JP2003513259A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 可動測定プローブと、該測定プローブの位置データを提供すべく該測定プローブに連結されたセンサとを備えた測定デバイスであって、上記測定プローブは、コードもしくはワイヤを介し、該コードもしくはワイヤの長さもしくは長さ変化を測定する第1センサ、および、該コードもしくはワイヤの角度もしくは角度変位を測定する第2センサに連結され、上記第2センサは回転可能に支持された長寸アームに連結され、上記記コードもしくはワイヤは該アームの長手方向において該アームに係合する、測定デバイスにおいて、
上記アームは空間的に回転可能に支持され、且つ、上記第2センサは２つの自由度で上記アームの回転を測定することを特徴とする、測定デバイス。
【請求項２】 前記アームは、第1端部にて前記第2センサに連結され、且つ、第2自由端部には、前記コードもしくはワイヤが貫通移動し得る開口であって該コードもしくはワイヤの太さに厳密に適合された開口を備える、請求項１記載の測定デバイス。
【請求項３】 前記アームはその第1端部にて球面もしくは球型継手により回転可能に支持される、請求項１または２に記載の測定デバイス。
【請求項４】 前記アームは精密軸受内に支持される、請求項１から３の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項５】 前記アームは軽量材料から作成される、請求項１から４の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項６】 前記第1センサは、スプリング張力の影響の下で前記コードもしくはワイヤの張設を維持する張設／巻上げ機構であって上記コードもしくはワイヤを自動的に巻上げる張設／巻上げ機構に連結される、請求項１から５の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項７】 前記張設／巻上げ機構は、
前記コードもしくはワイヤの直径に適合した深度を有する螺旋溝を外面に備えると共に回転可能に支持されたリールと、
上記コードもしくはワイヤが上記リールの上記螺旋溝に追随する如き様式で上記コードもしくはワイヤを案内すべく移動可能に支持された案内輪と、
を備える、請求項６記載の測定デバイス。
【請求項８】 前記測定プローブは長寸形状であると共に、該測定プローブを保持するためのグリップと、該グリップに関して回転可能に支持されたピン状端部であって前記コードもしくはワイヤが取付けられるピン状端部とを備える、請求項１から７の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項９】 前記測定プローブは長寸形状であると共に、該測定プローブを保持するためのグリップと、該グリップに関して回転可能に支持されたボール状または球面状頂部とを備え、該ボール状または球面状頂部の中心には前記コードもしくはワイヤが取付けられる、請求項１から７の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項１０】 前記コードもしくはワイヤは、伸びの少ないスチール・ワイヤ、パラライネ(paraleine)コードまたはパラライネ(paraleine)ワイヤなどの伸びの少ない材料から作成される、請求項１から９の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項１１】 前記第1および第2センサはパルス生成器として配置され、
使用の間に供給されるパルス数は夫々、前記コードもしくはワイヤの長さ変化および角度変位に比例する、請求項１から１０の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項１２】 前記各センサに対して接続された処理デバイスであって該各センサにより供給された測定信号を前記測定プローブの位置データへと処理すると共に該データをインタフェース上で利用可能とする処理デバイスを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の測定デバイス。
【請求項１３】 前記インタフェースに接続されたデスク・コンピュータまたは携帯コンピュータなどの更なる処理デバイスであって、獲得された前記位置データをグラフィック的に表すデバイスを駆動すべく該位置データを処理するソフトウェアを備えた更なる処理デバイスを含む、請求項１２記載の測定デバイス。
【請求項１４】 前記インタフェースに接続されたデスク・コンピュータまたは携帯コンピュータなどの更なる処理デバイスであって、前記位置データに対応する対象物を生成する為に機械的加工装置を駆動すべく該位置データを処理するソフトウェアを備えた更なる処理デバイスを含む、請求項１２記載の測定デバイス。
【請求項１５】 測定された位置データをグラフィック的に表すデバイスであって、請求項１から１４の何れか一項に記載の測定デバイスを含むデバイス。
【請求項１６】 所定測定データに基づき対象物を自動的に生成する機械的加工装置であって、請求項１から１４の何れか一項に記載の測定デバイスを含む機械的加工装置。
【請求項１７】 コードもしくはワイヤを介して各センサに連結された可動測定プローブを備えた測定デバイスであって、上記各センサは上記コードもしくはワイヤの長さもしくは長さ変化および上記コードもしくはワイヤの角度または角度変位を測定することで上記測定プローブの位置データを提供し、上記測定プローブは測定されるべき対象物の周縁部上に位置決めされるという測定デバイスにより対象物を測定する方法において、
上記コードもしくはワイヤの角度または角度変位は、空間的に回転可能に配置された長寸アームから２つの自由度で測定され、上記コードもしくはワイヤは上記長寸アームの長手方向において該アームに係合することを特徴とする方法。
【請求項１８】 前記測定プローブは測定されるべき対象物の周縁部に沿って移動され、且つ、測定データは上記測定プローブの移動の間に周期的に獲得される、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】 対象物を測定するに先立ち前記測定プローブは測定値を較正するために基準点に位置決めされる、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】 測定プローブを移動することで獲得された測定データが、前記コードもしくはワイヤが巻回されるリールの半径補正、上記コードもしくはワイヤに連結された前記測定アームの振動の補償、測定点および線のフィルタリング、および測定プローブの測定ピンもしくは測定頂部の寸法に関するオフセット補正、を含む補正操作を受ける、請求項１７から１９の何れか一項に記載の方法。
【請求項２１】 前記測定データは直交座標系へと処理される、請求項２０記載の方法。

