JPH02285209A - 直交座標測定機とそのテーブルの回転軸線を決定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １鼠旦例札１立」 本発明は直交座標測定機、特に測定中に被測定物を支え
るための回転式テーブルに関するものである。

の　　とそのロ　占 直交座標測定機においては、被測定物支持テーブル上方
のスペース内のどの点にでも動けるようにプローブが取
付けられているが、そのスペースを測定範囲（＋ｏｅａ
ｓｕｒｉｎｇ　ｅｎｖｅｌｏｐｅ）という。プローブの
運動は、典型的に光学的グレーティング及びフォトセン
サから成る変換器などのような電気信号を発生する変換
器により監視される。変換器信号は測定範囲内の各直交
軸に沿うプローブの運動の範囲に対応し、プローブを被
測定物上の諸点間に動かすことによって測定がなされる
のである。

水平アーム測定機においてプローブはテーブル表面上方
に水平に延びており、テーブルはプローブ支持キャリッ
ジ及びベースに沿って位置づけられている。被測定物の
表面へ完全な接近を可能にするため、テーブルは回転さ
れて該表面をプローブ先端から離れさせ、プローブに面
するようにし。

これによりプローブへ接近可能ならしめる。

被測定物位置でのテーブル回転の効果は、被測定物の測
定を達成するのに要するコンピュータでの計算をするの
に精密に反映されなければならず、従って被測定物位置
に対するテーブルの回転軸線の位置を精密に決定するこ
とが必要である。回転軸線位置を決定する従来の技法は
、データボールと呼ばれる基準体をテーブル表面に設置
し、テーブルをいくつかの位置に回転させて各々プロー
ブによりチエツクすることである。

しかしながら、この手続を被測定物がテーブル上に位置
づけられた後に行なわなければならないとしたら、被測
定物を取り除かなければならず、特に大型で重量ある被
測定物の場合、時間を浪費する工程となる。

また、データボールの設置は手作業でなされていて、工
程の自動化を妨げている。データボールは、それが測定
範囲内に永久に存在したのでは測定範囲の使用可能スペ
ースを減少する不利益があるから取り除かなければなら
ない。

かようなテーブルは時に測定機の花こう岩製ベース上に
取付けられているから、鉄製テーブルベースと花こう岩
ベースとの間の熱膨張差によるゆがみを避けることが重
要である。かようなゆがみはテーブルの運動と付設変換
器信号との間の対応に非繰返し性の変差を生じやすい。

見豆立１１ 本発明は、ベース上に回転式に支持されている直交座標
測定機用の被測定物支持テーブルであって、永久的にベ
ースに取付けられ、基準体を構成するため測定範囲の中
の成る位置へ動力で動かされ得る引込め可能なデータボ
ールを有するデータボール組立体が備えられたテーブル
から成る。テ−プル回転軸線に対し固定的関係で測定範
囲内の精密に繰り返し可能な位置にデータボールを保持
するためシリンダピストンが運動学的にクランプされる
。

引込め可能なデータボールの設置は、必要な時は測定範
囲内へ選択的に動かされるが、通常は測定範囲スペース
をフルに使用できるように除外される精密に位置ぎめさ
れた基準体を可能にする利点がある。この構成はまたテ
ーブル回転軸線を位置ぎめするためテーブルから被測定
物を時間を浪費して除去する必要を排除する利点をもつ
。

テーブルを精密に位置ぎめされた軸線の周囲に回転させ
る支えを設けるためにエアスピンドルが利用され、空気
膜スラストベアリングがこの回転中のテーブルの重量を
支えるため使用される。

反力式摩擦駆動体がテーブル回転に動力を与え、これは
テーブルの周縁表面に対し押圧された摩擦駆動輪を含み
、接触荷重を中和するためそれに直径上に対向して位置
づけられた輪周縁表面に接触するように遊動輪が押しつ
けられる。従ってエアスピンドルは摩擦係合を維持する
ために駆動軸により及ぼされる力を受けることがない。

エアスピンドル回転支持体は精密に位置づけられたテー
ブル軸線をもたらし、反力式摩擦駆動体と組合わされた
時、迅速で硬い応答を極めて低い抵抗力で与える利点を
もつ。

