JP2018197761A - 三次元測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性が高く高精度な測定ができる三次元測定機を提供する。【解決手段】Ｘ軸及びＹ軸と平行なワーク載置面を有する定盤に載置されたワークをプローブで測定する三次元測定機において、プローブを備えたＹ軸移動体と、定盤よりも高い位置にＹ軸に沿って配置されたＹ軸直動ガイドであって且つＹ軸移動体の一端をＹ軸方向に移動自在に支持するＹ軸直動ガイドと、ガイドレールに沿ってＹ軸移動体を移動させるＹ軸駆動手段と、定盤の一部をガイド面としてＹ軸移動体の他端を浮上支持するエアベアリングと、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は三次元測定機に係り、特に互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向に移動可能に設けられたプローブを用いてワーク（測定対象物）の形状、寸法等を測定する三次元測定機に関する。

三次元測定機は、プローブを用いた接触式の測定機であり、プローブの先端がワーク（測定対象物）に触れたときの先端の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を検出し、その座標値の集合からワークの形状、寸法等を測定する。このため、プローブは、互いに直交する三軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の各方向に移動可能に設けられる。

プローブを移動させる機構は、一般にＹ軸に沿って移動するＹ軸移動体と、Ｙ軸移動体に設けられてＸ軸に沿って移動するＸ軸移動体と、Ｘ軸移動体に設けられてＺ軸に沿って移動するＺ軸移動体とで構成され、プローブは、Ｚ軸移動体に取り付けられる。プローブを移動させる機構の精度は、そのままワークの測定精度に反映されるため、三次元測定機では、これをいかに高精度に構成できるかが重要とされる。特に、Ｙ軸移動体は、その上にＸ軸移動体とＺ軸移動体が搭載されることから、変形などがなく、高精度に移動することが要求される。このため、三次元測定機では、プローブをＹ軸に沿って移動させる機構に関して、さまざまな方式のものが提案されている（たとえば、特許文献１、２等）。

図１２（Ａ）は、ブリッジ型と呼ばれる三次元測定機の概略構成を示す正面図である。

ブリッジ型の三次元測定機１０００は、Ｙ軸移動体１００２が一対の脚部１００２Ａ、１００２Ｂを備えた門型の形状を有する。Ｙ軸移動体１００２は、両方の脚部１００２Ａ、１００２Ｂがエアベアリングに支持されて、Ｙ軸方向にスライド自在に支持される。すなわち、一方の脚部１００２Ａがベース１００４に配設された１本のガイドレール１００６にエアパッド１００８Ａを介してスライド自在に支持され、他方の脚部１００２Ｂがエアパッド１００８Ｂを介してベース１００４の水平面上をスライド自在に支持される（たとえば、特許文献３、４等）。

ブリッジ型の三次元測定機としては、この他、両方の脚部を機械式の直動案内軸受（直動ガイド）でスライド自在に支持する方式（たとえば、特許文献５等）や、一方の脚部を一対の機械式の直動案内軸受でスライド自在に支持し、他方の脚部をエアベアリングでスライド自在に支持する方式（たとえば、特許文献６等）などが知られている。

図１２（Ｂ）は、ガントリー型と呼ばれる三次元測定機の概略構成を示す正面図である。

ガントリー型の三次元測定機１１００は、Ｙ軸移動体１１０２がバー形状を有する。Ｙ軸移動体１１０２は、ベース１１０４に配設された一対のコラム１１０６Ａ、１１０６Ｂの上に橋渡しする形で配置され、直動ガイド１１０８Ａ、１１０８Ｂを介して各コラム１１０６Ａ、１１０６Ｂの上をスライド自在に支持される（たとえば、特許文献７等）。

図１２（Ｃ）は、カンチレバー型と呼ばれる三次元測定機の概略構成を示す正面図である。

カンチレバー型の三次元測定機１２００は、Ｙ軸移動体１２０２がバー形状を有する。Ｙ軸移動体１２０２は、ベース１２０４に配設された１つのコラム１２０６に片持ち支持され、一対の直動ガイド１２０８Ａ、１２０８Ｂを介してコラム１２０６の上をスライド自在に支持される（たとえば、特許文献８等）。

特開平５−２４８８４０号公報 特表２０００−５１０２４１号公報 実公平７−３２８３号公報 特開平５−９９６５１号公報 実公平７−２５６０５号公報 特開２００６−２８７０９８号公報 特開２０１０−１２２１１８号公報 特開２０１０−１８１１５７号公報

ブリッジ型で両方の脚部をエアベアリングで浮上支持するタイプの三次元測定機は、Ｙ軸移動体に変形を生じさせずに、少ない摺動抵抗でＹ軸移動体をガイドできるという利点がある。

しかしながら、ブリッジ型で両方の脚部をエアベアリングで浮上支持するタイプの三次元測定機は、加減速時におけるピッチング方向及びヨーイング方向の動的な変位が大きいという問題がある。この加減速時におけるピッチング方向及びヨーイング方向の動的な変位は振動として現れ、経時的に収束するが、収束する前に測定を行うと、測定誤差を生じさせるという問題がある。特に、ブリッジ型の三次元測定機では、移動体の重心が駆動側の支持点よりも上部に位置し、その間の距離も離れた構成になるため、倒れやすい構成になる。そのため加減速時の倒れやすさに比例したピッチング方向の慣性モーメントが大きくなり、ピッチング方向に振動が発生し、ピッチング誤差が発生しやすいという欠点がある。

また、ブリッジ型で両方の脚部をエアベアリングで浮上支持するタイプの三次元測定機は、両方の脚部に摺動抵抗が存在しなくなる。この場合、両方の脚部の中間位置でＹ軸移動体を推進させると、Ｙ軸移動体はバランスよく移動するが、片側の脚部だけを駆動すると、従動側の脚部が遅れて移動するようになり、左右の推進バランスが取れなくなる。このため、ヨーイング方向の動的誤差が大きくなるという欠点がある。

また、両方の脚部をエアベアリングで浮上支持すると、まったく摺動抵抗が存在しないため、駆動後の微小振動が落ち着くまでの静定時間に長い時間を要するようになる。

更に、ブリッジ型では、重心位置が支点位置よりも相対的に高くなるため、動き出した際の慣性力によるピッチング誤差が大きくなる他、そのピッチングによる前後方向の揺れが収まるまでに極めて長い時間を要するという欠点もある。

また、圧縮エアの消費量が大きく、ランニングコストが高いという欠点もある。

一方、ブリッジ型で両方の脚部を直動ガイドで支持するタイプの三次元測定機は、両方の脚部に生じる摺動抵抗が大きくなるという欠点がある。そして、両方共に摺動抵抗が大きい状態で片側の脚部だけを駆動すると、従動側の脚部が遅れて移動するため、左右の推進のバランスが取れなくなり、ヨーイング方向の動的誤差が大きくなるという欠点がある。この結果、直動ガイドの左右で移動のヒステリシスが大きくなってヨーイングが大きくなり、測定誤差を生じさせやすいという欠点がある。

また、２つの直動ガイドで支持されるため、駆動部が発熱しやすいという欠点がある（駆動部の発熱は、装置本体に熱応力を発生させ、ガイド部の変形等を生じさせる。）。

更に、２つの直動ガイドの平行度が高精度に保たれていない場合や長年の経時変化で２つの直動ガイドの平行度が徐々に悪化してくると、直動ガイド同士が相互に干渉して移動時にＹ軸移動体に変形（捩れ、撓み等）が生じ、動きが滑らかではなくなるという欠点もある。一般に、Ｙ軸移動体の撓みによるプローブの接触位置の誤差は、基準ワークの測定結果から得られる補正式などにより、ある程度は補正可能であるが、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。

また、一方の脚部を一対の直動ガイドで支持し、他方の脚部をエアベアリングで支持する構成の三次元測定機においても、一方の脚部が２つの直動ガイドで支持されるため、摺動抵抗が大きく、駆動部が発熱しやすいという欠点がある。

また、一対の直動ガイドの支持部は、回転方向の変位が許さない構造となる。この場合、一対の直動ガイドとエアベアリングとの平行度が高精度に保たれていない場合、すなわち、厳密には直動ガイドの水準と定盤面（定盤のワーク載置面）の水準位置とがＹ軸方向で変化していく場合には、Ｙ軸移動体がＹ軸方向に移動する過程で他方の脚部がエアベアリングから受ける抗力に呼応して、直動ガイドによる支持部分がフレキシブルに回転できない構成となる。この結果、Ｙ軸移動体がＸ軸方向内で反り返る形となって変形するという欠点がある。なお、一般に直動ガイドの摺動面とエアベアリングの摺動面との平行度は加工誤差を有している。

ガントリー型の三次元測定機でも同様に、２つの直動ガイドで支持されるため、摺動抵抗が大きく、ヨーイング誤差が大きくなる欠点がある。また、２つの直動ガイドの平行度が高精度に保たれていないと、移動時にＹ軸移動体に変形が生じることや、移動に際して滑らかに移動しないという欠点がある。

また、プローブの定盤面からの高さを補正する基準面位置において、プローブのＺ方向の直動ガイドによって定義される基準面と、測定対象の基準面、すなわち、定盤によって規定される基準面とが、全く独立した異なる基準面になるため、Ｙ軸移動体が移動した際に、必ずしも高精度なＺ変位を取得することはできないという欠点がある。

更に、ガントリー型の三次元測定機は、ベースに一対のコラムが設置されるため、測定エリアの視認性が悪いという欠点もある。

また、カンチレバー型の三次元測定機は、Ｙ軸移動体が片持ち支持される構成のため、剛性が低く、自重による撓みが生じやすいという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ピッチング誤差やヨーイング誤差が小さく、定盤基準で高精度な測定ができる三次元測定機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段は、次のとおりである。

第１の態様は、Ｙ軸ガイド手段と、Ｙ軸ガイド手段にガイドされてＹ軸方向に移動するＹ軸移動体と、Ｙ軸移動体に備えられるＸ軸ガイド手段と、Ｘ軸ガイド手段にガイドされてＸ軸方向に移動するＸ軸移動体と、Ｘ軸移動体に備えられるＺ軸ガイド手段と、Ｚ軸ガイド手段にガイドされてＺ軸方向に移動するＺ軸移動体と、Ｚ軸移動体に備えられる測定部と、を備え、測定部をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させてワークを測定する測定機において、Ｙ軸ガイド手段は、Ｙ軸と平行な１本のガイドレールと、ガイドレールに複数の転動体を介してスライド自在に設けられ、Ｙ軸移動体のＸ軸方向の一端が接続されて、Ｙ軸移動体をＹ軸方向にガイドするスライダと、Ｙ軸及びＸ軸と平行なガイド面と、Ｙ軸移動体のＸ軸方向の他端に取り付けられ、ガイド面との間に空気膜を形成して、Ｙ軸移動体のＸ軸方向の他端をガイド面に対して非接触でスライド可能に支持するエアパッドと、を備える測定機である。

