KR20050081575A - A touch probe apparatus - Google Patents

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KR20050081575A
KR20050081575A KR1020040009888A KR20040009888A KR20050081575A KR 20050081575 A KR20050081575 A KR 20050081575A KR 1020040009888 A KR1020040009888 A KR 1020040009888A KR 20040009888 A KR20040009888 A KR 20040009888A KR 20050081575 A KR20050081575 A KR 20050081575A
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KR
South Korea
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probe
disc
pressure
casing
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Application number
KR1020040009888A
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Inventor
이응석
노명환
박종진
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이응석
노명환
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Abstract

본 발명은 터치프루브장치에 관한 것이다. 본 발명은 외관을 구성하는 케이싱(20)과, 상기 케이싱(20)의 내부에서 외부로 소정 길이 연장되고 선단에 탐침자(32)가 구비되는 탐침봉(30)과, 상기 탐침봉(30)의 탐침자(32) 반대쪽에 일체로 동작되게 상기 케이싱(20)의 내부에 설치되는 가압원판(34)과, 상기 가압원판(34)의 일면에 안착되고 탐침자(32)에 가해지는 압력에 따라 가압원판(34)을 통해 전달되는 압력에 의해 탄성변형되는 탄성부재(40)와, 상기 탄성부재(40)에 상기 가압원판(34)의 반대쪽에 접촉되게 위치되어 상기 탄성부재(40)가 탄성변형되면서 전달하는 압력을 통해 감지신호를 발생하는 압전소자(50)를 포함하여 구성된다. 상기 탄성부재(40)는 적어도 상기 가압원판(34)의 원형단면과 대응되는 원형단면을 가지는 원판형상으로 탄성재질로 형성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면 측정 대상물의 정밀한 측정이 가능하게 되는 이점이 있다.The present invention relates to a touch probe device. The present invention provides a casing 20 constituting an appearance, a probe rod 30 extending a predetermined length from the inside of the casing 20 to the outside and having a probe 32 at a tip thereof, and a probe of the probe rod 30. Pressurized disk 34 installed inside the casing 20 to be integrally operated on the opposite side of the ruler 32, and pressurized according to the pressure applied to the probe 32 and seated on one surface of the pressurized disk 34 The elastic member 40 is elastically deformed by the pressure transmitted through the disk 34 and the elastic member 40 is positioned in contact with the opposite side of the pressing disk 34, the elastic member 40 is elastically deformed It is configured to include a piezoelectric element 50 for generating a detection signal through the pressure delivered. The elastic member 40 is formed of an elastic material in a disc shape having at least a circular cross section corresponding to the circular cross section of the pressing disc 34. According to this invention which has such a structure, there exists an advantage that the precise measurement of a measurement object is enabled.

Description

터치프루브장치{A touch probe apparatus}Touch probe apparatus {A touch probe apparatus}
본 발명은 터치프루브장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NC공작기계나 3차원 측정기에 설치되어 측정 대상물에 접촉됨에 의해 신호를 발생하여 측정 대상물의 형상을 측정할 수 있도록 하는 터치프루브장치에 관한 것이다.The present invention relates to a touch probe device, and more particularly, to a touch probe device which is installed in an NC machine tool or a three-dimensional measuring device to generate a signal by contacting a measurement object to measure the shape of the measurement object. .
도 1에는 종래 기술에 의한 3점식 터치프루브장치의 구성이 도시되어 있다. 이에 따르면, 터치프루브장치의 외관을 케이싱(1)이 형성한다. 상기 케이싱(1)은 원통형상으로 구성되는 것으로, 내부에 소정의 공동부(2)가 형성된다.Figure 1 shows the configuration of a three-point touch probe device according to the prior art. According to this, the casing 1 forms the appearance of the touch probe device. The casing 1 has a cylindrical shape, and a predetermined cavity 2 is formed therein.
상기 케이싱(1)의 일단부를 관통하여서는 상기 공동부(2)에서 외부로 탐침봉(3)이 소정 길이 돌출된다. 상기 탐침봉(3)의 선단에는 실제로 측정 대상물(M)(도 2a 참고)에 접촉되는 탐침자(5)가 구비된다.The penetrating rod 3 protrudes a predetermined length from the cavity 2 to the outside by penetrating one end of the casing 1. The tip of the probe rod 3 is provided with a probe 5 which actually comes into contact with the measurement object M (see FIG. 2A).
