JPS60138410A - 直線寸法の検出ヘツド - Google Patents

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１ 本発明は、サポート、サポートに関して可動で長手軸心
を規定しているアーム、可動アームの一端に配置された
探子、アームをサポートに接続する接続装置であって、
長手軸心に対し、て垂直に伸び、その１つがサポートに
接続され、別のカアームに接続されている複数の部材と
、これらの部材の相対変位を可能にする支点とを有し、
その変位が長手軸心に関して横切る少なくとも１つの軸
心を中心とした主に単なる相対回転から成っている接続
装置、可動アームの休止状態を規定するスラスト装置、
および可動アームの休止状態からの変位に関する検出装
置から構成されたワークの寸法のような直線寸法の検出
ヘッドに関する。

〔従来技術と問題点〕

機械加工されたワークあるいは機械加工すべきワークお
よび工具の直線寸法を検出するヘッドをターニング機械
および加工センターに備える傾向が高くなっていること
が知られている。これらの　′検出ヘッドは普通、ワー
クおよび工具と接触するために用いられる探子を支持す
るアーム、サボート、アームをサポートに接続し一軸心
あるいは数軸心に沿う探子の変位を可能にする接続装置
、および検出装置から構成されている。検出装置は、測
定信号（普通は比較形式）を発生する位置変換器、ある
いは探子とワーク（あるいは工具）との機械的な接触が
生じた際に開く電気接点を有する。

後者の場合電気接点の開放は、検出ヘッドおよびないし
ワークおよびないし工具が配置されているａ椋工具スラ
イダと連動して変換器で発生された測定１８号の読み取
りを制御する論理信号を発生するＯ 上述の用途に対して採用される検出ヘッドに対しては健
全性および反復性が基本的に要求される。

更に検出ヘッドの寸法はしばしば、特別な接続装置の形
式にすべき空間および、特に工具の交換のため自動＠置
を備えたラッチに関して概榊工具の中に収容するための
都合から小さくなけれはならない。

これらの検出−・ラドに対する別の重要な要求は、（測
定ヘッドに関する限り）大きな値の測定範囲を得るため
およびないし安全の理由のために可動アームの変位が幾
分の大きな振幅であることにある。勿論検出ヘッドの全
寸法が非常に小さければ、検出ヘッドの健全性および反
復性を同時に保証した状態で可動アームの長い変位を得
ることは難しくなろう 周知の検出ヘッドはこれらの矛盾する要求を満足に妥協
させていない。

実際反復性が過度の遊びおよび電気構成要素の中の望ま
しくない動きによって損なわれるか、あるいは変位の振
幅が検出ヘッド自体の寸法により制限されろう １９８１年１１月２０日付は出願のイタリア特許出願第
３５７８１７１（１号明細書には、アームをサポートに
接続する装置が、可動アームがそこを中心として回転変
位できる支点を規定する薄肉部を持った一体部材によっ
て形成されているような測定ヘッドが記載されている。

しかしその構造形式のためにそれらの支点は小さな振幅
の角運動を可能にし、大きな値の測定範囲を得るために
は、一体部材および従って検出ヘッドに対しかなりの寸
法にする必豊かあろう 〔発明の目的〕 本発明の目的は、可動アームの大きな振幅の変位を可能
とする一方で高い反復性および精度を保証し、小さな寸
法に構成できる検出ヘッドを提供することにある。

〔発明の概要］ 本発明によればこの目的は冒頭に述べた形式の検出ヘッ
ドにおいて、部材が個々の部材によって形成され、支点
が長手軸心に関しずらされている回転軸心を規定するた
めに部材間に配置された要素から成り、スラスト装置が
相対回転の際だけ前記部材の相対変位の発生を保証する
ような力を支点の要素および部材に与えるスラスト讐累
から成っていることによって達成される。

