JPS5844302A - 測定プロ−ブ - Google Patents

測定プロ−ブ

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JPS5844302A
JPS5844302A JP57113837A JP11383782A JPS5844302A JP S5844302 A JPS5844302 A JP S5844302A JP 57113837 A JP57113837 A JP 57113837A JP 11383782 A JP11383782 A JP 11383782A JP S5844302 A JPS5844302 A JP S5844302A
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intermediate member
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JP57113837A
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デイビツド・ロバ−ツ・マツクマ−トリ−
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Rolls Royce PLC
Renishaw Electrical Ltd
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Rolls Royce PLC
Renishaw Electrical Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5844302A publication Critical patent/JPS5844302A/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/002—Details
    • G01B3/008—Arrangements for controlling the measuring force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25—Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/26—Movable or adjustable work or tool supports characterised by constructional features relating to the co-operation of relatively movable members; Means for preventing relative movement of such members
    • B23Q1/34—Relative movement obtained by use of deformable elements, e.g. piezoelectric, magnetostrictive, elastic or thermally-dilatable elements
    • B23Q1/36—Springs
    • 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
    • G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

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】 本発明は被加工物を測定するためのプローブに関する。
英国特許第１，５７３，４４７号は座標位置ぎめ装置に
おける被加工物の寸法を測定するためのプローブを開示
しており、これにおいては基体と、軸を有する針ホルダ
と、上記基体に接続した固定領域および上記ホルダに接
続した自由領域を有し上記基体に対して上記ホルダを傾
けあるいは軸方向に動かすように上記ホルダに作用する
変位力に応答するような弾性を有する中間部材と、上記
固定領域と自由領域との間に接続した上記変位力の発生
を検知する検知装置とにより構成されている。
この測定プローブにおける中間部材はホルダの元の位置
からの、例えば１０目のような比較的大きなずれに適合
するように充分な柔軟性を有する。
検知の点からは例えば０．１ｍｍのような小さいずれで
よいが、針と被加工物が係合するとぎの衝突による損傷
を避けるためにこのような比較的大きなずれが与えられ
ているのである。
本発明は部分的変位状態において上記ホルダと上記自由
領域との間に接続してその変位に対応する力で上記ホル
ダをそれに係合させるようになったばね装置を提供する
ものであり、上記ホルダは上記ばね装置に抗して上記係
合から傾斜して軸的に変位可能であり、且つ上記変位力
