JP4489435B2 - 測定システム - Google Patents

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Description

本発明は測定システムに関し、特に光学測定システムの部品を測定作業にてこれらを使う前に位置調整する際に好適なものである。
１つの周知の形式の光学測定システムは２つ以上のハウジングから構成され、少なくとも一方が機械装置のベッドに固定され、他方が機械装置のアームまたはスピンドルによって移送されるようになっている。このようなシステムが特許文献１に開示されており、機械装置のベッドおよび機械装置のスピンドルの何れか、または両方とも移動可能である。一方のハウジングは、１つ以上の光源および検出器を有し、以下に「光源ハウジング」として述べられるのに対し、他方のハウジングはリフレクタを有し、以下に「リフレクタハウジング」として述べられよう。通常、光源ハウジングは機械装置のベッドの固定位置に保持され、リフレクタハウジングは機械装置のベッドに対して移動可能である機械装置の一部、例えば機械装置スピンドルに取り付けられる。
特表平３−５０１０５２号公報
光学部品を位置調整することは、しばしば時間が掛かる作業であり、最初に光源ハウジングの位置調整を伴い、発生した１つ以上の光束を機械装置のＸ，ＹおよびＺ軸の１つ以上に沿って、またはこれらと平行に導くようになっている。次に、反射光束が検出器に向けて戻るようにリフレクタを光束に対して位置調整しなければならない。使用する検出器の形式によって、この位置調整を数秒以内の精度で行わなければならない可能性がある。
本発明は、少なくとも２つのハウジングを有し、機械装置を較正するための測定システムであって、第１のハウジングを取り付け可能であって前記機械装置の第１の面に装着可能なベースと、前記機械装置の第２の面に取り付け可能な第２のハウジングとを具え、前記機械装置の前記第１および第２の面が相対的に移動可能であり、前記ベースの少なくとも１つの面と前記第１のハウジングの少なくとも１つの面とには第１の取り付け装置の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、この第１の取り付け装置の２つの前記部品が相互に連結された場合、前記第１および第２のハウジングが予め設定された複数の方向に位置調整できるようになっており、前記第１および第２のハウジングは、前記第１のハウジングに対する前記第２のハウジングの相対移動方向に沿った複数の軸線の交点があるように組み合わされ、各軸線を較正するための座標開始位置は、前記第２のハウジングが前記交点を通過するように、前記交点か、あるいはこの交点よりも前記第２のハウジングの移動方向反対側にあることを特徴とするものである。
本発明において、各軸線を較正するための非共通の座標開始位置があり、これら座標開始位置と前記交点との間の距離が知られているものであってよい。
前記第１および第２のハウジングには、第２の取り付け装置の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、この第１の取り付け装置の２つの前記部品が相互に連結された場合、前記ハウジングが相互に位置調整されるようになっているものであってよい。
前記第２のハウジングは、前記機械装置の第２の面に連結装置を介して取り付けられ、この第２のハウジングの複数の面および前記連結装置の少なくとも１つの面には、第３の取り付け装置の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、予め設定された複数の方向の何れかに位置調整された場合、当該第２のハウジングが前記連結装置に装着できるようになっているものであってよい。
前記第３の取り付け装置の相互に補完し合う部品は、前記第１および第２のハウジングが前記第２の取り付け装置を使って位置調整されると共に前記第１のハウジングおよびベースが前記第１の取り付け装置を使って位置調整された場合、前記第２のハウジングと前記連結装置とが相互に必要とされる前記第１および第２のハウジングの再位置調整なく連結できるように配されることができる。
前記ベースの角度が調整可能であってよい。
ケーブルが前記第１のハウジングにつながり、このケーブルがケーブル取り付け装置に設けられ、このケーブル取り付け装置の少なくとも１つの面および前記ベースの複数の面には、補助取り付け装置の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、前記第１のハウジングの各位置調整にて前記ケーブルが前記第１のハウジングに等しい力を伝えるように、前記ケーブル取り付け装置を前記ベースの異なる場所に取り付けることができるようになっているものであってよい。
前記ケーブル取り付け装置には複数の角度をなす面が設けられ、このケーブル取り付け装置の２つ以上の面には前記補助取り付け装置の相互に補完し合う部品が設けられ、当該ケーブル取り付け装置の異なる面が前記第１のハウジングの異なる位置調整のために前記ベースに装着可能であり、前記ケーブルが前記第１のハウジングの各位置調整のために前記第１のハウジングに等しい力を伝えるようになっているものであってよい。
前記ベースは、前記第１のハウジングを支持可能であって、前記第１の取り付け装置の前記部品が配される固定面と、この固定面に対して上昇および下降位置の間を移動可能な持ち上げ機構とを具え、これにより、前記持ち上げ機構は、その下降位置において前記第１のハウジングの取り付け装置の相互に補完し合う部品と前記固定面とが相互に接触することを可能にし、その上昇位置において、前記持ち上げ機構は前記第１のハウジングの取り付け装置の相互に補完し合う部品と前記固定面との相互接触を少なくとも部分的に断ち切ることをもたらすものであってよい。
前記持ち上げ機構は、上昇および下降し得る前記ベースの可動面を具え、これにより、前記第１のハウジングが前記ベースの可動面に置かれた場合、前記可動面が前記第１のハウジングを前記固定面に置くために下降可能であり、前記第１の取り付け装置の相互に補完し合う部品が連結またはこの第１の取り付け装置の相互に補完し合う部品を切り離すために上昇するようになっているものであってよい。
前記可動面および前記第１のハウジングには第４の取り付け装置の相互に補完し合う部品が設けられ、前記第１のハウジングおよび固定面にある前記第１の取り付け装置の相互に補完し合う部品が前記第４の取り付け装置の相互に補完し合う部品によって位置調整されるようになっている請求項１０に記載の測定システム。
