JPH091443A

JPH091443A - 測定装置

Info

Publication number: JPH091443A
Application number: JP8032338A
Authority: JP
Inventors: Franz Haas; フランツ・ハース
Original assignee: INST FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUK; INST fur FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUKU TEHINITSUSHIE UNIV GURAATSU; Institut fuer Fertigungstechnik Technische Universitat Graz
Current assignee: INST FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUK; INST fur FUERUTEIGUNGUSUTEHINITSUKU TEHINITSUSHIE UNIV GURAATSU; Institut fuer Fertigungstechnik Technische Universitat Graz
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1997-01-07
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: DE59503072D1; EP0729005A1; ATE169395T1; US5767380A; JP2831610B2; EP0729005B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】機械の幾何学的および動的な精度を低経費で
検出でき、多面的に使用される、相対運動する二つの機
械部品の幾何学的および動的な精度を調整する測定装
置。【解決手段】一方の機械部品２に固定された基本体
３，他方の機械部品９に脱着可能に接続できる測定要素
８用の案内部７を有し、第一回転軸Ｄ1 の周りで基本体
３に対する構造部品６の回転を測定できる測角装置４，
測定目盛板１０.1に対して相対運動する走査ユニット１
０.2を持つ。案内部７に沿った測定要素８の運動を構造
部品６の第一回転軸Ｄ1 に対して測長装置１０，走査ユ
ニット１０.2を有する測定移動台１１を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、相対運動する二
つの機械部品の幾何学的および動的な精度を管理する測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械は加工品に関する測定誤差、形
状誤差および位置誤差を与える誤差を含む。ＮＣ機械
（数値制御機械）では、制御および送り制御ループから
生じる動的な影響も加わる。これは、加工品に対する工
具が進む軌跡がプログラムされている軌跡からづれてい
ることを与える。

【０００３】ＮＣ機械の精度を調べるためには、幾何学
的および動的な誤差を測定することになる。どんな場合
でも、選択された加工品に関して見本の加工を行い、次
いでこれを測定することができる。しかし、その場合、
誤差の原因を分析することが極度に困難である。何故な
ら、工具および切削条件の技術的な影響が加わるからで
ある。それ故、機械自体でプログラムされた軌跡からの
誤差を含む軌跡のづれを測定する方法と装置を開発しよ
うとしている。ＮＣ工作機械の幾何学精度を検査するた
め、若干の装置と方法が知られている。その場合、所謂
円形テストが益々重要になっている。円形テストによ
り、軌跡制御運転でのＮＣ機械の動的特性の検査と機械
の幾何学形状に関する開示が可能なる。軌跡としては円
が推奨される。何故なら、円は全ての軌跡制御ＮＣ機械
により円補間の形にして実現できるかであり、円の測定
は比較的簡単に行えるからである。

【０００４】円軌跡を発生させるには、規制制御ＮＣ工
作機械上で直線運動を行い互いに直交させて配置されて
いる二つの機械部品、例えば直交ステージの二つのユニ
ットを、合成運動として前記円軌跡が生じるように、正
弦・余弦則に従って同期的に移動させる。使用する二つ
の制御ループの動特性が制限されているため、および機
械的な不完全さと他の擾乱の影響のため、このように発
生させた円は誤差を含まない理想的な円から多かれ少な
かれづれている。例えば、通常送り速度が早くなると円
の歪みが増大して表れる速度の影響が顕著である。

【０００５】円形テストでは、円形のづれを測定し、Ｎ
Ｃ機械の良さを推定するため結果を評価することが大切
である。米国特許第 4,435,905号明細書には、円形テス
トを実行する装置が開示されている。この装置は端部に
ボールを付けた棒で構成されている。これ等のボールは
各接合部に支承されている。測定するため、接合部の位
置が工具と加工品の位置に対応するように二つの接合部
がＮＣ機械に固定されている。この棒は二つの部品で構
成され、これ等の部品は長手方向に移動できるように相
互に接続されているので、棒の長さを可変できる。二つ
の部品の相互の移動は組み込まれている測長装置により
検出される。棒の一端が円軌跡上で他端の周りを移動す
ると、測定値は円形のづれに相当する。

