JP3689585B2 - ワーク保持治具 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物品の加工装置や測定装置、およびその他の例えば半導体露光装置ステッパー等のように物品を取り扱うための装置に利用することができるワーク保持治具関するものである。
【0002】
【従来の技術】
物品の加工装置や測定装置、およびその他の各種装置に利用される物品の保持方法として、従来は、特開平8−66841号公報に開示されているように、図13に図示するような保持方法が用いられている。すなわち、ワーク100を吸着保持する3個の円盤状の吸着パッド101(101a,101b,10c)が用いられ、これらの吸着パッド101はワーク面の傾斜にイコライズする機構を有し、吸着パッド101の上面にはワーク100を真空吸着するための溝部が環状に設けられており、この溝部に真空配管102(102a,102b,102c)がそれぞれ連通されている。また、吸着パッド101によりワーク100を吸着保持する部位の間には重力と反対方向に力を発生できるエアーシリンダ103(103a,103b,103c)が設けられており、重力によるワーク100の変形を押さえるように構成されている。
【0003】
なお、加工装置や測定装置、あるいはその他の各種装置において、保持する対象物品はそれぞれ異なり、加工や測定を行なう場合はワークと呼ばれ、また、ワークが光学部品である場合にはレンズやミラーなどと呼ばれている。そこで、本明細書においては、これらを総称する意味でワークと呼ぶことにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来例においては、次のような問題点がある。
【0005】
1)真空吸着パッドの面でワークを支持しているために、完全な3点支持ではなく、パッドやワーク面の面精度誤差によって、ワークを支持する点が変化する。この支持点の変化は予測することができず、しかも環境温度の変化などによっても影響を受ける。このような支持点変化により、ワークの変形状態も変化してしまう。その結果、ワークの着脱によるワーク形状が再現しないという問題点が生じる。
【0006】
2)真空吸着パッドにはある程度の面積が必要であるため、ワークの周辺部での支持が難しく、例えば、ワークがレンズである場合、光線が通過する中央部分の有効領域において、パッドがワークに接触することとなり、ワークの有効領域での傷の発生などの危険性がある。
【0007】
3)さらに、真空吸着パッドはある程度の面積が必要であるため、ワークの裏面と正確に同じ形状であることが必要である。ワークの裏面が球面である場合は、真空吸着パッドの吸着面をワークの曲率と正確に同じ形状に精度よく仕上げなければならないが、その作業は難しく、さらに、ワークの裏面が非球面である場合には非常に難しく、事実上不可能である。
【0008】
4)ワーク保持手段をワークの形状測定装置へ採用する際に、特に、ワークがレンズである場合、形状測定装置は3次元座標測定装置等であり、先端に球をもったプローブをレンズの片側からレンズ面に接触させて座標を測定している。光線を通過させるレンズ形状を評価するには、上面と下面との位置関係を知る必要があるけれども、従来例のようなワーク保持方法では、イコライズする真空吸着パッドの位置の特定ができないためにレンズ形状の評価ができないという問題点があった。
【0009】
5)また、ワークを支持する際には、一般的に、3つの点でワークを支持する3点支持法が優れているけれども、この3点支持法では、ワークを面で支持する場合に比べて支持剛性が弱く、図14に図示するように、ワークは自重により非軸対称のいわゆるオムスビ形状に変形しかつワークが低い周波数で共振する現象が生じるという問題点があるために、高精度な保持を必要とする場合には使用することができなかった。
【0010】
そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、剛性の低い3点支持であっても振動や変形を押さえることができ、またワークを着脱しても位置の再現性が良好であり、かつワーク裏面の形状対応能力が高いワーク保持治具提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のワーク保持治具は、ワークを保持する輪帯状のホルダーを有し、ワーク支持用の支持球をそれぞれ備えた3個のワーク支持機構を前記ホルダーに等間隔に配置するとともに、前記ホルダーにおける3以上のn点の箇所にワークの重力と反対方向に力を発生させる押上げ力発生機構を等間隔に配置し、前記押上げ力発生機構がワークの重量の(n+3)分の1またはn分の1の力で該ワークを押し上げるように構成されているワーク保持治具であって、前記押上げ力発生機構は、前記ホルダーに装着されたシャフトと、該シャフトに回転可能に取り付けられ、端部にワーク保持部を有する押上げレバーと、前記押上げレバーのワーク保持部にワークの重力と反対方向の力を発生させるための前記押上げレバーの間に配設されたばねとを有することを特徴とする。
