本发明涉及一种形状测定装置。
背景技术：
使用坐标测定机、三维测定机等形状测定装置来对测定对象(工件)的形状、尺寸、表面位置等进行测定。
在形状测定装置中，使用了使接触式或非接触式的探针进行三维移动以使探针接触或接近工件的测定部位的三维移动机构。
作为三维移动机构，例如以跨过用于载置工件的台(载物台)的方式设置由横杆和一对立柱构成的门型构造。在横杆上经由滑座设置测杆，在测杆的下端安装探针。
通过x轴移动机构能够使门型构造沿着台的边缘移动。通过y轴移动机构能够使滑座沿着横杆移动。通过z轴移动机构能够使测杆相对于滑座在z轴方向上进行升降移动。
能够通过这样的三维移动机构使探针接近台上的工件的任意部位。
在三维移动机构中的x轴移动机构中，利用了台的一部分来作为引导件。具体地说，使用沿着x轴延伸的侧面、上表面的沿着x轴方向的侧面的区域、或者x轴方向的槽或突条等的表面。在立柱上，与成为引导件的台的一部分相向地设置气垫或空气轴承，能够在前述的引导件的表面平滑地滑动(参照文献1：日本特开2012-042267号公报)。
作为形状测定装置的台，使用了连续的石材制(主要为辉长岩)的平板。石材制的台具有能够提高硬度且是非磁性体这样的优点。并且，在被用作引导件的表面，通过对石材的表面进行精密研磨来获得高的平滑度，使与气垫之间的空气膜极薄化，能够顺利且高精度地进行移动。
针对前述的形状测定装置，存在想要使工件和测定机大型化的期望。为了使形状测定装置大型化，需要进行前述的三维移动机构的扩张。
但是，以往的形状测定装置的台是石材制的台，在制造长条的台时，成本上升、制造长期化成为问题。并且，存在长条地切取的石材本身难以获得且也难以运输这样的问题。
对于此，考虑设为金属制的台。如果是金属材料，则容易基于原材料成型，也容易进行多个拼接来形成长条的台。
但是，为了制造金属制的台，高精度地进行多个拼接并且包含接缝的焊接痕迹的表面的平滑化加工是不可缺少的。另外，还存在以下问题：即使将表面加工成了高的平滑度，也容易生锈或产生划痕，从而破坏平滑性。特别存在以下问题：当在立柱的相向配置气垫的部分处生锈或产生划痕时，无法稳定地确保作为引导件的功能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种即使大型化也能够抑制成本上升和制造长期化且能够稳定地确保引导功能的形状测定装置。
本发明的形状测定装置具有：第一立柱和第二立柱，所述第一立柱和第二立柱形成用于支承探针的移动机构的门型构造；第一引导部，其由第一材质形成且对所述第一立柱进行引导；第二引导部，其与所述第一引导部平行，且由与所述第一材质不同的第二材质形成，且对所述第二立柱进行引导；第一支承体，其对所述第一引导部进行支承；第二支承体，其对所述第二引导部进行支承；以及热膨胀补偿部，其设置于所述第一引导部、所述第二引导部、所述第一支承体以及所述第二支承体中的至少任一方，用于补偿所述第一引导部与所述第二引导部的热膨胀差。
在本发明中，通过第一支承体和第二支承体将第一引导部和第二引导部支承于基底上。移动机构的第一立柱和第二立柱各自被第一引导部和第二引导部所引导，由此移动机构和探针能够向第一引导部和第二引导部的长边方向移动。
第一引导部由第一材质形成，第二引导部由第二材质形成。因此，在有气温变化等的情况下，第一引导部和第二引导部产生基于各自的材质的热膨胀系数的差异而支承高度或长度等不同的变化。
但是，在本发明中，能够通过热膨胀补偿部来补偿第一引导部与第二引导部的热膨胀差。
在本发明中，能够将第一材质和第二材质设为例如石材和金属的组合。即，由于不是第一引导部和第二引导部两方都为石材，从而即使大型化也能够抑制成本上升、制造长期化。另外，在石材制的第二引导部中，不会生锈或产生划痕而破坏平滑性，从而能够稳定地确保作为引导件的功能。
在本发明的形状测定装置中，优选的是，还具有温度传感器，该温度传感器对所述第一引导部和所述第二引导部中的至少任一方的温度进行检测，所述热膨胀补偿部参照来自所述温度传感器的温度来补偿所述第一引导部与所述第二引导部的热膨胀差。
在本发明中，能够根据第一引导部和第二引导部的实际的温度来补偿第一引导部与第二引导部的热膨胀差，从而即使第一材质和第二材质不同也能够进行适当的补偿。
在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述热膨胀补偿部具有形成于所述第一支承体和所述第二支承体中的至少一方的高度调整机构。
