JPS5851602B2 - 座標測定機の操作法、並びにこの方法を実施する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は座標測定機において使用される方法及び装置
に関する。

周知の様に、座標測定機は固定構造に対して三次元運動
自在に支承されたヘッドを有し、このヘッドが探針を備
える事ｔζよって、上記の固定構造上に支承された工作
物と係合する。

探針が工作物と係合した時、与えられたデータに対する
ヘッドの座標位置を読む事によって工作物が測定される
。

この種の機械によって使用される探針は、一般に直線ロ
ッド形の触針を支承する探針本体を備える事は公知であ
る。

測定が主として二次元で実施される二、三の型のηロ工
作業においては、これらの寸法が触針の長手方向に対し
て少くとも近似的に直角である事が望ましい。

例えば、もしその卯工作業が水平面における孔の径また
は中心距離の測定操作を含むものであれば、探針はその
触針が垂直となる様に配置される。

しかしこの事は、垂直方向における二、三の測定を実施
する事を除外するものではない。

例えば、孔の深さを測定する事は容易である。

しかしもしηロ工作業が垂直面において孔の測定を実施
すべきならば、触針が水平に配置される様に探針を割出
す事が望ましい場合が多い。

さもなければ、比較的長い孔の深さを測定する様な操作
を実施する事が困難になるからである。

この発明によれは、固定構造に対して三次元運動を成す
様にヘッドを支承する電動機被駆動部材と、一端におい
て上記ヘッドに連接され他端において触針を有するアー
ムと、上記アームの一端をヘッドに連接するピボットと
を包含する座標測定機の操作法において、上記アームが
上記ピボットの中心から一定間隔のアーム上の点におい
て上記固定構造に形成され或は装着された固定部材と係
合する位置まで、上記ヘッドを上記固定構造に対して移
動させる段階と、さらに上記アームの中間点を固定部材
に当接させた状態でヘッドをさらに移動させる事によっ
てアームを所定角度回転させる段階とを含む方法が提供
される。

またこの発明によれば、一端において上記触針の支承手
段を備え他端において上記ヘッドに連結される為の載置
手段を備えたアームを有し、上記の装着手段は、ピボッ
トによって相互に連結された２個の部材を備え、このピ
ボットの軸線を中心とするモーメントが上記のアームに
８口えられた際にこれら部材間の相対角度運動を可能と
成し、また上記の装着部材は、上記モーメントが所定強
さ以下であれば上記部材間の角度を不変状態に保持する
ため前記両部材間を係合する係合部材を備える様にした
上記方法を実施する為の装置が提供される。

以下、この発明を図面に示す実施例について詳細に説明
する。

第１図について述べれば、この発明による装置は、固定
構造１１に対して三次元運動を成す様に支承されたヘッ
ド１０を備えている。

更に詳細に述べれば、ヘッド１０は垂直柱１２に固着さ
れ。

この垂直柱１２は軸受１３の中を垂直方向即ち２方向の
縦摺動運動を成す様に支承され、この軸受１３はビーム
１４の上でＸ方向に水平運動する様に支承され、このビ
ーム１４は、Ｙ方向の水平運動を成す様に上記固定構造
１１の上に支承された軸受１５に固着されている。

各部材１２，１３゜１５は、それ自体公知のネジ／ナツ
ト歯車を介してそれぞれのステッピングモータ１３Ａ、
１４Ａ１５Ａによって駆動される。

これらのモータは３−チャンネル磁気テープ１６により
、読取りヘッド１７を介して側脚され、それぞれのモー
タの駆動出力Ｘｉ、Ｙ１．Ｚｌを与えられる。

ヘッド１０に対して探針１８が固着され、この探針は触
針３４を備え、これによって工作物１９に係合して、例
えば垂直軸線上Ｉζ配置された孔２０の径と深さ、及び
水平軸線上に配置さ力、た孔２１の径と深さの測定等の
測定操作を実施する。

孔２０を測定する為には、触針は位置３４Ａで示される
様に垂直軸線と整列させられる事が望ましいが、孔２１
を測定する為には１位置３４Ｃで示される様に回転され
て水平軸線と一致する事が望ましい。

