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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität aus der japanischen Anmeldung Nr.
2015-117543 , eingereicht am 10. Juni 2015, unter 35 U.S.C. §119, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit ausdrücklich aufgenommen ist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts. Ganz besonders betrifft die vorliegende Erfindung eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts, das Abmessungen oder dergleichen eines Messobjekts misst, während das Messobjekt und eine berührungslose Sonde relativ verlagert werden.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Ein bekanntes Beispiel eines Messgeräts unter Verwendung einer berührungslosen Sonde ist eine Koordinatenbildmessvorrichtung, die ein Messobjekt oder eine berührungslose Sonde in zueinander orthogonalen X-, Y- und Z-Achsenrichtungen verlagern und Abmessungen oder dergleichen des Messobjekts auf der Basis eines Bilds, das durch die berührungslose Sonde bezogen wurde, messen kann.
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In der Koordinatenbildmessvorrichtung dieser Art wird die berührungslose Sonde an einer Position verwendet, die an das Messobjekt angrenzt. Insbesondere wird die berührungslose Sonde in dreidimensionalen Richtungen relativ zu dem Messobjekt verlagert. An diesem Punkt kann die berührungslose Sonde aufgrund einer Unachtsamkeit des Bedieners, einer falschen Einstellung für Koordinaten, die in einen Computer eingegeben werden, oder dergleichen mit dem Messobjekt kollidieren.
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Um eine Beschädigung der berührungslosen Sonde, des Messvorrichtungshauptgehäuses, des Messobjekts und dergleichen aufgrund einer derartigen Kollision zu verhindern, wurde eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung für ein Messgerät vorgeschlagen (japanische Patentveröffentlichung
JP 3 831 561 B2 ). In der von der japanischen Patentveröffentlichung
JP 3 831 561 B2 beschriebenen Kollisionsverhinderungsvorrichtung wird ein ringförmiger Kollisionsdetektor bereitgestellt, der eine berührungslose Sonde abdeckt, und wenn der Kollisionsdetektor relativ zu der berührungslosen Sonde verlagert wird, wird die relative Verlagerung erfasst und ein Befehl wird erteilt, um die Verlagerung zu stoppen oder zurückzuziehen.
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Um die in der japanischen Patentveröffentlichung
JP 3 831 561 B2 beschriebene Kollisionsverhinderungsvorrichtung beim Verhindern von Kollisionen in einer beliebigen Richtung einer dreidimensionalen Verlagerung effektiv zu machen, wird der ringförmige Kollisionsdetektor, der einen Außenumfang der berührungslosen Sonde abdeckt, verwendet. Unter den folgenden Bedingungen kann die Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß der japanischen Patentveröffentlichung
JP 3 831 561 B2 jedoch nicht völlig effektiv sein.
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Erstens in einem Fall, in dem ein Bedienteil an einer Oberfläche der Sonde vorgesehen wird und ein Bediener den Bedienteil bedient. Bei der oben beschriebenen Kollisionsverhinderungsvorrichtung kann der ringförmige Kollisionsdetektor den Bedienteil verdecken und den Bediener daran hindern, den Bedienteil an einer derartigen Sonde zu bedienen.
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Zweitens in einem Fall, in dem eine gemessene Oberfläche des Messobjekts flach ist und keine Höhenrichtungsunebenheit beinhaltet. Bei einem derartigen Messobjekt gibt es kein Kollisionsrisiko bei Verlagerung in der X-Achsenrichtung und Y-Achsenrichtung (beide Richtungen liegen entlang der gemessenen Oberfläche). Das Verhindern von Kollisionen in nur der Z-Achsenrichtung ist ausreichend. Die oben beschriebene Kollisionsverhinderungsvorrichtung verwendet jedoch den ringförmigen Kollisionsdetektor, der einen Z-Achsenbereich umspannt. Diese Konfiguration ist exzessiv.
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Drittens in einem Fall, in dem eine Z-Achsenrichtungs-Arbeitsdistanz der Sonde äußerst klein ist. Bei der oben beschriebenen Kollisionsverhinderungsvorrichtung wird eine bestimmte Verlagerungsdistanz erfordert, um auf einen Kontakt zu reagieren. Selbst wenn ein Teil des ringförmigen Kollisionsdetektors mit der flachen Oberfläche des Messobjekts in Kontakt tritt, während in der Z-Achsenrichtung verlagert wird, kann darüber hinaus in einigen Fällen der Kontakt nicht erfasst werden, bis eine weitere Verlagerung in der Z-Achsenrichtung stattfindet und ein Großteil des ringförmigen Kollisionsdetektors in Kontakt tritt, und die Verlagerung kann nicht sicher gestoppt werden. Weiterer relevanter Stand der Technik ist in folgenden Dokumenten beschrieben:
DE 698 28 568 T2 ,
DE 102 39 794 A1 ,
DE 196 22 987 A1 .
