(57)【要約】【課題】可動距離に応じて大型化することがなく、製造コストを低減させることができる変速機の提供。【解決手段】変速機７は、３つのボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃと、入力軸７４と、出力用嵌合部材８３と、出力軸７２とを備える。各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、内輪と、外輪と、複数の転動体とを有している。入力軸７４は、内輪に挿入される挿入部を有し、ボールベアリング８１Ａの回転軸回りに回転することで内輪を回転させる。内輪が回転すると、各転動体は、内輪の回転に伴って転動する。出力用嵌合部材８３は、各転動体に嵌合される嵌合部８３１を備え、各転動体の転動に伴ってボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転することで出力軸７２をボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転させる。【選択図】図８
2010106996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、前記内輪、及び前記外輪の間に収納される複数の転動体とを有する転がり軸受と、
前記内輪に挿入される挿入部を有し、前記転がり軸受の回転軸回りに回転することで前記内輪を回転させる入力軸と、
前記各転動体に嵌合される嵌合部を有し、前記各転動体の転動に伴って前記回転軸回りに回転する嵌合部材と、
前記嵌合部材に接続され、前記嵌合部材の回転に伴って前記回転軸回りに回転する出力軸とを備えることを特徴とする変速機。
【請求項２】
請求項１に記載の変速機において、
前記回転軸方向に対向して配設される複数の前記転がり軸受を備え、
前記嵌合部材は、
前記出力軸が接続される出力用嵌合部材と、
前記各転がり軸受の間に配設される中継用嵌合部材とで構成され、
前記中継用嵌合部材は、
対向する一対の前記転がり軸受のうち、一方の前記転がり軸受における前記各転動体に嵌合されるとともに、他方の前記転がり軸受における前記内輪に挿入される挿入部を有し、前記回転軸回りに回転することで前記他方の前記転がり軸受における前記内輪を回転させることを特徴とする変速機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の変速機において、
前記挿入部は、前記内輪の内径に対して僅かに大きい外径を有し、前記内輪に圧入されることを特徴とする変速機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の変速機において、
前記外輪を覆う略円筒状に形成されるとともに、前記外輪と一体化されるカバー部材を備えることを特徴とする変速機。
【請求項５】
被測定物に測定するための測定子と、前記測定子を移動させる移動機構とを備える測定機であって、
前記移動機構は、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の変速機を備え、
前記出力軸の回転に応じて前記測定子を移動させることを特徴とする測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速機、及びこの変速機を備える測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定物を測定するための測定子と、複数の移動軸を有し、各移動軸方向に測定子を移動させる移動機構とを備える測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような測定機では、移動機構は、移動軸方向に測定子を微動させる微動機構を備えている。そして、微動機構は、入力される回転速度を減速して出力する変速機を備え、変速機からの出力によって測定子を微動させている。
具体的に、特許文献１に記載の表面性状測定機では、移動機構は、所定の移動軸方向にスライド移動可能に設けられるコラムを備えている。また、測定子は、コラムに接続され、コラムのスライド移動に伴って移動する。微動機構は、表面性状測定機の使用者が測定子を微動させるために回転させるハンドルと、コラムの移動方向に沿って延出するとともに、ハンドルに結合される送りネジと、送りネジに螺合されるナットとを備え、ナットには、コラムが接続されている。
【０００３】
ハンドルを回転させると、送りネジは、ハンドルの回転に伴って回転し、ナットを移動させる。ナットが移動すると、コラムを介して測定子が移動する。すなわち、特許文献１に記載の表面性状測定機における微動機構は、ハンドルの回転速度をナットの移動速度に変換することで減速して測定子を微動させる。なお、特許文献１に記載の表面性状測定機における微動機構では、変速機は、送りネジと、ナットとで構成され、減速比は、送りネジのピッチによって定まる。
また、このような微動機構としては、例えば、ハンドルに接続された駆動軸を軸方向に移動させ、駆動軸の移動に応じて測定子を微動させるリニアアクションタイプの微動機構や、ハンドルに接続されたウォームギヤを介して歯車を回転させ、歯車の回転に応じて測定子を微動させるウォームギヤタイプの微動機構などが知られている。
【０００４】
図１４は、リニアアクションタイプの微動機構を示す模式図である。
