JPS61170601A

JPS61170601A - 多次元測定機

Info

Publication number: JPS61170601A
Application number: JP1224985A
Authority: JP
Inventors: Matsushiro Fujitani; 藤谷　松四郎
Original assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1985-01-25
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-08-01

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、被測定物を載置する載置盤に対する測定子の
相対移動により被測定物の形状等を測定する二次元或い
は三次元の多次元測定機に係り、特に載置盤に対する測
定子支持体の相対移動真向を改良した多次元測定機に関
し、測定子支持体の傾きに起因する測定誤差の解消等に
利用できるものである。

〔背景技術とその問題点〕

載置盤上に載置された被測定物に対し測定子が相対移動
し、この測定子の相対移動変位量から被測定物の形状等
を計測するようにした多次元測定機が知られており、測
定精度の高精度化、測定作業効率の向上環の利点を発揮
するため各種産業分野において広く使用されている。

第７図は従来の多次元測定機を示し、この多次元測定機
は載置盤が固定で測定子が移動するタイプの三次元測定
機である。基台４１上に置かれた載置盤４２には門型の
測定子支持体４３が載せられ、この測定子支持体４３は
左右の支柱４４，４５と、これらの支柱４４．４５の上
部にＸ軸方向に横断架設された横行部材４６と、横行部
材４６に沿って移動自在に設けれたスライダ４７と、ス
ライダ４７に対し垂直方向即ちＸ軸方向に移動自在に設
けられているスピンドル４８とからなり、測定子４９が
このスピンドル４８の下端に取付けられている。

測定子４９のＹ軸方向への移動は載置盤４２の上面に固
定された案内レール部材５０に沿って測定子支持体４３
が移動することにより行われ、またＸ軸方向への移動は
スライダ４７が横行部材４６に沿って移動することによ
り行われ、更にＸ軸方向への移動はスピンドル４８が垂
直方向に移動することにより行われる。案内レール部材
５０にはＹ軸方向用検出器５１が取付けられ、案内レー
ル５０に沿った測定子支持体４３の移動による測定子４
９のＹ軸方向移動変位量はこの検出器５１で検出され、
またスライダ４７の移動によるＸ軸方向移動変位量は横
行部材４６に取付けられた検出器５２で検出され、更に
スピンドル４８の上下移動によるＸ軸方向移動変位量は
スライダ４７に取付けられた検出器５３で検出される。

載置盤４２の上面には被測定物が載置固定され、測定子
４９をこの被測定物の表面に接触させて三次元移動させ
ることにより被測定物の形状等が計測される。

以上の従来技術においては、測定子支持体４３の左右の
脚部４３Ａ、４３Ｂにエアーベアリングを設けて載置盤
４２に対する測定子支持体４３の移動を行わせるように
構成した場合、スライダ４７を横行部材４６に沿って移
動せしめこの移動を前記左右の支柱４４．４５のいずれ
かに近い場所で停止させると、測定子支持体４３の重心
位置の変動により測定子支持体４３がＹ軸方向と平行な
軸を中心に傾き回動し、これに伴い測定子４９の姿勢も
変化するため被測定物の測定結果に誤差が生ずる。この
ような問題を前記エアーベアリングのエアー圧力を上げ
て解消しようとすると、測定子支持体４３の載置盤４２
からの浮上量が大きくなって測定子支持体４３が不安定
となってしまい、問題の解決にはならない。

また、第７図の従来技術では、載置盤４２の上面にＹ軸
方向案内基準である案内レール部材５０を取付けている
ため、案内レール部材５０の取付は精度を確保するため
の面倒な組立、調整作業を必要とするとともに、載置盤
４２の上面の有効面積が案内レール部材５０のために制
限され、載置盤４２に載置できる被測定物の大きさに制
約が生ずる。更に案内レール部材５０が載置盤４２に被
測定物を搬入するときの障害物となるため、被測定物の
向きを換えてからでないと載置盤４２の上面に載置でき
ないという問題もあり、また案内レール部材５０のため
に測定子支持体４３の高さが高くなり、結果として三次
元測定機の高さ寸法が全体的に高くなってしまうという
問題点もあった。