상기 공동부(2)에는 상기 탐침봉(3)의 단부와 연결되어 삼각판(7)이 구비된다. 상기 삼각판(7)은 상기 탐침봉(3)과 일체로 움직이는 것으로, 삼각형의 판형상이다. 상기 삼각판(7)의 꼭지점에 해당되는 부분에는 상기 케이싱(1)의 바닥면에 구비된 접점(8')(도 2a 참고)과 선택적으로 접촉되는 접점(8)이 구비된다. 따라서 상기 접점(8)은 상기 삼각판(7)에 3개가 구비된다. 상기 삼각판(7)은 상기 공동부(2)의 내부에서 상기 탐침봉(3)이 연직 하방향으로 세워져 있도록 스프링(9)에 의해 일면이 지지된다.The cavity 2 is connected to the end of the probe 3 is provided with a triangular plate (7). The triangular plate 7 moves integrally with the probe rod 3 and has a triangular plate shape. A portion corresponding to a vertex of the triangular plate 7 is provided with a contact 8 selectively contacting a contact 8 ′ (see FIG. 2A) provided on the bottom surface of the casing 1. Therefore, three contact points 8 are provided on the triangular plate 7. The triangular plate 7 is supported on one side by a spring 9 so that the probe rod 3 is erected vertically in the cavity 2.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 프로브장치는 도 2a에서와 같이, 방아쇠를 당기는 것과 같이 지렛대 원리를 이용하여 측정 대상물(M)에 상기 탐침자(5)가 접촉하면 탐침자(5)의 반경보정을 통하여 접촉된 위치를 알 수 있게 된다. 즉, 상기 스프링(9)에 의해 상기 삼각판(7)의 접점(8)과 케이싱(1)의 접점(8')이 전부 접촉하도록 되어 있다가, 상기 탐침자(5)가 측정 대상물(M)에 접촉함에 의해 탐침봉(3)이 움직이고, 상기 삼각판(7)이 탐침봉(3)과 일체로 움직여, 삼각판(7)과 케이싱(1)의 접점(8,8')이 선택적으로 오프된다.In the conventional probe device having such a configuration, as shown in FIG. 2A, when the probe 5 contacts the measurement object M by using a lever principle such as pulling a trigger, the radius of the probe 5 is adjusted. Through the contact position can be known. In other words, the spring 9 allows the contact 8 of the triangular plate 7 and the contact 8 'of the casing 1 to come into contact with each other. ), The probe rod 3 moves, and the tripod plate 7 moves integrally with the probe rod 3 so that the contacts 8 and 8 'of the tripod plate 7 and the casing 1 are selectively turned off. do.
이때, 각각의 접점(8,8')은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 직렬로 연결하여 하나의 전기적 회로가 되게 하였다. 따라서, 상기 탐침자(5)가 측정 대상물(M)에 접촉하여 탐침봉(3)이 움직이면, 전기회로가 개방되면서 해당되는 좌표를 저장할 수 있도록 신호가 발생된다.At this time, each of the contacts (8, 8 '), as shown in Figure 2b, was connected in series to form a single electrical circuit. Accordingly, when the probe 5 is in contact with the measurement object M and the probe rod 3 moves, a signal is generated to store the coordinates while the electric circuit is opened.
그러나 종래 기술에 의한 프루브장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the probe device according to the prior art has the following problems.
즉, 종래 기술은 3개의 접점(8,8')이 상기 삼각판(7)의 각 꼭지점에 해당되는 부분에만 있고, 상기 탐침봉(3)의 움직임에 따라 삼각판(7)이 움직이면서 상기 접점(8,8')이 선택적으로 단락되도로 구성되어 있어, 상기 탐침자(5)가 측정대상물(M)에 접촉하는 방향에 따라 신호발생 시간이 미세하게 차이가 나게 된다.That is, in the prior art, the three contacts 8 and 8 'are located only at portions corresponding to each vertex of the triangular plate 7, and the triangular plate 7 moves as the probe rod 3 moves. 8, 8 ') is configured to selectively short-circuit, so that the signal generation time is slightly different depending on the direction in which the probe 5 is in contact with the measurement object (M).
도 2c에는 종래 기술에 의한 프루브장치에서 신호발생이 지연됨에 따른 오차를 가지는 데이터의 예이다. 이것은 실린더의 외주면에 탐침자(5)를 360°무작위로 여러방향에서 접촉시키면서 접촉신호가 발생될 때까지의 시간을 표시한 것으로, 그래프에서 보이는 것처럼 360°의 3방향(P1, P2, P3)에서 뚜렷하게 지연오차가 발생함을 보여준다. 이러한, 지연오차는 프루브장치를 NC공작기계나 3차원 측정기에 사용할 때, 좌표 거리상의 오차로 나타나며, 이것은 NC공작기계나 3차원 측정기의 정밀도를 크게 떨어뜨리는 원인이 된다.Figure 2c is an example of the data having an error as the signal generation is delayed in the probe device according to the prior art. This indicates the time until the contact signal is generated while contacting the probe 5 to the outer circumferential surface of the cylinder in various directions at 360 ° and in three directions (P1, P2, P3) of 360 ° as shown in the graph. Shows a significant delay error at. This delay error appears as an error in coordinate distance when the probe device is used in an NC machine tool or a three-dimensional measuring machine, which causes a significant drop in the precision of the NC machine tool or the three-dimensional measuring machine.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구성이 간단하면서도 정밀도가 높은 터치프루브장치를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a touch probe device having a simple structure and high precision.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 외관을 구성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에서 외부로 소정 길이 연장되고 선단에 탐침자가 구비되는 탐침봉과, 상기 탐침봉의 탐침자 반대쪽에 반대쪽에 일체로 동작되게 상기 케이싱의 내부에 설치되는 가압원판과, 상기 가압원판의 일면에 안착되고 탐침자에 가해지는 압력에 따라 가압원판을 통해 전달되는 압력에 의해 탄성변형되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 상기 가압원판의 반대쪽에 접촉되게 위치되어 상기 탄성부재가 탄성변형되면서 전달하는 압력을 통해 감지신호를 발생하는 압전소자를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is a casing constituting the appearance, a probe rod extending a predetermined length from the inside of the casing to the outside and provided with a probe at the tip, the probe of the probe rod An elastic member which is elastically deformed by the pressure transmitted through the pressure disk in accordance with the pressure applied to the probe and the pressure plate is installed on the inside of the casing so as to operate integrally on the opposite side opposite to the ruler And a piezoelectric element positioned in contact with the opposite side of the pressing disc to the elastic member, the piezoelectric element generating a detection signal through a pressure transmitted while the elastic member is elastically deformed.
