JPH0637710U

JPH0637710U - 座標測定機

Info

Publication number: JPH0637710U
Application number: JP7370392U
Authority: JP
Inventors: 洋一新井; 康夫鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモータに大きな推力を発生させても、
応力が生じないようにしすることを目的とする。【構成】駆動装置をヨーク１０とスライダ１１とから構
成し、ヨーク１０は、互いに対向する励磁面を有し、リ
ニアモータを構成するコイル１２、１３を励磁面にそれ
ぞれ設け、また、スライダ１１は、ヨーク１０を挟んで
移動可能に配設されると共に、コイル１２、１３とそれ
ぞれ対峙する対峙面を有し、その対峙面にマグネット１
４、１５をそれぞれ設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本発明は、座標測定機に関し、特に座標測定機の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の座標測定機の駆動装置として、ボールねじ駆動、ベルト駆動等が従来から知られている。しかし、近年、駆動応答性の向上を実現する為に、高剛性、ノンバックラッシュの駆動装置が要求され、実開昭６２−１６７１１１、特開昭６２−１９８７１０に、駆動装置にリニアモータを使用したものが開示されており、図７に示すような構成であった。図７において、定盤５８上を移動する門型構造体は、定盤５８との間にエアパッド５９を有するサポート側支柱５３と、不図示の複数のエアパッド（Ｙ軸ガイド５６の案内面と定盤８とに対応させて設けられる）が備えられ、Ｙ軸キャリッジ６０と一体になっているガイド側支柱５２と、サポート側支柱５３とガイド側支柱５２との上端に固定されたＸ軸ビーム５１とから構成され、定盤８上にはＹ軸ガイド５６が固定されている。

【０００３】Ｘ軸ビーム５１はＸ軸方向に移動するＸ軸キャリッジ５５を案内している。Ｘ軸キャリッジ５５はＺ軸方向に移動するＺ軸スピンドル５４を有し、Ｚ軸スピンドル５４の下方先端には測定子５７を備え、Ｘ軸キャリッジ５５はＸ軸ビーム５１のＺ軸方向上面５１ｂと、Ｘ軸ビーム５１に案内されている。リニアモータ６１、６２は、マグネットと一体になっているスライダ６２と、コイルと一体になっているヨーク６１とから構成され、スライダ６２の不図示のマグネットと、ヨーク６１のコイル６１ａとが対向するように、定盤５８の一方の側面（Ｙ軸ガイド５６の固定側）にヨーク６１を固定すると共に、スライダ６２をＹ軸キャリッジ６０に固定する。

【０００４】そして、門型構造体は、リニアモータ６１、６２を構成するスライダ６２とヨーク６１との間に推力を発生させ、なおかつＹ軸キャリッジ６０が有する不図示のエアパッドとＹ軸ガイド５６の案内面及び定盤５８との間にエアギャップを形成すると共に、定盤５８とサポート側支柱５３が有するエアパッド５９との間にエアギャップを形成し、Ｙ軸ガイド５６に沿って定盤５８上をＹ軸方向に移動していた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本来、リニアモータには、その特性として、コイルと一体になっているヨークに電流を流し、マグネットと一体になっているスライダとヨークとの間に推力を発生させている。しかし、コイルと一体になっているヨークが磁性材料（鉄等）でできている為、コイルに電流を流さなくともコイルとマグネットとの間には常に吸引力が生じている。

【０００６】従って、上記の如き従来の技術において、マグネットと一体になっているスライダ６２は、コイルに電流が流れていなくとも、コイルと一体になっているヨーク６１に引きつけられようとしており、その吸引力が門型構造体に回転モーメントを生じる。そして、その回転モーメントに耐える為、ガイド側支柱５２及びＹ軸キャリッジ６０とを剛性の高い構造にしなければならず、ガイド側支柱５２及びＹ軸キャリッジ６０の重量増加すると共に、複雑な構造にしなければならなかった。また、門型構造体に回転モーメントが生じる為、Ｙ軸キャリッジ６０とＹ軸ガイド５６との間に形成されるエアギャップが変化し、高い測定精度が得られなくなるという問題もあった。

【０００７】さらに、リニアモータ６１、６２は、座標測定機の測定時間を向上を図り、測定子５７の移動速度を向上させるとなると、スライダ６２とヨーク６１との間に大きな推力が要求されることになり、スライダ６２とヨーク６１との間の吸引力が増加する。従って、門型構造体に生じる回転モーメントが大きくなり、測定精度に影響を与えることになる。

