JP4118660B2 - トリガプローブおよびトリガプローブの組立て方法 - Google Patents
トリガプローブおよびトリガプローブの組立て方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリガプローブに関するものであり、該トリガプローブは通常、計測機械に利用され、プローブのスタイラスと計測すべき部品との間の接触を検出するのに使用されるものである。本発明は、このようなプローブの組立て方法にも関するものである。
【０００２】
トリガプローブは、電気機械的な、計測用エレメントであり、該エレメントは、その利用に限られるものではなく、機械的な部品の生産ラインにおいて、例えば生産機械の調整や品質の検査のために広く利用されている。該トリガプローブは、寸法の正確な審査、あるいは表面や生産ロットの規格合致性の検査に使用される。
【０００３】
【従来の技術】
トリガプローブは通常、計測機械の可動アームに固定されており、その位置は例えば容量性、誘導性、磁気性、またはオプトエレクトロニクスなどの計測システムを使って正確に測定されている。計測機械のアームは、プローブのスタイラスが部品あるいは計測すべき表面と接触するまで、定められた軌道に従って空間において位置を変えられる。接触の際、計測用の偏向力は、スタイラスに押し当てられ、このように、スタイラスはその最初の静止位置から離れる。検出用電気回路は、このとき閉じているかあるいは開いており、また信号は一般的に、一方では例えば光信号の形で利用者に、他方では計測機械のソフトウェアに送られるが、該計測機械は、このように計測システムのデータを使って、与えられた座標系における接触点の座標を測定するものである。ソフトウェアは、つぎに二つの計測点間の距離を計算すること、そして特定の場合においては、計測すべき物体を一連の計測点を使って二次元または三次元で表すことを可能にする。
【０００４】
他の実施例において、トリガプローブは、表面や生産ロットの規格合致性の検査に使用される。プローブは、不動のエレメントに固定されており、表面や一連の部品は、スタイラスにそっと触れる仕方でプローブの前に次々と続く。もし表面が不ぞろいであったりあるいは部品が規格内の寸法でないならば、プローブのスタイラスは、スタイラスをその静止位置から離れる力を受けることになり、このように、プローブの検出用電気回路により発信される信号は変更されることになる。
【０００５】
トリガプローブの主要なエレメントは、通常は、固定子、スタイラス、および検出用電気回路である。
【０００６】
固定子は、固定用エレメントに対して固定しており、この固定用エレメントは一般的に、プローブのケースに組み入れられており、プローブを例えば計測機械の可動アームに固定することを可能にするものである。
【０００７】
スタイラスは力学的なエレメントであり、計測すべき表面または部品と接触することを目的としている。スタイラスは、弾性のエレメントにより、固定子に対する静止位置において保持される。この静止位置は、定められており、かつ再現可能である。スタイラスは、単数または複数の自由度を固定子に対し有している。計測すべき表面との接触の際、計測用の偏向力はスタイラスにかかるが、該スタイラスは、固定子に対する単数または複数のそれらの自由度に応じて、その静止位置から離れる。力がスタイラスに押し当てられなくなると、スタイラスはその静止位置に戻る。
【０００８】
検出用電気回路は、スタイラスのその静止位置に対する動きの検出に使用される。検出用電気回路は、少なくとも一つのスイッチを有し、該スイッチは、一定の場合においてスタイラスが静止位置にあるときに閉じるかもしくは開くの状態にあり、スタイラスがこの静止位置に対し偏向状態のとき、その逆の状態であるものである。検出用電気回路のインピーダンスの変化は、信号の処理回路により検出されて処理されるが、該信号の処理回路は、そのあとで情報を利用者に、もしくは必要があれば計算ソフトウェアに伝達するものであり、該計算ソフトウェアは、情報を計測システムのデータと組合わせて処理することとなるものである。
【０００９】
スタイラスと計測すべき表面または部品との間の接触を検出する精度と速さは、大部分は検出用電気回路のインピーダンスの変化が信号の処理回路により検出され、かつ処理される精度および速さによる。それはしかし、プローブの各エレメントの製法の品質、それらの組立ての精度、および、かつてのそれらの管理にもよる。
【００１０】
したがって、スイッチのコンタクトエレメントの位置決めと固定が、この精度においてきわめて重要な役割を果たしていることが容易に理解できることとなる。
【００１１】
コンタクトエレメントは、一般に導電性の球体エレメントから成り、該エレメントの固定子の支えへの配置は、時間がかかる緻密な作業であり、それゆえコスト高になる。
【００１２】
特許文献１（米国特許第４，２７０，２７５号明細書）は、例えば一つのトリガプローブを提案しているが、ここにおいて、スイッチのコンタクトエレメントは、接着された導電性材料の球体から成り、例えばエポキシ樹脂を使って固定子の収納部においてなされている。検出用電気回路を補う接続用エレメントは、スイッチを直列で接続する柔軟な導体である。この特許文献１は、接触がどのような仕方で球体と柔軟な導体の間で確実になるかを明確にしていない。柔軟な導体が、組立ての前に球体にはんだ付けまたは接着される場合には、組立ての操作の際に球体から離れたりまたは壊れるおそれがあるし、また、球体と柔軟な導体の間との固定点が、作業の終わりに正しく方向づけられていることを保証するのは難しい。さらに、銅線の堅い金属球体へのはんだ付けは困難で、接着はあまり頼りにならない。もし線が、単純に接着剤に包まれて球体と接触が保たれるなら、接触の品質は保証するのが困難であるし、また、柔軟な線は、使っているうちに壊れたりそれらの収納部から離れ、このように、球体との接触を失う可能性がある。したがって、検討される解決法がどうであろうと、それは作業もしくは緻密な作業の連続であり、プローブの価格を大幅に上げるものである。
【００１３】
特許文献２（米国特許第６，２７５，０５３号明細書）は、固定子において定められた奥行きの収納部に挿入され、そしてトリガプローブのケースによりこれら収納部内に保持される球体から成るコンタクトエレメントを提案することによって、これらの問題を改善しようとしている。このように構成されるスイッチは、球体とケースの間に押し込まれるフレキシブルな接続用エレメントにより直列に接続される。しかしながら、このような実施には、いくつも重大な不都合がある。
【００１４】
まず初めに、球体の収納部は複雑な形をしているが、それは球体の収納部は、球体を位置に保持するのに十分な程に閉じ、かつ、球体が接触されるに十分な程に開いていなければならないからであり、この接触は、一方ではスタイラスが静止位置にあるときにスイッチを閉じる導電性エレメントにより、他方では検出用電気回路を補うフレキシブルな接続用エレメントによるものである。収納部の寸法、とりわけそれらの奥行きは、収納部への取付けの後、球体がそのケースにおいて動けなくなるように、また、球体が十分な圧力を及ぼしてフレキシブルな接続用エレメントとの良好な接触を確立するように、十分に精密である必要もある。これらの理由により、この特許文献２において様々な実施例に従って記述されたようなプローブの固定子の製法は、コストがかかり緻密である。
