JPH07253301A - 座標測定機 - Google Patents

座標測定機

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Publication number
JPH07253301A
JPH07253301A JP6069915A JP6991594A JPH07253301A JP H07253301 A JPH07253301 A JP H07253301A JP 6069915 A JP6069915 A JP 6069915A JP 6991594 A JP6991594 A JP 6991594A JP H07253301 A JPH07253301 A JP H07253301A
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JP
Japan
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roller
wire
axis
carriage
coordinate measuring
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JP6069915A
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Inventor
Yasuo Aoki
保夫 青木
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定精度を向上させるとともに、構造を簡素
化し、コスト低減を図る。 【構成】 測定物を載置する定盤2と、Xビーム6で支
持部材4,5を連結し、定盤2上をY軸方向へ移動可能
な構造体7と、測定子13を有するZ軸スピンドル12
をZ軸方向移動可能に支持し、Xビーム6上をX軸方向
へ移動可能なXキャリッジ8と、Z軸スピンドル12の
移動ローラ14からXキャリッジ8の振り分けローラ1
5,16を介して振り分けられ、一端側に駆動ローラ1
9を介して吊下げローラ21とバランスウエイト22と
を吊り下げてZ軸スピンドル12の重量を相殺するワイ
ヤ17と、ローラ19を駆動するための駆動モータ23
とを備え、Xキャリッジ8移動時のZ軸スピンドル12
及びバランスウエイト22の揺れを防止し、測定精度を
高く保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は座標測定機に関し、特
に門型構造体を有する座標測定機に関する。
【0002】
【従来の技術】図11は従来の座標測定機を示す斜視図
である。
【0003】この座標測定機101は、測定テーブル上
をY軸方向に移動可能な門型構造体107と、門型構造
体107のXビーム106上をX軸方向に移動可能なX
キャリッジ108と、Xキャリッジ108にZ軸方向に
移動可能に支持されたZキャリッジ112と、Zキャリ
ッジ112に固定された測定子113とを備え、測定テ
ーブル上の被測定物に対して測定子113を三次元移動
させて、被測定物の形状・寸法などに関する座標測定を
行う(特開平5-209702号公報)。
【0004】図11に示すように、Zキャリッジ112
の下端部にはワイヤ117の両端が固定されており、こ
のワイヤ117はXキャリッジ108に設けられたロー
ラ134,135から振り分けローラ115,116を
介してXビーム106の両端部に配置されたローラ13
6,137へ振り分けられる。ローラ136側のワイヤ
117はXビーム106の反対側端部に設けられた他の
ローラ138に巻き掛けられている。ローラ137,1
38間のワイヤ117にはローラ121を介してバラン
スウエイト122が吊り下げられており、ローラ121
とバランスウエイト122との重量の和でZキャリッジ
112と測定子113との重量を相殺している。
【0005】ローラ134,135はそれぞれ駆動モー
タにより回転駆動され、ワイヤ117を介してZキャリ
ッジ112と測定子113とをZ軸方向に移動させる。
また、Zキャリッジ112とXキャリッジ108とがX
軸方向に移動可能するとき、ワイヤ117の張力により
各ローラ115,116,121,134,135,1
36,137,138が回転し、ワイヤ117はこれら
