JP6315291B2 - 三次元座標測定装置 - Google Patents

Description

本発明は三次元座標測定装置に係り、特にＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に測定プローブを移動させて測定対象物の三次元形状を測定する三次元座標測定装置に関する。

一般的な三次元座標測定装置では、測定対象物を載置する定盤の上部に前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在のＹキャリッジが配置される。Ｙキャリッジは、左右方向（Ｘ軸方向）に沿って架け渡された柱状のＸガイドを有し、ＸガイドにはＸキャリッジがＸ軸方向に移動自在に支持される。Ｘキャリッジには、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った柱状のＺキャリッジがＺ軸方向に移動自在に支持され、Ｚキャリッジの下端には測定プローブが取り付けられる。これにより、測定プローブの測定子（スタイラス）がＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に移動自在に支持される（特許文献１〜３等参照）。

特開平７−１３９９３６号公報 特開平７−１６７６４１号公報 特開２００７−３３０５２号公報

上記のような三次元測定装置において、測定対象物の各点のＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）の測定、即ち、測定プローブのスタイラスのＹ座標値の測定は、ＹキャリッジのＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）を測定することにより行われる。ＹキャリッジのＹ軸座標値を測定する位置検出手段としてリニアエンコーダが用いられる。そのリニアエンコーダにおけるスケール（目盛が形成された部材）は、特許文献１に記載のようにＹキャリッジに設けられる駆動部の近傍となる定盤の部分に設けられることが多い。また、特許文献２に記載のようにＹキャリッジをＹ軸方向に移動可能に支持するＹガイドであって、定盤とは別部材のＹガイドが設けられている場合には、そのＹガイドにスケールが設置されるものもある。

しかしながら、定盤とは別部材のＹガイドにスケールを設置する場合には、定盤とＹガイドの熱変形の差や、定盤とＹガイドとの締結部の安定性を考慮すると、持続的に高い測定精度を保つことが困難である。

また、定盤にスケールを設置する場合であっても、従来では、定盤のＹ軸方向に沿った側面等の定盤の周縁部にスケールを設置するため、スケールと測定対象物が配置される測定領域までの間に、ＹキャリッジのＺ軸方向に沿って立設された支柱部分などが介在してスケールから測定領域までの距離が長くなる。

一方、Ｙキャリッジ（左右に架け渡されるＸガイド）はＸ軸方向に沿って配置されるが、Ｙキャリッジのヨーイング方向（Ｚ軸周り方向）の振れなどによってＸガイドの方向がＸ軸方向からずれると、測定領域からスケールまでの距離が長いほど、測定領域における測定プローブの測定子が実際に配置されている位置のＹ座標値と、スケールにより実測されるＹキャリッジのＹ座標値から得られる測定子のＹ座標値との差が大きくなる。

したがって、従来のように測定領域からスケールまでの距離が長いと、Ｙキャリッジのヨーイング方向の振れ等によって、ＹキャリッジのＹ座標値の測定精度、即ち、測定対象物のＹ座標値の測定精度の低下を招き易い。

また、定盤の周縁部にスケールを設置した場合には、スケールが外気に近いために周囲温度に影響され易く、スケール自体の伸縮による誤差も生じ易い。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＹキャリッジのＹ軸方向の位置の測定精度、即ち、測定対象物のＹ座標値の測定精度の向上を図る三次元座標測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一の態様に係る三次元座標測定装置は、Ｚ軸に垂直な上面と、Ｙ軸方向に沿った第１の側面とを有し、上面に測定対象物を載置する定盤と、定盤の上面側で測定プローブを支持し、かつ、Ｙ軸方向に移動自在に配置されるＹキャリッジと、ＹキャリッジをＹ軸方向に移動自在に支持する支持手段と、定盤にＹ軸方向に沿って設置されるスケールによりＹキャリッジのＹ軸方向の位置を検出する位置検出手段と、を備えた三次元座標測定装置において、定盤に第１の側面に沿って形成された溝を備え、支持手段は、Ｙキャリッジに設けられた支持部であって、第１の側面及び溝の内面に摺動可能に配置される支持部によりＹキャリッジをＹ軸方向に移動自在に支持し、スケールは、溝の内面にＹ軸方向に沿って設置される。

本態様によれば、測定対象物が配置される測定領域からスケールまでの距離を短くすることができるため、ＹキャリッジのＹ軸方向の位置の測定精度の向上が図れる。

また、ＹキャリッジがＹ軸方向に移動することによって生じるヨーイング誤差があったとしても、スケールは測定領域と第１の支柱部材の間に存在するため、より測定領域に近い部分（すなわちワークに近い部分）でスケールを読み取ることができる。すなわち、駆動側（第１の支柱部材、駆動機構）よりもヨーイング誤差が小さくなる位置でスケールの読み取りを行うことができるので、より測定精度を向上させることができる。

また、スケールは、定盤に設置されるため、定盤とは別体部材にスケールを設置する場合と比較して、その別体部材の熱変形の影響や定盤と別体部材との締結部の不安定さによる測定精度の低下が生じない。そのため、持続的に高い測定精度を保つことができる。

また、定盤の周縁部にスケールを設けるのではなく、定盤の内側の溝の内部にスケールを設置していることから外気の温度変化の影響が少なく、スケールの伸縮による精度低下が抑止される。また、スケールとして、温度変化が生じても伸縮しない高価な材質のものを使用する必要がなく、安価なものを用いることができる。

本発明の他の態様に係る三次元座標測定装置において、溝は、互いに対向するＹ軸方向に沿った第２の側面と第３の側面とを有し、第２の側面は、第３の側面よりも第１の側面に近い側に形成され、支持部は、第１の側面及び第２の側面の各々に摺動可能に配置され、スケールは、第３の側面に設置される態様とすることが好ましい。これにより、スケールは定盤の第３の側面、すなわち、定盤の上面に対して垂直な垂直面に取り付けられる。このため、仮に定盤の上部（上方）からゴミやホコリが落ちてきたとしても、スケール上に乗ることはなく、ゴミやホコリによるスケール読み取りの誤作動は起こらない。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持部は、第１の側面及び溝の内面に摺動可能に配置されるエアパッドを介してＹキャリッジを支持する態様とすることができる。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、溝の開口を被覆する被覆部材を備えた態様とすることができる。

本態様によれば、溝の内部を外気から遮蔽することができるため、スケールに外気が直接あたることが防止され、また、溝の内部の温度変化も抑止される。したがって、外気の温度変化によるスケールの伸縮がより確実に抑止される。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、被覆部材は、ＹキャリッジのＹ軸方向の移動と共にＹ軸方向に伸縮する蛇腹カバーである態様とすることができる。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持部に設けられ、Ｙキャリッジを定盤に対してＹ軸方向に移動させる駆動手段を備え、駆動手段は、第１の側面に当接するローラと、ローラを回転させるモータとを備えた態様とすることができる。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、Ｙキャリッジは、Ｚ軸方向に沿って延在し、第１の側面から近い側に配置されると共に、支持部が設けられる第１の支柱部材と、Ｚ軸方向に沿って延在し、第１の側面から遠い側に配置される第２の支柱部材とを備え、測定対象物は、第１の支柱部材と第２の支柱部材との間に配置される態様とすることができる。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、第２の支柱部材には、定盤の上面に摺動可能なエアパッドが設けられる態様とすることができる。

