is installed on the right side portion 54 of the support portion 50 so as to abut on the right side surface 42R (right side surface 10R of the surface plate 10).

したがって、駆動部80のモータ82を駆動してローラ84を回転させることで、Yガイド42に沿って支持部50が移動し、Yキャリッジ14がY軸方向に移動する。 Therefore, by driving the motor 82 of the drive unit 80 to rotate the roller 84, the support unit 50 moves along the Y guide 42, and the Y carriage 14 moves in the Y-axis direction.

なお、Yキャリッジ14の駆動手段として、駆動部80の他にYガイド42の左側面42Lに当接する駆動部を例えば駆動部80に対峙させて設けてもよいし、駆動部80の代わりにYガイド42の左側面42Lに当接する駆動部のみを設けてもよい。 As the driving means of the Y carriage 14, in addition to the driving unit 80, a driving unit that contacts the left side surface 42L of the Y guide 42 may be provided, for example, facing the driving unit 80, or Y instead of the driving unit 80. Only the drive unit that comes into contact with the left side surface 42L of the guide 42 may be provided.

続いて、Y駆動機構におけるYキャリッジ14の位置検出手段について説明する。 Subsequently, the position detecting means of the Y carriage 14 in the Y drive mechanism will be described.

図8は、定盤10の溝40の部分を拡大して示した正面図である。同図に示すように溝40の左側面40Lには、例えば光学式のリニアエンコーダ110を構成する長板状のスケール112であって格子目盛が設けられたスケール112がY軸方向に沿って設置される。 FIG. 8 is an enlarged front view showing a portion of the groove 40 of the surface plate 10. As shown in the figure, on the left side surface 40L of the groove 40, for example, a long plate-shaped scale 112 constituting an optical linear encoder 110 and provided with a grid scale is installed along the Y-axis direction. Will be done.

一方、支持部50の左側部56には、リニアエンコーダ110を構成する光センサ114が支持部材を設置され、スケール112に対向した位置に配置される。そして、光センサ114に対向する位置に形成されたスケール112の格子目盛に起因する検出信号が光センサ114から出力される。 On the other hand, on the left side portion 56 of the support portion 50, an optical sensor 114 constituting the linear encoder 110 is installed with a support member, and is arranged at a position facing the scale 112. Then, the detection signal caused by the grid scale of the scale 112 formed at the position facing the optical sensor 114 is output from the optical sensor 114.

このリニアエンコーダ110によれば、Yキャリッジ14がY軸方向に移動すると、Yキャリッジ14と共に光センサ114がY軸方向に移動し、スケール112に対する光センサ114の対向位置が変化する。このとき、光センサ114から出力される検出信号に基づいてYキャリッジ14のY軸方向の位置が検出される。 According to the linear encoder 110, when the Y carriage 14 moves in the Y-axis direction, the optical sensor 114 moves in the Y-axis direction together with the Y carriage 14, and the position of the optical sensor 114 facing the scale 112 changes. At this time, the position of the Y carriage 14 in the Y-axis direction is detected based on the detection signal output from the optical sensor 114.

次に、Zコラム22をX軸方向に移動可能に支持すると共にX軸方向に移動させるX駆動機構について説明する。 Next, an X drive mechanism that movably supports the Z column 22 in the X-axis direction and moves the Z column 22 in the X-axis direction will be described.

まず、X駆動機構におけるZコラム22の支持手段(Xガイド機構)について説明する。 First, the supporting means (X guide mechanism) of the Z column 22 in the X drive mechanism will be described.

図5には、上述のようにカバーを外した状態のYキャリッジ14が示されており、図9、図10、図11には、Xガイド20から取り外したZコラム22が示されている。これらの図に示されているようにZコラム22は、各種部品が組み付けられる支持部200であってXキャリッジに相当する支持部200を備え、支持部200には、四角柱状のXガイド20を挿通するX軸方向に沿った矩形状のXガイド挿通孔202が設けられる。 FIG. 5 shows the Y carriage 14 with the cover removed as described above, and FIGS. 9, 10, and 11 show the Z column 22 removed from the X guide 20. As shown in these figures, the Z column 22 includes a support portion 200 to which various parts are assembled and corresponds to an X carriage, and the support portion 200 is provided with a square columnar X guide 20. A rectangular X-guide insertion hole 202 is provided along the X-axis direction to be inserted.

支持部200において、Xガイド挿通孔202を画定する前面202F、後面202E、上面202T、及び下面202B(Xガイド挿通孔202の前面202F等という)の各々には、空気を噴出することでXガイド20に対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。 In the support portion 200, the X guide is blown to each of the front surface 202F, the rear surface 202E, the upper surface 202T, and the lower surface 202B (referred to as the front surface 202F of the X guide insertion hole 202) that define the X guide insertion hole 202. A disk-shaped air pad that is slidable with respect to 20 is provided.

Xガイド挿通孔202の前面202Fには、図10に示すように上下と左右に対称となる4箇所の各々に1つずつの合計4つのエアパッド210、210、210、210が配置され、Xガイド20の前面20F(図5参照)に対向して後向きに配置される。 As shown in FIG. 10, a total of four air pads 210, 210, 210, 210 are arranged on the front surface 202F of the X guide insertion hole 202, one at each of four symmetrical locations vertically and horizontally, and the X guide is provided. It is arranged backward so as to face the front surface 20F (see FIG. 5) of the 20.

Xガイド挿通孔202の後面202Eには、図11に示すように上側の2箇所と下側の1箇所の各々に1つずつの合計3つのエアパッド212、212、212が配置され、Xガイド20の後面20E(図5参照)に対向して前向きに配置される。 As shown in FIG. 11, a total of three air pads 212, 212, and 212 are arranged on the rear surface 202E of the X guide insertion hole 202, one at each of the upper two locations and the lower one, and the X guide 20 is provided. It is arranged forward facing the rear surface 20E (see FIG. 5).

Xガイド挿通孔202の上面202Tには、図9に示すように左右の2箇所の各々に1つずつの合計2つのエアパッド214、214が配置され、Xガイド20の上面20T(図5参照)に対向して下向きに配置される。 As shown in FIG. 9, a total of two air pads 214 and 214 are arranged on the upper surface 202T of the X guide insertion hole 202, one at each of the two left and right locations, and the upper surface 20T of the X guide 20 (see FIG. 5). It is placed facing downwards.

Xガイド挿通孔202の下面202Bには、図10に示すように1つのエアパッド216が配置され、Xガイド20の下面20B(図5参照)に対向して上向きに配置される。 As shown in FIG. 10, one air pad 216 is arranged on the lower surface 202B of the X guide insertion hole 202, and is arranged upward facing the lower surface 20B (see FIG. 5) of the X guide 20.

以上のごとく構成されたZコラム22の支持手段によれば、支持部200のXガイド挿通孔202にXガイド20を挿通させると、支持部200は、エアパッド210、212、214、216を介してXガイド20に支持されて、Zコラム22が支持部200を介してXガイド20に支持される。 According to the support means of the Z column 22 configured as described above, when the X guide 20 is inserted into the X guide insertion hole 202 of the support portion 200, the support portion 200 passes through the air pads 210, 212, 214, 216. Supported by the X guide 20, the Z column 22 is supported by the X guide 20 via the support portion 200.

また、各エアパッド210、212、214、216から空気を噴出することで、支持部200の各エアパッド210、212、214、216がXガイド20に対してX軸方向に摺動可能な状態となる。 Further, by ejecting air from the air pads 210, 212, 214, 216, the air pads 210, 212, 214, 216 of the support portion 200 are in a state of being slidable in the X-axis direction with respect to the X guide 20. ..

したがって、Zコラム22がX軸方向に移動可能な状態となる。 Therefore, the Z column 22 is in a state of being movable in the X-axis direction.

続いて、X駆動機構におけるZコラム22の駆動手段について説明する。 Subsequently, the driving means of the Z column 22 in the X driving mechanism will be described.

図9〜図11に示すようにXガイド挿通孔202の後面202Eには、上述のY駆動機構における駆動部80と同様の構成を有し、モータ222とローラ224(図11参照)を備えた駆動部220が設けられる。駆動部220は、ローラ224の回転軸がZ軸と平行となるようにXガイド挿通孔202の後面202Eに設置され、かつ、ローラ224の外周面がXガイド挿通孔202の後面202Eの上側に設置された2つのエアパッド212、212の間の略中間となる位置においてXガイド20の後面20E(図5参照)に当接するように設置される。 As shown in FIGS. 9 to 11, the rear surface 202E of the X guide insertion hole 202 has the same configuration as the drive unit 80 in the Y drive mechanism described above, and includes a motor 222 and a roller 224 (see FIG. 11). A drive unit 220 is provided. The drive unit 220 is installed on the rear surface 202E of the X guide insertion hole 202 so that the rotation axis of the roller 224 is parallel to the Z axis, and the outer peripheral surface of the roller 224 is on the upper side of the rear surface 202E of the X guide insertion hole 202. It is installed so as to abut on the rear surface 20E (see FIG. 5) of the X guide 20 at a position substantially intermediate between the two installed air pads 212 and 212.

したがって、駆動部220のモータ222を駆動してローラ224を回転させることで、Xガイド20に沿って支持部200が移動し、Zコラム22がX軸方向に移動する。 Therefore, by driving the motor 222 of the drive unit 220 to rotate the roller 224, the support unit 200 moves along the X guide 20, and the Z column 22 moves in the X-axis direction.

なお、Xガイド20及び支持部200には、X駆動機構におけるZコラム22の位置検出手段として、Y駆動機構における上述のリニアエンコーダ110と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Xガイド20には、長板状のスケールがX軸方向に沿って設置され、支持部200には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。 The X guide 20 and the support portion 200 are provided with an optical linear encoder similar to the above-mentioned linear encoder 110 in the Y drive mechanism as a position detecting means of the Z column 22 in the X drive mechanism. In, a long plate-shaped scale is installed along the X-axis direction, and an optical sensor is arranged at a position facing the scale on the support portion 200.

次に、Zキャリッジ24をZ軸方向に移動可能に支持すると共にZ軸方向に移動させるZ駆動機構について説明する。 Next, a Z drive mechanism that movably supports the Z carriage 24 in the Z-axis direction and moves the Z-carriage 24 in the Z-axis direction will be described.

まず、Z駆動機構におけるZキャリッジ24の支持手段(Zガイド機構)について説明する。 First, the supporting means (Z guide mechanism) of the Z carriage 24 in the Z drive mechanism will be described.

