RU2293945C2 - Чувствительное к смещению устройство - Google Patents

Чувствительное к смещению устройство Download PDF

Info

Publication number
RU2293945C2
RU2293945C2 RU2002129578/28A RU2002129578A RU2293945C2 RU 2293945 C2 RU2293945 C2 RU 2293945C2 RU 2002129578/28 A RU2002129578/28 A RU 2002129578/28A RU 2002129578 A RU2002129578 A RU 2002129578A RU 2293945 C2 RU2293945 C2 RU 2293945C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
needle holder
freedom
needle
sensitive device
bias
Prior art date
Application number
RU2002129578/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002129578A (ru
Inventor
Дэвид Кеннет ТОМАС (GB)
Дэвид Кеннет ТОМАС
Эндрю ЛОАЧ (GB)
Эндрю ЛОАЧ
Грэм Ричард ФЕРГЮСОН (GB)
Грэм Ричард ФЕРГЮСОН
Original Assignee
РЕНИШОУ ПиэЛСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by РЕНИШОУ ПиэЛСи filed Critical РЕНИШОУ ПиэЛСи
Publication of RU2002129578A publication Critical patent/RU2002129578A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2293945C2 publication Critical patent/RU2293945C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/004Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points
    • G01B7/008Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring coordinates of points using coordinate measuring machines
    • G01B7/012Contact-making feeler heads therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/24Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
    • G01D5/241Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
    • G01D5/2412Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
    • G01D5/2415Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству емкостного типа, которое чувствительно к смещению. Чувствительное к смещению устройство, содержащее: корпус (10; 110); иглодержатель (16; 116) для удерживании иглы, вступающей в контакт с заготовкой; подвесную систему для упругой установки иглодержателя на корпус (12; 112; 114) и позволяющую одну поступательную степень свободы иглодержателя относительно корпуса и две поворотные степени свободы иглодержателя относительно корпуса, и датчик (60; 160) для определения смещения между корпусом и иглодержателем. Датчик имеет первый емкостной элемент (62, 66; 166), установленный на корпусе, и второй емкостной элемент (64; 164), установленный на иглодержателе, с возможностью совместной работы с первым емкостным элементом и с возможностью перемещения относительно первого емкостного элемента. Подвесная система имеет упругий элемент или элементы, чтобы позволить указанную поступательную степень свободы, и дополнительный упругий элемент или элементы, чтобы позволить указанные поворотные степени свободы. Причем датчик (60, 160) для определения смещения между корпусом и иглодержателем, имеющий первый чувствительный элемент (62, 66; 166), соединенный с корпусом, и второй чувствительный элемент (64; 164), соединенный с иглодержателем, причем первый и второй чувствительные элементы могут работать совместно, относительно перемещаться и находиться в виде по меньшей мере двух по существу коаксиальных трубок. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству емкостного типа, которое чувствительно к смещению.
В настоящее время известно много устройств, в которых для измерения смещения используют изменение емкостного сопротивления конструкции при смещении в элементах этой конструкции. Одно такое устройство описано в патенте США №5006952. В этом патенте описан джойстик, который имеет разнесенные плоские емкостные пластинки, и электрическую схему для измерения изменения емкостного сопротивления этих пластин при наличии их относительного смещения. Такое пластинчатое устройство состоит из одного круглого диска, расположенного между двумя другими, причем все разделены воздушным зазором. Движение джойстика вызывает также движение среднего диска. Однако движение среднего диска ограничено шириной воздушного зазора. Наклоны среднего диска из стороны в сторону вокруг своей оси вызывают небольшое изменение детектируемого емкостного сопротивления, в то время как движение среднего диска в направлении своей оси вызывает относительно большое изменение емкостного сопротивления. Такое заметное различие в реакции на различные направления движения создает проблемы, поскольку джойстик будет реагировать с различными изменениями в емкостном сопротивлении, если джойстик толкать в разных направлениях.
Цилиндрические устройства емкостного типа, предназначенные для измерения смещения, были, например, описаны в европейском патенте №0831300, в патенте США №4961055 и в патенте США №3928796. В каждом из этих патентов, относящихся к предшествующему уровню техники, описаны устройства, предназначенные для работы таким образом, чтобы соответствующие цилиндрические детали двигались аксиально без изменения размера диэлектрика между этими деталями.
