JP2000227321A - 振動減衰スタイラスを有するプロ―ブ - Google Patents
振動減衰スタイラスを有するプロ―ブInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
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- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のスタイラスの共振振動数を簡単に変え
る効果は、スタイラスが、その共振振動数や、または他
の振動数においてスタイラスの振動の振幅を変えること
ができる範囲内に制限されており、従って、問題に対す
る十分な解決をいつも行っていない。従来の方法よりも
一層効果的である、スタイラスの共振振動数におけるス
タイラスの振動の振幅を変える方法を提供することであ
る 【解決手段】 工作機械に取付けられて、工作機械の中
空軸とプローブ本体を介してプローブスタイラスに伝達
される、プローブ（２）のスタイラス（４）の振動は、
スタイラスの空所内に配置された振動減衰手段によって
低減または除去される。図２は、振動減衰手段が、チッ
プにおいてスタイラスに接続された中空のカートリッジ
（１２）内の非拘束のゴムスリーブ（１６）である、第
１の実施例を示している。代わりに、動的振動アブソー
バーを使用することもできる。
る効果は、スタイラスが、その共振振動数や、または他
の振動数においてスタイラスの振動の振幅を変えること
ができる範囲内に制限されており、従って、問題に対す
る十分な解決をいつも行っていない。従来の方法よりも
一層効果的である、スタイラスの共振振動数におけるス
タイラスの振動の振幅を変える方法を提供することであ
る 【解決手段】 工作機械に取付けられて、工作機械の中
空軸とプローブ本体を介してプローブスタイラスに伝達
される、プローブ（２）のスタイラス（４）の振動は、
スタイラスの空所内に配置された振動減衰手段によって
低減または除去される。図２は、振動減衰手段が、チッ
プにおいてスタイラスに接続された中空のカートリッジ
（１２）内の非拘束のゴムスリーブ（１６）である、第
１の実施例を示している。代わりに、動的振動アブソー
バーを使用することもできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、座標測定機械また
は工作機械に用いるためのプローブに関するもので、特
に、ワークピースの表面に接触するためのスタイラスを
有したプローブに関係するものである。
は工作機械に用いるためのプローブに関するもので、特
に、ワークピースの表面に接触するためのスタイラスを
有したプローブに関係するものである。
【０００２】
【従来の技術】工作機械や座標測定機械に用いるための
プローブは、工作機械のスピンドルの端部や座標測定機
械の中空軸に取付けられ、プローブのベースから突出し
ているスタイラスをワークピースの表面と接触するよう
にするために、ワークピースに向って移動される。スタ
イラスとワークピースの表面との間の接触は、プローブ
内の発信機構からの信号によって示され、機械を止めた
り、機械スケールの読取りがラッチされる。ワークピー
スの表面上の多数の点に接触させることによって、ワー
クピースの形状および／または寸法、或いはワークピー
ス上における特徴が決定できる。
プローブは、工作機械のスピンドルの端部や座標測定機
械の中空軸に取付けられ、プローブのベースから突出し
ているスタイラスをワークピースの表面と接触するよう
にするために、ワークピースに向って移動される。スタ
イラスとワークピースの表面との間の接触は、プローブ
内の発信機構からの信号によって示され、機械を止めた
り、機械スケールの読取りがラッチされる。ワークピー
スの表面上の多数の点に接触させることによって、ワー
クピースの形状および／または寸法、或いはワークピー
ス上における特徴が決定できる。
【０００３】測定プロセスの精度は、スタイラスチップ
がプローブ本体に対して所定の位置に夫々ある時に、信
号を反復可能に発信するプローブに依存している。しか
しながら、プローブが取付けられる中空軸またはスピン
ドルの振動が、もしも、プローブスタイラスに伝達され
ると、プローブスタイラスのチップの位置における不確
実性を増大して、信号発信の反復性が低減される。もし
も、スタイラスに伝達される振動が、スタイラスまたは
スタイラスと取付け部の組合せ部分、の固有共振振動数
と一致するように起こると、スタイラスチップにおける
振動の振幅が比較的大きくなって、ワークピースにおけ
る続いての測定において重大なエラーを生じてしまう。
がプローブ本体に対して所定の位置に夫々ある時に、信
