JPS6122204A - 接触プロ−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】 本発明は、おおむねプローブと加工物間の接触示度を必
要とする計測に用いられる接触プローブに関する。さら
に詳細に云えば、本発明は接触プローブと加工物で二軸
運動のみが求められる環境を扱うのに限られた接触プロ
ーブに関する。

作動サイクル、すなわち循環計測中、数値制御工作機械
システムによって機械加工が行なわれている加工物の自
動計測は接触プローブを用いて行なわれる。接触プロー
ブは、マシンコントローラに信号を送って加工物の形状
と位置に関する情報を計算する時点で工作機械システム
プログラムの制御のもとに動いて加工物の予選択された
部分と接触する。

接触プローブ構造の公知例は１９８２年６月１４日出願
の米国特許類第３８８，１８７号明細書、日本特許願第
５９−１１２８７９号明細書に開示されている。これら
の特許願のプローブは、プローブハウジングに対し相互
に垂直な三座標軸に動く針担体を備える。このような三
次元プローブは、ともに使用する電気接触子間の電気接
触を必要とし、三座標軸のいずれにおいても針によって
加工物との感知接触を適切に示す。このように要求され
た接触接続はまだ構造を複雑にし、三次元プローブの製
造に伴なうコストを高める。

本発明は、針の運動が二軸運動に限られている接触プロ
ーブ針装着装置の新規な構造を提供するものである。こ
のプローブは数値制御は旋削センタまたは旋盤の如き二
軸工作機械システムでの自動循環計測の応用に特に適し
ている。

本発明の基本的な技術思想によれば、第１部材は、接触
プローブハクランプに対して動くとともにプローブ針に
連結される。第２部材はノ・クランプに固定される。第
１部材と第２部材の一方に取付けられた接触片は、第１
部材と第２部材の他方に設けた第１接触素子と第２接触
素子と向き合つている。第１接触素子と第２接触素子は
第１部材の休止位置で接触位置で点接触を行ない、プロ
ーブハウジングと針に共通な軸線に垂直方向にのびる直
線次元を規定する。第１、第２部材とは、針・ハウジン
グ共通軸線に平行な線運動と、共通軸線および第１接触
素子と第２接触素子とによって接触片と接する休止位置
によって規定された線次元の両方に平行な面の旋回運動
とを除く第２部材に対する第１部材のすべての動きをさ
せないようにする構造によって機械的に連結される。

本発明の接触プローブは、公知の三座標軸プローブや三
次元プローブに比較し、剛性、コンパクト性を向上させ
るとともに製造を容易にすることに特徴がある。

本発明の目的と特徴について、図示の実施例を参照して
以下に詳述する。各図において同一部材は同一符号によ
って示される。

第１、第２および第３図を参照すると、本発明の基本的
な技術思想に基づいて構成された接触プローブは、内部
を３つの空所またはすなわち区画室１０，１８．１７に
分けたほぼ矩形のプローブハクランプ１６を備える。空
所１８はプローブ検知器とテレメトリ回路要素２３を有
し、もう１つの空所１７は、動作電力をハウジングの空
所１８内の回路要素に供給するプローブ電池を支える。

好適な形状をもったカバープレート（図示しない）は、
ハウジング１６の取付穴３３と係合するねじを介して空
所１７，１８．１０をシールすなわち封止する。

テレメトリ回路要素２３は以下に詳述するセンサー機構
からの信号を入力装置３２に入れ、かつ好適な伝達用信
号を放射テレメトリを介して接触プローブを用いる工作
機械システムと連動する遠隔受信機に変換して入れる。

テレメ）　ＩＪ回路要素２３は本発明を理解するのに必
要ではないのでここでは詳しく説明しない。テレメトリ
回路要素２３として使用するのに適当な公知の構成例は
、１９５８年３月２５日出願の米国特許願第４７８．５
０６号、日本特許願第５９−１１２８７９号、第５９−
１２２８８１号明細書に開示される。

プローブ針運動感知装置は、ハウジングの空所１０に収
容される。支持ブロック１３はハウジングの端壁に垂直
にのびる空所１０の第１側でボルト２６によってハウジ
ングに固着される。主な面以外では弾性的に変形する平
たいリードばね８は第１側をリードクランプ１４と２つ
のねじ１５を介して支持ブロック１３に連結する。支持
ブロック１３の両端には、第１、第２の線ばね９Ａ、９
Ｂがあシ、そのおのおのには同じ２°つのねじ１５を介
して支持ブロック１３に連結される線ばねクランプ１２
を介して支持ブロック１３に連結される一端がある。線
ばね９Ａ、９Ｂは長手方向軸線沿いを除いて弾性的にた
わむ。

