DE102016205795A1

DE102016205795A1 - Sondenmesskrafteinstelleinrichtung

Info

Publication number: DE102016205795A1
Application number: DE102016205795.2A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Arai; Kazuhiko Hidaka; Minoru Tanaka; Tomoyuki Miyazaki; Takeshi Yamamoto
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: US20160299028A1; US10113931B2

Abstract

Ein Stiftabstützabschnitt, der in einer X-Richtung beweglich ist, ist getrennt von einem festen Abschnitt angeordnet. Eine Tellerfeder weist ein erstes Ende, das an einem Endabschnitt des Stiftabstützabschnittes in einer positiven X-Richtung befestigt ist, ein zweites Ende, das an dem festen Abschnitt befestigt ist, und eine Hauptoberfläche, die in die X-Richtung zeigt, auf. Eine Tellerfeder weist ein erstes Ende, das an einem Endabschnitt des Stiftabstützabschnittes in der negativen X-Richtung befestigt ist, ein zweites Ende, das an dem festen Abschnitt befestigt ist, und eine Hauptoberfläche, die in die X-Richtung zeigt, auf. Ein erster Permanentmagnet ist an dem Endabschnitt des Stiftabstützabschnittes in der positiven X-Richtung vorgesehen. Ein zweiter Permanentmagnet ist an dem Endabschnitt des Stiftabstützabschnittes in der negativen X-Richtung vorgesehen. Ein dritter Permanentmagnet ist an dem festen Abschnitt vorgesehen, sodass eine Magnetkraft in der X-Richtung auf eine Fläche zwischen dem ersten Permanentmagnet und dem dritten Permanentmagnet wirkt. Ein vierter Permanentmagnet ist an den festen Abschnitten vorgesehen, sodass die Magnetkraft in der X-Richtung auf eine Fläche zwischen dem zweiten Permanentmagnet und dem vierten Permanentmagnet wirkt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung.
2. Stand der Technik
Bei einer Koordinatenmessmaschine wird eine Scanmessung durchgeführt, indem eine Scansonde in Kontakt mit einer Oberfläche eines gemessenen Objekts gebracht wird (siehe beispielsweise die veröffentlichte, japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. 2010-286475 ). Wenn ein elastisches Gelenk in einem Führungsmechanismus (in einer dreidimensionalen Richtung mit X, X, Z) der Scansonde verwendet wird, wird eine Messkraft der Sonde durch eine Federkonstante in einer Biegerichtung des elastischen Gelenks erzeugt. Je größer eine Steifigkeit des Führungsmechanismus ist, desto größer wird die Federkonstante, und desto größer wird die Messkraft der Sonde. Wenn die Messkraft der Sonde groß wird, werden bestimmte Einflüsse erhöht, wie beispielsweise ein Einfluss aus einer Reibungskraft, die zwischen einem Werkstück und einem Stift während der Messung erzeugt wird, und ein Einfluss durch das Biegen des Stiftes, der an der Sonde angeordnet ist. Als ein Ergebnis wird eine hochgenaue Messung schwierig.
Im Gegensatz dazu ist eine Technik des Stabilisierens der Messkraft bekannt, bei der die Schwankung der Messkraft der Sonde durch Erfassen und Steuern der Messkraft gemindert wird (siehe die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2010-286475 ).
Zusätzlich wird eine Technologie für eine Messeinrichtung vorgeschlagen verwendend einen elastischen Gelenkmechanismus, bei dem eine Rückstelleigenschaft eines elastischen Gelenks unter Verwendung von Magneten eingestellt wird (siehe die japanische Patentveröffentlichung mit der Nr. H11-141537 ).
Jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen Umstand, wie weiter unten erörtert wird, in Bezug auf die oben erwähnten Techniken erkannt. Beispielsweise wird, um die Messkraft einzustellen, die Steifigkeit der Feder oder des elastischen Gelenks, das die Messkraft zur Verfügung stellt, verringert und wenn die Federkonstante in der Biegerichtung gering wird, wird die Steifigkeit in einer weiteren Richtung, wie beispielsweise das Verdrehen oder Krümmen ebenfalls geringer. Im Ergebnis wird der Einfluss der Deformation, außer in der Biegerichtung, aufgrund der Messkraft größer und führt zu einer Verschlechterung der Messungsgenauigkeit. Demgemäß, um eine hohe Genauigkeit der Scansonde zu erreichen, wird eine Scansonde mit einer hohen Steifigkeit in einer anderen Richtung als in einer Bewegungsrichtung und mit einer geringen Federkonstante in der Biegerichtung benötigt.
Im Gegensatz dazu erzeugt in der in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 2010-286475 offenbarten Technik, obwohl die Messkraft einstellbar ist, das Steuern der Messkraft Wärme, welches die Formmessmaschine im Hinblick auf thermische Deformation und dergleichen beeinträchtigt und zu einer Abnahme der Messungsgenauigkeit führt. Zusätzlich wird ein elektrisches Rauschen durch Ausführen der Steuerung der Messkraft erzeugt, welches zu einer weiteren Abnahme der Messgenauigkeit führt. Ferner erhöht eine Notwendigkeit ein Steuergerät an der Formmessmaschine anzuordnen die Kosten der Formmessmaschine.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände erdacht und die vorliegende Erfindung stellt eine Messkraft einer Kontaktsonde mit einer einfachen Konfiguration ein.
Die Erfindung schlägt eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung, die aufweist ein erstes Element, ein zweites Element, das in einer ersten Richtung beweglich ist und getrennt von dem ersten Element angeordnet ist; ein erstes plattenartiges elastisches Element mit einem ersten Ende, das an einem ersten Endabschnitt des zweiten Elementes befestigt ist, ein zweites Ende, das an dem ersten Element befestigt ist, und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt; ein zweiten plattenartiges elastisches Element mit einem ersten Ende, das an einem zweiten Endabschnitt des zweiten Elementes befestigt ist, wobei der zweite Endabschnitt des zweiten Elementes von dem ersten Endabschnitt des zweiten Elementes in der ersten Richtung getrennt ist, ein zweites Ende, das an dem ersten Element befestigt ist und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt; ein erstes magnetisches Element, das an dem ersten Endabschnitt des zweiten Elementes vorgesehen ist; ein zweites magnetisches Element, das an dem zweiten Endabschnitt des zweiten Elementes vorgesehen ist; ein drittes magnetisches Element, das an dem ersten Element vorgesehen ist und getrennt von dem ersten magnetischen Element angeordnet ist, um eine Magnetkraft in der ersten Richtung zwischen dem ersten magnetischen Element und dem dritten magnetischen Element zu erzeugen; und ein viertes magnetisches Element, das an dem ersten Element vorgesehen ist und getrennt von dem zweiten magnetischen Element angeordnet ist, um die Magnetkraft in der ersten Richtung zwischen dem zweiten magnetischen Element und dem vierten magnetischen Element zu erzeugen. Demgemäß kann eine Kraft, die auf das zweite Element wirkt, das heißt, die Messkraft, eine sich ergebende Kraft einer Federkraft und einer magnetischen Kraft sein. Dadurch können Veränderungen in der Federkraft und der magnetischen Kraft als Antwort auf einen Versatz des zweiten Elementes die Messkraft mit einer einfachen Konfiguration einstellen.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste bis vierte magnetische Element Permanentmagnete. Dadurch können Wärme, die auftritt, wenn ein Elektromagnet verwendet wird, und ein Steuergeräusch, das auftritt, wenn ein Aktuator verwendet wird, verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eines aus dem ersten magnetischen Element und dem dritten magnetischen Element ein Permanentmagnet und das andere ist ein magnetischer Körper, und eines aus dem zweiten magnetischen Element und dem vierten magnetischen Element ist ein Permanentmagnet und das andere ist ein magnetischer Körper. Dadurch können Wärme, die auftritt, wenn der Elektromagnet verwendet wird, und ein Steuergeräusch, das auftritt wenn der Aktuator verwendet wird, verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform wirkt eine Anziehungskraft auf eine Fläche zwischen dem ersten magnetischen Element und dem dritten magnetischen Element und auf eine Fläche zwischen dem zweiten magnetischen Element und dem vierten magnetischen Element. Demgemäß wirkt die magnetische Kraft, um die Federkraft aufzuheben. Dadurch wird es möglich, eine Größe der Kraft zu hemmen, die auf das zweite Element wirkt und die Größe der Kraft zu verringern. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf ein zu messendes Objekt wirkt, verringert und gehemmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wirkt eine Abstoßungskraft auf eine Fläche zwischen dem ersten magnetischen Element und dem dritten magnetischen Element und auf eine Fläche zwischen dem zweiten magnetischen Element und dem vierten magnetischen Element. Demgemäß wirkt die magnetische Kraft in der gleichen Richtung wie die Federkraft. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft zu erhöhen, die auf das zweite Element wirkt. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das gemessene Objekt wirkt, erhöht werden, wodurch das Ansprechverhalten der Messung verbessert wird.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste plattenartige elastische Element und das zweite plattenartige elastische Element Tellerfedern. Demgemäß wird es möglich, eine Federkraft an das zweite Element in der ersten Richtung anzulegen.
