JP3018015B2 - プローブヘッド - Google Patents
プローブヘッドInfo
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- JP3018015B2 JP3018015B2 JP2100163A JP10016390A JP3018015B2 JP 3018015 B2 JP3018015 B2 JP 3018015B2 JP 2100163 A JP2100163 A JP 2100163A JP 10016390 A JP10016390 A JP 10016390A JP 3018015 B2 JP3018015 B2 JP 3018015B2
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- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 95
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/004—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points
- G01B5/008—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B5/012—Contact-making feeler heads therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば座標位置決め機械のヘッドに装着さ
れるプローブの方向を定めるために用いられるプローブ
ヘッドに関するものである。
れるプローブの方向を定めるために用いられるプローブ
ヘッドに関するものである。
［背景技術］ 一般に、公知のプローブヘッドは２つのロータを具え
ており、その２つのロータはそれぞれ互いに直交する軸
に対して回転する。
ており、その２つのロータはそれぞれ互いに直交する軸
に対して回転する。
一方のロータは、例えば座標測定機械や工作機械のよ
うな座標位置決め機械のヘッドに、プローブヘッドを取
り付けるための支持部材に対して回動可能に装着されて
いる。
うな座標位置決め機械のヘッドに、プローブヘッドを取
り付けるための支持部材に対して回動可能に装着されて
いる。
そして、このロータには、その回転軸と直交する軸を
中心として回動可能な他方のロータが装着されており、
この他方のロータがプローブを動かしてワークピースを
探知させる。
中心として回動可能な他方のロータが装着されており、
この他方のロータがプローブを動かしてワークピースを
探知させる。
従って、プローブヘッドはワークピースに対してプロ
ーブの方向を所望の方向にするために用いられ、これに
よって複雑な形のワークビースの測定も容易となる。
ーブの方向を所望の方向にするために用いられ、これに
よって複雑な形のワークビースの測定も容易となる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、座標位置決め機械にプローブヘッドを
用いる場合には、プローブがプローブヘッドを介して機
械のヘッドに装着されるために、プローブを機械のヘッ
ドに直接装着する場合に比して機械の操作範囲の縮小が
避けられない。
用いる場合には、プローブがプローブヘッドを介して機
械のヘッドに装着されるために、プローブを機械のヘッ
ドに直接装着する場合に比して機械の操作範囲の縮小が
避けられない。
［課題を解決するための手段］ 本発明の一つ形態では、少なくともプローブとプロー
ブヘッドとのジョイントをプローブヘッド内に引込めた
ことである。そして好適な実施例では、プローブ自体の
少なくとも一部もまた引っ込んでいる。
ブヘッドとのジョイントをプローブヘッド内に引込めた
ことである。そして好適な実施例では、プローブ自体の
少なくとも一部もまた引っ込んでいる。
したがって本発明の第１の形態は、座標位置決め機械
のヘッドに対してプローブの方向を定めるためのプロー
ブヘッドであって、前記機械のヘッドに前記プローブヘ
ッドを接続するための支持部と、該支持部に装着され、
第１の軸を中心にして前記支持部に対して回動可能な第
１のロータと、該第１のロータに装着され、前記第１の
ロータと共に前記第１の軸を中心にして回動し、前記第
１の軸に対してほぼ直交する第２の軸を中心にして前記
第１のロータに対して回動可能な第２のロータとを具
え、前記第２のロータは、前記プローブを装着するため
のコネクタを有しており、前記プローブは軸を有してい
て、前記第１および前記第２のロータの相対的な方向
が、前記プローブの軸と前記第１の軸とを平行とするも
のであるときに、前記コネクタと前記支持部との間の距
離が、前記第２の軸と前記支持部との間の距離より小と
なるようにした。
のヘッドに対してプローブの方向を定めるためのプロー
ブヘッドであって、前記機械のヘッドに前記プローブヘ
ッドを接続するための支持部と、該支持部に装着され、
第１の軸を中心にして前記支持部に対して回動可能な第
１のロータと、該第１のロータに装着され、前記第１の
ロータと共に前記第１の軸を中心にして回動し、前記第
１の軸に対してほぼ直交する第２の軸を中心にして前記
第１のロータに対して回動可能な第２のロータとを具
え、前記第２のロータは、前記プローブを装着するため
のコネクタを有しており、前記プローブは軸を有してい
て、前記第１および前記第２のロータの相対的な方向
が、前記プローブの軸と前記第１の軸とを平行とするも
のであるときに、前記コネクタと前記支持部との間の距
離が、前記第２の軸と前記支持部との間の距離より小と
なるようにした。
好適には、プローブの少なくとも一部分もまたプロー
ブヘッドの内に引っ込むようにする。
ブヘッドの内に引っ込むようにする。
本発明の第２の形態では、座標位置決め機械のヘッド
に対してプローブの方向を定めるためのプローブヘッド
であって、前記機械のヘッドに前記プローブヘッドを接
続するための支持部と、該支持部に装着され、第１の軸
を中心にして前記支持部に対して回動可能な第１のロー
タと、該第１のロータに装着され、前記第１のロータと
共に前記第１の軸を中心にして回動し、前記第１の軸に
対して平行ではない第２の軸を中心にして前記第１のロ
ータに対して回動可能な第２のロータとを具え、前記第
２のロータには、プローブを装着するコネクタを、前記