図12、図13には、図9〜図11に示したZコラム22の支持部200からZキャリッジ24を取り外した状態が示されており、これらの図に示されているように支持部200には、四角柱状のZキャリッジ24を挿通するZ軸方向に沿った矩形状のZキャリッジ挿通孔250がXガイド挿通孔202の前側に設けられる。 12 and 13 show a state in which the Z carriage 24 is removed from the support portion 200 of the Z column 22 shown in FIGS. 9 to 11, and as shown in these views, the support portion 200 Is provided with a rectangular Z-carriage insertion hole 250 along the Z-axis direction through which the square columnar Z-carriage 24 is inserted on the front side of the X-guide insertion hole 202.

支持部200において、Zキャリッジ挿通孔250を画定する前面250F、後面250E、右側面250R、及び左側面250L(Zキャリッジ挿通孔250の前面250F等という)の各々(図13参照)には、空気を噴出することでZキャリッジ24に対して摺動可能となるエアパッドが設けられる。 In the support portion 200, air is provided in each of the front surface 250F, the rear surface 250E, the right side surface 250R, and the left side surface 250L (referred to as the front surface 250F of the Z carriage insertion hole 250) defining the Z carriage insertion hole 250 (see FIG. 13). An air pad that can slide with respect to the Z carriage 24 is provided by ejecting.

Zキャリッジ挿通孔250の下側開口付近には、図12に示すようにZキャリッジ挿通孔250の前面250F、後面250E、右側面250R、及び左側面250Lの各々に1つずつの合計4つのエアパッド260、262、264、266が配置され、それらのエアパッド260、262、264、266の各々は、Zキャリッジ24の前面24F、後面24E、右側面24R、及び左側面24L(図11参照)の各々に対向して後向き、前向き、左向き、右向きに配置される。 Near the lower opening of the Z carriage insertion hole 250, as shown in FIG. 12, a total of four air pads, one for each of the front 250F, the rear 250E, the right side 250R, and the left side 250L of the Z carriage insertion hole 250. 260, 262, 264, 266 are arranged, and each of the air pads 260, 262, 264, 266 is the front surface 24F, the rear surface 24E, the right side surface 24R, and the left side surface 24L (see FIG. 11) of the Z carriage 24, respectively. It is arranged facing backward, forward, left, and right facing the carriage.

Zキャリッジ挿通孔250の上側開口付近には、図13に示すようにZキャリッジ挿通孔250の前面250F、後面250E、及び右側面10Rの各々に1つずつの合計3つのエアパッド260、262、264が配置され、それらのエアパッド260、262、264の各々は、Zキャリッジ24の前面24F、後面24E、及び右側面24Rの各々に対向して後向き、前向き、左向きに配置される。 Near the upper opening of the Z carriage insertion hole 250, as shown in FIG. 13, a total of three air pads 260, 262, 264, one for each of the front 250F, the rear 250E, and the right side 10R of the Z carriage insertion hole 250. Are arranged, and each of the air pads 260, 262, and 264 is arranged backward, forward, and left facing each of the front surface 24F, the rear surface 24E, and the right side surface 24R of the Z carriage 24.

一方、Zキャリッジ挿通孔250の上側開口付近におけるZキャリッジ挿通孔250の左側面250Lには2つのエアパッド266、266が配置され、それらのエアパッド266、266は、Zキャリッジ24の左側面24Lに対向して右向きに配置される。 On the other hand, two air pads 266 and 266 are arranged on the left side surface 250L of the Z carriage insertion hole 250 near the upper opening of the Z carriage insertion hole 250, and these air pads 266 and 266 face the left side surface 24L of the Z carriage 24. And it is placed facing right.

以上のごとく構成されたZキャリッジ24の支持手段によれば、支持部200のZキャリッジ挿通孔250にZキャリッジ24を挿通させると、支持部200は、エアパッド260、262、264、266を介してZキャリッジ24を支持する。 According to the support means of the Z carriage 24 configured as described above, when the Z carriage 24 is inserted into the Z carriage insertion hole 250 of the support portion 200, the support portion 200 passes through the air pads 260, 262, 264, and 266. Supports the Z carriage 24.

また、各エアパッド260、262、264、266から空気を噴出することで、支持部200の各エアパッド260、262、264、266がZキャリッジ24に対して摺動可能な状態となり、Zキャリッジ24がZ軸方向に移動可能な状態となる。 Further, by ejecting air from each of the air pads 260, 262, 264, and 266, each of the air pads 260, 262, 264, and 266 of the support portion 200 becomes slidable with respect to the Z carriage 24, and the Z carriage 24 becomes slidable. It is in a state where it can be moved in the Z-axis direction.

続いて、Z駆動機構におけるZキャリッジ24の駆動手段について説明する。 Subsequently, the driving means of the Z carriage 24 in the Z driving mechanism will be described.

図12及び図13に示すようにZキャリッジ挿通孔250の前面250Fには、上述のY駆動機構における駆動部80と同様の構成を有し、モータ272とローラ274(図13参照)を備えた駆動部270が設けられる。駆動部270は、ローラ274の回転軸がX軸と平行となるようにZキャリッジ挿通孔250の前面250Fに設置され、かつ、ローラ274の外周面がZキャリッジ挿通孔250の前面250Fに設置された2つのエアパッド260、260の間の略中間となる位置においてZキャリッジ24の前面24Fに当接するように設置される。 As shown in FIGS. 12 and 13, the front surface 250F of the Z carriage insertion hole 250 has the same configuration as the drive unit 80 in the Y drive mechanism described above, and includes a motor 272 and a roller 274 (see FIG. 13). A drive unit 270 is provided. The drive unit 270 is installed on the front surface 250F of the Z carriage insertion hole 250 so that the rotation axis of the roller 274 is parallel to the X axis, and the outer peripheral surface of the roller 274 is installed on the front surface 250F of the Z carriage insertion hole 250. It is installed so as to abut on the front surface 24F of the Z carriage 24 at a position substantially intermediate between the two air pads 260 and 260.

したがって、駆動部270のモータ272を駆動してローラ274を回転させることで、Zキャリッジ24が支持部200に対してZ軸方向に移動する。 Therefore, by driving the motor 272 of the drive unit 270 to rotate the roller 274, the Z carriage 24 moves in the Z-axis direction with respect to the support unit 200.

なお、Zキャリッジ24及び支持部200には、Z駆動機構におけるZキャリッジ24の位置検出手段として、Y駆動機構における上述のリニアエンコーダ110と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Zキャリッジ24には、長板状のスケールがZ軸方向に沿って設置され、支持部200には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。 The Z carriage 24 and the support portion 200 are provided with an optical linear encoder similar to the above-mentioned linear encoder 110 in the Y drive mechanism as a position detecting means of the Z carriage 24 in the Z drive mechanism. In, a long plate-shaped scale is installed along the Z-axis direction, and an optical sensor is arranged on the support portion 200 at a position facing the scale.

また、図9〜図13に示されているケーブル保護管278は、ケーブルを内部に挿通させて案内する湾曲可能な案内部材である。Zキャリッジ24の下端部に取り付けられる測定プローブ26のケーブルは、Zコラム22の内部において、Zキャリッジ24の内部及びケーブル保護管278の内部に挿通配置され、他の部材との干渉が防止される。 Further, the cable protection tube 278 shown in FIGS. 9 to 13 is a bendable guide member that guides the cable by inserting it inside. The cable of the measurement probe 26 attached to the lower end of the Z carriage 24 is inserted and arranged inside the Z carriage 24 and inside the cable protection tube 278 inside the Z column 22, and interference with other members is prevented. ..

以上のごとく構成された三次元座標測定装置1において、主に、Yキャリッジ14のZ軸周り方向(ヨーイング方向)及びX軸周り方向(ピッチング方向)の振れを抑止する効果について説明する。 In the three-dimensional coordinate measuring device 1 configured as described above, the effect of suppressing the runout of the Y carriage 14 in the Z-axis direction (yawing direction) and the X-axis direction (pitching direction) will be mainly described.

図14は、定盤10のYガイド42がYキャリッジ14を支持する支持点の位置関係を定盤10の上面10T側から示した模式図である。 FIG. 14 is a schematic view showing the positional relationship of the support points where the Y guide 42 of the surface plate 10 supports the Y carriage 14 from the upper surface 10T side of the surface plate 10.

同図において、定盤10に形成されたYガイド42の左側面42Lに存在する前後2つの支持点P1、P2は、Yキャリッジ14(支持部50)のエアパッド66F、66Eが当接する位置を示し、Yガイド42の右側面42Rに存在する前後2つの支持点P3、P4は、Yキャリッジ14(支持部50)のエアパッド64F、64Eが当接する位置を示し、Yガイド42の右側面42Rに存在する支持点P0は、Yキャリッジ14(支持部50)の駆動部80のローラ84が当接する位置を示す(図6参照)。 In the figure, the two front and rear support points P1 and P2 existing on the left side surface 42L of the Y guide 42 formed on the surface plate 10 indicate the positions where the air pads 66F and 66E of the Y carriage 14 (support portion 50) come into contact with each other. The two front and rear support points P3 and P4 existing on the right side surface 42R of the Y guide 42 indicate the positions where the air pads 64F and 64E of the Y carriage 14 (support portion 50) abut, and are present on the right side surface 42R of the Y guide 42. The support point P0 is a position where the roller 84 of the drive unit 80 of the Y carriage 14 (support unit 50) comes into contact with the roller 84 (see FIG. 6).

また、支持点P1、P2は固定の支持点を示し、支持点P3、P4は補助的な支持点を示す。即ち、固定の支持点P1、P2となるエアパッド66F、66Eは、Yキャリッジ14の支持部50において、それらが摺動するガイド面であるYガイド42の左側面42Lの法線方向に進退移動不能に支持される。一方、補助的な支持点P3、P4となるエアパッド64F、64Eは、Yキャリッジ14の支持部50において、それらが摺動するガイド面であるYガイド42の右側面42Rの法線方向に対して進退移動可能に支持されると共に、右側面42Rに当接する方向に付勢される。 Further, the support points P1 and P2 indicate fixed support points, and the support points P3 and P4 indicate auxiliary support points. That is, the air pads 66F and 66E, which are the fixed support points P1 and P2, cannot move forward and backward in the normal direction of the left side surface 42L of the Y guide 42, which is the guide surface on which they slide, on the support portion 50 of the Y carriage 14. Supported by. On the other hand, the air pads 64F and 64E serving as auxiliary support points P3 and P4 are located in the support portion 50 of the Y carriage 14 with respect to the normal direction of the right side surface 42R of the Y guide 42, which is the guide surface on which they slide. It is supported so that it can move forward and backward, and is urged in the direction of contacting the right side surface 42R.

