JPH0585841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、支持体と、支持体に対して移動可能
な腕とを備え、前記腕が第一要素、第二要素およ
び第一および第二要素に取り外し可能な仕方で連
結された第三の中間要素とを有し、また被検査部
片に接触させるために可動腕の第一要素に固定さ
れたフイーラと、可動腕の位置に応答して信号を
発するようになつている検出手段とを備え、中間
要素が、プローブを、フイーラや可動腕の第一要
素に対する偶然の衝撃から保護するために破損す
るようになつている区分を有する、機械部品の直
線寸法を検査するためのプローブに関する。

すでに、同等の測定機械、研削機械、機械加工
センタ、数値制御される旋盤やベンチゲージで使
用される、位置変換器を備えた測定ヘツドや、接
触検出または“タツチートリガー”型ヘツドが知
られており、これらのヘツドには、フイーラまた
は可動腕の一層露出した部分に突き当る偶然の衝
撃の結果として、ヘツドに回復できないまたは重
大な損傷が起こるのを防止するようになつている
安全装置を備えた可動腕がある。

最初の型式の安全装置は、英国特許第1271841
号明細書に記載された測定ヘツドに開示されてい
る。このヘツドでは、可動針棒が、分離可能な弾
性継手により連結された二つの部分を有し、前記
弾性継手が、板ばねにより付勢されたボールと円
板を有する。円板軸線に対し垂直な方向に沿つて
突き当る十分に激しい打撃により、円板を担持す
る針棒の部分と針棒の下縁が分離する。これが起
こると、その部分が作用位置に再び係合すること
ができる。この解決は、可動針の分離可能な部分
の十分正確で安定したかつ繰返し可能な位置決め
を保証できないという不都合に陥りやすい。さら
に、この弾性継手安全装置は、針の下縁が針の軸
方向に沿つて衝突される場合に効能がない。

米国特許第3122838号および第4238886号明細書
に開示された測定ヘツドに用いられた他の型式の
安全装置では、可動腕の二つの部分の間に位置す
る摩擦装置を設けている。これらの装置も種々の
不都合に陥りやすい。これらの装置は、起りうる
あらゆる衝突方向での打撃の結果として損傷が起
こらないように防止するには有効でなく、かつ作
業者に注意されないで見過ごすような容易に感知
できないゼロー設定ドリフトを起こすことがあ
り、その結果作業者が何も行動せず、測定ヘツド
により検出される不正確な測定値に頼ることにな
る。

第三の型式の安全装置が米国特許第3250012号
明細書に記載された測定ヘツドに使用されてい
る。このヘツドの可動腕またはスピンドルは縮少
した首部を有していて、スピンドルが、少なくと
もその軸心に対して横方向に沿つて突き当る衝撃
の結果としてぽきんと折れるように保証されてい
る。この解決の欠点は、首部が破損した場合にス
ピンドル全部を取り代える必要があることと、ス
ピンドルの軸方向に沿つた衝撃に対して保護がな
いこととにある。

米国特許第3520063号明細書には、特許請求の
範囲第１項の従来技術の部分に従つているゲージ
ヘツドが開示されているが、これは第四の型式の
安全装置を構成する。この安全装置は、両端が可
動腕の二本の軸にねじ込まれていて、かつ破損が
起こる中間区分を有する犠牲スタツドからなる。
この安全装置は、可動腕の二本の軸の間の、相当
に剛性があるが十分にもろい結合のような利点が
得られ、かつスタツドの破損が起こつた場合に、
ただスタツドを取り代えることによりヘツド能率
を再設定することができる。一方では、安全スタ
ツドは、（可動腕およびスタツドの長手方向軸線
に沿つて向けられた）軸方向負荷に対して保護し
ない。

