(57)【要約】  多軸回転継手部およびボール継手部を含む旋回継手組立体（１８、３２；１００；１２０；１５０）が記述される。多軸回転継手部は、実質的に交点（Ｃ；１３０）で交差する二またはそれ以上の回転軸（Ａ、Ｂ、Ｄ）の周りの回転運動を提供する。ボール（９２；１１６；１３２；１７６）を含むボール継手部は、上述の交点の近辺に位置される。旋回継手組立体は、一またはそれ以上のプラットフォームに対して荷重メンバー（６０；１０８；１２８；１５６）および計測メンバー（４６；１５４、１５８）の分離した結合を許容する。そのような旋回継手組立体を含むヘキサポッド座標計測機械（２）がまた記述される。
2009540246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二またはそれ以上の回転軸の周りの回転運動を提供し、該二またはそれ以上の回転軸が、実質的に交点で交差する多軸回転継手部と、該交点の近辺に位置されるボールを含むボール継手部とを含む旋回継手組立体。
【請求項２】
請求項１の旋回継手組立体であって、ボールの中心が、実質的に交点と一致していることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項３】
請求項１または２の旋回継手組立体であって、多軸回転継手部が、少なくとも第一部分、第二部分および第三部分を含み、第一部分は、第一回転軸の周りに第二部分に対して回転可能とされ、第二部分は、少なくとも一つの第二回転軸の周りに第三部分に対して回転可能とされており、第一および第二の回転軸が、実質的に上述の交点で交差することを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項４】
請求項３の旋回継手組立体であって、第一部分が、荷重支持プラットフォームに取り付けられた支持構造を含むことを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項５】
請求項３または４の旋回継手組立体であって、第三部分は、少なくとも一つの荷重支持メンバーの端部を含むか、または、少なくとも一つの荷重支持メンバーの端部に取り付けられていることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一つの旋回継手組立体であって、第二部分は、第一部分に回転可能に装架された少なくとも第一および第二のキャリッジを含み、該少なくとも第一および第二のキャリッジの各々は、第一回転軸の周りを実質的に独立して回転可能であることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項７】
請求項６の旋回継手組立体であって、該少なくとも第一および第二のキャリッジが、ベアリングを介して第一部分に回転可能に装架されていることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項８】
請求項６または７の旋回継手組立体であって、第三部分は、第一キャリッジに回転可能に装架された第一荷重支持メンバーの端部および第二キャリッジに回転可能に装架された第二荷重支持メンバーの端部を含み、第一および第二キャリッジに対する第一および第二荷重支持メンバーの第二回転軸は、実質的に、上述の交点で交差することを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項９】
請求項８の旋回継手組立体であって、該少なくとも第一および第二の荷重支持メンバーは、ベアリングを介して第一および第二キャリッジに回転可能に装架されていることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかの旋回継手組立体であって、一つまたはそれ以上の計測メンバーがボールと滑り接触していることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかの旋回継手組立体であって、ボール継手部が、脚および脚によって計測プラットフォームに取り付けられたボールを含むことを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１２】
請求項１１の旋回継手組立体であって、多軸回転継手部が、計測プラットフォームから実質的に機械的に分離している荷重支持プラットフォームに取り付けられ、計測プラットフォームのひずみが、荷重支持プラットフォームのひずみにより引き起こされないことを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１３】
請求項１２の旋回継手組立体であって、計測プラットフォームが、荷重支持プラットフォームから計測プラットフォームへ伝達されるひずみを阻止するマウントによって、荷重支持プラットフォームに取り付けられることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかの旋回継手組立体であって、ボール継手部が実質的に多軸回転部から機械的に分離されていることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１５】