【００１５】
このようなプローブの組立ても同様に緻密な作業である、というのは検出用電気回路の全てのエレメントが、該回路が正しく構成され機能的であるために、正確に一直線上に並べられなければならないからである。
【００１６】
さらに、球体とフレキシブルな接続用エレメントとの間の接触が単なる圧力により実現されており、球体および／または接続用エレメントは、経時的にそれらの接触点で酸化する傾向をもつようになり、それに伴い検出用電気回路のインピーダンスは変更され、ついにプローブの良好な働きを妨げるまでになる。
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第４，２７０，２７５号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，２７５，０５３号明細書
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トリガプローブにおいて、コンタクトエレメントの電気接触と位置決めを、より精密確実にするとともに、その組立作業にかかる経済性を図ることを課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では以下の各手段を提案するものである。
第１には、計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有することを特徴とする、トリガプローブを提案し、
第２には、前記接続用エレメントが、前記コンタクトエレメントにはんだ付けもしくは蝋付けされていることを提案し、
第３には、前記接続用エレメントおよび前記コンタクトエレメントが、同一部材で構成されることを提案し、
第４には、前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントにはんだ付けされた柔軟な電気の導体によって補い合い完成するものとなることを提案し、
第５には、前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントに対する圧力により印加される導電性の材料のばねにより補い合い完成するものとなることを提案し、
第６には、前記接続用エレメントが、該接続用エレメントの端のそれぞれと連結するコンタクトエレメントを含むことを提案し、
第７には、計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有するトリガプローブの組立て方法であって、
固定子に少なくとも一つのコンタクトエレメントを、電気回路の接続用エレメントを使って配置することの過程を含むことを特徴とする、トリガプローブの組立て方法を提案し、
第８には、前項の組立て方法において、コンタクトエレメントの前記配置が、取付け工 具を使って行われ、該取付け工具は前記接続用エレメントを、前記コンタクトエレメントを前記収納部に挿入することを可能にする位置において保持するものであることを提案するものである。
【００２０】
なお、本発明の各手段の要点は、以下のとおりである。
第１の手段として、
プローブであり、
固定子（１）；
スタイラス（２）を含み、該スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性のエレメントにより保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラス（２）は前記静止位置から計測用の偏向力に対応して移動すること、および、前記力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ；
検出用電気回路が、少なくとも一つのスイッチおよび接続用エレメント（４）を、前記少なくとも一つのスイッチとして統合され、前記少なくとも一つのスイッチが、前記スタイラス（２）が前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラス（２）が前記静止位置に対して偏向状態であるときには、逆の状態にあり、前記少なくとも一つのスイッチがコンタクトエレメント（３）を含み、少なくとも一つの前記コンタクトエレメント（３）が少なくとも一つの前記接続用エレメント（４）に連結されたものである、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が剛体であることを特徴とする、プローブを提案するものである。
【００２１】
第２の手段として、第１の手段に加えて、
少なくとも一つの前記スイッチが、二つのコンタクトエレメント（３）を含み、該二つのコンタクトエレメントは、それらを他のスイッチのコンタクトエレメント（３）に、電気的に接続するためにそれぞれ一つの剛体の接続用エレメント（４）につながっている、プローブを提案するものである。
【００２２】
第３の手段として、第１の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、前記少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）に、金属接合、すなわちはんだ付けもしくは蝋付けされている、プローブを提案するものである。
【００２３】
第４の手段として、第２の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）および前記少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）が、同じ部品の二つの部分を構成する、プローブを提案するものである。
【００２４】
第５の手段として、第２の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、剛体の金属製棒から成る、プローブを提案するものである。
【００２５】
第６の手段として、第５の手段に加えて、
前記検出用電気回路が、前記接続用エレメント（４）にはんだ付けされた柔軟な電気の導体（５）によって補い合って完成されたものとなる、プローブを提案するものである。
【００２６】
第７の手段として、第５の手段に加えて、
前記検出用電気回路が、前記接続用エレメント（４）に対する圧力により印加される導電性の材料のばねにより補い合って完成されたものとなる、プローブを提案するものである。
【００２７】
第８の手段として、第１の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、該接続用エレメントの端のそれぞれと連結された一つのコンタクトエレメント（３）を含む、プローブを提案するものである。
【００２８】
第９の手段として、
プローブの組立て方法であり、以下の過程を含む方法：