これによれば、駆動部80のローラ84をYガイド42の右側面42Rに押し当てたとき、Yガイド42は、支持点P3、P4を補助的な支持点として、右側面42Rの1つの支持点P0と、左側面42Lの2つの支持点P1、P2で支持した状態で安定する。 According to this, when the roller 84 of the drive unit 80 is pressed against the right side surface 42R of the Y guide 42, the Y guide 42 supports one of the right side surfaces 42R with the support points P3 and P4 as auxiliary support points. It is stable in a state of being supported by the two support points P1 and P2 of the point P0 and the left side surface 42L.

したがって、Yキャリッジ14のZ軸周り方向(ヨーイング方向)の角度位置は、支持点P1、P2の位置により一意的に決まり、ヨーイング方向の振れが抑止される。そして、Xガイド20(X軸)のヨーイング方向の振れが抑止されることで、定盤10の上面10T上の測定領域(Yキャリッジ14と干渉しない領域)に配置された測定対象物に関して測定されるX座標値及びY座標値は、Yガイド42(左側面42L)の位置を基準にして高精度に得られる。 Therefore, the angular position of the Y carriage 14 in the Z-axis direction (yaw direction) is uniquely determined by the positions of the support points P1 and P2, and the deflection in the yaw direction is suppressed. Then, by suppressing the deflection of the X guide 20 (X axis) in the yawing direction, the measurement object is measured in the measurement area (the area that does not interfere with the Y carriage 14) on the upper surface 10T of the surface plate 10. The X coordinate value and the Y coordinate value can be obtained with high accuracy with reference to the position of the Y guide 42 (left side surface 42L).

図15は、定盤10のYガイド42がYキャリッジ14を支持する支持点の位置関係を定盤10の右側面10R側から示した模式図である。 FIG. 15 is a schematic view showing the positional relationship of the support points where the Y guide 42 of the surface plate 10 supports the Y carriage 14 from the right side surface 10R side of the surface plate 10.

同図において、定盤10に形成されたYガイド42の上面42Tに存在する前後2つの支持点P5、P6は、Yキャリッジ14(支持部50)のエアパッド62F、62Eが当接する位置を示し、Yガイド42の下面42Bに存在する前後2つの支持点P7、P8は、Yキャリッジ14(支持部50)のエアパッド68F、68Eが当接する位置を示す(図7参照)。 In the figure, the two front and rear support points P5 and P6 existing on the upper surface 42T of the Y guide 42 formed on the surface plate 10 indicate the positions where the air pads 62F and 62E of the Y carriage 14 (support portion 50) come into contact with each other. The two front and rear support points P7 and P8 existing on the lower surface 42B of the Y guide 42 indicate the positions where the air pads 68F and 68E of the Y carriage 14 (support portion 50) come into contact with each other (see FIG. 7).

これによれば、Yガイド42は、上面42Tの前後2つの支持点P5、P6だけでなく、下面42Bの前後2つの支持点P7、P8によりYキャリッジ14を支持する。 According to this, the Y guide 42 supports the Y carriage 14 not only by the two front and rear support points P5 and P6 on the upper surface 42T but also by the two front and rear support points P7 and P8 on the lower surface 42B.

したがって、Yキャリッジ14のX軸周り方向(ピッチング方向)の振れが支持点P5、P6だけでなく、支持点P7、P8によっても抑止され、Yキャリッジ14を高速でY軸方向に移動させた際であっても、Yキャリッジ14のピッチング方向の振れが抑止される。 Therefore, the runout of the Y carriage 14 in the X-axis direction (pitching direction) is suppressed not only by the support points P5 and P6 but also by the support points P7 and P8, and when the Y carriage 14 is moved in the Y-axis direction at high speed. Even so, the runout of the Y carriage 14 in the pitching direction is suppressed.

特に、Z軸方向に関して支持点P5、P6と支持点P7、P8との間に駆動部80が配置されるため(図7等参照)、駆動部80の駆動力によってYキャリッジ14にピッチング方向の回転力が生じ難くなっていることからも、Yキャリッジ14のピッチング方向の振れが抑止される。 In particular, since the drive unit 80 is arranged between the support points P5 and P6 and the support points P7 and P8 in the Z-axis direction (see FIG. 7 and the like), the driving force of the drive unit 80 causes the Y carriage 14 to be pitched in the pitching direction. Since the rotational force is less likely to be generated, the Y carriage 14 is prevented from swinging in the pitching direction.

なお、駆動部80のY軸方向の位置は、Yキャリッジ14と共にY軸方向に移動する全ての部材(Yキャリッジ14及びZコラム22)の重心のY軸方向の位置と略一致する位置であることが望ましい。 The position of the drive unit 80 in the Y-axis direction is a position that substantially coincides with the position of the center of gravity of all the members (Y-carriage 14 and Z column 22) that move in the Y-axis direction together with the Y-carriage 14. Is desirable.

そして、Zキャリッジ24(Z軸)のピッチング方向の振れが抑止されることで、測定プローブ26により測定される測定領域の測定対象物のY座標値及びZ座標値は、Yガイド42(上面42T)の位置を基準にして高精度に得られる。 Then, by suppressing the runout of the Z carriage 24 (Z axis) in the pitching direction, the Y coordinate value and the Z coordinate value of the measurement target in the measurement region measured by the measurement probe 26 are set to the Y guide 42 (upper surface 42T). ) Is used as a reference to obtain high accuracy.

また、定盤10に溝40を形成することで定盤10の右側面10Rに沿った一部の領域をYガイド42としたことで、Yガイド42を別部材で構成した場合と比べて、Yガイド42の熱変形が生じ難くなり、Yガイド42の直進性が持続的に維持され易くなる。また、定盤10の左右両側面をYガイドとして利用した場合と比べても、Yガイド42の各面が近接していることから各面の相対的な変化量が小さくYガイド42の直進性が持続的に維持される。 Further, by forming the groove 40 in the surface plate 10, a part of the area along the right side surface 10R of the surface plate 10 is made into the Y guide 42, so that the Y guide 42 is made of a separate member as compared with the case where the Y guide 42 is made of a separate member. Thermal deformation of the Y guide 42 is less likely to occur, and the straightness of the Y guide 42 can be easily maintained. Further, even when the left and right side surfaces of the surface plate 10 are used as Y guides, since the respective surfaces of the Y guide 42 are close to each other, the relative change amount of each surface is small and the straightness of the Y guide 42 is small. Is sustained.

したがって、Yキャリッジ14のY軸方向の位置変化に伴うYキャリッジ14のヨーイング方向及びピッチング方向の振れが小さく、Yキャリッジ14のY軸方向への移動を持続的に安定させることができ、持続的に測定精度を保つことができる。また、Yガイド42を別部材で構成する場合と比較してYガイド42(Yガイド機構)を簡易且つ安価な構成とすることができる。 Therefore, the deflection of the Y carriage 14 in the yawing direction and the pitching direction due to the change in the position of the Y carriage 14 in the Y axis direction is small, and the movement of the Y carriage 14 in the Y axis direction can be continuously stabilized and sustained. The measurement accuracy can be maintained. Further, the Y guide 42 (Y guide mechanism) can be made simpler and cheaper than the case where the Y guide 42 is made of a separate member.

そのため、定盤10の一部をYガイド42としたことで、Yガイド42を定盤10と別部材で構成した場合と比較して、測定中におけるYガイド42の形状変化が少なく、Yガイド42の湾曲等による測定誤差を演算上での補正により軽減することが容易となる。ただし、定盤10は必ずしも石材定盤でなくてもよい。 Therefore, by making a part of the surface plate 10 a Y guide 42, the shape change of the Y guide 42 during measurement is small as compared with the case where the Y guide 42 is composed of a separate member from the surface plate 10, and the Y guide It becomes easy to reduce the measurement error due to the curvature of 42 or the like by the correction in the calculation. However, the surface plate 10 does not necessarily have to be a stone surface plate.

以上、上記実施の形態の三次元座標測定装置1は、左右を反転した構成であってもよく、溝40及びYガイド42は、定盤10の右側面10Rに沿った位置ではなく、定盤10の左側面に沿った位置に形成してもよい。 As described above, the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the above-described embodiment may have a configuration in which the left and right sides are inverted, and the groove 40 and the Y guide 42 are not positioned along the right side surface 10R of the surface plate 10, but are on the surface plate. It may be formed at a position along the left side surface of 10.

また、上記実施の形態では、Yガイド42等の各面に摺動可能に当接する支持部材としてエアパッド(エアベアリング)を用いた場合を示したが、エアパッド以外の種類の支持部材を用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the case where an air pad (air bearing) is used as a support member that slidably contacts each surface of the Y guide 42 or the like is shown, but a support member of a type other than the air pad may also be used. Good.

以上の三次元座標測定装置1の作用効果について以下、補足的に説明する。 The effects of the above three-dimensional coordinate measuring device 1 will be supplementarily described below.

上記実施の形態の三次元座標測定装置1において、駆動部80のローラ84の軸が定盤10の上面10Tに対して垂直方向に配置される。したがって、ローラ84が定盤10の垂直面で接触するのでゴミをかむことがなく、また定盤10の側面を基準にして正確に測定することができる。 In the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the above embodiment, the axis of the roller 84 of the drive unit 80 is arranged in the direction perpendicular to the upper surface 10T of the surface plate 10. Therefore, since the rollers 84 come into contact with each other on the vertical surface of the surface plate 10, dust is not bitten, and accurate measurement can be performed with reference to the side surface of the surface plate 10.

また、ローラ84は、定盤10の側面(右側面10R)に沿って駆動する。したがって、微小に定盤10が変形しても定盤10を基準にして測定することができる。もし、定盤10と違う別レールをローラ84が沿って移動すると、別レールの熱膨張など他の要因で定盤10の変形と同期しない。 Further, the roller 84 is driven along the side surface (right side surface 10R) of the surface plate 10. Therefore, even if the surface plate 10 is slightly deformed, the measurement can be performed with the surface plate 10 as a reference. If the roller 84 moves along another rail different from the surface plate 10, it will not be synchronized with the deformation of the surface plate 10 due to other factors such as thermal expansion of the other rail.

