JPH0886637A - プローブヘッドおよびその装置 - Google Patents
プローブヘッドおよびその装置Info
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- JPH0886637A JPH0886637A JP7166621A JP16662195A JPH0886637A JP H0886637 A JPH0886637 A JP H0886637A JP 7166621 A JP7166621 A JP 7166621A JP 16662195 A JP16662195 A JP 16662195A JP H0886637 A JPH0886637 A JP H0886637A
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37193—Multicoordinate measuring system, machine, cmm
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49057—Controlling temperature of workpiece, tool, probe holder
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータの発生する熱によって、プローブの割
り出し位置に発生する誤差が少なくなるようにしたモー
タ駆動のプローブヘッドおよびこのプローブヘッドを用
いた装置を提供する。 【構成】 座標位置決め装置に使用され、かつこの座標
位置決め装置の少なくとも一つの回転自由度を有する可
動アームに対してプローブ２０を正しい位置に合わせる
プローブヘッドであって、プローブ２０を可動アームに
取り付け可能なベース１０と、一つの軸線Ｂ回りに回転
可能にベース１０に支持されてプローブ２０が接続可能
な少なくとも一つのロータ１２と、ベース１０に対して
一つの軸線Ｂ回りにロータ１２を回転するためのモータ
と、このモータの非作動時にプローブヘッド内に熱の発
生が調整可能な少なくとも一つの熱源とを具える。
り出し位置に発生する誤差が少なくなるようにしたモー
タ駆動のプローブヘッドおよびこのプローブヘッドを用
いた装置を提供する。 【構成】 座標位置決め装置に使用され、かつこの座標
位置決め装置の少なくとも一つの回転自由度を有する可
動アームに対してプローブ２０を正しい位置に合わせる
プローブヘッドであって、プローブ２０を可動アームに
取り付け可能なベース１０と、一つの軸線Ｂ回りに回転
可能にベース１０に支持されてプローブ２０が接続可能
な少なくとも一つのロータ１２と、ベース１０に対して
一つの軸線Ｂ回りにロータ１２を回転するためのモータ
と、このモータの非作動時にプローブヘッド内に熱の発
生が調整可能な少なくとも一つの熱源とを具える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、座標位置決め装置少な
くとも一つの回転自由度を有する可動アームに対してプ
ローブを正しい位置に合わせるのプローブヘッドおよび
このプローブヘッドを用いた装置に関する。
くとも一つの回転自由度を有する可動アームに対してプ
ローブを正しい位置に合わせるのプローブヘッドおよび
このプローブヘッドを用いた装置に関する。
【０００２】なお、本明細書の記述は、本件特許出願の
優先権の基礎たる英国特許出願第９４１３１９４. ３号
（１９９４年６月３０日出願）の明細書および図面の記
載に基づくものであって、この英国特許出願を参照する
ことによって、当該英国特許出願の明細書および図面の
記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
優先権の基礎たる英国特許出願第９４１３１９４. ３号
（１９９４年６月３０日出願）の明細書および図面の記
載に基づくものであって、この英国特許出願を参照する
ことによって、当該英国特許出願の明細書および図面の
記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【０００３】
【従来の技術】工作機械や座標測定器のような座標位置
決め装置の可動アームに対し、検査プローブを二つの回
転自由度で支持するために使用する関節を持ったプロー
ブヘッドは、向きが異なる複数の被検査面、例えば、エ
ンジンケースのような機械部品や、あるいは検査プロー
ブが近づき難い機械部品などの検査を可能とするため、
検査プローブを適正な位置に向ける機能を果たす。
決め装置の可動アームに対し、検査プローブを二つの回
転自由度で支持するために使用する関節を持ったプロー
ブヘッドは、向きが異なる複数の被検査面、例えば、エ
ンジンケースのような機械部品や、あるいは検査プロー
ブが近づき難い機械部品などの検査を可能とするため、
検査プローブを適正な位置に向ける機能を果たす。
【０００４】関節を持ったプローブヘッドの周知の形態
の一つは、ほぼ直交する第一および第二の軸線回りにそ
れぞれ回転するように第一および第二のロータが順次取
り付けられたベースを有する。これら第一および第二の
ロータは、ベースおよび第一のロータの第一および第二
の軸線回りに個々の角方位でそれぞれ与えた複数のカイ
ネマチック（kinematic ）停止位置、すなわち動的停止
位置の間をそれぞれ回転可能である。
の一つは、ほぼ直交する第一および第二の軸線回りにそ
れぞれ回転するように第一および第二のロータが順次取
り付けられたベースを有する。これら第一および第二の
ロータは、ベースおよび第一のロータの第一および第二
の軸線回りに個々の角方位でそれぞれ与えた複数のカイ
ネマチック（kinematic ）停止位置、すなわち動的停止
位置の間をそれぞれ回転可能である。
【０００５】これら動的停止位置への第一および第二の
ロータの引き込みや、あるいはそこからの離脱は、ベー
スおよび第一のロータに対して第一および第二のロータ
をそれぞれ軸方向に動かす複数のレバーおよびカムによ
ってなされ、第一および第二の軸線回りの第一および第
二のロータの回転は、ベースおよび第一のロータにそれ
ぞれ設けた電気モータによって個々になされる。このた
め、プローブヘッドは、そのベースならびに座標位置決
め装置の可動アームに対し、プローブを極めて細かな割
り出し角度の任意の一つに、より高い反復再現性をもっ
て正しく位置合わせすることができる。
ロータの引き込みや、あるいはそこからの離脱は、ベー
スおよび第一のロータに対して第一および第二のロータ