【０００６】同じ問題は産業ロボットにも当てはまる。
ロボットの精度に関する情報を捕らえるために、ロボッ
トの手がプログラム化された軌跡に沿って移動すると
き、ロボットの手の軌跡誤差を測定する必要がある。産
業ロボットの軌跡精度を検査するためにも、円形テスト
が推奨される。しかし、この問題はＮＣ機械よりも更に
複雑である。何故なら、軌跡発生に関して二つの運動部
品が関与するだけでなく、６つまでの動きが同期して重
なるからである。

【０００７】特に回転関節を有する通常のクニックアー
ムロボットでは、これ等は、ロボット本体の３つの位置
関節とロボットハンドの３つの方位関節である。この種
の機械でも幾何学的および動的精度を測定するために
は、新しい装置が開発されている。この装置はドイツ特
許第 44 19 909 A1 号明細書に開示されているが、この
発明でも前提としている。

【０００８】ドイツ特許第 44 19 909 A1 号明細書によ
れば、測定装置はアームを回転可能に支承する慣性のな
い組込基本体で構成されていて、このアームは端部領域
に検査すべき機械部品に脱着可能に接続する走査要素の
半径方向の案内部を有する。走査要素の円軌跡のづれを
検出するため、走査要素に作用し、アームの回転軸に対
して半径方向に配置された測長装置がこのアームに固定
されている。更に、アームの端部領域に他の測長装置が
走査要素の軸方向に移動を測定するためアームの回転軸
に平行に配設されている。

【０００９】アームの回転軸に対して半径方向に配置さ
れている測長装置は非常に小さな測定領域を有する接触
子である。その結果、専ら所定の円軌跡の動きからのづ
れを測定できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、機
械の幾何学的および動的な精度を低経費で検出でき、多
面的に使用できる測定装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、特にＮＣ工作機械や産業ロボットのような自動
仕上げ装置または操作装置のＮＣ制御された作業ヘッド
の相対運動する二つの機械部品２，９の幾何学的および
動的な精度を調整する測定装置にあって、 −一方の機械部品２に固定された基本体３， −他方の機械部品９に脱着可能に接続できる測定要素８
用の案内部７を有し、基本体３に回転可能に支承された
構造部品６， −第一回転軸Ｄ1 の周りで基本体３に対する構造部品６
の回転を測定できる測角装置４， −測定目盛板１０.1とこの目盛板に対して相対運動する
走査ユニット１０.2を有し、測定範囲が相対運動する二
つの機械部品２，９の可能な移動距離にほぼ相当し、案
内部７に沿った測定要素８の運動を検出ため構造部品６
の第一回転軸Ｄ1 に対して半径方向に設けてある測長装
置１０， −測定移動台１１と他方の機械部品９に脱着可能に接続
できるホルダー１７との間の軸方向に移動を測定する少
なくとも他の一つの測長装置１８〜２１のホルダーであ
り、走査ユニット１０.2を有する測定移動台１１，を備
えていることにより解決されている。

【００１２】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】

【００１４】

【実施例】以下、この発明の好適実施例を図面に基づき
より詳しく説明する。図１には、工作機械の移動台２の
上に固定されたこの発明による測定装置１が断面図にし
て示してある。この測定装置１は移動台２に固定するた
めに使用され、測角装置４のホルダーである基本体３で
構成されている。この基本体３は所定の回転軸Ｄ1 の周
りに構造部品６を回転可能に支承する精密で遊びのない
空気軸受５を有する。基本体３に対する構造部品６の回
転は、測角装置４，好ましくは増分式のロータリーエン
コーダで測定される。

