JP5047158B2 - ポータブル座標測定機 - Google Patents

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Description

本発明は一般に、座標測定器（ＣＭＭ）に関し、より詳しくは多関節アームを有するポータブルＣＭＭに関する。
現在、ポータブル多関節アームは、ホストコンピュータやアプリケーションソフトウェアを備える測定システムとして提供されている。多関節アームは、物体上の点を測定するのに一般的に使用され、これらの測定点をホストコンピュータに保存されたコンピュータ援用設計（ＣＡＤ）データと比較して、その物体がＣＡＤの仕様の範囲内か否かが判断される。つまり、ＣＡＤデータは多関節アームによる実際の測定結果を比較するための基準データである。ホストコンピュータには、検査プロセスを通してオペレータを手引きするアプリケーションソフトウェアも含まれる。複雑なアプリケーションがかかわる多くの状況でこの装置は適当であり、それは使用者がアプリケーションソフトウェア内の複雑なコマンドに応答しながら、ホストコンピュータ上で三次元ＣＡＤデータを見ることができるからである。
上記の測定システムに使用するための先行技術によるポータブルＣＭＭの一例が、本願と同じ譲受人に譲渡され、引用をもって本願に援用される米国特許第５，４０２，５８２号（以下、「‘５８２号特許」という）において開示されている。‘５８２号特許が開示する従来の三次元測定システムは、一端に支持ベース、他端に測定プローブを有するマニュアル式連接多関節アームでなる。ホストコンピュータは、中間コントローラまたはシリアルボックスを介してアームと交信する。‘５８２号特許において、アームは電子的にシリアルボックスと交信し、シリアルボックスは電子的にホストコンピュータと交信することがわかる。本願と同じ譲受人に譲渡され、やはり引用をもって本願に援用される米国特許第５，６１１，１４７号（以下、「‘１４７号特許」という）は、多関節アームを備える同様のＣＭＭを開示している。同特許において、多関節アームは多数の重要な特徴を有し、たとえばプローブ側の端部に別の回転軸を設けることによってアームが２−１−３または２−２−３連接（後者の場合は７軸アーム）のいずれかのジョイント構成となり、またアーム内の軸受に関しては、予圧付与された改良型軸受構成が採用される。
また別の関連する先行技術によるＣＭＭとして、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第５，９２６，７８２号（以下、「‘７８２号特許」という）により開示される１つまたは複数の自由度を排除するためにロック可能な運搬用ハウジングを備える多関節アームや、米国特許第５，９５６，８５７号（以下、「‘８５７号特許」という）により開示される高速切断取り付けシステムを備える多関節アームがある。
本願で紹介するタイプの、より新しいポータブルＣＭＭでは、中間コントローラやシリアルボックスの使用が不要であるが、これは、これらの機能がホストコンピュータにより提供されるソフトウェアの中に組み込まれたからである。たとえば、本願と同じ譲受人に譲渡され、引用をもって本願に援用される米国特許第５，９７８，７４８号（以下、「‘７４８号特許」という）は、１つまたは複数の実行可能プログラムを記憶し、使用者に対して命令（たとえば、検査手順）を供給し、基準データとなるＣＡＤデータを保存するオンボードコントローラを備える多関節アームを開示している。‘７４８号特許では、コントローラがアームに搭載され、プロセス中にたとえば検査手順等を使用者に指示する実行可能プログラムを実行する。このようなシステムでは、ホストコンピュータを使って実行可能プログラムを生成することができる。アームに搭載されたコントローラは、実行可能プログラムを実行するのに使用できるが、実行可能プログラムの作成または実行可能プログラムの変更には使用できない。ビデオゲームシステムにたとえると、ホストコンピュータはビデオゲームを書き、あるいは変更するためのプラットフォームとしての機能を果たし、アームに搭載されたコントローラは、ビデオゲームをプレイするためのプラットフォームの機能を果たす。コントローラ（たとえば、プレイヤ）は実行可能プログラムを変更することができない。‘７４８号特許に記載されているように、この結果、多関節アームごとにホストコンピュータを設ける必要がなくなり、低コストの三次元座標測定システムが実現する。本願と同じ譲受人に譲渡され、引用をもって本願に援用する米国特許出願第０９／７７５，２３６号（以下、「‘２３６号出願」という）は、‘７４８号特許に記載されたタイプの座標測定システムの使用者に実行可能プログラムを提供するための方法とシステムを開示している。この方法は、顧客から実行可能プログラム作成の要求を受け取るステップと、その実行可能プロ組むに関する情報を取得するステップを含む。すると、この三次元座標測定システムを使って実行されるべき多数の測定ステップをオペレータに手引きするための実行可能プログラムが開発される。この実行可能プログラムは、好ましくはインターネット等のオンラインネットワークで顧客に提供される。
本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第６，１３１，２９９号（以下、「‘２９９号特許」という）（その内容のすべてを引用により本願に援用する）が開示する多関節アームは、その上に表示デバイスが搭載され、オペレータは位置データとシステムメニュープロンプトを便利に表示させることができる。この表示デバイスは、たとえば、システム電源、トランスデューサの位置状態とエラー状態を示すＬＥＤを含む。本願と同じ譲受人に譲渡され、引用をもって本願に援用する米国特許第６，２１９，９２８号（以下、「‘９２８号特許」という）は、多関節アーム用のシリアルネットワークを開示している。シリアルネットワークは、アームに搭載されたトランスデューサからコントローラにデータを通信する。各トランスデューサは、トランスデューサデータを記憶するメモリを有するトランスデューサインタフェースを備える。コントローラは各メモリを逐次的にアドレス指定し、データがトランスデューサインタフェースメモリからコントローラに伝送される。本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第６，２５３，４５８号（以下、「‘４５８号特許」と第６，２９８，５６９号（以下、「‘５６９号特許」という）はどちらも、本願に記載されたタイプの多関節アームを備えるポータブルＣＭＭのための調整可能なカウンタバランスメカニズムを開示している。
上記のように各々の所期の用途に非常に適したものはあるものの、業界においては引き続き、使いやすく、製造効率がさらに高く、改善された特徴を提供し、低コストで販売できる、改良されたポータブルＣＭＭに対する明確なニーズがある。
米国特許第５，４０２，５８２号 米国特許第５，６１１，１４７号 米国特許第５，９２６，７８２号 米国特許第５，９５６，８５７号 米国特許第５，９７８，７４８号 米国特許出願第０９／７７５，２３６号 米国特許第６，１３１，２９９号 米国特許第６，２１９，９２８号 米国特許第６，２５３，４５８号 米国特許第６，２９８，５６９号 米国特許第５，４８６，９２３号 米国特許第５，５５９，６００号 米国特許第５，７９４，３５６号 米国特許第５，８２９，１４８号 米国特許第６，２１９，９２８号 米国特許出願第０９／７７５，２２６号
本発明によれば、ポータブルＣＭＭは、連接アーム区分材を有する多関節アームを備える。一実施例において、アーム区分材は、デュアルソケットジョイントを使って相互に所定の角度で取り付けられた軸受／エンコーダカートリッジを含む。各カートリッジは、少なくとも１つ、好ましくは２つの予圧付与された軸受アセンブリと１つのエンコーダ、好ましくは光エンコーダを有し、すべてがまとめて円筒状のハウジング内に収納されている。好ましくは、２つまたはそれ以上のエンコーダ読み出しヘッドを各ジョイントに使用し、平均化可能な相殺効果を生じさせる。アーム区分材はねじ嵌合で相互接続され、このアームは、直径がベース部で大きく、プローブ端部では小さくなるようにテーパがつけられている。
本発明の別の実施例によれば、多関節アームの連接アーム区分材のうちの１つまたは複数は、衝撃性の高い衝突や摩擦を制限し、人間工学的および美学的に好ましいグリップ位置を提供するために、交換可能な保護カバーおよび／またはバンパを備える。
本発明のまた別の実施例によれば、多関節アームは、ヒンジジョイントの１つにおいて、一体化された内部カウンタバランスを有する。このカウンタバランスは、金属シリンダから機械加工された比較的広い端絡環（エンドリング: end ring）と狭い内環（インターナルリング: internal ring）を有するコイルばねを利用する。ばねはさらに、アームのヒンジ構造にロックされる少なくとも２つ（好ましくは３つ）の柱状部材とばね調整メカニズムを備える。
本発明のさらに別の実施例において、多関節アームはその一端に測定プローブを備える。この測定プローブは、一体的に取り付けられたタッチトリガプローブを有し、これは従来のハードプローブへと容易に交換できる。測定プローブはまた、改良されたスイッチと測定インディケータライトを備える。一実施例において、スイッチは弓状の楕円形で、オペレータにとって操作しやすい。改良されたスイッチは、色、表面の手触りまたは高さを変えることで、オペレータが区別しやすく、またインディケータライトは操作しやすいように色分けされていることが好ましい。
本発明の他の実施例は、一体的なオンボード電源供給用充電器を備える多関節アームを含む。この電源／充電器ユニットは、完全に携帯型のＣＭＭを実現し、ＣＭＭを遠隔地で、および／または多関節アームを直接ケーブルで接続せずに使用することがずっと容易になる。
本発明の別の実施例は、一端に測定プローブを有する多関節アームを備える。測定プローブは、測定プローブを取り囲む回転可能なハンドルカバーとスイッチのアセンブリを有する。回転可能なハンドルカバーとスイッチのアセンブリによって、手がどの位置にあるかにかかわらず、測定プローブを保持し、作動させやすくなる。回転可能なハンドルカバーを設けることにより、さらに、プローブ端部に第三の回転軸を設ける必要がなくなるため、（７軸ＣＭＭや測定プローブに第三の回転軸を有するＣＭＭと比較して）より低コストで構成が容易なポータブルＣＭＭが実現される。
本発明のまた別の実施例において、ポータブルＣＭＭは、その一端に測定プローブを有し、他端に基部を有する連接アーム区分材を備える多関節アームを含む。この実施例の新規な特徴によれば、基部は、磁気表面にアームを付着させる磁気マウントを内蔵している。この内蔵磁気マウントは、好ましくは、多関節アームとねじ嵌合され、使いやすいオン／オフレバーを有する（このレバーは、好ましくは、マウントが磁気表面上に設置されると自動的に係合する）。
当業者は、以下の詳細な説明と図面から、本発明の上記の、またその他の特徴と利点を評価し、理解するであろう。
次に、図を参照すると、複数の図面にわたり、同様の要素には似通った番号が付されている。
まず、図１−図３を参照すると、本発明のＣＭＭが概して１０として示されている。ＣＭＭ１０は、複数のジョイントを有する、マニュアル型の多関節アーム１４を備え、その一端は基部１２に、もう一端は測定プローブ２８に取り付けられている。アーム１４は、基本的に２種類のジョイント、つまり長いジョイント（回転運動用）と短いジョイント（ヒンジ運動用）で構成される。長ジョイントはアームに沿ってほぼ軸方向、つまり長さ方向に位置づけられ、短ジョイントは、好ましくはアームの長さ方向の軸に対して９０°に位置づけられる。長ジョイントと短ジョイントはペアとして、一般に２−２−２構成と呼ばれるものを構成する（他の２−１−２、２−１−３、２−２−３等のジョイント構成も使用できる）。これらのジョイントペアの各々を図４から図６に示す。
図４は、第一のジョイントペア、つまり長ジョイント１６と短ジョイント１８の分解図である。図４はまた、携帯型電源供給用電子部品２０、ポータブルバッテリパック２２、磁気マウント２４および２つの部品からなる基部ハウジング２６Ａ，２６Ｂを含む基部１２の分解図も示す。これらの構成部品のすべてについて、後でより詳細に説明する。
重要な点として、多関節アーム１４の各種の基本的構成部品の直径は、基部１２からプローブ２８に向かって小さくなることがわかるであろう。このようなテーパのついた形状は連続的か、あるいは図の実施例のように、不連続的または段階的であってもよい。さらに、多関節アーム１４の主要構成部品の各々は、ねじ嵌合式に取り付けられ、それによって先行技術のＣＭＭに使用される多数の固定手段が不要となる。たとえば、後述のように、磁気マウント２４が第一の長ジョイント１６にねじ嵌合により取り付けられる。好ましくは、このようなねじ嵌合は自己固定式で、軸方向／曲げ剛性が高くなる。あるいは、図２５Ａ、図２５Ｂに示し、後述するように、多関節アームの主要構成部品は、フランジ付の相補的なテーパのついた雄雌の端部を有し、フランジが相互にボルトで固定されるものでもよい。