が消滅するときばね装置Ｋより上記係合にもどるように
なっており、上記ばね装置は上記中間部材の弾性より弱
い弾性を有する。
変位力が生じるζ、この変位力が上記の予め与えられた
負荷より小さい場合にはその力は中間部材により完全に
吸収される。もしこの力が上記負荷を越えると、中間部
材よりもばね装置の弾性が小さいことから針はこのばね
装置によってはｙ完全に吸収される比較的大きなずれを
生じることが出来る。従ってこの中間部材は検知目的に
ついては実質的に単独で設計出来る。特に比較的感度の
高い検知装置を使用出来るのであり、それはこれらが大
きなずれを受けないことおよびばね装置が衝撃の形で変
位力が生じるから変位力に対して検知装置のクッション
として作用するためである。
また検知装置は基体に接続する電気ケーブルを有するか
ら、これらケーブルは大きなずれに加わる必要がないた
め保護される。
次に図面にもとづき本発明の詳細な説明する。
第１図においてプローブ１０は測定器または他の工具の
部分を形成する座標位置ぎめ装置１３のスラー イド１１　、１２により支持されるようになっている。
これらスライドは被加工物１４０表面の位置を検出する
目的をもってプローブ１０と被加工物とを係合させそし
てそれＫよりデータに対する上記表面の位置を決定する
ために被加工物１４に対して可動である。
第２．３図において、プローブ１０は基体加、軸２１Ａ
を有する針ホルダ２１および基体加と針ホルダ２１にそ
れらの間の位置で接続する中間部材ｎを有する。部材ｎ
は軸２１Ａに対して垂直な面Ａ−Ａ内で実質的に伸びる
プレート状部分３１を有する。部材ｎは基体加に固定さ
れる固定半径方向外側領域２２Ａとホルダ２１に接続す
る半径方向内側領域２２Ｂを有する。ホルダ２１は自由
端２３Ａを有する針ｎに固定され、それにより被加工物
１４に係合する。ばね器が予負荷の状態すなわち部分変
位の状態で部材四の自由端２２Ｂとホルダ２１との間に
接続されてホルダ２１をこの予負荷に対応する力Ｆ、で
部材ｎに係合させるように押しつけている。ホルダ２１
と部材ｎの間の係合は部材ｎの領域２２ＢＫ固定されて
ホルダｎに固定された球形要素２６Ｃと係合する３本の
半径方向のＶ溝２６　Ａ　Ｋより限定される座を有する
動的支持体昂で生じる。支持体２６は休止状態における
部材２２士のホルダ２１の位置をきめるものである。自
由領域２２Ｂと基体美の間に配置される検知装置（９）
は針ｎと被加工物１４との係合により針ｎの自由端に作
用する力ＦＷの発生を検知するようになっている。
この実−施例では検知装置父は固定領域２２Ａと基体の
中間に固定すなわち接着された３個の圧電結晶体である
。結晶体父は軸２１Ａのまわりに等間隔で配置されて部
材２２をその半径方向外側領域において基体加に接続さ
せる。この実施例ではこれら結晶体は中間部材の部分を
形成しそして基体加に対してホルダ２１を傾けあるいは
それを軸方向に動かそうとする力に応答することの出来
る弾性構造すなわちストレン感応要素を構成する。結晶
体父のスチフネスはばね部のそれより大である。
第４図において、力ＦＷは０からばね部の力Ｆ５と平衡
する値Ｂまで上昇する。力ＦＷのこの上昇により検知装
置（支）に変位り、が生じそしてこの上昇は夫々の検知
装置からの出力信号３２（第３図）にＯからはじまる対
応する上昇を生じさせる。力ＦＷが０とＢの間にあると
きのプローブの状態を「検出状態」と呼び、この状態で
のプローブの任意位置を「検出位置」と呼ぶ。力ＦＷが
値Ｂを越えてばね部の変位Ｄ２が予負荷変位を越えると
、プローブはオーバラン状゛態となる。−この状態にお
いてばね部のスチフネルが結晶体（資）のそれより小で
あることからホルダ２１は部材ｎに対して、すなわち動
的支持体２６上で傾き、そして針に力Ｆｗの大きな増加
を伴うことなく検出条件におけろそのずれよりかなり大
きなずれが生じる。このように動作中にスライド１１　
、１２によりプローブの検出位置に対するオーバランが
生じるときのプローブまたは被加工物への損傷は避けら
れる。この実施例において力ＦＷの値Ｂは５グラム程度
であり、変位Ｄ１は１マイクロメートルより小であり、
変位Ｄ２はｌＯミリメートル程度である。
図示のように力ＦＷは軸２１Ａを横切る方向である。力
Ｆｗが針の軸方向に作用するとすれば検知装置加はそれ
に対応して応答し、そしてオーバラン条件においてホル
ダｎが部材ｎから軸方向において離れる。いずれ圧して
も力ＦＷが被加工物からプローブの引上げにより消滅す
るとばねが部材ｐを動的支持体部上のその休止位置にも
どしてそしてこれら検知装置がＯ出力条件にもどる。
軸２１人（第３図）のまわりには等間隔で面Ａ−Ａ内ｖ
Ｃ３ＩｌｌＩの検知装置−が配置されており、それらの
出力は座標系の方向ｘ、ｙ、ｚの夫々において針に作用
する方間の弁別を行うための回路部（それ自体は英国特
許第１５！７′＆／４４７号に示されている）Ｋ接続さ