【００１５】回転可能に支承された構造部品６の上に
は、測定要素８を案内する直線案内部７がある。この測
定要素は工作機械のスピンドル９に脱着可能に連結して
いる。図２の平面図から分かるように、この直線案内部
７は構造部品６に対して測定要素８の正確な半径方向に
長さ運動を保証する。この保証のために、直線案内部７
は構造部品６と測定要素８の間の全移動距離にわたり、
特に好ましくは、移動台２とスピンドル９の間の可能な
全移動距離にわたり移動する。

【００１６】回転軸Ｄ1 に垂直に移動する基本体３と測
定要素８の間の直線運動を測定するため、直線案内部７
に平行に測長装置１０が設けてある。この測長装置１０
は測定本体１０.1か成り、この測定本体は直線案内部７
に沿って増分式目盛板の形にして配設され、相対運動す
る機械部品２，９の可能な移動距離に少なくとも大体一
致する長さを有する。図示する実施例では、目盛板１
０.1は直線案内部７の平面に直接固定されている。目盛
板１０.1の増分目盛は、位置に依存する電気信号を形成
するため周知の走査ユニット１０.2で走査される。この
走査ユニット１０.2は測定要素８の測定移動台１１に位
置決めされている。

【００１７】回転軸Ｄ1 に沿ったＺ方向に軸方向運動
と、スピンドル９と測定移動台１１の間の旋回運動を正
確に測定するため、測定要素８の中に全ての方向に傾く
回転可能な軸受が組み込まれている。この軸受は図４と
５により全体として一つの直線案内部１３と３つの回転
軸Ｄ2,Ｄ3,Ｄ4 の周りの３つの回転軸受１４，１５，１
６で構成されている。

【００１８】スピンドル９に測定要素８を固定するため
ホルダー１７がある。このホルダー１７は前記軸受１３
〜１６を介して測定移動台１１に対して移動可能であ
る。直線案内部１３は、図示する実施例の場合、測定移
動台１１に固定された二つのボルト１３.1と１３.2で形
成され、これ等のボルトに対応する二つのブッシュ１
３.3と１３.4が協働する。この等のブッシュにより、Ｚ
方向である回転軸Ｄ2に沿った測定移動台１１とホルダ
ー１７の間の軸方向運動が可能になる。このＺ方向の軸
方向運動は、少なくとも他の一つの測長装置１８〜２１
により測定される。図示する実施例では、この長手方向
の測定は複数の接触子１８〜２１で行われる。これ等の
接触子はホルダー１７に固定され、接触子の接触ボルト
１８.1〜２１.1は回転軸Ｄ1 に対して直交する測定移動
台１１の平面１１.1の上に載っている。

【００１９】通常、回転軸Ｄ1 に平行である回転軸Ｄ2
の周りで測定移動台１１に対するスピンドル９の回転運
動は回転軸受で保証される。回転軸Ｄ2 の周りの回転角
の測定は測角装置２２で測定される。この測角装置の走
査ユニットはホルダー１７，つまりスピンドル９に、ま
た測角装置の目盛円板は測定移動台１１にそれぞれ連結
している。

【００２０】測定移動台１１に対するホルダー１７の他
の回転運動は、回転軸受１５を介して回転軸Ｄ3 の周り
で可能である。他の回転軸受１６は回転軸Ｄ4 の周りで
測定移動台１１に対するホルダー１７の回転運動を可能
にする。回転軸Ｄ3 とＤ4 の周りにの回転運動は空間的
に配置された４つの接触子１８〜２１により測定され、
対称的に対向配置されている二つの接触子１８，２０と
１９，２１の長さの差が評価される。これ等の回転運動
は個々の回転軸Ｄ3 とＤ4 に装着された測角装置でも直
接測定される。

【００２１】回転軸Ｄ2,Ｄ3 とＤ4 の周りに互いに独立
に回転運動を保証し、それにもかかわらず安定で、コン
パクトで、遊びのない軸受にするため、図示するジンバ
ル式の軸受が特に有利である。この軸受により、互いに
直交する３つの回転軸Ｄ2,Ｄ3 とＤ4 は共通の回転点で
交差する。この代わりに、軸受をボールキャップ内に回
転可能に支承されるボールで構成することもできる。

