JPS59147208A - ワークピース測定装置 - 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】 ピースを測定するために垂直方向に移動自在である垂直
に懸架したブローブを有する座標測定機に関する。更に
詳述すれば、本発明は、座標測定機におけるプローブの
垂直運動のロック及び微細送りの装置に関する。しかし
、このような本発明による装置は、座標測定機に限らず
、他のシステムすなわち正確に位置決めした軽量の部利
なバツクラツシなしにしかも最小の惰力でもって正確に
動かずことが必要とされるようなシステムにおいても、
使用することがて゛きる。

しかして、従来から多くの座標測定機が知られている。

典型的には、これら座標測定機は水平方向に移動自在な
キャリジを包含し、このキャリジは片持アーム又はブリ
ッジ機構から懸架した垂直グローブシャフト及びプロー
ブを包含する。この懸架した垂直ブローブノヤフトは、
その下に置かれているワークピース又はパーツに°係合
してこのワークピースの形状又は輪郭を測定することが
できるよう、必要に応じて上向き又は下向きに容易に動
くことができるように平衡されている。

しかして、このような座標測定機においては、プローブ
シャフトの垂直移動を、正確にしかもバツクラツシを小
さく又は全くなしにまたプローブなった最小の力又はト
ルクを最小のバツクラツシでもって加えることができる
微細送シ機構を持つことが望まれるものである。

また、このような座標測定機においては、所望したとき
に、プローブシャフト移動装置をプローブシャフトに選
択的に連結したシ、又はこの連結を外すための機構を持
つことが望まれるものである。

しかしながら、従来の座標測定機は、プローブシャフト
の垂直移動のための適当なロック及び微細送り機構を持
っていなかった。従来によれば、ただ、キャリジ及び片
持アーム又はブリジツジ組立体の水平移動のために適当
な幾つかのロック及び微細送り機構が提案されているに
すぎない゛。しかし、このような機構を垂直に懸架した
プローブの垂直移動のために改良することは容易ではな
い。

なぜなら、平衡装置と重力との間のバランスが微妙であ
ること、また案内軸受も一層デリケードで高い精度を要
求されること、更にプローブシャフトは高いこわさ、軽
量及び剛性を要求されることからその形状が限定される
ことなどから、座標測定機のための垂直微細送り及びロ
ック機構を得ることは困難である。

多くの座標測定機は自動モードで使用するように設計さ
れ、サーボモータが操作員と独立して機械構体の駆動を
制御しているので、座標測定機がその移動要素を所望す
る方向の各々へ解放自在に動かずシステム好適には各々
の方向におひる正確な位置決めのための微細送り機構を
包含することは利益あることである。

しかして、米国特許第３，４０３，４４８号明細書には
、垂直に懸架されて垂直方向に移動自在であるプロブシ
ャフトを有し、このシャフトが操作員によシ握られて所
望する位置に人為的に動かされるようになっている従来
の片持方アーム式座標測定機が開示されている。

また、米国特許第３，７７４，３１１号明細書には、プ
ローブを所定の通路にほぼ沿って垂直に動かすための案
内を提供する複数対のスプール型軸受でもって、プロー
ブを垂直方向に移動自在に取付けるための軸受構体が開
示されている。

更に、米国特許第３，８１７，１１１号明細書には、は
ぼ水平の面における移動を行なわせ又はこの移動を防止
するようにした座標測定機用のロック及び微細送り機構
が開示されている。この機構においては、リモートノブ
がキャリジに取付けた部利によりねじをグリップするこ
とを制御し、リモートノブが回転するＩと、ねじ棒はグ
リップされ、これによりベースに関してキャリジが水平
方向に移動できるようになっている。

更に他に、米国特許第３，８１８，５９６号明細書には
、プローブを平衡にして垂直方向に１駆動するように機
械的に連結している可変トルク式磁気クラッチが開示さ
れている。

更に他に、米国特許第４，２０７，６８０号明細書には
、座標測定機の垂直プローブのためのエア式平衡システ
ムが開示されている。このシステムにおいては、エアシ
リンダが機械的に連結されて垂直プローブを支持し、こ
の垂直プローブは（操作員がグローブを直接つかんで動
かずことにより）移動自在である。

