JP2648738B2 - 表面検知スタイラス用マウントおよび該マウントの使用方法 - Google Patents
表面検知スタイラス用マウントおよび該マウントの使用方法Info
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- JP2648738B2 JP2648738B2 JP1501480A JP50148089A JP2648738B2 JP 2648738 B2 JP2648738 B2 JP 2648738B2 JP 1501480 A JP1501480 A JP 1501480A JP 50148089 A JP50148089 A JP 50148089A JP 2648738 B2 JP2648738 B2 JP 2648738B2
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、表面検知スタイラス用のマウント（mounti
ng）、並びに該マウントを用いてワークピースの輪郭
（profile）を決定する機械および方法に関するもので
ある。ここに、本発明の範囲は請求の範囲において明記
される。
ng）、並びに該マウントを用いてワークピースの輪郭
（profile）を決定する機械および方法に関するもので
ある。ここに、本発明の範囲は請求の範囲において明記
される。
発明の開示 請求の範囲に係る本発明は、前記輪郭上を移動するス
タイラスを用い、この移動の間スタイラスと輪郭との間
の係合が連続して維持されるとともに、スタイラスとワ
ークピースとの間の接触圧が変化せず、もしくは過度に
変化しないようにして座標位置決め機械内の前記輪郭の
決定を行うことを可能とする。また、本発明は、マウン
トの構造を比較的簡略化するとともに、操作条件の変化
に対する適応性を犠牲にすることなく前記輪郭の比較的
大きな偏位（excursions）にスタイラスを追従させるこ
とを可能とする。本発明は、輪郭ならいシステム（prof
ile−copying system）において輪郭をならわせるため
の輪郭測定もしくはデータ発生のために用いることがで
きる。
タイラスを用い、この移動の間スタイラスと輪郭との間
の係合が連続して維持されるとともに、スタイラスとワ
ークピースとの間の接触圧が変化せず、もしくは過度に
変化しないようにして座標位置決め機械内の前記輪郭の
決定を行うことを可能とする。また、本発明は、マウン
トの構造を比較的簡略化するとともに、操作条件の変化
に対する適応性を犠牲にすることなく前記輪郭の比較的
大きな偏位（excursions）にスタイラスを追従させるこ
とを可能とする。本発明は、輪郭ならいシステム（prof
ile−copying system）において輪郭をならわせるため
の輪郭測定もしくはデータ発生のために用いることがで
きる。
図面の簡単な説明 本発明の実施例は添附の図面を参照して説明される。
ここに、 第１図はスタイラス・マウントを含む座標測定機械の
正面図、 第２図は第１図におけるII−II線断面図、 第３図は第１図におけるIII−III線断面図であって、
スタイラス・マウントの詳細を示す図、 第４図は第１図示の機械の全体的な操作システムのダ
イアグラムであって、このシステムのコンピュータ，モ
ータおよびフィードバックトランスジューサを示す図、 第５図は第４図の詳細であって、スタイラス・マウン
ト内に含まれるモータに対するコントロールシステムの
線図、 第6a図および第6b図は第４図示のコンピュータの操作
手順を示すフロー図、 第７図は第１図の詳細であって、スタイラス・マウン
トの操作モードの変形例を説明するための図、 第８図は第７図の平面図、 第９図は第５図示のコントロールシステムの変形例を
示す図である。
ここに、 第１図はスタイラス・マウントを含む座標測定機械の
正面図、 第２図は第１図におけるII−II線断面図、 第３図は第１図におけるIII−III線断面図であって、
スタイラス・マウントの詳細を示す図、 第４図は第１図示の機械の全体的な操作システムのダ
イアグラムであって、このシステムのコンピュータ，モ
ータおよびフィードバックトランスジューサを示す図、 第５図は第４図の詳細であって、スタイラス・マウン
ト内に含まれるモータに対するコントロールシステムの
線図、 第6a図および第6b図は第４図示のコンピュータの操作
手順を示すフロー図、 第７図は第１図の詳細であって、スタイラス・マウン
トの操作モードの変形例を説明するための図、 第８図は第７図の平面図、 第９図は第５図示のコントロールシステムの変形例を