前記可動面の第１の方向における回転が前記可動面の上昇をもたらし、前記第１の方向と反対の第２の方向における前記可動面の回転が前記可動面の下降をもたらすものであってよい。
前記可動面が平行なばねに取り付けられ、これによりカムの回転が前記ばねおよび前記可動面を上昇または下降させるものであってよい。
前記ベースは、前記第１のハウジングが取り付けられる上板および前記機械装置の前記第１の面に取り付けられる下板と、これら上および下板の一方に配されたトラックと、前記上および下板の間に配され、前記少なくとも１つのトラックに接触するボールとを具え、前記ボールが第１の方向に動かされた場合、このボールが上昇して前記板が離れて動くことをもたらし、前記ボールが反対の第２の方向に動かされた場合、このボールが下降して前記板が相互に動くことをもたらすように、前記トラックが配置されているものであってよい。
前記トラックは一対の非平行ローラを具えることができる。代わりに、前記トラックは一対の平行ローラを具え、これらが配される前記上または下板の平坦面から角度をなして配置されているか、あるいは前記トラックは一対のローラを具え、この一対のローラにおける各ローラが先細りとなっているものであってよい。
少なくとも１つの要素を前記上および下板の他方に配置することができる。この場合、少なくとも１つの要素が一対の平行ローラを具えることができる。また、少なくとも１つの要素が平坦面を具えることもできる。
前記上板の前記少なくとも１つの要素およびトラックの一方が前記第１のハウジングのための台座の一部であって、前記トラックおよび少なくとも１つの要素の他方が前記第１の面のための台座の一部であり、これによって前記第１のハウジングから前記トラック，ボールおよび要素を介して前記第１の面まで直通路を形成することができる。
トラックおよびボールが前記上および下板の隣接するほぼ垂直な面の間に設けられ、前記上板が前記下板の平坦面と直交する軸に対して回転できるようになっているものであってよい。
前記ベースには、前記下板の平坦面に対して前記上板の角度を調整するための少なくとも２組のトラックおよびボールと、前記下板の平坦面と直交する前記軸に対して前記上板の角度を調整するための１組のトラックおよびボールとが設けられ、前記下板の平坦面に対して前記上板の角度を調整するために用いられる前記トラックが前記下板に配され、前記上板の回転中に前記上板の要素が前記ボールの上を滑動または回転することができ、これによって前記上板が前記下板の平坦面に対する前記上板の角度の調整とは無関係に回転することを可能にするようになっているものであってよい。
前記下板の平坦面に対する前記上板の角度の調整を可能とするために２組のトラックおよびボールとピボット軸とを設けることができる。
さて、この発明は単なる例示により、図画に参照して記述されよう。
図画を参照すると、図１は、機械装置に取り付けるための光学測定システムの一例を示している。
この光学測定システムは、ベース板１０と、光源ハウジング２０と、リフレクタハウジング２２とを有し、これらのすべては機械装置の１つ以上の軸に対して適切に位置調整される必要がある。ベース板１０は、ねじ１２，１４により機械装置のベッドに対して連結されている。
光源ハウジング２０はオートコリメータを有することができ、これは、光源２４と、ビームスプリッタ２６と、平行光束がハウジングの外に通すコリメートレンズ２８と、リフレクタハウジング２２内のリフレクタ３２からビームスプリッタ２６を介して戻り光束を受ける検出器３０とによる光学的順番にて形成されている。
また、光源ハウジング２０は、適当な間隔をあけた三角形の配列で、例えば１２０°の間隔をあけた協働する３対の雄および雌部材、例えばボールとＶ溝との形態の運動学的座部１６を有する。着座要素１６は、ベース板の３つのＶ形溝（図示せず）と協働してベース板に対するハウジングの再現可能な位置決めのための通常の運動学的座部を形成する。
光源ハウジングは、その前面（すなわち光束方向との角度をなす面）にリフレクタハウジングが着座できるさらなる運動学的座部１８を有する。光源およびリフレクタは、製造段階中に位置調整され、リフレクタハウジングが光源ハウジングの前面の運動学的座部１８に着座した場合、光束とリフレクタとが適切に位置調整されていることを保証する。
従って、光源ハウジング２０が機械装置の軸の１つ、例えばＸ軸に沿って光束を導くように適切に位置調整された場合、リフレクタハウジング２２は、光源ハウジング２０の前面の運動学的座部１８に着座させることができ、光源２４からの光束に対して自動的に位置調整されることが理解できる。２つのハウジング２０，２２を相互に運動学的座部１８に付勢するために磁石３３を使用することができる。
機械装置のスピンドル３４とリフレクタハウジング２２との間のあらゆる位置ずれに注意を払うため、これら２つが相互に連結された場合、ハウジング２２を機械装置のスピンドル３４に連結できる調整可能なコネクタを使用することにより、限定された追従量がリフレクタハウジング２２に与えられる。調整可能なコネクタは、機械装置のスピンドルのソケット３８に着座させるべきボール３６を有する。このボール３６は、リフレクタハウジング２２にも連結される保持装置４０に任意の適当な手段によって調整可能に支持される。
ここで調整可能なコネクタの好ましい実施形態が図２を参照して記述されよう。機械装置のスピンドルのソケット３８は、調整可能なコネクタのボール３６を収容する円形状の穴を具えている。保持装置４０もまた円形状の穴４２を具え、好ましくは運動学的台座５２によってリフレクタハウジング２２に取り付けられている。
調整可能なコネクタのボール３６は、保持装置４０の穴４２内に位置するさらなるボール４８に対してステム４６により連結されている。
調整可能なコネクタのボール３６および４８は、部分的にのみ球面を有し、このボールの球面部分が円形状の穴の表面と接触状態となるだけであってよい。
ボール３６は、これを機械装置のスピンドルのソケット３８に係合させるために限定された角度だけ調整可能である。ボールは、ボール３６またはソケット３８あるいはその両方に磁石（図示せず）を設けることにより、周知の方法でソケット３８に保持される。