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Zur Lösung der zuvor beschriebenen Probleme wird eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Ein nicht einschränkendes Merkmal der vorliegenden Erfindung stellt eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts mit einer einfachen Struktur bereit, die eine berührungslose Sonde nicht abdeckt und die einen Kontakt erfassen kann, selbst wenn eine Z-Achsenrichtung-Verlagerungsdistanz klein ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts, das Abmessungen oder dergleichen eines Messobjekts misst, während das Messobjekt und eine berührungslose Sonde relativ verlagert werden. Die Kollisionsverhinderungsvorrichtung beinhaltet ein polförmiges Aufprallelement, das sich neben der berührungslosen Sonde erstreckt; einen Stützmechanismus, der das Aufprallelement stützt, so dass ein vorderes Ende des Aufprallelements weiter als die berührungslose Sonde hervorsteht; und einen Schalter, der eine Kollision zwischen dem Aufprallelement und dem Messobjekt erfasst.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird das polförmige Aufprallelement neben der berührungslosen Sonde unter Verwendung des Stützmechanismus bereitgestellt. In dieser Situation steht das vordere Ende des Aufprallelements weiter als die berührungslose Sonde hervor. Wenn die berührungslose Sonde sich dem Messobjekt nähert, kollidiert folglich das vordere Ende des Aufprallelements mit dem Messobjekt, bevor eine Kollision zwischen der berührungslosen Sonde und dem Messobjekt stattfindet. Die Kollision wird von dem Schalter erfasst und eine Verlagerung kann gestoppt werden.
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In der vorliegenden Erfindung hat das Aufprallelement eine Polform und das Aufprallelement deckt folglich die berührungslose Sonde nicht ab. Selbst wenn die berührungslose Sonde einen Bedienteil beinhaltet, stört das Aufprallelement die Bedienung durch einen Bediener nicht. Da das Aufprallelement eine Polform hat, kann die Struktur darüber hinaus einfacher als ein herkömmlicher ringförmiger Kollisionsdetektor gemacht werden. Darüber hinaus kann eine Kollision zu dem Moment erfasst werden, zu dem das vordere Ende des polförmigen Aufprallelements mit dem Messobjekt in Kontakt tritt, und eine Kollisionserfassung sowie ein Anhalten der Verlagerung können zuverlässiger als mit einem herkömmlichen ringförmigen Kollisionsdetektor durchgeführt werden.
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In der Kollisionsverhinderungsvorrichtung des Messgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Aufprallelement vorzugsweise einen Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus, der sich in einer Längsrichtung des Aufprallelements ausdehnt und zusammenzieht.
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In der vorliegenden Erfindung dehnt der Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus sich aus und zieht sich zusammen, wodurch eine Verlagerung des vorderen Endes des Aufprallelements in der Längenrichtung des Aufprallelements ermöglicht wird, ein Aufprall gemildert wird, wenn eine Kollision mit dem Messobjekt stattfindet, und eine Verhinderung einer Beschädigung oder dergleichen des Messobjekts ermöglicht wird. Um eine Beschädigung oder dergleichen des Messobjekts zu verhindern, kann ebenso das vordere Ende des Aufprallelements durch ein Formteil aus Kunstharz konfiguriert werden.
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In der Kollisionsverhinderungsvorrichtung des Messgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stützmechanismus vorzugsweise einen Justiermechanismus, der eine Stützposition in der Längenrichtung des Aufprallelements justieren kann.
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In der vorliegenden Erfindung kann die Position des vorderen Endes des Aufprallelements durch den Justiermechanismus justiert werden. Durch eine derartige Justierung kann der Umfang, um den das vordere Ende des Aufprallelements an der berührungslosen Sonde vorbei hervorsteht, justiert werden und Charakteristika der Kollisionserfassung können justiert werden. Selbst in einem Fall, in dem die Abmessungen der berührungslosen Sonde sich geändert haben, kann darüber hinaus die Stützposition des Aufprallelements justiert werden, um derartige Änderungen zu berücksichtigen.
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In der Kollisionsverhinderungsvorrichtung des Messgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stützmechanismus vorzugsweise einen Rückzugsmechanismus, der einen Rückzug des Aufprallelements bewirkt.