図５には、第二の長短ジョイントのセットが第一のセットに取り付けられている様子が示されている。第二のジョイントセットは、長ジョイント３０と短ジョイント３２からなる。磁気マウント２４を長ジョイント１６に取り付けたように、長ジョイント３０は長ジョイント１６の内側表面のねじ山にねじ嵌合によって取り付けられる。同様に、図６に示されるように、第三のジョイントセットが第三の長ジョイント３４と第三の短ジョイント３６からなる。第三の長ジョイント３４は、第二の短ジョイント３２の内側表面のねじ山にねじ嵌合によって取り付けられる。以下により詳しく述べるように、プローブ２８が短ジョイント３６にねじ嵌合によって取り付けられる。
好ましくは、各短ジョイント１８，３２，３６は、鋳造および／または機械加工によるアルミニウムの構成部品あるいは軽量剛性合金またはその複合材料で構成される。各長ジョイント１６，３０，３４は好ましくは、鋳造および／または機械加工によるアルミニウム、軽量剛性合金および／または繊維強化ポリマで構成される。上記の３つのジョイントペア（つまり、ペア１はジョイントペア１６，１８、ペア２はジョイントペア３０，３２、ペア３はジョイントペア３４，３６）の機械軸は、円滑で均一な機械的挙動を実現するために、基部に関して心合わせされている。基部１２からプローブ２８までの上記のテーパ構成は、より大きな負荷のかかる基部の剛性を高め、また使用する上で障害のないことが重要なプローブまたはハンドルのプロファイルを小さくするために好ましい。後でさらに詳しく説明するように、各短ジョイントはそのいずれかの端部において保護用バンパ３８に関連付けられ、各長プローブは保護用スリーブ４０または４１で覆われる。第一の長ジョイント１６は、基部ハウジング２６Ａ，２６Ｂによって保護され、これらのハウジングはスリーブ４０，４１が第二と第三の長ジョイント３０，３４に対して提供するのと同じ種類の保護を提供することがわかるであろう。
本発明の重要な特徴によれば、多関節アームのジョイントの各々は、図７、図８に示されるような短カートリッジ４２と長カートリッジ４４といったモジュール式の軸受／エンコーダカートリッジを利用している。これらのカートリッジ４２，４４は、デュアルソケットジョイント４６，４８の開口部に取り付けられる。各ソケットジョイント４６，４８は、第一の収納部つまりソケット１２０を有する第一の円筒形延長部４７と第二の収納部つまりソケット５１を有する第二の円筒形延長部４９を備える。一般に、ソケット１２０，５１は、相互に対して９０度に位置づけられているが、その他の相対的角度構成も利用可能である。短カートリッジ４２は、デュアルソケットジョイント４６，４８の各ソケット５１の中に位置づけられてヒンジジョイントを画定し、一方、長カートリッジ４４はジョイント４６のソケット１２０に（図２５参照）、また長カートリッジ４４’（図２６参照）はジョイント４８のソケット１２０にそれぞれ位置づけられ、各々が長さ方向のスイベルジョイントを画定する。モジュール式軸受／エンコーダカートリッジ４２，４４により、モジュール式エンコーダ構成部品が取り付けられる、予め圧縮された、あるいは予圧付与されたデュアル軸受カートリッジを別に製造することが可能となる。この軸受エンコーダカートリッジは次に、多関節アーム１４の外側骨格構成部品（つまり、デュアルソケットジョイント４６，４８）に固定的に取り付けることができる。このようなカートリッジの使用は、多関節アーム１４の高度なサブコンポーネントの高品質かつ高速な生産を可能にするため、この分野において大きな進歩である。
ここで紹介する実施例において、４種類のカートリッジのタイプ、つまり、ジョイント３０，３４のための２つの長軸方向カートリッジ、ジョイント１６のための１つの基部軸方向カートリッジ、短ジョイント１８のための１つの基部カートリッジ（カウンタバランスを含む）、ジョイント３２，３６のための２つのヒンジカートリッジがある。さらに、多関節アーム１４のテーパ形状と一致して、基部に最も近いカートリッジ（たとえば、長ジョイント１６と短ジョイント１８に位置する）は、直径の小さなジョイント３０，３２，３４，３６と比較して大きな直径を有する。各カートリッジは、予圧が付与された軸受装置と、この実施例においてはデジタルエンコーダでなるトランスデューサを備える。次に図９、図１０を参照し、軸方向の長ジョイント１６に位置づけられるカートリッジ４４について説明する。
カートリッジ４４は、内側スリーブ５４と外側スリーブ５６により分離された一対の軸受５０，５２を備える。軸受５０，５２には予圧が付与されていることが重要である。この実施例において、このような予圧は、スリーブ５４，５６の長さが異なること（内側スリーブ５４が外側スリーブ５６より約０．０００５インチ短い）によって付与され、締めたときに、事前に選択された予圧が軸受５０，５２にかかる。軸受５０，５２は、このアセンブリがシャフト６０上に回転可能に取り付けられた状態で、シール５８を使って密封される。その上側表面において、シャフト６０はシャフト上側ハウジング６２で終わる。環帯６３は、シャフト６０とシャフト上側ハウジング６２の間に画定される。このアセンブリ全体が外側カートリッジハウジング６４の内部に位置づけられ、シャフトとその軸受アセンブリは、内ナット６６と外ナット６８のコンビネーションを使ってハウジング６４に固定的に取り付けられる。組立時に、外側ハウジング６４の上部６５が環帯６３内で受けられることに注意する。上記の予圧は、内ナット６６と外ナット６８を締め、軸受に圧縮力を加えることにより、軸受５０，５２に付与され、内側スペーサ５４と外側スペーサ５６の間の長さの違いによって所望の予圧が付与されることが理解されるであろう。
好ましくは、軸受５０，５２は二重玉軸受である。十分な予圧を確保するために、軸受面はできるだけ平行であることが重要である。並行さは軸受の円周上の予圧の均一さに影響を与える。不均一な圧力が付与されると、軸受には粗い、不均一な回転トルクの感覚（フィール: feel）が与えられ、予想不能な偏心が起こり、エンコーダの性能が落ちる。モジュール式に取り付けられたエンコーダディスク（後述）の偏心によって、読取ヘッドの下で予測不能なフリンジパターンのシフトが発生する。その結果、エンコーダの大きな角度測定エラーが生じる。さらに、好ましくは二重軸受構造の剛性は、軸受の分離に直接関係している。軸受が離れれば離れるほど、アセンブリは剛性を増す。スペーサ５４，５６を使い、軸受の分離性を高める。カートリッジハウジング６４は好ましくはアルミニウムであるため、スペーサ５４，５６もまたアルミニウムで製造し、精密機械加工によって所望の長さと平行さを実現することが好ましい。その結果、温度が変化しても、予圧に影響を与えるような膨張の差が生じない。前述のように、予圧は、スペーサ５４，５６の長さに既知の差を持たせるように設計することによって実現される。ナット６６，６８を十分に締めると、この長さの差によって軸受に予圧が与えられる。シール５８を使って軸受を密閉するのは、軸受が汚れることですべての回転運動およびエンコーダの精度のほか、ジョイントの感覚にも影響が及ぶからである。
カートリッジ４４は、好ましくは一対の離間した軸受を備えるが、カートリッジ４４は単独の軸受または３つもしくはそれ以上の軸受を備えていてもよい。つまり、各カートリッジは少なくとも１つの軸受を備えていることが必要である。
本発明のジョイントカートリッジは、無制限に回転しても、あるいは限定的にのみ回転してもよい。限定的に回転する場合、ハウジング６４の外側表面上のフランジ７２の溝７０が円筒状のトラックとなり、これがシャトル７４を受ける。シャトル７４は、トラック７０内に乗り、回転停止設定ねじ７６等の取り外し可能なシャトルストッパに接触したところで、回転が停止する。回転量は、希望に応じて変化させることができる。好ましい実施例において、シャトルの回転は７２０°未満に限定される。このようなタイプの回転シャトルストッパが詳細に記されているのは、本願と同じ所有者による米国特許第５，６１１，１４７号であり、そのすべての内容を、引用をもって本願に援用する。
前述のように、別の実施例において、本発明で使用されるジョイントの回転は無制限でもよい。この後者の場合、周知のスリップリングアセンブリが使用される。好ましくは、シャフト６０は内部に空洞、つまり軸方向の開口部７８を有し、その一端において直径の大きな部分８０がある。軸方向の開口部７８と８０の交差地点に画定される肩部に、円筒形のスリップリングアセンブリ８２が接触している。スリップリングアセンブリ８２は、モジュール式ジョイントカートリッジにおいて説明した予圧付与された軸受アセンブリに関して構造的ではない（つまり、機械的な機能は果たさないが、電気的および／または信号伝達機能だけを果たす）。スリップリングアセンブリ８２は市販のスリップリングでもよいが、好ましい実施例において、スリップリングアセンブリ８２は、イギリス、バークシャー、リーディングのＩＤＭ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社から入手可能なＨシリーズスリップリングとする。このようなスリップリングはサイズがコンパクトで、その円筒形の設計から、シャフト６０内の開口部８０に使用するのに非常に適している。シャフト６０内の軸方向の開口部８０は、スリップリングアセンブリ８２からの配線を受けるような大きさと形状のチャネル８６と連絡する開口部８４に続く。このような配線は、チャネル８６とアパーチャ８４の中にぱちんとはまり、その中で受けられるワイヤカバー８８によって所定の位置に固定され、保護される。この配線は、図１０の９０に図式的に示されている。
前述のように、モジュール式カートリッジ４４は、すでに説明した予圧付与された軸受構造とモジュール式エンコーダ構造の両方を備えており、次にエンコーダ構造について説明する。引き続き図９、図１０を参照すると、本発明において使用される好ましいトランスデューサは、２つの主要構成部品である読取ヘッド９２と回折格子ディスク９４を有するモジュール式光エンコーダである。この実施例において、読取ヘッド９２のペアが読取ヘッドコネクタボード９６の上に設置されている。コネクタボード９６は、取り付けプレート１００に（固定手段９８によって）取り付けられる。ディスク９４は、好ましくは、シャフト６０の下側軸受面１０２に（好ましくは適当な接着剤を使って）付着され、読取ヘッド９２（これはプレート１００により支持、保持される）から離間され、心合わせされる。ワイヤファンネル(wire funnel)１０４とシーリングキャップ１０６が、ハウジング６４の下端の最後の外側カバーとなる。ワイヤファンネル１０４は、図１０において最もよく示されているように、配線９０を捕捉し、保持する。エンコーダディスク９４は、１０２に塗布される接着剤のために、シャフト６０により保持され、これとともに回転することがわかるであろう。図９、図１０は、二重読取ヘッド９２を示しているが、３個以上の読取ヘッド、あるいは図９Ａに示されているように、１個の読取ヘッドを用いてもよいことがわかるであろう。図９Ｂ−Ｅは、２個より多い読取ヘッドを備えるモジュール式カートリッジ４４の例を示す。図９Ｂ−Ｃは、プレート１００が受け、９０度間隔で配置された（これ以外の相対的間隔でもよい）４個の読取ヘッド９２を示す。図９Ｄ−Ｅは、プレート１００が受け、１２０度間隔で配置された（これ以外の相対的間隔でもよい）３個の読取ヘッドを示す。
ディスク９４を正しく位置合わせするために、ハウジング６４の位置調整ディスク９４に穴（図示せず）をあける。次に、ツール（図示せず）を使ってディスク９４を正しい位置に押し込み、そこで、ディスク９４とシャフト６６の間の接着剤を硬化させ、ディスク９４を所定の位置に固定する。その後、ハウジング６４の穴に穴栓７３を設置する。
ディスク９４と読取ヘッド９２の位置を逆転させ、ディスク９４をハウジング５６に取り付け、読取ヘッドがシャフト６０と一緒に回転するようにすることもできる点に注意することが重要である。このような実施例は、図１２Ａに示されており、ボード９６’がシャフト６０’と一緒に回転するように、シャフト６０’に（接着剤によって）取り付けられている。読取ヘッド９２’のペアはボード９６’に付着されるため、シャフト６０’と一緒に回転する。ディスク９４’は、ハウジング６４’に付着された支持体１００’の上に設置される。いずれの場合も、ディスク９４または読取ヘッド９２のどちらをシャフトとともに回転するように取り付けてもよいことがわかるであろう。重要なのは、ディスク９４と読取ヘッド９２がカートリッジ（またはジョイント）内に、光通信を維持しながら相互に関して回転可能に位置づけられることである。
好ましくは、本発明において使用される回転エンコーダは、米国特許第５，４８６，９２３号と第５，５５９，６００号において開示されており、そのすべての内容が引用をもって本願に援用される。このようなモジュール式エンコーダは、ＭｉｃｒｏＥ Ｓｙｓｔｅｍｓ社からＰｕｒｅ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｏｐｔｉｃｓの商標で市販されている。これらのエンコーダは、回折次数間の干渉を検出し、フリンジパターン内に挿入される光検出アレイ（たとえば、読取ヘッド）からのほぼ完璧な正弦波を生成する物理光学に基づいている。正弦波信号は電子的に補間され、光学干渉縞の１つ分に満たない変位の検出が可能となる。