れる。４個以上の検知装置（資）を面Ａ−Ａ内で軸２１
Ａのまわりに配置してもよい。回路部は基体加内に配置
されるクーシング３４（第２図）に配置することが出来
、各検知装置（資）はそれをこの回路に接続するケーブ
ル３５（第２図）を有する。
この構成は検知装置（資）とケーブル３４に、対する良
好な保護を与えるものである。ばね怒は針と検知装置加
の間に設けられているからこのばね部はプローブが被加
工物に対して高速で動かされるとき針に作用すること釦
なる高い衝撃力に対し検知装置３０に対してクッション
の作用をなす。更にケーブル訪はプローブのオーバラン
条件下でも大きくたわむことがない。
５．１第５．６図においてプローブ１１０は基体】２０
、軸１２１Ａを有する針ホルダ１２１および基体１２０
とホルダ１２１の中間に接続する中間部材１２２を有す
る。部材１２２は軸１２１Ａを横切る面Ａ−Ａ内で冥質
的に伸びそして軸ｍのまわりの円に接して伸びる３個の
リム１２７を有する。リム１２７の一端は基体１２０に
固定されて部材１２２の固定半径方向外側領域１２２Ａ
を限定するリング１２８と一体になっている。リム１２
７の他端は部材１２２の自由半径方向内偵領域１２２Ｂ
を限定し且つ動的支持体１２６によりホルダ１２１に接
続する中央本体１２９と一体になっている。ホルダ１２
１は被加工物−１４に：係合する自由端１２３Ａを有す
る針１２３に固定されている。
ばね１２５は予負荷状態すなわち部分的変位状態におい
てホルダ１２１と部材１２２の自由領域１２２Ｂの中間
に接続して予負荷に対応する力Ｆ、でホルダ１２１を支
持体１２６に係合させるように押している。
支持体１２６は休止位置における部材１２２′上のホル
ダ１２１の位置を限定する。自由領域１２２Ａと基体１
２０の間に接続される検知装置１３６は針１２３が被加
工物１４と係合するとき針１２３の自由端に作用する力
ＦＷの発生を検知するようになっている。リム１２７は
それらの固定端のまわりであって面Ａ−Ａ外で弾性的に
曲がることが出来る。リム１２７のスチフネスはばね１
２５のそれより大である。
検知装置１３０はリム１２７の薄くなった部分に固定す
れたストレジゲージである。４個のストレジゲージ１３
０が各リム１２７に設けてあり、これらはそのリムにお
ける曲げストレンを示す単一の出力１３２を発生するよ
うにブリッジ回路１３６として接続される。夫々の回路
１３６の出力は回路３３（第３図）と同様な回路１３３
に接続される。プローブ１１０の検出条件においては力
ＦＷはリム１２７の変位に応答してストレジゲージ１３
０により検知されそしてオーバラン条件ではホルダ１２
１が部材】２２にもたれかかり、あるいはそこから軸方
向に分離する。
第６．７図においてはプローブ２１０は基体２２０と、
軸２２１Ａを有する針ホルダ２２１と、基体２２０とホ
ルダ２２１の間に接続する一中間部材２２２とを有して
いる。部材２２２は軸２２１Ａを横切る面Ａ−Ａ内で実
質的に伸びており、そして軸２２１Ａに関して半径方向
に伸びる３個のリム２２７を有する。リム２２７の一端
は基体２２０に固定され、部材２２２の固定した半径方
向外側領域２２２Ａを限定するリング２２８と一体にな
っている。リム２２７の他端は部材２２２の自由な半径
方向内側領域２２２−Ｂを限定しそして動的支持体２２
６によりホルダ２２１に接続する。ホルダ２２１には自
由端２２　Ｂ　Ａを有しそれにより被加工物１４と係合
する針２２３が固定される。ばね２２５は予負荷状態す
なわち部分的変位状態においてホルダ２２１と自由領域
２２２Ｂの間に接続してホルダ２２１をこの予負荷に対
応する力Ｆ、で部材２２２　Ｋ係合させるように押しつ
げる。支持体２６は休止位置における部材２２２上のホ
ルダ２２１の位置を限定する。自由領域２２Ａと基体２
２０８間に接続する検知装置２３０は針２２３が被加工
物１４と係合するときに針２２３の自由端作用する力Ｆ
Ｗの発生を検知するものである。上記リムは面Ａ−Ａの
外でそれらの固定端のまわりで弾性的に曲がることが出
来る。
検知装置２３Ｑはリム２２７に固定されたストレジゲー
ジである。ストレジゲージ２３０の出力は検知装置１３
０（第５図）の出力と同様に回路２３３により処理され
る。部材２２２はリム２２７が軸２２１　Ａにつ〜・て
半径方向に伸びる点が部材１２２（第５図）とは異って
いる。これは部材２２２の構造を簡単にするが、力Ｆ　
が加わるとリム２２７が曲げおよびテンションの両方で
変位しなければならないから第５図の１２９のような中
央本体によりリム２２７の内端を一緒にすることは本質
的に不可能とするものである。この点に対処するために
リム２２７０半径方向内端は自由とされそして、リム２
２７が変位するときリム２２７とホルダ２２１の間に必
要な非常に少量の相対動作は動的支持体２２６により吸
収される。このため支持体２２６は各リム２２７に夫々
ム材２２１　、２２２に設けられた２個の半径方向の、