本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、定盤は、石材定盤である態様とすることができる。

本発明によれば、ＹキャリッジのＹ軸方向の位置の測定精度、即ち、測定対象物のＹ座標値の測定精度の向上を図ることができる。

本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した斜視図 本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した正面図 定盤の右側部を拡大して示した正面図 定盤の右側部を拡大して示した右側面図 カバーを外した状態のＹキャリッジを示した斜視図 定盤の上面を示した上面図であり、Ｙキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図 定盤の右側面を示した右側面図であり、Ｙキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図 定盤の溝の部分を拡大して示した正面図 定盤の溝の部分を拡大して示した斜視図であって蛇腹カバーを示した図 Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図 Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図 Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図 Ｘガイドから取り外したＺコラムの支持部を示した斜視図 Ｘガイドから取り外したＺコラムの支持部を示した斜視図 定盤のＹガイドがＹキャリッジを支持する支持点と、リニアエンコーダにおけるスケールと、測定対象物が配置される測定領域との位置関係を定盤の上面側から示した模式図 比較例の三次元座標測定装置の外観を示した正面図（正面概略図） 本実施形態の三次元座標測定装置１の外観を示した正面図（正面概略図） 図１７中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図（断面概略図） 定盤の上面を示した上面図であり、Ｙキャリッジに設けられた各エアパッドと駆動部との配置を示した図

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詳説する。

図１及び図２は、本発明が適用される三次元座標測定装置１の外観を示した斜視図及び正面図である。

これらの図に示す三次元座標測定装置１は、設置面（床面）に架台１２を介して支持された定盤１０を有する。定盤１０は御影石や大理石などの石材により矩形状に一体形成され、測定対象物を載置する平坦な上面１０Ｔを有する。上面１０Ｔは、Ｘ軸及びＹ軸に平行に、即ち、Ｚ軸に垂直に配置される。

定盤１０の上面１０Ｔ側には、門型のＹキャリッジ１４が設置される。Ｙキャリッジ１４は、定盤１０を正面側から見たときの定盤１０の右側及び左側の各々にＺ軸方向に沿って延在して立設される第１の支柱部材である右Ｙキャリッジ１６及び第２の支柱部材である左Ｙキャリッジ１８と、右Ｙキャリッジ１６及び左Ｙキャリッジ１８の上端部に架け渡されてＸ軸方向に沿って延在する柱状のＸガイド２０とを有する。

右Ｙキャリッジ１６の下端部は、定盤１０に形成されるＹ軸方向に沿った後述のＹガイド４２に移動自在に支持される。また、右Ｙキャリッジ１６の下端部には、Ｙガイド４２に当接する駆動部が設けられており、右Ｙキャリッジ１６はその駆動部の駆動力によってＹガイド４２に沿って移動する。左Ｙキャリッジ１８の下端部は、定盤１０の上面１０Ｔに摺動自在に支持される。

これによって、Ｙキャリッジ１４は、定盤１０に対してＹ軸方向に移動可能に支持され、また、右Ｙキャリッジ１６の下端部の駆動部により、右Ｙキャリッジ１６を駆動側とし、左Ｙキャリッジ１８を従動側としてＹ軸方向に移動する。

Ｘガイド２０には、Ｚコラム２２がＸガイド２０に沿って移動自在に支持される。Ｚコラム２２は、Ｘガイド２０に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってＸガイド２０に沿ってＸ軸方向に移動する。

また、Ｚコラム２２の内部には、Ｚ軸に沿って延在する柱状のＺキャリッジ２４がＺ軸方向に移動自在に支持されており（図２参照）、そのＺキャリッジ２４の下端部側がＺコラム２２の下端部側から突出する。Ｚコラム２２は、Ｚキャリッジ２４に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってＺキャリッジ２４がＺ軸方向に移動する。

Ｚキャリッジ２４の下端部には、タッチプローブ等の測定プローブ２６が取り付けられる。測定プローブ２６は、例えば、先端球を有する棒状のスタイラス２８を有し、測定プローブ２６は、スタイラス２８の先端（先端球）の測定対象物への接触の有無やスタイラス２８の先端の測定対象物への接触により生じるスタイラス２８の変位量を検出する。

以上のごとく構成された三次元座標測定装置１は、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向への移動、Ｚコラム２２のＸ軸方向への移動、及び、Ｚキャリッジ２４のＺ軸方向への移動によって測定プローブ２６のスタイラス２８をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させ、定盤１０の上面１０Ｔに載置された測定対象物の表面に沿わせてスタイラス２８の先端（先端球）を移動させる。そして、そのときのＹキャリッジ１４のＹ軸方向の位置（移動量）、Ｚコラム２２のＸ軸方向の位置（移動量）、Ｚキャリッジ２４のＺ軸方向の位置（移動量）、及びスタイラス２８の位置（変位量）を計測することにより、測定対象物の表面の各位置の三次元座標を測定する。なお、三次元座標の測定に関する処理については周知であるので詳細な説明は省略する。

次に、Ｙキャリッジ１４をＹ軸方向に移動可能に支持すると共にＹ軸方向に移動させるＹ駆動機構について説明する。

まず、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の支持手段（Ｙガイド機構）について説明する。

図３及び図４は、定盤１０の右側部を拡大して示した正面図及び右側面図である。

図３に示すように、定盤１０は、Ｚ軸に垂直な上面１０Ｔ及び下面１０Ｂと、Ｘ軸に垂直な右側面１０Ｒを有する。また、定盤１０の右側面１０Ｒの近くであって定盤１０の上面１０Ｔ側には、Ｙ軸方向に沿った溝４０が形成される。

なお、図１及び図２では、溝４０の上部開口に蛇腹カバー等の伸縮自在の被覆部材が設置され、定盤１０の前側及び後側の側面に金属カバー等の板状の被覆部材が取り付けられた状態を示しているが、図３及び図４ではそれらの被覆部材を取り外した状態が示されている。

溝４０は、互いに対向するＸ軸に垂直な右側面４０Ｒ及び左側面４０Ｌと、Ｚ軸に垂直な底面４０Ｂとを有する。

これにより、溝４０の右側面４０Ｒと、定盤１０の右側面１０Ｒと、それらの間の定盤１０の上面１０Ｔと、定盤１０の下面１０Ｂとで、Ｙ軸方向に沿って延在するＹガイド４２が形成される。

なお、定盤１０の右側面１０Ｒと、溝４０の右側面４０Ｒ及び左側面４０Ｌは、Ｙ軸方向に沿って形成された面であれば必ずしもＸ軸に垂直な面でなくてもよく、定盤１０の下面１０Ｂと溝４０の底面４０Ｂは、必ずしもＺ軸に垂直な面でなくてもよい。

