JP2005299785A - スライダ装置および測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】走行ヘッドの走行精度が向上するとともに、耐久性が向上して精度が維持されるスライダ装置を提供する。
【解決手段】ベース部２００と、所定ガイド機構４００によりガイドされる方向に沿ってベース部２００に対してスライド移動可能に設けられた走行ヘッド３００と、ガイド機構４００のガイド方向に沿ってベース部２００に設けられたラック５１０と、ラック５１０のラック歯に噛合して所定駆動源５６４により回転駆動されるピニオン５２０と、ピニオン５２０を回転可能に軸支するとともに、ピニオン５２０の回転軸に略平行な揺動軸５５０を有し、揺動軸５５０とピニオン５２０の回転軸とを結ぶ線がラック５１０に対して略平行となる状態を基準状態として、揺動軸５５０を介して走行ヘッド３００に揺動可能に連結されたスイングアーム５４０と、スイングアーム５４０を介してピニオン５２０をラック５１０に向けて付勢する付勢機構５７０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、スライダ装置および測定機に関する。

従来、ラック＆ピニオン機構が知られ、このラック＆ピニオンで駆動されるスライダ装置が知られている（例えば、特許文献１、２）。
図７に、従来のスライダ装置を示す。
スライダ装置９００は、上面に平坦面を有する長手状のベース部９１０と、ベース部９１０の長手方向に沿って往復走行する走行ヘッド９２０と、走行ヘッド９２０の走行方向を案内（ガイド）するガイド機構９３０と、走行ヘッド９２０を駆動する駆動手段９４０と、を備える。
ガイド機構９３０は、ベース部９１０の上面において互いに平行に敷設された二本のレール９３１、９３２と、それぞれのレール９３１、９３２に跨乗して設けられレール９３１、９３２をスライド移動するスライダ９３３、９３４と、を備える。スライダ９３３、９３４は、走行ヘッド９２０の下面に取り付けられており、これらスライダ９３３、９３４がレール９３１、９３２に沿ってスライド移動することにより走行ヘッド９２０の走行方向がガイドされる。
駆動手段９４０は、二本のレール９３１、９３２の間においてレール９３１、９３２と平行に配設されたラック９４１と、ラック９４１に噛合するピニオン９４２と、ピニオン９４２を回転駆動させるモータ９４３と、を備える。
モータ９４３は、走行ヘッド９２０に取付固定され、モータ９４３の回転子にピニオン９４２が直結されている。
なお、ラック９４１の歯面は、ラック９４１の一側面（いずれか一方のレールに対向する面）に設けられ、ピニオン９４２の回転軸方向はベース部９１０の上面に垂直な方向である。

このような構成において、モータ９４３が回転駆動すると、ピニオン９４２が回転駆動される。すると、ラック９４１との噛合によりピニオン９４２がラック９４１に沿って移動する。そして、ピニオン９４２の移動に伴なって、モータ９４３とともに走行ヘッド９２０が移動する。このとき、走行ヘッド９２０がレール９３１、９３２に沿ってスライド移動するところ、走行ヘッド９２０の走行方向がレール９３１、９３２の方向にガイドされる。

特許第３１３３００５号公報 特開２００１−１５１４６５号公報

しかしながら、ピニオン９４２の軌道はラック９４１の歯面に従うので、ラック歯面に高低の違いなどの精度誤差があると、ピニオン９４２がラック９４１と直交する方向に振られてピニオン９４２の軌道が振動することになる。このように、ラック９４１と直交する方向にピニオン９４２が振られると走行ヘッド９２０も同様の方向に振られるので、走行ヘッド９２０の走行精度が悪くなるという問題が生じる。
ここで、単にガイド機構９３０におけるレール９３１、９３２とスライダ９３３、９３４との噛み合い精度を精密にして、走行ヘッド９２０の走行方向をレール９３１、９３２に沿った方向に（無理に）規定することは原理的には可能である。しかしながら、ラック９４１とピニオン９４２との噛み合いに過与圧が生じてしまい、駆動手段（ラック、ピニオン、モータ）が破損されて噛み合いガタが発生するという問題が生じる。また逆に、ラック９４１と直交する方向にピニオン９４２が振られてラック９４１に直交する方向の応力が発生すると、このような方向は、ガイド機構９３０（レールとスライダ）によるガイド方向に直交する方向であるので、ガイド機構９３０（レールとスライダ）に大きなストレスが付与される。このようにガイド機構９３０にストレスが付与されると、ガイド機構９３０（レールとスライダ）の耐久性および精度が損なわれてしまうという問題が生じる。

