JP2010249197A - 移動機構の防塵装置および測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部材への影響を極力低減できる防塵装置およびこれを用いた測定機を提供する。
【解決手段】ステージ２を挟む第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２と、蛇腹部材３１，３２の伸縮方向に対して直交する幅方向両端側にステージ２の移動方向に沿って配置され蛇腹部材３１，３２のステージ側端部をガイドするガイド機構５０と、ステージ２の移動に同期して第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２が伸縮するように、ステージ２と第１蛇腹部材３１の連結部材３３および第２蛇腹部材３２の連結部材３４との間に掛け回されたワイヤ６０とを備える。ワイヤ６０は、ステージ２の略重心を通りかつステージ２の移動方向に沿った軸線上に配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、移動機構の防塵装置および測定機に関する。

画像測定機、三次元測定機、形状測定機など、ステージなどの移動機構を有する装置には、移動機構内部への異物の侵入を防ぐため、あるいは、移動機構内部の保護のために、防塵装置が備えられている（特許文献１参照）。

例えば、移動機構は、図６に示すように、支持台１１にステージ２の移動方向と平行に配置されたボールねじ軸１５と、このボールねじ軸１５を回転させるモータ１６と、ステージ２に設けられボールねじ軸１５に螺合されたナット部材１７とから構成されている。防塵装置は、ステージ２の移動方向一方側を覆う蛇腹部材３１と、ステージ２の移動方向他方側を覆う蛇腹部材３２とから構成されている。

いま、ステージ２が移動すると、図７に示すように、ステージ２の移動に合わせて、ステージ移動方向側の蛇腹部材３２が縮み、反対側の蛇腹部材３１が伸びる。このとき、ステージ２の移動領域が常に蛇腹部材３１，３２で覆われているから、移動機構内部への異物の侵入が防止され、あるいは、移動機構内部が保護される。

実公平４−２１０５１号公報

しかし、蛇腹部材３１，３２の動きは不規則であり、摺動抵抗を一定に確保することは難しい。とくに、ステージ２の移動方向に合わせて蛇腹部材３１，３２を保持するために、蛇腹部材３１，３２の幅方向端部を収納するガイド溝を設けると、蛇腹部材の伸縮に伴って、ガイド溝に接する蛇腹部材の折り返し部分の摺動抵抗も変動するため、ステージ２に及ぼす影響が変わってくる。

図８は、実際の測定機において、蛇腹部材の影響を評価した一例である。同図中、実線（あり）は、蛇腹部材を用いた測定機において、ワークを測定したときのステージ２の移動距離とワークの測定結果（変位）との関係を示す図である。同図中、破線（なし）は、蛇腹部材を用いない測定機において、同じワークを測定したときのステージ２の移動距離とワークの測定結果（変位）との関係を示す図である。
この結果からも分かるように、蛇腹部材を用いたものでは、摺動抵抗や引っ掛かりによって、測定データにスパイクノイズが発生していることが分かる。従って、今後、測定精度の要求が高くなるにつれて、蛇腹構造の防塵装置の影響を無視することができなくなることが予想され、新しい防塵装置が要望される。

本発明の目的は、このような従来の課題を解決すべく、可動部材への影響を極力低減できる防塵装置およびこれを用いた測定機を提供することにある。

本発明の移動機構の防塵装置は、可動部材を往復直線移動させる移動機構の防塵装置であって、前記可動部材の移動領域のうち、前記可動部材を挟んだ一方側を覆う伸縮可能な第１蛇腹部材と、前記可動部材の移動領域のうち、前記可動部材を挟んだ他方側を覆う伸縮可能な第２蛇腹部材と、前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の伸縮方向に対して直交する幅方向両端側に前記可動部材の移動方向に沿って配置され前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の可動部材側端部をガイドするガイド機構と、前記可動部材の移動に同期して前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材が伸縮するように、前記可動部材と前記第１蛇腹部材の可動部材側端部および前記第２蛇腹部材の可動部材側端部との間に掛け回されたワイヤとを備え、前記ワイヤは、前記可動部材の略重心を通りかつ前記可動部材の移動方向に沿った軸線上に配置され、両端が前記可動部材の移動方向両端に連結されている、ことを特徴とする。

このような構成によれば、可動部材が移動されると、この可動部材にワイヤを介して連結された第１蛇腹部材の可動部材側端部および第２蛇腹部材の可動部材側端部も同方向へ移動される結果、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材が、可動部材の移動に伴って伸縮される。
このとき、可動部材と第１蛇腹部材および第２蛇腹部材とを連結するワイヤは、可動部材の略重心を通りかつ可動部材の移動方向に沿った軸線上に配置され、両端が可動部材の移動方向両端に連結されているから、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の摺動抵抗は、可動部材の重心に加わる。そのため、可動部材には偏荷重が加わることがなく、可動部材の挙動を安定させることができるから、可動部材への影響を極力低減できる。