【０００８】この問題は、Ｙ軸方向だけでなく、上記のリニアモータを使用すれば生じる。本考案は、この様な従来の問題点に鑑みてなされたもので、リニアモータに大きな推力を発生させても、座標測定機に余計を応力が生じないようにし、高速、かつ高精度に測定できる座標測定機を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

請求項１に記載の本考案は、被測定物と測定子（９）とを互いに直交する少なくとも２軸方向へそれぞれ相対移動させる駆動装置（１０、１１）を各軸毎に備え、被測定物と測定子（９）との相対移動から被測定物の形状を測定する座標測定機において、駆動装置は、固定手段（１０）と、可動手段（１１）とから構成され、固定手段（１０）は、互いに対向する励磁面を有し、それぞれの励磁面にリニアモータを構成するマグネット（１２、１３）もしくはコイル（１４、１５）の一方を設け、また、可動手段（１１）は、固定手段（１０）を挟んで移動可能に配設されると共に、励磁面とそれぞれ対峙する対峙面を有し、それぞれの前記対峙面にマグネット（１２、１３）もしくはコイル（１４、１５）の他方を設けた。

【００１０】

【作用】

本考案において、駆動装置は、固定手段と、可動手段とから構成され、固定手段は、互いに平行な励磁面を有し、リニアモータを構成するマグネットもしくはコイルの一方が平行な励磁面にそれぞれ設けられ、また、可動手段は、固定手段を挟んで移動可能に配設されると共に、平行な励磁面とそれぞれ対向する対向面を有し、マグネットもしくはコイルの他方が平行な励磁面とそれぞれ対向する対向面にそれぞれ設けたので、マグネットとコイルとの間に発生する吸引力は、相殺されることになり、可動手段側に応力がかからないようになる。

【００１１】従って、マグネットとコイルとの間に大きな推力を発生させることができる。

【００１２】

【実施例】

図１は本考案の第１実施例を示す。図１に示す様に、定盤１上を移動する門型構造体はＹ軸キャリッジ２と一体になっているガイド側支柱３と、不図示のエアパッドを定盤１との間に備えたサポート側支柱４と、ガイド側支柱３とサポート側支柱４との上端に固定されたＸ軸ビーム５とから構成され、定盤１上にはＹ軸ガイド６が固定されている。

【００１３】Ｙ軸キャリッジ２は、不図示の複数のエアパアッド（Ｙ軸ガイド６の案内面と定盤８とに対応して配設される）が備えられている。Ｘ軸ビーム１は、略中央部にＸ軸方向へ長孔が形成されている。Ｘ軸キャリッジ７は、Ｘ軸ビーム１の上面と両側面とに両持ちで案内される。Ｘ軸キャリッジ７の略中央部に案内されるＺ軸スピンドル８は、Ｘ軸ビーム１の長孔を通してＺ軸方向及びＸ軸方向へ移動自在である。Ｚ軸スピンドル８の下端には測定子９が装着されている。

【００１４】上記の様に構成されている門型構造体をＹ軸方向に移動させる為の駆動装置について説明する。Ｙ軸ガイド６の固定されている定盤１の側面には、固定手段としてのヨーク１０が固定され、また、Ｙ軸キャリッジ２には、可動手段としてヨーク１０に案内されるスライダ１１が取り付けられており、ヨーク１０をスライダ１１が挟む様にして固定される。

【００１５】尚、本考案におけるヨークは、磁性材料（鉄等）で形成される。スライダ１１の形状は、コの字型をしており、コの字の開口部が定盤１の側面と対向する様にＹ軸キャリッジ２に取り付けられている。ヨーク１０及びスライダ１１を図５、図６に示す。図５、図６に示す様に、ヨーク１０は、互いに平行で、かつ対向するそれぞれの面にコイル１２、１３が備えらている。

【００１６】スライダ１１は、ヨーク１０の対向面とそれぞれ対峙する対峙面を有しており、それぞれの対峙面にはマグネット１４、１５が備えられている。そして、コイル１２、１３と一体になったヨーク１０と、マグネット１４、１５と一体になったスライダ１１とで、両面式リニアモータを形成している。以上の様に構成される門型構造体のＹ軸方向駆動装置は、Ｙ軸キャリッジ２の有する不図示の複数のエアパッド（Ｙ軸ガイド６に対して２組配設されると共に、定盤１との間にも配設される）とＹ軸ガイド６の案内面及び定盤８との間にエアギャップを形成すると共に、サポート側支柱４に備えられたエアパッドと定盤８との間にエアギャップを形成して門型構造体を移動可能状態にし、さらに、ヨーク１０と一体になっているそれぞれのコイル１２、１３に電流を流してコイル１２、１３とマグネット１４、１５（図６参照）との間に推力を発生させて、門型構造体をＹ軸ガイド６に沿って定盤１上をＹ軸方向に移動させる。

