JPH02221805A - 切換え形の検出ヘツド - Google Patents
切換え形の検出ヘツドInfo
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- JPH02221805A JPH02221805A JP1324143A JP32414389A JPH02221805A JP H02221805 A JPH02221805 A JP H02221805A JP 1324143 A JP1324143 A JP 1324143A JP 32414389 A JP32414389 A JP 32414389A JP H02221805 A JPH02221805 A JP H02221805A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
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- G01B5/0016—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to weight
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、検出ヘッドの検出部材を支持した可動の部材
のための支承装ｍｔ備えた切換え形の検出ヘッドであっ
て、可動の部材が支承装置の方向へ作用する撓み性の予
負荷部材によって支承装置内で所定の零位置で保持され
た形式のものに関する。
のための支承装ｍｔ備えた切換え形の検出ヘッドであっ
て、可動の部材が支承装置の方向へ作用する撓み性の予
負荷部材によって支承装置内で所定の零位置で保持され
た形式のものに関する。
従来技術
切換え形の検出ヘッドは支承装置を備え、支承装置は検
出ヘッドの、検出部材を支持した可動の部材の零位置を
高精度でもって決める。検出ヘッドの変位可能な部材は
予負荷部材、普通ばねによって所定の力でもって支承装
置（これは一般に等圧的な６点支承装置である）内へ押
込ｌれているかもしくは引込ｌれている。この形の検出
ヘッドは例えばＵ Ｓ −ｐ ｓ ４１７７５６８号明
細書に記載されている。
出ヘッドの、検出部材を支持した可動の部材の零位置を
高精度でもって決める。検出ヘッドの変位可能な部材は
予負荷部材、普通ばねによって所定の力でもって支承装
置（これは一般に等圧的な６点支承装置である）内へ押
込ｌれているかもしくは引込ｌれている。この形の検出
ヘッドは例えばＵ Ｓ −ｐ ｓ ４１７７５６８号明
細書に記載されている。
切換え形の検出ヘッドは主に鉛直の組付は位置で使用さ
れる。この場合には支承装置上予負荷したばねの力ｈｘ
力の方向に作用し、かつ６つの支承部を均一に負荷する
。
れる。この場合には支承装置上予負荷したばねの力ｈｘ
力の方向に作用し、かつ６つの支承部を均一に負荷する
。
切換え式の検出ヘッドをいわゆる回転−旋回装置へ取付
け、次いでワークの測定丁べき孔に応じて種々の向きに
整列させることも既に知ら扛ている。しかしこ；ｒＬｅ
（予負荷力が変位可能な検出−ンの重量よりもきわめて
大きい場合にのみ可能である。さもなければ検出ピンは
検出ヘッドの旋回運動中支承装置によって予め決められ
た零位置を外れるであろう。そ扛というのも水平の向き
では重力は支承装置に対して直角の方向に作用し、検出
−ンもしくはその支持体音支承装置から押出すからであ
る。
け、次いでワークの測定丁べき孔に応じて種々の向きに
整列させることも既に知ら扛ている。しかしこ；ｒＬｅ
（予負荷力が変位可能な検出−ンの重量よりもきわめて
