JP5437620B2 - measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置に関する。例えば、横形三次元測定機において、水平な姿勢に配置され先端に測定子を有するZスピンドルを移動可能に支持するガイド機構に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus. For example, the present invention relates to a guide mechanism that movably supports a Z spindle that is arranged in a horizontal posture and has a probe at the tip in a horizontal coordinate measuring machine.
先端に測定子を有するZスピンドルが水平な姿勢に配置された、いわゆる、横形三次元測定機が知られている(特許文献1参照)。
これは、ベースと、このベースの上面に水平方向へ移動可能に設けられたXスライダと、このXスライダに略垂直に立設されたYコラムと、このYコラムに沿って昇降可能に設けられたYスライダと、このYスライダにXスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動可能に設けられたZスライダと、このZスライダに連結されたZスピンドルと、このZスピンドルの先端に設けられた測定子とを備えた構造である。
A so-called horizontal three-dimensional measuring machine in which a Z spindle having a measuring element at the tip is arranged in a horizontal posture is known (see Patent Document 1).
This is provided with a base, an X slider provided on the upper surface of the base so as to be movable in the horizontal direction, a Y column erected substantially perpendicular to the X slider, and provided so as to be movable up and down along the Y column. A Y slider, a Z slider provided on the Y slider so as to be movable in a direction perpendicular to the moving direction of the X slider and the Y slider, a Z spindle coupled to the Z slider, and a tip of the Z spindle It is the structure provided with the measuring element provided in.
ベースの上面には、一対のガイドレールおよびラックがXスライダの移動方向に沿って平行に配置され、Xスライダの下面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、Xスライダがベースの上面に沿ってX方向へ移動される。
Yコラムの側面には、一対のガイドレールおよびラックがYスライダの昇降方向に沿って平行に配置され、Zスライダの側面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、YスライダがYコラムの側面に沿ってY方向へ昇降される。
Yスライダの側面には、ガイドレールおよびラックがZスピンドルの進退方向に沿って平行に配置され、Zスピンドルの側面には、ガイドレールに摺動自在に係合する係合ブロックとラックに噛合するピニオンを有するモータとが固定されている。これにより、モータが回転すると、ピニオンがラックに噛合しながら移動するので、ZスピンドルがYスライダの側面に沿ってZ方向へ移動される。
On the upper surface of the base, a pair of guide rails and a rack are arranged in parallel along the moving direction of the X slider, and the lower surface of the X slider meshes with an engagement block that slidably engages with the guide rail and the rack. A motor having a pinion is fixed. Thus, when the motor rotates, the pinion moves while meshing with the rack, so that the X slider is moved in the X direction along the upper surface of the base.
A pair of guide rails and a rack are arranged in parallel on the side of the Y column along the up-and-down direction of the Y slider. On the side of the Z slider, there are an engagement block and a rack that are slidably engaged with the guide rail. A motor having an intermeshing pinion is fixed. As a result, when the motor rotates, the pinion moves while meshing with the rack, so that the Y slider is raised and lowered in the Y direction along the side surface of the Y column.
On the side surface of the Y slider, a guide rail and a rack are arranged in parallel along the Z spindle forward and backward direction, and on the side surface of the Z spindle, an engagement block that slidably engages with the guide rail engages with the rack. A motor having a pinion is fixed. Thus, when the motor rotates, the pinion moves while meshing with the rack, so that the Z spindle is moved in the Z direction along the side surface of the Y slider.
ところで、従来の横形三次元測定機において、可動部材のガイド機構は、支持部材側に可動部材の移動ストロークに渡ってガイドレールを、可動部材側にガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックが設けられた構造であるため、可動部材の移動ストロークを大きくとると、支持部材の全長寸法も長くとる必要がある。 By the way, in the conventional horizontal coordinate measuring machine, the guide mechanism of the movable member includes a plurality of guide rails slidably engaged with the guide rail on the support member side and the guide rail on the movable member side over the moving stroke of the movable member. Since the structure is provided with the engagement block, if the moving stroke of the movable member is increased, it is necessary to increase the overall length of the support member.
例えば、Zスピンドルについて見ると、従来の横形三次元測定機では、YスライダをZスピンドルの移動ストローク分の長さに形成し、このYスライダにガイドレールをZスピンドルの移動方向に沿って配置し、このガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックを有するZスライダをZ方向へ移動可能に配置し、このZスライダにZスピンドルを連結した構造である。
そのため、Zスピンドルの移動ストロークを長くすればするほど、Yスライダの長さも長くしなければならないため、Yスライダの重量が増え、コスト上昇、制御性低下が課題となる。更に、ワークの深部まで測定できるように、Zスピンドルの全長を長くすると、Z方向の寸法が著しく増大するため、装置の大型化につながる。
For example, regarding the Z spindle, in a conventional horizontal CMM, the Y slider is formed to have a length corresponding to the Z spindle movement stroke, and a guide rail is arranged on the Y slider along the Z spindle movement direction. A Z slider having a plurality of engagement blocks slidably engaged with the guide rail is arranged so as to be movable in the Z direction, and a Z spindle is connected to the Z slider.
