JPS61207902A - 多座標タツチセンサ - 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】 本発明は、複数の座標方向に偏位可能な少なくとも１つ
の検出ビンを有し、ビンは戻し力によってその零位置を
特定する支承部に押圧され、支承部は溝の表面範囲と球
体の表面範囲との共働によって形成され、そして球体は
支承個所としての溝と共に、タッチピンに同心に、タッ
チピンに対して垂直な平面内に均等に分配されており、
そして少なくとも３つの支承個所が存在している、多座
標タッチセンサに関する。

多数の測定及び送信する多座標タッチセンサが公知であ
る。二つの実施例ではタッチピンが任意の方向への偏位
の後に再びその特定の零位置に戻ることが特に重要であ
る。従ってタッチセンサハウジングに対するタッチピン
の支承部を特別に有利に形成する種々の研究が行われた
。

技術レベル 西独国特許公開公報２８４１４２４には３点支持を有す
る測定ヘッドが記載されている。タッチセンサハウジン
グ底には３つのＶ溝が星形に配設されている。測定皿に
は３つのビンが球面と固着されている。測定皿はばねに
よってタッチセンサハウジング底の方向に圧縮され、そ
してビンは所属のＶ溝中で確定した位置を占め、その位
置においてビンはタッチピンの偏位の後に再び元に戻さ
れる。

更に欧州特許出願明細書ｆｆ−Ａ２−Ｄ　０８８５９６
　　から同様に３つの支承個所を備えた支承装置が公知
である。同様に支承個所は一平面内で均等に周囲に分配
されている。タッチセンサハウジング底には３つの球が
配設されており、球は組立のためにタッチピンの方向に
移動可能である。

測定皿中の３つの対抗軸受は相違した形態である。対抗
軸受は穴の形の回動阻止部として形成されている。第２
の対抗軸受けＶ溝を有し、■溝は測定皿の中心点に対し
て確定的に整直されている。第三の対抗軸受は測定皿に
対して平行かつ圧着ばねの分力に対して垂直な平らな支
台である。

一般に測定力の異なるかつこれと関連して撓みに制約さ
れた測定値の差は（種々のタッチ方向における）多数の
支承個所の増加によって減少される。しかし支承個所の
数の増大では公知のタッチセンサ系でははめあい支承個
所の製造コストが著しく高騰し、かつシステムが静的に
過剰になるという危険性がある。

従って支承個所の相異なる実施形態によって欧州特許出
願ＥＰ−Ａ２−Ｄ　０８８５９６による技術レベルでは
静的過剰も不足をも回避することが研究された。

相異なる実施形態の支承個所は、３つ以上の支承個所が
創造される場合に記載の両システムで必要である。それ
によって加工物へのタッチ球の抑圧の際に各タッチ方向
に従って種々の優先的方向への偏位（偏位の方向性）が
現われるという欠点を有するが高い零点安定性は創造さ
れる。

解決すべき課題 本発明の課題は多座標タッチセンサをタッチセンサのハ
ウジング固定の部分に対する可動部分の位置を調整なし
に高精度に確定し、そして特定されかつ一定のタッチ条
件が全てのタッチ方向において保証されるようにするこ
とである。

更に本発明によって高精度の構成部分が使用される必要
もなしに同様に形成された支承個所の精度かつ簡単な組
立が図られる。

課題解決の手段 上記課題は本発明によれば支承個所のうちの少なくとも
２つが次のような特徴； ａ）球体は一平面内から移動不可能に組付けられている
こと、 ｂ）球体に付設された溝はシリンダ体内に格納され、シ
リンダ体はその固有の軸線のまわシに回転されかつ軸方
向に移動され、それによって所属の球体に適合されるこ
と、 Ｃ）シリンダ体は球体に適合後、移動不能に固定されて
いることの組合せを有することによって解決される。

本発明の作用及び効果 本発明による構成は偏位後その都度その零位置へのタッ
チピンの良好な戻シ精度が確保されるという保証を提供
する。一平面内で測定皿の周囲に亘って均等に同種の支
承個所を配列したことによって、各タッチ方向において
タッチ球の偏位についての方向性が回避され、従って測
定の再現性がタッチ方向とは無関係に安全にされる。

