DE19932446A1

DE19932446A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE19932446A1
Application number: DE19932446A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Kikuchi
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2019-07-13
Also published as: US6370787B1; JP2000028303A; JP3633788B2; US20020020073A1; DE19932446B4

Abstract

Eine Meßvorrichtung mit einer Basis, einer Berührsignalsonde, einer Bewegungsvorrichtung, um die Berührsignalsonde in dreidimensionalen Richtungen beweglich festzuhalten, und wobei eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Bewegung der Bewegungsvorrichtung und zum Erfassen eines Koordinatenwerts jeweiliger Achsen auf der Grundlage eines Berührsignals von der Berührsignalsonde zum Messen eines Maßes etc. eines Werkstücks auf der Grundlage des Koordinatenwerts vorgesehen ist. Hauptstrukturelemente, welche die Bewegungsvorrichtung strukturieren, genauer, eine Säule, eine Stütze, ein X-Balken, eine Z-Achsen-Struktur und eine Z-Achsen-Spindel, sind aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit ALuminium als Hauptbestandteil hergestellt, welches eine große Wärmeleitfähigkeit aufweist, wodurch eine Temperaturverteilung gleichförmig gemacht wird, um eine geometrische Genauigkeit zu verbessern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung, wie eine dreidimensionale Meßvorrichtung und Koordinatenmeß vorrichtung. Genauer betrifft diese eine Meßvorrichtung mit einer Basis, einer Sonde und einer Bewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen der Basis und der Sonde, bei welcher Genau igkeit bezüglich einer Temperaturänderung gewährleistet ist und ferner ein Temperaturbereich gewährleisteter Genauigkeit erweitert werden kann.

2. STAND DER TECHNIK

Herkömmlicherweise war eine Meßvorrichtung, wie eine drei dimensionale Meßvorrichtung und Koordinatenmeßvorrichtung, zum Messen von Profil und Maß eines Werkstücks bekannt. Generell umfaßt eine derartige Meßvorrichtung eine Basis, eine Sonde, eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde relativ zu der Basis in dreidimensionalen Richtungen (X-, Y-, und Z- Achsenrichtung) und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Be wegung der Bewegungsvorrichtung; zum Erfassen eines Koordina tenwerts jeweiliger Achsen, wenn die Sonde das Werkstück be rührt, und; zum Messen des Maßes des Werkstücks auf der Grund lage der Koordinatenwerte.

Gewöhnlich sind Hauptstrukturelemente, wie die Basis und die Bewegungsvorrichtung dieses Typs einer Meßvorrichtung, aus Materialien hergestellt, welche eine für die jeweiligen Be standteile erforderliche Steifigkeit aufweisen.

Beispielsweise ist die Basis aus Stein, Keramik und Guß stücken hergestellt und weist ein Deckelement zum Bedecken des Umfangs davon auf. Beide Beinabschnitte eines Portalrahmens der Bewegungsvorrichtung sind aus Gußstücken hergestellt, und ein Balken, welcher zwischen oberen Enden der Beine gespannt ist, ist aus Keramik hergestellt, wobei die Verbindung der Teile die Bewegungsvorrichtung bildet.

Aufgrund der Tatsache jedoch, daß die herkömmliche Meßvor richtung verschiedene Materialien verwendet, welche eine für jeweilige Abschnitte erforderliche Steifigkeit aufweisen, wird eine geometrische Genauigkeit bei einer Temperaturänderung verschlechtert.

Es wird angenommen, daß die Verschlechterung der geometri schen Genauigkeit durch folgende Gründe verursacht wird:

(1) Verschlechterung einer geometrischen Genauigkeit gemäß einem Unterschied bei einer Temperaturverteilung innerhalb der Vorrichtung

Aufgrund der Tatsache, daß die herkömmliche Meßvorrichtung verschiedene Materialien verwendet, welche eine für jeweilige Abschnitte erforderliche Steifigkeit aufweisen, unterscheidet sich die Wärmeleitfähigkeit in jeweiligen Abschnitten, wodurch die Temperaturverteilung innerhalb der Vorrichtung ungleich förmig gemacht wird, um eine geometrische Genauigkeit zu ver schlechtern.

