JP2812752B2 - 切換え形の検出ヘツド - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0016—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to weight
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、切換え形の検出ヘッドであって、検出部材
を支持した可動の部材のための支承装置を備えており、
可動の部材が、該可動の部材を支承装置へ向けて予負荷
方向に押圧する撓み性の予負荷部材によって支承装置内
で所定の零位置で保持された形式のものに関する。
を支持した可動の部材のための支承装置を備えており、
可動の部材が、該可動の部材を支承装置へ向けて予負荷
方向に押圧する撓み性の予負荷部材によって支承装置内
で所定の零位置で保持された形式のものに関する。
従来技術 切換え形の検出ヘッドは支承装置を備え、支承装置は
検出ヘッドの、検出部材を支持した可動の部材の零位置
を高精度でもって決める。検出ヘッドの変位可能な部材
は予負荷部材、普通ばねによって所定の力でもって支承
装置(これは一般に等圧的な3点支承装置である)内へ
押込まれているかもしくは引込まれている。この形の検
出ヘッドは例えばUS−PS4177568号明細書に記載されて
いる。
検出ヘッドの、検出部材を支持した可動の部材の零位置
を高精度でもって決める。検出ヘッドの変位可能な部材
は予負荷部材、普通ばねによって所定の力でもって支承
装置(これは一般に等圧的な3点支承装置である)内へ
押込まれているかもしくは引込まれている。この形の検
出ヘッドは例えばUS−PS4177568号明細書に記載されて
いる。
切換え形の検出ヘッドは主に鉛直の組付け位置で使用
される。この場合には支承装置を予負荷したばねの力は
重力の方向に作用し、かつ3つの支承部を均一に負荷す
る。
される。この場合には支承装置を予負荷したばねの力は
重力の方向に作用し、かつ3つの支承部を均一に負荷す
る。
切換え式の検出ヘッドをいわゆる回転−旋回装置へ取
付け、次いでワークの測定すべき孔に応じて種々の向き
に整列させることも既に知られている。しかしこれは予
負荷力が変位可能な検出ピンの重量よりもきわめて大き
い場合にのみ可能である。さもなければ検出ピンは検出
ヘッドの旋回運動中支承装置によって予め決められた零
位置を外れるであろう。それというのも水平の向きでは
重力は支承装置に対して直角の方向に作用し、検出ピン
もしくはその支持体を支承装置から押出すからである。
付け、次いでワークの測定すべき孔に応じて種々の向き
に整列させることも既に知られている。しかしこれは予
負荷力が変位可能な検出ピンの重量よりもきわめて大き
い場合にのみ可能である。さもなければ検出ピンは検出
ヘッドの旋回運動中支承装置によって予め決められた零
位置を外れるであろう。それというのも水平の向きでは
重力は支承装置に対して直角の方向に作用し、検出ピン
もしくはその支持体を支承装置から押出すからである。
他方水平の向きでは必要な、支承装置の比較的高い予
負荷の結果比較的大きな接触力が生じ、更には支承装置
内における摩擦が増大する。摩擦の増大は、接触過程の
後に検出ピンが再び零位置へ戻る精度を無視し得ない仕
方で悪化させる。その上に高い接触力は一般に多くの測
定作業にとって好ましくない。
負荷の結果比較的大きな接触力が生じ、更には支承装置
内における摩擦が増大する。摩擦の増大は、接触過程の
後に検出ピンが再び零位置へ戻る精度を無視し得ない仕
方で悪化させる。その上に高い接触力は一般に多くの測
定作業にとって好ましくない。
検出ピンが小さな質量を持つにすぎない、比較的小さ
な直径の検出ヘッドでは上記の問題をある範囲内で予負
荷力を増大させることにより取除くこともできるが、こ
れはより大きな構造形式の切換え形検出ヘッドについて
はもはや可能ではない。
な直径の検出ヘッドでは上記の問題をある範囲内で予負
荷力を増大させることにより取除くこともできるが、こ
れはより大きな構造形式の切換え形検出ヘッドについて
はもはや可能ではない。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、比較的大きな質量の検出ピンを支持
することができ、特に水平の取付け状態においても支承
装置の再現性を損うことなしに使用可能である、切換え
形の検出ヘッドを提供することである。
することができ、特に水平の取付け状態においても支承