プローブを収納するための前記プローブヘッドのボアの
中に引込ませて設けた。
に対してプローブの方向を定めるためのプローブヘッド
であって、前記機械のヘッドに前記プローブヘッドを接
続するための支持部と、該支持部に装着され、第１の軸
を中心にして前記支持部に対して回動可能な第１のロー
タと、該第１のロータに装着され、前記第１のロータと
共に前記第１の軸を中心にして回動し、前記第１の軸に
対して平行ではない第２の軸を中心にして前記第１のロ
ータに対して回動可能な第２のロータとを具え、前記第
２のロータには、プローブを装着するコネクタを、前記
プローブを収納するための前記プローブヘッドのボアの
中に引込ませて設けた。
好適には、１つのあるいは各々のロータが、多くの休
止位置の間を回動し、そこに着座するように装着され
る。
止位置の間を回動し、そこに着座するように装着され
る。
本発明の第３の形態ては、座標位置決め機械のヘッド
に対してプローブの方向を定めるためのプローブヘッド
であって、前記機械のヘッドに前記プローブヘッドを持
続するための支持部と、該支持部に装着され、第１の軸
を中心にして前記支持部に対して可動可能な第１のロー
タと、前記プローブを装着するために前記第１のロータ
に設けられたコネクタとを具え、前記第１のロータは、
繰り返して設けられる多数の休止位置間で回動可能に、
かつ前記休止位置に着座可能になるよう前記支持部に装
着され、前記第１のロータを前記休止位置に軸方向に係
合させ、または前記第１のロータの前記休止位置におけ
る軸方向の係合を解除することにより、前記第１のロー
タと前記支持部との相対的回動を可能にする手段と、前
記第１のロータと前記支持部とが係合していないとき、
前記支持部に対する前記第１のロータの位置を定める手
段とを具えた。
に対してプローブの方向を定めるためのプローブヘッド
であって、前記機械のヘッドに前記プローブヘッドを持
続するための支持部と、該支持部に装着され、第１の軸
を中心にして前記支持部に対して可動可能な第１のロー
タと、前記プローブを装着するために前記第１のロータ
に設けられたコネクタとを具え、前記第１のロータは、
繰り返して設けられる多数の休止位置間で回動可能に、
かつ前記休止位置に着座可能になるよう前記支持部に装
着され、前記第１のロータを前記休止位置に軸方向に係
合させ、または前記第１のロータの前記休止位置におけ
る軸方向の係合を解除することにより、前記第１のロー
タと前記支持部との相対的回動を可能にする手段と、前
記第１のロータと前記支持部とが係合していないとき、
前記支持部に対する前記第１のロータの位置を定める手
段とを具えた。
好適には、この複数の休止位置は、前記第１のロータ
または前記支持部のいずれか一方に設けられ、ほぼ円の
周上に配置されて互いに収束する少くとも６対の表面
と、他方の前記第１のロータまたは前記支持部に、それ
ぞれが前記互いに収束する表面に着座する位置に配置さ
れた３つの着座部であって、前記第１のロータと前記支
持部との動的位置（kinematic location）が得られるよ
うにする３つの着座部とによって提供することができ
る。
または前記支持部のいずれか一方に設けられ、ほぼ円の
周上に配置されて互いに収束する少くとも６対の表面
と、他方の前記第１のロータまたは前記支持部に、それ
ぞれが前記互いに収束する表面に着座する位置に配置さ
れた３つの着座部であって、前記第１のロータと前記支
持部との動的位置（kinematic location）が得られるよ
うにする３つの着座部とによって提供することができ
る。
また、好適には、前記位置を定める手段は、前記他方
の前記第１のロータまたは前記支持部に、前記互いに収
束する表面の他の対に着座するように設けられた３つの
位置決め部材と、該位置決め部材を軸方向に変位させて
前記互いに収束する表面の前記他の対に着座させる手段
とを有し、前記第１のロータと前記支持部との相対的な
回動の結果として前記収束する表面ごとに前記位置決め
部が軸方向に移動できるようにすることができる。
の前記第１のロータまたは前記支持部に、前記互いに収
束する表面の他の対に着座するように設けられた３つの
位置決め部材と、該位置決め部材を軸方向に変位させて
前記互いに収束する表面の前記他の対に着座させる手段
とを有し、前記第１のロータと前記支持部との相対的な
回動の結果として前記収束する表面ごとに前記位置決め
部が軸方向に移動できるようにすることができる。
好適には、この受け具（コネクタ）が第２のロータを
介して前記第１のロータに装着されており、前記第２の
ロータは、前記第１の軸に対して平行ではない第２の軸
を中心にして前記第１のロータに対して可動可能なよう
に前記第１のロータに装着されていればよい。
介して前記第１のロータに装着されており、前記第２の
ロータは、前記第１の軸に対して平行ではない第２の軸
を中心にして前記第１のロータに対して可動可能なよう
に前記第１のロータに装着されていればよい。
さらに、このようなプローブヘッドに、例えば第１の
ロータと支持部との相対的な位置を決定して、それをプ
ローブヘッド上に表示する手段を設けてもよい。
ロータと支持部との相対的な位置を決定して、それをプ
ローブヘッド上に表示する手段を設けてもよい。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図〜第４図を参照するに、プローブヘッドは円筒
上の支持部材12と、ドーム状のロータ14とを備えてお
り、このドーム状のロータ14は支持部材12に対して回動
可能に装着されている。
上の支持部材12と、ドーム状のロータ14とを備えてお
り、このドーム状のロータ14は支持部材12に対して回動
可能に装着されている。
このプローブヘッドは、この支持部材12を介して座標
測定機械の軸（quill）に装着することができる。
測定機械の軸（quill）に装着することができる。
このロータ14は、中空シャフト18の軸16を中心として
回動するように支持部材12に対して装着されており、こ
の中空シャフト18は、支持部材12の底面部の環状の縁22
によって限界される穴20を貫通して支持部材12内の空洞
24に達する。第３図示の環状に配置されているボール26
は、支持部材12の底面部にある穴20と同心の環状溝部28
に装着されている。このボール26は、円の円周に沿って
7.5度おきに装着されている。
回動するように支持部材12に対して装着されており、こ
