JPS6322526B2 - - Google Patents
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- JPS6322526B2 JPS6322526B2 JP57009380A JP938082A JPS6322526B2 JP S6322526 B2 JPS6322526 B2 JP S6322526B2 JP 57009380 A JP57009380 A JP 57009380A JP 938082 A JP938082 A JP 938082A JP S6322526 B2 JPS6322526 B2 JP S6322526B2
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- JP
- Japan
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- axis
- displacement
- slider
- swivel
- displacement detector
- Prior art date
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 72
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/004—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
- G01B7/008—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
- G01B7/012—Contact-making feeler heads therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は三次元形状測定に用いる三軸変位検出
器に関するものである。
器に関するものである。
従来から変位量検出器としては、電気マイクロ
メータを初め、多種多様のものが開発され、実用
化されている。これらの検出器は感応軸方向の一
軸のみを変位量検出を対象としたものである。
メータを初め、多種多様のものが開発され、実用
化されている。これらの検出器は感応軸方向の一
軸のみを変位量検出を対象としたものである。
これに対し、二軸、或いは三軸方向の変位量を
検出するには、もはや単体の一軸変位検出器では
不可能で、特別の工夫が必要とされる。このた
め、現在三軸変位検出器として実用されている例
は殆どなく、研究用もしくは実験用として試作さ
れているにすぎない。
検出するには、もはや単体の一軸変位検出器では
不可能で、特別の工夫が必要とされる。このた
め、現在三軸変位検出器として実用されている例
は殆どなく、研究用もしくは実験用として試作さ
れているにすぎない。
第１図及び第２図は、過去に試作された二軸検
出器の１例を示す図面であり、この図に示す検出
器は、測定子１と一体形成した軸２を、案内鋼球
３を介して本体４内にＸ軸方向及びＹ軸方向に対
して摺動自在に収納し、且つこの軸２を引張りコ
イルバネ５の作用により、無負荷時には本体４の
中央に位置するようにしてある。そして、測定子
１が被測定物に接触し、コイルバネ５の弾性力に
抗してＸ軸方向、或いはＹ軸方向に変位した時、
この変位量を軸２に接触させた変位検出器６或い
は７にて検出するものである。
出器の１例を示す図面であり、この図に示す検出
器は、測定子１と一体形成した軸２を、案内鋼球
３を介して本体４内にＸ軸方向及びＹ軸方向に対
して摺動自在に収納し、且つこの軸２を引張りコ
イルバネ５の作用により、無負荷時には本体４の
中央に位置するようにしてある。そして、測定子
１が被測定物に接触し、コイルバネ５の弾性力に
抗してＸ軸方向、或いはＹ軸方向に変位した時、
この変位量を軸２に接触させた変位検出器６或い
は７にて検出するものである。
ところが、上記構造では、測定子１の移動後の
ゼロ点への復帰時の特性が不安定となり、又戻り
誤差も大きいといつた欠点があつた。更に、この
構造では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の二軸の移動量
しか検出できないといつた問題もあつた。
ゼロ点への復帰時の特性が不安定となり、又戻り
誤差も大きいといつた欠点があつた。更に、この
構造では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の二軸の移動量
しか検出できないといつた問題もあつた。
本発明は上記現状に鑑み、簡単な構造にて３軸
方向の変位を各軸独立に検出するようにした３軸
変位検出器を提供するものであり、以下本発明の
詳細を図面に示す実施例にしたがつて説明すると
次の通りである。
方向の変位を各軸独立に検出するようにした３軸
変位検出器を提供するものであり、以下本発明の
詳細を図面に示す実施例にしたがつて説明すると
次の通りである。
