JPH0620965Y2 - 三次元測定機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は三次元測定機に関し、一層詳細には、所謂、門
型形状のスライダ装置を有する三次元測定機の駆動系の
改良に関する。

〔背景技術〕

被測定物の寸法、形状等を精密に測定する装置として、
種々の三次元測定機が広範に利用されている。

この種の三次元測定機の中には、例えば、門型形状のス
ライダが定盤上を変位する三次元測定機が知られてい
る。この三次元測定機は、スライダを定盤の一方側へ変
位させておくことで、被測定物の取付け、取外し作業が
容易となり、また、測定範囲が広範囲であるという利点
を有しているため、一般的に使用されている。

このような三次元測定機の一例を第３図及び第４図に示
す。

第３図、第４図において、三次元測定機６０は、床上に
配置される定盤６１を含み、この定盤６１上には、スラ
イダ装置７０が変位可能に設けられるとともに、被測定
物Ｗが載置される。

スライダ装置７０は、矢印Ｙ方向に変位自在な門型形状
のＹ軸スライダ７１と、このＹ軸スライダ７１上を矢印
Ｘ方向に変位するＸ軸スライダ７２と、このＸ軸スライ
ダ７２内を矢印Ｚ方向に昇降するとともに測定子７３を
有するＺ軸スライダ７４とで構成される。

前記Ｙ軸スライダ７１は左右の支柱７１Ａ，７１Ｂを備
え、これらの支柱７１Ａ，７１Ｂにはビーム７１Ｃが横
架されており、全体として門型に形成されている。一方
の支柱７１Ｂには、Ｙ軸スライダ７１を矢印Ｙ方向に変
位させる駆動手段８０と、ガイド部材８５とが、定盤６
１の側面６１Ａにおいてそれぞれ配設される。この駆動
手段８０は、モータ８１と、このモータ８１の回転軸
（図示せず）に取着されるとともに、矢印Ｒ方向に回動
自在となるボールねじ８２とを有している。

また、Ｘ軸スライダ７２及びＺ軸スライダ７４にも、そ
れぞれ図示しない駆動手段が設けられており、これによ
り、Ｘ軸スライダ７２及びＺ軸スライダ７４がそれぞれ
Ｘ，Ｚ方向に変位自在となる。

このような三次元測定機６０で被測定物Ｗを測定する場
合には、先ず、モータ８１を作動させてボールねじ８２
を矢印Ｒ方向に回動させ、Ｙ軸スライダ７１をＹ方向
に、また、図示しない駆動手段を介してＸ軸スライダ７
２、Ｚ軸スライダ７４をそれぞれ矢印Ｘ，Ｚ方向に変位
させることにより、測定子７３を被測定物Ｗの複数点に
当接させてその寸法を測定し、あるいは、測定子７３を
被測定物Ｗに摺動させてその形状を測定する。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、この三次元測定機６０におけるスライダ装置
７０の重心を考えた場合、第３図及び第４図に示す点Ｇ
付近にその重心が存在することが知られている。

また、スライダ装置７０の質量をＭ、スライダ装置７０
を矢印Ｙ方向に変位させる際の加速度をαとし、重心Ｇ
から駆動手段８０までの距離をＬとすると、そこに作用
する慣性モーメントＩはＩ＝αＭＬとなる。この場合、
距離Ｌはかなり長距離となるので、それに比例して慣性
モーメントＩも大となる。

従って、Ｙ軸スライダ７１の移動中には、常にその大き
な慣性モーメントＩが作用するので、Ｙ軸スライダ７１
に傾き、揺れ、振動等が発生する。このため、被測定物
Ｗの形状の精密測定が困難となる欠点が露呈する。

そこで、慣性モーメントＩを最小にすることが考えられ
るが、加速度αを小さくすると、測定時間が長時間とな
るので、これはできない。また、スライダ装置７０の質
量Ｍは高剛性を必要とするので極端に軽量化することは
困難である。

