JPH08334313A

JPH08334313A - 工作機械用の計測装置

Info

Publication number: JPH08334313A
Application number: JP8109862A
Authority: JP
Inventors: Lyle Ostby; ライルオスビー，
Original assignee: Giddings and Lewis LLC
Current assignee: Giddings and Lewis LLC
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1996-12-17
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: US5940180A; GB9607961D0; JP2927728B2; DE19617880A1; GB2300725A; GB2300725B

Abstract

(57)【要約】【課題】２点間の距離を正確に計測するための計測装
置を提供すること。【解決手段】本計測装置３００は、ビームスプリッタ
ー３２０と、直線的経路３０２に沿うようレーザービー
ムを反射すべく配置された第１のリフレクター３２２と
を有するレーザー干渉計システム３１４を備えている。
レーザー干渉計システム３１４は、封止中空内部領域３
１０を有するデッドパス除去セル３０８と協働する。中
空内部領域３１０は、リフレクター３２２側の中空領域
３１０の一端に配置された少なくとも１つの窓３１２に
より封止されている。中空内部領域３１０の他側には第
２のリフレクター３２８が配置されており、このリフレ
クター３２８はレーザービームを反射して経路３０２に
沿って戻るように向けられている。従って、中空内部領
域３１０内のガスの体積ないしは量は一定に維持され、
第１と第２のリフレクター３２２，３２８間の距離の計
測精度が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、工作
機械のような機械装置に用いられる計測装置に関し、特
に、レーザー干渉計と、デッドパス・エラー（deadpath
error）を減じるための封止セル（sealed cell）とを
具備する計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械等の多くの機械装置において、
一の要素の他の要素に対する相対的移動距離を正確に計
測することは重要である。例えば、工作機械において、
工作物の機械加工を所定の許容限界内で行うためには、
工作物が取り付けられるベースに対するスピンドルの相
対的移動距離を正確に計測することは重要であることが
多い。他の工作機械は、切削工具と工作物とを互いに対
して移動させるために、複数の伸縮可能な脚を用いてい
る。この型式の機械装置では、工作物を正確に切削する
のに各脚の伸張量又は収縮量が精度よくモニターされる
ことが必要である。

【０００３】このため、従来から種々の計測装置が色々
な機械装置に組み込まれており、移動距離をモニター
し、コントローラーに出力信号を発し、もって切削工具
と工作物との間の相対的移動距離を正確に制御するよう
にしている。

【０００４】或る型式の計測装置は固定グリッドを用い
ており、このグリッドは、当該グリッドに沿って等間隔
に配列された標点を有するものである。また、感知ヘッ
ドが機械装置の可動要素に取り付けられており、この感
知ヘッドがグリッドに沿って移動して標点を感知し、固
定グリッドに対する可動要素の位置を示す信号を形成す
る。

【０００５】レーザー干渉計を用いることにより、より
高精度の計測が可能となる。一の要素の他の要素に対す
る動きは次のようにして計測される。まず、各要素上に
鏡を取り付ける。次いで、レーザー光源からレーザービ
ームを発し、このレーザービームを一方の鏡の近傍で２
つの成分に分割する。一方の成分はこの直後に光検出器
の方向に反射され、もう一方の成分は他の可動要素に配
置された第２の鏡へと反射される。この第２の鏡は光を
第１の鏡へと反射し、そこで、２つのレーザービーム成
分は再び重ね合わされて光検出器に反射される。光検出
器は、第２の鏡が第１の鏡に対して移動されて２つのレ
ーザービーム成分の位相が一致したりずれたりした場合
の、レーザービームの２つの成分間の干渉による縞を読
み取る。この縞は２つの鏡の間の距離の変化を示し、従
って、縞をカウントすることにより、要素間の相対動作
を測定することができる。

【０００６】一般的に、レーザー干渉計は、２本の光線
を干渉させることにより相対的変位を形成するものであ
る。これらの光線は、単色光線が２本の別個独立の光線
に分割された場合に形成される。これらの光線は異なる
経路を通って別個独立の鏡に伝えられ、そこで、光線は
光検出器の方向に反射され、再度重ね合わされる。

【０００７】重ね合わされた光線の強さは、これらの光
線間の位相差に依存する。光線の位相が一致している場
合、それらの強さは足し合わされ、光線の位相が１８０
度ずれている場合、それらの強さは互いに減じられる。
このように、一方の鏡が１／４波長、すなわち位相で９
０度だけ移動した場合、往復の差は１８０度となる。従
って、一方の鏡が他方の鏡に対して１／２波長だけ移動
すると、再び重ね合わされた光線は１位相サイクル分だ
けずれていることとなる。典型的な機械装置において、
一方の鏡はビームスプリッターに対して静止され、基準
経路ないしはリファレンスパスを提供する。従って、明
確な干渉（縞）の全ては、他方の鏡の変位により引き起
こされたものとすることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】相対的な距離を計測す
るためにレーザー干渉計を使用した場合に生ずる問題点
の一つは、空気中における光の波長が温度、圧力及び湿
度により変動するという点である。従って、レーザー干
渉計は、動きが全くない場合でも、相対移動を示すこと
がある。この問題は、多くの機械装置での用例において
は、最小計測経路長さが相当に大きくされ得るという事
実により、看過されている。言い換えるならば、機械装
置の形状ないしは構成では、その機械装置を使用する前
にその都度、同じ開始基準点で干渉計を効果的に校正
（キャリブレート）すべく両方の鏡をビームスプリッタ
ーの近傍に移動させることは、不可能である。もし、こ
れが可能であるならば、温度や圧力、湿度のような変量
の関数として波長の差を近似化するために自動補償装置
を用いることができる。また、可動鏡とビームスプリッ
ターとの間の最小距離、いわゆるデッドパスが正確に分
っている場合も、波長の変化を推定するのに自動補償装
置を用いることができる。しかし、多くの場合、自動補
償装置は、光の波長に影響を与える変量を制御すること
により達成できる程度まで十分な計測精度を提供するも
のではない。

【０００９】このように、相対的に移動する要素間の距
離を正確に計測することができるよう、光の波長に影響
を与える変量を制御する経済的な手段を提供することが
有効である。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、
間に直線的経路を画成する２つの点の間の距離を計測す
るための装置と方法を特徴としている。この装置は、前
記直線的経路に沿って配置された封止中空内部領域を有
するデッドパス除去セル（deadpath elimination cel
l）を備えている。中空内部領域は、その一端に配置さ
れた少なくとも１つの窓により封止されている。

【００１１】レーザー干渉計システムは、デッドパス除
去セルと共働し、ビームスプリッターと第１のリフレク
ターとを備えている。第１のリフレクターは、レーザー
ビームを直線的経路に沿って反射し封止中空内部領域を
通すように配置されている。また、封止中空内部領域の
反対側には第２のリフレクターが配置されており、直線
的経路に沿ってレーザービームを反射し戻すようになっ
ている。第１のリフレクターと第２のリフレクターとの
間の距離が変動した場合、デッドパス除去セルとレーザ
ー干渉計システムとは共働して前記２点の間の距離を正
確に計測する。

【００１２】この計測装置の特定の適応形態では、デッ
ドパス除去セルとレーザー干渉計システムとは工作機械
等の機械装置に組み込まれる。その環境において、計測
装置は、第１のリフレクターが取り付けられる第１の部
材と、第２のリフレクターが取り付けられる第２の部材
とを備え、その第１と第２の部材は直線的経路に沿って
互いに対して往復動される。一の実施形態において、こ
れらの可動部材は入れ子式ないしはテレスコーピック式
であり、第１の可動部材はデッドパス除去セルを備え
る。テレスコーピック式部材は、複数の脚を有する工作
機械の１本の脚として用いられることができ、ボールね
じを介して互いに対して往復動され得る。

