導軌支承裝置、導軌裝置、驅動裝置以及測量機的製作方法

2023-05-19 17:08:31 3

專利名稱：導軌支承裝置、導軌裝置、驅動裝置以及測量機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種導軌支承裝置、導軌裝置、驅動裝置以及測量機。
背景技術：
作為導向裝置具有導軌的驅動裝置，公知的有由該驅動裝置使測量觸頭在三坐標上進行移動來測量被測量物形狀的測量機(例如參見日本特公平3-45321號公報)。
圖8表示作為測量機的一個例子的三座標測量機。
三座標測量機1的構成包括與被測量物W接觸來檢測被測量物表面的測量觸頭2、具有放置被測量物W的臺面31的平臺3、直立設置在平臺3上用於使測量觸頭2進行3坐標移動的驅動機構(驅動裝置)4、檢測驅動機構4的驅動量的驅動傳感器(未圖示)。
驅動機構4包括在沿著平臺3的兩側端的Ym軸方向上被筆直設置的導軌41；從平臺3的兩側端在與平臺3大致垂直方向的Zm軸方向上具有一定高度、並且在導軌41上沿著Ym軸方向可以滑動地設置的兩根梁支承體42；被支承在梁支承體42的上端並在Xm軸方向上具有一定長度的梁43；具有被設置在梁43上可以向Xm軸方向滑動、並在Zm軸方向上具有導軌的立柱44；在Zm軸方向上可以在立柱44內滑動、並在下端保持測量觸頭2的測杆45。
導軌41通過從平臺3的側端稍微離有間距地開設的槽41沿著平臺3的側端與平臺3形成一體。
梁支承體42，其下端騎在導軌41上，其移動方向由導軌41筆直地導向。
另外，驅動機構4具有作為驅動裝置的例如電動機等，驅動裝置用來使梁支承體42、立柱44以及測杆45移動，該驅動裝置由未圖示的驅動控制部進行驅動控制。
驅動傳感器，對其未特別圖示，其具有檢測梁支承體42的向Ym軸方向的移動的Ym軸傳感器、檢測立柱44的向Xm軸方向的移動的Xm軸傳感器、檢測測杆45的向Zm軸方向的移動的Zm軸傳感器。
例如，Ym軸傳感器，具有測量尺(scale)部件和檢測部，其中，標尺部件可以測量長度方向是在Ym軸方向上並被設置在導軌41上，檢測部被設置在梁支承體42的下端，用來檢測相對於測量尺部件的位移量。
在這樣的構成中，測量觸頭2通過驅動機構4驅動而進行三坐標移動，測量觸頭2與被測量物W接觸之際的驅動機構4的驅動量由驅動傳感器檢測。於是，被測量物W的形狀得到測量。
此時，由於梁支承體42由導軌41筆直導向，所以驅動是順暢的並且速度也較快。另外，由於由導軌41保持測量尺部件的直線性，所以，由Ym軸傳感器可正確地檢測出梁支承體42的驅動量。而且，由Ym軸傳感器檢測的檢測值，與立柱44以及測量軸45的驅動量同時被解析，並且被測量物W的形狀被準確地測量。
但是，由於導軌41被與平臺3設置成一體，所以導軌41與平臺3不能夠各自獨立地維持各自的形狀，存在如果其中一方變形，那另一方也同樣地變形的問題。
例如，在桌面31上放置了被測量物W的時候，如圖9A所示，由於被測量物W的重量影響，平臺3的中央部有可能凹陷而彎曲。於是，導軌41也會同樣地彎曲。
或者，在平臺3的一邊與其他邊是不同的溫度時，因該溫差的影響，一邊與其它邊間會產生變形量(線膨脹量)差。於是，例如如圖9B所示，平臺3會因兩邊的變形量之差而產生變形，其結果，在平臺3的一邊與其他邊上所設置的導軌41產生彎曲。
這樣，如果導軌41彎曲了，那麼就會產生梁支承體42不被筆直導向而偏離正確的軌道的問題。
另外，因導軌41的彎曲，兩根梁支承體42之間的距離產生變化，隨著該變化，梁43會發生變形，與此同時，立柱44的位置也發生變化。其結果，由於測量觸頭2的位置產生誤差，所以存在測量精度下降的問題。另外，由於導軌41的彎曲，對於驅動機構4不利的負載增大，驅動機構4的驅動性能下降。例如，由於導軌41的彎曲，導軌41與梁支承體42之間的滑動阻力產生變化，所以驅動裝置的負荷發生變化。其結果，控制特性發生變化，不必要的有害振動增大。另外，如果對於驅動機構4不利的負荷增大，那麼滑動部位就有會急劇地被磨損。於是，就會產生產品壽命縮短和維護保養費用增大等經濟損失。
另外，由於在導軌4彎曲的同時，測量尺部件也被彎曲，所以會產生驅動傳感器的檢測精度下降的問題。如果測量觸頭坐標的檢測精度下降，當然關係到測量誤差，同時也會產生測量觸頭2的定位誤差。
由於導軌41的變形而產生的這些問題，導致難以提高驅動機構4的驅動性能(軌道精度、驅動速度、定位精度)，另外難以提高驅動傳感器的檢測精度。

發明內容
本發明的主要目的是，解決現有技術中存在的問題，提供一種在導軌和基座中的至少一方的形狀被維持的狀態下支承導軌的導軌支承裝置、導軌裝置、驅動裝置以及測量機。
本發明的導軌支承裝置，是一種把對可動部件進行導向的導軌相對於基座保持在大致固定位置上並支承該導軌的導軌支承裝置，所述導軌支承裝置具有在上述基座和上述導軌中的至少一方產生了變形時不會將產生了變形的一方的變形傳遞到另一方的情況下容許上述一方變形地支承上述導軌支承裝置。
採用這樣的結構，防止了基座和導軌中的一方的變化對另一方產生的影響，並且保持了另一方的形狀。