そこで、距離Ｌを小さくすることが考えられるが、駆動
手段８０を重心Ｇ近傍に位置させようとすると、定盤６
１の支柱７１Ｂ側の一部に、定盤６１のＹ方向の全長に
わたって駆動手段支持用の壁を突設し、この壁に駆動手
段８０のモータ８１、軸受等を設けなければならない。
このため、被測定物Ｗの取付け等の目的で、スライダ装
置７０を定盤６１の一方側に変位させても、その定盤６
１の側方全長にわたって立設された壁が邪魔になり、被
測定物Ｗの取付け、取外し作業が煩雑となってしまう。
従って、従来の門型形状の三次元測定機の利点が損なわ
れるとともに、装置が大掛りとなり、高価となる不都合
が生じる。

本考案の目的は、従来の門型のスライダ装置を有する三
次元測定機の利点を損なうことなく、スライダ装置の慣
性モーメントを小さくできて、精密測定が可能な三次元
測定機を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、駆動手段の設置位置をスライダ装置の重心位
置に適量近づけることにより、前記目的を達成しようと
するものである。

具体的には、本発明は、互いにほぼ平行となる一対の支
柱とこの支柱間に横架されるビームとを含む門型のスラ
イダ装置を有し、このスライダ装置が定盤に対し変位可
能に支持されるとともに、スライダ装置に保持される測
定子を被測定物に三次元的に関与させることにより、被
測定物の寸法、形状等を測定する三次元測定機におい
て、前記スライダ装置を変位させる駆動手段を定盤の上
方でかつスライダ装置の重心からやや離れた下方位置に
配置してスライダ装置の少なくとも一方の支柱に連結さ
せた三次元測定機である。

〔作用〕

本発明の構成において、被測定物を測定するには、駆動
手段を駆動してスライダ装置を変位させ、スライダ装置
に支持された測定子を被測定物の複数の被測定箇所に当
接させ、この当接位置をコンピュータ等の通常の演算装
置で三次元的に検出して行なう。

スライダ装置の駆動は、定盤より上方で、かつ、スライ
ダ装置の重心からやや離れた位置で行なわれるため、ス
ライダ装置の振動、傾き等を生じることなく、スライダ
装置を略直線的に変位させることができる。従って、被
測定物の寸法測定はもとより、形状をも精密に測定する
ことが可能となる。

〔実施例〕

次に、本考案に係る三次元測定機について好適な実施例
を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図において、参照符号１０は本実施例に係る三次元
測定機を示し、この三次元測定機１０は床上に配置され
る定盤１１を含み、この定盤１１上の略中央には被測定
物Ｗが載置されている。定盤１１の上面一端側には、ガ
イドレール１２がその長手方向に沿って設けられる。こ
のガイドレール１２上には、当該ガイドレール１２を摺
動するスライダ装置２０が配設されている。

スライダ装置２０は、矢印Ｙ方向に変位するＹ軸スライ
ダ２１を含んでいる。このＹ軸スライダ２１は、ガイド
レール１２上に図示しないエアーベアリングを介して載
置されるとともに、当該ガイドレール１２上を矢印Ｙ方
向に沿って摺動する支持部材２２と、この支持部材２２
上に立設された太い角柱状の一方の支柱２３と、この支
柱２３とほぼ平行にされるとともに、定盤１２の他端側
に位置された細い角柱状のもう一方の支柱２４と、これ
らの支柱２３，２４の上端間に横架されるビーム２５と
を備えて構成されている。

Ｙ軸スライダ２１のビーム２５上には、Ｘ軸スライダ３
１が図示しない駆動手段を介して矢印Ｘ方向に変位自在
に設けられ、このＸ軸スライダ３１内にはＺ軸スライダ
３２が駆動手段（図示せず）を介して矢印Ｚ方向に移動
自在に保持されている。このＺ軸スライダ３２の下部に
は測定子３３が着脱自在に保持されている。

