DE102017009636A1

DE102017009636A1 - Koordinatenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102017009636A1
Application number: DE102017009636.8A
Authority: DE
Inventors: Koji Takesako
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2037-10-18
Also published as: US10466028B2; JP6825884B2; JP2018080979A; DE102017009636B4; CN108072341A; CN108072341B; US20180135956A1

Abstract

Ermöglichen, bei einer Koordinatenmessvorrichtung, mit einer einfachen Konfiguration Kosten zu reduzieren, während ein geeignetes Maß an Genauigkeit sichergestellt wird.Eine Koordinatenmessvorrichtung 100 enthält eine Sonde 102, die konfiguriert ist, ein Werkstück zu detektieren, und einen Bewegungsmechanismus 110, der konfiguriert ist, die Sonde 102 zu stützen und der Sonde 102 zu ermöglichen, sich in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen. Der Bewegungsmechanismus 110 enthält einen Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 und eine Spindel 162, die konfiguriert ist, dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 zu ermöglichen, sich relativ zu der Z-Richtung zu bewegen. Der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 enthält einen Drehantriebsmechanismus 142 mit einer Drehantriebsquelle 148 und einer Antriebsriemenscheibe 150, an der die Drehantriebsquelle 148 eine Drehung bereitstellt, und einen offenen Riemen 164, der an der Spindel 162 an beiden Enden des offenen Riemens 164 in der Relativbewegungsrichtung Z des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 befestigt ist und konfiguriert ist, mit einer Ausgangswelle 154 der Antriebsriemenscheibe 150 in Eingriff zu kommen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koordinatenmessvorrichtung und insbesondere eine Koordinatenmessvorrichtung, die Kosten mit einer einfachen Konfiguration reduzieren kann, während sie ein geeignetes Maß an Genauigkeit sicherstellt.
Stand der Technik
Koordinatenmessvorrichtungen, wie sie im Stand der Technik der JP 2012-2715 A offenbart sind, wurden verwendet. Diese Koordinatenmessvorrichtung enthält eine Sonde, die ein Werkstück detektiert, und einen Bewegungsmechanismus, der die Sonde stützt bzw. trägt und es der Sonde ermöglicht, sich in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen. Diese Art von Koordinatenmessvorrichtung ermöglicht es, ein Werkstück mit hoher Genauigkeit zu vermessen.
Technisches Problem
Bei einer Koordinatenmessvorrichtung, wie sie in der JP 2012-2715 A offenbart ist, ist der Bewegungsmechanismus jedoch groß und teuer. Um ein Werkstück in einer Weise zu vermessen, die einem so hohen Preis angemessen ist, ist es wünschenswert, die Messung in einer geordneten Messumgebung durchzuführen. Mit anderen Worten ist der Mechanismus in der in JP 2012-2715 A offenbarten Koordinatenmessvorrichtung kompliziert und teuer und ist daher möglicherweise nicht optimal für die Verwendung in Situationen, in denen ein Werkstück auf einfache Weise vermessen werden soll, während ein geeignetes Maß an Genauigkeit sicherzustellen ist.
Um dieses Problem zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Koordinatenmessvorrichtung bereitzustellen, die Kosten mit einer einfachen Konfiguration reduzieren kann, während sie ein geeignetes Maß an Genauigkeit sicherstellt.
Lösung des Problems
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Spezielle Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt wird eine Koordinatenmessvorrichtung bereitgestellt, enthaltend eine Sonde, die konfiguriert ist, ein Werkstück zu detektieren, und einen Bewegungsmechanismus, der konfiguriert ist, die Sonde zu stützen bzw. zu tragen und der Sonde zu ermöglichen, sich in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen. Der Bewegungsmechanismus enthält einen ersten Relativbewegungsabschnitt und einen ersten Führungsabschnitt, der konfiguriert ist, es dem ersten Relativbewegungsabschnitt zu ermöglichen, sich relativ zu einer Richtung zu bewegen. Der erste Relativbewegungsabschnitt enthält einen Drehantriebsmechanismus mit einer Drehantriebsquelle und einem Antriebsdrehglied, dem die Drehantriebsquelle Drehung verleiht, und einen offenen Riemen, der an dem ersten Führungsabschnitt an beiden Enden des offenen Riemens in der Relativbewegungsrichtung des ersten Relativbewegungsabschnitts befestigt ist und konfiguriert ist, mit einer Ausgangswelle des Antriebsdrehglieds in Eingriff zu kommen.
Gemäß einer Besonderheit umfasst das Antriebsdrehglied insbesondere eine Antriebsriemenscheibe, die durch einen Endlosriemen mit der Drehantriebsquelle verbunden ist.
Insbesondere ist ein Paar Führungsschienen, die konfiguriert sind, dem ersten Relativbewegungsabschnitt zu ermöglichen, sich in der Relativbewegungsrichtung zu bewegen, in dem ersten Führungsabschnitt bereitgestellt, wobei auf jeder Seite des offenen Riemens eine des Paars Führungsschienen angeordnet ist.
Ferner ist insbesondere die Ausgangswelle zwischen dem ersten Führungsabschnitt und dem offenen Riemen angeordnet.
Ferner ist insbesondere der offene Riemen ein Zahn- bzw. Synchronriemen, der mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen ist, und ein Zahnprofil, das sich mit der Mehrzahl von Zähnen verzahnt bzw. mit diesen in Eingriff kommt, ist in der Ausgangswelle bereitgestellt.
Ferner umfasst insbesondere der erste Führungsabschnitt eine Spindel, und ist insbesondere eine Spindel, welche die Sonde trägt und konfiguriert ist, dass sie sich in einer Z-Richtung bewegt, wobei die Z-Richtung einer vertikalen Richtung entspricht.
Ferner enthält insbesondere der Bewegungsmechanismus ferner einen zweiten Relativbewegungsabschnitt, der integral an dem ersten Relativbewegungsabschnitt fixiert bzw. befestigt ist, und einen zweiten Führungsabschnitt, der konfiguriert ist, es dem zweiten Relativbewegungsabschnitt zu ermöglichen, sich relativ zu einer Richtung orthogonal zu der Relativbewegungsrichtung zu bewegen. Wenn eine Position einer axialen Mitte der Drehantriebsquelle und eine Position einer axialen Mitte des Antriebsdrehglieds in der Relativbewegungsrichtung unterschiedlich sind, ist der zweite Führungsabschnitt auf einer Seite des Antriebsdrehglieds entgegengesetzt zu bzw. gegenüberliegend von einer Seite angeordnet, auf der sich die Drehantriebsquelle befindet.
Ferner enthält insbesondere der erste Relativbewegungsabschnitt eine Mehrzahl von Rollen, die angeordnet sind, um mit dem offenen Riemen in Eingriff zu treten, und der offene Riemen folgt der Ausgangswelle und dem ersten Führungsabschnitt.
Insbesondere ist eine Position von zumindest einer der Mehrzahl von Rollen einstellbar bzw. anpassbar.
