KR20150138037A - 삼차원 형상 측정 장치 - Google Patents

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KR20150138037A
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Abstract

삼차원 형상 측정 장치는, 에어 슬라이더 외측 프레임과, 외측 프레임 내에서 축방향 이동 가능한 에어 슬라이더 중공축과, 2개의 지지 아암과, 2개의 구동부와, 2개의 지지부를 갖는다. 에어 슬라이더 중공축에는, 상단의 포커스 광학계와 하단의 프로브부를 연결하는 광로가 형성되는 관통 구멍이 마련되어 있다. 지지 아암은 포커스 광학계와 프로브부와 중공축과의 합계의 무게중심 위치의 높이로부터, 중공축의 중심축에 대해 대칭으로 횡방향의 양측에 돌출되어 있다. 구동부는 각 지지 아암의 중공축 근방 위치에 중공축의 중심축에 대해 대칭으로 배치되며, 외측 프레임에 대해 중공축을 축방향으로 구동한다. 지지부는, 각 지지 아암에 있어서, 구동부보다 중공축으로부터 이격된 위치에서 또한 중공축의 중심축에 대해 대칭으로 배치되며, 각 지지 아암을 횡방향으로 이동 가능하게 지지한다.

Description

삼차원 형상 측정 장치{THREE-DIMENSIONAL SHAPE MEASUREMENT APPARATUS}
본 발명은 고정밀도로 임의의 삼차원 형상의 측정물(예컨대, 스마트폰 등에서 사용되는 비구면 렌즈 등)을 주사 측정하는 삼차원 형상 측정 장치에 관한 것이다.
비특허문헌 1에는, 도 23에 도시하는 바와 같이, Z축 방향의 중력 보상을 갖는 Z축 구동 장치(200)의 Z축 구동축(220)의 하단에 프로브부(201)가 배치되어, XY 테이블(202) 상에 탑재한 측정물(203)의 삼차원 형상을 측정하는 장치가 개시되어 있다.
이 장치에서는, Z축 구동 장치(200)의 Z축 구동축(220)은, Z축 구동 장치의 상부의 진공 실린더(204)에 의해서 진공 흡인되며, Z축 구동축(220)의 자중을 최소화하여 보상하는 구성으로 되어 있다. Z축 구동축(220)은, 전압 변환기(PZT)(205)와 보이스 코일 모터(206)로 조합된 액추에이터의 구동에 의해 Z축 방향으로 구동된다. 보이스 코일 모터(206)의 코일(207)은 진공 실린더(204)를 구성하는 케이스 형상의 요크(208)의 내측에 배치되며, Z축 구동축(220)의, 코일(207)에 대향한 위치에는, 자석(209)이 고정되어 있다. 진공 실린더(204)의 개구의 비접촉 시일부(210)에서는, Z축 구동축(220)이 Z축 방향으로 이동 가능하게 시일되어 있다. Z축 구동축(220)의 하부에는 정압 기체 베어링(211)으로 지지되어 있다.
Z축 방향으로 이동하는 Z축 구동 장치(200)의 중심부에는 레이저 광 통과용의 관통 구멍이 있으며, 레이저 간섭계(212)로부터 프로브부(201)의 상단의 반사경까지의 거리를 측정하여, 측정물(203)의 삼차원 형상을 측정 가능하게 하고 있다.
H. Shinno, H. Yoshioka, T. Gokan, H. Sawano 저 "A newly developed three-dimensional profile scanner with nanometer spatial resolution" CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol. 59, No. 1, (2010), pp.525-528
본 발명은 Z축 구동축의 회전 강성을 향상시키는 동시에, 열팽창에 의한 Z축 구동축(에어 슬라이더 중공축)의 굽힘을 억제할 수 있어서, 고정밀의 삼차원 형상 측정을 실행할 수 있는 삼차원 형상 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 하나의 태양에 의한 삼차원 형상 측정 장치는, 에어 슬라이더 외측 프레임과, 에어 슬라이더 중공축과, 2개의 지지 아암과, 2개의 구동부와, 2개의 지지부를 갖는다. 에어 슬라이더 중공축의 상단에는 포커스 광학계가 배치되며, 하단에는 프로브부가 배치되어 있다. 에어 슬라이더 중공축에는 포커스 광학계와 프로브부를 연결하는 광로가 형성되는 관통 구멍이 마련되어 있다. 또한, 에어 슬라이더 외측 프레임의 중심축과 일치하는 중심축을 갖고 있다. 그 중심축 상에 포커스 광학계와 프로브부의 중심축이 배치되어 있다. 에어 슬라이더 중공축은 에어 슬라이더 외측 프레임 내에서 축방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 2개의 지지 아암은, 포커스 광학계와 프로브부와 에어 슬라이더 중공축과의 합계의 무게중심의 위치의 높이로부터, 에어 슬라이더 중공축의 중심축에 대해 대칭으로, 에어 슬라이더 중공축의 횡방향의 양측에 돌출되어 있다. 2개의 구동부는, 각 지지 아암의 에어 슬라이더 중공축의 근방의 위치에, 에어 슬라이더 중공축의 중심축에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 이들 구동부는, 에어 슬라이더 외측 프레임에 대해 2개의 지지 아암을 거쳐서 에어 슬라이더 중공축을 축방향으로 구동한다. 2개의 지지부는, 각 지지 아암에 있어서, 에어 슬라이더 중공축의 중심축에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 이들 지지부는 에어 슬라이더 중공축과 프로브부와 포커스 광학계와 2개의 구동부의 자중을 지지한다.
이러한 구성에서는, 에어 슬라이더 중공축을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축에 회전 모멘트가 가해지지 않는다. 또한, 에어 슬라이더 중공축의 광학계에, 굽힘력이 가해지지 않는다. 그 때문에, Z축 구동축(에어 슬라이더 중공축)의 회전 강성이 향상되는 동시에, 열팽창에 의한 Z축 구동축의 굽힘을 억제할 수 있어서, 고정밀의 삼차원 형상 측정을 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치의 전체 구성을 도시하는 개략도,
도 2는 도 1에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치의 Z축 스테이지부의 구성을 도시하는 사시도,
도 3은 도 2에 도시하는 Z축 스테이지부의 구성을 도시하는 종단면도,
도 4는 도 2에 도시하는 Z축 스테이지부에 있어서 에어 슬라이더 외측 프레임을 제거한 상태에서, 광학계의 개략 구성을 도시하는 종단면도,
도 5는 도 1에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치의 에어 슬라이더 중공축의 상단 부분에 배치된 광학계의 개략 구성을 도시하는 확대 설명도,
도 6은 도 1에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치의 에어 슬라이더 중공축의 하단 부분에 배치된 광학계의 개략 구성을 도시하는 확대 설명도,
도 7은 도 2에 도시하는 Z축 스테이지부에 있어서 에어 슬라이더 외측 프레임의 일부를 제거한 상태의 개략 구성을 도시하는 종단면도,
도 8a는 도 2에 도시하는 Z축 스테이지부의 개략 평면도,
도 8b는 도 8a의 Ⅷ 부분의 확대 평면도,
도 8c는 본 발명의 실시형태에 따른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 개략 평면도,
도 9는 도 8c에 도시하는 Z축 스테이지부의 확대 평면도,
도 10은 도 8c에 도시하는 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 사시도,
도 11은 도 8c에 도시하는 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 정면도,
도 12a는 도 1에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치의 에어 슬라이더 중공축에 굽힘이 발생하고 있지 않을 때의 경사 광학계의 상태를 도시하는 설명도,
도 12b는 도 1에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치의 에어 슬라이더 중공축에 굽힘이 발생하고 있을 때의 경사 광학계의 상태를 도시하는 설명도,
도 13a는 실제의 측정예에 있어서 측정 대상의 기준구를 도시하는 설명도,
도 13b는, 실제의 측정예에 있어서, 종래의 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부를 사용하여, 도 13a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 X축 왕복 주사 측정시의 측정 데이터와 설계식과의 차분을 나타내는 그래프,
도 13c는, 실제의 측정예에 있어서, 본 발명의 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부를 사용하여, 도 13a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 X축 왕복 주사 측정시의 측정 데이터와 설계식과의 차분을 나타내는 그래프,
도 14a는 실제의 측정예에 있어서 측정 대상의 기준구를 도시하는 설명도,
도 14b는, 실제의 측정예에 있어서, 종래의 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부를 사용하여, 도 14a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 Y축 왕복 주사 측정시의 측정 데이터와 설계식과의 차분을 나타내는 그래프,
도 14c는, 실제의 측정예에 있어서, 본 발명의 실시형태에 따르는 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부를 사용하여, 도 14a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 Y축 왕복 주사 측정시의 측정 데이터와 설계식과의 차분을 나타내는 그래프,
도 15는 본 발명의 실시형태의 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 사시도,
도 16은 도 15의 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 정면도,
도 17은 본 발명의 실시형태의 다른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 사시도,
도 18은 도 17의 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 정면도,
도 19는 본 발명의 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 구성을 도시하는 사시도,
도 20은 도 19의 Z축 스테이지부의 정면도,
도 21a는 본 발명의 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 종단면도,
도 21b는 도 21a의 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 종단면도,
도 21c는 본 발명의 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 한쪽의 지지부 부근의 확대 종단면도,
도 22는 본 발명의 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 Z축 스테이지부의 종단면도,
도 23은 비특허문헌 1에 따른 종래 장치의 정면도,
도 24a는 비특허문헌 1에 따른 종래 장치의 종단면 확대도,
도 24b는 비특허문헌 1에 따른 종래 장치에 있어서 열팽창 시의 종단면 확대도.
