JPH02201201A

JPH02201201A - 測定ヘッド

Info

Publication number: JPH02201201A
Application number: JP266189A
Authority: JP
Inventors: Alekseev Chudov Vladimil; ウラジミール、アレクセーエウィッチ、チュドフ; Borisov Modestov Mikhail; ミハイル、ボリソウィッチ、モデストフ; I Sergeev Vladimil; ウラジミール、イワノウィッチ、セルゲーエフ; Z Tenenbaum Yuri; ユリー、ザルマノウィッチ、テネンバウム; Solomonovich Shabel Lazare; ラザール、ソロモノウィッチ、シャベル; Davidvich Enkin Lev; レフ、ダビドウィッチ、エンキン
Original assignee: INST MASHNOVED IM AA BLAGONRAVOVA AN SSSR
Current assignee: INST MASHNOVED IM AA BLAGONRAVOVA AN SSSR
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1990-08-09

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、一般に、点の座標を決定することにより種々
の物体の幾何学的パラメータを測定するための装置に関
し、特に測定ヘッドに関する。

本発明は、座標測定機械とＮＣ工作機械に適用できる。

〔従来の技術〕

一つの従来技術の測定ヘッド（イギリス、特許第１，４
４５．９７７号）として知られているものは、支承フラ
ンジを有するハウジングと、一端に接点を有しかつ他端
に三本の半径方向棒を有する測定アームとを備え、前記
半径方向棒が測定アームと直角に配置され、かつ円筒状
接触面および半径方向に配置された軸心を有する支持体
を有し、また三つの接触支承群を備え、各支承群には、
測定アームの支持体の下でハウジングの支承フランジに
載っている一対の球形が組み込まれ、これらの一対の球
形は、共通の電気回路を形成するように支承フランジか
ら電気的に絶縁されている。測定アーム支持体の各々は
、一対の球形を電気的に閉鎖している。接点が被測定物
体く触れると、電気回路が支持体の少なくとも一つで開
き、指令が送られて座標を読み取る。しかしながら、測
定アームの逓減伝動装置と組み合わせて問題の測定ヘッ
ドで実行される、並進運動を電気信号に変換する電気的
接触の概念は、マイクロメータユニットでしか指令実行
のくり返えしを引き起こすことができないし、かつ測定
ヘッドの信頼度が不適当な原因でもある。

もう一つの従来技術の測定ヘッド（ソ連、特許第１，１
６７．４１４号）として知られているものは、支持体を
有するハウジングを備え、このハウジングには、端部に
ソケットがあるスピンドルを有する移動ピックアップが
収容され、また一端に接点を有しかつ他端にソケットを
有する測定アームを備え、この測定アームはその中間部
分に支持体を有し、前記支持体は二つの球形で構成され
、これらの球形の相互の中心線が測定アーム軸心と交差
しかつ前記球形は測定アームの異なる側に位置している
。また、測定ヘッドは、測定アームのソケットとスピン
ドルのソケットの間に置かれた球形を有する。実際には
、ハウジングの支持体は、ハウジング軸線に直径上に配
置された二つのボールである。接点が動くと球形により
スピンドルがそれ自体の軸心に沿って変位し、そしてピ
ックアップが、スピンドル移動量に対応する信号を送る
。

しかしながら、考慮中の測定ヘッドは測定アームの旋回
角度が小さすぎるため信頼度が不十分である。

さらにもう一つの従来技術の測定ヘッド（Ｖ。

Ａ、　Ｃｈｕｄｏｖ　　その他「機械工学における寸法
制御」Ｍａｓｈｌｎｏｓｔｒｏｅｎｌｅ　ｐＨ，モスコ
ー、１９８２．Ｐ。

１４６、第１０３図（ロシアで））として知られている
ものは、フランジを有するハウジングと、一端に接点を
有しかつ他端に支承要素を有する測定アームとを備え、
前記支承要素は所定の位置に保持されかつハウジングフ
ランジに載っており、また測定アームがそれ自体の軸心
を中心として回転しないように防止するユニットと、前
記測定アームに取りつけられた測定アーム心出しユニッ
トと、スピンドルが設けられている測定変換器とを備え
、前記／Ｔ？１定変換器は、スピンドルが測定アームと
相互に作用するのに自由であるようにハウジングに収容
され、スピンドルは測定アームと同軸に配置されている
。測定アームがそれ自体の軸心を中心として回転しない
ように防止するユニットが前記アームに取りつけられ、
かつハウジングに連接されている。問題のＭｊ定ヘッド
には、測定アーム心出しユニットと、測定アームがそれ
自体の軸心を中心として回転しないように防止するユニ
ットとが構造的に一体化され、かつ測定アームとハウジ
ングに取りつけられた膜として作られている。しかしな
がら、膜は接点の半径方向および軸方向移動を抑制し、
すなわちその停止深さを減少させ、従って測定ヘッドの
作用信頼度に全体として不利な影響を与えする。さらに
、接点が過度に移動すると、膜またはｎ１定アームが破
損することになる。

