座標測定デバイスのためのカウンタバランス
可搬型の関節アーム座標測定デバイスが、提供される。座標測定デバイスは、基部と、少なくとも１つのアームセグメントを有する関節アーム部とを含む。付勢部材が、基部に第１の端部で結合され、関節アーム部に第２の端部で結合される。付勢部材の第１の端部は、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる。アジャスタが、基部と付勢部材の間に結合される。アジャスタは、付勢部材の第１の端部を第１の位置から第２の位置に動かすために結合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、座標測定機に関し、より詳細には、調整可能なカウンタバランスシステムを有する可搬型の関節アーム座標測定機（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月２０日に出願した仮出願第６１／２９６，５５５号の利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、その全体を本願に引用して援用する。
【０００３】
可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）は、部品の製造または生産のさまざまな段階（例えば、機械加工）の間に部品の寸法を迅速かつ正確に確認するニーズが存在する部品の製造または生産に広く使用されている。可搬型のＡＡＣＭＭは、特に、比較的複雑な部品の寸法の測定を実行するのにかかる時間量の中で、知られている据え付け式のまたは固定式の、コストが高く、使用するのが比較的難しい測定設備と比べて大きな改善を示す。通常、可搬型のＡＡＣＭＭのユーザは、単純に、測定されるべき部品または物体の表面に沿ってプローブを導く。次に、測定データが記録され、ユーザに提供される。場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータスクリーン上の３次元（３Ｄ）の形態でユーザに提供される。その他の場合、データは、数字の形態でユーザに提供され、例えば、穴の直径を測定するとき、テキスト「直径＝１．００３４」がコンピュータスクリーン上に表示される。
【０００４】
先行技術の可搬型の関節アームＣＭＭの一例が、同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘５８２号特許は、一端に支持基部を、他端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームＣＭＭを備える３Ｄ測定システムを開示する。同一出願人による米国特許第５，６１１，１４７（‘１４７）号は、類似の関節アームＣＭＭを開示しており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘１４７号特許においては、関節アームＣＭＭは、プローブ端の追加的な回転軸を含むいくつかの特徴を含み、それによって、２−２−２軸構成または２−２−３軸構成（後者は７軸アームである）のどちらかを有するアームを提供する。
【０００５】
関節アームは、典型的には、例えば、２フィートと４フィートの間のさまざまな長さである可能性がある。アームの使用を容易にするために、カウンタバランス構成が、関節アームの重さによってかけられるトルクを相殺するために、固定された基部に結合される可能性がある。カウンタバランスは、関節アームが少ない労力でユーザによって動かされることを可能にし、ユーザによって放された場合に関節アームが落下することを防ぐ。残念なことに、場合によっては、カウンタバランスは、関節アームのコンポーネント、許容誤差、構成、およびアクセサリの違いによって過大なまたは過小なトルクをかける可能性がある。結果として、自由に動くというよりも、関節アームは、過小なカウンタバランスがかけられるか、それとも過大なカウンタバランスがかけられるかによって、下降するか、または動きを妨げる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、既存の関節アームはそれらの関節アームの意図された目的に適しているが、必要とされるのは、関節アームのためのカウンタバランスの改善された調整および校正を有するＡＡＣＭＭである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）が、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は基部に回転可能に結合され、アームセグメントは複数の接続されたアームセグメントを含み、アームセグメントのそれぞれは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信するための、および測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路が、設けられる。回転組立体が基部への第２の端部に結合され、回転組立体は第１の回転軸、および第１の回転軸に対して実質的に垂直な第２の回転軸を有する。付勢部材が、第２の端部に第２の回転軸まわりで力を加えるために回転組立体と第２の端部の間に動作可能に結合され、付勢部材は、少なくとも１つの凸部を上に有する。ねじ部を有するアジャスタが、少なくとも１つの凸部に係合するように配置され、付勢部材によってアーム部にかけられる力が、アジャスタの動きに応じて変化する。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、別のＡＡＣＭＭが提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は複数の接続されたアームセグメントを含み、アームセグメントのそれぞれは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信するための、および測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路が、設けられる。付勢部材が、基部と第２の端部の間に動作可能に結合され、付勢部材は、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる少なくとも１つの凸部を有する。ねじ部を有するアジャスタが、基部と付勢部材の間に動作可能に結合され、ねじ部は、少なくとも１つの凸部を第１の位置と第２の位置の間で動かすために少なくとも１つの凸部に係合される。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するための別のＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する電子回路が、設けられる。回転組立体が、基部への第２の端部に、第１の回転軸および第２の回転軸まわりで回転可能に結合され、第２の回転軸は、第１の回転軸に対して実質的に垂直である。付勢部材が、回転組立体内に配置され、第２の端部に動作可能に結合された第３の端部を有し、付勢部材は、第３の端部の反対側に第４の端部を有し、第４の端部は、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる。調整部材が、基部に回転するように動作可能に結合され、第４の端部に動作可能に結合され、第４の端部は、調整部材の回転に応じて第１の位置と第２の位置の間を動く。
【００１０】
ここで図面を参照して、本開示の範囲全体に関して限定的であると解釈されるべきでなく、要素がいくつかの図で同様に付番されている例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａおよび１Ｂを含む、本発明のさまざまな態様の実施形態を中に有する可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）の斜視図である。
【図２】一緒に作られた図２Ａ〜２Ｄを含む、一実施形態による、図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子機器の構成図である。
【図３】一緒に作られた図３Ａおよび３Ｂを含む、一実施形態による、図２の電子データ処理システムの詳細な特徴を示す構成図である。
【図４】第１の位置の図１のＡＡＣＭＭの部分的な斜視図である。
【図５】第２の位置の図１の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的な斜視図である。
【図６】図５の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的な分解斜視図である。
【図７】図５の第１の軸受カートリッジ組立体の別の部分的な分解斜視図である。
【図８】筐体カバーが外された図４の第１の軸受カートリッジ組立体の別の部分的な斜視図である。
【図９】図４の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的に断面図である別の部分的な斜視図である。
【図１０】図４の第１の軸受カートリッジ組立体のためのカウンタバランス組立体の断面図である。
【図１１】図９のカウンタバランス組立体の分解図である。
【図１２】図１の座標測定デバイスのためのカウンタバランス組立体の別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
可搬型の関節アーム座標測定機は、部品、コンポーネント、および物体の高品質、高精度な測定を行うための便利で柔軟な方法を製造業者などに提供する。この柔軟性を提供するために、ＡＡＣＭＭは、多くの自由度を有する複数のセグメントに分けられたアームを持つ可能性がある。本発明の実施形態は、オペレータが、比較的少ない労力で、比較的信頼性の高い測定を行うことを可能にする複数のセグメントに分けられたアームの重さを相殺することに利点をもたらす。本発明の実施形態は、複数のセグメントに分けられたアームに関連する重さ、許容誤差、およびアクセサリの違いを補正するために調整可能なカウンタバランスを提供することにも利点をもたらす。
【００１３】
図１Ａおよび１Ｂは、本発明のさまざまな実施形態による可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）１００を全体的に示し、関節アームは、座標測定機の一種である。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、例示的なＡＡＣＭＭ１００は、一端でＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４に結合された測定プローブ筐体１０２を有する６または７軸有関節測定デバイスを含み得る。アーム部１０４は、軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第１の群１１０によって第２のアームセグメント１０８に結合された第１のアームセグメント１０６を含む。軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第２の群１１２は、第２のアームセグメント１０８を測定プローブ筐体１０２に結合する。軸受カートリッジ（例えば、３つの軸受カートリッジ）の第３の群１１４は、第１のアームセグメント１０６を、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の他端に配置された基部１１６に結合する。軸受カートリッジの各群１１０、１１２、１１４は、関節による動作の複数の軸を提供する。また、測定プローブ筐体１０２は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸部のシャフト（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸内の測定デバイス、例えば、プローブ１１８の動きを決定するエンコーダシステムを含むカートリッジ）を含み得る。ＡＡＣＭＭ１００を使用する際、基部１１６は、通常、作業台に固定される。
【００１４】
