JPS6025402A - 倣い用非接触検出器 - Google Patents
倣い用非接触検出器Info
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- JPS6025402A JPS6025402A JP13282983A JP13282983A JPS6025402A JP S6025402 A JPS6025402 A JP S6025402A JP 13282983 A JP13282983 A JP 13282983A JP 13282983 A JP13282983 A JP 13282983A JP S6025402 A JPS6025402 A JP S6025402A
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- Japan
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- stylus
- optical fiber
- model
- optical fibers
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
- G01B11/005—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines
- G01B11/007—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates coordinate measuring machines feeler heads therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
- B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
- B23Q35/24—Feelers; Feeler units
- B23Q35/38—Feelers; Feeler units designed for sensing the pattern, model, or drawing without physical contact
- B23Q35/40—Feelers; Feeler units designed for sensing the pattern, model, or drawing without physical contact involving optical or photoelectrical systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Machine Tool Copy Controls (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は倣い用非接触検出器に関し、非接触で且つ精度
よくモデルを倣うことができるよう企図したものである
。
よくモデルを倣うことができるよう企図したものである
。
複雑三次元曲面を持つ型の加工法としてＮＣフライス盤
によるものと倣いフライス盤によるものとがある。前者
の方法は、Ｎ Ｃ加工のため高能率、高精度加］二が比
較的容易である反曲、ＮＣプログラムの作成、その修正
に多大の労力を必要とする。一方、倣い加上＋：Ｊ：η
デルさえできれば、プログラムネ要でかつモデルを修ｉ
ｆＥするだけで形状修正も簡単に出来る。しかし、倣い
装置、とくにモデルに接触ず７．）スタイラスの性能」
二の制約から切削送り速度が小さい、すなわち加工能率
が悪い。また検出精度がよくないため加工精度が悪く後
工程での手仕−Ｅげに手間どるという欠点がある。この
ためＮＣでは自動ブログラノ・の０４発、倣いでｄｌ、
スタイラス、機械を含む倣い制御の性能アップがとくに
要望されている。
によるものと倣いフライス盤によるものとがある。前者
の方法は、Ｎ Ｃ加工のため高能率、高精度加］二が比
較的容易である反曲、ＮＣプログラムの作成、その修正
に多大の労力を必要とする。一方、倣い加上＋：Ｊ：η
デルさえできれば、プログラムネ要でかつモデルを修ｉ
ｆＥするだけで形状修正も簡単に出来る。しかし、倣い
装置、とくにモデルに接触ず７．）スタイラスの性能」