상기 탄성부재는 적어도 상기 가압원판의 원형단면과 대응되는 원형단면을 가지는 원판형상으로 탄성재질로 형성된다.The elastic member is formed of an elastic material in a disc shape having a circular cross section corresponding to at least a circular cross section of the pressing disc.
상기 탄성부재는 코일스프링으로 구성되는 제1탄성부재와, 상기 제1탄성부재와 상기 압전소자의 사이에 구비되고 탄성재질로 형성되는 원판상의 제2탄성부재이다.The elastic member is a first elastic member consisting of a coil spring and a disc-shaped second elastic member provided between the first elastic member and the piezoelectric element and formed of an elastic material.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 외관을 구성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에서 외부로 소정 길이 연장되고 선단에 탐침자가 구비되는 탐침봉과, 상기 탐침봉의 탐침자 반대쪽에 반대쪽에 일체로 동작되게 상기 케이싱의 내부에 설치되는 가압원판과, 적어도 상기 가압원판의 원형단면과 대응되는 원형단면을 가지는 원판형상으로 탄성재질로 구성되고 상기 가압원판의 일면에 안착되어 탐침자에 가해지는 압력에 따라 가압원판을 통해 전달되는 압력에 의해 탄성변형되는 탄성부재와, 상기 탄성부재의 외주면을 둘러 설치되어 탄성부재의 탄성변형을 측정하여 감지신호를 발생하는 스트레인게이지를 포함하여 구성된다.According to another feature of the invention, the present invention is a casing constituting the appearance, a probe rod extending a predetermined length from the inside of the casing to the outside and provided with a probe at the tip, and integrally operated on the opposite side opposite the probe of the probe rod The pressure disc is installed in the casing, and has a disc shape having at least a circular cross section corresponding to the circular cross section of the pressure disc. The disc is composed of an elastic material and is mounted on one surface of the pressure disc to be applied to the probe. It comprises an elastic member elastically deformed by the pressure transmitted through the pressure disk, and a strain gauge is installed around the outer peripheral surface of the elastic member to measure the elastic deformation of the elastic member to generate a detection signal.
상기 탐침봉과 가압원판은 직교하게 구성되고, 상기 케이싱의 내부에는 상기 가압원판과 탄성부재 등이 안착되는 원통형의 안착공간이 지지대의 내부에 형성된다.The probe rod and the pressure disc is orthogonal to each other, and a cylindrical seating space in which the pressure disc and the elastic member is mounted is formed in the support.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 터치프루브장치에 의하면 측정 대상물을 보다 정확하게 측정할 수 있게 되는 이점이 있다.According to the touch probe device according to the present invention having such a configuration, there is an advantage that a measurement object can be measured more accurately.
이하, 본 발명에 의한 터치프루브장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a touch probe device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명에 의한 터치프루브장치의 바람직한 실시예가 개략 단면도로 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명 실시예의 요부 구성이 분해사시도로 도시되어 있다.3 shows a preferred embodiment of the touch probe device according to the invention in a schematic cross-sectional view, and FIG. 4 shows an exploded perspective view of the main components of the embodiment of the invention.
이에 따르면, 터치프루브장치의 외관을 케이싱(20)이 형성한다. 상기 케이싱(20)의 내부에는 터치프루브장치를 구성하는 각종 부품이 설치된다. 상기 케이싱(20)의 하단에는 그 내외부를 연통시키는 통공(22)이 형성된다.According to this, the casing 20 forms the appearance of the touch probe device. Inside the casing 20, various components constituting the touch probe device are installed. The lower end of the casing 20 is formed with a through hole 22 to communicate the inside and outside.