例如，因周圍環境的溫度變化和由工作人員所發出的熱，基座和導軌有時會產生熱變形。這時，由於導軌和基座的線膨脹係數不同，所以有時基座和導軌會產生不同的伸縮。另外，有時因被放置於基座上的物體的重量而使基座變形，或者因滑動移動於導軌上的可動部件的影響而使導軌發生變形。但是即使這樣，在基座或導軌發生變形時，藉助支承裝置，一方的變形不會傳遞到另一方，例如，即使基座產生變形時，由於基座的變形不傳遞到導軌，所以導軌的形狀得以維持。在導軌原來形成得筆直的情況下，導軌的直線性將得到維持，並且可動部件的導向方向被筆直地維持。
在此，作為產生變形的一方，當然可以僅是基座和導軌中的一方的情況，但是，也可以是基座和導軌的雙方都產生變形的情況。即使在基座和導軌的雙方都產生了變形的情況下，相互的變形分別由支承裝置吸收，因而基座和導軌各自不受來自對方的影響而可以維持各自的形狀。
在本發明中，上述支承裝置，最好是將上述導軌支承為相對於上述基座可以擺動和可以進退中的至少一種的狀態。
根據這樣的構成，例如，即使在因為熱分布不均衡而使得基座產生彎曲變形、或者基座或導軌產生伸縮的情況下，導軌的形狀通過支承裝置被維持。
例如，即使因基座和導軌之間的線膨脹係數不同而使它們的伸縮產生差異的情況下，導軌由於通過支承機構相對於基座進退，所以可以放掉線膨脹之差別。或者，即使在基座和導軌中一方產生了傾斜的情況下，由於導軌通過支承機構相對於基座擺動，傾斜量相互抵消，由此使得傾斜可以不向另一方傳遞。
在本發明中，具有連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體，上述支承裝置，最好具有與上述導軌接觸而支承上述導軌的支承板、和被固定在上述基體上的固定板、和將上述支承板連接成相對於上述固定板可以擺動地連接於上述固定板上的支承接頭機構。
在這樣的構成中，將支承裝置連接固定在基座上，並由此支承機構支承導軌。於是，導軌就成為被附設在基座上的狀態。此時，就成為將基體連接固定在基座上可承載導軌的狀態。此後，使導軌接觸支承板(或者放置在支承板上)，然後用支承機構支承導軌。於是，導軌在由支承機構支承的狀態下被基體承載。
根據這樣的構成，導軌由支承板支承，而支承板由支承接頭機構可擺動地支承著。因此，即使在基體的姿勢發生了變化的情況下，基體的變化通過支承板的擺動被抵消。其結果，基體中產生的變化不作用於導軌，導軌被維持為當初的狀態。例如，如果導軌形成得筆直，那麼導軌將在筆直的狀態不變的情況下由支承裝置支承。
雖然在基座中產生了形狀的變化等的情況下，基體的姿勢也將發生變化，但是由於因支承裝置產生的擺動，基體的變化被抵消，所以導軌維持當初的狀態。
於是，由導軌導向的可動部件，沿著正確的軌道被導向，另外，由於可動部件的控制特性不會下降，所以也會發生不必要的有害振動。即使在導軌上設置測量尺部件的情況下，測量尺部件的形狀也將得到維持，所以，通過測量尺部件進行的檢測精度被提高，進而可動部件的定位精度也提高。
在此所說的「支承」是指從下面支承重量，或者從側面支承傾斜等，以維持導軌的姿勢的情況。
另外，導軌既可以形成得筆直，也可以形成為當初就彎曲了的形狀。根據本發明，不管導軌的原來的形狀怎樣，都不會受到由於基座的變形等產生的作用而保持導軌的形狀。例如，如果導軌原來形成為筆直，那麼就會保持導軌的直線性。
作為基座，例舉了例如測量機或者加工機械的平臺等，但是只要是附設導軌的基座就可以。
在本發明中，上述支承接頭機構，最好相對於上述固定板可以擺動上述支承板、且在沿著由上述支承板支承的上述導軌的面的方向上可以移動上述支承板地將上述支承板與上述固定板連接起來。
這樣，如果支承板藉助支承接頭機構可進行滑動移動，那麼由於可以抵消通過支承板的基體的移動位移，所以不會嚮導軌作用過度的力。因此，可以在保持導軌的當初的形狀的狀態下支承導軌。
在此，所說的「在沿著由上述支承板支承的上述導軌的面的方向上可以移動上述支承板」是與如下情況等價，即與例如在與上述導軌的面垂直的方向上使得上述固定板與上述支承板相對並在此固定板與支承板之間配置上述支承接頭機構時，在與上述固定板與上述支承板相對方向正交的方向上可以移動上述支承板的情況等價。
在本發明中，上述支承接頭機構，最好具有在上述固定板與上述支承板之間被層疊的第1聯結板和第2聯結板；被夾持在上述支承板與上述第1聯結板之間的第1圓柱體；被夾持在上述第1聯結板與上述第2聯結板之間的第2圓柱體，上述第1圓柱體與上述第2圓柱體最好間隔上述第1聯結板而成90°角。
根據這樣的構成，由於由在固定板與支承板之間立體交叉的第1和第2圓柱體可擺動地支承支承板，所以支承板可以全方位自由擺動。另外，如果第1聯結板和支承板可以沿著圓柱軸滑動移動，那麼就可以使支承板向前後左右滑動。因此，可以抵消基體中產生的總的變化，從而可以不會使過度的力作用於導軌地來支承導軌。
另外，由於支承接頭機構的擺動軸是圓柱體，所以對於應力具有優良的耐久性，例如，可以用支承機構充分地支承導軌的負載，並且不會在支承的過程中無益地擺動。
在本發明中，上述第2聯結板，最好由樞軸支承在上述固定板上而可以轉動，並且作為這樣的構成，最好在上述固定板和上述第2聯結板中的任一方上凹陷地設置圓錐凹部，並且在另一方上設置動配合在上述圓錐凹部中的圓錐凸部。