第３図及び第４図は、本発明に係る三軸変位検
出器の構造を示す断面図である。図中２０は中空
円筒状をした変位検出器の本体、２１は本体２０
の中空部２０ａ内に挿入したスライダーであり、
このスライダー２１は、本体２０内で軸方向に精
密に摺動するようにしてある。２２はスライダー
２１を下方に押圧するため、本体２０の上端内壁
部とスライダー２１のフランジ部２１ａとの間に
圧入した圧縮コイルバネ、２３はスライダー２１
の下端中央部に固着した鋼球であり、当該鋼球２
３は後述するスイベル２４の凹部２６と嵌合する
ようにしてある。２４は本体２０の下部フランジ
部２０ｂに配置された３個の位置決め球２５によ
り、本体２０の下部に支持されたスイベルであ
り、当該スイベル２４の上面中央部には、前述し
た鋼球２３と嵌合する断面Ｖ字状をした凹部２６
が設けてある。又、スイベル２４の下方には、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の変位を検出するための測定
子２７が固定してある。２８は本体２０の上面中
央部に取付けたＺ軸方向への変位を検出するため
のＺ軸変位検出器、２９，３０は、スライダー２
１のフランジ部２１ａに取付けた、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向の変位を検出するためのＸ軸変位検出器
及びＹ軸変位検出器であり、このＸ軸及びＹ軸変
位検出器２９，３０は、両者の中心とスライダー
２１の中心とを結ぶ線が直交するようにスライダ
ー２１上に取付けてある。そして上記Ｚ軸変位検
出器２８の測定子はスライダー２１の上面中央部
に接触し、又Ｘ軸及びＹ軸変位検出器２９，３０
の測定子は、それぞれ鋼球３１，３１を介してス
イベル２４と接触するようにしてある。
出器の構造を示す断面図である。図中２０は中空
円筒状をした変位検出器の本体、２１は本体２０
の中空部２０ａ内に挿入したスライダーであり、
このスライダー２１は、本体２０内で軸方向に精
密に摺動するようにしてある。２２はスライダー
２１を下方に押圧するため、本体２０の上端内壁
部とスライダー２１のフランジ部２１ａとの間に
圧入した圧縮コイルバネ、２３はスライダー２１
の下端中央部に固着した鋼球であり、当該鋼球２
３は後述するスイベル２４の凹部２６と嵌合する
ようにしてある。２４は本体２０の下部フランジ
部２０ｂに配置された３個の位置決め球２５によ
り、本体２０の下部に支持されたスイベルであ
り、当該スイベル２４の上面中央部には、前述し
た鋼球２３と嵌合する断面Ｖ字状をした凹部２６
が設けてある。又、スイベル２４の下方には、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の変位を検出するための測定
子２７が固定してある。２８は本体２０の上面中
央部に取付けたＺ軸方向への変位を検出するため
のＺ軸変位検出器、２９，３０は、スライダー２
１のフランジ部２１ａに取付けた、Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向の変位を検出するためのＸ軸変位検出器
及びＹ軸変位検出器であり、このＸ軸及びＹ軸変
位検出器２９，３０は、両者の中心とスライダー
２１の中心とを結ぶ線が直交するようにスライダ
ー２１上に取付けてある。そして上記Ｚ軸変位検
出器２８の測定子はスライダー２１の上面中央部
に接触し、又Ｘ軸及びＹ軸変位検出器２９，３０
の測定子は、それぞれ鋼球３１，３１を介してス
イベル２４と接触するようにしてある。
上記構成に於いて、先ず本発明に係る三軸変位
検出器の測定子２７に半径方向変位、例えばＸ軸
方向からの変位が加わつた場合について説明す
る。即ち、測定子２７にＸ軸方向への変位が加わ
ると、測定子２７の変位によりスイベル２４は傾
き角を生じる。ところが、スイベル２４の凹部２
６は、スライダー２１の下面中央部に固着した鋼
球２３と嵌合しているため、鋼球２３の中心を支
点とする揺動運動を行なう。しかも圧縮コイルバ
ネ２２及びスライダー２１による下方向への力に
より、第５図に示すように、３個の位置決め球２
５の内、２個を結ぶ線を支点として鋼球２３はス
ライダー２１の動きに拘束されて軸上方向に精密
に変位することになる。即ち、スイベル２４に固
定した測定子２７にＸ軸方向の変位が加わつた
時、スイベル２４は鋼球２３を回転中心として揺
動運動を行い、スイベル２３の回転中心は常にス
ライダー２１に対し一定の位置を保持し、スイベ
ル２３の回転中心がスライダー２１に対し、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれの方向にも変位すること
はない。このため、測定子２７のＸ軸方向に生じ
た変位は、スイベル２４のスライダー２１に対す
る傾きに正確に変換されることになる。従つてこ
の傾きを、スイベル２３に固定された鋼球３１と
スライダー２１との相対変位としてＸ軸変位検出
器２９によつて検出すれば、Ｘ軸方向変位を正確