テーブルは花こう岩ベースに支持されており、テーブル
をベース上に位置づける連結体は相対的熱膨張を許容す
ると共に、異なる材料のテーブルとベースとの熱膨張差
により起きるであろうテーブル構造のゆがみを回避する
利点を得ることができる。

塞五五 第１図は本発明に係る回転式ワークテーブル１２を利用
する水平アーム直交座標測定機１０を示している。

水平に延びるプローブシャフト１４は直立コラム１６上
でＺ軸沿いに出入運動するように支持されている。プロ
ーブシャフト１４の先端１８はワークテーブル１２の上
表面２０上でその上に置かれた被測定物（図示せず）の
関心ある諸点と接触できるように延びている。

プローブシャフト１４はまた、コラム１６上でＹ軸に沿
って上下垂直運動をできるように支持されている。

コラム１６は花こう岩ベース２２上でＸ軸沿いに水平運
動させられるように支持されているから、プローブ先端
１８はテーブル表面２０上方のその運動範囲内のスペー
スの周りを直交ｘ、ｙ、ｚ軸の各々に沿い動くことがで
きる。

距離変換器２４はプローブ先端１８の各軸に沿う運動の
距離に対応する電気信号を発し、この信号はコンピュー
タ２６内に蓄積され処理され、計算された譜元は表示装
置２８に表示され得る。

このような装置は度量衡分野で一般に周知であり、本発
明自体を構成するものではないからここでは詳細を省く
。

回転式ワークテーブル１２はベース延長部３０と花こう
岩など適宜材質のスペーサ３２との上に支持され、カバ
ー３４がテーブル表面２０を形成するはゾ方形の頂板３
６の側部を取り巻いている。

第２図は、等間隔の３本の支持脚４４から成る延展性あ
る鉄製テーブルベース４０の支持構造を示し、このテー
ブルベース４０は枢動連結体４６とブロック及びカム従
節連結体４８の組合せで花こう岩スペーサ３２の上の定
位置に保持されるので、花こう岩スペーサ３２と延展性
鉄製テーブルベース４０との間の熱膨張差により応力が
生じるのを防いでいる。

第２Ａ図は枢動連結体４６の詳細を示すもので、同連結
体はテーブルベース４０にネジ４９で取付けられたブロ
ック５０から成り、該ブロック５０の孔５２はベアリン
グスリーブ５３を受は入れている。ベアリングスリーブ
５３にはピン５４が受は入れられ、ピンのアンカ一部分
５５は花こう岩スペーサ３２に固定されている。

第２Ｂ図はブロック及びカム従節連結体４８を示し、こ
れは２個のカム従節５７が互いに離してシャフト６３ａ
、６３ｂによりプレート６１に回転可能に取付けられ、
その間にブロック５６が受は入れられる。

ブロック５６は、花こう岩スペーサ３２に直接固着され
たフランジプレート５９によって花こう岩スペーサ３２
に固定される。シャフト６３ａはストレートであるが、
シャフト６３ｂは偏心しているので、ブロック５６とカ
ム従節５７の間の過剰な隙間は偏心シャフト６３ｂの回
転により調節してなくすことができる。この枢動連結体
４６とブロック及びカム従節連結体４８との構成はテー
ブルベース４０の位置を固定すると共に、テーブルベー
ス４０にゆがみ応力を課することなく熱膨張及び収縮を
生じさせることを許容する。

第２図はまたフリクションギヤ駆動パッケージ３８を反
力ローラ組立体４２の直径上対向位置に示している。

フリクションギヤ駆動パッケージ３８は、駆動モータ６
２を取付はブラケット６４から垂直に吊している。駆動
キャプスタン６６が駆動モータ６６により回転されて、
ステップ・フリクションギヤ６８を駆動する。該フリク
ションギヤは、駆動キャプスタン６６に係合される大径
ホイール７０と、テーブル頂板３６の焼成硬化させた周
表面７４に係合する小径ホイール７２とを有する。