二の制約から切削送り速度が小さい、すなわち加工能率
が悪い。また検出精度がよくないため加工精度が悪く後
工程での手仕−Ｅげに手間どるという欠点がある。この
ためＮＣでは自動ブログラノ・の０４発、倣いでｄｌ、
スタイラス、機械を含む倣い制御の性能アップがとくに
要望されている。
第１図は従来の接触式（ｊ々いトンー−リーの一例を示
すもので、同図において、Ｊが倣うべきモデル、２がモ
デルに接触するスタイラスである。
すもので、同図において、Ｊが倣うべきモデル、２がモ
デルに接触するスタイラスである。
スタイラス２はダイナミックベローズ３を中心に回転し
、その回転変位が差動トランス４によって検出される。
、その回転変位が差動トランス４によって検出される。
また、スタイラス２の」−下の移動は俸バネ５を通じＺ
軸差動トランス６によって検出される。本方式の欠点は
ＸＹ作作動釦棒ハネ５の中心軸が同曲してダイナミック
ベローズ３を引き上げ、その結果Ｘ−Ｙ軸のみの作動に
も拘らずＹ軸に変位が出ることであり、また、摩擦部分
やガタ要素が多く軸受７やガイド。
軸差動トランス６によって検出される。本方式の欠点は
ＸＹ作作動釦棒ハネ５の中心軸が同曲してダイナミック
ベローズ３を引き上げ、その結果Ｘ−Ｙ軸のみの作動に
も拘らずＹ軸に変位が出ることであり、また、摩擦部分
やガタ要素が多く軸受７やガイド。
リング８の保持がむずかしい。さらにはスタイラスのｚ
３１補正のため、ｊｆｃＩＨ，バランスリング９を変え
るとＸ−Ｙ軸へ変位するなどである。なお第１図におい
て、１０はＺ軸ダンパー、１１は抑圧スプリング、１２
はダイナミックベローズ、１３はダンパーである。
３１補正のため、ｊｆｃＩＨ，バランスリング９を変え
るとＸ−Ｙ軸へ変位するなどである。なお第１図におい
て、１０はＺ軸ダンパー、１１は抑圧スプリング、１２
はダイナミックベローズ、１３はダンパーである。
第２図も従来型の接触式倣いトレーサの例であり、（ａ
）は全体図であり、（ｂ）は板バネの詳細、（ｅ）は板
バネに水平力が作用した場合の板バネの変形を示したも
のでちる。第２図（ａ）において、スタイラス２０の上
下（２軸）の動きは、Ｚ軸差動トランス２１によって検
出される。水平面内（Ｘ ｏｎ Ｙ ）の変位は、スタ
イラス２０からリニヤボールベアリング２２によってケ
ース２３ヘモーメントとして伝達されその結果Ｘｌ１Ｉ
Ｉｌ板バネ２４又はＹ軸板バネ２５を第２図（ｅ）のよ
うに変形させその変位がそれぞれＸ軸差動トランス２６
、Ｙ軸差動トランス２７で検出さノＬる。この方式の欠
点はケース２３とスタイラス２０ ｆＨ］に摩擦があシ
このためＸ、Ｙ差動トランス２６゜２７が所定の零点位
Ｕｔへもどらない。またスタイラス径が大きい場合、接
触箇所とスタインス中心軸間距離が大きくなり、スタイ
ラス２ｏとモデル間の摩擦力にょシ回転モーメントが生
じＸ、Ｙ軸差動トランス２６．２７の出カフＪ：変化す
ることである。なお第２図（ａ）にｊ３−いで、２８は
ｘｑｉハダンパー、２９はＹ １１＋ ； ンバー、３
ｏはＺ軸ダンパー、３１はＺ軸周コイルバネ、３２はデ
ィザ−１３３はＭ鼠バランス調整ネジである。
）は全体図であり、（ｂ）は板バネの詳細、（ｅ）は板
バネに水平力が作用した場合の板バネの変形を示したも
のでちる。第２図（ａ）において、スタイラス２０の上
下（２軸）の動きは、Ｚ軸差動トランス２１によって検
出される。水平面内（Ｘ ｏｎ Ｙ ）の変位は、スタ
イラス２０からリニヤボールベアリング２２によってケ
ース２３ヘモーメントとして伝達されその結果Ｘｌ１Ｉ
Ｉｌ板バネ２４又はＹ軸板バネ２５を第２図（ｅ）のよ
うに変形させその変位がそれぞれＸ軸差動トランス２６
、Ｙ軸差動トランス２７で検出さノＬる。この方式の欠
点はケース２３とスタイラス２０ ｆＨ］に摩擦があシ
このためＸ、Ｙ差動トランス２６゜２７が所定の零点位
Ｕｔへもどらない。またスタイラス径が大きい場合、接
触箇所とスタインス中心軸間距離が大きくなり、スタイ
ラス２ｏとモデル間の摩擦力にょシ回転モーメントが生
じＸ、Ｙ軸差動トランス２６．２７の出カフＪ：変化す
ることである。なお第２図（ａ）にｊ３−いで、２８は
ｘｑｉハダンパー、２９はＹ １１＋ ； ンバー、３
ｏはＺ軸ダンパー、３１はＺ軸周コイルバネ、３２はデ
ィザ−１３３はＭ鼠バランス調整ネジである。
