JP2006153880A - プローブ用の測定ヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】支持要素(30)と、該支持要素(30)に接続され、支持要素(30)に対して第一軸(B)を中心に回転可能な第一可動要素(40)と、固定状態および固定解除状態にするためのアクチュエータとを有し、該アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、第一可動要素(40)を支持要素(30)から離隔させ、第一軸(B)を中心に回転可能にするために第一可動要素(40)に固定解除力をかけるように構成され、固定状態にあるときに、支持要素(30)に対して第一可動要素(40)を再び締め付け、第一軸(B)の周囲の回転を防止するように第一可動要素(40)に固定力をかけるように構成されている。
【選択図】図1
Description
詳細には、機械部品の三次元座標を測定するための方向付け可能な測定ヘッド、また特に、排他的ではないが、座標測定のための手動または自動の機械において使用することを目的とした方向付け可能な測定ヘッドに関するものである。
接触プローブは、複雑な部品の三次元形状の捕捉にも用いられることによって、それらを再現する、またはモデリングする。
可動アームは、プローブの測定触針を、被測定部品または被測定表面に接触させるために空間内に移動される。
接触中に、抗折力が触針にかけられ、触針をその初期静止位置から遠ざける。
センサは、触針のわずかな移動にも反応して、電気信号を発生し、該電気信号を、光信号の形で使用者に、あるいは機械の制御ソフトウェアに送信する。
該ソフトウェアは、測定システムのデータに基づいて、所与の基準フレームの範囲内で接触点の座標を決定する。
この目的のために、先行技術においては、電気機械センサまたは光学センサあるいは異なる原理に基づく移動センサ、例えば、歪みゲージから成るセンサを用いている。
しかしながら、二次元および一次元触針も知られている。
この欠点を解消するために、接触触針を空間内の複数の方向に向けることができる測定ヘッドが知られている。
一般的に、考えられる方向全体をカバーするには二つの独立した回転軸が要求される。
このタイプの一つの器具が、欧州特許出願第0392660号明細書に記載されている。
この構成によって、触針の方向を変える度にその後で測定機械を再検定する必要がなくなる。
このタイプの割り出し機構の一例が、本出願人の名前で欧州特許出願第1443299号明細書に紹介されている。
この目的のために、触針軸の回転と固定は、電磁アクチュエータ、例えば割り出し表面を離して軸に回転を伝えるモータまたはサーボモータによって実施される。
この不確実性が、測定機械の応答時間を長くし、触針と被測定部品の間の不所望の衝突に至る可能性がある。
該作用は従って、ヘッドが垂直に方向付けられていないときには、問題のあるものか不可能なものである。
したがって、割り出しボールと割り出しピンの間の衝突が、触針軸の回転の際に起きることがある。
この種の衝突は、割り出し精度に当然悪影響がある。
測定装置に対してプローブ触針(60)を方向付けるためのプローブ用の測定ヘッド(10)であって、
該測定ヘッド(10)が、
支持要素(30)と、
該支持要素(30)に接続され、支持要素(30)に対して第一軸(B)を中心に回転可能な第一可動要素(40)と、
固定状態および固定解除状態にするための自動作成器であるアクチュエータとを有し、
該アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、第一可動要素(40)を支持要素(30)から離隔させ、第一軸(B)を中心に回転可能にするために第一可動要素(40)に固定解除力をかけるように構成され、
また、
該アクチュエータが、固定状態にあるときに、支持要素(30)に対して第一可動要素(40)を再び締め付け、第一軸(B)の周囲の回転を防止するように第一可動要素(40)に固定力をかけるように構成されていることを特徴とする、測定ヘッド。
第2に、
前記第一可動要素(40)と連結する複数個の可動位置決要素(41)と、
前記支持要素(30)と連結し、固定された支持要素(30)に対して第一可動要素(40)の複数個の所定の方向を決定するために可動位置決要素(41)と係合することができる複数個の固定された位置決要素(31)とを有することを特徴とする、上記第1に記載の測定ヘッド。
第3に、
前記第一可動要素(40)と前記支持要素(30)が、アクチュエータが固定解除状態にあるときに、距離(d2)だけ離隔されることを特徴とする、上記第1または上記第2に記載の測定ヘッド。
第4に、
一端が第一可動要素(40)に連結して固定され、他端が固定力および固定解除力を伝達するためにアクチュエータに連結して固定されている、硬質ロッドを含むことを特徴とする、上記第1〜上記第3のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
第5に、
前記アクチュエータが、モータ(45)を含むことを特徴とする、上記第1〜上記第4のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
第6に、
前記硬質ロッドが、アクチュエータが固定状態にあるときに第一可動要素(40)を引っ張り、アクチュエータが解除状態にあるときに第一可動要素(40)を押すように構成されていることを特徴とする、上記第4に記載の測定ヘッド。
第7に、
前記アクチュエータが、モータ(45)およびレバー(62)を備え、
該レバー(62)のアームが、前記ロッドの一端と連結し、
該モータ(45)が、固定位置と固定解除位置の間でレバー(62)を揺動させるためにカム(54、55)に作用することを特徴とする、上記第4に記載の測定ヘッド。
第8に、
