JPH0599651A - 三次元測定機 - Google Patents

三次元測定機

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Publication number
JPH0599651A
JPH0599651A JP3256692A JP25669291A JPH0599651A JP H0599651 A JPH0599651 A JP H0599651A JP 3256692 A JP3256692 A JP 3256692A JP 25669291 A JP25669291 A JP 25669291A JP H0599651 A JPH0599651 A JP H0599651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
piezoelectric element
bridge structure
legs
carriage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3256692A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Oya
清 大家
Osamu Arai
治 荒井
Takahiko Matsumoto
孝彦 松本
Fusao Shimizu
房生 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH0599651A publication Critical patent/JPH0599651A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 X軸キャリッジ4の移動に伴って変わるブリ
ッジ構造体3の角度姿勢が一定になるように補正する。 【構成】 ブリッジ構造体3の一方の脚に圧電素子9を
設け、X軸ビーム3Bに設けられたX軸キャリッジ4の
座標を測定するための座標測定装置7a、7bと、その
座標値に応じた電圧を圧電素子9に出力するコントロー
ラ8とを設置し、X軸キャリッジ4の移動に伴って変わ
るブリッジ構造体3の角度姿勢が常に一定になるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元測定機に関し、
特にブリッジ構造体の角度姿勢を補正した三次元測定機
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の三次元測定機は図2のように構成
されている。図2において、Y軸方向ガイド2が定盤1
上に固設され、Y軸方向ガイド2に沿ってY軸方向(紙
面垂直方向)に移動するブリッジ構造体3が案内されて
いる。ブリッジ構造体3は、エアガイドa、b、d(不
図示だがY軸方向ガイド2に対して前後2組配置されて
いる。)を有したガイド側脚3Aと、エアガイドcを有
したサポート側脚3Cと、ガイド側脚3Aとサポート側
脚3Cとを上方で接続するX軸ビーム3Bとから構成さ
れている。ブリッジ構造体3のX軸ビーム3Bは、X軸
ビーム3Bを案内面として、X方向(紙面左右方向)に
移動するX軸キャリッジ4を案内している。X軸キャリ
ッジ4はZ軸方向(紙面上下方向)に移動するZ軸スピ
ンドル5を有し、Z軸スピンドル5の下方先端には測定
子プローブ6を備える構成であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術における三
次元測定機の問題点を図3、図4に基づいて説明する。
従来のブリッジ移動型三次元測定機は、測定子プローブ
6を有するZ軸スピンドル5を備えたX軸キャリッジ4
が、ブリッジ構造体3のX軸ビーム3Bに案内される構
造である。X軸キャリッジ4がX軸ビーム3Bの中心に
あるときを基準に考え、図3の如くX軸キャリッジ4が
サポート側脚3C付近にあるときはX軸キャリッジ4の
重量でエアガイドcに掛かる荷重が増加する。
【0004】一方、図4の如くX軸キャリッジ4がガイ
ド側脚3A付近にあるときはエアガイドcに掛かる荷重
は減少する。エアガイドの浮上量(クリアランス)は、
エアガイドの剛性が一定と見なせる領域においては、負
荷荷重の変化量に反比例するため図3、図4に示される
