KR20120085770A - Stylus-type measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
피측정물에 대하여 X축 방향으로 상대 이동 가능한 문형 프레임의 상단의 빔(32)에 리니어 가이드를 통해 지지되는 Y축 스테이지(4)에 촉침을 지지시킨 촉침식 측정 장치에 있어서, 리니어 가이드의 마모에 의한 측정 정밀도의 악화를 방지한다. 리니어 가이드는, 빔(32)의 하면에 고정한 한 쌍의 가이드 레일(51, 52)과, 각 가이드 레일(51, 52)의 연직면에 대해 경사진 가이드 면(51a, 52a)에 이동 가능하게 접촉하는 한 쌍의 직동 베어링(53, 54)으로 구성된다. 한쪽의 직동 베어링(54)은 Y축 스테이지(4)에 대해 X축 방향 및 상하 방향으로 유동 가능하게 한다. Y축 스테이지(4)에, 직동 베어링(54)을 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)에 밀어붙이도록 X축 방향으로 가압하는 가압 수단(55)을 설치함과 동시에, 빔(32) 측에, 직동 베어링(54)을 하방으로 가압하는 제 2 가압 수단(56)을 설치하여, 양쪽 가압 수단(55, 56)의 가압력의 합력의 벡터 방향을 가이드 면(52a)의 법선 방향으로 합치시킨다.In the stylus type measuring device in which the stylus is supported by the Y-axis stage 4 supported by the linear guide on the beam 32 of the upper end of the door-shaped frame which is relatively movable in the X-axis direction with respect to the object to be measured, wear of the linear guide. This prevents deterioration of measurement accuracy. The linear guide is movable in contact with the pair of guide rails 51 and 52 fixed to the lower surface of the beam 32 and the guide surfaces 51a and 52a that are inclined with respect to the vertical surface of each guide rail 51 and 52. It consists of a pair of linear motion bearings 53 and 54. One linear motion bearing 54 makes it possible to flow in the X-axis direction and the vertical direction with respect to the Y-axis stage 4. On the Y-axis stage 4, the beam 32 is provided while the pressurizing means 55 for pressurizing the linear motion bearing 54 in the X-axis direction so as to be pushed against the guide surface 52a of the guide rail 52. The second pressing means 56 which presses the linear motion bearing 54 downward is provided in the side, and the vector direction of the combined force of the pressing force of both pressing means 55 and 56 is matched in the normal direction of the guide surface 52a. Let's do it.
Description
본 발명은 피측정물의 표면에 접촉하는 촉침을 구비하여, 피측정물의 표면 형상 등을 측정하는 촉침식 측정 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래, 서로 직교하는 수평 2 방향을 X축 방향 및 Y축 방향으로 하여, 피측정물에 대하여 X축 방향으로 상대 이동 가능한 문(門)형의 프레임과, 이 프레임의 상단의 Y축 방향으로 긴 빔에 리니어 가이드를 통해 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 Y축 스테이지를 구비하고, Y축 스테이지에, 피측정물의 표면에 접촉하는 촉침을 지지시킨 촉침식 측정 장치는 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).Conventionally, a door-shaped frame that is relatively movable in the X-axis direction with respect to an object to be measured with two horizontal directions perpendicular to each other in the X-axis direction and the Y-axis direction, and long in the Y-axis direction of the upper end of the frame. A stylus measuring device is known which includes a Y-axis stage supported by the beam so as to be movable in the Y-axis direction through a linear guide, and which supports a stylus in contact with the surface of the object to be measured on the Y-axis stage (for example, See Patent Document 1).
또한, 특허 문헌 1에 기재된 것에서는, 리니어 가이드로서, 가이드 레일을 따라 이동하는 슬라이더를 공기압에 의해 가이드 레일에 비접촉으로 지지시키는 정압식의 것을 이용하고 있다. 그러나, 정압식의 리니어 가이드에서는, Y축 스테이지의 지지 강성을 충분히 확보하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 리니어 가이드로서, 가이드 레일에 형성한 가이드 면에 이동 가능하게 접촉하는 직동 베어링을 구비하는 미끄럼 방식이나 구름 방식의 가이드를 이용하는 것도 알려져 있다.In addition, in what is described in
이 경우, 일반적으로는, Y축 방향으로 긴 빔의 X축 방향 한쪽의 측면에, Y축 방향으로 긴 상하 한 쌍의 가이드 레일을 고정함과 동시에, 이들 가이드 레일에 형성한 가이드 면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 상하 한 쌍의 직동 베어링을 Y축 스테이지에 고정하고 있다.In this case, generally, while fixing a pair of upper and lower guide rails long in the Y-axis direction to one side of the X-axis direction of the beam long in the Y-axis direction, the Y-axis is provided on the guide surface formed on these guide rails. The pair of upper and lower linear motion bearings which are movably contacted in the direction is fixed to the Y axis stage.
그러나, 이것에서는, 어느 정도의 기간 사용하면, 가이드 레일의 가이드 면과 직동 베어링의 접촉면의 마모를 일으켜서, 양자 간에 간극을 만든다. 그리고, Y축 스테이지가 이 간극만큼 상하 방향으로 변위하고, Y축 스테이지에 설치한 촉침용 지지부의 상하 방향 위치가 정규 위치로부터 어긋나서, 측정 정밀도가 악화된다.In this case, however, when used for a certain period of time, wear of the guide surface of the guide rail and the contact surface of the linear motion bearing causes wear, thereby creating a gap therebetween. Then, the Y-axis stage is displaced in the vertical direction by this gap, and the vertical position of the stylus support portion provided in the Y-axis stage is shifted from the normal position, so that the measurement accuracy is deteriorated.
