(57)【要約】【課題】  インプロセス測定アプリケーションでの使用のためにも適した測定ヘッドを提供する。【解決手段】  測定器、特に形状及び寸法測定器用の測定ヘッド２は、一方で測定器と結合可能又は結合され、他方でプローブボディを支持するベースボディ４を備える。プローブボディに作用する過負荷が生じた際に損傷から測定ヘッドもしくは測定器を保護するために作動する過負荷保護装置が設けられている。本発明によれば、過負荷保護装置は、不可逆性の過負荷保護装置１２，１４，１６，１８として形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方で測定器と結合可能又は結合され、他方でプローブボディを支持するベースボディと、プローブボディに作用する過負荷が生じた際に損傷から測定ヘッド及び／又は測定器を保護するために作動する過負荷保護装置とを有する、測定器、特に形状及び寸法測定器用の測定ヘッドにおいて、
過負荷保護装置が、不可逆性の過負荷保護装置（１２，１４，１６，１８）として形成されていること、を特徴とする測定ヘッド。
【請求項２】
ベースボディ（４）が、少なくとも１つの安全要素（１６，１８）に、少なくとも１つの分離箇所を備え、この分離箇所において、安全要素（１６，１８）が、過負荷が生じた際に破断すること、を特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項３】
ベースボディ（４）が、安全ユニット（１０）を備え、この安全ユニットが、プローブボディと結合された又は結合可能な第１の部品（１２）と、測定ヘッドと結合された又は結合可能な第２の部品（１４）とを備え、第１の部品（１２）が、安全要素（１６，１８）を介して第２の部品（１４）と結合されていること、を特徴とする請求項２に記載の測定ヘッド。
【請求項４】
測定器、特に形状又は寸法測定器用の、ベースボディ（４）を備える測定ヘッドの安全ユニット（１０）であって、
ベースボディ（４）が、少なくとも１つの安全要素（１６，１８）に、１つの分離箇所を備え、この分離箇所において、安全要素（１６，１８）が、過負荷が生じた際に破断し、安全ユニット（１０）が、プローブボディと結合された又は結合可能な第１の部品（１２）と、測定器と又はベースボディの、測定器と結合可能な部分と結合された又は結合可能な第２の部品（１４）とを備え、第１の部品（１２）が、安全要素を介して第２の部品（１４）と結合されていること、を特徴とする安全ユニット。
【請求項５】
少なくとも１つの安全要素（１６，１８）が、少なくとも部分的に脆弱な材料、特にセラミックから成ること、を特徴とする請求項２又は３に記載の測定ヘッドもしくは請求項４に記載の安全ユニット。
【請求項６】
少なくとも１つの安全要素（１６，１８）が棒状に形成されていること、を特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の測定ヘッドもしくは請求項４又は５に記載の安全ユニット。
【請求項７】
少なくとも１つの安全要素（１６，１８）の長手方向軸が、測定器からプローブボディに向いた、プローブボディ保持装置（２）のベースボディ（４）の長手方向軸に対して横に延在すること、を特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の測定ヘッドもしくは請求項４〜６のいずれか１項に記載の安全ユニット。
【請求項８】
互いに平行又はほぼ平行に配置された少なくとも２つの同種の安全要素（１６，１８）が設けられていること、を特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の測定ヘッドもしくは請求項４〜７のいずれか１項に記載の安全ユニット。
【請求項９】
安全要素（１６，１８）が、第１の部品（１２）を静定的に第２の部品（１４）と結合すること、を特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の測定ヘッドもしくは請求項４〜８のいずれか１項に記載の安全ユニット。
【請求項１０】
ベースボディ（４）が、少なくとも１つの結合箇所に、少なくとも１つの安全要素を備え、この安全要素が、形状記憶材料、特に形状記憶合金から成り、過負荷が生じた際に変形すること、を特徴とする請求項１〜３及び５〜９のいずれか１項に記載の測定ヘッドもしくは請求項４〜９のいずれか１項に記載の安全ユニット。