示す図である。
発明を実施するための最良の形態 第１図および第２図を参照するに、座標測定機械CMM
は、テーブル11に支持されて直交座標系のX,Y,Zの３方
向に並進移動（translatory movement）を行う操作部材
10を具備している。部材11は、各モータMX,MY,MZによ
り、それ自体が公知の方法でX,Y,Z方向に駆動可能であ
る。操作部材10にはベースすなわちハウジング20を具備
したプローブヘッドPHが固着され、ハウジング20がモー
タM1により軸A1に関してハウジング20に対して回転可能
なシャフト22を支持している（第３図）。シャフト22は
部材すなわちさらなるハウジング23に固着され、ハウジ
ング23が、軸A1に直交する軸A2に関してモータM2により
ハウジング23に対し回転可能なシャフト24を支持してい
る。シャフト22,24は各ハウジング20,23内の各ベアリン
グ22A,24A内で回転するように支持されている。シャフ
ト24にはフレームすなわちスタイラスホルダ25が固着さ
れ、ここに軸A2に直交する軸A3を有するスタイラス26が
固定される。スタイラス26は、球状の検知エレメント27
で限界される自由端と、軸A2で本質的に限界される支持
端とを有している。軸A1,A2,A3は、好適には共通の交点
28を有している（第１図，第２図）。
は、テーブル11に支持されて直交座標系のX,Y,Zの３方
向に並進移動（translatory movement）を行う操作部材
10を具備している。部材11は、各モータMX,MY,MZによ
り、それ自体が公知の方法でX,Y,Z方向に駆動可能であ
る。操作部材10にはベースすなわちハウジング20を具備
したプローブヘッドPHが固着され、ハウジング20がモー
タM1により軸A1に関してハウジング20に対して回転可能
なシャフト22を支持している（第３図）。シャフト22は
部材すなわちさらなるハウジング23に固着され、ハウジ
ング23が、軸A1に直交する軸A2に関してモータM2により
ハウジング23に対し回転可能なシャフト24を支持してい
る。シャフト22,24は各ハウジング20,23内の各ベアリン
グ22A,24A内で回転するように支持されている。シャフ
ト24にはフレームすなわちスタイラスホルダ25が固着さ
れ、ここに軸A2に直交する軸A3を有するスタイラス26が
固定される。スタイラス26は、球状の検知エレメント27
で限界される自由端と、軸A2で本質的に限界される支持
端とを有している。軸A1,A2,A3は、好適には共通の交点
28を有している（第１図，第２図）。
モータM1,M2が検知エレメント27を軸A1またはA2につ
いて角度をなして位置決めできるように、そしてモータ
MX,MY,MZがヘッドPH、または特に点28を機械CMMの操作
フィールド内のどの位置にも直線的に位置決めできるよ
うに構成されている。直線位置トランスジューサTX,TY,
TZが設けられて角方向X,Y,Z上の部材10の直線変位が測
定される。角位置トランスジューサT1,T2が設けられて
各軸A1,A2についての、すなわち部材10に対してのスタ
イラスの角変位W1,W2が測定される。モータMX,MY,MZ,M
1,M2は文字Ｍをもってまとめて参照され、トランスジュ
ーサは文字Ｔをもってまとめて参照されることもある。
いて角度をなして位置決めできるように、そしてモータ
MX,MY,MZがヘッドPH、または特に点28を機械CMMの操作
フィールド内のどの位置にも直線的に位置決めできるよ
うに構成されている。直線位置トランスジューサTX,TY,
TZが設けられて角方向X,Y,Z上の部材10の直線変位が測
定される。角位置トランスジューサT1,T2が設けられて
各軸A1,A2についての、すなわち部材10に対してのスタ
イラスの角変位W1,W2が測定される。モータMX,MY,MZ,M
1,M2は文字Ｍをもってまとめて参照され、トランスジュ
ーサは文字Ｔをもってまとめて参照されることもある。
コンピュータ50（第４図）は、ドライブ信号32X,32Y,
32Z,321,322（まとめて符号32で示す）を出力し、各モ
ータＭを駆動してスタイラス27をテーブル11上に支持さ
れたワークピース12に対して位置決めし、各トランスジ
ューサＴからの位置フィードバック信号33X,33Y,33Z,33
1,332（まとめて符号33で示す）を受容するようにプロ
グラムされている。しかしモータM1,M2はまた定トルク
デバイスでもある。換言すれば、モータM1,M2はそれぞ