様に、ブリッジ構造体3はX軸キャリッジ4のX軸方向
位置に依存してY軸回りのローリング現象を生じてい
た。
【0005】この結果として、X軸キャリッジ4のX軸
方向位置に応じてブリッジ構造体3の角度姿勢が変化す
るという問題点があった。なお、上記ローリング現象が
生じてもエアガイドbのエアパッドおよびエアガイドd
のエアパッドとガイド側脚3Aとの間に鋼球を係合し
て、両エアガイドb、dのエアパッドに対してガイド側
脚3Aが回転できるようにすることにより、両エアガイ
ドb、dとY軸方向ガイドとのエアギャップ間隔は変化
しない。
【0006】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
ので、ブリッジ移動型3次元測定機において、X軸キャ
リッジ4の移動に伴う偏荷重に起因したブリッジ構造体
の角度姿勢をX軸キャリッジ4の位置に関係なく常に一
定の角度姿勢に保つことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1における本発明
は、X軸キャリッジ4の移動に伴って変化する前記ブリ
ッジ構造体3の角度姿勢を補正するために前記2つの脚
の少なくとも一方の脚に圧電素子9を設け、X軸キャリ
ッジ4のX方向位置を検出し、その位置に応じた信号を
出力する位置検出手段7a、7bと、位置検出手段7b
から出力される信号を入力し、X軸キャリッジ4の位置
にかかわらず、常にブリッジ構造体3の角度姿勢を一定
にする電圧を圧電素子9に出力する制御手段8を設置し
たものである。
【0008】請求項2における本発明は、Z軸スピンド
ル5に設けた測定子プローブ6のX座標を測定するため
にX軸キャリッジ4とX軸ビーム3Bとの間に設けた座
標測定装置7aを兼用したものである。請求項3におけ
る本発明は、ブリッジ構造体3の2つの脚の一方は定盤
1に設けたY軸方向ガイドによって案内され、圧電素子
9は2つの脚の他方に配置したものである。
【0009】請求項4における本発明は、圧電素子9を
2つの脚の少なくとも一方の脚とエアガイドcのエアパ
ッドとの間に設けたものである。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、X軸キャリッジ4がX軸
ビーム3Bの中央にあるときを基準に考えると、X軸キ
ャリッジ4を中央からガイド側脚3Aに移動したときX
軸キャリッジ4の重量は次第にガイド側脚3Aに設けら
れているエアガイドaに掛かるようになるため、エアガ
イドcの浮上量は増加しようとし、エアガイドaの浮上
量は減少しようとする。このとき制御手段8により圧電
素子9に出力される電圧を次第に下げ、圧電素子9を縮
めることによってブリッジ構造体3の姿勢を一定に保つ
ことができる。これとは逆にX軸キャリッジ4をサポー
ト側脚へ移動させる場合は、制御手段8より圧電素子9
に出力される電圧を次第に高めて圧電素子9を伸ばすこ
とによってブリッジ構造体3の角度姿勢を一定に保つこ
とができる。
【0011】以上のような構成で、X軸キャリッジ4の
移動に伴って変化するブリッジ構造体3の角度姿勢が一
定になるように圧電素子9の伸縮によって補正すること
ができる。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例である。定盤1上には
Y軸方向ガイド2が固設され、Y軸方向ガイド2に沿っ
て移動可能なブリッジ構造体3が設置されている。ブリ
ッジ構造体3はエアガイドa、b、d(不図示だがY軸
方向ガイド2に対して2組配置される。)を有したガイ
ド側脚3Aと、エアガイドcを有したサポート側脚3C
と、ガイド側脚3Aとサポート側脚3Cとを上方で接続
するX軸ビーム3Bとから構成され、Y軸方向ガイド2
および定盤1を案内面としてY軸方向(紙面垂直方向)
に移動可能である。ブリッジ構造体3には、X軸ビーム
3Bを案内としてX軸方向(紙面左右方向)に移動可能
なX軸キャリッジ4が備わっている。また、X軸キャリ
ッジ4にはZ軸方向(紙面上下方向)に移動可能なZ軸
スピンドル5を有し、Z軸スピンドル5の下端には測定
子プローブ6を具備している。
【0013】ブリッジ構造体3のX軸ビーム3BにはX
軸スケール7aが設置され、X軸スケール7aを走査す
る目盛検出器7bがX軸キャリッジ4に取り付けられて
