JP2933654B2 - アルミニウムから成る１つ又は複数の案内部材を備えた座標測定装置並びに該装置のゲージを製作する方法 - Google Patents

アルミニウムから成る１つ又は複数の案内部材を備えた座標測定装置並びに該装置のゲージを製作する方法

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JP2933654B2 JP1319060A JP31906089A JP2933654B2 JP 2933654 B2 JP2933654 B2 JP 2933654B2 JP 1319060 A JP1319060 A JP 1319060A JP 31906089 A JP31906089 A JP 31906089A JP 2933654 B2 JP2933654 B2 JP 2933654B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
部材を備えた座標測定装置並びに該装置のゲージを製作
する方法に関する。
従来の技術 座標測定装置の運動可能な測定往復台のための案内部
材として、従来は主として花こう岩部材が使用されてい
た。しかし暫く以前から、アルミニウムから成る案内部
材もこの目的のために使用されている。その理由はアル
ミニウムが良好な熱伝導性を有しており、そのため案内
部の内部に温度勾配を形成することがないという利点を
有しているからである。温度勾配が発生すると、案内部
は制御不能に変形する。
測定往復台の位置測定のために必要なゲージは、一般
的に増分ピッチを備えたガラスゲージであり、該ピッチ
は案内部材上に固定されている。熱による線膨張が測定
結果に影響を与えることを防止するために、装着した温
度センサによってガラスゲージの温度を検知し、測定結
果を形成する際、ワーク上で測定された温度と共に該温
度を考慮することは公知である。また相応の補正方法
が、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3620118号
明細書に記載されている。
ゲージのためのフレームの構造体には、特に困難な問
題が発生している。フレームは、座標測定装置の稼動中
の温度変動が約５℃から35℃までの間の温度領域内にあ
る場合、案内部材とゲージとが異なった線膨張を行うこ
とによって束縛力若しくは緊張が発生しないように保障
されていなければならない。ゲージは、それが変形する
ことのないように、寧ろ束縛されずに保持されていなけ
ればならない。このことは、ゲージ上の本来のゲージピ
ッチの外に、ピッチの形状をしたもう１つの直線性の基
準が案内方向に対し横方向に設けられている場合に、特
に重要である。このことは例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第3542514号明細書に記載されている通りであ
る。
温度偏差の正確な補正を妨げている別の問題は、ガラ
スの熱伝導性が不良であることに基づいて、ガラスゲー
ジ自体内の温度勾配が数゜Kまでに達する可能性があ
り、従って、１つ又は若干の測定個所だけではゲージの
温度を、完全かつ正確に検知することはできないという
点にある。
又、アルミニウムから成るケーシング内に、ガラスゲ
ージ又はスチールバンドの形状をしたゲージが収容され
ていて、そのピッチを光電式に検知する付属測定装置も
公知である。このような付属測定装置においては、ゲー
ジと案内部とが異なった線膨張を行う際に、全く同じよ
うな問題が発生する。補助手段として、ガラスゲージを
圧縮した状態で、アルミニウム製又は鋼製のケーシング
と不動に結合せしめ、これによって、ガラスゲージがそ
の内部圧縮応力に基づいてケーシングの線膨張に追従で
きるようにすることが部分的に提案されている。ヨーロ
ッパ特許公開第0266498号明細書には、これに相当する
測定装置が公開されている。しかしこれは恒久的な解決
法ではない。その理由は、材料のガラスは流動化する傾
向を有しており、そのため、時間と共に圧縮応力が減少
するか、若しくはゲージが変形するような結果になるか
らである。
発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、特にアルミニウムから成る案内部材
を備えた座標測定装置のためのゲージを改良して、該ゲ
ージを問題なく固定できるようにすると共に、長さ測定
の際、温度誤差の補正を申し分なく行うことができるよ
うにすることにある。
課題を解決するための手段 上記課題は、ゲージが同じようにアルミニウムから成
るという、請求項１に記載の特徴によって、これを解決
することができた。
発明の効果 ゲージと、ゲージを固定する支持体、つまり案内部材
とが、同一の材料から成っているために、ゲージと案内
部との間には熱的な効果に基づく応力は全く発生しな
い。従ってゲージのフレームを極めて簡単に保持するこ
とができる。例えば案内部上にゲージを簡単に螺着せし
めることができる。
更にアルミニウムの熱伝導性が良好であるため、ゲー
ジ自体内には温度勾配が全く形成されない。その結果、
ゲージの温度は、１つ若しくは若干の温度センサで正確
に検知することができ、しかも長さの測定値を形成する
際に、この測定した温度を考慮することができる。
更に案内部材の表面上には、ゲージのためのピッチを
直接装着することが可能である。このことは、少なくと
も小さい寸法の案内部材に対しては、技術的に特に最良
の解決法である。その理由は、この場合、ゲージは堅牢
であって、ゲージと案内部材とが確固不動に結合するか
らである。
