(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】2024-03-29
(45)【発行日】2024-04-08
(54)【発明の名称】三次元座標測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 21/00 20060101AFI20240401BHJP
【ＦＩ】
G01B21/00 L
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2020200064
(22)【出願日】2020-12-02
(62)【分割の表示】P 2019002672の分割
【原出願日】2016-01-29
(65)【公開番号】P2021043219
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2020-12-22
【審判番号】
【審判請求日】2023-05-17
(31)【優先権主張番号】P 2015016240
(32)【優先日】2015-01-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000151494
【氏名又は名称】株式会社東京精密
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(72)【発明者】
【氏名】菅野 幸男
(72)【発明者】
【氏名】五味 圭一郎
(72)【発明者】
【氏名】藤田 隆
【合議体】
【審判長】濱野 隆
【審判官】中塚 直樹
【審判官】九鬼 一慶
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６２－２３５５１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６４－３５３１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平７－１３９９３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１３００９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１２７８５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－３１２５５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表平３－５０３７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－１５７５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２０３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第３７７４３１１（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
G01B 11/00-11/30
G01B 5/00-5/30
G01B 21/00-21/32
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象物を載置する定盤と、前記定盤を跨いで前記定盤のＹ軸方向に移動するＹキャリッジであって、且つＹキャリッジを前記Ｙ軸方向に駆動する駆動機構をもつ第１の支柱部材と、前記第１の支柱部材に追従移動する第２の支柱部材とを有するＹキャリッジと、
前記定盤の前記第１の支柱部材側に設けられ、前記定盤と一体形成された前記Ｙ軸方向に平行なＹガイドと、
前記第１の支柱部材に設けられ、前記Ｙガイドの両側面を挟み込んで前記第１の支柱部材の前記Ｙ軸方向の移動をガイドする第１の両側面支持部と、
前記Ｙキャリッジに設けられたＸガイドであって、且つ前記第１の支柱部材及び前記第２の支柱部材の上端部に架け渡されてＸ軸方向に延在するＸガイドと、
測定プローブを支持し且つ前記Ｘガイドに沿って前記Ｘ軸方向に移動するＸ軸方向移動機構と、
前記第１の支柱部材側に設けられたスケールであって且つ前記Ｙ軸方向に移動する前記Ｙキャリッジの位置を計測するスケールと、
を備え、
前記Ｘ軸方向移動機構が、前記Ｘガイドの両側面を挟み込んで、前記Ｘ軸方向移動機構の前記Ｘ軸方向の移動をガイドする第２の両側面支持部を有し、
前記Ｙガイドが、前記定盤の上面に形成された溝を境に前記定盤上に形成されており、
前記定盤の上面の中で前記測定対象物が載置される領域を測定領域とした場合に、前記スケールが、前記溝の内面の中で前記測定領域側の前記溝の側面に設けられている三次元座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は三次元座標測定装置に係り、特にＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に測定プローブを移動させて測定対象物の三次元形状を測定する三次元座標測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的な三次元座標測定装置では、測定対象物を載置する定盤の上部に前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在のＹキャリッジが配置される。Ｙキャリッジは、左右方向（Ｘ軸方向）に沿って架け渡された柱状のＸガイドを有し、ＸガイドにはＸキャリッジがＸ軸方向に移動自在に支持される。Ｘキャリッジには、上下方向（Ｚ軸方向）に沿った柱状のＺキャリッジがＺ軸方向に移動自在に支持され、Ｚキャリッジの下端には測定プローブが取り付けられる。これにより、測定プローブの測定子（スタイラス）がＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向に移動自在に支持される。
【0003】
このような三次元座標測定装置において、特許文献１には、定盤の左右両側面と、定盤上面とでエアパッド（エアベアリング）を介してＹキャリッジを支持する支持構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００７－３３０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、高速化、高精度化が進む三次元座標測定装置において、Ｙキャリッジの高剛性化は不可欠である。
【0006】
しかしながら、特許文献１では、Ｙキャリッジの上方向への動きを抑止するエアパッドを備えていないため、ＹキャリッジのＸ軸周り方向（ピッチング方向）の振れが生じてしまい、測定精度の低下を招く可能性があった。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、Ｙキャリッジのピッチング方向の振れを抑止することができ、測定精度の向上を図ることができる三次元座標測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の一の態様に係る三次元座標測定装置は、Ｚ軸に垂直な上面と、上面と反対側の下面と、Ｙ軸方向に沿った第１の側面とを有し、上面に測定対象物を載置する定盤と、定盤の上面側で測定プローブを支持し、かつ、Ｙ軸方向に移動自在に配置されるＹキャリッジと、ＹキャリッジをＹ軸方向に移動自在に支持する支持手段と、を備えた三次元座標測定装置において、定盤の第１の側面に沿って形成された溝であって、Ｙ軸方向に沿った第２の側面を有する溝を備え、支持手段は、ＹキャリッジのＹ軸方向に沿った２箇所に設けられた第１及び第２の支持部材であって、第１の側面と第２の側面との間の上面に摺動可能に配置される第１及び第２の支持部材と、ＹキャリッジのＹ軸方向に沿った２箇所に設けられた第３及び第４の支持部材であって、定盤の下面に摺動可能に配置される第３及び第４の支持部材と、を備える。
【0009】
本態様によれば、定盤は、第１及び第２の支持部材が当接する上面側の２箇所と、第３及び第４の支持部材が当接する下面側の２箇所でＹキャリッジを支持するため、Ｙキャリッジのピッチング方向（Ｘ軸周り方向）の振れが適切に抑止される。
【0010】
本発明の他の態様に係る三次元座標測定装置において、第１の支持部材と第３の支持部材、及び、第２の支持部材と第４の支持部材は、互いに対向する位置に配置された態様とすることが好ましい。
【0011】
本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持手段は、ＹキャリッジのＹ軸方向に沿った２箇所に設けられた第５及び第６の支持部材であって、第１の側面に摺動可能に配置される第５及び第６の支持部材と、ＹキャリッジのＹ軸方向に沿った２箇所に設けられた第７及び第８の支持部材であって、第２の側面に摺動可能に配置される第７及び第８の支持部材と、を備えた態様とすることができる。
【0012】
本態様によれば、Ｙキャリッジのヨーイング方向（Ｚ軸周り方向）の振れも適切に抑止される。
