CN108730448A - 采用带驱动的轴向移位设备 - Google Patents

Abstract

采用带驱动的轴向移位设备包括引导件、由引导件引导的长形滑动件和使滑动件移位的带驱动件；带驱动件包括与滑动件平行配置的开放带、用于开放带的驱动带轮和与开放带平行配置的张力杆；张力杆在位于保持开放带的各个端部的两个带保持件之间的中间位置处与长形滑动件连接。

Description

采用带驱动的轴向移位设备

相关申请的引用

本申请要求2017年4月24日提交的日本申请No.2017-085244的优先权，通过引用将其公开内容全部明确并入本文。

技术领域

本发明涉及采用带驱动的轴向移位设备。

背景技术

使用同步带的传统轴向移位设备的已知示例包括闭合带型和开放带型。这两种类型均是往复式移位设备，其设置有线性引导件、被沿着引导件引导的滑动件和使滑动件移位的驱动机构，并且这两种类型均包括使用同步带作为传递件的带驱动机构。

前一种闭合带型轴向移位设备广泛地用于各种测量装置，然而由于使用闭合带作为传递件，所以驱动侧和从动侧配置有彼此分离的两个带轮，由此使设备结构复杂化。

另一方面，如日本特开No.2016-90052号公报(图14)所示，后一种开放带型轴向移位设备具有沿线性引导件配置的同步带，带的两端部(开放端)固定于引导件的各端。此外，沿着引导件线性移动的滑动件包括与同步带的齿面接合的驱动带轮。驱动带轮配置在同步带和引导件之间，因此同步带的齿面与驱动带轮的外周面彼此接合。此外，为了增大同步带相对于驱动带轮的卷绕角度，滑动件设置有一对辅助带轮并限定同步带的移动方向。通过切换驱动带轮的转动方向，这两种轴向移位设备还能够选择使滑动件前进还是后退。

发明人已经开发了日本特开No.2016-90052(图14)中的开放带型轴向移位设备，用于适用于坐标测量装置、图像测量装置和形状测量装置的轴向移位设备。

图11示意性地示出了开放带型轴向移位设备用作使具有触针头的测量头沿上下方向移位的Z轴移位设备的构造。在本说明书中，将Z轴移位设备中的被沿上下方向引导的长形滑动件特别称作“主轴”，在图11中测量头设置于的主轴2的底端。

在图11的示例中，测量装置的Y轴移位设备由设置于Y梁3的Y引导件3A(导轨和线性轴承组件)以及被Y引导件3A沿Y轴方向引导并支撑的Y滑动件4构成。Z轴移位设备1搭载于Y滑动件4。Z轴移位设备1包括：Z引导件5，其设置于Y滑动件4；主轴2，其被Z引导件5沿Z轴方向引导；和带驱动件6，其设置于Y滑动件4并使主轴2沿上下方向移位。主轴2在上下方向上的尺寸比包括在Z引导件5中的引导机构的上下方向上的尺寸长。带驱动件6包括：开放带7，其沿着主轴2的移位方向配置；驱动带轮8，其向开放带7传递驱动力；和辅助带轮8A，其增大开放带7相对于驱动带轮8的卷绕角度，开放带7的两端部分别由主轴2保持。

另外，开放带7的两开放端部分别由分离地设置在主轴2的Z轴方向上的两个位置处的带保持件2A和2B保持。此外，开放带7挂在带驱动件6的驱动带轮8上。带保持件2A和2B之间的间隔至少大于主轴2的移位距离。

