JP2015007641A - Three-dimensional coordinate measuring machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a highly accurate three-dimensional coordinate measuring machine which can be manufactured by a simple configuration and at a low manufacturing cost.SOLUTION: The three-dimensional coordinate measuring machine includes: a base 11; a moving mechanism installed on the base 11; and a measurement probe to be moved by the moving mechanism, and measures a measurement object on the base 11 using the measurement probe. On one side of the moving mechanism, a first guide is provided which is disposed higher than the measurement probe position, and on the other side of the moving mechanism, a second guide is provided which is disposed at the same height as the base surface.

Description

本発明は、三次元座標測定機に関し、特に三次元座標測定機の移動機構に関する。   The present invention relates to a three-dimensional coordinate measuring machine, and more particularly to a moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine.

物体の外形の座標を測定するために三次元座標測定機が使用される。三次元座標測定機は、ベース上に、X軸、Y軸およびZ軸の直交する3軸方向に移動する移動機構を順次構成し、最終段の3軸方向に移動可能な部材(第3移動部)に変位量測定器を設け、変位量測定器のプローブを物体の外形に接触させた時の変位量と、その時の3軸方向の座標値を合わせて、物体の表面位置座標を算出する。各移動機構による移動位置座標は、測定する座標の基礎であり、移動座標について高精度であることが要求される。   A three-dimensional coordinate measuring machine is used to measure the coordinates of the outer shape of the object. The three-dimensional coordinate measuring machine sequentially forms on the base a moving mechanism that moves in the three-axis directions orthogonal to the X-axis, Y-axis, and Z-axis, and a member that can move in the final three-axis direction (third movement) Part) is provided with a displacement measuring device, and the surface position coordinates of the object are calculated by combining the displacement amount when the probe of the displacement measuring device is brought into contact with the outer shape of the object and the coordinate values in the three-axis directions at that time. . The movement position coordinates by each movement mechanism are the basis of the coordinates to be measured, and the movement coordinates are required to be highly accurate.

三次元座標測定機等の移動機構は、リニアガイドを用いて実現されるのが一般的である。
図1は、リニアガイドを示す図であり、(A)が外観を示す斜視図であり、(B)が断面図である。
A moving mechanism such as a three-dimensional coordinate measuring machine is generally realized using a linear guide.
FIG. 1 is a view showing a linear guide, (A) is a perspective view showing an appearance, and (B) is a sectional view.

リニアガイドは、レール1と、レール1上をスライドして移動する移動ユニット2と、を有する。図1の(B)に示すように、移動ユニット2は、ベアリング球3を介してレール1に接触しており、移動時にはベアリング球3が回転する。図1の(A)に示すように、移動ユニット2がレール1に対して回転する3方向の回転成分P、YおよびRが存在する。Pはピッチング、Yはヨーイング、Rはローリングと呼ばれる。   The linear guide includes a rail 1 and a moving unit 2 that slides and moves on the rail 1. As shown in FIG. 1B, the moving unit 2 is in contact with the rail 1 via the bearing ball 3, and the bearing ball 3 rotates during movement. As shown in FIG. 1A, there are three rotational components P, Y, and R in which the moving unit 2 rotates with respect to the rail 1. P is called pitching, Y is called yawing, and R is called rolling.

移動機構を構成する場合、上記の回転の影響を除くため、複数個のリニアガイドが使用される。例えば、同一のレール上を移動する2個の移動ユニットを同一の移動部に取り付ける。これにより、ピッチングPおよびヨーイングYの影響を低減できる。この場合、レールは1本であり、取り付けは比較的容易に行える。   When the moving mechanism is configured, a plurality of linear guides are used in order to eliminate the influence of the rotation. For example, two moving units that move on the same rail are attached to the same moving unit. Thereby, the influence of pitching P and yawing Y can be reduced. In this case, the number of rails is one and the attachment can be performed relatively easily.

さらに、複数のレールと複数の移動ユニットを使用することも行われる。例えば、2本のレールを平行に配置し、それぞれのレール上に移動する2個の移動ユニットを同一の移動部に取り付ける。この場合、上記のように、各レールに2個の移動ユニットを取り付けることも行われ、その場合は4個の移動ユニットが使用されることになる。これにより、ピッチングPおよびヨーイングYに加えて、ローリングRの影響も低減できる。   In addition, a plurality of rails and a plurality of moving units are used. For example, two rails are arranged in parallel, and two moving units that move on the respective rails are attached to the same moving unit. In this case, as described above, two moving units are also attached to each rail, and in this case, four moving units are used. Thereby, in addition to pitching P and yawing Y, the influence of rolling R can also be reduced.

