JPH0352806B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、支持手段と、この支持手段に対して
移動可能であり、かつ被検査部片に触れるように
なつているフイーラ手段を一端に担持する腕とを
有し、その可動腕が長手方向幾何学的軸線を形成
し、さらに支持手段に関して二つの対向方向に沿
つたフイーラ手段の変位を許すように腕を支持手
段に連結するための連結手段と、腕および連結手
段と関連した検出手段とを有する、機械的部片の
寸法のような直線寸法を検査するためのプローブ
に関する。

すでに知られているように、現在旋回機械や機
械加工センタに、機械加工された部片、または機
械加工すべき部片や工具の直線寸法を検査するた
めのヘツドまたはプローブを設ける傾向が発現し
ている。

これらのヘツドは、部片または工具と接触する
ようになつているフイーラ要素を担持する腕と、
支持体と、腕を支持体に連結するための装置−こ
れによりフイーラを一つまたは複数の軸線に沿つ
て変位させることができる−と、検出手段とを有
する。

検出手段は、測定信号（通常比較型の）を与え
るための位置変換器、またはフイーラと部片（ま
たは工具）の表面の間に起る機械的接触の結果と
して開く電気的接点を含む。第二の場合に、電気
的接点が開くと、測定信号の読取りを制御する論
理信号が発生し、測定信号は、ヘツドおよび／ま
たは部片およびまたは工具を取りつけてある工作
機械のスライダーと関連した変換器により与えら
れる。

同様な用途のために特別に作られたヘツドの本
質的な必要条件は、頑丈なことと、再生できるこ
と、すなわち測定値を反復できることと、配置寸
法が小さいことであるのは明らかである。

周知のヘツドまたはプローブでは、これらの対
照的に目立つ必要条件の間で、完全には満足でな
い折衷案が得られている。特に、周知のヘツドの
大部分は、可動腕を支持体に結合する装置が、摩
擦や隙間を伴うシステムに基いているため、適度
に正確な反復可能性を有する。

本発明が解決しようとする目的は、すでに知ら
れたプローブと比較して、前述した対照的に目立
つ必要条件の間で一層良好な折衷案を保証するプ
ローブを提供することである。

次の詳細な記載から一層明らかになる本発明の
前述のおよび他の目的や利点をなしとげるには、
前述の型式のプローブにおいて本発明により次の
ようにする。すなわち、前記連結手段は、可動腕
に固定された第一部分と、支持手段に固定された
第二部分と、第一および第二部分の二つの平行な
かつ独特の相互回転軸線を形成するようになつて
いる比較的厚さの薄い二つの区分を有する中間部
分とを有する一体的部材を備え、検出手段は、第
一部分に結合された第一要素と中間部分に結合さ
れた第二要素を有する第一の一対の要素と、第二
部分に結合された第三要素と中間部分に結合され
た第四要素を有する第二の一対の要素とを含む。

以下、本発明の好ましい実施例を図面により詳
細に説明する。

第１図〜第３図に示した触感プローブは、ほぼ
円筒形の外側ハウジングを含む支持手段を有し、
このハウジングを第１図に図形的に示しかつ参照
数字１で示してある。ヘツドの長手方向幾何学的
軸線と−休止状態の下で−一致する長手方向幾何
学的軸線を形成する可動腕２が、一端にフイーラ
手段、すなわちフイーラ３を担持している。この
フイーラ３は、ヘツドを取り付けてある工作機械
の論理回路により制御される部片またはヘツドの
変位の結果として部片４の表面と接触することが
できる。

可動腕２は、ハウジング１により、基本的には
一体的部材またはブロツク５からなる連結手段に
より担持されている。部材５には、図示されてな
い仕方で可動腕２が締め付けられている第一部分
６と、図示されていない仕方で支持ハウジング１
に固着される第二部分７と、中間部分８とがあ
る。

