JPS635684B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二次元測定機、三次元測定機、形状
測定機、歪測定機等のように、基台に載置された
被測定物に対し測定子を有する測定子支持部材が
移動可能とされた測定機に係り、特にその案内レ
ール部の改良に関する。

このような測定機においては、基台の上面を基
準面とし、測定子の移動変位を把えるよう構成さ
れているため、測定子側を動かす機種にあつて
は、測定子を支持した測定子支持部材を前記基台
の上面と平行に移動させることが必要である。

このため、従来は精密に加工された案内レール
を専用金具とボルトとを用いて直接基台上面に並
列固定していた。従つて、案内レールの取付けに
非常な労力を要するばかりでなく、基台上面の面
積のうち、被測定物を載置するために供される有
効部分は小さく、また、重量の大きな被測定物を
基台の側方から平行移動して載置することができ
ないという欠点があつた。

また、案内レールを基台の側面に直接設けるこ
とも考えられるが、この場合には基台の上面との
側面と直角度や各面の平面度等を精巧加工するこ
とが至難であるから実用的でなかつた。

一方、基台とは関係なく、例えば建屋の天井か
ら案内レールを吊上げあるいは地上から台座を介
して案内レールを設けることもあるが、この場合
は、基台の上面とこれらの案内レールとの平行度
を得るに多くの労力を必要とするばかりでなく、
案内レールへの防振対策を講じなければならず経
済的負担も大きく、かつ、精度上も好ましくなか
つた。

本発明の目的は、少ない労力で容易に基台上面
と案内レールとの平行度を得ることのできる案内
レールを備えた測定機を提供するにある。

本発明は、支持部材の先端部が着脱自在に取付
けられた案内レールを用い、この案内レールに取
付けられた支持部材の基端部を接着剤を介して基
台側面に設けられた凹部内に嵌挿し、前記案内レ
ールの軸線が基台の上面と平行となるように基台
と支持部材とを固定するようにして前記目的を達
成しようとするものである。

以下、本発明を三次元測定機に適用した一実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図の全体構造図において、略直方体に形成
された石定盤からなる基台２１は、複数の被測定
物取付用ねじ穴２２をその上面に有するととも
に、長手方向に直交する前後の端面に断面Ｌ字形
の把手２３をそれぞれ有している。この基台２１
の左右の両側面にはＹ軸線方向の案内部を構成す
る２本の案内レール３１，３２が取付けられてい
る。これらの案内レール３１，３２は、基台２１
の長手方向（Ｙ軸線方向）長さより長く形成され
るとともに、基台２１の上面より下方であつてこ
の上面に平行かつ基台２１の側面から突出して設
けられている。この際、案内レール３１，３２が
基台２１の上面より下方であるということは、案
内レール３１，３２の上面が基台２１の上面と同
一以下の位置にあるという意味である。また、両
案内レール３１，３２は、円柱の両側を平行に削
り落して長手方向に直交する断面形状が円弧部分
及び直線部分からなる略小判形となるようにされ
（第２図参照）、さらに、一方すなわち第１図中手
前の案内レール３１の外側面には後に詳述するよ
うに長尺のスケール３３が貼付されている。