固定子（１）に、少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）を、検出用電気回路の少なくとも一つの接続用エレメント（４）を使って配置することを提案するものである。
【００２９】
第１０の手段として、第９の手段に加えて
少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）の前記配置が、取付け工具を使って行われ、該取付け工具は少なくとも一つの接続用エレメント（４）を、少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）をその収納部に挿入することを可能にする位置において保持するものである、プローブの組立て方法を提案するものである。
【００３０】
【実施例】
本発明は、例として与えられる付属の図面により説明される詳細な説明を読むことにより、更に理解されるであろう。
【００３１】
図１は、本発明で推奨される実施例の主要なエレメントの図を表している。
【００３２】
図２は、軸Ｉ−Ｉにそった、図１の断面図を表している。
【００３３】
図３は、軸ＩＩ―ＩＩにそった、図１の断面図を表している。
【００３４】
図４は、軸ＩＩＩ−ＩＩＩにそった、図１の断面図を表している。
【００３５】
図５は、プローブの検出用電気回路の原理の概要図を表している。
【００３６】
本発明の推奨実施例は、Ｂｏｙｓの結合の原理に基づいて製造されたトリガプローブであり、該スタイラス２が外側の偏向力の作用により、与えられた座標系の三次元において、その静止位置から向きを変えることができるものである。
【００３７】
このようなトリガプローブは、スタイラス２と、スタイラスの支持体２０と、ケースの一部を成す固定子１と、保持機構２２と、案内子６と、検出用電気回路（図５）との主要なエレメントを有している。
【００３８】
スタイラス２は、軸に従って延び、かつ球体により終端される部品から成り、該球体の幾何学的中心の位置は完全に反復性がある。
【００３９】
スタイラス支持体２０は、スタイラス２を支えることを目的としている。スタイラス２は、スタイラス支持体にねじ留めされており、したがって、応用例に応じてまたは損傷の場合には容易に替えることができる。スタイラス支持体２０は、同様に軸の周りに幾何学的に製造されており、そしてスタイラス２がスタイラス支持体２０にねじ留めされているとき、二つの部分の軸は一直線上にある。スタイラス支持体２０は導電性材料のピン２１を三つ含んでおり、それらのピンは間で互いに絶縁されている。三つのピン２１は、スタイラス支持体２０の軸に垂直な穴に固定されており、また、その円周上に規則的な間隔で並べられる。第一の実施例において、スタイラス支持体２０は絶縁材料で製造されており、三つのピン２１の間での互いの絶縁を導いている。第二の実施例において、スタイラス支持体２０は、例えばアルミニウムのような導電性の材料で製造され、各ピン２１は、スタイラス支持体２０の陽極酸化処理により、または、各ピンの固定の前あるいはその時に絶縁材料を付加することにより絶縁される。
【００４０】
固定子１は、固定用エレメント１１に対して固定されているが、それにより、プローブを、例えば計測機械の可動アームに固定することが可能となっている。このように、固定子１の位置は、固定用エレメントに、広義では例えば計測機械の可動アームに、相対的に固定されている。固定子１は六つの収納部を含み、該六つの収納部は、それぞれが一つずつのコンタクトエレメント３を受けることを目的としている。スタイラスのもっとも小さい運きを迅速に検出するために、これらの六つの収納部は、スタイラス２の球体２３のできるだけ近くに位置しており、したがって、距離ｄを小さくする。製造の精度の理由から、固定子１は、好ましくはアルミニウムで製造されており、それに加え、コンタクトエレメント間に良好な電気の絶縁を保証するために陽極酸化処理されている。
【００４１】
保持機構２２は、ばね２２０からなるが、該ばねは一方の側でわずかに応力を受けてふた２２２を押し、もう一方は、スタイラス支持体２０の中心を押す円錐体２２１で終端されており、このことにより、スタイラス支持体の中心の心出しをし、その静止位置に保持することを可能にしている。ばね２２０の応力は、ねじ２２４を使って調整することができるが、このねじはふた６３に対するふた２２２の位置を変更することを可能にするものである。
【００４２】
案内子６は、絶縁材料で作られる。案内子６は本来円筒形であり、スタイラス支持体２０および保持機構２２を収めることを可能にするが、該保持機構は、スタイラス２をその静止位置に保持するのに役立つものである。三つの切欠部６１は、案内子６の周囲において分配されるが、それはスタイラス支持体２０のピン２１を収め、また、スタイラス２への計測用の偏向力の押し当ての際のピンの運きを導くためである。各切欠部６１の各側には、穴６０があり、この穴は、接続用エレメント４の収納のために準備されたものである。
【００４３】
トリガプローブの検出用電気回路は、電気的に直列で取付けられた六つの接触点を含む。これらの六つの接触点は、三つのスイッチとして見ることができ、それは図５において表されている通りであり、Ｂｏｙｓの結合の原理として、知られている。それぞれが二つのコンタクトエレメント３および一つの接触器を含み、該接触器は、本発明の推奨実施例において、スタイラス支持体２０のピン２１のうちの一つにより具体化されるものである。スイッチは、図５の概要に従って、剛体の接続用エレメント４および柔軟な導体５により、その間で互いにつながっている。スイッチのコンタクトエレメント３は、金属製の球体である。各コンタクトエレメント３は、接続用エレメント４にはんだ付けされるが、該接続用エレメントは、剛体の、また場合によってコンタクトエレメント３の近くでわずかにＬ字型に曲げられる金属製の棒で形成されるものである。コンタクトエレメント３への接続用エレメント４のはんだ付けは、好ましくは蝋付け、すなわち火炎で溶解する溶接棒を使ってなされるが、その溶解点は、組み立てるべきエレメントの溶解点より低いものである。コンタクトエレメント３および接続用エレメント４は、ただ一度の作業で加工された部品の二つの部分であることもできる。
【００４４】
プローブの組立ての際、ごく少量の接着剤、例えばエポキシ樹脂が各コンタクトエレメント３の収納部（図１の下部両側の凹部）のそれぞれに置かれる。各コンタクトエレメント３にはんだ付けされた各接続用エレメント４は、図示されていない取付け工具に保持されるが、該取付け工具は、案内子６の製造に類似した製造のものである。取付け工具は、案内子６の穴６０と同じ仕方で置かれる円筒形の収納部を含む。接続用エレメント４は、これらの収納部に挿入されて保持され、このようにコンタクトエレメント３の位置が決定する。取付け工具は、つぎに固定子１の中に差し込むことで、各コンタクトエレメント３を固定子１の収納部に導き、そしてそこに接着剤が完全に乾くまで保持するようにする。取付け工具は、このように剛体の接続用エレメント４のおかげで、六つのコンタクトエレメントを同時に接着する際の案内および保持を可能にする。球体の位置は、このように正確に収納部によって定義される。仮のピンは、最終的なピン２１に類似しており、接着の間、利用することができる。