【0013】
本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、Ｙキャリッジは、Ｚ軸方向に沿って延在し、第１の側面から近い側に配置されると共に、第１、第２、第３、及び第４の支持部材が設けられる第１の支柱部材と、Ｚ軸方向に沿って延在し、第１の側面から遠い側に配置される第２の支柱部材とを備え、第２の支柱部材には、定盤の上面に摺動可能な第９の支持部材が設けられる態様とすることができる。
【0014】
本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、Ｙキャリッジに設けられ、Ｙキャリッジを定盤に対してＹ軸方向に移動させる駆動手段を備え、駆動手段は、第１の支持部材と第２の支持部材の間の位置で第１の側面に当接するローラと、ローラを回転させるモータとを備えた態様とすることができる。
【0015】
本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、支持部材は、エアパッドである態様とすることができる。
【0016】
本発明の更に他の態様に係る三次元座標測定装置において、定盤は、石材定盤である態様とすることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、Ｙキャリッジのピッチング方向の振れを抑止することができ、測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した斜視図
【図2】本発明が適用される三次元座標測定装置の外観を示した正面図
【図3】定盤の右側部を拡大して示した正面図
【図4】定盤の右側部を拡大して示した右側面図
【図5】カバーを外した状態のＹキャリッジを示した斜視図
【図6】定盤の上面を示した上面図であり、Ｙキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図
【図7】定盤の右側面を示した右側面図であり、Ｙキャリッジに設けられたエアパッドの定盤に対する配置を示した図
【図8】定盤の溝の部分を拡大して示した正面図
【図9】Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図
【図10】Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図
【図11】Ｘガイドから取り外したＺコラムを示した斜視図
【図12】Ｘガイドから取り外したＺコラムの支持部を示した斜視図
【図13】Ｘガイドから取り外したＺコラムの支持部を示した斜視図
【図14】定盤のＹガイドがＹキャリッジを支持する支持点の位置関係を定盤の上面側から示した模式図
【図15】定盤のＹガイドがＹキャリッジを支持する支持点の位置関係を定盤の右側面側から示した模式図
【図16】比較例１の三次元座標測定装置の外観を示した正面図（正面概略図）
【図18】比較例２の三次元座標測定装置の外観を示した正面図（正面概略図）
【図19】比較例３の三次元座標測定装置の外観を示した正面図（正面概略図）
【図20】本実施形態の三次元座標測定装置１の外観を示した正面図（正面概略図）
【図22】定盤の上面を示した上面図であり、Ｙキャリッジに設けられた各エアパッドと駆動部との配置を示した図
【図23】他実施形態の三次元座標測定装置の外観を示した正面図（正面概略図）
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【0020】
【0021】
これらの図に示す三次元座標測定装置１は、設置面（床面）に架台１２を介して支持された定盤１０を有する。定盤１０は御影石や大理石などの石材により矩形状に一体形成され、測定対象物を載置する平坦な上面１０Ｔを有する。上面１０Ｔは、Ｘ軸及びＹ軸に平行に、即ち、Ｚ軸に垂直に配置される。
【0022】
定盤１０の上面１０Ｔ側には、門型のＹキャリッジ１４が設置される。Ｙキャリッジ１４は、定盤１０を正面側から見たときの定盤１０の右側及び左側の各々にＺ軸方向に沿って延在して立設される第１の支柱部材である右Ｙキャリッジ１６及び第２の支柱部材である左Ｙキャリッジ１８と、右Ｙキャリッジ１６及び左Ｙキャリッジ１８の上端部に架け渡されてＸ軸方向に沿って延在する柱状のＸガイド２０とを有する。
【0023】
右Ｙキャリッジ１６の下端部は、定盤１０に形成されるＹ軸方向に沿った後述のＹガイド４２に移動自在に支持される。また、右Ｙキャリッジ１６の下端部には、Ｙガイド４２に当接する駆動部が設けられており、右Ｙキャリッジ１６はその駆動部の駆動力によってＹガイド４２に沿って移動する。左Ｙキャリッジ１８の下端部は、定盤１０の上面１０Ｔに摺動自在に支持される。
【0024】
これによって、Ｙキャリッジ１４は、定盤１０に対してＹ軸方向に移動可能に支持され、また、右Ｙキャリッジ１６の下端部の駆動部により、右Ｙキャリッジ１６を駆動側とし、左Ｙキャリッジ１８を従動側としてＹ軸方向に移動する。
【0025】
Ｘガイド２０には、Ｚコラム２２がＸガイド２０に沿って移動自在に支持される。Ｚコラム２２は、Ｘガイド２０に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってＸガイド２０に沿ってＸ軸方向に移動する。
【0026】
また、Ｚコラム２２の内部には、Ｚ軸に沿って延在する柱状のＺキャリッジ２４がＺ軸方向に移動自在に支持されており（図２参照）、そのＺキャリッジ２４の下端部側がＺコラム２２の下端部側から突出する。Ｚコラム２２は、Ｚキャリッジ２４に当接する駆動部を内蔵しており、その駆動部の駆動力によってＺキャリッジ２４がＺ軸方向に移動する。
【0027】
Ｚキャリッジ２４の下端部には、タッチプローブ等の測定プローブ２６が取り付けられる。測定プローブ２６は、例えば、先端球を有する棒状のスタイラス２８を有し、測定プローブ２６は、スタイラス２８の先端（先端球）の測定対象物への接触の有無やスタイラス２８の先端の測定対象物への接触により生じるスタイラス２８の変位量を検出する。
【0028】
以上のごとく構成された三次元座標測定装置１は、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向への移動、Ｚコラム２２のＸ軸方向への移動、及び、Ｚキャリッジ２４のＺ軸方向への移動によって測定プローブ２６のスタイラス２８をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動させ、定盤１０の上面１０Ｔに載置された測定対象物の表面に沿わせてスタイラス２８の先端（先端球）を移動させる。そして、そのときのＹキャリッジ１４のＹ軸方向の位置（移動量）、Ｚコラム２２のＸ軸方向の位置（移動量）、Ｚキャリッジ２４のＺ軸方向の位置（移動量）、及びスタイラス２８の位置（変位量）を計測することにより、測定対象物の表面の各位置の三次元座標を測定する。なお、三次元座標の測定に関する処理については周知であるので詳細な説明は省略する。
【0029】
次に、Ｙキャリッジ１４をＹ軸方向に移動可能に支持すると共にＹ軸方向に移動させるＹ駆動機構について説明する。
【0030】
まず、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の支持手段（Ｙガイド機構）について説明する。
【0031】
【0032】
図３に示すように、定盤１０は、Ｚ軸に垂直な上面１０Ｔ及び下面１０Ｂと、Ｘ軸に垂直な右側面１０Ｒを有する。また、定盤１０の右側面１０Ｒの近くであって定盤１０の上面１０Ｔ側には、Ｙ軸方向に沿った溝４０が形成される。
【0033】
なお、図１及び図２では、溝４０の上部開口に蛇腹カバー等の伸縮自在の被覆部材が設置され、定盤１０の前側及び後側の側面に金属カバー等の板状の被覆部材が取り付けられた状態を示しているが、図３及び図４ではそれらの被覆部材を取り外した状態が示されている。
【0034】
溝４０は、互いに対向するＸ軸に垂直な右側面４０Ｒ及び左側面４０Ｌと、Ｚ軸に垂直な底面４０Ｂとを有する。
【0035】
これにより、溝４０の右側面４０Ｒと、定盤１０の右側面１０Ｒと、それらの間の定盤１０の上面１０Ｔと、定盤１０の下面１０Ｂとで、Ｙ軸方向に沿って延在するＹガイド４２が形成される。
【0036】
なお、定盤１０の右側面１０Ｒと、溝４０の右側面４０Ｒ及び左側面４０Ｌは、Ｙ軸方向に沿って形成された面であれば必ずしもＸ軸に垂直な面でなくてもよく、定盤１０の下面１０Ｂと溝４０の底面４０Ｂは、必ずしもＺ軸に垂直な面でなくてもよい。
【0037】
また、以下において、溝４０の右側面４０ＲをＹガイド４２の左側面４２Ｌ、定盤１０の右側面１０ＲをＹガイド４２の右側面４２Ｒ、それらの間の定盤１０の上面１０ＴをＹガイド４２の上面４２Ｔ、定盤１０の下面１０ＢをＹガイド４２の下面４２Ｂというものとする。
【0038】
【0039】
また、支持部５０は、図３のように正面側からみると二股状に形成される。
【0040】
【0041】