のローラの上を循環移動する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ワイヤ11
7がZキャリッジ112に固定されているから、Xキャ
リッジ108が移動するとき、前記各ローラの回転抵抗
がワイヤ117を介してZキャリッジ112の下端部に
生じ、Zキャリッジ112にXキャリッジ108側の支
持部を中心とする曲げモーメントが生じる。これにより
支持部にこじりや異常摩耗が生じ、座標測定機101の
精度と寿命とを大幅に低下させる。また、ワイヤ117
の循環移動によりバランスウエイト122が揺動し、こ
の揺動がワイヤ117及びXキャリッジ108を介して
測定子113に振動を与え、測定精度を損わせる。
【0007】また、ローラが8個も用いられている上に
ワイヤ117が長いから、構造が複雑で組立て作業が面
倒であり、それだけ製造コストが高くなる。更に、8個
のローラとワイヤ117及び駆動モータの重量が門型構
造体107に加わるので、Xビーム106の撓みが増え
る上にY軸方向移動のために大きな駆動力が必要にな
る。
【0008】更に、門型構造体107に較べて質量の小
さいXキャリッジ108に4個のローラ115,11
6,134,135と駆動モータとの質量がかかり、X
ビーム106に設けられたXキャリッジ108の案内面
109,110,111の負担が増す上に、駆動モータ
のリード線の引きずり抵抗がXキャリッジ108にかか
り円滑な動作を妨げる。
【0009】ワイヤ117はZキャリッジ112の側面
に固定されており、ワイヤ117の支持力はZキャリッ
ジ112の重心位置を通らないから、ワイヤ117の固
定個所にかかるZキャリッジ112の自重によってモー
メントが生じ、Zキャリッジ112の円滑な動きを阻害
する。
【0010】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は測定子の移動精度を高く維持する
とともに、構造簡単で低コストの座標測定機を提供する
ことである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項1記載の発明の座標測定機は、測定物を載置す
る定盤と、前記定盤上に配置された一対の支持部材と、
前記支持部材間に架け渡されたXビームとで構成され、
Y軸方向へ移動可能な構造体と、測定子を有するZ軸ス
ピンドルと、前記Z軸スピンドルをZ軸方向へ移動可能
に支持するとともに、前記Xビームに案内されてX軸方
向へ移動可能なXキャリッジと、前記Z軸スピンドルの
自重を相殺するためのバランスウエイトとを備えた座標
測定機において、前記Z軸スピンドルの下端部に回動可
能に設けられた第1のローラと、前記Xキャリッジに回
転可能に設けられた一対の第2のローラと、前記第1の
ローラに掛けられるとともに、前記第2のローラにより
前記Xビームに沿って振り分けられ、一端部が前記Xビ
ームの一方の側の端部に固定されたワイヤと、前記第2
のローラで振り分けられた前記ワイヤの他端部を鉛直方
向に降下させる第3のローラとを備え、前記バランスウ
エイトは、前記第3のローラで降下した前記ワイヤに取
り付けられる。
【0012】また、請求項2記載の発明の座標測定機
は、前記バランスウエイトは、前記ワイヤの他端部に取
り付けられる。
【0013】更に、請求項3記載の発明の座標測定機
は、前記ワイヤの他端部は、前記第3のローラから鉛直
に降下した後、ループを描いて上昇して前記Xビームの
他方の端部に固定され、前記バランスウエイトは、前記
ループに吊下げローラを介して吊り下げられる。
【0014】また、請求項4記載の発明の座標測定機
は、前記第3のローラに駆動モータを設けた。
【0015】更に、請求項5記載の発明の座標測定機
は、前記Z軸スピンドルの下端部は、前記X軸方向に開
いた開口部が形成され、前記第1のローラは、前記開口
部内に配置され、前記第1のローラ及び前記第2のロー
ラは、前記Z軸スピンドルの重心位置を通る前記X軸方
向に略平行で、且つ前記Z軸方向に延在する面内でY軸
回りに回転する。
【0016】
【作用】XキャリッジがXビーム上を移動するとき、第
1のローラと第2のローラが回転し、ワイヤは移動しな
いので、各ローラの回転抵抗によりZ軸スピンドルに生
