(57)【要約】【課題】レール移動型案内機構を軽量化する。【解決手段】固定部材３０と、固定部材３０に対して移動することによって固定部材３０との相対的な位置をかえるスライダ３２とを備える。固定部材３０には、ガイドブロック３４が設けられ、スライダ３２にはスライダ３２の移動軸方向に沿ってガイドブロック３４より長く延設され、ガイドブロック３４と摺動するように係合するガイドレール３６を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、前記固定部材に対して移動することによって前記固定部材との相対的な位置をかえるスライダと、を備え、
前記固定部材には、ガイドブロックが設けられ、
前記スライダには、前記スライダの移動軸方向に沿って前記ガイドブロックより長く延設され、前記ガイドブロックと摺動するように係合するガイドレールが設けられていることを特徴とするレール移動型案内機構。
【請求項２】
請求項１に記載のレール移動型案内機構であって、
前記ガイドレールは、前記固定部材と異なる材質で形成されていることを特徴とするレール移動型案内機構。
【請求項３】
請求項２に記載のレール移動型案内機構であって、
前記ガイドレールは、前記固定部材より比重が大きい材質で形成されていることを特徴とするレール移動型案内機構。
【請求項４】
請求項２に記載のレール移動型案内機構であって、
前記固定部材はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、
前記ガイドレールは鉄系材料で形成されていることを特徴とするレール移動型案内機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のレール移動型案内機構であって、
前記固定部材は、前記スライダの移動軸方向とは異なる移動軸を有するスライド機構に固定されていることを特徴とするレール移動型案内機構。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のレール移動型案内機構と、
前記スライダとは異なる移動軸を有すると共に、互いに異なる移動軸を有する複数のスライド機構と、を備え、
前記レール移動型案内機構と、前記複数のスライド機構と、の組み合わせによって、プローブを被測定対象物に対して相対的に移動させることで前記被測定対象物の形状を測定する三次元測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の三次元測定装置であって、
前記レール移動型案内機構の移動軸が垂直方向であることを特徴とする三次元測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レール移動型案内機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元測定装置や輪郭測定装置等のプローブを使用して測定を行う装置において、プローブやステージを移動させるための案内機構が用いられている。
【０００３】
図５に、三次元測定装置の基本構成を示す。三次元測定装置は、三次元測定機１００と制御装置２００とから構成される。三次元測定機１００は、ベース１０、測定手段１２とから構成される。ベース１０は、被測定物を設置するために精密平坦加工された面を備える。測定手段１２は、プローブ１２ａと、プローブ１２ａをＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に移動させる相対移動機構１２ｂを備える。
【０００４】
相対移動機構１２ｂは、Ｙ軸スライド機構１４と、Ｘ軸スライド機構１６と、Ｚ軸スライド機構１８とを備える。Ｙ軸スライド機構１４は、ベース１０上でＹ方向に設けられたＹ軸ガイドレール１４ａと、Ｙ軸ガイドレール１４ａに沿って移動可能に設けられたＹ軸スライダ１４ｂとを有する。Ｙ軸スライダ１４ｂには、Ｙ軸ガイドレール１４ａに嵌め合って機能するエアベアリングが設けられている。また、Ｘ軸スライド機構１６は、Ｙ軸スライド機構１４に設けられた部材上でＸ方向に設けられたＸ軸ガイドレール１６ａと、Ｘ軸ガイドレール１６ａに沿って移動可能に設けられたＸ軸スライダ１６ｂとを有する。Ｘ軸スライダ１６ｂには、Ｘ軸ガイドレール１６ａに嵌め合って機能するエアベアリングが設けられている。
