JP4326071B2

JP4326071B2 - 測定ヘッドを測定ロボットに接続するための装置

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Publication number: JP4326071B2
Application number: JP15256299A
Authority: JP
Inventors: ロッソドメニコ; ソーラドメニコ
Original assignee: Dea SpA
Current assignee: Dea SpA
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: DE19924146C2; FR2779817B1; GB9912576D0; DE19924146A1; FR2779817A1; JP2000035302A; US6208912B1; GB2337745A; ITTO980460A1; GB2337745B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定ヘッドを測定ロボットに接続するための装置に関する。
【０００２】
以下の説明および特許請求の範囲において、用語「測定ヘッド」は、軸の構成または数には関係なく、測定スタイラスを特徴とするあらゆる装置を表すために最も広い意味で用いる。同様に、用語「ロボット」は、軸の構成または数には関係なく、多くの座標軸に沿って測定ヘッドを移動させるためのあらゆる装置を表すために用いる。
【０００３】
本発明は、２軸連接ヘッド（時には「リスト」と呼ばれる）を測定ロボットに接続するために都合よく、しかし都合良さに限定されずに用いることができる。
【０００４】
【従来の技術】
測定ヘッドは、通常、測定ロボットの支持部材および測定ヘッドとそれぞれ一体化しており一方を他方の上に載せる第１および第２のフランジを備える接続装置と、前記フランジを互いにロックするためのロッキング手段とを用いて測定ロボットに接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ロッキング手段は、簡単なねじ、または組立および分解のために特殊レンチを要するより複雑なロッキング手段を備えてもよい。どちらにしても、公知の接続装置はヘッドをロックおよび解除するためにツールの使用を必要とするため、ヘッドの組立および分解は比較的長く面倒な仕事である。
【０００６】
本発明の目的は、高い定置精度と再現性を可能にすると同時に速やかにかつ簡単に取り扱うことができ、特に、ツールを必要とせずに迅速に測定ヘッドを組立て、分解するようにしている接続装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる装置は、測定ロボットの支持部材に測定ヘッドを接続するための装置であって、前記測定ロボットの前記支持部材と一体化している第１の接続部材と、前記第１の接続部材によって保持される第１の支持手段と、前記測定ヘッドと一体化している第２の接続部材と、前記第２の接続部材によって保持され、前記第１の支持手段と連動する第２の支持手段と、前記第１と前記第２の接続部材との間に配置され、前記第１の支持手段と前記第２の支持手段を互いに接触させて維持するロッキング手段と、を具備するタイプのものである。さらに、前記第１および前記第２の支持手段は、前記第１と第２の接続部材との間の動きを実質的に均衡状態に拘束する。また、前記ロッキング手段は、前記第１と第２の接続部材の一つによって保持されるリングナットを備え、前記リングナットは、この軸に沿った前記第１と前記第２の接続部材との間の相対運動を可能にする解除位置とこれとは角度的に異なるロック位置との間で前記軸を中心に回転する。さらに、前記装置は、前記リングナットの前記ロック位置において前記リングナットと前記第２の接続部材との間に配置される弾性手段を備えて、前記弾性手段は、前記第１および前記第２の支持手段を互いに接触させて維持する弾性負荷を与える、装置が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記第１および前記第２の支持手段は、測定ヘッドの組立位置において通常閉じられている直列に接続された多くの弾性スイッチを形成して、測定ヘッドの一切の衝突を検出するための安全または抗衝突システムを形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