互いに対向するＶ溝２２６Ａ　、　２２６Ｂを有する。
球体２２６Ｃ）！Ｖｆｌｌ１２２６Ａ　、　２２６ＢＫ
係合り、、３個のリム２２７において球体２２６Ｃはケ
ージ２２６Ｄにより接続される。リム２２７の変位は溝
２２６　、２２６Ｂ内で回転する球体２２６Ｃにより吸
収される。プローブ２１０の検出条件においては力ＦＷ
はリム２２７の変位に応答スるストレンゲージ２３０に
より検知され、モしてオーバラン条件ではホルダ２２１
が部材２２２にもたれかかりあるいはそれから軸方向に
離れる。
第９２１１図において、プローブ３１０は基体３２０と
、軸３２１Ａを有する針ホルダ３２１と、基体３２０と
ホルダ３２１の間に接続する中間部材３２２とを有する
。部材３２２は軸３２１Ａに対しそれを横切る爾Ａ−Ａ
内で実質的に伸びており、そして軸３２１Ａのまわりに
環形に伸びる３個のリム３２７を有する。
リム３２７の一端は基体３２０と一体となって部材３２
２の固定領域３２２Ａを限定する。リム３２７の他端は
ホルダ３２１に接続する部材３２２の自由領域３２２Ｂ
を限定するプレート３３１と一体となっている。リム３
２７は固定領域３２２Ａにおいて端部のまわりで面Ａ−
Ａの外で弾性的に曲がることが出来る。ホルダ３２１は
自由端３２　Ｂ　Ａで被加工物１４と係合する針３２３
に固定される。ばね３２５は予負荷条件下でホルダ３２
１と部材３２２の自由領域３２２Ｂの間に接続し、この
予負荷に対応する力Ｆｓでホルダ３２１を部材３２２に
係合させるように押しつける。
ホルダ３２１と部材３２２の係合は休止位置での部材３
２２上のホルダ３２１の位置を限定する動的支持体３２
６において生じる。自由領域３２２Ｂと基体３２０との
間に接続する検知装置３３０は針３２３と被加工物１４
との係合により針３２３の自由端に作用する力Ｆｗの発
生を検知する。リム２２７のスチフネスはばね３２７の
それより大である。
検知装置３３０は周知のインダクタンス装置であり、夫
々コイル３３０Ｂの軸に沿って可動の磁心３３０Ａを有
し、この磁心はプレート３３１に、そしてコイルは基体
３２０に夫々固定される。軸３２１人のまわりに等間隔
で３個の検知装置３２０が設けてあり、夫々が出力３３
２を有する。各検知装置のコイル軸は軸３２１Ａと平行
である。出力３３２は回路羽（第３図）と同様の回路３
３３に接続する。プローブの検出状態においては力ＦＷ
はリム３２７の変位に応答する検知装置３３０により検
知され、オーバラン条件ではホルダ３２１は部材３２２
にもたれかかり、あるいはそこから軸方向に離れる。こ
の誘導性検知装置３３０は容量性の検知装置に置きかえ
ることが出来る。他方検知装置３３０はプレート３３１
の動作を示す信号を出すために例えば鏡のようなものを
含む周知の光学装置、で置きかえてもよい。
リム３２７は第１１図に示すように、夫々基体３２０と
プレート３３１とに一体となっている。検知装置３３０
は自由領域３３２Ｂに隣接して配置される。ばね３２５
は部材３２１とピラ３３６とによりプレート３３１に固
定されたプレート３３５との間に配置される。
【図面の簡単な説明】
第１図は座標測定装置の一部を示す概略図、第２図は本
発明の第１実施例の断面図、第３図は第２図の線扉−■
における断面図、第４図は力／変位を示す図、第５図は
本発明の第２の実施例の下面図、第６図は第５図の線Ｍ
−ｗにおける断面図、第７図は本発明の第３の実施例の
断面図、第８図は第７図の線■−■における断面図、第
９図は本発明の第４の実施例を示す断面図、第１０図は
第９図の線Ｘ−Ｘにおける断面図、第１１図は第９図の
実施例の一部を示す図である。 加、　１２０　、２２０　、３２０・・・基体、２１　
、１２１　、２２１゜３２１・・・針ホルダ、ｎｌ、１
２２　、２２２　、３２２・・・中間部材、（資）＃　
１３０　、２３０　、３３０・・・検知装置、郷。 １２５　、２２５　、３２５・・・ばね装置、３１，３
３１・・・プレート状部分、１２７　、２２７　、３２
７・・・リム。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 図面の浄ｉ（内容に変更なし） Ｆｉｇ、２゜ 、ｒｚｙ 手続補正書（方式） 昭和留年ｌθ月／（日 特許庁長官　　着　杉　和　夫殿 ２、発明の名称 測定ゾローブ ３、補屯をする者 ’４ｐ件との関係　特許出願人 口−ルスーロイス、リミテッド 験書のａＳＳ人の欄、姿任状および図面ｌ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、基体（２０，１２０，２２０，３２０）と、軸（２
    １Ａ　。 １２１Ａ　、　２２１Ａ　、　３２１Ａ）を有する針ホ
    ルダ（２１゜１２１　、２２１　、３２１　）と、上記
    基体に接続した固定領域（２２Ａ　、　１２２Ａ　、２
    ２２Ａ、　３２２Ａ）および上記ホルダに接続した自由
