JPS60185314A - プロ−ブ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本件発明は加工物のような目的物への接触を検知するプ
ローブに関し、より詳細には、かかるプローブの構造を
単純化すると同時に該プローブにより繰返し可能な計測
を保証する技術に関′１″る。

自動化された加工機械装置及び協働する計測装置等は加
工物の表面を割り出すための正確な手段を要求している
、かかる計測を達成する１つの方法はいわゆるタッチプ
ローブを使用１−ることである。この場合、先端部が静
止位置からある位置へ移動し、そこで該先端部が所定の
面に接触するのである。このプローブは２つの担持体と
、１つの固定先端部と、１つの可動先端部と、を有して
おり、各担持体はそこに載置された１つ又はそれ以」二
の電気導体接点と他方の担持体に載置された対抗する接
点とを有している。先端部が静止位置から移動すると対
抗する接点間の電気的特性が変化する。この電気的特性
の変化は、通常、接点を開放しかつ信号を機械的制御装
置へ伝達する適当な電気回路による電気抵抗の変化を検
知することに（６） より発生′１′イ）。プローブからの信号は、テーブル
又は機械スピンドルのＸ、Ｙ、Ｚ輔の検出（Ｃ関して使
用され、これにより検出された加工物表面の位１１なを
請出している。

不発明の譲受人が製造したタッチグローブは先端部−・
接続されたピボットプレートの形状をな−す１ｊ」動担
持部材へ載置された一組の球形接点を使用１〜でいろ。

これらの球形接点は平Ｊ５な対向面を提供し２ている。

固定部材へ載置されているような第２の組の接点に同量
している（例えば１９８２年６月１４日付出願のＵＳ　
ＳＮ第３８８１８７号参照）。別の形式のタッチプロー
ブは固定のボールベアリングにより提供されろ２つの収
斂１″ろ球状１ｍにより把持されブこ半径方向外方・＼
伸長′１−ろビン形状の第１接点を使用している（例え
ば米国特許第４．１５５．９９８号、第４．２８８．９
２５号、第４、．１３８．８２６号及び第４．３９７．
０９３号等参照）。

これらのタッチプローブの有用性は、正確な繰返し可能
な計測特性に依存している。しばしば約１ミクロン以下
の繰返し計測が可能なプローブを（７〕 提供イーろことか望まれることがある。換旨ｆ／、ｌと
、もしプローブが同一の加工物表面上でいくつかの計測
を′１−ろために使用される場合その算出位置は約１ミ
クロン以上はずれることができないことを意味する。

この種のプローブにおいては、プローブ内の他の電気的
導体イオ料からこれらの接点を絶縁することが必要とな
る。いくつかの異なる絶縁技術が使用されており、いく
つかのものは上記特許に開示されている。例えば第４．
１３８．８２３号は接点を載置している合成樹脂から成
る要素を使用している。しかし受入可能なグローブに要
求される正確な繰返し特性を提供するために、実際に販
売されかつ使用されている大部分のプローブは接点の担
持体として金属本体を使用していることである。

これらの金ｐＡ担持体は勝れたたわみ強度を有している
が、これらはその導体特性のために接点な′電気的に断
続するために問題をかかえている。ある１つの一般的な
手法としては、担持体として陽極化したアルミニューム
（陽極化した層が非導体で（８〕 あろ）を使用しかつエポキシによってこの陽極化した表
面に接点を載置することである。残念ながらこの陽極化
は、前記エポキシによって傷つけられ又はエポキシが浸
み込みやすく、このためその絶縁特性が劣化し適切なプ
ローブ作用ができ／よいのである。

当業者（・工この柿のプローブの製造及び組立が困難な
作業だと承知（〜ている。なぜなら電気的接続が接点へ
対しなされねばならずかつかなり小さいプローブ構造の
出現にも拘らず容易に解消されない問題を有しているか
らである。この全体のプローブ（工、がん丈にかつ長時
間にわたって使用できるように構成されろと同時にプロ
ーブ計測の正確さが犠牲にならないように作られねばな
らない、しかしてこれらの高度な標準を達成しながらよ
り容易に製造され５るプローブ構造を提供することが切
望されるのである。

