JP4444509B2 - 座標位置決め機械のプローブ用の位置決めアーム - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、工作機械または座標測定機などの、座標位置決め機械のプローブを位置決めするためのアームに関する。
【０００２】
例えば、手動または自動のいずれかで機械の作業領域から移動可能であるアーム、および機械の作業領域内に配置したときの位置（従って、アームに支持されたプローブの位置）が再現可能であるアームによって、工作機械上でプローブの位置決めをすることが知られている。この方法により、アームに支持されたプローブは、例えば、検査または工具取付作業を行う必要があるときに、機械の作業領域内に配置され、次いで機械動作中に作業領域から移動することができる。一般的に、プローブと機械制御装置（プローブを制御装置に接続するために必要な機械のインタフェースを含む）との間の信号接続は、アームを介して、例えば、アーム内に配線されたケーブルによって行われる。そのような信号は、アームが機械の作業領域内にプローブを配置するために位置決めされたときに少なくとも動作可能なように接続され、かつアームが作業領域から移動されたときに遮断される信号接点を介して、工作機械の制御部に供給される。
【０００３】
本発明の第１実施態様に従って、プローブから出力された信号状態の表示が提供されるインディシア（indicia）を装備した座標位置決め機械のプローブの位置決めを行うためのアームを設ける。
【０００４】
本発明の１つの好適な実施形態では、インディシアは、異なる色を有し、かつ各々の色が特定のプローブ信号状態を示す複数の光源によって提供される。例えば１つの光源は、機械制御装置へのプローブの正しい接続を示し、したがって「プローブが使用可能な」状態に対応させることができ、別の光源（例えばトリガプローブの場合）は、プローブのトリガが行われたことを示すことができる。
【０００５】
さらなる好適な実施形態では、アームは、プローブに電力を供給しかつプローブから信号を受信する信号調整回路を含み、信号調整回路は、プローブ信号に基づいて各々の可能なプローブ状態を示す出力を生成し、信号調整出力は、光源を介して機械制御装置および／またはインタフェースに接続され、各々の信号調整出力は、光源を通過する信号の１または複数のパラメータの値から機械制御装置および／またはインタフェースに識別可能である。
【０００６】
したがって、信号調整出力が変化すると、結果的に光源の１つのスイッチが切断され、別の１つのスイッチが投入される。異なる効率を有し、したがって異なる量の電流を使用する異なる色のＬＥＤを使用することにより、そのような変化は、例えば、光源の動作によって消費される電流の量を監視することによって、機械制御装置および／またはインタフェースに対し明らかになる。
【０００７】
本発明の一実施形態を、一例として、添付の図面を参照しながら、説明する。
【０００８】
図１から図４を参照すると、位置決めアーム１０は、一端にタッチプローブ１２を支承する直角管（right-angle tube）１０Ａを有する。後でさらに詳しく説明するプローブは、部品の寸法を測定する目的のために、または例えば工具を取り付けるために、工作機械などの、座標位置決め機械の平面上の位置を決定することを可能にする。管１０Ａの他端、はベース１４に装着され、その下側には、アーム１０を機械上で位置決めするために機械上に配置された対応して形作られた１組の付加係合要素（図示せず）と協働可能な係合要素１６を有する。アーム１０は、ベース１４の下側のカム１８と機械上の差し込み口（図示せず）との間の相互作用によって、機械上に解除可能に保持される。レバー２０によってカム１８を回転すると、カム１８は、差し込み口と係合し、それにより２組の係合要素が接触する状態になり、アームが、機械の再現可能な位置に解除可能に位置決めされる。このことは、我々の先行公開特許ＥＰ０１４２３７３（その開示を参照によってここに組み込む）から知られた方法であり、これ以上は説明しない方法によって行われる。アーム１０が機械に装着されると、ベース１６の下から伸びる１対の電気接続ピン（図示せず）は、機械上の対応する１対の接点（同じく図示せず）と接続し、プローブ１２と制御装置の間に（および任意選択的に、特定の機械制御装置の場合には、アーム１０と制御装置との間のインタフェースとも）電気的接続が得られる。
【０００９】
ベース１４に隣接する管１０Ａの周囲にハンドグリップ２２を設け、かつ任意選択的に、同様のさらなるハンドグリップ（図示せず）を、プローブ１２の装着部に隣接する管１０Ａの反対側の周囲に設けることができる。
【００１０】
図示した例では、プローブ１２は、例えばＵＳ４１５３９９８に示されている種類のタッチトリガプローブであるが、４１５８９１９に示されている種類の測定プローブをアーム１０上に支持することもできる。プローブ１２は、ハウジング３０と、ハウジングから突出している細長いスタイラス３２とを有し、それは、この例では、その自由端に方形の検知チップ３４を有する。スタイラス３２は、ハウジング３０内の支持部材上に装着され、これは、測定の最中に、プローブが検知チップ３４と位置を測定しようとする物体の表面との間の接触点を行き過ぎたときに、偏向することができる。プローブ１２の構造によって、平面状の存在の検知は、ハウジングに対し予め定められた角度の支持部材のたわみに基づくか、または検知チップ３４と平面との間の接触の検知に基づくかのいずれかにより、行うことができる。
【００１１】
上述した種類のプローブの各々において、類似の信号がプローブによって生成され、プローブは、信号調整回路によって、機械制御装置により識別可能な信号出力（トリガ）に変換され、制御装置がその時点における機械の位置を登録することを可能にする。機械制御装置の構成によって、および信号調整出力の厳密な性質によって、信号調整回路と機械制御装置との間にインタフェースが必要になることがある。本実施例では、信号調整回路はアーム１０内に配置され、信号調整出力の状態、およびプローブからの信号の状態は、プローブ１２に隣接してアーム１０に配置された２色ＬＥＤ４０によって表示される。このＬＥＤは、「使用可能な」プローブ状態に対応する緑の状態、および「トリガされた」プローブ状態に対応する赤の状態を有する。
【００１２】
図５を参照すると、プローブ１２の出力に対する信号調整回路５０は、１対の端子６２Ａ、Ｂを有し、これは、抵抗器Ｒ１およびＲ２を介して供給レール６４から電力を供給され、プローブ１２の検知回路（図示せず）に電流を供給する。プローブのトリガリングは、プローブ検知回路内における予め定められた抵抗レベルに対応した値によって特定される。この抵抗レベルは、抵抗器Ｒ１とＲ２の間の、事実上の分圧器出力に接続された、比較器ＩＣ１の入力６８における予め定められた電圧レベルに対応する値によって明らかになる。比較器ＩＣ１の基準入力７０は、プローブトリガが特定される予め定められた抵抗レベルに対応する基準電圧を提供し、この入力の安定基準電圧は、トランジスタＴＲ１と共に抵抗器Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５によって提供される。プローブ入力端子６２Ａ、Ｂと並列に接続されたフィルタリング回路８０は、例えば、機械動作によるプローブの強制振動によって発生し、除去しなければ結果的にプローブの誤ったトリガを引き起こすおそれのある高周波による抵抗値変動を除去する。フィルタリング回路８０は、トランジスタＴＲ２に電圧を印加することによって起動され、フィルタリング回路８０の作動は、トランジスタＴＲ２のベースの接続を、高電圧出力端子１００Ａに切り換えることによって選択可能であり、このようにして、プローブ検知回路の抵抗が増加したときにコンデンサＣ１を充電することができ、トランジスタＴＲ２のベースを低出力端子１００Ｂに切り換えると、フィルタリング回路は作動を停止する。そのようなフィルタリング回路の作動は、ＵＳ５６６９１５１により詳しく記載されており、その内容を参照によってここに組み込む。
【００１３】
２色ＬＥＤ４０は、それぞれ緑と赤の光を放出する１対のダイオード９０、９２によって与えられる。ＬＥＤの一方は他方の２倍の効率を持つので、２つの間で一貫した照度を維持するために、一方は他方の２倍の電流で駆動される。従って、ＬＥＤ内の電流の流れを検知することによって、プローブの状態、つまりトリガか非トリガかを決定することができる。例えば、プローブが非トリガ状態のときに、トランジスタＴＲ３の抵抗分（比較器ＩＣ１の出力によって制御される）によって、実質的に全電流が緑のＬＥＤ９０を流れるようになり、本実施例では２０ｍＡが流れる。プローブ１２がトリガすると、比較器ＩＣ１の出力がトランジスタＴＲ３をオンに切替え、電流の大部分は赤のＬＥＤ９２に流れるようになり、本実施例では約１０ｍＡが流れる。プローブトリガは、端子間の電圧および流れる電流を監視する検知回路１０１によって出力端子１００Ａ、Ｂにおいて検知され、緑または赤のどちらのＬＥＤが点灯されたかを決定する。したがって、プローブ信号調整回路の出力は、ＬＥＤ９０、９２を流れる信号のパラメータの１または複数の変化を監視することによって明らかになる。検知回路１０１は、プローブインタフェースの一部を構成することが好ましい。
【００１４】
この構成により、アーム１０を介して、端子１００Ａ、１００Ｂを介して機械制御装置／インタフェース（制御装置の要求する構成として）とプローブとの間の２つのワイヤ接続のみの装備が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による位置決めアームの斜視図である。
【図２】 本発明の一実施形態による位置決めアームの上面図である。
【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩにおける側面図である。
【図４】 図２のＩＶ−ＩＶにおける側面図である。
【図５】 図１から図４の位置決めアームに組み込まれる回路の回路図である。

