JP3126259U - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い応答性を有する測定装置を提供する。
【解決手段】コラム１５は、Ｚ軸方向に平行に設けられた二対の第一及び第二支持プーリ１５４ａａ〜１５４ｂｂと、Ｚ軸方向に延びるＺ軸平行領域１５３Ａ，１５３Ｂを構成するように第一及び第二支持プーリ１５４ａａ〜１５４ｂｂに内接し、Ｚ軸平行領域１５３Ａにスピンドル１６を設けたループ状の第一駆動ベルト１５３と、第一駆動ベルト１５３のＺ軸平行領域１５３Ｂに設けられた、プローブ１７、及びスピンドル１６の第一駆動ベルト１５３に及ぼす荷重を相殺する自重を有するカウンタウェイト１５６と、第一駆動ベルト１５３に駆動力を供給可能なモータ１５７とを備える。
【選択図】図２

Description

本考案は、被測定物上の三次元座標値を取り込むことにより、被測定物の三次元形状、表面性状等の測定を行う測定装置に関する。

三次元測定装置及びダイヤルゲージ等の測定装置は、スピンドルをその軸方向に支持し、このスピンドルの軸方向の変位量を機械式、光学式、静電容量式などの検出手段で検出し、その変位量から被測定物の形状或いは表面性状等を測定するものである。

従来、この種の測定装置においては、被測定物との接触感知するプローブを先端に有するスピンドルと、そのスピンドルをＺ軸方向（被測定物を載置する面に対して垂直方向）に駆動させるＺ軸駆動機構が搭載されている。そして、特許文献１には、このＺ軸駆動機構により駆動されるスピンドル及びプローブ等の自重を相殺するバランスウェイトを設けた測定装置が開示されている。

特開平５−２０９７０２号公報

上記特許文献１記載の測定装置は、スピンドルを駆動する駆動ワイヤを閉ループ構造としているので、比較的高い応答性を得ることができる。しかしながら、特許文献１の構造においては、その駆動に多数のプーリを必要とする構成であるため、駆動ワイヤがプーリにかけるテンション、及びプーリにかける摩擦力等は、それらプーリの数だけ大きなものとなる。したがって、特許文献１記載の構造であっても、未だ十分な応答性が得られる構造とはなっていない。

そこで、本考案は、このような問題を解決するものであって、高い応答性を有する測定装置を提供することを目的とする。

本考案に係る測定装置は、被測定物との接触を検知するプローブと、当該プローブを先端に有するスピンドルと、当該スピンドルをＺ軸方向に駆動可能とする駆動機構とを備える測定装置であって、前記駆動機構は、前記スピンドルが取り付けられたループ状の第一駆動ベルトと、当該第一駆動ベルトに内接して、前記第一駆動ベルトを支持する少なくとも一対の支持プーリと、前記プローブ及び前記スピンドルの前記第一駆動ベルトに及ぼす荷重を相殺する自重を有する、前記第一駆動ベルトに設けられたカウンタウェイトと、前記支持プーリに第一駆動ベルトの駆動力を供給可能な駆動力供給部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、閉ループ構造となる第一駆動ベルトにバランスウェイトを設け、最低二つの支持プーリを介して、スピンドルを移動可能とする構成としているので、支持プーリによる駆動力の低減を防ぎ、送り剛性の低下を抑制することができる。また、構成部材が少なくなるので、部品費、組立調整費を含めたコストダウンが可能である。また、プーリ自体を駆動させる簡便な構造であるため、その構成をコンパクトな大きさとすることができる。

また、本考案に係る測定装置において、前記駆動力供給部は、駆動力を生成可能な原動部と、当該原動部からの駆動力により駆動される第一駆動プーリと、いずれかの前記支持プーリと同じ軸芯を有し、当該支持プーリの回転と共に回転可能とされた第二駆動プーリと、当該第二駆動プーリ及び前記第一駆動プーリと内接するように配置されたループ状の第二駆動ベルトとを備える構成としてもよい。

以上のように本考案によれば、高い応答性を有する測定装置を提供することができる。

次に、本考案に係る測定装置の実施形態について図面に基づいて説明する。

［第一実施形態］
先ず、図１〜図３を参照して、本考案の第一実施形態に係る三次元測定装置を説明する。図１は、本考案の一実施形態に係る三次元測定装置の斜視図である。

この三次元測定装置は、三次元測定機１と、この三次元測定機１を駆動制御して必要な測定値を取り込むと共に形状処理に必要な演算処理を実行するコンピュータ２とから構成されている。

