JPS60224012A - 三次元測定機のｚ軸構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野〕 本発明は三次元測定機に係り、特にタッチ信号プローブ
を支持するＺ軸構造物の改良に関する。

［背景技術］ 一般に、タッチ信号プローブを被測定物に対し相対的に
三次元移動させて接触させ、このタッチ信号プローブか
らの信号により被測定物の形状を測定する三次元測定機
が知られており、その相対移動を自動的に行えるように
した、いわゆるＣＮＣ三次元測定機における自動化の実
効を期するには、各種タッチ信号プローブを自動的に交
換できるようにすることが必要となる。

しかし、従来はタッチ信号プローブの交換は手動で行わ
れており、自動化するとしても三次元測定機の外部に別
個のプローブ着脱機構を設けなければならないと考えら
れていた。これは、測定機本体に設けたのでは、プロー
ブ着脱機構の重量分だけ本体全体を強化しないと精度維
持ができないこととなり、この強化のために更に本体の
重量が増加して更に強度増強を行う結果、駆動源等も大
型化して技術的にも経済的にも不利となるからである・ また、タッチ信号プローブをＺ軸構造物に取付けるにあ
たり、その取付けの位置決め精度を電気回路に負担をか
けず、かつ、確実に行なえる構造が望まれる。

更に、測定にあたり、タッチ信号プローブの測定子の方
向を変更する必要があるとき、その変更のたびにタッチ
信号プローブを着脱していたのでは非常に時間がかかり
、非能率であるからタッチ信号プローブをＺ軸構造物に
取付けたまま測定子の方向の変更を行ないうる構造も望
まれている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、タッチ信号プローブの着脱機構を内装
してもタッチ信号プローブを保持するＺ軸構造物の重量
をそれ程大きくしないで済み、装置の大型化および経済
的不利を招来することのないばかりでなく、タッチ信号
プローブの取付けを精度よく確実に行なえ、かつ、測定
子の方向（角度）変更もできる三次元測定機のＺ軸構造
を提供するにある。

［発明の構成〕 本発明は、測定機本体に軸方向摺動自在かつ回転不能に
支持されたＺ軸構造物に中空のＺスピンドルを軸方向変
位不能に設けるとともに、この２スピンドルの先端部に
タッチ信号プローブの取付部を設け、かつ、Ｚスピンド
ル内に駆動棒の軸方向変位を利用して前記取付部にタッ
チ信号プローブを着脱させるプローブ支持手段を設け、
このプローブ支持手段の駆動棒を常時軸方向の一方向に
付勢するばねを設け、更にこのばねの付勢力に抗して前
記駆動軸を反対方向に強制変位させる圧縮空気作動の７
クチエータを設け、これにより、前記中空のＺスピンド
ルで軽量化を図るとともに、ばねおよび圧縮空気作動の
７クチエータで簡単かつ軽量な機構でＺスピンドルに内
装された駆動棒を介してプローブ支持手段を作動させる
ようにし、構造の大型化を招来しない構成とし、更に、
一対の噛合部材を有するカッピックカップリンクのよう
な多数角度位置噛合手段、この噛合手段の一対の噛合部
材の噛合状態を開放する軸方向駆動手段および前記一対
の噛合部材の噛合角度位置を変更させる回転駆動手段を
備えた角度位置決め機構を設けることにより、Ｚスピン
ドルの回転方向角度位置を変更ひいてはこのＺスピンド
ルに取付けられるタッチ信号プローブの測定子の方向を
変更可能に設けて前記目的を達成しようとするものであ
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

全体構成を示す第１図および第２図において、天然石材
、セラミックス等の６様部材からなる基台１０は設置床
ｌ上に水平に設置され、この基台１０は略凸字状に形成
されるとともに、この凸字状の基台１０の上面中央には
基台１０と同様の６様部材からなりＹ軸方向の案内面を
形成する第１の案内部材１１がねじ止め固定され、更に
、この第１の案内部材１１の両側には同じく６様部材か
らなる偏平な一対の第２の案内部材１２が一部を基台１
０の凸部上面から突出された状態で対称にねじ止め固定
されている。ここにおいて、本明細書におけるＸ軸方向
とは第２図中左右方向を、Ｙ軸方向とは同図中紙面直交
方向を、Ｘ軸方向とは同図中上下方向即ち鉛直方向を意
味し、従って、これらのｘ、ｙ、ｚ軸はＸ、Ｙ軸を水平
面内の軸とし、Ｘ軸方向を鉛直方向とする互いに直交す
る三軸とされている。