２つのスリット５４，５６が調整可能なコネクタの両端からその長手方向軸線に沿ってその中央の直近まで延在し、相互に調整可能なコネクタの２つの片割れを連結している小架橋部５７をかろうじて残している。固定ねじ５８が機械装置のスピンドルのソケット３８に設けられ、ねじ込んだ場合にボール３６を押圧し、従ってボール３６をソケット３８内に固定し、さらにボール３６の２つの片割れも相互に押圧される。調整可能なコネクタの架橋部５７は、ちょうつがいとして作用し、ボール３６の２つの片割れが相互に押圧されるので、ボール４８の２つの片割れは離れるように押され、これを円形状の穴４２の側面に対して適正な位置に固定する。
従って、このコネクタは、１つの操作で両方のボールを固定するという利点を有している。
光源ハウジング２０が機械装置の軸線に対して位置調整されると、機械装置のスピンドルに装着されたリフレクタハウジング２２は、光源ハウジング２０に対して動かすことができる。固定ねじが緩められると、調整可能なコネクタは、自由回転することが充分可能となり、リフレクタハウジング２２が運動学的座部１８に着座するようになっている。これにより、光源ハウジング２０とリフレクタハウジング２２との自動的な位置調整を確実にすることができる。運動学的座部１８に着座したならば、固定ねじを締め込んでハウジング２２の向きを保持する。
光源ハウジング２０を他の機械装置の軸に対して位置調整することが望まれる。光源ハウジングをベース板に取り付けた上述の実施形態において、光源ハウジングは、その下面か、あるいはその角度をなす面のうちの何れかに別な組の運動要素を有することができる。これにより、これは異なる平面において９０°回転させられ、機械装置の異なる１つの軸に沿って導かれる光源からの光束と共にベース板の運動学的座部に対し異なる向きで再着座させることができる。リフレクタハウジングは、光源ハウジングの同じ運動学的座部１８に着座し続け、これが異なる軸に対しても同様に位置調整されるようになっている。
図３Ａ〜図３Ｄは、ベース板１０上の光源ハウジング２０およびリフレクタハウジング２２の平面図を示している。図３Ａは、Ｘ軸に関して位置調整された光束を示し、図３ＢはＹ軸に関して位置調整された光束を示し、図３Ｃは−Ｘ軸に関して位置調整された光束を示し、図３Ｄは−Ｙ軸線に関して位置調整された光束を示している。図３Ｅは、Ｚ軸に関して位置調整された光束に対する側面図を示している。
Ｘ，Ｙ，Ｚ，−Ｘ，−Ｙ方向をそれぞれ規定するため、１連の運動要素がベース板および光源ハウジングに設けられている。各運動の組が独立している必要はなく、ボールおよびローラまたはＶ形溝に関して１つの組から他の組の一部を形成するようにしてよい。
あるいは、立方体または直方体の形状のブロックをベース板の代わりに用いることができる。このようなブロックには、その個々の直交面に運動学的座部を設け、光源ハウジングの単一の運動学的座部を用いることによってこの運動学的座部をブロックにあるそれらの任意の１つと係合させることにより、これを異なる方向に向けることができるようになっている。この場合においてもまた、リフレクタハウジングは光源ハウジングの同じ運動学的座部を使用し続けよう。
光源およびリフレクタハウジング２０，２２をそれぞれ位置付けするため、リフレクタハウジング２２は、調整可能なコネクタの保持装置４０に対して異なる位置に取り付ける必要がある。それぞれの方向付けのための保持装置４０に対するリフレクタハウジング２２の位置は、個々の運動学的座部によって規定される。従って、リフレクタハウジングのそれぞれの方向付けのために別な組の運動要素がリフレクタハウジング２２と保持装置４０との間に設けられる。すでに述べたように、それぞれの組の運動要素は、これらの要素を他の組と共有することができる。これは、リフレクタハウジング２２の位置決めが機械装置のスピンドルにおける調整可能なコネクタの調整なしに変更されることを可能にする。
光源およびリフレクタハウジング２０，２２が運動学的座部１８を使って第１の軸線に関して位置調整された場合、光源ハウジング２０とベース板１０との間およびリフレクタハウジング２２と保持装置４０との間の運動要素の方向付けは、次の軸に対して光源およびリフレクタハウジング２０，２２の運動学的座部１８に対する再位置調整を必要としないことを意味する。
大きな機械装置の較正に関し、この機械装置の中央の光源ハウジング２０から始め、最初にリフレクタハウジング２２を１つの軸（例えばＸ軸）に沿って動かし、次いで光源およびリフレクタハウジング２０，２２を１８０°ほど回転し、リフレクタハウジングをその軸線に沿って反対方向（例えば−Ｘ軸）に動かすことが望ましい。従って、光源ハウジング２０およびベース板１０に関して−Ｘおよび−Ｙ方向を規定する運動要素を有することが望ましい。
従って、光源ハウジング２０とベース板１０との間およびリフレクタハウジング２２と保持装置４０との間にＸ，Ｙ，Ｚ，−Ｘおよび−Ｙ方向を規定する５組の運動要素があるけれども、それぞれの組が他の組から独立している必要性はない。
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、光源ハウジング２０およびリフレクタハウジング２２の幾何学的組み合わせは、初期設定後のＸ，ＹおよびＺ軸の較正に関して同じ座標開始位置を可能とする。
図４Ａは、Ｙ軸に沿って位置調整された光源ハウジング２０を示し、図４ＢはＺ軸に沿って位置調整された光源ハウジング２０を示している。両方の事例において、クイル３４とリフレクタハウジング２２との間の距離ａは同じである。従って、異なる方向（すなわちＸ，ＹまたはＺ軸に沿って）較正する場合、開始点は常に同じである。
図４Ｃに示すように、光源ハウジング２０およびリフレクタハウジング２２は、位置調整される光源およびリフレクタハウジングの複数の移動方向に沿った軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の交点があるように組み合わされる。好ましくは、座標開始位置は（上述されたような）この交点Ｏにある。しかしながら、軸の交点があって、しかもそれぞれの開始点ａ1，ｂ1，ｃ1と交点Ｏとの間の距離Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃが知られている限り、それぞれの向きに関する非共通の開始位置ａ1，ｂ1，ｃ1を有することも可能である。（しかしながら、これらの距離を正確に知る必要はない）。この場合、開始点は、図４Ｃに示すように、これがリフレクタハウジングの移動中に情報の喪失をもたらさないので、交点Ｏに対してハウジングの移動方向の反対側にあることが望ましい。図４Ｄに示すように、開始位置ａ2，ｂ2，ｃ2が交点Ｏよりもハウジングの移動方向側にある場合、交点と誤差を持ち込む開始位置ａ2，ｂ2，ｃ2との間のデータがないので、これはこの事例に該当しない。図４Ｅは、図４Ｄの配置に関してＸ軸に沿った測定データを示している。原点Ｏと開始点ａ2の間の情報がない。