【００４５】
接着剤が一旦乾くと、取付け工具は取り去られる。スタイラス支持体２０は、案内子６に挿入されるが、スタイラス支持体２０の位置は、切欠部６１におけるピン２１の配置により決定されている。案内子６はつぎに、取付け用部品の所定の位置に置かれるが、接続用エレメント４は、したがって穴６０の中に挿入されている。検出用電気回路は、柔軟な導体５の、接続用エレメント４の端へのはんだ付けにより補われているが、該エレメントの端は、図５の概略図によるとコンタクトエレメント３の反対側にある。つぎに、保持機構２２は、スタイラス支持体２０にねじを押し当て、案内子６のふたを閉めることにより取付けられる。ばね２２０の応力は、ねじ２２４により調整される。最後に、組立ては、ケース１０の最上部のねじ留めにより仕上がる。
【００４６】
スタイラス２が静止位置にあるとき、三つの各ピン２１は、それぞれは二つのコンタクトエレメント３と接触しており、該二つのコンタクトエレメントは中でピンが移動することができる切欠部６１を一部ふさいでおり、この切欠部ごとに各スイッチが閉じられることになり、したがって検出用電気回路は閉じられる。
【００４７】
スタイラス２へ計測用の偏向力を押し当てる場合、スタイラスはその静止位置から外れ、このことにより、スタイラス支持体２０の三つのピン２１の少なくとも一つが、切欠部６１の中で移動するという結果がもたらされ、該切欠部は、該ピンにとって案内の役目を果たし、また対応するコンタクトエレメント３から離れるものである、このように、少なくとも一つのスイッチが開かれる。検出用電気回路はそのとき開かれており、信号処理回路７により検出され処理される。
【００４８】
計測用の偏向力がスタイラス２に最早かかっていないとき、スタイラスは保持機構２２の作用によりその静止位置に戻り、このように全てのスイッチが元のように閉じられる。検出用電気回路は、改めて閉じられる。
【００４９】
第二の実施例において、柔軟な導体５は、図示されていないフレキシブルな導体に替えられるが、該フレキシブルな導体は、接続用エレメントの端に対して圧力により印加され、また、ケース１０の最上部により位置に保持されるものである。
【００５０】
第三の実施例において、隣接した二つのスイッチ間の接続は、ただ一つの剛体の接続用エレメントにより確実になっており、該剛体の接続用エレメントは、両端のそれぞれに、つながれるスイッチのうちの一つのためのコンタクトエレメントを持っている。該実施例は、柔軟な導体５のはんだ付けを避け、したがって組立てに必要な作業の数が減らされる。
【００５１】
本発明によるプローブの組立ての際、コンタクトエレメント３の位置決めおよび固定は、接続用エレメント４が剛性であることでより大いに容易になっているが、該接続用エレメントは、適合した取付け工具が、コンタクトエレメントを固定子１のそれらの収納部に容易に置くことを可能にするものであって、これは、これらの収納部が固定子１の奥のその位置により容易に手が届かない場合でも同様である。
【００５２】
検出用電気回路の全てのエレメントは、スイッチを開閉するピン２１は別にして、その間で互いにはんだ付けしている。したがって、検出用電気回路の品質の悪化をまねく接触点での酸化のおそれは取り除かれ、このことにより、このようなプローブの寿命は長くなる。
【００５３】
上記の実施例は全て、三次元のトリガプローブを説明している。しかしながら当業者は、本発明の原理が、二次元または一次元のトリガプローブにも適用することができることを理解するだろう。
【００５４】
本発明の他の実施例において、トリガプローブは検出用電気回路を持っているが、そのスイッチは、電気的に並列に取付けられ、またスタイラスが静止位置にあるとき全て開いているものである。スタイラスが計測用の偏向力の作用によりその静止位置から外れているとき、スイッチの少なくとも一つは閉じ、このように検出用電気回路のインピーダンスが変えられる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたようなトリガプローブおよびリガプローブの組立て方法を提案するが、検出用電気回路を構成する剛体の特定の接続用エレメントが、スイッチのコンタクトエレメントと直接連結され、これらのコンタクトエレメントの位置決めに関与するという理由で、その組立てを大いに容易にするものである。組立ての際、コンタクトエレメントは接続用エレメントを使って取付け工具において保持され、このようにそれらの位置決めとそれらの固定がただ一度の作業で可能にする。本発明により提案されるプローブは、コンタクトエレメントが接続用エレメントに、はんだ付けされることで、接触点での酸化の問題も避けている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るトリガプローブの推奨実施例の主要な要素の図を表している。
【図２】 軸Ｉ−Ｉに従った、図１の断面図を表している。
【図３】 軸ＩＩ−ＩＩに従った、図１の断面図を表している。
【図４】 軸ＩＩＩ−ＩＩＩに従った、図１の断面図を表している。
【図５】 本発明に係るプローブの検出用電気回路の原理の概要を表している。
【符号の説明】
１．固定子 ２．スタイラス ３．コンタクトエレメント
４．接続用エレメント ５．導体 ６．案内子
７．信号処理回路
１０．ケース １１．固定用エレメント ２０．スタイラス支持体
２１．ピン ２２．保持機構 ２３．球体
６０．穴、開口部 ６１．切欠部 ６３．ふた
２２０．ばね ２２１．円錐体 ２２２．ふた ２２４．ねじ
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリガプローブに関するものであり、該トリガプローブは通常、計測機械に利用され、プローブのスタイラスと計測すべき部品との間の接触を検出するのに使用されるものである。本発明は、このようなプローブの組立て方法にも関するものである。
【０００２】
トリガプローブは、電気機械的な、計測用エレメントであり、該エレメントは、その利用に限られるものではなく、機械的な部品の生産ラインにおいて、例えば生産機械の調整や品質の検査のために広く利用されている。該トリガプローブは、寸法の正確な審査、あるいは表面や生産ロットの規格合致性の検査に使用される。
【０００３】
【従来の技術】
トリガプローブは通常、計測機械の可動アームに固定されており、その位置は例えば容量性、誘導性、磁気性、またはオプトエレクトロニクスなどの計測システムを使って正確に測定されている。計測機械のアームは、プローブのスタイラスが部品あるいは計測すべき表面と接触するまで、定められた軌道に従って空間において位置を変えられる。接触の際、計測用の偏向力は、スタイラスに押し当てられ、このように、スタイラスはその最初の静止位置から離れる。検出用電気回路は、このとき閉じているかあるいは開いており、また信号は一般的に、一方では例えば光信号の形で利用者に、他方では計測機械のソフトウェアに送られるが、該計測機械は、このように計測システムのデータを使って、与えられた座標系における接触点の座標を測定するものである。ソフトウェアは、つぎに二つの計測点間の距離を計算すること、そして特定の場合においては、計測すべき物体を一連の計測点を使って二次元または三次元で表すことを可能にする。