装置の再現性を損うことなしに使用可能である、切換え
形の検出ヘッドを提供することである。
問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するための本発明の手段は、検出ヘ
ッドが、予負荷部材の予負荷方向に対して直角の方向に
作用する、可動部材の重力の付加的な力成分を補償する
ために無接触式に作動する支承装置を備えていることで
ある。
ッドが、予負荷部材の予負荷方向に対して直角の方向に
作用する、可動部材の重力の付加的な力成分を補償する
ために無接触式に作動する支承装置を備えていることで
ある。
発明の効果 本発明の構成により検出ピンもしくはその支持体を支
承装置内で保持する力の計が従来の鉛直方向の取付け状
態の場合と同様に支承箇所の方向にのみ作用することが
達成される。したがって検出部材の反復精度を損うこと
なしに小さな予負荷力、したがって小さな接触力でもっ
て作業することができる。その他重力の補償のための装
置は無接触式に作用するので、例えば重力の補償を付加
的な、検出ピン支持体に作用するばねによって行った場
合には生じるような付加的な摩擦力は回避される。
承装置内で保持する力の計が従来の鉛直方向の取付け状
態の場合と同様に支承箇所の方向にのみ作用することが
達成される。したがって検出部材の反復精度を損うこと
なしに小さな予負荷力、したがって小さな接触力でもっ
て作業することができる。その他重力の補償のための装
置は無接触式に作用するので、例えば重力の補償を付加
的な、検出ピン支持体に作用するばねによって行った場
合には生じるような付加的な摩擦力は回避される。
重力の無接触式補償のためには例えば磁気支承装置ま
たは空気支承装置を使用することができる。両方の場合
において支承装置の構造は、この付加的な装置のために
接触過程中の検出ピンもしくは検出ピン支持体の変位運
動が妨げられないように設計することができる。
たは空気支承装置を使用することができる。両方の場合
において支承装置の構造は、この付加的な装置のために
接触過程中の検出ピンもしくは検出ピン支持体の変位運
動が妨げられないように設計することができる。
付加的に当該支承装置のギャップ幅が調節可能である
場合には予負荷方向に対して垂直の平面内における重力
の補償は取付けられた検出ピン組合せの重量に依存し
て、または検出ヘッドの向きに依存して、すなわち鉛直
方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存して行うこと
ができる。
場合には予負荷方向に対して垂直の平面内における重力
の補償は取付けられた検出ピン組合せの重量に依存し
て、または検出ヘッドの向きに依存して、すなわち鉛直
方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存して行うこと
ができる。
実施例 第1図に示された検出ヘッドは円筒形のケーシング1
を備えている。ケーシングは端面に受容部2を有し、検
出ヘッドはこの受容部でもって座標測定機(図示せず)
の測定アームに固定することができる。ケーシング1は
受容部2とは反対側の端部に円筒形のつばの内側に3つ
の球対から成る支承装置を支持しており、検出ヘッドの
可動の部材11が保持プレート8でもって自動センタリン
グするように支承装置に支持されている。第1図では支
承装置の3つの球対のうちの1つの球12しか見られな
い。検出ヘッドの縦軸線(1点鎖線)に対して120゜互
いにずらされて配置された、球対で形成された3つのノ
ッチ内には保持プレート8の下面に取付けられた円筒体
10がそれぞれ1つ位置している。球対および円筒体から
成るこの公知の構成は検出ヘッドの符号14で示された検
出ピンの零位置を高精度でもって再現する。検出ピンは
受容部13を介して可動の部材である検出ピン支持体11に
固定されている。
を備えている。ケーシングは端面に受容部2を有し、検
出ヘッドはこの受容部でもって座標測定機(図示せず)
の測定アームに固定することができる。ケーシング1は
受容部2とは反対側の端部に円筒形のつばの内側に3つ
の球対から成る支承装置を支持しており、検出ヘッドの
可動の部材11が保持プレート8でもって自動センタリン
グするように支承装置に支持されている。第1図では支
承装置の3つの球対のうちの1つの球12しか見られな
い。検出ヘッドの縦軸線(1点鎖線)に対して120゜互
いにずらされて配置された、球対で形成された3つのノ
ッチ内には保持プレート8の下面に取付けられた円筒体
10がそれぞれ1つ位置している。球対および円筒体から
