CN109211171B - 门式移动装置和三维测量仪 - Google Patents

门式移动装置和三维测量仪 Download PDF

Info

Publication number
CN109211171B
CN109211171B CN201810725986.7A CN201810725986A CN109211171B CN 109211171 B CN109211171 B CN 109211171B CN 201810725986 A CN201810725986 A CN 201810725986A CN 109211171 B CN109211171 B CN 109211171B
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
base
type moving
door
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810725986.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109211171A (zh
Inventor
大坪圣一
植田兼史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of CN109211171A publication Critical patent/CN109211171A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109211171B publication Critical patent/CN109211171B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0002—Arrangements for supporting, fixing or guiding the measuring instrument or the object to be measured
    • G01B5/0004—Supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2370/00—Apparatus relating to physics, e.g. instruments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/02—Sliding-contact bearings
    • F16C29/025—Hydrostatic or aerostatic

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种门式移动装置和三维测量仪。本发明涉及提高门式移动装置的精度的技术。门式移动装置(100)包括：基台(110)；门式移动体(120)，其隔着空气层地载置在所述基台上，并以与所述基台非接触的方式在所述基台上移动；以及空气轴承(1)，其用于形成所述空气层，本发明的特征在于，所述门式移动体(120)包括立设于所述基台的上表面的两个腿部(130A、130B)、连接所述腿部的梁部(130)、以及沿着所述梁部(130)移动的梁方向移动体(150)，所述空气轴承(1)设于至少一个所述腿部的背面，具有朝向所述基台(110)的上表面开口的空气吹出口和空气抽吸口，所述空气抽吸口用于抽吸该空气抽吸口周边的空气而对该空气轴承(1)施加预压。

Description

门式移动装置和三维测量仪
相关申请
本申请主张2017年7月7日提出申请的日本发明专利申请2017-133323号的优先权，并将其引入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种提高门式移动装置和三维测量仪的测量精度的技术。
背景技术
三维测量仪是通过使安装于驱动机构的测量探头相对于载置于工作台的测量对象物沿着X轴方向、Y轴方向及Z轴方向移动来高精度地测量该测量对象物的立体形状的测量仪，被利用于各种工业领域。并且，近来，通过在三维测量仪设置气浮轴承(也称作空气轴承)来使驱动机构顺畅地动作，从而进一步提高测量精度。
近年来，设计了气浮轴承的配置，或者开发了各种气浮轴承，在工业设备中结合其用途能恰当地选择并利用。例如在专利文献1中公开了一种这样的技术：在三维坐标测量装置中，通过配置气浮轴承来作为从上下方向夹住平台的结构，从而提高刚度(专利文献1的图3)。
另外，在专利文献2中公开了一种即使在设计气浮轴承(空气轴承)的内部排气流路形状、具有盖构件而使气浮轴承主体大型化的情况下也能够容易地加工气浮轴承主体的气浮轴承的技术，记载了该气浮轴承具有吸气用流路而能够吸附于对象物的要旨。另外，在专利文献3中公开了一种这样的技术：利用三个气浮轴承将被引导的机械部分支承在工作台上，并且在配置有该三个气浮轴承的大致中心位置设置利用负压发挥作用的钟形吸附器，从而能够提高该气浮轴承的刚度，将机械部分稳定地支承在工作台上。
