JP2865711B2 - 座標測定装置における被測定体の温度の検出法及び座標測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 座標測定技術において正確な長さ測定のために、座標
測定装置により測定されるべき工作物ないし被測定体の
温度を例えば約0.1Kの大きさまで知ることが必要とされ
る。公知の非接触式に動作する温度センサは従来は、温
度をこの精度で検出することはできない。そのため温度
検出のために従来は、座標測定装置の操作者により接触
温度計が被測定体へ当接される。この場合、座標測定装
置の評価回路に接続されている精密抵抗が問題となる。
その測定値は、座標測定装置の基準スケールに固定的に
設けられている別の接触式温度計の測定値と共に、例え
ばドイツ連邦共和国特許第A1−3620118号に示されてい
る方法を実施するために用いられる、即ち工作物の長さ
測定値を基準温度20℃における寸法へ補正する方法を実
施するために用いられる。

このようにこの公知の温度検出法は、接触式温度計を
工作物へないし被測定体へ調整（セツテイング）当接さ
せる操作者を必要とする。座標測定装置は大量測定作業
において次第に多く使用されるようになり、その目的は
例えば人のいない夜間作業時間に操作者による管理なし
にCNC制御されて測定テーブル上にクランプされるまた
は連続的に加工処理装置へ案内される著しく多くの工作
物を測定することである。この場合、座標測定値の温度
補償は夜間作業時間中に連続的には行なうことができな
い、何故ならば温度は夜間作業時間の前に１回しか測定
されないからである。測定されるべき工作物の温度が夜
間勤務時間中に変化すると、誤測定を生ぜさせることが
回避できない。

前述の刊行物にさらに、融通性のある製造装置内で測
定される工作物の場合は温度検出を、工作物パレツト上
に基準物体（端度器）を取り付けることにより自動化す
る構成が示されている。この端度器は製造工程を工作物
と共に走行し、さらにこの場合に同じ温度を有するよう
にされる。この場合この座標測定装置は測定されるべき
工作物の温度を、この基準物体における長さ測定を介し
て求める。

この温度検出法は製造領域における工作物に対しては
適してはいるが、しかし大量測定作業においては欠点を
有する。何故ならば工作物そのものにおける温度が直接
測定されるのではないため、座標測定装置の測定室の中
におけるないし工作物の内部における温度勾配にもとづ
く誤差の影響を検出できないからである。

さらにドイツ連邦共和国特許第C2−3013378号に示さ
れている方法においては、工作物が温度検出器を有する
測定装置へ自動的に導びかれてその立体的寸法およびそ
の温度に関して測定される。しかしこの公知の方法は、
異なる幾何学的寸法を有する工作物を自動的に測定すべ
き時は適していない。何故ならばこの場合は温度センサ
を工作物と当接させるために高価な手動操作装置を必要
とするからである。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、操作者を必要とせずに自動的に作動
する、できるだけわずかな費用で測定値の確実な正確な
かつ検出を可能にする、座標測定装置における被測定体
の温度を検出する方法および温度センサを提供すること
である。

問題点を解決するための手段 この課題は請求項１の特徴部分に記載された構成によ
り解決されている。

本発明によれば、工作物の温度を検出するためのセン
サは操作者にもよらずまた高価な付加的な手動操作装置
にもよらずに、座標測定装置そのものの測定アームによ
り工作物と接触される。このことは、座標測定のために
通常のように用いられる走査ピンをまたは走査ヘツド全
体を温度センサと交換して装着することにより、行なわ
れる。そのためこの方法は、一方では検出器自動交換装
置を有する座標測定装置の使用を前提とし、他方では走
査器に代えて待機される温度センサに、交換される座標
測定走査器の有する支持体と形状に相応する支持体を設
けることを必要とする。

走査器自動変換装置を有する座標測定装置はそれ自体
は公知であり、例えば本出願人による製品情報60−20−
027−ｄ “Tasterwechseleinrichtungen"、 Druckvermerk ZS X/84、ヨーロツパ特許第A10128464号
ならびに同内容の米国特許第4637119号に示されてい
る。この種の交換装置は座標測定装置の測定室中にマガ
ジンを有し、このマガジンの中に種々の交換可能な走査
エレメントが待機されている。この種の装置による自動
温度測定のために必要とされる付加費用は次のものだけ
である、即ち温度センサを相応の収容体と共にこのマガ
ジンの中に懸架すること、相応の交換過程および温度セ
ンサによる接触走査過程を座標測定装置に対する制御プ
ログラムの中へまとめることだけである。