支持部５０は、主に図３に示すように、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに対向し、Ｚ軸に直交する方向（水平方向）に沿って配置される基端部５２と、基端部５２からＺ軸方向に延設されてＹガイド４２の右側面４２Ｒに対向する側に配置される右側部５４と、基端部５２からＺ軸方向に延設されてＹガイド４２の左側面４２Ｌに対向する側に配置される左側部５６とを有する。
【0042】
また、右側部５４の下端部にはＹガイド４２の下面４２Ｂに対向する位置までＸ軸方向に延設された支持板５８Ａ、５８Ａが支持部５０の先端部５８として設けられる。
【0043】
支持部５０のこれらの基端部５２、右側部５４、左側部５６、及び先端部５８の各々には、次に示すように、空気を噴出することでＹガイド４２に対して摺動可能となる複数の円板状のエアパッドが設けられる。また、左Ｙキャリッジ１８の下端部にも空気を噴出することで定盤１０の上面１０Ｔに対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。
【0044】
【0045】
これらの図において、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに沿って配置された２つのエアパッド６２Ｆ、６２Ｅは、支持部５０の基端部５２においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の上面４２Ｔに対向して下向きに配置される。
【0046】
Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに沿って配置された２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅは、支持部５０の右側部５４においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに対向して左向きに配置される。
【0047】
Ｙガイド４２の左側面４２Ｌ（溝４０の右側面４０Ｒ）に沿って配置された２つのエアパッド６６Ｆ、６６Ｅは、支持部５０の左側部５６においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられており、Ｙガイド４２の左側面４２Ｌに対向して右向きに配置される。
【0048】
Ｙガイド４２の下面４２Ｂに沿って配置された２つのエアパッド６８Ｆ、６８Ｅ（図３及び図７参照）は、支持部５０の先端部５８においてＹ軸方向に沿った２箇所（Ｙ軸に平行な直線上の２箇所）の位置に設けられ、Ｙガイド４２の下面に対向して上向きに配置される。
【0049】
定盤１０の左側面の近くの上面に配置されたエアパッド７０は、左Ｙキャリッジ１８の下端部に設けられ、定盤１０の上面１０Ｔに対向して下向きに配置される。
【0050】
ここで、支持部５０の基端部５２、右側部５４、左側部５６、及び先端部５８の各々において、前側（正面側）に設置されるエアパッド６２Ｆ、６４Ｆ、６６Ｆ、６８Ｆは、Ｙ軸方向に関して略同一位置に配置され（即ち、同一のＸＺ平面に沿った位置に配置され）、後側（背面側）に配置されるエアパッド６２Ｅ、６４Ｅ、６６Ｅ、６８Ｅは、Ｙ軸方向に関して略同一位置に配置される。
【0051】
支持部５０の右側部５４に設置されるエアパッド６４Ｆ、６４Ｅと左側部５６に設置されるエアパッド６６Ｆ、６６Ｅとは、互いに対向する位置（即ち、Ｚ軸方向に関して略同一位置）に配置される。
【0052】
支持部５０の基端部５２に設置されるエアパッド６２Ｆ、６２Ｅと先端部５８に設置されるエアパッド６８Ｆ、６８Ｅとは、互いに対向する位置（即ち、Ｘ軸方向に関して略同一位置）に配置される。
【0053】
左Ｙキャリッジ１８の下端部に設置されるエアパッド７０は、そのＹ軸方向に関する位置が、Ｙキャリッジ１４と共にＹ軸方向に移動する全ての部材（Ｙキャリッジ１４及びＺコラム２２）の重心のＹ軸方向の位置と略一致する位置に配置される。
【0054】
また、エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、７０が例えば直径１１０ｍｍのものであるのに対して、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅは、エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、７０よりも直径が小さい例えば直径８０ｍｍのものが用いられる。更に、エアパッド６８Ｆ、６８Ｅは、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅよりも直径が小さい例えば直径６０ｍｍのものが用いられる。
【0055】
なお、参考として、定盤１０は、Ｘ軸方向の幅（横幅）が約８００ｍｍ～約１０００ｍｍ、Ｙ軸方向の幅（奥行き）が約１２００ｍｍ～約２７００ｍｍのものが用いられ、Ｙキャリッジ１４は、Ｚ軸方向の幅（高さ）として約６００ｍｍ～約８００ｍｍを有し、支持部５０は、Ｙ軸方向の幅（奥行き）として約６５０ｍｍを有する。
【0056】
以上のごとく構成されたＹキャリッジ１４の支持手段によれば、Ｙキャリッジ１４は、右Ｙキャリッジ１６における支持部５０のエアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８Ｅを介してＹガイド４２（定盤１０）に支持される。即ち、支持部５０とＹガイド４２との係合によってＹキャリッジ１４がＹガイド４２に支持される。また、これと共に、Ｙキャリッジ１４は、左Ｙキャリッジ１８におけるエアパッド７０を介して定盤１０（上面１０Ｔ）に支持される。
【0057】
また、各エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８Ｅ、７０から空気を噴出することで、右Ｙキャリッジ１６における支持部５０の各エアパッド６２Ｆ、６２Ｅ、６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅ、６８Ｆ、６８ＥがＹガイド４２に対してＹ軸方向に摺動可能な状態となり、かつ、左Ｙキャリッジ１８におけるエアパッド７０が定盤１０の上面１０Ｔに対して摺動可能な状態となる。
【0058】
したがって、Ｙキャリッジ１４が定盤１０に対してＹ軸方向に移動可能な状態となる。
【0059】
続いて、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の駆動手段について説明する。
【0060】
図４のように支持部５０の右側部５４には、駆動部８０が設けられる。図６及び図７にも示されているように駆動部８０は、支持部５０の右側部５４に設けられる２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅの間の略中間となる位置に配置される。
【0061】
駆動部８０は、モータ８２と、回転自在のローラ８４と、それらを動力伝達可能に連結する減速機構とが支持部材に組み付けられて一体的に構成されており、モータ８２を駆動するとローラ８４が回転する。
【0062】
この駆動部８０は、図６に示すようにローラ８４の回転軸がＺ軸と平行に、かつ、ローラ８４の外周面が２つのエアパッド６４Ｆ、６４Ｅの間の略中間となる位置においてＹガイド４２の右側面４２Ｒ（定盤１０の右側面１０Ｒ）に当接するようにして支持部５０の右側部５４に設置される。
【0063】
したがって、駆動部８０のモータ８２を駆動してローラ８４を回転させることで、Ｙガイド４２に沿って支持部５０が移動し、Ｙキャリッジ１４がＹ軸方向に移動する。
【0064】
なお、Ｙキャリッジ１４の駆動手段として、駆動部８０の他にＹガイド４２の左側面４２Ｌに当接する駆動部を例えば駆動部８０に対峙させて設けてもよいし、駆動部８０の代わりにＹガイド４２の左側面４２Ｌに当接する駆動部のみを設けてもよい。
【0065】
続いて、Ｙ駆動機構におけるＹキャリッジ１４の位置検出手段について説明する。
【0066】
図８は、定盤１０の溝４０の部分を拡大して示した正面図である。同図に示すように溝４０の左側面４０Ｌには、例えば光学式のリニアエンコーダ１１０を構成する長板状のスケール１１２であって格子目盛が設けられたスケール１１２がＹ軸方向に沿って設置される。
【0067】
一方、支持部５０の左側部５６には、リニアエンコーダ１１０を構成する光センサ１１４が支持部材を設置され、スケール１１２に対向した位置に配置される。そして、光センサ１１４に対向する位置に形成されたスケール１１２の格子目盛に起因する検出信号が光センサ１１４から出力される。
【0068】
このリニアエンコーダ１１０によれば、Ｙキャリッジ１４がＹ軸方向に移動すると、Ｙキャリッジ１４と共に光センサ１１４がＹ軸方向に移動し、スケール１１２に対する光センサ１１４の対向位置が変化する。このとき、光センサ１１４から出力される検出信号に基づいてＹキャリッジ１４のＹ軸方向の位置が検出される。
【0069】