在如此构成的Z轴移位设备1中，当开放带7通过驱动带轮8的转动驱动力而被沿上下方向送出时，主轴2会根据转动方向而上下移动。

开放带类型使设备简化。开放带型Z轴方向移位设备的具体情况可以参照由本申请人在先申请的日本申请No.2016-222755的说明书中记载的Z轴方向移位设备的构造。

然而，发明人不满意于仅将图11所述的构造应用于测量装置的轴向移位设备，因此进一步考虑改善测量装置的测量精度。

首先，在图11的构造中，开放带7利用所施加的张力固定于主轴2，以防止跳齿。这称作初始张力。

位于主轴2的两个带保持件2A和2B各自接收初始张力，然而主轴2的中间部分被Z引导件5的引导机构限制沿X轴方向移位。因此，当主轴2的上侧带保持件2A伸出到Z引导件5的引导机构上方时，主轴2会受到使上侧带保持件2A朝向X轴正向移位的弯曲力矩。同样地，当主轴2的下侧带保持件2B伸出到Z引导件5的引导机构下方时，主轴2会受到使下侧带保持件2B朝向X轴正向移位的弯曲力矩。当受到弯曲力矩时，主轴2会以向图11中的左侧鼓出的方式弯曲。以下，将该弯曲称作X轴正向上的弯曲。

尽管Z轴移位设备1的Z引导件5沿上下方向引导主轴2，但是Z引导件5不一定必须支撑主轴2的自重(dead load)。主轴2的自重成为经由开放带7作用于带驱动件6的驱动带轮8的载荷。因此，驱动带轮8继续输出位于带轮8下方的带被拉的方向上的扭矩，并且增大下侧带保持件2B被拉的力。因此，抵消了主轴2的自重，并且维持了主轴2在Z轴方向上的位置。然而，由带保持件2B接收的力会增大，由此主轴2的弯曲变形量也会增大。用F_ZG表示带保持件2B为了保持主轴2的自重而受到的力。

接下来，参照图12和图13，说明主轴2的升降。忽略主轴2的导轨和Z引导件5之间的摩擦阻力，当主轴2沿Z轴正向移位(上升)时，如图12所示，从驱动带轮输出的扭矩增大。然后，使主轴2沿Z轴正向加速的力(F_ZACC)和保持主轴2的自重的力(F_ZG)相加，并且力的总和(F_ZACC+F_ZG)会施加到下侧带保持件2B。因此，主轴2加速并获得上升速度，然而主轴2的弯曲变形量会因带保持件2B受到的力增大而进一步增大。

另一方面，当主轴2沿Z轴负向移位(下降)时，如图13所示，从驱动带轮输出的扭矩减小。然后，使主轴2沿Z轴负向加速的力(F_ZACC)和保持主轴2的自重的力(F_ZG)之间的力的差(F_ZG-F_ZACC)施加到下侧带保持件2B。因此，主轴2加速并获得下降速度，然而因为带保持件2B接收到的力减小了，所以主轴2的弯曲变形量会减小该量。

利用该构造，根据主轴2的移位方向的不同，位于主轴2的底端处的带保持件2B受到的力不同。带保持件2B始终位于比Z引导件5的引导机构低的位置，因此根据主轴2的移位方向不同，主轴2的带保持件2B受到的弯曲力矩的大小也不同。结果，即使主轴2在上下方向上的位置相同，当主轴2升降时，主轴2的弯曲变形量也存在差异，并且主轴2的底端在X轴方向上的位置可能也存在差异。

为了进一步改善测量装置的测量精度，应该消除上述差异。当测量装置在使主轴2上升(图12)和使主轴2下降(图13)的同时用测量头的触针头测量工件时，测量头在X轴方向的位置存在差异，并且由于工件上的同一点的测量结果会产生差异，所以测量结果恶化。以上，参照图11至图13，说明了与使主轴升降的轴向移位设备的构造有关的事项。然而，只要沿倾斜方向或水平方向移位的轴向移位设备具有由引导件和长形滑动件共同构成的机构，在这些设备的构造中就会产生相同的课题。

另外，当测量装置被配置所在的环境温度升高时，主轴和开放带会一起膨胀。尽管主轴通常由金属制成，但是开放带通常由广泛用于工业制品的包含玻璃纤维的橡胶制成。归因于该材料差异，开放带的膨胀量相对于主轴的膨胀量是小的。结果，如图14所绘，当环境温度升高时，主轴会因双金属效应而沿X轴正向弯曲。结果，测量装置的测量结果可能受到影响。

