JP6576361B2 - 寸法測定用のプローブユニット及び測定プローブを適合させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体の寸法取得用測定プローブユニットに関する。

プローブヘッド（ｐｒｏｂｅ ｈｅａｄ）は、座標測定機等のローカライザー（ｌｏｃａｌｉｓｅｒ）への測定プローブの取り付け（結合）のためのアダプタとして計測用途に使用されている。プローブヘッドの例としては、レニショー（Ｒｅｎｉｓｈａｗ）製ＰＨ−１０シリーズがある。有利には、プローブヘッドは、座標測定機のエンドエフェクタ（ｅｎｄ ｅｆｆｅｃｔｏｒ）に対して測定プローブの角度を向け、概して２つの回転軸（必要に応じて電動式のもの）を有する。しかし、プローブヘッドは、測定すべき物体の方への測定プローブの位置を可能にする第３の回転軸の完全な柔軟性を欠いている。当技術分野では、これは、一般に、さらなる回転軸を提供する測定プローブにプローブヘッドを接続する第２のアダプタを用いて解決している。先行技術は代替的な位置調整機構を開示していて、例えば、米国特許第５８４８４７７号公報には、複数の個別の選択可能な角度を有するボール及びケットジョイントに取り付けられた受動的なコンタクトプローブが開示され、ボール及びソケット配置の不安定さは該プローブを大部分の測定プローブに適合させる。米国特許第５７７８５４８号公報は、３つの回転軸の柔軟性を欠いているプローブヘッドに取り付けられた取り外し可能な測定プローブを開示している。国際公開第２００９／０１６１８５号公報は、固定されたコネクタを有するリニア走査レーザーセンサーを開示している。第２のアダプタは、プローブヘッドとローカライザーによって設定された不安定な位置にレバーリング効果をもたらして、測定プローブ上に重量制限を課すため、理想的ではない。具体的に、光学測定プローブの場合、レンズのサイズおよび重量の制限は、精度の低下につながる。また、第２のアダプタは、その後の計算にさらなる複雑さをもたらす。また、信号損失または減少の原因ともなり得る。したがって、当該技術の問題点を克服することが本発明の目的である。

米国特許第５８４８４７７号公報 米国特許第５７７８５４８号公報 国際公開第２００９／０１６１８５号公報

（１）本発明の一実施形態は、ローカライザーのプローブヘッドに取り付けられる寸法測定用のプローブユニットであって、物体の寸法測定用の測定プローブと、前記測定プローブに組み込まれて取り外しできない回転ジョイントと、前記プローブヘッドに繰り返し取り外し可能に接続できるプローブユニットインターフェースと、を備え、前記プローブユニットインターフェースが、前記回転ジョイントによって前記測定プローブに回転可能に接続されており、前記回転ジョイントは、第１の本体と、前記回転ジョイントの回転軸の 周りに前記第１の本体に対して回転可能に配置された第２の本体と、を含み、前記第１の 本体が、前記測定プローブに対して固定された関係にあり、前記第２の本体が、前記プロ ーブユニットインターフェースに対して固定された関係にあり、前記第１の本体が、前記 測定プローブに取り外しできないように取り付けられている、寸法測定用のプローブユニットに関する。
（２）前記回転ジョイントが、複数の異なる個別の回転角度でラッチするように構成された回転ラッチジョイントであってもよい。
（３）前記第１の本体には、仮想円に配置された複数の個別の第１のラッチ要素が設けられ、前記第１のラッチ要素は、個別の回転角度を示し、前記第２の本体には、前記第１の本体の前記複数の個別の第１のラッチ要素のうちいずれかとラッチするように構成された１以上の第２のラッチ要素が設けられていてもよい。
（４）３つの前記第２のラッチ要素は仮想円に配置されていてもよい。
（５）前記第１のラッチ要素及び前記第２のラッチ要素は、回転可能に取り外し可能な運動学的マウントの各部分を形成してもよい。
（６）前記第２のラッチ要素は、前記第１のラッチ要素に含まれた一つの円筒棒と運動学的マウントを形成する２つの球体、又は、前記第１のラッチ要素に含まれた２つの球体と運動学的マウントを形成する１つの円筒棒を含んでもよい。
（７）前記第１の本体と前記第２の本体間の力を受ける間隔リングをさらに備え、前記間隔リングは、前記第２の本体に対する前記第１の本体の旋回を提供するように構成され、かつ、前記間隔リングの直径方向において正反対に配置された、少なくとも１対の旋回要素を備えた環状リング本体を含んでもよい。
（８）前記少なくとも１対の旋回要素は２対の前記旋回要素を含み、前記２対の旋回要素のうち第１の対の旋回要素は、前記間隔リングの第１の面上に前記間隔リングの直径方向 において互いに正反対の位置に配置され、かつ前記２対の旋回要素のうち第２の対の旋回要素は、前記間隔リングの第２の面上に前記間隔リングの直径方向において互いに正反対の位置に配置され、前記第１の対の旋回要素及び前記第２の対の旋回要素は、前記回転ジョイントの回転軸に対して互いに９０°だけオフセットされていてもよい。
（９）前記間隔リングには、さらに前記２対の旋回要素を補完する２対の旋回停止要素が設けられ、前記各旋回停止要素は、前記間隔リングにおける対応する旋回要素とは反対側の面上に、かつ前記対応する旋回要素と同じ角度位置に配置されていてもよい。
（１０）前記間隔リングは、少なくとも部分的に黄銅で構成されていてもよい。
（１１）前記第１の本体と前記第２の本体の間に締め付け力を加えて前記第１の本体と前記第２の本体間の相互結合接触を維持するように構成された回転可能なねじ込みカラーを さらに備え、前記間隔リングは、前記回転可能なねじ込みカラーと結合接触状態で配置されて、前記回転可能なねじ込みカラーが締め付けられたときに可逆的に圧縮されるようになっていてもよい。
（１２）前記回転ジョイントによって採用された角度を測定するとともに、測定された角度に応じた信号を提供するように構成された角度測定アセンブリをさらに備えていてもよい。
（１３）前記角度測定アセンブリは、前記プローブユニットインターフェースに対して固定された関係で前記回転軸に沿って配向されたシャフトと、前記第２の本体に対する前記第１の本体の角度位置に基づいて光を閉塞するように構成され、かつ、前記シャフトに取り付けられた幾何学的構造と、を含む角度測定部材を備えていてもよい。
（１４）前記幾何学的構造は、１以上の傾斜面を含んでもよい。
（１５）前記測定プローブは、外側ハウジングを含み、前記プローブユニットインターフェースと前記外側ハウジング間の距離は、前記回転ジョイントの周りの前記測定プローブの回転が前記プローブヘッド又は前記ローカライザーとの衝突を回避できる程度に最小化されていてもよい。
（１６）前記測定プローブは、光プローブであってもよい。
（１７）前記測定プローブは、寸法測定値に応じた信号を出力するように構成されていてもよい。
（１８）前記プローブに組み込まれた前記回転ジョイントは１つのみであってもよい。
（１９）前記回転ジョイントには、前記回転ジョイントの回転の程度を制限するように構成された回転制限装置が設けられていてもよい。
（２０）前記回転制限装置は、１対の要素を含み、前記１対の要素のうち一方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち一方に配置されたキドニースロットであり、前記１対の要素のうち他方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち他方に配置され、かつ、前記キドニースロットに係合するように構成されたピンであってもよい。
（２１）前記回転ジョイントに、前記回転ジョイントの回転の程度を制限するように構成 された回転制限装置が設けられ、前記回転制限装置が、１対の要素を含み、前記１対の要 素のうち一方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち一方に配置されたキドニース ロットであり、前記１対の要素のうち他方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち 他方に配置され、かつ、前記キドニースロットに係合するように構成されたピンであり、前記キドニースロットは、前記ピンに係合して、前記回転ジョイントの制限された回転範囲まで前記第１の本体と前記第２の本体の相互回転を許可する第１の深さで設けられ、かつ、さらに、前記ピンに係合して、前記回転ジョイントの個別の回転角度と一致する複数の個別の角度で前記第１の本体及び前記第２の本体の相対角度位置を繰り返し係止する複数の個別のノッチを備えてもよい。
（２２）前記回転ジョイントの移動の自由度は、一自由度のみであってもよい。
（２３）前記回転ジョイントの移動の自由度は、回転方向の自由度であってもよい。
（２４）前記ローカライザーは、前記物体に対して前記寸法測定用のプローブユニットを 移動するように構成された可動支持体であってもよい。
（２５）本発明の別の実施形態は、さらなる移動の自由度を提供するように物体の寸法測定用の測定プローブを適合させる方法であって、第１の本体と、プローブヘッドへの繰り返し取り外し可能な接続のためのプローブユニットインターフェースに固定された第２の 本体と、を備えた回転ジョイントであって、前記第２の本体が、前記回転ジョイントの回 転軸の周りに前記第１の本体に対して回転可能に配置されている回転ジョイントを用意するステップと、前記回転ジョイントによって前記プローブユニットインターフェースが前記測定プローブに回転可能に接続されるように、前記測定プローブに前記回転ジョイント の前記第１の本体を取り外しができないように取り付けるステップと、を含む方法に関する。
（２６）前記回転ジョイントの移動の自由度は、一自由度のみであってもよい。
（２７）前記回転ジョイントの移動の自由度は、回転方向の自由度であってもよい。