【０００４】
他の実施例において、トリガプローブは、表面や生産ロットの規格合致性の検査に使用される。プローブは、不動のエレメントに固定されており、表面や一連の部品は、スタイラスにそっと触れる仕方でプローブの前に次々と続く。もし表面が不ぞろいであったりあるいは部品が規格内の寸法でないならば、プローブのスタイラスは、スタイラスをその静止位置から離れる力を受けることになり、このように、プローブの検出用電気回路により発信される信号は変更されることになる。
【０００５】
トリガプローブの主要なエレメントは、通常は、固定子、スタイラス、および検出用電気回路である。
【０００６】
固定子は、固定用エレメントに対して固定しており、この固定用エレメントは一般的に、プローブのケースに組み入れられており、プローブを例えば計測機械の可動アームに固定することを可能にするものである。
【０００７】
スタイラスは力学的なエレメントであり、計測すべき表面または部品と接触することを目的としている。スタイラスは、弾性のエレメントにより、固定子に対する静止位置において保持される。この静止位置は、定められており、かつ再現可能である。スタイラスは、単数または複数の自由度を固定子に対し有している。計測すべき表面との接触の際、計測用の偏向力はスタイラスにかかるが、該スタイラスは、固定子に対する単数または複数のそれらの自由度に応じて、その静止位置から離れる。力がスタイラスに押し当てられなくなると、スタイラスはその静止位置に戻る。
【０００８】
検出用電気回路は、スタイラスのその静止位置に対する動きの検出に使用される。検出用電気回路は、少なくとも一つのスイッチを有し、該スイッチは、一定の場合においてスタイラスが静止位置にあるときに閉じるかもしくは開くの状態にあり、スタイラスがこの静止位置に対し偏向状態のとき、その逆の状態であるものである。検出用電気回路のインピーダンスの変化は、信号の処理回路により検出されて処理されるが、該信号の処理回路は、そのあとで情報を利用者に、もしくは必要があれば計算ソフトウェアに伝達するものであり、該計算ソフトウェアは、情報を計測システムのデータと組合わせて処理することとなるものである。
【０００９】
スタイラスと計測すべき表面または部品との間の接触を検出する精度と速さは、大部分は検出用電気回路のインピーダンスの変化が信号の処理回路により検出され、かつ処理される精度および速さによる。それはしかし、プローブの各エレメントの製法の品質、それらの組立ての精度、および、かつてのそれらの管理にもよる。
【００１０】
したがって、スイッチのコンタクトエレメントの位置決めと固定が、この精度においてきわめて重要な役割を果たしていることが容易に理解できることとなる。
【００１１】
コンタクトエレメントは、一般に導電性の球体エレメントから成り、該エレメントの固定子の支えへの配置は、時間がかかる緻密な作業であり、それゆえコスト高になる。
【００１２】
特許文献１（米国特許第４，２７０，２７５号明細書）は、例えば一つのトリガプローブを提案しているが、ここにおいて、スイッチのコンタクトエレメントは、接着された導電性材料の球体から成り、例えばエポキシ樹脂を使って固定子の収納部においてなされている。検出用電気回路を補う接続用エレメントは、スイッチを直列で接続する柔軟な導体である。この特許文献１は、接触がどのような仕方で球体と柔軟な導体の間で確実になるかを明確にしていない。柔軟な導体が、組立ての前に球体にはんだ付けまたは接着される場合には、組立ての操作の際に球体から離れたりまたは壊れるおそれがあるし、また、球体と柔軟な導体の間との固定点が、作業の終わりに正しく方向づけられていることを保証するのは難しい。さらに、銅線の堅い金属球体へのはんだ付けは困難で、接着はあまり頼りにならない。もし線が、単純に接着剤に包まれて球体と接触が保たれるなら、接触の品質は保証するのが困難であるし、また、柔軟な線は、使っているうちに壊れたりそれらの収納部から離れ、このように、球体との接触を失う可能性がある。したがって、検討される解決法がどうであろうと、それは作業もしくは緻密な作業の連続であり、プローブの価格を大幅に上げるものである。
【００１３】
特許文献２（米国特許第６，２７５，０５３号明細書）は、固定子において定められた奥行きの収納部に挿入され、そしてトリガプローブのケースによりこれら収納部内に保持される球体から成るコンタクトエレメントを提案することによって、これらの問題を改善しようとしている。このように構成されるスイッチは、球体とケースの間に押し込まれるフレキシブルな接続用エレメントにより直列に接続される。しかしながら、このような実施には、いくつも重大な不都合がある。
【００１４】
まず初めに、球体の収納部は複雑な形をしているが、それは球体の収納部は、球体を位置に保持するのに十分な程に閉じ、かつ、球体が接触されるに十分な程に開いていなければならないからであり、この接触は、一方ではスタイラスが静止位置にあるときにスイッチを閉じる導電性エレメントにより、他方では検出用電気回路を補うフレキシブルな接続用エレメントによるものである。収納部の寸法、とりわけそれらの奥行きは、収納部への取付けの後、球体がそのケースにおいて動けなくなるように、また、球体が十分な圧力を及ぼしてフレキシブルな接続用エレメントとの良好な接触を確立するように、十分に精密である必要もある。これらの理由により、この特許文献２において様々な実施例に従って記述されたようなプローブの固定子の製法は、コストがかかり緻密である。
【００１５】
このようなプローブの組立ても同様に緻密な作業である、というのは検出用電気回路の全てのエレメントが、該回路が正しく構成され機能的であるために、正確に一直線上に並べられなければならないからである。
【００１６】
さらに、球体とフレキシブルな接続用エレメントとの間の接触が単なる圧力により実現されており、球体および／または接続用エレメントは、経時的にそれらの接触点で酸化する傾向をもつようになり、それに伴い検出用電気回路のインピーダンスは変更され、ついにプローブの良好な働きを妨げるまでになる。
【００１７】
【特許文献１】
米国特許第４，２７０，２７５号明細書
【特許文献２】
米国特許第６，２７５，０５３号明細書
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、トリガプローブにおいて、コンタクトエレメントの電気接触と位置決めを、より精密確実にするとともに、その組立作業にかかる経済性を図ることを課題とするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では以下の各手段を提案するものである。
第１には、計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有することを特徴とする、トリガプローブを提案し、
第２には、前記接続用エレメントが、前記コンタクトエレメントにはんだ付けもしくは蝋付けされていることを提案し、