    領域（２２Ｂ　、　１２２Ｂ　、　２２２Ｂ。 ３２２Ｂ　）を有し上記基体九対して上記ホルダを傾け
    あるいは軸方向に動かすように上記ホルダ九作用する変
    位力に応答するように弾性を有する中間部材（２２，１
    ２２、２２２、３２２）と、上記固定領域と自由領域と
    の間に接続して上記変位力の発生を検知する検知装置（
    ３０，１３０、２３０。 ３３０）と、を備え、更に部分的変位状態において上記
    ホルダと上記自由領域との間に接続してその変位に対応
    する力（Ｆ３）で上記ホルダをそれに係合させるように
    なったばね装置（２５゜１２！Ｓ　、　２２５　、３２
    ５　’）を特徴として備え、上記ホルダは上記ばね装置
    に抗して上記係合から傾斜的且つ軸的に変位可能であり
    、且つ上記変位力が消滅する時上記ばね装置圧より上記
    係合にもどるようになっており、そして上記ばね装置は
    上記中間部材の弾性より弱い弾性を有するとと（なった
    座標位置ぎめ装置における被加工物（１４）の寸法を測
    定するだめの測定プローブ。 ２前記中間部材（２２，３２２）は前記軸に対してそれ
    に対してｉな面（Ａ−Ａ）に沿って伸びるプ＼、 レート状部分て−Ｑ、３３１）から成り、このプレート
    状部分は前記固定領域（２２Ａ　、　３２２Ａ）を限定
    し且つ間隔をもった位置において前記基体に接続丁奎半
    径方向外側の領域を有しており、そして前記ホルダは前
    記ばね装置により上記プレート状部分と係合するように
    押しつけられるととくに配置されるごとくなった％許請
    求の範囲第１項記載の測定プローブ。 λ前記中間部材（１２２、３２２）は前記ホルダの前記
    軸に対し間隔をもって、横切るように伸びる長いリム（
    １２７、３２７”）から成り、上記各リムはその一端で
    前記基体に接続されており、上記中間部材は上記軸に配
    置されて上記リムの他端に対し固定される中央体（１２
    ９）を含み、上記ホルダは前記ばね装置により上記中央
    体と保合するように押しつけられるととくに配置される
    ごとくなった特許請求の範囲第１項記載の測定プローブ
    。 ４、前記中間部材（２２２）は前記軸に対し半径方向に
    伸びると共に前記基体に固定される半径方向外側端部と
    自白な半径方向内側端部とを有するリム（２２７）から
    成り、前記ホルダは前記ばね装置により上記リムの上記
    内側端部と係合するように押しつけられるととくに配置
    されるごとくなった特許請求の範囲第１項記載の測定プ
    ローブ。 ５、前記リム（３２７）は前記基体と前記プレート状部
    分の半径方向外側領域との間に伸びるごとくなった特許
    請求の範囲第３項記載の測定プローブ。 ６、前記検知装置は前記プレート状の中間部材と前記ペ
    ースの前記間隔をもった位置との間の接続を限定するス
    トレン感応要素（３ｏ）から成るごとくなった特許請求
    の範囲第２項記載の測定プローブ。 Ｌ前記検知装置は前記リムに固定されたストレン感応要
    素（１３０、３２０）から成るごとくなった特許請求の
    範囲第３項または第４項記載の測定プローブ。 ＆前記検知装置は前記自由領域と前記基体との間に配置
    された反発検知装置（３３０）が〜成るごとくなった特
    許請求の範囲第１項または第２項または第５項記載の測
    定プローブ。
JP57113837A 1981-06-30 1982-06-30 測定プロ−ブ Granted JPS5844302A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8120165 1981-06-30
GB8120165 1981-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5844302A true JPS5844302A (ja) 1983-03-15
JPH0139522B2 JPH0139522B2 (ja) 1989-08-22

Family

ID=10522907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57113837A Granted JPS5844302A (ja) 1981-06-30 1982-06-30 測定プロ−ブ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4462162A (ja)
EP (1) EP0068899B1 (ja)
JP (1) JPS5844302A (ja)
DE (1) DE3279249D1 (ja)

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