じる曲げモーメントは極めて小さく、また、バランスウ
エイトが揺動しない。その結果XキャリッジがX軸方向
に移動するとき、測定子はほとんど振動しない。
【0017】また、バランスウエイトをワイヤの他端部
に取り付けるようにすれば、バランスウエイトの重量を
Z軸スピンドルの重量のほぼ1/2に軽減できる。
【0018】更に、第3のローラに駆動モータを設ける
ようにすれば、駆動モータをXキャリッジに設けた場合
に較べ、Xキャリッジの重量が軽くなる分、小さい駆動
力でXキャリッジを駆動することが可能になるととも
に、リード線の引きずり抵抗が生ぜず、Xキャリッジの
動作は円滑且つ安定する。
【0019】また、第1のローラをZ軸スピンドル下端
部の開口部内に配置し、第1のローラ及び第2のローラ
が、Z軸スピンドルの重心位置を通るX軸方向に略平行
で、且つZ軸方向に延在する面内でY軸回りに回転する
ように構成することにより、Z軸スピンドルの重心位置
を通る鉛直面上にワイヤが配置されるから、Z軸スピン
ドルの倒れがなくなり昇降動作が円滑になる。
【0020】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
【0021】図1及び図2はこの発明の第1実施例に係
る座標測定機1を示し、図1は斜視図、図2は平面図で
ある。
【0022】定盤2の上面にはY軸ガイドレール3が敷
設され、支柱4,5(支持部材)の上端をXビーム6で
連結した門型構造体(構造体)7が載置されている。支
柱4と定盤2との間及び支柱5とY軸ガイドレール3と
の間にはエアベアリングが配置されており、門型構造体
7はY軸ガイドレール3に案内されてY軸方向に移動可
能である。
【0023】Xビーム6上にはXキャリッジ8がエアベ
アリングを介して配置され、Xビーム6の上側と両側の
案内面9,10,11によりX軸方向に案内される。ま
た、Xキャリッジ8にはZ軸スピンドル12がZ軸方向
に移動自在に支持されており、Z軸スピンドル12の下
端には測定子13が固定されている。
【0024】Z軸スピンドル12の下端側には移動ロー
ラ(第1のローラ)14が取り付けられ、Xキャリッジ
8には一対の振分けローラ(第2のローラ)15,16
が取り付けられている。移動ローラ14にはワイヤ17
が巻き掛けられてZ軸スピンドル12等の重量を支えて
いる。ワイヤ17は振分けローラ15,16によりXビ
ーム6に沿った2方向に振り分けられ、ワイヤ17の一
端はXビーム6の一端側の支持板18に固定されてい
る。
【0025】Xビーム6の他端側には駆動ローラ(第3
のローラ)19が取り付けられており、ワイヤ17の他
端は駆動ローラ19に巻き掛けられた後Xビーム6の他
端側の支持板20に固定される。駆動ローラ19と支持
板20の間のワイヤ17には吊下げローラ21を介して
バランスウエイト22が吊り下げられている。このバラ
ンスウエイト22と吊下げローラ21との合計重量は測
定子13を含めたZ軸スピンドル12の重量と等しく、
バランスウエイト22等はワイヤ17を介してZ軸スピ
ンドル12等の重量を相殺している。
【0026】駆動ローラ19には回転方向の切換が可能
な駆動モータ23が連結され、駆動ローラ19を回転駆
動する。
【0027】駆動ローラ19が図2の矢印24の方向へ
回転すると、ワイヤ17に引っ張られてZ軸スピンドル
12が上昇し、この上昇分だけ吊下げローラ21とバラ
ンスウエイト22とが降下する。また、駆動ローラ19
が矢印25の方向へ回転すると、吊下げローラ21とバ
ランスウエイト22が上昇し、この上昇分だけZ軸スピ
ンドル12が降下する。このようにしてZ軸スピンドル
12と測定子13とがZ軸方向に移動操作される。
【0028】上述のようにZ軸スピンドル12と測定子
13との合計重量は吊下げローラ21とバランスウエイ
ト22との合計重量と釣合っているから、Z軸スピンド
ル12の動きは安定するとともに、小さい駆動力でZ軸
スピンドル12を移動操作でき、駆動モータ23は小型
のものでもよい。
【0029】また、Xキャリッジ8がXビーム6上を移
動するとき、移動ローラ14と振り分けローラ15,1
6が回転し、ワイヤ17は移動しない。ワイヤ17がZ
軸スピンドル12に固定された図6の従来例と異なり、
ローラ14,15,16の回転抵抗によりZ軸スピンド
