JPS63285407A - フレキシブルcnc・多重位置測定装置 - Google Patents

フレキシブルcnc・多重位置測定装置

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JPS63285407A
JPS63285407A JP63099282A JP9928288A JPS63285407A JP S63285407 A JPS63285407 A JP S63285407A JP 63099282 A JP63099282 A JP 63099282A JP 9928288 A JP9928288 A JP 9928288A JP S63285407 A JPS63285407 A JP S63285407A
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JP
Japan
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measuring
measuring device
multiple position
measurement
technology
Prior art date
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JP63099282A
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English (en)
Inventor
アルベルト、ウェッケンマン
ハンス−ユルゲン、モルトホスト
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Mauser Werke Oberndorf GmbH
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Mauser Werke Oberndorf GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/004Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
    • G01B5/008Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/02Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、共通の測定装置において互いに連結できる座
標測定技術上の構成要素と各車位置測定技術上および形
状検出技術上の要素とを組み合わせて成るフレキシブル
CNC・多重位置測定装置に関する。かかるCNC・多
重位置譲す定装置は特に製造工程を一つに統合するため
に通用される。
〔従来の技術〕
新しい製造方法およびフレキシブルな製造システムの採
用、変化した製造構造および製造工程、新しい情報技術
の採用による著しい自動化によって生ずるような次第に
厳しい条件が、製造技術に課せられている。更にワーク
の微視的および巨視的形状についての構造的条件も考慮
しなければならない、製造測定技術の最も重要な目的に
、ワークの幾何学的な特徴の検出(ワーク形状検出)が
含まれている。この分野において、所定の測定課題に対
する製造測定器の採用に対して、次第に多くの基準が決
められている。
製造作業内における製造測定器の採用個所は、製造工程
制御、品質管理、製品全体の組立および最終検査を目的
として、工作機械に対する補正値を準備するするために
、製品の入口および製造場所にまで延びている。今日で
はこれらすべての範囲に形状を検査する測定装置が採用
されている。
従来において試験室における良好な条件のもとてワーク
の絶対的に精確で極めて普遍的な幾何学的形状の総合検
査に存在していた生産工程における製造測定技術の要点
は、将来は直接製造範囲に移行される。
そこでは測定時間に関した製造条件のもとで、測定作業
員の数と素養および周囲条件が、試験室に匹敵した測定
精度を可能にしなければならず、その場合全体として柔
軟性が制限される。
この条件を実現するために、一方では普通の製造測定器
をその基本的な測定技術上の特性を十分に維持した状態
において改良開発すること、あるいは他方では一般的な
製造測定器の有利な構成要素を集合した新L2い製造測
定器を開発することにある。
〔発明が解決j−1.唱うとするa!H)本発明の目的