本態様によれば、Ｙ軸移動体は、一端がスライダを介して１本のガイドレール上をスライド自在に支持され、他端がエアパッドを介してガイド面上を浮上支持される。これにより、ガイドレールによるスライダの支持部を中心として、Ｙ軸移動体がＹ軸と平行な軸周りに揺動（回動）可能に支持される（ローリング方向に揺動（回動）可能に支持される。）。すなわち、スライダの支持部を中心としたＹ軸移動体のフレキシブルな揺動（回動）が可能となる。これにより、他端のエアパッドは、一定の抗力にてガイド面上の測定ベース位置を基準とした挙動をとるため、測定ベースを基準としたＺ方向の測定ができる。また、これにより、Ｙ軸移動体の撓み変形を防ぐことができる。すなわち、２本のガイドレールにスライダを介してスライド自在に支持した場合、２本のガイドレールの平行度が高精度に保たれていないと、Ｙ軸移動体に捩れ等の変形が生じるが、一端を１本のガイドレールで支持し、他端をエアパッドで浮上支持することにより、両者の平行度の違いをＹ軸移動体の揺れ（ガイドレールによるスライダの支持部を起点としたＹ軸と平行な軸周りの回転運動（ローリング方向の回転運動））によって吸収でき、Ｙ軸移動体の変形を防ぐことができる。また、両端を支持するので、片持ち支持のような自重による変形も防ぐことができる。これにより、Ｙ軸移動体の変形によって生じる測定誤差を防ぐことができる。

また、一端がスライダを介して１本のガイドレールに支持されることにより、Ｙ軸移動体がＹ軸上を移動するための直進性は、ガイドレール上のスライダによって規定されることになる。このため、１つのガイドレールを基準としてＹ軸方向に直進し、Ｙ軸方向への移動時に左右に振れることがない。これにより、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。一般に、エアベアリングによる浮上支持は、Ｙ軸移動体をＹ軸方向へ移動させるための直進性を確保することが難しく、ヨーイング方向の変位が大きい。このため、両端をエアベアリングによって浮上支持すると、移動方向に対して左右に微小に向きを変えるようになり、ヨーイング方向の変位が大きくなる。一方、本態様のように、一端をガイドレールで支持することにより、Ｙ軸移動体をＹ軸方向に移動させるための直進性は、一端のガイドレールを基準に、ガイドレールの直進性で規定させることができる。このため、Ｙ軸移動体は一方のガイドレールを基準に直進移動する。この結果、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。これにより、加減速時におけるヨーイング方向の振動を抑えることができ、高精度な測定を行うことができる。

また、片側のみエアパッドで浮上支持する構成とすることにより、圧縮エアの消費量を抑えることができる。これにより、ランニングコストを抑えることができる。更に、１本のガイドレールで支持する構成とすることにより、摺動抵抗を低減できる。これにより、駆動部（モータ）の発熱を抑えることができ、熱応力によるベースの変形を抑えることができる。

第２の態様は、第１の態様の測定機において、スライダを駆動して、Ｙ軸移動体をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動手段を更に備える態様である。

本態様によれば、Ｙ軸移動体を駆動するＹ軸駆動手段が、エアパッド側ではなく、ガイドレール側に配設される。これにより、Ｙ軸移動体のヨーイングによる誤差を更に軽減することができる。すなわち、一方のスライダ部分と、他方のエアパッド部分とでは、摺動抵抗の大きさが異なり、スライダ部分の方が格段に大きい。Ｙ軸移動体を駆動する際、摺動抵抗が大きいスライダ側に駆動手段を設けることで、ガイドレールの直進性を基準にして、Ｙ軸移動体を直進させることが可能となる。これにより、Ｙ軸移動体がＹ方向に移動する際、左右に微小に交互に向きを変えながら移動するということはなくなり、ガイドレールの直進性に沿って移動することになる。この結果、Ｙ軸移動体のヨーイングによる誤差を更に軽減することが可能となる。

なお、本態様による効果は、上記第１の態様による効果、すなわち、Ｙ軸移動体を揺動可能に支持することの効果（Ｙ軸移動体の変形を防ぐ効果）とは、独立した効果である。本態様は、中央部に測定部を有する測定機において、測定部を支える手段として、一端をガイドレールに沿って摺動するスライダで支持し、他端をエアパッドで浮上支持する機構を有し、スライダ側に駆動系を備えることにより、移動に際して起こるヨーイング（左右に交互に微小に向きを変えながら動く動作）を低減する効果を有する。すなわち、本態様は、摺動抵抗のバランスと、その摺動抵抗のバランスを加味しながら、Ｙ軸移動体を駆動させる際、左右方向へ微小に向きを変える慣性モーメントを低減しながら直進させ、その結果、ヨーイングによる誤差をなくすという独特の作用効果を生じさせるものである。

なお、上記のように、Ｙ軸移動体の両端をエアパッドで浮上支持する場合は、基準となる直進性が確保できず、また、摺動抵抗が存在しないため、片側だけ駆動すると、容易に向きを変えてしまい、ヨーイングが大きくなるという欠点がある。また、両端をスライダで支持する場合も同様に片側だけ駆動すると、ヨーイング誤差が更に大きくなるという欠点がある。また、互いの平行が取れていない場合は、動きそのものが滑らかではなくなるという欠点がある。

第３の態様は、第１又は２の態様の測定機において、ガイドレールが、測定部よりも上方に配設される態様である。

ガイドレールは、Ｙ軸移動体を支える支点となる。厳密に支点は、ガイドレール部分と、エアパッドを支えるガイド面の部分との２つの点になるが、エアパッドは定盤に対して非接触であるため、Ｙ軸移動体を実質的に支える点はガイドレール部分となる。一方、Ｙ軸移動における重心位置は、測定部（プローブで測定する場合はプローブの先端付近）とすることが、測定誤差の観点で最も望ましい。しかし、厳密には測定部の少し上部となる。ただし、ガイドレールの支点位置よりも重心点の位置を下方に位置させることは可能となる。このような駆動機構でスライドする支点位置よりも重心位置が低くなることで、Ｙ軸の移動機構全体が倒れにくい構造とすることができる。そして、このように倒れにくい構造とすることにより、ピッチング方向の誤差（移動する際に前後方向に揺れ動く誤差）を格段に小さくすることができるという効果を奏することができる。このように測定部の位置（プローブで測定する場合はプローブの位置）を、支点となるガイドレール位置よりも低い設定することにより、ピッチング誤差を大きく減らすことができる。

第４の態様は、第１から３のいずれか１の態様の測定機において、Ｘ軸及びＹ軸と平行なワーク載置面を有する定盤を更に備え、ワーク載置面がエアパッドのガイド面を兼ねる態様である。

本態様によれば、ワークを載置するための定盤が備えられ、定盤のワーク載置面がエアパッドのガイド面とされる。これにより、別途ガイド面を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができる。また、一般に定盤のワーク載置面は、高精度に平坦化されるので、Ｙ軸移動体を高精度にガイドすることができる。

また、定盤のワーク載置面がエアパッドのガイド面とされることにより、次の効果を奏する。ワークのＺ方向の基準面は、定盤の表面（上面）、すなわち、ワーク載置面（定盤面）が基準となる。プローブで測定する場合、プローブをワーク載置面に当接させ、当接された点を０点として、ワーク載置面基準で高さを定義することができる。一方で、プローブを含むＹ軸移動体の基準面もワーク載置面となる。Ｙ軸移動体は、エアパッドによる浮上力で絶えずワーク載置面を基準として上下する構成とされており、一方の支持点であるガイドレール側は、ガイドレールのセンタを中心として、揺動（回動）する構成とされている。たとえば、ガイドレールと定盤の平行度が確保されていない場合であっても、エアパッドによって形成される一定浮上力の下、ワーク載置面を基準としてＹ軸移動体を持上げ、ガイドレールの部分で揺動（回動）して調整され、Ｙ軸移動体を撓み変形させることなく追従する。よって、ワーク並びにプローブの２つがワーク載置面を基準としていることから、同一基準面の下で精度よく測定することができる。

また、測定の基準面を、ワーク、プローブともに一つの面と規定することから、制御・管理を容易にすることができ、装置の微小な経年変化があったとしても、逐次構成することにより、高精度な測定を長期にわたり確保することができる。

更に、ガイドレールを測定部よりも上方に配設した場合には、次の効果を奏する。ガイドレールを測定部よりも上方に配設した場合、ワークの測定部位は、Ｚ方向ならびにＸ方向において、Ｙ軸移動体を支える２つの支点（ガイドレールとエアパッドに対向する定盤）のほぼ中間位置に位置することになる。このように２つの支点のほぼ中間位置にワークの測定部位が存在することは、それぞれの支点部分における微小な振動や微小な変位が、かえって助長されるということはなく、打ち消されるか、少なくとも縮小されることになる。仮に、ブリッジ型の測定機やガントリー型の測定機の場合は、２つの支点の位置に比べて、ワークの測定部位は離れたところに存在する。そのため、支点部分の少しの振動がモーメントによって助長され、更に大きな誤差になってしまう問題がある。しかし、本態様によれば、このように振動や変位が助長されるという問題は発生しない。

第４の態様は、第１から３のいずれか１の態様の測定機において、Ｙ軸移動体は、Ｚ軸と平行な脚部と、脚部の上端部からＸ軸と平行に延びるＸ軸ベース部とからなるＬ字形状を有し、Ｘ軸ベース部の先端部にスライダが接続され、脚部の下端部にエアパッドが取り付けられ、Ｘ軸ベース部にＸ軸ガイド手段が備えられる態様である。

本態様によれば、Ｙ軸移動体が、Ｘ軸ベース部と脚部とからなるＬ字形状を有する。Ｙ軸移動体は、Ｘ軸ベース部の先端部にスライダが接続され、脚部の下端部にエアパッドが取り付けられて、Ｙ軸方向に移動自在に支持される。Ｌ字形状とすることにより、ブリッジ型に比して、移動部を軽量化することができる。これにより、加減速時の慣性モーメントを低減でき、動的なピッチング方向の変位（振動）を低減することができる。また、測定エリアの視認性を向上させることができる。