本発明の移動機構の防塵装置において、前記可動部材の移動方向に対して直交する幅方向両側に、前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の幅方向両端部を収納しガイドする蛇腹ガイドが前記可動部材の移動方向に沿って配置され、この蛇腹ガイドの内部に前記ガイド機構が配置されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、可動部材の移動方向に対して直交する幅方向両側に、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の幅方向両端部を収納しガイドする蛇腹ガイドが可動部材の移動方向に沿って配置されているから、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の幅方向両端部の隙間から異物が侵入するのを防止できる。また、蛇腹ガイドの内部にガイド機構が配置されているから、蛇腹ガイドがガイド機構の設置スペースを確保しつつ、蛇腹ガイドの両端部をガイドできる。

本発明の移動機構の防塵装置において、前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材のそれぞれの可動部材側端部には、両端が前記ガイド機構に支持された連結部材が取り付けられ、これら連結部材が前記ワイヤに接続されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１蛇腹部材の可動部材側端部および第２蛇腹部材の可動部材側端部に、それぞれ両端がガイド機構に支持された連結部材が取り付けられ、この連結部材にワイヤが接続されているから、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の連結部材の移動、つまり、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の伸縮動作を円滑に行うことができる。

本発明の移動機構の防塵装置において、前記ガイド機構は、ガイドレールと、このガイドレールに転動子を介して摺動可能に設けられ前記連結部材の両端を支持したスライドブロックとを備えるリニアガイドによって構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、ガイド機構が、ガイドレールおよびにスライドブロックを備えたリニアガイドによって構成されているから、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の連結部材の摺動抵抗を極力軽減できる。その結果、第１蛇腹部材および第２蛇腹部材の移動に伴う測定精度への影響を低減できるから、測定精度の向上に寄与できる。

本発明の測定機は、上述したいずれかに記載の移動機構の防塵装置を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、上述した各移動機構の防塵装置で述べた効果が期待できる。

本発明の一実施形態を示す形状測定機の正面図。 同上実施形態の側面図。 図２のIII矢示図。 図３のIV−IV線断面図。 図３のV−V線拡大断面図。 従来の蛇腹部材を用いた駆動機構の防塵装置を示す図。 従来の蛇腹部材を用いた駆動機構の防塵装置の動作状態を示す図。 従来の蛇腹部材を用いた駆動機構の防塵装置の評価を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜形状測定機の説明（図１および図２参照）＞
図１は、本発明の防塵装置および測定機を形状測定機に適用した実施形態の正面図、図２は、同形状測定機の側面図である。
本実施形態に係る形状測定機は、基台１と、被測定物を載置する可動部材としてのステージ２と、このステージ２を前後方向（Ｙ軸方向）へ変位させるＹ軸移動機構３と、基台１の上面にステージ２を跨いで設けられた門形フレーム４と、この門形フレーム４のクロスレール４Ａに左右方向（X軸方向）へ変位可能に設けられたXスライダ５と、このXスライダ５をＸ軸方向へ移動させるＸ軸移動機構６と、Ｘスライダ５に上下方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に設けられたＺスライダ７と、このＺスライダ７を昇降させるＺ軸移動機構８と、Ｚスライダ７の下端に設けられたプローブ９と、Ｙ軸移動機構３を覆う防塵装置１０とを含んで構成されている。

ステージ２は、図４に示すように、基台１の上面に支持された支持台１１にガイド部材１２を介してＹ軸方向へ変位に設けられている。
Ｙ軸移動機構３は、図４に示すように、支持台１１の上面にＹ軸方向と平行に支持されたボールねじ軸１５と、このボールねじ軸１５を回転させるモータ１６と、ステージ２に設けられているとともにボールねじ軸１５に螺合されたナット部材１７とを有する送りねじ機構によって構成されている。
Ｘ軸移動機構６やＺ軸移動機構８も、Ｙ軸移動機構３と同様に、例えば、ボールねじ軸と、モータと、ボールねじ軸に螺合されたナット部材とを有する送りねじ機構によって構成されている。
なお、これらＹ軸移動機構３、門形フレーム４、Ｘスライダ５、Ｘ軸移動機構６、Ｚスライダ７およびＺ軸移動機構８などは、プローブ９と可動部材としてのステージ２とを、X軸方向、Y軸方向およびＺ軸方向、つまり、三次元方向へ相対移動させる相対移動機構を構成している。