リニアアクションタイプの微動機構１００は、図１４に示すように、使用者が測定子を微動させるために回転させるハンドル１０１と、ハンドル１０１にワイヤ１０２を介して接続される円柱状の駆動軸１０３と、駆動軸１０３を囲むように配設される複数のベアリング１０４と、図１４中下方側、及び上方側に配置され、各ベアリング１０４を支持する２つの支持部材１０５とを備える。なお、測定子は、駆動軸１０３の移動に伴って移動する。
各ベアリング１０４は、駆動軸１０３の軸と直交する面に対して所定角度だけ傾けた状態で駆動軸１０３の表面に当接して配置されている。
【０００５】
ハンドル１０１を回転させると、駆動軸１０３は、ワイヤ１０２の回転に伴って回転し、各ベアリング１０４の傾きに応じた所定距離だけ軸方向に移動する。すなわち、微動機構１００は、ハンドル１０１の回転速度を駆動軸１０３の移動速度に変換することで減速して測定子を微動させる。なお、微動機構１００では、変速機は、駆動軸１０３と、各ベアリング１０４とで構成され、減速比は、駆動軸１０３の軸径、及び各ベアリング１０４の傾きによって定まる。
【０００６】
図１５は、ウォームギヤタイプの微動機構を示す模式図である。
ウォームギヤタイプの微動機構１１０は、図１５に示すように、使用者が測定子を微動させるために回転させるハンドル１１１と、ハンドル１１１にワイヤ１１２を介して接続されるウォームギヤ１１３と、ウォームギヤ１１３に咬合される歯車１１４とを備える。歯車１１４には、歯車１１４と同一の回転軸を有する円柱状の軸部１１４Ａが形成されている。
また、微動機構１１０は、歯車１１４の軸部１１４Ａに対向して設けられるベアリング１１５と、ベアリング１１５を支持する支持部材１１６と、支持部材１１６、及び固定部１１７に接続される付勢部材１１８と、歯車１１４の軸部１１４Ａ、及びベアリング１１５の間に配置され、所定の移動軸方向に沿って延出する円柱状のガイドレール１１９とを備える。なお、測定子は、微動機構１１０の移動に伴って移動する。
【０００７】
支持部材１１６は、平面視略Ｔ字状に形成された板状の部材であり、図１５中右側の端部にベアリング１１５が固定され、図１５中下方側の端部に付勢部材１１８が接続されている。また、支持部材１１６は、ピン１１６Ａにて略中央部分が固定され、ピン１１６Ａを中心として回転自在とされている。
付勢部材１１８は、支持部材１１６における下方側の端部を固定部１１７側に付勢する。すなわち、支持部材１１６には、ピン１１６Ａを中心として図１５中反時計回りの回転力が加わる。したがって、ガイドレール１１９は、歯車１１４の軸部１１４Ａ、及びベアリング１１５によって挟持される。
【０００８】
ハンドル１１１を回転させると、ウォームギヤ１１３は、ワイヤ１１２の回転に伴って回転し、歯車１１４は、ウォームギヤ１１３の回転に伴って回転する。歯車１１４が回転すると、軸部１１４Ａ、及びベアリング１１５が回転し、微動機構１１０は、ガイドレール１１９の軸方向に沿って移動する。すなわち、微動機構１１０は、ハンドル１１１の回転速度を微動機構１１０の移動速度に変換することで減速して測定子を微動させる。なお、微動機構１１０では、変速機は、ウォームギヤ１１３と、歯車１１４とで構成され、減速比は、ウォームギヤ１１３、及び歯車１１４の歯数によって定まる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３００３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の表面性状測定機における微動機構の変速機や、微動機構１００の変速機では、送りネジや、駆動軸１０３の軸方向における長さを可動距離に応じて設定する必要があるので、可動距離の大きい移動機構を有する測定機に実装する場合には、変速機が大型化するという問題がある。
また、特許文献１に記載の表面性状測定機における微動機構の変速機や、微動機構１１０の変速機では、真直度の高い送りネジや、高精度のウォームギヤ１１３、及び歯車１１４を用いる必要があり、製造コストが増加するという問題がある。さらに、微動機構１１０の変速機は、構造が複雑であるので、組立や、調整などに時間がかかり、ひいては製造コストが増加するという問題がある。なお、微動機構１１０のように、歯車を用いて変速機を構成すると、バックラッシュが発生するという問題もある。また、バックラッシュは、微動機構１００，１１０のように、ワイヤを用いて変速機を構成する場合にもワイヤの長さや弾力性に応じて発生する。
【００１１】
本発明の目的は、可動距離に応じて大型化することがなく、製造コストを低減させることができる変速機、及び測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の変速機は、内輪と、外輪と、前記内輪、及び前記外輪の間に収納される複数の転動体とを有する転がり軸受と、前記内輪に挿入される挿入部を有し、前記転がり軸受の回転軸回りに回転することで前記内輪を回転させる入力軸と、前記各転動体に嵌合される嵌合部を有し、前記各転動体の転動に伴って前記回転軸回りに回転する嵌合部材と、前記嵌合部材に接続され、前記嵌合部材の回転に伴って前記回転軸回りに回転する出力軸とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、入力軸を回転させると、内輪は、入力軸の回転に伴って回転し、各転動体は、内輪の回転に伴って、内輪、及び外輪の間を転動する。すなわち、入力軸の回転速度は、各転動体の転動速度に変換される。ここで、各転動体の転動速度は、入力軸の回転速度と比較して遅くなる。そして、各転動体が転動すると、嵌合部材は、各転動体の転動に伴って転がり軸受の回転軸回りに回転し、出力軸は、嵌合部材の回転に伴って転がり軸受の回転軸回りに回転する。したがって、出力軸の回転速度は、入力軸の回転速度と比較して遅くなる。なお、減速比は、内輪、外輪、及び転動体の径によって定まる。