中間部分８には、二つの円筒状貫通孔９と１０
がある。

中間部分８には、孔９と１０で終る二つの切れ
目１１と１２も形成されており、これらの切れ目
は、斜めの方向の二つの平行な区分と水平方向の
二つの区分とを有する。

このようにして、薄い、弾性的に変形可能な、
すなわち可撓性の二つの区分１３と１４が形成さ
れ、これらの区分により、ヘツドの長手方向幾何
学的軸線に対しかつ第１図の平面に対し垂直な平
面にある二つの平行な独特の幾何学的軸線の周り
を腕２が回転変位することができる。腕２の上方
区分は、必要な振幅の変位をさせるために十分な
隙間をもつて、ブロツク５に形成された孔１５に
収容されている。実際に、変位は制限された振幅
であるので、フイーラ３が、第１図の平面にある
直線の二つの対向方向に沿つて移動する。

部分６が水平な翼部１６を有し、この翼部は、
中間部分８により区画された水平な平らな面１７
に面している。単独の参照数字８により示された
二つの確実ストツパーが二つの翼部１６と表面１
７に固定されている。

同じように、部分７が水平な翼部１９を有し、
この翼部１９は、中間部分８により区画された水
平な平らな面２０に面している。簡単にするため
に単一の参照数字２１により示された二つの確実
ストツパーが翼部１９と面２０に固定されてい
る。休止状態では、二つの確実ストツパー１８と
二つの確実ストツパー２１がそれぞれ互いにしつ
かりと当接する。

確実ストツパー、すなわち基準当接部１８と２
１は、フイーラ３が矢印＋Ｘと−Ｘにより示され
た方向に沿つて変位するときに腕２が回転する中
心の軸線を形成するのに役立つ。実際に、フイー
ラ３が、矢印−Ｘにより示される方向に動く場合
には、二つの確実ストツパー２１が相互にもたれ
あうように付勢され、その結果面２０と翼部１９
が実質的に相互運動を受けないが、腕２と第一部
分６が、区分１４により形成された軸線の周りを
回転する。

反対に、フイーラ３が＋Ｘ方向に変位すれば、
第二部分７が静止したままである。翼部１６と面
１７が実質的にどんな相互運動も受けないで、区
分１３により形成された軸線の周りを腕２と共に
回転する。

休止状態では、腕２の幾何学的軸線が、区分１
３と１４により形成された回転軸線から等距離だ
け離れている。

棒２２には、第一の電気的接点２３および第一
の確実ストツパー２４が結合された第一区分と、
第一部分６と一体に連結された第二区分とがあ
る。棒２２の区分２５が十分に小さい減少厚さを
有するので、区分２５が、第１図の平面に垂直
な、従つて区分１３と１４により形成された回転
軸線に対し平行な棒２２の回転軸線を形成して弾
性的に変形することができる。

第二の確実ストツパー２６が、休止状態では、
確実ストツパー２４に当接しないように翼部１６
に結合されている。

中間部分８が垂直翼部２７を有し、その上端に
は、休止状態で第一接点２３と接触する第二の電
気的接点２８が結合されている。

第二の棒２９には、第三の電気的接点３０およ
び第三の確実ストツパー３１が結合された第三区
分と、第二部分７と一体に連結された第二区分と
がある。棒２９の区分３２が十分小さい減少厚さ
を有するので、区分３２は、第１図の平面に対し
垂直な、従つて区分１３と１４により形成された
回転軸線に対し平行な棒２９の回転軸線を形成し
て弾性的に変形することができる。

第四の確実ストツパー３３が、休止状態で確実
ストツパー３１に当接しないように翼部１９に結
合されている。中間部分８が垂直翼部３４を有
し、その下端には、休止状態で第三の接点３０と
接触する第四の電気的接点３５が結合されてい
る。

接点２３，２８および３０，３５の閉鎖と確実
ストツパー１８および２１の当接は、休止状態で
は二つの戻しばね３６，３７により確保されてお
り、これらの戻しばねは、棒２２および近くの翼
部２７に、かつ棒２９および近くの翼部３４にそ
れぞれ結合された端部を有する。