の中空シャフト18は、支持部材12の底面部の環状の縁22
によって限界される穴20を貫通して支持部材12内の空洞
24に達する。第３図示の環状に配置されているボール26
は、支持部材12の底面部にある穴20と同心の環状溝部28
に装着されている。このボール26は、円の円周に沿って
7.5度おきに装着されている。
第４図の平面図にも示したように、径方向に延在した
円柱形状のローラ30からなる３つの着座部材は、ロータ
14の上部平坦面32に、軸16に対して等位置となるように
装着されている。これによって、後述するヘッド10をロ
ックする機構によって支持部材12とロータ14とが互いに
圧接させられるときには、ローラ30の各々は、隣接した
ボール26の表面が互いに収束することによって形成され
る谷部に着座する。
円柱形状のローラ30からなる３つの着座部材は、ロータ
14の上部平坦面32に、軸16に対して等位置となるように
装着されている。これによって、後述するヘッド10をロ
ックする機構によって支持部材12とロータ14とが互いに
圧接させられるときには、ローラ30の各々は、隣接した
ボール26の表面が互いに収束することによって形成され
る谷部に着座する。
ロータ14は支持部材12にこのように係合することによ
って動的に（kinematically）支持される。環状に配置
されたボール26は、48個のこのような移動位置（kinema
tic locations）を提供するので、支持部材12に対して
ロータ14は離散的に繰返される48の方向をとることがで
きる。支持部材12とロータ14とが互いに係合していない
ときにおける支持部材12に対するロータ14の回動は、穴
20内にあるシャフト18によって可能になる。
って動的に（kinematically）支持される。環状に配置
されたボール26は、48個のこのような移動位置（kinema
tic locations）を提供するので、支持部材12に対して
ロータ14は離散的に繰返される48の方向をとることがで
きる。支持部材12とロータ14とが互いに係合していない
ときにおける支持部材12に対するロータ14の回動は、穴
20内にあるシャフト18によって可能になる。
シャフト18と穴20との直径は、ロータ14が動的位置の
間を動くときに、穴20がそのガイドとして機能するにた
る値に選ばれている。しかしながらこの値は、ロータ14
と支持部材12との相対的位置を動的着座機構が支配でき
る程度に大であるべきである。
間を動くときに、穴20がそのガイドとして機能するにた
る値に選ばれている。しかしながらこの値は、ロータ14
と支持部材12との相対的位置を動的着座機構が支配でき
る程度に大であるべきである。
ピストン34の形態の３つの位置決め部材がロータ14の
本体に設けられ、ロータ30の間に配置されている。この
ピストン34はボア36内にあって、ばね38によって支持部
材12に対して付勢されている。このピストン34のばね38
の側とは反対側の端部には角ばった面40が刻設されてお
り、この面40が隣り合ったボール26の互いに収束する表
面に係合する。このばね38とピストン34とは、ロータ14
を支持部材12から離隔させるように機能する。
本体に設けられ、ロータ30の間に配置されている。この
ピストン34はボア36内にあって、ばね38によって支持部
材12に対して付勢されている。このピストン34のばね38
の側とは反対側の端部には角ばった面40が刻設されてお
り、この面40が隣り合ったボール26の互いに収束する表
面に係合する。このばね38とピストン34とは、ロータ14
を支持部材12から離隔させるように機能する。
さらに、このヘッドが固定されていないとき、即ちロ
ーラ30がボール26と係合していないときにおいては、こ
のようにピストン34は、互いに隣接するボール26の互い
に収束する表面に係合することによって、支持部材12に
対してロータ14が好ましくない回転をすることを阻止す
る。
ーラ30がボール26と係合していないときにおいては、こ
のようにピストン34は、互いに隣接するボール26の互い
に収束する表面に係合することによって、支持部材12に
対してロータ14が好ましくない回転をすることを阻止す
る。
このピストン34はその軸方向にわずかに移動するの
で、ロータ14の支持部材12に対する回動は、この環状に
配置されたボール26に添ってピストン34をラチェット動
作させることによって行われる。
で、ロータ14の支持部材12に対する回動は、この環状に
配置されたボール26に添ってピストン34をラチェット動
作させることによって行われる。
このようなボール26との連続的な係合によって、ピス
トン34はさらにもう一つの機能を発揮する。
トン34はさらにもう一つの機能を発揮する。
すなわち、このピストン34があることによって、支持
部材12に対するロータ14の回動終了時においては、ロー
ラ30は隣接するボール26の２つの互いに収束する表面の
間にではなく、つねにその隣接するボール26の互いに収
束する表面にぴったり合う場所に位置することになる、
このローラ30が近接する単一のボール26の部分に位置す
る場合に、軸16に沿って支持部材12とロータ14とを圧接
させてヘッドを固定しようとすれば、隣接するボール26
の互いに収束する表面の位置にローラ30が位置するとき
とは対照的に、ヘッドに損傷を与えることになる。この
位置決め手段は、このピストンを設けることによってそ
のような損傷を未然に防ぐことができる。
部材12に対するロータ14の回動終了時においては、ロー
ラ30は隣接するボール26の２つの互いに収束する表面の
間にではなく、つねにその隣接するボール26の互いに収
束する表面にぴったり合う場所に位置することになる、
このローラ30が近接する単一のボール26の部分に位置す
る場合に、軸16に沿って支持部材12とロータ14とを圧接
させてヘッドを固定しようとすれば、隣接するボール26
の互いに収束する表面の位置にローラ30が位置するとき
とは対照的に、ヘッドに損傷を与えることになる。この
位置決め手段は、このピストンを設けることによってそ
のような損傷を未然に防ぐことができる。
ドーム状のロータ14は中央の空洞44を形成する２つの
半体42を有している。この空洞44には、シャフト18の軸
16と直交する軸48を中心として回動可能な円柱状のスイ
ベル46が設けられており、これがもう一つのロータとし
