JP2011514973A - 接触トリガー測定プローブ - Google Patents

Abstract

工作機械などの座標位置決め装置のための測定プローブ（２）が、記述される。プローブハウジング（４）に撓み可能に設置される触針ホルダー（１０）を含む。プローブハウジングに対する触針ホルダーの撓みを感知するために、１つ以上のセンサー（２０）が設けられる。１つ以上のセンサー（４６）により感知された撓みが撓みしきい値などのトリガー条件を満たしている時には、プロセッサ（２２；４０）は、トリガー信号（Ｔ）を生成する。プローブは、測定プローブの加速度を測定するための加速度計（２８）も含む。プロセッサにより適用されるトリガー条件は、加速度計（２８）により測定された加速度に応じて使用中に変更可能である。この方法において、誤トリガーは抑制される。

Description

本発明は、座標位置決め装置とともに使用するための測定プローブ、および、具体的には、工作機械のスピンドルに搭載可能な接触トリガー測定プローブに関する。

国際公開第２００６/１００５０８号パンフレット 国際公開第２００６/１２０４０３号パンフレット 国際公開第２００４/０９０４６７号パンフレット

工作機械のスピンドルに設置するための接触トリガー測定プローブが知られている。このタイプの典型的な測定プローブは、プローブの本体またはハウジングに対して撓み可能である加工物-接触触針を含む。プローブ本体に対するプローブの撓みを測定するために、１つ以上のセンサーが提供され、触針が加工物と接触したことを示す特定量の触針撓みが生じると、いわゆるトリガー信号が出力される。このトリガー信号は、トリガー信号が出力された時に、工作機械スピンドルの位置の読取値を取得する工作機械コントローラに入力され、それにより、加工物の表面のポイントの座標が測定されることを可能にする。

ひずみゲージ基づく接触トリガープローブの例は、特許文献１および特許文献において記述される。プローブは、３つのひずみゲージを含むセンサー機構を介してプローブ本体に取り付けられる加工物-接触触針を含む。３つのひずみゲージからの信号は、それらの信号を結合および分析し、加工物接触触針の撓みが所定の撓みしきい値または限界を越えるとトリガー信号を生成するプロセッサに渡される。

適切な撓みしきい値を選択することは、信頼できる接触トリガー測定プローブ操作を保証するための手掛りである。撓みしきい値が低すぎると、機械振動またはプローブの移動が、加工物と接触していなときでさえ、しきい値を越えるほどの触針ふれを誘発させる。これは一般的には、「誤トリガー」と呼ばれている。逆に言えば、高い所定の撓みしきい値を使うことは、誤トリガーの誘発を減らすけれども、触針撓み量、または、初期の触針の接触の後であってトリガー信号が出力される前に必要な動作前移動量を増加させる。この増加した動作前移動のため、測定精度は様々なかたちで低下させうる。例えば、誤差は触針のずれが原因で生じる可能性がある。

誤トリガーの防止を助けるために、触針撓みが、所定長の時間の間、撓みしきい値を継続的に越えている時にのみ、プローブによりトリガー信号が出力されるように、いわゆるフィルタ遅延を与えることが知られている。フィルタ遅延を導入することにより、（例えば、機械振動または急速なプローブ移動による）いずれの一時的な撓みがトリガー信号の発行を生じさせないことを保証することにより、誤トリガーを減少させることができる。

工作機械のための測定プローブが、逐次トリガー信号を座標位置決め装置の入力に渡すプローブインタフェースにトリガー信号を無線でしばしば送信することが知られている。測定値を取得することが望まれている時に、無線の測定プローブの測定センサーを作動させるために、遠心スイッチまたは他の機構を設けることが、従来において記述されている。例えば、特許文献３は、特定の特徴的な動作（例えば、プローブの回転）が加速度計により感知される時に基づいて、それ自身を自動的に電源をオン／オフする接触トリガープローブを記述する。

本発明の第１の面によると、測定プローブは、プローブハウジングに撓み可能に設置された触針ホルダーと、前記プローブハウジングに対する前記触針ホルダーの撓みを感知するための１つ以上のセンサーと、前記１つ以上のセンサーにより感知された撓みがトリガー条件を満足した時にトリガー信号を生成するプロセッサと、前記測定プローブの加速度を測定するための加速度計と、を有し、前記トリガー条件は、前記加速度計により測定された加速度に応じて、使用中に変更可能である。