レーザ光源を使い、レーザ光線がまずレンズによってコリメートされてからアパーチャによってサイズ調整される(sized)。コリメートされ、サイズ調整された光線は、光を０次光とすべての偶数次光を回折格子の構成によって抑制して別の次元に回折させる回折格子を通過する。０次光を抑制すると、発散する３次光を超えた領域が存在し、ここでは±１次光だけが重なってほぼ純粋な正弦波干渉を作り出す。１つまたは複数の感光アレイ（読取ヘッド）をこの領域の中に設置し、回折格子と検出器との間に相対的な動きが生じたときに、ほぼ純粋な正弦波出力の４つのチャネルを生成する。電子部品によってこの出力を増幅、正規化、補間して、所望の解像度レベルを得る。
このように簡潔なエンコーダの設計により、先行技術の光エンコーダと比較して、いくつかの利点が得られる。測定は、レーザ光源とそのコリメート用光学素子、回折格子および検出器のアレイだけで行うことができる。その結果、より嵩張る、先行技術による従来のエンコーダと比較して、きわめてコンパクトなエンコーダシステムが実現される。これに加え、回折格子と干渉縞の動きの間の直接的な関係から、従来の装置のような環境により生じるエラーが発生しないエンコーダが得られる。さらに、干渉領域が大きいため、またほぼ正弦波による干渉がこの領域内のあらゆる場所で得られるため、位置合わせの許容範囲が先行技術によるエンコーダの場合よりはるかに緩和される。
上記の光学エンコーダの重要な利点は、離れた要素の向きと距離、つまりエンコーダディスクに関する読取ヘッドの距離と向きの精度がそれほど厳密でなくてもよい点である。これにより、精度の高い回転測定と組立が容易なパッケージを実現できる。こうした「幾何学的条件に左右されない（ジオメトリ・トレラントな: geometry tolerant）」エンコーダ技術を用いた結果、大幅にコストが削減され、製造しやすいＣＭＭ１０が得られる。
上記の好ましい実施例は光ディスク９４を備えているものの、本発明の好ましい実施例はまた、読取ヘッドが相対的な運動を測定することのできるあらゆる光学フリンジパターンを包含することがわかるであろう。本願において、このようなフリンジパターンとは、運動を測定する光学要素の周期的アレイのすべてを意味する。この光学要素またはフリンジパターンは、前述のように回転する、あるいは静止したディスクの上に取り付けることができるが、そのほかにも、カートリッジの相対的に移動する構成要素（シャフト、軸受またはハウジング等）のいずれにも、載置、固定その他位置づけ、設置できる。
実際には、読取ヘッドとこれに関連する周期的アレイまたはパターンを必ずしも光学機器に基づいていなければならない（前述のとおり）とはかぎらない。むしろ、より広い意味において、読取ヘッドは、運動、一般に回転運動の測定に使用可能なその他の測定可能な量または特性のその他の周期的パターンを読み取る（あるいは感知する）ことができるであろう。このようなその他の測定可能な特性には、たとえば、反射率、不透過率、磁界、キャパシタンス、インダクタンスまたは表面粗さ等がある。（表面粗さのパターンは、ＣＣＤカメラをはじめとするカメラの形態での読取ヘッドまたはセンサを使って読み取ることができる。）このような場合、読取ヘッドは、たとえば、磁界、反射率、キャパシタンス、インダクタンス、表面粗さその他の周期的な変化を測定する。したがって、本願において、「読取ヘッド」とは、上記のような測定可能な量または特性の解析に用いられるあらゆるセンサまたはトランスデューサおよびこれに関連する電子機器を指し、光学読取ヘッドは１つの好ましい例にすぎない。言うまでもなく、読取ヘッドによって読み取られる周期的パターンは、読取ヘッドと周期的パターンの間に相対的な（一般には回転）運動があるかぎり、どのような表面にも存在する。周期的パターンの例には、回転または静止構成部品上に特定のパターンで設置された磁気、誘導性あるいは容量性媒体がある。さらに、表面粗さが読取対象の周期的パターンであるとすると、関連する読取ヘッド（おそらくはＣＣＤカメラ等のカメラ）と交信するどの構成部品の表面粗さも利用可能であるため、別の周期的媒体を載置またはその他の方法で設置する必要がない。
前述のように、図９、図１０は、軸方向に長いジョイント１６のためのモジュール式軸受エンコーダカートリッジの要素を示している。図１１、図１２は、軸方向の長ジョイント３０，３４のための軸受エンコーダカートリッジを示している。これらのカートリッジアセンブリは、図９、図１０に示されたものとほぼ同じであるため、４４’と参照番号が付与されている。これらの図からカートリッジ４４との小さな相違が明らかであり、たとえば、異なる構成のワイヤキャップ／カバー８８’、若干異なるワイヤファンネル／カバー１０４’，１０６’およびハウジング６４’の上端のフランジ７２’の位置に関する相違である。また、ハウジング６４’とシャフト上側ハウジング６２との間のフランジは、上方向に広がっている。もちろん、図１１、図１２に示される各種の構成部品の相対的な長さは図９、図１０に示されるものと若干異なっていてもよい。３つの構成部品はすべてほぼ同じであるため、同一の識別番号を付与し、これにダッシュ記号を付けた。図１１Ａは図１１と同様であるが、１個の読取ヘッドを使用した実施例を示している。
次に、図１３、図１４を参照すると、短いヒンジジョイント３２，３６における軸受エンコーダカートリッジに関する同様の展開断面図が示されている。図１１、図１２の長い軸方向ジョイント４４’のように、短いヒンジジョイント３２，３６のカートリッジも、上で詳細に説明したカートリッジ４４とほぼ同じであるため、これらのカートリッジの構成部品は４４”で識別され、同様の構成部品は二重ダッシュ記号で識別される。カートリッジ４４”は短ジョイント３２，３６に用いるためのものなので、これらのジョイントのヒンジによる運動によってワイヤが軸方向の開口部７８”，８０”を単純に通過するため、スリップリングアセンブリが不要であることがわかるであろう。図１３Ａは図１３と同様であるが、１個の読取ヘッドを用いた実施例を示している。
本願にて説明した図において、たとえば図１０、図１２等に示したモジュール式の軸受エンコーダカートリッジはすべて、内側案内溝と外側案内溝および内側案内溝と外側案内溝の間に設置された複数の玉軸受を備える軸受５０，５２を利用している。これらの内側案内溝と外側案内溝は、それぞれ内側と外側の軸受スペーサ５４，５６を使って、相互に長さ方向に分離されている。別の実施例において、従来のようなこの内側と外側の軸受案内溝は使用されない。そのかわりに、シャフト６０が軸受５０，５２の一方または両方の内側案内溝として使用され、および／またはハウジング６４が軸受５０，５２の一方または両方の外側案内溝として使用される。このようなモジュール式カートリッジの別の構成が図４１、図４２、図４３に示されている。図４１と図４２は、ハウジングを近位と遠位軸受の両方の外側案内溝に使用される実施例を示し、図４３の実施例では、シャフトを近位と遠位の軸受ペアのための内側案内溝として使用している。
図４１を参照すると、上記の種類の別のカートリッジ構成が６００に示されている。カートリッジ６００は、これまでの図（たとえば、図１２を参照）のカートリッジと同様であるが、基本的な違いは、軸受ペア５０，５２の内側と外側の軸受案内溝がない点である。このように、図４１の構成は、ハウジング６０４の中に設置されたシャフト６０２を利用している。図１２の実施例のように近位と遠位の軸受のために別の外側案内溝を用いるのではなく、ハウジング６０４は一体として遠位の軸受のための外側案内溝を画定する適正な環状凹部（軸受表面）を有する。遠位の外側案内溝は、ハウジング６０４の内側表面に形成された軸受表面６０６によって画定される。シャフト６０２は、その中に形成された相補的な弓状表面６０８を有し、これが遠位の軸受のための内側軸受案内溝として機能する。選択的な複数の開口部を有する円筒状の玉軸受保持器（ボールリテーナ: ball retainer）６１０がシャフト６０２とハウジング６００の間に設置され、その中に複数の玉軸受６１２を保持する。このように、玉軸受６１２は玉軸受保持器６１０によって保持され、一体のシャフト６０２の弓状軸受表面６０８とハウジング６０４の環状軸受凹部６０６との間にとどまる。近位の軸受は、シャフト６０２の下側部分にねじ嵌合によって取り付けられ、軸受スペーサ６１６の底面を支える軸受ナット６１４を使って形成される。軸受スペーサ６１６は、シャフト６０２から横方向に延びる肩部６１７を有する。軸受ナット６１４は、複数の玉軸受６２０を支える弓状表面６１８を有し、複数の玉軸受は、上記の遠位の軸受と同様に、玉軸受保持リング６１０の中に保持される。
図４１と同様に、図４２はハウジングが近位と遠位の軸受外側案内溝として使用されるモジュール式カートリッジの構成を示している。より詳しくは、図４２は、ハウジング６２６の内部で受けられるシャフト６２４を備えるカートリッジ６２２を示している。ハウジング６２６は、一対の遠位と近位の環状、弓状軸受表面６２８，６３０を有し、これらが一体的な外側軸受案内溝として機能し、複数の玉軸受を受ける。図４２の実施例において、遠位と近位の軸受の各々のための内側案内溝は、遠位の内側軸受スペーサ６３２と近位の内側軸受スペーサ６３４によって提供される。これらの軸受スペーサは各々、それぞれ玉軸受を支持するための弓状凹部６３６，６３８を有する。軸受ナット６４０は、シャフト６２４の下側部分にねじ嵌合により取り付けられ、軸受アセンブリ全体を一緒に保持する。
次に、図４３を参照すると、この実施例では、内側シャフトが遠位と近位の軸受のための内側軸受案内溝として使用されている。図４３は、ハウジング６４６の内部に設置された一体的なシャフト６４４を備えるモジュール式カートリッジ６４２を示している。遠位の軸受は、シャフト６４４に弓状軸受表面６４８を設けることによって形成される。弓状表面６４８が支持する関係の位置に、ハウジング６４６の中に一体的に形成された別の弓状表面６５０が配置されている。玉軸受保持リング６５２が弓状軸受表面６４８と６５０の間に設置され、複数の玉軸受６５４を保持する。このように、モジュール式カートリッジ６４２の遠位の軸受は、それぞれシャフト６４４とハウジング６４６の中に一体的に形成された一対の軸受表面を利用している。言い換えれば、モジュール式カートリッジ６４２における遠位の軸受は内側案内溝も外側案内溝も持たず、内側案内溝と外側案内溝の機能は、シャフトとハウジングの両方の中に形成された一体的な軸受表面によって果たされる。モジュール式カートリッジ６４２の近位の軸受は、上記と同様に、シャフト６９４の中に形成された一体的な弓状軸受表面６５６から形成される。ハウジングロックナット６５８は、ハウジング６４６にねじ嵌合によって固定される。ハウジングロックナット６５８は、ハウジング６４６にねじ嵌合で取り付けられ（その中に軸受スペーサ６５９をはさむ）、弓状軸受表面６６０を有する。２つの弓状軸受表面６５６と６６０は両者の間に軸受保持リング６６２を備え、これは複数の玉軸受６６４を受けるための開口部を有する。モジュール式カートリッジ６４２はハウジングロックナット６５８をねじ嵌合で取り付けることによって完全に組み立てられ、ハウジングロックナット６５８は、ハウジング６４６にねじ嵌合されると（その間に軸受スペーサ６５９をはさむ）、玉軸受保持リング６５２，６６２と玉軸受６５４，６６４のアセンブリ全体を１つの動作単位として一緒に保持することが理解されるであろう。
図４１から図４３には示されていないものの、これらのモジュール式カートリッジ６００，６２２，６４２は、読取ヘッドと回転する周期的なアレイまたはパターンのほか、たとえば図１２や上記のモジュール式カートリッジの他の実施例に示されるスリップリング等の任意の構成部品を備える。さらに、軸受ナット６１４，６４０，６５８はすべて、アセンブリを一緒に保持し、選択された程度の予圧を提供するのに利用できる。
図４１、図４２、図４３の他のカートリッジ構成はすべて、先に説明した別々の内側と外側の軸受案内溝を用いるカートリッジ構成と比較して、いくつかの重要なコストおよび性能面での利点を有する。第一に、一般に、図４１から図４３の構成では、シャフトが近位および／または遠位の軸受の内側案内溝として使用され、またはハウジングが近位および／または遠位の軸受の外側案内溝として使用され、少なくとも内側または外側軸受案内溝を除くことが可能であるため、カートリッジの構成部品が少なくてすむ。さらに、図４１から図４３の構成によって、より剛性の高いカートリッジが得られると思われる。１つのより剛性の高いカートリッジ（つまりより少ないカートリッジ構成部品）を用いることで、カートリッジの構成部品の運動によって誘発されるエラーが少なくなり、したがって、より精度の高い測定結果が得られることがわかるであろう。さらに、図４１から図４３のモジュール式カートリッジは、好ましくは、個々の構成部品と同じ材料を使って製造される。好ましくは、図４１から図４３に示すモジュール式カートリッジの各構成部品は、すべてスチールで作製される（アルミニウムとスチールの組み合わせ等、複合材料で作製された多くの先行技術の軸受構成部品と異なる）。単独の材料（好ましくはスチール）でカートリッジ全体を作製することが可能であると、カートリッジ構成部品の性能が改善され、これは、カートリッジの各構成部品の性能が、カートリッジが動作するＣＭＭアームの動作温度範囲全体を通じて一定に保たれるからである。