在本发明中，即使第一引导部和第二引导部的支承高度根据温度而变化，也能够通过高度调整机构来补偿第一支承体和所述第二支承体的高度。
在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述热膨胀补偿部具有能够对所述第一引导部和所述第二引导部进行加热或冷却的温度调整装置。
在本发明中，即使第一引导部和第二引导部的支承高度、长度等根据温度而变化，也能够通过温度调整机构来抵消第一引导部和第二引导部的温度变化和热膨胀。
本发明的形状测定装置具有：移动机构，其具有形成门型构造的第一立柱和第二立柱；探针，其由所述移动机构所支承；第一引导部，其由第一材质形成且对所述第一立柱进行引导；第二引导部，其与所述第一引导部平行，且由与所述第一材质不同的第二材质形成，且对所述第二立柱进行引导；以及运算装置，其对所述移动机构进行控制且根据来自所述探针的信号来运算测定值，其中，所述运算装置具有根据所述第一引导部与所述第二引导部的热膨胀差来校正所述测定值的测定值校正部。
在本发明中，通过第一支承体和第二支承体将第一引导部和第二引导部支承于基底上。移动机构的第一立柱和第二立柱各自被第一引导部和第二引导部所引导，由此，移动机构和探针能够向第一引导部和第二引导部的长边方向移动。
第一引导部由第一材质形成，第二引导部由第二材质形成。因此，在有气温变化等的情况下，第一引导部和第二引导部产生根据各自的材质的热膨胀系数的差异而支承高度或长度等不同的变化。而且，由于这样的变化，有时由运算装置运算的测定值产生误差。
但是，在本发明中，能够通过测定值校正部根据温度来校正由运算装置运算的测定值。
在本发明中，能够将第一材质和第二材质设为例如石材和金属的组合。即，由于不是第一引导部和第二引导部两方都为石材，从而即使大型化也能够抑制成本上升、制造长期化。另外，在石材制的第二引导部中，不会生锈或产生划痕而破坏平滑性，从而能够稳定地确保作为引导件的功能。
在本发明的形状测定装置中，优选的是，还具有温度传感器，该温度传感器对所述第一引导部和所述第二引导部中的至少任一方的温度进行检测，所述测定值校正部参照来自所述温度传感器的温度来校正所述测定值。
在本发明中，能够根据第一引导部和第二引导部的实际的温度来进行运算装置中的测定值的校正，即使第一材质和第二材质不同也能够获得适当的测定值。
在本发明的形状测定装置中，优选的是，所述第一材质为石材，所述第二材质为金属。
在本发明中，能够将第一引导部和第二引导部设为石材与金属的组合，从而即使大型化也能够抑制成本上升和制造长期化，并且能够稳定地确保引导功能。
根据本发明，能够提供一种即使大型化也能够抑制成本上升和制造长期化并且能够稳定地确保引导功能的形状测定装置。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的立体图。
图2是表示本发明的第二实施方式的立体图。
图3是表示本发明的第三实施方式的立体图。
具体实施方式
[第一实施方式]
在图1中示出了本发明的第一实施方式的形状测定装置1。
形状测定装置1被设置于作业现场的地面等稳定的基底9。作为测定对象物的工件8被固定于基底9。形状测定装置1具有对工件8进行检测的探针7，探针7被支承于在工件8上跨过的三维移动机构10。
在本实施方式中，为了能够进行大型的工件8的测定而省略使用了石材制平板的现有的台，将工件8直接固定于基底9。
三维移动机构10具有用于形成门型构造的第一立柱11、第二立柱12以及横杆13。在横杆13上经由滑座14设置测杆15，在测杆15的下端安装有探针7。通过y轴移动机构16能够使滑座14沿着横杆13移动。通过z轴移动机构17能够使测杆15相对于滑座14在z轴方向上进行升降移动。
第一立柱11和第二立柱12各自被第一引导部21和第二引导部22单独地支承。
第一引导部21设为作为第一材质的钢铁制的箱型长方体状，经由多个第一支承体31而被固定于基底9。
第二引导部22设为作为第二材质的石材制的长方体状，经由多个第二支承体32而被固定于基底9。
第一引导部21和第二引导部22隔着基底9的用于固定工件8的区域地设置在两侧，分别平行地沿x轴方向延伸。
第一支承体31和第二支承体32分别设为钢铁制的方形箱状。
在第一引导部21上设置x轴移动机构18，能够使第一立柱11沿x轴方向移动。
第二引导部22的上表面221被平滑地形成，第二立柱12的下端的气垫121与该上表面221能够滑动地接触。
