(57)【要約】【課題】形状測定装置を高速で動作させる場合に、定盤の強度を確保しつつ、安全性を向上せる。【解決手段】形状測定装置１１のコラム２３−１には、エアベアリング３２が固定された支持部３３が設けられており、エアベアリング３２と、エアベアリング２４とが対向するように配置されている。これにより、コラム２３がより定盤２１に押し付けられて、コラム２３の転倒が防止される。また、コラム２３が倒れたとしても、エアベアリング３２がガイド２９に引っ掛かり、コラム２３が完全に転倒することはない。さらに、コラム２３の移動方向に沿って設けられるガイド２９が、定盤２１に一体的に固定されているので、定盤２１に溝を設けるなどの加工を施す必要がなく、定盤２１の強度が確保される。本発明は、形状測定装置に適用することができる。【選択図】図１
2010249551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物が載置される定盤と、
前記被検物の形状測定に用いられる測定光を前記被検物に照射するとともに、前記被検物からの前記測定光を受光する光センサ部と、
前記被検物が載置される前記定盤の表面に対して垂直方向に延在し、前記定盤の一端部側と他端部側に設けられた脚部と、
前記一端部側の脚部と他端部側の脚部の間に設けられ、前記光センサ部が固定された固定部を前記一端部側の脚部と他端部側の脚部の間で平行移動可能に保持する保持部と、
前記定盤の前記表面と、前記脚部との間に配置され、前記他端部側に固定された第１のエアベアリングと、
前記定盤における、前記一端部側の端に固定された第１のガイドと、
前記定盤の前記表面側とは反対側に位置し、前記表面と対向する前記第１のガイドのガイド面に配置された第２のエアベアリングと、
前記一端部側の前記脚部に設けられ、前記第２のエアベアリングを固定する第１の支持部と
を備えることを特徴とする形状測定装置。
【請求項２】
前記定盤の前記表面と垂直な、前記第１のガイドの前記一端部側の前記脚部側の第１の側面に配置され、前記一端部側の前記脚部に固定された第３のエアベアリングと、
前記第１の側面と対向する前記第１のガイドの第２の側面に配置され、前記第１の支持部に固定された第４のエアベアリングと
をさらに備え、
前記第３のエアベアリングと、前記第４のエアベアリングとは、前記第３のエアベアリングおよび前記第４のエアベアリングが空気を噴射することにより、前記第１のエアベアリングおよび前記第２のエアベアリングが空気を噴射した場合に前記脚部に生じる力のモーメントが打ち消されるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【請求項３】
前記第４のエアベアリングは、前記第３のエアベアリングよりも鉛直方向下側に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の形状測定装置。
【請求項４】
前記一端部側の前記脚部には、複数の前記第１のエアベアリングが並べられて設けられ、
前記第１の支持部には、複数の前記第４のエアベアリングが並べられて固定されている
ことを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
【請求項５】
前記定盤における、前記他端部側の前記脚部側の端に固定された第２のガイドと、
前記定盤の前記表面側とは反対側に位置し、前記表面と対向する前記第２のガイドのガイド面に配置される第５のエアベアリングと、
前記他端部側の前記脚部に設けられ、前記第５のエアベアリングを固定する第２の支持部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は形状測定装置に関し、特に、定盤の強度を確保しつつ、安全性を向上させることができるようにした形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定光を被検物に照射し、被検物において反射した測定光を受光することで、被検物の３次元形状を測定する形状測定装置が知られている。
【０００３】
このような形状測定装置では、図５に示すように、定盤３０１に載置された被検物に測定光を照射し、被検物からの測定光を受光する光センサ部３０２がＺキャリッジ３０３に固定されている。また、Ｚキャリッジ３０３は、図中、横方向に長いＸキャリッジ３０４に対して、縦方向（以下、Ｚ方向とも称する）および横方向（以下、Ｘ方向とも称する）に平行移動可能なようにＸキャリッジ３０４に保持されている。
【０００４】