各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の中の各軸受カートリッジは、通常、エンコーダシステム（例えば、光学式の角度エンコーダシステム）を含む。エンコーダシステム（すなわち、トランスデューサ）は、基部１１６に対するプローブ１１８の位置（および、ひいては、特定の基準系、例えば、局所または大域基準系におけるＡＡＣＭＭ１００によって測定されている物体の位置）をすべてが一緒になって示すそれぞれのアームセグメント１０６、１０８および対応する軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の位置を示す。アームセグメント１０６、１０８は、例えば、これに限定されないが、炭素複合材料などの好適な剛性のある材料で作製され得る。関節による動作の６つまたは７つの軸（すなわち、自由度）を有する可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、オペレータによって簡単に扱われ得るアーム部１０４を提供しながら、オペレータが基部１１６のまわりの３６０度の領域内の所望の位置にプローブ１１８を位置付けることを可能にすることに利点をもたらす。しかし、２つのアームセグメント１０６、１０８を有するアーム部１０４の例は例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジによって一緒に結合された任意の数のアームセグメント（および、ひいては、６つもしくは７つを超えるか、または６つもしくは７つ未満の関節による動作の軸または自由度）を持つ可能性がある。
【００１５】
プローブ１１８は、測定プローブ筐体１０２に取り外し可能なように取り付けられ、測定プローブ筐体１０２は、軸受カートリッジの群１１２に接続される。ハンドル１２６は、例えば、クイック接続インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により測定プローブ筐体１０２に対して取り外し可能である。ハンドル１２６は、別のデバイス（例えば、レーザラインプローブ、バーコードリーダ）で置き換えられることができ、それによって、オペレータが同じＡＡＣＭＭ１００で異なる測定デバイスを使用することを可能にすることに利点をもたらす。例示的な実施形態において、プローブ筐体１０２は、接触式の測定デバイスであり、測定されるべき物体に物理的に接触する、ボール形、タッチセンシティブな、湾曲した、および伸長式のプローブを含むがこれらに限定されない異なるチップ１１８を有する可能性がある取り外し可能なプローブ１１８を収容する。その他の実施形態において、測定は、例えば、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）などの非接触式のデバイスによって実行される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースを使用してＬＬＰで置き換えられる。その他の種類の測定デバイスが、追加的な機能を提供するために取り外し可能なハンドル１２６を置き換える可能性がある。そのような測定デバイスの例は、例えば、１つ以上の照明、温度センサ、熱スキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、ペイントスプレーヤ、カメラなどを含むがこれらに限定されない。
【００１６】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジの群１１２から測定プローブ筐体１０２を取り外すことなしにアクセサリまたは機能が変更されることを可能にすることに利点をもたらす取り外し可能なハンドル１２６を含む。図２に関して以下でより詳細に検討されるように、取り外し可能なハンドル１２６は、電力およびデータが、ハンドル１２６、およびプローブ端に配置された対応する電子機器とやりとりされることを可能にする電気コネクタも含み得る。
【００１７】
さまざまな実施形態において、軸受カートリッジの各群１１０，１１２、１１４は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４が複数の回転軸のまわりを動くことを可能にする。述べられたように、各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４は、例えばアームセグメント１０６、１０８の対応する回転軸と同軸上にそれぞれが配置された、例えば光学式の角度エンコーダなどの対応するエンコーダシステムを含む。光学式のエンコーダシステムは、本明細書において以下でより詳細に説明されるように、例えば、対応する軸のまわりでの、アームセグメント１０６、１０８のそれぞれの回転する（スイベルの）または横の（蝶番の）動きを検出し、ＡＡＣＭＭ１００内の電子データ処理システムに信号を送信する。それぞれの個々の処理されていないエンコーダのカウントが信号として電子データ処理システムに別々に送信され、電子データ処理システムにおいて、そのカウントは測定データへとさらに処理される。同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されているような、ＡＡＣＭＭ１００自体から分離した位置計算機（例えば、シリアルボックス）は必要とされない。
【００１８】
基部１１６は、装着デバイスまたは取り付けデバイス１２０を含み得る。取り付けデバイス１２０は、ＡＡＣＭＭ１００が、例えば、検査台、マシニングセンタ、壁、または床などの所望の位置に取り外し可能なように取り付けられることを可能にする。一実施形態において、基部１１６は、ＡＡＣＭＭ１００が移動されているときにオペレータが基部１１６を持つのに都合の良い位置を提供するハンドル部１２２を含む。一実施形態において、基部１１６は、折りたたむとディスプレイ画面などのユーザインターフェースが見えるようになる可動式のカバー部１２４をさらに含む。
【００１９】
一実施形態によれば、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６は、次のものを含みまたは収容する。すなわち、２つの主要なコンポーネント、すなわち、ＡＡＣＭＭ１００内のさまざまなエンコーダシステムからのデータ、および３次元（３Ｄ）位置計算をサポートするためのその他のアームパラメータを表すデータを処理する基部処理システムと、比較的完全な計測機能が外部コンピュータへの接続を必要とせずにＡＡＣＭＭ１００内で実施されることを可能にする、搭載オペレーティングシステム、タッチスクリーンディスプレイ、および常駐アプリケーションソフトウェアを含むユーザインターフェース処理システムとを含む電子データ処理システムを含みまたは収容する。
【００２０】
基部１１６内の電子データ処理システムは、基部１１６から離れて配置されたエンコーダシステム、センサ、およびその他の周辺ハードウェア（例えば、ＡＡＣＭＭ１００上の取り外し可能なハンドル１２６に取り付けられることができるＬＬＰ）と通信することができる。これらの周辺ハードウェアデバイスまたは特徴をサポートする電子機器は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００内に配置された軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４のそれぞれに配置され得る。
【００２１】
図２は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００で利用される電子機器の構成図である。図２に示される実施形態は、次のものを含む。すなわち、基部処理システムを実装するための基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、電力を供給するための基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜基板２０８とを含む電子データ処理システム２１０を含む。ユーザインターフェース基板２０２は、ユーザインターフェース、表示、および本明細書において説明されるその他の機能を実行するアプリケーションソフトウェアを実行するためのコンピュータプロセッサを含む。
【００２２】
図２に示されるように、電子データ処理システム２１０は、１つ以上のアームバス２１８を介して上述の複数のエンコーダシステムと通信している。図２に示された実施形態において、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダアームバスインターフェース２１４と、エンコーダデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６と、エンコーダ読み取りヘッドインターフェース２３４と、温度センサ２１２とを含む。歪みセンサなどのその他のデバイスが、アームバス２１８に装着され得る。
【００２３】
さらに図２に示されているのは、アームバス２１８と通信しているプローブ端電子機器２３０である。プローブ端電子機器２３０は、プローブ端ＤＳＰ２２８と、温度センサ２１２と、一実施形態においてはクイック接続インターフェースによってハンドル１２６またはＬＬＰ２４２に接続するハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０と、プローブインターフェース２２６とを含む。クイック接続インターフェースは、ＬＬＰ２４２およびその他のアクセサリによって使用されるデータバス、制御線、および電源バスへのハンドル１２６によるアクセスを可能にする。一実施形態において、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースから取り外されることができ、測定は、ハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０を介してＡＡＣＭＭ１００のプローブ端電子機器２３０と通信するレーザラインプローブ（ＬＬＰ）２４２によって実行される可能性がある。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置され、エンコーダシステムは、軸受カートリッジの組１１０、１１２、１１４に配置される。プローブインターフェース２２６は、１−ｗｉｒｅ（登録商標）通信プロトコル２３６を実施する、Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃから販売されている製品を含む任意の好適な通信プロトコルによってプローブ端ＤＳＰ２２８に接続することができる。
【００２４】
図３は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００の電子データ処理システム２１０の詳細な特徴を示す構成図である。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜モジュール２０８とを含む。
【００２５】
図３に示される実施形態において、基部プロセッサ基板２０４は、図中に示されるさまざまな機能ブロックを含む。例えば、基部プロセッサ機能３０２は、ＡＡＣＭＭ１００からの測定データの収集をサポートするために利用され、アームバス２１８およびバス制御モジュール機能３０８を介して処理されていないアームデータ（例えば、エンコーダシステムのデータ）を受信する。メモリ機能３０４は、プログラムおよび静的なアーム構成データを記憶する。基部プロセッサ基板２０４は、ＬＬＰ２４２などの任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリと通信するための外部ハードウェアオプションポート機能３１０も含む。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）およびログ３０６と、バッテリパックインターフェース（ＩＦ）３１６と、診断ポート３１８とが、図３に示される基部プロセッサ基板２０４の実施形態の機能にやはり含まれる。
【００２６】
また、基部プロセッサ基板２０４は、外部（ホストコンピュータ）および内部（ディスプレイプロセッサ２０２）デバイスとのすべての有線および無線データ通信を管理する。基部プロセッサ基板２０４は、（例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）１５８８などのクロック同期規格を用いて）イーサネット（登録商標）機能３２０を介してイーサネット（登録商標）ネットワークと、ＬＡＮ機能３２２を介して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と、および並列・直列通信（ＰＳＣ）機能３１４を介してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と通信する能力を有する。基部プロセッサ基板２０４は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイス３１２への接続も含む。
【００２７】
