JP3279317B2 - 接触プローブ - Google Patents

接触プローブ

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JP3279317B2
JP3279317B2 JP50829593A JP50829593A JP3279317B2 JP 3279317 B2 JP3279317 B2 JP 3279317B2 JP 50829593 A JP50829593 A JP 50829593A JP 50829593 A JP50829593 A JP 50829593A JP 3279317 B2 JP3279317 B2 JP 3279317B2
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レニショウ メタロジィ リミテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば、工作機械または座標測定機のよう
な座標位置決め機械に使用される接触プローブに関す
る。
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる
英国特許出願第9123853.5号、第9124777.5号、および第
9215512.6号の明細書の記載に基づくものであって、当
該英国特許出願の番号を参照することによって当該英国
特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成
するものとする。
かかるプローブは、英国特許第4,153,998号で知らせ
ており、かつ機械の可動アームに接続され得るように固
定構造体を備えている。この固定構造体に対し、ワーク
ピースに接触する測定先端部を有しているスタイラスが
支持されている。ワークピース表面の位置は、スタイラ
スの測定先端部を、位置が測定されるべき表面に接触す
るように駆動すべく機械を作動し、プローブでもって測
定先端部と表面との間の接触を検出することにより、検
出される。プローブは、このような接触を示す信号を発
し、この信号は、可動アームの位置を記録するため、お
よびその動きを制御すべく機械の制御系に指示するため
に用いられる。その動きの制動中に、可動アームが、ス
タイラス先端部と表面との間の接触点を越えて動いたと
きにスタイラスへの損傷を防止するために、スタイラス
は、固定構造体の休止位置に支持されているスタイラス
支持部材に担持されている。スタイラス支持部材は、ス
タイラスに変位力が加えられたときには休止位置から外
れ、変位力が取除かれると休止位置に戻り得る。スタイ
ラス支持部材のこの移動は、「越動移動（overtravel d
isplacement）」として知られている。１つから次の越
動移動における固定構造体に対するスタイラス支持部材
の良好な位置反復性が、表面位置が正確に測定され得る
ために要求されている。
プローブに担持されるスタイラスを変えることが、た
まには要望される。例えば、ワークピース上の異なる特
徴部を測定することは、異なる形態および長さのスタイ
ラスの使用を要求するかもしれない。
本出願人の欧州特許出願第92301504.4号に、スタイラ
スの自動交換が可能なプローブを開示した。プローブ
は、感知モジュール（sensing module）に着脱自在にマ
ウントされるスタイラスモジュールを含むモジュール構
造を有している。スタイラスモジュールは、ケーシング
と、このケーシングに対し越動移動を可能とし休止位置
に付勢されたスタイラス支持部材とを有している。感知
モジュールは、スタイラスモジュールが磁気的に保持さ
れる歪感知ロードセルを支持する固定構造体（これによ
り感知モジュールは可動アームに保持される）を備えて
いる。スタイラス先端部と表面との接触は、ロードセル
によって検出される。ロードセルは、越動移動の前に生
ずるスタイラス内の歪レベルを感知する。この歪レベル
はスタイラスモジュールのケーシングを通してロードセ
ルに伝えられる。
本発明の第１の形態は、プローブのこのモジュール構
造に関連した不都合の認識に関する。機械の検査プログ
ラム部分の誤りのために、もしプローブが駆動されたと
したら、（例えば、過剰な越動のために）スタイラスモ
ジュールは歪感知の保持モジュールからはからずも取外
され、プローブは感知モジュールを破壊することなしに
は最早トリガを記録する能力を有さず、かくて修復でき
ない損害を生じさせる。これにもかかわらず、機械の制
御系はあたかもプローブが完全に機能しているかの如く
機械の作動を継続するであろう。このような状況は、明
らかに、機械あるいはプローブのいずれかまたは両方に
重大な損害を与えることになる。
本発明の第１の独立の形態は、感知モジュールと、保
持モジュールに着脱自在に取付可能なスタイラスモジュ
ールとを含むプローブを提供する。ここにおいて、感知
モジュールは、スタイラスモジュールがマウントされた
ときに検出し、当然に警報信号を出力する手段を備えて
いる。
