JPH0343129A - 保持装置及び座標測定装置用検出ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１個又は複数個の永久磁石と、交換過程の間
にその永久磁石の磁界に磁界を重畳することができるよ
うな電磁石とを有する交換部品の保持装置に関する。こ
のような保持装置は、たとえば、半加工製品を搬送する
ためにリフト工具又は搬送手段に利用される。さらに、
米国特許第４．６４９，６２３号からはこのような装置
を利用して測定走査器を直角座標測定装置の走査ヘッド
に交換自在に保持することが知られている。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

上記の装置においては、電磁石は、保持されている部品
を容易に取外し７ｔり、自動的に交換面に引付けたシす
ることができるように、交換過程の間に、永久磁石の磁
界を弱めたり、強めたりする働きをする。交換プロセス
と交換プロセスとの間には、新たに挿入された部品が永
久磁石の力のみによって保持される。

冒頭に挙げた種類の電磁保持装置は、一般に、７ランス
特許第７３０３８３５号並びに東独特許第１２７０６５
号に記載されるように構成されている。

それによれば、永久磁石は深なべ形の磁束誘導部の孔の
中に同心に挿入されている。電磁石は、交換面に関して
、永久磁石の前に鉄心と共に磁束誘導部の中に差込まれ
ている。永久磁石と電磁石との間には、円板形の軟鉄部
材がさらに挿入されており、その軟鉄部材の外面と、深
なべ形の磁束誘導部の内面との間に狭いギャップが形成
される。

このギャップは、電磁石の磁束が永久磁石を通う抜ける
ことのないように、磁束を誘導する短絡経路を形成する
。

しかしながら、このギャップは電磁石の磁束に対しては
比較的大きな抵抗を成す。・従って、永久磁石を中和す
るために必要な磁界強度を得ることができるように、電
磁石のコイルを著しく大きく形成しなければならない。

そのため、コイルは大きく、重くなる。さらに、コイル
は、熱に交換されるかなり高い電気的パワーを必要とす
るので、特に測定装置に適用する場合には、熱に関する
問題が発生する。最後に、磁束誘導部は、永久磁石の領
域で、磁気の短絡がさらに起こらないように、十分な離
間距離をもって延出していなければならない。従って、
この公知の電磁保持装置の包囲容積は比較的大きい。

日本公告特許公報第６０１４４９１４号には、横断面が
Ｅ字形の磁束誘導部から構成され、その環状ギャップに
は電磁石のコイルと、永久磁石とが挿入されており、永
久磁石の磁極はコイルの磁界の軸に関して半径方向にア
ライメントされているような電磁保持装置が記載されて
いる。この場合、永久磁石は、磁束誘導部の、工作物が
引付けられる側に配置されている。

しかしながら、この保持装置の場合、軟鉄から成る磁束
誘導部の鉄心はギャップにより破断されている。ギャッ
プは、工作物を電磁石の励磁なしに永久磁石によっての
み引付けることができるように、電磁石の背後で磁束誘
導部の底部を介して走っている永久磁石の磁束の経路を
遮断する働きをする。電磁石は、工作物を解放するため
□永久磁石の磁界を中和すべき場合にのみ励磁されるこ
とになる。

ただし、磁束誘導部のギャップも電磁石の磁束に対して
高い磁気抵抗を形成する。それに伴なって、この公知の
電磁保持装置にも冒頭で述べたのと同じ欠点、すなわち
、電磁石のサイズが大きくなりすぎるという欠点が認め
られる。

直角座標測定装置の走査ヘッドの旋回自在の部分への走
査ピンの交換のために電磁保持装置を組込むべき場合に
は、できる限シ軽量であることと、内蔵容積ができる限
り小さいことが望ましい。すなわち、走査ヘッドにＬり
支持すべき走査ピン支持体の総重量には、走査ピン自体
と、その保持装置を含めて上限があるので、保持装置が
費している重量を走査ピンから差引いて考えることにな
る。

従って、相対的に軽量の小数の走査ピンに限定されてし
筐うのである。さらに、走査ヘッドの旋回自在の部分は
重くなるため、直角座標測定装置のダイナミクス、すな
わち、走査ヘッドが受けうる許容加速は制限される。こ
の場合、装置の始動時又は制動時に走査ヘッドの可動部
分に作用する最大トルクは、走査ヘッドがその軸受から
飛出して偽シの走査動作を生じさせることのないように
、小さな値に保持されなければならない。この場合に決
定的な意味あいをもつ大きさは、重量と共に、交換挿入
される走査器の長さである。従って、保持装置が重いと
、交換できる走査器の長さは限定される。

本発明の目的は、直角座標測定装置の走査ヘッドに組込
むのに特に適し、保持力をそこなわず、できる限り軽量
であシ且つかさも大きくないという点ですぐれている電
磁保持装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、特許請求の範囲第１項に提示されている
手段によシ達成される。

