特許 7309340 移動機構および測定機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-07

(45)【発行日】2023-07-18

(54)【発明の名称】移動機構および測定機

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/008 20060101AFI20230710BHJP

   G01B 21/00 20060101ALI20230710BHJP

【ＦＩ】

G01B5/008

G01B21/00 L

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018198884

(22)【出願日】2018-10-23

(65)【公開番号】P2020067316

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-09-15

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(72)【発明者】

【氏名】清谷 進吾

(72)【発明者】

【氏名】大根田 隆男

(72)【発明者】

【氏名】大山 良和

【審査官】國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－１５９１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１８２４１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０６７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７５６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００ － ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

定盤に立設されたY軸コラムと、
前記Y軸コラムの上端面に配設され、水平面に平行なY方向に移動可能なYスライダを有するY軸移動機構と、
一端側が外部装置に連結され、他端側が前記Yスライダとともに移動し、前記外部装置からの電気信号を送るケーブルと、を備え、
前記Y軸コラムは、側面の外側に前記側面に沿って前記ケーブルを収容するケーブル収容部を有していて、
前記ケーブル収容部は、
水平面内で前記Y方向に垂直である一方向をX方向として、
前記Y軸コラムにおいて前記Y軸移動機構が設けられた前記上端面よりもX軸方向の負側または正側にある前記側面と、
前記側面に設けられ、前記側面から前記X軸方向の負側または正側に向けて凸であり、かつ、Y軸コラムの高さ方向に長さを有する側面リブと、
前記側面に対向するように前記側面リブに取り付けられたカバー板と、を有する
ことを特徴とする移動機構。

【請求項2】

請求項1に記載の移動機構において、
前記側面リブは、Y軸方向に離間して間に当該ケーブル収容空間を画成するように二本あり、
前記カバー板は、前記ケーブル収容空間を間にして前記側面に対向するように前記二本の側面リブに取り付けられている
ことを特徴とする移動機構。

【請求項3】

請求項2に記載の移動機構において、
前記二本の側面リブは、下から上に行くに従って離間距離が徐々に拡がっている
ことを特徴とする移動機構。

【請求項4】

請求項1から請求項3のいずれかに記載の移動機構において、
前記Y軸コラムにおいて、前記Y軸移動機構が設けられた前記上端面には、前記ケーブルを引き出すためにY方向に沿った長さをもつ長孔はない
ことを特徴とする移動機構。

【請求項5】

請求項1から請求項4のいずれかに記載の移動機構において、
前記Y軸コラムは略T型形状であって、
Y方向の幅が前記定盤の一辺よりも短く、かつ、Y方向の幅が一定である下コラム部と、
前記下コラム部の上部から連続しており、上方にいくに従ってY方向の幅が徐々に広がる上コラム部と、を有し、
前記Y軸コラムの内部において、前記下コラム部と前記上コラム部との境目に相当する高さに補強リブが設けられている
ことを特徴とする移動機構。

【請求項6】

請求項5に記載の移動機構において、
前記補強リブは、前記ケーブルを引き出すためにY方向に沿った長さをもつ長孔がない板状体である
ことを特徴とする移動機構。

【請求項7】

請求項1から請求項6のいずれかに記載の移動機構において、
さらに、前記Yスライダに支持され、水平面内で前記Y方向に垂直であるX方向に長さを有するX軸ガイド部を有するX軸移動機構を備え、前記ケーブルは前記X軸移動機構に連結されて前記X軸移動機構に前記外部装置からの電気信号を送り、
前記Y軸コラムは、前記Y方向に幅広であって、かつ、前記X方向に幅狭であり、
前記X軸ガイド部は、前記X方向の正側に長さを有し、かつ、前記Yスライダに片持ちで支持されており、
前記ケーブル収容部は、前記Y軸コラムの前記Y軸移動機構が設けられた前記上端面よりもX軸方向の負側にある前記側面に沿って設けられている
ことを特徴とする移動機構。

【請求項8】

請求項1から請求項7のいずれかに記載の移動機構と、
測定対象物が載置される定盤と、
前記定盤に対して相対移動可能になるように前記Y軸移動機構に直接的または間接的に支持されたプローブと、を備える
ことを特徴とする測定機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は三次元測定機に関する。