この他これらの接触式スタイラスは、イナーシャ（慣性
）、バネ、ガタ等にょシ振動に弱くこれらの振動信号が
機械に送られる結弔、機械そのものを振動させ工具、ワ
ークを破損する場合もある。いづれにしても上述のよう
に、正確な検出精度が得られない、高速度倣いができな
いことが従来タイプの接触式スタイラスの犬き斤欠点で
あった。
）、バネ、ガタ等にょシ振動に弱くこれらの振動信号が
機械に送られる結弔、機械そのものを振動させ工具、ワ
ークを破損する場合もある。いづれにしても上述のよう
に、正確な検出精度が得られない、高速度倣いができな
いことが従来タイプの接触式スタイラスの犬き斤欠点で
あった。
本発明は、上記従来技術に鑑み、非接触もしくは、非接
触に近い状態で水平面内、垂直方向の変位を正確に検出
し、かつ機械的運動部分がないため高速度倣いを実現で
きる高性能スタイラスである倣い用非接触検出器を提供
することを目的とする。かかる目的を達成する本発明の
構成は、モデルをトレースするだめのスタイラス先端部
を中空球形とし、このスタイラス先端部内に多数の光フ
ァイバを導入してその先端面を等間隔にしてスタイラス
先端部の弐Ｈに臨ませ、多数の光ファイバの先端面から
出射して前記モデルで反射した反射光を再び光ファイバ
で受光し、この受光した光の強度を光ファイバの基端側
で検出して演ｑ処理することによシ、スタイラス先端部
とモデルとの位置関係を算出すること全特徴とする。
触に近い状態で水平面内、垂直方向の変位を正確に検出
し、かつ機械的運動部分がないため高速度倣いを実現で
きる高性能スタイラスである倣い用非接触検出器を提供
することを目的とする。かかる目的を達成する本発明の
構成は、モデルをトレースするだめのスタイラス先端部
を中空球形とし、このスタイラス先端部内に多数の光フ
ァイバを導入してその先端面を等間隔にしてスタイラス
先端部の弐Ｈに臨ませ、多数の光ファイバの先端面から
出射して前記モデルで反射した反射光を再び光ファイバ
で受光し、この受光した光の強度を光ファイバの基端側
で検出して演ｑ処理することによシ、スタイラス先端部
とモデルとの位置関係を算出すること全特徴とする。
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第３図ｔよ本発明による非接触４・ζ重器の構成を示す
もので、同図において４０Ｉｉ対象となるモデル、４１
は加工するツールの月決に関係して作られたスタイラス
の先端部である。スタイラス先端部４１は中空の球面状
に乙っており１朋φ前後の微小な穴４２ができるだけ接
近して等ピッチにあけられている。この微小な穴４工の
中心軸は球の中心に一致している。この穴には直径Ｉ朗
φ以下の光ファイバ４３の先９１１シが接着剤等で同定
されておシそのファイバ４３の端面はスタイラス先端部
４１の夕） （ｔｉｌ１列二而に正面に一致させている
。このファイバ４３は穴４２がら立」二り、図示されて
いない多点光電検出器にまとめてつながっている。
もので、同図において４０Ｉｉ対象となるモデル、４１
は加工するツールの月決に関係して作られたスタイラス
の先端部である。スタイラス先端部４１は中空の球面状
に乙っており１朋φ前後の微小な穴４２ができるだけ接
近して等ピッチにあけられている。この微小な穴４工の
中心軸は球の中心に一致している。この穴には直径Ｉ朗
φ以下の光ファイバ４３の先９１１シが接着剤等で同定
されておシそのファイバ４３の端面はスタイラス先端部
４１の夕） （ｔｉｌ１列二而に正面に一致させている
。このファイバ４３は穴４２がら立」二り、図示されて
いない多点光電検出器にまとめてつながっている。
第４図は光ファイバの詳＋ｌ１ｌｌｌと位置検出の原理
を説明するものである。第４１Ｎ（ａ）は光ファイバの
断１ｍを示し、４４が芯の光ファイバ、４５は光しゃ断
部、４６は外周の光ファイバ、４７は最外周の光しゃ断
部である。ｈ’ｓ ４１♀Ｉ （ｂンは外周光ファイバ
４６から光を出し、その反射光を芯の光ファイバ４４で
うける場戯示したもので、水平線Ａでの反射光の強さが
最大となシ、水平線Ｂ、Ｃでは反射光が光ファイバ４４
の中央に当らない、即ち受光の強さが弱くなる様を表し
ている。第４図（ｃ）は、光ファイバの端面と反射面の
距離ｌと受光ファイバの出力を示すものである。