本発明は、前述したいずれの不都合によつても
影響を受けない安全装置を備えたゲージヘツドま
たは“タツチトリガー”ヘツドを設けることを意
図している。

さて、いくつかの実施例を、非限定例として与
えられた付図により詳細に述べる。図中、同一の
または均等な部品には同じ参照数字を付してあ
る。

第１図には、後述する安全装置を除いてそれ自
体周知の、ゲージヘツド１からなるプローブを示
してある。ヘツド１は箱形の支持ケーシング２を
有し、この支持ケーシングは、ヘツド１を、部片
３の外径を検査するための測定位置へ搬送するス
ライダに締め付けられ、その間部片が研削機械の
砥石車により研削される。

スライダ、研削機械および砥石車は、簡単にす
るために図面に示していない。

ヘツド１が二つの腕４と５を有し、これらの腕
は、ケーシング２に回動可能に取りつけられ、か
つ腕の端部に、部片３の表面に接触するようにな
つているフイーラ６と７を担持している。可動腕
４と５は同様であるから、上方の可動腕４だけに
ついて述べる。腕４は、基本的にケーシング２内
に位置していてケーシングに枢着された第一要素
８を有する。第一要素８はケーシングの側面開口
を通つている。側面開口（図示省略）は可撓性ガ
スケツト（図示省略）により密封され、これによ
り腕４の旋回測定変位が可能となる。フイーラ６
が腕４の第二要素９の一端に固定されている。要
素８と９−これらは予め固定された間隔で配置さ
れた二本の平行な幾何学的軸線を区画している−
は、実質的にヘツド１の長手方向軸線に沿つて、
すなわちフイーラ６と７の変位方向に対してほぼ
垂直な方向に延びている。

腕４は、要素８と９の間に位置した第三要素１
０を有し、この第三要素は、要素９のようにケー
シング２の外側に配置されている。要素１０は、
要素８と９により区画された軸線に対し垂直な幾
何学的軸線を区画し、かつフイーラ６を担持する
端部と反対側の要素９の端部にねじ１１により結
合された上端部を有する。要素１０の下端が、ね
じによりケーシング２の外側の要素８の端部に結
合されている。要素８，９および１０は、また、
これらの要素を互いに結合するときに、これらの
相互の部分を正確に区画するための機械的当接部
（図示省略）を有する。

ケーシング２に、およびその内側に位置した可
動腕４と５の端部には、点線で概略的に示されか
つ参照数字１３を付した一つまたは二つの位置変
換器の要素が結合されており、これらの要素は、
参照値または公称値に対して部片３の直径の偏向
を表示する信号を発する。

中間要素１０が、フイーラ６または可動腕４の
一層露出した部分、すなわち要素９に対する偶然
の打撃に関して安全装置となるように構成されて
いる。実際に、要素１０には、長方形または正方
形の横断面を有する上方および下方区分と、他方
の二区分と一体であるが、最初減少してそれから
増加する直径の内形横断面を有する中間区分とが
ある。比較的小さい直径区分１４は弱化区分を形
成しており、その弱化区分では、前述した打撃
が、区分１４がないときに相当なまたは回復でき
ない損傷をヘツド１に惹起できるほど激しく突き
当る場合に腕４の破損が起こる。要素１０は、無
視できるほどの可撓性があるが、かなりもろい材
料で作られていて、正常の使用状態の下で起こり
うる応力より大きい応力が発生する場合に区分１
４の破損を引き起こす。要素１０の上方および下
方区分に、要素１０の中間区分を収容する螺旋ば
ね１５の端部が固定され（例えば溶接され）てい
る。従つて、区分１４の破損が起こつた場合に、
要素９が落下しないで、ばね１５により要素８に
付着したままであり、その結果ばね１５が補助安
全装置となる。

実際に、ばね１５により、要素９が、砥石車ま
たは研削機械の他の可動部品近くの、近ずきにく
いまたは危険な場所に落下しないように防止され
る。

以上の記載から、および第１図を参照すれば、
フイーラ６または要素９の偶然の衝撃で起こつた
力の方向がどちらかであつても、安全装置が有効
に介在することが理解されよう。

