JPH034082B2 - - Google Patents

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JPH034082B2
JPH034082B2 JP58156571A JP15657183A JPH034082B2 JP H034082 B2 JPH034082 B2 JP H034082B2 JP 58156571 A JP58156571 A JP 58156571A JP 15657183 A JP15657183 A JP 15657183A JP H034082 B2 JPH034082 B2 JP H034082B2
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JP
Japan
Prior art keywords
probe
cylinder
probe arm
coordinate measuring
measuring machine
Prior art date
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JP58156571A
Other languages
English (en)
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JPS5960207A (ja
Inventor
Zee Tasu Jon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Warner and Swasey Co
Original Assignee
Warner and Swasey Co
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Publication date
Application filed by Warner and Swasey Co filed Critical Warner and Swasey Co
Publication of JPS5960207A publication Critical patent/JPS5960207A/ja
Publication of JPH034082B2 publication Critical patent/JPH034082B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • G01B5/0011Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0016Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to weight
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S33/00Geometrical instruments
    • Y10S33/02Air

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

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は座標測定機に係るものであり、更に具
体的にいえば座標測定機に使用される垂直プロー
ブアームの重量を相殺するための改良した簡単な
空気式カウンタバランスに係るものである。
背景技術 座標測定機は先行技術においてよく知られてい
る。物品の測定を行なうのに使用する座標測定機
の普通の型式では、垂直に動くプローブアームの
端にプローブを取付ける。この垂直に動くことの
できるプローブアームは水平に動くことのできる
キヤリジにより支持されているのが典型である。
プローブアーム又はキヤリジの動きは、手動型式
の機械においてはプローブをつかむ操作者により
それを所望位置へ動かしていくことにより実施さ
れ、更に精密なコンピユータ制御機械においては
モータとプローブの自動位置決めコントローラに
より実施される。
物品を測定するためには、プローブとキヤリジ
とは容易に動けなければならない。理想的には、
プローブ、キヤリジそしてその関連装置は軽量で
あるべきである。垂直に動くことのできるプロー
ブアームは操作者による所望の位置決めに応答し
て容易に動くことができるようにすべきである。
然しながら、プローブとそれに関連しているプロ
ーブアームとは自由勝手に動くことができるもの
であつてはならない、すなわち動いてはいけない
ときには動くことができてはならない。
又、座標測定機は非常に精確でなければならな
い。そのような精度は摩擦が小さいということに
依存しており、そして摩擦の小さいということは
座標測定機のベースから支持されている可動装置
の重量に関係している。
プローブアームシヤフト組立体の重量と釣合を
とつてそれが落下し、そしてそれにより多分損傷
を生じることがないようにするための幾つかの方
式が提案されている。従来のカウンタバランスシ
ステムは機械的なカウンタバランスと、空気式カ
ウンタバランスと電気的カウンタバランスとを含
んでいる。
機械的なカウンタバラランスをとる一つの方法
は、プローブ組立体の重量と釣合う等価のおもり
を取付けたプローブシヤフトを設けることであ
る。この構成の欠点は、その等価の機械的なおも
りが摩擦と慣性とを増大させ、そして物品の測定
を行なうためプローブとキヤリジとを動かすのが
困難となるということである。
先行技術で使用された、別の機械的なカウンタ
バランスはプローブをスプリングへ結合して、プ
ローブ組立体の重量と反対の等価の力をつくる。
しかし不都合なことには、プローブシヤフトの運
動の全範囲〔機械の大きさによるが、通常8イン