基部プロセッサ基板２０４は、上述の‘５８２号特許のシリアルボックスで開示されたようないかなる前処理も必要とせずに測定データへと処理するために、処理されていない測定データ（例えば、エンコーダシステムのカウント、温度の読み取り値）を送信および収集する。基部プロセッサ２０４は、ＲＳ４８５インターフェース（ＩＦ）３２６を介してユーザインターフェース基板２０２のディスプレイプロセッサ３２８に処理されたデータを送信する。一実施形態において、基部プロセッサ２０４は、処理されていない測定データを外部コンピュータにやはり送信する。
【００２８】
ここで図３のユーザインターフェース基板２０２に目を向けると、基部プロセッサによって受信された角度および位置データが、ＡＡＣＭＭ１００内の自律的な計測システムを提供するためにディスプレイプロセッサ３２８で実行されるアプリケーションによって利用される。アプリケーションは、これらに限定されないが、特徴の測定、手引きおよび訓練のグラフィックス、遠隔診断、温度の修正、さまざまなオペレーションの特徴の制御、さまざまなネットワークへの接続、ならびに測定された物体の表示などの機能をサポートするためにディスプレイプロセッサ３２８で実行され得る。ディスプレイプロセッサ３２８および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３３８（例えば、タッチスクリーンＬＣＤ）ユーザインターフェースとともに、ユーザインターフェース基板２０２は、セキュアデジタル（ＳＤ）カードインターフェース３３０と、メモリ３３２と、ＵＳＢホストインターフェース３３４と、診断ポート３３６と、カメラポート３４０と、音声／映像インターフェース３４２と、ダイヤルアップ／セルモデム３４４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）ポート３４６とを含むいくつかのインターフェースオプションを含む。
【００２９】
図３に示される電子データ処理システム２１０は、環境データを記録するための環境レコーダ３６２を有する基部電源基板２０６も含む。また、基部電源基板２０６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５８およびバッテリ充電器制御３６０を用いて、電子データ処理システム２１０に電力を供給する。基部電源基板２０６は、集積回路間（ｉｎｔｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）（Ｉ２Ｃ）シリアルシングルエンドバス３５４を用いて、およびＤＭＡシリアル周辺インターフェース（ＤＭＡ ｓｅｒｉａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＤＳＰＩ）３５６を介して基部プロセッサ基板２０４と通信する。基部電源基板２０６は、基部電源基板２０６に実装された入力／出力（Ｉ／Ｏ）拡張機能３６４を介して傾斜センサおよび無線周波数識別（ＲＦＩＤ）モジュール２０８に接続される。
【００３０】
別個のコンポーネントとして示されているが、その他の実施形態において、これらのコンポーネントのすべてまたは一部は、図３に示された位置とは異なる位置に物理的に配置される、および／または図３に示された方法とは異なる方法で組み合された機能である可能性がある。例えば、一実施形態において、基部プロセッサ基板２０４およびユーザインターフェース基板２０２は、１つの物理的な基板に組み合わされる。
【００３１】
ここで図４〜１１を参照して、調整可能なカウンタバランスシステムを有するＡＡＣＭＭ１００の実施形態が示される。ＡＡＣＭＭ１００は、基部１１６と第１のアームセグメント１０６の間に配置された軸受カートリッジの組４０２を含む第１の回転組立体４０２を含む。第１の回転組立体４０２は、第１の軸４０４および第２の軸４０６まわりで回転するように構成される。一実施形態において、第１の軸４０４は、第２の軸４０６に対して実質的に垂直である。第１の軸４０４は、通信および電力の導管が第１のアームセグメント１０６から基部１１６まで通ることを可能にする、基部１１６内に配置された回転軸受カートリッジ４０５（図７）によって画定される。
【００３２】
第１の回転組立体４０２は、第１の部分４０８および第２の部分４１０を含む。第１の部分４０８は、第２の軸４０６に対して固定される。第１の部分４０８は、第１の筐体部材４１２および第２の筐体部材４１４を含む。第２の筐体部材４１４は、停止部材４１８を有する凸部４１６を含む。例示的な実施形態において、停止部材４１８は、第１のアームセグメント１０６が第１の軸４０４と実質的に同一直線上の位置にまで回転されるときに、第２の部分４１０の衝撃を和らげる弾性材料である。本明細書においてより詳細に検討されるように、カウンタバランス組立体が、第１の部分４０８内に少なくとも部分的に配置される。
【００３３】
第２の筐体部材４１４は、シャフト４３６を受けるように大きさが決められる第１の開口４３４（図７）を含む。第２の筐体部材４１４は、例えばねじりばね４４０などの付勢部材を受けるように大きさが決められた第２の開口４３８（図９）をさらに含む。例示的な実施形態において、第１の開口４３４および第２の開口４３８は、実質的に同一直線上にある。第３の開口４４２が、第２の筐体部材４１４内の第２の開口４３８の近くに配置される。本明細書においてより詳細に検討されるように、第３の開口４４２は、ねじりばね４４０の一端に配置された少なくとも１つの凸部４４４がウォームギア４４６に係合することを可能にするために、第２の開口４３８と交差するように配置される。一実施形態において、少なくとも１つの凸部４４４は、ギアの歯を形成する複数の突起を含む。例示的な実施形態において、ねじりばね４４０は、１４０度の弧長にわたって配置された２８〜３０個の歯を有する。例示的な実施形態において、ウォームギア４４６は、一条ねじを有し、ピッチ円直径が約０．４５インチであり、長さが約１インチである。ウォームギア４４６は、ねじりばね４４０によってかけられる力によって適切な位置に保たれる。
【００３４】
実施形態はねじりばねの端部に配置されているギアの歯を示すが、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、ねじりばねは、ギアの歯が中間部分のあたりに形成された２つの逆に巻かれたねじりばねを備える。
【００３５】
ギアの歯４４４は、ウォームギア４４６の回転に応じてねじりばね４４０の端部を回転させるように構成される。ギアの歯４４４およびウォームギア４４６は、協力して、第１のアームセグメント１０６にかけられるトルクに関するアジャスタ組立体を形成する。ウォームギア４４６の回転は、ねじりばね４４０の端部を、ねじりばね４４０によってかけられているトルクの変化をもたらすように動かすかまたは回転させることを理解されたい。
【００３６】
一実施形態において、第１のボア開口４４８が、第３の開口４４２の一端から延びる。第１のボア開口４４８は、ウォームギア４４６を回転させるために結合する工具（図示せず）を受けるように大きさが決められる。別の実施形態において、第２の筐体部材４１４は、壁部４５０を含む。この実施形態においては、第２のボア開口４５２が、ウォームギア４４６への工具の接触を可能にするために、ボア開口４４８と同一直線上に配置される。
【００３７】
第２の部分４１０は、第１の部分４０８と第１のアームセグメント１０６の間に配置される。第２の部分は、第３の筐体部材４２０および第４の筐体部材４２２を含む。第２の部分４１０は、第２の軸４０６まわりで回転する。表面４２６を有する凸部４２４が、第３の筐体部材４２０から延びる。凸部４２４は、第１のアームセグメントが第１の軸４０４と実質的に同一直線上の位置（「初期位置」）にまで回転されるときに、表面４２６が停止部材４１８に接触するように配置される。例示的な実施形態において、第２の部分４１０は、初期位置に対して少なくとも１６５度回転することができる。第２の部分４１０は、第１のアームセグメント１０６に結合するテーパー部４２８をさらに含む。凸部４３０が、テーパー部４２８から延びる。ブラケット４３２が、凸部４３０に結合される。ブラケット４３２は、第１のアームセグメント１０６および第２のアームセグメント１０８が平行に位置付けられるときに、第２のアームセグメント１０８を支持するように構成される。
【００３８】
第３の筐体４２０は、第２のシャフト４５４に結合される。第２のシャフト４５４は、外側部分４７０、中間部分４７２、および内側部分４７４を有する。外側部分４７０は、第３の筐体４２０に係合および結合するように大きさが決められる直径を有する。外側部分４７０は、へり４７６において中間部分４７２に移行する。例示的な実施形態において、へり４７６は、第３の筐体４２０の対応する特徴が接触する停止用の特徴を提供する。中間部分の直径は、ねじりばね４４０の内径を受けるように大きさが決められる。第２のシャフト４５４は、中間部分４７２から内側部分４７４まで次第に細くなる。内側部分４７４は、第１のアームセグメント１０６が回転されるときにねじりばね４４０の内径の変化に対応するための遊びを設けるために、ねじりばね４４０の内径よりも小さい直径を有する。
【００３９】
第２のシャフト４５４は、第１のシャフト４３６のまわりに配置される実質的に中空の内部を有する。第２のシャフト４５４は、例えば、玉軸受けまたはころ軸受けなどの軸受け４５６、４５８の組によって第１のシャフト４３６に結合される。軸受け４５６、４５８は、第２の軸４０６のまわりの、第１の部分４０８に対する第２の部分４１０の回転を可能にする。また、スペーサー４７８、カラー４８０、およびワッシャー４８２などのさらなるコンポーネントが、組立体の所望の間隔および支持を与えるために含まれ得る。一実施形態において、光学式のエンコーダ組立体４６４が、第２のシャフト４５４に結合され、第１のシャフト４３６と第２のシャフト４５４の間の回転運動を測定するように構成される。
【００４０】
ねじりばね４４０は、シャフト４３６、４５４のまわりに配置される。例示的な実施形態において、ねじりばねは、ウォームギア４４６の近くの第１の端部４６０と、第２の部分４１０に結合された第２の端部４６２とを含む。例示的な実施形態において、第２の端部４６２は、少なくとも１つの締め具４６６によって第４の筐体部材４２２に結合される（図６）。締め具４６６は、第１のアームセグメント１０６が第２の軸４０６まわりで回転されるときに、トルクがねじりばね４４０によって第１のアームセグメント１０６にかけられるように、第２の端部４６２を第２の部分４１０に結合する。ねじりばね４４０は、アームセグメント１０６、１０８が所望の位置に関節で動かされるときにアーム部１０４の重さと実質的に釣り合うように選択される。例示的な実施形態において、ねじりばね４４０は、第１のアームセグメントが、オペレータが測定デバイス１０２を放すときに下降する（例えば、重力を受けて下に動く）または（例えば、初期位置に向かって）跳ね戻ることなく所望の角度位置に留まることを可能にするトルクレベルを与えるように構成される。
【００４１】
アーム部１０４のコンポーネントの製造プロセスのばらつきは、ねじりばね４４０によって与えられるトルクが過大である（跳ね戻りを引き起こす）か、または過小である（下降を引き起こす）かのどちらかであるという結果をもたらす可能性があることを理解されたい。コンポーネントのばらつきを補正するために、ＡＡＣＭＭ１００は、トルクを変えるための手段を提供するアジャスタを含む。例示的な実施形態において、トルクの調整は、第１のボア開口４４８を通して工具を挿入し、ウォームギア４４６の端部の特徴４６８に係合することによって、第３の開口４４２内のウォームギア４４６を回転させることにより行われる。特徴４６８は、これらに限定されないが、マイナス溝、フィリップス溝、Ｆｒｅａｒｓｏｎ溝（Ｆｒｅａｒｓｏｎ ｓｌｏｔ）、六角穴、アレン穴、星形穴、またはトルクス（登録商標）穴などの、工具に係合するのにふさわしい任意の好適な特徴である可能性がある。時計回りまたは反時計回りにウォームギア４４６を回転させることによって、ねじりばね４４０の第１の端部４６０が、第１の位置から第２の位置に動かされる。
【００４２】
第１の端部４６０が動かされるにつれて、ねじりばね４４０によって第２の部分４１０およびひいては第１のアームセグメント１０６にかけられるトルクが、増加または減少する。これは、特定のアーム部１０４内のコンポーネントへのカウンタバランスのトルクを調整することに利点をもたらす。例示的な実施形態において、トルクは、ウォームギア４４６とギアの歯４４４の係合の回転の７０度の範囲にわたって０ｆｔ−ｌｂから６３ｆｔ−ｌｂまで調整され得る。一実施形態において、ねじりばね４４０の校正が、組立体の製造中に実行され、キャップまたはプラグ（図示せず）が、みだりな変更を防ぐために第１のボア開口４４８または第２のボア開口４５２に挿入される。一実施形態において、止めねじが、動かないようにウォームギア４４６を固定するために使用される。