因而，通过x轴移动机构18使第一立柱11沿x轴方向移动，从而能够使包括横杆13和第二立柱12的门型构造整体沿x轴方向移动。
形状测定装置1具有作为运算装置的控制装置90，通过该控制装置90进行前述的利用x轴移动机构18、y轴移动机构16以及z轴移动机构17使探针7移动的控制，并且一并进行来自探针7的检测信号的处理和工件8的测定值的运算。
在第一支承体31的与第一引导部21接触的上表面侧设置有板状的高度调整机构41，在第二支承体32的与第二引导部22接触的上表面侧设置有板状的高度调整机构42。
高度调整机构41、42分别是将压电元件层叠而成的，厚度根据来自外部的施加电压而变化，由此能够单独地调整第一引导部21和第二引导部22相对于基底9的高度。
在第一引导部21上安装有用于检测其温度的温度传感器43，在第二引导部22上安装有用于检测其温度的温度传感器44。
高度调整机构41、42和温度传感器43、44分别与控制装置90连接。
控制装置90通过预先设定的补偿程序来运算第一引导部21和第二引导部22在来自温度传感器43、44的温度信号所示的温度下的热膨胀量，以抵消热膨胀量的差的方式控制高度调整机构41、42。
在温度相比于基准温度(例如20℃)上升了的情况下，第一引导部21是钢铁制且热膨胀率大，而第二引导部22是石材制且热膨胀率小，因而由第一引导部21支承的第一立柱11被抬高到比由第二引导部22支承的第二立柱12高的位置。对于此，控制装置90以使第二支承体32的高度调整机构42的厚度增加的方式进行控制，通过抬高第二引导部22来调整成第一立柱11和第二立柱12为相同的高度。
在温度相比于基准温度(例如20℃)降低了的情况下，由第一引导部21支承的第一立柱11处于比由第二引导部22支承的第二立柱12低的位置。因此，控制装置90以使第一支承体31的高度调整机构41的厚度增加的方式进行控制，通过抬高第一引导部21来调整成第一立柱11和第二立柱12为相同的高度。
此时，也可以并非只操作高度调整机构41、42中的一方，而是向反方向操作另一方。例如，也可以在使高度调整机构41上升时，使高度调整机构42下降。
通过这些控制装置90、高度调整机构41、42以及温度传感器43、44构成了热膨胀补偿部40。
根据第一实施方式，能够获得以下的效果。
根据本实施方式，通过热膨胀补偿部40，即使第一引导部21和第二引导部22根据气温或动作状态而产生不同的热膨胀，也能够通过高度调整机构41、42抵消该热膨胀差而对该热膨胀差进行补偿，从而调整成第一立柱11和第二立柱12为相同的高度。
通过存在这样的热膨胀补偿部40，能够将第一引导部21的第一材质和第二引导部22的第二材质设为石材和金属这样的不同材质的组合。
其结果，由于不是第一引导部21和第二引导部22两方都为石材，从而即使将形状测定装置1大型化，也能够抑制成本上升、制造长期化。另外，在石材制的第二引导部22中，不会在上表面221生锈或产生划痕而破坏平滑性，从而能够稳定地确保作为与第二立柱12的气垫121对应的引导件的功能。
此外，在本实施方式中，在第一引导部21和第二引导部22设置有温度传感器43、44，但是也可以为了简化，而仅在第一引导部21和第二引导部22中的某一方设置温度传感器43、44。温度传感器43、44不限于在第一引导部21和第二引导部22各设置一个，也可以各设置多个，也可以除了检测第一引导部21和第二引导部22的温度以外还检测气温，还可以安装于门型构造以检测其温度。
另外，将高度调整机构41、42设置于第一引导部21和第二引导部22两方不是必须的，也可以设置于某一方。在设为某一方时，期望预先使该某一方偏移规定的偏置量，能够单独地进行上升和下降。
[第二实施方式]
在图2中示出了本发明的第二实施方式的形状测定装置2。
形状测定装置2的基本结构与前述的第一实施方式的形状测定装置1是相同的。因此，关于共通的部分省略重复的说明，以下说明不同部分。
在本实施方式中，省略了第一实施方式中存在的高度调整机构41、42。
另一方面，在第一引导部21的侧面安装有多个温度传感器51，在各个温度传感器51之间安装有多个温度调整器52(温度调整装置)。
温度调整器52能够利用例如珀耳帖元件等能够利用外部电力进行加热/冷却的设备。也可以使用电热线与水冷装置的组合等作为温度调整器52。
多个温度传感器51以及多个温度调整器52分别与控制装置90连接。
控制装置90通过预先设定的补偿程序，来根据来自各部的温度传感器51的温度信号所示的第一引导部21的温度，对各部的温度调整器52进行控制以使第一引导部21的温度为固定的温度。
