JPH0718685B2 - タッチプローブ - Google Patents

タッチプローブ

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JPH0718685B2
JPH0718685B2 JP7943092A JP7943092A JPH0718685B2 JP H0718685 B2 JPH0718685 B2 JP H0718685B2 JP 7943092 A JP7943092 A JP 7943092A JP 7943092 A JP7943092 A JP 7943092A JP H0718685 B2 JPH0718685 B2 JP H0718685B2
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章 松橋
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、寸法検出あるいは位置
制御を二次元、あるいは三次元の方向で検知するタッチ
プローブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、三次元測定システムにおけるタッ
チプローブとしては図4に示す構成のものが良く知られ
ている。すなわち、図4は従来例の原理を示す斜視図で
あって、21は測定子で先端にコンタクト22を有する
とともに、可動盤23の中心に固定され、可動盤23に
は測定子21と直角な水平面上の3方向に向けて配置さ
れた棒状の可動接点軸24がそれぞれ可動盤23に絶縁
された状態で固定されており、ばね26の押力により、
本体側の一対のV状接点27の中間位置でそれぞれ受け
られている。
【0003】これらのV状接点27は可動接点軸24を
挟んで直列に配線されているので、測定子21の動きに
よって可動接点軸24とV状接点27との抵抗値に変化
を与え、その瞬間をトリガー信号として出力するように
してある。
【0004】前記構成のタッチプローブは、その構造が
測定子21を3個所のV状接点27で受けている。この
三点支持の構造は測定子の全方向の揺動に対して測定圧
に微妙な差が出るために、測定値に方向性が現れて、真
円のものを測定しても正しい円形状として測定されな
い、いわゆるロービング特性と言われる現象が発生して
測定値に対して、後で面倒な補正を必要とするという問
題点がある。(精密工学会誌52/4/1986にも記
載されている)。
【0005】更に従来例では可動接点24とV状接点2
7で代表されるように、接点は常時閉状態であるため
に、工作機械等に取り付けて加工位置等の制御を行なう
ような場合は、振動や衝撃によってチャタリングが発生
するために制御に支障を生じるとともに接点寿命も短く
なるおそれがある。また揺動支点と接点とを兼ねている
ために接点の摩耗が早く、接点には確実性のある電気抵
抗の低い接点材料を使用できずに電気抵抗の高い耐摩耗
性材料を使わざるを得ないという問題点がある。
【0006】また更に上記常時閉接点方式で回路系が電
池を電源とする場合は、常時回路系に電流が流れている
ので、電池の消耗が多く、電池の交換時期が早いという
問題点がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記ロービン
グ現象を解消して方向性のない測定を可能とした高精度
のタッチプローブを提供することを目的としている。
【0008】更に、本発明は前記常時閉接点方式のため
に、振動、衝撃で接点のチャタリングが発生して制御に
支障を生じたり、接点寿命が短くなるという問題点を解
消するとともに、揺動支点と接点とを兼ねているために
接点の摩耗が早くて確実性の高い電気抵抗の低い接点材
料が使用できないという欠点をなくし、なお更に電池電
源の場合でも回路系による電池の消耗を極力少なくした
タッチプローブを提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるタッチプローブにおいては、測定子
のハウジング部より突出した端部には被測定物の接触手
段を、他端部には該測定子の軸心を円錐の中心線とする
円錐穴を、その中間部には前記ハウジングに設けられた
第一の軸受に揺動自在に軸受される手段を備えるととも
に、前記ハウジングに設けられた第二の軸受には摺動自
在で一端部にボールが固定された摺動軸が軸受され、該
摺動軸はスイッチ手段を常時開位置にならしめるととも
に前記ボールが前記測定子の円錐穴に常時圧接せしめら