【００１４】
本発明によれば、変速機は、出力軸の回転出力となるので、前述した微動機構１１０のように、ガイドレールの軸方向に沿って移動する微動機構を構成することができる。したがって、可動距離に応じて大型化することがない。また、汎用の転がり軸受を用いて変速機を構成することができるので、製造コストを低減させることができる。さらに、変速機は、ワイヤや、歯車を備えていないので、バックラッシュが発生することもない。
【００１５】
本発明では、前記回転軸方向に対向して配設される複数の前記転がり軸受を備え、前記嵌合部材は、前記出力軸が接続される出力用嵌合部材と、前記各転がり軸受の間に配設される中継用嵌合部材とで構成され、前記中継用嵌合部材は、対向する一対の前記転がり軸受のうち、一方の前記転がり軸受における前記各転動体に嵌合されるとともに、他方の前記転がり軸受における前記内輪に挿入される挿入部を有し、前記回転軸回りに回転することで前記他方の前記転がり軸受における前記内輪を回転させることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、入力軸の回転速度は、各転がり軸受ごとに減速されることとなるので、内輪、外輪、及び転動体の径によって減速比を調整する場合と比較して、大幅に減速比を変更することができる。
【００１７】
本発明では、前記挿入部は、前記内輪の内径に対して僅かに大きい外径を有し、前記内輪に圧入されることが好ましい。
【００１８】
ここで、転がり軸受には、内輪、外輪、及び各転動体の間にラジアル隙間と呼ばれる隙間があり、入力軸の回転に伴って内輪が回転しても各転動体が滑り、期待する減速比で出力軸を回転させることができない場合がある。
本発明によれば、内輪に挿入部が圧入されることによって、各転動体を内輪で押圧することができる。したがって、入力軸の回転に伴って内輪が回転した場合に、各転動体が滑るのを抑制することができ、期待する減速比で出力軸を回転させることができる。
【００１９】
本発明では、前記外輪を覆う略円筒状に形成されるとともに、前記外輪と一体化されるカバー部材を備えることが好ましい。
【００２０】
本発明の変速機では、外輪を回転させると、各転動体は、外輪の回転に伴って、内輪、及び外輪の間を転動する。すなわち、外輪の回転速度は、各転動体の転動速度に変換される。ここで、各転動体の転動速度は、外輪の回転速度と同じになる。そして、各転動体が転動すると、嵌合部材は、各転動体の転動に伴って転がり軸受の回転軸回りに回転し、出力軸は、嵌合部材の回転に伴って転がり軸受の回転軸回りに回転する。したがって、出力軸の回転速度は、外輪の回転速度と同じになる。
【００２１】
本発明によれば、カバー部材は、外輪と一体化されているので、カバー部材を回転させることで外輪を回転させることができる。また、変速機を複数の転がり軸受で構成した場合であってもカバー部材を回転させることで全ての外輪を同時に回転させることができる。したがって、入力軸を回転させることで出力軸の回転速度を入力軸の回転速度と比較して遅くすることができ、カバー部材を回転させることで出力軸の回転速度を外輪の回転速度と同じにすることができる。言い換えると、変速機は、入力軸を回転させることで出力軸を微動させることができ、カバー部材を回転させることで出力軸を粗動させることができる。
【００２２】
本発明の測定機は、被測定物に測定するための測定子と、前記測定子を移動させる移動機構とを備える測定機であって、前記移動機構は、前述した変速機を備え、前記出力軸の回転に応じて前記測定子を移動させることを特徴とする。
このような構成によれば、測定機は、前述した変速機を備えているので、前述した変速機と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔三次元測定機の概略構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る三次元測定機１を示す全体模式図である。なお、図１では、上方向を＋Ｚ軸方向とし、このＺ軸に直交する２軸をそれぞれＸ軸、及びＹ軸として説明する。以下の図面においても同様である。
三次元測定機１は、図１に示すように、被測定物の表面に当接される測定子２Ａを先端側（−Ｚ軸方向側）に有するプローブ２と、プローブ２の基端側（＋Ｚ軸方向側）を保持するとともに、プローブ２を移動させる移動機構３と、移動機構３が立設される定盤４とを備える。
移動機構３は、プローブ２の基端側を保持するとともに、プローブ２のスライド移動を可能とするスライド機構５と、スライド機構５を駆動することでプローブ２を移動させる駆動機構６とを備える。
【００２４】
スライド機構５は、定盤４におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる２つのビーム支持体５１と、各ビーム支持体５１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム５２と、Ｚ軸方向に沿って延出する角筒状に形成され、ビーム５２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるコラム５３と、コラム５３の内部に挿入されるとともに、コラム５３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる角柱状のスピンドル５４とを備える。
