JP5346550B2 - 三次元測定機の昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、三次元測定機の昇降装置に関する。詳しくは、横形三次元測定機において、水平な姿勢に配置され先端に測定子を有するＺスピンドルを昇降させる昇降装置に関する。

先端に測定子を有するＺスピンドルが水平な姿勢に配置された、いわゆる、横形三次元測定機が知られている（特許文献１参照）。
これは、ベースと、このベースの上面に水平方向へ移動可能に設けられたXスライダと、このXスライダに略垂直に立設されたYコラムと、このYコラムに沿って昇降可能に設けられたYスライダと、このYスライダにXスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたＺスライダと、このＺスライダに連結されたＺスピンドルと、このＺスピンドルの先端に設けられた測定子とを備えた構造である。

ベースの上面には、一対のガイドレールおよびラックがＸスライダの移動方向に沿って平行に配置され、Xスライダの下面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、Xスライダがベースの上面に沿ってＸ方向へ移動される。
Yコラムの側面には、一対のガイドレールおよびラックがＹスライダの昇降方向に沿って平行に配置され、Ｚスライダの側面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、ＹスライダがＹコラムの側面に沿ってＹ方向へ昇降される。
Yスライダの側面には、ガイドレールおよびラックがＺスピンドルの進退方向に沿って平行に配置され、Ｚスピンドルの側面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、ＺスピンドルがＹスライダの側面に沿ってＺ方向へ移動される。

実開平４−４５９１１号公報

ところで、従来の横形三次元測定機において、Ｙスライダ（Ｚスピンドル）を昇降させる昇降装置は、Ｙコラムの上端にプーリが設けられ、このプーリに掛け回されたバランスワイヤの一端がＹスライダに、他端がＹスライダおよびこれに搭載される部材の自重と釣り合う重量を有するカウンタウエイトに接続された構造、つまり、ワイヤによってＹスライダとカウンタウエイトとが吊り下げられた構造である。
このため、Ｙスライダの下降時は、バランスワイヤは「張り側」となりカウンタウエイトが追従、逆に、Ｙスライダの上昇時は、バランスワイヤは「緩み側」となりカウンタウエイトが追従する。
しかしながら、三次元測定機が高加減速仕様になると、Ｙスライダの上昇時には、カウンタウエイトは自由落下状態となり、Ｙスライダの上昇動作に追従しない。これは、Ｙスライダ等と同質量をもった物体が、位相差をもって運動していることになり、制御性に悪影響を与えるうえ、精度も悪化させ、機械寿命にも大きな影響を与える。

また、Ｙスライダ（Ｚスピンドル）を昇降させる駆動機構は、Yコラムの側面に設けられたラックと、Ｙスライダの側面に設けられたピニオンを有するモータとから構成されている。そのため、駆動源であるモータをＹスライダに搭載した構造であるため、Ｙスライダの重量が増え、高加減速仕様に対応しづらい。

本発明の目的は、制御性への悪影響、精度悪化、機械寿命への懸念といったデメリットを解消しつつ、高加減速仕様に対応できる三次元測定機の昇降装置を提供することにある。

本発明の三次元測定機の昇降装置は、ベースと、このベースの上面に水平方向へ移動可能に設けられたXスライダと、このXスライダに略垂直に立設されたYコラムと、このYコラムに沿って昇降可能に設けられたYスライダと、このYスライダに前記XスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたＺスピンドルと、このＺスピンドルの先端に設けられた測定子とを備えた三次元測定機の昇降装置であって、前記Yスライダおよびこれに搭載される部材の自量を相殺するバランス機構と、前記Yスライダを前記Yコラムに沿って昇降駆動させる駆動機構とを備え、前記バランス機構は、前記Yコラムを挟んで前記Yスライダとは反対側面に配置され前記自量を相殺する重量を有するカウンタウエイトと、前記Yコラムの上部および下部にそれぞれ一対設けられた第１のプーリと、前記Yコラムの上部及び下部の第１のプーリに掛け回され前記Yスライダおよび前記カウンタウエイトに連結された２本のループ状のバランスワイヤとを含んで構成され、前記駆動機構は、前記Yコラムの上部および下部に、一対の前記第１のプーリの間に設けられた第２のプーリと、これら第２のプーリに掛け回され前記Yスライダおよび前記カウンタウエイトに連結されたループ状の駆動ベルトと、前記第２のプーリに回転駆動力を与える回転駆動力供給手段とを含んで構成され、前記Yスライダは、前記Yコラムの一側面に設けられた第１ガイド機構により前記Yコラムに沿って昇降可能に設けられ、前記カウンタウエイトは、前記Yコラムの一側面とは反対の他側面に設けられた第２ガイド機構により前記Yコラムに沿って昇降可能に設けられ、前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構は、前記Yコラムの長手方向を軸中心として対称構造に構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、Ｙスライダおよびこれに搭載される部材の自量を相殺するバランス機構は、Ｙコラムを挟んでYスライダとは反対側面に配置されたカウンタウエイトと、Ｙコラムの上部および下部に設けられたプーリと、これらプーリに掛け回されＹスライダおよびカウンタウエイトに連結されたループ状のバランスワイヤとを含んで構成されているから、Ｙスライダの昇降時のバランスワイヤの緩みを排除できる。
つまり、バランスワイヤがループ状であるから、Ｙスライダの昇降時において、バランスワイヤは常に「張り側」となって「緩み」が生じることがないから、バランスワイヤの緩みによって生じるデメリットを解消できる。具体的には、制御性への悪影響、精度悪化、機械寿命への懸念といったデメリットを解消できる。