ル12に生じる曲げモーメントは極めて小さい。また、
ワイヤ17が移動しないからXキャリッジ8の移動に伴
ってバランスウエイト22が揺動しない。したがって、
Xキャリッジ8がX軸方向に移動するとき、測定子13
は振動せず、測定精度が高く保たれ、装置の耐久性が向
上する。
【0030】更に、駆動モータ23はXビーム6側に配
置されており、従来例と異なりXキャリッジ8上に設け
られていないので、リード線の引きずり抵抗が生ぜず、
Xキャリッジ8の動作は円滑で安定し、測定精度は向上
する。
【0031】また、8個のローラが用いられている図8
の従来例と異なり、ローラは5個であり、ワイヤ17も
短いので、その分Xビーム6の撓みと門型構造体7の重
量が軽くなる。更に、ローラの数の低減により組立が容
易になり、コスト低減に資する。
【0032】次に、この発明の第2〜5実施例を図3〜
7に基づいてそれぞれ説明する。第1実施例と共通する
部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0033】図3はこの発明の第2実施例に係る座標測
定機26の要部を示す正面図である。
【0034】第2実施例の座標測定機26では、駆動ロ
ーラ19に巻き掛けられたワイヤ17の端部にバランス
ウエイト27が固定され、Z軸スピンドル12と測定子
13との合計重量を相殺している。
【0035】第2実施例によれば、バランスウエイト2
7の重量をZ軸スピンドル12と測定子13との合計重
量の1/2に軽減できるとともに、ローラの個数も第1
実施例の5個から4個に減少させることができるので、
装置全体が軽量化される。
【0036】図4はこの発明の第3実施例に係る座標測
定機28を示す斜視図である。
【0037】第3実施例の座標測定機28では、Xキャ
リッジ8に支持されたZ軸スピンドル29の下端部には
X軸方向に開いた開口部30が設けられ、この開口部3
0内には移動ローラ14が配置されている。
【0038】また、振り分けローラ15,16と駆動ロ
ーラ19の回転軸を第1実施例のものよりも延長して、
各ローラ15,16を移動ローラ14と同一面上に配置
するとともに、ワイヤ17の支持板18,20を第1実
施例のものよりも長くして、Z軸スピンドル29の重心
位置を通るZ−X面(鉛直面)上にワイヤ17が配置さ
れるようにした。
【0039】第3実施例によれば、ワイヤ17の支持力
がZ軸スピンドル29の重心を通るから、従来例と異な
ってZ軸スピンドル29には自重によるモーメントが発
生せず、Xキャリッジ8のエアベアリング部に無理な力
がかからず、Z軸スピンドル29の昇降動作が安定す
る。
【0040】図5はこの発明の第4実施例に係る座標測
定機31の要部を示す正面図である。
【0041】第4実施例の座標測定機31では、Z軸ス
ピンドル12の下端部に2個の小径の移動ローラ32,
33が取付けられ、ワイヤ17が巻き掛けられている。
【0042】2点鎖線で描いた大径の移動ローラ34を
使用すると、測定子13のソケット部と移動ローラ34
とが干渉するのでZ軸スピンドル12を長くしなければ
ならず、それだけ測定子13が振れ易くなるが、第4実
施例によれば、小径の移動ローラ32,33を用いるこ
とにより、大径の移動ローラ34を使用する場合に較
べ、Z軸スピンドル12を長くする必要がないので測定
子13との干渉が避けられ、測定精度の低下を防止でき
る。
【0043】図6はこの発明の第5実施例に係る座標測
定機41の要部を示す斜視図、図7は図6のA−A線に
沿う断面図である。
【0044】第5実施例の座標測定機41の場合、門型
構造体47のXビーム46には、X軸方向へ延び、且つ
Z軸方向へ貫通する空間46aが設けられている。Xキ
ャリッジ48に支持されたZ軸スピンドル29は空間4
6aを通っている。
【0045】Xキャリッジ68に支持されたZ軸スピン
ドル29の下端部には、第3実施例と同様に、X軸方向
に開いた開口部30が設けられ、この開口部30内には
移動ローラ14が配置されている。
【0046】また、Xキャリッジ48の下端部は空間4
6a内に入り込み、その下端部にはX軸方向に開いた開
口部40,41が設けられ、各開口部40,41内には
振り分けローラ15,16がそれぞれ配置されている。
更に、駆動ローラ19がXビーム46内に、吊下げロー