さらに、Ｘキャリッジ３０４の両端には、図中、下方向に突出したコラム３０５−１およびコラム３０５−２が設けられており、それらのコラム３０５−１およびコラム３０５−２には、エアベアリング３０６−１およびエアベアリング３０６−２が固定されている。エアベアリング３０６−１およびエアベアリング３０６−２と、定盤３０１との間には薄い空気膜が形成され、Ｘキャリッジ３０４は定盤３０１に対し、図中、奥行き方向（以下、Ｙ方向とも称する）に摺動可能とされている。
【０００５】
さらに、定盤３０１におけるコラム３０５−１側の端には、Ｘキャリッジ３０４をＹ方向に移動させたときにＸキャリッジ３０４がぶれないように、ガイド３０７が固定されている。コラム３０５−１には、ガイド３０７の側面を挟み込むように配置されたエアベアリング３０８−１およびエアベアリング３０８−２が固定されている。したがって、Ｘキャリッジ３０４は、ガイド３０７に沿ってＹ方向に移動する。
【０００６】
また、従来の形状測定装置には、被検物が載置される定盤の表面、またはその表面と対向する定盤の底面の何れかの面に溝を設けることで、定盤にガイドが一体的に形成されているものもある。そのような形状測定装置においても、ガイドの両側面に、ガイドを挟み込むようにエアベアリングが配置される。
【０００７】
さらに、形状測定装置には、ＸキャリッジのＹ方向への移動時に生じるぶれをより小さくするために、Ｘキャリッジのコラムに定盤を囲うアームが接続されているものもある（例えば、特許文献１参照）。この形状測定装置では、定盤の両側面にエアベアリングが配置されるように、エアベアリングがアームに固定されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３１２５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、近年、Ｘキャリッジのより高速での移動が要求されてきている。しかしながら、図５に示した形状測定装置や、定盤の表面に溝を設ける形状測定装置の構造では、コラムがＹ方向に対して不安定となる。そのため、ＸキャリッジをＹ方向に移動させた場合に、Ｘキャリッジ（コラム）自体がＹ方向に転倒してしまう可能性があり、そのリスクはＸキャリッジの移動速度が速くなるほど高くなる。
【００１０】
また、定盤の底面に溝が設けられた構造の形状測定装置では、定盤の底面に設けられたガイドの側面に配置されるエアベアリングを固定するコラムは、ガイドを覆うような形状とされる。そのため、Ｘキャリッジを移動させた場合に、ＸキャリッジがＹ方向に倒れても、コラムがガイドに引っ掛かり、Ｘキャリッジが完全に倒れてしまうことはないが、Ｘキャリッジが倒れると故障の原因となる。また、定盤に溝が設けられているため、定盤の強度を確保することはできず、特に定盤が小さい、いわゆる小型機や中型機では、定盤の強度が著しく低下してしまう。
【００１１】
さらに、コラムに定盤を囲むアームを設ける構造では、定盤の底面に溝を設ける場合と同様に、アームによりＸキャリッジの完全な転倒を防止することはできるが、ＸキャリッジはＹ方向には不安定である。したがって、安全性を確保しつつ、Ｘキャリッジを高速で移動させることは困難であった。
【００１２】
以上のように、上述した技術では、Ｘキャリッジを高速で移動させる場合に、定盤の強度を確保し、かつＸキャリッジの転倒を防止して安全性を向上させることは困難であった。
【００１３】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、定盤の強度を確保しつつ、安全性を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の形状測定装置は、被検物が載置される定盤と、前記被検物の形状測定に用いられる測定光を前記被検物に照射するとともに、前記被検物からの前記測定光を受光する光センサ部と、前記被検物が載置される前記定盤の表面に対して垂直方向に延在し、前記定盤の一端部側と他端部側に設けられた脚部と、前記一端部側の脚部と他端部側の脚部の間に設けられ、前記光センサ部が固定された固定部を前記一端部側の脚部と他端部側の脚部の間で平行移動可能に保持する保持部と、前記定盤の前記表面と、前記脚部との間に配置され、前記他端部側に固定された第１のエアベアリングと、前記定盤における、前記一端部側の端に固定された第１のガイドと、前記定盤の前記表面側とは反対側に位置し、前記表面と対向する前記第１のガイドのガイド面に配置された第２のエアベアリングと、前記一端部側の前記脚部に設けられ、前記第２のエアベアリングを固定する第１の支持部とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、定盤の強度を確保しつつ、安全性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００１８】