(2) Verschlechterung einer geometrischen Genauigkeit durch An bringen unterschiedlicher Elemente

Aufgrund der Tatsache, daß Elemente mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten direkt in jeweiligen Abschnitten der herkömmlichen Meßvorrichtung angebracht sind, unterschei den sich die Ausdehnungsbeträge jeweiliger Elemente, wenn sich die Temperatur ändert, wodurch die Verschlechterung der geome trischen Genauigkeit verursacht wird.

Einige der dreidimensionalen Meßvorrichtungen weisen eine Temperaturkorrekturfunktion auf, welche versucht, den Tempera turbereich, in welchem die Genauigkeit gewährleistet ist, zu erweitern.

Die Temperaturkorrekturfunktion kann jedoch nicht wirksam durchgeführt werden, solange das zuvor erwähnte Problem (Ver schlechterung einer geometrischen Genauigkeit bei einer Tempe raturänderung) nicht gelöst ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Meß vorrichtung zum Gewährleisten der geometrischen Genauigkeit bei einer Temperaturänderung zu schaffen, wodurch die Genauig keit bei einer Temperaturänderung gewährleistet wird und der Temperaturbereich, in welchem die Genauigkeit gewährleistet ist, erweitert wird.

Eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung weist eine Basis, ei ne Sonde und eine Bewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen der Basis und der Sonde auf. Die Meßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptstrukturelement der Bewegungsvor richtung aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Alu minium als Hauptbestandteil hergestellt ist.

Gemäß der oben erwähnten Anordnung kann, da das Haupt strukturelement der Bewegungsvorrichtung aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist, welche eine große Wärmeleitfähigkeit aufwei sen, eine Temperaturnachführfähigkeit gegen die Temperaturän derung verbessert werden, wodurch eine gleichförmige Tempeta turverteilung der gesamten Vorrichtung hergestellt wird.

Beispielsweise können, wenn die Bewegungsvorrichtung aus einem Portalrahmen, einem Schieber und einer Z-Achsen-Spindel hergestellt ist, der Portalrahmen, der Schieber und die Z- Achsen-Spindel aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt sein, um eine Tem peraturverteilung des Hauptstrukturelements der Bewegungsvor richtung gleichförmig zu machen.

Demgemäß kann, da die Verschlechterung einer geometrischen Genauigkeit in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung ein geschränkt werden kann, die Genauigkeit ungeachtet der Tempe raturänderung gewährleistet werden, und der Genauigkeit ge währleistende Temperaturbereich kann erweitert werden.

Bei dem oben Erwähnten umfaßt die Bewegungsvorrichtung vorzugsweise eine erste Bewegungsvorrichtung zum linearen Be wegen der Sonde, eine zweite Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde in einer Richtung, welche rechtwinklig zu der Bewe gungsrichtung der ersten Bewegungsvorrichtung ist, und eine dritte Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde in einer Richtung, welche rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung der er sten Bewegungsvorrichtung und der zweiten Bewegungsvorrichtung ist.

Demgemäß kann die Sonde in dreidimensionalen Richtungen bewegt werden, wodurch ein dreidimensionales Maß des Werk stücks hochgenau gemessen wird.

Ferner umfaßt mindestens eine der ersten, der zweiten und der dritten Bewegungsvorrichtung vorzugsweise ein Führungsele ment, welches längs der Bewegungsrichtung davon befestigt ist, einen Schieber, welcher beweglich an dem Führungselement vor gesehen ist, eine Zustellspindelachse, welche an dem Führungs element längs der Bewegungsrichtung des Schiebers angeordnet ist und deren beide Enden an dem Führungselement befestigt sind, und ein Gewinderingelement, welches auf die Zustellspin delachse geschraubt ist, um den Schieber in einer Längsrich tung der Zustellspindelachse durch eine Drehung der Zustell spindelachse zu bewegen, wobei das Führungselement aus Alumi nium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbe standteil gebildet ist und die Zustellspindelachse aus Stahl gebildet ist und einen Endabschnitt, welcher derart gestützt ist, daß dieser in einer Axialrichtung davon verschiebbar ist, aufweist.