第２Ｃ図に示すスプリング８４はネジ８５により圧縮さ
れ、該ネジは取付はブラケット６４と一体の突起８６を
貫通してピボットプレート７８に形成したボス８８に挿
入され、キャプスタン６６をホイール７０と摩擦係合に
押圧している。この結果のキャプスタン６６のばね負荷
はフリクションホイールの丸さのゆがみによるわずかな
運動を許容する。

第２Ｄ図は、小径ホイール７２と頂板周表面７４との間
の係合圧を増加するためピボットプレート７８がベルビ
ルスプリング９０により押圧されていることを示し、該
ベルビルスプリングはテーブルベース４０に押えネジ９
５で取付けられた取付部９４にピボットプレート７８の
ウェブ９６を貫通して螺入された押えネジ９２により押
えられている。ベルビルスプリング９０はフリクション
ホイールの丸さのゆがみによるわずかな運動を許容する
。

第２Ｅ図は取付ブラケット６４がピボットプレート７８
にビン７６により枢動可能に取付けられていることを示
す。

第２Ｆ図は、ピボットプレート７８自体がテーブルベー
ス４０に押えネジ８３で固着されたブラケット８２に挿
通されたピン８０に枢着されていることを示している。

ピボットプレート７８はステップ・フリクションギヤ６
８を軸ピン６９に回転可能に支持する（第３図）。

第２図及び第３図はまた。フリクションギヤにより及ぼ
される側方力を中和するために設けられた、頂板周表面
７４とフリクシ目ンギャ７２との接触点と直径上に対向
して位置づけられた反力組立体４２の詳細を示している
。この反力組立体４２は、テーブルベース４０に固定さ
れた取付ブラケット１０６に形成されたウェブ１０４に
通した肩ネジ１０２でばねｌＯＯを圧縮することにより
テーブル頂板の同表面７４と係合するよう押圧される反
力ローラ９８を有する。ローラ９８は細長いピボットブ
ラケット１１２の自由端に挿通した軸ビン１１０上に支
持され、ピボットブラケット１０６に枢着されて、はね
１００の強制力の下で係合運動できるようになっている
。このばねはまた、表面９８．７４の丸さのゆがみによ
るわずかな運動を許容する。

第３図はまたテーブルベース４０上に支持するための空
気ベアリング手段を示していて、この手段は押えネジ１
１７でテーブルベース４０の中心に固着されたエアスピ
ンドル１１６を頂板３６の内孔に受は入れられたベアリ
ングスリーブ１１８内に受けて構成される。保持キャッ
プ１２０がスピンドル１１６にボルト止めされて、頂板
３６の持ち上り外れることを防止し、カバープレート１
２４がベアリング空間をシールする。

空気供給路１２８がエアスピンドル１１６とベアリング
スリーブ１１８の隙間へ空気流を送向し、供給路１２８
は環体１３０とテーブルベース４０内の通路１３４を通
して空気流を受ける。空気供給管（図示せず）がボート
１３４に連通している。

空気スラストベアリング機構は多数のエアポート１３６
をテーブルベース４０に形成し、同様に空気供給管に接
続して成り、空気流を頂板３６の下に送ってこれを空気
膜上に周知の方法で浮かせるようにしたものである。コ
レクタ環体１３８は両表面間を流れる径方向内方への空
気流を受は入れ、排気する。空気流はテーブル頂板３６
を駆動すべき時だけはじめて使われるから、通常測定が
なされつつある時はテーブル頂板３６は直接ベース４０
上に休止している。

電気光学式変換器１４１（第２図参照）がテーブル頂板
３６の濁りに延びる光学式グレーティング（ｇｒａｔｉ
ｎｇ）　１４３に重ねられ、テーブル頂板３６のその回
転軸線周囲の角運動に相当する電気信号を発する。

第２図はさらに、伸縮式のデータボール組立体１４０を
示しており、これはテーブルベース４０に対し伸長式ブ
ラケット１４２により支持され、該ブラケットはテーブ
ルベース４０の周表面に固着される。

これによりデータボール組立体１４０は使用されるべき
最大寸法の頂板３６（想像線で示す）（同じく想（＆線
で示すより小さい寸法の頂板３６ａを使うこともある）
の周縁のちょうど外側に位置づけられ、データボール１
４４を頂板３６の表面２０より上方へ位置づけることを
可能にしている。