大きい場合にのみ可能である。さもなければ検出ピンは
検出ヘッドの旋回運動中支承装置によって予め決められ
た零位置を外れるであろう。そ扛というのも水平の向き
では重力は支承装置に対して直角の方向に作用し、検出
−ンもしくはその支持体音支承装置から押出すからであ
る。
他方水平の向きでは必要な、支承装置の比較的高い予負
荷の結果比較的大きな接触力が生じ、更には支承装置内
における摩擦が増大する。摩擦の増大は、接触過程の後
に検出−ンが再び零位置へ戻る精度ケ無視し得ない仕方
で悪化嘔セる。その上に高い接触力は一般に多くの測定
作業にとって好１しくない。
荷の結果比較的大きな接触力が生じ、更には支承装置内
における摩擦が増大する。摩擦の増大は、接触過程の後
に検出−ンが再び零位置へ戻る精度ケ無視し得ない仕方
で悪化嘔セる。その上に高い接触力は一般に多くの測定
作業にとって好１しくない。
検出ピンが小さな質量金持つにすぎない、比較的小さな
直径の検出ヘッドでは上記の問題ｔある範囲内で予負荷
力を増大させることにより取除くこともできるが、こ扛
はより大きな構造形式の切換え形検出ヘッドについても
もはや可能ではない。
直径の検出ヘッドでは上記の問題ｔある範囲内で予負荷
力を増大させることにより取除くこともできるが、こ扛
はより大きな構造形式の切換え形検出ヘッドについても
もはや可能ではない。
発明が解決しようとする問題点
本発明の課題は、比較的大きな質量の検出ぎン紮支持す
ることかでき、特に水平の取付は状態においても支承装
置の再現性全損なうことなしに使用可能である、切換え
形の検出ヘッド全提供することである。
ることかでき、特に水平の取付は状態においても支承装
置の再現性全損なうことなしに使用可能である、切換え
形の検出ヘッド全提供することである。
問題点を解決するための手段
上記の課題を解決するための本発明の手段は、検出ヘッ
ドが可動の部材の重力の、予負荷方向に対して直角の方
向に作用する成分會補償するために無接触式に作動する
装置を備えていることである。
ドが可動の部材の重力の、予負荷方向に対して直角の方
向に作用する成分會補償するために無接触式に作動する
装置を備えていることである。
発明の効果
本発明の構成により検出ぎンもしくはその支持体全支承
装置内で保持する力の計が従来の鉛直方向の取付は状態
の場合と同様に支承箇所の方向にのみ作用することが達
成される。したがって瑛出部材の反復精度を損うことな
しに小さな予負荷力、したがって小さな接触力でもって
作業することができる。その他重力の補償のための装置
は無接触式に作用するので、例えば重力の補償全付加的
な、検出ビン支持体に作用するばねによって行なった場
合には生じるような付加的な摩擦力は回避される。
装置内で保持する力の計が従来の鉛直方向の取付は状態
の場合と同様に支承箇所の方向にのみ作用することが達
成される。したがって瑛出部材の反復精度を損うことな
しに小さな予負荷力、したがって小さな接触力でもって
作業することができる。その他重力の補償のための装置
は無接触式に作用するので、例えば重力の補償全付加的
な、検出ビン支持体に作用するばねによって行なった場
合には生じるような付加的な摩擦力は回避される。
重力の無接触式補償のためには例えば磁気支承装置″１
１たは空気支承装置を使用することができる。両方の場
合において支承装置の構造は、この付加的な装置のため
に接触過程中の検出−ンもしくは検出ビン支持体の変位
運動が妨げらｎないように設計することができる。
１たは空気支承装置を使用することができる。両方の場
合において支承装置の構造は、この付加的な装置のため
に接触過程中の検出−ンもしくは検出ビン支持体の変位