採用這樣的構成，第2聯結板可相對於固定板轉動。即，支承板可以相對於固定板轉動。於是，即使在基體上施加了旋轉系統的變形(或者位移)的情況下，通過支承板的轉動，基體的變形(或者變位)也得到抵消，而在過度的力未作用的狀態下導軌得到支承。
在本發明中，上述支承接頭機構由被夾持在上述支承板與上述固定板之間的球體構成，上述支承板和上述固定板具有被開設在各自的相對面上的V型槽，上述支承板的上述V型槽與上述固定板的上述V型槽最好間隔上述球體而成90°角。
採用這樣的構成，支承板由球體擺動支承。另外，球體沿著固定板的V型槽可以滑動移動，並且支承板可以沿著支承板的V型槽進行滑動移動。於是，支承板可以全方位擺動地得到支承，並且可以進行滑動移動。因此，在基體上產生的全部變化被抵消，在過度的力未作用於導軌的狀態下，導軌得到支承。
因為支承板由球體可擺動地支承，所以其擺動時的阻力較小，並且在過度的力幾乎未作用於導軌的狀態下支承導軌。
在本發明中，上述支承接頭機構也可以具有被擺動支承在上述固定體上的擺動體、和被配置擺動體上而擺動支承上述支承板的圓柱體。
另外，支承接頭機構的結構未被特別限定，只要是將固定板與支承板可以擺動地連接的結構，或將固定板與支承板可以擺動且可以平行移動地連接起來的結構就可以。
在本發明中，最好具有被連接固定在上述基座上並且承載上述導軌的基體、和安裝在上述基體與上述導軌之間而將上述導軌向上述基體拉引的拉引機構。
採用這樣的構成，導軌通過拉引機構被拉向基體，並且被拉引了的導軌由支承機構支承。導軌通過由拉引機構拉引而不會從支承機構浮起地被支承，從而其位置被確定。於是，例如即使可動部件在導軌上滑動的情況下，由於導軌的位置被固定，所以可動部件將被準確地導向。
在此，拉引裝置既可以是利用彈簧、橡膠等彈性部件的彈性作用力的結構，也可以是由磁鐵的引力吸引的結構。
在本發明中，具有被連接固定在上述基座上並且承載上述導軌的基體，上述基體具有在該基體被連接固定在上述基座上的狀態下成為水平狀態的從下方支承上述導軌的臺座部、和與上述臺座部的一端邊緣連續並從該一端邊緣立起地設置的、被連接固定在上述基座上的背板部，上述支承機構最好具有被設置在上述臺座部上、並從下方支承上述導軌的臺座側支承機構、和在上述背板部側支承上述導軌的背板側支承機構。
採用這樣的構成，導軌的底面和側面兩面由臺座側支承裝置和背板側支承裝置支承。由於不只是底面而且側面也被支承，所以，導軌在其將姿勢被保持為一定的狀態下被支承。
在本發明中，具有支承上述導軌的一端側的一端側支承裝置、和支承上述導軌的其他部分的支承機構。上述一端側支承裝置最好具有連接在上述基座上並承載上述導軌的基體、和連接上述導軌與上述基體的連接機構。
採用這樣的構成，導軌雖然通過連接機構被連接在一端側支承裝置上，而其他部分只是被支承機構支承而未接合的。即，導軌雖然相對於一端側支承裝置被固定，但是他部分並未被固定在支承裝置上。
例如，在基座因線膨脹等伸縮時，被連接固定在基座上的支承裝置的間隔等發生變化。此時，導軌由於僅被固定在一端側支承裝置上，所以與其他支承裝置彼此間的相對位置發生某種程度變化。因此，即使在基座與導軌之間線膨脹量等不同的情況下，導軌也可以不受基座的線膨脹量影響而獨立地伸縮。其結果，多餘的力不作用在導軌上，在維持了導軌的形狀的狀態下支承著導軌。
另外，由於導軌被連接在一端側支承裝置上，所以在其一端側通過支承裝置其相對於基座的相對位置被固定。於是，例如即使在導軌上設置了測量尺部件等的情況下，也可以在一端側使相對於基座的原點位置不變化而維持該原點位置。
另外，關於連接機構，只要能夠將導軌與基體連接起來即可，例如，也可以用螺釘將導軌與基體進行固定。
在本發明中，具有連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體、和連接上述導軌與上述基體的連接機構，上述連接機構，最好具有被固定在上述基體上的固定部、和被連接在上述導軌上的連接部、以及被設置在上述固定部與上述連接部之間並相對於上述固定部將上述連接部可以擺動地連接在上述固定部上的連接接頭機構。
採用這樣的構成，導軌以被連接在連接部上的狀態藉助於固定部被連接在基體上。而且，連接部通過連接接頭機構相對於固定部可以擺動。因此，在將導軌連接到連接部上以後，可以使連接部擺動而進行導軌相對於基座的的定位調整等。於是，可以在定位調整了的狀態下用支承裝置支承導軌。
在本發明中，上述連接接頭機構，最好具有可以轉動地接觸上述固定部的側面上的球體，和由上述固定部夾持上述球體的擺動聯結板，和調整預壓力的預壓力調整裝置，其中，預壓力是用於將上述擺動聯結板向上述固定部預壓的預壓力。
另外，作為上述預壓力調整裝置作為例子可以舉出，貫穿上述連接部，並且一端與上述擺動聯結板接觸、另一端被設置成從上述連接部的側面凸出的狀態的調整螺杆。
在這樣的構成中，可以通過預壓力調整裝置將連接接頭機構進行固定。即，如果在進行了導軌的定位調整以後，將連接部的擺動固定住，那麼就可以在進行了導軌的定位調整的狀態下進行固定。
本發明的導軌裝置，具有上述導軌支承裝置、和由此導軌支承裝置支承的導軌。