従って、本発明は、プローブハウジングに対して撓み可能な加工物接触触針を保持するための触針ホルダーを有する測定プローブを提供する。また、触針の撓みを測定するために、１つ以上のセンサー（例えば、ひずみゲージ式、圧電式、光学式または静電容量式のセンサー）も提供される。測定プローブは、使用において、センサーにより測定される触針撓みが一定のトリガー条件を満たしている時にはいつでも、トリガー信号を生成するように構成されるプロセッサも含む。例えば、測定された触針撓みが一定の期間の時間の間、一定の撓みしきい値を継続的に越えている時にはいつでも、トリガー条件は満たされている（すなわち、トリガー信号が生成される）。本発明によれば、使用中に、プロセッサにより適用されるトリガー条件が変更可能であり、特に、加速度計により測定された加速度に応じて変更できる。この方法でトリガー条件を変えることは、使用中に測定プローブの感度が変更されることを可能にし、特に、加速度が特定のタイプ（例えば、回転、振動、直線加速度など）であり、および／または、特定のレベルを越えている時に、測定プローブの感度が下げられることを可能にする。

従って、本発明の測定プローブは、先行技術機器に比べて、接触トリガー測定データを取得するために使用される時には高感度であり、測定の間または工具交換操作中に機械環境の周辺において測定プローブを移動させることと関連付けられる延長された加速度を受ける時には、相対的に低感度にすることができるという利点を有する。本発明によれば、使用中にトリガー条件を変更するので、別の誤トリガーの発行を生じさせうる加速度により誘発された撓みが無視されることを可能にする。特に、この改善された性能は、測定値取得の間に、プローブ感度を低下させる高い撓みしきい値の設定を恒久的に用いずに達成できる。従って、本発明の測定プローブは、先行技術システムに比べて、信頼性のレベルが改善された対象物の表面のポイントの位置の測定値を取得できる接触トリガープローブ測定システムを提供できる。

１つ以上のセンサーにより感知された撓みは、プロセッサによって多くの異なるタイプのトリガー条件と比較される。有利には、トリガー条件は、撓みしきい値を含み、トリガー信号は、１つ以上のセンサーにより感知された撓みが撓みしきい値を越えている時に、出力される。撓みしきい値は、便宜的には、加速度計により測定された加速度に応じて、使用中に変更可能である。例えば、撓みしきい値は、加速度計により測定される加速度に応じて上昇され、そのような加速度が存在しない時には、低下される。

複数のセンサーが提供される場合には、トリガー条件は複数の撓みしきい値を含み、個々のセンサーにより測定された撓みは、複数の撓みしきい値の１つと別々に比較される。個々のセンサーのために用いられた撓みしきい値は同じであっても、異なっていてもよい。便宜的には、個々の撓みしきい値は、加速度計により測定された加速度に応じて使用中に変更可能である。個々の撓みしきい値は、同様の又は異なる方法で、測定された加速度に応じて他の撓みしきい値へ変更できる。そのような例においては、センサーのうちの１つ（またはサブセット）により感知された撓みが関連する撓みしきい値を越えている時には、トリガー条件が満たされる。すなわち、１つのセンサーにより測定された撓みがそのしきい値を越えている時に、プロセッサによりトリガー信号が出力される、「最初に到達する」トリガー条件が提供される。

代替的には、複数のセンサーにより測定された撓みは、合成撓みを提供するために、（例えば、プロセッサにより）結合できる。その時、トリガー条件は、合成撓みしきい値を含む。トリガー信号は、合成撓みが合成撓みしきい値を越えている時に出力される。個々のセンサーにより測定された撓みは、各種の方法で、合成撓みを提供するために結合できる。例えば、補正および合計、または、平方和技術が、複数のセンサーから撓み測定値を結合するために用いることができる。

有利には、複数のセンサーからの撓み信号は、特許文献２に記述された技術を用いて結合でき、その内容は、本明細書に参照により組み込まれる。合成撓みしきい値は、加速度計により測定された加速度に応じて使用中に変更可能である。なお、実際の触針撓みの量（例えば、ミクロン）は計算される必要がない。必要なのは、１つ以上のセンサーが、触針撓みの量に関連して変わる１つ以上の信号を生成することである。例えば、センサーは、触針撓みの量と比例した電圧のセンサー信号を提供でき、または、多くのそのようなセンサー信号が、合成触針撓み電圧信号を提供するために結合される。その時、トリガー条件は、電圧しきい値という形の撓みしきい値を含む。センサー信号または合成信号の電圧が電圧しきい値を越えている場合には、トリガー信号は生成される。そのような例においては、電圧しきい値は、測定されたプローブ加速度に応じて上下される。

有利には、トリガー条件は、撓みしきい値とフィルタ遅延を含み、一以上のセンサーにより感知された撓みが、撓みしきい値を継続的に越えている時には、トリガー信号が出力される。便宜的には、フィルタ遅延は、加速度計により測定された加速度に応じて使用中に変更可能である。上述したように、撓みしきい値は、使用中に変更可能である。