第３には、前記接続用エレメントおよび前記コンタクトエレメントが、同一部材で構成されることを提案し、
第４には、前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントにはんだ付けされた柔軟な電気の導体によって補い合い完成するものとなることを提案し、
第５には、前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントに対する圧力により印加される導電性の材料のばねにより補い合い完成するものとなることを提案し、
第６には、前記接続用エレメントが、該接続用エレメントの端のそれぞれと連結するコンタクトエレメントを含むことを提案し、
第７には、計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有するトリガプローブの組立て方法であって、
固定子に少なくとも一つのコンタクトエレメントを、電気回路の接続用エレメントを使って配置することの過程を含むことを特徴とする、トリガプローブの組立て方法を提案し、
第８には、前項の組立て方法において、コンタクトエレメントの前記配置が、取付け工 具を使って行われ、該取付け工具は前記接続用エレメントを、前記コンタクトエレメントを前記収納部に挿入することを可能にする位置において保持するものであることを提案するものである。
【００２０】
なお、本発明の各手段の要点は、以下のとおりである。
第１の手段として、
プローブであり、
固定子（１）；
スタイラス（２）を含み、該スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性のエレメントにより保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラス（２）は前記静止位置から計測用の偏向力に対応して移動すること、および、前記力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ；
検出用電気回路が、少なくとも一つのスイッチおよび接続用エレメント（４）を、前記少なくとも一つのスイッチとして統合され、前記少なくとも一つのスイッチが、前記スタイラス（２）が前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラス（２）が前記静止位置に対して偏向状態であるときには、逆の状態にあり、前記少なくとも一つのスイッチがコンタクトエレメント（３）を含み、少なくとも一つの前記コンタクトエレメント（３）が少なくとも一つの前記接続用エレメント（４）に連結されたものである、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が剛体であることを特徴とする、プローブを提案するものである。
【００２１】
第２の手段として、第１の手段に加えて、
少なくとも一つの前記スイッチが、二つのコンタクトエレメント（３）を含み、該二つのコンタクトエレメントは、それらを他のスイッチのコンタクトエレメント（３）に、電気的に接続するためにそれぞれ一つの剛体の接続用エレメント（４）につながっている、プローブを提案するものである。
【００２２】
第３の手段として、第１の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、前記少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）に、金属接合、すなわちはんだ付けもしくは蝋付けされている、プローブを提案するものである。
【００２３】
第４の手段として、第２の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）および前記少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）が、同じ部品の二つの部分を構成する、プローブを提案するものである。
【００２４】
第５の手段として、第２の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、剛体の金属製棒から成る、プローブを提案するものである。
【００２５】
第６の手段として、第５の手段に加えて、
前記検出用電気回路が、前記接続用エレメント（４）にはんだ付けされた柔軟な電気の導体（５）によって補い合って完成されたものとなる、プローブを提案するものである。
【００２６】
第７の手段として、第５の手段に加えて、
前記検出用電気回路が、前記接続用エレメント（４）に対する圧力により印加される導電性の材料のばねにより補い合って完成されたものとなる、プローブを提案するものである。
【００２７】
第８の手段として、第１の手段に加えて、
前記少なくとも一つの接続用エレメント（４）が、該接続用エレメントの端のそれぞれと連結された一つのコンタクトエレメント（３）を含む、プローブを提案するものである。
【００２８】
第９の手段として、
プローブの組立て方法であり、以下の過程を含む方法：
固定子（１）に、少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）を、検出用電気回路の少なくとも一つの接続用エレメント（４）を使って配置することを提案するものである。
【００２９】
第１０の手段として、第９の手段に加えて
少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）の前記配置が、取付け工具を使って行われ、該取付け工具は少なくとも一つの接続用エレメント（４）を、少なくとも一つのコンタクトエレメント（３）をその収納部に挿入することを可能にする位置において保持するものである、プローブの組立て方法を提案するものである。
【００３０】
【実施例】
本発明は、例として与えられる付属の図面により説明される詳細な説明を読むことにより、更に理解されるであろう。
【００３１】
図１は、本発明で推奨される実施例の主要なエレメントの図を表している。
【００３２】
図２は、軸Ｉ−Ｉにそった、図１の断面図を表している。
【００３３】
図３は、軸ＩＩ―ＩＩにそった、図１の断面図を表している。
【００３４】
図４は、軸ＩＩＩ−ＩＩＩにそった、図１の断面図を表している。
【００３５】
図５は、プローブの検出用電気回路の原理の概要図を表している。
【００３６】
本発明の推奨実施例は、Ｂｏｙｓの結合の原理に基づいて製造されたトリガプローブであり、該スタイラス２が外側の偏向力の作用により、与えられた座標系の三次元において、その静止位置から向きを変えることができるものである。
【００３７】
このようなトリガプローブは、スタイラス２と、スタイラスの支持体２０と、ケースの一部を成す固定子１と、保持機構２２と、案内子６と、検出用電気回路（図５）との主要なエレメントを有している。
【００３８】
スタイラス２は、軸に従って延び、かつ球体により終端される部品から成り、該球体の幾何学的中心の位置は完全に反復性がある。
【００３９】
