JPS59105502A - 三次元測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、三次元的に移動可能とされた測定子を用いて
被測定物の寸法、形状等を測定する三次元測定機に係り
、特に、測定子を支持して移動させる移動部材が駆動装
置により自動送りされるタイプの三次元測定機に関する
。

従来、被測定物の寸法、形状等を測定する装置として三
次元測定機が知られているが、測定能率の向上の観点か
ら移動部材を自動送りして測定する自動測定型のものの
採用が拡大されつつある。

この自動測定型三次元測定機には、コンピュータ等の制
御装置を具備させるとともに、被測定物の被測定面に適
応させつら順次測定子を移動させて当接させ、その座標
が自動的に検出されるよう構成されている（ＣＮＣ三次
元測定機）。

ところで、三次元測定機では、測定子を保持した移動部
材を基台に直接的もしくは基台に立設された支柱を介し
て間接的に案内しているが、この案内機構としては、こ
ろがりベアリングやエアベアリング装置が用いられ、特
に、測定の高速化、高精度化の要請から駆動装置を小型
化、高特性化するために、案内機構にエアベアリング装
置を採用しているものが多い。

しかし、このようにエアベアリング装置を採用した自動
型三次元測定機においては、ころがりベアリング型ある
いは手動送り型と比較して新たな問題が生じている。

す々わち、エアベアリング装置は、三次元測定機の案内
機構としてはすぐれているが、フリクションが少々いた
め、エアベアリング部での振動吸収、減衰率が低く、一
度発生した振動が長時間継続することとなる。一方、モ
ータドライブ、その他の方法により自動又は半自動で三
次元測定機を動作させる場合、加速又は減速等加速度を
加えると、三次元測定機の各軸方向の動きは、軸方向の
振動を伴なったものとなる。従って、測定点に測定子を
当接きせる目的で測定子を移動させ、測定点近くで減速
すると、移動部材に振動を生じ、この振動が残ったまま
測定点に測定子が当接することとなる。この場合、測定
値のバラツキが大きく測定値の信頼性に欠けることとな
る。特に、最近では、１μｍ以下の測定精度を要求され
るのに対し、駆動装置の停止時に起生させる振動によっ
て、測定子の振動が前記要求測定精度を超える場合が生
じてしまう。

これを解消するためには、移動部材の剛性を高める方法
や、送り速度を遅くする方法が考えられるが、いずれも
測定能率を低下させるので実用に供せない。

本発明の目的は、エアベアリング装置を用いた三次元測
定機において、駆動装置による振動等の影響を受けるこ
とが少ない三次元測定機を提供するにある。

本発明は、測定子を支持するとともに基台の両端間に渡
架されて基台に直接的あるいは間接的に支持される移動
部材の各基端部にそれぞれエアベアリング装置を設け、
これらのエアベアリング装置のうち、移動部材送り用駆
動装置が連結される側の移動部材基端部に設けられたエ
アベアリング装置の移動抵抗を犬とし、これにより当該
エアベアリング装置の振動吸収力を高め、前記目的を達
成しようとするものである。

本発明におけるエアベアリング装置の移動抵抗を高める
構成としては、当該エアベアリング装置への供給空気圧
力を小さくシ、又は他の装置に比べ大型にするかして達
成できる。また、駆動装置側のエアベアリング装置を、
水平方向及び垂直方向位置規制用の要素に区分し、水平
方向の要素に対する供給空気圧力のみを他の要素の供給
空気圧力より小とすることによって移動抵抗を増大させ
、これにより、両端すなわち移動抵抗を調整する側及び
調整をしない側の両方のエアベアリングｉｔの垂直方向
（高さ方向）の段差等を発生させることなく振動吸収力
を高めて、より良く前記目的を達成しようとするもので
ある。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図の全体構成図において、石定盤などか
らなる基台１０の第１図中左右両端間には、移動部材２
０が第１図中前後方向（第２図中左右方向；Ｙ方向）に
移動可能に渡架されている。

前記基台１０上の一側には、石材からなるＹ方向案内レ
ール（Ｘレール）１１が固定されるとともに、とのＸレ
ール１１の上部右側面にはＹ方向スケール１２がＹ方向
に沿って固定されている。

前記移動部材２０は、下端がＸレール１１を跨ぐように
立設され且つ１Ｙ方向移動自在にされたコラム２１と、
このコラム２１とは反対側において基台１０上に立設さ
れたサポータ２２と、これらのコラム２１とサポータ２
２との上端間におイテ第１図中左右方向（Ｘ方向）に掛
は渡された石材の横梁からなるＸ方向案内レール（Ｘレ
ール）２３と、このＸレール２３にＸ方向移動自在に支
持されたＸスライダ２４と、このＸスライダ２４に上下
方向（Ｚ方向）移動自在に支持されたＺスピンドル２５
とから構成され、この移動部材２０のＺスピンドル２５
の下端には測定子３０、が着脱可能に取付けられている
。