チ(20センチ)ないし40インチ(100センチ)〕に
わたつて一様な力を作用させるスプリングは得ら
れない。更に、スプリングカウンタバランスの使
用はある用途において望ましくない大きな摩擦を
つくり出す。
電気的カウンタバランスは米国特許第3818596
号に開示されている。この米国特許に開示されて
いるカウンタバランスの構造は、プローブシヤフ
トの重量に従つて出力が変る可変トルク磁気粒子
クラツチを使用している。
従来のカウンタバランスは望ましくない程の大
きい摩擦を有しており、それはブローブシヤフト
の動きを困難としている。大抵の従来の装置は大
きくそして重く、そしてそのことは座標測定機の
精度と再現性もしくは反覆性によくない影響を与
える。
本文に参照する米国特許第4207680号は満足す
べき動作をする空気式カウンタバランスシステム
を開示している。
本発明の開示 本発明が教示する座標測定機は、垂直に動くこ
とのできるプローブアーム組立体の重量と釣合わ
せるための比較的簡単な空気式カウンタバランス
システムを有している。座標測定機の垂直プロー
ブアームのためのここに開示されるカウンタバラ
ンスは、プローブシヤフトの精度に影響するかも
しれないような力を生ぜしめることなくプローブ
シヤフトとカウンタバランスシリンダとの間でか
なりのミスアライメントを許容する。従来の空気
式シリンダカウンタバランスにつきものゝ好まし
くない固着と摩擦は極めて僅かである。こゝに開
示するカウンタバランスシステムは十分に正確で
再現性のある測定を可能としている。
こゝに開示するカウンタバランスはピストンと
シリンダとから形成される空気式スプリングであ
る。カウンタバランス機構は正確な内径を有する
適当な大きさの管から成る。この管の中心線は高
度の直線性を必要としない。管長はプローブシヤ
フトの動き全部をうけ入れるに足りる長さであ
る。適当な寸法のピストロツドの一端に固定した
精密ボールから成るピストン組立体を設ける。ボ
ールは最小の直径間隙を残してシリンダの内径に
びつたり嵌まる。ピストンロツドの反対端は、プ
ローブアームシヤフトへ直線接続されている剛性
ブラケツトに取付けたボールジヨイント内に保持
される。シリンダのピストン側へ接続した空気供
給ラインに比較的小容量の精確に調整できる空気
圧力調整器を配置する。この空気圧力調節器は一
定の調整可能の空気圧力を与える。空気圧力調節
器を調節して所望の釣合いをつくる。
ピストンロツドの両端が球状となつているの
で、運転中ロツドの角度変位は自由にできる。も
しピストンロツドの運動を妥当な限界に保つてお
くと、ピストンロツドの角度変位はプローブシヤ
フトの精度又は再現性を減少するということはな
い。
カウンタバランスシリンダをできるだけプロー
ブシヤフトに近づけて配置し、ピストンロツドへ
プローブシヤフトを接続している剛性ブラケツト
の寸法を小さくする。垂直に動くことのできるプ
ローブシヤフトは低摩擦の空気ベアリング案内部
材により支持されて運動を容易にしている。
本発明の最良実施例 添付図面を参照する。本発明による空気式カウ
ンタバランス装置50を使用している座標測定機
が示されている。この座標測定機10はベース2
0と水平に動くキヤリジ30とを含んでいる。キ
ヤリジ30はベアリング31によりベース20へ
取付けられている。垂直に取付けられているプロ
ーブ組立体40は下方の空気ベアリング案内部材
32と上方の空気ベアリング案内部材33とによ
りキヤリジ30から動けるよう支持されている。
プローブ組立体40は測定しようとする物品15
に係合するプローブチツプ41を含んでいる。プ
ローブチツプは垂直に動けるプローブアーム42
の端に取付けられている。
このプローブ組立体40は操作員又は自動制御
装置により垂直に動かされて物品15の種々の部
分を検査する。プローブチツプ41はこの方面の
技術でよく知られている仕方で取りつけられてい
て種々の点で物品15の部分の位置を示す出力を
適時に与える。この出力は表示装置や他の適当な
記録装置に示される。表示装置や記録装置はよく
知られているので図面には示していない。
第2図は空気カウンタバランス装置50を詳細
に示している。シリンダ52内には精度な球状ピ
ストン54が収容されている。球状ピストン54
とシリンダ52の内径との間の直径方向の隙間は
約0.005mmから0.008mm(0.0002インチから0.0003
インチ)である。シリンダ52の内径が正確であ
ることは大事なことであるけれども、内径の直線
性は厳格なものでなくてもよい。
球状ピストン54へ固定されたピストンロツド
56はシリンダ52の開端からのびており、そし
てボールジヨイント53により剛性ブラケツト5
8へ接続されている。剛性ブラケツト58はプロ
ーブアーム42の先端へ接続され、そして先端か
らのびている。ボールジヨイント53により剛性
ブラケツト58へ球状ピストン54とピストンロ
ツド56とを接続しているのでピストンロツド5
6はプローブアーム42とは揃わなくてもよく、
運動中プローブアームに固着したり、これを屈撓
されたりはしない。この特徴は重要である。プロ
ーブアームの固着又は屈撓は座標測定機10の運
動の精度を減少することゝなるからである。球状
ピストン54、ピストンロツド56、剛性ブラケ
ツト58そしてプローブアーム42は一体となつ
て動くことができる。球状ピストンの使用は特に
有利である。それはシリンダ52内に容易に位置
ぎめされることができ、そしてピストンロツド5
6の正確な垂直アライメントを必要としないから
である。加圧空気を空気供給源からシリンダ52
へ供給してブローブ組立体の重量と釣合わせてそ
れの見掛けの重量を軽くする。精密調整の空気圧
力調節器70を空気圧力供給源とシリンダ52へ
の入口74との間に配置する。空気圧力調節器7