Therefore, as the moving stroke of the Z spindle is increased, the length of the Y slider has to be increased. Therefore, the weight of the Y slider increases, and the cost increases and the controllability decreases. Furthermore, if the entire length of the Z spindle is increased so that measurement can be performed up to the deep part of the workpiece, the dimension in the Z direction is remarkably increased, leading to an increase in the size of the apparatus.
本発明の目的は、コストダウンや制御性の向上が可能で、全体を小型化できる測定装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of reducing cost and improving controllability and miniaturizing the whole.
本発明の測定装置は、ベースと、このベースの上面に水平方向へ移動可能に設けられたXスライダと、このXスライダに略垂直に立設されたYコラムと、このYコラムに沿って昇降可能に設けられたYスライダと、Zスピンドルと、このZスピンドルの先端に設けられた測定子と、前記Yスライダに対して前記Zスピンドルを前記XスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動可能に支持するガイド機構とを備えた測定装置であって、前記ガイド機構は、前記Zスピンドルの対向する上下面に前記Zスピンドルの移動方向に沿って平行にかつZスピンドルの軸を中心に対称配置された一対のガイドレールと、前記Yスライダに配置され前記ガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックとを有し、前記Yスライダには、前記Zスピンドルを前記XスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動させる駆動機構が設けられ、前記駆動機構は、一端が前記Yスライダに揺動可能に支持された揺動部材と、この揺動部材の他端に回動可能に支持され前記Zスピンドルの側面に当接される駆動ローラと、この駆動ローラを回転駆動させる回転駆動手段と、前記揺動部材を前記Zスピンドルの側面に向かって付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を調節する調節ねじとを含んで構成されている、ことを特徴とする。 The measuring apparatus of the present invention includes a base, an X slider provided on the upper surface of the base so as to be movable in the horizontal direction, a Y column erected substantially perpendicular to the X slider, and ascending / descending along the Y column. A Y slider that can be provided, a Z spindle, a probe provided at the tip of the Z spindle, and the Z spindle perpendicular to the moving direction of the X and Y sliders relative to the Y slider And a guide mechanism that supports the Z spindle so as to be movable in a direction, the guide mechanism having an axis of the Z spindle parallel to the Z spindle moving in parallel with the upper and lower surfaces facing each other. a pair of guide rails which are arranged symmetrically to the center, and a plurality of engagement blocks engage slidably disposed in the Y slider and the guide rail possess, the Y slide Is provided with a drive mechanism for moving the Z spindle in a direction perpendicular to the moving direction of the X slider and the Y slider. The drive mechanism is a rocker having one end supported by the Y slider so as to be swingable. A moving member, a driving roller rotatably supported on the other end of the swinging member, abutting against a side surface of the Z spindle, a rotational driving means for rotating the driving roller, and the swinging member It is characterized by including an urging means for urging toward the side surface of the Z spindle and an adjusting screw for adjusting the urging force of the urging means .
このような構成によれば、一対のガイドレールが、Zスピンドルの対向する面にZスピンドルの移動方向に沿って平行にかつZスピンドルの軸を中心として対称配置され、ガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックがYスライダに配置された構造であるから、Yスライダの重量を軽量化できる。従って、コストダウンが可能であるうえ、Yスライダの昇降時の制御性も向上させることができる。
しかも、Zスピンドルの全長を長くしても、その全長に対応してガイドレールを配置すればよく、Yスライダの全長を長くする必要がないから、Yスライダに関しては、Zスピンドルの移動方向の寸法を短くして小型化できる。
また、このような構成によれば、回転駆動手段を回転駆動させると、駆動ローラが回転駆動させる。すると、駆動ローラが押圧付勢されているZスピンドルが、ガイド機構にガイドされながらZ方向へ移動されるから、極めて簡易の構成でZスピンドルを移動させることができる。
According to such a configuration, the pair of guide rails are arranged in parallel with the Z spindle in the movement direction of the Z spindle and symmetrically about the axis of the Z spindle, and are slidable on the guide rail. Since the plurality of engaging blocks to be engaged are arranged on the Y slider, the weight of the Y slider can be reduced. Therefore, the cost can be reduced and the controllability when the Y slider is raised and lowered can be improved.
In addition, even if the overall length of the Z spindle is increased, the guide rails need only be arranged corresponding to the entire length, and it is not necessary to increase the overall length of the Y slider. Can be shortened to reduce the size.