光源は、特にこの光源からの熱がハウジングにひずみをもたらす可能性があるので、光源ハウジングから離して配置可能である。従って、光を光源から光源ハウジングまで導くために光ファイバを用いることができる。
光源ハウジングには、光ファイバ，電気信号線および電力線を収容する供給ケーブルが設けられている。これは図５Ａ〜図５Ｄに示されている。図５Ａおよび図５Ｂは、Ｚ軸に関して位置調整された光源ハウジング２０の平面図および側面図をそれぞれ示している。図５Ｃおよび図５Ｄは、Ｘ軸に関して位置調整された光源ハウジングの平面図および側面図をそれぞれ示している。供給ケーブル６０は、光源ハウジングが運動学的座部１６に対して直角に着座しない結果として生ずる可能性があるその曲げのために光源ハウジング２０へ力を伝える。従って、ケーブル６０の曲げのための力を最小にすることが望ましい。
供給ケーブル６０には、ベース板１０に装着できるケーブル取り付けブロック６２が設けられている。この取り付けブロックは、光源ハウジング２０の位置付けに応じてベース板１０の種々の位置にクリップ留め可能である。ベース板に対するケーブル取り付けブロック６２の位置は、運動学的であってよく、かつ磁石（図示せず）によって正しい位置に保持される位置決め座部によって規定される。
ケーブル取り付けブロック６２は複数の角度をなす面を有し、光源ハウジング２０の異なる配置において、ケーブル取り付けブロックの異なる面が個々の座部、例えばその面にある運動学的座部を介してベース板１０に把持されることができるようになっている。
座部の部分の姿勢およびケーブル取り付けブロック６２の表面の角度は、光源ハウジングの各配置に関してケーブルからの最小かつ等しい力が光源ハウジングに伝達されることを保証する。
本実施形態において、ベース板には制御式の下降プラットホームが設けられており、光源ブロックが制御されつつ運動学的に下げられるようになっている。制御式の下降プラットホームの使用は、光源ハウジングが正確に再現し得る位置を保証する運動学的に穏やかに下げられるという利点を持っている。これはまた、運動要素に対する損傷を最小にする。
図６Ａは、制御式の下降プラットホームの第１実施形態を示している。光源ハウジング２０を置くことができる持ち上げプラットホーム６４が設けられている。これは、回転可能なディスク６６によってベース板から分離されている。玉軸受６８がディスク６６とベース板１０との間およびディスク６６とプラットホーム６４との間に配され、ディスク６６の回転を可能にしている。ディスク６６の表面にはテーパ溝が設けられ、ここに玉軸受６８が装着されている。玉軸受が溝の広い部分に装着された場合、持ち上げプラットホーム６４はその下降位置にある。しかしながら、ディスク６６は回転するので、溝はその狭い部分を玉軸受６８に与え、持ち上げプラットホーム６４が上昇するという結果をもたらす。ディスク６６を反対方向に動かすことにより、持ち上げプラットホーム６４をゆっくりと下降させることができる。
持ち上げプラットホーム６４の動きを円滑にするためにダンパー７０が設けられている。このダンパー７０は、ディスク６６を回転させるために用いられるレバー７２に設けることができる。代わりに、図６Ｂに示すように、ダンパー７０をベース板１０と持ち上げプラットホーム６４との間に設置可能である。
制御式の下降プラットホームの第２実施形態が図６Ｃおよび図６Ｄに示されている。この実施形態において、持ち上げプラットホーム６４には、外面にねじを切った下方に垂れ下がるシリンダ７４が設けられている。中央のディスクは、内面にねじを切ったリング７６によって置き換えられている。レバー７２を用いたリング７６の回転は、一方向の回転によって持ち上げプラットホーム６４が上昇し、反対方向に関して持ち上げプラットホームが下げられるという結果になろう。
前の実施形態のように、ダンパー７０を図６Ｃに示すようにレバー７２に、または図６Ｄに示すようにベース板１０と持ち上げプラットホーム６４との間に設けることができる。
制御式の下降プラットホームの第３実施形態が図６Ｅ，図６Ｆおよび図６Ｇに示されている。この実施形態において、持ち上げプラットホーム６４は一対の平行なばね８０，８２によって支持されている。両方のばね８０，８２は、それらの外面の点８４，８６，８８にてプラットホームの固定部分（図示せず）と、それらの内面にて可動プラットホーム６４とに連結されている。
ロッド８９には、一端にて上部ばね８０に、その他端にてレバー９６に当接するカム９４が設けられている。ロッド８９は、プラットホームの固定面（図示せず）の軸受９０，９２に対して回転可能である。レバー９６の回転は、ロッド８９およびカム９４の回転をもたらす。カム９４が上部ばね８０に当接するので、これは上部ばね８０の内面をこれが回転するように上昇または下降させ、これによってばね８０の内面に装着された持ち上げプラットホーム６４も上昇および下降する。
一対の平行なばね８０，８２の使用は、持ち上げプラットホーム６４の平行運動をもたらし、カムがばね８０の一方側に位置していたとしても、持ち上げプラットホーム６４は傾斜せずに昇降するようになっている。
３つの実施形態のすべてにおいて、持ち上げプラットホームが回転または直線運動を有しようとしまいと、この機構は、持ち上げプラットホームの動きが高い再現可能性を有することを可能にし、光源ハウジングが運動学的に下げられる度にこれが同じ位置に正確に下降するようになっている。
制御式の下降プラットホームの持ち上げプラットホームには、図６Ｈに示すように、１組の位置決め要素９７が光源ハウジング２０の対応する１組の位置決め要素９８と共に設けられている。これらの位置決め要素９７，９８は、持ち上げプラットホーム６４上の光源ハウジング２０を適切に配置するように作用し、プラットホーム６４が下げられた場合、光源ハウジング２０の運動要素９３がベース板１０の運動要素９５と先に位置調整され、従って光源ハウジング２０をベース板の運動要素の上に正確に下降させることができるようになっている。持ち上げプラットホーム９４および光源ハウジング２０にあるこれらの位置決め要素９７，９８は、光源ハウジング２０とベース板１０との間の位置決め運動要素９３，９５ほど正確でなくてよい。これによって、光源ハウジングおよび持ち上げプラットホームの位置決め要素９７，９８が摩耗のほとんどを受け、従って光源ハウジング２０およびベース板１０の運動要素９３，９５を保護している。
