プローブヘッド
【課題】ロータリーカップリングによって下ハウジングを上ハウジングに対して連続的に回転させることを可能とするプローブヘッドを提供する。
【解決手段】測定プローブ２を支持する連結手首を有し、プローブを２つの回転軸Ａ、Ｂのまわりに回転させるプローブヘッド６であり、ヘッドは装置と接続するための上ハウジング１０と回転可能に接続し、第１モータＭＢによって上ハウジングに関して第１軸Ｂまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング１２と測定プローブに回転可能に接続し、第２モータＭＡによって下ハウジングに関して前記第１軸を横切る第２軸Ａまわりに回転することができるキャリジ１４と、第１軸まわりの連続的な回転を可能として少なくとも第２モータのための電力経路ａを提供するロータリーカップリング９０と、を具えた。
【解決手段】測定プローブ２を支持する連結手首を有し、プローブを２つの回転軸Ａ、Ｂのまわりに回転させるプローブヘッド６であり、ヘッドは装置と接続するための上ハウジング１０と回転可能に接続し、第１モータＭＢによって上ハウジングに関して第１軸Ｂまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング１２と測定プローブに回転可能に接続し、第２モータＭＡによって下ハウジングに関して前記第１軸を横切る第２軸Ａまわりに回転することができるキャリジ１４と、第１軸まわりの連続的な回転を可能として少なくとも第２モータのための電力経路ａを提供するロータリーカップリング９０と、を具えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブヘッドに関し、特に、例えば関節式手首部を有する測定装置用の精密なベアリングの分野に限られないものである。
【背景技術】
【０００２】
精密ベアリングは多くの形態が知られている。最も簡潔なものは、滑り接触に基づいて荷重を伝えるものである。より複雑なベアリングは、回転接触を有したもの、例えばボールレースまたはローラセットを有したものである。回転接触は高荷重、高回転速度および長寿命の点で好ましい。しかし、これらのベアリングは、正確に製造する必要があり、従って、高価になる。薄形材の要素が用いられる場合には、それら要素はそれらが収納されるハウジングの形を小さくしやすい。その結果として、それらのハウジングは、良好な動作精度を維持するには必要以上に正確に作成しなければならなくなる。
【０００３】
滑り接触ベアリングは、例えば時計のベアリングのような精密ベアリングとして用いることができるものである。時計ベアリングやその類のものは、受ける荷重が小さく、従って大きな支持面を必要とせずに力の伝達を行なうことができる。典型的なものとして、回転軸が円錐状の端部を持ち、それぞれ、相補的にこの端部を受ける要素を備えた２つの板の間で支持するものがある。この種のベアリングは、簡潔かつ低コストであるものの、摩損が生じたときはそれに対する調整が難しい。摩損は滑り接触を採用する場合により一般的なものとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
市販のベアリングの１つは、典型的には真円度測定装置に用いられるものであり、例えばＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．の固定ブロックに円錐状の凹部とこの凹部内で回転できるように嵌められたボールとを備えたものである。同じく、このようなベアリングの摩損に関する調整には問題があり、また、その装置は一対で用いられるものではない。
【０００５】
上述した問題点は、それらのベアリングが測定装置を構成する要素の(軸周りの旋回を含む)回転に用いられる場合に特に顕著である。このような装置では、ベアリングが摩損したり、あるいはその構成要素の寸法に熱変化が生じた後でも、正確な円運動を再現する必要があり、また、軽量であることや低コストが望まれるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の形態によれば、測定プローブ（２）を支持する連結手首を有し、前記プローブを２つの回転軸（Ａ、Ｂ）のまわりに回転させるプローブヘッド（６）において、装置と接続するための上ハウジング（１０）と、上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、第１モータ（ＭＢ）によって、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、第２モータ（ＭＡ）によって、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、前記第１軸（Ｂ）のまわりの連続的な回転を可能として、少なくとも前記第２モータ（ＭＡ）のための電力経路（ａ）を提供するロータリーカップリング（９０）と、を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）が提供される。
【０００７】
本発明の第２の形態によれば、２つの回転軸（Ａ、Ｂ）に関して測定プローブ（２）を支持するための連結手首を有するプローブヘッド（６）において、装置と接続するための上ハウジング（１０）と、上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに１回転以上連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、前記上および下ハウジングの間のロータリーカップリング（９０）によって提供される電力経路（ａ）であって、前記第１軸（Ｂ）のまわりで連続的に回転する間電力を伝達することを可能とする電力経路（ａ）と、を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
ロータリーカップリングによって下ハウジングを上ハウジングに対して連続的に回転させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プローブおよび本発明を採用した継手連結できるプローブ手首を示す図である。
【図２】図１に示した部品の詳細を示す図である。
【図３】図２におけるIII−III線断面図である。
【図４】図１に示す要素のさらなる詳細を示す図である。
【図５】図１に示した部品のいくつかについて他の構成を示す図である。
【図６Ａ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｂ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｃ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｄ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｅ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｆ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図７】図１に示されるいくつかの要素のさらなる他の構成を示す図である。
【図８】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図９】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図１０】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図１１】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は位置測定装置(ＣＭＭ)に用いられる測定装置に関して以下に説明される。しかし、これは本発明の１つの可能な適用の例であり、本発明を限定することを意図したものではない。本発明は要素の相対的な回転が要求される部分、例えば、光学部品の回転支持のようないずれの装置にも適用することができる。この光学部品は、英国特許出願番号ＧＢ００１９１９９．９に記載される類のできる限り正確な回転を要求されるものである。