成るこの公知の構成は検出ヘッドの符号14で示された検
出ピンの零位置を高精度でもって再現する。検出ピンは
受容部13を介して可動の部材である検出ピン支持体11に
固定されている。
検出ピン支持体11もしくは3点支承装置内に位置した
保持プレート8はコイルばね4によって予負荷されてい
る。この場合予負荷力Ffは検出ヘッドの縦軸線の方向に
作用する。
保持プレート8はコイルばね4によって予負荷されてい
る。この場合予負荷力Ffは検出ヘッドの縦軸線の方向に
作用する。
図示の水平の取付け状態では検出ヘッド内で支承装置
は付加的に重力および検出ピン縦軸線とは重ならない方
向のモーメントM(力成分)によって負荷される。した
がって可動の検出ピン支持体11の重心Sに作用する重力
Fgは3点支承装置の平面内の力成分Fl並びにモーメント
を生じる。このモーメントは3点支承装置において図示
された下部の支承箇所に対するよりも他の2つの支承点
(図示せず)に対してより著しく負荷を及ぼす。これら
の力成分は次の手段によって補償される。
は付加的に重力および検出ピン縦軸線とは重ならない方
向のモーメントM(力成分)によって負荷される。した
がって可動の検出ピン支持体11の重心Sに作用する重力
Fgは3点支承装置の平面内の力成分Fl並びにモーメント
を生じる。このモーメントは3点支承装置において図示
された下部の支承箇所に対するよりも他の2つの支承点
(図示せず)に対してより著しく負荷を及ぼす。これら
の力成分は次の手段によって補償される。
検出ピン支持体の保持プレート8の下端部に磁石5を
挿入し、かつ対応する磁石6が検出ヘッドのケーシング
1内の向合った側に配置されている。これら2つの磁石
間の距離は、同じ極性の磁極でもって向合った磁石が重
量ベクトルFgの、支承装置平面内で働く力成分Flに等し
い、しかし正反対の方向の反発力を生じるように選択さ
れる。
挿入し、かつ対応する磁石6が検出ヘッドのケーシング
1内の向合った側に配置されている。これら2つの磁石
間の距離は、同じ極性の磁極でもって向合った磁石が重
量ベクトルFgの、支承装置平面内で働く力成分Flに等し
い、しかし正反対の方向の反発力を生じるように選択さ
れる。
更に保持プレート8の上端には支承装置をこの位置で
除荷する引張りばね3が支持されている。このばねの引
張り力は重力Fgから生じるモーメントMに反対方向で等
しくなるように選択される。このようにして水平の取付
け状態のために生じたすべての力成分は補償され、その
ために結果的に圧縮ばね4の力Ffのみが作用し、この力
は検出ピンの可動の検出ピン支持体11を支承装置内で対
称軸線の方向に押圧している。
除荷する引張りばね3が支持されている。このばねの引
張り力は重力Fgから生じるモーメントMに反対方向で等
しくなるように選択される。このようにして水平の取付
け状態のために生じたすべての力成分は補償され、その
ために結果的に圧縮ばね4の力Ffのみが作用し、この力
は検出ピンの可動の検出ピン支持体11を支承装置内で対
称軸線の方向に押圧している。
磁石5,6も引張りばね3も検出過程中検出ピン支持体1
1の変位運動を妨げない。
1の変位運動を妨げない。
第2図による実施例の検出ヘッドは、反発し合う磁石
の代りに水平に取付けられた検出ヘッドの上端に2つの
引張り磁石105,106がケーシング101内と保持プレート10
8内に取付けられている点で第1図の実施例とは異な
る。検出ヘッドの他の部材は同じ働きをし、かつ100大
きい符号を有している。これらについてはここで説明を
繰返さない。
の代りに水平に取付けられた検出ヘッドの上端に2つの
引張り磁石105,106がケーシング101内と保持プレート10
8内に取付けられている点で第1図の実施例とは異な
る。検出ヘッドの他の部材は同じ働きをし、かつ100大
きい符号を有している。これらについてはここで説明を
繰返さない。
2つの磁石105,106間には付加的に非磁性材料、例え
ばプラスチック製のスペーサ107が挿入されている。こ
のスペーサ107は、磁石105と106が互いにくっ付くのを
阻止する役目をする。したがってスペーサは、検出ヘッ
ドの可動の検出ピン支持体111が各接触過程の後再び所
定位置へ戻ることを保証する。
ばプラスチック製のスペーサ107が挿入されている。こ
のスペーサ107は、磁石105と106が互いにくっ付くのを
阻止する役目をする。したがってスペーサは、検出ヘッ
ドの可動の検出ピン支持体111が各接触過程の後再び所
定位置へ戻ることを保証する。
第1図、第2図に示された検出ヘッドに異なる重量の