【００２２】図３に示してあるように、平坦な面１７.1
がホルダー１７の上にも、また接触子１８〜２１が測定
移動台１１の上にある。更に、回転軸Ｄ2 〜Ｄ4 の周り
の回転運動を測角装置で測定する場合、接触子１８〜２
１の代わりにただ一つの測長装置を使用できる可能性も
ある。この場合には、測長装置の走査ヘッドが測定移動
台１１の上に、また目盛板がホルダー１７に固定されて
いる。当然、走査ヘッドをホルダー１７の上にも固定で
きるが、これは、測定移動台１１とホルダー１７の電気
導線を評価装置に接続する必要があると言う難点があ
る。

【００２３】測定移動台１１のボルト１３.1と３１.2
は、ホルダー１７に固定されているブッシュ１３.3と１
３.4と共に、測定移動台１１とホルダー１７の間の脱着
可能な継手を形成する。この脱着可能な継手は、図６に
示すように、自動的な装着を可能にする。工作機械の検
査を行いたいなら、例えばホルダー１７は自動制御によ
り工具マガジンから取り出され、スピンドル９に固定さ
れる。従って、この運動の間にジンバル式のリンク結合
部１４，１５，１６とホルダー１７の間の所定の位置関
係は、ブッシュ１３.3と１３.4が付属するボルト１３.1
と１３.2に位置決めされるまで維持され、ブッシュ１
３.3，１３.4は駆動可能な二つの電磁石２３，２４によ
り固定される。この固定は、電磁石２３，２４により二
つの固定部材２５，２６をブッシュ１３.3，１３.4の方
向に移動させ、図４に示す動作位置に達するまで、これ
等のブッシュと協働する。動作位置では、電磁石２３，
２４を止め、これにより固定部材２５，２６はバネ力に
より引き戻され、ブッシュ１３.3，１３.4との動作連結
が解除され、ホルダー１７と測定移動台１１の間の自由
運動が可能になる。

【００２４】測定経過を全自動化するため、直線案内部
７と測長装置１０を備えた基本体５もパレット交換機に
より工作機械の移動台２に数値制御されて位置決めされ
ると、特に有利である。この工程と装着工程の間に基本
体３と回転部品６の間の乱れて相対運動を防止するた
め、これ等の両方の部材は固定部材３０により挟持され
る。他の固定部材３１は構造部品６と測定移動台１１の
間を挟み付けるためにある。両方の固定部材３０，３１
は、例えば図４の固定部材２５，２６のような電磁石で
制御される。

【００２５】他の有利な構成では、成功した装着工程の
後に到達した最終位置を評価装置２７に通報し、装着が
成功した時、初めて測定プログラムを自動的に経過させ
るため、測定移動台１１および／またはホルダー１７に
センサ、例えば無接触で動作するセンサが配置されてい
る。図７には、図１によるこの発明の測定装置の断面に
加えて、評価装置２７が示してある。４つの接触子１８
〜２１の位置測定値Ｐ18〜Ｐ21は評価装置２７の計数ユ
ニット２７.1に導入され、それから両方の回転軸Ｄ3 と
Ｄ4 に周りの傾き角度を求める。他の計数ユニット２
７.3は測長装置１０の位置測定値Ｐ10を評価するために
ある。評価ソフトウェヤ２７.4により全ての測定結果か
ら静的および動的な位置のづれを求める。評価ユニット
２７により固定部材３０，３１も別々な導線Ｐ30, Ｐ31
により駆動される。

【００２６】この発明により構成された測定装置１を用
いて、必ず狭くされた許容公差の限界で支配される仕上
がり処理を実現するため、初期運転の時だけでなく、使
用者自身でも設定された時間間隔の後、ＣＮＣ機械の幾
何学精度を検査することが巡り戻って実現される。長さ
と角度の同時測定により、静的および動的なづれ特性量
をソフトウェヤで補償する誤差マトリックスを一義的に
設定できる。測定を時間経費と人員経費を少なくして実
行できる。所定の測定プログラムにより、繰り返し測定
は測定準備経費が少ない場合に実行される。