【００４３】
アジャスタ組立体の別の実施形態が、図１２に示される。この実施形態において、第２の筐体部材４１４は、壁部４５０、４８６、および４８８によって画定される実質的に中空の内部４８４を有する。内部４８４内に配置されるのは、例えば、ねじ棒などのねじ部材４９０である。ねじ部材４９０は、壁部４５０、４８６の間に回転するように結合される。ねじ部材４９０は、ユーザがねじ部材を回転させるための工具を挿入することを可能にする、例えば特徴４８６と同様の特徴（図示せず）を含み得る。カラー４９２が、ねじ部材４９０に結合される。カラー４９２は、ねじ部材４９０が回転されるときにカラー４９２がねじ部材４９０の長手方向軸に沿って平行移動するように、ねじ部材４９０のねじ山に係合する内側のねじ山を含む。アーム４９４が、カラー４９２とねじりばね４４０の間に延びる。アーム４９４は、ねじりばね４４０とは別の部材であっても、またはねじりばね４４０と一体であってもよい。したがって、カラーがねじ部材に沿って平行移動するとき、ねじりばね４４０の第１の端部４６０が、第１の位置から第２の位置に動く。上述のように、第１の端部４６０の動きは、所望のレベルのカウンタバランスをもたらすための、ねじりばね４４０のトルク出力の校正を可能にする。
【００４４】
本発明の実施形態は手動で調整されるアジャスタを示すが、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、ステッピングモーターなどのモーターが、アジャスタを回転させるために結合される。一実施形態において、ステッピングモーターは、アームの位置に基づいてねじりばねのトルクを調整するコントローラに結合される。
【００４５】
本発明が例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな変更が行われる可能性があり、均等物が本発明の要素の代替とされる可能性があることが当業者に理解されるであろう。さらに、特定の状況または構成要素を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が行われ得る。したがって、本発明は本発明を実施するための考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。さらに、用語「第１」、「第２」などの使用はいかなる順序または重要度も表さず、むしろ用語「第１」、「第２」などはある要素を別の要素と区別するために使用される。その上、用語「ａ」、「ａｎ」などの使用は量の限定を表さず、むしろ言及される項目の少なくとも１つの存在を表す。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、座標測定機に関し、より詳細には、調整可能なカウンタバランスシステムを有する可搬型の関節アーム座標測定機（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄ ａｒｍ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年１月２０日に出願した仮出願第６１／２９６，５５５号の利益を主張するものであり、この仮出願の内容は、その全体を本願に引用して援用する。
【０００３】
可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）は、部品の製造または生産のさまざまな段階（例えば、機械加工）の間に部品の寸法を迅速かつ正確に確認するニーズが存在する部品の製造または生産に広く使用されている。可搬型のＡＡＣＭＭは、特に、比較的複雑な部品の寸法の測定を実行するのにかかる時間量の中で、知られている据え付け式のまたは固定式の、コストが高く、使用するのが比較的難しい測定設備と比べて大きな改善を示す。通常、可搬型のＡＡＣＭＭのユーザは、単純に、測定されるべき部品または物体の表面に沿ってプローブを導く。次に、測定データが記録され、ユーザに提供される。場合によっては、データは、視覚的な形態、例えば、コンピュータスクリーン上の３次元（３Ｄ）の形態でユーザに提供される。その他の場合、データは、数字の形態でユーザに提供され、例えば、穴の直径を測定するとき、テキスト「直径＝１．００３４」がコンピュータスクリーン上に表示される。
【０００４】
先行技術の可搬型の関節アームＣＭＭの一例が、同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘５８２号特許は、一端に支持基部を、他端に測定プローブを有する手動操作式の関節アームＣＭＭを備える３Ｄ測定システムを開示する。同一出願人による米国特許第５，６１１，１４７（‘１４７）号は、類似の関節アームＣＭＭを開示しており、この米国特許は、その全体を本願に引用して援用する。‘１４７号特許においては、関節アームＣＭＭは、プローブ端の追加的な回転軸を含むいくつかの特徴を含み、それによって、２−２−２軸構成または２−２−３軸構成（後者は７軸アームである）のどちらかを有するアームを提供する。
【０００５】
関節アームは、典型的には、例えば、２フィートと４フィートの間のさまざまな長さである可能性がある。アームの使用を容易にするために、カウンタバランス構成が、関節アームの重さによってかけられるトルクを相殺するために、固定された基部に結合される可能性がある。カウンタバランスは、関節アームが少ない労力でユーザによって動かされることを可能にし、ユーザによって放された場合に関節アームが落下することを防ぐ。残念なことに、場合によっては、カウンタバランスは、関節アームのコンポーネント、許容誤差、構成、およびアクセサリの違いによって過大なまたは過小なトルクをかける可能性がある。結果として、自由に動くというよりも、関節アームは、過小なカウンタバランスがかけられるか、それとも過大なカウンタバランスがかけられるかによって、下降するか、または動きを妨げる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、既存の関節アームはそれらの関節アームの意図された目的に適しているが、必要とされるのは、関節アームのためのカウンタバランスの改善された調整および校正を有するＡＡＣＭＭである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）が、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は基部に回転可能に結合され、アームセグメントは複数の接続されたアームセグメントを含み、アームセグメントのそれぞれは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信するための、および測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路が、設けられる。回転組立体が基部への第２の端部に結合され、回転組立体は第１の回転軸、および第１の回転軸に対して実質的に垂直な第２の回転軸を有する。付勢部材が、第２の端部に第２の回転軸まわりで力を加えるために回転組立体と第２の端部の間に動作可能に結合され、付勢部材は、少なくとも１つの凸部を上に有する。ねじ部を有するアジャスタが、少なくとも１つの凸部に係合するように配置され、付勢部材によってアーム部にかけられる力が、アジャスタの動きに応じて変化する。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、別のＡＡＣＭＭが提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は複数の接続されたアームセグメントを含み、アームセグメントのそれぞれは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信するための、および測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路が、設けられる。付勢部材が、基部と第２の端部の間に動作可能に結合され、付勢部材は、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる少なくとも１つの凸部を有する。ねじ部を有するアジャスタが、基部と付勢部材の間に動作可能に結合され、ねじ部は、少なくとも１つの凸部を第１の位置と第２の位置の間で動かすために少なくとも１つの凸部に係合される。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、空間内の物体の座標を測定するための別のＡＡＣＭＭが、提供される。ＡＡＣＭＭは、基部を含む。反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部が提供され、アーム部は複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントは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含む。測定デバイスが、第１の端部に装着される。トランスデューサからの位置信号を受信し、測定デバイスの位置に対応するデータを提供する電子回路が、設けられる。回転組立体が、基部への第２の端部に、第１の回転軸および第２の回転軸まわりで回転可能に結合され、第２の回転軸は、第１の回転軸に対して実質的に垂直である。付勢部材が、回転組立体内に配置され、第２の端部に動作可能に結合された第３の端部を有し、付勢部材は、第３の端部の反対側に第４の端部を有し、第４の端部は、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる。調整部材が、基部に回転するように動作可能に結合され、第４の端部に動作可能に結合され、第４の端部は、調整部材の回転に応じて第１の位置と第２の位置の間を動く。
【００１０】
ここで図面を参照して、本開示の範囲全体に関して限定的であると解釈されるべきでなく、要素がいくつかの図で同様に付番されている例示的な実施形態が示される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａおよび１Ｂを含む、本発明のさまざまな態様の実施形態を中に有する可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）の斜視図である。
【図２】一緒に作られた図２Ａ〜２Ｄを含む、一実施形態による、図１のＡＡＣＭＭの一部として利用される電子機器の構成図である。
【図３】一緒に作られた図３Ａおよび３Ｂを含む、一実施形態による、図２の電子データ処理システムの詳細な特徴を示す構成図である。
【図４】第１の位置の図１のＡＡＣＭＭの部分的な斜視図である。
【図５】第２の位置の図１の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的な斜視図である。
【図６】図５の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的な分解斜視図である。
【図７】図５の第１の軸受カートリッジ組立体の別の部分的な分解斜視図である。
【図８】筐体カバーが外された図４の第１の軸受カートリッジ組立体の別の部分的な斜視図である。
【図９】図４の第１の軸受カートリッジ組立体の部分的に断面図である別の部分的な斜視図である。
【図１０】図４の第１の軸受カートリッジ組立体のためのカウンタバランス組立体の断面図である。
【図１１】図９のカウンタバランス組立体の分解図である。
【図１２】図１の座標測定デバイスのためのカウンタバランス組立体の別の実施形態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
可搬型の関節アーム座標測定機は、部品、コンポーネント、および物体の高品質、高精度な測定を行うための便利で柔軟な方法を製造業者などに提供する。この柔軟性を提供するために、ＡＡＣＭＭは、多くの自由度を有する複数のセグメントに分けられたアームを持つ可能性がある。本発明の実施形態は、オペレータが、比較的少ない労力で、比較的信頼性の高い測定を行うことを可能にする複数のセグメントに分けられたアームの重さを相殺することに利点をもたらす。本発明の実施形態は、複数のセグメントに分けられたアームに関連する重さ、許容誤差、およびアクセサリの違いを補正するために調整可能なカウンタバランスを提供することにも利点をもたらす。
【００１３】