以上に加えて、案内レール部材５０が設けられた側方か
ら三次元測定機を操作することが困難で、操作位置に制
限が生じ、また第７図のように検出器５Ｉを案内レール
部材５ｏに取付けた場合、この検出器５１が被測定物の
載置盤４２への載置作業の際に汚れたり、破損したりす
る虞れがあり、検出器５１の安全性の点でも問題があっ
た。更に前記門型の測定子支持体４３は載置盤４２に単
に載置されているに過ぎないため、測定子支持体４３に
横方向からの外力が作用すると測定子支持体４３が転倒
する虞れもあった。

〔発明の目的〕

本発明は以上の如き従来の問題点に鑑み、これを解決す
るためになされたもので、特に載置盤の上面は被測定物
載置のために平滑水平加工仕上げされるため、載置盤の
他の面をこの上面との平行度等を確保して高精度に仕上
げ加工することは比較的容易であることに着目してなさ
れたものである。

本発明の目的は、測定子支持体を載置盤目体を利用して
Ｘ軸方向に位置規制し、これによりＹ軸方向と平行な軸
を中心に測定子支持体が傾き回動することを阻止してこ
の傾き回動変位に起因する測定誤差の発生を解消し、ま
た、載置盤の下面側において測定子支持体をＸ軸方向に
位置規制してＹ軸方向に相対移動案内させることにより
、載置２　　盤の上面に案内レール部材を設けることを
不要とし、この結果載置盤の上面の有効面積の拡大、被
測定物の載置作業の容易化、測定機取扱操作性の向上、
高さ寸法の低減化を達成することができ、更に以上に加
えて測定子支持体に横方向からの外力が作用しても測定
子支持体が転倒する虞れのない多次元測定機を提供する
ところにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕このため本
発明の構成は、載置盤上に載置された被測定物に対し相
対移動する測定子を有し、この測定子の相対移動変位量
から前記被測定物の形状等を計測する多次元測定機にお
いて１、前記載置盤の下面のＸ軸方向両側に上面の上平
面部と平行な上平面部を形成するとともに、この載置盤
の下面側に２軸と平行でＹ軸方向へ延びる２つの垂直面
を設け、前記測定子を支持する測定子支持体の両脚部に
前記上平面部と上平面部に対向するＸ軸方向位置規制手
段及び前記２つの垂直面に対向するＸ軸方向位置規制手
段を設けてこの測定子支持体を前記載置盤に対しＹ軸方
向に相対移動自在としたところに特徴を有する。

〔実施例〕

第１図は本実施例にかかわる多次元測定機の正面図で、
第２図はその側面図である。この多次元測定機は三次元
測定機である。＊電盤ｌは石材から形成された石定盤で
あり、載置盤１の長手方向両側には支持部材２が取付け
られ、基台３上に置かれた載１１１１はこの支持部材２
により基台３との間に間隔が開けられている。

測定子支持体４は第１図の通り左右の支柱５゜６を備え
、これらの支柱５．６の上部に横行部材７が水平に横断
架設され、横行部材７にスライダ８が移動自在に取付け
られている。スライダ８と一体化されているケース９の
内部にはスピンドルＩＯが垂直方向に移動自在に収納さ
れ、ケース９の下面から突出したスピンドル１０の下端
にｍ定子１１が取付けられる。

測定子支持体４の下部には第１図の通り左右の脚部１２
．１３が設けられ、本実施例ではこれらの脚部１２．１
３は前記支柱５，６の下部５Ａ。

６Ａと、載置盤１と基台３との間の間隔を横断して第３
図の通り支柱５，６の下部５Ａ、６Ａにポル）１５．１
６で結合された連結部材１４とからなり、従って本実施
例では脚部１２．１３は載置盤１の下面側を通る連結部
材１４による連結部を備えたものになっている０以上の
構成から測定子支持体４は載置Ｉ！ｉＬｌの外側を囲む
正面形状四角枠状になっている。

