JP2831610B2

JP2831610B2 - 測定装置

Info

Publication number: JP2831610B2
Application number: JP8032338A
Authority: JP
Inventors: フランツ・ハース
Original assignee: INSUCHI FUYUURU FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUKU TEHINITSUSHE UNIV GURAATSU
Current assignee: INSUCHI FUYUURU FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUKU TEHINITSUSHE UNIV GURAATSU
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: EP0729005B1; EP0729005A1; DE59503072D1; ATE169395T1; JPH091443A; US5767380A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械や産
業用ロボットのような自動製造装置又は操作装置のＮＣ
制御された作業ヘッドの互いに相対運動する２つの機械
部品の幾何学的及び動的な精度を評価するための測定装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械は誤差を伴う。この誤差は、加
工品の測定誤差と形状誤差と位置誤差の原因となる。Ｎ
Ｃ機械（数値制御機械）では、制御と送り制御系に起因
する動的な影響もある。これは、加工品に対する工具の
進路がプログラムされた軌道から外れる原因となる。

【０００３】ＮＣ機械の精度を評価するため、幾何学的
及び動的な誤差を測定する必要がある。全ての場合にお
いて加工品を無作為に１つ選び、これをさらに測定する
ことが可能である。しかし、この場合、誤差の原因を解
析することがもっとも難しい。何故なら、工具と切削条
件の技術的な影響があるからである。それ故、機械その
ものが、プログラムした軌道と誤差のある軌跡とのづれ
を測定するといった方法と装置が開発されている。ＮＣ
工作機械の幾何学的な精度を評価するためのいろいろな
装置と方法が知られている。この場合、いわゆる円形テ
ストを実施する重要性がますます高まっている。円形テ
ストは、軌道制御駆動中のＮＣ機械の動的な特性の評価
及び機械の幾何構造に関する情報の評価を可能にする。
円が軌道として適している。何故なら、円は、円補間式
の全ての軌道制御ＮＣ機械によって実現できるからであ
る。また、円の測定は比較的簡単に実施することができ
るからである。

【０００４】互いに直角方向に配置された直線運動する
２つの軌道制御ＮＣ工作機械用の機械部品は、正弦定理
と余弦定理に基づいた合成運動として同期運動する。そ
の結果、これらの機械部品が円い軌跡を描く。この機械
部品には、例えば、直交ステージの２つのユニットがあ
る。これらに関連する両制御系の動特性に限界があるた
め、及び、機械的な不完全性と外乱があるため、このと
きに描かれた円は誤差のない理想的な円から少しづれて
いる。従来の方法では、例えば、送り速度が速いときに
円の歪みがひどくなるといったこの速度の影響が顕著に
現れる。

【０００５】円形テストは、この円形歪みを測定し、か
つＮＣ機械の性能を帰納的に推定するためにその結果を
評価して十分に利用することを目的とする。米国特許第
４，４３５，９０５号明細書には、円形テストを実施す
るための装置が開示されている。この装置は一本の棒で
構成されている。複数のボールがこの棒の端部に設けら
れている。各ボールはそれぞれの接合部で支承されてい
る。測定のため、両接合部は、これらの位置が工具と加
工品の位置に対応するようにＮＣ機械に固定されてい
る。この棒は２つの部品から構成されている。これら
は、長手方向に摺動可能に互いに連結している。その結
果、この棒の長さは可変する。上記の両部品相互の移動
は、一体化された測長装置によって検出される。円軌道
上の一方の棒の端部が他方の棒の端部に移動したとき、
その測定値が円形のづれに相当する。

【０００６】似たような問題は産業用ロボットにもあ
る。このロボットの精度に関する情報を得るため、ロボ
ットハンドがプログラム可能な軌道に沿って移動する時
にロボットハンドの軌道誤差を測定する必要がある。こ
の産業用ロボットの軌跡精度の評価にも円形テストが適
している。しかし、この問題はＮＣ機械よりさらに複雑
である。何故なら、軌跡を描く際に２方向の運動成分だ
けでなく、最大６方向までの運動成分が同期して重なる
からである。