【００１３】本発明の他の観点によれば、第１の部材
は、封止されたデッドパス除去セルを備え、第２のテレ
スコーピック式部材は膨張可能なブラダー（袋体）と連
通した状態で封止されている。従って、第１と第２の脚
部材が互いに対して往復動した場合、同一のガスの供給
が維持されると共に、そのガスはブラダーと第２の脚部
材の内部との間で自由に移動でき、そこを通って進行す
る光波の波長に影響を与える変量を更に制御できるよう
になっている。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照すると、第１
の実施形態に係る工作機械は、サポートないしはプラッ
トホームの性質を有するベース１０と、このベース１０
から離隔配置されたスピンドルサポートないしはスピン
ドルプラットホーム１１とを備えている。スピンドルプ
ラットホーム１１にはスピンドルヘッド１２が取り付け
られており、回転する切削工具１３を受け入れるように
なっている。また、スピンドルプラットホーム１１に
は、符号１４で総括的に示されたスピンドル駆動装置が
取り付けられており、この駆動装置１４は、普通の方法
でスピンドルヘッド１２にパワートレーン（動力伝達系
列）により接続されたモーター１５を含んでいる。ベー
スプラットホーム１０は工作物サポート１６を支持し、
この工作物サポート１６は部分１７により表された工作
物を受容する。

【００１５】互いに離隔されたプラットホーム１０とプ
ラットホーム１１とは、６本の伸縮可能な動力式脚（po
wered legs）２０〜２５により互いに結合されている。
各脚は、その下端で、ベースプラットホーム１０にボー
ル・ソケット式ジョイント２６により枢動可能に取り付
けられている。同様に、脚２０〜２５の上端の各々は、
第２のボール・ソケット式ジョイント２７により、スピ
ンドルプラットホーム１１に枢動可能に取り付けられて
いる。

【００１６】脚２０〜２５は、例えば、入れ子式ないし
はテレスコーピック式の上部部分２０ａと下部部分２０
ｂとから形成され得る。テレスコーピック式の部分２０
ａ，２０ｂは流体圧式シリンダーのピストンロッド及び
シリンダーから成るものとすることができる。このよう
な脚の長さは、各シリンダーの各端部における作動流体
の容量を制御することにより、調節できる。

【００１７】ベースサポート１０に対するスピンドルサ
ポート１１の位置、ひいては、工作物１７に対する切削
工具１３の位置は、６本の脚２０〜２５のそれぞれの長
さを同時に操作することによって調節され得る。動作範
囲（envelope of motion）内において、切削工具１３
は、立方体形の工作物の５つの露出面すべてに当接され
得る。ベースサポート１０上のジョイント２６の開き
度、スピンドルサポート１１上の第２のジョイント２７
の開き度、脚２０〜２５の最小長さと最大長さ、脚２０
〜２５の各々の直線運動の全範囲、及び、安定化の目的
で共通平面に幾つかの脚を配置しないようにする必要性
が、５つの露出面に対する動作範囲の制約となるもので
ある。動作範囲内で、この構成は、三次元で外形の加工
を可能とすると共に、点から点への直線的な加工を可能
とする。

【００１８】各脚２０〜２５の長さを同時操作すること
により、６軸全てにおいての動作が可能となる。すなわ
ち、３本の直交軸のそれぞれに沿う直線方向の動きと、
これらの３軸のそれぞれを中心とした回転運動が得られ
る。

【００１９】図１及び図２の実施形態において、６本の
脚は、３つの対ができるように配列されるよう考えられ
ている。すなわち、脚２０，２１が１つの対をなし、脚
２２，２３が別の対をなし、更に脚２４，２５がもう１
つの対をなす。各対の脚同士は、互いに対して直角とな
るように配列されていることに注意すべきである。脚２
０，２１の対におけるジョイント２６は、互いに近接し
て配置されている。また、例えば隣合う脚２０，２５の
ジョイント２７も互いに近接している。その効果は、下
部のジョイント２６が三角形を実質的に形成し、上部の
ジョイント２７も三角形を実質的に形成するというもの
である。これらの２つの三角形と６本の脚は、８面体の
辺を実質的に画成する。図１及び図２に示すように、下
部ボールジョイント２６により囲まれたベースプラット
ホーム１０の面積と、上部ボールジョイント２７により
囲まれたスピンドルプラットホーム１１の面積は、ほぼ
同じである。これは、幾つかの理由から有効である。す
なわち、第１に、このような配列は機械装置の構造的剛
性を最大とする。第２に、機械装置の据付け面積（foot
print）が、取り扱われるべき工作物の特定の立方体寸
法に対して最小となる。また、幾つかの脚及びサポート
が共通平面に配置され、それにより、不安定となり得る
状態を生じさせる前に、工作物に対するより大きな包囲
面（envelope）表面積を調整することができる。

【００２０】図３〜図５を参照すると、第２の実施形態
は、ベースサポートないしはベースプラットホーム３０
と、スピンドルサポート３１とを備えており、スピンド
ルサポート３１には、切削工具３３を受け入れるように
なっているスピンドルヘッド３２が装着されている。ス
ピンドルヘッド３２は、スピンドル駆動装置３４により
回転される。ベースサポート３０とスピンドルサポート
３１とは、６本の伸縮可能な脚４０〜４５により連結さ
れている。脚は、例えば脚４０と脚４１との対のよう
に、３つの対に配列されており、各対の脚同士は、上記
と同様に互いに直角に取り付けられるよう交差してい
る。脚４０〜４５はまた、テレスコーピック式の上部要
素４０ａと下部要素４０ｂとから形成されている。

【００２１】脚４０〜４５は、その下端に近い第１の点
で、符号５０で総括的に示されたジョイントによりベー
スサポート３０に連結されている。ジョイント５０は、
ベースサポート３０から突出するシャフト５２の軸線を
中心として回転できるように取り付けられたクレビス５
１を含んでいる。典型的なトラニオン５３が各脚の下部
要素４０ｂ〜４５ｂと係合しており、クレビス５１に回
転可能に取り付けられている。このように、ジョイント
５０は運動の自由度が２であることが分るであろう。

【００２２】テレスコーピック式の脚の上部部分４０ａ
〜４５ａは、同様に、ジョイント５４により、脚の長手
方向に沿う第２の点でスピンドルサポート３１に連結さ
れている。ジョイント５４も、スピンドルサポート３１
の下面から下方に延びるシャフト５６に回転可能に取り
付けられたクレビス５５と、クレビス５５に上部部分４
０ａ〜４５ｂを支持するトラニオン５７とから構成され
ている。特に図５から分るように、ジョイント５０，５
４と、サポート３０，３１に対するジョイント５０，５
４の取付部は、２つのサポートの各々における６角形の
角部を定める。図３〜図５から明らかなように、ベース
サポート３０と６つの下部ジョイント５０との連結部に
より囲まれるベースサポート３０の面積は、スピンドル
サポート３１と６つの上部ジョイント５４との連結部に
より囲まれるスピンドルサポート３１の面積と実質的に
同じである。

【００２３】ジョイント５０，５４のシャフト５２，５
６は、どのような方向にでも突出できるよう、対応のサ
ポートに取り付けられ得る。第１の実施形態におけるボ
ールジョイントは第２の実施形態にも使用でき、また、
この第２の実施形態のトラニオンジョイントも第１の実
施形態に用いることができる。

