(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面を測定する検出子を一端部に取り付けられＺ軸方向に移動可能なＺ軸スピンドルを備えたＺ軸組立体において、長さ方向に対して直角な面内で内部をスピンドル収容室とウエイト収容室に仕切った垂直な角筒状の剛性Ｚ軸ブラケットを備え、前記スピンドル収容室中には懸架ワイヤの一端に固定された前記Ｚ軸スピンドルが案内手段によりその長さ方向に移動可能な状態で位置され、前記ウエイト収容室に臨んだＺ軸ブラケットの内面には前記懸架ワイヤの他端に懸垂されてＺ軸スピンドルの重量を平衡させるバランスウエイトを案内するウエイトガイドが突起されたことを特徴とする測定機のＺ軸組立体。
【請求項２】
前記Ｚ軸ブラケットの隔壁上端面には前記懸架ワイヤの中間部を案内する中継プーリを支持したプーリブラケットが固定されることを特徴とする請求項１記載の測定機のＺ軸組立体。
【請求項３】
前記スピンドル収容室を取り囲むＺ軸ブラケットの内壁には前記案内手段を構成するエアパッドが支持され、前記Ｚ軸ブラケットの外壁に取り付けられる前記エアパッドの給気部は目隠し板で被覆されることにより、前記Ｚ軸ブラケットの外面が外観パネルとされることを特徴とする請求項１または請求項２記載の測定機のＺ軸組立体。
【請求項４】
前記測定機は、略水平な面内で直交するＸ，Ｙ軸方向に前記Ｚ軸組立体を精密移動させ、前記Ｚ軸スピンドルをＺ軸方向に送って、測定機ベール上に置かれた被測定物の３次元的な寸法を含む表面性状を測定する３次元測定機であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の測定機のＺ軸組立体。
【請求項５】
前記Ｚ軸ブラケットは、アルミニューム押出材により形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の測定機のＺ軸組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被測定物の寸法及び粗さ、うねり、輪郭、真円度、３次元形状などの表面性状を測定する表面性状測定機に関し、特に、Ｚ軸スピンドルを備えるＺ軸組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、例えば図１に示すような門型３次元測定機においては、測定子をＺ軸方向（一般的には垂直方向）に送るため、図５に示すようなＺ軸組立体が取り付けられる。
即ち、図５の符号”Ａ”は水平な面内でＸ軸方向に延長するＸ軸ガイドであり、Ｚ軸組立体は同Ｘ軸ガイドＡに跨座状態におかれてＸ軸ガイドＡの長さ方向に送られるスライダブロックＢを備えており、同スライダブロックＢの一側には垂直方向のＺ軸スピンドルＣをＺ軸方向に案内する案内パッドＤを付設したＺ軸ブラケットＥが固定される。
【０００３】
そして、前記スライダブロックＢの上面にはバランサブラケットＦが固定され、同バランサブラケットＦに固定した垂直なバランサラケットＧの上部にはプーリブラケットＨが支持され、前記Ｚ軸スピンドルＣの上端部に一端を固定した懸架ワイヤＩの中間部が同プーリブラケットＨに支持する中継プーリＪに掛けられる。
また、前記懸架ワイヤＩの他端は前記バランサラケットＧと平行な垂直向きのガイドバーＫで案内されるバランスウエイトＬに結合され、下端部にタッチプローブＭなどの検出子を固定するＺ軸スピンドルＣの重量が同バランスウエイトＬの重量で平衡される。
そして、前述した組立体の部品は、スライダブロックＢをＺ軸組立体に組み付けた後、前カバーＮ及び後カバーＯで覆われて完成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のＺ軸組立体は、スライダブロックＢ、Ｚ軸ブラケットＥ、バランサブラケットＦ、バランサラケットＧ、プーリブラケットＨ、ガイドバーＫ、中継プーリＪ、バランスウエイトＬといった多数の部品からなるため、それらの部品の製作費が割高で、３次元測定機の製造工程がやっかいとなる。
つまり、Ｚ軸組立体の組立に際しては、バランサラケットＧ、プーリブラケットＨ、ガイドバーＫ、中継プーリＪ、バランスウエイトＬを組み付けたバランサブラケットＦをスライダブロックＢに組み立て、同スライダブロックＢにＺ軸ブラケットＥ及びＺ軸スピンドルＣを取り付け、Ｘ軸ガイドＡに対してＺ軸組立体を組み付け、最後に前カバーＮ及び後カバーＯで組立体全体を覆う工程となる。
【０００５】
本発明の目的は、以上に述べたような従来の測定機のＺ軸組立体の問題に鑑み、構成部品が少なく、組立工程が簡単で、しかも外観も良い測定機のＺ軸組立体を得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、被測定物の表面を測定する検出子を一端部に取り付けられＺ軸方向に移動可能なＺ軸スピンドルを備えたＺ軸組立体において、長さ方向に対して直角な面内で内部をスピンドル収容室とウエイト収容室に仕切った垂直な角筒状の剛性Ｚ軸ブラケットを備え、前記スピンドル収容室中には懸架ワイヤの一端に固定された前記Ｚ軸スピンドルが案内手段によりその長さ方向に移動可能な状態で位置され、前記ウエイト収容室に臨んだＺ軸ブラケットの内面には前記懸架ワイヤの他端に懸垂されてＺ軸スピンドルの重量を平衡させるバランスウエイトを案内するウエイトガイドが突起された測定機のＺ軸組立体を提案するものである。