運動が妨げらｎないように設計することができる。
付加的に当該支承装置のギャップ幅が調節可能である場
合には予負荷方向に対して垂直の平面内における重力の
補償は取付けらｎた検出ビン組合せの重量に依存して、
または検出ヘッドの向きに依存して、すなわち鉛直方向
に対する検出ヘッドの角度位置に依存して行なうことが
できる。
合には予負荷方向に対して垂直の平面内における重力の
補償は取付けらｎた検出ビン組合せの重量に依存して、
または検出ヘッドの向きに依存して、すなわち鉛直方向
に対する検出ヘッドの角度位置に依存して行なうことが
できる。
実施例
第１図に示された検出ヘッドに円筒形のケーシング１全
備えている。ケーシングは端面に受容部２ヶ有し、検出
ヘッドはこの受容部でもって座標測定機（図示せず）の
測定アームに１定することができる。ケーシング１は受
答部２と、は反対側の端部に円筒形のつばの内側に３つ
の球対から成る支承装置を支持しており、検出ヘッドの
可動部材１１が保持プレート８でもって自動センタリン
グするように支承装置に支持さｎている。第１図では支
承装置の６つの球対のうちの１つの球にしか見られない
。検出ヘッドの縦−線（１点鎖線）に対して１２０°互
いにずらされて配置され友、球対で形成さｒＬ友３つの
ノツチ内には保持プレート８の下面に取付けらｎた円筒
体１０がそれぞれ１つ位置している。
備えている。ケーシングは端面に受容部２ヶ有し、検出
ヘッドはこの受容部でもって座標測定機（図示せず）の
測定アームに１定することができる。ケーシング１は受
答部２と、は反対側の端部に円筒形のつばの内側に３つ
の球対から成る支承装置を支持しており、検出ヘッドの
可動部材１１が保持プレート８でもって自動センタリン
グするように支承装置に支持さｎている。第１図では支
承装置の６つの球対のうちの１つの球にしか見られない
。検出ヘッドの縦−線（１点鎖線）に対して１２０°互
いにずらされて配置され友、球対で形成さｒＬ友３つの
ノツチ内には保持プレート８の下面に取付けらｎた円筒
体１０がそれぞれ１つ位置している。
球対および円筒体から成るこの公知の構成は検出ヘッド
の符号１４で示された検出−ンの零位置を高精度でもっ
て再現する。検出−ンは受容部１３ｔ−介して可動の検
出ぎ／支持体１１に固定されている。
の符号１４で示された検出−ンの零位置を高精度でもっ
て再現する。検出−ンは受容部１３ｔ−介して可動の検
出ぎ／支持体１１に固定されている。
検出ぎン支持体１１もしくは６点支承装置内に位置し几
保持プレート８はコイルばね４によって予負荷されてい
る。この場合予負荷力Ｆｆは検出ヘッドの縦軸線の方向
に作用する。
保持プレート８はコイルばね４によって予負荷されてい
る。この場合予負荷力Ｆｆは検出ヘッドの縦軸線の方向
に作用する。
図示の水平の取付は状態でに検出ヘッド内で支承装置は
付加的に重力および検出ビン縦軸線とは重ならない方向
のモーメントによって負荷される。したがって可動の検
出ぎン支持体１１の重心Ｓに作用する重力Ｆｇは６点支
承装置の平面内の力成分Ｆｌ並びにそ−メン）ｋ生じる
。
付加的に重力および検出ビン縦軸線とは重ならない方向
のモーメントによって負荷される。したがって可動の検
出ぎン支持体１１の重心Ｓに作用する重力Ｆｇは６点支
承装置の平面内の力成分Ｆｌ並びにそ−メン）ｋ生じる
。
このモーメントは６点支承装置の２つの支承点（図示せ
ず）に対して図示された下部の支承箇所に対するよりも
著しい負荷を及ぼす。この力成分は次の手段によって補
償さｎる。
ず）に対して図示された下部の支承箇所に対するよりも
著しい負荷を及ぼす。この力成分は次の手段によって補
償さｎる。