また、以下において、溝４０の右側面４０ＲをＹガイド４２の左側面４２Ｌ、定盤１０の右側面１０ＲをＹガイド４２の右側面４２Ｒ、それらの間の定盤１０の上面１０ＴをＹガイド４２の上面４２Ｔ、定盤１０の下面１０ＢをＹガイド４２の下面４２Ｂというものとする。

一方、図５には、各部のカバーを取り外した状態のＹキャリッジ１４の斜視図が示されており、図４及び図５に示すように、右Ｙキャリッジ１６の下端部には、Ｙ軸方向に幅広の支持部５０が設けられる。

また、支持部５０は、図３のように正面側からみると二股状に形成される。

なお、図３及び図４では支持部５０を覆う被覆部材を取り外した状態が示されている。

支持部５０は、主に図３に示すように、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに対向し、Ｚ軸に直交する方向（水平方向）に沿って配置される基端部５２と、基端部５２からＺ軸方向に延設されてＹガイド４２の右側面４２Ｒに対向する側に配置される右側部５４と、基端部５２からＺ軸方向に延設されてＹガイド４２の左側面４２Ｌに対向する側に配置される左側部５６とを有する。

また、右側部５４の下端部にはＹガイド４２の下面４２Ｂに対向する位置までＸ軸方向に延設された支持板５８Ａ、５８Ａが支持部５０の先端部５８として設けられる。

支持部５０のこれらの基端部５２、右側部５４、左側部５６、及び先端部５８の各々には、次に示すように、空気を噴出することでＹガイド４２に対して摺動可能となる複数の円板状のエアパッドが設けられる。また、左Ｙキャリッジ１８の下端部にも空気を噴出することで定盤１０の上面１０Ｔに対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。

図６及び図７は、定盤１０の上面１０Ｔ及び右側面１０Ｒを示した上面図及び右側面図であり、Ｙキャリッジ１４に設けられたエアパッドの定盤１０に対する配置が示されている。

これらの図において、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに沿って配置された２つのエアパッド６２Ｆ、６２Ｅは、支持部５０の基端部５２においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに対向して下向きに配置される。

Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに沿って配置された２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅは、支持部５０の右側部５４においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに対向して左向きに配置される。

Ｙガイド４２の左側面４２Ｌ（溝４０の右側面４０Ｒ）に沿って配置された２つのエアパッド６６Ｆ、６６Ｅは、支持部５０の左側部５６においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の左側面４２Ｌに対向して右向きに配置される。

Ｙガイド４２の下面４２Ｂに沿って配置された２つのエアパッド６８Ｆ、６８Ｅ（図３及び図７参照）は、支持部５０の先端部５８においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられ、Ｙガイド４２の下面に対向して上向きに配置される。

定盤１０の左側面の近くの上面に配置されたエアパッド７０は、左Ｙキャリッジ１８の下端部に設けられ、定盤１０の上面１０Ｔに対向して下向きに配置される。

ここで、支持部５０の基端部５２、右側部５４、左側部５６、及び先端部５８の各々において、前側（正面側）に設置されるエアパッド６２Ｆ、６４Ｆ、６６Ｆ、６８Ｆは、Ｙ軸方向に関して略同一位置に配置され（即ち、同一のＸＺ平面に沿った位置に配置され）、後側（背面側）に配置されるエアパッド６２Ｅ、６４Ｅ、６６Ｅ、６８Ｅは、Ｙ軸方向に関して略同一位置に配置される。

支持部５０の右側部５４に設置されるエアパッド６４Ｆ、６４Ｅと左側部５６に設置されるエアパッド６６Ｆ、６６Ｅとは、互いに対向する位置（即ち、Ｚ軸方向に関して略同一位置）に配置される。

支持部５０の基端部５２に設置されるエアパッド６２Ｆ、６２Ｅと先端部５８に設置されるエアパッド６８Ｆ、６８Ｅとは、互いに対向する位置（即ち、Ｘ軸方向に関して略同一位置）に配置される。

左Ｙキャリッジ１８の下端部に設置されるエアパッド７０は、そのＹ軸方向に関する位置が、Ｙキャリッジ１４と共にＹ軸方向に移動する全ての部材（Ｙキャリッジ１４及びＺコラム２２）の重心のＹ軸方向の位置と略一致する位置に配置される。

また、エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、７０が例えば直径１１０ｍｍのものであるのに対して、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅは、エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、７０よりも直径が小さい例えば直径８０ｍｍのものが用いられる。更に、エアパッド６８Ｆ、６８Ｅは、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅよりも直径が小さい例えば直径６０ｍｍのものが用いられる。

なお、参考として、定盤１０は、Ｘ軸方向の幅（横幅）が約８００ｍｍ〜約１０００ｍｍ、Ｙ軸方向の幅（奥行き）が約１２００ｍｍ〜約２７００ｍｍのものが用いられ、Ｙキャリッジ１４は、Ｚ軸方向の幅（高さ）として約６００ｍｍ〜約８００ｍｍを有し、支持部５０は、Ｙ軸方向の幅（奥行き）として約６５０ｍｍを有する。

以上のごとく構成されたＹキャリッジ１４の支持手段によれば、Ｙキャリッジ１４は、右Ｙキャリッジ１６における支持部５０のエアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８Ｅを介してＹガイド４２（定盤１０）に支持される。即ち、支持部５０とＹガイド４２との係合によってＹキャリッジ１４がＹガイド４２に支持される。また、これと共に、Ｙキャリッジ１４は、左Ｙキャリッジ１８におけるエアパッド７０を介して定盤１０（上面１０Ｔ）に支持される。

また、各エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８Ｅ、７０から空気を噴出することで、右Ｙキャリッジ１６における支持部５０の各エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８ＥがＹガイド４２に対してＹ軸方向に摺動可能な状態となり、かつ、左Ｙキャリッジ１８におけるエアパッド７０が定盤１０の上面１０Ｔに対して摺動可能な状態となる。

したがって、Ｙキャリッジ１４が定盤１０に対してＹ軸方向に移動可能な状態となる。

続いて、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の駆動手段について説明する。

図４のように支持部５０の右側部５４には、駆動部８０が設けられる。図６及び図７にも示されているように駆動部８０は、支持部５０の右側部５４に設けられる２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅの間の略中間となる位置に配置される。

駆動部８０は、モータ８２と、回転自在のローラ８４と、それらを動力伝達可能に連結する減速機構とが支持部材に組み付けられて一体的に構成されており、モータ８２を駆動するとローラ８４が回転する。

この駆動部８０は、図６に示すようにローラ８４の回転軸がＺ軸と平行に、かつ、ローラ８４の外周面が２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅの間の略中間となる位置においてＹガイド４２の右側面４２Ｒ（定盤１０の右側面１０Ｒ）に当接するようにして支持部５０の右側部５４に設置される。

したがって、駆動部８０のモータ８２を駆動してローラ８４を回転させることで、Ｙガイド４２に沿って支持部５０が移動し、Ｙキャリッジ１４がＹ軸方向に移動する。

なお、Ｙキャリッジ１４の駆動手段として、駆動部８０の他にＹガイド４２の左側面４２Ｌに当接する駆動部を例えば駆動部８０に対峙させて設けてもよいし、駆動部８０の代わりにＹガイド４２の左側面４２Ｌに当接する駆動部のみを設けてもよい。