図2は、三次元座標測定機の移動機構の構成例を示す図である。この構成は、いわゆる片持ち方式と呼ばれるものである。
三次元座標測定機は、合成大理石等の石定盤で作られたベース11と、ベース11の一方の辺に設けられたYコラム21と、Yコラム21上に平行に設けられた2本のY軸レール22Aおよび22Bと、Y軸レール22Aおよび22B上を移動するY移動部31と、Y移動部31上に平行に設けられた2本のX軸レール32Aおよび32Bと、X軸レール32Aおよび32B上を移動するX移動部40と、X移動部40に固定された垂直方向に伸びるZコラム41と、Zコラム41上に平行に設けられた2本のZ軸レール42Aおよび42Bと、Z軸レール42Aおよび42B上を移動するZ移動部50と、を有する。Z移動部50には、変位測定器51が取り付けられ、変位測定器51の測定プローブを被測定物の表面に接触させる。片持ち方式の移動機構は、ベース11上に背面を除く方向からアクセス可能であるため、被測定物の配置や、測定プローブの接触位置の確認等が容易に行えるという利点がある。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine. This configuration is a so-called cantilever method.
The three-dimensional coordinate measuring machine includes a base 11 made of a stone surface plate such as synthetic marble, a Y column 21 provided on one side of the base 11, and two pieces provided in parallel on the Y column 21. Y-axis rails 22A and 22B, Y-moving part 31 that moves on Y-axis rails 22A and 22B, two X-axis rails 32A and 32B provided in parallel on Y-moving part 31, and X-axis rail 32A An X moving part 40 that moves on and 32B, a Z column 41 that is fixed to the X moving part 40 and extends in the vertical direction, and two Z-axis rails 42A and 42B provided in parallel on the Z column 41, And a Z moving part 50 that moves on the Z-axis rails 42A and 42B. A displacement measuring device 51 is attached to the Z moving unit 50, and the measuring probe of the displacement measuring device 51 is brought into contact with the surface of the object to be measured. Since the cantilever type moving mechanism can be accessed on the base 11 from the direction other than the rear surface, there is an advantage that the arrangement of the object to be measured, the contact position of the measurement probe, etc. can be easily confirmed.

各レールにはそれぞれ2個の移動ユニットが配置されるので、Y移動部31、X移動部40およびZ移動部50には4個の移動ユニットが取り付けられる。図2の構成では、平行に設けられる2本のレールは、同一部材の同一面上に近接して配置されるので、比較的容易に高い平行度で配置することが可能である。   Since two moving units are arranged on each rail, four moving units are attached to the Y moving unit 31, the X moving unit 40, and the Z moving unit 50. In the configuration of FIG. 2, the two rails provided in parallel are arranged close to each other on the same surface of the same member, and therefore can be arranged with high parallelism relatively easily.

しかし、図2の片持ち方式の移動機構では、Y移動部31は、たとえ2本のレール22Aおよび22Bと4個の移動ユニットで支持されているといっても、端に近い部分で支持されているため、撓みにより他方の端における変位が発生する。撓み量は、X移動部40の移動に伴ってモーメントが変化する。言い換えれば、Y移動部31の剛性が不十分である。   However, in the cantilever type moving mechanism of FIG. 2, the Y moving portion 31 is supported at a portion near the end even though it is supported by two rails 22A and 22B and four moving units. Therefore, the displacement at the other end occurs due to the bending. The amount of bending changes in moment as the X moving unit 40 moves. In other words, the rigidity of the Y moving part 31 is insufficient.

上記の片持ち方式の移動機構の撓み(剛性)の影響を低減するために、Y移動部31の両端を支持することが行われる。   In order to reduce the influence of bending (rigidity) of the above-mentioned cantilever type moving mechanism, both ends of the Y moving unit 31 are supported.

図3は、三次元座標測定機の移動機構の別の構成例を示す図であり、Y移動部31を移動させる構成のみを示し、他の軸の移動機構は図示を省略している。ここでは、図3の形式の移動機構を、L型と称する。
図3の三次元座標測定機のL型の移動機構は、Y移動部31の一方の端部を、Yコラム21上に平行に設けられた2本のY軸レール22Aおよび22Bで支持することは、図2の構成と同じであるが、Y移動部31の反対側の端部を支持する支持部材60を設け、支持部材60の下面を、ベース11上に配置したサブガイド61で支持することが、図2の構成と異なる。サブガイド61は、例えばリニアガイドである。
FIG. 3 is a diagram showing another configuration example of the moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine, showing only the configuration for moving the Y moving unit 31, and the other shaft moving mechanisms are not shown. Here, the moving mechanism of the type shown in FIG.
The L-type moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine in FIG. 3 supports one end of the Y moving portion 31 with two Y-axis rails 22A and 22B provided in parallel on the Y column 21. 2 is the same as the configuration of FIG. 2, but is provided with a support member 60 that supports the opposite end of the Y moving portion 31, and the lower surface of the support member 60 is supported by a sub-guide 61 disposed on the base 11. This is different from the configuration of FIG. The sub guide 61 is, for example, a linear guide.