本発明の目的は、走行ヘッドの走行精度が向上するとともに、耐久性が向上して精度が維持されるスライダ装置および測定機を提供することにある。

本発明のスライダ装置は、ベース部と、所定ガイド機構によりガイドされる方向に沿って前記ベース部に対してスライド移動可能に設けられた走行ヘッドと、前記ガイド機構のガイド方向に沿って前記ベース部および前記走行ヘッドのいずれか一方に固定的に設けられたラックと、前記ラックのラック歯に噛合して所定駆動源により回転駆動されるピニオンと、前記ピニオンを回転可能に軸支するとともに前記ピニオンの回転軸に略平行な揺動軸を有し、前記揺動軸と前記ピニオンの回転軸とを結ぶ線が前記ラックに対して略平行となる状態を基準状態として前記揺動軸を介して前記ベース部および前記走行ヘッドのいずれか他方に揺動可能に連結されたスイングアームと、前記スイングアームを介して前記ピニオンを前記ラックに向けて付勢する付勢機構と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、ピニオンが駆動源により回転駆動されると、ピニオンとラックとの噛合により相対移動の推進力が得られるので、この推進力により走行ヘッドがベース部に対してスライド移動する。
ここで、例えば、ラック歯に高低のばらつきなどがあると、ピニオンおよびラックに対してラックに直交する方向に応力が作用することになる。
このとき、ピニオンはスイングアームにより揺動支持されているので、ピニオンがラックの略直交方向へ揺動して逃げることができる。従って、ピニオンとラックとの間には過大な噛み合い圧が生じることはなく、ピニオンおよびラックの損傷が防止され、幾何精度が維持される。また、ラックに直交する方向の応力はスイングアームを介したピニオンの揺動により吸収されるので、ガイド機構にはガイド方向と異なるストレスが作用せず、ガイド機構の損傷が防止され、幾何精度が維持される。その結果、走行ヘッドのスライド移動が高精度となる。

ピニオンは揺動可能に支持されているところ、スイングアームを介して付勢機構によりラックに向けて付勢されているので、ラックとピニオンとの噛み合い圧が一定に保たれる。すると、噛み合いの外れなどが防止されるのはもちろん、大きなバックラッシュも防止される。
揺動軸とピニオンの回転軸とがラックに略平行になる状態を基準として揺動支持されたスイングアームの揺動端側（揺動軸を反対側、ピニオンの回転軸側）がラックに向けて付勢されると、ピニオンはラックの歯面に対して略垂直に付勢されることになる。ラックに対して傾斜角をもってピニオンを付勢すると、ピニオンとラックとの相対移動方向（付勢方向に対して順方向あるいは逆方向）によっては、付勢力の作用が異なってくるところ、ピニオンをラックに対して略垂直に付勢するので、ラックとピニオンとの相対移動方向に関わらず、適切な噛み合い圧とすることができる。

本発明では、前記付勢機構は、前記ピニオンを間にして前記ラックのラック歯面に対向配置された壁板部と、前記壁板部に当接して回転しながら前記壁板部に沿って移動するテンションローラと、前記スイングアームに略平行な状態を基準状態として揺動可能に設けられ略中央でテンションローラを回転可能に軸支するレバーアームと、前記レバーアームの一端を前記スイングアームから離間する方向に向けて付勢する付勢手段と、前記スイングアームの揺動端側から連続して突設され前記レバーアームの他端に回転可能に連結された連結桿と、を備えて構成されていることが好ましい。

この構成によれば、レバーアームがテンションローラの回転軸を支点として揺動するので、てこの原理によってスイングアームの揺動端がラックに向けて付勢され、その結果、ピニオンがラックに向けて付勢される。

本発明の測定機は、前記スライダ装置と、前記走行ヘッドにより移動され被測定物表面を走査して被測定物を検出する検出部を有する測定部と、前記検出部の座標位置を検出する位置検出手段と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、前記発明と同様の作用効果を奏することができる。そして、スライダ装置のスライド移動の精度が高精度となるので、被測定物を高精度に測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１は、測定機の全体図である。図２は、ベースカバーを外した状態における走行部およびベース部の拡大図である。図３は、ドライブユニットの部分図であり、図４は、図３中のIV方向からドライブユニットを見た部分図である。図５は、走行ヘッドの走行方向からガイド機構を見た部分図であり、図６は、走行部の上面図である。
本発明の測定機としての三次元測定機１００は、長手状のベース部２００と、ベース部２００の長手方向に往復走行可能に設けられた走行部８００と、走行部８００により移動され被測定物を測定する測定部７００と、を備えている（図１、図２参照）。