发明内容

因此，在采用带驱动的轴向移位设备中，当主轴相对于引导件沿一个方向或相反方向移位时，在主轴的端部沿与移位方向正交的方向的移位量方面可能会产生差异，本发明使该差异最小化。另外，在采用带驱动的轴向移位设备中，本发明被构造成因为在长形滑动件和开放带之间不产生上述双金属效应，所以即使在环境温度改变时，长形滑动件的端部的位置也不会沿与移位方向正交的方向移位。此外，通过将测量头设置于长形滑动件的末端，并且使用本发明作为测量装置的轴向移位设备，本发明改善了测量装置的测量精度。

为了解决上述问题，根据本发明的轴向移位设备包括引导件、被引导件引导的长形滑动件和使长形滑动件相对于引导件移位的带驱动件。长形滑动件的形状在移位方向上比引导件的引导机构长。带驱动件包括沿着长形滑动件的移位方向配置的开放带、向开放带传递驱动力的驱动带轮和沿着长形滑动件的移位方向配置的张力杆。张力杆包括保持开放带的各个端部的带保持件，张力杆在位于保持各个端部的带保持件之间的中间位置处与长形滑动件连接。

在该构造中，带保持件不设置于长形滑动件，而是设置于沿着移位方向配置的张力杆。张力杆与长形滑动件连接。以这种方式，开放带的两个端部不被长形滑动件直接保持，因此从开放带传递的驱动力会经由张力杆传递到长形滑动件，并且长形滑动件会与张力杆一体地移位。

在张力杆中，带保持件在移位方向上分离地配置，张力杆在带保持件的中间位置处与长形滑动件连接。因此，张力杆的各带保持件均会受到由开放带的初始张力产生的弯曲力矩，并且张力杆会变形，位于张力杆的两个端部附近的区域(各带保持件所在的位置)会沿与移位方向正交的方向移位。另一方面，引导件调节长形滑动件沿与移位方向正交的方向的移位，长形滑动件与张力杆连接所在的连接部分位于张力杆的中间部分，因此长形滑动件不像张力杆那样变形。

此外，张力杆和长形滑动件之间的连接部分优选尽可能集中在张力杆上的一个位置处。更优选地，仅设置一个连接部分。另外，当将连接部分设置在张力杆的长度方向上的大致中央时，优选的是，因张力杆的热膨胀而沿移位方向的移位会受到抑制。

如上所述，即使张力杆因弯曲力矩而变形，长形滑动件也几乎不变形。因此，即使当长形滑动件上升或下降时，带保持件受到不同程度的张力，也仅张力杆的变形量改变，长形滑动件几乎不受其影响。

此外，当配置轴向移位设备处的环境温度升高时，长形滑动件、张力杆和开放带均会膨胀。在该示例中，开放带通常由橡胶制成，张力杆通常由金属制成。开放带和张力杆是通过带保持件连接的，因此与图14中的传统类型同样，当环境温度升高时，张力杆会因由金属和橡胶之间的膨胀系数的差异引起的双金属效应而弯曲。然而，张力杆和长形滑动件连接在张力杆的中间部分，因此即使当张力杆变形时，长形滑动件也几乎不受影响。尽管张力杆和长形滑动件的材料可以不同，但是张力杆和长形滑动件之间的连接部分位于张力杆的中间部分，因此尽管热膨胀量不同，但是张力杆和长形滑动件不会相互影响。

为此，当带保持件受到的张力根据长形滑动件的移位方向而产生差异时，该差异对长形滑动件的端部的位置的影响极小。同样地，因环境温度的改变而引起的双金属效应对长形滑动件的端部的位置的影响也非常小。

另外，长形滑动件的移位方向优选为升降方向。此外，在关于与移位方向正交的平面的截面中，张力杆优选被形成为具有足以防止张力杆响应于从开放带接收到的张力而翘曲变形的刚性的形状。利用该构造，例如，张力杆具有U字形截面形状。因此，张力杆具有大的截面二次矩，并且由于提高了翘曲方向上的刚性，所以与当张力杆较厚时相比，当张力杆具有U字形截面形状时，张力杆的重量能够较轻。