另外，在专利文献4中公开了一种与带真空预加载功能的气浮轴承(空气轴承)相关的技术，即：通过设置用于接收来自外部的压缩气体的第1流路、用于在轴承面的凹部(真空预加载部分)产生负压的第2流路、用于向轴承面的轴承部分供给正压的第3流路以及用于产生负压的负压产生装置，从而能够以简单的构造提高气浮轴承的刚度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-142542号公报
专利文献2：日本特开2011-127699号公报
专利文献3：日本特开平04-217440号公报
专利文献4：日本特许第4276667号公报
发明内容
发明要解决的问题
像这样，近来，开发出各种气浮轴承，如上述那样在工业设备等中结合其用途进行利用。然而，如果单纯地将专利文献1及专利文献2～专利文献4所公开的具有预加载功能的气浮轴承利用于门式移动装置、三维测量仪，则有可能导致该门式移动装置等设备的结构变得复杂。并且，据本发明人的调查，到目前为止，还没有开发出搭载有专利文献2～专利文献4那样的具有真空预加载功能的气浮轴承的门式移动装置。
用于解决问题的方案
本发明是鉴于上述以往技术问题而进行的，其目的在于提供一种与以往的门式移动装置相比整体结构简化并且能够进行高精度的移动的门式移动装置。
为了解决上述问题，本发明的门式移动装置包括：
基台；
门式移动体，其隔着空气层地载置在所述基台上，并且以与所述基台非接触的方式在所述基台上移动；以及
空气轴承，其用于形成所述空气层，
该门式移动装置的特征在于，
所述门式移动体包括立设于所述基台的上表面的两个腿部、连接所述腿部的梁部、以及沿着所述梁部移动的梁方向移动体，
所述空气轴承设于至少一个所述腿部的背面，具有朝向所述基台的上表面开口的空气吹出口和朝向所述基台的上表面开口的空气抽吸口，
所述空气抽吸口用于抽吸该空气抽吸口周边的空气而对该空气轴承施加预压。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
所述空气轴承内置有用于产生负压的喷射部，
该门式移动装置不具有用于向所述空气轴承供给负压的负压产生装置。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
所述喷射部以可拆卸的方式设在所述空气轴承的内部。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
所述空气轴承设于所述两个腿部的背面。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
所述空气轴承设于至少一个所述腿部，所述空气吹出口和空气抽吸口与所述基台的侧面相对。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
所述门式移动体的驱动单元为摩擦驱动单元。
并且，本发明的门式移动装置的特征还在于，
在所述梁方向移动体设有能够相对于所述基台在铅垂方向上移动的测杆，
该门式移动装置能够检测载置在所述基台上的测量对象的位置坐标，测量该测量对象的立体形状。
发明的效果
采用本发明，通过在门式移动装置所包括的门式移动体的至少一个腿部的背面设置具有用于施加预压(预加载)的真空预压功能的空气轴承，使得该空气轴承能够得到良好的刚度，因此能够提供一种能够进行高精度的移动的门式移动装置。在此，针对本发明的门式移动装置所利用的具有真空预压功能的空气轴承而言，优选将作为负压产生部的喷射部内置于该空气轴承。通过利用这样的结构的具有真空预压功能的空气轴承，从而能够实现一种能够进行充分的预加载的简化了的门式移动装置而不需要在外部设置用于产生负压的专用的负压产生装置等。
附图说明
图1表示本发明的实施方式的三维测量仪的概略结构图。
图2表示对本发明的实施方式的三维测量仪从正面进行观察时(从X方向进行观察时)的示意图。
图3表示本发明的实施方式的三维测量仪所使用的带真空预压功能的气浮轴承的概略示意图。
图4表示本发明的实施方式的带真空预压功能的气浮轴承的轴承面侧的概略图。
图5表示本发明的实施方式的带真空预压功能的气浮轴承的内部结构图。
图6表示图5中的I-I剖视图。
图7表示图5中的II-II剖视图。
图8表示本发明的实施方式的气浮轴承内的压缩空气的流动的概略说明图。
图9表示本发明的实施方式的气浮轴承内的压缩空气的流动的概略说明图。
图10表示本发明的实施方式的气浮轴承内的压缩空气的流动的概略说明图。
图11表示将本发明的实施方式的三维测量仪简化了的情况下的气浮轴承的配置的示意图。
附图标记说明
1、带真空预压功能的气浮轴承(VPAB)；10、主体部；20、轴承面；21、供气孔；26、抽吸孔；30、流入口；31～33、流路部；40、真空喷射部；46、喷嘴部；50、节气部；55、空气室；100、三维测量仪(门式移动装置)；110、基部(基台)；120、门式滑动件(门式移动体)；130、X梁；130A、腿部；130B、腿部；140、Y引导件；150、X滑动件(梁方向移动体)；160、X引导件；170、测杆；180、测头；190、测量探头；200、设置台；210、基部凹部；220、凹部壁；230、气浮轴承(空气轴承)；240、基部凹部壁；500、导轨；501、引导面；510、供给路。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的门式移动装置进行说明，但只要不超过本发明的主旨就不受以下示例的任何限定。并且，作为门式移动装置的具体的实施方式，利用附图对三维测量仪进行说明。