【０００５】
Ｚ軸スライド機構１８は、Ｘ軸スライダ１６ｂに取り付けられた固定部材１８ａと、固定部材１８ａに沿って移動可能に設けられたＺ軸スライダ１８ｂとを有する。Ｚ軸スライダ１８ｂには、図６に示すように、ボールベアリング１８ｃが設けられる。また、固定部材１８ａにはＺ軸ガイドレール１８ｄが設けられる。ボールベアリング１８ｃがＺ軸ガイドレール１８ｄに嵌め合わされる。ボールベアリング１８ｃがＺ軸ガイドレール１８ｄに沿って摺動することによって、ベース１０に対してＺ軸スライダ１８ｂをＺ方向に相対的に移動させる。
【０００６】
Ｙ軸スライド機構１４、Ｘ軸スライド機構１６、Ｚ軸スライド機構１８にはそれぞれ駆動モータ（図示しない）と、ベース１０との相対的位置を検出する位置センサ（図示しない）がそれぞれ設けられる。駆動モータ及び位置センサは制御装置２００に接続される。
【０００７】
Ｚ軸スライダ１８ｂには、プローブ１２ａが取り付けられる。プローブ１２ａの先端には接触センサが設けられる。接触センサは制御装置２００に接続される。制御装置２００は、接触センサからの信号に基づいてプローブ１２ａの先端をベース１０上に置かれた被測定物の表面に接触させた状態を維持するように駆動モータを用いてＹ軸スライド機構１４、Ｘ軸スライド機構１６及びＺ軸スライド機構１８を駆動し、そのときのリニアエンコーダの位置データを受信してサンプリングして内蔵メモリ（図示しない）に保存する。これにより、被測定物の外形状を求めることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−８５３８７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、Ｚ軸スライド機構１８のＺ軸ガイドレール１８ｄと、Ｚ軸ガイドレール１８ｄが固定される固定部材１８ａとを異なる材料で構成すると、温度変化に応じて固定部材１８ａとＺ軸ガイドレール１８ｄとの間にバイメタル効果が生じ、測定誤差の原因となる。一般的に固定部材１８ａは鉄（Ｆｅ）系の材料で形成されるので、バイメタル効果を抑制するために一般的にＺ軸ガイドレール１８ｄも鉄系材料で形成される。
【００１０】
一方、固定部材１８ａ及びＺ軸ガイドレール１８ｄを比重が大きい鉄系材料で形成した場合、それを支えるＸ軸スライド機構１６、さらにはＸ軸スライド機構１６を支えるＹ軸スライド機構１４も頑丈に重く作る必要があり、三次元測定機１００のサイズが大きくなり及び重量も重くなってしまうという問題を生ずる。
【００１１】
さらに、Ｘ軸スライド機構１６、Ｙ軸スライド機構１４の重量が重くなると、それを駆動する駆動モータ２０ｙ、２０ｘの容量も大きくする必要があり、三次元測定機１００の重量がさらに重くなってしまうと共に、装置の製造コストも増大してしまうという問題も生ずる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの態様は、固定部材と、前記固定部材に対して移動することによって前記固定部材との相対的な位置をかえるスライダと、を備え、前記固定部材には、ガイドブロックが設けられ、前記スライダには、前記スライダの移動軸方向に沿って前記ガイドブロックより長く延設され、前記ガイドブロックと摺動するように係合するガイドレールが設けられていることを特徴とするレール移動型案内機構である。
【００１３】
ここで、前記ガイドレールは、前記固定部材と異なる材質で形成されていることが好適である。より具体的には、前記ガイドレールは、前記固定部材より比重が大きい材質で形成されていることが好適である。例えば、前記固定部材はアルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記ガイドレールは鉄系材料で形成されていることが好適である。
【００１４】
また、前記固定部材は、前記スライダの移動軸方向とは異なる移動軸を有するスライド機構に固定されていることが好適である。
【００１５】
例えば、前記レール移動型案内機構と、前記スライダとは異なる移動軸を有すると共に、互いに異なる移動軸を有する複数のスライド機構と、を備え、前記レール移動型案内機構と、前記複数のスライド機構と、の組み合わせによって、プローブを被測定対象物に対して相対的に移動させることで前記被測定対象物の形状を測定する三次元測定装置に適用することが好適である。