請求項１から１１のいずれか一つの旋回継手組立体であって、多軸回転継手部およびボール継手部が、通常の荷重支持および計測プラットフォームに取り付けられていることを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１６】
少なくとも一つの脚組立体と結合された請求項１から１５のいずれかの旋回継手であって、各々の脚組立体が、計測メンバーおよび荷重支持メンバーを含むことを特徴とする旋回継手。
【請求項１７】
複数の脚組立体と結合された請求項１６の旋回継手。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかの旋回継手組立体であって、多軸回転継手部が、ボール継手のボールを囲むことを特徴とする旋回継手組立体。
【請求項１９】
少なくとも一つのプラットフォームと少なくとも一つの伸張脚とを含む計測機械であって、該少なくとも一つの伸長脚が、請求項１から１８のいずれかの旋回継手組立体によって該少なくとも一つのプラットフォームに結合されていることを特徴とする計測機械。
【請求項２０】
フック継手およびボール継手を含む計測機械のための複合継手。
【請求項２１】
請求項２０の継手であって、ボール継手の中心が、実質的にフック継手の回転軸と一致することを特徴とする継手。
【請求項２２】
一対の相対的に可動なプラットフォームを含む機械であって、複数の駆動伸張脚および複数の伸張計測脚が上述のプラットフォーム間に延びており、上述の駆動伸張脚が多軸回転継手によってプラットフォームに取り付けられ、伸張計測脚が、ボール継手によってプラットフォームに取り付けられることを特徴とする機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋回継手、および、特に、ヘキサポッド型座標計測機械（ＣＭＭｓ）および類似物のような非デカルト計測機械における使用のための高精度の旋回継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の非デカルト型機械が知られている。例えば、種々のヘキサポッド型の配置が特許文献１および特許文献２に記載されている。特に、特許文献１は、６本の油圧式の伸張可能な脚によって基部に取り付けられる上方の可動プラットフォームを含む、ヘキサポッド型の工作機械の種々の具体例を記載している。図１および図２を参照して特許文献１に記載されている第一の具体例においては、伸張可能な脚が、ボールおよびソケット継手により基部および可動プラットフォームに取り付けられる。図３ないし図５を参照して特許文献１に記載されている第二の代替の具体例においては、伸張可能な脚が、いわゆるトラニオンまたはフック継手を介して基部および可動プラットフォームに取り付けられる。二つの記載された具体例において、伸張可能な脚は油圧式であり、シリンダー内で可動であるピストンロッドを含む。脚の伸張量は、シリンダーに磁気式スケールを、ピストンロッドに適切な読取ヘッドを装架することによって計測される。コンピュータ制御器が、要求されるプラットフォームの動きを提供するため、各々の脚の長さを定めるために備えられる。特許文献２は、伸張可能な脚がボール継手によってプラットフォームに取り付けられ、伸張可能な脚の長さが光学干渉的に計測される、上述のヘキサポッド型装置の変形例を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５０２８１８０号明細書
【特許文献２】米国特許第５６０４５９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の先行技術（すなわち、特許文献１）は、プラットフォームに伸張可能な脚を取り付けるための選択肢としてトラニオンおよびボール継手を提供することのみを記載していることを留意することが重要である。当業者は、したがって、ヘキサポッド型装置を製造する際にボール継手またはトラニオン継手のいずれかを伝統的に選択したであろう。この発明以前は、したがって、計測装置に含むための旋回継手の型を選択するとき、精度と荷重支持能力とを相殺することが必要であっただろう。対照的に、この発明の旋回継手は、ボールおよび多軸回転継手の両方に関連づけられる不都合を軽減し、計測に要求される高精度と、一方では、機械荷重が有効な継手の磨耗なしに支持されるのを許容することとの両方を提供できる旋回継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の第一の特徴によれば、旋回継手組立体は、二またはそれ以上の回転軸の周りに回転運動を提供する多軸回転継手部であって、上述の二またはそれ以上の回転軸が実質的に交点で交差する多軸回転継手部、および、上述の交点の近辺に位置付けられるボールを含むボール継手部を含む。
【０００６】