본 발명의 실시형태의 설명에 앞서, 종래의 삼차원 형상 측정 장치에 있어서의 문제점을 설명한다. 도 23에 도시하는 삼차원 형상 측정 장치에 있어서, Z축 구동 장치(200)에서는, Z축 구동축(220)이 정압 기체 베어링(211)으로 비접촉 지지되어 있다. 그렇지만, Z축 구동축(220)의 직경에 대해, 정압 기체 베어링(211)의 연직 방향의 길이가 개략 동일하며, Z축 구동축(220)의 전체의 연직 방향의 길이는 Z축 구동축(220)의 직경에 비해 길다.
이러한 구성의 경우, 고경사 각도(30도 내지 70도)의 측정물을 측정하는 경우는, 프로브 선단에 횡방향의 힘이 가해진 경우에, 회전 모멘트가 발생하기 쉽다(도 24a 참조).
결과적으로, 도 24a에서 도시하는 바와 같이 △X의 측정 오차가 발생한다.
그 때문에, Z축 구동축(220)의 회전 강성이 약해지는 종래의 장치에서는, 렌즈의 생산 라인에서 요구되는 ㎜/s 오더로의 측정은 극히 곤란하다.
또한, Z축 구동 장치(200)에서는, 구동부의 코일(207)에 전류를 흘리면, 이 전류로 코일(207)에 발열이 일어나, 요크(208)가 열팽창을 일으키고, 도 24b에 도시하는 바와 같이, 비접촉 시일부(210)의 간극이 넓어진다. 이와 같이 간극이 넓어지면, 간극에 공기가 들어가기 쉬워져, 진공 흡인만으로 Z축 구동 장치(200)의 구동부를 보지하는 것은 어렵고, Z축 구동축(220)을 상방으로 상승시키는 힘이 작용하기 위해 코일(207)에 전류가 많이 흐른다. 그 때문에, Z축 구동축(220)에 대한 비접촉 시일부(210)와 정압 기체 베어링부(211)에 있어서, Z축 구동축(220)의 축 어긋남(수 ㎛ 레벨의 편차)이 발생하고(도 24b의 점선 상태 참조), Z축 구동축(220)이 편측에 가까워져 축 어긋남을 일으켜, Z축 구동축(220)의 강성이 약해진다. 그러면, 결과적으로, Z축 구동축(220)의 회전 강성이 약해져, 고경사각(30도 내지 70도)의 프로브부 선단에서의 측정 오차(△X)가 발생하기 쉬워진다. 이와 같이, 열팽창에 의해 Z축 구동축(220)의 회전 강성이 약해지는 종래의 장치에서는, 렌즈의 생산 라인에서 요구되는 ㎜/s 오더로의 측정은 극히 곤란하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)를 상세하게 설명한다. 삼차원 형상 측정 장치(100)의 전체 구성을 도 1에 도시한다.
삼차원 형상 측정 장치(100)는 XY 스테이지(102)와, Z축 스테이지부(101)와, 제어부(90)를 구비하고 있다. XY 스테이지(102)는 정반(110) 상에 XY축 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 측정물(103)을 탑재 보지하고, 측정물(103)을 XY축 방향으로 이동 가능하게 하고 있다. Z축 스테이지부(101)는 정반(110)에 Z축 방향 즉 상하 방향(연직 방향)으로 이동 가능하게 지지되며, 측정물(103)의 측정면에 접촉시키는 프로브부(3)를 하단에 지지하여, 프로브부(3)를 상하 이동 가능하게 하고 있다. 제어부(90)는 포커스 광학계(4)와, XY 스테이지(102)와, Z축 스테이지부(101)와, He-Ne 레이저(64) 등에 접속되며, 각각의 동작 제어를 실행하는 것에 의해, 삼차원 형상 측정 동작을 제어하고 있다. 도 1에서는, 도면부호(105)는 X축 방향 미러이며, 도면부호(106)는 Y축 방향 미러, 도면부호(104)는 X축 길이 측정용 레이저광이다. XY 스테이지(102)에 의해 X축 방향과 Y축 방향으로 측정물(103)을 이동시키면서, 프로브부(3)를 측정물(103)에 접촉시키고, 프로브부(3)의 이동을 Z축 스테이지부(101)에 연결된 광학계로 검출하여, 측정물(103)의 삼차원 형상을 측정하고 있다.
따라서, 삼차원 형상 측정 장치(100)는, 측정면을 XY 방향으로 이동시키는 XY 스테이지(102)와, 프로브부(3)를 Z 방향으로 이동시키는 Z축 스테이지부(101)에 의해, 측정물(103)의 측정면과 프로브부(3)의 상대 위치를 XYZ 방향으로 움직이도록 하고 있다.
Z축 스테이지부(101)는, 도 2 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 에어 슬라이더 외측 프레임(1)과, 에어 슬라이더 중공축(2)과, 2개의 지지 아암(5)과, 2개의 구동부(7)와, 2개의 지지부(8)와, 프로브부(3)와, 포커스 광학계(4) 등을 구비하여 구성하고 있다.
포커스 광학계(4)는, 적어도 He-Ne 레이저(64)를 갖는 광학계이며, 에어 슬라이더 중공축(2)에 구비되어 있다. 도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 포커스 광학계(4)는 He-Ne 레이저(64)와, 포커싱 소자(50)와, 콜리메이터 렌즈(51)와, 다이크로익 미러(dichroic mirror)(52)와, 콜리메이터 렌즈(53)와, 미러(54)로 대략 구성되어 있다. 포커싱 소자(50)와 콜리메이터 렌즈(51)와 다이크로익 미러(52)는 에어 슬라이더 중공축(2)의 상단에 배치되어 있다. 콜리메이터 렌즈(53)와 미러(54)는 에어 슬라이더 중공축(2)의 하단에 배치되어 있다. 프로브부(3)의 마이크로 슬라이더(55)로 지지된 스타일러스(56)의 상단에 미러(54)가 고정되어 있다.