更に他に、米国特許第４，２１３，２４４号明細書には
、垂直に取付けたプローブのためのフェールセーフシス
テムが開示されている。このシステムにおいては、可動
ブレーキ部材がプローブシャフトに隣接シて取付けられ
て、ブローブンヤフトに選択的に係合し、これにより、
例えばプローブシャフトの平衡がくずれたり又はプロー
ブシャフトの下降速度が所定値を越えた場合におけるグ
ローブシャフトの下降運動を防止している。

以上述べたように、従来の座標測定機は、プローブシャ
フト又はその取付は装置に好ましくない力を加えること
外しに、プローブを垂直移動させるために適当な垂直微
細送り及びロック機構を具備していな層ものである。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになさ
れたものである。

本発明によれば、垂直微細送シ及びロック機構を具備゛
する座標測定機が提供される。ロック機構はふたつの位
置間を移動自在である磁石を包含し、その一方の位置で
磁石はグローブシャフトに吸引力を及はして駆動部利を
プローブシャフトに駆動係合させ、これに対してその他
方の位置では磁石はプローブシャフトから遠く離れて位
置して、駆動部利のプローブシャフトへの１駆動係合を
解除することを特徴とする。このような磁石の位置決め
によれば、その一方の位置で、プローブシャフトをプロ
ーブに駆動関係で連結する゛′ロック゛機能を果す。し
たがって、微細送シ機構は、磁石がプローブシャフトに
接続した駆動ストリップに隣接して位置されているとき
のみ、プローブシャフトを垂直方向に動かすように作動
できる。微細送シは、プローブシャフトに駆動関係で担
持した駆動ストリップと係合する収れん（Ｖ形）面を有
する７ランジ付きホイールによって行われる。

本発明によれば、寸た、最小の重量を有するとともに、
プローブシャフトに最小の力を及ぼして、可動部側の惰
性を減少させることができる垂直微細の送り及びロック
機構が提供される。

本発明は、更に、磁石の位置を制御することによって、
駆動機構が微細送り機構をグローブシャフト・に連結す
るように作動し、これによりノブの回転に応じてグロー
ブシャフトの移動を制御することができることを特徴と
する。

磁石は、また、ロッキング装置によって適当に制御され
て、第２の位置に動がされる。この第２の位置で、磁石
は微細送り機構をプローブシャフグ トとの連結から外し、これにより、微細送りノネ及びシ
ャフトと独立して、プローブシャフトを動かすことがで
きる。

本発明によれば、また、垂直微細送り機構とこの機構に
組合せた駆動ストリップとが座標測定機に調節自在に連
結されるという優れた効果を有する。駆動ストリップは
、その一方の端でゆるく連結されて、横方向に制限した
量だけ動くことができる。このように駆動ストリップが
横方向に動くことができることにより、駆動ストリップ
は、微細送り機構によって決定される方向位置に正確に
設けられる必要はなく、また正確に真直ぐに設けられる
必要もなく、しかもそれにもかかわらず微細送りンラン
ジは駆動ストリップを駆動関係に保持し続けることがで
きる。

本発明の前述した及び他の目的及び利益は、添附図面を
参照して詳述する本発明の最適な実施例についての下記
の説明から当業者にとって明らかになるであろう。

第１図は、本発明による座標測定機１０の右側面図であ
る。座標測定機１０ば、測定しようとするワークピース
Ｗを支持するためのテーブル１２を具備するベース１１
と、このベースに数句けた直立する部分１１ａに移動自
在に数句けたキャリジ１４及び片持アーム１６とを包含
する。垂直方向に移動自在なブローブンヤフ）２０をｔ
Ｅ　持Ｌ　テいる片持アーム１６は、例えば米国特許第
３，７７４，３１１号明細書に開示されている従来例の
座標測定機の技術にしたがって、作られている。グロー
ブシャフト２０はワークピースＷに係合することができ
るプローブチップ２１ａを有するプローブ２１を相持し
、また周知の方法で平衡されている。