本發明的驅動裝置具有上述導軌支承裝置；和由此導軌支承裝置支承的導軌；和沿著上述導軌可以移動地設置的可動部件。
本發明的測量機，具有作為放置被測量物的上述基座的平臺；上述導軌支承裝置；由此導軌支承裝置支承的導軌、沿著上述導軌可以移動地被設置的可動部件；在上述可動部件帶動下進行移動的同時檢測上述被測量物的表面的檢測觸頭；檢測上述可動部件相對於上述導軌的相對移動量的移動量檢測器；根據上述檢測觸頭檢測的上述被測量物表面的檢測以及由上述移動量檢測器檢測的檢測值對上述被測量物的形狀進行解析的解析部。
採用這樣的構成，就會對上述導軌支承裝置起到同樣的作用效果。即，不會使過度的力作用於導軌上，而可以在保持了導軌的形狀的狀態下支承導軌。因此，可以成為可動部件的移動方向被正確地導向的驅動裝置。
另外，由於即使在導軌上設置了移動量檢測器的測量尺部件的情況下，測量尺部件與導軌同樣也不產生變形，所以可以使通過刻度部件得到的檢測精度提高。因此，可以作為能夠高精度地測量被測量物形狀的測量機。
由於基座(平臺)的變形不影響導軌，所以可以認為即使基座因被測量物等的重量稍微產生了變形也無妨，沒有必要提高基座的剛性。因此可以減小基座的厚度。


圖1是表示本發明的導軌裝置的一實施方式的圖。
圖2是在上述實施方式中支承裝置的示意圖。
圖3是表示上述實施方式中的上述支承裝置的構成的圖。
圖4是表示上述實施方式中的連接機構的構成的圖。
圖5是表示上述實施方式中的前部支承裝置中的臺座側支承機構的構成的圖。
圖6是表示上述實施方式中的後部支承裝置的構成的圖。
圖7是表示本發明的導軌裝置的變形例中的支承機構的構成的圖。
圖8是表示三座標測量裝置中的現有技術中的導軌的圖。
圖9A和圖9B是表示現有技術中的導軌被彎曲的狀況的圖。
具體實施例方式
以下在圖示本發明的實施方式的同時，參照附加於圖中的各要素上的標號來進行說明本發明的實施方式。
圖1表示本發明的導軌裝置的一實施方式的全體立體圖。在圖1中，導軌裝置100被安裝在平臺(基座)3的兩側面上。
平臺3是與在背景技術中說明了的平臺大致相同，具有被大致平坦地形成的臺面31。在平臺3的兩側面上設有以凸緣狀外伸而形成的凸緣臺部32。
導軌裝置100，具有其長度方向被筆直地形成的導軌200、和在平臺3的側面支承導軌200的支承裝置300。
導軌200為其長度方向被筆直地形成的長方體形狀。雖然在圖1中未圖示，但是如圖8或圖9A以及圖9B中說明的那樣，在導軌200上可以滑動移動地設有梁支承體42那樣的滑動部件(可動部件)。而且，由導軌200將滑動部件的移動方向引導為筆直。
在以後的說明中，以導軌200被支承在支承裝置300上的狀態來說明構成。
支承裝置300在保持導軌200的直線性的狀態下、在沿著平臺3的側邊的位置支承導軌200。支承裝置300，在導軌200的一端側具有支承導軌200的前部支承裝置(一端側支承裝置)400、和在導軌的另一端具有支承導軌200的後部支承裝置500。另外，在圖1中以前側為前方，並且在圖1中以裡側方向為後方。
圖2表示示意圖，是表示支承裝置(前部支承裝置400以及後部支承裝置500)的機構的簡化圖。另外，圖3表示前部支承裝置400的構成。
前部支承裝置400具有被連接固定在平臺3的側部上並從下方支承導軌200地承載導軌的基體410；與導軌200連接後將導軌200與基體410連接的連接機構420；一端被固定在基體410上、另一端被連接在導軌200上後將導軌200向基體410拉引的拉引彈簧430；支承由拉引彈簧430拉引的導軌200的支承機構440。
基體410具有在基體410被連接固定在平臺3上的狀態下與桌面31大致平行配置的板狀體、並從下方支承導軌200的臺座部411；和被連接固定在平臺3上的背板部412，該基體410形成為與臺座部411的一端邊緣相連並從該一端邊緣起立背板部412的截面L字型。
在背板部412中，在為與朝向臺座部411側的表面相反側的面的背面側上設有掛在平臺3的凸緣臺部32上的鉤部413。鉤部413，是從背板部412的背面側上端部連續地凸出設置而形成的。
如果鉤部413被掛在凸緣臺部32上，那麼基體410就成為被連接固定在平臺3的側面上的狀態。此時，背板部412相對於桌面31大致垂直地被配置，而臺座部411與桌面31大致平行地被配置。此時，臺座部411的底面與平臺3的底面平齊，或者位於比平臺3的底面稍微高一些的位置上。
連接機構420具有作為被安裝固定在臺座部411上面的大致中央部分上的、大致立方體形狀的塊的固定塊(固定部)421；被設置成相對於固定塊421可以擺動、並與導軌200連接的連接塊(連接部)422；被設置在固定塊421與連接塊422之間、並相對於固定塊421將連接塊422聯結成可以擺動的接頭機構(連接接頭機構)423。
連接塊422，在與導軌200的長邊方向平行的方向上將固定部件421設於其間被設置了2個。即，固定塊421與兩個連接塊422被配置在導軌200的正下方的位置。
連接422被設置成在導軌200的長邊方向上不能移動，而在與導軌的長邊方向正交的面內可以擺動的狀態。例如，在臺座部411上，在與導軌200的長邊方向正交的方向上較長地形成的孔部內嵌入了連接部件422。