コノ様に触針を回転させる為、探針１８はアーム２２の
一端に固着され、アームの他端は装着部材２３によって
ヘッド１０に対して連接されティる。

第２図について述べれは、装着部材２３は水平軸線２４
Ａのピボット軸２４を有する。

ピボット２４は、アーム２２に備えられた軸受２５Ａと
。

部材２６に備えられた係合ピン２５Ｂとを有している。

ピボット２４の自由運動は、これらの軸受２５Ａとピン
２５Ｂの間に摩擦を８口えるバネ２７によって抑止され
る。

部材２６は、垂直軸２８Ａのピボット２８によってヘッ
ド１０に支承されている。

ピボット２８の運動を摩擦的に抑止する為、バネ２９が
備えられている。

アーム２２を枢転させるには、まず固定構造１１に固着
された柱３１に固定された球３０にアーム２２が係合す
る位置１０Ｂまでヘッドを移動させると、軸線２４Ａか
ら一定距離のアーム上の中間点２２Ｐにおいて係合が生
じる。

そこで更にヘッドを位置１０Ｃまで移動させると、アー
ム２２の回転運動を生じ、アームは軸線２４Ａを中心と
して１位置２２Ｃまで回転する。

この様なヘッドの第２移動は水平方向に沿った直線運動
とする事ができるが１点２２Ｐの位置が過度に変化しな
い様にする為、弧状線３２に沿って第２運動を実施する
事が望ましい。

この装置は工作物１９に対する種々の測定運動を実施す
る為にテープ１６によって作動されるのであるから、探
針の回転運動をもテープ１６からの信号によって実施す
る事が望ましいのは勿論である。

その為、触針３４の垂直配向を必要とする作業の終了時
に、また水平配向を必要とする作業の開始前に、探針回
転運動命令を出す様にテープを準備する。

この様なテープの準備は、測定操作の為のヘッド運動に
関するテープの準備と異らず、従って容易に理解されよ
う。

探針を垂直運動から所要角度だけ回転させる為に上記方
法を使用できると共に、アーム２２そのものを水平位置
に保持したまま、ヘッドの水平運動によって、垂直軸Ｍ
２８Ａを中心として探針を回転させうる事も了解されよ
う。

またその他、球３０は、それ自体公知の様に、探針の寸
法定めデータとして使用する事ができ、またこの様な寸
法定めは、原則として、探針を適当なゼロ基準状態に戻
す様に回転させる度毎に実施される。

第３図について述べれば、探針の本体３３は触針３４を
支承し、この触針３４が工作物接触用球形端部３５を備
える。

この触針３４は、球形支承体３６を中心として傾斜運動
する様に、またこの球形支承体３６から離れて垂直運動
する様に本体３３上に支承されている。

支承体３６に対する触針の移動はバネ３７に対抗して実
施され、この移動力が終止した時、バネが触針を支承体
３６上の休止位置まで戻す。

この様な探針の構造は英国特許第１４４５９７７号から
自明である。

測定操作に際して、触針末端３５が工作物の所要部分と
係合する様にヘッドが移動させられ、この様な係合の瞬
間に探針の発生した信号を使用して、所定データに対す
るヘッドの位置を記録する。

触針を休止位置から移動させるのに要する力は、上記の
バネ２７．２９の摩擦力に打克つに要する力よりも著し
く小であるから、触針の係合操作は軸線２４Ａ。

２８Ａを中心とするその配向を変更させる事ができない
。

例えば、支承体３６上において触針を傾斜させるのに１
２．５グラム／センチメータのモーメントを触針に８口
えれば十分であるのに対して。

バネ２７，２９はアーム２２を枢転させるのに少くとも
１２５０グラム／センチメータのモーメントを必要とす
る様に設定されている。

バ、ｔ；２７．２９は、アーム２２に０口えられるモー
メントが所定の値以下であれば部材２５Ａ。

２５Ｂ間の角度運動に抵抗する手段を成している。

このモーメントの値は実験的に決定されるものであって
、例えばヘッドの運動の開始時または停止時にアーム２
２の慣性によるその疑似運動を防止する程度に高い。

これらのバネ２７．２９またはこれを圧縮保持する締付
はナツト２７Ａ、２９Ａを取替える事によって所要モー
メントを容易に変更する事ができる。

この発明の変形実施態様においては（第４図乃至第７図
）、探針１８はヘッド１０に対して装着部材１２３によ
って連結され、この装着部材は水平軸線１２４Ａのピボ
ット１２４と、垂直軸線１２８Ａのピボット１２８とを
備えている。

ピボット１２４は部材１２２を有し、この部材１２２に
対して、軸線１２４Ａを中心として等間隔の軸線Ａ、Ｂ
、Ｃ（第５図）上に、三対の円筒形支承体１２５Ａが固
着されている。