プローブシャフト２０は、片持アーム１６及びキャリジ
１４に関して垂直方向に移動自在であるとともに、片持
アーム１６に治って水平方向にも移動することができる
。キャリジ１４は、ベース１１に関して水平方向に移動
自在であり、これにより座標測定点を測定しようとする
ワークピースＷの形状又は輪郭を表す種々の位置にもた
らしてこのワークピースを測定することができる。適当
なグレーティング及び測定スケールが、図示されてはい
ないけれども、座標測定機の動きの独立する軸の各々と
組合せられて、ワークピースＷの形状を測定するだめの
装置を提供する。このようなグレーティング及び距離測
定装置は、座標測定機の分野においては非常に良く知ら
れておシ、またその構成は本発明の要旨と直接関係がな
いので、ここには図示されていない。

公知の構成であるので同様に図示していない適当な従来
の軸受によって、ブローブシャフ）２０は片持アーム】
６に脣たキャリジ１４はベース１１の直立部分１１ａに
それぞれ数句けられている。しかして、これら軸受は、
相互に直交する３つの方向の各々へそれぞれ独立して正
確に直線運動させることができるように設けられてｂる
ものである。

捷た、同様に座標測定機の分野においては良く知られて
いるので、プローブ２１の構成及び作用についての詳細
な説明は省略するが、グローブ２１はワークピースＷと
係合することができるようにするためにプローブシャフ
ト２０の下端に取イ」けられている。種々の異なるタイ
プのプローブがこの座標測定機の分野において良く知ら
れており、本発明にお１．−）てはこれらプローブのす
べてを適当に選択して使用することができる。しかして
、グローブ２１は、好適には、測定しようとするワーク
ピースの種類及び形状の特徴に基いて、選択される。

第２図は、本発明による座標測定機１０の正面部の一部
分を拡大してかつその一部を断面にして示す図で・ある
。

座標測定機１０は、プローブシャフト２０を包含する。

プローブシャフト２０は、適当なねじ２４．２６によっ
てこのシャフトに取付けた駆動ストリップ２２を有する
。ねじ２４は段付きねしてあり、この段付きねじの機能
については後で第４図を参照して説明する。

座標測定機１０は、また、プローブシャフト案内軸受・
・ウジング２７を包含する。このノ・ウジング２７は、
キャリジに固定されて、グローブシャフト２０の垂直移
動のための低摩擦で正確な案内作用を提供する。プロー
ブシャフト案内軸受・・ウジング２７には、調節自在な
支持板２８が連結されている。調節自在な支持板２８は
、この支持板に一対の曲げ部月３２により取付けな枢動
自在なＴ形の保持ボデー３０を有する。一対の曲げ部材
３２は、第２図では、その一方のみしか示されていない
。これは、他方の曲げ部材は図示されている一方の曲げ
部利の後方に位置されているからである。しかして、こ
れら曲は部椙３２は、保持ボテ−３０の全体が支持板２
８に関して枢動できるようにさせる。

Ｔ形の保持ボテ−３０は、駆動ロール３６に接続したウ
オームギヤ３４を担持する。駆動ロール３６及びウオー
ムギヤ３４は、シャフト３７及び軸受３８によって保持
ボデー３０に数句けられている。したがって、このよう
にして連結したウオームギヤ３４と駆動ロール３６とは
一緒に回転することができる。ウオーム組立体４０が、
また保持ボデー３０に取付けられているとともに、シャ
フト４２及び送シップ４４に連結されている。この′送
り゛ノブ４４が回転すると、シャフト４２もウオーム組
立体４０と一緒に回転し、これによリウオームギャ３４
を駆動して駆動ロール３６も一緒に回転させる。

保持ボテ−３０は、また、磁石付きピボットシャフト４
６を支持する。このシャフト４６は、″ロック”ノブ又
はハンドル４８と、アーム５２によってシャフト４６か
も中心を離して取付けた永久磁石５０とを有する。アー
ム５２及び磁石５０は、シャフト４６及びノブ４８と一
緒に回転する。引込ケーブル５４は、磁石伺きピボット
シャット４６に担持したカラー５６により、このシャフ
ト４６に連結されている。これにより、操作員がロック
ノブ４８を回転させたときには、戻り力が磁石付きピボ
ットシャフト４６、ロックノブ４８及び磁石５０に及ぼ
される。シャフト４６のふたつの比較的安定した回転位
置は、シャフト４６の平らな表面５９上に作用する戻シ
止めボール５８によって限定される。