Ferner kann insbesondere die Bewegung des ersten Relativbewegungsabschnitts relativ zu dem ersten Führungsabschnitt gestoppt werden, indem Positionen von zumindest zwei der Mehrzahl von Rollen relativ zueinander verändert werden, um unterschiedliche Teile des offenen Riemens miteinander in Kontakt zu bringen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem obigen können bei einer Koordinatenmessvorrichtung Kosten mit einer einfachen Konfiguration reduziert werden, während ein geeignetes Maß an Genauigkeit sichergestellt wird.
Figurenliste
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und beigefügten Zeichnungen deutlicher. Es ist ersichtlich, dass, obwohl Ausführungsformen separat beschrieben werden, einzelne Merkmale davon zu zusätzlichen Ausführungsformen kombiniert werden können.

1 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel einer Koordinatenmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht der Koordinatenmessvorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
3 ist ein Diagramm, das eine Positionsbeziehung zwischen Führungsschienen, die an einer Spindel angeordnet sind, und einem offenen Riemen bei der in 1 gezeigten Koordinatenmessvorrichtung veranschaulicht.
4A bis 4C sind Diagramme, welche die Umgebung eines Z-Achsen-Antriebsabschnitts bei der Koordinatenmessvorrichtung zeigen, wobei 4A eine Teilquerschnittsansicht des Z-Achsen-Antriebsabschnitts ist, 4B eine Querschnittsansicht von Zähnen in dem offenen Riemen und einer gegenüberliegenden Oberfläche der Spindel ist, und 4C eine Querschnittsansicht der Zähne in dem offenen Riemen und eines Zahnprofils bei einer Ausgangswelle ist.
5A und 5B sind Diagramme, welche die Umgebung von Z-Achsen-Antriebsabschnitten bei einer Koordinatenmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 5A ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem der Z-Achsen-Antriebsabschnitt eine Relativbewegung ausführen kann, und 5B ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in dem der Z-Achsen-Antriebsabschnitt nicht zu einer Relativbewegung fähig ist.
6 ist ein Diagramm, das die Umgebung eines Z-Achsen-Antriebsabschnitts bei einer Koordinatenmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein Vergleichsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine erste Ausführungsform einer Koordinatenmessvorrichtung gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 4C beschrieben.
Zunächst wird die Gesamtkonfiguration einer Koordinatenmessvorrichtung 100 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Koordinatenmessvorrichtung 100 eine Sonde 102, die ein Werkstück detektiert, und einen Bewegungsmechanismus 110, der die Sonde 102 stützt bzw. trägt und der Sonde 102 ermöglicht, sich in zueinander im Wesentlichen orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen. Der Bewegungsmechanismus 110 ist an einer freitragenden Säule bzw. Auslegersäule 108 bereitgestellt, die an einer Basis 106 fixiert bzw. befestigt ist, die an einem Sockel 104 montiert ist.
Dabei ist die Sonde 102 beispielsweise eine Berührungssonde mit einer abgerundeten oder im Wesentlichen kugelförmigen Sondenspitze 102A (die Sonde 102 ist jedoch nicht hierauf beschränkt und kann eine Profilierungssonde, eine kontaktlose Sonde oder dergleichen sein). Die Sonde 102 ist an einer Spindel 162 (insbesondere einem unteren Endteil davon) angebracht, wobei sich die Sondenspitze 102A im Wesentlichen auf einer Mittelachse Q der Spindel 162 befindet.
Indessen enthält der Sockel 104 eine Leistungsquelle, eine Steuer- bzw. Regelvorrichtung und dergleichen der Koordinatenmessvorrichtung 100. Die Basis 106 ist ein Bereich, wo ein Werkstück platziert wird, und ist aus Eisen oder Stein wie Granit (schwarzer Granit) gebildet. Wie in 1 gezeigt, ist die Auslegersäule 108 insbesondere im Wesentlichen T-förmig und ist an einem Ende der Basis 106 fixiert bzw. befestigt. Wie in 1 gezeigt, ist ein oberer Endteil der Auslegersäule 108 insbesondere länger als eine Seite der Basis 106, und/oder ein unterer Endteil der Auslegersäule 108 ist insbesondere kürzer als die eine Seite der Basis 106. Diese macht es leicht, Werkstücke zu der Basis 106 einzuführen und/oder von dieser zu entfernen. Ferner kann ein Werkstück vermessen werden, selbst wenn das Werkstück groß genug ist, um über die Kanten der Basis 106 vorzustehen. Die Auslegersäule 108 trägt bzw. stützt den Bewegungsmechanismus 110, der ein Werkstück, das im Wesentlichen die gleiche Größe aufweist wie die Basis 106, unter Verwendung der Sonde 102 vermessen kann.
Als nächstes wird der Bewegungsmechanismus 110 detaillierter beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, enthält der Bewegungsmechanismus 110 einen X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112, einen Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 und einen Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, enthält der X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112 einen X-Achsen-Führungsabschnitt 114, der von der Auslegersäule 108 (insbesondere dem oberen Endteil davon) gestützt bzw. getragen wird, und einen X-Achsen-Schieber 116, der sich in der X-Richtung mit dem X-Achsen-Führungsabschnitt 114 bewegen kann. Der X-Achsen-Führungsabschnitt 114 enthält beispielsweise eine oder mehrere, insbesondere ein Paar Führungsschienen, einen Endlosriemen, eine Drehantriebsquelle und einen Linearencoder (als eine spezielle Positionserfassungsvorrichtung), wobei diese nicht dargestellt sind. Der X-Achsen-Schieber 116 ist beispielsweise an dem Endlosriemen fixiert bzw. befestigt und an dem Paar Führungsschienen angeordnet. Der Linearencoder ist entlang einer der Führungsschienen angeordnet. Die Drehantriebsquelle ist zum Beispiel ein Motor, der mit einem Drehencoder und einer Bremse ausgestattet ist (und einen Transmissions- bzw. Getriebemechanismus enthalten kann). Die Konfiguration ist derart, dass beispielsweise der Motor gemäß einer Ausgabe von dem Drehencoder gesteuert bzw. geregelt wird und die tatsächliche Position des X-Achsen-Schiebers 116 durch den Drehencoder gemessen wird (die Drehantriebsquellen und Linearencoder, die unten beschrieben sind, haben die gleiche Konfiguration). Der X-Achsen-Schieber 116 stützt bzw. trägt den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 integral. Der Endlosriemen kann insbesondere ein Zahn- bzw. Synchronriemen sein, bei dem eine Mehrzahl von Zähnen bereitgestellt ist, oder kann ein Riemen sein, bei dem keine Zähne bereitgestellt sind (die unten beschrieben Endlosriemen haben die gleiche Konfiguration).
