JPS5838802A - 座標測定機用空気圧式釣合せ装置 - Google Patents

座標測定機用空気圧式釣合せ装置

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JPS5838802A
JPS5838802A JP57138050A JP13805082A JPS5838802A JP S5838802 A JPS5838802 A JP S5838802A JP 57138050 A JP57138050 A JP 57138050A JP 13805082 A JP13805082 A JP 13805082A JP S5838802 A JPS5838802 A JP S5838802A
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JP
Japan
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accumulator
piston
glove
cylinder
arm
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JP57138050A
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ロバ−ト・デイ−ン・ドナルドソン
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Bendix Corp
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    • 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
    • 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
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    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 本発明は、垂直方向に可動のグローブアセンブリの重量
をオフセットさせるように設けられた座標測定機用空気
圧式釣合せ装置に関するものである。
座標測定機は尚業技術分野において周知である。
物品を測定するのに用いられる一般的なタイプの座標測
定機においては、ブロー・ブチツブが垂直方向に可動の
グローブ腕の一端に装着されている。
垂直方向に可動のグローブ腕は、代表的には、水平方向
に可動の往復台によって支持されている。
グローブ腕又は往復台の移動は、手動型測定機では、操
作者がグローブチップを掴んで勲かすことにより、又よ
り高度の測定機では、グローブチップを自動的に位置決
めするモータ及び制御装置によって行われる。
物品を測定するため、グローブチップと往復台は容易に
動(ものでなければならない。このため、プローブチッ
プ、往復台及び関連する装置が@量であることが理想的
である。また、垂直方向に可め 勤のグローブ腕は操作者による所望の位置決ムに応じて
容易に拗くものでなければならない。しかし、グローブ
チップ及びグローブ腕は自由に動(ことができないもの
、あるいは移動を必要としない時には動かないものでな
ければならず、さもないと、垂直方向に可動のグローブ
アセンブリがその重量により下降し、グローブアセンブ
リ重量の安全域が設定されてしまう。また、座標測定機
は極めて高い精度を有していなければならない。この精
度は低季擦に因るのであり、また低摩擦は座標測定機の
ベースに支持された可動の装置の重量に関連している。
。 プローブアセンブリが下降し、それにより損傷する危険
を防止するために、グローブアセンブリの重量を釣合せ
る幾つかの装置が提案されている。
従来の釣合せ装置には、機械的釣合せ方式、空気圧式釣
合せ方式及び電気的釣合せ方式がある。
機械的釣合せを行う1つの方法として、グローブアセン
ブリの重量をオフセットするための等両軍りをグローブ
腕に装着している。この構成では、機械的等価重りが装
置内の摩擦及び慣性を相当増大させ、物品を測定するた
めにグローブチップ及び往復台を動かすことがより困難
となるという欠点がある。
従来より用いられている他の機械的釣合せ装置では、グ
ローブ腕をスプリングに連結して、グローブアセンブリ
の重量とは反対の方向に等側力を与えるようにしている
。しかし、プローブ′腕の移動範囲は通常、測定機の大
きさに応じて、4ocrILから1mの間であり、この
移動範囲にわたって均一の力を発揮するスプリングは存
在しない。更に、スプリングを用いて釣合せることは摩
擦を増大させる結果となり、成る場合には摩擦は所望よ
りも大きなものとなる。
電気的釣合せ装置は米国特許第3,818,596号に
開示されている。この時計には、グローブ腕の重量に応
じて変化する出力を有する可変トルクの磁粉式クラッチ
を用いた釣合せ装置が示されている。
従来の釣合せ装置は一般に所望よりも大きい摩擦を備え
ていて、グローブ腕の動きを困難にしている。また、従
来の釣合せ装置は特質的に大型で皿(、座標測定機のN
度及び耐久性に悪影響を与えて、いる。
米国特許第4,207,680号には空気圧式釣合せ装
置が開示されており、この装置は満足に作動することが
判っている。しかし、この全気風式釣合せ装置は、大流
量特性を有する高精度の空気圧力調整装置を必要として
いる。
本発明は、垂直方向に可動のグローブアセンブリの重量
を釣合せる座標測定機用空気圧式釣合せ装置を提供して
いる。この釣合せ装置は高精度且つ耐久性のある測定を
可能にしている。
本発明による釣合せ装置は、比較的大型の加圧空気アキ
ュムレータに自由に連通できるように連結されたピスト
ン及びシリンダ構造から成る空気圧スフIJングを備え
ている。球状のボールピストンが垂直のグローブ腕に一
体に移動できるように直接連結されている。ピストンは
ロッドに連結され、ロッドはグローブ腕に直接取付けら