前記基台１０上には金属製のテーブル５０がＹ軸方向に
移動可能に設けられている。このテーブル５０の下面に
は、前記第１の案内部材１１の平行案内面１８に対向さ
れるエアベアリング５１がブラケット５２を介して取付
けられるとともに、前記第２の案内部材１２の上下の平
行案内面２０に対向されるエアベアリング５３およびブ
ラケット５５を介したエアベアリング５４が夫々取付け
られ、これらの各エアベアリング５１，５３．５４によ
りテーブル５０は基台ｌＯ上をわずかな力で移動できる
ようにされ、かつ、第１の案内部材１１とエアベアリン
グ５１との作用によりＸ軸方向への移動が規制され、ま
た、第２の案内部材１２とエアベアリング５３．５４と
の作用によりＸ軸方向への移動が規制され、Ｙ軸方向に
のみ真直に移動できるようになっている。

また、基台ｌＯとテーブル５０との間には、テーブル５
０をＹ軸方向に駆動するＹ軸方向駆動機構６０が設けら
れている。このＹ軸方向駆動機構６０は、第３図に示さ
れるように、基台１０にブラケッ）６１を介して固定さ
れたモータ６２を備え、このモータ６２により駆動され
る送りねじ軸６４に螺合されたナツト部材６６がブラケ
ット６５を介してテーブル５０に固定され、送りねじ軸
６４の回転に伴ないナツト部材６６を介してテーブル５
０が送りねじ軸６４の軸方向に移動されるようになって
いる。この際、送りねじ軸６４は第１の案内部材１１の
溝２１内に配置されている。また、テーブル５０の送り
量は、図示しないＹ軸方向変位検出手段により計測され
るようになっている。

第２図において、前記基台ｌＯの両側面には夫々支柱９
０が固定されている。これらの支柱９０は夫々鉄等の金
属から形成されるとともに、これらの支柱９０の上端間
には前記基台１０と同様な毛様部材からなる非移動体側
構造体としての梁１００が横架固定されている。この梁
ｌＯＯの上番とは、スライダ１１０がＸ軸方向移動自在
に支持されるとともに、このスライダ１１０はモータ１
２２、送りねじ軸１２４、ナツト部材１２９等からなる
Ｘ軸方向駆動機構１２０によりＸ軸方向に自動送りされ
、かつ、その移動量は図示しなｌ、％Ｘ軸方向変位検出
手段により計測されるようになっている。

ｆｍｍススライタ１１０、第４図に示されるように、前
記粱ｌＯＯを囲むように設けられるとともにＢｘｏｏの
四角の各面に対向して夫々エアベアリングｉｌｌを有す
るＸ軸方向案内用軸受箱１１２と、このＸ軸方向案内用
軸受箱１１２の前面に取付けられるとともに内部に平面
四角形状に配置されたエアベアリング１１３を有する上
下一対のＸ軸方向案内用軸受箱１１４と、これらのＸ軸
方向案内用軸受箱１１４内にＸ軸方向移動自在に挿入さ
れたＺ軸構造物１８０と、前記Ｘ軸方向案内用軸受箱１
１２１に立設された支持フレーム１１５に支持されたＸ
軸方向駆動機構１４０と、前記支持フレ°−ム１１５の
上端部に設けられるとともに前記Ｘ軸方向駆動機構１４
０の自由回転を阻止して前記Ｚ軸構造物１８０の落下を
防止する口・ンク装置１６０とを備えている。

前記Ｘ軸方向駆動機構１４０は、前記支持フレーム１１
５に支持されたモータ１４１を備え、このモータ１４１
によりタイミングベルト１４２を介して送りねじ軸１４
５を回転駆動できるようになっている。この送りねじ軸
１４５にはナンド部材１４６が螺合されるとともに、こ
のす・ント部材１４６は一対のローラ１４８および支持
フレーム１１５に固定された案内レール１４７により回
動不能に軸方向に案内されるようになっており、更に、
このナツト部材１４６に固定された連Ｍ板１４９を前記
Ｚ軸構造物１８０の上端部に固定されたブラケッ）１５
２により軸方向移動不可能かつ半径方向移動可能に挟持
することによってす・ント部材１４６の軸方向の動きを
Ｚ軸構造物１８０に伝達できるようになっている。この
際、送りねし軸１４５の曲がり、偏心等による影響は、
連結板１４９とブラケット１５２との間の半径方向の滑
、りにより吸収され、Ｚ軸構造物１８０にはナツト部材
１４６のＺ軸方向の動きだけが伝達されるようになって
いる。