第６の態様は、第５の態様の測定機において、ガイドレールが備えられるＹ軸ベースと、定盤に備えられ、Ｙ軸ベースを支持するＶ字形状のＹ軸コラムと、を更に備える態様である。

本態様によれば、ガイドレールが配設されるＹ軸ベースが、定盤上にＶ字形状のＹ軸コラムを介して設置される。これにより、測定エリアの視認性を向上させることができる。また、一般に定盤は石で構成され、Ｙ軸コラムは金属で構成（主に鋳鉄製）されるが、Ｙ軸コラムをＶ字形状とすることにより、剛性を確保しつつ、定盤に対するＹ軸コラムの設置面積を最小限に抑えることができる。これにより、バイメタルの影響を最小限に抑えることができる。

第７の態様は、第１から３のいずれか１の態様の測定機において、Ｙ軸移動体は、Ｘ軸と平行なＸ軸ベース部と、Ｘ軸ベース部の両端からＺ軸と平行に延びる一対の脚部とからなる門形状を有し、一方の脚部の下端部にスライダが接続され、他方の脚部の下端部にエアパッドが取り付けられ、Ｘ軸ベース部にＸ軸ガイド手段が備えられる態様である。

本態様によれば、Ｙ軸移動体が門形状を有する。これにより、測定エリアの視認性を高めることができる。

第８の態様は、第７の態様の測定機において、Ｘ軸及びＹ軸と平行なワーク載置面を有する定盤を更に備え、ワーク載置面がガイド面を兼ねる態様である。

本態様によれば、ワークを載置するための定盤が備えられ、定盤のワーク載置面がエアパッドのガイド面とされる。これにより、別途ガイド面を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができる。また、一般に定盤のワーク載置面は、高精度に平坦化されるので、Ｙ軸移動体を高精度にガイドすることができる。

第９の態様は、第１から３のいずれか１の態様の測定機において、Ｘ軸及びＹ軸と平行なワーク載置面を有する定盤と、ガイドレールが備えられる第１のＹ軸ベースと、定盤に備えられ、第１のＹ軸ベースを支持する第１のＹ軸コラムと、ガイド面を有する第２のＹ軸ベースと、定盤に備えられ、第２のＹ軸ベースを支持する第２のＹ軸コラムと、を更に備え、Ｙ軸移動体は、バー形状を有する態様である。

本態様によれば、Ｙ軸移動体がバー形状を有する。これにより、Ｙ軸移動体を必要最小限の大きさ、すなわち、Ｘ軸移動体の移動を確保できる最小限の大きさにすることができる。これにより、移動部を軽量化でき、加減速時の慣性モーメントを低減することができる。

第１０の態様は、第１から９のいずれか１の態様の測定機において、エアパッドは、自由継手を介してＹ軸移動体に取り付けられる態様である。

本態様によれば、エアパッドが自由継手を介してＹ軸移動体に取り付けられる。これにより、ガイド面にうねりがある場合であっても、そのうねりに沿ってエアパッドが揺動でき、Ｙ軸移動体が捩じりモーメントを受けるのを防止できる。

第１１の態様は、測定部が搭載された移動体を水平な軸に沿ってガイドする測定機の移動ガイド機構において、軸と平行に配設される１本のガイドレールと、ガイドレールに複数の転動体を介してスライド自在に設けられ、移動体の一端が接続されて、移動体を軸に沿ってガイドするスライダと、水平なガイド面と、移動体の他端に取り付けられ、ガイド面との間に空気膜を形成して、移動体の他端をガイド面に対して非接触でスライド可能に支持するエアパッドと、を備える測定機の移動ガイド機構である。

本態様によれば、移動体は、一端がスライダを介して１本のガイドレール上をスライド自在に支持され、他端がエアパッドを介してガイド面上を浮上支持される。これにより、移動体が、ガイドレールによるスライダの支持部を起点としてＹ軸と平行な軸周りに揺動可能に支持（ローリング方向に揺動可能に支持）される。このように移動体に対してフレキシブルな揺動を可能にすることにより、移動体の変形を防ぐことができる。また、両端を支持するので、自重による変形も防ぐことができる。これにより、移動体の変形によって生じる測定誤差を防ぐことができる。また、一端がスライダを介して１本のガイドレールに支持されることにより、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。これにより、加減速時におけるヨーイング方向の振動を抑えることができ、高精度な測定を行うことができる。また、片側のみエアパッドで浮上支持する構成とすることにより、圧縮エアの消費量を抑えることができる。これにより、ランニングコストを抑えることができる。更に、１本のガイドレールで支持する構成とすることにより、摺動抵抗を低減できる。これにより、駆動部（モータ）の発熱を抑えることができ、熱応力によるベースの変形を抑えることができる。

第１２の態様は、第１１の態様の測定機の移動ガイド機構において、移動体は、脚部とベース部とからなるＬ字形状を有し、ベース部の先端部にスライダが接続され、脚部の下端部にエアパッドが取り付けられ、ベース部に測定部が搭載される態様である。

本態様によれば、移動体がＬ字形状を有する。これにより、ブリッジ型に比して、移動部を軽量化することができ、加減速時の慣性モーメントを低減できる。また、測定エリアの視認性を向上させることができる。

第１３の態様は、測定部が搭載された移動体を水平な軸に沿ってガイドする測定機の移動ガイド機構において、移動体の一端を支持して、移動体を軸に沿って直線ガイドする１つの機械式の直動案内軸受と、移動体の他端を浮上支持する少なくとも１つのエアベアリングと、を備える測定機の移動ガイド機構である。

本態様によれば、移動体は、一端が１つ直動案内軸受で支持され、他端がエアベアリングで支持される。これにより、移動体を直動案内軸受の部分で揺動可能に支持（ローリング方向に揺動可能に支持）でき、移動体の変形を防ぐことができる。また、両端を支持するので、自重による変形も防ぐことができる。これにより、移動体の変形によって生じる測定誤差を防ぐことができる。また、一端が直動案内軸受で支持されることにより、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。これにより、加減速時におけるヨーイング方向の振動を抑えることができる。また、片側のみエアベアリングで浮上支持する構成とすることにより、圧縮エアの消費量を抑えることができる。これにより、ランニングコストを抑えることができる。更に、１つの直動案内軸受で支持する構成とすることにより、摺動抵抗を低減できる。これにより、駆動部（モータ）の発熱を抑えることができ、熱応力によるベースの変形を抑えることができる。

第１４の態様は、第１３の態様の測定機の移動ガイド機構において、移動体は、脚部とベース部とからなるＬ字形状を有し、ベース部の先端部が直動案内軸受に支持され、脚部の下端部がエアベアリングで支持され、ベース部に測定部が搭載される態様である。

本態様によれば、移動体がＬ字形状を有する。これにより、ブリッジ型に比して、移動部を軽量化することができ、加減速時の慣性モーメントを低減できる。また、測定エリアの視認性を向上させることができる。

本発明によれば、ランニングコストを抑えて高精度な測定ができる。また、視認性の高い測定機を構成することできる。

本発明に係る測定機の第１の実施形態を示す正面図 図１に示した測定機の左側面図 図１に示した測定機の右側面図 図１に示した測定機の平面図 直動ガイドの構成を示す斜視図 図５の６−６断面図 本発明に係る測定機の作用の説明図 本発明に係る測定機の第２の実施形態を示す正面図 図８に示した測定機の右側面図 本発明に係る測定機の第３の実施形態を示す正面図 図１０に示した測定機の左側面図 従来の測定機の概略構成を示す正面図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。

《第１の実施の形態》
〈装置構成〉
図１は、本発明に係る測定機の第１の実施形態を示す正面図、図２、図３、図４は、それぞれ図１に示した測定機の左側面図、右側面図、平面図である。

この測定機１０は、いわゆる三次元測定機であり、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸の方向に移動可能に設けられたプローブを用いてワークの形状、寸法等を測定する。

なお、本実施の形態において、Ｘ軸とＹ軸とは水平な軸を構成し、Ｚ軸は垂直な軸を構成する。したがって、Ｘ軸とＹ軸とが成す面は水平な面を構成し、Ｘ軸とＺ軸とが成す面、及び、Ｙ軸とＺ軸とが成す面は、垂直な面を構成する。

測定機１０は、主として、架台（ベース）１２と、架台１２上に備えられる定盤１４と、定盤１４上に備えられるＹ軸コラム１６と、Ｙ軸コラム１６に支持されるＹ軸ベース１８と、Ｙ軸ベース１８に備えられるＹ軸ガイド機構２０と、Ｙ軸ガイド機構２０にガイドされてＹ軸に沿って移動するＹ軸移動フレーム（Ｙ軸移動体）２２と、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸に沿って移動させるＹ軸駆動ユニット（Ｙ軸駆動手段）２４と、Ｙ軸移動フレーム２２に備えられるＸ軸ガイド機構２６と、Ｘ軸ガイド機構２６にガイドされてＸ軸に沿って移動するＸ軸移動フレーム（Ｘ軸移動体）２８と、Ｘ軸移動フレーム２８をＸ軸に沿って移動させるＸ軸駆動ユニット（Ｘ軸駆動手段）３０と、Ｘ軸移動フレーム２８に備えられるＺ軸ガイド機構３２と、Ｚ軸ガイド機構３２にガイドされてＺ軸に沿って移動するＺ軸移動フレーム（Ｚ軸移動体）３４と、Ｚ軸移動フレーム３４をＺ軸に沿って移動させるＺ軸駆動ユニット３６と、Ｚ軸移動フレーム３４に備えられる測定部３８とを備えて構成される。

架台１２は、定盤１４を水平に支持する。架台１２は、３本の固定用脚部１２Ａと、２本の転倒防止用脚部１２Ｂとを備える。３本の固定用脚部１２Ａは、三角形の各頂点位置に配置され、うち２本の固定用脚部１２Ａは、定盤１４の右側の前後のコーナー部に配置される。また、残りの１本の固定用脚部１２Ａは、定盤１４の左側の辺の中央部分に配置される。２本の転倒防止用脚部１２Ｂは、定盤１４の左側の前後のコーナー部に配置される。

各固定用脚部１２Ａの先端には、それぞれ高さ調整可能な足部１２ａが備えられる。同様に、各転倒防止用脚部１２Ｂの先端には、それぞれ高さ調整可能な足部１２ｂが備えられる。

定盤１４は、表面を正しく平滑に仕上げた平面盤である。測定対象のワークは、この定盤１４の上に載置される。本実施の形態の測定機１０では、定盤１４が矩形状に形成される。Ｘ軸及びＹ軸は、この定盤１４の上面（ワーク載置面（定盤面））１４Ａと平行に設定され、Ｚ軸は、定盤１４の上面（ワーク載置面１４Ａ）と垂直に設定される。また、Ｘ軸は、定盤１４の前後の辺と平行に設定され、Ｙ軸は定盤１４の左右の辺と平行に設定される。