Gemäß der oben erwähnten Anordnung kann, da die Zustell spindelachse in der Axialrichtung davon verschoben werden kann, selbst wenn das Führungselement und die Zustellspindel einen Unterschied bei einem Ausdehnungsbetrag in Übereinstim mung mit der Temperaturänderung verursachen, der Nachteil, welcher durch den Unterschied der Wärmeausdehnungsrate des Führungselements und der Zustellspindelachse verursacht wird, beseitigt werden.

Ferner kann, da das Führungselement aus Aluminium bzw. ei ner Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil ge bildet ist, die Temperaturverteilung des Hauptstrukturelements der Bewegungsvorrichtung gleichförmig gemacht werden. Anderer seits kann, da die Zustellspindelachse aus einem Stahl großer Steifigkeit gebildet ist, die Verschiebungsgenauigkeit des Schiebers gewährleistet werden.

Wenn ein Element, welches an dem Hauptstrukturelement der Bewegungsvorrichtung angebracht ist, aus einem anderen Materi al als Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil gebildet ist, wird ein elastisches Ele ment vorzugsweise bei dem Anbringungsabschnitt des Hauptstruk turelements und dem daran angebrachten Element eingefügt.

Demgemäß kann, selbst wenn das Hauptstrukturelement und das daran angebrachte Element einen Unterschied bei einem Aus dehnungsbetrag in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung verursachen, der Unterschied durch die elastische Verformung des elastischen Elements aufgenommen werden, wodurch der Nach teil, welcher durch den Unterschied bei der Wärmeausdehnungs rate zwischen dem Hauptstrukturelement und dem daran ange brachten Element verursacht wird, aufgelöst wird.

Ferner weist, wenn das an dem Hauptstrukturelement der Be wegungsvorrichtung angebrachte Element aus einem anderen Mate rial als Aluminium und einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist, das Element, welches an dem Hauptstrukturelement der Bewegungsvorrichtung angebracht ist, vorzugsweise einen leicht elastisch verformbaren Ab schnitt auf.

Ferner kann bei dem oben Erwähnten, selbst wenn das Haupt strukturelement und das daran angebrachte Element einen Unter schied bei einem Ausdehnungsbetrag in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung verursachen, der Unterschied auch durch die elastische Verformung des elastischen Elements aufgenommen werden, wodurch der Nachteil, welcher durch den Unterschied bei einer Wärmeausdehnungsrate zwischen dem Hauptstrukturele ment und dem daran angebrachten Element verursacht wird, be seitigt wird.

Eine weitere erfindungsgemäße Meßvorrichtung umfaßt eine Basis, eine Sonde und eine Bewegungsvorrichtung zum relativen Bewegen der Basis und der Sonde, wobei die Basis eine Bedeckung zum Bedecken des Umfangs davon und einen Ventilator zum Zirkulieren von Luft zu einer Innenseite und einer Außenseite der Bedeckung aufweist.

Demgemäß kann, da die Temperaturverteilung innerhalb der Bedeckung zum Bedecken der Basis durch den Ventilator gleich förmig gemacht werden kann, die geometrische Genauigkeit bei einer Temperaturänderung gewährleistet werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Meßvorrichtung umfaßt eine Basis, eine Sonde, eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde relativ zu der Basis und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Bewegungsvorrichtung. Die Meßvorrich tung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese eine wärmeisolie rende Bedeckung zum Bedecken der Steuervorrichtung und einen Ventilator zum Abführen von Abwärme von der Steuervorrichtung zu einer Außenseite davon aufweist.

Gemäß dem oben Erwähnten kann, da die Wärme von der Steu ervorrichtung durch den Ventilator zu der Außenseite abgeführt werden kann, der schlechte Einfluß durch die Wärme weitestmög lich eingeschränkt werden, wodurch auch eine geometrische Ge nauigkeit bei einer Temperaturänderung gewährleistet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine drei dimensionale Meßvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 ist eine Darstellung eines Antriebssystems einer Y- Achsen-Bewegungsvorrichtung gemäß dem zuvor erwähnten Ausfüh rungsbeispiel;

Fig. 3 ist ein Querschnitt, welcher eine Stützvorrichtung zum Stützen eines Endes einer Kugelspindelachse des in Fig. 2 dargestellten Antriebssystems der Y-Achsen- Bewegungsvorrichtung darstellt;