スタイラス支持体２０は、スタイラス２を支えることを目的としている。スタイラス２は、スタイラス支持体にねじ留めされており、したがって、応用例に応じてまたは損傷の場合には容易に替えることができる。スタイラス支持体２０は、同様に軸の周りに幾何学的に製造されており、そしてスタイラス２がスタイラス支持体２０にねじ留めされているとき、二つの部分の軸は一直線上にある。スタイラス支持体２０は導電性材料のピン２１を三つ含んでおり、それらのピンは間で互いに絶縁されている。三つのピン２１は、スタイラス支持体２０の軸に垂直な穴に固定されており、また、その円周上に規則的な間隔で並べられる。第一の実施例において、スタイラス支持体２０は絶縁材料で製造されており、三つのピン２１の間での互いの絶縁を導いている。第二の実施例において、スタイラス支持体２０は、例えばアルミニウムのような導電性の材料で製造され、各ピン２１は、スタイラス支持体２０の陽極酸化処理により、または、各ピンの固定の前あるいはその時に絶縁材料を付加することにより絶縁される。
【００４０】
固定子１は、固定用エレメント１１に対して固定されているが、それにより、プローブを、例えば計測機械の可動アームに固定することが可能となっている。このように、固定子１の位置は、固定用エレメントに、広義では例えば計測機械の可動アームに、相対的に固定されている。固定子１は六つの収納部を含み、該六つの収納部は、それぞれが一つずつのコンタクトエレメント３を受けることを目的としている。スタイラスのもっとも小さい運きを迅速に検出するために、これらの六つの収納部は、スタイラス２の球体２３のできるだけ近くに位置しており、したがって、距離ｄを小さくする。製造の精度の理由から、固定子１は、好ましくはアルミニウムで製造されており、それに加え、コンタクトエレメント間に良好な電気の絶縁を保証するために陽極酸化処理されている。
【００４１】
保持機構２２は、ばね２２０からなるが、該ばねは一方の側でわずかに応力を受けてふた２２２を押し、もう一方は、スタイラス支持体２０の中心を押す円錐体２２１で終端されており、このことにより、スタイラス支持体の中心の心出しをし、その静止位置に保持することを可能にしている。ばね２２０の応力は、ねじ２２４を使って調整することができるが、このねじはふた６３に対するふた２２２の位置を変更することを可能にするものである。
【００４２】
案内子６は、絶縁材料で作られる。案内子６は本来円筒形であり、スタイラス支持体２０および保持機構２２を収めることを可能にするが、該保持機構は、スタイラス２をその静止位置に保持するのに役立つものである。三つの切欠部６１は、案内子６の周囲において分配されるが、それはスタイラス支持体２０のピン２１を収め、また、スタイラス２への計測用の偏向力の押し当ての際のピンの運きを導くためである。各切欠部６１の各側には、穴６０があり、この穴は、接続用エレメント４の収納のために準備されたものである。
【００４３】
トリガプローブの検出用電気回路は、電気的に直列で取付けられた六つの接触点を含む。これらの六つの接触点は、三つのスイッチとして見ることができ、それは図５において表されている通りであり、Ｂｏｙｓの結合の原理として、知られている。それぞれが二つのコンタクトエレメント３および一つの接触器を含み、該接触器は、本発明の推奨実施例において、スタイラス支持体２０のピン２１のうちの一つにより具体化されるものである。スイッチは、図５の概要に従って、剛体の接続用エレメント４および柔軟な導体５により、その間で互いにつながっている。スイッチのコンタクトエレメント３は、金属製の球体である。各コンタクトエレメント３は、接続用エレメント４にはんだ付けされるが、該接続用エレメントは、剛体の、また場合によってコンタクトエレメント３の近くでわずかにＬ字型に曲げられる金属製の棒で形成されるものである。コンタクトエレメント３への接続用エレメント４のはんだ付けは、好ましくは蝋付け、すなわち火炎で溶解する溶接棒を使ってなされるが、その溶解点は、組み立てるべきエレメントの溶解点より低いものである。コンタクトエレメント３および接続用エレメント４は、ただ一度の作業で加工された部品の二つの部分であることもできる。
【００４４】
プローブの組立ての際、ごく少量の接着剤、例えばエポキシ樹脂が各コンタクトエレメント３の収納部（図１の下部両側の凹部）のそれぞれに置かれる。各コンタクトエレメント３にはんだ付けされた各接続用エレメント４は、図示されていない取付け工具に保持されるが、該取付け工具は、案内子６の製造に類似した製造のものである。取付け工具は、案内子６の穴６０と同じ仕方で置かれる円筒形の収納部を含む。接続用エレメント４は、これらの収納部に挿入されて保持され、このようにコンタクトエレメント３の位置が決定する。取付け工具は、つぎに固定子１の中に差し込むことで、各コンタクトエレメント３を固定子１の収納部に導き、そしてそこに接着剤が完全に乾くまで保持するようにする。取付け工具は、このように剛体の接続用エレメント４のおかげで、六つのコンタクトエレメントを同時に接着する際の案内および保持を可能にする。球体の位置は、このように正確に収納部によって定義される。仮のピンは、最終的なピン２１に類似しており、接着の間、利用することができる。
【００４５】
接着剤が一旦乾くと、取付け工具は取り去られる。スタイラス支持体２０は、案内子６に挿入されるが、スタイラス支持体２０の位置は、切欠部６１におけるピン２１の配置により決定されている。案内子６はつぎに、取付け用部品の所定の位置に置かれるが、接続用エレメント４は、したがって穴６０の中に挿入されている。検出用電気回路は、柔軟な導体５の、接続用エレメント４の端へのはんだ付けにより補われているが、該エレメントの端は、図５の概略図によるとコンタクトエレメント３の反対側にある。つぎに、保持機構２２は、スタイラス支持体２０にねじを押し当て、案内子６のふたを閉めることにより取付けられる。ばね２２０の応力は、ねじ２２４により調整される。最後に、組立ては、ケース１０の最上部のねじ留めにより仕上がる。
【００４６】
スタイラス２が静止位置にあるとき、三つの各ピン２１は、それぞれは二つのコンタクトエレメント３と接触しており、該二つのコンタクトエレメントは中でピンが移動することができる切欠部６１を一部ふさいでおり、この切欠部ごとに各スイッチが閉じられることになり、したがって検出用電気回路は閉じられる。
【００４７】
スタイラス２へ計測用の偏向力を押し当てる場合、スタイラスはその静止位置から外れ、このことにより、スタイラス支持体２０の三つのピン２１の少なくとも一つが、切欠部６１の中で移動するという結果がもたらされ、該切欠部は、該ピンにとって案内の役目を果たし、また対応するコンタクトエレメント３から離れるものである、このように、少なくとも一つのスイッチが開かれる。検出用電気回路はそのとき開かれており、信号処理回路７により検出され処理される。
【００４８】
計測用の偏向力がスタイラス２に最早かかっていないとき、スタイラスは保持機構２２の作用によりその静止位置に戻り、このように全てのスイッチが元のように閉じられる。検出用電気回路は、改めて閉じられる。
【００４９】