图1表示本发明的实施方式的三维测量仪的概略图。该图所示的三维测量仪100形成为包括：基部110，其为基台；门式滑动件120，其为门式移动体，能够沿着Y轴方向移动；Y引导件140，其设于该门式滑动件120的一个腿部130A的下部；X滑动件150(梁方向移动体)，其沿着作为门式滑动件120的横梁部分(连接腿部的梁部)的X梁130移动；X引导件160，其用于沿着X轴方向引导该X滑动件150；测杆170，其以相对于该X滑动件160在Z轴方向上升降自如的方式设于该X滑动件160；测头180，其设于该测杆170的下端；以及设置台200。
设在基部110的上表面的一边缘侧的Y引导件140和在该Y引导件140的引导下沿着Y轴方向移动自如的Y滑动件(未图示)形成Y轴移动装置。另外，设于门式滑动件120的X梁130的X引导件160和X滑动件150形成X轴移动装置。另外，搭载于X滑动件150的Z引导件(未图示)和测杆170形成Z轴移动装置。测杆170是沿着上下方向延伸的长条状的构件，在其下端的测头180设有与测量目标相对应的测量触头(例如，接触型的测量探头190)。本实施方式的测量触头并不局限于接触型，也能够使用非接触型的测量探头。
设置在设置台200上的基部110是石材、铸铁、混凝土制等的平台，其上表面供被测量物(工件)W载置。这样形成的三维测量仪100能够读取测量探头190的顶端的触头与基部110上的被测量物W接触时的Y滑动件、X滑动件150及测杆170的各移动位置，从而算出被测量物W的表面的位置坐标，将被测量物W的表面形状数据提供给测量者。
在此，为了准确地检测位置坐标，测量探头190的测量精度当然也很重要，但特别是用于使测量探头190移动的门式滑动件120的驱动精度会对三维测量仪100的测量精度带来较大的影响。并且，近来，为了提高作为驱动机构的门式滑动件120的驱动精度(移动精度)，大多利用气浮轴承(空气轴承)。通过像这样地在三维测量仪100中采用气浮轴承，从而能够提高门式滑动件120的驱动精度。
图2表示对本发明的实施方式的三维测量仪从正面(图1中的Y方向)进行观察时的示意图。为了使说明容易理解，在图2中省略了图1中的Y引导件140和设置台200。如图2所示，门式滑动件120的腿部130A和腿部130B载置于基部110，在该腿部130A和腿部130B各自的背面与基部110的上表面之间设有后述的本发明的标志性的气浮轴承1a、1b。并且，如图2所示，基部110在其上表面的一部分(腿部130A侧)设有作为槽的基部凹部210。并且，与基部110的上表面相对地，腿部130A具有凹部形状，作为形成该凹部的凹部形成壁中的一个凹部形成壁的凹部壁220c与基部110的侧面相对，作为另一个凹部形成壁的凹部壁220d位于基部凹部210的内部。
在腿部130A的凹部壁220c与基部110的侧面之间设有气浮轴承230c，在凹部壁220d与基部凹部210内的基部凹部壁240之间设有气浮轴承230d。通过采用这样的结构，门式滑动件120能够沿着图1中的X轴方向顺畅地移动。同样地，为了使X轴方向、Z轴方向上的移动顺畅，也能够在相应各规定位置设置气浮轴承。
优选对上述的气浮轴承施加一定程度的预压(预加载)以维持刚度。并且，在工业机械等中利用气浮轴承时，通常利用机器的自重(在图1的三维测量仪100的情况下为门式滑动件120的自重)在铅垂方向上施加预加载。
然而，实际上，仅靠机器的自重，预加载未必充分，在机器自身的重量发生变化那样的工业设备等的情况下，预加载的稳定性会受到破坏，其结果，无法维持气浮轴承的刚度。例如，在图1所示的三维测量仪100中，X滑动件150沿着X梁130(X引导件160)移动会在X轴方向上产生载荷变动，因此难以维持刚度。另外，如果采用例如专利文献1所示的气浮轴承的配置，例如在三维测量仪100中设置两个气浮轴承作为从上下方向夹住基部110的结构，则三维测量仪主体的结构会变得复杂。
因此，在本实施方式中，通过将气浮轴承从以往的气浮轴承替换成能够利用负压预先施加预压的带真空预压功能的气浮轴承来解决上述问题。具体而言，将位于门式滑动件120的腿部130A及腿部130B的背面的气浮轴承替换成带真空预压功能的气浮轴承1(1a、1b)。通过采用这样的结构，不用做成利用气浮轴承夹住基部110那样的复杂的结构，并且，仅靠机器的自重且不充分的预加载会以能够施加充分的预加载的方式被改善，能够提高气浮轴承的刚度。以下，说明本实施方式的带真空预压功能的气浮轴承1的具体的结构及特性。
带真空预压功能的气浮轴承
参照图3及图4来说明本发明的实施方式的三维测量仪100所利用的带真空预压功能的气浮轴承(以下，称作VPAB(真空预加载气浮轴承))的外观结构。图3是用于说明VPAB的外观结构的示意图。图4是表示VPAB的轴承面20侧的图。
如图3所示，VPAB 1安装于引导机构的导轨500。VPAB 1是在导轨500的引导面501与轴承面20(图4)之间隔有空气膜的非接触式的轴承。作为引导面501，这里使用了石板，但并不局限于此，只要是具有使用VPAB 1所需要的平面度的板状构件即可，也可以由其他材料形成。例如，引导面501也可以由铁、铝、不锈钢、玻璃、丙烯酸树脂形成。