検出手段は、適当な機構、例えばマイクロスイッチ，
光学センサあるいは磁気センサによりもたらされてもよ
い。
検出手段からの警報信号は、感知モジュールが支持さ
れている可動アームの動きを阻止するよう機械の制御系
に支持するのに用いられ、かくて機械または感知モジュ
ールのいずれもの損傷を防止している。
真にフレキシブルな測定システムをもたらすために
は、１つのスタイラスモジュールの他との自動交換を可
能とすべく、複数のスタイラスモジュールが機械の作動
領域内に保持されていなければならない。本発明の第２
の独立の形態は、複数の（スタイラスモジュールのよう
な）タスクモジュールを保持するための貯蔵システムに
関する。ここにおいて、各タスクモジュールは機械の可
動アームに支持されている（感知モジュールのような）
保持モジュールに相互交換自在に接続可能である。
本発明の第２の形態によれば、係合要素の組を有する
タスクモジュールを個々に保持する複数の貯蔵ポートを
有するマガジンが提供される。そして、タスクモジュー
ルを貯蔵ポートに接続させる第１の方向に付勢する磁気
手段が設けられている。ここにおいて、貯蔵ポートおよ
びタスクモジュールは、前記係合要素の前記第１の方向
と逆方向からの受入れが可能であり、および、磁気手段
からの力を越える力がタスクモジュールに加えられたと
きには、タスクモジュールが第１の方向と逆方向に支持
構造体に対し動き得るように、形状付けられている。
このようなマガジンおよびタスクモジュールは、タス
クモジュールの保持モジュールによる係合と、貯蔵ポー
トからのタスクモジュールの取外しとを、単一の連続運
動において、かつ（専用モータや電磁石のような）他の
付加的機械装置を必要とすることなく行うことができ
る。
典型的には、タスクモジュールはスタイラスモジュー
ルないしはスタイラスであってもよい。しかしながら、
要求されるならば、適当な保持モジュールに、より複雑
な形状のタスクモジュール（例えば、温度センサ，加速
度計または圧力センサ）が設けられてもよい。
上述したようなスタイラスモジュールの自動交換を可
能とするマガジンとのプローブの使用は、スタイラスの
交換作動中に、機械はマガジンの空の貯蔵ポート内にス
タイラスモジュールを配置し、それから感知モジュール
を新しいスタイラスモジュールと係合すべく異なる貯蔵
ポートへ移動すべく作動させるというさらなる問題を生
じさせる。感知モジュールは、スタイラス交換作動の途
中でマガジンの２つのポート間を移動している間、必然
的にスタイラスモジュールを運ばず、かくて検出手段は
動きを防止する警報信号を発し、自動スタイラス交換を
効果的に防止する。
本発明の第３の形態は、座標位置決め機械を提供す
る。この機械は、テーブルと、該テーブルとアームとの
相対運動をもたらす支持構造体に支持されたアームと、
アームに支持され、保持モジュールおよび該保持モジュ
ールに着脱自在に接続可能なタスクモジュールを有し、
該保持モジュールはタスクモジュールが保持モジュール
から取外されるときを検出し、前記テーブルとアームと
の相対運動を阻止すべく警報信号を発生する手段を有し
ているプローブと、前記保持モジュール上の前記タスク
モジュールの他のものとの交換を可能とすべく前記タス
クモジュールを個々に保持する複数の貯蔵ポートを有す
るマガジンとを備え、前記保持モジュールの前記マガジ
ンとの所定の空間的関係において、その存在を感知し、
かつそれにより前記警報信号を禁止する禁止信号を発す
る感知手段が設けられ、これにより交換作動の途中にお
ける相対運動を可能としている。
かくて、この機械は、スタイラスモジュールが感知モ
ジュールにマウントされていなくとも、スタイラス交換
中に可動アームを駆動し得る。感知手段はマガジン上に
設けられ、ホール素子センサや磁気リードスイッチのよ
うな電界や磁界を感知するセンサであるのが好ましい。
本発明の実施例が、添付図面を参照しつつ例として説
明される。
第１図は、スタイラス交換プローブのモジュールデザ
インの断面図、 第２図は、マガジンの第３実施例の斜視図、 第３図は、第２図の細部を示す断面図、 第４図は、貯蔵ポートの側面図、 第５図は、第４図の貯蔵ポートの平面図、 第６図は、第４図および第５図の細部を示す断面図、 第７図は、第３図のマガジンの側面図、 第８図は、マガジンの第４実施例の正面図、 第9a図〜第9d図は、第８図のマガジンを用いた、スタ
イラス交換作動を示す概略図、 第10図は、マガジンの第５実施例を組込んだ座標測定
機の斜視図、 第11図は、第10図の細部である。
接触プローブは、感知モジュール12の形態の保持モジ
ュールと、それに着脱自在にマウント可能なスタイラス
モジュール14の形態のタスクモジュールとを含んでい
る。スタイラスモジュール14は、上側ケーシング16と、
これに３本のボルト20および関連するスペーサ22によっ
て一緒に保持されている下側ケーシング18とを備え、か
つ中間のフローティングスカート24によって囲繞されて
いる。スタイラス支持部材26は、下側ケーシング18に関
し運動学的（kinematic）休止位置にスプリング28によ