Настоящее изобретение, соответствующее первому аспекту, раскрывает чувствительное к смещению устройство, содержащее первую рабочую деталь и вторую рабочую деталь, установленную с возможностью смещения и имеющую, по меньшей мере, три степени свободы относительно первой рабочей детали, и содержащее датчик смещения емкостного типа, имеющий, по меньшей мере, два емкостных элемента, отстоящие друг от друга, причем один из этих емкостных элементов соединен с первой рабочей деталью, а второй из емкостных элементов соединен со второй рабочей деталью, так что оба элемента поддаются смещению относительно друг друга, имея указанные, по меньшей мере, три степени свободы и, таким образом, изменяя свое емкостное сопротивление, при этом согласно настоящему изобретению элементы выполнены в виде, по меньшей мере, двух по существу коаксиальных трубок, одна из которых расположена в другой трубке.
Трубки предпочтительно представляют собой два, в общем, концентрических цилиндра. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения используют три трубки: центральную трубку и две дополнительные трубки, причем одна дополнительная трубка расположена внутри центральной трубки, а другая дополнительная трубка расположена снаружи центральной трубки.
Настоящее изобретение относится также к приспособлению, содержащему пружины, которое формирует систему, чувствительную к смещению измерительного устройства, например измерительного щупа.
Такое приспособление в щупе известно, например, из международной публикации №WO 00/60307, в которой описан измерительный щуп, имеющий иглодержатель, смонтированный для совершения поворота и осевого перемещения на паре плоских пружин, разделенных в аксиальном направлении и которые проходят между иглодержателем и корпусом щупа. Иглодержатель поворачивается вокруг точки на оси щупа, который позиционируется где-либо между плоскостями двух пружин в зависимости от относительной жесткости этих двух пружин. В этой публикации дополнительно предлагается, что может быть добавлена третья пружина, которая также проходит между иглодержателем и корпусом в плоскости через точку поворота иглодержателя.
Таким образом, в соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение обеспечивает получение подвесной системы для чувствительного к перемещению устройства, в которой иглодержатель подвешен в корпусе посредством альтернативного приспособления, содержащего пружины.
В предпочтительном варианте осуществления, соответствующем настоящему изобретению, эти пружины являются плоскими пружинами.
Кроме этого, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подвесная система содержит три плоские пружины.
Предпочтительно, чтобы щуп дополнительно содержал устройство перерегулирования, которое может быть кинематическим устройством перерегулирования, известным самим по себе и предназначенным для защиты пружинной подвески от механических перенапряжений пружин в процессе значительных перемещений иглы в ходе осуществления операции контроля с помощью щупа.
Механизм перегулирования предпочтительно расположен в пружинной подвесной системе.
В дальнейшем настоящее изобретение будет описано со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схематический чертеж варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению;
фиг.2 и фиг.3 - иллюстрации компонентов емкостного первичного измерительного преобразователя, иллюстрируемого на фиг.1;
фиг.4 - принципиальная электрическая схема части цепи формирования сигнала, предназначенной для использования с вариантом осуществления, соответствующим настоящему изобретению;
фиг.5 - принципиальная электрическая схема модифицированного емкостного первичного измерительного преобразователя и части цепи формирования сигнала;
фиг.6 - иллюстрация секции измерительного щупа и второго аспекта настоящего изобретения;
фиг.7 - иллюстрация пружинного компонента измерительного щупа, иллюстрируемого на Фиг.6;
фиг.8-12 - иллюстрации дополнительного варианта осуществления настоящего изобретения.
На фиг.1 иллюстрируется чувствительное к смещению устройство, соответствующее варианту осуществления настоящего изобретения. Это устройство представляет собой измерительный щуп 10, прикрепленный к установке 20, т.е. к координатно-измерительной установке или механическому станку. Игла 30 имеет головку 40, которая при использовании может входить в контактное взаимодействие с поверхностью, например, заготовки 50. Силы поверхностного контактного взаимодействия, прикладываемые к головке иглы, побуждают иглу 30 двигаться. Как следствие пружинного устройства этого варианта осуществления, описываемого ниже, игла имеет три степени свободы: две поворотные (x и y) и одну поступательную (z). Игла соединена с емкостным первичным измерительным преобразователем 60, который может быть использован для определения того, какое движение иглы имело место и/или и на какую величину. Таким образом, может генерироваться простой сигнал запуска или сигнал аналогового типа для содействия получению, например, профиля сканирования.