【0012】
また、本発明のワーク保持治具は、ワークを保持する輪帯状のホルダーを有し、ワーク支持用の支持球をそれぞれ備えた3個のワーク支持機構を前記ホルダーに等間隔に配置するとともに、前記ホルダーにおける3以上のn点の箇所にワークの重力と反対方向に力を発生させる押上げ力発生機構を等間隔に配置し、前記押上げ力発生機構がワークの重量の(n+3)分の1またはn分の1の力で該ワークを押し上げるように構成されているワーク保持治具であって、前記押上げ力発生機構は、前記ホルダーに装着されたシャフトと、該シャフトに回転可能に取り付けられ、端部にワーク保持部を有する押上げレバーと、前記押上げレバーのワーク保持部にワークの重力と反対方向の力を発生させるために前記シャフトとの他端部に配設された調節可能な重りとを有することを特徴とする。
【0013】
【作用】
本発明のワーク保持治具によれば、ワーク周辺部の3点を点接触状に支持し、かつその間のn点(n≧3)を一定力で押上げることにより、剛性の低い3点支持であってもワークの変形を押さえることができる。さらに、ワークを3点で支持するために、ワークを着脱しても位置誤差が少ないワーク保持が可能となり、また、ワークの周辺部をしかも点で支持しているために、ワークの有効領域に傷をつける危険が少なく、さらに、ワーク裏面の形状に合わせる必要がなく形状対応能力が高く、精度の高いワーク保持を可能にする。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は、本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具の概略図であり、同(a)は斜視図で同(b)は平面図であり、図2は、本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具におけるワークの支持機構の詳細を示し、同(a)は支持機構の縦断面図で同(b)は(a)におけるA−A線から見た図であり、図3は、本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具における押上げ力発生機構の詳細を示し、同(a)は押上げ力発生機構を内方から見た図で同(b)は(a)におけるB−B線に沿った断面図である。
【0016】
図1ないし図3において、1はレンズ等のワーク2を保持するワーク保持治具であり、ワーク2が取り付けられた状態で形状測定装置等の各種装置にセットされる。このワーク保持治具1は、輪帯状のホルダー3を有し、このホルダー3には、支持球11(11a,11b,11c)を有するワーク支持機構4(4a,4b,4c)および押上げ力発生機構5(5a,5b,5c)、ホルダー3に着脱可能にねじで取り付けられるハンドル6(6a,6b)、3個の位置マーク用球7(7a,7b,7c)および位置決めピン用のピン穴8(8a,8b)が設けられている。なお、ハンドル6(6a,6b)は、ワーク保持治具1を形状測定装置等の各種装置への取り付けや取り外しをする際に使用するものであり、3個の位置マーク用球7(7a,7b,7c)は、ワーク保持治具1に保持されたワーク2の表面形状を測定する際に基準となる面を設定するために使用されるものであり、その詳細は後述する。位置決めピン用のピン穴8(8a,8b)は、形状測定装置等の各種装置のベース上に設けられる2個の位置決めピンに対応して設けられておりワーク保持治具1を位置決めするためのものである。
【0017】
ワーク支持機構4(4a,4b,4c)は、図1の(a)および(b)に図示するように、輪帯状のホルダー3上で、120度間隔で等間隔の3ケ所に設けられ、その詳細は図2の(a)および(b)に図示する。ワーク支持機構4は、ワーク2の下面に当接してワーク2を上下方向を支持するようにホルダー3の内側面から内方へ僅かに突出する突出部3a上に固定された支持球11と、軟質材料で作製されたパッド12を先端に接着し、他端部が押さえ板14とボルト15を用いてホルダー3の上面に固定された板ばね13とを有し、板ばね13は、そのパッド12が支持球11の真上に位置するように配置されており、パッド12を介してワーク2に下方向の力を作用させ、ワーク2を支持球11に押し当てる働きをする。また、支持球11を配設した突出部3aに対応するホルダー3の内側面に、ワーク2の水平方向の位置を規制する横方向突き当て部16が設けられている。このように、ワーク支持機構4(4a,4b,4c)は、円周上に等間隔に配置された3個の支持球11(11a,11b,11c)によりワーク2の周辺部の3点を点接触にて支持し、また、板ばね13によりパッド12を介してワーク2を支持球11に押し付けてワーク2の移動を阻止する。そして、ワーク2の水平方向の位置は3個の横方向突き当て部16により規制される。
【0018】