図3の構成では、サブガイド61の真直度が非常に高い精度で維持されていることが要求される。サブガイド61の真直度の誤差は、例えば、ベース11の面の高さ変動として表すことができる。サブガイド61におけるベース11の面の高さがΔ1変化すると、Y移動部31の反対側の端部の高さも変化するが、Y移動部31の一端はYコラム21の2本のリニアガイドにより支持されており、固定されているのと同等である。そのため、Y移動部31が撓んで(反って)反対側の端部の高さがΔ2変化して均衡することになる。Y移動部31にこのような撓みが発生すると、Z移動部50が傾き、変位測定器51の測定プローブの位置がΔ3変位することになり、座標測定誤差を発生する。   In the configuration of FIG. 3, it is required that the straightness of the sub-guide 61 is maintained with very high accuracy. The straightness error of the sub-guide 61 can be expressed as, for example, the height variation of the surface of the base 11. When the height of the surface of the base 11 in the sub guide 61 changes by Δ1, the height of the end portion on the opposite side of the Y moving portion 31 also changes. It is supported and is equivalent to being fixed. Therefore, the Y moving part 31 is bent (warped), and the height of the opposite end changes by Δ2 and balances. When such a deflection occurs in the Y moving unit 31, the Z moving unit 50 is tilted, and the position of the measurement probe of the displacement measuring device 51 is displaced by Δ3, thereby generating a coordinate measurement error.

Y移動部31の撓みは、Y軸方向の移動に伴って変化し、温度等によっても変化する。Y移動部31の撓みによる測定プローブの接触位置の誤差は、基準物体の測定結果に基づいて算出した補正式などによりある程度補正可能であるが、撓み量の変化による影響まで正確に補正するのは難しいという問題がある。   The deflection of the Y moving part 31 changes with the movement in the Y-axis direction, and also changes depending on the temperature and the like. The error in the contact position of the measurement probe due to the deflection of the Y moving part 31 can be corrected to some extent by a correction formula calculated based on the measurement result of the reference object. There is a problem that it is difficult.

図4は、三次元座標測定機の移動機構の構成例を示す図である。この構成は、いわゆるブリッジ方式と呼ばれるものである。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine. This configuration is called a so-called bridge system.

図4のブリッジ方式の三次元座標測定機は、ベース11の対向する辺に2個のYコラム21Aおよび21Bを設け、Yコラム21A上に1本のY軸レール22Aを、Yコラム21B上に1本のY軸レール22Bを、それぞれ設ける。Y移動部31は、各レールに2個の移動ユニットが用いられる場合には、2本のレール22Aおよび22Bを移動する4個の移動ユニットが取り付けられる。他の部分は、図2の場合と同様である。   The bridge-type three-dimensional coordinate measuring machine shown in FIG. 4 is provided with two Y columns 21A and 21B on opposite sides of the base 11, one Y-axis rail 22A on the Y column 21A, and the Y column 21B. One Y-axis rail 22B is provided. In the case where two moving units are used for each rail, the Y moving unit 31 is attached with four moving units that move the two rails 22A and 22B. The other parts are the same as in FIG.

図4のブリッジ方式の三次元座標測定機は、1組のレールを取り付ける2個のYコラム21Aおよび21Bのレール取り付け面の平行度および真直度を、非常に高い精度で加工した上で、レールを実装する必要があり、製造コストが非常に高くなるという問題がある。また、図4のブリッジ方式の三次元座標測定機は、ベース11上へのアクセスが制限されるため、被測定物の配置や、測定プローブの接触位置の確認等が難しくなるという問題がある。   The bridge-type three-dimensional coordinate measuring machine shown in FIG. 4 is obtained by processing the parallelism and straightness of the rail mounting surfaces of the two Y columns 21A and 21B to which one set of rails are mounted with extremely high accuracy. There is a problem that the manufacturing cost becomes very high. Further, the bridge-type three-dimensional coordinate measuring machine shown in FIG. 4 has a problem that it is difficult to confirm the arrangement of the object to be measured and the contact position of the measurement probe because access to the base 11 is restricted.

なお、Y移動部31を門のような形状とし、ベース上にY軸レール22Aと22Bを設けるいわゆる門型方式の三次元座標測定機も知られているが、門型のY移動部31の底面の平行度および真直度を、非常に高い精度で加工する必要があり、上記と同様の問題がある。   A so-called portal type three-dimensional coordinate measuring machine in which the Y moving part 31 is shaped like a gate and the Y-axis rails 22A and 22B are provided on the base is also known. It is necessary to process the parallelism and straightness of the bottom surface with very high accuracy, and there are the same problems as described above.