前述したように、光源ハウジングがベース板に取り付けられ、このベース板は機械装置のテーブルに同様に取り付けられている。ベース板は、Ｘ−Ｙ平面に関して位置調整される必要があり、これは機械装置の正確に水平なベッド上にこれを取り付けることによって通常達成される。しかしながら、機械装置のベッドが正確に水平でない場合、ベース板の調整が必要である。
図７〜図２０は、ＸおよびＹ軸の両方に関する傾き調整とＺ軸周りの回転とを可能にする調整機構が設けられたベース板を示している。さて、調整可能なベース板がこれらの図を参照してより詳細に記述されよう。
図７，図８および図９は、ベース板１０の上面図，側面図および立体投影図をそれぞれ示している。ベース板は、下板１１０と、この下板に対して移動可能である上板１１２とを具えている。上および下板は、これらの間の相対移動を可能にする磁気またはばね手段の如き手段（図示せず）により連結可能である。
ＸおよびＹ軸に関する上板の傾きの調整をそれぞれ可能にする第１および第２の傾き調整器１００，１０２がベース板に設けられている。図１０は、第１の傾き調整器１００の断面図を示している。一対のローラ１１４，１１６が上板１１２に設けられると共に一対のローラ１１８，１２０が下板１１０に設けられている。ボール１２２が上および下板の間に配置され、両方の対のローラと接触している。上板１１２に配されたローラ１１４，１１６対は相互に平行である。しかしながら、下板１１０に配されたローラ１１８，１２０対は非平行である。ボール１２２がローラ１１８，１２０に沿って狭い方の端部の方に移動した場合、ボール１２２が上方に押され、次いで上板１１２を上方に押し上げよう。ボール１２２が反対方向に広い方の端部の方に移動した場合、ボール１２２が下げられ、次いで上板１１２が下げられよう。図７および図９に示すように、第１の調整装置１００内でボール１２２の位置を変えるために調整ねじ１２４が設けられている。
図１０に示すように、上板１１２の一対のローラ１１４，１１６には、光源ハウジング２０の運動要素１２８のための運動学的座部が設けられ、要素１３０が下板１１０の一対ローラ１１８，１２０に対して接触すると共に固定位置に配され、機械装置のテーブル１１と連結している。
図１１は第２の傾き調整器１０２の断面図を示している。すでに述べたように、上および下板１１２，１１０のそれぞれには、光源ハウジング２０と機械装置のテーブル１１とにそれぞれ接触する運動要素２２８および２３０を位置決めするそれぞれ一対のローラ２１４，２１６および２１８，２２０が設けられている。前述したように、要素２３０は一対のローラ２１８，２２０に対して接触すると共に固定位置にある。しかしながら、第２の傾き調整器１０２は、上板１１２の一対の平行ローラ２１４，２１６の下方に板２３２が設けられているという点で第１の傾き調整器１００と相違する。従って、上および下板１１２，１１０の間のボール２２２は、これとその上の板２３２の下方の一対のローラ２１８，２２０とに接触している。すでに述べたように、調整ねじ１２６を用いたボール２２２の位置の調整は、上板１１２をその上で直接上昇または下降する。
第３の位置１０４において、上部および下部のローラ対の間に挟み込まれた上および下板１１２，１１０の間に他のボール３２２が設けられている。図１２はこの配置の断面図を示している。前と同様に、上および下板１１０，１１２の両方には、それぞれ一対のローラ３１４，３１６および３１８，３２０が設けられており、ボール３２２が両方のローラ対と接触状態にある。ボール３２２はローラ３１４，３１６に対して固定位置にあり、ボール３３０はローラ３１８，３２０に対して固定位置にある。この場合、両方のローラの対が平行であり、ボール３２２には調整ねじが設けられていない。
Ｘ軸に対するベース板１０の傾きを調整するため、第１の傾き調整器１００の調整ねじ１２４が回される。これは、ボール１２２、従って上板１１２をその回転方向に応じて上向きまたは下向きの何れかに押圧しよう。第１の傾き調整器１００の調整ねじ１２４が回されるので、上板１１２は第２の傾き調整器１０２のボール２２２および第３位置１０４のボール３２２に対してピボット回転しよう。
Ｙ軸に対するベース板１０の傾きを調整するため、第２の傾き調整器１０２の調整ねじ１２６が回される。上述したように、これはボール２２２、従って上板１１０を上向きまたは下向きに押圧しよう。第２の傾き調整器１０２の調整ねじ１２６が回されるので、上板１１０は第１の傾き調整器１００のボール１２２および第３位置１０４のボール３２２に対してピボット回転しよう。
ベース板１０はまた、その上板１１２のＺ軸の周りの回転を可能にする。回転調整装置１０６がこの目的のために設けられている。この回転調整装置１０６の断面図が図１３に示されている。
回転調整装置１０６において、上板１１２には切欠１４０が設けられ、下板１１０の一部１４２が切欠１４０により与えられた空間へと上向きに延在している。この方法において、上および下板１１２，１１０には、隣接するほぼ垂直な壁１４４，１４６が設けられている。図１３に示すように、下板１１０のほぼ垂直な壁１４４には一対のローラ１５０，１５２が設けられている。上板１１２のほぼ垂直な壁１４６には板１５４が設けられている。ボール１５６が一対のローラ１５０，１５２および板１５４の両方に接触している。第１および第２の傾き調整器１００，１０２の場合のように、ローラ１５０，１５２は平行ではない。ボール１５６がローラ１５０，１５２に沿って狭い方の端部に向けて動かされた場合、ボール１５６は下板１１０の壁１４４から離れるように押され、次いで上板１１２の壁１４６を離すように押圧しよう。これにより、上板１１２は下板１１０に対して旋回する。ボール１５６を反対方向、すなわち広い方の端部に向けて動かすことにより、上板１１２は下板１１０に対して逆方向に旋回しよう。前述のように、ローラ１５０，１５２に対するボール１５６の位置を変えるため、調整ねじ１２７が用いられる。