【００１１】
図面を参照して本発明を説明する。
【００１２】
図１において、プローブ２が示され、このプローブ２は測定されるべき物に接触するためのスタイラス４を有する。通常、使用の際には、ＣＭＭのクイル８が直交する３つの軸のいずれかに沿って動かされてスタイラス４が物に接触する。そして、３つの軸に関するクイル８の位置は上記の物の寸法を定めるのに用いられる。
【００１３】
上記３つの軸の他、プローブヘッド６がクイルとプローブの間でクイル８に取り付けられて手首構成を有し、この手首構成によってさらにプローブの動きに関する２つの回転軸が加えられる。このプローブの動きは、鉛直面内での回転”Ａ”と水平面内での回転”Ｂ”である。モータＭAおよびＭBは上記２軸に関する回転のためのトルクを与え、これにより、プローブヘッド６を動作させてクイル８の動作とともにまたはこの動作を伴わずに測定を行なうことができる。
【００１４】
上記ヘッドの連結によって、プローブのより複雑な動きが可能となる。例えば、スタイラスを孔の周囲のらせん状経路を移動させることにより上記孔の真円度をその長さ方向に沿って測定することができる。スタイラスの位置は既知のスタイラスの回転位置と、３つのＣＭＭ軸の読みから計算することができる。
【００１５】
このようなプローブの回転動作は、プローブにおけるベアリングの正確でかつ反復性のある動きを必要とする。本実施例では、プローブは、水平スピンドル１６に保持されたキャリジ１４に装着される。このスピンドル１６はその夫々の端部にベアリングアセンブリを有し、それらのアセンブリはヘッド６の下ハウジング１２に接続されている。下ハウジング１２はヘッド６の上ハウジング１０における鉛直スピンドル１８に接続される。このスピンドル１８も２つのベアリングアセンブリを有している。
【００１６】
水平スピンドル１６は下ハウジング１２に対して回転できるものである。回転は構成要素２０および２８と、２２および２９とを有した２つのベアリングアセンブリを用いることによって実現される。ボール２０および２２の形態の雄ベアリング要素はスピンドル１６の端部に(例えば接着剤を用いて)固定される。夫々のボールはそれぞれ雄要素受け入れ用開口を有した支え２８および２９の形態の雌要素に収容され、これにより、スピンドルについて唯一可能な動作が回転”Ａ”となる。同様にして、下ハウジング１２はスピンドル１８を介して回転可能に装着される。その２つのベアリングアセンブリは、開口を有する支え３０および３２の形態の雌要素に収容されるボール２４および２６の形態の雄要素を有するものとして示されている。これらによって回転”Ｂ”が可能となる。
【００１７】
ボール２０、２２、２４および２６は、公知の技術によってきわめて正確に、すなわち、全体として０．１６ミクロン未満の公差の真円度で製造することができる。この正確な球状によってプローブの回転における正確な動きが可能となる。これらのボールは、セラミック、鋼玉石または鋼材料のものとすることができる。
【００１８】
スピンドル１６および１８の夫々は、固定支え、すなわちそれぞれ支え２９および３０と、可動支え、すなわち支え２８および３２を有する。固定支えはその取付け部に対して固定された関係で保持され、一方、可動支えはその関連する回転軸の方向に弾性的に動くことができる。
【００１９】
電力および信号の経路がａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅとして示される。経路ａによってモータＭAに電力が供給され、これによりスピンドル１６(従ってプローブ２)を軸Ａに関して回転させることができる。実際には、この回転は１８０度までの円弧状の軸周りの回転となる。経路ｂによってモータＭBに電力が供給され、これによりスピンドル１８(従って下ハウジング１２およびプローブ２)を軸Ｂに関して回転させることができる。実際には、この回転を継続させることにより円弧状の前後への軸周りの回転を行なう必要をなくすことができる。
【００２０】
スピンドル１６および１８の回転位置は、それぞれロータリーエンコーダ８６および８８によって定めることができる。経路ｅおよびｃはこれらのエンコーダ信号用のものである。
【００２１】
経路ａ，ｄおよびｅにはロータリーカップリング９０があり、その２つの半分は、滑り接触するもの(例えば、スリップリングを用いたもの)、または非接触タイプのもの(例えば、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波の連結)とすることができる。このロータリーカプリングによって下ハウジング１２を上ハウジング１０に対して連続的に回転させることが可能となる。
【００２２】
図２に支え２８および２９の形態が示される。ねじを装着するための穴３４が示され、同様に、ボール２０または２２を受けるための中央部における３角形の開口４０が示される。支え２８は、弾性的に動くことができるよう薄板、例えば属性として弾力のあるバネのような性質を持った鋼材または他の平らな材料によって形成される。支え２８は、以下に説明されるようにアセンブリにおいて前もって荷重が付与されてもよいが、荷重によって曲がることができるように構成される。
【００２３】
製造の簡略化のため支え２９は支え２８と同じものとすることができるが、(図示されるように)曲がらないよう装着される。または、より厚い材料を用いることもできる。あるいは、支え２９は下ハウジング１２と一体であってもよい。
【００２４】
本構造において、３つのボール接触部３６は開口４０の３つの辺上に形成される。これらの部分は湾曲した面により形成され、それらの面の半径はボール２０または２２の半径より大きなものである。部分３８はボールと接触しない。上記接触部の形成は、ボール２０よりわずかに大きな半径のボールを３角形の凹部に押しこむことによって行なわれる。この凹部は摩擦低減材がコーティングされていてもよい。ボールもまた摩擦低減材によってコーティングされていてもよいが、その過程においてその真円度が損なわれることがあり、好ましくはない。
【００２５】
図３は図２におけるIII−III線断面図である。図３において、支え２８は荷重がかけられた状態で示されている。この状態で支え２８は変形し、それぞれの部分３６は荷重がかけられていない状態から回転軸に対して同じ量だけ動かされている。それぞれの部分３６の表面の曲率によって接触点４２が定められることに注意すべきである。この接触点を部分３６の中央に位置させるため、その表面は支え２８が荷重を受けたときにそれに適合した半径を有するよう形成される。荷重は、アセンブリにおける支えに対し予備荷重として付与されようにすることもできる。
【００２６】
ボール２０の中心と支え２８の接するその接触点４２との間の線を回転することによって生成される円錐は円錐角θを有し、この角度θを選択することにより、回転摩擦を最小にし、べアリングの半径方向剛性を維持し、また、ボールの抜けを防止することができる。２０度から１７５度の間の角度であれば、いずれの角度で用いることができるが、約８０度が適切であることがわかっている。
【００２７】
ボール接触部３６はボールでなく円錐を支えに押し込むことにより形成してもよく、これにより、部分的に円錐形の接触部を生成することができる。この場合においても点接触が実現される。
【００２８】
図４に固定支え２９の詳細が示される。この支えは、図３に示した支え２８とはわずかに違う態様で製造することもできる。支え２９はその使用時に変形しないが、下ハウジング１２に比較的固定的に保持される。接触面３６もまたボールの半径よりわずかに大きな半径で形成されるが、この支えはその半径が形成されるのに変形することはない。円錐角θは支え２８について形成されるものとほとんど同じものとすることができる。
【００２９】