次に、Ｚコラム２２をＸ軸方向に移動可能に支持すると共にＸ軸方向に移動させるＸ駆動機構について説明する。
【0070】
まず、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の支持手段（Ｘガイド機構）について説明する。
【0071】
図５には、上述のようにカバーを外した状態のＹキャリッジ１４が示されており、図９、図１０、図１１には、Ｘガイド２０から取り外したＺコラム２２が示されている。これらの図に示されているようにＺコラム２２は、各種部品が組み付けられる支持部２００であってＸキャリッジに相当する支持部２００を備え、支持部２００には、四角柱状のＸガイド２０を挿通するＸ軸方向に沿った矩形状のＸガイド挿通孔２０２が設けられる。
【0072】
支持部２００において、Ｘガイド挿通孔２０２を画定する前面２０２Ｆ、後面２０２Ｅ、上面２０２Ｔ、及び下面２０２Ｂ（Ｘガイド挿通孔２０２の前面２０２Ｆ等という）の各々には、空気を噴出することでＸガイド２０に対して摺動可能となる円板状のエアパッドが設けられる。
【0073】
Ｘガイド挿通孔２０２の前面２０２Ｆには、図１０に示すように上下と左右に対称となる４箇所の各々に１つずつの合計４つのエアパッド２１０、２１０、２１０、２１０が配置され、Ｘガイド２０の前面２０Ｆ（図５参照）に対向して後向きに配置される。
【0074】
Ｘガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅには、図１１に示すように上側の２箇所と下側の１箇所の各々に１つずつの合計３つのエアパッド２１２、２１２、２１２が配置され、Ｘガイド２０の後面２０Ｅ（図５参照）に対向して前向きに配置される。
【0075】
【0076】
【0077】
以上のごとく構成されたＺコラム２２の支持手段によれば、支持部２００のＸガイド挿通孔２０２にＸガイド２０を挿通させると、支持部２００は、エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６を介してＸガイド２０に支持されて、Ｚコラム２２が支持部２００を介してＸガイド２０に支持される。
【0078】
また、各エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６から空気を噴出することで、支持部２００の各エアパッド２１０、２１２、２１４、２１６がＸガイド２０に対してＸ軸方向に摺動可能な状態となる。
【0079】
したがって、Ｚコラム２２がＸ軸方向に移動可能な状態となる。
【0080】
続いて、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の駆動手段について説明する。
【0081】
図９～図１１に示すようにＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅには、上述のＹ駆動機構における駆動部８０と同様の構成を有し、モータ２２２とローラ２２４（図１１参照）を備えた駆動部２２０が設けられる。駆動部２２０は、ローラ２２４の回転軸がＺ軸と平行となるようにＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅに設置され、かつ、ローラ２２４の外周面がＸガイド挿通孔２０２の後面２０２Ｅの上側に設置された２つのエアパッド２１２、２１２の間の略中間となる位置においてＸガイド２０の後面２０Ｅ（図５参照）に当接するように設置される。
【0082】
したがって、駆動部２２０のモータ２２２を駆動してローラ２２４を回転させることで、Ｘガイド２０に沿って支持部２００が移動し、Ｚコラム２２がＸ軸方向に移動する。
【0083】
なお、Ｘガイド２０及び支持部２００には、Ｘ駆動機構におけるＺコラム２２の位置検出手段として、Ｙ駆動機構における上述のリニアエンコーダ１１０と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Ｘガイド２０には、長板状のスケールがＸ軸方向に沿って設置され、支持部２００には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。
【0084】
次に、Ｚキャリッジ２４をＺ軸方向に移動可能に支持すると共にＺ軸方向に移動させるＺ駆動機構について説明する。
【0085】
まず、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の支持手段（Ｚガイド機構）について説明する。
【0086】
図１２、図１３には、図９～図１１に示したＺコラム２２の支持部２００からＺキャリッジ２４を取り外した状態が示されており、これらの図に示されているように支持部２００には、四角柱状のＺキャリッジ２４を挿通するＺ軸方向に沿った矩形状のＺキャリッジ挿通孔２５０がＸガイド挿通孔２０２の前側に設けられる。
【0087】
支持部２００において、Ｚキャリッジ挿通孔２５０を画定する前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、右側面２５０Ｒ、及び左側面２５０Ｌ（Ｚキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ等という）の各々（図１３参照）には、空気を噴出することでＺキャリッジ２４に対して摺動可能となるエアパッドが設けられる。
【0088】
Ｚキャリッジ挿通孔２５０の下側開口付近には、図１２に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、右側面２５０Ｒ、及び左側面２５０Ｌの各々に１つずつの合計４つのエアパッド２６０、２６２、２６４、２６６が配置され、それらのエアパッド２６０、２６２、２６４、２６６の各々は、Ｚキャリッジ２４の前面２４Ｆ、後面２４Ｅ、右側面２４Ｒ、及び左側面２４Ｌ（図１１参照）の各々に対向して後向き、前向き、左向き、右向きに配置される。
【0089】
Ｚキャリッジ挿通孔２５０の上側開口付近には、図１３に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆ、後面２５０Ｅ、及び右側面１０Ｒの各々に１つずつの合計３つのエアパッド２６０、２６２、２６４が配置され、それらのエアパッド２６０、２６２、２６４の各々は、Ｚキャリッジ２４の前面２４Ｆ、後面２４Ｅ、及び右側面２４Ｒの各々に対向して後向き、前向き、左向きに配置される。
【0090】
一方、Ｚキャリッジ挿通孔２５０の上側開口付近におけるＺキャリッジ挿通孔２５０の左側面２５０Ｌには２つのエアパッド２６６、２６６が配置され、それらのエアパッド２６６、２６６は、Ｚキャリッジ２４の左側面２４Ｌに対向して右向きに配置される。
【0091】
以上のごとく構成されたＺキャリッジ２４の支持手段によれば、支持部２００のＺキャリッジ挿通孔２５０にＺキャリッジ２４を挿通させると、支持部２００は、エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６を介してＺキャリッジ２４を支持する。
【0092】
また、各エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６から空気を噴出することで、支持部２００の各エアパッド２６０、２６２、２６４、２６６がＺキャリッジ２４に対して摺動可能な状態となり、Ｚキャリッジ２４がＺ軸方向に移動可能な状態となる。
【0093】
続いて、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の駆動手段について説明する。
【0094】
図１２及び図１３に示すようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆには、上述のＹ駆動機構における駆動部８０と同様の構成を有し、モータ２７２とローラ２７４（図１３参照）を備えた駆動部２７０が設けられる。駆動部２７０は、ローラ２７４の回転軸がＸ軸と平行となるようにＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆに設置され、かつ、ローラ２７４の外周面がＺキャリッジ挿通孔２５０の前面２５０Ｆに設置された２つのエアパッド２６０、２６０の間の略中間となる位置においてＺキャリッジ２４の前面２４Ｆに当接するように設置される。
【0095】
したがって、駆動部２７０のモータ２７２を駆動してローラ２７４を回転させることで、Ｚキャリッジ２４が支持部２００に対してＺ軸方向に移動する。
【0096】
なお、Ｚキャリッジ２４及び支持部２００には、Ｚ駆動機構におけるＺキャリッジ２４の位置検出手段として、Ｙ駆動機構における上述のリニアエンコーダ１１０と同様の光学式のリニアエンコーダが設けられ、Ｚキャリッジ２４には、長板状のスケールがＺ軸方向に沿って設置され、支持部２００には、光センサがスケールに対向した位置に配置される。
【0097】