号を反復可能に発信するプローブに依存している。しか
しながら、プローブが取付けられる中空軸またはスピン
ドルの振動が、もしも、プローブスタイラスに伝達され
ると、プローブスタイラスのチップの位置における不確
実性を増大して、信号発信の反復性が低減される。もし
も、スタイラスに伝達される振動が、スタイラスまたは
スタイラスと取付け部の組合せ部分、の固有共振振動数
と一致するように起こると、スタイラスチップにおける
振動の振幅が比較的大きくなって、ワークピースにおけ
る続いての測定において重大なエラーを生じてしまう。
【０００４】従来においては、スタイラスの共振振動数
が、機械のスピンドルの振動の有力な駆動振動数から離
れて動かされるように、その剛性を変えるべくスタイラ
スの１つ以上の特性、例えば、スタイラスの材料または
直径などを変えることが知られている。これは、工作機
械の有力な駆動振動数以上に、スタイラスの共振振動数
を増大することによって適切に達成される。
が、機械のスピンドルの振動の有力な駆動振動数から離
れて動かされるように、その剛性を変えるべくスタイラ
スの１つ以上の特性、例えば、スタイラスの材料または
直径などを変えることが知られている。これは、工作機
械の有力な駆動振動数以上に、スタイラスの共振振動数
を増大することによって適切に達成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】スタイラスの共振振動
数を単に変える効果は、スタイラスが、その共振振動数
や、または他の振動数においてスタイラスの振動の振幅
を変えることができる範囲内に制限されており、従っ
て、問題に対する十分な解決を必ずしも与えるものとは
限らない。
数を単に変える効果は、スタイラスが、その共振振動数
や、または他の振動数においてスタイラスの振動の振幅
を変えることができる範囲内に制限されており、従っ
て、問題に対する十分な解決を必ずしも与えるものとは
限らない。
【０００６】本発明は、上述した従来の方法よりも一層
効果的である、スタイラスの共振振動数におけるスタイ
ラスの振動の振幅を変える別の方法を提供することを目
的とするものである。
効果的である、スタイラスの共振振動数におけるスタイ
ラスの振動の振幅を変える別の方法を提供することを目
的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、その幅
広い用途において、測定プローブのスタイラスは、振動
減衰手段が設けられる内部空所を有している。
広い用途において、測定プローブのスタイラスは、振動
減衰手段が設けられる内部空所を有している。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例において、
振動減衰手段は、非拘束の物質的質量を有している。
振動減衰手段は、非拘束の物質的質量を有している。
【０００９】異なった直径のゴムスリーブ、ガラスダス
ト、細かく細断されたワイヤなどに亙って種々の材料が
試みられている。各々は他の振動振幅における有益な効
果を変えることで、スタイラス振動の最大振幅における
十分な低減を生じさせた。
ト、細かく細断されたワイヤなどに亙って種々の材料が
試みられている。各々は他の振動振幅における有益な効
果を変えることで、スタイラス振動の最大振幅における
十分な低減を生じさせた。
【００１０】本発明の第２の実施例において、振動減衰
手段は、スタイラスの振動の固有振動数に調整される動
的振動アブソーバーを有している。
手段は、スタイラスの振動の固有振動数に調整される動
的振動アブソーバーを有している。
【００１１】両実施例において、振動減衰手段は、振動
の振幅が最大になるスタイラスのチップに隣接してなる
べく設けられる。
の振幅が最大になるスタイラスのチップに隣接してなる
べく設けられる。
【００１２】
【実施例】本発明の幾つかの実施例が、以下に詳細に添
付図面を参照して説明されよう。
付図面を参照して説明されよう。
【００１３】いま、図面を参照するに、図１には、テー
パ付シャンク３により通常のようにプローブ２が取付け
られた中空軸１が概略的に示されており、プローブ２の
自由端から外方に延びる通常のスタイラス４を示してい
る。突出するスタイラス４には、ワークピースと接触す
るための球状のチップ５が設けられている。スタイラス
４のチップ５は球状である必要はなく、プローブ２が行
うべき測定の形式に基づいて適切な形状にすることがで
きる。スタイラス４は、プローブ２から垂直に延びるよ
うに図示されているが、本発明は、どんな方向のスタイ
ラスにも適用することができるものである。
パ付シャンク３により通常のようにプローブ２が取付け
られた中空軸１が概略的に示されており、プローブ２の
