JP2013508727A - 取り付け式スケールバー - Google Patents

Abstract

スケールバー加工品は、ベースと、構造部材と、構造部材に配置されて、中心を持つ球形物体を収容するように構成される少なくとも２つのネストと、それぞれが第１部位及び第２部位を含む少なくとも３つの取り付けアセンブリとを含むことができる。各取り付けアセンブリの第２部位は、ベースに連結される。各取り付けアセンブリの第１部位は、構造部材に連結される。各取り付けアセンブリの第１部位と第２部位は、互いに接している。各取り付けアセンブリは、回転中心を有する。３つの取り付けアセンブリの回転中心は、球形物体の中心と共通の平面を共有する。

Description

（関連出願）
本願は、２００９年１０月２０日に出願された「ＳＣＡＬＥ ＢＡＲ（スケールバー）」という名称の米国仮出願第６１／２５３，２９５号の利益を請求するものであり、前記出願は、その開示内容全体を本願明細書の一部として援用する。

本開示は、寸法測定装置の較正に用いられるスケールバー加工品に関する。

各種の加工品を利用して、座標測定機（ＣＭＭ：Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）、多関節腕ＣＭＭ、レーザ追跡装置、及び３Ｄスキャナ等の寸法測定装置を計測することができる。スケールバー、ボールバー、ゲージブロック、ステップゲージ、及びボールプレートをはじめとする多くのタイプの加工品を利用できる。

あるタイプのスケールバーは、２つ以上のネスト（ｎｅｓｔ）が配設されたバーを含み、この各ネストは、形状が球形の物体を保持することができる。ネスト内に保持された球体の中心間距離を正確に測定する従来の方法の一つは、レーザ追跡装置内の較正された干渉計を利用することを含む。レーザ追跡装置は、通常は、球面状に装着される再帰反射器（ＳＭＲ：Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｌｙ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）である再帰反射標的までの距離及び２つの角度を測定する装置である。ＳＭＲは、鋼球内に埋め込まれたキューブコーナ再帰反射器を含み、このキューブコーナの頂点は球体の中心に位置する。スケールバー上のＳＭＲの位置に合わせてレーザ追跡装置を配置することによって、追跡装置干渉計の読み取り値に基づいた極めて精度の高い測定値が得られる。

スケールバー上のネストの中心間距離を測定する場合、オペレータは、２つの各ネストにＳＭＲを装着する際に、そのＳＭＲにレーザビームを整列させる。オペレータは、第１のネストにおいてＳＭＲまでの距離を読み取り、その後、ＳＭＲを第２のネストまで移動するが、その際にレーザビームを遮ると、計数漏れが生じて測定が無効になるため、レーザビームを遮ることがないようにＳＭＲを移動する。次に、オペレータは第２のネストまでの距離を読み取る。測定した距離の差が、２つのネストの中心間距離である。このＳＭＲの移動を可能にするため、スケールバーは、追跡装置からのレーザビームが、いずれの障害物にも遭遇せずにネストの中心間を伝播することが可能であるように設計される。

ほとんどのスケールバーは、動的取り付け台に載置するように設計されている。動的取り付け台は、スケールバーを取り外し、その後で再び同じ位置にスケールバーを載置できるようにするものである。従来から、多くの動的取り付け方法が存在する。一つの方法では、第１取り付け台上の球体を平面と接触させ、第２取り付け台上の球体をＶブロックと接触させ、第３取り付け台上の球体を、１２０度ごとに配置された３つの小さい球体と接触させる。スケールバーは、テーブル等の平坦な面に取り付けることができる。大きい方の３つの球体は、スケールバーの底面に取り付けることができ、３つの相補形表面（平面、Ｖブロック、３球構造体）は、テーブルに配置されて大きい方の球体と接することができる。第１の代替例は、テーブルに大きい球体を取り付け、スケールバーの底面に３つの相補形表面を取り付けることである。第２の代替例は、大きい球体のうちのいくつかをテーブルに取り付け、残りをスケールバーの底面に取り付けることである。

選択する方法がいずれであっても、剛体を動的に取り付けることに関する原則は、完全な拘束ではあるが、過剰ではなく剛体を拘束することである。この例ではスケールバーである剛体は、過剰な拘束ではない完全な拘束のために除去すべき６自由度を有する。３つの小球体を備える取り付け台が大きい球体を拘束するため、その大きい球体の位置では並進運動を行なうことができない。すなわち、スケールバーの６自由度のうちの３つが取り除かれたことになる。Ｖブロックを備える取り付け台は、直線に沿って移動するように第２の球体を拘束するため、更に２つの自由度を除去する。平坦な表面を持つ取り付け台は、平面上で移動するように第３の球体を拘束するため、１自由度を除去する。これら３つの取り付け台を同時に利用することにより６自由度が除去されて、スケールバーは、完全ではあるが過剰ではなく拘束される。

他の動的取り付け方法は、３つの円筒体ペアを利用するもので、その各ペアは、他のペアから１２０度離れて、中心点を指し示すように配置される。この３つの円筒体ペアをそれぞれ球体と接触させる。各円筒体は、直線に沿って移動するように球体を拘束して、それぞれが２自由度を除去するため、３つの取り付け台は、スケールバーとテーブルの間に配置されたときに、スケールバーの動きを完全に拘束する。

通常、３つの取り付け台は、スケールバーの、本明細書に記載するような磁性ネストを保持する側とは反対の側に配置される。例えば、取り付け台がスケールバーの底面に配置される場合、ネストはスケールバーの上面に配置される。ネストの反対側への取り付け台のこの配置は、一つのネストから別のネストにＳＭＲを動かすときにレーザビームが遮られることを防ぐものである。