なお、定盤１４は、熱などによる変形を防ぐため、石材（たとえば、人工大理石など）で構成することが好ましい。

Ｙ軸コラム１６は、定盤１４の上に設置されて、Ｙ軸ベース１８を定盤１４から所定高さの位置に支持する。Ｙ軸コラム１６は、基部１６Ａと、その基部１６Ａの両端から上方に延びる２本の支柱部１６Ｂとを備え、全体としてＶ字形状に形成される。すなわち、２本の支柱部１６Ｂが、基部１６Ａから外側に向けて拡がるように配置されて、Ｖ字形状に形成される。Ｙ軸コラム１６は、基部１６Ａが定盤１４に固定されることにより、定盤１４に設置され、Ｙ軸に沿って垂直に配置される。

Ｙ軸コラム１６は、たとえば、鋳鉄で構成される。Ｙ軸コラム１６を鋳鉄で構成した場合、石材で構成された定盤１４との間で温度変化によるバイメタルの影響が問題となる。しかし、本例のＹ軸コラム１６は、Ｖ字形状に形成されるので、定盤１４との設置面積を抑えることができる。これにより、バイメタルの影響を最小限に抑えることができる。また、Ｙ軸コラム１６をＶ字形状とすることにより、側方の視認性（Ｙ軸コラム１６の設置側から見た視認性）も確保することができる。

Ｙ軸ベース１８は、角柱状に形成される。Ｙ軸ベース１８は、Ｙ軸コラム１６に支持されて、定盤１４から所定高さの位置に配設される。Ｙ軸ベース１８は、Ｙ軸に沿って配設される。

Ｙ軸ベース１８は、たとえば、鋳鉄で構成される。なお、Ｙ軸ベース１８とＹ軸コラム１６とは一体で構成することも可能である。

Ｙ軸ガイド機構２０は、Ｙ軸移動フレーム（Ｙ軸移動体）２２をＹ軸に沿って移動自在に支持する。Ｙ軸ガイド機構２０は、Ｙ軸テーブル４２と、Ｙ軸テーブル４２をＹ軸に沿って移動自在に支持するＹ軸直動ガイド４４とを備えて構成される。

Ｙ軸直動ガイド４４は、いわゆる機械式の直動案内軸受（リニアガイド、ＬＭガイド（商標）ともいう。）である。

図５は、直動ガイドの構成を示す斜視図である。また、図６は、図５の６−６断面図である。

同図に示すように、Ｙ軸直動ガイド４４は、直線状に延びる１本のＹ軸ガイドレール４６と、複数のボール（転動体）４８を介してＹ軸ガイドレール４６にスライド自在に支持されるＹ軸スライダ５０とを備えて構成される。

Ｙ軸ガイドレール４６は、基部４６Ａと、支持部４６Ｂと、レール部４６Ｃとを備え、断面が略Ｉ字形状に形成される。基部４６Ａは、Ｙ軸ベース１８への設置部である。Ｙ軸ガイドレール４６は、この基部４６Ａに支持部４６Ｂを介してレール部４６Ｃが支持される構造を有する。支持部４６Ｂは、基部４６Ａ及びレール部４６Ｃに対して薄肉化されており、この結果、Ｙ軸ガイドレール４６は、全体としての断面の形状が略Ｉ字形状に形成される。

Ｙ軸ガイドレール４６のレール部４６Ｃには、ボール４８が転走するボール転走面５２が備えられる。本実施の形態のＹ軸直動ガイド４４では、レール部４６Ｃの左右に２条ずつ、合計４条のボール転走面５２が備えられる。各ボール転走面５２は、Ｙ軸ガイドレール４６の軸に沿って形成され、それぞれＹ軸ガイドレール４６の底面（基部４６Ａの底面）に対して４５°の角度で傾斜して形成される。

Ｙ軸スライダ５０は、断面の形状が略コ字形状のブロック体として構成され、Ｙ軸ガイドレール４６を跨ぐようにして、Ｙ軸ガイドレール４６に組み付けられる。Ｙ軸スライダ５０には、転動体であるボール４８の無限循環路が備えられる。Ｙ軸スライダ５０は、この無限循環路内をボール４８が循環することにより、Ｙ軸ガイドレール４６に対してスライド自在に支持される。

Ｙ軸スライダ５０は、スライダ本体５４と、スライダ本体５４の軸方向（スライド方向）の前後両端面に取り付けられる一対のエンドプレート５６とを備えて構成される。

スライダ本体５４は、主桁部５４Ａと、一対の脚部５４Ｂとを備えて構成され、全体として断面形状が略コ字形状のブロック体として構成される。

主桁部５４Ａは、矩形の平板状に形成され、その上面部分がＹ軸テーブル４２の取り付け面として機能する。

一対の脚部５４Ｂは、主桁部５４Ａの左右両側に配置される。各脚部５４Ｂの内側には、ボール４８が転走する負荷転走面５８が備えられる。負荷転走面５８は、ガイドレール側のボール転走面５２に対応して設けられる。すなわち、Ｙ軸スライダ５０をＹ軸ガイドレール４６に組み付けたとき、Ｙ軸ガイドレール４６に備えられたボール転走面５２と対向するように配置される。本実施の形態のＹ軸直動ガイド４４には、Ｙ軸ガイドレール４６のレール部４６Ｃの左右に２条ずつ、合計４条のボール転走面５２が備えられている。このため、Ｙ軸スライダ５０にも各脚部５４Ｂの内側に２条ずつ、合計４条の負荷転走面５８が備えられる。

上記のように、スライダ本体５４の負荷転走面５８は、Ｙ軸スライダ５０をＹ軸ガイドレール４６に組み着けたときに、ガイドレール側のボール転走面５２と対向するように配置される。これにより、Ｙ軸ガイドレール４６とＹ軸スライダ５０との間にボール４８の負荷通路６０が構成される。ボール４８は、Ｙ軸スライダ５０とＹ軸ガイドレール４６との間で荷重を負荷しながら負荷通路６０を転走する。

ここで、各負荷転走面５８の断面形状（軸方向と直交する方向の断面形状）は、ボール４８の球面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有するサーキュラーアーク状に形成される。ただし、この形状は適宜設計変更することができる。Ｙ軸ガイドレール４６に備えられるボール転走面５２も同様にサーキュラーアーク状に形成される。

各脚部５４Ｂには、各負荷通路６０に対応してボール戻し通路６２が備えられる（各脚部５４Ｂに２条ずつ、合計４条のボール戻し通路６２が１つのスライダ本体５４に備えられる。）。ボール戻し通路６２は、断面形状が円形状に形成され、負荷通路と平行に形成される。なお、ボール戻し通路６２の内径は、ボール４８が荷重から開放された状態で転走できるように、ボール４８の外径よりも大きく形成される。

エンドプレート５６は、スライダ本体５４の形状に対応して形成され、断面形状が略コ字形状に形成される。エンドプレート５６には、スライダ本体５４の各ボール戻し通路６２に対応して方向転換路（不図示）が備えられる（左右に２条ずつ、合計４条の方向転換路が１つのエンドプレート５６に備えられる。）。方向転換路は、Ｕ字形状に形成され、エンドプレート５６がスライダ本体５４に取り付けられることにより、スライダ本体５４のボール戻し通路６２と負荷通路６０とを連通する。これにより、ボール４８の無限循環路が構成される。

ボール４８は、負荷通路６０においてＹ軸ガイドレール４６のボール転走面５２とＹ軸スライダ５０の負荷転走面５８に接触し、Ｙ軸ガイドレール４６とＹ軸スライダ５０との間に作用する荷重を負荷しながら負荷通路６０を転走する。

Ｙ軸スライダ５０が、Ｙ軸ガイドレール４６上を移動すると、ボール４８は、負荷通路６０内をＹ軸スライダ５０の移動方向とは逆方向に転走する。そして、負荷通路６０の終端から転がり出ると、荷重から解放され、無負荷状態で方向転換路（不図示）に進入する。方向転換路に進入したボール４８は、方向転換路に案内されて、その進行方向を１８０°転換し、ボール戻し通路６２に進入する。ボール４８は、ボール戻し通路６２を無負荷状態で進行した後、再度、方向転換路に進入し、その進行方向を１８０°転換して、負荷通路６０に進入する。そして、再びＹ軸ガイドレール４６とＹ軸スライダ５０との間に作用する荷重を負荷しながら負荷通路６０を転走することになる。このようにしてボール４８は、負荷状態、無負荷状態を交互に繰り返しながら、無限循環路を循環する。そして、これによりＹ軸スライダ５０がＹ軸ガイドレール４６に沿ってスムーズにスライドすることが可能になる。

なお、本実施の形態のＹ軸直動ガイド４４では、転動体としてボールを利用しているが、転動体にはローラ等も使用することができる。

また、本実施の形態のＹ軸直動ガイド４４では、ボールが転走する無限循環路を４条列で構成しているが、無限循環路の条列数は、これに限定されるものではない。たとえば、無限循環路を２条列としてもよい。

以上のように構成されるＹ軸直動ガイド４４は、Ｙ軸ガイドレール４６がＹ軸に沿ってＹ軸ベース１８に敷設される。したがって、Ｙ軸スライダ５０は、Ｙ軸に沿って移動可能に支持される。

また、本実施の形態のＹ軸直動ガイド４４では、１つのＹ軸ガイドレール４６に２つのＹ軸スライダ５０が支持される（図５では１つのスライダのみを図示している。）。

Ｙ軸テーブル４２は、矩形の平板状に形成される。Ｙ軸テーブル４２は、Ｙ軸スライダ５０に固定されて、水平に設置される（Ｘ−Ｙ面と平行に設置される。）。したがって、Ｙ軸テーブル４２は、Ｙ軸方向に沿って水平な姿勢でスライド自在に支持される。

Ｙ軸移動フレーム２２は、Ｙ軸ガイド機構２０にガイドされてＹ軸に沿って移動する。Ｙ軸移動フレーム２２は、水平な梁部２２Ａと、垂直な支柱部２２Ｂとを有するＬ字形状に形成され、Ｘ軸に沿って垂直に配設される（Ｘ−Ｚ面に沿って配設される。）。

梁部２２Ａは、略角柱状に形成され、Ｘ軸に沿って配設される。支柱部２２Ｂは、略角柱状に形成され、Ｚ軸に沿って配設される。支柱部２２Ｂは、上端部で梁部２２Ａの一端と連結されて一体化される。これにより、全体としてＬ字形状のＹ軸移動フレーム２２が形成される。

