JP7144920B2 - 形状測定装置および移動機構 - Google Patents
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Description
門型の三次元測定機は、ワークを載置するテーブルと、その両側に設置された一対のコラムと、一対のコラムに架構されたX軸方向のビームと、ビーム上を移動可能なスライダと、スライダに対して昇降するZスピンドルとを備え、Zスピンドルの下端にプローブが装着される。そして、コラムおよびビームがテーブルに対してY軸方向に相対移動され、スライダがビームに沿ってX軸方向に移動され、Zスピンドルがスライダに対してZ軸方向(昇降方向)に移動されることで、プローブをテーブル上のワークに対して三次元移動させることができる。これらのX軸、Y軸およびZ軸の移動は、各軸移動機構であるモータ等により行われる。
詳述すると、テーブルには、その上面の両側および側面にそれぞれ平坦度の高いガイド面が形成され、一対のコラムには各ガイド面に対向するエアパッド(空気静圧軸受)が設置される。エアパッドのうち、テーブル上面に対向するエアパッドにより、各コラムの荷重が支持される。また、テーブルの両側面を各コラムのエアパッドで挟み込むことで、Y軸方向のガイドが行われる。
コラムには、テーブルの側面を転動する駆動ローラが設置される。この駆動ローラでテーブルに対して一方のコラム駆動することで、ビームないし他方のコラムを含む門型構造の全体がテーブルに対してY軸方向へ駆動される。
ローラの表面には、テーブルに対する摩擦力を強化するために、摩擦力強化材料として数mm厚程度のウレタンやゴム、シリコン樹脂などが貼られる。
前述した特許文献2など、従来はローラの駆動領域とガイド面とが重複して設定されていた。すなわち、駆動側のコラムには、ガイド用の一対のエアパッドが設置されるとともに、その間に駆動ローラが設置され、この駆動ローラがガイド面を転動されていた。
このような構成では、ローラの転動によりローラ表面の摩擦力強化材料が擦り切れて粉塵となり、この粉塵がガイド面に付着することがある。
このような粉塵等がガイド面に付着すると、ガイド面の平滑性が損なわれ、エアパッドの微小間隔での静圧浮上が適切に行われず、所期のガイド機能が得られなくなる可能性があった。一方で、粉塵の発生を回避するために、摩擦力強化材料の硬さや強度を高める等すると、ローラによる駆動性能が適切に得られなくなる可能性があった。
本発明では、駆動ローラがガイドパッドより上方に配置されることになり、駆動ローラからの駆動力を、コラムおよびこれを含む移動部分の重心に近い位置で作用させることができ、移動精度を良好にできる。一方、駆動ローラの粉塵は上方の駆動領域からガイド領域へと落下する可能性があるが、ガイド領域であるため駆動ローラで押し付けられることはなく、ガイド領域を通るエアパッドからの排気で除去されることもあり、ガイド領域への付着を回避できる。
本発明の移動機構では、所定の移動方向に相対移動する第1部材および第2部材を有する形状測定装置などに適用することで、前述した本発明の形状測定装置で説明した通りの効果を得ることができる。
図1において、三次元測定機1は、本発明の形状測定装置であり、上面にワーク2が載置されるテーブル3と、テーブル3を跨ぐ門型の構造体4とを備えている。構造体4には測定プローブ5が装着され、測定プローブ5は構造体4によりワーク2に対して三次元移動される。
スライダ44とZスピンドル45との間には、図示しないZ軸移動機構が設置され、Zスピンドル45はスライダ44に対してZ軸方向に移動可能である。
テーブル3とコラム41,42との間には、Y軸移動機構10が設置され、コラム41,42を含む門型の構造体4は、テーブル3に対してY軸方向へ移動可能である。
これらのX軸、Y軸およびZ軸の各軸移動により、構造体4に装着された測定プローブ5を、テーブル3上のワーク2に対して三次元移動させることができる。
ここで、構造体4の荷重支持はコラム41,42の双方で分担されるが、Y軸方向へのガイドおよび駆動は専らコラム41側で行われる。
Y軸移動機構10に対する防塵などの保護のため、テーブル3のコラム41側はケース6で囲われている。ケース6は上面に伸縮式のカバーを有し、コラム41のY軸移動を妨げることがない。
コラム41には、水平に対向するエアパッド11,12と、上下に対向するエアパッド13,14が設置されている。
エアパッド13は、ガイドレール33の上面に対向配置されている。エアパッド14は、ガイドレール33の直下の位置においてテーブル3の下面に対向配置されている。