第二の実施例において、柔軟な導体５は、図示されていないフレキシブルな導体に替えられるが、該フレキシブルな導体は、接続用エレメントの端に対して圧力により印加され、また、ケース１０の最上部により位置に保持されるものである。
【００５０】
第三の実施例において、隣接した二つのスイッチ間の接続は、ただ一つの剛体の接続用エレメントにより確実になっており、該剛体の接続用エレメントは、両端のそれぞれに、つながれるスイッチのうちの一つのためのコンタクトエレメントを持っている。該実施例は、柔軟な導体５のはんだ付けを避け、したがって組立てに必要な作業の数が減らされる。
【００５１】
本発明によるプローブの組立ての際、コンタクトエレメント３の位置決めおよび固定は、接続用エレメント４が剛性であることでより大いに容易になっているが、該接続用エレメントは、適合した取付け工具が、コンタクトエレメントを固定子１のそれらの収納部に容易に置くことを可能にするものであって、これは、これらの収納部が固定子１の奥のその位置により容易に手が届かない場合でも同様である。
【００５２】
検出用電気回路の全てのエレメントは、スイッチを開閉するピン２１は別にして、その間で互いにはんだ付けしている。したがって、検出用電気回路の品質の悪化をまねく接触点での酸化のおそれは取り除かれ、このことにより、このようなプローブの寿命は長くなる。
【００５３】
上記の実施例は全て、三次元のトリガプローブを説明している。しかしながら当業者は、本発明の原理が、二次元または一次元のトリガプローブにも適用することができることを理解するだろう。
【００５４】
本発明の他の実施例において、トリガプローブは検出用電気回路を持っているが、そのスイッチは、電気的に並列に取付けられ、またスタイラスが静止位置にあるとき全て開いているものである。スタイラスが計測用の偏向力の作用によりその静止位置から外れているとき、スイッチの少なくとも一つは閉じ、このように検出用電気回路のインピーダンスが変えられる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたようなトリガプローブおよびリガプローブの組立て方法を提案するが、検出用電気回路を構成する剛体の特定の接続用エレメントが、スイッチのコンタクトエレメントと直接連結され、これらのコンタクトエレメントの位置決めに関与するという理由で、その組立てを大いに容易にするものである。組立ての際、コンタクトエレメントは接続用エレメントを使って取付け工具において保持され、このようにそれらの位置決めとそれらの固定がただ一度の作業で可能にする。本発明により提案されるプローブは、コンタクトエレメントが接続用エレメントに、はんだ付けされることで、接触点での酸化の問題も避けている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るトリガプローブの推奨実施例の主要な要素の図を表している。
【図２】 軸Ｉ−Ｉに従った、図１の断面図を表している。
【図３】 軸ＩＩ−ＩＩに従った、図１の断面図を表している。
【図４】 軸ＩＩＩ−ＩＩＩに従った、図１の断面図を表している。
【図５】 本発明に係るプローブの検出用電気回路の原理の概要を表している。
【符号の説明】
１．固定子 ２．スタイラス ３．コンタクトエレメント
４．接続用エレメント ５．導体 ６．案内子
７．信号処理回路
１０．ケース １１．固定用エレメント ２０．スタイラス支持体
２１．ピン ２２．保持機構 ２３．球体
６０．穴、開口部 ６１．切欠部 ６３．ふた
２２０．ばね ２２１．円錐体 ２２２．ふた ２２４．ねじ
Claims (8)
- 計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有することを特徴とする、トリガプローブ。 - 前記接続用エレメントが、前記コンタクトエレメントにはんだ付けもしくは蝋付けされている、請求項１に記載のトリガプローブ。
- 前記接続用エレメントおよび前記コンタクトエレメントが、同一部材で構成される、請求項１に記載のトリガプローブ。
- 前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントにはんだ付けされた柔軟な電気の導体によって補い合い完成するものとなる、請求項１に記載のトリガプローブ。
- 前記検出用電気回路が、前記接続用エレメントに対する圧力により印加される導電性の材料のばねにより補い合い完成するものとなる、請求項１に記載のトリガプローブ。
- 前記接続用エレメントが、該接続用エレメントの端のそれぞれと連結するコンタクトエレメントを含む、請求項１に記載のトリガプローブ。
- 計測すべき表面への計測用偏向力による接触を検出するためのトリガプローブであって、一つの固定子と一つのスタイラスと一つの案内子と六つの接続用エレメントと六つのコンタクトエレメントと前記計測用偏向力によって導かれる三つのピンと検出用電気回路とを含み、
前記固定子は、少なくとも表面は電気絶縁されており、
前記スタイラスは前記固定子に対し、静止位置において弾性要素により保持されるものであり、前記静止位置は反復性があることができ、前記スタイラスは前記静止位置から前記計測用偏向力に対応して移動すること、および、前記計測用偏向力が押し当てられなくなると前記静止位置に戻ることができ、
前記案内子は、電気絶縁材料で製作されて前記固定子の内部に配設され、前記六つの接続用エレメントを保持し、かつ、前記スタイラスを案内し、
前記六つのコンタクトエレメントが、導電体で前記固定子に対して該固定子内部の収納部に整列されるとともに、前記三つのピンが、前記スタイラスに対して整列され、前記静止位置において前記六つのコンタクトエレメントが、前記三つのピンによって二つのコンタクトエレメントごとに互いに接触するようになり、
前記検出用電気回路が、その中で、前記六つの接触点が、前記接続用エレメントと導体とを介して電気的に直列接続される三つのスイッチを閉じ、該三つのスイッチが、前記スタイラスが前記静止位置にあるときには閉じまたは開きの状態にあり、また、前記スタイラスが前記静止位置に対して偏向であるときには、逆の状態にあり、前記スイッチが前記コンタクトエレメントを含み、前記コンタクトエレメントが前記接続用エレメントに連結しているものであり、
前記接続用エレメントが剛体金属製ロッドであって、前記固定子に対して整列されるとともにそれぞれ少なくとも一つの前記コンタクトエレメントと連結しており、該コンタクトエレメントが、金属製の球を有するトリガプローブの組立て方法であって、
固定子に少なくとも一つのコンタクトエレメントを、電気回路の接続用エレメントを使って配置することの過程を含むことを特徴とする、トリガプローブの組立て方法。 - コンタクトエレメントの前記配置が、取付け工具を使って行われ、該取付け工具は前記接続用エレメントを、前記コンタクトエレメントを前記収納部に挿入することを可能にする位置において保持するものである、請求項７に記載のトリガプローブの組立て方法。
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