って偏倚されている。支持部材26はスプリング28の偏倚
力に対向して休止位置外に変位可能であり、かくてプロ
ーブの越動に適応すべくスタイラスの傾動を可能として
いる。
感知モジュール12は、筒状ハウジング30の形態の固定
構造体と、これに支持されたロードセル32とを備えてい
る。ロードセル32は、三角形断面のケージ34によりもた
らされる第１部分と保持リング36によりもたらされる第
２部分とを含んでいる。両部分34,36は、半導体歪ゲー
ジ（不図示）がマウントされた３本の柱38によりもたら
される弱化領域により、相互に連結されている。スタイ
ラスモジュール14は、保持リング36上の一組のカイネマ
チック係合要素と上側ケーシング16上の一組のカイネマ
チック係合要素との間の係合によって、感知モジュール
12上のカイネマチック配置内に着脱自在にマウントされ
ている。要素の組のそれぞれは、スタイラスモジュール
14の上側ケーシング16および感知モジュール12の保持リ
ング36に設けられた磁石40,42間の磁気吸引力により係
合状態に保持されている。ここまでは、このようなプロ
ーブそれ自体は既知であり、本出願人の係属中の欧州特
許出願第92301504.4号に記載されている。
検出器が感知モジュール12に設けられており、スタイ
ラスモジュール14がそれにマウントされたことを検出す
る。第１図を参照するに、検出器は磁石42に設けられた
ボア52内を動き得るプランジャ50を含む。プランジャ50
は、ボア52内に延びる細長ボディ54を有し、その上端部
で支持されている軟鉄カラー56を備えている。カラー56
は下方に垂下するスカート58を有しており、スカート58
は、磁石42とカラー56の軟鉄材料との間の吸引力によ
り、保持リング36の後方延長面に支持されたプリント回
路基板60上に設けられている適当な電気接続と接触する
ように付勢されている。スタイラスモジュール14が感知
モジュール12にマウントされると、磁石40,42の間の間
隙は、プランジャの下端部が上方に付勢され、軟鉄カラ
ー56が回路基板60と接触しなくなるようになる（磁石4
0,42の間の吸引力が磁石42とカラー56との間の吸引力を
越えている）。
かくて、スタイラスモジュール14が感知モジュール12
から接続解除されると、スカート58は回路基板60上に設
けられた回路を完成し、警報信号が機械の制御系に送ら
れ、可動アームの運動の制動を生じさせる。逆に、スタ
イラスモジュール14が感知モジュール12に接続されたと
きは、回路基板60上の回路が遮断され、警報信号は発せ
られず機械の正常な作動が可能となる。
第１図のプローブ構造と共に用いられて好適なマガジ
ンの一例が第２図〜第７図に示されている。マガジンは
多数のモジュール型貯蔵ポート100を備えている。各貯
蔵ポート100は隣接するポートと接続可能であるか、あ
るいは妥当なときは、隣接する電子モジュール102,104
と接続可能である。ポート100の各々は、ベース110およ
びこのベース110に支持されたドッキング挿入体114の形
態の一対のジョーを備えた支持構造体を有している。挿
入体の各々は、ベース110から隣接するドッキング挿入
体114の方向に突出して延びる縁部116を有している。縁
部の表面116は互いにほぼ平行に延びている。各貯蔵ポ
ート100に関して、スタイラスモジュール14の上側ケー
シング上の係合要素を汚染、例えばダストから護るため
にリッド112が設けられている。リッド112は、ヒンジ11
3を介してベース110に回動自在に連結されており、リッ
ド112を持上げて、かくて係合要素の露出を可能として
いる。スタイラスモジュール14を貯蔵ポート110内に保
持するために、永久磁石118が各ドッキング挿入体114の
上面に設けられている。
貯蔵ポート100内にスタイラスモジュール14を保持す
る機構は、第３図に、より詳細に示されている。スタイ
ラスモジュール14の下側ケーシング18の上端部は環状リ
ップ19をなしており、その径はフローティングスカート
24の径よりも大きい。縁部表面116の間の間隙はフロー
ティングスカート24の径よりも大きいが、しかしリップ
19の径よりは小さい。かくて、スタイラスモジュール14
の、上側および下側ケーシング16,18の間の距離に等し
い程度の垂直方向の動きを許容している。磁石118は下
側ケーシングを上向きに付勢し、リップ19のドッキング
挿入体114との係合をもたらしている。上側および下側
のケーシング16,18は強磁性材料（例えばスチール）で
あり、ドッキング挿入体114および磁石118と共に矢印Ｐ
で示されるような磁束路を創出している。フローティン
グスカートは非磁性材料であり、磁力がその作動と干渉
するのを防止している。
前述のように、マガジンには、スタイラス交換作動中
における感知モジュール12の存在を検出し、スタイラス
モジュール14が感知モジュール12から取外されたときに
発生する警報信号を禁止する信号を発するための検出シ
ステムが設けられている。検出システムは３つの電子モ
