JPH0758190B2 - Normal detector - Google Patents

Normal detector

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JPH0758190B2
JPH0758190B2 JP17482886A JP17482886A JPH0758190B2 JP H0758190 B2 JPH0758190 B2 JP H0758190B2 JP 17482886 A JP17482886 A JP 17482886A JP 17482886 A JP17482886 A JP 17482886A JP H0758190 B2 JPH0758190 B2 JP H0758190B2
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JP
Japan
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measuring rod
axis
support frame
measured
contact
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JPS6330712A (en
Inventor
尚義 小見
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株式会社日平トヤマ
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、例えば3次元立体表面の自由曲面を計測し
て、その被計測面の法線を求める法線検出器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a normal detector which measures, for example, a free-form surface of a three-dimensional solid surface and obtains a normal line of the surface to be measured.

従来技術 従来、金型等の3次元立体表面の自由曲面の任意点に対
するティーチングの際、その点における法線方向を測定
するためには、その点に例えば法線定規を当ててその測
定軸の回転変位を測定することにより、法線方向を求め
ている。しかし、上記回転変位の測定は、ポテンショメ
ータ、差動トランス等を利用していることから、測定の
際に法線定規の測定軸を回転させるために、ある程度の
トルクが必要とされ、また比較的大きな構成であるた
め、小さなスペースに組み込むことは困難である。
2. Description of the Related Art Conventionally, when teaching an arbitrary point on a free-form surface of a three-dimensional solid surface such as a mold, in order to measure the normal direction at that point, for example, a normal ruler is applied to the point to measure the normal axis of the point. The normal direction is obtained by measuring the rotational displacement. However, since the measurement of the rotational displacement uses a potentiometer, a differential transformer, etc., some torque is required to rotate the measurement axis of the normal ruler at the time of measurement, and it is relatively Due to the large construction, it is difficult to incorporate in a small space.

さらに、マグネットの吸引力を利用した法線検出器も知
られているが、この方式は、ストレンゲージ等を利用す
ることにより、法線を検出するようにしているので、出
力信号が微弱であり、高感度の増幅器を必要とする等、
の欠点があった。
Furthermore, a normal line detector that uses the attractive force of a magnet is also known, but this system uses a strain gauge or the like to detect the normal line, so the output signal is weak. , Requiring a high-sensitivity amplifier, etc.
There was a drawback.

発明の目的 したがって、本発明の目的は、簡単かつ小型の構成で、
しかも差動の際の作動トルクがわずかであって、応答性
もよく誤差の少ない法線検出器を実現することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION Accordingly, the object of the present invention is to provide a simple and compact configuration,
Moreover, it is to realize a normal detector which has a small operating torque in the differential operation, has a good responsiveness, and has a small error.

発明の概要 上記の目的を達成するために、本発明は、一端にマグネ
ットかそして他端にカウンタバランスが取り付けられた
測定桿と、この測定桿の中心軸とその重心点で直交する
X軸の回りに回転自在に上記測定桿を支承し、かつ測定
桿と共通の重心点を有する内側支持枠と、X軸に直交し
かつ測定桿の重心点を通るY軸の回りに回転自在に上記
内側支持枠を支承し、かつ固定的に支持されている外側
支持枠と、内側支持枠に対する測定桿のX軸に関する回
転変位を計測する第1のセンサーと、外側支持枠に対す
る内側支持枠のY軸に関する回転変位を計測する第2の
センサーとを備えており、それによって測定桿を自由度
2のジンバル機構により支持している。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention comprises a measuring rod having a magnet at one end and a counterbalance attached at the other end, and an X-axis orthogonal to the central axis of the measuring rod and its center of gravity. The inner support frame that rotatably supports the measuring rod and has a common center of gravity with the measuring rod, and the inner side that is rotatable about the Y axis that is orthogonal to the X axis and that passes through the center of gravity of the measuring rod. An outer support frame that supports the support frame and is fixedly supported, a first sensor that measures a rotational displacement of the measuring rod with respect to the inner support frame with respect to the X axis, and a Y axis of the inner support frame with respect to the outer support frame. A second sensor for measuring the rotational displacement of the gimbal mechanism having two degrees of freedom.