第３図に示されている通り載置盤１の下面ＬＤのＸ軸方
向中央部には測定子支持体４のＹ軸方向移動案内基準部
材としての下部レール１７が取付けられ、この下部レー
ル１７は第４図の通り載置盤１の長手方向即ちＹ軸方向
へ延び、載置！１と同じ長さになっている。下部レール
１７は本実施例では載置盤１と同じく石材から形成され
、従って図示の通り下部レール１７を載置盤１と別体に
形成してもよいが、！！置盤ｌと一体に形成してもよい
。下部レール１７の下面には第３図の通りメインスケー
ル１８を備えた突起部材１９が取付けられ、このメイン
スケール１８、突起部材１９もＹ軸方向へ延びる。

メインスケール１８は前記連結部材１４に取付けられた
スケール体２０とともに光学式のＹ軸方向検出器を構成
するもので、スケール体２ｏの内部にはメインスケール
１８に対応するインデックススケールや発光素子、受光
素子等が収納されている。発光素子から出た光はメイン
スケール１８、インデックススケールのために光学波形
となって受光素子で受光され、これが電気信号に変換さ
れる。この結果、載置盤１に対する測定子支持体４のＹ
軸方向移動量、即ち前記測定子１１のＸ軸方向変位量が
この検出器によって検出される。なお、図面では示され
ていないが測定子支持体４のＹ軸方向移動限を規制する
ストッパ一手段が設けられる。

このストッパ一手段は例えば前記連結部材１４の第４図
中左右の側面にゴム等の弾性材料からなる突起部材を取
付けることにより構成され、測定子支持体４がＹ軸方向
へ移動せしめられて・二の突起部材が前記支持部材２に
当接することにより測定子支持体４のＹ軸方向移動限が
規制される。

前述の通り本実施例ではＹ軸方向検出器は載置盤１の下
面側に配置され、この検出器のメインスケール１８は下
向きになっているため、載置盤１の上面ＩＡに被測定物
を載置する際にメインスケール１８が被測定物搬入作業
のために汚れたり、破損したりする虞れはなく、検出器
の安全性を高めることができる。

また、本実施例ではメインスケールエ８に対するスケー
ル体２０の姿勢を調整できるようになっており、この姿
勢が傾いているときに生ずる測定誤差を解消できるよう
になっている。この姿勢調整機構は第５図、第６図に示
されている。連結部材１４にはブラケット２１が２本の
ボルト２２で結合され、このブラケット２１は第６図の
通り下部にＹ軸方向へ離れた２つのアーム部２１Ａ、２
１Ｂを備えている。スケール体２０のＹ軸方向両側面に
は取付部材２３．２４が結合され、これらの取付部材２
３．２４はアーム部２１Ａ、２１Ｂにねし２５．２６で
締付は固定される。ブラケット２１には取付部材２３．
２４と対応した位置に調整ねじ２７．２８が螺入せしめ
られ、ねじ２５゜２６を緩め、調整ねじ２７．２８を回
転操作して進退せしめると、前記アーム部２１Ａ、２１
Ｂとねじ２５，２６との間のクリアランスに対応した分
だけではあるが、スケール体２ｏは第５図中上下の軸線
を中心にして回動せしめられ、これによりスケール体２
０はメインスケール１８に対する姿勢が調整される。

第１図、第２図で示された前記横行部材７、スライダ８
等にはＹ軸方向検出器と同様な構造のＸ軸方向検出器、
Ｚ軸方向検出器が設けられており、横行部材７に沿った
スライダ８の移動による測定子１１のＸ軸方向変位量、
スライダ８に対するスピンドル１０の上下移動による測
定子１１のＺ軸方向変位量はこれらの検出器によって検
出される。

