(57)【要約】【課題】  現在取り付けられている探針ヘッドを認識できる装置を提供すること。【解決手段】  着脱自在の探針ヘッド１５を有し、ワークを測定するための装置であって、探針ヘッド１５を取り付けるための受け部１７．１と、該受け部１７．１の所定の位置に配置されたセンサ１７．２と、探針ヘッド１５に設けられた幾つかの相対部材とを設けた。また、探針ヘッド１５が受け部１７．１に取り付けられると、相対部材はセンサ１７．２と互いに作用し、探針ヘッド１５のコード化を相対部材の位置を調整して設定するようにした。【選択図】図１Ｂ
2006030197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱自在の探針ヘッドを有し、ワークを測定するための装置であって、
前記探針ヘッドを取り付けるための受け部と、該受け部の所定の位置に配置されたｎ個のセンサと、前記探針ヘッドに設けられたｍ個の相対部材とを有し、ｎは２あるいは２より大きい整数で、ｍは１あるいは１より大きい整数であり、前記探針ヘッドが前記受け部に取り付けられると、前記相対部材は前記センサと互いに作用し合い、前記探針ヘッドのコード化を前記相対部材の位置を回転させて設定するようにしたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ｎ個のセンサは前記受け部における半径Ｒ１の円弧上に角度間隔β１で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ｍ個の相対部材は前記探針ヘッドにおける半径Ｒ２の円弧上に角度間隔β２で配置されており、Ｒ２≒Ｒ１で、β２≒β１であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記センサは磁場センサであり、前記相対部材は磁石であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
機械的回転手段の形態の調整機構をさらに備え、前記回転手段の角度位置に応じて前記ｍ個の相対部材に対する前記ｎ個のセンサの相対的角度位置からコード化を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記相対部材と前記センサとの相互作用により２進コードを示す信号を発生することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記２進コードにより２ｎ個の異なる探針ヘッドを識別するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ｎ個のセンサを評価する評価装置をさらに備え、該評価装置によりコード化を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記装置は測定器であり、前記探針ヘッドは３次元ワークを走査する触針を有する変更プレートであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
複数の着脱自在の探針ヘッドを有し、ワークを測定するための測定器であって、
前記探針ヘッドの一つを取り付けるための受け部を有する探針システムと、前記受け部の所定の位置に配置されたｎ個のセンサと、前記探針ヘッドの各々に設けられたｍ個の相対部材とを有し、ｎは２あるいは２より大きい整数で、ｍは１あるいは１より大きい整数であり、前記探針ヘッドが前記受け部に取り付けられると、前記相対部材は前記センサと互いに作用し合い、前記ｍ個の相対部材の位置を前記探針ヘッドの各々に対し調整して前記探針ヘッドのコード化を設定するようにしたことを特徴とする測定器。
【請求項１１】
前記測定器はワークを測定するＣＮＣ制御の歯測定器であることを特徴とする請求項１０に記載の測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着脱自在の探針ヘッドを有する装置と、このような装置を有する測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば測定器のように、交換可能な探針ヘッドを有する装置には様々のものがある。
従来の測定器のある実施の形態は、探針ヘッドはばね作用により探針システムに連結される構成である。
【０００３】
また、永久磁石により探針ヘッドが測定器に固定されている例もあり、特許文献１にその好例が開示されている。
【０００４】
さらに別の測定器が特許文献２に開示されており、この特殊な測定器は永久磁石により探針システムに連結された探針ヘッドを備えている。同様な方法が特許文献３に開示されている。
【０００５】