したがって、移動機構３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各軸方向にプローブ２を移動させる複数の移動軸を備えている。そして、スピンドル５４は、−Ｚ軸方向側の端部においてプローブ２の基端側を保持している。なお、プローブ２としては、複数の種類のプローブが用意されており、これらのプローブの中から選択してスピンドル５４に保持させることができる。
【００２５】
駆動機構６は、各ビーム支持体５１のうち、−Ｘ軸方向側のビーム支持体５１を支持するとともに、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動させるＹ軸駆動部６１Ｙと、ビーム５２上をスライドさせてコラム５３をＸ軸方向に沿って移動させるＸ軸駆動部６１Ｘと、コラム５３の内部をスライドさせてスピンドル５４をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸駆動部６１Ｚとを備える。各駆動部６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚは、例えば、三次元測定機１に接続されるホストコンピュータからの指令に応じてビーム支持体５１、コラム５３、及びスピンドル５４を駆動する。
また、各駆動部６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚは、ビーム支持体５１、コラム５３、及びスピンドル５４を微動送り、または粗動送りするＸ軸送り機構６２Ｘ、Ｙ軸送り機構６２Ｙ、及びＺ軸送り機構６２Ｚを備える。なお、以下では、Ｙ軸送り機構６２Ｙ、及びＺ軸送り機構６２Ｚについて説明し、Ｘ軸送り機構６２Ｘの説明を省略する。
【００２６】
〔送り機構の概略構成〕
図２は、Ｙ軸送り機構６２Ｙを−Ｘ軸方向側から見た図である。図３は、Ｙ軸送り機構６２Ｙを＋Ｙ軸方向側から見た図である。
Ｙ軸駆動部６１Ｙは、ビーム支持体５１を微動送り、または粗動送りするものであり、図２、及び図３に示すように、Ｙ軸方向に沿って定盤４に形成された断面矩形状の凸部４１と、ビーム支持体５１における−Ｚ軸方向側の端部において、Ｙ軸方向の両端にそれぞれ設けられ、凸部４１を狭持する狭持部５１１とを備える。
各狭持部５１１は、凸部４１における−Ｘ軸方向側の面、＋Ｘ軸方向側の面、及び＋Ｚ軸方向側の面にそれぞれ対向して配設される３つのエアーパット５１１Ａを備える。各エアーパット５１１Ａは、凸部４１に対して空気を射出することでビーム支持体５１を移動させる際のＹ軸駆動部６１Ｙの駆動力を低減させている。
【００２７】
Ｙ軸送り機構６２Ｙは、凸部４１、及びビーム支持体５１の間に配置され、Ｙ軸方向に沿って張り渡される送りテープ６２１と、凸部４１のＹ軸方向の両端に設けられ、送りテープ６２１を支持する送りテープ支持部６２２，６２３と、変速機７とを備える。
送りテープ支持部６２２は、凸部４１の−Ｙ軸方向側の端部に固定され、送りテープ６２１を支持する。送りテープ支持部６２３は、凸部４１の＋Ｙ軸方向側の端部に固定され、送りテープ６２１を支持するとともに、バネ６２３Ａにて送りテープ６２１に対して張力を付加する。
【００２８】
図４は、送りテープ６２１、及び変速機７の接続状態を示す拡大図である。
変速機７は、図２〜図４に示すように、ビーム支持体５１から露出するハンドル７１と、ハンドル７１の回転に伴って回転する略円柱状の出力軸７２と、出力軸７２の径方向に対向して設けられ、出力軸７２の回転軸と略平行な回転軸を有するボールベアリング７３とを備える。また、変速機７は、出力軸７２、及びボールベアリング７３で送りテープ６２１を挟み込むことによって、送りテープ６２１に接続される。そして、ハンドル７１の回転に伴って出力軸７２が回転すると、出力軸７２の回転に伴ってボールベアリング７３も回転し、ビーム支持体５１は、Ｙ軸方向に沿って移動する。
【００２９】
図５は、Ｚ軸送り機構６２Ｚを＋Ｙ軸方向側から見た図である。図６は、Ｚ軸送り機構６２Ｚを−Ｘ軸方向側から見た図である。
Ｚ軸駆動部６１Ｚは、スピンドル５４を微動送り、または粗動送りするものであり、図５、及び図６に示すように、コラム５３の内部において、２箇所に設けられ、スピンドル５４を狭持する狭持部５３１を備える。
各狭持部５３１は、スピンドル５４における四面にそれぞれ対向して配設される複数のエアーパット５３１Ａを備える。各エアーパット５３１Ａは、スピンドル５４に対して空気を射出することでスピンドル５４を移動させる際のＺ軸駆動部６１Ｚの駆動力を低減させている。
【００３０】
Ｚ軸送り機構６２Ｚは、コラム５３、及びスピンドル５４の間に配置され、Ｚ軸方向に沿って延出する円柱状の送り軸６２４と、スピンドル５４に設けられ、送り軸６２４の＋Ｚ軸方向側の端部を支持する送り軸支持部６２５と、変速機７Ａとを備える。
送り軸支持部６２５は、スピンドル５４に固定される支持部本体６２６と、送り軸６２４の＋Ｚ軸方向側の端部に固定される座金６２７と、座金６２７から−Ｚ軸方向側に所定距離だけ離間した位置に固定される座金６２８と、送り軸６２４における支持部本体６２６、及び座金６２８の間に配設されるバネ６２９とを備える。
