JPS6327710A

JPS6327710A - 直角座標測定機

Info

Publication number: JPS6327710A
Application number: JP62167990A
Authority: JP
Inventors: ジヨン・ジヨセフ・タス; ロバート・デイ・ドナルドソン
Original assignee: Warner and Swasey Co
Current assignee: Warner and Swasey Co
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1988-02-05
Also published as: US4682418A; EP0255574A2; DE3770717D1; CA1280888C; EP0255574A3; EP0255574B1; JPH0478927B2

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〕本発明は寸法１“ｊ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、ブリッジが第１の水
平軸に沿って案内されながら移動する状態で基礎部に支
持され、キャリッジが第２の水平軸に沿って案内されな
がら移動する状態でブリッジに取り付けてちり、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
キャリッジに取り付けである。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本の直交軸に沿って行われる。

そのようなｆｆ１ｌｌ定機ではトランスデユーサ手段が
設けてあり、各軸に沿うプ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っている。

これにより、被測定物上の複数の点の間をブｏ　−ブが
移動すると、トランスデユーサの信号を適轟に処理して
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ｒＹＪ軸通路に沿っ
てブリッジが移動するように取り付けてあり、ブリッジ
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ｒＸＪ軸通路に沿って移動
できる状態でキャリッジを支持している。プローブはｒ
ＺＪ軸に沿って土工に移動できる状態でキャリッジに増
り付けである。

米国特許出願第６９４３７８号（出願日：　１９８５年
１月２４日、特許番号：　４，５９４，７９１、発行日
：１９８６年６月１７日、名称ニブリッジ型直角座標測
定機）及び米国特許比願第６９４９５５号（出願日：　
１９８５年１月２４日、特許番号：発行日：　　　　　
　　　、名称ニブリッジ型直角座標測定機）には、「リ
ング・ブリッジ」構造が記載されており、その構造では
、ブリッジがテーブルを完全に囲んで「閉鎖ループ」を
形成しておシ、それによシ、ブリッ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ッジ及び
キャリッジの測定運動とプルーブの運動との間の繰シ返
し対応性を高精度に維持する上で、重要である。

ブリッ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ッ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
高くシ、エンジンブロックのような重い被測定物の重量
によυ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々値に維
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ッジにたわみが発
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Ｍ景自体によシ、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ッジが
移動しない場合、測定作業に利用できるテーブル表面は
狭くなシ、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
造が設けであると共に、テーブルの３点サポート（支持
部）が、基礎部の３魚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軸に沿って延びるブリッジ案
内通路から内側へ離れた状態で設けである。

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ッジ（環状ブリッジ）
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
位置しておシ、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
になっており、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ビン・
スロット連結部が設けである。

第３の支持点では軸受によシテーブルが保持されておシ
、ア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
っている。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、それによシ、応力に
よる種々の歪が通路に生じることや、Ｙ軸に沿うブリッ
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。

揮々の要素には淡色のカバーやコーティングを施すこと
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って延
びてお）、それにより、ブリッ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ッジ側部
にプローブを増り付けた場合でも、プローブをテーブル
表面全体くわたっ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
ムのブリッ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、ブリッジの不均一が熱膨張に
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、ブリッジ上部横部材のテーブル側にプ
ルーブを取シ付けた場合でも、テーブル表面全体にわた
っ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環り付は構造では、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１０では、
テーブル１２の矩形の上表面冨４にエンジンブロック１
６のような被測定物を乗せるように表っており、又、マ
ウント１７（取付台）を固定するためのネジ孔１５がテ
ーブルに設けである。

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本の直交軸に沿って、表面１４の上方
を案内されなから移動するように設けである。

上記移動のために、プローブ１８はキャリッジ２０に垂
直（Ｚ軸方向）に移動するように取シ付けてあｉ１キャ
リッジ２０はリングブリッジ２４の上部横部材２２に対
してＸ軸に沿って水平面内で移動するように取力付けで
ある。

上部横部材２２ｉｊ：概ね垂直な直立側部部材２６と一
体となっている。上記側部部材２６はテーブル１２の下
側まで延びておシ、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、ブリッジ２４は、第２の水平方向に沿って案内され
ながら移動する状態で、床１１（基礎）上に置かれた基
礎部２８に取り付けである。上記第２の水平方向はキャ
リッジ２０の移動方向と直角でアシ、その第２の方向が
Ｙ１１１方向となっている。

このようにプローブ１８とキャリッジ２０とブリッジ２
４との動きを組み合わせることによプ、プローブ先端部
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（２軸）に沿うプローブ１８の運動や、水平なＸ
軸及びＹ軸に沿うキャリッジ２０及びブリッジ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−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１
２日、名称：測定装置）Ｋ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
まれてお勺、キャリッジ２０もカバー３６で包まれてお
シ、又、キャリッジ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２８の頂部領域にかぶせである。

工業等級（インダストリアル・グレード）の塗料のよう
な淡色コーティングが直立ブリッジ側部部材２６の露出
表面に施しである。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ィングを施すこと
により、赤外線の吸収量を最小にし、その下側の構造部
の、種々の放財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っている。これにより熱的に誘
発される歪、すなわち、基礎部２Ｂ上のブリッジ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Ｈ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に対するブリッジ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
しである。