Ｘ軸方向、Ｚ軸方向の各検出器にもＹ軸方向検出器の姿
勢調整機構と同様な機構が設けられている。

載置盤１の上面ＩＡは被測定物Ｗｉ置のために平滑加工
仕上げされ、水平状態となっている。この平滑加工仕上
げはＸ軸方向両端まで行われ、第３図の通り載置盤１の
上面ＩＡのＸ方向両側には上平面部ＩＢ、ＩＣが形成さ
れている。載置盤１の下面ＩＤのＸ軸方向両側に°は上
平面部ＩＥ、ＩＦが形成され、これらの上平面部ＩＥ、
ＩＦは上平面部ＩＢ、ＩＣと高精度に平行とされている
。石定盤である載置盤１の下面ＩＤに上平面部ＩＥ。

ＩＦを上平面部ＩＢ、ＩＣとの高度な平行度を確保して
形成することは載置盤１の上面ＬＡを前述の通り平滑水
平加工仕上げすることから比較的容易である。

前記左右の脚部１２．１３の内部には上平面部ＩＢ、Ｉ
Ｃと対向する上部エアーベアリング２９が配置され、こ
れらの上部エアーベアリング２９は押さえボルト３０の
先端半球部で押さえられている。また脚部１２．１３の
構成部材になっている前記連結部材１４の内部には下平
面部ＩＢ、１Ｆと対向する下部エアーベアリング３１が
押さえボルト３２で押さえられて配置され、これらの上
部エアーヘアリング２９、下部エアーベアリング３１は
前記測定子支持体４のＺ軸方向位置規制手段を構成する
。

第４図の通り、上部エアーベアリング２９は脚部１２．
１３のＹ軸方向両側に２個配置され、また下部エアーベ
アリング３１はＹ軸方向中央部に１個配置される。

第３図の通り載置盤１の下面ＩＤに設けられた前記下部
レール１７のＸ軸方向両側の側面は垂直面１７Ａ、１７
Ｂとされ、Ｙ軸方向へ延びるこれらの垂直面１７Ａ、１
７Ｂは載置盤ｌの上面ＩＡ。

下面ＩＤと正確に直角とされている。載置盤ｌの下面Ｉ
Ｄ側に垂直面１７Ａ、１７Ｂを設けることは前述の通り
載置盤１にこの載置盤１とは別体成形した下部レール１
７を取付けることにより行ってもよいが、載置盤ｌに下
部レールＩ７を一体成形することにより行ってもよい。

このように一体成形した場合には、載置盤１の上面ＩＡ
に対する直角度やＹ軸方向との平行度等を正確に確保し
ながら垂直面１７Ａ、１７Ｂを容易に形成できるように
なり、また第７図で示された従来技術の案内レール部材
のように別個に精密加工仕上げした部材を高精度に組付
け、調整する作業を省略できるようになり、作業性が向
上する。

前記連結部材１４の中央部には側部エアーベアリング３
３．３４が配置され、これらの側部エアーベアリング３
３．３４は押さえボルト３５．３６で押さえられながら
垂直面１７Ａ、１７Ｂに対向している。これらの側部エ
アーベアリング３３゜３４は前記測定子支持体４のＸ軸
方向位置規制手段を構成するもので、連結部材１４のＹ
軸方向両側に２個づつ設けられている。

前記上部エアーベアリング２９、下部エアーベアリング
３１、側部エアーベアリング３３．３４からエアーが噴
出することにより測定子支持体４は載置盤１に対し移動
自在となり、前記測定子１１のＹ軸方向移動が可能にな
る。このとき、側部エアーベアリング３３．３４のエア
ー噴出反力により前記脚部１２．１３には横方向外方へ
広がろうとする力が作用するが、本実施例では脚部１２
゜１３は前述の通り載置盤１の下面ｌＤ側を横断する前
記連結部材１４による連結部を備えた構成になっている
ため、脚部１２．１３の横方向外方への広がりは防止さ
れ、測定子支持体４の変形に基づく測定誤差の発生を防
止できる。