ただし、ネストの反対側で、スケールバーに取り付け台を装着するこの配置は、スケールバーの使用時の誤差を増大させ得る。このような誤差の一つは、バーに加えられた力がバーを湾曲させる場合に生じる。このような力は、オペレータが被検査機器のプローブ（例えば、多関節腕座標測定機（ＣＭＭ）のプローブ）でスケールバーに触れたときに、オペレータによって印加される可能性がある。また、この力は、スケールバーを異なる向きに動かした場合に重力によってもたらされたり、スケールバーの取り付け台が装着されるベース部品の熱膨張に由来したりする。

更に他のタイプの誤差は、スケールバーが支持構造体に取り付けられた２つのスケールバー区画を含む場合に生じ得る。この場合、構造体上の力は、これらの区画のうちの一方を動かし、その結果、ネストの中心間の長さを変化させ得る。

現在のところ、（１）力が加えられたときにも長さが変化し難く、（２）障害物が存在しないため、レーザ追跡装置の干渉計を用いてネストの中心間距離を測定できる加工品が求められている。

例示的実施形態は、ベースと、構造部材と、前記構造部材に配設されて、中心を持つ球形物体を収容するように構成される少なくとも２つのネストと、それぞれが第１部位及び第２部位を含む少なくとも３つの取り付けアセンブリとを備えるスケールバー加工品を含む。各取り付けアセンブリの第２部位は、ベースに連結される。各取り付けアセンブリの第１部位は、構造部材に連結される。各取り付けアセンブリの第１部位と第２部位は、互いに接している。各取り付けアセンブリは回転中心を有する。３つの取り付けアセンブリの回転中心は、球形物体の中心と共通の平面を共有する。

更なる例示的実施形態は、ベースと、第１構造部材区画と、第２構造部材区画と、中心を持つ球形物体を収容するように構成される少なくとも２つのネストであって、この少なくとも２つのネストのうちの第１のものが第１構造部材区画に連結され、少なくとも２つのネストのうちの第２のものが第２構造部材区画に連結される２つのネストと、各取り付けアセンブリが第１部位及び第２部位を含む、少なくとも３つの取り付けアセンブリの第１セットと、少なくとも３つの取り付けアセンブリの第２セットと、を有するスケールバー加工品を含む。各取り付けアセンブリの第２部位はベースに連結される。３つの取り付けアセンブリの第１セット内の各取り付けアセンブリの第１部位は、第１構造部材区画に連結される。３つの取り付けアセンブリの第２セット内の各取り付けアセンブリの第１部位は、第２構造部材区画に連結される。各取り付けアセンブリの第１部位と第２部位は、互いに接している。各取り付けアセンブリは、回転中心を有する。少なくとも３つの取り付けアセンブリの第１セット内及び少なくとも３つの取り付けアセンブリの第２セット内の取り付けアセンブリの回転中心と、球形物体の中心とが、共通の平面を共有する。

スケールバーに加えられた力が、ネストの中心間距離を変化させ得る様子を示す模式図である。 スケールバーに加えられた力が、ネストの中心間距離を変化させ得る様子を示す模式図である。 区画化されたスケールバーの支持構造に加えられた力が、ネストの中心間距離を変化させ得る様子を示す模式図である。 区画化されたスケールバーの支持構造に加えられた力が、ネストの中心間距離を変化させ得る様子を示す模式図である。 一つの区画を含む例示的取り付け式加工品（スケールバー）の斜視図である。 ２つの区画を含む例示的取り付け式加工品（スケールバー）の斜視図である。 ２つの区画を含む例示的取り付け式加工品の正面図である。 力の印加に起因する誤差を抑制できる、加工品の取り付け方式を示す模式図である。 力の印加に起因する誤差を抑制できる、加工品の取り付け方式を示す模式図である。 ２つの取り付けアセンブリの上部を結合する構造を示す上面図である。

次に、図面を参照すると例示的実施形態が記載されているが、これらの実施形態は、本開示の範囲全体についての限定であると見なされるべきではない。図面において、要素には、複数の図を通して同様の番号が付されている。

例示的実施形態は、力が加えられたときに長さが変化し難く、その結果、後述するように、アッベ誤差が大幅に低減される取り付け式加工品を含む。本明細書に記載するように、取り付けアセンブリの回転中心と、球形物体の中心とを整列させることで、取り付け式加工品に力が加えられた場合のアッベ誤差が低減される。本明細書に記載する例示的取り付け式加工品は、障害物が存在しないため、遮られることのない見通し線を提供して、レーザ追跡装置の干渉計を用いたネストの中心間距離の測定を可能にする。

図１Ａに、取り付け式加工品１００の模式図を示す。取り付け式加工品１００は、構造部材１５０、構造部材１５０に配設されたネスト１１０Ａ，１１０Ｂ、構造部材１５０が装着される取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ、及び取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２Ｃを支持するベース１６０を含む。各取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２Ｃは、第１部位１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ及び第２部位１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃを含む。個々の取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの各第１部位１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃは、構造部材１５０に取り付けられる。個々の取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの各第２部位１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは、ベース１６０に取り付けられる。各アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃの第１部位１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃと第２部位１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃは、互いに接している。