【００２７】基本的には、測定装置１は６つの自由度を
有する。その場合、４つの回転関節（回転軸Ｄ1,Ｄ2,Ｄ
3,Ｄ4 の周りの）および２つの並進（ＸとＺ方向）の関
節により個々のづれを互いに無関係に排除することがで
きる。回転台３，６の角度情報Ｐ4 と測定移動台１１の
半径方向の位置Ｐ10を用いて、極座標の２Ｄ評価が行え
る。

【００２８】回転軸Ｄ2 の周りのスピンドル９と測定移
動台１１の間の回転を測定する測角装置２２を用いて、
案内部７に沿った直線運動の場合の偏揺角を測定する。
偏揺角は測角装置４と２２の位置測定値Ｐ4 とＰ22の差
分で与えられる。更に、測角装置２２を用いて補助軸の
状況を把握できる。これは、特にロボットあるいは工作
機械の制御された回転スピンドルでも有利である。

【００２９】この発明による測長装置１０により、小さ
な接触子の移動に限定されないので、円形テストでの円
の直径や長方形と多角形のような他の軌跡曲線の急激な
変化を調べることができる。測角装置４，２２を使用し
て、真の角度測定が可能であり、送り速度と時間から角
度位置を計算することはない。測長装置１０，１８〜２
１および測角装置４，２２は好ましくは光電増分系であ
るが、静電容量や磁気のような他の物理原理で動作して
もよい。測長装置１０，１８〜２１としては干渉計も推
奨される。

【００３０】評価ソフトウェヤ２７.4および計数ユニッ
ト２７.1，２７.2，２７.3は測定パソコンあるいはＣＮ
Ｃ制御部に組み込むことができる。評価ソフトウェヤ２
７.4はＣＮＣ制御部を検査する可能な測定シーケンスを
含む。ＸＹ平面に対するＣＮＣ制御された工作機械の自
動化された急速除去のテストプログラムは以下の測定シ
ーケンスを含む。

【００３１】測定シーケンスの間、静的測定でも動的測
定でも、位置の外に傾き角度（偏揺，横揺，縦揺）や直
線からのづれも検出される。 * Ｘ方向の運動 − ISO 230 - 2による静的な評価を伴う位置測定（例え
ば５サイクル） −機械測定系に対して直接比較による動的測定 −ステップ幅を縮める場合、ステップ応答テスト * Ｙ方向の運動 − ISO 230 - 2による静的な評価を伴う位置測定（例え
ば５サイクル） −機械測定系に対して直接比較による動的測定 −ステップ幅を縮める場合、ステップ応答テスト * 円形テスト −送り速度が遅い場合の時計回転方向の円形テスト −送り速度が遅い場合の逆時計回転方向の円形テスト −送り速度が早い場合の時計回転方向の円形テスト −送り速度が早い場合の逆時計回転方向の円形テスト * コーナーテスト −送り速度が遅い場合の時計回転方向のコーナーテスト −送り速度が遅い場合の逆時計回転方向のコーナーテス
ト −送り速度が早い場合の時計回転方向のコーナーテスト −送り速度が早い場合の逆時計回転方向のコーナーテス
ト図８には、ＣＮＣ機械で可能な動的テスト方法の幾つか
がリストされて、これに対する測定図形が示してある。
これ等の測定図形は制御のためＣＮＣ制御部の画面に表
示され、場合によって、プリンターで印字される。