自由端から外方に延びる通常のスタイラス４を示してい
る。突出するスタイラス４には、ワークピースと接触す
るための球状のチップ５が設けられている。スタイラス
４のチップ５は球状である必要はなく、プローブ２が行
うべき測定の形式に基づいて適切な形状にすることがで
きる。スタイラス４は、プローブ２から垂直に延びるよ
うに図示されているが、本発明は、どんな方向のスタイ
ラスにも適用することができるものである。
【００１４】図２は、図１のスタイラス４の拡大図を示
している。スタイラス４は、例えば、鋼、セラミック、
あるいはカーボンファイバーのような、通常のスタイラ
ス材料から作られたステム１０を有している。ステム１
０は、必要とされるように、中実または中空にすること
ができる。
している。スタイラス４は、例えば、鋼、セラミック、
あるいはカーボンファイバーのような、通常のスタイラ
ス材料から作られたステム１０を有している。ステム１
０は、必要とされるように、中実または中空にすること
ができる。
【００１５】ステム１０の端部には、通常の手段で中空
のカートリッジ１２が取付けられており、その自由端に
スタイラスボール５が取付けられている。スタイラスボ
ール５は、カートリッジ１２の端部に通常の手段で取付
けられているが、本実施例では、カートリッジ１２の端
部から突出するスピゴット１４の端部に接着されるよう
に図示されている。カートリッジ１２は、鋼やアルミニ
ウムのような通常の材料から作ることができる。
のカートリッジ１２が取付けられており、その自由端に
スタイラスボール５が取付けられている。スタイラスボ
ール５は、カートリッジ１２の端部に通常の手段で取付
けられているが、本実施例では、カートリッジ１２の端
部から突出するスピゴット１４の端部に接着されるよう
に図示されている。カートリッジ１２は、鋼やアルミニ
ウムのような通常の材料から作ることができる。
【００１６】物質的質量が、中空のカートリッジ１２内
に配置されており、これはカートリッジ１２内の空所の
容積よりも少ない容積を占めている。図示の実施例にお
いて、物質的質量は円筒状のゴムスリーブ１６であり、
外径がカートリッジ１２の空所の内径よりも幾らか小さ
いので、スタイラス４が振動する時に、ゴムスリーブ１
６は、カートリッジ１２内を動くことが自由である。
に配置されており、これはカートリッジ１２内の空所の
容積よりも少ない容積を占めている。図示の実施例にお
いて、物質的質量は円筒状のゴムスリーブ１６であり、
外径がカートリッジ１２の空所の内径よりも幾らか小さ
いので、スタイラス４が振動する時に、ゴムスリーブ１
６は、カートリッジ１２内を動くことが自由である。
【００１７】図３は、本発明の別の実施例を示してい
る。同一符号が、同じスタイラス部品を示すように用い
られており、幾らかのガラスダスト１８が図２のゴムス
リーブ１６と置き換えられていることが変わっている。
る。同一符号が、同じスタイラス部品を示すように用い
られており、幾らかのガラスダスト１８が図２のゴムス
リーブ１６と置き換えられていることが変わっている。
【００１８】図４は、変更されないカーボンファイバー
スタイラスの振動特性を示すもので、５００Ｈｚ近くに
最大振幅を有し、かつ４００Ｈｚと５００Ｈｚの間に２
つの振幅ピークがある第１共振と、８００Ｈｚにおける
第２共振とを示している。
スタイラスの振動特性を示すもので、５００Ｈｚ近くに
最大振幅を有し、かつ４００Ｈｚと５００Ｈｚの間に２
つの振幅ピークがある第１共振と、８００Ｈｚにおける
第２共振とを示している。
【００１９】図５は、中空のアルミニウムのカートリッ
ジ１２を有するように変更された時の、同一スタイラス
の振動特性を示している。同図から、カートリッジの付
与だけで、第１共振の最大振幅を減少して、低い方のピ
ークを４００Ｈｚに残したまま、５００Ｈｚより上に第
１共振の最大振幅を移すことによって、振動特性が変更
されていることが理解できる。しかしながら、第２共振
において、最大振幅が増大されている。
ジ１２を有するように変更された時の、同一スタイラス
の振動特性を示している。同図から、カートリッジの付
与だけで、第１共振の最大振幅を減少して、低い方のピ
ークを４００Ｈｚに残したまま、５００Ｈｚより上に第
１共振の最大振幅を移すことによって、振動特性が変更
されていることが理解できる。しかしながら、第２共振
において、最大振幅が増大されている。
【００２０】図６は、カートリッジ１２の内側にゴムス
リーブ１６を配置した効果を示している。同図から、第
１共振が殆ど完全に除去されて、８００Ｈｚにおける第
２共振の振幅が、変更されないスタイラスの値に殆ど戻
されるように減少されていることが理解される。
リーブ１６を配置した効果を示している。同図から、第