また、各取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、回転中心１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを有する。この３つの回転中心は、同一直線上にない。本明細書に記載するように、一般的な動的取り付け構造の多くは、上部と下部が回転する際の中心となる球体を含む。この場合、球体の中心は、取り付け台アセンブリの中心でもある。例えば、本明細書に記載する取り付け台アセンブリの一つのタイプは、互いに１２０度離隔して配置される３つの小球体を含み、この小球体の上により大きい球体が配置される。具体的事例として、取り付け台アセンブリの第１部位は、大きい方の球体に取り付けられてよく、第２部位は、３つの小球体に取り付けられてよい。第１部位と第２部位とが互いに接することで、第１部位又は第２部位の一方は、他方を中心として回転することができる。ただし、いずれの場合においても、回転中心は大きい球体の中心である。ここで説明したように、図１Ａにおいて、各取り付け台アセンブリ１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃは、回転中心１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを有する。ただし、取り付け台アセンブリは、回転中心を持つために、球体を含まなくてもよいことは理解されよう。どのような機構であっても、点を中心とした各種の回転は、マウストアセンブリの回転中心として認識される。

各ネスト１１０Ａ，１１０Ｂは、中心１４０Ａ，１４０Ｂを有する球形物体１３０Ａ，１３０Ｂを収容するように構成される。球形物体１３０Ａ，１３０Ｂは、例えば、鋼球、又は球面状に装着される再帰反射器（ＳＭＲ）であってよい。各ネスト１１０Ａ，１１０Ｂは、強磁性の球形物体を保持する力を印加する一つ以上の磁石を含むことができる。これらの磁石は、ネスト１１０Ａ，１１０Ｂと一体に組み込まれても、又は、ネスト１１０Ａ，１１０Ｂに追加される部品であってもよい。

図１Ｂに、力１７０が加えられた後の、スケールバー１００の右側部分の模式図を示す。力１７０の作用は、構造部材１５０を湾曲させることである。この湾曲の結果、球形物体１３０Ｂの中心１４０Ｂが、新しい中心位置１４０Ｂ’に移動するが、この移動の一部は、加工品の方向に沿った移動である。この種の誤差１８０、本例では球の中心１４０Ａ，１４０Ｂ間の距離を変化させることになる誤差１８０は、アッベ誤差と呼ばれることが多い。加工品１００の目的は、２つのネスト１１０Ａ，１１０Ｂの中心間の較正された基準距離を正確に提示することである。従って、力１７０が加えられた結果として生じる、誤差１８０に起因する、ネスト１１０Ａ、１１０Ｂ間の距離の変動は、極めて望ましくないものである。

図２Ａに、取り付け式加工品２００の模式図を示す。この加工品２００は、構造部材２５０Ａ，２５０Ｂ、前記構造部材２５０Ａ，２５０Ｂに配設されたネスト２１０Ａ，２１０Ｂ、取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆ、及びベース２６０を含む。図示するように、構造部材２５０Ａは、取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃに取り付けられ、構造部材２５０Ｂは、取り付け台アセンブリ２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆに取り付けられる。各取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆは、第１部位２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆ及び第２部位２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｆを含む。各取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆの第１部位２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆは、構造部材２５０Ａ，２５０Ｂにそれぞれ取り付けられる。各取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆの第２部位２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｆは、ベース２６０に取り付けられる。各アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆの第１部位２２１Ａ，２２１Ｂ，２２１Ｃ，２２１Ｄ，２２１Ｅ，２２１Ｆ及び第２部位２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ，２２２Ｄ，２２２Ｅ，２２２Ｆは、互いに接している。取り付け台アセンブリ２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ，２２０Ｆは、回転中心２２３Ａ，２２３Ｂ，２２３Ｃ，２２３Ｄ，２２３Ｅ，２２３Ｆをそれぞれ含む。回転中心２２３Ａ，２２３Ｂ，２２３Ｃは、同一直線上にない。回転中心２２３Ｄ，２２３Ｅ，２２３Ｆは同一直線上にない。

各ネスト２１０Ａ，２１０Ｂは、中心２４０Ａ，２４０Ｂをそれぞれ有する球形物体２３０Ａ，２３０Ｂを収容するように構成される。球形物体２３０Ａ，２３０Ｂは、例えば、鋼球又はＳＭＲであってよい。各ネスト２１０Ａ，２１０Ｂは、強磁性の球形物体を所定の位置に保持する力を印加する一つ以上の磁石を含むことができる。この磁石は、ネスト２１０Ａ，２１０Ｂと一体に組み込まれても、又はネスト２１０Ａ，２１０Ｂに追加される部品であってもよい。

図２Ｂに、構造部材２５０Ｂに力２７０が印加された後の、取り付け式加工品２００の右側部分の模式図を示す。この力によって湾曲が生じ、その結果生じる球形物体２３０Ｂの新しい中心位置２４０Ｂ’への移動の一部は、加工品の方向に沿ったものである。この移動は、球体の中心２４０Ａ，２４０Ｂ間距離の変化に起因する誤差を発生させるもので、アッベ誤差のもう一つの例である。本明細書に記載するように、加工品２００の目的は、２つのネスト２１０Ａ，２１０Ｂの中心間の較正された基準距離を正確に提示することである。繰り返すが、力２７０が印加された結果として生じる、誤差２８０に起因するネスト２１０Ａ，２１０Ｂ間の距離の変動は望ましいものではない。