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 einen Y-Achsen-Führungsabschnitt (als einen speziellen zweiten Führungsabschnitt) 120, der an dem X-Achsen-Schieber 116 fixiert bzw. befestigt ist, und einen Y-Achsen-Schieber (als einen speziellen zweiten Relativbewegungsabschnitt) 138, der zu einer Relativbewegung in der Y-Richtung (einer Richtung) entlang des Y-Achsen-Führungsabschnitts 120 in der Lage ist. Der Y-Achsen-Führungsabschnitt 120 enthält einen Wellenabschnitt 122, einen Y-Achsen-Antriebsabschnitt 124 und eine oder mehrere, insbesondere ein Paar Führungsschienen 130. Wie in 1 und 2 gezeigt, stützt bzw. trägt der Wellenabschnitt 122 die (das Paar) Führungsschienen 130. Der Y-Achsen-Antriebsabschnitt 124 enthält eine Drehantriebsquelle 126 und einen Endlosriemen 128 und ist mit dem Wellenabschnitt 122 integriert. In der Ausführungsform ist die Richtung, die der Drehachse des Endlosriemens 128 entspricht, die X-Richtung, und der Endlosriemen 128 ist insbesondere zwischen dem Paar Führungsschienen 130 angeordnet, die sich über und unter dem Endlosriemen 128 befinden. Somit ist die Konfiguration derart, dass der Endlosriemen 128 auf einer Ebene angeordnet ist, die durch das Paar Führungsschienen 130 gebildet ist. Der Y-Achsen-Schieber 138 ist beispielsweise an einer oberen Seite (oder einer unteren Seite) des Endlosriemens 128 befestigt. und ist an den Führungsschienen 130 angeordnet. Ein Linearencoder 132 ist entlang einer der Führungsschienen 130 angeordnet. Mit anderen Worten ist eine Skala 134 des Linearencoders 132 an einer Seitenfläche bzw. -oberfläche (einer Bodenfläche in der Z-Richtung) des Wellenabschnitts 122 angeordnet und ein Detektor 136 des Linearencoders132 ist durch den Y-Achsen-Schieber 138 gestützt bzw. getragen. Der Y-Achsen-Schieber 138 stützt bzw. trägt den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 integral.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 einen Z-Achsen-Antriebsabschnitt (als einen speziellen ersten Relativbewegungsabschnitt) 141, der an dem Y-Achsen-Schieber 138 fixiert bzw. befestigt ist, und eine Spindel (als einen speziellen ersten Führungsabschnitt) 162, die eine Relativbewegung des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 in der Z-Richtung (eine Richtung) ermöglicht (mit anderen Worten enthält der Bewegungsmechanismus 110 insbesondere ferner den Y-Achsen-Schieber 138, der integral mit dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 fixiert ist, und den Y-Achsen-Führungsabschnitt 120, der eine Relativbewegung des Y-Achsen-Schiebers 138 in einer Richtung orthogonal zu der Relativbewegungsrichtung des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 (der Z-Richtung) ermöglicht)).
Wie in den 1 und 4A gezeigt, enthält der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 einen Drehantriebsmechanismus 142 und einen offenen Riemen 164. Der Drehantriebsmechanismus 142 enthält eine Drehantriebsquelle 148 und eine Antriebsriemenscheibe (Antriebsdrehglied) 150, auf welche die Drehantriebsquelle 148 eine Drehung bereitstellt. Dabei sind, wie in 4A gezeigt, die Position einer axialen Mitte O der Drehantriebsquelle 148 und die Position einer axialen Mitte P der Antriebsriemenscheibe 150 in Bezug auf die Z-Richtung unterschiedlich. Zu diesem Zeitpunkt ist in der Ausführungsform der Y-Achsen-Führungsabschnitt 120 auf einer Seite der Antriebsriemenscheibe 150 angeordnet, und zwar gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu einer Seite, wo die Drehantriebsquelle angeordnet ist, wie in 1 und 4A dargestellt. Die Drehantriebsquelle 148 und die Antriebsriemenscheibe 150 sind an einem Rahmenabschnitt 144 angebracht, der an dem Y-Achsen-Schieber 138 fixiert bzw. befestigt ist. Die Antriebsriemenscheibe 150 ist mit der Drehantriebsquelle 148 durch einen Endlosriemen 152 verbunden.
Wie in 4A gezeigt, ist eine Ausgangswelle 154, die mit dem offenen Riemen 164 in Eingriff kommt bzw. steht, an der axialen Mitte P der Antriebsriemenscheibe 150 bereitgestellt. In der Ausführungsform ist der offene Riemen 164 insbesondere im Wesentlichen höher als die Ausgangswelle 154 in der X-Richtung angeordnet, wie in 4C dargestellt. Mit anderen Worten ist die Konfiguration so, dass die Ausgangswelle 154 zwischen der Spindel 162 und dem offenen Riemen 164 angeordnet ist, wie in 1 dargestellt. 4A. Es ist anzumerken, dass der offene Riemen 164 insbesondere beispielsweise aus faserverstärktem Gummi besteht, wobei beide Enden davon in der Relativbewegungsrichtung des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 (der Z-Richtung) an einem Vertiefungsabschnitt 162A in der Spindel 162 durch Riemenverriegelungsabschnitte 164A und 164B fixiert bzw. befestigt sind. Wie in 4B und 4C gezeigt, ist der offene Riemen 164 ein Zahn- bzw. Synchronriemen, bei dem eine Mehrzahl von Zähnen bereitgestellt ist, und ein Zahnprofil, mit dem die Mehrzahl von Zähnen in dem Zahnriemen in Eingriff ist bzw. verzahnt ist, ist in der Ausgangswelle 154 bereitgestellt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, bewegt sich die Spindel 162 in der Z-Richtung, die insbesondere im Wesentlichen der vertikalen Richtung entspricht, und stützt bzw. trägt die Sonde 102 an einem Teil (insbesondere an einem unteren Endteil) davon. Die Spindel 162 ist beispielsweise aus Aluminium mit einer hohlen Struktur gebildet und weist die minimale Steifigkeit auf, die zum stabilen Stützen bzw. Tragen der Sonde 102 notwendig ist. Wie in 2 gezeigt, sind eine oder mehrere, insbesondere ein Paar Führungsschienen 168 in einem Zwischenabschnitt (insbesondere dem mittleren Bereich) beider Seitenflächen der Spindel 162 bereitgestellt, wenn der offene Riemen 164 in Vorderansicht von der Seite her betrachtet wird, wo sich der Z- Der Achsen-Antriebsabschnitt befindet (d.h. in der X-Richtung). Mit anderen Worten ist die Konfiguration so, dass das Paar Führungsschienen 168, die dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 ermöglichen, sich in der Z-Richtung zu bewegen, in der Spindel 162 auf jeder Seite des offenen Riemens 164 angeordnet sind. Die Konfiguration ist derart, dass der offene Riemen 164 in der Mitte zwischen dem Paar Führungsschienen 168 angeordnet ist, wie in 3 dargestellt. Da der offene Riemen 164 in dem Vertiefungsabschnitt 162A der Spindel 162 angeordnet ist, ist ein Abstand L0 von den Führungsschienen 168 zu dem offenen Riemen 164 kürzer gemacht, wie in 1 dargestellt.