磁石５０は、小さなエアギャップＧだけ駆動ストリップ
２２から間隔を置かれている。調節自在な支持板２８の
ハウジング２７に関する位置を変えることによシ、エア
ギャップＧの調節（したがって、磁気吸引力の調節）を
することができる。

第３図は、第２図の側面図であり、ウオームギヤ３４と
駆動ロール３６を保持ボデー３０に取付ける軸受３８と
を介して１駆動ロール３６を駆動する送りノブ４４を特
に詳細に示す。

ｊＥ　動ロール３６は、グローブシャフト２０の駆動ス
）　ＩＪツブ２２に駆動関係で係合するのに適当な収れ
ん面すなわち”ｖ”形溝を形成するフランジ３６ａ、３
６ｂを包含するｔ−」摺ロール３６と駆動ストリップ２
２との間の有効係合力は、ギャップＧの大きさ、磁石５
００強さく磁気吸引力を決定する）及び収れんＶ°“形
溝の傾斜角度によって決定される。

永久磁石５０は、第３図では、実線て示した第１の位置
に位置されており、この第１の位置は第２図に示した位
置と対応する。この第１の位置において、駆動ロール３
６は、駆動ス）　ＩＪツブ２２と係合する位置に置かれ
ている。駆動ロール３６をこの駆動関係位置に維持して
おくことは、磁石５０と駆動ストリップ２２との間の磁
気吸引力によって行われる。なぜなら、この吸引力によ
って駆動ロール３６の位置がシャフト４６、ボデー３０
及びシャフト３７を介して保持されるからで・ある。

磁石５０の第２の位置は、駆動ストリップ２２から離れ
た位置であって、第３図に点線でかつ参照符号５０′で
示されている。この第２の位置に：ｔ６いて、磁石５０
は、ボテ−３０及び駆動ロール３６が引込ケーブル５４
によって簡単に引込まれて、送りノブ４４と、駆動ス）
　ｌ）ツブ２２との間の駆動力を除去することができる
ようにする。この位置は、送りノブ４４がグローブ／ギ
フト２０との連結が外されていることから、゛アンロッ
ク゛位置と呼ぶことができる。

第２図に示したロックノブ４８は、第３図て゛しよ、カ
ラー５６なとの構成を詳細に示すために省略されている
が、シャフト４６に数個けられているものである。引込
ケーブル５４の他端は、支持板２８に固定されている。

その結果、ロックノブ゛４８（第２図参照）がそのアン
ロック位置（非送り装置）に回転させられたときには、
引込ケーブル５４をま短くされ、ボテ−３０を曲げ部材
３２のまわりに枢ｔｔｈさせてプローブシャフト２０か
も離し、ノブ゛４４とグローブシャフト２０とが駆動接
続されることを防止する。

捷た、第３図に示されるように、ねじ２６は駆動ストリ
ップ２２をプローブシャフト２０に固着し、案内軸受ノ
・ウジング２７には支持板２８が取利けもれている。

第３図は、また、送りノブ４４　トｌＥ動ｒｙ−ル３６
との間の駆動構体の構成を詳細に示す。この駆動構体は
、ウオーム組立体４０にまで延びるシャフト４２を包含
する。このシャフト４２は、ウオームギヤ３４を回転し
、軸受３８によりボデー３０に数個けたンヤフト３７を
駆動する。

第４図に示されるように、ねじ２４は段付きねじであり
、ねじ２４と駆動ス）　ＩＪツブ２２の穴２２ａとの間
には小さな隙間２２ｈ及び２２ｗが形成され、隙間２２
１１はストリップ２２の高さ方向における隙間であり、
捷だ隙間２２ｗはストリップ２２０幅方向におけろ隙間
である。これによって、駆動ストリップ２２が下側のね
じ２６を中心として多少動くことができる。また、これ
によって、異なる駆動ストリップ２２及びブローブンヤ
フト２０の材料間の熱伸び差及び膨張差を吸収すること
ができる。曲げ部材３２は、ただ、ボデー３０がブロー
ブソヤフトに向って又はこのシャフトから離れるように
動くことを許容する。

