专利名称：测量机的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量机。详细地讲，涉及具有多个构造体，把至少一个构造体作为可动构件或者支承可动构件的移动的导向构件构成的测量机。
背景技术：
现有的测量被测量物的尺寸或形状等的三维数据的三维测量机(例如，参照日本特开2000-65561号公报)已被公知。这样的三维测量机，可以使测头和工作台在相互正交的X轴、Y轴和Z轴的三个方向上相对移动，同时根据测头与载置在工作台上的被测量物接触时的各轴的移动位移量，测量被测量物的尺寸和形状等三维数据。
现在，要在这样的三维测量机中谋求测量的高速化和高精度化。但是，伴随着测量的高速化和高精度化，测头和工作台相对移动时产生的振动成为不容忽视的因素。作为针对这样的振动的振动衰减机构，采用通过在三维测量机的主体上设置弹性橡胶和弹簧等，主动地使振动衰减的机构。
可是，对于这样的振动衰减机构，其对振动的衰减有一定的限度，为进一步谋求三维测量机的高速化和高精度化，热切希望有新的振动抑制方法。
因此，为了确保刚性和长期稳定性，在导引测头移动的引导部或载置被测量物的工作台上使用内部有肋的铸件。在这样的铸件的铸造时，由于用型芯形成肋，必须在铸件上设置用于去除铸造时使用的芯砂的开口，还必须从铸件中去除芯砂，因此，在引导部或工作台的铸造上耗费很多工时，存在铸件制作的效率差的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供有效地衰减伴随构造体的移动产生的残余振动，可以同时实现测量的高速化和高精度化的测量机，另外，本发明的另一个目的在于，提供具有制造效率良好的构造体的测量机。
本发明的测量机，是具有多个构造体，至少1个构造体作为可动构件或者作为支承可动构件的移动的导向构件而构成的测量机，其特征在于，作为前述可动构件或者前述导向构件而构成的至少一个构造体具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
根据该发明，由于在构成可动构件或者支承可动构件的移动的导向构件的构造体中的至少一个构造体上，形成有填充了填充物的密闭空间，所以与一般的肋构造的构造体相比，可以提高刚性，而且可以提高振动衰减性能。即，通过提高刚性能降低所产生的残余振动，而且，由于把填充物填充在密闭空间的内部，所以可以使产生的残余振动更快地衰减。为此，即使在为了高精度化而在残余振动衰减后进行测量的场合，由于可以缩短测量的待机时间，所以可以同时实现测量的高速化和高精度化。
另外，本发明的测量机，是具有大致垂直地立起的2根立柱、大致水平地横架在前述立柱之间的横梁、以及沿该横梁进退自由地安装的测头的测量机，其特征在于，前述横梁具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
根据该发明，可以获得与前述的测量机大致相同的效果。即，由于横梁具有内部填充了填充物的密闭空间，所以，与由一般的具有肋构造的构造体形成的横梁相比，可以提高刚性。与此同时，由于在内部填充了填充物，所以可以更快地衰减伴随测头的进退产生的残余振动。因此，即使在为了高精度化而在残余振动衰减后进行测量的场合，由于可以缩短测量的待机时间，所以可以同时实现测量的高速化和高精度化。
在本发明中，前述横梁最好用具有肋的铸件形成。
根据本发明，由于横梁具有肋，所以与前述的横梁的密闭构造相结合，可以进一步地提高刚性。作为填充物，如果使用比重比铸件轻的填充物，与由铸件形成的较密实的横梁比，可以谋求轻量化。再有，由于横梁由铸件形成，所以可以抑制横梁的老化，可以确保测头的进退的长期稳定性。