また、昇降駆動機構についても、Ｙコラムの上部および下部に設けられたプーリと、これらプーリに掛け回されＹスライダおよびカウンタウエイトに連結されたループ状の駆動ベルトと、いずれかのプーリに回転駆動力を与える回転駆動力供給手段とを含んで構成されているから、従来のように、昇降するＹスライダに駆動源などを搭載しなくてもよく、軽量化が実現できるため、高加減速仕様に対応できる。

本発明の三次元測定機の昇降装置において、前記Ｙスライダは、前記Ｙコラムの一側面に設けられた第１ガイド機構によりYコラムに沿って昇降可能に設けられ、前記カウンタウエイトは、前記Ｙコラムの一側面とは反対の他側面に設けられた第２ガイド機構によりYコラムに沿って昇降可能に設けられ、前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構は、前記Ｙコラムの長手方向を軸中心として対称構造に構成されている、ことを特徴とする。

このような構成によれば、Ｙコラムの対向する側面に、Ｙスライダをガイドする第１ガイド機構およびカウンタウエイトをガイドする第２ガイド機構が設けられ、これら第１ガイド機構および第２ガイド機構が、Ｙコラムの長手方向を軸中心として対称構造に構成されているから、環境温度変化などに対しても、Ｙコラムや第１ガイド機構および第２ガイド機構に歪みが生じにくく、精度悪化の要因を排除できる。

本発明の三次元測定機の昇降装置において、前記第１ガイド機構は、前記Ｙコラムの一側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレールと、前記Ｙスライダに前記各ガイドレールに摺動自在に係合された複数の係合ブロックとを含んで構成され、 前記第２ガイド機構は、前記Ｙコラムの他側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレールと、前記カウンタウエイトに前記各ガイドレールに摺動自在に係合された複数の係合ブロックとを含んで構成され、前記Ｙコラムと前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構のガイドレールとは、前記Ｙコラムの長手方向を軸中心として対称構造に、かつ、同一材料で形成されている、ことが好ましい。

このような構成によれば、第１ガイド機構および第２ガイド機構は、Ｙコラムの側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレールと、Ｙスライダおよびカウンタウエイトに各ガイドレールに摺動自在に係合された複数の係合ブロックとを含んで構成され、Ｙコラムと各ガイド機構のガイドレールとは同一材料で形成されているから、環境温度変化があっても、Ｙコラムやガイドレールの熱変形を防止できる（外部的熱影響の排除）。

本発明の三次元測定機の昇降装置において、前記第１ガイド機構の係合ブロックと前記第２ガイド機構の係合ブロックとは、前記Ｙコラムの長手方向を軸中心として対称で、かつ、同一構造に構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１，第２ガイド機構の係合ブロックについても、同一構造（具体的には、形状、配置および個数などが）とされているから、移動時に自己発熱（係合ブロックがガイドレールに沿って移動するときの自己発熱）があっても、その自己発熱による熱変形を極力排除できる（内部的熱影響の排除）。

本発明の三次元測定機の昇降装置において、前記カウンタウエイトは、一対の係合ブロックを有する錘取付基板と、この錘取付基板に着脱可能に取り付けられた複数の錘とを含んで構成され、前記Yコラムと、前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構のガイドレールと、前記カウンタウエイトの錘取付基板とが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されている、ことが好ましい。