添付した図面を参照しながら、本発明の好ましい非限定的な実施の形態（以下、実施形態と記す）を、例を用いて説明する。
【００１０】
図１の番号１は、支持部分３を部分的に示した測定ロボット２のための測定ヘッドを全体として示している。
【００１１】
ヘッド１は、軸Ａの実質的に円柱状の第１の胴部４を公知の形態で具備し、この胴部４は本発明の対象を形成するアセンブリ５によってロボット２の支持部分３に接続されている。
【００１２】
ヘッド１は第２の胴部６も具備し、この胴部６は、第１の胴部によって突き出るように支持されると共に、第１の胴部４内に収容された第１の動作・制御装置によって第１の胴部に対して軸Ａを中心に回転される。なお、第１の動作・制御装置は公知であり、本発明の直接の構成部分ではないため図示を省略している。
【００１３】
第２の胴部６は、次に、スタイラス９を有する測定ツール８を具備する。測定ツールは突き出るように支持されると共に、第２の胴部６内に収容された第２の動作・制御装置（図示していない）によって軸Ａに直角の軸Ｂを中心に第２の胴部６に対して回転される。
【００１４】
接続アセンブリ５（図２）は、ネジ１１によってロボット２の支持部３に強固に接続された固定環状フランジ１０と、角度的に等しく間隔をおいて配置された３つの支持体１３によって固定フランジ１０と連動する第１の胴部４の環状壁１２と、固定フランジ１０によって移動され、解除位置（図３）とロック位置との間で回転してヘッド１の支持部３からの着脱を可能にするリングナット１４とを実質的に具備する。
【００１５】
各支持体１３は、フランジ１０に嵌合され円周方向に間隔をおいて配置された２つのボール１５と、第１の胴部４の環状壁１２に嵌合される一つのシリンダ１６とによって形成される。シリンダ自身の軸は第１の胴部４に対して半径方向に向けられ、またシリンダは、２つのボールと協働し、２つのボールとそれぞれ接触点を形成する。
【００１６】
ボール１５およびシリンダ１６は、フランジ１０および壁１２上にそれぞれ形成されたそれぞれの位置決め座の内部にその一部が収容され、接着剤によって都合よく固定される。
【００１７】
３つの支持体１３は、壁１２とフランジ１０との間で互いにその動きを実質的に均衡状態に拘束するように協働すると共に、軸Ａに直交する平面内における一切の運動（並進および回転）を防止する。
【００１８】
各支持体１３の配置された部分には、壁１２は、それぞれ半径方向の付属物２０を有し、各付属物２０は、半径方向軸を有すると共に、それぞれの座２２内部に部分的に収容された支持シリンダ２１を具備する。この場合もまた、シリンダ２１は、接着剤によって都合よく固定される。
【００１９】
リングナット１４（図３）は、取扱いやすくするための外部窪み２４を有する実質的に円筒状の外側壁２３と、端向きフランジ１０に向かい合う、外側壁２３の軸方向端から延びる内部環状端壁２５とを有する。壁２５は、ヘッド１がフランジ１０に装着される時に付属物２０の通路のための３つのキャビティ２６（図４）を具備する。
【００２０】
リングナット１４およびフランジ１０は、図３によってより明確に示したそれぞれの内側および外側半径方向歯列によって互に軸方向に固定される。
【００２１】
さらに詳しくは、フランジ１０は、その間にギャップ２９を形成する。例えば、３個などの多くの歯２８からなる外側歯列を具備して、各ギャップ２９の円周方向長さは歯２８のそれに等しい（図示した例において６０°）。フランジ１０は、歯２８に対して軸方向に間隔をおいて配置された連続円周突起３０（図２）も具備して、リングナット１４の歯のための座３１を歯２８と共に形成する。
【００２２】
リングナット１４の内側歯列は、歯２８の個数（例えば、３）に等しいが、より短い円周方向長さの歯３４を具備する。リングナット１４の歯３４を、フランジ１０の歯２８の間のギャップ２９を通して挿入し、その後、歯３４を歯２８上に軸方向に載せるようにリングナット１４を回転させる。これより、リングナット１４は、フランジ１０上で軸方向に嵌合されることが可能である（図３）。
【００２３】