[특허 문헌][Patent Document]
특허 문헌 1 : 일본 특개평7-218207호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-218207
본 발명은 이상의 점을 감안하여, 리니어 가이드의 마모를 일으켜도 측정 정밀도가 악화되지 않도록 한 촉침식 측정 장치를 제공하는 것을 그 과제로 하고 있다.In view of the above, it is an object of the present invention to provide a tactile measuring device in which the measurement accuracy is not deteriorated even if wear of the linear guide occurs.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서로 직교하는 수평 2 방향을 X축 방향 및 Y축 방향으로 하여, 피측정물에 대해 X축 방향으로 상대 이동 가능한 문형의 프레임과, 이 프레임의 상단의 Y축 방향으로 긴 빔에 리니어 가이드를 통해 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되고, Y축 방향으로 이동하는 출력 부재를 가지는 구동 기구에 의해 Y축 방향으로 왕복 운동하게 되는 Y축 스테이지를 구비하고, Y축 스테이지에, 피측정물의 표면에 접촉하는 촉침을 지지시킨 촉침식 측정 장치에 있어서, 리니어 가이드는, 빔의 하면에 X축 방향으로 이격하여 고정한 Y축 방향으로 긴 제 1과 제 2 한 쌍의 가이드 레일과, 제 1 가이드 레일의 X축 방향 한 쪽의 측면에 형성한 가이드 면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 1 직동 베어링과, 제 2 가이드 레일의 X축 방향 다른 쪽의 측면에 형성한 가이드 면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 2 직동 베어링으로 구성되고, 제 1과 제 2의 각 가이드 레일의 가이드 면은, 제 1과 제 2의 각 직동 베어링이 낙하하지 않도록, 연직면에 대하여 경사져 있고, 제 1 직동 베어링은 Y축 스테이지에 고정되고, 제 2 직동 베어링은 Y축 스테이지에 대하여 X축 방향 및 상하 방향으로 유동 가능하게 하고, Y축 스테이지에, 제 2 직동 베어링을 제 2 가이드 레일의 가이드 면에 밀어붙이도록 X축 방향으로 가압하는 제 1 가압 수단이 설치되고, 빔 또는 빔에 고정된 부재에, 제 2 직동 베어링을 하방으로 가압하는 제 2 가압 수단이 설치되고, 제 1 가압 수단의 가압력과 제 2 가압 수단의 가압력과의 합력의 벡터 방향을 제 2 가이드 레일의 가이드 면의 법선 방향으로 합치시키는 것을 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention makes the horizontal frame | shaft orthogonal mutually orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction, the door frame of the door shape which can move relatively to an X-axis direction with respect to a to-be-measured object, and Y of the upper end of this frame. Y-axis stage provided with the Y-axis stage axially supported by the drive mechanism which is supported by the linear guide to the beam elongate in an axial direction through a linear guide, and has an output member which moves to a Y-axis direction, and Y In the stylus type measuring device which supported the stylus which contacts the surface of a to-be-measured object to an axial stage, the linear guide is a pair of 1st and 2nd pair which are long in the Y-axis direction fixed to the X-axis direction and fixed to the lower surface of the beam. The 1st linear bearing which movably contacts a guide rail, the guide surface formed in the X-axis direction one side of the 1st guide rail in the Y-axis direction, and the X-axis direction of a 2nd guide rail. It consists of the 2nd linear motion bearing which movably contacts the guide surface formed in the other side surface in the Y-axis direction, The guide surface of each 1st and 2nd guide rail is a 1st and 2nd linear motion bearing. In order not to fall, it inclines with respect to a perpendicular surface, a 1st linear bearing is fixed to a Y-axis stage, a 2nd linear bearing is made to be movable in an X-axis direction and an up-down direction with respect to a Y-axis stage, A first pressing means for pressing the second linear bearing in the X-axis direction so as to push the second linear bearing to the guide surface of the second guide rail, the second pressing the second linear bearing downward to the beam or the member fixed to the beam; The pressing means is provided, and the vector direction of the force of the pressing force of the first pressing means and the pressing force of the second pressing means coincides in the normal direction of the guide surface of the second guide rail. do.
본 발명에 의하면, 각 가이드 레일의 가이드 면과 가이드 면에 대한 각 직동 베어링의 접촉면의 마모를 일으켜도, 제 1 가압 수단의 가압력에 의해, 가이드 면과 직동 베어링의 접촉면과의 사이의 간극의 발생이 방지된다. 그리고, Y축 스테이지에 고정된 제 1 직동 베어링이 연직면에 대해 경사진 제 1 가이드 레일의 가이드 면에 압접함으로써, Y축 스테이지는 소정의 상하 방향 위치에 유지된다. 또한, 제 1과 제 2의 양쪽 가압 수단의 가압력의 합력으로, 제 2 직동 베어링은 제 2 가이드 레일의 가이드 면의 법선 방향으로 가압되게 되어, 제 2 가이드 레일의 가이드 면과 제 2 직동 베어링의 접촉면의 편마모(가이드 면의 연직면에 대한 경사각이 변화하는 것 같은 마모)를 방지할 수 있다. 그 때문에, 편마모에 의한 Y축 스테이지의 상하 방향의 기울기가 방지되고, Y축 스테이지의 Y축 방향으로의 이동 진직도를 고정밀도로 확보할 수 있다. 따라서, 리니어 가이드의 마모를 일으켜도, Y축 스테이지는 소정의 상하 방향 위치에 유지된 상태로 Y축 방향으로 곧게 이동하여 측정 정밀도는 악화되지 않는다.According to the present invention, even when abrasion of the contact surface of each linear bearing to the guide surface of each guide rail and the guide surface occurs, the gap between the guide surface and the contact surface of the linear motion bearing is generated by the pressing force of the first pressing means. This is avoided. And the 1st linear bearing fixed to the Y-axis stage is pressed against the guide surface of the 1st guide rail inclined with respect to the perpendicular | vertical surface, and the Y-axis stage is hold | maintained in the predetermined up-down direction position. Further, with the force of the pressing force of both the first and second pressing means, the second linear bearing is pressed in the normal direction of the guide surface of the second guide rail, so that the guide surface of the second guide rail and the second linear bearing It is possible to prevent uneven wear of the contact surface (wearing that the angle of inclination of the guide surface with respect to the vertical surface) changes. Therefore, the inclination of the Y-axis stage in the up-down direction by uneven wear is prevented, and the movement straightness in the Y-axis direction of a Y-axis stage can be ensured with high precision. Therefore, even if abrasion of the linear guide occurs, the Y-axis stage moves straight in the Y-axis direction while being held at a predetermined vertical position, so that the measurement accuracy does not deteriorate.