ワーク2を保持するワーク保持治具1を形状測定装置等の各種装置のベース9(図2の(a)参照)にセットするときに、ベース9に固定された3個の固定駒10上にワーク保持治具1のホルダー3を載置するが、このとき、固定駒10、支持球11およびパッド12においてそれぞれ垂直方向の力が発生する。しかし、ワーク保持治具1の支持球11の真下にベース9に固定された固定駒10が位置するようにセットすることにより、これらの固定駒10、支持球11およびパッド12は1本の垂直線上に位置することになり、垂直方向の力による曲げモーメントが発生せず、ホルダー3とワーク2の変形を防止することができる。
【0019】
押上げ力発生機構5(5a,5b,5c)は、図1の(a)および(b)に図示するように、ホルダー3上で、3ケ所のワーク支持機構4(4a,4b,4c)の中間に120度間隔で等間隔に配置された3ケ所に設けられ、ホルダー3の内周面に形成された凹部3bにそれぞれ収容されている。押上げ力発生機構5の詳細は図3の(a)および(b)に図示する。ホルダー3を貫通するシャフト18は、一端部がC型止め輪19とナット20でホルダー3に取り付けられ、シャフト18の他端部分には押上げレバー22が回転可能に装着され、この押上げレバー22の軸方向の移動はC型止め輪21により位置規制されている。また、シャフト18と押上げレバー22の間にはばね23が配設され、このばね23は、その両端部をシャフト18と押上げレバー22にそれぞれ設けられた小さな穴に掛けることにより、押上げレバー22にシャフト18の周りの回転力を発生させる。このばね23による回転力はナット20を緩めてシャフト18を適宜回転させることにより調整することができ、シャフト18を回転させて所望の回転力が得られるところでナット20を締め付けてシャフト18をホルダー3に固定することにより所望の回転力が得られる。押上げレバー22の先端部には、ワーク2に接触する際にワーク2に傷を付けることを防止するために軟質材料で作製された押上げパッド24が接着されており、この押上げパッド24がワーク2の下面に当接して、ばね23による回転力の作用によりワーク2を押し上げる働きをする。押上げ力発生機構5のばね23の作用によるワーク2を押上げる力は、ワーク2の周辺部を3点支持しかつその支持点の間でそれぞれ位置されるn点(本実施例では、n=3)でワークを押上げる場合に、ワーク重量の(n+3)分の1となるように設定する。
【0020】
以上のように、本実施例のワーク保持治具によれば、ワーク2の周辺部において等間隔に配置された3個のワーク支持機構4の支持球11により点接触によってワーク2を支持し、そして、3個のワーク支持機構4の中間部に同様に等間隔に配置された押上げ力発生機構5によりワーク2の周辺部分を重力と反対方向に押し上げるようにワーク2を保持する。このように、3点で点接触状にワークを支持しているため、ワークを着脱しても位置誤差が少ないワークの保持が可能となり、さらに、点で支持しているため、ワーク裏面の形状に合わせる必要はなく、形状対応能力が高く、また、ワークの周辺部をしかも点で支持しているため、ワークの有効領域に傷をつける危険が少ない。さらに、押上げ力発生機構によってワーク周辺部分を重力と反対方向に押し上げることにより、3点支持のワークにおける重力による変形を低減することができる。また、ばねで押し上げ力を発生する押上げレバーを輪帯状のホルダー内に組み込むことによって、コンパクトで精度の高い押上げ力発生機構の実現を可能にしている。
【0021】
また、ワークを3点で支持した場合のワークの変形形状は、図14のように非軸対称のいわゆるオムスビ形状の形状誤差を生じる。ワークがレンズである場合、軸に回転対称で滑らかな変形であれば、レンズの焦点距離が変化するだけで、レンズ位置の調整などで補正可能であるのに対して、前記のような変形は補正不可能な収差を生じてしまう。そこで、本実施例では、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ワーク周辺部分を重力と反対方向に押し上げる機構を複数設けることにより、重力による変形を押さえるものである。これを図5の(a)を参照してさらに説明すると、3つの支持点の中間の位置を押し上げる方法であり、図5の(a)に図示するように、ワークが軸対称形状の場合、支持点と押上げ点の位置は等しい角度で分割する。押上げ点の数をn(n≧3、なお、本実施例ではn=3)とすると、押上げ点で発生する力は、すべて同じであって、ワーク重量の(n+3)分の1となる。図1および図5の(a)ではnが3の場合を想定しているので、支持点と押上げ点の角度差は60度であり、押上げ点で発生する押上げ力はワーク重量の6分の1となる。nは3の倍数で増やすことが可能で、nを増やすとワークの非軸対称の変形量を少なくすることができる。
【0022】
次に、本発明の第2の実施例について、図4を参照して説明する。
【0023】
本実施例においては、ワーク保持治具1の輪帯状のホルダー3に等間隔にn個(n>3、本実施例では、n=6)のワーク押上げ力発生機構5(5a〜5f)を設けるものである。なお、本実施例の部材において、先の実施例と同じ部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0024】
