KR102395649B1

KR102395649B1 - 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사용 양방향 측정 헤드

Info

Publication number: KR102395649B1
Application number: KR1020197027749A
Authority: KR
Inventors: 사무엘레 마르텔리
Original assignee: 마포스 쏘시에타 페르 아지오니
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2038-02-21
Also published as: CA3049294A1; TWI782954B; US20190383593A1; TW201835525A; EP3586079A1; WO2018153921A1; JP2020508450A; US11105603B2; KR20190121349A; EP3586079B1; JP7062677B2

Abstract

양방향 측정 헤드(1)는: 고정 프레임(12), 필러(2), 고정 프레임에 의해 지지되며 필러가 서로 수직인 두 측정 방향(D1, D2)을 따라 이동할 수 있도록 필러를 운반하는 운동학적 모션 어셈블리(13), 및 운동학적 모션 어셈블리에 장착되고 적어도 하나의 측정 방향을 따라서 필러의 위치를 검출하는 적어도 하나의 센서(3a, 3b)를 포함한다. 운동학적 모션 어셈블리는 4개의 컬럼을 구비하고, 컬럼 각각은 두 측정 방향에 수직하게 뻗으며; 제1 컬럼(14)은 지지 프레임에 견고히 연결되고, 제2 컬럼(15)은 두 측정 방향 모두를 따라 병진 운동하도록 구성되고 필러를 지지하며, 제3 컬럼(16)과 제4 컬럼(7) 각각은 거의 배타적으로 두 측정 방향 중 어느 하나를 따라서만 변위를 행한다. 운동학적 모션 어셈블리는 변형 가능한 메커니즘일 수 있다. 운동학적 모션 어셈블리는 2개의 밸런싱 요소(60)를 더 포함하고, 이들 밸런싱 요소(60) 각각은 측정 방향에 수직인 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 고정 프레임에 힌지 고정되며 제3 컬럼 또는 제4 컬럼에 기계적으로 구속된 일단부를 포함한다.

Description

기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사용 양방향 측정 헤드

본 발명은 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 위한 양방향 측정 헤드에 관한 것이다.

기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 수행하기 위한 양방향 측정 스테이션(즉, 자유도 2를 가짐)은 기계 부품을 고정 위치에 수용 및 차단하도록 구성된 시트(seat), 및 필러(feeler)를 갖는 측정 헤드를 포함하며, 필러는 서로 수직인 두 측정 방향을 따라 이동 가능하게 장착되고(즉, 프로브는 자유도 2를 가지며 평면 상에서 자유롭게 이동할 수 있고), 기계 부품의 표면에 탄력적으로 밀어붙여지며, 각각의 측정 방향을 따라서 필러의 위치를 검출하는 2개의 위치 센서에 결합된다.

자유도 2를 갖는 알려진 측정 헤드는, 고정 프레임에 장착되고, 단 1의 자유도를 가지며(즉, 제1의 메커니즘을 중간의 균형 위치에서 유지하는 경향이 있는 탄성 요소를 변형시킴으로써 제1의 측정 방향을 따라 선형 변위(linear displacement)를 허용함), 제1의 위치 센서가 구비된 제1의 메커니즘과, 제1의 메커니즘 상에(특히, 제1의 메커니즘의 가동부 상에) 장착되고, 단 1의 자유도를 가지며(즉, 제2의 메커니즘을 중간의 균형 위치에서 유지하는 경향이 있는 탄성 요소를 변형시킴으로써 제1의 측정 방향에 수직인 제2의 측정 방향을 따라 선형 변위를 허용함), 제2의 위치 센서가 구비된 제2의 메커니즘을 포함한다. 프로브는 제1의 측정 방향(제1의 메커니즘의 자유도에 기인함) 및 제2의 측정 방향(제2의 메커니즘의 자유도에 기인함) 양자 모두를 따라서 이동 가능하도록 제2의 메커니즘의 가동부와 일체형이다.

일반적으로, 각 메커니즘은 변형 가능한 메커니즘이며(즉, 선형 변위를 유발하도록 그 자체의 형상이 변형되며), 관절식 평행사변형(즉, 단부가 2×2의 힌지로 고정되고, 2개의 상반(相反) 로드가 동일한 길이를 갖는 4개의 로드)으로 구성된다.

위치 센서는 2가지 다른 방식으로 사용되는데: 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사 중에, 위치 센서는 필요한 측정을 수행하는데 사용되고, 양방향 측정 헤드의 이행(transit) 중에(즉, 이전의 작업 위치로부터 후속의 작업 위치로의 양방향 측정 헤드의 변위 중에), 위치 센서는 예기치 않은 및 원치 않는 충격을 감지하는데 사용된다. 즉, 양방향 측정 헤드의 이행 중에, 프로브는 어떠한 유형의 장애물과도 접촉해서는 안된다(즉, 이행 경로는 모든 예상되는 및 예측 가능한 장애물을 회피하도록 설정된다). 그 결과, 이행 중에 양방향 측정 헤드의 위치 센서가 필러의 (예기치 않은) 변위를 탐지하면, 필러의 이러한 (예기치 않은) 변위는 예기치 않은 장애물에 대한 충격에 기인하며, 양방향 측정 헤드의 변위는 즉시 중단되고, 인간 조작자의 개입을 요하는 충돌 알람이 발생된다.

양방향 측정 헤드의 이행 중에, 이 양방향 측정 헤드가 받게 되는 (양 또는 음의) 가속도는 너무 높으면 안 되는데, 그 이유는 너무 높은 가속도는 충돌로 해석될 수도 있는(그래서 잘못된 충돌 알람을 발생시킬 수 있는) 필러의 상당한 관성 변위(즉, 관성력에만 기인하는 변위)를 야기할 수 있기 때문이다.

상술(上述)한 알려진 측정 헤드의 결점은 관성의 관점에서 대칭적이지 않다는 것인데: 측정 방향들 중 하나를 따라서 측정 헤드의 변위 중에, 그 측정 방향을 따라서 변위되는 질량은 다른 측정 방향을 따라서 변위되는 질량의 약 2배인데, 이는 두 메커니즘이 직렬로 배열되기 때문이다(환언하면, 제1의 메커니즘을 이동시키기 위해서는 제2의 메커니즘 전체를 또한 이동시키는 것을 요한다). 그 결과, 일 측정 방향을 따라서의 변위는 다른 측정 방향의 변위와는 다른 동적 거동(dynamic behavior)을 갖는다. 두 측정 방향의 동적 거동에 있어서의 이러한 차이(불균일성)는 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사 및 이행 양자 모두 동안의 동작을 복잡하게 하는데, 이는 항상 두 측정 방향에서 측정 헤드의 이동의 상이한 제어를 수행하는 것이 필요하기 때문이다.

또한, 측정 방향에서 필러의 관성은 높으며(즉, 제2의 메커니즘 전체를 "운반"해야 하기 때문에 제1의 메커니즘의 관성은 높으며) 그래서 이행 중에 이 측정 방향을 따라서의 최대 허용 가능 가속도는 보통이다. 그 결과, 검사 프로세스의 전체적인 효율을 희생시키는 댓가로 이행은 상대적으로 느리다(그래서 양방향 측정 헤드가 측정을 행하지 않는 다운타임이 증가시키게 된다).

