JPS62272186A - ワ−クピ−スについて動作を行なうための装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 この発明はワークピースの位置制御に関し、かつ特定的
には、特に測定装置においてターンテーブル上にワーク
ピースをセンタリングしかつレベリングするための方法
および装置に関するものである。

ワークピースがターンテーブル上に位置決めされかつ変
換器がワークピースの表面を感知する間に、ターンテー
ブルを回転させる二とにより大きさが計られる測定装置
が知られている。センタリングおよびレベリングとして
既知の動作を行なうことが一般に必要であり、この動作
では、典型的にはワークピースの所要の軸をターンテー
ブルの回転軸と一致させるためにターンテーブルが水平
方向に変位され、かつ傾けられてワークピースを所望の
位置にする。さらに、センタリングおよびレベリング動
作は効率的にかつ迅速に実行され得るように自動的に行
なわれるべきであることが大いに望ましい。

センタリングおよびレベリングが自動的に行なわれ得る
測定装置は、既に知られておりかつ商業的に人手可能で
ある。既知の装置では、円形のターンテーブルが支持構
造上に装着され、それはターンテーブルのワーク表面上
にありかつ既知の水平平面にある点のまわりでのターン
テーブルの自在傾斜移動を可能にする球状のベアリング
表面を含む。互いに９０°だけ間隔をおかれた位置でタ
ーンテーブルの下方に置かれた２個のジヤツキが、上記
の水平平面に置かれたそれぞれの直交軸のまわりに傾斜
移動をもたらすために設けられる。ターンテーブルがジ
ヤツキと係合し、かつ１つの構造において支持構造に設
定されるボールのリングを含むかみ合い台と球状のベア
リング表面が係合するように、ばねはターンテーブルを
下方に駆動する。支持構造は支持構造の水平移動に備え
るさらなるベアリングによりターンテーブルを回転させ
るためにスピンドル上に装着され、それによってセンタ
リング動作が行なわれ得る。

この従来の装置では、ターンテーブルが傾斜可能な点を
含む水平平面に置かれたワークピース表面のその部分の
中心の場所を最初に決定することにより、テストされる
べきワークピースがターンテーブル上に置かれた後、セ
ンタリングおよびレベリングが行なわれる。装置に含ま
れたスタイラスがこの水平平面におけるワークピー・ス
表面と接触しかつスピンドル軸のまわりをワークピース
が回転するようにスピンドルを駆動することにより、こ
の決定がなされ得る。ワークピースの回転軸（またはス
ピンドルの軸）とこの平面におけるワークピース表面の
中心の位置との間の偏心率の度合は、スタイラスが関連
する変換器による信号出力からそのとき決定され得る。

その後、ターンテーブルのための支持構造はワークピー
ス表面の決定された中心をスピンドルの軸と一致させる
ためにスピンドルに関して水平に置かれる。こうして、
センタリング動作はその平面に対して完了される。

スタイラスを異なる水平平面に移動させ、ワークピース
を回転させるようにスピンドルを駆動し、かつ変換器に
よる信号出力を利用するスピンドル軸に関してこの水平
平面におけるワークピース表面の中心の偏心率を決定す
ることによりレベリングが行なわれる。この偏心率が決
定された後、第２の水平平面におけるワークピース表面
の中心をターンテーブルの回転軸（スピンドル軸）と一
致させるように必要に応じてジヤツキが駆動される。

これはレベリング動作を完了し、かつこうしてセンタリ
ングおよびレベリングが完了する。

このレベリング動作の間起こるターンテーブルの傾斜移
動が第１の水平平面における点にセンタリングされ、そ
の点がセンタリング動作によりスピンドル軸と一致され
るので、レベリング動作はこの一致をくつがえすことは
ない。

この装置には、多くの不利な点がある。第１に、ターン
テーブルの傾斜の中心を含む同一の固定された水平平面
に置かれたワークピース表面を感知することにより、あ
らゆるセンタリング動作が行なわれなければならず、か
ついくつかの場合には、ワークピースは感知され得るそ
の平面に表面を有さない。これは、クランク軸のような
複雑な形のワークピースについてはかなり不利な点であ
る。

第２に、ワークピースの質量中心は２つのジヤツキの位
置により規定されたターンテーブルの９００のセクタ内
に常に置かれなければならない、なぜならこのセクタ外
に質量中心を置くと、これらのジヤツキと接触しないで
ターンテーブルを移動させる回しモーメントをターンテ
ーブル上に生じるからである。第３に、ターンテーブル
を支持する球状のベアリングを所要の精度まで製造する
のは困難でありかつ費用がかかる。