Ｙ軸移動フレーム２２は、梁部２２Ａの先端が、Ｙ軸テーブル４２に固定されて、Ｙ軸方向にスライド自在に支持される。また、Ｙ軸移動フレーム２２は、支柱部２２Ｂの下端が、エアベアリング７０によって定盤１４上に浮上支持される。

エアベアリング７０は、エアパッド７２を備え、定盤１４の上面（ワーク載置面）１４Ａをガイド面として、Ｙ軸移動フレーム２２の支柱部２２Ｂを浮上支持する。

エアパッド７２は、円盤状に形成され、支柱部２２Ｂの下端部に取り付けられる。エアパッド７２は、定盤１４の上面（ワーク載置面１４Ａ）に向けて圧縮エアを噴射することにより、定盤１４の上面との間にエアの層を形成し、支柱部２２Ｂを定盤１４の上面に対して浮上支持する。

なお、本例では、エアパッド７２が支柱部２２Ｂの下端部に自在継手７４を介して取り付けられる。すなわち、エアパッド７２が、支柱部２２Ｂの下端部に首振り可能な状態で取り付けられる。このように自在継手７４を介してエアパッド７２を支柱部２２Ｂに取り付けることにより、定盤１４の上面（ガイド面）１４Ａにうねりがある場合であっても、そのうねりに沿ってエアパッド７２が揺動でき、Ｙ軸移動フレーム２２が捩じりモーメントを受けるのを防止することできる。

以上のように、Ｙ軸移動フレーム２２は、一端（梁部２２Ａの先端）が１つのＹ軸直動ガイド４４によってＹ軸方向に沿ってスライド自在に支持され、他端（支柱部２２Ｂの下端）がエアベアリング７０によって定盤１４上を浮上支持されて、Ｙ軸に沿って移動自在に支持される。このような構造でＹ軸移動フレーム２２を支持することにより、Ｙ軸移動フレーム２２の変形（捩れ、撓み等）を防いで、高精度にＹ軸移動フレーム２２を移動させることができる。これは次のメカニズムによる。

Ｙ軸移動フレーム２２は、Ｘ軸移動フレーム２８をＸ軸方向に移動可能に支持する。このため、その梁部２２Ａの長さは、少なくともＸ軸移動フレーム２８の移動ストローク分確保する必要がある。また、梁部２２Ａの両端部を直動ガイド（機械式の直動案内軸受）とエアベアリングとで支持する場合、両者の設置間隔は、Ｘ軸移動フレーム２８の移動ストローク分確保する必要がある。このように直動ガイドとエアベアリングとを離間して設置した場合、両者の平行度が高精度に保たれていないと、Ｙ軸移動フレーム２２にローリング方向のモーメント（Ｙ軸周りのモーメント）が発生する。

いま、Ｙ軸移動フレーム２２の両端を直動ガイド（機械式の直動案内軸受）で支持する場合を考える。この場合、Ｙ軸移動フレーム２２に発生するモーメントは、曲げモーメントとしてＹ軸移動フレーム２２に直接作用する。この結果、Ｙ軸移動フレーム２２に変形が生じる。

一端がエアベアリングを支持し、他端を一対の直動ガイドで支持する場合も同様に、モーメントは、曲げモーメントとしてＹ軸移動フレーム２２に直接作用する。この結果、Ｙ軸移動フレーム２２に変形が生じる。

これに対して、本実施の形態のように、一端を１つのＹ軸直動ガイド４４で支持し、他端をエアベアリング７０で支持した場合、Ｙ軸移動フレーム２２に発生するモーメントは、Ｙ軸直動ガイド４４で吸収される。

一般に直動ガイド（機械式の直動案内軸受）は、その構造上、ピッチング方向（図５のＭＰ方向）及びヨーイング方向（図５のＭＹ方向）の負荷モーメントには強いが、ローリング方向（図５のＭＲ方向）の負荷モーメントには弱いという特性がある。このため、一端を１つのＹ軸直動ガイド４４で支持し、他端をエアベアリング７０で支持すると、図７に示すように、Ｙ軸移動フレーム２２は、ローリング方向（ＭＲ）に対してフレキシブルな運動が可能になる。この結果、Ｙ軸移動フレーム２２にローリング方向のモーメントが発生した場合であっても、Ｙ軸移動フレーム２２には負荷はかからず、変形が防止される。

また、本構造によれば、Ｙ軸移動フレーム２２は両端が支持されるので、片持ち支持のように、自重による変形も防ぐことができる。

また、一般にエアベアリングによる浮上支持は、ヨーイング方向の変位が大きいという欠点があるが、一端をＹ軸直動ガイド４４で支持することにより、ヨーイング方向の変位も抑えることができる。すなわち、上記のように、直動ガイドは、ピッチング方向及びヨーイング方向の負荷モーメントには強いという特性を有しているので（与圧がかかった機械式の直動案内軸受であるため、ヨーイング剛性が高い）、一端をＹ軸直動ガイド４４で支持することにより、片側をエアベアリングで支持した場合であっても、ヨーイング方向の変位を効果的に抑えることができる。

更に、片側のみをエアベアリング７０で浮上支持する構成とすることにより、圧縮エアの消費量も抑えることができる。

このように、エアベアリングと直動ガイドの特性を上手く利用することにより、変形を生じさせることなく、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸に沿って移動可能に支持することができる。

Ｙ軸駆動ユニット２４は、いわゆるベルト駆動によって、Ｙ軸移動フレーム２２を駆動する。Ｙ軸駆動ユニット２４は、一対のプーリ７６Ａ、７６Ｂと、一対のプーリ７６Ａ、７６Ｂに巻き掛けられる駆動ベルト７８と、一方のプーリ７６Ａを回転駆動するＹ軸モータ８０とを備えて構成される。

一対のプーリ７６Ａ、７６Ｂは、それぞれブラケット８２Ａ、８２Ｂを介して、Ｙ軸ベース１８に設置される。各プーリ７６Ａ、７６Ｂの回転軸は、Ｘ軸と平行に配置される。

駆動ベルト７８は、無端状に形成される。駆動ベルト７８は、一対のプーリ７６Ａ、７６Ｂに巻き掛けられることにより、Ｙ軸に沿って配設される。

ここで、駆動ベルト７８は、Ｙ軸直動ガイド４４のＹ軸ガイドレール４６と同一直線上に配設される。すなわち、Ｙ軸ガイドレール４６に重ねて配置される。このように、駆動ベルト７８を配置することにより、摺動抵抗を受けるライン上に駆動点を配置することができ、往復移動のヒステリシスをなくすことができる。

なお、このように駆動ベルト７８を配置するため、一対のプーリ７６Ａ、７６Ｂは、Ｙ軸直動ガイド４４の前後に配置される。また、Ｙ軸移動フレーム２２には、この駆動ベルト７８を通すための挿通孔８４が備えられる。

Ｙ軸モータ８０は、一方のプーリ７６Ａを回転駆動して、駆動ベルト７８を走行させる。Ｙ軸モータ８０は、ブラケット８２Ａに取り付けられて、プーリ７６Ａに接続される。

以上のように構成されるＹ軸駆動ユニット２４は、Ｙ軸モータ８０を駆動することにより、駆動ベルト７８がＹ軸方向に沿って走行する。この駆動ベルト７８は、Ｙ軸テーブル４２に接続される。これにより、Ｙ軸モータ８０を駆動すると、Ｙ軸テーブル４２がＹ軸に沿って移動する。また、このＹ軸テーブル４２がＹ軸に沿って移動することにより、Ｙ軸移動フレーム２２がＹ軸に沿って移動する。

Ｘ軸ガイド機構２６は、Ｘ軸移動フレーム２８をＸ軸に沿って移動自在に支持する。このＸ軸ガイド機構２６は、Ｘ軸テーブル８６と、Ｘ軸テーブル８６をＸ軸方向に沿ってガイドする一対のＸ軸直動ガイド８８とを備えて構成される。

Ｘ軸直動ガイド８８の構成は、Ｙ軸ガイド機構２０を構成するＹ軸直動ガイド４４の構成と同じである。すなわち、Ｘ軸ガイドレール９０と、複数のボール（不図示）を介してＸ軸ガイドレール９０にスライド自在に支持されるＸ軸スライダ９２とを備えて構成される。Ｘ軸ガイドレール９０は、Ｙ軸移動フレーム２２の梁部２２Ａに敷設され、Ｘ軸に沿って配設される。

Ｘ軸テーブル８６は、矩形の平板状に形成される。Ｘ軸テーブル８６は、各Ｘ軸直動ガイド８８のＸ軸スライダ９２に固定されて、水平に設置される（Ｘ−Ｙ面と平行に設置される。）。したがって、Ｘ軸テーブル８６は、Ｘ軸方向に沿って水平な姿勢でスライド自在に支持される。

Ｘ軸移動フレーム２８は、角柱状に形成される。Ｘ軸移動フレーム２８は、Ｘ軸テーブル８６に垂直に取り付けられる。

なお、Ｘ軸移動フレーム２８は、一対のＸ軸直動ガイド８８によって移動自在に支持されるが、一対のＸ軸直動ガイド８８の設置間隔は短いので、Ｘ軸移動フレーム２８の変形が問題になることはない。

Ｘ軸駆動ユニット３０は、いわゆる送りネジによってＸ軸移動フレーム２８を移動させる。Ｘ軸駆動ユニット３０は、ネジ棒９４と、ネジ棒９４に螺合されるナット部材９６と、ネジ棒９４を回転駆動するＸ軸モータ９８とを備えて構成される。

ネジ棒９４は、一対のブラケット１００を介して、Ｙ軸移動フレーム２２の梁部２２Ａに回転自在に取り付けられる。ネジ棒９４は、Ｘ軸に沿って配設される。また、ネジ棒９４は、一対のＸ軸直動ガイド８８の間に配設される。

ナット部材９６は、ネジ棒９４に螺合される。ナット部材９６は、Ｘ軸テーブル８６に連結される。したがって、ネジ棒９４を回転させると、その回転量に応じてＸ軸テーブル８６がＸ軸方向に沿って移動する。

Ｘ軸モータ９８は、ネジ棒９４に連結され、ネジ棒９４を回転駆動する。Ｘ軸モータ９８は、一方のブラケット１００に取り付けられて、ネジ棒９４に連結される。

以上のように構成されるＸ軸駆動ユニット３０は、Ｘ軸モータ９８を駆動すると、ネジ棒９４が回転し、その回転量に応じてＸ軸テーブル８６がＸ軸方向に沿って移動する。この結果、Ｘ軸テーブル８６に設けられたＸ軸移動フレーム２８がＸ軸方向に沿って移動する。