バネ１２７がこの部材１２２を他の部材１２６と係合状
態に弾発し。

この部材１２６に対して、環状に配列された球形支承体
１２５Ｂが固着されている。

上記各対の円筒形支承体１２５Ａはその間の１個の球形
支承体１２５Ｂと係合している（第６図）。

各対の支承体１２５Ａは一対の集中面を成し、これら両
方の集中面が対応の球形支承体によって係合され、この
様にして三対の支承体１２５Ａ、１２５Ｂが共働して、
バネ１２７の圧力の範囲内で１部材１２２の回転運動を
確実に防止する。

部材１２２は３個１セツトの球形支承体１２５Ｂから次
のセットに割出される事によって軸線１２４Ａを中心と
して枢転可能であるが、その場合１球形支承体が対応の
球形支承体セットから次のセットに乗り超える際にバネ
１２７は少しく圧縮さｎる。

部材１２２を回転させるに要するモーメントは、バネ１
２７のバイアスに抗して円筒形支承体が球形支承体を乗
り超える事ができる程度でなければならない。

第１図乃至第３図に示す例の様な任意角度の割出しと異
り、部材１２２の割出しは球形部材のピッチに対応する
ステップに制限され１例えば１５゜のステップに制限さ
れる。

部材１２２は単独で、または探針本体３３と結合的に、
探針１８のアームを成し、このアームは、図示の例では
水平ロッド１３０で代表される定置構造と係合する事に
より、軸線１２４Ａを中心として枢転可能である。

第７図は、ヘッド１０が弧状線１３２に沿って移動させ
られる事により、部材１２２が１２００回転させられる
状態を示している。

部材１２２は他の測定操作を実施する必要のある場合、
他の探針１８Ａ、１８Ｂを支承する事ができ、これらの
探針のいずれかを所定の操作位置に、例えば垂直下向位
置に置くために、部材１２２の回転運動を実施する事が
できる。

ピボット１２４を使用する際に、ピボット１２８は何の
役割をも果さないが、垂直軸線１２８Ａを中心として探
針１８を回転させる必要のある時。

まず探針１８を水平位置に置き、ロンド１３０Ａを定置
構造として使用して軸線１２８Ａを中心として探針１８
を回転させる。

このピボット１２８は、ピボット１２４について前述し
たのと同様の一−−−内筒形支承体／球形支承体構造を
もって１部材１２６をヘッド１０に連接している。

上記のいずれの実施例においても、探針の回転に必要と
される固定構造は工作物そのものとする事ができる。

換言すれば、適当な場合には、探針の回転を実施する為
、アーム２２または部材１２２を工作物の縁部に当接し
て駆動する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による座標測定装置の立面図、第２図
は第１図の矢印用方向に見られた拡大断面図、第３図は
第２図の拡大部分断面図、第４図は探針の変形を示す断
面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿って取られた断面
図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿った断面図、ま
た第７図は第４図の矢印■の方向に見られた断面図であ
る。 １０・・・・・・ヘッド、１８・・・・・・探Ｌ２２，
１２２・・・・・・アーム、２２Ｐ・・・・・・係合点
、２３，１２３・・・・・・探針装着部材、２４，１２
４・・・・・・ピボット。 ２７ 、１２７・・・・・・バネ、３０．１３０・・・
・・・固定部材、３４・・・・・・触針。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定構造３０．１３０に対して三次元運動を成す様
   にヘッド１０を支承し電動機によって駆動される部材と
   、一端において上記ヘッドに連接され他端において触針
   ３４を備えたアーム２２゜１２２と、上記アームの一端
   をヘッドに連接するピポツ）２４，１２４とを有する座
   標測定機の操作法において、上記ピボットの中心２４Ａ
   、１２４Ａから一定距離だけ離れたアーム上の中間点２
   ２Ｐで、上記アームが上記固定構造に形成され或は装着
   された固定部材と係合する位置１０Ｂまで、上記ヘッド
   を上記固定構造に対して移動させる段階と、上記アーム
   の中間点を固定部材に当接させた状態でヘッドを更に移
   動させてアームを所定角度回転させる段階とを有する座
   標測定機操作法。 ２ 一端において触針３４の支承手段を備え他端におい
   てヘッド１０に連結される為の装着手段２３．１２３を
   備えたアーム２２，１２２を有し。 上記装着手段は、ピポツ）２４，１２４によって相互に
   連結された２個の部材２２，２６，１２２゜１２６を備
   え、上記ピボットの軸線２４Ａ、１２４Ａを中心とする
   モーメントをアームに加えた際に上記部材間の相対角度
   運動を可能と成し、また上記装着部材は、上記モーメン
   トが所定強さ以下であれば上記部材間の相対角度を不変
   状態に保持するため前記両部材を係合する係合部材２７
   、１２７を備える事を特徴とする座標測定機の触針保
   持アーム連結装置。