なお、脚部１２．１３には側部エアーベアリング３３．
３４を設けるために載置盤ｌの下面ｌＤ側に突出する部
分（本実施例では連結部材１４）を設けることが必要に
なるが、第２図に示されている通り載置盤１を前記基台
３上に支持するための前記支持部材２は載置盤１のＹ軸
方向両側に取付けられているため、測定子支持体４が載
置盤１に対しＹ軸方向に移動しても側部エアーベアリン
グ３３．３４を設けた脚部１２．１３の上記部分が支持
部材２に当接することはない。

この三次元測定機においては、測定子支持体４のＹ軸方
向移動は前記高精度に平行とされた上平面部ＩＢ、ＩＣ
１下平面部ＩＥ、ＩＦと対向する上部エアーベアリング
２９、下部エアーベアリング３１によりＺ軸方向の位置
が規制されつつ、また載置盤１の上面ＩＡとの直角度等
が高度に確保された垂直面１７Ａ、１７Ｂと対向する側
部エアーベアリング３３．３４によりＸ軸方向位置が規
制されつつ行われる。

即ちＸ軸方向のみならずＺ軸方向に対しても測定子支持
体４は載置盤１に対し位置不変に設けられている。従っ
て前記スライダ８がＸ軸方向に移動せしめられ、スライ
ダ８が横行部材７の端部に達して測定子支持体４の重心
位置が大きく変わっても、測定子支持体４が傾き回動す
ることはなく測定子１１の位置ずれによる測定誤差の発
生を防止できる。

また、この三次元測定機では、載置盤１の下面ＩＤに下
部レール１７を設けてこの下部レール１７の側面である
垂直面１７Ａ、１７Ｂを測定子支持体４のＹ軸方向移動
基準面としたため、第７図の従来技術のように載置盤の
上面にＹ軸方向案内基準部材としての案内レール部材を
設けることが不要になる。従って載置盤１の上面ＬＡの
全面を被測定物載置面として利用することができるよう
になり、上面ＬＡの有効面積が拡大する。また、上面Ｉ
Ａには被測定物の搬入、搬出作業の障害となるものが存
在しないため、被測定物をそのままの向きで載置盤１に
載置することができるようになり、搬入作業等の作業性
が向上する。更に三次元測定機の操作を正面からは勿論
のこと左右側方のいずれからも行えるようになり、測定
機の取扱い操作性が向上する。また、載置盤の上面には
上方へ突出する案内レール部材が設けられていないため
、この分だけ測定子支持体４の高さ寸法を低くでき全体
として測定機の高さを低く抑えることができる。

以上に加えて、測定子そひしたい４は前述の通り載置盤
１の外側を囲む四角枠形状に形成され且つＸ軸方向位置
規制手段としてのエアーベアリング３３．３４を備えて
いるため、横方向外力が作用しても測定子支持体４は横
すべりすることがなく、また測定子支持体４の脚部１２
．１３には載置盤１の上下面のＸ軸方向両側において載
置盤１を上下から挟むように上部エアーヘアリング２９
、下部エアーベアリング３１が配置されているため、測
定子支持体４に横方向外力が作用しても測定子支持体４
にはこの横方向外力に対する抵抗力が生じ、測定子支持
体４が転倒する虞れはない。

