CN107743646B

CN107743646B - 触摸传感器

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Publication number: CN107743646B
Application number: CN201680031491.3A
Authority: CN
Inventors: 李炅娟; 李哲熙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: US10415948B2; US20180149459A1; KR101769249B1; CN107743646A; KR20170006275A

Abstract

本发明涉及触摸传感器，更详细地，涉及如下的触摸传感器，即，通过在触摸传感器的内部设置螺线管，当被输入感测开始指令时，将柱塞(plunger)推出本体外壳外部后，借助感测物体(工作台)感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞，从而去除当操作三维打印机或机床等时产生的障碍要素并消除空间限制，并且能够以迅速和低耗电执行感测功能，降低劳动力。

Description

触摸传感器

技术领域

本发明涉及触摸传感器(touch sensor)，更详细地，涉及如下的触摸传感器，即，通过在触摸传感器的内部设置螺线管(solenoid)，当被输入感测开始指令时，将柱塞(plunger)推出本体外壳外部后，借助感测物体(工作台)感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部的情况，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞，从而去除当操作三维打印机(3D printer)或机床等时产生的障碍要素，减少设置空间，而且可有效地进行操作。

背景技术

为了物体(或工作台，以下称之为物体)的水平或位置进行感测，需要对现有的三维打印机或机床的末端执行器(endeffector)的工具(tool)进行交换，或需要附着如伺服电机(servo motor)、执行器(actuator)、伺服臂(servo arm)、触摸开关(touch switch)、接近传感器(proximity sensor)等触摸传感器。

图14为用于找出现有三维打印机的物体位置或水平的触摸传感器，在三维打印机的末端执行器50的侧面设置有伺服电机55、伺服臂56以及触摸开关57。为掌握感测物体90的位置或水平度，三维打印机通过启动上述触摸传感器的上述伺服电机55，使设置于上述伺服臂56的一端的上述触摸开关57朝向位于下侧的感测物体90后，使上述触摸开关57或上述感测物体90向上述触摸开关57与上述感测物体90之间的间距变窄的方向移动，直至从上述触摸开关57产生的感测信号被输入，当上述感测信号被输入时，计算上述感测物体90的位置，在感测结束或在异常情况下，为了防止设置于上述伺服臂56的一端的上述触摸开关57干扰下一个作业，通过启动上述伺服电机55，来使上述触摸开关57向上移动。

另一方面，在上述触摸开关57中，当上述感测物体90与上述触摸开关57相接触并被按压而接近比上述触摸开关57的规定间隔更近的位置时，产生上述感测信号。

上述一系列处理器作为在现有的三维打印机或机床中所提供的基本功能，将感测物体的水平度(倾斜度)通常计算为三个以上的测量值。

因此，为了引入高价的自动工具交换装置(Auto Tool Changer)或具有复杂结构的自动感测装置，使末端执行器50的总体积变大，由此可使输入、输出的输出物的大小相对减小，从而存在限制末端执行器和工作台的空间、非效率性以及发热等问题。

尤其，为解决上述问题而使用的部分非接触感测器还存在如下的问题，即，感测物体需要仅如以金属等特定材料形成，并且诸如金属或玻璃等感测物体甚至还发生严重的错误。

最近，为加快作业、提高效率、降低劳动力，对自动感测功能的需求越来越大，但实际情况是因上述问题而正面临诸多困难。

另一方面，为感测三维打印机的物体水平或位置，正在开发多种形态的触摸传感器或末端执行器。韩国公开专利10-201 5-0098340号公开了具有自动矫平机及基材冷却部的喷嘴单元，韩国公开专利10-2016-0027666号公开了具有水平测量传感器单元的三维打印机。

发明内容

要解决的技术问题

本发明是为了解决如上所述的问题而提出，本发明的目的在于，提供如下的触摸传感器，即，通过在触摸传感器的内部设置螺线管，当被输入感测开始指令时，将柱塞推出上述本体外壳外部后，借助感测物体感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部的情况，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞，从而能够以体积小、迅速、且与感测物质的材质无关地以低耗电执行感测功能。

解决问题的技术方案

作为用于实现上述目的的技术思想的本发明的特征在于，包括：柱塞，在上端设置有永久磁铁；本体外壳，在一端设置有螺线管，在另一端设置有引导上述柱塞的移动的柱塞导件；磁芯，位于上述螺线管的中心部，与上述永久磁铁的磁力发生作用；感测器，设置于上述本体外壳的内部，用于感测上述柱塞因感测物体而被推入上述本体外壳的内部的情况；以及控制装置，用于向外部输入、输出信号，接收上述感测器的信号，用于驱动上述螺线管。