れた剛性ブラケットに球状シート内のボールを介して連
結されている。このボールジヨイントは、ロッドがグロ
ーブ腕に対し整合を外れても、グローブ腕がその移動中
に拘束されあるいは折曲されることのないよ5にしてい
る。ピストンは球状であることが好ましいが、ピストン
が回転自在にロッドに連結されるならば、円筒形ピスト
ンを用いることができる。
比較的大型のアキュムレータはシリンダを囲繞する空洞
室として形成されることが好ましい。アキュムレータの
容積はシリンダの容積′より相尚大きいので、グローブ
腕が上昇あるいは下降する際に比較的小さい力の変化が
必要となるだけである。
空気がシリンダからアキュムレータに自由に連通できる
ので、シリンダが圧カ駒整装置によって空気を直接供給
される場合の空気スプリングのふゎふわした感覚を無(
すことができる。ピストンを通って漏出した空気は調整
空気圧力供給装置によって補充され、同供給装置は、可
変流れの制御バルブ又は小型、低精度且つ小流量特性の
圧力調整装置を介してアキュムレータを充填する。ニー
ドルバルブのようなこの比較的安価に製作できるバルブ
は、ピストンを通って漏出した空気を設定圧力でバラン
スさせるように調整される。
垂直方向に可動のグローブ腕は空気ベアリングのような
低摩擦のベアリングによって支持されて、その動きを容
易にしている。
以下、本発明の一実施例について添付図面を参照して詳
細に説明する。
第1図において、本発明による空気圧式釣合せ装置50
を備えた座標測定機1oが示されている。
座標測定機10はベース2oと水平方向に可動の往復台
30とを含んでいる。往復台3oはベアリング31によ
って墨−ス20に装架されている。
垂直に設置されたプローブアセンブリ4oが、下方の組
の空気ベアリング32及び下方の組の空気ベアリング3
3によって往復台30に移動可能に装架されている。グ
ローブアセンブリ40は測定される物品15に係合する
グローブチップ41を含んでいる。グローブチップ41
は垂直方向に可動のグローブ腕42の一端に装着されて
いる。
プローブアセンブリ40は操作者によって、あるいは自
動制御装置によって垂直方向に動かされて、物品15の
多数の部分を検査する。グローブチップ41は、当業技
術者には周知の方法で、随時多数の点における物品15
の部分の位置を表わす出力を発するようになっている。
この出力は図示しない表示あるいは他の適当な記録であ
り、当業技術者には周知であって、本発明を構成するも
のではない。
第2図には、空気圧式釣合せ装置50が詳細に示されて
いる。シリンダ52は球状のボールピストン54を内部
に有している。ボールピストン54に固着されたロッド
56はシリンダ52め開口端から突出し、グローブ腕4
2の他端に固着された剛性ブラケット58にボールジヨ
イント53を介して連結されている。ボールジヨイント
53を弁してピストン54とロッド56を剛性ブラケッ
ト58に連結することにより、ロッド56がグローブ腕
42に対し整合を外れても、プローブ腕がその移動中に
拘束されあるいは折曲されることのないようにしている
。この拘束あるいは折曲はグローブ腕42の移動精度を
低下させるのであるから、上記特徴は重要である。ボー
ルピストン54、ロッド56、ブラケット58及びグロ
ーブ腕42はユニットとして一体に移動する。ボールピ
ストン54はシリンダ52内に容易に配置され、且つロ
ッド56の精密な垂直方向の整合を必要としないので、
ボールピストンを用いることは特に有益である。しかし
、円筒形ピストンが回転自在にロッド56に連結される
ならば、円筒形ピストンを用いることができる。
シリンダ52には加圧空気が供給されてプローブアセン
ブリ40の重量を釣合せているので、同アセンブリの見
掛は重量は軽(なる。円筒形部材62及び端部キャンプ
64と66によって形成されたyt同至又はアキュムレ
ータ60がシリンダ52の周りに自己鈑されている。ア
キュムレータ60はmjII!i68を介してシリンダ
52に自由−に連通している。従って、空気がシリンダ
の紙部からアキュムレータ60に自由に移動することが
でき、圧力調整装置によって空気を直接供帽されるシリ
ンダ゛における空気スプリングのふわふわした感覚を無
ぐしている。
加圧されたアキュムレータ60からの空気は常時ボール
ピストン54を通って漏れて大気に排気される。ピスト
ン54を通って漏出した空気はニードルバルブのような
可変流れの制御バルブ7゜によって補光され、この制御
バルブは高精反且つ大流−特性の圧力調整装置よりも蓬
かに榊造藺単で安価な装置である。制御バルブ7oは調
殖を気圧力供給装置72とアキュムレータ6oの入ロア
4との同に配置される。アキュムレータ60円の圧力は
制御バルブ70を用いて調髪されて、グローブアセンブ
リ40の重−の大部分に釣合うよ5な補元空気を漏える
ようになっている。制御1カルブ70の代りに、小型、
低精度且つ小流量特性の圧力調整装置を用いて補充空気
を供給することが可能である。可変流れの制御バルブ7
0を通る空気流量は、ピストン54の周りを通って漏出
する空気を補充するに丁度十分なものである。
グローブ腕42が移動すると、ピストン54も移動して
シリンダ52内の加圧空気量を変化させ、圧力を変化さ
せる。アキュムレータ6oとシリンダ52との容積は、
上記圧力の変化によって起る釣合せ力の差が許容限度内
にあるように構成されている。
アキュムレータ60が51朋の内径を有し、且つシリン
ダ52が9.5IIiIの内径を有している場合、30
51、の行程に対するシリン夛“52とアキュムレータ
60との容積は21.3 CGと612部であり、その
比は約1対3oである。もしグローブアセンブリ40の
重量が約1.8kl?であり、その行程が305龍であ
るとすると、グローブアセンブリに釣合せるのに必要な
アキュムレータの圧力は250 KPa (約1875
 III Hg )である。もしグローブアセンブリが
底部から頂部へ急速に移動された場合、アキュムレータ
圧力の変化は次のとおりである。
pv  二PVk 1  工       2 2 こ\で、P□はプローブアセノブ1740が底部位置に