特開2012−002715号公報JP 2012-002715 A 特開2012−042267号公報JP 2012-042267 A

以上説明したように、片持ち方式の移動機構は剛性が不十分であり、ブリッジ方式およびそれに類似したL型の移動機構は、非常に高い加工精度が要求されるため、製造コストが増加するという問題があった。   As described above, the cantilever type moving mechanism has insufficient rigidity, and the bridge type and the L-type moving mechanism similar thereto require a very high processing accuracy, which increases the manufacturing cost. There was a problem.

上記課題を解決するため、本発明の三次元座標測定機は、Y移動部に対応する第1移動部の一方の端部を1本のリニアガイドで支持し、他方の端部をこの1本のリニアガイドと平行に設けられたエアーベアリング摺動案内部に沿って移動するエアー移動部で支持することを特徴とする。   In order to solve the above problems, the three-dimensional coordinate measuring machine of the present invention supports one end of the first moving unit corresponding to the Y moving unit with one linear guide, and the other end of the first moving unit. It supports by the air moving part which moves along the air bearing sliding guide part provided in parallel with this linear guide.

すなわち、本発明の三次元座標測定機は、ベースと、前記ベースに設けられた第1の軸移動機構と、前記第1の軸移動機構により移動する第1移動部に設けられた第2の軸移動機構と、前記第2の軸移動機構により移動する第2移動部に設けられた第3の軸移動機構と、を備え、前記第1の軸移動機構は、機械的なベアリングを用いた1本のリニアガイドと、前記リニアガイドと平行に設けられたエアーベアリング摺動案内部と、前記エアーベアリング摺動案内部に沿って移動するエアー移動部と、を備え、前記第1移動部は、一方が前記リニアガイドにより移動するリニア移動ユニットに取り付けられ、他方が前記エアー移動部に揺動可能に取り付けられることを特徴とする。   That is, the three-dimensional coordinate measuring machine according to the present invention includes a base, a first axis moving mechanism provided on the base, and a second moving part provided on the first moving unit moved by the first axis moving mechanism. An axial movement mechanism, and a third axial movement mechanism provided in a second movement unit that is moved by the second axial movement mechanism, wherein the first axial movement mechanism uses a mechanical bearing. A linear guide; an air bearing sliding guide portion provided in parallel with the linear guide; and an air moving portion that moves along the air bearing sliding guide portion, wherein the first moving portion includes: One is attached to a linear moving unit that is moved by the linear guide, and the other is attached to the air moving portion so as to be swingable.

本発明の三次元座標測定機では、1本のリニアガイドとエアーベアリング摺動案内部との平行度・真直度が不十分で、移動位置によりリニアガイドとエアーベアリング摺動案内部の相対的な高さが変化した場合、エアーベアリングによりある程度高さ変化の差を吸収することができる。第1移動部の他方の端部の高さが変化すると、第1移動部は傾きが変化する、言い換えればローリングするが、これは第1移動部を1本のリニアガイドで支持しているので、図1の(A)に示したローリングRにより、吸収することができる。これにより、第1移動部の傾き、すなわちローリングは変化するが、第1移動部に撓みを発生することはない。撓みが無ければ、誤差変化に再現性があり、現在の補正技術を適用すれば、高精度の補正が可能であり、移動位置を高精度に制御できる。言い換えれば、本発明は、これまでできるだけ微小に抑制しようとしてきたローリングRを積極的に許容し、第1移動部の一方を1本のリニアガイドで支持し、他方をエアーベアリングにより支持し、第1移動部を支持する部分の相対的な高さ変化を、エアーベアリングにより吸収し、第1移動部の傾き変化を、1本のリニアガイドで許容されるローリングと揺動可能な連結部で吸収する。   In the three-dimensional coordinate measuring machine of the present invention, the parallelism / straightness between one linear guide and the air bearing sliding guide part is insufficient, and the linear guide and the air bearing sliding guide part relative to each other depending on the moving position. When the height changes, the difference in height change can be absorbed to some extent by the air bearing. When the height of the other end of the first moving part changes, the inclination of the first moving part changes, in other words, rolling, but this is because the first moving part is supported by one linear guide. It can be absorbed by the rolling R shown in FIG. As a result, the inclination of the first moving part, that is, the rolling changes, but the first moving part does not bend. If there is no deflection, the error change is reproducible. If the current correction technique is applied, high-accuracy correction is possible, and the movement position can be controlled with high accuracy. In other words, the present invention positively allows the rolling R which has been attempted to be suppressed as much as possible so far, supports one of the first moving parts with one linear guide, supports the other with an air bearing, The relative height change of the part supporting one moving part is absorbed by the air bearing, and the inclination change of the first moving part is absorbed by the rolling allowed by one linear guide and the swingable connecting part. To do.