또한, 제 1 가이드 레일의 가이드 면과 제 1 직동 베어링의 접촉면의 마모를 일으키면, 제 1 가압 수단의 가압력에 의해 제 1 가이드 레일의 가이드 면과 제 1 직동 베어링과의 사이에 간극을 만들지 않도록 Y축 스테이지가 X축 방향으로 변위한다. 이 경우, 구동 기구의 출력 부재가 Y축 스테이지에 고정되어 있으면, Y축 스테이지와 일체로 출력 부재도 X축 방향으로 변위하여, 구동 기구에 편하중이 작용하고, 내구성에 악영향이 미친다. 게다가, 구동 기구의 제작 정밀도 오차에 의해 출력 부재가 X축 방향 및 상하 방향으로 쏠리고, 이 쏠림이 Y축 스테이지에 전달되어, 측정 정밀도에 악영향이 미치는 일도 있다.In addition, when the guide surface of the first guide rail and the contact surface of the first linear motion bearing wear, the pressing force of the first pressing means does not create a gap between the guide surface of the first guide rail and the first linear motion bearing. The axial stage is displaced in the X axis direction. In this case, if the output member of the drive mechanism is fixed to the Y-axis stage, the output member is also displaced in the X-axis direction integrally with the Y-axis stage, and a load acts on the drive mechanism, adversely affecting durability. In addition, the output member is oriented in the X-axis direction and the up-down direction due to the manufacturing precision error of the drive mechanism, and this pulling is transmitted to the Y-axis stage, which may adversely affect measurement accuracy.
그 때문에, 본 발명에서는, Y축 테이블에 대해 출력 부재를 Y축 방향으로 직교하는 연직면에 따른 움직임의 자유도를 가지도록 연결하는 연결 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, Y축 스테이지가 X축 방향으로 변위하여도 출력 부재는 변위하지 않는다. 따라서, 구동 기구에 편하중이 작용하는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 출력 부재가 X축 방향 및 상하 방향으로 쏠려도, 이 쏠림은 Y축 스테이지에 전달되지 않고, 측정 정밀도에 악영향이 미치는 일은 없다.Therefore, in this invention, it is preferable to provide the connection means which connects an output member with respect to a Y-axis table so that it has a degree of freedom of the movement along the perpendicular surface orthogonal to a Y-axis direction. According to this, even if the Y-axis stage is displaced in the X-axis direction, the output member does not displace. Therefore, it is possible to prevent the acting load on the drive mechanism. In addition, even if the output member is inclined in the X-axis direction and in the vertical direction, this inclination is not transmitted to the Y-axis stage, and there is no adverse effect on the measurement accuracy.
그런데, 연결 수단은 X축 방향 및 상하 방향의 움직임의 자유도를 갖는 유니버설 조인트로 구성하여도 좋지만, 이것으로는 구조가 복잡하게 되어 코스트 상승을 초래한다. 그 때문에, 연결 수단은 Y축 스테이지와 출력 부재의 한쪽에 설치한 Y축 방향으로 직교하는 연직인 받침면과, Y축 스테이지와 출력 부재의 다른 쪽에 설치한 구면부와, 구면부를 받침면에 밀어붙이는 용수철로 구성되는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 받침면에 구면부가 이동 가능하게 점 접촉하여, 상술한 움직임의 자유도가 얻어짐과 동시에, 구조가 간단하게 되어 코스트 하락을 꾀할 수가 있다.By the way, although the connection means may be comprised by the universal joint which has the freedom degree of a movement in the X-axis direction and an up-down direction, this becomes complicated and this leads to a cost increase. Therefore, the connecting means pushes the vertical bearing surface perpendicular to the Y-axis direction provided on one side of the Y-axis stage and the output member, the spherical portion provided on the other side of the Y-axis stage and the output member, and the spherical portion on the bearing surface. It is preferable that it is comprised with the spring to stick. According to this, the spherical surface portion is movable in point contact with the support surface, the above-mentioned degree of freedom of movement is obtained, and the structure is simplified, thereby reducing the cost.
도 1은 본 발명의 실시예의 촉침식 측정 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 촉침식 측정 장치의 주요부의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선으로 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 선으로 절단한 단면도이다.
도 6은 다른 실시예의 도 3에 대응하는 단면도이다.1 is a front view of a stylus type measuring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the stylus measuring device of FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 3.
5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 2.
6 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3 of another embodiment.