由此，在由于气温的变化或动作热而使第一引导部21的温度变化并产生热膨胀的状况下，也能够将第一引导部21的温度维持为固定来抑制热膨胀，其结果，能够对第一立柱11和第二立柱12进行控制以使第一立柱11和第二立柱12始终处于相同的高度。
通过这些控制装置90、多个温度传感器51以及多个温度调整器52构成了热膨胀补偿部50。
在本实施方式中，也能够通过热膨胀补偿部50将第一引导部21的温度维持为固定，来将第一立柱11和第二立柱12维持在相同的高度。
因而，根据本实施方式，也能够将第一引导部21的第一材质和第二引导部22的第二材质设为石材和金属这样的不同材质的组合。
其结果，即使将形状测定装置2大型化，也能够抑制成本上升、制造长期化。另外，不会在上表面221生锈或产生划痕而破坏平滑性，从而能够稳定地确保作为与第二立柱12的气垫121对应的引导件的功能。
此外，在本实施方式中，在第一引导部21设置了多个温度传感器51和多个温度调整器52，但是也可以设置于第二引导部22，或者也可以两方都设置。
但是，在本实施方式中，第一引导部21为钢铁制且容易产生热膨胀，而第二引导部22为石材制且不容易产生热膨胀，如本实施方式那样的热膨胀补偿部50设置于热膨胀大的第一引导部21会更有效。
[第三实施方式]
在图3中示出了本发明的第三实施方式的形状测定装置3。
形状测定装置3的基本结构与前述的第一实施方式的形状测定装置1是相同的。因此，关于共通的部分省略重复的说明，以下说明不同部分。
在本实施方式中，省略了第一实施方式中存在的高度调整机构41、42。
另一方面，在第一引导部21和第二引导部22的侧面分别安装有温度传感器61、62。
控制装置90连接温度传感器61、62，并且具备根据由各个温度传感器61、62检测出的温度来校正由探针7得到的测定值的校正运算部901(测定值校正部)。
校正运算部901通过预先设定的校正运算程序，根据来自温度传感器61、62的温度信号所示的第一引导部21和第二引导部22的温度来运算第一引导部21和第二引导部22所产生的由于热膨胀差所引起的高度的位移量。而且，用由于热膨胀差所引起的高度的位移量对由控制装置90获取到的探针7的位置数据中的高度方向的数据进行校正。
由此，即使在由于气温的变化或动作热而使第一引导部21和第二引导部22的温度变化从而产生由于各自的热膨胀的差所引起的位移的状况中，也能够用该位移量来校正探针7的位置数据。
通过这些温度传感器61、62以及校正运算部901构成了热膨胀校正部60。
在本实施方式中，通过热膨胀校正部60，即使在第一引导部21和第二引导部22的温度发生变化从而产生由于各自的热膨胀的差所引起的位移的状况中，也能够用该位移量来校正探针7的位置数据。
因而，根据本实施方式，也能够将第一引导部21的第一材质和第二引导部22的第二材质设为石材和金属这样的不同材质的组合。
其结果，即使将形状测定装置3大型化，也能够抑制成本上升、制造长期化。另外，不会在上表面221生锈或产生划痕而破坏平滑性，从而能够稳定地确保作为与第二立柱12的气垫121对应的引导件的功能。
[其它实施方式]
本发明并不限定于前述的各实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形等也包含于本发明。
在前述的各实施方式中，为了能够进行大型的工件8的测定而省略使用了石材制平板的现有的台，将工件8直接固定于基底9。
对于此，也可以在第一引导部21和第二引导部22之间设置台，并将工件8固定在该台上。
追加的台例如也可以与第一引导部21和第二引导部22中的任一方连续。
但是，在如前述的各实施方式那样第二引导部22为石材制的情况下，当设为与其连续的石材制的台时，石材制的部分增加，由于要解决成本上升、制造长期化、也难以运输这样的问题，因此是不合适的。另一方面，如果设为与钢铁制的第一引导部21连续的台，则能够使石材制的部分成为第二引导部22等最小限度，从而能够解决成本上升、制造长期化、难以运输这样的问题。
在前述的各实施方式中，将第一引导部21的第一材质设为钢铁，将第二引导部22的第二材质设为石材，但是各材质不限定于这些。
第一材质不限于钢铁，也可以是其它金属材料，只要能够获得期望的刚度，则也可以是纤维强化所得到的合成树脂材料等。
第二材质不限于石材，也可以是其它矿物质、玻璃材质、陶瓷材质等，优选的是高精度且热变形小的材质。