をそれぞれ軸方向に動かす複数のレバーおよびカムによ
ってなされ、第一および第二の軸線回りの第一および第
二のロータの回転は、ベースおよび第一のロータにそれ
ぞれ設けた電気モータによって個々になされる。このた
め、プローブヘッドは、そのベースならびに座標位置決
め装置の可動アームに対し、プローブを極めて細かな割
り出し角度の任意の一つに、より高い反復再現性をもっ
て正しく位置合わせすることができる。
【０００６】このように、所定の割り出し位置における
座標位置決め装置の可動アームに対するプローブの実際
の位置は、その正確さが満足なレベルにあるので、プロ
ーブヘッドがプローブを前述した適正な位置に向ける操
作を何回行っても、常に同じ位置にあると推定すること
ができる。これは、プローブヘッドに対するプローブの
方向付けが変わる度にプローブの姿勢を再測定する必要
性を回避し、時間的な効率を損なうことなく検査をその
まま継続できるので、実用的にみて極めて重要な特徴で
ある。
座標位置決め装置の可動アームに対するプローブの実際
の位置は、その正確さが満足なレベルにあるので、プロ
ーブヘッドがプローブを前述した適正な位置に向ける操
作を何回行っても、常に同じ位置にあると推定すること
ができる。これは、プローブヘッドに対するプローブの
方向付けが変わる度にプローブの姿勢を再測定する必要
性を回避し、時間的な効率を損なうことなく検査をその
まま継続できるので、実用的にみて極めて重要な特徴で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】モータ駆動のプローブ
ヘッドが有する一般的な問題は、その操作中にモータか
ら熱が発生し、これと対応した熱膨張をヘッド構造体に
もたらすことであり、これによりプローブの設定位置、
例えば、割り出しプローブヘッドにおける割り出し位置
に対応するあらかじめ計測した位置に対し、実際のプロ
ーブの位置にわずかな誤差が発生する。従来、このよう
な影響は、通常の測定の状況下では極めて些細となるた
め、ほとんど無視することができる。
ヘッドが有する一般的な問題は、その操作中にモータか
ら熱が発生し、これと対応した熱膨張をヘッド構造体に
もたらすことであり、これによりプローブの設定位置、
例えば、割り出しプローブヘッドにおける割り出し位置
に対応するあらかじめ計測した位置に対し、実際のプロ
ーブの位置にわずかな誤差が発生する。従来、このよう
な影響は、通常の測定の状況下では極めて些細となるた
め、ほとんど無視することができる。
【０００８】しかしながら、プローブの割り出し位置に
対する正確さの要求は増大しつつあり、所定の状況にお
いて、このような熱によるヘッド構造体の変形は、まさ
に所定の座標位置決め装置の製造コストを引き上げる一
因となっている。
対する正確さの要求は増大しつつあり、所定の状況にお
いて、このような熱によるヘッド構造体の変形は、まさ
に所定の座標位置決め装置の製造コストを引き上げる一
因となっている。
【０００９】
【発明の目的】本発明の目的は、モータの発生する熱に
よって、プローブの割り出し位置に発生する誤差が少な
くなるようにしたモータ駆動のプローブヘッドおよびこ
のプローブヘッドを用いた装置を提供することにある。
よって、プローブの割り出し位置に発生する誤差が少な
くなるようにしたモータ駆動のプローブヘッドおよびこ
のプローブヘッドを用いた装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による第一の形態
は、座標位置決め装置に使用され、かつこの座標位置決
め装置の少なくとも一つの回転自由度を有する可動アー
ムに対してプローブを正しい位置に合わせるプローブヘ
ッドであって、前記プローブを前記可動アームに取り付
け可能なベースと、一つの軸線回りに回転可能に前記ベ
ースに支持されて前記プローブが接続可能な少なくとも
一つのロータと、前記ベースに対して前記一つの軸線回
りに前記ロータを回転するためのモータと、このモータ
の非作動時に前記プローブヘッド内に熱の発生が調整可
能な少なくとも一つの熱源とを具えたことを特徴とする
プローブヘッドにある。
は、座標位置決め装置に使用され、かつこの座標位置決
め装置の少なくとも一つの回転自由度を有する可動アー
ムに対してプローブを正しい位置に合わせるプローブヘ
ッドであって、前記プローブを前記可動アームに取り付
け可能なベースと、一つの軸線回りに回転可能に前記ベ
ースに支持されて前記プローブが接続可能な少なくとも
一つのロータと、前記ベースに対して前記一つの軸線回
りに前記ロータを回転するためのモータと、このモータ
の非作動時に前記プローブヘッド内に熱の発生が調整可
能な少なくとも一つの熱源とを具えたことを特徴とする
プローブヘッドにある。
【００１１】ここで、前記熱源は、前記モータと別体の
熱源であり、前記モータに固定されているものであった
り、あるいは前記モータにより与えられて前記モータを
通る電流を流すための手段であっても良い。
熱源であり、前記モータに固定されているものであった
り、あるいは前記モータにより与えられて前記モータを
通る電流を流すための手段であっても良い。
【００１２】一方、本発明による第二の形態は、座標位
置決め装置に使用され、かつこの座標位置決め装置の少
なくとも一つの回転自由度を有する可動アームに対して
プローブを正しい位置に合わせるプローブヘッド用いた
装置であって、前記プローブヘッドは、前記プローブを
前記可動アームに取り付け可能なベースと、一つの軸線
回りに回転可能に前記ベースに支持されて前記プローブ
が接続可能な少なくとも一つのロータと、前記ベースに
対して前記一つの軸線回りに前記ロータを回転するため
のモータと、このモータの非作動時に前記プローブヘッ
ド内に熱の発生が調整可能な少なくとも一つの熱源とを
有し、さらに前記モータの非作動状態を検出する検出器
を有すると共に前記熱源を操作するための制御装置と、
前記熱源を通る電流を流すための手段とを具えたことを
特徴とするプローブヘッドを用いた装置にある。
置決め装置に使用され、かつこの座標位置決め装置の少
なくとも一つの回転自由度を有する可動アームに対して
プローブを正しい位置に合わせるプローブヘッド用いた
装置であって、前記プローブヘッドは、前記プローブを
前記可動アームに取り付け可能なベースと、一つの軸線
回りに回転可能に前記ベースに支持されて前記プローブ
が接続可能な少なくとも一つのロータと、前記ベースに
対して前記一つの軸線回りに前記ロータを回転するため
のモータと、このモータの非作動時に前記プローブヘッ
