JPS6341001B2

JPS6341001B2 -

Info

Publication number: JPS6341001B2
Application number: JP18734081A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Ito; Yasuaki Sonobe; Osamu Toyama
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1981-11-21
Filing date: 1981-11-21
Publication date: 1988-08-15
Also published as: JPS5888604A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、工作機械の倣い検出装置などに用
いるトレーサヘツドに関するものである。

従来、前述のようなトレーサヘツドとして、ス
タイラスを可動体にこれらの軸線方向への移動可
能に弾性支持し、前記可動体をこれの軸線方向と
直交する平面内の互に直交する方向への移動可能
にヘツド本体に弾性支持したものが知られてい
る。また、このようなトレーサヘツドとして、可
動体の軸方向に延びかつ互に位相が90゜ずれた位
置に配設された各１対の相対向する平行ばね２組
で可動体をヘツド本体に支持する方式のものがあ
る。しかし、この方式では平行ばねが片側支持で
あり、スタイラスが平行ばねの自由端側に可動体
を介して支持されるため、応答感度を高めるため
に、平行ばねのばね力を弱くすると、スタイラス
がモデルなどの被検出物または被測定物に接触し
た時に、スタイラスの軸線に対して傾き、高精度
の形状検出ができないという問題がある。また、
従来、可動体の軸方向に延びる多数のリボン鋼を
円筒状に両端部支持で配設し、これに可動体を支
持する方式のものもある。しかし、この方式のも
のではリボン鋼が幅をもつているために、これら
のばねで２次元方向の移動を許容するには、リボ
ン鋼をねじつて組付ける必要があるなど、製作が
面倒となり、軸方向の長が長くトレーサヘツドが
大形化する。さらに、前述した従来のものは、両
者ともばねが片持支持され自由端の変位は円弧状
の軌跡を描くことになり、少なからず前記軸線方
向の誤差が伴つていた。

この発明は、スタイラスを軸方向への移動可能
に弾性支持した可動体を、同一平面内で互に交叉
する第１、第２連結体により、可動体と第１連結
体、第１連結体と第２連結体、第２連結体とヘツ
ド本体の間にそれぞれ十字ばねを介在させて、前
記ヘツド本体に軸方向の複数個所で弾性支持する
ことにより、前述した問題を解決して、軸線方向
変位を伴わない完全な平行移動ができるようにし
各変位成分を精度よく測定できるトレーサヘツド
を提供することを目的とするものである。