Further, according to such a configuration, when the rotation driving unit is driven to rotate, the driving roller is driven to rotate. Then, since the Z spindle on which the driving roller is pressed and biased is moved in the Z direction while being guided by the guide mechanism, the Z spindle can be moved with an extremely simple configuration.
本発明の測定装置において、前記Zスピンドルは、上面、下面および側面を有する断面矩形の角筒状で、かつ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成され、前記上面および下面に前記ガイドレールが配置されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、Zスピンドルは、断面矩形の角筒状で、アルミニウム系材料によって構成されているから、より軽量化できる。また、角筒の上面および下面にガイドレールが配置される構造であるから、つまり、角筒の軸を中心に上下対称構造に構成されているから、ガイドレールがYスライダの係合ブロックに対して摺動する際に発生する自己発熱による熱変形も排除できる。
In the measuring apparatus of the present invention, the Z spindle is a rectangular cylinder with a rectangular cross section having an upper surface, a lower surface, and a side surface, and is made of aluminum or an aluminum alloy mainly composed of aluminum, and the guide rail is provided on the upper surface and the lower surface. Is preferably arranged.
According to such a configuration, the Z spindle has a rectangular shape with a rectangular cross section and is made of an aluminum-based material, so that the weight can be further reduced. Further, since the guide rails are arranged on the upper surface and the lower surface of the square tube, that is, the guide rail is configured to be vertically symmetrical about the axis of the square tube, the guide rail is in relation to the engagement block of the Y slider. It is possible to eliminate thermal deformation due to self-heating generated when sliding.
<全体構成の説明(図1参照)>
図1は、本実施形態に係る測定装置を示す斜視図である。
本実施形態に係る測定装置は、横形三次元測定機本体1と、この横形三次元測定機本体1の一部(駆動部)を覆う防塵ケース2と、横形三次元測定機本体1を制御する制御装置3と、表示装置4とを備える。
<Description of overall configuration (see FIG. 1)>
FIG. 1 is a perspective view showing a measuring apparatus according to this embodiment.
The measuring apparatus according to the present embodiment controls the horizontal CMM
<横形三次元測定機本体1の説明(図2〜図8参照)>
横形三次元測定機本体1は、図2に示すように、設置台11と、この設置台11の上に載置されたベース12と、このベース12の上面前側に載置された回転テーブル13と、ベース12の上面後側に水平方向(X方向)へ移動可能に設けられたXスライダ14と、このXスライダ14に略垂直に立設されたYコラム15と、このYコラム15に沿って上下方向(Y方向)へ昇降可能に設けられた支持部材としてのYスライダ16と、このYスライダ16にXスライダ14およびYスライダ16の移動方向に対して直交する方向(Z方向)へ移動可能に設けられた可動部材としてのZスピンドル17と、このZスピンドル17の先端に設けられたプローブ(測定子)18とを備える。
<Description of Horizontal CMM Main Body 1 (see FIGS. 2 to 8)>
As shown in FIG. 2, the horizontal coordinate measuring machine
ベース12は、設置台11の上面にゴムなどの吸振部材21を介して載置されているとともに、除振機構22を介して設置台11に連結されている。
除振機構22は、図3に示すように、ベース12の側面複数箇所に固定されたL字状のブラケット23と、このブラケット23の水平片中央に穿設された孔23Aに嵌合された除振リング24と、この除振リング24内に挿入され設置台11に螺合された止めボルト25とを有する。除振リング24は、円筒状ゴム24Aの内外を金属製のリング24Bでサンドイッチした構造で、水平方向からの力に対して強く、垂直方向からの力に対して柔軟な特性を備えている。この構造により、外部振動が抑制され、かつ、可動部材(例えば、Xスライダ14、Yスライダ16、Zスピンドル17などの可動部材)の反力によるベース12の揺れが抑制されている。
The
As shown in FIG. 3, the
ベース12とXスライダ14との間には、図2に示すように、Xスライダ14をX方向へ移動させるX軸ガイド機構30XおよびX軸駆動機構40Xがそれぞれ設けられている。