続いて、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の位置検出手段について説明する。

図８は、定盤１０の溝４０の部分を拡大して示した正面図である。同図に示すように溝４０の左側面４０Ｌには、例えば光学式のリニアエンコーダ１１０を構成する長板状のスケール１１２であって格子目盛が設けられたスケール１１２がＹ軸方向に沿って設置される（図６参照）。

一方、支持部５０の左側部５６には、リニアエンコーダ１１０を構成する光センサ１１４が支持部材を設置され、スケール１１２に対向した位置に配置される（図６参照）。そして、光センサ１１４に対向する位置の格子目盛に応じた検出信号が光センサ１１４から出力される。

このリニアエンコーダ１１０によれば、Ｙキャリッジ１４がＹ軸方向に移動すると、Ｙキャリッジ１４と共に光センサ１１４がＹ軸方向に移動し、スケール１１２に対する光センサ１１４の対向位置が変化する。このとき、光センサ１１４から出力される検出信号に基づいてＹキャリッジ１４のＹ軸方向の位置が検出される。

続いて、溝４０の上部開口を被覆する被覆部材について説明する。

図９は、定盤１０の溝４０の部分を拡大して示した斜視図である。

同図に示すように溝４０の上部開口の右縁部と左縁部には、図８では省略した右レール１３０Ｒと左レール１３０Ｌが定盤１０に固定されて配置される。

右レール１３０Ｒと左レール１３０Ｌとはいずれも溝４０の正面側の端（前端）から背面側の端（後端）まで延在し、右レール１３０Ｒは、溝４０の右側面４０Ｒ（Ｙガイド４２の左側面４２Ｌ）に沿って、左レール１３０Ｌは、溝４０の左側面４０Ｌに沿って設けられる（図６参照）。

また、右レール１３０Ｒと左レール１３０Ｌとは、左右対称の形状を有しており、各々には、横向きの開口であって互いに向き合う方向に開口を有するガイド溝１３２Ｒ、１３２Ｌが設けられる。

そして、溝４０の上部開口には、右レール１３０Ｒのガイド溝１３２Ｒと左レール１３０Ｌのガイド溝１３２Ｌに左右両側の端縁部が嵌入して支持された伸縮自在の蛇腹カバー１３４が設置される。

蛇腹カバー１３４は、右Ｙキャリッジ１６における支持部５０の左側部５６を挟んで前側の蛇腹カバー１３４Ｆと後側の蛇腹カバー１３４Ｅ（図１参照）とに分離して設置されており、前側に設置される蛇腹カバー１３４Ｆは、前端が定盤１０の前側面に不図示の固定部材（定盤１０の前側面を被覆する被覆部材等）を介して固定され、後端が支持部５０の左側部５６の前面に固定される。後側に設置される蛇腹カバー１３４Ｅは、前端が支持部５０の左側部５６の後面に固定され、後端が定盤１０の後側面に不図示の固定部材（定盤１０の後側面を被覆する被覆部材等）を介して定盤１０に固定される。

これによれば、溝４０の上部開口が蛇腹カバー１３４により被覆される。そして、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のＹ軸方向への移動に伴って蛇腹カバー１３４がＹ軸方向に伸縮し、Ｙキャリッジ１４が前側に移動したときには、前側の蛇腹カバー１３４Ｆが収縮し、後側の蛇腹カバー１３４Ｅが伸張する。Ｙキャリッジ１４が後側に移動したときには、前側の蛇腹カバー１３４Ｆが伸張し、後側の蛇腹カバー１３４Ｅが収縮する。したがて、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向の位置にかかわらず、常に溝４０の上部開口が蛇腹カバー１３４により被覆される。

これによって、溝４０の内部に設置されたスケール１１２に外気が直接あたることが防止され、また、溝４０の内部の温度変化も抑止することができ、外気の温度変化によってスケール１１２が伸縮することが防止される。

また、溝４０の内部にゴミや埃等が入り込むことが防止され、スケール１１２にゴミ等が付着して、格子目盛の読み取りエラーによる測定誤差が発生するという事態や、溝４０の内部に配置されたエアパッド６６Ｆ、６６Ｅにゴミ等が付着してＹキャリッジ１４のＹ軸方向への移動が不安定になるという事態等が未然に防止される。

次に、Ｚコラム２２をＸ軸方向に移動可能に支持すると共にＸ軸方向に移動させるＸ駆動機構について説明する。

まず、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の支持手段（Ｘガイド機構）について説明する。

図５には、上述のようにカバーを外した状態のＹキャリッジ１４が示されており、図１０、図１１、図１２には、Ｘガイド２０から取り外したＺコラム２２が示されている。これらの図に示されているようにＺコラム２２は、各種部品が組み付けられる支持部２００であってＸキャリッジに相当する支持部２００を備え、支持部２００には、四角柱状のＸガイド２０を挿通するＸ軸方向に沿った矩形状のＸガイド挿通孔２０２が設けられる。

支持部２００において、Ｘガイド挿通孔２０２を画定する前面２０２Ｆ、後面２０２Ｅ、上面２０２Ｔ、及び下面２０２Ｂ（Ｘガイド挿通孔２０２の前面２０２Ｆ等という）の各々には、空気を噴出することでＸガイド２０に対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。

Ｘガイド挿通孔２０２の前面２０２Ｆには、図１１に示すように上下と左右に対称となる４箇所の各々に１つずつの合計４つのエアパッド２１０、２１０、２１０、２１０が配置され、Ｘガイド２０の前面２０Ｆ（図５参照）に対向して後向きに配置される。

Ｘガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅには、図１２に示すように上側の２箇所と下側の１箇所の各々に１つずつの合計３つのエアパッド２１２、２１２、２１２が配置され、Ｘガイド２０の後面２０Ｅ（図５参照）に対向して前向きに配置される。

Ｘガイド挿通孔２０２の上面２０２Ｔには、図１０に示すように左右の２箇所の各々に１つずつの合計２つのエアパッド２１４、２１４が配置され、Ｘガイド２０の上面２０Ｔ（図５参照）に対向して下向きに配置される。

Ｘガイド挿通孔２０２の下面２０２Ｂには、図１１に示すように１つのエアパッド２１６が配置され、Ｘガイド２０の下面２０Ｂ（図５参照）に対向して上向きに配置される。

以上のごとく構成されたＺコラム２２の支持手段によれば、支持部２００のＸガイド挿通孔２０２にＸガイド２０を挿通させると、支持部２００は、エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６を介してＸガイド２０に支持されて、Ｚコラム２２が支持部２００を介してＸガイド２０に支持される。

また、各エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６から空気を噴出することで、支持部２００の各エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６がＸガイド２０に対してＸ軸方向に摺動可能な状態となる。