測定プローブは、いずれの公知のタイプの加速度計も含む。便宜的には、加速度計は微小電気機械システム（MEMS）加速度計を含む。好適には、加速度計は３つの加速度計要素から形成される。３つの加速度計要素は、便宜的には、３つの相互に直交する軸線に沿った加速度を測定するように構成できる。この方法において、プローブが受ける加速度（例えば、回転、直線移動など）の異なるタイプが決定できる。有利には、それに沿って加速度が測定される軸線の一１つは、長手方向のプローブ軸線またはプローブ触針の長い軸腺と実質的に一致する。

プロセッサにより適用されるトリガー条件は、有利には、加速度計により測定された加速度の大きさに応じて変更可能である。例えば、トリガー条件は、加速度計により測定された加速度の大きさに比例して変更（例えば、撓みしきい値および／またはフィルタ遅延は増加）できる。プロセッサにより適用されるトリガー条件は、また加速度計により測定された加速度の方向に応じて変更可能である。例えば、加速度の特定の方向が測定される時には、トリガー条件は変更できる。トリガー条件は、また加速度計により測定された加速度の大きさと方向に応じて変更可能である。例えば、トリガー条件は、特定の方向において加速度と比例した量、または、複数の異なる方向において測定された加速度の大きさの組み合わせから生じるファクターによって変更できる。

トリガー条件は、便宜的には、生じる加速度のタイプに依存して変更可能である。有利には、プロセッサは、測定プローブが受ける動きのタイプを決定するために、加速度計により測定された加速度を分析するように構成される。従って、プロセッサは、プローブ回転や、プローブの直線移動、プローブに適用される振動またはメカニカルなショックなどの予想できる様々なタイプの加速度を区別するように構成できる。便宜的には、トリガー条件にされた変更は、プロセッサによって決定された動きのタイプに依存する。例えば、トリガー条件は特定のタイプの動作だけに応じて変更できる、または、トリガー条件に対する変更は異なるタイプの動作ごとに異なる。例えば、トリガー条件に対する変更は、Ｚ軸に沿った加速度に対してよりも、長手方向またはＺ軸と直交する加速度に対して大きい。回転の加速度または振動は、また、同じ大きさの直線の加速度とは異なるトリガー条件に対する変更を生成するように構成できる。

トリガー条件は、加速度計により測定される加速度に関連して、継続的に、または、漸次に変更できる。トリガー条件は、便宜的には、複数のトリガー条件の間で変更できる。好適には、トリガー条件は変更されるが、加速度計により測定された加速度に応じて、全てのトリガーが抑制されるわけではない。有利には、トリガー条件は、以前に決定された保存されたセットのトリガー条件から選択できる。従って、便宜的には、プローブは、複数のプリセットトリガー条件から選択される複数のプリセットトリガー条件を保存するためのメモリーを含み、プロセッサにより適用されるトリガー条件（すなわち、１つ以上のセンサーにより感知された撓みが比較されるトリガー条件）が、加速度計により測定された加速度に基づき、選択される。さらに、所定の規準は、複数のトリガー条件からトリガー条件を選択するためのプロセッサにより用いられる。

すなわち、複数の可能なトリガー条件は、測定プローブ内のメモリー（例えば、電子メモリー）に保存され、そして、これらのトリガー条件の１つは、使用のために、所定の規準のセットに基づいてプロセッサにより選択される。例えば、プロセッサは、１つ以上のセンサーにより測定された撓みを、重大な加速度が存在しない第１のトリガー条件と比較する。そして、プロセッサは、直線加速度が一定の範囲にある時には第２のトリガー条件、回転による加速度が一定の限界を越えている時には第３のトリガー条件、大きい振動が存在する時には第４のトリガー条件を使用できる。この方法において、特定のタイプの加速度の存在の前で測定プローブにより適用されたトリガー条件は、前もって決定される。