この発明は、これらの問題の１つまたはそれ以上が除去
され得る装置を提供する。

１つの局面では、この発明はワークピースおよびコンピ
ュータ手段を支持するためのターンテーブルを有するワ
ークピース位置決め装置を提供し、それはレベリングの
目的のためにターンテーブルの傾斜の結果として起こる
ワークピースの任意の脱センタリングが補償されるセン
タリングおよびレベリング動作を行なうように動作可能
である。

こうして、この発明のこの局面に従って構成された装置
では、センタリングおよびレベリングが上記の先行技術
でのようにターンテーブルの傾斜の中心を含む独特な水
平平面に制限されることなく任意の水平平面に関して、
センタリングおよびレベリングが行なわれ得る。

他の局面では、この発明はワークピースのためのターン
テーブルを有するワークピース位置決め装置を提供し、
ターンテーブルは三角形、好ましくは正三角形の頂点に
置かれた３個の点で支持され、その中にターンテーブル
の中心が置かれ、前記点の少なくとも２個は高さが調整
可能であり、かつ前記ワークピース位置決め装置は、前
記点の１個またはそれ以上の高さの調整が行なわれる、
センタリングおよびレベリング動作を行なうためのコン
ピュータ手段を有する。

さらなる局面では、この発明はセンタリングおよび／ま
たはレベリング動作を行なうための方法または装置を提
供し、そこでワークピースは感知手段により感知され、
かつ動作は予め定められたアルゴリズムに従って電子制
御手段の制御の下で行なわれる。

他の局面では、この発明はワークピースを支持するため
のターンテーブルを有する装置を提供し、ターンテーブ
ルはレベリングをもたらすためにその表面下の点または
軸のまわりで枢軸的であり、かつ前記装置はさらに前記
枢軸移動をもたらすために設けられる電子制御手段を有
する。軸の点または交点は好ましくは、ターンテーブル
の回転軸からずらされる。

この発明の他の局面は、以下の説明および特許請求の範
囲から明らかとなる。

この発明は、添付の図面を参照して例としてさらに述べ
られる。

第１図を参照すると、測定装置はフレーム３（その脚部
のみが第１図で可視的である）により支持された作業台
２を含む。フレーム３はワークピースが装着され得るタ
ーンテーブル４を保持する。垂直柱６は、モータ駆動の
垂直に移動可能なキャリッジ８を支持する。スタイラス
１０は枢軸アーム１２の端部上に装着され、それはスタ
イラスの姿勢が変化されるのを可能にし、キャリッジ８
により支持された水平に（半径方向に）移動可能なアー
ム１４の端部で順に保持される。ワークピースについて
測定動作は、ターンテーブルを回転させることによりか
つ／またはスタイラスを半径方向に移動させかつ／もし
くはスタイラスを垂直方向に移動させることによりスタ
イラス１０がワークピースの表面を横切るようにさせる
ことによって行なわれる。

第２図および第３図で示されるように、ターンテーブル
４のための支持構造はモータ駆動スピンドル２０に固定
されたディスク１８により保持されるベース１６を含む
。第３図で破線により略図的に示されたベアリング配置
２１は、垂直であるそれ自体の軸２３のまわりを回転す
るためにスピンドル２０を支持する。ベアリング配置ｔ
２１はフレーム３に装着され、かつ好ましくは英国発行
の特許出願第２１７８８０５Ａ号に述べられる。ディス
ク型の保持器２４における１組のボールベアリング２２
は、ディスク１８に関してベース１６の水平移動に備え
るように、ベース１６とディスク１８との間に挾まれる
。この移動はベース１６上に固定されたモータ２６ｘ、
２６ｙにより直交軸Ｘおよびｙに沿ってもたらされ、か
つたとえばウオームおよび車輪アセンブリを含んでもよ
いギヤボックス３０ｘおよび３０ｙを介して往復運動可
能な駆動ロッド２８ｘおよび２８ｙをそれぞれ駆動する
。駆動ロッド２８ｘおよび２８ｙは、それぞれのモータ
が駆動されるときＸ軸およびｙ軸に沿ってそれぞれ駆動
される。ボス３２はスピンドル２０の上端部に固定され
、ベース１６における中央開口３４を介して突き出し、
駆動ロッド２８ｘおよび２８ｙの両端部によりそれぞれ
係合されかつＸ軸およびｙ軸に対して直角の平面にそれ
ぞれ置かれた平面３２ｘおよび３２ｙを有する。

一方の端部がボス３２に接続されかつ他方の端部がポス
ト３８に接続された引張りばね３６はベース１６に固定
され、平面３２ｘおよび３２ｙをそれぞれの駆動ロッド
２８ｘおよび２８ｙの両端部に係合させたままである。