도 1은 본 발명의 실시예의 촉침식 측정 장치를 도시하고 있다. 이 측정 장치는 베이스(1)와, 베이스(1) 상에 배치한 피측정물(W)을 실어놓는 시료 스테이지(2)와, 베이스(1) 상에 시료 스테이지(2)를 넘도록 하여 배치한 문형의 프레임(3)을 구비하고 있다. 시료 스테이지(2)는 서로 직교하는 수평 2 방향을 X축 방향 및 Y축 방향으로 하여, 베이스(1) 상에 고정한 X축 방향으로 긴 한 쌍의 가이드 레일(2a, 2a)에 이동 가능하게 지지된다. 그리고, 도시를 생략한 X축 방향으로 긴 볼나사의 회전에 의해 이 볼나사에 나사 결합하는 너트를 통해 시료 스테이지(2)를 X축 방향으로 이동시킴으로써, 피측정물(W)에 대해 문형 프레임(3)이 X축 방향으로 상대 이동하도록 하고 있다.1 shows a stylus measuring device according to an embodiment of the present invention. This measuring apparatus arrange | positioned so that the
문형 프레임(3)은 베이스(1)에 세워 설치한 Y축 방향 양측의 컬럼(31, 31)과, 양쪽 컬럼(31, 31)의 상단 사이에 가로로 설치한 Y축 방향으로 긴 빔(32)을 가지고 있다. 또한, 시료 스테이지(2)를 베이스(1) 상에 고정하고, 문형 프레임(3)을 X축 방향으로 이동 가능하게 하여, 피측정물(W)에 대해 문형 프레임(3)이 X축 방향으로 상대 이동하도록 하여도 좋다.The
문형 프레임(3)의 상단의 빔(32)에는, 후술하는 리니어 가이드(5)를 통해 Y축 방향으로 이동 가능하게 Y축 스테이지(4)가 지지되고 있다. Y축 스테이지(4)는 Y축 방향으로 이동하는 출력 부재를 가지는 구동 기구에 의해 Y축 방향으로 왕복 운동된다. 본 실시예에서, 구동 기구는 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, Y축 방향으로 긴 볼나사(6)와 그것에 나사 결합하는 너트(7)를 가지는 이송 나사 기구로 구성되어 있다.The Y-
더욱 구체적으로 설명하면, 빔(32)의 하면에는 가이드 블록(33)이 고정되어 있다. 가이드 블록(33)에는, 그 하면으로부터 상방으로 요입하는 Y축 방향으로 긴 요입부(33a)가 형성되어 있다. 그리고, 볼나사(6)를 요입부(33a)에 수납한 상태에서, 요입부(33a)의 Y축 방향 양쪽 단부에 고정한 지지체(33b)에 베어링(61)을 통해 볼나사(6)를 축에 의해 지지하고 있다. 볼나사(6)는 그 축단에 고정한 풀리(62)와 이것에 둘러 감는 벨트(63)를 통해 도시를 생략한 서보 모터에 연결된다. 또한, 요입부(33a)의 천정부에 고정한 가이드 레일(71)에 요입부(33a) 내에서 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지되는 너트 홀더(72)를 설치하고, 이 너트 홀더(72)에 너트(7)를 둘러 멈춘 상태에서 유지시키고 있다. 그리고, 볼나사(6)의 회전에 의해 너트(7)를 통해 구동 기구의 출력 부재인 너트 홀더(72)가 Y축 방향으로 이동하고, 너트 홀더(72)를 통해 Y축 스테이지(4)가 Y축 방향으로 이동되도록 하고 있다.More specifically, the
Y축 스테이지(4)에는, 하방으로 연장되는 지지틀(4a)이 장착되어 있고, 이 지지틀(4a)에, 피측정물(W)의 표면에 접촉하는 촉침(8)이 Z축 센서(81)를 통해 상하 방향으로 변위 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 촉침(8)의 상하 방향 변위를 Z축 센서(81)에 의해 검출하도록 하고 있다.The
측정 시에는, 촉침(8)을 피측정물(W)의 표면에 접촉시킨 상태에서 문형 프레임(3)을 피측정물(W)에 대해 X축 방향으로 상대 이동시킴으로써, 촉침(8)을 피측정물(W)의 표면을 따라 X축 방향으로 주사한다. 그리고, 이 주사 중에 Z축 센서(81)로 검출되는 촉침(8)의 상하 방향 변위에 기초하여, 피측정물(W)의 하나의 X방향 단면에 따른 표면 형상(요철)을 측정한다. 다음으로, Y축 스테이지(4)를 Y축 방향으로 소정 스트로크 이동시킨 후, 상기와 마찬가지로 촉침(8)을 피측정물(W)의 표면을 따라 X축 방향으로 주사하여, 피측정물(W)의 다음의 X 방향 단면에 따른 표면 형상을 측정한다. 이것을 반복하여, 피측정물(W)의 소정 영역의 표면 형상을 측정한다.At the time of measurement, the
그런데, Y축 스테이지(4)를 지지하는 리니어 가이드(5)의 마모에 의해, Y축 스테이지(4)의 상하 방향 위치가 변화하면, 촉침(8)의 상하 방향 변위를 검출하는 Z축 센서(81)의 검출 출력이 변화하고, 측정 정밀도가 악화되어 버린다. 또한, Y축 스테이지(4)의 Y축 방향으로의 이동 진직도가 손상되어, Y축 스테이지(4)가 상하 방향으로 기울었을 경우에도, Z축 센서(81)의 검출 출력이 변화하여, 측정 정밀도가 악화된다. 따라서, 본 실시예에서는, 리니어 가이드(5)를, 그 마모를 일으켜도 Y축 스테이지(4)가 소정의 상하 방향 위치로 유지된 상태에서 Y축 방향으로 곧게 이동하도록 구성하고 있다. 이하, 리니어 가이드(5)에 대해 상세히 설명한다.By the way, when the vertical position of the Y-
리니어 가이드(5)는, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 빔(32)의 하면에 X축 방향으로 이격하여 고정한 Y축 방향으로 긴 제 1 과 제 2의 한 쌍의 가이드 레일(51, 52)을 구비하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 가이드 블록(33)의 하면에, 요입부(33a)의 X축 방향 양쪽 외측에 위치시켜서, 제 1과 제 2의 양쪽 가이드 레일(51, 52)을 나사로 저지하고 있다. 그 때문에, 빔(32)의 하면에 양쪽 가이드 레일(51, 52)이 가이드 블록(33)을 통해 고정되게 된다.3 and 4, the