VPAB 1具有长方体形状的主体部10。本实施方式的VPAB 1为长方体形状，但也可以是其他形状。主体部10例如为金属制，借助供给路510与用于提供充足的流量的压缩空气(例如，0.5MPa以上，15L/min以上)的压缩机相连接。在主体部10的内部设有供被供给来的压缩空气流动的流路部(后述)。并且，在主体部10的底面如图4所示那样地设有轴承面20、供气孔21、槽部22、凹部25、抽吸孔26。
轴承面20与导轨500的引导面501(图3)相对。在压缩空气被供给至VPAB 1的情况下，在轴承面20与引导面501之间隔有由压缩空气形成的空气膜。
供气孔21是将轴承面20与主体部10内的流路部连通起来的贯通孔，用于朝向引导面501供给压缩空气。由此，在轴承面20与引导面501之间(供气区域)形成由压缩空气形成的空气膜。供气孔21例如是直径为0.2(mm)左右的细孔，设于主体部10的底面的四个角部。
槽部22以与供气孔21相连通的方式呈L字状分别设于主体部10的底面的四个角部。四个槽部22彼此分离开，但并不局限于此，也可以彼此相连。通过使供气孔21所供给的压缩空气沿着槽部22流动，从而在轴承面20与引导面501之间形成空气膜。其中，虽然没有槽部22也能够形成空气膜，但从在更大的面积内稳定地形成均匀的厚度的空气膜的角度而言，在设有槽部22的情况下更有效果。
凹部25是形成在与轴承面20相同的面上的凹部区域。凹部25自轴承面20凹陷规定的深度。凹部25呈矩形地形成在底面的中央侧。
抽吸孔26是将凹部25与主体部10内的流路部连通起来的贯通孔，用于抽吸凹部25的空气(主体部10与引导面501之间(抽吸区域)的空气)。抽吸孔26在设置于主体部10内的流路部的负压产生部所产生的负压的作用下抽吸凹部25的空气，详细说明见后述。由此，能够在凹部25产生吸附力(真空预加载)。该吸附力与凹部25的面积成正比。在此，每1(cm2)产生大约0.8(kgf)，因此例如如果凹部25的面积为50(cm2)，则能够产生大约40(kgf)的吸附力。
针对本实施方式的VPAB 1而言，即使在VPAB 1所支承的负荷较小的情况下，也会在主体部10的内部的负压产生部所产生的负压的作用下抽吸主体部10的凹部25的空气从而施加朝向引导面501侧吸引主体部10的负荷。由此，能够以最合适的空气膜的厚度使用，能够提高空气膜的刚度。
接着，参照图5～图7说明VPAB 1的内部结构。图5是表示VPAB 1的内部结构(以及与图4的结构位置关系)的图。图6是图5中的I-I剖视图。图7是图5中的II-II剖视图。
如图5所示，VPAB 1具有流入口30、流路部31、32、33、分支部34、排气口35、真空喷射部40、负压产生部45、节气部50。另外，在本实施方式中，流路部32和流路部33相当于第1流路部，流路部31相当于第2流路部。
流入口30是供从供给路510(图3)供给来的压缩空气流入的开口。流入口30位于流路部31的一端侧。另外，虽然在图5中未图示，但流入口30与供给路510相连结。
流路部31、32、33设在主体部10内，是供从流入口30流入的压缩空气流动的流路。流路部31和流路部33沿着图5中的X轴方向设置。在流路部32、33设有上述的供气孔21，在流路部31设有上述的抽吸孔26。另外，在流路部32及流路部33的端部的开口均设有将开口堵塞的栓60。
分支部34设在流路部31的中途，是用于使从流入口30流入的压缩空气的一部分朝向流路部32去的部分。从流入口30到达分支部34的压缩空气在分支部34处向三个方向分流。从分支部34向流路部32分流出的压缩空气在流路部32和流路部33内流动。此时，将压缩空气从供气孔21朝向引导面501供给。
排气口35是设在流路部31的与流入口30相反的那一侧的开口。流经流路部31的压缩空气从排气口35向大气排出。另外，在负压产生部45所产生的负压(大约-80(kPa))的作用下而被抽吸的抽吸空气(凹部25的空气)也从排气口35向大气排出。
真空喷射部40具有利用压缩空气而产生负压的功能。真空喷射部40是可拆卸地安装在流路部31的流入口30侧的金属制或树脂制的安装构件。例如，真空喷射部40具有能够与流路部31相连结的螺纹部。真空喷射部40呈圆筒形状，其内部供压缩空气通过。在真空喷射部40的外周面与流路部31的内壁之间的两处位置设有作为密封构件的O型密封圈42。
真空喷射部40在与分支部34相对应的位置设有开口41，以使压缩空气能够向流路部32分流。并且，真空喷射部40如图5所示那样具有负压产生部45和扩压部47。
负压产生部45用于增大通过真空喷射部40的内部的压缩空气的流速，从而产生用于抽吸凹部25的空气的负压。通过产生这样的负压，能够对空气膜进行预加载，能够提高空气膜的刚度。即，即使该气浮轴承1所支承的载荷发生变动，空气膜的厚度也几乎不发生变化。其中，预加载量为负压产生部所产生的负压与凹部25的面积的乘积。在此，抽吸力为大约0.8(kgf/cm2)，因此例如如果凹部25的面积为50(cm2)，则吸附力为40(kgf)。