れのアーマチャを与えられた角位置に移動させ、アーマ
チャをその位置に保持し、またはそれらのアーマチャに
本質的に定トルクを供給するように動作可能である。モ
ータM1,M2は２つのモード、すなわち位置決めモードと
定トルクすなわちバイアスモードとで動作可能である。
バイアスモードでは、エレメント28とワークピース12と
の間の係合のために与えられる力FB（第２図）が、この
場合モータM1によって維持されるように構成されてい
る。力FBが減少するようにデバイスPHがワークピース12
に対して移動するのであれば、モータM1はスタイラス27
を移動させて上記係合を維持させ、力FBが増大するよう
にデバイスPHが移動するのであれば、モータM1は力FBを
維持しつつその移動を受容する。換言すれば、スタイラ
スは、軸A1に関して、モータM1のバイアストルクに応答
し、およびこれに抗して回動する。
32Z,321,322（まとめて符号32で示す）を出力し、各モ
ータＭを駆動してスタイラス27をテーブル11上に支持さ
れたワークピース12に対して位置決めし、各トランスジ
ューサＴからの位置フィードバック信号33X,33Y,33Z,33
1,332（まとめて符号33で示す）を受容するようにプロ
グラムされている。しかしモータM1,M2はまた定トルク
デバイスでもある。換言すれば、モータM1,M2はそれぞ
れのアーマチャを与えられた角位置に移動させ、アーマ
チャをその位置に保持し、またはそれらのアーマチャに
本質的に定トルクを供給するように動作可能である。モ
ータM1,M2は２つのモード、すなわち位置決めモードと
定トルクすなわちバイアスモードとで動作可能である。
バイアスモードでは、エレメント28とワークピース12と
の間の係合のために与えられる力FB（第２図）が、この
場合モータM1によって維持されるように構成されてい
る。力FBが減少するようにデバイスPHがワークピース12
に対して移動するのであれば、モータM1はスタイラス27
を移動させて上記係合を維持させ、力FBが増大するよう
にデバイスPHが移動するのであれば、モータM1は力FBを
維持しつつその移動を受容する。換言すれば、スタイラ
スは、軸A1に関して、モータM1のバイアストルクに応答
し、およびこれに抗して回動する。
第５図を参照するに、コンピュータ50は、デマンド信
号としてのドライブ信号321,322が接続される各制御シ
ステムC1,C2を介して、DCモータであるモータM1,M2を制
御するように構成されている。ここで、フィードバック
信号331,332を加算点521,522により信号321,322に接続
することが可能である。フィードバック信号331,332の
接続は、各モード制御スイッチ541,542を介して行われ
る。コンピュータ50は各モード制御信号511A,511Bおよ
び512A,512Bを発生し、各スイッチ541,542を動作させ
る。すなわち、もし各々の信号511A,512Aが出力されれ
ば、それぞれスイッチ541,542が閉じてモータM1,M2は位
置決めモードで動作し、一方各々の信号511B,512Bが出
力されれば、それぞれスイッチ541,542が開放されて各
モータM1,M2に位置フィードバック信号331,332が供給さ
れなくなるので、これらがバイアスモードで動作するよ
うになっている。システムC1,C2は、モータのトルクを
プリセット値に制限するためのフィードフォワード信号
を出力するプリセットゲイン増幅器551,552を有してい
る。
号としてのドライブ信号321,322が接続される各制御シ
ステムC1,C2を介して、DCモータであるモータM1,M2を制
御するように構成されている。ここで、フィードバック
信号331,332を加算点521,522により信号321,322に接続
することが可能である。フィードバック信号331,332の
接続は、各モード制御スイッチ541,542を介して行われ
る。コンピュータ50は各モード制御信号511A,511Bおよ
び512A,512Bを発生し、各スイッチ541,542を動作させ
る。すなわち、もし各々の信号511A,512Aが出力されれ
ば、それぞれスイッチ541,542が閉じてモータM1,M2は位
置決めモードで動作し、一方各々の信号511B,512Bが出
力されれば、それぞれスイッチ541,542が開放されて各
モータM1,M2に位置フィードバック信号331,332が供給さ
れなくなるので、これらがバイアスモードで動作するよ
うになっている。システムC1,C2は、モータのトルクを
プリセット値に制限するためのフィードフォワード信号