ベース部２００は、基台部２１０と、基台部２１０との間に収納空間２５０を区画するベースカバー２２０と、ベース部２００の両端面を閉じる端板部２３０、２３０と、を備えて構成されている。
基台部２１０は、長手状で上面が平坦に形成された略直方体形状である。基台部２１０は、熱変形しないように低熱膨張の部材で形成されることが一例としてあげられる。
基台部２１０の上面には、基台部２１０の長手方向に沿った長さを有する３本の台座２１１、２１２、２１３が所定間隔を持って配置されている。なお、台座は、一側縁から順に台座２１１、台座２１２、台座２１３が配置されているとする。
ベースカバー２２０は、基台部２１０の上面と略同形の天板部２２４と、天板部２２４の両側縁から折曲形成された側板部２２５と、を有し、基台部２１０の上面側に設けられて、基台部２１０の上面との間に所定の収納空間２５０を区画する。
天板部２２４には、長手方向に沿った長さを有する３本のスリット２２１、２２２、２２３が開口形成されている。なお、スリット２２１、２２２、２２３のそれぞれの位置は、台座２１１、２１２、２１３の位置に略対応している。

走行部８００は、ベース部２００の長手方向に沿って往復走行する走行ヘッド３００と、走行ヘッド３００の走行方向をガイドするガイド機構４００と、走行ヘッド３００を駆動するドライブユニット５００と、ドライブユニット５００を走行ヘッド３００に連結する連結手段６００と、を備えている。

走行ヘッド３００について説明する。
走行ヘッド３００は、走行ヘッド本体３３０と、ヘッドカバー３２１（図１参照）と、高台部３１０と、を備える。
走行ヘッド本体３３０は、全体として略扁平直方体形状に形成されている。走行ヘッド本体３３０は、ベースカバー２２０上を走行し、走行ヘッド本体３３０の上面には測定部７００が立設される。
そして、走行ヘッド本体３３０は、一端面の略中央から所定幅をもって中心に向けて切欠き形成され平面視略矩形状の凹部３２０を有し（図６参照）、ヘッドカバー３２１は、凹部３２０を覆うように設けられている。
高台部３１０は、走行ヘッド本体３３０の両側縁に沿って下面に立設されている。ここで、走行ヘッド本体３３０の一側縁側から高台３１１が立設され、走行ヘッドの他側縁側から高台３１２が立設されているとする。
ここで、走行ヘッド本体３３０がベースカバー２２０の上面を走行するところ、高台部３１０（高台３１１、３１２）は、ベースカバー２２０のスリット２２１、２２３に挿入されて下端がベース部２００内の収納空間２５０に位置する。
走行ヘッド３００は、軽量化のためにアルミ合金等で形成されることが例として挙げられる。

ガイド機構４００について説明する。
ガイド機構４００は、ベース部２００内の収納空間２５０に配設されている。
ガイド機構４００は、ベース部２００の長手方向（第１方向、走行ヘッドの走行方向）に沿った方向にガイド方向を有するメインガイド機構４１０と、ベース部２００の長手方向に直交する方向（第２方向、メインガイド機構４１０のガイド方向に直交する方向）にガイド方向を有するサブガイド機構４５０と、を備える（図２、図５、図６参照）。

なお、メインガイド機構４１０のガイド方向とサブガイド機構４５０のガイド方向とは、厳密には交差していない（厳密にはねじれの位置にある）が、それぞれの方向を基台部２１０の上面に投影したときの方向が交差するとの意味で、明細書中の説明ではメインガイド機構４１０のガイド方向とサブガイド機構４５０のガイド方向とは交差あるいは直交するとして表現する。