ド内に熱の発生が調整可能な少なくとも一つの熱源とを
有し、さらに前記モータの非作動状態を検出する検出器
を有すると共に前記熱源を操作するための制御装置と、
前記熱源を通る電流を流すための手段とを具えたことを
特徴とするプローブヘッドを用いた装置にある。
【００１３】ここで、前記制御装置は、前記モータの作
動時に前記熱源に流れる電流を妨げるものであり、所定
の時間間隔の間、前記モータに流れる電流を監視する手
段を有するものであっても良い。この場合、前記制御装
置は、前記所定の時間間隔で前記モータに流れる前回の
電流値と今回の電流値とを比較し、これらの相違に対応
した信号を発生する手段を有し、前記信号の大きさに対
応した熱量を発生するように、前記熱源を操作するもの
であることが有効である。
動時に前記熱源に流れる電流を妨げるものであり、所定
の時間間隔の間、前記モータに流れる電流を監視する手
段を有するものであっても良い。この場合、前記制御装
置は、前記所定の時間間隔で前記モータに流れる前回の
電流値と今回の電流値とを比較し、これらの相違に対応
した信号を発生する手段を有し、前記信号の大きさに対
応した熱量を発生するように、前記熱源を操作するもの
であることが有効である。
【００１４】
【作用】本発明によると、プローブヘッドは、モータの
非作動時に所定の時間間隔で作動する熱源により、熱が
与えられる。この熱源は、好ましくは、操作中のモータ
の熱出力に対して正確に対応した熱出力となるように制
御される。
非作動時に所定の時間間隔で作動する熱源により、熱が
与えられる。この熱源は、好ましくは、操作中のモータ
の熱出力に対して正確に対応した熱出力となるように制
御される。
【００１５】ここで、モータそれ自体は、それを通る高
周波交流電流の通過によって熱源となる。また、このモ
ータに対して分離した熱源を採用した場合、この熱源は
モータの作動に伴って発生する熱に対して可能な限り同
様な熱効果が得られるように、モータを囲むように設け
られる。
周波交流電流の通過によって熱源となる。また、このモ
ータに対して分離した熱源を採用した場合、この熱源は
モータの作動に伴って発生する熱に対して可能な限り同
様な熱効果が得られるように、モータを囲むように設け
られる。
【００１６】
【実施例】本発明によるプローブヘッドの一実施例につ
いて、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
いて、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】本実施例におけるプローブヘッドの断面構
造を表す図１に示すように、座標位置決め装置の可動ア
ームに取り付け可能なプローブヘッドは、ほぼ矩形のベ
ース１０を有し、タッチプローブ２０をほぼ直交する軸
線Ａ, Ｂ回りに個々の角度変位を与えることにより、複
数の角度割り出し位置に案内する関節を持っている。こ
のタッチプローブ２０は、ベース１０に対して軸線Ｂ回
りに回転自在に取り付けた第一のロータ１２を介してプ
ローブヘッドに支持され、タッチプローブ２０が直結さ
れた第二のロータ１４は、第一のロータ１２に対して軸
線Ａ回りに回転自在に支持されている。
造を表す図１に示すように、座標位置決め装置の可動ア
ームに取り付け可能なプローブヘッドは、ほぼ矩形のベ
ース１０を有し、タッチプローブ２０をほぼ直交する軸
線Ａ, Ｂ回りに個々の角度変位を与えることにより、複
数の角度割り出し位置に案内する関節を持っている。こ
のタッチプローブ２０は、ベース１０に対して軸線Ｂ回
りに回転自在に取り付けた第一のロータ１２を介してプ
ローブヘッドに支持され、タッチプローブ２０が直結さ
れた第二のロータ１４は、第一のロータ１２に対して軸
線Ａ回りに回転自在に支持されている。
【００１８】ベース１０に対する軸線Ａ, Ｂ回りのタッ
チプローブ２０の各割り出し位置において、第一のロー
タは、ベース１０に対してカイネマチック、すなわち動
的に支持され、第二のロータ１４は、第一のロータ１２
に対して動的に支持されている。この結果、所定の割り
出し位置が選択される度に、ベース１０に対するタッチ
プローブ２０に支持された球形のスタイラスチップ２２
の位置は、より再現性高く所定の割り出し位置に割り出
すことができる。
チプローブ２０の各割り出し位置において、第一のロー
タは、ベース１０に対してカイネマチック、すなわち動
的に支持され、第二のロータ１４は、第一のロータ１２
に対して動的に支持されている。この結果、所定の割り
出し位置が選択される度に、ベース１０に対するタッチ
プローブ２０に支持された球形のスタイラスチップ２２
の位置は、より再現性高く所定の割り出し位置に割り出
すことができる。
【００１９】これを可能とする動的割り出し位置は、ベ
ース１０および第一のロータ１２にほぼ等間隔に配置し
た三つのローラ３２に対し、三点接触する第一および第
二のロータ１２, １４の上の環状に配列する鋼球３０に
よって与えられる。別な角度の向きに第一および／また
は第二のロータ１２, １４の回転を可能とするため、所
定の割り出し位置からの軸方向離脱は、板ばね４４およ
び円筒ころ軸受４６によって第一のロータ１２に枢着さ
れ、かつベース１０上のレバー・カム機構５０によって
昇降するほぼＳ字状のタイロッド４０によって行われ
る。
ース１０および第一のロータ１２にほぼ等間隔に配置し
た三つのローラ３２に対し、三点接触する第一および第
二のロータ１２, １４の上の環状に配列する鋼球３０に
よって与えられる。別な角度の向きに第一および／また
は第二のロータ１２, １４の回転を可能とするため、所
定の割り出し位置からの軸方向離脱は、板ばね４４およ
び円筒ころ軸受４６によって第一のロータ１２に枢着さ
れ、かつベース１０上のレバー・カム機構５０によって
昇降するほぼＳ字状のタイロッド４０によって行われ
る。
【００２０】レバー・カム機構５０の動作、および複数
の割り出し位置を実現するための第一および第二のロー
タ１２, １４の回転は、三つのそれぞれ電気モータ（図
示せず）によって制御される。このような割り出し機構
自体は周知であり、例えば、Renishaw PH9の如きプロー
ブヘッドとして商業的に入手することができる。
の割り出し位置を実現するための第一および第二のロー
タ１２, １４の回転は、三つのそれぞれ電気モータ（図
示せず）によって制御される。このような割り出し機構
自体は周知であり、例えば、Renishaw PH9の如きプロー
ブヘッドとして商業的に入手することができる。
【００２１】レバー・カム機構５０を操作するモータの