Gemäß einer Ausführungsform sind das erste plattenartige elastische Element und das zweite plattenartige elastische Element Klappscharniere. Demgemäß wird es möglich, die Federkraft an das zweite Element in der ersten Richtung anzulegen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung ferner ein drittes Element und das erste plattenartige Element umfasst das dritte und vierte flache, plattenartige, elastische Element und das zweite plattenartige Element umfasst das fünfte und sechste flache, plattenartige, elastische Element. Das dritte, flache plattenartige elastische Element weist ein erstes Ende auf, das an dem ersten Endabschnitt des zweiten Elementes befestigt ist und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt. Das vierte, flache plattenartige elastische Element weist ein erstes Ende auf, das an dem ersten Element befestigt ist, ein zweites Ende mit einer befestigten Position in Bezug auf das zweite Ende des dritten flachen, plattenartigen, elastischen Elementes und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt. Das fünfte flache, plattenartige elastische Element weist ein erstes Ende auf, das an dem zweiten Endabschnitt des zweiten Elementes befestigt ist und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt. Das sechste flache, plattenartige elastische Element weist ein erstes Ende auf, das an dem ersten Element befestigt ist, ein zweites Ende mit einer befestigten Position in Bezug auf das zweite Ende des fünften, flachen, plattenartigen elastischen Elements und eine Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt. Demgemäß, sogar wenn die Klappscharniere verwendet werden, ähnlich zu dem Fall, bei dem die Tellerfedern verwendet werden, kann die Messkraft mit einer einfachen Konfiguration eingestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das dritte magnetische Element so konfiguriert, dass die magnetische Kraft des dritten magnetischen Elementes veränderbar ist und das vierte magnetische Element ist so konfiguriert, dass die Magnetkraft des vierten magnetischen Elementes veränderbar ist. Demgemäß wird es möglich, einfach das Ansprechverhalten der Messung zu verändern.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung, die eine erste und zweite Messkrafteinstelleinrichtung umfasst, die wie die oben erwähnte Sondenmesskrafteinstelleinrichtung ausgebildet sind. Die zweite Messkrafteinstelleinrichtung ist angeordnet, um um 90° um eine Rotationsachse einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotiert zu werden. Das zweite Element der ersten Messkrafteinstelleinrichtung und das erste Element der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung sind verbunden. Demgemäß kann die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung konfiguriert sein, um den Versatz von zwei Achsen senkrecht zu einander zu erfassen und um auch die Messkraft der beiden Achsen einzustellen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung, die erste bis dritte Messkrafteinstelleinrichtungen umfasst, die ausgebildet sind wie die oben erwähnte Sondenmesskrafteinstelleinrichtung. Die zweite Messkrafteinstelleinrichtung ist angeordnet, um um 90° um die Rotationsachse der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotiert zu werden. Die dritte Messkrafteinstelleinrichtung ist angeordnet, um um 90° um die Rotationsachse einer dritten Richtung senkrecht zu der ersten und zweiten Richtung in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotiert zu werden und um um 90° um die Rotationsachse der ersten Richtung in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotiert zu werden. Das zweite Element der ersten Messkrafteinstelleinrichtung und das erste Element der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung sind verbunden. Das zweite Element der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung und das erste Element der dritten Messkrafteinstelleinrichtung sind verbunden. Demgemäß kann die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung konfiguriert sein, um den Versatz der drei Achsen, die zueinander senkrecht sind, zu erfassen und um auch die Messkraft der drei Achsen einzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Messkraft der Kontaktsonde durch eine einfache Konfiguration eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen erklärt. Die beigefügten Zeichnungen werden nur erwähnt, um das Verständnis zu erleichtern und dienen nicht dazu, um die vorliegende Erfindung einzuschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird weiter in der detaillierten Beschreibung beschrieben, welche folgt, mit Bezugnahme auf die erwähnte Vielzahl an Zeichnungen mit Verweis auf nicht einschränkende Beispiele von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in welchen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in der Vielzahl an Ansichten der Zeichnungen wiedergeben und wobei:
1 eine Vorderansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht ist, die eine beispielhafte Befestigung eines Stiftes an der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Graph ist, der eine Federkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wirkt;
5 ein Graph ist, der eine Magnetkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wirkt;
6 ein Graph ist, der eine sich ergebende Kraft einer Federkraft und die Magnetkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wirkt;
7 eine Vorderansicht ist, die eine Modifikation der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
8 eine Vorderansicht ist, die eine weitere Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
9 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 eine Vorderansicht ist, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
11 eine Ansicht von oben ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
12 eine Vorderansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
13 eine Ansicht von oben ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
14 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ist, die entlang einer Linie XIV-XIV erstellt wurde, die in 13 gezeigt ist;
15 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform ist, die entlang einer Linie XV-XV erstellt wurde, die in 13 dargestellt ist;
16 eine Vorderansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt;
17 eine perspektivische Ansicht ist, die schematische eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt;
18 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Fall zeigt, in dem ein X-Achsenmesskrafteinstelleinrichtungsabschnitt und ein Y-Achsenmesskrafteinstelleinrichtungsabschnitt der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der siebten Ausführungsform voneinander getrennt sind;
19 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer achten Ausführungsform zeigt;
20 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Fall zeigt, in dem ein X-Achsenmesskrafteinstelleinrichtungsabschnitt, ein Y-Achsenmesskrafteinstelleinrichtungsabschnitt und ein Z-Achsenmesskrafteinstelleinrichtungsabschnitt der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der achten Ausführungsform voneinander getrennt sind;
21 eine Vorderansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt;
22 ein Graph ist, der die Federkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform wirkt;
23 ein Graph ist, der die Magnetkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform wirkt;
24 ein Graph ist, der die sich ergebende Kraft der Federkraft und der Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform wirkt;
25 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform zeigt;
26 eine perspektivische Ansicht ist, die die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform zeigt;
27 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform ist;
28 ein Graph ist, der die sich ergebende Kraft aus der Federkraft und der Magnetkraft zeigt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform wirkt;
29 eine perspektivische Ansicht ist, die die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform darstellt;
30 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform ist;
31 ein Graph ist, der die sich ergebende Kraft der Federkraft und der Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform wirkt;
32 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer elften Ausführungsform zeigt;
33 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der elften Ausführungsform ist;
34 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der elften Ausführungsform ist;
35 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der elften Ausführungsform ist;
36 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform darstellt;
37 eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zwölften Ausführungsform ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hier gezeigten Einzelheiten sind beispielhaft und ausschließlich zum Zwecke der bildhaften Erörterung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und werden im Zuge von dem dargestellt, von dem geglaubt wird, dass es die nützlichste und am einfachsten zu verstehende Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist. In diesem Zusammenhang wird kein Versuch unternommen strukturelle Details der vorliegenden Erfindung in einem höheren Detaillierungsgrad als notwendig für das wesentliche Verständnis der vorliegenden Erfindung zu zeigen, wobei die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen es dem Fachmann ersichtlich macht, wie die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung praktisch ausgeführt werden können.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen werden gleichen Elementen in jeder der Zeichnungen zugeordnet und eine doppelte Beschreibung wird, wo notwendig, weggelassen.
Erste Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. 1 ist eine Vorderansicht, die schematische eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 1 wird eine Richtung von links nach rechts entlang einer horizontalen Richtung in Bezug auf eine Ebene des Zeichnungsblattes mit einer X-Richtung bezeichnet, eine Tiefenrichtung von einer Vorderseite des Blattes zu einer Rückseite des Papiers entlang der senkrechten Richtung zu der Ebene des Zeichnungsblattes wird als eine Y-Richtung bezeichnet und eine Richtung von unten nach oben entlang einer vertikalen Richtung der Ebene des Zeichnungsblattes wird als Z-Richtung bezeichnet. In anderen Worten sind die X-, Y- und Z-Richtung zueinander senkrechte Richtungen. Ferner ist eine Beziehung zwischen der X-, Y-, und Z-Richtung die gleiche in den Zeichnungen, die im Folgenden kommen und in der folgenden Beschreibung. Zusätzlich wird die X-Richtung als eine erste Richtung, die Y-Richtung als eine dritte Richtung und die Z-Richtung als eine zweite Richtung bezeichnet.
Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 weist eine Basis 1, einen Stiftabstützabschnitt 2, Säulen 3A und 3B, Permanentmagnete 11 und 12, Permanentmagnete 21 und 22 und Tellerfedern 31 und 32 auf.
Der Stiftabstützabschnitt 2 wird auch als ein zweites Element oder Abstützung bezeichnet. Die Permanentmagnete 11 und 12 werden auch als ein erstes magnetisches Element (erster Magnet) bzw. ein zweites magnetisches Element (zweiter Magnet) bezeichnet. Die Permanentmagnete 21 und 22 werden auch als drittes magnetisches Element (dritter Magnet) bzw. als viertes magnetisches Element (vierter Magnet) bezeichnet. Die Tellerfedern 31 und 32 werden auch als erstes flaches plattenartiges elastisches Element bzw. als zweites flaches plattenartiges elastisches Element bezeichnet. Sowie hier verwendet ist, eine ”Feder” 31 und 32 ein elastischer Körper oder Einrichtung, der seine ursprüngliche Form wieder einnimmt, wenn er entspannt wird, nachdem er deformiert wurde und ist nicht auf eine Spiralfeder beschränkt. Stattdessen sind die Federn 31 und 32 nur ein Beispiel eines elastischen Elementes oder eines Elastomers. In anderen Worten können verschiedene Typen von Federn aus irgendeinem geeigneten Material oder mit irgendeiner Konfiguration verwendet werden.
Die Basis 1 ist ein Abschnitt, der an einer Messeinrichtung befestigt ist (wie beispielsweise eine Koordinatenmessmaschine). Um die Figur zu vereinfachen, werden die Details der Messeinrichtung nicht in 1 und 2 gezeigt. Die Säule 3A und die Säule 3B sind an der Basis 1 angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und erstrecken sich an der positiven Z-Seite. Es sei angemerkt, dass obwohl die Basis 1 und die Säule 3A und die Säule 3B oben getrennt beschrieben sind, können die Basis 1 und die Säule 3A und die Säule 3B als einstückig ausgebildet aufgefasst werden, um ein fester Abschnitt 10 zu sein, der an einer Messeinrichtung (wie beispielsweise einer Koordinatenmessmaschine) befestigt ist. Der befestigte Abschnitt 10 wird auch als ein erstes Element oder Rahmen bezeichnet.
Die Tellerfedern 31 und 32 sind parallel an der Basis 1 angeordnet. Das heißt, eine Hauptoberfläche der Tellerfeder 31 (X-Z-Ebene, das heißt eine Oberfläche, die auf die X-Richtung zeigt) und eine Hauptoberfläche der Tellerfeder 32 (X-Z-Ebene) sind parallel zueinander. Zusätzlich sind die Tellerfedern 31 und 32 so angeordnet, dass die Hauptoberflächen der Tellerfedern 31 und 32 senkrecht zu einer Hauptoberfläche der Basis 1 sind (X-Y-Ebene, das heißt eine Oberfläche, die in die X-Richtung zeigt).
Der Stiftabstützabschnitt 2 ist angeordnet, um auf die Basis 1 über die Tellerfedern 31 und 32 zu zeigen. Der Stiftabstützabschnitt 2 wird von den Tellerfedern 31 und 32 abgestützt und ist in der X-Richtung beweglich. In anderen Worten ist ein Endabschnitt an einer positiven Y-Seite der Tellerfeder 31 an einem Endabschnitt an einer positiven X-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 befestigt und ein Endabschnitt an einer negativen Y-Seite der Tellerfeder 31 ist an der Basis 1 befestigt. Ein Endabschnitt an der positiven Y-Seite der Tellerfeder 32 ist an einem Endabschnitt an einer negativen Y-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 befestigt und ein Endabschnitt an der negativen Y-Seite der Tellerfeder 32 ist an der Basis 1 befestigt. Der Stiftabstützabschnitt 2 ist angeordnet, um zwischen der Säule 3A und der Säule 3B gehalten zu werden. Der Permanentmagnet 11 ist an dem Endabschnitt der positiven X-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 vorgesehen und der Permanentmagnet 12 ist an dem Endabschnitt an der negativen X-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 vorgesehen.
Der Permanentmagnet 21 ist an der Säule 3A angeordnet, um auf den Permanentmagnet 11 zu zeigen. In diesem Zustand werden der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 21 vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Magnetpole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 der Nordpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 ist der Südpol. Eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Nordpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Südpol.
Der Permanentmagnet 22 ist angeordnet an der Säule 3B, um auf den Permanentmagnet 12 zu zeigen. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 12 und der Permanentmagnet 22 vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Pole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 ist der Nordpol. Eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Nordpol.
In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 ist ein Stift 9 aufweisend Sonden, die Kontakt mit einem daran vorgesehenen, zu messenden Objekt herstellen, an dem Stiftabstützabschnitt 2 befestigt. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Befestigung des Stiftabstützabschnittes 2 an der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Um die Figur zu vereinfachen, werden die Säule 3A und die Säule 3B und die Permanentmagnete 11, 12, 21 und 22 nicht in 3 gezeigt. Zusätzlich sind die Tellerfedern 31 und 32 schraffiert dargestellt, so dass die Positionen einfacher verstanden werden. Der Stift 9 ist an dem Stiftabstützabschnitt 2 befestigt, um sich an der positiven Z-Seite zu erstrecken.
Der Betrieb der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 wird beschrieben. In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wenn eine Kraft in der positiven Z-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, deformiert sich jede der Tellerfedern 31 und 32 mit einem festen Abschnitt an der Basisseite 1 davon, welches ein festes Ende ist und der Stiftabstützabschnitt 2 wird in der positiven X-Richtung versetzt. Wenn eine Kraft in der negativen X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, deformiert sich jede der Tellerfedern 31 und 32, wobei der feste Abschnitt an der Basisseite 1 davon das feste Ende ist und der Stiftabstützabschnitt 2 wird in der negativen X-Richtung versetzt. In diesem Zustand wird eine Federkraft, die durch die Tellerfedern 31 und 32 erzeugt wird, an den Stiftabstützabschnitt 2 als Antwort auf den Versatz des Stiftabstützabschnitts 2 in der X-Richtung angelegt. 4 ist ein Graph, der eine Federkraft wiedergibt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wirkt. Wie in 4 dargestellt, wird eine Federkraft Fs als ein Produkt einer Federkonstante der Tellerfedern 31 und 32 und dem Versatz in der X-Richtung des Stiftabstützabschnittes 2 dargestellt und verändert sich linear gemäß dem Versatz in der X-Richtung des Stiftabstützabschnittes 2.