ジュール、すなわち、中央モジュール102および２つの
端部モジュール104A,104Bを備えている。各ポート100
は、隣接するポート100とボルト124および位置決めピン
126の手段により連結されてよく、中央モジュール102お
よび端部モジュール104A,104Bの間の電気的接続は、各
ポート100の一対のばね付勢された接点128によりもたら
される。
さて、第４図〜第６図を参照するに、接点128の各々
は、ポート100のベース110内に支持された対応するスリ
ーブ132内をそれぞれ動き得る一対の金属プランジャ130
を備えている。プランジャ130の各々は、半球体先端部
で終了する細い接点端部134を有している。導電性のコ
イルばね136がプランジャ130を互いに離間して偏倚さ
せ、接点端部134をそれぞれスリーブ132の外方へ付勢し
ている。各スリーブ132の縮径部138がプランジャをベー
ス110内に保持している。所定のばね付勢された接点128
における各プランジャ130の同一形状は、各ポート100が
同一に構成されること、および各ポート100が中央電子
モジュール102のどちら側にも使用され得ることを意味
する。
端部モジュール104Aは一対の光ビーム150を発生す
る。端部モジュール104Bは、各光ビーム150を検出し、
それに応じて信号を出力すべく位置された光検出器を有
している。感知モジュール12がビーム径路内に動いて入
ると、ビームを遮り、電子回路に禁止信号を発させる。
この信号は警報信号を禁止し、かくて機械の制御系が可
動アームの運動を制動することを防止する。というの
も、スタイラス交換作動中には、スタイラスモジュール
14は取外されているからである。
さて、特に第７図を参照するに、マガジンの前方に設
けられた光ビーム150は、プローブがポート100に接近す
るとそれにより遮される。モジュール102,104Aおよび10
4B内の電子回路は、機械の制動を防止するオーバライド
信号を発する。このオーバライド信号は、感知モジュー
ル12のハウジングとリッド112の前部との間の接触によ
って生ずる小さな衝撃の結果として、歪ゲージからトリ
ガー信号が発されるかもしれないので、この特異な点に
おいて必要であることに留意されたい。感知モジュール
12がリッド112に接触したとき、その前面152の湾曲され
た輪郭により、感知モジュール12が第７図で左方に動く
につれ、リッド112は上方に回動される。このリッド112
の上方への回動により、リッドの後部に設けられている
フランジ154が、光ビーム156の径路内に侵入することに
なる。リッド112が第７図の位置Ｂにまでチルトされた
とき、フランジ154はビーム156を完全に遮ることがわか
る。フランジ154によるビームの遮断は、プローブがビ
ーム150の径路を外れて移動するとき、オーバライド信
号の継続的な発生を確実にしている。感知モジュールの
さらなる移動は、リッド112の第７図の位置Ｃに至るま
での継続したチルトを生じさせる。この位置で、感知モ
ジュール12は上方に移動し、かくて、スタイラスモジュ
ール14の下側ケーシング18のリップ19をドッキング挿入
体114に係合させる。ニュートンの第３運動法則によ
り、ドッキング挿入体114は、下側ケーシング18にそれ
を適所に保持すべく下向きの反力を与える。その結果、
継続的な上方への移動は、感知モジュール12およびスタ
イラスモジュール14間の磁気的結合を破壊することにな
る。この点で、感知モジュール12のスタイラスモジュー
ル14からの連結解除によりプローブから発される警報信
号は、モジュール102,104Aおよび104Bからビーム156の
継続的遮断により発されている禁止信号によってオーバ
ライドされる。それから、感知モジュール12は、リッド
112がポート100の上方を閉鎖するまで、第７図において
右側に戻される。この位置では、感知モジュール12は光
ビーム150を遮っている。感知モジュール12は、それか
ら別のポートに近接するまでマガジンに沿って動くこと
ができ、その位置で、別のスタイラスモジュールとのド
ッキング動作を行い得る。
ドッキング動作においては、機械の可動アームは、最
初に、感知モジュール12を水平方向に駆動すべく作動さ
れる。この動きの途中で、感知モジュール12はリッド11
2と接触し、リッド112の前面の形状寸法のために、リッ
ド112は感知モジュールによってスタイラスモジュール1
4の上側ケーシング16の係合要素が露出するよう持上げ
られる。感知モジュール12の水平方向の移動は、感知お
よびスタイラスモジュール12,14の係合要素がお互いに
整合するまで継続される。感知モジュール12はそれから
下向きに移動される。この下向きの移動中に、２組の係
合要素が係合し、同時にスタイラスモジュール14は貯蔵
ポート100から外れる。感知モジュール12（これは今や
スタイラスモジュール14を担持している）の下向きの移
動は抑止され、プローブは貯蔵ポート100の外に水平方
向に移動される。
ハウジング30がマガジンに接触したとき、感知モジュ