三次元測定機１は、例えば図１に示すように構成されており、除震台１０の上には、定盤１１がその上面をベース面として水平面と一致するように載置され、この定盤１１の両端側から立設されたビーム支持体１２ａ，１２ｂの上端でＸ軸方向に延びるビーム１３を支持している。ビーム支持体１２ａは、その下端がＹ軸駆動機構１４によってＹ軸方向に駆動される。また、ビーム支持体１２ｂは、その下端がエアーベアリングによって定盤１１にＹ軸方向に移動可能に支持されている。ビーム１３は、垂直方向（Ｚ軸方向）に延びるコラム１５を支持する。コラム１５は、ビーム１３に沿ってＸ軸方向に駆動される。コラム１５には、スピンドル１６がコラム１５に沿ってＺ軸方向に駆動されるように設けられている。スピンドル１６の下端には、接触式のプローブ１７が装着されている。また、プローブ１７の先端には、例えば円球形状の接触子１７ａが形成されている。この接触子１７ａが、定盤１１上に載置された被測定物３１に接触したときに、タッチ信号が出力され、そのときの接触子１７ａの基準位置のＸＹＺ座標値をコンピュータ２が取り込むようになっている。

コンピュータ２は、コンピュータ本体２１、キーボード２２、マウス２３、ＣＲＴ２４及びプリンタ２５を備えて構成されている。

図２は、三次元測定機１のコラム１５のＡ−Ａ’断面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ’断面図である。図２に示すように、スピンドル１６は、コラム筐体１５１に設けられた駆動ベルト１５３に取り付けられている。このコラム筐体１５１は、その下方に設けられた２つのスライダ１５１ａ，１５１ａにより、ビーム１３に設けられた２つのレール１３ａ，１３ａに摺動可能に支持されている。

コラム筐体１５１には、Ｚ軸方向に平行に２対の第一支持プーリ１５４ａａ，１５４ａｂ、第二支持プーリ１５４ｂａ，１５４ｂｂが設けられている。これら４つの第一及び第二支持プーリ１５４ａａ，１５４ａｂ，１５４ｂａ，１５４ｂｂを内接させるように、ループ状の第一駆動ベルト１５３が取り付けられている。なお、第一支持プーリ１５４ａａは、第一支持プーリ１５４ａｂの上方に設けられており、第二支持プーリ１５４ｂａは、第二支持プーリ１５４ｂｂの上方に設けられている。

第一支持プーリ１５４ａａ，１５４ａｂによりＺ軸方向に平行となった第一駆動ベルト１５３上の第一のＺ軸平行領域１５３Ａには、スピンドル１６が取り付け部材１６ａを介して取り付けられている。また、スピンドル１６の末端に設けられたスライダ１５２，１５２は、コラム本体１５１に設けられたＺ軸方向に伸びるレール１５５，１５５に摺動可能に取り付けられている。

一方、第二支持プーリ１５４ｂａ，１５４ｂｂによりＺ軸平行となった第一駆動ベルト１５３上の第二のＺ軸平行領域１５３Ｂに、カウンタウェイト１５６が設けられている。なお、このカウンタウェイト１５６は、プローブ１７、及びスピンドル１６の第一駆動ベルト１５３に及ぼす荷重を相殺する質量を有する。

Ｚ軸方向下側の第一支持プーリ１５４ａｂの近傍には、回転力を発生させるモータ１５７と、そのモータ１５７の駆動力を伝達する第一駆動プーリ１５７ａと、第一支持プーリ１５４ａｂと同じ軸心を有する第二駆動プーリ１５７ｂとが設けられている。つまり、第一駆動プーリ１５４ａｂが回転すれば、第二駆動プーリ１５７ｂも回転する構成となっている。そして、第一駆動プーリ１５７ａと、第二駆動プーリ１５７ｂとを内接させるように、第二駆動ベルト１５８が設けられている。

したがって、モータ１５７を駆動させることにより、第一駆動プーリ１５７ａ、第二駆動ベルト１５８、第二駆動プーリ１５７ｂを介して、その駆動力が第一支持プーリ１５４ａｂに伝達される。そして、この第一支持プーリ１５４ａｂから駆動力を受け、他方の第一支持プーリ１５４ａａと第二支持プーリ１５４ｂａ，１５４ｂｂとに支持され、第一駆動ベルト１５３が回転する。つまり、モータ１５７と第二駆動ベルト１５３と第一及び第二駆動プーリ１５７ａ，１５７ｂとが、第一支持プーリ１５４ａｂに駆動力を供給する駆動力供給部として機能している。そして、カウンタウェイト１５６は、その自重により、プローブ１７、及びスピンドル１６の第一駆動ベルト１５３に及ぼす荷重を相殺し、スピンドル１５の駆動時の応答性を高めている。