［実施例］ 以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。

第１図および第２図に示した検出ヘッドのアームセット
は覆いを兼ねるサポートｌに取り付けられ、サポート１
および検出ベッドの長手軸心と休止状態において一致す
る長手軸心を待った可動アーム２を有している。このア
ー′Ｊ−２の一端には探子３が固定され、との探子３は
接近する対象物４と検出ヘッドとの相対変位の結果対象
物４に接触する。

アーム２は接続装置によってサポートｌに接続され、こ
の接続装置は３つの部分、即ち（休止位置において）は
ぼ上下に配置され検出ヘッドの長手軸心に対しほぼ垂直
方向に伸びている別個の３つの部材あるいは板５．６．
７から成っている。

部材５と７はそれぞれアーム２およびサポート１に（図
示してない方法で〕直接固定され、−力部材６は中間位
置に配置されている。

部材６と７はアーム２が通る貫通孔８．９を有し、アー
ム２はこれらの貫通孔８．９の中で所定の振幅で横方向
変位ができる十分な遊びを持って貫通している。

接続装置はまた支点を有し、この支点は部材６と７に関
して中間に配置された個−々０２つの要素あるいは球Ｉ
Ｏと１１を有し、特にこれらの球１Ｏ１１１は部材６の
表面１２に固定（例えば貼着）され、それぞれ部材７の
表面１３に設けられた円錐座１４と１５の表面と協働す
る。

表面１２と１３との間に配置された２つの復帰ばね１６
と１７を有するスラスト装置は球１０と１１と円錐座１
４と１５との接触を常に惺ち、従って休止状態および作
動状態の両方において部材６と７を互いに接続した状態
にする。

検出ヘッドはそれぞれ表面１２と表面１３に固定された
２つの電気接点１８と１９を持った検出装置を有し、こ
れらの電気接点１Ｂ、１９は休止状態において互いに閉
じられている。電気接点１８と１９は球１０と１１が配
置されている検出ヘッドの長手軸心の側（第１図および
第２図における左側）と反対の側（第１図および第２図
における右側）に配置されている。

検出ヘッドの長手軸心に対し垂直の横軸心にその中心が
並んでいる２つの球ｌＯと１１は一組の電気接点】８と
１９と一緒に、部材６と７の相対位置を決定する支持台
として作用し、円錐座１４と１５の中における球ｌＯと
１１の運動は球の中心によって規定された上述の横軸心
を中心とした部材６と７の相対回転を可能にする。

別の支点は一組の球２０（第１図では１個しか見えず）
から成り、これらの球２０は検出ヘッドの長手軸心に関
して右側に部材５と６に関し中間に配置されている。

特にこれらの球２０は部材６の表面２１に固定（例えば
貼着）され、部材５０表面２２に設けられた対応した円
錐凹所２３（第１図では１つしか見えず）の中に収容さ
れている。

第１図および第２図では見えない別の組の復帰ばねは復
帰ばね１６と１７と同じ作用を有し、球２０を常に部材
５と接触させている。

２つの電気接点２４と２５はそれぞれ検出ヘッドの長手
軸心に関し左側において表面２１と表面２２に取り付け
られ、休止状態において互いに閉じられている。

この組の球２０の中心は、アーム２の長手軸心に対し垂
直で球ｌＯと１１の中心によって規定された横軸心に対
して平行な横軸心に並べられている。電気接点２４と２
５は検出ヘッドの長手軸心に関して球２０によって規定
された横軸心の反対側に配置されている。

休止状態において前記の２つの横軸心および各組の電気
接点１８．１９と２４．２５は、アーム２の長手軸心即
ち検出ヘッドの長手軸心から逆向きに同じ間隔を隔てら
れている◇ 第２組の球２００作用はａｔ組の球１０と１１と全く同
じであり、宵、気接点２４．２５と一緒に、部材５と６
の相対位置を決定し、球面、円錐座およびばねの協働に
より前述した横軸心を中心と［、た部材５．６の間の相
対回転を可能にしている。