负压产生部45具有可更换的喷嘴部46。喷嘴部46用于缩窄流路部31的流路，增大压缩空气的流速。喷嘴部46的顶端侧形成为圆锥状，在喷嘴顶端增大压缩空气的流速。具体而言，与喷嘴部46的顶端的开口46a的直径的大小(例如，直径的大小为0.5(mm)～1.0(mm))相应地，压缩空气的流速变大。如果在喷嘴顶端压缩空气的流速变大，则喷嘴顶端的周围的压力会减小而成为负压。
在本实施方式中，喷嘴部46的顶端位于抽吸孔26的正上方，因此在抽吸孔26的周围产生负压。根据伯努利的负压产生原理，在与压缩空气的流动方向正交的方向上产生负压。在此，在从抽吸孔26朝向上方的喷嘴部46的顶端的方向上产生负压。通过产生这样的负压，使得凹部25的空气通过抽吸孔26而流入流路部31。另外，流入流路部31的空气与压缩空气一起从排气口35向大气排出。
扩压部47是用于减小从抽吸孔26流入的空气的流速从而增强压缩的(将动能转换成压力能的)部分。
节气部50是使流路部32的流路变窄的部分。节气部50位于流路部32的在分支部34与供气孔21之间的位置。通过在供气孔21的上游侧设置节气部50，从而能够抑制朝向供气孔21去的压缩空气的流量过大(二次节气方式)。在此，根据节气部50的顶端的开口50a的直径d0的大小(例如，在直径d1＝0.2(mm)的供气孔21具有两处的情况下，通常利用d0≤(n)1/2×d1计算，因此d0≤(2)1/2×0.2≈0.28。因而，直径d0的大小为0.28(mm)以下较恰当。)，调整压缩空气的流量。由此，从供气孔21供给的压缩空气的流量也减少，能够抑制空气膜的膜厚变大，因此能够抑制空气膜的刚度降低。
另外，普通的气浮轴承可能会发生不稳定的振动即自激振动，但在本实施方式中，通过设置节气部50，从而能够利用设在节气部50与供气孔21之间的空气室55有效地抑制VPAB 1的自激振动。
空气室55是使流路部32的流路变宽的部分，位于供气孔21的周围。并且，空气室55形成为与流路部33相交。通过设置空气室55，从而能够向两个位置处的供气孔21供给均等的空气压力(背压)。其结果，从各供气孔21供给的空气的流量成为均等，因此空气膜的膜厚变得均匀，能够有效地抑制空气膜的刚度降低。
在利用负压产生部45抽吸引导面501与主体部10之间的空气的情况下，附着于引导面501的灰尘、尘埃等可能会进入真空喷射部40内。在这样的情况下，可能会因灰尘、尘埃等而导致真空喷射部40的扩压部47等被堵塞。对此，在本实施方式中，如上述那样，通过采用真空喷射部40可拆卸地安装于主体部10的结构，从而能够将塞满灰尘、尘埃等的真空喷射部40卸下并进行清扫，在发生故障时能够进行更换。
关于压缩空气的流动
接着，说明上述的气浮轴承内的压缩空气的流动。图8～图10是用于说明VPAB 1内的压缩空气的流动的图。在图8～图10中，利用粗线表示空气的流动。
经由供给路510(图3)供给来的压缩空气从流入口30流入流路部31。压缩空气在流路部31内流动，如图8所示，在分支部34处，如果具有来自压缩机的足够的空气流量，则空气压力会向三个方向分流而不会减压。即，压缩空气的一部分从分支部34分别流向左右对称地配置的两个流路部32，压缩空气的剩余部分在分支部34处直行而流向负压产生部45。通过像这样左右对称地配置流路部32，从而能够抑制自激振动的产生。
从分支部34流入流路部32的压缩空气在被节气部50限制流量后流向空气室55及流路部33。此时，如图9所示，通过将压缩空气从供气孔21供给向引导面501，从而在轴承面20与引导面501之间形成空气膜。
另一方面，从分支部34向负压产生部45直行的压缩空气的流速在喷嘴部46的顶端变大。压缩空气的流速变大会使负压产生部45的位于抽吸孔26的周围的部分的压力减小，从而产生负压。于是，如图10所示，在负压的作用下，凹部25的空气经由抽吸孔26流入流路部31，与压缩空气一起从排气口35向大气排出。
通过将以上说明的那样的带真空预压功能的气浮轴承(VPAB)利用于三维测量仪100，从而能够实现一种能够维持刚度且能够进行高精度的测量的三维测量仪。
关于三维测量仪的结构的简化
图11表示设计气浮轴承的配置从而使结构简化了的三维测量仪的概略图。在该图所示的三维测量仪100中，将所有的气浮轴承都替换成VPAB 1(1a、1b、1c)，从而在各配置部位处产生预加载(真空预加载)，提高气浮轴承(或空气膜)的刚度。因此，与图2的三维测量仪100相比，能够减少气浮轴承的数量。具体而言，与图2的三维测量仪100相比，通过将气浮轴承230c替换成VPAB 1c，从而利用该单个的VPAB 1c就能实现对基部110的侧面的预加载，因此能够省略掉气浮轴承230d。因此，不再需要在基部110设置基部凹部210，能够维持气浮轴承(或者空气膜)的恰当的刚度，并且能够实现装置主体的结构简化后的三维测量仪。
另外，将设于腿部130B的顶端的气浮轴承1b替换成该VPAB 1来产生真空预加载，因此能够抑制在将驱动门式移动体120沿着Y轴方向加速/减速驱动时因作用于腿部130B的载荷较大程度地变动而导致腿部130B浮起，能够得到能够使三维测量仪100高精度化、高速化这样的优良的效果。