また、メカ(機械的)ベアリングであるリニアガイドとエアーベアリングの併用により、摩擦面をメカベアリング摺動面の1ラインのみにで、駆動点を摩擦面に設置することにより、往復のヒステリシスを低減できる。   In addition, by using both linear guides and air bearings, which are mechanical (mechanical) bearings, the friction surface is only on one line of the mechanical bearing sliding surface, and the drive point is installed on the friction surface, reducing reciprocal hysteresis. it can.

第1移動部は、図3に示した1個のコラムを有するL型の構成でも、図4に示した2個のコラムを有するブリッジ型の構成でも、コラムを設けない門型の構成でもよい。
1個のコラムを有するL型の構成では、ベースの一辺に設けられたベース面に平行な載置面を有するコラムを設け、第1の軸移動機構の1本のリニアガイドは、コラムの載置面に設けられ、第1移動部の他方の端部に設けた支持部材にエアー移動部を取り付け、ベースに設けたエアーベアリング摺動案内部で支持する。
The first moving unit may be an L-type configuration having one column shown in FIG. 3, a bridge-type configuration having two columns shown in FIG. 4, or a gate-type configuration without a column. .
In the L-shaped configuration having one column, a column having a mounting surface parallel to the base surface provided on one side of the base is provided, and one linear guide of the first shaft moving mechanism is mounted on the column. An air moving part is attached to a support member provided on the mounting surface and provided at the other end of the first moving part, and is supported by an air bearing sliding guide provided on the base.

第1移動部は、エアー移動部に揺動可能に取り付けられる必要があり、この連結部は、例えば、球状の先端部と、少なくとも一部が円錐面である球状の先端部を受ける受け部と、を有するように構成される。   The first moving unit needs to be swingably attached to the air moving unit. The connecting unit includes, for example, a spherical tip and a receiving portion that receives a spherical tip having at least a part of a conical surface. Are configured.

本発明によれば、高精度の三次元座標測定機を、簡単な構成で、低い製造コストで実現できる。   According to the present invention, a highly accurate three-dimensional coordinate measuring machine can be realized with a simple configuration and low manufacturing cost.

図1は、リニアガイドを示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a linear guide. 図2は、三次元座標測定機の片持ち方式の移動機構の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a cantilever type moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine. 図3は、三次元座標測定機のL型の移動機構の別の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating another configuration example of the L-type moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine. 図4は、三次元座標測定機のブリッジ方式の移動機構の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a bridge-type moving mechanism of the three-dimensional coordinate measuring machine. 図5は、本発明の三次元座標測定機の基本構成を示す図であり、(A)は1個のコラムを有するL型に適用した場合を、(B)は門型のものに適用した場合を示す。FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of the three-dimensional coordinate measuring machine of the present invention, where (A) is applied to an L type having one column, and (B) is applied to a portal type. Show the case. 図6は、本発明をL型に適用した実施形態の三次元座標測定機の構成を示す図であり、(A)が正面図であり、(B)が側面図である。6A and 6B are diagrams showing a configuration of a three-dimensional coordinate measuring machine according to an embodiment in which the present invention is applied to an L shape, where FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view. 図7は、連結機構の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the coupling mechanism.

図5は、本発明の三次元座標測定機の基本構成を示す図であり、(A)は1個のコラムを有するL型に適用した場合を、(B)は門型のものに適用した場合を示す。図5では、Y移動部を移動させる構成のみを示し、他の軸の移動機構は図示を省略している。   FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of the three-dimensional coordinate measuring machine of the present invention, where (A) is applied to an L type having one column, and (B) is applied to a portal type. Show the case. In FIG. 5, only the configuration for moving the Y moving unit is shown, and the other axis moving mechanisms are not shown.

図5の(A)に示すように、本発明を適用したL型の三次元座標測定機は、ベース11と、Yコラム21と、Yコラム21の上面を移動するY(第1)移動部31と、Y移動部31を支持する支持部材60と、を有する。Yコラム21は、ベース11の一方の辺に沿って設けられ、Yコラム21の上面は、ベース11の面と平行である。Y移動部31は、Yコラム21の上面に設けられた1本のリニアガイドのレールにリニア移動ユニットを介して接続され、リニアガイドにより移動する。図では、Y移動部31と1本のリニアガイドとの接続部を参照番号70で示している。Y移動部31には、X軸移動機構およびZ軸移動機構がさらに設けられ、Z移動部50に取り付けられた変位測定器51のプローブの位置座標が、3軸方向に移動する。   As shown in FIG. 5A, an L-type three-dimensional coordinate measuring machine to which the present invention is applied includes a base 11, a Y column 21, and a Y (first) moving unit that moves on the upper surface of the Y column 21. 31 and a support member 60 that supports the Y moving portion 31. The Y column 21 is provided along one side of the base 11, and the upper surface of the Y column 21 is parallel to the surface of the base 11. The Y moving unit 31 is connected to the rail of one linear guide provided on the upper surface of the Y column 21 via a linear moving unit, and moves by the linear guide. In the figure, the connection part between the Y moving part 31 and one linear guide is indicated by reference numeral 70. The Y moving unit 31 is further provided with an X axis moving mechanism and a Z axis moving mechanism, and the position coordinates of the probe of the displacement measuring instrument 51 attached to the Z moving unit 50 move in the three axis directions.