【００２４】ベースサポート３０には、部品５９で例示
された工作物を保持する工作物サポート５８が取り付け
られている。

【００２５】また、脚４０〜４５は、上端部分４０ａ〜
４５ａをなすピストンロッドと、下端部分４０ｂ〜４５
ｂをなすシリンダー部分とを有する流体圧シリンダーと
して形成され得る。ピストンロッドはシリンダー内で回
転できるので、各ジョイント５０，５４に与えられる動
作は２自由度で十分である。脚を形成するアクチュエー
ターの上部部分と下部部分とが捩り動作をすることがで
きない場合、流体圧式シリンダー以外のアクチュエータ
ーが伸縮のために用いられ、回転運動についての第３の
自由度が上部ジョイント５４又は下部ジョイント５０に
必要とされる。図１４〜図１７の脚においては、運動の
付加的な自由度がジョイントに必要とされ、或はまた、
互いに対するヨークアセンブリーのわずかな角度的変位
により生ずるテレスコーピック式部分の相対的回転運動
に起因する線形的な不正確さのために補償が与えられな
ければならない。脚のためのアクチュエーターとして流
体圧式シリンダーを用いる代りに、直線運動を得るため
のあらゆる手段、例えば、各脚の上部部分を親ねじとし
て形成すると共に脚の下部部分に回転ナットを取り付け
る（上下逆にしたものも含む）等の手段を用いることが
できる。更に、別の手段としては、リニヤモーター、循
環式ボールねじ駆動装置、チェーン駆動装置等がある。

【００２６】図６に示す第３の実施形態において、工具
及び工作物のいずれも、脚構造体により規定される包囲
面（envelpoe）内に配置されていない。工作物６０は工
作物サポート６１に取り付けられ、工作物サポート６１
は、立上り部６３に取着されたベース６２に取り付けら
れている。立上り部６３の一端には、第２の実施形態と
同様に、６本の脚６４〜６９がトラニオンジョイント７
０により連結されている。脚６４〜６９の他端はスピン
ドルサポート７２にトラニオンジョイント７１により連
結されている。スピンドルサポート７２は、工具７４が
取り付けられるようになっているスピンドル７３を支持
しており、スピンドル７３はスピンドル駆動装置７５に
より駆動される。工具７４は、脚６４〜６９により画成
される包囲面から突出している。この第３の実施形態
は、その他の点では、第１の実施形態と同様である。

【００２７】第３の実施形態において、工作物サポート
６１は、工作物６０が工具７４に対して移動するよう
に、ベース６２により支持された台に取り付けられると
よい。工作物６０が立上り部６３に取り付けられていな
くとも、立上りサポート６３に対する工作物の位置は、
如何なる時でも、固定されており、或は少なくとも知る
ことができる。

【００２８】また、スピンドルと工作物の他の配置構
成、例えば、スピンドルの上方に工作物を取り付ける構
成や、図６の第３実施形態と同様な立上り部６３を工作
物の長手方向に沿って移動できるよう台に取り付ける構
成等を用いることができる。

【００２９】脚は、サポートないしはプラットホームを
互いに対して相対的に位置決めするために、座標系態様
で移動されなければならない。この座標系態様での動作
は、ベースプラットホームに対するプラットホームの所
望の位置、ひいては工作物に対する切削工具の所望の位
置を得るために、各脚についての位置信号を発するコン
ピューター制御により行われるのが好適である。適当な
制御方式としては図８及び図９に示すようなものがあ
る。図８では、脚２０〜２５のように流体圧式シリンダ
ーの形態をとる脚はサーボバルブ１００により制御され
る。このサーボバルブ１００はピストンの各側における
シリンダー内の作動流体の体積を制御し、それによって
シリンダー内のピストンロッドの位置を制御する。コン
ピューター１０１はライン１０２に出力位置コマンドを
発する。その位置コマンドは、加算回路（summing circ
uit）において、励振・復調器（exciter/demodulator）
１０５から導かれたライン１０４のフィードバック位置
信号と比較される。励振・復調器１０５は磁気スケール
１０７に沿って移動する検知ヘッド１０６からの信号を
受ける。検知ヘッド１０６は各ピストンロッド２０ａ〜
２５ａに連結されており、ピストンロッドの位置変化
が、流体圧式シリンダー２０ｂ〜２５ｂに対して既知の
位置にある（固定又は移動のいずれの場合もある）磁気
スケール１０７に沿う検知ヘッド１０６の位置変化に反
映されるようにしている。加算回路１０３はライン１０
８に位置誤差信号を発し、この信号は積分回路網１０９
に入力される。積分回路網１０９はライン１１０に速度
コマンドを出力する。速度コマンドは、励振・復調器１
０５からライン１１１に導かれた速度フィードバック信
号と比較され、これらの２つの信号は加算回路１１２に
送られる。そして、加算回路１１２は速度誤差を示す出
力信号を発する。この速度誤差信号は補償回路網（comp
ensation network）１１３に送られ、そこで位相ずれ補
償がなされ、その結果、補償された信号が増幅器１１４
に送られてサーボバルブ１００を制御する。

【００３０】コンピューターから導かれる同様な制御ル
ープは６本の脚２０〜２５のそれぞれについて与えら
れ、また、コンピューター１０１は、６本の脚のそれぞ
れについての所望の位置のための出力位置コマンドを発
し、工作物に対する切削工具の特定の限定位置を得るよ
うにしている。

【００３１】図９の制御構成は、図８のものと同様であ
るが、親ねじ・ナット構成を回転させるモーター１２０
に関して示されている。励振・復調器１２２を通して位
置フィードバック信号を送るために、エンコーダーない
しは分解器１２１がモーター１２０に接続されており、
その位置信号は加算接合点１２３でコンピューター１０
１からの位置コマンドと比較され、積分回路網１２４に
送られる位置誤差信号が発せられる。そして、積分回路
網１２４は速度コマンドを発し、この速度コマンドは、
加算接合点１２５にて、モーター１２０に接続された回
転計１２６からの速度位置信号と比較される。補償回路
網１２７は、モータードライブに接続された増幅器１２
８に適当な信号を発するよう機能する。これもまた、機
械装置における６本の脚のそれぞれについて同様なルー
プが設けられている。

【００３２】図８及び図９の制御方式は閉ループ制御を
用いている。しかしながら、ステッピングモーターを用
いることにより、閉ループ制御を持たせる必要はなくな
る。ステッピングモーターを用いた制御システムの一例
を図１０に示す。

【００３３】各脚に直接接続されたセンサー又は脚のア
クチュエーターに接続されたセンサーにより、位置信号
が与えられる。しかし、より高精度な手段は個々独立の
計器アーム（instrument arm）を用いることである。こ
のような装置は図７に示されている。

【００３４】図７において、図３〜図６に示される実施
形態における６本の脚付きの工作機械は、動力式脚４
４，４５にそれぞれ関連された個々独立の計器アーム１
３０，１３１を有している。計器アーム１３０，１３１
はそれぞれ直線的に伸縮可能であり、その下端でトラニ
オンジョイント１３２によりベースプラットホーム３０
に連結され、また、その上端でトラニオンジョイント１
３３によりスピンドルプラットホーム３１に連結されて
いる。トラニオンジョイント１３２，１３３は、プラッ
トホーム３０，３１に連結された脚４４，４５に用いら
れたジョイント５０，５４の構成及び作用と同じであ
る。

【００３５】計器アーム１３０，１３１は、プラットホ
ームの相対位置を検知することのみを目的として用いら
れる。計器アーム１３０，１３１は、磁気スケールに沿
って移動する検知ヘッドを有し、長さ、ひいては位置に
関する所望のフィードバック信号を提供できる。他の形
態の計器アームも使用できる。個々独立の計器アームを
用いる利点は、脚及びジョイントに生ずる負荷によるた
わみが切削工具の位置の誤差に変換されない点にある。
比較的に小さく計量であり、自身の重量のみを支持する
計器アームは、動力式脚が受けるのと同じ力とたわみを
受けることはない。