連接部件422具有從上表面凸出的銷，通過將該銷插入到導軌200內而將連接塊422與導軌200連接起來。
接頭機構423被設置在固定部件421與連接部件422之間、並相對於固定部件421可以擺動將連接部件422與固定部件421相連接。接頭機構423具有與固定部件421的側面可以滾動地接觸的球體425；由其與固定部件421一起夾持球體425的擺動聯結板426；貫穿連接部件422而一端與擺動聯結板426接觸、另一端被設置成從連接部件422的側面凸出的狀態的調整螺杆428。
球體425，在與導軌200的長邊方向平行的方向上夾著固定塊421而被設置了2個。在此，在固定塊421的側面上直線式地開設了V型槽424，並且在此V型槽424上嵌合著球體425。
擺動聯結板426夾著球體425而被配置在與固定塊421相對側上。擺動聯結板426在與固定部件421相對的面上具有V型槽427，此V型槽427相對於固定塊421的V型槽424間隔著球體425並成大致90°角。而且，在擺動聯結板426的V型槽427與固定塊421的V型槽424立體交叉的位置上夾持著球體425。
調整螺釘428，在從連接塊422的側面凸出的狀態下在與連接塊422螺紋連接時，在其從連接部件422的側面凸出的另一端螺紋連接螺母429。調整螺杆428的一端通過軸尖軸承與擺動聯結板426接觸。即，在擺動聯結板426中，在與V型槽427相反側的面上凹設有圓錐狀的凹部，被埋入在調整螺杆428的一端的頭部的球體(鋼球)由軸尖支承在擺動聯結板426的上述凹部內。
在臺座部411上設有一根拉引彈簧430，並且在背板部412上設有2根拉引彈簧430。在臺座部411上穿過固定部件421地設置拉引彈簧430。另外，在背部板412上沿著導軌200的長度方向隔開規定距離地設置兩根拉引彈簧430。
支承機構440具有設置在臺座部411上、並從下方支承導軌200的臺座側支承機構450；和支承被向背部板412側拉引的導軌200的背板側支承機構460。
在與導軌200的長度方向正交的方向上，將固定部件421夾在中間地設有兩個臺座側支承機構450。
如圖5所示，臺座側支承機構450具有上表面形成為與導軌200接觸的平坦面的支承板451；和被固定在臺座部411上、並在上表面上凹陷地設有圓錐凹部452A的固定板452；和相對於固定板452將支承板451連接成可以擺動的接頭機構(支承接頭機構)453。
接頭機構453的構成為在支承板451與固定板452之間層疊上側聯結板(第1聯結板)455和下側聯結板(第2聯結板)457被層疊，另外，在支承板451與上側聯結板455之間夾持上側圓柱體(第1圓柱體)454，並且在上側聯結板455與下側聯結板457之間夾持下側圓柱體(第2圓柱體)456。
在此，上側圓柱體454設置成其軸向在水平面內朝向與導軌200的長度方向正交的方向。下側圓柱體456設置成其軸向在水平面內朝與導軌200的長度方向平行的方向。即，上側圓柱體454與下側圓柱體456隔著上側聯結板455而成90°角度，在上側圓柱體454支承下支承板451擺動的方向與在下側圓柱體456的支承下上側圓柱體454的擺動方向成90°角度。
另外，在下側聯結板457的下面上形成有圓錐狀凸出的圓錐凸部457B，此圓錐凸部457B通過與固定板452的圓錐凹部452A動配合，其下側聯結板457軸尖支承在固定板452上。
另外，上側圓柱體454由在支承板451的下表面上開設的V型槽451A、與在上側聯結板455的上表面上開設的V型槽455A夾持，而下側圓柱體456，由在上側聯結板455的下表面上開設的V型槽455B、與在下側聯結板457的上表面上開設的V型槽457夾持，由此保持各自的位置。
另外，支承板451可以沿著上側圓柱體454的軸向滑動移動，上側聯結板455可以沿著下側圓柱體456的軸向滑動移動。
背板側支承機構460，在背板部412的表面側被設置在拉引彈簧430、430之間。
如圖3所示，背板側支承機構460具有一個面形成為與導軌200接觸的平坦面的支承板461；被固定在背板部412上的固定板462；相對於固定板462將支承板461聯結成可以擺動的接頭機構463。
接頭機構463由被支承板461與固定板462夾持的球體463構成。在此，在支承板461上開設了V型槽461A、並在固定板462上開設了V型槽462B，支承板461的V型槽461A與固定板462的V型槽462B隔著球體463並成90°角度。而且在V型槽461A與V型槽462B立體交叉的位置處夾著球體463。另外，在支承板461與固定板462之間配設保持架464，球體463由保持架464保持在支承板461與固定板462之間。
另外，支承板461可以向V型槽461A的軸向移動滑動，球體463可以向V型槽462B的軸向滑動移動。
後部支承裝置500的構成，雖然基本上與前部支承裝置400相同，但是，沒有連接機構420這一點與臺座側支承裝置的構成不同。
如圖6所示，後部支承裝置500，具有基體510、拉引彈簧520以及支承機構530。
基體510具有臺座部511和背板部512，這一點與前部支承裝置400的基體410是相同的。