本発明による支承部分の有利な組立は簡単かつ高精度で
実施可能であり、その際支承システムの静的な過不足は
排除される。

本発明による多座標タッチセンサの他の優先的な詳細は
実施態様項に記載されている。

実施例 第１図には多座標タッチセンサの全体構造が明らかにさ
れている。このタッチセンサは測定系のための送信セン
ナとして実施される。軸１によってセンサが図示しない
測定又は工作機械のスピンドルに装着されることができ
る。タッチピン２の偏位は全ての方向に可能である。シ
ール３はタッチセンサハウジング４とタッチピン２との
間の中間空間を閉鎖する。薄板保護部５は熱い切屑によ
るシール３の損傷を阻止するが、タッチピン２にその零
位置から限られた偏位を行わせる自由空間６をのこす。

タッチピン２の偏位の測定のための検出機構？、　８．
９は所定の偏位量になるとタッチ信号を光用される。検
出器７．８．９はタッチセンサハウジング４内に固定さ
れた光学センサと同様に前記ハウジングに向けられた固
定した差動光電要素８とから成る。両要素７，８の光軸
にはレンズ系９が可動タッチピン２に固定されている。

測定皿１０はタッチピン２と固着されており、タッチピ
ンはタッチ球１１の端に座着されている。測定皿１０の
面はばね１２によってタッチセンサハウジング４と接触
している。対抗面はタッチセンサハウジング底１３を備
えた測定皿１０の支承部の一部分である。この支承部は
正確につくられなければならない、そのわけは静的過不
足は測定誤差を生じさせるからである。

工作物へのタッチ過程の間、測定皿１０はばね１２によ
って工作物へのタッチ球１１の接触圧に対抗作用してい
る個所に保持され、そしてこの力が所定の値を下まわっ
た場合でも測定皿１０が支承部において旋回され又は持
上げられることを阻止する。測定皿１０がタッチセンサ
ハウジング底１８に向ってばね１２によシ保持される限
シ、測定皿１０とタッチセンサハウジング４は自由度Ｏ
のユニットを形成する。偏位の後ばね１２は測定皿１０
をタッチセンサハウジング１３に向って戻すように附勢
される。

多点軸受として実施される支承部は本発明によれば測定
皿１０の周囲に均等に分配されかつ測定皿１０に固定係
止されている、一平面内に配設された球体１４から成る
。各球体１４の固定溝の孔１５は接着剤１６の供給と場
合によっては損傷された球体１４の突出しのために役立
つ。１６個の球１４の各々には対抗軸受として一つのシ
リンダ体１７が付設されている。この１５個のシリンダ
体１７は球１４に付設された端にＶ溝１８を備えている
。シリンダ体は測定皿１０の回動阻止のための中空シリ
ンダ１９の形に形成されている。

シリンダ体１７はその縦軸線が零位置にあるタッチピン
２の縦軸線に対して平行になるように向けられている。

各球１４が所属のＶ溝１８中に位置するために、各シリ
ンダ体１７はその縦軸線のまわシに回動可能に支承され
、並びにその縦軸線の方向に移動可能である。

タッチセンサハウジング４と測定皿１０の組立の際に球
中心点がＶ溝１８の底と一致しない場合（第３ａ図）、
シリンダ体１７は固有の縦軸線のまわりに回動されて、
球１４に適合される（第３ｂ図）。

シリンダ体１７の比較的簡単に実施可能な調整の後、シ
リンダ体はタッチセンサハウジング底１３と固着され、
好ましくは接着される。それによって各軸受個所はタッ
チセンサハウジング４中に固定して配設されたシリンダ
体１７のＶ溝の表面範囲と球１４の上面範囲との共働に
よって形成される。

球１４に対するシリンダ体１７の■溝１８の正確かつ簡
単な整向は組立の際後に測定運転の際にタッチセンサハ
ウジング底１３中のシリンダ体１７が固定されるべき接
着剤の硬化の前にシリンダ体１７が図示しない振動装置
によって自動的に、迅速かつ完全に整向されることによ
って達成される。振動装置はばね機構を有し、ばね機構
はシリンダ体１７を２方向において調整する。高周波の
振動振巾の減少によってシリンダ体１７が接着剤の硬度
の増大に従って更にその固有の軸線のまわりで安定した
位置に回転することを確保する。