実際に、弱化区分１４は、フイーラ６から離れ
ていて要素９の軸線に対して異なる位置（すなわ
ち、垂直に）位置した要素１０の幾何学的軸線と
一致する対称軸を区画する。

例えば、部片３を−ローデングまたはアンロー
デング操作の途中に−要素９に対し落した結果と
して、要素１０の破損が起こるときはいつでも、
要素１０の二つの端区分を分解して、要素８と９
に新しい要素１０をその関連したばね１５と共に
連結することによりヘツド１０の能率を簡単で迅
速なかつ安価な方法で再設定することができる。

第２図と第３図に示した、可動腕４ａに使用さ
れる安全装置は、基本的には長方形または正方形
断面の棒からなる中間要素１６を有し、この要素
は斜めの切断により二つの部分１６ａ，１６ｂに
分割されている。二つの部分１６ａと１６ｂが接
着剤１７により一緒に接着されており、この接着
剤は無視できる弾性を有するが適当なもろさを有
するので、壊れるようになつている区分を形成す
る。この区分は、要素８，９および１６の幾何学
的軸線に対して傾斜した幾何学的軸線を有する。
さらに、中間要素１６が横貫通孔１８を有し、こ
の貫通孔に戻りばね１９が収容され、戻りばね１
９の両端が、孔１８の端部に位置した二枚の板２
０と２１に連絡されている。ばね１９は、第１図
に示したばね１５の作用と同様な作用を果たす。

第４図と第５図に示した可動腕４ｂは、基本的
には長方形または正方形断面の棒で作られた中間
要素２２を有し、この要素が棒の軸線に対し垂直
な切断により二つの部分２２ａと２２ｂに分割さ
れている。二つの部分２２ａと２２ｂは接着剤２
３により一緒に接着されており、その接着剤がこ
の場合にも、予め固定された破損区分を形成す
る。二つの部分２２ａと２２ｂがまた、軸方向に
連通する二つの盲孔２４と２５を有し、その盲孔
には、両端を接着剤２７により部分２２ａと２２
ｂに固定された鋼線２６が収容されている。鋼線
２６の自由区分の長さが、要素２２の対応部分の
長さより大きい。鋼線２６は、接着剤２３により
区画された区分の破損が起こるときはいつでも要
素９が落下しないように防止するので、別の安全
手段として役立つことは自明である。要素２２に
より設けられた安全装置はまた、フイーラ６また
は要素９に突き当る偶然の打撃により起こる力の
方向がどちらであつても有効である。実際に、こ
れらの力は、常に要素２２の切断の区分の中心に
関してモーメントを生ずる。

第６図に示したヘツド３０が、可動腕３２を支
持する円筒状支持ケーシング３１を有し、可動腕
３２は、ケーシング３１の外側に配置された一端
にフイーラ３３を担持している。ヘツド３０は、
後述する安全装置を除いて、それ自体周知の型式
であり、かつゲージヘツドまたは接触検出ヘツド
（タツチ・トリガー・プローブ）であることがで
きる。腕３２は一方向、二方向または三方向に沿
つて、またはどんな方向に従つても移動可能であ
る。休止位置からの可動腕３２の変位を測定する
ことができるし、またはそれぞれ、休止位置から
可動腕３２が離隔するのを、可動腕３２およびケ
ーシング３１と関連した手段３４により検出する
ことができる。点線で概略的に示したこれらの手
段３４は、位置変換器、電気的スイツチ、または
均等な装置からなることができ、かつ状況に依存
して、可動腕３２の位置により一つまたは複数の
信号を発する。ヘツド３０がタツチトリガープロ
ーブであれば、一つまたは複数の信号がオン−オ
フタイプであるのは明らかである。休止位置で
は、可動腕３２の幾何学的軸線がケーシング３１
の軸線と一致する。検出手段３４がケーブル３５
により−直接または無線継手（誘導、光学、無線
周波継手など）を介して−電源、検出表示部、お
よび制御ユニツト（図示省略）に接続される。腕
３２は、密封ダイヤフラム３７の孔を通る第一要
素３６を有し、密封ダイヤフラム３７は腕におよ
びリング３８に固定され、リング３３が次いでケ
ーシング３１の一端に結合されている。ケーブル
３５を通す孔を有する密封板３９がケーシング３
１の他端に結合されている。腕３２の第二要素４
０がフイーラ３３を担持し、要素４０が一実質的
に円筒状スタツド４１からなる−中間要素により
要素３６と連結されている。要素３６と４０およ
びスタツド４１は、腕３２の軸線と一致する同じ
幾何学的軸線を有する。