メインガイド機構４１０は、基台部２１０の上面において長手方向に沿って配設されたメインレール４２０と、メインレール４２０上をスライドするメインスライダ４３０と、を備える。
メインレール４２０は、基台部２１０の一側縁側に配設された第１メインレール４２１と、基台部２１０の他側縁側において台座２１３の上面に配設された第２メインレール４２２と、を備えて構成されている。
メインスライダ４３０は、断面コ字上の部材であってメインレール４２０に跨乗するように設けられている。
メインスライダ４３０は、第１メインレール４２１をスライド移動する第１メインスライダ４３１および第２メインスライダ４３２と、第２メインレール４２２をスライド移動する第３メインスライダ４３３および第４メインスライダ４３４と、を備えて構成されている。
第１メインスライダ４３１および第２メインスライダ４３２は、サブガイド機構４５０を介して高台部３１０の下端に連結されている。ここで、走行ヘッド３００の下面側において、第１メインスライダ４３１は一端側に配置され、第２メインスライダ４３２は他端側に配置されているとする。
第３メインスライダ４３３は高台３１２の一端側に取り付け固定され、第４メインスライダ４３４は高台３１２の他端側に取り付け固定されている。

サブガイド機構４５０は、第１メインスライダ４３１および第２メインスライダ４３２のそれぞれの上面においてメインガイド機構４１０のガイド方向に略直交する方向に沿って配設されたサブレール４６０と、サブレール４６０上をスライド移動するサブスライダ４７０と、を備えている。
サブレール４６０は、第１メインスライダ４３１の上面に配設された第１サブレール４６１と、第２メインスライダ４３２の上面に配設された第２サブレール４６２と、を備えて構成されている。
サブスライダ４７０は、断面コ字状の部材であってサブレール４６０（第１サブレール４６１、第２サブレール４６２）に跨乗するように設けられ、サブスライダ４７０は、第１サブレール４６１上をスライド移動する第１サブスライダ４７１と、第２サブレール４６２上をスライド移動する第２サブスライダ４７２と、を備えて構成されている。
ここで、第１サブスライダ４７１は、高台３１１の一端側に取付固定され、第２サブスライダ４７２は、高台３１１の他端側に取付固定されている。

ドライブユニット５００について説明する。
ドライブユニット５００は、基台部２１０の長手方向に沿って配設されたラック５１０と、ラック５１０に噛合するピニオン５２０と、ピニオン５２０を揺動支持する揺動支持手段５３０と、ピニオン５２０を回転駆動させる回転駆動手段５６０と、ピニオン５２０をラック５１０に向けて付勢する付勢機構５７０と、を備える（図２、図３、図４参照）。

ラック５１０は、第１メインレール４２１と第２メインレール４２２との間で両レール４２１、４２２と平行にして台座２１２に固定されている。
ラック５１０はラック歯を有し、ラック歯面はラック５１０の一側面（第１メインレールに対向する側の面）に設けられている。すなわち、ラック歯面の法線の方向は、基台部２１０の上面に平行な方向であり、また、メインガイド機構４１０のガイド方向に対して垂直な方向である。

ピニオン５２０は、ラック５１０のラック歯に噛合するピニオン歯を有し、ピニオン５２０の回転軸方向は、基台部２１０の上面に垂直な方向である。そして、ピニオン５２０がラック５１０に噛合しつつ回転することでピニオン５２０はベース部２００の長手方向に往復移動する。

揺動支持手段５３０は、一端がピニオン５２０の回転軸と平行な揺動軸５５０により軸支され他端がラック５１０に対して近接または離隔する方向に揺動可能であるとともに、ピニオン５２０を回転可能に軸支するスイングアーム５４０により構成されている。
スイングアーム５４０は、走行ヘッド本体３３０の凹部３２０に配設されるアーム本体部５４１と、アーム本体部５４１の下端に連続して設けられピニオン５２０を収容するピニオン収容部５４２と、を備える。
アーム本体部５４１は、一端に揺動軸５５０が挿通され、この揺動軸５５０により他端が揺動可能となっている。
ピニオン収容部５４２は、アーム本体部５４１の下端においてラック歯面に対して垂直な貫通孔５４２Ｄを形成する枠状に設けられており、アーム本体部５４１の一端側から連続して垂下する一端側柱部５４２Ａと、アーム本体部５４１の他端側から連続して垂下する他端側柱部５４２Ｂと、一端側柱部５４２Ａと他端側柱部５４２Ｂの下端を繋ぐ下梁部５４２Ｃと、を有する。そして、ピニオン収容部５４２の貫通孔５４２Ｄ内にピニオン５２０が収納される。
ここで、ピニオン５２０の回転軸とスイングアーム５４０の揺動軸とを結ぶ線Ｌ（図４参照）は、ラック５１０に対して略平行である。