发明的有益效果

根据本发明的触摸传感器，通过在触摸传感器的内部设置螺线管，当被输入感测开始指令时，将柱塞推出本体外壳外部后，借助感测物体感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部的情况，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞，从而可获得如下的多种效果，即，可克服因体积小而受空间限制的问题、消除发热等现象、迅速，且可与感测物质的材质无关地以低耗电执行感测功能、降低劳动力。

附图说明

图1为本发明的一实施例的触摸传感器的立体图。

图2为本发明的一实施例的触摸传感器的分解立体图。

图3为用于说明图1的触摸传感器的内部动作的图。

图4为示出本发明的一实施例的触摸传感器的柱塞向外部露出的状态的图。

图5为示出图4的触摸传感器的柱塞进入内部的状态的图。

图6为利用内六角扳手调节本发明的一实施例的触摸传感器的磁芯的位置的图。

图7为示出利用内六角扳手拧开图6的触摸传感器的磁芯时的内部详细图。

图8为示出利用内六角扳手拧紧图6的触摸传感器的磁芯时的内部详细图。

图9为作为本发明的一实施例的触摸传感器的感测器，使用光遮断器的图。

图10为示出本发明的一实施例的触摸传感器的控制装置的框图。

图11为示出本发明的一实施例的触摸传感器的流程图。

图12为通过将图1的触摸传感器设置在三维打印机上，下达开始指令时的图。

图13为通过将图1的触摸传感器设置在三维打印机上，下达结束指令时的图。

图14为示出将现有的触摸传感器设置在三维打印机上的状态的图。

图15为将图7的触摸传感器的磁芯进一步从螺线管的内部向外部拔出时的内部详细图。

图16为将图7的触摸传感器的磁芯进一步向螺线管的内部推入时的内部详细图。

附图标记的说明

10：触摸传感器 20：控制装置

50：末端执行器 51：喷嘴

52：撞击块 55：伺服电机

56：伺服臂 57：触摸开关

80：内六角扳手 90：感测物体

100：本体外壳 101：线轴

102：柱塞导件 103：线轴孔

110：螺线管 120：磁芯

130：柱塞 131：永久磁铁

132：弹性部件 140：控制板

150：感测器 151：光遮断器

200：控制部 210：信号输入、输出部

220：螺线管驱动部 230：感测部

240：状态显示部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施例进行详细说明如下。

然而，在尤其对本实施例中描述的组成部件的尺寸、材料、形状、其相对布置等没有特定描述的前提下，并不旨在将本发明的范围限制在该范围内，而仅仅是说明例。

图1为本发明的一实施例的触摸传感器的立体图。图2为本发明的一实施例的触摸传感器的分解立体图。图3为用于说明图1的触摸传感器的内部动作的图。图4为示出本发明的一实施例的触摸传感器的柱塞向外部露出的状态的图。图5为示出图4的触摸传感器的柱塞进入内部的状态的图。图6为利用内六角扳手调节本发明的一实施例的触摸传感器的磁芯的位置的图。图7为示出利用内六角扳手拧开图6的触摸传感器的磁芯时的内部详细图。图8为示出利用内六角扳手拧紧图6的触摸传感器的磁芯时的内部详细图。图9为作为本发明的一实施例的触摸传感器的感测器，使用光遮断器的图。图10为示出本发明的一实施例的触摸传感器的控制装置的框图。图11为示出本发明的一实施例的触摸传感器的流程图。图12为通过将图1的触摸传感器设置在三维打印机上，下达开始指令时的图。图13为通过将图1的触摸传感器设置在三维打印机上，下达结束指令时的图。图14为示出将现有的触摸传感器设置在三维打印机上的状态的图。图15为将图7的触摸传感器的磁芯进一步从螺线管的内部向外部拔出时的内部详细图。图16为将图7的触摸传感器的磁芯进一步向螺线管的内部进一步推入时的内部详细图。

作为参考，为了方便，图2和图4至图9、图15至图16是以图1为基准，向逆时针方向旋转90度来示出的图。

参照图14，在现有的触摸传感器中，在三维打印机的末端执行器50的侧面设置有伺服电机55、伺服臂56以及触摸开关57。为掌握感测物体90的位置或水平度，三维打印机通过启动上述触摸传感器的上述伺服电机55，使设置于上述伺服臂56的一端的上述触摸开关57朝向位于下侧的感测物体90后，使上述触摸开关57或上述感测物体90向上述触摸开关57与上述感测物体90之间的间距变窄的方向移动，直至从上述触摸开关57产生的感测信号被输入，当上述感测信号被输入时，计算上述感测物体90的位置，在感测结束或在异常情况下，为了防止设置于上述伺服臂56的一端的上述触摸开关57干扰下一个作业，通过启动上述伺服电机55，来使上述触摸开关57向上移动。