に検出できる。又上記説明はＸ軸方向変位を検出
する場合について述べたが、Ｘ軸変位検出器２９
と直角に設けたＹ軸変位検出器３０により上記と
同様にしてＹ軸方向変位も検出することができ
る。尚、測定子２７が半径方向に変位する時に於
いて、３個の位置決め球２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
が第６図のように同一平面上に配置されていた場
合、第５図と同じ方向に変位が加えられたとする
と、位置決め球２５ａ，２５ｂを結ぶ直線ABを
支点として鋼球２３が上方に押し上げられる。一
方測定子２７は直線ABの垂直二等分線上を変位
することになり、Ｘ軸方向変位のみの入力に対
し、三軸変位検出器の出力としては、Ｘ軸変位の
他に、Ｙ軸、Ｚ軸の変位も現われることになる。
しかしながら、これらＹ軸、Ｚ軸の余分な変位検
出量（一般に相互干渉と呼ばれる）は第７図に示
すようなデータ処理装置３２とマルチプレクサ３
３とからなる測定回路３４を用いることにより容
易に取除かれる。
検出器の測定子２７に半径方向変位、例えばＸ軸
方向からの変位が加わつた場合について説明す
る。即ち、測定子２７にＸ軸方向への変位が加わ
ると、測定子２７の変位によりスイベル２４は傾
き角を生じる。ところが、スイベル２４の凹部２
６は、スライダー２１の下面中央部に固着した鋼
球２３と嵌合しているため、鋼球２３の中心を支
点とする揺動運動を行なう。しかも圧縮コイルバ
ネ２２及びスライダー２１による下方向への力に
より、第５図に示すように、３個の位置決め球２
５の内、２個を結ぶ線を支点として鋼球２３はス
ライダー２１の動きに拘束されて軸上方向に精密
に変位することになる。即ち、スイベル２４に固
定した測定子２７にＸ軸方向の変位が加わつた
時、スイベル２４は鋼球２３を回転中心として揺
動運動を行い、スイベル２３の回転中心は常にス
ライダー２１に対し一定の位置を保持し、スイベ
ル２３の回転中心がスライダー２１に対し、Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれの方向にも変位すること
はない。このため、測定子２７のＸ軸方向に生じ
た変位は、スイベル２４のスライダー２１に対す
る傾きに正確に変換されることになる。従つてこ
の傾きを、スイベル２３に固定された鋼球３１と
スライダー２１との相対変位としてＸ軸変位検出
器２９によつて検出すれば、Ｘ軸方向変位を正確
に検出できる。又上記説明はＸ軸方向変位を検出
する場合について述べたが、Ｘ軸変位検出器２９
と直角に設けたＹ軸変位検出器３０により上記と
同様にしてＹ軸方向変位も検出することができ
る。尚、測定子２７が半径方向に変位する時に於
いて、３個の位置決め球２５ａ，２５ｂ，２５ｃ
が第６図のように同一平面上に配置されていた場
合、第５図と同じ方向に変位が加えられたとする
と、位置決め球２５ａ，２５ｂを結ぶ直線ABを
支点として鋼球２３が上方に押し上げられる。一
方測定子２７は直線ABの垂直二等分線上を変位
することになり、Ｘ軸方向変位のみの入力に対
し、三軸変位検出器の出力としては、Ｘ軸変位の
他に、Ｙ軸、Ｚ軸の変位も現われることになる。
しかしながら、これらＹ軸、Ｚ軸の余分な変位検
出量（一般に相互干渉と呼ばれる）は第７図に示
すようなデータ処理装置３２とマルチプレクサ３
３とからなる測定回路３４を用いることにより容
易に取除かれる。
次に測定子２７が軸方向（Ｚ軸変位）変位を受
けた場合を説明する。即ち測定子２７に軸方向変
位が加わると、測定子２７は第８図に示すように
真上に変位し、スイベル２４と鋼球２３を介して
接触しているスライダー２１も真上に上昇する。
従つてスライダー２１の変位をＺ軸変位検出器２
１にて検出すれば、軸方向変位を検出できる。
けた場合を説明する。即ち測定子２７に軸方向変
位が加わると、測定子２７は第８図に示すように
真上に変位し、スイベル２４と鋼球２３を介して
接触しているスライダー２１も真上に上昇する。
従つてスライダー２１の変位をＺ軸変位検出器２
１にて検出すれば、軸方向変位を検出できる。
以上説明したように、本発明に係る三軸変位検
出器は、一つの測定子にてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３
軸の変位を個々に測定できるため、３軸の変位の
検出が非常に簡単に行なえるようになる。又本発
明に係る三軸変位検出器は、測定子を取付けたス
イベルを三点支持方式にて支持しているから、中
立時の安定性も大幅に向上する。又本発明に係る
スイベルは、スイベルの回転中心となる鋼球を、
本体の軸方向にのみ摺動可能なスライダーの下端
中央部に固着したから、スイベルに固定した測定
子にＸ軸或いはＹ軸方向の変位が加わり、スイベ
ルが揺動運動を行う時、スイベルの回転中心をス
ライダーに対し常に一定の位置に保持できる。従
つて、測定子のＸ軸方向或いはＹ軸方向に生じた
変位は、スイベルのスライダーに対する傾きに正