いる。X軸スケール7aの目盛りはX軸キャリッジ4の
目盛検出器7bによって読み取られて信号化され、その
検出された信号は信号線10を通ってコントローラ8に
入力される。コントローラ8は、X軸キャリッジ4がX
軸ビーム3Bの中央にあるときを原点とするX軸座標に
対応した電圧を出力する。サポート側脚3Cの下端には
圧電素子9が配設され、圧電素子9を介してエアガイド
cのエアパッドが設置されている。コントローラ8から
X軸座標に対応した電圧は圧電素子9に出力される。
【0014】以上の構成において、X軸キャリッジ4が
X軸ビーム3Bの中央にあるときを基準に考えると、図
5に示すようにX軸キャリッジ4を中央からガイド側脚
3A方向(以下、この方向を正方向とする。)に移動し
たときX軸キャリッジ4の重量は次第にガイド側脚3A
に設けられているエアガイドaに掛かるようになるた
め、エアガイドcの浮上量は増加しようとし、エアガイ
ドaの浮上量は減少しようとする。このときX軸キャリ
ッジ4の目盛検出器7bからの信号によって、コントロ
ーラ8が圧電素子9にX軸キャリッジ4の中央から正方
向へのずれに応じて制御電圧を出力する。その結果、増
加したエアガイドcの浮上量分だけ圧電素子9が縮まり
ブリッジ構造体3の角度姿勢は一定に保たれる。これと
は逆に、図6に示すようにX軸キャリッジ4がX軸ビー
ム3Bの中央からサポート側脚3C方向(以下、この方
向を負方向とする。)に移動する場合、X軸キャリッジ
4の目盛検出器7bからの信号によって、コントローラ
8が圧電素子9にX軸キャリッジ4の中央から負方向へ
のずれに応じて制御電圧を出力し、減少したエアガイド
cの浮上量分だけ圧電素子9を伸ばす。 以上のよう
に、X軸キャリッジ4のX方向位置に応じてコントロー
ラ8が圧電素子9にX軸座標に対応した電圧を出力する
ので、定盤1とエアガイドcのエアギャップがX軸キャ
リッジの移動に伴って変化しても、ブリッジ構造体3の
角度姿勢を一定に保つことができる。
【0015】このとき、X軸キャリッジ4のX方向位置
と圧電素子9の伸縮量の関係はエアガイドcに掛かる負
荷やエアギャップによって決まる。すなわち、エアガイ
ドcの浮上量と負荷との関係が線形であればX軸キャリ
ッジ4の座標値に対して圧電素子9の伸縮量は線形に制
御され、エアガイドcの浮上量と負荷との関係が非線形
であればX軸キャリッジ4のX方向位置に対して圧電素
子9の伸縮量は非線形に制御される。
【0016】なお、上述した本実施例では、圧電素子9
をブリッジ構造体3のサポート側脚3Cに取り付けた
が、ガイド側脚3Aに取り付けてもよい。すなわち、ガ
イド側脚3Aに圧電素子9を取り付けた場合は、ガイド
側脚3Aの圧電素子9にX軸キャリッジ4のX方向位置
に応じた電圧を出力し、圧電素子9が伸縮するようにす
ればよい。ただし、この場合は、エアガイドaはY軸方
向ガイド2に対して2個あるため、それぞれに圧電素子
9を取り付けなければならない。
【0017】また、エアガイドaとエアガイドcの両方
に圧電素子9を取り付けることもできる。この場合にお
いては、1つのコントローラ8でX軸キャリッジ4のX
方向位置に応じた電圧をエアガイドaおよびエアガイド
cのそれぞれの圧電素子に出力するか、もしくは、それ
ぞれの圧電素子に専用のコントローラを使用し、X軸キ
ャリッジ4のX方向位置に応じた電圧をそれぞれの圧電
素子に出力してもよい。
【0018】なお、上述の実施例の説明では、X軸キャ
リッジ4がX軸ビーム3Bの中央にあるときを原点とし
ているが、サポート側脚3C付近にあるときを原点と
し、圧電素子9に最高電圧を与え、圧電素子9を伸ばし
た状態にしてX軸キャリッジ4の位置に応じて圧電素子
9に出力する電圧を減少させ、圧電素子9を縮めていく
ような制御を行うこともできる。
【0019】さらに、本実施例では門移動型三次元測定
機について説明を行ったが、その他の三次元測定機であ
るブリッジ・ベッド型三次元測定機、ガントリー型三次
元測定機等についても適用できることは言うまでもな
い。
【0020】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、ブリッジ構
造体の角度姿勢を常に一定に保ち、定盤に対してのZ軸
スピンドルの角度の変化を防ぐことができる。このこと