또한, 경사 광학계(10)도, 에어 슬라이더 중공축(2)에, 포커스 광학계(4)의 광로의 공간 내에 병설하도록 구비되어 있다. 경사 광학계(10)는 경사 광학계용 반도체 레이저(57)와, 콜리메이터 렌즈(58)와, 미러(59)와, 편광 비임 스플리터(60)와, 1/4 파장판(61)과, 미러(54)와, 경사 신호 조정용 미러(62)와, 경사 광학계용 수광 소자(63)로 구성되어 있다. 프로브부(3)의 경통의 내에 설치된 마이크로 슬라이더(55)가 경사진 경우, 경사 광학계용 반도체 레이저(57)로부터 나온 빛이, 마이크로 슬라이더(55)의 상면의 미러(54)에서 반사되며, 경사 광학계용 수광 소자(63)에서 수광하는 위치가 변화한다. 이 변화를 검출하여 경사 보정을 실행한다.
이와 같이, 포커스 광학계(4)와 경사 광학계(10)를 에어 슬라이더 중공축(2)에 배치하고 있기 때문에, 만일, 에어 슬라이더 중공축(2)에 굽힘이 발생한 경우에는 광학계에 오차가 발생하게 된다. 그렇지만, 본 실시형태의 Z축 스테이지부(101)에서는, 에어 슬라이더 중공축(2)에 굽힘이 발생하기 어렵게 하는 것에 의해서, 보다 정밀도 양호하게 삼차원 측정을 실행할 수 있는 것이다. 이하에, 그 구성에 대해, 도 3 내지 도 11을 토대로 상세하게 설명한다.
에어 슬라이더 외측 프레임(1)은 상하 방향으로 세로로 긴 직사각형 프레임체 형상의 부재이며, 그 내부에 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 지지하고 있다. 에어 슬라이더 외측 프레임(1)은 삼차원 형상 측정 장치(100)의 정반(110) 등에 고정되어 있다.
에어 슬라이더 외측 프레임(1)은 상측에 배치된 사각 프레임 형상의 상부 지지부(1a)와, 하측에 배치된 사각 프레임 형상의 하부 지지부(1b)가 일체적으로 연결된 일체 구성으로 구성되어 있다. 상부 지지부(1a)와 하부 지지부(1b)와의 사이에는, 횡방향에 있어서, 2개의 지지 아암(5)이 상하 이동 가능하도록 간극(1c)을 마련하고 있다. 상부 지지부(1a)와 하부 지지부(1b)는 각각 에어 슬라이더 중공축(2)에 대해 상하 이동 가능하게, 또한, 상하 방향과 직교하는 횡방향의 이동 불가능하게 비접촉으로 지지하는 에어 베어링부로 구성되어 있다. 여기서, 2개소의 상부 지지부(1a)의 상하 방향의 치수의 중심과 하부 지지부(1b)의 상하 방향의 치수의 중심과의 사이의 거리가 에어 슬라이더 중공축(2)의 폭에 대해 2배 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상부 지지부(1a)와 하부 지지부(1b)로 보다 안정되게 지지할 수 있어서, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트를 부여하는 일이 없으며, 프로브부 선단의 회전 운동을 억제하여, 에어 슬라이더 중공축(2)의 쓰러짐에 의한 측정 오차의 발생을 억제할 수 있다.
에어 슬라이더 중공축(2)은 Z축 스테이지부(101)의 Z축 구동축으로서 기능하며, 상하 방향으로 세로로 긴 직방체 통 형상의 부재로서, 상단에 포커스 광학계(4)가 배치되고, 하단에 프로브부(3)가 배치되어 있다. 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심부에는 관통 구멍(6)이 있으며, 관통 구멍(6) 내에, 포커스 광학계(4)와 프로브부(3)의 상단의 반사경(13)을 연결하는 광로가 형성되어 있다. 일 예로서, 에어 슬라이더 중공축(2)은 세라믹 등의 단열재로 구성한다. 이와 같이 단열재로 구성하면, 예를 들어 지지 아암(5)을 거쳐서, 후술하는 코일(21)의 열이 전달되려고 해도, 단열재로 단열하는 것에 의해, 에어 슬라이더 중공축(2)까지 열이 전달되지 않아서, 에어 슬라이더 중공축(2)의 열에 의한 만곡을 방지할 수 있다.
또한, 포커스 광학계(4)와 프로브부(3)의 중심축이 각각 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축 상에 배치하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 에어 슬라이더 중공축(2)이 상하로 움직일 때에도, 포커스 광학계(4)와 프로브부(3)를 포함하는 광학계에 회전 모멘트의 영향이 부여되는 것이 적어지고, 프로브부 선단의 회전 운동을 억제할 수 있어서, 에어 슬라이더 중공축(2)의 쓰러짐에 의한 측정 오차를 발생시키는 것을 대폭 억제할 수 있다.
2개의 지지 아암(5)의 기단은 에어 슬라이더 중공축(2)의, 포커스 광학계(4)와 프로브부(3)와 에어 슬라이더 중공축(2)과의 3개의 부재의 합계의 무게중심의 위치의 높이에 각각 고정되어 있다. 2개의 지지 아암(5)은 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심의 위치의 높이로부터 에어 슬라이더 중공축(2)의 횡방향으로, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(CL)에 대해 대칭으로 직교하는 방향으로 양측에 돌출하여 고정되어 있다. 한쌍의 지지 아암(5)은 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(CL)에 대해 대칭형으로 되어 있다. 각 지지 아암(5)은 금속 등의 강체로 구성하면 좋지만, 일 예로서, 각 지지 아암(5)은 세라믹 등의 단열재로 구성한다. 이와 같이 단열재로 구성하면, 예를 들어, 후술하는 코일(21)의 열이 지지 아암(5)에 전달되었다고 해도, 단열재로 단열하는 것에 의해, 지지 아암(5)의 열에 의한 만곡을 방지할 수 있는 동시에, 에어 슬라이더 중공축(2)에 대한 열전달도 방지할 수 있다.
구동부(7)는 각 지지 아암(5)의 에어 슬라이더 중공축(2)의 근방의 위치에, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(CL)에 대해 대칭으로 배치되며, 에어 슬라이더 외측 프레임(1)에 대해 2개의 지지 아암(5)을 거쳐서 에어 슬라이더 중공축(2)을 축방향으로 구동 가능하게 하고 있다. 한쌍의 구동부(7)는 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(CL)에 대해 대칭형으로 되어 있다. 여기에서는, 각 구동부(7)는 액추에이터로 구성되어 있다. 액추에이터는, 일 예로서, 리니어 모터(20)로 구성되어 있다.
리니어 모터(20)는 사각 프레임 형상의 코일(21)과, 직방체 봉 형상의 중앙 요크(22)와, 직방체 봉 형상의 외측 요크(23)와, 직방체 봉 형상의 자석(24)으로 구성되어 있으며, 제어부(90)의 제어 하에 구동 제어된다. 각 지지 아암(5)의 에어 슬라이더 중공축(2)의 근방의 위치에는, 사각 프레임 형상으로 형성된 코일(21)이 배치되며, 코일(21)의 축방향의 중앙부에 지지 아암(5)이 연결되어 있다. 직방체 봉 형상의 중앙 요크(22)는 에어 슬라이더 외측 프레임(1)에 상하 방향을 따라서 고정되어 있다. 직방체의 외측 요크(23)가 중앙 요크(22)의 전후에, 코일(21)이 자유롭게 상하 이동 가능한 간극 간격을 두고, 에어 슬라이더 외측 프레임(1)에 상하 방향을 따라서 고정되어 있다. 코일(21)은 중앙 요크(22)의 외측에 끼워 맞춰져서 상하 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 되어 있다. 코일(21)에는 소정의 구동 전류가 인가되어, 고정측의 중앙 요크(22)에 대해 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하 방향으로 이동시키도록 하고 있다. 또한, 코일(21)에서의 구동력 발생부(25)는, 외측 요크(23)가 배치되어 있는 전후부로 하고 있다. 이와 같이, 본 실시형태에서 사용하는 리니어 모터(20)는 각 리니어 모터(20)의 코일(21)이 지지 아암(5)에 지지되며, 자석(24)을 에어 슬라이더 외측 프레임(1)에 고정한 가동 코일 방식으로 하고 있다. 따라서, 비교적 무거운 자석을 고정측으로 하고, 비교적 가벼운 코일을 가동측으로 할 수 있으며, 전체적으로, 리니어 모터(20)의 가동 부분의 중량을 가볍게 할 수 있어서, 회전 모멘트도 억제할 수 있다.