另外，本发明的测量机，是具有底座、在该底座上形成的导向构件、由前述导向构件导引而在前述底座上滑动的工作台的测量机，其特征在于，前述工作台具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
根据本发明，可以获得与前述的测量机和横梁相同的效果，即，由于工作台具有内部填充了填充物的密闭空间，所以与底面侧具有由肋构造分隔出的多个凹部的工作台相比较，可以得到刚性高的效果。另外，与该效果一起，由于在密闭空间内填充了填充物，所以可以更快地衰减工作台滑动时产生的残余振动。因此，即使在残余振动衰减后进行测量的场合，由于可以缩短测量的待机时间，所以可以谋求测量的高速化和高精度化。
在本发明中，前述空间最好形成于前述工作台的与前述导向构件相对的部分上。
根据该发明，由于工作台的密闭空间在与导引工作台的滑动的导向构件相对的部分上形成，所以可以把密闭空间的形成抑制在残余振动的衰减所需要的最小限度内。由此，与使工作台整体密闭化的场合相比，可以减轻工作台的移动质量。从而，在谋求伴随工作台的滑动产生的残余振动的衰减的同时可以谋求工作台的轻量化。
在本发明中，前述工作台最好用底面侧具有肋的铸件形成。
根据该发明，可以取得与前述的横梁同样的效果。即，由于工作台用具有肋的铸件形成，与前述的密闭构造结合，可以进一步提高刚性。作为填充物，如果把比重比铸件小的填充物填充在工作台的密闭空间内，与由铸件形成的较密实的工作台相比，可以使工作台轻量化。再有，由于工作台用铸件形成，所以，可以抑制工作台的老化。
在本发明中，前述填充材料最好是在前述铸件的铸造中用于形成前述空间的芯砂。
根据该发明，由于在横梁和工作台的密闭空间内填充用于该密闭空间形成的芯砂，所以，在该密闭空间内可以省略横梁和工作台制造时芯砂的去除工序。与此相伴，可以省略把新的其它填充物填充在该密闭空间内的工序。从而，可以削减横梁和工作台的制造工序，可以提高制造效率。
图1是表示本发明的一个实施方式的三维测量机的立体图。
图2是对前述的实施方式的X轴引导部局进行部剖切的立体图。
图3是表示前述实施方式的工作台的立体图。
图4是表示前述实施方式的工作台的底面的立体图。
图5A是表示现有的三维测量机的振动衰减波形的图。
图5B是表示前述实施方式的三维测量机的振动衰减波形的图。
具体实施例方式
下面根据
本发明的一个实施方式。
图1表示本实施方式的三维测量机。
在图1中，三维测量机1具有底座2、门型立柱3、滑动件4和工作台5。
底座2是三维测量机1的基座，是用铸件制造的。在该底座2的上面上设置Y轴引导部21。该Y轴引导部21在三维测量机1的长度方向上，即在图1中用Y表示的Y轴方向上导引工作台5的滑动。Y轴引导部21具有沿底座2的长度方向相互大致平行地形成的2个略凸状的作为导向构件的导轨211。在导轨211的上表面上形成导引工作台5的滑动的导引面212。
门型立柱3从底座2的上表面立起地形成。该门型立柱3是用于使滑动件4在三维测量机1的宽度方向上、即在图1中用X表示的X轴方向上进退的部件，其具有2根立柱31、X轴引导部32和滑动件驱动机构33。
2根立柱31形成门型立柱3的腿部，其在底座2的上面的长度方向的大致中间处从宽度方向两端部大致垂直地竖立起地形成。在这些立柱31的上端，以大致水平地横架在2根立柱31之间的方式配置作为横梁的X轴引导部32。该X轴引导部32在X轴方向上导引滑动件4的进退，其由宽度方向(X轴方向)的尺寸大于高度方向(Z轴方向)的尺寸的大致长方形的铸件形成。对于X轴引导部32的构造后面详细叙述。
在X轴引导部32的上面上设置使滑动件4沿X轴方向进退的滑动件驱动机构33。该滑动件驱动机构33具有未图示的驱动机构(马达、带轮、带等)、X轴导向轴331和固定部332。X轴导向轴331用于把来自驱动机构的驱动力传递到滑动件4，固定部332轴向回转自由地支承该X轴导向轴331。