１共振が殆ど完全に除去されて、８００Ｈｚにおける第
２共振の振幅が、変更されないスタイラスの値に殆ど戻
されるように減少されていることが理解される。
【００２１】試みられた他の振動アブソーバーの効果が
図７、図８に示されており、４００Ｈｚ〜５００Ｈｚ振
動数帯域における第１共振の振動の振幅の減少を明示し
ている。
図７、図８に示されており、４００Ｈｚ〜５００Ｈｚ振
動数帯域における第１共振の振動の振幅の減少を明示し
ている。
【００２２】図７は、カートリッジ１２内に多少のガラ
スダスト１８を配置した効果を示しており、図８は、細
断されたワイヤ５４の効果を示している。
スダスト１８を配置した効果を示しており、図８は、細
断されたワイヤ５４の効果を示している。
【００２３】明らかに、多くの他の材料が中空カートリ
ッジ内に使用できるものであり、その選択は、当該振動
数における材料の問題と効果を生じる固有共振に基づい
ている。
ッジ内に使用できるものであり、その選択は、当該振動
数における材料の問題と効果を生じる固有共振に基づい
ている。
【００２４】説明された実施例は、中実スタイラスに取
付けられた中空カートリッジを使用しているが、明らか
に、スタイラス自体を中空にして、スタイラスボールが
取付けられる端部を端プラグでシールすることができ
る。
付けられた中空カートリッジを使用しているが、明らか
に、スタイラス自体を中空にして、スタイラスボールが
取付けられる端部を端プラグでシールすることができ
る。
【００２５】図９乃至図１１は、本発明の第２の実施例
に従って変更されたスタイラスの拡大図である。図１乃
至図３に示される実施例におけるように、スタイラス
は、例えば、鋼やセラミック、あるいはカーボンファイ
バーのような通常のスタイラス材料から作られたステム
１０を有している。ステム１０は、必要とされるように
中実、または中空にできる。
に従って変更されたスタイラスの拡大図である。図１乃
至図３に示される実施例におけるように、スタイラス
は、例えば、鋼やセラミック、あるいはカーボンファイ
バーのような通常のスタイラス材料から作られたステム
１０を有している。ステム１０は、必要とされるように
中実、または中空にできる。
【００２６】ステム１０の端部に通常の如く中空のカー
トリッジ１２が取付けられており、この中空のカートリ
ッジ１２の自由端部にスタイラスボール５が取付けられ
ている。スタイラスボール５は通常の手段でカートリッ
ジ１２の端部に取付けられているが、本実施例において
は、カートリッジ１２の端部から突出するスピゴット１
４の端部に接着されるように図示されている。カートリ
ッジ１２は、鋼やアルミニウムのような通常の材料から
作ることができる。
トリッジ１２が取付けられており、この中空のカートリ
ッジ１２の自由端部にスタイラスボール５が取付けられ
ている。スタイラスボール５は通常の手段でカートリッ
ジ１２の端部に取付けられているが、本実施例において
は、カートリッジ１２の端部から突出するスピゴット１
４の端部に接着されるように図示されている。カートリ
ッジ１２は、鋼やアルミニウムのような通常の材料から
作ることができる。
【００２７】カートリッジ１２の中空内部には、減衰さ
れない動的振動アブソーバーが取付けられている。振動
アブソーバーは、スプリング２８の端部に取付けられた
質量２６を有している。減少されるべき振動は、スタイ
ラスの横方向の振動であるために、スプリング２８は一
端で片持ち梁状に支持されて、スタイラスの長手方向に
延びており、質量２６がスプリング２８の自由端に取付
けられている。
れない動的振動アブソーバーが取付けられている。振動
アブソーバーは、スプリング２８の端部に取付けられた
質量２６を有している。減少されるべき振動は、スタイ
ラスの横方向の振動であるために、スプリング２８は一
端で片持ち梁状に支持されて、スタイラスの長手方向に
延びており、質量２６がスプリング２８の自由端に取付
けられている。
【００２８】本実施例において、スプリング２８は、ス
タイラスボール５に隣接した端部に片持ち梁状に示され
ており、かつスタイラスの内部に戻るように延びてい
る。好適には、スプリング２８の軸心は、スタイラスの
長手方向の軸心と同軸である。
タイラスボール５に隣接した端部に片持ち梁状に示され
ており、かつスタイラスの内部に戻るように延びてい
る。好適には、スプリング２８の軸心は、スタイラスの
長手方向の軸心と同軸である。
【００２９】スタイラスの振動振幅の最小化を有効にす
るために、質量とスプリングの組合せ部分が調整される
ようになるので、その振動の固有振動数が、スタイラス
またはスタイラス／取付け部の組合せ部分の、振動の固
有振動数と等しくされる。
るために、質量とスプリングの組合せ部分が調整される