動作、ならびに第一および第二のロータ１２, １４の回
転は、プローブヘッド内に熱の発生を結果として生ず
る。この熱は、プローブヘッド構造体の膨張を必然的に
もたらし、これに対応してベース１０に対する球形のス
タイラスチップ２２の位置が微妙にずれてしまうことと
なる。
動作、ならびに第一および第二のロータ１２, １４の回
転は、プローブヘッド内に熱の発生を結果として生ず
る。この熱は、プローブヘッド構造体の膨張を必然的に
もたらし、これに対応してベース１０に対する球形のス
タイラスチップ２２の位置が微妙にずれてしまうことと
なる。
【００２２】プローブヘッドの膨張および／または収縮
によるスタイラスチップ２２の位置の変動の問題を改善
する目的で、その操作中にプローブヘッド内に発生する
熱量の変化を低減する熱管理調整システムが設けられ
る。その最も簡単な形態において、この熱管理調整シス
テムは、プローブヘッド中の三つのモータの熱出力と比
較して大量の熱量を単に継続的に発生する熱要素（例え
ば、適当な抵抗器）の形態の調整可能な熱源を有する。
によるスタイラスチップ２２の位置の変動の問題を改善
する目的で、その操作中にプローブヘッド内に発生する
熱量の変化を低減する熱管理調整システムが設けられ
る。その最も簡単な形態において、この熱管理調整シス
テムは、プローブヘッド中の三つのモータの熱出力と比
較して大量の熱量を単に継続的に発生する熱要素（例え
ば、適当な抵抗器）の形態の調整可能な熱源を有する。
【００２３】つまり、モータの操作に伴って発生する熱
出力に対し、熱要素が常時発生する著しく大きな熱出力
により、ヘッド構成体の膨張および／または収縮はモー
タの操作の如何にほとんど影響されなくなり、熱要素が
常時発生する熱出力に専ら影響されることとなる。これ
によって、モータが操作中であっても、非操作中であっ
ても同じ割り出し精度でタッチプローブ２０を位置決め
することができる。ここで、プローブヘッドのモータを
操作する熱調整電気回路機構の間にコミュニケーション
リンクを設け、モータの操作中は熱要素の作動を停止さ
せるようにしても良い。この場合、熱要素の熱出力とプ
ローブヘッド内のモータの平均出力とがほぼ等しくなる
ように、熱要素の熱出力を設定することが好ましい。さ
らに、この熱要素を各モータ毎に個別に設け、各モータ
の熱出力とこれら熱要素の熱出力とをそれぞれ対応させ
るようにしても良い。
出力に対し、熱要素が常時発生する著しく大きな熱出力
により、ヘッド構成体の膨張および／または収縮はモー
タの操作の如何にほとんど影響されなくなり、熱要素が
常時発生する熱出力に専ら影響されることとなる。これ
によって、モータが操作中であっても、非操作中であっ
ても同じ割り出し精度でタッチプローブ２０を位置決め
することができる。ここで、プローブヘッドのモータを
操作する熱調整電気回路機構の間にコミュニケーション
リンクを設け、モータの操作中は熱要素の作動を停止さ
せるようにしても良い。この場合、熱要素の熱出力とプ
ローブヘッド内のモータの平均出力とがほぼ等しくなる
ように、熱要素の熱出力を設定することが好ましい。さ
らに、この熱要素を各モータ毎に個別に設け、各モータ
の熱出力とこれら熱要素の熱出力とをそれぞれ対応させ
るようにしても良い。
【００２４】より好ましい熱管理調整システムの概略構
造を表す図２に示すように、プローブヘッド内のモータ
を駆動するサーボ電気回路機構との間の相互作用が以下
に説明される当該熱管理調整システムは、サンプリング
時間周期後に測定される一定の熱出力を与える。第一の
ロータ１２および第二のロータ１４の何れかを回転する
ための回転モータに関するプローブヘッドのサーボ電気
回路機構を以下に説明するが、その理由は、これらの回
転モータが、それらの通常の操作がより複雑なためであ
る。また、レバー・カム機構５０を操作するロック−ア
ンロックモータにも、同様なサーボおよび熱管理調整シ
ステムを与えることができる。
造を表す図２に示すように、プローブヘッド内のモータ
を駆動するサーボ電気回路機構との間の相互作用が以下
に説明される当該熱管理調整システムは、サンプリング
時間周期後に測定される一定の熱出力を与える。第一の
ロータ１２および第二のロータ１４の何れかを回転する
ための回転モータに関するプローブヘッドのサーボ電気
回路機構を以下に説明するが、その理由は、これらの回
転モータが、それらの通常の操作がより複雑なためであ
る。また、レバー・カム機構５０を操作するロック−ア
ンロックモータにも、同様なサーボおよび熱管理調整シ
ステムを与えることができる。
【００２５】回転モータ２００のためのサーボシステム
は、プローブヘッドを設けた座標位置決め装置を制御す
るためのコンピュータから、例えば、軸線Ｂ回りの第一
のロータ１２に与えた目標割り出し位置に関する信号を
受けるマイクロプロセッサ２１０を有する。この信号か
ら、マイクロプロセッサ２１０は、データに対して軸線
Ｂ回りに第一のロータ１２の所定の角変位に関する位置
要求信号を発生する。この位置要求信号は、第一のロー
タ１２の軸線Ｂ回りの実際の角変位をプリセットするエ
ンコーダ２１４からの信号も受ける加算接続部２１２に
送られる。これにより、加算接続部２１２の出力は、モ
ータ２００を作動させるために直接使用することができ
る位置サーボエラー信号となる。
は、プローブヘッドを設けた座標位置決め装置を制御す
るためのコンピュータから、例えば、軸線Ｂ回りの第一
のロータ１２に与えた目標割り出し位置に関する信号を
受けるマイクロプロセッサ２１０を有する。この信号か
ら、マイクロプロセッサ２１０は、データに対して軸線
Ｂ回りに第一のロータ１２の所定の角変位に関する位置
要求信号を発生する。この位置要求信号は、第一のロー
タ１２の軸線Ｂ回りの実際の角変位をプリセットするエ
ンコーダ２１４からの信号も受ける加算接続部２１２に
送られる。これにより、加算接続部２１２の出力は、モ
ータ２００を作動させるために直接使用することができ
る位置サーボエラー信号となる。
【００２６】しかしながら、ベース１０に対する第一の
ロータ１２の角速度は、複数の割り出し位置での円滑な
変化を達成するために制御される。このため、位置制御
回路２１６は、位置サーボエラー信号、例えば、より大
きな位置サーボエラー信号や、より大きな速度要求信号
の大きさに依存した速度要求信号を発生する。この速度
要求信号は、エンコーダ２１４の出力から第一のロータ
１２の角速度を制限する微分回路２２０からの入力も受
ける加算接続部２１８にさらに送られる。この加算接続