固定および固定解除が、重力に対する向きと独立していることを特徴とする、上記第1〜上記第7のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
第9に、
アクチュエータが固定解除位置にあるときに、支持要素(30)に対して第一可動要素(40)を回転させるために回転アクチュエータを含むことを特徴とする、上記第1〜上記第8のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
第10に、
前記第一可動要素(40)に対して第二軸(A)を中心に回転できるように、第一可動要素(40)と接続された第二可動要素(50)を備え、
前記アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、該第二可動要素(50)を第一可動要素(40)から離隔させ、第二軸(A)を中心に回転可能にするために第二可動要素(50)に固定解除力をかけるように構成され、
また、
前記アクチュエータが、固定状態にあるときに、第二可動要素(50)を第一可動要素(40)と係合させるために固定力をかけるように、構成されていることを特徴とする、上記第1〜上記第9のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
第11に、
一端が前記支持要素(30)に連結されるように固定され、他端が前記アクチュエータに連結されるように固定された第一ロッド(66)と、
一端が前記第二可動要素(50)に連接されるように固定され、他端が前記アクチュエータに連結されるように固定された第二ロッド(67)とを備え、
前記アクチュエータが、モータ(45)とレバー(62)とを有し、
該レバー(62)の一方のアームが、前記ロッドの一端と連結し、
前記モータ(45)が、固定位置と固定解除位置の間でレバー(62)を振動させるためにカム(54、55)に作用することを特徴とする、上記第10に記載の測定ヘッド。
第12に、
前記第一ロッド(66)と、第二ロッド(67)とが直交し、
第一ロッド(66)が第一軸(B)と心出しされ、
第二ロッド(67)が第二軸(A)と心出しされていることを特徴とする、上記第11に記載の測定ヘッド。
第13に、
アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、第一可動要素を回転させるための回転アクチュエータを備えていることを特徴とする、上記第10に記載の測定ヘッド。
また、本発明によると、プローブ触針の方向が、測定ヘッドのどの方向についても変えることができる。
さらに、本発明によると、割り出し表面間の不所望のいかなる衝突も起こり得ない測定ヘッドを提供できる。
20 取付ロッド
30 支持要素
31 位置決要素
35 光表示装置
40 第一可動要素
41 可動位置決要素
42 ピン
43 ボール
45 モータ
46 歯車
50 第二可動要素
51 歯車
53 セクタ
59 クランクシャフト
60 プローブ触針
62 レバー
63 分岐
64 分岐
65 軸
66 第一ロッド
67 第二ロッド
70 球
75 軸
それは、例えば、取付ロッド20によって、あるいはその他の締結手段で固定することができる。
この言い方は、図の約束上の方向を指すと同時に本発明の装置が通常用いられる方向も指すものであり、プローブが取り付けられる測定機械の垂直軸Zの方向と普通は一致する。
しかしながら、プローブは、空間内の任意の方向で用いることができる。
第一可動要素40は、例えば10度の、多数の所定の小さな角度に対応する、複数個の割り出し位置に好適には対応できる。
既知の仕方で、これらの割り出し位置は、例えば、大きな精度で位置が決定される位置決要素の間に六つの静止位置を定義する均衡接続によって決定される。
第二軸Aを中心とする第二可動要素50の回転は、上述の第一可動要素40と同様に、連続または割り出し位置に対応して段階的に行われる。
第二可動要素50の回転は、電動または手動とすることができる。
図示されていない検出機構は、このようにして静止位置に対する球70のわずかな移動に電気信号で応答し、該信号は、図示されていないコネクタによって、光表示装置35または機械の制御ソフトウェアに送られる。
第一可動要素40は、位置決要素であるボール31に対応して、120度の距離でボール31と係合できる可動位置決要素としての三本のピン41を担持している。
固定位置で(図2参照)、第一可動要素40は、第一ロッド66に引っ張られることで、固定要素である支持要素30に押しつけられる。
このとき、可動位置決要素であるピン41のそれぞれは、二つの隣接するボール31と接触し、Boysの接続原理に従って支持要素30と第一可動要素40の間に均衡接続を持つようにする。
ボールとピンを、支持要素30と第一可動要素40の間に六つの接触点を定義するのに適したその他の位置決要素に代えることもできる。
第一ロッド66は、好適には第一軸Bと心出しされる。
この状態においては第一軸Bを中心とするいかなる回転も不可能であり、第一可動要素40は割り出し位置の一つにおいて固定される。
このようにして、最大割り出し精度のために、ボール31とピン41の間に接触力の均等配分が達成される。
第二ロッド67は、一方では第二可動要素50に対して、他方ではレバー62に対して連結される。
同様に、弾性要素をレバー62の中に、あるいは第一可動要素および第二可動要素の中に含めることもできる。
同様に、クランクシャフト59は、クランクシャフト59の同じ軸75に配置したモータによって、あるいはいかなる機械的伝導装置、例えば、プーリー装置によっても直接駆動することができる。
随意に、固定および/または固定解除の際の摩擦を減らすために、クランクピンであるカム55とフォークの間にボールベアリングを介在させる。
図示した実施態様において、固定力を伝達する分岐63に対応するためだけにベアリングが備えられている。