こうして、モータ２６Ｘおよび２６ｙの援助でかっばね
３６の力で、ベース１６はＸ軸およびｙ軸に沿ったいず
れかの方向に正確に決定された距離を移動され得る。駆
動ロッド２８ｘおよび２８ｙがそれぞれ通過するガイド
ブレート４０ｘおよび４０ｙは、ギヤボックス３０ｘお
よび３０ｙにより保持されるガイドピン４４を受取るス
ロット４２を有する。

ポスト３８の上端部における凹所に装着されたボール４
６は、点Ｐのまわりの自在枢軸移動のためにターンテー
ブル４を支持する。

点ＡおよびＢでは、ターンテーブル４はスペーサ５２（
第３図のみ）を介してボール５０ｂおよび５０ｂ上にそ
れぞれ支持され、それはターンテーブル４の下側に固定
されかつボール５０８％５０ｂ上に載って支えられてい
る。（第３図の紙の平面に対して直角の）水平軸５８の
まわりの枢軸移動のためにブラケット５６上に装着され
たレバープレート５４ａ、５４ｂは凹部６０ａ、６０ｂ
を含み、そこでボール５０ａ、５０ｂがそれぞれ受取ら
れる。モータ５２ａ、６２ｂは、その枢軸５８のまわり
を上方にかつ下方にレバープレート５４ａ、５４ｂを旋
回させるためにギヤボックス６６ａ、６６ｂを介してジ
ヤツキ６４ａ、６４ｂ（第３図のみ）を駆動する。こう
して、モータ６２ａの駆動によりターンテーブルが点Ｐ
およびＢを接合する軸のまわりで傾斜し、かつモータ６
２ｂの駆動によりターンテーブル４が点ＰおよびＡを接
合する軸のまわりで傾斜する。これらの軸は、ボール４
６．５０ａおよび５０ｂの中心を通過する。

点ＡＢＰは正三角形の頂点に置かれ、その中心Ｃはター
ンテーブル４の中心に一致し、すなわち点ＡＢＰは点Ｃ
に関して対称的に置かれる。これは、ワークピースがタ
ーンテーブルの不安定性を引き起こすことなく置かれ得
るターンテーブルの最大区域を提供する。しかしながら
、結果としてターンテーブルが傾斜可能である軸ＰＡお
よびＰＢは互いに６０°である。

引張りばね６８は、スペーサ５２がボール５０ａおよび
５０ｂと係合したままであるようにターンテーブルを下
方に駆動し、かつ引張りばね７０はレバープレート５４
ａおよび５４ｂがジヤツキ６４ａ、６４ｂと係合したま
まであるようにそれを下方に駆動する。

ディスク１８に固定された円筒形壁面６９は、上記の支
持構造を包囲する。

第４図の簡単なブロック図で示されるように、センタリ
ングのためのモータ２６．ｘ、２６ｙおよびレベリング
のためのモータ６２ａ、６２ｂはスタイラス１０に応答
する変換器７３からの入力を受取るコンピュータシステ
ム７２により制御される。オペレータ制御のキーボード
７５は、コンピュータシステム７２に命令を与えるため
に設けられる。コンピュータシステム７２はまた、ター
ンテーブルを回転させるためのスピンドル２０を駆動す
るモータ７４（θ軸）、柱６上のキャリッジ８を上げた
り下げたりするためのモータ７６（ｚ軸）、およびスタ
イラス１０をワークピース表面に接触させたり接触させ
ないようにするために半径方向のアーム１４を駆動する
モータ７８（ｒ軸）を制御する。さらなる変換器８０．
８２および８４は、ターンテーブル４の角位置、キャリ
ッジ８の垂直位置およびアーム１４の半径方向の位置を
表わすデータをコンピュータシステム７２に与える。Ｖ
ＤＵ８６およびメモリ８８はまたコンピュータシステム
７２に接続され、メモリ８８は受取られたデータをスト
アしかつそれに従ってコンピュータシステム７２が動作
するプログラムをストアする。コンピュータシステム７
２は、１個またはそれ以上のコンピュータを含んでもよ
い。

ターンテーブル４がワークピースのセンタリングおよび
レベリングを達成するのに受ける移動は、第５ａ図ない
し第５ｄ図を参照することにより理解される。簡単にす
るために、第５図は三角形ＡＢＰ内のターンテーブル４
上に位置決めされた円筒形ワークピース１００を例示す
る。ワークピース１００は一方の端部１０２上に位置し
、それは平面であるが半径方向の平面に対してわずかな
角度をなすように（第５図ではより誇張されている）仮
定され、そのためワークピース１００の軸１゜４はスピ
ンドル２０の垂直な回転軸２３に対して成る角度をなす
。第５図で例示されたセンタリングおよびレベリング動
作で行なわれる段階のシーケンスは、スタイラス１０が
水平平面１０ｇにおけるワークピース１００の表面を感
知するように配置されたターンテーブル４をまず回転さ
せることを含む。コンピュータシステム７２は変換器（
８０，７３，８４）からの出力を受取り、かつ形態適合
アルゴリズムを利用して平面１０８におけるワークピー
スの中心１１０と軸２３との間の変位の大きさおよび方
向を計算する。変換器による極性パラメータ出力は概念
的デカルト系（Ｕ。