另外，针对门式滑动件120的Y轴方向上的移动而言，优选采用与基部110的侧面或上表面相对的摩擦驱动单元。由此，与滚珠丝杠驱动单元、带式驱动单元相比，能够进一步简化结构从而实现成本的降低，并且能够容易地将门式滑动件120与基部110分离开，还能够期待三维测量仪100的搬运变得容易的效果。
如以上那样，采用本发明的三维测量仪，通过在三维测量仪100所具备的门式移动体120的至少一个腿部130A的背面设置具有用于施加预压(预加载)的真空预压功能的气浮轴承1，从而使该气浮轴承1能够得到良好的刚度，因此能够提供一种能够进行高精度的测量的三维测量仪100。另外，针对本发明的三维测量仪所利用的具有真空预压功能的气浮轴承而言，优选将作为负压产生部的喷射部40内置于该气浮轴承1。通过利用这样的结构的具有真空预压功能的气浮轴承1，从而能够实现一种能够进行充分的预加载的简化了的三维测量仪100而不需要在外部设置用于产生负压的专用的负压产生装置等。
并且，通过将以往的气浮轴承230全部替换成带真空预压功能的气浮轴承1并设计气浮轴承的配置来使结构简化，从而能够实现一种轻量化并且成本降低的三维测量仪100。

Claims (7)

1.一种门式移动装置，其包括：
基台；
门式移动体，其隔着空气层地载置在所述基台上，并且以与所述基台非接触的方式在所述基台上移动；以及
空气轴承，其用于形成所述空气层，
该门式移动装置的特征在于，
所述门式移动体包括立设于所述基台的上表面的两个腿部、连接所述腿部的梁部、以及沿着所述梁部移动的梁方向移动体，
所述空气轴承设于至少一个所述腿部的背面，具有朝向所述基台的上表面开口的空气吹出口和朝向所述基台的上表面开口的空气抽吸口，
所述空气轴承具备供空气流入的流入口，该流入口借助分支部与第1流路部和第2流路部连结，所述空气吹出口与所述第1流路部连结，所述空气抽吸口与所述第2流路部连结，所述流入口的轴线、所述第1流路部的轴线以及所述第2流路部的轴线大致在一个平面上，
所述第1流路部以自所述分支部向彼此对称的方向分支的方式设有两个，
所述空气抽吸口用于抽吸该空气抽吸口周边的空气而对该空气轴承施加预压。
2.根据权利要求1所述的门式移动装置，其特征在于，
所述空气轴承内置有用于产生负压的喷射部，
该门式移动装置不具有用于向所述空气轴承供给负压的负压产生装置。
3.根据权利要求2所述的门式移动装置，其特征在于，
所述喷射部以可拆卸的方式设在所述空气轴承的内部。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的门式移动装置，其特征在于，
所述空气轴承设于所述两个腿部的背面。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的门式移动装置，其特征在于，
所述空气轴承设于至少一个所述腿部，所述空气吹出口及所述空气抽吸口与所述基台的侧面相对。
6.根据权利要求1～3中任意一项所述的门式移动装置，其特征在于，
所述门式移动体的驱动单元为摩擦驱动单元。
7.一种三维测量仪，其使用权利要求1～6中任一项所述的门式移动装置，其特征在于，
在所述梁方向移动体设有能够相对于所述基台在铅垂方向上移动的测杆，
该门式移动装置能够检测载置在所述基台上的测量对象的位置坐标，测量该测量对象的立体形状。
CN201810725986.7A 2017-07-07 2018-07-04 门式移动装置和三维测量仪 Active CN109211171B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-133323 2017-07-07
JP2017133323A JP6993800B2 (ja) 2017-07-07 2017-07-07 門型移動装置および三次元測定機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109211171A CN109211171A (zh) 2019-01-15
CN109211171B true CN109211171B (zh) 2022-02-01

Family

ID=64665995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810725986.7A Active CN109211171B (zh) 2017-07-07 2018-07-04 门式移动装置和三维测量仪

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10781856B2 (zh)
JP (1) JP6993800B2 (zh)
CN (1) CN109211171B (zh)
DE (1) DE102018211219A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113945344B (zh) * 2020-07-17 2024-06-18 河南科技大学 一种气体轴承的气膜刚度测量方法
CN114047258B (zh) * 2021-11-16 2023-10-24 北京理工大学 珠宝真伪鉴定装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62257008A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Tokyo Seimitsu Co Ltd ブリツジ型移動装置