另外，连接张力杆和长形滑动件的连接部分在与移位方向正交的平面上优选配置在长形滑动件的重心附近。利用该构造，来自驱动带轮的驱动力会被传递到位于长形滑动件的重心附近的点，从而能够获得抑制使长形滑动件移位的振动的效果。例如，可以在滑动件的外周面的一部分处设置能够收纳整个张力杆的凹部，使得张力杆和滑动件之间的连接部分被配置成比滑动件的外周面靠近所述重心。

根据本发明的测量装置搭载有作为触针头用轴向移位设备的上述轴向移位设备，触针头安装在长形滑动件的末端。利用该构造，当诸如测量探头等的触针头安装于长形滑动件的末端并往复移动时，能够抑制在前后移位之间触针头的位置发生差异。此外，即使当环境温度改变时，也能够抑制触针头的位置改变。结果，即使当移位方向不同或环境温度改变时，也能够获得令人满意的测量值。

利用根据本发明的构造，在采用带驱动的轴向移位设备中，当长形滑动件相对于引导件沿一个方向或相反方向移位时，长形滑动件的端部沿与移位方向正交的方向的移位量可能产生差异，该差异被最小化了。另外，即使当环境温度改变时，由于在长形滑动件和开放带之间不产生因各种材料的膨胀系数的差异而引起的双金属效应，所以减小了长形滑动件的端部在与移位方向正交的方向上的位置的改变。此外，通过将上述轴向移位设备作为触针头移位器搭载在测量装置中，能够改善测量装置的测量精度。

附图说明

在以下详细说明中，借助于本发明的示例性实施方式的非限制性示例参照所提及的多个附图进一步说明本发明，其中在附图的多个视图中相同的附图标记代表类似的部件，在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的三维坐标测量装置的整体外观图；

图2是根据第一实施方式的Z轴移位设备的构造的示意性侧视图；

图3是示出Z轴移位设备的主轴不受带张力影响的原理的说明图；

图4是示出Z轴移位设备的主轴不受环境温度变化的影响的原理的说明图；

图5是示出根据第二实施方式的Z轴移位设备的截面的示意图；

图6是示出根据第三实施方式的Z轴移位设备的截面的示意图；

图7是示出根据第三实施方式的Z轴移位设备的截面的变形例的示意图；

图8的(A)是示出当未设置张力杆时被测物体的测量结果的图表；图8的(B)是示出设置有张力杆时被测物体的测量结果的图表；

图9是示出来自图8的(A)和图8的(B)的测量结果的、当比较上升和下降期间X轴方向上的各位移量的差时的曲线图；

图10是示出根据变形例的三维坐标测量装置的示意性构造的立体图；

图11是传统的Z轴移位设备的构造的当从侧方观察时的示意图；

图12是示出传统的Z轴移位设备的主轴在上升期间受到的弯曲影响的说明图；

图13是示出传统的Z轴移位设备的主轴在下降期间受到的弯曲影响的说明图；以及

图14是示出传统的Z轴移位设备的主轴在温度变化时受到的影响的说明图。

具体实施方式

本文所示的详细说明仅作为本发明的实施方式的示例且仅出于对本发明的实施方式进行说明性讨论的目的，并且是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面而言最有用且最容易理解的说明而给出。就这点而言，未做出用于示出比对基本理解本发明所必需的更详细的本发明的结构细节的尝试，说明书结合附图使本领域技术人员清楚可以在实践中如何实施本发明的形式。

以下，参照附图，说明根据本发明的采用带驱动的轴向移位设备并说明设置有该轴向移位设备的测量装置的实施方式。图1是示出三维坐标测量装置100的示例性构造的立体图。这里，给出了三维坐标测量装置的示例，该三维坐标测量装置具有作为轴向移位设备的、X轴方向的门形滑动件。然而，本发明还能够适用于诸如如下类型的各种其它类型的三维坐标测量装置：与移位台组合的门固定类型、具有门宽超过两米的大滑动件的类型以及构造有搭载于X轴滑动件的Y轴方向的悬臂梁的类型。

