JP3341922B2 - 測定機械 - Google Patents

測定機械

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JP3341922B2 JP07689293A JP7689293A JP3341922B2 JP 3341922 B2 JP3341922 B2 JP 3341922B2 JP 07689293 A JP07689293 A JP 07689293A JP 7689293 A JP7689293 A JP 7689293A JP 3341922 B2 JP3341922 B2 JP 3341922B2
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    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワークピースの測定機械
に関し、ワークピースの形状を測定するためにその表面
を走査するよう適用された機械に対し特別な基準を有し
ている。
【０００２】
【０００３】
【従来の技術】種々の型式の測定機械が現在用いられて
おり、それらの各々は小型の機械工学部品および自動車
の車体や航空機の翼などの大型部品のような多種のワー
クピースの計測を実行すべく多かれ少なかれ適合されて
いる。これらは米国機械工業会規格誌ＡＳＭＥ Ｂ８
９．１．１２Ｍ−１９９０の第１１頁から始まるレポー
トにおいて、便宜上１０のカテゴリーに分類されてい
る。そして、このカテゴリーは、周知の橋（ブリッジ）
形機械、門型機械あるいは片持型機械を含んでいる。ま
た、これらの機械はワークピースが載置される固定また
は可動のテーブルを有している。
【０００４】かかる機械の設計における考えは、常に、
ワークピースを支持するために用いられるテーブルは、
重たいワークピースがテーブル上に載置されたときに生
ずる変形を避けるために相対的に重量が大きく（伝統的
には大型の堅固な板）なければならないということであ
った。このことは、ブリッジが移動するトラックがテー
ブル上に形成された移動ブリッジ型機械において特にそ
うである。かくて、テーブルはまた、ブリッジの移動に
よる変形を避けるべく充分な剛性をもつべきである。さ
らに、ブリッジそのものも機械の他の移動部分を支持す
るために相対的に大重量である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】固定ブリッジ型および
門型の機械においては、最大重量部の運動は避けられて
いるが、固定支持部はまだ変形を避けるべく相対的に重
量の嵩む構造である。これは、設計者が、設計されるべ
き機械寸法の種類、ブリッジおよび門構造の種類を与え
るための設計における自由度の欠除となっている。
【０００６】同様の問題は、片持型機械の設計者に対し
ても存在する。片持型機械においては、機械の一側にお
ける支持体をもたらすために垂直の支持構造体が必要と
され、この上に可動キャリッジがマウントされる。支持
体の高さが機械の作業領域の高さを決定するから、種々
の作業領域を与えるためには、種々の機械は異なる寸法
の垂直支持構造体を各々備えることが必要である。垂直
支持構造体は可動キャリッジのために剛性の支持体をも
たらさなければならないので、繰返すが、設計の考え
は、それを相対的に大重量の剛性ブロックとして製作す
ることであった。
【０００７】かくて従来の機械は、必要とされた構造の
剛性を与えるためにもたらされた相対的に重量の嵩む構
造の故に、伝統的に重く高価であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、異な
る設計の考えが用いられている。相対的に軽量の計測フ
レームが設けられ、該フレームは相対的に軽量のテーブ
ルに対する移動のために測定プローブを支持している。
軽量テーブルは変形してもよく、計測フレームは、テー
ブルの変形が計測フレームに伝達するのを防止するよう
に形づくられた支持体によって、テーブルに支持される
ことが受入れられている。
【０００９】本発明に係る測定機械は、ワークピースを
支持するために使用できる少なくとも一部が、該ワーク
ピースの重さを受けて変形し得る相対的に軽量なテーブ
ルと、前記テーブルに対する動きのために測定装置を支
持する計測フレームと、前記テーブルに置かれ前記テー
ブル上にそれと離間された関係で前記計測フレームを支