上板１１２が回転させられた場合、これは第１および第２の傾き調整装置１００，１０２ならびに第３の位置１０４のボールとローラとを以下の方法にて相互作用させる。第１の傾き調整装置１００において、上板１１２の平行ローラ１１４，１１６は、ボール１２２の上をローラの基準中心線の方向に滑動でき、またはボール１２２に対して回転可能である。第２傾き調整装置１０２において、上板１１２の板２３２は、ボール２２２の上を滑動し、従って上板１１２の回転運動を拘束しない。第３位置１０４において、上板の平行ローラ３１４，３１６は、ボール３２２の上をローラの基準中心線の方向に滑動するか、またはこれらのローラはボール３２２に対して回転する。図１４は、回転中の第１および第２の傾き調整装置１００，１０２ならびに第３の位置１０４の各ボール１２２，２２２，３２２の周りの上板１１２の動きを示している。
第１および第２の傾き調整装置１００，１０２のボール１２２，２２２が下板１１０のローラ１１８，１２０，２１８，２２０に対して静止したままであり、かつ第３位置１０４のボール３２２が上板１１２のローラ３１４，３１６に対して静止したままであるので、上板１１２の回転は、上板の傾き調整に対して何の影響も持たない。
上の実施形態において、第１および第２の傾き調整装置１００，１０２の下板１１０のローラ１１８，１２０と、回転調整装置１０６のローラ１５０，１５２とは平行ではなく、それぞれの対の一端が他端よりも相互により接近しているようになっている。これは、ボールがローラに沿って移動するので、これが相互により接近する端部に近づくのに従って上昇するか、あるいはこれがさらに離れた端部に近づくのに従って下降することをボールにもたらす。
ローラの角度をこれらの基準中心線に対して変更することにより、ローラに沿った所与の移動距離に対するボールの持ち上げ高さの量を変えることができる。従って、これは、ベース板の感度をローラの角度を変えることによって調整することができるという利点を有する。
図１５は、非平行ローラ１１８，１２０の平面図を示している。この効果は、例えば図１６に示すような代わりの手段によって達成可能であり、平行ローラ１６０，１６２が下板１１０からある角度に置かれ、ボール１６４はこれがローラに沿って動かされるので、斜面を昇降するようになっている。図１７は、各ローラの一端が他端よりも広い一対の先細りの平行ローラ１６４，１６６を示している。本発明の代わりの実施形態において、第３位置１０４に配置されたボール３２２および平行ローラ３１４，３１６，３１８，３２０対は、第１の傾き調整装置と同じ形式の追加の傾き調整装置に置換されている。これは、Ｚ軸に沿った上板１１２の高さを変えることを可能とし、現状ではその高さが３つの傾き調整点のすべてに関して個々に調整できるようになっている。
傾き調整装置および回転調整装置のそれぞれにおいて、ボールは調整装置に向けて付勢されている。図１８，図１９および図２０は、ボールを調整装置に向けて付勢するために用いられるばねの平面図、端面図および立体投影図をそれぞれ示している。ばね１７０は、上および下板１１２，１１０の間に配されたスライド１７２を具えている。このスライド１７２の移動範囲を規定する囲み板１７４が設けられている。この囲み板は、上板１１２の底に装着されている。スライド１７２および囲み板１７４の両方は、これらが同じ厚さであることを実現する同じシートから化学エッチング処理によって製造可能である。これは、良好な滑動機構をもたらす良好な寸法公差を実現する。
スライド１７４の一端には３つのタブ１７６，１７８，１８０が設けられている。１つのタブ１８０は、スライド１７４の一端の中央から上方に突出し、調整装置のボール１８２に当接している。残りの２つのタブ１７６，１７８は、スライド１７４の一端の一方側から下方に突出し、上板１１２の溝１８８，１９０に配されたばね１８４，１８６に当接している。ばね１８４，１８６は、溝１８８，１９０の一端と突出タブ１７６，１７８との間に延在し、これによってスライド１７２を調整装置１９２の方に付勢するような力を発揮する。スライド１７２がばね１８４，１８６によって調整装置１９２の方に押圧されるので、タブ１８０はボール１８２を調整装置１９２に向けて押圧する。
本発明の調整可能なベース板の利点は、ボールおよびローラがテーブル，ベース板および光源ハウジングの間で一列に並んでいる、すなわち運動要素を通る直通路があるということである。図１０に示すように、例えば第１の傾き調整装置１００は、光源ハウジング２０から運動要素１２８，ローラ１１４，１１６，ボール１１２，ローラ１１８，１２０，要素１３０を介してテーブル１１まで直通路を有する。図１１に示すように、第２傾き調整装置１０２は光源ハウジング２０から運動要素２２８，ローラ２１４，２１６，板２３２，ボール２２２，ローラ２１８，２２０，要素２３０を介してテーブル１１まで直通路を有する。図２１は、各部品間の運動学がオフセットされている従来の装置を示している。これは、例えば熱的たわみのためのベース板の何らかのひずみがハウジングに対する影響をレバーにもたらすという欠点を有する。ボールおよびローラを通る直通路を持った本発明においては、板の歪みがハウジングの位置に影響を与えない。ボールおよびローラは、鋼または炭化タングステンの如き硬質材料から作られる。
従来技術の光学測定システムの構成要素の概略正面図である。 本発明による調整可能なコネクタの側面図である。 Ｘ軸に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの図面である。 −Ｘ軸に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの図面である。 Ｙ軸に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの図面である。 −Ｙ軸に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの図面である。 Ｚ軸に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの図面である。 Ｙ方向に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの幾何学的組み合わせを示している。 Ｚ方向に沿って位置調整された光源およびリフレクタハウジングの幾何学的組み合わせを示している。 ハウジングの異なる配置に対する軸の妨害を示している。 ハウジングの異なる配置に対する軸の妨害を示している。 図４Ｄに関してＸ方向に沿った誤差を示している。 Ｚ軸に対して位置調整された光学測定システムの平面図である。 