また、エアパッド64F、64E、66F、66Eも定盤10の側面に沿って垂直方向に配置される。したがって、上記と同様に定盤10を基準にして位置が設定される。また、Yキャリッジ14の移動時に進行方向に対して左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。 Further, the air pads 64F, 64E, 66F, and 66E are also arranged in the vertical direction along the side surface of the surface plate 10. Therefore, the position is set with reference to the surface plate 10 in the same manner as described above. In addition, it is possible to reduce the yawing error that swings left and right with respect to the traveling direction when the Y carriage 14 is moved.

また、垂直方向に配置した駆動部80のローラ84が同様に垂直方向に配置したエアパッド66F、66Eで挟むように配置される。したがって、急な駆動でも前後をエアパッドで挟むことで姿勢を崩すことなくヨーイング誤差及び振動を低減することができる。 Further, the rollers 84 of the drive unit 80 arranged in the vertical direction are arranged so as to be sandwiched between the air pads 66F and 66E similarly arranged in the vertical direction. Therefore, even in a sudden drive, yawing error and vibration can be reduced without losing the posture by sandwiching the front and rear with air pads.

また、Yキャリッジ14における支持点P1と支持点P2との距離(間隔)が、それらの支持点P1、P2と駆動点P0との距離(間隔)に対して十分に大きい。したがって、Yキャリッジ14の振動を低減することができ、また、移動方向に対して移動方向が左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。 Further, the distance (distance) between the support points P1 and the support point P2 in the Y carriage 14 is sufficiently large with respect to the distance (interval) between the support points P1 and P2 and the drive point P0. Therefore, the vibration of the Y carriage 14 can be reduced, and the yawing error in which the moving direction swings to the left or right with respect to the moving direction can be reduced.

また、定盤10の溝40側面に垂直な配置でエアパッド66F、66Eが配置される。したがって、定盤10に溝40を形成し、エアパッド66F、66Eによる支持点P1、P2を定盤10の溝40の側面とすることで、定盤10の熱膨張などの変形にも追従し、定盤10を基準にして測定することができる。 Further, the air pads 66F and 66E are arranged so as to be perpendicular to the side surface of the groove 40 of the surface plate 10. Therefore, by forming the groove 40 in the surface plate 10 and using the support points P1 and P2 by the air pads 66F and 66E as the side surfaces of the groove 40 of the surface plate 10, it follows the deformation such as thermal expansion of the surface plate 10. It can be measured with reference to the surface plate 10.

また、エアパッド64F、64Eによる支持点P3、P4に対向するエアパッド66F、66Eが定盤10の溝40の側面に支持点P1、P2として存在し、それらによってYガイド42に支持される。したがって、定盤10の側面を基準とすると共に、Yキャリッジ14が従動側(左Yキャリッジ18側)に対して駆動側(駆動部80が配置される右Yキャリッジ16側)だけで支持される。そのため、従動側の摺動抵抗は無視できる程度となり、ヨーイング誤差が大幅に低減される。 Further, the air pads 66F and 66E facing the support points P3 and P4 by the air pads 64F and 64E exist as support points P1 and P2 on the side surface of the groove 40 of the surface plate 10, and are supported by the Y guide 42. Therefore, the side surface of the surface plate 10 is used as a reference, and the Y carriage 14 is supported only on the drive side (the right Y carriage 16 side on which the drive unit 80 is arranged) with respect to the driven side (left Y carriage 18 side). .. Therefore, the sliding resistance on the driven side becomes negligible, and the yawing error is significantly reduced.

また、Yキャリッジ14の従動側はZ軸方向のエアパッド70のみが配置され、Y軸方向を抑制するエアパッドがない。したがって、従動側に余計な抵抗を作ることなく、Y軸方向の移動は駆動側に倣う形になる。その結果、振動を低減し、ヨーイングを低減することができる。 Further, only the air pad 70 in the Z-axis direction is arranged on the driven side of the Y carriage 14, and there is no air pad that suppresses the Y-axis direction. Therefore, the movement in the Y-axis direction follows the drive side without creating an extra resistance on the driven side. As a result, vibration can be reduced and yawing can be reduced.

また、Xガイド20及びYキャリッジ18の従動側のZ軸方向のエアパッド70のY軸方向の位置は、Yキャリッジ18の駆動側のエアパッド66F、66E(支持点P1、P2)又はエアパッド64F、64E(支持点P3、P4)の間に存在する。したがって、急な加減速においても支持点P1、P2(又は支持点P3、P4)の幅でXガイド20及び測定部のモーメントを受けるだけで、摺動抵抗はほとんどない。その結果、振動やヨーイング誤差は極めて小さくなる。 Further, the positions of the air pads 70 in the Z-axis direction on the driven side of the X guide 20 and the Y carriage 18 in the Y-axis direction are the air pads 66F, 66E (support points P1, P2) or the air pads 64F, 64E on the drive side of the Y carriage 18. It exists between (support points P3 and P4). Therefore, even in a sudden acceleration / deceleration, only the moments of the X guide 20 and the measuring unit are received within the width of the support points P1 and P2 (or the support points P3 and P4), and there is almost no sliding resistance. As a result, vibration and yawing errors are extremely small.

次に、本実施形態の三次元座標測定装置1と比較例1〜3の三次元座標測定装置とを比較して、本実施形態の三次元座標測定装置1の作用効果についてより詳しく説明する。なお、本発明は以下の作用効果の説明に限定されるものではない。 Next, the operation and effect of the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment will be described in more detail by comparing the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment with the three-dimensional coordinate measuring devices of Comparative Examples 1 to 3. The present invention is not limited to the following description of the effects.

図16は、特開平5−312556号公報に開示されている比較例1の三次元座標測定装置300の外観を示した正面図(正面概略図)である。また、図17は、図16中のXVII−XVII線に沿う断面図(断面概略図)である。なお、比較例1の三次元座標測定装置300において、本実施形態の三次元座標測定装置1と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。 FIG. 16 is a front view (frontal schematic view) showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1 disclosed in JP-A-5-31556. Further, FIG. 17 is a cross-sectional view (schematic cross-sectional view) along the line XVII-XVII in FIG. In the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, those having the same function or configuration as the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図16及び図17に示すように、比較例1の三次元座標測定装置300において、駆動部301により直接駆動される側(以下、駆動側と略す)の右Yキャリッジ16を支持する支持部50は、エアパッド302R及びエアパッド302Tを介して定盤10に支持される。エアパッド302Rは定盤10の右側面に配置され、エアパッド302Tは定盤10の上面10Tの右端側に配置される。また、エアパッド302Tは、Y方向に沿った2箇所の位置に設けられている(図17参照)。 As shown in FIGS. 16 and 17, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, the support portion 50 that supports the right Y carriage 16 on the side directly driven by the drive unit 301 (hereinafter, abbreviated as the drive side). Is supported by the surface plate 10 via the air pad 302R and the air pad 302T. The air pad 302R is arranged on the right side surface of the surface plate 10, and the air pad 302T is arranged on the right end side of the upper surface 10T of the surface plate 10. Further, the air pads 302T are provided at two positions along the Y direction (see FIG. 17).

一方、比較例1の三次元座標測定装置300において、駆動側の右Yキャリッジ16に追従してY方向に移動する従動側(以下、従動側と略す)の左Yキャリッジ18は、エアパッド303Tとエアパッド303Lとを介して定盤10の上面10Tに摺動自在に支持される。エアパッド303Tは定盤10の上面10Tに配置される。また、左Yキャリッジ18の下端部には定盤10の左側面に対向する支持部18aを有しており、この支持部18によりエアパッド303Tが定盤10の左側面に配置される。 On the other hand, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, the left Y carriage 18 on the driven side (hereinafter abbreviated as the driven side) that follows the right Y carriage 16 on the driving side and moves in the Y direction is the air pad 303T. It is slidably supported on the upper surface 10T of the surface plate 10 via the air pad 303L. The air pad 303T is arranged on the upper surface 10T of the surface plate 10. Further, the lower end of the left Y carriage 18 has a support portion 18a facing the left side surface of the surface plate 10, and the support portion 18 arranges the air pad 303T on the left side surface of the surface plate 10.

駆動部301は、例えば本実施形態の駆動部80と基本的に同じ構成であり、エアパッド302Rの近傍に設けられている。なお、図17中の二点鎖線で表した矩形枠は駆動部301の位置を示すものである。 The drive unit 301 has basically the same configuration as the drive unit 80 of the present embodiment, and is provided in the vicinity of the air pad 302R. The rectangular frame represented by the alternate long and short dash line in FIG. 17 indicates the position of the drive unit 301.

比較例1の三次元座標測定装置300では、定盤10の上面10Tの右端側にエアパッド302TをY方向に沿って2個配置しているものの、本実施形態の三次元座標測定装置1とは異なり、定盤10の下面側にはエアパッドが配置されていない。すなわち、比較例1の三次元座標測定装置300には、定盤10又はこの定盤10に設けられたYガイド(図示せず)の下面に対向するエアパッドは設けられていないため、駆動側の右Yキャリッジ16の上下方向(Z軸方向)の位置を決定する部分は定盤10の上面だけとなる。このため、比較例1の三次元座標測定装置300では、ピッチング誤差が問題となる。 In the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, two air pads 302T are arranged along the Y direction on the right end side of the upper surface 10T of the surface plate 10, but the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment is different from the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment. Unlike this, the air pad is not arranged on the lower surface side of the surface plate 10. That is, since the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1 is not provided with the surface plate 10 or the air pad facing the lower surface of the Y guide (not shown) provided on the surface plate 10, the drive side The portion that determines the position of the right Y carriage 16 in the vertical direction (Z-axis direction) is only the upper surface of the surface plate 10. Therefore, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, a pitching error becomes a problem.

ピッチング誤差を低減するには、右Yキャリッジ16をY方向に駆動する駆動部301と、右Yキャリッジ16を支持するエアパッドとの位置関係が重要になる。例えば比較例1の三次元座標測定装置300では、駆動部301を定盤10の上面10Tよりも下側に設けているので、定盤10の上面10Tを支点として右Yキャリッジ16は瞬間的にX軸周りに傾く(揺動する)ことになる。このため、比較例1の三次元座標測定装置300のように、単に定盤10上だけで駆動側の右Yキャリッジ16を支持している場合、その支持点は上下方向で一点だけになり、駆動部301による駆動時に定盤10上の支持点を支点として回転モーメントが働く。その結果、右Yキャリッジ16がX軸周りに揺動してピッチング誤差が顕著になる。 In order to reduce the pitching error, the positional relationship between the drive unit 301 that drives the right Y carriage 16 in the Y direction and the air pad that supports the right Y carriage 16 is important. For example, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, since the drive unit 301 is provided below the upper surface 10T of the surface plate 10, the right Y carriage 16 momentarily moves with the upper surface 10T of the surface plate 10 as a fulcrum. It will tilt (swing) around the X-axis. Therefore, when the right Y carriage 16 on the drive side is supported only on the surface plate 10 as in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, the support point is only one point in the vertical direction. When driven by the drive unit 301, a rotational moment acts with the support point on the surface plate 10 as a fulcrum. As a result, the right Y carriage 16 swings around the X axis, and the pitching error becomes remarkable.