このような構成によれば、Ｙコラムと、第１ガイド機構および第２ガイド機構のガイドレールと、カウンタウエイトの錘取付基板とが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されているから、熱的影響を排除しつつ、軽量化を図ることができる。
しかも、カウンタウエイトについては、一対の係合ブロックを有する錘取付基板と、この錘取付基板に着脱可能に取り付けられた複数の錘とを含んで構成されているから、アルミ系材料の錘取付基板に鉄系材料の錘を取り付ける構成とすれば、熱的影響を排除しつつ、小スペース／低コストを実現できる。

＜全体構成の説明（図１参照）＞
図１は、本実施形態に係る三次元測定機を示す斜視図である。
本実施形態に係る三次元測定機は、横形三次元測定機本体１と、この横形三次元測定機本体１の一部（駆動部）を覆う防塵ケース２と、横形三次元測定機本体１を制御する制御装置３と、表示装置４とを備える。

＜横形三次元測定機本体１の説明（図２〜図８参照）＞
横形三次元測定機本体１は、図２に示すように、設置台１１と、この設置台１１の上に載置されたベース１２と、このベース１２の上面前側に載置された回転テーブル１３と、ベース１２の上面後側に水平方向（Ｘ方向）へ移動可能に設けられたXスライダ１４と、このXスライダ１４に略垂直に立設されたYコラム１５と、このYコラム１５に沿って上下方向（Ｙ方向）へ昇降可能に設けられたYスライダ１６と、このYスライダ１６にXスライダ１４およびYスライダ１６の移動方向に対して直交する方向（Ｚ方向）へ移動可能に設けられたＺスピンドル１７と、このＺスピンドル１７の先端に設けられたプローブ（測定子）１８とを備える。

ベース１２は、設置台１１の上面にゴムなどの吸振部材２１を介して載置されているとともに、除振機構２２を介して設置台１１に連結されている。
除振機構２２は、図３に示すように、ベース１２の側面複数箇所に固定されたＬ字状のブラケット２３と、このブラケット２３の水平片中央に穿設された孔２３Ａに嵌合された除振リング２４と、この除振リング２４内に挿入され設置台１１に螺合された止めボルト２５とを有する。除振リング２４は、円筒状ゴム２４Ａの内外を金属製のリング２４Ｂでサンドイッチした構造で、水平方向からの力に対して強く、垂直方向からの力に対して柔軟な特性を備えている。この構造により、外部振動が抑制され、かつ、可動部材（例えば、Ｘスライダ１４、Ｙスライダ１６、Ｚスピンドル１７などの可動部材）の反力によるベース１２の揺れが抑制されている。

ベース１２とＸスライダ１４との間には、図２に示すように、Ｘスライダ１４をＸ方向へ移動させるＸ軸ガイド機構３０ＸおよびＸ軸駆動機構４０Ｘがそれぞれ設けられている。
Yコラム１５とＹスライダ１６との間には、Yスライダ１６をＹ方向へ昇降させるＹ軸ガイド機構３０ＹおよびＹ軸駆動機構４０Ｙのほかに、Ｙスライダ１６の自重（Ｙスライダ１６、これに搭載されるＺスピンドル１７、プローブ１８などの自量）を相殺するためのＹ軸バランス機構５０Ｙがそれぞれ設けられている。
Yスライダ１６とＺスピンドル１７との間には、Ｚスピンドル１７をＺ方向へ移動させるＺ軸ガイド機構３０ＺおよびＺ軸駆動機構４０Ｚがそれぞれ設けられている。

（Ｘ軸ガイド機構３０ＸおよびＸ軸駆動機構４０Ｘ）
Ｘ軸ガイド機構３０Ｘは、図２に示すように、ベース１２の上面後側にＸスライダ１４の移動方向（Ｘ方向）に沿って互いに平行にかつ段差をもって配置された一対のガイドレール３１Ｘと、Ｘスライダ１４の下面に設けられガイドレール３１Ｘに摺動自在に係合された複数（前後左右計４つ）の係合ブロック３２Ｘとを含んで構成されている。ガイドレール３１Ｘは、先端部分が根本部分より幅広な断面形状に形成され、係合ブロック３２Ｘは、ガイドレール３１Ｘの断面形状に摺動自在に係合する蟻溝状の係合溝３３を有する。
なお、以下の説明において、ガイドレールおよび係合ブロックについては、ガイドレール３１Ｘおよび係合ブロック３２Ｘと同一構造であるため、形状についての説明は省略する。

Ｘ軸駆動機構４０Ｘは、図２に示すように、ガイドレール３１Ｘを挟んだベース１２の上面両側にＺ方向と平行な軸を中心として回転可能に設けられた一対のタイミングギヤ４１Ｘと、この一対のタイミングギヤ４１Ｘ間に掛け回され一部がXスライダ１４に連結されたタイミング駆動ベルト４２Ｘと、一方のタイミングギヤ４１Ｘを回転駆動させるモータ４３Ｘとを含んで構成されている。