Fig. 4 ist ein Querschnitt, welcher ein weiteres Beispiel der Stützvorrichtung zum Stützen eines Endes der Kugelspindel achse, dargestellt in Fig. 2, darstellt;

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Teil der Bewegungsvorrichtung bei dem zuvor erwähnten Ausführungs beispiel darstellt;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine In nenstruktur von Fig. 5 darstellt;

Fig. 7 ist ein partieller Querschnitt von Fig. 6;

Fig. 8 ist eine Darstellung, welche ein weiteres Beispiel von Fig. 6 darstellt;

Fig. 9 ist ein Querschnitt einer Basis bei dem zuvor er wähnten Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine in Fig. 9 dargestellte Beinbedeckung darstellt;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Steuervorrichtung gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungsbei spiel darstellt; und

Fig. 12 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche die Steuervorrichtung gemäß dem zuvor erwähnten Ausführungs beispiel darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS (BZW. BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE)

Ein Ausführungsbeispiel, bei welchem eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung auf eine dreidimensionale Meßvorrichtung ange wandt ist, wird nachfolgend beschrieben.

Generelle Anordnung

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die erfindungsgemäße dreidimensionale Meßvorrichtung eine Basis 10, eine Berührsig nalsonde P als Sonde, eine Bewegungsvorrichtung 20 zum Bewe gen der Berührsignalsonde P in dreidimensionalen Richtungen (X-, Y- und Z-Achsenrichtung) relativ zu der Basis 10 und eine Steuervorrichtung 60 zum Steuern der Bewegung der Bewegungs vorrichtung 20 und zum Erfassen von Koordinatenwerten jeweili ger Achsen (X-, Y- und Z-Achse), wenn die Berührsignalsonde P ein Werkstück zum Messen eines Maßes etc. des Werkstücks auf der Grundlage der Koordinatenwerte berührt.

Die Bewegungsvorrichtung 20 umfaßt eine Säule 21 und eine Stütze 22, welche auf beiden Seiten der Basis 10 beweglich in Rück- und Vorwärtsrichtung (Y-Achsenrichtung) angeordnet sind, einen X-Balken 23, welcher obere Enden der Säule 21 und der Stütze 22 überspannt, einen Schieber 24, welcher längs des X- Balkens 23 beweglich in Links- und Rechtsrichtung (X- Achsenrichtung) angeordnet ist, und eine Z-Achsen-Spindel 26, welche durch eine Z-Achsenstruktur 25 höhenverstellbar an dem Schieber 24 angeordnet ist.

Die Säule 21, die Stütze 22 und der X-Balken 23 bilden ei ne Y-Achsen-Bewegungsvorrichtung als erste Achsen- Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Berührsignalsonde in Y- Achsenrichtung, der Schieber 24 bildet eine X-Achsen- Bewegungsvorrichtung als zweite Achsen-Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Berührsignalsonde P in X-Achsenrichtung recht winklig zu der Y-Achsenrichtung, und die Z-Achsen-Struktur 25 und die Z-Achsen-Spindel 26 bilden eine Z-Achsen- Bewegungsvorrichtung als dritte Bewegungsvorrichtung zum Bewe gen der Berührsignalsonde P in Z-Achsenrichtung rechtwinklig zu der Y-Achsen- und X-Achsenrichtung.

Maßnahme gegen Temperatur bei einer X-, Y- und Z-Achsen- Bewegungsvorrichtung

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Haupt strukturmaterial der X-, Y- und Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung, welche die Bewegungsvorrichtung 20 bildet, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil gebildet, welches eine große Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ge nauer sind die Säule 21, die Stütze 22 und der X-Balken 23, welche die Y-Achsen-Bewegungsvorrichtung bilden, der Schieber 24, welcher die X-Achsen-Bewegungsvorrichtung bildet, und die Z-Achsen-Struktur 25 und die Z-Achsen-Spindel 26, welche die Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung bilden, aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil herge stellt, welche eine große Wärmeleitfähigkeit aufweisen.