本発明の寸法測定プローブの概略図である。 本発明のプローブヘッド又はインデキシングヘッドの概要図である。 ローカライザーの一部、特に、エフェクターエンドの概略図である。 光学非接触プローブを有する本発明に係る例示的な寸法測定プローブユニットの概略図である。 ラッチジョイントである測定プローブユニットの例示的な回転ジョイントの内部の概略図である。 ラッチジョイントである測定プローブユニットの例示的な回転ジョインの概略図（開けた状態）である。 ラッチジョイントである測定プローブユニットの第１の結合面の詳細である。 角度に依存する、光閉塞用中央ピンの概略図である。 光閉塞用中央ピンを備えた本発明の回転ジョイントの概略図である。 穴を通してみた図８の中央ピンの異なる回転位置の概略図である。 Ａ及びＢは、回転ジョイントの第１の本体及び第２の本体と、それらの間に存在する間隔リングを示す。Ｂにおいて、各結合面は平行ではない。 間隔リングの側面図である。 間隔リングの上面図である。 Ａは、回転ジョイントの第１の本体及び第２の本体の断面図であり、間隔リングは、フランジと第２の本体のカラーとの間に配置されている。Ｂにおいて、間隔リングは圧縮されている。 Ａ〜Ｃは回転制限装置の一部の可能な配置を示す。Ａは第１の本体上に配置された円弧状のスロット（キドニースロット）の等角図であり、Ｂは、４つの個別のノッチを備えたキドニースロットの平面図であり、Ｃは４つの個別のノッチが通路又は穴であることを示す、キドニースロットの断面図である。

本装置および本発明の方法を説明する前に、本発明は、記載された特定のユニットおよび方法又はその組み合わせに限定されないことを理解すべきである。なぜならば、かかるユニットおよび方法並びにその組み合わせは、当然変化し得るからである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書に使用された用語は限定の意図のないことを理解すべきである。

本明細書に使用されるときに、単数形は、文脈が他のことを明確に示さない限り、単数及び複数の両方を含む。

本明細書に使用される用語「含む」は、包括的または開放（ｏｐｅｎ−ｅｎｄｅｄ）型であり、追加的な、記載されていない部材、要素、又は方法ステップを排除しない。本明細書に記載される用語「含む」は、用語「からなる」（「〜で構成された」）を含むと理解される。

終点（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）による数値範囲の記載は、各範囲内に含まれる全ての数字及び部分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）だけでなく、記載された終点をも含む。

用語「１以上」または「少なくとも１つ」、例えば一群のメンバーのうち１以上又は少なくとも１つのメンバーは、それ自体明確であるが、さらなる例を挙げると、該用語は、特に、上記メンバーのうちいずれか１つ、又は、上記メンバーのうちいずれか２以上、例えば、いずれか≧（上記メンバーのうちの）３、≧４、≧５、≧６、又は≧７、そして、上記メンバー全てを指すことを含む。

本明細書に引用されたすべての参考文献は、本明細書にその全体が参考として援用される。特に、本明細書に具体的に言及されたすべての参考文献の教示は、参考として援用される。

他に定義しない限り、技術用語および科学用語を含む本発明の開示において使用されたすべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。さらに、用語の定義は、本発明の教示のより良好な理解のために含まれる。

以下の節では、本発明の異なる実施態様をより詳細に定義する。明確に示されない限り、そのように定義される各実施態様は、他の（単数又は複数の）実施態様と組み合わせることができる。特に、好ましいもの又は有利なものとして示された任意の構成は、好ましいもの又は有利なものとして示された任意の他の（単数又は複数の）構成（特徴）と組み合わせることができる。

本明細書を通して「一実施形態」又は「実施形態」とは、実施形態に関連して説明される特定の構成、構造または特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を通して様々な箇所に出てくる「一実施形態において」または「実施形態において」の記載は、必ずしも全て同じ実施形態を指すものではないが、そのようなこともあり得る。さらに、一以上の実施態様において、本開示から当業者に明らかであるように、特定の構成、構造または特徴を、任意の適切な方法で組み合わせてもよい。さらに、本明細書に説明された一部の実施形態は、他の実施形態に含まれたいくつかの構成を含むこともあるが、当業者によって理解されるように、異なる実施形態の構成の組み合わせは、本発明の範囲内にあり、異なる実施形態を形成する。例えば、添付の特許請求の範囲において、請求項に記載された実施形態のいずれかは、任意の組み合わせで使用することができる。

発明の詳細な説明では、明細書の一部である添付の図面を参照しており、該図面は単に本発明を実施し得る特定の実施形態を例として示している。各要素に付した括弧および／または太字の参照符号は、要素を例示しているだけで、各要素を限定するものではない。他の実施形態をも利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく構造的または論理的な変更ができることを理解すべきである。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。

本発明は、ローカライザー３００用のプローブヘッド２００に取り付けるための、本明細書では「プローブユニット」としても知られている、寸法測定プローブユニット１００に関する。図１に示すように、プローブユニット１００は、物体４００の寸法を測定するための測定プローブ１５０と、該測定プローブに組み込まれた回転ジョイント１７０と、を含む。さらに、プローブユニット１００は、プローブヘッド２００へ繰り返し取り外し可能に接続されるプローブユニットインターフェース１２０を含んでおり、プローブユニットインターフェース１２０は回転ジョイント１７０によって測定プローブ１５０に回転可能に接続されている。繰り返し取り外し可能な接続のために、各部品は互換性を許容する繰り返し相互の取り外し及び再取り付けを予定し、その接続は永久的ではない。

測定プレート１５０は、物体４００の寸法測定（値）に応じた信号を出力する任意のタイプの寸法測定プローブであってもよい。信号は、電気、光学、又は、電磁（例えば、無線信号）のような任意のものであってもよい。代表的な測定プローブ１５０は、光プローブ（例えば、光走査プローブ、レーザスキャナ、プロファイルプローブ）、タッチコンタクトプローブ、またはカメラを含む。測定プローブ１５０は、通常、光又は力等の測定パラメータを検出するための検出器１５２を含む。タッチコンタクトプローブは、通常、信号発生成分に加えて、タッチトリガーアセンブリ（ｔｏｕｃｈ−ｔｒｉｇｇｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ）を備える。好ましくは、測定プローブは、光プローブ１５０’である。通常、図４に部分的に示したような光プローブ１５０’は、光非接触プローブであり、信号発生成分に加えて、測定すべき物体４００からの反射光を検出する光検出器（optical detector）１５２を含む。光検出器１５２は、１又は２次元であってもよい。光検出器１５２は、ＣＭＯＳ又はＣＣＤセンサを含んでもよい。光検出器１５２は、物体からの光を集光するためのレンズシステムを含んでもよい。レーザ等の光源１５４は、光プローブ１５０’に組み込まれていてもよく、別個であってもよい。レーザは、単一のストライプ、クロス又は幾何学的な模様であり得る複数のストライプを発射し得る。

測定プローブ１５０は、通常、部品が実装される剛性シャーシを含む。測定プローブ１５０は、通常、部品を保護するための外側ハウジング１５６を含む。一実施態様によれば、シャーシは、外側ハウジング１５６であり得るが、この場合、部品は外側ハウジングに対して実装される。本発明の一実施態様では、測定プローブは光プローブ１５０’であり、測定すべき物体４００からの反射光を検出するための光検出器１５２がシャーシに対して固定された関係にある。光検出器１５２は、シャーシに堅固に取り付けられ得る。光源１５４は、シャーシに対して固定された関係にあり得る。光源１５４は、シャーシに対して堅固に取り付けられる。