Y移動部31の他方の端部は、支持部材60により支持される。支持部材60の下部は、エアー移動部に揺動可能に支持される。エアー移動部と、ベース11上にYコラム21の上面のリニアガイドと平行に設けられたエアーベアリング摺動案内部は、エアーベアリング機構80を構成する。エアーベアリング機構80により、リニアガイドとエアーベアリング摺動案内部の相対的な高さが変化した場合でも、エアーベアリング機構によりある程度高さ変化の差を吸収することができる。さらに、支持部材60の下部は、エアー移動部に揺動可能に支持されると共に、Y移動部31の傾きが変化しても、リニアガイドは1本であり、ある程度のローリングであれば吸収することができる。これにより、Y移動部31がローリングしても、Y移動部31に撓みを発生することはなく、補正により移動位置を高精度に制御できる。また、メカ(機械的)ベアリングであるリニアガイドとエアーベアリングの併用により、摩擦面をメカベアリング摺動面の1ラインのみにでき、駆動点を摩擦面に設置することにより、往復のヒステリシスを低減できる。   The other end of the Y moving portion 31 is supported by the support member 60. The lower part of the support member 60 is supported by the air moving unit so as to be swingable. The air moving portion and the air bearing sliding guide portion provided on the base 11 in parallel with the linear guide on the upper surface of the Y column 21 constitute an air bearing mechanism 80. Even when the relative height of the linear guide and the air bearing sliding guide portion is changed by the air bearing mechanism 80, the difference in height change can be absorbed to some extent by the air bearing mechanism. Further, the lower part of the support member 60 is swingably supported by the air moving part, and even if the inclination of the Y moving part 31 changes, there is only one linear guide, which absorbs a certain amount of rolling. be able to. Thereby, even if the Y moving unit 31 rolls, the Y moving unit 31 does not bend, and the moving position can be controlled with high accuracy by correction. Also, by using both linear guides and air bearings, which are mechanical (mechanical) bearings, the friction surface can be only one line of the mechanical bearing sliding surface, and the drive point is installed on the friction surface, reducing the reciprocal hysteresis. it can.

図5の(A)に示したL型方式の移動機構は、リニアガイドをベース11の面より上部に持ち上げており、次に説明する門型の移動機構に比べて、Y移動部31の重心位置と駆動点(リニアガイド)との距離を短くでき、さらにY移動部31の重量を低減できる。これにより、加減速時のY移動部31のピッチングを低減でき、移動応答性を改善もしくは同じ移動応答性を実現するのに必要な駆動力を低減できる。また、ベース11上に背面を除く方向から容易にアクセス可能であるため、被測定物の配置や、測定プローブの接触位置の確認等が容易に行える。   In the L-type moving mechanism shown in FIG. 5A, the linear guide is lifted above the surface of the base 11, and the center of gravity of the Y moving portion 31 is compared to the portal-type moving mechanism described below. The distance between the position and the driving point (linear guide) can be shortened, and the weight of the Y moving unit 31 can be reduced. Thereby, the pitching of the Y moving part 31 at the time of acceleration / deceleration can be reduced, and the driving force necessary for improving the movement response or realizing the same movement response can be reduced. Further, since the base 11 can be easily accessed from the direction other than the back surface, the arrangement of the object to be measured, the confirmation of the contact position of the measurement probe, and the like can be easily performed.

図5の(B)に示すように、本発明を適用した門型の三次元座標測定機は、Yコラム21を設けずに、Y移動部31を、平行部分61と、第1支持部材62と、第2支持部材63と、で構成した門型としたことが、図5の(A)のL型の場合と異なる。   As shown in FIG. 5B, the portal-type three-dimensional coordinate measuring machine to which the present invention is applied does not include the Y column 21, the Y moving portion 31, the parallel portion 61, and the first support member 62. 5 and the second support member 63 is different from the L type in FIG.

第1支持部材62の下部は、ベース11の一方の辺に沿って設けられた1本のリニアガイドとの接続部70により支持される。第2支持部材63の下部は、図5の(A)の支持部材60と同様に、エアーベアリング機構80により支持される。   The lower portion of the first support member 62 is supported by a connecting portion 70 with one linear guide provided along one side of the base 11. The lower part of the second support member 63 is supported by the air bearing mechanism 80 in the same manner as the support member 60 of FIG.