拉引彈簧520，在臺座部511上設置兩根，並且在背板部512上設置兩根。拉引彈簧520，在臺座部511中在導軌200的長度方向上將支承機構530夾在中間設置了兩根。另外，拉引彈簧520，在背板部512中沿著導軌200的長邊方向隔開規定的間隔地被設置了兩根。
支承機構530具有臺座側支承機構540和背板側支承機構550。
臺座側支承機構540具有上表面形成為與導軌200接觸的平坦面的支承板541；被固定在臺座部511上、並且在上表面上具有截面為半圓形的半圓凹部542A的固定體542；相對於固定體542將支承板541連接成可以擺動的接頭機構543。
支承板541是在與導軌200的長度方向正交的方向上具有一定長度的板狀體。
固定體542的半圓凹部542A，在與導軌200的長度方向正交的截面上，是其中央部較深而向兩端逐漸變高的半月形狀。
接頭機構543具有被可擺動地支承在固定體542上而在與導軌200的長度方向正交的面內能夠擺動的擺動體544；和被配置在擺動體544的上表面上而可擺動地支承支承體541的圓柱體545。
擺動體544為，在下面具有圓弧狀、並且與固定體542的半圓凹部542A嵌合的半圓錐形狀；在與導軌200的長度方向平行方向為擺動軸進行擺動。
圓柱體545配置成其軸向向著與導軌200的長邊方向正交的方向，並且由支承板541和擺動體544夾持。
支承板541通過由圓柱體545可擺動地支承，從而以與導軌200的長度方向垂直的方向為擺動軸進行擺動。即，擺動體544的擺動軸與支承板541的擺動軸以90°立體交差。
背板側支承機構550與在前部支承裝置400的背板側支承機構460中進行說明的結構相同，具有支承板551、固定板552以及接頭機構553，並且由被開設在支承板551上的V型槽551A與被開設在固定板552上的V型槽552A夾持著球體554。
下面對具有這樣的構成的導軌裝置100的使用以及作用進行說明。
首先，將前部支承裝置400和後部支承裝置500安裝在平臺3的側面上。此時，將鉤部413掛在凸緣臺部32上而將基體410、510固定在平臺3上。這時用規定的固定裝置將基體410、510固定在平臺3上，作為固定裝置例如可以列舉螺釘固定等。
在將前部支承裝置400和後部支承裝置500安裝在平臺3上以後，將導軌200載在前部支承裝置400和後部支承裝置500上。對於前部支承裝置400來說，在將導軌200與連接部件422連接以後將拉引彈簧430安裝在導軌200上。然後，在將導軌200載在臺座側支承機構450的支承板上的同時，用背板側支承機構460的支承板461支承導軌200的側面。此時，通過調整螺杆428來調整施加在球體425上的預壓來定位調整導軌200，使其相對於平臺3的一邊為平行的狀態。在導軌200的定位被調整了的位置處將調整螺釘428緊固而將擺動聯結板426固定。
關於後部支承裝置500，在將拉引彈簧520連接在導軌200後將導軌200載置在臺座側支承機構540的支承板541上的同時，用背板側支承機構550的支承板551支承導軌200的側面。於是，在這種狀態下，導軌200在沿著平臺3的側面的位置處被支承。
在平臺3上放置了被測量物的情況下，因被測量物W的重量的影響，平臺3有可能變形。另外，在平臺3的一邊側與另一邊側之間產生了溫度差等的情況下，平臺3有可能產生彎曲等變形。於是，隨著平臺3的變形，前部支承裝置400和後部支承裝置500的位置或方向將從當初的狀態發生變化。
在此，導軌200在由支承機構440、530支承的狀態下載在支承裝置(前部支承裝置400、後部支承裝置500)上。而且，支承著導軌200的支承板451、461、541、551由圓柱體454、456和球體463、554可擺動地支承著。因此，僅基體410、510的方向發生了變化的部分，支承板451、461、541、551由於圓柱體454、456和球體464、554的擺動支承來擺動，從而基體410、510的變化被吸收。
例如，在臺座側支承機構450中，支承板451將立體正交交叉的圓柱體454、456為擺動軸進行擺動，另外，以軸尖支承(452A、457B)為中心軸旋轉。此外，支承板451沿著各圓柱體454、456的軸向滑動。
另外，在臺座側支承機構540中，支承板541在沿著半圓凹部542A的彎曲擺動的同時，以圓柱體545為擺動軸擺動。在背板側支承機構460、550中，支承板461、551以球體464、554為擺動支點在擺動的同時，沿著V型槽461A、462A、551A、552A滑動移動。
即，臺座側支承機構450、540與基體410、510中產生的任何方向的變化都相應地使支承板451、541擺動，而將支承板451、541保持為水平。另外，背板側支承機構460、550與基體410、510中產生的任何方向的變化都相應地使支承板461、551擺動，而保持支承板461、551鉛直。
於是，隨著平臺3的變形，即使基體410、510的位置和方向發生了變化，這樣的變化也將由支承板451、541、461、551的擺動抵消，從而使得基體410的方向的變化不嚮導軌200傳遞，從而導軌200將保持直線性地被支承。