2개의 리니어 모터(20)의 2개의 구동축[코일(21)의 중심축] 사이의 중심축과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심을 통과하는 중심축이 일치하고 있기 때문에(양 중심축 사이에 오프셋이 없기 때문에), 제어부(90)로 2개의 리니어 모터(20)를 동기하여 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동시키는 것에 의해, 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심 위치의 부분을 구동시키는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 발생하기 어렵게 하고 있다.
2개의 지지부(8)는 2개의 구동부(7)로부터 더욱 횡방향으로 연장된 2개의 지지 아암(5)의 선단 부분을 지지하도록 배치되어 있다. 즉, 각 지지부(8)는 각 지지 아암(5)의 구동부(7)의 근방이며 또한 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 이격된 위치에서 또한 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(CL)에 대해 대칭으로 배치되어 있다. 구체적으로는, 도 8a, 도 8b, 및 도 9 등에서 평면적으로 보았을 경우, 각 지지부(8)의 중심축[예컨대 로드(27a)의 중심축]과, 각 구동부(7)의 중심축[예컨대 코일(21)의 중심축]과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축[환언하면, 에어 슬라이더 외측 프레임(1)의 중심축]이 일직선 상에 배치되어 있다. 또한, 각 지지부(8)의 중심축[예컨대 로드(27a)의 중심축]과, 각 구동부(7)의 중심축[예컨대 코일(21)의 중심축]과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축[환언하면, 에어 슬라이더 외측 프레임(1)의 중심축]이 서로 평행하게 배치되어 있다. 따라서, 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 보면, 각 지지 아암(5)에 있어서, 구동부(7)의 외측에 지지부(8)가 배치되어 있는 구성으로 되어 있다. 2개의 지지부(8)는 에어 슬라이더 중공축(2)과 프로브부(3)와 포커스 광학계(4)와 2개의 구동부(7)와의 자중을 횡방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.
각 지지부(8)는 2개의 지지 아암(5)에 대해 상하 방향(Z축 방향)과 직교하는 면 내에서의 이동 및 상하 방향(Z축 방향)에 대한 경사를 허용하는 미끄럼 지지부이다. 환언하면, 각 지지부(8)는 상하 방향(Z축 방향)과 직교하는 직교 2축(X축 방향과 Y축 방향)으로 각각 이동 가능하며 또한 경사 운동 가능하게(tiltably), 2개의 지지 아암(5)을 지지하는 것에 의해, 열 등의 영향에 의해 에어 슬라이더 중공축(2)에 작용하는 변형력을 완화하도록 하고 있다. 환언하면, 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 양측에 2개의 지지 아암(5)이 돌출하며, 각 지지 아암(5)의 중간 위치에 구동부(7)를 배치한 십자형의 구성으로 되어 있는 동시에, 2개의 지지 아암(5)의 2개의 지지부(8)는 미끄럼 구성으로 되어 있어서, 횡 슬라이드 가능하다. 그 때문에, 지지 아암(5)에는 횡방향의 힘이 가해지지 않으며, 지지 아암(5)을 거쳐서 에어 슬라이더 중공축(2)에는 에어 슬라이더 중공축(2)을 굽히는 힘은 작용하지 않는다. 따라서, 에어 슬라이더 중공축(2)은 상하 방향으로만 이동할 수 있고, 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심 주위에는 회전 모멘트가 가해지지 않아서, 프로브부 선단의 회전 운동을 억제할 수 있다.
각 지지부(8)는, 구체적으로는, 각 지지 아암(5)을 상하 이동 가능하게 지지하는 지지용 액추에이터의 일 예로서의 에어 실린더(27)와, 에어 패드(28)와, 구면 베어링부(29)를 구비하여 구성하고 있다. 에어 실린더(27)의 케이싱(27c)은 삼차원 형상 측정 장치(100)의 정반(110) 등에 고정되어 있다. 에어 실린더(27)의 로드(27a)의 상단에는 구면 베어링부(29)를 거쳐서 에어 패드(28)를 연결하여 고정하고 있다. 구면 베어링부(29)는, 상면에 반구면 오목부를 갖는 대좌(29a)와, 반구면 오목부 내에서 자유롭게 회동하는 구(29b)로 구성되어 있다. 대좌(29a)는 로드(27a)의 상단에 고정되어 있다. 구(29b)에는 에어 패드(28)의 하면이 연결되어 있다. 따라서, 에어 패드(28)는, 로드(27a)의 상단에 대해, 구면 베어링부(29)로 Z축 주위의 360도의 방향으로 경사 운동 가능하게 지지되어 있다. 에어 패드(28)의 상면은 지지 아암(5)의 선단의 역 L자 형상의 지지 받이부(5a)의 평탄면의 하면(5b)에 대향하도록 배치되어 있다.
에어 패드(28)의 표면에는 다수의 에어 분출 구멍(28a)이 형성되어 있다. 에어가 제 1 에어 공급원(41)으로부터 에어 패드(28)의 에어 흡입구(28b)에 상시 일정 압력으로 공급되며, 다수의 에어 분출 구멍(28a)으로부터 지지 받이부(5a)의 하면(5b)을 향해 에어가 분출되며, 에어 패드(28)와 지지 받이부(5a)의 하면(5b)과의 사이에 미소 간극의 에어 갭부(30)를 구성하고 있다. 즉, 각 지지 아암(5)의 선단의 지지 받이부(5a)의 평탄한 하면(5b)에 대향하여 에어 패드(28)의 에어 분출 구멍(28a)으로부터 분사되는 공기의 압력에 의해, 각 지지 아암(5)의 선단의 지지 받이부(5a)의 평탄한 하면(5b)과 에어 패드(28)와의 사이에, 근소한 간극[에어 갭부(30)]을 두고, 각 지지부(8)가 각 지지 아암(5)을 횡 이동 가능하게 지지하고 있다. 이와 같이 구성하면, 에어 갭부(30)의 수평 방향의 미끄럼 운동 저항은 극히 적으며, 각 지지부(8)에 있어서, 각 지지 아암(5)과의 사이에 수평 방향의 힘이 거의 발생하지 않는다. 에어 패드(28)와 구면 베어링부(29)의 대좌(29a)와의 사이에는 구면 베어링부(29)의 구(29b)가 회동 가능하게 지지되어 있으며, 에어 패드(28)에 경사가 발생한 경우에는, 그 경사를 흡수할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 제 1 에어 공급원(41)은 2개 마련하는 것이 아니라, 1개로 겸용하도록 해도 좋다.