部２１８から出力される速度サーボエラー信号の大きさ
に基づき、速度制御回路２２２は、回転モータ２００の
ための駆動信号２２４を発生する。この駆動信号２２４
は、等しい高さを有するが、幅が変化するパルス列の形
態を有する。
ロータ１２の角速度は、複数の割り出し位置での円滑な
変化を達成するために制御される。このため、位置制御
回路２１６は、位置サーボエラー信号、例えば、より大
きな位置サーボエラー信号や、より大きな速度要求信号
の大きさに依存した速度要求信号を発生する。この速度
要求信号は、エンコーダ２１４の出力から第一のロータ
１２の角速度を制限する微分回路２２０からの入力も受
ける加算接続部２１８にさらに送られる。この加算接続
部２１８から出力される速度サーボエラー信号の大きさ
に基づき、速度制御回路２２２は、回転モータ２００の
ための駆動信号２２４を発生する。この駆動信号２２４
は、等しい高さを有するが、幅が変化するパルス列の形
態を有する。
【００２７】この速度制御回路２２２の出力もまた、所
定のサンプリング周期以上のパルス幅を連続的にモニタ
ーするマイクロプロセッサ２１０に送られる。このモニ
ターされたパルス幅は、所定の時間周期中にモータ２０
０を通過するわずかな駆動電流と対応するようにマイク
ロプロセッサ２１０に記憶された所定のパルス幅と比較
される。この所定のパルス幅は、一般的にモータ２００
に対して設定した最高周波数に応じて選択される。仮
に、プローブヘッドがこの最大周波数にて操作された場
合、熱管理調整システムは操作されない。モータ２００
によって発生する熱出力の割合はほぼ一定であり、プロ
ーブヘッドに対して相対的に安定した大きさとなる。
定のサンプリング周期以上のパルス幅を連続的にモニタ
ーするマイクロプロセッサ２１０に送られる。このモニ
ターされたパルス幅は、所定の時間周期中にモータ２０
０を通過するわずかな駆動電流と対応するようにマイク
ロプロセッサ２１０に記憶された所定のパルス幅と比較
される。この所定のパルス幅は、一般的にモータ２００
に対して設定した最高周波数に応じて選択される。仮
に、プローブヘッドがこの最大周波数にて操作された場
合、熱管理調整システムは操作されない。モータ２００
によって発生する熱出力の割合はほぼ一定であり、プロ
ーブヘッドに対して相対的に安定した大きさとなる。
【００２８】しかしながら、仮に、プローブヘッドがこ
のような駆動信号２２４の二つのパルス幅の比較に基づ
き、マイクロプロセッサ２１０にて設定した熱出力を充
分発生していないと判断した場合、マイクロプロセッサ
２１０は、スイッチ２３０を介して熱要素２３２に切り
換える。この熱要素２３２は、モータ２００とほぼ等し
い抵抗の抵抗器の形態を持つ。この場合、ヒータ２３２
は、モータ２００による熱の発生と正確に対応した熱を
発生するように、モータ２００を包み込むように配置す
ることが好ましい。この熱要素２３２の作動は、所定割
合の熱出力となるモータ２００によって発生した熱と対
応するように、マイクロプロセッサ２１０内に記憶され
た所定のパルス幅と、このマイクロプロセッサ２１０が
速度制御回路２２２から受ける等しい高さで幅が変化す
る複数のパルス形態を持った駆動信号２２４とを比較す
ることにより、マイクロプロセッサ２３２によって定め
られる。もし、熱要素２３２の作動中に、座標位置決め
装置の制御装置がプローブヘッドに対してプローブ２０
の再位置合わせを要求した場合、マイクロプロセッサ２
１０は、少なくともこの位置合わせの移動期間中は、熱
要素２３２の作動を停止させる。
のような駆動信号２２４の二つのパルス幅の比較に基づ
き、マイクロプロセッサ２１０にて設定した熱出力を充
分発生していないと判断した場合、マイクロプロセッサ
２１０は、スイッチ２３０を介して熱要素２３２に切り
換える。この熱要素２３２は、モータ２００とほぼ等し
い抵抗の抵抗器の形態を持つ。この場合、ヒータ２３２
は、モータ２００による熱の発生と正確に対応した熱を
発生するように、モータ２００を包み込むように配置す
ることが好ましい。この熱要素２３２の作動は、所定割
合の熱出力となるモータ２００によって発生した熱と対
応するように、マイクロプロセッサ２１０内に記憶され
た所定のパルス幅と、このマイクロプロセッサ２１０が
速度制御回路２２２から受ける等しい高さで幅が変化す
る複数のパルス形態を持った駆動信号２２４とを比較す
ることにより、マイクロプロセッサ２３２によって定め
られる。もし、熱要素２３２の作動中に、座標位置決め
装置の制御装置がプローブヘッドに対してプローブ２０
の再位置合わせを要求した場合、マイクロプロセッサ２
１０は、少なくともこの位置合わせの移動期間中は、熱
要素２３２の作動を停止させる。
【００２９】次に、本発明の他の実施例について図３お
よび図４を参照して説明するが、先の実施例と同一機能
の部材には、これと同一符号を記すに止め、その詳細な
説明は省略するものとする。すなわち、図２の熱管理調
整システムについて説明したように、マイクロプロセッ
サ２１０は、エンコーダ２１４および微分回路２２０か
らの情報を受け、これらが正確に合致するように位置お
よび速度サーボループを介してモータ２００の操作を制
御する。本実施例におけるモータ２００を作動させる原
動力および熱管理調整システムの熱要素は、このモータ
２００を流れる高周波交流の通過によって与えられる点
が、上述した実施例との重要な相違である。これは、モ
ータ２００に流れる電流をマイクロプロセッサ２１０を
介してパワー段２４０に与えることにより達成される。
よび図４を参照して説明するが、先の実施例と同一機能
の部材には、これと同一符号を記すに止め、その詳細な
説明は省略するものとする。すなわち、図２の熱管理調
整システムについて説明したように、マイクロプロセッ
サ２１０は、エンコーダ２１４および微分回路２２０か
らの情報を受け、これらが正確に合致するように位置お
よび速度サーボループを介してモータ２００の操作を制
御する。本実施例におけるモータ２００を作動させる原
動力および熱管理調整システムの熱要素は、このモータ
２００を流れる高周波交流の通過によって与えられる点
が、上述した実施例との重要な相違である。これは、モ
ータ２００に流れる電流をマイクロプロセッサ２１０を
介してパワー段２４０に与えることにより達成される。
【００３０】ここで図４に示すように、パワー段２４０
は、四つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４を有するＨ形ブ
リッジを具える。電流は、入力２６０でＨ形ブリッジに
