JP7223223B2 - リニア駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、検出器のリニア（直線）駆動機構、及びこのリニア駆動機構を備える形状測定機に関する。

ワークの被測定面に対して触針等の接触式の検出器を接触させた状態で、ワークに対して検出器を相対移動させることにより、ワークの各種形状（真円度、真直度、表面粗さ、うねり、及び寸法等を含む）を測定する形状測定機が知られている。また、接触式の検出器の代わりに、光学プローブ等の非接触式の検出器を用いてワークの各種形状を測定する形状測定機も良く知られている。

このような形状測定機には、検出器を直線方向に移動させる各種のリニア駆動機構が設けられている。このリニア駆動機構としては、ボールねじを用いたボールねじ機構（特許文献１参照）、及びリニアモータを用いたリニアモータ機構（特許文献２参照）などが良く知られている。また、特許文献２には、リニアモータ機構にエアベアリングを組み合わせた例が開示されている。

特開平１０－１５４０１２号公報 特開平１１－０９８８８６号公報

ところで、特許文献１に記載のボールねじ機構は、ボールねじの剛性が高いので外力に強く、さらに位置決め精度が高いというメリットがある。しかしながら、ボールねじ機構はそのボールねじの回転に伴ってボールねじに軸振れ（ボールねじの半径方向の振れ）が発生する。このため、検出器のリニア駆動機構としてボールねじ機構を採用した場合、検出器の直動精度が悪化するため、検出器の測定精度が低下するという問題がある。

また、特許文献２に記載のリニアモータ駆動機構は、リニアモータの可動子の移動時に振動及び抵抗が発生しないため可動子の直動精度が高くなり、さらにこの可動子の位置決め精度も高いというメリットがある。しかしながら、リニアモータ駆動機構は、可動子の位置を保持する保持力が小さいため、僅かな外力で可動子が動いてしまう。なお、可動子の位置を検出して、意図せずに可動子が移動した場合には可動子を元の位置を戻す制御を行う方法もあるが、僅かな外力で可動子が動くことを防止することはできない。このため、リニアモータ駆動機構で検出器を移動させる場合には、ケーブル及び配管等の重量及び張力等の影響を受けて検出器が動いてしまうので、検出器の位置決め精度が悪化して検出器の測定精度が低下するおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、検出器の測定精度の低下を防止可能なリニア駆動機構、及びこのリニア駆動機構を備える形状測定機を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するためのリニア駆動機構は、第１軸方向に感度を有する接触式又は非接触式の検出器を、ワークに対して第１軸方向に直交する第２軸方向に相対移動をさせるリニア駆動機構において、第２軸方向に延びた駆動軸と、駆動軸により非接触に支持された可動子であって且つ検出器又はワークと一体に駆動軸に沿って移動する可動子と、駆動軸に対して第１軸方向及び第２軸方向の双方に直交する第３軸方向にずれた位置に設けられ、且つ駆動軸に平行なガイドと、可動子及びガイドの一方に設けられ、且つ可動子及びガイドの他方と接触しており、可動子の移動に対する抵抗力を発生する抵抗力発生部と、を備える。

このリニア駆動機構によれば、可動子の位置決め精度を確保しつつ、駆動軸に沿った可動子の移動により発生する振動の方向を検出器の感度方向（第１軸方向）と直交する方向（第３軸方向）に規制することができるので、検出器の測定精度の低下が抑えられる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、ガイドが、駆動軸に対して第３軸方向の一方向側と他方向側とにそれぞれ設けられ、抵抗力発生部が、ガイドごとに設けられている。これにより、検出器の測定精度の低下が抑えられる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、抵抗力発生部が発生させる抵抗力の大きさを調整する調整制御部を備える。これにより、可動子が停止している場合には抵抗力を大きくして可動子が外力で動くことを確実に防止し、且つ可動子が移動している場合には抵抗力を小さくして可動子の振動を抑えることができる。また、可動子の移動速度を調整することができる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、抵抗力発生部が、可動子に設けられており、且つガイドを第３軸方向において挟持している。これにより、ガイドの撓み、変形、及び移動等の発生が防止される。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、抵抗力発生部が摩擦部材である。これにより、可動子の位置決め精度を確保しつつ、駆動軸上での可動子の移動により発生する振動の方向を第３軸方向に規制することができる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、摩擦部材が、一方に交換可能に設けられている。これにより、リニア駆動機構のメンテナンス性を向上させることができる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、摩擦部材を他方に向けて付勢する付勢部材を備える。これにより、摩擦部材が擦り減った場合であっても、この摩擦部材を他方に一定の付勢力で押し付けられている状態が維持されるので、摩擦部材による抵抗力を略一定に維持することができる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、摩擦部材が、可動子に設けられており、ガイドが、第２軸方向に延びた円柱形状を有する。これにより、第１軸方向においてガイドに対する摩擦部材の接触位置を変えるだけで、摩擦部材による抵抗力を調整することができる。