Wie in 4A gezeigt, sind eine oder mehrere, insbesondere ein Paar Rollen (auch als „Spannrollen“ oder „Spanneinrichtungen“ bezeichnet) 156 und 158 näher an der zugewandten Oberflächenseite der Spindel 162 angeordnet als die axiale Mitte P der Antriebsriemenscheibe 150 in Bezug auf die X-Richtung. Gleichzeitig ist/sind (das Paar) Rolle(n) 156 und 158 an dem Rahmenabschnitt 144 auf drehbare Weise auf beiden Seiten der Ausgangswelle 154 in Bezug auf die Z-Richtung in einer symmetrischen Weise angeordnet. Die Höhen des Paars Rollen 156 und 158 werden durch eine oder mehrere Schrauben bzw. Bolzen BT eingestellt. Das Paar Rollen 156 und 158 drückt den offenen Riemen 164, der in der X-Richtung nach unten kommt, gegen eine zugewandte Oberfläche 166 der Spindel 162. Gleichzeitig bringt das Paar Rollen 156 und 158 den offenen Riemen 164 mit dem Außenumfang der Ausgangswelle 154 über eine längere Distanz in Kontakt. Mit anderen Worten ist der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 so konfiguriert, dass er die eine oder die mehreren, insbesondere zwei Rollen 156 und 158 enthält, die so angeordnet sind, dass sie mit dem offenen Riemen 164 in Eingriff sind, so dass der offene Riemen 164 im Wesentlichen mit der Ausgangswelle 154 und der Spindel 162 übereinstimmt. Es ist anzumerken, dass ein Schraubenloch insbesondere in einem Teil des Rahmenabschnitts 144 unmittelbar neben der Rolle 158 in der Z-Richtung bereitgestellt ist. Eine Einstellschraube 146, die ermöglicht, dass eine Drehwelle der Rolle 158 insbesondere in der Z-Richtung bewegt wird, wird in dieses Schraubenloch geschraubt. Somit kann die Position der Rolle 158 eingestellt werden, indem das Ausmaß verändert wird, in dem die Einstellschraube 146 in das Schraubenloch geschraubt wird.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Linearencoder 172 in einem Vertiefungsabschnitt 162B in einer hinteren Oberfläche der Spindel 162 angeordnet (die Oberfläche auf der Seite gegenüber der Seite, wo der offene Riemen 164 angeordnet ist). Mit anderen Worten ist eine Skala 174 des Linearencoders 172 an die Oberfläche des Vertiefungsabschnitts 162B in der Spindel 162 angebracht, und ein Detektor 176 des Linearencoders 172 ist durch einen verlängerten Abschnitt 160 gestützt bzw. getragen, der sich von dem Rahmenabschnitt 144 erstreckt. Es ist anzumerken, dass, dass das Bezugszeichen 170 einen Stopper angibt, der verhindert, dass die Spindel 162 herausfällt.
Hier wird ein Vergleichsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, beschrieben, bevor die Wirkungen der Ausführungsform beschrieben werden. In dem Vergleichsbeispiel wird angenommen, dass der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus unter Verwendung eines Endlosriemens anstelle des offenen Riemens realisiert ist. Insbesondere ist in dem Vergleichsbeispiel eine Führungsschiene GR auf einer Oberfläche einer Spindel SP angeordnet, und ein Z-Achsen-Schieber MB ist in der Lage, sich darauf zu bewegen. Dabei enthält ein Z-Achsen-Antriebsabschnitt FR eine Drehantriebsquelle RB und eine Antriebsriemenscheibe DP und ist an der Spindel SP fixiert bzw. befestigt. Die Ausgabe der Drehantriebsquelle RB bewirkt, dass sich die Antriebsriemenscheibe DP über einen Endlosriemen LB1 dreht. Eine Slave- bzw. Nebenriemenriemenscheibe PP, die mit der Antriebsriemenscheibe DP in 7 ein Paar bildet, ist bereitgestellt, um den Z-Achsen-Schieber MB mit einem Endlosriemen LB2 zu bewegen, und der Endlosriemen LB2 ist zwischen dem Z-Achsen-Schieber MB und der Führungsschiene GR angeordnet. Der Z-Achsen-Schieber MB ist teilweise an dem Endlosriemen LB2 fixiert bzw. befestigt.
Mit anderen Worten wird der Endlosriemen LB2 in dem Vergleichsbeispiel verwendet, und daher ist es notwendig, einen Raum zum Aufnehmen des Endlosriemens LB2 sicherzustellen. Aus diesem Grund ist die Konfiguration derart, dass ein Abstand L1 zwischen der Führungsschiene GR und einem oberen Teil des Endlosriemens LB2 (in der X-Richtung) unvermeidbar verlängert wird (eine Struktur, die einen Versatz erfordert). Mit anderen Worten ist es in dem Vergleichsbeispiel schwierig, den Schwerpunkt des Z-Achsen-Gleiters MB zu senken. Somit ist es gemäß dem Vergleichsbeispiel schwierig, den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus kompakt zu machen, den Mechanismus bei hohen Geschwindigkeiten zu bewegen, zu verhindern, dass der Z-Achsen-Schieber MB kippt, beispielsweise sich nickt und giert, wenn sich der Schieber bewegt, und dergleichen.
Gleichzeitig sind die Nebenriemenriemenscheibe PP und ein Glied zum Halten des Z-Achsen-Schiebers MB an der Position, die durch den Endlosriemen LB2 erzeugt wird, sowie des Z-Achsen-Schiebers MB, der von dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt FR getrennt ist, im Vergleichsbeispiel notwendig. Da ferner der Endlosriemen LB2 verwendet wird, ist eine Zugstange zum Einstellen der Spannung des Endlosriemens LB2 mit jedem Hub in Entsprechung mit dem Hub des Riemens notwendig. Somit kann gemäß dem Vergleichsbeispiel der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus kompliziert, groß und schwer werden. Des Weiteren wachsen in dem Vergleichsbeispiel die Antriebsriemenscheibe DP und die Nebenriemenriemenscheibe PP weiter auseinander, je länger der Hub wird, und daher kann es zusätzliche Zeit benötigen, um die Spannung des Endlosriemens LB2 einzustellen.
Gemäß der Ausführungsform jedoch sind beide Enden des offenen Riemens 164 an der Oberfläche der Spindel 162 wie oben beschrieben fixiert (eine Struktur, die keinen Versatz erfordert). Mit anderen Worten ist der Raum zum Aufnehmen des offenen Riemens 164 klein, und der Abstand L0 zwischen den Führungsschienen 168 und dem offenen Riemen 164 kann viel kürzer gemacht werden als der Abstand L1 des Vergleichsbeispiels. Somit ist es in der Ausführungsform einfach, den Schwerpunkt des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 zu senken. Gleichzeitig ist es einfach, den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 kompakt zu machen, den Mechanismus bei hohen Geschwindigkeiten zu bewegen, und zu verhindern, dass der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 kippt, beispielsweise neigt und giert, umfällt, sich verdreht und dergleichen, wenn sich der Schieber bewegt.