好適な実施形態においては、プロセッサは第１のプロセッサ段階および第２のプロセッサ段階を含む。１つ以上のセンサーにより感知された撓みが第１のトリガー条件を満たしている時には、第１のプロセッサ段階は、予備的なトリガー信号を生成するように構成される。加速度計により感知された加速度が加速度しきい値よりも低い場合には、第２のプロセッサ段階は、予備的なトリガー信号を受信、予備的なトリガー信号の受信に基づいてトリガー信号を生成するように構成される。すなわち、どのプローブ加速度も存在しない（または最小）場合には、トリガー信号は、第１のトリガー条件で基づいて出力される。従って、いずれの加速度も存在しない状態において、トリガー信号は、１つ以上のセンサーにより感知された撓みの第１のトリガー条件との比較に基づいて、出力されることがわかる。すなわち、測定プローブは、いずれの大きい加速度が存在しない状態で標準のプローブとして動作する。加速度しきい値よりも高い加速度が加速度計により感知される場合には、第２のプロセッサ段階は、第１のプロセッサ段階からの予備的なトリガー信号の受信に基づいてトリガー信号を発行しないように構成される。すなわち、しきい値よりも高い加速度が加速度計により感知される場合には、第２のプロセッサ段階はトリガー信号の発行を妨げる。従って、この方法において、プロセッサは、感知された加速度が、加速度しきい値よりも低いときには、通常または第１のトリガー条件を適用し、加速度が加速度しきい値を越えている時には、トリガー信号の発行が完全に妨げられる第２のトリガー条件を適用する、ことがわかる。

有利には、加速度計により感知された加速度が加速度しきい値より高い場合には、第２のプロセッサ段階は、第１のプロセッサ段階により適用される第１のトリガー条件を修正し、１つ以上のセンサーにより感知された撓みが修正された第１のトリガー条件を満たしている時に、第１のプロセッサ段階が予備的なトリガー信号を生成する場合には、トリガー信号のみを出力するように構成される。この方法において、予備的なトリガー信号が生成されるまでは、通常のトリガー応答が、第１のトリガー条件を用いて提供され、それは、１つ以上のセンサーにより感知された撓みがその第１のトリガー条件を満たしていることを示す。プローブが少しの大きい加速度も受けない場合には、トリガー信号は出力される。プローブが加速度を受けた、又は、受けていると、第１のトリガー条件は、そのような加速度を考慮するように修正され、そして、トリガー信号は、１つ以上のセンサーにより感知された撓みが、第１のトリガー条件を満たしている場合にのみ出力される。

この方法において、第１のトリガー条件が満たされている時には、トリガー条件の修正が生じるだけである。すなわち、プロセッサにより適用されるトリガー条件は、測定されたプローブ加速度から決定されて、誤トリガーイベントが起こりそうであるような時に変更される。プローブの感度を全体として下げる代わりに、加速度が感知される時の測定プローブ感度を低下させることは、プローブが、対象物に接触することによって撓めば、それにもかかわらずトリガー信号が出力されるという利点を有する。なお、プロセッサ（あらゆる構成のプロセッサ段階も含む）は、必要に応じて、アナログおよび／またはデジタル処理回路として提供される。例えば、プロセッサは、特注のアナログおよび／またはデジタルの（例えば、配線接続された）回路であってもよい。プロセッサは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブルロジックを用いて提供しても。プロセッサは、汎用目的のマイクロプロセッサーにおいて実行されるソフトウェアを用いても実現できる。プロセッサは、（例えば、別個のインタフェースにおける）プローブハウジングの外部に配置してもよい。便宜的には、プロセッサはプローブハウジング内に配置される。

プローブハウジングに対する触針ホルダーの撓みを感知するために、いずれの適切な一のセンサーまたは複数のセンサーも使用できる。例えば、圧電、光学、または、静電容量に基づくセンサーが提供できる。便宜的には、１つ以上のセンサーは、１つ以上のひずみゲージセンサーを含む。有利には、３つのひずみゲージセンサーが提供される。例えば、従来において特許文献２に記述されたタイプのひずみゲージ構成を提供してもよい。

測定プローブは、触針ホルダーと一体的に形成された加工物接触触針を含む。有利には、触針は、ねじ切アタッチメントなどを用いて触針ホルダーに解放可能に取り付けることができる。測定プローブは、インタフェースまたは工作機械コントローラに対してトリガー信号を通信するための配線接続されたリンクを有することができる。有利には、測定プローブは、トリガー信号を遠隔のプローブインタフェースに渡すための無線通信モジュールを含む。プローブは、電池式でもよく、また、工作機械のスピンドルに設置するように構成されてもよい。

本発明の第２の面によると、プローブ本体および加工物に接触するための撓み可能な触針を含む測定プローブの操作方法であって、（ｉ）前記プローブ本体に対する触針の撓みを測定するステップと、（ii）ステップ（ｉ）において測定された撓みがトリガー条件を満たしている時に、トリガー信号を出力するステップと、を含み、前記測定プローブの加速度を測定し、および、前記測定された加速度に応じてステップ（ii）において用いられたトリガー条件を変更するステップをさらに含む、方法が提供される。

また、本明細書において記述されるように、測定プローブは、プローブハウジングに撓み可能に設置された触針ホルダー、対象物との接触によって撓みする時にトリガー信号を生成する手段、および、測定プローブの加速度を測定するための加速度計を含み、触針撓みに対する測定プローブの感度は、測定プローブが加速度を受ける時に低下する。