Claims (3)

1. 座標位置決め機械のプローブを位置決めするためのアームであって、
   前記アームに信号調整回路を備え、
   該信号調整回路は、
   前記プローブの状態を示すプローブ出力信号を受信する入力端子と、
   前記プローブ出力信号を、前記座標位置決め機械の制御装置またはインタフェースに供給する２つの出力端子と、
   前記プローブの状態に関して前記アーム上の視覚的表示を提供するための手段とを含み、前記２つの出力端子は、前記制御装置またはインタフェースの一部を形成する検知回路を介して前記座標位置決め機械に接続され、前記検知回路は、前記視覚的表示を提供するための手段を流れる電流を監視し、それにより前記プローブの状態に応じて異なる電流値を検知して、検知結果を前記座標位置決め機械に伝達し、
   前記プローブおよび前記信号調整回路への電力は、前記座標位置決め機械の制御装置またはインタフェースから、前記２つの出力端子を介して供給され、２つのワイヤが前記アームと前記座標位置決め機械との接続に必要とされることを特徴とするアーム。
2. 前記プローブの状態に関して前記視覚的表示を提供するための手段は、異なる色を有する光源を備え、各々の色が特定のプローブの状態を示すことを特徴とする請求項１に記載のアーム。
3. 前記異なる色を有する光源は、各々異なる電流値で駆動されることを特徴とする請求項２に記載のアーム。

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