ール12内の柱38（およびこれに設けられている歪ゲー
ジ）への損傷を防止するために、三角断面ケージ34の基
部に反力フランジ60が設けられている。フランジ60は、
ハウジング30の内径に関し比較的緊密な公差を有し、か
くてハウジング30のリッド112との接触による変形は、
保持リング36よりむしろまずフランジ60に対して働く。
マガジンは、マガジンのベースに対する変位を可能と
する越動機構にマウントされており、越動機構はベース
に支持されている。この結果、感知モジュール12と例え
ば電子モジュール102との間の偶発的衝突の場合に、マ
ガジンはベース200に関してその所定位置の外にチルト
することができる。マガジンのための越動機構は、各々
が隣接する一対のボール212によってもたらされる集束
表面に着座する３つのローラ210によってもたらされて
いる。偏倚スプリング214がローラ210をボール212と係
合するよう付勢している。ローラ210およびボール212
は、マガジンのベース200に対する休止位置からの動き
を検出し、このようなマガジンの変位が発生したとき、
機械の可動アームの動きを制御する信号を発すために、
直列の電気回路に配線されている。
１つのマガジンの他のマガジンとの交換を可能とする
ために、ベース200は半径方向に延びる３つの開口を有
している。スプリング214による付勢力と反対方向の力
の付与の下に、ローラ210はボール212から外され、マガ
ジンはローラ210が上述の開口と整合する位置までその
軸線回りに回転される。そこで、マガジンはベースから
取外され得る。このような交換機構は、本出願人の米国
特許第4,349,946号にさらに詳しく述べられている。
第２図に示したマガジンの変形例が、第８図を参照し
つつ説明される。第８図のマガジンは、さらに、感知モ
ジュールの存在を検出する（感知モジュール内の磁石42
による）ホール効果すなわち磁気リードスイッチを有す
る中央電子モジュール306を備えている。強磁性材料の
存在を検出する他の適当なセンサを用いることもでき
る。第８図のマガジンは、マガジンの本体308が、アル
ミニウムの一体材から機械加工されたものである点で、
第２図のマガジンと異なっている。ドッキング挿入体31
0が永久磁石312を支持している。該磁石312は、スペー
サ314および保持スクリュウ318で適所に締付けられてい
る保持プレート316によって、定位置に保持されてい
る。個々に可動のリッド320が、各貯蔵ポートに関して
設けられている。マガジンのベースは、頂部ハウジング
322を有しており、該ハウジング322は、圧縮ばね326の
作用により、底部ハウジング324に関するカイネマチッ
ク休止位置に偏倚されている。圧縮ばね326は、クラン
ピングスクリュウ328,ナット330およびワッシャ332によ
って適所に保持されている。マイクロスイッチ334がプ
リント回路基板336に支持され、基板336は、次いで３つ
の保持ボルト338により、上側ハウジング322のベースに
保持されている。また、ハウジング322のベースには、
平板接触スプリング340が保持され、さらにボルト342に
よって支持されている。接触スプリング340の自由端
は、マイクロスイッチ334の近傍に在り、この自由端の
マイクロスイッチからの変位は、スクリュウ328に設け
られた調整ナット346によって調整できる。例えば、可
動アームおよびマガジン間で衝突が生じた場合には、マ
ガジンは、圧縮ばね326の作用に対向して、ベース324に
対しチルトすることが許容される。このチルト動作は、
平板接触スプリング340のマイクロスイッチ334への接触
を引起し、マイクロスイッチ334は、可動アームの動き
を抑止する衝突信号を発する。
マガジンの変形例についての交換作動を、第9a図〜第
9d図を参照しつつ説明する。スタイラスモジュールが感
知モジュールから取外されたとき、感知モジュールが警
報信号を発するのを防ぐ禁止信号をマガジンに発させる
ためには、中央電子モジュール306に設けられたホール
効果センサが作動され、光ビーム350および352の１つが
同時に遮られねばならない。それ故に、スタイラス交換
作動中、最初に、感知モジュールはいつもホール効果セ
ンサを作動させるために、中央電子モジュールに接近し
なければならない。必然的に、感知モジュール12は同時
に光ビーム350を遮り、かくてマガジンに禁止信号を発
させる。感知モジュール12は、マガジンに沿って、所望
の貯蔵ポートに近接した位置（第9b図）に移動される。
この作動中、光ビーム350は遮られたままであり、禁止
信号の継続的発生を生じさせている。感知モジュール12
が、スタイラスモジュールと係合する位置に動かされる
と、感知モジュール12は、光ビーム350の径路の外方へ
移動しているけれども、リッド320の後方のフランジが
光ビーム352を遮り、それ故に、禁止信号が継続的に発
されている。一旦、スタイラス交換作動が完了すると、
感知モジュールは、その特定の貯蔵ポートから直接的に
離れる。それで、両ビーム350,352が再生され、マガジ