ある時のアキュムレータ圧力、P2は同アセンブリが頂
部位置にある時のアキュムレータ圧力、■□はグローブ
アセンブリ40が底部位置にある時のシリンダ52とア
キュムレータ6oの総容積、v2は同アセンブリが頂部
位置にある時の上記総容積、kは定数である。
12 KPaであるアキュムレータ圧力の変化は約85
gの釣合い力の変化を生じさせる。従って、もしグロー
ブアセンブリがその頂部位置へ急速に移動された場合、
グローブアセンブリが85gだけ重くなったように感じ
ることとなる。しかし、−御パルブ70は圧力を初値へ
上昇させるにつれて、この重い感じはゆっくり消えてゆ
(のである。
もしプローブアセンブリが頂部位置に安定せしめられた
後に、底部位置へ急速に下降された場合には、底部位置
においてはグローブアセンブリが859だけ軽くなった
ように感じることとなる。従って、初期の下降力は適正
な機能を行わせるために85gよりも大きくなければな
らない。
ピストン54を305mmの全行程を急速に上昇又は下
降させることは、ピストンに作用する最大瞬間圧力を4
.2%変化させ、即ち、1.9時のグローブアセンブリ
重量に対し91gの短期間の釣合い力の変化を生じさせ
ることになる。この感知されるグローブアセンブリの重
量の変化は座標測定機の作動において許容できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理に応じて構成された座標測定機の
正面図、第2図は第1図の空気圧式釣合せ装置の拡大断
面図である。 io・・座標測定機、15・・物品、20・・ペース、
30・・往復台、40・・グローブアセンブリ、41・
・プローブチップ、42・・グローブ腕、50・・空気
圧式釣合せ装置、52・・シリンダ、54・・ボールピ
ストン、56や″ロッド、58・・剛性ブラケット、6
0・・アキュムレータ、70・・制御バルブ、72・・
調整空気圧力供給装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ベース(20)と、同ベースに対して移動できる往
    復台(30)と、グローブ腕(42)の自由端に装着さ
    れ、測定される物品に係合するプローブチップ(41)
    とを有する座標測定機に用いられるものであって、加圧
    空気アキュムレータ(60)と、一端が上記アキュムレ
    ータ(60)に自由に連通し、他端が大気に通気された
    シリンダ(52)と、同シリンダ(52)内4蔭動可能
    に且つ加圧空気の漏れを許すように配置されたピストン
    (54)と、同ピストン(54)をプローブ腕(42)
    に一体に移動できるように連結する連結装置(56,5
    B)と、調整空気圧力供給装fiM (72)と、同調
    整空気圧力供給装置(72)を上記アキュムレータ(6
    0)に連結し、ピストン(54)を通って漏出した空気
    を選択された圧力でバランスさせるように調整する可変
    流れの制御バルブ(70)とを具備していることを特徴
    とする座標測定機用空気圧式釣合せ装置。 2、上記連結装置が、上記ピストン(54)に連結され
    たロンド(56)と、上記グローブ腕に固層された剛性
    ブンケツ) (58)と、上記ロンド(56)を上記剛
    性ブラケツ) (58)に連結する回転自在の連結手段
    (53)とから成っていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の空気圧式釣合せ装置。 3−  J=記ピストン(54)が球状であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の空気圧
    式釣合せ装置。 4、上記アキュムレータ(60)が、上記シリンダ(5
    2)の周りに配置された円筒形部材(62)を含み、上
    記アキュムレータ(60)と上記シリンダ(52)との
    容積の比が20対1よりも大きいことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の
    空気圧式釣合せ装置。 5・ 上記グローブ腕(42)が低摩擦で移動できる空
    気ベアリングによって支持されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項に記
    載の空気圧式釣合せ装置。
JP57138050A 1981-08-10 1982-08-10 座標測定機用空気圧式釣合せ装置 Pending JPS5838802A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/291,526 US4389781A (en) 1981-08-10 1981-08-10 Pneumatic counterbalance for a coordinate measuring machine
US291526 1999-04-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5838802A true JPS5838802A (ja) 1983-03-07

Family

ID=23120662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57138050A Pending JPS5838802A (ja) 1981-08-10 1982-08-10 座標測定機用空気圧式釣合せ装置

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EP (1) EP0072314B1 (ja)
JP (1) JPS5838802A (ja)
CA (1) CA1172445A (ja)
DE (1) DE3270620D1 (ja)

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