以上本実施例においてはＸ軸方向位置規制手段及びＸ軸
方向位置規制手段がエアーベアリングにより構成されて
いたが、これらの手段を例えばローラで構成してもよい
。即ち載置盤に対し測定子支持体をＺ軸方向及びＸ軸方
向に位置規制しながら移動自在とすることができるもの
であれば任意なものでよい。更に本実施例にかかわる測
定機は載置盤を固定とし測定子をこの載置盤に対し移動
させるタイプであったが、本発明は測定子を固定とし載
置盤を移動させるタイプの測定機にも適用でき、要すれ
ば載置盤と測定子とを相対移動させるものであればよい
、また本実施例にかかわる測定機は三次元測定機であっ
たが、本発明は載置盤の上面と平行な面を測定子が二次
元移動する二次元測定機にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、測定子支持体を載置盤に対しＺ軸方向
に位置規制したため、スライダの移動による測定子支持
体の重心位置の変動が生じても、測定子支持体が傾き回
動し測定誤差が発生するのを防止できる。また、このＺ
軸方向の位置規制は載置盤に互いに平行な上平面部と上
平面部を形成することにより行われ、載置盤の上面は被
測定物載置のためにいずれにしても平滑水平加工仕上げ
されることからこれらの上平面部、上平面部を形成する
ことを容易に行える。

また、本発明によれば、載置盤の上面に案内レール部材
を設けることを不要にできるため、この上面の有効面積
の拡大、被測定物の載置等の作業性の向上、測定機の取
扱い操作性の向上、高さ寸法の低減等を達成でき、更に
、測定子支持体に横方向外力に対する抵抗力を生じさせ
測定子支持体が転倒する危険性をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多次元測定機である三次元測定機の正面図、第
２図はその側面図、第３図は第１図の一部拡大断面図、
第４図は第２図の一部拡大断面図、第５図は第３図の一
部拡大図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線矢視図、第７
図は従来技術の斜視図である。１・・・載置盤、ＩＡ・・・上面、ＩＢ、ＩＣ・・・上
平面部、ＩＤ・・・下面、ＩＥ、ＩＦ・・・上平面部、
２・・・支持部材、３・・・基台、４・・・測定子支持
体、１１・・・測定子、１２．１３・・・脚部、１４・
・・連結部を構成する連結部材、１７・・・下部レール
、１７Ａ、１７Ｂ・・・垂直面、２９．３１・・・Ｘ軸
方向位置規制手段を構成するエアーベアリング、３３．
３４・・・Ｘ軸方向位置規制手段を構成するエアーヘア
リング。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）載置盤上に載置された被測定物に対し相対移動す
る測定子を有し、この測定子の相対移動変位量から前記
被測定物の形状等を計測する多次元測定機において、前
記載置盤の下面のＸ軸方向両側に上面の上平面部と平行
な下平面部を形成するとともに、この載置盤の下面側に
Ｚ軸と平行でＹ軸方向へ延びる２つの垂直面を設け、前
記測定子を支持する測定子支持体の両脚部に前記上平面
部と下平面部に対向するＺ軸方向位置規制手段及び前記
２つの垂直面に対向するＸ軸方向位置規制手段を設けて
この測定子支持体を前記載置盤に対しＹ軸方向に相対移
動自在としたことを特徴とする多次元測定機。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記載置盤のＹ
軸方向両側には支持部材が設けられ、この支持部材によ
り前記載置盤は基台等から間隔を開けて支持されている
ことを特徴とする多次元測定機。
（３）特許請求の範囲第１項、第２項のいずれかにおい
て、前記Ｚ軸方向及びＸ軸方向の各位置規制手段は、エ
アーベアリングにより構成されていることを特徴とする
多次元測定機。
（４）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項のいずれ
かにおいて、前記両脚部は前記載置盤の下面側を横断す
る連結部を備えて構成されていることを特徴とする多次
元測定機。
（５）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
のいずれかにおいて、前記載置盤の下面には下方へ突出
し且つＹ軸方向に延びるレールがこの載置盤と一体に形
成され、このレールのＸ軸方向の両側面が前記２つの垂
直面であることを特徴とする多次元測定機。
（６）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
のいずれかにおいて、前記載置盤の下面には下方へ突出
し且つＹ軸方向に延びるレールが取付けられ、このレー
ルのＸ軸方向の両側面が前記２つの垂直面であることを
特徴とする多次元測定機。