ンからの禁止信号が止む。それから、プローブは再作動
可能とされ、感知モジュール12から（スタイラスモジュ
ール14が取外された場合に）警報信号が発せられるのを
許容する。
このマガジンの変形例は、スタイラス交換作業中の感
知モジュールの存在を検出するために２つの独立した感
知装置を備えており、光ビームの１つのみが遮られたと
きに禁止信号が発せられるのを防止している。これは、
例えばビームが作業者の手により遮られたようなとき
に、禁止信号が発せられる可能性を取除いている。
さらなる変形例においては、一旦、ホール効果センサ
が作動されると禁止信号が発され、光ビームの１つが所
定時間、例えば５秒を越える期間遮られないようにされ
ている。これは、スタイラスが星型の輪郭を有し、それ
故に他のスタイラスモジュール、あるいはマガジンそれ
自体に衝突することなしには光ビーム350の径路内をマ
ガジンに沿ってプローブが移動され得ない場合に、スタ
イラスの交換作動を許容する。さらに別の変形例では、
ホール効果センサが各貯蔵ポートに関して設けられ、こ
れにより後方のビームの必要性を無くし、あるいは感知
モジュール12が各スタイラス交換作動の前に中央モジュ
ール306に接近する必要性を無くしている。
本発明の他の形態は、座標測定機のような座標位置決
め機械上にマガジンをマウントすることに関する。
第10図を参照するに、座標測定器400は、Ｙ方向とし
て定義されている方向にブリッジ420が移動するテーブ
ル410を備えている。キャリッジ430は、Ｙ方向に直角な
Ｘ方向として定義されている方向に、ブリッジに対して
動くように、ブリッジに支持されている。可動アーム44
0は、Ｚ方向として定義されている方向にキャリッジ内
を動き得る。かくて、ブリッジ420およびキャリッジ430
を備える可動アーム440のための支持構造体は、可動ア
ーム440のテーブル410に対する３方向の動きを与える。
代わりの、および全体的に均等な座標測定機の構造で
は、ブリッジ420が静止的で、テーブル410がブリッジに
対しＸおよびＹの方向に動く。検査プローブ450は、可
動アーム440の端部にプローブヘッド460を介して支持さ
れており、プローブヘッド460は、可動アーム440に対し
２つの直交する回転軸線回りにプローブ450を方向付け
る。
伝統的に、マガジンは座標測定機のテーブル410に支
持されている。しかしながら、本発明の実施例では、マ
ガジンは、機械のブリッジ420内のキャビティ470内に支
持されている。キャビティ470内に支持されるマガジン
は、例えば第２図に示された型式のものであってもよ
い。代わりに、プローブ450による自由なアクセスがマ
ガジンの全てのポートに対しては可能でないなら、貯蔵
ポートは、コンベアベルト480に支持されてもよい。コ
ンベアベルト480はモータ（不図示）により駆動され、
適当なポートがプローブ450によりアクセス可能となる
までポート490を循環させる。
マガジンを機械のブリッジに保持することは、いくつ
かの利点を有する。第１に、部品を検査するために使用
される機械の全有効ボリュームが、テーブル410からマ
ガジンを取除くことにより、実質的に増大される。第２
に、ブリッジ420がテーブル410の一端から他へ移動して
いる間に、交換作動が行われ、かくて測定作動を行うに
必要なサイクル時間を実質的にスピードアップする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９２１５５１２．６ (32)優先日 平成４年７月22日(1992．7．22) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (72)発明者 ヘリアー，ピーター ケネス 英国 ジーエル11 ６ディエックス グ ロスターシャ州 ノース ニブリー ハ イランズ ドライブ ６ (72)発明者 ダブス，ジョンクリストファー 英国 エヌピー６ ５ジェイビー グウ ェント チェプストウ ピアースフィー ルド 41 イットン ヴュー (72)発明者 マクマトリィー，デービット ロバーツ 英国 ジーエル12 ７イーエフ グロス ターシャ州 ワットン−アンダー−エッ ジ タバナクル ロード 20 (56)参考文献 特開 昭60−224014（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−79206（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 B23Q 3/155

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】互いに対し可動なアームおよびテーブル
    と、 第１の係合要素の組を有しアームに設けられた保持モジ
    ュール（12）と、 前記保持モジュール（12）の第１の係合要素の組と着脱
    自在に係合する第２の係合要素の組を有し機械の作業領
    域内に貯蔵された少なくとも１つのタスクモジュール