Demgemäß kann, da das Material der Hauptstruktur, welche die Bewegungsvorrichtung bildet, aus Aluminium bzw. einer Alu miniumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist, die Temperaturnachführfähigkeit gegen die Temperaturände rung verbessert werden, und folglich kann die Temperaturver teilung gleichförmig gemacht werden. Daher kann eine Ver schlechterung der geometrischen Genauigkeit in Übereinstimmung mit einer Temperaturänderung verhindert werden. Nebenbei ist das Element, welches aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegie rung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist, nicht auf das zuvor erwähnte spezifische Strukturelement beschränkt. Es ist zu bevorzugen, daß das gesamte Strukturelement außer Abschnitten, bei welchen erforderlich ist, daß diese aus einem anderen Material als Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt sind, aus dem gleichen Material (Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil) hergestellt sein sollte.

Ferner umfaßt das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Verschiebungssensor (zusammengesetzt aus einer Skala und einem Detektor) zum Erfassen der Bewegungsposition (Koordinatenwert) jeweiliger Achsen-Bewegungsvorrichtungen, und eine Skalen- Anbringungsplatte (ein Element zum Befestigen der Skala) zum Befestigen der Skala an einem Hauptstrukturmaterial jeweiliger Achsen ist aus dem gleichen Material (Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil) herge stellt. Beispielsweise umfaßt, wie in Fig. 1 dargestellt, der Verschiebungssensor zum Erfassen der Koordinatenposition in X- Achsenrichtung den X-Balken 23 und eine Skalenanbringungsplat te 27 (ein Element zum Befestigen einer Skala 28), welche aus dem gleichen Material (Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil) hergestellt sind.

Maßnahme gegen Temperatur in einem Antriebssystem einer X-, Y- und Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung

Die X-, Y- und Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung weist ein An triebssystem zum Bewegen jeweiliger beweglicher Elemente auf. Beispielsweise umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, die Y- Achsen-Bewegungsvorrichtung ein Führungselement 31, welches längs einer Bewegungsrichtung davon (Y-Achsenrichtung) befe stigt ist, einen Schieber 32, welcher beweglich an dem Füh rungselement 31 angeordnet ist, eine Kugelspindelachse 35 als Zustellspindelachse, welche auf dem Führungselement 31 längs der Bewegungsrichtung des Schiebers 32 angeordnet ist und de ren beide Enden durch das Führungselement 31 durch das Lager 33 und 34 festgehalten werden, eine Antriebsquelle 36 zum Dre hen der Kugelspindelachse 35, und ein Antriebssystem 38, wel ches auf die Kugelspindelachse 35 geschraubt, an dem Schieber 32 befestigt und aus einem Gewinderingelement 37 zusammenge setzt ist, um den Schieber 32 in einer Längsrichtung der Zu stellspindelachse 35 während einer Bewegung durch die Drehung der Kugelspindelachse 35 zu bewegen.

Das Führungselement 31 ist aus Aluminium bzw. einer Alumi niumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil, welches eine große Wärmeleitfähigkeit aufweist, hergestellt. Die Kugelspin delachse 35 ist aus einem Stahl hoher Steifigkeit gebildet. Anders ausgedrückt, sind das Führungselement 31 und die Kugel spindelachse 35 aus einem Material mit einer verschiedenen Wärmeausdehnungsrate hergestellt. Wenn Materialien mit ver schiedener Wärmeausdehnungsrate wechselseitig angebracht wer den, gibt es, da Ausdehnungsbeträge des Materials in Überein stimmung mit einer Temperaturänderung verschieden sind, ein Biegungsproblem, welches bei jedem der Elemente verursacht wird.

Demgemäß wird ein Ende der Kugelspindelachse 35 durch das Führungselement 31 durch das Lager 33 gestützt, und das andere Ende der Kugelspindelachse 35 wird durch das Führungselement 31 durch das Drucklager 34 gestützt, um das andere Ende der Kugelspindelachse 35 in Axialrichtung verschiebbar festzuhal ten. Anders ausgedrückt, wird, wie in Fig. 3 dargestellt, das andere Ende der Kugelspindelachse 35 durch das Führungsglied 31, drehbar und in der Axialrichtung verschiebbar durch das Drucklager 34 gestützt, bei welchem eine Vielzahl von Kugeln 34B drehbar an einer Innenwand eines zylindrischen Käfigs 34A eingebettet ist.