測定プローブは、例えば、ＥＰ１３９１６９０号、ＥＰ０８４０８８０号、およびＥＰ１９８４６９５号に記載されたように、当該技術分野に知られている。本発明において使用し得る市販の測定プローブの例として、いずれもＮｉｋｏｎ Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ社製のＬＣ１５Ｄｘレーザスキャナ、ＬＣ６０Ｄｘレーザスキャナ、ＬＣ５０Ｃｘレーザスキャナ、及びＸＣ６５Ｄｘ（−ＬＳ）デジタルクロススキャナがある。

回転ジョイント１７０は、通常、第１の本体１７２と、回転ジョイント１７０の回転軸１７１の周りに第１の本体１７２に対して回転可能に配置された第２の本体１７４と、を備える。それは、本明細書において回転ジョイントユニットとして知られたものであり得る。回転ジョイントの例を図１、５〜７に詳細に示している。第１の本体１７２は、光プローブ１５０’、より具体的には、シャーシ、外側ハウジング１５６、又は、光検出器１５２に対して、固定されてもよい。第２の本体１７４は、プローブユニットインターフェース１２０に対して固定された関係にあり得る。

第１の本体１７２及び第２の本体１７４は、分離できないように取り付けられていてもよい。第１の本体１７２及び第２の本体１７４は、互いに対して分離できないように取り付けられている。第１の本体１７２及び第２の本体１７４は、互いに対して繰り返し取り外しできないように取り付けられていてもよい。第１の本体及び第２の本体は、回転ジョイントによって接続された状態で、互いに対して永久的に取り付けられていてもよい。

回転ジョイント１７０は、同軸回転ジョイントまたは非同軸回転ジョイント（即ち、傾斜回転ジョイント使える）であってもよい。同軸回転ジョイントは、第１の本体及び第２の本体の回転軸が同軸である場合である。非同軸回転ジョイントは、第１の本体及び第２の本体の回転軸が交差する場合である。非同軸回転ジョイントの場合、それぞれの軸は５０、６０、７０または８０°の角度で交差してもよい。プローブユニット１００内に１つの回転ジョイントが存在するのが好ましい。プローブユニット１００内に唯一の回転ジョイント１７０が存在するのが好ましい。これは、動きの自由度を与える。

第１の本体１７２は、任意の外形、例えば、円筒形、六角形、立方形を有し得る。本質的に円筒形であるのが好ましい。堅固なもの（剛性）が好ましい。第１の本体は、一端（例えば、プローブ端）において測定プローブ１５０に取り付けられる。取り付けは、繰り返し取り外しできない、即ち、永久的かつ堅固であることが好ましい。好ましくは、取り付けは、内部又は外部（例えば、プローブハウジング１５６）であり得る測定プローブ１５０のシャーシに対して行われる。第１の本体１７２の他端は、第２の本体１７４の第２の結合面１８４（図６）に結合するとともに、該第２の結合面１８４に隣接して配置される、第１の結合面１８２（図５〜７）を含む。第１の結合面１８２及び測定プローブ１５０は、固定された関係にある。回転ジョイント１７０が測定プローブ１５０内に組み込まれたと記載されているとき、その取り付けは取り外し不可で、好ましくは、繰り返し取り外しできないもの、即ち、永久的かつ堅固であることを意味する。特に、第１の本体１７２は、測定プローブ１５０に対して、取り外しできないように取り付けられ、好ましくは、繰り返し取り外しできないように取り付けられたことを意味する。

第２の本体１７４は、好ましくは、本質的に円筒形状を有し、堅固なものである。これは、一端（例えば、ジョイント端）において、第１の本体１７２の第１の結合面１８２と結合し、かつ、該第１の結合面１８２に隣接して配置された、第２の結合面１８４を有する。第２の本体１７４の他端は、プローブユニットインターフェース１２０を含む。第２の結合面１８４は、プローブユニットインターフェース１２０に対して固定された関係にある。

第１および第２の本体は、回転関係及び相互結合接触を維持している。第１の本体１７２および第２の本体１７４間の力は、それらの相互結合接触を維持するのに加えられる。力は、例えば、外側クランプによって、又は、中央保持ピン又はねじを使用することで加えられる。

外側クランプは、回転可能なねじ込みカラー１８７ｂを有し得る。回転可能なカラー１８７ｂは、第２の本体１７４に対して第１の本体１７２を可逆的又は繰り返し締め付けるものであり得る。内側ねじ山を有する回転可能なカラー１８７ｂは、第１の本体１７２及び第２の本体１７４のうち一方に設けられ、回転可能なカラー１８７ｂのねじ山に係合する外側ねじ山は、他方の本体に設けられている。第１の本体１７２及び第２の本体１７４は、外側クランプが、回転可能なカラー１８７ｂを部分的に緩めることで解放された（逃げられた）ときに、相対的に回転し、そして、回転可能なカラー１８７ｂを締め付けることで設定された角度に固定される。回転可能なカラー１８７ｂは、該回転可能なカラー１８７ｂが関連のある本体のエッジを通り過ぎる（越えて進む）ことを防止するとともに、回転可能なカラー１８７ｂからの締め付け力を他方の本体に伝達する、（関連のある本体の）上記エッジ上のフランジ１８７ｃに係合すると理解される。図６において、回転可能なカラー１８７ｂは、フランジ１８７ｃを備えた第２の本体１７４上に設けられ；第１の本体１７２には外側ねじ山１８７ａが設けられている。回転可能なカラー１８７ｂは、関連する本体（第１の本体１７２又は第２の本体１７４と回転可能な関係にあり、そして、それとスライド可能な関係にもある。

当業者は、回転可能なカラー１８７ｂの構成を理解するであろうし、そして、一般的な指針として、中空の円筒形状を有し、その円筒の内壁は少なくとも部分的にねじ状であり、中空の円筒の一端にはフランジ１８７ｃに係合する内向きリップが設けられている。間隔リング１３０が、回転可能なカラー１８７ｂとフランジ１８７ｃとの間に設けられている場合（下記参照）、内側リップは間隔リング１３０に係合する。図１４（「Ａ」及び「Ｂ」参照）は、内向きリップ１８７ｂ’が間隔リング１３０と接触する回転可能なカラー１８７ｂを示す。

有利には、外側クランプは、第１の本体１７２及び第２の本体１７４の可逆的解放を可能にして角度選択を可能にしながら、第１の本体１７２と第２の本体１７４間の非常に安定な結合（取り付け）を提供する。

中央ピン１８６又は外側リムは、回転軸１７１の周りに第１の本体１７２及び第２の本体１７４を位置合わせするのに用いられる。必要に応じて、環状の間隔リング（下記参照）を用いて、位置合わせ及び間隔（スペーシング）を提供し得る。

第１の本体１７２及び第２の本体１７４は、それぞれ本体の長さを伸ばす中央穴を有し得る。中央ピン１８６が使用される場合、それは、中空又は中実であってもよい。第１の本体及び第２の本体は、少なくとも部分的に、（重量が）軽いながらも、測定プローブ１５０を支持するのに必要な強度を有する、任意の適切な材料から製造され得る。適切な材料はアルミニウムである。

電気ケーブルは、前述した中空の中央ピンを介して第１の本体１７２及び第２の本体１７４との間に通される。あるいは、電気ケーブルは、各々の本体の結合面において互いに位置合わせられた一対のスロットを通り得る。一つのスロットは、回転ジョイントの角度運動（ａｎｇｕｌａｒ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）の範囲内においてケーブルの動きを容易にするように円弧状に形成され得る（ケーブリングキドニースロット）。