図１Ａおよび１Ｂは、本発明のさまざまな実施形態による可搬型の関節アーム座標測定機（ＡＡＣＭＭ）１００を全体的に示し、関節アームは、座標測定機の一種である。図１Ａおよび１Ｂに示されるように、例示的なＡＡＣＭＭ１００は、一端でＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４に結合された測定プローブ筐体１０２を有する６または７軸有関節測定デバイスを含み得る。アーム部１０４は、軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第１の群１１０によって第２のアームセグメント１０８に結合された第１のアームセグメント１０６を含む。軸受カートリッジ（例えば、２つの軸受カートリッジ）の第２の群１１２は、第２のアームセグメント１０８を測定プローブ筐体１０２に結合する。軸受カートリッジ（例えば、３つの軸受カートリッジ）の第３の群１１４は、第１のアームセグメント１０６を、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４の他端に配置された基部１１６に結合する。軸受カートリッジの各群１１０、１１２、１１４は、関節による動作の複数の軸を提供する。また、測定プローブ筐体１０２は、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸部のシャフト（例えば、ＡＡＣＭＭ１００の第７の軸内の測定デバイス、例えば、プローブ１１８の動きを決定するエンコーダシステムを含むカートリッジ）を含み得る。ＡＡＣＭＭ１００を使用する際、基部１１６は、通常、作業台に固定される。
【００１４】
各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の中の各軸受カートリッジは、通常、エンコーダシステム（例えば、光学式の角度エンコーダシステム）を含む。エンコーダシステム（すなわち、トランスデューサ）は、基部１１６に対するプローブ１１８の位置（および、ひいては、特定の基準系、例えば、局所または大域基準系におけるＡＡＣＭＭ１００によって測定されている物体の位置）をすべてが一緒になって示すそれぞれのアームセグメント１０６、１０８および対応する軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４の位置を示す。アームセグメント１０６、１０８は、例えば、これに限定されないが、炭素複合材料などの好適な剛性のある材料で作製され得る。関節による動作の６つまたは７つの軸（すなわち、自由度）を有する可搬型のＡＡＣＭＭ１００は、オペレータによって簡単に扱われ得るアーム部１０４を提供しながら、オペレータが基部１１６のまわりの３６０度の領域内の所望の位置にプローブ１１８を位置付けることを可能にすることに利点をもたらす。しかし、２つのアームセグメント１０６、１０８を有するアーム部１０４の例は例示を目的とするものであり、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジによって一緒に結合された任意の数のアームセグメント（および、ひいては、６つもしくは７つを超えるか、または６つもしくは７つ未満の関節による動作の軸または自由度）を持つ可能性がある。
【００１５】
プローブ１１８は、測定プローブ筐体１０２に取り外し可能なように取り付けられ、測定プローブ筐体１０２は、軸受カートリッジの群１１２に接続される。ハンドル１２６は、例えば、クイック接続インターフェース（ｑｕｉｃｋ−ｃｏｎｎｅｃｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により測定プローブ筐体１０２に対して取り外し可能である。ハンドル１２６は、別のデバイス（例えば、レーザラインプローブ、バーコードリーダ）で置き換えられることができ、それによって、オペレータが同じＡＡＣＭＭ１００で異なる測定デバイスを使用することを可能にすることに利点をもたらす。例示的な実施形態において、プローブ筐体１０２は、接触式の測定デバイスであり、測定されるべき物体に物理的に接触する、ボール形、タッチセンシティブな、湾曲した、および伸長式のプローブを含むがこれらに限定されない異なるチップ１１８を有する可能性がある取り外し可能なプローブ１１８を収容する。その他の実施形態において、測定は、例えば、レーザラインプローブ（ＬＬＰ）などの非接触式のデバイスによって実行される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースを使用してＬＬＰで置き換えられる。その他の種類の測定デバイスが、追加的な機能を提供するために取り外し可能なハンドル１２６を置き換える可能性がある。そのような測定デバイスの例は、例えば、１つ以上の照明、温度センサ、熱スキャナ、バーコードスキャナ、プロジェクタ、ペイントスプレーヤ、カメラなどを含むがこれらに限定されない。
【００１６】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、ＡＡＣＭＭ１００は、軸受カートリッジの群１１２から測定プローブ筐体１０２を取り外すことなしにアクセサリまたは機能が変更されることを可能にすることに利点をもたらす取り外し可能なハンドル１２６を含む。図２に関して以下でより詳細に検討されるように、取り外し可能なハンドル１２６は、電力およびデータが、ハンドル１２６、およびプローブ端に配置された対応する電子機器とやりとりされることを可能にする電気コネクタも含み得る。
【００１７】
さまざまな実施形態において、軸受カートリッジの各群１１０，１１２、１１４は、ＡＡＣＭＭ１００のアーム部１０４が複数の回転軸のまわりを動くことを可能にする。述べられたように、各軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４は、例えばアームセグメント１０６、１０８の対応する回転軸と同軸上にそれぞれが配置された、例えば光学式の角度エンコーダなどの対応するエンコーダシステムを含む。光学式のエンコーダシステムは、本明細書において以下でより詳細に説明されるように、例えば、対応する軸のまわりでの、アームセグメント１０６、１０８のそれぞれの回転する（スイベルの）または横の（蝶番の）動きを検出し、ＡＡＣＭＭ１００内の電子データ処理システムに信号を送信する。それぞれの個々の処理されていないエンコーダのカウントが信号として電子データ処理システムに別々に送信され、電子データ処理システムにおいて、そのカウントは測定データへとさらに処理される。同一出願人による米国特許第５，４０２，５８２（‘５８２）号に開示されているような、ＡＡＣＭＭ１００自体から分離した位置計算機（例えば、シリアルボックス）は必要とされない。
【００１８】
基部１１６は、装着デバイスまたは取り付けデバイス１２０を含み得る。取り付けデバイス１２０は、ＡＡＣＭＭ１００が、例えば、検査台、マシニングセンタ、壁、または床などの所望の位置に取り外し可能なように取り付けられることを可能にする。一実施形態において、基部１１６は、ＡＡＣＭＭ１００が移動されているときにオペレータが基部１１６を持つのに都合の良い位置を提供するハンドル部１２２を含む。一実施形態において、基部１１６は、折りたたむとディスプレイ画面などのユーザインターフェースが見えるようになる可動式のカバー部１２４をさらに含む。
【００１９】
一実施形態によれば、可搬型のＡＡＣＭＭ１００の基部１１６は、次のものを含みまたは収容する。すなわち、２つの主要なコンポーネント、すなわち、ＡＡＣＭＭ１００内のさまざまなエンコーダシステムからのデータ、および３次元（３Ｄ）位置計算をサポートするためのその他のアームパラメータを表すデータを処理する基部処理システムと、比較的完全な計測機能が外部コンピュータへの接続を必要とせずにＡＡＣＭＭ１００内で実施されることを可能にする、搭載オペレーティングシステム、タッチスクリーンディスプレイ、および常駐アプリケーションソフトウェアを含むユーザインターフェース処理システムとを含む電子データ処理システムを含みまたは収容する。
【００２０】
基部１１６内の電子データ処理システムは、基部１１６から離れて配置されたエンコーダシステム、センサ、およびその他の周辺ハードウェア（例えば、ＡＡＣＭＭ１００上の取り外し可能なハンドル１２６に取り付けられることができるＬＬＰ）と通信することができる。これらの周辺ハードウェアデバイスまたは特徴をサポートする電子機器は、可搬型のＡＡＣＭＭ１００内に配置された軸受カートリッジの群１１０、１１２、１１４のそれぞれに配置され得る。
【００２１】
図２は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００で利用される電子機器の構成図である。図２に示される実施形態は、次のものを含む。すなわち、基部処理システムを実装するための基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、電力を供給するための基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜基板２０８とを含む電子データ処理システム２１０を含む。ユーザインターフェース基板２０２は、ユーザインターフェース、表示、および本明細書において説明されるその他の機能を実行するアプリケーションソフトウェアを実行するためのコンピュータプロセッサを含む。
【００２２】
図２に示されるように、電子データ処理システム２１０は、１つ以上のアームバス２１８を介して上述の複数のエンコーダシステムと通信している。図２に示された実施形態において、各エンコーダシステムは、エンコーダデータを生成し、エンコーダアームバスインターフェース２１４と、エンコーダデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２１６と、エンコーダ読み取りヘッドインターフェース２３４と、温度センサ２１２とを含む。歪みセンサなどのその他のデバイスが、アームバス２１８に装着され得る。
【００２３】
さらに図２に示されているのは、アームバス２１８と通信しているプローブ端電子機器２３０である。プローブ端電子機器２３０は、プローブ端ＤＳＰ２２８と、温度センサ２１２と、一実施形態においてはクイック接続インターフェースによってハンドル１２６またはＬＬＰ２４２に接続するハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０と、プローブインターフェース２２６とを含む。クイック接続インターフェースは、ＬＬＰ２４２およびその他のアクセサリによって使用されるデータバス、制御線、および電源バスへのハンドル１２６によるアクセスを可能にする。一実施形態において、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置される。一実施形態において、ハンドル１２６は、クイック接続インターフェースから取り外されることができ、測定は、ハンドル／ＬＬＰインターフェースバス２４０を介してＡＡＣＭＭ１００のプローブ端電子機器２３０と通信するレーザラインプローブ（ＬＬＰ）２４２によって実行される可能性がある。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、プローブ端電子機器２３０は、ＡＡＣＭＭ１００の測定プローブ筐体１０２に配置され、エンコーダシステムは、軸受カートリッジの組１１０、１１２、１１４に配置される。プローブインターフェース２２６は、１−ｗｉｒｅ（登録商標）通信プロトコル２３６を実施する、Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃから販売されている製品を含む任意の好適な通信プロトコルによってプローブ端ＤＳＰ２２８に接続することができる。
【００２４】
図３は、一実施形態による、ＡＡＣＭＭ１００の電子データ処理システム２１０の詳細な特徴を示す構成図である。一実施形態において、電子データ処理システム２１０は、ＡＡＣＭＭ１００の基部１１６に配置され、基部プロセッサ基板２０４と、ユーザインターフェース基板２０２と、基部電源基板２０６と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と、基部傾斜モジュール２０８とを含む。
【００２５】
図３に示される実施形態において、基部プロセッサ基板２０４は、図中に示されるさまざまな機能ブロックを含む。例えば、基部プロセッサ機能３０２は、ＡＡＣＭＭ１００からの測定データの収集をサポートするために利用され、アームバス２１８およびバス制御モジュール機能３０８を介して処理されていないアームデータ（例えば、エンコーダシステムのデータ）を受信する。メモリ機能３０４は、プログラムおよび静的なアーム構成データを記憶する。基部プロセッサ基板２０４は、ＬＬＰ２４２などの任意の外部ハードウェアデバイスまたはアクセサリと通信するための外部ハードウェアオプションポート機能３１０も含む。リアルタイムクロック（ＲＴＣ）およびログ３０６と、バッテリパックインターフェース（ＩＦ）３１６と、診断ポート３１８とが、図３に示される基部プロセッサ基板２０４の実施形態の機能にやはり含まれる。