圧ａばね２６からなるスラスト装置は、サポート１に設
けられた円形座２７およびアーム２に設けられた円形肩
部ｚ８と協働して、可動アーム２の休止位置を規定し、
探子３と対象物４との接触力の値を決定し、即ち部材５
．６．７の間における相対変位、特に相対回転を生ずる
ために必要な力を決定する。

制限装置はほぼ円筒状の２つのストッパ２９と３０から
成り、これらのストッパ２９，３０はサポート１の内側
面３１に固定され、部材５およびそれに固定されたブー
４２０回転運動を制限するためにストッパあるいは部材
５０基準面３５と協働するために用いられる。

部材５に設けられた２つの円筒状座３３と３４は、探子
３に対し軸方向に押すために部材５が球加、ｌ０１１１
によって規定された支点を中心とした部材５．６と６．
７の間の逆の相対回転から生ずる軸方向の変位を行う際
、ストッパ２９と３０を収容するために用いられる。

検出ヘッドは次のように作用する。

検出ヘッドが対象物４に接近され、探子３が対象物に接
触した後、相対変位が継続するため、探子３は図面に矢
印−Ｘで示した方向に向いた力を受ける。

この力はアーム２を介して検出ヘッドのアームセットに
伝えられ、もしそれがはね２６によって与えられる対抗
力を打ち負かせるならば、アーム２に固定された部拐５
は第２組の球２０１よって規定された横軸心を中心とし
て回転する。

ばね１６と１７は実際ばね２６によって与えられるより
も大きな対抗力を供給するように作られ、このようにし
て部材６は部材７と一体のままにでき、相互に付勢され
る電気接点Ｉ８．１９を操作するためにサポート１とも
一体のままにできる。

部材５と６の相対回転は電気接点囚と部を開かせ、探子
３の−Ｘ方向における変位の発生を示す論理信号を発生
する。探子３が＋Ｘ方向に付勢される場合（例えば対象
物４に関しアーム２の軸心を中心として対称に配置され
た対象物４に接触するため）、もしその力かばね２６を
圧縮するに十分であるならば、表面２１と２２の間に配
置された第２組の復帰ばねと電気接点あと２５の接合の
複合作用は部材５と６の静止相対位置を保ち、アーム２
と一体に球１０と１１の中心によって規定された横軸心
を中心としたこれらの部材の回転を生じさせる。

この回転は電気接点１８と１９を開き、探子３の＋Ｘ方
向の変位を検出する論理信号を発生する。

回転の代わりに直線方向の探子３の変位についても考慮
しなければたらないが、この変位は非常に小さな振幅で
あるので、この変位は実際はば直線であると考えること
ができる。

検出ヘッド構造は探子３が矢印十Ｙ方向に変位すること
を可能にしている。探子３がこの方向に付勢されること
によって球１０．１１と２０の組によって規定された２
つの横軸心を中心とした逆向きの回転運動の組合せから
生ずる探子３およびアーム２の変位が生ずる。

この動きは二組の電気接点１８、】９と２４．２５によ
って構成されたスイッチを開く。電気接点Ｊ８．１９と
冴、２５が論理ユニットに接続された内列回路に配置さ
れているので、いずれかの電気接点の開放が探子３の変
位を検出する。前記直列回路および論理ユニットは既に
良く知られているので図面に゛は示されてない。

上述した制限装置の特殊な構造は大きな利点を生ずる。

まずアーム２の横方向変位の制限が孔９の表面にアーム
２が接触することによって行われるならば、この接触は
球１０．１１．２ｏによって規定された支点の完全性お
よび正確さに対する危険をもたらす。部材５とストッパ
２９，３０との接触が、少なくとも探子３に与えられる
カの標準値に対してこの危険をなくす。