支持部本体６２６には、Ｚ軸方向に沿って貫通するとともに、送り軸６２４が挿通される貫通孔（図示略）が形成され、この貫通孔は、Ｘ軸方向に幅広に形成されている。したがって、送り軸６２４は、Ｘ軸方向において揺動自在に送り軸支持部６２５に支持されている。
【００３１】
図７は、送り軸６２４、及び変速機７Ａの接続状態を示す拡大図である。
変速機７Ａは、図５〜図７に示すように、ハンドル７１の回転に伴って回転する略円柱状の出力軸７２Ａと、出力軸７２Ａの径方向に対向して設けられ、出力軸７２Ａの回転軸と略平行な回転軸を有するボールベアリング７３Ａとを備える。そして、出力軸７２Ａ、及びボールベアリング７３Ａには、送り軸６２４の表面に嵌合する断面半円形状の凹部が形成されている。また、変速機７Ａは、出力軸７２Ａ、及びボールベアリング７３Ａで送り軸６２４を挟み込むことによって、送り軸６２４に接続される。そして、ハンドル７１の回転に伴って出力軸７２Ａが回転すると、出力軸７２Ａの回転に伴ってボールベアリング７３Ａも回転し、スピンドル５４は、Ｚ軸方向に沿って移動する。
なお、変速機７Ａは、出力軸７２Ａ、及びボールベアリング７３Ａの形状を除き、前述した変速機７と同一の構成を有している。以下では、変速機７を用いて変速機７，７Ａの詳細構成を説明する。
【００３２】
〔変速機の詳細構成〕
図８は、変速機７の詳細構成を示す断面図である。
変速機７は、前述したように、ハンドル７１を備え、ハンドル７１は、図８に示すように、出力軸７２を微動させるための微動ハンドル７１１と、出力軸７２を粗動させるための粗動ハンドル７１２とで構成されている。
また、変速機７は、前述したハンドル７１、出力軸７２、及びボールベアリング７３の他、微動ハンドル７１１に接続される入力軸７４と、出力軸７２、及び入力軸７４の間に配設される変速ユニット８と、外装筐体９とを備える。
変速ユニット８は、回転軸方向に対向して配設される転がり軸受としての３つのボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃと、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの間に配設される２つの中継用嵌合部材８２と、出力軸７２が接続される出力用嵌合部材８３と、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを覆うカバー部材８４とを備える。
【００３３】
図９は、入力軸７４、ボールベアリング８１Ａ、及び中継用嵌合部材８２の接続状態を示す斜視図である。
ボールベアリング８１Ａは、図９に示すように、内輪８１１と、外輪８１２と、内輪８１１、及び外輪８１２の間に収納される複数の転動体８１３とを有している。なお、他のボールベアリング７３，８１Ｂ，８１Ｃもボールベアリング８１Ａと同一の構成を有している。
入力軸７４は、略円柱状に形成され、内輪８１１に挿入される挿入部７４１を有し、ボールベアリング８１Ａの回転軸回りに回転することで内輪８１１を回転させる。ここで、挿入部７４１は、内輪８１１の内径に対して僅かに大きい外径を有し、内輪８１１に圧入される。
【００３４】
図１０は、入力軸７４、及びボールベアリング８１Ａの接続状態を示す断面図である。なお、図１０（Ａ）は、入力軸７４を挿入していない状態におけるボールベアリング８１Ａを示す図であり、図１０（Ｂ）は、入力軸７４を挿入した状態におけるボールベアリング８１Ａを示す図である。
ボールベアリング８１Ａには、図１０（Ａ）に示すように、内輪８１１、外輪８１２、及び各転動体８１３の間にラジアル隙間と呼ばれる隙間があるが、内輪８１１に挿入部７４１が圧入されることによって、図１０（Ｂ）に示すように、各転動体８１３は内輪８１１にて押圧される。
【００３５】
図１１は、内輪８１１の回転と、転動体８１３の転動との関係の一例を示す模式図である。なお、図１１（Ａ）は、初期状態を示す図であり、図１１（Ｂ）は、内輪８１１を一回転させた状態を示す図であり、図１１（Ｃ）は、内輪８１１を二回転させた状態を示す図であり、図１１（Ｄ）は、内輪８１１を三回転させた状態を示す図である。
内輪８１１が回転すると、図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、各転動体８１３は、内輪８１１の回転に伴って、内輪８１１、及び外輪８１２の間を転動する。ここで、各転動体８１３の転動速度は、内輪８１１の回転速度と比較して遅くなる。例えば、図１１に示す例では、内輪８１１を三回転させると、転動体８１３が略一回転する。したがって、減速比は略１／３となる。
なお、減速比は、内輪８１１、外輪８１２、及び転動体８１３の径によって定まる。本実施形態では、ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃには、内輪８１１を略２．６３回転させると、転動体８１３が１回転するような内輪８１１、外輪８１２、及び転動体８１３の径を有する規格のボールベアリングを採用している。
【００３６】
中継用嵌合部材８２は、図８、及び図９に示すように、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃのうち、一方のボールベアリング８１Ａ，８１Ｂにおける各転動体８１３に嵌合される嵌合部８２１と、他方のボールベアリング８１Ｂ，８１Ｃにおける内輪８１１に挿入される挿入部８２２とを備える。また、中継用嵌合部材８２は、各転動体８１３の転動に伴って一方のボールベアリング８１Ａ，８１Ｂの回転軸回りに回転することで他方のボールベアリング８１Ｂ，８１Ｃにおける内輪８１１を回転させる。