＜Ｙ軸駆動機構の防塵装置の説明（図３および図４参照）＞
Y軸移動機構３の防塵装置１０は、ステージ２およびＹ軸移動機構３の周囲を覆う防塵ケース２０と、この防塵ケース２０の開口２３を覆う第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２と、この第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の伸縮方向に対して直交する幅方向両側にステージ２の移動方向に沿って配置され第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の幅方向両端部を収納しガイドする蛇腹ガイド４０と、この蛇腹ガイド４０の内部に配置され第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の内端部をガイドするガイド機構５０と、ステージ２の移動に同期して第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２が伸縮するようにステージ２と第１蛇腹部材３１の内端部および第２蛇腹部材３２の内端部との間に掛け回されたワイヤ６０とを備えて構成されている。

防塵ケース２０は、ステージ２およびＹ軸移動機構３の正面および背面を覆う前壁２１Ａおよび後壁２１Ｂと、ステージ２およびＹ軸移動機構３の側面を覆う側壁２２とを有し、これらで囲まれた上面にステージ２の上部を露出するための開口２３を有する箱状に形成されている。
第１蛇腹部材３１は、ステージ２の移動方向に沿って伸縮可能になるようにステージ２の移動方向に一定幅で折り返されて構成され、ステージ２の移動領域のうち、ステージ２を挟んだ一方側に防塵ケース２０の開口２３を塞ぐように配置されている。第１蛇腹部材の外端部（図３，図４中右端部）は、前壁２１Ａの上端に固定され、内端部（ステージ側端部）には、両端がガイド機構５０に支持された連結部材３３が取り付けられている。
第２蛇腹部材３２も、ステージ２の移動方向に沿って伸縮可能になるようにステージ２の移動方向に一定幅で折り返されて構成され、ステージ２の移動領域のうち、ステージ２を挟んだ他方側に防塵ケース２０の開口２３を塞ぐように配置されている。第２蛇腹部材３２の外端部（図３，図４中左端部）は、後壁２１Ｂの上端に固定され、内端部（ステージ側端部）には、両端がガイド機構５０に支持された連結部材３４が取り付けられている。

蛇腹ガイド４０は、図５にも示すように、防塵ケース２０の側壁２２の上端面に、ステージ２の移動方向に沿って配置された断面コ字形のガイド部材によって構成されている。つまり、ウエブ片４１と、このウエブ片４１の上下端に内側へ向かって直角に形成されたフランジ片４２，４３とを有する断面コ字形のチャンネル材から構成され、上下のフランジ片４２，４３の間隔が第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２が最も縮んだ状態において折り返し高さより僅かに大きい寸法に形成されている。
ガイド機構５０は、蛇腹ガイド４０の内部に配置された２本のガイドレール５１と、この各ガイドレール５１に図示省略の転動子を介して摺動可能に設けられ連結部材３３，３４の両端を支持したスライドブロック５２，５３とを備えるリニアガイドによって構成されている。

ワイヤ６０は、ステージ２の略重心を通りかつステージ２の移動方向に沿った軸線上の前後位置に配置された各２つのガイドローラ６１，６２，６３，６４に沿って、ステージ２の略重心を通りかつステージ２の移動方向に沿った軸線上（ボールねじ軸１５の略真上）に配置され、両端がステージ２の移動方向両端に連結されている。
具体的には、ワイヤ６０は、一端がステージ２の前端に接続され、他端がガイドローラ６１、ガイドローラ６４、ガイドローラ６２、ガイドローラ６３に掛け回されたのち、ステージ２の後端に接続されている。ガイドローラ６４とガイドローラ６２との間のワイヤ６０に、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の連結部材３３，３４が接続されている。

＜測定動作＞
測定にあたっては、ステージ２の上に被測定物を載置したのち、ステージ２をＹ軸方向へ、プローブ９をＸ軸およびＺ軸方向へ移動させながら、プローブ９を被測定物に接触させる。すると、そのときの各軸の座標値、つまり、ステージ２のＹ軸座標値、プローブ９のＸ軸およびＺ軸値が取り込まれるから、これらの座標値から被測定物の寸法や形状が測定される。
いま、ステージ２がＹ軸方向へ移動すると、例えば、図４中右方向へ移動すると、ステージ２の移動に伴って、第１蛇腹部材３１が縮み、第２蛇腹部材３２が伸びるから、防塵ケース２０の開口２３が常に塞がれた状態で、ステージ２を移動させることができる。

＜実施形態の効果＞
（１）ステージ２と第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２とを連結するワイヤ６０は、ステージ２の略重心を通りかつステージ２の移動方向に沿った軸線上に配置され、両端がステージ２の移動方向両端に連結されているから、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の摺動抵抗は、ステージ２の重心に加わる。そのため、ステージ２には偏荷重が加わることがなく、ステージ２の挙動を安定させることができるから、ステージ２への影響を極力低減できる。