最後に、図１５、図１６を参照すると、短いヒンジジョイント１８のためのモジュール式軸受／エンコーダカートリッジが１０８に示されている。カートリッジ１０８の構成部品のほぼすべてが、カートリッジ４４，４４’，４４”の構成部品とほぼ同じであるが、重要な例外はカウンタバラスアセンブリが設けられている点であることがわかるであろう。このカウンタバランスアセンブリは、ハウジング６４”の上で受けられ、図２６から図２８を参照しながら以下に説明する方法でＣＭＭ１０に重要なカウンタバランス機能を提供するカウンタバランススプリング１１０を備える。図１５Ａは図１５と同様であるが、１個の読取ヘッドを使った実施例を示す。
前述のように、好ましい実施例において、エンコーダの中に複数の読取ヘッドを使用することができる。エンコーダの角度測定は、負荷を受けることによるディスクの偏心や半径方向の運動により影響を受けることがわかるであろう。２個の読取ヘッドを相互に対して１８０°に位置づけることにより、偏心が起こり、それが各読取ヘッドにおける相殺効果の原因となることがわかっている。このような相殺効果は平均化され、最後の「他の影響を受けない」角度測定が行われる。したがって、２個の読取ヘッドを使用することと、それによるエラー相殺の結果、エラーが発生しにくく、より精度の高いエンコーダ測定が可能となる。図１７から図１９は、たとえば、ジョイント１６，１８（つまり、基部に最も近いジョイント）に見られるような、直径のより大きなカートリッジにおいて有益な２個の読取ヘッドを用いた実施例のそれぞれ底面図、断面図、上面図である。このように、カートリッジエンドキャップ１００の上には一対の回路基板９６が載置され、各回路基板９６には読取ヘッド９２が機械的に取り付けられている。読取ヘッド９２は、好ましくは、相互に１８０°離して位置づけられ、ディスクの偏心または半径方向への移動から得られるエラー相殺が実現される。各基板９６はさらに、回路基板９６を内部バスおよび／またはその他の配線に取り付けるためのコネクタ９３を備えており、これについては後述する。図２０から図２２は、図１７から図１９とほぼ同じ構成部品を示しているが、カートリッジエンドキャップ１００の半径が小さい点が基本的に異なる。この小さな直径の読取ヘッド２個の実施例は、たとえば、ジョイント３０，３２，３４，３６の小さな直径のカートリッジに関連付けられる。
少なくとも２個の読取ヘッド（あるいは図９Ｄ−Ｅのような３個の読取ヘッドや図９Ｂ−Ｃのような４個の読取ヘッドでもよい）を使用することはまた、従来の座標測定機器においても、コスト削減と製造上の複雑さを軽減するために有利に利用される。たとえば、引用をもって本願に援用される米国特許第５，７９４，３５６号（以下、「ラーブ‘３５６号特許」という）に記載された座標測定機器は、ジョイントの半分とともに静止する第一のハウジングと、ジョイントの残りの半分とともに静止する第二のハウジングを備え、第一と第二のハウジングは、それぞれ一緒に回転できるように、予圧付与された軸受を有する。第一のハウジングはパッケージされたエンコーダを保持し、第二のハウジングは、第一のハウジングの中に延び、パッケージされたエンコーダから突出するエンコーダシャフトと係合する、半径方向に配置された内部シャフトを備える。先行技術によるパッケージエンコーダでは、精度の高い回転測定を継続して行うために、エンコーダに負荷がかけられていないようにし、内部シャフトの軸とパッケージエンコーダの軸との小さな位置ずれがあっても、第二のハウジングの動きが正確にエンコーダに伝えられなければならなかった。軸方向の位置ずれにおける製造上の誤差を調整するために、特殊な連結装置をエンコーダシャフトと内部シャフトの間に接続する。このような構造は、ラーブ‘３５６号特許の図７に見られる。
これに対し、図３５は、ラーブ‘３５６号特許によるＣＭＭの連結装置とパッケージエンコーダが取り除かれ、その代わりにエンコーダディスク９６とエンドキャップ１００が用いられている変更された構造４００を示している。ここで、２つのジョイントは相互に対して９０°に配置され、各ジョイントが第一のハウジング４２０と第二のハウジング４１０を有する。内部シャフト４１２は、第二のハウジング４２０から第一のハウジング４１０の中に延びる。図のように、エンコーダディスク９６は、たとえば接着剤によって、内部シャフト４１２の端部に取り付けられ、エンドキャップ１００は第一のハウジング４２０の中に固定されている。しかしながら、ジョイントの動作に影響を与えることなく、エンコーダディスク９６を第一のハウジング４２０の中に固定し、エンドキャップ１００を内部シャフト４１２に固定してもよいことがわかるであろう。
前述のように、２個（あるいは３個以上）の読取ヘッドを使用し、その結果エラー相殺が実現することにより、軸方向の小さな位置ずれがあったとしても、エラーが少なく、精度の低いエンコーダ測定が可能となる。さらに、回折格子とフリンジの移動との間の直接的な関係によって、エンコーダには先行技術の装置のような環境的に誘発されるエラーが発生しない。その上、干渉領域が大きいため、またこの領域内でほぼ正弦波の干渉が得られるため、位置合わせに関する許容範囲は前述のような先行技術のエンコーダよりはるかに緩和される。
別の例として、引用をもって本願に援用されるイートンの米国特許第５，８２９，１４８号（以下、「イートン‘１４８号特許」という）は、パッケージエンコーダが、主要回転軸受を提供することによって各ジョイントの一体部分を構成し、その結果、前述のラーブ‘３５６号特許では求められていた軸方向の位置ずれの補償が不要となる。しかしながら、エンコーダは主要回転軸受を有するため、エンコーダを構造的に丈夫にし、各種の負荷を受けても、その性能に影響が及ばないことが重要である。これによって、エンコーダがコスト高で大きいものとなる。このような構造は、イートン‘１４８号特許の図４に示されている。
これに対し、図３６は、イートン‘１４８号特許のパッケージエンコーダと接続シャフトが取り除かれ、その代わりにエンドキャップ１００とエンコーダディスク９６が用いられている変更された構造４５０を示している。ここで、第一のハウジング４７０はエンドキャップ１００を保持し、軸受４７２によって第二のハウジング４６０の内部シャフト４６２を保持する。内部シャフト４６２はエンドキャップ１００の近くまで延び、エンコーダディスク９６は、たとえば接着剤を使って内部シャフト４６２の端部に取り付けられる。図３５の実施例のように、２個の（または３個以上の）読取ヘッドを使用することで、ジョイントの精度を犠牲にすることなく、大幅にコストを削減し、複雑さを軽減することができる。
次に、図２３Ａを見ると、図９Ａ、図１１Ａ、図１３Ａ、図１５Ａの単独の読取ヘッドを用いた実施例に関する電子機器のブロック図が示されている。ＣＭＭ１０は、好ましくは、外部バス（好ましくはＵＳＢバス）２６０と、より多くのエンコーダや外付けレールや第７軸のような追加の回転軸のいずれかのために拡張できるように設計された内部バス（好ましくはＲＳ−４８５）２６１を備える。内部バスは、好ましくはＲＳ４８５に適合し、このバスは、好ましくは、すべての内容が引用をもって本願に援用される、本願と同じ譲受人に譲渡された米国特許第６，２１９，９２８号に開示されているように、ポータブルＣＭＭアームのトランスデューサからデータを伝えるためのシリアルネットワークに適合する方法で、シリアルネットワークとして使用されるように構成される。
図２３Ａを参照すると、各カートリッジ内の各エンコーダがエンコーダボードと関連付けられていることがわかる。ジョイント１６のカートリッジ用のエンコーダボードは、基部１２の内部に配置され、図２５において１１２と識別されている。ジョイント１８，３０のためのエンコーダは、第二の長ジョイント３０の中に配置され、図２６において１１４と識別されているデュアルエンコーダボードの上で加工される。図２６はまた、ジョイント３２，３４において使用されるエンコーダのための同様のデュアルエンコーダボード１１６を示しており、ボード１１６は図２６に示されるように、第三の長ジョイント３４の中に位置づけられている。最後に、エンドエンコーダボード１１８は、図２４に示されているように測定プローブハンドル２８内に配置され、短ジョイント３６の中のエンコーダを加工するのに使用される。ボード１１４，１１６，１１８の各々はサーモカップルに関連付けられ、温度変化による温度補償が行われる。各ボード１１２，１１４，１１６，１１８には、埋め込み式のアナログ・デジタル変換機能、エンコーダカウント機能およびシリアルポート通信機能が搭載される。各ボードはまた、読取プログラマブルフラッシュメモリを備え、動作データのローカル保存が可能である。主要プロセッサボード１１２は、外部ＵＳＢバス２６０を通じて現場でのプログラムも可能である。前述のように、内部バス（ＲＳ−４８５）２６１は、外付けレールおよび／または第７の回転軸を設け、より多くのエンコーダへと拡張できるように設計されている。内部バス診断のために、軸ポートが設けられている。これらの図の１０に示されているタイプの複数のＣＭＭは、外部ＵＳＢ通信プロトコルの能力によって、１つのアプリケーションに取り付けることができる。さらに、複数のアプリケーションを、まさに同じ理由で、単独のＣＭＭ１０に取り付けることもできる。
好ましくは、各ボード１１２，１１４，１１６，１１８は、モトローラ社からＤＳＰ５６Ｆ８０７の名称で入手可能なプロセッサに代表される１６ビットデジタル信号プロセッサを備える。この単独の処理用構成部品は、シリアル通信、直交復号、Ａ／Ｄコンバータおよびオンボードメモリ等の多くの処理機能を複合的に備え、これによって各ボードに必要なチップの総数が減少する。
本発明の別の重要な特徴によれば、エンコーダの各々が個別化された識別チップ１２１に関連付けられている。このチップは、個々のエンコーダを識別するため、個別の軸受／エンコーダモジュールカートリッジを識別し、品質管理、試験、修理を容易かつ迅速に行うことができる。
図２３Ｂは、図２３Ａと同様の電子機器のブロック図であるが、図１０、図１２、図１４、図１６から図２２の２個の読取ヘッドを用いた実施例を示している。
図２４から図２６を参照しながら、多関節アーム１４における各カートリッジのアセンブリについて説明する（図２４は、基部１２のないアーム１０を示し、図２４から図２６は、図９Ａ、図１１Ａ、図１３Ａ、図１５Ａの１個の読取ヘッドを用いた実施例を利用している点に注意）。図２５に示すように、第一の長ジョイント１６は、比較的長いカートリッジ４４を備え、その上端はデュアルソケットジョイント４６の円筒状ソケット１２０の中に挿入されている。カートリッジ４４は、適当な接着剤を使って、ソケット１２０の中に固定されている。カートリッジ４４の反対の下端は延長チューブの中に挿入され、このチューブは、この実施例においてはアルミニウムスリーブ１２２である（ただし、スリーブ１２２は剛性合金または複合材料で構成してもよい）。カートリッジ４４は、やはり適当な接着剤を使って、スリーブ１２２の中に固定される。スリーブ１２２の下端には、内部のねじ山１２６を有する大きな外径の部分１２４がある。このようなねじ山は、外側に向かってテーパがつけられ、図４に明確に示されているように、磁気マウントハウジング１３０の内側にテーパのついたねじ山１２８とねじ嵌合によって係合するように構成されている。これまでに説明したように、ＣＭＭ１０の複数のジョイントはすべて、このようなテーパのついたねじ山を使って相互に連結される。好ましくは、テーパのついたねじ山は、自己締め付け型のＮＰＴタイプであり、固定ナットやその他の固定手段が不要である。ねじ山はまた、ねじ嵌合ロッキング手段を備えることが可能で、また備えるべきである。
次に、図２６を参照すると、第一の長ジョイント１６と同様に、長いカートリッジ４４’がデュアルソケットジョイント４６’の円筒形開口部１２０’に接着させて固定されている。カートリッジ４４’の外側ハウジング６４’は、フランジ７２’の下側表面によって画定される肩部１３２を備える。この肩部１３２は、ハウジング６４’の外側表面の上に配置され、これを取り囲む円筒形の延長チューブ１３４を支持する。延長チューブは、ジョイントにおいて、ねじ山のついた構成部品に取り付けるための、各種の長さのチューブを作るために使用される。延長チューブ１３４はしたがって、カートリッジ６４’から外側に向かって延び、その中にねじ山を有するスリーブ１３６が挿入されている。適当な接着剤を使って、ハウジング４４’を延長チューブ１３４に取り付け、またスリーブ１３６とチューブ１３４とを接着させる。スリーブ１３６は、外側にねじ山１３８を有するテーパ部で終わる。外側のねじ山は、デュアルソケットジョイント４８の開口部１４４に接着させて固定されている接続部品１４２の上の内側ねじ山１４０とねじ嵌合によって係合する。好ましくは、延長チューブ１３４は、適当な炭素繊維複合材等の複合材料で構成されるのに対し、ねじ嵌合可能なスリーブ１３６はアルミニウムで構成され、デュアルソケットジョイント４８の熱特性に適合する。ＰＣボード１１４が支持部１４６に固定され、支持部１４６はデュアルソケットジョイント支持部１４２に固定されることがわかる。