れるように付勢され、かつ前記測定子の中立位置におけ
る中心線と前記ボールの中心と前記摺動軸の中心線とは
一直線上にあり、前記測定子の揺動により前記円錐穴の
斜面上を前記ボ−ルが滑動することにより前記摺動軸が
変位して、前記スイッチ手段を開位置より閉位置に作動
せしめるように構成した。
【0010】また、前記手段において、測定子の円錐穴
の代りにボールを、摺動軸の円錐穴の代りにボールを設
けるように構成した。
【0011】また、前記の揺動自在な軸受手段には前記
測定子が軸方向に摺動可能な手段を設けるように構成を
した。
【0012】
【作用】上記のように構成されたタッチプローブは被測
定物に接触した測定子のX,Y方向またはそれらの合成
した変位は測定子の円錐穴の斜面を摺動軸に固定された
ボールが滑動することにより、摺動軸は摺動して可動接
点を固定接点に接触せしめる。
【0013】また、測定子のZ方向の変位は測定子が摺
動可能な軸受手段により摺動し、円錐穴、ボールを介し
て摺動軸を摺動させて可動接点を固定接点に接触せしめ
る。
【0014】
【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図1は本発明の正面断面図を示し、1は測定子で、その
左端部には被測定物に接触するコンタクト2が固定さ
れ、測定子1と一体化した右端部3は測定子1の軸心を
円錐の中心とする真円度が良く表面硬度が高い円錐穴4
を形成している。5は測定子受で測定子1が摺動する軸
穴5aを有しており、揺動自在な軸受の一例として測定
子受5の外形を測定子1の軸心を球の中心とする球状軸
5bとし、その球状軸5bはハウジング6にねじ止めさ
れた一対の第一の軸受7a,7bに挟み込むように、か
つ、揺動自在に軸受されている構造を示す。
【0015】8はハウジング6に設けられた第二の軸受
で、遊びのない軸受、たとえばストロークベアリング等
により摺動軸9が摺動自在に軸受されており、その左端
部には一体的に取付けられたボールホルダー15を介し
てボール10が固定され、更にその右端部はハウジング
6に取り付けられたスイッチ11のアクチュエータ11
aを作動せしめる可動盤12が固定されている。11b
はアクチュエータ11aに取り付けられた可動接点で、
弱い圧縮コイルばね11dにより固定接点11cに接触
すべく付勢されている。13は強い圧縮コイルばねで常
時可動盤12と摺動軸9を紙面で左方向に押している。
14は可動盤12の回り止めである。
【0016】前記圧縮コイルばね13により押された可
動盤12はスイッチ11の可動接点11bを常時開くと
ともに、摺動軸9を左方向に押して、ボール10を介し
て測定子1を測定子受5の右端面で制限されるまで押し
ている。
【0017】図1はコンタクト2に被測定物が接触して
いない場合、すなわち中立の場合を示しており、測定子
1の中心線とボール10の中心と摺動軸9の中心線が一
直線上にあり、ボール10は円錐穴4の斜面の全面に接
触している。なお、16はゴムブーツであってハウジン
グ内を防塵しており、17はハウジング6のカバーであ
る。
【0018】次に簡単に動作を説明すると、図1の中立
状態から、被測定物(図には記さず)に接触したコンタ
クト2が紙面で前後、上下方向、すなわちX,Y方向ま
たはこれらの合成した方向に変位をすれば、測定子1を
球状軸5bの中心5cを中心として揺動させて右端部3
の円錐穴4を変位させるので、摺動軸9に固定されたボ
ール10は円錐穴4の斜面を滑り、摺動軸9は可動盤1
2とともに紙面で右方向に摺動してアクチュエータ11
aが右方向に変位して可動接点11bが固定接点11c
に接触して、制御回路(図には記さず)にON信号を送
出する。図3は図1においてコンタクト2が紙面で下方
向に変位した状態を示す。更に測定子1が変位した場合
でももボール10が円錐穴4の斜面から脱落しないよう
に図には記さないストッパー等で制限されている。被測
定物よりコンタクト2が離間すればボール10のばねの
付勢による左方摺動力によりボール10が円錐穴4の斜
面に沿って滑り、元の中立状態に戻る。
【0019】図1の中立状態から、コンタクト2が被測
定物に接触して紙面で右方向、すなわちZ方向の変位を
すれば、測定子1が測定軸5の軸穴5aにより右方向に
摺動し、円錐穴4およびボール10を介して摺動軸9を
紙面で右方向に摺動させて可動接点11bが固定接点1
1cに接触することにより制御回路(図には記さず)に
ON信号を送出する。被測定物よりコンタクト2が離間