固定解除のための、フォークの他の分岐64に対応するために要求される力は小さく、単純な減摩ベアリングを用いることができる。
セクタ53の両端に対するピン55の停止位置は、均衡点を追い越し、それによって固定状態と固定解除状態にそれぞれ対応する安定静止位置を定義するように配置される。
この場合、レバー62は傾けられ、第一ロッド66は、位置決要素である割出要素31、可動位置決要素である割出要素41を、所定の距離d1だけ離隔させるように、また、第二ロッド67は、割出要素としてのピン42、割出要素としてのボール43を、所定の距離d2だけ離隔させるようにする。
このように本発明の機構は、測定ヘッドの向きを問わず信頼でき、高速である作動を保証することができる。
しかしながら本発明は、それぞれの回転軸が、独立したアクチュエータによって固定され、そして固定を解除されるという変型例も含んでいる。
Claims (13)
- 測定装置に対してプローブ触針(60)を方向付けるためのプローブ用の測定ヘッド(10)であって、
該測定ヘッド(10)が、
支持要素(30)と、
該支持要素(30)に接続され、支持要素(30)に対して第一軸(B)を中心に回転可能な第一可動要素(40)と、
固定状態および固定解除状態にするためのアクチュエータとを有し、
該アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、第一可動要素(40)を支持要素(30)から離隔させ、第一軸(B)を中心に回転可能にするために第一可動要素(40)に固定解除力をかけるように構成され、
また、
該アクチュエータが、固定状態にあるときに、支持要素(30)に対して第一可動要素(40)を再び締め付け、第一軸(B)の周囲の回転を防止するように第一可動要素(40)に固定力をかけるように構成されていることを特徴とする、測定ヘッド。 - 前記第一可動要素(40)と連結する可動位置決要素(41)と、
前記支持要素(30)と連結し、固定された支持要素(30)に対して第一可動要素(40)の所定の方向を決定するために可動位置決要素(41)と係合することができる固定された位置決要素(31)とを有することを特徴とする、請求項1に記載の測定ヘッド。 - 前記第一可動要素(40)と前記支持要素(30)が、アクチュエータが固定解除状態にあるときに、距離(d2)だけ離隔されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の測定ヘッド。
- 一端が第一可動要素(40)に連結して固定され、他端が固定力および固定解除力を伝達するためにアクチュエータに連結して固定されている、ロッドを含むことを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
- 前記アクチュエータが、モータ(45)を含むことを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
- 前記ロッドが、アクチュエータが固定状態にあるときに第一可動要素(40)を引っ張り、アクチュエータが解除状態にあるときに第一可動要素(40)を押すように構成されていることを特徴とする、請求項4に記載の測定ヘッド。
- 前記アクチュエータが、モータ(45)およびレバー(62)を備え、
該レバー(62)のアームが、前記ロッドの一端と連結し、
該モータ(45)が、固定位置と固定解除位置の間でレバー(62)を揺動させるためにカム(54、55)に作用することを特徴とする、請求項4に記載の測定ヘッド。 - 固定および固定解除が、重力に対する向きと独立していることを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
- アクチュエータが固定解除位置にあるときに、支持要素(30)に対して第一可動要素(40)を回転させるために回転アクチュエータを含むことを特徴とする、請求項1〜請求項8のいずれか一つに記載の測定ヘッド。
- 前記第一可動要素(40)に対して第二軸(A)を中心に回転できるように、第一可動要素(40)と接続された第二可動要素(50)を備え、
前記アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、該第二可動要素(50)を第一可動要素(40)から離隔させ、第二軸(A)を中心に回転可能にするために第二可動要素(50)に固定解除力をかけるように構成され、
また、
前記アクチュエータが、固定状態にあるときに、第二可動要素(50)を第一可動要素(40)と係合させるために固定力をかけるように、構成されていることを特徴とする、請求項1〜請求項9のいずれか一つに記載の測定ヘッド。 - 一端が前記支持要素(30)に連結されるように固定され、他端が前記アクチュエータに連結されるように固定された第一ロッド(66)と、
一端が前記第二可動要素(50)に連接されるように固定され、他端が前記アクチュエータに連結されるように固定された第二ロッド(67)とを備え、
前記アクチュエータが、モータ(45)とレバー(62)とを有し、
該レバー(62)の一方のアームが、前記ロッドの一端と連結し、
前記モータ(45)が、固定位置と固定解除位置の間でレバー(62)を振動させるためにカム(54、55)に作用することを特徴とする、請求項10に記載の測定ヘッド。 - 前記第一ロッド(66)と、第二ロッド(67)とが直交し、
第一ロッド(66)が第一軸(B)と心出しされ、
第二ロッド(67)が第二軸(A)と心出しされていることを特徴とする、請求項11に記載の測定ヘッド。 - アクチュエータが、固定解除状態にあるときに、第一可動要素を回転させるための回転アクチュエータを備えていることを特徴とする、請求項10に記載の測定ヘッド。
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