【請求項１１】
形状記憶材料が、熱の作用下で逆変形可能であること、を特徴とする請求項１０に記載の測定ヘッドもしくは安全ユニット。
【請求項１２】
安全ユニット（１０）が、一方でプローブボディと又はベースボディ（４）の、プローブボディを支持する部分と、他方で測定ヘッドと、解離可能に結合可能又は結合されていること、を特徴とする請求項４〜１０のいずれか１項に記載の安全ユニット。
【請求項１３】
測定器、特に形状又は寸法測定器において、
この測定器が、請求項１〜３又は５〜１２のいずれか１項に記載の測定ヘッド及び／又は請求項４〜１２のいずれか１項に記載の安全ユニットを備えること、を特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の測定ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第３９  ２２  ２９６号明細書（特許文献１）により、一方で測定器と結合可能又は結合され、他方でプローブボディを支持するベースボディを備える測定ヘッドが公知である。この公知の測定ヘッドは、更に、プローブボディに作用する過負荷が生じた際に損傷から測定ヘッド及び／又は測定器を保護するために作動する過負荷保護装置を備える。この特許文献１から公知の測定ヘッドの場合、過負荷保護装置が、磁気カップリングによって構成され、この磁気カップリングは、測定ヘッドの側に、永久磁石を備え、この永久磁石を介して、測定位置にあるプローブボディが、測定ヘッドに保持されている。プローブボディ又はプローブボディを測定ヘッドに保持する保持装置に作用する力が最大値を超え、これにより過負荷が生じた場合、永久磁石の保持力が克服されるので、プローブボディもしくはその保持装置、例えばプローブアームは、測定ヘッドから外れる。永久磁石の磁力は、標準測定モードで生じる、プローブボディもしくは保持装置に作用する力が、過負荷保護装置を作動させないように設定されている。過負荷が生じた場合、確かに、現在の測定工程は中断されるが、測定ヘッド及び測定器は損傷から保護さるので、時間とコストを消費する修理はなくなる。測定器を再び運転させるため、プローブボディ保持装置をその永久磁石によって再び測定器と結合することしか必要ない。
【０００３】
測定ヘッドの、永久磁石により作動する同様の過負荷保護装置は、米国特許第４，５７４，６２５号明細書（特許文献２）、欧州特許第１  ５８９  ３１７号明細書（特許文献３）、欧州特許第０  ４０６  ７８１号明細書（特許文献４）、独国特許第３３  ２０  １２７号明細書（特許文献５）、欧州特許出願公開第１  ５８９  ３１７号明細書（特許文献６）、独国特許第１０  ２００７  ０１８  ４４４号明細書（特許文献７）、国際公開第０２／２７２７０号パンフレット（特許文献８）、独国特許第１０  ２００５  ０３６  ９２８号明細書（特許文献９）、独国特許第１９６  １７  ０２３号明細書（特許文献１０）、米国特許第５，０２８，９０１号明細書（特許文献１１）、欧州特許出願公開第０  ７５０  ０１７号明細書（特許文献１２）、独国特許第４４  ３７  ０３３号明細書（特許文献１３）及び国際公開第０３／０８３４０７号パンフレット（特許文献１４）と独国特許出願第１０  ２０１２  ００７  １８３．３号明細書から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第３９  ２２  ２９６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５７４，６２５号明細書
【特許文献３】欧州特許第１  ５８９  ３１７号明細書
【特許文献４】欧州特許第０  ４０６  ７８１号明細書
【特許文献５】独国特許第３３  ２０  １２７号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１  ５８９  ３１７号明細書
【特許文献７】独国特許第１０  ２００７  ０１８  ４４４号明細書
【特許文献８】国際公開第０２／２７２７０号パンフレット
【特許文献９】独国特許第１０  ２００５  ０３６  ９２８