嵌合部８２１は、円筒状に形成され、各転動体８１３と対向する位置には、それぞれ半円状の切り欠き部８２１Ａが形成されている。
挿入部８２２は、入力軸７４の挿入部７４１と同様に、内輪８１１の内径に対して僅かに大きい外径を有し、内輪８１１に圧入される。
【００３７】
出力用嵌合部材８３は、中継用嵌合部材８２における嵌合部８２１と同一の構成を有し、ボールベアリング８１Ｃにおける各転動体８１３に嵌合される嵌合部８３１と、ボールベアリング８１Ｃの回転軸と、出力軸７２の中心軸とを略一致させた状態で出力軸７２を内部に収納して固定する固定部８３２とを備える。また、出力用嵌合部材８３は、各転動体８１３の転動に伴ってボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転することで出力軸７２をボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転させる。
【００３８】
カバー部材８４は、外輪８１２を覆う略円筒状に形成されるとともに、接着剤を介して外輪８１２と一体化されている。また、カバー部材８４における＋Ｚ軸方向側の端部には、Ｚ軸方向に沿って形成されるネジ孔８４１が二箇所に設けられている。さらに、粗動ハンドル７１２には、各ネジ孔８４１と対向する位置にそれぞれ貫通孔７１２Ａが形成されている。そして、粗動ハンドル７１２、及びカバー部材８４は、各貫通孔７１２Ａを介して各ネジ孔８４１にネジ８５がそれぞれ螺合されることで一体化されている。
【００３９】
外装筐体９は、変速ユニット８、及び出力軸７２の一部を覆う筒状に形成される外装筐体本体９１と、ボールベアリング７３を回転自在に支持するベアリング支持部材９２とを備える。
外装筐体本体９１は、＋Ｚ軸方向側の端部に形成される拡径部９１１と、拡径部９１１における＋Ｘ軸方向側の端部に設けられ、ベアリング支持部材９２が取り付けられる直方体状の取付部９１２とを備える。
【００４０】
ベアリング支持部材９２は、Ｙ軸方向を高さ方向とする断面略Ｌ字形状の柱状に形成されている。また、ベアリング支持部材９２は、外装筐体本体９１の取付部９１２を挟み込むように延出する板状に形成されるとともに、ピン９３にて軸支される一対の延出部９２１と、出力軸７２、及びボールベアリング７３にて送りテープ６２１を挟み込むためのクランプ機構９４と、ボールベアリング７３を支持するための貫通孔９２２と、Ｚ軸方向に沿って形成され、外装筐体本体９１を挿通するための挿通孔９２３とを備える。
貫通孔９２２は、−Ｚ軸方向側の端部において、Ｚ軸方向に沿って形成され、ピン９５を介してボールベアリング７３の内輪が固定される。これによって、ボールベアリング７３は、ベアリング支持部材９２に回転自在に支持される。
【００４１】
クランプ機構９４は、ベアリング支持部材９２における＋Ｚ軸方向側に設けられる空気室９４１と、空気室９４１の内部に収納され、外装筐体本体９１を押圧するための押圧部材９４２と、ベアリング支持部材９２における−Ｘ軸方向側の端部に設けられる空洞９４３と、空洞９４３の内部に収納され、外装筐体本体９１を付勢する付勢部材９４４とを備える。なお、空気室９４１には、外部から空気を流入、または流出させるための空気孔９４１Ａが形成されている。
空気孔９４１Ａを介して空気室９４１の空気を流出させた状態では、押圧部材９４２は、図８に示すように、＋Ｘ軸方向側に移動する。この際、ベアリング支持部材９２は、付勢部材９４４の付勢力によって、外装筐体本体９１に対してピン９３を中心として反時計回りに回動し、ボールベアリング７３は、出力軸７２と近接する方向（図８中矢印Ｃ方向）に移動する。
【００４２】
図１２は、空気室９４１に空気を流入させた状態における変速機７の詳細構成を示す断面図である。
空気孔９４１Ａを介して空気室９４１に空気を流入させた状態では、押圧部材９４２は、図１２に示すように、−Ｘ軸方向側に移動する。この際、ベアリング支持部材９２は、押圧部材９４２の押圧力によって、外装筐体本体９１に対してピン９３を中心として時計回りに回動し、ボールベアリング７３は、出力軸７２と隔離する方向（図８中矢印ＵＣ方向）に移動する。
【００４３】
〔送り機構の動作方法〕
次に、Ｙ軸送り機構６２Ｙの動作方法について説明する。なお、他の送り機構６２Ｘ，６２Ｚの動作方法もＹ軸送り機構６２Ｙと同様である。
Ｙ軸送り機構６２Ｙを動作させる場合には、エアーコンプレッサ等を用いて空気室９４１の空気を流出させた状態とし、出力軸７２、及びボールベアリング７３にて送りテープ６２１を挟み込む（図８参照）。
そして、出力軸７２、及びボールベアリング７３にて送りテープ６２１を挟み込んだ状態において、微動ハンドル７１１、または粗動ハンドル７１２を回転させる。
【００４４】
なお、Ｙ軸送り機構６２Ｙを動作させない場合、すなわち三次元測定機１に接続されるホストコンピュータからの指令に応じて各駆動部６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚにてビーム支持体５１、コラム５３、及びスピンドル５４を駆動する場合には、空気室９４１に空気を流入させた状態とし、出力軸７２、及びボールベアリング７３を隔離させる（図１２参照）。これによって、各駆動部６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚにかかる負荷を軽減することができる。