フイーラ３が−Ｘ方向に移動すると、初めに、
ばね３６のおかげで接点２３と２８が閉じたまま
でいるが、棒２２の第一区分が、区分２５により
形成された回転軸線の周りを回転する。次いで、
確実ストツパー２６が確実ストツパー２４に当接
し、その結果棒２２と部分６の相互の回転が止ま
り、接点２３と２８が開いて、フイーラ３の変位
が−Ｘ方向に起つたことを示す論理信号を生じる
（このフイーラ３の変位は、例えばヘツドが、第
１図の左側から右側へ移動することにより、部片
４を示してある側に関してフイーラ３の他方の側
に位置した部片と接触するときに起る）。

同様にして、フイーラ３が部片４と接触する結
果として＋Ｘ方向に変位すると、初めにばね３７
の作用のおかげで、接点３０と３５が閉じたまま
でいるが、棒２９の第一区分が、区分３２により
形成される回転軸線の周りを回転する。次いで、
確実ストツパー３１が確実ストツパー３３と接触
し、その結果部分７に対する棒２９の相互の回転
が止まり、接点３０と３５が離れて、＋Ｘ方向に
フイーラ３の変位が起つたことを示す論理信号を
生じる。

上記のことから分るように、休止状態で確実ス
トツパー２４，２６と３１，３３の間の距離がヘ
ツドの予備行程を形成し、すなわちフイーラ３
が、検査すべき部片と接触する前に移動しなけれ
ばならない変位の存在が電気的に検出される。

第１図に示したヘツドの構造によれば、フイー
ラ３は、＋Ｙの矢印により示された方向にさえ動
くことができる。この場合には、区分１３と１４
により形成された軸線の周りの回転運動の組合わ
せにより、＋Ｙ方向に沿つて第一部分６が並進す
る。

第４図に示したように、接点２３，２８と３
０，３５が、論理ユニツト３８に接続された電気
的直列回路に配置されている。＋Ｙ方向に変位し
た結果、二対の接点のうち一方が例えば対の３
０，３５が常に最初に開くように確実ストツパー
２４，２６と３１，３３の相互の距離が異なるこ
ともできる。

予備行程が必要でない場合には、第５図に示し
たように、ヘツドの構造を単純化してその寸法を
一層小さくすることができるが、それは多くの点
で第１図と同様であるので簡単にしか述べない。

一体的部材３９が、腕４０る連結してある部分
で、部材５について述べたと同様に変形する。し
かしながら、この場合に、要素４１，４２および
４３，４４−これらはそれぞれ翼部４５に、水平
な平らな面４６に、翼部４７および水平な平らな
面４８に固定されている−は、二対の確実ストツ
パー（第１図の確実ストツパー２４，２６および
３１，３３に少なくとも部分的に類似している）
として、基準ストツパー（第１図の基準当接部１
８と２１により達成される機能と同様な機能をも
つ）として、および休止状態でばね４９と５０に
より閉じられた二対の電気的接点（第１図の接点
２３，２８および３０，３５により達成される機
能と同様な機能をもつ）として作用する。これら
の接点は、腕４０の自由端に結合されたフイーラ
５１の変位により部材３９の二つの薄い区分５
２，５３が弾性的に変位するや否や開く。

第６図に概略的に示したヘツドについては、そ
の構造と作用を前の記載から容易に理解できるの
で簡単にしか述べない。このヘツドは単独の一体
的部材５４を含むが、この一体的部材５４は、互
いに一体に連結されているが90゜だけ変位された、
第５図の３９に対応する二つの一体的部材の機能
を実質的になしとげる。