Gemäß der oben erwähnten Anordnung wird, da, selbst wenn die Ausdehnungsbeträge der Kugelspindelachse 35 und des Füh rungsglieds 31 wegen einer Temperaturänderung verschieden sind, die Kugelspindelachse 35 in der Axialrichtung davon gleitet, das Biegungsproblem bei keinem der Elemente verur sacht.

Bei dem oben Erwähnten ist eine ähnliche Wirkung gemäß ei ner anderen, in Fig. 4 dargestellten, Anordnung zu erwarten, bei welcher ein Kugellager 41 einem Ende der Kugelspindelachse 35 angepaßt ist und das Kugellager 41 einem Loch 43, welches auf einer Lagerstütze 42 in "loser Anpassung" ausgebildet ist, angepaßt ist. Genauer ist das Kugellager 41 dem Loch 43 mit einem geringfügigen Spalt (beispielsweise einem Spiel von etwa 5 µm) zwischen einem Außenumfang des Kugellagers 41 und einem Innenumfang des Lochs 42 der Lagerstütze 42 angepaßt.

Maßnahme gegen Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung

Wie in Fig. 5 dargestellt, weist die Z-Achsen- Bewegungsvorrichtung eine Z-Bedeckung 51A und 51B zum Bedecken der Z-Achsen-Struktur 25 auf, welche durch eine Schraube 52 an der Z-Achsen-Struktur 25 befestigt sind. Genauer sind, wie in Fig. 6 dargestellt, Klammern 53 und 54 an einem oberen und ei nem unteren Abschnitt der Z-Achsen-Struktur 25 befestigt, zwei Bedeckungsanbringungsplatten 55 sind gegenüberliegend zwischen der oberen und der unteren Klammer 53 und 54 befestigt, und die Z-Bedeckungen 51A und 51B sind durch die Schraube 52 an den zwei Bedeckungsanbringungsplatten 55 befestigt. Anders ausgedrückt, ist die Bedeckungsanbringungsplatte 55 durch die Klammern 53 und 54 an der Z-Achsen-Struktur 25 als Hauptstruk turelement der Z-Achsen-Bewegungsvorrichtung angebracht.

Die Z-Achsen-Struktur 25 als Hauptstrukturelement der Z- Achsen-Bewegungsvorrichtung ist aus Aluminium bzw. einer Alu miniumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil herge stellt, welche eine große Wärmeleitfähigkeit aufweisen, und die Bedeckungsanbringungsplatte 55, welche an der Z-Achsen- Struktur 25 durch die Klammern 53 und 54 angebracht ist, ist aus einem anderen Material als Aluminium bzw. einer Aluminium legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt. In diesem Fall gibt es, da die Materialien mit verschiedener Wär meausdehnungsrate wechselseitig angebracht sind, auch ein Bie gungsproblem, welches bei jedem der Elemente in Übereinstim mung mit einer Temperaturänderung verursacht wird.

Demgemäß ist, wie in Fig. 7 dargestellt, ein elastisches Glied 56, wie etwa ein Gummi, an einem Anbringungsabschnitt der Z-Achsen-Struktur 25 und der Bedeckungsanbringungsplatte 55 angeordnet, genauer, einem Anbringungsabschnitt der Klam mern 53 und 54, angebracht an der Z-Achsen-Struktur 25 und der Bedeckungsanbringungsplatte 55.

Insbesondere ist ein Loch 57 auf der Klammer 53 (54) aus gebildet, welche an der Z-Achsen-Struktur 25 angebracht ist, und ein distaler Abschnitt 56A großen Durchmessers des elasti schen Elements 56 wird in dem Loch 57 festgehalten. An dem an deren Ende des elastischen Elements 56 sind ein Abschnitt 56B großen Durchmessers und ein Abschnitt 56C kleinen Durchmessers ausgebildet.

Nach Anpassung des Abschnitts 56C kleinen Durchmessers an ein Loch 58, welches auf der Bedeckungsanbringungsplatte 55 ausgebildet ist, wobei der Abschnitt 56B kleinen Durchmessers dazwischen eingeschoben ist, werden die an der Z-Achsen- Struktur 25 angebrachte Klammer 53 und die Bedeckungsanbrin gungsplatte 55, wobei das elastische Element 56 dazwischen eingeschoben ist, durch Festschrauben einer Schraube 59 an dem elastischen Element 56 von einer Seite der Bedeckungsanbrin gungsplatte 55 her befestigt.