另外，當環境溫度產生變化時，有時平臺3的線膨脹量與導軌的線膨脹量不一樣。雖然導軌被連接在前部支承裝置400上，但是在未被連接在後部支承裝置500上而是載置後部支撐裝置500上時，平臺3與導軌200不會被相互約束而可伸縮。即，平臺3與導軌200這兩者之間的伸縮部分之差可以在後部支承裝置500的一側釋放。於是，不會有過度的力作用於導軌200上，導軌200將以筆直的狀態被支承。
另外，雖然導軌200與平臺3不相互約束而進行伸縮，但是導軌200的一端由於與前部支承裝置400連接，所以在一端側平臺3與導軌200之間的相對位置不變。於是，例如即使在導軌200上被貼設了測量尺部件的情況下，相對於平臺3的原點位置也不會錯位。
根據以上那樣構成的導軌裝置可以起到以下的效果。
(1)由於導軌200由支承機構440、530支承著，所以在平臺3上產生的變化通過支承機構440、530的擺動被抵消。於是，平臺3的變形不影響導軌200，其結果，導軌200的直線性被保持。
(2)雖然導軌200相對於前部支承裝置400是被連接在連接機構420上，但是由於未連接在後部支承裝置500上，所以平臺3與導軌200不會相互約束而是可以伸縮。因此，即使有了平臺3與導軌200這兩者之間的伸縮的差，力也不作用於導軌200上，從而導軌200的直線性被保持。
(3)由於導軌200通過連接機構420被連接在前部支承裝置400上，所以平臺3與導軌200之間的相對位置在前部支承裝置400處被固定。因此，即使是在導軌200上貼設了測量尺部件那樣的情況下，也可以將測量尺部件與平臺3之間的相對位置固定而防止原點錯位等。
(4)這樣，導軌200的直線性被保持，並且作為測量尺部件的原點位置被保持的結果，保持了在導軌200上使滑動部件滑動移動那樣的驅動機構(驅動裝置)的驅動速度，並使得具有測量尺部件的移動量檢測器的檢測精度提高，進而可以使驅動機構的定位精度提高。
下面，就本發明的導軌支承裝置的變形例進行說明。
雖然變形例的基本的構成與上述實施方式相同，但是，變形例在支承裝置的構成上還具有其特點。
變形例中的支承裝置的結構如圖7所示。在圖7中，支承裝置600具有一面形成為與導軌200接觸的平坦面的支承板610；被固定在基體(410、510)上的固定板620；相對於固定板620將支承板610連接成可以擺動的接頭機構630。
接頭機構630具有被配置在支承板610與固定板620之間的聯結板631；被夾持在聯結板63 1與支承板610之間的球體632；被夾持在聯結板631與固定板620之間的球體633。
支承板610和聯結板631在各自的相對面上具有V型槽，即，支承板610具有V型槽611；聯結板631具有V型槽631A。而且，球體632，在被嵌合在支承板610的V型槽611與聯結板631的V型槽631A中的狀態下從兩側被夾持著。
另外，固定板620和聯結板631在各自的相對面上具有V型槽，即，固定板620具有V型槽621，聯結板631具有V型槽631B。而且，球體633被嵌合在固定板620的V型槽621與聯結板631的V型槽631B中而被從兩側夾持著。
在此，在聯結板631的上下面上分別開設的V型槽631A、631B，被形成在相互以90°立體交叉的方向上。
在這樣的構成中，聯結板631通過由球體633進行的擺動支承而相對於固定板620擺動。支承板610通過由球體632進行的擺動支承而相對於聯結板631擺動。即，支承板610藉助於接頭機構630相對於固定板620擺動。
另外，支承板610可以相對於球體632沿著V型槽611滑動移動，而聯結板631相對於球體633沿著V型槽631B可以滑動。即，支承板相對於固定板可以沿前後左右滑動移動。
另外，支承板610可以以球體632為支點轉動，聯結板631可以以球體633為支點轉動。
採用這樣的構成，支承板610可以相對於固定板620擺動、滑動以及轉動。如果由此支承裝置600支承導軌200，那麼基體(410、510)的姿勢和位置的變化就將通過支承板610的擺動、滑動以及轉動被抵消。於是，不會有過度的力作用於導軌200上，導軌200維持筆直的狀態而被支承。
另外，通過接頭機構630進行的支承板610的擺動，由於是通過球體632、633進行的擺動支承，所以其擺動時的阻力較小。其結果，基體(410、510)所產生的變化通過支承板610被充分地抵消，不會有過度的力施加在導軌200上，其直線性被維持。
另外，本發明並不局限於上述實施方式，在能夠實現本發明目的的範圍內的變形、改進等都被包含在本發明內。
雖然以導軌200為筆直的情況為例子進行了說明，但是導軌200原來也可以是彎曲的。根據本發明，無論導軌200為筆直還是彎曲，都不會使原來的形狀產生變形而能夠得到支承。
在上述實施方式中進行了說明的導軌裝置100的導軌200上，也可以將可動部件設置成可以滑動移動來作為驅動裝置。而且，也可以在通過驅動裝置使測量觸頭移動的同時，設置檢測可動部件的移動量的移動量檢測器來作為測量機。作為這樣的測量機，雖然例示了在背景技術中說明的三座標測量機，但是測量機並不局限於三座標測量機，例如也可以是使測量觸頭直線移動的結構的測量機(例如表面粗糙度測量機)等。