本実施例における6個のワーク押上げ力発生機構5(5a〜5f)の配置は、3個のワーク支持機構4(4a,4b,4c)との相対関係は任意であって、適宜設定することができる。このようにワーク押上げ力発生機構5を6個設けることにより、ワーク押上げ力発生機構5に発生する力はワーク重量の6分の1とすることができ、ワーク重量は全てワーク押上げ力発生機構5で受け持つこととし、ワーク支持機構4の支持点ではワークの重量を保持しないようにする。これにより、3個のワーク支持機構4の支持点はどの位置に設けても良く、ホルダー3の設計自由度を向上させることができる。
【0025】
本実施例においてワークの重力に基づく変形を押さえる態様について図5の(b)を参照してさらに説明すると、本実施例は、3つの支持点とは無関係な位置で等間隔に複数の点を押し上げる方法であって、押上げ点の数をn(n>3、なお、本実施例ではn=6)とすると、押上げ点で発生する力は、すべて同じであり、ワークの重量のn分の1となる。図4および図5の(b)ではnが6の場合を想定しているので、押上げ点の角度差は60度であり、押上げ点で発生する押上げ力はワーク重量の6分の1となる。この場合、等間隔な3つの支持点はどこにあってもよく、また、nの数を増やすことによりワークの非軸対称の変形量を少なくすることができる。
【0026】
そして、本実施例においても前述した第1の実施例と同様の作用効果を奏するものである。すなわち、本発明の第1および第2の実施例におけるワーク保持治具によれば、ワーク周辺部の3点でワークを点接触で支持することにより、接触するワーク面の精度誤差があっても支持点の位置は変化せず、ワークの重力による変形状態も変化しない。さらに、3点でワークを支持しているために、ワークの裏面形状の如何にかかわらず上記の作用が期待できる。したがって、ワーク裏面の形状対応能力の高いワーク保持が可能である。さらに、ワークの周辺部でしかも点で支持しているため、ワークの有効領域に傷をつける危険が少ない。また、点で支持しているため、ワーク裏面の形状に合わせる必要はなく、形状対応能力が高い。
【0027】
以上説明した第1および第2の実施例においては、押上げ力発生機構5の押上げレバー22に回転力を発生する手段としてねじりばね23を用いているが、ねじりばね23に代えて、引張りばねや圧縮ばねを用いても、同様の回転力を押上げレバーに発生させることができることはいうまでもない。
【0028】
次に、本発明の第3の実施例について、図6を参照して説明する。
【0029】
本実施例においては、押上げ力発生機構の構造が、前述した第1および第2の実施例と異なり、ワークを押し上げるための回転力を重りにより発生させるものである。なお、本実施例の部材においても先の実施例と同じ部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0030】
図6の(a)および(b)において、先端部にワーク2の下面に当接する軟質材料製の押上げパッド24が接着された押上げレバー22は、ホルダー3を貫通してC型止め輪19とナット20でホルダー3に固定されるシャフト18に対し回転可能に装着され、そして、押上げレバー22の他端部には重り30が着脱自在に固定される。この重り30の形状や重量を変更することによって、ワーク2の押上げ力を調節することができるように構成する。このように押上げ力発生機構5を構成すると、上下方向の加速度例えば重力加速度が変化した場合でも、ワーク2の重量と重り30の重量が比例して変化するので、加速度変化の影響がキャンセルされる。したがって、本実施例では、第1や第2の実施例のようにばねで押し上げる機構に比べて、上下方向の加速度変化に影響されないワーク保持が実現できる。
【0031】
次に、本発明の第4の実施例について図7を参照して説明する。
【0032】
本実施例は、前述した第1ないし第3の実施例における押上げ力発生機構にさらにダンパー手段を付設するものである。前述した実施例では、ワークを3点で支持するため、面で支持する方法に対して剛性が低下しており、その結果、ワークが低い周波数で共振する現象が生じる。このような現象を防止するために、剛性を向上させるべくさらに他の点でワークを支持してしまったのでは3点支持ではなくなってしまう。そこで、本実施例では、この点に鑑みてなされたものである。ワークの振動としては、支持点付近に節がありその間に腹がある振動モードが予想され、その腹の付近にはワーク押上げ力発生機構が存在する。そこで、この押上げ力発生機構にダンパー手段を付設することにより、ワークの振動を減衰させようとするものである。なお、本実施例の部材においても前述した実施例と同じ部材には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【0033】
