JP2521438B2 - トレ−サヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は倣い加工機，デイジタイザー等に使用される
三次元の変位を検知するトレーサヘッドに関する。

従来技術 トレーサヘッドは倣い加工機には必要欠くべからざる
もので従来から種々の形成が用いられており、性能改善
の研究が行われている。一般にトレーサヘッドはトレー
サ軸の支えに一軸の変位にはダイヤフラムが、二次元の
変位には摩擦抵抗がなくばね長さに対して決まる或る範
囲平行変位が得られることから平行に配された２個一組
の板ばね、若しくは棒ばねを平行ばねとして例えば実公
昭57−30039号のように用いられている。

発明が解決しようとする問題点 このように平行ばねに棒ばねを用いたものは捩じり力
に対して全然弱く、板ばねを用いたものは捩じり力に対
して板ばねの巾を広くして剛性を上げることが考えられ
てはいるものの、トレーサヘッドとして組込むときに制
限され充分満足される剛性が得られず、トレーサヘッド
がモデルを倣ったときの摩擦力によりひねりが生じて正
確な倣いが困難であった。そして平行ばねが変位したと
きばね長さ方向の変位が生じて検出量に誤差が含まれ
る。またトレーサ軸の大きな変位がとれず倣い上の節約
を受けることもあった。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、一本のトレーサ
軸に作用する直交３軸方向の変位を感知するためそれぞ
れの軸方向に変位する部材を設けその部材の変位を感知
するそれぞれのセンサを有するトレーサヘッドであっ
て、本体部材にトレーサ軸心（Ｚ軸）と直角な第１軸
（Ｘ軸）方向にトレーサ軸心の両側ほぼ等距離位置に固
定された第１案内軸と、該第１案内軸に隙間なく直線移
動可能に支承された第１部材と、該第１部材に第１軸方
向に変位させる力が作用したとき中立位置に復元させる
ように配設された２個の圧縮ばねでなる第１弾性部材
と、前記第１案内軸と平行に配設された第１センサ及び
ダンパと、前記第１部材に前記トレーサ軸心及び第１案
内軸方向に対し直角な第２軸（Ｙ軸）方向にトレーサ軸
心の両側ほぼ等距離位置に固定された第２案内軸と、該
第２案内軸の隙間なく直線移動可能に支承された第２部
材と、該第２部材に第２軸方向に変位させる力が作用し
たときに中立位置を復元させるように配設された２個の
圧縮ばねでなる第２弾性部材と、前記第２案内軸と平行
に配設された第２センサ及びダンパと、前記第２部材に
前記第１案内軸，第２案内軸と直角なトレーサ軸方向に
固定された第３案内部材と、該第３案内部材の軸心に隙
間なく直線移動可能に支承され一端に測定子を固着する
トレーサ軸と、該トレーサ軸を軸方向に変位させる力が
作用したとき中立位置に復元するように配設された２個
の圧縮ばねでなる第３弾性部材と、前記トレーサ軸の他
端に設けられたダンパ及び第３センサとを備えてなり、
直交３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の合成変位を各々の
軸方向成分の直線変位で検出するものである。

実施例 以下本発明の実施例を図面にもとづき説明する。図示
しない倣い加工機の倣い側ヘッドに垂直に取り付けられ
るトレーサ本体１の下面には同寸のコ字片２が90゜間隔
に同心に４個固設され、その下端に中心に円形窓3aを穿
設した十字形台３が締着されている。この十字形台３の
下面には本体中心（Ｚ軸）と直角（Ｙ軸）方向に長方形
のブロック3bが突設され、窓3aより両側にほぼ等距離の
位置にＸ軸方向で平行に２本の同径のＸ軸用案内軸4a,4
bがブロック3bの両側に所定量突設して固着されてい
る。また十字形台３の上面にはＸ軸用案内軸の中心上位
置にそれぞれＸ軸センサのコイル5,X軸ダンパのシリン
ダ６が軸心を案内軸と平行にしてブラケットに取り付け
られている。