入力するが、モータ２００を通過する電流の方向に依存
して流れる。この電流の方向は、マイクロプロセッサ２
１０によって四つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４のベー
ス端子ｂ１〜ｂ４に所定の電流を供給することにより、
トランジスタＴＲ１,ＴＲ４およびトランジスタＴＲ２,
ＴＲ３の何れか一方に切り換えることにより達成され
る。この切り換え周波数は、このような電流の通過の結
果としてモータ２００の物理的回転動作が決して発生し
ないように、相対的に高く設定されており、それによっ
て電流は必要な熱効果を発生したままとなる。
は、四つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４を有するＨ形ブ
リッジを具える。電流は、入力２６０でＨ形ブリッジに
入力するが、モータ２００を通過する電流の方向に依存
して流れる。この電流の方向は、マイクロプロセッサ２
１０によって四つのトランジスタＴＲ１〜ＴＲ４のベー
ス端子ｂ１〜ｂ４に所定の電流を供給することにより、
トランジスタＴＲ１,ＴＲ４およびトランジスタＴＲ２,
ＴＲ３の何れか一方に切り換えることにより達成され
る。この切り換え周波数は、このような電流の通過の結
果としてモータ２００の物理的回転動作が決して発生し
ないように、相対的に高く設定されており、それによっ
て電流は必要な熱効果を発生したままとなる。
【００３１】このため、本実施例ではモータ２００が非
作動中であっても、モータ２００自体を発熱させること
ができるため、プローブヘッドの構造体に対して安定し
て一定の熱量を供給することができる利点を有する。従
って、発熱のための別部品の付加を回避できる利点を有
することはもちろん、モータ２００を作動させるプロー
ブヘッドの通常操作に対し、正確に対応した熱量を停止
中のモータ２００から発生させることが可能である。
作動中であっても、モータ２００自体を発熱させること
ができるため、プローブヘッドの構造体に対して安定し
て一定の熱量を供給することができる利点を有する。従
って、発熱のための別部品の付加を回避できる利点を有
することはもちろん、モータ２００を作動させるプロー
ブヘッドの通常操作に対し、正確に対応した熱量を停止
中のモータ２００から発生させることが可能である。
【００３２】上述した実施例では、座標位置割り出し用
のプローブヘッドに対して本発明を応用したが、ＥＰ３
１７９６７に記述したプローブヘッドのような他の形式
のプローブヘッドにも同様に応用することが可能であ
る。
のプローブヘッドに対して本発明を応用したが、ＥＰ３
１７９６７に記述したプローブヘッドのような他の形式
のプローブヘッドにも同様に応用することが可能であ
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明のプローブヘッドおよびその装置
によると、モータの停止中にこのモータの作動中に発生
する熱量よりも著しく大量の熱を発生する熱源を設けた
ので、モータの作動中およひ非作動中の如何に拘らず、
ヘッド構造体の熱膨張状態を常に一定に保持することが
可能となり、プローブを正確に割り出し位置に割り出す
ことができる。
によると、モータの停止中にこのモータの作動中に発生
する熱量よりも著しく大量の熱を発生する熱源を設けた
ので、モータの作動中およひ非作動中の如何に拘らず、
ヘッド構造体の熱膨張状態を常に一定に保持することが
可能となり、プローブを正確に割り出し位置に割り出す
ことができる。
【００３４】同様に、モータの停止中にこのモータの作
動中に発生する熱量と対応した熱量を発生する熱源を設
けたので、モータの作動中およひ非作動中の如何に拘ら
ず、ヘッド構造体の熱膨張状態を常に一定に保持するこ
とが可能となり、プローブを正確に割り出し位置に割り
出すことができる。
動中に発生する熱量と対応した熱量を発生する熱源を設
けたので、モータの作動中およひ非作動中の如何に拘ら
ず、ヘッド構造体の熱膨張状態を常に一定に保持するこ
とが可能となり、プローブを正確に割り出し位置に割り
出すことができる。
【００３５】また、モータ自体を熱源として兼用するよ
うにした場合には、製造コストの大幅な上昇を伴うこと
なく、プローブヘッドおよびその装置を容易に製造する
ことができる。
うにした場合には、製造コストの大幅な上昇を伴うこと
なく、プローブヘッドおよびその装置を容易に製造する
ことができる。
【図１】本発明を二軸割り出しプローブヘッドに応用し
た一実施例の概略構造を表す断面図である。
た一実施例の概略構造を表す断面図である。
【図２】本発明に組み込んだ熱管理調整システムの一実
施例の概略構造を表すブロック図である。
施例の概略構造を表すブロック図である。
【図３】本発明に組み込んだ熱管理調整システムの他の
実施例の概略構造を表すブロック図である。
実施例の概略構造を表すブロック図である。
【図４】図３に示したパワー段の部分を抽出した回路図
である。
である。
１０ ベース １２ 第一のロータ １４ 第二のロータ ２０ タッチプローブ ２２ スタイラスチップ ３０ 鋼球 ３２ ローラ ４０ タイロッド ４４ 板ばね ４６ 円筒ころ軸受 ５０ レバー・カム機構 ２００ モータ ２１０ マイクロプロセッサ ２１２, ２１８ 加算接続部 ２１４ エンコーダ ２１６ 位置制御回路 ２２０ 微分回路 ２２２ 速度制御回路 ２２４ 駆動信号 ２３０ スイッチ ２３２ 熱要素 ２４０ パワー段 ２６０ 入力電流 ｂ１〜ｂ４ ベース端子 ＴＲ１〜ＴＲ４ トランジスタ
Claims (9)
- 【請求項１】 座標位置決め装置に使用され、かつこの
座標位置決め装置の少なくとも一つの回転自由度を有す
る可動アームに対してプローブを正しい位置に合わせる
プローブヘッドであって、 前記プローブを前記可動アームに取り付け可能なベース
と、 一つの軸線回りに回転可能に前記ベースに支持されて前
記プローブが接続可能な少なくとも一つのロータと、 前記ベースに対して前記一つの軸線回りに前記ロータを
回転するためのモータと、 このモータの非作動時に前記プローブヘッド内に熱の発
生が調整可能な少なくとも一つの熱源とを具えたことを
特徴とするプローブヘッド。 - 【請求項２】 前記熱源は、前記モータと別体の熱源で
あることを特徴とする請求項１に記載したプローブヘッ
ド。 - 【請求項３】 前記別体の熱源は、前記モータに固定さ
れていることを特徴とする請求項２に記載したプローブ
ヘッド。 - 【請求項４】 前記熱源は、前記モータにより与えら
れ、かつ前記モータを通る電流を流すための手段である