前記Ｚ軸構造物１８０は、四角筒からなりＺ軸部材とし
ての中空の筐体１８１を備えるとともに、この筐体１８
１内にエアバランス機構１９０およびプローブ着脱機構
２００を備えている。このエアバランス機構１９０は、
筐体１８１に固定されるとともに下端を開放されたシリ
ンダ１９１と、このシリンダ１９１内に収納されるとと
もに前記支持フレーム１１５にピストンロッド１９４を
介して支持されたピストン１９２とを備えて構成され、
このピストン１９２とシリンダ１９１の上部との間に圧
縮空気を供給することにより、この圧縮空気の作用でＺ
軸構造物１８０の重量を支持してＺ軸構造物１８０の自
重による送りねし軸１４５側への負荷の軽減が図られて
いる。また、Ｚ軸構造物１８０のＺ軸方向の移動量は図
示しないＺ軸方向変位検出手段により検出されるように
なっている。

前記プローブ着脱機構２００は、第５図に示されるよう
に、筐体１８１に取付けられた上部ケース２０１内に収
納支持された割出し用モータ２０２と、この割出し用モ
ータ２０２の出力軸にギヤトレイン２０３を介して連結
されるとともに前記上部ケース２０１に回転自在に支持
された中間スリーブ２０４と、この中間スリーブ２０４
にカップリング２０５を介して軸方向移動可能かつ回転
伝達可能に連結されるとともに前記筐体１８１に支持さ
れた下部ケース２０６に回転自在に支持され鏑ｆ乙モー
タ２０２、ギヤトレイン２０３、中間スリーブ２０４お
よびカップリング２０５と共に回転駆動手段を構成する
スリーブ２０７と、このスリーブ２０７の下端に固定さ
れるとともに多数角度位置噛合手段としてのカーピック
カップリング２１０の一方の噛合部材を構成する第１の
ギヤ２１１と、この第１のギヤ２１１に多数角度位置で
噛合可能にされ前記カーピックカップリング２１Ｏの他
方の噛合部材を構成する第２のギヤ２１２と、この第２
のギヤ２１２を上下動可能かつ回転不能に前記、下部ケ
ース２０６に取付ける回り止め部材としてのダイヤフラ
ム２１３と、このダイヤフラム２１３に下端を固定され
るとともに前記スリーブ２０７の周囲に上下動可能に被
嵌されたギヤ上下動用ピストン２１４と、このギヤ上下
動用ピストン２１４を摺動自在に収納するとともに前記
下部ケース２０６に固定され前記ピストン２１４と共に
軸方向駆動手段を構成するギヤ上下動用シリンダ２１５
と、このギヤ上下動用シリンダ２１５と前記ギヤ上下動
用ピストン２１４との間に介装されるとともにギヤ上下
動用ピストン２１４の下端にダイヤフラム２１３を介し
て固定された第２のギヤ２１２を常時第１のギヤ２１１
側に付勢するばね２１６と、前記スリーブ２０７の下端
に上端部を固定されて前記第１のギヤ２１１と同時に回
動されるとともに上下２個所のラジアルエアベアリング
２１７およびスラストエアベアリング２１Ｂを介して前
記下部ケース２０６に回転自在に支持されかつ下端にプ
ローブホルダ・２５０の一端部を挿入可能なホルダ取付
部としてのテーパ状の孔２１９を有する中空のＺスピン
ドル２２０と、前記上下のラジアルエアベアリング２１
７およびスラストエアベアリング２１８に下部ケース２
０６内等に形成された通路を介して夫々圧縮空気を供給
するエア配管２２２と、前記Ｚスピンドル２２０内に軸
方向摺動自在に収納されるとともに下端部に半径方向移
動可能かつ落下防止された複数のポール２２５を有する
プローブ支持手段としてのポールホルダ２２６を備えた
駆動棒２２７と、この駆動棒２２７の上端部と前記Ｚス
ピンドル２２０との間に介装され前記ポールホルダ２２
６をＺスピンドル２２０内に引込む方向に付勢しＺスピ
ンドル２２０に形成された小径のガイド孔２２１の作用
によりポール２２５を内方に突出させてプローブホルダ
２５０のプルスタッド２５１を係止するようにする引込
み手段としての皿ばね２２８と、前記駆動棒２２７の上
端にポール２２９を介して下端部を当接されるとともに
前記スリーブ２０７内に軸方向摺動可能に収納された中
間軸２３０と、この中間軸２３０の上端にポール２３１
を介して下端部を当接されるとともに上下方向移動可能
にされたピストンロッド２３２と、このピストンロッド
２３２の上端部に複数個固定されたピストン２３３を摺
動自在に収納するとともに各ピストン２３３を夫々仕切
壁２３４で仕切って収納し複数の直列な多段受圧面を有
する前記上部ケース２０１に固定されたアクチェータ２
３５と、前記ピストンロッド２３２の途中に固定された
ドッグ２３６およびこのドッグ２３６を挟んで対向され
るとともに前記上部ケース２０１に支持された一対の検
出器２３７を有するピストンロッド軸方向位置検出手段
２３８と、前記Ｚスピンドル２２０の下端部に突出され
前記プローブホルダ２５０の位置決めをする突部２３９
と、同じくＺスピンドル２２０の下端部に突没可能に設
けられるとともにばね２４０により常時突出方向に付勢
され前記プローブホルダ２５０と電気的導通を取るピン
２４１と、前記中間スリーブ２０４に固定されたロータ
リディスク２４６および上部ケース２０１に支持された
検出器２４７からなり割出し用モータ２０２による中間
スリーブ２０４ひいては第１のギヤ２１１の回転角度を
検出するロータリエンコーダ２４５と、から構成されて
いる。ここにおいて、前記割出し用モータ２０２等から
なる回転駆動手段、多数角度位置−合手段としてのカー
ピックカップリング２１０、回り止め部材としてのダイ
ヤフラム２ｉ３、シリンダ２１５等からなる軸方向駆動
手段および付勢手段としてのばね２１６（前記ダイヤフ
ラム２１３も付勢手段の一部として作用する。）から角
度位置決め機構が構成されている。