前記両側の案内レール３１，３２には角柱状の
支柱４１，４２がそれぞれ案内レール３１，３２
の長手方向（Ｙ軸線方向）に沿つて移動自在に支
持されている。これらの両側の支柱４１，４２の
途中には両支柱４１，４２間のＸ軸線方向の間隔
を所定寸法に設定するために１本の丸棒からなる
横部材４３が渡設され、さらに両支柱４１，４２
の上端部間にはそれぞれ連結部４４，４５を介し
て２本の丸棒からなるスライダ案内レール４６，
４７及び１本の丸棒からなるスライダ微動レール
４８が前記案内レール３１，３２に直交しかつ基
台２１の上面に平行な方向、すなわちＸ軸線方向
に掛け渡されている。これらのスライダ案内レー
ル４６，４７には箱状のスライダ４９がスライダ
案内レール４６，４７に沿つてＸ軸線方向移動自
在に支持され、このスライダ４９には角度計測手
段５０を介して箱状のスピンドル支持体５１がＹ
軸線を回動中心として傾斜可能に支持されてい
る。このスピンドル支持体５１にはスピンドル５
２がその中心軸方向に摺動自在に支持されるとと
もに、このスピンドル５２の下端には測定子５３
が取付けられている。この際、スピンドル５２は
スピンドル支持体５１の傾斜が零のとき、丁度Ｚ
軸線方向（上下方向）に移動できるように設定さ
れ、これにより前記スライダ４９のＸ軸線方向の
移動及び支柱４１，４２のＹ軸線方向の移動と相
俟つて測定子５３は基台２１及びこの基台２１上
に載置される被測定物５４に対し互いに直交する
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸線方向に任意に移動できるようにさ
れている。また、これらの支柱４１，４２、横部
材４３、連結部４４，４５、スライダ案内レール
４６，４７、スライダ４９、角度計測手段50、ス
ピンドル支持体５１及びスピンドル５２により測
定子支持部材４０が構成されている。

前記両連結部４４，４５の上部間に掛け渡され
たスライダ微動レール４８とスライダ４９とは常
時は摺動可能にされるとともに、締付ねじ１４４
を締付けることにより摺動不可能に固定され、こ
の固定状態で微動レール４８に螺合された調整ナ
ツト１４１を回すことにより微動レール４８を介
してスライダ４９が案内レール４６，４７の軸方
向に微動できるようにされている。

なお、第１図中符号８４は測定子支持部材４０
の微動送り用つまみ、符号８７はその微動送りの
作動及び開放をするためのつまみであり、符号９
０は案内レール３１の両端に設けられたシヨツク
アブゾーバ、符号９５は案内レール３２の両端に
設けられたストツパである。

第２図すなわち本実施例の要部を断面した拡大
図において、基台２１の左右の両側面には凹部と
しての複数の穴２４がＹ軸線方向に直列に形成さ
れ、これらの穴２４内にはレール支持部を構成す
る支持軸２５の基端小径部２５Ａが接着剤２６に
よりそれぞれ接着固定されている。この際、小径
部２５Ａの外周には綾目ローレツトなどの凹凸加
工が施され、接着強度が高められている。また、
支持軸２５の先端部には段部２５Ｂを介して小径
の凸部２５Ｃが一体に形成され、この凸部２５Ｃ
の中間には全周にわたりＶ溝２５Ｄが形成されて
いる。

前記基台２１の両側面に突設された複数の支持
軸２５のそれぞれに対応した位置において、両案
内レール３１，３２の内側面には支持軸２５の凸
部２５Ｃに係合される凹部３１Ａ，３２Ａがそれ
ぞれ形成され、これらの凹部３１Ａ，３２Ａ内に
まで貫通するねじ穴３１Ｂ，３２Ｂが前記断面小
判状の案内レール３１，３２の円弧面から各案内
レール３１，３２の各凹部３１Ａ，３２Ａに対応
した位置ごとに各２本形成され、これらのねじ穴
３１Ｂ，３２Ｂにはそれぞれ先端がテーパ状にさ
れた固定ねじ３４がねじ込まれている。この際、
Ｖ溝２５Ｄの中心線と固定ねじ３４の中心軸とは
位置がずれるように形成されており、この位置ず
れの方向は固定ねじ３４の中心線がＶ溝２５Ｄの
中心線より突部２５Ｃの先端側となるようにさ
れ、これにより、固定ねじ３４の先端テーパ面が
Ｖ溝２５Ｄの壁面に当接したとき支持軸２５の段
部２５Ｂの端面が各案内レール３１，３２の内側
の直線部分に圧着され、各レール３１，３２の支
持軸２５に対する取付け位置規制が行なえるよう
になつている。また、両案内レール３１，３２は
支持軸２５を介して基台２１に接着固定される
際、図示しない位置決め治具を用いて接着され、
これにより各案内レール３１，３２は基台２１の
上面に対し高精度で平行となるように固定され、
特に案内レール３１は測定機の位置的基準になる
に十分な精度を有するようになつている。