JP2006046589A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Mitaka Koki Co Ltd スライドテーブル装置
JP2007024314A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Asml Holding Nv 搭載真空発生装置を有する真空予荷重空気軸受け
JP2016142542A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 株式会社東京精密 三次元座標測定装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4006853A1 (de) 1990-03-05 1991-09-12 Zeiss Carl Fa Einrichtung zur vorspannung eines gefuehrten maschinenteils
US5173613A (en) * 1991-04-22 1992-12-22 Warner & Swasey Co. Sheffield Measurement Div. Coordinate measuring machine with improved table support
JP3153111B2 (ja) * 1995-09-18 2001-04-03 株式会社ミツトヨ 手動操作型三次元測定機
JP3831561B2 (ja) * 1999-11-22 2006-10-11 株式会社ミツトヨ 測定機の衝突防止装置
JP3905771B2 (ja) * 2001-03-02 2007-04-18 株式会社ミツトヨ 測定機の校正方法及び装置
JP5221004B2 (ja) * 2006-05-25 2013-06-26 株式会社ミツトヨ 測定装置、表面性状測定方法、及び表面性状測定プログラム
US7905027B2 (en) * 2009-07-01 2011-03-15 Hexagon Metrology, Inc. Method and apparatus for probe tip diameter calibration
EP2270425A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Leica Geosystems AG Coordinate measuring machine (CMM) and method of compensating errors in a CMM
JP5325048B2 (ja) * 2009-08-25 2013-10-23 株式会社ミツトヨ 誤差伝播による出力データの精度評価方法
JP5378977B2 (ja) 2009-12-18 2013-12-25 株式会社ミツトヨ 空気軸受、及び産業機械
GB201012249D0 (en) * 2010-07-21 2010-09-08 Renishaw Plc Metrology apparatus
JP5700765B2 (ja) * 2010-09-21 2015-04-15 株式会社ミツトヨ 産業機械
US9222763B2 (en) * 2012-03-02 2015-12-29 Hexagon Metrology, Inc. Coordinate measuring machine with constrained counterweight
JP6154605B2 (ja) * 2012-09-04 2017-06-28 株式会社ミツトヨ 形状測定装置及び形状測定誤差の補正方法
EP2762829B1 (en) * 2013-02-05 2020-05-27 Hexagon Technology Center GmbH Variable modelling of a measuring device
EP2762831B1 (en) * 2013-02-05 2020-04-29 Hexagon Technology Center GmbH Dynamical monitoring of a coordinate measuring machine using recursive filtering
DE102013204581A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zur Korrektur einer Winkelabweichung beim Betrieb eines Koordinatenmessgeräts
JP7042620B2 (ja) * 2015-04-29 2022-03-28 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー サブディビジョナルエラーを決定する方法