検出ビン支持体の保持プレート８の下端部に磁石５を挿
入し、かつ対応する磁石６が検出ヘッドのケーシング１
内の向会った側に配置されている。これら２つの磁石間
の距離は、同じ極性の磁極でもって向合つ几磁石がｗｉ
ｔベクトルＦｇの、支承装置平面内で働く力成分Ｆ１に
等しい、しかし正反対の方向の反発力を生じるように選
択さｎる。
入し、かつ対応する磁石６が検出ヘッドのケーシング１
内の向会った側に配置されている。これら２つの磁石間
の距離は、同じ極性の磁極でもって向合つ几磁石がｗｉ
ｔベクトルＦｇの、支承装置平面内で働く力成分Ｆ１に
等しい、しかし正反対の方向の反発力を生じるように選
択さｎる。
更に保持プレート８の上端には支承装置ｔこの位置で除
荷する引張りばね３が支持されている。このばねの引張
り力ｔｒＸ、Ｎ力Ｆｇから生じるモーノ／）Ｍに反対方
向で等しくなるように選択される。このようにして水平
の取付は状態のために生じ几すべての力成分は補償され
、そのために結果的に圧縮ばね４の力Ｆｆのみが作用し
、この方探検出ピンの可動の検出Ｃン支持体１１’ａ−
支承装置内で対称軸線の方向に押圧している。
荷する引張りばね３が支持されている。このばねの引張
り力ｔｒＸ、Ｎ力Ｆｇから生じるモーノ／）Ｍに反対方
向で等しくなるように選択される。このようにして水平
の取付は状態のために生じ几すべての力成分は補償され
、そのために結果的に圧縮ばね４の力Ｆｆのみが作用し
、この方探検出ピンの可動の検出Ｃン支持体１１’ａ−
支承装置内で対称軸線の方向に押圧している。
磁石５．６も引張りばね３も検出過程巾検出ビン支持体
１１の変位運動を妨げない。
１１の変位運動を妨げない。
第２図による実施例の検出ヘッドは、反祝し合う磁石の
代わりに水平に取付けられた検出ヘッドの上端に２つの
引張り磁石１０５，１０６がケーシング１０１内と保持
プレート１０８内に取付けられている点で第１図の実施
例とは異なる。検出ヘッドの他の部材は同じ働き奮し、
かつ１００大きい符号會有している。こｎらについては
ここで説明を繰返さない。
代わりに水平に取付けられた検出ヘッドの上端に２つの
引張り磁石１０５，１０６がケーシング１０１内と保持
プレート１０８内に取付けられている点で第１図の実施
例とは異なる。検出ヘッドの他の部材は同じ働き奮し、
かつ１００大きい符号會有している。こｎらについては
ここで説明を繰返さない。
２つの磁石１０５，１０６間には付加的に非磁性材料、
例えばプラスチック製のスペーサ１０７が挿入されてい
る。このスペーサ１０７は、磁石１０５と１０６が互い
にくっ付くのを阻止する役目をする。したがってスペー
サは、検出ヘッドの可動の検出ぎン支持体１１１が各接
触過程の後再び所定位置へ戻ること全保証する。
例えばプラスチック製のスペーサ１０７が挿入されてい
る。このスペーサ１０７は、磁石１０５と１０６が互い
にくっ付くのを阻止する役目をする。したがってスペー
サは、検出ヘッドの可動の検出ぎン支持体１１１が各接
触過程の後再び所定位置へ戻ること全保証する。
第１図、第２図に示された検出ヘッドに異なる重量の別
の検出ビンを取付けるような場合には磁石５と６ないし
は１０５と１０６との間の距離を調節可能にすると有利
な場合があろう。
の検出ビンを取付けるような場合には磁石５と６ないし
は１０５と１０６との間の距離を調節可能にすると有利
な場合があろう。
このことは例えば磁石６ないしは１０６ケ調節ねじ内へ
受答することによって行なうことができるＯ 距離の調節に、検出ヘッドが例えば回転−旋回ヒンジに
固定され、かつ異なる位置で利用さｎる場合にも配慮さ
扛る。この場合予負荷方向に垂直な平面内の力成分の量