部材５４は、可動腕５６の一端が締め付けられ
た部分、すなわち翼部５５を有し、可動腕５６の
他端にはフイーラ５７が担持されている。

部材５４の他方の部分５８が支持体５９に固定
されている。

部材５４は、弾性的に変形できるように比較的
薄い厚さを有する重要な部分により腕５６の四つ
の回転軸線を形成する。

区分６０と６１により形成された回転軸線は互
いに平行であり、休止状態で、腕５６により形成
された幾何学的軸線に対し垂直な平面に存在し、
そして前記幾何学的軸線から等しい距離をおいて
いる。区分６２および６３により形成された回転
軸線は互いに平行であり、区分６０と６１により
形成された軸線の方向に対して垂直な方向を有
し、休止状態で、腕５６により形成された幾何学
的軸線に対し垂直な他の平面に存在し、そして前
記幾何学的軸線から等しい距離をおいている。腕
５６が部材５４の孔を通つている。この孔−点線
６４で示してある−は、腕が＋／−Ｘおよび＋／
−乙方向に沿つて横に変位できるように十分大き
い直径を有する。

四対の電気的接点６５，６６，６７，６８，６
９，７０，７１，７２が、論理ユニツト７３を含
む検出回路に直列に接続されている。電気的接点
６５−７２も確実ストツパーとして作用するのは
明らかである。ヘツドはまた、第１図〜第５図に
示した構成要素に対応する必要な構成要素を含
む。

フイーラ５７の＋Ｘ、−Ｘ、＋Ｚ、−Ｚ方向への
変位は、区分６０，６１，６２および６３により
それぞれ形成された軸線の周りの回転により可能
となる。フイーラ５７はまた、すべての区分６０
−６３の弾性的な変形のおかげで＋Ｙ方向にも変
位することができる。

第６図に示したヘツドと同様なヘツドを、第８
図と第９図に示した変形例に従つて作ることがで
きる。フイーラ５７を担持する可動腕７４が、ほ
ぼＳ形の輪かくを有する一体的部材７６の一方の
側に固定され、この一体的部材は、弾性的に変形
可能な二つの薄い区分７７と７８により二つの平
行な回転軸線を形成している。部材７６の他方の
側は、電気的接点８０を担持する要素７９に固定
されており、その電気的接点８０は、部材７６の
中間側に取り付けられた要素８２に固定された第
二の電気的接点８１に、休止状態で当接して閉じ
られている。可動腕７４に取り付けられた要素８
３が第三の電気的接点８４を担持しており、この
電気的接点８４は、部材７６の中間側に取り付け
られた要素８６に固定された第四の電気的接点８
５に当接して閉じられている。電気的接点８０，
８１，８４および８５はまた、確実ストツパーす
なわち基準当接部の機能も達成する。

要素７９に第二の一体的部材８７の一方の側が
固定され、その他方の側が、順次に支持体８９に
固定された要部８８に固定されている。

部材８７は部材７６と同一であり、従つて二つ
の薄い区分９０と９１により二つの回転軸線を形
成するが、部材７６に対して90゜だけ回転されて
いる。二つの部材７６と８７を米国特許第
4341019号明細書に開示された内容に従つて作る
ことができる。

部材８７の中間側には、第五の電気的接点９４
と第六の電気的接点９５をそれぞれ担持する二つ
の要素９２と９３が固定されている。第七の電気
的接点９６が翼要素８８に固定され、かつ第八の
電気的接点９７が翼要素７９に固定されている。

第８図と第９図に示したヘツドの作用は第６図
のヘツドの作用と実質的に同じであるので、述べ
ない。

第６図に示したヘツドおよび同様にして第８図
と第９図のヘツドも平面XZのすべての方向にお
いて部片との接触を検出できるのは明らかであ
る。

前の記載によれば、本発明によるヘツドの可動
アームの変位は、摩擦を含まない、弾性的に変形
可能な要素を用いることにより得られる。これに
より、すぐれた反復可能性をなしとげることがで
きる。