ここに開示した好ましい実施例では、接点のための相持
体は旨いたわみ強度を有する非導体物質で作られている
。望ましくはこれらの相持体は繊（９） 維で強化されたプラスチックで作られており、繊維含有
量は体積％で７．５−４．　［］％である。これらのプ
ラスチック相持体の高たわみ強度は勝れた性能を有する
プローブと同時に接点の絶縁について特に単純化したプ
ローブ構造を提供している。

不発明の別の特徴は、非導体接点相持体を用いた全体的
プローブ構造にある。担持体の１つはピボットプレート
の形態をなしこのプレートに対して第１組の接点が装着
されている。第２の相持体はプローブの剛性金属板上へ
支持された差込体の形態をなしている。第２組の接点が
第２のＩ’ｓ持体へ位置づけられており、プローブ先端
部が静止位置にあるときに第１組に対１件している。接
点は複数の直列に接続されたスイッチとして配置されて
おり、それらの開口は適当な回路によって検知されろこ
とが出来ろ。このスイッチ装置に対する電気的接続は単
純だが信頼のおけろ方法で達成されている。第１の電気
導体通路は検知回路とピボット板」二の接点の１つとの
間に形成されている。第２組の接点の１つは、グランド
グレンを形成′ｆろ（１０〕 １こめブローブノ・ウンングと協働Ｅ２ている金属様へ
、′電気的に接続され、これによってプローブ・・ウジ
ングを介してアースされうろ検知回路へ対重−る′１Ｅ
気接続乞完成している。

以下具体例について述べろ。

第１図において、不発明の技術はプローブ１０に関して
示しである。このプローブの主ハウジング１２は旋盤な
どのような回転中心にある溝等へ差込まれろように形成
されている。しかしこの発明の概念は、例えばマシニン
グセンタのスピンドル内に差込まれろような神々のプロ
ーブハウジング構造にも使用できろことは理解されたい
。このような場合にはブローブハウジングは別の形状を
有しかつ一般にスピンドル内に差込むアダプタを備える
であろう。不発明は番号１４で一般に示したスイッチ装
置の方間へ多く指間されている。このスイッチ装置１４
はしばしばプローブヘッドと呼ばれある場合には、種々
のブローブノ・ウシングへ取付けられろ独立の装置の形
態を取ることができる。これについては第５図に関して
後述ずろ。

（１１） グローブ１０は加工物表面などのような目的物へ接する
先端部１６ケ有している。この先端部１６が接触すると
、該先端部（佳その位置から移動しこれ（Ｃよりスイッ
チ装置１４０電気特性を変動する、これについては後に
詳述する。この電気特性の変ＤｔＪ＋は主ハウジング内
に収容されている回路１８などの適当゛な電子回路によ
り検出されろ。回路１８は動力源（不実施例では′電池
２Ｏの形態な／３仁している）−・接続されている。先
端の接触が感知されると、回路１８が作動して信号を、
図示していない機械制御器へ伝えこれによって先端部１
６が加工物表面へ接触して検知状態（Ｃあることを示」
−８信号は種々の手段によって伝達されうろが、特に有
利な形態はＴ、ＥＤ２２を介して赤外線信号を発生しこ
れを、遠くの受信機へ伝達するものである。

適切な伝達機構が米量特許４．３２８．６２３号、４．
４　［］　１．９４５号１９８３年６月２５日イ＼〕出
）如の米国特願４７８．９０６号、及び１９８６年６月
１４日付出願の米国時）願５０１．９９４号等に開示さ
れているが、それ以外のものでも不発明で使用され（］
２） うろのである。

次にスイッチ装置１４の構造について述べろ。

不発明の亀裂な点は、接触担持体２４．２６が高度に可
撓性を有する絶縁体で作っであることである。接触担持
体２４はプローブ先端１６へ接続され該プローブ先端と
一緒に移動できる。一方相持体２６は固定されている。

この実施例において、担持体２４は三角形状のビボツＩ
・板の形態をなし、このピボット板が三つの等間隔に配
置したボール状のピン２８．ろ０，３２形状をなす接点
ケ備えている。これに対し担持体２６にはディスク３４
゜３６．３８形状をなす固定接点が設けである、先端部
１６が静止位置にあるとき、ビン２８−６０が各ディス
クろ４−３８を強圧している。この６対のビンΦディス
クは夫々スイッチを有し、これら３つのスイッチは面外
に配列しである。接Ａ　部はリードスプリング４０によ
り一列整合するよう保持されている。このスプリング４
０は保持ブロック４４及びねじ４６．４８により担持体
２４へ接続されたタブ４２を有している。スプリング（
１３） ４０の外周辺はハウジング１２と金属支持板５０とで挟
持されている。このスイッチ装置１４は外方板５６によ
って所定位置へ保持されているダイヤフラム５２とＯリ
ング５４どにより内部をイ呆睡されている。外方板５６
はねじ５８によって支持板５０へ取付けである。この支
持；＆５０は同様にねじ６Ｄによって金属主ブローブハ
ウジング１２へ接続しである。