本発明の他の態様に係るリニア駆動機構によれば、摩擦部材が、可動子に設けられており、ガイドが、第３軸方向に垂直な面を有するベルト体と、ベルト体に対して第１軸方向又は第２軸方向にテンションを付与するテンション付与部と、を備える。これにより、摩擦部材による抵抗力を均一にすることができる。

本発明の目的を達成するための形状測定機は、ワークの形状を測定する形状測定機において、第１軸方向に感度を有する接触式又は非接触式の検出器と、既述のリニア駆動機構と、を備える。この形状測定機によれば、検出器の測定精度の低下が抑えられる。

本発明の他の態様に係る形状測定機によれば、ワークが円柱状又は円筒状であり、且つ測定するワークの形状がワークの真円度である場合、第２軸方向に平行な回転軸を中心としてワークを回転させるワーク回転部を備え、駆動軸が、回転軸から第１軸方向に離れた位置に設けられ、可動子が、検出器を第１軸方向においてワークの外周面に対向する位置で保持する。これにより、検出器によるワークの真円度測定の測定精度の低下が抑えられる。

本発明のリニア駆動機構及び形状測定機は、検出器の測定精度の低下を防止することができる。

真円度測定機の側面図である。 真円度測定機を図１中のＡ方向から見た場合の側面図である。 真円度測定機の上面図である。 真円度測定時におけるワークの上面及び触針の先端部の拡大図である。 リニア駆動機構の変形例１を説明するための説明図である。 リニア駆動機構の変形例２を説明するための説明図である。 リニア駆動機構の変形例３を説明するための説明図である。 リニア駆動機構の変形例４を説明するための説明図である。 変形例４の効果を説明するための説明図である。 リニア駆動機構の変形例５を説明するための説明図である。 変形例５においてキャリッジの移動に抗する抵抗力の変化を示したグラフである。 リニア駆動機構の変形例６を説明するための説明図である。 リニア駆動機構の変形例７を説明するための説明図である。 表面形状測定機の検出器の側面図である。 表面形状測定機のリニア駆動機構の上面図である。

［真円度測定機の構成］
図１は、本発明の形状測定機に相当する真円度測定機１０の側面図である。図２は、真円度測定機１０を図１中のＡ方向から見た場合の側面図である。図３は、真円度測定機１０の上面図である。なお、図中のＸ軸方向（本発明の第３軸方向）と、Ｙ軸方向（本発明の第１軸方向）と、Ｚ軸方向（本発明の第２軸方向）とは互いに直交している。

真円度測定機１０は、円柱状（円筒状）のワークＷの真直度及び真円度（円筒度）の測定を行う。この真円度測定機１０は、ベース１２と、テーブル回転機構１４と、テーブル１６と、リニア駆動機構１８と、アーム１９と、検出器２０と、を備える。

ベース１２は、真円度測定機１０の各部を支持する支持台（基台）である。テーブル回転機構１４（本発明のワーク回転部に相当）は、図示は省略するが、Ｚ軸方向に平行な回転軸Ｃを中心としてテーブル１６を回転自在に保持するエアベアリングと、回転軸Ｃを中心としてテーブル１６を回転させるモータ等の回転駆動機構と、を備える。これにより、テーブル回転機構１４によりテーブル１６が回転軸Ｃを中心として回転される。

テーブル１６は、円盤形状であり、その中心が回転軸Ｃに一致するようにテーブル回転機構１４のエアベアリング上に保持されている。このテーブル１６の上面にはワークＷが載置される。なお、ワークＷは、その形状中心の位置が回転軸Ｃに略一致するように、テーブル１６の上面に載置されている。

リニア駆動機構１８は、リニアモータ２２と、一対のガイド２６と、摩擦パッド２８と、を備える。

リニアモータ２２は、公知のリニアモータ（シャフトモータ）構造を有している。このリニアモータ２２は、固定子である駆動軸３２（シャフト軸ともいう）及び可動子であるキャリッジ３４を備える。

駆動軸３２は、ベース１２上においてテーブル１６からＹ軸方向にシフトした位置に設けられており、且つＺ軸方向に延びた形状を有している。この駆動軸３２は、図示しない複数の永久磁石を公知の配列［隣接する永久磁石の同極同士（Ｎ極同士又はＳ極同士）を対向させた配列］で接合した構造を有している。

キャリッジ３４は、Ｚ軸方向に延びた略筒形状を有しており、駆動軸３２により非接触でＺ軸方向に移動自在に支持されている。このキャリッジ３４には、駆動軸３２を中心としてＺ軸方向に沿って螺旋状に巻き回されたコイルが複数（例えばｕ層、ｖ層、ｗ層）設けられている。そして、キャリッジ３４の各コイルに電流を印加すると、駆動軸３２の各磁石から発生する磁束と、各コイルを流れる電流との相互作用（フレミングの左手の法則）により、キャリッジ３４をＺ軸方向に沿って移動させる推力（駆動力）が発生する。なお、リニアモータ２２の構造及び機能については公知技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