【背景技術】

【0002】

測定対象物の形状や寸法を測定する測定機として、図１に例示する三次元測定機１００が知られている。この三次元測定機１００は、比較的小型、軽量、低価格でありながらも、相応の精度で測定対象物の形状測定をするものとしてユーザから高い評価を得ている。三次元測定機１００は、例えば製造ラインのすぐそばに配置された設置台１０の上に設置された状態で使用される。

【0003】

三次元測定機１００は、測定対象物を載置する定盤１１０と、定盤１１０に立設されたＹ軸コラム１２０と、ワークを検出するプローブ１３０と、プローブ１３０を互いに直交するＸＹＺ方向に移動させる移動機構２００と、を備える。

【0004】

Ｙ軸コラム１２０は、Ｙ方向に幅広かつＸ方向に幅狭であって、定盤１１０の上面においてＸ方向の一端縁に立設されている。Ｙ軸コラム１２０は略Ｔ型形状であって、Ｙ軸コラム１２０の上端部は定盤１１０の一辺よりも長く、Ｙ軸コラム１２０の下端部は定盤１１０の一辺よりも短い。

【0005】

図２は、三次元測定機１００のカバーを外して、Ｙ軸移動機構２１０およびＸ軸移動機構２３０の一部の構造を示す図である。
なお、図２ではＺ軸移動機構３００を省略している。
Ｙ軸コラム１２０の上端面にＹ軸移動機構２１０が設けられている。Ｙ軸移動機構２１０は、Ｙ軸コラム１２０の上端部で支持されるＹ軸ガイド部２１１と、Ｙ軸ガイド部２１１でＹ方向に移動可能とされたＹスライダ２１２と、を備える。

【0006】

Ｘ軸移動機構２３０はＹ軸移動機構２１０によって片持ちに支持されている。Ｘ軸移動機構２３０は、Ｙスライダ２１２に固定されたＸ軸ガイド部２３１と、Ｘ軸ガイド部２３１でＸ方向に移動可能とされたＸスライダ（不図示）と、を備える。Ｘ軸ガイド部２３１は、Ｘ軸方向に長さを有する長尺であり、一端だけがＹスライダ２１２に固定され、片持ちで支持されている。

【0007】

なお、図２では、Ｘスライダは省略している。Ｚ軸移動機構３００は、Ｘスライダによって支持されるが、詳しい説明は割愛する。

【0008】

図２に例示するように、制御装置４００が設置台１０のなかに設置され、制御装置４００と三次元測定機１００とは給電や信号送受信のためのケーブル４０１で電気的に接続されている。ケーブル４０１の一端側がＸ軸ガイド部２３１の一端部と接続され、ケーブル４０１の他端側が制御装置４００と接続されている。
また、ケーブル４０１の一端側は３つに分岐していて、分岐したケーブル４０１の一部は、Ｙ軸コラム１２０の上部に設けられＹスライダ２１２を移動させる駆動機構（詳しく図示しないが例えばベルトドライブ装置）に接続される。
また、分岐したケーブル４０１の他の一部は、Ｚ軸移動機構３００を移動させる駆動機構（詳しく図示しないが例えばベルトドライブ装置）に接続される。

【0009】

Ｙ軸コラム１２０は中空になっており、このＹ軸コラム１２０の中空部が、ケーブル４０１を収容する収容部になっている。
ケーブル４０１は、Ｙスライダ２１２およびＸ軸ガイド部２３１がＹ軸方向に移動する際に、Ｙスライダ２１２およびＸ軸ガイド部２３１と共にＹ軸方向に移動する。このため、Ｙ軸コラム１２０の上端面には、図３に示すようなガイド穴４０３が形成されている。ガイド穴４０３は、Ｙ軸方向に沿って形成された長穴であり、ケーブル４０１のＹ軸方向への移動をガイドする。これにより、Ｙスライダ２１２およびＸ軸ガイド部２３１が移動する際に、ケーブル４０１もＹ軸方向に移動できる。
このようにケーブル４０１がＹ軸コラム１２０の中空部を通過していることにより、Ｙ軸コラム１２０の周辺にケーブル４０１を配線させるスペースを確保する必要がなくなり、省スペース化が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２０１６－９００５２