Zusätzlich sind die Nebenriemenscheibe PP und ein Glied zum Halten des Z-Achsen-Schiebers MB an der durch den Endlosriemen LB2 erzeugten Position, die in dem Vergleichsbeispiel notwendig sind, in der Ausführungsform nicht notwendig. Gleichzeitig werden die Größe und das Gewicht der verwendeten Glieder durch Bewegen des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 relativ zu der Spindel 162 verringert. Somit kann der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 einfacher, kleiner und leichter gemacht werden als im Vergleichsbeispiel. Infolgedessen kann in der Ausführungsform eine Resonanzfrequenz des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 erhöht werden, was es ermöglicht, die Antwortgeschwindigkeit zu verbessern. Mit anderen Worten kann die Steuer- bzw. Regelbarkeit des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 verbessert werden, was eine schnelle Reaktion ermöglicht.
Des Weiteren kann in der Ausführungsform der Hub einfach durch Ändern der Länge der Spindel 162 und des offenen Riemens 164 verlängert oder modifiziert werden, ohne dass eine Zugstange oder dergleichen erforderlich ist. Mit anderen Worten kann der Hub der Spindel 162 leicht geändert werden, während die gleiche Konfiguration für den Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 wie sie ist übernommen wird. Gleichzeitig wird in der Ausführungsform keine zusätzliche Zeit benötigt, um den offenen Riemen 164 einzustellen, selbst wenn der Hub geändert wird, und somit wird erwartet, dass die Ausführungsform die Montage erheblich erleichtert.
Anstelle des offenen Riemens 164 ist beispielsweise eine ZahnstangenKombination denkbar. Es ist jedoch erforderlich, die Zahnstangenteile aus Eisen zu bilden. Das Bilden der Spindel aus Aluminium führt hier zu einer Kombination aus Eisen und Aluminium, was den durch die Messgenauigkeit bestimmten Betriebstemperaturbereich begrenzt. In der Ausführungsform ist die Spindel 162 jedoch insbesondere aus Aluminium mit einer hohlen Struktur gebildet und/oder der offene Riemen 164 ist insbesondere aus faserverstärktem Gummi gebildet, so dass die Länge davon leicht eingestellt werden kann. Somit kann in der Ausführungsform der durch die Messgenauigkeit bestimmte Betriebstemperaturbereich verbreitert werden im Vergleich zu einem Fall, wo eine Zahnstangenkombination verwendet wird. Gleichzeitig kann die Spindel 162, die sich in der Z-Richtung bewegt, leichter gemacht werden.
Zusätzlich umfasst in der Ausführungsform das Antriebsdrehglied insbesondere die Antriebsriemenscheibe 150 oder ist diese, die mit der Drehantriebsquelle 148 durch den Endlosriemen 152 verbunden ist. Somit kann der Drehantriebsmechanismus 142 leichter und kleiner gemacht werden, und die Kosten dafür können ebenfalls reduziert werden. Es ist anzumerken, dass, dass der Drehantriebsmechanismus nicht darauf beschränkt ist und der Drehantriebsmechanismus eine Kombination aus einem Getriebe und einer Drehantriebsquelle sein kann.
In der Ausführungsform ist das Paar Führungsschienen 168, die es dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 ermöglichen, sich in der Z-Richtung zu bewegen, insbesondere in der Spindel 162 auf jeder Seite des offenen Riemens 164 angeordnet. Zusätzlich ist der offene Riemen 164 in der Mitte zwischen dem Paar Führungsschienen 168 angeordnet. Ferner ist das Paar Führungsschienen 168 auch in einer Zwischenposition (insbesondere in der Mitte) der Seitenoberflächen der Spindel 162 bereitgestellt. Die Spindel 162 kann daher daran gehindert werden, zu kippen, sogar ohne einen Gleitabschnitt, der einen direkten Kontakt mit dem Paar Führungsschienen 168 herstellt, hochpräzise zu machen, und die Spindel 162 kann über den offenen Riemen 164 mit einem geeigneten Maße an Positionsreproduzierbarkeit auf und ab bewegt werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der offene Riemen muss nicht in der Mitte zwischen dem Paar Führungsschienen angeordnet sein. Alternativ kann das Paar Führungsschienen in einer Position bereitgestellt sein, die von der Mitte der Seitenflächen der Spindel versetzt ist. Auch in einer solchen Situation macht es die Verwendung eines präziseren Glieds für den Gleitabschnitt möglich, die Spindel daran zu hindern, zu kippen, und die Spindel zu befähigen, über den offenen Riemen mit einem geeigneten Maße an Positionsreproduzierbarkeit nach oben und unten bewegt zu werden. Natürlich kann eine einzelne Führungsschiene anstelle eines Paares bereitgestellt werden.
In der Ausführungsform ist die Ausgangswelle 154 zwischen der Spindel 162 und dem offenen Riemen 164 angeordnet. Somit können, selbst wenn eine unerwartete äußere Kraft ausgeübt wird, Situationen, in denen sich die Ausgangswelle 154 von dem offenen Riemen 164 trennt, reduziert werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Konfiguration kann derart sein, dass die Ausgangswelle mit dem offenen Riemen an der Außenseite des offenen Riemens in Eingriff steht bzw. kommt.
In der Ausführungsform ist der offene Riemen 164 insbesondere ein Zahn- bzw. Synchronriemen, in dem eine Mehrzahl von Zähnen bereitgestellt ist, und ein Zahnprofil, mit dem die Mehrzahl von Zähnen in dem Zahnriemen in Eingriff kommt, ist in der Ausgangswelle 154 bereitgestellt. Der offene Riemen 164 kann daher daran gehindert werden, auf der Ausgangswelle 154 zu rutschen, was es ermöglicht, die Spindel 162 genau zu positionieren. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und ein Zahnprofil kann auch in der Oberfläche der Spindel bereitgestellt sein, die im Wesentlichen dem offenen Riemen zugewandt ist. Die Spindel 162 kann in diesem Fall genauer positioniert werden. Der offene Riemen kann stattdessen ein Riemen sein, der keinerlei Zahnprofil aufweist.
In der Ausführungsform wird die Konfiguration des offenen Riemens 164 in der Spindel 162 des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 angewandt, und die Spindel 162 stützt bzw. trägt die Sonde 102. Mit anderen Worten, da der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 kleiner und leichter gemacht ist und ferner schneller reagieren kann, können der X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112 und der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118, der den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 stütz bzw. trägt, kleiner und leichter gemacht werden. Gleichzeitig kann der Bewegungsmechanismus 110 als Ganzes kleiner und leichter gemacht werden und kann außerdem schneller reagieren, indem der X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112 und der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 in der Lage sind, schneller zu reagieren. Im Ergebnis kann die Genauigkeit der Positionssteuerung bzw. -regelung der Sonde 102 verbessert werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Konfiguration kann derart sein, dass der Z-Achsen-Antriebsabschnitt die Sonde stützt bzw. trägt, wenn die Konfiguration des offenen Riemens auf die Spindel des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus angewandt wird. Alternativ kann die Konfiguration des offenen Riemens in dem X-Achsen-Bewegungsmechanismus oder dem Y-Achsen-Bewegungsmechanismus angewandt werden. In einem solchen Fall muss die Konfiguration des offenen Riemens nicht in dem Z-Achsen-Bewegungsmechanismus angewandt werden.