測定桿のマグネットが磁性体の被測定面に接近して、こ
のマグネットと被測定面との間に吸引力が作用すると
き、測定桿が上記外側支持枠に対してX軸およびY軸の
回りに回転変位する変位量を上記第1および第2のセン
サーにより計測することにより、被測定面の法線を検出
するようにしている。
When the magnet of the measuring rod approaches the surface to be measured of the magnetic substance and an attractive force acts between the magnet and the surface to be measured, the measuring rod rotates around the X axis and the Y axis with respect to the outer supporting frame. The normal amount of the surface to be measured is detected by measuring the amount of rotational displacement by the first and second sensors.

好ましくは、本発明による法線検出器は、測定桿に取り
付けられたマグネットの先端に指針が備えられており、
この指針の先端が被測定面に接触したとき、または所定
距離にきたときにこれを検知する、静電容量型センサー
または導電性ゴム等の電気伝導性または接触圧検出性能
を有する材料からなる接触センサーが測定桿に設けられ
ているか、または測定桿に取り付けられたマグネットの
先端に導電材の指針が備えられており、磁性体の被測定
面と測定桿との間に比較的低い電圧が印加されていて、
この指針の先端が被測定面に接触したときに被測定面と
測定桿との間に発生する導通電流を計測して信号を出力
することによって、マグネットの被測定面に対する適切
な距離の接近状態を検知するようになっている。
Preferably, the normal detector according to the present invention is provided with a pointer at the tip of the magnet attached to the measuring rod,
A contact made of a material having electric conductivity or contact pressure detection performance, such as a capacitance type sensor or conductive rubber, which detects when the tip of the pointer touches the surface to be measured or when it reaches a predetermined distance. The sensor is installed on the measuring rod, or the tip of the magnet attached to the measuring rod is equipped with the pointer of the conductive material, and a relatively low voltage is applied between the measured surface of the magnetic body and the measuring rod. Has been done,
When the tip of the pointer touches the surface to be measured, the conduction current generated between the surface to be measured and the measuring rod is measured, and a signal is output to output a signal, thereby allowing the magnet to approach the surface to be measured at an appropriate distance. It is designed to detect

実施例の構成 以下に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
Configuration of Embodiments Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図および第2図は、本発明によるマグネット式の法
線検出器1の要部を示す。測定桿2は、下端にマグネッ
ト3を備え、また上端にカウンタバランス4を備えてお
り、この測定桿2の中心線上の重心点で、測定桿2に固
着されたX軸シャフト5を介して内側支持枠6によっ
て、直交するX軸の周りに回転自在に支承されている。
マグネット3の先端には、御述するように測定桿2の被
測定面Sに対す適切な距離の接近を検知するために、指
針3aが取り付けられている。上記内側支持枠6は、測定
桿2と共通の重心点を有するとともに、前記X軸に直交
しかつ測定桿2の重心点を通るY軸の周りに回転自在と
なるように、内側支持枠6に固定されたY軸シャフト7
を介して外側支持枠8に支承されている。外側支持枠8
は、支持アーム9により図示しない支持部に固定的に支
持されている。このようにして、測定桿2は、X軸およ
びY軸方向に、自由度2のジンバル機構により外側支持
枠8に支持されることになる。したがって、測定の際
に、マグネット3が磁性体の被測定面Sに接近すると、
マグネット3の吸引力により、測定桿2は、第2図に示
すように被測定面Sに対して垂直となる。
1 and 2 show the essential parts of a magnet type normal detector 1 according to the present invention. The measuring rod 2 has a magnet 3 at the lower end and a counter balance 4 at the upper end. At the center of gravity on the center line of the measuring rod 2, the inside of the measuring rod 2 via the X-axis shaft 5 fixed to the measuring rod 2. It is rotatably supported by the support frame 6 around the orthogonal X axis.
As described above, a pointer 3a is attached to the tip of the magnet 3 in order to detect the approach of the surface S to be measured of the measuring rod 2 at an appropriate distance. The inner support frame 6 has a common center of gravity with the measuring rod 2 and is rotatable about a Y axis that is orthogonal to the X axis and passes through the center of gravity of the measuring rod 2. Y-axis shaft 7 fixed to
It is supported by the outer supporting frame 8 via. Outer support frame 8
Are fixedly supported by a support arm 9 on a support portion (not shown). In this way, the measuring rod 2 is supported by the outer supporting frame 8 in the X-axis and Y-axis directions by the gimbal mechanism having two degrees of freedom. Therefore, when the magnet 3 approaches the measured surface S of the magnetic body during measurement,
Due to the attractive force of the magnet 3, the measuring rod 2 becomes perpendicular to the surface S to be measured as shown in FIG.