持するベースとを備えた測定機械において、前記ベース
は、前記テーブルおよび計測フレームのいずれか一方に
固く結合され、前記ベースと前記テーブルおよび計測フ
レームのいずれか他方とを相互に連結するために支持手
段が３つの位置に設けられ、該支持手段は、前記テーブ
ルの変形が前記計測フレームに伝達されない形態とされ
ていることを特徴とする。また、前記支持手段は、前記
ベースに設けられている第１支持手段と、該第１支持手
段に係合可能とされ前記テーブルおよび前記計測フレー
ムのいずれか他方に設けられている第２支持手段とを有
する。
【００１０】本発明の一形態では、支持手段はカイネマ
チック支持を有する。
【００１１】テーブルから計測フレームへの変形力の伝
達を防止することによって、計測フレームを軽量構造体
で製作することができる。本発明の好ましい実施形態で
は、計測フレームは薄板で、テーブルに対し測定プロー
ブを移動するキャリッジを支持するに足りる構造的剛性
を有するだけが必要なボックス構造に製作される。
【００１２】ベースもまた軽量材料から製作されてもよ
く、その構造上の剛性はテーブルおよび計測フレームの
一方あるいは他方への剛結合によって維持される。
【００１３】テーブルは変形を最小にするに足りる剛性
を有する必要があるが、全体的にみて変形を排除すべ
く、そんなに重量が嵩む必要はない。
【００１４】本発明による機械は、輸送のために容易に
組立および分解ができる。また、作業領域の高さも、他
の異なる高さで低価格の薄板製ベースで置換えるという
簡単で低廉な方法により変更され得る。このベースは、
テーブルおよび計測フレームにおける同じ支持手段と係
合し、同じ剛結合を用いる。
【００１５】計測フレームの高架案内道により移動重量
を最小にすることができる。これは、機械がワークピー
ス表面を走査するのに用いられるとき、特に利益があ
る。というのも、より軽量のものはより高い加速度で動
かすことができ、秒当りより多くの計測を可能とするか
らである。
【００１６】
【実施例】本発明による機械の構造の上記および他の有
利点および新規な特徴点を、例示としてのみ示す添付図
面を参照しつつさらに詳細に説明する。
【００１７】図１は、ワークピースの輪郭を測定すべ
く、その表面を走査するよう設計された型式のワークピ
ース測定機械の一般的なレイアウトを示している。
【００１８】この機械は、テーブル１とこのテーブルの
一端から直立するベース２を備えている。ベース２は、
機械のＸ座標軸方向として定義された方向に延設されて
いる。ベース２の上面にマウントされているのは計測フ
レーム３であり、相対的に剛性のボックス構造として形
成され両端に一対のビーム４および５を有している。２
つのビームは、Ｙ座標軸として定義されるＸ方向に直角
な方向に延びてテーブルの側端でそれに重なっている。
計測フレーム３の寸法は機械の作業領域のＸおよびＹ方
向における限界を決定している。
【００１９】計測フレームは、移動ブリッジ１０をその
Ｙ方向の移動のために支持し、各々がビームの一つにあ
るトラック６および７を担持する故にそのように呼ばれ
る。このブリッジ１０は、トラック６，７に空気軸受
（不図示）により支持されている。
【００２０】ブリッジ１０は、順にさらなる空気軸受手
段（不図示）により、Ｘ方向への移動のためにキャリッ
ジ１２を支持し、キャリッジ１２は垂直方向に可動のス
ピンドル１４を支持している。スピンドル１４の垂直
動、すなわちＺ座標軸方向の動きは機械の作業領域の高
さの限界を設定する。かくて、スピンドル１４の下端に
マウントされたプローブ１８は、テーブル上に位置決め
されたワークピースから必要なデータを得るために、機
械の作業領域内において動き回り得ることがわかる。
【００２１】種々の可動部分を動かすモータおよび可動
部分がその上を動く空気軸受の詳細は、それらは本発明
の部分を形成するものではないから示されていない。
【００２２】本発明は図２により詳しく示されているテ
ーブル１，ベース２および計測フレーム３の構造および
アッセンブリに関する。
【００２３】テーブル１は、相対的に剛性のボックス構
造として好都合な方法で形成されている。図２には、２
つのサイドビーム２０，２２およびクロスビーム２４，
２５および２６を有するものとして示されており、これ
らの全ては中空のアルミニウム押出品である。テーブル
１の後部分は、アルミニウムシートの上面および下面
（不図示）を含み、これらにより部材２４，２５，２０