【００２６】
また、基部プロセッサ基板２０４は、外部（ホストコンピュータ）および内部（ディスプレイプロセッサ２０２）デバイスとのすべての有線および無線データ通信を管理する。基部プロセッサ基板２０４は、（例えば、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）１５８８などのクロック同期規格を用いて）イーサネット（登録商標）機能３２０を介してイーサネット（登録商標）ネットワークと、ＬＡＮ機能３２２を介して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と、および並列・直列通信（ＰＳＣ）機能３１４を介してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール２３２と通信する能力を有する。基部プロセッサ基板２０４は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）デバイス３１２への接続も含む。
【００２７】
基部プロセッサ基板２０４は、上述の‘５８２号特許のシリアルボックスで開示されたようないかなる前処理も必要とせずに測定データへと処理するために、処理されていない測定データ（例えば、エンコーダシステムのカウント、温度の読み取り値）を送信および収集する。基部プロセッサ２０４は、ＲＳ４８５インターフェース（ＩＦ）３２６を介してユーザインターフェース基板２０２のディスプレイプロセッサ３２８に処理されたデータを送信する。一実施形態において、基部プロセッサ２０４は、処理されていない測定データを外部コンピュータにやはり送信する。
【００２８】
ここで図３のユーザインターフェース基板２０２に目を向けると、基部プロセッサによって受信された角度および位置データが、ＡＡＣＭＭ１００内の自律的な計測システムを提供するためにディスプレイプロセッサ３２８で実行されるアプリケーションによって利用される。アプリケーションは、これらに限定されないが、特徴の測定、手引きおよび訓練のグラフィックス、遠隔診断、温度の修正、さまざまなオペレーションの特徴の制御、さまざまなネットワークへの接続、ならびに測定された物体の表示などの機能をサポートするためにディスプレイプロセッサ３２８で実行され得る。ディスプレイプロセッサ３２８および液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）３３８（例えば、タッチスクリーンＬＣＤ）ユーザインターフェースとともに、ユーザインターフェース基板２０２は、セキュアデジタル（ＳＤ）カードインターフェース３３０と、メモリ３３２と、ＵＳＢホストインターフェース３３４と、診断ポート３３６と、カメラポート３４０と、音声／映像インターフェース３４２と、ダイヤルアップ／セルモデム３４４と、全地球測位システム（ＧＰＳ）ポート３４６とを含むいくつかのインターフェースオプションを含む。
【００２９】
図３に示される電子データ処理システム２１０は、環境データを記録するための環境レコーダ３６２を有する基部電源基板２０６も含む。また、基部電源基板２０６は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３５８およびバッテリ充電器制御３６０を用いて、電子データ処理システム２１０に電力を供給する。基部電源基板２０６は、集積回路間（ｉｎｔｅｒ−ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）（Ｉ２Ｃ）シリアルシングルエンドバス３５４を用いて、およびＤＭＡシリアル周辺インターフェース（ＤＭＡ ｓｅｒｉａｌ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（ＤＳＰＩ）３５６を介して基部プロセッサ基板２０４と通信する。基部電源基板２０６は、基部電源基板２０６に実装された入力／出力（Ｉ／Ｏ）拡張機能３６４を介して傾斜センサおよび無線周波数識別（ＲＦＩＤ）モジュール２０８に接続される。
【００３０】
別個のコンポーネントとして示されているが、その他の実施形態において、これらのコンポーネントのすべてまたは一部は、図３に示された位置とは異なる位置に物理的に配置される、および／または図３に示された方法とは異なる方法で組み合された機能である可能性がある。例えば、一実施形態において、基部プロセッサ基板２０４およびユーザインターフェース基板２０２は、１つの物理的な基板に組み合わされる。
【００３１】
ここで図４〜１１を参照して、調整可能なカウンタバランスシステムを有するＡＡＣＭＭ１００の実施形態が示される。ＡＡＣＭＭ１００は、基部１１６と第１のアームセグメント１０６の間に配置された軸受カートリッジの組４０２を含む第１の回転組立体４０２を含む。第１の回転組立体４０２は、第１の軸４０４および第２の軸４０６まわりで回転するように構成される。一実施形態において、第１の軸４０４は、第２の軸４０６に対して実質的に垂直である。第１の軸４０４は、通信および電力の導管が第１のアームセグメント１０６から基部１１６まで通ることを可能にする、基部１１６内に配置された回転軸受カートリッジ４０５（図７）によって画定される。
【００３２】
第１の回転組立体４０２は、第１の部分４０８および第２の部分４１０を含む。第１の部分４０８は、第２の軸４０６に対して固定される。第１の部分４０８は、第１の筐体部材４１２および第２の筐体部材４１４を含む。第２の筐体部材４１４は、停止部材４１８を有する凸部４１６を含む。例示的な実施形態において、停止部材４１８は、第１のアームセグメント１０６が第１の軸４０４と実質的に同一直線上の位置にまで回転されるときに、第２の部分４１０の衝撃を和らげる弾性材料である。本明細書においてより詳細に検討されるように、カウンタバランス組立体が、第１の部分４０８内に少なくとも部分的に配置される。
【００３３】
第２の筐体部材４１４は、シャフト４３６を受けるように大きさが決められる第１の開口４３４（図７）を含む。第２の筐体部材４１４は、例えばねじりばね４４０などの付勢部材を受けるように大きさが決められた第２の開口４３８（図９）をさらに含む。例示的な実施形態において、第１の開口４３４および第２の開口４３８は、実質的に同一直線上にある。第３の開口４４２が、第２の筐体部材４１４内の第２の開口４３８の近くに配置される。本明細書においてより詳細に検討されるように、第３の開口４４２は、ねじりばね４４０の一端に配置された少なくとも１つの凸部４４４がウォームギア４４６に係合することを可能にするために、第２の開口４３８と交差するように配置される。一実施形態において、少なくとも１つの凸部４４４は、ギアの歯を形成する複数の突起を含む。例示的な実施形態において、ねじりばね４４０は、１４０度の弧長にわたって配置された２８〜３０個の歯を有する。例示的な実施形態において、ウォームギア４４６は、一条ねじを有し、ピッチ円直径が約０．４５インチであり、長さが約１インチである。ウォームギア４４６は、ねじりばね４４０によってかけられる力によって適切な位置に保たれる。
【００３４】
実施形態はねじりばねの端部に配置されているギアの歯を示すが、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、ねじりばねは、ギアの歯が中間部分のあたりに形成された２つの逆に巻かれたねじりばねを備える。
【００３５】
ギアの歯４４４は、ウォームギア４４６の回転に応じてねじりばね４４０の端部を回転させるように構成される。ギアの歯４４４およびウォームギア４４６は、協力して、第１のアームセグメント１０６にかけられるトルクに関するアジャスタ組立体を形成する。ウォームギア４４６の回転は、ねじりばね４４０の端部を、ねじりばね４４０によってかけられているトルクの変化をもたらすように動かすかまたは回転させることを理解されたい。
【００３６】
一実施形態において、第１のボア開口４４８が、第３の開口４４２の一端から延びる。第１のボア開口４４８は、ウォームギア４４６を回転させるために結合する工具（図示せず）を受けるように大きさが決められる。別の実施形態において、第２の筐体部材４１４は、壁部４５０を含む。この実施形態においては、第２のボア開口４５２が、ウォームギア４４６への工具の接触を可能にするために、ボア開口４４８と同一直線上に配置される。
【００３７】
第２の部分４１０は、第１の部分４０８と第１のアームセグメント１０６の間に配置される。第２の部分は、第３の筐体部材４２０および第４の筐体部材４２２を含む。第２の部分４１０は、第２の軸４０６まわりで回転する。表面４２６を有する凸部４２４が、第３の筐体部材４２０から延びる。凸部４２４は、第１のアームセグメントが第１の軸４０４と実質的に同一直線上の位置（「初期位置」）にまで回転されるときに、表面４２６が停止部材４１８に接触するように配置される。例示的な実施形態において、第２の部分４１０は、初期位置に対して少なくとも１６５度回転することができる。第２の部分４１０は、第１のアームセグメント１０６に結合するテーパー部４２８をさらに含む。凸部４３０が、テーパー部４２８から延びる。ブラケット４３２が、凸部４３０に結合される。ブラケット４３２は、第１のアームセグメント１０６および第２のアームセグメント１０８が平行に位置付けられるときに、第２のアームセグメント１０８を支持するように構成される。
【００３８】
第３の筐体４２０は、第２のシャフト４５４に結合される。第２のシャフト４５４は、外側部分４７０、中間部分４７２、および内側部分４７４を有する。外側部分４７０は、第３の筐体４２０に係合および結合するように大きさが決められる直径を有する。外側部分４７０は、へり４７６において中間部分４７２に移行する。例示的な実施形態において、へり４７６は、第３の筐体４２０の対応する特徴が接触する停止用の特徴を提供する。中間部分の直径は、ねじりばね４４０の内径を受けるように大きさが決められる。第２のシャフト４５４は、中間部分４７２から内側部分４７４まで次第に細くなる。内側部分４７４は、第１のアームセグメント１０６が回転されるときにねじりばね４４０の内径の変化に対応するための遊びを設けるために、ねじりばね４４０の内径よりも小さい直径を有する。
【００３９】
第２のシャフト４５４は、第１のシャフト４３６のまわりに配置される実質的に中空の内部を有する。第２のシャフト４５４は、例えば、玉軸受けまたはころ軸受けなどの軸受け４５６、４５８の組によって第１のシャフト４３６に結合される。軸受け４５６、４５８は、第２の軸４０６のまわりの、第１の部分４０８に対する第２の部分４１０の回転を可能にする。また、スペーサー４７８、カラー４８０、およびワッシャー４８２などのさらなるコンポーネントが、組立体の所望の間隔および支持を与えるために含まれ得る。一実施形態において、光学式のエンコーダ組立体４６４が、第２のシャフト４５４に結合され、第１のシャフト４３６と第２のシャフト４５４の間の回転運動を測定するように構成される。
【００４０】
ねじりばね４４０は、シャフト４３６、４５４のまわりに配置される。例示的な実施形態において、ねじりばねは、ウォームギア４４６の近くの第１の端部４６０と、第２の部分４１０に結合された第２の端部４６２とを含む。例示的な実施形態において、第２の端部４６２は、少なくとも１つの締め具４６６によって第４の筐体部材４２２に結合される（図６）。締め具４６６は、第１のアームセグメント１０６が第２の軸４０６まわりで回転されるときに、トルクがねじりばね４４０によって第１のアームセグメント１０６にかけられるように、第２の端部４６２を第２の部分４１０に結合する。ねじりばね４４０は、アームセグメント１０６、１０８が所望の位置に関節で動かされるときにアーム部１０４の重さと実質的に釣り合うように選択される。例示的な実施形態において、ねじりばね４４０は、第１のアームセグメントが、オペレータが測定デバイス１０２を放すときに下降する（例えば、重力を受けて下に動く）または（例えば、初期位置に向かって）跳ね戻ることなく所望の角度位置に留まることを可能にするトルクレベルを与えるように構成される。
【００４１】
