JPH0478927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は寸法測定技術の分野に関し、特に直角
座標測定機に関するものである。

〔従来の技術〕

周知の型式の直角座標測定機では、ブリツジが
第１の水平軸に沿つて案内されながら移動する状
態で基礎部に支持され、キヤリツジが第２の水平
軸に沿つて案内されながら移動する状態でブリツ
ジに取り付けてあり、プローブ（探針）が上下方
向に案内されながら移動する状態でキヤリツジに
取り付けてある。このように、プローブ先端部の
案内移動は、被測定物を支持するテーブルの水平
表面に対して３本の直交軸に沿つて行われる。

そのような測定機ではトランスデユーサ手段が
設けてあり、各軸に沿うブローブの移動に正確に
対応する電気信号を発生するようになつている。
これにより、被測定物上の複数の点の間をプロー
ブが移動すると、トランスデユーサの信号を適当
に処理して表示することにより、被測定物上の複
数の点の間の距離を正確に測定することができ
る。

上記測定機では、基礎部に形成した「Ｙ」軸通
路に沿つてブリツジが移動するように取り付けて
あり、ブリツジには、テーブル表面の上方へ延び
る一対の直立部材が、両者間を延びる横部材より
連結された状態で設けてあり、該横部材がそこに
形成した「Ｘ」軸通路に沿つて移動できる状態で
キヤリツジを支持している。プローブは「Ｚ」軸
に沿つて上下に移動できる状態でキヤリツジに取
り付けてある。

米国特許出願第694378号（出願日：1985年１月
24日、特許番号：4594791、発行日：1986年６月
17日、名称：ブリツジ型直角座標測定機）及び米
国特許出願第694955号（出願日：1985年１月24
日、特許番号： 、発行日：
、名称：ブリツジ型直角座標測定機）に
は、「リング・ブリツジ」構造が記載されており、
その構造では、ブリツジがテーブルを完全に囲ん
で「閉鎖ループ」を形成しており、それにより、
ブリツジの剛性が改善されている。

上記剛性は、Ｘ及びＹ方向の各軸に沿うブリツ
ジ及びキヤリツジの測定運動とプルーブの運動と
の間の繰り返し対応性を高精度に維持する上で、
重要である。

ブリツジの駆動速度を向上させるために、アル
ミニウムの軽量構造が採用される。温度変動が生
じた場合の熱膨張特性の差により通路でのブリツ
ジの運動に僅かでも変化が生じないようにするた
めには、基礎部をもアルミニウムで構成する必要
がある。

一方、被測定物を直接支持するテーブルは極め
て剛性を高くし、エンジンブロツクのような重い
被測定物の重量により過度にたわむことがないよ
うにしなければならない。そのためには、テーブ
ルの構成材料としては鋼が望ましく、その場合に
は、テーブルの寸法を妥当な値に維持した上で、
剛性の高い表面を得ることができる。テーブルに
種類の異なる材料を使用する場合には、測定作業
中に温度変化が生じて基礎部上でブリツジにたわ
みが発生しても、そのたわみ運動を最小にできる
ような配置構造で、基礎部にテーブルを取り付け
ることが望ましい。

テーブル及び被測定物の重量自体により、特に
被測定物が重い場合、基礎部及び通路に過度の歪
が生じないようにしなければならない。

更に、テーブル上のあらゆる点に対するプロー
ブの接近を可能にし、それにより、テーブルの表
面全体が測定機の有効作動範囲となるようにする
ことが望ましい。そのようなプローブの接近が不
可能な状態にしかブリツジが移動しない場合、測
定作業に利用できるテーブル表面は狭くなり、測
定機の能力が低下することになる。

〔発明の概要〕

本発明による直交座標測定機にはテーブル及び
基礎部構造が設けてあると共に、テーブルの３点
サポート（支持部）が、基礎部の３点床サポート
に概ね並んだ状態、かつ、基礎部に形成されてＹ
軸に沿つて延びるブリツジ案内通路から内側へ離
れた状態で設けてある。