形状測定装置１１は、測定光を被検物に照射し、被検物において反射された測定光を受光することで、被検物の３次元形状を測定する。
【００１９】
形状測定装置１１では、被検物が載置される定盤２１に、図中、横方向に長い棒状のＸキャリッジ２２が、Ｘキャリッジ２２の両端に下方向に延在して設けられた一対のコラム２３−１およびコラム２３−２により連結されている。
【００２０】
すなわち、コラム２３−１およびコラム２３−２と、定盤２１との間にはエアベアリング２４−１およびエアベアリング２４−２が配置されており、エアベアリング２４−１およびエアベアリング２４−２は、コラム２３−１およびコラム２３−２の端に固定されている。
【００２１】
これらのコラム２３−１およびコラム２３−２は、エアベアリング２４−１およびエアベアリング２４−２により、定盤２１に対して図中、奥行き方向（以下、Ｙ方向とも称する）に平行移動可能とされている。
【００２２】
また、Ｘキャリッジ２２には、Ｘキャリッジ２２に対して、図中、横方向および縦方向に平行移動可能なＺキャリッジ２５が固定されており、Ｚキャリッジ２５の図中、下側の端には光センサ部２６が設けられている。
【００２３】
光センサ部２６には、被検物に対して測定光を照射する光源２７と、被検物において反射した測定光を受光する受光部２８とが設けられている。受光部２８において受光された測定光は、受光部２８により光電変換されて電気信号とされる。そして、形状測定装置１１は、光電変換により得られた電気信号に基づいて被検物の形状、より具体的には、所定の座標系における測定対象の部位の座標を求める。
【００２４】
なお、以下、図中、横方向および縦方向を、Ｘ方向およびＺ方向とも称する。また、コラム２３−１およびコラム２３−２を個々に区別する必要のない場合、単にコラム２３とも称し、エアベアリング２４−１およびエアベアリング２４−２を個々に区別する必要のない場合、単にエアベアリング２４とも称する。
【００２５】
さらに、定盤２１におけるコラム２３−１側の端には、コラム２３をＹ方向に直線的に移動させるためのガイド２９が、図示せぬビスなどにより固定されている。このガイド２９には、定盤２１の図中、上側に設けられた表面と垂直な、つまりＺ方向に平行な互いに対向する側面と、定盤２１の表面側とは反対側に位置し、定盤２１の表面に平行なガイド面とが設けられている。
【００２６】
コラム２３−１とガイド２９の側面との間にエアベアリング３０が配置され、エアベアリング３０は、コラム２３−１に固定されている。また、ガイド２９におけるエアベアリング３０が配置される側面と対向する側面には、エアベアリング３１が配置され、ガイド２９のガイド面にはエアベアリング３２が配置されている。そして、これらのエアベアリング３１およびエアベアリング３２は、ガイド２９全体を覆うようにコラム２３−１に設けられている支持部３３に固定されている。
【００２７】
さらに、図２に示すようにコラム２３−１および支持部３３は、Ｙ方向にある程度の幅を持つようになされている。なお、図２は、形状測定装置１１を図１中、上から下方向に見た図を示しており、図２において図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００２８】
図２では、コラム２３−１の定盤２１側の端には、エアベアリング６１が、エアベアリング２４−１とＹ方向に隣接するように固定されている。また、支持部３３には、エアベアリング６２が、エアベアリング３１とＹ方向に隣接するように固定されている。このように、Ｙ方向にエアベアリングを並べて配置することにより、コラム２３（Ｘキャリッジ２２）をＹ方向に移動させる場合に、コラム２３をＹ方向に倒れにくくすることができる。
【００２９】
ところで、形状測定装置１１では、Ｚキャリッジ２５がＸキャリッジ２２に対してＸ方向およびＺ方向に平行移動し、コラム２３が定盤２１に対して、ガイド２９に沿ってＹ方向に平行移動することにより、光センサ部２６が任意の位置に移動する。したがって、光センサ部２６が、被検物の任意の位置に測定光を照射することができるようになり、被検物の３次元形状を測定することができる。
【００３０】
また、形状測定装置１１の稼動時において、エアベアリング２４、エアベアリング３０乃至エアベアリング３２、エアベアリング６１、およびエアベアリング６２は、対向する定盤２１またはガイド２９に対して空気を噴射する。