【００３２】直線案内部７の全測定長にわたり測定装置
１の測定精度を保証し、非常に小さい軌道半径の円形テ
ストを行えるため、図９に示す実施例の測定装置１には
横案内部３３が設けてある。この横案内部３３は直線案
内部７と共に直交ステージ（ＸＹステージ）を形成す
る。この直交ステージを用いてＸＹ平面内で移動台２に
対するスピンドル９を移動させることができる。この横
案内部３３は直線案内部７に対して垂直に配置されてい
る。その場合、横案内部３３に沿った測定要素８の動き
は他の測長装置４０により測定される。このため目盛板
４０.1と走査ユニット４０.2が設けてある。図示する実
施例では、走査ユニット１０.2は案内部７に沿って移動
できる中間部品３４に固定されている。この中間部品３
４は目盛板４０.1を備えた横案内部３３を担持してい
る。測定移動台１１は走査ユニット４０.2を担持し、直
線案内部７に垂直（Ｘ方向）に横案内部３３に対して移
動する。横案内部３３は案内ピンとして単に模式的に示
してある。測定移動台１１の上には、既に説明したよう
に、ボルト１３.1と１３.2および平面１１.1が配置され
ている。

【００３３】図１０に示すように、独立した二つの測定
目盛板１０.1と４０.1の代わりに、共通の二次元測定目
盛板５０.1も使用できる。この測定目盛板５０.1は、構
造部品６に固定された、例えば周知の二次元交差格子で
あってもよい。交差格子５０.1は二つの案内部７と３３
の摺動運動（自由度）に平行に配置されている。特に交
差格子５０.1を光電走査する走査ユニット５０.2は測定
移動台１１に固定されている。

【００３４】この付加的な横案内部３３により、多面的
に使用できる測定装置１が提供できる。全ての測定で、
７つの自由度による冗長性を排除するため、測定要素８
が回転軸Ｄ1 の周りにも、横案内部３３に沿っても移動
できることが保証されなければならない。これには、回
転軸Ｄ1 の周りの構造部品３の回転運動や横案内部３３
に沿った長手方向の移動も阻止する必要がある（例えば
挟持する必要がある）。構造部品３の挟持は固定部材３
０により特に有利に行える。測定要素８を横案内部３３
に対して長手方向の動きをクランプするため、他の固定
部材（図示せず）を設けるべきである。この固定部材は
電磁石でもよく、固定部材３０と比較できる。

【００３５】付加的な横案内部３３の利点は、円形テス
トを行う場合、プログラムされた円軌跡の軸に対して回
転軸３を有する基本体３を中心合わせできる可能性にあ
る。偏心度の軸に平行な成分はプログラムされた円軌跡
の中心点を通り過ぎた時に直接表示される。更に、横案
内部３３により回転軸Ｄ1 の中心位置に挟まることが防
止される。

【００３６】より大きな利点は、測長装置４０を用いた
位置測定で直線案内部７に垂直な測定精度が全測定長に
わたり（直線案内部７に沿った任意の位置で）一定であ
る点にある。これに反して、測角装置４を用いる極座標
の位置測定で、半径方向の測定位置が外向きに増加する
と、系の精度が低下する。特に図９と図１０の実施例の
他の利点は、非常に小さい軌道半径の円形テストや自由
形テストが可動部品の比較的小さな慣性作用を持って長
手案内部と横案内部７，３３に沿った動きによる制御と
駆動を独自に管理するために行える点にある。

【００３７】将来、所謂ヘキサポッド（Hexapod)機械
（図１１）は通常の工作機械の概念に対する最初の代替
えとなる。ヘキサポッド機械とは、機械の基本体６１と
工具担持板６２の間の連結が一連の入れ子式の足部６３
により行われる工作機械である。この入れ子式の足部６
３の制御された長手方向に移動は工具担持板６２と工具
の望ましい動きを与える。この機械の構造は、通常の移
動台系に比べて加工品に対して工具の傾きや回転をより
大きくする。それ故、位置と角度のづれの同時測定はよ
り大きな意義がある。この発明の測定装置１はその汎用
性によりヘキサポッドを測定するためにも適する。上記
実施例のこの発明により形成された測定装置１を用いる
この種のヘキサポッド機械が図１１に示してある。求め
たづれ量は加工品の直交座標系に係わり、加工品への誤
差の影響の評価を容易にする。工作機械の上またはその
中の測定装置１は言わば加工品を表し、円形運動あるい
は自由形運動の間のづれの動的検出を可能にする。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の主要
な利点は、ここに提唱する測定装置が相対運動する機械
部品の全測定経路内で円運動や直線運動の測定にも汎用
的に適している点にある。どんな運動でも、直線と回転
運動の同時測定が行われるので、測定装置は全ての軸運
動を検出するロボット運動を検査するためにも適してい
る。測定装置の汎用的に使用できるにもかかわらず、こ
の装置を比較的単純にしかも頑丈に形成できる。何故な
ら、この測定装置が標準測定系で構成されているからで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の測定装置の横断面図、