更に探子３の矢印十Ｙ方向の変位が同じ振幅の部材５の
軸方向変位を生ずる間、探子３の＋Ｘ（あるいは−Ｘ）
方向の変位が（第１図の要素に比例した寸法の要素から
成る検出ヘッドに対し）部材５の表面３２０点の小さな
振幅の軸方向変位の分力を生ずることを考慮しなければ
ならない。これはもし円筒状態３３．３４が設けられて
いなければ、ストツバ２９．３０と表面３２との間の距
離によって決められた探子３０ストロークの振幅が矢印
十Ｘ（あるいは−Ｘ）方向におけるよりも矢印＋Ｙ方向
の方が小さいことを意味している。

従ってそれを防止するために座３３．３４が設けられて
いる。このようにして軸方向の変位が心配される限り探
子３の移動は表面３２とサポート１の内側表面３１との
接触によって制限される。

本発明に基づく検出ヘッドは、異なった数の第１図の部
材５．６．７と同じ部材あるいは僅かに異なった形状お
よびないし輪郭をした部材を用いることによって作れる
。

特にたった２つの部材（および即ち部材間に配置された
たった１組の球）を持った検出ヘッドを作ることができ
、これはだだ１／２軸心に沿った探子の変位を生ずる。

第４図および第５図に概略的に示したアームセットを持
った検出ヘッドのような５つの部材を持った検出ヘッド
を作ることもでき、この構造によって可動アーム５１に
固定された探子５ｏは２　＋１／２細心に沿って、特に
図面において矢印十Ｘ、−Ｘ。

十Ｚ、−Ｚ、　＋Ｙの方向に変位できる。

第１図の部材５．６．７と同じである５つの部材あるい
は板５２．５３．５４．５５．５６　（５２はアーム５
１に固定され、５６はサポート５７に固定されている）
は、（休止状態において）はぼ平行な状態で相互に配置
され、数組の球５８．５９．６０．６１’は中間に配置
され部材に貼着され、隣の部材に設けられた円錐座の中
で自由に回転し、直列回路に接続された数組の電気接点
６２．６３．６４．６５は同じ部材の間で（休止状態に
おいて）閉じられている。得帰ばね（図示せず）は球５
８−６１をそれらの両側に位置する２つの部材に接触さ
せている。

数組の球５８と５９は、士Ｘ方向に対し平行な軸心な中
心とした部材５２．５３と５３．５４の相対回転のため
の検出ヘッド長手軸心から同じ距離だけ隔てられた２つ
の支点を形成するため用いられる支点を形成する。同様
に数組の球６０と６１は、±２方向に対し平行な細心を
中心とした部材５４．５５と５５．５６の相対回転のた
めの検出ヘッド長手軸心から同じ距離だけ隔てられた２
つの支点を形成している。

更に第３図および第４図の検出ヘッドは第１図および第
２図に示したと同じか相応した要素を有し、即ちばね２
６に対応したばね、ストッパ２９と駒、座３３と３４お
よび表面３１に対応したストッパおよび座（環状ストッ
パあるいはケーシング５７に固定された複数のストッパ
、部材５２に設けられた環状溝およびケーシング５７の
ストッパ面）を有している。

作用は第１図の検出ヘッドの作用と全く同じである。よ
り明らかにするために、十ｘ方向および十Ｙ方向に沿う
探子５０の変位に関して説明する。

探子５０が第３図に示したように対象物６６に接触する
と、探子５０は＋Ｘ方向−力を受ける。部材の間に配置
された数組の球５８．５９．６０と数組の電気接点６２
．６３．６４を相対接触させるため、４つの部材５２．
５３．５４．５５およびアーム５１は、部材５６に関し
一組の球６１によって規定された横軸心を中心として一
体に回転し、部材５５と５６の間に配置された一組の電
気接点６５が開き、この開放は＋Ｘ方向の探子５０の変
位を検出する論理信号を発生する。