このために適した案内部材としては、例えばプローブ
ヘッドが固定されている座標測定装置の測定アーム、又
はプローブピンを支持しているプローブヘッドの運動可
能な部分のためのプローブヘッド内の案内部が望まし
い。
ゲージの温度を測定するためのセンサは、有利にはゲ
ージ又は案内部材上に載置されており、又ゲージ製作の
際これをゲージの表面内に予め組込むことも可能ある。
このことは本出願人による、本出願以前の出願における
ドイツ連邦共和国特許公開第3823992号明細書で説明し
ている通りである。
ゲージ自体には、反射格子の形状をした増分ピッチが
装着されている。格子は有利には位相格子（Phasengitt
er）であって、その段は例えば同じようにアルミニウム
から成っている。このような反射位相格子の製作は、例
えばフォトリソグラフ的な形式でゲージピッチを案内部
材の表面上に装着せしめ、続いてアルミニウムを蒸着せ
しめることによって、これを実施することができる。
測定装置のためのスケール及びアルミニウム製の定規
は、それ自体は共に公知である。しかしこの種のスケー
ル及び定規は、ミクロ領域の自動的な長さ測定用のゲー
ジとしては適していない。
実施例 以下に本発明の実施例を図面について説明する。
第１図に図示の横けた４は、両側が２本の柱２及び３
で結合されている。これらの柱2,3は、座標測定装置の
測定テーブル１上を長手方向にスライド可能に支承され
ており、前記横けた４は柱2,3と共に座標測定装置のゲ
ート（Portal）を形成している。
横けた４はアルミニウム成形材から成り、該成形材は
その外側部が精密仕上げされている。横けた４は、図示
していないエアベアリングを介してその上を滑動する横
往復台７の案内部として使用されている。横往復台７内
には、この種の座標測定装置においては一般的な、垂直
方向にスライド可能な案内部材８が支承されており、該
案内部材８は、その下側部にワークの検知用に使用され
るプローブヘッド９を装着している。横往復台７と案内
部材８（Pinole）とは、同じようにアルミニウムから成
っている。
横往復台７の位置を測定するために、横けた４のアル
ミニウム成形材上には条片５が螺着されており、該条片
５にはゲージピッチ６が装着されている。ピッチ（Teil
ung）６を備えた条片５は、座標測定装置のＸ方向のゲ
ージである。該ゲージの両端には、ゲージ上に装着され
た２つの温度センサ18a及び18bが設けられており、その
接続ケーブルは符号19で表わされている。このセンサ
は、ゲージ５の温度の検知用に使用されており、これに
よって、測定しようとするワークとゲージ５との間の温
度差による影響を、ドイツ連邦共和国特許出願公開第36
20118号明細書に記載されているように、補正すること
ができるようになっている。
案内部材８は第２図に図示されている。案内部材８
は、正方形の横断面を有するアルミニウム管から成って
おり、外側部が案内部材の案内面になっていて、この案
内面で横往復台７（第１図）内のエアベアリング間を滑
動している。詳細には図示していない、横往復台７内の
エアベアリングが案内部材８を支持している位置は、第
２図に示す符号12a,12b,12c,12d,12eで示されている。
案内部材８は、その１つの側部上に、案内方向に延び
るゲージピッチ10を装着しており、該ゲージピッチ10
は、アルミニウム成形材の表面上に直接載置されてい
る。ゲージピッチ10は、横けた４のゲージ上のピッチ６
と全く同じように、反射式入射光位相格子の方式に則っ
た増分格子ピッチである。この格子ピッチの構成は、ピ
ッチ部を著しく拡大した第３図の断面図に表わされてい
る。格子は長方形状の段状の輪郭を有しており、その段
の物質13は、容易に蒸発可能な良好な接着性を有する物
質から成っている。物質13には、アルミニウムから成る
反射層が被せられている。その上には更に、保護層であ
る第２の層が被覆されており、該保護層15は弗化マグネ
シウムから成っている。
案内部材８にも、ゲージピッチ10の領域内に温度セン
サ16が設けられている。
このゲージ格子の製作は次のように行われる： 先ず案内部材８の表面を案内部の品質として不可欠な
精度で精密に仕上げる。続いて表面にフォトレジスト
（Photolack）を積層する。次いでこのフォトレジスト
層を、格子ピッチの領域内で格子構造状に露光する。
続いてフォトレジスト層を現象する。その際露光され
た個所のフォトレジスト層が除去される。次いで表面に
は、物質13を面格子のために必要な例えばλ/4の段高さ
に蒸着する。この物質13は、例えばアルミニウム自体で
あってもよく、又は例えば弗化イットリウムのような別
の適合した材料を使用しても差支えない。蒸着プロセス
の終了後、フォトレジストをアルカリ洗浄する。その結
果、ピッチの領域内には物質13の長方形状の段が残るこ
とになる。続いて全ピッチ領域上に、鏡面状のアルミニ
ウム層を蒸着する。この鏡面層14を更に、MgF2から成る
保護層15で被覆する。
上述の方法には、それ自体は公知の、フォトリソグラ
フ技術な製造技術が利用されているので、ここではこれ
以上の説明は省略する。しかしここで言及しておかなけ
ればならないことは、段を装着する代りに、アルミニウ
ム表面に所要の段高さのピッチをエッチングすることも
可能であるということである。どちらの場合も、表面に
組込まれたゲージピッチを備えた案内部材を得ることが
でき、該ゲージピッチは、堅牢であって、かつ案内部材
８と確固不動に結合されている。
図面では、アルミニウムから成る案内部を備えた座標
測定装置について説明したが、本発明は、同様の形式
で、例えば工作機械のような他の機械に対しても、これ