【図２】図１の測定装置の平面図、

【図３】他の測定装置の横断面図、

【図４】図１の測定要素の拡大断面図、

【図５】線分Ｖ−Ｖに沿った図４の測定要素の断面
図、

【図６】取り外した状態の図１の測定要素の他の断面
図、

【図７】評価装置を備えたこの発明の測定装置の他の
断面図、

【図８】若干のテスト方法を示す図式、

【図９】取り外した状態の他のの測定要素の断面図、

【図１０】取り外した状態の他のの測定要素の断面
図、

【図１１】ヘキサポッド機械の側面図。

【符号の説明】

１測定装置２移動台３基本体４，２２測角装置５，１４，１５，１６軸受６構造部品７，１３直線案内部８測定要素９スピンドル１０，４０測長装置１０.1，４０.1，５０.1 目盛板１０.2，４０.2，５０.2 走査ユニット１１測定移動台１３.1，１３.2 ボルト１３.3，１３.4 ブッシュ１７ホルダー１８，１９，２０，２１接触子２３，２４電磁石２５，２６，３０，３１固定部材２７評価装置２７.1，２７.2，２７.3 計数ユニット２７.4 評価ソフトウェヤ３３横案内部３４中間部品６１機械の基本体６２工具担持板６３入れ子式足部Ｄ1 〜Ｄ4 回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特にＮＣ工作機械や産業ロボットのよう
な自動仕上げ装置または操作装置のＮＣ制御された作業
ヘッドの相対運動する二つの機械部品（２，９）の幾何
学的および動的な精度を調整する測定装置において、 −一方の機械部品（２）に固定された基本体（３）， −他方の機械部品（９）に脱着可能に接続できる測定要
素（８）用の案内部（７）を有し、基本体（３）に回転
可能に支承された構造部品（６）， −第一回転軸（Ｄ1 ）の周りで基本体（３）に対する構
造部品（６）の回転を測定できる測角装置（４）， −測定目盛板（１０.1）とこの目盛板に対して相対運動
する走査ユニット（１０.2）を有し、測定範囲が相対運
動する二つの機械部品（２，９）の可能な移動距離にほ
ぼ相当し、案内部（７）に沿った測定要素（８）の運動
を検出ため構造部品（６）の第一回転軸（Ｄ1 ）に対し
て半径方向に設けてある測長装置（１０）， −測定移動台（１１）と他方の機械部品（９）に脱着可
能に接続できるホルダー（１７）との間の軸方向に移動
を測定する少なくとも他の一つの測長装置（１８〜２
１）のホルダーであり、走査ユニット（１０.2）を有す
る測定移動台（１１），を備えていることを特徴とする
測定装置。
【請求項２】ホルダー（１７）と測定移動台（１１）
の間には、互いに直交する少なくとも二つの第一および
第二回転軸（Ｄ3,Ｄ4 ）を有する軸受（１５，１６）を
設け、前記回転軸の周りでホルダー（１７）が測定移動
台（１１）に対して旋回することを特徴とする請求項１
に記載の測定装置。
【請求項３】第一および第二回転軸（Ｄ3,Ｄ4 ）は測
定移動台（１１）が案内部（７）に対して摺動する平面
に平行な一つの面内にあることを特徴とする請求項２に
記載の測定装置。
【請求項４】ホルダー（１７）と測定移動台（１１）
の間には、前記回転軸（Ｄ3,Ｄ4 ）に対して直交する第
四回転軸（Ｄ2 ）を有する他の軸受（１４）が設けてあ
ることを特徴とする請求項２または３に記載の測定装
置。
【請求項５】軸受（１４，１５，１６）は回転軸（Ｄ
2,Ｄ3,Ｄ4 ）を形成する互いに直交する３つの関節軸を
有するジンバル式の軸受であることを特徴とする請求項
４に記載の測定装置。