前記両案内レール３１，３２のうち一方のレー
ル３１の外側面には、全長にわたり凹溝３１Ｃが
形成され、この凹溝３１Ｃはレール３１の中心軸
線と平行に、かつ、その底面はレール３１の外側
面と平行になるよう同時研磨などにより高精度に
仕上げられている。この凹溝３１Ｃ内には前記ス
ケール３３が貼付され、このスケール３３は、例
えばステンレス板の表面にμｍオーダーの縦目盛
を形成された反射型スケールとされている。

前記一方の支柱４１の下部には係合ブロツク６
１が固定され、このブロツク６１の長手方向（Ｙ
軸線方向）の両端部にはそれぞれ３個のローラ６
２，６３，６４からなるローラ群が各１組づつ設
けられている。これらのローラ６２，６３，６４
はその周面の法線方向がそれぞれ120度となるよ
うに配置されるとともに、ローラ６２の支軸６２
Ａに被嵌されるブツシユ６２Ｂ及びローラ６３，
６４の支軸６３Ａ，６４Ａにおけるローラ６３，
６４の被嵌部は中心線に対しそれぞれ所定量偏心
されて各ローラ６２，６３，６４の法線方向位置
が調整可能にされ、案内レール３１との当接が確
実となるようにされている。また、ローラ６２，
６３，６４のうちローラ６２はレール３１の断面
における直線部分に当接されるため比較的広巾に
形成され、他のロール６３，６４はレール３１の
円弧部分に当接されるため狭巾に形成されてい
る。さらに、案内レール３１と３個のローラ６
２，６３，６４とは120度方向の３個所で当接さ
れているため、ブロツク６１すなわち支柱４１は
Ｘ軸線及びＺ軸線方向には移動できないようにさ
れている。

前記係合ブロツク６１には、第３図の概略構成
図に示されるように、測定子支持部材４０のＹ軸
線方向の移動量を計測するＹ方向計測手段を、前
記スケール３３と共に構成する検出器としての計
測ユニツト７０が設けられている。この計測ユニ
ツト７０は、ガラスなどの透明板に前記スケール
３３と同様な目盛を形成されたインデツクススケ
ール７１と、このインデツクススケール７１を介
してスケール３３の表面に光を当てる発光源とし
ての発光素子７２と、この発光素子７２から発射
されスケール３３で反射された光を受光する受光
器としての受光素子７３とから構成され、両スケ
ール３３，７１の相対移動に基づく両目盛の明暗
による受光量の変化によつて受光素子７３に発生
するサイン波状の電流で、支持部材４０のＹ方向
移動量が計測できるようになつている。この際、
発光素子７２と受光素子７３との光軸はＶ字状に
なるよう配置され、発光素子７２の光がスケール
３３で反射して確実に受光素子７３に到達するよ
うにされている。

前記他方の支柱４２の下部には係合ブロツク６
５が固定され、このブロツク６５の長手方向（Ｙ
軸線方向）の両端部にはそれぞれ２個のローラ６
６，６７からなるローラ群が各一組づつ設けられ
ている。これらのローラ６６，６７はその周面の
法線方向が180度となるように配置されるととも
に、各ローラ６６，６７の支軸６６Ａ，６７Ａに
おけるローラ６６，６７の被嵌部は支持中心線に
対しそれぞれ所定量偏心されて各ローラ６６，６
７の法線方向位置が調整可能にされ、案内レール
３２との当接が確実となるようにされている。こ
の際、両ローラ６６，６７は180度位置でレール
３２に当接されているため、両ローラ６６，６７
すなわち支柱４２は支持軸２５の軸方向（Ｘ軸線
方向）に移動可能にされている。

次に本実施例における案内レール及びローラの
組付け方法につき第４図をも参照して説明する。

案内レール３１，３２に設けられた穴状の複数
の凹部３１Ａ，３２Ａにそれぞれレール支持部と
しての支持軸２５の凸部２５Ｃを挿入するととも
に、案内レール３１，３２の各ねじ穴３１Ｂ，３
２Ｂに固定ねじ３４をねじ込んで各ねじ３４の先
端を各支持軸２５のＶ溝２５Ｄに係合させる。こ
れにより固定ねじ３４の中心軸とＶ溝２５Ｄの中
心とのずれにより各支持軸２５の段部２５Ｂの端
面が案内レール３１，３２の直線部に当接するよ
う移動され、この当接により案内レール３１，３
２と各支持軸２５との位置出しが行なわれる。