図7において、一端部にダンパーゴム32を接着した板ばね33は、ダンパーゴム32が押上げ力発生機構5の押上げレバー22の側面に当接するように、ホルダー3にねじ34により固定される。この板ばね33は、紙面で上下方向には容易に変形するが、紙面に垂直な方向には剛性が高くなるように形成されている。そして、ダンパーゴム32を押上げレバー22に押し付けるためのプランジャー35がホルダー3に調節可能にねじ止めされている。このように押上げ力発生機構5にダンパー手段(32〜35)を付設した構成とすることにより、押上げレバー22の紙面に垂直な方向の振動に対して減衰力を発生させることができ、この共振振動により、ワークの振動を減衰させて振動振幅を小さくすることが可能となる。
【0034】
さらに、本発明の第5の実施例について図8を参照して説明する。
【0035】
本実施例は、押上げ力発生機構に付設するダンパー手段が、前述した第4の実施例(図7)におけるダンパー手段と異なるものである。なお、本実施例の部材においても前述した実施例と同じ部材には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【0036】
図8において、押上げ力発生機構5に隣接した部位において、ワーク2の側面に直接接触するダンパーゴム37を配設するものである。ダンパーゴム37は押し当て板38に接着されて板ばね39にねじ40で固定され、板ばね39の他端部はねじ41によりホルダー3に固定されている。この板ばね39は、紙面で上下方向には容易に変形するが、紙面に垂直な方向には剛性が高くなるように形成されている。そして、ダンパーゴム37をワーク2に押し付けるためのプランジャー42がホルダー3に調節可能にねじ止めされる。このようにワーク2に直接当接するダンパー手段(37〜42)を押上げ力発生機構5に隣接して付設した構成とすることにより、押上げレバー22に保持されるワーク2の紙面に垂直な方向の振動に対して減衰力を発生させることができ、この共振振動による振動振幅を小さくすることが可能となる。さらに、本実施例では、第4の実施例の場合に比べてダンパーの面積を広くすることができ、そして直接ワークに減衰力を作用させることができる構成であるので、より強い減衰力が実現できる。
【0037】
前述した各実施例におけるワーク保持治は、ワークを取り扱う各種の装置に有効に適用することができるが、以下に、特に、本発明のワーク保持治具を用いてワークの形状を測定するワーク形状測定方法の参考例についてさらに説明する。
【0038】
ワークの形状を測定する形状測定方法について、図9ないし図12を参照して説明する。なお、ワーク保持治具としては、前述した各実施例のワーク保持治具を用いることができるが、特に、図1ないし図3に図示する第1の実施例のワーク保持治具を用いて説明する。
【0039】
図9において、50は、ワーク保持治具1に保持されるワーク2の形状を測定する形状測定装置であり、そのベース51上には、ワーク保持治具1をセットするための2個の位置決めピン52(52a,52b)と3個の固定駒53(53a,53b,53c)が固定して配設されており、2個の位置決めピン52(52a,52b)は、ワーク保持治具1に設けられている2個のピン穴8(8a,8b)にそれぞれ対応するように位置付けられており、3個の固定駒53(53a,53b,53c)は、ワーク保持治具1に設けられている3個のワーク支持機構4(4a,4b,4c)の支持球11(11a,11b,11c)にそれぞれ対応するように設けられ、特に、ワーク保持治具1の2個のピン穴8(8a,8b)がベース51上の2個の位置決めピン52(52a,52b)に挿入されて位置決めされたときに、ワーク保持治具1の3個の支持球11(11a,11b,11c)の真下にそれぞれ固定駒53(53a,53b,53c)が位置するように配置されている。
【0040】
また、ベース4上にはX,Y,Z方向にそれぞれ移動可能なX軸スライド55、Y軸スライド56およびZ軸スライド57が配設され、Z軸スライド57の先端にはワーク2の形状をトレースするプローブ58が設けられている。
【0041】
ワーク保持治具1の形状測定装置50へのセットは、ワーク保持治具1に取り付けたハンドル6a,6bを持ってワーク保持治具1を移動させ、ワーク保持治具1のピン穴8a,8bにベース51上の2個の位置決めピン52a,52bを挿入することにより位置決めして、3個の固定駒53a,53b,53cの上にホルダー3を載置することにより行なわれる。なお、ハンドル6a,6bはワーク保持治具1のセットが終了した後に取り外される。
【0042】
参考例の形状測定方法においては、本発明に係るワーク保持治具1を用いてワーク2を保持することにより、ワーク2を位置誤差のない保持が可能であり、変形のない状態で形状測定を行なうことができ、測定精度を向上させることができる。さらに、ワークの3点支持を3つの支持球で行なうことにより、ワークの裏面が平面あるいは球面であるワークの形状を測定する場合には、支持球の中心位置が形状測定装置によって測定可能であるので、ワークが取り付けられていない状態で支持球を測定しておけば、その支持球と接触するワーク裏面の位置も知ることができる。