回転ジョイント１７０は、ジョイント１７０の回転の程度を制限するように構成された回転制限装置（ｒｏｔａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｅｒ）を備えていてもよい。回転制限装置は、回転の程度を、例えば、３０°、６０°、９０°、１２０°、１５０°に、又は、前述した数値のいずれか２つの間の範囲に制限し得る。好ましくは、９０°までに制限することもあり得る。回転制限装置は、一対の要素を含んでもよく、この場合、一対の要素のうち一方は、第１の本体１７２又は第２の本体１７４上に配置された、キドニースロット（ｋｉｄｎｅｙ ｓｌｏｔ）１８９ａと知られている円弧状のスロットであり、そして、一対の要素のうち他方は、他の本体上に配置されたピン１８９ｂであり得る。図６において、キドニースロット１８９ａは、第１の本体１７２上に配置され、そして、ピン１８９ｂは、第２の本体１７４上に配置されている。一般に、ピン１８９ｂは円筒形です。ピンは、それが配置された本体（例えば、第１の本体１７２）に対して固定された関係にあり得る。ピン１８９ｂは、それが配置された本体（例えば、第１の本体１７２）の結合面（例えば、第１の結合面１８２）に対して可逆的に後退可能であり得る。一般に、キドニースロット１８９ａの円弧の中心は、回転ジョイント１７０の回転軸１７１と位置合わせされる。とりわけ、回転が制限された一対の要素は、第１の結合面１８２及び第２の結合面１８４上にそれぞれ配置されている。

本発明の他の実施形態によれば、例えば、図１５（Ａ〜Ｃ参照）に示すように、キドニースロット１８９ａは、ピン１８９ｂに係合して前述した角度範囲内において第１の本体１７２及び第２の本体１７４の自由な相互の回転を可能にする第１の深さ１８００を有し、そして、さらに、ピン１８９ｂに係合して複数の個別の角度で第１の本体１７２及び第２の本体１７４の相対的な角度位置を係止する複数の個別のノッチ（図１５（「Ａ」及び「Ｂ」参照），１８０２、１８０２’）を有する。係止は、一時的、即ち、可逆的または反復可能である。各ノッチ１８０２、１８０２’は、好ましくは、ピン１８９ｂをぴったりと（ｆｉｔｔｉｎｇｌｙ）収容する個別の通路またはボア穴はであり；各個別の通路又はボア穴は、第２の深さ１８０４、１８０４’まで設けられている。第１の深さ１８０２、１８０２’は、第２の深さ１８０４、１８０４’よりも浅い（即ち、結合面１８２により近い）。第１の本体１７２および第２の本体１７４の回転は、制限された回転範囲を可能にする第１の深さ１８０２、１８０２’までのピン１８９ｂの後退と、その後の個別のノッチ１８０２、１８０２’のうち一方へのピン１８９ｂの前進による個別の角度の選択と、を伴う。ピン１８９ｂの前進又は後退は、例えば、回転可能なカラーを緩むことによる、第１の本体１７２及び第２の本体１７４の部分的な分離によって実現され得る。本発明の一実施形態によれば、個別のノッチ１８０２、１８０２’によって測定された角度は後述する個別のラッチ（ｌａｔｃｈｉｎｇ）角度と一致する。個別のノッチ１８０２、１８０２’と、一致する個別のラッチ角度の組み合わせは、許容不可能な位置で締め付けられたときにいずれの本体の歪みをもたらし得る中間的な角度（ｉｎｂｅｔｗｅｅｎ ａｎｇｌｅ）の選択を回避する。また、これは、選択された角度の高度なプローブ安定性をもたらす。

本発明の一実施形態によれば、回転ジョイントは、複数の異なる個別の回転角度で第２の本体１７４に対して第１の本体１７２をラッチするように構成された回転ラッチジョイント１７０’である。個別の回転角度は、固定されていてもよい。「ラッチ（ｌａｔｃｈｉｎｇ）」とは、第１の本体及び第２の本体間の複数の角度的なラッチ位置が、一時的に安定化されることを意味する。ラッチ角度ではない角度は、ラッチ角度に比べて、トルクの適用によってより容易に変えられる（即ち、より不安定な位置である）。ユーザーは、トルクを加えることで、第２の本体１７４に対する第１の本体１７２の角度位置を外し得る（ｕｎｌａｔｃｈ）。さらにトルクを加えると、第２の本体１７４に対する第１の本体１７２の角度位置は次の個別の角度でラッチされる。トルクは、電動式角度選択も予想されるが、手動で加えるのが好ましい。

第１の本体１７２に、仮想円の周りに配置された複数の個別の第１のラッチ要素１７６を設けてもよい。第１の本体１７２上の第１のラッチ要素１７６は、第２の本体１７４上の相補的な第２のラッチ要素との結合を可能にするように構成されている。各第１のラッチ要素１７６は、個別の回転角度（ｒｅｖｏｌｕｔｅ ａｎｇｌｅ）を表す。仮想円は、回転ジョイント１７０の回転軸１７１を中心とする。第１のラッチ要素の数は、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１、１２、１３、１４、１５またはそれ以上であってもよい。第１のラッチ要素１７６は、好ましくは、仮想円の周りに均等に分布されている。例えば、１０個の第１のラッチ要素があるとすれば、それらは、仮想円の周りに３６°間隔で均等に分布され得る。それらは、好ましくは、回転ジョイント１７０の回転軸１７１に関して半径方向に配向されている。第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８の配置は、複数の角度のラッチ（一時的な保持）位置を提供して、一時的に安定化された個別の固定角度の選択を可能にする。

第１のラッチ要素１７６は、好ましくは、運動学的マウント（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｍｏｕｎｔ）を構成する１対の要素のうち一方を含み、その他方の要素は第２のラッチ要素１７８である。従って、第１のラッチ要素１７６及び対応する（即ち、共にラッチされる）第２のラッチ要素１７８は、回転可能に取り外し可能な（ｒｅｖｏｌｕｔｅｌｙ ｄｉｓｍｏｕｎｔａｂｌｅ）運動学的マウントの各部分を形成し得る。運動学的マウントは、当該技術において知られており、概して以下の１対を含む：
‐球状の溝部を備えた球体（例えば、半球）、
‐１以上（例えば、３つ）の球体を備えた１以上（例えば、１つ）の球体、
‐２以上（例えば、２つ）の球体を備えた１つの円筒棒、又は、
‐１以上（例えば、１つ）の球体を備えた２つの円筒棒。
上記は個別に又は他の運動学的マウントと組み合わせられて３度の自由度をもって移動を制限する。球体及び／又は棒は、ステンレス鋼のような硬質剛性材料から構成される。第１のラッチ要素１７６は、第１の結合面１８２に対して、より具体的に、測定プローブ１５０に対して、固定された状態で保持される（即ち、移動又は回転しない）。

第１のラッチ要素１７６は球体である可動性の第２のラッチ要素１７８を収容するように構成された球状の溝又は球状の溝部を含んでもよい。

あるいは、第１のラッチ部材１７６は、第１の結合面１８２に対して、より具体的に、測定プローブ１５０に対して堅固にかつしっかりと設けられた、２以上の球体又は２以上（好ましくは、２つ）の円筒棒の配置を含み得る。２以上の円筒棒又は２以上の球体は、第１の結合面１８２の溝に設けられて、可動性の第２のラッチ要素１７８に接触し制限するように構成され得る。２つの円筒棒がある場合、それらは、好ましくは、互いに対して、かつ、回転ジョイント１７０の回転軸１７１に対して半径方向の線（放射状の線）に対して、平行して配置される。

好ましい実施形態では、第１のラッチ要素１７６は、第１の結合面１８２において縦溝（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｇｒｏｏｖｅ）１７５を含む。縦溝１７５は、好ましくは、回転ジョイント１７０の回転軸１７１に対して半径方向に配向されている。縦溝は、溝の床１７７と１以上の側縁１８１、１８１’を有し得る。２以上（好ましくは、２つ）の球体１８０は、縦溝１７５の対向する側縁１８１、１８１’に配置されている。好ましくは、縦溝１７５の側縁１８１、１８１’の対向する側（面）上に２つの球体１８０が配置されている。好ましくは、第１の結合面１８２は、仮想円の周りに均等に配置された１２個の上記第１のラッチ要素１７６を備えている。球体は、各球体の部分（ｓｅｇｍｅｎｔ）が第１の結合面１８２から突出するように、縦溝１７５に設けられている。球体は、第１の結合面１８２に対して、より具体的に、測定プローブ１５０に対して、堅固にかつしっかりと設けられている。球体は、好ましくは、接着剤を用いて所定の位置に保持される。

第２の本体１７４は、１以上、好ましくは、３以上の個別の第２のラッチ要素１７８を有し得る。第１のラッチ要素１７６は、例えば、図５及び６に示すように、第１の本体１７２の複数の第１のラッチ要素１７６のいずれかにラッチするように構成されている。複数の第２のラッチ要素１７８が存在する場合、それらは仮想円の周りに配置され得る。仮想円は、回転ジョイント１７０の回転軸１７１を中心とする。第２のラッチ要素１７８の数は１、２、３、４、５、６、７、８、１０、１１、１２、１３、１４、１５またはそれ以上であり得る。第２のラッチ要素１７８は、好ましくは、仮想円の周りに均等に分布されている。第２のラッチ要素１７８の数は、第１のラッチ要素１７６の数より少なくてもよい。第２のラッチ要素１７８の数は、第１のラッチ要素１７６の数の２、３、４、または５倍であってもよい。