また、図９～図１３に示されているケーブル保護管２７８は、ケーブルを内部に挿通させて案内する湾曲可能な案内部材である。Ｚキャリッジ２４の下端部に取り付けられる測定プローブ２６のケーブルは、Ｚコラム２２の内部において、Ｚキャリッジ２４の内部及びケーブル保護管２７８の内部に挿通配置され、他の部材との干渉が防止される。
【0098】
以上のごとく構成された三次元座標測定装置１において、主に、Ｙキャリッジ１４のＺ軸周り方向（ヨーイング方向）及びＸ軸周り方向（ピッチング方向）の振れを抑止する効果について説明する。
【0099】
図１４は、定盤１０のＹガイド４２がＹキャリッジ１４を支持する支持点の位置関係を定盤１０の上面１０Ｔ側から示した模式図である。
【0100】
同図において、定盤１０に形成されたＹガイド４２の左側面４２Ｌに存在する前後２つの支持点Ｐ１、Ｐ２は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが当接する位置を示し、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに存在する前後２つの支持点Ｐ３、Ｐ４は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６４Ｆ、６４Ｅが当接する位置を示し、Ｙガイド４２の右側面４２Ｒに存在する支持点Ｐ０は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）の駆動部８０のローラ８４が当接する位置を示す（図６参照）。
【0101】
また、支持点Ｐ１、Ｐ２は固定の支持点を示し、支持点Ｐ３、Ｐ４は補助的な支持点を示す。即ち、固定の支持点Ｐ１、Ｐ２となるエアパッド６６Ｆ、６６Ｅは、Ｙキャリッジ１４の支持部５０において、それらが摺動するガイド面であるＹガイド４２の左側面４２Ｌの法線方向に進退移動不能に支持される。一方、補助的な支持点Ｐ３、Ｐ４となるエアパッド６４Ｆ、６４Ｅは、Ｙキャリッジ１４の支持部５０において、それらが摺動するガイド面であるＹガイド４２の右側面４２Ｒの法線方向に対して進退移動可能に支持されると共に、右側面４２Ｒに当接する方向に付勢される。
【0102】
これによれば、駆動部８０のローラ８４をＹガイド４２の右側面４２Ｒに押し当てたとき、Ｙガイド４２は、支持点Ｐ３、Ｐ４を補助的な支持点として、右側面４２Ｒの１つの支持点Ｐ０と、左側面４２Ｌの２つの支持点Ｐ１、Ｐ２で支持した状態で安定する。
【0103】
したがって、Ｙキャリッジ１４のＺ軸周り方向（ヨーイング方向）の角度位置は、支持点Ｐ１、Ｐ２の位置により一意的に決まり、ヨーイング方向の振れが抑止される。そして、Ｘガイド２０（Ｘ軸）のヨーイング方向の振れが抑止されることで、定盤１０の上面１０Ｔ上の測定領域（Ｙキャリッジ１４と干渉しない領域）に配置された測定対象物に関して測定されるＸ座標値及びＹ座標値は、Ｙガイド４２（左側面４２Ｌ）の位置を基準にして高精度に得られる。
【0104】
図１５は、定盤１０のＹガイド４２がＹキャリッジ１４を支持する支持点の位置関係を定盤１０の右側面１０Ｒ側から示した模式図である。
【0105】
同図において、定盤１０に形成されたＹガイド４２の上面４２Ｔに存在する前後２つの支持点Ｐ５、Ｐ６は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６２Ｆ、６２Ｅが当接する位置を示し、Ｙガイド４２の下面４２Ｂに存在する前後２つの支持点Ｐ７、Ｐ８は、Ｙキャリッジ１４（支持部５０）のエアパッド６８Ｆ、６８Ｅが当接する位置を示す（図７参照）。
【0106】
これによれば、Ｙガイド４２は、上面４２Ｔの前後２つの支持点Ｐ５、Ｐ６だけでなく、下面４２Ｂの前後２つの支持点Ｐ７、Ｐ８によりＹキャリッジ１４を支持する。
【0107】
したがって、Ｙキャリッジ１４のＸ軸周り方向（ピッチング方向）の振れが支持点Ｐ５、Ｐ６だけでなく、支持点Ｐ７、Ｐ８によっても抑止され、Ｙキャリッジ１４を高速でＹ軸方向に移動させた際であっても、Ｙキャリッジ１４のピッチング方向の振れが抑止される。
【0108】
特に、Ｚ軸方向に関して支持点Ｐ５、Ｐ６と支持点Ｐ７、Ｐ８との間に駆動部８０が配置されるため（図７等参照）、駆動部８０の駆動力によってＹキャリッジ１４にピッチング方向の回転力が生じ難くなっていることからも、Ｙキャリッジ１４のピッチング方向の振れが抑止される。
【0109】
なお、駆動部８０のＹ軸方向の位置は、Ｙキャリッジ１４と共にＹ軸方向に移動する全ての部材（Ｙキャリッジ１４及びＺコラム２２）の重心のＹ軸方向の位置と略一致する位置であることが望ましい。
【0110】
そして、Ｚキャリッジ２４（Ｚ軸）のピッチング方向の振れが抑止されることで、測定プローブ２６により測定される測定領域の測定対象物のＹ座標値及びＺ座標値は、Ｙガイド４２（上面４２Ｔ）の位置を基準にして高精度に得られる。
【0111】
また、定盤１０に溝４０を形成することで定盤１０の右側面１０Ｒに沿った一部の領域をＹガイド４２としたことで、Ｙガイド４２を別部材で構成した場合と比べて、Ｙガイド４２の熱変形が生じ難くなり、Ｙガイド４２の直進性が持続的に維持され易くなる。また、定盤１０の左右両側面をＹガイドとして利用した場合と比べても、Ｙガイド４２の各面が近接していることから各面の相対的な変化量が小さくＹガイド４２の直進性が持続的に維持される。
【0112】
したがって、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向の位置変化に伴うＹキャリッジ１４のヨーイング方向及びピッチング方向の振れが小さく、Ｙキャリッジ１４のＹ軸方向への移動を持続的に安定させることができ、持続的に測定精度を保つことができる。また、Ｙガイド４２を別部材で構成する場合と比較してＹガイド４２（Ｙガイド機構）を簡易且つ安価な構成とすることができる。
【0113】
そのため、定盤１０の一部をＹガイド４２としたことで、Ｙガイド４２を定盤１０と別部材で構成した場合と比較して、測定中におけるＹガイド４２の形状変化が少なく、Ｙガイド４２の湾曲等による測定誤差を演算上での補正により軽減することが容易となる。ただし、定盤１０は必ずしも石材定盤でなくてもよい。
【0114】
以上、上記実施の形態の三次元座標測定装置１は、左右を反転した構成であってもよく、溝４０及びＹガイド４２は、定盤１０の右側面１０Ｒに沿った位置ではなく、定盤１０の左側面に沿った位置に形成してもよい。
【0115】
また、上記実施の形態では、Ｙガイド４２等の各面に摺動可能に当接する支持部材としてエアパッド（エアベアリング）を用いた場合を示したが、エアパッド以外の種類の支持部材を用いてもよい。
【0116】
以上の三次元座標測定装置１の作用効果について以下、補足的に説明する。
【0117】
上記実施の形態の三次元座標測定装置１において、駆動部８０のローラ８４の軸が定盤１０の上面１０Ｔに対して垂直方向に配置される。したがって、ローラ８４が定盤１０の垂直面で接触するのでゴミをかむことがなく、また定盤１０の側面を基準にして正確に測定することができる。
【0118】
また、ローラ８４は、定盤１０の側面（右側面１０Ｒ）に沿って駆動する。したがって、微小に定盤１０が変形しても定盤１０を基準にして測定することができる。もし、定盤１０と違う別レールをローラ８４が沿って移動すると、別レールの熱膨張など他の要因で定盤１０の変形と同期しない。
【0119】
また、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅ、６６Ｆ、６６Ｅも定盤１０の側面に沿って垂直方向に配置される。したがって、上記と同様に定盤１０を基準にして位置が設定される。また、Ｙキャリッジ１４の移動時に進行方向に対して左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。
【0120】
また、垂直方向に配置した駆動部８０のローラ８４が同様に垂直方向に配置したエアパッド６６Ｆ、６６Ｅで挟むように配置される。したがって、急な駆動でも前後をエアパッドで挟むことで姿勢を崩すことなくヨーイング誤差及び振動を低減することができる。
【0121】
また、Ｙキャリッジ１４における支持点Ｐ１と支持点Ｐ２との距離（間隔）が、それらの支持点Ｐ１、Ｐ２と駆動点Ｐ０との距離（間隔）に対して十分に大きい。したがって、Ｙキャリッジ１４の振動を低減することができ、また、移動方向に対して移動方向が左右に振れるヨーイング誤差を低減することができる。
【0122】
また、定盤１０の溝４０側面に垂直な配置でエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが配置される。したがって、定盤１０に溝４０を形成し、エアパッド６６Ｆ、６６Ｅによる支持点Ｐ１、Ｐ２を定盤１０の溝４０の側面とすることで、定盤１０の熱膨張などの変形にも追従し、定盤１０を基準にして測定することができる。
【0123】