Obwohl die Konfiguration des Endlosriemens in dem Ausführungsbeispiel bei dem X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112 und dem Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 angewandt wird, ist die Konfiguration nicht darauf beschränkt, und eine Kugelgewindetriebkonfiguration kann sowohl bei dem X-Achsen-Bewegungsmechanismus 112 als auch dem Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 angewandt werden.
In der Ausführungsform enthält der Bewegungsmechanismus 110 insbesondere ferner den Y-Achsen-Schieber 138, der integral mit dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 fixiert ist, und den Y-Achsen-Führungsabschnitt 120, der eine Relativbewegung des Y-Achsen-Schiebers 138 in der Y-Richtung ermöglicht. Die Position der axialen Mitte O der Drehantriebsquelle 148 und die Position der axialen Mitte P der Antriebsriemenscheibe 150 unterscheiden sich insbesondere in Bezug auf die Z-Richtung. Zu dieser Zeit ist der Y-Achsen-Führungsabschnitt 120 auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 150 angeordnet, gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu der Seite, wo die Drehantriebsquelle angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Drehantriebsquelle 148, die eine Wärmequelle ist, auf der Seite der Antriebsriemenscheibe 150 angeordnet, die der Seite entgegengesetzt ist, wo der Y-Achsen-Führungsabschnitt 120 angeordnet ist. Die Auswirkungen von Wärme auf den Y-Achsen-Führungsabschnitt 120 können somit reduziert werden, was es ermöglicht, einen Abfall der Bewegungsgenauigkeit des Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 118 zu verhindern. Wie in 1 gezeigt, ist die Drehantriebsquelle 148 am höchsten in der Z-Richtung in dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 angeordnet, was es leicht macht, Wärme von der Drehantriebsquelle 148 abzuleiten und die Wärmeeinwirkung von der Drehantriebsquelle 148 auf andere Glieder zu verringern. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Drehantriebsquelle kann sich auf der gleichen Seite der Antriebsriemenscheibe wie der Y-Achsen-Führungsabschnitt befinden. Natürlich kann die Drehantriebsquelle niedriger als der Y-Achsen-Führungsabschnitt angeordnet sein.
In der Ausführungsform enthält der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 die eine oder die mehreren, insbesondere das Paar (zwei) Rollen 156 und 158, die so angeordnet sind, dass sie mit dem offenen Riemen 164 in Eingriff kommen, so dass der offene Riemen 164 im Wesentlichen mit der Ausgangswelle 154 übereinstimmt. Die Länge, über die der offene Riemen 164 mit der Ausgangswelle 154 in Eingriff kommt, kann somit erhöht werden, und daher kann verhindert werden, dass der offene Riemen 164 auf der Ausgangswelle 154 rutscht. Reibung zwischen dem offenen Riemen 164 und der Ausgangswelle 154 kann ebenfalls reduziert werden, was es ermöglicht, die Lebensdauer dieser Glieder zu erhöhen. Gleichzeitig kann der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 so nahe wie möglich an die Spindel 162 gebracht werden, was es ermöglicht, die Position des Schwerpunkts des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141 stabiler zu senken. Mit anderen Worten kann die Spindel 162 relativ zu dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 genauer positioniert werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Rollen können weggelassen werden, oder es kann nur eine Rolle bereitgestellt werden. Oder es kann drei oder mehr Rollen geben.
Zusätzlich kann gemäß der Ausführungsform die Position der Rolle 158 insbesondere unter Verwendung der Einstellschraube 146 eingestellt werden. Die Spannung des offenen Riemens 164 kann daher eingestellt werden, und somit kann, wenn eine Schwankung der Temperatur auftritt, zum Beispiel die Spannung ansprechend auf diese Temperaturschwankung eingestellt werden. Zum Beispiel dehnt sich die Spindel 162 bei hohen Temperaturen aus, und somit kann die Spannung des offenen Riemens 164 verringert werden; umgekehrt zieht sich die Spindel 162 bei niedrigen Temperaturen zusammen, und somit kann die Spannung des offenen Riemens 164 erhöht werden. Ein Temperatursensor kann insbesondere bereitgestellt sein, um solche Einstellvorgänge zu automatisieren. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann derart sein, dass die Positionen der zwei Rollen relativ zueinander eingestellt werden können. Die Spannung des offenen Riemens wird so eingestellt, dass sie den Betriebstemperaturbereich ab Werk abdecken kann, und somit müssen die Rollenpositionen überhaupt nicht einstellbar gemacht werden.
Somit kann bei der Koordinatenmessvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform die gleiche Konfiguration für den Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 verwendet werden, selbst wenn unterschiedliche Hübe verwendet werden sollen, und somit können Herstellungskosten mit einer einfachen Konfiguration reduziert werden, während ein geeignetes Maß an Genauigkeit sichergestellt wird. Insbesondere erleichtert diese Konfiguration die Montage, wodurch die Koordinatenmessvorrichtung 100 allgemeiner und kostengünstiger wird. Ferner kann die Koordinatenmessvorrichtung 100 an Orten mit einem breiten Bereich von Temperaturumgebungen verwendet werden, wie z.B. Fabriken, in denen die Temperaturen nicht sorgfältig verwaltet werden. Mit anderen Worten kann gemäß der Ausführungsform ein Werkstück auf einfache Weise vermessen werden, während niedrige Kosten und ein geeignetes Maß an Messgenauigkeit sichergestellt werden.
Es ist anzumerken, dass, dass in der Ausführungsform ein Ausgleichsgewicht zum Erreichen eines Gleichgewichts mit der Spindel 162 nicht enthalten ist. Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 140 kann daher einfacher und kleiner gemacht werden. Natürlich kann eine Konfiguration mit einem Ausgleichsgewicht für den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus verwendet werden.
Während das Vorhergehende eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben hat, soll die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt sein. Es versteht sich, dass Verbesserungen und Designänderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
Obwohl beispielsweise die erste Ausführungsform eine Konfiguration beschreibt, in der die beiden Rollen 156 und 158 verwendet werden und nur die Position der Rolle 158 einstellbar ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Konfiguration gemäß einer zweiten speziellen Ausführungsform, die in 5A und 5B gezeigt ist, angewandt werden. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform primär in Bezug auf die Anzahl und Funktionen der Rollen, und somit werden Beschreibungen von Konfigurationen abgesehen von der Ausgangswelle, den Rollen und dem offenen Riemen ausgelassen.
In der zweiten Ausführungsform werden durch Ändern der Positionen von vier Rollen 256, 257, 258 und 259 relativ zueinander unterschiedliche Teile eines offenen Riemens 264 miteinander in Kontakt gebracht, was es möglich macht, den Z-Achsen-Antriebsabschnitt dahingehend zu stoppen, sich relativ zu einer Spindel 262 zu bewegen.