リードばね８の両端と線はね９Ａ、９Ｂには針ホルダ１
が取付けられ、このホルダはプローブハクランプ１６に
対し動くようになっている。リート９ばね８は、リード
ばねクランプ２と２つの別のねじを介して針ホルダ１に
結合される。線はね９Ａ、９Ｂは２つのねじ１５の端部
と係合する線ばねクランプ１１を介して針ホルダ１に結
合される。針ホルダ１の第２部分は、リードはね８の中
心孔とプローノハウジング１６の端壁の開口２５を通っ
て突出している。針ホルダ１の突出部分にはねじ切シ穴
２２があって好適に形づくられた接触端部２０をもった
交換可能な針１９のねじ切り端２１を入れて結合する。

開口２５に隣接してハウジング１６の端壁に接触片６が
固着される。この接触片は超硬炭化タングステンから作
るのがよい。接触片６は接着性の非導電接合片７により
ハウジング１６から絶縁されている。接触片６は、ハウ
ジング１６、開口２５および針ホルダ１の突出部分によ
って共有されている共通長手方向軸線３００に垂直な次
元に沿ってのびるように位置決めされる。針ホルダ１の
第１部分にはほぼ球面の接触子５Ａ、５Ｂが接触子ホル
ダ３Ａ、３Ｂにそれぞれ保持されて設けられる。これら
の接触子５Ａ、５Ｂもまた超硬炭化タングステンで作る
のがよい。案内ホルダ１の休止位置にあっては、これら
球面接触子５Ａ、５Ｂは点接触をなして、接触片６に圧
接されることにより長手方向軸線３００に垂直、リード
ばね８の非変形面に平行で、線ばね９Ａ、９Ｂの長手方
向軸線には垂直な２つの点接触を通る線次元を規定する
。

前述した構成により、リードばね８と線ばね９Ａ、９Ｂ
の組合わせは、長手方向軸線３００（第２図示の方向３
５によって示される）に平行な線運動または長手方向軸
線３００と、接触子５Ａ、５Ｂおよび接触片６間の点接
触（すなわち針の先端が第２図示の方向３４に大体旋回
できる）によって規定された線次元両方に平行な面での
旋回運動いずれかに対する針ホルダ１（従って針１９の
運動）を制限するように作用する。この二軸制限は、リ
ードはね８が長手方向軸線３００まわりで針ホルダ１の
回転を阻止するばかりでなく、長手方向軸線３００に垂
直な方向への案内ホルダ１の並進運動を阻止し、他方長
手方向軸線に沿って非変形である線はね９Ａ、９Ｂは接
触片６に沿って規定されだ線次元と長手方向軸線３００
０両方に平行な面でのみ案内ホルダ１の旋回運動を可能
にするために生じるものである。１本の線ばねまたは弾
性のロット９状素子でもリードばね８と協動して針ホル
ダ１の動きをそのように制限するのに充分ではあるが図
示のような２つの線ばねの方が、剛性を向上させ、使用
によって生じるプローブ破損の抵抗を高めるため望まし
い。

接触子５Ａ、５Ｂと接触片６間の休止位置の接触を積極
的に規定するのを自由に助けるため、押圧用のコイルば
ね２４を空所１０の後方の７１ウジング壁と針ホルダ１
の間に介在させる。さもなければ、コイルばね２４を、
針ホルダ１の突出部分とハウジング開口２５の周辺との
間に結合される金属ベロー（図示しない）の弾性作用に
おきかえてもよい。

長手方向軸線３００に垂直になっているノ・クランプ１
６の孔と螺合し、かつ内端が針ホルダ１と係合するよう
におかれるねじ２７を設けることにより調節機能はさら
に特徴づけられる。ねじ２７が針ホルダ１に向かって進
むと、針ホルダ１は旋回運動の許容面で旋回して針ホル
ダの休止位置での接触子５Ａ、５Ｂと接触片６間の予荷
重を差動的に変えていく。従って休止位置を陥れるのに
針運動によって求められる予走行は調節されて、中心か
らや＼外れた、すなわち長手方向軸線３００とは整合し
ない長手方向軸線をもった針を補償する。