を出力するプリセットゲイン増幅器551,552を有してい
る。
機械CMMおよびプローブヘッドPHは、与えられたワー
クピースデータDX,DYに対してワークピース12の輪郭40
を自動的に決定するスキャニング操作のために用いられ
てもよい。例えば、輪郭40がX,Y方向に広がった平面41
上にあると仮定する。コンピュータプログラマは、平面
41にあり、かつ球状エレメント27の中心と点28との径方
向の距離Ｒより小さな距離43をもって輪郭40から離隔し
た経路42（第２図）について位置データを決定する（第
６図）。従って点28が経路42を描くようにプローブヘッ
ドPHを移動させれば、検知端27は輪郭40との係合を維持
することができる。本例ではワークピース12はロータリ
・カムであり、経路42はカム輪郭すなわち輪郭40を取巻
く円であるのが都合がよい。
クピースデータDX,DYに対してワークピース12の輪郭40
を自動的に決定するスキャニング操作のために用いられ
てもよい。例えば、輪郭40がX,Y方向に広がった平面41
上にあると仮定する。コンピュータプログラマは、平面
41にあり、かつ球状エレメント27の中心と点28との径方
向の距離Ｒより小さな距離43をもって輪郭40から離隔し
た経路42（第２図）について位置データを決定する（第
６図）。従って点28が経路42を描くようにプローブヘッ
ドPHを移動させれば、検知端27は輪郭40との係合を維持
することができる。本例ではワークピース12はロータリ
・カムであり、経路42はカム輪郭すなわち輪郭40を取巻
く円であるのが都合がよい。
経路42は、エレメント27と輪郭との接点に引いた接線
44に対し軸A3がほぼ一定の角度W3を維持するものである
ように予めプログラムされている。この場合エレメント
27とワークピースとの間の圧力は与えられた公差内にあ
り、スタイラスに加わる曲げ力の過度の変動およびその
結果として生じる測定精度の変動が除去される。しかし
スタイラス26は、加わる曲げ負荷を検出する歪ゲージ26
Aなどの手段と一体であってもよい。その出力は角度W3
の関数であり、角度W3が本質的に一定となる位置にモー
タMX,MY,MZを駆動するのに用いることができる。スタイ
ラスには、本願人によって1988年２月18日に出願された
英国特許出願第8803847号に示されるように、歪ゲージ
とともにその出力に応答するサーボシステムが設けられ
ていてもよい。
44に対し軸A3がほぼ一定の角度W3を維持するものである
ように予めプログラムされている。この場合エレメント
27とワークピースとの間の圧力は与えられた公差内にあ
り、スタイラスに加わる曲げ力の過度の変動およびその
結果として生じる測定精度の変動が除去される。しかし
スタイラス26は、加わる曲げ負荷を検出する歪ゲージ26
Aなどの手段と一体であってもよい。その出力は角度W3
の関数であり、角度W3が本質的に一定となる位置にモー
タMX,MY,MZを駆動するのに用いることができる。スタイ
ラスには、本願人によって1988年２月18日に出願された
英国特許出願第8803847号に示されるように、歪ゲージ
とともにその出力に応答するサーボシステムが設けられ
ていてもよい。
経路42のような経路に対する位置データの決定はそれ
自体公知である。また、そのような経路に沿って操作部
材を駆動するための機械CMMのような機械の構成も知ら
れている。従って、本例においては、データ550が、経
路42上の位置ｉ＝０およびｉ＝ｎ（第２図）間の所定の
間隔で与えられるデータDX,DYに対する点28の直交座標
位置を具えているということ以上には、その形態を詳述
しない。さらに、プログラマは信号321,322に対する値
である位置データ560（第６図）を決定する。これによ
ってスタイラス26は、スキャニング操作のために部材10
がそのスタート位置ｉ＝０にあるときであっても、ワー
クピース12を避けたニュートラル位置に移動させられ
る。この結果部材10は、スタイラスとワークピースとの
衝突の危険なくスタート位置ｉ＝０に移動することがで
きる。次に、プログラマは信号321,322に対する値であ
る位置データ570（第６図）を決定する。これによって
スタイラス26はスキャニング動作のためにスタート状態
に移動する。すなわち、この状態は検知エレメント27が
ワークピースと係合できる状態である。データ560,570
には、後に明らかにするように信号511A,511Bおよび512
A,512Bが含まれている。プログラマはまた、スタイラス