キャリッジ３４の後述の一対のガイド２６に対向するガイド対向面３４ａには、後述の摩擦パッド２８を支持するパッド支持部材３６が複数設けられている（図２及び図３参照）。

また、キャリッジ３４のワークＷに対向する面側には、アーム１９が設けられている。このアーム１９の先端部には、検出器２０が取り付けられている。アーム１９は、検出器２０のＹ軸方向の位置と、検出器２０の姿勢とを任意に調整可能な構造を有している。なお、アーム１９は、少なくとも検出器２０のＹ軸方向の位置を調整可能であれば、その形状及び構造は特に限定はされない。

検出器２０は、触針２０ａ（測定子又はスタイラスともいう）と、不図示の差動トランス等の変位検出部とを有しており、Ｙ軸方向に沿って前後移動する触針２０ａの変位を検出する。すなわち、検出器２０はＹ軸方向に感度を有している。そして、検出器２０は、触針２０ａの変位を示す変位検出信号（電気信号）を不図示のデータ処理装置へ出力する。

ワークＷの真直度測定を行う場合、リニアモータ２２及びアーム１９を駆動して、触針２０ａをワークＷの外周面に接触させる。次いで、リニアモータ２２を駆動してキャリッジ３４をＺ軸方向に移動させることにより、検出器２０の触針２０ａによりワークＷの外周面をＺ軸方向に沿ってトレースさせる。これにより、検出器２０から１トレース分の変位検出信号が不図示のデータ処理装置へ出力される。このデータ処理装置は、検出器２０から入力される検出信号を公知の手法により解析して、ワークＷの真直度を演算する。

ワークＷの真円度測定を行う場合、真直度測定と同様に、触針２０ａをワークＷの外周面に接触させる。次いで、テーブル回転機構１４により、回転軸Ｃを中心としてテーブル１６及びワークＷを回転させることで、検出器２０の触針２０ａによりワークＷの外周面をその周方向に沿ってトレースさせる。これにより、検出器２０からワークＷの１回転分の変位検出信号が不図示のデータ処理装置へ出力される。このデータ処理装置は、検出器２０から入力される検出信号を公知の手法により解析して、ワークＷの真円度（円筒度）を演算する。

一対のガイド２６は、例えば金属材料で形成されており、ＹＺ面に平行で且つＺ軸方向に延びた板形状を有している。そして、一対のガイド２６は、リニアモータ２２の駆動軸３２に対してＸ軸方向の一方向側と他方向側とにそれぞれ位置するように、ベース１２上に設けられている。換言すると、駆動軸３２は、Ｘ軸方向において一対のガイド２６の間に位置するようにベース１２上に設けられている。

摩擦パッド２８は、本発明の摩擦部材（抵抗力発生部）に相当し、例えばプラスチック等の樹脂材料で形成されている。なお、摩擦パッド２８の材料及び形状等は特に限定されない。そして、摩擦パッド２８は、キャリッジ３４の各ガイド対向面３４ａに設けられたパッド支持部材３６ごとに個別に支持されている。すなわち、各ガイド対向面３４ａにそれぞれ複数の摩擦パッド２８が支持されている。

各パッド支持部材３６は、各摩擦パッド２８を各々に対向するガイド２６に対して所定圧力で接触させている。このため、キャリッジ３４は、Ｘ軸方向において、各摩擦パッド２８を介して一対のガイド２６により挟持される。その結果、リニアモータ２２のキャリッジ３４を駆動軸３２に沿ってＺ軸方向に移動させる場合、各摩擦パッド２８が、各々に対向するガイド２６と摺接することにより、キャリッジ３４の移動方向とは反対方向側に抵抗力（動摩擦力）を発生させる。また、キャリッジ３４が駆動軸３２上で停止している場合、各摩擦パッド２８が、各々に対向するガイド２６と接触することにより、キャリッジ３４の移動を規制する抵抗力（静止摩擦力）を発生させる。

ここで本実施形態では、キャリッジ３４の移動時の抵抗力（動摩擦力）がキャリッジ３４の移動の妨げとならず、且つキャリッジ３４の停止時には抵抗力（静止摩擦力）によりキャリッジ３４がその停止位置で係止されるように、各抵抗力（動摩擦力及び静止摩擦力）の大きさを調整している。例えば、各摩擦パッド２８を各々に対向するガイド２６に接触させる際の圧力、摩擦パッド２８の材質、及びガイド２６の材質などを調整することにより、各抵抗力の調整を行うことができる。