したがって、Ｚコラム２２がＸ軸方向に移動可能な状態となる。

続いて、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の駆動手段について説明する。

図１０〜図１２に示すようにＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅには、上述のＹ駆動機構における駆動部８０と同様の構成を有し、モータ２２２とローラ２２４（図１２参照）を備えた駆動部２２０が設けられる。駆動部２２０は、ローラ２２４の回転軸がＺ軸と平行となるようにＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅに設置され、かつ、ローラ２２４の外周面がＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅの上側に設置された２つのエアパッド２１２、２１２の間の略中間となる位置においてＸガイド２０の後面２０Ｅ（図５参照）に当接するように設置される。

したがって、駆動部２２０のモータ２２２を駆動してローラ２２４を回転させることで、Ｘガイド２０に沿って支持部２００が移動し、Ｚコラム２２がＸ軸方向に移動する。

なお、Ｘガイド２０及び支持部２００には、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の位置検出手段として、Ｙ駆動機構における上述のリニアエンコーダ１１０と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Ｘガイド２０には、長板状のスケールがＸ軸方向に沿って設置され、支持部２００には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。

次に、Ｚキャリッジ２４をＺ軸方向に移動可能に支持すると共にＺ軸方向に移動させるＺ駆動機構について説明する。

まず、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の支持手段（Ｚガイド機構）について説明する。

図１３、図１４には、図１０〜図１２に示したＺコラム２２の支持部２００からＺキャリッジ２４を取り外した状態が示されており、これらの図に示されているように支持部２００には、四角柱状のＺキャリッジ２４を挿通するＺ軸方向に沿った矩形状のＺキャリッジ挿通孔２５０がＸガイド挿通孔２０２の前側に設けられる。

支持部２００において、Ｚキャリッジ挿通孔２５０を画定する前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、右側面２５０Ｒ、及び左側面２５０Ｌ（Ｚキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ等という）の各々（図１４参照）には、空気を噴出することでＺキャリッジ２４に対して摺動可能となるエアパッドが設けられる。

Ｚキャリッジ挿通孔２５０の下側開口付近には、図１３に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、右側面２５０Ｒ、及び左側面２５０Ｌの各々に１つずつの合計４つのエアパッド２６０、２６２、２６４、２６６が配置され、それらのエアパッド２６０、２６２、２６４、２６６の各々は、Ｚキャリッジ２４の前面２４Ｆ、後面２４Ｅ、右側面２４Ｒ、及び左側面２４Ｌ（図１２参照）の各々に対向して後向き、前向き、左向き、右向きに配置される。

Ｚキャリッジ挿通孔２５０の上側開口付近には、図１４に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、及び右側面１０Ｒの各々に１つずつの合計３つのエアパッド２６０、２６２、２６４が配置され、それらのエアパッド２６０、２６２、２６４の各々は、Ｚキャリッジ２４の前面２４Ｆ、後面２４Ｅ、及び右側面２４Ｒの各々に対向して後向き、前向き、左向きに配置される。

一方、Ｚキャリッジ挿通孔２５０の上側開口付近におけるＺキャリッジ挿通孔２５０の左側面２５０Ｌには２つのエアパッド２６６、２６６が配置され、それらのエアパッド２６６、２６６は、Ｚキャリッジ２４の左側面２４Ｌに対向して右向きに配置される。

以上のごとく構成されたＺキャリッジ２４の支持手段によれば、支持部２００のＺキャリッジ挿通孔２５０にＺキャリッジ２４を挿通させると、支持部２００は、エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６を介してＺキャリッジ２４を支持する。

また、各エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６から空気を噴出することで、支持部２００の各エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６がＺキャリッジ２４に対して摺動可能な状態となり、Ｚキャリッジ２４がＺ軸方向に移動可能な状態となる。

続いて、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の駆動手段について説明する。

図１３及び図１４に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆには、上述のＹ駆動機構における駆動部８０と同様の構成を有し、モータ２７２とローラ２７４（図１４参照）を備えた駆動部２７０が設けられる。駆動部２７０は、ローラ２７４の回転軸がＸ軸と平行となるようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆに設置され、かつ、ローラ２７４の外周面がＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆに設置された２つのエアパッド２６０、２６０の間の略中間となる位置においてＺキャリッジ２４の前面２４Ｆに当接するように設置される。

したがって、駆動部２７０のモータ２７２を駆動してローラ２７４を回転させることで、Ｚキャリッジ２４が支持部２００に対してＺ軸方向に移動する。

なお、Ｚキャリッジ２４及び支持部２００には、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の位置検出手段として、Ｙ駆動機構における上述のリニアエンコーダ１１０と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Ｚキャリッジ２４には、長板状のスケールがＺ軸方向に沿って設置され、支持部２００には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。

また、図１０〜図１４に示されているケーブル保護管２７８は、ケーブルを内部に挿通させて案内する湾曲可能な案内部材である。Ｚキャリッジ２４の下端部に取り付けられる測定プローブ２６のケーブルは、Ｚコラム２２の内部において、Ｚキャリッジ２４の内部及びケーブル保護管２７８の内部に挿通配置され、他の部材との干渉が防止される。

以上のごとく構成された三次元座標測定装置１において、主に、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）の測定精度、即ち、測定対象物のＹ座標値の測定精度の向上を図る効果について説明する。

図１５は、定盤１０のＹガイド４２がＹキャリッジ１４を支持する支持点と、リニアエンコーダ１１０におけるスケール１１２と、測定対象物が配置される測定領域との位置関係を定盤１０の上面１０Ｔ側から示した模式図である。

同図において、定盤１０に形成されたＹガイド４２の左側面４２Ｌに存在する前後２つの支持点Ｐ１、Ｐ２は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが当接する位置を示し、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに存在する前後２つの支持点Ｐ３、Ｐ４は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６４Ｆ、６４Ｅが当接する位置を示し、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに存在する支持点Ｐ０（駆動点）は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）の駆動部８０のローラ８４が当接する位置を示す（図６参照）。

また、支持点Ｐ１、Ｐ２は固定の支持点を示し、支持点Ｐ３、Ｐ４は補助的な支持点を示す。即ち、固定の支持点Ｐ１、Ｐ２となるエアパッド６６Ｆ、６６Ｅは、Ｙキャリッジ１４の支持部５０において、それらが摺動するガイド面であるＹガイド４２の左側面４２Ｌの法線方向に進退移動不能に支持される。一方、補助的な支持点Ｐ３、Ｐ４となるエアパッド６４Ｆ、６４Ｅは、Ｙキャリッジ１４の支持部５０において、それらが摺動するガイド面であるＹガイド４２の右側面４２Ｒの法線方向に対して進退移動可能に支持されると共に、右側面４２Ｒに当接する方向に付勢される。

同図に示すように、溝４０の左側面４０Ｌに設置されるスケール１１２は、測定領域と、支持点Ｐ０〜Ｐ４が設けられるＹガイド４２との間に配置される。即ち、スケール１１２は、Ｙキャリッジ１４（右Ｙキャリッジ１６）のエアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、及び駆動部８０よりも測定領域側に配置される。