上記テーブルは概ね矩形で、細長いテーブル延
長部材を有しており、該部材は、テーブルの一側
部に固定されると共に、Ｙ軸の方向にテーブルか
ら離れる状態で延びており、該部材の下側をリン
グブリツジ（環状ブリツジ）の下部横部材が通過
している。テーブル用の２個の支持点は互いに離
れた状態でテーブルの他方の側部の下側に位置し
ており、第３の支持点はテーブル延長部の先端部
の下側に位置している。テーブルの他方の側の下
側に位置する上記２個の支持点の内、第１の点は
テーブル及び基礎部を貫通して摩擦力の低い回転
だけを許容するようになつており、他方の支持点
には、テーブル側部と平行なＹ軸と直角な方向だ
けにおける膨張を許容するピン・スロツト連結部
が設けてある。

第３の支持点では軸受によりテーブルが保持さ
れており、あらゆる水平方向におけるテーブル延
長部の端部の膨張による移動を、摩擦のない状態
で、許容するようになつている。このような構造
によると、テーブルと基礎部が異なる材料、すな
わち、鋼及びアルミニウムから構成された場合の
熱応力を最小にでき、それにより、応力による
種々の歪が通路に生じることや、Ｙ軸に沿うブリ
ツジの移動方向についてのテーブルの方向精度が
応力により低下させられることが防止される。

種々の要素には淡色のカバーやコーテイングを
施すことが好ましく、それにより、赤外線吸収量
を最小にして赤外線吸収による温度変動を減少さ
せることができる。

上記通路はテーブルを越えてテーブル延長部に
沿つて延びており、それにより、ブリツジを充分
に移動させることができ、テーブル延長部から離
れた側のブリツジ側部にプローブを取り付けた場
合でも、ブローブをテーブル表面全体にわたつて
完全に接近させることができ、測定作業用のテー
ブル表面の有効面積を最大限に広げることができ
る。

本発明によるテーブル及び基礎部構造では、ア
ルミニウムのブリツジ及びアルミニウムの基礎部
を鋼のテーブルと組み合わせて使用でき、その場
合でも、外気温度の変化時にテーブルや基礎部、
ブリツジの不均一な熱膨張に起因する歪により精
度が大幅に低下することがないという利点があ
る。

又、本発明では、ブリツジ上部横部材のテーブ
ル側にプルーブを取り付けた場合でも、テーブル
表面全体にわたつてプローブを完全に接近させる
ことができるという利点がある。

更に、基礎部上での上記テーブル取り付け構造
では、テーブル及び被測定物の総合重量による基
礎部通路の歪を最小にできるという利点もある。

〔実施例〕

第１図に示す本発明実施例の直角座標測定機１
０では、テーブル１２の矩形の上表面１４にエン
ジンブロツク１６のような被測定物を乗せるよう
になつており、又、マウント１７（取付台）を固
定するためのネジ孔１５がテーブルに設けてあ
る。

プローブ１８は、テーブル表面１４の上方にお
いて測定空間を形成する３本の直交軸に沿つて、
表面１４の上方を案内されながら移動するように
設けてある。

上記移動のために、プローブ１８はキヤリツジ
２０に垂直（Ｚ軸方向）に移動するように取り付
けてあり、キヤリツジ２０はリングブリツジ２４
の上部横部材２２に対してＸ軸に沿つて水平面内
で移動するように取り付けてある。

上部横部材２２は概ね垂直な直立側部部材２６
と一体となつている。上記側部部材２６はテーブ
ル１２の下側まで延びており、下端部が下部横部
材（第１図には図示せず）で連結されている。

又、ブリツジ２４は、第２の水平方向に沿つて
案内されながら移動する状態で、床１１（基礎）
上に置かれた基礎部２８に取り付けてある。上記
第２の水平方向はキヤリツジ２０の移動方向と直
角であり、その第２の方向がＹ軸方向となつてい
る。