交換可能な探針ヘッドを有する測定器の別の例は特許文献４に開示されており、探針ヘッドは永久磁石と電磁石を組み合わせて固定されている。
【０００６】
【特許文献１】ドイツ国実用新案公開ＧＭ７４０００７１
【特許文献２】米国特許第５，７５５，０３８号
【特許文献３】ＰＣＴ国際公開ＷＯ０３／０８７７０８
【特許文献４】ドイツ国特許３３２０１２７Ｃ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
交換可能な探針ヘッドはできるだけしっかりと固定され容易に着脱できるものでなければならない。加えて、例えば実際に使用される探針ヘッドの種類に応じて測定信号の評価に際し他のパラメータを適用することもあるので、測定器は異なる探針ヘッドを互いに区別できるものであることが重要である。探針ヘッドの形状やサイズに応じて探針ヘッドの他の接近経路や動作経路が使用される。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、どの探針ヘッドが現在取り付けられているかを認識できる装置を提供することである。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、使用された探針ヘッドを簡単で安全に認識する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、着脱自在の探針ヘッドを有し、ワークを測定するための装置であって、前記探針ヘッドを取り付けるための受け部と、該受け部の所定の位置に配置されたｎ個のセンサと、前記探針ヘッドに設けられたｍ個の相対部材とを有し、ｎは２あるいは２より大きい整数で、ｍは１あるいは１より大きい整数であり、前記探針ヘッドが前記受け部に取り付けられると、前記相対部材は前記センサと互いに作用し合い、前記探針ヘッドのコード化を前記相対部材の位置を回転させて設定するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記ｎ個のセンサは前記受け部における半径Ｒ１の円弧上に角度間隔β１で配置されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記ｍ個の相対部材は前記探針ヘッドにおける半径Ｒ２の円弧上に角度間隔β２で配置されており、Ｒ２≒Ｒ１で、β２≒β１であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、前記センサは磁場センサであり、前記相対部材は磁石であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、機械的回転手段の形態の調整機構をさらに備え、前記回転手段の角度位置に応じて前記ｍ個の相対部材に対する前記ｎ個のセンサの相対的角度位置からコード化を行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、前記相対部材と前記センサとの相互作用により２進コードを示す信号を発生することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、前記２進コードにより２ｎ個の異なる探針ヘッドを識別するようにしたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、前記ｎ個のセンサを評価する評価装置をさらに備え、該評価装置によりコード化を行うようにしたことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、前記装置は測定器であり、前記探針ヘッドは３次元ワークを走査する触針を有する変更プレートであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、複数の着脱自在の探針ヘッドを有し、ワークを測定するための測定器であって、前記探針ヘッドの一つを取り付けるための受け部を有する探針システムと、前記受け部の所定の位置に配置されたｎ個のセンサと、前記探針ヘッドの各々に設けられたｍ個の相対部材とを有し、ｎは２あるいは２より大きい整数で、ｍは１あるいは１より大きい整数であり、前記探針ヘッドが前記受け部に取り付けられると、前記相対部材は前記センサと互いに作用し合い、前記ｍ個の相対部材の位置を前記探針ヘッドの各々に対し調整して前記探針ヘッドのコード化を設定するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、前記測定器はワークを測定するＣＮＣ制御の歯測定器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、探針ヘッドのコード化を設定することができるので、現在取り付けられている探針ヘッドを容易に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態では、本発明を分かりやすくするために、関連する公開公報及び特許掲載公報にも使用されている用語を使用している。本発明の要旨や特許請求の範囲の保護範囲は用語の特定の選択によっては限定されるものではなく、本発明は他のシステムにも容易に適用できるものである。他の分野では、用語は同じように使用されている。