また、本明細書において記述される測定プローブは、プローブハウジングに撓み可能に設置された触針ホルダー、プローブハウジングに対する触針ホルダーの撓みを感知するための１つ以上のセンサー、１つ以上のセンサーにより感知された撓みがトリガー条件を満たしている時に、トリガー信号を生成するためのプロセッサ、および、測定プローブの加速度を測定するための加速度計を含み、プロセッサにより生成されたトリガー信号は、加速度計により測定された加速度が加速度しきい値よりも低いときにのみ測定プローブにより出力される。すなわち、トリガー信号の発行は、加速度計により測定された加速度が加速度しきい値を越えている時には、妨げられる。プロセッサにより用いられたトリガー条件は、使用中に変更可能である。

本発明は、添付図面を参照して、例示としてのみ記述される。
本発明の測定プローブを示す図である。 トリガー条件に対する撓み信号を示す図である。 トリガー条件に対する撓み信号を示す図である。 トリガー条件に対する撓み信号を示す図である。 操作中にトリガー条件を変更することを示す図である。 図４は本発明のプロセッサをさらに詳細に示す図である。

図１を参照すると、工作機械の回転可能なスピンドル６に取り付けられるプローブハウジングまたは本体４を有する、接触トリガー測定プローブ２が示される。スピンドル６は、３つの相互に直交する（ｘ、ｙ、ｚ）軸線に沿って機械エンベロップに関して移動するマシンヘッド（図示せず）に取り付けられる。スピンドルの動きはコンピュータ数値コントローラ８によりコントロールされる。また、スピンドル６の位置は、位置エンコーダ（図示せず）により測定され、そのような位置の情報はＣＮＣ８に提供される。

測定プローブ２は、ねじ切接続により触針１２が取り付けられている触針ホルダー１０を有する。触針１２は、縦軸線１６に沿って延在し、工作機械のベッドに設置された対象物（例えば、加工物または較正加工品）に接触するための触針先端またはボール１８により終端するステム１４を含む。

触針ホルダー１０はひずみセンサー２０を介してプローブハウジング４と接続される。この例においては、ひずみセンサー２０は、３つの、かなり強固な、半径方向に間隔をおいて配置されたスポークを含み、各スポークは当該各スポークのひずみを感知するために取り付けられたひずみゲージを有する。従って、感知されたひずみは、プローブ本体４に対して触針１２が撓む力の指示を提供する。ひずみセンサーの構成についてのさらなる詳細は、他で見られる。例えば、特許文献１および特許文献２を参照。この内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

プローブ２は、ひずみセンサー２０の出力を受信するプロセッサ２２も含む。特に、プロセッサ２２は、３つのひずみゲージの３つの出力を、適用されるひずみにより誘起された抵抗変化により生じた変化する電圧信号という形で、受信する。プロセッサは、合成触針撓み信号を生成するために、公知の方法でひずみセンサー２０から受信した３つのひずみゲージ信号を結合し、さらに、特定のトリガー条件が満たされている時に、トリガー信号も生成するように構成される。例えば、プロセッサ２２は、合成触針撓み信号が、特定期間の時間の間、撓みしきい値を継続的に越えている時には、トリガー信号を出すことができる。時間の期間は、フィルタ遅延期間またはフィルタ遅延と一般に呼ばれる。以下でより詳細で説明されるように、トリガー条件は固定されず、使用中に変更できる。

プローブ２は、無線（ＲＦ）通信モジュール２４も含み、これは、トリガー信号をＲＦリンクを通じて遠隔のプローブインタフェース２６に公知の方法で通信する。そして、トリガー信号は、インタフェース２６によりＮＣ８に渡される。この方法において、マシンエンベロップ内のスピンドルの座標位置は、測定プローブによりトリガー信号が出力される時にはいつでも取得でき、それにより、座標位置データが対象物の表面のポイントのために規定されることを可能する。接触トリガープローブ２は加速度計２８も含む。加速度計２８は、３つの相互に直交する軸線に沿って３つの加速度要素を測定するＭＥＭＳベースの加速度計である。加速度計２８は、縦軸線１６、および、縦軸線１６と直交する平面内の２つの軸線に沿った加速度要素を測定するように配向される。加速度計の出力は、プロセッサ２２に渡され、そこで、ひずみセンサー２０から受信した信号から生成された合成触針撓み信号を評価する時に、プロセッサにより適用されるトリガー条件を調整するために使用される。特に、撓みしきい値および／またはフィルタ遅延は、測定されたプローブ加速度の増加に応じてプロセッサにより増やし、その加速度が低下する時には減らすことができる。