【請求項６】測定移動台（１１）あるいはホルダー
（１７）の上には接触表面（１１.1）が設けてあり、対
向するホルダー（１７）あるいは測定移動台（１１）に
は接触表面（１１.1）と作用する空間的に配分された少
なくとも３つの測長装置（１８〜２１）が固定され、ホ
ルダー（１７）と測定移動台（１１）の間に相対的な回
転があると、測長装置（１８〜２１）で測定できる接触
表面（１１.1）と測長装置（１８〜２１）の間の間隔変
化が生じることを特徴とする請求項２〜５の何れか１項
に記載の測定装置。
【請求項７】第四回転軸（Ｄ2 ）の周りで測定移動台
（１１）とホルダー（１７）の間の回転運動を測定する
ため、他の測角装置（２２）が設けてあることを特徴と
する請求項４または５に記載の測定装置。
【請求項８】前記３つの関節軸に測角装置（２２）が
固定され、これ等の測角装置（２２）を用いて三つの回
転軸（Ｄ2,Ｄ3,Ｄ4 ）の周りのホルダー（１７）と測定
要素（１１）の間の回転運動を測定できることを特徴と
する請求項５に記載の測定装置。
【請求項９】案内部（７）は相対運動する機械部品
（２，９）の少なくともほぼ可能な移動距離に相当する
長さを有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１
項に記載の測定装置。
【請求項１０】測定目盛板（１０.1）は案内部（７）
に設けてあることを特徴とする請求項９に記載の測定装
置。
【請求項１１】測定要素８の測定移動台（１１）とホ
ルダー（１７）は継手（１３.1〜１３.4）を介して互い
に脱着可能に連結していることを特徴とする請求項１〜
１０の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項１２】継手は多数のボルト（１３.1，１３.
2）と対応するブッシュ（１３.3，１３.4）から成る直
線案内部であることを特徴とする請求項１１に記載の測
定装置。
【請求項１３】ブッシュ（１３.3，１３.4）は回転軸
受（１５）の関節軸に、またボルト（１３.1，１３.2）
は測定移動台（１１）にそれぞれ配設され、第一直線案
内部（７）に垂直に、そして第一回転軸（Ｄ1 ）に平行
にであることを特徴とする請求項１２に記載の測定装
置。
【請求項１４】ホルダー（１７）には複数の固定部材
（２５，２６）が設けてあり、これ等の固定部材はホル
ダー（１７）と測定移動台（１１）を組み立てる間、ブ
ッシュ（１３.3，１３.4）に嵌まり、接続を行った後に
係合を外すことができることを特徴とする請求項１２に
記載の測定装置。
【請求項１５】他の案内部（３３）に沿った測定要素
（８）の動きを検出する測長装置（４０）が他の案内部
（３３）に設けてあり、この他の案内部（３３）は第一
案内部（７）に対する測定要素（８）の相対運動を可能
に、少なくとも第一回転軸（Ｄ1 ）に対して直交方向を
向いた直線案内部であることを特徴とする請求項１〜１
４の何れか１項に記載の測定装置。
【請求項１６】請求項１〜１４の測定装置（１）を備
えた自動仕上げ装置あるいは操作装置のＮＣ制御された
作業ヘッド（９）の幾何学的および動的な精度を調整す
る方法において、ホルダー（１７）の測定移動台（１
１）への装着は数値制御して行われることを特徴とする
方法。
【請求項１７】行われる装着はＮＣ制御部に通報さ
れ、これにより相対運動する機械部品（２，９）を数値
制御して運動させる測定プログラムが開始することを特
徴とする請求項１６に記載の方法。