【0043】
以下、ワークの裏面位置の計算方法を示す。なお、測定した3つの支持球1a,11b,11cの中心位置を図10に示すように{p1}、{p2}、{p3}とする。
【0044】
先ず、裏面が平面の場合を考える。この場合、接触しているワークの裏面の平面と、3つの支持球の中心位置で定義される平面は平行であるため、裏面の平面を{q(a ,b)}で表すこととすると、
【数1】
Figure 0003689585
【0045】
ここで、a,bは任意の実数で、{n}は3つの支持球の中心を通る平面に垂直な単位ベクトル、Rは3つの支持球の半径である。最初の2項で平面が定義されており、3、4項でその面に含まれる1点が定義されている。また、{n}は法線ベクトルで、次の式で定義される。
【数2】
Figure 0003689585
【0046】
ここで、演算子xはベクトル外積を表し、分子は3つの支持球で測られる平面に垂直なベクトルとなり、分母は大きさ1の単位ベクトルにするためである。
【0047】
以上のように、ワークの裏面の平面の位置が式(1)で計算することができる。
【0048】
次に、ワーク裏面が球面の場合を考える。球面はその中心位置と半径が分かれば定義でき、半径は設定値などから既知として計算をすすめる。この場合、ワーク裏面の球面の中心位置から、支持球の中心位置までの間隔は3つとも等しい。裏面の半径をRrとする。ここで、凸面の場合はRrは正、凹面の場合は負とする。また、中心点を{pr}とすると、
【数3】
Figure 0003689585
【0049】
ここで、{n}は3つの支持球の中心を通る平面に垂直な単位ベクトルで式(2)で計算する。cは変数で、次の式(4)と連立させて計算する。なお、支持球の半径をRとする。
【数4】
Figure 0003689585
【0050】
以上のように、ワーク裏面の球面の位置すなわち球の中心位置が、式(3)で計算することができる。
【0051】
次に、ワーク形状測定方法の他の参考例について説明する。
【0052】
前述したワーク形状測定方法では、ワーク形状を測定する前にワークを設置していない状態で支持球の位置を測定しなければならない。すなわち、ワーク保持治具を形状測定装置にセットして支持球の位置を測定し、その後、ワークをセットするために、ワーク保持治具を形状測定装置から外す必要があり、ワーク保持治具の着脱によって生じる位置の誤差が裏面位置の測定精度を悪くさせる問題がある。また、形状測定ごとに、ワーク取付け前のセッティングで支持球の位置を測定しなければならないので、段取りが増え、作業の効率が悪いという問題点を有している。
【0053】
そこで、本参考例では、このような問題点に鑑みて、ワーク保持治具の周辺部に設けた3個の位置マーク用球(図1および図9における7a,7b,7c)を用いて、あらかじめ位置マーク用球と支持球の間の相対位置を測定しておくことにより、一回の段取りでワーク表面の形状誤差と裏面の位置を測定することが可能となる。すなわち、位置マーク用球と支持球の間の相対位置をあらかじめ測定し、ワーク形状測定のときには、ワークをワーク保持治具にセットして、再び位置マーク用球の位置を測定し、ワークの形状を測定する。裏面位置測定に用いる支持球の位置は、位置マーク用球の測定位置を補正計算して用いる。このようにすると保持治具を着脱する必要がなく、上記問題点を回避することができる。
【0054】
次に、本参考例のワークの形状測定手順を図10ないし図12を参照して説明する。
【0055】
先ず、第1段階は、ワーク保持治具1の支持球11(11a,11b,11c)と位置マーク用球7(7a,7b,7c)の位置を測定する手順であり、図11に示す。ワーク保持治具1のみを形状測定装置50にセットし(ステップS1)、ワーク保持治具1に固定されている3つの支持球11(11a,11b,11c)の中心位置を測定し(ステップS2)、それぞれの中心位置座標〈{p1}、{p2}、{p3}〉を出力し(ステップS3)、次に、3つの位置マーク用球7(7a,7b,7c)の中心位置を測定し(ステップS4)、それぞれの中心位置座標〈{p4}、{p5}、{p6}〉を出力し(ステップS5)、ワーク保持治具1を形状測定装置50から取り外す(ステップS6)。
【0056】
第2段階は、ワーク2の形状測定を行なう手順であり、図12に示す。ワーク保持治具1にワーク2を取り付けた状態で形状測定装置50にセットし(ステップS11)、3つの位置マーク用球7(7a,7b,7c)の中心位置を測定して(ステップS12)、それぞれの中心位置座標〈{p7}、{p8}、{p9}〉を出力する(ステップS13)。その後、ワーク2の上面形状を測定し(ステップS14)、セッティング誤差と誤差形状を求める(ステップS15)。そして、先に第1段階のステップS3において算出した支持球の中心位置座標〈{p1}、{p2}、{p3}〉、ステップ5において算出した位置マーク用球の中心位置座標〈{p4}、{p5}、{p6}〉、およびステップS13にて算出した位置マーク用球の中心位置座標〈{p7}、{p8}、{p9}〉からワーク2の裏面の位置を計算する(ステップS16)。