Yコラム15とYスライダ16との間には、Yスライダ16をY方向へ昇降させるY軸ガイド機構30YおよびY軸駆動機構40Yのほかに、Yスライダ16の自重(Yスライダ16、これに搭載されるZスピンドル17、プローブ18などの自量)を相殺するためのY軸バランス機構50Yがそれぞれ設けられている。
Yスライダ16とZスピンドル17との間には、Zスピンドル17をZ方向へ移動させるZ軸ガイド機構30ZおよびZ軸駆動機構40Zがそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 2, an
Between the
A Z-axis guide mechanism 30Z and a Z-
(X軸ガイド機構30XおよびX軸駆動機構40X)
X軸ガイド機構30Xは、図2に示すように、ベース12の上面後側にXスライダ14の移動方向(X方向)に沿って互いに平行にかつ段差をもって配置された一対のガイドレール31Xと、Xスライダ14の下面に設けられガイドレール31Xに摺動自在に係合された複数(前後左右計4つ)の係合ブロック32Xとを含んで構成されている。ガイドレール31Xは、先端部分が根本部分より幅広な断面形状に形成され、係合ブロック32Xは、ガイドレール31Xの断面形状に摺動自在に係合する蟻溝状の係合溝33を有する。
なお、以下の説明において、ガイドレールおよび係合ブロックについては、ガイドレール31Xおよび係合ブロック32Xと同一構造であるため、形状についての説明は省略する。
(
As shown in FIG. 2, the X-axis guide mechanism 30 </ b> X includes a pair of guide rails 31 </ b> X disposed in parallel with each other along the moving direction (X direction) of the
In the following description, since the guide rail and the engagement block have the same structure as the
X軸駆動機構40Xは、図2に示すように、ガイドレール31Xを挟んだベース12の上面両側にZ方向と平行な軸を中心として回転可能に設けられた一対のタイミングギヤ41Xと、この一対のタイミングギヤ41X間に掛け回され一部がXスライダ14に連結されたタイミング駆動ベルト42Xと、一方のタイミングギヤ41Xを回転駆動させるモータ43Xとを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
(Y軸ガイド機構30Y、Y軸バランス機構50YおよびY軸駆動機構40Y)
Y軸ガイド機構30Yは、図2、図4および図5に示すように、Yコラム15の一側面に設けられYスライダ16をY方向へ案内する第1Y軸ガイド機構301Yと、Yコラム15の他側面(一側面とは反対側の側面)に設けられ後述するカウンタウエイト51をY方向へ案内する第2Y軸ガイド機構302Yとを備える。
第1Y軸ガイド機構301Yは、Yコラム15の一側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール31Yと、Yスライダ16に各ガイドレール31Yに摺動自在に係合された複数の係合ブロック32Yとを含んで構成されている。
第2Y軸ガイド機構302Yも、Yコラム15の他側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール31Yと、カウンタウエイト51に各ガイドレール31Yに摺動自在に係合された複数の係合ブロック32Yとを含んで構成されている。
(Y-
The Y-
The first Y-
The second Y-
ここで、これら第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yは、Yコラム15の長手方向を軸中心として対称構造に、かつ、Yコラム15と各ガイド機構301Y,302Yのガイドレール31Yとは同一材料で形成されている。具体的には、Yコラム15と、第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yのガイドレール31Yとが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されている。
Here, the first Y-
これらの部材(Yコラム15や第1,第2Y軸ガイド機構301Y,302Yのガイドレール31Y)が非対称構造や異種材料で構成されていると、環境温度変化時にガイド部に歪み(ストレス)が生じ、精度悪化の原因となる。本実施形態では、Yコラム15やガイドレール31Yが、対称構造に、かつ、同一材料で形成されているから、外部的熱要因(環境温度変化)による影響を排除できる。しかも、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されているから、大幅な軽量化を実現できる。
また、第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yの係合ブロック32Yについても、同一構成(形状、配置および個数)とされている。これにより、移動時に自己発熱(係合ブロック32Yがガイドレール31Yに沿って移動するときの自己発熱)があっても、その自己発熱による熱変形を極力排除できる。
If these members (the
Further, the engagement blocks 32Y of the first Y-
Y軸バランス機構50Yは、図2、図4および図5に示すように、Yコラム15を挟んでYスライダ16とは反対側面に配置されYスライダ16およびこれに搭載される部材(Zスピンドル17やプローブ18など)の自量を相殺する重量を有するカウンタウエイト51と、Yコラム15の上部および下部にそれぞれ一対設けられたプーリ52と、これらプーリ52に掛け回されYスライダ16およびカウンタウエイト51に連結されたループ状の2本のバランスワイヤ53とを含んで構成されている。
カウンタウエイト51は、図6に示すように、一対の係合ブロック32Yを有する錘取付基板51Aと、この錘取付基板51Aに着脱可能に取り付けられた複数の錘51Bとを有する。ここで、錘取付基板51Aはアルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって、また、錘51Bは鉄系材料で構成されている。