Пружинное устройство содержит две разнесенные в пространстве и параллельные диафрагмы 12, которые позволяют упругое поступательное движение иглы 30 в направлении z, и дополнительную немного более жесткую плоскую пружину 14, которая позволяет головке иглы двигаться по сферической поверхности, имеющей центральную точку в крестовине 11, которая лежит приблизительно в плоскости плоской пружины 14. Таким образом, иллюстрируемое пружинное устройство обеспечивает три степени свободы.
Как следует из фиг.1, 2 и 3, емкостный первичный измерительный преобразователь образован из трех концентрических керамических цилиндров 62, 64 и 66. Каждый из цилиндров 62, 64 и 66 образован из керамического материала, металлизированного медью, покрытой сверху золотом до общей толщины покрытия металлизации, составляющей приблизительно, два микрона. Это покрытие затем подвергают сквозному травлению для получения в покрытии дискретных емкостных областей, некоторые из которых при этом имеют электрические соединения 68. Движение иглы вызывает упругое движение среднего емкостного цилиндра 64. Два относительно закрепленных емкостных цилиндра 62 и 66, причем цилиндр 62 является внутренним цилиндром, а цилиндр 66 - внешним цилиндром, отстоят пространственно от внутренней и внешней поверхностей среднего цилиндра 64 на величину диэлектрического воздушного зазора. Изменение емкости будет иметь место при движении среднего цилиндра 64. Следует отметить, что движение цилиндра 64 будет иметь место в направлении z или при повороте вокруг центра 11 с результатом того, что воздушный зазор между цилиндрами не будет значительно изменяться. Однако проводящий слой на цилиндрах разделен на сегменты, так что перекрытие сегментов будет определять емкость в первичном измерительном преобразователе и в соответствии с этим движение цилиндра может быть измерено величиной перекрытия сегментов. В этом случае возможен больший диапазон перемещения между цилиндрами, чем возможен в случае, соответствующем предшествующему уровню техники, когда используют плоские пластины.
На фиг.2 иллюстрируются примеры рисунков проводящих областей на цилиндрах 62, 64 и 66. На фиг.2 представлено перспективное изображение цилиндров емкостного первичного измерительного преобразователя 60 с пространственным разделением деталей, иллюстрируемого на фиг.1.
На фиг.2 показаны также усовершенствованные поверхности цилиндров, ясно показывающие рисунок дискретных емкостных областей.
На фиг.3 представлен вид по стрелке 3, показанной на фиг.2, и показано детализированное сечение первичного измерительного преобразователя.
Металлизированные области А, В и С показаны намного более толстыми, чем это имеет место в практических случаях применения.
Неподвижный внешний цилиндр 66 имеет четыре кольца, каждое из которых разделено на четыре квадранта А1В1, А2В2, А3В3 и А4В4, каждый из которых соединен с электрической цепью формирования сигнала, которая будет описана ниже. Цепью формируется электрическое напряжение, обеспечивающее заряд емкости, который изменяется в соответствии со степенью перекрытия между областями А, В и С. Поддающийся перемещению средний цилиндр 64 не имеет электрических соединений, но его внешняя поверхность электрически соединена с его внутренней поверхностью через отверстия 70. Восемь дискретных областей С среднего цилиндра перекрывают часть квадрантов А и В, так что изменение величины перекрытия вызывает изменение электрической емкости. Как описано выше, изменение перекрытия имеет место в течение движения в направлении z, y или х. Квадранты используются так, чтобы сигнальная цепь могла определить то, в каком направлении движется средний цилиндр (и, следовательно, игла).
На фиг.4 показана электрическая цепь для емкостного первичного измерительного преобразователя 60, иллюстрируемого на фиг.1-3. В процессе работы первичный измерительный преобразователь заряжается ступенчатым электрическим напряжением посредством переключательных схем 72, управляемых логической схемой 74. Емкостные области, только один набор которых показан на чертеже, таким образом, попеременно заряжаются, и их заряд усиливается усилителем заряда с.amp, а фаза заряда определяется фазочувствительным прибором p.s.d.
Подробное описание одной возможной цепи, предназначенной для использования с настоящим изобретением, приведено в патенте США №5006952, описание которого включено в эту заявку в качестве ссылки.