본 발명의 목적은 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 수행하기 위한 양방향 측정 헤드를 제공하는 것이며, 이 측정 헤드는 관성의 관점에서 균일하며, 즉 상이한 측정 방향에서 동일한 거동을 가지며, 동시에 구현하기가 용이하고 저비용이다.

본 발명의 다른 목적은 높은 가속도를 받을 수 있으면서 동시에 구현하기가 용이하고 저비용인, 적절히 균형잡힌 측정 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명은 첨부된 특허청구범위에 청구된 바와 같은, 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 수행하기 위한 양방향 측정 헤드를 제공한다.

이제 비한정적인 예로서 주어진 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 위한 양방향 측정 헤드의 사시도.
도 2는 커버와 필러(feeler)가 제거된, 도 1의 측정 헤드의 사시도.
도 3과 도 4는 각각 도 1의 측정 헤드의 변형 가능한 메커니즘의 상부 및 저면의, 2개의 사시도.
도 5와 도 6은 각각 도 3과 도 4의 변형 가능한 메커니즘의 상부 및 저면의, 2개의 평면도.
도 7은 도 3과 도 4의 변형 가능한 메커니즘의 크로스피스(crosspiece)의 평면도.
도 8과 도 9는 도 3과 도 4의 변형 가능한 메커니즘의 카운터웨이트와 예하중 시스템(preloading system)의 2개의 대향 단부 위치에서의, 2개의 평면도.
도 10은 카운터웨이트 질량이 제거된, 도 8과 도 9의 카운터웨이트 및 예하중 시스템의 분해 사시도.

도 1에서, 참조번호 1은 기계 부품(도시하지 않음)의 치수 및/또는 기하학적 검사를 수행하기 위한 측정 헤드를 전체적으로 나타낸다.

측정 헤드(1)는 전형적으로 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사를 수행하기 위한 측정 스테이션(도시하지 않음)의 일부이다. 측정 스테이션은 고정 위치에 기계 부품을 수용 및 차단하기 위한 시트(seat)(도시하지 않음)를 포함한다. 또한, 측정 스테이션은 필러(feeler)(2)가 구비된 측정 헤드(1)를 포함하며, 필러(2)는 서로 수직인 두 측정 방향(D1과 D2)을 따라 이동 가능하게 장착되고(즉, 필러(2)는 평면 상에서 자유롭게 이동하며 자유도 2를 가짐), 기계 부품의 표면에 탄성적으로 밀어붙여지며, 대응하는 측정 방향(D1과 D2)을 따라서 필러(2)의 위치를 검출하는 2개의 위치 센서(3a와 3b)(도 5와 도 6에 도시됨)에 결합된다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 측정 헤드(1)는 금속 재료(보통은 강철)로 제작되고 로드(6)가 관통하는 관통 구멍(5)을 갖는 평행육면체 케이싱(4)을 포함한다. 로드(rod)(6)의 일단부는 외부에 있으며(즉, 케이싱(4)의 외부에 배치되고), 필러(2)가 연결되는, 예를 들면 훅 고정되는 시트(seat)(7)(도 2에 보다 잘 도시됨)를 지지한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 필러(2)는, 예를 들면 시트(7)의 고정 표면으로부터 부분적으로 돌출한 3쌍의 볼(ball)(8) 및 필러(2)의 베이스와 일체화되고 각 쌍의 볼들(8) 사이에 수용되는 3개의 대응 실린더(도시하지 않음)를 포함하나 이에 제한되지 않는, 위치설정 "삼각대(tripod)"를 갖는 안전 커필링(safety coupling)에 의해 시트(7)에 고정된다. 또한, 시트(7)에는 필러(2)의 베이스를 시트(7)에 자기(磁氣) 결합하는 2개의 자석(9)이 구비된다. 필러(2)는 도 2에 도시된 바와는 다른 방식으로 로드(6)의 단부에 연결될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 케이싱(4)은 2개의 커버(10과 11)를 포함하며, 이들 커버(10과 11)는 각각의 스크류에 의해 케이싱(4)에 고정되며 케이싱(4)의 내부에 액세스하기 위해 분리될 수 있다(도 2는 커버(11)가 없는 케이싱(4)을 도시한다). 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 헤드(1)는 케이싱(4)의 내부에 배치되며 스크류(도시하지 않음)에 의해 케이싱(4)과 일체화된(또는 견고하게 구속된) 고정 프레임(12)을 포함한다. 또한, 측정 헤드(1)는, 케이싱(4)의 내부에 배치되고 고정 프레임(12)에 의해 지지되며 필러(2)가 서로 수직인 두 측정 방향(D1과 D2)(도 1에 도시됨)을 따라 이동할 수 있도록 필러(2)를 운반하는(즉, 필러(2)가 고정된 로드(6)를 운반함), 운동학적 모션 어셈블리(kinematic motion assembly)(13)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 운동학적 모션 어셈블리(13)는 변형 가능한 메커니즘이다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 변형 가능한 메커니즘(13)은 평행사변형(예를 들면, 도면에 도시된 바와 같은 형상의 정사각형)의 정점에 배치된 4개의 컬럼(14-17)을 포함한다. 각 컬럼(14-17)은 두 측정 방향(D1과 D2)에 수직하게 뻗으며, 적어도 하나의 외부 표면을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 각 컬럼(14-17)은 4개의 무딘(blunt) 표면, 즉 실질적으로 편평한 표면을 갖는다. 보다 구체적으로, 2×2의 서로 평행하고 서로 대향하는 2개의 내부 표면(즉, 4개의 컬럼(14-17)에 의해 한정된 정사각형의 내부를 향함)과 2개의 외부 표면(즉, 4개의 컬럼(14-17)에 의해 한정된 정사각형의 외부를 향함)(환언하면, 각 컬럼(14-17)은 서로 수직인 2개의 외부 표면과 서로 수직인 2개의 내부 표면을 가지며, 각 내부 표면은 대응하는 외부 표면에 평행함). 컬럼(14)은 고정 프레임(12)에 견고히 연결되며(즉, 고정 프레임(12)과 일체화되며), 그래서 필러(2)가 이동할 때 고정 프레임(12)에 대해 변위를 발생하지 않는다. 컬럼(15)은 컬럼(14)의 반대편에 있으며(즉, 컬럼(14)에 대해 4개의 컬럼(14-17)에 의해 한정된 정사각형의 반대편 정점에 배치되며), 필러(2)를 지지하고(즉, 필러(2)가 견고히 장착된 로드(6)를 지지하고), 두 측정 방향(D1과 D2) 모두를 따라서 (견고히 연결된 필러(2)와 함께) 병진운동하도록 구성된다. 컬럼(16)은 컬럼(14)과 컬럼(15) 사이에 배치되어 컬럼(15)(즉, 컬럼(15)에 의해 지지되는 필러(2))이 측정 방향(D1)을 따라 이동할 때에만 병진운동한다. 특히, 컬럼(16)의 변위는 거의 배타적으로, 또는 실질적으로 측정 방향(D1)을 따라서만 발생한다. 실제로, 컬럼(16)의 변위의 주성분은 측정 방향(D1)으로의 성분인 반면, 측정 방향(D2)으로의 변위의 성분은 무시할 수 있으며, 가능케는 보상될 수 있다. 환언하면, 필러(2)가 측정 방향(D1)을 따라서 이동할 때, 컬럼(16)은 측정 방향(D1)을 따라서는 대응하는, 실질적인 변위 및 측정 방향(D2)을 따라서는 무시할만한 실체의 변위를 행한다. 컬럼(17)은 컬럼(16)에 대해 반대측에서 컬럼(14)과 컬럼(15) 사이에 배치되어, 컬럼(15)(즉, 컬럼(15)에 의해 지지되는 필러(2))이 측정 방향(D2)를 따라서 이동할 때에만 병진운동한다. 특히, 컬럼(17)의 변위는 거의 배타적으로, 또는 실질적으로 측정 방향(D2)을 따라서만 발생한다. 실제로, 컬럼(17)의 변위의 주성분은 측정 방향(D2)에 따른 성분인 반면, 측정 방향(D1)으로의 변위의 성분은 무시할 수 있으며, 가능케는 보상될 수 있다. 환언하면, 필러(2)가 측정 방향(D2)을 따라서 이동될 때, 컬럼(17)은 측정 방향(D2)을 따라서는 대응하는, 실질적인 변위 및 측정 방향(D1)을 따라서는 무시할만한 변위를 행한다.