As shown in FIGS. 2, 4 and 5, the Y-
As shown in FIG. 6, the
一般に、カウンタウエイトには、小スペースで大きな質量をもたせることができる材料として鉄系材料が好ましい。しかし、鉄系材料のままだと、上述した熱の影響によりガイド部を変形させるストレスを完全に排除することは難しい。アルミ系材料で構成した場合、熱の影響は排除できるが、スペース/コストの面で非常に大きなデメリットとなる。本実施形態では、アルミ系材料の錘取付基板51Aに鉄系材料の錘51Bを取り付ける構成としたため、小スペース/低コストを実現できる。
Generally, the counterweight is preferably an iron-based material as a material that can have a large mass in a small space. However, if it is an iron-based material, it is difficult to completely eliminate the stress that deforms the guide portion due to the influence of heat described above. When it is made of an aluminum-based material, the influence of heat can be eliminated, but it is a great disadvantage in terms of space / cost. In the present embodiment, since the
Y軸駆動機構40Yは、図4および図5に示すように、Yコラム15の上部および下部にかつプーリ52の間に設けられたプーリ41Ya〜41Yeと、これらプーリ41Ya〜41Yeに掛け回されYスライダ16およびカウンタウエイト51に連結されたループ状の駆動ベルト42Yと、いずれかのプーリに回転駆動力を与える回転駆動力供給手段としてのモータ43Yとを含んで構成されている。
プーリ41Ya〜41Yeのうち、プーリ41Ya,bはYコラム15の上部左右端に、プーリ41Yc,d,eはYコラム15の下部にそれぞれ設けられている。上部の2つのプーリ41Ya,bは、駆動ベルト42Yに内接されている。下部の3つのプーリ41Yc,d,eのうち、プーリ41YcはYスライダ16からY方向と平行に垂下された駆動ベルト42Yに内接され、プーリ41Ydはカウンタウエイト51からY方向と平行に垂下された駆動ベルト42Yに外接されている。残るプーリ41Yeは、プーリ41Yc,dを旋回した駆動ベルト42Yの一部をYコラム15よりもX方向へ突出させて蛇行部を形成するために、プーリ41YdよりもX方向へずれて配置されている。
モータ43Yは、駆動ベルト42Yの蛇行部に位置するプーリ41Yeに連結され、このプーリ41Yeを回転させる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the Y-
Among the pulleys 41Ya to 41Ye, the pulleys 41Ya and 41b are provided at the upper left and right ends of the
The
(Z軸ガイド機構30ZおよびZ軸駆動機構40Z)
Z軸ガイド機構30Zは、図7に示すように、Zスピンドル17の対向する上下面にZスピンドル17の移動方向に沿って平行にかつZスピンドル17の軸を中心に対称配置された一対のガイドレール31Zと、Yスライダ16に配置されガイドレール31Zに摺動可能に係合する複数の係合ブロック32Zとを有する。
なお、Zスピンドル17は、上面、下面および側面を有する断面矩形の角筒状で、かつ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成され、上面および下面にガイドレール31Zが配置されている。
(Z-axis guide mechanism 30Z and Z-
As shown in FIG. 7, the Z-axis guide mechanism 30 </ b> Z includes a pair of guides arranged in parallel with the upper and lower surfaces facing the
The
Z軸駆動機構40Zは、図7および図8に示すように、一端がYスライダ16に揺動可能に支持された揺動部材45と、この揺動部材45の他端に回動可能に支持されZスピンドル17の側面に当接される駆動ローラ46と、この駆動ローラ46を回転駆動させる回転駆動手段としてモータ47と、揺動部材45をZスピンドル17の側面に向かって付勢する付勢手段48と、この付勢手段48の付勢力を調節する調節ねじ49とを含んで構成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the Z-axis drive mechanism 40 </ b> Z has a
<防塵ケース(図1および図9参照)>
防塵ケース2は、図1に示すように、正面、左右側面、背面および上面を有する箱状のケースで、正面には開口部61が形成されている。
開口部61には、左右方向(X方向)へ折り畳み可能な第1蛇腹蓋62と、この第1蛇腹蓋62の中間に設けられ上下方向(Y方向)折り畳み可能な第2蛇腹蓋63とが装着されている。第2蛇腹蓋63の中間から、横形三次元測定機本体1のZスピンドル17の先端(プローブ18)が突出されている。
<Dust-proof case (see FIGS. 1 and 9)>
As shown in FIG. 1, the dustproof case 2 is a box-shaped case having a front surface, left and right side surfaces, a back surface, and an upper surface, and an
The
第1蛇腹蓋62は、図9に示すように、左右方向(X方向)の所定間隔位置に中間板64が設けられている。これら中間板64の上端部において、第1蛇腹蓋62を吊ったときに第1蛇腹蓋62の重心に相当する位置には角孔65が形成され、この角孔65に両端が防塵ケース2の内壁に固定された角柱状のガイドバー66が挿通されている。また、第1蛇腹蓋62の内側上下位置において、第1蛇腹蓋62の内側への蛇行を防止するための位置規制ワイヤ67が左右方向(X方向)と平行に張設されている。これにより、第1蛇腹蓋62を左右方向(X方向)へスムーズに折り畳むことができるようになっている。