【００１７】ここで、図６において、マグネット１４とコイル１２との間に発生する吸引力と、マグネット１５とコイル１３との間に発生する吸引力とは、それぞれ逆向きの力が発生し、スライダ１１とヨーク１０とに発生する吸引力は相殺されることになる。次に、Ｘ軸キャリッジ２０のＸ軸方向への駆動装置に両面式リニアモータを用いた構成を図２に示す。図２に示す様に、門型構造体はガイド側支柱２１と、サポート側支柱２２と、ガイド側支柱２１とサポート側支柱２２とを上端で連結するＸ軸ビーム２３とから構成され、Ｘ軸ビーム２３はＸ軸方向に移動するＸ軸キャリッジ２０を案内している。Ｘ軸キャリッジ２０はＺ軸方向に移動するＺ軸スピンドル２４を有し、Ｚ軸スピンドル２４の下方先端には不図示の測定子を備えている。

【００１８】Ｘ軸キャリッジ２０は、Ｘ軸ビーム２３のＺ軸方向上面２３ａと、両側面２３ｂ、２３ｃと、不図示のＺ軸方向下面と、にそれぞれ２個以上のエアパアッドがそれぞれ備えられている（上面２３ａにはエアパッド２５、２６、側面２３ｂにはエアパッド２７、２８、２８ａ（不図示）と、側面２３ｃ及び下面は不図示のエアパッド）。

【００１９】Ｘ軸ビーム２３の側面２３ｂには、一対のヨーク固定部材２９ａ、２９ｂが取り付けられており、そのヨーク固定部材２９ａ、２９ｂにヨーク３０が固定されている。ヨーク３０には、互いに平行、かつ対向するそれぞれの面にコイル３２ａ、３２ｂが備えらており、本実施例ではＺ軸方向に形成された対向する面にコイル３２ａ、３２ｂが備えられている。ここでは、Ｚ軸方向の面にコイル３２２ａ、３２ｂを備えているがこれに限られることはない。

【００２０】スライダ３１は、中空状の４角柱で構成されると共に、ヨーク３０の対向面とそれぞれ対峙する対峙面を有しており、それぞれの対峙面にはマグネット３３ａ、３３ｂが備えられている。そして、スライダ３１は、４角柱の一辺をＸ軸キャリッジ２０に固定されている。

【００２１】以上の様に、構成されるＸ軸キャリッジ２０のＸ軸方向駆動装置は、Ｘ軸キャリッジ２０の有する複数のエアパッド２５、２６、２７、２８とＸ軸ビーム２３のＺ軸方向上面２３ａと、Ｘ軸ビーム２３の両側面５１ａ、５１ｃと、下面（不図示）とにエアギャップを形成して門型構造体を移動可能状態にすると共に、ヨーク３０と一体になっているそれぞれのコイル３２ａ、３２ｂに電流を流してコイル３２ａ、３２ｂとマグネット３３ａ、３３ｂとの間に推力を発生させて、Ｘ軸キャリッジ２０をＸ軸方向に移動させる。

【００２２】そして、マグネット３３ａとコイル３２ｂとの間に発生する吸引力は、マグネット３３ｂとコイル３２ａとの間に発生する吸引力とは、それぞれ逆向きの力が発生し、スライダ３１とヨーク３０とに発生する吸引力は相殺されることになる。また、Ｚ軸スピンドル２０のＸ軸方向への駆動装置に両面式リニアモータを用いた構成を図３、図４に示す。図３、図４に示す様に、門型構造体はガイド側支柱４２と、サポート側支柱４１と、ガイド側支柱４２とサポート側支柱４１とを上端で連結するＸ軸ビーム４４とから構成されている。