(도 5와 도 6에서 일부가 보이는) 2개의 위치 센서(3a와 3b)는 각각 대응하는 측정 방향(D1 또는 D2)을 따라서 필러(2)의 위치를 검출하도록 변형 가능한 메커니즘(13)에 장착된다. 특히, 위치 센서(3a)는 고정 프레임(12)에 견고히 연결된 고정부와, 측정 방향(D1)을 따라서 컬럼(16)의 변위를 검출하기 위해 컬럼(16)에 견고히 연결된 가동부(movable part)를 포함한다. 유사하게, 위치 센서(3b)는 고정 프레임(12)에 견고히 연결된 고정부와, 측정 방향(D2)을 따라서 컬럼(17)의 변위를 검출하기 위해 컬럼(17)에 견고히 연결된 가동부를 포함한다. 바람직한(하지만 구속하지는 않는) 실시예에 따르면, 위치 센서(3a와 3b)는 트랜스듀서, 예를 들면 LVDT("Linear Variable Displacement Transducer")를 포함하며, 이들 각각은 고정 프레임(12)에 고정된 권선(windings)과, 권선 내에 수용되며 컬럼(16) 또는 컬럼(17)에 고정된 스템에 일체화된 가동 코어(movable core)를 포함한다.

본 명세서에는 예시되지 않은, 대안적이며 완전히 동등한 실시예에 따르면, 2개의 단방향 위치 센서(3a와 3b)는 컬럼(15)에 직접 기계적으로 결합된 단일의 양방향 위치 센서로 대체되는데, 즉 이는 고정 프레임(12)에 견고히 구속되는 고정부와, 두 측정 방향(D1과 D2) 모두를 따라서 컬럼(15)의 변위를 검출하기 위해 컬럼(15)에 견고히 연결된 가동부를 포함한다.

대안으로서, 전술한 트랜스듀서는 다른 유형, 예를 들면 광학 유형일 수 있다.

변형 가능한 메커니즘(13)은, 컬럼(14-17)의 변위를 안내함으로써 이들 컬럼(14-17)을 서로 연결하는 변형 가능하 링크 요소(18-25)를 포함한다.

보다 구체적으로, 본 명세서에 기재되고 도면에 도시된 변형 가능한 메커니즘(13)은 4개의 탄성 변형 가능한 외부 크로스피스(crosspiece)(18-21)를 포함하며, 이들 각각은 측정 방향(D1 또는 D2)에 평행하게 뻗으며, (컬럼(14-17)의 나사 구멍에 나사 조임된 각각의 스크류에 의해) 2개의 대응하는 컬럼(14-17)의 외부 표면에 견고히 구속되며, 2개의 대응하는 컬럼(14-17)을 서로 연결한다. 특히, 외부 크로스피스(18)는 컬럼(14)과 컬럼(16)을 서로 연결하며 측정 방향(D2)에 평행하게 뻗고, 외부 크로스피스(19)는 컬럼(14)과 컬럼(17)을 서로 연결하며 측정 방향(D1)에 평행하게 뻗으며, 외부 크로스피스(20)는 컬럼(15)과 컬럼(16)을 서로 연결하며 측정 방향(D1)에 평행하게 뻗고(그래서, 외부 크로스피스(19)에 평행하면서 반대편에 있고), 외부 크로스피스(21)는 컬럼(17)과 컬럼(15)을 서로 연결하며 측정 방향(D2)에 평행하게 뻗어있다(그래서 외부 크로스피스(18)에 평행하며 반대편에 있다). 외부 크로스피스(18-21)는 2×2로 서로 평행하면서 반대편에 있다. 또한, 측정 방향(D1과 D2)에 수직하게 측정되는 4개의 외부 크로스피스(18-21) 모두의 높이는 필수적이지는 않다 하더라도, 컬럼(14-17)의 높이와 실질적으로 동일하다. 첨부 도면에 도시된 바람직한(하지만 구속하지는 않는) 실시예에 따르면, 각 외부 크로스피스(18-21)는 무엇보다도 외부 크로스피스(18-21)를 경량화하며 일부의 내부 컴포넌트에 도달하는 기능을 하는 관통 구멍을 갖는다.

변형 가능한 메커니즘(13)은 4개의 내부의 탄성 변형 가능한 크로스피스(22-25)를 포함하며, 이들 각각은 측정 방향(D1 또는 D2)에 평행하게 뻗으며, (컬럼(14-17)의 나사 구멍에 나사 조임된 각각의 스크류에 의해) 2개의 대응하는 컬럼(14-17)의 내부 표면에 견고히 구속되며, 2개의 대응하는 컬럼(14-17)을 서로 연결한다. 특히, 내부 크로스피스(22)는 컬럼(14)과 컬럼(17)을 서로 연결하며 측정 방향(D1)에 평행하게 뻗고, 내부 크로스피스(23)는 컬럼(15)과 컬럼(16)을 서로 연결하며 측정 방향(D1)에 평행하게 뻗으며(그래서, 내부 크로스피스(22)에 평행하면서 반대편에 있으며), 내부 크로스피스(24)는 컬럼(14)과 컬럼(16)을 서로 연결하며 측정 방향(D2)에 평행하게 뻗고, 내부 크로스피스(25)는 컬럼(17)과 컬럼(15)을 서로 연결하며 측정 방향(D2)에 평행하게 뻗어있다(그래서 내부 크로스피스(24)에 평행하며 반대편에 있다). 내부 크로스피스(22-25)는 2×2로 서로 평행하면서 반대편에 있다. 또한, 측정 방향(D1과 D2)에 수직하게 측정되는 4개의 내부 크로스피스(22-25) 모두의 높이는 컬럼(14-17)의 높이와 다를 수 있는데, 예를 들면 컬럼(14-17)의 높이보다 훨씬 낮을 수 있다(이러한 디자인 선택은 변형 가능한 메커니즘(13) 내부의 전체 치수를 제한하는 것만을 목적으로 한다).