の半径Ｒを決定する。データ550,560,570およびＲは通
常の方法でコンピュータの記憶部に転送される。
自体公知である。また、そのような経路に沿って操作部
材を駆動するための機械CMMのような機械の構成も知ら
れている。従って、本例においては、データ550が、経
路42上の位置ｉ＝０およびｉ＝ｎ（第２図）間の所定の
間隔で与えられるデータDX,DYに対する点28の直交座標
位置を具えているということ以上には、その形態を詳述
しない。さらに、プログラマは信号321,322に対する値
である位置データ560（第６図）を決定する。これによ
ってスタイラス26は、スキャニング操作のために部材10
がそのスタート位置ｉ＝０にあるときであっても、ワー
クピース12を避けたニュートラル位置に移動させられ
る。この結果部材10は、スタイラスとワークピースとの
衝突の危険なくスタート位置ｉ＝０に移動することがで
きる。次に、プログラマは信号321,322に対する値であ
る位置データ570（第６図）を決定する。これによって
スタイラス26はスキャニング動作のためにスタート状態
に移動する。すなわち、この状態は検知エレメント27が
ワークピースと係合できる状態である。データ560,570
には、後に明らかにするように信号511A,511Bおよび512
A,512Bが含まれている。プログラマはまた、スタイラス
の半径Ｒを決定する。データ550,560,570およびＲは通
常の方法でコンピュータの記憶部に転送される。
スキャニング操作の実行に関しては、はじめに点28は
部材10がワークピースをうまく避けた位置にあると仮定
する。その動作自体のために、コンピュータは次の動作
を行うべく記述されたプログラム600を含んでいる。
部材10がワークピースをうまく避けた位置にあると仮定
する。その動作自体のために、コンピュータは次の動作
を行うべく記述されたプログラム600を含んでいる。
注：データ560の処理（操作602〜608） 602:信号511Aを出力し、スイッチ541を位置決めモード
にセットする。
にセットする。
604:信号512Aを出力し、スイッチ542を位置決めモード
にセットする。
にセットする。
606:信号321を出力し、モータM1を予め決定したニュー
トラル位置に運転する。
トラル位置に運転する。
608:信号322を出力し、モータM2を予め決定したニュー
トラル位置に運転する。
トラル位置に運転する。
注：データ550の処理（操作610,612） 610:信号32Xを出力し、部材10を位置LX（ｉ＝０）に移
動させる。
動させる。
612:信号32Yを出力し、部材10を位置LY（ｉ＝０）に移
動させる。
動させる。
注：データ570の処理（操作614〜622） 614:信号511Aを出力し、スイッチ541を位置決めモード
に固定する。
に固定する。
616:信号321を出力し、モータM1を予め定めた角度W1だ
け動かす。
け動かす。
618:信号512Aを出力し、スイッチ542を位置決めモード
に固定する。
に固定する。
620:信号322を出力し、平面41に軸A3が位置する位置に
モータM2を動かす。
モータM2を動かす。
622:信号511Bを出力し、モータM1をバイアスモードとす
る。
る。
注：データ580の処理（操作624〜634） 624:i＝ｉ＋１にセット 626:信号32X（ｉ）を出力し、点28を位置Ｘ（ｉ）に移
動させる。
動させる。
628:信号32Y（ｉ）を出力し、点28を位置Ｙ（ｉ）に移
動させる。
動させる。
630:信号33X（ｉ）を読み、ストアする。
632:信号33Y（ｉ）を読み、ストアする。
634:信号W1（ｉ）を読み、ストアする。
636:i＝ｎか否かを判定し、NOであれば624へ、YESであ
れば638へ進む。
れば638へ進む。
638:すべての（ｉ）の値について33X（ｉ）,33Y（ｉ）,
W1（ｉ）およびＲの関数としてのデータDX,DYに対し
て、球状エレメント27の中心27Aの点の位置を演算し、
輪郭40を定義する。
W1（ｉ）およびＲの関数としてのデータDX,DYに対し
て、球状エレメント27の中心27Aの点の位置を演算し、
輪郭40を定義する。
ステップ638の演算は次式に基づいている。
PX＝LX＋（R cos W2）cos W1 （１） PY＝LY＋（R cos W2）sin W1 （２） PZ＝LZ＋（R cos W2） （３） ここでPX,PY,PZはエレメント27の中心27Aの点Ｐの座
標である。本例では上式（３）は適用されないが、一般
化のためにここに掲げた。
