JPH01209301A

JPH01209301A - プルーブ軸釣合機構付きの座標測定機

Info

Publication number: JPH01209301A
Application number: JP63323165A
Authority: JP
Inventors: John J Tuss; ジヨン・ジヨセフ・タス
Original assignee: Warner and Swasey Co
Current assignee: Warner and Swasey Co
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1989-08-23
Also published as: EP0322740A3; DE3874713D1; DE322740T1; DE3874713T2; EP0322740A2; EP0322740B1; KR960013450B1; US4799316A; KR890010538A; CA1299365C

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】〔発明の技術分野〕本発明は、被測定物体を支持するためのテーブル表面の
上側に位置する状態で垂直方向に移動可能なプループ軸
を有する形式の座標測定機に関し、より具体的には、プ
ループ軸の重さを支えるための釣合機構に関する。　。

〔従来技術〕

プループ軸の重さを支えるための釣合機構を座標測定機
に設けることは一般に行われているが、そのような機構
を測定機に組み込むと以下のような問題が生じる。

すなわち、構成要素にごく僅かでも摩擦力や拘束力が生
じると、そのような力により測定機の部材に僅か々非反
復性の歪が発生して測定誤差が生じるので、そのような
力を最大限に排除しなければならないという開場がある
。

そのようか測定機のプループ軸は、測定動作時に概ね垂
直方向に移動するが、釣合機構によシ頭部側の所要クリ
アランスが実質的に増加しないようにすることが望まし
く、そうでなければ、大形の測定機を天井の低い空間で
使用することが不可能となる。

そのために、釣合機構の構造を適度に簡単化するための
研究が広範囲にわたってなされ、その結果、機械式及び
電気式、空気圧式の様々な機構が開発されている。

現在のところ、空気圧式釣合機構が摩擦の問題を最も解
消することができる。そのような機構では、シリンダー
に摺動自在に取り付けたピストンと連結ロッドとを使用
して圧力室が形成されており、それらの構成要素がプル
ープ軸と固定機械構造体に連結されるとともに、流体圧
力を調節してプループ軸の重さを効果的に釣り介わすこ
とができるようになっている。プループ軸が広範囲にわ
たって移動すると、特に大形測定機の場合、ピストンと
ロッド及びシリンダーの整列誤差により拘束（締め付け
）という問題が生じる。

米国特許第４３８９７８１号（名称：座標測定機用空気
圧式釣合装置、発行日：　１９８３年６月２８日）及び
米国特許第４５０７８６８号（名称：空気圧式自己調心
釣合装置付き座標測定機、発行日：１９８５年４月２日
）には、それぞれ、摩擦及び拘束の問題に対処した座標
測定機用の空気圧式釣合機構が記載されている。

それらの各特許に記載された構造では、ピストンとロッ
ド及びシリンダーがプループ軸に沿って取り付けてあり
、ピストンとロッドが延長アームでプループ軸に連結さ
れている。この構造では、シリンダー内部へ圧力源を接
続するための流体圧力継手を固定できるので、それらの
部品の移動に伴う問題を排除できる。

そのような構造はその他の大部分の構造よシも優れては
いるが、測定機内に形成される測定空間内にシリンダー
を位置させると、測定を実施するためにプループが利用
できる空間が減少するので、頭部側クリアランスが増加
することが避けられない。

米国特許第４１５５１７３号（名称：座標測定機アーム
及びプループの取シ付け構造、発行日：１９７９年５月
２２日）には、シリンダーをプループ軸内に取り付けて
構造のコンパクト化を図った空気圧式釣合機構が記載さ
れている。この特許に記載された機構では、シリンダー
がプループ軸とともに移動し、ピストンとロッドは固定
されている。この構造は、プループ軸とともに移動する
継手及び流体圧力供給ラインと連結しており、そこに記
載されたピストン・ロッド装置に整列誤差や拘束力及び
摩擦力が生じる。これらの全ての問題により、この機構
は前述の構造よりも効果が低い。

〔本発明の概要〕

本発明は空気圧式釣合機構を組み込んだ垂直可動式プル
ープ軸を備えた形式の座標測定機であり、上記釣合機構
がシリンダに嵌合するピストン及びロッドを備え、シリ
ンダがプループ軸の内部に収容されている。釣合機構は
、シリンダを閉鎖する上部端壁内へチューブが延びてお
り、ピストンの上側の領域で形成した室へ加圧状態の液
体をチューブで送り込むようにしたことを特徴としてい
る。