また、エアパッド６４Ｆ、６４Ｅによる支持点Ｐ３、Ｐ４に対向するエアパッド６６Ｆ、６６Ｅが定盤１０の溝４０の側面に支持点Ｐ１、Ｐ２として存在し、それらによってＹガイド４２に支持される。したがって、定盤１０の側面を基準とすると共に、Ｙキャリッジ１４が従動側（左Ｙキャリッジ１８側）に対して駆動側（駆動部８０が配置される右Ｙキャリッジ１６側）だけで支持される。そのため、従動側の摺動抵抗は無視できる程度となり、ヨーイング誤差が大幅に低減される。
【0124】
また、Ｙキャリッジ１４の従動側はＺ軸方向のエアパッド７０のみが配置され、Ｙ軸方向を抑制するエアパッドがない。したがって、従動側に余計な抵抗を作ることなく、Ｙ軸方向の移動は駆動側に倣う形になる。その結果、振動を低減し、ヨーイングを低減することができる。
【0125】
また、Ｘガイド２０及びＹキャリッジ１８の従動側のＺ軸方向のエアパッド７０のＹ軸方向の位置は、Ｙキャリッジ１８の駆動側のエアパッド６６Ｆ、６６Ｅ（支持点Ｐ１、Ｐ２）又はエアパッド６４Ｆ、６４Ｅ（支持点Ｐ３、Ｐ４）の間に存在する。したがって、急な加減速においても支持点Ｐ１、Ｐ２（又は支持点Ｐ３、Ｐ４）の幅でＸガイド２０及び測定部のモーメントを受けるだけで、摺動抵抗はほとんどない。その結果、振動やヨーイング誤差は極めて小さくなる。
【0126】
次に、本実施形態の三次元座標測定装置１と比較例１～３の三次元座標測定装置とを比較して、本実施形態の三次元座標測定装置１の作用効果についてより詳しく説明する。なお、本発明は以下の作用効果の説明に限定されるものではない。
【0127】
図１６は、特開平５－３１２５５６号公報に開示されている比較例１の三次元座標測定装置３００の外観を示した正面図（正面概略図）である。また、図１７は、図１６中のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿う断面図（断面概略図）である。なお、比較例１の三次元座標測定装置３００において、本実施形態の三次元座標測定装置１と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【0128】
図１６及び図１７に示すように、比較例１の三次元座標測定装置３００において、駆動部３０１により直接駆動される側（以下、駆動側と略す）の右Ｙキャリッジ１６を支持する支持部５０は、エアパッド３０２Ｒ及びエアパッド３０２Ｔを介して定盤１０に支持される。エアパッド３０２Ｒは定盤１０の右側面に配置され、エアパッド３０２Ｔは定盤１０の上面１０Ｔの右端側に配置される。また、エアパッド３０２Ｔは、Ｙ方向に沿った２箇所の位置に設けられている（図１７参照）。
【0129】
一方、比較例１の三次元座標測定装置３００において、駆動側の右Ｙキャリッジ１６に追従してＹ方向に移動する従動側（以下、従動側と略す）の左Ｙキャリッジ１８は、エアパッド３０３Ｔとエアパッド３０３Ｌとを介して定盤１０の上面１０Ｔに摺動自在に支持される。エアパッド３０３Ｔは定盤１０の上面１０Ｔに配置される。また、左Ｙキャリッジ１８の下端部には定盤１０の左側面に対向する支持部１８ａを有しており、この支持部１８によりエアパッド３０３Ｔが定盤１０の左側面に配置される。
【0130】
駆動部３０１は、例えば本実施形態の駆動部８０と基本的に同じ構成であり、エアパッド３０２Ｒの近傍に設けられている。なお、図１７中の二点鎖線で表した矩形枠は駆動部３０１の位置を示すものである。
【0131】
比較例１の三次元座標測定装置３００では、定盤１０の上面１０Ｔの右端側にエアパッド３０２ＴをＹ方向に沿って２個配置しているものの、本実施形態の三次元座標測定装置１とは異なり、定盤１０の下面側にはエアパッドが配置されていない。すなわち、比較例１の三次元座標測定装置３００には、定盤１０又はこの定盤１０に設けられたＹガイド（図示せず）の下面に対向するエアパッドは設けられていないため、駆動側の右Ｙキャリッジ１６の上下方向（Ｚ軸方向）の位置を決定する部分は定盤１０の上面だけとなる。このため、比較例１の三次元座標測定装置３００では、ピッチング誤差が問題となる。
【0132】
ピッチング誤差を低減するには、右Ｙキャリッジ１６をＹ方向に駆動する駆動部３０１と、右Ｙキャリッジ１６を支持するエアパッドとの位置関係が重要になる。例えば比較例１の三次元座標測定装置３００では、駆動部３０１を定盤１０の上面１０Ｔよりも下側に設けているので、定盤１０の上面１０Ｔを支点として右Ｙキャリッジ１６は瞬間的にＸ軸周りに傾く（揺動する）ことになる。このため、比較例１の三次元座標測定装置３００のように、単に定盤１０上だけで駆動側の右Ｙキャリッジ１６を支持している場合、その支持点は上下方向で一点だけになり、駆動部３０１による駆動時に定盤１０上の支持点を支点として回転モーメントが働く。その結果、右Ｙキャリッジ１６がＸ軸周りに揺動してピッチング誤差が顕著になる。
【0133】
従って、ピッチング誤差を低減するためには、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、定盤１０の上下面をエアパッド６２Ｅ，６２Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆ（図７参照）で挟み込み、その上下面の間に駆動部８０（図７参照）を設ける必要がある。その結果、Ｙキャリッジ１４（右Ｙキャリッジ１６）をＹ方向に移動した場合に、定盤１０の上下面の双方が右Ｙキャリッジ１６の支持点となり、さらにこれら２つの支持点に挟まれた位置に駆動部８０が位置するため、Ｙキャリッジ１４の加速時及び減速時でもピッチング誤差が発生し難くなる。なお、加速時及び減速時のピッチング誤差を抑えるためには、駆動部８０は、Ｙキャリッジ１４（右Ｙキャリッジ１６）のＹ方向の重心位置、例えばエアパッド６２Ｅとエアパッド６２Ｆとの中心位置にあることが好ましい。
【0134】
また、比較例１の三次元座標測定装置３００では、定盤１０の図１６中の両側面（両側の垂直面）にエアパッド３０２Ｒとエアパッド３０３Ｌとを配置している。この場合、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に前後移動させる上で一見安定するとも思われるが、Ｙキャリッジ１４のＹ方向の前後移動時にヨーイング誤差が大きくなる。
【0135】
すなわち、定盤１０の両側面にエアパッド３０２Ｒとエアパッド３０３Ｌとを配置した場合、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と従動側の左Ｙキャリッジ１８とにおいて、主たる駆動動作を制御する側と、その動作に追従する側との区分けがはっきりせず、双方とも同じような摺動抵抗を持つ。その結果、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に移動させた場合に、右Ｙキャリッジ１６と左Ｙキャリッジ１８とのＹ方向の位置関係が一定とならず、例えばＺ軸周りに揺動することで、ヨーイング誤差が大きくなる。このため、本実施形態のように、駆動側の右Ｙキャリッジ１６はＹガイド４２（図３参照）に沿って移動させ、且つ従動側の左Ｙキャリッジ１８は摺動抵抗を極力小さくした方が、駆動側の右Ｙキャリッジ１６に追従して左Ｙキャリッジ１８が移動するため、前述のＺ軸周りの揺動は発生しない。
【0136】
また、比較例１の三次元座標測定装置３００では、従動側のエアパッド３０３Ｌの近傍には駆動部３０１は配置されておらず、さらに、従動側のエアパッド３０３Ｌは、駆動側のエアパッド３０２Ｒに対してＹキャリッジ１４を挟んで反対側に位置しており、エアパッド３０２Ｒと共に定盤１０の両側面を押さえ付けている。この場合、従動側のエアパッド３０３Ｌは定盤１０の反対側であって駆動部３０１から離れた場所に位置するので、エアパッド３０３Ｌと定盤１０の左側面との摺動により、駆動部３０１を支点とする大きな回転モーメントが発生する。
【0137】
また、エアパッド３０２Ｒ及びエアパッド３０３Ｌにより定盤１０の両側面を挟むように両サイドから押した状態で、エアパッド３０２Ｒ及びエアパッド３０３Ｌを定盤１０の押圧方向に対して垂直方向（Ｙ方向）に移動させる場合、この移動動作時の摺動抵抗のバランスが微小に崩れることに伴ってヨーイング誤差は顕著に悪化する。
【0138】
このようなヨーイング誤差を低減する方法として、例えば特開平７－２１８２４７号公報には、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に大きな加速度で移動させた場合であってもＹキャリッジ１４の捻じれ及び曲がりを防止可能な特殊な構造の駆動部を設けることが開示されている。しかし、この特殊な構造の駆動部を採用した場合、三次元座標測定装置３００が大型化し、且つ駆動部の構造が複雑化するという問題がある。従って、比較例１の三次元座標測定装置３００では、Ｙキャリッジ１４の移動時にヨーイング誤差が発生するという問題がある。
【0139】