【特許文献１０】独国特許第１９６  １７  ０２３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，０２８，９０１号明細書
【特許文献１２】欧州特許出願公開第０  ７５０  ０１７号明細書
【特許文献１３】独国特許第４４  ３７  ０３３号明細書
【特許文献１４】国際公開第０３／０８３４０７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の根底にある課題は、インプロセス測定アプリケーションでの使用のためにも適した測定ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１に記載した発明によって解決される。
【０００７】
本発明は、プローブボディ保持装置に作用する過負荷が生じた際に損傷から測定ヘッドもしくは測定器を保護するために作動する過負荷保護装置を可逆性の過負荷保護装置として形成するとの従来技術において支配的な思想から離れる。むしろ、本発明の根底にある思想は、過負荷保護装置を不可逆性の過負荷保護装置として形成することにある。例えば、特に、ベースボディは、少なくとも１つの安全要素に、少なくとも１つの分離箇所を備えることができ、この分離箇所において、少なくとも１つの安全要素が、過負荷が生じた際に破断する。このようにして更に、測定ヘッドもしくは測定器の過負荷保護装置は保証されているが、同時に、保持装置、例えばプローブアームの測定ヘッドに対する磁気的連結が廃止されている。このようにして、特に厳しい測定環境、例えばインプロセス測定アプリケーションの範囲内での測定ヘッドに対する磁気的連結に対して、著しい利点が得られる。このような磁気的連結の場合、短縮して保持装置とも呼ばれるプローブボディ保持装置と測定ヘッドとの間の分離箇所に、切り粉又は他の金属材料が堆積し、これにより、測定ヘッドに対する連結がもはや必要な正確さで行なわれず、これから測定誤差が生じ得るとの危険がある。加えて、本発明による測定ヘッドの場合、連結の領域内での切り粉等の堆積に基づいて、運転妨害が生じるとのリスクがない。分離箇所は、前記形式の実施形態の場合は、特に、破断した安全要素が容易に大きいコストの消費なく置換できるように選択することができる。
【０００８】
特に脆弱な材料から成る安全要素が使用される場合は、更に、過負荷保護装置の作動が、磁気的連結とは違い、明確に限定された力で行なわれるとの利点が得られる。
【０００９】
本発明が意図する不可逆性の過負荷保護装置とは、過負荷保護装置の作動後に、測定器は、破断した安全要素を置換することによって、工具又は補助手段なしで再び運転状態にすることができない過負荷保護装置と理解する。これに対して、可逆性の過負荷保護装置とは、過負荷保護装置の作動後に、測定器は、例えば、磁気的に連結されたプローブボディ保持装置の測定器への再装着によって、工具もしくは補助手段なしで再び運転状態にすることができる過負荷保護装置と理解する。
【００１０】
本発明の有利な発展形では、ベースボディが、少なくとも１つの安全要素に、少なくとも１つの分離箇所を備え、この分離箇所において、安全要素が、過負荷が生じた際に破断する。プローブボディ保持装置もしくはプローブボディに、過負荷が生じた場合、安全要素は、測定ヘッドもしくは測定器の損傷を防止するために破断する。測定ヘッドは、安全要素の置換によって、これに続き、再び運転状態にされる。
【００１１】
安全要素の交換を、簡単かつ迅速に実現するため、前記実施形態の有利な発展形では、ベースボディが、安全ユニットを備え、この安全ユニットが、プローブボディと結合された又は結合可能な第１の部品と、測定ヘッドと結合された又は結合可能な第２の部品とを備え、第１の部品が、安全要素を介して第２の部品と結合されている。この実施形態の場合、安全ユニットの第１の部品は、特に解離可能にプローブボディと結合することができ、第２の部品は、解離可能に測定ヘッドと結合することができるが、これは、例えばそれぞれネジ結合部による。過負荷防止装置の作動時に、第１の部品と第２の部品の間に破断が生じ、安全要素の破断によって、特に、第１の部品は、第２の部品から分離することができる。この場合、測定ヘッドを、再び運転状態にするため、第１及び第２の部品は、プローブボディもしくは測定ヘッドから、ネジ結合部の解離によって外すことができる。測定ヘッドを、従って測定器を再び運転状態にするため、新しい安全ユニットが使用されるが、この安全ユニットは、その場合、再び測定ヘッドと結合される。これにより、安全ユニットは、使い捨て部品を構成し、この使い捨て部品は、過負荷保護装置の作動後に捨てられ、新しい安全ユニットによって置換される。