Ｚ軸に対して位置調整された光学測定システムの側面図である。 Ｘ軸に対して位置調整された光学測定システムの平面図である。 Ｘ軸に対して位置調整された光学測定システムの側面図である。 制御式の下降プラットホームの第１実施形態の平面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第１実施形態の側面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第２実施形態の平面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第２実施形態の側面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第３実施形態の平面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第３実施形態の側面図を示す。 制御式の下降プラットホームの第３実施形態の立体投影図を示す。 制御式の下降プラットホームの側面図を示す。 ベース板の平面図を示す。 ベース板の側面図を示す。 ベース板の立体投影図を示す。 第１傾き調整装置の断面図である。 第２傾き調整装置の断面図である。 第３位置の断面図である。 回転調整装置の断面図である。 ベース板の上板の相対移動の模式図である。 非平行ローラの平面および側面図である。 平行に向けられたローラの平面および側面図である。 テーパローラの平面および側面図である。 図７〜図９のベース板にて用いられる付勢ばねの平面図である。 図１８の付勢ばねの側面図である。 図１８の付勢ばねの立体投影図である。 従来技術のベース板における運動要素の配置の模式図である。

Claims (23)

  1. 少なくとも２つのハウジングを有し、機械装置を較正するための測定システムであって、
    第１のハウジング(２０)を取り付け可能であって前記機械装置の第１の面に装着可能なベース(１０)と、
    前記機械装置の第２の面に取り付け可能な第２のハウジング(２２)と
    を具え、前記機械装置の前記第１および第２の面が相対的に移動可能であり、
    前記ベース(１０)の少なくとも１つの面と前記第１のハウジング(２０)の少なくとも１つの面とには第１の取り付け装置(１６)の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、この第１の取り付け装置の２つの前記部品が相互に連結された場合、前記第１および第２のハウジング(２０，２２)が予め設定された複数の方向に位置調整できるようになっており、
    前記第１および第２のハウジング(２０，２２)は、前記第１のハウジングに対する前記第２のハウジングの相対移動方向に沿った複数の軸線の交点(Ｏ)があるように組み合わされ、各軸線を較正するための座標開始位置は、前記第２のハウジングが前記交点を通過するように、前記交点(Ｏ)か、あるいはこの交点(Ｏ)よりも前記第２のハウジングの移動方向反対側にあることを特徴とする測定システム。
  2. 各軸線を較正するための非共通の座標開始位置(ａ1，ｂ1，ｃ1)があり、これら座標開始位置と前記交点との間の距離(ｘa，ｘb，ｘc)が知られている請求項１に記載の測定システム。
  3. 前記第１および第２のハウジング(２０，２２)には、第２の取り付け装置(１８)の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、この第２の取り付け装置の２つの前記部品が相互に連結された場合、前記ハウジング(２０，２２)が相互に位置調整されるようになっている請求項１または請求項２に記載の測定システム。
  4. 前記第２のハウジング(２２)は、前記機械装置の第２の面に連結装置(４０)を介して取り付けられ、この第２のハウジングの複数の面および前記連結装置の少なくとも１つの面には、第３の取り付け装置(５２)の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、予め設定された複数の方向の何れかに位置調整された場合、当該第２のハウジング(２２)が前記連結装置(４０)に装着できるようになっている請求項１から請求項３の何れかに記載の機械装置のための測定システム。
  5. 前記第１および第２のハウジング(２０，２２)には、第２の取り付け装置(１８)の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、この第２の取り付け装置の２つの前記部品が相互に連結された場合、前記ハウジング(２０，２２)が相互に位置調整されるようになっており、
    前記第２のハウジング(２２)は、前記機械装置の第２の面に連結装置(４０)を介して取り付けられ、この第２のハウジングの複数の面および前記連結装置の少なくとも１つの面には、第３の取り付け装置(５２)の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、予め設定された複数の方向の何れかに位置調整された場合、当該第２のハウジング(２２)が前記連結装置(４０)に装着できるようになっており、
    前記第３の取り付け装置(５２)の相互に補完し合う部品は、前記第１および第２のハウジング(２０，２２)が前記第２の取り付け装置(１８)を使って位置調整されると共に前記第１のハウジング(２０)およびベース(１０)が前記第１の取り付け装置(１６)を使って位置調整された場合、前記第２のハウジング(２２)と前記連結装置(４０)とが相互に必要とされる前記第１および第２のハウジング(２０，２２)の再位置調整なく連結できるように配されている請求項１または請求項２に記載の測定システム。
  6. 前記ベース(１０)の角度が調整可能である請求項１から請求項５の何れかに記載の測定システム。
  7. ケーブル(６０)が前記第１のハウジング(２０)につながり、このケーブル(６０)がケーブル取り付け装置(６２)に設けられ、このケーブル取り付け装置(６２)の少なくとも１つの面および前記ベース(１０)の複数の面には、補助取り付け装置の相互に補完し合う部品がそれぞれ設けられ、前記第１のハウジング(２０)の各位置調整にて前記ケーブルが前記第１のハウジングに等しい力を伝えるように、前記ケーブル取り付け装置(６２)を前記ベース(１０)の異なる場所に取り付けることができるようになっている請求項１から請求項６の何れかに記載の測定システム。