【０００７】特に回転関節を有する従来の多関節アーム
ロボットのある１つの場合、ロボット本体が３つの位置
関節を有し、ロボットハンドが３つの方向関節を有す
る。このような機械における幾何構造の精度と動的な精
度の測定を可能にするため、新しい測定装置が作り出さ
れている。この装置はドイツ連邦共和国特許公開公報第
４４１９９０９号明細書に開示され、本発明を起点
としている。

【０００８】このドイツ連邦共和国特許公開公報第４４
１９９０９号明細書では、測定装置が慣性に強い組
込み式の基本体から構成されている。アームが回転可能
にその基本体上に軸支されている。このアームは、その
端部の領域内に評価すべき機械部品に脱着可能に連結し
ている走査要素用の半径方向案内部材を有する。走査要
素の円軌跡のづれを測定するため、アームの回転軸線に
対して半径方向に配置されたその走査要素と共にはたら
く長さ測定装置がそのアームに固定されている。さら
に、走査要素の軸線方向の移動を測定するため、別の長
さ測定装置がアームの端部の領域内でそのアームの回転
軸線に対して平行に設けられている。

【０００９】アームの回転軸線に対して半径方向に配置
された長さ測定装置は、非常に小さい測定領域を有する
接触子である。これによって、予め設定された円軌道か
らのずれが測定できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、機械
の幾何構造の精度と動的な精度を少ない経費で評価でき
るいろいろな用途において利用可能な測定装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、 − １つの機械部品上に固定された基本体と、 − この基本体上にその基本体の底面に対して垂直方向
に延在する第１回転軸を中心に回転可能に軸支された構
造部品が、別の機械部品と脱着可能に接続できる測定要
素用に案内部を有し、 − 第１回転軸線周りで上記基本体に対する構造部品の
回転を測定可能な測角装置と、 − 上記案内部に沿った測定要素の運動を検出するため
に、構造部品の第１回転軸線に対して半径方向に設けて
ある測長装置と、この場合、この測長装置が測定目盛板
とこの目盛板に対して相対運動する走査ユニットとを有
し、この測長装置の測定範囲が相対運動する２つの機械
部品の可能な移動距離にほぼ相当し、 − 上記走査ユニットが測定移動台上に設けられ、この
場合、この測定移動台がまた同時に、その測定移動台と
別の機械部品に脱着可能に接続できるホルダーとの間に
おいて上記案内部に対して横方向に延在している第４回
転軸線に沿ったそのホルダーの移動を測定するための少
なくとも１つの測長装置のホルダーである、ことによっ
て解決される。

【００１２】本発明のその他の有利な構成は従属請求項
に記載されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の好適実施例を図面に基づい
て詳しく説明する。図１には、工作機械の移動台２上に
固定された本発明の測定装置１が断面図で示されてい
る。この測定装置１は基本体３を有する。この基本体３
は移動台２を固定するために使用され、かつ測角装置４
のホルダーでもある。この基本体３は、予め決めた回転
軸線Ｄ１の周りに構造部品６を回転可能に軸支するため
の精密で遊びのない空気軸受５を有する。基本体３に対
する構造部品６の回転は、測角装置４、好ましくは、増
分式のロータリーエンコーダで測定される。

【００１５】測定要素８を案内するための直線案内部７
が回転可能に軸支された構造部品６にある。この測定要
素は工作機械のスピンドル９に脱着可能に連結してい
る。図２の平面図から分かるように、この直線案内部７
は構造部品６に対する測定要素８の正確な半径の長手方
向の移動を確実にする。このため、この直線案内部７は
構造部品６と測定要素８との間の全ての移動距離に対し
て、特に好ましくは、移動台２とスピンドル９との間の
可能な全ての移動距離に対して移動する。