を説明するものである。第４１Ｎ（ａ）は光ファイバの
断１ｍを示し、４４が芯の光ファイバ、４５は光しゃ断
部、４６は外周の光ファイバ、４７は最外周の光しゃ断
部である。ｈ’ｓ ４１♀Ｉ （ｂンは外周光ファイバ
４６から光を出し、その反射光を芯の光ファイバ４４で
うける場戯示したもので、水平線Ａでの反射光の強さが
最大となシ、水平線Ｂ、Ｃでは反射光が光ファイバ４４
の中央に当らない、即ち受光の強さが弱くなる様を表し
ている。第４図（ｃ）は、光ファイバの端面と反射面の
距離ｌと受光ファイバの出力を示すものである。
第５図（ａ）は光フアイバ先端の位置をｄだけ差をつけ
て配列した場合、同図（ｂ）は交互に配列した４ ３
ａ 、 ４３’ ｂの光ファイバの距離ｌと光の強さ■
との関係を示したものである０ 次に作用、効果について説明する。第３図において、多
数の光ファイバの光−電変換出力は常にマイコン等の計
算ｆｉ％でチェック式ｊしている。
て配列した場合、同図（ｂ）は交互に配列した４ ３
ａ 、 ４３’ ｂの光ファイバの距離ｌと光の強さ■
との関係を示したものである０ 次に作用、効果について説明する。第３図において、多
数の光ファイバの光−電変換出力は常にマイコン等の計
算ｆｉ％でチェック式ｊしている。
すなわち、どの光ファ・１ノ（がどれ位の光−電変換出
力を出したかを一定時間間隔毎にｉ、光みとって行く。
力を出したかを一定時間間隔毎にｉ、光みとって行く。
第３図の場合、もつとも接近しているのは左側の斜め部
分の光ファイバであり、このＴＲ１分を中心に光電出力
が？ｑられる。右側からの光ファイバからの出力はない
。これら各点の光電出力の結果からスタイラス先端部４
１のどの点がモデル４０にもつとも接近しているかを計
算する。スクイラス先端部４１の中心ともつとも接近し
た点とを結ぶベクトルをそＩＬぞれＸ。
分の光ファイバであり、このＴＲ１分を中心に光電出力
が？ｑられる。右側からの光ファイバからの出力はない
。これら各点の光電出力の結果からスタイラス先端部４
１のどの点がモデル４０にもつとも接近しているかを計
算する。スクイラス先端部４１の中心ともつとも接近し
た点とを結ぶベクトルをそＩＬぞれＸ。
Ｙ、Ｚの直交軸成分に分離すれば、従来の接触型トレー
サーのｘ、ｙ、ｚｉ位信号に相当する検出信号が得られ
る。もちろん、反射面等のバラツキを考慮し、パターン
的ソフト処理によってベクトル検出粘度を高めることも
できる。また、一般光と判別するため、レーザ光線をパ
ルス的に送り受光出力をそのパルス周波数で見る等の工
夫も考えられる。
サーのｘ、ｙ、ｚｉ位信号に相当する検出信号が得られ
る。もちろん、反射面等のバラツキを考慮し、パターン
的ソフト処理によってベクトル検出粘度を高めることも
できる。また、一般光と判別するため、レーザ光線をパ
ルス的に送り受光出力をそのパルス周波数で見る等の工
夫も考えられる。
また第４図（Ｃ）に示すように、光電出力Ｉだけをみれ
ば６点とＢ点の区別がつかないので、第５図に示すよう
に、光ファイバ端面位置をわノ“かにずらして配列すれ
ば第５図（ｂ）に示す１つなＡ、Ｂ出力の違いから出力
Ｉｔ大位１べから手前にあるのか、遠くにあるのかが判
別できる。
ば６点とＢ点の区別がつかないので、第５図に示すよう
に、光ファイバ端面位置をわノ“かにずらして配列すれ
ば第５図（ｂ）に示す１つなＡ、Ｂ出力の違いから出力
Ｉｔ大位１べから手前にあるのか、遠くにあるのかが判
別できる。
以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明の
スタイラス（トレーサー）は、倣い制仰に必要な位ＩＱ
ベクトル信号が非接触で得られ、スタイラスのトレース
する速度の向上、即ち加二［能率のアップと接触式スタ
イラスのように傾斜伸縮がないことによって検出精度が
向上できるという大きなメリットを有する。
スタイラス（トレーサー）は、倣い制仰に必要な位ＩＱ
ベクトル信号が非接触で得られ、スタイラスのトレース
する速度の向上、即ち加二［能率のアップと接触式スタ
イラスのように傾斜伸縮がないことによって検出精度が
向上できるという大きなメリットを有する。
２４）１図は従来の接触式倣いトレーサを示す第１゛り
成図、第２図（ａ）は他の従来例を示す構成図、第２図
（ｂ）はその板バネを抽出して示す斜ネ」１１図、第２