ことを特徴とする請求項１に記載したプローブヘッド。 - 【請求項５】 座標位置決め装置に使用され、かつこの
座標位置決め装置の少なくとも一つの回転自由度を有す
る可動アームに対してプローブを正しい位置に合わせる
プローブヘッド用いた装置であって、 前記プローブヘッドは、前記プローブを前記可動アーム
に取り付け可能なベースと、一つの軸線回りに回転可能
に前記ベースに支持されて前記プローブが接続可能な少
なくとも一つのロータと、前記ベースに対して前記一つ
の軸線回りに前記ロータを回転するためのモータと、こ
のモータの非作動時に前記プローブヘッド内に熱の発生
が調整可能な少なくとも一つの熱源とを有し、 さらに前記モータの非作動状態を検出する検出器を有す
ると共に前記熱源を操作するための制御装置と、 前記熱源を通る電流を流すための手段とを具えたことを
特徴とするプローブヘッドを用いた装置。 - 【請求項６】 前記制御装置は、前記モータの作動時に
前記熱源に流れる電流を妨げるものであることを特徴と
する請求項５に記載したプローブヘッドを用いた装置。 - 【請求項７】 前記制御装置は、所定の時間間隔の間、
前記モータに流れる電流を監視する手段を有することを
特徴とする請求項６に記載したプローブヘッドを用いた
装置。 - 【請求項８】 前記制御装置は、前記所定の時間間隔で
前記モータに流れる前回の電流値と今回の電流値とを比
較し、これらの相違に対応した信号を発生する手段を有
することを特徴とする請求項７に記載したプローブヘッ
ドを用いた装置。 - 【請求項９】 前記制御装置は、前記信号の大きさに対
応した熱量を発生するように、前記熱源を操作するもの
であることを特徴とする請求項８に記載したプローブヘ
ッドを用いた装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9413194A GB9413194D0 (en) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | Probe head |
| GB9413194.3 | 1994-06-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886637A true JPH0886637A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=10757603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7166621A Pending JPH0886637A (ja) | 1994-06-30 | 1995-06-30 | プローブヘッドおよびその装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5675902A (ja) |
| EP (1) | EP0690286B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0886637A (ja) |
| DE (1) | DE69515144T2 (ja) |
| GB (1) | GB9413194D0 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009526985A (ja) * | 2006-02-16 | 2009-07-23 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 関節式プローブヘッド装置および方法 |
| JP2010526991A (ja) * | 2007-04-30 | 2010-08-05 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 測定プローブのための保管装置 |
| JP2015169641A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-09-28 | 株式会社ミツトヨ | 表面粗さ測定ユニット、三次元測定システム、及び表面粗さ測定ユニットの動作状態表示方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6430828B1 (en) | 1998-04-17 | 2002-08-13 | Electronic Measuring Devices, Inc. | Coordinate positioning apparatus with indexable stylus, components thereof, and method of using it |
| GB0019200D0 (en) * | 2000-08-05 | 2000-09-27 | Renishaw Plc | Bearing arrangement |
| EP1407219B1 (de) * | 2001-07-16 | 2006-05-31 | Werth Messtechnik GmbH | Koordinatenmessgerät mit zusatzwärmequelle |
| EP1443302B2 (fr) * | 2003-01-29 | 2015-09-16 | Tesa Sa | Palpeur orientable |
| DE602004010899T2 (de) * | 2004-07-16 | 2009-01-02 | Tesa Sa | Lenkbarer Taststift |
| EP1666832B1 (fr) * | 2004-12-01 | 2012-08-29 | Tesa Sa | Tête de mesure orientable motorisée |
| DE602004011544T2 (de) * | 2004-12-01 | 2009-02-05 | Tesa Sa | Motorisierter und orientierbarer Messkopf |
| DE602004011794T2 (de) * | 2004-12-01 | 2009-02-05 | Tesa Sa | Motorisierter und orientierbarer Messkopf |
| GB0508217D0 (en) * | 2005-04-25 | 2005-06-01 | Renishaw Plc | Method for scanning the surface of a workpiece |