또한, 리니어 가이드(5)는, 제 1 가이드 레일(51)의 X축 방향 한쪽의 측면(도 4의 좌측의 측면)에 형성한 가이드 면(51a)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 1 직동 베어링(53)과, 제 2 가이드 레일(52)의 X축 방향 다른 쪽의 측면(도 4의 우측의 측면)에 형성한 가이드 면(52a)에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 2 직동 베어링(54)을 구비하고 있다. 또한, 제 1과 제 2의 각 직동 베어링(53, 54)은 각 가이드 레일(51, 52)의 가이드 면(51a, 52a)에 미끄럼 운동 가능하게 면접촉하는 미끄럼 베어링으로 구성되어 있다. 또한, 각 가이드 레일(51, 52)의 가이드 면(51a, 52a)은 각 직동 베어링(53, 54)이 낙하하지 않도록, 연직면에 대해 경사져 있고, 당연한 일이지만, 가이드 면(51a, 52a)에 접촉하는 각 직동 베어링(53, 54)의 접촉면도 연직면에 대해 경사져 있다.Moreover, the
여기서, 제 1 직동 베어링(53)은 Y축 스테이지(4)에 나사로 고정되지만, 제 2 직동 베어링(54)은 Y축 스테이지(4)에 대해 X축 방향 및 상하 방향으로 유동 가능하다. 구체적으로는, Y축 스테이지(4)에, 도 3에 도시한 바와 같이, 제 2 직동 베어링(54)의 외단부를 받아들이는 홈부(41)를 형성하여, 이 홈부(41)에 제 2 직동 베어링(54)을 X축 방향 및 상하 방향으로 유동 가능하게 계합시키고 있다. 그리고, Y축 스테이지(4)에, 제 2 직동 베어링(54)을 제 2 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)에 밀어붙이도록 X축 방향으로 가압하는 제 1 가압 수단(55)을 설치하고 있다. 또한, 빔(32)에 고정된 가이드 블록(33)에, 제 2 직동 베어링(54)을 하방으로 가압하는 제 2 가압 수단(56)을 설치하고 있다.Here, the first
또한, 본 실시예에서는, 제 2 직동 베어링(54)을 Y축 방향으로 3 분할하고, 분할된 각 제 2 직동 베어링(54)의 각각에 대해 제 1 가압 수단(55)을 설치하고 있다. 또한, 분할된 모든 직동 베어링(54)의 상면에 미끄럼 운동 가능하게 접촉하는 Y축 방향으로 긴 수지판(54a)을 설치하고 있다. 그리고, 가이드 블록(33)에, 이 수지판(54a)의 상면에 당접하도록 Y축 방향의 간격을 가지면서 복수의 제 2 가압 수단(56)을 설치하고, 이들 제 2 가압 수단(56)에 의해 각 제 2 직동 베어링(54)을 수지판(54a)을 통해 하방으로 가압하고 있다.In the present embodiment, the second linear motion bearing 54 is divided into three in the Y-axis direction, and the first
제 1과 제 2의 각 가압 수단(55, 56)은 Y축 스테이지(4)나 가이드 블록(33)에 X축 방향 외부 방향이나 상방으로부터 나사 삽입되는 스프링 플런저로 구성되어 있다. 그리고, 각 가압 수단(55, 56)의 가압력을 그 나사 삽입 깊이에 의해 조절하고, 필요한 나사 삽입 깊이로 각 가압 수단(55, 56)이 고정 너트(55a, 56a)에 의해 Y축 스테이지(4)나 가이드 블록(33)에 고정되도록 하고 있다.Each of the first and second pressing means 55, 56 is constituted by a spring plunger which is screwed into the Y-
제 1 가압 수단(55)의 가압력과 제 2 가압 수단(56)의 가압력은 이들 가압력의 합력의 벡터 방향이 가이드 면(52a)의 법선 방향에 합치하도록 조절된다. 이것에 의해, 제 2 직동 베어링(54)은 제 2 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)의 법선 방향으로 가압되게 되어, 제 2 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)과 제 2 직동 베어링(54)의 접촉면의 편마모(연직면에 대한 가이드 면(52a)의 경사각이 변화하는 것 같은 마모)를 방지할 수가 있다.The pressing force of the first
또한, 제 2 직동 베어링(54)의 X축 방향 외측면에는, 제 1 가압 수단(55)의 당접부로 되는 상하 방향으로 연장되는 V자 모양의 홈(54b)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 제 1 가압 수단(55)에 대해 제 2 직동 베어링(54)이 상하 방향으로 상대 이동 가능하게 되고, 또한, 제 1 가압 수단(55)에 대해 제 2 직동 베어링(54)이 Y축 방향으로 상대 이동 불능으로 된다. 따라서, 제 2 직동 베어링(54)과 홈부(41)와의 사이에 불가피하게 생기는 삽입 클리어런스 분량만큼 제 2 직동 베어링(54)이 Y축 스테이지(4)에 대해 Y축 방향으로 움직이는 것을 방지할 수 있다.Moreover, the V-shaped
또한, 장기간의 사용에 견딜 수 있도록 하기 위해서는, 가이드 레일(51, 52) 및 직동 베어링(53, 54)의 재질로서, 가능한 한 마모하기 어려운 것을 선정할 필요가 있다. 예를 들면, 가이드 레일(51, 52)을 경질의 세라믹제로 하고, 직동 베어링(53, 54)을 PTFE, PCTFE 등의 윤활성이 뛰어난 수지제로 하면, 마모에 의한 영향을 받기 어려워진다.In addition, in order to be able to endure long-term use, it is necessary to select materials as the guide rails 51 and 52 and the
또한, Y축 스테이지(4)에 대해 너트 홀더(72)를 Y축 방향으로 직교하는 연직면을 따른 움직임의 자유도를 가지도록 연결하는 연결 수단(9)을 설치하고 있다. 본 실시예에서는, 연결 수단(9)을, Y축 스테이지(4)에 설치한 Y축 방향으로 직교하는 연직인 받침면(91)과, 너트 홀더(72)에 설치한 구면부(92)와, 구면부(92)를 받침면(91)에 밀어붙이는 용수철(93)로 구성하고 있다.Moreover, the connecting