て機能する。スイベル46は、その本体内の直径方向に延
在するボア52にプローブ50を収納する。
半体42を有している。この空洞44には、シャフト18の軸
16と直交する軸48を中心として回動可能な円柱状のスイ
ベル46が設けられており、これがもう一つのロータとし
て機能する。スイベル46は、その本体内の直径方向に延
在するボア52にプローブ50を収納する。
本例においてはこのボアを円柱状としたが、プローブ
を収納するのに適切であるいかなる断面形状を有してい
てもよい。このプローブ50はコネクタ54を介してスイベ
ル46と接続される。第２図から明らかなように、このプ
ローブ50が下を向いているとき、即ちその軸51が軸16と
平行になっているときには、このコネクタはスイベル46
の軸48よりも引っ込んだ所に位置している。
を収納するのに適切であるいかなる断面形状を有してい
てもよい。このプローブ50はコネクタ54を介してスイベ
ル46と接続される。第２図から明らかなように、このプ
ローブ50が下を向いているとき、即ちその軸51が軸16と
平行になっているときには、このコネクタはスイベル46
の軸48よりも引っ込んだ所に位置している。
本実施例のコネクタ54は、スイベル46の動的支持部に
プローブ50を着脱自在に装着する機構を構成しており、
このようにすることによって、プローブを交換する場合
にそのプローブを新たに位置決め（re−datum）する必
要を無くすることができる。プローブ50のハウジングに
は、回転可能な受け具（retatable catch）56が設けら
れており、これを用いてプローブ50とスピゴットとを係
合させたり、その係合を解除したりすることによって、
コネクタ54に対するプローブの着脱が可能になる。
プローブ50を着脱自在に装着する機構を構成しており、
このようにすることによって、プローブを交換する場合
にそのプローブを新たに位置決め（re−datum）する必
要を無くすることができる。プローブ50のハウジングに
は、回転可能な受け具（retatable catch）56が設けら
れており、これを用いてプローブ50とスピゴットとを係
合させたり、その係合を解除したりすることによって、
コネクタ54に対するプローブの着脱が可能になる。
このコネクタ54と受け具とはそれ自身周知であり、ま
た例えば国際公開WO85/02138によっても開示されてい
る。このコネクタ54はプローブヘッドの中の奥まった所
すなわちボア52内に設けられているので、このジョイン
ト上にプローブをロックするためには、ボアの外から動
作できるようにされていなければならず、これはスイベ
ル46の開口部58から適切な工具を差し込むことによって
行われる。
た例えば国際公開WO85/02138によっても開示されてい
る。このコネクタ54はプローブヘッドの中の奥まった所
すなわちボア52内に設けられているので、このジョイン
ト上にプローブをロックするためには、ボアの外から動
作できるようにされていなければならず、これはスイベ
ル46の開口部58から適切な工具を差し込むことによって
行われる。
このコネクタ54の別の形態としては、ねじが刻設され
たボアの形態であってもよい。
たボアの形態であってもよい。
コネクタ54がこのように引込んだ部位に位置している
ので、ボア52がプローブをコネクタ54上に正確に導くガ
イド部材として作用することにより、プローブとソケッ
トとを整列させる困難さを改善できる。
ので、ボア52がプローブをコネクタ54上に正確に導くガ
イド部材として作用することにより、プローブとソケッ
トとを整列させる困難さを改善できる。
このスイベル46は、軸48を中心として回動可能であ
り、かつ、その回動動作において離散的に設けられた数
多くの動的位置をとることができるように空洞44内に設
けられている。これを容易にするために、支持部材12に
ロータ14を装着するときと同様に、空洞44に面した内壁
62上の環状溝部64に環状に配置されたボール60が設けら
れている。そして、スイベル46の外側には３つの円柱状
ローラ66が装着されている。ローラ66の各々は、隣接す
るボール60の表面が互いに収束することによって形成さ
れる谷部に着座する。
り、かつ、その回動動作において離散的に設けられた数
多くの動的位置をとることができるように空洞44内に設
けられている。これを容易にするために、支持部材12に
ロータ14を装着するときと同様に、空洞44に面した内壁
62上の環状溝部64に環状に配置されたボール60が設けら
れている。そして、スイベル46の外側には３つの円柱状
ローラ66が装着されている。ローラ66の各々は、隣接す
るボール60の表面が互いに収束することによって形成さ
れる谷部に着座する。
内壁62の開口部70に着座しているシャフト68は、スイ
ベル46が動的位置間を移動するときのスイベル46のロー
タ14に対する運動をガイドする。ボア74内にある３つの
ピストン72は、ばね76によって付勢され、隣接したボー
ル60の互いに収束する表面に係合させられている。この
ピストン72は、上述したピストン34と同様な機能をす
る。
ベル46が動的位置間を移動するときのスイベル46のロー
タ14に対する運動をガイドする。ボア74内にある３つの
ピストン72は、ばね76によって付勢され、隣接したボー
ル60の互いに収束する表面に係合させられている。この
ピストン72は、上述したピストン34と同様な機能をす
る。
直角ブラケット78によって、スイベル46はピストン72
の動作に抗してロータ14の内壁64に動的に係合させられ
ている。また、このブラケット78は、空洞44の反体側の
内壁82に装着されているベアリング80に対して回動（pi
voting）できるようになっている。この直角ブラケット
78はスイベル46に沿って延在しており、内壁82に板ばね
84によって取付けられている。
の動作に抗してロータ14の内壁64に動的に係合させられ
ている。また、このブラケット78は、空洞44の反体側の
内壁82に装着されているベアリング80に対して回動（pi
voting）できるようになっている。この直角ブラケット
78はスイベル46に沿って延在しており、内壁82に板ばね
84によって取付けられている。
動的に係合していないときにも、板ばね84によって、
開口部70とブラケット78との整列状態が保持され、これ
によってスイベル46と開口部70との整列状態も保持され