第７図と第８図に示したスタツド４１は、要素
３６と４０の関連したねじ孔にねじ込むことがで
きる二つのねじ付端部４２および４３と、スタツ
ド４１を要素３６，４０に錠止するための工具ま
たはキーの挿入用座を区画する二つの面取り区分
４４および４５と、中間区分４６とを有する。中
間区分４６は、中間区分４６の二つの楕円区分を
区画する斜めの切断により二つの部分４６ａと４
６ｂに分割されている。二つの部分４６ａと４６
ｂは、接着剤を二つの楕円区分の間に広げること
により得られた継目４７により互いに結合されて
いる。

接着剤は、無視できるほど弾性があるがもろい
結合を保証するように選択して、フイーラ３３ま
たは要素４０が、要素３６，４０またはケーシン
グ３１内に位置したヘツド３０の要素を損傷しう
る力で偶然に衝突されたときはいつでも区分４６
ａと４６ｂを分離させる。

部分４６ａと４６ｂには、整合された二つの横
貫通孔４８と４９が区画され、これらの貫通孔が
戻り螺旋ばね５０を収容しており、螺旋ばねの両
端が二つの板５１と５２に連結され、これらの板
がばね５０により中間区分４６の外面に押圧され
ている。

ヘツド３０の正常の使用条件の下では、スタツ
ド４１が剛性部材として作用する。なぜなら、ス
タツドの材料と接着剤が無視できる弾性を有する
ように選択されるからである。どんな方向の力で
あつてもその方向の力を起こす、フイーラ３３ま
たは要素４０に突き当る異常に激しい打撃の結果
として、部分４６ａと４６ｂを連結する接着剤が
突然に屈服し、これらの部分を分離させる。ばね
５０は、戻りばねであり、従つて二つの部分４６
ａと４６ｂを互いに押圧しようとする傾向があ
り、接着剤を圧縮するので、接着剤の破損後も作
用状態のままであり、このようにして、要素４０
−要素３６に結合されたままである−の落下を防
止する。

スタツド４１の破損後、その両端を−キーによ
り−要素３６，４０から外して、スタツド４１を
修理することにより、または新しいスタツドを取
り付けることにより可動腕３２の完全性を再設定
することができる。前に用いた同じキーを用いて
まず新しいスタツドを要素４０に結合し、それか
ら要素３６に結合することができる。

ヘツド３０の周囲の使用条件が、接着剤接合部
分４６ａと４６ｂに不利益な影響を与えうる、切
削作業に必要な冷却剤または他の流体を見越して
いる場合には、継目４７の外面に適当な種類のペ
イントまたは保護エナメルを塗布できる。同じ予
防措置を、第２図と第４，５図に示した安全装置
にも取ることができるのは明らかである。

連結継目４７がスタツド４１に対して非対称で
あるように実現することが重要である。すなわ
ち、連結継目が、スタツド４１、要素３６および
要素４０の軸線に対して傾斜した幾何学的軸線を
区画し、この軸線はフイーラ３３から限定された
距離（ゼロと異なる）を置いて通る。継目４７
は、軸方向負荷があるときでさえ、すなわちスタ
ツド４１の幾何学的軸線に沿つて作用する力を発
生する衝撃が起こるときでもその機能を果たす。
実際に、これらの衝撃は継目４７に切断力を生じ
させる。