確に変換されるため、この時、両者間に生じる相
対変位を変位検出器によつて検出すれば、Ｘ軸及
びＹ軸の変位を正確に検出できる。更に本発明
は、スイベルの回転中心と、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向の変位を検出する変位検出器のスイベル上での
検出位置とが同一平面上にあるため、Ｘ軸及びＹ
軸方向の変位に対して線形の検出変位が変位検出
器に伝達されるため、より正確な検出が行える。
出器は、一つの測定子にてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３
軸の変位を個々に測定できるため、３軸の変位の
検出が非常に簡単に行なえるようになる。又本発
明に係る三軸変位検出器は、測定子を取付けたス
イベルを三点支持方式にて支持しているから、中
立時の安定性も大幅に向上する。又本発明に係る
スイベルは、スイベルの回転中心となる鋼球を、
本体の軸方向にのみ摺動可能なスライダーの下端
中央部に固着したから、スイベルに固定した測定
子にＸ軸或いはＹ軸方向の変位が加わり、スイベ
ルが揺動運動を行う時、スイベルの回転中心をス
ライダーに対し常に一定の位置に保持できる。従
つて、測定子のＸ軸方向或いはＹ軸方向に生じた
変位は、スイベルのスライダーに対する傾きに正
確に変換されるため、この時、両者間に生じる相
対変位を変位検出器によつて検出すれば、Ｘ軸及
びＹ軸の変位を正確に検出できる。更に本発明
は、スイベルの回転中心と、Ｘ軸方向及びＹ軸方
向の変位を検出する変位検出器のスイベル上での
検出位置とが同一平面上にあるため、Ｘ軸及びＹ
軸方向の変位に対して線形の検出変位が変位検出
器に伝達されるため、より正確な検出が行える。
第１図及び第２図は従来の変位検出器の１例を
示す断面図、第３図及び第４図は本発明に係る三
軸変位検出器を示す断面図、第５図、第６図及び
第８図は本発明に係る三軸変位検出の測定子が変
位した時の状態を示す略図、第７図は本発明に用
いる測定回路のブロツク図である。 ２０……本体、２１……スライダー、２２……
圧縮コイルバネ、２３……鋼球、２４……スイベ
ル、２５……位置決め球、２６……凹部、２７…
…測定子、２８……Ｚ軸変位検出器、２９……Ｘ
軸変位検出器、３０……Ｙ軸変位検出器、３１…
…鋼球。
示す断面図、第３図及び第４図は本発明に係る三
軸変位検出器を示す断面図、第５図、第６図及び
第８図は本発明に係る三軸変位検出の測定子が変
位した時の状態を示す略図、第７図は本発明に用
いる測定回路のブロツク図である。 ２０……本体、２１……スライダー、２２……
圧縮コイルバネ、２３……鋼球、２４……スイベ
ル、２５……位置決め球、２６……凹部、２７…
…測定子、２８……Ｚ軸変位検出器、２９……Ｘ
軸変位検出器、３０……Ｙ軸変位検出器、３１…
…鋼球。
Claims (1)
- １ 中空円筒状をした本体と、本体内に軸方向に
対してスライド自在に収納され、下端中央部に鋼
球が固着されたスライダーと、本体の下部フラン
ジ部に固定した３個の位置決め球にて支持され、
下方に測定子を有し、かつ、上面中央部に上記鋼
球と嵌合する円錐形をした凹部を有するスイベル
と、上記スライダーを下方に弾性的に押圧し、上
記鋼球をスイベルの凹部に圧接させるための圧縮
コイルバネと、Ｘ軸及びＹ軸方向変位に対応する
スライダー上の円周位置にそれぞれ設置された、
先端がスイベルと接触するＸ軸変位検出器及びＹ
軸変位検出器と、先端がスライダーの上端面中央
部と接触するように本体に固定されたＺ軸変位検
出器とによつて構成したことを特徴とする三軸変
位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP938082A JPS58124902A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 三軸変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP938082A JPS58124902A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 三軸変位検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58124902A JPS58124902A (ja) | 1983-07-25 |
| JPS6322526B2 true JPS6322526B2 (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=11718841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP938082A Granted JPS58124902A (ja) | 1982-01-22 | 1982-01-22 | 三軸変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58124902A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3234470C2 (de) * | 1982-09-17 | 1985-11-21 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Mehrkoordinaten-Tastkopf |