前述したように、第２のラッチ要素１７８は、好ましくは、運動学的マウントを構成する一対の要素のうち一方を含み、その一対の要素のうち他方は第１のラッチ要素１７６である。第２のラッチ要素１７８は以下を含んでもよい：
‐第１のラッチ要素１７６の１以上（好ましくは３つ、好ましくは三角として配置されている）の球体と運動学的マウントを形成する１以上（好ましくは、１つの）球体、
‐第１のラッチ要素１７６の球状溝又は球状の溝部と運動学的マウントを形成する１以上（好ましくは、１つ）の球体、
‐第１のラッチ要素１７６の２以上（好ましくは、２つ、好ましくは、平行して配置されたもの）の円筒棒と運動学的マウントを形成する１以上（好ましくは、１つ）の球体、
‐第１のラッチ要素１７６の２以上（好ましくは、２つ）の球体と運動学的マウントを形成する１以上（好ましくは、１つ）の円筒棒。

好ましい実施形態では、運動学的マウントは、第１のラッチ要素１７６の２つの球体と運動学的マウントを形成する第２のラッチ要素の１つの円筒棒、又は、第１のラッチ要素１７６の１つの円筒棒と運動学的マウントを形成する第２のラッチ要素の２つの球体を含む。有利には、上記配置は、より多くの個別の回転角度を可能にし、２つの球体及び１つの円筒棒に占有された空間は、２つ円筒棒及び１つの球体を採用することによって必要とされる空間よりも小さい。

球体及び／又は円筒棒は、ステンレス鋼などの硬質剛性材料から作られる。第２のラッチ要素１７８は、第２の結合面１８４、より具体的に、プローブユニットインターフェース１２０に対して固定された状態で保持される（即ち、移動又は回転しない）。

好ましい実施形態では、第２のラッチ要素１７８は第２の結合面１８４において縦棒（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｂａｒ）１７９を含む。縦棒１７９は、好ましくは、円筒又は円筒部（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｓｅｇｍｅｎｔ）である。縦棒１７９は、好ましくは、回転ジョイント１７０の回転軸１７１に対して半径方向に配向されている。好ましくは、第２の結合面１８４は、仮想円の周りに均等に配置された３つの上記第２のラッチ要素１７８を備えている。縦棒１７９は、各縦棒１７９のセグメントが第２の結合面１８４から突出するように、第２の結合面１８４に設けられている。縦棒１７９は、第２の結合面１８４に対して、より具体的に、プローブユニットインターフェース１２０に対して、堅固にかつしっかりと設けられる。縦棒１７９は、好ましくは、接着剤を用いて所定の位置に保持される。

第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８の配置は、回転ジョイント１７０を回転させることで選択することができる複数の個別の角度を提供する。第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８によって形成される運動学的なマウントは、さらに、いったん位置が設定されたら、第１の本体１７２と第２の本体１７４間のぐらつきを回避する複数の角度でのプローブ１５０の高精度な配置を提供する。３つの均等な間隔で配置された第２のラッチ要素１７８を用いる場合、精度及び正確さが最適化される。その配置は、高度の角度再現性（ａｎｇｕｌａｒ ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ）を可能にする。

前述したように、第１の本体１７２と第２の本体１７４間の力が加えられて、それらの相互結合接触（ｍｕｔｕａｌ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）を維持してもよい。本発明の一実施態様によれば、間隔リング１３０は、第１の本体１７２と第２の本体１７４間の力を受けるように設けられている。間隔リングは、例えば、クランプによって加えられた、第１の本体１７２と第２の本体１７４間に加えられた力を受けて分配することで、それらの本体間の相互接触状態を維持するのに役立つ。

間隔リング１３０は、例えば、図１１（「Ａ」及び「Ｂ」参照）に示すように、第１の本体１７２と第２の本体１７４との間に配置され得る。間隔リング１３０は、一方の本体１７２、１７４のフランジ１８７ｃと回転可能なカラー１８７ｂとの間に配置されてもよい。図１４（「Ａ」参照）において、間隔リング１３０は、第２の本体１７４のフランジ１８７ｃと回転可能なカラー１８７ｂとの間に配置されている。間隔リング１３０は、回転可能なねじ込みカラー１８７ｂと結合接触状態で配置されて、回転可能なカラー１８７ｂが締め付けられたときに可逆的に圧縮され得る。

間隔リング１３０は、第１の面（側）１３２と、それの反対側の第２の面（側）１３４と、を有する環状リング体を含む。環状リングの外側の形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、好ましくは、例えば、図１３に示すような円形である。環状リングの内側の形状は、好ましくは、円形であるが、他の形状も可能である。間隔リング１３０は、好ましくは、平面である。

一実施態様によれば、間隔リングは各々の第１の結合面１８２及び第２の結合面１８４と接触するような寸法となっている。間隔リングは、それらの面の周辺において各々の第１の結合面１８２及び第２の結合面１８４と接触するような寸法となるのが好ましい。間隔リングは、好ましくは、第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８と接触又は重複を回避するような寸法となっている。間隔リングは、好ましくは、第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８が相互に係合できるように、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に間隔を提供する寸法となっている。間隔リング１３０は、例えば、ねじのような固定要素によって、第１の本体１７２又は第２の本体１７４に対して固定された関係で配置され得る。間隔リング１３０は、第１の本体１７２、もしくは、第２の本体１７４、又は両方に固定されないことが好ましい。

別の実施態様では、間隔リング１３０は、回転可能なカラー１８７ｂとフランジ１８７ｃに接触するような寸法となっている。間隔リング１３０は、回転可能なカラー１８７ｂの内向きリップ１８７ｂ’に接触するような寸法であり得る。間隔リング１３０は、例えば、ねじ等の固定要素によって、回転可能なカラー１８７ｂまたはフランジ１８７ｃに対して固定された関係で配置され得る。間隔リング１３０は、フランジ１８７ｃに対して固定された関係で配置され得る。間隔リング１３０は、回転可能なカラー１８７ｂもしくはフランジ１８７ｃ、又は両方に固定されていないのが好ましい。間隔リング１３０は、それが設けられた本体（例えば、図１４において第２の本体１７４）と回転可能なカラー１８７ｂ’との間の環状空隙によってぴったりと収容（嵌合）されるような寸法であり得る。

間隔リング１３０には、旋回軸を中心に間隔リングの旋回を許容するように構成された、正反対の枢動要素の対（例えば、図１２における１４４及び１４４’）が設けられていてもよい。旋回軸（図１３、１３７）は、正反対の枢動要素ら１４４，１４４’を結ぶ仮想線によって形成される。旋回要素１４４、１４４’、１４２は、間隔リング１３０の一面１３２，１３４上に配置された突起である。旋回要素１４４、１４４’、１４２は、環状のリングの本体に接続された基端（ｂａｓｅ ｅｎｄ）と、この基端から延びる上端（ｕｐｐｅｒ ｅｎｄ）を有する。上端の末端は、各々の本体（図１１、１７２、１７４）、回転可能なカラー（図１４、１８７ｂ）またはフランジ（図１４、１８７ｃ）と接触する平面又は曲面（丸い面）を有するのが好ましい。

好ましい実施態様では、間隔リング１３０は、２対の旋回要素、即ち、間隔リング１３０の第１の面１３２上に正反対に配置された第１の対１４２と、間隔リング１３０の第２の面１３４上に正反対に配置された第２の対１４４、１４４’と、を備えている。第１及び第２の対の旋回要素は、好ましくは、回転軸１７１に対して９０°だけ互いにオフセットされている。換言すれば、第１の対の旋回要素間に描かれた第１の仮想線と、第２の対の旋回部材１４４、１４４’間に描かれた第２の仮想線１３７は互いに９０°の角度で交差する。

間隔リング１３０は、例えば、図１１（「Ｂ」参照）に示すように、第２の本体１７４に対する第１の本体１７２の旋回を可能にするように構成され得る。図１１（「Ｂ」参照）において、第１の結合面１８２と第２の結合面１８４は平行ではない。