ようになるので、その振動の固有振動数が、スタイラス
またはスタイラス／取付け部の組合せ部分の、振動の固
有振動数と等しくされる。
【００３０】スタイラスが横方向に振動し始める時に、
その運動は、対向する振動を質量スプリングシステム２
６、２８に作用して、スタイラスの振動を減少するよう
に行う。質量スプリングシステム２６、２８の正しい調
整によって、スタイラスの振動は殆ど零にまで低減でき
る。
その運動は、対向する振動を質量スプリングシステム２
６、２８に作用して、スタイラスの振動を減少するよう
に行う。質量スプリングシステム２６、２８の正しい調
整によって、スタイラスの振動は殆ど零にまで低減でき
る。
【００３１】このような減衰されない動的振動アブソー
バーは、それ自体は新規でなく、実際に、例えば、１９
６３年に第１版が刊行された、ザ・イングリッシュ・ユ
ニバーシティー・プレス・リミテッドによって発行され
た「エンジニアリング・動的ス」と題するテキストブッ
クの第２３８−２４１頁のバイブレーティング・システ
ムズの章に記載されている。しかしながら、本発明者な
どは、スタイラスの中空内部へのこのような質量スプリ
ングシステムの特異な用途が、スタイラスの共振振動の
最小化に非常に有益な効果を生じることを見出してい
る。
バーは、それ自体は新規でなく、実際に、例えば、１９
６３年に第１版が刊行された、ザ・イングリッシュ・ユ
ニバーシティー・プレス・リミテッドによって発行され
た「エンジニアリング・動的ス」と題するテキストブッ
クの第２３８−２４１頁のバイブレーティング・システ
ムズの章に記載されている。しかしながら、本発明者な
どは、スタイラスの中空内部へのこのような質量スプリ
ングシステムの特異な用途が、スタイラスの共振振動の
最小化に非常に有益な効果を生じることを見出してい
る。
【００３２】図１０は、スタイラスステムに同様な手段
で取付けるためのカートリッジの別の実施例を示してい
る。本実施例において、スタイラスの長手方向の軸心に
沿って延びる細長い質量３０は、横方向に延びる平面ス
プリング３２、３４に両端が取付けられており、これら
平面スプリング３２、３４は、質量３０がスタイラスと
反対に横方向に振動するようにできる切欠かれた形状を
有している。図１０の上部に示されるように、各スプリ
ング３２、３４は、スプリングを所要場所に押し込んで
締まり嵌めできるように４つのラグ３６を有している。
で取付けるためのカートリッジの別の実施例を示してい
る。本実施例において、スタイラスの長手方向の軸心に
沿って延びる細長い質量３０は、横方向に延びる平面ス
プリング３２、３４に両端が取付けられており、これら
平面スプリング３２、３４は、質量３０がスタイラスと
反対に横方向に振動するようにできる切欠かれた形状を
有している。図１０の上部に示されるように、各スプリ
ング３２、３４は、スプリングを所要場所に押し込んで
締まり嵌めできるように４つのラグ３６を有している。
【００３３】減衰されない動的振動アブソーバーは、こ
れらアブソーバーが調整される振動数においてだけ一般
的に有効である。幅広い帯域幅の振動を横切る振動の振
幅の有効な減衰を得るために、振動アブソーバーの質量
スプリングの或る種の型の減衰を有するのが好適であ
る。
れらアブソーバーが調整される振動数においてだけ一般
的に有効である。幅広い帯域幅の振動を横切る振動の振
幅の有効な減衰を得るために、振動アブソーバーの質量
スプリングの或る種の型の減衰を有するのが好適であ
る。
【００３４】図１１は、動的振動アブソーバーが中空の
カートリッジ４６の端壁から片持ち梁状に、スタイラス
ボール５に向ってカートリッジ４６内に延びていること
を除いて、図９と同様である別の実施例を示している。
本実施例は、発明の可能性を達成するために発明され、
思いがけない結果を生じた。
カートリッジ４６の端壁から片持ち梁状に、スタイラス
ボール５に向ってカートリッジ４６内に延びていること
を除いて、図９と同様である別の実施例を示している。
本実施例は、発明の可能性を達成するために発明され、
思いがけない結果を生じた。
【００３５】同図は、一端に開放した溝４２を有するス
タイラスホルダー４０を示しており、該端に管状のカー
ボンファイバーのスタイラス４４が取付けられて接着さ
れている。
タイラスホルダー４０を示しており、該端に管状のカー
ボンファイバーのスタイラス４４が取付けられて接着さ
れている。
【００３６】カートリッジ４６は円筒状で、一端に中実
部４８を有し、他端に中空部５０を有している。中実部
４８は、管状のスタイラス４４の開放端に嵌合されるよ
うに直径が縮径されていて、ワイヤ５４を受けるよう中
央の孔５２を有している。ワイヤ５４の一端は、スタイ
ラスホルダー４０の孔を通ってスタイラス４４の外に延