前述したヘツドはすべて触感プローブ型である
が、電気的接点の場所に、均等な位置変換器要素
を用いて、標準寸法に合わせたヘツドの製造が可
能である。

また、本発明の範囲から逸脱せずに、機能的ま
たは構造的見地から均等な他の改変と変形を前述
の実施例に加えることができるのは明らかであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は触感プローブヘツドの長手方向断面
図、第２図は第１図の左から右に見た側面図、第
３図は第１図に示したヘツドの右から左に見た側
面図、第４図は前の図に示したヘツドのフイーラ
と部片との接触を指示するようになつている電気
回路を示す図、第５図は第一の変形例による触感
プローブの必須の要素を概略的に示す図、第６図
は前の図に示したプローブに対して増加した数の
方向に沿つて移動可能なフイーラを有する他の触
感プローブを概略的に示す図、第７図は第６図に
示したプローブのフイーラと部片の接触を検出す
るようになつている電気回路を示す図、第８図と
第９図は第６図に示したプローブの変形例を垂直
な二つの方向に見た二つの長手方向の図である。 １……支持手段、２……可動腕、３……フイー
ラ手段、４……被検査部片、５……一体的部材、
６……第一部分、７……第二部分、８……中間部
分、１３……薄い二つの区分、２３……第一要
素、２８……第二要素、３０……第三要素、３５
……第四要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持手段１，５９，８９と、 支持手段に対して動くことができ長手方向の幾
   何学的軸線を形成する腕２，４０，５６，７４
   と、 腕２，４０，５６，７４に担持され被検査部片
   に触れるようになつているフイーラ手段３，５
   １，５７，７５と、 支持手段１，５９，８９に対して幾何学的軸線
   に関して互いに反対側にある２つの方向（＋Ｘ），
   （−Ｘ）にフイーラ手段３，５１，５７，７５を
   変位させうるよう支持手段１，５９，８９に前記
   腕２，４０，５６，７４を連結するための連結手
   段と、 からなり、前記連結手段は、 前記可動腕２，４０：５６，７４に固定された
   第一部分６と、 前記支持手段１，５９，８９に固定された第二
   部分７と、 第一部分６と第２部分７の間の中間部分８と、 前記中間部分８と第一部分６との間の厚さの薄
   い第一の区分１４，５３，６１，７７と、 前記中間部分８と第二部分７との間の厚さの薄
   い第二の区分１３，５２，６０，７８と、 前記変位を検知するための検知手段２３，２
   ８，３０，３５，３８，４１−４４，６５−７
   ３，８０，８１，８４，８５，９４，９７と、を
   有し、前記厚さの薄い２つの区分は第一部分６と
   第二部分７の間で２つの平行でかつ別々の相互回
   転軸線を形成するよう弾性変形可能である、一体
   的部材を備え、 前記一体的部材の２つの部分と２つの区分の配
   置は、相対向する一方向（−Ｘ）または他方向
   （＋Ｘ）へのフイーラ手段３，５１，５７，７５
   の変位が、厚さの薄い第一区分１４，５３，６
   １，７７と第二区分１３，５２，６０，７８によ
   りそれぞれ形成された２つの軸線のまわりの支持
   手段１，５９，８９に対する第一部分６の回転運
   動により可能であるように定められ、 前記検知手段は、 第一部分６と中間部分８に固定され厚さの薄い
   第一区分１４，５３，６１，７７のまわりに検知
   のための回転をし得るようにされた互いに協同す
   る第一の一対の要素２３，２８，４１，４２，６
   ５，６６，８４，８５と、 第二部分７と中間部分８に固定され厚さの薄い
   第二区分１３，５２，６０，７８のまわりに検知
   のための回転をし得るようにされた互いに協同す
   る第二の一対の要素３０，３５，４３，４４，６
   ７，６８，８０，８１と、 を有していることを特徴とする、機械的部片の寸
   法のような直線寸法を検査するためのプローブ。 ２ 前記対向方向の変位は幾何学的軸線に対して
   ほぼ垂直であり、かつ前記回転軸線が幾何学的軸
   線に対しほぼ垂直な平面にある、特許請求の範囲
   第１項に記載のプローブ。 ３ 可動腕が、休止状態では、長手方向幾何学的