したがって、測定領域とスケール１１２との間にＹキャリッジ１４のＺ軸方向に沿った支柱部材である右Ｙキャリッジ１６が介在せず、測定領域からスケール１１２までの距離が短い。

そのため、Ｙキャリッジ１４のヨーイング方向（Ｚ軸周り方向）の振れなどによってＹキャリッジ１４のＸガイド２０の方向がＸ軸方向からずれた場合であっても、測定領域における測定プローブ２６のスタイラス２８が実際に配置されている位置のＹ座標値と、スケール１１２（リニアエンコーダ１１０）により実測されるＹキャリッジ１４のＹ座標値から得られるスタイラス２８のＹ座標値との差が小さくなる。

したがって、Ｙキャリッジ１４にヨーイング方向の振れ等が生じた場合であっても、Ｙキャリッジ１４のＹ座標値の測定精度、即ち、測定対象物のＹ座標値の測定精度の向上が図られる。

なお、駆動部８０のローラ８４をＹガイド４２の右側面４２Ｒに押し当てたとき、Ｙガイド４２は、支持点Ｐ３、Ｐ４を補助的な支持点として、右側面４２Ｒの１つの支持点Ｐ０と、左側面４２Ｌの２つの支持点Ｐ１、Ｐ２で支持した状態で安定する。これによって、Ｙキャリッジ１４のヨーイング方向の振れが生じ難い構成となっている。

また、スケール１１２は、定盤１０に設置されるため、定盤１０とは別体のＹガイド等にスケール１１２を設置する場合と比較して、Ｙガイドの熱変形の影響や定盤とＹガイドとの締結部の不安定さによる測定精度の低下が生じない。そのため、持続的に高い測定精度を保つことができる。

更に、定盤１０の周縁部（右側面１０Ｒ、左側面１０Ｌ等）にスケール１１２を設けるのではなく、定盤１０の内側に配置していることから外気の温度変化の影響が少なく、スケール１１２の伸縮による精度低下が抑止される。特に、上述のように溝４０の上部開口に蛇腹カバー１３４を設置して、溝４０の内部を外気から遮蔽しているため、スケール１１２に外気が直接あたることが防止され、また、溝４０の内部の温度変化も抑止されている。したがって、外気の温度変化によるスケール１１２の伸縮が確実に抑止され、スケール１１２として、温度変化が生じても伸縮しない高価な材質のものを使用する必要がなく、安価なものを用いることができる。

以上、上記実施の形態の三次元座標測定装置１は、左右を反転した構成であってもよく、溝４０及びＹガイド４２は、定盤１０の右側面１０Ｒに沿った位置ではなく、定盤１０の左側面に沿った位置に形成してもよい。

また、上記実施の形態では、Ｙガイド４２等の各面に摺動可能に当接する支持部材としてエアパッド（エアベアリング）を用いた場合を示したが、エアパッド以外の種類の支持部材を用いてもよい。また、Ｙガイド４２等の各面に摺動可能に当接する支持部材の配置や駆動部８０の配置も適宜変更することが可能である。溝４０の内部に配置される支持部材（エアパッド６６Ｆ、６６Ｅ）は、溝４０の右側面４０Ｒ以外の溝４０の内面に摺動可能に配置してもよい。

また、上記実施の形態では、スケール１１２を溝４０の左側面４０Ｌに設置したが、左側面４０Ｌ以外の溝４０の内面（溝４０の右側面４０Ｒ、底面４０Ｂなど）にＹ軸方向に沿って設置することで上述と同様の効果が得られる。

また、上記実施の形態では、溝４０の上部開口を被覆する被覆部材として蛇腹カバー１３４を用いたが、蛇腹カバー以外の種類の被覆部材を用いてもよい。たとえば、伸縮性のある材質の被覆部材で、溝４０に嵌入するＹキャリッジ１４の下端部分（支持部５０の左側部５６）の前側と後側の各々の溝４０の上部開口を覆うこともできる。また、溝４０の上部開口全体を一体形成された被覆部材で被覆すると共に、その被覆部材にＹキャリッジ１４の下端部分（支持部５０の左側部５６）が溝４０の外部から内部に挿通するための切込み等の挿通路であってＹキャリッジ１４の下端部分が挿通するとき以外は閉塞する挿通路を溝４０（Ｙ軸方向）に沿って形成したものであってもよい。更に、溝４０の上部開口を被覆する被覆部材を設けない形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、Ｙキャリッジ１４のＹ座標値を測定するＹキャリッジ１４の位置検出手段や、Ｚコラム２２の位置検出手段、Ｚキャリッジ２４の位置検出手段として、光学式のリニアエンコーダ及びスケールを用いた形態を示したが、光学式に限らず、磁気式等の他の種類のリニアエンコーダ及びスケールを用いることができる。

以上の三次元座標測定装置１の作用効果について以下、補足的に説明する。

上記実施の形態の三次元座標測定装置１において、駆動部８０のローラ８４の軸が定盤１０の上面１０Ｔに対して垂直方向に配置される。したがって、ローラ８４が定盤１０の垂直面で接触するのでゴミをかむことがなく、また定盤１０の側面を基準にして正確に測定することができる。

また、ローラ８４は、定盤１０の側面（右側面１０Ｒ）に沿って駆動する。したがって、微小に定盤１０が変形しても定盤１０を基準にして測定することができる。もし、定盤１０と違う別レールをローラ８４が沿って移動すると、別レールの熱膨張など他の要因で定盤１０の変形と同期しない。

また、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅも定盤１０の側面に沿って垂直方向に配置される。したがって、上記と同様に定盤１０を基準にして位置が設定される。また、Ｙキャリッジ１４の移動時に進行方向に対して左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。

また、垂直方向に配置した駆動部８０のローラ８４が同様に垂直方向に配置したエアパッド６６Ｆ、６６Ｅで挟むように配置される。したがって、急な駆動でも前後をエアパッドで挟むことで姿勢を崩すことなくヨーイング誤差及び振動を低減することができる。

また、Ｙキャリッジ１４における支持点Ｐ１と支持点Ｐ２との距離（間隔）が、それらの支持点Ｐ１、Ｐ２と駆動点Ｐ０との距離（間隔）に対して十分に大きい。したがって、Ｙキャリッジ１４の振動を低減することができ、また、移動方向に対して移動方向が左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。

また、定盤１０の溝４０側面に垂直な配置でエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが配置される。したがって、定盤１０に溝４０を形成し、エアパッド６６Ｆ、６６Ｅによる支持点Ｐ１、
Ｐ２を定盤１０の溝４０の側面とすることで、定盤１０の熱膨張などの変形にも追従し、定盤１０を基準にして測定することができる。

また、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅによる支持点Ｐ３、Ｐ４に対向するエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが定盤１０の溝４０の側面に支持点Ｐ１、Ｐ２として存在し、それらによってＹガイド４２に支持される。したがって、定盤１０の側面を基準とすると共に、Ｙキャリッジ１４が従動側（左Ｙキャリッジ１８側）に対して駆動側（駆動部８０が配置される右Ｙキャリッジ１６側）だけで支持される。そのため、従動側の摺動抵抗は無視できる程度となり、ヨーイング誤差が大幅に低減される。