び出ており、他端は、隙間を置いて孔５２を通ってカー
トリッジ４６の中空部５０内に延びている。ワイヤ５４
は、グラブねじ４１によってスタイラスホルダー４０に
締着されている。
部４８を有し、他端に中空部５０を有している。中実部
４８は、管状のスタイラス４４の開放端に嵌合されるよ
うに直径が縮径されていて、ワイヤ５４を受けるよう中
央の孔５２を有している。ワイヤ５４の一端は、スタイ
ラスホルダー４０の孔を通ってスタイラス４４の外に延
び出ており、他端は、隙間を置いて孔５２を通ってカー
トリッジ４６の中空部５０内に延びている。ワイヤ５４
は、グラブねじ４１によってスタイラスホルダー４０に
締着されている。
【００３７】振動アブソーバーは、ワイヤ５４の自由端
部５８に取付けられた質量５６によって形成されてお
り、中空のカートリッジ４６の内側で振動するよう自由
になっている。プラグ６０はカートリッジ４６を閉鎖し
ており、スピゴット６２が形成されていて、このスピゴ
ット６２にスタイラスボール５が接着されている。振動
ダンパーは、グラブねじ４１を緩めて、スタイラス４４
内のワイヤ５４の長さ、従って、ワイヤ５４の自由端部
５８の長さ、を長くしたり短くすることによって正しい
振動数で振動するように微細に調整される。
部５８に取付けられた質量５６によって形成されてお
り、中空のカートリッジ４６の内側で振動するよう自由
になっている。プラグ６０はカートリッジ４６を閉鎖し
ており、スピゴット６２が形成されていて、このスピゴ
ット６２にスタイラスボール５が接着されている。振動
ダンパーは、グラブねじ４１を緩めて、スタイラス４４
内のワイヤ５４の長さ、従って、ワイヤ５４の自由端部
５８の長さ、を長くしたり短くすることによって正しい
振動数で振動するように微細に調整される。
【００３８】各調整の後、ワイヤ５４はグラブねじ４１
によって締着され、スタイラス４４は、スタイラスおよ
びスタイラス／取付け部の組合せ部分の共振振動数を含
む振動数の領域において振動されて、結果としての振動
の振幅を監視する。スタイラスと振動アブソーバーのこ
の特別な構成によって、５００Ｈｚの共振振動数と、そ
の付近とにおける振動の振幅が十分に減少されたことが
見出された。
によって締着され、スタイラス４４は、スタイラスおよ
びスタイラス／取付け部の組合せ部分の共振振動数を含
む振動数の領域において振動されて、結果としての振動
の振幅を監視する。スタイラスと振動アブソーバーのこ
の特別な構成によって、５００Ｈｚの共振振動数と、そ
の付近とにおける振動の振幅が十分に減少されたことが
見出された。
【００３９】これらの結果が図１２、図１３に示されて
いる。図１２は、質量５６が空所５０の頂面に当接する
まで、質量５６がスタイラスチップ、すなわちスタイラ
スボール５から引上げられる時の、スタイラスの振動の
高振幅（５００Ｈｚでの、５０ｍｖおよび２００ｍｖ間
のプローブ出力）を示している。また、図１３は、質量
５６が空所５０内に４ｍｍ延びた時に、ピーク振幅が、
５００Ｈｚで７０ｍｖ付近のプローブ出力に低下したこ
とを示している。約９５０Ｈｚでの振幅の増大は殆ど取
るに足らないもので、これは、この振動数がプローブの
主共振振動数を越えて良いためである。
いる。図１２は、質量５６が空所５０の頂面に当接する
まで、質量５６がスタイラスチップ、すなわちスタイラ
スボール５から引上げられる時の、スタイラスの振動の
高振幅（５００Ｈｚでの、５０ｍｖおよび２００ｍｖ間
のプローブ出力）を示している。また、図１３は、質量
５６が空所５０内に４ｍｍ延びた時に、ピーク振幅が、
５００Ｈｚで７０ｍｖ付近のプローブ出力に低下したこ
とを示している。約９５０Ｈｚでの振幅の増大は殆ど取
るに足らないもので、これは、この振動数がプローブの
主共振振動数を越えて良いためである。
【００４０】これらの結果は、図１１の実施例の振動ア
ブソーバーが、単振動数で通常の減衰されない動的振動
アブソーバーとして最早作動しないで、その振動振動数
が孔５２の存在、またはワイヤ５４の残りの長さによっ
て、減衰されたり、なんとか低減されたことを示すよう
明らかにしている。
ブソーバーが、単振動数で通常の減衰されない動的振動
アブソーバーとして最早作動しないで、その振動振動数
が孔５２の存在、またはワイヤ５４の残りの長さによっ
て、減衰されたり、なんとか低減されたことを示すよう
明らかにしている。
【００４１】他の形式の減衰手段を使用することができ
る。例えば、質量を磁石にして、カートリッジの金属壁
に対する質量の移動がこれら壁内に渦電流を誘起して運
動を減衰するように出来る。同様な効果が、プラグ６０
を金属にすることで、達成できる。さらに代わりに、中
空カートリッジに油を充填して、シールすることができ