滑动件4含有未图示的测头(probe)，其使测头在高度方向上，即在图1中用Z来表示的Z轴方向上进退。除了测头外，还具有滑动件主体41、主轴42、测头座(probe head)43。
滑动件主体41由钢制的壳体覆盖。在该滑动件主体41的下端，主轴42与未图示的驱动机构一起被安装成在Z轴方向上进退自由。在主轴42的前端部上设置将测头安装于主轴42上的测头座43。该测头座43具有能安装各种测头的结构。关于测头座43，也以能够更换的方式可装卸自由地被安装。作为测头，可以安装接触式或非接触式中的任一种。
在图2中表示了X轴引导部32的构造。
X轴引导部32如上所述由铸件形成，是整体密闭的密闭构造体。在X轴引导部32的内部，形成格子状的肋321和由该肋321分隔成的中空空间322。
在中空空间322内填充芯砂。该芯砂是在X轴引导部32的铸造过程中用于形成中空空间322的。即，在一般的铸件的铸造中，都去除为了在内部形成中空而使用的芯砂。但是，在本实施方式的X轴引导部32的铸造中，不去除芯砂，而是使其原封不动地填充在内部，X轴引导部32被密闭。另外，在X轴引导部32的铸造过程中，在穿插有芯砂的芯头(轴)的孔323中，加上未图示的塞子。该塞子使填充在X轴引导部32内部的芯砂不从孔323漏出。
图3表示工作台5。
如前述那样，工作台5沿在底座2上形成的Y轴引导部21向Y轴方向滑动。工作台5是底面侧具有肋(参照图4)的大致矩形的铸造构件，从上方看成为左右对称的构造。该工作台5具有在工作台5的上面形成的载置被测量物的载物面51、从该载物面51的宽度方向(X轴方向)两端部大致下垂的侧面52、从该载物面51的长度方向(Y轴方向)两端部大致下垂的侧面53。
在侧面52上设置由未图示的塞子塞住的孔521。在图3所示的侧面52的相反侧的面上也同样地设有孔521。在铸造工作台5时，该孔521相当于用于在工作台5内部形成中空空间的芯子的芯头的位置。通常，从孔521中去除芯砂，但在本实施方式中，通过把塞子塞在孔521内，芯砂被原封不动地填充在工作台5内部。
在把工作台5设置在底座2上时，侧面53是与底座2的长度方向(Y轴方向)大致垂直的面，该侧面53成为中央部分向下方延伸的大致T字形。
图4表示工作台5的底面54。
在工作台5的底面54上，具有在底面54的中央形成的突出部541、夹着突出部541地在两端形成的密闭部542。
在把工作台5配置在底座2上时，突出部541成为向下方突出的部分，以被在底座2上形成的Y轴引导部21的导轨211夹着的方式被配置。该配置能抑制工作台5滑动时的摆动。在该突出部541上形成格子状的肋541A。被这些肋541A分隔成的空间541B向下方开口。
密闭部542是在底面54中在相对于图1所示的Y轴方向大致垂直的方向的两端部、即图3中上下两端部上形成的密闭空间。在该密闭部542的内部，与X轴引导部32一样，形成未图示的肋和中空空间。在铸造工作台5时，以不去除的方式将用于形成该中空空间而使用的芯砂填充于该中空空间中。
密闭部542的下面是在把工作台5配置在底座2上时与在底座2上形成的Y轴引导部21的导引面212相对的面。在该下面上配置未图示的空气轴承。由此，工作台5在底座2上沿着Y轴引导部21的导引面212平滑地滑动。
从而，根据本实施方式，X轴引导部32是整体被密闭的密闭构造体，在X轴引导部32的内部形成填充了芯砂的密闭空间。据此，与由有肋构造且露出肋构造的构造体形成的情况相比，可以提高刚性。可以更快地衰减伴随滑动件4和主轴42的进退而产生的残余振动。