これらＸ軸スライダ３１、Ｚ軸スライダ３２にも、図示
しないエアーベアリングが装着されている。

スライダ装置２０の一方の支柱２３には、孔部２６が穿
設されるとともに、この孔部２６と同心にナット部材２
７が突設されている。

定盤１１のガイドレール１２側には、スライダ装置２０
を矢印Ｙ方向に駆動する駆動手段４０が設けられてい
る。この駆動手段４０は、定盤１１上に設けられるボッ
クス４１（第２図参照）を備え、このボックス４１内に
はタイミングプーリからなる回転子４２が回転自在に設
けられている。この回転子４２の回転軸４３は、カップ
リング４４の一端に固着され、このカップリング４４の
他端にはモータ４５の出力軸４６が固定される。

また、ボックス４１上にはベアリング部材４７が設けら
れ、このベアリング部材４７内には矢印Ｒ方向に回動す
るボールねじ４８の一端が支持され、このボールねじ４
８の軸端部４９にはタイミングプーリからなる回転子５
１が外装されている。この回転子５１と前記回転子４２
とは、タイミングベルト５２によって接続されている。
これにより、モータ４５を作動させると、カップリング
４４、回転子４２、タイミングベルト５２及び回転子５
１を介してボールねじ４８が矢印Ｒ方向に回動するよう
構成される。

ボールねじ４８の途中は、支柱２３に設けられたナット
部材２７に螺合されるとともに、その他端はベアリング
５３を介して定盤１１上に立設される取付板５４に支持
されている。これにより、ボールねじ４８の回転に伴
い、ナット部材２７を介して支柱２３、ひいては、スラ
イダ装置２０が矢印Ｙ方向に進退されるようになってい
る。

前述のように、ボールねじ４８を介してスライダ装置２
０のナット部材２７に連結された駆動手段４０は、定盤
１１の上方で、かつ、スライダ装置２０の重心Ｇからや
や離れた下方に設けられることになる。このとき、重心
Ｇは、本実施例に係る三次元測定機１０においては、や
や駆動手段４０よりに位置していることになる。

より具体的には、定盤１１の上面からＹ軸スライダ２１
の上端までの寸法をＨとするとき、定盤１１の上面から
駆動手段４０のボールねじ４８の軸心までの寸法ｈは、
１／６Ｈ≦ｈ≦５／６Ｈ、好ましくは１／４Ｈ≦ｈ≦３
／４Ｈの範囲とするのがよく、更には、ｈ≒３／１０Ｈ
程度がより好ましい。寸法ｈが１／６Ｈより小さいと、
定盤１１との寸法差が小さく、慣性モーメントが小さく
ならず、一方５／６Ｈより大きいと、Ｙ軸スライダ２１
がガイドレール１２と摺動する位置とボールねじ４８と
の距離が大きくなって円滑な摺動が得られないからであ
る。

また、前記スライダ装置２０の質量をＭ、スライダ装置
２０を変位させる際の加速度をαとし、重心Ｇから駆動
手段４０のボールねじ４８の軸心までの距離をＬ_１とす
ると、このスライダ装置２０を変位させる際の慣性モー
メントＩはＩ＝αＭＬ_１となる。

なお、第２図中、符号２８は、ナット部材２７とＹスラ
イダ２１の支柱２３との間に介装されたボールねじ４８
の偏心運動非伝達手段であり、この偏心運動非伝達手段
２８は、一対のボール２８Ａと長さ調整部材２８Ｂとか
らなり、ナット部材２７とＹスライダ２１とを、ボール
ねじ４８の軸方向には相対変位不可能に連結し、半径方
向には相対変位可能に連結するものである。これによ
り、ボールねじ４８に偏心、曲がり等があっても、Ｙス
ライダ２１には、これらの偏心等が伝達されず、Ｙ方向
の送りのみが伝達されるものである。

また、符号５５は、ボールねじ４８の軸端部４９と、ベ
アリング部材４７との間に設けられたロータリエンコー
ダであり、ボールねじ４８の回転角度、ひいては、Ｙス
ライダ２１のＹ方向変位量を検出するものである。この
ロータリエンコーダ５８の出力は、必要に応じて図示し
ない制御手段を介してモータ４５にフィードバックさ
れ、モータ４５の駆動を制御できるようにされる。