■）に変形され、かつ座標（ｕ＋　＊　　Ｖ＋　）を有
する表面上でＮ個の点が感知されたと仮定すれば、表面
の中心（ｕｏ、ｖｏ）および半径Ｒが合計、すなわち を最小にすることにより、変形最小二乗誤差基準を用い
て計算される。中心を計算すると、コンピュータはそれ
から第５ｂ図で示されるように点１１０が軸２３と一致
するように必要に応じてモータ２６ｘおよび２６ｙを駆
動する。次の段階では、ターンテーブル４が平面１０８
から間隔をおかれた異なる水平平面１１２においてワー
クピースの表面を感知するように配置されたスタイラス
１０とともに回転され、この例では平面１１２は平面１
０８の上方にある。形態適合アルゴリズムを再度利用し
て、コンピュータシステム７２は平面１１２におけるワ
ークピースの中心の位置を決定する。その後、コンピュ
ータシステム７２はワークピースを第５ｂ図で示される
位置から第５ｃ図で示される位置まで移動させるのに必
要な、ターンテーブル４およびワークピース１００の角
移動を計算し、そこではワークピースの軸１０４はスピ
ンドルの軸２３に対して平行である。この計算は、さら
に以下で述べられる。第５ｃ図で見られ得るように、こ
の角移動または傾斜の結果として、点１１０が軸２３か
ら再度変位される。最後の段階は第２のセンタリング動
作め実行であり、軸２３に関するワークピースの軸１０
４の位置が上記の形態適合アルゴリズムを再度利用して
決定され、かつ第５ｄ図で示されるように軸１０４を軸
２３と一致させるためにモータ２６ｘおよび２６ｙが再
度駆動される。簡単にするために第５図の前記の説明は
種々の段階が特定のシーケンスで実行されることに基づ
いているが、これは本質ではなくかつ実際にセンタリン
グおよびレベリングが第５ａ図で示される位置における
ワークピース１００およびターンテーブル４を用いて平
面１１０および１１２をまず測定することにより達成さ
れ得て、かつその後モータ２６ｘおよび２６ｙならびに
６２ａおよび６２ｂが同時にまたは任意の所望のシーケ
ンスで、しかし好ましくはワークピースをセンタリング
するために駆動され、かつそれから第５ｄ図で示される
状態を達成するためにそれをレベリングする。

センタリングおよびレベリングを達成するためにターン
テーブル４によりもたらされるべき所要の水平および傾
斜移動の計算が、これから述べられる。以下の説明では
、モータ２６ｘおよび２６ｙはＸモータおよびｙモータ
と呼ばれ、かつモータ６２ａおよび６２ｂはａモータお
よびｂモータと呼ばれる。再度簡単にするために、もし
査定されている表面が規則的なプロファイルを有するな
らば構成要素は任意の形態を有してもよいが、円筒の軸
が容易に規定されるので、第５図で示されるワークピー
ス１００のような円筒形ワークピースをセンタリングし
かつレベリングする場合を考慮することが都合良い。

以下の説明では、すべての運動が単位ベクトルｉ、ｊＳ
ｋを有する右側のデカルト座標系Ｘ、　ＹおよびＺにあ
るとみなすことが都合良い。座標系の原点は、固定され
た点Ｐと一致するように選択され、かつＹ軸は２つの点
ＡおよびＢを接合するラインを２等分するように選択さ
れる。座標系は第６図で示され、そこではＺ軸が紙の平
面に対して直角でありかつまた第２図でも示される。

テーブルのセンタリングはＹ軸およびＹ軸により所要の
運動をＸモータおよびｙモータの作用ラインに対して平
行な運動に分析することにより達成される。

所要のセンタリングベクトルをｃ、　　ｉ＋ｃ２　ｊと
し、かつＸモータおよびｙモータの作用ラインに対して
平行な単位ベクトルをそれぞれｅｘおよびｅ、としよう
。ジオメトリから、その時それは以下のようになり得る
、すなわち ｃＩＬ　＋　ｃ２ｊ　ｓ　−ｋ　（（ｃｌ−ｃｌ）ｅｘ
＊　（ｃ１＋　ｃｌ）ｅｙ］テーブル上に置かれた構成
要素のレベリングを述べる際に、あと２つの変数０１お
よびθ２を導入することが都合良く、ここではθ、はＹ
軸のまわりのテーブル上部の傾斜の角度であり、かつθ
２はＹ軸のまわりの対応する角度である。このように、
テーブルの表面上の任意の点（Ｘ＋　、ｙ、）の高さは
その高さに関して、表面が水平であるとき以下のように
して得られる、すなわちとなる。