如图1所示，测量装置100构造有：基座110；门形滑动件120，其能够沿X轴方向移位；X引导件130，其设置在门形滑动件120的一条腿30A的底部；Y滑动件140，其沿着作为门形滑动件120的横梁的Y梁30移动；Y引导件150，其沿Y轴方向引导Y滑动件140；主轴20，其以能够相对于Y滑动件140自由升降的方式设置；测量头160，其设置于主轴20的底端；以及设置台170。

X轴移位设备构造有：X引导件130，其设置在基座110的上表面的一个边缘侧；和X滑动件(图中未示出)，其能够通过X引导件130而沿X轴方向移位。另外，Y轴移位设备构造有：Y引导件150，其设置于门形滑动件120的Y梁30；和Y滑动件140。此外，Z轴移位设备构造有：Z引导件，其搭载于Y滑动件140；和主轴20。主轴20是沿上下方向延伸的长形构件，位于主轴20的底端的测量头160设置有与测量目的对应的触针头(例如，接触式测量探针162)。

设置在设置台170上方的基座110是由石材、铸铁、混凝土等制成的平板，被测物体(工件)W载置在基座110的上表面上。根据本发明的轴向移位设备还能够适用于不具有平板的、被称为龙门类型的门形移位类型。

如此构成的坐标测量装置100在设置于测量探针162的末端的接触头接触载置在基座110上的被测物体时分别读取X滑动件、Y滑动件140和主轴20的各自的移位位置，并且能够计算出被测物体的表面的位置坐标并能够为测量者提供被测物体的表面形状的数据。

第一实施方式

接下来，图2示出了根据第一实施方式的Z轴移位设备的示意图。Z轴移位设备10搭载于被Y引导件(线性轴承组件152和导轨154)沿Y梁30的长度方向引导和支撑的Y滑动件140。Z轴移位设备10包括：Z引导件50，其设置于Y滑动件140；主轴20，其被Z引导件50沿上下方向引导；和Z驱动件60，其设置于Y滑动件140并使主轴20移位。Z轴移位设备10使主轴20升降。

Z引导件50构造有导轨54和线性轴承组件52。导轨54沿着Z轴方向形成在主轴20的表面(Y轴正向和Y轴负向上的各表面)上。线性轴承组件52能够在各导轨54上线性移动。通过将各线性轴承组件52固定到Y滑动件140，(位于移位侧的)主轴20能够被相对于(位于固定侧的)Y滑动件140上下引导。作为Z引导件50，说明了使用通过机械接触实现的线性轴承机构的情况，然而可以代替地使用空气轴承机构。当使用空气轴承机构时，以夹着主轴20的方式配置多个气垫，从而在气垫和主轴20的表面之间形成空气层，这允许主轴20被不接触地引导。

Z驱动件60是带驱动机构，并且构造有开放带70、驱动带轮80、一对辅助带轮80A和80B以及张力杆90。

作为本发明的区别特征的张力杆90与主轴20的移位方向大致平行地设置、至少从Z引导件50的线性轴承组件52上方的位置行进到Z引导件50的线性轴承组件52下方的位置。然后，张力杆90和主轴20通过设置在张力杆90的长度方向上的大致中央的单个连接部分90C彼此连结。此外，上述连接部分90C优选设置在主轴20的Z轴方向上的重心高度。此外，当主轴20位于下限位置时，上述连接部分90C优选位于Z引导件50的引导机构(诸如线性滚珠轴承机构)的Z轴方向范围内。

开放带70沿着主轴20的移位方向配置。开放带70的第一端部(开放端)由设置于张力杆90的带保持件90A保持在至少位于Z引导件50上方的位置。第二端部由设置于张力杆90的带保持件90B保持在至少位于Z引导件50下方的位置。