先端部１６が目的物へ接触すると、静止位置から移動し
こうして枢動板担持体２４欠傾げかつ少なくとも１つの
ボール接点２８−３２Ｙ各ディスク接点３４−３８から
持」二げろ。これによりボール・ディスクスイッチの１
つが開放されろ。これは回路１８によって感知され該回
路はＬＥ　Ｄ　２２を介して信号を伝達する。

この一般的形状のプローブ構造では導電接点が他の導電
プローブ成分から電気的に絶縁されていることが必要で
あることが理解されよう。更に適切ブよプローブ作用ン
ブよすには接点用担持体が最小の曲げ力で非常に大きい
たわみ強度を提供１−るこ（１す どが必要である。これらの相持体は好ましくは２０．Ｄ
ＯＯｐｓｉ　（１２０＝ニー）ン／耐）以−にのたわみ
強度を有すべきである。繊維強化プラスチックで相持体
２４．　、２６を形成することによってこれらの拘束が
満たされろことがわかっている、本実施例において、相
持体２４．　、２６はガラス繊維で強化したプラスチッ
ク樹脂本体から成る射出成形部品である。樹脂に対する
繊維の比率は必要なたわみ強度を提供するのに十分な程
度とすべきであり、部品に割れを生じたり成形工程に問
題を起す程度に高くすべきではない。ガラス繊維含有量
は体積比で７．５〜４０％がよ（、好ましくは約６０％
がよい。

種々のタイプの樹脂を使用出来ろか、Ｐ　ｌ−３’Ｊ”
として知られているポリブチレンテレクタレートカ勝れ
た結果を提供する。上記構造に適合する市販の強化プラ
スチック樹脂はＧＥ社の４００番のバロックスイｖ脂好
ましくはバロックス４２０である。

接点を取付けろ方法及びそこに電気接続をなす方法につ
いて述べろ。ビン接点２８−３２は、べ（１５〕 ｌ　１１ウム銅製の軸６４へ半田付けされたタングステ
ンカーバイド製球から成る。第４図に明白に示している
ように、軸６４はビボツＩ・板担持体２４に形成された
孔を介して差込まれている。この軸６４の端部には周辺
溝６６が形成しである、弓形欠なす導体箔６８が両端に
開口を含んでおりこれらの開口が該接点２８−３０の軸
の溝６６へ嵌合し、両者間に電気的接続を提供している
。第２の箔７０が担持体２４の首部７ろを取囲みかつ接
点６２の軸端に同様に嵌合している。各接点は第４図に
みろように相持体２４の両側面で導体エポキシ７２．７
４によってしつかり保持されている。

コイルばね６７は箔７０に係合し、ピボット板担持体２
４を固定担持体２６の方へ強制しかつ、プローブハウジ
ング１２０回路１８とスイッチ装置１４との間の電気的
接続を行なうという二重の目的を提供している。

固定担持体２６はＣ字形状環をなし支持板５０内に形成
された凹み８０内に嵌合しそこに支持されている。担持
体２６の外周には２つの弓形溝（］す ８２．８４が設けである。溝８２は大きくその外端部に
両ディスク３４．３６Ｙ含むようになっている。導体箔
８６が溝８２内に存し、ディスク３４．３６がそこに配
置されている。ディスク３４．３６間の凹部には導体エ
ポキシが満たされディスクなそこに保持している。

小さい溝８４には箔８８が位置している。核剤８８の一
端には開口９０があり、この開口９０は担持体２６の開
口９２及び支持板５０の開口９４に忙合してい７：ｌ。

導体ビン９６が開口９０−９４を貫通しており、該ビン
９６のヘッド部が箔８８と接触しまたビン９６の先端が
支持板５０と電気的に接続している。このことは第４図
に明示しである。ディスク６８が箔８８の他端に配置し
てあり、導体エポキシ９８がその小組立体を所定位置に
保持している。