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In der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung des Rückzugmechanismus bewirkt werden, dass das Aufprallelement sich aus einer Position, in der eine Kollisionserfassung durchgeführt wird (d. h. eine Position, in der ein Kontakt mit dem Messobjekt möglich ist), in eine Position zurückzieht, die nicht in Kontakt mit dem Messobjekt ist. Die Position, die nicht in Kontakt mit dem Messobjekt ist, kann zumindest einen Zustand beinhalten, in dem das vordere Ende des Aufprallelements nicht an dem vorderen Ende der berührungslosen Sonde vorbei hervorsteht. In einem Fall, in dem eine Kollisionserfassung nicht notwendig ist (beispielsweise in einem Fall, in dem die berührungslose Sonde entlang der Oberfläche des Messobjekts verlagert wird), kann folglich durch vorzeitiges Zurückziehen des Aufprallelements ein unnötiger Kontakt zwischen dem Aufprallelement und dem Messobjekt verhindert werden, bevor ein derartiger Kontakt auftritt.
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In der Kollisionsverhinderungsvorrichtung des Messgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Stützmechanismus vorzugsweise einen Sondenwechselmechanismus, der die Stützposition in der Längenrichtung des Aufprallelements gemäß einem Typ der berührungslosen Sonde wechseln kann.
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In der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung des Sondenwechselmechanismus die Stützposition des Aufprallelements gemäß dem Typ einer berührungslosen Sonde gewechselt werden. Selbst in einem Fall, in dem der Typ einer berührungslosen Sonde sich geändert hat, kann folglich die Position des vorderen Endes des Aufprallelements in einer vorherbestimmten Beziehung in Bezug auf die berührungslose Sonde aufrechterhalten werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts bereitgestellt werden, die eine einfache Struktur aufweist, die eine berührungslose Sonde nicht abdeckt und die einen Kontakt erfassen kann, selbst wenn eine Z-Achsenrichtung-Verlagerungsdistanz klein ist.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die erwähnten mehreren Zeichnungen mittels nicht einschränkenden Beispielen beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weiter beschrieben, wobei in den Zeichnungen gleiche Bezugsziffern überall in den mehreren Ansichten der Zeichnungen ähnliche Teile darstellen, und wobei:
- 1 ist eine Vorderansicht einer Koordinatenmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer berührungslosen Sonde und einer Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht von relevanten Teilen der Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform;
- 4 ist eine Schnittansicht eines Nicht-Aufprall-Zustands der Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform und
- 5 ist eine Schnittansicht eines Aufprall-Zustands der Kollisionsverhinderungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die hierin gezeigten Einzelheiten sind nur beispielhaft und zum Zwecke der veranschaulichenden Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden in dem Bereitstellungsfall dargestellt, von dem angenommen wird, dass er die nützlichste und am einfachsten zu verstehende Beschreibung der Prinzipien und der konzeptionellen Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung ist. In dieser Hinsicht wird kein Versuch unternommen, strukturelle Details der vorliegenden Erfindung detaillierter als für das grundlegende Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlich zu zeigen, wobei die Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen Fachmännern offensichtlich macht, wie die Formen der vorliegenden Erfindung in der Praxis verkörpert werden können.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hierin im Folgenden in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Koordinatenmessvorrichtung
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In 1 beinhaltet eine Koordinatenmessvorrichtung 10 einen Objekttisch 12 und torförmige Säulen 13 auf einer oberen Fläche eines Sockels 11. Ein Gleiter 15 wird auf einem Querbalken 14 auf den Säulen 13 getragen. Der Gleiter 15 weist einen Stößel 16 auf, der so vorgesehen ist, dass er nach unten ausgerichtet ist, und eine berührungslose Sonde 17 ist an einem vorderen Ende des Stößels 16 montiert.
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In der Koordinatenmessvorrichtung 10 ist der Objekttisch 12 zu einer Verlagerung in einer X-Achsenrichtung relativ zu dem Sockel 11 fähig; der Gleiter 15 ist zu einer Y-Achsenverlagerung entlang dem Querbalken 14 fähig und der Stößel 16 ist zu einer Z-Achsenverlagerung relativ zu dem Gleiter 15 fähig. Eine derartige Verlagerung entlang der verschiedenen Achsen ermöglicht eine Verlagerung der berührungslosen Sonde 17 in eine gewünschte dreidimensionale Position relativ zu dem Objekttisch 12.
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Ein Werkstück 9 (Messobjekt) wird auf dem Objekttisch 12 platziert. Eine Oberfläche des Werkstücks 9 ist flach und eine feine Form der Oberfläche wird von der berührungslosen Sonde 17 gemessen. Die berührungslose Sonde 17 nimmt ein Bild der Oberfläche des Werkstücks 9 auf und misst die feine Form der Oberfläche durch Bildverarbeitung.