ラ21が支柱45内にそれぞれ収容されている。各ロー
ラ15,16,19,21が駆動ローラ14と同一面上
に配置され、スピンドル29、Xキャリッジ48及びX
ビーム46の重心位置を通るZ−X面(鉛直面)上にワ
イヤ17が配置されている。
【0047】第5実施例によれば、ワイヤ17がZ軸ス
ピンドル29、Xキャリッジ48及びXビーム46の重
心位置を通るZ−X面上に位置するので、Z軸スピンド
ル29、Xキャリッジ48及びXビーム46の動作が一
層安定する。
【0048】上記第5実施例では、大径の移動ローラ1
4を用いたが、第4実施例と同様に、大径の移動ローラ
14の代わりに小径の移動ローラ32,33を用いるよ
うにしてもよい。
【0049】なお、この発明でのバランスウエイトとは
Z軸スピンドルの重量を相殺するためのバランス手段の
すべてを含み、上記各実施例のような重錘の他に、例え
ばエア圧を用いるエアシリンダ式やばね力を用いるスプ
リング式などのバランス手段でもよい。
【0050】図8はこの発明の第6実施例に係る座標測
定機の縦断面図、図9は図8の座標測定機のXキャリッ
ジ58とZ軸スピンドル39との横断面図である。前述
の第5実施例と共通する部分には同一符号を付して説明
を省略する。この第6実施例では、図8及び図9に示す
ように、Z軸スピンドル39の外面にZ軸方向に沿う溝
部39a,39bが設けられ、溝部39a,39bに振
り分けローラ15,16の一部が入り込むように配置さ
れ、また移動ローラ54の径をZ軸スピンドル39のX
軸方向幅より小さくした。
【0051】この第6実施例の座標測定機によれば、溝
部39a,39b内にワイヤ17が収まるり、Z軸スピ
ンドル39の正面からワイヤ17が見えないようにした
ので、ワイヤ17が測定作業の障害になることがない
し、作業の安全性も向上する。
【0052】図10はこの発明の第7実施例に係る座標
測定機の縦断面図である。前述の第5実施例と共通する
部分には同一符号を付して説明を省略する。この第7実
施例では、図10に示すように、第6実施例と較べ、Z
軸スピンドル49の溝部49a,49bのZ軸方向長さ
を短く、振り分けローラ15,16間の距離を長くし
た。
【0053】この第6実施例の座標測定機によれば、移
動ローラ54から振り分けローラ15,16へ向かうワ
イヤ17が垂直方向に対してやや斜めに傾くので、ワイ
ヤ17と各ローラ15,16,54間の摩擦抵抗が小さ
くなり、Xキャリッジ58が移動するとき、そのXキャ
リッジ58の動きが一層安定する。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように請求項1乃至5に記
載された発明の座標測定機によれば、Xキャリッジの移
動時にバランスウエイトが揺動しないので、測定精度と
装置の耐久性とが向上する。また、ローラの個数が減り
ワイヤも短くなるから、軽量化されるとともに、構造が
簡単になる結果組立て作業が容易になり、コストが低減
される。
【0055】また、請求項2に記載された発明の座標測
定機によれば、バランスウエイトの重量をZ軸スピンド
ルの重量のほぼ1/2に軽減できるとともに、ローラの
個数も減少させることができるので、装置全体が軽量化
される。
【0056】更に、請求項4に記載された発明の座標測
定機によれば、駆動モータをXキャリッジに設けた場合
に較べ、リード線の引きずり抵抗が生ぜず、Xキャリッ
ジの動作は円滑且つ安定する。
【0057】また、請求項5に記載された発明の座標測
定機によれば、Z軸スピンドルの重心位置を通る鉛直面
上にワイヤが配置されるから、Z軸スピンドルの倒れが
なくなり昇降動作が円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の第1実施例に係る座標測定機
を示す斜視図である。
【図2】図2は図1要部のY方向矢視図である。
【図3】図3はこの発明の第2実施例に係る座標測定機
の要部を示す正面図である。
【図4】図4はこの発明の第3実施例に係る座標測定機
を示す斜視図である。
【図5】図5はこの発明の第4実施例に係る座標測定機
の要部を示す正面図である。
【図6】図6はこの発明の第5実施例に係る座標測定機
の要部を示す斜視図である。
【図7】図7は図6のA−A線に沿う断面図である。