（Ｙ軸ガイド機構３０Ｙ、Ｙ軸バランス機構５０ＹおよびＹ軸駆動機構４０Ｙ）
Ｙ軸ガイド機構３０Ｙは、図２、図４および図５に示すように、Ｙコラム１５の一側面に設けられＹスライダ１６をＹ方向へ案内する第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙと、Ｙコラム１５の他側面（一側面とは反対側の側面）に設けられ後述するカウンタウエイト５１をＹ方向へ案内する第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙとを備える。
第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙは、Ｙコラム１５の一側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール３１Ｙと、Ｙスライダ１６に各ガイドレール３１Ｙに摺動自在に係合された複数の係合ブロック３２Ｙとを含んで構成されている。
第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙも、Ｙコラム１５の他側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール３１Ｙと、カウンタウエイト５１に各ガイドレール３１Ｙに摺動自在に係合された複数の係合ブロック３２Ｙとを含んで構成されている。

ここで、これら第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙは、Ｙコラム１５の長手方向を軸中心として対称構造に、かつ、Ｙコラム１５と各ガイド機構３０１Ｙ，３０２Ｙのガイドレール３１Ｙとは同一材料で形成されている。具体的には、Ｙコラム１５と、第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙのガイドレール３１Ｙとが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されている。

これらの部材（Ｙコラム１５や第１，第２Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙ，３０２Ｙのガイドレール３１Ｙ）が非対称構造や異種材料で構成されていると、環境温度変化時にガイド部に歪み（ストレス）が生じ、精度悪化の原因となる。本実施形態では、Ｙコラム１５やガイドレール３１Ｙが、対称構造に、かつ、同一材料で形成されているから、外部的熱要因（環境温度変化）による影響を排除できる。しかも、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されているから、大幅な軽量化を実現できる。
また、第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙの係合ブロック３２Ｙについても、同一構成（形状、配置および個数）とされている。これにより、移動時に自己発熱（係合ブロック３２Ｙがガイドレール３１Ｙに沿って移動するときの自己発熱）があっても、その自己発熱による熱変形を極力排除できる。

Ｙ軸バランス機構５０Ｙは、図２、図４および図５に示すように、Ｙコラム１５を挟んでYスライダ１６とは反対側面に配置されＹスライダ１６およびこれに搭載される部材（Ｚスピンドル１７やプローブ１８など）の自量を相殺する重量を有するカウンタウエイト５１と、Ｙコラム１５の上部および下部にそれぞれ一対設けられたプーリ５２と、これらプーリ５２に掛け回されＹスライダ１６およびカウンタウエイト５１に連結されたループ状の２本のバランスワイヤ５３とを含んで構成されている。
カウンタウエイト５１は、図６に示すように、一対の係合ブロック３２Ｙを有する錘取付基板５１Ａと、この錘取付基板５１Ａに着脱可能に取り付けられた複数の錘５１Ｂとを有する。ここで、錘取付基板５１Ａはアルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって、また、錘５１Ｂは鉄系材料で構成されている。

一般に、カウンタウエイトには、小スペースで大きな質量をもたせることができる材料として鉄系材料が好ましい。しかし、鉄系材料のままだと、上述した熱の影響によりガイド部を変形させるストレスを完全に排除することは難しい。アルミ系材料で構成した場合、熱の影響は排除できるが、スペース／コストの面で非常に大きなデメリットとなる。本実施形態では、アルミ系材料の錘取付基板５１Ａに鉄系材料の錘５１Ｂを取り付ける構成としたため、小スペース／低コストを実現できる。

Ｙ軸駆動機構４０Ｙは、図４および図５に示すように、Ｙコラム１５の上部および下部にかつプーリ５２の間に設けられたプーリ４１Ｙａ〜４１Ｙｅと、これらプーリ４１Ｙａ〜４１Ｙｅに掛け回されＹスライダ１６およびカウンタウエイト５１に連結されたループ状の駆動ベルト４２Ｙと、いずれかのプーリに回転駆動力を与える回転駆動力供給手段としてのモータ４３Ｙとを含んで構成されている。
プーリ４１Ｙａ〜４１Ｙｅのうち、プーリ４１Ｙａ，ｂはＹコラム１５の上部左右端に、プーリ４１Ｙｃ，ｄ，ｅはＹコラム１５の下部にそれぞれ設けられている。上部の２つのプーリ４１Ｙａ，ｂは、駆動ベルト４２Ｙに内接されている。下部の３つのプーリ４１Ｙｃ，ｄ，ｅのうち、プーリ４１ＹｃはＹスライダ１６からＹ方向と平行に垂下された駆動ベルト４２Ｙに内接され、プーリ４１Ｙｄはカウンタウエイト５１からＹ方向と平行に垂下された駆動ベルト４２Ｙに外接されている。残るプーリ４１Ｙｅは、プーリ４１Ｙｃ，ｄを旋回した駆動ベルト４２Ｙの一部をＹコラム１５よりもＸ方向へ突出させて蛇行部を形成するために、プーリ４１ＹｄよりもＸ方向へずれて配置されている。
モータ４３Ｙは、駆動ベルト４２Ｙの蛇行部に位置するプーリ４１Ｙｅに連結され、このプーリ４１Ｙｅを回転させる。