ピストンは固定構造体に固定されているので、流体圧力
を調節してシリンダ壁部に作用させることができる。

第１実施例では、ワイヤーが一端部において球形ボール
ピストンに固定されてチューブ内を延びており、チュー
ブの端部はピストンよりも手前に位置して間隙を両者間
に形成しており、その間隙を流体が通過して室を加圧す
るようになっている。

ワイーヤ−の他端部は測定機の相対固定構造体に連結し
ており、室に流体圧力が及ぼされた場合に、ピストンの
相対運動を防止して固定するようになっている。

第２実施例では、チューブはピストンと結合する壕で延
びてお９、ピストンにはシリンダに嵌入する部分球状の
複数の側壁が形成しである。チューブの内部はシリンダ
加圧室に対して内部孔及び横方向通路により連結されて
いる。

両実施例において、ピストンの少なくとも部分的に球形
の側壁と、そのワイヤー支持構造とにより、シリンダ壁
に対する整列誤差を許容して拘束状態が発展する可能性
を確実に防止できる。

両方の実施例において、チューブも固定構造体に連結し
ておυ、従って、流体圧力供給継手と供給ラインは固定
構造体に連結され、プループ軸の昇降時に運動させられ
ることがない。チューブはシリンダの上端壁を両者間に
間隙を隔てて貫通しており、球面軸受で保持されている
ので、チューブとシリンダとの整列誤差による拘束状態
が生じることは全くない。

本発明の利点としては、プループ軸の内部に釣合ピスト
ンとシリンダ装置とを軸状に取り付けることが可能であ
り、その様な構造において、摩擦や拘束力を最小にする
とともに、プループ軸を移動させる場合に、流体圧力供
給部を移動させる必要が全くないということがある。

〔実施例〕

第１図にその一部を示す公知の形式の座標測定機１０に
は、矩形のプループ軸１４を含むプループ組立体１２が
設けてあり、軸１４で支持したプループチップ１６（プ
ループ先端部）が被測定物体１８と係合するようになっ
ている。物体１８は、測定機１０の静止テーブル構造体
２２で形成される表面２０で支持されており、表面２０
の上方かつ横部材２８の下方の空間で形成される測定空
間１５内で測定を行えるようになっている。プループ組
立体１２は支持部材２５で支持した空気軸受２４により
上下動可能に取り付けである。支持部材２５は、プルー
プ組立体１２の垂直運動に対して固定状態にあるキャリ
ッジ２６に設けである。

キャリッジ２６は第１の水平軸に沿って移動できる状態
で横部材２８上に支持されておシ、又、横部材２８自体
は、従来公知の方法で、第１軸と直交する第２の水平軸
に沿って移動できる状態で取り付けである。この形式の
３軸座標測定機の例は、米国特許第４５９４７９１号（
「ブリッジ型座標測定機Ｊ、１９８６年６月１７日発行
）に記載されている。

このような構造の結果、プループ軸１４のチップ１６を
３個の異なる直交軸に沿って案内するととができ、その
運動をトランスデユーサ−（図示せず）により検知及び
測定して適当な電子機器（図示せず）による表示・記載
を行うことによシ、対象となる部分の間でプループチッ
プ１６を移動させて物体１８の測定を行うことができ、
そのような方法は全て公知である。この用途に適した電
子回路及び基本的な変換原理は米国特許第２８８６７１
７号及び同２８８６７１８号（名称：測定装置、いずれ
も１９５９年５月１２日に発行）に記載されている。

そのような測定機の精度を高めるためには、種々の構成
要素の運動において摩擦拘束力を最小にすることが重要
であり、摩擦力を最小にできないと、測定誤差の原因と
なシ易い非反復性の歪みが生じる可能性がある。プルー
プ組立体１２０重量は、組立体１２の自由な垂直運動を
許容した状態で支えなければならない。本発明の概念の
一つの特徴として、釣合機構がプループ軸１４の内部に
配置しである。釣合機構には、プループ軸１４の内部を
長手方向に延びるシリンダー３０が設けておる。シリン
ダー３０の上端は上端部キャップ３２により閉鎖されて
いる。該端部キャップ３２はプループ軸１４の上端の上
側まで延びて軸１４に固定されている。シリンダー３０
内には、その長手方向に延びるチューブ３４が、上端部
を端部キャップ３２の間隙孔３６からシリンダー３０外
へ突出させた状態で配置しである。チューブ３４は固定
された構造体に対して上方へ延びている。該固定構造体
は、キャリッジ２６の一部であるプラットフォーム３８
で形成されており、該プラットフォーム３８は延長ロッ
ド４０上に支持されている。