【００３６】計器アーム１３０，１３１のみが図示され
ているが、サポートないしはプラットホームの互いに対
する位置についての明確な信号セットを形成するために
は、最低、６本の計器アームが必要である。

【００３７】図１１に示す第４の実施形態において、プ
ラットホームの一方（第１のプラットホーム）は持ち上
げられており、第２のプラットホームは第１のプラット
ホームから６本の脚により吊り下げられている。より詳
細には、サポート構造は、部材１４１の三角骨組により
互いに結合された３本の垂直支柱１４０から形成されて
いる。部材１４１の三角骨組には、スピンドル１４３が
工作物プラットホーム１４４に向かって下向きとなる状
態でスピンドルハウジング１４２が支持されている。工
作物プラットホーム１４４は６本の伸縮可能な動力式脚
１４５〜１５０に吊り下げられており、これらの脚１４
５〜１５０は、図３、図４及び図５の第２実施形態にお
ける脚４０〜４５の配列と同様に、交差して対をなした
状態で配列されている。工作物プラットホーム１４４に
は、工作物（図示せず）を有するパレットが普通の方法
で取り付けられてもよい。脚１４５〜１５０は、第２の
実施形態と同様に、その上端で部材１４１に枢動可能に
連結され、下端で工作物プラットホーム１４４に枢動可
能に連結されている。

【００３８】６本の脚にプラットホームを吊り下げる利
点の一つは、プラットホームを支持する能力を動力式脚
から喪失させる総電力の異常の場合に、工作物プラット
ホーム１４４はスピンドルから離れる方向に移動する点
にある。これは、部品間の衝突がないので、スピンド
ル、工具及び工作物のいずれにも損傷を与えない。これ
に対して、第１及び第２の実施形態に示される配列で
は、動力式脚がプラットホームを支持する能力を失う総
電力の異常により、スピンドルは工作物又は工作物サポ
ートに突っ込んでしまう。

【００３９】スピンドルプラットホームの下方に工作物
プラットホームを吊支する代りに、工作物プラットホー
ムを、吊り下げられたスピンドルプラットホームの上方
に配置してもよい。かかる場合、切屑は工作物から自然
に落下するであろう。

【００４０】図１２の第５実施形態も、サポートから工
作物プラットホームを吊り下げるものである。更に、６
本の動力式脚のそれぞれに関連された計器アームと、脚
及び計器アームの端部をプラットホーム及びサポートに
連結するスポーク状の連結システムとが設けられてい
る。

【００４１】より詳細には、図１２の第５実施形態は３
本の垂直支柱１５５を有しており、これらはその底部で
３本のＩ形ビーム１５６（明瞭化のために２本のビーム
が短縮した形で示されている）により連結されている。
各支柱１５５の頂部は支持プレート１５７を支持してお
り、この支持プレート１５７上にはコイルばね１５８の
ような防振部材が載置されている。スピンドルハウジン
グ１５９は、Ｉ形ビームの形態の放射方向に延びる３本
のサポートアーム１６０を有している。サポートアーム
１６０の外側端部には支持プレート１６１が取り付けら
れており、この支持プレート１６１は対応のコイルばね
１５８上に載置されている。

【００４２】スピンドルヘッド１５９はリングプラット
ホーム１６２の頂部に取り付けられており、リングプラ
ットホーム１６２からは２組のスポーク１６３，１６４
が突設されている。スポーク１６３，１６４は、リング
プラットホーム１６２の周に沿って交互となる２種類の
長さを有しており、また、これらのスポーク１６３，１
６４には、プラットホーム１６２に６本の動力式脚１６
６の上端を連結するユニバーサルジョイント１６５が取
り付けられている。動力式脚１６６の下端は、スポーク
１６８，１６９の端部に取り付けられたユニバーサルジ
ョイント１６７に連結されており、スポーク１６８，１
６９はリング状工作物プラットホーム１７０から放射状
に突出している。スポーク１６３，１６４，１６８，１
６９は、第２及び第４の実施形態と同様、動力式脚１６
６の交差配列が可能なように、異なる長さとなってい
る。

【００４３】リングとスポークの同様な配列が、６本の
計器アーム１７１の端部にユニバーサルジョイントを取
り付けるために、用いられている。すなわち、第２のリ
ング構造体１７２がリングサポート１６２の下方に、ス
ピンドルの端部の位置で且つスピンドル１７３の周りに
配置されている。それぞれ異なる長さを有する一連の放
射状に突出するスポーク１７４，１７５がリング１７２
から突出している。下側の工作物プラットホーム１７０
は第２のリング１７６を有しており、そこから、２組の
スポーク１７７，１７８が計器アーム１７１の下端でユ
ニバーサルジョイントを取り付けるよう突出している。
計器アーム１７１は、動力式脚１６６と同様な態様で、
交差した対の状態で配列されている。

【００４４】プラットホームから突出するスポークの使
用によって、動力式脚及び計器アームはスピンドルヘッ
ド及び工作物サポートの中心軸線の近傍から分離され、
これにより、工作物プラットポーム上に工作物を装着す
るのが容易となる。これは図１２に示されており、この
図１２において、想像線は、工作機械により受け入れら
れる立方体形の工作物を表している。また、そのサイズ
の工作物の出し入れを可能とするように動力式脚１６６
と計器アーム１７１の間を通る開口部が形成されている
ことに注意されたい。

【００４５】リング構造体１７２とリング１７６は、リ
ングプラットホーム１６２と工作物プラットホーム１７
０から構造的に独立したものとされ、また、計器アーム
１７１は、動力式脚１６６により引き起こされるプラッ
トホームのたわみから構造的に分離される。

【００４６】図１３に示す第６の実施形態では、前述の
他の実施形態とは異なる態様で６本の脚のうちの３本が
配列されている。より詳細には、３本の脚は、上部プラ
ットホームを含む共通平面内又はその近傍に取り付けら
れている。図１３に示すように、ほぼ三角形状のベース
１８０の各コーナーには三角柱１８１が取り付けられて
いる。３本の動力式脚１８２，１８３，１８４は、各柱
１８１の上端の近傍に配置されたユニバーサルジョイン
トから延びている。これらの脚１８２，１８３，１８４
の他端は、スピンドルヘッド１８６が装着された三角形
のスピンドルプラットホーム１８５のコーナーにて、ユ
ニバーサルジョイントに取り付けられている。残りの３
本の動力式脚１８７，１８８，１８９は、ベース１８０
のユニバーサルジョイントから三角形のスピンドルプラ
ットホーム１８５の３つのコーナーへと上方に延びてい
る。ベース１８０上には、３本の脚１８７，１８８，１
８９による包囲面の内側で、工作物プラットホーム１９
０が載置されている。

【００４７】図１３の実施形態は他の実施形態と同様に
機能するものであり、脚が２つのプラットホーム間で延
びている限りにおいては、脚が２つの平面間で延びてい
る必要がないことを示している。図１３の実施形態にお
ける６本の脚は、ベース１８０とその柱１８１とにより
表される工作物プラットホームからスピンドルプラット
ホーム１８５まで延びている。