再び図１を参照すると、スピンドル１８は支え３０と３２との間において装着される。スピンドル１８の延長部１９は下ハウジング１２を保持する。ボール２４、２６およびそれらの支え３０、３２の構造の原理は、ボール２０、２２およびそれらの支え２８、２９について上記で説明したものと同じである。ただし、ボール２４は他のものより大きい。これは、ボール２４が下ハウジング１２の荷重を支えるものであり、従ってより大きな強度を必要とし、また、ボール２４はスピンドル延長部１９を収容しなければならないからである。この構成において、支え３０は固定され、支え３２は変形可能なものである。支え３２は上述した態様で予備荷重がかけられる。円錐角は同様のものとする。ロータリーカップリング９０とともに、ベアリング２４／３０を通る延長部１９を用いることにより、下ハウジング１２およびそれに関連した要素の連続的な回転が可能となる。
【００３０】
スピンドル１８と支え３０および３２の配置によって、熱の影響に対して許容度を持ったものとなる。これは、ＣＭＭクイル８の下側の端部は支え３０とボール２４が接触する平面に近いからである。要するに、ハウジング１０の熱による伸びはハウジング１２の位置を著しく変更することはない。何故なら、ＣＭＭクイルと上記平面との間の幅にはほとんど物質がないからである。
【００３１】
このことは、上ハウジング１０の寸法が熱の影響によってどのように変化しても、実質的にスタイラス４の位置を変更することはないことを意味する。
【００３２】
上ハウジング１０用のベアリング装置の他の構成が図５に示される。この装置は固定支え３０を上部に備え、変形可能な支え３２を下部に備えるものである。
【００３３】
図６Ａ−６Ｆは、ボールおよび支えの構成のいくつかの変形例を示している。容易に同一のものがわかるように、固定支えは５０で、変形可能な支えは５５で、相対的に回転可能な要素は６０および６５でそれぞれ参照される。これらの全ての変形例は本発明の範囲内のものである。
【００３４】
図７はベアリング要素の他の構成を示すものである。この構成では、ボール２０および２２はそれぞれボールレースベアリング８０において支持される。レース８０は、一方支え２８’および２９’によって保持される。上述したように、支え２８’はいくらかの軸方向の動きを可能とするものであり、支え２９’は比較的固定的なものである。予備荷重が上述したように支えとボールに付与される。ボールレース８０を用いることにより、摩擦を減らすことができる。支え２８’および２９’はボールレース８０を保持するのに３角形の穴を必要としない。
【００３５】
図７に示される参照符号は図１における水平軸に関するものであるが、同様の“ボールレース”構造は図１に示される実施例の鉛直軸ベアリングにも適用することができる。
【００３６】
ボールおよび支えの他の構造が図８に示される。本実施形態では、支え２８、２９、３０、３２にはフランジがつけられ、これにより、ボール２０、２２、２４、２６を収容することができる。ボールは環状の低摩擦のカラー８２上に静止し、このカラーは、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．セラミックまたは同様の低摩擦材料で製造することができる。カラーは同様の材料の３つのパッドに置きかえることもできる。いずれの場合も、カラーまたはパッドは接着剤によって支えに固定することができる。
【００３７】
ボールおよび支えのさらに他の構造が図９に示される。本実施例では、支え２８、２９、３０、３２はその上に弾性的に変形できるブロックを接着したものである。このブロックは、例えば、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．あるいは他の低摩擦プラスチック、または油を含浸した焼結物の材料からなり、円錐状の凹部を有したものである。この凹部はボール２０、２２、２４、２６を収容する。ブロックの弾性的特性は、ボールの真円度がわずかにずれていてもそれを吸収し、ブロックとボールの相対的な回転はボールのみの回転より正確な回転となる。
【００３８】
ボールおよび支えの構造のさらに他の実施例が図１０および１１に示される。それぞれの図において、ボール２０、２２、２４、２６は、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．あるいは同４の材料のプラスチックのインサート８５によって支持され、このインサートは外カラー９０内で支持される。図１０に示すボールは円筒状の凹部９２内で支持され、図１１に示すボールは円錐状の凹部９４内で支持される。また、プラスチックのインサートは、荷重がかけられた状態ではボールの形状に応じて弾性的に歪み、それらの相対的な回転の間、ボールの真円度のどのようなずれをも吸収して正確な回転運動が可能となる。
【００３９】
当業者にとって種々の変形例や拡張は明らかなものである。例えば、球状のベアリングと３角形の開口が示されたけれども、本発明の範囲内では、雄要素と雌要素との間の滑り接触はどのような構成でもある平面内で行なわれることになる。この平面は、示された実施例では回転軸に垂直となるが、例えば、支え２８および２９が上記垂直に対してずれた平面内にあり、また、ボール２０および２２が用いられる場合には、そうでなくすることも可能である。
【００４０】
同じように、示された支えは、本発明によれば、簡単に、凹部、例えば円形の穴、環状の凹部、３面凹部、多角形の穴あるいは同様のものとすることができ、ハウジング１２または１０、あるいは割れ目のある板のインサートの形態のものに直接形成されてもよい。支えはスピンドル１６または１８に形成されてもよく、その場合、雌要素はハウジング１０または１２に取り付けられることになる。
【００４１】
雄要素はどのような形にすることもできる。例えば、回転楕円、楕円形、円錐状、３面体、多角形のものである。雄要素が円形状でない場合は、支えは円形でなければならない。逆の場合も同じである。支えまたは雄要素が円形状でない場合は、これら２つの間では離れた数点で接触が行なわれ、これらの点もまた平面上にある。
【００４２】
それぞれのベアリングアセンブリの雄／雌要素はその構造が異なっていてもよい。
【００４３】
ボールが支えと滑り接触するそれぞれの位置は開口の辺として説明したが、凹部、例えば支えにおける低摩擦インサートの小平面が形成された凹部の辺とすることもできる。接触は開口や凹部の縁で行なわれてもよい。
【００４４】
また、スピンドル１６および１８はそれらの回転軸から大きく動かないよう拘束されるようにし、これにより、万一支えとの合わせ位置から強制的に外されるようなことがあっても、支えの１つの弾性によって合わせ位置に押し戻されるようにしてもよい。
【００４５】
上述した各実施例は、従来技術に対して一定の利点を有している。特に、上記の各実施例によれば、上述した構成部品の摩損および／または寸法の変化があっても、正確度や再現性が顕著に低下すること、すなわち、スタイラスの位置が顕著に変化することはない。
【００４６】
例えば、ボール２０と２２との間の寸法の変化は、支え２８の弾性的な動きによって調整することができる。この動きによって支え２８とボール２０との間の全ての接触点は軸Ａに沿って同じ量移動し、従って、軸Ａの位置はこの弾性移動の結果として変化することはない。スタイラスは軸Ａと平行にわずかに動くが、その移動はボール２０と２２との間の寸法の変化と比べて小さい(約半分)となる。
【００４７】
スタイラスの位置安定性は、固定支え２９を備えることによっても実現されるものである。固定支えよってスピンドル１６を軸Ａ上の一点に遊びのないよう位置決めすることができる。
【００４８】
上ハウジング１０におけるベアリング３０／２４および３２／２６についても同様の利点を得ることができる。同様に、図６Ａ−Ｆに示した変形例も上節で述べた利点を得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブヘッドに関し、特に、例えば関節式手首部を有する測定装置用の精密なベアリングの分野に限られないものである。
【背景技術】
【０００２】