標である。本例では上式（３）は適用されないが、一般
化のためにここに掲げた。
球状エレメント27の半径は考慮されない。何故ならカ
ム12がならい加工（copy−machining）の模型であり、
かつ加工プロセスで使用されるカッタがエレメント27と
同一半径を有している場合にはそれが不要だからであ
る。しかし所望であればエレメント27の半径を見込んで
上式を書換えることもできる。
ム12がならい加工（copy−machining）の模型であり、
かつ加工プロセスで使用されるカッタがエレメント27と
同一半径を有している場合にはそれが不要だからであ
る。しかし所望であればエレメント27の半径を見込んで
上式を書換えることもできる。
第７図および第８図を参照するに、いくつかの平面、
例えば41A,41Bでほぼ同時にワークピースをスキャニン
グするのに装置を用いることもできる。このためにモー
タM1,M2の一方、この場合モータM2を発振的に運動させ
て、エレメント27を位置Z1,Z2を交互にとるように駆動
する。この間、他のモータ（M1）はバイアスモードにし
ておく。本例では、ワークピース12Aはコーン状であ
り、位置Z1,Z2はコーンの異った直径上にある。
例えば41A,41Bでほぼ同時にワークピースをスキャニン
グするのに装置を用いることもできる。このためにモー
タM1,M2の一方、この場合モータM2を発振的に運動させ
て、エレメント27を位置Z1,Z2を交互にとるように駆動
する。この間、他のモータ（M1）はバイアスモードにし
ておく。本例では、ワークピース12Aはコーン状であ
り、位置Z1,Z2はコーンの異った直径上にある。
モータMX,MYは適切な経路42Aに沿って点28を移動させ
るべく駆動され、エレメント27は各平面41A,41Bでコー
ンと接触を維持することができる。プログラム（第６
図）のステップ624〜634はエレメント27が位置Z1または
Z2にあるとき毎に実行され、これによりコーンの輪郭40
Aは平面14A,14Bのそれぞれで決定される。モータM2の発
振的運動は、コンピュータ50にストアされた各位置Z1,Z
2を定義するデータによって行われる。プログラム600に
おいて、データ580はモータM2に供給され、ステップ624
〜634の実行に先立ち、エレメント27が一位置（Z1,Z2）
から次位置に移動させられる。データ580の供給は第６
図には図示しないが、単に各位置Z1,Z2を定義する適切
な値の信号322を出力すること、およびステップ624〜63
4の１サイクルを実行するためにその位置にモータM2を
ホールドすることだけが必要であることは容易に理解さ
れよう。
るべく駆動され、エレメント27は各平面41A,41Bでコー
ンと接触を維持することができる。プログラム（第６
図）のステップ624〜634はエレメント27が位置Z1または
Z2にあるとき毎に実行され、これによりコーンの輪郭40
Aは平面14A,14Bのそれぞれで決定される。モータM2の発
振的運動は、コンピュータ50にストアされた各位置Z1,Z
2を定義するデータによって行われる。プログラム600に
おいて、データ580はモータM2に供給され、ステップ624
〜634の実行に先立ち、エレメント27が一位置（Z1,Z2）
から次位置に移動させられる。データ580の供給は第６
図には図示しないが、単に各位置Z1,Z2を定義する適切
な値の信号322を出力すること、およびステップ624〜63
4の１サイクルを実行するためにその位置にモータM2を
ホールドすることだけが必要であることは容易に理解さ
れよう。
スタイラス26はスタイラスホルダ25に固着したバラン
ス質量25Aによってつりあいが保たれていてもよく（第
７図，第８図）、これによればモータM2の電力要求量が
減少する。
ス質量25Aによってつりあいが保たれていてもよく（第
７図，第８図）、これによればモータM2の電力要求量が
減少する。
不図示の変形例では、コイルばねによって定義される
モータによりスタイラス26に対し定トルクが与えられる
ようにする。これによってトルクを与えるための電気モ
ータが不要となる。しかし例えばM1のような電気モータ
は、ばねの力に関わりなくスタイラスを位置決めするの
に用いてもよい。
モータによりスタイラス26に対し定トルクが与えられる
ようにする。これによってトルクを与えるための電気モ
ータが不要となる。しかし例えばM1のような電気モータ
は、ばねの力に関わりなくスタイラスを位置決めするの
に用いてもよい。
制御システムC1,C2の変形例として、第９図は制御シ