前記移動部材２０の左右両端の基端、すなわち、コラム
２１の下端及びサポータ２２の下端には、それぞれエア
ベアリング装置４０．５０が設けられ、これにより移動
部材２０が基台１０上を円滑に移動できるようにされて
いる。一方のエアベアリング装置４０は、前記Ｘレール
１１の左右の側面に対向されて移動部材２０の水平方向
位置を規制する左右一対の直立エアベアリング要素４１
と、前記基台１０の上面に対向されて移動部材２０の垂
直方向位置を規制する平置エアベアリング要素４２とを
一組した要素群の二組（第２図参照）から構成されてい
る。また、他方のエアベアリング装置５０は、基台１０
の上面に対向される平置エアベアリング要素５に個から
構成されている。

さらに、Ｘスライダ２４のＸレール２３に対向した面に
は、エアベアリング装置６０が設けられ、このエアベア
リング装置６０は、Ｘレール２３の前後の立壁に対向さ
れＸスライダ２４の水平方向の移動を規制する直立エア
ベアリング要素６１と、Ｘレール２３の上面に対向され
Ｘスライダ２４の上下方向の移動を規制する平置エアベ
アリング要素６２とから構成されている。これらの要素
４１゜４２．５１，６１．６２は、コラム２１又はサポ
ータ２２あるいはＸスライダ２４とボール等を介して　
７− 首振り自在に係合され、Ｘレール１１又は基台１０ある
いはＸレール２３との係合が適正となるようにされてい
る。

前記移動部材２０は、駆動装置７０によりＹ方向に送ら
れるようになっている。駆動装置７０は、ブラケット７
１を介して基台１０に支持された減速ｉ付モータ７２と
、とのモータ７２の出力軸に連結されるとともに基台１
０の側面に軸受７３を介して両端を支持されたボールね
じ軸７４と、このボールねじ軸７４に係合されるボール
ナツト（図示せず）を下端に内蔵するとともに上端をコ
ラム２１の側面に固定されたブラケット７５とから構成
されている。

なお、Ｘスライダ２４及びＺスピンドル２５は、図示さ
れていない駆動装置によりそれぞれＸ方向及びＺ方向に
自動送り可能にされ、これらの駆動装置は前記駆動装置
７０とほぼ同様に構成される。

第３図には、エアベアリング装置４０の各要素４１．４
２へ圧力空気を供給する系統図の一例が示されている。

この図において、圧力空気源８１８− に一端を接続された母通路８２には、圧力空気源８１側
において圧力計８３及び圧力制御用リリーフ弁８４が接
続されるとともに、分岐通路８５を介して平置エアベア
リング要素４２が接続され、さらにそれぞれ分岐通路８
６を介して各直立エアベアリング要素４１が接続されて
いる。この各分岐通路８６の途中には、空気圧調整装置
としての減圧弁８７がそれぞれ設けられ、この減圧弁８
７０作用によす要素４１に加えられる供給空気圧力が小
さくされ、これにより、要素４１の部分の移動抵抗、従
って一方のエアベアリング装置４０の移動抵抗（フリク
ション）が他方のエアベアリング装置５０より犬とされ
ている。

前記Ｙ方向スケール１２には、コラム２１の下部に収納
された図示しない検出器が対向され、この検出器により
移動部材２０のＹ方向移動側が求められるようになって
いる。

このように構成された本実施例を用いて被測定物を測定
するには、ＣＮＣ三次元測定機を含む通常の自動三次元
測定機と同様に、所定のプログラムに従って自動もしく
は半自動で測定子３０を移動させ、この測定子３０を被
測定物の被測定箇所に順次当接させてその時のデータを
記録し、測定データとする。

この際、駆動装置７０の作動に伴なう振動は、エアベア
リング装置４０における高抵抗のエアベアリング要素４
１０部分で減衰され、測定への悪影響が防止される。

０ 上述のような本実施例によれは、移動部１彊移動抵抗を
飛躍的に増大させることなく、系の振動を吸収できる。

また、振動の吸収に当り、送り速度を遅くしたり、移動
部材２０の剛性を高くしたわすることなく行なえ、従っ
て測定効率を低下させることなく、構造の大型化も防止
できる。さらに、減圧弁８７の調整により移動抵抗を任
意に調整できるから、測定機構造、モータ容量等に即し
て適宜所望の吸収効果を得ることができる。また、水平
方向位置規制用エアベアリング要素４１により移動抵抗
の調整を行なうようにしたから、垂直方向（Ｚ方向）の
変動はなく、左右のエアベアリング装［４０，５０の差
に基づくコラム２１及びサポート２２の下部の段差調整
を行なう必要がない。