(、よ、 従来の技1石および将来の製造測定技術上の
条件から出発して、品質の条件が厳しい少量生産の製品
において次第に大きくなる多様性に対しても連続生産を
保証することができ、そのために僅かな測定不確実性で
迅速に測定でき、例えば長さ測定、表面測定および形状
測定のような多種多様の測定目的を達成ができるような
フレキシブルCNC・多重位置測定装置を提供すること
にある。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明によればこの目的は、特許請求の範囲第1項の特
徴部分に記載した手段によって達成される0本発明の有
利な実施態様は特許請求の範囲の実施憇様項に記載しで
ある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、座標測定技術上の構成要素を多重位置
測定技術上および形状検出技術上の要素と組み合わせる
ことによって、相反する測定認識論の結合が一つのi器
内において行われるという利点、およびそれによって任
意のワークに与えられたすべてのポリ定課題を普遍的に
総合検査するためのフレキシブルな方式としての座標測
定技術と、・  選択され製造技術上において重要なワ
ークの特色を迅速にフィードバックするための確実な方
式としての多重位置測定技術との間に存在している測定
技術上のギャップが埋められるという利点が得られる。
この統合は、絶対測定における高い測定精度並びに所定
の形状特色を検査する場合の迅速性および再生性を保証
する。この製造測定技術システムの構想に対する出発点
は、一方では座標測定技術の基本原理および他方では公
知の多重位置測定技術の測定原理から生ずる。複数の独
立した測定装置あるいはモジエールを持った座標測定技
術上において公知の安定した機器基本構造内に、多重位
置測定技術の構成要素、例えば基本ワークにおける図面
データに関して予め調整された多重測定探子および自動
的な検査ゲージがまとめられている。
測定値検出および測定値評価は、座標測定技術で得られ
る測定ソフトウェアの相応した拡大、並びに多重位置測
定技術の方式に基づく所定の測定探子位置の直接的な目
標値と実際値との比較によって行われる。これは、測定
探子が図面で与えられたデータから出発して選択された
一つのワークにおいて予め調整ないし度量されることを
意味している。そのようにして決定された測定探子は、
いまや別のすべてのワークにおいて大きな速度で測定点
を走査し、目標値と実際値との比較において測定データ
を再生可能に決定する。
この新規な多重位置測定装置の主要な特徴および利点は
、主に垂直の主軸を持9た一つのブリッジおよびそれぞ
れ水平の主軸を持った四つの水平ジブから構成されてい
る互いに独立した五つの渕、定装置にある。その場合6
送り軸は、精度を高めるための固有の長さijl’J定
系および加速の際に生ずる物体力に対する補償装置が装
備されている。
本発明に基づく装置においてワークは、そのために測定
探子の組合せを複雑にする必要なしに、五つの異なった
側から同時に測定できる。更に同時に五つの異なった測
定線についての回転走行および平面走行の複合測定が可
能であり、軸における形状検査に対してブリフジ主軸が
対向保持体として利用される。この多重位置測定装置は
一般に必要とされる例えば1000mx100O鶴×1
200mmの測定範囲を作れる。互いに独立した測定装
置はモジエールであり、それは完全な構造ユニットとし
て五軸測定ユニットを意味している。
連続的に衝突を制御することによって、主軸の相互干渉
は避けられる。座標測定器として設置された構造群は、
残りの多重位置測定技術的に採用されている構造群に対
するフレキシブルな調整マスターとして利用でき、これ
によって具体的な調整マスターが省略される。すべての
測定装置の共通した度量は、中央に配置された被検査体
における表面測定で行える。更に共通の基準点決定即ち
基準座標系の零点の決定は、中央に設置された沈降可焼
な球・規格における測定によって行える。
互いに独立した複数の測定系の採用によって、五つの異
なった方向から同時にワークを走査する場合に、大きな
測定率が得られる。測定装置は標準的なモジュールで構
成され、その都度の条件に安価な費用で適合され、これ
によって測定軸の配置および大きさに関する柔軟性が得
られる。モジエール構成によって、簡単な七ジエール交
換による非常に迅速な修理が可能になる0例えば種々の
測定アームに形状、位置および荒さを検出するための複