このようにブローブ１８とキヤリツジ２０とブ
リツジ２４との動きを組み合わせることにより、
ブローブ先端部３０をテーブル表面１４の上側の
測定空間内のいずれの点へも移動させることがで
きる。

垂直軸（Ｚ軸）に沿うプローブ１８の運動や、
水平なＸ軸及びＹ軸に沿うキヤリツジ２０及びブ
リツジ２４の運動に対応する電気信号を発生させ
るために、周知の適当なトランスデユーサー手段
が使用されている。そのような手段は、例えば、
米国特許第2886717号（発行日：1959年５月12日、
名称：測定装置）や米国特許第2886718号（発行
日：1959年５月12日、名称：測定装置）に記載さ
れたモアレ縞回折格子装置である。

そのようにして発生した信号は適当に処理され
て電子処理表示装置３２で表示される。

上記信号の発生及び処理・表示を行うための構
成要素は一般に周知であるので、それらについて
の詳細な説明は省略する。

本発明の実施例によると、基礎部２８はカバー
３４で包まれており、キヤリツジ２０もカバー３
６で包まれており、又、キヤリツジ２０の上部横
部材２２もカバー３８で包まれている。更に、別
のカバーがテーブル１２の裏側において基礎部２
８の頂部領域にかぶせてある。

工業等級（インダストリアル・グレード）の塗
料のような淡色コーテイングが直立ブリツジ側部
部材２６の露出表面に施してある。このようにし
て直角座標測定機１０の外面に淡色カバー又は同
様のコーテイングを施すことにより、赤外線の吸
収量を最小にし、その下側の構造部の、種々の放
射源からの赤外線を吸収することによる、温度変
動の幅が最小となつている。これにより熱的に誘
発される歪、すなわち、基礎部２８上のブリツジ
２４の運動により得られる読み取り値に非反復性
エラーを生じさせるような歪が減少する。

カバーの取付構造の詳細は、未決特許出願第
号（出願日： 、代理人書類
番号：380−85−0030）に記載されている。

第２図には、基礎部２８に対するブリツジ２４
及びテーブル１２の取付構造が、カバー３２を除
去した状態で示してある。

基礎部２８はアルミニウムのキヤステイング品
で、１対の一体形通路が間隔を隔ててＹ軸と平行
に形成してあり、その通路表面４４，４６，４８
は、溶射ニツケル・クロム合金粉体のような耐ひ
つかき性のある適当な硬質コーテイングで覆われ
ているとともに、研磨されて平滑な（15rms）高
精度表面となつている。通路表面４４，４６，４
８にこのような表面処理を施すことは、ブリツジ
２４の支持案内を行う空気軸受の作動の乱れによ
りブリツジの運動に僅かな狂いが生じることを防
止する上で重要である。

各通路表面４４，４６，４８に作用するブリツ
ジ案内手段として、それぞれ、１対の前後に間隔
を隔てた空気軸受組立体５０，５２，５４がブリ
ツジ２４に取り付けてあり、それにより、ブリツ
ジ２４を基礎部２８上で制御しながら案内して移
動させることができ、又、その場合の移動は、空
気の薄い膜により浮いた状態となつて概ね摩擦の
ない運動となる。更に空気軸受の空気圧などは、
Ｙ軸に沿つて非常に高精度に制御された反復性の
あるブリツジ運動を行えるようにあらかじめ設定
してある。

そのような空気軸受組立体と適当な空気供給手
段は市販されているので、それらについての詳細
な説明は省略する。

ブリツジ２４もアルミニウムで構成された例え
ばキヤステイング製品で、下部横部材５６を側部
部材２６に溶接した状態で備えている。ブリツジ
２４の上部横部材２２，２２は複数のアルミニウ
ム成形パネルを互いに溶接して構成することがで
きる。

ブリツジ下部横部材５６はテーブル１２の下側
を通過しており、それにより、ブリツジ２４は
「閉鎖ループ型」（リング構造）となつて、前記米
国特許に記載されたように、剛性が最大限に高め
られている。