보다 구체적으로 설명하면, 너트 홀더(72)의 Y축 방향의 일부에 하방으로 돌출하는 볼록부(72a)를 설치하여, Y축 스테이지(4)에, 도 5에 도시한 바와 같이, 볼록부(72a)를 받아들이는 대략 사각형의 창 구멍(42)을 형성하고 있다. 그리고, 이 창 구멍(42)의 Y축 방향 한쪽의 측면에 평면 모양의 두부(頭部)를 가지는 나사를 나사 장착하고, 이 나사의 두부로 상기 받침면(91)을 구성하고 있다. 또한, 볼록부(72a)의 Y축 방향 한쪽의 측면에 구면 모양의 두부를 가지는 나사를 나사 장착하여, 이 나사의 두부로 상기 구면부(92)를 구성하고 있다. 또한, Y축 스테이지(4)에, 창 구멍(42)의 Y축 방향 다른 쪽의 측면으로 개구하는 X축 방향으로 이격된 한 쌍의 투공(透孔)(43, 43)을 형성하고, 각 투공(43)에 빔 모양의 용수철 받침(94)을 삽입하고 있다. 그리고, 각 용수철 받침(94)과 볼록부(72a)의 Y축 방향 다른 쪽의 측면과의 사이에 코일 스프링으로 이루어진 용수철(93)을 줄여 설치하고, 이 용수철(93)의 가압력으로 구면부(92)를 받침면(91)에 밀어붙이고 있다.In more detail, the
또한, 용수철(93)의 가압력을 조절하는 조절 수단을 설치하고 있다. 즉, Y축 스테이지(4)의 Y축 방향 다른 쪽의 외측면에 나사 멈춤한 판(44)에, 각 투공(43)에 삽입되어 용수철 받침(94)에 당접하는, 고정 너트(95a)로 고정되는 조절 나사(95)를 나사 삽입하고 있다. 그리고, 조절 나사(95)에 의해 용수철 받침(94)을 Y축 방향으로 변위시켜서, 용수철(93)의 가압력을 조절할 수 있도록 하고 있다. 여기서, 용수철(93)의 가압력은 구면부(92)의 탄성 변형을 일으키는 힘 미만의 범위 내에서, 리니어 가이드(5)로 발생하는 마찰력과 Y축 스테이지(4)의 가감속에 필요한 힘과의 합계력 이상이 되도록 조절된다. 이것에 의해, 너트 홀더(72)가 Y축 방향 한쪽과 다른 쪽의 어느 방향으로 이동하여도 구면부(92)가 받침면(91)으로부터 떨어지는 일은 없고, Y축 스테이지(4)의 너트 홀더(72)에 대한 추종성이 확보된다.Moreover, the adjustment means which adjusts the pressing force of the
본 실시예에 의하면, 제 1과 제 2의 각 가이드 레일(51, 52)의 가이드 면(51a, 52a)과 제 1과 제 2의 각 직동 베어링(53, 54)의 접촉면의 마모를 일으켜도, 제 1 가압 수단(55)의 가압력에 의해, 가이드 면(51a, 52a)과 직동 베어링(53, 54)과의 사이의 간극의 발생이 방지된다. 그리고, 제 2 가이드 레일(52)을 반력 받침으로서 Y축 스테이지(4)에 제 2 직동 베어링(54)을 통해 작용하는 제 1 가압 수단(55)의 가압 반력에 의해, Y축 스테이지(4)에 고정된 제 1 직동 베어링(53)이 연직면에 대해 경사진 제 1 가이드 레일(51)의 가이드 면(51a)에 압접한다. 그 때문에, 이 압접 반력의 상방으로의 분력으로 제 1 가이드 레일(51)의 하면에 이것에 대향하는 Y축 스테이지(4)의 상면 부분이 접촉하고, Y축 스테이지(4)는 소정의 상하 방향 위치에 유지된다. 또한, 상술한 바와 같이 제 2 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)과 제 2 직동 베어링(54)의 접촉면의 편마모가 방지되기 때문에, Y축 스테이지(4)의 Y축 방향으로의 이동 진직도가 고정밀도로 확보되고, Y축 스테이지(4)가 상하 방향으로 기울어지는 일은 없다. 따라서, 리니어 가이드(5)의 마모를 일으켜도, Y축 스테이지(4)는 소정의 상하 방향 위치에 유지된 상태로 Y축 방향으로 곧게 이동하고, Y축 스테이지(4)의 상하 방향의 위치 변화나 기울기에 기인하는 측정 정밀도의 악화는 생기지 않는다.According to the present embodiment, even if the contact surfaces of the guide surfaces 51a and 52a of the first and
그런데, 제 1 가이드 레일(51)의 가이드 면(51a)과 제 1 직동 베어링(53)의 접촉면의 마모를 일으키면, 제 1 가압 수단(55)의 가압력에 의해 가이드 면(51a)과 제 1 직동 베어링(53)과의 사이에 간극을 만들지 않도록 Y축 스테이지(4)가 X축 방향으로 변위한다. 이 경우, 너트 홀더(72)가 Y축 스테이지(4)에 고정되어 있으면, Y축 스테이지(4)와 일체로 너트 홀더(72)도 X축 방향으로 변위하여, 볼나사(6)에 축방향으로 직교하는 편하중이 작용하고, 볼나사(6)의 편마모를 일으켜서 내구성에 악영향이 미친다. 게다가, 볼나사(6)의 편심이나 볼나사(6)의 리드부의 편심에 의해, 너트(7)를 통해 너트 홀더(72)가 X축 방향 및 상하 방향으로 쏠리고, 이 쏠림이 Y축 스테이지(4)에 전달되어, 측정 정밀도에 악영향이 미치는 일도 있다.By the way, when the contact surface of the
이것에 대하여, 본 실시예에서는, Y축 스테이지(4)에 설치한 Y축 방향으로 직교하는 연직인 받침면(91)에 너트 홀더(72)가 구면부(92)에서 X축 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 점 접촉하기 때문에, 즉, Y축 테이블(4)에 대해 너트 홀더(72)가 Y축 방향으로 직교하는 연직면에 따른 움직임의 자유도를 가지도록 연결되기 때문에, Y축 스테이지(4)가 X축 방향으로 변위하여도 너트 홀더(72)는 변위하지 않는다. 따라서, 볼나사(6)에 축방향으로 직교하는 편하중이 작용하는 일은 없고, 볼나사(6)의 편마모를 방지할 수 있다. 게다가, 볼나사(6)의 편심이나 볼나사(6)의 리드부의 편심에 의해, 너트 홀더(72)가 X축 방향 및 상하 방향으로 쏠려도, 이 쏠림은 Y축 스테이지(4)에 전달되지 않고, 측정 정밀도에 악영향이 미치는 일은 없다.On the other hand, in this embodiment, the