数の測定装置を設置することによって、すべての測定系
は回転テーブルと連結して早回転形測定装置として採用
できる。
要約すれば本発明に基づく多重位置測定装置は次のよう
な利点を有している。
−形成する際に大きな柔軟性を有する。
−ある種族のワーク部品について、選択された形成の柔
軟性は限られている。
−座標測定技術と多重位置測定技術との間の多種多様な
組合せが可能である。
−多重位置測定技術を利用する場合に度量のための調整
マスターが省略できる。
−すべての機器の機能を完全に自動化できる。
−標準的な構造群によってジュール的に構成できる。
− 製造ラインにおいて完全に一体化できる。
−CAD/CAM/CAQのデータ結合において情報技
術的に連結できる。
−信頼性が大きく、測定時間が短く、品質データを製造
に迅速にフィードバックできる。
−製造場所内における品gIt、制御に対する製造に向
けられた検査メツセージが得られる。
−再現性が良い。
−座標測定技術の利用における絶対精度が高い。
−任意の探子系が利用できる。
−例えば1000關X1000iX1000iを段の大
きな測定範囲が得られる。
〔実施例〕
多重位置測定装置i!1は第1図における原理的構成に
基づいて、図示した実施例において一体形の回転テーブ
ル3を有している中央に配置された測定テーブル2と、
その周りの五つの側に配置された測定装置4とから構成
されている。これらの測定装置4は座標測定技術上の構
成要素並びに多重位置測定装置上および形状検出技術上
の要素が任意に選択されている。互いに独立して作動す
る測定装置4は、中央に配置されたワーク5の横並びに
上側に配置され、ワーク5に向けられた単純な測定探子
6を有している。
一体形の回転テーブル3と組み合わせることによって、
当面の測定課題は、所定の測定課題に限定されワーク5
の横に配置された種々の測定装置4に分配できる。これ
らの測定装置4はワーク長を検出する装置、姿勢を検出
する装置、形状を検出する装置および荒さを測定する装
置である。測定装置i!4は測定探子6およびすべての
測定軸の測定へラドに対する交換装置7が装備されてい
る。
この交換装置7には測定探子および測定ヘッドを用意す
るためのマガジン8が接続されている。この多重位置測
定装置1には機器誘導計算器9が付属されている。この
計算器9は制御ユニット10、評価ユニ7ト11および
記憶装置12によって形成されている。1I11定装置
4は相応した配線13を介して機器誘導計算器9に電気
接続されている。
特に第2図に示されているように、一体形の制御ユニッ
ト10および評価ユニット11並びに大容量記憶装置1
2を持ったtJa器誘導計算器9は、CAD/CAM連
結装置へのネットワーク14に、相応した計算器連結・
インターフェース15を介して接続されている0機器誘
導計算器9は史にバスライン13を介して測定器・イン
ターフェース16および周辺・インターフェース17に
接続されている。測定器バスライン18は測定器・イン
ターフェース16、操作盤【9、駆動装置21の制御装
置、測定系23に対するマツチング22、リミットスイ
ッチ25に対するマツチング24、および補助装置27
の制御装置26につながフている0周辺・バスライン2
8はターミナル29、プリンタ30、プロッタ31およ
びグラフィックタブレット32を周辺・インターフェー
ス17に接続している。大容量記憶装置・インターフェ
ース12は、制御および評価ソフトウェア、CNC制御
プログラムおよび目標データに対する固有の大容量記憶
値&33につながっている。
第3図には、評価ソフトウェアで測定点を評価するため
の主に座標測定技術で公知の流れ図が示されている。測
定軸34、探子系および受信器35および回転テーブル
軸36がプロッタ37内においてまとめられ、マツチン
グされオーバーラツプされる。求められた点座標x、y
、z並びにそれらに対する走査方向n X l  n 
Y r  n Zが導き出され、温度補正データ3Bを
参照してプロッタ39内において補正される。同時に工
具姿勢データ40を求めた後、fのように補正された座
標および走査方向はツーリングシステム4Iに伝送され
る0点座標、測定結果および傾向データは並列記憶装置
42に記憶され、伝送されてきた点座標および走査方向
は更に補償形状要素および測定不確定性を並行して計算
するために系統43に導かれる。最後に記憶装置42に
記憶されている測定結果の出力との結合が4テわれる。
CAD/CAM系からの目標幾何学形状の入力によって