上記のねじ山による接続に加え、ジョイントのうちの１つ、いくつかまたは全部は、図２５Ａ−Ｂに示されているようなねじ山付固定装置を使って相互に接続してもよい。図２６のねじ山付スリーブ１３６ではなく、図２５Ｂのスリーブ１３６’は平滑なテーパのついた終端１３７を有し、これが相補的にテーパをつけたソケット支持部１４２’で受けられる。フランジ１３９は、円周上でスリーブ１３６’から外側に向かって延び、ねじ山付ボルト１４１を受けるために一連のボルト穴（この場合は６個）が開いている。ボルト１４１は、ソケット支持部１４２’の上側表面に沿った対応する穴の中にねじ嵌合によって受けられる。延長チューブ１３４’は、図２６の実施例のように、スリーブ１３６’の上で受けられる。ジョイントのための相補的なテーパがつけられた雌雄の相互接続により、従来技術と比較して、接続界面が改善される。
さらに図２６を参照すると、第三の長ジョイント３４の長カートリッジ４４”が、長ジョイント３０のカートリッジ４４’と同様にアーム１４に固定されている。つまり、カートリッジ４４”の上側部分は、デュアルソケットジョイント４６”の開口部１２０”の中に接着されて固定される。延長チューブ１４８（好ましくは、チューブ１３４について述べたような複合材料で構成）は、外側ハウジング６４”の上に配置され、その外側に向かって延び、延長チューブ１４８の内径に接着させて固定される係合スリーブ１５０を受ける。係合スリーブ１５０は、外側ねじ山１５２を有するテーパ部で終わり、デュアルソケットジョイント１４８’内の円筒形ソケット１５６に接着させて固定されているデュアルソケットジョイント支持部１５４の上の相補的な内側ねじ山１５３と係合する。プリント配線基板１１６も同様に、デュアルソケットジョイント支持部１５４に固定されたＰＣＢ支持部１４６’を使って、デュアルソケットジョイントに接続される。
図７、図８に関して説明したように、図１３、図１４の短カートリッジ４４’と図１６の１０８は、２つのデュアルソケットジョイント４６，４８の間に単純に位置づけられ、適当な接着剤を使って、デュアルソケットジョイント内に固定される。その結果、長短のカートリッジは、相互に直角（あるいは、希望に応じて直角以外の角度）に容易に取り付けられる。
上述のようなモジュール式の軸受／トランスデューサカートリッジは、たとえば、上記のラーブ‘３５６号特許とイートン‘１４８号特許等において示されているポータブルＣＭＭにおける重要な技術的進歩である。これは、カートリッジ（またはカートリッジのハウジング）が実際に、多関節アームを構成する各ジョイントの構造的要素を画定しているからである。本願において、「構造的要素」とは、カートリッジの表面（たとえば、カートリッジハウジング）が多関節アームのその他の構造的構成部品に固定して取り付けられ、アームを変形せずに（あるいは最大でも、なるべく小さな変形で）回転を伝えるようにすることを意味する。これは、別のジョイント要素と伝達要素が必要で、回転エンコーダがジョイント要素の一部である（しかし、伝達要素ではない）従来のポータブルＣＭＭ（ラーブ‘３５６号特許とイートン‘１４８号特許に開示されているもの等）とは反対である。基本的に、本発明は、ジョイントと伝達要素の機能を１つのモジュール式構成部品（つまり、カートリッジ）にまとめることにより、別の伝達要素（伝達部材等）を設ける必要性をなくした。したがって、別個のジョイントと伝達部材で構成される多関節アームではなく、本発明は、長短のジョイント要素の組み合わせ（つまり、カートリッジ）で構成される多関節アームを利用しており、これらの要素はすべてアームの構造上の要素である。その結果、先行技術に比べて効率が改善される。たとえば、‘１４８号特許と‘５８２号特許のジョイント／伝達部材の組み合わせにおいて使用される軸受の数は４つ（ジョイント内に２つ、伝達部材内に２つの軸受）であるのに対し、本発明のモジュール式軸受／トランスデューサカートリッジは、最低１つの軸受（２個のほうが好ましい）しか用いないが同じ機能を（異なる、改善された方法で）実現できる。
図２４Ａ、図２６Ａ−Ｂは、図２４から図２６と同様の断面図であるが、図１０、図１２、図１４、図１６から図２２の２個の読取ヘッドを用いた実施例を示しており、また図３ＡのＣＭＭ１０´の断面図も示す。
多関節アーム１４および／または各種のアーム区分材の全体的な長さは、その所期の用途に応じて異なる。一実施例において、多関節アームの全長は約２４インチであり、約０．０００２インチから０．０００５インチまでのオーダーで測定を行う。このアームの寸法と測定精度の場合、マイクロメータ、高さ測定器、カリパスその他の一般的なハンドツールを使って現在実現できる測定に十分適している。もちろん、多関節アーム１４は、これより小さくても、大きくてもよく、また精度レベルも上記以外でもよい。たとえば、より大きなアームでは、全長８または１２フィート、関連する測定精度は０．００１インチで、ほとんどのリアルタイム点検やリバースエンジニアリングでの使用が可能である。
ＣＭＭ１０は、その上にコントローラを取り付けて使用でき、また上記の特許第５，９７８，７４８号および出願第０９／７７５，２２６号において開示されているような、比較的簡素化された実行可能プログラムを実行させるために使用でき、あるいはホストコンピュータ１７２上の複雑なプログラムでも使用できる。
図１から図６と図２４から図２６を参照すると、好ましい実施例において、長短のジョイントの各々は、大きな衝撃を制限し、人間工学的に楽なグリップ位置（さらに美学的に好ましい外観）を実現する役割を果たす弾性バンパによって保護されている。長ジョイント１６，３０，３４はすべて硬質プラスチック（たとえばＡＢＳ）の交換可能なカバーによって保護され、これは衝撃および摩擦保護材の役割を果たす。第一の長ジョイント１６について、この硬質プラスチックの交換可能なカバーは、図４に示されているように、２つの部分からなるベースハウジング２６Ａ，２６Ｂの形態をとる。長ジョイント３０，３４はそれぞれ、一対のカバー部品４０，４１によって保護され、これらは、図５、図６に示されているように、適当なねじを使って蛤のように相互に固定され、保護スリーブを形成する。好ましい実施例において、各長ジョイント３０，３４のためのこの硬質プラスチックの交換可能なカバーは、好ましくは複合材料の（炭素繊維の）延長チューブ１３４，１４８をそれぞれ取り囲む。
好ましくは、カバーの一方、この場合ではカバーセクション４１は、その中に一体的に鋳造された斜めの支持柱１６６を備え、これがアームの肘部分で回転を制限し、プローブ２８が静止位置において基部１２と衝突するのを防止している。これは、図３、図２４、図２６において最もよく示されている。柱１６６はしたがって、不要な衝撃と摩擦を制限していることがわかる。
図２９、図３１に関して後述するが、プローブ２８はまた、硬質プラスチック材で構成される交換可能なプラスチック保護カバーを備えていてもよい。
図３Ａ、図２４Ａ、図２６Ａ−Ｂは、蛤のような構成であるが、ねじ山付固定具ではなく、ストラップまたはばねクリップ１６７を使って所定の位置に保持される、別の保護スリーブ４０’，４１’を示している。
短ジョイント１８，３２，３６の各々は、前述のように、また図１から図３および図５から図６に明確に示されているように、一対の弾性（たとえば、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（登録商標）等の熱可塑性ゴム）のバンパ３８を備える。バンパ３８は、ねじ山付固定装置、適当な接着剤、あるいはその他適当な方法で接着させることができる。弾性またはゴムバンパ８は、大きな衝撃を制限するほか、美学的に良好で人間工学的に楽なグリップ位置となる。
上記のカバー４０，４１，４０’，４１’とバンパ３８はすべて、交換が容易で（ベースハウジング２６Ａ，２６Ｂと同様）、アーム１４はＣＭＭ１０の機械的性能に影響を与えることなく、素早く、低コストで改装できる。
さらに図１から図３を見ると、ベースハウジング２６Ａ，Ｂは、図３の１６８において示されているように、球を取り付けるための少なくとも２つの円筒状の突起を有する。球は、クランプ型のコンピュータホルダ１７０の取り付けに使用され、コンピュータホルダ１７０は、携帯型またはその他のコンピュータ機器１７２（たとえば、「ホストコンピュータ」）を支持する。好ましくは、円筒状の突起がベースハウジング２６Ａ，Ｂの片側に設置され、ボールとクランプ型のコンピュータマウントをＣＭＭ１０の片側に設置できる。
次に、図１５、図１６、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２８を参照すると、ＣＭＭ１０に使用するための好ましいカウンタバランスが示されている。従来、本願で紹介するタイプのポータブルＣＭＭは、外側から取り付けられたコイルばねを利用しており、このコイルばねは、カウンタバランスとして使用するために、多関節アームの外側に別個に張り出して取り付けられている。これに対し、本発明では、内部カウンタバランスは完全に一体化され、これによって多関節アームの全体的なプロファイルが低くなる。通常、先行技術のカウンタバランスは、カウンタバランスメカニズムの中で巻かれたコイルばねを利用していた。しかしながら、本発明の重要な特徴によれば、カウンタバランスは機械加工されたコイルばねを利用する（巻かれたコイルばねとは異なる）。この機械加工によるばね１１０は図１６と図２７Ａ−Ｂに示されており、コイルの両端に一対の比較的幅広いリング１７４，１７６と、エンドコイル１７４，１７６の間の中間コイルを形成する比較的幅の狭いリング１７８を設置するために機械加工された単独の金属（スチール）シリンダから形成される。より幅広いエンドリング１７４，１７６は、ハウジング６４”のシャフト６２’と１８２の各々の側面１８０と係合し、これによってばね１１０の横方向の移動を防止する。より広い、固定されたエンドリング１７４，１７６は、ひねり防止装置として機能し、先行技術の巻きばねと比較して優れた機能を果たす。エンドリング１７４は、好ましくは、一対のロッキングポスト１８４，１８６を備え（ロッキングポストは１つだけでもよい）、エンドリング１７６は１つのロッキングポスト１８８を備える。
図２７Ｂを参照すると、各デュアルソケットジョイント４６，４８は、各々のポスト１８４，１８６，１８８を受けるためのデュアルソケットジョイント４６の中に、１９０，１９１として示されるようなチャネルを有する。図２８を参照すると、ピン１８４，１８６はデュアルソケットジョイント４８の適当なチャネルまたは溝の中の固定された位置にとどまっているものの、ピン１８８の位置は、ばね１１０の全体的な巻上げを最適にし、最も効率的なカウンタバランス力を提供するように変更可能である。これは、ねじ山付のねじ１９４を受けるねじ山付穴１９２を使って実現される。図２８に示されるように、ねじ１９４は接触ピン１８８の上で動作し、ピン１８８を円周上で、図２７Ｂに示されている内部チャネル６９６に沿った、ピンアクセス溝１９０に垂直な時計回りの方向に移動させる。ねじ１９４は、好ましくは工場において、ばね１１０を最適化する位置に設置される。
多関節アーム１４の使用中、エンコーダ／軸受カートリッジ１０８は、ヒンジジョイントとして機能し、デュアルソケットジョイント４６，４８のソケット内に挿入され、接着させて固定されると、ピン１８４，１８６，１８８は各々の溝の中にロックされることがわかるであろう。ソケットジョイント４８がソケットジョイント４６に関して回転すると（カートリッジ１０８のヒンジジョイントによる）、ばね１１０が巻き上げられる。ソケットジョイント４８がその当初の位置に回転して戻ると、ばね１１０の巻上げ力が巻き戻り、所望のカウンタバランス力を発生する。
多関節アーム１４をグラインダ、梁または天井等に上下逆転させて取り付けることが望ましい場合、ばね１１０の向きも同様に反転（または逆転）させ、必要なカウンタバランスが正しい向きとなるようにする。
次に、図２９と図３０Ａ−Ｃを参照し、測定プローブ２８の好ましい実施例について説明する。プローブ２８は、その中にプリント配線基板１１８を収容するための内部空間１９８を有するハウジング１９６を備える。ハウジング１９６は、上記のような種類のデュアルソケットジョイントを構成し、ソケット１９７を備え、その中に、回路基板１１８を支持するための支持部材１９９が接合されていることがわかるであろう。好ましくは、ハンドル２８は、２つのスイッチ、つまり測定実行スイッチ（テイクスイッチ: take switch）２００と確認スイッチ（コンファメーションスイッチ: confirmation switch）２０２を備える。これらのスイッチは、オペレータにより、操作中、測定を実行し（測定実行スイッチ２００）、測定を確認する（確認スイッチ２０２）ために使用される。本発明の重要な特徴によれば、スイッチは相互に異なるものとし、使用中の混同をなるべく少なくする。この区別は、たとえば、スイッチ２００，２０２の高さの違い、および／または手触りの違い（スイッチ２０２は、スイッチ２００の平滑な上側表面に対し、陥凹部を有する点に注意）、および／または色の違い（たとえば、スイッチ２００は緑、スイッチ２０２は赤としてもよい）を持たせる。また、本発明の重要な特徴によれば、スイッチ２００，２０２にはインディケータライト２０４が関連付けられ、正しいプローブが示される。好ましくは、インディケータライト２０４は２色の光とし、たとえば、光２０４は測定を実行すると（そして、緑の測定実行ボタン２００を押すと）緑となり、測定を確認するために（そして、赤いボタン２０２を押すと）赤になる。複数の色の光の使用は、光２０４の光源として周知のＬＥＤを使用することによって容易に実現できる。握りやすくし、外観を改善し、衝撃に耐えられるようにするために、上記のタイプの外側保護カバーが２０６として識別され、プローブ２８の一部の上に設置されている。スイッチ回路版２０８は、ボタン２００，２０２とランプ２０４を取り付けるために設置され、支持部材１９９によって支持される。スイッチ基板２０８は、スイッチとライトインディケータを加工するための、また短いヒンジジョイント３６を加工するための構成部品を収納する基板１１８と電気的に相互接続される。