精密ベアリングは多くの形態が知られている。最も簡潔なものは、滑り接触に基づいて荷重を伝えるものである。より複雑なベアリングは、回転接触を有したもの、例えばボールレースまたはローラセットを有したものである。回転接触は高荷重、高回転速度および長寿命の点で好ましい。しかし、これらのベアリングは、正確に製造する必要があり、従って、高価になる。薄形材の要素が用いられる場合には、それら要素はそれらが収納されるハウジングの形を小さくしやすい。その結果として、それらのハウジングは、良好な動作精度を維持するには必要以上に正確に作成しなければならなくなる。
【０００３】
滑り接触ベアリングは、例えば時計のベアリングのような精密ベアリングとして用いることができるものである。時計ベアリングやその類のものは、受ける荷重が小さく、従って大きな支持面を必要とせずに力の伝達を行なうことができる。典型的なものとして、回転軸が円錐状の端部を持ち、それぞれ、相補的にこの端部を受ける要素を備えた２つの板の間で支持するものがある。この種のベアリングは、簡潔かつ低コストであるものの、摩損が生じたときはそれに対する調整が難しい。摩損は滑り接触を採用する場合により一般的なものとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
市販のベアリングの１つは、典型的には真円度測定装置に用いられるものであり、例えばＰ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．の固定ブロックに円錐状の凹部とこの凹部内で回転できるように嵌められたボールとを備えたものである。同じく、このようなベアリングの摩損に関する調整には問題があり、また、その装置は一対で用いられるものではない。
【０００５】
上述した問題点は、それらのベアリングが測定装置を構成する要素の(軸周りの旋回を含む)回転に用いられる場合に特に顕著である。このような装置では、ベアリングが摩損したり、あるいはその構成要素の寸法に熱変化が生じた後でも、正確な円運動を再現する必要があり、また、軽量であることや低コストが望まれるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の形態によれば、測定プローブ（２）を支持する連結手首を有し、前記プローブを２つの回転軸（Ａ、Ｂ）のまわりに回転させるプローブヘッド（６）において、装置と接続するための上ハウジング（１０）と、上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、第１モータ（ＭＢ）によって、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、第２モータ（ＭＡ）によって、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、前記第１軸（Ｂ）のまわりの連続的な回転を可能として、少なくとも前記第２モータ（ＭＡ）のための電力経路（ａ）を提供するロータリーカップリング（９０）と、を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）が提供される。
【０００７】
本発明の第２の形態によれば、２つの回転軸（Ａ、Ｂ）に関して測定プローブ（２）を支持するための連結手首を有するプローブヘッド（６）において、装置と接続するための上ハウジング（１０）と、上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに１回転以上連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、前記上および下ハウジングの間のロータリーカップリング（９０）によって提供される電力経路（ａ）であって、前記第１軸（Ｂ）のまわりで連続的に回転する間電力を伝達することを可能とする電力経路（ａ）と、を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
ロータリーカップリングによって下ハウジングを上ハウジングに対して連続的に回転させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プローブおよび本発明を採用した継手連結できるプローブ手首を示す図である。
【図２】図１に示した部品の詳細を示す図である。
【図３】図２におけるIII−III線断面図である。
【図４】図１に示す要素のさらなる詳細を示す図である。
【図５】図１に示した部品のいくつかについて他の構成を示す図である。
【図６Ａ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｂ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｃ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｄ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｅ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図６Ｆ】本発明によるベアリングの種々の構成を示す図である。
【図７】図１に示されるいくつかの要素のさらなる他の構成を示す図である。
【図８】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図９】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図１０】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【図１１】図１に示されるいくつかの要素の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は位置測定装置(ＣＭＭ)に用いられる測定装置に関して以下に説明される。しかし、これは本発明の１つの可能な適用の例であり、本発明を限定することを意図したものではない。本発明は要素の相対的な回転が要求される部分、例えば、光学部品の回転支持のようないずれの装置にも適用することができる。この光学部品は、英国特許出願番号ＧＢ００１９１９９．９に記載される類のできる限り正確な回転を要求されるものである。
【００１１】
図面を参照して本発明を説明する。
【００１２】
図１において、プローブ２が示され、このプローブ２は測定されるべき物に接触するためのスタイラス４を有する。通常、使用の際には、ＣＭＭのクイル８が直交する３つの軸のいずれかに沿って動かされてスタイラス４が物に接触する。そして、３つの軸に関するクイル８の位置は上記の物の寸法を定めるのに用いられる。
【００１３】
上記３つの軸の他、プローブヘッド６がクイルとプローブの間でクイル８に取り付けられて手首構成を有し、この手首構成によってさらにプローブの動きに関する２つの回転軸が加えられる。このプローブの動きは、鉛直面内での回転”Ａ”と水平面内での回転”Ｂ”である。モータＭAおよびＭBは上記２軸に関する回転のためのトルクを与え、これにより、プローブヘッド６を動作させてクイル８の動作とともにまたはこの動作を伴わずに測定を行なうことができる。
【００１４】
上記ヘッドの連結によって、プローブのより複雑な動きが可能となる。例えば、スタイラスを孔の周囲のらせん状経路を移動させることにより上記孔の真円度をその長さ方向に沿って測定することができる。スタイラスの位置は既知のスタイラスの回転位置と、３つのＣＭＭ軸の読みから計算することができる。
【００１５】
このようなプローブの回転動作は、プローブにおけるベアリングの正確でかつ反復性のある動きを必要とする。本実施例では、プローブは、水平スピンドル１６に保持されたキャリジ１４に装着される。このスピンドル１６はその夫々の端部にベアリングアセンブリを有し、それらのアセンブリはヘッド６の下ハウジング１２に接続されている。下ハウジング１２はヘッド６の上ハウジング１０における鉛直スピンドル１８に接続される。このスピンドル１８も２つのベアリングアセンブリを有している。