상기 케이싱(20)의 내부에는 고정대(24)가 구비된다. 상기 고정대(24)는 그 내부에 원통형의 안착공간(26)을 구비한다. 상기 안착공간(26)에는 아래에서 설명될 각종 부품들이 위치된다. 상기 고정대(24)는 상기 케이싱(20)의 내부에 일체로 형성되거나 별개로 형성되고 고정될 수 있으며, 상기 안착공간(26)은 고정대(24)의 일부를 구성하는 커버 등에 의해 개폐될 수 있다. 하지만, 이 부분은 본 발명의 요지가 아니므로 개략적으로 도시하였다.A fixing stand 24 is provided inside the casing 20. The holder 24 has a cylindrical seating space 26 therein. In the seating space 26, various components to be described below are located. The holder 24 may be integrally formed or separately formed and fixed inside the casing 20, and the seating space 26 may be opened and closed by a cover constituting a part of the holder 24. . However, this part is not shown in the outline of the present invention.
상기 케이싱(20)의 내부에서 상기 통공(22)을 통해 외부로 연장되게 탐침봉(30)이 구비된다. 상기 탐침봉(30)의 직경과 통공(22)의 내경을 비교하면, 상기 통공(22)의 내경이 상대적으로 크게 형성되어야 한다. 이는 상기 탐침봉(30)이 어느 정도의 각도로 기울어지도록 동작가능하게 하기 위함이다.The probe rod 30 is provided to extend outwardly through the through hole 22 in the casing 20. Comparing the diameter of the probe rod 30 and the inner diameter of the through hole 22, the inner diameter of the through hole 22 should be formed relatively large. This is to enable the probe rod 30 to be inclined at an angle.
상기 탐침봉(30)중 케이싱(20)의 외부로 돌출된 부분의 선단에는 탐침자(32)가 구비된다. 상기 탐침자(32)는 측정대상물의 표면에 실제로 닿는 부분이다. 상기 탐침봉(30)중 상기 탐침자(32)의 반대쪽, 즉 상기 안착공간(26)에 위치되는 부분에는 가압원판(34)이 구비된다. 상기 가압원판(34)은 상기 탐침봉(30)과 일체로 동작되는 것으로, 별개로 제작되어 결합되거나 일체로 제작될 수 있다. 상기 가압원판(34)과 탐침봉(30)은 서로 직교하게 연결된다. 상기 가압원판(34)은 소정의 두께와 원형단면을 가지는 원판형상이다.A probe 32 is provided at a tip of the probe rod 30 protruding to the outside of the casing 20. The probe 32 is a part which actually touches the surface of the measurement object. A pressure disc 34 is provided at a portion of the probe rod 30 opposite to the probe 32, that is, in the seating space 26. The pressure disk 34 is to be operated integrally with the probe rod 30, can be manufactured separately, combined or integrally produced. The pressure disc 34 and the probe rod 30 are connected orthogonal to each other. The pressing disc 34 is a disc shape having a predetermined thickness and a circular cross section.
상기 고정대(24)의 안착공간(26)에 안착되게 탄성부재(40)가 구비된다. 상기 탄성부재(40)는 예를 들면 고무와 같은 탄성을 가지는 재질로 만들어지는 것으로, 대략 원판형상이다.An elastic member 40 is provided to be seated in the seating space 26 of the holder 24. The elastic member 40 is made of a material having elasticity such as rubber, for example, and has a substantially disc shape.
상기 탄성부재(40)의 원형단면의 단면적은 상기 가압원판(34)과 동일하게 형성되는 것이 바람직하고, 어느 일측이 직경이 약간 더 크게 형성될 수도 있다. 상기 탄성부재(40)는 상기 가압원판(34)에 의해 탄성변형되면서 충격을 흡수하여, 가압원판(34)과 탐침봉(30)이 동작과정에서 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.The cross-sectional area of the circular cross section of the elastic member 40 is preferably formed in the same manner as the pressing disk 34, either side may be formed slightly larger in diameter. The elastic member 40 absorbs shock while being elastically deformed by the pressure disk 34, thereby preventing the pressure disk 34 and the probe rod 30 from being damaged during operation.
상기 안착공간(26)의 내부에는 상기 탄성부재(40)의 상면, 즉 상기 가압원판(34)이 구비되는 반대쪽 면에 압전소자(50)가 구비된다. 상기 압전소자(50)는 가해지는 압력을 전압값으로 표시하는 것으로, 상기 가압원판(34)을 통해 가해지는 압력의 위치와 세기에 따라 감지신호를 발생한다.The piezoelectric element 50 is provided on the upper surface of the elastic member 40, that is, on the opposite side where the pressing disc 34 is provided. The piezoelectric element 50 displays the pressure applied as a voltage value, and generates a detection signal according to the position and intensity of the pressure applied through the pressure disc 34.
상기 케이싱(20)의 내부에는 상기 압전소자(50)에서 감지된 감지신호를 증폭하는 앰프(60)가 구비된다. 상기 앰프(60)는 압전소자(50)에서 감지된 감지신호를 증폭하여 외부로 전달하는 것으로, 압전소자(50)의 특성에 맞는 것을 사용하는 것이 바람직하다.An amplifier 60 is provided inside the casing 20 to amplify the detection signal detected by the piezoelectric element 50. The amplifier 60 amplifies a sensed signal sensed by the piezoelectric element 50 and transmits the detected signal to the outside, and it is preferable to use one suitable for the characteristics of the piezoelectric element 50.