전술한 바와 같이, 4개의 컬럼(14-17)은 정사각형의 정점에 배치되며, 그 결과 4개의 외부 크로스피스(18-21) 모두는 측정 방향(D1과 D2) 중 어느 하나와 평행하게 취해진 동일한 길이를 갖는다. 유사하게, 4개의 내부 크로스피스(22-25) 모두는 측정 방향(D1과 D2) 중 어느 하나와 평행하게 취해진 동일한 길이를 갖는다. 환언하면, 4개의 외부 크로스피스(18-21)는 모두 동일한 치수를 가지며(및 상호 교환 가능하도록 서로 동일하고) 4개의 내부 크로스피스(22-25)는 동일한 크기를 갖는다(및 상호 교환 가능하도록 서로 동일하다).

도시되지 않은, 상이하면서 실질적으로 동등한 실시예에 따르면, 4개의 컬럼(14-17)은 직사각형(정사각형은 아님)의 정점에 배치되며, 그 치수는 두 측정 방향(D1과 D2) 중 어느 하나를 따라서 더 크다.

도 7에 보다 잘 도시된 바와 같이, 각 (외부 또는 내부) 크로스피스(18-25)는 2개의 대응하는 컬럼(14-17) 사이에 배치된 중앙부(26)와, 중앙부(26)의 양 대향측에 배치되고 대응하는 컬럼(14-17)에 구속되며 중앙부(26) 보다 작은 두께를 갖는 2개의 측면부(lateral portion)(27)를 갖는다. 첨부 도면에 도시된 바람직한(하지만 구속하지는 않는) 실시예에 따르면, 각 크로스피스(18-25)는, 크로스피스(18-25)의 일단부로부터 타단부로 연장되며 측면부(27)와 중앙부(26)의 일 부분 양자 모두를 획정하는 주요소(28)와, 중앙에 위치되고 중앙부(26)의 다른 부분을 획정하며 주요소(28)에 견고히 구속된(예를 들면, 용접된) 보강 요소(29)를 포함한다. 첨부 도면에 도시된 실시예(한정하지 않음)에 따르면, 보강 요소(29)는 주요소(28)와 동일한 두께를 가지며, 그래서 중앙부(26)의 두께는 측면부(27) 두께의 2배이다.

대응하는 컬럼(14-17)에 구속되는 지점 근처에서(즉, 측면부들(27) 중 하나에서), 각 크로스피스(18-25)는 크로스피스(18-25) 자체의 가요성을 국부적으로 증가시키기 위해 취약 영역(weakening area)(30), 즉 두께 감소 영역을 갖는다. 취약 영역(30)은, 크로스피스(18-25)의 횡단면을 국부적으로 감소시키며 견고히 구속되는 각 컬럼 근처에서 그 가요성을 증가시키는 리세스(recess)로 구성된다(예로서, 취약 영역(30)에서 크로스피스(18-25)의 두께는 측면부(27)의 나머지 부분의 두께의 20% 내지 35% 사이로 구성된다). 첨부 도면에 도시된 바람직한(그러나 구속하지는 않는) 실시예에 따르면, 각 취약 영역(30)은 전체가 측면부(27)에 배치되며 측면부(27)와 중앙부(26) 사이의 경계 구역에서 시작된다. 또한, 각 취약 영역(30)은 중앙부(26)와 관통 구멍(31) 사이에서 전체가 측면부(27)에 배치되며, 관통 구멍(31)에는 크로스피스를 대응하는 컬럼(14-17)에 고정하기 위해 고정용 스크류가 삽입된다.

전술한 바로부터, 각 크로스피스(18-25)는 컬럼(14-17)의 근처에(즉, 취약 영역(30)에) 집중된 탄성 가요성을 가짐이 분명하다. 이러한 탄성 가요성 덕분에, 변형 가능한 메커니즘(13)은 두 측정 방향(D1과 D2) 모두에서 탄성 변형할 수 있으며, 그래서 (컬럼(15)에 견고히 구속된) 필러(2)가 두 측정 방향(D1과 D2) 모두로 이동할 수 있게 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 변형 가능한 메커니즘(13)은 2개의 밸런싱 요소(60)를 포함하고, 밸런싱 요소(60) 각각은 측정 방향(D1과 D2)에 수직한 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 적절한 힌지 메커니즘에 의해 고정 프레임(12)에 중앙부가 힌지 고정된다. 2개의 밸런싱 요소(60)는 서로 수직하게 배치되며, 보다 구체적으로는 서로 수직한 방향을 따라 연장되며, 2개의 회전축(33)은 서로 평행하다. 기재되고 도면에 도시된 실시예에서, 2개의 회전축(33)은 일치하지는 않는다, 즉 이들 회전축(33)은 서로 0이 아닌 소정 거리에 배치된다. 또한, 2개의 밸런싱 요소(60)는 서로 겹쳐지고 이격되도록, 측정 방향(D1과 D2)에 수직하게 취해진 상이한 높이로 배치된다. 특히, 고정 프레임(12)은, 컬럼(14)과 일체화되고 두 측정 방향(D1과 D2) 모두에 평행하게 배치되며 2개의 밸런싱 요소(60)의 힌지 메커니즘을 운반하고 2개의 밸런싱 요소(60)의 사이에 위치된, 지지 플레이트(34)를 포함한다. 도면에 도시된 실시예에서, 내부 크로스피스(22-25)는, 두 측정 방향 중 어느 한 방향(D1 또는 D2)에 평행한 2개의 내부 크로스피스가 지지 플레이트(34)의 일측면에 위치되고, 두 측정 방향 중 다른 방향(D1 또는 D2)에 평행한 다른 2개의 내부 크로스피스가 지지 플레이트(34)의 반대 측면에 있도록 배치된다. 특히 도 3과 도 4를 참조하면, 컬럼(14)과 컬럼(17) 및 컬럼(15)과 컬럼(16)을 각각 연결하며 측정 방향(D1)에 평행한 내부 크로스피스(22와 23)는 지지 플레이트(34)의 일측면(도 3에 도시된 배향에 따른 상기 플레이트의 위)에 배치되는 한편, 컬럼(14)과 컬럼(16) 및 컬럼(15)과 컬럼(17)을 각각 연결하며 측정 방향(D2)에 평행한 다른 2개의 내부 크로스피스(24와 25)는 지지 플레이트(34)의 반대 측면(도 4에 도시된 배향에 따른 상기 플레이트의 위)에 배치된다. 각 밸런싱 요소(60)는 컬럼(16) 또는 컬럼(17)에 기계적으로 구속된 제1 단부를 갖는다(즉, 하나의 밸런싱 요소(60)는 컬럼(16)에 기계적으로 구속되고, 다른 밸런싱 요소(60)는 컬럼(17)에 기계적으로 구속된다). 첨부 도면에 도시된 바람직한(그러나 구속하지는 않는) 실시예에 따르면, 각 밸런싱 요소(60)의 제1 단부는 일측이 밸런싱 요소(60)의 제1 단부에 힌지 고정되고 타측이 대응하는 컬럼(16 또는 17)에 힌지 고정된 커넥팅 로드(35)에 의해 대응하는 컬럼(16 또는 17)에 기계적으로 구속된다. 다른 실시예에 따르면, 각 밸런싱 요소(60)는 각각의 밸런싱 요소(60)의 단부에 연결된 일단부와 각각의 컬럼(16 또는 17)과 일체화된 강성 지지 요소에 고정된(예를 들면, 나사 고정된) 타단부를 갖는 탄성 금속 박판(elastic metal lamina)에 의해 대응하는 컬럼(16 또는 17)에 구속될 수 있다. 이는 커넥팅 로드에 의해 이루어지는 연결에 필연적으로 존재하는 틈새를 제거할 수 있게 한다.