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Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die berührungslose Sonde 17 einen rechteckigen säulenförmigen Sondenhauptkörper 171. Ein Objektivtubus 172, der sich nach unten erstreckt, ist an dem Sondenhauptkörper 171 vorgesehen. Ein optisches Bildaufnahmesystem ist in dem Objektivtubus 172 untergebracht und eine Feldlinse 173 (oben erörtert) ist an einem unteren Ende des Objektivtubus 172 vorgesehen.
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Beim Messen der Oberfläche des Werkstücks 9 mit der berührungslosen Sonde 17 nähert die Feldlinse 173 sich der Oberfläche des Werkstücks 9. Um eine Kollision zwischen der berührungslosen Sonde 17 und der Oberfläche des Werkstücks 9 während dieses Annäherns zu verhindern, ist eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung 20 an der berührungslosen Sonde 17 vorgesehen.
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Kollisionsverhinderungsvorrichtung 20
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Die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 20 beinhaltet eine Spindel 21 als ein Aufprallelement (auch als ein „Stab“ bezeichnet) und Element eines Stützmechanismus (auch als eine „Stütze“ bezeichnet), das die Spindel 21 neben der berührungslosen Sonde 17 stützt. Wie in 3 gezeigt, ist eine Achsenlinie der Spindel 21 parallel zu einer Achsenlinie Ap eines optischen Wegs der berührungslosen Sonde 17 vorgesehen.
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Darüber hinaus wird das vordere Ende der Spindel 21 so gestützt, dass es weiter als das vordere Ende der Feldlinse 173 der berührungslosen Sonde 17 hervorsteht. Anders ausgedrückt, wenn die berührungslose Sonde 17 sich der Oberfläche des Werkstücks 9 annähert, ist eine Distanz Db zwischen dem vorderen Ende der Spindel 21 und der Oberfläche des Werkstücks 9 so definiert, dass sie kleiner (d. h. näher) als eine Distanz zwischen dem vorderen Ende der Feldlinse 173 und der Oberfläche des Werkstücks 9 ist.
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Stützmechanismus 22
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Der Stützmechanismus 22 beinhaltet einen Stützarm 220, einen oberen Arm 221, einen mittleren Arm 222 und einen unteren Block 223. Der Stützarm 220 hat eine rechteckige Polform und ist an einer Ecke an einer unteren Fläche des Sondenhauptkörpers 171 nach unten ausgerichtet befestigt. Der obere Arm 221 ist zu einer rechteckigen Polform ausgebildet. Eine vorherbestimmte Länge des oberen Arms 221 liegt entlang einer Fläche (Seitenfläche) des Stützarms 220 und die zwei Elemente werden durch Festziehen von mehreren Bolzen aneinander fixiert.
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Der mittlere Arm 222 ist zu einer rechteckigen Polform ausgebildet. Eine vorherbestimmte Länge des mittleren Arms 222 liegt entlang einer Fläche (Seitenfläche, die orthogonal zu der Seitenfläche ist, die an dem Stützarm 220 angebracht ist) des oberen Arms 221 und die zwei Elemente werden durch Festziehen von mehreren Bolzen aneinander fixiert. Der untere Block 223 ist zu einer Kastenform ausgebildet und ist an einem unteren Endteil des mittleren Arms 222 befestigt. Darüber hinaus wird die Spindel 21 auf einer unteren Flächenseite des unteren Blocks 223 gestützt.
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Ein Justiermechanismus 224, ein Rückzugsmechanismus 225 und ein Sondenwechselmechanismus 226 sind an dem Stützarm 220, dem oberen Arm 221, dem mittleren Arm 222 und dem unteren Block 223 vorgesehen.
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Justiermechanismus 224
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Durch Lösen der mehreren Bolzen, die den oberen Arm 221 und den Stützarm 220 fixieren, kann die fixierte Position des oberen Arms 221 in Bezug auf den Stützarm 220 um winzige Distanzen in der Längenrichtung jedes der zwei Elemente justiert werden. Dies konfiguriert den Justiermechanismus 224, der die Stützposition in der Längenrichtung der Spindel 21 justiert.
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Unter Verwendung des Justiermechanismus 224 dieser Art kann ein Umfang, um den das vordere Ende der Spindel 21 an dem vorderen Ende der berührungslosen Sonde 17 hervorsteht (eine Differenz zwischen der Distanz Db und der Distanz Dp, oben angemerkt), justiert werden und die Empfindlichkeit der Kollisionsverhinderung kann justiert werden.