テーブル１４は鋼の溶接品で、テーブル支持手
段５８により基礎部上に取り付けてある。上記テ
ーブル支持手段５８には１対の間隔を隔てたアル
ミニウム製のテーブル前部支持ブロツク５８ａ，
５８ｂが設けてあり、それらのブロツク５８ａ，
５８ｂが、押えねじ６０により基礎部２８の上部
表面（テーブル１４の前側に沿つて位置する部
分）に取り付けてある。

又、基礎部２８の前側は弾性を有する防振パツ
ド６２で支持されている。パツド６２は、テーブ
ル前部支持ブロツク５８ａ，５８ｂで構成した基
礎部上のテーブル１２の各支持点のほぼ垂直方向
下側に並んで位置している。従つて、テーブル１
２やその上に乗せた物体の重量は、主に床へ逃
げ、その外側に位置する通路４２をたわますよう
に作用する傾向は少ない。基礎部２８の開口６６
を通して操作できる位置には、適当な高さ調節ネ
ジ６４が設けてある。

テーブル１２の前部下側は低摩擦軸受板６８に
着座している。板６８は、各サポート５８上に介
装した薄い層状の通路材料で形成してある。第２
図で右側の前部支持ブロツク５８ａは水平面内で
の位置決めを完全に行うが、回転自在のピン連結
状態を構成できるようになつている。

上記構造は、ブツシユ７０を対応する位置に設
けた孔７２，７４にはめ込んで構成してある。孔
７２，７４は、機械加工により、テーブル１４の
底部パネル１３と支持ブロツク５８ａの上側にそ
れぞれ形成してある。適当な保持ボルト７６とナ
ツト７８を据え付け時の搬送及び除去のために設
け、連結部での回転摩擦を最小にすることもでき
る。

第３図に示す如く、左側の前部支持ブロツク５
８ｂにはテーブル１２に対するピン・スロツト型
の連結部が設けてある。該連結部は、支持ブロツ
ク５８ｂで支持したピン８０をテーブル１２の底
部パネル１３に形成したスロツト８２に収容して
構成してある。

スロツト８２はＸ軸方向に設けてあるので、そ
の方向での熱膨張が許容される。

第４図及び第５図には基礎２４上のテーブル１
２用の３点サポートが示してある。該サポートの
第３の支持点は細長いテーブル延長部材８４の後
端の下側に位置している。テーブル延長部材８４
は、前部支持ブロツク５８ａ，５８ｂと反対の側
においてテーブル１２に固定した鋼溶接品で形成
されており、ブリツジ２４のＹ軸運動と平行な方
向でテーブル１２から離れる方向に延びている。

テーブル延長部材８４の先端部は後部スタンド
組立体８６に着座している。組立体８６は基礎部
２８の上面に対して押えネジ８８により固定して
ある。後部スタンド組立体８６は概ね逆Ｕ型で、
中央溝９０を跨ぐ形で設けてある。溝９０は基礎
部２８に形成してあり、駆動ベルト９２を収容し
ている。駆動ベルト９２は通路４２に沿つてブリ
ツジ２４を移動させ、駆動モーター（図示せず）
による動力式測定動作を行うようになつている。

第６図に示す如く、後部スタンド組立体８６と
テーブル延長部材８４の下側との間には軸受手段
９４が介装されており、テーブルの重量の一部を
受けると共に、テーブル１２の平面におけるあら
ゆる方向での運動を、ある限られた範囲で、自由
に許容するようになつている。この支持構造によ
り、テーブル１２と延長部材８４のあらゆる方向
での熱膨張が許容され、それにより、通路４２に
対するテーブル１２の姿勢を正確に維持した状態
で、基礎部２８に応力が加わることを防止できる
ようになつている。

スラスト軸受手段９４では、ボール軸受組立体
９４が、後部スタンド８６と一体のボス９８に形
成した孔９６内に収容されている。ボール軸受組
立体９４には一連のボール１００がリテーナリン
グ１０２の開口に配置した状態で設けてあり、上
部スラスト板１０４が、テーブル延長部材８４の
下側の厚肉部分１０６の下面とボール１００の上
面とに係合している。下部スラスト板１０８は孔
９６の端壁に着座しており、そこにボール１００
が着座している。