〔解決しようとする課題〕

本発明の主目的は、測定アーム心円し手段の適切な配置
により停止深さを増加させ、かつそれによって測定ヘッ
ドの作用信頼度を増すことができるような構造配置を有
する測定ヘッドを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するには、フランジを有するハウジン
グと、一端に接点を有しかつ他端に所定の位置に固定さ
れた支承要素を有する２１ＰＪ定アームとを備え、前記
支承要素はハウジングのフランジに載っており、また４
−１定アームと同軸に配置されたスピンドルを有する測
定変換器を備え、この測定変換器は、スピンドルがａ１
１定アームと相互に作用できるようにハウジングに収容
され、また測定アームがそれ自体の軸心を中心として回
転しないように防止するためのユニットを備え、前記ユ
ニットは測定アームに取りつけられかつハウジングに連
結され、またａｌｌｌｌ−ムに固定された測定アーム心
円しユニットを備えた測定ヘッドにおいて、本発明によ
り、測定アーム心円しユニットをスピンドルに連結すれ
ばよい。

一対の球形要素をスピンドルの端部に固定することによ
り、二対の相互作用する球形要素で構成されたａｌｌ定
アーム心出心円ニットがスピンドルに連結されると共に
、他方の対の球形要素が支承要素に取りつけられ、かつ
ｎ１定アーム心出しユニットは、同時に、ｉｌｌｌｌ−
ムがそれ自体の軸心を中心として回転しないように防止
するユニットとして役立つ。

ソケットおよびこれらのソケットに嵌められたボールと
して作られた測定アーム心円しユニットを、ソケットの
一方をスピンドルの端部に位置させることによりスピン
ドルに連結すると共に、他方のソケットを測定アームの
端部に位置させ、またａｌｌＪ定アームがそれ臼体の軸
心を中心として回転しないように防止するユニットが、
本質的に、ハウジングおよびａｌｌｌ定アームに固着さ
れた弾性カップであるのが好都合である。

本ａＰ１定ヘッドは、単一座標測定変換器を用いること
ができる可能性のため増加した無定形可能性を特徴とし
、それによりＮＣ工作機械の測定速度をより高（するこ
とができる。より高い測定精度と整合性は、測定ヘッド
の軸方向に対称な配置により達成でき、それにより精密
工作機械および座標ａｐｌ定機械に適用することができ
る。本測定ヘッドは、ＮＣ工作機械に適用したときに信
頼性がありかつ長い寿命をＨする。移動長さが接点停止
の深さに対応するスピンドルを有する測定変換器を用い
ることにより、この測定ヘッドの測定範囲を容易に広げ
ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の特定の実施例を付図により説明する。

測定ヘッドは、フランジ２を有するハウジング１（第１
図）と、Ａ−１定アーム３を有し、この測定アーム３は
一端に接点４を有しかつ他端に所定の位置に固定された
支承要素５を有する。スピンドル７を有するａｐｌ定変
定器換器６スピンドル７がａｌ定アーム３と相互に作用
できるようにハウジング１に収容されていると共に、ス
ピンドル７は測定アーム３と同軸に配置されている。ス
ピンドル７は、７１ｐ１定力を発達させる化１定変換器
６の弾性部材（第１図では省略）に連接されている。Ｉ
ｏ１定アーム心出心円ニットが、二対の相互作用する球
形要素８，９および１０．１１（第２図）で構成された
サドル対として作られている。その上、測定アーム心円
しユニットはスピンドル７（第１図）に連結されかつｉ
’１ｌｌｌ定アーム３に固着されている。測定アーム心
円しユニットをスピンドル７に連結するには、一対の球
形要素１０（第２図）、１１をスピンドル７（第１図）
の端部に固着すればよく、一方他の対の球形要素８．９
を支承要素５に保持する。球形要素８，９と１０．１１
（第２図）は、例えば接若または溶接により固定される
。サドル対のいくつかの他の実施例、例えば対向して配
置された二対の円錐体、または二対の円筒体（図示省略
）も可能である。

測定ヘッドは、また測定ヘッド機構を汚れないように保
護するカップ１２（第１５図）を有する。

測定アーム心出しユニットは、同時に、測定アームがそ
れ自体の軸心を中心として回転しないように防止するユ
ニットでもある。このユニットは測定アーム３に固着さ
れかつスピンドル７を介してハウジング１と機械的に関
連している。ｎ１定ヘツドの作用の円滑さを増すために
、フランジ２の表面１３が特別な材料で被覆されている
。

測定アーム心出しユニットと、Ｊ？Ｊ定アームがそれ自
体の軸心を中心として回転しないように防止するユニッ
トの別の実施例が第３図に示されている。その実施例に
よれば、測定アーム心出しユニットはソケット１４，１
５、例えば測定アーム３とスピンドル７の端部にそれぞ
れ位置しているテーパー状ソケットと、これらのソケッ
ト１４゜１５に嵌合したボール１６として作られている
。