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Rückzugsmechanismus 225
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Durch Lösen der mehreren Bolzen, die den mittleren Arm 222 und den oberen Arm 221 fixieren, kann die fixierte Position des mittleren Arms 222 in Bezug auf den oberen Arm 221 im Vergleich zu einem Justierbereich des Justiermechanismus 224 über viel größere Distanzen in der Längenrichtung jedes der zwei Elemente modifiziert werden. Dies konfiguriert das Rückzugsmechanismuselement (auch als ein „Retraktor“ bezeichnet) 225, das bewirkt, dass die Spindel 21 sich aus der normalen Stützposition zurückzieht oder einfährt.
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Unter Verwendung des Rückzugsmechanismus 225 dieser Art kann die Spindel 21 zurückgezogen werden, bis das vordere Ende der Spindel 21 nicht an dem vorderen Ende der berührungslosen Sonde 17 vorbei hervorsteht, und eine Störung zwischen der Spindel 21 und dem Werkstück 9 oder dergleichen kann vermieden werden, wenn die Spindel 21 nicht zur Kollisionsverhinderung benötigt wird. Unter Verwendung des Rückzugsmechanismus 225 ist ein Verlagerungsumfang der Spindel 21 beispielsweise 10 mm.
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Sondenwechselmechanismus 226
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Ein Teil, an dem der untere Block 223 und der mittlere Arm 222 aneinander fixiert sind, wird als ein Gleitmechanismus behandelt, der zum Eingriff an mehreren Positionen fähig ist (beispielsweise ein Führungsschienenmechanismus mit einer Verriegelung), und der untere Block 223 kann an mehreren Positionen in der Längenrichtung des mittleren Arms 222 fixiert werden.
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In diesem Beispiel werden die mehreren Positionen, an denen der untere Block 223 fixiert werden kann, gemäß den Typen der berührungslosen Sonde 17 definiert. Anders ausgedrückt, durch Bezeichnen einer ersten Position, wenn die berührungslose Sonde 17 eine erste Sonde ist, und einer zweiten Position, wenn die berührungslose Sonde 17 eine zweite Sonde ist, kann das vordere Ende der Spindel 21 mit einem adäquaten Umfang des Hervorstehens relativ zu dem vorderen Ende der Sonde positioniert werden.
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Dies konfiguriert den Sondenwechselmechanismus (auch als ein „Sondenschalter“ bezeichnet) 226, der die Längenrichtungsstützposition der Spindel 21 gemäß den Typen der berührungslosen Sonde 17 wechseln kann. Unter Verwendung des Sondenwechselmechanismus 226 ist der Verlagerungsumfang der Spindel 21 beispielsweise sowohl nach oben als nach unten 2,2 mm.
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Spindel 21
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Die Spindel 21 ist ein polförmiges Element, das neben der berührungslosen Sonde 17 von dem Stützmechanismus 22 gestützt wird, wie oben beschrieben, so dass das vordere Ende der Spindel 21 weiter als die berührungslose Sonde 17 hervorsteht. Die 4 und 5 zeigen eine interne Struktur der Spindel 21. Obwohl die 4 und 5 jeweils Schnittansichten entlang der Achsenlinie Ab der Spindel 21 sind, zeigt jede darüber hinaus einen Querschnitt in einer Ausrichtung, die sich von der anderen um 90° unterscheidet.
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In den 4 und 5 beinhaltet die Spindel 21 einen hohlen, rohrförmigen Spindelhauptkörper 211 und ein Verlagerungselement 212, das zu einer Verlagerung durch einen Innenraum des Spindelhauptkörpers 211 fähig ist. Eine obere Endseite des Spindelhauptkörpers 211 wird in den unteren Block 223 des Stützmechanismus 22 von der unteren Flächenseite eingesetzt und wird durch eine Stellschraube 213 an Ort und Stelle fixiert.
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Ein Endelement 216 ist an einem oberen Ende des Verlagerungselements 212 montiert. Das Endelement 216 liegt an einem oberen Ende einer Manschette 215 des Spindelhauptkörpers 211 an, was eine Verlagerung nach unten einschränkt. Eine Stufe ist an einem mittleren Abschnitt des Verlagerungselements 212 ausgebildet. Aufgrund dieses Schritts weist eine obere Seite des Verlagerungselements 212 einen kleineren Durchmesser über eine vorherbestimmte Länge als der Durchmesser eines Abschnitts, der niedriger als die Stufe ist, auf. Eine Spiralfeder 214 ist an einem Außenumfang dieses Abschnitts mit einem kleinen Durchmesser montiert.