本考案は、ループ状の第一駆動ベルト１５３に、カウンタウェイト１５６を設ける構成であるので、その駆動力を伝達する構成は、クローズドループ構造となり、駆動系全体の剛性を高めることができる。そして、プーリの数を極力少なくした構成とされているので、プーリによって駆動ベルトに与えられるテンション及び摩擦等による駆動ベルトの回転力の低減を抑えることが可能となる。すなわち、モータ１５７の駆動に対して、スライダ１５２の高い応答性が得られることとなる。また、構成部材が少なくなるので、部品費、組立調整費を含めたコストダウンが可能となる。また、クローズドループ構造を構成するプーリ自体を駆動させる簡便な構成としており、その他の駆動機構を省略することができる。したがって、その駆動機構のサイズをコンパクト化でき、コラム１５のサイズもコンパクト化することができる。

［第二実施形態］
次に、図４及び図５を参照して、本考案の第二実施形態に係る三次元測定装置を説明する。図４は、本考案の第二実施形態に係る三次元測定装置のコラム１５’のＡ−Ａ’断面図を示す図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ’断面図である。第二実施形態に係る三次元測定装置は、コラム１５の代わりにコラム１５’を有する点のみが、第一実施形態と異なる。なお、コラム１５’内の構成において、第一実施形態と同一の構成には、同一の符号を付し、その説明を省略する。

第二実施形態に係るコラム１５’内には、第一実施形態の構成における下方に位置する第二支持プーリ１５３ｂａ、第一駆動プーリ１５７ａ、第二駆動プーリ１５７ｂが取り除かれている。そして、コラム１５’内には、モータ１５７の回転軸にその軸芯が接続された第三支持プーリ１５４ｃが、第一駆動ベルト１５３に内接する位置に設けられている。すなわち、モータ１５７は、第三支持プーリ１５４ｃに直接的に駆動力を与え、第三支持プーリ１５４ｃを回転させ、第一及び第三支持プーリ１５４ａａ〜１５４ｃにより支持された第一駆動ベルト１５３を回転させる。

第二実施形態に係る三次元測定装置は、第一実施形態と比較して、より少ない数のプーリで構成されている。したがって、第一実施形態よりも更に応答性が高く、コストダウンした三次元測定装置を提供することが可能となる。また、第一実施形態よりもさらにコンパクトな構造とすることができる。

上記のように、本考案の一実施形態に係る三次元測定装置を説明したが、本考案は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、本考案は、ダイヤルゲージ等のその他の測定装置にも適用可能である。また、第一及び第二実施形態における支持プーリ及び駆動プーリの数に限られることはなく、支持プーリ及び駆動プーリは、２以上であればよい。

本考案の第一実施形態に係る三次元測定装置の斜視図である。 本考案の第一実施形態に係る三次元測定装置のコラムのＡ−Ａ’断面図である。 本考案の第一実施形態に係る三次元測定装置のコラムのＢ−Ｂ’断面図である。 本考案の第二実施形態に係る三次元測定装置のコラムの断面図である。 本考案の第二実施形態に係る三次元測定装置のコラムのＣ−Ｃ’断面図である。

符号の説明

１…三次元測定機、２…コンピュータ、１０…除震台、１１…定盤、１２ａ，１２ｂ…ビーム支持体、１３…ビーム、１３ａ…レール、１４…Ｙ軸駆動機構、１５，１５’…コラム、１６…スピンドル、１７…プローブ、１７ａ…接触子、２１…コンピュータ本体、２２…キーボード、２３…マウス、２４…ＣＲＴ、２５…プリンタ、３１…被測定物、１５１…コラム筐体，１５１ａ…スライダ、１５２…スライダ、１５３…第一駆動ベルト、１５４ａａ，１５４ａｂ…第一支持プーリ、１５４ｂａ，１５４ｂｂ…第二支持プーリ、１５４ｃ…第三支持プーリ、１５５…レール、１５６…カウンタウェイト、１５７…モータ、１５７ａ…第一駆動プーリ、１５７ｂ…第二駆動プーリ、１５８…第二駆動ベルト。

Claims (2)

1. 被測定物との接触を検知するプローブと、当該プローブを先端に有するスピンドルと、当該スピンドルをＺ軸方向に駆動可能とする駆動機構とを備える測定装置であって、
   前記駆動機構は、
   前記スピンドルが取り付けられたループ状の第一駆動ベルトと、
   当該第一駆動ベルトに内接して、前記第一駆動ベルトを支持する少なくとも一対の支持プーリと、
   前記プローブ及び前記スピンドルの前記第一駆動ベルトに及ぼす荷重を相殺する自重を有する、前記第一駆動ベルトに設けられたカウンタウェイトと、
   前記支持プーリに第一駆動ベルトの駆動力を供給可能な駆動力供給部と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記駆動力供給部は、
   駆動力を生成可能な原動部と、
   当該原動部からの駆動力により駆動される第一駆動プーリと、
   いずれかの前記支持プーリと同じ軸芯を有し、当該支持プーリの回転と共に回転可能とされた第二駆動プーリと、
   当該第二駆動プーリ及び前記第一駆動プーリと内接するように配置されたループ状の第二駆動ベルトと
   を備えることを特徴とする請求項１記載の測定装置。

Images