本発明の別の重要な特徴によれば、また図２９と図３０Ａ−Ｃを参照すると、プローブ２８は永久的に設置されたタッチトリガプローブと、タッチトリガプローブを保護しながら固定されたプローブを適応させるための取り外し可能なキャップを備える。タッチプローブメカニズムは、図２９の２１０において示されており、簡略化された三点式運動学シート（キネマティクスシート: kinematics seat）に基づく。この従来の構成は、接触ばね２１６により偏倚された玉２１４と接触する突出部２１２を有する。３つの接触ピン（１つのピンが２１８に示されている）が基本の電気回路と接触する。プローブの突出部２１２に何らかの力が加えられると、これらの３つの接触ピン２１８のいずれか１つが持ち上がり、基本の電気回路が開き、従ってスイッチが作動される。好ましくは、タッチトリガプローブ２１０は前面の「測定実行」スイッチ２００と連動する。
図３０Ｂに示されるように、タッチトリガプローブ２１０を使用すると、保護用ネジ山付カバー２２０が、トリガプローブ２１０を囲むねじ山２２２にねじ嵌合式に取り付けられる。しかしながら、タッチトリガプローブではなく、固定プローブを使用することが望ましい場合は、取り外し可能なキャップ２２０を外し、図２９と図３０Ａ−Ｃの２２４に示されているような所望の固定プローブをねじ山２２２にねじ嵌合により取り付ける。固定プローブ２２４には丸い玉２２６が設けられているが、これと異なる、所望の固定プローブ構成を、ねじ山２２２を介してプローブ２８にねじ嵌合によって取り付けることも容易である。タッチトリガプローブアセンブリ２１０は、一対のプローブハウジング１９６を形成するねじ山付コネクタ２３０の中にねじ嵌合によって受けられているハウジング２２８の上に取り付けられる。このねじ嵌合可能な相互接続により、タッチトリガプローブ２１０をプローブ２８の中に完全に一体化させることができる。完全に一体化されたタッチプローブを設けることは、本発明の重要な特徴であり、先行技術のＣＭＭに関連する先行技術の取り外し可能なタッチプローブと区別される。さらに、永久的に取り付けられたタッチトリガプローブを上記のようなハードプローブに取り替えることも容易である。
図２９Ａ−Ｃは、本発明による測定プローブのためのさらに別の好ましい実施例である。図２９Ａ−Ｃにおいて、測定プローブは２８’に示されており、図２９の測定プローブ２８とほぼ同様であるが、「測定実行」および「確認」スイッチの形状が基本的に異なる。図２９に示された別個のボタン型スイッチではなく、測定プローブ２８’は、２対の弓状の楕円形のスイッチ２００ａ−ｂと２０２ａ−ｂを利用している。楕円形のスイッチのそれぞれのペア２０２ａ−ｂと２００ａ−ｂは、図２９に関して説明したような測定実行スイッチと確認スイッチに対応する。測定プローブ２８の実施例と比較した測定プローブ２８’の利点は、楕円計のスイッチ２０２と２００の各ペアが事実上、測定プローブの円周全体（あるいは少なくとも円周の大部分）を囲んでいるため、ポータブルＣＭＭのオペレータにとって、操作が容易であることである。図２９の実施例では、インディケータライト２０４が各スイッチに関連付けられており、スイッチ２００，２０２は個々の回路基板２０８’の上に取り付けられている。また、図２９の実施例では、スイッチ２００，２０２は、たとえば、高さの違い、手触りの違い、および／または色の違いを使って区別することができる。好ましくは、スイッチ２００，２０２は、ボタンがそれに沿ったどの場所を押しても作動できるように、ボタンを若干浮かせてもよい。図２９の実施例では、上記の種類の外側保護カバーが２０６において使用され、プローブ２８’の一部に設置される。
次に、図３１を参照すると、ＣＭＭ １０に使用される別の測定プローブが２３２に概して示されている。測定プローブ２３２は、図２９の測定プローブ２８と同様であるが、プローブ２３２は回転するハンドルカバー２３４を有する点が基本的に異なる。回転カバー２３４は、離間された軸受２３６，２３８の上に取り付けられ、軸受２３６，２３８は内部コアまたは支持部２４０の上に取り付けられ、カバー２３４が内部コア２４０を中心として（軸受２３６，２３８を介して）に自由に回転できるようになっている。軸受２３６，２３８は、好ましくはラジアル軸受であり、プローブの扱いによるアームへの寄生トルクを最小限にする。重要な点として、スイッチプレート２０８’と対応するスイッチ２００’，２０２’およびＬＥＤ ２０４’は、すべて回転するハンドルカバー２３４の上に取り付けられ、これと一緒に回転する。回転中、処理回路基板１１８’との電気的接続は、従来のスリップリングメカニズム２４２を使って実現され、スリップリングメカニズム２４２は、静止する回路チャネル２４４と接触する周知の複数の離間したスプリングフィンガ２４２からなる。そして、これらの接触チャネル２４４は、回路基板１１８’に電気的に接続される。回転するハンドルカバー２３４とスイッチアセンブリは、スリップリングコンダクタ２４２を使い、内側コアまたはプローブシャフト２４０と電子機器基板１１８’に電気的に連結される。プローブハンドル２３４の回転により、スイッチ２００’，２０２’は使用者にとって好都合な向きとなる。その結果、多関節アーム１４’は不測の力の発生を最小限にしながら、取り扱い中に正確な測定ができる。カバー２３４は、好ましくは、剛性ポリマによって構成され、プローブのオペレータが容易に、都合よく握り、操作できるように、適当な陥凹部２４６，２４８が形成される。
プローブ２３２の残りの部分は、カバー２２０の中にタッチプローブ２１０を永久的かつ一体的に取り付ける点を含み、プローブ２８と同様であることがわかるであろう。スイッチ２００’，２０２’は、高さと表面の手触りを変えることによって容易に識別できるようになっている点に注意する。
回転カバー２３４は、前述の米国特許第５，６１１，１４７号に開示されているようなプローブの第７の回転軸を不要とした点で、ＣＭＭの分野における大きな進歩である。第７の軸を追加することにより、ＣＭＭはより複雑、高価になるだけでなく、システムのエラーが大きくなる可能性があることがわかるであろう。回転プローブ２３２を使用すると、プローブは、第７のトランスデューサとこれに伴う軸受、エンコーダ、電子部品という複雑な構造を用いることなく、プローブの端部に位置するハンドルに必要な回転を発生させることができるため、「実際の」第７の軸が不要となる。
「実際の」第７の軸を有する測定プローブ、つまりロータリー回転を測定するための第７の回転エンコーダを伴う測定プローブを利用することが好ましい場合、このような測定プローブは図３７から図４０に示されている。これらの図面を参照すると、測定プローブ５００は、図２９の測定プローブとほぼ同様の測定プローブを備えるように示されており、主な違いは、上記の種類のモジュール式軸受／トランスデューサカートリッジ４０２が挿入され、測定プローブの側面に測定実行スイッチと確認スイッチ５０４，５０６があり、取り外し可能なハンドル５０８が備えられている点である。
モジュール式軸受／トランスデューサカートリッジ５０２は、すでに詳細に説明したカートリッジとほぼ同じであり、回転シャフト、シャフト上の軸受のペア、光エンコーダディスク、少なくとも１個、好ましくは２個の、エンコーダディスクと離れてこれと光学的に通信する光読取ヘッド、軸受、光エンコーダディスク、読取ヘッドおよび少なくともシャフトの一部を取り囲むハウジングを備え、分離されたモジュール式の軸受／トランスデューサカートリッジを画定することがわかるであろう。エンコーダの電子部品用の回路基板５０３は、開口部５０５の中にプローブ５００と一緒にある。測定実行および確認ボタン５０４，５０６のペアは、プローブ５００の下側に突出したハウジング部分５１０の片側に配置され、これらのボタンは、図２９の実施例の測定プローブと同様に、適当なＰＣボード５１２に接続されている。同様に、前述の実施例と同じく、インディケートライト５１３がボタン５０４，５０６の間に設置されている。ハウジング５１０のねじ山付開口部５１４のペアは、ハンドル５０８を取り外し可能に取り付けるための固定装置を受け、これによって測定プローブ５００の使用中の回転操作が容易となる。
その他のすべての実質的な点において、測定プローブ５００は、図２９の測定プローブ２８と同様であり、これには、５１６に永久的に取り付けられたタッチトリガプローブの好ましい使用や、タッチトリガプローブを保護しながら、固定プローブ５１８を適応させるための取り外し可能なキャップを使用している点が含まれる。測定プローブ５００に含まれる第７の回転エンコーダ５０２により、ＣＭＭ１０を周知のレーザラインスキャナやその他の周辺機器と一緒に使用しやすくなる。
次に、図２から図４、図２３、図２５を参照すると、本発明の重要な特徴により、携帯型電源がＣＭＭ１０に電源供給するために設けられており、その結果、完全に携帯型のＣＭＭが実現される。これは、ＡＣコードからしか電源供給できない先行技術のＣＭＭと異なる。さらに、ＣＭＭ１０には、従来のプラグインソケットを通じて、ＡＣ／ＤＣアダプタからＡＣコードによって直接電源供給することも可能である。図２、図３、図２５に示されているように、従来の充電可能バッテリ（たとえば、リチウムイオンバッテリ）が２２に示されている。バッテリ２２は、機械的かつ電気的に従来のバッテリ支持部２５２に接続され、バッテリ支持部２５２は従来の電源供給と回路基板２０の上にあるバッテリ充電回路構成部品２５４に電気的に接続される。オン／オフスイッチ２５８（図３参照）と高速通信ポート２５９（好ましくはＵＳＢポート）が回路基板２０と連絡している。アーム１４のジョイント電子機器は、ＲＳ−４８５バスを通じて回路基板２０に接続されている。バッテリ２２は、別の充電器で充電し、あるいは従来のビデオカメラに一般的に見られるようなクレードル２５２に設置して充電することもできる。ポータブルコンピュータ１７２（図２参照）はその内蔵バッテリで７時間動作でき、あるいは、ＣＭＭ１０の電源ユニット２５４に電気的に接続してもよいことがわかるであろう。
本発明によるオンボード電源／充電ユニットは、好ましくは、この構成要素を基部１２の一体部分として、より詳しくは、プラスチックベースハウジング２６Ａ，２６Ｂの一部として位置づけることにより、ＣＭＭ１０の一体部分として位置づけられる。また、好ましくは、ベースハウジング２６Ａ，２６Ｂはスペアのバッテリ、プローブ等を保管するための枢動可能な蓋２６２を有する小さな保管領域２６０を備えていることに注意する。
次に、図４、図２５および図３２から図３４を参照すると、ＣＭＭ１０と一緒に使用できる新規な磁気取り付け装置が示されている。この磁気取り付け装置は、図４、図２５、図３２、図３３において２４に概して示されている。磁気マウント２４は、ねじ山付きの部分２６８の上端まで続く円筒状の非磁性ハウジング２６６を備える。ＣＭＭ１０に使用されるすべての好ましいねじ山と同様に、ねじ山２６８は、図２５において最もよく示されているように、第一の長ジョイント１６のねじ山１２６にねじ嵌合によって接続される予定のテーパのついたねじ山である。非磁性ハウジング２６６はほぼ円筒形状であるが、例外として、２つの長さ方向の延長部分２７０，２７２が相互に対して１８０°で相対しており、ハウジング２６６から外側と下側に向かって延びる。長さ方向の延長部２７０，２７２の片面には、一対の半円筒状のハウジング２７４，２７６が設置され、その各々は「磁性」材料、つまり鉄または磁気ステンレススチール等の磁化可能な材料で形成される。「磁性」ハウジングの半分２７４，２７６と長さ方向の延長部２７０，２７２は一緒に、磁性コア２７８を受け、収容する端部が開放された円筒状のエンクロージャを形成する。磁性コア２７８は楕円形であり、非磁性中心２８０が一対の希土類磁石（たとえば、ネオジム鉄ボロン）２８２，２８４の間に挟まれている。非磁性中心２８０の中に軸方向の開口部２８６が形成されている。円形カバープレート２８８は、磁気コア２７８の下に位置づけられ、要素２７４，２７６と長さ方向の延長部２７０，２７２によって形成される下側ハウジングの中に配置される。シャフト２９０は、円形開口部２９２からハウジング２６６の中に位置づけられ、磁気コア２７８の軸方向の開口部２８６から下方向に延びる。シャフト２９０は、上側軸受２９１と下側軸受２９４によって回転可能に支持される。上側軸受２９２は、ハウジング２６６の内部の円筒状のくぼみによって受けられ、下側軸受２９４は、カバープレート２８８の同様の円筒状のくぼみによって受けられる。レバー２９６はシャフト２９０から外側に向かって垂直に延び、後述のように、磁気マウント２６４のためのオン／オフメカニズムを提供する。レバー２９６は、ハウジング２６６の溝２９７から、ハウジング２６６の外側に延びる（図２５参照）。