および２２によって境界された完全なボックスを形成し
ている。
【００２４】前部分においては、テーブルの上面は相対
的に薄く研磨された堅固なタブレット３０から形成され
ており、部材２５，２６，２０および２２の間で複数の
チューブ２８上に支持されている。
【００２５】ベース２は、ボックス構造に成形された薄
板で作られている。それは、ボックスの主要な構造要素
を形成している３つの平坦アルミニウムシート３２，３
４および４６から主として成る。
【００２６】側壁を形成している２つのシート３２，３
４は、それらの前端においてピラー３６，３８とされて
おり、かつそれらの後端において直角のコーナ４０，４
２とされている。各シート３２，３４，４６は、ベース
２のテーブル１上での運動学的（カイネマチック：ｋｉ
ｎｅｍａｔｉｃ）配置をもたらすべく、半円柱のロケー
タ４８，５０，５１のそれぞれと、それぞれ係合するＶ
形ノッチ５４，５６および５８の手段により、テーブル
１上に配置されている。Ｖ形ノッチ５４，５６，５８は
ベース２における第１の支持手段を構成し、半円柱ロケ
ータ４８，５０，５１は第２の支持手段を構成してい
る。このようにして形成されたカイネマチック配置は、
テーブル１から計測フレーム３へのすべての変形力の伝
達を防止する。
【００２７】シート３２、３４、４６は矩形状であり、
それらの底／後のコーナ部において螺合されている。ボ
ックスは、ピラー３６，３８の後面に取付けられる非構
造材の前側シート４４により閉じられている。前側シー
ト４４は、ピラー３８の一方にねじ３９で螺着されても
よく、スプリングクリップ４１を摺動することにより、
他のピラー３６に連結されている。この構造は、計測フ
レーム３がベース２の上側に連結されたとき、歪を生じ
ることなくピラー間の相対的移動を許容する。
【００２８】ベース２に対する主たる剛性は、計測フレ
ーム３がベース２の上面に取付けられたときに与えられ
る。この計測フレーム３は一対のビーム４および５から
成り、それらはテーブル１の全長に亘り延びている。ビ
ーム４，５は、それらの後端およびそれらの端部間の中
間点において端壁６０によって連結され、さらにピラー
３６および３８の位置に対応して壁６２によって連結さ
れている。壁６０および６２は共に中空のアルミニウム
押出品である。かくて、ビーム４，５、壁６０，６２お
よび不図示の上面および底面のアルミニウムシートが高
い捩り剛性を有するボックス構造体を形成している。各
ビーム４，５に一つづつ配置されたアングルブラケット
６４がボックス構造体に結合されている。アングルブラ
ケット６４はベース２の上で内側に適合し、７０，７
１，７２および７３の位置でベース２に螺着されるべく
寸法取りされている。さらに、アルミニウムシート４６
の高さは、フレーム３の後壁６０に、７４および７５の
位置で螺着されるように配列されている。かくて、ベー
ス２と計測フレーム３とが結合される点は６箇所あり、
この６つの結合箇所により、ベース２が計測フレームに
固く結合されることを確実としている。代わりに、ベー
ス２をテーブル１に固く結合し、計測フレーム３をベー
ス２に支持手段によって支持することも可能である。
【００２９】ビーム４，５はトラック６，７をそれぞれ
担持しており、トラック６，７はブリッジ１０（図１）
を支持する空気軸受面として形成されている。
【００３０】かくて、機械の全体構造は相対的に軽量構
成であるが、同時に変形を伴うことなく移動キャリッジ
を支持するに充分な剛性を有していることがわかる。ま
た、テーブル１上におけるベース２のカイネマチック支
持により、テーブル上における重いワークピースによっ
て計測フレームが変形するということが避けられる。
【００３１】ベースの構造のきわだった有利性は、組立
および分解が容易であり、輸送時に平坦に梱包できるこ
とである。異なる高さのベースを提供することができ、
同じテーブルおよび計測フレームを用いつつ異なる作業
高さを備えた種々の機械を提供することを可能とする。
他の有利な点は、既存のテーブルの適宜位置に３つの半
円柱ロケータ４８，５０，５２を単に取付けることによ
り、このベースが既存のテーブルと共に用いられ得ると
いうことである。
【００３２】完成された機械では、テーブルは地上のス
タンド上の都合のよい作業高さに位置決めされるという
ことが理解されよう。しかしながら、スタンドは計測ル
ープ外にあり、テーブル，ワークピースおよび機械の残