（Ｚ軸ガイド機構３０ＺおよびＺ軸駆動機構４０Ｚ）
Ｚ軸ガイド機構３０Ｚは、図７に示すように、Ｚスピンドル１７の対向する上下面にＺスピンドル１７の移動方向に沿って平行にかつＺスピンドル１７の軸を中心に対称配置された一対のガイドレール３１Ｚと、Ｙスライダ１６に配置されガイドレール３１Ｚに摺動可能に係合する複数の係合ブロック３２Ｚとを有する。
なお、Ｚスピンドル１７は、上面、下面および側面を有する断面矩形の角筒状で、かつ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成され、上面および下面にガイドレール３１Ｚが配置されている。

Ｚ軸駆動機構４０Ｚは、図７および図８に示すように、一端がＹスライダ１６に揺動可能に支持された揺動部材４５と、この揺動部材４５の他端に回動可能に支持されＺスピンドル１７の側面に当接される駆動ローラ４６と、この駆動ローラ４６を回転駆動させる回転駆動手段としてモータ４７と、揺動部材４５をＺスピンドル１７の側面に向かって付勢する付勢手段４８と、この付勢手段４８の付勢力を調節する調節ねじ４９とを含んで構成されている。

＜防塵ケース（図１および図９参照）＞
防塵ケース２は、図１に示すように、正面、左右側面、背面および上面を有する箱状のケースで、正面には開口部６１が形成されている。
開口部６１には、左右方向（Ｘ方向）へ折り畳み可能な第１蛇腹蓋６２と、この第１蛇腹蓋６２の中間に設けられ上下方向（Ｙ方向）折り畳み可能な第２蛇腹蓋６３とが装着されている。第２蛇腹蓋６３の中間から、横形三次元測定機本体１のＺスピンドル１７の先端（プローブ１８）が突出されている。

第１蛇腹蓋６２は、図９に示すように、左右方向（Ｘ方向）の所定間隔位置に中間板６４が設けられている。これら中間板６４の上端部において、第１蛇腹蓋６２を吊ったときに第１蛇腹蓋６２の重心に相当する位置には角孔６５が形成され、この角孔６５に両端が防塵ケース２の内壁に固定された角柱状のガイドバー６６が挿通されている。また、第１蛇腹蓋６２の内側上下位置において、第１蛇腹蓋６２の内側への蛇行を防止するための位置規制ワイヤ６７が左右方向（Ｘ方向）と平行に張設されている。これにより、第１蛇腹蓋６２を左右方向（Ｘ方向）へスムーズに折り畳むことができるようになっている。

＜実施形態の効果＞
（１）Ｙ軸バランス機構５０Ｙにおいて、Ｙコラム１５を挟んでYスライダ１６とは反対側面に配置されたカウンタウエイト５１と、Ｙコラム１５の上部および下部に設けられたプーリ５２と、これらプーリ５２に掛け回されＹスライダ１６およびカウンタウエイト５１に連結されたループ状のバランスワイヤ５３とを含んで構成されているから、Ｙスライダ１６の昇降時のバランスワイヤ５３の緩みを排除できる。つまり、バランスワイヤ５３がループ状であるから、Ｙスライダ１６の昇降時においても、常にバランスワイヤは「張り側」となって「緩み」が生じることがないから、バランスワイヤ５３の緩みによって生じるデメリット（制御性への悪影響、精度悪化、機械寿命への懸念といったデメリット）を解消できる。

（２）Ｙ軸駆動機構４０Ｙについても、Ｙコラム１５の上部および下部に設けられたプーリ４１Ｙａ〜４１Ｙｅと、これらプーリ４１Ｙａ〜４１Ｙｅに掛け回されＹスライダ１６およびカウンタウエイト５１に連結されたループ状の駆動ベルト４２Ｙと、プーリ４１Ｙｅに回転駆動力を与えるモータ４３Ｙとを含んで構成されているから、従来のように、昇降するＹスライダ１６に駆動源などを搭載しなくてもよく、軽量化が実現できるため、高加減速仕様に対応できる。