【文献】特開２０１７－６７７００

【文献】特開２０１８－８０９７９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

左右に移動する部材に給電あるいは通信接続するにはケーブル４０１もＸ軸ガイド部２３１とともに移動しなければならない。通常、移動するケーブル４０１を保護するにはケーブルベア（登録商標）が用いられるが、ケーブルベア（登録商標）は高価であるし、三次元測定機１００の外部に比較的大きなケーブルベア（登録商標）を配置するとなると、美観的にもスペース効率的にもよろしくない。この点、たしかに上記の三次元測定機１００はＹ軸コラム１２０内にケーブル４０１を配線することで、低価格化、美観、スペース効率向上を同時に達成している。

【0012】

しかしながら、Ｙ軸コラム１２０のなかを通ってケーブル４０１を制御装置４００からＸ軸ガイド部２３１まで配線するには、Ｙ軸コラム１２０の内部に底から上部まで貫通した孔を確保しなければならない。そして、Ｘ軸ガイド部２３１のＹ軸方向への移動に合わせてケーブル４０１が移動しなければならないので、Ｙ軸コラム１２０の上端面にはＹ軸方向に長いスリットも必要である。
ここで、上記の三次元測定機１００は、その構造上、Ｙ軸コラム１２０がＸ軸移動機構２３０およびＺ軸移動機構３００（Ｚスピンドル３１０）を片持ち構造で支えている。Ｙ軸コラム１２０の強度は測定精度に直結するが、上記の構成ではＹ軸コラム１２０の内部が下から上まで孔が空いた中空体になるのでＹ軸コラム１２０の強度（剛性）を高めるのが困難である。

【0013】

加えて、ケーブル４０１がＹ軸コラム１２０のなかに入ってしまうため、ケーブル４０１の保守、点検が困難となる。そのため、ケーブル４０１が断線した場合の交換作業は容易ではない。

【0014】

本発明の目的は、ケーブルの配線スペースの確保とＹ軸コラムの強度（剛性）の向上とを同時に実現して、美観向上と測定精度の向上との両方を同時に達成できる三次元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】

【0015】

本発明の三次元測定機は、
測定対象物が載置される定盤と、
前記定盤に立設されたＹ軸コラムと、
前記Ｙ軸コラムの上端面に配設され、水平面に平行なＹ方向に移動可能なＹスライダを有するＹ軸移動機構と、
一端側が外部装置に連結され、他端側が前記Ｙスライダとともに移動し、前記外部装置からの電気信号を送るケーブルと、
前記定盤に対して相対移動可能になるように前記Ｙ軸移動機構に直接的または間接的に支持されたプローブと、を備え、
前記Ｙ軸コラムは、側面の外側に前記側面に沿って前記ケーブルを収容するケーブル収容部を有している
ことを特徴とする。

【0016】

本発明の一実施形態では、
前記ケーブル収容部は、
前記Ｙ軸コラムの前記側面から凸であって、Ｙ軸コラムの高さ方向に長さを有する側面リブと、
前記側面に対向するように前記側面リブに取り付けられたカバー板と、を有する
ことが好ましい。

【0017】

本発明の一実施形態では、
さらに、
前記Ｙスライダに支持され、水平面内で前記Ｙ方向に垂直であるＸ方向に長さを有するＸ軸ガイド部を有するＸ軸移動機構を備え、
前記ケーブルは前記Ｘ軸移動機構に連結されて前記Ｘ軸移動機構に前記外部装置からの電気信号を送り、
前記プローブは、前記定盤に対して相対移動可能になるように前記Ｘ軸移動機構に直接的または間接的に支持されている
ことが好ましい。

【0018】

本発明の一実施形態では、
前記Ｙ軸コラムは、前記Ｙ方向に幅広であって、かつ、前記Ｘ方向に幅狭であり、
前記Ｘ軸ガイド部は、前記Ｘ方向の正側に長さを有し、かつ、前記Ｙスライダに片持ちで支持されており、
前記ケーブル収容部は、前記Ｙ軸コラムの前記Ｙ軸移動機構が設けられた前記上端面よりもＸ軸方向の負側にある前記側面に沿って設けられている
ことが好ましい。