このような構成により、プローブ着脱機構２００は、ア
クチェータ２３５を皿ばね２２８に抗して作動させ、駆
動棒２２７を下降させてポールホルダ２２６をガイド孔
２２１内から脱出させてポール２２５を半径方向に移動
可能とさせ、このポールホルダ２２６内にプローブホル
ダ２５０のプルスタッド２５１を挿入し、この状態でア
クチェータ２３５の作動を解いて皿ばね２２８により駆
動棒２２７を上昇させると、ポールホルダ２２６でプロ
ーブホルダ２５０のプルスタッド２５１をＺスピンドル
２２０の孔２１９内に引込み、ガイド孔２２１とポール
２２５との作用によってプルスタッド２５１を係止保持
でき、かつ、このプローブホルダ２５０を係止保持した
状態或いは保持しない状態でギヤ上下動用シリンダ２１
５を作動させ、ギヤ上下動用ピストン２１４をばね２１
６に抗して上昇させることにより、カービックカップリ
ング２１０の第２のギヤ２１２と第１のギヤ２１１との
噛合を解き、この状態で割出し用モータ２０２を回転さ
せれば、ギヤトレイン２０３、中間スリーブ２０４、カ
ップリング２０５およびスリーブ２０７を介して第１の
ギヤ２１１が回動され、この所定角度回動された状態で
前記ギヤ上下動用シリンダ２１５の作動を解けば、ばね
２１６およびダイヤフラム２１３の付勢力の作用により
ギヤ上下動用ピストン２１４と共に第２のギヤ２１２が
下降され、第２のギヤ２１２と第１のギヤ２１１とが初
期とは異なる位置で噛合されて第１のギヤ２１１と第２
のギヤ２１２との噛合角度が変更されることとなる。こ
の第１のギヤ２１１の回動に伴ない、スリーブ２０７を
介してＺスピンドル２２０も回動されるため、ポールホ
ルダ２２６に把持されているプローブホルダ２５０も回
動され、プローブホルダ２５０の角度位置を変更でき、
或いはＺスピンドル２２０の下端に固定された突部２３
９の位置を変更して次に取付けられるプローブホルダ２
５０の取付角度を変更できることとなる。この際、第１
のギヤ２１１の回動角度は、前記中間スリーブ２０４の
途中に固定されたロータリディスク２４６および上部ケ
ース２０１に支持された検出器２４７からなるロータリ
エンコーダ２４５により検出されることとなる。