本発明による手段に工って、重量とサイズを冒頭に挙げ
た従来の技術と比べて半分以下にすることができる。な
ぜならば、電磁石の磁束をギャップを介して誘導する必
要がなくなり、交換部品を継足したとき、磁束は完全に
閉鎖している軟磁性の磁束誘導部の中を流れるので、従
来よシ小型で軽量のコイルを使用できるからである。さ
らに、コイルが消費する電気エネルギーは少ないので、
直角座標測定装置では特に障害となる放出熱損失も同様
に減少する。

永久磁石としては、磁界が半径方向に分極し、磁束誘導
部の環状ギャップに適合する大きさを有する一体の環状
マグネットを使用することができる。そのＬうな半径方
向に分極した環状磁石はそれ自体知られている。しかし
ながら、電磁石又は磁束誘導部の磁界軸に関して磁極が
半径方向にアライメントされてるように、複数個の軸方
向に分極した単独の磁石を環状ギャップに差込むことも
可能である。この方法に工れば、軸方向に分極した磁石
は半径方向に分極した永久磁石と比較してより高い磁界
強度をもつことが示されているので、さらに強力な永久
磁石磁界の発生という成果が得られる。

電磁石のコイルの軸方向寸法が永久磁石の軸方向寸法よ
シ大きいと特に有利である。すなわち、そのようにした
場合、電磁石のコイルの背後を通過する短絡経路は、永
久磁石の磁束の中で、保持装置によｐ引付けられた部品
の電機子を介して直接流れる磁束よシ大きな抵抗を有し
、永久磁石の保持力は、電磁石がオフされた後も、弱め
られずに保持されている部品に作用するのである。

本発明のその他の利点は、添付の図面の第１図から第５
図に基づく以下の実施例の説明から明らかになるであろ
う。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図にかいて１は直角座標測定装置の走査ヘッドのハ
ウジングに固定された部分である。この場合の走査ヘッ
ドは切換え型のヘッドでちゃ、走査ピンを支持している
旋回自在のヘッド部分２は、ばねにより、そのセロ位置
を確定する三点軸受に押込１れている。この種の走査ヘ
ッドは、たとえば、米国特許第４，１７７．５６８号に
記載されている。

走査ヘッドの旋回自在の部分２には、電磁石及び永久磁
石９と、軟鉄から成る深なべ形の磁束誘導部５とから構
成される電磁保持装置が組込まれている。電磁石は同様
に軟鉄から成る鉄心７を有し、鉄心の、交換面とは反対
の側は、直径の大きい円板状に形成されている。この円
板の外側縁部と、外側の磁束誘導部５の内側面との間に
は、電磁石のコイル８の磁束に対して短絡経路として作
用する間隙１０がある。永久磁石９は軸方向に分極した
磁石であり、コイル８の鉄心７と、深なべ形磁束誘導部
５の底部６との間に、同心に配置されている。永久磁石
は、直径についていえば、磁気の短絡を回避するために
、磁束誘導部５の内径よシ小さくなっている。

電磁保持装置は、ばね４の力に抗して軸方向に摺動自在
であるように、走査ヘッドの旋回自在の部分２に組込１
れている。図示した状況では、保持装置は走査ピンの交
換円板３をこの部分２の下面にある三点軸受の方向へ引
張っている。この保持装置の動作態様を、第３図急から
第３図ｄを参照して、従来の技術に基づいて説明する。

第３図急に示す当初の状態では、走査ピンが交換挿入さ
れていないとき、永久磁石９の磁束は磁束誘導部５の底
部６を通シ、コイル８の鉄心Ｔの狭いギャップ１０を経
て流れる。

第３図すに示すように、走査ヘッドに近づいている、保
持装置の前方に位置する交換円板３を弓付けるべき場合
には、電磁石が励磁される。実線の矢印により表わす電
磁石の磁束は、同様に、磁束誘導部５と鉄心Ｔとの間の
短絡経路として作用するギャップ１０を介して流れるが
、そこで、永久磁石９の磁束とは逆の方向になっている
。しかしながら、交換面である、走査ピン支持体の交換
円板３の軟磁性の電機子の領域においては、そこでは同
一の方向である永久磁石の磁界強度と、電磁石の磁界強
度とが重なり合って、交換円板３の電機子を引付ける。

電磁石８がオフされた後は、電機子、すなわち交換円板
３は永久磁石９の力のみによって保持される。このとき
、永久磁石の磁束は磁束誘導部５゜６と、鉄心７及び当
接している交換円板３の電機子とを介して流れる。