【0019】

本発明の一実施形態では、
前記ケーブル収容部は、
前記Ｙ軸コラムにおいて前記Ｙ軸移動機構が設けられた前記上端面よりもＸ軸方向の負側にある前記側面と、
前記側面に設けられ、前記側面から前記Ｘ軸方向の負側に向けて凸であり、かつ、Ｙ軸方向に離間して間にケーブル収容空間を画成する二本の側面リブと、
前記ケーブル収容空間を間にして前記側面に対向するように前記側面リブに取り付けられたカバー板と、を有する
ことが好ましい。

【0020】

本発明の一実施形態では、
前記二本の側面リブは、下から上に行くに従って離間距離が徐々に拡がっている
ことが好ましい。

【0021】

本発明の一実施形態では、
前記Ｙ軸コラムは略Ｔ型形状であって、
Ｙ方向の幅が前記定盤の一辺よりも短く、かつ、Ｙ方向の幅が一定である下コラム部と、
前記下コラム部の上部から連続しており、上方にいくに従ってＹ方向の幅が徐々に広がる上コラム部と、を有し、
前記Ｙ軸コラムの内部において、前記下コラム部と前記上コラム部との境目に相当する高さに補強リブが設けられている
ことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】従来の三次元測定機の外観図である。

【図2】三次元測定機のカバーを外して、Ｙ軸移動機構およびＸ軸移動機構の一部の構造を示す図である。

【図3】Ｙ軸コラムの上端面のガイド穴を例示する図である。

【図4】第１実施形態に係る三次元測定機の外観斜視図である。

【図5】三次元測定機のカバーを外して、Ｙ軸移動機構およびＸ軸移動機構の一部の構造を示す図である。

【図6】ケーブル収容部のカバー板を外した分解図である。

【図7】Ｙ軸コラムの内部に設けた補強リブを示す図である。

【図8】Ｙ軸コラムの断面図において補強リブを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の三次元測定機に係る第１実施形態について説明する。
図４は、三次元測定機１００の外観斜視図である。
図５は、三次元測定機１００のカバーを外して、Ｙ軸移動機構２１０およびＸ軸移動機構２３０の一部の構造を示す図である。
三次元測定機１００の基本的な構成は背景技術と同じであるが、本実施形態ではＹ軸コラム１２０およびＹ軸コラム１２０の周辺に特徴がある。

【0024】

Ｙ軸コラム１２０は、略Ｔ型形状であって、定盤１１０に立設されており、Ｙ方向に幅広であって、かつ、Ｘ方向に幅狭である。
Ｙ軸コラム１２０を、下コラム部１２２と、上コラム部１２３と、に分けて説明する。
下コラム部１２２は、Ｙ方向の幅が定盤１１０の一辺よりも短く、かつ、Ｙ方向の幅が一定である。
上コラム部１２３は、下コラム部１２２の上部から連続しており、上方にいくに従ってＹ方向の幅が徐々に広がる。

【0025】

図５に表れるように、Ｙ軸移動機構２１０はＹ軸コラム１２０の上端面に配置されている。
すなわち、Ｙ軸コラム１２０の上端面にはＹ方向に長さを有する二本のガイドレール２１３が設けられ、このガイドレール２１３に沿ってＹスライダ２１２が移動する。そして、Ｙスライダ２１２には片持状態でＸ軸ガイド部２３１の一端が取り付けられている。
ここで、Ｙ軸コラム１２０は定盤１１０の上面においてＸ方向の一端縁に立設されており、Ｙ軸コラム１２０から見て、Ｘ軸方向の正の側にワークを載置できるように広く定盤１１０があるとする。したがって、Ｘ軸ガイド部２３１はＹ軸コラム１２０から見て、Ｘ軸方向の正の側に延在している。

【0026】

ここで、Ｙ軸コラム１２０は、Ｙ軸移動機構２１０が設けられた上端面よりもＸ軸方向の負側にある側面１２１に沿ってケーブル収容部１５０を有している。つまり、ケーブル収容部１５０はガイドレール２１３（Ｙ軸移動機構２１０）の直下ではなく、ガイドレール２１３（Ｙ軸移動機構２１０）よりもＸ軸方向の負側にある。