Insbesondere entsprechen die beiden Rollen 256 und 258 den beiden Rollen 156 und 158 der ersten speziellen Ausführungsform. Mit anderen Worten, wie in 5A und 5B gezeigt, sind die beiden Rollen 256 und 258 näher an einer zugewandten Oberflächenseite der Spindel 262 angeordnet als die axiale Mitte P einer Antriebsriemenscheibe 250 in Bezug auf die X-Richtung. Gleichzeitig sind die beiden Rollen 256 und 258 auf einem Rahmenabschnitt (nicht dargestellt) drehbar auf beiden Seiten einer Ausgangswelle 254 in Bezug auf die Z-Richtung auf symmetrische Weise angeordnet. Wie jedoch durch die weißen Pfeile in 5A angegeben, können sich die beiden Rollen 256 und 258 um die gleiche Distanz in der Z-Richtung bewegen, um sich voneinander zu trennen.
Indessen, wie in 5A und 5B gezeigt, sind die beiden Rollen 257 und 259 in Bezug auf die X-Richtung an den gleichen Positionen zwischen der axialen Mitte P der Antriebsriemenscheibe 250 und den beiden Rollen 256 und 258 angeordnet. Gleichzeitig sind die beiden Rollen 257 und 259 auf dem Rahmenabschnitt (nicht dargestellt) drehbar auf beiden Seiten der Ausgangswelle 254 in Bezug auf die Z-Richtung auf symmetrische Weise angeordnet. Wie jedoch durch die weißen Pfeile in 5A gezeigt, können sich die beiden Rollen 257 und 259 um die gleiche Distanz in der Z-Richtung bewegen, um sich einander zu nähern. Die Bewegung der vier Rollen 256, 257, 258 und 259 kann leicht unter Verwendung eines Nockenmechanismus oder dergleichen (nicht dargestellt) synchronisiert werden.
Erstens sind in dem Fall, in dem der Z-Achsen-Antriebsabschnitt relativ zu der Spindel 262 bewegbar gemacht ist, die Rollen 256 und 258 in der Z-Richtung am nächsten zueinander und die Rollen 257 und 259 sind in der Z-Richtung am weitesten voneinander entfernt, wie in 5A gezeigt. Infolgedessen sind die Rollen 256 und 257 und die Rollen 258 und 259 im Wesentlichen in den gleichen Positionen bezüglich der Z-Richtung angeordnet. Es ist anzumerken, dass, dass der Abstand zwischen den Rollen 257 und 259 geringfügig schmaler ist als der Abstand zwischen den Rollen 256 und 258 und dass alle Rollen 256, 257, 258 und 259 mit dem offenen Riemen 264 in Eingriff sind. In dem Fall, wo der Z-Achsen-Antriebsabschnitt dahingehend gestoppt werden soll, sich relativ zu der Spindel 262 zu bewegen, werden die Rollen 257 und 259 in der Z-Richtung aufeinander zu bewegt, bis zwei unterschiedliche Teile des offenen Riemens 264 an den Innenseiten der Rollen 257 und 259 Kontakt miteinander herstellen, wie in 5B gezeigt. Gleichzeitig sind die Rollen 256 und 258 in der Z-Richtung voneinander getrennt, so dass die Spannung an den beiden verschiedenen Teilen des offenen Riemens 264 an den Innenseiten der Rollen 256 und 258 sich von dem in 5A gezeigten Zustand nur innerhalb eines zulässigen Bereichs ändert (ein elastischer Verformungsbereich des offenen Riemens 264). Insbesondere kann eine Stopp-Taste zum Stoppen des Z-Achsen-Antriebsabschnitts von einer Bewegung relativ zu der Spindel 262 bereitgestellt sein, und diese Reihe von Vorgängen kann automatisch ausgeführt werden, wenn die Stopp-Taste gedrückt wird.
In der zweiten Ausführungsform wird die Bewegung des Z-Achsen-Antriebsabschnitts relativ zu der Spindel 262 durch die Bewegung der vier Rollen 256, 257, 258 und 259 gestoppt, und somit wird der Energieverbrauch, der auftritt, wenn der gestoppte Zustand unter der Leistung der Drehantriebsquelle gehalten wird, verringert. Des Weiteren kann ein Mechanismus zum Bremsen bei der Drehantriebsquelle vereinfacht werden, und somit kann eine Verringerung der Größe und der Kosten der Drehantriebsquelle erwartet werden. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Bewegung des Z-Achsenantriebsteils relativ zu der Spindel 262 kann gestoppt werden, indem nur die Positionen der Rollen 258 und 259 (oder der Rollen 256 und 257) geändert werden, ohne die Positionen der Rollen 256 und 257 (oder der Rollen 258 und 259) zu ändern.
In der ersten speziellen Ausführungsform ist/sind die Führungsschiene(n) 168 an Seitenflächen der Spindel 162 bereitgestellt, und die Drehantriebsquelle 148 ist so angeordnet, dass sie der Spindel 162 folgt. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Konfiguration gemäß einer speziellen dritten Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, angewandt werden. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich in Bezug auf die Positionen der Führungsschienen und die Position der Drehantriebsquelle, und somit werden den Bezugszeichen der Konfigurationen abgesehen von den Führungsschienen und der Drehantriebsquelle die gleichen letzten zwei Ziffern gegeben, und Beschreibungen davon werden weggelassen.
In der dritten Ausführungsform sind ein offener Riemen 364 und eine Führungsschiene 368 an einer Oberfläche einer Spindel 362 angeordnet, wenn ein Z-Achsen-Antriebsabschnitt 341 von vorne betrachtet wird. Mit anderen Worten gibt es keinen Abstand zwischen dem offenen Riemen 364 und der Führungsschiene 368 in Bezug auf die X-Richtung. Zusätzlich sind die Position der axialen Mitte O einer Drehantriebsquelle 348, die durch einen Rahmenabschnitt 344 gestützt bzw. getragen ist, und die Position der axialen Mitte P einer Antriebsriemenscheibe 350 in Bezug auf die Z-Richtung gleich.
Gemäß der Ausführungsform befinden sich der offene Riemen 364 und die Führungsschiene 368 insbesondere auf derselben Ebene, und somit kann erwartet werden, dass die Ausführungsform den Z-Achsen-Antriebsabschnitt 341 noch üblicher bzw. gemeinsamer macht.