以上添附図面を参照して本発明の好適な実施例について
詳述してきたが、本発明はこの特定の実施例に限定され
るものてはなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々
の変形がなし得ることは勿論である。

例え（は、磁力を使用する例を詳述し、これが本発明を
実施するうえて最も好適な手段であるものであるが、こ
の磁力の手段に代えて、ふたつの部材を例えばはね部材
、流体圧又はクラッチにより解放自在に接続する他の多
くの手段を使用することができる。

また、前述した本発明の好適な実施例によれば、永久磁
石を動かしてその位置を変えろことにより解放自在な接
続を達成しているが、多くの場合においては、適所に固
定した電磁石を使用することが所望され、この電磁石の
コイルへの電流の供給を制御して励磁又は非励磁し、プ
ローブシャフトと駆動部利との間に同様な磁力を発生さ
せることにより、吸引磁力を加えたシ又は加えなかった
シするために磁石の位置を変える必要をなくすることが
できる。この制御自在な電磁力の強さは、所望する吸引
力を得又は所望時に連結を解除することができるように
、非常に簡単に変えることができる。

更に、前述した本発明の好適な実施例によれは、永久磁
石を戻り止機構と協働するその最初の位置に戻すのを助
けるために引込ケーブルを使用しているが、このような
位置決め手段に代えて、他の手動、電気、ザーボ又は重
力式のロック再位置決め手段を適当に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直微細送り及びロック機構を包含する本発明
による座標測定機の一例を示′ず右側面図、第２図は第
１図の座標測定機に装備した垂直微細送り及びロック機
構を正面からみて拡大して詳細に示す図、第３図は第２
図の垂直微細送り及びロック機構の右側面図、及び第４
図は第２図の４−４線断面図である。 １０・・座標測定機、ＩＩ・・ベース、ｌｌａ・・直立
部分、１２・・テーブル、１４・・キャリジ、１６・・
片持７−ム、２ｏ・・プローブシャフト、２１・・プロ
ーブ、２１ａ　・・プローブチップ、２２・中駆動スト
リップ、２４　、２’６・・ねじ、２７・・グローブ７
ヤフト案内軸受ノ・ウジング、２８・・支持板、３０・
・保持ボテ−１３２・・曲シ部利、３４・・ウオームギ
ヤ、３６・・駆動ロール、３６ａ　、　３６ｂ　・・７
ランジ、３７・・シャフト、３８・・軸受、４０・・ウ
オーム組立体、４２・・／ヤフト、４４・・送りノブ、
４６・・磁石付きピボットシャフト、４８・・ロツクノ
ブノ・ンドル、５０・・永久磁石、５２・・アーム、５
４・・引込ケーブル、５６・・カラー、５８・・戻り止
ボール、５９・・平面、Ｗ・・ワークピース、Ｇ・・エ
アギャップ。 ＦＩＧ、３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベースと、このベースに関して水平方向に移動自在であ
   るキャリジと、このキャリジにより支持されて゛いる垂
   直方向に移動自在なグローブと、前記ベースの上に置か
   れたワークピースを測定する手段とを包含する座標測定
   機において、前記プローブの垂直方向の移動は第１及び
   ２０制御手段によシ制御され、とれら第１及び２の制御
   手段はともに前記キャリジに連結され、第１の制御手段
   は磁石とこの磁石を第１の位置及び第２の位置間に動か
   ずように作動する手段とを包含し、前記磁石はその第１
   の位置で前記プローブのブローブンヤヲトに密接′に＠
   接してこのグローブシャフトに吸引力を及ぼし、前記第
   ２の制御手段は前記ブローブシャフ）Ｋ連結されて、前
   記磁石がその第１の位置であるときのみこのプローブシ
   ャフトを上向き又は下向きに動かずことができることを
   特徴とする座標測定機。