【００４８】図１４〜図１７は、本発明の機械装置で用
いられ得るボールねじ駆動型の動力式脚を示している。
概略的に述べるならば、回転可能なボールねじロッド１
９５に、符号１９６により総括的に示される固定プラッ
トホームヨークアセンブリーが取り付けられている。ナ
ット管１９７がボールねじロッド１９５の周りに配置さ
れ、且つ、複数の循環式ボール１９７′によりボールね
じロッド１９５に機能的に結合されている。ナット管１
９７は、符号１９８で総括的に示される可動プラットホ
ームヨークアセンブリーに連結されている。ヨークアセ
ンブリー１９６，１９８は、それぞれ、工作機械の固定
プラットホームと可動プラットホームに取り付けられ
る。ボールねじロッド１９５は、固定ヨークアセンブリ
ー１９６に連結されたブラケット２００に取り付けられ
た流体圧式モーター又は電気モーター１９９により回転
される。モーター１９９は出力シャフト２０１を有して
おり、この出力シャフト２０１は、当該出力シャフト２
０１とボールねじロッド１９５にそれぞれ連結されたプ
ーリーの間で作動する歯付きベルト２０２によって、ボ
ールねじロッド１９５に連結されている。ボールねじロ
ッド１９５は１対のスラスト軸受２０３においてジャー
ナル支持されており、これらの軸受２０３は、固定プラ
ットホームヨークアセンブリー１９６の一部を形成する
モーターフォーク（motor fork）２０４に関連されたケ
ージに設けられている。ベローズ２０５がその一端でナ
ット管１９７に連結され、他端で管２０６に連結されて
いる。また、管２０６はモーターフォーク２０４に連結
されている。

【００４９】ボールねじロッド１９５はモーター１９９
により回転駆動され、ナット管１９７は、ロッド１９５
の回転方向により定まる向きに、ロッド１９５の長手方
向に沿って移動する。その効果は、ヨークアセンブリー
１９６，１９８の間の距離を増減し、それにより脚の有
効長さを変えるというものである。

【００５０】特に図１５〜図１７を参照すると、可動プ
ラットホームヨークアセンブリー１９８はＵ字状フォー
ク２１０を備えており、このフォーク２１０はナット管
１９７に連結され、また、ねじロッド１９５が通される
中央開口部２１１を有している。フォーク２１０からは
保護管２１２がねじロッド１９５の外面に沿って延びて
いる。フォーク２１０のサイドアーム２１３，２１４に
は、スラスト軸受２１６のインナーレースを保持する軸
受ホルダー２１５が取り付けられており、スラスト軸受
２１６はブロック２１７の２つの対向側面における凹部
に嵌合されている。ブロック２１７は中央開口部２２０
を有しており、この中央開口部２２０は、図１６に示す
ように、その中間点からブロック２１７の各端部に向け
てフレアー状に拡径されている。ブロック２１７の残り
の２つの側面は軸受凹部２２１を有し、この凹部２２１
は、軸受リテーナー２２３により適所に保持されたスラ
スト軸受２２２を受け入れる。軸受リテーナー２２３
は、可動プラットホームに取着された第２のフォークに
おける互いに離隔されたアーム２２４に取り付けられて
いる。構造上の理由から、２つのフォークは互いに９０
度の角度をもって配置されている。

【００５１】理解されるであろうが、ヨークアセンブリ
ー１９８は、軸受２２２を通る軸線を中心とした回転運
動を許容すると共に、軸受２１６を通る軸線を中心とし
て回転運動を許容する。開口部２２０のフレアー形状は
後者の回転運動を受け入れる。固定プラットホームヨー
クアセンブリー１９６の構成及び機能は可動プラットホ
ームヨークアセンブリー１９８について述べたものと同
様である。

【００５２】ヨークアセンブリーを動力式脚の端部では
なく、その長手方向に沿う点にて取り付けることによっ
て、脚を作動させた場合におけるヨークアセンブリー間
の最小距離に対する最大値の割合を相当に大きくするこ
とができる。

【００５３】ナット管１９７には、第１の近接スイッチ
２２５がボールのためのケージの近傍に取り付けられて
いる。また、第２の近接スイッチ２２６が保護管２１２
の端部に近傍に取り付けられている。これらの近接スイ
ッチ２２５，２２６は、ボールねじロッド１９５がその
許容動作限界に到達した際に動作を停止させるのに用い
られる。すなわち、ボールねじロッド１９５の端部が近
接スイッチ２２６の状態を変えた場合、動力式脚は前も
って設定された移動限界まで短縮化されたこととなる。
図１４に示す状態は、短い方の移動限界の近くにある状
態である。他方、ボールねじロッド１９５の端部が近接
スイッチ２２５の状態を変えた場合、動力式脚の長さは
所望の最大限界にまで延ばされたこととなる。いずれも
場合においても、近接スイッチ２２５，２２６はモータ
ー１９９の連続動作に影響を与えるものである。

【００５４】図１８及び図１９には、本発明の工作機械
に用いることのできる計器アームの一形態が示されてい
る。この計器アームの一端には、第１の管２３１の一端
に固着された中実ロッド２３０が形成されている。管２
３１の他端には、１対の同軸に配置された固定管２３
３，２３４のうち外側の管２３３の周りで摺動するスラ
イド軸受２３２が取り付けられている。固定管２２３，
２３４はそれぞれ、計器アームの他端を構成するロッド
２３５に固着されている。また、この第２のロッド２３
５には外側保護管２３６が固着されており、この保護管
２３６は第１の管２３１を囲んでいる。従って、第１の
管２３１が固定管２３３，２３４及び保護管２３６に対
して入れ子式に伸縮できることは理解されよう。

【００５５】計器アームの中実ロッド２３０の端部には
スケールロッド２３８の一端が固着されている。スケー
ルロッド２３８の他端は、内側の固定管２３４内で摺動
するピストン２３９に取り付けられている。読取りヘッ
ド２４０がスケールロッドを囲んでおり、内側及び外側
の固定管２３３，２３４の自由端に取り付けられてい
る。従って、読取りヘッド２４０は計器アームの固定端
２３５に対して静止しており、スケールロッド２３８
は、計器アームが伸縮した際、読取りヘッド２３０内で
長手方向に移動できる。このスケールロッド２３８と読
取りヘッド２４０は周知の構成及び機能を有している。
概略的に述べるならば、２つが相対的に移動した際、読
取りヘッドはスケールロッドに沿う動作の増分を検出し
て信号を発し、その信号は増幅され、２つの部品の相対
位置及び位置変動を示すのに周知の態様で用いられる。
スケールロッド及び読取りヘッドから成る適用可能なデ
ジタル式位置計測システムとしては、ソッキ・エレクト
ロニクス・コーポレーション（Sokki Electronics Corp
oration）により製造されデジタル式ポジショニングシ
ステムのＪＳ７シリーズとして示されているものが好適
である。

【００５６】読取りヘッドとスケールロッドの機能にお
いて重要な点は、スケールロッドが緊張状態を維持する
点にある。その目的で、空気圧が、スケールロッド２３
８の一端に取り付けられたピストン２３９に作用するよ
う、導入される。加圧空気は、計器アームの固定端２３
５における中央孔２４５を通って導入され、内側管２３
４と外側管２３３との間の空間を通り、読取りヘッド２
４０の取付部の近傍にある内側管２３４の開口部２４６
へと流れ、その開口部２４６に流入する。これは、ピス
トン２３９が配置されている内側管２３４の中空の内部
に加圧空気を導入する。オリフィス流路２４７が読取り
ヘッド２４０を貫通して長手方向に延びており、計器ア
ームの中実ロッド２３０と読取りヘッド２４０との間の
空間が前記中空の内部と連通され、計器アームの２つの
端部が互いに対して移動した場合にその空間内が真空と
ならないようにしている。また、内側と外側の固定管２
３３，２３４の間の空間は、読取りヘッドを計器アーム
の外部に接続する配線２４８を受け入れるために用いら
れている。

【００５７】計器アームは、ヨークアセンブリーを用い
ている動力式脚と同様にして取り付けられるのが好適で
ある。動力式脚の場合と同様に、ヨークアセンブリー間
の最小距離に対する最大の割合を大きくするために、ヨ
ークアセンブリーは端部間、例えば図１８に示される符
号２４９，２５０の位置に、取り付けられるのが好まし
い。