針の休止位置からの針運動を示す電気信号は、次の構成
によって発生する。接触子５Ｂは、導電性の取付カップ
すなわち接触子ホルダ３Ａ１１Ｊ−ドばねクランプ２、
リードばね８および支持ブロック１３を介してハウジン
グ１６に接地される。

接触子５Ａは絶縁された接触子ホルダ３Ａを介して接地
されたハウジング１６から絶縁され、かつリードばねク
ランプ２の管路２８、針ホルダ１の管路２９およびハウ
ジングの空所１０の後方ノ・クランプの管路３０を通る
導線４を介して出力端子３１に連結される。従って針の
休止位置にある１つの直列回路は導線４を介して電気接
地から接触子５Ｂ、接触片６（前述したように接合片７
によりハウジング１６から絶縁されている）出力端子３
１の接触片５Ａまでのびている。従って、接触片５Ａ、
５Ｂの一方または両方が、加工片との係合によって生じ
る許容された針運動で動き始めるとハウジング接地と出
力端子３１間の電気抵抗は増大し、回路要素２３に電気
示度信号を与える。

この比較的簡単な構成は、作るのが容易でコンパクトか
つがん丈なものである。特に接触子５Ａ。

５Ｂ間に絶縁された電気接続を必要としないので製造を
簡単化するのに寄与する。

以上、本発明について、特定の実施例について図示説明
したが、本発明はこのような実施例に限定されるもので
はなく、他の実施例を考えることも差支えないものであ
る。例えば球面接触子をハウジングに取付け、これを可
動の針ホルダに設けた接触子と対向させることもできる
。−例として、リードばねと線ばねの軸方向位置を逆に
してもよい。さらにプローノハウジングの外形は特定の
工作機械システムの一連の工具と互換使用できるプロー
ブを採用するのに必要などんな形状もとることができる
。従って本発明は特許請求の範囲とその趣旨に沿っての
みに限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づいて作られた接触プローブのハウ
ジングと針とに共通な長手方向軸線に垂直な断面図、第
２図は第１図の接触プローブの頂面図、第３図は第１図
と第２図の接触プローブの針装着装置の展開斜視図であ
る。 １・・・針ホルダ、２・・・リードばねクランプ、３Ａ
、３Ｂ・・・接触子ホルダ、５Ａ、５Ｂ・・・接触子、
６・・・接触片、７・・・接合片、８・・・リードばね
、９Ａ、９Ｂ・・・線ばね、１０・・・空所、１１・・
・ばねクランプ、１２・・・線ばねクランプ、１３・・
・支持ブロック、１４・・・リードクランプ、１６・・
・ハウジング、２５・・・開口、３００・・・長手方向
軸線。 （外５名） 手続補正書 昭和／ｌ）年／月７９日 昭和／ρ年特許願第　／／７炒　号 ２、発明の名称 壊→ト４）−ブ 乙、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４代理人 手続補正書 昭和６０年２月μ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、針と、ハウジングと、このハウジングに共通な軸線
   をもつた接触プローブであつて、ハウジングに対して動
   き、針に連結される第１部材と、ハウジングに固定され
   た第２部材と、共通軸線に垂直な方向に沿つてのびる第
   １、第２部材の一方に線接触を行なう手段と、第１、第
   ２部材の他方からのび、第１部材の休止位置に線接触子
   をほぼ点接触をなして臨ませる第１、第２の接触素子と
   、共通軸線に平行な線運動および共通軸線と線接触両方
   に平行な面の旋回運動を除く第２部材に対する第１部材
   のすべての運動を阻止するように働く第１、第２部材間
   に連結された拘束手段とからなる針装着装置を設けたも
   のであり、この針装着装置は針をハウジングに対して運
   動を行なわせるように取付けていることを特徴とする接
   触プローブ。 ２、前記拘束手段は、共通軸線に平行な線のどのまわり
   でも第２部材に対する第１部材の回転を阻止するととも
   に共通軸線に垂直な方向への第２部材に対する第１部材
   の直線並進運動を阻止するように第１、第２部材の間に
   設けられ、少なくとも１つのロッド素子は、長手方向軸
   線をもち、この長手方向軸線沿いを除いて弾性的にたわ
   み、かつ共通軸線と線接触子両方に平行な面を除いて第