回転駆動手段５６０は、モータ（駆動源）５６４と、モータ５６４の回転動力を伝達する伝達機構５６３と、伝達機構５６３を介してモータ５６４により回転駆動される駆動ギア５６５と、駆動ギア５６５により回転駆動される駆動軸５６６と、を備えて構成されている。
アーム本体部５４１の一側縁から連続してブラケット５６２が突設され（図３参照）、このブラケット５６２に筐体５６１が設けられている。そして、筐体５６１から垂下する状態にモータ５６４が配設されているとともに筐体５６１内に歯車列およびベルト＆プーリを有する伝達機構５６３が配設されている。
駆動ギア５６５は、アーム本体部５４１の上面において回転可能に設けられ、駆動ギア５６５の回転軸線はピニオン５２０の回転軸線に一致している。
駆動軸５６６は、アーム本体部５４１およびピニオン収容部５４２を貫通して回転可能に設けられ、駆動ギア５６５とピニオン５２０の回転軸を連結している。そして、駆動ギア５６５の回転が駆動軸５６６によってピニオン５２０に伝達され、ピニオン５２０は駆動ギア５６５に従動して回転する。
また、駆動軸５６６がスイングアーム５４０を貫通して設けられることにより、駆動軸５６６とスイングアーム５４０とが係合されている。

付勢機構５７０は、ピニオン５２０を間にしてラック５１０と略平行に配設された壁板部５７１と、壁板部５７１に当接して回転しながら壁板部５７１に沿って移動するテンションローラ５７３と、スイングアーム５４０に略平行に設けられ略中央でテンションローラ５７３を回転可能に軸支するレバーアーム５７２と、レバーアーム５７２の一端をスイングアーム５４０から離間する方向に向けて付勢するバネ５７４と、スイングアーム５４０の他端から連続して突設されレバーアーム５７２の他端に回転可能に連結された連結桿５７６と、を備えて構成されている（図４、図６参照）。

壁板部５７１は、基台部２１０の上面に台座２１１を介して配設され、ピニオン５２０を間にしてラック５１０と所定距離離間して対向している。
テンションローラ５７３は、基台部２１０の上面に対して略垂直な回転軸を有する。テンションローラ５７３の回転軸とピニオン５２０の回転軸とを結ぶ線は、ラック５１０に対して略直交する。
レバーアーム５７２は、壁板部５７１とピニオン収容部５４２との間において、壁板部５７１とピニオン収容部５４２とのそれぞれに対して略平行かつ揺動可能に配設されている。そして、レバーアーム５７２の略中央にテンションローラ５７３が回転可能に設けられている。これにより、レバーアーム５７２は、テンションローラ５７３の回転軸を支点とする「てこ」となっている。
また、レバーアーム５７２の一端とピニオン収容部５４２の一端（一端側柱部５４２Ａ）と間にバネ５７４が介装され、このバネ５７４によりレバーアーム５７２の一端がピニオン収容部５４２の一端から離間する方向（レバーアーム５７２の一端を壁板部５７１に近接させる方向）へ付勢されている。
ピニオン収容部５４２の他端（他端側柱部５４２Ｂ）から壁板部５７１に向けて連結桿５７６が連続して突設され、レバーアーム５７２の他端が連結桿５７６に回転自在に枢支されている。
ここで、バネ５７４によりレバーアーム５７２の一端がラック５１０から離間する方向に付勢されるところ、レバーアーム５７２の他端はラック５１０に向けて付勢される。これにより、連結桿５７６を介してスイングアーム５４０の他端側がラック５１０に向けて付勢される。

連結手段６００について説明する。
連結手段６００は、揺動支持枠６１０と、連結部材６２０、６２０と、を備えている（図２、図６参照）。
揺動支持枠６１０は貫通孔を有する枠状部材であって、この貫通孔にスイングアーム５４０を受け入れるようにスイングアーム５４０の一端に外挿されて設けられている。そして、揺動支持枠６１０およびスイングアーム５４０の一端を貫通して揺動軸５５０が設けられ、揺動軸５５０を中心にスイングアーム５４０が揺動支持枠６１０に対して揺動可能となっている。
連結部材６２０、６２０は、揺動支持枠６１０を走行ヘッド本体３３０に取り付ける断面Ｌ字上の部材である。

ここで、ベース部２００と走行部８００とにてスライダ装置が構成されている。

測定部７００は、走行ヘッド３００の上面に立設されたＺコラム７１０と、Ｚコラム７１０を昇降自在に設けられベース部２００の長手方向に直交する方向に長さを有するＹスピンドル７２０と、を備える。Ｙスピンドルは伸縮自在であって、Ｙスピンドルの先端には被測定物（不図示）に当接して被測定物表面を検出するプローブ７３０が設けられている。