（これは磁気支承装置によって補償すべきもの）は鉛直
方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存し、かつ第４
図に示されているように検出ヘッドの水平状態における
最大値から鉛直状態における値零までの間で変動する。
受答することによって行なうことができるＯ 距離の調節に、検出ヘッドが例えば回転−旋回ヒンジに
固定され、かつ異なる位置で利用さｎる場合にも配慮さ
扛る。この場合予負荷方向に垂直な平面内の力成分の量
（これは磁気支承装置によって補償すべきもの）は鉛直
方向に対する検出ヘッドの角度位置に依存し、かつ第４
図に示されているように検出ヘッドの水平状態における
最大値から鉛直状態における値零までの間で変動する。
検出ヘッドの向きに応じ九補償力の調節奮可能にする実
施例が第６図に示されている。この実施例は更に補償金
検出ヘッドの自軸線を中心にした任意の回転角度位置に
おいても実施し得ることｔ保証する。
施例が第６図に示されている。この実施例は更に補償金
検出ヘッドの自軸線を中心にした任意の回転角度位置に
おいても実施し得ることｔ保証する。
そのためには検出ヘッドのケーシング（図示ゼず）内に
遊動支承されたリング２０１が設けら牡ており、リング
は４つの、互いに９０°ずらされて設けらｒＬ７’を孔
を有している。この孔内に各１つの球２０３ａ〜２０３
ｄが案内されている。これらの球２０３ａ〜２０３ｄは
外側で検出ヘッドケーシング内の平らな対向受け２０４
ａ〜２０４ｄに支持されている。孔は内側では４つの挿
入さｎた磁石２０６ａ〜２０６ｄによって閉鎖されてい
る。これらの磁石２０６ａ〜’２０６ ｄ Ｋは可動の
検出ピン支持体２０８内の逆極性に配置された４つの磁
石が対置している。
遊動支承されたリング２０１が設けら牡ており、リング
は４つの、互いに９０°ずらされて設けらｒＬ７’を孔
を有している。この孔内に各１つの球２０３ａ〜２０３
ｄが案内されている。これらの球２０３ａ〜２０３ｄは
外側で検出ヘッドケーシング内の平らな対向受け２０４
ａ〜２０４ｄに支持されている。孔は内側では４つの挿
入さｎた磁石２０６ａ〜２０６ｄによって閉鎖されてい
る。これらの磁石２０６ａ〜’２０６ ｄ Ｋは可動の
検出ピン支持体２０８内の逆極性に配置された４つの磁
石が対置している。
第３図による断面図では、３点支承装置２１０ａ〜２１
０ｃも見らｎる。この３点支承装置でもって検出ぎン支
持体がケーシング内で支持されている。
０ｃも見らｎる。この３点支承装置でもって検出ぎン支
持体がケーシング内で支持されている。
反対側に位置した各２つの、リング２０１内の孔が通路
（図示せず）ケ介して弁２０２ａ。
（図示せず）ケ介して弁２０２ａ。
２０２ｂと結合さｎており、この弁を用いて座標測定機
の機械制御により孔内の差圧ΔＰ１およびΔＰ２’に調
節することができる。調節さｎた差圧に基いてリング２
０１は所望の形式で可動の検出ピン支持体２０８に対し
て相対的に移動する。こｎにより磁気支承装置の支承ギ
ャップおよび磁石が検出ピン支持体２０８に及ぼす力が
変化する。したがって差圧ΔＰ１およびΔＰ２の適切な
制御によって支承装置２１０ａ〜２１０Ｃの、予負荷方
向に対して直角の方向の補償力は検出ヘッドの回きに依
存して支承装置の平面内における量と方向に応じて調節
することができる。この場合に重力の量は、２つの差圧
ΔＰ１とΔＰ２の絶対的な量により、かつ支承装置内の
補償力の方向は差圧の比ΔＰｉ／ΔＰ２によって決めら
れる。
の機械制御により孔内の差圧ΔＰ１およびΔＰ２’に調
節することができる。調節さｎた差圧に基いてリング２
０１は所望の形式で可動の検出ピン支持体２０８に対し