Ｚ軸ガイド機構３２は、Ｚ軸移動フレーム３４をＺ軸に沿って移動自在に支持する。このＺ軸ガイド機構３２は、Ｚ軸テーブル１０２と、Ｚ軸テーブル１０２をＺ軸方向に沿ってガイドする一対のＺ軸直動ガイド１０４とを備えて構成される。

Ｚ軸直動ガイド１０４の構成は、Ｙ軸ガイド機構２０を構成するＹ軸直動ガイド４４の構成と同じである。すなわち、Ｚ軸ガイドレール１０６と、複数のボール（不図示）を介してＺ軸ガイドレール１０６にスライド自在に支持されるＺ軸スライダ１０８とを備えて構成される。Ｚ軸ガイドレール１０６は、Ｘ軸移動フレーム２８に敷設され、Ｚ軸に沿って配設される。

Ｚ軸テーブル１０２は、矩形の平板状に形成される。Ｚ軸テーブル１０２は、各Ｚ軸直動ガイド１０４のＺ軸スライダ１０８に固定されて、垂直に設置される（Ｘ−Ｚ面と平行に設置される。）。したがって、Ｚ軸テーブル１０２は、Ｘ−Ｚ面に沿ってスライド自在に支持される。

Ｚ軸移動フレーム３４は、角柱状に形成される。Ｚ軸移動フレーム３４は、Ｚ軸に沿ってＺ軸テーブル１０２に取り付けられて、Ｚ軸に沿って移動自在に支持される。

なお、Ｚ軸移動フレーム３４は、一対のＺ軸直動ガイド１０４によって移動自在に支持されるが、一対のＺ軸直動ガイド１０４の設置間隔は短いので、Ｚ軸移動フレーム３４の変形が問題になることはない。

Ｚ軸駆動ユニット３６は、いわゆる送りネジによってＺ軸移動フレーム３４をＺ軸に沿って移動させる。Ｚ軸駆動ユニット３６は、ネジ棒１１０と、ネジ棒１１０に螺合されるナット部材１１２と、ネジ棒１１０を回転駆動するＺ軸モータ１１４とを備えて構成される。

ネジ棒１１０は、一対のブラケット１１６を介して、Ｘ軸移動フレーム２８に回転自在に取り付けられる。ネジ棒１１０は、Ｚ軸に沿って配設される。また、ネジ棒１１０は、一対のＺ軸直動ガイド１０４の間に配設される。

ナット部材１１２は、ネジ棒１１０に螺合される。ナット部材１１２は、Ｚ軸テーブル１０２に連結される。したがって、ネジ棒１１０を回転させると、その回転量に応じてＺ軸テーブル１０２がＺ軸方向に沿って移動する。

Ｚ軸モータ１１４は、ネジ棒１１０に連結され、ネジ棒１１０を回転駆動する。Ｚ軸モータ１１４は、一方のブラケット１１６に取り付けられて、ネジ棒１１０に連結される。

以上のように構成されるＺ軸駆動ユニット３６は、Ｚ軸モータ１１４を駆動すると、ネジ棒１１０が回転し、その回転量に応じてＺ軸テーブル１０２がＺ軸方向に沿って移動する。この結果、Ｚ軸テーブル１０２に設けられたＺ軸移動フレーム３４がＺ軸方向に沿って移動する。

測定部３８は、Ｚ軸移動フレーム３４に備えられる。測定部３８は、測定部本体１１８とプローブ１２０とを備える。測定部本体１１８は、ボックス状に形成され、プローブ制御用の機器（不図示）を内蔵する。プローブ１２０は、測定部本体１１８からＺ軸に沿って鉛直下向きに配設される。Ｚ軸移動フレーム３４を移動させると、プローブ１２０はＺ軸方向に沿って移動する。測定時は、このプローブ１２０の先端を測定対象のワークに接触させ、接触時の先端の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を検出して、その座標値の集合からワークの形状、寸法等を測定する。

なお、Ｙ軸ベース１８には、Ｙ軸移動フレーム２２のＹ軸上での位置を検出するための図示しないスケール（Ｙ軸スケール）がＹ軸に沿って備えられる。プローブ１２０のＹ軸座標は、このＹ軸スケールによって、Ｙ軸移動フレーム２２の位置を検出することにより取得する。

また、Ｙ軸移動フレーム２２の梁部２２Ａには、Ｘ軸移動フレーム２８のＸ軸上での位置を検出するための図示しないスケール（Ｘ軸スケール）がＸ軸に沿って備えられる。プローブ１２０のＸ軸座標は、このＸ軸スケールによって、Ｘ軸移動フレーム２８の位置を検出することにより取得する。

更に、Ｘ軸移動フレーム２８には、Ｚ軸移動フレーム３４のＺ軸上での位置を検出するための図示しないスケール（Ｚ軸スケール）がＺ軸に沿って備えられる。プローブ１２０のＺ軸座標は、このＺ軸スケールによって、Ｚ軸移動フレーム３４の位置を検出することにより取得する。

〈作用〉
上記のように、本実施の形態の測定機１０は、三次元測定機として構成され、ワーク（測定対象物）の形状、寸法等の測定が行われる。

図７に示すように、ワークＷは、定盤１４の上に載置される。

測定は、プローブ１２０の先端をワークＷの表面に接触させることにより行われる。すなわち、プローブ１２０を移動させて、プローブ１２０の先端がワークＷに接触したときの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を検出し、その座標値の集合からワークの形状、寸法等を測定する。

プローブ１２０は、Ｘ軸モータ９８、Ｙ軸モータ８０、Ｚ軸モータ１１４を駆動することにより、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸に沿って移動する。すなわち、Ｘ軸モータ９８を駆動すると、Ｘ軸移動フレーム２８がＸ軸に沿って移動し、この結果、プローブ１２０がＸ軸に沿って移動する。また、Ｙ軸モータ８０を駆動すると、Ｙ軸移動フレーム２２がＹ軸に沿って移動し、この結果、プローブ１２０がＹ軸に沿って移動する。また、Ｚ軸モータ１１４を駆動すると、Ｚ軸移動フレーム３４がＺ軸に沿って移動し、この結果、プローブ１２０がＺ軸に沿って移動する。

この際、Ｘ軸移動フレーム２８及びＺ軸移動フレーム３４が搭載されるＹ軸移動フレーム２２が、１つのＹ軸直動ガイド４４と、エアベアリング７０とによって移動自在に支持されるので、高精度にプローブ１２０を移動させることができる。

すなわち、上記のように、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸に沿って移動可能に支持するために、Ｙ軸直動ガイド４４とエアベアリング７０とを離間して設置すると、Ｙ軸移動フレーム２２にローリング方向のモーメントが発生するが、Ｙ軸移動フレーム２２は、ローリング方向（ＭＲ）に対してフレキシブルな運動が可能（Ｙ軸周りに揺動が可能）であるため、Ｙ軸移動フレーム２２にローリング方向のモーメントが発生した場合であっても、Ｙ軸移動フレーム２２は変形することになく支持される。これにより、Ｘ軸移動フレーム２８及びＺ軸移動フレーム３４が搭載されるＹ軸移動フレーム２２を安定して高精度に支持することができる。

すなわち、たとえば、Ｙ軸移動フレーム２２の両端をそれぞれ直動ガイドで支持した場合、両端の直動ガイドの平行度が高精度に保たれていないと、Ｙ軸移動フレーム２２に捩れ等の変形が生じるが、一端をＹ軸直動ガイド４４で支持し、他端をエアベアリング７０で浮上支持することにより、両者の平行度の違いをＹ軸移動フレーム２２の揺れによって吸収でき、Ｙ軸移動フレーム２２の変形を防ぐことができる。

また、一端がＹ軸直動ガイド４４で支持されることにより、Ｙ軸移動フレーム２２がＹ軸上を移動するための直進性は、Ｙ軸直動ガイド４４を構成するＹ軸ガイドレール４６上のＹ軸スライダ５０によって規定されることになる。このため、１つのガイドレール（Ｙ軸ガイドレール４６）を基準としてＹ軸方向に直進し、Ｙ軸方向への移動時に左右に振れることがない。これにより、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。一般に、エアベアリングによる浮上支持は、移動時の直進性を確保することが難しく、ヨーイング方向の変位が大きい。このため、Ｙ軸移動フレーム２２の両端をエアベアリングによって浮上支持すると、移動方向に対して左右に微小に向きを変えるようになり、ヨーイング方向の変位が大きくなる。一方、本実施の形態のように、一端をＹ軸直動ガイド４４で支持することにより、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸方向に移動させるための直進性は、Ｙ軸直動ガイド４４の直進性で規定させることができる。このため、Ｙ軸移動フレーム２２はＹ軸直動ガイド４４を基準に直進移動する。この結果、ヨーイング方向の変位を抑えることができる。これにより、加減速時におけるヨーイング方向の振動を抑えることができ、高精度な測定を行うことができる。

また、Ｙ軸移動フレーム２２は、両端が支持された構造になるので、片持ち支持のように、自重による変形も生じることがない。

更に、一般にエアベアリングによる浮上支持は、ヨーイング方向の変位が大きいという欠点があるが、本実施の形態の測定機１０では、一端がＹ軸直動ガイド４４で支持されるので、ヨーイング方向の変位も抑えることができる。

また、片側のみがエアベアリング７０で支持されるので、圧縮エアの消費量も抑えることができる。

また、本実施の形態の測定機１０では、Ｙ軸移動フレーム２２を駆動するための駆動ベルト７８が、Ｙ軸ガイドレール４６上に配置されるため、往復移動のヒステリシスをなくすことができる。すなわち、摺動抵抗を受けるライン上に駆動点が配置されるので、往復移動のヒステリシスをなくすことができる。これにより、Ｙ軸移動フレーム２２のヨーイングによる誤差を更に軽減することができる。すなわち、一方のＹ軸直動ガイド４４の部分と、他方のエアパッド７２の部分とでは、摺動抵抗に大きさに差があり、Ｙ軸直動ガイド４４の部分の方が格段に大きい。Ｙ軸移動フレーム２２を駆動する際、摺動抵抗が大きいＹ軸直動ガイド４４側に駆動手段を設けることで、Ｙ軸直動ガイド４４の直進性を基準にして、Ｙ軸移動フレーム２２を直進させることが可能となる。これにより、Ｙ軸移動フレーム２２が、Ｙ方向に移動する際、左右に微小に交互に向きを変えながら移動するのを防止できる。これにより、Ｙ軸移動フレーム２２のヨーイングによる誤差を更に軽減することができる。