【００５８】計器アームの可動端部２３０は、圧力のか
かった空気のための入口２５６と出口２５７を有する横
向き鋳造物（transverse casting）２５５を備えてい
る。入口２５６と出口２５７は、ボールベアリング２５
９が配置される中央円形軌道２５８に繋がっている。鋳
造物２５５内に導入される加圧空気によって、ボールベ
アリング２５９は軌道２５８に沿って高速で転動する。
これは、計器アームの端部２３０に、当該計器アームの
長手方向軸線を中心とした偏心動作を生じさせる。この
偏心動作は、計器アームの伸縮要素が確実に互いに対し
て円滑に摺動できるようにするために用いられる。同時
に、旋回するボールベアリング２５９により引き起こさ
れる振動が、計測されるべき動作の方向に対して横向き
の方向において生じ、従って、計測には特に影響を与え
ることはない。

【００５９】図２０は、レーザー干渉計を用いた計器ア
ームの一実施形態を示している。この計器アームは、同
軸に配置された内側管２６０と外側管２６１から構成さ
れており、これらの管は、ポリテトラフロライド材（po
lytetraflouride material）から好ましくは成る軸受２
６２で、互いに対して摺動する。管内の空間を遮蔽し且
つ軸受２６２による汚染を防止するために、ベローズ２
６３が外側管２６１の端部を内側管２６０の外面に接続
している。レーザー光源２６４からのレーザービーム
は、窓２６５から計器脚の中空の内部に入射される。そ
して、そのレーザービームは鏡２６６で反射されて干渉
計２６７に入射され、そこで２つの成分に分割される。
一方の成分は、干渉計から出射した後、管の内側を、外
側管２６１の閉鎖端に取り付けられた逆行用リフレクタ
ー２６８まで進む。この後、光は反射され、干渉計２６
７の方向に逆行する。２本の光線成分は干渉計２６７内
で再び重ね合わされ、この重ね合わされた成分は、その
位相に応じて互いに干渉を起こす。レーザー光源２６４
内の光検出器は、逆行用リフレクター２６８が干渉計に
対して移動した時に光の２つの成分間における干渉によ
り生ずる縞を検出する。位相は干渉計２６７と逆行用リ
フレクター２６８との間の距離に依存し、従って縞は計
器アームの長さの変動を示す。

【００６０】干渉計２６７と逆行用リフレクター２６８
との間の伝搬（transit）における光波の数は、両要素
間の距離のみならず、光の速度にも依存する。空気中の
光の速度は、大気圧、温度及び湿度に依存する。圧力と
温度は最も大きな影響を与える。従って、圧力と温度
は、干渉計と逆行用リフレクターとの間の距離が干渉縞
の数に基づいて算出される場合には、求めておく必要が
ある。計器アームの内部の空気は収縮式のブラダー（袋
体）２７０に排出される。計器アームが伸びると、ブラ
ダー２７０内に蓄えられていた空気を引き出す。ブラダ
ー２７０は、計器アーム内の圧力がアームの外側の大気
圧と等しくなるように、常に柔軟となっている。かかる
場合、光線が通過している空気の圧力を測定するため
に、全ての計器アームに対して圧力変換器を１つだけ用
いることができる。また、温度は局所的である場合があ
るので、温度測定器２７１は各計器アームの内部を検出
する。

【００６１】構造上の一体性を有している計器アームに
代えて、プラットホーム間の距離を計測する周知形態の
位置検出器を用いることもできる。適用可能な位置検出
器の一例としては、ヒューストン・サイエンティフィッ
ク・インターナショナル・インコーポレーテッド（Hous
ton Scientific International, Inc.）から入手可能な
１８５０シリーズのケーブル式の変位トランスデューサ
ーがある。このようなトランスデューサーを用いる場
合、ケーブルがプラットホームの一方に接続され、トラ
ンスデューサーハウジングが他方のプラットホームに接
続される。ハウジング内のポテンショメーターが、工作
機械の構成要素の任意の特定位置でのハウジングから延
びるケーブルの長さを示す信号を発するのである。

【００６２】計器アームと動力式脚を用いる計測の組合
せは、機械装置の構成要素の位置決めをスピードアップ
するのにも用いることができる。例えば、動力式脚に
は、プラットホームの相対的な全体的位置を定める位置
フィードバック信号を形成するために、直線形のスケー
ル（図８に示されるようなもの）又は回転式分解器若し
くはシャフトエンコーダー（図９に示されるようなも
の）が設けられてもよい。その場合、関連される計器ア
ームは、動力式脚が最終的な所要位置に比較的ゆっくり
とした速度で移動される状態で、高精度の位置決めのた
めに用いられる。

【００６３】図２１〜図２４を参照すると、間に直線的
経路を画成する２つの点の間の距離を計測するための計
測装置ないしは計測システムが示されている。この計測
システムは、上述した種々の６軸型工作機械に組み込ま
れるように設計されているが、このシステムはこの特定
用途に限られず、２点間の正確な測定を必要とする広範
囲にわたる用途に適用可能である。

【００６４】図２１には計測システム３００の第１実施
形態が示されている。計測システム３００は、第１の点
３０４と第２の点３０６の間の直線的経路３０２に沿う
距離を計測するように設計されている。

【００６５】概略的に述べるならば、計測システム３０
０は、直線的経路３０２に沿って配置された中空の内部
３１０を有するデッドパス除去セル３０８を含んでい
る。中空の内部３１０は、両端が封止されているのが好
適である。端部の少なくとも一方が光を透過させること
のできる窓３１２で封止されている。幾つかの用途にお
いては、図２１に示すように、両端が適当な窓３１２、
例えばＢＫ７ガラスにより封止される。

【００６６】レニショー（Renishaw）により製造された
モデルＨＳ１０のような要素を具備するレーザー干渉計
システム３１４が、第１の点３０４と第２の点３０６と
の間の直線的経路３０２に沿う距離を正確に計測するた
めに、デッドパス除去セル３０８との組合せで用いられ
る。レーザー干渉計システム３１４は図２０を参照して
概説した。

【００６７】上述したように、レーザー干渉計システム
３１４は、レーザービームを発するよう設計されたレー
ザー光源３１６を備えている。また、このシステムは、
レーザービームの２つの成分間の干渉に起因する縞を検
出する光検出器３１８を備えている。また、ビームスプ
リッター３２０が、レーザー光源３１６から発せられた
レーザービームを２つの成分に分割するために配置され
ており、これらの２つの光成分は第１のリフレクター３
２２に向けられる。リフレクター３２２は、通常、２つ
の鏡部材３２４，３２６から構成されている。鏡部材３
２６は一方のレーザービームを反射し（符号３２５で示
す）、光検出器３１８に直接戻す。他方の鏡部材３２４
は、第２のレーザービーム成分を反射して（符号３２７
で示す）直線的経路３０２にほぼ沿って進行させ、封止
された中空の内部３１０を通って第２のリフレクター３
２８に入射させるよう、配置されている。第２のリフレ
クター３２８は、第２のレーザービーム成分３２７を反
射して、窓３１２を経て封止中空内部３１０内を鏡部材
３２４まで戻す。そして、この鏡部材３２４は第２のビ
ーム成分３２７を光検出器３１８へと反射する。光検出
器３１８は、第２のリフレクター３２８が鏡部材３２４
に対して動かされた場合における位相のずれを検出す
る。