図5の(B)に示した門型の移動機構は、リニアガイド70およびエアーベアリング機構80のエアーベアリング摺動案内部の両方を、ベース11の上面に設けるので、リニアガイド70とエアーベアリング摺動案内部の平行度を高精度に維持するのが容易である。一方、門型のY移動部31は、図5の(A)に示したL型に比べて、大重量になり、ピッチ誤差の影響を受けやすいという問題がある。   5B is provided with both the linear guide 70 and the air bearing sliding guide portion of the air bearing mechanism 80 on the upper surface of the base 11, and therefore the linear guide 70 and the air bearing slide are provided. It is easy to maintain the parallelism of the moving guide portion with high accuracy. On the other hand, the gate-shaped Y moving unit 31 has a problem that it is heavier than the L type shown in FIG.

なお、図5では、L型と門型の例を説明したが、ブリッジ型等他の形式にも同様に適用可能である。   In addition, although the example of L type and a gate type was demonstrated in FIG. 5, it can apply similarly to other formats, such as a bridge type.

図6は、本発明をL型に適用した実施形態の三次元座標測定機の構成を示す図であり、(A)が正面図であり、(B)が側面図である。なお、図6では、Y移動部以外は従来例と同じであるので、Y移動部を移動させる構成のみを示し、他の軸の移動機構は図示を省略している。   6A and 6B are diagrams showing a configuration of a three-dimensional coordinate measuring machine according to an embodiment in which the present invention is applied to an L shape, where FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view. FIG. 6 is the same as the conventional example except for the Y moving unit, and therefore, only the configuration for moving the Y moving unit is shown, and the other shaft moving mechanisms are not shown.

実施形態の三次元座標測定機は、合成大理石等の石定盤で作られたベース11と、ベース11の一方の辺に設けられた中空のYコラム21と、Yコラム21上に平行に設けられた1本のY軸レール22と、Y軸レール22上を移動する2個のY移動ユニット23Aおよび23Bと、Y移動ユニット23Aおよび23Bに取り付けられたY移動部31と、Y移動部31上に平行に設けられた2本のX軸レールと、2本のX軸レール上を移動する合計4個のX移動ユニット33AA、33AB、33BAおよび33BBと、を有する。この上にX移動部等が構成されるが、図示および説明は省略する。   The three-dimensional coordinate measuring machine of the embodiment includes a base 11 made of a stone surface plate such as synthetic marble, a hollow Y column 21 provided on one side of the base 11, and a parallel arrangement on the Y column 21. One Y-axis rail 22, two Y-moving units 23A and 23B that move on the Y-axis rail 22, a Y-moving unit 31 attached to the Y-moving units 23A and 23B, and a Y-moving unit 31 There are two X-axis rails provided in parallel on the top and a total of four X movement units 33AA, 33AB, 33BA and 33BB which move on the two X-axis rails. An X moving unit and the like are configured on this, but illustration and description thereof are omitted.

Y移動部31のYコラム21により支持される側を反対側の端部には、円柱状の支持部材60が取り付けられる。支持部材60の下部は、連結機構81によりエアー移動部82に揺動可能に支持される。ベース11上のエアー移動部82と対向する辺に沿って、エアーベアリング摺動案内部83が設けられる。エアーベアリング摺動案内部83は、例えば、Y軸方向に伸びるエアー移動部82の幅を有する溝である。エアー移動部82は、外部から供給されるエアーをエアーベアリング摺動案内部83の表面に噴出し、一定間隔で浮上した状態でY軸方向に移動可能である。言い換えれば、エアー移動部82は、Y軸方向に移動可能であるが、X軸方向には変位せず、Z軸方向は微小量変位可能である。ここでは、エアー移動部82とエアーベアリング摺動案内部83により構成される部分をエアーベアリング機構80と称する。   A columnar support member 60 is attached to the end of the Y moving portion 31 opposite to the side supported by the Y column 21. The lower part of the support member 60 is swingably supported by the air moving unit 82 by the coupling mechanism 81. An air bearing sliding guide portion 83 is provided along a side facing the air moving portion 82 on the base 11. The air bearing sliding guide portion 83 is a groove having a width of the air moving portion 82 extending in the Y-axis direction, for example. The air moving part 82 is able to move in the Y-axis direction while air supplied from the outside is jetted onto the surface of the air bearing sliding guide part 83 and floats at a constant interval. In other words, the air moving unit 82 can move in the Y-axis direction, but does not move in the X-axis direction, and can be displaced by a minute amount in the Z-axis direction. Here, the part constituted by the air moving part 82 and the air bearing sliding guide part 83 is referred to as an air bearing mechanism 80.