다음으로, 도 5 및 도 6에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는 상기 실시예와 대응되는 구성을 100단위의 도면부호를 부여하여 표시하였다. 설명의 편의를 위해 본 실시예에서는 상기 실시예와 다른 구성만을 설명한다.Next, another embodiment of the present invention is shown in FIGS. 5 and 6. In the present embodiment, the configuration corresponding to the above embodiment is indicated with the reference numeral of 100 units. For convenience of description, this embodiment describes only the configuration different from the above embodiment.
본 실시예에서는 상기 실시예의 탄성부재(40)대신에 제1 및 제2 탄성부재(140,142)로 사용한다. 상기 제1 탄성부재(140)는 일단부가 상기 가압원판(134)에 접촉되는 것으로, 코일스프링이 사용된다. 상기 제1 탄성부재(140)는 그 직경이 상기 가압원판(134)의 직경과 대응되게 형성되는 것이다.In this embodiment, the first and second elastic members 140 and 142 are used instead of the elastic member 40 of the embodiment. One end of the first elastic member 140 is in contact with the pressure disk 134, a coil spring is used. The first elastic member 140 is formed so that its diameter corresponds to the diameter of the pressure disk 134.
물론, 상기 코일스프링을 제1탄성부재(140)로 사용하는 경우에 코일스프링을 다수개 사용할 수도 있다. 즉, 코일스프링인 제1탄성부재(140) 다수개를 일정 간격으로 배열하는 것이다. 예를 들면 상기 가압원판(134)의 가장자리에 원형으로 배치되도록 할 수도 있다.Of course, when the coil spring is used as the first elastic member 140, a plurality of coil springs may be used. That is, a plurality of first elastic members 140 which are coil springs are arranged at regular intervals. For example, it may be arranged to be circular in the edge of the pressure disk 134.
상기 제2탄성부재(142)는 상기 실시예에서와 같이 탄성재질로 만들어진 원판을 사용한다. 제2 탄성부재(142)인 원판의 두께는 상기 실시예보다 상대적으로 얇게 하는 것이 바람직하다. 상기 제2 탄성부재(142)는 그 하면이 상기 제1탄성부재(140)의 상단에 안착된다.The second elastic member 142 uses a disc made of an elastic material as in the embodiment. It is preferable that the thickness of the disc, which is the second elastic member 142, is relatively thinner than the above embodiment. The bottom surface of the second elastic member 142 is seated on the upper end of the first elastic member 140.
그리고, 본 실시예에서는 상기 제2 탄성부재(142) 상에 압전소자(150)가 설치된다. 상기 압전소자(150)는 상기 제2 탄성부재(142)가 탄성변형되면서 전달하는 압력을 통해 감지신호를 감지하게 된다.In this embodiment, the piezoelectric element 150 is installed on the second elastic member 142. The piezoelectric element 150 detects a detection signal through a pressure transmitted while the second elastic member 142 is elastically deformed.
다음으로, 도 7 및 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서도 도 3에 도시된 실시예와 대응되는 구성을 200단위의 도면부호를 부여하여 표시하였다. 설명의 편의를 위해 본 실시예에서도 상기 실시예와 다른 구성만을 설명한다.Next, another embodiment of the present invention is shown in FIGS. 7 and 8. Also in this embodiment, a configuration corresponding to the embodiment shown in FIG. 3 is denoted by a reference numeral of 200 units. For convenience of description, only the configuration different from the above embodiment is described in the present embodiment.
본 실시예에서는 가압원판(234)상에 안착되게 탄성부재(240)가 케이스(220) 내부의 고정대(224)에 형성된 안착공간(226)에 구비된다. 상기 탄성부재(240)는 고무와 같이 탄성을 가지는 재질로 원판 형상으로 구성된다. 상기 탄성부재(240)는 상대적으로 두께가 두겁게 형성된다.In this embodiment, the elastic member 240 is provided in the seating space 226 formed on the fixing table 224 inside the case 220 to be seated on the pressure disk 234. The elastic member 240 is made of a disk-like material having elasticity, such as rubber. The elastic member 240 is formed relatively thick.
상기 탄성부재(240)의 외주면을 둘러서는 스트레인게이지(250)가 부착된다. 상기 스트레인게이지(250)는 상기 탄성부재(240)의 외주면을 둘러 부착되어 상기 탄성부재(240)가 탄성변형되는 정도를 전기적인 신호로 검출하게 된다. 상기 스트레인게이지(250)에 의해 검출되는 감지신호는 앰프(260)에서 증폭된다. 상기 앰프(260)는 스트레인게이지(250)의 특성에 맞는 것으로 사용하여야 한다.A strain gauge 250 surrounding the outer circumferential surface of the elastic member 240 is attached. The strain gauge 250 is attached around the outer circumferential surface of the elastic member 240 to detect the degree of elastic deformation of the elastic member 240 as an electrical signal. The detection signal detected by the strain gauge 250 is amplified by the amplifier 260. The amplifier 260 should be used according to the characteristics of the strain gauge 250.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 터치프루브장치의 작용을 설명한다. 여기서 본 발명의 작용은 도 3에 도시된 실시예를 참고하여 설명한다.Hereinafter will be described the operation of the touch probe device according to the present invention having the configuration as described above. Herein, the operation of the present invention will be described with reference to the embodiment shown in FIG. 3.