さて、第６図に示されたパラメータＴ１およびＴ２を導
入しかつ点ＡおよびＢの増分した高さをｚＡ、Ｚａと表
わすならば、これは以下の式を与える、すなわち ＺＡ＝　Ｔ１ｔａｎ８１＋　Ｔ２ｔａｎ（３２（Ｊａ）
となる。これらの方程式から傾斜θ、およびθ２の角度
によりＰを介する水平平面上のＡおよびＢの増分した高
さを計算することが可能である。

第６図かられかるように、Ｔ１およびＴ２の大きさはタ
ーンテーブルが傾斜可能である軸ＡＰと軸ＢＰとの間の
角度ＡＰＢに依存する。こうして、レベリング動作を実
行する際にコンピュータ７２により行なわれる計算は角
度ＡＰＢに依存する。

続けていく前に、点ＡおよびＢが好ましい実施例ではａ
モータおよびｂモータにより垂直平面において移動され
る実際の機構をさらに考慮することが必要である。

例として第７図で示されるように、軸５８とボールベア
リング５０ａまたは５０ｂの中心５１との間の距離は１
２ミリメータであり、がっ軸５８と、ジヤツキ６４ａま
たは６４ｂのレバー５４ａまたは５４ｂとの接触点５５
との間は３６ミリメータである。

第８図を参照すると、もしねじジヤツキ６４ａまたは６
４ｂが高さ２だけ上げられるならば、そのときボール５
０ａまたは５０ｂの中心は高さδ２を介して移動するこ
とがわかる。すなわち、であることがわかり、そこから ｚ　　　＝　　　３６　　ｇｚ／（１２−−ｇ＝２）”
２　　　　　（ｓａ）！ｒ；＋２ ｚ　　−３１！；Ｚ　＋　３＆ｚ３／（２ｘ１２２）　
＋　３２５ｚ５／（２３ｘ１２’）　十＋＋＋＋　（ｓ
ｂ）となる。

テーブル４が最初は水平でありがっ円筒が２つの高さく
ＺＩ　＋　　Ｚｚ　）、で測定されるものと仮定すれば
、２つの平面の中心が第９図で示されるように（ａｌ　
＋　ｌ）Ｉ　＋　　ＺＩ　）および（ａｌ　ｒ　’）２
　＊　　２２）であることがわかる。高さＺにおけるが
っ円筒軸上の任意の点は選択されたシステムにおいて以
下の式によって与えられる座標を有することがわかる、
すなわち Ｘ　−［（ａｌ−ａｌ）／（Ｚｌ””　Ｚｌ）］　Ｚ　
”　ａｘＹ＝：［（ｂ２−ｂｌ）／（Ｚｌ−２１）］ｚ
十ｂ１となる。

ｈｍ　（Ｚｌ　−ｚ＋　）で表わしかつこれらの方程式
を方程式（２）と比較する。

ｔａｎｅ１＝　（ａｌ−ａｌ）／ｈ ｔａｎθ２＝　（ｂ２−　ｂｌ）／ｈ となる。

これらの角度を補償するために点ＡおよびＢが移動され
なければならない増分した高さδＺＡ。

δＺａが以下のように方程式（３）により与えられる、
すなわち δ−ＺＢ＝　Ｔ１ｔａｎθ１−Ｔ２ｔａｎθ２となり、
かつ方程式（５）からねじジヤツキが上げられなければ
ならない高さが以下のように与えられる、すなわち となる。

これらの方程式の２項式展開を用いて第２の項で級数を
切り捨てると、以下の式が得られる、すなわち Ｚ　冨３．ＫＺ　　楡バＺ３ Ａ　　　　　　　　Ａ　　　　　　　　Ａとなり、ここ
ではｐ＝１．１３３１１６１Ｘ１０−２となり、かつ級
数の切り捨てに対する修正を含む。

このように、レベリングを達成するのに必要なａモータ
およびｂモータの回転数は上の計算を利用して容易に決
定され得る。さらに、センタリングを達成するのに必要
なＸモータおよびｙモータの回転数もまた容易に計算さ
れ得る。両方の計算はコンピュータシステム７２により
行なわれ、かつ利用された結果はａモータ、ｂモータ、
Ｘモータおよびｙモータを駆動する。