なお、プローブ７３０の座標を検出するための変位検出手段（位置検出手段）が所定箇所に設けられていることが望ましい。
例えば、走行ヘッド３００の位置を検出する検出手段としては、第２メインレール４２２と第３メインスライダ４３３（あるいは第４メインスライダ４３４）との相対変位量を検出する変位検出手段であってもよく、あるいは、モータ５６４の回転数あるいはピニオン５２０の回転数を検出する回転検出手段であってもよい。
また、Ｚコラム７１０に対するＹスピンドル７２０の昇降量、および、Ｙスピンドルの伸縮量を検出する変位検出手段を備えていることが好ましい。

このような構成を備える三次元測定機の動作について説明する。
まず、走行ヘッド３００がベース部２００の長手方向に往復走行する動作について説明する。
モータ５６４が回転駆動すると、モータ５６４の動力は伝達機構５６３を介して駆動ギア５６５に伝達されて駆動ギア５６５が回転駆動される。
駆動ギア５６５の回転により駆動軸５６６が回転され、駆動軸５６６が回転することで駆動ギア５６５の回転動力がピニオン５２０に伝達され、ピニオン５２０が駆動ギア５６５に従動して回転される。
ピニオン５２０がラック５１０に噛合した状態で回転駆動すると、ピニオン５２０がラック５１０に沿って移動する。
ピニオン５２０とともに駆動軸５６６がラック５１０に沿って移動されるところ、駆動軸５６６がスイングアーム５４０に係合している（駆動軸５６６がスイングアーム５４０を貫通している）ので、駆動軸５６６とともにスイングアーム５４０がラック５１０に沿って移動する。
スイングアーム５４０は、揺動軸５５０を介して揺動支持枠６１０に連係されている（揺動軸５５０は揺動支持枠６１０およびスイングアーム５４０を貫通している）ので、スイングアーム５４０（ドライブユニット５００）とともに揺動支持枠６１０がラック５１０に沿って移動される。
揺動支持枠６１０が連結部材６２０、６２０により走行ヘッド３００に固定されているので、揺動支持枠６１０とともに走行ヘッド３００がラック５１０に沿って移動される。
このとき、メインガイド機構４１０の第２メインレール４２２に対する第３メインスライダ４３３および第４メインスライダ４３４の摺嵌により、走行ヘッド３００は、メインガイド機構４１０にてガイドされる方向（すなわちラック５１０に沿った方向）に走行する。

次に、ラック５１０のラック歯に高低がある場合において、ピニオン５２０の回転で走行ヘッド３００が移動する動作について説明する。
ピニオン５２０が回転する際にラック歯に高低があると、ラック５１０に垂直な方向（走行方向に直交方向）の力がピニオン５２０に作用する。すると、ピニオン５２０が走行方向に直交する方向で振動する。
ピニオン５２０が走行方向に直交する方向に振られて振動すると、駆動軸５６６がピニオン５２０とともに振られて振動する。
ここで、一端側の揺動軸５５０を揺動中心としてスイングアーム５４０が揺動可能に設けられているので、スイングアーム５４０の他端がピニオン５２０および駆動軸５６６とともに振られて振動する。
すると、走行方向に直交する方向のピニオン５２０の振動はスイングアーム５４０の揺動により吸収され、スイングアーム５４０の一端に設けられた揺動支持枠６１０にはピニオン５２０の振動が伝達されず、走行ヘッド３００はメインガイド機構４１０にてガイドされる方向からずれることなく、走行する。

このとき、付勢機構５７０によりピニオン収容部５４２の他端がラック５１０に向けて付勢されているので、ピニオン５２０とラック５１０とが一定の噛み合い圧で噛合する。

次に、温度変化があった際に走行ヘッド３００と基台部２１０との熱膨張量が異なった場合の動作について説明する。
走行ヘッド３００が軽量のアルミ合金等で形成され、基台部２１０が低熱膨張部材で形成されているところ、温度変化があると走行ヘッド３００と基台部２１０との熱膨張量（熱変形量）が異なってくる。
特に、短手方向（走行方向に直交する方向）において変形量に違いが生じると、第１メインレール４２１と第２メインレール４２２との間隔に対して走行ヘッド３００の幅が違ってくる。
このとき、第１メインスライダ４３１および第２メインスライダ４３２の上面にサブレール４６０（第１サブレール４６１、第２サブレール４６２）が設けられ、このサブレール４６０にサブスライダ４７０（第１サブスライダ４７１、第２サブスライダ４７２）が摺嵌されているので、サブスライダ４７０が走行ヘッド３００の変形に応じて走行方向に直交する方向にスライド移動する。
すると、走行ヘッド３００と基台部２１０との変形量の差異が吸収される。