As shown in FIG. 9, the
<実施形態の効果>
(1)Y軸バランス機構50Yにおいて、Yコラム15を挟んでYスライダ16とは反対側面に配置されたカウンタウエイト51と、Yコラム15の上部および下部に設けられたプーリ52と、これらプーリ52に掛け回されYスライダ16およびカウンタウエイト51に連結されたループ状のバランスワイヤ53とを含んで構成されているから、Yスライダ16の昇降時のバランスワイヤ53の緩みを排除できる。つまり、バランスワイヤ53がループ状であるから、Yスライダ16の昇降時においても、常にバランスワイヤは「張り側」となって「緩み」が生じることがないから、バランスワイヤ53の緩みによって生じるデメリット(制御性への悪影響、精度悪化、機械寿命への懸念といったデメリット)を解消できる。
<Effect of embodiment>
(1) In the Y-
(2)Y軸駆動機構40Yについても、Yコラム15の上部および下部に設けられたプーリ41Ya〜41Yeと、これらプーリ41Ya〜41Yeに掛け回されYスライダ16およびカウンタウエイト51に連結されたループ状の駆動ベルト42Yと、プーリ41Yeに回転駆動力を与えるモータ43Yとを含んで構成されているから、従来のように、昇降するYスライダ16に駆動源などを搭載しなくてもよく、軽量化が実現できるため、高加減速仕様に対応できる。
(2) The Y-
(3)Y軸ガイド機構30Yは、Yコラム15の一側面に設けられた第1Y軸ガイド機構301Y、および、Yコラム15の他側面に設けられた第2Y軸ガイド機構302Yを有し、これら第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yが、Yコラム15の長手方向を軸中心として対称構造に構成されているから、環境温度変化などに対しても、Yコラム15や第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yに歪みが生じにくく、精度悪化の要因を排除できる。つまり、外部的熱影響を排除できる。
(3) The Y-
(4)第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yは、Yコラム15の側面に上下方向に沿って設けられた一対のガイドレール31Yと、Yスライダ16およびカウンタウエイト51に各ガイドレール31Yに摺動自在に係合された複数の係合ブロック32Yとを含んで構成され、Yコラム15と各ガイド機構301Y,302Yのガイドレール31Yとは同一材料で形成されているから、外部的熱影響(環境温度変化による熱変形)を排除できる。
また、係合ブロック32Yについても、第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yに関して同一構造としたので、Yスライダ16やカウンタウエイト51などの昇降時に生じる自己発熱によるガイドレール31Yの熱変形、つまり、内部的熱影響を排除できる。
(4) The first Y-
Also, since the
(5)Yコラム15と、第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yのガイドレール31Yと、カウンタウエイト51の錘取付基板51Aとが、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成されているから、熱的影響を排除しつつ、軽量化を図ることができる。
(5) The
(6)Z軸ガイド機構30Zにおいて、一対のガイドレール31Zが、Zスピンドル17の対向する上下面にZスピンドル17の移動方向に沿って平行にかつZスピンドル17の軸を中心として対称配置され、ガイドレール31Zに摺動可能に係合する複数の係合ブロック32ZがYスライダ16に配置されているから、Yスライダ16の重量を軽量化できる。従って、コストダウンが可能であるうえ、Yスライダ16の昇降時の制御性も向上させることができる。
しかも、Zスピンドル17の全長を長くしても、その全長に対応してガイドレール31Zを配置すればよく、Yスライダ16の全長を長くする必要がないから、Yスライダ16に関しては、Zスピンドル17の移動方向の寸法を短くして小型化できる。
(6) In the Z-axis guide mechanism 30Z, the pair of
Moreover, even if the overall length of the
(8)Zスピンドル17は、断面矩形の角筒状で、アルミニウム系材料によって構成されているから、より軽量化できる。また、角筒の上面および下面にガイドレール31Zが配置される構造であるから、つまり、角筒の軸を中心に上下対称構造に構成されているから、ガイドレール31ZがYスライダ16の係合ブロック32Zに対して摺動する際に発生する自己発熱による熱変形も排除できる。
(8) Since the
(9)Z軸駆動機構40Zは、一端がYスライダ16に揺動可能に支持された揺動部材45と、この揺動部材45の他端に回動可能に支持されZスピンドル17の側面に当接される駆動ローラ46と、この駆動ローラ46を回転駆動させるモータ47と、揺動部材45をZスピンドル17の側面に向かって付勢する付勢手段48とを含んで構成されているから、モータ47を回転駆動させると、駆動ローラ46が回転駆動される。すると、駆動ローラ46が押圧付勢されているZスピンドル17が、Z軸ガイド機構30ZにガイドされながらZ方向へ移動されるから、極めて簡易な構成でZスピンドル17を移動させることができる。
(9) The Z-
(10)ベース12は、設置台11の上面にゴムなどの吸振部材21を介して載置されているとともに、除振機構22を介して設置台11に連結されているから、外部振動が抑制され、かつ、可動部材(例えば、Xスライダ14、Yスライダ16、Zスピンドル17などの可動部材)の反力によるベース12の揺れを抑制できる。
とくに、除振機構22は、ベース12の側面に固定されL字状のブラケット23と、このブラケット23の水平片中央に穿設された孔23Aに嵌合された除振リング24と、この除振リング24内に挿入され設置台11に螺合された止めボルト25とから構成されているから、つまり、水平方向からの力に対して強く、垂直方向からの力に対して柔軟な特性を備えているから、外部振動を抑制しつつ、可動部材の反力によるベース12の揺れを抑制できる。