この発明は、したがって、ボール継手部および多軸回転継手部から形成される旋回継手を提供する。多軸回転継手部（トラニオン継手、フック継手等を含む。）は、少なくとも大体において交点で交差する複数の回転軸の周りの回転を許容する。ボール継手部のボールは、有利には、多軸回転継手の交点に可能な限り近接して位置付けられ、その結果、ボールおよび回転継手は、空間的に（少なくとも大体において）同じ点の周りの回転を許容する。好ましくは、ボールの中心は実質的に交点に一致し、その結果、多軸回転およびボール継手の回転中心の位置にわずかな差が存在する。
【０００７】
この発明の旋回継手は、したがって、二またはそれ以上の機械的に分離したメンバーが、旋回継手および回転継手部によって、一般的な旋回点（すなわち、交点）の周りを回転させられることを許容する。例えば、および、以下に詳細に説明されるように、一またはそれ以上の計測メンバーがボール継手部のボールと滑り接触下に位置づけられ、一またはそれ以上の荷重支持メンバーが多軸回転継手部と組み合わされる。計測メンバーは荷重支持メンバーから機械的に分離され、それによって、荷重が、ボール継手部を通る計測経路に実質的に影響を与えることなく多軸回転継手部を介して支持されることを許容する。この発明の旋回継手は、したがって、ボール継手部に有効な機械的荷重を受けさせることなく、ボール継手と結び付けられた計測精度の利点を提供する。代わりに、機械的荷重は、多軸回転継手部を介して分離して伝えられ、ボール継手より磨耗に対する影響を受けにくい、低摩擦の旋回可能カップリングを提供する。
【０００８】
多軸回転継手部は、それに取り付けられた一つのメンバーの回転を許容し、または、複数のそのようなメンバーの独立した回転を許容する。そのような回転運動を提供するため、多軸回転継手部は、各々が一つの軸の周りの回転を許容する複数（例えば、二つ）の継手によって互いに取り付けられた複数（例えば、三つ）の部分を含む。有利には、多軸回転継手部は、少なくとも第一部分、第二部分および第三部分を含む。便利には、第一部分は、第一回転軸の周りに第二部分に対して回転可能である。有利には、第二部分は、少なくとも一つの第二回転軸の周りに第三部分に対して回転可能であり、第一および第二回転軸は、実質的に上述の交点で交差する。
【０００９】
第一部分は、便利には、荷重支持プラットフォームに取り付けられて、支持または荷重構造を含み、例えば、第一部分は、第一回転軸と同軸の中心支持支柱または中心荷重構造を含む。代替として、第一部分は、第一回転軸の周りに位置づけられる複数の腕を含む。第一部分は、簡単にするために、また、第二および第三部分が相対的に回転する固定部分として考慮される。
【００１０】
第二部分は、便利には、第一部分に回転可能に装架される、少なくとも第一および第二のキャリッジを含む。好ましくは、少なくとも第一および第二のキャリッジの各々は、第一回転軸の周りに実質的に個別に回転可能である。例えば、第一および第二のキャリッジは、一またはそれ以上のベアリングを介して第一部分の中心支持支柱に回転可能に装架される。代わりに、第二部分は、第一部分の一対の支持腕に旋回可能に装架されるリングまたは類似の構造を含む。
【００１１】
第三部分は、少なくとも一つの荷重支持メンバーの端部を含み、または、少なくとも一つの荷重支持メンバーの端部に取り付けられ、または、取付け可能である。第三部分は、したがって、便利には、第二部分と組み合わされる一またはそれ以上の荷重支持メンバーを含む。有利には、第三部分は、第二部分の第一キャリッジに回転可能に装架された第一荷重支持メンバーの端部を含む。便利には、第三部分は、また、第二部分の第二キャリッジに回転可能に装架された第二荷重支持メンバーの端部を含む。有利には、少なくとも第一および第二の荷重支持メンバーは、一またはそれ以上のベアリングを介して第一および第二キャリッジに回転可能に装架される。第一および第二キャリッジに対する第一および第二荷重支持メンバーの第二回転軸は、好ましくは、実質的に上述の交点で交差するように配置される。もし、第二部分が上述のリングまたは類似の構造を含むなら、荷重支持メンバー（ら）は、そのリングに旋回可能に装架される。
【００１２】
旋回継手のボール継手部は、好ましくは、高精度の、実質的に球状のボールを含む。例えば、ボールは、ラップ加工によって形成されたボールベアリングである。ボール継手部は、また、ボールに取り付けられた脚を含む。例えば、ボールは、脚の端部の相補的なねじ突起が取り付けられるねじ穴を含む。代わって、ボールは、脚に、接着、溶着等される。ボールは、計測プラットフォームに取付けられる。例えば、ボールは、脚によって、そのような計測プラットフォームに取り付けられる。有利には、一またはそれ以上の計測メンバーが、ボールと滑り接触下にあるように提供される。計測メンバーは、ボールとの接触に付勢されるか、または、ボールの表面上に係合および載置するためのソケットを含む。代わりに、ソケットは、計測プラットフォームに取りつけられ、ボールは、計測メンバーの端部に備えられる。いかなる場合でも、ボールは多軸回転継手によって定められる交点の近辺に位置付けられ、その結果、荷重支持および計測メンバーの回転が実質的に同一の点に中心づけられることが望まれる。