従って、ピッチング誤差を低減するためには、本実施形態の三次元座標測定装置1のように、定盤10の上下面をエアパッド62E,62F,68E,68F(図7参照)で挟み込み、その上下面の間に駆動部80(図7参照)を設ける必要がある。その結果、Yキャリッジ14(右Yキャリッジ16)をY方向に移動した場合に、定盤10の上下面の双方が右Yキャリッジ16の支持点となり、さらにこれら2つの支持点に挟まれた位置に駆動部80が位置するため、Yキャリッジ14の加速時及び減速時でもピッチング誤差が発生し難くなる。なお、加速時及び減速時のピッチング誤差を抑えるためには、駆動部80は、Yキャリッジ14(右Yキャリッジ16)のY方向の重心位置、例えばエアパッド62Eとエアパッド62Fとの中心位置にあることが好ましい。 Therefore, in order to reduce the pitching error, the upper and lower surfaces of the surface plate 10 are sandwiched between the air pads 62E, 62F, 68E, 68F (see FIG. 7) as in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment. It is necessary to provide a drive unit 80 (see FIG. 7) between the lower surfaces. As a result, when the Y carriage 14 (right Y carriage 16) is moved in the Y direction, both the upper and lower surfaces of the surface plate 10 become the support points of the right Y carriage 16, and the positions sandwiched between these two support points. Since the drive unit 80 is located at the center, a pitching error is less likely to occur even when the Y carriage 14 is accelerated and decelerated. In order to suppress the pitching error during acceleration and deceleration, the drive unit 80 is located at the center of gravity of the Y carriage 14 (right Y carriage 16) in the Y direction, for example, at the center position of the air pad 62E and the air pad 62F. Is preferable.

また、比較例1の三次元座標測定装置300では、定盤10の図16中の両側面(両側の垂直面)にエアパッド302Rとエアパッド303Lとを配置している。この場合、Yキャリッジ14をY方向に前後移動させる上で一見安定するとも思われるが、Yキャリッジ14のY方向の前後移動時にヨーイング誤差が大きくなる。 Further, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, the air pads 302R and the air pads 303L are arranged on both side surfaces (vertical surfaces on both sides) of the surface plate 10 in FIG. In this case, it seems to be stable in moving the Y carriage 14 back and forth in the Y direction, but the yawing error becomes large when the Y carriage 14 is moved back and forth in the Y direction.

すなわち、定盤10の両側面にエアパッド302Rとエアパッド303Lとを配置した場合、駆動側の右Yキャリッジ16と従動側の左Yキャリッジ18とにおいて、主たる駆動動作を制御する側と、その動作に追従する側との区分けがはっきりせず、双方とも同じような摺動抵抗を持つ。その結果、Yキャリッジ14をY方向に移動させた場合に、右Yキャリッジ16と左Yキャリッジ18とのY方向の位置関係が一定とならず、例えばZ軸周りに揺動することで、ヨーイング誤差が大きくなる。このため、本実施形態のように、駆動側の右Yキャリッジ16はYガイド42(図3参照)に沿って移動させ、且つ従動側の左Yキャリッジ18は摺動抵抗を極力小さくした方が、駆動側の右Yキャリッジ16に追従して左Yキャリッジ18が移動するため、前述のZ軸周りの揺動は発生しない。 That is, when the air pads 302R and the air pads 303L are arranged on both side surfaces of the surface plate 10, the right Y carriage 16 on the drive side and the left Y carriage 18 on the driven side are on the side that controls the main drive operation and the operation thereof. The distinction from the following side is not clear, and both have similar sliding resistance. As a result, when the Y carriage 14 is moved in the Y direction, the positional relationship between the right Y carriage 16 and the left Y carriage 18 in the Y direction is not constant, and the yawing occurs, for example, by swinging around the Z axis. The error becomes large. Therefore, as in the present embodiment, the right Y carriage 16 on the drive side should be moved along the Y guide 42 (see FIG. 3), and the left Y carriage 18 on the driven side should have the sliding resistance as small as possible. Since the left Y carriage 18 moves following the right Y carriage 16 on the drive side, the above-mentioned swing around the Z axis does not occur.

また、比較例1の三次元座標測定装置300では、従動側のエアパッド303Lの近傍には駆動部301は配置されておらず、さらに、従動側のエアパッド303Lは、駆動側のエアパッド302Rに対してYキャリッジ14を挟んで反対側に位置しており、エアパッド302Rと共に定盤10の両側面を押さえ付けている。この場合、従動側のエアパッド303Lは定盤10の反対側であって駆動部301から離れた場所に位置するので、エアパッド303Lと定盤10の左側面との摺動により、駆動部301を支点とする大きな回転モーメントが発生する。 Further, in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, the drive unit 301 is not arranged in the vicinity of the air pad 303L on the driven side, and the air pad 303L on the driven side is relative to the air pad 302R on the drive side. It is located on the opposite side of the Y carriage 14, and presses both side surfaces of the surface plate 10 together with the air pad 302R. In this case, since the air pad 303L on the driven side is located on the opposite side of the surface plate 10 and away from the drive unit 301, the drive unit 301 is used as a fulcrum by sliding the air pad 303L and the left side surface of the surface plate 10. A large rotational moment is generated.

また、エアパッド302R及びエアパッド303Lにより定盤10の両側面を挟むように両サイドから押した状態で、エアパッド302R及びエアパッド303Lを定盤10の押圧方向に対して垂直方向(Y方向)に移動させる場合、この移動動作時の摺動抵抗のバランスが微小に崩れることに伴ってヨーイング誤差は顕著に悪化する。 Further, the air pad 302R and the air pad 303L are moved in the direction perpendicular to the pressing direction of the surface plate 10 (Y direction) while being pushed from both sides so as to sandwich both side surfaces of the surface plate 10 by the air pad 302R and the air pad 303L. In this case, the yawing error is remarkably deteriorated as the balance of the sliding resistance during this moving operation is slightly lost.

このようなヨーイング誤差を低減する方法として、例えば特開平7−218247号公報には、Yキャリッジ14をY方向に大きな加速度で移動させた場合であってもYキャリッジ14の捻じれ及び曲がりを防止可能な特殊な構造の駆動部を設けることが開示されている。しかし、この特殊な構造の駆動部を採用した場合、三次元座標測定装置300が大型化し、且つ駆動部の構造が複雑化するという問題がある。従って、比較例1の三次元座標測定装置300では、Yキャリッジ14の移動時にヨーイング誤差が発生するという問題がある。 As a method for reducing such yawing error, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-218247 describes that the Y carriage 14 is prevented from twisting and bending even when the Y carriage 14 is moved in the Y direction at a large acceleration. It is disclosed to provide a drive unit having a special structure possible. However, when the drive unit having this special structure is adopted, there is a problem that the three-dimensional coordinate measuring device 300 becomes large and the structure of the drive unit becomes complicated. Therefore, the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1 has a problem that a yawing error occurs when the Y carriage 14 is moved.

また、Yキャリッジ14(右Yキャリッジ16)を単に定盤10上だけで支持する場合、Yキャリッジ14を駆動する際のピッチング誤差は、ヨーイング誤差にも影響する。すなわち、ピッチング誤差が発生する場合は、Y方向の前後のエアパッド302Tの一方が定盤10の上面10Tから離れ、他方が上面10Tに近づく形態になる。その際、右Yキャリッジ16及び左Yキャリッジ18は、非対称構造で駆動側の右Yキャリッジ16の摺動抵抗が従動側の左Yキャリッジ18よりも大きい方がよいが、そうした非対称性があるがゆえに、ピッチング誤差による変化によって摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなる。このため、さらにYキャリッジ14は大きく捻られるように変形する。その結果、ヨーイング誤差の悪化につながるおそれがある。 Further, when the Y carriage 14 (right Y carriage 16) is supported only on the surface plate 10, the pitching error when driving the Y carriage 14 also affects the yawing error. That is, when a pitching error occurs, one of the front and rear air pads 302T in the Y direction is separated from the upper surface 10T of the surface plate 10, and the other is closer to the upper surface 10T. At that time, the right Y carriage 16 and the left Y carriage 18 should have an asymmetric structure and the sliding resistance of the right Y carriage 16 on the driving side should be larger than that of the left Y carriage 18 on the driven side. Therefore, the sliding resistance cannot be balanced on the left and right due to the change due to the pitching error. Therefore, the Y carriage 14 is further deformed so as to be greatly twisted. As a result, the yawing error may worsen.

さらに、比較例1の三次元座標測定装置300のように、定盤10の上面側にエアパッド302Tを配置するが、下面側にエアパッドを配置しない場合、Yキャリッジ14の荷重は、駆動側の右Yキャリッジ16と従動側の左Yキャリッジ18との双方に略均等に等分される。従動側にYキャリッジ14の半分の重量がかかれば、それだけ従動側の左Yキャリッジ18の摺動抵抗が大きくなる。その結果、ヨーイング誤差が大きくなる。 Further, when the air pad 302T is arranged on the upper surface side of the surface plate 10 as in the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, but the air pad is not arranged on the lower surface side, the load of the Y carriage 14 is on the right side of the drive side. It is divided into both the Y carriage 16 and the left Y carriage 18 on the driven side substantially evenly. If half the weight of the Y carriage 14 is applied to the driven side, the sliding resistance of the left Y carriage 18 on the driven side increases accordingly. As a result, the yawing error becomes large.