また、Ｙキャリッジ１４（右Ｙキャリッジ１６）を単に定盤１０上だけで支持する場合、Ｙキャリッジ１４を駆動する際のピッチング誤差は、ヨーイング誤差にも影響する。すなわち、ピッチング誤差が発生する場合は、Ｙ方向の前後のエアパッド３０２Ｔの一方が定盤１０の上面１０Ｔから離れ、他方が上面１０Ｔに近づく形態になる。その際、右Ｙキャリッジ１６及び左Ｙキャリッジ１８は、非対称構造で駆動側の右Ｙキャリッジ１６の摺動抵抗が従動側の左Ｙキャリッジ１８よりも大きい方がよいが、そうした非対称性があるがゆえに、ピッチング誤差による変化によって摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなる。このため、さらにＹキャリッジ１４は大きく捻られるように変形する。その結果、ヨーイング誤差の悪化につながるおそれがある。
【0140】
さらに、比較例１の三次元座標測定装置３００のように、定盤１０の上面側にエアパッド３０２Ｔを配置するが、下面側にエアパッドを配置しない場合、Ｙキャリッジ１４の荷重は、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と従動側の左Ｙキャリッジ１８との双方に略均等に等分される。従動側にＹキャリッジ１４の半分の重量がかかれば、それだけ従動側の左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗が大きくなる。その結果、ヨーイング誤差が大きくなる。
【0141】
なお、比較例１の三次元座標測定装置３００では、定盤１０の下面にエアパッドが設けられておらず、右Ｙキャリッジ１６の支持点が上下方向で１点だけとなるので、Ｘ軸周りのピッチング誤差だけでなく、右Ｙキャリッジ１６のＹ軸周りの揺動、すなわち、ローリング誤差も発生するおそれがある。このようなローリング誤差が発生した場合にも、ピッチング誤差が発生した場合と同様に摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなるので、ヨーイング誤差の悪化につながるおそれがある。
【0142】
これに対して、本実施形態の三次元座標測定装置１の右Ｙキャリッジ１６では、定盤１０の上面側のみならず下面側からもエアパッド６２Ｅ，６２Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆ（図７参照）で押さえて右Ｙキャリッジ１６を上下で拘束して支持する。このため、駆動側の右Ｙキャリッジ１６の摺動抵抗は大きくなるが、従動側の左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗はその分比較的小さく抑えることができる。このとき、駆動側の右Ｙキャリッジ１６において定盤１０を上下方向で挟むことによって、Ｙキャリッジ１４のＹ方向の前後の倒れ（揺動）、すなわち、ピッチング誤差は補正できると共に、Ｙキャリッジ１４にかかる重量を駆動側部分でほとんど支持することが可能となる。
【0143】
また、本実施形態の三次元座標測定装置１の従動側の左Ｙキャリッジ１８は、駆動側の右Ｙキャリッジ１６を中心としたローリング誤差をなくすために単純に定盤１０の上面１０Ｔを基準に支持する役割になる。このため、駆動側の右Ｙキャリッジ１６は、Ｙキャリッジ１４を支えるべく定盤１０に対してローリングするが、従動側の左Ｙキャリッジ１８は、そのローリング誤差を緩和する程度に定盤１０の上面１０Ｔのみで軽く支えておく程度でよい。その結果、従動側の左Ｙキャリッジ１８では摺動抵抗が発生することなく、結果として駆動側の右Ｙキャリッジ１６の摺動抵抗に律速される形になり、ヨーイング誤差を小さく抑えることができる。
【0144】
図１８は、特開昭６４－０３５３１０号公報あるいは特開昭６２－２３５５０２号公報に開示されている比較例２の三次元座標測定装置４００の外観を示した正面図（正面概略図）である。なお、比較例２の三次元座標測定装置４００において、本実施形態の三次元座標測定装置１と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【0145】
図１８に示すように、比較例２の三次元座標測定装置４００において、駆動側（駆動部の図示は省略）の右Ｙキャリッジ１６を支持する支持部５０は、エアパッド４０２Ｒとエアパッド４０２Ｔとエアパッド４０２Ｌとエアパッド４０２Ｂとを介してＹガイド４２（定盤１０）に支持される。エアパッド４０２Ｒは定盤１０のＹガイド４２の右側面に配置され、エアパッド４０２ＴはＹガイド４２の上面側に配置され、エアパッド４０２ＬはＹガイド４２の左側面に配置され、エアパッド４０２ＢはＹガイド４２の下面側に配置される。
【0146】
また、比較例２の三次元座標測定装置４００は、駆動側の右Ｙキャリッジ１６に追従してＹ方向に移動する従動側の左Ｙキャリッジ１８Ｌ及びその支持部５０Ｌを有する。ここで、従動側の左Ｙキャリッジ１８Ｌ及び支持部５０Ｌと、駆動側の右Ｙキャリッジ１６及び支持部５０とは左右対称な形状を有している。
【0147】
定盤１０の上面１０Ｔの左側端側には、溝４０Ａ及びＹガイド４２Ａが形成されている。溝４０Ａ及びＹガイド４２Ａと、溝４０及びＹガイド４２とは左右対称な形状を有している。そして、前述の支持部５０Ｌは、Ｙ方向に沿ってＹガイド４２Ａに移動自在に支持される。
【0148】
従動側の支持部５０Ｌは、エアパッド４０３Ｔとエアパッド４０３Ｂとを介してＹガイド４２Ａ（定盤１０）に支持される。エアパッド４０３ＴはＹガイド４２Ａの上面側に配置され、エアパッド４０３ＢはＹガイド４２Ａの下面側に配置される。なお、比較例２の三次元座標測定装置４００は、Ｙガイド４２Ａのさらに左側面側にエアパッドを配置した構成もとり得る。
【0149】
従動側の左Ｙキャリッジ１８Ｌにおいて、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と同様に、Ｙガイド４２Ａの上下面にエアパッド４０３Ｔとエアパッド４０３Ｂとを配置した場合、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と従動側の左Ｙキャリッジ１８Ｌとの双方において摺動抵抗が大きくなる。その結果、比較例２の三次元座標測定装置４００においても前述の比較例１と同様に、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に移動させた場合に、右Ｙキャリッジ１６と左Ｙキャリッジ１８ＬとのＹ方向の位置関係が一定とならず、例えばＺ軸周りに揺動することで、ヨーイング誤差が大きくなるおそれがある。
【0150】
従って、ヨーイング誤差を抑えるためには、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、主たる駆動動作を制御する側と、その動作に追従する側とを明確に区分けすることが好ましい。すなわち、駆動側の右Ｙキャリッジ１６は、摺動抵抗を大きくして少しでもＹガイド４２に沿って移動するようにしながら、従動側の左Ｙキャリッジ１８は、駆動側に追随してその移動に対して抵抗にならない程度に最低限で支える形が好ましい。
【0151】
図１９は、比較例３の三次元座標測定装置５００の外観を示した正面図（正面概略図）である。なお、比較例３の三次元座標測定装置５００において、本実施形態の三次元座標測定装置１と機能や構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【0152】
図１９に示すように、駆動部５０１によりＹ方向に駆動される駆動側の右Ｙキャリッジ１６を支持する支持部５０は、エアパッド５０２Ｒとエアパッド５０２Ｔとエアパッド５０２Ｌとを介してＹガイド４２（定盤１０）に支持される。エアパッド５０２Ｒは定盤１０のＹガイド４２の右側面に配置され、エアパッド５０２ＴはＹガイド４２の上面側に配置され、エアパッド５０２ＬはＹガイド４２の左側面に配置される。なお、エアパッド５０２Ｒ，５０２Ｔ，５０２ＬはそれぞれＹ方向に沿った２箇所の位置に設けられている。
【0153】
比較例３の三次元座標測定装置５００において、駆動側の右Ｙキャリッジ１６に追従してＹ方向に移動する従動側の左Ｙキャリッジ１８は、エアパッド５０３Ｔを介して定盤１０の上面１０Ｔに摺動自在に支持される。
【0154】
駆動部５０１は、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に設けられたシャフト形リニアモータである。駆動部５０１は、支持部５０に固定されたシャフト形リニアモータの可動子５０１Ｂと、Ｙ方向に平行に配置された固定子（シャフト）５０１Ｃと、固定子５０１Ｃの両端をＹガイド４２の右側面に固定する固定部５０１Ａとを備える。
【0155】
また、比較例３の三次元座標測定装置５００においては、スケール１１２が、Ｙガイド４２の右側面と定盤１０の左側面とにそれぞれ設けられている。
【0156】