（３）Ｙ軸ガイド機構３０Ｙは、Ｙコラム１５の一側面に設けられた第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙ、および、Ｙコラム１５の他側面に設けられた第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙを有し、これら第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙが、Ｙコラム１５の長手方向を軸中心として対称構造に構成されているから、環境温度変化などに対しても、Ｙコラム１５や第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙに歪みが生じにくく、精度悪化の要因を排除できる。つまり、外部的熱影響を排除できる。

（４）第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙは、Ｙコラム１５の側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール３１Ｙと、Ｙスライダ１６およびカウンタウエイト５１に各ガイドレール３１Ｙに摺動自在に係合された複数の係合ブロック３２Ｙとを含んで構成され、Ｙコラム１５と各ガイド機構３０１Ｙ，３０２Ｙのガイドレール３１Ｙとは同一材料で形成されているから、外部的熱影響（環境温度変化による熱変形）を排除できる。
また、係合ブロック３２Ｙについても、第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙに関して同一構造としたので、Ｙスライダ１６やカウンタウエイト５１などの昇降時に生じる自己発熱によるガイドレール３１Ｙの熱変形、つまり、内部的熱影響を排除できる。

（５）Ｙコラム１５と、第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙのガイドレール３１Ｙと、カウンタウエイト５１の錘取付基板５１Ａとが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されているから、熱的影響を排除しつつ、軽量化を図ることができる。

（６）Ｚ軸ガイド機構３０Ｚにおいて、一対のガイドレール３１Ｚが、Ｚスピンドル１７の対向する上下面にＺスピンドル１７の移動方向に沿って平行にかつＺスピンドル１７の軸を中心として対称配置され、ガイドレール３１Ｚに摺動可能に係合する複数の係合ブロック３２ＺがＹスライダ１６に配置されているから、Ｙスライダ１６の重量を軽量化できる。従って、コストダウンが可能であるうえ、Ｙスライダ１６の昇降時の制御性も向上させることができる。
しかも、Ｚスピンドル１７の全長を長くしても、その全長に対応してガイドレール３１Ｚを配置すればよく、Ｙスライダ１６の全長を長くする必要がないから、Ｚスピンドル１７の移動方向の寸法を短くして小型化できる。

（８）Ｚスピンドル１７は、断面矩形の角筒状で、アルミニウム系材料によって構成されているから、より軽量化できる。また、角筒の上面および下面にガイドレール３１Ｚが配置される構造であるから、つまり、角筒の軸を中心に上下対称構造に構成されているから、ガイドレール３１ＺがＹスライダ１６の係合ブロック３２Ｚに対して摺動する際に発生する自己発熱による熱変形も排除できる。

（９）Ｚ軸駆動機構４０Ｚは、一端がＹスライダ１６に揺動可能に支持された揺動部材４５と、この揺動部材４５の他端に回動可能に支持されＺスピンドル１７の側面に当接される駆動ローラ４６と、この駆動ローラ４６を回転駆動させるモータ４７と、揺動部材４５をＺスピンドル１７の側面に向かって付勢する付勢手段４８とを含んで構成されているから、モータ４７を回転駆動させると、駆動ローラ４６が回転駆動される。すると、駆動ローラ４６が押圧付勢されているＺスピンドル１７が、Ｚ軸ガイド機構３０ＺにガイドされながらＺ方向へ移動されるから、極めて簡易な構成でＺスピンドル１７を移動させることができる。

（１０）ベース１２は、設置台１１の上面にゴムなどの吸振部材２１を介して載置されているとともに、除振機構２２を介して設置台１１に連結されているから、外部振動が抑制され、かつ、可動部材（例えば、Ｘスライダ１４、Ｙスライダ１６、Ｚスピンドル１７などの可動部材）の反力によるベース１２の揺れを抑制できる。
とくに、除振機構２２は、ベース１２の側面に固定されＬ字状のブラケット２３と、このブラケット２３の水平片中央に穿設された孔２３Ａに嵌合された除振リング２４と、この除振リング２４内に挿入され設置台１１に螺合された止めボルト２５とから構成されているから、つまり、水平方向からの力に対して強く、垂直方向からの力に対して柔軟な特性を備えているから、外部振動を抑制しつつ、可動部材の反力によるベース１２の揺れを抑制できる。