Zusätzlich wirkt die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete erzeugt wird (Permanentmagnet 11, 12, 21 und 22) auf die Flächen zwischen dem Stiftabstützabschnitt 2 und den Säulen 3A und 3B. 5 ist ein Graph, der eine Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wirkt. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, nähern sich der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 21 aneinander an, welches eine Anziehungskraft Fm1 zwischen den beiden dazu bringt, stärker zu werden. Zur gleichen Zeit, da der Permanentmagnet 12 und der Permanentmagnet 22 sich weg voneinander bewegen, wird eine Anziehungskraft Fm2 zwischen ihnen schwächer. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft Fm in der positiven X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2. Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, bewegt sich der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 21 weg voneinander, welches die Anziehungskraft Fm1 zwischen ihnen dazu bringt schwächer zu werden. Zur gleichen Zeit, da der Permanentmagnet 12 und der Permanentmagnet 22 sich aneinander annähern, wird die Anziehungskraft Fm2 zwischen ihnen stärker. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft Fm in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. 6 ist ein Graph, der eine sich ergebende Kraft der Federkraft und der Magnetkraft darstellt, welche auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform wirken. Wie in 6 dargestellt, kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, um die Federkraft aufzuheben. Dadurch wird es möglich, eine Größe einer Kraft Fa daran zu hemmen, hauptsächlich auf den Stiftabstützabschnitt 2 zu wirken und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt werden und angeglichen werden.
Wie oben beschrieben, stellt die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 die Messkraft mit einer einfachen Konfiguration ein, die ein flaches plattenartiges elastisches Element (Tellerfeder) und den Permanentmagnet kombiniert. In anderen Worten gibt es keine Notwendigkeit eine Konfiguration einzuführen, die eine aktive Steuerung durchführt, wie beispielsweise einen Aktuator, um die Messkraft einzustellen. Demgemäß kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden, da Wärme und Geräusche, die in Verbindung mit der Steuerung erzeugt werden, verhindert werden können.
Weiterhin ist die Polarität der Permanentmagnete 11, 12, 21 und 22, die oben erwähnt wurde rein beispielhaft. Beispielsweise können die Magnetpole von jedem der Permanentmagnete 11, 12, 21 und 22 getauscht werden. 7 ist eine Vorderansicht, die eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 101 zeigt, welches eine Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist. Wie in 7 dargestellt, ist die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 der Südpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 ist der Nordpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Südpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Nordpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 ist der Nordpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 ist der Südpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Nordpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Südpol.
Ferner kann einer der Permanentmagnete 11 und 12 durch ein Element ersetzt werden, das aus einem magnetischen Material ausgebildet ist, und einer der Permanentmagnete 11 und 12 kann durch ein Element ersetzt werden, das aus einem magnetischen Material ausgebildet ist. 8 ist eine Vorderansicht, die eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 102 zeigt, welches eine weitere Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist. Wie in 8 dargestellt, werden in der vorliegenden Ausführungsform die Permanentmagnete 21 und 22 durch magnetische Körper 41 bzw. 42 ersetzt. Da die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 der Nordpol ist und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 der Südpol ist, ist die positive X-Seitenoberfläche des magnetischen Körpers 41 der Nordpol und die negative X-Seitenoberfläche des magnetischen Körpers 41 ist der Südpol. Da die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 der Südpol ist und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 der Nordpol ist, ist die positive X-Seitenoberfläche des magnetischen Körpers 42 der Südpol und die negative X-Seitenoberfläche des magnetischen Körpers 42 ist der Nordpol. Es kann aus dem obigen verstanden werden, dass ein Betrieb und ein Effekt ähnlich zu dem der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 erreicht wird, wenn einer der zueinander gegenüberliegenden Permanentmagnete durch den magnetischen Körper ersetzt wird. Wenn einer der gegenüberliegenden Permanentmagnete durch den magnetischen Körper ersetzt wird, kann der Permanentmagnet auf einer Seite durch den magnetischen Körper ersetzt werden und die magnetischen Pole der Permanentmagnete können getauscht werden. Ferner können ein Abschnitt des Stiftabstützabschnittes 2 und die Säulen 3A und 3B als der magnetische Körper verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform und den Ausführungsformen im Folgenden werden ein Permanentmagnet und ein Element, das aus einem magnetischen Material (magnetischer Körper) ausgebildet ist, auch als ein magnetisches Element bezeichnet.
Zweite Ausführungsform
Eine Beschreibung einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform erfolgt. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 10 ist eine Vorderansicht, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 200 weist die Basis 1, einen Stiftabstützabschnitt 4, eine Säule 5, Permanentmagnete 13 und 14, Permanentmagnete 23 und 24 und die Tellerfendern 31 und 32 auf.
Die Permanentmagnete 13 und 14 entsprechen dem ersten magnetischen Element bzw. dem zweiten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 23 und 24 entsprechen dem dritten magnetischen Element bzw. dem vierten magnetischen Element. Der Stiftabstützabschnitt 4 entspricht dem zweiten Element. Die Basis 1 und die Säule 5 bilden einen einzelnen befestigten Abschnitt aus, wobei der befestigte Abschnitt dem ersten Element entspricht.
Da die Basis 1 ähnlich zu der der ersten Ausführungsform ist, wird die Beschreibung davon weggelassen. Die Säule 5 ist an der Basis 1 angeordnet, um sich in der positiven Z-Seite zu erstrecken. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform sind die Tellerfedern 31 und 32 parallel an der Basis 1 angeordnet. Das heißt, die Hauptoberfläche der Tellerfeder 31 (X-Z-Ebene) und die Hauptoberfläche der Tellerfeder 32 (X-Z-Ebene) sind parallel zueinander. Zusätzlich sind die Tellerfedern 31 und 32 angeordnet, sodass die Hauptoberflächen der Tellerfedern 31 und 32 senkrecht zu der Hauptoberfläche der Basis 1 (X-Y-Ebene) sind.
Der Stiftabstützabschnitt 4 ist angeordnet um auf die Basis 1 über die Tellerfedern 31 und 32 zu zeigen. Jedoch ist der Stiftabstützabschnitt 4 vorgesehen, um die Säule 5 abzudecken und jeder der Tellerfedern 31 und 32 ist mit einem Endabschnitt in der X-Richtung des Stiftabstützabschnittes 4 verbunden. In anderen Worten sind die Tellerfedern 31 und 32 angeordnet, um aufeinander über die Säule 5 hinweg zu zeigen.
Der Permanentmagnet 23 ist an der positiven X-Seitenoberfläche an einem oberen Abschnitt der Säule 5 angeordnet und der Permanentmagnet 24 ist an der negativen X-Seitenoberfläche an dem oberen Abschnitt der Säule 5 angeordnet. Zusätzlich ist an dem Stiftabstützabschnitt 4 der Permanentmagnet 13 an einer Position angeordnet, die auf den Permanentmagnet 23 zeigt und der Permanentmagnet 14 ist an einer Position angeordnet, die auf den Permanentmagnet 24 zeigt. In diesem Zustand werden der Permanentmagnet 13 und der Permanentmagnet 23 vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Pole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft in einer Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 13 der Nordpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 13 der Südpol. An einer positiven X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 23 ist der Nordpol und an einer negativen X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 23 ist der Südpol. Der Permanentmagnet 14 und der Permanentmagnet 24 werden vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Magnetpole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 14 der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 14 ist der Nordpol. Eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 24 ist der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 24 ist der Nordpol.
In Anbetracht des obigen wirken in der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 200, wenn der Stiftabstützabschnitt 4 in der positiven X-Richtung versetzt wird, die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 4. Wenn der Stiftabstützabschnitt 4 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 4. Demgemäß, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, wirkt die Magnetkraft um die Federkraft aufzuheben. Daher wird es möglich, die Magnetkraft zu hemmen, die im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 4 wirkt und die Größe der Kraft aufzuheben. Als ein Ergebnis, ähnlich zu der ersten Ausführungsform, wird die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt und angeglichen.
Dritte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. 11 ist eine Ansicht von oben, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 300 gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 300 weist eine Basis 1, den Stiftabstützabschnitt 2, Säulen 6A bis 6D, Permanentmagnete 15A, 15B, 16A und 16B, Permanentmagnete 25A bis 25D, Permanentmagnete 26A bis 26D und die Tellerfedern 31 und 32 auf.
Da die Basis 1 ähnlich zu der der ersten Ausführungsform ist, wird die Beschreibung davon weggelassen. Jede der Säulen 6A bis 6D ist an der Basis 1 angeordnet, um an einer Außenseite von einer der vier Ecken des Stiftabstützabschnittes 2 zu sein und um sich an der positiven Z-Seite zu erstrecken.
Die Permanentmagnete 15A und 15B entsprechen dem ersten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 16A und 16B entsprechen dem zweiten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 25A bis 25D entsprechen dem dritten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 26A bis 26D entsprechen dem vierten magnetischen Element. Die Basis 1 und die Säulen 6A bis 6D bilden einen einzelnen befestigten Abschnitt aus, wobei der befestigte Abschnitt dem ersten Element entspricht.
Da die Anordnung der Tellerfedern 31 und 32 ähnlich zu der der in der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Der Permanentmagnet 15A ist an dem positiven X-Seitenendabschnitt einer positiven Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 15B ist an dem positiven X-Seitenendabschnitt einer negativen Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 16A ist an dem negativen X-Seitenendabschnitt der positiven Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 16B ist an dem negativen X-Seitenendabschnitt der negativen Y-Seitenoberfläche es Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet.
An einer negativen X-Seitenoberfläche der Säule 6A sind der Permanentmagnet 25A und der Permanentmagnet 25B angeordnet um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und eine Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft erzeugt wird, wirkt auf den Permanentmagnet 15A. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 15A der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 15A ist der Südpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25A ist der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25A ist der Südpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25B ist der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25B ist der Südpol.
An einer positiven Y-Seitenoberfläche der Säule 6B sind der Permanentmagnet 25C und der Permanentmagnet 25D angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und eine Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft erzeugt wird, wirkt auf den Permanentmagnet 15B. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 15B der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 15B ist der Nordpol.
Die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25C ist der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25C ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 25D ist der Nordpol.
An einer negativen Y-Seitenoberfläche der Säule 6C sind der Permanentmagnet 26A und der Permanentmagnet 26B angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und eine Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft erzeugt wird, wirkt auf den Permanentmagnet 16A. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 16A der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 16A ist der Südpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26A ist der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26A ist der Südpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26B ist der Nordpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26B ist der Südpol.
An einer positiven Y-Seitenoberfläche der Säule 6D sind der Permanentmagnet 26C und der Permanentmagnet 26D angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und eine Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft erzeugt wird, wirkt auf den Permanentmagnet 16B. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 16B der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 16B ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26C und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26C ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 26D ist der Nordpol.
In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 300, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, ist der Stift 9 (nicht in den Zeichnungen gezeigt) aufweisend die Sonden, die Kontakt mit dem zu messenden Objekt herstellen, die dort vorgesehen sind, an dem Stiftabstützabschnitt 2 befestigt, um sich an der positiven Z-Seite zu erstrecken. Ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wenn die Kraft in der positiven X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt und wenn die Kraft in der negativen X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt. In diesem Zustand wird die Federkraft, die durch die Tellerfedern 31 und 32 erzeugt wird, an den Stiftabstützabschnitt 2 als Antwort auf den Versatz des Stiftabstützabschnittes 2 in der X-Richtung angelegt, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Zusätzlich wirkt die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete erzeugt wird (Permanentmagnete 15A, 15B, 16A, 16B; 25A bis 25D und 26A bis 26D), auf Flächen zwischen dem Stiftabstützabschnitt 2 und den Säulen 6A, 6B, 6C und 6D. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wird eine Fläche eines Abschnittes an den der Permanentmagnet 15A und der Permanentmagnet 25A einander überlappen größer. Welches dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker wird. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 15A und der Permanentmagnet 25B einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen Ihnen schwächer. Da eine Fläche des Abschnittes, von der der Permanentmagnet 15B und der Permanentmagnet 25C einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 15B und der Permanentmagnet 25D einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16A und der Permanentmagnet 26B einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16A und der Permanentmagnet 26A einander überlappen geringer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16B und der Permanentmagnet 26D einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16B und der Permanentmagnet 26C einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft in der positiven X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt.
Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wird die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 15A und der Permanentmagnet 25A einander überlappen geringer, welches dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer wird. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 15A und der Permanentmagnet 25B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 15B und der Permanentmagnet 25C einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 15B und der Permanentmagnet 25D einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16A und der Permanentmagnet 26B einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16A und der Permanentmagnet 26A einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16B und der Permanentmagnet 26D einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Permanentmagnet 16B und der Permanentmagnet 26C einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirkt die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirkt die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Demgemäß kann in der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, um die Federkraft aufzuheben. Daher, gemäß der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 300, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wird es möglich, die Größe der Kraft, die auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, wesentlich zu hemmen und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt und angeglichen werden.