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Ein unteres Ende der Spiralfeder 214 steht mit der Stufe in dem mittleren Abschnitt des Verlagerungselements im Eingriff. Die Manschette 215 ist zwischen dem Spindelhauptkörper 211 und dem Verlagerungselement 212 vorgesehen und eine obere Endseite der Spiralfeder 214 steht auf einem Überstand im Eingriff, der auf dem oberen Ende der Manschette 215 vorgesehen ist.
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Das Verlagerungselement 212 ist durch die Spiralfeder 214 nach unten in Bezug auf den Spindelhauptkörper 211 vorgespannt. Dementsprechend ist das Verlagerungselement 212 durch die Spiralfeder 214 nach unten vorgespannt und eine Untergrenze der Verlagerung des Verlagerungselements 212 (d. H. ein Zustand, in dem das Endelement 216 an der Manschette 215 anliegt) wird gewöhnlich aufrechterhalten.
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Ein Kunstharzchip 210 ist an dem unteren Ende des Verlagerungselements 212 montiert. In einem normalen Zustand, in dem das Verlagerungselement 212 sich an der Verlagerungsuntergrenze befindet, liegt ein Zwischenraum Db0 zwischen dem Chip 210 und dem vorderen Ende des Spindelhauptkörpers 211 vor (siehe 4). In diesem Zustand, wie oben angemerkt, sind das Endelement 216 und die Manschette 215 in einem Zustand eines Kontakts miteinander.
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In diesem Beispiel, in einem Fall, in dem der Chip 210 auf das Werkstück 9 auftrifft, oder dergleichen, wenn eine Kraft von außen, die nach oben ausgerichtet ist, auf das Verlagerungselement 212 ausgeübt wird, hält das Verlagerungselement 212 der Vorspannkraft der Spiralfeder 214 stand und verlagert sich nach oben, und ein Zwischenraum Db1 zu dem vorderen Ende des Spindelhauptkörpers 211 nimmt ab (siehe 5). In diesem Zustand entfernt sich das Endelement 216 von der Manschette 215, was einen Zwischenraum ΔDb zwischen den beiden erzeugt.
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Auf diese Weise schiebt sich das Verlagerungselement 212 in der Spindel 21 vor und zieht sich zurück relativ zu dem Spindelhauptkörper 211 und somit ändert sich eine Länge der Spindel 21 zu dem Chip 210. Dies konfiguriert ein Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismuselement (auch als ein „Verlagerer“ bezeichnet) 219 in der Spindel 21. In diesem Fall ist der Umfang der Verlagerung des Chips 210 (d. h. ein Umfang der Ausdehnung/Zusammenziehung der Spindel 21) der Zwischenraum ΔDb = Db0 - Db1. Der Zwischenraum ΔDb (Ausdehnungs-/Zusammenziehungsumfang) beträgt beispielsweise 1,2 mm.
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Schalter 23
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Die Kollisionsverhinderungsvorrichtung 20 beinhaltet einen Schalter 23, der eine Kollision zwischen der Spindel 21 und dem Werkstück 9 erfasst. Der Schalter 23 ist mit einem externen Zylinder 231, der mit dem oberen Ende des Spindelhauptkörpers 211 verbunden ist, einem internen Zylinder 232, der mit dem Endelement 216 verbunden ist; einem fixierten Kontaktpunkt 233, durch den ein oberer Teil des externen Zylinders 231 verläuft; und einem Verlagerungskontaktpunkt 234, durch den ein Umkreis des oberen Endes des internen Zylinders 232 verläuft, versehen.
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Der fixierte Kontaktpunkt 233 und der Verlagerungskontaktpunkt 234 sind in sich gegenseitig schneidenden Richtungen vorgesehen und können an einer mittleren Stelle an jedem aneinander anliegen. In einem Zustand, in dem das Verlagerungselement 212 sich an der Verlagerungsuntergrenze befindet (siehe 4), treten das Endelement 216 und die Manschette 215 in der Spindel 21 miteinander in Kontakt und der fixierte Kontaktpunkt 233 und der Verlagerungskontaktpunkt 234 treten ebenfalls miteinander in Kontakt. Der fixierte Kontaktpunkt 233 und der Verlagerungskontaktpunkt 234 treten dadurch in einen elektrisch leitenden Zustand ein.