図３は、例示的取り付け式加工品３００の斜視図であり、この加工品３００は、構造部材３５０、前記構造部材３５０に配設されたネスト３１０Ａ，３１０Ｂ、構造部材３５０が装着される取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ、及びベース３６０を含む。各取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃは、第１部位３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃ及び第２部位３２２Ａ，３２２Ｂ，３２２Ｃを含む。各取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃの第１部位３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃは、構造部材３５０に取り付けられる。各取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃの第２部位３２２Ａ，３２２Ｂ，３２２Ｃは、ベース３６０に取り付けられる。各取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃの第１部位３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃ及び第２部位３２２Ａ，３２２Ｂ，３２２Ｃは互いに接している。取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃは、回転中心３２３Ａ，３２３Ｂ，３２３Ｃを含む。

各ネスト３１０Ａ，３１０Ｂは、球形物体を収容するように構成される。図３に示す例において、球形物体は、球面状に装着される再帰反射器（ＳＭＲ）３７０である。レーザ追跡装置から飛来してよいレーザビーム３８０は、ＳＭＲの中心３７５に向かって送り出される。ネスト３１０Ａ，３１０Ｂに装着された球形物体の中心間距離を特定するために、オペレータは、まず、ＳＭＲ３７０が２つのネスト３１０Ａ，３１０Ｂにそれぞれ配置されたときに、そのＳＭＲ３７０の中心を通る直線に、レーザビーム３８０を整列させる。オペレータは、ネスト３１０Ｂに載置されたＳＭＲ３７０を用いて、追跡装置からＳＭＲの中心３７５までの距離を、レーザ追跡装置で測定する。次に、オペレータはネスト３１０Ａまでレーザビーム３８０を移動するが、その際にレーザビーム３８０がＳＭＲ３７０の位置を追跡する。ＳＭＲ３７０がネスト３１０Ａに載置された後、追跡装置が再び距離を読み取る。手前側のネストと奥側のネスト、すなわち、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂにおける干渉計による距離の読み取り値の差は、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂに装着された２つの球形物体の中心間距離の正確な測定値である。

例示的実施形態において、構造部材３５０は、任意の断面を持つことができ、任意の材料で形成されてよいが、高剛性で熱膨張率（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）の小さい炭素繊維複合材料から成る管であると好ましい。ＣＴＥは、温度変化に対応して生じる、材料の長さ変化の測定値である。炭素繊維複合材料の中には、１０−６／℃未満のＣＴＥを持つものもある。例示的実施形態において、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂは、加工品３００が動かされた場合にも、鋼性のＳＭＲまたは球体を所定の位置に保持する磁石を含むことができる。例示的実施形態において、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂは、ＳＭＲ３７０又は他の所望の球形物体を取り外すことができ、その後、ＳＭＲ３７０又は球体の中心３７５の座標を極めて僅かしか変化させずに、繰り返し同じ場所に戻すことができるように、動的であると好ましい。ネスト内に球面を保持する、一般的な動的取り付け台は、３点支持取り付け台である。多くの場合、ネスト内に３つの球体が装着されて、この３つの接触点を提供する。これらの球体は、互いに１２０度の間隔で配置されてよい。

図３に示した実施形態において、第１部位３２１Ｂは、第１部位３２１Ｃと単一構造に結合され、第２部位３２２Ｂは、第２部位３２２Ｃと単一構造に結合される。他の例示的実施形態において、取り付け台アセンブリ３２０Ｂ及び３２０Ｃは、取り付け台アセンブリ３１０Ａが図３に示されているような方式でそれぞれ個別に、構造部材３５０及びベース３６０に取り付けられてよいことは理解されよう。図３に記載した取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃは、この分野で知られている任意の取り付け構造であってよいことは理解されよう。例示的実施形態において、取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃは、動的取り付け構造である。例えば、図３の実施形態において、取り付け台アセンブリ３２０Ａは、この分野で知られるように、３つの小球体と接する大球体を含むことができる。取り付け台アセンブリ３２０Ｂも、３つの小球体と接する大球体を含み得るが、この取り付け台アセンブリ３２０Ｂは、ボールスライド３２４Ｂを更に含んでよい。ボールスライド３２４Ｂは、直線に沿って滑らかに低摩擦で移動する。３点球面取り付け台は３自由度において拘束されるが、ボールスライド３２４Ｂは２自由度のみで拘束されるため、取り付け台アセンブリ３２０Ｂは、全体的として２自由度で拘束される。したがって、取り付け台アセンブリ３２０Ｂは、同様に２自由度を持つＶブロック取り付け台と等価であり得る。取り付け台アセンブリ３２０Ｃは、平坦部に接する球体を含んでよい。この組み合わせの取り付け台アセンブリによって、加工品（すなわち、スケールバー）３００は、完全ではあるが過剰ではなく拘束される。また、取り付け台アセンブリ３２０Ｂ及び３２０Ｃは連結されているため、ボールスライド３２４Ｂは、連結された構造に接して配置できることに留意されたい。ここで説明したように、他の例示的実施形態において各種の取り付け構造を考えられることは理解されよう。

図６Ａ，６Ｂに、図３の例示的取り付け式加工品（すなわち、スケールバー）３００のいくつかの利点を模式的に示す。図６Ａ，６Ｂにおいて、例示的加工品６００は、構造部材６５０、構造部材６５０に配設されたネスト６１０Ａ，６１０Ｂ、構造部材６５０が装着される取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃ、及びベース６６０を含む。各取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃは、第１部位６２１Ａ，６２１Ｂ，６２１Ｃ及び第２部位６２２Ａ，６２２Ｂ，６２２Ｃを含む。各取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃの第１部位６２１Ａ，６２１Ｂ，６２１Ｃは、構造部材６５０に取り付けられる。各取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃの第２部位６２２Ａ，６２２Ｂ，６２２Ｃは、ベース６６０に取り付けられる。各取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃの第１部位６２１Ａ，６２１Ｂ，６２１Ｃと第２部位６２２Ａ，６２２Ｂ，６２２Ｃは、互いに接している。取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃは回転中心６２３Ａ，６２３Ｂ，６２３Ｃを含む。各ネスト６１０Ａ，６１０Ｂは、球形物体６３０Ａ，６３０Ｂを収容するように構成される。