このように、例示された実施例は以下の実質的利点を有
する、すなわちセンタリングおよびレベリングの目的の
ためにワークピースの表面が測定される、第５図で示さ
れた平面１０８および１１２は変換器７３および８４の
動作の範囲内の任意の場所に置かれてもよく、ワークピ
ースは三角形ＡＢＰ内の任意の場所にその質量中心で位
置決めされてもよく、それは先行技術の装置における対
応する区域よりも実質的に大きく、かつターンテーブル
の中心に対して対称的であるとき、よりずっと都合良く
配置され、かつターンテーブルが３個の点で支持され、
そのうちの２個がレベリングの目的のために傾斜移動を
与えるために調整可能な高さであるので、先行技術にお
ける費用のかかる大きな球状のベアリングの必要性がな
くなるという実質的利点を有゛する。

上記の装置はセンタリングおよびレベリング動作が自動
的に行なわれ得て、ターンテーブルの機械的構造および
その駆動手段が比較的簡単になり、ターンテーブルが高
度の安定性を有し、かつ査定され得るワークピースの型
がより大きく変化するという組合わされた利点を有する
。

さらに、傾斜の中心または軸から間隔をおかれた平面で
測定することに関する、この発明の局面は、ワークピー
スがワークテーブル上に支持されず、むしろ垂直軸以外
の軸、たとえば水平軸のまわりを回転され得るチャック
またはその地間種類のものに保持される測定装置に適用
されてもよい。

この発明は（クランク軸のベアリング表面のような）ワ
ークピースの外部表面を感知することに制限されないが
、また（ギヤボックスハウジングの入力および出力ベア
リング台のような）内部表面が検出されるべきであると
き応用可能である。

いくつかの例では、（クランク軸の２つのベアリング表
面のような）ワークピースの２つの部分の中心を整列さ
せるよりもむしろ、ターンテーブルの軸上のワークピー
スの一点をセンタリングしかつそれを軸に対して直交さ
せることによりワークピースの他の平面上の表面をレベ
リングすることが望ましい。たとえば、エンジンピスト
ンはピストンクラウンをセンタリングしかつピストンス
カートのより低い端縁を軸に対して直角に設定すること
によりセンタリングされかつレベリングされることが望
ましいかもしれない。この場合、ワークピースの第２の
部分の中心を決定するよりもむしろ、ワークピースの第
２の部分の傾斜または（ピストンが静止するターンテー
ブル表面のような）そこに静止した基準表面が決定され
る。それから、決定された中心がセンタリングされ、傾
斜が調整され得て、かつ中心が傾斜調整から起こる任意
の脱センタリングの補償として再センタリングされ得る
。

この発明は、感知されるべき円形部分を有するワークピ
ースを用いる利用に制限されないが、感知されるべき長
方形、三角形、楕円形および六角形のような他の型の部
分を有するワークピースを用いて利用されてもよい。

たとえばワークピースが円筒形である場合、２つの間隔
をあけられた平面におけるワークピースの円形プロファ
イルを感知する必要はないが、その代わりセンサがワー
クピース表面に関する螺旋形経路に沿って探知され得て
、かつ横方向のかつ傾斜の調整の量がそのとき決定され
得る。

好ましくは、変換器１０の配置、その支持構造１２．１
４および第４図で示される制御システムは、１９８６年
３月４日に出願される制御システムは、９８６年３月４
日に出願されかつ発明者ヒユー・ロジャーズ・し４−ン
（）ＩＵＧＩ　ＲＯＧＥＲＳ　ＬＡＮＥ）およびビータ
−・ディー２・オ〉コン（ＰＥＴＥＲＤＥＡＮ　０ＮＹ
ＯＮ）の英国特許出願番号第８６０５３２４号から優先
権を主張する、これと同時に出願された同時係属中の出
願にすべて述べられる。その配置では、狭い動作範囲を
有する高い分解能変換器が半径方向に移動可能なアーム
上に装着され、それは変換器の出力に応答してコンピュ
ータ制御のもとで駆動されるモータであり、そのため変
換器は形態が大きく変化するワークピース表面に自動的
に追従することが可能である。特に、変換器は約０．４
ＭＭの範囲にわたり約１２ナノメータまでの分解能を有
してもよく、かつ半径方向に修餘≠ネ移動可能なアーム
は約２００ＭＭの移動範囲を有しかつ約２００ナノメー
タの分解能を有する位置感知システムを設けられてもよ
い。ターンテーブル上のワークピースを自分量で正確に
予め位置決めすることが必要でないためにこの配置はセ
ンタリングおよびレベリング動作を簡単にする、なぜな
ら上記の同時係属中の出願の変換器システムはターンテ
ーブルの利用可能なセンタリングおよびレベリング調整
の範囲内の任意のセンタリングおよびレベリング誤差を
調整し得るからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を実施する装置の透視図である。 第２図は、第１図の装置に含まれるターンテーブルの支
持構造の透視図である。 第３図は、第２図の支持構造部分を介するセクションで
あるが、ターンテーブルも示す。 第４図は、第１図の装置に含まれる制御システムの簡単
なブロック図である。 第５ａ図ないし第５ｄ図は、センタリングおよびレベリ
ング動作を図解的に例示する。 第６図ないし第９図は、第６図で例示されたセンタリン
グおよびレベリング動作を行なうための制御システムに
より行なわれる計算を理解するのを援助する図面である
。 図において、４はターンテーブル、１０はスタイラス、
２０はスピンドル、２２はベアリング、２３は軸、２６
ｘ、２６ｙ、６２ａ、６２ｂ、７４．７６．７８はモー
タ、４６，５０ａ、５０ｂはボール、７２はコンピュー
タシステムである。 特許出願人　ランク・ティラー・ホブソン・・リミテッ
ド Ｆｌに、４ Ｆｌに、５