温度センサと機械軸に対しても傾斜された工作物面と
を確実に接触できるようにするために好適に、センサは
その接触面が、センサを座標測定装置と結合する支持体
に弾性的に取り付けられている。

さらにセンサが有利に回転−ないし旋回可能に支持体
に取り付けられている。そのためセンサは工作物の接触
されるべき側面に関連づけて前もつて方向調整される。

実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図に示されているマガジンはその構成が、米国特
許第4637119号公報に示されている走査器交換装置に相
応する。このマガジンはこの公報にその詳細が示されて
いる。この記載にもとづいて説明する。

ここに示されている２つのマガジン座の１つに即ちマ
ガジン座47に、交換可能な走査ピン組み合わせ体21が懸
架されている。この走査ピン組み合わせ体21は回転部16
の形式の支持体16を有する。この回転部の中へ３つのボ
ール対15aにより構成される３点軸受けがはめこまれて
いる。これらのボールにより走査ピン組み合わせ体21
は、座標測定装置の走査ヘツドにおける相応の対応軸受
に調整当接される。回転部16の中へはめこまれたスチー
ルプレート18が、走査ヘツドの中に設けられる電磁クラ
ンプ装置のための接極子として用いられる。

第２の、37で示されているマガジン座の中に温度セン
サ１が懸架されている。この温度センサ１は走査ピン組
み合わせ体21と同様の支持体６を有する。この場合は軸
受けボールは5aでおよびスチールブレートは８で示され
ている。

第２図の側面図に示されているように、温度センサの
本来の測定エレメント10が接触プレート15の中へ埋め込
まれている。

この接触プレートが、工作物からセンサそのものへの
熱伝導を保証する、そのため良好な熱伝導性とわずかな
熱容量とを有する。この目的のため例えば薄い銅デイス
クが用いられる。この銅デイスクは、周囲からの温度放
射を測定エレメントから遠ざけるために、外面が銀張り
されている。銅デイスクはさらに絶縁中間層を介して第
１支持プレート４に取付けられている。本来の測定エレ
メント10そのものは例えば、Fa Degussa,フランクフル
ト、からGR2102の記号で市販されている。温度検出器PT
100（プラチナ抵抗）とすることができる。

第１の支持プレート４は４つのばね9a,9bを用いて第
２の支持プレート３に結合されている。この弾性結合が
接触プレート15を、測定されるべき工作物の必ずしも正
確には軸平行でない面に調整当接できることを、保証す
る。

第２の支持プレート３は、ヒンジ２を介して軸14を中
心に回転可能にかつ軸13を中心に旋回可能に、支持体６
に取り付けられている。そのため接触プレート15は、測
定されるべき工作物の幾何学的形状に関連づけて粗に前
もつて方向調整することができる。

測定エレメント10の接続ケーブル12は、引つ張り力を
軽減するために、支持体６に取り付けられた線11のまわ
りに複数回巻き付けられており、さらにここに図示され
ていない座標測定装置における温度測定用の相応の電子
装置に接続されている。

しかし測定エレメント10の信号の転送のために、第3a
/3b図に示された解決手段を用いることもできる： ここに示された実施例において、支持体106の交換面
側に複数個の接触ピンが取り付けられている。測定エレ
メント110の接続ケーブル112は例えば接触ピン114と接
続されている。接触ピンは測定信号を、座標測定装置の
測定アームにおける収容体の相応の対向接触部へ転送す
る。ここに示された解決手段は例えば、座標測定装置が
走査ピン用の交換装置を備えているのではなく、給電電
圧，走査信号転送等のための端子を必要とする一体的な
走査ヘツト用の交換装置を備えている場合に適する。

ここに示された、ケーブルを介しての温度センサの測
定信号の直接転送の構成のほかにさらに、測定エレメン
トの信号を無線で座標測定装置へ転送することもでき
る。この場合は温度センサは、固有の電圧供給源（バツ
テリ）ならびに測定値伝送に適した伝送器を含む。

この種の温度センサにより次に温度検出の過程を第４
図を用いて説明する： 第４図に示されている座標測定装置200はその測定室
の内部にマガジン208を有する。このマガジンの中に複
数個の交換可能な走査ピンならびに温度センサ201が準
備されている。温度測定を、テーブル上にクランプされ
た４つの工作物204,205,206または207の１つに対して実
施すべき時に、測定アーム209がマガジン208へ走行し
て、ここで先行の座標測定プログラムに必要とされた走
査ピンを、開かれているマガジン座の中に保管する。続
いて温度センサ201が自動変換過程の経過においてマガ
ジンから取り出されて、保管された走査ピンに代えて、
測定アーム209の下端に取り付けられた走査ペツド211の
中に装着される。

次に測定アームは、プログラミングされた測定シーケ
ンスに応じて温度センサ201と共に、その温度の測定さ
れるべき工作物の方へ走行して、センサ201の下側に設
けられた、温度測定エレメントを有する平らな接触プレ
ートを、工作物の平らな面の１つへ調整当接させる。こ
のことは第４図に示されている。

測定エレメントが工作物の温度を受け入れることがで
きるように、測定エレメントと加工物との間の接触を長
い時間にわたり保つ必要がある。その持続時間は測定エ
レメントの応動速度に即ちセンサの下側における接触プ
レートの熱容量に依存し、試行により前もつて定めるこ
とができる。第２図に示されたセンサの構造により、接
触時間は６秒より小さくかつ測定精度は5/100℃の温度
に対して得られる。

次に温度測定値は温度センサ201における詳細に図示
されていない装置から無線で、座標測定装置の制御装置
と接続されている相応の受信装置へ伝送される。これに
関連して付言すべきことは、温度測定値は接触過程全体
の間中に検出されて記憶されることである。次に種々異
なる測定値がリーズナブルチエツクされ、このチエツク
はセンサが実際に工作物と接触しているか否かを示す。
このことは公知のように例えば次のように検出される、
即ち温度が、空気温度に相応するそれまでの一定値か
ら、接触中に工作物の別の温度値の方向へ変化したこと
により、検出される。

温度検出が終了すると測定アーム209が再びマガジン2
08へ走行して、ここで温度センサ201を取り外して、次
に本来の座標測定プログラムに必要とされる使用中の走
査ピンを装着する。

以後に走査ピンを用いて実施される、工作物204にお
ける全部の座標測定は、次に相応のコンピユータプログ
ラムにより、基準温度20℃における工作物の寸法に相応
するように、補正される。

前述のように本発明によれば、温度測定値を、座標測
定走査器により求められた、被測定体の長さ測定値の自
動補正のために用いるようにしたのである。

さらにセンサの温度測定値を被測定体との接触接続の
前におよび接触接続中に検出するようにし、さらに長さ
測定値の補正の前に温度測定値をリーズナブルチエツク
する。

さらに温度センサを１つまたは複数個の交換可能な座
標測定走査器と共に、座標測定装置の測定領域の周縁に
構成したマガジンの中に保管するようにしたものであ
る。

さらにセンサを回転−ないし旋回可能に支持体に取り
付けたものである。

さらにセンサの接続ケーブルを支持体における接続体
と接続したのである。

さらにセンサをフレキシブルなケーブルを介して直接
に、座標測定装置の評価電子装置と接続したのである。

さらにセンサの温度測定値を無線で座標測定装置へ伝
送する装置を設けたのである。

発明の効果 本発明により、操作者による手動での調整当接操作の
必要とされない、測定値の確実かつ正確な検出を可能と
する、座標測定装置における被測定体の温度を検出する
構成が、わずかなコストで提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図はその中に座標測定走査器と温度センサの待機さ
れているマガジンの一部の斜視図、第２図は第１図の温
度センサの側面図、第3a図は第２図の温度センサの修正
された実施例の側面図、第3b図は第3a図の温度センサの
支持体の平面図、第４図は第３の実施例において温度セ
ンサの装着された座標測定装置全体の斜視図を示す。 １……温度センサ、3,4……支持プレート、5a……軸受
けボール、６……支持体、10……測定エレメント、11…
…線、12……接続ケーブル、13……軸、14……軸、15…
…接触プレート、15a……ボール対、18……スチールプ
レート、21……走査ピン組み合わせ体、106……支持
体、110……測定エレメント、112……接続ケーブル、11
4……接触ピン、200……座標測定装置、201……温度セ
ンサ、203……受信装置、204〜207……工作物、208……
マガジン、209……測定アーム、211……走査ヘツド