さらに、内側支持枠6の一方のX軸シャフト5の支承部
付近には、X軸シャフト5の回転変位を測定するための
角度変位センサー10xが内側支持枠6に対して固定的に
配置され、また外側支持枠8の一方のY軸シャフト7の
支承部付近には、Y軸シャフト7の回転変位を測定する
ための角度変位センサー10yが外側支持枠8に対して固
定的に配置されている。
Further, an angular displacement sensor 10x for measuring the rotational displacement of the X-axis shaft 5 is fixedly arranged with respect to the inner support frame 6 near one of the support portions of the X-axis shaft 5 of the inner support frame 6, An angular displacement sensor 10y for measuring the rotational displacement of the Y-axis shaft 7 is fixedly arranged with respect to the outer support frame 8 in the vicinity of one of the support portions of the Y-axis shaft 7 of the outer support frame 8. .

そして、前記指針3aは、測定桿2に設けられた接触セン
サー3bに関係づけられており、指針3aの先端が被測定面
Sに接触したときに接触センサー3bがこれを検知するよ
うになっている。なお、接触または非接触センサー3bと
して、好ましくは、静電容量型センサーや導電性ゴム等
の電気伝導性または接触圧検出性能を有する部材が使用
されている。他の実施態様によれば、指針3aは、導電材
からなり、磁性体の被測定面Sと測定桿2との間に比較
的低い電圧が印加されていて、指針3aの先端が被測定面
Sに接触したときに被測定面Sと測定桿2との間に発生
する導通電流を計測して信号を出力するようになってい
る。このようにして、被測定面Sの法線方向の測定の際
に、第2図に示すように、まず測定桿2のマグネット3
を被測定面Sから適切な距離Dに位置させたときに、接
触センサー3bによって適切な距離Dの検側ができる。
The pointer 3a is related to the contact sensor 3b provided on the measuring rod 2, and when the tip of the pointer 3a contacts the surface S to be measured, the contact sensor 3b detects it. There is. As the contact or non-contact sensor 3b, a member having electric conductivity or contact pressure detection performance such as a capacitance type sensor or conductive rubber is preferably used. According to another embodiment, the pointer 3a is made of a conductive material, a relatively low voltage is applied between the measured surface S of the magnetic body and the measuring rod 2, and the tip of the pointer 3a is the measured surface. When it comes into contact with S, the conduction current generated between the surface S to be measured and the measuring rod 2 is measured and a signal is output. In this way, when measuring in the normal direction of the surface S to be measured, first, as shown in FIG.
When is located at an appropriate distance D from the surface S to be measured, the contact sensor 3b can detect the appropriate distance D.