Ｘ軸用案内軸4a,4bの両側突出部の４個所でそれぞれ
リニアガイド７を介して支えられたＸ軸用移動体８が案
内軸4a,4b上を隙間なく軽く直線移動可能とされてい
る。そしてＸ軸用案内軸4a,4bの間の中間位置でブロッ
ク3bの両側面とＸ軸用移動体８との間に復元用ばね９が
介装されていてＸ軸用移動体８がばね力の釣り合った中
立位置に復元するように保持されている。この復元用ば
ね９の予圧はＸ軸用移動体８に螺装したばね調整ねじ10
によって調整される。Ｘ軸用移動体８は中央に窓8aがあ
けられており、案内軸4aの上位置にセンサコイル５の中
心穴に両側より挿入するコア11がそれぞれブラケットに
よって支持されている。またＸ軸用移動体８に案内軸4b
の上位置にダンパシリンダ６に挿入するピストン12がブ
ラケットによって固設され、ダンパシリンダ６とピスト
ン12の固設部との間に耐油性のゴムベローズ13が取り付
けられていて、シリンダ６内、ゴムローズ13内にシリコ
ンオイルが密封されＸ軸方向ダンパとして作用してい
る。Ｘ軸用移動体８の下面には十字形台３のブロック3b
と直角方向に矩形状のブロック8bが形成されていてＸ軸
用案内軸4a,4bと直交するＹ軸用案内軸14a,14bが中央の
窓8aの両側で両端を突出して固着されている。更にブロ
ック8bの両端側下面にＹ軸用案内軸1a,14bの下位置にブ
ラケットが突設されていてＹ軸方向のセンサコイル15,Y
軸方向のダンパのシリンダ16がＹ軸用案内軸と平行に設
けられている。

Ｙ軸用案内軸14a,14bの両側突出部の四個所でそれぞ
れリニアガイド17を介して支えられたＹ軸用移動体18が
案内軸14a,14b上を隙間なく軽く直線移動可能とされて
いる。そしてＹ軸用案内軸14a,14bの間の中間位置でプ
ロック8bの両側面とＹ軸用移動体18との間に復元用ばね
19が介装されていて、Ｙ軸用移動体18がばね力の釣り合
った中立位置に復元するように保持されている。この復
元用ばね19の予圧はＹ軸用移動体18に螺装したばね調整
ねじ20によって調整される。

Ｙ軸用移動体18は中央に窓18aがあけられており、案
内軸14aの下位置にダンパシリンダ16に挿入するピスト
ン21がブラケットによって固設され、ダンパシリンダ16
とピストン21の固設部との間に耐油性のゴムベローズ22
が取り付けられていて、シリンダ16,コムベローズ22内
にシリコンオイルが密封されＹ軸方向ダンパとして作用
している。またＹ軸用移動体18に案内軸14bの下位置で
センサコイル15の中心穴に両側より挿入するコア23がそ
れぞれブラケットによって支持されている。

Ｙ軸用移動体18の窓18a,X軸用移動体８の窓8a,十字形
台３の窓3aを貫通してトレーサ軸25の中空の案内筒24が
Ｘ軸,Y軸に直角となるように大きな隙間を有して挿入さ
れており、トレーサ軸25案内筒24の下端近くに固設され
たフランジ24aにおいてＹ軸用移動体18の下面にねじで
固定されている。この案内筒24の中心にはトレーサ軸25
が上下２位置でリニアガイド26によって隙間なく軽く直
線移動できるように支承されており、この軸承位置の外
側のフランジ25a,25bと案内筒24の下側の位置調整可能
なキャップ27,案内筒24の上端に設けたフランジ24bとの
間にそれぞれ介挿した復元用ばね28,29のばね力により
中立位置に復元するように保持されている。トレーサ軸
25の下端には接触面を球面30aとした接触子30が嵌着さ
れ、上端にはピストン31につづきセンサのコア32が同軸
上に設けられている。ピストン31は案内筒24内に設けた
ダンパシリンダ33に嵌装され、ダンパシリンダ33とピス
トン31の両側のロッド端との間には耐油性のゴムベロー
ズ34がそれぞれ取り付けられおり、ダンパシリンダ33,
ゴムベローズ34の内部にはシリコンオイルが密封されて
いてＺ軸方向のダンパの作用をしている。センサのコア
32は案内筒24内上端に取り付けたセンサコイル35の中心
穴に挿入されている。このように構成された各部にはト
レーサ軸25の下端接触子30が突出する状態に下部カバー
36,上部カバー37がトレーサ本体に固設されている。

作用 倣い加工機の倣い側ヘッドにこのトレーサヘッドが装
着されていてテーブル上の三次元モデルを倣うものとす
る。テーブル及びトレーサヘッドが互いに接触する位置
に移動され接触子30の球面30aがモデル面にＸ軸方向で
接触したとすると接触子30はトレーサ軸25,案内筒24,Y
軸用移動体18,Y軸用案内軸14a,14bを介してＸ軸用移動
体８がＸ軸用案内軸4a,4b上ばねの復元力を受けつつ直
線変位させられ有害な動きはＸ軸用ダンパによって押さ
えられる。この変位によってセンサのコア11がセンサコ
イル５内で移動してコイル５からは差動トランスの原理
で変位が電圧変化として検出され、図示しない増巾器に
より増巾されて制御装置に送られ本機の工具をトレーサ
軸の変位に対応してＸ軸方向に移動させる。