Vierte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 400 gemäß einer vierten Ausführungsform. 12 ist eine Vorderansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 400 gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 400 umfasst die Basis 1, den Stiftabstützabschnitt 2, eine Säule 7A und eine Säule 7B, Permanentmagnete 17 und 18, Permanentmagnete 27A und 27B, Permanentmagnete 28A und 28B und die Tellerfedern 31 und 32.
Da die Basis 1, der Stiftabstützabschnitt 2 und die Tellerfedern 31 und 32 ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Der Permanentmagnet 17 entspricht dem ersten magnetischen Element. Der Permanentmagnet 18 entspricht dem zweiten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 27A und 27B entsprechend dem dritten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 28A und 28B entsprechend dem vierten magnetischen Element. Die Basis 1 und die Säulen 7A und 7B bilden einen einzelnen, befestigten Abschnitt aus, wobei der befestigte Abschnitt dem ersten Element entspricht.
Die Säule 7A und die Säule 7B sind an der Basis 1 angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein und erstrecken sich an der positiven Z-Seite.
Der Permanentmagnet 17 ist an dem Endabschnitt an der positiven X-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 vorgesehen und der Permanentmagnet 18 ist an dem Endabschnitt an der negativen X-Seite des Stiftabstützabschnittes 2 vorgesehen.
Der Permanentmagnet 27A ist über dem Permanentmagnet 17 an der positiven Y-Seitenoberfläche der Säule 7A angeordnet und der Permanentmagnet 27B ist unterhalb dem Permanentmagnet 17 an einer negativen Y-Seitenoberfläche der Säule 7A angeordnet. Der Permanentmagnet 17 und der Permanentmagnet 27A sind angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf die Fläche dazwischen wirkt. Der Permanentmagnet 17 und der Permanentmagnet 27B sind angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive Seitenoberfläche des Permanentmagnets 17 der Südpol und eine negative Seitenoberfläche des Permanentmagnets 17 ist der Nordpol. Eine positive Seitenoberfläche des Permanentmagnets 27A ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 27A ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 27B ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 27B ist der Nordpol.
Der Permanentmagnet 28A ist über dem Permanentmagnet 18 an einer positiven Y-Seitenoberfläche der Säule 7B angeordnet und der Permanentmagnet 28B ist unterhalb des Permanentmagnets 18 an einer negativen Y-Seitenoberfläche der Säule 7B angeordnet. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 18 und der Permanentmagnet 28A so angeordnet, dass eine Anziehungskraft auf die Fläche dazwischen wirkt. Der Permanentmagnet 18 und der Permanentmagnet 28B sind angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 18 der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 18 ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 28A ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 28A ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 28B ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 28B ist der Nordpol.
In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 400, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 ist der Stift 9 (nicht in den Zeichnungen gezeigt) aufweisend Sonden, die Kontakt mit dem gemessenen Objekt, das daran vorgesehen ist, herstellen, an dem Stiftabstützabschnitt 2 befestigt, um an der positiven Z-Seite vorzustehen. Ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wenn die Kraft in der positiven X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt und wenn die Kraft in der negativen X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt. In diesem Zustand wird die Federkraft, die durch die Tellerfedern 31 und 32 erzeugt wird, an den Stiftabstützabschnitt 2 als Antwort auf den Versatz des Stiftabstützabschnittes 2 in der X-Richtung angelegt, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Zusätzlich wirkt die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete erzeugt wird (Permanentmagnet 17, 18, 27A, 27B, 28A und 28B) auf die Flächen zwischen dem Stiftabstützabschnitt 2 und den Säulen 7A und 7B.
Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wird eine Fläche eines Abschnittes, an der der Südpol des Permanentmagnets 17 und der Nordpol des Permanentmagnets 27A einander überlappen größer, welches erwirkt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker wird. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Nordpol des Permanentmagnets 17 und des Südpol des Permanentmagnets 27B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Südpol des Permanentmagnets 18 und der Nordpol des Permanentmagnets 28A einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an der der Nordpol des Permanentmagnets 18 und der Südpol des Permanentmagnets 28B einander überlappen, kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft in der positiven X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wird die Fläche des Abschnittes, an dem der Südpol des Permanentmagnets 17 und der Nordpol des Permanentmagnets 27A einander überlappen, kleiner, welches dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer wird. Da die Fläche des Abschnittes, an der der Nordpol des Permanentmagnets 17 und der Südpol des Permanentmagnets 27B einander überlappen kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Südpol des Permanentmagnets 18 und der Nordpol des Permanentmagnets 28A einander überlappen größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Nordpol des Permanentmagnets 18 und der Südpol des Permanentmagnets 28B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Kraft auf den Stiftabstützabschnitt 2. Demgemäß kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 4 erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, um die Federkraft aufzuheben. Daher, gemäß der Messkrafteinstelleinrichtung 400, ähnlich zu der Messkrafteinstelleinrichtung 100, wird es möglich, die Größe der Kraft, die im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, zu hemmen und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, verringert und angeglichen werden.
Fünfte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 gemäß einer fünften Ausführungsform. 13 ist eine Ansicht von oben, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 gemäß der fünften Ausführungsform zeigt. 14 ist eine Querschnittsansicht einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 gemäß der fünften Ausführungsform, die entlang der Linie XIV-XIV, die in 13 dargestellt ist, erstellt wurde. 15 ist eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 gemäß der fünften Ausführungsform, die entlang einer Linie XV-XV, die 13 dargestellt ist, erstellt wurde. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 weist die Basis 1, den Stiftabstützabschnitt 2, Säulen 8A bis 8D, Permanentmagnete 41A, 41B, 42A und 42B, Permanentmagnete 51A bis 51D, Permanentmagnete 52A bis 52D und die Tellerfedern 31 und 32 auf.
Da die Basis 1, der Stiftabstützabschnitt 2 und die Tellerfedern 31 und 32 ähnlich zu der der ersten Ausführungsform sind, wird eine Beschreibung davon weggelassen. Jede der Säulen 8A bis 8D ist an der Basis 1 angeordnet, um an der Außenseite von einer der vier Ecken des Stiftabstützabschnittes 2 zu sein und um sich an der positiven Z-Seite zu erstrecken.
Die Permanentmagnete 41A und 41B entsprechen dem ersten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 42A und 42B entsprechen dem zweiten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 51A bis 51D und 52A bis 52D entsprechen dem dritten magnetischen Element. Die Permanentmagnete 53A bis 53D und 51A bis 51D entsprechen dem vierten magnetischen Element. Die Basis 1 und die Säulen 8A bis 8D bilden einen einzelnen befestigten Abschnitt aus, wobei der befestigte Abschnitt dem ersten Element entspricht.
Der Permanentmagnet 41A ist an dem positiven X-Seitenendabschnitt der positiven Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 41B ist an dem positiven X-Seitenendabschnitt der negativen Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 42A ist an dem negativen X-Seitenendabschnitt der positiven Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet. Der Permanentmagnet 42B ist an dem negativen X-Seitenendabschnitt der negativen Y-Seitenoberfläche des Stiftabstützabschnittes 2 angeordnet.
Der Permanentmagnet 51A ist an der positiven X-Seite der Säule 8A oberhalb des Permanentmagnets 41A (positive Y-Seite) und der Permanentmagnet 51B ist an der negativen X-Seite der Säule 8A über dem Permanentmagnet 41A angeordnet. Der Permanentmagnet 51C ist an der positiven X-Seite der Säule 8A unterhalb des Permanentmagnets 41A (negative Y-Seite) und der Permanentmagnet 51D ist an der negativen X-Seite der Säulen 8A unterhalb des Permanentmagnets 41A angeordnet. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 41A und die Permanentmagnete 51A bis 51D angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf die Flächen dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 41A der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 41A ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 51A bis 51D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 51A bis 51D ist der Nordpol.
Der Permanentmagnet 52A ist an der positiven X-Seite der Säulen 8B oberhalb des Permanentmagnets 41B angeordnet (positive Y-Seite) und der Permanentmagnet 52B ist an einer negativen X-Seite der Säule 8B oberhalb des Permanentmagnets 41B angeordnet. Der Permanentmagnet 52C ist an der positiven X-Seite der Säule 8B unterhalb des Permanentmagnets 41B (negative Y-Seite) angeordnet und der Permanentmagnet 52D ist an der negativen X-Seite der Säule 8B unterhalb des Permanentmagnets 41B angeordnet. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 41B und die Permanentmagnete 52A bis 52B angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf Flächen dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 41B der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 41B ist der Nordpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 52A bis 52D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 52A bis 52D ist der Nordpol.
Der Permanentmagnet 53A ist an der positiven X-Seite der Säule 8C über dem Permanentmagnet 42A angeordnet (positive Y-Seite) und der Permanentmagnet 53B ist an einer negativen X-Seite der Säule 8C über dem Permanentmagnet 42A angeordnet. Der Permanentmagnet 53C ist an der positiven X-Seite der Säule 8C unterhalb des Permanentmagnets 42A angeordnet (negative Y-Seite) und der Permanentmagnet 53D ist an der negativen X-Seite der Säule 8C unterhalb des Permanentmagnets 42A angeordnet. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 42A und die Permanentmagnete 53A bis 53D angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf Flächen dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 42A der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 42A ist der Nordpol. Die positive Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 53A bis 53D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 53A bis 53D ist der Nordpol.
Der Permanentmagnet 54A ist an der positiven X-Seite der Säule 8D über dem Permanentmagnet 42B angeordnet (positive Y-Seite) und der Permanentmagnet 54B ist an der negativen X-Seite der Säule 8D über dem Permanentmagnet 42B angeordnet. Der Permanentmagnet 54C ist an der positiven X-Seite der Säule 8D unterhalb des Permanentmagnets 42B angeordnet (negative Y-Seite) und der Permanentmagnet 54D ist an der negativen Y-Seite der Säule 8D unterhalb des Permanentmagnets 42B angeordnet. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 42B und die Permanentmagnete 54A bis 54D angeordnet, sodass eine Anziehungskraft auf Flächen dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die positive Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 42B der Südpol und die negative Y-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 42B ist der Südpol. Eine positive Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 54A bis 54D ist der Südpol und eine negative Y-Seitenoberfläche von jedem der Permanentmagnete 54A bis 54D ist der Nordpol.
In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, ist der Stift 9 (nicht in den Zeichnungen gezeigt) aufweisend die Sonden, die Kontakt mit dem daran vorgesehenen, zu messenden Objekt herstellen, an dem Stiftabstützabschnitt 2 befestigt, um sich an der positiven Z-Seite zu erstrecken. Ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wenn die Kraft in der positiven X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt, und wenn die Kraft in der negativen X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, wird der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt. In diesem Zustand wird die Kraft, die von den Tellerfedern 31 und 32 erzeugt wird, an den Stiftabstützabschnitt 2 als Antwort auf den Versatz des Stiftabstützabschnittes 2 in der X-Richtung angelegt, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Zusätzlich wirkt die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete erzeugt wird (Permanentmagnete 41A, 41B, 42A, 42B; 51A bis 51D; 52A bis 52D; 53A bis 53D; und 54A bis 54D), auf die Flächen zwischen dem Stiftabstützabschnitt 2 und den Säulen 8A, 8B, 8C und 8D.
Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven x-Richtung versetzt wird, wird eine Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 41A und jeder der Permanentmagnete 51A und 51B einander überlappen größer, was eine Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 41A und jedem der Permanentmagnete 51A und 51B dazu bringt größer zu werden. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 41A und jeder der Permanentmagnete 51C und 51D einander überlappen, kleiner wird, wird eine Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 41A und jedem der Permanentmagnete 51C und 51D schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 52A und 52B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnete 52A und 52B stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 52C und 52D einander überlappen, kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnete 52C und 52D schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 53A und 53B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnet 53A und 53B stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 53C und 53D einander überlappen, kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnet 53C und 53D schwächer. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42B und jeder der Permanentmagnete 54A und 54B einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42B und jedem der Permanentmagnete 54A und 54B stärker. Da eine Fläche eines Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42B und jeder der Permanentmagnete 54C und 54D einander überlappen, geringer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42B und jedem der Permanentmagnete 54C und 54D schwächer. Als ein Ergebnis wirkt die magnetische Kraft in der positive X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wird die Fläche des Abschnittes an dem der Permanentmagnet 41A und jeder der Permanentmagnete 51A und 51B einander überlappen, geringer, welches dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 41A und jedem der Permanentmagnete 51A und 51B schwächer wird. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 41A und jeder der Permanentmagnete 51C und 51D einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet und jedem der Permanentmagnete 51C und 51D stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 52A und 52B einander überlappen geringer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagneten 42A und jedem der Permanentmagnete 52A und 52B schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 52C und 52D einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnete 53C und 52D stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 53A und 53B einander überlappen, kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnet 53A und 53B schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42A und jeder der Permanentmagnete 53C und 53D einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42A und jedem der Permanentmagnet 53C und 53D stärker. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42B und jeder der Permanentmagnete 54A und 54B einander überlappen, kleiner wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42B und jedem der Permanentmagnete 54A und 54B schwächer. Da die Fläche des Abschnittes, an dem der Permanentmagnet 42B und jeder der Permanentmagnete 54C und 54D einander überlappen, größer wird, wird die Anziehungskraft zwischen dem Permanentmagnet 42B und jedem der Permanentmagnete 54C und 54D stärker. Als ein Ergebnis wirkt die magnetische Kraft in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Demgemäß kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500 erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, um die Federkraft aufzuheben. Daher, gemäß der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 500, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100, wird es möglich, die Größe der Kraft, die im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, zu hemmen und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt und angeglichen werden.
Sechste Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600, gemäß einer sechsten Ausführungsform. 16 ist eine Vorderansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600 gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600 weist eine Basis 61, einen Stiftabstützabschnitt 62, ein Gelenkbefestigungselement 64, Permanentmagnete 611 und 612, Permanentmagnete 621 und 622 und elastische Gelenke 631 und 632 auf.
Der Permanentmagnet 611 entspricht dem ersten magnetischen Element. Der Permanentmagnet 612 entspricht dem zweiten magnetischen Element. Der Permanentmagnet 621 entspricht dem dritten magnetischen Element. Der Permanentmagnet 622 entspricht dem vierten magnetischen Element.
Die Basis 61 ist ein Abschnitt, der an einer Messeinrichtung befestigt ist (wie beispielsweise einer Koordinatenmesseinrichtung). Um die Figur zu vereinfachen sind die Details der Messeinrichtung in 16 nicht gezeigt.
Die elastischen Gelenke 631 und 632 sind parallel an der Basis 61 angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein. Das elastische Element 631 umfasst jeweils Tellerfedern 631A und 631B mit einer X-Z-Ebene als Hauptoberfläche und die angeordnet sind, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein. Das elastische Gelenk 632 umfasst jeweils Tellerfedern 632A und 632B mit der X-Z-Ebene als Hauptoberfläche und angeordnet, um voneinander in der X-Richtung getrennt zu sein.
Die elastischen Gelenke 631 und 632 entsprechen dem ersten, flachen, plattenartigen elastischen Element bzw. dem zweiten, flachen, plattenartigen elastischen Element. Die Tellerfedern 631A und 631B des elastischen Gelenks 631 entsprechen einem dritten, flachen, plattenartigen elastischen Element bzw. einem vierten flachen, plattenartigen elastischen Element. Die Tellerfedern 632A und 632B des elastischen Gelenks 632 entsprechen einem fünften flachen, plattenartigen elastischen Element bzw. einem sechsten flachen, plattenartigen elastischen Element.
Der Stiftabstützabschnitt 62 ist angeordnet, um auf die Basis 61 zu zeigen und um davon in der positiven Z-Richtung getrennt zu sein. Die Basis 61 und der Stiftabstützabschnitt 62 sind über die Tellerfeder 631A des elastischen Gelenks 631 und die Tellerfeder 632A des elastischen Gelenks 632 verbunden.
Der Stiftabstützabschnitt 62 ist angeordnet, um auf die Basis 61 über das Gelenkbefestigungselement 64 zu zeigen und um von der Basis 61 in einer negativen Z-Richtung getrennt zu sein. Die Basis 61 und das Gelenkbefestigungselement 64 sind über die Tellerfeder 631B des elastischen Gelenks 631 und die Tellerfeder 632B des elastischen Gelenks 632 verbunden und sind in der X-Richtung beweglich. Der Permanentmagnet 611 ist an einem Endabschnitt an einer positiven X-Seite des Stiftabstützabschnittes 62 verbunden und der Permanentmagnet 612 ist an einem Endabschnitt an einer negativen X-Seite des Stiftabstützabschnittes 62 vorgesehen.
Der Permanentmagnet 621 ist an einer Säule 63A angeordnet, um auf den Permanentmagnet 611 zu zeigen. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 611 und der Permanentmagnet 621 vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Pole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive Seitenoberfläche des Permanentmagnets 611 der Nordpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 611 ist der Südpol. Eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 621 ist der Nordpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 621 ist der Südpol.
Der Permanentmagnet 622 ist an einer Säule 63B angeordnet, um auf den Permanentmagnet 612 zu zeigen. In diesem Zustand sind der Permanentmagnet 612 und 622 vorgesehen, um zueinander unterschiedliche Pole aufzuweisen, sodass eine Anziehungskraft auf eine Fläche dazwischen wirkt. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 612 der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 612 ist der Nordpol. Eine positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 622 ist der Südpol und eine negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 622 ist der Nordpol.
In der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600 ist ein Stift, der Kontakt mit dem zu messenden Objekt herstellt, an dem Stiftabstützabschnitt 62 befestigt. Der Stift ist an dem Stiftabstützabschnitt 62 befestigt, um an der positiven Z-Seite vorzustehen. Bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600, wenn eine Kraft in der positiven X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, deformiert sich jedes der elastischen Gelenke 631 und 632 mit einem Verbindungsabschnitt, wobei die Basis 61 davon das feste Ende ist und der Stiftabstützabschnitt 62 wird in der positiven X-Richtung versetzt. Wenn eine Kraft in der negativen X-Richtung an den Stift 9 angelegt wird, deformiert sich jedes der elastischen Gelenke 631 und 632 und der Stiftabstützabschnitt 62 wird in der negativen X-Richtung versetzt. In diesem Zustand wird eine Federkraft, die von den elastischen Gelenken 631 und 632 erzeugt wird, an den Stiftabstützabschnitt 62 als Antwort auf den Versatz des Stiftabstützabschnitts 62 in der X-Richtung angelegt.
Zusätzlich wirkt die Anziehungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete erzeugt wird (Permanentmagnete 611, 612, 621 und 622) auf Flächen zwischen dem Stiftabstützabschnitt 62 und jede der Säulen 63A und 63B. Wenn der Stiftabstützabschnitt 62 in der positiven X-Richtung versetzt wird, nähern sich der Permanentmagnet 611 und der Permanentmagnet 621 einander an, was dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker wird. Zur selben Zeit, da der Permanentmagnet 612 und der Permanentmagnet 622 sich voneinander wegbewegen, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft in der positiven X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 62. Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 62 in der negativen X-Richtung versetzt wird, bewegen sich der Permanentmagnet 611 und der Permanentmagnet 621 voneinander weg, was dazu führt, dass die Anziehungskraft zwischen ihnen schwächer wird. Zur selben Zeit, da der Permanentmagnet 612 und der Permanentmagnet 622 sich einander annähern, wird die Anziehungskraft zwischen ihnen stärker. Als ein Ergebnis wirkt die magnetische Kraft in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 62.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 62 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 62. Wenn der Stiftabstützabschnitt 62 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 62. Demgemäß kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 600 erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 62 wirkt, um die Federkraft aufzuheben, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft zu hemmen, die im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 62 wirkt und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das gemessene Objekt wirkt, gehemmt und angeglichen werden.
Siebte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 700 gemäß einer siebten Ausführungsform. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 700 gemäß der siebten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 700 weist einen X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 und einen Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 auf. Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 und der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 weisen jeweils eine ähnliche Konfiguration zu der des Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 auf. Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 wird als erster Messkrafteinstellabschnitt bezeichnet. Der Y-Messkrafteinstellabschnitt 80 wird als zweiter Messkrafteinstellabschnitt bezeichnet. Um die Figur zu vereinfachen, werden Säulen und Permanentmagnete nicht in 17 gezeigt.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Fall zeigt, bei dem der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 und der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 700 gemäß der siebten Ausführungsform voneinander getrennt sind. Der Y-Messkrafteinstellabschnitt ist an einer Position angeordnet, die um 90° um die Z-Achse in Bezug auf den X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 verdreht ist. Um die Figur zu vereinfachen werden Säulen und Permanentmagnete in 18 nicht gezeigt.
Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt weist eine Basis 71, einen Abstützabschnitt 72, eine Säule 73A und eine Säule 73B, Permanentmagnete 711 und 712, Permanentmagnet 721 und 722 und Tellerfedern 731 und 732 auf. Die Basis 71, der Abstützabschnitt 72 und die Säule 73A und die Säule 73B, die Permanentmagnete 711 und 712, die Permanentmagnete 721 und 722 und die Tellerfedern 731 und 732 entsprechen der Basis 1, dem Stiftabstützabschnitt 2, der Säule 3A und der Säule 3B, den Permanentmagneten 11 und 12, den Permanentmagneten 21 und 22 bzw. den Tellerfedern 31 und 32 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Die Basis 71 des X-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 70 ist an einem Körper einer Messeinrichtung (nicht in den Zeichnungen gezeigt), wie beispielsweise einer Koordinatenmessmaschine, befestigt. Da der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 eine ähnliche Konfiguration zu der der Messkrafteinstelleinrichtung 100 aufweist, ist es möglich, für den Abstützabschnitt 72 des X-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 70, in der X-Richtung versetzt zu werden.
Der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 weist eine Basis 81, einen Abstützabschnitt 82, eine Säule 83A und eine Säule 83B, Permanentmagnete 811 und 812, Permanentmagnet 821 und 822, die Tellerfedern 831 und 832, die Basis 81, den Abstützabschnitt 82, die Säule 83A und die Säule 83B, die Permanentmagnete 811 und 812, die Permanentmagnete 821 und 822 und die Tellerfedern 831 und 832 entsprechen der Basis 1, dem Stiftabstützabschnitt 2, der Säule 3A und der Säule 3B, den Permanentmagneten 11 und 12, den Permanentmagneten 21 und 22 bzw. den Tellerfedern 31 und 32 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 auf.
Die Basis 81 des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 80 ist mit dem Abstützabschnitt 72 des X-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 70 verbunden. Wie oben beschrieben wurde, wird in diesem Zustand der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 an der Position angeordnet, die um 90° in der Z-Achse in Bezug auf den X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 verdreht ist. Da der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 eine ähnliche Konfiguration zu der der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 aufweist, ist es möglich, für den Abstützabschnitt 82 des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 80 in der Y-Richtung versetzt zu werden. Der Stift 9 ist an dem Abstützabschnitt 82 des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 80 befestigt.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann die Basis 82 des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 80 biaxial in der X- und Y-Richtung in Bezug auf die Basis 71 des X-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 70 versetzt werden.
Folglich, gemäß der vorliegenden Konfiguration, kann erkannt werden, dass, wenn die Sonde in der biaxialen Richtung (der X- und Y-Richtung) versetzt wird, die Magnetkraft in der biaxialen Richtung (der X- und Y-Richtung) wirkt, um die Federkraft aufzuheben, die durch den Versatz erzeugt wird. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft in der biaxialen Richtung (der X- und Y-Richtung), die auf die Sonde wirkt, wesentlich zu hemmen und die Größe der Kraft auszugleichen.
Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt und ausgeglichen werden.
Achte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 gemäß einer achten Ausführungsform. 19 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 gemäß der achten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 weist eine Konfiguration auf, bei der ein Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 700 gemäß der siebten Ausführungsform hinzugefügt wird. Der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 weist eine ähnliche Konfiguration zu der der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 auf. Der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 wird als dritte Messkrafteinstelleinrichtung bezeichnet. Um die Figur zu vereinfachen werden Säulen und Permanentmagnete nicht in 19 gezeigt.