| GB0707720D0 (en) * | 2007-04-23 | 2007-05-30 | Renishaw Plc | Apparatus and method for controlling or programming a measurement routine |
| WO2008132483A1 (en) | 2007-04-30 | 2008-11-06 | Renishaw Plc | Analogue probe with temperature control and method of operation |
| DE102007022326B4 (de) * | 2007-05-08 | 2022-07-07 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt sowie Dreh-Schwenk-Mechanismus für ein solches Koordinatenmessgerät |
| GB0716218D0 (en) | 2007-08-20 | 2007-09-26 | Renishaw Plc | Measurement path generation |
| GB0809037D0 (en) | 2008-05-19 | 2008-06-25 | Renishaw Plc | Video Probe |
| GB0909635D0 (en) | 2009-06-04 | 2009-07-22 | Renishaw Plc | Vision measurement probe |
| GB201007186D0 (en) | 2010-04-30 | 2010-06-09 | Renishaw Plc | Changeable task module counterweight |
| WO2012173964A1 (en) * | 2011-06-14 | 2012-12-20 | Faro Technologies, Inc. | Automated and accelerated warm-up and stability check for laser trackers |
| GB201309506D0 (en) | 2013-05-28 | 2013-07-10 | Renishaw Plc | Methods of controlling a coordinate positioning machine |
| EP3179203B1 (en) | 2015-12-11 | 2021-03-31 | TESA Sàrl | Articulating probe head for measuring system |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
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| FR2617589B1 (fr) * | 1987-06-30 | 1989-12-08 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif et methode de mesure des deformations d'un echantillon |
| DE3740070A1 (de) | 1987-11-26 | 1989-06-08 | Zeiss Carl Fa | Dreh-schwenk-einrichtung fuer tastkoepfe von koordinatenmessgeraeten |
| GB8808281D0 (en) * | 1988-04-08 | 1988-05-11 | Lk Tool Co Ltd | Support structure |
| EP0348660B1 (de) * | 1988-06-29 | 1992-02-19 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
| DE3821860C1 (en) * | 1988-06-29 | 1989-10-05 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut, De | Position measuring device |
| DE8813875U1 (de) * | 1988-11-05 | 1988-12-22 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Taster für Koordinatenmeßgeräte |
| DE3842151A1 (de) * | 1988-12-15 | 1990-06-21 | Zeiss Carl Fa | Tastkopf vom schaltenden typ |
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-
1994
- 1994-06-30 GB GB9413194A patent/GB9413194D0/en active Pending
-
1995
- 1995-06-28 DE DE69515144T patent/DE69515144T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-28 EP EP95304543A patent/EP0690286B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-29 US US08/496,414 patent/US5675902A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-30 JP JP7166621A patent/JPH0886637A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| DE69515144D1 (de) | 2000-03-30 |
| US5675902A (en) | 1997-10-14 |
| DE69515144T2 (de) | 2000-06-15 |
| EP0690286A1 (en) | 1996-01-03 |
| EP0690286B1 (en) | 2000-02-23 |
| GB9413194D0 (en) | 1994-08-24 |
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