在图5A和图5B中表示一般的三维测量机和本实施方式的三维测量机的滑动件移动时的振动衰减波形。在图5A中，表示使用由没有填充填充物的铸件形成的X轴引导部的一般的三维测量机的振动衰减波形。而在图5B中，表示本实施方式的三维测量机的振动衰减波形。
如图5A所示，在一般的三维测量机中，振动发生后，衰减到振幅最大值的1/10的振幅时所花费的时间为大约300msec，可是如图5B所示，在本实施方式的三维测量机中，衰减到振幅最大值的1/10的振幅时所花费的时间只为大约50msec。
从而，本实施方式的三维测量机与一般的三维测量机相比，可以把残余振动收敛所需要的时间大幅度缩短。因此，即使在为了高精度化而等待振动收敛后再进行测量的场合，由于可以缩短测量的待机时间，所以可以同时实现测量的高速化和高精度化。
另外，由于X轴引导部32在内部具有肋321，所以与前述的X轴引导部32的密闭构造相结合，可以进一步提高刚性。另外，由于作为填充物使用芯砂，所以与由铸件形成的较密实的X轴导轨相比，可以谋求X轴引导部32的轻量化。再有，由于X轴引导部32由铸造材料形成，所以可以抑制X轴引导部32的老化。从而确保长期使用过程中滑动件4的进退的稳定性。
另外，由于在工作台5上形成内部填充芯砂的密闭部542，所以与不具有密闭空间的工作台相比，可以获得提高工作台5的刚性的效果。另外，在该效果的基础上，由于在密闭空间内填充了芯砂，所以可以获得与前述的X轴引导部32同样的效果。即，与没有密闭空间或者具有没有填充芯砂那样的填充物的密闭构造的工作台相比，可以使工作台5滑动时产生的残余振动快速衰减。从而，可以同时实现测量的高速化和高精度化。
另外，由于工作台5的密闭部542具有未图示的肋构造，所以与前述的密闭构造结合，可以进一步提高刚性。另外，通过用比重比铸造材料小的芯砂作为填充物，与由铸造材料形成的较密实的工作台相比，可以谋求工作台5的轻量化。再有，由于工作台5用铸造材料形成，所以可以抑制工作台5的老化。
另外，由于工作台5的密闭部542形成在与导引面212相对的工作台5的两端部上，所以可以把密闭空间的形成抑制到残余振动的衰减所必需的最小限度内。由此，由于与工作台5整体密闭化的场合相比，可以减轻工作台5的移动质量，所以可以在谋求伴随工作台5的滑动产生的残余振动的衰减的同时谋求工作台5的轻量化。
另外，由于在X轴引导部32的中空空间322和工作台5的密闭部542内部填充了芯砂，所以在中空空间322和密闭部542内不需要去除芯砂。与此相伴，在各构件中不需要填充别的填充物。因此，可以减少X轴引导部32和工作台5的制造工序，可以提高制造效率。
再有，本发明不局限于前述的实施方式，在能够达到本发明的目的的范围内的变形、改进均包含在本发明中。
在前述实施方式中，作为测量机举例说明了三维测量机，但本发明不局限于此，例如，测量滚筒直径和形状的测量机、测量表面粗糙度的表面粗糙度测量机、表面粗糙度和轮廓形状测量机、测量轮廓的轮廓测量机、圆度和圆筒形状测量机等都可以采用本发明。即，具有可动构件和导向构件的测量机都可以采用本发明。
在前述实施方式中，举例说明了以芯砂作为填充物，但本发明不局限于此，即，也可以填充金属等粒状物质，使构造体滑动时的残余振动衰减。
在前述实施方式中，由塞子塞住X轴引导部32的孔323和工作台5的孔521，但本发明不限定于此，也可以采用板体堵住的结构。另外，也可以在各自的制造阶段不形成孔地进行制造而形成密闭状态。如果做成用塞子塞住孔323、521，在X轴引导部32和工作台5的制造后，可以容易地塞住孔323、521。
在前述实施方式中，工作台5的侧面53呈大致T字形，但本发明不局限于此，即，只要是由Y轴引导部21导引工作台5的滑动的形状，也可以是至少具有1个向下方开口的凹部的形状。该场合可以考虑使导轨211与开口的凹部配合而导引工作台5的滑动。