【００１３】
上述したように、多軸回転継手部の部分は荷重支持プラットフォームに取り付けられる。例えば、多軸回転継手部の第一部分は、荷重支持プラットフォームに取り付けられた支持構造を含む。そのような荷重支持プラットフォームは、ボール継手のボール（またはソケット）が取り付けられた計測プラットフォームから実質的に機械的に分離されており、その結果、荷重支持プラットフォームが変形させられたときに、計測プラットフォームのひずみが生成されない。例えば、中心支持または多軸回転継手の荷重構造は、ボールを保持するための脚が通る中央開口部を含む。計測プラットフォームは、また、荷重支持プラットフォームから計測プラットフォームへ伝達されるひずみを阻止するマウントによって荷重支持プラットフォームに取り付けられる。
【００１４】
この発明の旋回継手は、したがって、荷重支持フレームおよび分離した計測フレームを有する計測機械（例えば、ヘキサポッド）を提供することを可能にする。特に、ボール継手部は、実質的に、多軸回転継手部から機械的に分離される。計測フレームは、その結果、荷重支持フレームに生成されるいかなるひずみによっても影響されず、したがって、計測精度が維持されることを確実にする。分離した荷重支持および計測フレームの提供は、英国特許出願第０６１２９１４．２号（代理人参照番号６９５）から優先権を主張している我々の同時係属の国際（ＰＣＴ）出願にさらに詳細に記載される。
【００１５】
旋回継手は、上述したように、計測および荷重支持フレームを分離ための独立したカップリングを提供するが、多軸回転継手部およびボール継手部は、代替的に、一またはそれ以上の点で機械的に接続される。多軸回転継手部およびボール継手部は、したがって、便利には、一般の荷重支持および計測プラットフォームに取り付けられる。例えば、多軸回転継手部の第一部分は、ボール継手部のボールが取り付けられる脚を持っている。この態様において、計測および荷重支持メンバーは、それぞれ、ボール継手および多軸回転継手部を介して旋回継手の一般的部分に取り付けられる。この配置は、また、多軸回転継手部を通して荷重を通過させることの利点を提供するように見られ、一方で、計測はボール継手を利用する。
【００１６】
好ましくは、旋回継手は、少なくとも一つの脚組立体に組み合わされる。各々の脚組立体は、計測メンバーおよび荷重支持メンバーを含む。有利には、旋回継手は、複数のそのような脚組立体と組み合わされ、例えば、二つの脚組立体の端部が単一の旋回継手で終端となる。脚組立体は、第一端部および第二端部、および、第一端部および第二端部の間の分離を計測するための計測装置を有する。計測装置は、少なくとも一つの長尺の計測メンバーを含み、少なくとも一つの長尺の計測メンバーは、低い熱膨張係数を有する。脚組立体の計測構造は、実質的に、脚組立体を通る荷重支持経路から機械的に分離されている。分離した荷重支持および計測構造を有する、伸縮する脚組立体の提供は、英国特許出願第０６１１９８５．２号（代理人参照番号６９３）から優先権を主張している、我々の同時係属する国際（ＰＣＴ）出願に更に詳細に説明される。
【００１７】
上記に概説されたように、多軸回転継手部は、ボール継手部のボールが交点の近辺に位置付けられるように配置される。好ましくは、交点は、ボールによって占められる体積内に位置づけられ、さらに好ましくは、交点は実質的にボールの中心に一致する。多軸回転継手は、したがって、好ましくは、ボール継手のボールを包囲するかまたは取り囲む。この態様において、両方の継手は、必要な旋回動作を許容する自由な回転運動を提供する。
【００１８】
ここに記述される旋回継手は、任意の用途に使用されるが、特に、計測装置での使用に適している。有利には、計測機械は、少なくとも一つのプラットフォームと少なくとも一つの伸張脚を含み、少なくとも一つの伸張脚が、上述の旋回継手組立体によって、少なくとも一つのプラットフォームに結合されるように提供される。計測機械は、便利には、二つのプラットフォームに結合する六つの脚を有するヘキサポッド配置を含む。特に、旋回継手は、英国特許出願第０６１１９７９．６号（代理人参照番号６９１）の優先権を主張している、我々の同時係属する国際（ＰＣＴ）出願に記載されている、アクセスの改良されたヘキサポッドＣＭＭｓに組み込まれる。
【００１９】
この発明の第二の特徴によると、計測機械のための複合継手は、フック継手部とボール継手部を含む。有利には、ボール継手の中心は、実質的に、フック継手の回転軸に一致する。
【００２０】
この発明の第三の特徴によると、機械は、一対の相対的に移動可能なプラットフォームを含み、複数の駆動伸張脚と複数の伸張計測脚が、上述のプラットフォーム間に延びており、上述の駆動伸張脚は、多軸回転継手（例えば、フック継手）によってプラットフォームに取り付けられ、伸張計測脚は、ボール継手によってプラットフォームに取り付けられる。多軸回転継手は、したがって、駆動脚によって伝えられる荷重を支持し、一方、ボール継手は、計測構造の計測脚として高い精度を提供する。機械、例えば、ヘキサポッドは、したがって、分離された計測脚および駆動脚を有するように提供される。計測脚は、駆動脚に実質的に平行に配置される。代わりに、計測および駆動脚は、異なった構造に提供される。コンピュータまたは他の制御機器は、駆動伸張脚を制御するために、また、伸張する計測脚から計測結果を受け取るために設けられる。