JP2017133323A (ja) 2016-01-29 2017-08-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 建物のけらば構造
JP6747151B2 (ja) * 2016-08-03 2020-08-26 株式会社ミツトヨ 追尾式レーザ干渉計による位置決め機械の検査方法及び装置
JP6883446B2 (ja) * 2017-03-02 2021-06-09 株式会社ミツトヨ 昇降駆動装置およびこれを用いた測定機
US10826369B2 (en) * 2017-04-19 2020-11-03 Renishaw Plc Positioning apparatus with relatively moveable members and a linear motor mounted thereon
WO2018193229A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Renishaw Plc Positioning apparatus
WO2018193227A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 Renishaw Plc Bearing arrangement
EP3392611B1 (en) * 2017-04-19 2019-12-25 Renishaw PLC Contamination trap
EP3392610B1 (en) * 2017-04-19 2022-02-23 Renishaw PLC Bearing mount

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62257008A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Tokyo Seimitsu Co Ltd ブリツジ型移動装置
JP2006046589A (ja) * 2004-08-06 2006-02-16 Mitaka Koki Co Ltd スライドテーブル装置
JP2007024314A (ja) * 2005-07-15 2007-02-01 Asml Holding Nv 搭載真空発生装置を有する真空予荷重空気軸受け
JP2016142542A (ja) * 2015-01-30 2016-08-08 株式会社東京精密 三次元座標測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018211219A1 (de) 2019-01-10
JP6993800B2 (ja) 2022-01-14
JP2019015612A (ja) 2019-01-31
US10781856B2 (en) 2020-09-22
CN109211171A (zh) 2019-01-15
US20190010983A1 (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109211171B (zh) 门式移动装置和三维测量仪
US10119565B2 (en) Air bearing
JPH02218526A (ja) 嵌合挿入装置
JP2009216667A (ja) 接触式計測装置
KR101009320B1 (ko) 정압 슬라이더, 이것을 구비한 반송 장치 및 처리 장치
US7756673B2 (en) Measuring device for measuring aspects of objects
US7946767B2 (en) Hydrostatic bearing and stage apparatus
JP4087220B2 (ja) 非接触支持装置
JP2010260715A (ja) 浮上ユニット及び浮上装置
KR101014121B1 (ko) 기판의 표면을 검사하기 위한 측정 장치 및 측정 방법
CN219574594U (zh) 一种一维运动装置
JP5678703B2 (ja) 静圧気体軸受直線案内装置、精密形状測定機、工作機械及び半導体製造装置
US10962053B2 (en) Air bearing
JP6276318B2 (ja) 吸着スタンド
JP5208456B2 (ja) 直線案内装置および測定機
JP2004068940A (ja) 直線案内装置及びそれを用いたマスク検査装置
JP2013185623A (ja) 直動浮上装置
WO2015125756A1 (ja) エアベアリング装置及び測定装置
JP7002387B2 (ja) 板材加工機
JP5569375B2 (ja) 静圧気体軸受直線案内装置、工作機械、測定装置及び半導体製造装置
JP2018059592A (ja) 静圧軸受パーティクル低減
KR20230004122A (ko) 리니어 스테이지
CN108119540A (zh) 一种高精度高定位稳定性形状测量仪导轨装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant