JP2997412B2 - 多座標走査ヘッド - Google Patents
多座標走査ヘッドInfo
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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
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念による多座標走査ヘッドに関する。
念による多座標走査ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】種々雑多な刊行物から多座標走査ヘッド
が知られている。すべてが、物体に接触すると、接触信
号を生ずるセンサをもっている。センサの種類は種々様
々である。センサは、例えば電気的スイッチまたは光電
測定系または距離センサであることもできる。そのよう
な実施の形態は、ドイツ連邦共和国特許23 47 633 、ド
イツ連邦共和国特許35 08 396 、ヨーロッパ特許公開0
361 164 に見出される。
が知られている。すべてが、物体に接触すると、接触信
号を生ずるセンサをもっている。センサの種類は種々様
々である。センサは、例えば電気的スイッチまたは光電
測定系または距離センサであることもできる。そのよう
な実施の形態は、ドイツ連邦共和国特許23 47 633 、ド
イツ連邦共和国特許35 08 396 、ヨーロッパ特許公開0
361 164 に見出される。
【０００３】そのような多座標走査ヘッドを用いて物体
に接触すると、自由端に走査球を担持する、物体と接触
する走査ピンが偏る。センサおよび走査ピンの軸受の構
造様式は、走査ピンの多少の偏りにより接触信号の発生
を引き起こすように条件づけられている。このため不確
実になる。その場合、多数の他のファクタと並んで走査
ピンのたわみが重要である。走査ピンのたわみについて
は、まず第一に、標準的に走査ピンの軸受により定めら
れる測定力が問題である。
に接触すると、自由端に走査球を担持する、物体と接触
する走査ピンが偏る。センサおよび走査ピンの軸受の構
造様式は、走査ピンの多少の偏りにより接触信号の発生
を引き起こすように条件づけられている。このため不確
実になる。その場合、多数の他のファクタと並んで走査
ピンのたわみが重要である。走査ピンのたわみについて
は、まず第一に、標準的に走査ピンの軸受により定めら
れる測定力が問題である。
【０００４】測定力に変動があると、種々の走査ピン形
状寸法においてたわみも種々に引き起こされ、このため
さらにより大きいまたはより小さいふれが生ずることに
なる。たわみと測定力の間に線形の関係がある。形式的
には、この関係は一方の側で固定されたたわみ梁に関し
て強度理論から知られた方程式
状寸法においてたわみも種々に引き起こされ、このため
さらにより大きいまたはより小さいふれが生ずることに
なる。たわみと測定力の間に線形の関係がある。形式的
には、この関係は一方の側で固定されたたわみ梁に関し
て強度理論から知られた方程式
【０００５】
【外１】
【０００６】により表すことができる。式中、ｆ：たわ
み、Ｆ：力、Ｅ：弾性係数、ＴL ：梁長さ（走査ピン長
さ）、ＴD ：走査ピン直径である。
み、Ｆ：力、Ｅ：弾性係数、ＴL ：梁長さ（走査ピン長
さ）、ＴD ：走査ピン直径である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、多座
標走査ヘッドにおいて走査ピンのたわみにより生ずる測
定誤差を除去するかまたは無視できるほど小さくなる程
度に大幅に減少させることである。
標走査ヘッドにおいて走査ピンのたわみにより生ずる測
定誤差を除去するかまたは無視できるほど小さくなる程
度に大幅に減少させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴事項を有する多座標走査ヘッドにより解決される。
多座標走査ヘッドの構成はさらに従属請求項に記載され
ている。本発明による多座標走査ヘッドの特別な利点は
その簡単な構成にあり、それにもかかわらず接触方向誤
差の補償を確保することができる。
特徴事項を有する多座標走査ヘッドにより解決される。
多座標走査ヘッドの構成はさらに従属請求項に記載され
ている。本発明による多座標走査ヘッドの特別な利点は
その簡単な構成にあり、それにもかかわらず接触方向誤
差の補償を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１において、多座標走査ヘッド
の原理的な全体構造が明らかである。この図示したトレ
ーサは切り換えトレーサとして設計されている。軸１に
より、トレーサを測定または加工機械（図示省略）のス
ピンドルに挿入することができる。走査ピン２の偏りは
全ての方向に可能である。シール３は、走査ヘッドハウ
ジング４と走査ピン２の間の中間空間を閉鎖する。
の原理的な全体構造が明らかである。この図示したトレ
ーサは切り換えトレーサとして設計されている。軸１に
より、トレーサを測定または加工機械（図示省略）のス
ピンドルに挿入することができる。走査ピン２の偏りは
全ての方向に可能である。シール３は、走査ヘッドハウ
ジング４と走査ピン２の間の中間空間を閉鎖する。
【００１０】走査ピン２の偏りを検知するための検知装
置７、８、９は、一定の偏り量のときに接触パルスを発
し、この接触パルスは工作機械を制御するために、座標
測定機械の測定値の受け継ぎ時点を決定するために引っ
張ってくるかまたは他の測定目的に役立つ。検知装置
７、８、９は、走査ヘッドハウジング４に固定してある
光学送信器７と、この送信器に方向づけられた同様に固
定してある差動光電池８とからなる。両方の要素７、８
の光学軸線には、レンズ系９が可動な走査ピン２に固定
状態に取り付けられている。
置７、８、９は、一定の偏り量のときに接触パルスを発
し、この接触パルスは工作機械を制御するために、座標
測定機械の測定値の受け継ぎ時点を決定するために引っ
張ってくるかまたは他の測定目的に役立つ。検知装置
７、８、９は、走査ヘッドハウジング４に固定してある
光学送信器７と、この送信器に方向づけられた同様に固
定してある差動光電池８とからなる。両方の要素７、８
の光学軸線には、レンズ系９が可動な走査ピン２に固定
状態に取り付けられている。
【００１１】測定盤１０が、端部に接触球１１を有する
走査ピン２と固定結合されている。測定盤１０の面はば
ね１２により走査ヘッドハウジング４と連結している。
対向する面は、走査ヘッドハウジング床１３にある測定
盤１０の軸受の一部である。この軸受は正確に設計しな
ければならない。なぜなら、静的な不足または過剰決定
が測定誤差を引き起こすからである。
走査ピン２と固定結合されている。測定盤１０の面はば
ね１２により走査ヘッドハウジング４と連結している。
対向する面は、走査ヘッドハウジング床１３にある測定
盤１０の軸受の一部である。この軸受は正確に設計しな
ければならない。なぜなら、静的な不足または過剰決定
が測定誤差を引き起こすからである。
【００１２】加工片Ｏとの接触過程中、測定盤１０がば
ね１２によりただちに−すなわち、そのゼロ位置に−保
持され、その際ばね１２の力が加工片Ｏにかかる接触球
１１の接触圧の作用に反対に作用して、この力が一定の
値以下である場合に測定盤１０の軸受が回動するかまた
は持ち上げられるのを阻止する。測定盤１０が走査ヘッ
ドハウジング床１３に対してばね１２により保持される
限り、測定盤１０と走査ヘッドハウジング４が自由度ゼ
ロのユニットを形成する。偏りの終了後、ばね１２は、
測定盤１０を走査ヘッドハウジング床１３に向かって連
れ戻すために負荷をかけるように作用する。
ね１２によりただちに−すなわち、そのゼロ位置に−保
持され、その際ばね１２の力が加工片Ｏにかかる接触球
１１の接触圧の作用に反対に作用して、この力が一定の
値以下である場合に測定盤１０の軸受が回動するかまた
は持ち上げられるのを阻止する。測定盤１０が走査ヘッ
ドハウジング床１３に対してばね１２により保持される
限り、測定盤１０と走査ヘッドハウジング４が自由度ゼ
ロのユニットを形成する。偏りの終了後、ばね１２は、
測定盤１０を走査ヘッドハウジング床１３に向かって連
れ戻すために負荷をかけるように作用する。
【００１３】多点軸受として、ここでは三点軸受として
設計されている軸受は、測定盤１０の円周にわたって分
配されたかつ一平面内に配置された球１４からなり、こ
れらの球は測定盤１０に固定されている。各球１４に
は、適当な対向軸受、ここではＶ形の溝１６を有するプ
リズム１５が付設されている。プリズム１５は、そのＶ
形の溝１６がゼロ位置に静止している走査ピン２の長手
方向軸線に対し垂直に延びるように方向づけられ、それ
とともに各球１４は付設されたＶ溝１６の中に限定され
て存在することになる。
設計されている軸受は、測定盤１０の円周にわたって分
配されたかつ一平面内に配置された球１４からなり、こ
れらの球は測定盤１０に固定されている。各球１４に
は、適当な対向軸受、ここではＶ形の溝１６を有するプ
リズム１５が付設されている。プリズム１５は、そのＶ
形の溝１６がゼロ位置に静止している走査ピン２の長手
方向軸線に対し垂直に延びるように方向づけられ、それ
とともに各球１４は付設されたＶ溝１６の中に限定され
て存在することになる。
【００１４】図２は、図１による三点支持された多座標
走査ヘッドにおける幾何学的比率を示した原理ダイアグ
ラムである。そのような三点軸受を有する走査系（多座
標走査ヘッド）は静的に定められかつ簡単に製造可能で
ある。しかしながら、そのような走査系は、偏り力が方
向によってはファクタ２の周りにばらつきを引き起こす
特性をもっている。これらの異なる偏り力により、走査
ピン２が接触過程のときに種々に曲げられる。この実態
は、定期刊行物「技術的測定」1979年巻の2 号の学術論
文「3-D 走査系の測定不確実性の探究」に詳しく記載さ
れている。
走査ヘッドにおける幾何学的比率を示した原理ダイアグ
ラムである。そのような三点軸受を有する走査系（多座
標走査ヘッド）は静的に定められかつ簡単に製造可能で
ある。しかしながら、そのような走査系は、偏り力が方
向によってはファクタ２の周りにばらつきを引き起こす
特性をもっている。これらの異なる偏り力により、走査
ピン２が接触過程のときに種々に曲げられる。この実態
は、定期刊行物「技術的測定」1979年巻の2 号の学術論
文「3-D 走査系の測定不確実性の探究」に詳しく記載さ
れている。
【００１５】三点軸受においては、その働きは走査ピン
２または測定盤１０を切り換え点まで偏らせるためのそ
の働きは全ての方向において同じである。しかしなが
ら、その働きが算出される元となる両方の倍率器は、最
も望ましくない場合にファクタ２の周りで変化する。そ
の場合、レバーの法則に基づいて偏り経路が大きくかつ
必要な力が小さく、または偏り経路が小さくかつ必要な
力は大きい。
２または測定盤１０を切り換え点まで偏らせるためのそ
の働きは全ての方向において同じである。しかしなが
ら、その働きが算出される元となる両方の倍率器は、最
も望ましくない場合にファクタ２の周りで変化する。そ
の場合、レバーの法則に基づいて偏り経路が大きくかつ
必要な力が小さく、または偏り経路が小さくかつ必要な
力は大きい。
【００１６】360 °の範囲にわたって一様な切り換え挙
動を維持するために、すなわち各接触方向から、同じ切
り換え特性( 接触方向特性) を維持するために、走査球
１１のための同じ偏り経路を達成しなければならない。
偏りという用語は、接触球１１が加工片（物体）Ｏとの
接触からセンサ７、８、９による偏り信号を発するまで
に経なければならない経路と解釈しなければならない。
動を維持するために、すなわち各接触方向から、同じ切
り換え特性( 接触方向特性) を維持するために、走査球
１１のための同じ偏り経路を達成しなければならない。
偏りという用語は、接触球１１が加工片（物体）Ｏとの
接触からセンサ７、８、９による偏り信号を発するまで
に経なければならない経路と解釈しなければならない。
【００１７】偏り経路ＳR は、部分経路、すなわちたわ
み経路ＳV と解放経路ＳA からなっている。走査ピン２
が物体Ｏとの接触過程によりその支持点14/16 から傾け
られる前に、接触力Ｆ1 、Ｆ2 に依存している或る量だ
け走査ピン２が曲がる。センサ７、８、９は、支持点１
４／１６がある平面の上方に存在する。レンズ系９は走
査ピン２の測定盤１０に存在する。走査ピン２の物体Ｏ
との接触過程により、測定盤１０が、支持点１４／１６
がある平面に平行なその平面から傾むけられ、傾斜が充
分であるときにレンズ系９が偏るので、センサ（検知装
置７、８、９ ）が偏り信号を発生する。偏り信号を惹
起するために、レンズ系９を移動せなければならない量
は、実施例については一定であって、行程としてｌ5 で
表される。
み経路ＳV と解放経路ＳA からなっている。走査ピン２
が物体Ｏとの接触過程によりその支持点14/16 から傾け
られる前に、接触力Ｆ1 、Ｆ2 に依存している或る量だ
け走査ピン２が曲がる。センサ７、８、９は、支持点１
４／１６がある平面の上方に存在する。レンズ系９は走
査ピン２の測定盤１０に存在する。走査ピン２の物体Ｏ
との接触過程により、測定盤１０が、支持点１４／１６
がある平面に平行なその平面から傾むけられ、傾斜が充
分であるときにレンズ系９が偏るので、センサ（検知装
置７、８、９ ）が偏り信号を発生する。偏り信号を惹
起するために、レンズ系９を移動せなければならない量
は、実施例については一定であって、行程としてｌ5 で
表される。
【００１８】軸受形状寸法に基づいて、回転軸線Ｄ1 お
よびＤ2 が走査ピン２の軸線から異なった距離だけ隔て
られている。これらの比率は図３からも明らかであり、
走査ピン２の中心軸線から回転軸線Ｄ1 までの間隔はｌ
1 で表され、走査ピン２の中心軸線から回転軸線Ｄ2 ま
での間隔はｌ2 で表され、その際ｌ2 ＝２ｌ1 である。
よびＤ2 が走査ピン２の軸線から異なった距離だけ隔て
られている。これらの比率は図３からも明らかであり、
走査ピン２の中心軸線から回転軸線Ｄ1 までの間隔はｌ
1 で表され、走査ピン２の中心軸線から回転軸線Ｄ2 ま
での間隔はｌ2 で表され、その際ｌ2 ＝２ｌ1 である。
【００１９】センサ７、８、９が同一の行程ｌ5 を達成
するために、図４から明らかなように、走査ピン２の球
１１が回転軸線Ｄ1 の周りに傾けられるときに経路Ｓ1
だけたわまなければならない（球の位置を二点鎖線で示
してある）。そのとき、経路Ｓ1 とＳ2 は間隔ｌ1 とｌ
2 に反比例しており、そのときＳ1 はＳ2 の二倍の大き
さである。このことは、完全に剛性のある構造要素とみ
なされる場合に当てはまる。
するために、図４から明らかなように、走査ピン２の球
１１が回転軸線Ｄ1 の周りに傾けられるときに経路Ｓ1
だけたわまなければならない（球の位置を二点鎖線で示
してある）。そのとき、経路Ｓ1 とＳ2 は間隔ｌ1 とｌ
2 に反比例しており、そのときＳ1 はＳ2 の二倍の大き
さである。このことは、完全に剛性のある構造要素とみ
なされる場合に当てはまる。
【００２０】走査ピン２またはその球１１を前記の経路
Ｓ1 およびＳ2 だけたわませるために、前記経路Ｓ1 と
Ｓ2 に再び反比例する異なる力Ｆ1 とＦ2 が必要であ
る。異なる力Ｆ1 とＦ2 により走査ピン２の種々のたわ
みが生じる。すでに説明したように、走査ピン２の測定
力とたわみの間に線形の関係が存在するので、たわみ経
路ＳV1とＳV2は測定力Ｆ1 とＦ2 に比例する。
Ｓ1 およびＳ2 だけたわませるために、前記経路Ｓ1 と
Ｓ2 に再び反比例する異なる力Ｆ1 とＦ2 が必要であ
る。異なる力Ｆ1 とＦ2 により走査ピン２の種々のたわ
みが生じる。すでに説明したように、走査ピン２の測定
力とたわみの間に線形の関係が存在するので、たわみ経
路ＳV1とＳV2は測定力Ｆ1 とＦ2 に比例する。
【００２１】解放経路ＳA1およびＳA2は、完全に剛性の
ある構成要素とみなしたときに、前記の経路Ｓ1 および
Ｓ2 と一致する。接触方向特性を除くために、偏り経路
ＳR1とＳR2は同じ大きさでなければならない。すなわ
ち、センサ７、８、９が接触信号を発することができる
行程ｌ5 を引き起こすために、接触方向と無関係に、走
査ピン２の球１１は常に同じ量だけ偏らなければならな
い。
ある構成要素とみなしたときに、前記の経路Ｓ1 および
Ｓ2 と一致する。接触方向特性を除くために、偏り経路
ＳR1とＳR2は同じ大きさでなければならない。すなわ
ち、センサ７、８、９が接触信号を発することができる
行程ｌ5 を引き起こすために、接触方向と無関係に、走
査ピン２の球１１は常に同じ量だけ偏らなければならな
い。
【００２２】しかしながら、支持点１４／１６の幾何学
的配置に基づいて、したがって走査ピン２の軸受に基づ
いて、解放経路ＳA1とＳA2は種々の大きさである（実際
解放経路は経路Ｓ1 とＳ2 に対応し、それとともに軸受
により予め与えられる間隔ｌ 1 とｌ2 に反比例する）の
で、たわみ経路ＳV1とＳV2は解放経路ＳA1とＳA2のこの
不同を補償しなければならない。偏り経路ＳR1とＳR2は
同じでなければならない。それ故、たわみ経路ＳV1、Ｓ
V2と解放経路ＳA1、ＳA2の和ＳV1＋ＳA1およびＳV2＋Ｓ
A2は互いに同じでなければならない（ＳR1＝ＳV1＋ＳA1
＝ＳR2＝ＳV2＋ＳA2）。
的配置に基づいて、したがって走査ピン２の軸受に基づ
いて、解放経路ＳA1とＳA2は種々の大きさである（実際
解放経路は経路Ｓ1 とＳ2 に対応し、それとともに軸受
により予め与えられる間隔ｌ 1 とｌ2 に反比例する）の
で、たわみ経路ＳV1とＳV2は解放経路ＳA1とＳA2のこの
不同を補償しなければならない。偏り経路ＳR1とＳR2は
同じでなければならない。それ故、たわみ経路ＳV1、Ｓ
V2と解放経路ＳA1、ＳA2の和ＳV1＋ＳA1およびＳV2＋Ｓ
A2は互いに同じでなければならない（ＳR1＝ＳV1＋ＳA1
＝ＳR2＝ＳV2＋ＳA2）。
【００２３】同じ長さになる偏り経路ＳR1とＳR2を達成
するために、したがって特に走査ピン２のたわみは、合
目的には多座標走査ヘッドの寸法の決定に一緒に含めな
ければならない。走査ピン２／軸受１７のユニットの全
変形パラメータは、結果として生ずる偏り経路ＳR1とＳ
R2に基づいて接触方向特性を除くように選択しなければ
ならない。
するために、したがって特に走査ピン２のたわみは、合
目的には多座標走査ヘッドの寸法の決定に一緒に含めな
ければならない。走査ピン２／軸受１７のユニットの全
変形パラメータは、結果として生ずる偏り経路ＳR1とＳ
R2に基づいて接触方向特性を除くように選択しなければ
ならない。
【００２４】走査ピン／軸受のユニットの変形パラメー
タには、その寸法形状、材料特性、走査ピンのＥモジュ
ール、走査ピンの慣性モーメント、復帰力、偏平率の故
の接触球と加工片の予期すべき材料の組み合わせおよび
−測定精度を必要とする限りでは−前記ユニットの他の
特性が属する。上記の間隔ｌ1 とｌ2 、行程ｌ5 、経路
長Ｓ1 とＳ2 、解放経路ＳA1とＳA2、たわみ経路ＳV1と
ＳV2、結果として生ずる偏り経路ＳR1とＳR2、走査ピン
２の長さＬ2 およびその直径ＴD 、球１１の直径、運動
質量および支持点１４／１６の幾何学的配置の間のつな
がりのための計算数式を、材料強度理論、運動学および
特にてこの原理から導き出すことができる。
タには、その寸法形状、材料特性、走査ピンのＥモジュ
ール、走査ピンの慣性モーメント、復帰力、偏平率の故
の接触球と加工片の予期すべき材料の組み合わせおよび
−測定精度を必要とする限りでは−前記ユニットの他の
特性が属する。上記の間隔ｌ1 とｌ2 、行程ｌ5 、経路
長Ｓ1 とＳ2 、解放経路ＳA1とＳA2、たわみ経路ＳV1と
ＳV2、結果として生ずる偏り経路ＳR1とＳR2、走査ピン
２の長さＬ2 およびその直径ＴD 、球１１の直径、運動
質量および支持点１４／１６の幾何学的配置の間のつな
がりのための計算数式を、材料強度理論、運動学および
特にてこの原理から導き出すことができる。
【００２５】走査ピン２を経路Ｓ ｖ１ だけたわませるた
めには、回転軸線Ｄ１の周りに傾けたときに、力Ｆ１２
と間隔１１の積に同じであるＭ１＝Ｆ１２×１１のモー
メントＭ１が作用しなければならない。このモーメント
は、接触力Ｆ１と走査ピン２の長さＬ２の積から得られ
るモーメントに同じであり、したがってＭ１＝Ｆ１×Ｌ
２になる。
めには、回転軸線Ｄ１の周りに傾けたときに、力Ｆ１２
と間隔１１の積に同じであるＭ１＝Ｆ１２×１１のモー
メントＭ１が作用しなければならない。このモーメント
は、接触力Ｆ１と走査ピン２の長さＬ２の積から得られ
るモーメントに同じであり、したがってＭ１＝Ｆ１×Ｌ
２になる。
【００２６】たわみＳ ｖ１ は材料強度理論（前記参照）
の方程式の置き換えにより得られる。
の方程式の置き換えにより得られる。
【００２７】
【外２】
【００２８】は慣性モーメントとして用いてある。次
に、数値例は第一近似で走査ピンの直径ＴD の計算を示
す。 力Ｆ12＝１０Ｎ 走査ピン長さＬ2 ＝６０ mm 間隔 ｌ1 ＝ ４ mm 行程 ｌ5 ＝ ０，００３ mm 走査ピン材料 鋼 鋼のＥモジュール Ｅ＝２１０．０００ Ｎ／mm2 であ
るとする。
に、数値例は第一近似で走査ピンの直径ＴD の計算を示
す。 力Ｆ12＝１０Ｎ 走査ピン長さＬ2 ＝６０ mm 間隔 ｌ1 ＝ ４ mm 行程 ｌ5 ＝ ０，００３ mm 走査ピン材料 鋼 鋼のＥモジュール Ｅ＝２１０．０００ Ｎ／mm2 であ
るとする。
【００２９】モーメントＭ1 は次のようになる。 Ｍ1 ＝Ｆ12×ｌ1 ＝１０Ｎ×４ mm Ｍ1 ＝４０ mm ＝０．０４Ｎm たわみは次のようになる。
【００３０】
【外３】
【００３１】このたわみは次の値に同じである。
【００３２】
【外４】
【００３３】
【外５】
【００３４】ＴD ＝０，００３．８ m≒４ mm したがって、与えられた数値から、走査ピンの直径４mm
が算出される。
が算出される。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による多座
標走査ヘッドによれば、構成が簡単になり、それにもか
かわらず接触方向誤差の補償を確保することができる。
すなわち、走査ピンのたわみにより生ずる測定誤差を除
去するかまたは無視できるほど小さくなる程度に大幅に
減少させることができる。
標走査ヘッドによれば、構成が簡単になり、それにもか
かわらず接触方向誤差の補償を確保することができる。
すなわち、走査ピンのたわみにより生ずる測定誤差を除
去するかまたは無視できるほど小さくなる程度に大幅に
減少させることができる。
【図１】本発明による多座標走査ヘッドの垂直断面図で
ある。
ある。
【図２】多座標走査ヘッドの原理ダイアグラムである。
【図３】多座標走査ヘッドのもう一つの原理ダイアグラ
ムである。
ムである。
【図４】走査ピンの偏りダイアグラムである。
２ 走査ピン ７，８，９ センサ １１ 球 １２ ばね １４，１５，１６ 支持点 １７ 軸受 Ｏ 物体 Ｆ1 ，Ｆ2 力 ＳA1，ＳA2 解放経路 Ｆ12 復帰力 Ｌ2 走査ピンの長さ ｌ5 行程
フロントページの続き (72)発明者 クルト・フアイヒテインゲル ドイツ連邦共和国、83349 パーリング、 カッツウアルヒエン、26 (56)参考文献 特開 昭53−88754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−82377（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−156207（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/20
Claims (3)
- 【請求項１】 そのゼロ位置を決定する軸受から偏るこ
とが可能な走査ピン（２）を有し、この走査ピンが前記
ゼロ位置へ復帰力（Ｆ１２）により押しやられ、その際 走査ピン（２）が測定盤（１０）に固定され、前記測定
盤は走査ヘッドハウジング（４）に軸受を介して回動可
能に支承され、 前記軸受は、互いに間隔を置いたかつ一平面に配置され
た支持点（１４，１６）からなる多点軸受であり、 互いに間隔を置いた支持点（１４，１６）に基づいて走
査ピン（２）をそのゼロ位置から偏らせるための力（Ｆ
１，Ｆ２）が物体（０）への走査ピン（２）の接触方向
に依存しており、 物体（０）が走査ピン（２）の自由端と接触したとき
に、測定盤（１０）が第一の接触方向に第一の回転軸線
（Ｄ１）を中心として傾けられかつ第二の接触方向に第
二の回転軸線（Ｄ２）を中心として傾けられ、その際回
転軸線（Ｄ１，Ｄ２）は復帰力（Ｆ１２）の作用線から
異なる距離だけ離れており、 測定盤（１０）の定められた行程（１５）のときに接触
パルスが発信され、 支持点（１４，１６）の幾何学的配置により引き起こさ
れる種々の偏り経路が走査ピン（２）と軸受（１７）の
ユニットの変形により補償されることにより、両方の回
転軸線（Ｄ１，Ｄ２）を中心として傾けられたときに接
触パルスを発信するために走査ピン（２）の端部の偏り
経路がそれぞれ同じであることを特徴とする多座標走査
ヘッド。 - 【請求項２】 復帰力（Ｆ１２）の作用線が走査ピン
（２）の中心軸線であることを特徴とする請求項１によ
る多座標走査ヘッド。 - 【請求項３】 走査ピン（２）の直径が支持点（１４，
１５）の幾何学的配置、走査ピン（２）の材料と長さ、
行程（１５）および復帰力（Ｆ１２）に依存して選択さ
れることにより、種々の偏り経路を走査ピンの変形によ
り補償することを特徴とする請求項１または２の多座標
走査ヘッド。
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