【００２１】
この発明は、次に、添付している図面を参照して、実施例のみによって説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の旋回継手を組み込んだヘキサポッドＣＭＭの側面図である。
【図２】図１に示されたヘキサポッドの平面図である。
【図３】図１および図２により詳細に示されたタイプの伸張駆動脚の図解である。
【図４】分離した荷重支持および計測経路を有するこの発明の第一旋回継手の図解である。
【図５】分離した荷重支持および計測経路を有するこの発明の第二旋回継手の図解である。
【図６Ａ】この発明の第三の旋回継手の側面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図６Ｃ】図６ＡのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図７】この発明の第四の旋回継手の図解である。
【図８】分離した計測および荷重支持継手がいかにしてＣＭＭに提供されるかの図解である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１および２を参照して、ヘキサポッド型の座標計測器２が説明される。特に、図１および図２は、それぞれ、ヘキサポッドＣＭＭ２の側面図および平面図を示す。ヘキサポッドＣＭＭ２は、下方の基部４および六つの伸張可能な脚８によって隔てて置かれた上方の可動プラットフォーム６を含む。
【００２４】
基部４は、複数の支持脚１２を介して接地された、花崗岩のスラブのような下方荷重支持プラットフォーム１０を含む。ＩＮＶＡＲ支柱１５の三角形のフレームワークを含む下方計測プラットフォーム１４が、マウント１６によって下方荷重支持プラットフォーム１０の下方に装架される。各々のマウント１６は、磁石および運動学的な位置限定手段を含む。マウント１６は、下方荷重支持プラットフォーム１０から下方計測プラットフォーム１４へ、力および荷重が伝達されないような態様で、下方計測プラットフォーム１４が、下方荷重支持プラットフォーム１０に対して、よく定められた、再現可能な位置に維持されることを確実にするために配置される。伸張可能な脚８に、下方荷重支持プラットフォーム１０および下方計測プラットフォーム１４を分離して連結するように、三つの旋回継手１８が、また設けられる。
【００２５】
可動プラットフォーム６は、上方荷重支持プラットフォーム２０および上方計測プラットフォーム２２を含む。上方計測プラットフォーム２２は、ＩＮＶＡＲ支柱２３の三角形のフレームワークを含み、マウント３０を介して上方荷重支持プラットフォーム２０に取り付けられる。マウント３０は、上方計測プラットフォーム２２に対して上方荷重支持プラットフォーム２０を位置づけるが、上方荷重支持プラットフォーム２０から上方計測プラットフォーム２２に荷重が伝達されないように配置される。伸張可能な脚８に、荷重支持プラットフォーム２０および計測プラットフォーム２２を分離して連結する三つの旋回継手３２が、また設けられる。この実施例において、マウント３０および旋回継手３２は、基部のマウント１６および旋回継手１８と同型である。
【００２６】
クイル２４が、上方荷重支持プラットフォーム２０の下方に取り付けられ、球状のスタイラスチップを備えるスタイラス２８を有する計測プローブ２６を保持するように配置される。計測プローブは、タッチトリガープローブまたは既知のタイプの任意の計測プローブである。
【００２７】
下方の基部４と上方の可動プラットフォーム６を連結する六つの伸張可能な脚８は、各々、荷重支持構造（点線３２によって示される）および計測構造（実線３４によって示される）を有する。脚の計測構造３４は、荷重支持構造３２から機械的に分離される。伸張可能な脚８は、また、脚を伸張／後退させるための駆動手段（例えば、モータ）を含む。脚８の計測構造３４は、ＩＮＶＡＲで形成され、また、脚の長さを計測するための手段（例えば、光学式エンコーダ）を含む。伸張可能な脚８の構造は、図３を参照して以下に詳細に説明される。
【００２８】
基部４の継手１８および可動プラットフォーム６の継手３２は、伸張可能な脚の荷重支持構造３２を介して、下方荷重支持プラットフォーム１０が上方荷重支持プラットフォーム２０に連結されるのを許容する。同じ継手１８は、脚の計測構造３４を介して、下方計測プラットフォーム１４が上方計測プラットフォーム２２に連結されるのを許容する。継手および脚の配置は、分離した荷重および計測フレームが提供され、それにより、荷重伝達要素のいかなるひずみも、計測フレームのひずみの原因とならないことを確実にするようなものである。さらに、計測フレーム（すなわち、下方計測プラットフォーム１４、上方計測プラットフォーム２２および伸張可能な脚の計測構造３４）は、すべて、ＩＮＶＡＲ（登録商標）で形成される。ＩＮＶＡＲは、低い熱膨張係数を有しており、計測フレームは、したがって、熱環境の変化によって実質的に影響されない。計測フレームと荷重支持フレームの間のキネマチックマウント１６および３０は、また、計測フレームのひずみが、装置の荷重支持部の熱膨張によって引き起こされないことを確実にする。