【0027】

図６は、カバー板１５３を外したケーブル収容部１５０の分解図である。
ケーブル収容部１５０は、Ｙ軸コラム１２０においてガイドレール２１３（Ｙ軸移動機構２１０）よりもＸ軸方向の負側にある側面１２１に沿って設けられている。
側面１２１には、この側面１２１からＸ軸方向の負側に向けて凸であって、かつ、Ｙ軸方向に離間して間にケーブル収容空間１５１を画成するように二条の側面リブ１５２が設けられている。
側面リブ１５２は、高さ方向に延在するが、鉛直方向にずっと真っ直ぐではなく、途中で屈曲している。二本の側面リブ１５２が下コラム部１２２の側面１２１にあるときは離間距離が一定かつ離間距離が狭い。二本の側面リブ１５２が上コラム部１２３の側面にあるときは、下から上に行くに従って離間距離が徐々に拡がっていき、最上部では互いの離間距離が最も広くなる。

【0028】

そして、ケーブル収容空間１５１を間にして側面１２１に対向するように、カバー板１５３が二条の側面リブ１５２に取り付けられ、ケーブル収容空間１５１を蓋している。カバー板１５３は側面リブ１５２にネジ止めされており、ネジを外せば、カバー板１５３を取り外せるようになっている。カバー板１５３を外すことにより、ケーブル収容空間１５１が外部から見える状態になり、ケーブル４０１の保守、点検を容易に行うことができる。

【0029】

Ｙ軸コラム１２０においてＹ軸移動機構２１０を支える上端面にはかなりの重量が掛かるが、本実施形態では、この上端面にケーブル４０１を通す孔は必要ない。したがって、必要な強度に応じて、Ｙ軸コラム１２０を中空ではなく密にしてしまってもよいし、稠密とはいわなくても、補強の梁や骨組みＹ軸コラム１２０の内部に組み込むようにしてもよい。

【0030】

また、Ｙ軸コラム１２０の側面１２１にはケーブル収容部１５０を形成するために二本の側面リブ１５２を設けることになるので、この側面リブ１５２がさらにＹ軸コラム１２０の強度を補強する。これにより、Ｙ軸コラム１２０の強度が増し、片持ちでＸ軸移動機構２３０およびＺ軸移動機構３００を支持するとしても十分な測定精度が得られると期待できる。

【0031】

また、図７は、Ｙ軸コラム１２０の内部に設けた補強リブ１２４を示す図である。
図８は、Ｙ軸コラム１２０の断面図において補強リブ１２４を示す図である。
図７、図８に表れるように、補強リブ１２４は、下コラム部１２２と上コラム部１２３との繋ぎ目に配設された板状体である。定盤１１０上でワークを載置するスペースを広く確保するため、Ｙ軸コラム１２０をＴ字型としたいが、すると、下コラム部１２２が上コラム部１２３と比較して細くなってしまい、この繋ぎ目に力が掛かり、Ｙ軸コラム１２０がたわんでしまう心配がある。
この点、本実施形態のように補強リブ１２４を設けたので、Ｔ字型のＹ軸コラム１２０であってもたわみを防止できる。

【0032】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態では、Ｙ軸コラム１２０のＸ軸方向の負側にある側面１２１に沿ってケーブル収容部１５０を有している場合を説明したが、Ｙ軸コラム１２０のＸ軸方向の正側にある側面に沿ってケーブル収容部１５０が設けられていてもよい。
もちろん、この場合は、
前記ケーブル収容部は、前記Ｙ軸コラムの前記Ｙ軸移動機構が設けられた前記上端面よりもＸ軸方向の負側にある側面に沿って設けられ、
側面リブは、Ｙ軸コラムの側面からＸ軸方向の正側に向けて凸である。

【符号の説明】

【0033】

１０…設置台、
１００…三次元測定機、
１１０…定盤、
１２０…Ｙ軸コラム、１２１…側面、１２２…下コラム部、１２３…上コラム部、１２４…補強リブ、
１３０…プローブ、
１５０…ケーブル収容部、
１５１…ケーブル収容空間、１５２…側面リブ、１５３…カバー板、
２００…移動機構、
２１０…Ｙ軸移動機構、２１１…Ｙ軸ガイド部、２１２…Ｙスライダ、２１３…Ｙガイドレール、
２３０…Ｘ軸移動機構、２３１…Ｘ軸ガイド部、
３００…Ｚ軸移動機構、３１０…Ｚスピンドル、
４００…制御装置、
４０１…ケーブル、４０３…ガイド穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】