    （14）と、 前記タスクモジュール（14）を貯蔵する少なくとも１つ
    の貯蔵ポート（100）を有するマガジンと、 前記タスクモジュール（14）を前記貯蔵ポート（100）
    に係合させるよう磁気的に第１の方向に付勢する手段と を備えた座標位置決め機械において、 前記保持モジュール、タスクモジュールおよび貯蔵ポー
    トは、前記タスクモジュールが前記貯蔵ポートに保持さ
    れているときタスクモジュールの第２の係合要素が保持
    モジュールの第１の係合要素に前記第１の方向と逆の方
    向からアクセス可能に、かつ、第１および第２の係合要
    素が係合しているとき保持モジュールが貯蔵ポートから
    前記第１の方向に直交する第２の方向にタスクモジュー
    ルを運び去り得るように、形成されていることを特徴と
    する座標位置決め機械。
  2. 【請求項２】各貯蔵ポートは前記第２の方向に延びる一
    対のジョー（114）を備えていることを特徴とする請求
    の範囲第１項に記載の機械。
  3. 【請求項３】前記タスクモジュール（14）は、上側およ
    び下側のケーシング（16,18）とそれらの間に延びるネ
    ック（24）とを有し、前記第２の係合要素の組が前記上
    側ケーシングに設けられており、かつ、前記貯蔵ポート
    （100）のジョー（114）は、ネック（24）より広く下側
    ケーシング（18）よりも狭いスペースを有し、 前記タスクモジュール（14）が前記貯蔵ポート（100）
    に保持されるとき、下側ケーシング（18）がジョー（11
    4）にその一側で係合するよう磁気的に付勢され、 ネット（24）がジョー（114）の間に延在し、かつ上側
    ケーシング（16）がジョー（114）の他側に存すること
    を特徴とする請求の範囲第２項に記載の機械。
  4. 【請求項４】前記磁気的付勢手段（118）は、マガジン
    に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項、
    第２項および第３項のいずれかに記載の機械。
  5. 【請求項５】前記磁気的付勢手段は、永久磁石（118）
    であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の機
    械。
  6. 【請求項６】座標位置決め機械に用いるマガジンであっ
    て、該マガジンは、機械の可動アームに設けられた保持
    モジュール（12）によってタスクモジュール（14）の係
    合と、前記タスクモジュール（14）を用いた機械による
    作動の遂行と、前記タスクモジュール（14）のマガジン
    への戻しとを可能とするために、係合要素の組を個々に
    有する少なくとも１つのタスクモジュール（14）を包含
    し、 また、該マガジンは、前記タスクモジュール（14）を保
    持し、第２の方向に延びる一対のジョー（114）を有す
    る少なくとも１つの貯蔵ポート（100）を備えており、 さらに、前記タスクモジュール（14）を前記ジョー（11
    4）に係合させるように前記第２の方向に直交する第１
    の方向に磁気的に付勢する手段を備え、 前記ジョー（114）のスペースおよびタスクモジュール
    （14）の形状が、前記係合要素が前記第１の方向と逆の
    方向からアクセス可能であり、前記タスクモジュール
    （14）が前記磁気的付勢手段（118）の作用に抗って前
    記貯蔵ポート（100）から前記第２の方向と逆の方向に
    取外せるように定められていることを特徴とするマガジ
    ン。
  7. 【請求項７】前記タスクモジュール（14）は、上側およ
    び下側のケーシング（16,18）とそれらの間に延びるネ
    ック（24）と、前記上側ケーシング（16）に設けられた
    係合要素の組とを有し、かつ、前記貯蔵ポート（100）
    のジョー（114）は、ネック（24）より広く下側ケーシ
    ング（18）よりも狭いスペースを有し、 前記タスクモジュール（14）が前記貯蔵ポート（100）
    に保持されるとき、下側ケーシング（18）がジョー（11
    4）にその一側で係合するよう磁気的に付勢され、ネッ
    ク（24）がジョー（114）の間に延在し、かつ上側ケー
    シング（16）がジョー（114）の他側に存することを特
    徴とする請求の範囲第６項に記載のマガジン。
  8. 【請求項８】互いに対し可動なアームおよびテーブル
    と、該アームに設けられた保持モジュール（12）と、該
    保持モジュール（12）に着脱自在に係合可能な少なくと
    も１つのタスクモジュール（14）と、前記タスクモジュ
    ール（14）を保持し一対のジョー（114）を有する少な
    くとも１つの貯蔵ポート（100）を有するマガジンとを
    有する座標位置決め機械を作動する方法であって、 前記タスクモジュール（14）を前記保持モジュール（1