［本実施形態の効果：真直度測定時］
このようにリニア駆動機構１８は、Ｘ軸方向において駆動軸３２を挟み込むように配置された一対のガイド２６と、キャリッジ３４に設けられ且つ各ガイド２６にそれぞれ接触する各摩擦パッド２８と、を備えるので、キャリッジ３４の停止時に各摩擦パッド２８によりキャリッジ３４をその停止位置で係止させることができる。その結果、キャリッジ３４の停止時にキャリッジ３４が僅かな外力で動くことが防止される。その結果、リニアモータ２２の位置決め精度を確保することができる。

また、リニア駆動機構１８では、キャリッジ３４の移動時には各摩擦パッド２８と各ガイド２６との摺接により、キャリッジ３４にＸ軸方向に振動が発生する。従って、キャリッジ３４により保持されているアーム１９及び検出器２０もＸ軸方向に振動するが、この検出器２０の感度方向は既述の通りＹ軸方向である。このため、キャリッジ３４の移動時に、検出器２０がその感度方向であるＹ軸方向に対して垂直なＸ軸方向に振動した場合であっても、この検出器２０による真直度測定の測定精度に与える影響は極めて少ない。

以上のように、本実施形態のリニア駆動機構１８では、各ガイド２６及び各摩擦パッド２８の配置を調整することにより、リニアモータ２２の位置決め精度を確保しつつ、各ガイド２６と各摩擦パッド２８との摺接により発生する振動の方向を検出器２０の感度方向
（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に規制することができる。その結果、検出器２０によるワークＷの真直度測定の際の測定精度の低下が抑えられる。

［本実施形態の効果：真円度測定時］
本実施形態のリニア駆動機構１８では、キャリッジ３４を介して検出器２０をＺ軸方向に移動させた場合に、既述の通り検出器２０がＸ軸方向に振動する。このため、真円度測定開始前に検出器２０のＺ軸方向の位置調整を行った場合、検出器２０のＸ軸方向の振動により、ワークＷの外周面に対する触針２０ａの接触位置が所定の基準位置からＸ軸方向に位置ずれするおそれがある。しかし、この位置ずれは、以下に詳述するように、真円度測定の測定結果に与える影響は小さい。

図４は、真円度測定時におけるワークＷの上面及び触針２０ａの先端部の拡大図であり、ワークＷに対する触針２０ａのＸ軸方向の位置ずれが真円度測定に与える影響を説明するためのものである。

図４に示すように、検出器２０のＸ軸方向の振動により、ワークＷに対する触針２０ａの先端部の接触位置が基準位置（図中点線円で表示）からＸ軸方向にΔｘだけ位置ずれした場合（図中実線円で表示）、ワークＷに対する触針２０ａの接触位置がＹ軸方向においてΔｅだけ位置ずれする。このΔｅが検出器２０により真円度測定を行う際の測定誤差となる。なお、この場合、Ｘ軸方向は母線ずれ方向であり、Δｘは母線ずれ量ともいう（特開2016-017780号公報参照）。

ここで、ワークＷの半径をＲとした場合、図中のθは以下の［数１］式で表され、測定誤差Δｅは以下の［数２］式で表される。

そして、位置ずれ量Δｘは微小であるのでθも微小となる。この場合、Ｓｉｎθ≒θの関係が成り立つので、上記［数１］式は下記の［数３］式に変形することができる。

次いで、上記［数３］式の関係を上記［数２］式に代入することにより、測定誤差Δｅは以下の［数４］式又は［数５］式で表される。

既述の通り位置ずれ量Δｘは微小（Δｘ＜＜１）であるため、上記［数５］式等に示すように測定誤差Δｅは非常に小さくなる。なお、ワークＷの半径Ｒが大きくなるほど測定誤差Δｅは小さくなる。

このように本実施形態のリニア駆動機構１８では、キャリッジ３４及び検出器２０をＺ軸方向に移動させた場合に発生する検出器２０の振動の方向をＸ軸方向（母線ずれ方向）に規制することにより、検出器２０により真円度測定を行う際の測定誤差Δｅを小さくすることができる。

［変形例１］
図５は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例１を説明するための説明図である。なお、変形例１は、上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成であるので、上記実施形態と機能又は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５に示すように変形例１では、各摩擦パッド２８がそれぞれパッド支持部材３６に対して着脱自在、すなわち交換可能に設けられている。これにより、図５中の点線枠で示すように摩擦パッド２８がガイド２６との摺接により摩耗した場合に、この摩耗した摩擦パッド２８を新しい摩擦パッド２８に交換することができる。これにより、リニア駆動機構１８のメンテナンス性を向上させることができる。