なお、比較例1の三次元座標測定装置300では、定盤10の下面にエアパッドが設けられておらず、右Yキャリッジ16の支持点が上下方向で1点だけとなるので、X軸周りのピッチング誤差だけでなく、右Yキャリッジ16のY軸周りの揺動、すなわち、ローリング誤差も発生するおそれがある。このようなローリング誤差が発生した場合にも、ピッチング誤差が発生した場合と同様に摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなるので、ヨーイング誤差の悪化につながるおそれがある。 In the three-dimensional coordinate measuring device 300 of Comparative Example 1, no air pad is provided on the lower surface of the surface plate 10, and the right Y carriage 16 has only one support point in the vertical direction. In addition to the pitching error, swinging of the right Y carriage 16 around the Y axis, that is, a rolling error may occur. Even when such a rolling error occurs, the sliding resistance cannot be balanced on the left and right as in the case where the pitching error occurs, which may lead to deterioration of the yawing error.

これに対して、本実施形態の三次元座標測定装置1の右Yキャリッジ16では、定盤10の上面側のみならず下面側からもエアパッド62E,62F,68E,68F(図7参照)で押さえて右Yキャリッジ16を上下で拘束して支持する。このため、駆動側の右Yキャリッジ16の摺動抵抗は大きくなるが、従動側の左Yキャリッジ18の摺動抵抗はその分比較的小さく抑えることができる。このとき、駆動側の右Yキャリッジ16において定盤10を上下方向で挟むことによって、Yキャリッジ14のY方向の前後の倒れ(揺動)、すなわち、ピッチング誤差は補正できると共に、Yキャリッジ14にかかる重量を駆動側部分でほとんど支持することが可能となる。 On the other hand, in the right Y carriage 16 of the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, the air pads 62E, 62F, 68E, 68F (see FIG. 7) are pressed not only from the upper surface side but also from the lower surface side of the surface plate 10. The right Y carriage 16 is restrained and supported up and down. Therefore, the sliding resistance of the right Y carriage 16 on the driving side becomes large, but the sliding resistance of the left Y carriage 18 on the driven side can be suppressed to be relatively small accordingly. At this time, by sandwiching the surface plate 10 in the vertical direction on the right Y-carriage 16 on the drive side, the Y-carriage 14 can be corrected in the front-rear direction (swing) in the Y direction, that is, the pitching error, and the Y-carriage 14 It is possible to support almost all of this weight on the drive side portion.

また、本実施形態の三次元座標測定装置1の従動側の左Yキャリッジ18は、駆動側の右Yキャリッジ16を中心としたローリング誤差をなくすために単純に定盤10の上面10Tを基準に支持する役割になる。このため、駆動側の右Yキャリッジ16は、Yキャリッジ14を支えるべく定盤10に対してローリングするが、従動側の左Yキャリッジ18は、そのローリング誤差を緩和する程度に定盤10の上面10Tのみで軽く支えておく程度でよい。その結果、従動側の左Yキャリッジ18では摺動抵抗が発生することなく、結果として駆動側の右Yキャリッジ16の摺動抵抗に律速される形になり、ヨーイング誤差を小さく抑えることができる。 Further, the left Y carriage 18 on the driven side of the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment is simply based on the upper surface 10T of the surface plate 10 in order to eliminate a rolling error centered on the right Y carriage 16 on the driving side. It will be a supporting role. Therefore, the right Y carriage 16 on the drive side rolls with respect to the surface plate 10 to support the Y carriage 14, but the left Y carriage 18 on the driven side rolls on the upper surface of the surface plate 10 to the extent that the rolling error is alleviated. It is sufficient to lightly support it with only 10T. As a result, no sliding resistance is generated in the left Y carriage 18 on the driven side, and as a result, the rate is controlled by the sliding resistance of the right Y carriage 16 on the driving side, and the yawing error can be suppressed to a small value.

図18は、特開昭64−035310号公報あるいは特開昭62−235502号公報に開示されている比較例2の三次元座標測定装置400の外観を示した正面図(正面概略図)である。なお、比較例2の三次元座標測定装置400において、本実施形態の三次元座標測定装置1と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。 FIG. 18 is a front view (frontal schematic view) showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2 disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-035310 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-235502. .. In the three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2, those having the same function or configuration as the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図18に示すように、比較例2の三次元座標測定装置400において、駆動側(駆動部の図示は省略)の右Yキャリッジ16を支持する支持部50は、エアパッド402Rとエアパッド402Tとエアパッド402Lとエアパッド402Bとを介してYガイド42(定盤10)に支持される。エアパッド402Rは定盤10のYガイド42の右側面に配置され、エアパッド402TはYガイド42の上面側に配置され、エアパッド402LはYガイド42の左側面に配置され、エアパッド402BはYガイド42の下面側に配置される。 As shown in FIG. 18, in the three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2, the support portion 50 that supports the right Y carriage 16 on the drive side (the drive unit is not shown) includes an air pad 402R, an air pad 402T, and an air pad 402L. It is supported by the Y guide 42 (surface plate 10) via the air pad 402B and the air pad 402B. The air pad 402R is arranged on the right side surface of the Y guide 42 of the surface plate 10, the air pad 402T is arranged on the upper surface side of the Y guide 42, the air pad 402L is arranged on the left side surface of the Y guide 42, and the air pad 402B is arranged on the left side surface of the Y guide 42. It is arranged on the bottom surface side.

また、比較例2の三次元座標測定装置400は、駆動側の右Yキャリッジ16に追従してY方向に移動する従動側の左Yキャリッジ18L及びその支持部50Lを有する。ここで、従動側の左Yキャリッジ18L及び支持部50Lと、駆動側の右Yキャリッジ16及び支持部50とは左右対称な形状を有している。 Further, the three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2 has a driven-side left Y-carriage 18L and a support portion 50L thereof that follow the driving-side right Y-carriage 16 and move in the Y direction. Here, the left Y carriage 18L and the support portion 50L on the driven side and the right Y carriage 16 and the support portion 50 on the drive side have symmetrical shapes.

定盤10の上面10Tの左側端側には、溝40A及びYガイド42Aが形成されている。溝40A及びYガイド42Aと、溝40及びYガイド42とは左右対称な形状を有している。そして、前述の支持部50Lは、Y方向に沿ってYガイド42Aに移動自在に支持される。 A groove 40A and a Y guide 42A are formed on the left end side of the upper surface 10T of the surface plate 10. The grooves 40A and the Y guide 42A and the grooves 40 and the Y guide 42 have symmetrical shapes. Then, the above-mentioned support portion 50L is movably supported by the Y guide 42A along the Y direction.

従動側の支持部50Lは、エアパッド403Tとエアパッド403Bとを介してYガイド42A(定盤10)に支持される。エアパッド403TはYガイド42Aの上面側に配置され、エアパッド403BはYガイド42Aの下面側に配置される。なお、比較例2の三次元座標測定装置400は、Yガイド42Aのさらに左側面側にエアパッドを配置した構成もとり得る。 The driven side support portion 50L is supported by the Y guide 42A (surface plate 10) via the air pad 403T and the air pad 403B. The air pad 403T is arranged on the upper surface side of the Y guide 42A, and the air pad 403B is arranged on the lower surface side of the Y guide 42A. The three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2 may have a configuration in which an air pad is arranged on the left side surface side of the Y guide 42A.

従動側の左Yキャリッジ18Lにおいて、駆動側の右Yキャリッジ16と同様に、Yガイド42Aの上下面にエアパッド403Tとエアパッド403Bとを配置した場合、駆動側の右Yキャリッジ16と従動側の左Yキャリッジ18Lとの双方において摺動抵抗が大きくなる。その結果、比較例2の三次元座標測定装置400においても前述の比較例1と同様に、Yキャリッジ14をY方向に移動させた場合に、右Yキャリッジ16と左Yキャリッジ18LとのY方向の位置関係が一定とならず、例えばZ軸周りに揺動することで、ヨーイング誤差が大きくなるおそれがある。 In the driven side left Y carriage 18L, when the air pad 403T and the air pad 403B are arranged on the upper and lower surfaces of the Y guide 42A as in the drive side right Y carriage 16, the drive side right Y carriage 16 and the driven side left The sliding resistance increases in both the Y carriage 18L. As a result, in the three-dimensional coordinate measuring device 400 of Comparative Example 2, similarly to the above-mentioned Comparative Example 1, when the Y carriage 14 is moved in the Y direction, the right Y carriage 16 and the left Y carriage 18L are in the Y direction. The yawing error may increase due to the fact that the positional relationship of the carriages is not constant and swings around the Z axis, for example.

従って、ヨーイング誤差を抑えるためには、本実施形態の三次元座標測定装置1のように、主たる駆動動作を制御する側と、その動作に追従する側とを明確に区分けすることが好ましい。すなわち、駆動側の右Yキャリッジ16は、摺動抵抗を大きくして少しでもYガイド42に沿って移動するようにしながら、従動側の左Yキャリッジ18は、駆動側に追随してその移動に対して抵抗にならない程度に最低限で支える形が好ましい。 Therefore, in order to suppress the yawing error, it is preferable to clearly distinguish between the side that controls the main drive operation and the side that follows the operation, as in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment. That is, the right Y carriage 16 on the drive side increases the sliding resistance so as to move along the Y guide 42 as much as possible, while the left Y carriage 18 on the driven side follows the drive side and moves. On the other hand, it is preferable to support it with the minimum amount so that it does not become resistance.

図19は、比較例3の三次元座標測定装置500の外観を示した正面図(正面概略図)である。なお、比較例3の三次元座標測定装置500において、本実施形態の三次元座標測定装置1と機能や構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。 FIG. 19 is a front view (schematic front view) showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3. In the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, those having the same function and configuration as the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

図19に示すように、駆動部501によりY方向に駆動される駆動側の右Yキャリッジ16を支持する支持部50は、エアパッド502Rとエアパッド502Tとエアパッド502Lとを介してYガイド42(定盤10)に支持される。エアパッド502Rは定盤10のYガイド42の右側面に配置され、エアパッド502TはYガイド42の上面側に配置され、エアパッド502LはYガイド42の左側面に配置される。なお、エアパッド502R,502T,502LはそれぞれY方向に沿った2箇所の位置に設けられている。 As shown in FIG. 19, the support portion 50 that supports the right Y carriage 16 on the drive side driven in the Y direction by the drive unit 501 is a Y guide 42 (surface plate) via an air pad 502R, an air pad 502T, and an air pad 502L. It is supported by 10). The air pad 502R is arranged on the right side surface of the Y guide 42 of the surface plate 10, the air pad 502T is arranged on the upper surface side of the Y guide 42, and the air pad 502L is arranged on the left side surface of the Y guide 42. The air pads 502R, 502T, and 502L are provided at two positions along the Y direction, respectively.