アーム部１０４のコンポーネントの製造プロセスのばらつきは、ねじりばね４４０によって与えられるトルクが過大である（跳ね戻りを引き起こす）か、または過小である（下降を引き起こす）かのどちらかであるという結果をもたらす可能性があることを理解されたい。コンポーネントのばらつきを補正するために、ＡＡＣＭＭ１００は、トルクを変えるための手段を提供するアジャスタを含む。例示的な実施形態において、トルクの調整は、第１のボア開口４４８を通して工具を挿入し、ウォームギア４４６の端部の特徴４６８に係合することによって、第３の開口４４２内のウォームギア４４６を回転させることにより行われる。特徴４６８は、これらに限定されないが、マイナス溝、フィリップス溝、Ｆｒｅａｒｓｏｎ溝（Ｆｒｅａｒｓｏｎ ｓｌｏｔ）、六角穴、アレン穴、星形穴、またはトルクス（登録商標）穴などの、工具に係合するのにふさわしい任意の好適な特徴である可能性がある。時計回りまたは反時計回りにウォームギア４４６を回転させることによって、ねじりばね４４０の第１の端部４６０が、第１の位置から第２の位置に動かされる。
【００４２】
第１の端部４６０が動かされるにつれて、ねじりばね４４０によって第２の部分４１０およびひいては第１のアームセグメント１０６にかけられるトルクが、増加または減少する。これは、特定のアーム部１０４内のコンポーネントへのカウンタバランスのトルクを調整することに利点をもたらす。例示的な実施形態において、トルクは、ウォームギア４４６とギアの歯４４４の係合の回転の７０度の範囲にわたって０ｆｔ−ｌｂから６３ｆｔ−ｌｂまで調整され得る。一実施形態において、ねじりばね４４０の校正が、組立体の製造中に実行され、キャップまたはプラグ（図示せず）が、みだりな変更を防ぐために第１のボア開口４４８または第２のボア開口４５２に挿入される。一実施形態において、止めねじが、動かないようにウォームギア４４６を固定するために使用される。
【００４３】
アジャスタ組立体の別の実施形態が、図１２に示される。この実施形態において、第２の筐体部材４１４は、壁部４５０、４８６、および４８８によって画定される実質的に中空の内部４８４を有する。内部４８４内に配置されるのは、例えば、ねじ棒などのねじ部材４９０である。ねじ部材４９０は、壁部４５０、４８６の間に回転するように結合される。ねじ部材４９０は、ユーザがねじ部材を回転させるための工具を挿入することを可能にする、例えば特徴４８６と同様の特徴（図示せず）を含み得る。カラー４９２が、ねじ部材４９０に結合される。カラー４９２は、ねじ部材４９０が回転されるときにカラー４９２がねじ部材４９０の長手方向軸に沿って平行移動するように、ねじ部材４９０のねじ山に係合する内側のねじ山を含む。アーム４９４が、カラー４９２とねじりばね４４０の間に延びる。アーム４９４は、ねじりばね４４０とは別の部材であっても、またはねじりばね４４０と一体であってもよい。したがって、カラーがねじ部材に沿って平行移動するとき、ねじりばね４４０の第１の端部４６０が、第１の位置から第２の位置に動く。上述のように、第１の端部４６０の動きは、所望のレベルのカウンタバランスをもたらすための、ねじりばね４４０のトルク出力の校正を可能にする。
【００４４】
本発明の実施形態は手動で調整されるアジャスタを示すが、特許請求される発明はそのように限定されるべきでないことを理解されたい。一実施形態において、ステッピングモーターなどのモーターが、アジャスタを回転させるために結合される。一実施形態において、ステッピングモーターは、アームの位置に基づいてねじりばねのトルクを調整するコントローラに結合される。
【００４５】
本発明が例示的な実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなくさまざまな変更が行われる可能性があり、均等物が本発明の要素の代替とされる可能性があることが当業者に理解されるであろう。さらに、特定の状況または構成要素を本発明の教示に適合させるために、本発明の本質的な範囲を逸脱することなく多くの修正が行われ得る。したがって、本発明は本発明を実施するための考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが意図される。さらに、用語「第１」、「第２」などの使用はいかなる順序または重要度も表さず、むしろ用語「第１」、「第２」などはある要素を別の要素と区別するために使用される。その上、用語「ａ」、「ａｎ」などの使用は量の限定を表さず、むしろ言及される項目の少なくとも１つの存在を表す。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、前記基部に回転可能に結合され、アームセグメントが複数の接続されたアームセグメントを含み、前記アームセグメントのそれぞれが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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信するための、および前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路と、
前記第２の端部を前記基部に結合する回転組立体であって、第１の回転軸、および前記第１の回転軸に対して実質的に垂直な第２の回転軸を有する、回転組立体と、
前記第２の端部に前記第２の回転軸まわりで力を加えるために前記回転組立体と前記第２の端部の間に動作可能に結合された付勢部材であって、少なくとも１つの凸部を上に有する、付勢部材と、
ねじ山を有するねじ部を有するアジャスタであって、前記ねじ山が前記少なくとも１つの凸部に係合するように配置され、前記付勢部材によって前記アーム部にかけられる力がアジャスタの動きに応じて変化する、アジャスタとを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記付勢部材がねじりばねであり、
前記力が前記アーム部に第１のトルクをかけることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記少なくとも１つの凸部が、第３の端部に配置された複数のギアの歯を含み、
前記アジャスタが、前記複数のギアの歯に係合可能なように結合されたウォームギアであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ウォームギアが筐体内に回転可能に配置され、前記筐体が、前記第１の回転軸まわりで回転するように前記基部に回転可能に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項４に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ウォームギアが、工具を受けるように大きさが決められた第４の端部の特徴を含み、前記ウォームギアが、前記特徴に前記工具によって第２のトルクがかけられることに応じて回転することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記筐体が、前記ウォームギアと同軸にそろえられ、前記特徴の近くに第５の端部を有する開口を含み、前記開口が、前記工具を受けるように大きさが決められることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ねじりばねが、前記複数のギアの歯と反対側の第６の端部で前記第１の端部と結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記少なくとも１つの凸部が、前記ねじりばねに第３の端部で結合されたアームであり、
前記アジャスタが、前記ねじ部と前記アームの間に結合されたカラーを含み、前記カラーが、前記アジャスタの回転に応じて前記アームを第１の位置から第２の位置に動かすことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、前記アームセグメントのそれぞれが、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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信するための、および前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路と、
前記基部と前記第２の端部の間に動作可能に結合された付勢部材であって、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる少なくとも１つの凸部を有する、付勢部材と、
前記基部と前記付勢部材の間に回転するように動作可能に結合された、ねじ部を有するアジャスタであって、前記ねじ部がねじ山を含み、前記ねじ山が、アジャスタが回転されるときに前記少なくとも１つの凸部を前記ねじ山に沿って前記第１の位置から前記第２の位置に動かすために前記少なくとも１つの凸部に係合される、アジャスタとを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１０】
請求項９に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記アジャスタがウォームギアであり、
前記少なくとも１つの凸部が複数のギアの歯を含み、前記複数のギアの歯が、前記ウォームギアと係合するように配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＡＡＣＭＭであって、前記付勢部材がねじりばねであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ねじりばねが、前記複数のギアの歯が前記第１の位置にあるときに関節可動アームに第１のトルクをかけ、前記複数のギアの歯が前記第２の位置にあるときに第２のトルクをかけることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記基部に結合された筐体部材をさらに含み、前記筐体部材が、前記ウォームギアを受けて保持するように大きさが決められた第１の開口、および前記第１の開口から延び、工具を受けるように大きさが決められた第２の開口を画定することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１４】
請求項９に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記アジャスタが、前記ねじ部に動作可能に結合されたカラーを含み、
前記少なくとも１つの凸部が、前記カラーに結合されたアームであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１５】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信し、前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供する電子回路と、
前記第２の端部を前記基部に、第１の回転軸および第２の回転軸まわりで回転可能に結合する回転組立体であって、前記第２の回転軸が、前記第１の回転軸に対して実質的に垂直である、回転組立体と、
前記回転組立体内に配置され、前記第２の端部に動作可能に結合された第３の端部を有する付勢部材であって、前記第３の端部の反対側に第４の端部を有し、前記第４の端部が、前記第４の端部の上に一体的に形成された少なくとも１つの凸部を有し、前記第４の端部が、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる、付勢部材と、
ねじ山を有する調整部材であって、前記基部に回転するように動作可能に結合され、前記少なくとも１つの凸部を前記ねじ山に係合するように動作可能に結合され、前記第４の端部が、調整部材の回転に応じて前記第１の位置と前記第２の位置の間を動く、調整部材とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記回転組立体が筐体をさらに含み、前記筐体が、前記調整部材を受けるように大きさが決められた第１の開口を画定することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記付勢部材がねじりばねであり、前記少なくとも１つの凸部が前記第４の端部の複数のギアの歯であり、前記調整部材が、前記ギアの歯に動作可能に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記調整部材がウォームねじ部を含み、