【００６８】なお、図は本発明のレーザー干渉計システ
ムの概略説明図であり、実際の構成要素は別の態様で配
列され得ることに注意すべきである。更に、レーザー干
渉計システム３１４とデッドパス除去セル３０８とは色
々な環境や用途、設備に組み込まれ得るものである。例
えば、デッドパス除去セル３０８を動かないものとして
配置し、一方、第１のリフレクター３２２と第２のリフ
レクター３２８とをセル３０８に対して移動するように
することができる。図示するように、第２のリフレクタ
ー３２８はサポート構造体３３０に取り付けることがで
きる。サポート構造体３３０は可動骨組要素３３２に取
り付けられる。同様に、リフレクター３２２はサポート
構造体３３４に取り付けられているように示されてい
る。サポート構造体３３４は骨組要素３３６に取り付け
られるが、この骨組要素３３６は可動でもよいし、固定
されてもよい。

【００６９】図２２に示され符号３００′で表された別
の実施形態の計測システムにおいては、デッドパス除去
セル３０８はサポート構造体３３４に、第１のリフレク
ター３２２の近傍で固定されている。デッドパス除去セ
ル３０８は、例えば溶接、ねじソケットのような締結機
構３３８、或は、第１のリフレクター３２２に対して固
定位置でデッドパス除去セル３０８を保持する他の締結
機構により、サポート構造体３３４に封止状態で係合さ
れてもよい。この封止係合は、第１のリフレクター３２
２の側に配置されるべき窓３１２を不要とするものであ
る。また、デッドパス除去セル３０８は、サポート構造
体３３４ではなく、サポート構造体３３０に固定するこ
ともできる。その場合、反対側の窓２１３、すなわち第
２のリフレクター３２８の側に配置される窓を省くこと
ができる。

【００７０】図２３に示され符号３００″で表された他
の実施形態の計測システムは、図２１及び図２２を参照
して述べた要素の多くを備えている。また、図２３の実
施形態は、図２０を参照して述べたのと同様な伸縮要素
を有している。

【００７１】図示するように、デッドパス除去セル３０
８はサポート構造体３３０に封止状態で取り付けられる
とよい。デッドパス除去セル３０８の外面３４０は、中
空の外側テレスコーピック部材３４２内で摺動するよう
形成されている。外側テレスコーピック部材３４２はサ
ポート構造体３３４に取り付けられ、外面３４０との間
で気密なシールを形成するよう外面３４０と封止状態で
係合している。外側テレスコーピック部材３４２の中空
の内部は、図２０を参照した述べたベローズと同様に、
ブラダーないしはベローズ３４６に導管３４４を介して
接続されている。

【００７２】ベローズ３４６は、外部ガス、例えば空気
が計測システムの外側から外側テレスコーピック部材３
４２の中空の内部に吸引されないように、デッドパス除
去セル３０８及び外側テレスコーピック部材３４２を互
いに対して出し入れできるようにしている。このよう
に、デッドパス除去セル３０８が出入れ動作した場合に
おける外側テレスコーピック部材３４２内の容積の変動
は、膨張及び収縮するベローズ３４６により調整され
る。これは汚染物の侵入を防止するものである。図２３
に示される窓はデッドパス除去セル３０８を封止してい
る。これは、デッドパス除去セル３０８の内部のガスの
密度を一定に保ち、波長を一定に維持する。

【００７３】図２４には、計測システム３００の一例と
しての用途が示されている。この特定用途において、計
測システム３００は、図１４〜図１７を参照して述べた
ボールねじ駆動の動力式脚と同様に、動力式脚３４７に
組み込まれている。本発明の工作機械と共に用いられる
典型的なボールねじ駆動の動力式脚の詳細については、
先の述べたことを参照することができる。更に、この計
測システムは、動力式脚から独立した計測アームに組み
込まれてもよいし、油圧式又は空気圧式の動力式脚等の
他の色々な動力式脚に組み込まれてもよく、また、この
システムは、２点間の距離の正確な計測が必要とされる
無数の他の用途に組み込まれてもよいことに注意すべき
である。

【００７４】概略的に述べるならば、図２４の特定の実
施形態は、中空の内部３５０を有する回転可能なボール
ねじロッド３４８を備えている。ボールねじロッド３４
８は、流体圧モーター又は電気モーターのようなモータ
ー３５２により回転される。モーター３５２は、モータ
ープーリー３５８とボールねじロッドプーリー３６０と
の回りに取り付けられたベルト３５６のような駆動機構
３５４により、ボールねじロッド３４８に連結されてい
る。用いられ得る他の駆動機構としては、チェーン・ス
プロケット駆動機構、油圧駆動機構及び直結型歯車駆動
機構等がある。

【００７５】ボールねじロッド３４８は、ジンバルジョ
イント３６２，３６４とも呼ばれる１対のヨークアセン
ブリー内で回転可能に取り付けられている。ヨークアセ
ンブリー３６２，３６４の機能ないしは作用は、図１４
〜図１７を参照して上述した通りである。更に、ナット
管３６６が、ボールねじロッド３４８を囲み、複数の循
環ボール３６８によりボールねじロッド３４８に機能的
に連結されている。従って、ボールねじロッド３４８が
ナット管３６６内で回転されると、ヨークアセンブリー
３６２，３６４は、ボールねじロッド３４８の回転方向
に応じて、互いに近づいたり離れたりする。更に、入れ
子式に収縮するシュラウド３７０がヨークアセンブリー
３６２，３６４の間に取り付けられるとよい。

【００７６】ジンバルジョイント３６４には管状ハウジ
ング３７２が取り付けられており、このハウジング３７
２は、ヨークアセンブリー３６４を越えてヨークアセン
ブリー３６２の反対側に延びるボールねじロッド３４８
の端部を囲んでいる。幾つかの用途においては、汚染物
が侵入しないよう特定量のガスがシステム内に保持され
るように、管状ハウジング３７２は完全に封止され、ベ
ローズ３４６（想像線で示されている）のようなブラダ
ー又はベローズに接続されるのがよい。管状ハウジング
３７２は、レーザー干渉計システム３１４を支持するの
に十分な強度を有するよう設計されている。

【００７７】図２４の実施形態において、レーザー光源
３１６は管状ハウジング３７２に取り付けられている。
第１のリフレクター３２２は、ボールねじロッド３４８
とは別個独立に、管状ハウジング３７２の末端内に取り
付けられている。ボールねじロッド３４８の第１リフレ
クター３２２側の端部には、窓３１２が取り付けられて
いる。この窓３１２はボールねじロッド３４８の中空の
内部３５０を封止するものである。第２のリフレクター
３２８は、中空の内部３５０の他端に、好ましくはヨー
クアセンブリー３６２の近傍位置にて封止状態で取り付
けられている。このように、レーザー干渉計システム３
１４は、第１のリフレクター３２２及び第２のリフレク
ター３２８がそれぞれボールねじ駆動の動力式脚３４７
に配置されている２つの点の間の距離を正確に測定する
ことができる。

【００７８】上述した計測システム３００は、上述した
ような可動プラットホームを有する工作機械に用いられ
るのが特に有効である。ヨークアセンブリー３６２，３
６４が、図２４に示すように、最も接近した位置に配置
された場合、窓３１２と第１のリフレクター３２２は互
いに隣接し、レーザー干渉計システム３１４は、中空の
内部３５０内におけるガスの量が一定であるので、デッ
ドパス・エラー（デッドパスによる誤差）が殆どない状
態で堅実にキャリブレートを行うことができる。ヨーク
アセンブリー３６４がヨークアセンブリー３６２から離
れる方向に駆動されると、管状ハウジング３７２は第１
のリフレクター３２２を窓３１２から離れる方向に移動
させ、レーザー干渉計システム３１４はヨークアセンブ
リー間の距離の変化を正確に算出することができ、それ
によって、コントローラー（図示せず）に適当な信号を
発する。そして、コントローラーは、例えば、要素を適
当に機械加工すべくプラットホームの移動を制御する。
距離のこのような変化を計測するレーザー干渉計システ
ム３１４の能力は、ボールねじロッド３４８が第１のリ
フレクター３２２に対して接近又は離隔する際にも、管
状ハウジング３７２と共働するガスの量を一定に保つよ
う、ベローズ３４６を管状ハウジング３７２の内部に接
続することにより、更に向上される。