−上述の構造は複数のボール・ディスクスイッチに対す
る電気接続を単純化しかつ勝れた電犠的完全性を保証し
ている、この電気的接続は第１図及び第２図に説明され
ている。電池２０の負極側は（１７） 公知のばねクリップ１９を介して金属製のグローブハウ
ジングへ接続されている。一方、正極側は回路１８へ接
続している。プローブハウジング１２内の回路１８は第
１図で線２１で示すような針金等によりスイッチ装置１
４のコイルばね６７へ接続されている。コイルばね６７
の他端はボール接点３２へ接続された箔７０へ接触して
いる。ボール接点６２はディスク６６」二にあり第１ス
イツチを形成している。ディスク６６は箔８６によって
ディスク６４へ電気的に接続している。ディスク６４は
ボール接点２８へ対回し第２スイツチを形成している。

ボール接点２８の軸は箔６８を介してボール接点ろ０の
軸へ接続している。ボール接点３０がディスク６８へ対
回し第３スイツチを形成１〜でいる。夫々のスイッチは
電気的に直列に接続されている。ディスク３８は箔８８
及びビン９６を介して金属支持板５０へ接続されている
。この支持板５０は金属製であり物理的に金属製プロー
ブハウジング１２へ接続されているので、載板は電気的
ループをブローブハウジング内の電池２０（１８） 及び回路１８へ完全て戻すクランド面ヲ４カ供１．てい
る。

第５図はスイッチ装置を備えた分離可能なヘッド１０口
を用いている好ましいプローブ構造体を示す。この構造
体は前述と同様の基本的要素乞使用して１６す、これら
と同様の要素は同様の番号ｒこダッシュケ刊して示して
いる、主プローブハウジング１２′は金属製であり、電
池２０’と回路１８′と／又（工それ以上の’［、Ｅ　
Ｄ　２２　’と’＆イーｊＬ〜でいる。ハウジング１２
′の一端には内ねじを形成した環状の突出部１０２が設
けてあり、この突出％ｆ１５１０２は、回路１８′へ接
続された適当な電気的接続手段１０４を有している。

ヘッド１０口は金属製であり一端にねじな含んで゛おり
、このねじはヘッドを突出ＰｉｌＳ１０２内へ螺合でき
るようにしている。こうして手段１［〕４はコイル６７
′と電気的接続Ｙなし、この接続が上述のように６つの
ボール／ディスクスイッチ（Ｌ対し形成されている。支
持板５０′が金属製ヘッドハウジングへ対して接続され
ておりこのハウジングは（１９） 主プローブハウジング１２′内の突出ｔ３１！１０２’
Ｙ介して戻るグランド回路を完成している。この分園可
簡なヘッド１０口の使用は、同様のスイッチ装置構造体
が種々の異なるプローブハウジングと共に使用されるこ
とを可能としており、各ハウジングは所定の機械に適合
するようなされろ。例えば第５図の構造体の細長い円形
の電池室１２′は棒に７孔するホールダ内に適合し第１
図の矩形断面ハウジング１２は基本的にターレット内の
溝内にて使用されろ。