본 발명 실시예의 터치프루브장치는 NC공작기계나 3차원 측정기에 장착되어 측정 대상물의 형상을 측정하게 된다. 즉, 터치프루브장치는 NC공작기계나 3차원 측정기에 장착된 상태에서 측정기의 구동에 의해 이동하면서 상기 탐침자(32)가 측정 대상물에 접촉한다. 탐침자(32)가 측정 대상물에 접촉하는 순간에 상기 탐침자(32)에 전달되는 반작용력에 의해 상기 탐침봉(30)이 움직인다. 상기 탐침봉(30)이 움직이면 상기 가압원판(34)도 움직이면서, 상기 탄성부재(40)에 압력을 가해 탄성변형을 발생시킨다.The touch probe device of the embodiment of the present invention is mounted on an NC machine tool or a three-dimensional measuring instrument to measure the shape of a measurement object. That is, while the touch probe device is mounted on an NC machine tool or a three-dimensional measuring instrument, the probe 32 contacts the measurement object while being moved by the driving of the measuring instrument. The probe rod 30 is moved by the reaction force transmitted to the probe 32 at the moment when the probe 32 contacts the measurement object. As the probe rod 30 moves, the pressure disc 34 also moves, applying pressure to the elastic member 40 to generate elastic deformation.
이때, 상기 탐침자(32)가 측정 대상물에 접촉하는 각도 등 여러가지 조건에 따라, 상기 탐침봉(30)에 작용하는 반작용력의 방향과 크기 등이 달라질 수 있다. 그리고 상기 탐침봉(30)이 움직이는 각도 등에 따라 상기 가압원판(34)이 탄성부재(40)에 가하는 압력의 세기 및 압력이 가해지는 위치등이 달라진다.In this case, the direction and magnitude of the reaction force acting on the probe rod 30 may vary according to various conditions such as the angle at which the probe 32 contacts the measurement object. In addition, the strength of the pressure applied to the elastic member 40 and the position to which the pressure is applied vary according to the angle of the probe rod 30 moving.
예를 들면 탐침자(32)에 가해지는 반작용력의 방향에 따라서는, 상기 가압원판(34) 전체가 상기 탄성부재(40)의 하면에 밀착되거나, 어떤 위치에서는 가압원판(34)과 탄성부재(40)의 사이가 분리될 수도 있다.For example, depending on the direction of the reaction force exerted on the probe 32, the entire pressing disk 34 is in close contact with the lower surface of the elastic member 40, or in some positions the pressing disk 34 and the elastic member The spaces between the 40 may be separated.
상기와 같이 가압원판(34)에 의해 탄성부재(40)에 가해지는 압력의 세기와 위치에 따라서 상기 압전소자(50)는 다른 값의 감지신호를 발생한다. 상기 압번소자(50)에서 발생되는 감지신호는 앰프(60)에서 증폭되어 전달된다. 상기 앰프(60)에서 증폭된 감지신호는 NC공작기계나 3차원 측정기의 제어부로 전달된다.As described above, the piezoelectric element 50 generates a detection signal having a different value according to the strength and position of the pressure applied to the elastic member 40 by the pressure disc 34. The detection signal generated by the piezoelectric element 50 is amplified and transmitted by the amplifier 60. The sensed signal amplified by the amplifier 60 is transmitted to the control unit of the NC machine tool or three-dimensional measuring instrument.
특히, 본 발명에서는 상기 가압원판(34)의 정중앙에 탐침봉(30)이 직교하게 연결되고, 상기 가압원판(34)이 원판상으로 형성되어 상기 탐침봉(30)이 어떤 방향으로 경사지게 되더라도 시간 지연 등의 오차없이 감지신호를 검출할 수 있게 된다.In particular, in the present invention, the probe rod 30 is orthogonally connected to the center of the pressing disc 34, and the pressing disc 34 is formed in a disc shape so that the probe rod 30 may be inclined in any direction. The detection signal can be detected without any error.
한편, 본 발명의 터치프루브장치는 NC공작기계나 3차원 측정기에 장착되어 이동하다가 측정 대상물에 탐침자(32)가 접촉하는 순간에 멈추게 된다. 하지만, 실제로 동작시에는 터치프루브장치의 탐침자(32)가 일단 측정 대상물에 접촉된 것이 감지된 후에야 터치프루브장치의 이동이 멈춘다. 따라서, 탐침자(32)가 측정 대상물에 접촉된 후에도 짧은 시간이지만 탐침자(32)가 측정대상물에 접촉된 상태로 터치프루브장치가 이동하므로, 그 시간 동안의 이동에 의해 상기 탐침봉(30)에는 충격이 가해질 수 있다.On the other hand, the touch probe device of the present invention is mounted on the NC machine tool or three-dimensional measuring machine is moved at the moment when the probe 32 contacts the measurement object. However, in actual operation, the movement of the touch probe device stops only after the probe 32 of the touch probe device is detected to be in contact with the measurement object. Therefore, since the touch probe device is moved even after the probe 32 is in contact with the measurement object but the probe 32 is in contact with the measurement object, the probe rod 30 is moved by the movement during the time. Shock may be applied.