如图1至图11所示，本发明的触摸传感器10包括：柱塞130，在上端设置有永久磁铁131；本体外壳100，在一端设置螺线管110，在另一端设置有引导上述柱塞130的移动的柱塞导件102；磁芯120，位于上述螺线管110的中心部，与上述永久磁铁131的磁力发生作用；感测器150，设置于上述本体外壳100的内部，用于感测上述柱塞130因感测物体90而被推入上述本体外壳100的内部的情况；控制装置20，用于向外部输入、输出信号，接收上述感测器150的信号，用于驱动上述螺线管110。

参照图3至图5对本发明的触摸传感器10的说明如下。

为掌握感测物体90的位置或水平度，三维打印机通过向上述触摸传感器10传输物体感测开始指令，来使上述触摸传感器10的上述螺线管110将上述柱塞130推向下部后，使上述触摸传感器10或上述感测物体90向上述触摸传感器10与上述感测物体90之间的间距变窄的方向移动，直至从上述触摸传感器10产生的感测信号被输入。

此时，上述柱塞130借助与上述柱塞130的下端相接触并向上推起的上述感测物体90，进入上述本体外壳100的内部，当上述柱塞130比规定间距更向上述本体外壳100的内部进入时，上述感测器150感测设置于柱塞130的上端的上述永久磁铁131，并向上述控制装置20提供上述感测信号。

优选地，上述感测器150可包括用于感测永久磁铁131的磁场的霍尔传感器(hallsensor)或如图9所示的当上述柱塞130移动时可遮挡光的光遮断器151。

上述柱塞130可以沿着施加到上述螺线管110的电流方向，借助与上述永久磁铁131的作用力，来向本体外壳100推出或拉进。例如，可以作用为通过与上述永久磁铁131相向的部分的上述螺线管110所生成的刺激来拉进上述永久磁铁131的力或推出上述永久磁铁131的力。

并且，若上述柱塞130进入上述本体外壳100的内部规定长度，则上述永久磁铁131与上述磁芯120之间的间距变得更近，从而借助上述永久磁铁131的磁力，来使上述永久磁铁131吸附在上述磁芯120上，此时，在没有任何弹簧或动力的情况下，上述柱塞130可以保持挂在上述本体外壳100上。

另一方面，在上述螺线管110中，仅在上述本体外壳100的内部推出或拉起上述柱塞130的瞬间的规定时间施加电流，之后上述柱塞130借助如上所述的上述永久磁铁131的磁力，而吸附在上述磁芯120上，或在从上述本体外壳100的内部被推出的状态下，借助重力来保持。

因此，可大大降低上述螺线管110的耗电，也可解决通常在螺线管常发生的发热问题。

优选地，上述磁芯120由使上述永久磁铁131很好地被吸附的强磁体物质形成。

参照图2和图10，控制板140可包括上述控制装置20和上述感测器150等。

上述控制装置20包括：信号输入、输出部210，用于与外部进行通信；螺线管驱动部220，用于控制上述螺线管110；以及感测部230，用于接收上述感测器150的信号。

优选地，在上述控制装置20还可包括通过显示上述柱塞130的位置或添加自检功能来显示其结果的状态显示部240。

参照图6至图8、图15至图16，可利用如内六角扳手80等工具，将上述磁芯120进一步推入上述螺线管110的内部，或从上述螺线管110的内部拔出。若移动上述磁芯120并调节上述磁芯120与上述永久磁铁131之间的距离，则可调节作用于上述螺线管110、上述磁芯120以及上述永久磁铁131之间的磁力。

并且，如图2和图3所示，在本发明的触摸传感器10中，在上述永久磁铁131的上端可设置弹性部件132。

当上述柱塞130快速移动到上述本体外壳100的内部并与上述磁芯120碰撞时，上述弹性部件132具有缓冲及降低噪音的功能。

并且，上述弹性部件132具有如下的功能，即，使上述磁芯120与上述永久磁铁131隔开，并且削弱作用于上述磁芯120与上述永久磁铁131之间的磁力，来可使挂在上述磁芯120的上述永久磁铁131仅借助上述螺线管110的微弱的排斥力(推力)而从上述磁芯120分离。

优选地，本发明的一实施例的上述弹性部件132设置于上述永久磁铁131的上端，但本发明并不局限与此，也可设置于上述磁芯120的下端或上述磁芯120与上述永久磁铁131之间的规定位置。