【００１２】
例えば置換部品として提供される、ベースボディを備える測定ヘッドの本発明による安全ユニットは、請求項４に記載されている。ベースボディは、少なくとも１つの安全要素に、１つの分離箇所を備え、この分離箇所において、安全要素が、過負荷が生じた際に破断し、安全ユニットが、プローブボディと結合された又は結合可能な第１の部品と、測定ヘッドと結合された又は結合可能な第２の部品とを備え、第１の部品が、安全要素を介して第２の部品と結合されている。これにより、前段で既に述べた利点が得られる。
【００１３】
本発明による測定ヘッドもしくは本発明による安全ユニットのきわめて有利な発展形では、少なくとも１つの安全要素が、脆弱な材料、特にセラミックから成る。この実施形態の場合、安全要素は、明確に限定された過負荷が生じた際に破断するが、予め安定しているので、測定結果の歪曲を生じさせることもある望まれない移動又は弾性変形が回避されている。
【００１４】
安全要素の形状、大きさ及び数は、広い限度内で選択可能である。その点で、本発明による測定ヘッドもしくは本発明による安全ユニットの有利な発展形では、少なくとも１つの安全要素が棒状に又はほぼ棒状に形成されている。
【００１５】
本発明の他の有利な発展形では、少なくとも１つの安全要素の長手方向軸が、測定器からプローブボディに向いた、プローブボディ保持装置のベースボディの長手方向軸に対して横に延在する。この実施形態の場合、過負荷保護装置の作動に関して、特に有利な作動特性が得られる。
【００１６】
本発明の他の有利な発展形では、互いに平行又はほぼ平行に配置された少なくとも２つの同種の安全要素が設けられている。
【００１７】
合目的に、安全要素が、第１の部品を静定的に第２の部品と結合するが、これは、本発明の発展形である。
【００１８】
本発明の基本思想、即ち不可逆性の過負荷保護装置を設けることは、安全要素が破断する分離箇所を設けることによる方法とは異なった方法でも実現することができる。
【００１９】
例えば、本発明の他の有利な発展形では、ベースボディが、少なくとも１つの結合箇所に、少なくとも１つの安全要素を備え、この安全要素が、形状記憶材料、特に形状記憶合金から成り、過負荷が生じた際に変形する。過負荷保護装置の不可逆性は、この実施例の場合、過負荷保護装置の作動後の測定器が、工具もしくは補助手段を使用してしか、変形した安全要素が例えば加熱される運転状態に戻すことができない点にある。
【００２０】
この意味で、前記実施形態の発展形では、形状記憶材料が、熱の作用下で逆変形可能である。
【００２１】
過負荷保護装置の作動後の安全ユニットの交換を特に簡単で能率的に、従って安価に実現するため、有利な発展形では、安全ユニットが、一方でプローブボディと又はベースボディの、プローブボディを支持する部分と、他方で測定器と又はベースボディの、測定器と結合可能な部分と、解離可能に結合可能又は結合されている。
【００２２】
請求項１〜３又は５〜１２のいずれか１項に記載の本発明によるプローブボディ保持装置及び／又は請求項４〜９のいずれか１項に記載の本発明による安全ユニットを備える本発明による測定器は、請求項１３に記載されている。
【００２３】
本発明を、以下で、著しく概略化して本発明によるプローブボディ保持装置の実施例を図示した添付図に基づいて詳細に説明する。この場合、説明をする図面に図示した、特許請求の範囲で請求した全ての特徴は、それぞれの請求項におけるその要約及びそれぞれの請求項の引用に依存せず、また、その説明もしくは図面の図に依存せずに、単独でも、互いに任意に適当に組み合わせても、本発明の対象を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による測定ヘッドの一実施例の概略斜視図
【図２】図１による測定ヘッドの第１の側面図
【図３】図１による測定ヘッドの別の側面図