前記筐体が、前記第１の開口の第５の端部から延びる第２の開口を含み、前記第２の開口が、工具を受けるように大きさが決められることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１９】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記アジャスタが、ねじ部材、および前記ねじ部材と前記第４の端部の間に配置されたカラーを含み、前記カラーが、前記ねじ部材と係合されるねじ部を有することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記カラーと前記第４の端部の間に結合されたアームをさらに含み、前記アームが、前記ねじ部材の回転に応じて前記第４の端部を前記第１の位置と前記第２の位置の間で動かすことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、前記基部に回転可能に結合され、アームセグメントが複数の接続されたアームセグメントを含み、前記アームセグメントのそれぞれが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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信するための、および前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路と、
前記第２の端部を前記基部に結合する回転組立体であって、第１の回転軸、および前記第１の回転軸に対して実質的に垂直な第２の回転軸を有する、回転組立体と、
前記第２の端部に前記第２の回転軸まわりで力を加えるために前記回転組立体と前記第２の端部の間に動作可能に結合された付勢部材であって、少なくとも１つの凸部を上に有する、付勢部材と、
ねじ山を有するねじ部を有するアジャスタであって、前記ねじ山が前記少なくとも１つの凸部に係合するように配置され、前記付勢部材によって前記アーム部にかけられる力がアジャスタの動きに応じて変化する、アジャスタとを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項２】
請求項１に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記付勢部材がねじりばねであり、
前記力が前記アーム部に第１のトルクをかけることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項３】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記少なくとも１つの凸部が、第３の端部に配置された複数のギアの歯を含み、
前記アジャスタが、前記複数のギアの歯に係合可能なように結合されたウォームギアであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項４】
請求項３に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ウォームギアが筐体内に回転可能に配置され、前記筐体が、前記第１の回転軸まわりで回転するように前記基部に回転可能に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項５】
請求項４に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ウォームギアが、工具を受けるように大きさが決められた第４の端部の特徴を含み、前記ウォームギアが、前記特徴に前記工具によって第２のトルクがかけられることに応じて回転することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項６】
請求項５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記筐体が、前記ウォームギアと同軸にそろえられ、前記特徴の近くに第５の端部を有する開口を含み、前記開口が、前記工具を受けるように大きさが決められることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項７】
請求項６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ねじりばねが、前記複数のギアの歯と反対側の第６の端部で前記第１の端部と結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項８】
請求項２に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記少なくとも１つの凸部が、前記ねじりばねに第３の端部で結合されたアームであり、
前記アジャスタが、前記ねじ部と前記アームの間に結合されたカラーを含み、前記カラーが、前記アジャスタの回転に応じて前記アームを第１の位置から第２の位置に動かすことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項９】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、前記アームセグメントのそれぞれが、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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信するための、および前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供するための電子回路と、
前記基部と前記第２の端部の間に動作可能に結合された付勢部材であって、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる少なくとも１つの凸部を有する、付勢部材と、
前記基部と前記付勢部材の間に回転するように動作可能に結合された、ねじ部を有するアジャスタであって、前記ねじ部がねじ山を含み、前記ねじ山が、アジャスタが回転されるときに前記少なくとも１つの凸部を前記ねじ山に沿って前記第１の位置から前記第２の位置に動かすために前記少なくとも１つの凸部に係合される、アジャスタとを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１０】
請求項９に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記アジャスタがウォームギアであり、
前記少なくとも１つの凸部が複数のギアの歯を含み、前記複数のギアの歯が、前記ウォームギアと係合するように配置されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＡＡＣＭＭであって、前記付勢部材がねじりばねであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＡＡＣＭＭであって、前記ねじりばねが、前記複数のギアの歯が前記第１の位置にあるときに関節可動アームに第１のトルクをかけ、前記複数のギアの歯が前記第２の位置にあるときに第２のトルクをかけることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＡＡＣＭＭであって、前記基部に結合された筐体部材をさらに含み、前記筐体部材が、前記ウォームギアを受けて保持するように大きさが決められた第１の開口、および前記第１の開口から延び、工具を受けるように大きさが決められた第２の開口を画定することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１４】
請求項９に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記アジャスタが、前記ねじ部に動作可能に結合されたカラーを含み、
前記少なくとも１つの凸部が、前記カラーに結合されたアームであることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１５】
空間内の物体の座標を測定するための可搬型の関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）であって、
基部と、
反対側にある第１の端部および第２の端部を有する手動で位置付けることが可能な関節アーム部であって、複数の接続されたアームセグメントを含み、各アームセグメントが、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含む、関節アーム部と、
前記第１の端部に装着された測定デバイスと、
前記トランスデューサからの前記位置信号を受信し、前記測定デバイスの位置に対応するデータを提供する電子回路と、
前記第２の端部を前記基部に、第１の回転軸および第２の回転軸まわりで回転可能に結合する回転組立体であって、前記第２の回転軸が、前記第１の回転軸に対して実質的に垂直である、回転組立体と、
前記回転組立体内に配置され、前記第２の端部に動作可能に結合された第３の端部を有する付勢部材であって、前記第３の端部の反対側に第４の端部を有し、前記第４の端部が、前記第４の端部の上に一体的に形成された少なくとも１つの凸部を有し、前記第４の端部が、第１の位置と第２の位置の間を動くことができる、付勢部材と、
ねじ山を有する調整部材であって、前記基部に回転するように動作可能に結合され、前記少なくとも１つの凸部を前記ねじ山に係合するように動作可能に結合され、前記第４の端部が、調整部材の回転に応じて前記第１の位置と前記第２の位置の間を動く、調整部材とを含むことを特徴とする関節アーム座標測定デバイス（ＡＡＣＭＭ）。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記回転組立体が筐体をさらに含み、前記筐体が、前記調整部材を受けるように大きさが決められた第１の開口を画定することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＡＡＣＭＭであって、前記付勢部材がねじりばねであり、前記少なくとも１つの凸部が前記第４の端部の複数のギアの歯であり、前記調整部材が、前記ギアの歯に動作可能に結合されることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＡＡＣＭＭであって、
前記調整部材がウォームねじ部を含み、
前記筐体が、前記第１の開口の第５の端部から延びる第２の開口を含み、前記第２の開口が、工具を受けるように大きさが決められることを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項１９】
請求項１５に記載のＡＡＣＭＭであって、前記アジャスタが、ねじ部材、および前記ねじ部材と前記第４の端部の間に配置されたカラーを含み、前記カラーが、前記ねじ部材と係合されるねじ部を有することを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＡＡＣＭＭであって、前記カラーと前記第４の端部の間に結合されたアームをさらに含み、前記アームが、前記ねじ部材の回転に応じて前記第４の端部を前記第１の位置と前記第２の位置の間で動かすことを特徴とするＡＡＣＭＭ。
【図２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１３−５１７４９８（Ｐ２０１３−５１７４９８Ａ）
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５００４３（Ｐ２０１２−５５００４３）
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１２５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０８９０
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９８０６４５１０）ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１４日（２０１１．１．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１１／０２１２５０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０９０８９０
【国際公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（５９８０６４５１０）ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド (60)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]