驱动带轮80由设置于Y滑动件40的轴接收件轴支撑，并且通过来自马达的转动驱动力而沿正逆两方向转动驱动。一对辅助带轮80A和80B由位于略朝向张力杆侧偏移的位置的相应轴接收件轴支撑。

开放带70从上方带保持件90A到辅助带轮80A大致竖直向下地配置、在辅助带轮80A处改变方向、以预定的卷绕角度绕驱动带轮80卷绕、在第二辅助带轮80B处再次改变方向并从辅助带轮80B到下方带保持件90B大致竖直向下地配置。当组装时，在开放带70被拉的状态下，开放带70的两端部由对开放带70提供预定初始张力的带保持件90A和90B保持。提供初始张力是为了防止开放带70跳齿。在图2中，张力杆90和开放带70之间存在空间。然而，取决于带保持件90A和90B的选择，张力杆90和开放带70能够配置成其间不具有空间，即开放带70的一个表面与张力杆90的表面接触。在这种情况下，当张力杆90的表面形成有与开放带(同步带)70的凹凸齿面接合的凹凸齿面时，有利于开放带70与张力杆90的一体移位，并且改善了主轴20的定位精度。

在如上所述构造的Z轴移位设备10中，驱动带轮80的驱动力经由开放带70传递到张力杆90，并且经由连接部分90C进一步传递到主轴20。因此，主轴20响应于驱动带轮80的转动方向而上下移位。

与图11中的传统开放带同样，在使用时对开放带70施加了初始张力。张力杆90通过接收张力而变形。然而，张力杆90和主轴20仅在一个位置(连接部分90C)处彼此连结，因此即使当张力杆90变形时，主轴20也几乎不变形。另外，当主轴20上升时，如图3所示，驱动带轮80的输出扭矩增大，因此带保持件90B接收到的力增大。另一方面，当主轴20下降时，驱动带轮80的输出扭矩减小，因此带保持件90B接收到的力减小。利用该构造，即使在当主轴20升降时带保持件90B受到不同程度的张力的情况下，因为张力杆90和主轴20仅通过连接部分90C彼此连结，所以仅张力杆90的变形量不同，并且对主轴20几乎不存在影响。

另外，当配置坐标测量装置处的环境温度升高时，主轴20、开放带70和张力杆90会一起膨胀。如现有技术那样，张力杆90由金属制成，开放带70由包含玻璃纤维的橡胶制成。因此，与图11中的传统类型同样，开放带70的膨胀量相对于张力杆90的膨胀量是小的。因此，当环境温度升高时，张力杆90会因双金属效应而沿X轴正向弯曲(图4)。然而，张力杆90和主轴20仅在一个位置(连接部分90C)处彼此连结，因此即使当张力杆90变形时，主轴20也几乎不变形。

第二实施方式

图5是根据本发明的第二实施方式的Z轴移位设备中的主轴22和张力杆92在X-Y平面截取的截面图。张力杆92是支撑开放带72的张力的部件，并且需要足够的刚性以不会因张力而翘曲变形。为了解决该问题，张力杆92的截面形状被形成为如图5所示的开口面向主轴22的U字形，这允许张力杆92保持足够的刚性以不会因来自开放带72的张力而翘曲变形。

第三实施方式

图6是根据本发明第三实施方式的Z轴移位设备中的主轴24和张力杆94在X-Y平面截取的截面图。主轴22的驱动点(主轴受到驱动力的位置)远离主轴22的重心位置(主轴的中央)。结果，例如当主轴22受到驱动力时主轴22会受到绕着X轴或Y轴的力矩，这可能会因产生振动而影响测量结果。