［変形例２］
図６は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例２を説明するための説明図である。なお、変形例２は、上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成であるので、上記実施形態と機能又は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６の符号VIAに示すように、変形例２のリニア駆動機構１８の各パッド支持部材３６は筒状に形成されている。また、各摩擦パッド２８のガイド対向面３４ａ側の面には、各摩擦パッド２８をそれぞれ支持するパッド支持部材３６内に嵌合する嵌合部２８ａが設けられている。これにより、パッド支持部材３６ごとに摩擦パッド２８がＸ軸方向に移動自在に支持される。

そして、キャリッジ３４内（各パッド支持部材３６内でも可）には、摩擦パッド２８ごとに付勢部材３８が設けられている。各付勢部材３８は、各嵌合部２８ａを介して、各摩擦パッド２８を各々に対向するガイド２６側に一定の付勢力で付勢する。この付勢部材３８としては、バネ等の復元力を利用するもの、ソレノイド等の電磁力を利用するもの、及び圧縮エアーを利用するものなどのように、各摩擦パッド２８を一定の付勢力で付勢（押圧）可能であれば特に限定はされない。これにより、各付勢部材３８によって各摩擦パッド２８が各々に対向するガイド２６に対して一定の付勢力で常時押し付けられる。

従って、変形例２では、符号VIBに示すように、各摩擦パッド２８が各々に対向するガイド２６との摺接により擦り減った場合であっても、各摩擦パッド２８が対応するガイド２６に一定の付勢力で押し付けられている状態が維持される。その結果、各摩擦パッド２８と各摩擦パッド２８にそれぞれ対応するガイド２６との摩擦力（静止摩擦力、動摩擦力）が略一定に維持される。これにより、各摩擦パッド２８が摩耗したとしても、キャリッジ３４を移動させる際の制御パラメータ（例えば、キャリッジ３４内のコイルに印加する電流の大きさ等）を変更する必要がなくなる。このため、キャリッジ３４の移動制御を簡略化することができる。

［変形例３］
図７は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例３を説明するための説明図である。なお、変形例３は、付勢部材３８とは異なる付勢部材３８ａと、調整制御部４０とを備える点を除けば、既述の変形例２と基本的に同じ構成である。このため、上記変形例２と機能又は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７の符号VIIAに示すように、各付勢部材３８ａは、各摩擦パッド２８を各々に対向するガイド２６側に付勢（押圧）する付勢力（押圧力）を任意に可変可能である点において上記変形例２の各付勢部材３８と相違している。なお、各付勢部材３８ａとしては、バネ等の復元力を利用するもの、ソレノイド等の電磁力を利用するもの、及び圧縮エアーを利用するものなどのように、各摩擦パッド２８に対する付勢力（押圧力）を可変可能であれば特に限定はされない。

調整制御部４０は、各付勢部材３８ａがそれぞれ摩擦パッド２８に加える付勢力を調整する。これにより、各付勢部材３８ａの付勢力を大きくすると、各摩擦パッド２８が各々に対向するガイド２６に対して接触（摺接）する際に発生する既述の抵抗力（静止摩擦力及び動摩擦力）が大きくなる。また逆に、各付勢部材３８ａの付勢力を小さくすると既述の抵抗力が小さくなる。すなわち、調整制御部４０は、各摩擦パッド２８が発生させる抵抗力であって且つキャリッジ３４に移動に対する抵抗力の大きさを調整（制御）することができる。

例えば調整制御部４０は、キャリッジ３４が駆動軸３２上で停止している場合には、各付勢部材３８ａによる付勢力Ｆ１を大きく調整する。これにより、キャリッジ３４の停止時に各摩擦パッド２８によってキャリッジ３４をその停止位置で係止する係止力（静止摩擦力）を大きくすることができるので、キャリッジ３４が外力で動くことが確実に防止される。その結果、リニアモータ２２の位置決め精度をより向上させることができる。

一方、図７の符号VIIBに示すように、調整制御部４０は、キャリッジ３４が駆動軸３２に沿って移動する場合、各付勢部材３８ａの付勢力Ｆ２を小さく調整（Ｆ１＞Ｆ２）する。これにより、キャリッジ３４の移動時に各摩擦パッド２８により発生する抵抗力（動的摩擦力）を小さくすることができるので、キャリッジ３４の振動を抑えてその直動精度を向上させることができる。なお、この場合、調整制御部４０は、各付勢部材３８ａの付勢力Ｆ２が零になるように調整してもよい。また、各付勢部材３８ａの付勢力Ｆ２を零にする場合には、各摩擦パッド２８をそれぞれガイド２６から退避（離間）させるようにしてもよい。

さらに調整制御部４０は、キャリッジ３４が駆動軸３２に沿って移動する場合、各付勢部材３８ａによる付勢力Ｆ２を増減することで、キャリッジ３４の移動速度を調整することができる。