参照图11，对本发明的触摸传感器10进行说明。

首先，在步骤S10中，判断是否存在来自三维打印机的感测开始指令。开始指令由上述控制装置20的信号输入、输出部210输入。若判断为否，则重复执行步骤S10，直至接收到感测开始指令，若判断为是，则进入下一步骤。

之后，在步骤S20中，驱动上述螺线管110规定时间后，将上述柱塞130推出上述本体外壳100之外。

之后，在步骤S30中，判断上述柱塞130是否露出。即，确认上述步骤S20的指令是否被正确地执行。若判断为否，则进入步骤S50，输出错误信号后，结束，若判断为是，则进入下一步骤。

之后，在步骤S40中，判断是否存在当上述柱塞130被感测物体90推入上述本体外壳100的内部时所产生的感测器150的感测信号。若判断为否，则进入步骤S70，若判断为是，则进入下一步骤。

之后，在步骤S60中，借助上述控制装置20的信号输入、输出部210输出感测信号。三维打印机接收在此步骤中所输出的感测信号。

之后，在步骤S70中，判断在感测结束或异常情况下是否存在从三维打印机发出的结束指令。若判断为否，则反回执行步骤S40，若判断为是，则进入步骤S80。

在步骤S80中，为结束感测动作，使上述螺线管110驱动规定时间，以将上述柱塞130塞入上述本体外壳100的内部。

在步骤S90中，判断上述柱塞130是否进入上述本体外壳100的内部。若判断为否，则进入步骤S100，输出错误信号后，结束，若判断为是，则立即结束。

参照图12，当对本发明的触摸传感器10下达感测开始指令时，将上述柱塞130推到低于设置于末端执行器50的喷嘴51的位置，使得当上述触摸传感器10与上述感测物体90靠近时，上述柱塞130可在上述喷嘴51之前先接触上述感测物体90，以感测上述感测物体90。

参照图13，当对本发明的触摸传感器10下达感测结束指令时，将上述柱塞130塞入高于设置于末端执行器50的喷嘴51的位置，以防止上述柱塞130干扰下一个作业。

优选地，告知感测开始的上述开始指令，可以是任一或规定信号。例如，可将图14的现有的触摸传感器所使用的伺服电机55的控制信号中，使触摸开关57朝向感测物体90的伺服电机55的控制信号定为本发明的感测开始指令。

优选地，通知感测结束的上述结束指令可以是任一或规定信号。例如，可将图14的现有的触摸传感器中所使用的伺服电机55的控制信号中，为了使触摸开关57不干扰下一个作业，将通过启动上述伺服电机55来使上述触摸开关57向上移动的伺服电机55的控制信号定为本发明的感测结束指令。

因此，本发明的触摸传感器10通过在内部设置螺线管，当被输入感测开始指令时，将柱塞推出本体外壳外部后，借助感测物体感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部的情况，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞，从而能够以体积小、且与感测物质的材质无关地实现低耗电，并且可消除空间限制。

产业上的可利用性

本发明的触摸传感器10具有如下的多种效果，即，能够以体积小、迅速、与感测物质的材质无关、且不发热地以低耗电执行感测功能，并且可消除空间限制，提高三维打印机或机床的输出物的质量，降低劳动力等。

Claims

1.一种触摸传感器，其特征在于，包括：

柱塞，在上端设置有永久磁铁，上述柱塞与上述永久磁铁结合为一体；

本体外壳，在一端设置有螺线管，在另一端设置有引导上述柱塞的移动的柱塞导件；

磁芯，位于上述螺线管的中心部，与上述永久磁铁的磁力发生作用；

感测器，设置于上述本体外壳的内部，用于感测上述柱塞因感测物体而被推入上述本体外壳的内部的情况；以及

控制装置，用于向外部输入、输出信号，接收上述感测器的信号，用于驱动上述螺线管；

所述柱塞沿着施加到所述螺线管的电流方向，借助所述永久磁铁的作用力向所述本体外壳推出或拉进；

当所述触摸传感器被输入感测开始指令时，所述柱塞推出所述本体外壳；

所述触摸传感器借助感测物体感测上述柱塞被推入上述本体外壳的内部的情况，并产生感测信号，若存在感测结束指令，则塞入上述柱塞。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，在上述永久磁铁的上端或上述磁芯的下端设置有弹性部件。

3.根据权利要求1所述的触摸传感器，其特征在于，上述磁芯能够被进一步推入上述螺线管的内部或从上述螺线管的内部拔出。