基礎部２Ｂはアルミニウムのキャスティング品で、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）
、その通路表面４４．４６．４８は、溶射ニッケル・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
ーティングで覆われているとともに、研磨されて平滑な
（１５ｒｍａ）高精度表面となっている。通路表面４４
，４６．４８にこのような表面処理を施すことは、ブリ
ッジ２４の支持案内を行う空気軸受の作動の乱れにより
ブリッ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に作用するブリッジ案内子
役として、それぞれ、１対の前後に間隔を隔てたを気軸
受組立体５Ｇ、５２．５４がブリッジ２４に取り付けて
あり、それによ）、ブリッジ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って概ね
摩擦のない運動となる。更に空気軸受の空気圧などは、
Ｙ軸に沿って非常に高精度に制御された反復性のあるブ
リッジ運動を行えるようＫあらかじめ設定しである。

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Ｋついての詳細な説明は省略す
る。

ブリッジ２４もアルミニウムで構成された例えばキャス
ティング製品で、下部横部材５６を側部部材２６に！接
した状態で備えている。ブリッジ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。

ブリッジ下部横部材５６はテーブル１２の下側を通過し
てお夛、それによル、ブリッジ２４は「閉鎖ループ型」
（リング構造）となって、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
よシ基礎部上に取り付けである。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
前部支持ブロック５８８，５８ｂが設けてあシ、それら
のブロック５８ａ、５８ｂが、押えねじ６０によシ基礎
部２８の上部表面（テーブル１４の前側に沿って位置す
る部分）に取り付信である。

又、基礎部２８の前側は弾性を有する防振パッド６２で
支持されている。パッド６２は、テーブル前部支持ブロ
ック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。

従って、テーブル１２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２Ｂ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
設けである。

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である。第２図で右側の前部支持ブ
ロック５８ｍ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っている
。

上記構造は、ブツシュ７０を対応する位置に設けた孔７
２．７４にはめ込んで構成しである。孔７２．７４は、
機械加工によシ、テーブル１４の底部パネル１３と支持
ブロック５８ｍの上側にそれぞれ形成しである。適当な
保持ポルトＴ６とナツト７８を据え付は時の搬送及び除
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ック５８ｂ　Ｋ
はテーブル１２に対するピン・スロット型の連結部が設
けである。該連結部は、支持プロツり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
ロット８２に収容して構成しである。

スロット８２はＸ軸方向に設けであるので、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１２用の３
点サポートが示しである。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、前部支持ブロック５１３
ａ、５８ｂ　　と反対の側においてテーブル１２に固定
した鋼溶液晶で形成されておシ、ブリッジ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８
６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により固定しである。後部スタンド組
立体８６は概ね逆Ｕ型で、中央溝９０を跨ぐ形で設けで
ある。溝９０は基礎部２８に形成してあシ、駆動ベルト
９２を収容している。駆動ベルト９２は通路４２に沿っ
てブリッジ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っている。

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）、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っている。この
支持構造によシ、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って
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と一体のポス９日に形成した孔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１０
０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っても、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の点には後部パッド１
１２が設けである。パッド１１２はボール軸受組立体９
４及びテーブル延長部材８４の後端部の下方に中心位置
がそろえである。測定機１０のレベル調節のために、高
さ調整ロッド１１３が基礎部２８の開口１１４を通して
操作できる位置に設けである。

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及びパッド６２　、１１２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きなる。

第７図及び第８図に示す状態では、プローブ１８が機械
１０の前部側においてブリッジ２４に取り付けであるが
、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の全体にわたってプロー
ブ１８が完全に接近できる状態にまで、ブリッジ２４は
後方へ移動できるようになっている。このために、ブリ
ッジ２４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だ
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ッジの移動範囲を説
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・
・・・キャリッジ、２２・・・・上部横部材、２４・・
・・ブリッジ、２６・・・・側部部材、２８・・・・基
礎部、４２・・・・案内手段、５６・・・・下部横部材
、５８龜・・・・第１のサポート、５８ｂ・・・・第２
のサポート、８４・・・・テーブル延長部材、８６・・
・・延長部材サポート。特許出願人　　ザ・ワーナー・アンド・スウエーシイ・
カンパニイ

Claims

【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（５８ａ、５
８ｂ）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）を有するブリッジ（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；上記ブリッジを取り付けて第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
記ブリッジ（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ャリッジ（２０）
と；上記キャリッジ（２０）上で上下に移動できるよう
に支持されたプルーブ（１８）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（１２
）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（５８
ａ、５８ｂ）で形成し、各サポート（５８ａ、５８ｂ）
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、５
８ｂ）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
サポートを上記テーブル（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、８２）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）上記ブリッジ案内手段に平行通路表面（４４、４
６、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ッジ（２４
）の移動を許容するように上記ブリッジ案内手段（４２
）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）及び上記ブリッジ（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
記ブリッジ上部横部材（２２）の側部上の上記キャリッ
ジ（２０）に上記プローブ（１８）を取り付け、上記ブ
リッジ案内手段（４２）により上記ブリッジ（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）及びコーティングを
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）上記ブリッジ案内手段に、硬質コーティングを
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ッジ（２４
）を支持案内する空気軸受手段（５０、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。