更に、１つのＹ軸直動ガイド４４で支持する構成とすることにより、摺動抵抗を低減できる。これにより、Ｙ軸モータ８０の発熱を抑えることができ、熱応力によるベース等の変形を抑えることができる。

なお、本実施の形態の測定機１０のように、Ｙ軸移動フレーム２２がローリング方向（ＭＲ）に揺動可能に支持されると、その揺動によってプローブの接触位置に誤差が生じ得るが、このＹ軸移動フレーム２２の揺動による誤差変化には再現性があるため、容易に補正することができる。

上記のように、Ｙ軸移動フレームの両端が直動ガイドによって支持されている場合や、Ｙ軸移動フレームの一端が一対の直動ガイドで支持されている場合、Ｙ軸移動フレームに変形（捩れ、撓み等）が生じ得るが、その変形は温度等によって変化する。このため、誤差変化の再現性に乏しく、Ｙ軸移動フレームの変形によって生じる測定値への影響を正確に捉えることが難しい。

一方、本実施の形態の測定機１０では、Ｙ軸移動フレーム２２が変形せず、Ｙ軸移動フレーム２２の揺動のみが測定誤差として現れる。このＹ軸移動フレーム２２の揺動による測定誤差には再現性があるため、一般的に行われている公知の補正技術を適用すれば、高精度に補正することができる。

誤差の補正は、たとえば、基準ワーク（寸法、形状等が既知のワーク）を測定し、その測定結果から補正式を算出し、得られた補正式を用いて測定結果を補正することにより行われる。

また、本実施の形態の測定機１０によれば、Ｙ軸移動フレーム２２が、Ｌ字形状に形成されるため、Ｙ軸移動フレーム２２の重量も軽量化することができる。これにより、加減速時の慣性モーメントを低減でき、動的なピッチング方向の変位（振動）を低減することができる。また、側方からの測定エリアの視認性も向上させることができる。

また、本実施の形態の測定機１０によれば、定盤１４のワーク載置面１４Ａがエアパッド７２のガイド面とされる。これにより、別途ガイド面を備える必要がなくなり、構成を簡素化することができる。また、一般に定盤のワーク載置面は、高精度に平坦化されるので、Ｙ軸移動体を高精度にガイドすることができる。

また、定盤１４のワーク載置面１４Ａがエアパッド７２のガイド面とされることにより、単独で次の効果を奏する。ワークのＺ方向の基準面は、定盤１４のワーク載置面１４Ａとなる。プローブ１２０をワーク載置面１４Ａに当接させ、当接された点を０点として、ワーク載置面基準で高さを定義することができる。一方で、プローブ１２０を含むＹ軸移動フレーム２２の基準面もワーク載置面１４Ａとなる。Ｙ軸移動フレーム２２は、エアパッド７２による浮上力で絶えずワーク載置面１４Ａを基準として上下する構成とされており、一方の支持点であるＹ軸直動ガイド４４側は、Ｙ軸ガイドレール４６のセンタを中心として、揺動（回動）する構成とされている。たとえば、Ｙ軸ガイドレール４６と定盤１４のワーク載置面１４Ａとの平行度が確保されていない場合であっても、エアパッド７２によって形成される一定浮上力の下、ワーク載置面１４Ａを基準としてＹ軸移動フレーム２２を持上げ、Ｙ軸ガイドレール４６の部分で揺動（回動）して調整され、Ｙ軸移動フレーム２２を撓み変形させることなく追従する。よって、ワーク並びにプローブ１２０の２つがワーク載置面１４Ａを基準としていることから、同一基準面の下で精度よく測定することができる。

また、測定の基準面を、ワーク、プローブ１２０ともに一つの面と規定することから、制御・管理を容易にすることができ、装置の微小な経年変化があったとしても、逐次構成することにより、高精度な測定を長期にわたり確保することができる。

また、本実施の形態の測定機１０では、Ｙ軸直動ガイド４４がプローブ１２０の先端よりも上方に配設されているため、Ｙ軸の移動機構全体が倒れにくい構造とすることができる。これにより、ピッチング誤差を大きく減らすことができる。

Ｙ軸直動ガイド４４を構成するＹ軸ガイドレール４６は、Ｙ軸移動フレーム２２を支える支点となる。厳密に支点は、Ｙ軸ガイドレール４６の部分と、エアパッド７２を支える定盤１４のワーク載置面１４Ａの部分の２つの点になるが、エアパッド７２は定盤１４に対して非接触であるため、Ｙ軸移動フレーム２２を実質的に支える点はＹ軸ガイドレール４６の部分となる。一方、Ｙ軸方向の移動における重心位置は、プローブ１２０の先端付近とすることが、測定誤差の観点で最も望ましい。しかし、厳密にはプローブ１２０の先端の少し上部となる。ただし、Ｙ軸ガイドレール４６の支点位置よりも重心点の位置を下方に位置させることは可能となる。このような駆動機構でスライドする支点位置よりも重心位置が低くなることで、Ｙ軸の移動機構全体が倒れにくい構造とすることができる。そして、このように倒れにくい構造とすることにより、ピッチング方向の誤差（移動する際に前後方向に揺れ動く誤差）を格段に小さくすることができるという効果を奏することができる。このように、Ｙ軸直動ガイド４４がプローブ１２０の先端よりも上方に配設されることにより、ピッチング誤差を大きく減らすことができ、測定精度を更に向上させることができる。

また、Ｙ軸直動ガイド４４をプローブ１２０の先端よりも上方に配設した場合には、次の効果を奏する。Ｙ軸ガイドレール４６をプローブ１２０の先端よりも上方に配設した場合、ワークの測定部位は、Ｚ方向ならびにＸ方向において、Ｙ軸移動フレーム２２を支える２つの支点（Ｙ軸ガイドレール４６の部分とエアパッド７２に対向する定盤１４の部分）のほぼ中間位置に位置することになる。このように２つの支点のほぼ中間位置にワークの測定部位が存在することは、それぞれの支点部分における微小な振動や微小な変位が助長されるということはなく、打ち消されるか、少なくとも縮小されることになる。仮に、ブリッジ型の測定機やガントリー型の測定機の場合は、２つの支点の位置に比べて、ワークの測定部位は離れたところに存在する。そのため、支点部分の少しの振動がモーメントによって助長され、更に大きな誤差になってしまう問題がある。しかし、Ｙ軸直動ガイド４４をプローブ１２０の先端よりも上方に配設した場合には、このように振動や変位が助長されるという問題は発生しない。

なお、重心位置をプローブ１２０の先端付近に近づけるため、Ｙ軸スライダ５０は、Ｙ軸移動フレーム２２の梁部２２Ａの下面と略同一面付近に取り付けることが好ましい。また、プローブ１２０の先端は、鉛直下方に移動するようにし、プローブ付近にプローブ１２０の制御用機器を搭載し重心を下げることが好ましい。

《第２の実施の形態》
図８は、本発明に係る測定機の第２の実施形態を示す正面図である。また、図９は、図８に示した測定機の右側面図である。

同図に示すように、本実施の形態の測定機１０Ａは、Ｙ軸移動フレーム２２が、いわゆる門型形状に形成される点で第１の実施の形態の測定機１０と相違する（いわゆるブリッジ型）。したがって、ここでは、構造上、第１の実施の形態の測定機１０と相違する点についてのみ説明し、第１の実施の形態の測定機１０と同一又は対応する構成には、同一符号を付して、その説明は省略する。

図８に示すように、Ｙ軸移動フレーム２２は、水平な梁部２２Ａと、その水平な梁部２２Ａの両端から下方に向けて垂直に延びる一対の支柱部２２Ｂ、２２Ｃとを備えて構成され、全体として門型形状に形成される。すなわち、第１の実施の形態の測定機１０のＹ軸移動フレーム２２に、更に支柱部２２Ｃが備えられた形状と略同じ形状で形成される。

なお、このようにＹ軸移動フレーム２２が門型形状に形成されることにより、本実施の形態の測定機１０Ａには、Ｙ軸コラムが備えられていない。

Ｙ軸移動フレーム２２は、一方の支柱部２２Ｂがエアベアリング７０によって定盤１４上に浮上支持され、他方の支柱部２２ＣがＹ軸ガイド機構２０によってＹ軸方向に移動自在に支持される。

Ｙ軸ガイド機構２０は、Ｙ軸テーブル４２と、Ｙ軸テーブル４２をＹ軸に沿って移動自在に支持する１つのＹ軸直動ガイド４４とを備えて構成される。

Ｙ軸直動ガイド４４は、Ｙ軸ガイドレール４６と、複数のボール（不図示）を介してＹ軸ガイドレール４６にスライド自在に支持されるＹ軸スライダ５０とを備えて構成される。Ｙ軸ガイドレール４６は、Ｙ軸に沿ってＹ軸ベース１８に敷設される。

Ｙ軸ベース１８は、長尺状に形成され、Ｙ軸に沿って定盤１４に取り付けられる。

Ｙ軸移動フレーム２２は、一方の支柱部２２Ｃの下端部が、Ｙ軸テーブル４２に固定されて、Ｙ軸方向に移動自在に支持される。

以上のように、本実施の形態の測定機１０Ａも、Ｙ軸移動フレーム２２が、１本のＹ軸直動ガイド４４とエアベアリング７０とによって、Ｙ軸方向に移動自在に支持される。これにより、Ｙ軸移動フレーム２２が、ローリング方向（ＭＲ）に対してフレキシブルな運動が可能になり、Ｙ軸移動フレーム２２に変形を生じさせることなく支持することができる。

また、本実施の形態の測定機１０Ａは、Ｙ軸移動フレーム２２が、門型形状に形成されるため、側方からの視認性を更に向上させることができる。

なお、本例では、定盤１４にＹ軸ベース１８を設置し、そのＹ軸ベース１８にＹ軸直動ガイド４４等が設置される構成としているが、Ｙ軸直動ガイド４４等は、定盤１４に設置する構成とすることもできる。

《第３の実施の形態》
図１０は、本発明に係る測定機の第３の実施形態を示す正面図である。また、図１１は、図１０に示した測定機の左側面図である。

同図に示すように、本実施の形態の測定機１０Ｂは、Ｙ軸移動フレーム２２が、直線状に延びるバー形状に形成される点で第１の実施の形態の測定機１０と相違する（いわゆるガントリー型）。したがって、ここでは、構造上、第１の実施の形態の測定機１０と相違する点についてのみ説明し、第１の実施の形態の測定機１０と同一又は対応する構成には、同一符号を付して、その説明は省略する。