図（ｃ）は板バネの変形状態を説明するだめの説明図、
第３図は本発明の実施例を示す断面図、ナ１）４図（ａ
）は光ファイバの断面を示す断面図、第４図（ｂ）は光
の反射経過を示す説明図、第４図（ｃ）は光ファイバ端
面と反射面との距離ｌと、光出力との関係を示す特性図
、第５図（ａ）は光ファイバ端面の位置に差をつけた例
を示す構成図、第５図（ｂ）はこのときの光ファイバ端
面と反射面との距離ｌと光出力との関係を示す特性図で
ある。 障１面中、 ４０はモデル、 ４１はスタイラス先端部、 ４２は穴、 ４３は光ファイバである。 特Ｗ「出願人 三菱重工朶株式会社 イエ！代理人 弁理士 光 石 −１−部 （他１名）第２図 第１図 （ｂ） （Ｃ） 第４図 第５図 （０）
成図、第２図（ａ）は他の従来例を示す構成図、第２図
（ｂ）はその板バネを抽出して示す斜ネ」１１図、第２
図（ｃ）は板バネの変形状態を説明するだめの説明図、
第３図は本発明の実施例を示す断面図、ナ１）４図（ａ
）は光ファイバの断面を示す断面図、第４図（ｂ）は光
の反射経過を示す説明図、第４図（ｃ）は光ファイバ端
面と反射面との距離ｌと、光出力との関係を示す特性図
、第５図（ａ）は光ファイバ端面の位置に差をつけた例
を示す構成図、第５図（ｂ）はこのときの光ファイバ端
面と反射面との距離ｌと光出力との関係を示す特性図で
ある。 障１面中、 ４０はモデル、 ４１はスタイラス先端部、 ４２は穴、 ４３は光ファイバである。 特Ｗ「出願人 三菱重工朶株式会社 イエ！代理人 弁理士 光 石 −１−部 （他１名）第２図 第１図 （ｂ） （Ｃ） 第４図 第５図 （０）
Claims (1)
- モデルヲトレースするだめのスタイラス先端部を中空球
形とし、このスタイラス先端部内に多数の光ファイバを
導入してその先端面を等間隔にしてスタイラス先端部の
表面に臨ませ、多数の光ファイバの先端部から出射して
前１１シモデルで反射した反射光を再び光ファイバで受
光し、この受光した光の強度を光ファイバの基端側で検
出して演算処理することにより、スクイラス先端部とモ
デルとの位ＩＮ関係を算出することを特徴とする倣い用
非接触検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13282983A JPS6025402A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 倣い用非接触検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13282983A JPS6025402A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 倣い用非接触検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025402A true JPS6025402A (ja) | 1985-02-08 |
Family
ID=15090508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13282983A Pending JPS6025402A (ja) | 1983-07-22 | 1983-07-22 | 倣い用非接触検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025402A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004535580A (ja) * | 2001-07-16 | 2004-11-25 | ベルス・メステヒニーク・ゲーエムベーハー | 表面特性の測定方法及び座標測定装置 |
-
1983
- 1983-07-22 JP JP13282983A patent/JPS6025402A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004535580A (ja) * | 2001-07-16 | 2004-11-25 | ベルス・メステヒニーク・ゲーエムベーハー | 表面特性の測定方法及び座標測定装置 |
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