【００２３】Ｘ軸ビーム４４は、略中央部にＸ軸方向へ長孔が形成されている。Ｘ軸キャリッジ４５は、Ｘ軸ビーム４４の上面と両側面とに両持ちで案内される。Ｘ軸キャリッジ４５の略中央部に案内されるＺ軸スピンドル４０は、Ｘ軸ビーム４４の長孔を通してＺ軸方向及びＸ軸方向へ移動自在である。Ｚ軸スピンドル４０の下端には測定子４３が装着されている。

【００２４】Ｚ軸スピンドル４０は、４角柱で形成されており、互いに平行、かつ対向する面を有している。対向面にはコイル４６ａ、４６ｂがそれぞれに内蔵され、また、Ｘ軸キャリッジ４５には、Ｚ軸スピンドル４０に内蔵されたコイル４６ａ、４６ｂとそれぞれ対峙するように、マグネット４７ａ、４７ｂが内蔵されている。以上の様に、構成されるＺ軸スピンドル４０のＺ軸方向駆動装置は、Ｚ軸スピンドル４０に内蔵されたそれぞれのコイル４６ａ、４６ｂに電流を流し、Ｘ軸キャリッジ４５に内蔵されたマグネット４７ａ、４７ｂとの間に推力を発生させて、Ｚ軸スピンドル４０をＺ軸方向に移動させる。

【００２５】そして、マグネット４６ａとコイル４７ａとの間に発生する吸引力と、マグネット４６ｂとコイル４７ｂとの間に発生する吸引力とは、それぞれ逆向きの力が発生し、Ｚ軸スピンドル４０とＸ軸キャリッジ３０とに発生する吸引力は相殺されることになる。上記の様に、マグネットやコイルを内蔵させることによってＺ軸駆動装置が小型化される。

【００２６】尚、本実施例では、マグネット側が移動し、コイル側が固定されるＭＭ（Movi ng Magnet ）型リニアモータであるが、コイル側が移動し、マグネット側が固定されるＭＣ（Moving Coil ）型リニアモータであってもよい。本実施例において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向への駆動装置に、両面式リニアモータを使用することによって、マグネットとコイルとの間に発生する吸引力は相殺されることなり、各軸のスライダ（Ｚ軸方向についてはＸ軸キャリッジ）にはマグネットとコイルとの間に発生する吸引力の影響がなくなる。

【００２７】従って、マグネットとコイルとに発生させる推力を大きくさせることができ、、高速測定が可能となる。さらに、両面式リニアモータを使用することにより、従来のような、ボールねじ駆動やベルト駆動等と比較すれば、部品数も軽減し、座標測定機自体の構造も単純化がはかることができ、応答性の高い駆動を実現できる。

【００２８】また、本考案は、座標測定機の各軸の駆動に両面式のリニアモータを使用しているか、測定物を載置するＸＹテーブルにも使用できる。

【００２９】

【考案の効果】

以上の様に本考案によれば、座標測定機の各軸の駆動装置を両面式リニアモータにしたので、マグネットとコイルとの間に発生する吸引力は、相殺されることになり、可動手段側に応力がかからないようになるので、リニアモータに大きな推力を発生させることでき、高速、かつ高精度に測定できる座標測定機を得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による門型構造体の駆動装置を示す斜視
図である。

【図２】本発明によるＸ軸キャリッジの駆動装置を示す
斜視図である。

【図３】本発明によるＺ軸スピンドルの駆動装置を示す
斜視図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図５】本発明の駆動装置の斜視図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】従来の技術による装置の斜視図である。

【符号の説明】

２Ｙ軸キャリッジ３、２１、４２ガイド側支柱４、２２、４１サポート側支柱５、２３、４４Ｘ軸ビーム７、２０、４５Ｘ軸キャリッジ８、２４、４０Ｚ軸スピンドル１０、３０ヨーク１１、３１スライダ１２、１３、３２、４６コイル１４、１５、３３、４７マグネット

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】被測定物と測定子とを互いに直交する少な
くとも２軸方向へそれぞれ相対移動する駆動装置を各軸
毎に備え、前記被測定物と前記測定子との相対移動から
前記被測定物の形状を測定する座標測定機において、前記駆動装置は、互いに対向する励磁面を有し、それぞれの前記励磁面に
リニアモータを構成するマグネットもしくはコイルの一
方を備えた固定手段と、前記固定手段を挟んで移動可能に配設されると共に、前
記励磁面とそれぞれ対峙する対峙面を有し、それぞれの
前記対峙面に前記マグネットもしくは前記コイルの他方
を備えた可動手段と、から構成されることを特徴とする
座標測定機。