接触子30にＹ軸方向の変位が与えられるとトレーサ軸
25,案内筒24を介してＹ軸用移動体18がＹ軸用案内軸14
a,14b上でばねの復元力を受けつつ直線変位され有害な
動きはＹ軸用ダンパで押さえられる。この変位によって
センサのコア23がセンサコイル15内で移動してコイル15
からは差動トランスの原理で変位が電圧変化として検出
され、図示しない増巾器によって増巾されて制御装置に
送られ本機の工具をトレーサ軸の変位に対応してＹ軸方
向に移動させる。

接触子30にＺ軸方向の変位が与えられるとトレーサ軸
25はばねの復元力をうけつつ押し上げられ直線移動し有
害な動きはＺ軸用ダンパで押さえられる。センサのコア
32がセンサコイル35内を移動しコイル35からは差動トラ
ンスの原理で変位が電圧変化として検出され、図示しな
い増巾器により増巾されて制御位置に送られ本機の工具
をＺ軸方向にトレーサ軸の変位に対応して移動させる。

Ｘ軸,Y軸,Z軸方向の合成変位が接触子30に与えられた
ときはそれぞれのセンサよりその方向成分に相当する変
位を検出して本機工具はその合成方向に移動されるもの
である。

効果 以上詳述したように本発明は直交する２方向の一方向
づつの変位部材をそれぞれの案内軸上を直線移動させる
ようになしその部材を弾性部材により中立位置に復元さ
せるようになしたので、モデルとの摩擦力により接触子
に捩じりモーメントが作用しても板ばね支持のようにひ
ねられることがない充分な剛性をうることができるとと
もにＺ軸方向の誤差を含まない。またストロークが大き
なときも接触面の法線方向を正確に検出し、高精度の倣
いが可能となる。さらに板ばねでは変位置が制約される
に対し直線移動で検知するのでストロークが大きくとれ
るため過大変位に対しても損傷することなく安全であ
る。更に予圧がばねによって与えられているので触圧を
変更したいときも容易に対応できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本トレーサヘッドの縦断面図、第２図はＸ軸方
向を紙面と平行としＸ軸用移動体,Y軸用移動体を特に表
す図、第３図はＹ軸方向を紙面と平行としＸ軸用移動
体,Y軸用移動体を特に表す図、第４図は第３図のＡ−Ａ
線視図、第５図は第３図のＢ−Ｂ線視図、第６図は第２
図のＣ−Ｃ線視図、第７図は第２図のＤ−Ｄ線視図であ
る。 １……トレーサ本体、３……十字形台 4a,4b……Ｘ軸用案内軸 5,15,35……センサコイル 6,16,33……ダンパシリンダ ８……Ｘ軸用移動体 7,17,26……リニアガイド 9,19,28,29……復元用ばね 14a,14b……Ｙ軸用案内軸 18……Ｙ軸用移動体、24……案内筒 25……トレーサ軸、30……接触子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一本のトレーサ軸に作用する直交３軸方向
   の変位を感知するためそれぞれの軸方向に変位する部材
   を設けその部材の変位を感知するそれぞれのセンサを有
   するトレーサヘッドであって、 本体部材にトレーサ軸心（Ｚ軸）と直角な第１軸（Ｘ
   軸）方向にトレーサ軸心の両側ほぼ等距離位置に固定さ
   れた第１案内軸と、該第１案内軸に隙間なく直線移動可
   能に支承された第１部材と、該第１部材に第１軸方向に
   変位させる力が作用したとき中立位置に復元させるよう
   に配設された２個の圧縮ばねでなる第１弾性部材と、前
   記第１案内軸と平行に配設された第１センサ及びダンパ
   と、 前記第１部材に前記トレーサ軸心及び第１案内軸方向に
   対し直角な第２軸（Ｙ軸）方向にトレーサ軸心の両側ほ
   ぼ等距離位置に固定された第２案内軸と、該第２案内軸
   に隙間なく直線移動可能に支承された第２部材と、該第
   ２部材に第２軸方向に変位させる力が作用したときに中
   立位置に復元させるように配設された２個の圧縮ばねで
   なる第２弾性部材と、前記第２案内軸と平行に配設され
   た第２センサ及びダンパと、 前記第２部材に前記第１案内軸，第２案内軸と直角なト
   レーサ軸方向に固定された第３案内部材と、該第３案内
   部材の軸心に隙間なく直線移動可能に支承され一端に測
   定子を固着するトレーサ軸と、該トレーサ軸を軸方向に
   変位させる力が作用したとき中立位置に復元するように
   配設された２個の圧縮ばねでなる第３弾性部材と、前記
   トレーサ軸の他端に設けられたダンパ及び第３のセンサ
   とを備えてなり、直交３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の
   合成変位を各々の軸方向成分の直線変位で検出すること
   を特徴とするトレーサヘッド。