【００１６】
水平スピンドル１６は下ハウジング１２に対して回転できるものである。回転は構成要素２０および２８と、２２および２９とを有した２つのベアリングアセンブリを用いることによって実現される。ボール２０および２２の形態の雄ベアリング要素はスピンドル１６の端部に(例えば接着剤を用いて)固定される。夫々のボールはそれぞれ雄要素受け入れ用開口を有した支え２８および２９の形態の雌要素に収容され、これにより、スピンドルについて唯一可能な動作が回転”Ａ”となる。同様にして、下ハウジング１２はスピンドル１８を介して回転可能に装着される。その２つのベアリングアセンブリは、開口を有する支え３０および３２の形態の雌要素に収容されるボール２４および２６の形態の雄要素を有するものとして示されている。これらによって回転”Ｂ”が可能となる。
【００１７】
ボール２０、２２、２４および２６は、公知の技術によってきわめて正確に、すなわち、全体として０．１６ミクロン未満の公差の真円度で製造することができる。この正確な球状によってプローブの回転における正確な動きが可能となる。これらのボールは、セラミック、鋼玉石または鋼材料のものとすることができる。
【００１８】
スピンドル１６および１８の夫々は、固定支え、すなわちそれぞれ支え２９および３０と、可動支え、すなわち支え２８および３２を有する。固定支えはその取付け部に対して固定された関係で保持され、一方、可動支えはその関連する回転軸の方向に弾性的に動くことができる。
【００１９】
電力および信号の経路がａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅとして示される。経路ａによってモータＭAに電力が供給され、これによりスピンドル１６(従ってプローブ２)を軸Ａに関して回転させることができる。実際には、この回転は１８０度までの円弧状の軸周りの回転となる。経路ｂによってモータＭBに電力が供給され、これによりスピンドル１８(従って下ハウジング１２およびプローブ２)を軸Ｂに関して回転させることができる。実際には、この回転を継続させることにより円弧状の前後への軸周りの回転を行なう必要をなくすことができる。
【００２０】
スピンドル１６および１８の回転位置は、それぞれロータリーエンコーダ８６および８８によって定めることができる。経路ｅおよびｃはこれらのエンコーダ信号用のものである。
【００２１】
経路ａ，ｄおよびｅにはロータリーカップリング９０があり、その２つの半分は、滑り接触するもの(例えば、スリップリングを用いたもの)、または非接触タイプのもの(例えば、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波の連結)とすることができる。このロータリーカプリングによって下ハウジング１２を上ハウジング１０に対して連続的に回転させることが可能となる。
【００２２】
図２に支え２８および２９の形態が示される。ねじを装着するための穴３４が示され、同様に、ボール２０または２２を受けるための中央部における３角形の開口４０が示される。支え２８は、弾性的に動くことができるよう薄板、例えば属性として弾力のあるバネのような性質を持った鋼材または他の平らな材料によって形成される。支え２８は、以下に説明されるようにアセンブリにおいて前もって荷重が付与されてもよいが、荷重によって曲がることができるように構成される。
【００２３】
製造の簡略化のため支え２９は支え２８と同じものとすることができるが、(図示されるように)曲がらないよう装着される。または、より厚い材料を用いることもできる。あるいは、支え２９は下ハウジング１２と一体であってもよい。
【００２４】
本構造において、３つのボール接触部３６は開口４０の３つの辺上に形成される。これらの部分は湾曲した面により形成され、それらの面の半径はボール２０または２２の半径より大きなものである。部分３８はボールと接触しない。上記接触部の形成は、ボール２０よりわずかに大きな半径のボールを３角形の凹部に押しこむことによって行なわれる。この凹部は摩擦低減材がコーティングされていてもよい。ボールもまた摩擦低減材によってコーティングされていてもよいが、その過程においてその真円度が損なわれることがあり、好ましくはない。
【００２５】
図３は図２におけるIII−III線断面図である。図３において、支え２８は荷重がかけられた状態で示されている。この状態で支え２８は変形し、それぞれの部分３６は荷重がかけられていない状態から回転軸に対して同じ量だけ動かされている。それぞれの部分３６の表面の曲率によって接触点４２が定められることに注意すべきである。この接触点を部分３６の中央に位置させるため、その表面は支え２８が荷重を受けたときにそれに適合した半径を有するよう形成される。荷重は、アセンブリにおける支えに対し予備荷重として付与されようにすることもできる。
【００２６】
ボール２０の中心と支え２８の接するその接触点４２との間の線を回転することによって生成される円錐は円錐角θを有し、この角度θを選択することにより、回転摩擦を最小にし、べアリングの半径方向剛性を維持し、また、ボールの抜けを防止することができる。２０度から１７５度の間の角度であれば、いずれの角度で用いることができるが、約８０度が適切であることがわかっている。
【００２７】
ボール接触部３６はボールでなく円錐を支えに押し込むことにより形成してもよく、これにより、部分的に円錐形の接触部を生成することができる。この場合においても点接触が実現される。
【００２８】
図４に固定支え２９の詳細が示される。この支えは、図３に示した支え２８とはわずかに違う態様で製造することもできる。支え２９はその使用時に変形しないが、下ハウジング１２に比較的固定的に保持される。接触面３６もまたボールの半径よりわずかに大きな半径で形成されるが、この支えはその半径が形成されるのに変形することはない。円錐角θは支え２８について形成されるものとほとんど同じものとすることができる。
【００２９】
再び図１を参照すると、スピンドル１８は支え３０と３２との間において装着される。スピンドル１８の延長部１９は下ハウジング１２を保持する。ボール２４、２６およびそれらの支え３０、３２の構造の原理は、ボール２０、２２およびそれらの支え２８、２９について上記で説明したものと同じである。ただし、ボール２４は他のものより大きい。これは、ボール２４が下ハウジング１２の荷重を支えるものであり、従ってより大きな強度を必要とし、また、ボール２４はスピンドル延長部１９を収容しなければならないからである。この構成において、支え３０は固定され、支え３２は変形可能なものである。支え３２は上述した態様で予備荷重がかけられる。円錐角は同様のものとする。ロータリーカップリング９０とともに、ベアリング２４／３０を通る延長部１９を用いることにより、下ハウジング１２およびそれに関連した要素の連続的な回転が可能となる。
【００３０】
スピンドル１８と支え３０および３２の配置によって、熱の影響に対して許容度を持ったものとなる。これは、ＣＭＭクイル８の下側の端部は支え３０とボール２４が接触する平面に近いからである。要するに、ハウジング１０の熱による伸びはハウジング１２の位置を著しく変更することはない。何故なら、ＣＭＭクイルと上記平面との間の幅にはほとんど物質がないからである。
【００３１】
このことは、上ハウジング１０の寸法が熱の影響によってどのように変化しても、実質的にスタイラス４の位置を変更することはないことを意味する。
【００３２】
上ハウジング１０用のベアリング装置の他の構成が図５に示される。この装置は固定支え３０を上部に備え、変形可能な支え３２を下部に備えるものである。
【００３３】
図６Ａ−６Ｆは、ボールおよび支えの構成のいくつかの変形例を示している。容易に同一のものがわかるように、固定支えは５０で、変形可能な支えは５５で、相対的に回転可能な要素は６０および６５でそれぞれ参照される。これらの全ての変形例は本発明の範囲内のものである。
【００３４】