より測定精度の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による装置の実施例を示す正面図であ
る。
【図2】従来の技術による装置の構成を示す正面図であ
る。
【図3】従来技術による装置の挙動の1つを説明する正
面図である。
【図4】従来技術による装置の挙動の1つを説明する正
面図である。
【図5】本発明による装置の挙動の1つを説明する正面
図である。
【図6】本発明による装置の挙動の1つを説明する正面
図である。
【符号の説明】
1 定盤 2 Y軸方向ガイド 3 ブリッジ構造体 3A ガイド側脚 3B X軸ビーム 3C サポート側脚 4 X軸キャリッジ 5 Z軸スピンドル 6 測定子プローブ 7a X軸スケール 7b 目盛検出器 8 コントローラ 9 圧電素子 10 信号線 a、b、c、d エアガイド
フロントページの続き (72)発明者 清水 房生 神奈川県横浜市栄区長尾台町471番地 株 式会社ニコン横浜製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの脚と該2つの脚を上端で連結するX
    軸ビームとで構成され、定盤上をY軸方向に移動するブ
    リッジ構造体と、前記2つの脚の下端と前記定盤との間
    に形成されるエアガイドと、Z軸スピンドルを備え前記
    X軸ビームに案内されるX軸キャリッジと、を有する三
    次元測定機において、 前記X軸キャリッジの移動に伴って変化する前記ブリッ
    ジ構造体の角度姿勢を補正するために前記2つの脚の少
    なくとも一方の脚に設けた圧電素子と、 前記X軸キャリッジのX方向位置を検出し、その位置に
    応じた信号を出力する位置検出手段と、 前記位置検出手段から出力される信号を入力し、前記X
    軸キャリッジの位置にかかわらず、常に前記ブリッジ構
    造体の角度姿勢を一定にする電圧を前記圧電素子に出力
    する制御手段と、 を有することを特徴とする三次元測定機。
  2. 【請求項2】前記位置検出手段は、前記Z軸スピンドル
    に設けた測定子プローブのX座標を測定するために前記
    X軸キャリッジと前記X軸ビームとの間に設けた座標測
    定装置を兼用したものであることを特徴とする請求項1
    に記載の三次元測定機。
  3. 【請求項3】前記ブリッジ構造体の2つの脚の一方は前
    記定盤に設けたY軸方向ガイドによって案内され、前記
    圧電素子は前記2つの脚の他方に配置することを特徴と
    する請求項1に記載の三次元測定機。
  4. 【請求項4】前記圧電素子は前記2つの脚の少なくとも
    一方の脚と前記エアガイドのエアパッドとの間に設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の三次元測定機。
JP3256692A 1991-10-03 1991-10-03 三次元測定機 Pending JPH0599651A (ja)

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JP3256692A JPH0599651A (ja) 1991-10-03 1991-10-03 三次元測定機

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JP (1) JPH0599651A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017167168A (ja) * 2017-06-30 2017-09-21 株式会社東京精密 三次元測定機
JP2018197761A (ja) * 2018-08-20 2018-12-13 株式会社東京精密 三次元測定機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017167168A (ja) * 2017-06-30 2017-09-21 株式会社東京精密 三次元測定機
JP2018197761A (ja) * 2018-08-20 2018-12-13 株式会社東京精密 三次元測定機

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