なお、前記実施例においては、本発明を門型の移動部材
２０を有する三次元測定機に適用した例につき説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第
４図に示されるように、基台１０上に支柱１５．１６を
立設し、この支柱１５．１６上にＹ方向に延びる支持台
１７．１８を設け、これらの支持台１７．１８上に移動
部材２０を移動可能に設けた三次元測定機にも適用でき
、この場合は移動部材２００両基端部は、前記実施例と
異なり基台１０に間接的に支持されていることとなる。

また、駆動装置７０における動力の伝達手段としては、
ボールねじ軸７４とボールナツトとを用いたものに限ら
ず、第５図に示されるように、軸受１７３に回転自在に
支持された台形ねじ軸゛１７４に、一対の丸軸１７６を
ばね１７７の付勢力で係合させたものでもよく、この丸
軸１７６はボルダ１７８及びビン１７９を介して支持台
１８０に回動自在に支持され、とのホルタ”１８０はブ
ラケット１７５を介して移動部材に取付けられるように
なっている。このように構成すれば、ねじ軸１７４の曲
り等に基づく振動等を小さくでき、本発明の実施上有利
である。捷た、この第５図において、丸軸１７６はホル
ダ１７８に回転自在に支持されるつば付きローラでもよ
く、このつば部をねじ軸１７４のねじ溝に係合さぜれば
、より円滑な送りを達成できる。

さらに、前記実施例では、供給空気圧力を少なくするこ
とにより半浮上状態として移動抵抗を犬としたが、これ
は他の手段、例えば、同一の空気圧力を供給し、移動抵
抗を大きくしようとする部分のエアベアリング装置を大
型として面積比を大として達成もよく、すらには、当該
部分の面粗度を大きくして達成もよい。

上述のような本発明によれば、駆動装置による影響を受
けることが少ないエアペアリング装置型の三次元測定機
を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す正面図、第２図はその
側面図、第３図は前記実施例に用いられる圧力空気供給
系路の一例を示す系統図、第４図は本発明の他の実施例
を示す正面図、第５図は本発明に用いられる駆動装置の
他の例を示す要部の断面図である。 １０・・・基台、１１・・・Ｙ方向案内レール、２０・
・・移動部材、３０・・・測定子、４０，５０．６０・
・・エアベアリング装置、４１，４２，５１，６１．６
２・・・エアベアリング要素、７０・・・駆動装置、８
７・・・空気圧調整装置としての減圧弁。 代理人　弁理士　木下實三（ほか１名）第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１三次元的に移動可能とされた測定子を被測定物の
   被測定位置に順次当接させ、との当接した瞬間の測定子
   の位置から被測定物の寸法、形状等を計測する三次元測
   定機において、被測定物を載置する基台と、この基台の
   両端間に渡架されるとともに両基端部が基台に直接的も
   しくは間接的に支持され且つ前記測定子を保持する移動
   部材と、この移動部材の各基端部にそれぞれ設けられた
   エアベアリング装置と、前記移動部材を基台に対し自動
   送りするための駆動装置とを含み、前記エアベアリング
   装置のうち前記移動部材の駆動装置に連結された側の基
   端部に設けられたエアベアリング装置の移動抵抗を他の
   エアベアリング装置の移動抵抗より大として構成したこ
   とを特徴とする三次元測定機。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記各エ　１− アベアリング装置の機械的構成を同一にするとともに、
   前記駆動装置側のエアベアリング装置へ圧力空気を供給
   する通路の途中に空気圧調整装置を設け、この空気圧調
   整装置により駆動装置側エアベアリング装置への供給空
   気圧力を他のエアベアリング装置への供給空気圧力より
   小さくして移動抵抗を犬としたことを特徴とする三次元
   測定機。 （３）特許請求の範囲第２項において、前記駆動装置側
   エアベアリング装置を、水平及び垂直方向位置規制用の
   各ベアリング要素から構成するとともに、この水平方向
   位置規制用エアベアリング要素への供給空気圧力のみを
   他に比べて小として移動抵抗を大としたことを特徴とす
   る三次元測定機。 （４）特許請求の範囲第１項において、各エアベアリン
   グ装置への供給空気圧力を同一とするとともに、前記駆
   動装置側エアベアリング装置を他のエアベアリング装置
   の大きさに比べて大として移動抵抗を犬としたことを特
   徴とする三次元測定機。