Um eine Koordinatenmessvorrichtung bereitzustellen, die reduzierte Kosten mit einer einfachen Konfiguration mit sich bringt, während ein geeignetes Maß an Genauigkeit gewährleistet ist, enthält eine Koordinatenmessvorrichtung 100 eine Sonde 102, die konfiguriert ist, ein Werkstück zu detektieren, und einen Bewegungsmechanismus 110, der konfiguriert ist, die Sonde 102 zu stützen bzw. zu tragen und der Sonde 102 zu ermöglichen, sich in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen. Der Bewegungsmechanismus 110 enthält einen Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 und eine Spindel 162, die konfiguriert ist, dem Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 zu ermöglichen, sich relativ zu der Z-Richtung zu bewegen. Der Z-Achsen-Antriebsabschnitt 141 enthält einen Drehantriebsmechanismus 142, der eine Drehantriebsquelle 148 und eine Antriebsriemenscheibe 150 enthält, der die Drehantriebsquelle 148 Drehung bereitstellt, und einen offenen Riemen 164, der an der Spindel 162 an beiden Enden des offenen Riemens 164 fixiert bzw. befestigt ist, und zwar in der Relativbewegungsrichtung Z-Richtung des Z-Achsen-Antriebsabschnitts 141, und konfiguriert ist, mit einer Ausgangswelle 154 der Antriebsriemenscheibe 150 in Eingriff zu stehen bzw. zu kommen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann allgemein bei Koordinatenmessvorrichtungen angewandt werden, die zum Messen der dreidimensionalen Form eines Werkstücks verwendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Koordinatenmessvorrichtung
102: Sonde
102A: Sondenspitze
104: Sockel
106: Basis
108: freitragende Säule bzw. Auslegersäule
110: Bewegungsmechanismus
112: X-Achsen-Bewegungsmechanismus
114: X-Achsen-Führungsabschnitt
116: X-Achsen-Schieber
118: Y-Achsen-Bewegungsmechanismus
120: Y-Achsen-Führungsabschnitt
122: Wellenabschnitt
124: Y-Achsen-Antriebsabschnitt
126, 148, 348, RB: Rotationsantriebsquelle
128, 152, 352, LB1, LB2: Endlosriemen
130, 168,: 368, GR Führungsschiene
132, 172: Linearencoder
134,174: Skala
136, 176: Detektor
138: Y-Achsen-Schieber
140: Z-Achsen-Bewegungsmechanismus
141, 341, FR: Z-Achsen-Antriebsabschnitt
142: Drehantriebsmechanismus
144,344: Rahmenabschnitt
146: Einstellschraube
150, 250,: 350, DP Antriebsriemenscheibe
154, 254, 354: Ausgangswelle
156, 158, 256, 257, 258, 259, 356, 358: Rolle
160: verlängerter Abschnitt
162, 262, 362, SP: Spindel
162A, 162B: Vertiefungsabschnitt
164, 264, 364: offener Riemen
164A, 164B: Riemenverriegelungsabschnitt
166: zugewandte Fläche bzw. Oberfläche
170: Stopper
BT: Bolzen bzw. Schraube
L0, L1: Distanz
MB: Z-Achsen-Schieber
O, P: axiale Mitte
PP: Slave- bzw. Nebenriemenriemenscheibe
Q: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012002715 A [0002, 0003]

Claims

Koordinatenmessvorrichtung (100), umfassend: eine Sonde (102), die konfiguriert ist, ein Werkstück zu detektieren; und einen Bewegungsmechanismus (110), der konfiguriert ist, die Sonde (102) zu tragen bzw. zu stützten und der Sonde (102) zu ermöglichen, sich in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Richtungen zu bewegen, wobei der Bewegungsmechanismus (110) enthält: einen ersten Relativbewegungsabschnitt (141; 341); und einen ersten Führungsabschnitt (162; 262; 362), der konfiguriert ist, dem ersten Relativbewegungsabschnitt (141; 341) zu ermöglichen, sich relativ zu einer Richtung zu bewegen, und wobei der erste Relativbewegungsabschnitt (141; 341) enthält: einen Drehantriebsmechanismus (142), der eine Drehantriebsquelle (148) und ein Antriebsdrehglied (150; 250; 350) enthält, dem die Drehantriebsquelle Drehung bereitstellt; und einen offenen Riemen (164; 264; 364), der an dem ersten Führungsabschnitt (162; 262; 362) an beiden Enden des offenen Riemens in einer Relativbewegungsrichtung des ersten Relativbewegungsabschnitts (141; 341) fixiert bzw. befestigt ist und konfiguriert ist, um mit einer Ausgangswelle (154; 254; 354) des Antriebsdrehglieds (150; 250; 350) in Eingriff zu kommen.
Koordinatenmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsdrehglied (150) eine Antriebsriemenscheibe umfasst und mit der Drehantriebsquelle (148) durch einen Endlosriemen (152) verbunden ist.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Paar Führungsschienen (168), die konfiguriert sind, dem ersten Relativbewegungsabschnitt (141) zu ermöglichen, sich in der Relativbewegungsrichtung zu bewegen, in dem ersten Führungsabschnitt (162) bereitgestellt sind, wobei auf jeder Seite des offenen Riemens (164) eine des Paars Führungsschienen (168) angeordnet ist.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangswelle (154; 254; 354) zwischen dem ersten Führungsabschnitt (162; 262; 362) und dem offenen Riemen (164) angeordnet ist.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der offene Riemen (164) ein Zahn- bzw. Synchronriemen ist, der mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen ist, und ein Zahnprofil, das mit der Mehrzahl von Zähnen in Eingriff kommt, in der Ausgangswelle (154) bereitgestellt ist.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Führungsabschnitt (162; 262; 362) eine Spindel umfasst, welche die Sonde (102) stützt bzw. trägt, und konfiguriert ist, sich in einer Z-Richtung zu bewegen, wobei die Z-Richtung einer vertikalen Richtung entspricht.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bewegungsmechanismus (110) ferner enthält: einen zweiten Relativbewegungsabschnitt (138), der integral an dem ersten Relativbewegungsabschnitt (141; 341) fixiert bzw. befestigt ist; und einen zweiten Führungsabschnitt (120), der konfiguriert ist, dem zweiten Relativbewegungsabschnitt (138) zu ermöglichen, sich relativ zu einer Richtung orthogonal zu der relativen Bewegungsrichtung zu bewegen, und wenn eine Position einer axialen Mitte der Drehantriebsquelle (148) und eine Position einer axialen Mitte des Antriebsdrehglieds (150) in der Relativbewegungsrichtung unterschiedlich sind, der zweite Führungsabschnitt (120) an einer Seite des Antriebsdrehglieds (150) gegenüberliegend bzw. entgegengesetzt zu einer Seite angeordnet ist, auf der sich die Drehantriebsquelle (148) befindet.
Koordinatenmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Relativbewegungsabschnitt (141; 341) eine Mehrzahl von Rollen (156, 158; 256, 257, 258, 259; 356, 358) enthält, die so angeordnet sind, dass sie mit dem offenen Riemen (164) in Eingriff kommen, und der offene Riemen (164) der Ausgangswelle (154; 254; 354) und dem ersten Führungsabschnitt (162; 262; 362) folgt.
Koordinatenmessvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Position von mindestens einer der Mehrzahl von Rollen (156, 158; 256, 257, 258, 259; 356, 358) einstellbar ist.
Koordinatenmessvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Bewegung des ersten Relativbewegungsabschnitts (141; 341) relativ zu dem ersten Führungsabschnitt (162; 262; 362) gestoppt werden kann, indem Positionen von zumindest zwei der Mehrzahl von Rollen relativ zueinander verändert werden, um verschiedene Teile des offenen Riemens (164) miteinander in Kontakt zu bringen.