JP2004317243A

JP2004317243A - 測定機

Info

Publication number: JP2004317243A
Application number: JP2003110329A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Ogura; 勝行小倉
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11
Also published as: EP1469277B1; US20040205974A1; EP1469277A2; US7051448B2; EP1469277A3; CN100476353C; CN1538145A; DE602004019004D1

Abstract

【課題】構造の簡易化を図るとともに、ベースの温度安定性を向上でき、案内面の経年安定性を確保できる測定機を提供すること。
【解決手段】測定機１のベース２に、移動体５の摺動を案内する案内面を有するガイドレール２１が一体的に形成されている。案内面には、防錆の被膜が形成されている。これによると、ベース２に対して、別部材として形成されたガイドレール２１を取り付ける必要がないので、ベース２の製造工数および製造コストを削減できる。また、ベース２とガイドレール２１は同じ素材で形成されることとなるので、バイメタル効果が発生せず、ベース２の経年安定性を確保できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定機に関する。詳しくは、ベースと、このベース上に設けられた案内面を有するガイドレールと、前記ガイドレールの案内面にエアベアリング装置を介して摺動自在に設けられた移動体とを備える測定機に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、被測定物の寸法や形状等の三次元データを測定する三次元測定機（例えば特許文献１参照）が知られている。このような三次元測定機の中には、水平方向の一方向（Ｘ軸方向）、および、これと直交する重力方向（Ｚ軸方向）に測定子が移動し、被測定物が載置されたテーブルがベース上に設けられたガイドレールに沿って、前記Ｘ軸およびＺ軸方向に対して直交するＹ軸方向に移動することで、被測定物の三次元データを測定するものがある。
【０００３】
従来、このような三次元測定機においては、ベースおよびテーブルには、経年変化を極力抑えるために鋳物が採用されている。また、ガイドレールには、錆付きを防止するためにステンレスが採用されている。例えば、図４に示すように、防錆のため主にステンレスで製造されたガイドレール９２がベース９１上に配置されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６５５６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の三次元測定機は、別部材として仕上げられたガイドレールをベースへねじ締結して組み立てる必要があり、三次元測定機の製作上、工数・コストがかさむという問題がある。
【０００６】
また、ベース９１とガイドレール９２との材質の違いから、線膨張係数の微小な差によりバイメタル効果が生じ、ベース９１が微小変形する。このため、測定誤差を生じる等の性能悪化を招くという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、構造の簡易化を図るとともに、ベースの温度安定性を向上でき、案内面の経年安定性を確保できる測定機を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定機は、ベースと、このベース上に設けられた案内面を有するガイドレールと、前記ガイドレールの案内面にエアベアリング装置を介して摺動自在に設けられた移動体とを備える測定機であって、前記ガイドレールは、前記ベースと一体的に形成され、前記案内面には、防錆の被膜が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
ここで、ベースとは、移動体を摺動自在に支持する部材および構造体を指すものである。
【００１０】
この発明によれば、ガイドレールは、ベースと一体的に形成されているから、ベースの製造後、このベースに対して、別部材として形成されたガイドレールを取り付ける必要がない。従って、ベースの製造工数および製造コストを削減でき、ベース製造の効率を向上することができる。
また、ベースとガイドレールを一体的に形成したことにより、ベースとガイドレールの素材が同一となる。これによれば、線膨張係数の違う素材から構成される部材の接合によって生じるバイメタル効果の発生を防止することができる。従って、ベースの変形が抑制され、ベースの経年安定性を確保できる。
さらに、ガイドレールの案内面には、防錆の被膜が形成されている。ここで、ベースの経年安定性を保つために、ベースの素材として鋳物材が用いられることがあるが、鋳物材は錆付きを起こす場合がある。案内面に錆付きが発生した場合、案内面の形態が変化するだけでなく、案内面によって案内される移動体の摺動が不安定となる。従って、防錆の被膜を案内面に形成したことにより、案内面の錆付きを防止できるので、案内面の形態を維持でき、移動体の摺動の経年安定性を確保できる。