각 밸런싱 요소(60)는 그 구속된 컬럼(16 또는 17)이 각각의 측정 방향(D1 또는 D2)을 따라 이동할 때 그 회전축(33)을 중심으로 회전을 행한다. 본 명세서에 기재되고 도시된 실시예를 참조하면, 도 3에 도시된 밸런싱 요소(60)는 그 구속된 컬럼(17)이 변위를 행할 때 회전축(33)을 중심으로 회전한다. 전술한 바와 같이 컬럼(17)은 거의 배타적으로 측정 방향(D2)를 따라서만 변위하므로, 도 3에 도시된 밸런싱 요소(60)는 필러(2)가 측정 방향(D2)을 따라서 이동할 때 회전한다. 한편, 도 4에 도시된 밸런싱 요소(60)는 그 구속된 컬럼(16)이 변위를 행할 때에만 회전을 행한다. 컬럼(16)은 거의 배타적으로 측정 방향(D1)을 따라서만 변위하므로, 도 4에 도시된 밸런싱 요소(60)는 필러(2)가 측정 방향(D1)을 따라서 이동할 때 회전한다. 필러(2)의 변위가 측정 방향(D1)의 성분과 측정 방향(D2)의 성분 양자 모두를 포함할 때 두 밸런싱 요소(60)의 동시 회전이 발생한다.

각 밸런싱 요소(60)는 암(arm)(32)과, (대응하는 컬럼(16 또는 17)에 기계적으로 구속된) 제1 단부의 반대편인 밸런싱 요소(60)의 제2 단부에서 암(32)에 견고히 결합된 교정 질량(calibrated mass)을 갖는 관성 보상 카운터웨이트(36)를 포함한다. 카운터웨이트(36)는 필러(2) 및 필러(2)가 고정된 로드(6)의 함수로서, 보다 구체적으로는 그 총 중량의 함수로서 카운터웨이트(36)의 위치를 조정할 수 있게 하는 조정 가능한 기계적 연결에 의해 암(32)에 고정된다. 카운터웨이트(36)는 공간적인 이유와 관련된 특정 범위 내에서 로드와 필러의 중량에 따라 다른 질량과 치수를 갖는 카운터웨이트로 대체될 수도 있다.

컬럼(16 또는 17)이 대응하는 측정 방향(D1 또는 D2)을 따라 이동할 때, (커넥팅 로드(35)에 의해 컬럼(16 또는 17)에 구속된) 관련 밸런싱 요소(60)는 회전축(33)을 중심으로 회전한다.

카운터웨이트(36)의 존재는 두 측정 방향(D1과 D2) 모두에서 (변형 가능한 메커니즘(13), 필러(2), 및 필러가 연결된 로드(6)를 포함하는) 전체 시스템의 균형을 보장한다. 시스템의 균형은 시스템에 가해지는 힘의 모멘트가 각 밸런싱 요소(60)가 회전하는 회전축(33)에 대해 동일하다는 사실 덕분에 얻어진다. 다시 말하면, 필러(2), 로드(6), 및 컬럼(16 또는 17)에 연결된 변형 가능한 메커니즘(13)의 일부에 의해 전체적으로 가해지는 힘과 컬럼(16 또는 17)에 구속된 밸런싱 요소(60)의 제1 단부와 회전축(33) 사이의 거리의 곱(product)이 카운터웨이트(36)에 의해 가해지는 힘과 회전축(33)과 카운터웨이터(36)의 무게 중심 사이의 거리의 곱과 동일하다. 시스템의 균형은 측정 헤드(1)가 병진 가속도를 받을 때마다 효력을 발생한다. 예를 들어, 각 밸런싱 요소(60)의 카운터웨이트(36)는 측정 헤드(10가 수직으로 장착될 때, 즉 측정 방향(D1과 D2)을 포함하는 평면이 지면(ground)에 대해 수직으로 놓일 때 그 기능를 행한다. 이 경우에, 카운터웨이트(36)의 기능은 시스템의 균형을 유지하기 위해 측정 헤드(1)가 작동 위치에 있을 때와 측정 헤드(1)가 휴지 위치(rest position)에 있을 때 모두에 중력을 상쇄하는(counterbalance) 것이다. 카운터웨이트(36)는 또한 측정 헤드(10)의 위치설정에 관계없이 이행(transit) 동안에도 그 기능을 행하며, 그래서 높은 가속도가 가해지는 경우에도 시스템의 균형을 보장한다.

본 명세서에 기재 및 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 카운터웨이트(36)는 도면에 도시된 특정 형상을 갖는데, 변형 가능한 메커니즘(13)에 의해 제한되는 치수(회전 중에 카운터웨이트(36)는 크로스피스(22-25)에 충돌해서는 안 된다) 및 무게 중심을 회전축(33)으로부터 가능한 한 멀리 유지할 필요성에 따라 가능한 한 작은 부피를 얻도록 질량이 분산된다.

(간략화를 위해 고정 프레임(12)의 지지 플레이트(34)에 힌지 고정된 하나의 밸런싱 요소(60)를 나타내는) 도 8과 도 9에 도시된 바에 따르면, 각 밸런싱 요소(60)는 이 밸런싱 요소(60)를 중간의 균형 위치에서 유지시키는 경향이 있는 2개의 대향의 탄성 요소(37과 38)에 기계적으로 연결된다. 바람직한 실시예에 따르면, 각 탄성 요소(37 또는 38)는 스크류(39 또는 40)의 섕크(shank)를 부분적으로 수용하는 나선형 스프링을 포함한다. 각 스크류(39 또는 40)는 당접부(abutment) 기능을 하는 헤드를 가지며, 이 당접부에 대해 탄성 요소(37 또는 38)가 압축된다. 환언하면, 각 탄성 요소(37 또는 38)의 일단부는 탄성 요소(37 또는 38)가 대응하는 스크류(39 또는 40)의 헤드에 대해 압축될 수 있도록, 대응하는 스크류(39 또는 40)의 헤드에 맞닿는다.

도 10에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 각 밸런싱 요소(60)는 대응하는 밸런싱 요소(60)의 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 고정 프레임(12)에, 보다 구체적으로는 지지 플레이트(34)에 힌지 고정된 단방향 예하중 레버(41)에 결합된다(즉, 밸런싱 요소(60)와 단방향 예하중 레버(41)는 동일한 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 구성된다). 각각의 단방향 예하중 레버(41)는 제1 방향으로 밸런싱 요소(60)에 대해 회전하도록 구성되고, (아래에 기재된 방식으로) 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 밸런싱 요소(60)에 대해 회전하는 것이 방지된다. 또한, 각각의 단방향 예하중 레버(41)는 제2 방향으로 고정 프레임(12)에 대해(즉, 고정 프레임(12)의 지지 플레이트(34)에 대해) 회전하도록 구성되고, (아래에 기재된 방식으로) 제2 방향과 반대인 제1 방향으로 고정 프레임(12)에 대해(즉, 고정 프레임(12)의 지지 플레이트(34)에 대해) 회전하는 것이 방지된다. 보다 구체적으로, 제2 방향으로 단방향 예하중 레버(41)는 밸런싱 요소(60)와 함께 고정 프레임(12)에 대해 회전한다.