上記の角度変位センサー10x、10yは、同じ構成であり、
以下において、角度変位センサー10xについて、その構
成を説明する。第3図は、角度変位センサー10xのX軸
方向に見た断面図である。X軸シャフト5が無接触で貫
通する軸孔11aを有するブロック11には、前記軸孔11aに
対して互いに直交する円形断面の光路11b、11cが設けら
れている。光路11b、11cには、各々一端に半導体発光素
子12、13が、そして各々他端には、半導体受光素子14、
15が備えられ、半導体発光素子12、13からの第1の光ビ
ームLaおよび第2の光ビームLbが、それらに一体的に取
り付けられたコリメータレンズ12a、13aにより実質的に
平行ビームにされ、X軸シャフト5に設けられた所定の
切欠き5aの領域を通って対向配置された半導体受光素子
14、15に、そのコリメータレンズ14a、15aを介して入射
するようになっている。前記第1および第2の光ビーム
La、Lbは、前記切欠き5aの領域で互いに直交するように
なっている。X軸シャフト5の切欠き5aは、X軸シャフ
ト5の中心軸を通る平面を形成しており、その断面は、
半円形状になっている。したがって、切欠き5aは、第4
図にて第2の光ビームLbに対する角度をθとして、θ=
0゜のとき、第1の光ビームLaに対して最小の光路断面
積を与えかつ第2の光ビームLbに対して最大の光路断面
積を与え、またθ=90゜のとき、第1の光ビームLaに対
して最大の光路断面積を与えかつ第2の光ビームLbに対
して最小の光路断面積を与える。なお、半導体発光素子
12、13および半導体受光素子14、15は、各々その光軸に
対して垂直な方向に調整可能に取り付けられており、最
適な光照射状態が得られるようになっている。また、X
軸シャフト5の切欠き5aによる光ビームの部分的な遮光
が有効に行われ得るように、各光ビームの直径は、X軸
シャフト5の直径の0.5ないし1倍に選定されることが
望ましい。
The above angular displacement sensors 10x and 10y have the same configuration,
The configuration of the angular displacement sensor 10x will be described below. FIG. 3 is a sectional view of the angular displacement sensor 10x viewed in the X-axis direction. The block 11 having the shaft hole 11a through which the X-axis shaft 5 penetrates without contact is provided with optical paths 11b and 11c having circular cross sections which are orthogonal to the shaft hole 11a. In the optical paths 11b and 11c, semiconductor light emitting devices 12 and 13 are provided at one end, and a semiconductor light receiving device 14 is provided at the other end.
15 is provided, and the first light beam La and the second light beam Lb from the semiconductor light emitting devices 12 and 13 are made into substantially parallel beams by the collimator lenses 12a and 13a integrally attached thereto, A semiconductor light receiving element which is arranged to face each other through a region of a predetermined cutout 5a provided on the X-axis shaft 5.
The light enters the lenses 14 and 15 through the collimator lenses 14a and 15a. The first and second light beams
La and Lb are orthogonal to each other in the region of the cutout 5a. The notch 5a of the X-axis shaft 5 forms a plane passing through the central axis of the X-axis shaft 5, and its cross section is
It has a semi-circular shape. Therefore, the notch 5a is the fourth
In the figure, the angle with respect to the second light beam Lb is θ, and θ =
When 0 °, the minimum optical path cross-sectional area is given to the first light beam La and the maximum optical path cross-sectional area is given to the second light beam Lb, and when θ = 90 °, It gives a maximum optical path cross-sectional area for the light beam La and a minimum optical path cross-sectional area for the second light beam Lb. In addition, semiconductor light emitting device
12, 13 and the semiconductor light receiving elements 14, 15 are attached so as to be adjustable in a direction perpendicular to their optical axes, respectively, so that an optimum light irradiation state can be obtained. Also, X
The diameter of each light beam is preferably selected to be 0.5 to 1 times the diameter of the X-axis shaft 5 so that the light beam can be effectively shielded partially by the notch 5a of the shaft 5.

実施例の作用 ここで、まず、上述した角度変位センサー10x、10yの作
動原理について説明する。
Operation of Embodiment Here, first, the operating principle of the above-described angular displacement sensors 10x and 10y will be described.

光路11b、11cが円形断面を有していることから、X軸シ
ャフト5の切欠き5aにより与えられる第1および第2の
光ビームLa、Lbに対する光路断面積P、Qは、第4図で
ドット部の面積であり、光路11b、11cの半径をdとすれ
ば、 P=d2θ−d2(sin2θ)/2 Q=πd2/2−d2θ−d2(sin2θ)/2 となり、最大光路断面積は、πd2/2であるから、P、Q
をπd2/2で割って標準化した値をそれぞれp、qとすれ
ば、 p=2θ/π−(sin2θ)/π q=1−2θ/π−(sin2θ)/π となる。したがって、これらの差r=p−qを計算する
と、 r=4θ/π−1 が得られる。以上で得られるたp、q、rをグラフに示
すと、第5図のようになり、rはθの一次関数であり、
完全な直線となる。
Since the optical paths 11b and 11c have a circular cross section, the optical path cross sectional areas P and Q for the first and second light beams La and Lb given by the cutout 5a of the X-axis shaft 5 are shown in FIG. It is the area of the dot portion, and if the radius of the optical paths 11b and 11c is d, then P = d 2 θ−d 2 (sin2θ) / 2 Q = πd 2 / 2−d 2 θ−d 2 (sin2θ) / 2 next, the maximum optical path cross-sectional area because it is πd 2/2, P, Q
The If the normalized value divided by [pi] d 2/2 p, respectively, and q, a p = 2θ / π- (sin2θ) / π q = 1-2θ / π- (sin2θ) / π. Therefore, when these differences r = p−q are calculated, r = 4θ / π−1 is obtained. The graphs of p, q, and r obtained above are shown in FIG. 5, where r is a linear function of θ,
It becomes a perfect straight line.