【０００７】
後述する本発明の好ましい実施例の説明においては、
1)前記Ｚ軸ブラケットの隔壁上端面には前記懸架ワイヤの中間部を案内する中継プーリを支持したプーリブラケットが固定される構造、
2)前記スピンドル収容室を取り囲むＺ軸ブラケットの内壁には前記案内手段を構成するエアパッドが支持され、前記Ｚ軸ブラケットの外壁に取り付けられる前記エアパッドの給気部は目隠し板で被覆されることにより、前記Ｚ軸ブラケットの外面が外観パネルとされる構造、
3)前記測定機は、略水平な面内で直交するＸ，Ｙ軸方向に前記Ｚ軸組立体を精密移動させ、前記Ｚ軸スピンドルをＺ軸方向に送って、測定機ベール上に置かれた被測定物の３次元的な寸法を含む表面性状を測定する３次元測定機である構造、
4)前記Ｚ軸ブラケットは、アルミニューム押出材により形成されている構造
が３次元測定機を例にとって説明される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図４について本発明の実施例の詳細を説明する。
図１は本発明による門型３次元測定機を示し、測定機ベース１の上部には石定盤２が位置され、この石定盤２の水平な定面には被測定物を取り付けることができる。
【０００９】
そして、前記石定盤２上には同石定盤２に沿って水平面内でのＹ軸方向に移動できる門型移動体３が位置され、図示を省略する駆動手段でＹ軸方向に精密に移動される同門型移動体３上には、Ｙ軸方向に対して直角なＸ軸方向に延長したＸ軸ガイド４が設けられる。
また、前記Ｘ軸ガイド４に対しては、詳細を図２から図４に示す本発明のＺ軸組立体５が跨座状態で支持され、同Ｚ軸組立体５に支持されるＺ軸スピンドル６の下端に固定するタッチプローブ７の検出子が被測定物の表面に接触される。このＺ軸組立体５は図示を省略する周知の送り手段でＸ軸ガイド４の長さ方向（Ｘ軸方向）に精密に移動される。
【００１０】
図２及び図３に示すように、本発明によるＺ軸組立体５は例えばアルミニューム押出材で作ることができる上下方向に伸びた角筒状のＺ軸ブラケット８を備え、このＺ軸ブラケット８の内部は隔壁８ａにより測定機ベース１の前後方向（Ｙ軸方向）に隣り合ったスピンドル収容室１０とウエイト収容室２０とに仕切ってある。
そして、同Ｚ軸ブラケット８の後背下部は”Ｌ”字状に切欠いてあり、このＬ字状切欠き１１には剛性のある前記Ｘ軸ガイド４を包囲するスライドブロック１２が固定してあり、同スライドブロック１２が図示を省略する送り手段でＸ軸方向に送られる。
【００１１】
また、前記スピンドル収容室１０の内部には下端部を外部に突出させた状態の矩形断面のＺ軸スピンドル６が収容されるが、このＺ軸スピンドル６はスピンドル収容室１０中に設ける周知の案内手段で垂直方向（Ｚ軸方向）に案内される。図示実施例の場合、この案内手段はＺ軸スピンドル６を取り囲む４方壁内側に支持する４個のエアパッド１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄで構成され、図３から理解されるように、これらの各エアパッド１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの給気部１４ａはＺ軸ブラケット８の隔壁８ａ、前壁８ｂ、左、右壁８ｃ，８ｄを貫通した状態とされ、固定ナット１５で対応壁にそれぞれ締結される。
そして、Ｚ軸ブラケット８の外部に位置する３個の固定ナット１５は前壁８ｂ、左、右壁８ｃ，８ｄに形成する取付溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ中に位置され、同取付溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを塞ぐ目隠し板１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃで外部から遮蔽される。
【００１２】
前記Ｚ軸スピンドル６の長さ方向中間部には、図３に示すように、図示を省略する駆動ギヤに噛合できるＺ軸方向のラック歯車１８及び回折格子スケール１９が固定され、同回折格子スケール１９には取付ブラケット２１に支持されるホログラム検出素子２２が臨まされ、同ホログラム検出素子２２でＺ軸スピンドル６のＺ軸方向の送り量が測定される。
さらに、前記Ｚ軸スピンドル６の下端部にはＺ軸スピンドル６の内部に位置したニップル２３が固定され、このニップル２３に一端を固定した懸架ワイヤ２４はＺ軸スピンドル６の上端に形成する透孔２５からスピンドル収容室１０中に導出される。
【００１３】
一方、図３に示すように、前記Ｚ軸ブラケット８のウエイト収容室２０中にはＺ軸ブラケット８の内面に一体成形される一対のリブ状ウエイトガイド２６Ａ，２６Ｂが相対向状態で突出され、これらのウエイトガイド２６Ａ，２６Ｂは重量のあるバランスウエイト２７の対応する両側面溝２８に摺動可能に嵌められ、Ｚ軸スピンドル６の移動時のバランスウエイト２７の振れが防止される。