그런데, 연결 수단(9)을 X축 방향과 상하 방향의 움직임의 자유도를 가지는 유니버설 조인트로 구성하는 것도 가능하다. 그러나, 이것으로는 구조가 복잡하게 되어 코스트 상승을 초래한다. 이것에 대하여, 본 실시예의 연결 수단(9)은 받침면(91), 구면부(92) 및 용수철(93)로 구성되기 때문에, 구조를 간소화하여 코스트 하락을 꾀할 수가 있다. 또한, 본 실시예에서는, Y축 스테이지(4)에 받침면(91)을 설치함과 동시에, 너트 홀더(72)에 구면부(92)를 설치하고 있지만, Y축 스테이지(4)에 구면부(92)를 설치함과 동시에, 너트 홀더(72)에 받침면(91)을 설치하여도 좋다.By the way, it is also possible to comprise the connecting
또한, 상기 제 1 실시예에서는, 제 1과 제 2의 양쪽 직동 베어링(53, 54)을 미끄럼 베어링으로 구성하고 있지만, 양쪽 직동 베어링(53, 54)의 적어도 한쪽을 구름 베어링으로 구성하여도 좋다. 예를 들어, 도 6에 도시하는 제 2 실시예와 같이, 제 2 직동 베어링(54)을 제 2 가이드 레일(52)의 가이드 면(52a)에 구름 운동 가능하게 접촉하는 볼이나 롤러로 이루어지는 구름 베어링으로 구성하여도 좋다. 또한, 제 2 실시예에서는, 제 1 가압 수단(55)과 제 2 직동 베어링(54)과의 사이에 제 2 직동 베어링(54)을 구름 운동 가능하게 유지하는 칼라(54c)를 끼워 설치하고, 제 2 직동 베어링(54)을 제 1 가압 수단(55)에 의해 칼라(54c)를 통해 X축 방향으로 가압하고 있다. 제 2 실시예의 다른 구성은 상기 제 1 실시예와 동일하다.In addition, in the said 1st Example, although the 1st and 2nd
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시예는, 볼나사(6)를 이용한 이송 나사 기구로 구동 기구를 구성하고 있지만, 락 피니언 기구 등의 다른 기구로 구동 기구를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 락이나 피니언의 치부의 제작 정밀도 오차나 베어링의 편심으로 출력 부재(락)가 상하 방향으로 쏠리는 일이 있고, 이 쏠림이 Y축 스테이지(4)에 전달되지 않도록, 상술한 연결 수단(9)을 통해 출력 부재를 Y축 스테이지(4)에 연결하는 것이 바람직하다.As mentioned above, although the Example of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, in the said embodiment, although the drive mechanism is comprised by the feed screw mechanism using the
또한, 상기 실시예는 Z축 센서(81)를 통해 촉침(8)을 상하 방향으로 변위 가능하게 지지시킨 촉침식 측정 장치에 본 발명을 적용한 것이지만, Y축 스테이지(4)에 상하 방향으로 요동 가능한 레버를 지지하고, 이 레버의 일단에 촉침을 장착함과 동시에, 레버의 상하 방향으로의 요동 변위를 검출하는 센서를 설치하고, 피측정물의 표면에 접촉하는 촉침의 상하 방향 변위를 레버를 통해 센서로 검출하도록 한 형식의 촉침식 측정 장치에도 마찬가지로 본 발명을 적용할 수 있다.In addition, although the present embodiment applies the present invention to the stylus type measuring device in which the
W : 피측정물 3 : 문형 프레임
32 : 빔 33 : 가이드 블록(빔에 고정된 부재)
4 : Y축 스테이지 5 : 리니어 가이드
51 : 제 1 가이드 레일 52 : 제 2 가이드 레일
51a, 52a : 가이드 면 53 : 제 1 직동 베어링
54 : 제 2 직동 베어링 55 : 제 1 가압 수단
56 : 제 2 가압 수단 6 : 볼나사(구동 기구)
7 : 너트(구동 기구) 72 : 너트 홀더(출력 부재)
8 : 촉침 9 : 연결 수단
91 : 받침면 92 : 구면부
93 : 용수철W: measured object 3: door frame
32: beam 33: guide block (member fixed to the beam)
4: Y axis stage 5: Linear guide
51: first guide rail 52: second guide rail
51a, 52a: Guide surface 53: First linear bearing
54: second linear motion bearing 55: first pressing means
56 second pressure means 6 ball screw (drive mechanism)
7: nut (drive mechanism) 72: nut holder (output member)
8: stylus 9: connection means
91: support surface 92: spherical portion
93: spring
Claims (3)
리니어 가이드는, 빔의 하면에 X축 방향으로 이격하여 고정한 Y축 방향으로 긴 제 1과 제 2의 한 쌍의 가이드 레일과, 제 1 가이드 레일의 X축 방향 한쪽의 측면에 형성한 가이드 면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 1 직동 베어링과, 제 2 가이드 레일의 X축 방향 다른 쪽의 측면에 형성한 가이드 면에 Y축 방향으로 이동 가능하게 접촉하는 제 2 직동 베어링으로 구성되고,
제 1과 제 2의 각 가이드 레일의 가이드 면은, 제 1과 제 2의 각 직동 베어링이 낙하하지 않도록, 연직면에 대하여 경사져 있고,
제 1 직동 베어링은 Y축 스테이지에 고정되고, 제 2 직동 베어링은 Y축 스테이지에 대하여 X축 방향 및 상하 방향으로 유동 가능하게 하고,