チューブ３４は、プラットフォーム３８の上面に着座す
る板４４で支持した球面軸受４２によシ軸方向に固定さ
れている。１対のねじ継手４６がチューブ３４の外周に
螺合しており、継手４６により、チューブ３４が液圧マ
ニホールドブロック４８に接合されている。ブロック４
８は可変圧力レギュレーター５０に接続してお９、レギ
ュレーター５０には空気圧力源５２から加圧空気が送ら
れるようになっている。シリンダー３０の内側には概ね
球形のピストン５４が嵌合している。ピストン５４はそ
の一端部に固定したワイヤー又はケーブル５６で保持さ
れている。ワイヤー５６はチューブ３４の下端とピスト
ン５４の間に間隙５５を隔てる状態で延びている。間隙
５５を設けたことによシ、シリンダー３０内のピストン
５４と端部キャップ３２の間の空間、す彦わち圧力室５
８を形成する空間に空気を入れることができる。ワイヤ
ー５６はチューブ３４内を上方へ延びておシ、その他端
部が固定型の横方向ビン５９で保持されていることによ
り、室５８が加圧された時のピストン５４の運動に対抗
するようになっている。

従って、ピストン５４の上側の圧力室５８を加圧すると
、端部キャップ３２の内面に作用する力が流体圧力によ
り生じ、その力が無駄にならずにプループ軸１４の重さ
を釣り合わすように作用する。レギュレーター５０はそ
の釣合状態を得るように調節できる。すなわち、シリン
ダー３０はプループ軸１４内に嵌合した状態で測定空間
内へ延びており、シリンダー３０を測定機１−２の上方
へ高く延ばすことなくプループ１４の上下動が行えるよ
うになっている。空気供給部６２は移動構成要素には接
続しておらず、静止チューブ３４に接続している。ピス
トン５４はシリンダー３０の内側に僅かな間隙を残して
高精度で嵌合しており、僅かな空気流がピストン５４を
通過することによシ、空気軸受効果が生じるようになっ
ている。同様のことがチューブ３４にも当て線まり、チ
ューブ３４は開口３６に同機にはめ込壕れており、両者
間の間隙によりチューブ３４とシＩ）　ｙグー３０との
間の整列状態の誤差を許容できるようになっている。球
面軸受４２と球状ピストン５４も、拘束力を生じさせる
ことなく整列状態の誤差を許容できる。整列状態の誤差
を許容する必要性が大きくない場合、ワイヤー５６を使
用しないようにすることもできる。

第２図に示す別の実施例の釣合機構では、ワイヤー５６
が使用されていない。この機構にはプループ軸１４内に
嵌合するシリンダー３０ｍが設けであるが、この実施例
では、部分的に球形のピストン５４ａが使用されてシリ
ンダー３Ｑａの内部にはめ込んである。チューブ３４ａ
はピストン５４ａに対して、ピストン５４ａ　に形成し
たボスの孔６０に螺合することにより連結されている。

孔６０は横孔６４に連通しており、チューブ３４ａの内
部から横孔６４を介して室５８ｍへ空気を流すことがで
きる。チューブ３４ｍは端部キャップ３２を通過してお
シ、端部キャップ３２はキャップねじ３１によシブルー
プ軸１４ｍの上端部に固定され、又、頂部板３３がキャ
ップねじ３５で端部キャップ３２ｍ　に固定されている
。リップシール３７により空気シールが構成されている
が、実施例では、僅かな空気の漏れが許容され、空気軸
受効果により摩擦を減少させるようになっている。

チューブ３４ａ　と頂部板３３の貫通孔３９の内周との
間には間隙空間が設けてあシ、チューブ３４ａとシリン
ダー３（１ｍ　との間の僅かな整列誤差を許容するため
に、チューブ３４ａ　を僅かに傾けることができる。チ
ューブ３４ａは上方へ延びており、その上端部が固定構
造体３８ｍに固定されている。