В этом варианте осуществления показаны две дополнительные емкости Cf и Ср. Емкость Cf является емкостью обратной связи для усилителя заряда, а емкость Ср является отсекающей емкостью. Обе емкости образованы на внутреннем цилиндре 62. Таким образом, на движущемся цилиндре 64 не образованы электрические соединения. Емкости Cf и Ср имеют одинаковый диэлектрик (то есть воздух) так же, как другие емкости первичного измерительного преобразователя, и, следовательно, любые изменения в диэлектрической постоянной воздуха одинаково повлияют на все емкости и, таким образом, будут иметь небольшое результирующее влияние.
В этом варианте будут образованы четыре канала, по одному для каждого из квадрантов первичного измерительного преобразователя. В этом случае направление x или y движения иглы может быть определено из изменения электрической емкости в каждом квадранте. Электрическая цепь, пригодная для этого варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению, имеющая четыре канала, описана также в патенте США №5006952.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения иллюстрируется на фиг.5. В этом варианте осуществления используют только два цилиндра. Принцип работы аналогичен принципу работы варианта, описанного выше, за исключением того, что на первичном измерительном преобразователе нет конденсаторов Cf и Ср. Вместо этого конденсатор Cf смонтирован вне первичного измерительного преобразователя в цепи формирования сигнала, а конденсатора Ср не требуется. Хотя этот первичный измерительный преобразователь проще по конструкции (имеются только два цилиндра), недостатком этой конструкции является то, что требуется гибкое электрическое соединение 73 для движения цилиндра (например, внутреннего).
Электрическая цепь, показанная на фиг.5, по существу не отличается от электрической цепи, показанной на фиг.4, или от электрической цепи, описанной в патенте США №5006952.
На фиг.6 показано сечение устройства, чувствительного к перемещению, в этом случае измерительного щупа. Этот щуп аналогичен щупу, иллюстрируемому на фиг.1, и имеет одинаковые ссылочные номера, указывающие аналогичные детали.
Щуп имеет корпус 10, из которого проходит игла 30, входящая в контактное взаимодействие с заготовкой. Винтовое резьбовое соединение 18 соединяет иглу 30 с иглодержателем 16. Иглодержатель 16 поддерживается посредством кинематической опоры, состоящей из трех V-образных канавок 22, расположенных под углом 120° по отношению друг к другу вокруг пластины 26. Каждая канавка 22 обеспечивает гнездо для шарика 28, прикрепленного к опоре 24, которая в свою очередь соединена с иглодержателем 16. Цилиндрическая винтовая пружина 32, которая работает на сжатие между опорой 24 и иглодержателем 16, обеспечивает усилие для прижатия шариков 28 в канавках 22 и, таким образом, крепко прижимает иглодержатель 16 к пластине 26.
Кинематическая опора обеспечивает механизм перерегулирования, который развертывается и позволяет шарику или шарикам подниматься из их соответствующих гнезд, если перемещение иглодержателя достигает недопустимой величины; предохраняя благодаря этому остальной подвесной механизм иглодержателя. Силы, действующие на иглу, побуждают пружину 32 сжиматься, и, таким образом, шарик или шарики 28 будут подниматься из своих гнезд, и цилиндр 64 не побуждается в контактное взаимодействие со своими смежными цилиндрами 62 и 66.
Пластина 26 движется (при нормальной работе) с иглой 30 и соединена непосредственно с первичным измерительным преобразователем 60 перемещения. В этом случае показан (и получен, как описано выше) емкостный первичный измерительный преобразователь 60, но в этом случае может быть использован любой первичный измерительный преобразователь.
Пластина упруго подвешена на детали 34 цилиндрической формы посредством плоской пружины 14. Эта пружина позволяет поворотное движение иглодержателя вокруг центральной точки относительно иглодержателя в направлениях x и y.
Деталь 34 цилиндрической формы имеет прорези 36 для обеспечения беспрепятственного прохода стоек опоры 24 и пластины 26. Деталь цилиндрической формы подвешена на каждом конце посредством двух дополнительных плоских пружин 12, которые позволяют детали цилиндрической формы и компонентам, которые она поддерживает, двигаться только в направлении z.
Первичный измерительный преобразователь перемещения имеет компоненты (цилиндры 62 и 66), прикрепленные к корпусу 10, и дополнительный компонент (цилиндр 64), подвешенный для движения в направлениях x и y посредством пружины 14 и в направлении z посредством параллельных пружин 12.