【００１６】回転軸線Ｄ１に対して直角方向に延在する
基本体３と測定要素８との間の直線移動を測定するた
め、直線案内部７に対して平行に長さ測定装置１０が設
けられている。この長さ測定装置１０は目盛板１０．１
を有する。これは目盛板の形をしており、かつ直線案内
部７に沿って配置されている。この長さは、互いに相対
運動する移動台２，９の可能な移動距離にほぼ相当す
る。この実施例では、目盛板１０．１が直線案内部７平
面に直接に固定されている。目盛板１０．１の増分目盛
は、位置に依存する電気信号を作り出すための周知の走
査ユニット１０．２によって走査される。この走査ユニ
ット１０．２は、測定要素８の測定移動台１１に装着さ
れている。

【００１７】回転軸線Ｄ１に沿ったＺ方向の軸方向移動
及びスピンドル９と測定移動台１１との間の旋回運動を
正確に測定するため、全方向に移動と回転可能な軸受が
測定要素８中に組み込まれている。この軸受は、図４と
５にしたがって全部で１つの直線案内部１３及び３つの
回転軸線Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４周りに３つの回転軸受１４，
１５，１６から構成されている。

【００１８】ホルダー１７が測定要素８をスピンドル９
に固定するためにある。このホルダー１７は、上記軸受
１３〜１６を介して測定移動台１１に対して相対的に移
動可能である。図示された実施例の直線案内部１３は、
測定移動台１１に固定された２つのボルト１３．１，１
３．２から構成されている。２つのブッシュ１３．３，
１３．４がこれらのボルトと共にはたらく。それ故、こ
れらのブッシュは、Ｚ方向の回転軸線Ｄ２に沿った測定
移動台１１とホルダー１７との間の軸長手方向の移動を
可能にする。このＺ方向への軸方向移動は、別の少なく
とも１つの長さ測定装置１８〜２１によって測定され
る。図示した実施例では、この長手方向の測定は多数の
接触子１８〜２１を使用することによって実施される。
これらはホルダー１７に固定されている。そして、これ
らの接触ボルト１８．１〜２１．１は、測定移動台１１
の平面１１．１上に回転軸線Ｄ１に対して直交方向に搭
載されている。

【００１９】回転軸線Ｄ２周りの測定移動台１１に対す
るスピンドル９の回転運動は、回転軸受を介して確実に
行われる。上記回転軸線Ｄ２は通常の場合に回転軸線Ｄ
１に対して平行に延在している。回転軸線Ｄ２周りの回
転角は、測角装置２２で測定される。この測角装置の走
査ユニットはホルダー１７に連結され、そしてスピンド
ル９に連結されている。しかも、このホルダーの割出し
台は測定移動台１１に連結されている。

【００２０】測定移動台１１に対するホルダー１７のそ
の他の回転運動は、回転軸受１５を介して回転軸線Ｄ３
周りで可能である。その他の回転軸受１６は、測定移動
台１１に対するホルダー１７の回転運動を回転軸線Ｄ４
周りで可能にする。それぞれ対称的に対向する２つの接
触子１８，２０と１９，２１の長さの差を求めることに
よって、回転軸線Ｄ３，Ｄ４周りの回転運動が三次元的
に配置された４つの接触子１８〜２１から測定される。
さらに、これらの回転運動は、個々の回転軸線Ｄ３，Ｄ
４に装着された測角装置を用いることで直接に測定でき
る。

【００２１】回転軸線Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４周りの互いに独
立した回転運動を確実にし、しかもそれにもかかわらず
安定で、コンパクトで、遊びのない軸受を得るため、図
示するジンバル式の軸受が特に好ましい。この軸受によ
って、互いに直交する３つの回転軸線Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４
が共通の回転点で交差できる。その代わりに、軸受をボ
ールキャップ内で回転可能に軸支されるボールで構成す
ることもできる。