組み立てた後、２個のネジ付ピン３５（図２では１個のみを示した）は、フランジ１０を通してネジ込まれており、リングナット１４の歯３４の動きを妨害して解除位置とロック位置との間で歯３４の角度的な移動を制限する。これによって、歯３４がギャップ２９と一致し、リングナット１４が軸方向に抜けるような位置となることが防止される。
【００２４】
リングナット１４は、ヘッド１を支持体１３にロックする軸荷重を生じさせるために３個の湾曲スプリング３６を有する。
【００２５】
スプリング３６（図４）は、湾曲した長い形状のリーフスプリングであるため、リングナット１４の環状壁２５に沿って収容される。更に詳しくは、各スプリング３６は、２個のキャビティ２６の間で実質的に中間の支持領域３９において２個のネジ３８によって壁２５に取り付けられた一端３７を有し、壁２５に沿って突出し、それぞれのキャビティ２６に接近して配置された自由端４０で終わる。また、壁２５の、スプリング３６の支持領域３９より延びる部分に対応する位置には、支持領域３９より相対的に沈み込んだ沈み面４１が形成されている。図４においては、沈み面４１は、支持領域３９より紙面の奥の方向に位置する。沈み面４１を設けることによって、スプリング３６はこれの方向に逃げることが可能となる。各スプリング３６は、使用中、以後に詳細に記載する通りそれぞれの支持シリンダ２１と弾性的に連動する。
【００２６】
リングナット１４は、軸Ａに平行な軸を有するピン４５を実質的に具備する抗解除装置４４（図５および６に示した）も有し、この抗解除装置４４はリングナット１４の外側壁２３に近接して軸方向に摺動するように装着される。ピン４５は、リングナット１４の外側壁２３の切除部分４７を通して半径方向に突出する直径の円形ヘッド４６を有し、ヘッド４６が軸方向に寄り掛かかっているフランジ１０に向かってスプリング４８によって軸方向に押し付けられる。
【００２７】
フランジ１０は円形窪み座５４を有し、ピン４５のヘッド４６は円形窪み座５４内にカチッと合わされて、フランジ１０に対するリングナット１４の角度的なロック位置を形成する。
【００２８】
最後に、接続アセンブリ５は、図８に概略的に示した安全システム５５を備える。
【００２９】
システム５５は電気回路５６を実質的に具備し、この電気回路５６は次に、直流基準電圧を発生させる電圧源５７と、互いに直列の通常閉じられた３個のスイッチ５８と、ロボット制御装置（図示していない）に接続されると共に、スイッチ５８の少なくとも１個が開いている場合にオープン回路ロジック１信号６０を発生させる電圧センサ５９とを具備する。
【００３０】
各スイッチ５８は、ボール１５とそれぞれの支持体１３のそれぞれのシリンダ１６とによって形成される。更に詳しくは、ボール１５は、各スイッチの一対の固定接点を形成し、導電性材料製のそれぞれのシリンダ１６は、各ボール上に正しく載る時にそれぞれの対のボール間で回路を閉じるためのブリッジ接点要素を形成する。
【００３１】
ボール１５は、ケーブル６１によって電気的に接続され、このケーブルはボールにはんだ付されると共に、フランジ１０中のそれぞれの穴６２を通して延びる（図２）。
【００３２】
ボール１５は導電性材料製であり、例えば、支持領域に被覆されシリンダ１６に接触する領域に確かに被覆されない絶縁性塗料によってフランジ１０に対して都合よく絶縁される。
【００３３】
センサー５９は基準電圧がかけられると共に、３個のすべてのスイッチ５８が閉じている時にロジック１信号６０を発生し、ゼロ電圧がかけられると共に、スイッチ５８の少なくとも１つが開いている時にロジック１信号を発生する。
【００３４】
接続アセンブリ５の動作は、上述の説明からある程度自明であるが、次の通りである。
【００３５】
ヘッド１は、解除位置、すなわち、ヘッド１の挿入を可能にする位置に置かれたリングナット１４を前もって既に嵌合されているフランジ１０に装着される。その位置において、リングナット１４のキャビティ２６は、ボール１５のそれぞれの対に向き合っているため、ヘッド１が挿入された時、壁１２の半径方向の付属物２０は、リングナット１４の壁２５のキャビティ２６を通して軸方向に収まる。
【００３６】