、目標値・実際値・比較46が行われ、その検査結果は
プロトコルの出力モジュール47、NC工作機械および
CAD/CAM平面48並びに統計モジェール49に送
られる。統計モジュール49には追加的に記憶装置42
からの傾向データも導かれる。
第4図におけるプロッタ回路図はジブおよびブリッジ構
造群を機器誘導計算器9に関連して示している。制御ユ
ニー/ ト10によってプロッタ50を介してまず大形
軸51、探子系52および受信器53の制御が行われる
。その場合受信器53はワーク5に機能的に接続されて
いる。大形軸51の求められた値は長さ測定系55を介
して評価ユニット11に導かれ、相応した測定系55は
探子系52および受信器53から求められた値を評価ユ
ニッ)11に導く、評価結果は評価ユニット11から配
線13を介して再び機器誘導計算器9で用立てられ、そ
こで作業する。すべての長さ測定系としてレーザ干渉針
あるいは光学的長さ測定計が採用される。
多重位置測定装置1の測定器の構成は、4本の支柱56
が等間隔で互いに矩形に配置されるように単純な構造で
行われる。4本の支柱56の間の中央に、測定面58お
よび測定範囲59を持った測定テーブル2が存在してい
る。60は基礎架台である。測定テーブル2に対して四
つの側にそれぞれ水平ジブ62に対する据付空間61が
あり、それぞれ橋脚56の間に別の自由空間63が、多
重位置測定装置に例えばワークを装置でき、および良好
に接近できるようにするために形成されている。更に自
由空間63が測定装置4のジブ腕が支障なしに動けるよ
うにするために必要である。
橋脚56の上にブリッジ65に対する据付空間64も存
在している。
第7図に示したように、測定テーブル2は角度測定装置
付の回転テーブル3として作られている。
第8図は、第9図に機器ユニットとして示した多重測定
装置1の運動モデルを示している。多重位置測定装置は
、中央に配置された角度測定装置付の回転テーブルの周
りに配置され矩形を成して立っている角の支柱56から
出ている全部で11本の水平送り軸66から構成されて
いる。それらの中にブリッジ65も属している。更に4
本の垂直送り軸67.4本の水平ジブ62および垂直主
軸68が存在している。すべての送り軸は一体にされた
長さ測定系および物体力平衡装置を備えている。11本
の水平送り軸66.65は測定探子6のX方向並びにY
方向における動きを許す、垂直送り軸67は測定探子6
が2方向に動くことを可能にしている。Z座標における
同じ動き方向は垂直主軸6日でも与えられる。4本の水
平ジブ62によって更に測定探子6のX、7両座標にお
ける動きを与えている。
この方式によって各測定探子6は他の測定探子6に無関
係にx、y、zの三つの座標方向に送れる。各送り軸6
6.67は、角の支柱56に接続されているレールの叢
に作られている。即ちそれぞれ1本の垂直送り軸67は
二つの端面測道りレール66の間における垂直接続部を
形成している。
この垂直の接続レール67の上において、測定装置4は
垂直に移動でき、それぞれ測定探子6を持った主軸の形
をした水平ジブ62を有している。
第7図の実施例に相応して測定探子は単−並びに多重測
定装置として形成される。ブリッジ65は上側の送り軸
の上で走行可能に、支柱56の上に置かれているレール
66で案内されている。このブリッジ65の上で測定装
置4はY方向に移動でき、更に測定探子6を持った垂直
主軸68を有している。測定テーブル2は角度測定装置
付の一体形の回転テーブル3を有し、更にX、 YJi
標において移動できる。。
【図面の簡単な説明】
第1図は多重位置測定装置のプロッタ図、第2図はCN
C・多重位置測定装置に対するハードウェア構成要素の
プロッタ図、第3図は多重位置測定装置の評価ソフトウ
ェアによって測定点を評価する流れ線図、第4図は多重
位置測定装置のジブおよびブリッジ構造群のプロッタ図
、第5図は測定器に対する据付空間を持った多重位置測
定装置の基本架台の概略平面図、第6図は第5図におけ
る基本架台の概略正面図、第7図は多重位置測定装置の
構成要素の原理的配置構造の平面図、第8図は多重位置
測定装置の運動モデルの斜視図、第9図は第8図におけ
る多重位置測定装置の基本架台および相応した測定装置