또한, 에어 실린더(27)의 로드(27a)의 하단에는, 피스톤의 일 예로서 기능하는 에어 베어링(27b)이 고정되어 있다. 에어 베어링(27b)은 에어 실린더(27)의 케이싱(27c) 내에서 로드(27a)의 축방향으로 미끄럼 운동한다. 이 에어 베어링(27b)과 케이싱(27c)과의 사이의 내부 공간(27d)에는, 제 2 에어 공급원(42)으로부터 공기가 제어 밸브(43)의 제어 하에 공급되어, 한쌍의 에어 실린더(27)가 구동되며, 각 로드(27a)를 상하 이동시켜서, 한쌍의 지지 아암(5)을 소정의 높이로 유지하도록 지지하고 있다. 따라서, 한쌍의 에어 실린더(27)는 로드(27a)의 스트로크 전역에서 한쌍의 지지 아암(5)을 일정한 힘으로 지지하도록 하고 있다. 로드(27a)는 에어 실린더(27)의 케이싱(27c)으로부터 상하 방향으로 이동 가능한 구성이며, 에어 실린더(27)의 케이싱(27c)과 로드(27a)와의 사이는 에어 갭(27e)으로 지지되어 있다. 이 때문에, 케이싱(27c)과 로드(27a)와의 사이에 있어서, 상하 방향, 및 축 주위의 회전 방향의 미끄럼 운동 저항은 극히 작게 되어 있다. 제 2 에어 공급원(42) 및 제어 밸브(43)의 동작도 제어부(90)로 동작 제어하고 있다. 제 2 에어 공급원(42)은 2개 마련하는 것이 아니라, 1개로 겸용하도록 해도 좋다.
이와 같이, 각 지지 아암(5)에 대해, 각 지지부(8)는 가장 외측에 배치되어 있다. 반대로, 각 구동부(7)가 각 지지부(8)보다 외측에 각 지지 아암(5)에 배치되어 있다고 하면, 좌우의 각 구동부(7), 예컨대, 좌우의 리니어 모터(20)에 추력 차이가 있는 경우가 있다. 그 경우는, 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 좌우의 리니어 모터(20)의 중심축까지의 거리가 길면, 굽힘 모멘트가 커진다. 이 때문에, 좌우의 리니어 모터(20)의 배치 위치는 에어 슬라이더 중공축(2)에 극히 가까운 편이 좋다. 또한, 지지부(8)도 에어 슬라이더 중공축(2)에 가까운 편이 좋다. 이러한 배치도 에어 슬라이더 중공축(2)의 회전 강성을 향상시키는 것에 기여하게 된다.
상기 구성에 의하면, 제어부(90)에서의 제어 하에, XY 스테이지(102)에 탑재 보지된 측정물(103)에 대해, 프로브부(3)를 갖는 Z축 스테이지부(101)를 접근시킨 초기 위치까지 2개의 지지부(8)의 에어 실린더(27)로 Z축 스테이지부(101)를 이동시킨 후, 2개의 지지부(8)로, 2개의 지지 아암(5)을 거쳐서 에어 슬라이더 중공축(2)을 지지한다. 이어서, 프로브부(3)가 측정물(103)의 측정면에 접촉하여 소정의 주사 속도로 주사하도록 2개의 구동부(7)의 리니어 모터(20)를 제어부(90)로 구동 제어하여, 측정물(103)의 삼차원 형상 측정을 실행한다.
도 12a 및 도 12b에, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)와 비특허문헌 1에 따른 장치에 있어서, 에어 슬라이더 중공축(2)의 굽힘의 발생의 유무에 따른 경사 광학계(10)에서의 오차의 발생의 유무에 대해 설명한다.
도 12a는 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)의 에어 슬라이더 중공축(2)만을 추출한 도면이다. 이 도면에서는, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 가해지지 않기 때문에, 그리고, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 굽힘력이 가해지지 않기 때문에, 에어 슬라이더 중공축(2)의 굽힘의 발생이 없으며, 경사 광학계(10)에서의 오차의 발생도 없다.
한편, 도 12b는 비교예로서 비특허문헌 1에 따른 장치의 Z축 구동축(220)을 에어 슬라이더 중공축으로 치환한 경우를 도시하는 도면이다. 이 도면에서는, 에어 슬라이더 중공축을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축에 회전 모멘트가 가해지기 때문에, 그리고, 에어 슬라이더 중공축의 광학계에 굽힘력이 가해지기 때문에, 에어 슬라이더 중공축 자체에, 우측 방향 볼록한 굽힘이 발생하고, 경사 광학계(10)의 경사 광학계용 수광 소자(63)에 있어서, 도 12a와 비교하여, 오차(dx)가 발생하고 있는 것을 나타내고 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)에 있어서, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 가해지지 않기 위한, 및 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 굽힘력이 가해지지 않기 위한 구성을 채용하고 있다. 만일 이러한 구성을 채용하지 않는 경우에는, 경사 광학계에서 오차가 발생해 버려서, 고정밀의 측정을 할 수 없게 된다.
실제의 측정예로서, 종래의 삼차원 형상 측정 장치(특허 제 3000819 호에 따른 삼차원 형상 측정 장치)의 프로브부와 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)의 프로브부(3)를 각각 사용한 경우를 각각 도 13b 및 도 13c에 도시한다. 즉, 도 13b와 도 13c의 그래프는 각각 도 13a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 X축 왕복 주사 측정했을 때의 측정 데이터와 설계식과의 차분[즉, 삼차원 형상 측정 장치(100)의 측정 정밀도]을 나타낸다. 각 그래프의 종축은 측정 데이터와 설계식과의 차분값, 횡축은 X축 방향의 위치를 나타낸다. 도 13b와 도 13c에 도시하는 바와 같이, 60도 경사시에는, 종래의 삼차원 형상 측정 장치에서는 59㎚의 오차의 편차가 있는 것에 반하여, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)는 41㎚의 오차의 편차로 축소되었다. 또한, 70도 경사시에는, 종래의 삼차원 형상 측정 장치에서는 182㎚의 오차의 편차가 있는 것에 반하여, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)는 87㎚의 오차의 편차로 축소되었다. 또한, 종래의 삼차원 형상 측정 장치의 구성으로서는, 스타일러스의 하단이 각종의 곡률 반경을 갖는 구면 형상으로 되어 있다. 그리고, 스타일러스는 10mgf 내지 100mgf라는 약한 측정력으로 피측정물 상을 주사하여, 피측정물의 형상을 따라서 상하 이동한다. 스타일러스가 상하 이동하면, 포커스 서보(focus servo)가 작용하여 광 프로브 전체가 상하 이동하므로, 미러 상에 항상 대물 렌즈의 초점이 맞고 있는 장치이다.
마찬가지로, 종래의 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부와 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)의 프로브부(3)를 각각 사용하며, 도 14a에 도시하는 반경 5.55㎜의 기준구를 ±70도 경사까지, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 Y축 왕복 주사 측정시의 측정 데이터와 설계식과의 차분(즉, 측정 장치의 측정 정밀도)을 도 14b와 도 14c의 그래프에 나타낸다. 각 그래프의 종축은 측정 데이터와 설계식과의 차분값, 횡축은 Y축 방향의 위치를 나타낸다. 도 14b와 도 14c에 도시하는 바와 같이, 60도 경사시에는, 종래의 삼차원 형상 측정 장치에서는 57㎚의 오차의 편차가 있는 것에 반하여, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)는 25㎚의 오차의 편차로 축소되었다. 또한, 70도 경사시에는, 종래의 삼차원 형상 측정 장치에서는 155㎚의 오차의 편차가 있는 것에 반하여, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)는 56㎚의 오차의 편차로 축소되었다.
이들 결과로부터, 1.2㎜/sec의 주사 속도로 주사 측정할 때, 종래의 장치에서는, 100㎚ 오더의 측정 정밀도의 편차가 있었지만, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)에서는, 10㎚ 오더의 측정 정밀도까지 편차가 작아지는 것을 알 수 있었다.
또한, 이들 측정예에서의 종래의 삼차원 형상 측정 장치의 프로브부와 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)의 프로브부(3)에 있어서의 각각의 측정력은 30mgf였다.
상기 본 실시형태에 의하면, 이하의 같은 효과를 발휘할 수 있다.