   ２部材に対する第１部材の旋回運動を阻止するように第
   １、第２部材間に連結されている特許請求の範囲第１項
   記載の接触プローブ。 ３、特許請求の範囲第１項記載の接触プローブであつて
   、第１、第２部材と線接触子間の休止位置で予荷重を調
   節自在に変えるための第１、第２部材間に連結された手
   段をさらに備えている接触プローブ。 ４、特許請求の範囲第１項記載の接触プローブであつて
   、前記拘束手段と協動して第１、第２接触素子を線接触
   子係合の休止位置に押圧するように働く第１、第２部材
   間に連結された押圧手段をさらに備えている接触プロー
   ブ。 ５、前記拘束手段は、おのおのが第１、第２部材にそれ
   ぞれ連結された両端をもつた少なくとも２つのロッド素
   子を備え、両端のおのおのには、第１部材が休止位置に
   あるときはいつでも平たい弾性部材にほぼ平行で線接触
   子にはほぼ垂直な長手方向軸線がある特許請求の範囲第
   ２項記載の接触プローブ。 ６、第１、第２接触素子は第１部材の休止位置で共通軸
   線から等距離に間隔づけられている特許請求の範囲第１
   項記載の接触プローブ。 ７、特許請求の範囲第１項記載の接触プローブであつて
   、第１、第２部材の一方から線接触子を電気的に絶縁す
   る手段と、第１部材が休止位置にないときはいつでも第
   １、第２部材とを互いから電気的に絶縁する手段と、第
   １、第２接触素子の一方に連結された基準電圧と、第１
   、第２接触部材の他方に連結された出力信号導線とをさ
   らに備えることにより基準電圧に比例する示度信号は、
   第１、第２接触素子のいずれかが線接触に対して動きを
   開始したか否かによつて決定される価とともに出力信号
   導線に表われるようになつている接触プローブ。 ８、周面に開口をもつたハウジングと、ハウジング内に
   あつてハウジングに対して動き、軸線に沿つて開口から
   突出し、かつ針を連結している針ホルダと、ハウジング
   と針ホルダの一方に連結されて前記開口の軸線に垂直な
   方向に沿つてのびる線接触子と、おのおのが針ホルダの
   休止位置に線接触子をほぼ点接触をなして臨ませるハウ
   ジングと針ホルダの他方から突出する第１、第２接触子
   と、針ホルダとハウジング間に連結され針ホルダが休止
   位置にあるときはいつでも開口の軸線にほぼ垂直な面に
   位置決めされる平たいリードばねと、長手方向軸線に沿
   つてほとんど変形することはないが弾性的にたわみ、リ
   ードばねから間隔づけられた位置で針ホルダとハウジン
   グ間に連結される少なくとも１つの直線ばねとを備え、
   直線ばねの長手方向軸線は、リードばねの面に平行で、
   針ホルダが休止位置にあるときはいつでも線接触子の延
   長方向に垂直になつている接触プローブ。 ９、特許請求の範囲第８項記載の接触プローブであつて
   、おのおのが針ホルダとハウジングにそれぞれ連結され
   た両端をもつている少なくとも２つの直線ばねをさらに
   設け、直線ばねの長手方向軸線は、リードばねの面に平
   行で、針ホルダが休止位置にあるときはいつでも線接触
   子の延長方向に垂直になつている接触プローブ。 １０、特許請求の範囲第８項記載の接触プローブであつ
   て、ハウジングの周面を貫通する孔と螺合する予荷重調
   節ねじをさらに設け、予荷重調節ねじの一端は、予荷重
   調節ねじの可変位置によつて第１、第２接触子と線接触
   子間の休止位置で予荷重力を変えるように針ホルダに圧
   接されている接触プローブ。 １１、線接触子の延長方向に垂直な線に沿つて針ホルダ
   とハウジングにそれぞれ圧接され、針ホルダが休止位置
   にあるときはいつでも第１、第２接触子からほぼ等距離
   にある両端をもつているコイルばねをさらに設けている
   特許請求の範囲第８項記載の接触プローブ。 １２、特許請求の範囲第８項記載の接触プローブであっ
   て、ハウジング、針ホルダーの一方から線接触子を電気
   的に絶縁する手段と、ハウジング、針ホルダの他方から
   第１接触子を電気的に絶縁する手段と、第２接触子をハ
   ウジングに接地する手段と、第１接触子に連結された出
   力信号導線を備えることにより針ホルダが休止位置にあ