前記プローブホルダ２５０は、第６図および第７図に示
されるように、上端にプルスタッド２５１を有するとと
もに途中にフランジ部２５２およびテーパ面２５３を有
するホルダ本体２５６を備え、このホルダ本体２５６の
下端部には、下端部に夫々測定子２７１或いは２８１を
有しかつ上部に雄ねじ２７２或いは２８２を有する形状
の異なるタッチ信号プローブ２７０或いは２８０がねじ
込み固定されるようになっている。この際、タッチ信号
プａ−プ２８０は、前記測定子２８１を有する回動部２
８３を備え、この回動部２８３の部分が雄ねじ２８２を
有する本体２８４に対して回動かつその回動位置で固定
可能になるようにされている。

また、前記プローブホルタ２５０のフランジ部２５２の
上面には、前記Ｚスピンドル２２０の下端部に設けられ
た突部２３９に保合可能にされ突部２３９と共に位置決
め手段を構成する溝状の係合凹部２５７が設けられると
ともに、前記Ｚスピンドル２２０の下端部に設けられた
固定ピン２４３に当接される接点ピン２６６（第７図参
照）が設けられている。また、フランジ部２５２の下面
には、ピン孔２６８および係合溝２６９が形成されてい
る。

第１図および第２図において、前記テーブル５０上には
、プローブストッカ２９０が設けられている。このプロ
ーブストッカ２９０は、第８図にも示されるように、テ
ーブル５０の一端即ち後端側に固定された保持台２９１
と、この保持台２９１の上部Ｋｆｆｉ１足されるととも
にテーブル５０の他端側即ち前端側に向って開口された
複数の切欠部２９２を有しテーブル５０の上面と所定間
隔を離された保持板２９３と、この保持板２９３の上面
において前記切欠部２９２の両側位置に突設され前記プ
ローブホルタ２５０のフランジ部２５２の下面に形成さ
れたピン孔２６８および係合溝２６９に係合可能にされ
これらのピン孔２６８および係合溝２６９と共にプロー
ブ姿勢維持手段を構成するピン２９４およびピン２９５
と、から構成され、このプローブストッカ２９０の保持
板２９３上には前記プローブホルダ２５０が位置調整さ
れて夫々載置されている。

なお、第１図中符号３１０は、簡略図示されているが、
表示部３１１を有するとともに図示しないプリンタ、Ｃ
ＲＴ等の周辺機器を有し、更に、内部に演算機能、記憶
機能等を持つ計算機システムを有し、所定のプログラム
に従って各部の動きを制御する制御装置、符号３２０は
テーブル５０上に載置ξれた被測定物、符号２６はＹ軸
方向駆動機構６０を防塵する蛇腹カバー、符号２７はサ
イドカバーである。また、前記プローブ着脱機構２００
とプローブストッカ２９０とにより、プローブ自動着脱
装置が構成されている。

次に、本実施例の作用につき説明する。

テーブル５０上に固定されたプローブストッカ２９０の
保持板２９３上に所定の形状のタッチ信号プローブ２７
０或いは２８０を取付けたプローブホルタ２５０をセッ
トし、かつ、テーブル５０上に被測定物３２０を載置固
定する。この状態で、制御装置３１０により所定の指令
を与えると、この指令によりＹ軸方向駆動機構６０のモ
ータ６２が駆動されて送りねじ軸６４等を介してテーブ
ル５０が第１図中左前方に移動され、プローブストッカ
２９０が丁゛度Ｚ軸構造物１８０の下方に位置するよう
にされる。一方、Ｙ軸方向駆動機構６０の駆動とともに
、Ｘ軸方向駆動機構１２０のモータ１２２が駆動され、
スライダ１１０がＸ軸方向に移動されてＺ軸構造物１８
０がプローブストッカ２９０上に載置された所定のプロ
ーブホルダ２５０の直上位置に移動されて停止される。