レバー２９６、シャフト２９０、軸受２９２，２９４のこの完全なアセンブリは、上側ねじ山付固定手段２９８と下側保持リング３００を使って一緒に固定される。磁気マウント２６４の各種コンポーネントはさらに、たとえば、ハウジング２６６を「磁性」材料のハウジング部分２７４，２７６に接続するねじ山付固定手段３０２とハウジング部分２７４，２７６をカバー２８８に相互接続するねじ山付固定手段３０４によって固定される。これに加え、ねじ山付固定手段３０６は、ハウジング２６６の長さ方向の延長部２７０，２７２をカバー２８８に取り付ける。ピン３０８は、コア２７８の横方向の開口部とシャフト２９０の横方向の開口部によって受けられ、シャフト２９０をコア２７８にロックする。このように、レバー２９６が回転されると、シャフト２９０は、シャフト接続２０８を通じてコア２７８を回転させる。
図１、図３、図２５に示されるように、レバー２９６は、基部１２の外側で容易に手が届くハンドル３１０に接続され、これを使って磁気マウント２６４を操作する。このような操作を実現するために、ハンドル２９６は（図１のように右から左に）単純に動かすことができる。ハンドル３１０の動きは、レバー２９６を回転させ、これがシャフト２９０を回転させ、続いて希土類磁石２８２，２８４をその非動作位置（磁石２８２，２８４が非磁性延長部２７０，２７２と整列している）から、磁石２８２，２８４が磁性材料２７４，２７６と整列する動作位置に回転させる。磁石が上記のように磁性材料と整列すると、磁界（磁束）が形成される。同様に、磁石２８２，２８４が磁性材料２７４，２７６と整列しなくなると、磁路が妨害される。この状態で、磁気ベースはそれが載っているテーブルから分離される。しかしながら、整列していない状態でも、一部の残留磁束がある点に注意する。「オフ」位置でのこの小さな残留磁束は、小量の磁束が磁石と反応し、テーブルの上に戻されたときに、自動的にレバー２９６を「オン」の位置に戻す。磁石が磁性材料と整列したときに、強力な磁界が発生し、半円形の要素２７４，２７６は、図２５，図３３の３１２に示されるように、その底面に形成される環状表面に磁力によって接着されることがわかるであろう。
本発明による磁気マウント２６４は、完全に一体化されながら、取り外し可能な取り付け装置となる。これは、マウントが（ねじ山２６８によって）取り外し可能に取り付けられ、ねじ式マウントや真空マウント等の他のアタッチメントに交換できるからである。もちろん、適正に使用するために、磁気マウント２６４は、磁化された表面上に載せ、（レバー２９６を通じて）作動させて、動作するようにしなければならない。非磁性表面（たとえば花崗岩）に取り付けることが必要な場合、磁気ベースと非磁性表面との間に、界面プレートまたはその他適当なメカニズムを利用することが必要である。
好ましい実施例を図に示し、説明してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、各種の変更や代替を行うことができる。したがって、上記において、本発明は限定でなく、例として説明されたものと理解されるべきである。
多関節アームとこれに取り付けられたホストコンピュータを備える本発明によるポータブルＣＭＭの前面斜視図である。 図１のＣＭＭの背面斜視図である。 図１のＣＭＭの右側面図である（ホストコンピュータを取り外した状態）。 長ジョイントの２つを覆う、若干変更された保護スリーブを備える図１のＣＭＭの右側面図である。 本発明のＣＭＭの部分的に分解された斜視図であり、基部と第一の多関節アーム区分材を示す。 本発明のＣＭＭの部分的に分解された斜視図であり、基部と第一のアーム区分材と、部分的に分解された第二のアーム区分材を示す。 本発明のＣＭＭの部分的に分解された斜視図であり、基部と第一のアーム区分材と第二のアーム区分材と部分的に分解された第三のアーム区分材を示す。 本発明により、２つのデュアルソケットジョイントの間に一対のエンコーダ／軸受カートリッジが組み込まれていることを示す分解斜視図である。 図７の軸受／エンコーダカートリッジとデュアルソケットジョイントの正面図である。 本発明による短い軸受／エンコーダカートリッジの分解斜視図である。 図９に類似しているが、１個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 図９に類似しているが、４個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 組立後の図９Ｂの斜視図である。 図９に類似しているが、３個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 組立後の図９Ｄの斜視図である。 図９のカートリッジの立断面図である。 本発明による長い軸受／エンコーダカートリッジの分解斜視図である。 図１１に類似しているが、１個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 図１１のカートリッジの立断面図である。 図１２のカートリッジの立断面図であり、シャフトとともに回転可能な２個の読取ヘッドを示す。 本発明によるさらに別の軸受/エンコーダカートリッジの分解斜視図である。 図１３に類示しているが、１個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 図１３のカートリッジの立断面図である。 本発明による軸受／エンコーダカートリッジとカウンタバラスばねの分解斜視図である。 図１５に類似しているが、１個の読取ヘッドを示す分解斜視図である。 図１５のカートリッジとカウンタバランスの立断面図である。 本発明により使用される、直径がより大きな軸受／エンコーダカートリッジのための２個の読取ヘッドの上面図である。 図１７の線１８−１８に沿った立断面図である。 図１７の２個の読取ヘッドアセンブリの底面図である。 本発明による、直径がより小さな軸受／エンコーダカートリッジのための２個の読取ヘッドアセンブリの上面図である。 図２０の線２１−２１に沿った立断面図である。 図２０の２つの読取ヘッドアセンブリの底面図である。 それぞれ、１個の読取ヘッドを使った本発明のＣＭＭの電子部品の構成を示すブロック図と２つの読取ヘッドを使った本発明のＣＭＭの電子部品の構成を示すブロック図である。 それぞれ、１個の読取ヘッドを使った本発明のＣＭＭの電子部品の構成を示すブロック図と２つの読取ヘッドを使った本発明のＣＭＭの電子部品の構成を示すブロック図である。 本発明のＣＭＭの長さ方向の立断面図である（基部が取り除かれている）。 図３ＡのＣＭＭの立断面図である。 図２４の一部の拡大断面図であり、図２４のＣＭＭの基部と第一の長ジョイント区分材を示す。 本発明の別の実施例による長ジョイントと短ジョイントの間の相互接続の斜視図である。 図２５Ａの一部の長さ方向の立断面図である。 図２４の一部の拡大断面図であり、第二と第三の長ジョイント区分材を示す。 図２４Ａの一部の拡大断面図であり、第二と第三の長ジョイントとプローブを示す。 図２４Ａの一部の拡大断面図であり、第二と第三の長ジョイントとプローブを示す。 本発明による第一の短ジョイント／カウンタバランスアセンブリを示す分解立側面図である。 図２７Ａの構成部品を示す斜視図である。 本発明の内部カウンタバランスを示す立断面図である。 本発明による測定プローブの第一の実施例の側面立断面図である。 本発明による測定プローブの別の実施例の立側面図である。 図２９Ａの線２９Ｂ−２９Ｂに沿った立断面図である。 図２９Ａ−Ｂで使用される一対の「測定実行」または「確認」スイッチの斜視図である。 本発明による統合されたタッチプローブアセンブリとハードプローブアセンブリへの変更を示す連続立平面図である。 本発明による統合されたタッチプローブアセンブリとハードプローブアセンブリへの変更を示す連続立平面図である。 本発明による統合されたタッチプローブアセンブリとハードプローブアセンブリへの変更を示す連続立平面図である。 本発明による測定プローブの他の実施例の側面立断面図である。 本発明による統合された磁気ベースの分解斜視図である。 図３２の磁気ベースの立断面図である。 図３２の磁気マウントの上面図である。 ２個の読取ヘッドを備えるラーブ‘３５６号特許のＣＭＭジョイントの立断面図である。 ２個の読取ヘッドを備えるイートン‘１４８号特許のＣＭＭジョイントの立断面図である。 第７の軸のトランスデューサを備える測定プローブの立側面図である。 図３７に類似しているが、取り外し可能なハンドルを備える立側面図である。 図３８の測定プローブの端面図である。 図３８の測定プローブの立断面図である。 異なるカートリッジ構成を示す立断面図である。 異なるカートリッジ構成を示す立断面図である。 異なるカートリッジ構成を示す立断面図である。

Claims (53)

  1. 選択された容量の物体の位置を測定するためのポータブル座標測定器（ＣＭＭ）であって、
    相対する第一と第二の端部を有し、複数の回転ジョイントを含み、マニュアル式に位置づけられる多関節アームと、
    前記多関節アームの第一の端部に取り付けられた測定プローブと、
    前記アーム内のトランスデューサからの位置信号を受け取り、前記プローブの前記位置に対応する選択された容量のデジタル座標を提供する電子回路と、を備え、
    前記回転ジョイントの少なくとも１つは、
    回転シャフトと、
    少なくとも２つの離間された軸受と、
    測定可能な特性の周期的パターンと、
    前記パターンから離れ、前記パターンを読み取る少なくとも１つの読取ヘッドと、
    前記少なくとも２つの軸受、パターン、読取ヘッドおよび前記シャフトの少なくとも一部を取り囲み、１つの構成部品を画定するハウジングと、を備え、前記軸受のための案内溝が以下のうちの少なくとも一方により形成され、（１）前記シャフトが前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための内側案内溝を構成し、（２）前記ハウジングが前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための外側案内溝を構成し、
    前記パターンと前記読取ヘッドは前記シャフトとハウジングに関連付けられ、前記パターンと読取ヘッドは相互に関して回転可能であり、
    前記１つの構成部品は回転を測定し、回転を支持し、回転を伝達する機能を含むことを特徴とするＣＭＭ。
  2. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングは円筒状のハウジングであることを特徴とするＣＭＭ。
  3. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    少なくとも２つの読取ヘッドを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  4. 請求項３に記載のＣＭＭであって、
    前記２つの読取ヘッドは、１８０度離して位置づけられることを特徴とするＣＭＭ。
  5. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    少なくとも３つの読取ヘッドを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  6. 請求項５に記載のＣＭＭであって、
    前記３つの読取ヘッドは、１２０度離して位置づけられることを特徴とするＣＭＭ。
  7. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    少なくとも４つの読取ヘッドを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  8. 請求項７に記載のＣＭＭであって、
    前記４つの読取ヘッドは、９０度離して位置づけられることを特徴とするＣＭＭ。
  9. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記パターンは光学フリンジパターンであり、
    前記少なくとも１つの読取ヘッドは光学読取ヘッドであることを特徴とするＣＭＭ。
  10. 請求項９に記載のＣＭＭであって、
    前記光学フリンジパターンは、光エンコーダディクス上に設置されることを特徴とするＣＭＭ。
  11. 請求項９に記載のＣＭＭであって、
    前記読取ヘッドが回折次数の間の干渉を検出して、前記フリンジパターンに挿入される前記読取ヘッドからの正弦波信号を生成し、前記正弦波信号を電子的に補間して変位を検出することを特徴とするＣＭＭ。
  12. 請求項１１に記載のＣＭＭであって、
    前記読取ヘッドはレーザ、コリメータ、アパーチャを備え、
    前記レーザが放出した光線は前記コリメータによってコリメートされ、次に前記アパーチャによってサイズ調整され、前記フリンジパターンは、光を個別の次数に回折する回折格子を含むことを特徴とするＣＭＭ。