【００２９】
使用にあたって、計測される物体（例えば、ワークピース）が荷重支持基部１０に置かれる。各々の伸張可能な脚８の長さは、関連したコンピュータ制御器２５によって制御される。種々の脚の長さの変更は、可動プラットフォーム部６、および、それゆえに、クイル２４が基部に対して動かされることを許容する。この配置は物体の形状が計測されることを許容する。
【００３０】
図３を参照すると、上述のヘキサポッドの伸張可能な脚８が図示される。伸張可能な脚８は、外部管状部４０および内部管状部４２を含む。内部管状部４２は、外部管状部４０内をスライド可能であり、それによって、伸縮自在な伸張可能脚を形成する。駆動手段４４は、要求に応じて、脚の展開および収縮を許容する。駆動手段４４は、図３に模式的に図示され、内外の管状部の間の相対的な軸方向の運動を導く任意の配置を含む。例えば、駆動手段は、油圧ピストン、ねじジャッキであり、または、電気的な駆動配置を含む。使用にあたって、駆動手段４４は、要求に応じて、伸張可能な脚の展開および収縮を生ぜしめ、それにより、下方の基部４および可動プラットフォーム部６を離れさせ、または、同時に引き寄せる。荷重は管状部を介し伸張可能な脚８を通して伝達される。
【００３１】
管状（荷重支持）部４０および４２に加えて、伸張可能な脚８は、また、分離した計測構造を含む。計測構造は、第一計測メンバー４６および第二計測メンバー４８を含む。第一計測メンバー４６は、光学スケールが形成される長尺のメンバーである。脚８の軸に沿った第一計測メンバー４６の第一端の運動は、継手３２の近辺のみに規制される。第一計測メンバー４６の第二端は、横方向の動きを妨げるために囲繞する内部管状部４２によって支持されているが、縦方向に移動するのは自由である。第二計測メンバー４８は、また、長尺メンバーの形状である。脚８の軸に沿った第二計測メンバー４８の第一端の運動は、継手１８の近辺のみに規制される。第二計測メンバー４８の第二端は、したがって、放射方向の動きを妨げるために囲繞する外部管状部４０によって支持されているが、縦方向に移動するのは自由である。第二計測メンバー４８の第二端は、第一計測メンバー４６の光学スケールを読み取るために好適な光学読取ヘッド４３を支持する。この態様で、第一および第二メンバーの間のいかなる相対的な運動も計測される。図３に光学スケールおよび読取ヘッドが図示されるけれども、非光学的位置エンコーダ（例えば、磁気式または静電容量式システム）が代替的に使用されることが留意されるべきである。
【００３２】
第一および第二計測メンバー４６および４８は、上述したように、低い熱膨張係数を有する材料であるＩＮＶＡＲで形成される。また、第一および第二計測メンバー４６および４８は、脚の内部および外部管状部４０および４２によって、軸方向に拘束されないことが記憶されるべきである。したがって、いかなる熱膨張または内部および外部の管状部４０および４２のひずみも、第一および第二の計測メンバー４６および４８に伝達されない。
【００３３】
各々の伸張可能な脚８は、したがって、その脚の荷重支持構造のいかなる熱膨張または収縮によっても影響されない、長さの計測のための一体の計測手段を有する。配置は、したがって、荷重が伝達されない計測構造を提供する。換言すると、伸張可能な脚８は、計測構造（すなわち、計測メンバー４６および４８）から分離した荷重支持構造（すなわち、管状部分４０および４２）を含むといえる。このタイプの伸張可能な脚に関するさらなる詳細は、英国特許出願０６１１９８５．３（代理人参照：６９３）から優先権を主張する、出願人の同時係属の国際（ＰＣＴ）出願に見られる。
【００３４】
次に図４を参照すると、上述のヘキサポッドの継手３２がより詳細に示される。上に概説されたように、継手３２は、二つの拡張可能な脚８ａおよび８ｂの荷重支持および計測構造が、それぞれ、荷重支持プラットフォーム２０および計測プラットフォーム２２に連結されることを許容する。継手３２は、伸張可能な脚８ａの内部管状部４２の端部に位置される第一荷重支持端部メンバー６０ａを受け入れるように配置される。脚８ａの計測メンバー４６ａは、また、継手３２によって受け入れられる。第二荷重支持端部６０ｂおよび計測メンバー４６ｂは、また、第二の伸張可能な脚８ｂから受け入れられる。
【００３５】
継手３２は、荷重支持プラットフォーム２０に固定される中央荷重構造６４を含む。第一キャリッジ６６が、第一回転軸Ａの周りを回転できるような態様で、ベアリング６８を介して中央荷重構造６４に装架される。第一荷重支持端部メンバー６０ａは、それが、ベアリング７０を介して第一キャリッジ６６に回転可能に装架されることを許容する突出部を有し、その結果、それは第二回転軸Ｂの周りを回転することができる。軸ＡおよびＢは、Ｃ点で実質的に交差し、第一荷重支持端部メンバー６０ａが交点または中心点Ｃの周りを二回転自由度で回転することを許容する。