  8. 前記ケーブル取り付け装置(６２)には複数の角度をなす面が設けられ、このケーブル取り付け装置の２つ以上の面には前記補助取り付け装置の相互に補完し合う部品が設けられ、当該ケーブル取り付け装置(６２)の異なる面が前記第１のハウジングの異なる位置調整のために前記ベース(１０)に装着可能であり、前記ケーブルが前記第１のハウジングの各位置調整のために前記第１のハウジングに等しい力を伝えるようになっている請求項７に記載の測定システム。
  9. 前記ベース(１０)は、
    前記第１のハウジング(２０)を支持可能であって、前記第１の取り付け装置(９３，９５)の前記部品が配される固定面と、
    この固定面に対して上昇および下降位置の間を移動可能な持ち上げ機構(６４)と
    を具え、これにより、前記持ち上げ機構(６４)は、その下降位置において前記第１のハウジングの取り付け装置の相互に補完し合う部品と前記固定面とが相互に接触することを可能にし、その上昇位置において、前記持ち上げ機構は前記第１のハウジングの取り付け装置の相互に補完し合う部品と前記固定面との相互接触を少なくとも部分的に断ち切ることをもたらす請求項１から請求項８の何れかに記載の測定システム。
  10. 前記持ち上げ機構(６４)は、上昇および下降し得る前記ベースの可動面を具え、
    これにより、前記第１のハウジング(２０)が前記ベース(１０)の可動面(６４)に置かれた場合、前記可動面(６４)が前記第１のハウジングを前記固定面に置くために下降可能であり、前記第１の取り付け装置(９３，９５)の相互に補完し合う部品が連結またはこの第１の取り付け装置の相互に補完し合う部品を切り離すために上昇するようになっている請求項９に記載の測定システム。
  11. 前記可動面(６４)および前記第１のハウジング(２０)には第４の取り付け装置(９７，９８)の相互に補完し合う部品が設けられ、前記第１のハウジング(２０)および固定面にある前記第１の取り付け装置(９３，９５)の相互に補完し合う部品が前記第４の取り付け装置の相互に補完し合う部品によって位置調整されるようになっている請求項１０に記載の測定システム。
  12. 前記可動面(６４)の第１の方向における回転が前記可動面の上昇をもたらし、前記第１の方向と反対の第２の方向における前記可動面の回転が前記可動面の下降をもたらす請求項１０または請求項１１に記載の測定システム。
  13. 前記可動面(６４)が平行なばね(８０)に取り付けられ、これによりカム(９４)の回転が前記ばね(８０)および前記可動面(６４)を上昇または下降させる請求項１０から請求項１２の何れかに記載の測定システム。
  14. 前記ベース(１０)は、
    前記第１のハウジングが取り付けられる上板(１１２)および前記機械装置の前記第１の面に取り付けられる下板(１１０)と、
    これら上および下板(１１２，１１０)の一方に配されたトラック(１１８，１２０，２１８，２２０，３１８，３２０)と、
    前記上および下板の間に配され、前記少なくとも１つのトラックに接触するボール(１２２，２２２，３２２)と
    を具え、前記ボールが第１の方向に動かされた場合、このボールが上昇して前記板が離れて動くことをもたらし、前記ボールが反対の第２の方向に動かされた場合、このボールが下降して前記板が相互に動くことをもたらすように、前記トラックが配置されている請求項１から請求項１３の何れかに記載の測定システム。
  15. 少なくとも１つの要素(１１４，１１６，２３２，３１４，３１６)が前記上および下板(１１２，１１０)の他方に配置され、
    前記上板(１１２)の前記少なくとも１つの要素(１１４，１１６，２３２，３１４，３１６)およびトラック(１１８，２２０，２１８，２２０，３１８，３２０)の一方が前記第１のハウジング(２０)のための台座の一部であって、前記トラックおよび少なくとも１つの要素の他方が前記第１の面(１１)のための台座の一部であり、これによって前記第１のハウジング(２０)から前記トラック，ボールおよび要素を介して前記第１の面(１１)まで直通路を形成する請求項１４に記載の測定システム。
  16. 前記トラックは一対の非平行ローラ(１１８，１２０)を具えている請求項１４または請求項１５に記載の測定システム。
  17. 前記トラックは一対の平行ローラ(１６０、１６２)を具え、これらが配される前記上または下板の平坦面から角度をなして配置されている請求項１４または請求項１５に記載の測定システム。
  18. 前記トラックは一対のローラ(１６４，１６６)を具え、この一対のローラにおける各ローラが先細りとなっている請求項１４または請求項１５に記載の測定システム。
  19. 前記少なくとも１つの要素が一対の平行ローラ(１１４，１１６)を具えている請求項１５に記載の測定システム。
  20. 前記少なくとも１つの要素が平坦面(２３２)を具えている請求項１５に記載の測定システム。
  21. トラック(１５０，１５２)およびボール(１５６)が前記上および下板(１１２，１１０)の隣接するほぼ垂直な面(１４４，１４６)の間に設けられ、前記上板(１１２)が前記下板(１１０)の平坦面と直交する軸に対して回転できるようになっている請求項１４から請求項２０の何れかに記載の測定システム。
  22. 前記ベース(１０)には、前記下板(１１０)の平坦面に対して前記上板(１１２)の角度を調整するための少なくとも２組のトラックおよびボール(１００，１０２，１０４)と、前記下板の平坦面と直交する前記軸に対して前記上板の角度を調整するための１組のトラックおよびボール(１０６)とが設けられ、前記下板の平坦面に対して前記上板の角度を調整するために用いられる前記トラック(１１８，１２０，２１８，２２０，３１８，３２０)が前記下板(１１０)に配され、前記上板(１１２)の回転中に前記上板の要素(１１４，１１６，２３２，３１４，３１６)が前記ボール(１２２，２２２，３２２)の上を滑動または回転することができ、これによって前記上板が前記下板の平坦面に対する前記上板の角度の調整とは無関係に回転することを可能にするようになっている請求項２１に記載の測定システム。
  23. 前記下板の平坦面に対する前記上板の角度の調整を可能とするために２組のトラックおよびボールとピボット軸とを設けることができる請求項２１に記載の測定システム。
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