스크류(40)의 헤드와 단방향 예하중 레버(41)의 사이에서 압축된 탄성 요소(38)를 지지하는 스크류(40)는 고정 프레임(12)에 수용된 나사 구멍(43)에 나사 조임되고, 스크류 헤드(39)와 밸런싱 요소(60)의 사이에서 압축된 탄성 요소(37)를 지지하는 스크류(39)는 단방향 예하중 레버(41)에 마련된 나사 구멍(42)에 나사 조임된다.

스크류(39)는 밸런싱 요소(60)에 있는, 보다 구체적으로는 밸런싱 요소(60)의 암(32)에 있는 관통 구멍(44)을 가로지르며, 밸런싱 요소(60)에는 접촉하지 않는다. 유사하게, 스크류(40)는 단방향 예하중 레버(41)에 있는 관통 구멍(45)을 가로지르며, 단방향 예하중 레버(41)에는 접촉하지 않는다. 첨부 도면에 도시된 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 단방향 예하중 레버(41)는 대응하는 밸런싱 요소(60)의 아래에, 즉 밸런싱 요소(60)와 고정 지지부(12)의 지지 플레이트(34) 사이에 배치되며, 회전축(33)과 평행하게 뻗은 2개의 제1의 오버행(46과 47) 또는 가동 오버행(movable overhang)을 포함하고, 이들 오버행(46과 47)은 단방향 예하중 레버(41)로부터 연장되고, U 형상이며 상부의 밸런싱 요소(60)에, 보다 구체적으로는 밸런싱 요소(60)의 암(32)에 구비된 2개의 대응하는 시트(seat)(48과 49)에 계합한다. 스크류(39)가 나사 조임되는 나사 구멍(42)은 가동 오버행(47)에 제공된다. 고정 프레임(12)(특히 고정 프레임(12)의 지지 플레이트(34))은 각 단방향 예하중 레버(41)의 아래에 배치되고, 회전축(33)과 평행하게 뻗은 2개의 제2의 오버행(50과 51) 또는 고정 오버행(stationary overhang)을 구비하며, 이들 오버행(50과 51)은 고정 프레임(12)으로부터 연장되고, L 형상이며 상부의 단방향 예하중 레버(41)에 구비된 2개의 대응하는 시트(52와 53)에 계합하며; 스크류(40)가 나사 조임되는 나사 구멍(43)은 고정 오버행(51)에 제공된다.

각 밸런싱 요소(60)의 대응하는 시트(48과 49)에 계합하는 각 단방향 예하중 레버(41)의 2개의 가동 오버행(46과 47)의 존재로 인해, 밸런싱 요소(60)는 회전축(33)을 중심으로 단방향 예하중 레버(41)에 대해 제1 방향으로 회전할 수 있으며, 그 회전에 따라 (밸런싱 요소(60)와 단방향 예하중 레버(41) 사이에 상대 회전이 발생하는 도 8에 도시된 바와 같이) 두 시트(48과 49) 모두는 대응하는 가동 오버행(46과 47)으로부터 멀리 이동한다. 밸런싱 요소(60)는 회전축(33)을 중심으로 단방향 예하중 레버(41)와 일체로 (제1 방향에 반대인) 제2 방향으로도 또한 회전할 수 있으며, 이 회전에 따라 단방향 예하중 레버(41)을 회전 운동으로 "드래그(drag)"함으로써 단방향 예하중 레버(41)의 두 가동 오버행(46과 47) 모두는 (밸런싱 요소(60)와 단방향 예하중 레버가 함께 회전하는 도 9에 도시된 바와 같이) 밸런싱 요소(60)의 대응하는 시트(48과 49)의 벽에 계합한다.

각 단방향 예하중 레버(41)의 대응하는 시트(52와 53)에 계합하는 2개의 고정 오버행(50과 51)의 존재로 인해, 단방향 예하중 레버(41)는 회전축(33)을 중심으로 고정 프레임(12)에 대해 제1 방향으로 회전하는 것이 방지되는데, 그에 따라 두 시트(52와 53) 모두는 대응하는 고정 오버행(50과 51)에 맞닥뜨리게 된다. 단방향 예하중 레버(41)는 회전축(33)을 중심으로 고정 프레임(12)에 대해 제2 방향으로 회전할 수 있으며, 이러한 회전에 따라 두 시트(52와 53) 모두는 대응하는 고정 오버행(50과 51)로부터 멀리 이동한다.

한 쌍의 핀(54)이 제공되며, 이들 핀(54) 각각은 각 밸런싱 요소(60), 보다 구체적으로는 이러한 밸런싱 요소(32)의 암(32)에 및 각 단방향 예하중 레버(41)에 구비된 관통 구멍에 삽입되어, 밸런싱 요소(60)와 단방향 예하중 레버(41)가 회전축(33)을 중심으로 회전할 수 있게 한다. 제2 핀(55)은 각 커넥팅 로드(35)의 관통 구멍을 통과하여 대응하는 밸런싱 요소(60)의 일단부에 구비된 공동(56)에 삽입되어, 커넥팅 로드(35)와 밸런싱 요소(60) 사이에 회전 결합을 제공한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드(35)가 제1 방향(도 8에서는 상향)으로 이동할 때, 밸런싱 요소(60)는 커넥팅 로드(35)의 이동에 수반하여 회전축(33)을 중심으로 제1 방향(도 8에서는 반시계 방향)으로 회전하는 한편, 단방향 예하중 레버(41)는 고정 오버행(50과 51)(도 8에서는 일부만 보임)에 의해 강제된 기계적인 구속에 의해 정지되기 때문에 이동하지 않는다(또는 회전축(33)을 중심으로 회전하지 않는다). 이러한 상황에서, 탄성 요소(38)는 (고정 프레임(12)과 일체화된 스크류(40)의 헤드와 이동하지 않는 단방향 예하중 레버(41)의 사이에 놓이므로) 어떠한 응력의 영향도 받지 않는 한편, 탄성 요소(37)는 (이동하지 않는 단방향 예하중 레버(41)와 일체화된 스크류(39)의 헤드와 이동하는 밸런싱 요소(60)의 사이에 배치되므로) 압축된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드(35)가 예를 들면, 전술한 방향과 반대인 제2 방향(도 9에서 하향)으로 이동할 때, 밸런싱 요소(60)는 커넥팅 로드(35)의 이동에 수반하여 회전축(33)을 중심으로 제2 방향(도 8에서 시계 방향)으로 회전하고, 단방향 예하중 레버(41)도 밸런싱 요소(60)과 함께 회전축(33)을 중심으로 회전한다. 그 결과, 밸런싱 요소(60)와 단방향 예하중 레버(41)는 고정 프레임(12)에 대해 제2 방향(도 9에서 시계 방향)으로 함께 회전한다. 이러한 상황에서, 탄성 요소(38)는 (고정 프레임(12)과 일체화된 스크류(40)의 헤드와 이동하는 단방향 예하중 레버(41)의 사이에 배치되기 때문에) 압축되는 한편, 탄성 요소(37)는 (양자(兩者) 모두가 동일한 운동 법칙으로 이동하는 단방향 예하중 레버(41)와 일체화된 스크류(39)의 헤드와 밸런싱 요소(60)의 사이에 놓이므로) 어떠한 응력의 영향도 받지 않는다.