Gemäß der oben erwähnten Anordnung kann, da, selbst wenn der Ausdehnungsbetrag der Z-Achsen-Struktur 25 und der Ausdeh nungsbetrag der Bedeckungsanbringungsplatte 55 einen Unter schied wegen einer Temperaturänderung verursachen, der Unter schied durch die elastische Verformung des elastischen Glieds 56 aufgenommen werden kann, das Biegungsproblem, welches bei jedem der Elemente verursacht wird, gelöst werden.

Bei dem oben Erwähnten läßt sich eine ähnliche Wirkung durch Ausbilden eines Armabschnitts 55A der Bedeckungsanbrin gungsplatte 55 zum Erleichtern der elastischen Verformung er halten, wie in Fig. 8 dargestellt. Anders ausgedrückt, kann ein Abschnitt niedriger Steifigkeit (ein leicht elastisch zu verformender Abschnitt) zu einem Teil des Elements ausgebildet sein, welches an dem Hauptstrukturelement angebracht ist, um eine elastische Verformung zu erleichtern, um die ähnliche Wirkung zu erhalten. Insbesondere kann die elastisch zu ver formende Dicke örtlich erniedrigt werden, oder kleine Löcher können linear angeordnet werden.

Maßnahme gegen Temperatur an einer Basis

Wie in Fig. 9 dargestellt, weist die Basis 10 ein Bein 11 mit einem Tisch 11A an einer Oberseite davon (siehe Fig. 1) und eine Beinbedeckung 12, welche einen Umfang des Beins 11 bedeckt, auf.

Wie in Fig. 10 dargestellt, ist die Beinbedeckung 12 in einer rechteckigen Rahmengestaltung durch vielfache Bedeckungs elemente 12A bis 12H ausgebildet. Genauer ist die Beinbe deckung 12 aus einem Vorderseitenbedeckungselement 12A, einem rechten Vorderseitenbedeckungselement 12B, einem linken Vor derseitenbedeckungselement 12C, einem rechten Seitenbedeckungs element 12D, einem linken Seitenbedeckungselement 12E, einem rechten Hinterseitenbedeckungselement 12F, einem linken Hinterseitenbedeckungselement 12G und einem Hinterseitenbedeckungs element 12H hergestellt.

Das Vorderseitenbedeckungselement 12A und das Hintersei tenbedeckungselement 12H der Bedeckungselemente 12A bis 12H sind aus einem Stanzmetall (perforierten Metall) ausgebildet. Ferner ist ein Aufnahmeabschnitt 13 zum Aufnehmen der Steuer vorrichtung 60 an einer Seite davon ausgebildet, und eine Um gebungswand der Bedeckungselemente weist eine Vielzahl von Ventilatoren 14A bis 14G auf, welche jeweils bei einem vorbe stimmten Abstand vorgesehen sind.

Demgemäß wird, wenn die Ventilatoren 14A bis 14G betätigt werden, die Luft von den Löchern des Vorderseitenbedeckungs elements 12A und des Hinterseitenbedeckungselements 12H aus in die Beinbedeckung 12 hinein eingesaugt und wird zu der Außen seite der Beinbedeckung 12 durch die Ventilatoren 14A bis 14G abgeführt, wodurch die Temperaturverteilung innerhalb der Ba sis gleichförmig gemacht wird. Demgemäß kann die geometrische Genauigkeit in Übereinstimmung mit der Temperaturänderung ge währleistet werden.

Maßnahme gegen eine Steuervorrichtungstemperatur

Wie in Fig. 11 und 12 dargestellt, ist die Steuervorrich tung 60 in einem Gestell 62 mit einer Laufrolle 61 unterge bracht. Eine Außenseite des Gestells 62 ist durch eine wärme isolierende Bedeckung 63 bedeckt. Die wärmeisolierende Bedekung 63 umfaßt eine Hauptbedeckung 64, welche alle Seiten des Gestells 62 außer einer Vorder- und Hinterseite davon bedeckt, und eine Hilfsbedeckung 65, welche die Vorderseite des Ge stells 62 bedeckt. Ein Ventilator 66 zum Abführen der Wärme innerhalb der Bedeckung 63 ist an einer Seite der wärmeisolie renden Bedeckung 63 vorgesehen.