以下、この発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。

第１図、第２図において、１は横断面が正方形
の筒状の可動体であり、この可動体１はカバー２
内の中心に軸線方向を垂直方向（以下Ｚ方向とい
う）にして配設されている。可動体１の下端には
可動ヘツド３が固定され、可動ヘツド３はカバー
２の下方に延びている。可動ヘツド３内の中心に
はスタイラス４が可動体１と同軸線上に配設さ
れ、スタイラス４は上、下板ばね５，６によつて
可動ヘツド３にＺ方向への移動可能に弾性支持さ
れている。前記スタイラス４の下部は可動ヘツド
３の下方に延び、スタイラス４の下端には球状接
触部４ａが形成されている。差動トランスからな
るＺ方向変位検出器７のコア８がスタイラス４の
上、下板ばね５，６間に位置する部分に設けら
れ、前記コア８と対応する位置にコイル９が配置
され、コイル９は可動ヘツド３に固定されてい
る。前記可動ヘツド３内下部には吸振ダンパ１０
の筒体１０ａが固定され、この筒体１０ａの上、
下端にベローズ１０ｂ，１０ｃの一端が固定さ
れ、これらの他端がスタイラス４に固定され、筒
体１０ａおよびベローズ１０ｂ，１０ｃで囲まれ
た内部にはシリコーンオイルが封入され、スタイ
ラス４に設けた鍔４ｂがシリコーンオイル内に挿
入されている。前記カバー２内にはこれと一体に
ヘツド本体１１が固定され、ヘツド本体１１には
これの一部を構成する左、右支持ブロツク１２が
相対向して固定されている。前記可動体１の各角
部外面には、水平方向の第２図上下方向（以下Ｙ
方向という）に延びる４個の第１連結体１３が配
設され、第１連結体１３の外端と前記支持ブロツ
ク１２の両端部との間には水平方向の第２図左右
方向（以下Ｘ方向という）に延びる４個の第２連
結体１４が配設されている。第１、第２連結体１
３，１４は、金属などの剛体からなり、Ｚ方向に
可動体１より少し短い長さをもつている。可動体
１の角部外面と第１連結体１３の内端部とが十字
ばね１５を介して連結され、第１連結体１３の外
端部と第２連結体１４の一端部とが十分ばね１６
を介して連結され、さらに第２連結体１４の他端
部と支持ブロツク１２の両端とが十字ばね１７を
介して連結されて、それぞれ上下２個所で可動体
１が支持ブロツク１２にＸ、Ｙ方向への移動可能
に弾性支持されている。なお、前記十字ばね１
５，１６，１７は、Ｚ方向寸法が短い２枚のばね
片を互に直角をなすように配置して立体交差さ
せ、前述した各部材にばね片の両端部をビスで締
付け固定するものであり、すべての十字ばねのば
ね常数を互に等しくすることにより、Ｘ、Ｙ各方
向に相等しくかつ板ばね５，６によるＺ方向のば
ね常数とも等しいばね常数で可動体１を支持ブロ
ツク１２に弾性支持している。さらに、第１図、
第３図に示すように、可動体１の上端部の隣接す
る２辺に板ばね１８，１９の下端部が固定され、
これらの上端部にはＹ方向、Ｘ方向連結部材２
０，２１がそれぞれ固定されている。Ｙ方向、Ｘ
方向連結部材２０，２１は、Ｙ方向、Ｘ方向に延
びて、可動体１上方で互に接触しないように直角
に立体交差されている。Ｙ方向、Ｘ方向連結部材
２０，２１の一端は差動トランスからなるＹ方
向、Ｘ方向変位検出器２２，２３のコア２４，２
５の内端とそれぞれ固定され、これらのコア２
４，２５と対応する位置に配置されたコイル２
６，２７がヘツド本体１１に固定され、コア２
４，２５の他端がＺ方向に延びる板ばね２８，２
９でヘツド本体１１に連結支持されている。ま
た、Ｙ方向、Ｘ方向連結部材２０，２１の他端は
ダンパ軸３０，３１の内端と固定され、これらの
軸３０，３１はコア２４，２５の軸線延長方向に
延びる軸線をもち、ダンパ軸３０，３１の外端が
Ｚ方向に延びる板ばね３２，３３を介してヘツド
本体１１に連結支持されている。ヘツド本体１１
に吸振ダンパ１０と同様な吸振ダンパ３４，３５
の筒体３４ａ，３５ａが固定され、これらの筒体
３４ａ，３５ａの両端にベローズ３４ｂ，３４
ｃ，３５ｂ，３５ｃの一端が固定され、これらの
他端がダンパ軸３０，３１に固定され、吸振ダン
パ１０内に封入されたシリコーンオイル内にダン
パ軸３０，３１に設けた鍔３０ａ，３１ａがそれ
ぞれ挿入されている。

次に、以上のように構成されたトレーサヘツド
の動作について説明する。トレーサヘツドと被検
出物と相対移動により、スタイラス４の接触部４
ａが被検出物と接触し、スタイラス４がＺ方向に
上、下板ばね５，６のばね力に抗して移動する
と、Ｚ方向変位検出器７のコア８がコイル９に対
して変位するので、Ｚ方向変位検出器７によつて
Ｚ方向の変位が検出される。また、スタイラス４
にＹ方向の力が作用し、十字ばね１５，１６，１
７のばね力に抗して可動体１がＹ方向に移動する
と、板ばね１８、Ｙ方向連結部材２０を介してＹ
方向変位検出器２２のコア２４がコイル２６に対
して変位するので、Ｙ方向変位検出器２２によつ
てＹ方向の変位が検出される。さらに、、スタイ
ラス４にＸ方向の力が作用して可動体１がＸ方向
に移動すると、Ｙ方向の場合と同様な作動でＸ方
向変位検出器２３によつてＸ方向の変位が検出さ
れる。この場合のＸ方向の変位は同一平面内で互
いに直交して配置された第１、第２連結体及び十
字ばねによつて許容され、Ｚ軸方向の変位を伴わ
ないので従来装置のような測定誤差は生じない。
そして、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向変位検出器２３，２２，
７からの検出信号によつて被検出物Ｘ，Ｙ，Ｚ方
向の座標により、被検出物の形状を検出すること
ができる。また、被検出物を被測定物にした場合
には、その形状を測定できる。