［変形例４］
図８は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例４を説明するための説明図である。なお、変形例４は、各摩擦パッド２８と同数の摩擦パッド４４及びパッド支持部材４６を備える点を除けば、上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成である。このため、上記実施形態と機能又は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８に示すように、各摩擦パッド４４は、上記実施形態の各摩擦パッド２８と基本的に同じものであり、本発明の摩擦部材（抵抗力発生部）に相当する。各摩擦パッド４４は、各パッド支持部材４６を介してキャリッジ３４に支持されている。

各パッド支持部材４６はそれぞれキャリッジ３４に設けられている。各パッド支持部材４６は、各摩擦パッド４４の各々を、各摩擦パッド２８の各々との間で対応するガイド２６をＸ軸方向において挟持する位置に支持する。なお、各パッド支持部材４６によって、各摩擦パッド４４を各々に対向するガイド２６に接触させる際の圧力は、各摩擦パッド２８を各々に対向するガイド２６に接触させる際の圧力と同じ大きさに調整されている。これにより、Ｘ軸方向において、各ガイド２６がそれぞれ複数組の摩擦パッド２８，４４により挟持される。

図９は、変形例４の効果を説明するための説明図である。図９の符号IXAに示すように、各ガイド２６が各摩擦パッド２８によりＸ軸方向の一方向側からのみ押圧された場合、各ガイド２６の撓み、変形、及び移動等が発生するおそれがある。これに対して、図９の符号IXBに示すように、変形例４では、Ｘ軸方向において、各ガイド２６を各摩擦パッド２８，４４により同じ力で挟持している。これにより、各ガイド２６に対して各摩擦パッド２８から加えられる力と、各ガイド２６に対して各摩擦パッド４４から加えられる力と、が打ち消し合う。その結果、各ガイド２６の撓み、変形、及び移動等の発生が防止される。

［変形例５］
図１０は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例５を説明するための説明図である。なお、変形例５は、一対のガイド２６とは異なる一対のガイド５０を備える点を除けば、上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成であるので、上記実施形態と機能又は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１０に示すように、各ガイド５０はＺ軸方向に延びた円柱形状を有している。このため、図１０の符号XAに示すように、Ｙ軸方向において各摩擦パッド２８の位置が各ガイド５０の中心軸の位置に一致している場合、各パッド支持部材３６（或いは付勢部材３８，３８ａ）がそれぞれ摩擦パッド２８をガイド２６に向けて押圧する力Ｆｘ１は、各摩擦パッド２８からガイド５０の中心軸方向に加えられる力Ｆｘ２とほぼ等しくなる。

一方、図１０の符号XBに示すように、Ｙ軸方向において各摩擦パッド２８の位置が各ガイド５０の中心軸の位置からずれている場合、各摩擦パッド２８からガイド５０の中心軸方向に加えられる力Ｆｘ２は、各パッド支持部材３６等がそれぞれ摩擦パッド２８をガイド２６に向けて押圧する力Ｆｘ１よりも小さくなる。このため、Ｙ軸方向おいてガイド５０に対する各摩擦パッド２８の接触位置（押圧位置）を変えることで、摩擦パッド２８からガイド５０の中心軸方向に加えられる力Ｆｘ２の大きさを調整することができる。そして、この力Ｆｘ２と、キャリッジ３４の移動に抗する抵抗力（静止摩擦力、動摩擦力）と、は比例関係にある。

図１１は、変形例５においてキャリッジ３４の移動に抗する抵抗力の変化を示したグラフである。なお、図１１中の横軸は、各摩擦パッド２８のＹ軸方向位置であり、この横軸の「０」は各摩擦パッド２８のＹ軸方向の位置が各ガイド５０の中心軸の位置に一致していることを示す。

図１１に示すように、変形例５では、円柱形状のガイド５０を用いることにより、Ｙ軸方向おいてガイド５０に対する各摩擦パッド２８の接触位置（押圧位置）を変えるだけでキャリッジ３４の移動に抗する抵抗力を調整することができる。

［変形例６］
図１２は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例６を説明するための説明図である。なお、変形例６は、一対のガイド２６とは異なる一対のガイド５４を備える点を除けば、上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成であるので、上記実施形態と機能又は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１２に示すように、各ガイド５４の各々は、Ｘ軸方向に垂直な面（各摩擦パッド２８が接触する面）を有する軟性のベルト体５４ａと、このベルト体５４ａのＹ軸方向の両端部にそれぞれ設けられたテンション付与部５４ｂと、を備える。テンション付与部５４ｂは、ベルト体５４ａに対して、そのＹ軸方向の両端部が互いに遠ざかる方向にテンションを付与する。これにより、ＹＺ面内でのベルト体５４ａの平面度を高くすることができる。その結果、ベルト体５４ａに対する摩擦パッド２８との接触位置によって既述の抵抗力（静止摩擦力、動摩擦力）の大きさが変わること（ムラが発生すること）が防止される。すなわち、ベルト体５４ａに対する摩擦パッド２８の接触位置によらず、既述の抵抗力を均一にすることができる。