【００２２】図３に示されているように、平面１７．１
がホルダー１７上にも存在する。そして、接触子１８〜
２１が測定移動台１１に接して存在する。更に、回転軸
線Ｄ２〜Ｄ４周りの回転運動を測角装置を用いて測定す
ると、接触子１８〜２１の代わりにただ１つの長さ測定
装置を使用できる可能性がある。この場合、長さ測定装
置の走査ヘッドが測定移動台１１上に固定され、目盛板
がホルダー１７に固定されている。もちろん、走査ヘッ
ドをホルダー１７にも固定できる。しかし、これは、測
定移動台１１とホルダー１７の電気導線を評価ユニット
に接続する必要があるという欠点がある。

【００２３】測定移動台１１のボルト１３．１，１３．
２は、ホルダー１７に固定されているブッシュ１３．
３，１３．４と共に測定移動台１１とホルダー１７との
間の脱着可能な継手を形成する。図６に示されているよ
うに、この脱着可能な継手は自動的な装着を可能にす
る。工作機械を検査しなければならないときには、例え
ば、ホルダー１７は自動的に制御されて、工具マガジン
から取り出され、そしてスピンドル９に固定される。し
たがって、この運動中にジンバル式の軸受１４，１５，
１６とホルダー１７との間の予め設定された位置関係
は、ブッシュ１３．３，１３．４が付随するボルト１
３．１，１３．２に位置決めされるまで維持される。こ
の固定は、図４に示す動作位置になるまで２つの固定部
材２５，２６が電磁石２３，２４から離れてブッシュ１
３．３，１３．４方向に向かい、かつこれらのブッシュ
とともに協動することによって行う。電磁石２３，２４
が動作位置で遮断される。これによって、固定部材２
５，２６はバネ力により引戻され、ひいてはブッシュ１
３．３，１３．４との動作連結が解除される。そして、
ホルダー１７と測定移動台１１との間の自由運動が可能
になる。

【００２４】測定の進行を全自動化するため、直線案内
部７と長さ測定装置１０を備えた基本体５もパレット交
換機によって工作機械の移動台２上で数値制御されて位
置決めされると特に有利である。この工程と装着工程と
の間、基本体３と回転部品６の間の相対運動のずれを回
避するため、これらの両部材は固定部材３０によって挟
持される。その他の固定部材３１は構造部品６と測定移
動台１１との間を挟め付けるためにある。両固定部材３
０，３１は、例えば、図４の固定部材２５，２６のよう
な電磁石を通じて制御される。

【００２５】その他の有利な構成では、成功した装着工
程の後に得られた最終位置を評価装置２７に通報し、装
着が成功したときに初めて測定プログラムを自動的に進
行させるため、測定移動台１１内及び／又はホルダー１
７内にセンサ、例えば、無接触の処理センサが配置され
ている。図７には、図１による本発明の測定装置の断面
のほかに、評価装置２７が示されている。４つの接触子
１８〜２１の位置測定値Ｐ１８〜Ｐ２１は評価装置２７
の計数ユニット２７．１に入力され、それから両回転軸
線Ｄ３，Ｄ４の周りの傾き角度が検出される。その他の
計数ユニット２７．３は長さ測定装置１０の位置測定値
Ｐ１０を評価するためにある。静的及び動的な位置のづ
れが、評価ソフトウェア２７．４によって全ての測定結
果から求められる。固定部材３０，３１も評価ユニット
２７によって別々の導線Ｐ３０，Ｐ３１を用いて制御さ
れる。

【００２６】本発明に基づいて構成された測定装置１は
決められた製造処理を常に最小限の許容誤差で実現する
ため、ＣＮＣ機械の幾何学精度の検査が、初期運転時だ
けでなく、使用者自身によっても所定の期間後に繰返し
実行できる。長さと角度の同時測定は、静的と動的なづ
れの特性量をソフトウェア補償するための誤差マトリク
スを一義的に設定することを可能にする。測定は、僅か
な時間の消費と人件費で実行され得る。予め与えられた
固定の測定プログラムにより、測定の準備経費が少ない
場合でも測定が繰返される。