우선, 종래예로 설명한 비특허문헌 1에 따른 장치에 있어서, 예컨대, 측정물(203)의 일 예인 렌즈에 요구되는 고경사각(30도 내지 70도) 영역에서는, 프로브부(201)를 빨리 움직일 수 없는 것으로 추측한다. 그 때문에, 비특허문헌 1의 도 11에서는, 최대 경사 각도 18도이지만, 0.02㎜/s의 느린 속도로 프로브부(201)를 주사하여 측정하고 있다. 0.02㎜/s의 속도보다 빠른 속도로 프로브부(201)를 움직이면, 다이어프램(230)이 변형하여, 프로브부(201)의 선단이 기울어져서, △X1의 측정 오차가 되기 때문인 것으로 생각된다. 또한, 이러한 경우, 진동 노이즈도 발생하기 쉬워진다. 프로브부(201)를 더욱 빠르게 움직이면, 프로브부 선단 또는 다이어프램(230)이 파손될 위험성이 생긴다. 프로브부(201)가 손상될 때는, 측정물(203)에도 충격력이 강하게 작용하게 되어, 측정물(203)이 파손될 위험성이 생긴다. 이러한 이유에 의해, 비특허문헌 1에 따른 장치에서는, 렌즈의 생산 라인에서 요구되는 ㎜/s 오더로의 주사 측정은 극히 곤란하다.
또한, 비특허문헌 1에 따른 장치에서는, 진공 실린더(204)로 구성되는 비접촉 시일부(210)와 정압 기체 베어링(211)이 2개의 별도 부재를 직렬로 배치한 구성으로 되어 있다. 정압 기체 베어링(211)은 최적 갭으로 최대의 강성을 갖는 특징이 있다. 그러나, 비접촉 시일부(210)와 정압 기체 베어링(211)에 대해, Z축 구동축(220)의 축 어긋남(수㎛ 레벨)이 있으면, Z축 구동축(220)이 편측에 가까워지고, Z축 구동축(220)의 강성이 약해지며, 결과적으로 Z축 구동축(220)의 회전 강성이 약해져, 고경사각(30도 내지 70도)의 프로브부 선단에서 측정 오차가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 전술한 바와 마찬가지로, 도 11에서, 0.02㎜/s의 느린 속도로 주사 측정하고 있는 것으로 추정한다. 상기보다 빠른 속도로 측정하면, 정압 기체 베어링(211)에서의 Z축 구동축(220)의 회전 진동이 격해져서, 측정시의 진동 노이즈가 커지거나, 프로브부 주변이 파손된다. 이러한 이유에 의해, 비특허문헌 1에 따른 장치에서는, 렌즈의 생산 라인에서 요구되는 ㎜/s 오더로의 측정은 극히 곤란하다.
또한, ㎜/s 오더로의 측정 요구에 부가하여, 예컨대 스마트폰 등에서 사용되는 비구면 렌즈에서는, 고경사각 70도까지 100㎚ 이하의 형상 정밀도의 요구가 나오고 있다. 그러한 주사 속도 및 측정 정밀도의 요구를 만족하는 장치로서, 본 발명의 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)를 사용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 따른 삼차원 형상 측정 장치(100)는, 이하와 같은 구성에 의해, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 가해지지 않기 때문에, 그리고, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 굽힘력이 가해지지 않기 때문에, 예컨대, 고경사각 70도까지를, 0.3mN 이하의 저측정력으로, ㎜/sec 오더의 속도로 주사 측정하여, 10㎚ 오더의 측정 정밀도 및 측정 재현성으로 측정하는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 의하면, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 가해지지 않기 때문에, 그리고, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 굽힘력이 가해지지 않기 때문에 이하의 구성을 채용하고 있다. 이 채용에 의해, Z축 구동축[에어 슬라이더 중공축(2)]의 회전 강성을 상승시키는 동시에, 열팽창에 의한 Z축 구동축[에어 슬라이더 중공축(2)]의 굽힘을 억제할 수 있다.
에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축과 에어 슬라이더 외측 프레임(1)의 중심축이 일치하도록 배치하는 구성(환언하면, 2개의 중심축의 사이에 XY면 내에서 오프셋이 존재하지 않는 구성).
2개의 리니어 모터(20)의 2개의 구동축[코일(21)의 중심축] 사이의 중심축과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심을 통과하는 중심축이 일치하고 있기 때문에(양 중심축 사이에 오프셋이 없기 때문에), 제어부(90)로 2개의 리니어 모터(20)를 동기하여 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동시키는 것에 의해, 에어 슬라이더 중공축(2)의 무게중심 위치의 부분을 구동시키는 구성.
포커스 광학계(4)와 프로브부(3)의 중심축이 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축 상에 배치되어 있는 구성.
각 지지부(8)의 중심축[예컨대 로드(27a)의 중심축]과, 각 구동부(7)의 중심축[예컨대 코일(21)의 중심축]과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(환언하면, 에어 슬라이더 외측 프레임의 중심축)이 서로 평행하게 배치되어 있는 구성.
포커스 광학계(4)와 프로브부(3)와 에어 슬라이더 중공축(2)과의 합계의 무게중심의 높이에, 횡방향으로 2개의 지지 아암(5)이 배치되고, 각 지지 아암(5)의 중간부에, 구동부(7)의 예로서 리니어 모터(20)의 코일(21)이 배치되며, 그 코일(21)의 더욱 외측에 지지부(8)가 배치되어 있는 구성.
이상의 구성을 갖는 것에 의해 상술의 작용 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 이하의 구성은, 일 예로서, 각각 구성하면, 상술의 작용 효과를 더욱 높일 수 있다.
평면적으로 보았을 경우, 각 지지부(8)의 중심축[예컨대 로드(27a)의 중심축]과, 각 구동부(7)의 중심축[예컨대 코일(21)의 중심축]과, 에어 슬라이더 중공축(2)의 중심축(환언하면, 에어 슬라이더 외측 프레임의 중심축)이 일직선 상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 보다 작용하기 어려워진다. 그 때문에, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 대해서도 굽힘력을 보다 작용하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 구동시의 Z축 구동축[에어 슬라이더 중공축(2)]의 굽힘을 한층 더 억제할 수 있다.
에어 슬라이더 중공축(2) 자체[또는 에어 슬라이더 중공축(2) 자체 및 지지 아암(5) 자체]의 단열재로, 리니어 모터(20)의 코일(21)의 발열체로부터 차단되도록 구성하면, 에어 슬라이더 중공축(2)의 열팽창이 발생하지 않아서, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 대한, 열팽창에 의한 악영향이 억제된다.
에어 슬라이더 중공축(2) 등의 무게중심 위치가 2개의 지지 아암(5)을 거쳐서 2개의 지지부(8)의 에어 패드(28)에서 횡방향 이동 가능하게 지지되도록 구성하면, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 횡방향의 힘이 작용했다고 해도, 2개의 지지부(8)의 에어 패드(28)에서 횡방향으로 이동할 수 있다. 그 결과, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 작용하기 어려워지며, 또한, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 대해서도 굽힘력을 작용하기 어렵게 할 수 있다.
각 리니어 모터(20)가, 코일(21)이 지지 아암(5)에 지지되며, 자석(24)을 에어 슬라이더 외측 프레임(1)에 고정한 가동 코일 방식이면, 비교적 무거운 자석을 고정측으로 하고, 비교적 가벼운 코일을 가동측으로 할 수 있어서, 전체적으로, 리니어 모터(20)의 가동 부분의 중량을 가볍게 할 수 있다. 그 결과, 에어 슬라이더 중공축(2)을 상하로 구동할 때, 에어 슬라이더 중공축(2)에 횡방향의 힘이 작용했다고 해도, 2개의 지지부(8)의 에어 패드(28)에서 횡방향으로 이동할 수 있다. 그 결과, 에어 슬라이더 중공축(2)에 회전 모멘트가 작용하기 어려워지며, 또한, 에어 슬라이더 중공축(2)의 광학계에 대해서도 굽힘력을 작용하기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 이외 여러 가지의 태양으로 실시할 수 있다.