【００１６】
特に、前記レール移動型案内機構の移動軸が垂直方向であることを特徴とする三次元測定装置において本発明の効果は顕著となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、レール移動型案内機構を軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態におけるレール移動型案内機構３００は、図１に示すように、固定部材３０及びスライダ３２を含んで構成される。詳細は後述するが、固定部材３０はスライダ３２に組み合わされて、Ｘ軸スライダ１６ｂの摺動方向（Ｘ軸方向、すなわち、図の左右方向）と直交する方向に摺動する構成となっている。レール移動型案内機構３００は、例えば、三次元測定機や輪郭測定装置のスライド機構として用いられる。本実施の形態では、三次元測定機のＺ軸スライド機構として用いる例で説明する。
【００１９】
固定部材３０は、他の部材に固定される部材である。例えば、レール移動型案内機構３００を三次元測定機のＺ軸スライド機構に適用した場合、固定部材３０はＸ軸スライド機構１６のＸ軸スライダ１６ｂに固定される。スライダ３２は、固定部材３０に対してＺ方向に相対的な位置を変える部材である。
【００２０】
固定部材３０には、図２に示すように、ガイドブロック３４が設けられる。本実施の形態では、固定部材３０のスライダ３２に対する摺動方向に沿って固定部材３０の表面の端部に、所定の間隔を有して２つずつガイドブロック３４を設けている。なお、端部に設けられるガイドブロック３４の個数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよく、また、１つであってもよい。
【００２１】
また、スライダ３２には、図３に示すように、ガイドレール３６が設けられる。本実施の形態では、ガイドレール３６は、固定部材３０と向き合うスライダ３２の表面の端部に、固定部材３０に設けられたガイドブロック３４に対向するようにして、スライダ３２の固定部材３０に対する摺動方向に沿って延設される。
【００２２】
本実施の形態では、固定部材３０の摺動方向（Ｚ軸方向）のサイズは、スライダ３２の摺動方向のサイズの略半分程度とされている。このような構成とすることによって、スライダ３２に設けられたガイドレール３６は、固定部材３０に設けられたガイドブロック３４よりも長く延設されることになる。また、固定部材３０の摺動方向のサイズを、スライダ３２の摺動方向のサイズと同程度とした場合と比較して、本実施の形態の固定部材３０は、重量が低減される。
【００２３】
なお、本実施の形態では、固定部材３０の摺動方向（Ｚ軸方向）のサイズを、スライダ３２の摺動方向のサイズの略半分程度であるとして説明したが、固定部材３０とスライダ３２のサイズの関係は、上記形態に限定されるものではなく、例えば、固定部材３０の摺動方向のサイズが、スライダ３２の摺動方向の３分の２程度とされていたり、半分より小さくされていたりしてもよい。
【００２４】
ガイドブロック３４は、ガイドレール３６に組み合わされ、ガイドレール３６が取り付けられたスライダ３２を固定部材３０に対してガイドレール３６の延設方向に沿って相対的に移動可能とする構成を有する。例えば、図４の断面図に示すように、ガイドブロック３４とガイドレール３６との間にボール３８を配したボールベアリングの構成とし、ガイドレール３６をガイドブロック３４に嵌め合わせて、ガイドブロック３４とガイドレール３６とをガイドレール３６の延設方向に沿って相対的に移動可能とすることができる。
【００２５】
また、レール移動型案内機構３００には、駆動モータ（図示しない）が設けられる。駆動モータの本体を固定部材３０に固定し、駆動モータの駆動軸の回転によりスライダ３２を摺動させる。さらに、レール移動型案内機構３００には、固定部材３０とスライダ３２との相対的な位置をモニタする位置センサを設けることが好適である。位置センサからの信号を制御装置（図示しない）へ入力し、その信号に応じて駆動モータを駆動させることによってスライダ３２を固定部材３０に対してガイドレール３６の延設方向に沿って所望の位置まで相対的に移動させることができる。
【００２６】