  13. 請求項１２に記載のＣＭＭであって、
    前記読取ヘッドの各々はさらに、光検出器アレイを備え、
    前記光検出器アレイは、前記フリンジパターンと前記読取ヘッドの間に相対的運動があると、ほぼ純粋な正弦波出力の４つのチャネルを生成することを特徴とするＣＭＭ。
  14. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    複数の読取ヘッドを備え、前記読取ヘッドは、平均化可能な相殺効果を発生させることを特徴とするＣＭＭ。
  15. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    測定可能な特性の前記パターンは、反射率、容量、磁界、キャパシタンス、インダクタンス、表面粗さからなるグループの中から選択される少なくとも１つの特性であることを特徴とするＣＭＭ。
  16. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングの中にスリップリングアセンブリを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  17. 請求項１６に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトはその中に軸方向の開口部を有し、
    前記スリップリングアセンブリは前記軸方向の開口部の中に位置づけられていることを特徴とするＣＭＭ。
  18. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ジョイントの前記少なくとも１つは無限に回転することを特徴とするＣＭＭ。
  19. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ジョイントの前記少なくとも１つは２つのジョイントを備え、
    前記２つのジョイントの各々の前記各ハウジングは、所定の角度で相互に取り付けられていることを特徴とするＣＭＭ。
  20. 請求項１９に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングはソケットジョイントを使って相互に取り付けられていることを特徴とするＣＭＭ。
  21. 請求項２０に記載のＣＭＭであって、
    前記ソケットジョイントは、
    その中にソケットを有する第一の延長部と、
    その中にソケットを有する少なくとも１つの第二の延長部と、を備え、
    前記第一と第二の延長部は、所定の角度で相互に取り付けられ、前記ソケットはそれぞれ、前記ハウジングの一方を受けるような大きさと形状であることを特徴とするＣＭＭ。
  22. 請求項２１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングの少なくとも１つは、一対の離間されたソケットジョイントの一対のソケットの間に捉えられることを特徴とするＣＭＭ。
  23. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ジョイントは、旋回運動のための長いジョイントとヒンジ運動のための短いジョイントからなることを特徴とするＣＭＭ。
  24. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    ３つのジョイントペアを備え、
    各ジョイントペアは長いジョイントと短いジョイントからなることを特徴とするＣＭＭ。
  25. 請求項２４記載のＣＭＭであって、
    前記測定プローブ内に第７のジョイントを有することを特徴とするＣＭＭ。
  26. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングに関連付けられ、前記ハウジングを個々に識別するための電子識別チップを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  27. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記パターンは、前記シャフトとともに回転可能であり、
    前記読取ヘッドは前記シャフトに関して静止していることを特徴とするＣＭＭ。
  28. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記読取ヘッドは前記シャフトとともに回転可能であり、
    前記パターンは前記シャフトに関して静止していることを特徴とするＣＭＭ。
  29. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングは前記２つの軸受の両方のための外側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  30. 請求項２９に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトは前記２つの軸受のうちの一方のための内側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  31. 請求項３０に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに取付け可能な軸受ナットを備え、
    前記軸受ナットは前記２つの軸受の他方のための内側案内溝を画定する軸受表面を有することを特徴とするＣＭＭ。
  32. 請求項３１に記載のＣＭＭであって、
    前記軸受ナットと前記シャフトから延びる肩部との間に軸受スペーサを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  33. 請求項２９に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに関連付けられる少なくとも１つ内側軸受スペーサを備え、
    前記内側軸受スペーサは、前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための内側案内溝を構成する部分を有することを特徴とするＣＭＭ。
  34. 請求項２９に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに関連付けられ、前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための内側案内溝を構成する部分を有する第一の内側軸受スペーサと、
    前記シャフトに関連付けられ、前記２つの軸受のうちの他方のための内側案内溝を構成する部分を有する第二の内側軸受スペーサと、
    を備えることを特徴とするＣＭＭ。
  35. 請求項３４に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに取り付け可能な軸受ナットを備え、
    前記軸受ナットは前記２つの軸受を所定の位置に保持することを特徴とするＣＭＭ。
  36. 請求項１記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトは前記２つの軸受の両方のための内側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  37. 請求項３６に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングは前記２つの軸受のうちの一方のための外側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  38. 請求項３７に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングに取り付け可能な軸受ナットを備え、
    前記軸受ナットは前記２つの軸受の他方のための外側案内溝を画定する軸受表面を有することを特徴とするＣＭＭ。
  39. 請求項１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジング、シャフトおよび軸受は、すべて同じ材料で作製されていることを特徴とするＣＭＭ。
  40. 請求項３９に記載のＣＭＭであって、
    前記材料はスチールであることを特徴とするＣＭＭ。
  41. 選択された容量の物体の位置を測定するためのポータブル座標測定器（ＣＭＭ）であって、
    相対する第一と第二の端部を有する、マニュアル式に位置づけ可能な多関節アームであって、それぞれ位置信号を生成するための少なくとも１つの位置トランスデューサを備える複数の連接アーム区分材を含むアームと、
    前記多関節アームの第一の端部に取り付けられた測定プローブと、
    前記多関節アームの第二の端部に取り付けられた基部と、
    前記トランスデューサからの前記位置信号を受け取り、選択された容量の前記プローブの前記位置に対応するデジタル座標を供給する電子回路と、を備え、
    前記連接アーム区分材の少なくとも１つは、回転可能なシャフト、少なくとも２つの離間された軸受、前記軸受と前記シャフトを取り囲むハウジングを備え、
    前記軸受のための案内溝は、（１）前記シャフトが前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための内側案内溝を構成するか、（２）前記ハウジングが前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための外側案内溝を構成することのいずれかによって形成されることを特徴とするＣＭＭ。
  42. 請求項４１に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングは前記２つの軸受の両方のための外側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  43. 請求項４２に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトは前記２つの軸受のうちの１つのための内側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  44. 請求項４３に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに取り付け可能な軸受ナットを備え、
    前記軸受ナットは、前記２つの軸受の他方のための内側案内溝を画定する軸受表面を有することを特徴とするＣＭＭ。
  45. 請求項４４に記載のＣＭＭであって、
    前記軸受ナットと前記シャフトから延長する肩部との間に軸受スペーサを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  46. 請求項４１に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに関連付けられる少なくとも１つの内側軸受スペーサを備え、
    前記内側軸受スペーサは、前記２つの軸受のうちの少なくとも一方のための内側案内溝を構成する部分を有することを特徴とするＣＭＭ。
  47. 請求項４１に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに関連付けられ、前記２つの軸受のうちの一方のための内側案内溝を構成する部分を有する第一の内側軸受スペーサと、
    前記シャフトに関連付けられ、前記２つの軸受の他方のための内側案内溝を構成する部分を有する第二の内側軸受スペーサと、を備えることを特徴とするＣＭＭ。
  48. 請求項４７に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトに取り付け可能な、前記２つの軸受を所定の場所に保持するための軸受ナットを備えることを特徴とするＣＭＭ。
  49. 請求項４１に記載のＣＭＭであって、
    前記シャフトは前記２つの軸受の両方のための内側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  50. 請求項４９に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングは、前記２つの軸受の一方のための外側案内溝を構成することを特徴とするＣＭＭ。
  51. 請求項５０に記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジングに取り付け可能な軸受ナットを備え、前記軸受ナットは前記２つの軸受の他方のための外側案内溝を画定する軸受表面を有することを特徴とするＣＭＭ。
  52. 請求項４１記載のＣＭＭであって、
    前記ハウジング、シャフト、軸受はすべて同じ材料で作製されていることを特徴とするＣＭＭ。
  53. 請求項５２に記載のＣＭＭであって、
    前記材料はスチールであることを特徴とするＣＭＭ。
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