Y축 스테이지에, 제 2 직동 베어링을 제 2 가이드 레일의 가이드 면에 밀어붙이도록 X축 방향으로 가압하는 제 1 가압 수단이 설치되고, 빔 또는 빔에 고정된 부재에, 제 2 직동 베어링을 하방으로 가압하는 제 2 가압 수단이 설치되고, 제 1 가압 수단의 가압력과 제 2 가압 수단의 가압력과의 합력의 벡터 방향을 제 2 가이드 레일의 가이드 면의 법선 방향으로 합치시키는 것을 특징으로 하는 촉침식 측정 장치.A linear guide is provided in a frame of a door-shaped frame which is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a beam long in the Y-axis direction of the upper end of the frame. A Y-axis stage movably supported in the Y-axis direction and reciprocating in the Y-axis direction by a drive mechanism having an output member moving in the Y-axis direction, the Y-axis stage being in contact with the surface of the object to be measured In the stylus type measuring device which supported the stylus to say,
The linear guide has a pair of first and second guide rails long in the Y-axis direction fixed to the lower surface of the beam in the X-axis direction, and a guide surface formed on one side of the X-axis direction of the first guide rail. It consists of a 1st linear motion bearing which movably contacts in a Y-axis direction, and a 2nd linear motion bearing which movably contacts a Y-direction in the guide surface formed in the other side of the X-axis direction of the 2nd guide rail,
The guide surface of each of the first and second guide rails is inclined with respect to the vertical surface so that the first and second linear motion bearings do not fall,
The first linear bearing is fixed to the Y-axis stage, the second linear bearing is movable in the X-axis direction and the vertical direction with respect to the Y-axis stage,
In the Y-axis stage, the first pressing means for pressing the second linear bearing in the X-axis direction is provided to push the second linear bearing to the guide surface of the second guide rail, and the second linear bearing is lowered to the beam or the member fixed to the beam. And a second pressurizing means for pressurizing the pressure sensor, wherein the vector direction of the force of the pressing force of the first pressing means and the pressing force of the second pressing means coincides in the normal direction of the guide surface of the second guide rail. Measuring device.
상기 Y축 테이블에 대해 상기 출력 부재를 Y축 방향으로 직교하는 연직면에 따른 움직임의 자유도를 가지도록 연결하는 연결 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촉침식 측정 장치.The method according to claim 1,
And connecting means for connecting the output member with respect to the Y axis table to have a degree of freedom of movement along a vertical plane orthogonal to the Y axis direction.
상기 연결 수단은, 상기 Y축 스테이지와 상기 출력 부재의 한쪽에 설치한 Y축 방향으로 직교하는 연직인 받침면과, Y축 스테이지와 출력 부재의 다른 쪽에 설치한 구면부와, 구면부를 받침면에 밀어붙이는 용수철로 구성되는 것을 특징으로 하는 촉침식 측정 장치.The method according to claim 2,
The connecting means includes a vertical support surface orthogonal to the Y-axis direction provided on one of the Y-axis stage and the output member, a spherical portion provided on the other side of the Y-axis stage and the output member, and a spherical portion on the support surface. A stylus type measuring device comprising a spring to be pushed.
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- 2011-11-15 TW TW100141643A patent/TW201239314A/en unknown
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