したがって、半導体発光素子12、13および半導体受光素
子14、15を第6図に示すように接続すると、その受光部
の等価回路は、近似的には、第7図に示すようになり、
各半導体受光素子14、15の電流I1、I2は、上述した光路
断面積に比例する光量が入射することにより、近似的に
は I1=k・p I2=k・q (ただし、kは定数) で表されるから、その出力電圧Vxは、出力側の抵抗Rを
用いて、 Vx=R(I1−I2)=R・k(p−q) で与えられ、 Vx=R・k(4θ/π−1) となる。したがって、X軸シャフト5の切欠き5aの回転
変位に比例する直流電圧Vxは、いかなる付加回路も使用
せずに直接的に得られる。
Therefore, when the semiconductor light emitting elements 12 and 13 and the semiconductor light receiving elements 14 and 15 are connected as shown in FIG. 6, the equivalent circuit of the light receiving portion becomes approximately as shown in FIG.
The currents I 1 and I 2 of the semiconductor light receiving elements 14 and 15 are approximately I 1 = k · p I 2 = k · q (however, due to the incident light amount proportional to the optical path cross-sectional area). k is a constant), its output voltage Vx is given by Vx = R (I 1 −I 2 ) = R · k (p−q) using the resistance R on the output side, and Vx = R · k (4θ / π−1). Therefore, the DC voltage Vx proportional to the rotational displacement of the cutout 5a of the X-axis shaft 5 is directly obtained without using any additional circuit.

さて、法線検出器1を第2図に示すように磁性体の被測
定面Sに接近させると、まずその測定桿2の先端に取り
付けた指針3aが被測定面Sに接触し、これを接触センサ
ー3bにより検知して、マグネット3が被測定面Sに対し
て測定のために充分な吸引力を発生するのに適切な距離
Dにあることを確認する。この状態で、測定桿2の下端
に取り付けられたマグネット3の吸引力により、測定桿
2が内側支持枠6に対してX軸の回りに回転変位し、か
つ内側支持枠6が外側支持枠8に対してY軸の回りに回
転変位するため、測定桿2は、被測定面Sに対して垂直
となる。このときの測定桿2の中心軸が被測定面Sの法
線と一致する。この場合、測定桿2は、その重心点でX
軸およびY軸の周りに回転自在に支承されているので、
実質的に慣性回転モーメントを持たないことから、非常
に軽く、すなわち実質的にトルクを必要とせずに、何れ
の方向にも回転変位可能であり、極めて応答性がよく、
誤差が小さい。そして、このときの測定桿2の回転変位
は、例えば図示しない演算装置により、X軸およびY軸
に関して各々角度変位センサー10x、10yからの出力電圧
Vx、Vyに基づいて、予め測定した較正値により、一義的
に計算される。かくして、被測定面Sの法線方向が非常
に簡単に求められる。
Now, when the normal detector 1 is brought close to the surface S to be measured of the magnetic body as shown in FIG. 2, the pointer 3a attached to the tip of the measuring rod 2 comes into contact with the surface S to be measured. It is detected by the contact sensor 3b and it is confirmed that the magnet 3 is at an appropriate distance D to the surface S to be measured for generating a sufficient attractive force for measurement. In this state, the attraction force of the magnet 3 attached to the lower end of the measurement rod 2 causes the measurement rod 2 to be rotationally displaced around the X axis with respect to the inner support frame 6, and the inner support frame 6 is moved to the outer support frame 8 Since it is rotationally displaced about the Y-axis, the measuring rod 2 is perpendicular to the surface S to be measured. The central axis of the measuring rod 2 at this time coincides with the normal line to the surface S to be measured. In this case, the measuring rod 2 has X at its center of gravity.
Since it is rotatably supported around the axis and Y axis,
Since it has substantially no inertial rotation moment, it is very light, that is, it can be rotationally displaced in any direction without substantially requiring torque, and has extremely good responsiveness.
The error is small. Then, the rotational displacement of the measuring rod 2 at this time is output voltage from the angular displacement sensors 10x and 10y with respect to the X-axis and the Y-axis, for example, by an arithmetic device (not shown).
Based on Vx and Vy, it is uniquely calculated by a calibration value measured in advance. Thus, the normal direction of the surface S to be measured can be obtained very easily.

