JP4964124B2 - 検査対象物における座標の計量測定用座標測定装置 - Google Patents
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Description
前記検査対象物を取り付けるためのテーブルと、
測定用プローブ、特にタッチ(接触)プローブを受けるためのプローブホルダと、
第1のキャリッジが第1の長手方向に移動可能に取り付けられている第1のベアリング支持部と、
第2のキャリッジが第2の長手方向に移動可能に取り付けられている第2のベアリング支持部と、
前記プローブホルダにそれぞれ連結されている第1および第2のビーム(梁)とを備え、
前記第1のビームが、前記第2のベアリング支持部に対して平行に延びていて、前記第2の方向において長手方向に移動可能なように前記第1のキャリッジに設けられており、
前記第2のビームが、前記第1のベアリング支持部に対して平行に延びていて、前記第1の方向において長手方向に移動可能なように前記第2のキャリッジに設けられている座標測定装置に関する。
このようなタイプの座標測定装置は、とりわけ、検査対象物の物体形状を高精度に測定するのに用いられる。例えば、機械で製造した加工物の物体形状が品質管理できているかを検査するのに用いられる。典型的に、移動可能に取り付けられたスタイラス(針)を有するタッチプローブが測定プローブとして使用される。そして、座標測定装置の適当な横移動機構によって、スタイラスが検査対象物上の所望の測定点に接触するまで、このタッチプローブを検査対象物へ移動させる。その後、タッチプローブの位置およびタッチプローブに対するスタイラスの変位から、検出された測定点の空間座標を測定することができる。しかし、本発明は、触覚タッチプローブを有する座標測定装置に制限されず、また、光プローブといった異なる測定プローブを有する座標測定装置においても用いることができる。
柱形設計の座標測定装置は、Z方向に移動可能なクイルを担持する柱を有する。この柱自体をX方向および/またはY方向に移動させることができる。また、検査対象物を取り付けるための対応する可動テーブルによって、XおよびY案内軸を設けることもできる。
したがって、本発明は、上記の種類の座標測定装置を提供することを目的とし、これによって、さらに高い測定精度を達成することができる。
また、本発明の第2の局面によれば、上記目的は、最初に記載した種類の座標測定装置によって達成され、そのキャリッジは、少なくとも3つ、好ましくは少なくとも4つの離れたベアリング点を介して、それぞれの場合において、ベアリング支持部に取り付けられており、それらベアリング点はテーブルの平面に対して垂直な平面を画成しており、前記プローブホルダはプラットフォーム上に設けられ、前記プラットフォームは前記第1および第2のビームに接続されて、少なくとも1つ、好ましくは3つのさらなるベアリングを介して前記テーブル上に支持されており、さらなるベアリングのそれぞれに、前記テーブルの下面に当接するカウンターベアリングがある。
これに対して、公知の座標測定装置におけるキャリッジは、必ず2つのベアリング点だけを介してベアリング支持部に取り付けられており、この2つのベアリング点は、キャリッジのそれぞれの移動方向に対して平行な直線上にある。テーブルの平面に垂直な平面を画成する第3および好ましくは第4のベアリング点を提供することで、安定性が相対的に向上し、その結果、案内の精度が相対的に向上する。実際の検査が示すところによれば、プローブホルダをより一層正確に測定容積内において位置決めできるため、このように測定精度をさらに向上できる。特に、全く同じ測定点への繰り返し手法における繰返し精度が、改良されたベアリング概念によって高められる。
本発明の第1の局面、および第2の局面の好適な改良点において、各ベアリング支持部はスロット形状の開口部を有し、ビームの1つがそこを通って突出しており、ベアリング点はそのスロット形状の開口部を通り第1および第2の方向に平行な平面の外側にある。
上記の座標測定装置からそれ自体既に公知であるように、この設計によって、ベアリング支持部の「内側」にビームを案内することが可能である。しかし、スロット形状の開口部を通り第1および第2の方向に平行な平面の外側にベアリング点を移動させることで、達成可能な測定精度をあまり損なうことなく、さらに多くの移動量を達成することが可能であり、その結果、より大きな測定容積を達成することができる。故に、その測定容積に対してさらに高い相対精度を達成することができる。
この設計は、各ビームの上方および下方の両方に少なくとも1つのベアリング点があり、ベアリング支持部上にキャリッジを案内することを意味する。これによって、さらに位置決め精度が良好になり、特に、対応するビームが横移動方向に長い距離を移動する場合により良好になる。この設計において、達成可能な測定精度はさらに高く、これまで知られていた構成に比べて、実際には測定容積が増加している。
この設計によって、キャリッジをベアリング支持部上に「浮いた状態」、すなわち、テーブル上にさらなる支持部を有さない状態で配置することができる。その場合、キャリッジはテーブルから分離される。それに対して、公知の座標測定装置のキャリッジは、ベアリング支持部上およびテーブル上の両方で支持される。この好適な実施形態により、さらに低い生産コストで、少なくとも同等に高精度な案内および測定が提供される。