하지만, 본 발명에서는 상기 탄성부재(40)가 이때의 충격을 흡수하는 역할을 한다. 이와 같이 동작됨에 의해 상기 탐침봉(30)에 가해지는 충격이 흡수되어 탐침봉(30)이나 가압원판(34)등이 파손되는 것을 방지하는 것이다.However, in the present invention, the elastic member 40 serves to absorb the shock at this time. By operating as described above, the shock applied to the probe rod 30 is absorbed to prevent the probe rod 30 or the pressurized disc 34 from being damaged.
참고로 도 9에는 상기 탄성부재(40)의 강성계수(E)에 따른 감지신호의 출력시간 변화를 도시하고 있다. 여기서 알 수 있듯이, 강성계수가 상대적으로 큰 경우(탄성부재(40)가 상대적으로 딱딱한 경우) 일수록 감지신호 출력시간(T)이 짧게 된다. 본 발명에서는 상기 감지신호 출력기준에 대응되는 감지신호 출력시간에 출력된 전기적인 값을 감지신호로 한다.For reference, FIG. 9 illustrates a change in output time of the detection signal according to the stiffness coefficient E of the elastic member 40. As can be seen, the detection signal output time (T) becomes shorter when the stiffness coefficient is relatively large (elastic member 40 is relatively hard). In the present invention, an electrical value output at a detection signal output time corresponding to the detection signal output reference is regarded as a detection signal.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 터치프루브장치에서는 탐침봉에 직교하게 연결되는 가압원판이 원판상으로 형성되고, 상기 가압원판이 탐침봉의 움직임과 함께 움직이면서 탄성부재를 탄성변형시키고, 탄성부재를 통해 전달되는 압력이나 탄성부재의 변형을 압전소자나 스트레인게이지가 측정하도록 구성된다.In the touch probe device according to the present invention as described in detail above, a pressurized disc connected to the probe rod orthogonally is formed in a disc shape, and the pressurized disc moves along with the movement of the probe rod to elastically deform the elastic member and is transmitted through the elastic member. The piezoelectric element or strain gauge is configured to measure the pressure or deformation of the elastic member.
이와 같은 구성에서 상기 가압원판이 원판상으로 구성되어 어떤 방향으로 탐침봉이 경사지게 되더라도 측정 대상물의 형상을 정확한 감지할 수 있게 되고, 특히 어떤 특정한 위치에 단속적으로 구비되지 않고, 전체적으로 신호감지가 가능한 압전소자나 스트레인게이지를 사용하므로 상대적으로 정밀한 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.In such a configuration, the pressurized disc is formed in a disc shape, so that the shape of the measurement object can be accurately detected even when the probe rod is inclined in any direction. The use of strain gauges has the effect of enabling relatively precise measurements.
도 1은 종래 기술에 의한 터치프루브장치의 구성을 보인 부분절결사시도.1 is a partial cutaway perspective view showing the configuration of a touch probe device according to the prior art.
도 2a는 종래 기술에 의한 터치프루브장치의 신호발생원리를 보인 동작상태도.Figure 2a is an operating state showing the signal generation principle of the touch probe device according to the prior art.
도 2b는 종래 기술에 의한 터치프루브장치의 신호발생을 설명하기 위한 회로도.Figure 2b is a circuit diagram for explaining the signal generation of the touch probe device according to the prior art.
도 2c는 종래 기술에 의한 터치프루브장치의 방향성 오차 데이터를 보인 그래프.Figure 2c is a graph showing the directional error data of the touch probe device according to the prior art.
도 3은 본 발명에 의한 터치프루브장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 개략단면도.Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a preferred embodiment of a touch probe device according to the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.4 is an exploded perspective view showing the main configuration of the embodiment shown in FIG.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 보인 개략단면도.Figure 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.6 is an exploded perspective view showing the main configuration of the embodiment shown in FIG.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 구성을 보인 개략단면도.Figure 7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of another embodiment of the present invention.
도 8은 도 7에 도시된 실시예의 요부 구성을 보인 분해사시도.8 is an exploded perspective view showing the main configuration of the embodiment shown in FIG.