【００３１】
これにより、エアベアリング２４およびエアベアリング６１と、定盤２１の表面との間には、薄い空気膜が形成される。同様に、エアベアリング３０、エアベアリング３１、およびエアベアリング６２と、ガイド２９の側面との間には薄い空気膜が形成され、エアベアリング３２とガイド２９のガイド面との間にも薄い空気膜が形成される。これらの空気膜により、コラム２３は、ガイド２９に沿って、定盤２１およびガイド２９に非接触で平行移動可能となる。
【００３２】
特に、形状測定装置１１では、エアベアリング２４およびエアベアリング６１と、エアベアリング３２とが対向するように配置されているので、つまりエアベアリング２４およびエアベアリング６１が空気を噴射する方向と、エアベアリング３２が空気を噴射する方向とが反対方向となっているので、コラム２３の安定性が向上する。
【００３３】
具体的には、コラム２３には、コラム２３自身やＸキャリッジ２２等の重さにより、図１中、下方向の力が加えられる。さらに、エアベアリング３２が空気を噴射すると、エアベアリング３２は図１中、下方向の力を受けるので、これにより支持部３３を介してコラム２３が下方向に引っ張られる。
【００３４】
したがって、エアベアリング２４およびエアベアリング６１と、定盤２１の表面との間に形成される空気膜がより薄くなる。すなわち、エアベアリング３２が設けられていない場合と比べて、コラム２３がより定盤２１に対して押し付けられることになり、コラム２３の定盤２１に対する安定性を向上させることができる。これにより、Ｘキャリッジ２２が高速で移動する場合でも、より確実にコラム２３の転倒を防止することができる。
【００３５】
また、ガイド２９のガイド面にエアベアリング３２が配置されているので、コラム２３が定盤２１に対して傾いたとしても、エアベアリング３２がガイド２９のガイド面に引っ掛かり、コラム２３が完全に転倒してしまうことはない。
【００３６】
さらに、形状測定装置１１では、エアベアリング３０と、エアベアリング３１およびエアベアリング６２とがガイド２９を挟み込むように配置されているので、コラム２３の定盤２１に対するぶれをより小さくすることができる。具体的には、コラム２３のＹ方向を軸とする回転方向のぶれ、およびＺ方向を軸とする回転方向のぶれが低減され、コラム２３の安定性が向上する。
【００３７】
さらに、また、形状測定装置１１では、エアベアリング３０と、エアベアリング３１およびエアベアリング６２とが正対せずに、エアベアリング３１およびエアベアリング６２がエアベアリング３０に対して、鉛直方向下側（図１中、下側）に位置するように設けられている。これは、コラム２３に歪みが生じることを防止し、被検物の測定精度を向上させるためである。
【００３８】
具体的には、エアベアリング２４およびエアベアリング６１が空気を噴射すると、コラム２３は図１中、上方向の力を受け、エアベアリング３２が空気を噴射すると、支持部３３は図１中、下方向の力を受けることになる。したがって、コラム２３には、図１中、時計回りの方向の力のモーメントが生じ、コラム２３が歪んでしまう。特に、Ｚキャリッジ２５がＸキャリッジ２２に対して、コラム２３−１側に移動した場合には、コラム２３のバランスが悪くなり、歪みも大きくなる。
【００３９】
そこで、形状測定装置１１では、エアベアリング３０、エアベアリング３１、およびエアベアリング６２が、それらのエアベアリングが空気を噴射した場合に、エアベアリング２４およびエアベアリング６１によりコラム２３に生じる力のモーメントが打ち消されるように配置されている。
【００４０】
すなわち、エアベアリング３０が空気を噴射すると、コラム２３は図１中、左方向の力を受け、エアベアリング３１およびエアベアリング６２が空気を噴射すると、コラム２３は図１中、右方向の力を受けることになる。また、エアベアリング３１およびエアベアリング６２は、エアベアリング３０に対して図１中、下側に配置されているので、エアベアリング３０、エアベアリング３１、およびエアベアリング６２が空気を噴射すると、コラム２３には、図１中、反時計回りの方向に力のモーメントが生じる。このモーメントにより、時計回りの方向のモーメントが打ち消され、コラム２３には歪みが生じなくなる。
【００４１】
以上のように、エアベアリング２４およびエアベアリング６１と、エアベアリング３２とを対向するように配置するとともに、ガイド２９の側面において、エアベアリング３１およびエアベアリング６２を、エアベアリング３０に対して鉛直方向下側に配置することで、コラム２３の定盤２１に対する安定性を向上させることができる。これにより、Ｘキャリッジ２２を高速で移動させる場合であっても、コラム２３（Ｘキャリッジ２２）の転倒を防止して安全性を向上させることができる。