支持体１３のシリンダ１６がボール１５のそれぞれの対に接触し次第、リングナット１４は、図３の位置に対して約１５°時計方向に手で回転されることが可能であるため、ピン４５のヘッド４６は、座５４内にカチッと合わされて、フランジ１０に対して角度的にリングナット１４をロックする（図５）。この位置において、スプリング３６のそれぞれの自由端４０は、それぞれの支持シリンダ２１に接触し、スプリングは弾性的に湾曲して、弾性的負荷を第１の胴部４に伝えて、ボール１５の対と支持体１３のそれぞれのシリンダ１６との間の接触を維持する。
【００３７】
使用中にヘッド１上に衝撃があった場合、支持体１３の少なくとも１つは接触を失う（図８）。これは、スプリング３６の可撓性に基づいてアセンブリ５によって形成される柔軟な軸方向ロックによって可能にされる。そして、回路の遮断は、センサ５９によって検出され、このセンサは、制御装置に緊急時信号６０を送信する。
【００３８】
ヘッド１は、ピン４５のヘッド４６を手で後退させて座から出し（その操作はリングナット１４を握りながら親指によって簡単に行うことができる）、前と反対方向にリングナットを回転させることにより同等に迅速に分解される。
【００３９】
本発明による接続アセンブリ５の利点は、前述の説明から明らかであろう。
【００４０】
特に、ヘッド１は、ツールを全く要しないで手で迅速かつ容易に測定ロボットに対して着脱される。
【００４１】
さらに、支持体１３は均衡した拘束状態を形成して、支持部材３に対するヘッド１の最高の反復定置を確実にする。
【００４２】
最後に、支持体１３自体が緊急時抗衝撃回路のそれぞれのスイッチを形成するため、緊急時抗衝撃回路の機能は、最小数の専用部品を用いて簡単に達成される。
【００４３】
しかしながら、添付した特許請求の範囲から逸脱することなく、明らかにアセンブリ５に対する変更を行うことができる。
【００４４】
【発明の望ましい態様】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる装置は、測定ロボットの支持部材に測定ヘッドを接続するための装置であって、前記測定ロボットの前記支持部材と一体化している第１の接続部材と、前記第１の接続部材によって保持される第１の支持手段と、前記測定ヘッドと一体化している第２の接続部材と、前記第２の接続部材によって保持され、前記第１の支持手段と連動する第２の支持手段と、前記第１と前記第２の接続部材との間に配置され、前記第１の支持手段と前記第２の支持手段を互いに接触させて維持するロッキング手段と、を具備している。
【００４５】
前述の実施形態においては、測定ロボットは符号２で、支持部材は符号３で、測定ヘッドは符号１で示され、装置はアセンブリ５に相当している。また、前述の実施の形態によれば、第１の接続部材は固定フランジ１０に、第２の接続部材は環状壁１２に、第１の支持手段はボール１５に、第２の支持手段はシリンダ１６に対応する。
【００４６】
前記第１および前記第２の支持手段は、前記第１と第２の接続部材との間の動きを実質的に均衡状態に拘束する。前記ロッキング手段は、前記第１と２の接続部材の一つによって保持されるリングナット１４を備え、さらに前記リングナット１４は、これの軸Ａに沿った前記第１と前記第２の接続部材の相対運動を可能にする解除位置とこれと角度的に異なるロック位置との間で、前記軸Ａを中心に回転可能である。さらに、前記アセンブリ５は、弾性負荷を発生させるために前記リングナット１４の前記ロック位置において前記リングナット１４と前記第２の接続部材１２との間に配置される弾性手段３６を備えて、前記第１および前記第２の支持手段１５，１６を互いに接触させるようにしている。
【００４７】
さらに、前記アセンブリは、前記リングナット１４が、前記第１の接続部材１０によって角度的に自由に、かつ軸方向に固定される方式で支持されるものとすることができる。
【００４８】
さらに、前記アセンブリは、前記リングナット１４および前記第１の接続部材１０がそれぞれをその軸方向に拘束するそれぞれの歯を有するものとすることができる。
【００４９】
歯は、前述の実施形態によれば、歯３４，２８に相当する。
【００５０】
さらに、前記アセンブリは、前記リングナット１４の前記ロック位置に前記リングナット１４と前記第１の接続部材１０とを角度的に固定する解除可能な保持手段を備えるものとすることができる。
【００５１】
保持手段は、前述の実施形態によれば、抗解除装置４４に相当する。
【００５２】