についての斜視図である。 1  多重位置測定装置 2  測定テーブル 3  回転テーブル 5  ワーク 6  測定探子 7  交換装置 8  マガジン 9  機器誘導計算器 lO制御ユニット 11   評価ユニット 12  大容量記憶装置 16  測定器・インターフェース 17  周辺・インターフェース 19  操作盤 20  制御装置 21  駆動装置 22  マツチン、グ 23  測定系 24  マツチング 25  リミットスイッチ 26  補助装置の制御装置 29  ターミナル 30  プリンタ 31  プロッタ 32  グラフィックタブレット 33  大容量記憶装置 56  支柱 61  据付空間 62  水平ジブ 63 1自交間 65  ブリッジ 66  水平送り軸 67  垂直送り軸 68  主軸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、共通の測定装置において互いに連結できる座標測定
    技術上の構成要素と多重位置測定技術上および形状検出
    技術上の要素とを組み合わせて成るフレキシブルCNC
    ・多重位置測定装置において、 座標測定技術上において公知の基礎フレームが、多重位
    置測定技術上の各要素がまとめられている独立した測定
    装置(モジュール)を備えており、その場合測定値検出
    および測定値評価が、座標測定技術からの測定ソフトウ
    ェア並びに多重位置測定技術に基づいた所定の測定探子
    位置の目標値・実際値比較によって行われ、その場合目
    標位置としてワークの図面に基づいて検出された種々の
    測定データが基礎とされ、座標測定器として付設された
    少なくとも一つの構造群が、フレキシブル調整マスター
    として付設されていることを特徴とするフレキシブルC
    NC・多重位置測定装置。 2、座標技術上および多重位置測定技術上における各部
    分系が、本質的に互いに無関係に作動し、制御される中
    央衝突制御装置に付属されていることを特徴とする請求
    項1記載の多重位置測定装置。 3、主要群が、支柱(56)付の機器ないし機械ベース
    としての基礎架台、回転テーブル(3)や切換円板や固
    定測定テーブル(2)の形をしている測定テーブル(2
    、3)、少なくとも一つのブリッジ(65)、少なくと
    も一つのジブ(62)、測定探子および走査系に対する
    交換装置(7)、機器制御ユニット(10)、評価ユニ
    ット(11)および機器誘導計算器(9)から構成され
    ていることを特徴とする請求項1又は2記載の多重位置
    測定装置。 4、多重位置測定装置(9)が制御ユニット(10)お
    よび評価ユニット(11)を有し、これらのユニット(
    10、11)が相互におよび測定器・インターフェース
    (16)、大容量記憶装置・インターフェース(12)
    および周辺・インターフェース(17)にバスラインを
    介して接続され、その場合測定器バスラインが主に操作
    盤(19)、駆動装置(21)の制御装置(20)、測
    定系(23)およびリミットスイッチ(25)へのマッ
    チング(22、24)並びに補助装置(22)に対する
    制御装置(26)を有しており、周辺バスラインがター
    ミナル(29)、プリンタ(30)、プロッタ(31)
    およびグラフィックタブレット(32)を有し、大容量
    記憶装置・インターフェース(12)が大容量記憶装置
    (33)、制御および評価ソフトウェア、CNC・制御
    プログラムおよび測定対象物の目標データを有している
    ことを特徴とする請求項3記載の多重位置測定装置。 5、複数のプロセス経過が並列的に切り換えでき、測定
    対象物に対するすべての測定結果をただちに評価する目
    的で唯一の測定プロトコルに結合できることを特徴とす
    る請求項3又は4記載の多重位置測定装置。 6、互いに対を成した間隔で矩形に中央の測定テーブル
    (2)の周りに集められた全部で4本の支柱(56)が
    設けられ、測定テーブル(2)の四つの側にそれぞれ水
    平ジブ(62)に対する据付空間(61)および支柱(
    56)間における別の自由空間(63)が設けられ、支
    柱(56)の上にブリッジ(65)に対する据付空間(
    64)が存在し、フレーム構造内において互いに独立し
    て作動する複数の測定装置(4)が中央に設置されたワ
    ーク(5)の横および上側に配置され、その場合ワーク
    (5)が選択的に回転テーブル(3、2)の上に置かれ
    、ワークの姿勢を検出し、位置を検出し、形状を検出し