【００２３】
本発明にかかる第１の装置１０が図１Ａ及び図１Ｂに図示されている。図１Ａに示される装置１０は、全自動ＣＮＣ制御の歯測定器１０である。歯測定器１０は、例えば平歯車の歯や、切削ホイール、ウォーム及びウォームギヤ、ホブ、かさ歯車等のワーク１１を検査したり、回転対称のワークの形状や位置の狂いや、円形のものやカム軸の測定や、ロータの測定に適している。
【００２４】
歯測定器１０は、コントローラ１２により駆動される連結部１３と心出し手段１４とを備えており、駆動連結部１３と心出し手段１４は、図１Ａに示されるように、測定される回転対称の精密部品（平歯車等のワーク）１１が駆動連結部１３と心出し手段１４との間に同心状に挟持されるように配置されている。
【００２５】
歯測定器１０は、図１Ｂに示されるように、歯測定器１０に取り付けられた精密部品１１を触針１５．１，１５．２で３次元測定する少なくとも一つの探針ヘッド１５を備えている（例えば、３座標探針システム）。好ましくは、座標軸ｚに平行な高さ方向に移動できる探針システム１７が設けられる。加えて、探針ヘッド１５は互いに直交する座標軸ｘ及びｙの方向に接近動作を行うことができ、適切な制御（ＣＮＣ制御）を行う。探針ヘッド１５は、着脱自在でワーク１１を測定するために配設されている。歯測定器１０は、矢印で示されるように探針ヘッド１５を取り付けるための受け部１７．１が探針システム１７に設けられている。受け部１７．１の所定の固定部位には、ｎ個（例えば、４個）のセンサ１７．２が配置されている。本発明では、ｎは通常２あるいはそれ以上の整数である。着脱自在の探針ヘッド１５は、図１Ｂでは隠れて見えないが、ｍ個の相対部材を備えており、これらは探針ヘッド１５のプレート（変更プレート）１５．３の裏側に取り付けられている。探針ヘッド１５が受け部１７．１に連結されると、ｍ個の相対部材はｎ個のセンサ１７．２と互いに作用し合う。本発明においては、着脱自在の探針ヘッド１５をコード化することが可能で、ｎ個の相対部材の位置を調整機構により機械的に調整することができる。
【００２６】
この詳細をさらに別の実施の形態を参照して説明する。図２Ａ乃至図２Ｃは、探針ヘッド１５を取り付けるための受け部１７．１を有する探針システム１７の異なる図を示している。図２Ａはｘ−ｚ面における断面図である。本実施の形態の探針システム１７の薄い表面の背後の部分１７．７に隠れているｎ個のセンサ１７．２を示すために、断面は探針システム１７の表面の直下に位置しており、図２Ｃの平面図で認識することができる。図示された実施の形態では、４個のセンサ１７．２が、半径Ｒ１の円弧部１７．３上に配置されている。ｎ個のセンサ１７．２はそれぞれβ１の角度間隔があり、図示された例では２２．５度である。
【００２７】
図２Ｂの断面図では、センサ１７．２の一つが切断されている。上述したように、センサ１７．２は、探針システム１７．２の表面直下に設けられている。したがって、センサ１７．２は機械的に保護されている。さらに、表面が滑らかなので、清掃が容易である。幾つかのセンサ１７．２が一体となって構造ユニットを構成している。
【００２８】
図３Ａ乃至図３Ｄには、探針１５の背面図が概略的に図示されている。図示された例では、探針１５は１個の相対部材１５．６を備えており、センサ１７．２の位置はローマ数字Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶで示されている。図３Ａでは、探針１５のコード化が調整され、探針１５が受け部１７．１に取り付けられると、探針システム１７の位置Ｉにあるセンサ１７．２の前に相対部材１５．６は位置することになる。相対部材１５．６は位置Ｉのセンサ１７．２の隣あるいは間近にあるので、センサ１７．２はその存在を認識することができる。
【００２９】
本発明によれば、センサ１７．２と相対部材１５．６は、これらが互いに作用し合うように選択される。好ましくは、磁場センサ（リードスイッチ）がセンサ１７．２として使用され、磁石が相対部材１５．６として使用される。例えば、光学的、容量的、誘導的に作動する他の能動あるいは受動素子を対にしてセンサと相対部材に採用することもできる。センサと相対部材を選択するに際し、全体の構成ができるだけ簡単に何らの支承もなく作動することが重要である。