(10) Since the
In particular, the
(11)防塵ケース2において、第1蛇腹蓋62は、左右方向(X方向)の所定間隔位置に中間板64を有し、こられ中間板64の上端部において、第1蛇腹蓋62を吊ったときに第1蛇腹蓋62の重心に相当する位置には角孔65が形成され、この角孔65に両端が防塵ケース2の内壁に固定された角柱状のガイドバー66が挿通されているから、第1蛇腹蓋62を左右方向(X方向)へスムーズに折り畳むことができる。しかも、第1蛇腹蓋62の内側上下位置において、第1蛇腹蓋62の内側への蛇行を防止するための位置規制ワイヤ67が左右方向(X方向)と平行に張設されているから、第1蛇腹蓋の蛇行を規制できる。
(11) In the dustproof case 2, the
<変形例>
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
X軸駆動機構40Xについては、タイミングギヤ41Xと、駆動ベルト42Xと、モータ43Xとから構成したが、これに限られない。例えば、X方向に沿って配置された送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合されXスライダに固定されたナット部材と、送りねじ軸を回転させるモータとを有する送りねじ機構などでもよく、あるいは、リニアモータ機構などでもよい。
X軸ガイド機構30Xについても、前記実施形態に限られない。例えば、ベース12の上面に複数本のガイドロッドをX方向に沿って配置し、これに嵌合して摺動する係合ブロックをXスライダの下面に配置した構成であってもよい。
The
The
Y軸駆動機構40YおよびY軸バランス機構50Yにおいて、前記実施形態ではループ状の駆動ベルト42Yおよびバランスワイヤ53を用いたが、必ずしも、ループ状の駆動ベルト42Yおよびバランスワイヤ53でなくてもよい。Yコラムの上端に1または2つのプーリを配置し、このプーリに掛け回した有端状の駆動ベルトおよびバランスワイヤの一端をYスライダ16に、他端をカウンタウエイト51に連結した構造であってもよい。
In the Y-
Y軸駆動機構40Yにおいて、前記実施形態では5つのプーリ41Ya〜eを含んで構成されていたが、Yコラム15の上部と下部にそれぞれプーリを配置した構成、つまり、少なくとも2つのプーリを配置した構成でも可能である。
Y軸ガイド機構30Yにおいて、前記実施形態では第1Y軸ガイド機構301Yと第2Y軸ガイド機構302YとをYコラム15を中心として対称構造としたが、必ずしも、対称構造でなくてもよい。また、材料についても、同一材料でなくてもよい。
Y軸バランス機構50Yにおいて、前記実施形態ではカウンタウエイト51、プーリ52、2本のバランスワイヤ53を含んだ構成としたが、1本のバランスワイヤで連結する構成であってもよい。
The Y-
In the Y-
In the above embodiment, the Y-
Z軸駆動機構40Zにおいて、前記実施形態では、駆動ローラ46をZスピンドル17の側面に押圧して駆動させる構成であったが、これに限られない。例えば、リニアモータ機構などでもよい。
In the Z-
前記実施形態では、Yコラム15、第1Y軸ガイド機構301Yおよび第2Y軸ガイド機構302Yのガイドレール31Y、カウンタウエイト51の錘取付基板51A、Zスピンドル17、Z軸ガイド機構30Zのガイドレール31Zを、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成したが、これに限られない。
In the embodiment, the
前記実施形態では、横形三次元測定機において、Zスピンドル17のガイド機構に適用した例について説明したが、本発明は、これに限られない。
例えば、Zスピンドルが垂直な姿勢で支持された三次元測定機、つまり、門形コラムの水平ビームに沿ってXスライダを移動可能に支持し、このXスライダにZスピンドルを上下方向(Z方向)へ昇降可能に支持した三次元測定機において、可動部材としてのZスピンドルの対向する面に一対のガイドレールをZスピンドルの移動方向に沿って平行にかつZスピンドルの軸を中心として対称配置し、支持部材としてのXスライダにガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックを配置して構造であってもよい。
また、三次元測定機に限らず、支持部材に対してガイド機構を介して可動部材が移動可能に支持された移動機構を有する測定装置であれば、他の測定機、例えば、2次元測定機などにも適用できる。
In the above embodiment, an example in which the horizontal coordinate measuring machine is applied to the guide mechanism of the
For example, a three-dimensional measuring machine in which the Z spindle is supported in a vertical posture, that is, an X slider is movably supported along the horizontal beam of the portal column, and the Z spindle is moved vertically (Z direction) on the X slider. In the three-dimensional measuring machine supported so as to be able to move up and down, a pair of guide rails are arranged parallel to the Z spindle moving direction on the opposing surfaces of the Z spindle as a movable member and symmetrically about the Z spindle axis, A plurality of engagement blocks that slidably engage with the guide rail may be disposed on the X slider as the support member.