を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は横往復台
用の案内部として使用される門形のトラバースを備えた
座標測定装置の斜視図、第２図は第１図の横往復台７内
を鉛直方向に案内される測定アームの斜視図、第３図は
第２図の測定アーム８上のピッチを極端に拡大して示し
た断面図である。 １……測定テーブル、2,3……柱、４……横けた、５…
…ゲージ、６……ゲージピッチ、７……横往復台、８…
…測定アーム、９……プローブヘッド、10……ゲージピ
ッチ、12a,12b,12c,12d,12e……エアベアリング、13…
…物質、14……反射層、15……保護層、16……温度セン
サ、18a,18b……温度センサ、19……接続ケーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター・エーネルト ドイツ連邦共和国オーバーコツヘン・プ ルフリヒシユトラーセ 16 (56)参考文献 特開 昭59−68605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−22605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10743（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−68605（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−503799（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 1/00,5/00,11/00 G01D 5/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
    部材を備えた座標測定装置であって、ゲージを装着して
    いる形式のものにおいて、 ゲージ（5;10）が同じようにアルミニウムから成ってい
    ることを特徴とする、アルミニウムから成る１つ又は複
    数の案内部材を備えた座標測定装置。
  2. 【請求項２】アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
    部材を備えた座標測定装置であって、ゲージを装着して
    いる形式のものにおいて、 ゲージ（5;10）が同じようにアルミニウムから成ってお
    り、ゲージのためのピッチ（10）が、案内部材（８）の
    表面上に直接装着されているか若しくは加工されている
    ことを特徴とする、アルミニウムから成る１つ又は複数
    の案内部材を備えた座標測定装置。
  3. 【請求項３】アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
    部材を備えた座標測定装置であって、ゲージを装着して
    いる形式のものにおいて、 ゲージ（5;10）が同じようにアルミニウムから成ってお
    り、ゲージのためのピッチ（10）が、案内部材（８）の
    表面上に直接装着されているか若しくは加工されてお
    り、案内部材が、プローブヘッド（９）を装着している
    座標測定装置の測定アーム（Pinole 8）であることを特
    徴とする、アルミニウムから成る１つ又は複数の案内部
    材を備えた座標測定装置。
  4. 【請求項４】アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
    部材を備えた座標測定装置であって、ゲージを装着して
    いる形式のものにおいて、 ゲージ（5;10）が同じようにアルミニウムから成ってお
    り、ゲージのためのピッチ（10）が、案内部材（８）の
    表面上に直接装着されているか若しくは加工されてお
    り、ゲージピッチを備えた案内部材が、座標測定装置の
    プローブヘッドの内部で運動可能な部分の案内部である
    ことを特徴とする、アルミニウムから成る１つ又は複数
    の案内部材を備えた座標測定装置。
  5. 【請求項５】アルミニウムから成る１つ又は複数の案内
    部材を備えた座標測定装置であって、ゲージを装着して
    いる形式のものにおいて、 ゲージ（5;10）が同じようにアルミニウムから成ってお
    り、ゲージ（10）が反射格子の形をした増分式ゲージで
    あって、格子が位相格子であってその段（13,14）が同
    じようにアルミニウムから成っており、ゲージの表面に
    は保護層（15）が装着されていることを特徴とする、ア
    ルミニウムから成る１つ又は複数の案内部材を備えた座
    標測定装置。
  6. 【請求項６】アルミニウムから成る案内部材上にゲージ
    を制作する方法において、 ピッチ部の構造をフォトリソグラフによる方法で制作
    し、次いで全ピッチ部領域上に鏡面層（14）を蒸着させ
    ることによって、反射式の位相格子としてのゲージピッ
    チ（10）を案内部材（８）の表面上に装着することを特
    徴とする、案内部材上にゲージを制作する方法。
JP1319060A 1988-12-09 1989-12-11 アルミニウムから成る１つ又は複数の案内部材を備えた座標測定装置並びに該装置のゲージを製作する方法 Expired - Lifetime JP2933654B2 (ja)

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