このようにして、テーブル延長部材８４と基礎
部２８との間には、テーブル表面１４の平面上の
いずれの方向においても、摩擦のない状態での相
対的な移動がある限られた範囲内で許容されてい
る。このことは、以下の理由から重要である。す
なわち、前部及び後部のテーブルサポート間の距
離が比較的長いので、熱膨張による大幅な動きが
発生して、たとえ低いものであつても、その点に
摩擦が生じると、機械構造体に望ましくない歪応
力が生じるためである。

ボール軸受組立体９４を初期組立中に保持する
ために、柔軟なセンタリングプラグ１１０を、ス
ラスト板１０４，１０８及び保持リング１０２に
形成した中央開口に装着することもできる。

基礎部２８の３点サポートの第３の点には後部
パツド１１２が設けてある。パツド１１２はボー
ル軸受組立体９４及びテーブル延長部材８４の後
端部の下方に中心位置がそろえてある。測定機１
０のレベル調節のために、高さ調整ロツド１１３
が基礎部２８の開口１１４を通して操作できる位
置に設けてある。

上記構造では、テーブル１２とテーブル延長部
材８４の重量が基礎部２８及びパツド６２，１１
２を介して床に伝わるので、テーブル１２の重量
による基礎部２８の歪や測定物体の歪は最小とな
る。