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークピースについて動作を行なうための装置で
   あって、予め定められた軸（２３）のまわりで回転可能
   な支持（２０）と、それとともに回転するために前記回
   転可能な支持（２０）上に装着されたワークピース受け
   部材（４）と、前記受け部材を支持し前記回転可能な支
   持（２０）に関する任意の方向の傾斜移動のための第１
   の手段（４６、５０ａ、５０ｂ）と、前記受け部材（４
   ）を支持し前記回転可能な支持（２０）に関する横方向
   移動のための第２の手段（２２）と、前記傾斜および横
   方向移動をそれぞれもたらすための第１のおよび第２の
   駆動手段（６２ａ、６２ｂ；２６ｘ、２６ｙ）と、前記
   回転可能な支持（２０）を回転させるための第３の駆動
   手段（７４）と、前記軸（２３）に対して実質的に平行
   に、かつそれに向けてかつそれから離れて移動するため
   に装着された表面センサ（１０）と、前記センサの前記
   移動をもたらすための第４の駆動手段（７６、７８）と
   を含み、前記表面センサ（１０）がセンサ（１０）とワ
   ークピースとの間の相対的移動の間ワークピース表面を
   横切りかつ感知するように適合され、さらに前記センサ
   （１０）に応答しかつセンタリングおよびレベリング修
   正動作を行なうようにセンタリングおよびレベリング誤
   差を検出しかつ前記第１のおよび第２の駆動手段（６２
   ａ、６２ｂ；２６ｘ、２６ｙ）を駆動させるためのプロ
   グラム手段を含むコンピュータ手段（７２）を備え、 前記第１の支持手段が、ワークピース受け部材（４）の
   中心（Ｃ）がその中にある三角形（Ａ、Ｐ、Ｂ）の頂点
   における３個の点（Ａ、Ｂ、Ｐ）のみで前記受け部材（
   ４）を支持する３個の支持要素（４６、５０ａ、５０ｂ
   ）を含み、前記第１の駆動手段（６２ａ、６２ｂ）が少
   なくとも２個の前記支持要素（５０ａ、５０ｂ）を調整
   するように動作し、そのため前記支持要素（５０ａ、５
   ０ｂ）のうちの１個の調整が他の２個の前記要素（４６
   および５０ｂまたは５０ａ）間で実質的に延びるそれぞ
   れの傾斜軸（ＰＢまたはＰＡ）に対して受け部材（４）
   を傾斜させることを特徴とし、かつ前記プログラム手段
   が前記傾斜軸（ＰＢ、ＰＡ）間で角度（ＰＡＢ）に依存
   して前記第１の駆動手段（６２ａ、６２ｂ）を制御しか
   つ任意の前記レベリング誤差に依存して前記第２の駆動
   手段（２６ｘ、２６ｙ）を制御するように動作すること
   を特徴とする、ワークピースについて動作を行なうため
   の装置。
2. （２）前記傾斜軸（ＰＡ、ＰＢ）間の前記角度（ＰＡＢ
   ）が直角以外であることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。
3. （３）前記点（Ｐ、Ａ、Ｂ）が正三角形の頂点に置かれ
   、前記角度（ＰＡＢ）がそれによって６０°であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の装置。
4. （４）前記点（Ｐ、Ａ、Ｂ）が前記ワークピース受け部
   材（４）の中心（Ｃ）に関して対称的に置かれることを
   特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の装置。
5. （５）前記３個の支持要素のうちの２個（５０ａ、５０
   ｂ）のみが調整可能であり、前記３個の支持要素のうち
   の第３の（４６）が固定されることを特徴とする、特許
   請求の範囲第４項に記載の装置。
6. （６）前記第１の駆動手段が前記第１のおよび第２の傾
   斜軸（ＰＢ、ＰＡ）のそれぞれに対する前記傾斜をもた
   らすために第１のおよび第２のモータ（６２ａ、６２ｂ
   ）を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第５項に記
   載の装置。
7. （７）前記第２の駆動手段がそれぞれの直交方向（ｘ、
   ｙ）に前記横方向移動をもたらすための第１のおよび第
   ２のモータ（２６ｘ、２６ｙ）を含むことを特徴とする
   、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載
   の装置。
8. （８）前記直交方向（ｘ、ｙ）が前記少なくとも２個の
   支持要素（５０ａ、５０ｂ）から等距離でありかつ前記