예컨대, 지지부(8)를 대신하여, 이하의 구성을 채용할 수도 있다.
도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 하면(5b)을 반구 지지부(31)에서 직접 접촉하여 지지하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 로드(27a)의 상단에 대좌(32)를 거쳐서 반구 지지부(31)가 배치되고, 반구 지지부(31)의 정상부가 지지 받이부(5a)의 하면(5b)에 점으로 접촉하며, 각 지지 아암(5)이 반구 지지부(31)의 정상부에 대해 전후로 회동 가능하며 또한 횡방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
이 변형예의 구성에 의하면, 이전 실시형태의 지지부(8)보다 구성이 간소한 것이 된다.
또한, 도 17 및 도 18에 도시하는 바와 같이, 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 하면(5b)을 플로팅 조인트(33)로 지지하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 플로팅 조인트(33)는, 위에서 아래로 순차적으로, 상부 베어링(34)과, 상판부(36)와, 구 형상의 중간 베어링(38)과, 하판부(37)와, 하부 베어링(35)으로 구성되어 있다. 상부 베어링(34)은 상판부(36)와의 사이에 다수의 볼(39)을 링 형상으로 회동 가능하게 배치하며, 상부 베어링(34)의 상면이 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 하면(5b)에 접촉되어 있다. 하부 베어링(35)은 하판부(37)와의 사이에 다수의 볼(40)을 링 형상으로 회동 가능하게 배치하며, 하부 베어링(35)의 하면이 로드(27a)의 상단에 고정되어 있다. 중간 베어링(38)은 그 상부가 상판부(36)의 하면의 반구면 오목부에 회동 가능하게 수납되며, 그 하부가 하판부(37)의 상면의 반구면 오목부에 회동 가능하게 수납되어 있다. 따라서, 상부 베어링(34)과 하부 베어링(35)이 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동 가능하게 되어, 미끄럼 운동 저항이 적은 구성이다. 중간 베어링(38)을 사이에 두는 상판부(36)와 하판부(37)와의 평행도에 경사가 생긴 경우에, 중간 베어링(38)은 상판부(36)와 하판부(37)와의 각각에 대해 자유롭게 회전 이동하기 때문에, 미끄럼 운동 저항이 적은 구성이다.
이 변형예의 구성에 의하면, 이전 실시형태의 지지부(8)보다 부품의 비용을 비교적 싸게 할 수 있다.
또한, 도 19 및 도 20에 도시하는 바와 같이, 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 하면(5b)을 에어 실린더 상부 흡인 지지 방식으로 지지하도록 해도 좋다. 구체적으로는, 지지부(8)의 구성에 있어서, 각 지지 아암(5)보다 상측에 배치된 에어 실린더(27)로, 각 지지 아암(5)을 상측으로부터 상부 방향으로 끌어당기는 동작으로 지지하는 구성으로 해도 좋다. 구체적으로는, 지지부(8)와 마찬가지로, 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 하면(5b) 아래에, 에어 패드(28)와 구면 베어링부(29)가 배치되어 있다. 지지부(8)와 상이한 것은 구면 베어링부(29)의 대좌(29a)가 로드(27a)의 상단에 고정되는 것이 아니라, 판 형상의 연결 부재(45)의 일단에 고정되어 있는 것이다. 이 연결 부재(45)의 타단에는, 상하 역으로 배치된 에어 실린더(27)의 로드(27a)의 하단이 고정되어 있다. 이전의 지지부(8)와 마찬가지로, 에어가 제 1 에어 공급원(41)으로부터 에어 패드(28)의 에어 흡입구(28b)에, 상시 일정 압력으로 공급되고, 다수의 에어 분출 구멍(28a)으로부터 지지 받이부(5a)의 하면(5b)을 향해 에어가 분출되어, 에어 패드(28)와 지지 받이부(5a)의 하면(5b)과의 사이에 미소 간극의 에어 갭부(30)를 구성하고 있다. 에어 패드(28)와 구면 베어링부(29)는 이전의 지지부(8)의 경우와 마찬가지로 기능하며, 마찬가지의 작용 효과를 갖는다. 이 변형예에서는, 이 에어 베어링(27b)과 케이싱(27c)과의 사이의 내부 공간(27g)[에어 베어링(27b)보다 하측의 내부 공간](도 22 참조)에는, 제 2 에어 공급원(42)으로부터 공기가 제어 밸브(43)의 제어 하에 공급되어, 한쌍의 에어 실린더(27)가 구동되며, 각 로드(27a)를 상하 이동시켜서, 연결 부재(45)를 거쳐, 한쌍의 지지 아암(5)을 소정의 높이로 유지하도록 지지하고 있다.
이 변형예의 구성에 의하면, 이전의 실시형태의 지지부(8)와 같은 작용 효과를 발휘할 뿐만 아니라, 한쌍의 지지 아암(5)의 하방에 한쌍의 에어 실린더(27)가 배치되어 있지 않고, 큰 공간(46)(도 22 참조)이 개방되게 되어, 측정물의 방해가 되는 부재가 없으며, 측정물의 반입 반출 및 측정물의 이동 등의 자유도가 커진다. 또한, 도 22에 도시하는 바와 같이, 에어 실린더(27)의 로드(27a)를 길게 할 수 있어서, 에어 실린더(27)에 의한 상하 방향의 이동량을 크게 하는 것도 가능해진다.
이 변형예에서는, 연결 부재(45)를 이용하는 일 없이, 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 단부와 각 지지부(8)의 액추에이터를 직접 연결하도록 해도 좋다. 예컨대, 도 21a 내지 도 21c에 도시하는 바와 같이, 지지 받이부(5a)의 단부에 관통 구멍(5e)을 형성하는 동시에, 에어 패드(28)에도 관통 구멍(28e)을 형성한다. 이들 관통 구멍(5e, 28e) 내에, 하단에 걸림고정부(47a) 또는 걸림고정부(48a)를 갖는 축 부재(47) 또는 와이어(48)를 관통시킨다. 축 부재(47) 또는 와이어(48)의 상단은 액추에이터의 구동축, 예컨대, 에어 실린더(27)의 로드(27a)에 연결한다. 따라서, 액추에이터의 구동에 의해, 에어 패드(28)를 축 부재(47) 또는 와이어(48)로 상하 이동시키고, 에어 패드(28)를 거쳐서 각 지지 아암(5)의 지지 받이부(5a)의 단부를 지지하도록 해도 좋다. 액추에이터로서는, 에어 실린더 이외, 유압 실린더, 카운터 웨이트, 리니어 모터, 보이스 코일 모터 등을 사용할 수 있다.
또한, 각 지지 아암(5)에 있어서, 각 지지부(8)는 구동부(7)보다 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 이격된 위치에 배치되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 지지부(8)와 구동부(7)와의 위치 관계를 역으로 하여, 각 지지 아암(5)에 있어서, 각 구동부(7)는 각 지지부(8)보다 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 이격된 위치에 배치되도록 해도 좋다. 또한, 이러한 배치 대신에, 도 8c에 도시하는 바와 같이, 각 지지 아암(5)에 있어서, 각 지지부(8)와 각 구동부(7)를 에어 슬라이더 중공축(2)으로부터 동일한 거리만큼 이격된 위치에 배치하도록 해도 좋다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 또는 변형예 중 임의의 실시형태 또는 변형예를 적절히 조합하는 것에 의해, 각각이 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 삼차원 형상 측정 장치는 횡방향의 힘 및 열팽창에 의한 Z축 구동축(에어 슬라이더 중공축)의 굽힘을 억제할 수 있어서, 고정밀의 삼차원 형상 측정을 실행할 수 있으며, 고정밀도 및 저측정력으로 임의의 삼차원 형상의 측정물(예컨대, 스마트폰 등에서 사용되는 비구면 렌즈 등)을 주사 측정하는 등으로서 유용하다.