そして、移動体はエアベアリング装置を介して摺動するので、摺動に際して発生する振動を抑えることができる。
【００１１】
本発明では、前記被膜は、セラミックスで形成されていることが好ましい。
この発明によれば、セラミックスの被膜が案内面に形成されることにより、優れた表面粗さが実現できる。すなわち、セラミックスを案内面にコーティングしたことにより、凹凸のない均一で平坦な案内面を形成することができる。これによれば、エアベアリングから出力される空気により、移動体と案内面との間に形成されるエアギャップを常に安定した状態とすることができる。さらに、エアベアリングが空気を出力する案内面が平坦面であるので、エアベアリングからの空気圧を一定に保つことができる。従って、エアベアリングによる移動体の摺動を安定化することができる。
また、セラミックスには耐蝕性および耐熱性等の機能を有する材料がある。このような材料を用いてガイドレールの案内面をコーティングし、セラミックスの被膜を形成すれば、一層の耐蝕性および耐熱性を図ることができる。
【００１２】
本発明では、前記被膜は、プラズマ溶射により形成されていることが好ましい。
この発明によれば、案内面からの被膜の剥離を防ぐことができる。すなわち、プラズマ溶射によれば、被膜を形成する粒子間および粒子と素材との間で強い結合力を得ることができる。従って、被膜とベースとの密着性を高めることができるので、被膜の剥離を防ぐことができる。
また、プラズマ溶射時のプラズマ出力を大きくすることで、粒子の付着効率を向上することができ、気孔率の減少および被膜断面のビッカース硬度を増加させることができる。これにより、気孔率が少なくムラのない均一な被膜を形成することができるだけでなく、被膜の硬度を増加させることができる。従って、案内面に形成された被膜により、均一で硬度の高い平坦な表面が形成されるので、案内面に案内される移動体の摺動を安定化することができる。
さらに、プラズマ溶射に用いられるプラズマガス温度の上限は、理論的には存在しない。これによれば、高融点材料の溶射が可能になる。従って、被膜形成に用いる溶射材料の選択の自由度を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の三次元測定機が示されている。
この図において、三次元測定機１は、Ｙ軸ガイド部２１を備えるベース２と、門型コラム３と、図示しない測定子であるプローブを備えるスライダ４と、載物面５１を形成するテーブル５とを備えている。なお、ベース２の構成については、後に詳述する。
【００１４】
門型コラム３は、ベース２の上面から起立して形成されている。この門型コラム３は、三次元測定機１の幅方向、すなわち図１中Ｘで示すＸ軸方向へスライダ４を進退させるためのものである。門型コラム３は、２本のコラム３１と、Ｘ軸ガイド部３２と、スライダ駆動機構３３とを備えている。
【００１５】
２本のコラム３１は、門型コラム３の脚部を形成するものであり、ベース２の上面における長手方向略中央で幅方向両端部から略垂直に起立して形成されている。これらコラム３１の上端には、Ｘ軸ガイド部３２が、２本のコラム３１間に略水平に架け渡されるように配置されている。このＸ軸ガイド部３２は、スライダ４のＸ軸方向への進退を案内するものであり、幅方向（Ｘ軸方向）の寸法が高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法よりも長い略矩形状の鋳物材によって形成されている。
【００１６】
Ｘ軸ガイド部３２の上面には、スライダ４をＸ軸方向に進退させるスライダ駆動機構３３が設けられている。このスライダ駆動機構３３は、図示しない駆動機構（モータ、プーリ、ベルト等）と、Ｘ軸ガイド軸３３１と、固定部３３２とを備えている。Ｘ軸ガイド軸３３１は、駆動機構からの駆動力をスライダ４に伝達するためのものであり、また、固定部３３２は、Ｘ軸ガイド軸３３１を軸方向回転自在にＸ軸ガイド部３２の上面に支持するためのものである。
【００１７】
スライダ４は、図示しないプローブを含んで構成されており、プローブを高さ方向、すなわち、図１中Ｚで示すＺ軸方向に進退させる。スライダ４は、プローブの他に、スライダ本体４１と、スピンドル４２と、プローブヘッド４３とを備えている。
【００１８】
スライダ本体４１は、鋼製のケースによって覆われている。このスライダ本体４１の下端には、スピンドル４２が、図示しない駆動機構とともに、Ｚ軸方向に進退自在に取り付けられている。スピンドル４２の先端部には、スピンドル４２にプローブを取り付けるプローブヘッド４３が設けられている。このプローブヘッド４３は、様々なプローブが取り付けられるように構成されている。また、プローブヘッド４３に関しても、交換が可能なように着脱自在に取り付けられている。なお、プローブとしては、接触式および非接触式のどちらでも取り付けることが可能である。
【００１９】
テーブル５は、内部にリブを備えた略矩形状の鋳物製部材であり、上面に被測定物を載置する載物面５１が形成されている。また、テーブル５は、ベース２上に配置され、三次元測定機１の長手方向、すなわち、図１中Ｙで示したＹ軸方向にベース２上を摺動する。なお、テーブル５の構成およびテーブル５のベース２上への配置に関しては、後に詳述する。