一方、公知の座標測定装置におけるプラットフォームの3つのベアリングは、テーブルの周囲に延びる搬送装置を介して中央のカウンターベアリングに接続されている。本発明において好ましい設計は、より少ない重量かつより少ないスペースのため、少なくとも同等の測定精度でより高速な測定速度を可能にする。
この設計によって、重量をほとんど増やすことなく、さらに案内精度が向上し、故により高い測定精度になる。
さらなる実施形態において、この新規な座標測定装置はクイルを備え、このクイルは第3の方向におけるクイルの長手方向移動用の駆動部、および前記第3の方向においてクイルの長手方向の位置を測定する測定システムを有し、さらに前記第3の方向に対して垂直に前記クイルの位置を画成する複数のクイルベアリングを備え、クイルの下端の自由端にプローブホルダが配置されており、前記駆動部および前記測定システムは、前記クイルの重心にその原点を有し、かつ前記クイルベアリングによって画成される平面に対して平行に延びている軸を有する仮想座標系の同じ象限に配置されている。
本発明の実施形態は、図面に示され、下記の明細書においてより詳細に説明される。
プラットフォーム32は、その上面上に屋根形フード40を有し、このフード40はベアリング支持部16、18およびキャリッジ20、22の上方にあって、ビーム28、30の外側の自由端上に支持されている。フード40は、アルミニウム板で作製されており、フード40の重量を低減させるため多数の孔を有する。また、ビーム28、30およびプラットフォーム32を備えた構成を補強する役割を果たす。
クイル42の下側の自由端に、測定プローブを受けるためにプローブホルダ46が配置されている。ここに示す実施形態において、座標測定装置10はさらに2つのプローブホルダ46、すなわち、触覚タッチプローブ用の第1のプローブホルダ46aおよび光学測定システム用の第2のプローブホルダ46bを有する。クイル42は、合計8つの空気ベアリング48上に取り付けられている。空気ベアリング48は、クイル42の3つのそれぞれ平らな外側の面に当接している(図5参照)。直線駆動部50のキャリッジは、図5に関連して下記にさらに詳細に説明されているように、第4の外側の面に位置する。
平行六面体形の部分を有し、これに沿ってそれぞれのキャリッジ20、22が摺動する。各キャリッジ20、22は、スリーブのように平行六面体形の部分の周りを囲んで、互いに離れて配置されている2つのベアリング54、56を介して、それぞれの場合において、上部案内表面52上に支持されている。平行六面体形の部分の平行な底面側の案内表面上には、2つのカウンターベアリング58、60があり、これらはベアリング54、56の下方で同軸上にある。
テーブル12は、ベアリング支持部16の下に穴78を有し、さらに2つの穴80、82がベアリング支持部18の下に配置されている。C形フレーム84は穴78、80、82を通り抜けて、テーブル12の上方および下方を囲んでいる。各フレーム84の上側の自由端は、プラットフォーム32に、すなわち、ベアリング34、36、38の領域に接続される。各フレーム84の下側の自由端は、カウンターベアリング86、88または90を担持している。カウンターベアリング86は、ベアリング34の下で同軸に配置され、一方、カウンターベアリング88、90は、ベアリング36、38の下でそれぞれ同軸に配置される。さらに、フレーム84の下側の自由端は、3つの横繋ぎ材92、94、96によって共に連結されている。
公知の座標測定装置に優るさらなる改善が図5からわかる。これは、上から見た、Z方向に移動可能なクイル42を示している。さらに、クイル42の重心に原点がある、2つの軸98、100を有する座標系を示す。この座標系は、4つの象限を形成し、クイル42の配置は、直線駆動部50と垂直なZ位置(ここでは参照符号104で示す)を測定する測定システムとが同じ象限IVに配置されるように選択される。既に上述したように、これによって、さらに高い測定精度を達成することができる。
Claims (9)
- 検査対象物における測定座標の計量測定用座標測定装置であって、
前記検査対象物を取り付けるためのテーブル(12)と、
測定用プローブ、特にタッチプローブを受けるためのプローブホルダ(46)と、
第1のキャリッジ(20)が第1の長手方向(24)に移動可能に取り付けられている第1のベアリング支持部(16)と、
第2のキャリッジ(22)が第2の長手方向(24)に移動可能に取り付けられている第2のベアリング支持部(18)と、
前記プローブホルダ(46)にそれぞれ連結されている第1および第2のビーム(28、30)とを備え、
前記第1のビーム(28)が、前記第2のベアリング支持部(18)に対して平行に延びていて、前記第2の方向(24)において長手方向に移動可能なように前記第1のキャリッジ(20)に設けられており、
前記第2のビーム(30)が、前記第1のベアリング支持部(16)に対して平行に延びていて、前記第1の方向(24)において長手方向に移動可能なように前記第2のキャリッジ(22)に設けられている座標測定装置であって、
前記キャリッジ(20、22)が、少なくとも3つ、好ましくは少なくとも4つの離れたベアリング点(62〜68)を介して、それぞれの場合において、前記ベアリング支持部(16、18)に取り付けられており、前記ベアリング点が前記テーブルの平面に対して垂直な平面(74)を画成しており、