【００３６】
第二キャリッジ８０は、また、第一回転軸Ａと実質的に一致する軸の周りを回転できるような態様で、ベアリング８２を介して中央荷重構造６４に装架される。第二荷重支持端部メンバー６０ｂは突出部を有し、ベアリング８４を介して第二キャリッジ８０に回転可能に装架されており、その結果、実質的に中心点Ｃと交差する別の回転軸Ｄの周りを回転することができる。この態様において、継手３２は、また、第二荷重支持端部メンバーが中心Ｃの周りを二回転自由度で回転することを許容する。
【００３７】
中央荷重構造６４は、脚または長尺メンバー９０が通される孔を有する。長尺メンバー９０の一端部は計測プラットフォーム２２に取り付けられ、一方、他端部は、ボール９２を有する。ボール９２の中心は実質的に中心Ｃに一致するように配置される。二本の伸張可能な脚の計測メンバー４６ａおよび４６ｂは、ボール９２と直接接触する。適切なソケット（図示されない）が計測メンバー４６ａおよび４６ｂの端部をボール９２との接触下に維持するために用意され、または、計測メンバーは、そのような接触を提供するために付勢（例えば、ばね仕掛け）される。長尺メンバー９０は中央構造６４の孔を通されるが、継手構造の任意の適切な部分を通ることが留意されるべきである。
【００３８】
継手３２は、したがって、図３に関連して上述されたタイプの二本の伸張可能な腕が荷重支持および計測プラットフォームに取り付けられることを許容する。外部のフック継手配置は、荷重支持カップリングを提供し、一方、計測経路はボールジョイントを介して提供される。この実施例において、基部４の継手１８の構造は、可動プラットフォーム部６の継手３２の構造に類似しており、継手１８は、下方荷重支持プラットフォーム１０および下方計測プラットフォーム１４に分離したカップリングを提供することが留意されるべきである。
【００３９】
図５を参照すると、図４を参照して説明された継手の変形例が図示される。図５に示された継手１００は、単一の伸張可能な脚を荷重支持および計測プラットフォームに接続するのに適している。これは、図１から図４を参照して説明されたヘキサポッド設計の変形例が実施される場合に、例えば、英国特許出願第０６１１９７９．６号（代理人参照番号６９１）の優先権を主張する我々の国際（ＰＣＴ）特許出願に記載されているタイプのヘキサポッドにおいて要求される。
【００４０】
継手１００は、第一回転軸Ａの周りを回転できる態様で、ベアリング１０６を介して中央荷重構造１０４に装架されるキャリッジ１０２を含む。荷重支持構造１０４は、荷重支持プラットフォーム１０５に装架される。伸張可能な腕からの荷重支持端部メンバー１０８は突出部を有し、ベアリング１１０を介してキャリッジ１０２に回転可能に装架され、その結果、第二回転軸Ｂの周りを回転可能であり、軸Ａおよび軸Ｂは実質的に点Ｃで交差する。この態様において、継手１００は、荷重支持端部メンバー１０８が二回転自由度で中心Ｃの周りを回転するのを許容する。
【００４１】
中央荷重構造１０４は、長尺メンバー１１２が通される孔を有する。長尺メンバー１１２の一端は、結合させられる計測プラットフォーム１１４に取り付けられ、一方、他端は、ボール１１６を担持する。ボール１１６の中心は、実質的に中心Ｃに一致するように配置される。伸張可能な脚の計測メンバー４６は、ボール１１６と直接接触する。適切なソケット（図示されない）が、計測メンバー４６の端部をボール１１６との接触下に維持するために用意され、または、計測メンバーは、そのような接触を提供するためにばね付勢される。
【００４２】
この発明の旋回継手は、上述のように、二つのプラットフォーム（すなわち、荷重支持および計測プラットフォーム）と共に使用されるが、一般のプラットフォームに、荷重支持および計測経路を分離して組み合わせることが可能である。
【００４３】
図６を参照して、プラットフォームの一般的な表面に、分離した荷重支持および計測経路を提供するピボット継手１２０が図示される。特に、図６ａは、継手１２０の側面図であり、一方、図６ｂおよび図６ｃは、それぞれ、図６ａのＩ−ＩおよびＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図を示す。
【００４４】
ピボット継手１２０は、プラットフォーム１２４の表面から突出する一対の平行腕１２２を含む。一対の平行腕１２２は、直径方向の対向した位置でリング１２６に枢動可能に装架される。次に、Ｙ型荷重支持メンバー１２８が、二つの直径方向の対向した点においてリング１２６に枢動可能に装架される。これは、二つの実質的に交差する回転軸を有するいわゆるフック継手を提供し、二つの回転軸は、回転中心１３０の周りに回転することを許容する。フック継手は、荷重支持メンバー１２８からプラットフォーム１２４に機械的荷重を伝達する。
【００４５】
継手１２０は、また、プラットフォーム１２４に取り付けられ、その中心がフック継手の回転軸の交点に実質的に一致するように配置される、ボール１３２を含む。計測メンバー１３０が荷重支持部分１２８のシャフトと同軸に延びる。計測メンバー１３０の端部はボール１３２と直接接触する。ボール継手は、したがって、純粋に計測目的で提供され、すなわち、ボール継手を通して荷重が伝達されない。