도시되지 않은 가능한 실시예에 따르면, 제1의 당접 요소(abutment element)는 측정 방향(D1)을 따라서 엔드 스톱(end stop)을 구성하며, 측정 방향(D1) 자체를 따라서 컬럼(16)의 스트로크를 제한한다(특히, 제1의 당접 요소는 두 방향 모두에서 컬럼(16)의 스트로크를 제한하도록 형상이 이루어지는데, 즉 우측 엔드 스톱과 좌측 엔트 스톱 양자 모두를 구성한다). 유사하게, 제2의 당접 요소는 측정 방향(D2)을 따라서 엔드 스톱을 구성하며, 측정 방향(D2) 자체를 따라서 컬럼(17)의 스트로크를 제한한다(특히, 제2의 당접 요소는 두 방향 모두에서 컬럼(17)의 스트로크를 제한하도록 형상이 이루어지는데, 즉 우측 엔드 스톱과 좌측 엔트 스톱 양자 모두를 구성한다). 가능한 실시예에 따르면, 두 당접 요소는 모두 컬럼(15)에 직접 결합되는데(즉, 두 당접 요소는 모두 컬럼(15)에 직접 작용하는데); 이는 필러(2) 또는 로드(6)가 받는 임의의 충격이 변형 가능한 메커니즘(13)의 다른 컴포넌트에 전달되는 것과 변형 가능한 메커니즘(13) 자체를 가압하는 것을 방지한다. 컬럼(15)에 결합된 단일의 당접 요소, 예를 들면 적절한 크기의 핀을 제공하는 것도 또한 가능한데, 이는 고정 프레임(12), 예를 들면 특정 틈새를 갖고서 핀이 이동할 수 있게 하는 구멍과 적절히 계합함으로써 두 측정 방향(D1과 D2) 모두를 따라서 두 방향 모두에서 컬럼(15)의 스트로크를 제한한다.

도시되지 않은 가능한 실시예에 따르면, 두 측정 방향(D1과 D2) 모두를 따라서 컬럼(15)의 병진 운동을 감쇠시키기 위해 (예를 들면, 점성 유체가 구비된) 하나의 감쇠 요소가 컬럼(15)에 기계적으로 결합될 수 있다. 이와 달리, 측정 방향(D1)을 따라서 컬럼(16)의 병진 운동을 감쇠시키기 위해 제1의 감쇠 요소가 컬럼(16)에 기계적으로 결합될 수 있고, 측정 방향(D2)을 따라서 컬럼(17)의 병진 운동을 감쇠시키기 위해 제2의 감쇠 요소가 컬럼(17)에 기계적으로 결합될 수 있다. 감쇠 요소의 기능은 검사 단계 중에 및 측정 헤드(1)가 검사 사이클의 종료시에 그 휴지 위치로 복귀할 때, 측정 방향(D1과 D2)을 따라서 필러(2)에 심한 진동의 발생을 방지하는 것이며, 그래서 안정성의 향상을 보장한다.

지금까지 기재되고 도면에 도시된 측정 헤드(1)에서, 각각의 카운터웨이트(36)를 갖는 밸런싱 요소들(60), 단방향 예하중 레버들(41), 및 내부 크로스피스들(22-25)은 지지 플레이트(34)의 상반(相反) 측면에 및 그래서, 일반적으로 상이한 기하학적 평면 상에 배치된다. 다른 실시예에 따르면, 모든 컴포넌트가 일반적으로 단일 평면 상에, 예를 들면 지지 플레이트(34)의 동일 측면에 놓이도록 변형 가능한 메커니즘(13)을 설계하는 것도 가능하다. 특히, 상이한 컴포넌트들, 즉 외부 크로스부재(18-21)와 내부 크로스부재(22-25) 및 밸런싱 요소(60)의 크기를 적절히 구성함으로써, 예컨대 적절한 교정 질량과 크기를 갖는 카운터웨이트(36)를 채용함으로써, 두 밸런싱 요소(60) 모두를 고정할 수 있는 한편, 측정 방향(D1, D2)에 수직하게 측정되는 동일한 높이로 배치되도록 지지 플레이트(34)의 동일면에 대해 90°로 상호 배치를 유지할 수 있다. 다른 대안적인 실시예(도시하지 않음)에 따르면, 컬럼(14-17)과 외부 크로스피스(18-21) 및 내부 크로스피스(22-25)는 단일 부품으로 실현될 수 있는데, 예를 들면 중실체로부터 기계 가공될 수 있다.

(도시되지 않은) 다른 실시예에 따르면, 지금까지 기술된 변형 가능한 메커니즘에 대한 대안으로서, 운동학적 모션 어셈블리(13)는 슬라이딩 요소, 예를 들면 4개의 캐리지(carrages)를 포함하며, 이들 각각은 필러의 변위의 함수로서 측정 방향(D1과 D2) 중 어느 하나를 따라서 왕복의, 오직 선형 이동만을 행하도록 2개의 컬럼에 연결된다.

상술한 측정 헤드(1)는 몇 가지 이점을 제공한다.

첫째, 상술한 측정 헤드(1)의 거동은 관성의 관점에서 완벽하게 균일하다. 환언하면, 두 측정 방향(D1과 D2) 모두를 따라서 상술한 측정 헤드(1)의 관성은 동일하다. 측정 헤드(1)는 또한 등방성, 즉 측정 방향(D1과 D2)에 의해 정의된 평면에서 동일한(균일한) 거동을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 이는 기계 부품의 치수 및/또는 기하학적 검사 단계 중에 및 이행(transit) 중에 측정 헤드(1)의 이동의 제어를 단순화할 수 있게 하는데, 이는 측정 헤드(1)에 모든 방향에서 동일한 가속도를 가하는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 변형 가능한 메커니즘(13)의 특정 구성 및 특히 관성 보상의 카운터웨이트(36)의 존재는 두 측정 방향(D1과 D2) 모두에서 측정 헤드(1)의 균형, 및 그 결과 측정 헤드(1)가 이행 중에 매우 높은 가속도를 받을 수 있는 것을 보장하며, 그래서 검사 사이클 간(間)에 측정 헤드(1)의 다운타임을 최소화하면서 측정 프로세스의 전체적인 효율을 증가시킬 수 있게 한다.

마지막으로, 상술한 측정 헤드(1)는 그 구성이 종래의 제조 기술 및 (시중에서 쉽게 찾을 수 있는) 재료의 사용을 요하기 때문에 제조가 용이하고 저비용히다.