間隔リング１３０は、第２の本体１７４に対して第１の本体１７２の旋回を可能にするように構成され得る。ここで、間隔リング１３０が一方の本体１７２，１７４のフランジと回転可能なカラー１８７ｂとの間に配置されたときに、第１の結合面１８２及び第２の結合面１８４は平行ではない（図示しない）。間隔リング１３０には、さらに例えば図１２及び１３に示したような１以上の旋回停止要素１３８、１３８’、１４０，１４０’を設けてもよい。旋回停止要素は、旋回軸１３７を中心とする間隔リング１３０の旋回運動を制限する。

旋回停止要素１３８、１３８’、１４０，１４０’は、間隔リング１３０の一面１３２，１３４上に配置された突起である。旋回停止要素１３８、１３８’、１４０，１４０’は、環状リングの本体に接続された基端と、その基端から延びる上端と、を有する。上端の末端は、各々の本体（図１１、１７２、１７４）、回転可能なカラー（図１４、１８７ｂ）またはフランジ（図１４、１８７ｃ）と接触してその移動を制限する平面を有するのが好ましい。平面は、本質的には、長方形（正方形や長方形）フットプリントを有してもよい。

好ましい実施態様では、間隔リング１３０には、２対の旋回停止要素、即ち、間隔リング１３０の第１の面１３２上に正反対に配置された第１の対１３８、１３８’と、間隔リング１３０の第２の面１３４上に正反対に配置された第２の対１４０、１４０’と、が設けられている。第１及び第２の対の旋回停止要素は、好ましくは、回転軸１７１に対して９０°だけ互いにオフセットされている。換言すれば、第１の対の旋回停止要素１３８、１３８’間に描かれた第１の仮想線と、第２の対の旋回停止要素１４０、１４０’間に描かれた第２の仮想線は互いに９０度の角度で交差する。

好ましい実施態様では、間隔リング１３０の第１の面１３２上に存在する旋回要素（例えば、１４２）は、間隔リング１３０の第２の面１３４上の同じ位置、特に同じ角度位置に配置された旋回停止要素１４０によって補われる。好ましくは、各々の全ての旋回要素（例えば、１４２）はそのように補われる。

旋回停止要素１３８，１３８’、１４０，１４０’の高さＤＳは、旋回要素１４４，１４４’、１４２の高さＤＰよりも小さい。図１２に示すように、旋回要素の高さＤＰは、その基部から上端の末端まで測定される。同様に、旋回停止要素の高さＤＳは、その基部から上端の末端まで測定される。

間隔リング１３０が第２の本体１７４と第１の本体１７２との間に配置された場合（例えば、図１１）、旋回停止要素は第２の本体１７４に対する第２の本体１７２の旋回運動を制限する。

間隔リング１３０が回転可能なカラー１８７ｂとフランジ１８７ｃとの間に配置された場合（例えば、図１４）、旋回停止要素は第２の本体１７４に対する第１の本体の旋回運動を制限する。

間隔リング１３０の周りに効率よく均等に分布された旋回要素は、例えば、クランプによって加えられた、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に加えられた力を受けて分配して、これら本体同士の相互接触状態を維持する。このように、旋回要素は、多少のコンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）を有してばねとして働き得る環状リングの本体のほうに力を伝達する。このコンプライアンス性は、一対のラッチ要素１７６，１７８間の最適な接触を維持する。また、コンプライアンス性は、新しい角度が選択されたときに、運動学的マウントにおける対をなすラッチ要素１７６，１７８の繰り返しの着脱を容易にして、摩耗を最小限にする。

また、第１の結合面１８２と第２の結合面１８４との間に完全に平行な配置を得ることは困難である。これについては図１１（「Ｂ」参照）に示されている。２つの軸を中心とした第１の本体１７２と第２の本体１７４間の傾斜を可能にする旋回要素１４２、１４４、１４４’は、いかなる配置の欠陥をも補う。同様の効果は、間隔リング１３０が一方の本体１７２、１７４の回転可能なカラー１８７ｂとフランジ１８７ｃとの間に配置されたときにも明らかである。

間隔リング１３０は、ユーザーが回転可能なカラー１８７ｂの最適な手締めを決めることを可能にする。締め付けられた状態（図１４の「Ｂ」参照）において、間隔リング１３０は圧縮され、各々の旋回停止要素１３８、１３８’、１４０，１４０’は一方の面上で回転可能なカラー１８７ｂと接触し、他方の面上でフランジ１８７ｃと接触して、手締めを停止する。

好ましくは、間隔リング１３０は、少なくとも部分的に、好ましくは全体が黄銅で構成される。黄銅は、固有の潤滑性を提供するので、第１の本体１７２と第２の本体１７４間の摩擦を低減する。また、これは、コンプライアンス性を有している。

回転ジョイント１７０の長さは、好ましくは最小化される。当業者は、第１の本体１７２と第２の本体１７４が不十分な長さを有するジョイントが、回転ジョイント１７０によって特定の角度が採用されたとき、測定プローブ１５０とプローブヘッド２００又はローカライザー３００との衝突を招き得ることを理解するであろう。逆に、第１の本体１７２と第２の本体１７４があまりにも長いと、回転ジョイント１７０がレバーとして働き、測定プローブ１５０の重量がプローブヘッド２００及びローカライザー３００に望ましくない力を与える。従って、少なくとも部分的な、好ましくは、全範囲の回転が依然として可能であり、プローブヘッド又はローカライザーとの衝突が回避できるように、長さは最小化される。換言すれば、プローブユニットインターフェース１２０と外側ハウジング１５６間の距離は、測定プローブ１５０の回転がプローブヘッド２００又はローカライザー３００との衝突を回避する程度に（まで）最小化され得る。本発明の一実施態様では、プローブユニットインターフェース１２０とプローブハウジング１５６の間に、回転軸に沿って又は直線的に測定された距離Ｄｊは、３０〜４０ｃｍである。

第１のラッチ要素１７６及び第２のラッチ要素１７８は、その代案として、第２の本体１７４及び第１の本体１７２にそれぞれ配置され得る。

回転ジョイント１７０には、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に回転軸１７１に沿って採択された角度を決定するように構成された角度測定アセンブリを設けてもよい。角度測定アセンブリは、好ましくは、採択された角度に応じた、電気信号のような信号を提供することができる。寸法測定プローブユニット１００は、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に選択された角度を自動的に検出するように構成され得る。角度測定アセンブリは、採択された角度に応じた信号を提供することができる、ロータリエンコーダ（例えば、光学ロータリエンコーダ）、またはホールエフェクトセンサ（Ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｓｅｎｓｏｒ）、または同様の部品を含んでもよい。一般に、１以上の部品が回転軸１７１に沿って（例えば、同軸に）設けられる。角度測定アセンブリは、一般に、１対の相補的な部品、即ち、第１の本体１７２に固定された関係で取り付けられた一方の部品と、第２の本体１７４に固定された関係で取り付けられた他方の部品とを含む。例えば、角度測定アセンブリがロータリエンコーダを含む場合、１対の部品のうち一方は、エッチングガラスプレートであり、他方は光源／検出器の組み合わせであってもよい。

本発明の一実施態様では、角度測定アセンブリは、回転軸１７１に沿って（例えば、同軸）第２の本体１７４に固定された関係で配置された角度測定部材１８８を含む。角度測定部材１８８は、例えば、図８に示したような第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に採択された角度に基づいて協働穴（ｃｏ−ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ）１９２を通る光の通過（通路）を妨害するように構成された角度依存的光閉塞構造としての幾何学的構造１９０を含む。その幾何学的構造は、１以上の傾斜面を含んでもよい。傾斜面は、平面または湾曲していてもよい。幾何学的構造１９０は、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に採択された角度を半回転（ｈａｌｆ−ｔｕｒｎ）の制限内に示し得る。換言すれば、幾何学的構造は、第２の本体１７４に対する第１の本体１７２の角度位置に基づいて、好ましくは、協働穴を通して、光を閉塞するように構成されている。測定部材１８８は、さらに、第２の本体１７４、特に、プローブユニットインターフェース１２０に対して固定された関係で回転軸に沿って配向されたシャフト１９３を含んでもよい。幾何学的構造１９０は、シャフト１９３に取り付けられている。特に、幾何学的構造１９０は、好ましくは、シャフト１９３に固定された関係で設けられている。図９は、回転ジョイントに、シャフト１９３と、直径方向に配置された穴１９４を備えた円筒形のハウジング１９４によって覆われた前述した幾何学的構造と、が設けられた配置を示す。発光ダイオード光源１９６は、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に採択された回転角度に応じた程度に閉塞された、１対の穴を通って光検出器（light detector）１９５まで通る、光ビームを発する。光検出器１９５によって提供された信号の振幅を用いて、角度を決定することができる。図１０のパネルＡからＤは、回転角度に応じて光を閉塞する幾何学的構造１９０及び穴１９４を模式的に示している。例えば、Ａは０°、Ｂは３０°、Ｃは６０°、Ｄは９０°を示す。しかし、幾何学的構造は、異なる範囲の角度及び閉塞に対応するように調整することができると解すべきである。