   るときはいつでも示度接地信号が出力信号導線に表われ
   、第１、第２接触子のいずれかが線接触子に対し動きを
   開始するときはいつでも接地信号以外の信号が表われる
   接触プローブ。 １３、第１、第２接触子は、針ホルダが休止位置にある
   ときはいつでも開口軸線から等距離に間隔づけられる特
   許請求の範囲第８項記載の接触プローブ。 １４、ハウジング空所、ハウジングの端壁を介してハウ
   ジング空所と連通する開口とをもつた長尺ハウジングと
   、ハウジング空所内にあり端壁に固着された線接触片と
   、端壁に垂直方向にのびる空所の第１側でハウジングに
   固く連結された支持ブロックと、ハウジングに向けて動
   き、第１側と対向かつ平行な第２側でハウジング空所に
   おかれる第１部分、針ホルダの休止位置にあるおのおの
   がほぼ線接触片と点接触を行なつてハウジング開口の軸
   線に垂直にのびる線次元を規定するように第１部分から
   突出する第１、第２のほぼ球面の接触子、ハウジング開
   口を介してハウジングから突出し針受を連結する手段を
   もつ第２部分のそれぞれをもつている針ホルダと、支持
   ブロックと針ホルダの第１部分との間で連結され、針ホ
   ルダが休止位置にあるときはハウジング開口の軸線に垂
   直な面にのびて開口軸線まわりに針ホルダが回転しない
   ように、また開口軸線に垂直な方向に針ホルダが並進、
   非旋回運動をしないように作用する平たいリードばねと
   、おのおのは長手方向軸線に沿つてほとんど変形するこ
   とはないが弾性的にたわみ、リードばねから間隔づけら
   れた位置で針ホルダの第１位置と支持ブロック間に長手
   方向軸線をリードばねの面に平行かつ規定された線次元
   に垂直にして連結され、開口軸線と規定された線次元の
   両方に平行な面で針ホルダのみの旋回運動を行なわせる
   ように働き、第１、第２のほぼ球面の接触子に電気接続
   されて線接触片に対するいずれかによる運動を示度する
   第１、第２直線ばねとを備えてなる旋盤や旋削センタの
   ような二軸式工作機械向けに用いられる接触プローブ。 １５、第１、第２のほぼ球面の接触子は、針ホルダが休
   止位置にあるときはいつでも開口軸線から等距離におか
   れている特許請求の範囲第１４項記載の接触プローブ。 １６、平たいリードばねは、第１、第２直線ばねの連結
   位置よりハウジング開口により近い面で針ホルダの第１
   部分と支持ブロック間に連結され、リードばねは、針ホ
   ルダの第２部分を包囲しハウジング開口とほぼ軸方向整
   合する孔をもつている特許請求の範囲第１４項記載の接
   触プローブ。 １７、特許請求の範囲第１４項記載の接触プローブであ
   つて針ホルダの第１部分と端壁と対向するハウジング空
   所の壁にそれぞれ圧接される両端をもつコイルばねをさ
   らに設け、コイルばねの長手方向軸線は、規定された線
   次元に垂直にのび、かつ針ホルダが休止位置にあるとき
   はいつでも第１、第２のほぼ球面の接触子から等距離に
   間隔づけられてのびている接触プローブ。 １８、特許請求の範囲第１４項記載の接触プローブであ
   つて、ハウジングのねじ切り開口を介して針ホルダの第
   １部分と係合する予荷重調節ねじをさらに設け、この予
   荷重調節ねじは、軸方向運動後は針ホルダの第１部分は
   規定された線次元を通る面で旋回して第１、第２接触子
   と線接触片間の休止位置で予荷重力を変えるように位置
   決めされる接触プローブ。 １９、特許請求の範囲第１４項記載の接触プローブであ
   つて、第１接触子が針ホルダの第１部分から電気的に絶
   縁されるように第１のほぼ球面の接触子を針ホルダの第
   １部分に固定する非導電着座と、針ホルダの第１部分に
   第２のほぼ球面の接触子を固定する導電着座と、ハウジ
   ング空所の端壁から線接触片を電気的に絶縁する手段と
   を備えてなり、示度手段は、針ホルダの第１部分を電気
   的に接地して導電着座を介して第２接触子を接地させる
   手段と、第１のほぼ球面の接触子に連結された出力信号
   導線とからなつている接触プローブ。 ２０、ハウジングはほぼ矩形にされている特許請求の範
   囲第１４項記載の接触プローブ。