図２ａ〜２ｃを参照すると、単一のトリガー条件を適用するプロセッサの動作が記述される。具体的には、図２ａ〜図２ｃは、撓みしきい値ｄ１を時間期間ｔｌの間、継続的に越えている時に、トリガー信号を出すように構成されるプロセッサを示す。

図２ａは、触針が対象物の表面のポイントとの接触に至った際の、測定プローブのひずみセンサー２０からの、合成撓み（電圧）信号を示す。触針先端が表面へ駆動されると、撓みが増加することが分かる。初期の接触の後に、撓みしきい値を超え、撓みは、とたんに時間ｔｌの間そのしきい値よりも上であり続け、そのとき、トリガー信号（Ｔ）が出力され、プローブ移動は停止する。なお、実際には、特に、初期の表面接触がされた直後の時間期間において、表面の跳ね返りおよび他の影響が図２ａに示される曲線の形状からのずれを発生させる可能性がある。

図２ｂからわかるように、フィルタ遅延の使用は、測定の間に工作機械の周辺でプローブが動かされる際に、いくつかの誤トリガーを防止できる。特に、図２ｂは、測定されたプローブが第１の速度（例えば、ゼロ）から第２の速度（例えば、プローブを安全平面から加工物の付近へ移動させるための速度）まで加速される際の、触針撓みの一時的な増加を示す。撓みは、一時的に、ｄ１撓みしきい値を越えているけれども、それは短時間の間のみである。特に、撓みｄ１は、フィルタ遅延ｔｌ以上を越えず、その結果、この例では、出力された（誤）トリガー信号は存在しない。同様な一時的な撓みしきい値の横断は、プローブに対する振動またはメカニカルな衝撃の存在において発生する。

図２ｃは、誤トリガー信号が出力される第３の状況を示す。特に、図２ｃは、測定プローブがスピンドルにおいて回転する時に生成される合成撓み信号を示す。回転は、感知された撓みにｄ１撓みしきい値を越えさせ、このしきい値を、フィルタ遅延（ｔｌ）よりずっと長い時間期間の間を越えていることがわかる。従って、たとえ加工物接触が発生しなくとも、（誤）トリガー信号Ｔは出力される。

本発明の前に、測定プローブは、特定の撓みしきい値ｄ１およびフィルタ遅延ｔｌを使うようにしばしば構成されることに注意すべきである。特に、オペレータは、予期される測定プローブの移動および振動が、トリガー信号が誤って出力されることを生じさせないことを確実にするために、撓みしきい値およびフィルタ遅延を適切な値に設定する。誤トリガーを減らすために、測定値を取得する際の撓みしきい値は増加させることが知られているが、触針が加工物の表面のポイントに接触することと、撓みしきい値を越えていることとの間の経過時間または触針撓みの量も増加する。動作前移動におけるこの増加は、増加した触針のずれをもたらし、したがって、測定精度を低下させる。典型的な測定プローブのために、フィルタ遅延ｔｌは、数ミリ秒または数十ミリ秒の長さに設定される。

そのようなフィルタ遅延の使用により、振動または短期間のプローブ加速のための誤トリガーは除去できるけれども、（例えば、プローブの回転、弧形または円形のパスに沿ったプローブ移動による）長い期間の加速と、対象物との触針接触による撓みと、を区別するのに適していないことがわかる。フィルタ遅延の最大長は、いずれの場合にも、触針破損前の、与えられた速度で生じるかもしれない最大の触針オーバトラベルにより設定される。フィルタ遅延の延長は、典型的には、プローブ加速度の（例えば、数十秒のオーダの）延長された期間により、誤トリガーを取り除く方法を提供できない。

本発明は、使用中にトリガー条件（例えば、撓みしきい値および／またはフィルタ遅延）が変更されることを可能にする。特に、測定プローブとともに収容された加速度計からのプローブ加速度データの使用は、使用中にトリガー条件を動的に調整するために用いられる。すなわち、加速度の延長期間は、プローブ加速度を測定することによって、加工物接触による触針撓みと区別できる。

図３を参照すると、測定プローブが工作機械のスピンドルによって回転する際の、時間の機能としての感知された合成撓みのプロットが示される。特定の時間にプロセッサにより使われている撓みしきい値は、図３において、実線として示され、フィルタ遅延は、ｔｌで一定に維持される。

プローブ回転が開始し、第１の撓みしきい値ｄ１をすぐに越えると、測定された撓みが急速に増加することがわかる。しかしながら、プローブ内の加速度計は、回転動作が進行行中で、撓みしきい値をｄ１からd２に増加させることを感知する。新しい撓みしきい値d２は、感知された撓みより高く、それゆえに、（誤）トリガー信号は出力されない。回転動作を遅くすることは、また、加速度計により拾われ、従って、プローブ回転が停止すると、適用される撓みしきい値はｄ１に戻って減少される。