図１Ａ，１Ｂにおいて、共通の平面が回転中心１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃを保持し、球形物体１３０Ａ，１３０Ｂの中心１４０Ｂとベース１６０の間に位置する。これとは対照的に、図６Ａ，６Ｂでは、回転中心６２３Ａ，６２３Ｂ，６２３Ｃを保持する共通の平面は、少なくとも概ね、中心６４０Ａ，６４０Ｂを横断するため、回転中心６２３Ａ，６２３Ｂ，６２３Ｃは、中心６４０Ａ，６４０Ｂに有利に整列される。図６Ｂでは、構造部材６５０の右側に力６７０が加えられると、球体６３０Ｂがほぼ完全に垂直方向に移動するため、球体の中心６４０Ｂは、位置６４０Ｂから位置６４０Ｂ’まで移動する。このタイプの変化では、球形物体６３０Ｂ，６３０Ａの中心６４０Ｂ，６４０Ａ間の距離に誤差６８０が生じる。この場合、誤差６８０は、主に、三角形の斜面と底面の差分として定義されるコサイン誤差である。この場合の、回転中心６２３Ｃと中心６４０Ｂ，６４０Ｂ’とによって画定される三角形は極めて長尺で薄いため、このコサイン誤差は無視することができる。これに対し、図１Ｂの球体１３０Ｂは、構造部材１５０に沿って部分的に水平方向に移動する。このタイプの変化では、球形物体１４０Ｂ及び１４０Ａの中心間距離にアッベ誤差１７０が生じる。例示的実施形態において、取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃの回転中心６２３Ａ，６２３Ｂ，６２３Ｃを位置合わせして、球形物体６３０Ａ，６３０Ｂの中心６４０Ａ，６４０Ｂと一致させることで、ネスト６１０Ａ，６１０Ｂ間の長さ方向の誤差が、大幅に削減される。

図６Ｂに、回転中心６２３Ｃと球形物体６３０Ｂの中心６４０Ｂとを結ぶ線が構造部材６５０と平行になる位置に、回転中心６２３Ｃが配置されていることを示した。この図とその対応する説明は、アッベ誤差を抑制することを基準に提示したものであるが、この問題に関連があるのは、回転中心６２３Ａ，６２３Ｂの位置である。この回転中心６２３Ａ，６２３Ｂの位置は、些末の事項ではない。図６で模式的に描写した実施形態である図３を再び参照して説明すると、取り付け台アセンブリ３２０Ａを、構造部品３５０の下方に回動点を有する取り付け台アセンブリと入れ替えたとすると、ある種の違いが顕現する。構造部品３５０の右側に力を加えると、ＳＭＲ３７０（又はいずれか他の球形物体）は、３つの回転中心を結んだ平面上で、回転中心３２３Ｂ，３２３Ｃを結ぶ線を中心に回動することになる。回転中心を結んだ平面の傾斜により、ＳＭＲ３７０は、真下に回転するのではなく、角度を持って回転する。その結果、ＳＭＲ３７０の移動は構造部品３５０に沿った成分を持つことになり、望ましくないアッベ誤差が生じる。このように、アッベ誤差は、ネスト６１０Ａ，６１０Ｂに配置された球形物体６３０Ａ，６３０Ｂの中心が、少なくとも概ね、取り付け台アセンブリ６２０Ａ，６２０Ｂ，６２０Ｃの回転中心６２３Ａ，６２３Ｂ，６２３Ｃを結んだ平面に位置する場合に低減される。

図６Ａ及び図６Ｂは、図３の取り付け式加工品３００の模式的表現として示したものである。したがって、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂに載置された球形物体の中心（例えば、ＳＭＲ３７０の中心３７５）は、少なくとも概ね、取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃの回転中心３２３Ａ，３２３Ｂ，３２３Ｃを保持する平面と一致するため、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明した原理は、図３の実施形態に適用されることは理解されよう。

また、本明細書に記載する例示的取り付け式スケールバーは、ＳＭＲ（例えば、ＳＭＲ３７５）をネスト３２０Ｂから３２０Ａに移動する際に、レーザビームの経路を遮ることがない。したがって、ネスト３１０Ａ，３１０Ｂに載置された球形物体の中心間の経路には、いずれの障害物も存在しない。このため、球形物体の間に、遮られない見通し線が存在する。これにより、レーザ追跡装置を用いて、精度よく、容易にスケールバー３００を測定することができる。