【００４２】
また、ガイド２９が定盤２１に対して一体的に取り付けられるので、定盤２１に溝を設けてガイドを形成する必要もなく、定盤２１の強度を充分に確保することができる。さらに、ガイド２９を定盤２１に取り付ける構造とすることにより、ガイド２９のガイド面を簡単かつ精度よく加工することができ、コラム２３の定盤２１に対するぶれをより少なくすることができる。これにより、被検物の形状の測定精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、以上においては、定盤２１におけるコラム２３−１側の端にのみガイド２９が設けられると説明したが、定盤２１の互いに対向する端のそれぞれにガイドが設けられるようにしてもよい。
【００４４】
そのような場合、形状測定装置１１は、例えば図３に示すように構成される。なお、図３において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００４５】
図３に示す形状測定装置１１のコラム２３の部分は、左右対称となっている。すなわち、定盤２１のコラム２３−２側の端には、ガイド２９と同形状のガイド９１が図示せぬビスなどにより固定されている。
【００４６】
また、コラム２３−２と、ガイド９１のコラム２３−２側の側面との間にエアベアリング９２が配置され、エアベアリング９２は、コラム２３−２に固定されている。さらに、ガイド９１におけるエアベアリング９２が配置される側面と対向する側面には、エアベアリング９３が配置され、ガイド９１の図中、下側のガイド面にはエアベアリング９４が配置されている。そして、これらのエアベアリング９３およびエアベアリング９４は、ガイド９１全体を覆うようにコラム２３−２に設けられている支持部９５に固定されている。また、エアベアリング９３は、エアベアリング９２よりも鉛直方向下側に配置されている。
【００４７】
さらに、図４に示すように、コラム２３−２の定盤２１側の端にも、コラム２３−１と同様に、複数のエアベアリングが固定されている。なお、図４は、形状測定装置１１を図３中、上から下方向に見た図を示しており、図４において、図２および図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。
【００４８】
図４では、コラム２３−２の定盤２１側の端には、エアベアリング１２１が、エアベアリング２４−２とＹ方向に隣接するように固定されている。また、支持部９５には、エアベアリング１２２がエアベアリング９３とＹ方向に隣接するように固定されている。
【００４９】
このように、定盤２１の両端にガイド２９およびガイド９１を設け、コラム２３−１およびコラム２３−２に、それらのガイドに配置されるエアベアリングや、エアベアリングを固定する支持部３３および支持部９５を設けることで、コラム２３の定盤２１に対する安定性をさらに向上させることができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を適用した形状測定装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】形状測定装置を鉛直方向上側から見た図である。
【図３】形状測定装置の他の構成例を示す図である。
【図４】形状測定装置を鉛直方向上側から見た図である。
【図５】従来の形状測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１１  形状測定装置，  ２１  定盤，  ２２  Ｘキャリッジ，  ２３−１，２３−２，２３  コラム，  ２４−１，２４−２，２４  エアベアリング，  ２５  Ｚキャリッジ，  ２６  光センサ部，  ２９  ガイド，  ３０  エアベアリング，  ３１  エアベアリング，  ３２  エアベアリング，  ３３  支持部，  ６１  エアベアリング，  ６２  エアベアリング，  ９１  ガイド，  ９２  エアベアリング，  ９３  エアベアリング，  ９４  エアベアリング，  ９５  支持部，  １２１  エアベアリング，  １２２  エアベアリング
【図１】
2010249551.tif 000003
【図２】
2010249551.tif 000004
【図３】
2010249551.tif 000005
【図４】
2010249551.tif 000006
【図５】
2010249551.tif 000007