各ベアリング支持部(16、18)がスロット形状の開口部(70)を有し、前記ビーム(28、30)の1つが前記開口部を通って突出しており、前記ベアリング点(62〜68)が前記スロット形状の開口部(70)を通り前記第1および第2の方向に平行な平面(72)の外側にあり、
少なくとも1つのベアリング点(62〜68)が、前記スロット形状の穴(70)を通り前記第1および第2の方向に平行な前記平面(72)の上方および下方にあることを特徴とする座標測定装置。 - 前記プローブホルダ(46)はプラットフォーム(32)上に設けられ、前記プラットフォームは前記第1および第2のビーム(28、30)に接続されて、少なくとも1つ、好ましくは3つのさらなるベアリング(34、36、38)を介して前記テーブル(12)上に支持されており、さらなるベアリング(34、36、38)のそれぞれに、前記テーブル(12)の下面に当接するカウンターベアリング(86、88、90)があることを特徴とする請求項1記載の座標測定装置。
- 検査対象物における測定座標の計量測定用座標測定装置であって、
前記検査対象物を取り付けるためのテーブル(12)と、
測定用プローブ、特にタッチプローブを受けるためのプローブホルダ(46)と、
第1のキャリッジ(20)が第1の長手方向(24)に移動可能に取り付けられている第1のベアリング支持部(16)と、
第2のキャリッジ(22)が第2の長手方向(24)に移動可能に取り付けられている第2のベアリング支持部(18)と、
前記プローブホルダ(46)にそれぞれ連結されている第1および第2のビーム(28、30)とを備え、
前記第1のビーム(28)が、前記第2のベアリング支持部(18)に対して平行に延びていて、前記第2の方向(24)において長手方向に移動可能なように前記第1のキャリッジ(20)に設けられており、
前記第2のビーム(30)が、前記第1のベアリング支持部(16)に対して平行に延びていて、前記第1の方向(24)において長手方向に移動可能なように前記第2のキャリッジ(22)に設けられている座標測定装置であって、
前記キャリッジ(20、22)が、少なくとも3つ、好ましくは少なくとも4つの離れたベアリング点(62〜68)を介して、それぞれの場合において、前記ベアリング支持部(16、18)に取り付けられており、前記ベアリング点が前記テーブルの平面に対して垂直な平面(74)を画成しており、
前記プローブホルダ(46)はプラットフォーム(32)上に設けられ、前記プラットフォームは前記第1および第2のビーム(28、30)に接続されて、少なくとも1つ、好ましくは3つのさらなるベアリング(34、36、38)を介して前記テーブル(12)上に支持されており、さらなるベアリング(34、36、38)のそれぞれに、前記テーブル(12)の下面に当接するカウンターベアリング(86、88、90)があることを特徴とする座標測定装置。 - 各ベアリング支持部(16、18)がスロット形状の開口部(70)を有し、前記ビーム(28、30)の1つが前記開口部を通って突出しており、前記ベアリング点(62〜68)が前記スロット形状の開口部(70)を通り前記第1および第2の方向に平行な平面(72)の外側にあることを特徴とする請求項3に記載の座標測定装置。
- 少なくとも1つのベアリング点(62〜68)が、前記スロット形状の穴(70)を通り前記第1および第2の方向に平行な前記平面(72)の上方および下方にあることを特徴とする請求項4に記載の座標測定装置。
- 前記テーブル(12)は前記ベアリング支持部(16、18)の領域に穴(78、80、82)を有し、前記穴(78、80、82)を貫通するフレーム(84)を介して、さらなるベアリング(34、36、38)のそれぞれがカウンターベアリング(86、88、90)に接続されていることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の座標測定装置。
- 前記カウンターベアリング(86、88、90)が横繋ぎ材(92、94、96)によって共に連結されていることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の座標測定装置。
- 駆動部(50)を有するクイルであって、前記駆動部は、第3の方向(44)における当該クイルの長手方向移動用のものであり、かつ前記第3の方向(44)において前記クイル(42)の長手方向の位置を測定する測定システム(104)を有するクイル(42)であって、さらに前記第3の方向(44)に対して垂直に前記クイル(42)の位置を画成する複数のクイルベアリング(48)を有し、当該クイルの下側の自由端に前記プローブホルダが配置されたクイル(42)を特徴とし、
前記駆動部(50)および前記測定システム(104)が、前記クイル(42)の重心にその原点(102)を有し、かつ前記クイルベアリング(48)によって画成される前記平面に対して平行に延びている軸(98、100)を有する仮想座標系の同じ象限(IV)に配置されている、請求項1ないし7のいずれかに記載の座標測定装置。 - 各ベアリング支持部(16、18)が上部案内表面(52)を有し、前記上部案内表面上に、前記キャリッジ(20、22)が少なくとも1つのベアリング点(54、56)を介して、好ましくは少なくとも2つの離れたベアリング点を介して、垂直に支持されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の座標測定装置。
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