【００４６】
継手１２０は、したがって、荷重支持構造および伸張可能な腕の計測メンバーが異なる経路を通してプラットフォームに結合されることを許容する。特に、継手１２０は、プラットフォームに腕から荷重を結合するためのフック継手を提供し、そのような継手の低摩擦で高い荷重支持能力の利点を有する。継手は、また、プラットフォームに計測メンバーを結びつける、本質的にフック継手より精密なボール継手を含む。継手１２０は、したがって、フック継手の利点（すなわち、低摩擦で高い荷重支持能力）とボール継手の計測上の利点（すなわち、高精度）を結びつける。図６に示される継手１２０は、したがって、上述のタイプの単一の伸張腕が単一のプラットフォームに取り付けられるのを許す。
【００４７】
図７を参照すると、更なる継手１５０が、二本の伸張可能な脚を単一の（一般の）プラットフォーム１６０に結びつけるために図示される。継手１５０は、第一伸張脚から第一荷重支持メンバー１５２および第一計測メンバー１５４を受け入れるように設置される。第二荷重支持部分１５６および第二計測メンバー１５８が、また、第二伸張脚から受け入れられる。継手は、プラットフォーム１６０に固定される中心構造１５９を含む。
【００４８】
第一キャリッジ１６２が、第一回転軸Ａの周りを回転できるような態様で、ベアリング１６４を介して中心構造１５９に装架される。第一荷重支持メンバー１５２は、その端部に突出部を有し、ベアリング１６６を介して第一キャリッジ１６２に回転可能に装架され、その結果、第二回転軸Ｂの周りを回転可能である。この態様において、継手１５０は、第一荷重支持部分が実質的に二回転自由度でもって中心Ｃの周りを回転することを許容する。
【００４９】
第二キャリッジ１７０が、また、第一回転軸Ａと実質的に同軸の軸の周りを回転できるような態様で、ベアリング１７２を介して中心構造１５９に装架される。第二荷重支持メンバー１５６は、その端部に突出部を有し、ベアリング１７４を介して第二キャリッジ１７０に回転可能に装架され、その結果、中心点Ｃと実質的に交差する軸Ｄの周りを回転可能である。継手１５０は、したがって、第二荷重支持部分が実質的に二回転自由度でもって中心Ｃの周りを回転するのを許容する。
【００５０】
中心構造１５９は、また、中心Ｃと実質的に一致するように配置される中心を有する脚にボール１７６を有する。第一計測メンバー１５４および第二計測メンバー１５８は、ボール１７６に直接接触する。適切なソケット（図示されない）が、計測メンバー１５４および１５８の端部をボール１７６との接触下に維持するために用意され、または、ボール接触が通常の操作条件下で維持されるように、ボールと接触するよう付勢される。
【００５１】
継手１５０は、したがって、上述したタイプの二本の伸張可能な腕の端部が通常のプットフォームに取り付けられるのを許容する。多軸回転継手配列は、したがって、荷重支持カップリングを提供し、一方、計測経路はボール継手を介して提供される。二本の伸張可能な腕が説明されたが、必要なら、二本より多い腕が用意されることが留意されるべきである。
【００５２】
組み合わされた継手が上述されたが、分離した（すなわち、空間的に分離された）多軸回転継手およびボール継手が、コンパクトではない態様ではあるものの、同様の利点を達成するために提供されることが留意されるべきである。
【００５３】
図８は、第二可動プラットフォーム２０２から離れた第一（すなわち基部）プラットフォーム２００を図示する。第一および第二のプラットフォームの双方に、駆動伸張脚２０４および計測脚２０６が取り付けられる。駆動伸張脚２０４は、駆動手段（図示されない）を含み、要求に応じて伸張または収縮される。計測脚２０６は、そのような駆動手段を含まず、その代わりに、その長さを計測するための手段を含む。計測脚は、（非駆動の）伸縮管状ハウジングを備えて含まれる、上述のタイプの第一および第二の計測メンバーを含む。一つまたはそれ以上のリンク２０８が、操作中、駆動脚２０４および計測脚２０６を互いに平行に保つために用意される。
【００５４】
駆動伸張脚２０４は、フック継手を介して双方のプラットフォームに取り付けられ、一方、計測脚２０６は、ボール継手を介してプラットフォームに取り付けられる。この配置は、ボール継手に伴う計測上の利点が、フック継手の低摩擦（低磨耗）の利点と結合されることを許容する。ＣＭＭは、典型的に、複数の駆動伸張脚および複数の計測脚を含むことが留意されるべきである。例えば、ヘキサポッドの配置は、六本の駆動伸張脚および六本の計測脚を有するように提供される。各々の計測脚は、駆動脚に隣接し、および／または、平行に保たれるが、駆動および計測脚の任意の配置が提供されうるので、このことは、厳密には必要がない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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