ここで、エアパッド13は、構造体4の荷重支持に必要な十分な負荷容量が設定されている。これに対し、エアパッド14は、エアパッド13とともにテーブル3を上下に挟み込むものであって、比較的小型とされている。
また、エアパッド13により、コラム41の荷重をテーブル3に伝達可能である。
なお、反対側のコラム42の下面にも、コラム41のエアパッド13と同様なエアパッドが設置され、テーブル3の上面に対してコラム42の荷重を伝達可能である。
駆動ローラ19は、ガイド面31を転動するとともに、モータ18で駆動され、ガイド面31に対してY軸方向の駆動力を伝達可能である。
これらのエアパッド11は、ともに数十μm程度の静圧隙間を介してガイド面31のガイド領域311に対向配置されている。
駆動ローラ19の周面には、転動するガイド面31との間の摩擦力を強化するために、ゴム等の摩擦力強化材料が貼られている。摩擦力強化材料は、駆動ローラ19の周面にコーティングされるものであってもよく、駆動ローラ19自体が摩擦力強化材料で形成されていてもよい。
Y軸移動機構10においては、4方向のエアパッド11~14により、テーブル3(第1部材)に対して構造体4のコラム41(第2部材)がガイドされる。そして、ガイド面31を転動する駆動ローラ19により、テーブル3に対してコラム41が駆動される。
このため、駆動ローラ19の転動により摩擦力強化材料の粉塵が生じても、この粉塵は専ら駆動領域312に付着し、ガイド領域311への付着は防止できる。その結果、ガイド領域311の平滑性ないしエアパッド11によるガイド機能を常に維持することができる。
このため、駆動ローラ19が駆動領域312に押し付けられることで、テーブル3にはコラム41からの押圧力が作用するが、駆動ローラ19の移動方向の両側にエアパッド11が配置され、コラム41に捻れを生じさせるようなモーメントなどが発生せず、テーブル3に対するコラム41の姿勢を維持することができ、移動方向に沿ったガイド機能を適切に維持することができる。
前記実施形態では、テーブル3の側面にガイド面31を形成し、コラム41の対向部分にガイド用のエアパッド11および駆動ローラ19を設置した。本発明の他の実施形態として、テーブル3の上面あるいは下面にガイド面を形成し、エアパッドおよび駆動ローラを設置してもよい。
前記実施形態では、2つのエアパッド11の移動方向の中間で上側にずれた位置に駆動ローラ19を設置したが、駆動ローラ19は下側に配置してもよい。ただし、構造体4の重心から離れるため、精度確保のための他の対策などが適宜必要になることがある。
さらに、本発明は三次元測定機1に限らず、テーブル(第1部材)に対してカメラを支持するコラム(第2部材)を移動させる画像測定機など、他の形状測定装置の移動機構に適用することもできる。
Claims (5)
- 所定の移動方向に相対移動する第1部材および第2部材と、
前記第1部材に形成され、前記移動方向に延びかつ互いに平行であって重ならないガイド領域および駆動領域を同一平面上に有するガイド面と、
前記第2部材に形成されて前記ガイド領域に対向するエアパッドと、
前記第2部材に形成されて前記駆動領域を転動する駆動ローラと、を有することを特徴とする形状測定装置。 - 請求項1に記載した形状測定装置において、
前記エアパッドは、同じ前記ガイド領域に対して複数が前記移動方向の異なる位置に設置されているとともに、
前記駆動ローラは、前記駆動領域に対向する位置であって、前記移動方向の位置は前記エアパッドの中間に配置されていることを特徴とする形状測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載した形状測定装置において、
前記第1部材が測定対象物を支持するテーブルであり、前記ガイド面は前記テーブルの側面に形成されているとともに、
前記第2部材は測定機を支持するコラムであり、前記エアパッドおよび前記駆動ローラは前記コラムの前記ガイド面に対向する部分に設置されていることを特徴とする形状測定装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載した形状測定装置において、
前記ガイド面には、前記ガイド領域よりも上側に前記駆動領域が形成されていることを特徴とする形状測定装置。 - 第1部材および第2部材を所定の移動方向に相対移動させる移動機構であって、
前記第1部材に形成され、前記移動方向に延びかつ互いに平行であって重ならないガイド領域および駆動領域を同一平面上に有するガイド面と、
前記第2部材に形成されて前記ガイド領域に対向するエアパッドと、
前記第2部材に形成されて前記駆動領域を転動する駆動ローラと、を有することを特徴とする移動機構。
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