さらに前記アセンブリは、前記解除可能な保持手段が、前記リングナット１４によって保持され軸方向に運動可能な係合要素を備え、付勢手段が前記係合要素に作用して、前記第１の接続部材１０に向かって付勢力を発生し、座が前記第１の接続部材１０中に形成され、前記係合要素が前記付勢手段によって前記座内に係合されるものとすることができる。
【００５３】
前述の実施形態によれば、係合要素はピン４５および円形ヘッド４６に、付勢手段はスプリング４８に、また座は円形窪み座５４に相当する。
【００５４】
さらに、前記アセンブリは、、前記第１および第２の支持手段１５，１６が、角度的に等しく間隔をおいて配置された３つの支持体１３を形成するものとすることができる。
【００５５】
さらに、前記アセンブリは、前記支持体１３の各々が、間隔をおいて離れている一対のボール１５と、その外側面が前記ボールと協働するシリンダ１６とを備えるものとすることができる。
【００５６】
さらに、前記アセンブリは、前記第１の支持手段が前記ボール１５対により形成されると共に、前記第２の支持手段が前記シリンダ１６により形成されるものとすることができる。一対のボール１５の間に形成される谷間に、シリンダ１６が入り込むことによって、この角度位置が前記第１と第２の接続部材１０，１１の均衡位置となる。
【００５７】
さらに、前記アセンブリであって、互いに直列に接続されると共に、各々が前記第１の接続部材１０と前記第２の接続部材とによってそれぞれ保持されるそれぞれの第１および第２の接触手段を有する、複数の電気スイッチと前記電気回路の電気連続性を検出するための検出手段とを具備する衝撃検出システムを備えるものとすることができる。電気スイッチの数を３つとすると、第１および第２の接続部材（１０，１２）の相対的な動きを確実に検知することができる。
【００５８】
前述の実施形態によれば、前記第１及び第３の接触手段は前記ボール１５と前記シリンダ１６に、また検出手段は電圧センサ５９に、衝撃検出システムは安全システム５５に相当する。
【００５９】
さらに、前記アセンブリは、前記第１および第２の接触手段が前記第１および第２の支持手段によって形成されるものとすることができる。
【００６０】
さらに、前記アセンブリは、前記リングナットと前記第２の接続部材との間に配置される前記弾性手段が、前記リングナット１４により保持される複数のリーフスプリングと前記第２の接続部材１２と一体化しておりかつ前記リングナットの前記ロック位置で前記リーフスプリングと協働する複数の第３の支持手段とを備えるものとすることができる。
【００６１】
前記実施形態によれば、前記リーフスプリングは湾曲スプリング３６に相当し、第３の支持手段は支持シリンダ２１に相当する。
【００６２】
さらに、前記アセンブリは、前記リーフスプリング３６が前記リングナット１４に突き出るように装着され、円周方向に延びているものとすることができる。
【００６３】
さらに、前記アセンブリは、前記第３の支持手段のそれぞれが、前記リングナット１４に対してその半径方向に向けられた軸を有し、かつ前記リーフスプリング３６のそれぞれの自由端と連動するシリンダ２１によって形成されるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示による接続アセンブリを有する測定ヘッドを示す側面図である。
【図２】本発明による接続アセンブリ、および測定ヘッドの関連部分を示す拡大部分切断図である。
【図３】分かりやすくするために一部を除いた図２の線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】分かりやすくするために一部を除いた図２の線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】異なった動作位置における図３の細部を示す図である。
【図６】図５の線VI−VIに沿った断面図を示す図である。
【図７】図３の線VII−VIIに沿った部分断面図である。
【図８】図２のアセンブリに関連した緊急時回路を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１測定ヘッド、２測定ロボット、３測定ロボットの支持部分、４第１の胴部、５接続アセンブリ、６第２の胴部、８測定ツール、９スタイラス、１０固定環状フランジ、１２環状壁、１３支持体、１４リングナット、１５ボール、１６シリンダ、２０付属物、２１支持シリンダ、２２座、２８固定フランジの歯、３４リングナットの歯、３６湾曲スプリング、４４抗解除装置、４５ピン、４６円形ヘッド、４８スプリング、５５安全システム、５６電気回路、５８スイッチ、５９電圧センサ。