有利には、本発明の寸法測定プローブは、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に採択された角度の指示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を自動的に提供することができる。採択された角度の情報を、測定プローブ１５０からの寸法測定情報と組み合わせてもよい。これは、第１の本体１７２と第２の本体１７４間の角度が頻繁に変わる場合に、例えば、そうでなければアクセス不可能な角度にある幾つかの内部表面を有する測定物体の場合、迅速な寸法の取得を容易にする。

以上プローブユニットインターフェース１２０を測定プローブ１５０に接続する一つの回転ジョイント１７０について説明したが、プローブユニットインターフェース１２０と測定プローブ１５０との間にさらなる回転ジョイントが設けられたものも本発明の範囲に入る。回転ジョイントは、例えば、運動連鎖（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｃｈａｉｎ）を形成するように、直列に配置され得る。プローブユニットインターフェース１２０を測定プローブ１５０に接続する回転ジョイントの総数は、１、２、若しくは、それ以上であってもよいが、好ましくは、１である。測定プローブ１５０に組み込まれた回転ジョイントの数は、好ましくは、１つのみである。

プローブユニットインターフェース１２０，１２０’は、プローブヘッド２００への繰り返し取り外し可能な取り付けができるように構成されている。正確な構成は、採用されたプローブヘッド２００に依存するが、概して、プローブユニットインターフェース１２０、１２０’は、ねじ、ツイストフィット（ｔｗｉｓｔ−ｆｉｔ）、または、スナップフィット（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）機構を含め、プローブヘッド２００への繰り返し取り外し可能な取り付けのための結合を含む。さらに信号及び／又は電力の通路のための１以上の電気接触を含んでもよい。プローブユニットインターフェース１２０、１２０’は、さらに同じ配向での測定プローブユニット１００のプローブヘッド２００への繰り返し可能な取り付けを保証するように構成された整列要素（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含んでもよい。プローブヘッドは、相補的な整列要素を含んでもよい。図１において、プローブユニットインターフェース１２０は、直方体として模式的に示され、図５において、円筒１２０’として示されている。プローブユニットインターフェース１２０，１２０’の形状は、測定プローブ１５０及びプローブヘッドインターフェース２２０の形状に依存する可能性があるので、当業者が選択できると解される。適切なプローブヘッド２００の例としては、レニショー製のＰＨ１０レンジを含む。有利には、測定プローブユニット１００は、プローブヘッド２００に繰り返し直接取り付けられる。例えば、個別のアダプタを採用した場合に比べて、機械的なジョイントの減少は、機械的な不安定性および長期にわたる摩耗を低減し、かつ、電子ノイズ及び干渉の可能性の増加に加えて、プローブシステムの複雑さ及び重量を増加させる電気コネクタの要求を低減する。

インデキシングヘッド（ｉｎｄｅｘｉｎｇ ｈｅａｄ）としても知られているプローブヘッド２００は、一端において座標測定機（ＣＭＭ）等のローカライザー３００のエンドエフェクタに取り付けられ、他端において測定プローブユニット１００に取り付けられたアダプタである。プローブヘッド２００は、概して１又は２つの回転軸２０２、２０４を備えている。プローブヘッドによって、測定プローブユニット１００はローカライザー３００に対して異なる配向を採択することができる。角度は、手動又は電動制御で設定してもよい。軸によって採択された角度を、例えば、ロータリエンコーダを用いて測定してもよい。プローブヘッド２００は当技術分野において周知である（例えば、レニショー製のＰＨ１０プローブヘッドレンジ）。プローブヘッド２００は、一端にローカライザー３００上の相補的なインターフェース３２０に繰り返し取り外し可能に取り付けるための第１のｐＨインターフェース２４０と、他端に測定プローブユニット１００の相補的なプローブヘッドインターフェース１２０に繰り返し取り外し可能に取り付けるための第２のＰＨインターフェース２２０と、を備えている。それぞれのインターフェースは、結合（取り付け）機構、概して、１対の往復式結合部品のうち一方を含んでもよい。そのような結合の例として、ねじ山（ｓｃｒｅｗ−ｔｈｒｅａｄ）、より合わせ（ｔｗｉｓｔ−ｆｉｔ）、又は、スナップフィット（ｓｎａｐ−ｆｉｔ）機構がある。各インターフェース２２０、２４０は、信号及び／又は電力が通る１以上の電気接触を含んでもよい。

ローカライザー３００は、当該技術分野において周知である。一般的に言えば、物体４００に対して測定プローブユニット１００を移動するように構成された可動支持体である。ローカライザー３００は、例えば、三脚のように、その上に測定プローブユニット１００がプローブヘッド２００を介して搭載された携帯型または非携帯型の構造であってもよい。このローカライザー３００は、例えば、ロボット、スライス盤又は座標測定機（ＣＭＭ）のように、電動式又は非電動式の移動軸を備えた構造であってもよい。ここで、測定プローブユニット１００は、他の全ての軸に依存して上記軸（移動軸）の端部上に設けられる。これらの最新型のローカライザー３００は、例えば、エンコーダ（例えば、直線又はロータリ式）を用いて、プローブの位置及び／又は回転を内部的に記録する可能性を有する。ローカライザー３００は、例えば、ブリッジＣＭＭ（Ｘ、Ｙ又はＸＹＺ ＣＭＭとしても知られている）、ＣＭＭ−アーム（携帯型ＣＭＭとしても知られている）、及び、ロボットＣＭＭアーム等の任意のタイプのＣＭＭであってもよい。ＣＭＭ３０は、測定プローブユニット１００がプローブヘッド２００を介して取り付けられるエンド−インターフェース（ｅｎｄ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３２０を有する。

物体の寸法計算のために、プローブ１５０から受信した信号を以下と組み合わせてもよい：
−必要に応じて角度測定アセンブリから受信した信号を用いて提供された、第１の本体１７２と第２の本体１７４の間に採択された角度に関する角度情報、
−プローブヘッド２００の結合（ｌｉｎｋａｇｅ）間に採択された角度に関する角度情報、及び、
−ローカライザー３００の結合（ｌｉｎｋａｇｅ）間に採択された角度に関する角度情報。

当技術分野で公知の技術を用いて、ローカライザーの基端に対する測定プローブ１５０の位置を決定することができるが、それは、プローブからの情報とともに、例えば米国特許公開２００７／００９７３８１号公報に記載されたような物体４００の寸法の計算を可能にする。

本発明は、以下を含む、本明細書に記載されたようなローカライザー３００のプローブヘッド２００への取り付けのための寸法測定プローブユニットの製造方法を提供する：
−物体４００の寸法を測定するための測定プローブ１５０を用意するステップ、
−プローブヘッド２００への繰り返し取り外し可能な接続のためのプローブユニットインターフェース１２０を備えた回転ジョイント１７０を用意するステップ、及び
−回転ジョイント１７０によってプローブユニットインターフェース１２０が測定プローブ１５０に回転可能に接続されるように、測定プローブ１５０に回転ジョイントを取り付けるステップ。

本発明は、以下を含む、さらなる移動の自由度を与える、物体４００の寸法測定のために測定プローブ１５０を適合させる方法を提供する；
−プローブヘッド２００への繰り返し取り外し可能な接続のためのプローブユニットインターフェース１２０を備えた回転ジョイント１７０を用意するステップ、及び
−回転ジョイント１７０によってプローブユニットインターフェース１２０が測定プローブ１５０に回転可能に接続されるように、測定プローブ１５０に回転ジョイントを取り外しができないように取り付けるステップ。