比較例3の三次元座標測定装置500において、駆動側の右Yキャリッジ16に追従してY方向に移動する従動側の左Yキャリッジ18は、エアパッド503Tを介して定盤10の上面10Tに摺動自在に支持される。 In the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, the left Y carriage 18 on the driven side, which follows the right Y carriage 16 on the driving side and moves in the Y direction, slides on the upper surface 10T of the surface plate 10 via the air pad 503T. It is supported freely.

駆動部501は、Yガイド42(定盤10)の右側面に設けられたシャフト形リニアモータである。駆動部501は、支持部50に固定されたシャフト形リニアモータの可動子501Bと、Y方向に平行に配置された固定子(シャフト)501Cと、固定子501Cの両端をYガイド42の右側面に固定する固定部501Aとを備える。 The drive unit 501 is a shaft type linear motor provided on the right side surface of the Y guide 42 (surface plate 10). The drive unit 501 includes a shaft type linear motor mover 501B fixed to the support unit 50, a stator (shaft) 501C arranged parallel to the Y direction, and both ends of the stator 501C on the right side surface of the Y guide 42. It is provided with a fixed portion 501A to be fixed to.

また、比較例3の三次元座標測定装置500においては、スケール112が、Yガイド42の右側面と定盤10の左側面とにそれぞれ設けられている。 Further, in the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, scales 112 are provided on the right side surface of the Y guide 42 and the left side surface of the surface plate 10, respectively.

比較例3の三次元座標測定装置500では、前述の比較例1と同様に、定盤10の下面に対向するエアパッドが配置されていないので、右Yキャリッジ16がX軸周りに揺動してピッチング誤差が顕著に生じるおそれがある。また、前述の比較例1で説明したように、ピッチング誤差による変化によって、右Yキャリッジ16及び左Yキャリッジ18の摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなると共に、Yキャリッジ14の荷重が右Yキャリッジ16と左Yキャリッジ18との双方に略均等に等分されてしまう。その結果、ヨーイング誤差も悪化するおそれがある。従って、ピッチング誤差及びヨーイング誤差を低減するためには、本実施形態の三次元座標測定装置1のように、定盤10の上下面をエアパッド62E,62F,68E,68Fで挟み込み、その上下面の間に駆動部80を設けることが好ましい。 In the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, the right Y carriage 16 swings around the X axis because the air pad facing the lower surface of the surface plate 10 is not arranged as in Comparative Example 1 described above. Pitching error may occur significantly. Further, as described in Comparative Example 1 described above, the sliding resistances of the right Y carriage 16 and the left Y carriage 18 cannot be balanced on the left and right due to the change due to the pitching error, and the load of the Y carriage 14 becomes the right Y carriage. It is divided into both the 16 and the left Y carriage 18 substantially evenly. As a result, the yawing error may also worsen. Therefore, in order to reduce the pitching error and the yawing error, the upper and lower surfaces of the surface plate 10 are sandwiched between the air pads 62E, 62F, 68E, 68F as in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, and the upper and lower surfaces thereof are sandwiched. It is preferable to provide a drive unit 80 between them.

また、比較例3の三次元座標測定装置500では、シャフト形リニアモータの駆動部501を構成する固定部501A及び固定子501CがYガイド42(定盤10)の右側面に設けられている。このように固定部501A及び固定子501CをYガイド42(定盤10)の右側面に設けた場合、定盤10に対する固定部501A及び固定子501Cの設置誤差が生じたり、各々の熱膨張係数の違いに起因するバイメタル効果によって固定部501A及び固定子501Cに歪みが生じたりするおそれがある。この場合、定盤10を基準とした測定精度を得るのは困難である。このため、本実施形態の三次元座標測定装置1のように、Yガイド42(定盤10)の右側面に当接するローラ84を有する駆動部80を設けることが好ましい。 Further, in the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, the fixing portion 501A and the stator 501C constituting the driving portion 501 of the shaft type linear motor are provided on the right side surface of the Y guide 42 (surface plate 10). When the fixing portion 501A and the stator 501C are provided on the right side surface of the Y guide 42 (surface plate 10) in this way, an installation error of the fixing portion 501A and the stator 501C with respect to the surface plate 10 may occur, or the respective thermal expansion coefficients may occur. There is a possibility that the fixing portion 501A and the stator 501C may be distorted due to the bimetal effect caused by the difference between the two. In this case, it is difficult to obtain the measurement accuracy based on the surface plate 10. Therefore, it is preferable to provide a drive unit 80 having a roller 84 that abuts on the right side surface of the Y guide 42 (surface plate 10) like the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment.

さらに比較例3の三次元座標測定装置500では、スケール112がYガイド42の右側面と定盤10の左側面とにそれぞれ設けられており、定盤10の上面10Tにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール112までの距離が長くなる。その結果、スタイラス28の測定子が実際に配置されている位置のY座標値と、スケール112により実測されるYキャリッジ14のY座標値から得られる測定子のY座標値との差が大きくなる。また、Yキャリッジ14のヨーイング方向の振れ等によって、Yキャリッジ14のY座標値の測定精度の低下を招き易い。さらに、定盤10の周縁部にスケール112を設置した場合には、スケール112が外気に近いために周囲温度に影響され易く、スケール112自体の伸縮による誤差も生じ易い。 Further, in the three-dimensional coordinate measuring device 500 of Comparative Example 3, scales 112 are provided on the right side surface of the Y guide 42 and the left side surface of the surface plate 10, respectively, and the object to be measured is arranged on the upper surface 10T of the surface plate 10. The distance from the measurement area to the scale 112 becomes long. As a result, the difference between the Y coordinate value of the position where the stylus 28 stylus is actually placed and the Y coordinate value of the stylus obtained from the Y coordinate value of the Y carriage 14 actually measured by the scale 112 becomes large. .. Further, the measurement accuracy of the Y coordinate value of the Y carriage 14 is likely to be lowered due to the deflection of the Y carriage 14 in the yawing direction or the like. Further, when the scale 112 is installed on the peripheral edge of the surface plate 10, the scale 112 is easily affected by the ambient temperature because the scale 112 is close to the outside air, and an error due to expansion and contraction of the scale 112 itself is likely to occur.

そのため、本実施形態の三次元座標測定装置1のように、溝40の左側面40L(図3参照)にスケール112を設けて、定盤10の上面10Tにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール112までの距離を短くすることが好ましい。スケール112を駆動側(右Yキャリッジ16側)でかつ測定領域に近い場所に設けることで、ヨーイング誤差があっても誤差を極小化できる。なお、上面10Tに対して垂直な左側面40Lにスケールを設けた場合、仮に、定盤10の上方からゴミやホコリが落ちてきたとしても、スケール112上に乗ることはなく、ゴミやホコリによるスケール112の読み取りの誤作動は起こらない。 Therefore, as in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, the scale 112 is provided on the left side surface 40L (see FIG. 3) of the groove 40, and the measurement object is arranged on the upper surface 10T of the surface plate 10. It is preferable to shorten the distance from the scale 112 to the scale 112. By providing the scale 112 on the drive side (right Y carriage 16 side) and near the measurement area, the error can be minimized even if there is a yawing error. When the scale is provided on the left side surface 40L perpendicular to the upper surface 10T, even if dust or dirt falls from above the surface plate 10, it does not get on the scale 112 and is caused by dust or dirt. The reading malfunction of the scale 112 does not occur.

図20は、本実施形態の三次元座標測定装置1の外観を示した正面図(正面概略図)である。図21は、図20中のXXI−XXI線に沿う断面図(断面概略図)である。図22は、定盤10の上面10Tを示した上面図であり、Yキャリッジ14に設けられた各エアパッドと駆動部80との配置を示した図である。また、図21中の二点鎖線で示す矩形枠は、駆動部80の位置を示している。 FIG. 20 is a front view (schematic front view) showing the appearance of the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment. FIG. 21 is a cross-sectional view (cross-sectional schematic view) along the line XXI-XXI in FIG. FIG. 22 is a top view showing the upper surface 10T of the surface plate 10, and is a view showing the arrangement of each air pad provided on the Y carriage 14 and the drive unit 80. The rectangular frame shown by the alternate long and short dash line in FIG. 21 indicates the position of the drive unit 80.

図20から図22に示すように、本実施形態の三次元座標測定装置1は、上記比較例1から比較例3に対して、下記の相違点1から相違点4を有する。 As shown in FIGS. 20 to 22, the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment has the following differences 1 to 4 with respect to the comparative examples 1 to 3.

相違点1として、本実施形態の三次元座標測定装置1では、駆動部80の駆動による回転モーメントがYキャリッジ14にかかるため、駆動部80を挟み込むように駆動部80により駆動される部分の上下左右前後にエアパッドを配置している。これにより、ピッチング誤差及びローリング誤差を低減することができる。 As a difference 1, in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, since the rotational moment due to the driving of the driving unit 80 is applied to the Y carriage 14, the upper and lower parts of the portion driven by the driving unit 80 so as to sandwich the driving unit 80. Air pads are placed on the left, right, front and back. As a result, pitching error and rolling error can be reduced.

相違点2として、本実施形態の三次元座標測定装置1では、駆動側の右Yキャリッジ16と、右Yキャリッジ16の動作に追従(追従移動)する従動側の左Yキャリッジ18との区分けを明確(左右非対称構造)にし、且つ従動側の左Yキャリッジ18の摺動抵抗を極力小さくしている。これにより、Yキャリッジ14をY方向に沿って移動させた際にZ軸周りの揺動が抑えられ、ヨーイング誤差を抑えることができる。 As a difference 2, in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, the right Y carriage 16 on the driving side and the left Y carriage 18 on the driven side following (following movement) the operation of the right Y carriage 16 are classified. It is made clear (left-right asymmetric structure), and the sliding resistance of the left Y carriage 18 on the driven side is made as small as possible. As a result, when the Y carriage 14 is moved along the Y direction, the swing around the Z axis is suppressed, and the yawing error can be suppressed.