探子５０が＋Ｙ方向に移動すると、部材５２はアーム５
１と一体に、部材５２と５３の球５８を中心とした相対
回転、部材５３と５４の球５９を中心とした相対回転、
部材５４と５５の球６０を中心とした相対回転および部
材５５と５６の球６１を中心とした相対回転の組合せの
結果から変位を生する。

この変位は種々の組の電気接点を開放させ、これらの電
気接点が論理ユニット（図示せず）に接続された直列回
路に配置されているので、どれか−組の電気接点の開放
は＋Ｙ方向の探子５ｏの動きを検出する。

部材め数はどうであっても部材の間の球の位置は製造工
程中において円錐座の位置決めによって、即ち連結され
る２つの部材の一方だけに実施される加工作業によって
決定され、実際他方の部材への貼着は、種々の部材が積
み重ねられ対応する座の中に球が挿入された後、組立工
程において実施される。これは種々の部材の位置の困難
な一致を行わせる必要をなくすることによって容易にで
きる。

更に部材の間に配置された数組の球に関し、これらの数
組の球はただストッパおよび支点として機械的な作用を
持っているだけであり、一方電気的な検出は別の要素（
特に第１図における実施例の場合数組の電気接点１８．
１９と２４．２５）Ｋよって行われる。従ってこれらの
球はその電気的な特性に無関係に機械的に適した材料（
％に摩擦係数が小さく耐摩耗性の材料）を用いて製造さ
れる。

上述したすべての検出ヘッドは接触検出形であるが、電
気接点の代わりに位置変換器の対応した要素を使用する
ことができ、そのようにして測定ヘッドを製造できる。

また別の方式で、例えば隣の部材に固定された２つのリ
ングおよび遊びをなくすために軸受に予圧をかけるため
の装置を持ったローラ軸受あるいは球軸受を使用して支
点を得ることもできる。