【0057】
以下に、ワーク裏面の補正計算手順を図10の(a)および(b)を用いて説明する。
【0058】
前述したように、ワーク2の形状を測定する前に、ワーク保持治具1のみを形状測定装置にセットし、あらかじめ保持治具1の3つの支持球11と3つの位置マーク球7の位置を測定しておく。これらの位置を、それぞれ、{p1}、{p2}、{p3}および{p4}、{p5}、{p6}とする(図10の(a)参照)。次に、ワーク保持治具1を形状測定装置から外し、ワーク2をワーク保持治具1に固定し、形状測定装置にセットし、位置マーク用球7の位置を再び測定し、その位置を{p7}、{p8}、{p9}とし(図10の(b)参照)、ワーク形状を測定する。このとき、{p4}、{p5}、{p6}と{p7}、{p8}、{p9}は同じ位置マーク球7を測定しているが、測定の間に一回ワーク保持治具1を着脱しているので、異なる位置である。同じ理由で支持球11の位置も、{p1}、{p2}、{p3}とは異なるので、それを{p11}、{p12}、{p13}とする。この3点{p11}、{p12}、{p13}を求めるのが目的である。
【0059】
先ず、3つの位置{p1}、{p2}、{p3}から座標系を決定し、これをC1とする。この座標の決定方法は、例えば、{p1}から{p2}へのベクトルと、{p1}から{p3}へのベクトルの両方に直交する方向にZ軸をとり、{p1}から{p2}の方向にX軸をとれば、残るY軸は自動的に決まるので決定できる。同様に、{p4}、{p5}、{p6}および{p7}、{p8}、{p9}および{p10}、{p11}、{p12}から座標系が定義でき、これをC2、C3、C4とする。また、C2からC1まで、C2からC3までの座標変換行列を[T21]、[T34]とおく。保持治具はワークの有りなしに関係なく、変形しないとすると、この2つの座標変換行列[T21]、[T34]は同じである。したがって、位置マーク球の中心位置{p7}、{p8}、{p9}から支持球の位置{p11}、{p12}、{p13}を次の式を用いて計算できる。
【数5】
Figure 0003689585
【0060】
このようにすれば形状測定装置からワーク保持治具を着脱することなく、裏面と接触している球の中心位置を算出することができる。その後の計算操作は前述のように行なうことができるので省略する。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のワーク保持治具によれば、剛性の低い3点支持であってもワークの振動や変形を押さえることができ、ワークを3点で支持するために、ワークを着脱しても位置誤差が少ないワーク保持が可能となる。また、ワークの周辺部をしかも点で支持しているため、ワークの有効領域に傷をつける危険が少なく、さらに、ワーク裏面の形状に合わせる必要がなく形状対応能力が高く、また、3点支持のワークの変形を押上げ力発生機構を設けることによって低減でき、さらに精度の高いワーク保持を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具の概略図であり、同(a)は斜視図で、同(b)は平面図である。
【図2】 本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具におけるワークの支持機構の詳細を示し、同(a)は支持機構の縦断面図であり、同(b)は(a)におけるA−A線から見た図である。
【図3】 本発明の第1の実施例におけるワーク保持治具における押上げ力発生機構の詳細を示し、同(a)は押上げ力発生機構を内方から見た図であり、同(b)は(a)におけるB−B線に沿った断面図である。
【図4】 本発明の第2の実施例におけるワーク保持治具の概略図である。
【図5】 (a)および(b)は、本発明のワーク保持治具における支持点と押上げ点の配置を説明する図である。
【図6】 本発明の第3の実施例におけるワーク保持治具における押上げ力発生機構の詳細を示し、同(a)は押上げ力発生機構を内方から見た図であり、同(b)は(a)におけるC−C線に沿った断面図である。
【図7】 本発明の第4の実施例におけるワーク保持治具における押上げ力発生機構の断面図である。
【図8】 本発明の第5の実施例におけるワーク保持治具における押上げ力発生機構の断面図である。
【図9】 参考例のワーク形状測定方法を実施するためのワーク保持治具と形状測定装置の概略図である。
【図10】 参考例のワーク形状測定方法に基づきワーク形状を測定する際において、支持球位置の計算方法を説明するための図である。
【図11】 参考例のワーク形状測定方法に基づく測定準備手順のフローチャートである。
【図12】 参考例のワーク形状測定方法に基づく測定手順のフローチャートである。
【図13】 従来のワーク保持方法を説明する概略図である。