従って、撓みしきい値d２は、プローブ回転が存在するときに、時間期間中（図３のポイントＡとＢの間）にだけ適用され、低い撓みしきい値ｄ１は、この時間の前および後（例えば測定中）に適用される。この方法において、測定プローブは、測定値を取得する間にも用いられるより高い撓みしきい値を設定する必要なく、回転動作に対して低感度にされうる。

なお、図３に２つの別々の撓みしきい値ｄ１およびｄ２が示されているが、いくつの数のしきい値でも用いることができる。例えば、複数のしきい値は提供でき、必要なしきい値は、その特定のポイントで、測定された加速度の大きさに基づいて時間内に選択される。しきい値は、また、測定された加速度に応じて継続的に、または、漸次に変更可能である。さらに、フィルタ遅延は、測定された加速度に応じて、または代替的に、変更されてもよい。プロセッサは、また、現在の動作のタイプを決定するために、加速度計の出力を分析するように構成できる。そして、撓みしきい値またはフィルタ遅延は、そのような動作のタイプおよび／または大きさに基づいて設定できる。

プローブは、特定のタイプ、および／または、大きさの加速度の存在の下で、適用されるべきトリガー条件のルックアップテーブルを保存するためのメモリーを含んでもよく、あるいは、トリガー条件は、一組の所定の規則を用いて、必要に応じて計算されてもよい。

トリガー条件は、加速度の特定のレベルが加速度計により測定される時にはいつでも、測定プローブの感度を下げるために変更できる。代替的には、一定のトリガー条件を満たすように見いだされた加速度の存在の下においてのみ、プローブの感度を下げてもよい。

図４を参照すると、本発明のプロセッサの実施形態はさらに詳細に記述される。具体的には、プロセッサユニット４０は、第１のプロセッサ段階４２および第２のプロセッサ段階４４を含むことが示される。この例におけるプロセッサユニット４０は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であるけれども、代替的には、多くの他のタイプのプロセッサを用いることができる。

第１のプロセッサ段階４２は、測定プローブのひずみセンサー２０から、合成プローブ撓み信号４６を受信するように構成される。第１のプロセッサ段階は撓み信号４６を監視し、撓み信号４６が第１のトリガー条件を満たしている時には、予備的なトリガー信号４８を出力する。この例においては、時間１１の間、撓み信号が第１の撓みしきい値ｄ１を継続的に越えている時には、第１のトリガー条件は満たされる。

第２のプロセッサ段階４４は、予備的なトリガー信号４８を受信するように構成されて、加速度計２８からの加速信号５０も監視する。予備的なトリガー信号４８が受信されると、加工物接触が起こったことを示すために、第２のプロセッサがトリガー信号５２を出力するが、予備的なトリガー信号の受信の直前に加速度が全く感知されない場合のみである。

ある加速度が感知されると、加工物接触ではなく、その加速度により誘発された触針撓みにより予備的なトリガー信号が生成されることが可能である。そのようなケースにおいて、第２のプロセッサ段階４４はトリガー信号を出さないけれども、代わりに、指令信号５４を、第１のトリガー条件を修正する第１のプロセッサ段階４２に渡す。この修正は、感知される加速度の、大きさおよび／またはタイプに基づくことができる。

そして、第１のプロセッサ段階は、修正されたトリガー条件を、受信した撓み信号４６に適用し、修正したこととしての第１のトリガー条件が満たされている場合にのみ、予備的なトリガー信号を出力し続ける。第１のトリガー条件の修正の後でさえ、予備的なトリガー信号がまだ出力される場合には、第２のプロセッサ段階はトリガー信号５２を出力する。第１のトリガー条件の修正に続いて、予備的なトリガー信号が抑制されると、触針接触が全く起こらず、そして、測定プローブによりトリガー信号が全く出力されないことが確実に推定できる。第２のプロセッサ段階４４は、加速度が低下したことを感知すると、第１のプロセッサ段階４２に、（修正されていない）第１のトリガー条件を再び適用することを指令する。

上述した２つの段階のプロセスは、（例えば加速度により）予備的な（「誤り」の可能性のある）トリガー信号が生成される場合のみトリガー条件は調整されるという利点を有する。このように、第１のトリガー条件だけ（例えば、選択された撓みしきい値およびフィルタ遅延）が、特定の加速度により誘発された撓みを抑制するために、用いられ、これが不十分であると判明すると、プローブの感度が第１のトリガー条件を調整することによって下げられるだけである。