   軸線に沿つた可動腕の変位を許すように二つの平
   行なかつ独特の相互回転軸線から等しい距離をお
   いている、特許請求の範囲第２項記載のプロー
   ブ。 ４ 検出手段が、休止状態で閉じられる電気的接
   点を有するスイツチ手段を含み、前記要素の各々
   が、関連した電気的接点を形成する、特許請求の
   範囲第２項記載のプローブ。 ５ さらに第一および第二確実ストツパー手段を
   備え、第一確実ストツパー手段は、第一部分に弾
   性的に連結された第一確実ストツパーと、第一部
   分に堅く結合された第二確実ストツパーとを有
   し、第二確実ストツパー手段は、第二部分に弾性
   的に連結された第三確実ストツパーと、第二部分
   に堅く結合された第四確実ストツパーとを有し、
   プローブが、さらに二対の電気的接点を閉じ続け
   るように配置された弾性的手段を有し、可動腕が
   休止位置から変位する結果、第一および第二確実
   ストツパーと、第三および第四確実ストツパーと
   がそれぞれ互いに接触して一方の対のまたは他方
   の対の電気的接点の開放を決めるようになつてい
   る、特許請求の範囲第４項記載のプローブ。 ６ 前記第一の電気的接点が第一確実ストツパー
   に関して固定位置を有し、かつ第三の電気的接点
   が第三確実ストツパーに関して固定位置を有す
   る、特許請求の範囲第５項に記載のプローブ。 ７ 前記第一確実ストツパー手段が第一の棒を有
   し、この第一の棒が、第一の電気的接点および第
   一確実ストツパーを固定してある第一区分と、連
   結手段の前記第一部分に連結された第二区分とを
   有し、第二区分が、前記第一部分に関して棒の第
   一区分の第一相互回転軸線を形成するようになつ
   ている比較的厚さの薄い区分を有し、前記の相互
   回転軸線が前記の二つの平行なかつ独特の軸線に
   対し平行であり、第二確実ストツパー手段が第二
   の棒を有し、この第二の棒が、第三の電気的接点
   および第三確実ストツパーを固定してある第一区
   分と、連結手段の前記第三部分に連結された第二
   区分とを有し、この第二区分が、前記第三部分に
   関して第二の棒の第一区分の相互回転軸線を形成
   するようになつている比較的厚さの薄い区分を有
   し、この相互回転軸線が前記の二つの平行なかつ
   独特の軸線に対し平行である、特許請求の範囲第
   ６項記載のプローブ。 ８ さらに、前記部材と前記第一および第二の棒
   の休止位置を形成するようになつている当接手段
   を有する、特許請求の範囲第７項記載のプロー
   ブ。 ９ 可動腕を前記長手方向幾何学的軸線に沿つて
   変位させるために、可動腕が休止状態で、前記の
   二つの平行なかつ独特の相互回転軸線から同一の
   距離をおいて位置しており、前記スイツチ手段
   は、前記対の要素により形成された対の接点が直
   列に接続された電気回路を有し、前記第一および
   第二確実ストツパーと前記第三および第四確実ス
   トツパーがそれぞれ休止状態で、異なる相互距離
   をおいて位置しており、小さな距離をおいた二つ
   の確実ストツパーが前記電気回路を最初に開放さ
   せるようになつている、特許請求の範囲第６項記
   載のプローブ。 １０ 前記の対向方向に垂直な、二つの別な対向
   方向に従つてフイーラ手段を変位させるために、
   前記連結手段は、二つの平行なかつ独特の別の回
   転軸線を形成するようになつている二つの比較的
   薄い厚さの付加的区分を有し、検出手段は、別の
   対向方向に従つて前記変位を検出するための別の
   対の要素を有する、特許請求の範囲第１項に記載
   のプローブ。 １１ 前記連結手段が、前記の別の回転軸線を形
   成する第二の一体的部材を有し、第二部材が第一
   部材と実質的に同様であり、かつ第一部材に90゜
   だけ異なる配向で連結されている、特許請求の範
   囲第１０項記載のプローブ。 １２ 前記部材が、比較的薄い厚さの二つの付加
   的区分を有し、付加的区分により形成された回転
   軸線が、比較的薄い厚さの第一区分により形成さ
   れた回転軸線の方向に対して垂直な方向に存在し
   ている、特許請求の範囲第１０項に記載のプロー
   ブ。