（２）ステージ２の移動方向に対して直交する幅方向両側に、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の幅方向両端部を収納しガイドする蛇腹ガイド４０が配置されているから、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の幅方向両端部の隙間から異物が侵入するのを防止できる。
また、蛇腹ガイド４０の内部にガイド機構５０が配置されているから、蛇腹ガイド４０がガイド機構５０の設置スペースを確保しつつ、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の両端部をガイドできる。

（３）第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の内端部には、それぞれ両端がガイド機構５０に支持された連結部材３３，３４が取り付けられ、この連結部材３３，３４にワイヤ６０が接続されているから、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の連結部材３３，３４の移動、つまり、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の伸縮動作を円滑に行うことができる。

（４）ガイド機構５０は、ガイドレール５１と、このガイドレール５１に転動子を介して摺動可能に設けられ連結部材３３，３４の両端を支持したスライドブロック５２，５３とを備えるリニアガイドによって構成されているから、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の連結部材３３，３４の摺動抵抗を極力軽減できる。従って、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の移動に伴う測定精度への影響を低減できるから、測定精度の向上に寄与できる。

＜変形例＞
なお、本発明は、前述の実施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。
前記実施形態では、ステージ２の移動方向に対して直交する幅方向両側に、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の幅方向両端部を収納しガイドする断面コ字状の蛇腹ガイド４０を配置したが、蛇腹ガイド４０を設けなくてもよい。つまり、第１蛇腹部材３１および第２蛇腹部材３２の内端部をガイドするガイド機構５０のみであってもよい。

前記実施形態では、ガイド機構５０は、ガイドレール５１と、このガイドレール５１に転動子を介して摺動可能に設けられたスライドブロック５２，５３とを有するリニアガイドによって構成されていたが、必ずしもこの構成に限られない。例えば、ガイドレールと、このガイドレールに対して走行可能なコロや車輪などの構成であってもよい。

前記実施形態では、防塵装置１０を、Ｙ軸移動機構３に適用した例について説明したが、これに限られない。例えば、Ｘ軸移動機構６やＺ軸移動機構８に適用しても、同様な効果が期待できる。
また、前記実施形態で述べた形状測定機に限らず、画像測定機や三次元測定機などの測定機であってもよく、あるいは、工作機械などでもよい。つまり、可動部材を往復直線移動させる移動機構を備えた測定機や工作機械などに、本発明の防塵装置を適用できる。

本発明は、画像測定機、三次元測定機、形状測定機など測定機のほか、ワークを載置したテーブルを移動させる移動機構を有する工作機械などに利用することができる。

２…ステージ（可動部材）、
３…Ｙ軸移動機構（移動機構）、
１０…防塵装置、
３１…第１蛇腹部材、
３２…第２蛇腹部材、
３３…連結部材、
３４…連結部材、
４０…蛇腹ガイド、
５０…ガイド機構、
５１…ガイドレール、
５２，５３…スライドブロック。

Claims (5)

1. 可動部材を往復直線移動させる移動機構の防塵装置であって、
   前記可動部材の移動領域のうち、前記可動部材を挟んだ一方側を覆う伸縮可能な第１蛇腹部材と、
   前記可動部材の移動領域のうち、前記可動部材を挟んだ他方側を覆う伸縮可能な第２蛇腹部材と、
   前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の伸縮方向に対して直交する幅方向両端側に前記可動部材の移動方向に沿って配置され前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の可動部材側端部をガイドするガイド機構と、
   前記可動部材の移動に同期して前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材が伸縮するように、前記可動部材と前記第１蛇腹部材の可動部材側端部および前記第２蛇腹部材の可動部材側端部との間に掛け回されたワイヤとを備え、
   前記ワイヤは、前記可動部材の略重心を通りかつ前記可動部材の移動方向に沿った軸線上に配置され、両端が前記可動部材の移動方向両端に連結されている、ことを特徴とする移動機構の防塵装置。
2. 請求項１に記載の移動機構の防塵装置において、
   前記可動部材の移動方向に対して直交する幅方向両側に、前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材の幅方向両端部を収納しガイドする蛇腹ガイドが前記可動部材の移動方向に沿って配置され、
   この蛇腹ガイドの内部に前記ガイド機構が配置されている、ことを特徴とする移動機構の防塵装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の移動機構の防塵装置において、
   前記第１蛇腹部材および前記第２蛇腹部材のそれぞれの可動部材側端部には、両端が前記ガイド機構に支持された連結部材が取り付けられ、
   これら連結部材が前記ワイヤに接続されている、ことを特徴とする移動機構の防塵装置。
4. 請求項３に記載の移動機構の防塵装置において、
   前記ガイド機構は、ガイドレールと、このガイドレールに転動子を介して摺動可能に設けられ前記連結部材の両端を支持したスライドブロックとを備えるリニアガイドによって構成されている、ことを特徴とする移動機構の防塵装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の移動機構の防塵装置を備えたことを特徴とする測定機。

Images