關於導軌200，雖然列舉了由一個前部支承裝置400和一個後部支承裝置500這兩者共同支承的例子進行了說明，但是，例如後部支承裝置500也可以不是一個，而是設置兩個或者二個以上，即，只要根據導軌200的長度設置需要的數量即可。
另外，如上述實施方式那樣，導軌200的底面只要以由被設置在前部支承裝置400上的二個臺座側支承機構450、450、和後部支承裝置500的臺座側支承機構540組成的3點來支承就足夠，但是，也可以由3個以上來支承。
關於導軌200，雖然說明了被附設在平臺3的側面上的情況，但是，設置導軌200的位置並不局限於平臺3的側面，也可以是平臺3的上表面和下表面。
關於基體410、510，雖然使臺座部411、511能夠水平地將基體410、510連接固定在平臺3上，但是，臺座部411、511以及背板部412、512也可以以傾斜45°的狀態來進行配置。而且，也可以配置成，將導軌200放入配置成傾斜的狀態的基體410、510的成谷的位置來進行配置。
權利要求
1.一種導軌支承裝置，它是將對可動部件進行導向的導軌相對於基座保持在大致固定位置上的同時、支承導軌的導軌支承裝置，其特徵在於，具有支承上述導軌的支承機構，通過該支承機構支承上述導軌，從而在上述基座和上述導軌中至少任一方上產生了變形時，在不使產生了變形一方的變形向另一方傳遞的情況下容許上述一方的變形。
2.如權利要求1所述的導軌支承裝置，其特徵在於，上述支承機構將上述導軌支承為相對於上述基座可以擺動和可以進退中的至少任一種狀態。
3.如權利要求1所述的導軌支承裝置，其特徵在於，具有被連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體，上述支承機構具有與上述導軌接觸並支承上述導軌的支承板；被固定於上述基體上的固定板；將上述支承板可擺動地與上述固定板相連結的支承接頭機構。
4.如權利要求1所述的導軌支承裝置，其特徵在於，具有被連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體；夾裝在上述基體與上述導軌之間、並將上述導軌朝向上述基體拉引的拉引機構。
5.如權利要求1～4中任一項所述的導軌支承裝置，其特徵在於，具有被連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體，上述基體具有臺座部，該臺座部在上述基體被連接固定在上述基座上的狀態下成為水平狀態，從下方支承上述導軌；背板部，該背板部是與上述臺座部的一端邊相連續並從上述臺座部的一端邊立起而成的，其被連接固定在上述基座上，上述支承機構具有臺座側支承機構，該臺座側支承機構被設置在上述臺座部上，從下方支承上述導軌；背板側支承機構，該背板側支承機構在上述背板部側支承上述導軌。
6.如權利要求1～4中任一項所述的導軌支承裝置，其特徵在於，具有支承上述導軌的一端側的一端側支承裝置、和支承上述導軌的其他部分的支承裝置，上述一端側支承裝置具有被連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體、連接上述導軌與上述基體的連接機構。
7.如權利要求1～4中任一項中所述的導軌支承裝置，其特徵在於，具有被連接固定在上述基座上並承載上述導軌的基體、和將上述導軌與上述基體進行連接的連接機構，上述連接機構具有被固定在上述基體上的固定部；被連接在上述導軌上的連接部；被設置在上述固定部與上述連接部之間、並將上述連接部可擺動地與上述固定部接結的連接接頭機構。
8.一種導軌裝置，其特徵在於，具有如權利要求1～7中任一項所述的導軌支承裝置；和由此導軌支承裝置支承的導軌。
9.一種驅動裝置，其特徵在於，具有如權利要求1～7的任一項中所述的導軌支承裝置；由該導軌支承裝置支承的導軌；沿著上述導軌可以移動地設置的可動部件。
10.一種測量機，其特徵在於，具有放置被測量物的作為上述基座的平臺；如權利要求1～7中任一項所述的導軌支承裝置；由上述導軌支承裝置支承的導軌；沿著上述導軌可以移動地設置的可動部件；由上述可動部件帶動而移動，並檢測上述被測量物的表面的測頭；檢測上述可動部件相對於上述導軌的相對移動量的移動量檢測器；根據由上述測頭進行的對上述被測量物表面的檢測以及由上述移動量檢測器檢測的檢測值，對上述被測量物的形狀進行解析的解析部。
全文摘要
一種支承導軌(200)的導軌支承裝置(300)，該導軌用於對相對於基座(3)相對移動的可動部件進行導向。所述導軌支承裝置具有被連接固定在基座(3)上並且承載導軌(200)的基體(410、510)；和介於被承載在基體(410、510)上的狀態的導軌(200)和基體(410、510)之間而支承導軌(200)的支承機構(440、530)。支承機構(440、530)可以擺動地支承導軌(200)。基體(410、510)的姿勢和位置的變化由支承裝置帶來的擺動抵消，而不影響到導軌。其結果，過度的力不會作用於導軌上，從而導軌的形狀被保持。
文檔編號B23Q1/26GK1648596SQ20051000292
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月26日 優先權日2004年1月26日
發明者規矩智茂雄 申請人:株式會社三豐