【００７９】以上述べたことは本発明の好適な実施形態
であり、本発明は上記実施形態に限定されないことは理
解されよう。例えば、計測システムは色々な環境や用途
に用パス除去セルには、種々のガスが充填されてもよ
く、場合によっては、セルの中空の内部を占める比較的
長い窓を効果的に形成するように、プラスチックやガラ
スのような固体或は液体が配置ないしは充填されること
もできる。このような変形例或は他の変形例は、本発明
の範囲から逸脱することなく、上述したシステムや構成
要素の設計構造及び配列において為され得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った工作機械の立面図である。

【図２】本発明に従った工作機械の平面図である。

【図３】本発明に従った工作機械の第２実施形態を示す
斜視図である。

【図４】図３の工作機械の立面図である。

【図５】図３及び図４の工作機械の平面図であり、図４
の５−５線に沿っての図である。

【図６】本発明に従った工作機械の第３実施形態を示す
立面図である。

【図７】各実施形態に適用可能な脚と計器アームの配置
構成を示す部分立面図である。

【図８】本発明に従った工作機械の制御手段を示す概略
ブロック図である。

【図９】制御手段の第２実施形態を示す概略ブロック図
である。

【図１０】制御手段の第３実施形態を示す概略ブロック
図である。

【図１１】本発明に従った工作機械の第４実施形態を示
す斜視図である。

【図１２】本発明に従った工作機械の第５実施形態を示
す斜視図である。

【図１３】本発明に従った工作機械の第６実施形態を示
す斜視図である。

【図１４】工作機械に適用可能な伸縮可能な動力式脚の
長手方向断面図である。

【図１５】プラットホームないしはサポートに動力式脚
を連結するためのヨークアセンブリーの一方を示す長手
方向拡大断面図である。

【図１６】図１５のヨークアセンブリーを示す、図１４
の１６−１６線に沿っての長手方向断面図である。

【図１７】図１５及び図１６のヨークアセンブリーを示
す斜視図である。

【図１８】工作機械に適用可能な計器アームを短縮して
示す長手方向断面図である。

【図１９】図１８の計器アームの一端を示す、図１８の
１９−１９線に沿っての断面図である。

【図２０】距離を計測するためのレーザー干渉計を用い
ている計器アームの概略図である。

【図２１】レーザー干渉計を組み込んだ計測装置の概略
図である。

【図２２】図２１に示された計測装置の他の実施形態を
示す概略図である。

【図２３】図２１に示された計測装置の第３の実施形態
を示す概略図である。

【図２４】本発明の好適な実施形態による工作機械の伸
縮可能な脚に用いられた、レーザー干渉計を組み込んだ
計測装置を示す図である。

【符号の説明】

１０，３０…ベースプラットホーム、１１，３１…スピ
ンドルプラットホーム、１３，３３…切削工具、２０〜
２５，４０〜４５，６４〜６９，１４５〜１５０…脚、
３００…計測装置、３０２…直線的経路、３０４…第１
の点、３０６…第２の点、３０８…デッドパス除去セ
ル、３１０…中空の内部（中空内部領域）、３１２…
窓、３１４…レーザー干渉計システム、３１６…レーザ
ー光源、３１８…光検出器、３２０…ビームスプリッタ
ー、３２２…第１のリフレクター、３２８…第２のリフ
レクター、３３２…可動骨組要素（第２の可動部材）、
３３６…骨組要素（第１の可動部材）、３４４…導管、
３４６…ブラダー（ベローズ）、３４７…動力式脚。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間に直線的経路（３０２）を規定する２
つの点の間の距離を計測するための計測装置（３００）
であって、前記直線的経路（３０２）に沿って配置された封止され
た中空内部領域（３１０）を有するデッドパス除去セル
（３０８）、及び、ビームスプリッター（３２０）と、レーザービームを反
射して前記直線的経路（３０２）に沿って進行させるよ
う配置された第１のリフレクター（３２２）と、レーザ
ービームを反射して前記直線的経路に沿って逆行させる
よう、前記封止された中空内部領域（３１０）の他側に
配置された第２のリフレクター（３２８）とを有し、前
記第１のリフレクター（３２２）と前記第２のリフレク
ター（３２８）との間の距離が変えられるようになって
いるレーザー干渉計システム（３１４）、を備えること
を特徴とする計測装置。
【請求項２】前記中空内部領域（３１０）が、該中空
内部領域（３１０）に配置された少なくとも１つの窓
（３１２）により気密に封止されていることを特徴とす
る請求項１記載の計測装置。
【請求項３】第２の窓（３１２）を備えており、前記
第１の窓（３１２）が前記第１のリフレクター（３２
２）側の前記中空内部領域の端部に配置され、前記第２
の窓が前記第２のリフレクター（３２８）側の前記中空
内部領域の端部に配置されていることを特徴とする請求
項２記載の計測装置。
【請求項４】前記第１のリフレクター（３２２）が、
前記封止された中空内部領域（３１０）の第１の端部に
て、前記デッドパス除去セル（３０８）との間で封止状
態となるように配置されていることを特徴とする請求項
２記載の計測装置。
【請求項５】前記第２のリフレクター（３２８）が、
前記封止された中空内部領域（３１０）の第２の端部に
て、前記デッドパス除去セル（３０８）との間で封止状
態となるように配置されていることを特徴とする請求項
２記載の計測装置。
【請求項６】前記第１のリフレクター（３２２）が取
り付けられる第１の可動部材（３３６）と、前記第２の
リフレクター（３２８）が取り付けられる第２の可動部
材（３３２）とを備え、前記第１の可動部材（３３６）
及び前記第２の可動部材（３３２）が前記直線的経路
（３０２）に沿って互いに対して往復動可能となってい
ることを特徴とする請求項１又は３記載の計測装置。
【請求項７】前記第１のリフレクター（３２２）が取
り付けられる第１の可動部材（３３６）と、前記第２の
リフレクター（３２８）が取り付けられる第２の可動部
材（３３２）とを備えており、前記第１の可動部材（３
３６）が前記デッドパス除去セル（３０８）を有し、前
記第１の可動部材（３３６）及び前記第２の可動部材
（３３２）が前記直線的経路（３０２）に沿って互いに
対して往復動可能となっていることを特徴とする請求項
１又は４記載の計測装置。
【請求項８】前記第１のリフレクター（３２２）が取
り付けられる第１の可動部材（３３６）と、前記第２の
リフレクター（３２８）が取り付けられる第２の可動部
材（３３２）とを備えており、前記第２の可動部材（３
３２）が前記デッドパス除去セル（３０８）を有し、前
記第１の可動部材（３３６）及び前記第２の可動部材
（３３２）が前記直線的経路（３０２）に沿って互いに
対して往復動可能となっていることを特徴とする請求項
１又は５記載の計測装置。
【請求項９】前記第１の可動部材（３３６）及び前記
第２の可動部材（３３２）が入れ子式態様で互いに対し
て摺動可能に連結されており、且つ、前記第１の可動部
材（３３６）及び前記第２の可動部材（３３２）が両者
間に封止されたガス空間を有するよう形成されているこ
とを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の計
測装置。
【請求項１０】前記封止されたガス空間はブラダーと
連通しており、該ブラダーは、前記第１の可動部材（３
３６）及び前記第２の可動部材（３３２）が互いに対し
て往復動された場合に、相互作用するガスの所定量を維
持するよう、前記封止されたガス空間内に対してガスの
出し入れを可能とすることを特徴とする請求項７〜９の
いずれか１項に記載の計測装置。