なお、変形例６ではベルト体５４ａに対してＹ軸方向にテンションを付与しているが、Ｚ軸方向にテンションを付与してもよい。

［変形例７］
図１３は、上記実施形態のリニア駆動機構１８の変形例７であるリニア駆動機構１８ａを説明するための説明図である。なお、リニア駆動機構１８ａは、その一部を除いて上記実施形態のリニア駆動機構１８と基本的に同じ構成であるので、上記実施形態と機能又は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。

上記実施形態ではキャリッジ３４に各摩擦パッド２８を設けているが、図１３に示すように変形例７のリニア駆動機構１８ａでは、各ガイド２６のキャリッジ３４に対向する面に摩擦板５８［本発明の摩擦部材（抵抗力発生部）に相当］を設けると共に、各摩擦板５８をキャリッジ３４の各ガイド対向面３４ａにそれぞれ接触させている。これにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、各摩擦パッド２８及び各摩擦板５８を設ける代わりに、キャリッジ３４の各ガイド対向面３４ａと、各ガイド２６のキャリッジ３４に対向する側の面と、の少なくとも一方を摩擦面（本発明の抵抗力発生部）に形成してもよい。

［変形例８］
上記実施形態及び各変形例では、リニア駆動機構１８，１８ａを有する真円度測定機１０を例に挙げて説明を行ったが、ワークＷの各種形状を測定する各種の形状測定機に本発明を適用可能である。

図１４は、任意の形状のワークＷの被測定面の表面形状（表面粗さ及びうねり等）を測定する表面形状測定機６０の検出器６２の側面図である。図１４に示すように、表面形状測定機６０は、検出器６２とリニア駆動機構７０とを備える。

検出器６２は、Ｘ軸方向に平行な揺動支点を支点として揺動自在に取り付けられたスタイラス６４と、このスタイラス６４の先端側に設けられた触針６６と、を有している。従って、検出器６２はＹ軸方向に感度を有している。

このような表面形状測定機６０では、検出器６２の触針６６をワークＷの被測定面に接触させた状態で、後述のリニア駆動機構７０により検出器６２をワークＷに対してＺ軸方向に移動させることにより、触針６６でワークＷの被測定面をトレースしながらスタイラス６４（触針６６）のＹ軸方向の変位を検出する。この変位検出結果に基づきワークの被測定面の表面形状が得られる。

図１５は、表面形状測定機６０のリニア駆動機構７０の上面図である。図１５に示すように、リニア駆動機構７０は、リニアモータ７２と、一対のガイド７４と、摩擦パッド７８と、連結部材８０と、を備える。

リニアモータ７２は、上記実施形態のリニアモータ２２と基本的に同じものであり、固定子である駆動軸８２及び可動子であるキャリッジ８４を備える。

駆動軸８２は、上記実施形態の駆動軸３２と基本的に同じものであり、不図示の軸支持部材によって、検出器６２に対してＸ軸方向にシフトした位置でワークＷの被測定面上に支持されている。また、駆動軸８２は、Ｚ軸方向に延びた形状を有している。

キャリッジ８４は、上記実施形態のキャリッジ３４と基本的に同じものであり、駆動軸８２により非接触でＺ軸方向に移動自在に支持されている。また、キャリッジ８４の後述の一対のガイド７４にそれぞれ対向するガイド対向面８４ａには、摩擦パッド７８を支持するパッド支持部材８６が複数設けられている。

一対のガイド７４は、上記実施形態の一対のガイド２６と基本的に同じものであり、ＹＺ面に平行で且つＺ軸方向に延びた板形状を有している。そして、各ガイド７４は、駆動軸８２に対してＸ軸方向の一方向側と他方向側とにそれぞれ位置するように設けられている。換言すると駆動軸８２は、Ｘ軸方向において一対のガイド７４の間に位置している。

各摩擦パッド７８は、上記実施形態と同様に各パッド支持部材８６を介してキャリッジ８４に保持されており、各パッド支持部材８６によって各摩擦パッド７８にそれぞれ対向するガイド７４に所定圧力で接触させられている。このため、リニア駆動機構７０では、キャリッジ８４をＺ軸方向に移動させると、このキャリッジ８４が検出器６２の感度方向であるＹ軸方向に対して垂直なＸ軸方向に振動する。

連結部材８０は、検出器６２とキャリッジ８４とを連結する。これにより、リニア駆動機構７０を駆動してキャリッジ８４をＺ軸方向に移動させると、これと一体に検出器６２がＺ軸方向に移動する。これにより、既述の通り、検出器６２の触針６６でワークＷの被測定面をＺ軸方向にトレースすることができる。