   第３の支持要素（４６）を通過するラインにより２等分
   されることを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載
   の装置。
9. （９）前記予め定められた軸（２３）が垂直であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第８項のい
   ずれかに記載の装置。
10. （１０）前記ワークピース受け部材（４）がターンテー
    ブルであることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に
    記載の装置。
11. （１１）前記プログラム手段が、前記予め定められた軸
    （２３）に対して垂直でありかつそれに沿って間隔を置
    かれた位置での第１のおよび第２の平面（１０８、１１
    ２）におけるワークピース（１００）の中心が決定され
    、かつ前記第１のおよび第２の駆動手段（６２ａ、６２
    ｂ；２６ｘ、２６ｙ）が前記決定に依存して駆動される
    、そのようなセンタリングおよびレベリング修正動作を
    行なうために動作可能であることを特徴とする、特許請
    求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の装置
    。
12. （１２）前記ワークピースの中心の第１のものが前記軸
    （２３）と一致するのに必要なワークピース受け部材（
    ４）の横方向移動が決定される第１の計算、前記ワーク
    ピースの中心を接合するラインが前記予め定められた軸
    （２３）と平行するのに必要な部材（４）の傾斜が決定
    される第２の計算、および前記傾斜の結果として前記第
    １のワークピースの中心の変位を補償するのに必要な部
    材（４）の横方向移動が決定される第３の計算に依存し
    て、前記第１のおよび第２の駆動手段（６２ａ、６２ｂ
    ；２６ｘ、２６ｙ）を制御するために前記プログラム手
    段が動作可能であることを特徴とする、特許請求の範囲
    第１１項に記載の装置。
13. （１３）前記プログラム手段が、前記第１の計算が行な
    われ、かつ前記第１のワークピースの中心が前記予め定
    められた軸（２３）と一致するようにそれに従って前記
    第２の駆動手段（２６ｘ、２６ｙ）が駆動され、かつそ
    の後前記第２の中心の位置が決定され、前記第２のおよ
    び第３の計算が行なわれかつ前記第２のおよび第３の計
    算に従って前記第１のおよび第２の駆動手段（６２ａ、
    ６２ｂ；２６ｘ、２６ｙ）が駆動される、センタリング
    およびレベリングシーケンスを行なうように動作可能で
    あることを特徴とする、特許請求の範囲第１２項に記載
    の装置。
14. （１４）前記第１の駆動手段（６２ａ、６２ｂ）の駆動
    の完了に続く前記第２の計算に従って前記第２の駆動手
    段（２６ｘ、２６ｙ）が駆動されるように前記プログラ
    ム手段が配置されることを特徴とする、特許請求の範囲
    第１３項に記載の装置。
15. （１５）第２の計算に従った第１の駆動手段（６２ａ、
    ６２ｂ）の駆動と同時に前記第２の駆動手段（２６ｘ、
    ２６ｙ）が前記第３の計算に従って駆動されるように前
    記プログラム手段が配置されることを特徴とする、特許
    請求の範囲第１３項に記載の装置。
16. （１６）前記第１の、第２のおよび第３の計算の前記実
    行および前記第１のおよび第２の駆動手段の前記駆動が
    行なわれ、そのため前記第１のおよび第２の駆動手段（
    ６２ａ、６２ｂ；２６ｘ、２６ｙ）が前記ワークピース
    の中心の両方を前記予め定められた軸（２３）と一致さ
    せるために同時に駆動されるように前記プログラム手段
    が配置されることを特徴とする、特許請求の範囲第１３
    項に記載の装置。
17. （１７）前記プログラム手段がさらに、前記第３のおよ
    び第４の駆動手段（７４、７６、７８）を駆動すること
    により前記ワークピース上で測定動作を行なうために配
    置され、それによって前記センサが前記ワークピースの
    表面を横切り、前記センサからの出力信号が前記表面に
    関するデータを与えるようにストアされることを特徴と
    する、特許請求の範囲第１項ないし第１６項のいずれか
    に記載の装置。