て相対的に移動する。こｎにより磁気支承装置の支承ギ
ャップおよび磁石が検出ピン支持体２０８に及ぼす力が
変化する。したがって差圧ΔＰ１およびΔＰ２の適切な
制御によって支承装置２１０ａ〜２１０Ｃの、予負荷方
向に対して直角の方向の補償力は検出ヘッドの回きに依
存して支承装置の平面内における量と方向に応じて調節
することができる。この場合に重力の量は、２つの差圧
ΔＰ１とΔＰ２の絶対的な量により、かつ支承装置内の
補償力の方向は差圧の比ΔＰｉ／ΔＰ２によって決めら
れる。
第１図は本発明による検出ヘッドの第１の実施例を一部
断面して示し北側面図、第２図は第２の実施例上一部断
面して示し北側面図、第６図は第６の実施例の予負荷方
向に対して垂直に断面した断面図、第４図は第６図によ
る検出ヘッドの楠々の向きを示した略示図である。 １．１０１・・・ケーシング、２・・・受容部、３・・
・引張りばね、４・・・コイルばね、５．６，１０５゜
１０６．２０５ ａ 、 ２０５ ｂｔ ２０５
Ｃ−２０５ｄ、２０６ａ、２０６ｂｖ ２０６ｃｓ２
０６ｄ・・・磁石、８，１０８・・・保持プレート、１
０・・・円筒体、１１，２０８・・・検出ピン支持体、
１２・・・球、１３・・・受容部、１４・・・検出にン
、１０７・・・スペーサ、２０１・・・す／グ、２０２
ａ。 ２０２ ｂ−・・弁、２０３ ａ、 ２０３ ｂ、 ２
０３ ｃ。 ２０３ ｄ ・・・球、２０４ａｌ ２０４ｂｌ ２
０４Ｃ。 ２０４ ｄ ・・・対向受け、２１０ａ、２１０ｂ。 ２１０ｃ・・・６点支承装置。
断面して示し北側面図、第２図は第２の実施例上一部断
面して示し北側面図、第６図は第６の実施例の予負荷方
向に対して垂直に断面した断面図、第４図は第６図によ
る検出ヘッドの楠々の向きを示した略示図である。 １．１０１・・・ケーシング、２・・・受容部、３・・
・引張りばね、４・・・コイルばね、５．６，１０５゜
１０６．２０５ ａ 、 ２０５ ｂｔ ２０５
Ｃ−２０５ｄ、２０６ａ、２０６ｂｖ ２０６ｃｓ２
０６ｄ・・・磁石、８，１０８・・・保持プレート、１
０・・・円筒体、１１，２０８・・・検出ピン支持体、
１２・・・球、１３・・・受容部、１４・・・検出にン
、１０７・・・スペーサ、２０１・・・す／グ、２０２
ａ。 ２０２ ｂ−・・弁、２０３ ａ、 ２０３ ｂ、 ２
０３ ｃ。 ２０３ ｄ ・・・球、２０４ａｌ ２０４ｂｌ ２
０４Ｃ。 ２０４ ｄ ・・・対向受け、２１０ａ、２１０ｂ。 ２１０ｃ・・・６点支承装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、検出ヘッドの、検出部材を支持した可動の部材のた
めの支承装置を備えた切換え形の検出ヘッドであつて、
可動の部材が支承装置の方向へ作用する撓み性の予負荷
部材によつて支承装置内で所定の零位置で保持された形
式のものにおいて、検出ヘッド（１）が可動の部材（１
１）の重力（Ｆｇ）の、予負荷方向（Ｆｆ）に対して直
角の方向に作用する成分を補償するために無接触式に作
動する装置 （５／６）を備えていることを特徴とする、切換え形の
検出ヘッド。 ２、装置が磁気支承装置（５、６；１０５、１０６）で
あり、この磁気支承装置が検出ヘッドの可動の部材に対
して予負荷方向（Ｆｆ）に対して直角の方向の力を及ぼ
すようになつている、請求項１記載の検出ヘッド。 ３、可動の部材（２０８）に対して装置 （２０１〜２０６）によつて及ぼされる補償力が検出ヘ
ッドの向きに依存して調節可能である、請求項１記載の
検出ヘッド。
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