【００４５】
各ビーム支持体５１を微動送りする場合には、微動ハンドル７１１を回転させる。微動ハンドル７１１を回転させることで入力軸７４を回転させると、ボールベアリング８１Ａの内輪８１１は、入力軸７４の回転に伴って回転し、各転動体８１３は、内輪８１１の回転に伴って、内輪８１１、及び外輪８１２の間を転動する。すなわち、入力軸７４の回転速度は、各転動体８１３の転動速度に変換される。
ここで、各転動体８１３の転動速度は、入力軸７４の回転速度と比較して遅くなる。具体的に、ボールベアリング８１Ａには、内輪８１１を略２．６３回転させると、転動体８１３が１回転するような内輪８１１、外輪８１２、及び転動体８１３の径を有する規格のボールベアリングを採用しているので、各転動体８１３の転動速度は、入力軸７４の回転速度の略１／２．６３となる。
【００４６】
ボールベアリング８１Ａにおける各転動体８１３が転動すると、中継用嵌合部材８２は、各転動体８１３の転動に伴ってボールベアリング８１Ａの回転軸回りに回転し、ボールベアリング８１Ｂにおける内輪８１１は、中継用嵌合部材８２の回転に伴って回転する。すなわち、ボールベアリング８１Ｂにおける内輪８１１の回転速度は、ボールベアリング８１Ａにおける内輪８１１の回転速度（入力軸７４の回転速度）の略１／２．６３となる。
ボールベアリング８１Ｂにおける内輪８１１が回転すると、中継用嵌合部材８２を介してボールベアリング８１Ｃにおける内輪８１１が回転する。すなわち、ボールベアリング８１Ｃにおける内輪８１１の回転速度は、ボールベアリング８１Ｂにおける内輪８１１の回転速度の略１／２．６３となる。
【００４７】
ボールベアリング８１Ｃにおける内輪８１１が回転すると、出力軸７２は、出力用嵌合部材８３の回転に伴ってボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転する。したがって、出力軸７２の回転速度は、入力軸７４の回転速度の略１／１８．２となる。
例えば、出力軸７２の直径を６ｍｍに設定した場合には、出力軸７２の円周は、略１８．８５ｍｍとなるので、微動ハンドル７１１を一回転させることで、各ビーム支持体５１を略１．０３６ｍｍだけ微動送りすることができる。
【００４８】
図１３は、微動ハンドル７１１を回転させた場合における位置決め感度を示すグラフである。なお、図１３では、横軸は、微動ハンドル７１１の回転数を示し、縦軸は、その回転数における期待値からのずれ量を示している。また、グラフＧ１は、微動ハンドル７１１を順方向に回転させたときのグラフであり、グラフＧ２は、微動ハンドル７１１を逆方向に回転させたときのグラフである。
微動ハンドル７１１を回転させた場合における位置決め感度は、図１３に示すように、略１．５μｍのずれ量の範囲内となっている。また、微動ハンドル７１１を順方向に回転させた後、逆方向に回転させる場合において、バックラッシュは発生していない。
【００４９】
各ビーム支持体５１を粗動送りする場合には、粗動ハンドル７１２を回転させる。粗動ハンドル７１２を回転させることでカバー部材８４を回転させると、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける外輪８１２は、カバー部材８４の回転に伴って同時に回転し、各転動体８１３は、外輪８１２の回転に伴って、内輪８１１、及び外輪８１２の間を転動する。すなわち、カバー部材８４の回転速度は、各転動体８１３の転動速度に変換される。
【００５０】
ここで、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける各転動体８１３の転動速度は、カバー部材８４の回転速度と同じになる。そして、各転動体８１３が転動すると、出力軸７２は、出力用嵌合部材８３の回転に伴ってボールベアリング８１Ｃの回転軸回りに回転する。この際、出力軸７２の回転速度は、ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける各転動体８１３の転動速度と同じになる。したがって、出力軸７２の回転速度は、カバー部材８４の回転速度と同じになる。
例えば、出力軸７２の直径を６ｍｍに設定した場合には、出力軸７２の円周は、略１８．８５ｍｍとなるので、粗動ハンドル７１２を一回転させることで、各ビーム支持体５１を略１８．８５ｍｍだけ粗動送りすることができる。
【００５１】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）変速機７，７Ａは、出力軸７２，７２Ａの回転出力となるので、送りテープ６２１、または送り軸６２４の軸方向に沿って移動する送り機構６２Ｘ，６２Ｙ，６２Ｚを構成することができる。したがって、可動距離に応じて大型化することがない。また、汎用の各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを用いて変速機７，７Ａを構成することができるので、製造コストを低減させることができる。さらに、変速機７，７Ａは、ワイヤや、歯車を備えていないので、バックラッシュが発生することもない。
【００５２】
（２）入力軸７４の回転速度は、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃごとに減速されることとなるので、内輪８１１、外輪８１２、及び転動体８１３の径によって減速比を調整する場合と比較して、大幅に減速比を変更することができる。