【００３０】
装置１０の評価装置は、コードあるいはコード化についての一覧表を決定するためにｎ個のセンサ１７．２の各々を評価することができる。図３Ａでは、位置Ｉにあるセンサ１７．２は信号を発生するのに対し、他のセンサ１７．２は信号を出さないか、実質的に弱い信号を出す。２進法に換算すると、図３Ａに示される位置は（０００１）に相当する。
【００３１】
別の探針ヘッド１５は、図３Ｂに示されるように相対部材１５．６が位置ＩＩに配置されるようにコード化される。図３Ｂにおいては、位置ＩＩにあるセンサ１７．２は信号を発生するのに対し、他のセンサ１７．２は信号を出さないか、実質的に弱い信号を出す。２進法に換算すると、図３Ｂに示される位置は（００１０）に相当する。
【００３２】
さらに別の探針ヘッド１５は、図３Ｃに示されるように相対部材１５．６が位置ＩＩＩに配置されるようにコード化される。図３Ｃにおいては、位置ＩＩＩにあるセンサ１７．２は信号を発生するのに対し、他のセンサ１７．２は信号を出さないか、実質的に弱い信号を出す。２進法に換算すると、図３Ｃに示される位置は（０１００）に相当する。
【００３３】
さらに別の探針ヘッド１５は、図３Ｄに示されるように相対部材１５．６が位置ＩＶに配置されるようにコード化される。図３Ｄにおいては、位置ＩＶにあるセンサ１７．２は信号を発生するのに対し、他のセンサ１７．２は信号を出さないか、実質的に弱い信号を出す。２進法に換算すると、図３Ｄに示される位置は（１０００）に相当する。
【００３４】
探針ヘッド１５がなかったり、センサ１７．２の一つと対応しない位置に相対部材１５．６が配置されるようにコード化がなされると、評価装置は探針ヘッド１５が取り付けられていないと判断する。しかしながら、信号（００００）は間違った探針ヘッド１５が取り付けられたことを示すように評価装置をプログラムすることもできる。
【００３５】
整数ｎ及びｍにより幾つかの異なる変形例が可能になり、コストとスペースの関係で、できるだけ少ないセンサを設けた実施の形態が好ましい。
【００３６】
４個（ｎ＝４）のセンサ１７．２と８個（ｍ＝８）の相対部材１５．６を配置した実施の形態は特に好ましい。この場合、図４（ａ）〜（ｐ）から明らかなように、２ｎ個の異なる探針ヘッド１５を識別することができる。この好ましい実施の形態によれば、１６の異なる位置を半径Ｒ２の円弧１５．４上に設定することができ、どの場合も角度間隔β２は２２．５度である。すなわち、Ｒ２≒Ｒ１で、β２≒β１である。合計１６の異なる角度位置の８箇所に、図４（ａ）〜（ｐ）の黒い円で示される相対部材１５．６がある。この特殊な配置により、読み取って直接処理できる４ビットの２進語を得ることができる。図４（ａ）〜（ｐ）の各々において、回転ディスクあるいは回転リングの調整分だけ異なる探針ヘッドが図示されている。回転ディスクは紙面上にあり、探針システム１７に同心状に配置される。探針システム１７の４個のセンサ１７．２は四つの白丸で示されている。センサ１７．２の位置は変化しないが、探針ヘッド１５を機械的に変化させる結果としてコード変化が発生する。
【００３７】
図４（ａ）には、旋回ディスクあるいは回転リングを調整することにより、探針ヘッド１５を探針システム１７に取り付けると、４個のセンサ１７．２の前に相対部材が一切存在しないように相対部材１５．６が設定された探針ヘッド１５が図示されている。これは２進法では（００００）に相当する。図４（ｂ）には、旋回ディスクあるいは回転リングを調整することにより、探針ヘッド１５を探針システム１７に取り付けると、４個のセンサ１７．２の一つの前に相対部材１５．６の一つが存在するように相対部材１５．６が設定された探針ヘッド１５が図示されている。これは２進法では（０００１）に相当する。図４（ｃ）には、旋回ディスクあるいは回転リングを調整することにより、探針ヘッド１５を探針システム１７に取り付けると、４個のセンサ１７．２の二つの前に相対部材１５．６の二つが存在するように相対部材１５．６が設定された探針ヘッド１５が図示されている。これは２進法では（００１１）に相当する。
【００３８】
より分かりやすくするために、表１には異なるコードが記載されている。
【表１】
2006030197.tif 000003
【００３９】
本発明にかかる装置１０は次のように使用される。着脱自在の探針ヘッド１５において、ｍ個の相対部材の位置を調整することによりコードが設定される。上述したように、コード化は、例えば所定の固定位置にある相対部材１５．６を支承するディスクあるいはリングを回転することにより設定される。しかしながら、磁石を孔に挿入したりねじ込んで再配置することもできる。
【００４０】