    、荒さを測定するための測定装置(4)が設けられてい
    ることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに
    記載の多重位置測定装置。 7、水平送り軸(66)に対する固定装置を持った互い
    に独立した五つの測定装置(4)が、矩形に配置された
    4本の支柱(56)を備えており、これらの支柱(56
    )が角度測定装置付の回転テーブル(3)として選択的
    に形成された中央の測定テーブル(2)の周りに集めら
    れ、その場合全部で11本の水平送り軸(66)、4本
    の垂直送り軸(67)および4本の水平ジブ(62)並
    びに一つの垂直主軸(68)が設置され、これらすべて
    の送り軸が一体にされた長さ測定系および質量補償装置
    を装備されていることを特徴とする請求項1ないし6の
    いずれか1つに記載の多重位置測定装置。 8、隣接する2本の支柱(56)の間ごとに一つの測定
    装置(4)が平行な2本の水平送り軸(66)の上を移
    動でき、これらの水平送り軸(66)が垂直の接続保持
    体を介して垂直送り軸(67)および水平および垂直送
    り軸に対して直角に移動できる補助水平ジブ(62)を
    有し、この補助水平ジブ(62)が測定対象物(5)を
    走査するための測定探子(6)を有していることを特徴
    とする請求項7記載の多重位置測定装置。 9、支柱(56)の上のブリッジ(65)が一つの測定
    装置(4)を有し、この測定装置(4)が垂直主軸(6
    8)を有し、ブリッジ(65)と一緒にその都度互いに
    直角に配置された水平送り軸(66)の上を移動でき、
    測定対象物(5)を走査するための測定探子(6)を有
    していることを特徴とする請求項7記載の多重位置測定
    装置。 10、すべての座標送り軸がCNC制御されることを特
    徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の多重
    位置測定装置。 11、各測定装置(4)が固有の交換マガジン(8)お
    よび測定探子(6)および測定ヘッドに対する交換装置
    (7)とを有していることを特徴とする請求項1ないし
    10のいずれか1つに記載の多重位置測定装置。 12、回転・揺動測定探子が採用されていることを特徴
    とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の多重
    位置測定装置。 13、横側のジブ(62)の張出し距離が、ジブ運動方
    向における測定範囲よりも小さく、少なくとも測定範囲
    の半分に相応していることを特徴とする請求項1ないし
    12のいずれか1つに記載の多重位置測定装置。 14、測定テーブル(2)としての回転テーブル(3)
    が水平軸心を中心に傾動できることを特徴とする請求項
    1ないし13のいずれか1つに記載の多重位置測定装置
    。 15、長さ測定装置としてレーザ干渉計が採用されてい
    ることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つ
    に記載の多重位置測定装置。 16、長さ測定装置としてインクリメンタル測定系ある
    いは選択的な容量式ゲージが採用されている特徴とする
    請求項1ないし15のいずれか1つに記載の多重位置測
    定装置。 17、大形の回転テーブル(3)あるいは測定テーブル
    (2)に、複数の小さな回転テーブルが一体にされてい
    ることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1つ
    に記載の多重位置測定装置。
JP63099282A 1987-05-05 1988-04-21 フレキシブルcnc・多重位置測定装置 Pending JPS63285407A (ja)

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DE19873714862 DE3714862A1 (de) 1987-05-05 1987-05-05 Flexible cnc-vielstellenmesseinrichtung

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