また、Ｙキャリッジ１４の従動側はＺ軸方向のエアパッド７０のみが配置され、Ｙ軸方向を抑制するエアパッドがない。したがって、従動側に余計な抵抗を作ることなく、Ｙ軸方向の移動は駆動側に倣う形になる。その結果、振動を低減し、ヨーイングを低減することができる。

また、Ｘガイド２０及びＹキャリッジ１８の従動側のＺ軸方向のエアパッド７０のＹ軸方向の位置は、Ｙキャリッジ１８の駆動側のエアパッド６６Ｆ、６６Ｅ（支持点Ｐ１、Ｐ２）又はエアパッド６４Ｆ、６４Ｅ（支持点Ｐ３、Ｐ４）の間に存在する。したがって、急な加減速においても支持点Ｐ１、Ｐ２（又は支持点Ｐ３、Ｐ４）の幅でＸガイド２０及び測定部のモーメントを受けるだけで、摺動抵抗はほとんどない。その結果、振動やヨーイング誤差は極めて小さくなる。

次に、本実施形態の三次元座標測定装置１と比較例の三次元座標測定装置とを比較して、本実施形態の三次元座標測定装置１の作用効果についてより詳しく説明する。なお、本発明は以下の作用効果の説明に限定されるものではない。

図１６は、比較例の三次元座標測定装置５００の外観を示した正面図（正面概略図）である。なお、比較例の三次元座標測定装置５００において、本実施形態の三次元座標測定装置１と機能や構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

図１６に示すように、駆動部５０１によりＹ方向に駆動される駆動側の右Ｙキャリッジ１６を支持する支持部５０は、エアパッド５０２Ｒとエアパッド５０２Ｔとエアパッド５０２Ｌとを介してＹガイド４２（定盤１０）に支持される。エアパッド５０２Ｒは定盤１０のＹガイド４２の右側面に配置され、エアパッド５０２ＴはＹガイド４２の上面側に配置され、エアパッド５０２ＬはＹガイド４２の左側面に配置される。なお、エアパッド５０２Ｒ，５０２Ｔ，５０２ＬはそれぞれＹ方向に沿った２箇所の位置に設けられている。

比較例の三次元座標測定装置５００において、駆動側の右Ｙキャリッジ１６に追従してＹ方向に移動する従動側の左Ｙキャリッジ１８は、エアパッド５０３Ｔを介して定盤１０の上面１０Ｔに摺動自在に支持される。

駆動部５０１は、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に設けられたシャフト形リニアモータである。駆動部５０１は、支持部５０に固定されたシャフト形リニアモータの可動子５０１Ｂと、Ｙ方向に平行に配置された固定子（シャフト）５０１Ｃと、固定子５０１Ｃの両端をＹガイド４２の右側面に固定する固定部５０１Ａとを備える。

また、三次元座標測定装置５００においては、スケール１１２が、Ｙガイド４２の右側面と定盤１０の左側面とにそれぞれ設けられている。

このような比較例の三次元座標測定装置５００では、スケール１１２がＹガイド４２の右側面と定盤１０の左側面とにそれぞれ設けられており、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離が長くなる。その結果、スタイラス２８の測定子が実際に配置されている位置のＹ座標値と、スケール１１２により実測されるＹキャリッジ１４のＹ座標値から得られる測定子のＹ座標値との差が大きくなる。また、Ｙキャリッジ１４のヨーイング方向の振れ等によって、Ｙキャリッジ１４のＹ座標値の測定精度の低下を招き易い。さらに、定盤１０の周縁部にスケール１１２を設置した場合には、スケール１１２が外気に近いために周囲温度に影響され易く、スケール１１２自体の伸縮による誤差も生じ易い。

そのため、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、溝４０の左側面４０Ｌ（図３参照）にスケール１１２を設けて、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離を短くすることが好ましい。すなわち、従動側の左Ｙキャリッジ１８、測定領域、スケール１１２、駆動側の右Ｙキャリッジ１６（駆動部８０）の順に配置されていることが好ましい。このように、スケール１１２を駆動側（右Ｙキャリッジ１６側）でかつ測定領域に近い場所に設けることで、ヨーイング誤差があっても誤差を極小化できる。また、上面１０Ｔに対して垂直な左側面４０Ｌにスケールを設けた場合、仮に定盤１０の上部（上方）からゴミやホコリが落ちてきたとしても、スケール１１２上に乗ることはなく、ゴミやホコリによるスケール１１２の読み取りの誤作動は起こらない。

なお、比較例の三次元座標測定装置５００では、定盤１０の下面に対向するエアパッドが配置されていないので、右Ｙキャリッジ１６がＸ軸周りに揺動してピッチング誤差が顕著に生じるおそれがある。そして、このピッチング誤差による変化によって、右Ｙキャリッジ１６及び左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなると共に、Ｙキャリッジ１４の荷重が右Ｙキャリッジ１６と左Ｙキャリッジ１８との双方に略均等に等分されてしまう。その結果、ヨーイング誤差が悪化して、スケール１１２により実測されるＹキャリッジ１４のＹ座標値から得られる測定子のＹ座標値との差が大きくなり、Ｙキャリッジ１４のＹ座標値の測定精度の低下を招き易い。

従って、ピッチング誤差及びヨーイング誤差を低減するためには、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、定盤１０の上下面をエアパッド６２Ｅ，６２Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆで挟み込み、その上下面の間に駆動部８０を設けることが好ましい。

また、比較例の三次元座標測定装置５００では、シャフト形リニアモータの駆動部５０１を構成する固定部５０１Ａ及び固定子５０１ＣがＹガイド４２（定盤１０）の右側面に設けられている。このように固定部５０１Ａ及び固定子５０１ＣをＹガイド４２（定盤１０）の右側面に設けた場合、定盤１０に対する固定部５０１Ａ及び固定子５０１Ｃの設置誤差が生じたり、各々の熱膨張係数の違いに起因するバイメタル効果によって固定部５０１Ａ及び固定子５０１Ｃに歪みが生じたりするおそれがある。この場合、定盤１０を基準とした測定精度を得るのは困難である。このため、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に当接するローラ８４を有する駆動部８０を設けることが好ましい。

図１７は、本実施形態の三次元座標測定装置１の外観を示した正面図（正面概略図）である。図１８は、図１７中のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図（断面概略図）である。図１９は、定盤１０の上面１０Ｔを示した上面図であり、Ｙキャリッジ１４に設けられた各エアパッドと駆動部８０との配置を示した図である。また、図１８中の二点鎖線で示す矩形枠は、駆動部８０の位置を示している。

図１７から図１９に示すように、本実施形態の三次元座標測定装置１は、上記比較例に対して、下記の相違点１から相違点４を有する。

相違点１として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、溝４０の左側面４０Ｌにスケール１１２を設け、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離を短くしている。これにより、測定精度を向上させることができる。