20 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70, der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 und der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 gemäß der achten Ausführungsform voneinander getrennt sind. Der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 ist an einer Position angeordnet, die um 90° um einen aus der X-Achse und der Y-Achse in Bezug auf den X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 und den Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 verdreht ist. Um die Figur zu vereinfachen werden Säulen und Permanentmagnete nicht in 20 gezeigt.
Der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 weist eine Basis 91, einen Abstützabschnitt 92, eine Säule 93A und eine Säule 93B, Permanentmagnete 911 und 912, Permanentmagnete 921 und 922 und Tellerfedern 931 und 932 auf. Die Basis 91, der Abstützabschnitt 92, die Säulen 93A und die Säule 93B, die Permanentmagnete 911 und 912, die Permanentmagnete 921 und 922 und die Tellerfedern 931 und 932 entsprechen jeweils der Basis 1, dem Stiftabstützabschnitt 2, der Säule 3A und der Säule 3B, den Permanentmagneten 11 und 12, den Permanentmagneten 21 und 22 und den Tellerfedern 31 und 32 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Die Basis 91 des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 90 ist mit dem Abstützabschnitt 82 des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 80 verbunden. Wie oben beschrieben wurde, ist in diesem Zustand der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 an der Position angeordnet, die um 90° um eine aus der X-Achse und der Y-Achse in Bezug auf den X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70 und den Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 verdreht ist. Da der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 eine ähnliche Konfiguration zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 aufweist, ist es für den Abstützabschnitt 92 des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 90 möglich, in der Z-Richtung versetzt zu werden. Der Stift 9 ist an dem Abstützabschnitt 92 des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitts 90 befestigt.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann der Abstützabschnitt 82 des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 90 triaxial in der X-, Y- und Z-Richtung in Bezug auf die Basis 71 des X-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 70 versetzt werden.
Folglich kann gemäß der vorliegenden Konfiguration erkannt werden, dass, wenn die Sonde in der triaxialen Richtung (der X-, Y- und Z-Richtung) versetzt wird, die Magnetkraft in der triaxialen Richtung (der X-, Y-, Z-Richtung) wirkt, um die Federkraft aufzuheben, die durch den Versatz erzeugt wird. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft in der triaxialen Richtung (der X-, Y-, und Z-Richtung) wesentlich zu hemmen, die auf die Sonde wirkt, und die Größe der Kraft anzugleichen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das gemessene Objekt wirkt, gehemmt und angeglichen werden.
Neunte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 gemäß einer neunten Ausführungsform. 21 ist eine Vorderansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 gemäß der neunten Ausführungsform zeigt. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 ist eine Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform, bei der eine Abstoßungskraft, die durch die Magnetkraft erzeugt wird, auf die Fläche zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21 und die Fläche zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22 wirkt.
Wie in 21 dargestellt, ist bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 die positiven X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 der Südpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 11 ist der Nordpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Nordpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 21 ist der Südpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 ist der Südpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 12 ist der Nordpol. Die positive X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Nordpol und die negative X-Seitenoberfläche des Permanentmagnets 22 ist der Südpol.
22 ist ein Graph, der die Federkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 gemäß der neunten Ausführungsform wirkt. Wie in 22 dargestellt, wird die Federkraft Fs als das Produkt aus der Federkonstante der Tellerfedern 31 und 32 und dem Versatz des Stiftabstützabschnitts 2 berechnet.
Die Abstoßungskraft, die durch die Magnetkraft der Permanentmagnete (Permanentmagnete 11, 12, 21 und 22) erzeugt wird, wirkt auf die Fläche zwischen dem Stiftabstützabschnitt 2 und jeder der Säulen 3A und 3B. 23 ist ein Graph, der die Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 gemäß der neunten Ausführungsform wirkt. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, nähern sich der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 21 einander an, was dazu führt, dass die Abstoßungskraft Fm1 zwischen ihnen stärker wird. Zur selben Zeit bewegen sich der Permanentmagnet 12 und der Permanentmagnet 22 voneinander weg, wodurch die Abstoßungskraft Fm2 zwischen ihnen schwächer wird. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft Fm in der negativen X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2. Auf der anderen Seite, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, bewegen sich der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 21 voneinander weg, was dazu führt, dass die Abstoßungskraft Fm1 zwischen ihnen schwächer wird. Zum selben Zeitpunkt, da der Permanentmagnet 12 und der Permanentmagnet 22 sich aneinander annähern, wird die Abstoßungskraft Fm2 zwischen ihnen stärker. Als ein Ergebnis wirkt die Magnetkraft Fm in der positiven X-Richtung im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2.
In Anbetracht des obigen, wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der positiven X-Richtung versetzt wird, wirkt die Federkraft in der negativen X-Richtung und die Magnetkraft in der negativen X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. Wenn der Stiftabstützabschnitt 2 in der negativen X-Richtung versetzt wird, wirken die Federkraft in der positiven X-Richtung und die Magnetkraft in der positiven X-Richtung auf den Stiftabstützabschnitt 2. 24 ist ein Graph, der die sich ergebende Kraft aus der Federkraft und der Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 gemäß der neunten Ausführungsform wirkt. Wie in 24 dargestellt, kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 900 erkannt werden, dass die Magnetkraft auf den Stiftabstützabschnitt 2 in der gleichen Richtung wie die Federkraft wirkt. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft Fa, die im Wesentlichen auf den Stiftabstützabschnitt 2 wirkt, zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, erhöht werden, wodurch das Ansprechverhalten der Messung verbessert wird.
Zehnte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß einer zehnten Ausführungsform. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform ist als eine Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert. 25 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen eine Basis 1A und ein Stiftabstützabschnitt 2A der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 jeweils der Basis 1 und dem Stiftabstützabschnitt 2 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Tellerfedern 31A und 32A der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 entsprechen jeweils Tellerfedern 31 und 32 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100. Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 entsprechen jeweils den Säulen 3A und 3B der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Zusätzlich weist die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 eine Konfiguration auf, bei der jeder der Permanentmagnete 21 und 22 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 in zwei unterteilt ist. Das heißt, Permanentmagnete 21A und 21B, die an der Verschiebeeinrichtung SL1 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 befestigt sind, entsprechen dem Permanentmagnet 21 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100. Permanentmagnete 22A und 22B, die an der Verschiebeeinrichtung SL2 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 befestigt sind, entsprechen dem Permanentmagnet 22 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100.
Ferner sind bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 Führungsschienen GR1 und GR2 an der Basis 1A vorgesehen. Die Verschiebeeinrichtung SL1 ist in der Y-Richtung entlang der Führungsschiene GR1 und die Verschiebeeinrichtung SL2 ist in der Y-Richtung entlang der Führungsschiene GR2 beweglich. In anderen Worten sind die Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 in der Y-Richtung durch Anwendung von Kraft, die durch einen externen Antriebsmechanismus erzeugt wird (nicht in den Zeichnungen gezeigt) wie beispielsweise einen externen Motor und dergleichen, beweglich.
Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 ist so konfiguriert, dass die Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten, die aufeinander in der X-Richtung zeigen, in Abhängigkeit von der Position der Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 in der Y-Richtung gewechselt werden kann. Das heißt, die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 ist so konfiguriert, dass die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21A (bezeichnet als eine Magnetkraft M1A) stärker ist als die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21B (bezeichnet als eine Magnetkraft M1B) und die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22A (bezeichnet als Magnetkraft M1C) stärker als die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22B (bezeichnet als eine Magnetkraft M1D) ist. In anderen Worten wird in einem Raum zwischen dem Permanentmagnet die Magnetkraft in zwei Stufen in der Y-Richtung verändert.
Jedoch ist die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 so konfiguriert, dass die Magnetkraft M1A zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21A und die Magnetkraft M1C zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22A gleich sind und die Magnetkraft M1B zwischen dem Permanentmagnet 21B und die Magnetkraft M1D zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22B gleich sind.
Eine Beschreibung erfolgt eines spezifischen Beispiels der Permanentmagnete gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Permanentmagnet 11 und der Permanentmagnet 12 weisen eine gleiche Dicke (Dicke in der X-Richtung) auf, der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 22A weisen eine gleiche Dicke (Dicke in der X-Richtung) auf, und ein Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21A und ein Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22A beträgt ΔX₁. Der Permanentmagnet 21B und der Permanentmagnet 22B weisen eine gleiche Dicke auf (Dicke in der X-Richtung) und ein Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21B und ein Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22B ist ΔX₂. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform jeder der Permanentmagnete gestaltet, sodass ΔX₁ kleiner ist als ΔX₂ (ΔX₁ < ΔX₂)
26 ist eine perspektivische Ansicht, die die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 zeigt, bei der der Permanentmagnet 21A auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22A auf den Permanentmagnet 12 zeigt. 27 ist eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000, die entlang einer Linie CS1-CS1, die in 26 dargestellt ist, erstellt wurde. Wie in 26 dargestellt, erwirkt das Verschieben der Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 in der positiven Y-Richtung, dass der Permanentmagnet 21A auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22A auf den Permanentmagnet 12 zeigt.
In diesem Fall beträgt der Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21A und der Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22A ΔX₁. Demgemäß wirkt eine starke Magnetkraft zwischen einander gegenüberliegenden Magneten. 28 ist ein Graph, der die sich ergebende Kraft der Federkraft und der Magnetkraft darstellt, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform wirkt. Wie in 28 dargestellt, ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform, wirkt die Magnetkraft Fm1 auf den Stiftabstützabschnitt 2, um die Federkraft Fm aufzuheben, wodurch eine sich ergebende Kraft (das ist die Messkraft) Fa1 erzeugt wird. In diesem Fall verringert sich die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 als Ganzes aufgrund des Effekts der starken Magnetkraft Fm1. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Messkraft der Sonde zu hemmen und eine hochgenaue Messung durchzuführen.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 darstellt, bei der der Permanentmagnet 21B auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22B auf den Permanentmagnet 12 zeigt. 30 ist eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000, die entlang einer Linie CS2-CS2, die in 29 dargestellt ist, erstellt wurde. Wie in 29 dargestellt, erwirkt das Verschieben der Verschiebeeinrichtung SL1 und SL2 in der negativen X-Richtung, dass der Permanentmagnet 21B auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22B auf den Permanentmagnet 12 zeigt.
In diesem Fall werden der Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21B und der Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22B ΔX₂ einnehmen. Demgemäß wirkt eine schwächere Magnetkraft im Vergleich zu 26 und 27 zwischen den einander gegenüberliegenden Magneten. 31 ist ein Graph, der die sich ergebende Kraft der Federkraft und der Magnetkraft, die auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform wirken, zeigt. In diesem Fall wirkt auch, ähnlich zu dem Fall von 26 und 27, die Magnetkraft Fm2 auf den Stiftabstützabschnitt 2, um die Federkraft Ff aufzuheben, wodurch die sich ergebende Kraft (das heißt die Messkraft) Fa2 erzeugt wird. In diesem Fall, da die wirkende Magnetkraft Fa2 schwach ist, wird die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 als Ganzes erhöht. Demgemäß wird die Messkraft Fa2 von 31 größer als die Messkraft Fa1, die in 28 dargestellt ist. Demgemäß wird eine natürlich Frequenz höher, was vorteilhaft ist, wenn eine Messung mit hohem Ansprechverhalten oder eine Hochgeschwindigkeitsmessung durchgeführt werden. Zusätzlich ist die oben beschriebene Ausführungsform geeignet, wenn ein langer Stift verwendet wird, bei dem eine hohe Federkonstante wünschenswert ist, wenn Faktoren, wie beispielsweise Gewicht und Winkelbewegung berücksichtigt werden.
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Konfiguration möglich, die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 als Ganzes gemäß den Messungsbedingungen zu verändern.