次に、被測定物を測定する場合について説明する。
被測定物を測定するにあたっては、プローブ７３０を被測定物に当接させた状態でプローブ７３０で被測定物表面を走査する。すなわち、プローブ７３０が被測定物表面に当接した状態を保つように走行ヘッド３００の走行動作、Ｙスピンドル７２０の昇降動作、Ｙスピンドル７２０の伸縮動作等の制御が所定の制御手段により実行される。

このような構成を備える本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）ラック５１０のラック歯に高低のばらつきなどがあった場合、ピニオン５２０はスイングアーム５４０により揺動支持されているので、ピニオン５２０がラック５１０の略直交方向へ揺動して逃げることができる。従って、ピニオン５２０とラック５１０との間には過大な噛み合い圧が生じることはなく、ピニオン５２０およびラック５１０の損傷が防止され、幾何精度が維持される。
（２）ラック５１０のラック歯に高低のばらつきなどがあった場合でも、ラック５１０に直交する方向の応力はスイングアーム５４０の揺動により吸収することができる。従って、メインガイド機構４１０（特に、第２メインレール４２２、第３メインスライダ４３３、第４メインスライダ４３４）にはガイド方向と異なるストレスが作用せず、メインガイド機構４１０の損傷が防止され、幾何精度が維持される。その結果、走行ヘッド３００のスライド移動が高精度となる。

（３）スイングアームを介して付勢機構５７０によりピニオン５２０がラック５１０に向けて付勢されているので、ラック５１０とピニオン５２０との噛み合い圧が一定に保たれる。すると、噛み合いの外れなどを防止できるのはもちろん、大きなバックラッシュも防止できる。

（４）スイングアーム５４０は、ラック５１０に略平行になる状態で揺動支持されているので、スイングアーム５４０の他端をラック５１０に向けて付勢するとピニオン５２０をラック５１０の歯面に対して略垂直に付勢することができる。ピニオン５２０をラック５１０に対して略垂直に付勢することができるので、ラック５１０とピニオン５２０との相対移動方向（走行ヘッドの走行方向）に関わらず、適切な噛み合い圧とすることができる。

（５）レバーアーム５７２をテンションローラ５７３の回転軸を支点として揺動させることにより、簡便なてこの原理によってスイングアーム５４０の他端をラック５１０に向けて付勢することができる。

（６）サブガイド機構４５０を備えているので、温度変化で走行ヘッド３００と基台部２１０との間に熱変形量の違いが生じても、サブスライダ４７０がサブレール４６０をメインガイド機構４１０のガイド方向に直交する方向でスライド移動することにより熱変形量の差が吸収される。その結果、メインガイド機構４１０にガイド方向以外の方向からのストレスがかかることがなく、メインガイド機構４１０の幾何精度が維持される。

（７）走行ヘッド３００と基台部２１０との間に生じる熱変形量の差が許容されるので、走行ヘッド３００を軽量の部材（たとえばアルミ合金）などで形成することができる。その結果、走行ヘッド３００の高速化を図ることができる。
（８）第１メインレール４２１と第２メインレール４２２との平行度が精密でない場合でも、メインレール同士の間隔の違いがサブガイド機構４５０（サブレール４６０、サブスライダ４７０）により吸収される。従って、第１メインレール４２１と第２メインレール４２２との平行度は精密でなくても走行ヘッド３００の走行精度が維持される。その結果、部品精度や取付精度が低減できるので、部品コストや組み立てコストを低減することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、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。
例えば、前記実施形態では、ラックが基台部に設けられピニオンが走行ヘッドに設けられているとしたが、逆に、ラックが走行ヘッドに設けられピニオンが基台部に設けられていてもよい。
付勢機構の構成としては、上記実施形態に限定されず、スイングアームの揺動端をラックに向けて付勢する構成であれば特に限定されない。
また、ガイド機構において、メインレールとしては二本設けられているとして説明したが、例えば３本、４本であってもよい。この場合、メインレールのうちの端の一本をスライドするメインスライダは走行ヘッドに取付固定される一方、他のメインレールをスライドするメインスライダの上面にはサブガイド機構が配設される。