る。
る。例えば、質量を磁石にして、カートリッジの金属壁
に対する質量の移動がこれら壁内に渦電流を誘起して運
動を減衰するように出来る。同様な効果が、プラグ６０
を金属にすることで、達成できる。さらに代わりに、中
空カートリッジに油を充填して、シールすることができ
る。
【００４２】振動アブソーバーが、ワイヤの端部におけ
る質量の形で示されているが、振動に関連して適宜に方
向付けられたコイルスプリングのような他の形式のスプ
リングを使用することができる。
る質量の形で示されているが、振動に関連して適宜に方
向付けられたコイルスプリングのような他の形式のスプ
リングを使用することができる。
【００４３】スタイラス内に振動減衰手段を設けること
によって、直接にプローブスタイラスの振動を減衰する
ことに就いて本発明が説明されたが、例えば、スタイラ
スホルダーやプローブ本体などの、プローブの他の部材
の１つの適宜な空所内に振動減衰手段を設けることによ
って、少なくとも部分的な減衰効果が達成できることが
考えられる。
によって、直接にプローブスタイラスの振動を減衰する
ことに就いて本発明が説明されたが、例えば、スタイラ
スホルダーやプローブ本体などの、プローブの他の部材
の１つの適宜な空所内に振動減衰手段を設けることによ
って、少なくとも部分的な減衰効果が達成できることが
考えられる。
【００４４】
【発明の効果】このように、本発明によれば、工作機械
の中空軸とプローブ本体を介してプローブのスタイラス
に伝達される振動は、スタイラスの空所内に配置された
振動減衰手段によって好適に低減または除去される。
の中空軸とプローブ本体を介してプローブのスタイラス
に伝達される振動は、スタイラスの空所内に配置された
振動減衰手段によって好適に低減または除去される。
【図１】工作機械の中空軸に取付けられるプローブとス
タイラスの概要図である。
タイラスの概要図である。
【図２】非拘束の物質的質量の第１の例を含む本発明の
振動減衰スタイラスの第１の実施例の拡大断面図であ
る。
振動減衰スタイラスの第１の実施例の拡大断面図であ
る。
【図３】非拘束の物質的質量の第２の例を含む本発明に
従った振動減衰スタイラスの第２の実施例の拡大断面図
である。
従った振動減衰スタイラスの第２の実施例の拡大断面図
である。
【図４】標準スタイラスの振動特性を示す図である。
【図５】中空アルミニウムのカートリッジを有する同一
スタイラスの振動特性を示す図である。
スタイラスの振動特性を示す図である。
【図６】カートリッジ内にゴムスリーブを配置したスタ
イラスの振動特性を示す図である。
イラスの振動特性を示す図である。
【図７】スタイラス空間内の別の非拘束の物質的質量と
してのカートリッジ内に多少のガラスダストを配置した
振動アブソーバーの効果を示す図である。
してのカートリッジ内に多少のガラスダストを配置した
振動アブソーバーの効果を示す図である。
【図８】スタイラス空間内の別の非拘束の物質的質量と
しての細断されたワイヤの効果を示す、図７と同様な図
である。
しての細断されたワイヤの効果を示す、図７と同様な図
である。
【図９】本発明の動的振動アブソーバーと座標スタイラ
スを示す拡大断面図である。
スを示す拡大断面図である。
【図１０】スタイラス内の本発明の別の動的振動アブソ
ーバーを示す拡大断面図である。
ーバーを示す拡大断面図である。
【図１１】スタイラス内の本発明のさらに他の動的振動
アブソーバーを示す拡大断面図である。
アブソーバーを示す拡大断面図である。
【図１２】質量が空所頂面に当接するまでスタイラスチ
ップから引上げられる時の、スタイラスの振動の高振幅
を示す、動的振動アブソーバーのスタイラスの振幅の効
果の図である。
ップから引上げられる時の、スタイラスの振動の高振幅
を示す、動的振動アブソーバーのスタイラスの振幅の効
果の図である。
【図１３】質量が空所内に延びた時に、ピーク振幅が低
下したことを示す、動的振動アブソーバーのスタイラス
の振幅の効果の図である。
下したことを示す、動的振動アブソーバーのスタイラス
の振幅の効果の図である。
１ 工作機械の中空軸 ２ プローブ ３ シャンク ４ スタイラス ５ スタイラスボール １０ ステム １２ カートリッジ １４ スピゴット １６ ゴムスリーブ １８ ガラスダスト ２６ 質量 ２８ スプリング ３０ 質量 ３２ スプリング ３４ スプリング ３６ ラグ ４０ スタイラスホルダー ４１ グラブねじ ４２ 溝 ４４ スタイラス ４６ カートリッジ ４８ 中実部 ５０ 空所 ５２ 中央の孔 ５４ ワイヤ ５６ 質量 ５８ 自由端部 ６０ プラグ ６２ スピゴット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファーガソン，グレアム リチャード イギリス ジーエル５ ３エスディー グ ロスターシャ州 ストラウド ロッドボラ フ コロネーション ロード モントロー ズ（番地なし)