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In der Zwischenzeit wird in einem Fall, in dem der Chip 210 beispielsweise mit dem Werkstück 9 kollidiert, in einem Fall, in dem das Verlagerungselement 212 sich nach oben verlagert (siehe 5), der Zwischenraum ΔDb zwischen dem Endelement 216 und der Manschette 215 erzeugt und der Zwischenraum ΔDb wird auch zwischen dem fixierten Kontaktpunkt 233 und dem Verlagerungskontaktpunkt 234 erzeugt. Der fixierte Kontaktpunkt 233 und der Verlagerungskontaktpunkt 234 treten dadurch in einen elektrisch isolierten Zustand ein. Dementsprechend kann ein Aufprall zwischen der Spindel 21 und dem Werkstück 9 durch Überwachen, ob eine Leitung zwischen dem fixierten Kontaktpunkt 233 und dem Verlagerungskontaktpunkt 234 in einem externen Stromkreis vorliegt, erfasst werden.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist der Schalter 23 an einem oberen Endteil der Spindel 21 angeordnet und ist zusammen mit dem oberen Endteil im Innenraum des unteren Blocks 223 untergebracht. Darüber hinaus wird eine Verdrahtung von dem fixierten Kontaktpunkt 233 und dem Verlagerungskontaktpunkt 234 des Schalters 23 nach oben entlang dem Stützmechanismus 22 geführt und kann mit einer Verdrahtung des Sondenhauptkörpers 171 mittels eines Verdrahtungskastens 235, der nahe des Sondenhauptkörpers 171 vorgesehen ist, verbunden werden.
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Effekt der Ausführungsform
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Die folgenden Vorteile können gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erzielt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die polförmige Spindel 21 (Aufprallelement) neben der berührungslosen Sonde 17 unter Verwendung des Stützmechanismus 22 bereitgestellt. In diesem Fall ist das vordere Ende der Spindel 21 so angeordnet, dass es weiter als die berührungslose Sonde 17 hervorsteht. Wenn die berührungslose Sonde 17 sich dem Werkstück 9 (Messobjekt) nähert, kollidiert folglich das vordere Ende der Spindel 21 mit dem Werkstück 9, bevor ein Aufprall zwischen der berührungslosen Sonde 17 und dem Werkstück 9 stattfindet. Die Kollision wird von dem Schalter 23 erfasst und eine Verlagerung kann gestoppt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform hat die Spindel 21 eine Polform und die Spindel 21 deckt folglich die berührungslose Sonde 17 nicht ab. Selbst wenn die berührungslose Sonde 17 einen Bedienteil beinhaltet, stört die Spindel 21 die Bedienung durch einen Bediener nicht. Da die Spindel 21 eine Polform hat, kann die Struktur darüber hinaus einfacher als ein herkömmlicher ringförmiger Kollisionsdetektor gemacht werden. Darüber hinaus kann eine Kollision zu dem Moment erfasst werden, zu dem das vordere Ende der polförmigen Spindel 21 mit dem Werkstück 9 in Kontakt tritt, und eine Kollisionserfassung sowie ein Anhalten der Verlagerung können zuverlässiger als mit einem herkömmlichen ringförmigen Kollisionsdetektor durchgeführt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet die Spindel 21 den Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus 219. Die Spindel 21 kann sich folglich ausdehnen oder zusammenziehen, wenn das vordere Ende der Spindel 21 mit dem Werkstück 9 in Kontakt tritt, und das vordere Ende der Spindel 21 (der Chip 210) ist zu einer Verlagerung in der Längenrichtung der Spindel 21 fähig, was ermöglicht, den Aufprall zu mildern, wenn eine Kollision mit dem Werkstück 9 auftritt, und macht es möglich, eine Beschädigung oder dergleichen der Oberfläche des Werkstücks 9 zu verhindern. Des Weiteren ist der Kunstharzchip 210 in der vorliegenden Ausführungsform an dem vorderen Ende der Spindel 21 vorgesehen, was es möglich macht, eine Beschädigung oder dergleichen der Oberfläche des Werkstücks 9 zu verhindern, wenn ein Kontakt vorliegt.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann die Position des vorderen Endes der Spindel 21 durch den Justiermechanismus 224 justiert werden. Durch eine derartige Justierung kann der Umfang, um den das vordere Ende der Spindel 21 an der berührungslosen Sonde 17 vorbei hervorsteht, justiert werden und Charakteristika der Kollisionserfassung können justiert werden. Selbst in einem Fall, in dem die Abmessungen der berührungslosen Sonde 17 sich geändert haben, kann darüber hinaus die Stützposition der Spindel 21 justiert werden, um derartige Änderungen zu berücksichtigen.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann unter Verwendung des Rückzugsmechanismus 225 bewirkt werden, dass die Spindel 21 sich aus einer Position, in der ein Kontakt mit dem Werkstück 9 während einer Kollisionserfassung möglich ist, in eine Position, die nicht in Kontakt mit dem Werkstück 9 ist, zurückzieht. In einem Fall, in dem eine Kollisionserfassung nicht notwendig ist (beispielsweise in einem Fall, in dem die berührungslose Sonde 17 entlang der Oberfläche des Werkstücks 9 verlagert wird), kann folglich durch vorzeitiges Zurückziehen der Spindel 21 ein unnötiger Kontakt zwischen der Spindel 21 und dem Werkstück 9 verhindert werden, bevor ein derartiger Kontakt auftritt.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann unter Verwendung des Sondenwechselmechanismus 226 die Stützposition der Spindel 21 gemäß dem Typ einer berührungslosen Sonde 17 gewechselt werden. Selbst in einem Fall, in dem der Typ einer berührungslosen Sonde 17 sich geändert hat, kann folglich die Position des vorderen Endes der Spindel 21 in einer vorherbestimmten Beziehung in Bezug auf die berührungslose Sonde 17 aufrechterhalten werden.