支点の別の実施形態に基づいて、各組の球は部材に溶接
され、座がそれぞれ円錐座および７字形座のように形成
される。

なお上述した検出ヘッドは本発明の技術思想を逸脱する
ことなしに作用あるいは構造について変更できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく接触検出形の検出ヘッドの休止
状態における縦ｒＩｆＴ面図、第２図は第１図のｎ−ｎ
紛に沿うアームセットの断面図、第３シ１は第１図の検
出ヘッドのアームに比べて多くの自由度で動けるアーム
を持った異なった接触検出形の検出ヘッドの主要構成少
素の縦断面図、＃、４図は第３図におけるＩＶ　−ＩＶ
線に沿う断ｍ＋図である。 １・・・サポート、２・・・アーム、３・・・探子、４
・・・対象物、５．６．７・・・部材、８．９・・・貫
通孔、１Ｏ１１１・・・球、１２．１３・・・表面、１
４．１５・・・円錐座、１８．１９・・・電気接点、２
０・・・球、２２・・・表面、２３・・・円錐凹所、Ｕ
、２５・・・電気接点、２Ｇ・・・ばね、２９．３０・
・・ストッパ、３３．３４・・・円筒状塵、５０・・・
探子、５１・・・アーム、５２〜５６・・・部材、５７
・・・サポート、５８〜６１・・・球、６２〜６５・・
・電気接点、６６・・・対象物。 出願人代理人　猪　股　清 ＦＩＧＪ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サボー）　（１）、サポート（１）に関して可動の
   アーム（２）、可動アーム（２）の一端に配置された探
   子（３）、アーム（２）をサボー）（１）に接続する接
   続装置であって、長手軸心に沿って上下に配置され前記
   長手軸心に対して垂直に伸び、その１つ（７）がサボ−
   ）　（ｉ）に接続され、別の（５）がアーム（２）に接
   続されている複数の部材（５，６，７）と、これらの部
   材（５，６，７）の相対変位を可能にする支点とを持っ
   た接続装置、可動アーム（２）の休止状態を規定するス
   ラスト装置、および可動アーム（２）の休止状態からの
   変位に関する検出装置から構成され、前記支点が長手軸
   心を横切りずらされている少なくとも１つの回転軸心を
   規定するために部材間に配置された要素（ｌＯｌｌｌ、
   ２０）から成り、前記スラスト装置が相対回転の際だけ
   前記部材（５，６，７）の相対変位の発生を保証するよ
   うな力を支点の要素（１０，１１，２０）および部材（
   ５，６，７）に与えるスラスト要素（１６，１７）から
   成っている仁とを特徴とするワークの寸法のような直線
   寸法の検出ヘッド。 ２、検出装置が前記部材の１つと連動された少なくとも
   ２つの個々の要Ｘ（１８，１９，２４，２５）から成っ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   検出ヘッド。 ３、スラスト要素が、休止状態および変位中の両方にお
   いて支点の要素（１０，１１，２０）と部材との接触を
   保つ弾性要素から成っていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の検出ヘッド。 ４、支点の要素（１０，１１，２０）がほぼ球形をして
   いることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の検
   出ヘッド。 ５、前記部材の少なくこも１つ（５，７）が、支点の要
   素（ｌｏ、　１１．２ｏ　）と協働するほぼ円筒状をし
   た少なくとも１つの座（１４，１５）を形成しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の検出ヘッ
   ド。 ６、支点の要素（１０，１１，２０）が、これらがその
   間に配電されている部材の一方（６）に固定されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の検出ヘ
   ッド。 ７、スラスト装置がアーム（２）とサポート（１）と協
   働し変位を可能にする弾性装置（１６，１７）から成っ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   検出ヘッド。 ８、検出装置が休止状態において閉じている宵、気接点
   （ｌべ１９．２４．２５）を持った少なくとも１つのス
   イッチから成っていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の検出ヘッド０９．２つの部材（６，７）
   の間に配置された支点の要素（Ｈａ、１１）が長手軸心
   に関して片側に位置され、２つの電気接点（ｔＳ、１９
   ）が前記２つの部材（６，７）に連結され、長手軸心に
   関して反対側に配置されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第８項に記載の検出ヘッド。 １０、制限装置が、アーム（２）のサポート（１）に関
   する変位を制限するための、サポート（１）およびアー
   ム（２）に固定された部材（５）と協働されるストッパ
   （２９，３Ｃりを有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の検出ヘッド。 １１．３ツの部材（５，６，７）を有し、支点（ｔｏ、
   ！１．２０）が可動アーム（２）の休止状態におｈて互
   いに平行な２つの横軸心を中心とした柏崎回転を可能に
   し、前記長手軸心から同じ間隔を隔てられ、検出装置が
   、可動アーム（２）の軸方向変位および可動アーム（２
   ）の２つの横方向変位を検出するため、前記部材の１つ
   と２つづつ協働する４つの個々の要素（１８，１９，２
   ４，２５）から成っていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の検出へブドウ 】２゜部材の２つ（６，７）が可動アーム（２）が通過
   する開口（８，９）を有していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１１項に記載の検出ヘッド。・１３、制限
   装置が、それぞれ軸方向変位および横方向変位を制限す
   るために、サポート（１）および可動アーム（２）に固
   定された部材（５）に連結され選択的ニ互いに協働する
   複数のストッパ面（２９，３０゜３３３４）を有してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の検
   出ヘッド。 １４、支点（５８〜６１）が可動アーム（５１）の休止
   状態において長手軸心から同じ間隔を隔てられ、２つづ
   つ平行で、２つづつ互いに直角を成す４つの横軸心を中
   心とした相対回転を可能にし、検出装置が、可動アーム
   （５１）の軸方向変位および横方向変位を検出するため
   、前記部材の１つと２つづつで協働する８つの個々の要
   素（６２〜６５）から成っていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の検出ヘッド。 １５、前記部材の少なくとも４つ（５３〜５６）が可動
   アーム（５りが通過する貫通孔を有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１４項に記載の検出ヘッド。