Demgemäß kann, da die Wärme von der Steuervorrichtung 60 durch die wärmeisolierende Bedeckung 63 aufgehalten wird und durch den Ventilator 66 zu der Außenseite abgeführt wird, ein schlechter Einfluß durch die Wärme weitestmöglich einge schränkt werden, wodurch die geometrische Genauigkeit während der Temperaturänderung gewährleistet wird.

Obwohl eine dreidimensionale Meßvorrichtung bei dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel beschrieben wird, kann die vor liegende Erfindung auf das andere Meßinstrument, wie eine zweidimensionale Meßvorrichtung, angewandt werden, solange die Berührsignalsonde relativ zu der Basis 10 beweglich ist. Eine überlegene Wirkung läßt sich durch Anwenden der vorliegenden Erfindung erhalten, wenn eine mechanische Änderung durch die Temperaturänderung verursacht wird.

Als Sonde für die dreidimensionale Meßvorrichtung ist nicht nur die Berührsignalsonde P zu verwenden, sondern es kann auch eine Sonde des Nichtberührtyps verwendet werden.

Claims

1. Meßvorrichtung mit einer Basis, einer Sonde und einer Be wegungsvorrichtung zum relativen Bewegen der Basis und der Sonde, wobei ein Hauptstrukturelement der Bewegungsvorrichtung aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvor richtung eine erste Bewegungsvorrichtung zum linearen Bewegen der Sonde, eine zweite Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde in einer Richtung, welche rechtwinklig zu der Bewegungs richtung der ersten Bewegungsvorrichtung ist, und eine dritte Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde in einer Richtung, welche rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung der ersten Bewe gungsvorrichtung und der zweiten Bewegungsvorrichtung ist, um faßt.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der ersten, der zweiten und der dritten Bewegungsvorrichtung ein Führungselement, welches längs der Bewegungsrichtung davon be festigt ist, einen Schieber, welcher beweglich an dem Füh rungselement vorgesehen ist, eine Zustellspindelachse, welche an dem Führungselement längs der Bewegungsrichtung des Schie bers angeordnet ist und deren beide Enden an dem Führungsele ment befestigt sind, und ein Gewinderingelement, welches auf die Zustellspindelachse geschraubt ist, um den Schieber in ei ner Längsrichtung der Zustellspindelachse durch eine Drehung der Zustellspindelachse zu bewegen, aufweist,
wobei das Führungselement aus Aluminium bzw. einer Alumi niumlegierung mit Aluminium als Hauptbestandteil gebildet ist, und
die Zustellspindelachse aus Stahl gebildet ist und einen Endabschnitt aufweist, welcher gestützt wird, um in einer Axialrichtung davon verschiebbar zu sein.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein an dem Haupt strukturelement der Bewegungsvorrichtung angebrachtes Element aus einem anderen Material als Aluminium bzw. einer Aluminium legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist; und
wobei ein elastisches Element bei dem Anbringungsabschnitt des Hauptstrukturelements und dem daran angebrachten Element eingefügt ist.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein an dem Haupt strukturelement der Bewegungsvorrichtung angebrachtes Element aus einem anderen Material als Aluminium und einer Aluminium legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil hergestellt ist, wobei das Element einen leicht elastisch verformbaren Ab schnitt aufweist.

6. Meßvorrichtung mit einer Basis, einer Sonde und einer Be wegungsvorrichtung zum relativen Bewegen der Basis und der Sonde, wobei die Basis eine Bedeckung zum Bedecken des Umfangs davon und einen Ventilator zum Zirkulieren von Luft zu einer Innenseite und einer Außenseite der Bedeckung aufweist.

7. Meßvorrichtung mit einer Basis, einer Sonde, einer Bewe gungsvorrichtung zum Bewegen der Sonde relativ zu der Basis und einer Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Bewe gungsvorrichtung, umfassend:
eine wärmeisolierende Bedeckung zum Bedecken der Steuer vorrichtung und einen Ventilator zum Abführen von Abwärme von der Steuervorrichtung zu einer Außenseite davon.