プローブハウジングの形式又は使用された信号伝達機構
の形式に関係なく、請求範囲に承すスイッチ構造は、簡
単な構造の一部に勝れた計測特性を有するプローブを提
供するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明により構成されたプローブの一部破断上
面図、第２図は不発明の好ましい具体例をなすスイッチ
装置の分解斜視図、第６図は第２図で右方にみたスイッ
チ装置の概略端面図、第４図は第３図の腺４−４に沿っ
てみた断面図、第５（２０） 図はスイッチ装置を主グローブハウジングへ接続″′ｉ
１″ろ別の構造７示す概略断面図である。 符号の説明 １０ニブ　ロ　−　ブ　１２：主ハウジング１４：スイ
ッチ装置　１６：先　端　部２４．２６：接触相持体 ２８．３０．３２：　ピッ ３４　、３６　、３８　：ディスク ５０：金属支持板　６８　、７０　：箔７２：エボキシ
　７４：エポキシ ９８：導体エポキシ　１０４ン屯気的接続手段（２１〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１組の電気的導体接点を固着保持している第１
   相持体と、第２組の電気的導体接点を固着保持している
   第２相持体と、これら担持体の１方に作動接続された先
   端部と、を有するスイッチ装置を備え、先端部が目的物
   −＼接するとき該２．阻の接点間の電気特性が変動￥ろ
   、目的物に対する接触を検知するプローブであって、 これらの担持体が電気的に不導体の繊維で強化したプラ
   スチック不休で構成されこれにより繰返し可能な正確な
   測定と同時にそこに固着され′た接点の電気的絶縁を単
   純化することを特徴とするブロース （２）前記両軍体が重量でガラス繊維を７５〜４０％含
   むガラス繊維強化プラスチックで構成されている特許請
   求の範囲第１項記載のプローブ。 （３）前記プラスチックがポリブチレンテレブタ（１） レーＩ・樹脂である特許請求の範囲第２項記載のプロー
   ブ。 （４）第１相持体が先端部へ接続された三角形状の枢動
   板を含み、第２相持体が固定金属板へ支承された挿入体
   を含んでいろ特、ｆＦ請求の範囲第１項記載のプローブ
   、 （５）前記第１の組の接点の夫々が、一端が球形をなし
   他端が溝を有している細長いピンを含み、該第１の組の
   ２つの接点間の電気接触が２つの接点のピンの溝へ圧力
   嵌合した箔によって行なわれている特許請求の範囲第４
   項記載のプローブ。 （６）挿入体がその表面に形成され１こ少なくとも１つ
   の弓形溝を含み、第２の組の接点が複数のディスクを含
   み、２つのディスクが前記溝内に載置されている特許請
   求の範囲第５項記載のプローブ。 （７）第２組の第３デイスク接点が挿入体へ形成された
   第２溝内に位置づけられ、前記第２溝が金属板へ第３デ
   イスクを電気的に接続する手段を含んでいる特許請求の
   範囲第６項記載のプローブ。 （８）前記手段が、前記第２ｇ内にある第２箔と、（２
   ） 一端を該箔へ接続されかつ挿入体を介１〜て金属板内へ
   通っている軸を有している電気的導体ビンと、を含んで
   いる＠許請求の範囲第７項記載のプローブ。 （９）物体との接触を検知するプローブであって、繊維
   で補強されたプラスチックで構成された枢動板及び夫々
   の一端が球にて終っている軸であって枢動板の１側に位
   置づけられておりかつ枢動板４で貝通し他端が枢動板の
   他側に位置づけられている８＋！ｌｌ］ヲ有している複
   数の第１ボール接点及び第１接点におげろ前記２つの軸
   の他端を共に′電気的に接続′１−ろ第１手段と、枢動
   板へ接続された先端部と、固定された金属支持部材と、
   該支承部材によって支承されかつ繊維で強化されたプラ
   スチックで構成されており先端部が静止位置にあるとき
   枢動板上へ球を対置するため平坦面を提供している複数
   の第２デイスク接点をその上に含んでいろ挿入体と、第
   ２接点の１つを金属支持部材へ電気接続１″る第２手段
   と、第１及び第２手段を含み各対の球／ディスク接点を
   直列回路内にて′電気的に接続しく３） とれによって静止位置からの先端部の変位が少なくとも
   １つの球／ディスク対間の’ｉｔ気的時的特性動をもた
   ら−「第６手段と、から成ろグローブ。 （１０）第１手段が２つの第１接点の軸の端に圧力ωそ
   合（−でいろ箔から成っている特許請求の範囲第９項記
   載のプローブ、。 （１１）挿入体がその表面に形成された第１溝を宮み、
   ２つのディスクがこの溝内に位置づげられかつ該溝内の
   第４手段によって共に電気的に接続されている特許請求
   の範囲第１０．ＩＪ記載のプローブ。 （１２）第４手段が、ディスクが静止している溝内にあ
   る箔から成る特許請求の範囲第１１項記載のグローブ。 （１３）挿入体がそこに形成された第２溝を含み、第６
   デイスクが第２溝内に位置づけられており、第２手段が
   挿入体を貫通１−るビンを含み、該ビンが一端を第３デ
   イスクへ電気的に接続され他端を金属支承部材に接して
   いる特許請求の範囲第１２０１記載のプローブ。 （１（１）挿入体の第２溝か更に第６箔を含み、この（
   ４） 箔の上に第６デイスクが載置されかつ該箔が前記ビンへ
   電気的に接続されている特許請求の範囲第１３項記載の
   プローブ。 （１５）挿入体の前記第１及び第２溝が導体エポキシで
   充填されている特許請求の範囲第１４項記載のプローブ
   。 （５）