【００２７】測定装置１は基本的に６つの自由度を有す
る。この場合、（回転軸線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４周り
の）４つの回転関節及び２つの並進（Ｘ方向とＺ方向）
関節は、個々のづれに依存しない記録（Ａｕｆｎａｈｍ
ｅ）を相互に可能にする。２次元評価が、回転台３，６
の角度情報Ｐ４と測定移動台１１の半径方向の位置Ｐ１
０により極座標で得られる。

【００２８】回転軸線Ｄ２周りのスピンドル９と測定移
動台１１との間の回転を測定する測角装置２２によっ
て、偏揺角が直線運動の際に案内部７に沿って測定され
る。偏揺角は、測角装置４と２２の位置測定値Ｐ４とＰ
２２の差の値から生じる。更に、補助軸の状況が測角装
置２２で把握され得る。特に、これは、ロボットの場合
にも又は工作機械の制御された回転可能なスピンドルの
場合にも有効である。

【００２９】本発明による長さ測定装置１０のために、
小さな接触子の移動によるあらゆる制約を考慮する必要
がなくなる。その結果、円形テストの場合や長方形及び
多角形のようなその他の軌跡の曲線の場合でも、円の直
径の急峻な変化が調べられ得る。測角装置４，２２を使
用することによって、真の角度測定が可能である。しか
も、送り速度と時間から角度位置を計算することはな
い。長さ測定装置１０，１８〜２１及び測角装置４，２
２は、好ましくは、光電増分系であるが、それらは静電
容量又は磁気のようなその他の物理的な原理にしたがっ
て作動できる。干渉計も長さ測定装置１０，１８〜２１
として推奨される。

【００３０】評価ソフトウェア２７．４及び計数ユニッ
ト２７．１，２７．２，２７．３は、測定パソコン又は
ＣＮＣ制御部上にインストールされている。その評価ソ
フトウェア２７．４は、ＣＮＣ制御部を検査するために
可能な測定シーケンスを含むこともできる。ＣＮＣ制御
された工作機械の自動化したＸＹ平面に対する高速テス
ト用のテストプログラムは、以下の測定シーケンスを含
むことができる。

【００３１】測定の進行の間に、静的測定の場合にも動
的測定の場合にも、位置のほかに傾き角度（偏揺，横
揺，縦揺）及び直線からのづれも検出される。＊Ｘ方向への運動 − ＩＳＯ２３０−２（例えば、５サイクル）にした
がった静的評価による位置測定 − 機械測定系に対する直接の比較による動的測定 − ステップ幅を縮めたときのステップ応答テスト＊Ｙ方向への運動 − ＩＳＯ２３０−２（例えば、５サイクル）にした
がった静的評価による位置測定 − 機械測定系に対する直接の比較による動的測定 − ステップ幅を縮めたときのステップ応答テスト＊
円形テスト − 送り速度が遅いときの時計回転方向の円形テスト − 送り速度が遅いときの逆時計回転方向の円形テスト − 送り速度が速いときの時計回転方向の円形テスト − 送り速度が速いときの逆時計回転方向の円形テスト
＊コーナテスト − 送り速度が遅いときの時計回転方向のコーナテスト − 送り速度が遅いときの逆時計回転方向のコーナテス
ト − 送り速度が早いときの時計回転方向のコーナテスト − 送り速度が早いときの逆時計回転方向のコーナテス
ト図８には、ＣＮＣ機械に対して幾つかの可能な動的テス
ト方法が列挙されている。測定図がこれに対して示され
ている。これらの測定図は、検査のためにＣＮＣ制御部
のディスプレイ上に表示でき、また、必要に応じてプリ
ンターによって印字され得る。