도 9는 본 발명 실시예에서 탄성부재의 강성계수에 따른 감지신호의 출력시간 변화를 보인 그래프.9 is a graph showing a change in the output time of the detection signal according to the stiffness coefficient of the elastic member in the embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
20: 케이싱 22: 통공20: casing 22: through-hole
24: 고정대 26: 안착공간24: holder 26: seating space
30: 탐침봉 32: 탐침자30: probe rod 32: probe
34: 가압원판 40: 탄성부재34: pressure plate 40: elastic member
50: 압전소자 60: 앰프50: piezoelectric element 60: amplifier
120: 케이싱 122: 통공120: casing 122: through-hole
124: 고정대 126: 안착공간124: holder 126: seating space
130: 탐침봉 132: 탐침자130: probe rod 132: probe
134: 가압원판 140: 제1탄성부재134: pressure disk 140: the first elastic member
142: 제2탄성부재 150: 압전소자142: second elastic member 150: piezoelectric element
220: 케이싱 222: 통공220: casing 222: through-hole
224: 고정대 226: 안착공간224: holder 226: seating space
230: 탐침봉 232: 탐침자230: probe rod 232: probe
234: 가압원판 240: 탄성부재234: pressure plate 240: elastic member
250: 스트레인게이지 260: 앰프250: strain gauge 260: amplifier

Claims (6)

  1. 외관을 구성하는 케이싱과,Casing constituting the appearance,
    상기 케이싱의 내부에서 외부로 소정 길이 연장되고 선단에 탐침자가 구비되는 탐침봉과,A probe rod extending a predetermined length from the inside of the casing to the outside and having a probe at a tip;
    상기 탐침봉의 탐침자 반대쪽에 반대쪽에 일체로 동작되게 상기 케이싱의 내부에 설치되는 가압원판과,A pressurized disc installed inside the casing so as to be integrally operated on the opposite side of the probe rod opposite to the probe;
    상기 가압원판의 일면에 안착되고 탐침자에 가해지는 압력에 따라 가압원판을 통해 전달되는 압력에 의해 탄성변형되는 탄성부재와,An elastic member seated on one surface of the pressure disk and elastically deformed by a pressure transmitted through the pressure disk according to a pressure applied to the probe;
    상기 탄성부재에 상기 가압원판의 반대쪽에 접촉되게 위치되어 상기 탄성부재가 탄성변형되면서 전달하는 압력을 통해 감지신호를 발생하는 압전소자를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 접촉프루브장치.And a piezoelectric element positioned on the elastic member to be in contact with the opposite side of the pressure disc, the piezoelectric element generating a detection signal through the pressure transmitted while the elastic member is elastically deformed.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는 적어도 상기 가압원판의 원형단면과 대응되는 원형단면을 가지는 원판형상으로 탄성재질로 형성됨을 특징으로 하는 접촉프루브장치.The contact probe device according to claim 1, wherein the elastic member is formed of an elastic material in a disc shape having a circular cross section corresponding to at least a circular cross section of the pressing disc.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성부재는 코일스프링으로 구성되는 제1탄성부재와, 상기 제1탄성부재와 상기 압전소자의 사이에 구비되고 탄성재질로 형성되는 원판상의 제2탄성부재임을 특징으로 하는 접촉프루브장치.The method of claim 1, wherein the elastic member is characterized in that the first elastic member consisting of a coil spring, and the disc-shaped second elastic member provided between the first elastic member and the piezoelectric element formed of an elastic material Contact Probe Device.
  4. 외관을 구성하는 케이싱과,Casing constituting the appearance,
    상기 케이싱의 내부에서 외부로 소정 길이 연장되고 선단에 탐침자가 구비되는 탐침봉과,A probe rod extending a predetermined length from the inside of the casing to the outside and having a probe at a tip;
    상기 탐침봉의 탐침자 반대쪽에 반대쪽에 일체로 동작되게 상기 케이싱의 내부에 설치되는 가압원판과,A pressurized disc installed inside the casing so as to be integrally operated on the opposite side of the probe rod opposite to the probe;
    적어도 상기 가압원판의 원형단면과 대응되는 원형단면을 가지는 원판형상으로 탄성재질로 구성되고 상기 가압원판의 일면에 안착되어 탐침자에 가해지는 압력에 따라 가압원판을 통해 전달되는 압력에 의해 탄성변형되는 탄성부재와,At least a circular cross-section having a circular cross section corresponding to the circular cross section of the pressing disc is composed of an elastic material and is elastically deformed by a pressure transmitted through the pressing disc according to the pressure applied to the probe seated on one side of the pressing disc. Elastic member,
    상기 탄성부재의 외주면을 둘러 설치되어 탄성부재의 탄성변형을 측정하여 감지신호를 발생하는 스트레인게이지를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 접촉프루브장치.And a strain gage installed around the outer circumferential surface of the elastic member to measure an elastic deformation of the elastic member to generate a detection signal.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 탐침봉과 가압원판은 직교하게 구성됨을 특징으로 하는 접촉프루브장치.The contact probe device according to any one of claims 1 to 4, wherein the probe rod and the pressure disc are orthogonal to each other.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 케이싱의 내부에는 상기 가압원판과 탄성부재 등이 안착되는 원통형의 안착공간이 지지대의 내부에 형성됨을 특징으로 하는 접촉프루브장치.6. The contact probe device according to claim 5, wherein a cylindrical seating space in which the pressing disc and an elastic member is mounted is formed in the support.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160038045A (en) * 2013-08-01 2016-04-06 마포스 쏘시에타 페르 아지오니 Touch probe and relative circuits and methods for signal processing

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