【図8】図8はこの発明の第6実施例に係る座標測定機
の縦断面図である。
【図9】図9は図8の座標測定機のXキャリッジとZ軸
スピンドルとの横断面図である。
【図10】図10はこの発明の第7実施例に係る座標測
定機の縦断面図である。
【図11】図11は従来の座標測定機を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1,26,28,31 座標測定機 2 定盤 4,5 支柱(支持部材) 6 Xビーム 7 門型構造体(構造体) 8,58 Xキャリッジ 12,29,39,49 Z軸スピンドル 13 測定子 14,32,33,54 移動ローラ 15,16 振り分けローラ 17 ワイヤ 19 駆動ローラ 21 吊下げローラ 22,27 バランスウエイト 23 駆動モータ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定物を載置する定盤と、 前記定盤上に配置された一対の支持部材と、前記支持部
    材間に架け渡されたXビームとで構成され、Y軸方向へ
    移動可能な構造体と、 測定子を有するZ軸スピンドルと、 前記Z軸スピンドルをZ軸方向へ移動可能に支持すると
    ともに、前記Xビームに案内されてX軸方向へ移動可能
    なXキャリッジと、 前記Z軸スピンドルの自重を相殺するためのバランスウ
    エイトとを備えた座標測定機において、 前記Z軸スピンドルの下端部に回動可能に設けられた第
    1のローラと、 前記Xキャリッジに回転可能に設けられた一対の第2の
    ローラと、 前記第1のローラに掛けられるとともに、前記第2のロ
    ーラにより前記Xビームに沿って振り分けられ、一端部
    が前記Xビームの一方の側の端部に固定されたワイヤ
    と、 前記第2のローラで振り分けられた前記ワイヤの他端部
    を鉛直方向に降下させる第3のローラとを備え、 前記バランスウエイトは、前記第3のローラで降下した
    前記ワイヤに取り付けられることを特徴とする座標測定
    機。
  2. 【請求項2】前記バランスウエイトは、前記ワイヤの他
    端部に取り付けられることを特徴とする請求項1に記載
    の座標測定機。
  3. 【請求項3】前記ワイヤの他端部は、前記第3のローラ
    から鉛直に降下した後、ループを描いて上昇して前記X
    ビームの他方の端部に固定され、 前記バランスウエイトは、前記ループに吊下げローラを
    介して吊り下げられることを特徴とする請求項1に記載
    の座標測定機。
  4. 【請求項4】 前記第3のローラに駆動モータを設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の座標測定機。
  5. 【請求項5】 前記Z軸スピンドルの下端部は、前記X
    軸方向に開いた開口部が形成され、 前記第1のローラは、前記開口部内に配置され、 前記第1のローラ及び前記第2のローラは、前記Z軸ス
    ピンドルの重心位置を通る前記X軸方向に略平行で、且
    つ前記Z軸方向に延在する面内でY軸回りに回転するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の座標測定機。
JP6069915A 1994-03-15 1994-03-15 座標測定機 Withdrawn JPH07253301A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1319922A1 (fr) * 2001-12-12 2003-06-18 Brown & Sharpe Tesa S.A. Colonne de mesure de dimension longitudinale
KR100941970B1 (ko) * 2008-10-24 2010-02-11 한국생산기술연구원 서로 다른 두면에 형성된 구멍 크기 및 수직거리 측정장치
WO2015126004A1 (ko) * 2014-02-21 2015-08-27 웅진에너지 주식회사 가이드 롤러 평행도 측정장치

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