すれば、もとの中立状態に戻る。前記X,YとZの変位
は合成された状態で対応できるので、三次元に寸法検出
あるいは位置制御ができる。
【0020】なお、図1においては、測定子1側に円錐
状穴4を設けて摺動軸9側にボール10を設けたが、図
2のように測定子側1にボールを設けて摺動軸側に円錐
状穴を設けても同様の作用効果を有する。
【0021】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0022】測定子のX,Y方向の揺動の変位を円錐斜
面とボールによって摺動軸をZ方向の変位に変換するこ
とにより、一個の可動接点を一個の固定接点に接触させ
るので、その変換構成はX,Yを含む平面の全方向に対
して同一であために、前記のロービング現象が発生しな
いので、極めて高精度が得られる。
【0023】Z方向の測定子の変位は、円錐斜面とボー
ルはその求心作用により滑り等を生ずることなく安定し
て摺動軸に伝達されるので精度がよく、X,Y,Z各方
向に総合して高精度が得られる。
【0024】また、常時開方式接点を採用したので、本
発明によるタッチプローブを振動や衝撃のある工作機械
等に取り付けて加工位置等制御行なう場合にも、チ
ャタリングの発生を防止するので、誤った測定や誤制御
がなく、接点寿命が長い。更に揺動支点と接点を兼ねる
ような構造でないので、接点の摩耗が少ないので確実性
の高い電気抵抗の少ない接点材料が使用できる。
【0025】また、常時開接点方式を採用したので、電
池を電源とした場合でも回路系に常時電流が流れないの
で、電池寿命が長く、保守が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタッチプローブの実施例の正面断面図
である。
【図2】本発明のタッチプローブの別実施例の正面断面
図である。
【図3】図1における一作動を示す図である。
【図4】従来例の斜視図をである。
【符号の説明】
1、21 測定子 2、22 コンタクト 4 円錐穴 6 ハウジング 7a,7b 第一の軸受 8 第二の軸受 9 摺動軸 10 ボール 11 スイッチ 11b 可動接点 11c 固定接点 24 可動接点軸 27 V状接点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定子のハウジング部より突出した端部
    には被測定物の接触手段を、他端部には該測定子の軸心
    を円錐の中心線とする円錐穴を、その中間部には前記ハ
    ウジングに設けられた第一の軸受に揺動自在に軸受され
    る手段を備えるとともに、前記ハウジングに設けられた
    第二の軸受には摺動自在で一端部にボールが固定された
    摺動軸が軸受され、該摺動軸はスイッチ手段を常時開位
    置にならしめるとともに前記ボールが前記測定子の円錐
    穴に常時圧接せしめられように付勢され、かつ前記測定
    子の中立位置における中心線と前記ボールの中心と前記
    摺動軸の中心線とは一直線上にあり、前記測定子の揺動
    により前記円錐穴の斜面上を前記ボールが滑動すること
    により前記摺動軸が変位して、前記スイッチ手段を開位
    置より閉位置に作動せしめるタッチプローブ。
  2. 【請求項2】 測定子のハウジング部より突出した端部
    には被測定物の接触手段を、他端部にはボールを固定
    し、その中間部には前記ハウジングに設けられた第一の
    軸受に揺動自在に軸受される手段を備えるとともに、前
    記ハウジングに設けられた第二の軸受には摺動自在に摺
    動軸が軸受され、該摺動軸一端部には摺動軸の軸心を円
    錐の中心線とする円錐穴を設けるとともに、該摺動軸は
    スイッチ手段を常時開位置にならしめるとともに前記円
    錐穴が前記測定子のボールに常時圧接せしめるように付
    勢され、かつ前記測定子の中立位置における中心線と前
    記ボールの中心と前記摺動軸の中心線とは一直線上にあ
    り、前記測定子の揺動により前記ボールが前記円錐穴斜
    面上を滑動することにより前記摺動軸が変位して、前記
    スイッチ手段を開位置より閉位置に作動せしめるタッチ
    プロープ。
  3. 【請求項3】 前記揺動自在な軸受手段には前記測定子
    が軸方向に摺動可能な手段を設けたことを特徴とする請
    求項1又は請求項2記載のタッチプローブ。
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