第７図及び第８図に示す状態では、ブローブ１
８が機械１０の前部側においてブリツジ２４に取
り付けてあるが、通路４２が長く、又、テーブル
延長部材８４が存在しているので、テーブル表面
１４の全体にわたつてブローブ１８が完全に接近
できる状態にまで、ブリツジ２４は後方へ移動で
きるようになつている。このために、ブリツジ２
４を測定機１０の後方へ充分に移動させた状態
で、テーブル１２に対する部品の取り付けや取り
外しのために、テーブル表面１４へ完全に接近す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテーブル及び基礎部構造
を採用した直角座標測定機を閉鎖カバーが所定位
置にある状態で示す斜視図、第２図は第１図に示
す直角座標測定機に組み込まれたテーブル及び基
礎部の前部正面図、第３図は第２図に示す測定機
の一部分を第２図の３−３矢印方向で示す略図、
第４図は第２図に示すテーブル及び基礎部の側部
正面図、第５図は第２図及び第４図に示すテーブ
ル及び基礎部の後部斜視図、第６図は第４図の６
−６断面拡大図、第７図は第１図に示す直角座標
測定機の平面図、第８図はテーブルに対するブリ
ツジの移動範囲を説明するための第１図の直角座
標測定機の側部正面略図である。 １０……直角座標測定機、１２……テーブル、
１４……テーブル、１８……プローブ、２０……
キヤリツジ、２２……上部横部材、２４……ブリ
ツジ、２６……側部部材、２８……基礎部、４２
……案内手段、５６……下部横部材、５８ａ……
第１のサポート、５８ｂ……第２のサポート、８
４……テーブル延長部材、８６……延長部材サポ
ート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テーブル・基礎部構造を備えた直角座標測定
   機１０であつて、基礎部２８と；平面状の上表面
   １４を有する概ね矩形のテーブル１２と、上記テ
   ーブルを上記基礎部に支持するための手段５８
   ａ，５８ｂと、上記テーブルの両側をその上方へ
   延びる直立側部部材２６を有するブリツジ２４
   と；上記直立側部部材２６の上端部同士を連結す
   る上部横部材２２、及び、上記直立部材２６の下
   端部同士を連結して上記テーブル１２の下側を延
   びる下部横部材５６と；上記ブリツジを取り付け
   て第１の水平軸に沿つて案内移動させるための案
   内手段４２と；上記ブリツジ２４上に支持されて
   上記第１軸と直交する第２の水平軸に沿つて移動
   できるキヤリツジ２０と；上記キヤリツジ２０上
   で上下に移動できるように支持されたプルーブ１
   ８とを備えた直角座標測定機において： 細長いテーブル延長部材８４を上記テーブル１
   ２の一側部に固定して上記第１軸と平行な方向に
   上記テーブルから延長させると共に、延長部材サ
   ポート８６を上記基礎部に固定して上記テーブル
   延長部材８４の外側端部の下側に位置させ、上記
   延長部材サポートに、上記基礎部２８上に上記テ
   ーブル１２を支持するための付加的手段を設けた
   ことを特徴とする直角座標測定機。 ２ 上記基礎部２８上に上記テーブルを支持する
   ための上記手段の一部を第１及び第２のサポート
   ５８ａ，５８ｂで形成し、各サポート５８ａ，５
   ８ｂを上記テーブルの上記一側部から離れた側の
   上記テーブル１２の側部に沿つて間隔を隔てた位
   置において上記基礎部に固定すると共に、上記サ
   ポート５８ａ，５８ｂと上記延長部材付加的支持
   手段８６とにより上記基礎部２８上の上記テーブ
   ル１２の３点サポートを形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の直角座標測定
   機。 ３ 上記テーブル１２及びサポート５８ａを貫通
   する貫通手段７０，７２，７４により上記第１サ
   ポードを上記テーブル１２に連結し、それによ
   り、上記テーブル平面状表面と平行な平面におけ
   る上記第１サポートと上記テーブルとの相対的な
   横方向移動を防止すると共に両者間の自由な回転
   を許容し、上記第２サポート手段に、上記間隔を
   隔てた複数のサポートを結ぶ直線と平行な方向に
   おいてのみ上記テーブル１２と上記第２サポート
   ５８ｂとの相対的な移動を許容する手段８０，８
   ２を設け、上記テーブル１２を部分的に上記テー
   ブル延長サポート手段９４に着座させてあらゆる
   水平方向での自由な運動を許容させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の直角座標測
   定機。 ４ ３個の基礎部サポート６２，１１２を、上記
   基礎部２８上での上記テーブル１２用の上記第１
   及び第２サポート及びテーブル延長部サポートの
   下側に並んだ状態で設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の直角座標測定機。 ５ 上記ブリツジ案内手段に平行通路表面４４，
   ４６，４８を、上記基礎部サポート６２，１１２
   から外側へ間隔を隔てた位置において上記基礎部
   ２８に形成した状態で設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載の直角座標測定機。 ６ 上記テーブル延長部材８４に沿つて上記テー
   ブル１２を通り越す状態にまで上記ブリツジ２４
   の移動を許容するように上記ブリツジ案内手段４
   ２を延長したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の直角座標測定機。 ７ 上記テーブル１２を鋼で形成し、上記基礎部
   ２８及び上記ブリツジ２４をアルミニウムで構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記
   載の直角座標測定機。 ８ 上記テーブル延長部材８４から離れた側の上
   記ブリツジ上部横部材２２の側部上の上記キヤリ
   ツジ２０に上記プローブ１８を取り付け、上記ブ
   リツジ案内手段４２により上記ブリツジ２４の上
   記テーブル１２を越える充分な移動を可能にして
   上記平面状テーブル表面１４に対する上記プロー
   ブ１８の完全な接近を可能にしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項に記載の直角座標測定
   機。 ９ 上記測定機１０の外面全体にわたつて淡色の
   カバー３５，３８，３４，４０及びコーテイング
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の直角座標測定機。 １０ 上記ブリツジ案内手段に、硬質コーテイン
   グを施した複数の通路表面４４，４６，４８を、
   上記基礎部２８と一体に形成された状態で、間隔
   を隔てて互いに平行に設けると共に、上記通路表
   面４４，４６，４８に沿つて移動させるために上
   記ブリツジ２４を支持案内する空気軸受手段５
   ０，５２，５４を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第７項に記載の直角座標測定機。