【００３２】直線案内部７の全ての測定長にわたって測
定装置１の測定精度を保証するため、かつ、非常に小さ
い軌道半径を有する円形テストを実行可能にするため
に、図９中にさらに示された実施例の測定装置１は、横
案内部３３を備えている。この横案内部３３は、直線案
内部７と共に直交ステージを形成する。この直交ステー
ジによって、スピンドル９が移動台２に対して相対的に
ＸＹ平面内で移動され得る。この横案内部３３は、直線
案内部７に対して標準的に配置されている。この場合、
測定要素８の動きは、横案内部３３に沿って別の長さ測
定装置４０によって測定される。このため、目盛板４
０．１と走査ユニット４０．２が設けられている。図示
された実施例中では、走査ユニット１０．２が案内部７
に沿って移動可能な中間部品３４上に固定されている。
この中間部品３４は、目盛板４０．１を備えた横案内部
３３を担持する。測定移動台１１は走査ユニット４０．
２を担持し、かつ、それは、直線案内部７に対して標準
的に（Ｘ方向へ）横案内部３３へ相対的に移動可能であ
る。横案内部３３は案内ピンとして単に模式的に示され
ている。既に説明したように、ボルト１３．１，１３．
２並びに平面１１．１は測定移動台１１に配置されてい
る。

【００３３】図１０に示されているように、独立した２
つの測定目盛板１０．１，４０．１の代わりに共通の二
次元測定目盛板５０．１も使用できる。この測定目盛板
５０．１は、構造部品６に固定された例えば周知の二次
元の交差格子であってもよい。交差格子５０．１は２つ
の案内部７，３３の摺動運動（自由度）に対して平行に
配置されている。特に、交差格子５０．１を光電走査す
るための走査ユニット５０．２は、測定移動台１１に固
定されている。

【００３４】この付加的な横案内部３３によって、多面
的に使用可能な測定装置１が提供される。７つの自由度
による冗長性を排除するため、全ての測定で測定要素８
が回転軸線Ｄ１周り又は横案内部３３に沿って移動可能
なことが保証されなければならない。これには、回転軸
線Ｄ１周りの構造部品３の回転運動又は横案内部３３に
沿った長手方向の移動を − 例えば、挟持して −
阻止する必要がある。特に、構造部品３の挟持は固定部
材３０によって有利に行い得る。横案内部３３に対し
て、測定要素８を長手方向（Ｘ方向）に動かないように
挟持するため、− 図示しなかった − その他の固定
部材を設けるべきである。この固定部材は、電磁石でも
よくその固定部材３０に相当する。

【００３５】付加的な横案内部３３の利点は、円形テス
トを行う場合にプログラムされた円軌跡の軸に対して回
転軸線３を有する基本体３を中心合わせできる可能性に
ある。偏心度の軸に平行な成分は、プログラムされた円
軌跡の中心点を通り過ぎた時に直接表示される。更に、
回転軸線Ｄ１の中心位置の挟持が横案内部３３によって
回避される。

【００３６】より大きな利点は、直線案内部７に対する
測定精度が、長さ測定装置４０による位置測定の際に全
測定長にわたって（直線案内部７沿いの任意の位置で）
一定な点である。これとは反対に、測角装置４による極
座標での位置測定の場合では、系の精度が半径方向の測
定位置の外向きに増加するために低下する。特に図９，
図１０の実施形のさらなる利点は、制御部と駆動部を独
立に検査するための非常に小さい軌道半径を伴う円形テ
ストと自由な形のテストが、長手案内部と横案内部７，
３３に沿った動きを通じてそれらの可動部品の比較的小
さな慣性の作用によって実施し得る点にある。