図7は、連結機構81の構成例を示す図である。図7に示すように、ベース11の上面のエアーベアリング摺動案内部83の表面に対向してエアー移動部82が配置される。エアー移動部82は、少なくとも一部が円錐状の穴を有する受け部92を有する。支持部材60の先端には半球状の先端部91が設けられており、受け部92の円錐状の穴に接触する。ここでは、先端部91は、第1移動部31およびその上に構成されるXおよびZ軸機構および支持部材60等の重量により受け部92の円錐状の穴に押し付けられる。これにより、支持部材60(Y移動部31)は、エアー移動部82に揺動可能に支持される。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the coupling mechanism 81. As shown in FIG. 7, an air moving portion 82 is disposed opposite to the surface of the air bearing sliding guide portion 83 on the upper surface of the base 11. The air moving part 82 has a receiving part 92 at least partially having a conical hole. A hemispherical tip 91 is provided at the tip of the support member 60 and contacts the conical hole of the receiving portion 92. Here, the distal end portion 91 is pressed against the conical hole of the receiving portion 92 by the weight of the first moving portion 31 and the X and Z-axis mechanisms and the support member 60 that are formed thereon. Thereby, the support member 60 (Y moving part 31) is supported by the air moving part 82 so that rocking | fluctuation is possible.

Yコラム21の上面、すなわち1本のリニアガイドのレール22と、エアーベアリング摺動案内部83の表面の相対的な高さは一定であることが望ましいが、製造上若干の誤差が避けられない。実施形態では、エアーベアリング機構80により、リニアガイドのレール22とエアーベアリング摺動案内部83の相対的な高さが変化した場合でも、エアーベアリング機構80によりある程度高さ変化の差を吸収することができる。さらに、支持部材60の下部は、エアー移動部に揺動可能に支持され、Y移動部31の傾きが変化しても、リニアガイドは1本であり、ある程度のローリングであれば吸収することができる。これにより、Y移動部31がローリングしても、Y移動部31に撓みを発生することはなく、Y移動部31が傾くだけであり、その傾き量は再現性があるので補正により移動位置を高精度に制御できる。   It is desirable that the relative height of the upper surface of the Y column 21, that is, the rail 22 of one linear guide and the surface of the air bearing sliding guide portion 83 is constant, but some errors are inevitable in manufacturing. . In the embodiment, even when the relative height of the linear guide rail 22 and the air bearing sliding guide portion 83 is changed by the air bearing mechanism 80, the air bearing mechanism 80 absorbs the difference in height change to some extent. Can do. Further, the lower part of the support member 60 is swingably supported by the air moving part, and even if the inclination of the Y moving part 31 changes, there is only one linear guide, which can be absorbed by a certain degree of rolling. it can. As a result, even if the Y moving unit 31 rolls, the Y moving unit 31 does not bend, and the Y moving unit 31 only tilts. It can be controlled with high accuracy.

以上、本発明の実施形態を説明したが、各所の変形例が可能であるのはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that the modification of each place is possible.

本発明は、三次元座標測定機に適用可能である。   The present invention is applicable to a three-dimensional coordinate measuring machine.

11 ベース
21 Yコラム
31 Y移動部
60 支持部材
70 1本のリニアガイド
80 エアーベアリング機構
11 base 21 Y column 31 Y moving part 60 support member 70 one linear guide 80 air bearing mechanism

Claims (3)

ベースと、
前記ベースに設けられた移動機構と、
前記移動機構により移動される測定プローブと、を備え、前記プローブを用いて前記ベース上の被測定物を測定する三次元座標測定機であって、
前記移動機構の片側に、前記測定プローブ位置より高く配置された第1ガイドと、
前記移動機構のもう一つの片側に、前記ベース面と同じ高さに配置された第2ガイドと、を備えることを特徴とする三次元座標測定機。
Base and
A moving mechanism provided on the base;
A measuring probe moved by the moving mechanism, and a three-dimensional coordinate measuring machine for measuring an object to be measured on the base using the probe,
A first guide disposed on one side of the moving mechanism higher than the position of the measurement probe;
A three-dimensional coordinate measuring machine comprising: a second guide disposed on the other side of the moving mechanism at the same height as the base surface.
前記第1ガイドには、前記第1ガイドに沿って前記移動機構を移動させる駆動手段が設けられる請求項1に記載の三次元座標測定機。   The three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 1, wherein the first guide is provided with driving means for moving the moving mechanism along the first guide. 前記第1ガイドは、前記第1ガイドを軸とするローリングを許容するように構成されると共に、前記第2ガイドはエアーベアリング機構である請求項2に記載の三次元座標測定機。   The three-dimensional coordinate measuring machine according to claim 2, wherein the first guide is configured to allow rolling about the first guide, and the second guide is an air bearing mechanism.
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