ついで、接着剤２６を介装した状態において、
各支持軸２５の基端小径部２５Ａを基台２１の各
穴２４内に挿入し、第４図に示される治具４００
を用いて、各案内レール３１，３２の軸線が基台
２１の上面と平行となるように位置出しし、接着
剤２６の硬化を待つ。すなわち、治具４００は、
互いに精密に平行度を出されるとともに所定寸法
の段差を有するようにされた第１、第２の面４０
１Ａ，４０１Ｂを形成されたベース４０１と、こ
のベース４０１の段差部においてボルト４０２で
固定されるとともに各支持軸２５の部分を逃げる
よう櫛歯状にされかつ基台２１の側面と案内レー
ル３１の内側直線部分との寸法出しをするスペー
サ４０３と、前記ベース４０１の第２の面４０１
Ｂにボルト４０４で左右方向位置調整可能に取付
けられ案内レール３１の外側直線部分に当接され
て案内レール３１を前記スペーサ４０３に押圧す
るＬブラケツト４０５と、このＬブラケツト４０
５に進退自在にねじ込まれるとともにその内端で
案内レール４０６を前記第２の面４０１Ｂに押し
て寸法出しする複数の押圧ねじ４０６とから構成
され、この治具４００は押え金具４１１とボルト
４１２とにより基台２１に取付けられ、ベース４
０１の第１、第２の面４０１Ａ，４０１Ｂの作用
により案内レール３１の上面すなわち軸心が基台
２１の上面と平行となるようにされる。また、他
方の案内レール３２も同様な治具で固定される
が、この場合、案内レール３１と他方の案内レー
ル３２との平行度等はあまり重要とはならない。

接着剤２６の硬化後、両案内レール３１，３２
に測定子支持部材４０を組付けるのであるが、こ
の組付けにあたつては案内レール３１の側が基準
とされるため、まず、この案内レール３１に対す
る支柱４１側の各ローラ６２，６３，６４の当り
具合が適正となるように各ローラ６２，６３，６
４の偏心ブツシユ６２Ｂ、偏心軸６３Ａ，６４Ａ
を用いて調整する。これにより、測定子支持部材
４０は案内レール３１を基準として組付けられた
こととなるから、ついで、他方の案内レール３２
と支柱４２の各ローラ６６，６７との当りを同様
にして調整し、全体の組立てが完了する。この
際、支柱４２の各ローラ６６，６７は案内レール
３２の上下から当接されるものであるから、レー
ル支持軸２５の軸方向には移動可能であり、従つ
て予め横部材４３により寸法出しされている両支
柱４１，４２は、この寸法出しされた間隔を保持
したまま両案内レール３１，３２に支持されるこ
ととなる。

上述のような本実施例によれば次のような効果
がある。

すなわち、係合ブロツク６１と案内レール３１
とは３個のローラ６２，６３，６４で位置ずれす
ることなく取付けられるから、予め案内レール３
１にスケール３３を取付け、係合ブロツク６１に
計測ユニツト７０を取付けておけば、複雑な取付
金具、回転防止手段等を用いることなくスケール
３３と計測ユニツト７０のインデツクススケール
７１とは常にクリアランスを一定に保持できる。
また、一旦、各支持軸２５を基台２１に固定した
のちは、ねじ３４をゆるめて案内スケール３１，
３２を取換えても常に案内レール３１，３２を基
台２１に対し同一位置に設定でき、従つてスケー
ル３３等が損傷した場合などに容易に取換えるこ
とができ、その後の調整も不要である。さらに、
案内レール３１へのローラ６２の係合面とスケー
ル３３の取付用凹溝３１Ｃとは精密加工により精
度良く加工されているから、スケール３３を凹溝
３１Ｃ内に貼付するだけでローラ６２の係合面ひ
いてはインデツクススケール７１とスケール３３
との平行を保持でき、かつ、係合ブロツク６１の
移動方向に対してスケール３３の曲り、ねじれ等
の発生がなく、その調整も不要にできて組立工数
を著しく低減できる。また、案内レール３１はス
ケール３３の固定ブロツクをも兼ねているもので
あるから、格別な金具等を必要とせず、安価に製
作できる。