また、本発明は、物体の寸法測定のために本明細書に記載したような寸法測定プローブユニット１００の使用を提供する。

１００ 測定プローブユニット
２００ プローブヘッド
３００ ローカライザー
１２０ プローブユニットインターフェース
１３０ 間隔リング
１５０ 測定プローブ
１７０ 回転ジョイント
１７１ 回転軸
１７２ 第１の本体
１７４ 第２の本体
１７６ 第１のラッチ要素
１７８ 第２のラッチ要素
１８７ｂ 回転可能なカラー
１８７ｃ フランジ
４００ 物体

Claims (27)

1. ローカライザーのプローブヘッドに取り付けられる寸法測定用のプローブユニットであって、
   物体の寸法測定用の測定プローブと、
   前記測定プローブに組み込まれて取り外しできない回転ジョイントと、
   前記プローブヘッドに繰り返し取り外し可能に接続できるプローブユニットインターフェースと、
   を備え、
   前記プローブユニットインターフェースが、前記回転ジョイントによって前記測定プローブに回転可能に接続されており、
   前記回転ジョイントは、第１の本体と、前記回転ジョイントの回転軸の周りに前記第１ の本体に対して回転可能に配置された第２の本体と、を含み、
   前記第１の本体が、前記測定プローブに対して固定された関係にあり、
   前記第２の本体が、前記プローブユニットインターフェースに対して固定された関係に あり、
   前記第１の本体が、前記測定プローブに取り外しできないように取り付けられている、寸法測定用のプローブユニット。
2. 前記回転ジョイントが、複数の異なる個別の回転角度でラッチするように構成された回転ラッチジョイントである、請求項１に記載の寸法測定用のプローブユニット。
3. 前記第１の本体には、仮想円に配置された複数の個別の第１のラッチ要素が設けられ、
   前記第１のラッチ要素は、個別の回転角度を示し、
   前記第２の本体には、前記第１の本体の前記複数の個別の第１のラッチ要素のうちいずれかとラッチするように構成された１以上の第２のラッチ要素が設けられている、請求項 ２に記載の寸法測定用のプローブユニット。
4. ３つの前記第２のラッチ要素が仮想円に配置されている、請求項３に記載の寸法測定用 のプローブユニット。
5. 前記第１のラッチ要素及び前記第２のラッチ要素が、回転可能に取り外し可能な運動学的マウントの各部分を形成する、請求項３又は４に記載の寸法測定用のプローブユニット。
6. 前記第２のラッチ要素が、前記第１のラッチ要素に含まれた一つの円筒棒と運動学的マウントを形成する２つの球体、又は、前記第１のラッチ要素に含まれた２つの球体と運動学的マウントを形成する１つの円筒棒を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
7. 前記第１の本体と前記第２の本体間の力を受ける間隔リングをさらに備え、
   前記間隔リングは、前記第２の本体に対する前記第１の本体の旋回を提供するように構成され、かつ、前記間隔リングの直径方向において正反対に配置された、少なくとも１対の旋回要素を備えた環状リング本体を含む、請求項３から６のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
8. 前記少なくとも１対の旋回要素は２対の前記旋回要素を含み、前記２対の旋回要素のうち第１の対の旋回要素は、前記間隔リングの第１の面上に前記間隔リングの直径方向にお いて互いに正反対の位置に配置され、前記２対の旋回要素のうち第２の対の旋回要素は、前記間隔リングの第２の面上に前記間隔リングの直径方向において互いに正反対の位置に配置され、そして、前記第１の対の旋回要素及び前記第２の対の旋回要素は、前記回転ジョイントの回転軸に対して互いに９０°だけオフセットされている、請求項７に記載の寸法測定用のプローブユニット。
9. 前記間隔リングには、さらに前記２対の旋回要素を補完する２対の旋回停止要素が設けられ、前記各旋回停止要素は、前記間隔リングにおける対応する旋回要素とは反対側の面上に、かつ前記対応する旋回要素と同じ角度位置に配置されている、請求項８に記載の寸法測定用のプローブユニット。
10. 前記間隔リングが、少なくとも部分的に黄銅で構成されている、請求項７から９のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
11. 前記第１の本体と前記第２の本体の間に締め付け力を加えて前記第１の本体と前記第２の本体間の相互結合接触を維持するように構成された回転可能なねじ込みカラーをさらに備え、
    前記間隔リングは、前記回転可能なねじ込みカラーと結合接触状態で配置されて、前記回転可能なねじ込みカラーが締め付けられたときに可逆的に圧縮されるようになっている、請求項７から１０のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
12. 前記回転ジョイントによって採用された角度を測定するとともに、測定された角度に応じた信号を提供するように構成された角度測定アセンブリをさらに備えている、請求項１ から１１のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
13. 前記角度測定アセンブリが、
    前記プローブユニットインターフェースに対して固定された関係で前記回転軸に沿って配向されたシャフトと、
    前記第２の本体に対する前記第１の本体の角度位置に基づいて光を閉塞するように構成され、かつ、前記シャフトに取り付けられた幾何学的構造と、
    を含む角度測定部材を備えている、請求項１２に記載の寸法測定用のプローブユニット。
14. 前記幾何学的構造が、１以上の傾斜面を含む、請求項１３に記載の寸法測定用のプローブユニット。
15. 前記測定プローブが、外側ハウジングを含み、前記プローブユニットインターフェースと前記外側ハウジング間の距離が、前記回転ジョイントの周りの前記測定プローブの回転が前記プローブヘッド又は前記ローカライザーとの衝突を回避できる程度に最小化されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
16. 前記測定プローブが、光プローブである、請求項１から１５のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
17. 前記測定プローブが、寸法測定値に応じた信号を出力するように構成されている、請求項１から１６のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
18. 前記測定プローブに組み込まれた前記回転ジョイントが１つのみである、請求項１から １７のいずれか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
19. 前記回転ジョイントには、前記回転ジョイントの回転の程度を制限するように構成された回転制限装置が設けられている、請求項１から１８のいずれか一項に記載の寸法測定用 のプローブユニット。
20. 前記回転制限装置が、１対の要素を含み、前記１対の要素のうち一方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち一方に配置されたキドニースロットであり、前記１対の要素のうち他方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち他方に配置され、かつ、前記キドニースロットに係合するように構成されたピンである、請求項１９に記載の寸法測定用 のプローブユニット。
21. 前記回転ジョイントには、前記回転ジョイントの回転の程度を制限するように構成され た回転制限装置が設けられ、
    前記回転制限装置が、１対の要素を含み、前記１対の要素のうち一方は、前記第１の本 体及び前記第２の本体のうち一方に配置されたキドニースロットであり、前記１対の要素 のうち他方は、前記第１の本体及び前記第２の本体のうち他方に配置され、かつ、前記キ ドニースロットに係合するように構成されたピンであり、
    前記キドニースロットが、前記ピンに係合して、前記回転ジョイントの制限された回転範囲まで前記第１の本体と前記第２の本体の相互回転を許可する第１の深さで設けられ、かつ、さらに、前記ピンに係合して、前記回転ジョイントの個別の回転角度と一致する複数の個別の角度で前記第１の本体及び前記第２の本体の相対角度位置を繰り返し係止する複数の個別のノッチを備えた、請求項２から１１のいずれか１項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
22. 前記回転ジョイントの移動の自由度は、一自由度のみである、請求項1から２１のいず れか一項に記載の寸法測定用のプローブユニット。
23. 前記回転ジョイントの移動の自由度は、回転方向の自由度である、請求項２２に記載の 寸法測定用のプローブユニット。
24. 前記ローカライザーは、前記物体に対して前記寸法測定用のプローブユニットを移動す るように構成された可動支持体である、請求項１から２３のいずれか一項に記載の寸法測 定用のプローブユニット。
25. さらなる移動の自由度を提供するように物体の寸法測定用の測定プローブを適合させる方法であって、
    第１の本体と、プローブヘッドへの繰り返し取り外し可能な接続のためのプローブユニットインターフェースに固定された第２の本体と、を備えた回転ジョイントであって、前 記第２の本体が、前記回転ジョイントの回転軸の周りに前記第１の本体に対して回転可能 に配置されている回転ジョイントを用意するステップと、
    前記回転ジョイントによって前記プローブユニットインターフェースが前記測定プローブに回転可能に接続されるように、前記測定プローブに前記回転ジョイントの前記第１の 本体を取り外しができないように取り付けるステップと、
    を含む方法。
26. 前記回転ジョイントの移動の自由度は、一自由度のみである請求項２５記載の方法。
27. 前記回転ジョイントの移動の自由度は、回転方向の自由度である、請求項２６に記載の 方法。

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