本実施例に係る三次元測定機１０は、基本的には、以上
のように構成されるものであり、次に、その作用につい
て説明する。

先ず、モータ４５を作動させると、その回転力はカップ
リング４４から回転子４２及びタイミングベルト５２並
びに回転子５１を介してボールねじ４８に伝達される。
これにより、ボールねじ４８は矢印Ｒの何れか一方向に
回転されるので、このボールねじ４８に螺合されるナッ
ト部材２７、すなわち、Ｙ軸スライダ２１が矢印Ｙの何
れか一方向に変位される。

次いで、Ｘ軸スライダ３１及びＺ軸スライダ３２も、図
示しない駆動手段を介してそれぞれＸ，Ｚの何れか一方
向に変位させ、先ず、測定子３３を図示しない原点球等
に当接させて零点設定を行なった後、この測定子３を被
測定物Ｗに複数点当接させてその寸法を測定し、あるい
は、この測定子３３を前記被測定物Ｗのそれぞれの面に
摺動させてその形状を測定する。

前述のような本実施例によれば、次のような効果があ
る。

すなわち、Ｙ軸スライダ２１を変位させる駆動手段４０
を定盤１１の上方で、かつ、重心Ｇの下方に配置させて
いるので、重心Ｇから駆動手段４０までの距離Ｌ_１を従
来のほぼ1/2とすることができ、Ｙ軸スライダ２１の移
動変位中に作用する慣性モーメントＩ（＝αＭＬ_１）を
最小限に抑えることが可能となる。これにより、従来の
ようにＹ軸スライダ２１の傾き、揺れ、振動等を惹起す
ることなく、Ｙ軸スライダ２１をほぼ直線的に変位させ
ることができる。この結果、被測定物Ｗの寸法測定はも
とより、形状をも精密に測定することが可能となる効果
を奏する。

また、本実施例に係る三次元測定機１０は、駆動手段４
０を重心Ｇ近傍には配置させていないので、スライダ装
置２０を定盤１１の一側であるモータ４５側に移動させ
ておけば、被測定物Ｗの取付け、取外し作業を容易に行
うことができるいという従来からの門型形状の三次元測
定機の利点をそのまま維持することができる。

以上、本考案について好適な実施例を挙げて説明した
が、本考案はこの実施例に限定されるものではなく、本
考案の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。

例えば、駆動手段４０は、Ｙ軸スライダ２１の一方の支
柱２３にのみ設けるものに限らず、大型の場合等は、両
方の支柱２３，２４に設け、両駆動手段４０を同期して
駆動するものでもよい。

また、支柱２３，２４の太さは、必ずしも一方の支柱２
３を太くする必要はなく、両方共、同じ太さとしてもよ
い。

更に、Ｙ軸スライダ２１は、一対の支柱２３，２４とビ
ーム２５とをそれぞれ別体としたものを連結する構造に
限らず、一体のものでもよい。

〔考案の効果〕

前述のように、本考案によれば、従来の門型の三次元測
定機の利点を損なうことなく、スライダ装置の変位に伴
うスライダ装置の撓み等を小さくでき、精密測定が可能
になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る三次元測定機の一実施例を示す斜
視図、第２図は本実施例の駆動手段の要部を示す拡大断
面図、第３図は従来例を示す正面図、第４図はその側面
図である。 １０……三次元測定機、１１……定盤、２０……スライ
ダ装置、２１……Ｙ軸スライダ、３１……Ｘ軸スライ
ダ、３２……Ｚ軸スライダ、３３……測定子、４０……
駆動手段、４５……モータ、４８……ボールねじ、Ｗ…
…被測定物、Ｌ_１……距離。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】互いにほぼ平行となる一対の支柱とこの支
   柱間に横架されるビームとを含む門型のスライダ装置を
   有し、このスライダ装置が定盤に対し変位可能に支持さ
   れるとともに、スライダ装置に保持される測定子を被測
   定物に三次元的に関与させることにより、被測定物の寸
   法、形状等を測定する三次元測定機において、前記スラ
   イダ装置を変位させる駆動手段を定盤の上方でかつスラ
   イダ装置の重心からやや離れた下方位置に配置してスラ
   イダ装置の少なくとも一方の支柱に連結させることを特
   徴とする三次元測定機。