Ferner ist es in der vorliegenden Konfiguration möglich, die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 durch eine einfach Betätigung des Verschiebens der Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 zu wechseln. Dadurch wird die Energie, die notwendig ist, um die Verschiebeeinrichtungen zu bewegen, nur während einer kurzen Zeitdauer, die notwendig zum Bewegen der Verschiebeeinrichtungen ist, benötigt, welches kaum Wärme, wie beispielsweise Reibungswärme, die durch die Bewegung der Verschiebeeinrichtungen erzeugt wird, erzeugt. Die Erzeugung von Wärme ruft im Allgemeinen eine Messungsgenauigkeit hervor, die bei Messungen mit Sonden verschlechtert ist. Beispielsweise, dort wo die Sondenmesskraft konstant während einer Messung gesteuert wird, wie beispielsweise, wenn eine sogenannte aktive Scansonde verwendet wird, wird die Wärme, die durch die Steuerung während der Messung erzeugt wird, kontinuierlich erzeugt und führt zu einer Verschlechterung des Messgenauigkeit. Im Gegensatz dazu wird es bei der vorliegenden Konfiguration möglich, eine hohe Messungsgenauigkeit zu erreichen, da die Verschiebeeinrichtungen in einem Zustand bewegt werden, indem keine Messung stattfindet, wie beispielsweise vor dem Beginn einer Messung und keine Wärme wird während der Messung erzeugt.
Elfte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß einer elften Ausführungsform. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet als eine Modifizierung der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform. Wohingegen die Verschiebeeinrichtungen in der Y-Richtung gemäß der Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 gemäß der zehnten Ausführungsform bewegt wurden, weist die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, bei der sich die Verschiebeeinrichtung in der Z-Richtung bewegt. 32 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform zeigt. 33 ist eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 entlang einer Linie CS3-CS3, die in 32 dargestellt ist.
Bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100, im Vergleich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 wird eine Verschiebeeinrichtung SL3, die in der Z-Richtung beweglich ist, anstatt den Verschiebeeinrichtungen SL1 und SL2 vorgesehen. Die Verschiebeeinrichtung SL3 umfasst eine Platte PL, die vorgesehen ist, sodass die Verschiebeeinrichtung SL3 von der Basis 1A in der positiven Z-Richtung getrennt wird. Nuten G1 und G2, die eine Längenrichtung in der Y-Richtung aufweisen, sind an der Platte PL vorgesehen, sodass die Tellerfedern 31A bzw. 32A dort eingeführt werden können. Eine Antriebsachse DA, die durch ein Loch BH eingeführt wird, das an der Basis 1A vorgesehen ist, wird mit einem Zentrum der X-Y-Ebene der Platte PL verbunden.
An der positiven X-Seite des Permanentmagnets 11 ist eine Säule C1 vorgesehen, um sich von der Platte PL in der positiven Z-Richtung zu erheben. An einer Oberfläche der Säule C1 an einer Seite, die auf den Permanentmagnet 11 zeigt (negative X-Seitenoberfläche), sind der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 21B vorgesehen, um in der Z-Richtung ausgerichtet zu sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Permanentmagnet 21A an der positiven Z-Seite in Bezug auf den Permanentmagnet 21B vorgesehen.
An der negativen X-Seite des Permanentmagnets 12 ist eine Säule C2 vorgesehen, um sich von der Platte PL in der positiven Z-Richtung zu erstrecken. An einer Oberfläche der Säule C2 an einer Seite, die auf den Permanentmagnet 12 zeigt (positive X-Seitenoberfläche), sind der Permanentmagnet 22A und der Permanentmagnet 22B vorgesehen, um in der Z-Richtung ausgerichtet zu sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Permanentmagnet 22A an der positiven Z-Seite in Bezug auf den Permanentmagnet 22B vorgesehen.
Da die Permanentmagnete 21A, 21B, 22A und 22B ähnlich zu denen der zehnten Ausführungsform sind, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Als nächstes wird der Betrieb der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 beschrieben. 34 ist eine Querschnittsansicht, bei der die Verschiebeeinrichtung SL3 in der negativen Z-Richtung gleitet. Wie in 34 dargestellt, erwirkt das Verschieben der Verschiebeeinrichtung SL3 in der negativen Z-Richtung, dass der Permanentmagnet 21A auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22A auf den Permanentmagnet 12 zeigt. Folglich, ähnlich zu dem Fall von 26 und 27, der in Bezug auf die zehnte Ausführungsform beschrieben wurde, wird der Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21A und der Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22A zu ΔX₁. Demgemäß wirkt eine starke Magnetkraft auf gegenüberliegende Magnete.
Als ein Ergebnis, ähnlich zu dem Fall von 28, der in Bezug auf die zehnte Ausführungsform beschrieben wurde, da das Wirken der Magnetkraft Fm1 stark ist, wird die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 als Ganzes verringert. Dadurch ist es möglich, die Messkraft der Probe zu hemmen und eine hochgenaue Messung durchzuführen.
35 ist eine Querschnittsansicht, bei der die Verschiebeeinrichtung SL3 in der positiven Z-Richtung gleitet. Wie in 35 dargestellt, erwirkt das Verschieben der Verschiebeeinrichtung SL3 in der positiven Z-Richtung, dass der Permanentmagnet 21B auf den Permanentmagnet 11 zeigt und der Permanentmagnet 22B auf den Permanentmagnet 12 zeigt. Folglich, ähnlich zu dem Fall von 29 und 30, der in Bezug auf die zehnte Ausführungsform beschrieben wurde, nimmt der Raum zwischen dem Permanentmagnet 11 und dem Permanentmagnet 21B und der Raum zwischen dem Permanentmagnet 12 und dem Permanentmagnet 22B ΔX₂ ein. Demgemäß wirkt eine schwächere Magnetkraft Fm2, im Vergleich zu 34, zwischen den einander gegenüberliegenden Magnete.
Als ein Ergebnis, ähnlich zu dem Fall von 31, der in Bezug auf die zehnte Ausführungsform beschrieben wurde, da das Wirken der Magnetkraft Fm2 schwach ist, wird die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 als Ganzes verringert. Demgemäß wird die Eigenfrequenz höher, was vorteilhaft ist beim Durchführen einer Messung mit hohem Ansprechverhalten oder einer Hochgeschwindigkeitsmessung.
Wie oben beschrieben wurde, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zu der zehnten Ausführungsform, möglich, die Federkonstante der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 als Ganze gemäß den Messungsbedingungen zu verändern. Zusätzlich kann bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100, da nur eine Antriebskraft, die an die Antriebsachse DA anzulegen ist, für die Verschiebeeinrichtung benötigt wird, eine Konfiguration eines Antriebsabschnittes, der notwendig ist, um die Verschiebeeinrichtung anzutreiben, im Vergleich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1000 vereinfacht werden und die Messkrafteinstelleinrichtung kann verkleinert werden.
Zwölfte Ausführungsform
Eine Beschreibung erfolgt nun einer Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200 gemäß einer zwölften Ausführungsform. Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist als ein angewendetes Beispiel der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform ausgebildet und weist eine Konfiguration auf, bei der die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung an jeder der drei Achsen vorgesehen ist, ähnlich zu der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 gemäß der achten Ausführungsform (19). 36 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Konfiguration der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200 gemäß der zwölften Ausführungsform zeigt. Um die Figur zu vereinfachen, werden Details der Mechanismen, etc., um die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200 an dem Körper der Messeinrichtung zu befestigen, in 36 nicht gezeigt.
Die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200 weist einen X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201, einen Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1202 und einen Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1203 auf. Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201, der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1202 und der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1203 stellen Modifikationen der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform dar. Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201, der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1202 und der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1203 entsprechen dem X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70, dem Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 bzw. dem Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 800 (19).
Die vorliegenden Ausführungsform ist ausgebildet, sodass die Magnetkraft des X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201 und des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1202 durch eine Antriebsachse TA1 verändert wird und die Magnetkraft des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 1203 durch eine Antriebsachse TA2 verändert wird.
37 ist eine Querschnittsansicht der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1200, die entlang einer Linie CS4-CS4, die in 36 dargestellt ist, erstellt wurde. Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201 weist eine Konfiguration auf, bei der eine Weise, auf die die Antriebsachse verbunden wird, im Vergleich zu der Messkrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform modifiziert ist. Bei dem X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1201 tritt die Antriebsachse DA1 (entspricht der Antriebsachse DA bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100) durch ein Loch, das in dem Stiftabstützabschnitt 2A vorgesehen ist, und wird in der positiven Z-Richtung herausgezogen.
Der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1202 weist eine Konfiguration auf, bei der die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform um 90° um die Z-Achse rotiert wird und die Art, auf welche die Z-Achse verbunden wird, modifiziert ist. Die Antriebsachse DA1 (entspricht der Antriebsachse DA der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100), die sich von der Basis 1A der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1201 erstreckt, tritt durch das Loch, das in dem Stiftabstützabschnitt 2A des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 1202 vorgesehen ist, und wird mit der Verschiebeeinrichtung SL3 verbunden.
Wie oben beschrieben wurde, kann durch Antreiben der Antriebsachse DA1 die Magnetkraft des X-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 1201 und des Y-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 1202 gemeinsam unter Verwendung einer Leistungsquelle verwendet werden.
Der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 1203 weist eine Konfiguration auf, bei der die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100 gemäß der elften Ausführungsform um 90° um die Y-Achse verdreht ist. Die Antriebsachse DA2 (entspricht der Antriebsachse DA bei der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 1100) wird mit der Verschiebeeinrichtung SL3 des Z-Achsenmesskrafteinstellabschnittes 1203 verbunden. Die Antriebsachse DA2 wird durch eine separate Leistungsquelle der Antriebsachse DA1 angetrieben.
In Anbetracht des obigen kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform verstanden werden, dass, wenn die Probe in der triaxialen Richtung (der X-, Y- und Z-Richtung) versetzt wird, die Magnetkraft in der triaxialen Richtung (der X-, Y- und Z-Richtung) wirkt, um die Federkraft aufzuheben, die durch den Versatz erzeugt wird. Dadurch wird es möglich, die Größe der Kraft in der triaxialen Richtung (der X-, Y- und Z-Richtung) zu hemmen, die im Wesentlichen auf die Sonde wirkt um die Größe der Kraft aufzuheben. Als ein Ergebnis kann die Messkraft, die auf das zu messende Objekt wirkt, gehemmt und ausgeglichen werden.
Zusätzlich ist es, ähnlich zu der zehnten und elften Ausführungsform durch Wechseln der Magnetkräfte, die zwischen den Permanentmagneten wirken, möglich, das Ansprechverhalten der Sonde zu verändern. Ferner, da es möglich ist, die Magnetkräfte von zwei der drei Messkrafteinstellabschnitte unter Verwendung einer Leistungsquelle (einer Antriebsachse) zu verändern, ist eine vereinfachte Konfiguration im Vergleich dazu möglich, wenn eine Leistungsquelle jedem der drei Messachseneinstellabschnitte zugeordnet ist.
Weitere Ausführungsformen
Es sei angemerkt, dass die vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und anforderungsgemäß modifiziert werden kann, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können in Bezug auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zweiten bis neunten Ausführungsform die Magnetpole der ersten und dritten magnetische Elemente vertauscht werden und die Magnetpole der zweiten und vierten Magnetelemente können vertauscht werden.
In Bezug auf die Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß der zweiten bis achten Ausführungsformen kann einer aus dem ersten und dritten Magnetelement der magnetische Körper sein und einer aus dem zweiten und vierten magnetischen Element kann der magnetische Körper sein.
Der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70, der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 und der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90, die oben beschrieben wurden, können eine andere Konfiguration als die der Sondenmesskrafteinstelleinrichtung 100 aufweisen, beispielsweise eine ähnliche Konfiguration wie die der Sondenmesskrafteinstelleinrichtungen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen. Zusätzlich können der X-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 70, der Y-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 80 und der Z-Achsenmesskrafteinstellabschnitt 90 jeweils die gleiche Konfiguration oder unterschiedliche Konfigurationen aufweisen, solange er eine Sondenmesskrafteinstelleinrichtung gemäß den oben beschriebenen Ausführungsform ist.
Bei der zehnten und elften Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, werden der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 21B beispielsweise derart beschrieben, dass sie die gleiche magnetische Flussdichte aufweisen und eine unterschiedliche Dicke in der X-Richtung aufweisen; jedoch ist dies rein beispielhaft.