る。しかし、ブラケット78がベアリング80に関して回動
動作することによってスイベル46とブラケット78とが相
対的に移動することは許されている。
開口部70とブラケット78との整列状態が保持され、これ
によってスイベル46と開口部70との整列状態も保持され
る。しかし、ブラケット78がベアリング80に関して回動
動作することによってスイベル46とブラケット78とが相
対的に移動することは許されている。
このブラケット上に設けられたスラストベアリング86
は、スイベル46上のパッド88の係合しており、ブラケッ
ト78が回動をすれば、パッド88と係合したスラストベア
リング86によってスイベル46はロータ14と動的係合をす
る。
は、スイベル46上のパッド88の係合しており、ブラケッ
ト78が回動をすれば、パッド88と係合したスラストベア
リング86によってスイベル46はロータ14と動的係合をす
る。
ベアリング80を中心としたブラケット78の回動は、ブ
ラケット78に回動自在に設けられた連結棒90が引っ込む
ことによってなされるものであり、この連結棒90は、シ
ャフト18の内部のほぼ同軸となるような位置に延在して
空洞24に達している。この連結棒90の自由端にはベアリ
ングボール92が設けられている。空洞24内には回動機構
94が設けられ、垂直に延在する主柱96を具備し、その主
柱96の先端部には交差棒が回動可能に装着されている。
この交差棒98の自由端には、その回動範囲を定めるため
の円柱状ベアリング100が設けられている。連結棒90
は、交差棒98に設けられた穴を貫通しており、ベアリン
グボール92によって連結棒90と交差棒98とが係合してい
る。
ラケット78に回動自在に設けられた連結棒90が引っ込む
ことによってなされるものであり、この連結棒90は、シ
ャフト18の内部のほぼ同軸となるような位置に延在して
空洞24に達している。この連結棒90の自由端にはベアリ
ングボール92が設けられている。空洞24内には回動機構
94が設けられ、垂直に延在する主柱96を具備し、その主
柱96の先端部には交差棒が回動可能に装着されている。
この交差棒98の自由端には、その回動範囲を定めるため
の円柱状ベアリング100が設けられている。連結棒90
は、交差棒98に設けられた穴を貫通しており、ベアリン
グボール92によって連結棒90と交差棒98とが係合してい
る。
板ばね102は、その一端がクロス棒98に、他端は支持
部材12に接合されている。従って、交差棒98は限られた
範囲内において動くことができるが、シァフト18に対し
てあらかじめ定められた所望の整列状態は保たれてい
る。カム104は、支持部材12の壁を貫通して延在するシ
ャフト106に装着されており、ホイール108によって回動
可能となっている。
部材12に接合されている。従って、交差棒98は限られた
範囲内において動くことができるが、シァフト18に対し
てあらかじめ定められた所望の整列状態は保たれてい
る。カム104は、支持部材12の壁を貫通して延在するシ
ャフト106に装着されており、ホイール108によって回動
可能となっている。
このカム104は円柱状ベアリング100に係合しており、
ホイール108を手動で回わすことによって交差棒98をそ
の回動軸を中心にして回動させることができる。
ホイール108を手動で回わすことによって交差棒98をそ
の回動軸を中心にして回動させることができる。
以上説明したように、ロータ14とスイベル46とを支持
部材12に対して、および互いに対して動かすためには、
交差棒98が穴20の方向に動けるようにカム104を回動さ
せればよい。交差棒98のこのような回動に対応して、連
結棒90は下方に動くことになる。
部材12に対して、および互いに対して動かすためには、
交差棒98が穴20の方向に動けるようにカム104を回動さ
せればよい。交差棒98のこのような回動に対応して、連
結棒90は下方に動くことになる。
以上の動作によって、ピボット（ベアリング）80を中
心としてブラケット78は反時計回りに動くことができ、
従ってスイベル46とロータ14とを動的に係合させていた
スイベル46の軸方向の力は除去されることになる。ピス
トン72形態の変位手段（biasingmeans）は、スイベル46
をロータ14との動的係合から解除させて、スイベル46と
ロータ14との相対的位置関係の調整を可能にする。この
連結棒90の下降動作は、ピストン34による力と重力とが
組み合わさることによって、支持部材12とロータ14との
係合をも解除し、これによってこれらの２つの部品の相
対的位置の調整が可能となる。
心としてブラケット78は反時計回りに動くことができ、
従ってスイベル46とロータ14とを動的に係合させていた
スイベル46の軸方向の力は除去されることになる。ピス
トン72形態の変位手段（biasingmeans）は、スイベル46
をロータ14との動的係合から解除させて、スイベル46と
ロータ14との相対的位置関係の調整を可能にする。この
連結棒90の下降動作は、ピストン34による力と重力とが
組み合わさることによって、支持部材12とロータ14との
係合をも解除し、これによってこれらの２つの部品の相
対的位置の調整が可能となる。
この支持部材12、ロータ14およびスイベル46を新たな
所望位置へ相対的に移動させる調整の終了時において、
交差棒98が穴20から離れる方向に回動するようカム104
を回動させれば、スイベル46とロータ14、およびロータ
14と支持部材12を再び係合させることができる。このよ
うにして、支持部材12、ロータ14およびスイベル46は、
再度動的に係合する。
所望位置へ相対的に移動させる調整の終了時において、
交差棒98が穴20から離れる方向に回動するようカム104
を回動させれば、スイベル46とロータ14、およびロータ
14と支持部材12を再び係合させることができる。このよ
うにして、支持部材12、ロータ14およびスイベル46は、
再度動的に係合する。
本発明の他の形態としては、スイベル46はロータ14に
対して連続的に回動可能に装着されていてもよい。
対して連続的に回動可能に装着されていてもよい。
スイベル46をロータ14の外側に設けることもでき、所
望であれば、コネクタをプローブヘッドの内側ではなく
スイベルの外側に設けることもできる。
望であれば、コネクタをプローブヘッドの内側ではなく
スイベルの外側に設けることもできる。
しかし、このコネクタは、プローブの軸51が軸16と平