なお、指針3a、接触センサー3bは、第8図に例示するよ
うに、測定桿2の中心線上で、マグネット3の下面に固
定されていてもよい。
The pointer 3a and the contact sensor 3b may be fixed to the lower surface of the magnet 3 on the center line of the measuring rod 2 as illustrated in FIG.

発明の効果 上述のように、本発明は、一端にマグネットがそして他
端にカウンタバランスが取り付けられた測定桿と、この
測定桿の中心軸とその重心点で直交するY軸の回りに回
転自在に上記測定桿を支承し、かつ測定桿と共通の重心
点を有する内側支持枠と、X軸に直交しかつ測定桿の重
心点を通るY軸の回りに回転自在に上記内側支持枠を支
承し、かつ固定的に支持されている外側支持枠と、内側
支持枠に対する測定桿のX軸に関する回転変位を計測す
るX軸用の角度変位センサーと、外側支持枠に対する内
側支持枠のY軸に関する回転変位を計測するY軸用の角
度変位センサーとを備え、それによって測定桿を自由度
2のジンバル機構により支持して、測定桿のマグネット
が磁性体の被測定面に接近してこのマグネットに磁気的
な吸引力が作用するときに、測定桿が上記外側支持枠に
対してX軸およびY軸の回りに回転変位する変位量を上
記両角度変位センサーにより計測することにより、被測
定面の法線を検出するようにしている。したがって、測
定のためのマグネットを有する測定桿がその重鎮点を中
心として直交る二軸の回りに回転自在に、いわゆるジン
バル機構により支持されることになり、その作動のため
の作動トルクが極めて僅少となるので、応答性がよく、
しかも測定誤差の少ない法線検出器が提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, a measuring rod having a magnet attached to one end and a counterbalance attached to the other end, and a Y-axis which is orthogonal to the central axis of the measuring rod and the center of gravity of the measuring rod are freely rotatable. The inner support frame that supports the measuring rod and has a common center of gravity with the measuring rod, and the inner support frame that is rotatable about a Y axis that is orthogonal to the X axis and that passes through the center of gravity of the measuring rod. And an outer support frame that is fixedly supported, an angular displacement sensor for the X axis that measures the rotational displacement of the measuring rod with respect to the inner support frame with respect to the X axis, and a Y axis of the inner support frame with respect to the outer support frame. Equipped with an angular displacement sensor for the Y-axis that measures rotational displacement, by which the measuring rod is supported by a gimbal mechanism with two degrees of freedom, and the magnet of the measuring rod approaches the measured surface of the magnetic body Magnetic attraction When a force is applied, the displacement of the measuring rod rotating about the X-axis and the Y-axis with respect to the outer supporting frame is measured by the both angular displacement sensors to detect the normal to the surface to be measured. I am trying to do it. Therefore, the measuring rod having a magnet for measurement is supported by a so-called gimbal mechanism so as to be rotatable about two axes orthogonal to each other around its heavy point, and the operating torque for its operation is extremely small. Therefore, the response is good,
Moreover, it is possible to provide a normal detector with less measurement error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による法線検出器の要部を示す斜視図、
第2図は第1図の法線検出器の使用状態を示す第1図の
X軸方向に見た断面図、第3図は第1図の法線検出器で
使用する角度変位センサーの軸方向に見た断面図、第4
図は光ビームと切欠きとの相互関係を示す部分拡大図、
第5図は切欠きの変位角度と光路断面積との関係を示す
グラフ、第6図は角度変位センサーの電気回路図、第7
図は第6図の等価回路図、第8図はセンサー部分の他の
実施例の側面図である。 1……法線検出器、2……測定桿、3……マグネット、
4……カウンタバランス、5……X軸シャフト、6……
内側支持枠、7……Y軸シャフト、8……外側支持枠、
9……支持アーム、10x、10y……角度変位センサー、11
……ブロック、12、13……半導体発光素子、14、15……
半導体受光素子。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a normal detector according to the present invention,
2 is a cross-sectional view of the normal detector of FIG. 1 when used in the X axis direction of FIG. 1, and FIG. 3 is an axis of an angular displacement sensor used in the normal detector of FIG. Sectional view as seen in direction 4,
The figure is a partially enlarged view showing the mutual relationship between the light beam and the notch,
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the displacement angle of the notch and the optical path cross-sectional area, and FIG. 6 is an electric circuit diagram of the angular displacement sensor.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of FIG. 6, and FIG. 8 is a side view of another embodiment of the sensor portion. 1 ... Normal detector, 2 ... Measuring rod, 3 ... Magnet,