| DE3234471C1 (de) * | 1982-09-17 | 1983-08-25 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Mehrkoordinaten-Tastkopf |
| IT1168698B (it) * | 1983-11-21 | 1987-05-20 | Finike Italiana Marposs | Testa per il controllo di dimensioni lineari |
| JPS6332315A (ja) * | 1986-07-25 | 1988-02-12 | Mitsutoyo Corp | デジタル表示型測定器 |
| US4856199A (en) * | 1987-02-18 | 1989-08-15 | Merrill Engineering Laboratories, Inc. | Single contact point distance measuring for plane determination |
| JPH0275509U (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-08 | ||
| IT1238266B (it) * | 1990-03-06 | 1993-07-12 | Marposs Spa | Testa per il controllo di dimensioni lineari di pezzi. |
| DE4217641C2 (de) * | 1992-05-28 | 1997-07-17 | Wolfgang Madlener | Tastkopf zum dreidimensionalen Antasten von Werkstücken |
| FR2778738B1 (fr) * | 1998-05-14 | 2000-07-21 | Rech Etude Materiel Ind Remi | Dispositif de controle de positionnement et de centrage d'une piece |
| US6013997A (en) * | 1998-08-07 | 2000-01-11 | Tower Automotive, Inc. | Three dimensional tactile seam tracing device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5459963A (en) * | 1977-09-20 | 1979-05-15 | Johansson Ab C E | Device for measuring surface |
| JPS5535252A (en) * | 1978-09-04 | 1980-03-12 | Shin Nippon Koki Kk | Coordinate measuring instrument |
| JPS568502A (en) * | 1979-05-01 | 1981-01-28 | Renishaw Electrical Ltd | Probe for measuring instrument |
-
1982
- 1982-01-22 JP JP938082A patent/JPS58124902A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5459963A (en) * | 1977-09-20 | 1979-05-15 | Johansson Ab C E | Device for measuring surface |
| JPS5535252A (en) * | 1978-09-04 | 1980-03-12 | Shin Nippon Koki Kk | Coordinate measuring instrument |
| JPS568502A (en) * | 1979-05-01 | 1981-01-28 | Renishaw Electrical Ltd | Probe for measuring instrument |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58124902A (ja) | 1983-07-25 |
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