相違点２として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と、右Ｙキャリッジ１６の動作に追従（追従移動）する従動側の左Ｙキャリッジ１８との区分けを明確（左右非対称構造）にし、且つ従動側の左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗を極力小さくしている。これにより、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に沿って移動させた際にＺ軸周りの揺動が抑えられ、ヨーイング誤差を抑えることができる。その結果、測定精度をより向上させることができる。

相違点３として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、駆動部８０の駆動による回転モーメントがＹキャリッジ１４にかかるため、駆動部８０を挟み込むように駆動部８０により駆動される部分の上下左右前後にエアパッドを配置している。これにより、ヨーイング誤差の悪化につながるピッチング誤差及びローリング誤差を低減することができる。

すなわち、本実施形態の三次元座標測定装置１では、ヨーイング誤差の低減するため、駆動側の右Ｙキャリッジ１６が定盤１０（Ｙガイド４２）の上下左右を挟み込む形態とされる。さらに、駆動部８０を中央としてこの駆動部８０のＹ方向の前後に、エアパッド６２Ｅ，６４Ｅ，６６Ｅ，６８Ｅと、エアパッド６２Ｆ，６４Ｆ，６６Ｆ，６８Ｆとを配置している。また、従動側のエアパッド７０は、定盤１０の上面側だけに限定して配置すると共に、Ｙ方向において駆動側の各エアパッドの前後の間隔の間に配置する。これにより、駆動側の方に摺動抵抗が集中し、従動側は単に支えるだけとなる。

また、図１９に示すように、従動側のエアパッド７０は、駆動部８０を基準に定盤１０の略反対側に位置し、且つ従動側のエアパッド７０と駆動部８０を結ぶラインＬＸと、駆動部８０を挟んでその前後存在する２対のエアパッドを結ぶラインＬＹとが垂直になるようにすればよい。別の見方をすれば、駆動部８０は駆動側の２対のエアパッドの中間地点に設けるとともに、従動側のエアパッド７０も駆動側の２対のエアパッドの中間地点に設けた方が好ましい。

相違点４として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に当接するローラ８４を有する駆動部８０を設けている。これにより、比較例とは異なり、駆動部８０の設置誤差が生じたり、バイメタル効果による歪みが駆動部８０に発生したりすることが防止されるため、定盤１０を基準とした測定精度が得られる。

１…三次元座標測定装置、１０…定盤、１０Ｂ，２０Ｂ，４２Ｂ，２０２Ｂ…下面、１０Ｒ，２４Ｒ，４０Ｒ，４２Ｒ，２５０Ｒ…右側面、１０Ｔ，２０Ｔ，４２Ｔ，２０２Ｔ…上面、１２…架台、１４…Ｙキャリッジ、１６…右Ｙキャリッジ、１８…左Ｙキャリッジ、２０…Ｘガイド、２０Ｅ，２４Ｅ，２０２Ｅ，２５０Ｅ…後面、２０Ｆ，２４Ｆ，２０２Ｆ，２５０Ｆ…前面、２２…Ｚコラム、２４…Ｚキャリッジ、２４Ｌ，４０Ｌ，４２Ｌ，２５０Ｌ…左側面、２６…測定プローブ、２８…スタイラス、４０…溝、４０Ｂ…底面、４２…Ｙガイド、５０，２００…支持部、５２…基端部、５４…右側部、５６…左側部、５８…先端部、５８Ａ…支持板、６２Ｅ，６２Ｆ，６４Ｅ，６４Ｆ，６６Ｅ，６６Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆ，７０，２１０，２１２，２１４，２１６，２６０，２６２，２６４，２６６…エアパッド、８０，２２０，２７０…駆動部、８２，２２２，２７２…モータ、８４，２２４，２７４…ローラ、１１０…リニアエンコーダ、１１２…スケール、１１４…光センサ、１３０Ｌ…左レール、１３０Ｒ…右レール、１３２Ｌ、１３２Ｒ…ガイド溝、１３４、１３４Ｅ、１３４Ｆ…蛇腹カバー、２０２…Ｘガイド挿通孔、２５０…Ｚキャリッジ挿通孔

Claims (5)

1. 上面に測定対象物を載置する載置エリアと、Ｙ軸方向に沿った第１の側面と、前記上面の中で前記載置エリアよりも前記第１の側面側で前記Ｙ軸方向に沿って形成された溝と、を有する定盤と、
   前記載置エリアの上方側で測定プローブを支持し、かつ、前記載置エリアを跨いで前記Ｙ軸方向に移動自在に配置され、前記第１の側面に支持部を有するＹキャリッジと、
   前記定盤に設けられ、前記定盤に対する前記Ｙキャリッジの前記Ｙ軸方向の位置を示すスケールと、
   前記Ｙキャリッジの前記支持部に設けられ、前記第１の側面に当接し、前記Ｙキャリッジを前記Ｙ軸方向に移動する駆動機構と、
   を有し、
   前記スケールは、上面視において前記載置エリアと前記駆動機構との間で且つ前記溝の内面に位置する三次元座標測定装置。
2. 前記スケールは、前記溝の内面の中で前記定盤の定盤面に垂直な側面部に設置されている請求項１に記載の三次元座標測定装置。
3. 上面に測定対象物を載置する載置エリアを有する定盤と、
   前記載置エリアの上方側で測定プローブを支持し、かつ、前記載置エリアを跨いでＹ軸方向に移動自在に配置されるＹキャリッジと、
   前記定盤に設けられ、前記定盤に対する前記Ｙキャリッジの前記Ｙ軸方向の位置を示すスケールと、
   前記Ｙキャリッジに設けられ、前記Ｙキャリッジを前記Ｙ軸方向に移動する駆動機構と、を有し、
   前記スケールは前記載置エリアと前記駆動機構との間に位置し、
   前記定盤は、前記Ｙ軸方向に沿った第１の側面を有し、
   前記Ｙキャリッジは、前記載置エリアを跨いでＹ軸方向に移動自在に配置される二つの支柱部材であって、前記第１の側面側に配置され且つ前記駆動機構を有する第１の支柱部材と、前記第１の支柱部材に追従移動する第２の支柱部材とを含む二つの支柱部材を有し、
   前記定盤の前記上面の中で前記載置エリアよりも前記第１の側面側には、前記Ｙ軸方向に沿って溝が形成され、
   前記第１の支柱部材は、前記第１の側面及び前記溝の内面に摺動可能に配置される支持部により前記定盤に支持され、
   前記スケールは、前記溝の内面にＹ軸方向に沿って設置される請求項１又は２に記載の三次元座標測定装置。
4. 前記溝は、互いに対向するＹ軸方向に沿った第２の側面と第３の側面とを有し、前記第２の側面は、前記第３の側面よりも前記第１の側面に近い側に形成され、
   前記支持部は、前記第１の側面及び前記第２の側面の各々に摺動可能に配置され、
   前記スケールは、前記第３の側面に設置される請求項３に記載の三次元座標測定装置。
5. 前記支持部は、前記第１の側面及び前記溝の内面に摺動可能に配置されるエアパッドを介して前記Ｙキャリッジを支持する請求項３又は４に記載の三次元座標測定装置。

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