さらに、案内レール３１，３２は支持軸２５を
介して基台２１に接着固定されるものであるか
ら、案内レール３１，３２の基台２１の上面に対
する正確な平行度を容易に得ることができ、か
つ、案内レール３１，３２の撓み防止のために、
支持点すなわち支持軸２５の数を多くしても、各
支持軸２５の案内レール３１，３２への取付誤差
は全て接着剤２６の部分で吸収されるから、案内
レール３１，３２にストレスが発生することもな
い。また、案内レール３１において、基台２１側
に配置されるローラ６３，６４は、案内レール３
１の円弧部分を利用して傾斜して取付けられてい
るから、ローラ６３，６４の介在により案内レー
ル３１と基台２１との間に設けなければならない
スペースを少なくでき、従つて支持軸２５の基台
２１の側面からの突出量を少なくできて片持梁状
の支持形態上、有利である。さらに、測定子支持
部材４０の位置規制を一本の案内レール３１で行
なえるから、他方の案内レール３２と測定子支持
部材４０との係合構造を簡易な構造にでき、か
つ、精度も厳しくしなくてよいから、この点から
も製品コストの低減を図れる。

また、両案内レール３１，３２は基台２１の側
方に設けられているから、基台２１の全面を有効
利用でき、かつ側方からの被測定物５４の搬入も
可能となる。さらに、両案内レール３１，３２は
基台２１より長く設定されているから、測定子支
持部材４０をこの延長部に移動させることにより
基台２１より長尺な被測定物５４の載置及び測定
ができる。

さらに、一本の案内レール３１により係合ブロ
ツク６１をＸ及びＺ軸方向に位置規制しながらＹ
軸方向に案内でき、かつ、案内レール３１の回転
方向の位置規制もできる。

第５図には本発明の他の実施例が示され、本実
施例においては案内レール５３１側に凸部５３１
Ｆが設けられるとともに、この凸部５３１ＦにＶ
溝５３１Ｇが設けられ、一方、支持軸５２５側に
前記凸部５３１Ｆに係合される凹部５２５Ｆが形
成されるとともに、この凹部５２５Ｆ内までに貫
通するねじ穴５２５Ｇが上下に形成され、これら
のねじ穴５２５Ｇの中心軸とＶ溝５３１Ｇの中心
とは、凸部５３１Ｆと凹部５２５Ｆとの係合状態
で互いにずらされており、支持軸５２５の端面と
案内レール５３１の直線部とが互いに当接するよ
うにされている。

このように構成されても前記実施例と同様な作
用効果がある。

第６図には本発明のさらに他の実施例が示さ
れ、本実施例においてはレール支持部材として軸
状の部材ではなく、レール状の支持部材６２５を
用いたもので、この支持部材６２５の基端には小
巾部６２５Ａが形成され、この小巾部６２５Ａは
６２１の側面に形成された凹溝６２１Ａ内に接着
剤６２６を介して挿入固定されている。また支持
部材６２５の先端側には段部６２５Ｂを介して角
条状の凸部６２５Ｃが一体に形成され、この凸部
６２５Ｃの上下面にはそれぞれＶ溝６２５Ｄが形
成されている。この凸部６２５Ｃには前記各実施
例と同様に案内レール６３１が着脱可能、かつ、
Ｖ溝６２５Ｄと図示しない固定ねじとの作用によ
り位置しされ取付けられるようになつている。

このような本実施例も前記各実施例と同様な作
用、効果を奏することができる。

第７図には本発明のさらに他の実施例が示さ
れ、この実施例は案内レール７３１の形状を断面
台形状とし、円弧部分をなくしたもので、他の構
造は第１図の実施例と同様であり、その作用、効
果も同様である。