このようにして探針ヘッド１５がコード化された後、探針システム１７に固定される。探針システム１７あるいは探針システム１７が固定される装置１０は、探針ヘッド１５に対し受け部１７．１の所定の固定位置に配置されたｎ個のセンサ１７．２を調べることによりコードを決定する。ｎ個のセンサ１７．２の各々のコードを決定するに際し、探針ヘッド１５のｍ個の相対部材１５．６の各々が作用しうる範囲にあるかどうかを決定する。このようにして決定されたコードは、格納されたコードと比較され、あるコードと合致すると、そのコードに対応する探針ヘッド１５が取り付けられていることが認識される。
【００４１】
初期設定時に装置１０を適宜準備しておくのが好ましい。例えば、所定の探針ヘッド１５を特徴づける格納されたコード情報が選択あるいは入力されるが、このことについて例をあげてさらに説明する。
【００４２】
例えば、１０個の探針ヘッド１５がある場合、１０個の探針ヘッド１５のどれが（００００）で表され、１０個の探針ヘッド１５のどれが（０００１）で表されるかを装置１０が知っておく必要がある。この情報に加えて、さらに別のデータを初期設定時に与えるのが好ましい。このようにして探針ヘッド１５のタイプが決定される。探針ヘッドの感度、走査領域、必要な増幅率、探針ヘッドの寸法（シャンク１５．１の長さや走査ボール１５．２）等に基づいて、他のデフォルトを与えることも可能である。
【００４３】
これらのデフォルトに基づいて、例えば細いシャンク１５．１は特に感度が高いので、探針ヘッド１５を破壊しないように細いシャンク１５．１を持つ探針ヘッド１５を低速で動作させることができる。加えて、シャンク１５．１の長さやボール１５．２のサイズや探針ヘッド１５の向きに応じて他の接近動作を行うようにすることもできる。
【００４４】
調整機構はリングやディスクを使用するのが好ましく、リングやディスクは探針ヘッド１５の縦軸に対し同心状に配置され、この軸の回りに回転自在に構成される。２２．５度の角度間隔で異なるグリッド位置を設定してもよい。
【００４５】
異なる実施の形態では、汎用性のある触知性探針の探針ヘッドが特に使用される。本発明は「探針ヘッド」という用語を使用してはいるが、触知性探針システムに限定されるものではなく、様々な探針ヘッドを使用することができる。
【００４６】
探針ヘッドと探針システム間に電気接続を必要としない点は本発明の大きな利点である。さらに、コード化を容易に行うことができ、コードを調整するに際し工具を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】本発明にかかる第１の測定器の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの測定器の要部の概略斜視図である。
【図２Ａ】図１Ａの測定器に設けられた探針システムの受け部の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの探針システムの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａの探針システムの平面図である。
【図３Ａ】探針システムの受け部に取り付けられる探針ヘッドの概略背面図であり、第１のコード調整を示している。
【図３Ｂ】図３Ａの探針ヘッドの概略背面図であり、第２のコード調整を示している。
【図３Ｃ】図３Ａの探針ヘッドの概略背面図であり、第３のコード調整を示している。
【図３Ｄ】図３Ａの探針ヘッドの概略背面図であり、第４のコード調整を示している。
【図４】探針ヘッドの様々の異なる概略背面図であり、（ａ）〜（ｐ）はそれぞれ異なるコード調整を示している。
【符号の説明】
【００４８】
１０  探針ヘッド付き装置、
１１  ワーク、
１２  コントローラ、
１３  駆動連結部、
１４  心出し手段、
１５  探針ヘッド、
１５．１  シャンク、
１５．２  走査ボール、
１５．３  プレート、
１５．４  円弧、
１５．６  相対部材、
１７  探針システム、
１７．１  受け部、
１７．２  センサ、
１７．３  円弧。
【図１Ａ】
2006030197.tif 000004
【図１Ｂ】
2006030197.tif 000005
【図２Ａ】
2006030197.tif 000006
【図２Ｂ】
2006030197.tif 000007
【図２Ｃ】
2006030197.tif 000008
【図３Ａ】
2006030197.tif 000009
【図３Ｂ】
2006030197.tif 000010
【図３Ｃ】
2006030197.tif 000011
【図３Ｄ】
2006030197.tif 000012
【図４】
2006030197.tif 000013