4 …… Counter balance, 5 …… X axis shaft, 6 ……
Inner support frame, 7 ... Y-axis shaft, 8 ... Outer support frame,
9 ... Support arm, 10x, 10y ... Angular displacement sensor, 11
…… Block, 12, 13 …… Semiconductor light emitting device, 14,15 ……
Semiconductor light receiving element.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一端にマグネットがそして他端にカウンタ
バランスがそれぞれ取り付けられた測定桿と、この測定
桿の中心軸上の重心点で直交するX軸の回りに回転自在
に上記測定桿を支承し、かつ測定桿と共通の重心点を有
する内側支持枠と、X軸に直交しかつ測定桿の重心点を
通るY軸の回りに回転自在に上記内側支持枠を支承し、
かつ固定的に支持されている外側支持枠と、内側支持枠
に対する測定桿のX軸に関する回転変位を計測する角度
変位センサーと、外側支持枠に対する内側支持枠のY軸
に関する回転変位を計測する角度変位センサーとを備え
ており、それによって測定桿を自由度2のジンバル機構
により支持して、測定桿のマグネットが磁性体の被測定
面に接近してこのマグネットに吸引力が作用するとき
に、測定桿が上記外側支持枠に対してX軸およびY軸の
回りに回転変位する変位量を上記両角度変位センサーに
より計測することにより、被測定面の法線を検出するよ
うにした法線検出器。
1. A measuring rod having a magnet attached to one end and a counterbalance attached to the other end, and the measuring rod rotatably supported around an X axis orthogonal to the center of gravity of the central axis of the measuring rod. The inner support frame having a common center of gravity with the measuring rod, and the inner support frame rotatably around a Y axis that is orthogonal to the X axis and passes through the center of gravity of the measuring rod.
And an outer support frame that is fixedly supported, an angular displacement sensor that measures the rotational displacement of the measuring rod with respect to the inner support frame about the X axis, and an angle that measures the rotational displacement of the inner support frame with respect to the outer support frame about the Y axis. It is equipped with a displacement sensor, which supports the measuring rod with a gimbal mechanism having two degrees of freedom, and when the magnet of the measuring rod approaches the surface to be measured of the magnetic body and an attractive force acts on this magnet, Normal detection of the measurement rod by detecting the displacement amount of the measurement rod rotationally displaced about the X-axis and the Y-axis with respect to the outer support frame by the angular displacement sensors. vessel.
【請求項2】測定桿に取り付けられたマグネットの先端
に指針が備えられており、この指針の先端が被測定面に
接触したときまたは所定距離にきたときにこれを検知す
る接触または非接触センサーが測定桿に設けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の法線検出
器。
2. A contact or non-contact sensor for detecting when a tip of a magnet attached to the measuring rod is provided with a tip and the tip of the pointer comes into contact with a surface to be measured or when it reaches a predetermined distance. The normal detector according to claim 1, wherein is provided on the measuring rod.
【請求項3】接触または非接触センサーとして、静電容
量を利用する物または、導電性ゴム等の電気伝導性部材
または接触圧検出性能を有する部材が使用されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の法線検出
器。
3. As a contact or non-contact sensor, an object utilizing electrostatic capacitance, an electrically conductive member such as conductive rubber, or a member having contact pressure detection performance is used. The normal detector according to the second paragraph of the above.
【請求項4】測定桿に取り付けられたマグネットの先端
に導電材の指針が備えられており、磁性体の被測定面と
測定桿の間に比較的低い電圧が印加されていて、この指
針の先端が被測定面に接触したときに被測定面と測定桿
との間に発生する導通電流を計測して信号を出力するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の法線検出
器。
4. A pointer of a conductive material is provided at the tip of a magnet attached to the measuring rod, and a relatively low voltage is applied between the measured surface of the magnetic body and the measuring rod. The normal detector according to claim 1, wherein when the tip comes into contact with the surface to be measured, a conduction current generated between the surface to be measured and the measuring rod is measured to output a signal. .
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