Ｙ軸移動フレーム２２は、角柱状のバー形状に形成される。すなわち、第１の実施の形態の測定機１０のＹ軸移動フレーム２２が梁部２２Ａのみで構成された場合と略同じ形状で形成される。

Ｙ軸移動フレーム２２が、このように直線状のバー形状に形成されるため、本実施の形態の測定機１０Ｂには、一対のＹ軸コラムが定盤１４上に備えられる。すなわち、第１のＹ軸コラム１６と第２のＹ軸コラム１７とが備えられる。

第１のＹ軸コラム１６は、上記第１の実施の形態の測定機１０のＹ軸コラム１６と同様にＶ字形状に形成される。そして、その上部に第１のＹ軸ベース１８が水平に支持される。

第２のＹ軸コラム１７も第１のＹ軸コラム１６と同様にＶ字形状に形成される。このＹ軸コラム１７の上部には、第２のＹ軸ベース１９が水平に支持される。

第２のＹ軸ベース１９は、角柱状に形成される。この第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａは、エアベアリング７０のガイド面を構成する。このため、第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａは、平滑に形成される。また、第２のＹ軸ベース１９は、上面１９Ａが水平（Ｘ−Ｙ面と平行）になるようにして、第２のＹ軸コラム１７に支持される。

Ｙ軸移動フレーム２２は、一端がＹ軸ガイド機構２０にガイドされてＹ軸方向に移動自在に支持され、他端がエアベアリング７０によってガイド面（第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａ）上を浮上支持される。

Ｙ軸ガイド機構２０は、Ｙ軸テーブル４２と、Ｙ軸テーブル４２をＹ軸に沿って移動自在に支持する１つのＹ軸直動ガイド４４とを備えて構成される。

Ｙ軸直動ガイド４４は、Ｙ軸ガイドレール４６と、複数のボール（不図示）を介してＹ軸ガイドレール４６にスライド自在に支持されるＹ軸スライダ５０とを備えて構成される。Ｙ軸ガイドレール４６は、Ｙ軸に沿って第１のＹ軸ベース１８に敷設される。

Ｙ軸移動フレーム２２は、一端が、Ｙ軸テーブル４２に固定されて、Ｙ軸方向に移動自在に支持される。

エアベアリング７０は、エアパッド７２を備え、第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａをガイド面として、Ｙ軸移動フレーム２２の他端を浮上支持する。

エアパッド７２は、自在継手７４を介してＹ軸移動フレーム２２の他端に取り付けられる。エアパッド７２は、第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａに向けて圧縮エアを噴射することにより、第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａとの間にエアの層を形成し、Ｙ軸移動フレーム２２の他端を第２のＹ軸ベース１９の上面１９Ａに対して浮上支持する。

以上のように、本実施の形態の測定機１０Ａも、Ｙ軸移動フレーム２２が、１本のＹ軸直動ガイド４４とエアベアリング７０とによって、Ｙ軸方向に移動自在に支持される。これにより、Ｙ軸移動フレーム２２が、ローリング方向（ＭＲ）に対してフレキシブルな運動が可能になり、Ｙ軸移動フレーム２２に変形を生じさせることなく支持することができる。

また、本実施の形態の測定機１０Ｂでは、Ｙ軸移動フレーム２２がバー形状であるため、Ｙ軸移動フレーム２２を軽量化することができる。これにより、加減速時の慣性モーメントを低減することができる。

また、Ｙ軸移動フレーム２２には、重心に近いＹ軸方向の支持ができるため、加減速時におけるピッチング方向の動的な変位を抑えることができ、安定した高精度なガイドができる。

一方、本実施の形態の測定機１０Ｂでは、定盤１４の両側部にＹ軸コラム（第１のＹ軸コラム１６と第２のＹ軸コラム１７）が立設される構成となるため、側方からの測定エリアの視認性が低下する。

したがって、視認性と移動の安定性を考慮すると、上記第１の実施の形態のように、Ｙ軸移動フレーム２２は、全体としてＬ字形状とすることが好ましい。

《その他の実施の形態》
上記実施の形態では、Ｙ軸移動フレーム２２の一端をＹ軸に沿って支持する支持機構として、ガイドレール（Ｙ軸ガイドレール４６）と、そのガイドレールに転動体を介してスライド自在に支持されるスライダ（Ｙ軸スライダ５０）とからなる直動ガイド（Ｙ軸直動ガイド４４）を採用しているが、Ｙ軸移動フレーム２２の一端をＹ軸に沿って支持する支持機構は、これに限定されるものではない。他端をエアベアリングで浮上支持した場合に、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸周りに揺動可能に支持することができる構造であればよい。このためには、１つのガイドレールと、そのガイドレールにスライド自在に支持されるスライダとを備え、スライダがガイドレールに対してローリング方向に揺動可能に支持される構成（ローリング方向の揺れを許容できる構造）であればよい。なお、この場合、ローリング方向以外の変位、すなわち、ピッチング方向及びヨーイング方向の変位には強い構成であることが好ましい。これにより、ピッチング方向及びヨーイング方向の変位を防いで、高精度にＹ軸移動フレーム２２をＹ軸に沿ってガイドすることができる。

また、上記実施の形態では、Ｙ軸スライダ５０をベルト駆動して、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸方向に移動させる構成としているが、Ｙ軸移動フレーム２２を駆動する手段（Ｙ軸駆動手段）は、これに限定されるものではない。Ｙ軸スライダ５０の支持部を支点としてＹ軸移動フレーム２２の揺動を許容しつつ、Ｙ軸移動フレーム２２をＹ軸に沿って移動させることができる構成であればよい。

なお、Ｙ軸駆動手段は、Ｙ軸スライダ５０を駆動して、Ｙ軸移動フレーム２２を移動させる構成とすることが好ましい。Ｙ軸スライダ５０を駆動する構成とすることにより、Ｙ軸ガイドレール４６の直進性を基準にして、Ｙ軸移動フレーム２２を直進させることができ、Ｙ軸移動フレーム２２のヨーイングを防止することができる。この効果は、Ｙ軸スライダ５０の支持部を支点としてＹ軸移動フレーム２２を揺動可能に支持することの効果とは、独立した効果である。上記実施の形態の測定機１０のように、中央部に測定部を有する測定機において、測定部を支える手段として、一端をガイドレールに沿って摺動するスライダで支持し、他端をエアパッドで浮上支持する機構を有し、スライダ側に駆動系を備えることにより、移動に際して起こるヨーイングを低減する効果を有する。すなわち、上記構成は、摺動抵抗のバランスと、その摺動抵抗のバランスを加味しながら、Ｙ軸移動フレーム２２を駆動させる際、左右方向へ微小に向きを変える慣性モーメントを低減しながら直進させ、その結果、ヨーイングによる誤差をなくすという独特の作用効果を生じさせるものである。

１０、１０Ａ、１０Ｂ…測定機、１２…架台、１２Ａ…固定用脚部、１２ａ…足部、１２Ｂ…転倒防止用脚部、１２ｂ…足部、１４…定盤、１４Ａ…上面（ガイド面）、１６…Ｙ軸コラム、第１のＹ軸コラム、１６Ａ…Ｙ軸コラムの基部、１６Ｂ…Ｙ軸コラムの支柱部、１７…第２のＹ軸コラム、１８…Ｙ軸ベース、第１のＹ軸ベース、１９…第２のＹ軸ベース、１９…第２のＹ軸ベースの上面（ガイド面）、２０…Ｙ軸ガイド機構、２２…Ｙ軸移動フレーム、２２Ａ…Ｙ軸移動フレームの梁部、２２Ｂ、２２Ｃ…Ｙ軸移動フレームの支柱部、２４…Ｙ軸駆動ユニット、２６…Ｘ軸ガイド機構２６、２８…Ｘ軸移動フレーム、３０…Ｘ軸駆動ユニット、３２…Ｚ軸ガイド機構、３４…Ｚ軸移動フレーム、３６…Ｚ軸駆動ユニット、３８…測定部、４２…Ｙ軸テーブル、４４…Ｙ軸直動ガイド、４６…Ｙ軸ガイドレール、４６Ａ…Ｙ軸ガイドレールの基部、４６Ｂ…Ｙ軸ガイドレールの支持部、４６Ｃ…Ｙ軸ガイドレールのレール部、４８…ボール、５０…Ｙ軸スライダ、５２…ボール転走面、５４…スライダ本体、５４Ａ…スライダ本体の主桁部、５４Ｃ…スライダ本体の脚部、５６…エンドプレート、５８…負荷転走面、６０…負荷通路、６２…ボール戻し通路、７０…エアベアリング、７２…エアパッド、７４…自在継手、７６Ａ、７６Ｂ…プーリ、７８…駆動ベルト、８０…Ｙ軸モータ、８２Ａ、８２Ｂ…ブラケット、８４…挿通孔、８６…Ｘ軸テーブル、８８…Ｘ軸直動ガイド、９０…Ｘ軸ガイドレール、９２…Ｘ軸スライダ、９４…ネジ棒、９６…ナット部材、９８…Ｘ軸モータ、１００…ブラケット、１０２…Ｚ軸テーブル、１０４…Ｚ軸直動ガイド、１０６…Ｚ軸ガイドレール、１０８…Ｚ軸スライダ、１１０…ネジ棒、１１２…ナット部材、１１４…Ｚ軸モータ、１１６…ブラケット、１１８…測定部本体、１２０…プローブ

Claims (3)

1. Ｘ軸及びＹ軸と平行なワーク載置面を有する定盤に載置されたワークをプローブで測定する三次元測定機において、
   前記プローブを備えたＹ軸移動体と、
   前記定盤よりも高い位置にＹ軸に沿って配置されたＹ軸直動ガイドであって且つ前記Ｙ軸移動体の一端をＹ軸方向に移動自在に支持するＹ軸直動ガイドと、
   前記Ｙ軸直動ガイドに沿って前記Ｙ軸移動体を移動させるＹ軸駆動手段と、
   前記定盤の一部をガイド面として前記Ｙ軸移動体の他端を浮上支持するエアベアリングと、
   を備えた三次元測定機。
2. 前記Ｙ軸移動体の移動量を測定するスケールを前記Ｙ軸駆動手段側に備える、
   請求項１に記載の三次元測定機。
3. 前記Ｙ軸移動体は、前記Ｙ軸直動ガイドを中心に回動可能である、
   請求項１又は２に記載の三次元測定機。

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