この状態で、スライダ１１０内にあるＸ軸方向駆動機構
１４０のモータ１４１が作動されてＺ軸構造物１８０が
下降され、Ｚ軸構造物１８０の内部に収納されたＺスピ
ンドル２２０のプローブ取付部としての孔２１９にプロ
ーブホルダ２５０が収納されるようになる。この際、第
５図において、アクチェータ２３５が作動され、駆動５
２２７を皿ばね２２８に抗して押し下げているため、ボ
ールホルダ２２６はガイド孔２２１から外れボール２２
５がフリーの状態にあり、このため。

プローブホルダ２５０の上端のプルスタッド２５１がポ
ールホルタ２２６内に容易に挿入されることなる。

次いで、アクチェータ２３５の作動を解除すると、皿ば
ね２２８の作用により駆動棒２２７が上昇されるため、
ポールホルダ２２６によりプルスタｙ　）”　２５１が
引込まれ、プローブホルダ２５０のテーパ面２５３が孔
２１９に係合され、かつ、プローブ着脱機構２００の下
端部に形成された突部２３９がプローブホルダ２５０の
係合凹部２５７へ挿入され、更にプローブ着脱機構２０
０のピン２４０がプローブホルタ２５０の接点ピン２６
６に接触され電気的な導通がなされる。

このようにしてＺ軸構造物１８０のプローブ着脱機構２
００にプローブホルタ２５０が保持された状態で、タッ
チ信号プローブ２８０の測定子２８１の位置を変更した
い場合には、プローブ着脱機構２００のギヤ上下動用シ
リンダ２１５を作動してギヤ上下動用ピストン２１４を
ばね２１６に抗して上昇させ、第１のギヤ２１１と第２
のギヤ２１２との噛合を開放し、この状態で割出し用モ
ータ２０２を駆動してギヤトレイン２０３および中間ス
リーブ２０４を介して第１のギヤ２１１を所定角度回動
させることにより行うことができる。

このようにして、プローブ着脱機構２００へのプローブ
ホルダ２５０の取付けがおよび取付角度が調整された後
、前記Ｙ軸方向駆動機構６０．Ｘ軸方向駆動機構１２０
およびＺ軸方向駆動機構１４０を制御装置３１０の指令
により駆動し、Ｚ軸構造物１８０の下端に取付けられた
タッチ信号プローブ２８０の測定子２８１を被測定物３
２０の所定位置に接触させ、その接触時における測定子
２８１のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を制御装置３１０で記
憶し、順次この測定子２８１による被測定物３２０への
接触点の測定を行って被測定物３２０の計測を終了する
。この被測定物３２０の測定にあたり、夕・ンチ信号プ
ローブ２８０を取換える必要があるときは、前述と同様
にしてＺ軸構造物１８０をプローブストッカ２９０の上
方位置に位置させ、プローブストッカ２９０上に載置さ
れた所定のプローブホルダ２５０をＺ軸構造物１８０に
取付けることにより行うことができる。この際、使用済
のプローブホルダ２５０は、プローブストッカ２９０の
切欠部２９２の内、空いている個所に戻すこととなるが
、この戻し作業は、空いている切欠部２９２の位置にＺ
軸構造物１８０を位置させた後、アクチェータ２３５を
作動させ、皿ばね２２８に抗して駆動棒２２７を下降さ
せ、ポールホルダ２２６によるプルスタッド２５１の把
持を開放し、この開放状態のままＺ軸構造物１８０を上
昇させればよい。