Claims (9)

  1. 에어 슬라이더 외측 프레임과,
    상단에 포커스 광학계가 배치되고, 하단에 프로브부가 배치되며, 상기 포커스 광학계와 상기 프로브부를 연결하는 광로가 형성되는 관통 구멍을 갖고, 상기 에어 슬라이더 외측 프레임의 중심축과 일치하는 중심축을 가지며, 그 중심축 상에 상기 포커스 광학계와 상기 프로브부의 중심축이 배치되며, 또한 상기 에어 슬라이더 외측 프레임 내에서 축방향으로 이동 가능하게 배치된 에어 슬라이더 중공과,축
    상기 포커스 광학계와 상기 프로브부와 상기 에어 슬라이더 중공축과의 합계의 무게중심의 위치의 높이로부터, 상기 에어 슬라이더 중공축의 중심축에 대해 대칭으로, 상기 에어 슬라이더 중공축의 횡방향의 양측에 돌출한 2개의 지지 아암과,
    상기 각 지지 아암의 상기 에어 슬라이더 중공축의 근방의 위치에, 상기 에어 슬라이더 중공축의 상기 중심축에 대해 대칭으로 배치되며, 상기 에어 슬라이더 외측 프레임에 대해 상기 2개의 지지 아암을 거쳐서 상기 에어 슬라이더 중공축을 상기 축방향으로 구동하는 2개의 구동부와,
    상기 각 지지 아암에 있어서, 상기 에어 슬라이더 중공축의 상기 중심축에 대해 대칭으로 배치되며, 상기 에어 슬라이더 중공축과 상기 프로브부와 상기 포커스 광학계와 상기 2개의 구동부의 자중을 지지하는 2개의 지지부를 구비하는
    삼차원 형상 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 지지 아암에서, 상기 각 지지부는 상기 각 구동부보다 상기 에어 슬라이더 중공축으로부터 이격된 위치에 배치되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 슬라이더 중공축은 단열재로 구성되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부는,
    상기 지지 아암을 상하 이동 가능하게 지지하는 지지용 액추에이터와,
    상기 지지용 액추에이터의 로드의 선단에 연결되고, 상기 지지 아암의 하면에 대향하여 배치되며, 에어 분출구로부터 상기 지지 아암의 하면을 향해 분출한 에어를 거쳐서, 상기 지지 아암을, 횡방향으로 이동 가능하게 비접촉으로 지지하는 에어 패드를 갖는 동시에,
    평면적으로 보았을 경우, 각 지지부의 상기 로드의 상기 중심축과, 각 구동부의 상기 중심축과, 상기 에어 슬라이더 중공축의 상기 중심축이 일직선 상에 배치되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 구동부는,
    상기 지지 아암에 설치되며 상기 지지 아암 및 상기 에어 슬라이더 중공축과 일체적으로 상기 에어 슬라이더 중공축의 상기 축방향으로 이동 가능한 리니어 모터용 코일과,
    상기 에어 슬라이더 외측 프레임에 고정되며 상기 리니어 모터용 코일로 둘러싸인 리니어 모터용 자석을 포함하는 가동 코일 방식이고,
    상기 에어 슬라이더 외측 프레임의 중심축과 상기 리니어 모터용 코일의 중심축과 상기 리니어 모터용 자석의 중심축이 평행하며, 2개의 상기 리니어 모터용 코일의 중심축 사이의 중심축과, 상기 에어 슬라이더 중공축의 무게중심을 통과하는 중심축이 일치하고 있는 동시에,
    각 지지부의 중심축과, 각 구동부의 중심축과, 상기 에어 슬라이더 중공축의 상기 중심축이 서로 평행하게 배치되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 상기 포커스 광학계와 상기 프로브부와 상기 에어 슬라이더 중공축과의 합계의 무게중심의 위치를 사이에 두는 상하의 위치에서, 상기 에어 슬라이더 중공축을 상기 에어 슬라이더 외측 프레임에 대해 비접촉 상태에서 상하 방향으로 이동 가능하게 지지하는 에어 베어링부를 상기 에어 슬라이더 외측 프레임에 구비하고 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 아암은 단열재로 구성되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 광학계는, 적어도 He-Ne 레이저를 갖는 광학계로 구성되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 광학계는 그 광로의 공간 내에 경사 광학계를 병설하여 구성되어 있는
    삼차원 형상 측정 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6458334B1 (ja) 2018-02-02 2019-01-30 株式会社東京精密 リニア駆動機構及び形状測定機
DE102018204322A1 (de) * 2018-03-21 2019-09-26 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Maschinenachsenanordnung, Dreh-Schwenk-Einheit und Verfahren zum Übertragen von elektrischer Energie und Informationen mittels einer Maschinenachsenanordnung
JP6799815B2 (ja) * 2018-05-21 2020-12-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 形状測定用プローブ

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455677A (en) * 1993-03-15 1995-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical probe
US6539642B1 (en) * 1999-03-03 2003-04-01 Riken Probe type shape measuring sensor, and NC processing equipment and shape measuring method using the sensor
JP2003294434A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Ricoh Co Ltd 接触式プローブ
KR101330468B1 (ko) * 2010-09-09 2013-11-15 파나소닉 주식회사 삼차원 형상 측정장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59108904A (ja) * 1982-12-14 1984-06-23 Olympus Optical Co Ltd 非接触形状測定器
JPS6281143A (ja) 1985-10-03 1987-04-14 Ando Electric Co Ltd フラグ検出による同期信号発生回路
JPH07260471A (ja) * 1994-03-16 1995-10-13 Nikon Corp 表面形状測定装置
JP3240095B2 (ja) * 1994-12-16 2001-12-17 株式会社ミツトヨ 光学式変位検出器
JPH11166823A (ja) * 1997-12-08 1999-06-22 Nikon Corp プローブ機構及びこれを用いた座標測定装置
JP4093828B2 (ja) * 2002-08-29 2008-06-04 松下電器産業株式会社 測定用プローブ及び光学式測定装置
JP4291849B2 (ja) * 2006-12-20 2009-07-08 パナソニック株式会社 三次元測定プローブ
JP5143931B2 (ja) * 2010-09-09 2013-02-13 パナソニック株式会社 三次元形状測定装置
JP5959844B2 (ja) * 2010-12-21 2016-08-02 キヤノン株式会社 形状測定装置
CN102589423B (zh) * 2012-01-10 2014-03-12 合肥工业大学 微纳米三维接触扫描测量探头
CN202743485U (zh) * 2012-06-15 2013-02-20 西北工业大学 一种三坐标的双支臂定位器
TWI468642B (zh) * 2012-11-01 2015-01-11 Univ Southern Taiwan Sci & Tec 三次元接觸式掃描探頭
CN102997880A (zh) * 2012-11-26 2013-03-27 西安力德测量设备有限公司 三坐标机防振动气动控制微调系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5455677A (en) * 1993-03-15 1995-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical probe
US6539642B1 (en) * 1999-03-03 2003-04-01 Riken Probe type shape measuring sensor, and NC processing equipment and shape measuring method using the sensor
JP2003294434A (ja) * 2002-03-29 2003-10-15 Ricoh Co Ltd 接触式プローブ
KR101330468B1 (ko) * 2010-09-09 2013-11-15 파나소닉 주식회사 삼차원 형상 측정장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. Shinno, H. Yoshioka, T. Gokan, H. Sawano 저 "A newly developed three-dimensional profile scanner with nanometer spatial resolution" CIRP Annals-Manufacturing Technology Vol. 59, No. 1, (2010), pp.525-528

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