（１１）防塵ケース２において、第１蛇腹蓋６２は、左右方向（Ｘ方向）の所定間隔位置に中間板６４を有し、こられ中間板６４の上端部において、第１蛇腹蓋６２を吊ったときに第１蛇腹蓋６２の重心に相当する位置には角孔６５が形成され、この角孔６５に両端が防塵ケース２の内壁に固定された角柱状のガイドバー６６が挿通されているから、第１蛇腹蓋６２を左右方向（Ｘ方向）へスムーズに折り畳むことができる。しかも、第１蛇腹蓋６２の内側上下位置において、第１蛇腹蓋６２の内側への蛇行を防止するための位置規制ワイヤ６７が左右方向（Ｘ方向）と平行に張設されているから、第１蛇腹蓋の蛇行を規制できる。

＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。

X軸駆動機構４０Ｘについては、タイミングギヤ４１Ｘと、駆動ベルト４２Ｘと、モータ４３Ｘとから構成したが、これに限られない。例えば、X方向に沿って配置された送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合されＸスライダに固定されたナット部材と、送りねじ軸を回転させるモータとを有する送りねじ機構などでもよく、あるいは、リニアモータ機構などでもよい。
X軸ガイド機構３０Ｘについても、前記実施形態に限られない。例えば、ベース１２の上面に複数本のガイドロッドをX方向に沿って配置し、これに嵌合して摺動する係合ブロックをXスライダの下面に配置した構成であってもよい。

Y軸駆動機構４０Ｙにおいて、前記実施形態では５つのプーリ４１Ｙａ〜ｅを含んで構成されていたが、Yコラム１５の上部と下部にそれぞれプーリを配置した構成、つまり、少なくとも２つのプーリを配置した構成でも可能である。
Y軸ガイド機構３０Ｙにおいて、前記実施形態では第１Y軸ガイド機構３０１Ｙと第２Y軸ガイド機構３０２ＹとをYコラム１５を中心として対称構造としたが、必ずしも、対称構造でなくてもよい。また、材料についても、同一材料でなくてもよい。
Y軸バランス機構５０Ｙにおいて、前記実施形態ではカウンタウエイト５１、プーリ５２、２本のバランスワイヤ５３を含んだ構成としたが、１本のバランスワイヤで連結する構成であってもよい。

Ｚ軸ガイド機構３０Ｚにおいて、前記実施形態では、Ｚスピンドル１７の上下面にガイドレール３１Ｚが配置され、Yスライダ１６にガイドレール３１Ｚに係合する係合ブロック３２Ｚが配置された構成としたが、これとは逆であってもよい。つまり、Ｙスライダ１６にガイドレール３１Ｚが配置され、Ｚスピンドル１７にガイドレール３１Ｚに係合する係合ブロック３２Ｚが配置された構成であってもよい。
Ｚ軸駆動機構４０Ｚにおいて、前記実施形態では、駆動ローラ４６をＺスピンドル１７の側面に押圧して駆動させる構成であったが、これに限られない。例えば、リニアモータ機構などでもよい。

前記実施形態では、Ｙコラム１５、第１Ｙ軸ガイド機構３０１Ｙおよび第２Ｙ軸ガイド機構３０２Ｙのガイドレール３１Ｙ、カウンタウエイト５１の錘取付基板５１Ａ、Ｚスピンドル１７、Ｚ軸ガイド機構３０Ｚのガイドレール３１Ｚを、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成したが、これに限られない。

本発明は、比較的大型のワークの形状などを測定する三次元測定機として利用できる。

本発明に係る三次元測定機の一実施形態を示す斜視図。 同上実施形態の横形三次元測定機本体の斜視図。 同上実施形態において、設置台とベースとの結合部分を示す断面図。 同上実施形態において、Ｙコラムを正面から見た図。 同上実施形態において、Ｙコラムを上面から見た図。 同上実施形態において、カウンタウエイトを示す斜視図。 同上実施形態において、ＹスライダおよびＺスピンドルを正面から見た図。 同上実施形態において、Ｚ軸駆動機構の水平断面図。 同上実施形態において、防塵ケースの第１蛇腹蓋を内側から見た斜視図。