第４図はデータボール組立体１４０の詳細を示し、同組
立体を構成するパワーシリンダ１４６は、端部キャップ
１４８と、主体部１５０と、端部カップ１５２とを一体
にボルト１５４締めして形成される。端部カップ１５２
には伸長式ブラケット１４２に取付けられるフランジ部
１５６が形成されている。

ピストン１５８がシリンダ内腔１６０内に可動に載置さ
れ、保持ディスク１６４で固定されたシーリング・ロー
リング・リップダイアフラム１６２により大体の角度位
置に弾力的に配置されている。ピストン棒１６６がナツ
ト１６８で固着されてピストン１５８から上方へ延び、
ブツシュ１７０を貫通している。ピストン棒１６６の細
径部１７２にデータボール１４４が取付けられる。

ピストン１５８は戻しばね１７４により下方へ押圧され
、空気がポート１７６及び選択的に動作する制御弁（図
示せず）から導入されていない時はいつでもボール１４
４を引込めるようにしている。

ピストン１５８の上面に形成されたポケット１８０に位
置づけボール１７８が固定され、他方、対をなす位置づ
けロッド１８２が対向位置の端部キャップ１４８の内面
１８４に取付けられている。

第５図は、３個の等間隔の位置づけボール１７８が３対
の等間隔の位置づけロッド１８２と合致してピストンを
平面内に精密な角度位置で位置づけていることを示す。

データボール１４４からテーブルの回転中心までの距離
は２０℃の一定常温で目盛定めされる。装置が一定温度
２０℃以外の温度環境で使用される場合は、データボー
ル１４４の位置とテーブル頂板３６の回転軸線＃　ａｌ
ｌとの間の対応が伸長式ブラケット１４２及びテーブル
ベース４０の伸び又は縮みにより変化するであろう。

第６図は簡単な補償システムの結線図を示し、該システ
ムは温度センサ１８６（例えばサーミスタなど）を含み
、伸長式ブラケット１４２とベース４０の温度を感知し
て相当する電気信号を発生する。

温度信号はコンピュータ２６で処理され、メモリ１８８
に蓄積されているデータボール１４４とテーブル頂板３
６の回転軸線ｉｔ　ａ）ｌとの対応に関する数値を修正
する。