図３の例示的実施形態において、３つの取り付け台アセンブリ３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃの回転中心は、球体の中心に対応する。ただし、球体ではなく、円筒体などの回転要素を用いて、動的構造を形成することもできる。例えば、よく知られているタイプの動的取り付け機構の一つは、それぞれが一つの球体ペアに取り付けられる円筒体を３セット含む。各セットは互いに対して１２０度の位置で取り付けられる。この場合、各円筒体は、自身の対象軸に対応する回転線を持つ。ただし、動的構造の載置位置から始まる、各取り付け台から離れる方向への２つの円筒体の微小移動は、３つ目の円筒体の回転中心を顕現させる。これにより、動的取り付け機構内の３つの円筒体それぞれに、回転中心が特定され得る。言い換えると、各円筒体そのものは、回転中心（又は回転ポイント）ではなく、対象軸を持つが、動的取り付け機構の文脈において、各円筒体は、回転中心（又は回転ポイント）も有する。この問題は、あらゆるタイプの取り付け構造に該当し得る。取り付け機構の文脈において、各種の動的取り付け台アセンブリは、どのような構成方法であるのかに関わらず、回転中心を持つと考えることができる。

図４及び図５は、それぞれ、取り付け式加工品４００の斜視図及び正面図で、第１ネスト４１０Ａを含む第１構造部材区画４５０Ａ、第２ネスト４１０Ｂを含む第２構造部材区画４５０Ｂ、第１構造部材区画４５０Ａを支持する第１セットの取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ、第２構造部材区画４５０Ｂを支持する第２セットの取り付け台アセンブリ４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆ、及び取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆに連結されるベース４６０を示したものである。各取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆは、一つの第１部位４２１Ａ，４２１Ｂ，４２１Ｃ，４２１Ｄ，４２１Ｅ，４２１Ｆと、一つの第２部位４２２Ａ，４２２Ｂ，４２２Ｃ，４２２Ｄ，４２２Ｅ，４２２Ｆとを含む。第１セットの取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃにおいて、各取り付け台アセンブリの第１部位４２１Ａ，４２１Ｂ，４２１Ｃは、第１構造部材区画４５０Ａに取り付けられる。第２セットの取り付け台アセンブリ４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆにおいて、各取り付け台アセンブリの第１部位４２１Ｄ，４２１Ｅ，４２１Ｆは、第２構造部材区画４５０Ｂに取り付けられる。各取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆの第２部位４２２Ａ，４２２Ｂ，４２２Ｃ，４２２Ｄ，４２２Ｅ，４２２Ｆは、ベース４６０に取り付けられる。各取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆの第１部位４２１Ａ，４２１Ｂ，４２１Ｃ，４２１Ｄ，４２１Ｅ，４２１Ｆと第２部位４２２Ａ，４２２Ｂ，４２２Ｃ，４２２Ｄ，４２２Ｅ，４２２Ｆは、互いに接している。各取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆは、回転中心４２３Ａ，４２３Ｂ，４２３Ｃ，４２３Ｄ，４２３Ｅ，４２３Ｆを含む。

各ネスト４１０Ａ，４１０Ｂは、球形物体を収容するように構成される。図４に示した例において、球形物体は、球面状に装着される再帰反射器（ＳＭＲ）４７０である。レーザ追跡装置から飛来してよいレーザビーム４８０は、ＳＭＲの中心４７５に向けて送り出される。ネスト４１０Ａ，４１０Ｂに装着された球形物体の中心間距離を特定する場合、オペレータは、まず、ＳＭＲが２つのネスト４１０Ａ，４１０Ｂに装着された際に、追跡装置のレーザビーム４８０がＳＭＲの中心を通る直線上を移動するように、追跡装置を位置合わせする。次に、オペレータは、ネスト４１０Ｂに載置されたＳＭＲを用いて、追跡装置からＳＭＲ中心４７５までの距離をレーザ追跡装置で測定する。オペレータは、次に、レーザビーム４８０をネスト４１０Ａに移動するが、その際にレーザビーム４８０がＳＭＲ４７０の位置を追跡する。ネスト４１０ＡにＳＭＲ４７０が載置された後、追跡装置は、再び距離を読み取る。手前側のネストと奥側のネストにおける干渉計の距離の読み取り値の差が、ネスト４１０Ａ，４１０Ｂに装着された２つの球形物体の中心間距離の正確な測定値である。

例示的実施形態において、第１構造部材区画４５０Ａ及び第２構造部材区画４５０Ｂは、任意の断面の持つことができ、任意の材料で形成されてよいが、高剛性で熱膨張率（ＣＴＥ）の低い管状の炭素繊維複合材料で形成されると好ましい。ＣＴＥは、温度変化に対応して生じる、材料の長さ変化の測定値である。炭素繊維複合材料の中には、１０−６／℃未満のＣＴＥを持つものもある。例示的実施形態において、ネスト４１０Ａ，４１０Ｂは、スケールバーが移動された場合においても、鋼性のＳＭＲ又は球体を所定の位置に保持する磁石を含むことが好ましい。例示的実施形態において、ネストは、ＳＭＲ又は球形物体を取り外すことができ、その後、ＳＭＲ４７０又は球体の中心４７５の座標を極めて僅かしか変化させずに、繰り返し同じ場所に戻すことができるように、動的であると好ましい。ネスト内に球面を保持する一般的な動的取り付け台は、３点支持取り付け台である。多くの場合、ネスト内に３つの球体が装着されて、この３点接触を提供する。これらの球体は、互いに１２０度の間隔で配置されてよい。