【００２０】
図２には、三次元測定機１のベース２が示されている。
ベース２は、三次元測定機１の土台となるものであり、鋳物材で製造されている。この図において、ベース２の上面には、Ｙ軸ガイド部２１がベース２と一体的に鋳造されて形成されている。このＹ軸ガイド部２１は、テーブル５の図１中Ｙで示したＹ軸方向への摺動を案内するものであり、ベース２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、互いに略平行に形成された２つの略凸状のレール２１１から構成されている。
【００２１】
レール２１１には、テーブル５の摺動を案内する案内面２１２が形成されている。この案内面２１２は、それぞれのレール２１１の上面およびレール２１１間で互いに向き合う側面に形成されている。案内面２１２には、セラミックスがコーティングされ、これにより被膜が形成されている。すなわち、案内面２１２には、案内面２１２の素材である鋳物材にセラミックスが、プラズマ溶射により直接コーティングされている。コーティングの際のプラズマ出力は、高く設定されており、案内面２１２へのセラミックス材料の付着効率を高くしている。このセラミックス材料については、防錆効果があり、耐蝕性および耐熱性を備えたものを選択して使用できる。本実施形態では、アルミナ系セラミックス材料を使用したが、他の材料を使用してもよい。
【００２２】
図３には、ベース２とテーブル５の一部を示す正面図が示されている。
この図において、テーブル５は、下方に延出するようにテーブル５の中央に形成された中央部５２と、テーブル５の幅方向（Ｘ軸方向）両端部に形成された架設部５３とを備え、これらにより、三次元測定機１の正面から見た場合、略Ｔ字状に構成されている。
テーブル５は、中央部５２の側面および架設部５３の底面が、ベース２に形成された案内面２１２に対向するように配置される。これら中央部５２の側面および架設部５３の底面には、複数のエアベアリング５４が設けられており、これらエアベアリング５４は、テーブル５を摺動自在に支持するとともに、摩擦および揺動を抑制する。
【００２３】
従って、本実施形態によれば、Ｙ軸ガイド部２１がベース２と一体的に形成されている。これによれば、Ｙ軸ガイド部２１を別部材としてベース２に取り付ける必要がない。従って、ベース２の製造工数および製造コストを削減することができ、ベース２の製造の効率を向上することができる。
また、ベース２とＹ軸ガイド部２１は一体的に形成されているので、ベース２とＹ軸ガイド部２１の素材が同一となる。これによれば、線膨張係数の相異に起因するバイメタル効果によるベース２の変形をなくすことができる。従って、ベース２の変形を防止でき、ベース２の経年安定性を確保できるとともに、測定機の測定精度が向上する。
さらに、Ｙ軸ガイド部２１の案内面２１２には、防錆効果のあるセラミックスがコーティングされている。従って、案内面２１２の錆付きを防止でき、Ｙ軸ガイド部２１によって案内されるテーブル５の摺動の経年安定性を確保できる。
そして、テーブル５は、エアベアリング５４を介して摺動するので、テーブル５の摺動によって発生する振動を抑えることができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、案内面２１２にはセラミックスの被膜が形成されているので、案内面２１２は、凹凸のない均一で平坦な面とすることができる。これによれば、エアベアリング５４のエアパッドから出力される空気によって生じ、エアパッドと案内面２１２との間に形成されるエアギャップを常に安定した状態とすることができる。さらに、案内面２１２が平坦面であるので、エアベアリング５４からの空気圧を一定に保つことができる。従って、エアベアリング５４を介するテーブル５の摺動を安定化して真直精度を向上することができる。
また、耐蝕性および耐熱性を実現するチタニア系セラミックス材料を用いたので、案内面２１２の耐蝕性および耐熱性を一層向上することができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、プラズマ溶射により案内面２１２をセラミックコーティングしたので、被膜と案内面２１２との密着性を高めることができる。従って、被膜の剥離を防ぐことができる。
また、プラズマ出力を大きくしたので、セラミックス材料の案内面２１２への付着効率を一層向上することができ、気孔率が少なくムラのない均一な被膜を形成することができる。従って、案内面２１２に形成された被膜により、均一で平坦な表面が形成されるので、案内面２１２に案内されるテーブル５の摺動を安定化することができる。また、形成された被膜の硬度を増加させることができるので、被膜およびＹ軸ガイド部２１の経年安定性を確保することができ、この点からもテーブル５の安定した摺動を維持できる。
さらに、高融点材料の溶射が可能になるので、本実施形態で使用したチタニア系セラミックス材料に限らず、他の材料を選択することができる。従って、被膜形成材料の選択の自由度を高めることができる。
【００２６】
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００２７】