Claims

測定ロボットの支持部材に測定ヘッドを接続するための装置であって、
前記測定ロボットの前記支持部材と一体化している第１の接続部材と、
前記第１の接続部材によって保持される第１の支持手段と、
前記測定ヘッドと一体化している第２の接続部材と、
前記第２の接続部材によって保持され、前記第１の支持手段と連動する第２の支持手段と、
前記第１と前記第２の接続部材との間に配置され、前記第１の支持手段と前記第２の支持手段を互いに接触させて維持するロッキング手段と、
を具備するものであって、
前記第１および前記第２の支持手段は、前記第１と第２の接続部材との間の動きを、実質的に均衡状態に拘束し、
前記ロッキング手段は、前記第１と第２の接続部材の一つによって保持されるリングナットを備え、さらに前記リングナットは、これの軸に沿った前記第１と前記第２の接続部材の相対運動を可能にする解除位置とこれと角度的に異なるロック位置との間で、前記軸を中心に回転し、
前記装置は、弾性負荷を発生させるために前記リングナットの前記ロック位置において前記リングナットと前記第２の接続部材との間に配置される弾性手段を備えて、前記第１および前記第２の支持手段を互いに接触させて維持する、
装置。
請求項１に記載の装置であって、前記リングナットが、前記第１の接続部材によって角度的に自由に、かつ軸方向に固定される方式で支持されている、装置。
請求項２に記載の装置であって、前記リングナットおよび前記第１の接続部材がそれぞれをその軸方向に拘束するそれぞれの歯を有する、装置。
請求項２または３に記載の装置であって、前記リングナットの前記ロック位置に前記リングナットと前記第１の接続部材とを角度的に固定する解除可能な保持手段を備える、装置。
請求項４に記載の装置であって、前記解除可能な保持手段が、前記リングナットによって保持され軸方向に運動可能な係合要素を備え、付勢手段が前記係合要素に作用して、前記第１の接続部材に向かって付勢力を発生し、座が前記第１の接続部材中に形成され、前記係合要素が前記付勢手段によって前記座内に係合される、装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置であって、前記第１および第２の支持手段が角度的に等しく間隔をおいて配置された３つの支持体を形成する、装置。
請求項６に記載の装置であって、前記支持体の各々が、間隔をおいて離れている一対のボールと、その外側面が前記ボールと協働するシリンダとを備える、装置。
請求項７に記載の装置であって、前記第１の支持手段が前記ボール対により形成されると共に、前記第２の支持手段が前記シリンダにより形成される、装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置であって、互いに直列に接続されると共に、各々が前記第１の接続部材と前記第２の接続部材とによってそれぞれ保持されるそれぞれの第１および第２の接触手段を有する、複数の電気スイッチと前記電気回路の電気連続性を検出するための検出手段とを具備する衝撃検出システムを備える、装置。
請求項９に記載の装置であって、前記第１および第２の接触手段が前記第１および第２の支持手段によって形成される、装置。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置であって、前記リングナットと前記第２の接続部材との間に配置される前記弾性手段が前記リングナットにより保持される複数のリーフスプリングと前記第２の接続部材と一体化しておりかつ前記リングナットの前記ロック位置で前記リーフスプリングと連動する複数の第３の支持手段とを備える、装置。
請求項１１に記載の装置であって、前記リーフスプリングが前記リングナットに突き出るように装着され、円周方向に延びている、装置。
請求項１２に記載の装置であって、前記第３の支持手段のそれぞれが、前記リングナットに対してその半径方向に向けられた軸を有し、かつ前記リーフスプリングのそれぞれの自由端と協働するシリンダによって形成される、装置。