図４に示す実施形態において、第１部位４２１Ａは、第２部位４２１Ｂと単一構造に結合され、第２部位４２２Ａは、第２部位４２２Ｂと単一構造に結合される。同様に、第１部位４２１Ｅは、第１部位４２１Ｆと単一構造に結合され、第２部位４２２Ｅは、第２部位４２２Ｆと単一構造に結合される。他の例示的実施形態において、取り付け台アセンブリ４２０Ａ及び４２０Ｂは、それぞれ個別に、第１構造部材区画４５０Ａ及びベース４６０に取り付けられてよいことは理解されるであろう。同様に、取り付け台アセンブリ４２０Ｅ及び４２０Ｆは、それぞれ個別に、第２構造部材区画４５０Ｂ及びベース４６０に取り付けられてよい。図４の取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆは、この分野で知られている任意の取り付け構造であってよいことは理解されよう。例示的実施形態において、取り付け台アセンブリ４２０Ｃ，４２０Ｄは、動的取り付け構造である。例えば、図４の実施形態において、取り付け台アセンブリ４２０Ｃ，４２０Ｄは、この分野で知られているように、３つの小球体と接する大きい切頭球体をそれぞれ含むことができる。取り付け台アセンブリ４２０Ｂは、３つの小球体と接する大球体に加え、ボールスライド４２４Ａを含むことができる。取り付け台アセンブリ４２０Ｅは、３つの小球体と接する大球体に加え、ボールスライド４２４Ｂを含むことができる。ボールスライド４２４Ａ，４２４Ｂは、直線に沿って、低摩擦で滑らかに移動する。３点支持取り付け台は３自由度で拘束されるが、ボールスライド４２４Ａ，４２４Ｂは２自由度のみにおいて拘束されるため、取り付け台アセンブリ４２０Ｅは、全体で２自由度のみで拘束される。したがって、取り付け台アセンブリ４２０Ｅは、同様に２自由度を持つＶブロック取り付け台と等価である。取り付け台アセンブリ４２０Ｃは、平坦部と接する球体を含むことができる。この組み合わせの取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂ，４２０Ｃ，４２０Ｄ，４２０Ｅ，４２０Ｆにより、加工品（すなわち、スケールバー）４００は、完全ではあるが過剰ではなく拘束される。取り付け台アセンブリ４２０Ｂ，４２０Ｃは連結されているため、ボールスライド４２４Ａは、連結された構造に接して配置されてよいことに留意されたい。同様に、ボールスライド４２４Ｂは、４２０Ｅ及び４２０Ｆを含む連結構造に接して配置されてよい。ここで説明したように、他の例示的実施形態では、各種の取り付け構造が考えられることを理解されたい。

図４には、第２部位４２２Ｃ及び４２２Ｄが、ベース４６０に取り付けられる一つの構造体４２５において結合されることが示されている。図５の正面図には、構造体４２５が、延長部品４３３及び支持部４３４を含むことが示されている。構造体４２５の上面図は、図７に示されている。構造体４２５は、インバール（Ｉｎｖａｒ）又は超インバール（Ｉｎｖａｒ）等、ＣＴＥの低い金属で形成されると好ましい。構造体４２５は、支持部４３４によって、ベース４６０に堅固に取り付けられ、このベース４６０は各種の材料で形成することができ、ＣＴＥの低い材料には限定されない。第１部位４２１Ｃ，４２１Ｄ内の、図５に示すような延長部４２７Ｃ，４２７Ｄは、図７に示されるように構造体４２５内に切り込まれた溝４２６Ａ及び４２６Ｂの中に配設されため、この分野で知られている３つの小球体に、切頭球体４２８Ｃ，４２８Ｄを載置することができる。この３つの小球体は、構造体４２５に開口された各円形穴４２９Ｃ，４２９Ｄの周りに配置される。切頭球体４２８Ｃ，４２８Ｄの中心は、切頭される前の球体に存在していた中心点である。取り付け台アセンブリ４２０Ｃ，４２０Ｄの回転中心は、切頭球体４２８Ｃ，４２８Ｄの中心と同一である。

取り付け台アセンブリ４２０Ｃ，４２０Ｄに切頭球体を利用する利点は、回転中心が、ネスト４１０Ａ，４１０Ｂに配置された球形物体の中心を通る共通平面に残りながら、ネスト間の経路を妨害しないことである。このように、球形物体の間に、遮られない見通し線が存在する。障害物を除去することにより、レーザ追跡装置の干渉計は、既に説明したように、ネスト間の距離を精度よく測定することができる。

図４に示すように、ボールスライド４２４Ａ，４２４Ｂにより、取り付け式加工品４００は、ネスト４１０Ａ，４１０Ｂに配置された球形物体の中心同士を結ぶ線と平行な線に沿って移動することができる。この自由移動が可能になることにより、ベース４６０の熱膨張が、取り付け式加工品４００に応力を発生させることが防止される。このような応力は、第１及び第２の構造部品４５０Ａ，４５０Ｂを湾曲させて、ネスト４１０Ａ，４１０Ｂ間の距離を変化させ得る。

他の例示的実施形態において、ベース４６０の一方端における取り付け台アセンブリは固定されてよく、他方の取り付け台アセンブリは、移動できるように構成されてよい。例えば、連結された取り付け台アセンブリ４２０Ａ，４２０Ｂをベース４６０に固定でき、構造体４２５をボールスライド上に配置でき、更に、連結された取り付け台アセンブリ４２０Ｅ，４２０Ｆをボールスライド上に配置することができる。

ここで、２つの構造部材を含む区画に生じ得る誤差は、図２と同様に説明される。ネスト内の球形物体の中心を、取り付け台アセンブリの回転中心間を結んだ平面と同一レベルに維持することによって、前述の誤差が抑制されることは、図１及び図６を参照して説明したとおりである。また、取り付け台アセンブリの位置についての各種の変位（例えば、対応するベースによって生じる変位）がコサイン誤差しか生じないため、ネスト間の距離の変化は無視することができる。