すなわち、本実施形態の三次元座標測定装置1では、ヨーイング誤差の低減するため、駆動側の右Yキャリッジ16が定盤10(Yガイド42)の上下左右を挟み込む形態とされる。さらに、駆動部80を中央としてこの駆動部80のY方向の前後に、エアパッド62E,64E,66E,68Eと、エアパッド62F,64F,66F,68Fとを配置している。また、従動側のエアパッド70は、定盤10の上面側だけに限定して配置すると共に、Y方向において駆動側の各エアパッドの前後の間隔の間に配置する。これにより、駆動側の方に摺動抵抗が集中し、従動側は単に支えるだけとなる。 That is, in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, in order to reduce the yawing error, the right Y carriage 16 on the driving side sandwiches the surface plate 10 (Y guide 42) vertically and horizontally. Further, air pads 62E, 64E, 66E, 68E and air pads 62F, 64F, 66F, 68F are arranged before and after the drive unit 80 in the Y direction with the drive unit 80 as the center. Further, the driven side air pad 70 is arranged only on the upper surface side of the surface plate 10 and is arranged between the front and rear intervals of the drive side air pads in the Y direction. As a result, the sliding resistance is concentrated on the drive side, and the driven side is simply supported.

また、図22に示すように、従動側のエアパッド70は、駆動部80を基準に定盤10の略反対側に位置し、且つ従動側のエアパッド70と駆動部80を結ぶラインLXと、駆動部80を挟んでその前後存在する2対のエアパッドを結ぶラインLYとが垂直になるようにすればよい。別の見方をすれば、駆動部80は駆動側の2対のエアパッドの中間地点に設けるとともに、従動側のエアパッド70も駆動側の2対のエアパッドの中間地点に設けた方が好ましい。 Further, as shown in FIG. 22, the driven air pad 70 is located substantially opposite to the surface plate 10 with respect to the drive unit 80, and is driven by the line LX connecting the driven air pad 70 and the drive unit 80. The line LY connecting the two pairs of air pads existing before and after the portion 80 may be perpendicular to the line LY. From another point of view, it is preferable that the drive unit 80 is provided at the intermediate point between the two pairs of air pads on the drive side, and the driven air pad 70 is also provided at the intermediate point between the two pairs of air pads on the drive side.

相違点3として、本実施形態の三次元座標測定装置1では、Yガイド42(定盤10)の右側面に当接するローラ84を有する駆動部80を設けている。これにより、比較例3とは異なり、駆動部80の設置誤差が生じたり、バイメタル効果による歪みが駆動部80に発生したりすることが防止されるため、定盤10を基準とした測定精度が得られる。 As a difference 3, the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment is provided with a drive unit 80 having a roller 84 that abuts on the right side surface of the Y guide 42 (surface plate 10). As a result, unlike Comparative Example 3, it is possible to prevent an installation error of the drive unit 80 and distortion due to the bimetal effect from occurring in the drive unit 80, so that the measurement accuracy based on the surface plate 10 can be improved. can get.

相違点4として、本実施形態の三次元座標測定装置1では、溝40の左側面40Lにスケール112を設け、定盤10の上面10Tにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール112までの距離を短くしている。これにより、測定精度を向上させることができる。 As a difference 4, in the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the present embodiment, the scale 112 is provided on the left side surface 40L of the groove 40, and the measurement area to the scale 112 on the upper surface 10T of the surface plate 10 where the measurement object is arranged. The distance is shortened. Thereby, the measurement accuracy can be improved.

なお、上記実施形態では、定盤10の上面10Tに形成した溝40によりYガイド42を形成しているが、他の方法でYガイドを形成してもよい。 In the above embodiment, the Y guide 42 is formed by the groove 40 formed on the upper surface 10T of the surface plate 10, but the Y guide may be formed by another method.

図23は、上記実施形態とは異なるYガイド42Zを備える他実施形態の三次元座標測定装置1Aの正面概略図である。図23に示すように、定盤10の上面10Tの図中右端部(右Yキャリッジ16に対向する端部)には、Z方向に凸状に設けられた凸部であって、且つY軸方向に延びた凸部が形成されている。そして、この凸部によって、右Yキャリッジ16をY軸方向に移動自在に支持するYガイド42Zが形成される。なお、三次元座標測定装置1Aは、Yガイド42Zを備える点を除けば、上記実施形態の三次元座標測定装置1と基本的に同じ構成である。 FIG. 23 is a front schematic view of the three-dimensional coordinate measuring device 1A of another embodiment including the Y guide 42Z different from the above embodiment. As shown in FIG. 23, the right end portion (the end portion facing the right Y carriage 16) of the upper surface 10T of the surface plate 10 is a convex portion provided in a convex shape in the Z direction and has a Y axis. A convex portion extending in the direction is formed. Then, the convex portion forms a Y guide 42Z that movably supports the right Y carriage 16 in the Y-axis direction. The three-dimensional coordinate measuring device 1A has basically the same configuration as the three-dimensional coordinate measuring device 1 of the above embodiment except that the Y guide 42Z is provided.

このように凸部によってYガイド42Zを形成することも可能である。ここで、Yガイド42Zが例えば定盤10とは別の素材で形成されていた場合には、定盤10及びYガイド42Zの双方の熱伝導率が異なるため、Yガイド42Zに変形が生じる場合がある。また、定盤10が僅かに反っている場合には、定盤基準の測定を行うことができないおそれがある。このため、上記実施形態で説明したように、溝40によりYガイド42を形成することが好ましい。 It is also possible to form the Y guide 42Z by the convex portion in this way. Here, when the Y guide 42Z is made of a material different from that of the surface plate 10, for example, the thermal conductivity of both the surface plate 10 and the Y guide 42Z is different, so that the Y guide 42Z is deformed. There is. Further, if the surface plate 10 is slightly warped, there is a possibility that the measurement based on the surface plate cannot be performed. Therefore, as described in the above embodiment, it is preferable to form the Y guide 42 by the groove 40.

1…三次元座標測定装置、10…定盤、10B,20B,42B,202B…下面、10R,24R,40R,42R,250R…右側面、10T,20T,42T,202T…上面、12…架台、14…Yキャリッジ、16…右Yキャリッジ、18…左Yキャリッジ、20…Xガイド、20E,24E,202E,250E…後面、20F,24F,202F,250F…前面、22…Zコラム、24…Zキャリッジ、24L,40L,42L,250L…左側面、26…測定プローブ、28…スタイラス、40…溝、40B…底面、42…Yガイド、50,200…支持部、52…基端部、54…右側部、56…左側部、58…先端部、58A…支持板、62E,62F,64E,64F,66E,66F,68E,68F,70,210,212,214,216,260,262,264,266…エアパッド、80,220,270…駆動部、82,222,272…モータ、84,224,274…ローラ、110…リニアエンコーダ、112…スケール、114…光センサ、202…Xガイド挿通孔、250…Zキャリッジ挿通孔 1 ... Three-dimensional coordinate measuring device, 10 ... Surface plate, 10B, 20B, 42B, 202B ... Bottom surface, 10R, 24R, 40R, 42R, 250R ... Right side surface, 10T, 20T, 42T, 202T ... Top surface, 12 ... Carriage, 14 ... Y carriage, 16 ... Right Y carriage, 18 ... Left Y carriage, 20 ... X guide, 20E, 24E, 202E, 250E ... Rear, 20F, 24F, 202F, 250F ... Front, 22 ... Z column, 24 ... Z Carriage, 24L, 40L, 42L, 250L ... Left side, 26 ... Measuring probe, 28 ... Stylus, 40 ... Groove, 40B ... Bottom, 42 ... Y guide, 50, 200 ... Support, 52 ... Base end, 54 ... Right side, 56 ... Left side, 58 ... Tip, 58A ... Support plate, 62E, 62F, 64E, 64F, 66E, 66F, 68E, 68F, 70, 210, 212, 214, 216, 260, 262, 264, 266 ... Air pad, 80, 220, 270 ... Drive unit, 82, 222, 272 ... Motor, 84, 224, 274 ... Roller, 110 ... Linear encoder, 112 ... Scale, 114 ... Optical sensor, 202 ... X guide insertion hole, 250 ... Z carriage insertion hole

Claims (1)

測定対象物を載置する定盤と、
前記定盤を跨いで前記定盤のY軸方向に移動するYキャリッジであって、且つYキャリッジを前記Y軸方向に駆動する駆動機構をもつ第1の支柱部材と、前記第1の支柱部材に追従移動する第2の支柱部材とを有するYキャリッジと、
前記定盤の前記第1の支柱部材側に設けられ、前記定盤と一体形成された前記Y軸方向に平行なYガイドと、
前記第1の支柱部材に設けられ、前記Yガイドの両側面を挟み込んで前記第1の支柱部材の前記Y軸方向の移動をガイドする第1の両側面支持部と、
前記Yキャリッジに設けられたXガイドであって、且つ前記第1の支柱部材及び前記第2の支柱部材の上端部に架け渡されてX軸方向に延在するXガイドと、
測定プローブを支持し且つ前記Xガイドに沿って前記X軸方向に移動するX軸方向移動機構と、
前記第1の支柱部材側に設けられたスケールであって且つ前記Y軸方向に移動する前記Yキャリッジの位置を計測するスケールと、
を備え、
前記X軸方向移動機構が、前記Xガイドの両側面を挟み込んで、前記X軸方向移動機構の前記X軸方向の移動をガイドする第2の両側面支持部を有し、
前記Yガイドが、前記定盤の上面に形成された溝を境に前記定盤上に形成されており、
前記定盤の上面の中で前記測定対象物が載置される領域を測定領域とした場合に、前記スケールが、前記溝の内面の中で前記測定領域側の前記溝の側面に設けられている三次元座標測定装置。
A surface plate on which the object to be measured is placed and
A first strut member having a Y carriage that straddles the surface plate and moves in the Y-axis direction of the surface plate and has a drive mechanism that drives the Y carriage in the Y-axis direction, and the first strut member. A Y carriage having a second support member that follows and moves
A Y guide provided on the side of the first strut member of the surface plate and integrally formed with the surface plate and parallel to the Y-axis direction.
A first both side surface support portion provided on the first strut member and sandwiching both side surfaces of the Y guide to guide the movement of the first strut member in the Y axis direction.
An X guide provided on the Y carriage, and an X guide extending in the X-axis direction across the first strut member and the upper end portion of the second strut member.
An X-axis direction moving mechanism that supports the measuring probe and moves in the X-axis direction along the X guide.
A scale provided on the side of the first strut member and measuring the position of the Y carriage moving in the Y-axis direction.
With
The X-axis direction moving mechanism has a second side surface support portion that sandwiches both side surfaces of the X guide and guides the movement of the X-axis direction moving mechanism in the X-axis direction.
The Y guide is formed on the surface plate with a groove formed on the upper surface of the surface plate as a boundary.
When the region on which the measurement object is placed is defined as the measurement region on the upper surface of the surface plate, the scale is provided on the side surface of the groove on the measurement region side in the inner surface of the groove. 3D coordinate measuring device.
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