作用においては、被測定物Ｗがテーブル頂板３６の表面
２０に載置される。プローブ先端１８が被測定物Ｗ上の
問題の諸点へ動かされ、寸法値は蓄積され又は表示され
る。

被測定物の接近不能な表面をプローブで探ることが必要
になったら、テーブルの空気ベアリングへの空気流を送
ってテーブル頂板３６を浮かせる。

駆動モータ６２を始動してテーブル頂板３６を適当な角
度位置へ回転させ、この角度位置は変換器１４１からの
信号により測定される。

回転軸線ｕ　ａｎの基準を定めなければならない場合は
、データボール１４４を伸ばし、プローブ先端１８によ
り読み取りを行なってテーブル頂板３６の回転軸線Ｋｌ
　ａｌｌを決定するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転式ワークテーブルを組み込ん
だ水平アーム直交座標測定機の斜視図、第２図はテーブ
ルベースと付設部品の平面図、第２Ａ図から第２Ｆ図ま
では、それぞれ第２図Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ
、Ｅ−Ｅ及びＦ−Ｆ断面における部分断面図、 第３図は回転式テーブルの駆動及び空気ベアリング支持
部品の縦断面図、 第４図はデータボール組立体の縦断面図、第５図はピス
トンとシリンダとの間の運動学的クランプを示すデータ
ボール組立体の横断面図、第６図はデータボール組立体
と共に使用され得る温度補償回路の略示結線図である。 まＪ冒［ｔ １０・・・直交座標測定機 １２・・・回転式テーブル １８・・・プローブ先端 ２０・・・テーブル表面 ２４・・・距離変換器 ３６・・・テーブル頂板 ４０・・・テーブルベース ７４・・・周表面 １１６．１２８，１３６・・・ベアリング手段１４０・
・・データボール組立体 １４２・・・固定手段（伸長式ブラケット）１４４・・
・位置ぎめ体（データボール）１４６・・・伸長又は引
込めのための手段（パワーシリンダ） １５８・・・ピストン １６６・・・ピストン捧 １７８・・・位置づけ手段（位置づけボール）１８０・
・・位置づけ手段（位置づけロッド）１８６・・・温度
感知手段 特許出顕人　ザ・ワーナー・アンド・スウェイジー・カ
ンパニ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直交する３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿い可動なプローブ
   先端（１８）と、該プローブ先端を被測定物上の諸点間
   に動かして測定することができるようにプローブ先端の
   運動に対応する電気信号を発する距離変換器（２４）と
   、テーブルベース（４０）上に支持された頂板（３６）
   を有し該頂板が前記プローブ先端による接近を可能にす
   るように被測定物を位置づけて支える表面（２０）を提
   供する被測定物支持テーブル（１２）と、前記テーブル
   頂板を軸線（ａ）の周囲に回転させるように支持するベ
   アリング手段（１１６、１２８、１３６）と、前記テー
   ブル頂板を回転させる駆動手段（３８）とを有する直交
   座標測定機（１０）において、 位置ぎめ体（１４４）を有する引込め可能なデータボー
   ル組立体（１４０）と、該データボール組立体を前記テ
   ーブルベースに対し固定する手段（１４２）と、前記位
   置ぎめ体（１４４）をテーブル表面（２０）より上の上
   方位置と前記テーブル頂板に近い位置でテーブル表面（
   ２０）より下の下方位置とに選択的に伸長させ又は引込
   めさせる手段（１４６）とを有し、前記上方位置にある
   時の前記位置ぎめ体（１４４）がプローブ先端（１８）
   により接近可能に位置づけられることを特徴とする直交
   座標測定機。 ２、前記伸長又は引込めのための手段（１４６）がピス
   トン（１５８）とシリンダ（１４６）から成る垂直に取
   付けられたパワーシリンダ手段から成り、前記ピストン
   は前記シリンダ内の内腔（１６０）に取付けられていて
   、該ピストンに取付けたピストン棒（１６６）が前記位
   置ぎめ体（１４４）を構成するボールを取付けている請
   求項１に記載の直交座標測定機。 ３、さらに、前記ピストン（１５８）とシリンダキャッ
   プ（１４８）の間で作用する位置づけ手段（１７８、１
   ８２）を有し、前記上方位置にピストン（１５８）があ
   る時、前記位置ぎめ体（１４４）を前記シリンダ（１４
   ６）の上方の空間に精密に位置ぎめする請求項３に記載
   の直交座標測定機。 ４、さらに、常温に対応する電気信号を発する温度感知
   手段（１８６）を有し、且つ前記位置ぎめ体（１４４）
   と前記テーブル頂板（３６）の回転軸線（ａ）の位置と
   の間の対応に変化を起こさせる温度変化を補償する手段
   （２６）を有している請求項１に記載の直交座標測定機
   。 ５、直交座標測定機により測定されるように被測定物を
   支える表面（２０）を有しテーブルベース（４０）上に
   回転可能に支持されているテーブル頂板（３６）の回転
   軸線（ａ）を決定する方法であって、位置ぎめ体（１４
   ４）をブラケット（１４２）により前記ベース（４０）
   に対し固定し、前記位置ぎめ体の前記回転軸線（ａ）に
   対する位置を決定し、回転軸線（ａ）を測定しなければ
   ならない時は前記位置ぎめ体を前記表面（２０）の高さ
   より上方へ伸長させ、該位置ぎめ体（１４４）の位置を
   測定して回転軸線（ａ）の位置を決定し、且つ 被測定物について測定を実行する時は前記位置ぎめ体（
   １４４）を引込めることから成る方法。 ６、さらに、位置ぎめ体（１４４）とブラケット（１４
   ２）の常温を感知し、常温の変化により起こるその位置
   と回転軸線（ａ）との関係の変化を補償することを含む
   請求項５に記載の方法。