Claims (9)
- 【請求項１】 測定プローブと共に用いるためのスタイ
ラスであって、振動減衰手段が設けられる内部空所を有
することを特徴とするスタイラス。 - 【請求項２】 前記振動減衰手段が、非拘束の物質的質
量であることを特徴とする請求項１記載のスタイラス。 - 【請求項３】 前記非拘束の物質的質量が、前記空所の
容積よりも小さい容積を占めていることを特徴とする請
求項２記載のスタイラス。 - 【請求項４】 前記非拘束の物質的質量が弾性スリーブ
であることを特徴とする請求項３記載のスタイラス。 - 【請求項５】 前記非拘束の物質的質量がガラスダスト
であることを特徴とする請求項３記載のスタイラス。 - 【請求項６】 前記非拘束の物質的質量が、細断された
ワイヤであることを特徴とする請求項３記載のスタイラ
ス。 - 【請求項７】 前記振動減衰手段が、減衰されない動的
振動アブソーバーであることを特徴とする請求項１記載
のスタイラス。 - 【請求項８】 前記振動減衰手段が、スタイラスに固着
されたワイヤの自由端における空所内に吊り下げられた
質量を備える動的振動アブソーバーであることを特徴と
する請求項１記載のスタイラス。 - 【請求項９】 前記ワイヤは、前記空所に対して外部の
一点でスタイラスに固着され、かつ前記空所の端壁の細
長い孔を通って前記空所内に延びていることを特徴とす
る請求項８記載のスタイラス。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB9901871.5A GB9901871D0 (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Probe with vibration damped stylus |
| GB9904244.2 | 1999-02-25 | ||
| GB9901871.5 | 1999-02-25 | ||
| GBGB9904244.2A GB9904244D0 (en) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | Prove with vibration damped systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000227321A true JP2000227321A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=26315051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000023072A Pending JP2000227321A (ja) | 1999-01-29 | 2000-01-31 | 振動減衰スタイラスを有するプロ―ブ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6370788B1 (ja) |
| EP (1) | EP1024341A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000227321A (ja) |
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| KR20190094388A (ko) * | 2016-11-29 | 2019-08-13 | 헬무트 휘셔 게엠베하 인스티투트 휘어 엘렉트로닉 운트 메쓰테크닉 | 시험체 표면 내로의 침투체의 침투 이동 중에 측정 신호를 결정하는 측정 시스템, 측정기구 및 방법 |
| WO2021045313A1 (ko) * | 2019-09-05 | 2021-03-11 | 삼성전자주식회사 | 터치펜 |
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| JP2001264050A (ja) * | 2000-03-14 | 2001-09-26 | Mitsutoyo Corp | 微細形状測定装置 |
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- 2000-01-27 US US09/492,291 patent/US6370788B1/en not_active Expired - Fee Related
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