本明細書において説明したように、一つの長い区画ではなく、図４及び図５に示したような２つの区画で、本明細書に記載した例示的スケールバーを備えることにはいくつかの利点がある。第１に、各種の位置及び向きで配置された一つ以上のスケールバー加工品を測定することが必要になる場合がある。延長部品４３３により、例えば、空間内の同一の中央領域を占有する異なる向きで配置される複数のスケールバーを設けることができる。第２に、非常に長いスケールバーを作製することが必要になる場合がある。特定の長さを超えると、バーが過度に湾曲する問題を回避する十分な剛性のある構造部材（４４０Ａ，４５０Ｂ等）を取得することが困難になる。このような場合は、図４及び図５に示すようにスケールバーを２つの区画に分割するとよい。

好ましい実施形態について図示及び説明したが、本発明の精神及び範囲から外れることなく各種の変形及び置換を行うことができる。したがって、本発明について、限定するためではなく、例示として説明したもことを理解されたい。

したがって、ここで開示した実施形態は、あらゆる点において例示的なものであり限定するものではないと考えられ、本発明の範囲は、上記の説明ではなく、付属の請求項によって示される。したがって、請求項の均等物の意味及び範囲に包含される変更は全て本発明に含まれることが意図される。

Claims (11)

1. ベースと、
   構造部材と、
   中心を有する球形物体と、
   前記構造部材に配設されて、前記球形物体を収容するように構成される少なくとも２つのネストと、
   それぞれが第１部位及び第２部位を含む、少なくとも３つの取り付けアセンブリと、
   を含むスケールバー加工品であって、
   各取り付けアセンブリの前記第２部位は、前記ベースに連結され、
   各取り付けアセンブリの前記第１部位は、前記構造部材に連結され、
   各取り付けアセンブリの前記第１部位と前記第２部位は、互いに接し、
   各取り付けアセンブリは、回転中心を有し、
   前記３つの取り付けアセンブリの前記回転中心は、前記球形物体の中心と共通の平面を共有する、スケールバー加工品。
2. 前記３つの取り付けアセンブリのうちの少なくとも一つは、前記球形物体間の見通し線と平行な線に、少なくとも概ね沿った移動を実現する自由度を有する、請求項１に記載のスケールバー加工品。
3. 前記見通し線は遮られることがない、請求項２に記載のスケールバー加工品。
4. 前記３つの取り付けアセンブリそれぞれの前記第１部位及び前記第２部位は、前記構造部材及び前記ベースに、それぞれ動的に連結される、請求項１に記載のスケールバー加工品。
5. 前記少なくとも２つの各ネストは、前記球形物体を収容し、磁力によって所定の位置に保持される、請求項１に記載のスケールバー加工品。
6. ベースと、
   中心を有する球形物体と、
   第１構造部材区画及び第２構造部材区画と、
   前記球形物体を収容するように構成される少なくとも２つのネストであって、前記少なくとも２つのネストのうちの第１のものが、前記第１構造部材区画に連結され、前記少なくとも２つのネストのうちの第２のものが、前記第２構造部材区画に連結される少なくとも２つのネストと、
   各取り付けアセンブリが第１部位及び第２部位を有する、少なくとも３つの取り付けアセンブリの第１セットと、少なくとも３つの取り付けアセンブリの第２セットと、を含むスケールバー加工品であって、
   各取り付けアセンブリの前記第２部位は、前記ベースに連結され、
   ３つの取り付けアセンブリの前記第１セット内の各取り付けアセンブリの前記第１部位は、前記第１構造部材区画に連結され、
   ３つの取り付けアセンブリの前記第２セット内の各取り付けアセンブリの前記第１部位は、前記第２構造部材区画に連結され、
   各取り付けアセンブリの前記第１部位と前記第２部位は、互いに接し、
   各取り付けアセンブリは、回転中心を有し、
   少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第１セット内及び少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第２セット内の前記取り付けアセンブリの回転中心と、前記球形物体の中心とが、共通の平面を共有する、スケールバー加工品。
7. 少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第１セット内の前記取り付けアセンブリの少なくとも一つは、前記少なくとも２つのネスト内に配置された前記球形物体間を結ぶ見通し線に平行な線に、少なくとも概ね沿った移動を実現する自由度を有し、
   少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第２セット内の前記取り付けアセンブリの少なくとも一つは、前記少なくとも２つのネスト内に配置された前記球形物体間を結ぶ見通し線に平行な線に、少なくとも概ね沿った移動を実現する自由度を有する、請求項６に記載のスケールバー加工品。
8. 前記見通し線は遮られることがない、請求項６に記載のスケールバー加工品。
9. 少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第１セット内及び少なくとも３つのアセンブリの前記第２セット内の各取り付けアセンブリの前記第１部位及び前記第２部位は、前記第１構造部材区画、前記第２構造部材区画、及び前記ベースに、それぞれ動的に連結される、請求項６に記載のスケールバー加工品。
10. 前記少なくとも２つの各ネストは、前記球形物体を収容し、磁力によって所定の位置に保持される、請求項６に記載のスケールバー加工品。
11. 少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第１セット内の前記取り付けアセンブリの少なくとも一つにおいて、前記第１部位は、前記回転中心に位置する球体中心を有する第１切頭球体を含み、
    少なくとも３つの取り付けアセンブリの前記第２セット内の前記取り付けアセンブリの少なくとも一つにおいて、前記第１部位は、前記回転中心に位置する球体中心を有する第２切頭球体を含む、請求項６に記載のスケールバー加工品。

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