上述のような本実施例によれば次のような効果がある。

即ち、本実施例は、２スピンドル２２０を中空とし、こ
のＺスピンドル２２０内にプローブ支持手段としてのポ
ールホルダ２２６を設けてプローブホルダ２５０を着脱
できるようにしたから、軽量かつ小型な構造でタッチ信
号プローブ２７０゜２８０の自動交換を行える。また、
このことからＺ軸構造物１８０の重量増加も僅かで済み
、Ｚ軸構造物１８０ひいてはこれを支持するスライダ１
ｌＯ５梁１００、支柱９０等の強度増加を最小限にでき
て、装置全体の大型化を招来することもない。また、Ｚ
軸構造物１８０内にはプローブ着脱機構２００を設ける
とともに、テーブル５０上にプローブストッカ２９０を
設け、かつ、テーブル５０を移動させる構造としたから
、タッチ信号プローブ２７０，２８０の自動取換えの機
能を小型かつ簡易に達成することができる。また、複数
のタイプのタッチ信号プローブ２７０．２８０を予じめ
プローブホルタ２５０に取付けてプローブストッカ２９
０上に姿勢調整のうえ用意しであるから、タッチ信号プ
ローブ２７０．２８０の交換作業はタッチ信号プローブ
２７０．２８０による一点の測定動作と同程度の時間で
行なうことができ、タッチ信号プローブ２７０．２８０
を取換えながらの作業を極めて迅速に行なえる。この際
、タッチ信号プローブ２７０．２８０の取換え毎に、図
示しない原点位置にタッチ信号プローブ２７０．２８０
を接触させて原点チェックを行なっても良く、このよう
に交換毎に原点チェックをすれば、より測定精度を向上
できる。また、プローブ着脱機構２００におけるピスト
ンロッド２３２即ち駆動棒２２７の駆動源は、複数の受
圧面を有するアクチェータ２３５により行なったから、
一般の工場に配設されている比較的低圧の圧縮空気を用
いて、プローブホルダ２５０の保持を行なっている皿ば
ね２２８を強力なばね力としても、十分に皿ばね２２８
のばね力に打勝って駆動５２２７を駆動することができ
、プローブホルダ２５０の取付けを確実に行なうことが
できる。また、Ｚスピンドル２２０とプローブホルダ２
５０とは、突部２３９と係合凹部２５７とにより位置決
めされるから、Ｚスピンドル２２０に対する取付位置を
正確に設定することができる。また、プローブホルダ２
５０のプローブストッカ２９０への設置時には、ピン孔
２６８および係合溝２６９とピン２９４および２９５と
により位置決めされるから、その設置位置を正確に行な
うことができる。

また、プローブ支持手段としてのポールホルダ２２６は
、単にポール２２５を保持する構造であるから、簡易に
、かつ安価に製作できる。更に１皿ばね２２８は駆動棒
２２７を常時引込む方向に付勢しているから、アクチェ
ータ２３５へのエアの供給が断たれてもプローブホルダ
２５０を落下させることがない。

第９図は、本発明の他の実施例を示すもので、本実施例
は、Ｚ軸構造物１８０内の構造を簡略にしたものである
。ここにおいて、前記実施例と同−若しくは相当構成部
分は同一符号を用い、説明を簡略にする。

即ち、本実施例ではＺスピンドル２００の支持をエアベ
アリングとせず、通常のポールベアリングとするととも
に、駆動棒２２７を延長して前記実施例の中間ロット２
３０をなくし、かつ、ピストンロッド２３２と兼用させ
、更に、ピストンロッド２３２に沿って設けられた軸方
向位置検出手段２３８をなくしたものである。また、中
間スリーブ２０４を延長して前記実施例のカップリング
２０５をなくし、かつスリーブ２０７を兼用させたもの
であり、他は、形状の相違等を除き、実質的に同一であ
る。

このような構成においても、プローブホルダ２５０の交
換は、前記実施例と同様にでき、構造が簡易かつ軽量安
価となる分、本実施例は有利である。

なお、本発明の実施にあたり、プローブ着脱機構２００
におけるプルスタッド２５１の支持部即ちポールホルダ
２２６は、前記構造に限らず、電磁石で支持するもの、
コレットチャックで支持するもの等でもよい。また、プ
ローブ着脱機構２００におけるプルスタッド２５１の支
持方法は、前記実施例のように常時挟持しているものに
限らず、一旦、引込み完了後は、プローブホルタ２５０
のテーパ面２５３とＺスピンドル２２０のテーパ孔２１
９とで保持するものであってもよい。更に、各Ｙ　、Ｘ
、Ｚ軸方向駆動機構６０，１２０゜１４０のモータ６２
，１２２，１４１は、ＡＣ。

ＤＣ、パルス電動機のみならず、エアモータ、油圧モー
タ等も含むものである。更に、ｘ、ｙ、ｚ直交三軸のう
ちＺ軸は必ずしも鉛直である必要はなく、Ｘ軸が鉛直で
あってもよく、この場合はＺスピンドル２２０は水平に
配置されることとなる。また、本発明におけるタッチ信
号プローブとは、タッチ信号プローブ２７０，２８０そ
のものに限らず、プローブホルダ２５０に取付けられた
ものをも含む概念である。