Claims

기계 부품(2)의 치수 및/또는 기하학적 검사를 위한 양방향 측정 헤드(1)로서,
고정 프레임(12);
상기 기계 부품(2)에 접촉하도록 구성된 필러(feeler)(2);
상기 고정 프레임(12)에 의해 지지되며, 상기 필러(2)가 서로 수직인 두 측정 방향(D1, D2)을 따라 이동할 수 있도록 상기 필러(2)를 운반하는, 운동학적 모션 어셈블리(13); 및,
상기 운동학적 모션 어셈블리(13)에 장착되고, 적어도 하나의 측정 방향(D1; D2)을 따라서 상기 필러(2)의 위치를 검출하는, 적어도 하나의 센서(3a, 3b):
를 포함하고,
상기 운동학적 모션 어셈블리(13)는:
상기 고정 프레임(12)에 견고히 연결된 제1 컬럼(14); 상기 제1 컬럼(14)의 반대편에 있으며, 상기 필러(2)를 운반하며 상기 필러(2)와 함께 상기 두 측정 방향(D1, D2) 모두를 따라서 이동하는 제2 컬럼(15); 및, 각각 거의 배타적으로 상기 제1 측정 방향(D1)과 제2 측정 방향(D2) 중 어느 하나를 따라서만 변위하는 제3 컬럼(16)과 제4 컬럼(17); 및
상기 컬럼(14-17)의 변위를 안내함으로써 상기 컬럼(14-17)을 연결하는 링크 요소(linking elements)(18-25):
를 포함하는 것을 특징으로 하는,
측정 헤드(1).
제1항에 있어서,
상기 컬럼(14-17)은 상기 두 측정 방향(D1, D2)에 수직하게 뻗으며,
상기 제3 컬럼(16)은 상기 제2 컬럼(15)이 거의 배타적으로 상기 제1 측정 방향(D1)을 따라서만 변위함으로써 상기 제1 측정 방향(D1)을 따라서 이동할 때에만 이동하고,
상기 제4 컬럼(17)은 상기 제2 컬럼(15)이 거의 배타적으로 상기 제2 측정 방향(D2)을 따라서만 변위함으로써 상기 제2 측정 방향(D2)을 따라서 이동할 때에만 이동하는,
측정 헤드(1).
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 운동학적 모션 어셈블리(13)는 변형 가능한 메커니즘(deformable mechanism)인,
측정 헤드(1).
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크 요소(18-25)는 상기 컬럼(14-17)에 견고히 구속되는 탄성 변형 가능한 크로스피스(crosspiece)를 포함하는,
측정 헤드(1).
제4항에 있어서,
상기 컬럼(14-17) 각각은 적어도 하나의 외부 표면을 포함하고,
상기 탄성 변형 가능한 크로스피스는 2×2의 평행하며 대향인 4개의 외부 크로스피스(18-21)를 포함하며, 상기 외부 크로스피스(18-21) 각각은 대응하는 측정 방향(D1; D2)에 평행하게 뻗으며, 2개의 대응하는 컬럼(14-17)의 상기 적어도 하나의 외부 표면에 견고히 구속되고, 상기 2개의 대응하는 컬럼(14-17)을 서로 연결하는,
측정 헤드(1).
제5항에 있어서,
상기 컬럼(14-17) 각각은 적어도 하나의 내부 표면을 포함하고,
상기 탄성 변형 가능한 크로스피스는 2×2의 평행하며 대향인 4개의 내부 크로스피스(22-25)를 포함하며, 상기 내부 크로스피스(22-25) 각각은 대응하는 측정 방향(D1; D2)에 평행하게 뻗으며, 2개의 대응하는 컬럼(14-17)의 상기 적어도 하나의 내부 표면에 견고히 구속되고, 상기 2개의 대응하는 컬럼(14-17)을 서로 연결하는,
측정 헤드(1).
제6항에 있어서,
상기 컬럼(14-17) 각각의 상기 적어도 하나의 내부 표면은 상기 컬럼(14-17)의 상기 적어도 하나의 외부 표면에 평행하며 대향인,
측정 헤드(1).
제4항에 있어서,
상기 탄성 변형 가능한 크로스피스(18-25)의 각 크로스피스는 상기 크로스피스가 견고히 구속되는 각 컬럼 근처에서 상기 크로스피스(18-25)의 가요성을 국부적으로 증가시키기 위해 두께 감소 영역(30)을 포함하는,
측정 헤드(1).
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정 프레임(12)은, 상기 제1 컬럼(14)과 일체화되고 상기 두 측정 방향(D1, D2) 모두에 평행하게 배치된 지지 플레이트(34)를 포함하는,
측정 헤드(1).
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 4개의 컬럼(14-17)은 사각형의 정점(vertice)에 배치되는,
측정 헤드(1).
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 헤드(1)는 2개의 밸런싱 요소(60)를 더 포함하고,
상기 밸런싱 요소(60) 각각은 상기 측정 방향(D1, D2)에 수직인 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 각각의 힌지 메커니즘에 의해 상기 고정 프레임(12)에 힌지 고정되고, 상기 제3 컬럼(16) 또는 상기 제4 컬럼(17)에 기계적으로 구속된 제1 단부를 갖는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
상기 2개의 밸런싱 요소(60)는 서로 수직하게 배치되는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
상기 2개의 밸런싱 요소(60)는 상기 측정 방향(D1, D2)에 수직하게 취해진 상이한 높이로 배치되는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
상기 고정 프레임(12)은, 상기 제1 컬럼(14)과 일체화되고 상기 두 측정 방향(D1, D2) 모두에 평행하게 배치되며 상기 2개의 밸런싱 요소(60)를 위한 힌지 메커니즘을 운반하고 상기 2개의 밸런싱 요소(60)의 사이에 배치된, 지지 플레이트(34)를 포함하는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
각 밸런싱 요소(60)는 상기 제1 단부 반대편의 제2 단부에 교정 질량(calibrated mass)을 갖는 카운터웨이트(36)를 포함하는,
측정 헤드(1).
제15항에 있어서,
각 밸런싱 요소(60)는 암(arm)(32)을 포함하고, 각 카운터웨이트(36)는 조정 가능한 기계적 연결에 의해 대응하는 암(32)에 고정되는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
각 밸런싱 요소(60)의 상기 제1 단부는 커넥팅 로드(35)에 의해 대응하는 컬럼(16, 17)에 기계적으로 구속되고, 상기 커넥팅 로드(35)는 상기 밸런싱 요소(60)의 제1 단부에 힌지 고정된 일단부 및 대응하는 컬럼(16, 17)에 힌지 고정된 타단부를 갖는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
각 밸런싱 요소(60)는, 상기 밸런싱 요소(60)를 중간의 균형 위치에서 유지시키는 경향이 있는 적어도 하나의 탄성 요소(37, 38)에 기계적으로 연결되는,
측정 헤드(1).
제11항에 있어서,
각 밸런싱 요소(60)는, 대응하는 밸런싱 요소(60)의 회전축(33)을 중심으로 회전하도록 상기 고정 프레임(12)에 힌지 고정된 단방향 예하중 레버(unidirectional preloading lever)(41)에 결합되고,
각 단방향 예하중 레버(41)는 상기 고정 프레임(12)에 대해 제1 방향으로는 회전이 방지되고, 상기 고정 프레임(12)에 대해 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로는 상기 밸런싱 요소(60)와 함께 회전하도록 구성되는,
측정 헤드(1).
제19항에 있어서,
각 단방향 예하중 레버(41)는 상기 회전축(33)에 평행하게 뻗은 2개의 가동 오버행(movable overhang)(46; 47)을 구비하고, 상기 가동 오버행(46; 47)은 상기 단방향 예하중 레버(41)로부터 연장되며 각각의 밸런싱 요소(60)에 제공된 2개의 대응하는 시트(48, 49)에 계합하는,
측정 헤드(1).
제19항에 있어서,
상기 고정 프레임(12)은 상기 회전축에 평행하게 뻗은 2개의 고정 오버행(50, 51)을 포함하고, 상기 고정 오버행(50, 51)은 상기 고정 프레임(12)으로부터 연장되며 상기 단방향 예하중 레버(41)에 제공된 2개의 대응하는 시트(52, 53)에 계합하는,
측정 헤드(1).