図７はベアリング要素の他の構成を示すものである。この構成では、ボール２０および２２はそれぞれボールレースベアリング８０において支持される。レース８０は、一方支え２８’および２９’によって保持される。上述したように、支え２８’はいくらかの軸方向の動きを可能とするものであり、支え２９’は比較的固定的なものである。予備荷重が上述したように支えとボールに付与される。ボールレース８０を用いることにより、摩擦を減らすことができる。支え２８’および２９’はボールレース８０を保持するのに３角形の穴を必要としない。
【００３５】
図７に示される参照符号は図１における水平軸に関するものであるが、同様の“ボールレース”構造は図１に示される実施例の鉛直軸ベアリングにも適用することができる。
【００３６】
ボールおよび支えの他の構造が図８に示される。本実施形態では、支え２８、２９、３０、３２にはフランジがつけられ、これにより、ボール２０、２２、２４、２６を収容することができる。ボールは環状の低摩擦のカラー８２上に静止し、このカラーは、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．セラミックまたは同様の低摩擦材料で製造することができる。カラーは同様の材料の３つのパッドに置きかえることもできる。いずれの場合も、カラーまたはパッドは接着剤によって支えに固定することができる。
【００３７】
ボールおよび支えのさらに他の構造が図９に示される。本実施例では、支え２８、２９、３０、３２はその上に弾性的に変形できるブロックを接着したものである。このブロックは、例えば、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．あるいは他の低摩擦プラスチック、または油を含浸した焼結物の材料からなり、円錐状の凹部を有したものである。この凹部はボール２０、２２、２４、２６を収容する。ブロックの弾性的特性は、ボールの真円度がわずかにずれていてもそれを吸収し、ブロックとボールの相対的な回転はボールのみの回転より正確な回転となる。
【００３８】
ボールおよび支えの構造のさらに他の実施例が図１０および１１に示される。それぞれの図において、ボール２０、２２、２４、２６は、Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ．あるいは同４の材料のプラスチックのインサート８５によって支持され、このインサートは外カラー９０内で支持される。図１０に示すボールは円筒状の凹部９２内で支持され、図１１に示すボールは円錐状の凹部９４内で支持される。また、プラスチックのインサートは、荷重がかけられた状態ではボールの形状に応じて弾性的に歪み、それらの相対的な回転の間、ボールの真円度のどのようなずれをも吸収して正確な回転運動が可能となる。
【００３９】
当業者にとって種々の変形例や拡張は明らかなものである。例えば、球状のベアリングと３角形の開口が示されたけれども、本発明の範囲内では、雄要素と雌要素との間の滑り接触はどのような構成でもある平面内で行なわれることになる。この平面は、示された実施例では回転軸に垂直となるが、例えば、支え２８および２９が上記垂直に対してずれた平面内にあり、また、ボール２０および２２が用いられる場合には、そうでなくすることも可能である。
【００４０】
同じように、示された支えは、本発明によれば、簡単に、凹部、例えば円形の穴、環状の凹部、３面凹部、多角形の穴あるいは同様のものとすることができ、ハウジング１２または１０、あるいは割れ目のある板のインサートの形態のものに直接形成されてもよい。支えはスピンドル１６または１８に形成されてもよく、その場合、雌要素はハウジング１０または１２に取り付けられることになる。
【００４１】
雄要素はどのような形にすることもできる。例えば、回転楕円、楕円形、円錐状、３面体、多角形のものである。雄要素が円形状でない場合は、支えは円形でなければならない。逆の場合も同じである。支えまたは雄要素が円形状でない場合は、これら２つの間では離れた数点で接触が行なわれ、これらの点もまた平面上にある。
【００４２】
それぞれのベアリングアセンブリの雄／雌要素はその構造が異なっていてもよい。
【００４３】
ボールが支えと滑り接触するそれぞれの位置は開口の辺として説明したが、凹部、例えば支えにおける低摩擦インサートの小平面が形成された凹部の辺とすることもできる。接触は開口や凹部の縁で行なわれてもよい。
【００４４】
また、スピンドル１６および１８はそれらの回転軸から大きく動かないよう拘束されるようにし、これにより、万一支えとの合わせ位置から強制的に外されるようなことがあっても、支えの１つの弾性によって合わせ位置に押し戻されるようにしてもよい。
【００４５】
上述した各実施例は、従来技術に対して一定の利点を有している。特に、上記の各実施例によれば、上述した構成部品の摩損および／または寸法の変化があっても、正確度や再現性が顕著に低下すること、すなわち、スタイラスの位置が顕著に変化することはない。
【００４６】
例えば、ボール２０と２２との間の寸法の変化は、支え２８の弾性的な動きによって調整することができる。この動きによって支え２８とボール２０との間の全ての接触点は軸Ａに沿って同じ量移動し、従って、軸Ａの位置はこの弾性移動の結果として変化することはない。スタイラスは軸Ａと平行にわずかに動くが、その移動はボール２０と２２との間の寸法の変化と比べて小さい(約半分)となる。
【００４７】
スタイラスの位置安定性は、固定支え２９を備えることによっても実現されるものである。固定支えよってスピンドル１６を軸Ａ上の一点に遊びのないよう位置決めすることができる。
【００４８】
上ハウジング１０におけるベアリング３０／２４および３２／２６についても同様の利点を得ることができる。同様に、図６Ａ−Ｆに示した変形例も上節で述べた利点を得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定プローブ（２）を支持する連結手首を有し、前記プローブを２つの回転軸（Ａ、Ｂ）のまわりに回転させるプローブヘッド（６）において、
装置と接続するための上ハウジング（１０）と、
上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、第１モータ（ＭＢ）によって、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、
測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、第２モータ（ＭＡ）によって、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、
前記第１軸（Ｂ）のまわりの連続的な回転を可能として、少なくとも前記第２モータ（ＭＡ）のための電力経路（ａ）を提供するロータリーカップリング（９０）と、
を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）。
【請求項２】
前記ロータリーカップリング（９０）は、さらに、下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置を示す信号を伝えるための、上および下ハウジングの間の信号経路（ｅ）を提供することを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
【請求項３】
前記ロータリーカップリング（９０）は、スリップリングを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブヘッド。
【請求項４】
前記ロータリーカップリング（９０）は、非接触の、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波のタイプからなる群のうちの１つから選択された要素を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項５】