このトレーサヘツドでは、スタイラス４にＸ方
向、Ｙ方向の少なくとも一方の力が働くと、スタ
イラス４をＺ方向に弾性支持した可動体１が、前
記したように、Ｘ方向、Ｙ方向に互に等しいばね
力の十字ばね１５，１６，１７と第１、第２連結
体１３，１４とにより、ヘツド本体１１の支持ブ
ロツク１２に、上下方向の２個所でかつ可動体１
の外周側で、弾性支持されているため、可動体１
およびスタイラス４がＺ方向に対して傾斜するこ
となく、これらの軸線を垂直に保持して、Ｘ方
向、Ｙ方向の少なくとも一方に水平面に沿つて平
行移動する。また、前記十字ばね１５，１６，１
７はＺ方向の長さ寸法が短く、ばね常数を小さい
ものにすることができるので、スタイラス４の接
触圧が小さくても、可動体１がＸ方向、Ｙ方向に
移動する。したがつて、このトレーサヘツドは、
高精度で応答性のよい、形状の検出、測定ができ
る。さらに、可動体１をこれの外周側でヘツド本
体１１に支持しているので、十字ばね１５，１
６，１７のＺ方向の長さ寸法が短いことと相まつ
て、高さの低い小形のトレーサヘツドを提供でき
る。

なお、この実施例で可動体１を角筒状にしたの
は重量軽減のためであり、可動体は角柱状のもの
でもよい。また、板ばね１８，１９および２８，
２９，３２，３３は連結部材２０，２１およびコ
ア２４，２５、ダンパ軸３０，３１を復帰される
ためのものである。

そして、前記実施例では、第１連結部材をＹ方
向、第２連結部材をＸ方向に延びるようにした
が、この発明は、第１連結部材をＸ方向、第２連
結部材をＹ方向に延びるようにしてもよく、第４
図に示すように、平面が形になるように第１、第
２連結部材を配設し、ヘツド本体の４つの支持ブ
ロツクに第２連結部材を弾性支持してもよい。
な、第４図において、第２図と同符号は対応する
部分を示す。さらに、この発明では、第１連結部
材、第２連結部材内ではＸ，Ｙ方向の寸法は相等
しいことが必要であるが、第１連結部材と第２連
結部材とは長さを異ならせてもよい。又、第１、
第２連結体の２リンク構成に加えて第３連結体を
加え３リンク構成にしても有効である。

以上説明したように、この発明のトレーサヘツ
ドは、スタイラスを可動体にＺ方向すなわちこれ
の軸線方向への移動可能に弾性支持し、前記可動
体のＺ方向と直交する平面で互に交叉する少なく
とも第１、第２連結体により、可動体と第１連結
体との間、第１、第２連結体の相互間、および第
２連結体とヘツド本体の間にそれぞれ十字ばねを
介在させて、前記ヘツド本体にそれぞれ移動可能
にＺ方向の複数個所で弾性支持すると共に、可動
体のＸ方向、Ｙ方向すなわち軸方向と直交する平
面で互に直交する各方向の前記十字ばねのばね常
数を互に等しく構成したので、スタイラスおよび
可動体が接触圧で軸線方向と傾斜することなく、
また、Ｚ軸方向の変位を全く伴わないで完全な水
平面に沿つた平行移動が達成され、高精度で応答
性のよいトレースを行うことができ、しかも軸方
向の長さが短く、小形のトレーサヘツドを提供で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、
第２図および第３図は第１図の−線および
−線に沿う断面図、第４図はこの発明の他の実
施例を示す第２図と対応する概略部分横断面図で
ある。１……可動体、４……スタイラス、５，６……
上、下板ばね、１１……ヘツド本体、１２……支
持ブロツク、１３，１４……第１、第２連結体、
１５，１６，１７……十字ばね。

Claims

【特許請求の範囲】

１スタイラスを可動体にこれらの軸線方向への
移動可能に弾性支持し、前記可動体を、この可動
体の軸方向と直交する平面で互に交叉する少くと
も第１、第２連結体により、可動体と第１連結体
の間、第１、第２連結体の相互間、および第２連
結体とヘツド本体の間にそれぞれ十字ばねを介在
させて、前記ヘツド本体にそれぞれ移動可能に軸
方向の複数個所で弾性支持すると共に、可動体の
軸方向と直交する平面で互に直交する各方向の前
記十字ばねのばね常数を互に等しく構成したこと
を特徴とするトレーサヘツド。