ステムC1Aを示す。ここで、スイッチ541は位置デマンド
ライン321Aと最大電流デマンドライン321Bとにドライブ
信号321を切換えるのに用いられる。ライン321Aは位置
フィードバック信号331に対する加算点521を介して加算
点543に導かれ、タコメータ548からの速度フィードバッ
ク信号544と加算され、ここから加算点549に導かれて電
流センサ546からの電流フィードバック信号545と加算さ
れる。ライン321Bは信号545を制御するスイッチ547を閉
成すべく接続され、これによって電流デマンド信号321B
がスイッチ541により選択されているときにのみ電流フ
ィードバックがなされる。この方法によってモータM1で
定トルクが確立される。増幅器551は比較的高いゲイン
であってよく、これにより位置制御モードではモータの
高い応答速度を得てモータM1の速度を信号544により制
限できる。同様な制御システムは勿論ドライブ信号322
に対しても設けることができる（不図示）。
ステムC1Aを示す。ここで、スイッチ541は位置デマンド
ライン321Aと最大電流デマンドライン321Bとにドライブ
信号321を切換えるのに用いられる。ライン321Aは位置
フィードバック信号331に対する加算点521を介して加算
点543に導かれ、タコメータ548からの速度フィードバッ
ク信号544と加算され、ここから加算点549に導かれて電
流センサ546からの電流フィードバック信号545と加算さ
れる。ライン321Bは信号545を制御するスイッチ547を閉
成すべく接続され、これによって電流デマンド信号321B
がスイッチ541により選択されているときにのみ電流フ
ィードバックがなされる。この方法によってモータM1で
定トルクが確立される。増幅器551は比較的高いゲイン
であってよく、これにより位置制御モードではモータの
高い応答速度を得てモータM1の速度を信号544により制
限できる。同様な制御システムは勿論ドライブ信号322
に対しても設けることができる（不図示）。
Claims (11)
- 【請求項１】ベースと、 スタイラスの長さ方向に直交する第１軸について前記ベ
ースに対し前記スタイラスを角変位可能に支持するピボ
ット手段と、 前記角変位を測定するための第１トランスジューサと、 入力信号に応じ前記第１軸について前記スタイラスを回
転させるための第１モータと、 を具えた表面検知スタイラス用のマウントにおいて、 （ａ）前記スタイラスにほぼ一定のトルクを作用させる
ことによって当該トルクの下に前記第１軸について前進
方向に、または前記スタイラスに対してより大きな逆向
きのトルクを作用させることによって後進方向に、前記
スタイラスを駆動可能とするべく前記第１モータを作動
させるトルク入力信号、および （ｂ）与えられた角位置に前記スタイラスを位置決めす
べく前記第１モータを作動させる位置決め入力信号 を発生するための第１制御システムを具え、該第１制御
システムが前記トルク入力信号および前記位置決め信号
のうちのいずれかを前記第１モータに加えるように選択
的に作動可能であることを特徴とするマウント。 - 【請求項２】前記第１軸に直交する第２軸について前記
スタイラスを角変位可能に支持する第２ピボット手段
と、 前記第２軸についての前記スタイラスの角変位を測定す
るための第２トランスジューサと、 前記第２軸について前記スタイラスを回転させるための
第２モータと、 （ａ）前記スタイラスにほぼ一定のトルクを作用させる
ことによって当該トルクの下に前記第１軸について前進
方向に、または前記スタイラスに対して当該トルク以上
の逆向きのトルクを作用させることによって後進方向
に、前記スタイラスを駆動可能とするべく前記第２モー
タを作動させるトルク入力信号、および （ｂ）与えられた位置に前記スタイラスを位置決めすべ
く前記第１モータを作動させる位置決め入力信号 を発生するための第２制御システムとをさらに具え、該
第２制御システムが前記トルク入力信号および前記位置
決め信号のうちのいずれかを前記第２モータに加えるよ
うに選択的に作動可能であることを特徴とする請求の範
囲第１項記載のマウント。 - 【請求項３】前記スタイラスが前記第２軸に直交する軸
を有することを特徴とする請求の範囲第２項記載のマウ
ント。 - 【請求項４】前記第１軸、前記第２軸および前記スタイ
ラス軸のすべては実質的な共通点で交わることを特徴と
する請求の範囲第３項に記載のマウント。 - 【請求項５】請求の範囲第２項ないし第４項のいずれか
に記載のマウントと機械とを組合せてなる装置であっ