比較例３の三次元座標測定装置５００では、前述の比較例１と同様に、定盤１０の下面に対向するエアパッドが配置されていないので、右Ｙキャリッジ１６がＸ軸周りに揺動してピッチング誤差が顕著に生じるおそれがある。また、前述の比較例１で説明したように、ピッチング誤差による変化によって、右Ｙキャリッジ１６及び左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗のバランスが左右でとれなくなると共に、Ｙキャリッジ１４の荷重が右Ｙキャリッジ１６と左Ｙキャリッジ１８との双方に略均等に等分されてしまう。その結果、ヨーイング誤差も悪化するおそれがある。従って、ピッチング誤差及びヨーイング誤差を低減するためには、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、定盤１０の上下面をエアパッド６２Ｅ，６２Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆで挟み込み、その上下面の間に駆動部８０を設けることが好ましい。
【0157】
また、比較例３の三次元座標測定装置５００では、シャフト形リニアモータの駆動部５０１を構成する固定部５０１Ａ及び固定子５０１ＣがＹガイド４２（定盤１０）の右側面に設けられている。このように固定部５０１Ａ及び固定子５０１ＣをＹガイド４２（定盤１０）の右側面に設けた場合、定盤１０に対する固定部５０１Ａ及び固定子５０１Ｃの設置誤差が生じたり、各々の熱膨張係数の違いに起因するバイメタル効果によって固定部５０１Ａ及び固定子５０１Ｃに歪みが生じたりするおそれがある。この場合、定盤１０を基準とした測定精度を得るのは困難である。このため、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に当接するローラ８４を有する駆動部８０を設けることが好ましい。
【0158】
さらに比較例３の三次元座標測定装置５００では、スケール１１２がＹガイド４２の右側面と定盤１０の左側面とにそれぞれ設けられており、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離が長くなる。その結果、スタイラス２８の測定子が実際に配置されている位置のＹ座標値と、スケール１１２により実測されるＹキャリッジ１４のＹ座標値から得られる測定子のＹ座標値との差が大きくなる。また、Ｙキャリッジ１４のヨーイング方向の振れ等によって、Ｙキャリッジ１４のＹ座標値の測定精度の低下を招き易い。さらに、定盤１０の周縁部にスケール１１２を設置した場合には、スケール１１２が外気に近いために周囲温度に影響され易く、スケール１１２自体の伸縮による誤差も生じ易い。
【0159】
そのため、本実施形態の三次元座標測定装置１のように、溝４０の左側面４０Ｌ（図３参照）にスケール１１２を設けて、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離を短くすることが好ましい。スケール１１２を駆動側（右Ｙキャリッジ１６側）でかつ測定領域に近い場所に設けることで、ヨーイング誤差があっても誤差を極小化できる。なお、上面１０Ｔに対して垂直な左側面４０Ｌにスケールを設けた場合、仮に、定盤１０の上方からゴミやホコリが落ちてきたとしても、スケール１１２上に乗ることはなく、ゴミやホコリによるスケール１１２の読み取りの誤作動は起こらない。
【0160】
図２０は、本実施形態の三次元座標測定装置１の外観を示した正面図（正面概略図）である。図２１は、図２０中のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿う断面図（断面概略図）である。図２２は、定盤１０の上面１０Ｔを示した上面図であり、Ｙキャリッジ１４に設けられた各エアパッドと駆動部８０との配置を示した図である。また、図２１中の二点鎖線で示す矩形枠は、駆動部８０の位置を示している。
【0161】
【0162】
相違点１として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、駆動部８０の駆動による回転モーメントがＹキャリッジ１４にかかるため、駆動部８０を挟み込むように駆動部８０により駆動される部分の上下左右前後にエアパッドを配置している。これにより、ピッチング誤差及びローリング誤差を低減することができる。
【0163】
相違点２として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、駆動側の右Ｙキャリッジ１６と、右Ｙキャリッジ１６の動作に追従（追従移動）する従動側の左Ｙキャリッジ１８との区分けを明確（左右非対称構造）にし、且つ従動側の左Ｙキャリッジ１８の摺動抵抗を極力小さくしている。これにより、Ｙキャリッジ１４をＹ方向に沿って移動させた際にＺ軸周りの揺動が抑えられ、ヨーイング誤差を抑えることができる。
【0164】
すなわち、本実施形態の三次元座標測定装置１では、ヨーイング誤差の低減するため、駆動側の右Ｙキャリッジ１６が定盤１０（Ｙガイド４２）の上下左右を挟み込む形態とされる。さらに、駆動部８０を中央としてこの駆動部８０のＹ方向の前後に、エアパッド６２Ｅ，６４Ｅ，６６Ｅ，６８Ｅと、エアパッド６２Ｆ，６４Ｆ，６６Ｆ，６８Ｆとを配置している。また、従動側のエアパッド７０は、定盤１０の上面側だけに限定して配置すると共に、Ｙ方向において駆動側の各エアパッドの前後の間隔の間に配置する。これにより、駆動側の方に摺動抵抗が集中し、従動側は単に支えるだけとなる。
【0165】
また、図２２に示すように、従動側のエアパッド７０は、駆動部８０を基準に定盤１０の略反対側に位置し、且つ従動側のエアパッド７０と駆動部８０を結ぶラインＬＸと、駆動部８０を挟んでその前後存在する２対のエアパッドを結ぶラインＬＹとが垂直になるようにすればよい。別の見方をすれば、駆動部８０は駆動側の２対のエアパッドの中間地点に設けるとともに、従動側のエアパッド７０も駆動側の２対のエアパッドの中間地点に設けた方が好ましい。
【0166】
相違点３として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、Ｙガイド４２（定盤１０）の右側面に当接するローラ８４を有する駆動部８０を設けている。これにより、比較例３とは異なり、駆動部８０の設置誤差が生じたり、バイメタル効果による歪みが駆動部８０に発生したりすることが防止されるため、定盤１０を基準とした測定精度が得られる。
【0167】
相違点４として、本実施形態の三次元座標測定装置１では、溝４０の左側面４０Ｌにスケール１１２を設け、定盤１０の上面１０Ｔにおいて測定対象物が配置される測定領域からスケール１１２までの距離を短くしている。これにより、測定精度を向上させることができる。
【0168】
なお、上記実施形態では、定盤１０の上面１０Ｔに形成した溝４０によりＹガイド４２を形成しているが、他の方法でＹガイドを形成してもよい。
【0169】
図２３は、上記実施形態とは異なるＹガイド４２Ｚを備える他実施形態の三次元座標測定装置１Ａの正面概略図である。図２３に示すように、定盤１０の上面１０Ｔの図中右端部（右Ｙキャリッジ１６に対向する端部）には、Ｚ方向に凸状に設けられた凸部であって、且つＹ軸方向に延びた凸部が形成されている。そして、この凸部によって、右Ｙキャリッジ１６をＹ軸方向に移動自在に支持するＹガイド４２Ｚが形成される。なお、三次元座標測定装置１Ａは、Ｙガイド４２Ｚを備える点を除けば、上記実施形態の三次元座標測定装置１と基本的に同じ構成である。
【0170】
このように凸部によってＹガイド４２Ｚを形成することも可能である。ここで、Ｙガイド４２Ｚが例えば定盤１０とは別の素材で形成されていた場合には、定盤１０及びＹガイド４２Ｚの双方の熱伝導率が異なるため、Ｙガイド４２Ｚに変形が生じる場合がある。また、定盤１０が僅かに反っている場合には、定盤基準の測定を行うことができないおそれがある。このため、上記実施形態で説明したように、溝４０によりＹガイド４２を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【0171】
１…三次元座標測定装置、１０…定盤、１０Ｂ，２０Ｂ，４２Ｂ，２０２Ｂ…下面、１０Ｒ，２４Ｒ，４０Ｒ，４２Ｒ，２５０Ｒ…右側面、１０Ｔ，２０Ｔ，４２Ｔ，２０２Ｔ…上面、１２…架台、１４…Ｙキャリッジ、１６…右Ｙキャリッジ、１８…左Ｙキャリッジ、２０…Ｘガイド、２０Ｅ，２４Ｅ，２０２Ｅ，２５０Ｅ…後面、２０Ｆ，２４Ｆ，２０２Ｆ，２５０Ｆ…前面、２２…Ｚコラム、２４…Ｚキャリッジ、２４Ｌ，４０Ｌ，４２Ｌ，２５０Ｌ…左側面、２６…測定プローブ、２８…スタイラス、４０…溝、４０Ｂ…底面、４２…Ｙガイド、５０，２００…支持部、５２…基端部、５４…右側部、５６…左側部、５８…先端部、５８Ａ…支持板、６２Ｅ，６２Ｆ，６４Ｅ，６４Ｆ，６６Ｅ，６６Ｆ，６８Ｅ，６８Ｆ，７０，２１０，２１２，２１４，２１６，２６０，２６２，２６４，２６６…エアパッド、８０，２２０，２７０…駆動部、８２，２２２，２７２…モータ、８４，２２４，２７４…ローラ、１１０…リニアエンコーダ、１１２…スケール、１１４…光センサ、２０２…Ｘガイド挿通孔、２５０…Ｚキャリッジ挿通孔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】