Das heißt, solange die Magnetkraft, die zwischen dem Permanentmagneten erzeugt wird, die an dem Stiftabstützabschnitt befestigt sind und dem Permanentmagnet, der an der Verschiebeeinrichtung befestigt sind und dem Permanentmagnet, der an der Verschiebeeinrichtung befestigt sind, vertauscht werden können, indem die Verschiebeeinrichtung bewegt wird, können die Permanentmagnet andere Konfigurationen aufweisen.
Beispielsweise können der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 21B die gleiche Dicke und magnetische Flussdichte aufweisen. In diesem Fall ist der Abstand zwischen gegenüberliegenden Magneten unverändert, sogar wenn die Magnetkraft gewechselt wird. Demgemäß bleibt in diesem Fall ein Hub, um den der Stiftabstützabschnitt versetzt werden kann, auch unverändert. Daher, sogar wenn die Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten stärker gemacht wird, kann der Versatzhub des Stiftabstützabschnittes daran gehindert werden, eingeschränkt zu werden.
Beispielsweise können der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 21B die gleiche magnetische Flussdichte und Dicke aufweisen. In diesem Fall kann ein Unterschied zwischen dem Abstand zwischen dem Permanentmagneten 21A und 11 und dem Abstand zwischen dem Permanentmagneten 21B und 11 durch Einführen eines Abstandhalters zwischen der Verschiebeeinrichtung und zumindest einem aus dem Permanentmagnet 21A und dem Permanentmagnet 21B erzeugt werden. Zusätzlich kann ein Magnet, der ringförmig ist, wenn aus der X-Richtung betrachtet, als zumindest einer aus dem Permanentmagnet 21A und dem Permanentmagnet 21B verwendet werden und ein Unterschied kann zwischen der Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten 21A und 11 und der Magnetkraft zwischen dem Permanentmagnet 21B und 11 durch Einführen eines ferromagnetischen Kernmaterials, wie beispielsweise eines Stahls, in ein Loch in einem Zentrum des ringförmigen Magneten erzeugt werden.
In der zehnten und elften Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, werden der Permanentmagnet 21A und der Permanentmagnet 21B beispielsweise aufweisend die gleiche magnetische Flussdichte und aufweisend unterschiedliche Dicken in der X-Richtung beschrieben; jedoch, ähnlich zu dem Permanentmagnet 21A und dem Permanentmagnet 21B, die oben beschrieben wurde, ist dies rein beispielhaft. Das heißt, solange die Magnetkraft, die zwischen den Permanentmagneten erzeugt wird, die an dem Stiftabstützabschnitt befestigt sind und den Permanentmagneten, die an der Verschiebeeinrichtung befestigt sind, durch Bewegen der Verschiebeeinrichtung verändert werden kann, können die Permanentmagnete andere Konfigurationen aufweisen.
Beispielsweise können der Permanentmagnet 22A und der Permanentmagnet 22B die gleiche Dicke aufweisen und unterschiedliche magnetische Flussdichten aufweisen. In diesem Fall bleibt der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Permanentmagneten unverändert, sogar wenn der magnetische Fluss verändert wird. Demgemäß kann in diesem Fall der Hub, um den der Stiftabstützabschnitt versetzt werden kann, unverändert bleiben. Daher, sogar wenn der magnetische Fluss zwischen den Permanentmagneten stärker gemacht wird, kann der Versatzhub des Stiftabstützabschnittes daran gehindert werden, begrenzt zu werden.
Ferner können der Permanentmagnet 22A und der Permanentmagnet 22B die gleiche magnetische Flussdichte und Dicke aufweisen. In diesem Fall kann ein Unterschied zwischen dem Abstand zwischen den Permanentmagneten 22A und 12 und dem Abstand zwischen den Permanentmagneten 22B und 12 durch Einführen eines Abstandshalters zwischen der Verschiebeeinrichtung und zumindest einem aus dem Permanentmagnet 22A und dem Permanentmagnet 22B erzeugt werden. Zusätzlich kann ein Permanentmagnet, der ringförmig ist, wenn aus der X-Richtung betrachtet, als zumindest einer aus dem Permanentmagnet 22A und dem Permanentmagnet 22B verwendet werden und ein Unterschied kann zwischen der Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten 22A und 12 und der Magnetkraft zwischen den Permanentmagneten 22B und 12 durch Einführen eines ferromagnetischen Kernmaterials, wie beispielsweise Stahl in ein Loch in einem Zentrum des ringförmigen Magnets, erzeugt werden.
In der zehnten und elften Ausführungsform, die oben beschrieben wurden, erfolgte eine Beschreibung eines Beispiels, in dem der zu verwendende Magnet als einer der beiden Permanentmagnete verändert wird. Jedoch kann die Anzahl der Permanentmagnete, die dem Wechseln ausgesetzt ist 3 oder mehr betragen. Zusätzlich erfolgte in der zehnten und elften Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, eine Beschreibung eines Beispiels, in dem die Verschiebeeinrichtungen in einer aus der Y- und Z-Richtung bewegt wurden. Jedoch, in einem Fall, in dem es drei oder mehr Permanentmagnete gibt, die einem Verändern ausgesetzt wurden, kann ein Rotationsmechanismusabschnitt mit der X-Achse als der Rotationsachse der Säule beispielsweise vorgesehen sein und drei oder mehr Permanentmagnete können entlang eines Umfangs des Rotationsmechanismusabschnittes vorgesehen sein. In diesem Fall kann durch Rotieren des Rotationsmechanismusabschnittes einer der drei oder mehr Permanentmagnete dazu gebracht werden auf den Permanentmagnet zu zeigen, der an dem Stiftabstützabschnitt befestigt ist.
In der oben beschriebenen zehnten und elften Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung eines Beispiels, bei dem die zu verwendenden Permanentmagnete verändert werden, indem die Verschiebeeinrichtungen bewegt werden. Jedoch können die Magnetkräfte zwischen den Permanentmagneten, die an dem Stiftabstützabschnitt befestigt sind und den Permanentmagneten, die an den Verschiebeeinrichtungen befestigt sind, durch Verwendung der gleichen Permanentmagnete und durch Bewegen der Verschiebeeinrichtungen in der X-Richtung verändert werden, wodurch der Abstand zwischen den Permanentmagneten, die an dem Stiftabstützabschnitt befestigt sind, und den Permanentmagneten, der an den Verschiebeeinrichtungen befestigt sind, verändert wird. Zusätzlich kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der die Permanentmagnete, die an der Säule befestigt sind, dazu bringt, in der X-Richtung versetzt zu werden. In diesem Fall muss die Bewegung der Verschiebeeinrichtungen nicht auf zwei Stufen begrenzt werden, sondern kann drei oder mehr Stufen aufweisen.
In der oben beschriebenen zehnten und elften Ausführungsform erfolgte eine Beschreibung eines Beispiels, bei dem die Verschiebeeinrichtungen durch einen externen Motor und dergleichen bewegt werden, jedoch ist die Antriebsquelle nicht auf einen Motor beschränkt und es ist möglich verschiedene Arten einer Leistungsquelle anzuwenden, wie einen händischen Betrieb und ein Gel mit Ansprechverhalten im elektrischen Feld, welches sich bei Anwendung von Luftdruck und Spannung expandiert/zusammenzieht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-286475 [0002, 0003, 0006]
JP 11-141537 [0004]

Claims

Sondenmesskrafteinstelleinrichtung umfassend: einen Rahmen; eine Abstützeinrichtung, die in einer ersten Richtung beweglich ist und getrennt von dem Rahmen angeordnet ist; eine erste Feder mit einem ersten Ende, das an einem ersten Ende der Abstützeinrichtung befestigt ist, einem zweiten Ende, das an dem Rahmen befestigt ist; und einer Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt; eine zweite Feder mit einem ersten Ende, das an einem zweiten Ende der Abstützeinrichtung befestigt ist, wobei das zweite Ende der Abstützeinrichtung von dem ersten Ende der Abstützeinrichtung in der ersten Richtung getrennt ist, ein zweites Ende an dem Rahmen befestigt ist und eine Hauptoberfläche in die erste Richtung zeigt; einen ersten Magnet, der an dem ersten Ende der Abstützeinrichtung vorgesehen ist; einen zweiten Magnet, der an dem zweiten Ende der Abstützeinrichtung vorgesehen ist; einen dritten Magnet, der an dem Rahmen vorgesehen ist und getrennt von dem ersten Magnet angeordnet ist, um eine Magnetkraft in der ersten Richtung zwischen dem ersten Magnet und dem dritten Magnet zu erzeugen; und einen vierten Magnet, der an dem Rahmen vorgesehen ist und getrennt von dem zweiten Magnet angeordnet ist, um eine Magnetkraft in der ersten Richtung zwischen dem zweiten Magnet und dem vierten Magnet zu erzeugen.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste bis vierte Magnet ein Permanentmagnet ist.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach Anspruch 1, bei der einer aus dem ersten Magnet und dem dritten Magnet ein Permanentmagnet ist und der andere ein magnetischer Körper ist und einer aus dem zweiten Magnet und dem vierten Magnet ein Permanentmagnet ist und der andere ein magnetischer Körper ist.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Anziehungskraft auf eine Fläche zwischen dem ersten Magnet und dem dritten Magnet und auf eine Fläche zwischen dem zweiten Magnet und dem vierten Magnet wirkt.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Abstoßungskraft auf die Fläche zwischen dem ersten Magnet und dem dritten Magnet und auf die Fläche zwischen dem zweiten Magnet und dem vierten Magnet wirkt.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Feder und die zweite Feder Tellerfedern sind.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Feder und die zweite Feder jeweils erste und zweite Klappscharniere sind.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der: die erste Feder umfasst: eine dritte flache Feder mit einem ersten Ende, das an dem ersten Ende der Abstützeinrichtung befestigt ist, und einer Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt; und eine vierte Feder mit einem ersten Ende, das an dem Rahmen befestigt ist, einem zweiten Ende, aufweisend eine feste Position in Bezug auf das zweite Ende der dritten flachen Feder, und einer Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt, und wobei die zweite Feder umfasst: eine fünfte flache Feder mit einem ersten Ende, das an dem zweiten Ende der Abstützeinrichtung befestigt ist, und einer Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt; und eine sechste Feder mit einem ersten Ende, das an dem Rahmen befestigt ist, einem zweiten Ende, mit einer festen Position in Bezug auf das zweite Ende der fünften flachen Feder und einer Hauptoberfläche, die in die erste Richtung zeigt.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der dritte Magnet so ausgebildet ist, dass die Magnetkraft des dritten Magnets veränderbar ist, und der vierte Magnet so ausgebildet ist, dass die Magnetkraft des vierten Magneten veränderbar ist.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung umfassend erste und zweite Messkrafteinstelleinrichtungen, die Sondenmesskrafteinstelleinrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche sind, bei der die zweite Messkrafteinstelleinrichtung ausgebildet ist, um um 90° um eine Rotationsachse einer zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, in Bezug auf die Messkrafteinstelleinrichtung rotierbar zu sein, und wobei die Abstützeinrichtung der ersten Messkrafteinstelleinrichtung und der Rahmen der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung verbunden sind.
Sondenmesskrafteinstelleinrichtung umfassend erste bis dritte Messkrafteinstelleinrichtungen, die Sondenmesskrafteinstelleinrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche sind, bei der: die zweite Messkrafteinstelleinrichtung ausgebildet ist, um um 90° um die Rotationsachse der zweiten Richtung, die senkrecht zu der ersten Richtung ist, in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotierbar zu sein, wobei die dritte Messkrafteinstelleinrichtung ausgebildet ist, um um 90° um die Rotationsachse einer dritten Richtung, die senkrecht zu der ersten und zweiten Richtung ist, in Bezug auf die erste Messkrafteinstelleinrichtung rotierbar zu sein, und um um 90° um die Rotationsachse der ersten Richtung in Bezug auf die zweite Messkrafteinstelleinrichtung rotierbar zu sein, wobei die Abstützeinrichtung der ersten Messkrafteinstelleinrichtung und der Rahmen der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung verbunden sind, und wobei die Abstützeinrichtung der zweiten Messkrafteinstelleinrichtung und der Rahmen der dritten Messkrafteinstelleinrichtung verbunden sind.