行になったときに、コネクタが軸48よりもむしろ支持部
材に近くなるような位置に設けるべきである。
行になったときに、コネクタが軸48よりもむしろ支持部
材に近くなるような位置に設けるべきである。
スイベル46とロータ14との相対的な位置を確かめるた
めに、スイベル46とロータ14とのそれぞれの外側には擦
り機構（wiper mechanism）が設けられている。擦り機
構の一部は第３図の平面図に示されており、径方向に延
在して環状に配置された電気的接点110と環状の共通接
点112とを具備し、これらはすべてプリント回路基板114
上に設けられている。このプリント回路基板114は、環
状溝部28および64と同心に、支持部材12およびロータ14
上にそれぞれ設けられている。
めに、スイベル46とロータ14とのそれぞれの外側には擦
り機構（wiper mechanism）が設けられている。擦り機
構の一部は第３図の平面図に示されており、径方向に延
在して環状に配置された電気的接点110と環状の共通接
点112とを具備し、これらはすべてプリント回路基板114
上に設けられている。このプリント回路基板114は、環
状溝部28および64と同心に、支持部材12およびロータ14
上にそれぞれ設けられている。
第１図〜第４図には描かれていないが、第５図に示し
たコンタクトアーム116は、それぞれのプリント回路基
板114の接触する状態となるようにして、支持部材の上
面32とスイベル46の外側部分とにそれぞれ設けられてい
る。そしてそれら上面32および外側部分がプリント回路
基板114に対して回動する。
たコンタクトアーム116は、それぞれのプリント回路基
板114の接触する状態となるようにして、支持部材の上
面32とスイベル46の外側部分とにそれぞれ設けられてい
る。そしてそれら上面32および外側部分がプリント回路
基板114に対して回動する。
コンタクトアーム116は３個の電気的接点118〜122を
有している。電気的接点118、120は、プリント回路基板
114上の径方向に延在する電気接点110と電気的に接触す
るような位置に配設されており、電気的接点122は基板
上の共通接点112と接触するように配設されている。
有している。電気的接点118、120は、プリント回路基板
114上の径方向に延在する電気接点110と電気的に接触す
るような位置に配設されており、電気的接点122は基板
上の共通接点112と接触するように配設されている。
接点118、120の各々には、図示しない電源から正の電
圧が供給され、また、コンタクトアーム116は図示しな
い歩進計数機構に接続されており、接点118や120が共通
接点122と接続してコンタクトアーム116からパルスが出
力される度に、その計数値を歩進する。この計数機構に
は、例えばスイベル46とロータ14の相対的位置を示す表
示器を設けてもよい。
圧が供給され、また、コンタクトアーム116は図示しな
い歩進計数機構に接続されており、接点118や120が共通
接点122と接続してコンタクトアーム116からパルスが出
力される度に、その計数値を歩進する。この計数機構に
は、例えばスイベル46とロータ14の相対的位置を示す表
示器を設けてもよい。
接点118と接点120とは互いに少しずれて配置されてい
る。これにより、それぞれはロータ14やスイベル46の異
った回動位置において、放射状接点110と共通接点122と
を含む回路を閉成する。
る。これにより、それぞれはロータ14やスイベル46の異
った回動位置において、放射状接点110と共通接点122と
を含む回路を閉成する。
ロータ14やスイベル46が回転しているときに、接点11
8と接点120のどちらが先に放射状接点110と接触したの
かを検出することによって、ロータ14やスイベル46の運
動の位置と方向とを共に示すことが可能となる。プリン
ト基板114は、ロータ14やスイベル46が動的に支持され
ているときには、電気的接点118と接点120とが径方向に
延在する接点110と接触しないように構成されるべきで
あり、このように構成すれば電源寿命を延ばすことがで
きる。
8と接点120のどちらが先に放射状接点110と接触したの
かを検出することによって、ロータ14やスイベル46の運
動の位置と方向とを共に示すことが可能となる。プリン
ト基板114は、ロータ14やスイベル46が動的に支持され
ているときには、電気的接点118と接点120とが径方向に
延在する接点110と接触しないように構成されるべきで
あり、このように構成すれば電源寿命を延ばすことがで
きる。
このような擦り機構の２つの出力をマイクロプロセッ
サに入力し、歩進計数値を処理をして位置や相対的方向
の情報をLCD（液晶表示器）に表示するようにすれば、
操作者は即座にプローブの方向を決めることができる。
サに入力し、歩進計数値を処理をして位置や相対的方向
の情報をLCD（液晶表示器）に表示するようにすれば、
操作者は即座にプローブの方向を決めることができる。
この擦り機構の代わりにピストン34やピストン72を加
算手段として用いることもできる。
算手段として用いることもできる。
このような変形例においては、ピストンがボール26や
ボール60の上を通りつつピストンが下降する毎に、その
ピストンが電気回路を閉じて電気的なパルスが出力され
るようにすればよい。
ボール60の上を通りつつピストンが下降する毎に、その
ピストンが電気回路を閉じて電気的なパルスが出力され
るようにすればよい。
方向に関する情報を得るためには、ピストンのうちの
１つを、他の２つの位置に比して隣接するボールの互い
に収束する表面から少しずれた位置に設ければよい。
１つを、他の２つの位置に比して隣接するボールの互い
に収束する表面から少しずれた位置に設ければよい。
第１図は本発明に係るプローブヘッドの全体構成を示す
斜視図、 第２図は、第１図におけるII−II断面を示す断面図、 第３図は、第２図におけるIII−III断面を示す断面図、 第４図は、第２図におけるIV−IV断面を示す断面図、 第５図は、第１図〜第４図に示したプローブヘッドの一