In addition to the three-dimensional measuring machine, any other measuring machine, for example, a two-dimensional measuring machine, may be used as long as the measuring apparatus has a moving mechanism in which the movable member is movably supported via a guide mechanism with respect to the support member. It can also be applied.
本発明は、三次元測定機などの各軸のガイド機構や駆動機構として利用できる。 The present invention can be used as a guide mechanism or drive mechanism for each axis of a coordinate measuring machine or the like.
1…横形三次元測定機本体、
12…ベース、
14…Xスライダ、
15…Yコラム、
16…Yスライダ(支持部材)、
17…Zスピンドル(可動部材)、
18…プローブ(測定子)、
30Z…Z軸ガイド機構、
31Z…ガイドレール、
32Z…係合ブロック、
40Z…Z軸駆動機構、
45…揺動部材、
46…駆動モータ(回転駆動手段)、
48…付勢手段。
1 ... Horizontal CMM body,
12 ... Base,
14 ... X slider,
15 ... Y column,
16 ... Y slider (support member),
17 ... Z spindle (movable member),
18 ... Probe (measuring element),
30Z ... Z-axis guide mechanism,
31Z ... guide rail,
32Z ... engaging block,
40Z ... Z-axis drive mechanism,
45. Swing member,
46: Drive motor (rotation drive means),
48 ... biasing means.
Claims (2)
前記ガイド機構は、前記Zスピンドルの対向する上下面に前記Zスピンドルの移動方向に沿って平行にかつZスピンドルの軸を中心に対称配置された一対のガイドレールと、前記Yスライダに配置され前記ガイドレールに摺動可能に係合する複数の係合ブロックとを有し、
前記Yスライダには、前記Zスピンドルを前記XスライダおよびYスライダの移動方向に対して直交する方向へ移動させる駆動機構が設けられ、
前記駆動機構は、一端が前記Yスライダに揺動可能に支持された揺動部材と、この揺動部材の他端に回動可能に支持され前記Zスピンドルの側面に当接される駆動ローラと、この駆動ローラを回転駆動させる回転駆動手段と、前記揺動部材を前記Zスピンドルの側面に向かって付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力を調節する調節ねじとを含んで構成されている、
ことを特徴とする測定装置。 A base, an X slider provided on the upper surface of the base so as to be movable in the horizontal direction, a Y column erected substantially perpendicular to the X slider, and a Y slider provided so as to be movable up and down along the Y column A Z spindle, a measuring element provided at the tip of the Z spindle, and the Y slider so that the Z spindle can move in a direction perpendicular to the moving direction of the X slider and the Y slider. A measuring device including a guide mechanism,
The guide mechanism is arranged on a pair of guide rails arranged in parallel with the Z spindle in the moving direction of the Z spindle and symmetrically about the axis of the Z spindle, and the Y slider. have a plurality of engagement blocks slidably engaged with the guide rail,
The Y slider is provided with a drive mechanism for moving the Z spindle in a direction orthogonal to the moving direction of the X slider and the Y slider,
The drive mechanism includes a swing member having one end swingably supported by the Y slider, a drive roller rotatably supported by the other end of the swing member, and abutting against a side surface of the Z spindle. A rotation driving means for rotating the driving roller; a biasing means for biasing the swinging member toward the side surface of the Z spindle; and an adjustment screw for adjusting a biasing force of the biasing means. It is configured,
A measuring device.
前記Zスピンドルは、上面、下面および側面を有する断面矩形の角筒状で、かつ、アルミニウムまたはアルミニウムを主体とするアルミニウム合金によって構成され、前記上面および下面に前記ガイドレールが配置されている、ことを特徴とする測定装置。 The measuring apparatus according to claim 1,
The Z spindle is a rectangular tube with a rectangular cross section having an upper surface, a lower surface and side surfaces, and is made of aluminum or an aluminum alloy mainly composed of aluminum, and the guide rails are disposed on the upper surface and the lower surface. Measuring device characterized by.
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