そして、前述した懸架ワイヤ２４の他端は案内手段を経由してバランスウエイト２７のフック２７ａに固定され、このバランスウエイト２７の重量によりＺ軸スピンドル６の重量が平衡される。
【００１４】
図４は懸架ワイヤ２４の案内に用いるプーリブラケット３３を示し、このプーリブラケット３３はＺ軸ブラケット８の隔壁８ａにねじ固定できる２つの取付孔２９を取付部３３ａに備え、これらの取付部３３ａから直角に曲げた支持部３３ｂには２つの中継プーリ３１Ａ，３１Ｂが中心軸３２でそれぞれ回転可能に支持してある。
なお、図２の符号”３４”は角筒状Ｚ軸ブラケット８の上端部を塞ぐエンドキャップであり、同エンドキャップ３４によりＺ軸ブラケット８の内部への異物の侵入が防止される。
【００１５】
図示実施例による３次元測定機のＺ軸組立体は、以上のような構造であるから、下後背部にスライドブロック１２を固定する中空のＺ軸ブラケット８中にＺ軸スピンドル６及びバランスウエイト２７を組み込むだけで完成されるから、部品点数が少なく、製造工程が簡素化される利点がある。
そして、懸架ワイヤ２４を誘導する中継プーリ３１Ａ，３１Ｂを取り付けたプーリブラケット３３をＺ軸ブラケット８の隔壁８ａに固定するだけで、簡単に中継プーリ３１Ａ，３１Ｂの取付けを行うことができ、中空に成形されるＺ軸ブラケット８自体が曲げ荷重に安定した断面係数の大きな部材となるばかりでなく、同Ｚ軸ブラケット８の壁部に組み付けるエアパッド１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄの給気部１４ａを局部的に目隠し板１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃで覆うだけ、Ｚ軸ブラケット８を外観部材として利用できる。
【００１６】
本発明は以上の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、Ｚ軸スピンドルの一端に取り付けられる検出子はタッチプローブに限らず、非接触型距離センサや粗さ検出センサあるいは内径測定センサや画像センサなどでもよい。
また、中継プーリ３１Ａ，３１Ｂはエンドキャップ３４に取り付けた構造とすることもできる。このようにすれば、プーリブラケット３３を省略することができる。
【００１７】
更に、案内手段は、実施例の気体軸受に限らず、気体の代わりに油を使用して剛性を向上させた油体軸受や磁気軸受などを使用して案内性能を更に向上させてもよい。
また、ウエイトガイド２６Ａ，２６Ｂは、一対（２箇所）のリブ状に限らず、３箇所以上に向けてもよく、ガイド形状の凸状とし、バランスウエイト２７側にアリ溝状の被ガイド部を設けてもよい。
【００１８】
更に、バランスウエイト２７の被ガイド部（両側面溝２８）に耐摩耗性と潤滑性の高い部材（例えばターカイト）を設けたり、ウエイトガイド２６Ａ，２６Ｂのガイド面に給油機構を設けるなどの方法によって、バランスウエイト２７の摺動性能を改善することができる。
また、本発明は３次元測定機のＺ軸組立体に限らず、１次元測長器、粗さ測定機、形状測定機、真円度測定機などの寸法や表面性状を測定する測定機のＺ軸組立体として用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、それ自体剛性の高い角筒状のＺ軸ブラケットの内部に、Ｚ軸ブラケット及びバランスウエイトを組み付けるだけで、簡単にＺ軸組立体を完成できるから、部品点数の削減と組立工程の簡素化を図ることができる。
また、請求項２及び請求項３の発明では、中継プーリの取付けを非常に簡単に行うことができ、従来の前後カバーの廃止による合理化を行い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部を切欠いて示す本発明を施した門型３次元測定機の全体斜視図である。
【図２】同３次元測定機に用いる本発明のＺ軸組立体の断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った拡大断面図である。
【図４】一部を切欠いて示すプーリブラケットの側面図である。
【図５】３次元測定機に用いる従来のＺ軸組立体の断面図である。
【符号の説明】
１              測定機ベース
３              門型移動体
４              Ｘ軸ガイド
５              Ｚ軸組立体
６              Ｚ軸スピンドル
７              タッチプローブ（検出子）
８              Ｚ軸ブラケット
８ａ            隔壁
１０            スピンドル収容室
１４Ａ〜１４Ｄ  エアパッド
２４            懸架ワイヤ
２７            バランスウエイト
３１Ａ，３１Ｂ  中継プーリ
【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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