走査ピンを取外すべき場合には、第３図すと比較して逆
極性の電圧Ｕに工り電磁石を励磁する。

この場合、電機子３の領域で、逆方向となったコイル８
の磁束と、永久磁石９の磁束とが互いに中和しあうので
、走査ピン支持体は自重によって保持装置から落下する
。

従来の技術に基づいて以上説明したＬうな態様で構成さ
れる保持装置は、約２８０２の重量を有し、直径３５ｗ
、長さ４８簡の寸法をもって、約６００ｔの走査器重量
を交換挿入すると共に、２０ＯＮの保持力で確実に保持
する。交換挿入過程及び交換取出し過程の間、コイルは
、相対的に大きな電気エネルギーを妨害損失熱にそれぞ
れ交換する。

このような事態は、第２図に示す本発明による保持装置
では、ごくわずかな程度に起こるだけである。この場合
、走査ヘッド１８の旋回自在の部分１２に組込甘れ、同
様にばね１４の力に抗して軸方向に摺動自在である保持
装置は、電磁石と、交換面から見たときに電磁石の前方
に配置され、磁界が半径方向に分極している環状の永久
磁石１９とから構成される。電磁石のコイル１８の鉄心
１７は深なべ形の磁束誘導部１５の底部１６にギャップ
なしにねじで取付けられておシ、磁束誘導部１５の深さ
と厳密に等しい長さを有する。電磁石のコイル１８と、
永久磁石１９とは、共に、磁束誘導部１５と鉄心１７と
の間に形成された環状ギャップに挿入され、そのギャッ
プを完全にふさいでいる。この構成にＬや、構成要素に
よって包囲された不要な空間がなく々るばかりでなく、
以下に第４図急から第４図ｄに基づいてさらに説明する
ように、コイル自体と電磁石の寸法を縮小することもで
き、それに伴なって保持力がそこなわれることはない。

交換円板１３が走査ピン２１と共に離れているときは、
永久磁石１９の磁束は、第４図急に破線で表わす通シ、
軟磁性の磁束誘導部１５〜ＩＴＯ中をコイル１８の周囲
を回るように流れている。

次に、走査ヘッド１８がその交換面を交換円板１３の電
機子に向けて配置され、電磁石がオンされると（第４図
ｂ）、実線の矢印に１９表わす電磁石の磁束は、軟磁性
の部分１５〜ＩＴの領域で、そこでは逆方向である永久
磁石１９の磁束を追出すが、交換円板１３の領域では同
一方向となって永久磁石の磁束と重なり合い、交換円板
の電機子を引付ける。

電磁石がオフした後（第４図Ｃ）、永久磁石１９の磁束
は交換円板１３の電機子を介して閉鎖された経路をたど
り、永久磁石１９と比較して相対的に寸法の長い電磁石
のコイル１８を巡る長い経路をとらない。

交換円板１３を取外すときには、電磁石のコイル１８を
、第４図すに示す交換挿入過程と比較して逆方向の電圧
によって励磁する（第４図ｄ）。

そこで、電磁石の磁束は、交換円板１３の領域で永久磁
石１９の磁束を中和する。電磁石の磁界線は、磁束誘導
部１５〜ＩＴと、軟磁性の電機子とから形成される回路
を通るのであるが、この回路は完全に閉放されているの
で、中和のために電磁石が必要とするｉ！１８相対的に
小さく抑えることができる。それに相応して、１回の交
換過程に必要であジ、且つ損失熱に変換される電気エネ
ルギーは約半分ですむ。コイル１８と、永久磁石１９を
より小型に、エフ軽量に保ってかくことができる。第２
図又は第４図に従ってＩｌｌ或された電磁保持装置は、
第１図又は第３図に示す装置と比較して、保持力を同じ
としたとき、約１３０ｔの重量しかなく、直径は３５１
８１、長さは２０簡と小型である。

第５図ａ及び第５図すには、第２図に示す保持装置の別
の実施例を示す。この場合、電磁石のコイル２８の前方
の軟磁性磁束誘導部２５／２７の環状ギャップの中に、
一体環状の永久磁石の代わりに、８個の単独の永久磁石
２９ａ〜２９ｈが挿入されている。永久磁石は、軸方向
に分極した円筒形の磁石であや、コイル又は磁束誘導部
の軸を中心としてその周囲に対称形に、磁極が半径方向
にアライメントされた状態で、環状ギャップの中に挿入
されている。永久磁石２９ａ〜２９ｈが環状ギャップに
差込管れている箇所で、軟鉄心２７の外面と、磁束誘導
部２５の内面とは８グの平坦な面を成しているので、個
々の磁石はそれらの箇所で端面を平坦に当接させている
のである。