て、前記機械は前記ベースが取付けられる操作部材を有
し、該操作部材は支持部に対し少なくとも２次元の並進
が可能に支持され、前記機械は前記２次元における予め
定めたデータに対しての前記操作部材の位置を測定する
手段を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項６】輪郭が決定されるべきワークピースに対し
予め定めた経路に沿って前記操作部材を駆動する操作手
段と、前記スタイラスの自由端の座標位置を、前記操作
部材の座標位置、前記スタイラスの角変位および前記ス
タイラスの長さの関数として演算する手段とを具えたこ
とを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。 - 【請求項７】表面検知デバイスがマウンティングデバイ
スにより座標位置決め機械の操作部材に支持されて前記
操作部材に対し自由度２の動きを提供され、前記操作部
材とワークピースを支持する前記機械のテーブルの一方
を他方に対して移動可能となして前記表面検知デバイス
に対し前記ワークピースの表面をスキャンする方法であ
って、 前記表面検知デバイスを前記ワークピースの表面に対し
て検知を行う関係に導く工程と、 前記機械を操作し、前記ワークピース表面に隣接した経
路に沿って前記操作部材を駆動する工程と、 同時に前記マウンティングデバイスを操作し、局部的な
前記ワークピース表面の平面上で発振的な運動を行うよ
う前記表面検知デバイスを移動させる工程と、 前記表面検知デバイスとワークピース表面との間の前記
検知関係を維持する工程と、 （ａ）前記操作部材に対する前記表面検知デバイスの位
置、および （ｂ）前記テーブルに対する前記操作部材の位置 を測定する工程と、 を具えたことを特徴とする方法。 - 【請求項８】前記マウンティングデバイスは、前記表面
検知デバイスに対し、回転自由度２の動きを提供するこ
とを特徴とする請求の範囲第７項記載の方法。 - 【請求項９】前記検知関係が前記操作部材を適切な経路
に沿って移動させることで維持されるようになし、以て
前記検知関係が前記マウンティングデバイスを操作する
ことによって維持できるようにしたことを特徴とする請
求の範囲第７項記載の方法。 - 【請求項１０】前記表面検知デバイスは表面検知スタイ
ラスであり、前記検知関係は前記表面検知スタイラスに
よる前記ワークピース表面への接触を含むことを請求の
範囲第９項記載の方法。 - 【請求項１１】前記マウンティングデバイスは、前記表
面検知デバイスを付勢して一定のトルクで前記ワークピ
ース表面に接触させることを特徴とする請求の範囲第10
項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB878729638A GB8729638D0 (en) | 1987-12-19 | 1987-12-19 | Mounting for surface sensing device |
| GB8729638 | 1987-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02502581A JPH02502581A (ja) | 1990-08-16 |
| JP2648738B2 true JP2648738B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=10628746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1501480A Expired - Lifetime JP2648738B2 (ja) | 1987-12-19 | 1988-12-19 | 表面検知スタイラス用マウントおよび該マウントの使用方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
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| US (1) | US5088046A (ja) |
| EP (1) | EP0344304B1 (ja) |
| JP (1) | JP2648738B2 (ja) |
| DE (1) | DE3878557T2 (ja) |
| GB (1) | GB8729638D0 (ja) |
| WO (1) | WO1989005960A1 (ja) |
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