本発明は、スライダ装置および測定機に利用できる。

本発明の測定機に係る一実施形態において、測定機の全体図。 前記実施形態において、ベースカバーを外した状態における走行部およびベース部の拡大図。 前記実施形態において、ドライブユニットの部分図。 前記実施形態において、図３中のIV方向からドライブユニットを見た部分図。 前記実施形態において、走行ヘッドの走行方向からガイド機構を見た部分図。 前記実施形態において、走行部の上面図。 従来のスライダ装置を示す図。

符号の説明

１００…三次元測定機（測定機）、２００…ベース部、２１０…基台部、２１１…台座、２１２…台座、２１３…台座、２２０…ベースカバー、２２１…スリット、２２４…天板部、２２５…側板部、２３０…端板部、２５０…収納空間、３００…走行ヘッド、３１０…高台部、３１１…高台、３１２…高台、３２０…凹部、３２１…ヘッドカバー、３３０…走行ヘッド本体、４００…ガイド機構、４１０…メインガイド機構、４２０…メインレール、４２１…第１メインレール、４２２…第２メインレール、４３０…メインスライダ、４３１…第１メインスライダ、４３２…第２メインスライダ、４３３…第３メインスライダ、４３４…第４メインスライダ、４５０…サブガイド機構、４６０…サブレール、４６１…第１サブレール、４６２…第２サブレール、４７０…サブスライダ、４７１…第１サブスライダ、４７２…第２サブスライダ、５００…ドライブユニット、５１０…ラック、５２０…ピニオン、５３０…揺動支持手段、５４０…スイングアーム、５４１…アーム本体部、５４２…ピニオン収容部、５４２Ａ…一端側柱部、５４２Ｃ…下梁部、５４２Ｂ…他端側柱部、５４２Ｄ…貫通孔、５５０…揺動軸、５６０…回転駆動手段、５６１…筐体、５６２…ブラケット、５６３…伝達機構、５６４…モータ（駆動源）、５６５…駆動ギア、５６６…駆動軸、５７０…付勢機構、５７１…壁板部、５７２…レバーアーム、５７３…テンションローラ、５７４…バネ、５７６…連結桿、６００…連結手段、６１０…揺動支持枠、６２０…連結部材、７００…測定部、７１０…Ｚコラム、７２０…Ｙスピンドル、７３０…プローブ、８００…走行部、９００…スライダ装置、９１０…ベース部、９２０…走行ヘッド、９３０…ガイド機構、９３１…レール、９３３…スライダ、９４０…駆動手段、９４１…ラック、９４２…ピニオン、９４３…モータ。

Claims (3)

1. ベース部と、
   所定ガイド機構によりガイドされる方向に沿って前記ベース部に対してスライド移動可能に設けられた走行ヘッドと、
   前記ガイド機構のガイド方向に沿って前記ベース部および前記走行ヘッドのいずれか一方に固定的に設けられたラックと、
   前記ラックのラック歯に噛合して所定駆動源により回転駆動されるピニオンと、
   前記ピニオンを回転可能に軸支するとともに、前記ピニオンの回転軸に略平行な揺動軸を有し、前記揺動軸と前記ピニオンの回転軸とを結ぶ線が前記ラックに対して略平行となる状態を基準状態として、前記揺動軸を介して前記ベース部および前記走行ヘッドのいずれか他方に揺動可能に連結されたスイングアームと、
   前記スイングアームを介して前記ピニオンを前記ラックに向けて付勢する付勢機構と、を備えた
   ことを特徴とするスライダ装置。
2. 請求項１に記載のスライダ装置において、
   前記付勢機構は、前記ピニオンを間にして前記ラックのラック歯面に対向配置された壁板部と、
   前記壁板部に当接して回転しながら前記壁板部に沿って移動するテンションローラと、
   前記スイングアームに略平行な状態を基準状態として揺動可能に設けられ略中央でテンションローラを回転可能に軸支するレバーアームと、
   前記レバーアームの一端を前記スイングアームから離間する方向に向けて付勢する付勢手段と、
   前記スイングアームの揺動端側から連続して突設され前記レバーアームの他端に回転可能に連結された連結桿と、を備えて構成されている
   ことを特徴とするスライダ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のスライダ装置と、
   前記走行ヘッドにより移動され、被測定物表面を走査して被測定物を検出する検出部を有する測定部と、
   前記検出部の座標位置を検出する位置検出手段と、を備えた測定機。

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