在本实施方式中，为了解决上述问题，将主轴24的外表面的一部分的截面形状形成为如图6所示的台阶形状。利用该构造，能够使张力杆94的连接部分94C靠近主轴24的重心。结果，当主轴24受到驱动力时，能够减轻绕着X轴或Y轴的力矩的发生。在该示例中，图7示出了张力杆的截面形状的变形例。代替设置U字形的张力杆，即使当张力杆96的主轴侧形成有沿Z方向延伸的鳍状构件96D时，也能够获得同样的效果。在图7的Z轴移位设备中，主轴26不是空心形状，而是被形成为实心的方柱构件，并且在其侧表面形成有足够大的凹部以收纳张力杆96。如图5至图7所示，根据本发明的Z轴移位设备能够适用于空心主轴和实心主轴两者。

实施例

以下，参照图8的(A)、图8的(B)和图9说明本发明的实施例。图8的(A)示出了通过设置有图11所绘的不具有张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置进行测量的Z轴平直度测量结果。图8的(B)示出了通过设置有图2所绘的具有张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置进行测量的Z轴平直度测量结果。

图8的(A)和图8的(B)中的Z轴平直度测量的被测物体是直尺。在测量期间，将直尺配置成直尺的测量面位于坐标测量装置的Y-Z平面上。首先，在使直尺的测量面从下向上上升的同时执行测量。在测量到上端之后，在使测量面从上向下下降的同时继续测量。当使测量面升降时，测量面上获得数据的各个位置是相同的。

在图8的(A)和图8的(B)中，测量值在升降时会略微产生偏差。为了明确这些差，图9示出了上升和下降之间的各差的计算结果。图9示出了与当利用组装有不具有张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置进行测量时相比，当利用组装有具有张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置进行测量时，升降时的各测量值的差更接近零。

当安装图11的具有无张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置，并且配置坐标测量装置处的环境温度改变时，计算热膨胀量。位于开放带7的两端部处的带保持件2A和2B之间的间隔是1000mm，主轴2的材料是铝(膨胀系数23×10^-6(1/℃))，开放带7的材料是包含玻璃纤维的橡胶(膨胀系数5×10^-6(1/℃))。

在该实施例中，(在组装之前)单独计算主轴2和开放带7的热膨胀量。当环境温度改变10℃时，主轴2自身的热膨胀量是1000(mm)×23×10^-6(1/℃)×10℃＝0.23mm，

开放带7自身的热膨胀量是1000(mm)×5×10^-6(1/℃)×10℃＝0.05mm。

主轴2自身和开放带7自身的热膨胀量之间的差是0.18mm。

因此，当主轴2与开放带7组装好，环境温度改变10℃时，开放带7的热膨胀量小于主轴2，因此主轴2以沿X轴正向翘曲的方式变形。

另一方面，如图2所示，在设置有根据第一实施方式的具有张力杆的Z轴移位设备的坐标测量装置中，当张力杆90的材料是铁(膨胀系数12×10^-6(1/℃))时，张力杆90自身的变形量是1000(mm)×12×10^-6(1/℃)×10℃＝0.12mm。

张力杆90自身和开放带70自身之间的热膨胀量的差是0.07mm。

因此，当张力杆90与开放带70组装并且环境温度改变10℃时，开放带70的热膨胀量小于张力杆90，因此张力杆90以沿正X轴方向翘曲的方式变形。但是，在采用根据本实施方式的Z轴移位设备的坐标测量装置中，张力杆90与主轴20在一个部位(连接部分90C)连结，所以即使在张力杆90变形时，主轴20也不变形。

变形例

根据第一实施方式至第三实施方式的轴向移位设备是移位方向为竖直(Z轴)方向的设备。然而，根据本发明的轴向移位设备还能够适用于移位方向为除了Z轴以外的方向的设备。

图10示出了用于测量由输送机等传输的被测物体W的表面形状的三维坐标测量装置。坐标测量装置200包括：柱220，其立设于设置台270；Z轴移位设备(Z引导件230和Z滑动件240)，其配置于柱220；以及Y轴移位设备(Y引导件250和Y滑动件260)，其搭载于Z滑动件240。Z滑动件240可以包括使Y引导件250围绕X轴摆动的转动装置。通过在上述Y轴移位设备(Y引导件250和Y滑动件260)中采用根据本发明的具有开放带的轴向移位设备的构造，位于Y滑动件260的末端处的测量头160的位置能够在Y-Z平面内移位。