【００３７】将来、いわゆるヘキサポッド（Ｈｅｘａｐ
ｏｄ）機械（図１１）は従来の工作機械の概念に対する
最初の代替物となる。このヘキサポッド機械とは、機械
の基本体６１と工具担持板６２との間が一連の入れ子式
の足部６３によって連結され得る工作機械をいう。この
入れ子式の足部６３の制御された長手方向の移動は、工
具担持板６２とひいては工具に所望の動きを与える。こ
の機械の構造は、通常の移動台系に比べて加工品に対し
て工具の傾きや回転をより大きくする。それ故、位置づ
れと角度のづれの同時測定はより大きな意義がある。本
発明の測定装置１は、その汎用性のためにヘキサポッド
の測定に対しても適している。上述した実施例に基づく
本発明で形成された測定装置１を有するこのようなヘキ
サポッド機械が、図１１中に示されている。求めたづれ
の大きさは加工品の直交座標系に関連があり、よって、
加工品への誤差の影響の評価を容易にする。工作機械の
上又はその中の測定装置１は言わば加工品を代表し、か
つ円形運動又は自由な形の運動中のづれの動的検出を可
能にする。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の主要な
利点は、ここに提唱する測定装置が相対運動する機械部
品の全測定経路内の円運動や直線運動の測定にも汎用的
に適している点にある。どんな運動でも、直線と回転運
動の同時測定が行われるので、測定装置は全ての軸運動
を検出するロボット運動を検査するためにも適してい
る。測定装置を汎用的に使用できるにもかかわらず、こ
の装置を比較的単純にしかも頑丈に形成できる。何故な
ら、この測定装置が標準測定系で構成されているからで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定装置の断面図である