第１図〜第８図に示したヘツドを、フイーラを
担持する可動腕の要素の落下が著しい不都合を引
き起こすはずがない位置に配置してある場合に
は、ばね１５，１９または５０、または線２６の
ような付加的な安全手段を備えた安全装置を使用
する必要がないのは明らかである。

他の変形例は、すべての安全装置において、安
全破損にさらされる二つ以上の区分または継目を
設けることにある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの適用型式の好ましい実施例によ
る、二つの安全装置を備えた、直線寸法−特に研
削作業中に機械部片の直径−を検査するための二
つのフイーラを有するゲージヘツドの側面図、第
２図は第一の変形例による安全装置を備えた、第
１図のヘツドの可動腕を異なる尺度で示した部分
縦断面図、第３図は第２図の可動腕を右から左へ
見た側面図、第４図は他の変形例による安全装置
を備えた、第１図に示したヘツドの可動腕を第２
図および第３図と同じ尺度で示した部分縦断面
図、第５図は第４図に示した可動腕を右から左へ
見た側面図、第６図は少なくとも部分的に第２図
および第３図の安全装置と類似した安全装置を備
えた、特に機械加工センタや数値制御旋盤に適用
される、可動腕を有するヘツドの斜視図、第７図
は第６図の安全装置を部分的に断面して示した
図、第８図は第７図の安全装置を第７図の線Ａ−
Ａに沿つて切断した水平断面図である。 １，３０……プローブ、２，３１……支持体、
３……被検査部片、４，５，２２……可動腕、
６，７，３３……フイーラ、８，３６……第二要
素、９，４０……第一要素、１０，１６，２２，
４１……第三の中間要素、１３，３４……検出手
段、１４，１７，２３，４７……区分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持体２と、 支持体２に対して移動可能な腕４，５とを有
   し、この腕は、 第一要素８と、 長手方向軸線を定める第二要素９と、 前記第一要素８および第二要素９に取外し可能
   な態様で連結され幾何学的軸線を定める第三の中
   間要素１０と、 被検査部片３に接触させるために可動腕４，５
   の第二要素９に対し固定されたフイーラ６，７
   と、 可動腕４，５の位置に応答して信号を発するよ
   うになつている検出手段１３と、 を有しているとともに、 前記中間要素１０は、 前記第一および第二要素８，９の一方にそれぞ
   れ取外し可能に連結された２つの端部部材と、 前記２つの端部部材を互いに結合し、前記幾何
   学的軸線とほぼ直交する、破損しうる断面１４か
   らなる結合部分と、 を有し、前記中間要素１０は、可動腕４，５のフ
   イーラ６，７と第二要素９に対する偶然の衝撃か
   らプローブ１を保護するために、前記結合部分の
   前記断面１４において破損しうるようになつてい
   る、機械部片の直線寸法を検査するためのプロー
   ブにおいて、 前記幾何学的軸線は、前記長手方向軸線を含む
   あらゆる方向の衝撃からプローブ１を保護するた
   めに、前記第二要素９により定められる長手方向
   軸線とは異なつた方向でかつフイーラ６，７から
   離れた位置に設けられていることを特徴とするプ
   ローブ。 ２ 前記幾何学的軸線は前記長手方向軸線を横切
   つていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のプローブ。 ３ 前記中間要素１０は、前記断面１４の破損後
   作用状態のままで残るようになつている補助安全
   装置１５を有する、特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のプローブ。 ４ 前記補助安全装置は、可動腕４，５の第一要
   素８と第二要素９を互いに連結したまま維持する
   ようになつているばね１５を有する、特許請求の
   範囲第３項記載のプローブ。 ５ 前記中間要素１０が、ねじ結合１１，１２に
   より可動腕４，５の第一要素８と第二要素９に連
   結されている、特許請求の範囲第１項から第４項
   までのうちのいずれか一つに記載のプローブ。