部分の平面図である。 12……支持部材、 14……ロータ、 16、48、51……軸、 26、60……ボール、 28、64……環状溝、 30、66……ローラ、 34……ピストン、 36……ボア、 38……ばね、 46……スイベル、 50……プローブ、 54……コネクタ、 56……回転可能な受け具、 58……開口部、 68、106……シャフト、 70……穴、 78……ブラケット、 80、100……ベアリング、 84、102……板ばね、 86……スラストベアリング、 88……パッド、 90……連結棒、 92……ベアリングボール、 96……主柱、 98……交差棒、 104……カム、 108……ホイール、 110、112、118、120、122……接点、 116……コンタクトアーム。
斜視図、 第２図は、第１図におけるII−II断面を示す断面図、 第３図は、第２図におけるIII−III断面を示す断面図、 第４図は、第２図におけるIV−IV断面を示す断面図、 第５図は、第１図〜第４図に示したプローブヘッドの一
部分の平面図である。 12……支持部材、 14……ロータ、 16、48、51……軸、 26、60……ボール、 28、64……環状溝、 30、66……ローラ、 34……ピストン、 36……ボア、 38……ばね、 46……スイベル、 50……プローブ、 54……コネクタ、 56……回転可能な受け具、 58……開口部、 68、106……シャフト、 70……穴、 78……ブラケット、 80、100……ベアリング、 84、102……板ばね、 86……スラストベアリング、 88……パッド、 90……連結棒、 92……ベアリングボール、 96……主柱、 98……交差棒、 104……カム、 108……ホイール、 110、112、118、120、122……接点、 116……コンタクトアーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−263406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−127102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−100301（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34 G01B 5/00 - 5/30
Claims (16)
- 【請求項１】座標位置決め機械のヘッドに対してプロー
ブの方向を定めるためのプローブヘッドであって、 前記機械のヘッドに連結される支持部材と、 該支持部材に装着され、第１の軸を中心にして前記支持
部材に対して回動可能な第１のロータと、 該第１のロータに装着され、この第１のロータと共に前
記第１の軸を中心にして回動し、かつ前記第１の軸に対
してほぼ直交する第２の軸を中心にして前記第１のロー
タに対して回動する第２のロータとを具え、 前記第２のロータは、前記プローブが直接的に装着可能
なコネクタを有しており、前記プローブは軸を有してお
り、 前記第１および前記第２のロータの相対的な方向が、前
記プローブが前記支持部材から離れる方向に向きかつ前
記プローブの軸と前記第１の軸とを平行とするものであ
るときに、前記コネクタに対するプローブの連結部の位
置と前記支持部材との間の距離が、前記第２の軸と前記
支持部材との間の距離より小となることを特徴とするブ
ローブヘッド。 - 【請求項２】座標位置決め機械の軸に装着され、前記軸
に対するプローブの方向を定める手動操作可能なプロー
ブヘッドであって、 前記軸に連結される支持部材と、 前記プローブを支持し、前記支持部材に装着される第１
のロータと、 前記第１のロータを第１の軸を中心にして前記支持部材
に対し回転可能に支持する手段と 前記支持部材上の前記第１のロータの前記第１の軸を中
心にした個別の角度方向に設けられる複数の反復可能な
休止位置をもたらす第１の割出し手段と、 前記第１のロータを前記複数の繰返される休止位置にロ
ックし、かつそれらの休止位置からロック解除するロッ
ク手段と、 前記第１のロータおよび支持部材のロックが解除された
とき、前記第１のロータを、各々が対応する休止位置に
隣り合う複数の個別の隣接位置に位置させる第２の割出
し手段であって、前記ロックが解除されたとき前記第１
のロータが前記隣接位置間で回転可能である第２の割出
し手段と、 を具えることを特徴とするプローブヘッド。 - 【請求項３】前記第１の割出し手段は、 前記第１のロータおよび支持部材のうちの一方に設けら
れ、前記第１の軸の回りの円周上に離間配置されている
複数組の収束表面と、 前記第１のロータおよび支持部材のうちの他方に設けら
れ、前記複数組の収束表面のうちの対応する組の収束表
面に着座して前記複数の復元可能な休止位置の１つに位
置決めする複数の着座部材と、 を具え、 前記ロック手段は、 前記着座部材の各々を対応する組の収束表面への着座状
態から偏移させるための軸方向の解放力を前記第１のロ
ータに付与する偏移手段と、 前記対応する組の収束表面への着座状態に前記着座部材
を動かすべく、前記第１のロータに前記解放力よりも大
きく該解放力の反対方向に作用する軸方向の係合力を付
与する係合手段と、 前記係合手段を作動して前記係合力を付与させる作動手
段と、 を具えることを特徴とする請求項２に記載のプローブヘ
ッド。 - 【請求項４】前記第２の割出し手段は、 前記第１のロータおよび支持部材のうちの前記他方に設
けられ、前記複数組の収束表面のうちの対応する組の収
束表面に着座するように設けられた複数の位置決め部材
を具え、 前記偏移手段は、前記第１のロータおよび支持部材のう
ちの前記他方と前記各位置決め手段との間で作用し、そ
の弾性的な偏移によって前記各位置決め部材を対応する
組の収束表面に着座させ、これにより前記収束表面によ
る前記位置決め部材の変化を可能とし、結果的に前記係
合手段が作動状態にないときに第１のロータおよび前記
支持部材が相対回転する ことを特徴とする請求項３に記載のプローブヘッド。 - 【請求項５】前記収束表面は、前記第１の軸と同心とな
るように環状に配置された複数個のボールによって形成
され、 前記着座部材は前記第１の軸の径方向に延在しかつ等間
隔な３つのローラによって形成され、 前記位置決め部は、前記第１の軸に平行な長軸方向に延
在する延在部をそれぞれ有する３つのピストンによって
もたらされることを特徴とする請求項４に記載のプロー
ブヘッド。 - 【請求項６】前記ピストンの前記収束表面に隣り合う端
部は、刻設された面を有していることを特徴とする請求
項５に記載のプローブヘッド。 - 【請求項７】前記第１の軸を中心にして前記第１のロー
タとともに回転し、前記第１の軸と角度を成している第
２の軸を中心に第１のロータに対して回転する第２のロ