別の検出ピンを取付けるような場合には磁石5と6ない
しは105と106との間の距離を調節可能にすると有利な場
合があろう。このことは例えば磁石6ないしは106を調
節ねじ内へ受容することによって行うことができる。
別の検出ピンを取付けるような場合には磁石5と6ない
しは105と106との間の距離を調節可能にすると有利な場
合があろう。このことは例えば磁石6ないしは106を調
節ねじ内へ受容することによって行うことができる。
距離の調節は、検出ヘッドが例えば回転−旋回ヒンジ
に固定され、かつ異なる位置で利用される場合にも配置
される。この場合予負荷方向に垂直な平面内の力成分の
量(これは磁気支承装置によって補償すべきもの)は鉛
直方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存し、かつ第
4図に示されているように検出ヘッドの水平状態におけ
る最大値から鉛直状態における値零までの間で変動す
る。
に固定され、かつ異なる位置で利用される場合にも配置
される。この場合予負荷方向に垂直な平面内の力成分の
量(これは磁気支承装置によって補償すべきもの)は鉛
直方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存し、かつ第
4図に示されているように検出ヘッドの水平状態におけ
る最大値から鉛直状態における値零までの間で変動す
る。
検出ヘッドの向きに応じた補償力の調節を可能にする
実施例が第3図に示されている。この実施例は更に補償
を検出ヘッドの自軸線を中心にした任意の回転角度位置
においても実施し得ることを保証する。
実施例が第3図に示されている。この実施例は更に補償
を検出ヘッドの自軸線を中心にした任意の回転角度位置
においても実施し得ることを保証する。
そのためには検出ヘッドのケーシング(図示せず)内
に遊動支承されたリング201が設けられており、リング
は4つの、互いに90゜ずらされて設けられた孔を有して
いる。この孔内に各1つの球203a〜203dが案内されてい
る。これらの球203a〜203dは外側で検出ヘッドケーシン
グ内の平らな対向受け204a〜204dに支持されている。孔
は内側では4つの挿入された磁石206a〜206dによって閉
鎖されている。これらの磁石206a〜206dには可動の検出
ピン支持体208内の逆極性に配置された4つの磁石が対
置している。第3図による断面図では、3点支承装置21
0a〜210cも見られる。この3点支承装置でもって検出ピ
ン支持体がケーシング内で支持されている。
に遊動支承されたリング201が設けられており、リング
は4つの、互いに90゜ずらされて設けられた孔を有して
いる。この孔内に各1つの球203a〜203dが案内されてい
る。これらの球203a〜203dは外側で検出ヘッドケーシン
グ内の平らな対向受け204a〜204dに支持されている。孔
は内側では4つの挿入された磁石206a〜206dによって閉
鎖されている。これらの磁石206a〜206dには可動の検出
ピン支持体208内の逆極性に配置された4つの磁石が対
置している。第3図による断面図では、3点支承装置21
0a〜210cも見られる。この3点支承装置でもって検出ピ
ン支持体がケーシング内で支持されている。
反対側に位置した各2つの、リング201内の孔が通路
(図示せず)を介して弁202a,202bと結合されており、
この弁を用いて座標測定機の機械制御により孔内の差圧
ΔP1およびΔP2を調節することができる。調節された差
圧に基づいてリング20は所望の形式で可動の検出ピン支
持体208に対して相対的に移動する。これにより磁気支
承装置の支承ギャップおよび磁石が検出ピン支持体208
に及ぼす力が変化する。したがって差圧ΔP1およびΔP2
の適切な制御によって支承装置210a〜210cの、予負荷方
向に対して直角の方向の補償力は検出ヘッドの向きに依
存して支承装置の平面内における量と方向に応じて調節
することができる。この場合に重力の量は、2つの差圧
ΔP1とΔP2の絶対的な量により、かつ支承装置内の補償
力の方向は差圧の比ΔP1/ΔP2によって決められる。
(図示せず)を介して弁202a,202bと結合されており、
この弁を用いて座標測定機の機械制御により孔内の差圧
ΔP1およびΔP2を調節することができる。調節された差
圧に基づいてリング20は所望の形式で可動の検出ピン支
持体208に対して相対的に移動する。これにより磁気支
承装置の支承ギャップおよび磁石が検出ピン支持体208
に及ぼす力が変化する。したがって差圧ΔP1およびΔP2