前記下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置は、ロータリーエンコーダ（８６）によって定められることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項６】
前記手首は、前記第１軸（Ｂ）のまわりの前記連続的な回転を可能とするためのベアリング装置をさらに含み、前記ベアリング装置は、２つのベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）の間のスピンドル（１８）と、前記第１軸（Ｂ）の方向に前記ベアリング装置を越えて延在し、前記上ハウジングと下ハウジングを接続する、前記スピンドルの延長部（１９）と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項７】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）は、凹部または開口を有した雌要素（３０、３２）と前記雌要素に受けいれられることが可能な雄要素（２４、２６）とを含み、前記雄要素および雌要素は、前記第１軸（Ｂ）に関して互いに滑り接触することを特徴とする請求項６に記載のプローブヘッド。
【請求項８】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２６／３２）は、前記第１軸（Ｂ）と平行な方向における弾性的な移動のために弾性的に装着されることを特徴とする請求項６または７に記載のプローブヘッド。
【請求項９】
前記雄要素またはそれぞれの雄要素は、ボール（２４、２６）を備え、前記雌要素またはそれぞれの雌要素は、ボール用の離散的な、複数の接触領域（３６）を提供することを特徴とする請求項７または８に記載のプローブヘッド。
【請求項１０】
２つの回転軸（Ａ、Ｂ）に関して測定プローブ（２）を支持するための連結手首を有するプローブヘッド（６）において、
装置と接続するための上ハウジング（１０）と、
上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに１回転以上連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、
測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、
前記上および下ハウジングの間のロータリーカップリング（９０）によって提供される電力経路（ａ）であって、前記第１軸（Ｂ）のまわりで連続的に回転する間電力を伝達することを可能とする電力経路（ａ）と、
を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）。
【請求項１１】
前記ロータリーカップリング（９０）は、さらに信号経路（ｄ、ｅ）を提供することを特徴とする請求項１０に記載のプローブヘッド。
【請求項１２】
前記ロータリーカップリング（９０）は、スリップリングを用いることを特徴とする請求項１０または１１に記載のプローブヘッド。
【請求項１３】
前記ロータリーカップリング（９０）は、非接触の、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波のタイプからなる群のうちの１つから選択された要素を有することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１４】
前記下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置が定められ、前記位置を示す信号（ｅ）は前記ロータリーカップリング（９０）によって提供された信号経路に沿って移動することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１５】
前記ロータリーカップリング（９０）の信号経路（ｄ、ｅ）は、前記キャリジ（１４）によって支持可能な測定プローブ（２）からの信号（ｄ）のための経路提供することを特徴とする請求項１１に記載のプローブヘッド。
【請求項１６】
前記キャリジ（１４）は、前記第２軸（Ａ）のまわりの回転のためにモータが取り付けられ、モーター（ＭＡ）は、前記電力経路（ａ）から電力を供給されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１７】
前記手首は、前記第１軸（Ｂ）のまわりの前記連続的な回転を可能とするためのベアリング装置をさらに含み、前記ベアリング装置は、２つのベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）の間のスピンドル（１８）と、前記第１軸（Ｂ）の方向に前記ベアリング装置を越えて延在し、前記上ハウジングと下ハウジングを接続する、前記スピンドルの延長部（１９）と、を備えたことを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）は、凹部（８４、８５）または開口（４０）を有した雌要素（２８、２９、３０、３２）と前記雌要素に受けいれられることが可能な雄要素（２０、２２、２４、２６）とを含み、前記雄要素および雌要素は、互いに滑り接触することを特徴とする請求項１７に記載のプローブヘッド。
【請求項１９】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２６／３２）は、前記第１軸（Ｂ）と平行な方向における弾性的な移動のために弾性的に装着されることを特徴とする請求項１７または１８に記載のプローブヘッド。
【請求項２０】
前記雄要素またはそれぞれの雄要素は、ボール（２０、２２、２４、２６）を備え、前記雌要素またはそれぞれの雌要素は、ボール用の離散的な、複数の接触領域（３６、８２）を提供することを特徴とする請求項１８または１９に記載のプローブヘッド。
【請求項２１】
プローブを用いた測定方法において、
上ハウジング（１０）に関して第１軸（Ｂ）のまわりに下ハウジング（１２）を回転させ、
前記上および下ハウジングの間に位置するロータリーカップリング（９０）を介して電力を供給し、
前記ロータリーカップリング（９０）を介して供給された電力を用いて、前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに前記プローブ（２）を回転させる、
工程を有したことを特徴する測定方法。
【請求項１】
測定プローブ（２）を支持する連結手首を有し、前記プローブを２つの回転軸（Ａ、Ｂ）のまわりに回転させるプローブヘッド（６）において、
装置と接続するための上ハウジング（１０）と、
上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、第１モータ（ＭＢ）によって、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、
測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、第２モータ（ＭＡ）によって、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、
前記第１軸（Ｂ）のまわりの連続的な回転を可能として、少なくとも前記第２モータ（ＭＡ）のための電力経路（ａ）を提供するロータリーカップリング（９０）と、
を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）。
【請求項２】
前記ロータリーカップリング（９０）は、さらに、下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置を示す信号を伝えるための、上および下ハウジングの間の信号経路（ｅ）を提供することを特徴とする請求項１に記載のプローブヘッド。
【請求項３】
前記ロータリーカップリング（９０）は、スリップリングを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のプローブヘッド。
【請求項４】