在前述实施方式中，底座2、工作台5和X轴引导部32由铸件制造，但本发明不局限于此，也可以使用钢构件或辉长岩等。该场合可以把底座2、工作台5和X轴引导部32做成箱形，在内部填充砂或金属等粒状物质即可。如果用铸件制造底座2、工作台5和X轴引导部32，由于作为填充物可以利用各构件铸造时使用的芯砂，所以可以提高各构件的制造效率。再有，由于铸件随着时间推移的变形小，所以可以防止各构件因长期使用引起的变形，可以确保滑动件4和工作台5的滑动的长期稳定性。
在前述实施方式中，工作台5的密闭部542形成在底面54的宽度方向(X轴方向)的两端部上，但也可以形成在纵长方向(Y轴方向)的两端部。在本发明中，不局限于此，只要由密闭铸件构成工作台5整体即可。如果在底面54的宽度方向两端部形成密闭部542，可以在有效地抑制伴随工作台5的滑动而产生的残余振动的同时谋求工作台5的轻量化。
在前述实施方式中，对于被测量物的Y轴方向的测量，是通过使载置有被测量物的工作台5在Y轴方向滑动上来进行的，但在本发明中不局限于此，例如，也可以把工作台5做成固定的，而通过使门型立柱3在Y轴方向上滑动来进行测量。该场合下，只要可以使门型立柱3沿设置在底座2上的Y轴引导部21滑动即可，也可以由密闭铸件构成Y轴引导部21。另外，也可以由密闭铸件构成底座2本身。再有，如果按使工作台5在Y轴方向上进退的构成，与质量大的门型立柱3进行进退的情况相比，可以抑制测量时的振动和误差。
在前述实施方式中，三维测量机1具有门型立柱3，但本发明不局限于此，也可以采用具有单臂的立柱的三维测量机等。
在前述实施方式中，也可以使三维测量机1与计算机等连接，由该计算机等控制被测量物的测量。
权利要求
1.一种测量机，是包括多个构造体，至少1个构造体作为可动构件或者作为支承可动构件的移动的导向构件而构成的测量机，其特征在于，作为前述可动构件或者前述导向构件而构成的至少一个构造体具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
2.一种测量机，是包括大致垂直地立起的2根立柱、大致水平地横架在前述立柱之间的横梁、以及沿该横梁进退自由地安装的测头的测量机，其特征在于，前述横梁具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
3.如权利要求2所述的测量机，其特征在于，前述横梁用具有肋的铸件形成。
4.一种测量机，是包括底座、在该底座上形成的导向构件、由前述导向构件导引而在前述底座上滑动的工作台的测量机，其特征在于，前述工作台具有密闭空间，在前述空间内填充有填充物。
5.如权利要求4所述的测量机，其特征在于，前述空间形成于前述工作台的与前述导向构件相对的部分上。
6.如权利要求4或者5所述的测量机，其特征在于，前述工作台由在底面侧具有肋的铸件形成。
7.如权利要求3所述的测量机，其特征在于，前述填充材料是在前述铸件的铸造中用于形成前述空间的芯砂。
8.如权利要求6所述的测量机，其特征在于，前述填充材料是在前述铸件的铸造中用于形成前述空间的芯砂。
全文摘要
一种测量机，在其构成中的多个构造体之中，作为可动构件或者导引可动构件的移动的导向构件(32)的至少一个构造体，具有密闭空间(322)。在该密闭空间内填充了填充物。根据该构成，可以提高可动构件或者导向构件(32)的刚性。另外，可以有效地衰减伴随可动构件的移动产生的残余振动。
文档编号F16F7/00GK1573285SQ20041004299
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月12日
发明者小仓胜行, 山崎贤治 申请人:株式会社三丰