【図４】図１による測定ヘッドの背面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には、測定器用の本発明による測定ヘッド２の、特に幾何学的又は三次元的な測定器の一実施例が図示されているが、測定ヘッドは、ベースボディ４を備え、このベースボディは、測定器の運転状態で、一方では、その近位端６で測定器と結合され、他方では、その遠位端８でプローブボディを支持する。測定ヘッド２は、過負荷保護装置を備え、この過負荷保護装置は、プローブボディもしくはプローブボディの保持装置に作用する過負荷が生じた際に損傷から測定ヘッド２もしくは測定器を保護するために作動する。本発明によれば、過負荷保護装置は、不可逆性の過負荷保護装置として形成されている。
【００２６】
図示した実施例の場合、ベースボディ４は安全ユニット１０を備える。この安全ユニット１０は、測定器の運転状態で、測定ヘッド２の遠位端８と、従ってプローブボディと結合された第１の部品１２と、測定器の運転状態で測定器と結合された第２の部品１４とを備える。第１の部品１２と第２の部品１４は、この実施例の場合、ブロック状に形成され、それぞれネジ結合部を介して測定ヘッド２の近位端もしくは測定器と結合されている。
【００２７】
安全ユニット１０は、更に安全要素を備え、これら安全要素を介して、第１の部品１２が第２の部品１４と結合されている。図示した実施例の場合、４つの安全要素が設けられ、これら安全要素は、細い棒として形成され、この実施例の場合、脆弱な材料、即ちセラミックから成る。
【００２８】
図１では、２つの安全要素だけが認められ、符号１６，１８を備えている。図１からは、安全要素１６，１８に対して付加的に、更に２つの別の安全要素２０，２２が設けられていることは明らかではないが、従って、ここで説明しておく。全ての安全要素は、同様に形成されて、即ち、脆弱な材料から成り、棒状に形成されている。図１からは、安全要素１６，１８と認識可能でない別の安全要素２０，２２が四角形の頂点から出ていることは明らかではないが、従って、ここで説明しておく。
【００２９】
図２は、保持装置２の側面図を示すが、安全要素１６，１８が認識可能である。
【００３０】
図３は、反対側から見た保持装置２の側面図を示すが、別の安全要素２０，２２が認識可能である。
【００３１】
図４は、測定ヘッド２の近位端６を見た図を示す。
【００３２】
本発明による保持装置２の機能方式は、以下のようである：
【００３３】
測定器の運転時、ベースボディ４の遠位端８に配置されたプローブボディによって、表面が走査される。この場合、過負荷がプローブボディ及び／又はプローブボディ保持装置（プローブアーム２３）に作用すると、安全要素１６，１８と別の安全要素２０，２２に脆性破壊が生じるので、安全要素は、設けられたその分離箇所で破断する。これにより、第１の部品１２が第２の部品１４から外れるので、測定ヘッド２に作用する力は、測定器に伝達することができない。これにより、測定器及び測定ヘッドは、損傷から保護されている。
【００３４】
過負荷保護装置の作動後、第１の部品１２が測定ヘッド２から、また第２の部品１４が測定器から、それぞれのネジ結合部の解離によって外される。その場合、この実施例の場合不可逆性の過負荷保護装置を構成する安全ユニット１０は、捨てられ、新しい安全ユニットによって置換され、安全ユニットの第１の部品が、更にまた測定ヘッド２と、安全ユニットの第２の部品が測定器と結合される。
【００３５】
これにより、本発明は、一方で損傷からの測定器の保護を保証し、しかしながら同時に、過負荷保護装置の作動後に測定器が迅速に再び運転を開始することを可能にする測定器用の不可逆性の過負荷保護装置を提供する。
【符号の説明】
【００３６】
２      測定ヘッドもしくは保持装置
４      ベースボディ
６      近位端
８      遠位端
１０    安全ユニット
１２    第１の部品
１４    第２の部品
１６    安全要素
１８    安全要素
２０    安全要素
２２    安全要素
２３    プローブアーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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