以上のようにリニア駆動機構７０においても、各ガイド７４及び各摩擦パッド７８の配置を調整することにより、リニアモータ７２の位置決め精度を確保しつつ、既述の振動の方向を検出器６２の感度方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に調整することができる。その結果、検出器６２によるワークＷの被測定面の表面形状測定を行う際にその測定精度の低下が抑えられる。

なお、本発明のリニア駆動機構は、真円度測定機１０及び表面形状測定機６０の他、各種の検出器を少なくとも１方向に直線移動させるリニア駆動機構を有する各種の形状測定機（例えば３次元座標測定機等）に適用可能である。

［その他］
上記実施形態及び各変形例では、ガイド対向面３４ａごとに２個の摩擦パッド２８がＺ軸方向に並べて設けられているが、ガイド対向面３４ａごとの摩擦パッド２８（パッド支持部材３６）の数及び配置パターンは特に限定されない。また同様に、摩擦パッド４４（パッド支持部材４６）及び摩擦パッド７８（パッド支持部材８６）の数及び配置パターンについても適宜変更してもよい。

上記実施形態及び各変形例では、検出器２０，６２として触針２０ａ，６６を有する接触式のタイプを例に挙げて説明を行ったが、例えばレーザプローブのような非接触式のタイプであってもよい。

上記実施形態及び各変形例では、Ｘ軸方向において駆動軸３２，８２を挟持するように、一対のガイド２６，７４を設けているが、１対のガイド２６（１対のガイド７４も同様）のいずれか一方だけを設けるようにしてもよい。

上記各実施形態及び各変形例では、リニアモータ２２，７２のキャリッジ３４，８４と一体に検出器２０，６２をＺ軸方向に移動させているが、キャリッジ３４，８４と一体にワークＷをＺ軸方向に移動させてもよい。この場合にも、ワークＷに対して検出器２０，６２をＺ軸方向に相対移動させることができる。

上記実施形態及び各変形例では、本発明のリニア駆動機構の駆動源（駆動ユニット）としてリニアモータ２２，７２を例に挙げて説明したが、駆動軸３２，８２（固定子）により非接触でキャリッジ３４，８４（可動子）を支持し、且つ駆動軸３２，８２に沿ってキャリッジ３４，８４を移動可能な駆動源であれば特に限定はされない。

上記実施形態及び各変形例では、本発明の抵抗力発生部として摩擦パッド２８，４４，７８及び摩擦板５８等を例に挙げて説明したが、例えば磁力等を利用して抵抗力を発生させてもよく、キャリッジ３４，８４の移動に対する抵抗力を発生させる方法は特に限定はされない。

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。さらに、各変形例の１又は複数を適宜組み合わるようにしてもよい。

１０…真円度測定機，
１４…テーブル回転機構，
１８，１８ａ…リニア駆動機構，
２０…検出器，
２２…リニアモータ，
２６…ガイド，
２８…摩擦パッド，
３２…駆動軸，
３４…キャリッジ，
３８，３８ａ…付勢部材，
４０…調整制御部，
４４…摩擦パッド，
５０，５４…ガイド，
５４ａ…ベルト体，
５４ｂ…テンション付与部，
５８…摩擦板，
６０…表面形状測定機，
６２…検出器，
７０…リニア駆動機構，
７２…リニアモータ，
７４…ガイド，
７８…摩擦パッド，
８２…駆動軸，
８４…キャリッジ

Claims (5)

1. 駆動軸と、
   前記駆動軸により非接触に支持された可動子であって、且つ前記駆動軸に沿って移動する可動子と、
   前記駆動軸に平行なガイドと、
   前記可動子及び前記ガイドの一方に設けられ、且つ前記可動子及び前記ガイドの他方と常時接触しており、前記可動子の移動に対する抵抗力を発生する抵抗力発生部と、
   前記抵抗力発生部が発生させる前記抵抗力の大きさを調整する調整制御部と、
   を備え、
   前記調整制御部が、前記抵抗力発生部が前記他方に接触した状態で前記可動子を前記駆動軸に沿って移動させる場合の前記抵抗力を、前記可動子を前記駆動軸上で停止させる場合の前記抵抗力よりも小さくするリニア駆動機構。
2. 前記ガイドが、前記駆動軸に対して垂直な方向の一方向側と他方向側とにそれぞれ設けられ、
   前記抵抗力発生部が、前記ガイドごとに設けられている請求項１に記載のリニア駆動機構。
3. 前記抵抗力発生部が、前記可動子に設けられており、且つ前記ガイドを前記駆動軸に対して垂直な方向において挟持している請求項１又は２に記載のリニア駆動機構。
4. 前記抵抗力発生部が摩擦部材である請求項１から３のいずれか１項に記載のリニア駆動機構。
5. 前記摩擦部材を前記他方に向けて付勢する付勢部材を備える請求項４に記載のリニア駆動機構。

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