    2）に磁気的に付勢することにより前記タスクモジュー
    ルを前記保持モジュールに係合し、 前記タスクモジュールを用いて（ワークピースの寸法測
    定のような）作動を遂行するよう機械を作動し、 タスクモジュール（14）を貯蔵ポート（100）のジョー
    （114）に係合するよう機械を作動し、 保持モジュール（12）およびタスクモジュール（14）間
    の磁気吸引力と全く逆に前記保持モジュール（12）を貯
    蔵ポート（100）から動かし去るよう機械を作動し、 ここにおいて、 保持モジュール（12）を貯蔵ポート（100）から動かし
    去る間に、貯蔵ポート（100）のジョー（114）は前記タ
    スクモジュール（14）に前記磁気吸引力に等しくかつ対
    向する反力を施し、これによりタスクモジュール（14）
    を貯蔵ポート（100）に保持すると共に、可動アームお
    よび保持モジュールの移動によってタスクモジュール
    （14）から保持モジュールの取外しを可能とするステッ
    プを順に備えたことを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】座標位置決め機械の作業領域内に少なくと
    も１つのタスクモジュールを保持するマガジンであっ
    て、 前記タスクモジュール（14）は前記機械の可動アームに
    支持された保持モジュール（12）に着脱自在に接続さ
    れ、 前記タスクモジュール（14）を保持する少なくとも１つ
    の貯蔵ポート（300）と、 前記保持モジュール（12）により発生される電界および
    磁界の少なくとも１つの存在を感知し、これによりマガ
    ジンと所定の空間的関係にある前記保持モジュール（1
    2）の存在を検知する少なくとも１つの電磁センサ（30
    6）とを有していることを特徴とするマガジン。
  10. 【請求項１０】複数の前記貯蔵ポート（300）を有し、
    電磁センサ（306）は、各貯蔵ポート（300）に関して設
    けられていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載
    のマガジン。
  11. 【請求項１１】複数の前記貯蔵ポート（300）を有し、
    前記貯蔵ポート（300）は、第３の方向に離間され、前
    記マガジンはさらに前記第３の方向にほぼ平行して延び
    る光ビーム（350,352）の発生手段と関連する検出手段
    とを備えていることを特徴とする請求の範囲第９項また
    は第10項のいれずれかに記載のマガジン。
  12. 【請求項１２】各貯蔵ポート（300）は、貯蔵ポートへ
    の開口を定める一対のジョーを備え、かつ前記光ビーム
    （350,352）はジョーの開口を横切って延びることを特
    徴とする請求の範囲第11項に記載のマガジン。
  13. 【請求項１３】各貯蔵ポート（300）に関して設けら
    れ、タスクモジュール（14）がカバーされる第１の位置
    とタスクモジュール（14）が露出される第２の位置との
    間で、個々に可動のカバー（320）をさらに備え、 ここにおいて、さらに、ビーム（352）発生手段と、関
    連する検出手段とが設けられ、 かつ、 前記カバーの形状は、前記さらなるビーム（352）が第
    ２の位置で前記カバーにより遮られるように定められて
    いることを特徴とする請求の範囲第12項に記載のマガジ
    ン。
  14. 【請求項１４】テーブルと、 テーブルおよびアームの相対移動をもたらす支持構造体
    に支持されたアームと、 該アームに支持され、保持モジュール（12）と保持モジ
    ュール（12）に着脱自在に接続可能なタスクモジュール
    （14）とを有し、保持モジュール（12）は前記タスクモ
    ジュール（14）が保持モジュールから取外されたときを
    検出し、前記テーブルおよびアームの相対移動を抑止す
    るための警報信号を発生する手段を有しているプローブ
    と、 少なくとも１つの貯蔵ポート（300）を有し、各ポート
    は、保持モジュール（12）上のタスクモジュール（14）
    の他のタスクモジュールとの交換を可能とするよう、前
    記タスクモジュール（14）の１つを保持するマガジンと
    を備え、 ここにおいて、 前記マガジンと所定の空間的関係での前記保持モジュー
    ルの存在を感知し、前記警報信号を禁止しそれで交換作
    動途中における相対移動を可能とする禁止信号を発する
    感知手段（302,306）が設けられていることを特徴とす
    る座標位置決め機械。
  15. 【請求項１５】前記感知手段はマガジンに設けられてい
    ることを特徴とする請求の範囲第14項に記載の座標位置
    決め機械。
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