シリンダ体は必ずしもタッチセンサハウジング底の構成
部分である必要はなく、測定皿に組込まれることもでき
る。更に図示の他、軸受要素の一対及び次の変形が与え
られる。球面を有するピンとＶ溝のシリンダ体。

第１図及び第２図においてシリンダ体１７の１つは測定
皿１０の回動阻止のための中空シリンダ１９として形成
されている。しかしこの回動阻止は球面凹み又はピラミ
ッド形凹みとしても実施されることができる。

本発明によって構成された多数の軸受個所では回動阻止
部は省略されることもできる、そのわけは組立の際にｖ
　肴腎ｓを有するシリンダ体１７が、続いての組立の際
に測定皿１０の回動の阻止部として作用するように相互
に回動されるという可能性が支承個所の増大に従って増
大するからである。

しかし図示しない有利な構造的変形はタッチ球の方向に
おける同様な傾きをもったシリンダ体がタッチセンサハ
ウジング底に固定されることにある。

シリンダ体の傾きが各シリンダ体の縦軸線がタッチ球の
中心点を通るとみなされることは特別に有利である。こ
の機構は任意のタッチ方向でタッピンの大きな偏位があ
る場合でも軸受個所に対するタッチ球の限定された力分
配を保証する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタッチセンサの軸断面図、第２図
は測定皿を外した第１図の■−■平面の断面図、そして
第３ａ図及び第３ｂ図は支承部調整の原理を示す。 図中符号 １４　　球体 １７　　　シリンダ体 １８溝

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の座標方向に偏位可能な少なくとも１つの検
   出ピンを有し、ピンは戻し力によつてその零位置を特定
   する支承部に押圧され、 支承部は溝の表面範囲と球体の表面範囲との共働によつ
   て形成され、そして球体は支承個所としての溝と共に、
   タッチピンに同心に、タッチピンに対して垂直な平面内
   に均等に分配されており、そして少なくとも３つの支承
   個所が存在している、 多座標タッチセンサにおいて、 前記支承個所のうちの少なくとも２つが次のような特徴
   ； ａ）球体（１４）は一平面内から移動不可能に組付けら
   れていること、 ｂ）球体（１４）に付設された溝（１８）はシリンダ体
   （１７）内に格納され、シリンダ体はその固有の軸線の
   まわりに回転されかつ軸方向に移動され、それによつて
   所属の球体（１４）に適合されること、 ｃ）シリンダ体（１７）は球体（１４）に適合後、移動
   不能に固定されていることの組合せを有することを特徴
   とする多座標タッチセンサ。
2. （２）球体（１４）は測定皿（１０）に固定されており
   、シリンダ体（１７）はタッチセンサハウジング底（１
   ３）に配設されている、特許請求の範囲第１項記載の多
   座標タッチセンサ。
3. （３）少なくとも１つの支承個所回動阻止部として形成
   されている、特許請求の範囲第１項記載の多座標タッチ
   センサ。
4. （４）シリンダ体（１７）の溝はＶ溝（１８）である、
   特許請求の範囲第１項記載の多座標タッチセンサ。
5. （５）タッチセンサハウジング底（１３）中に格納され
   たシリンダ体（１７）の縦軸線はタッチ球（１１）の方
   向においてタッチピン（２）の縦軸線と鋭角をなし、特
   にシリンダ体（１７）の縦軸線はタッチ球（１１）の中
   心を通る、特許請求の範囲第１項記載の多座標タッチサ
   ンサ。
6. （６）組立の際の球体（１４）へのシリンダ体（１７）
   の適合が振動装置によつて行われる、特許請求の範囲第
   １項記載の多座標タッチセンサ。
7. （７）球体（１４）がタッチセンサハウジング底（１３
   ）に固定されており、シリンダ体（１７）は測定皿（１
   ０）の構成部分である、特許請求の範囲第１項記載の多
   座標タッチセンサ。
8. （８）シリンダ体（１７）の縦軸線がタッチピン（２）
   の縦軸線に対して平行である、特許請求の範囲第１項記
   載の多座標タッチセンサ。