なお、前記各実施例では測定子５３は接触式の
構造のものを図示したが、本発明でいう測定子は
これに限定されず、静電容量を用いたもの、ある
いはレーザ測長器等のいわゆる非接触式の構造の
ものも含むものである。また、基準とされない案
内レール３２側には案内レールは設けず、基台２
１の上面そのものを直接案内としてもよい。要す
るに、基台２１の一側面に基準となる案内レール
が設けられていれば足りる。但し、両側面に設け
ると基台２１の上面に被測定物を全方向のいずれ
からも出入れすることができるとともに測定有効
面積を飛躍的に拡大できる。さらに、本発明は三
次元測定機に限らず、二次元測定機、形状測定
機、その他測定機にも適用できる。また、スケー
ル３３は光学的反射型スケールに限らず、光透過
型スケール、電磁気的スケール、磁気的スケー
ル、静電容量型スケール、さらには接点式スケー
ルなどでもよい。また、前記実施例では案内レー
ル３１，３２をそれぞれ１本づつ設けた例につき
説明したが、片側に２本以上設け、これらのうち
１本は位置的基準用とし、残りで測定子支持部材
４０の荷重を受けるようにしてもよい。このよう
にすれば、精度の維持を長期間にわたつて行なう
ことができる。さらに、案内レール３１，５３
１，６３１，７３１の形状は左右両側に直線部分
（平面部分）を有するものに限らず、第４図の右
側に２点鎖線で示したように右側の直線部分はな
くしてもよく、少なくとも一箇所に直線部分があ
れば足りる。しかし、直線部分を２箇所設ければ
ローラガイド用、スケール貼付基準用などに用い
ることができて便利である。

上述のように本発明によれば、容易に基台上面
と案内レールとの平行度を得ることのできる測定
機を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を三次元測定機に適用した一実
施例を示す斜視図、第２図はその一部を切欠いた
要部の拡大正面図、第３図は本実施例の係合ブロ
ツク内の概略構成を示す断面図、第４図は本実施
例に用いられる治具の一例を示す一部断面正面
図、第５図は本発明の他の実施例を示す要部の断
面図、第６図は本発明のさらに他の実施例を示す
要部の斜視図、第７図は本発明のさらに他の実施
例を示す要部の正面図である。 ２１……基台、２４，６２４……穴及び凹溝、
２５，５２５，６２５……レール支持部を構成す
る支持軸及び支持部材、２５Ａ，６２５……基端
部を構成する小径部及び小巾部、２５Ｃ，５３１
Ｆ，６２５Ｃ……凸部、２５Ｄ，５３１Ｇ，６２
５Ｄ……Ｖ溝、２６，６２６……接着剤、３１，
３２，５３１，６３１，７３１……案内レール、
３１Ａ，３２Ａ，５２５Ｆ……凹部、３３，５３
３……スケール、３４……固定ねじ、４０……測
定子支持部材、５３……測定子、５４……被測定
物、６１，６５……係合ブロツク、６２，６３，
６４，６６，６７……ローラ、６２Ａ，６３Ａ，
６４Ａ，６６Ａ，６７Ａ……支軸、６２Ｂ……ブ
ツシユ、７０……計測ユニツト、７１……インデ
ツクススケール、７２……発光源としての発光素
子、７３……受光器としての受光素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基台上に載置された被測定物に対して変位可
   能とされた測定子の移動変位から当該被測定物の
   形状等を計測する測定機において、支持部材の先
   端部が着脱自在に取付けられるとともに、この支
   持部材の基端部は接着剤を介して基台側面に設け
   られた凹部内に嵌装され、かつ、その軸線が基台
   の上面に平行となるよう支持部材を介し基台に固
   定された案内レールを設け、前記測定子を有する
   測定子支持部材を案内レールに移動可能に支持さ
   せるよう構成したことを特徴とする測定機。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記支持部
   材の基端部外周面には凹凸が形成されたことを特
   徴とする測定機。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、前記案内レールの軸線と直交する断面形状
   は、円弧部分と互いに平行な直線部分とを有する
   ことを特徴とする測定機。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かにおいて、前記基台は直方体の石定盤から構成
   されたことを特徴とする測定機。