前記ロータリーカップリング（９０）は、非接触の、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波のタイプからなる群のうちの１つから選択された要素を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項５】
前記下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置は、ロータリーエンコーダ（８６）によって定められることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項６】
前記手首は、前記第１軸（Ｂ）のまわりの前記連続的な回転を可能とするためのベアリング装置をさらに含み、前記ベアリング装置は、２つのベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）の間のスピンドル（１８）と、前記第１軸（Ｂ）の方向に前記ベアリング装置を越えて延在し、前記上ハウジングと下ハウジングを接続する、前記スピンドルの延長部（１９）と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項７】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）は、凹部または開口を有した雌要素（３０、３２）と前記雌要素に受けいれられることが可能な雄要素（２４、２６）とを含み、前記雄要素および雌要素は、前記第１軸（Ｂ）に関して互いに滑り接触することを特徴とする請求項６に記載のプローブヘッド。
【請求項８】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２６／３２）は、前記第１軸（Ｂ）と平行な方向における弾性的な移動のために弾性的に装着されることを特徴とする請求項６または７に記載のプローブヘッド。
【請求項９】
前記雄要素またはそれぞれの雄要素は、ボール（２４、２６）を備え、前記雌要素またはそれぞれの雌要素は、ボール用の離散的な、複数の接触領域（３６）を提供することを特徴とする請求項７または８に記載のプローブヘッド。
【請求項１０】
２つの回転軸（Ａ、Ｂ）に関して測定プローブ（２）を支持するための連結手首を有するプローブヘッド（６）において、
装置と接続するための上ハウジング（１０）と、
上ハウジング（１０）と回転可能に接続し、上ハウジングに関して第１軸（Ｂ）のまわりに１回転以上連続的に回転することができる、下ハウジング（１２）と、
測定プローブ（２）を支持する下ハウジング（１２）と回転可能に接続し、下ハウジング（１２）に関して前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに回転することができる、キャリジ（１４）と、
前記上および下ハウジングの間のロータリーカップリング（９０）によって提供される電力経路（ａ）であって、前記第１軸（Ｂ）のまわりで連続的に回転する間電力を伝達することを可能とする電力経路（ａ）と、
を具えたことを特徴とするプローブヘッド（６）。
【請求項１１】
前記ロータリーカップリング（９０）は、さらに信号経路（ｄ、ｅ）を提供することを特徴とする請求項１０に記載のプローブヘッド。
【請求項１２】
前記ロータリーカップリング（９０）は、スリップリングを用いることを特徴とする請求項１０または１１に記載のプローブヘッド。
【請求項１３】
前記ロータリーカップリング（９０）は、非接触の、容量性、誘導性、赤外線、光学的または高周波のタイプからなる群のうちの１つから選択された要素を有することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１４】
前記下ハウジング（１２）に対するキャリジ（１４）の回転位置が定められ、前記位置を示す信号（ｅ）は前記ロータリーカップリング（９０）によって提供された信号経路に沿って移動することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１５】
前記ロータリーカップリング（９０）の信号経路（ｄ、ｅ）は、前記キャリジ（１４）によって支持可能な測定プローブ（２）からの信号（ｄ）のための経路提供することを特徴とする請求項１１に記載のプローブヘッド。
【請求項１６】
前記キャリジ（１４）は、前記第２軸（Ａ）のまわりの回転のためにモータが取り付けられ、モーター（ＭＡ）は、前記電力経路（ａ）から電力を供給されることを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１７】
前記手首は、前記第１軸（Ｂ）のまわりの前記連続的な回転を可能とするためのベアリング装置をさらに含み、前記ベアリング装置は、２つのベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）の間のスピンドル（１８）と、前記第１軸（Ｂ）の方向に前記ベアリング装置を越えて延在し、前記上ハウジングと下ハウジングを接続する、前記スピンドルの延長部（１９）と、を備えたことを特徴とする請求項１０ないし１６のいずれかに記載のプローブヘッド。
【請求項１８】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２４／３０、２６／３２）は、凹部（８４、８５）または開口（４０）を有した雌要素（２８、２９、３０、３２）と前記雌要素に受けいれられることが可能な雄要素（２０、２２、２４、２６）とを含み、前記雄要素および雌要素は、互いに滑り接触することを特徴とする請求項１７に記載のプローブヘッド。
【請求項１９】
少なくとも１つの前記ベアリングアセンブリ（２６／３２）は、前記第１軸（Ｂ）と平行な方向における弾性的な移動のために弾性的に装着されることを特徴とする請求項１７または１８に記載のプローブヘッド。
【請求項２０】
前記雄要素またはそれぞれの雄要素は、ボール（２０、２２、２４、２６）を備え、前記雌要素またはそれぞれの雌要素は、ボール用の離散的な、複数の接触領域（３６、８２）を提供することを特徴とする請求項１８または１９に記載のプローブヘッド。
【請求項２１】
プローブを用いた測定方法において、
上ハウジング（１０）に関して第１軸（Ｂ）のまわりに下ハウジング（１２）を回転させ、
前記上および下ハウジングの間に位置するロータリーカップリング（９０）を介して電力を供給し、
前記ロータリーカップリング（９０）を介して供給された電力を用いて、前記第１軸（Ｂ）を横切る第２軸（Ａ）のまわりに前記プローブ（２）を回転させる、
工程を有したことを特徴する測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図６Ｆ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−５３０４７（Ｐ２０１２−５３０４７Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３１９５（Ｐ２０１１−１９３１９５）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【分割の表示】特願２００２−５１８０７０（Ｐ２００２−５１８０７０）の分割
【原出願日】平成１３年８月１日（２００１．８．１）
【出願人】（３９１００２３０６）レニショウ パブリック リミテッド カンパニー (166)
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【分割の表示】特願２００２−５１８０７０（Ｐ２００２−５１８０７０）の分割
【原出願日】平成１３年８月１日（２００１．８．１）
【出願人】（３９１００２３０６）レニショウ パブリック リミテッド カンパニー (166)
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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