（３）内輪８１１に挿入部７４１，８２２が圧入されることによって、各転動体８１３を内輪８１１で押圧することができる。したがって、入力軸７４、またはカバー部材８４の回転に伴って内輪８１１、または外輪８１２が回転した場合に、各転動体８１３が滑るのを抑制することができ、期待する減速比で出力軸７２，７２Ａを回転させることができる。
【００５３】
（４）カバー部材８４は、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける外輪８１２と一体化されているので、カバー部材８４を回転させることで各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける外輪８１２を同時に回転させることができる。したがって、変速機７，７Aは、入力軸７４を回転させることで出力軸７２，７２Ａを微動させることができ、カバー部材８４を回転させることで出力軸７２，７２Ａを粗動させることができる。
【００５４】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、変速機７，７Ａは、回転軸方向に対向して配設される３つのボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを備えていた。これに対して、変速機は、１つの転がり軸受で構成されていてもよく、４つ以上の転がり軸受で構成されていてもよい。なお、変速機を１つの転がり軸受で構成した場合には、中継用嵌合部材は不要である。
前記実施形態では、出力軸７２，７２Ａと、出力用嵌合部材８３は別体として構成されていたが、出力軸、及び嵌合部材を一体化させて構成してもよい。要するに、出力軸は、嵌合部材に接続されていればよい。
【００５５】
前記実施形態では、転がり軸受として各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを採用していたが、例えば、ころ軸受を採用してもよい。要するに、転がり軸受は、内輪と、外輪と、複数の転動体とを有していればよい。
前記実施形態では、内輪８１１に挿入部７４１，８２２が圧入されていたが、挿入部は、内輪の内径と略同一の外径を有していてもよい。なお、一般的に、転がり軸受にはラジアル隙間が設けられているので、内輪に挿入部を圧入する本発明の構成が好ましい。
【００５６】
前記実施形態では、変速機７，７Ａは、各ボールベアリング８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃにおける外輪８１２と一体化されるカバー部材８４を備えていたが、カバー部材は、各転がり軸受のうち、１つの転がり軸受と一体化されていてもよい。なお、変速機は、カバー部材を備えていなくてもよい。
前記実施形態では、変速機７，７Ａは、測定子２Ａと、移動機構３とを備える三次元測定機１に実装されていたが、他の測定機や、工作機械などに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元測定機を示す全体模式図。
【図２】前記実施形態におけるＹ軸送り機構を−Ｘ軸方向側から見た図。
【図３】前記実施形態におけるＹ軸送り機構を＋Ｙ軸方向側から見た図。
【図４】前記実施形態における送りテープ、及び変速機の接続状態を示す拡大図。
【図５】前記実施形態におけるＺ軸送り機構を＋Ｙ軸方向側から見た図。
【図６】前記実施形態におけるＺ軸送り機構を−Ｘ軸方向側から見た図。
【図７】前記実施形態における送り軸、及び変速機の接続状態を示す拡大図。
【図８】前記実施形態における変速機の詳細構成を示す断面図。
【図９】前記実施形態における入力軸、ボールベアリング、及び中継用嵌合部材の接続状態を示す斜視図。
【図１０】前記実施形態における入力軸、及びボールベアリングの接続状態を示す断面図。
【図１１】前記実施形態における内輪の回転と、転動体の転動との関係の一例を示す模式図。
【図１２】前記実施形態における空気室に空気を流入させた状態における変速機の詳細構成を示す断面図。
【図１３】前記実施形態における微動ハンドルを回転させた場合における位置決め感度を示すグラフ。
【図１４】リニアアクションタイプの微動機構を示す模式図。
【図１５】ウォームギヤタイプの微動機構を示す模式図。
【符号の説明】
【００５８】
１…三次元測定機（測定機）
２Ａ…測定子
３…移動機構
７，７Ａ…変速機
７２，７２Ａ…出力軸
７４…入力軸
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ…ボールベアリング（転がり軸受）
８２…中継用嵌合部材
８３…出力用嵌合部材
８４…カバー部材
７４１，８２２…挿入部
８１１…内輪
８１２…外輪
８１３…転動体
８２１，８３１…嵌合部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010106996.tif 000012
【図１１】
2010106996.tif 000013
【図１２】
2010106996.tif 000014
【図１３】
2010106996.tif 000015
【図１４】
2010106996.tif 000016
【図１５】
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