【図14】 従来のワーク3点支持の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
1 ワーク保持治具
2 ワーク
3 ホルダー
3a 突出部
3b 凹部
4(4a〜4c) ワーク支持機構
5(5a〜5f) 押上げ力発生機構
6(6a,6b) ハンドル
7(7a〜7c) 位置マーク用球
8(8a,8b) ピン穴
11(11a〜11c) 支持球
12 パッド
13 板ばね
18 シャフト
20 ナット
22 押上げレバー
23 ばね
24 押上げパッド
30 重り
32,37 ダンパーゴム
33,39 板ばね
35,42 プランジャー
50 形状測定装置
51 ベース
52(52a,52b) 位置決めピン
53(53a〜53c) 固定駒
55 X軸スライド
56 Y軸スライド
57 Z軸スライド
58 プローブ

Claims (2)

  1. ワークを保持する輪帯状のホルダーを有し、ワーク支持用の支持球をそれぞれ備えた3個のワーク支持機構を前記ホルダーに等間隔に配置するとともに、前記ホルダーにおける3以上のn点の箇所にワークの重力と反対方向に力を発生させる押上げ力発生機構を等間隔に配置し、前記押上げ力発生機構がワークの重量の(n+3)分の1またはn分の1の力で該ワークを押し上げるように構成されているワーク保持治具であって、
    前記押上げ力発生機構は、前記ホルダーに装着されたシャフトと、該シャフトに回転可能に取り付けられ、端部にワーク保持部を有する押上げレバーと、前記押上げレバーのワーク保持部にワークの重力と反対方向の力を発生させるための前記押上げレバーの間に配設されたばねとを有することを特徴とするワーク保持治具。
  2. ワークを保持する輪帯状のホルダーを有し、ワーク支持用の支持球をそれぞれ備えた3個のワーク支持機構を前記ホルダーに等間隔に配置するとともに、前記ホルダーにおける3以上のn点の箇所にワークの重力と反対方向に力を発生させる押上げ力発生機構を等間隔に配置し、前記押上げ力発生機構がワークの重量の(n+3)分の1またはn分の1の力で該ワークを押し上げるように構成されていることを特徴とするワーク保持治具であって、
    前記押上げ力発生機構は、前記ホルダーに装着されたシャフトと、該シャフトに回転可能に取り付けられ、端部にワーク保持部を有する押上げレバーと、前記押上げレバーのワーク保持部にワークの重力と反対方向の力を発生させるために前記シャフトとの他端部に配設された調節可能な重りとを有することを特徴とするワーク保持治具。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE499067T1 (de) * 2003-04-04 2011-03-15 Xawex Ag Rohling zur herstellung zahnmedizinischer rekonstruktionen und herstellungsverfahren desselben
DE102005008095A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-31 Geiss Ag Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Schwächungslinien in ein an sich steifes Bauteil
JP4835149B2 (ja) * 2005-12-20 2011-12-14 コニカミノルタオプト株式会社 光学素子測定用治具、並びに、光学素子形状測定装置及び方法
JP5333531B2 (ja) * 2011-07-11 2013-11-06 コニカミノルタ株式会社 光学素子測定用治具、並びに、光学素子形状測定装置及び方法
CN102494647A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 无锡贺安特动力科技有限公司 同步锥综合检测仪专用座圈
CN102554660B (zh) * 2012-01-17 2014-04-09 清华大学 飞机蒙皮的柔性加工系统
KR102146612B1 (ko) * 2018-11-07 2020-08-20 이종외 밸브시트 가공용 지그
CN111036134B (zh) * 2019-12-12 2021-11-26 江苏西查建设工程有限公司 一种自定心且防滑动的建筑材料搅拌用固定装置
CN115055719A (zh) * 2022-05-25 2022-09-16 临沂市鲁蒙水表制造有限公司 一种来回摆动的水表配件用不规则钻孔装置及其钻孔方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102494646A (zh) * 2011-11-14 2012-06-13 无锡贺安特动力科技有限公司 同步锥综合检测仪专用座圈

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