【図２】図１の測定装置の平面図である

【図３】その他の測定装置の断面図である

【図４】図１の測定要素を拡大した断面図である

【図５】図４の測定要素の線分Ｖ−Ｖに沿った断面図
である

【図６】図１の測定要素における取外した状態のその
他の断面図である

【図７】評価装置を有する本発明の測定装置のその他
の断面図である

【図８】いくつかのテスト方法を示す表である

【図９】取外した状態におけるその他の測定要素の断
面図である

【図１０】取外した状態におけるその他の測定要素の
断面図である

【図１１】ヘキサポッド機械の側面図である

【符号の説明】

１測定装置２移動台３基本体４，２２測角装置５，１４，１５，１６軸受６構造部品７，１３直線案内部８測定要素９スピンドル１０，４０長さ測定装置１０．１，４０．１，５０．１目盛板１０．２，４０．２，５０．２走査ユニット１１測定移動台１３．１，１３．２ボルト１３．３，１３．４ブッシュ１７ホルダー１８，１９，２０，２１接触子２３，２４電磁石２５，２６，３０，３１固定部材２７評価装置２７．１，２７．２，２７．３計数ユニット２７．４評価ソフトウエア３３横案内部３４中間部品６１機械の基本体６２工具担持板６３入れ子式足部Ｄ１第１回転軸線Ｄ２第４回転軸線Ｄ３第２回転軸線Ｄ４第３回転軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 17/00 G01B 5/00 G01B 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＣ工作機械や産業用ロボットのような
自動製造装置又は操作装置のＮＣ制御された作業ヘッド
の互いに相対運動する２つの機械部品（２，９）の幾何
学的及び動的な精度を評価するための測定装置におい
て、 − １つの機械部品（２）上に固定された基本体（３）
と、 − この基本体（３）上にその基本体（３）の底面に対
して垂直方向に延在する第１回転軸（Ｄ１）を中心に回
転可能に軸支された構造部品（６）が、別の機械部品
（９）と脱着可能に接続できる測定要素（８）用に案内
部（７）を有し、 − 第１回転軸線（Ｄ１）周りで上記基本体（３）に対
する構造部品（６）の回転を測定可能な測角装置（４）
と、 − 上記案内部（７）に沿った測定要素（８）の運動を
検出するために、構造部品（６）の第１回転軸線（Ｄ
１）に対して半径方向に設けてある測長装置（１０）
と、この場合、この測長装置（１０）が測定目盛板（１
０．１）とこの目盛板に対して相対運動する走査ユニッ
ト（１０．２）とを有し、この測長装置（１０）の測定
範囲が相対運動する２つの機械部品（２，９）の可能な
移動距離にほぼ相当し、 − 上記走査ユニット（１０．２）が測定移動台（１
１）上に設けられ、この場合、この測定移動台（１１）
がまた同時に、その測定移動台（１１）と別の機械部品
（９）に脱着可能に接続できるホルダー（１７）との間
において上記案内部（７）に対して横方向に延在してい
る第４回転軸線（Ｄ２）に沿ったそのホルダー（１７）
の移動を測定するための少なくとも１つの測長装置（１
８〜２１）のホルダーである、ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】ホルダー（１７）と測定移動台（１１）
との間には、互いに直交する少なくとも２つの第２と第
３回転軸線（Ｄ３，Ｄ４）を軸とする軸受（１５，１
６）がホルダー（１７）に設けられ、上記ホルダー（１
７）がこれらの回転軸線周りで測定移動台（１１）に対
して相対的に旋回すること、上記第２と第３回転軸線（Ｄ３，Ｄ４）は第１回転軸
（Ｄ１）に対して横方向に延在し、かつ測定移動台（１
１）が案内部（７）に対して相対的に摺動する平面に平
行な１つの面内上にあることを特徴とする請求項１に記
載の測定装置。
【請求項３】ホルダー（１７）と測定移動台（１１）
との間には、別の軸受（１４）が第２と第３回転軸線
（Ｄ３，Ｄ４）に対して垂直な第４回転軸線（Ｄ２）上
に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の測
定装置。
【請求項４】接触表面（１１．１）が測定移動台（１
１）又はホルダー（１７）に隣接していること、接触表面（１１．１）と共に作用して互いに間隔を開け
て配置された少なくとも３つの測長装置（１８〜２１）
が対向するホルダー（１７）又は測定移動台（１１）に
固定され、かつホルダー（１７）と測定移動台（１１）
との間で回転軸線（Ｄ３，Ｄ４）周りに相対的な回転が
ある際に測長装置（１８〜２１）により測定可能な接触
表面（１１．１）と測長装置（１８〜２１）との間の間
隔が変化することを特徴とする請求項２又は３のいずれ
か１項に記載の測定装置。
【請求項５】測定移動台（１１）とホルダー（１７）
との間で第４回転軸線（Ｄ２）周りの回転運動を測定す
るために、別の測角装置（２２）が設けられていること
を特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項６】連結部（１３）が直線案内部の形態で測
定要素（８）の測定移動台（１１）とホルダー（１７）
との間に配置されていること、このホルダー（１７）が上記連結部（１３）を介して上
記測定移動台（１１）上に脱着可能に固定されているこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の測
定装置。
【請求項７】測定要素（８）の動きを検出するための
測長装置（４０）を有する別の案内部（３３）を有し、
上記測定要素（８）がこの別の案内部（３３）に沿って
設けられ、この場合、この別の案内部（３３）は案内部
（７）に対する測定要素（８）の相対運動を可能に且つ
少なくとも第１回転軸線（Ｄ１）に対して横方向を向い
た直線案内部であることを特徴とする請求項１に記載の
測定装置。
【請求項８】測定装置（１）を備えた自動製造装置又
は操作装置のＮＣ制御された作業ヘッド（９）の幾何学
的及び動的な精度を検査する方法において、ホルダー
（１７）の測定移動台（１１）への装着は数値制御によ
って行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項９】行われる装着はＮＣ制御部に通報され、
これにより互いに相対運動する２つの機械部品（２，
９）を数値制御して運動させる測定プログラムが開始す
ることを特徴とする請求項８に記載の方法。