［発明の効果］ 上述のように本発明によれば、タッチ信号プローブの着
脱機構を内装してもＺ軸構造物の重量をそれ程増大させ
ることがなく、かつ、プローブ取付の確実化および測定
子の方向変更もできる自動三次元測定機のＺ軸構造を提
供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図、第
２図はその正面図、第３図はＹ軸方向駆動機構の拡大側
面図、第４図はスライダの一部を切欠いた拡大側面図、
第５図はプローブ着脱機構の拡大断面図、第６図はプロ
ーブホルダの一部を切欠いた拡大側面図、第７図は第６
図の平面図、第８図はプローブストッカの拡大平面図、
第９図は本発明の他の実施例におけるプローブ着脱機構
を示す拡大断面図である。 １０・・・基台、６０・・・Ｘ軸方向駆動機構、ｉｏ。 ・・・梁、１１０・・・スライダ、１２０・・・Ｘ軸方
向駆動機構、１４０・・・Ｘ軸方向駆動機構、１８０・
・・Ｚ軸構造物、２００・・・プローブ着脱機構、２０
２・・・割出し用モータ、２０３・・・ギヤトレイン、
２０４・・・中間スリーブ、２０５・・・カップリング
、２０７・・・スリーブ、２１０・・・多数角度位置噛
合手段としてのカービックカップリング、２１１，２１
２・・・一対の噛合部材を構成する第１、第２のギヤ、
２１３・・・回り止め部材としてのダイヤフラム、２１
４・・・ギヤ上下動用ピストン、２１５・・・ギヤ上下
動用シリンダ、２１６・・・付勢手段の一部を構成する
ばね、２１９・・・プローブ取付部としての孔、２２０
・・・Ｚスピンドル、２２５・・・ボール、２２６・・
・プローブ支持手段としてのポールホルグ、２２７・・
・駆動棒、２２８・・・引込み手段としての皿ばね、２
３２・・・ピストンロッド、２３３・・・ピストン、２
３５・・・押出し手段としてのアクチェータ、２５０・
・・プローブホルダ、２７０．２８０・・・タッチ信号
プローブ、２７１　、２８１−・・測定子、２９０　・
・・プローブストッカ、３１０・・・制御装置、３２０
・・・被測定物。 代理人　弁理士　木下　実三 （ほか１名） 第３図 −）−５０ 第４図 ６ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体に軸方向に摺動自在に支持された中空のＺ軸
   構造物； この構造物内に軸線中心に回転自在かつ軸方向変位不能
   に支持されるとともに先端にタッチ信号プローブの取付
   部を有する中空のＺスピンドル；前記Ｚ軸構造物側に軸
   方向変位可能かつ回転不能に取付けられた回転方向回り
   止め部材と、円周方向の多数角度位置で互いに噛合可能
   にされた一対の噛合部材を有するとともに一方の噛合部
   材がＺスピンドルに、他方の噛合部材が回転方向回り止
   め部材にそれぞれ取付けられた多数角度位置噛合手段と
   、この多数角度位置噛合手段の一対の噛合部材を常時噛
   合する方向に付勢する付勢手段と、この付勢手段に打勝
   って前記他方の一合部材を一方の噛合部材との噛合状態
   から開放する軸方向駆動手段と、この軸方向駆動手段に
   よる一対の噛合部材の開放状態において一方の噛合部材
   をＺスピンドルごと所定角度回転させて一対の噛合部材
   の噛合角度位置を変更させる回転駆動手段とを有する角
   度位置決め機構； 前記Ｚスピンドル内に収納されるとともにＺスピンドル
   のタッチ信号プローブ取付部内に突没可能にされたプロ
   ーブ支持手段と、このプローブ支。 持手段を作動させるとともに、軸方向に延長された駆動
   棒と、この駆動棒を前記プローブ支持手段が常時プロー
   ブ支持作動する方向に付勢するばねと、このばねの付勢
   力に抗して前記プローブ支持手段を開放作動方向に押圧
   するための軸方向多段受圧面を備えた空気作動アクチェ
   ータとを有するプローブ着脱機構； を具備したことを特徴とする三次元測定機のＺ軸構造。