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Modifikationen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und beinhaltet Modifikationen innerhalb eines Schutzumfangs, der die Vorteile der vorliegenden Erfindung erzielen kann. In dem Stützmechanismus 22 sind beispielsweise der Justiermechanismus 224, der Rückzugsmechanismus 225 und der Sondenwechselmechanismus 226 nicht wichtig und ein beliebiger der drei Mechanismen kann weggelassen werden.
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Darüber hinaus haben der Justiermechanismus 224, der Rückzugsmechanismus 225 und der Sondenwechselmechanismus 226 alle gemeinsam, dass sie bewirken, dass die Spindel 21 sich verlagert, und ein beliebiger der drei kann mit einem beliebigen anderen kombiniert werden. Darüber hinaus sind der Justiermechanismus 224, der Rückzugsmechanismus 225 und der Sondenwechselmechanismus 226 nicht darauf beschränkt, die Position der Spindel 21 durch Lösen der jeweiligen Bolzen zu justieren, und können stattdessen eine beliebige existierende Konfiguration annehmen, die eine Position justieren kann.
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In der Ausführungsform beinhaltet die Spindel 21 den Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus 219. Der Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus 219 ist jedoch nicht auf das Durchführen einer Ausdehnung und Zusammenziehung vom Vorschieben/Zurückziehen-Typ mittels des Spindelhauptkörpers 211 und des Verlagerungselements 212 beschränkt und kann sich stattdessen durch Ausbilden der Spindel 21 mit einem elastischen Element ausdehnen und zusammenziehen. Darüber hinaus kann die Spindel 21 auch ein Element sein, das sich nicht ausdehnt und zusammenzieht, und ein Abdämpfen kann durch den Chip 210 an dem vorderen Ende der Spindel 21 sichergestellt werden.
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In der Ausführungsform wird unter Verwendung des Ausdehnungs-/Zusammenziehungsmechanismus 219 der Spindel 21 eine Leitung zwischen dem fixierten Kontaktpunkt 233 und dem Verlagerungskontaktpunkt 234 durch die Ausdehnung/Zusammenziehung an- und abgeschaltet; der Schalter kann jedoch stattdessen eine beliebige andere Konfiguration aufweisen. Eine Verlagerung des Verlagerungselements 212 relativ zu dem Spindelhauptkörper 211 kann beispielsweise durch einen optischen Sensor erfasst werden. Darüber hinaus kann die Spindel 21 über die gesamte Länge bis zu ihrem vorderen Ende leitend sein und eine elektrische Leitung zwischen der Spindel 21 und dem Werkstück 9 kann erfasst werden.
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Die vorliegende Erfindung kann als eine Kollisionsverhinderungsvorrichtung eines Messgeräts verwendet werden, das Abmessungen oder dergleichen eines Messobjekts misst, während das Messobjekt und eine berührungslose Sonde relativ verlagert werden.
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Es wird angemerkt, dass die vorstehenden Beispiele lediglich zum Zwecke der Erläuterung bereitgestellt werden und auf keinerlei Weise als die vorliegende Erfindung einschränkend ausgelegt sind. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Wörter, die hierin verwendet wurden, beschreibende und veranschaulichende Wörter und nicht einschränkende Wörter sind. Änderungen können innerhalb des Geltungsbereichs der angefügten Ansprüche, wie gegenwärtig angegeben und wie geändert, vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang und Sinn der vorliegenden Erfindung in ihren Gesichtspunkten abzuweichen. Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Strukturen, Materialien und Ausführungsformen beschrieben wurde, soll die vorliegende Erfindung nicht auf die hierin offenbarten Einzelheiten beschränkt sein; die vorliegende Erfindung erstreckt sich vielmehr auf alle funktionell äquivalenten Strukturen, Verfahren und Verwendungen, wie sie innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche sind.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Variationen und Modifizierungen können möglich sein, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