此外，根据本公开的轴向移位设备被构造成多级主轴(长形滑动件)一起膨胀/收缩，这适合于通过伸长主轴来使位于末端处的测量头移位远的距离的移位设备。

在各个实施方式中，省略了带保持件90A和90B的具体构造的说明，然而带保持件90A和90B可以保持在如下状态：开放带的开放端固定于筒状构件，带绕着筒状构件卷绕多次。通过将筒状构件构造成允许绕着其轴线的转动量能够调节，能够适当地调节带的张力。

根据本发明的采用带驱动的轴向移位设备能够广泛地用作使用引导件来使长形滑动件线性移位的设备。具体地，本发明能够有利地用作搭载于诸如坐标测量装置、图像测量装置和形状测量装置等的测量装置的轴向移位设备。

应当注意，前述实施例仅是出于解释的目的而提供的，并且决不被解释为对本发明的限制。虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应该理解，本文使用的词语是说明性和举例性的词语，而非限制性的词语。在所附权利要求书的范围内，可以在不脱离本发明各方面的范围和精神的情况下根据当前所述和修改进行改变。虽然已经参照特定的结构、材料和实施方式说明了本发明，但是本发明并不意在限于本文公开的详细情况；而是，本发明涵盖诸如在所附权利要求书的范围内的所有在功能上等同的结构、方法和用途。

本发明不限于上述实施方式，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行各种改变和变形。

Claims (10)

1.一种轴向移位设备，其包括：

引导件，其具有引导组件；

长形滑动件，其能够被所述引导件引导，所述长形滑动件在移位方向上比所述引导组件长；以及

带驱动件，其使所述长形滑动件相对于所述引导件移位，所述带驱动件包括：

开放带，其沿着所述长形滑动件的移位方向配置；

驱动带轮，其向所述开放带传递驱动力；和

张力杆，其沿着所述长形滑动件的移位方向配置，所述张力杆包括分别保持所述开放带的各个端的带保持件，所述张力杆在位于分别保持所述各个端的所述带保持件之间的中间位置处与所述长形滑动件连接。

2.根据权利要求1所述的轴向移位设备，其特征在于，所述长形滑动件的移位方向为升降方向。

3.根据权利要求1所述的轴向移位设备，其特征在于，在关于与所述移位方向正交的平面的截面中，所述张力杆具有足以防止所述张力杆响应于从所述开放带接收到的张力而翘曲变形的刚性。

4.根据权利要求2所述的轴向移位设备，其特征在于，在关于与所述移位方向正交的平面的截面中，所述张力杆具有足以防止所述张力杆响应于从所述开放带接收到的张力而翘曲变形的刚性。

5.根据权利要求1所述的轴向移位设备，其特征在于，所述轴向移位设备还包括连接所述张力杆和所述长形滑动件的连接部分，所述连接部分在与所述移位方向正交的平面上配置在所述长形滑动件的重心附近。

6.根据权利要求2所述的轴向移位设备，其特征在于，所述轴向移位设备还包括连接所述张力杆和所述长形滑动件的连接部分，所述连接部分在与所述移位方向正交的平面上配置在所述长形滑动件的重心附近。

7.根据权利要求3所述的轴向移位设备，其特征在于，所述轴向移位设备还包括连接所述张力杆和所述长形滑动件的连接部分，所述连接部分在与所述移位方向正交的平面上配置在所述长形滑动件的重心附近。

8.根据权利要求4所述的轴向移位设备，其特征在于，所述轴向移位设备还包括连接所述张力杆和所述长形滑动件的连接部分，所述连接部分在与所述移位方向正交的平面上配置在所述长形滑动件的重心附近。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的轴向移位设备，其特征在于，所述连接部分被配置成比所述长形滑动件的外周面靠近所述重心。

10.一种测量装置，其包括：

根据权利要求1至9中任一项所述的轴向移位设备；以及

触针头，其搭载于所述长形滑动件的末端。