回転可能に支持されたピン形状端部に対して上記コードもしくはワイヤを取付けることにより、上記測定プローブの位置決めの間において上記コードもしくはワイヤは常に該測定プローブの径方向に延在される。故に長さ測定(linear measurement)にはエラーが導入されない、と言うのも、上記ワイヤは上記測定プローブの中央および／またはそのピン形状端部と整列するからである。

当業者であれば、コードもしくはワイヤ11は、特に該コードもしくはワイヤ11が極めて長寸であるときに、長さにおける小さな変化を検出し得るべく伸び(stretch)の少ない材料から作成されるべきことを理解し得よう。本発明のこの目的に対する適切な特性は、伸びの少ないスチール・ワイヤ、および、たとえば所謂るパラライネ(paraleine)コードが有することが明らかとなった。1mmの直径を有するパラライネ(paraleine)コードもしくはワイヤは、3daNにては0.4％および10daNにては0.9％の引張歪を有する。他のタイプのコードもしくはワイヤも勿論使用され得るものであり、張設／巻上げ機構12のスプリング張力は適切に選択されねばならない。

図６は、本発明に係る測定デバイスの測定プローブ33の別実施例の斜視図である。測定プローブ33は、測定プローブ3と同様に長寸形状であると共に、測定プローブ33を保持するグリップ34と、該グリップ34に回転可能に収容された測定ピン35と、略々半円形のプラットフォーム36とを備える。半円形プラットフォーム36の直径は、グリップ34の直径よりも大きい。測定プローブ33の端部にてグリップ34に対しては、測定ピン35およびプラットフォーム36の近傍に配設されるリング37が回転可能に接続される。リング37は突起38を含み、該突起内にはたとえば挟持によりコードもしくはワイヤ11が固定される。

図８は測定プローブ39を部分的に断面で且つ部分的に側面で示す概略図であり、帽子状測定ピン40が明確に示されている。測定ピン40は丸形縁部を有する円形ディスク41と丸形頂部を有する中央の長寸円筒状突起42とから成り、測定ピン35が損傷するのを防止すべく特に粗面を有する対象物に沿った測定が企図される。

開口68を介してフレーム61内に且つフレーム61外へ移動され得るコードもしくはワイヤ11は、該コードもしくはワイヤ11がリール67の螺旋溝74に追随する様式にて、支持シャフト70、71、72および73の長手方向に移動可能となるべく回転可能に支持された案内輪63、64、65および66を介して案内される。これにより、リール67に巻回されるときにコードもしくはワイヤ11が盛り上がることで測定値にエラーが導入されることが防止される。結局、コードもしくはワイヤ11の長さはリール67の回転度合いに基づき決定される。これは、リール67の厳密な直径が既知であるべきことを意味する。実際、リール67上におけるコードもしくはワイヤ11の層の盛り上がりはリール67の未知の直径変化に対応し、その結果、引張り出された上記コードもしくはワイヤの長さはリール67の回転度合いから正確に決定され得なくなる。

較正および整列の目的と同様に、図１に示された測定デバイス1のハウジング2は調節用脚部46および47を備える。上記調節用脚部によりハウジング2は、測定されるべき対象物と共にたとえば水平方向または垂直方向に厳密に整列され得る。

上記測定デバイスから獲得されたデータを使用すべく、該測定デバイスはインタフェース85を介し、所謂るホスト・プログラムが実行されるパーソナルコンピュータ、ラップトップ75または他のコンピュータなどのコンピュータへと接続され得る。このプログラムにより測定データは更に、ブロック114すなわち“ホスト・プログラムを有するPCにデータを“アップロード””における更なる処理のために処理デバイス80へと供給され得る。