なお、上で記述された具体的な実施形態は、単なる例示であり、当業者は本発明が実施される様々な方法を認識できることは記憶されるべきである。

Claims (16)

1. プローブハウジングに撓み可能に設置された触針ホルダーと、
   前記プローブハウジングに対する前記触針ホルダーの撓みを感知するための１つ以上のセンサーと、
   前記１つ以上のセンサーにより感知された撓みがトリガー条件を満足した時にトリガー信号を生成するプロセッサと、
   前記測定プローブの加速度を測定するための加速度計と、を有し、
   前記トリガー条件は、前記加速度計により測定された加速度に応じて、使用中に変更可能である、測定プローブ。
2. 前記トリガー条件は、撓みしきい値を含み、
   前記トリガー信号は、前記１つ以上のセンサーにより感知された撓みが前記撓みしきい値を越えている時に出力され、
   前記撓みしきい値は、前記加速度計により測定された加速度に応じて、使用中に変更可能である請求項１に記載の測定プローブ。
3. 複数のセンサーを含み、
   前記トリガー条件は、複数の撓みしきい値を含み、
   前記プロセッサは、複数のセンサーの各々により感知された撓みを前記複数の撓みしきい値の１つと別々に比較する、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
4. 複数のセンサーを含み、前記複数のセンサーより測定された前記撓みは、合成撓みを提供するために結合され、
   前記トリガー条件は、合成撓みしきい値を含み、
   前記トリガー信号は、前記合成撓みが前記合成撓みしきい値を越えている時に出力される、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
5. 前記トリガー条件は、撓みしきい値およびフィルタ遅延を含み、
   前記トリガー信号は、出力される一以上のセンサーにより感知された前記撓みが、前記フィルタ遅延より長い間、前記撓みしきい値を継続的に越えるときに、出力され、
   前記フィルタ遅延は、前記加速度計により測定された加速度に応じて使用中に変更可能である、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
6. 前記加速度計は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）加速度計を含む、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
7. 前記加速度計は、３つの加速度計要素から形成され、当該３つの加速度計要素は、３つの相互に直交する軸線に沿った加速度を測定するように構成されている、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
8. 前記トリガー条件は、前記加速度計により測定された加速度の大きさおよび／または方向に応じて変更可能である、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
9. 前記プロセッサは、前記測定プローブが受ける動きのタイプを決定するために、前記加速度計により測定された前記加速度を分析するように構成され、
   前記トリガー条件された変更は、前記プロセッサによって決定された動きのタイプに依存する、請求項８に記載の測定プローブ。
10. プリセットされた複数のトリガー条件を保存するためのメモリーを含み、
    前記プロセッサにより適用される前記トリガー条件は、前記加速度計により測定された前記加速度に基づいて、前記複数のプリセットされたトリガー条件から選択される、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
11. 前記複数のトリガー条件からトリガー条件を選択するために、前記プロセッサにより所定の規準が用いられる請求項１０に記載の測定プローブ。
12. 前記プロセッサは、第１のプロセッサ段階および第２のプロセッサ段階を含み、
    前記第１のプロセッサ段階は、前記１つ以上のセンサーにより感知された撓みが第１のトリガー条件を満たしている時に、予備的なトリガー信号を生成し、
    前記第２のプロセッサ段階は、前記予備的なトリガー信号を受信し、かつ、前記加速度計により感知された加速度加速度しきい値よりも低い場合には、前記予備的なトリガー信号の受信に基づいてトリガー信号を生成する、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
13. 前記加速度計により感知された加速度が前記加速度しきい値を超える場合には、前記第２のプロセッサ段階は、前記第１のプロセッサ段階により適用される前記第１のトリガー条件を修正し、および、前記１つ以上のセンサーにより感知された撓みが前記修正された第１のトリガー条件を満たしている際、前記第１のプロセッサ段階が予備的なトリガー信号を生成する場合には、トリガー信号のみを出力するように構成される、請求項１２に記載の測定プローブ。
14. 前記１つ以上のセンサーは、１つ以上のひずみゲージセンサーを含む、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
15. 前記トリガー信号を遠隔のプローブインタフェースに渡すための無線通信モジュールを含む、先行の請求項のいずれかに記載の測定プローブ。
16. プローブ本体および加工物に接触するための撓み可能な触針を含む測定プローブの操作方法であって、
    （ｉ）前記プローブ本体に対する触針の撓みを測定するステップと、
    （ii）ステップ（ｉ）において測定された撓みがトリガー条件を満たしている時に、トリガー信号を出力するステップと、を含み、
    前記測定プローブの加速度を測定し、および、前記測定された加速度に応じてステップ（ii）において用いられたトリガー条件を変更するステップをさらに含む、方法。

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