りの部分を支持するに足りる剛性を備え、かつ機械の作
動中に可動部分による加速力に対抗することのみを必要
とする。
【００３３】さらに、ベース２の後壁４６に、カイネマ
チックロケータ５８，５２の領域においてベース２をテ
ーブル１にクランプする部材（不図示）を設けてもよ
く、これによりベース２がテーブル１から分離されない
ことを確実とする。
【００３４】図３を参照するに、ここには２つのボディ
間のマウントの他の形態が線図的に示されている。これ
は、図２に示したカイネマチック支持と同様にテーブル
から計測フレームへの変形の伝達を防止するのに有効で
ある。
【００３５】２つのボディ１００，１０２が示され、こ
れらは３対のピボットリンク（ｐｉｖｏｔｉｎｇ ｌｉ
ｎｋ）１０４，１０６と１０８，１１０と１１２，１１
４とによって互いに連結されている。このリンクは薄い
三角板により置換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定機械の一実施例を示す斜視図であ
る。
【図２】図１の機械の静的下部構造を示す分解斜視図で
ある。
【図３】本発明の支持手段の他の形態を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
１ テーブル ２ ベース ３ 計測フレーム ４，５ ビーム １０ ブリッジ １２ キャリッジ １４ スピンドル １８ 測定プローブ ４８，５０，５２ 半円柱ロケータ（第２支持手段） ５４，５６，５８ Ｖ形ノッチ（第１支持手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 5/00 - 5/30 G01B 21/00 - 21/32

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワークピースを支持するために使用でき
    る少なくとも一部が、該ワークピースの重さを受けて変
    形し得る相対的に軽量なテーブルと、 前記テーブルに対する動きのために測定装置を支持する
    計測フレームと、 前記テーブルに置かれ前記テーブル上にそれと離間され
    た関係で前記計測フレームを支持するベースとを備えた
    測定機械において、 前記ベースは、前記テーブルおよび計測フレームのいず
    れか一方に固く結合され、前記ベースと前記テーブルお
    よび計測フレームのいずれか他方とを相互に連結するた
    めに支持手段が３つの位置に設けられ、該支持手段は、
    前記テーブルの変形が前記計測フレームに伝達されない
    形態とされていることを特徴とする測定機械。
  2. 【請求項２】 前記支持手段は、前記ベースに設けられ
    ている第１支持手段と、該第１支持手段に係合可能とさ
    れ前記テーブルおよび前記計測フレームのいずれか他方
    に設けられている第２支持手段とを有することを特徴と
    する請求項１に記載の測定機械。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２の支持手段でもって
    カイネマチック支持を構成していることを特徴とする請
    求項２に記載の測定機械。
  4. 【請求項４】 前記計測フレーム、テーブルおよびベー
    スは相対的に軽量構造であることを特徴とする請求項１
    に記載の測定機械。
  5. 【請求項５】 前記計測フレームは薄板で製作されてい
    ることを特徴とする請求項４に記載の測定機械。
  6. 【請求項６】 前記ベースは薄板で製作されていること
    を特徴とする請求項４に記載の測定機械。
  7. 【請求項７】 前記ベースは、前記計測フレームと、前
    記ベースと前記テーブルとを相互に連結する前記支持手
    段とに固く結合されることを特徴とする請求項１に記載
    の測定機械。
  8. 【請求項８】 前記第１支持手段は前記ベースの薄板に
    形成されたＶ形ノッチを有し、前記第２支持手段は該Ｖ
    形ノッチに係合する位置の半円柱面を有することを特徴
    とする請求項６に記載の測定機械。
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EP (1) EP0564152B1 (ja)
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