測定アームをそれ臼体の軸心を中心として回転させない
ように防止するユニットは、特に、ハウジング１と測定
アーム３に直接固定された弾性カップ１７である。この
カップは１７は、同時に、水分や異物が、そこに侵入し
ないようにするハウジング１の保護手段として役立つ。

測定ヘッドは次のように作用する。

ハウジング１（第１図）を、工作機械の座標ｎ１定装置
、座標測定機械またはロボットの可動部材に固定し、そ
して予め設定された速度でＤＩ定物体（図示省略）へ前
進させる。接点４が被測定物体と接触する前には、支承
要素５の環状面がスピンドル７の作用を受けてフランジ
２の上に載っていると共に、測定アーム３が、球形要素
８．９゜１０．１１（第２図）によりまたは測定アーム
３とスピンドル７のソケット１４．１５にそれぞれ載っ
ているボール１６（第３図）により心出しされている。

測定アーム３（第１図）は、球形要素８．９，１０．１
１　（第２図）によりまたはカップ１７（第３図）によ
りｆｉ１１定アーム自体の軸心の周りに回転しないよう
に保たれている。スピンドル７は、ずっと伸ばされてい
る。

接点４（第１図）が被測定物体に触れるや否や、測定ア
ーム３が支承要素５の一点でフランジ２の上に載りなが
ら回動する。その結果として、スピンドル７が他方の末
端位置に移動し、かつ測定変換器６が位置信号を送り出
し、この位置信号を考慮して、座標測定装置（図示省略
）の可動部材の座標位置が前記座標測定装置の制御シス
テムにおいて読み取られる。本発明の測定ヘッドは、十
字形を含めてどんな形状の接点４を備えてもよい。

〔発明の効果〕

スピンドル７への測定アーム心出しユニットの連結およ
びスピンドル７を介してハウジング１とのその機械的関
連に貢献する、本発明による測定アーム心出しユニット
の配置によれば、接点４はその深い停止を許しながら広
い範囲内で半径方向と軸方向の運動を行なうのに自由で
あり、その際、測定ヘッド機構が損傷しないように防止
され、それによりその作用の信頼度が増し、かつアナロ
グ信号を送ることができる測定変換器６を備えたそのよ
うなｎ１定ヘツドの測定範囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による、相互作用する二対の球形要素と
して、測定アーム心出しユニットと、測定アームがそれ
自体の軸心の周りを回転しないように防止するユニット
とを示す測定ヘッドの縦断面図、第２図は本発明による
、第１図の線■−■に沿って切断した断面図、第３図は
本発明による、二つのソケットおよびそこに嵌められた
ボールとしての測定アーム心出しユニットを示す測定ヘ
ッドの縦断面図である。図中符号１・・・ハウジング、２・・・フランジ、３・・・測定
アーム、４・・・接点、５・・・支承要素、６・・・ｎ
１定変換器、７・・・スピンドル、８，９，１０．１１
・・・球形要素、１２・・・カップ、１３・・・フラン
ジ２の表面、１４゜１５・・・ソケット、１６・・・ボ
ール、１７・・・弾性カップ。Ｈ−’１１１−．４

Claims

【特許請求の範囲】１、フランジ（２）を有するハウジング（１）と、一端
に接点（４）を有しかつ他端に所定の位置に固定された
支承要素（５）を有する測定アーム（３）とを備え、前
記支承要素がハウジング（１）のフランジ（２）に載っ
ており、また測定アーム（３）と同軸に配置されたスピ
ンドル（７）を有する測定変換器（６）を備え、この測
定変換器（６）は、スピンドル（７）が測定アーム（３
）と相互に作用できるようにハウジング（１）に収容さ
れ、また測定アーム（３）がそれ自体の軸心を中心とし
て回転するのを防止するようになっているユニットを備
え、前記ユニットは測定アーム（３）に取りつけられか
つハウジング（１）と関連しており、また測定アーム（
３）に取りつけられた測定アームに心出しユニットを備
えた測定ヘッドにおいて、測定アーム心出しユニットが
スピンドル（７）に連結されていることを特徴とする測
定ヘッド。２、二対の相互に作用する球形要素（８、９と１０、１
１）で構成された測定アーム心出しユニットが、球形要
素のうちの一対（１０、１１）をスピンドル（７）の端
部に固定することによりスピンドル（７）に連結される
と共に、球形要素のうちの他方の対（８、９）が支承要
素（５）に固着され、測定アーム心出しユニットが同時
に、測定アームをそれ自体の軸心を中心として回転させ
ないように防止するユニットであることを特徴とする、
請求項１に記載の測定ヘッド。３、ソケット（１４、１５）および前記ソケットに嵌め
られたボール（１６）として作られた測定アーム心出し
ユニットが、ソケット（１５）をスピンドル（７）の他
端に位置させることによりスピンドル（７）に連結され
ると共に、他方のソケット（１４）が測定アーム（３）
の端部に位置し、かつ測定アームをそれ自体の軸心を中
心として回転させないように防止するユニットが、本質
的にハウジング（１）と測定アーム（３）に固着された
弾性的なカップ（１７）であることを特徴とする、請求
項１に記載の測定ヘッド。