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/20 G01K 7/16 G01K 73/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】座標測定装置における被測定体の温度の検
   出法において、 −座標測定走査器（走査ピン21）の取り付けられた、座
   標測定装置（200）の測定アーム（209）を測定領域の周
   縁に配設されたマガジン（208）へ走行させて、 座標測定走査器（21）をマガジン（208）の中に取り外
   し保管してから温度センサ（1;201）と交換するように
   し、 −座標測定走査器（21）に代えて前記測定アーム（20
   9）に取り付けた前記温度センサ（1;201）を被測定体
   （204−207）と接触接続させるようにし、かつこの接触
   接続を所定の時間間隔中は維持するようにし、 −前記温度センサ（1;201）により検出された温度測定
   値を座標測定装置のコンピュータへ伝送するようにし、 −温度測定値を、前記座標測定走査器（21）を用いて検
   出された、被測定体（204−207）の長さ測定値を自動的
   に補正するために使用し、 −前記温度センサ（1;201）の温度測定値を、前記被測
   定体（204−207）との接触の前又は接触中検出し、前記
   長さ測定値の補正の前に、前記温度測定値をリーズナブ
   ルチェックし、 −続いて前記測定アーム（209）の前記温度センサ（1;2
   01）を再び前記マガジン（208）へ走行させて、ここで
   前記座標測定走査器（21）と交換するようにした ことを特徴とする座標測定装置における被測定体の温度
   の検出法。
2. 【請求項２】座標測定装置において、 −座標測定走査器（21）と、温度センサ（1;201）と、
   走行可能な測定アーム（209）と、該測定アーム（209）
   の走行手段と、マガジン（208）と、チェック手段とを
   有しており、 −前記座標測定走査器（21）により、前記被測定体の寸
   法を測定し、前記座標測定走査器（21）は一方の支持体
   （16）を有しており、 −前記温度センサ（1;201）により、前記被測定体の温
   度を測定し、前記温度センサ（1;201）も、前記座標測
   定走査器（21）の支持体（16）の形状に相応する形状の
   他方の支持体（６）を有しており、 −前記測定アーム（209）には、その時々の前記一方の
   支持体（６）又は前記他方の支持体（16）を介して前記
   座標測定走査器（21）又は前記温度センサ（1;201）を
   取り付けることができ、 −前記マガジン（208）は、座標測定装置（200）の測定
   領域の周縁に配設されており、前記測定アーム（209）
   によって、前記座標測定走査器（21）を前記他方の保持
   部（16）と一緒に取り外し保管して前記マガジン（20
   8）に収容して、測定位置に走行し、又は、反対に、前
   記温度センサ（1;201）を前記一方の支持体（６）と一
   緒に取り外し保管して前記座標測定走査器（21）を前記
   他方の支持体（16）と一緒に測定のために収容して、前
   記測定位置に走行し、 前記チェック手段には、長さ測定値の補正の前の前記温
   度測定値を、リーズナブルチェックするために、材料と
   接触する前及び接触の間供給する ことを特徴とする座標測定装置。
3. 【請求項３】温度センサ（1;201;101）を支持体（6;10
   6）に回動乃至旋回可能に取り付けた請求項２記載の座
   標測定装置。
4. 【請求項４】温度センサ（1;201;101）の測定エレメン
   ト（10;110）を弾性的に前記支持体（6;106）に取り付
   けた請求項２記載の座標測定装置。
5. 【請求項５】温度センサ（101）の接続ケーブル（112）
   を接触接続部（114）で支持体（106）に接続する請求項
   ２記載の座標測定装置。
6. 【請求項６】温度センサ（1;201）をフレキシブルケー
   ブル（12）を介して直接座標測定装置の評価電子回路装
   置に接続した請求項２記載の座標測定装置。
7. 【請求項７】温度センサ（1;201）の温度測定値のワイ
   ヤレス（無線）伝送用の装置（203）を前記座標測定装
   置に設けた請求項２記載の座標測定装置。