前記実施形態では、Ｙ軸ガイド部２１の案内面２１２へのセラミックコーティングは、プラズマ溶射により行うとしたが、本発明では、これに限らない。例えば、フレーム溶射、アーク溶射、レーザー溶射等の溶射法を採用できる。なお、プラズマ溶射によれば、セラミックス材料の選択範囲が広いので、多くのセラミックス材料から選択して使用することができる。また、セラミックス被膜の剥離を防止することができ、被膜の安定性を確保できる等、種々の効果を奏することができる。
【００２８】
前記実施形態では、セラミックス材料は、チタニア系セラミックスを使用したが、本発明はこれに限らない。すなわち、コーティングにより形成された被膜によって、防錆効果を奏するものであるなら何でもよい。例えば、ジルコニア系、アルミナ系、ステンレス系、ムライト系、マグネシア系等のセラミックス材料が挙げられ、これらを採用してもよい。
【００２９】
前記実施形態では、案内面２１２は、レール２１１の上面および２つのレール２１１間で互いに対向するそれぞれの側面に形成されるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、案内面２１２は、レール２１１の上面および外側の両側面に形成されていてもよく、この場合、それぞれの案内面２１２に被膜が形成されていればよい。また、この場合、テーブル５の架設部５３を、下方に開口した凹状に形成して、レール２１１を覆うようにテーブル５を配置し、レール２１１の案内面２１２と対向する面に、エアベアリング５４を配置すればよい。このような構成によれば、テーブル５の摺動時の抵抗および揺動を確実に抑えることができる。
【００３０】
前記実施形態では、ベース２、テーブル５およびＸ軸ガイド部３２は、鋳物材によって製造されるとしたが、本発明はこれに限らず、鋼製部材やはんれい岩等を用いてもよい。なお、鋳物材によってベース２、テーブル５およびＸ軸ガイド部３２を製造すれば、鋳物材は経年による変形が少ないので、ベース２、テーブル５およびＸ軸ガイド部３２の永年使用による変形を防ぐことができる。また、スライダ４およびテーブル５の摺動の経年安定性を確保できる。
【００３１】
前記実施形態では、被測定物のＹ軸の測定は、被測定物が載置されたテーブル５のＹ軸方向への摺動により行われるとしたが、本発明では、テーブル５は固定とされ、門型コラムがＹ軸方向に摺動することで測定が行われるように構成してもよい。この場合、門型コラム３がベース２に設けられたＹ軸ガイド部２１に沿って摺動するようにすればよい。なお、Ｙ軸方向へはテーブル５が進退するように構成すれば、質量の大きい門型コラム３が進退するよりも測定時の振動や誤差を抑えることができる。
【００３２】
前記実施形態では、三次元測定機１は、門型コラム３を備えるとしたが、本発明はこれに限らず、シングルアームのコラムを備えた三次元測定機等にも採用することができる。また、前記実施形態では、三次元測定機に限って説明したが、これに限らず、画像測定機などの他の測定機であってもよい。すなわち、ベースとガイドレールを備えた測定機であれば、本発明を実施できる。
【００３３】
前記実施形態では、三次元測定機１の土台部分であるベース２にレール２１１を設け、このレール２１１に防錆被膜を形成する例に限って説明したが、それ以外のベースとガイドレールに本発明を実施してもよい。すなわち、移動体の進退を案内するガイドレールが形成された部材および構造体に、本発明を実施してもよい。例えば、説明および図示を省略したが、Ｘ軸ガイド部３２にも同様のガイドレールが設けられており、エアベアリング装置によって、スライダ４が進退自在に支持されている。そこで、移動体であるスライダ４に対するベースとしてのＸ軸ガイド部３２およびガイドレールに対して、本発明を採用することができる。
【００３４】
前記実施形態では、三次元測定機１は、コンピュータ等に接続され、このコンピュータ等によって、被測定物の測定が制御されるような構成としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガイドレールはベースと一体的に形成され、ガイドレールの案内面には防錆の被膜が形成されているので、ベース製造における作業工数を削減することができ、また、案内面の錆付きを防止でき、ガイドレールの経年安定性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる三次元測定機を示す概要斜視図。
【図２】前記実施形態のベースを示す概要斜視図。
【図３】前記実施形態のベースおよびテーブルの一部を示す正面図。
【図４】従来の三次元測定機のベースとガイドレールを示す概要斜視図。
【符号の説明】
１…三次元測定機（測定機）
２…ベース
５…テーブル（移動体）
２１…Ｙ軸ガイド部
２１１…レール
２１２…案内面

Claims

ベースと、このベース上に設けられた案内面を有するガイドレールと、前記ガイドレールの案内面にエアベアリング装置を介して摺動自在に設けられた移動体とを備える測定機であって、
前記ガイドレールは、前記ベースと一体的に形成され、
前記案内面には、防錆の被膜が形成されていることを特徴とする測定機。
請求項１に記載の測定機において、
前記被膜は、セラミックスで形成されていることを特徴とする測定機。
請求項１または請求項２に記載の測定機において、
前記被膜は、プラズマ溶射により形成されていることを特徴とする測定機。