本実施の形態における固定部材３０及びガイドブロック３４は、鉄（Ｆｅ）系材料より軽量な（比重が小さい）アルミニウム系等（アルミニウム又はアルミニウム合金）の材料で構成することができる。すなわち、上記のように、従来のＺ軸スライド機構では一般的に鉄（Ｆｅ）系材料で構成されるガイドレールと、ガイドレールが固定される固定部材（Ｘ軸スライダ）とを異なる材料で構成すると、温度変化に応じて固定部材とガイドレールとの間にバイメタル効果が生じ、その影響による構造的な歪み等から測定誤差が生ずる可能性があった。しかしながら、本実施の形態におけるレール移動型案内機構３００では、鉄（Ｆｅ）系材料で構成されるガイドレール３６を固定部材３０側に設けず、スライダ３２側に設けた構成とすることによって、固定部材３０及びガイドブロック３４を鉄（Ｆｅ）系材料より軽量なアルミニウム等の材料で構成することを可能としている。
【００２７】
このような軽量化に伴って、レール移動型案内機構３００を支えるＸ軸スライダ１６ｂも鉄（Ｆｅ）系材料より軽量なアルミニウム等の材料で構成することができ、さらには、そのＸ軸スライダ１６ｂを支えるＸ軸ガイドレール１６ａやＹ軸スライド機構等も軽量部材で構成することができる。したがって、Ｘ軸スライド機構、Ｙ軸スライド機構の重量を軽くでき、それを駆動する駆動モータの容量も小さくすることができる。これに伴って、消費電力を抑えられるので、モータの発熱量を減らすことができる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、ガイドレール３６を鉄（Ｆｅ）系材料で形成し、固定部材３０をアルミニウム系等の材料で形成する構成としているが、ガイドレール３６及び固定部材３０は必ずしも上記材料で形成する必要はない。例えば、ガイドレール３６を鉄（Ｆｅ）以外の鉄（Ｆｅ）と同じような剛性を有する材料で形成し、固定部材３０を、アルミニウム系等以外の、鉄（Ｆｅ）よりも比重が小さい材料で形成してもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では、ガイドレール３６を固定部材３０と異なる材質で形成する構成としているが、必ずしも、この構成に限定する必要はない。つまり、ガイドレール３６をスライダ３２に設ける構成とすることで、固定部材３０のサイズを小さく構成することが可能となるので、ガイドレール３６を固定部材３０と同じ材質で形成しても、固定部材３０側（レール移動型案内機構３００）の重量が軽減される。
【００３０】
さらに、本発明の実施の形態ではレール移動型案内機構３００を三次元測定機のＺ軸スライド機構に適用する例で説明したが、輪郭測定装置等の他の装置においても同様の効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態におけるレール移動型案内機構の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるレール移動型案内機構の固定部材の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるレール移動型案内機構のスライダの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるガイドブロックとガイドレールとの間の摺動手段の例を示す図である。
【図５】従来の三次元測定機の構成を示す図である。
【図６】従来のスライド機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ベース、１２  測定手段、１２ａ  プローブ、１２ｂ  相対移動機構、１４  Ｙ軸スライド機構、１４ａ  Ｙ軸ガイドレール、１４ｂ  Ｙ軸スライダ、１６  Ｘ軸スライド機構、１６ａ  Ｘ軸ガイドレール、１６ｂ  Ｘ軸スライダ、１８  Ｚ軸スライド機構、１８ａ  固定部材、１８ｂ  Ｚ軸スライダ、１８ｃ  ボールベアリング、１８ｄ  Ｚ軸ガイドレール、３０  固定部材、３２  スライダ、３４  ガイドブロック、３６  ガイドレール、３８  ボール、１００  三次元測定機、２００  制御装置、３００  レール移動型案内機構。
【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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