ータと、 前記第１のロータ上の前記第２のロータの第２の軸を中
心にした個別の角度方向に設けられる複数の反復可能な
第２のロータ休止位置をもたらす第２のロータ用第１の
割出し手段と、 前記第２のロータを、前記複数の第２のロータ休止位置
のそれぞれで前記第１のロータに対してロックし、かつ
それらの休止位置からロック解除する第２のロータ用ロ
ック手段と、 前記第１および第２のロータがロック解除されたとき、
前記第２のロータを、各々が対応する第２ロータ休止位
置に隣り合う複数の個別の第２ロータ用隣接位置に位置
させる第２のロータ用第２の割出し手段であって、前記
ロックが解除されたとき前記第２のロータが前記第２ロ
ータ用隣接位置間で回転可能である第２のロータ用第２
の割出し手段と、 を具えることを特徴とする請求項４に記載のプローブヘ
ッド。 - 【請求項８】前記第１のロータは、前記複数の反復可能
な休止位置で前記支持部材上に動的に支持されることを
特徴とする請求項２に記載のプローブヘッド。 - 【請求項９】座標位置決め機械のヘッドに対してプロー
ブの方向を定めるためのプローブヘッドであって、 前記機械のヘッドに前記プローブヘッドを接続するため
の支持部材と、 該支持部材に装着され、第１の軸を中心にして前記支持
部材に対して回動可能な第１のロータと、 該第１のロータに装着され、前記第１のロータと共に前
記第１の軸を中心にして回動し、前記第１の軸に対して
平行ではない第２の軸を中心にして前記第１のロータに
対して回動可能な第２のロータとを具え、 前記第２のロータには、プローブを装着するコネクタ
を、前記プローブを収納するための前記プローブヘッド
のボアの中に引込ませて設けたことを特徴とするプロー
ブヘッド。 - 【請求項１０】前記第１の軸と前記第２の軸とは直交し
ており、前記第１および前記第２のロータの相対的な方
向が、装着されたプローブの軸と前記第１の軸とを平行
とするものであるときに、前記コネクタと前記支持部材
との間の距離が、前記第２の軸と前記支持部材との間の
距離よりも小となることを特徴とする請求項９に記載の
プローブヘッド。 - 【請求項１１】前記プローブを接続する場合に、前記プ
ローブは前記コネクタに動的に支持されることを特徴と
する請求項10に記載のプローブヘッド。 - 【請求項１２】前記プローブまたは前記コネクタのいず
れか一方に、前記プローブを前記コネクタに固定する固
定機構を具備し、当該固定機構は前記ボアの外から操作
可能であることを特徴とする請求項11に記載のプローブ
ヘッド。 - 【請求項１３】前記プローブヘッドは手動操作可能であ
り、前記第１および前記第２のロータは、繰り返して設
けられた複数の休止位置間で回動可能に、かつ前記休止
位置に着座可能になるよう装着されていることを特徴と
する請求項９に記載のプローブヘッド。 - 【請求項１４】前記第１および前記第２のロータをそれ
らの休止位置に軸方向に係合させ、または、前記第１お
よび前記第２のロータのそれらの休止位置における軸方
向の係合を解除する手段を具備し、前記第１および前記
第２のロータの相対的回動を可能としたことを特徴とす
る請求項13に記載のプローブヘッド。 - 【請求項１５】前記第１及び前記第２のロータの休止位
置のそれぞれは動的であることを特徴とする請求項13に
記載のプローブヘッド。 - 【請求項１６】前記支持部材、前記第１のロータおよび
前記第２のロータが係合していないときに、前記支持部
材に対する前記第１のロータの位置、および前記第１の
ロータに対する前記第２のロータの位置を定める手段を
具えたことを特徴とする請求項14に記載のプローブヘッ
ド。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898908537A GB8908537D0 (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Probe head |
| GB8908537.7 | 1989-04-14 | ||
| GB8927312.2 | 1989-12-02 | ||
| GB898927312A GB8927312D0 (en) | 1989-12-02 | 1989-12-02 | Probe head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293602A JPH02293602A (ja) | 1990-12-04 |
| JP3018015B2 true JP3018015B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=26295222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100163A Expired - Fee Related JP3018015B2 (ja) | 1989-04-14 | 1990-04-16 | プローブヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5088337A (ja) |
| EP (1) | EP0392660B1 (ja) |
| JP (1) | JP3018015B2 (ja) |
| DE (1) | DE69003149T2 (ja) |
Families Citing this family (58)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505005A (en) * | 1990-02-23 | 1996-04-09 | Renishaw Plc | Touch probe |
| US5339535A (en) * | 1990-02-23 | 1994-08-23 | Renishaw Metrology Limited | Touch probe |
| EP0501710B1 (en) * | 1991-02-25 | 1995-04-12 | Renishaw Metrology Limited | Touch probe |
| GB9114946D0 (en) * | 1991-07-11 | 1991-08-28 | Renishaw Metrology Ltd | Probe head |
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