0からの空気は球状ピストン54を通つて連続的
に漏出し、そして大気中へ努排出される。球状ピ
ストン54を通つて漏れる空気は空気圧力調節器
70からの空気により補充される。球状ピストン
54はシリンダ52内に比較的ぴつたりと嵌まつ
ており、必要とする補充空気の量は多くなくてよ
く、そして精密調整の空気圧力調節器70は比較
的小形のものでよい。
プローブ組立体40の重量の大部分と釣合せる
ように補充空気を与えるよう空気圧力調節器70
を使用してシリンダ52内の圧力を調節する。空
気圧力調節器70を通る空気流は球状ピストン5
4の周りで漏出する空気を補充するだけの量であ
る。プローブアーム42を動かすと、球状ピスト
ン54も動いて、シリンダ52内の加圧空気の体
積を変え、圧力を変える。プローブアーム42が
上がるにつれて、シリンダ52内の圧力は降下す
るが、設定圧力の補充空気は空気圧力調節器70
により供給される。プローブアーム42が下降す
るにつれて、シリンダ52内の圧力は上昇する
が、空気圧力調節器70は過剰空気を大気へ排出
する。ベロフラム(BELLOFRAM)社製の圧力
調節装置モデルナンバー10−Bが満足すべきもの
であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明により製造した座標測定機の部
分立面図、第2図は空気式カウンタバランスを詳
細に示すその拡大断面図である。 10……座標測定機、15……物品、20……
ベース、30……キヤリジ、31……ベアリン
グ、32;33……空気ベアリング案内部材、4
0……プローブ組立体、41……プローブチツ
プ、42……プローブアーム、50……空気式カ
ウンタバランス装置、52……シリンダ、53…
…ボールジヨイント、54……球状ピストン、5
6……ピストンロツド、58……剛性ブラケツ
ト、70……空気圧力調節器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ベース20とこれに対して可動のキヤリジ3
    0とこのキヤリジ上で垂直方向に動けるように支
    持され被測定物品と係合する垂直方向に延びるプ
    ローブアーム42の自由端に配設したプローブ4
    1とを包含して成る座標測定機において、出口と
    加圧空気源に接続される入口とを有する精密調整
    可能の空気圧力調節器70と、前記プローブの側
    方にこれと平行に延在するように前記キヤリジ内
    に装架され内孔の閉じた一方の端部が前記精密調
    整可能の空気圧力調節器70の出口に接続される
    一方他方の端部が大気に通じているシリンダ52
    と、このシリンダの前記内孔内に配設されこの中
    で相対的に動くことができ加圧空気を周囲から漏
    出せしめるような間〓を有する寸法とした球状ピ
    ストン54と、この球状ピストンに連結され前記
    シリンダ内を延びる細長いピストンロツド56
    と、前記プローブアーム42に取付けた剛性ブラ
    ケツト58と、前記ピストンロツド56を前記剛
    性ブラケツト58に接続する球状のボールジヨイ
    ント53とを包含し、前記プローブアーム42が
    垂直方向に動き前記シリンダ52内の加圧空気と
    平衡するにつれ、前記シリンダと前記プローブア
    ームとの不整合を前記球状ピストン54と前記ボ
    ールジヨイント53とによつて収めて、さもなけ
    ればこの不整合の結果として前記プローブアーム
    に作用する力を除去するようにしたことを特徴と
    する座標測定機。 2 特許請求の範囲第1項記載の座標測定機にお
    いて、前記球状ピストン54と前記シリンダ52
    の内孔との間の間〓を0.0005インチ(0.013ミリ)
    以下とした座標測定機。 3 特許請求の範囲第2項記載の座標測定機にお
    いて、前記プローブアーム42が低摩擦運動のた
    め空気ベアリング案内部材32,33により支持
    されている座標測定機。
JP58156571A 1982-08-30 1983-08-29 座標測定機 Granted JPS5960207A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/413,099 US4507868A (en) 1982-08-30 1982-08-30 Coordinate measuring machine with a self aligning pneumatic counterbalance
US413099 1999-10-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5960207A JPS5960207A (ja) 1984-04-06
JPH034082B2 true JPH034082B2 (ja) 1991-01-22

Family

ID=23635824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58156571A Granted JPS5960207A (ja) 1982-08-30 1983-08-29 座標測定機

Country Status (5)

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US (1) US4507868A (ja)
EP (1) EP0104972B1 (ja)
JP (1) JPS5960207A (ja)
CA (1) CA1203683A (ja)
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