符号の説明

１…横形三次元測定機本体、
１２…ベース、
１４…Ｘスライダ、
１５…Ｙコラム、
１６…Ｙスライダ、
１７…Ｚスピンドル、
１８…プローブ（測定子）、
３０Ｙ…Ｙ軸ガイド機構、
３０１Ｙ…第１Ｙ軸ガイド機構、
３０２Ｙ…第２Ｙ軸ガイド機構、
３１Ｙ…ガイドレール、
３２Ｙ…係合ブロック、
４０Ｙ…Ｙ軸駆動機構、
４１Ｙ、４１Ｙａ〜４１Ｙｅ…プーリ、
４２Ｙ…駆動ベルト、
４３Ｙ…モータ（回転駆動力供給手段）、
５０Ｙ…Ｙ軸バランス機構、
５１…カウンタウエイト、
５１Ａ…錘取付基板、
５１Ｂ…錘、
５２…プーリ、
５３…バランスワイヤ。

Claims (5)

1. ベースと、このベースの上面に水平方向へ移動可能に設けられたXスライダと、このXスライダに略垂直に立設されたYコラムと、このYコラムに沿って昇降可能に設けられたYスライダと、このYスライダに前記XスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたＺスピンドルと、このＺスピンドルの先端に設けられた測定子とを備えた三次元測定機の昇降装置であって、
   前記Yスライダおよびこれに搭載される部材の自量を相殺するバランス機構と、前記Yスライダを前記Yコラムに沿って昇降駆動させる駆動機構とを備え、
   前記バランス機構は、前記Yコラムを挟んで前記Yスライダとは反対側面に配置され前記自量を相殺する重量を有するカウンタウエイトと、前記Yコラムの上部および下部にそれぞれ一対設けられた第１のプーリと、前記Yコラムの上部及び下部の第１のプーリに掛け回され前記Yスライダおよび前記カウンタウエイトに連結された２本のループ状のバランスワイヤとを含んで構成され、
   前記駆動機構は、前記Yコラムの上部および下部に、一対の前記第１のプーリの間に設けられた第２のプーリと、これら第２のプーリに掛け回され前記Yスライダおよび前記カウンタウエイトに連結されたループ状の駆動ベルトと、前記第２のプーリに回転駆動力を与える回転駆動力供給手段とを含んで構成され、
   前記Yスライダは、前記Yコラムの一側面に設けられた第１ガイド機構により前記Yコラムに沿って昇降可能に設けられ、前記カウンタウエイトは、前記Yコラムの一側面とは反対の他側面に設けられた第２ガイド機構により前記Yコラムに沿って昇降可能に設けられ、
   前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構は、前記Yコラムの長手方向を軸中心として対称構造に構成されている
   ことを特徴とする三次元測定機の昇降装置。
2. 請求項１に記載の三次元測定機の昇降装置において、
   前記第２のプーリは、
   前記Yコラムの上部の前記Yスライダ側に設けられた第３のプーリと、
   前記Yコラムの上部の前記カウンタウェイト側に設けられた第４のプーリと、
   前記Yコラムの下部の前記Yスライダ側に設けられた第５のプーリと、
   前記Yコラムの下部の前記カウンタウェイト側に設けられた第６のプーリと、
   前記第３のプーリ、前記第４のプーリ、前記第５のプーリ、及び前記第６のプーリのいずれかの２つのプーリ間に設けられた第７のプーリと、を備え、
   前記駆動ベルトには、前記第３のプーリ、前記第４のプーリ、前記第５のプーリ、及び前記第６のプーリが内接され、前記第７のプーリが外接される
   ことを特徴とする三次元測定機の昇降装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の三次元測定機の昇降装置において、
   前記第１ガイド機構は、前記Yコラムの一側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレールと、前記Yスライダに前記各ガイドレールに摺動自在に係合された複数の係合ブロックとを含んで構成され、
   前記第２ガイド機構は、前記Yコラムの他側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレールと、前記カウンタウエイトに前記各ガイドレールに摺動自在に係合された複数の係合ブロックとを含んで構成され、
   前記Yコラムと前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構のガイドレールとは、前記Yコラムの長手方向を軸中心として対称構造に、かつ、同一材料で形成されている
   ことを特徴とする三次元測定機の昇降装置。
4. 請求項３に記載の三次元測定機の昇降装置において、
   前記第１ガイド機構の係合ブロックと前記第２ガイド機構の係合ブロックとは、前記Yコラムの長手方向を軸中心として対称で、かつ、同一構造に構成されている
   ことを特徴とする三次元測定機の昇降装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の三次元測定機の昇降装置において、
   前記カウンタウエイトは、一対の係合ブロックを有する錘取付基板と、この錘取付基板に着脱可能に取り付けられた複数の錘とを含んで構成され、
   前記Yコラムと、前記第１ガイド機構および前記第２ガイド機構のガイドレールと、前記カウンタウエイトの錘取付基板とが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されている
   ことを特徴とする三次元測定機の昇降装置。

Images