の適切な制御によって支承装置210a〜210cの、予負荷方
向に対して直角の方向の補償力は検出ヘッドの向きに依
存して支承装置の平面内における量と方向に応じて調節
することができる。この場合に重力の量は、2つの差圧
ΔP1とΔP2の絶対的な量により、かつ支承装置内の補償
力の方向は差圧の比ΔP1/ΔP2によって決められる。
第1図は本発明による検出ヘッドの第1の実施例を一部
断面して示した側面図、第2図は第2の実施例を一部断
面して示した側面図、第3図は第3の実施例の予負荷方
向に対して垂直に断面した断面図、第4図は第3図によ
る検出ヘッドの種々の向きを示した略示図である。 1,101……ケーシング、2……受容部、3……引張りば
ね、4……コイルばね、5,6,105,106,205a,205b,205c,2
05d,206a,206b,206c,206d……磁石、8,108……保持プレ
ート、10……円筒体、11,208……検出ピン支持体、12…
…球、13……受容部、14……検出ピン、107……スペー
サ、201……リング、202a,202b……弁、203a,203b,203
c,203d……球、204a,204b,204c,204d……対向受け、210
a,210b,210c……3点支承装置
断面して示した側面図、第2図は第2の実施例を一部断
面して示した側面図、第3図は第3の実施例の予負荷方
向に対して垂直に断面した断面図、第4図は第3図によ
る検出ヘッドの種々の向きを示した略示図である。 1,101……ケーシング、2……受容部、3……引張りば
ね、4……コイルばね、5,6,105,106,205a,205b,205c,2
05d,206a,206b,206c,206d……磁石、8,108……保持プレ
ート、10……円筒体、11,208……検出ピン支持体、12…
…球、13……受容部、14……検出ピン、107……スペー
サ、201……リング、202a,202b……弁、203a,203b,203
c,203d……球、204a,204b,204c,204d……対向受け、210
a,210b,210c……3点支承装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 21/00 G01B 21/20 G01B 7/00
Claims (3)
- 【請求項1】切換え形の検出ヘッドであって、検出部材
を支持した可動の部材のための支承装置を備えており、
可動の部材が、該可動の部材を支承装置へ向けて予負荷
方向に押圧する撓み性の予負荷部材によって支承装置内
で所定の零位置で保持された形式のものにおいて、検出
ヘッド(1)が、予負荷部材(4)の予負荷方向(Ff)
に対して直角の方向に作用する、可動の部材(11)の重
力(Fg)の付加的な力成分(Fl)を補償するために無接
触式に作動する支承装置(5/6)を備えていることを特
徴とする、切換え形の検出ヘッド。 - 【請求項2】切換え形の検出ヘッドであって、検出部材
を支持した可動の部材のための支承装置を備えており、
可動の部材が、該可動の部材を支承装置へ向けて予負荷
方向に押圧する撓み性の予負荷部材によって支承装置内
で所定の零位置で保持された形式のものにおいて、検出
ヘッド(1)が、予負荷部材(4)の予負荷方向(Ff)
に対して直角の方向に作用する、可動の部材(11)の重
力(Fg)の付加的な力成分(Fl)を補償するために無接
触式に作動する支承装置を備えており、かつ該支承装置
が磁気支承装置(5,6;105,106)であり、この磁気支承
装置が検出ヘッドの可動の部材に対して予負荷方向(F
f)に対して直角の方向の力(Fa)を及ぼすようになっ
ていることを特徴とする、請求項1記載の検出ヘッド。 - 【請求項3】切換え形の検出ヘッドであって、検出部材
を支持した可動の部材のための支承装置を備えており、
可動の部材が、該可動の部材を支承装置へ向けて予負荷
方向に押圧する撓み性の予負荷部材によって支承装置内
で所定の零位置で保持された形式のものにおいて、検出
ヘッド(1)が、予負荷部材(4)の予負荷方向(Ff)
に対して直角の方向に作用する、可動の部材の重力(F
g)の付加的な力成分(Fl)を補償するために無接触式
に作動する支承装置(201〜206)を備えており、かつ該
支承装置(201〜206)によって可動部材(208)に対し
て及ぼされる補償力が検出ヘッドの向きに依存して調節
可能である、請求項1記載の検出ヘッド。
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