又、チューブ３４ａは球面軸受４２ａで保持されてマニ
ホールドブロック４８ｍ　　と接続している。

その接続部は複数の保持ナツト６６で固定されている。

流体シール６８も設けである。従って、前述の実施例と
同様に、整列誤差が許容されるとともに、流体圧力接続
部が静止状態にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による釣合機構を示す座標測定機の一部
の部分断面を示す正面図、第２図は本発明による釣合機
構の第２実施例の拡大部分断面図である。１０・・・・座標測定機、１２・・・・プルーフ：・組
立体、１４・・・・プループ軸、１８・・・・物体、２
０・・・・水平平面、３０・・・・シリンダー、３２・
・・・上端部キャップ（上部端壁）、３４−−・・チュ
ーブ、３８・Φ・・プラットフォーム（固定構造体）、
４８・・・・マニホールドブロック（圧力供給手段）、
５４・・・・ピストン、５８・・・・圧力室。特許出願人　　　ザ争ワーナー・アンド舎スワエーシイ
やカンパニイ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プループにより測定する物体（１８）を支持する
ようになつた水平表面（２０）に対して垂直方向に移動
自在に支持されるプループ軸（１４）と、プループ軸（
１４）用の釣合機構とを含む形式の座標測定機（１０）
であつて、上記釣合機構が、ピストン（５４、５４ａ）
と、垂直方向に延びて上記ピストン（５４、５４ａ）が
内部に嵌合するようになつたシリンダー（３０、３０ａ
）とを備え、上記シリンダーが、上記ピストン（５４、
５４ａ）の上側に圧力室（５８、５８ａ）を形成するた
めの上部端壁（３２、３２ａ）を有し、上記圧力室（５
８、５８ａ）に流体圧力供給手段（４８、４８ａ）から
圧力が供給されるようになつており、更に、上記釣合機
構が、上記プループに対して相対的に固定された構造体
（３８、３８ａ）と、上記ピストン（５４、５４ａ）に
上記相対的固定構造体（３８、３８ａ）を固定するため
の手段とを備えており、上記圧力室（５８、５８ａ）を
流体で加圧することにより、プループ軸（１４）の重さ
を釣り合わせることができるようになつており、上記釣
合機構において；細長いチューブ（３４、３４ａ）が上記シリンダー（３
０、３０ａ）内へその上端から入り込んで該シリンダー
（３０、３０ａ）に沿つて上記ピストン（５４、５４ａ
）の上側まで延びており、上記シリンダー（３０、３０
ａ）から突出した上記チューブ（３４、３４ａ）の上端
部を、加圧流体を上記チューブ（３４、３４ａ）から導
入して上記室（５８、５８ａ）を加圧できる状態で、上
記相対固定構造体（３８、３８ａ）に取り付けたことを
特徴とするプループ軸釣合機構付きの座標測定機。
（２）上記シリンダー（３０、３０ａ）内での整列誤差
を許容する状態で上記シリンダー（３０、３０ａ）内に
上記チューブ（３４、３４ａ）を取り付ける手段（４２
、４２ａ）を設けた請求項１記載の座標測定機。
（３）上記シリンダー内面に適合する少なくとも部分的
に球状の複数の側面を上記ピストン（５４、５４ａ）が
有しており、それにより、上記シリンダー（３０、３０
ａ）に対する上記ピストン（５４、５４ａ）の整列誤差
を許容するようにした請求項２記載の座標測定機。
（４）上記ピストン（５４）を上記固定構造体（３８）
に固定する上記手段がワイヤー（５６）を備えており、
該ワイヤー（５６）は一端部が上記ピストンに連結され
、上記チューブ（３４）内を上側に延びて他端部が上記
固定構造体（３８）に連結され、それにより上記シリン
ダーでの整列誤差を許容するようになつており、上記チ
ューブ（３４）がピストン（５４）の手前までしか延び
ておらず、それにより、両者の間に上記チューブ（３４
）の内部を上記室（５８）と液体流通状態で連通させる
間隙（５５）を形成した請求項３記載の座標測定機。
（５）上記ピストン（５４ａ）を上記固定構造体（３８
ａ）に固定する上記手段が、上記チューブ（３４ａ）の
下端部を上記ピストン（５４ａ）に固定するための手段
（６０）を備え、上記流体圧力供給手段が上記室（５８
）に入る上記チューブ（３４）の上記下端部に横方向通
路（６４）を備えている請求項３記載の座標測定機。
（６）上記取り付け手段が、上記固定構造体（３８、３
８ａ）に連結された上記チューブ（３４、３４ａ）の上
端部に固定される球面軸受（４２、４２ａ）を備えてお
り、それにより上記シリンダー（３０、３０ａ）との整
列誤差を許容するようにした請求項１記載の座標測定機
。
（７）上記シリンダー上部端壁（３２、３２ａ）と上記
チューブ（３４、３４ａ）との間に間隙空間を設け、そ
れにより、上記チューブ（３４、３４ａ）と上記シリン
ダー（３０、３０ａ）との間の整列誤差を許容するよう
にした請求項６記載の座標測定機。
（８）上記ピストン（５４）が、上記ワイヤー（５６）
の上記一端部に固定されるポール（５４）を備えている
請求項４記載の座標測定機。