との構成によって、個々の磁石の間にわずかに「無効の
」包囲空間が再び生じてしｌうのであるが、軸方向に分
極した単独の磁石を複数個使用した場合、半径方向に分
極した１つの環状磁石と比較して１．ｃ９高い磁界強度
が得られるので、その問題は相殺される。さらに、適切
な形状を採用し且つ単独磁石の個数を増やすことにより
、この空間を著しく挾めることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、従来の技術による電磁保持装置が組込まれて
いる直角座標測定装置の走査ヘッドの旋回自在の部分の
断面図、第２図ａば、本発明による電磁保持装置が組込
まれている直角座標測定装置の走査ヘッドの旋回自在の
部分の断面図、第２図すは、第２図ａの線ｎｂ−ｍｂ　
に沿った、長手方向軸に対し垂直な平面に訃ける第２図
ａの走査ヘッドの断面図、第３図ａ乃至第３図ｄは、第
１図に示す従来の技術による保持装置の作用を動作中の
様々な段階を経て説明する簡略化した原理図、第４図ａ
乃至第４図ｄは、第２図に示す本発明による保持装置の
作用を動作中の様々な段階を経て説明する簡略化した原
理図、第５図ａ及び第５図すば、第２図又は第４図に示
す電磁保持装置の別の実施例の平面図と、断面図である
。 １３・・・・交換円板、１５・・・・磁束誘導部、１７
・・・・鉄心、１８・・・・コイル、１９・・・・永久
磁石、２１・・・・走査ピン、２５・・・・磁束誘導部
、２７・・・・鉄心、２８・・・・コイル、２９ａ〜２
９ｈ・・・・永久磁石。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）１個又は複数個の永久磁石と、交換過程の間にそ
   の永久磁石の磁界に磁界を重畳することができるような
   電磁石（１８；２８）とを有し、電磁石（１８；２８）
   と永久磁石は磁束誘導部（１５〜１７）の環状ギヤツプ
   の中に配設されており且つ永久磁石の磁極は電磁石（１
   ８；２８）の磁界軸に関してほぼ半径方向に向いている
   ような交換部品、たとえば工具又は測定走査器などの保
   持装置において、磁束誘導部（１５〜１７）は継足され
   た交換部品（１３）により電磁石（１８；２８）の磁界
   線に関して完全に閉鎖され且つ電磁石（１８；２８）は
   、交換プロセスの間、励磁されていることを特徴とする
   保持装置。
2. （２）磁界が半径方向に分極している一体環状の永久磁
   石（１９）が磁束誘導部（１５〜１７）の環状ギヤツプ
   に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の保持
   装置。
3. （３）複数個の軸方向に分極した単独の磁石（２９＿ａ
   ＿〜＿ｈ）が半径方向にアライメントされた状態で磁束
   誘導部（２５〜２７）の環状ギヤツプに挿入されている
   ことを特徴とする請求項１記載の保持装置。
4. （４）電磁石のコイル（１８）の軸方向寸法は永久磁石
   （１９）の軸方向寸法より大きいことを特徴とする請求
   項１記載の保持装置。
5. （５）交換部品（１３）に直角座標測定装置の走査ピン
   （２０）又は走査ヘツドが固定されていることを特徴と
   する請求項１記載の保持装置。
6. （６）保持装置（１５〜１９）は直角座標測定装置の走
   査ヘツド（１）の旋回自在の部分（２）に組込まれてい
   ることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
7. （７）交換可能な走査ピンを支持する旋回自在の部分が
   、ばねの力に抗して軸方向に移動する電磁チヤツク装置
   を含み、このチヤツク装置は永久磁石と、電磁石とから
   構成され、電磁石の磁界は、交換差込み過程の間には、
   永久磁石の磁界に同一方向に重畳可能であり、取外し過
   程の間には永久磁石の磁界に逆方向に重畳可能であるよ
   うな直角座標測定装置の走査ヘツドにおいて、永久磁石
   （１；２９）と、電磁石のコイル（１８；２８）とは磁
   束誘導部（１５〜１７；２５〜２７）の環状ギヤツプに
   挿入されており、永久磁石は、コイル又は磁束誘導部の
   軸に関して磁極を半径方向にアライメントされた状態で
   、電磁石の前方の交換面の側に配置されていることを特
   徴とする走査ヘツド。
8. （８）電磁石のコイル（１８；２８）の軸方向寸法は永
   久磁石（１９；２９）の軸方向寸法より大きいことを特
   徴とする請求項７記載の走査ヘツド。
9. （９）磁極が半径方向にアライメントされている複数個
   の軸方向に分極した単独の磁石（２９＿ａ＿〜＿ｈ）が
   磁束誘導部（２５〜２７）の環状ギヤツプに挿入されて
   いることを特徴とする請求項７記載の走査ヘッド。
10. （１０）走査ピン（２０）が差込まれているとき、磁束
    誘導部は、電磁石の磁束が流れる領域で、完全に閉鎖さ
    れていることを特徴とする請求項７記載の走査ヘツド。