Такое устройство щупа позволяет получить компактную конструкцию.
Конструкция пружин 12 показана на фиг.7. Внутренняя и внешняя периферия соответственно приварены к детали 34 цилиндрической формы и корпусу 10. Каждая пружина 12 имеет конструкцию "острова Мэн", имеющую три ветви 35, проходящие, в общем, в окружном направлении и в радиальном направлении наружу. Ветви 35 образованы путем сквозного протравливания трех дорожек 37 в материале пружины.
На фиг.8 показана упрощенная схема устройства, иллюстрируемого на фиг.9. Фиг.10, 11 и 12 являются увеличенными изображениями деталей варианта осуществления, иллюстрируемого на фиг.8 и 9.
На фиг.8 иллюстрируется другой измерительный щуп 110. Он имеет иглу 130, которая смонтирована на подпружиненной каретке 134. Движение этой каретки относительно станка 120, на котором она смонтирована, может быть определено при использовании емкостного первичного измерительного преобразователя 160. В этом случае первичный измерительный преобразователь 160 содержит две трубки 164 и 166, выполненные в виде двух концентрических цилиндров, которые подробно описаны ниже.
Этот вариант осуществления имеет другое пружинное устройство по сравнению с вариантом осуществления, иллюстрируемым на фиг.1 и 6. В этом варианте осуществления параллельную пару плоских пружин 112 используют для обеспечения относительно высокой степени жесткости для движения в направлениях x или y, но обеспечивают гибкость в направлении z. Эта пружинная пара 112 может быть заменена одной более толстой пружиной, однако поскольку сквозное травление лучше всего работает на тонком материале, то, как показано, дешевле делать две тонкие пружины, чем штамповку более толстой одной пружины.
Дополнительная плоская пружина 114 поддерживает нижний конец каретки 134. Эта дополнительная пружина обеспечивает противодействие движению каретки/иглы в направлениях x, y и z. Конфигурация пружины позволяет поворот иглы вокруг воображаемой точки 111, а также движение иглы в направлении z. Дифференциальное движение пластин 164 и 166 вызывает изменение электрической емкости между ними, которая может детектироваться, например, при использовании электрической цепи, показанной на фиг.5.
В этом варианте осуществления предусмотрен также механизм 135 перерегулирования в виде подпружиненной кинематической опоры. Пружина 132 одним концом давит на каретку 134, а своим другим концом прижимает пластину 124, поддерживающую три шарика 128 против комплиментарных V-образных канавок 122, поддерживаемых на каретке 134. Работа подпружиниваемой конструкции шарик /V-образная канавка подробно описана выше.
На фиг.9 показано сечение щупа, изготовленного в соответствии со схематическим изображением, иллюстрируемым на фиг.8, а на фиг.10 иллюстрируются увеличенные детали щупа, иллюстрируемого на фиг.9. Этот щуп работает аналогично щупу, иллюстрируемому на фиг.1-7 и описанному выше, и имеет те же три степени свободы. Пластина 124 проходит в направлении наружу между зазорами в каретке 134. Опора 127 для нижней пружины 114 проходит вниз между зазорами 129 в верхней пружине 112.
Емкостный первичный измерительный преобразователь 160 показан на фиг.9, но для ясности изображения не показан на фиг.10. Внутренний цилиндр 164 поддерживается на опоре 125, прикрепленной к каретке 134. Внешний цилиндр 166 соединен с корпусом щупа. Первичный измерительный преобразователь 160 работает так, как описано выше. На фиг.5 иллюстрируется пригодная электрическая схема для первичного измерительного преобразователя с двумя цилиндрами.
На фиг.11 и 12 иллюстрируются два цилиндра 164 и 166 в увеличенном виде. Рисунки проводящего материала А, В и С на цилиндрах аналогичны рисункам, полученным на цилиндрах 164 и 166, описанным выше. В этом случае отсутствует цилиндр, эквивалентный цилиндру 62, и, следовательно, требуются гибкие соединения (позиция 73 на фиг.5) с областью С на цилиндре 164.
Следует отметить, что внутренний цилиндр 164 имеет не плоскую, а бочкообразную внешнюю периферию с радиусом R (фиг.8), образованным приблизительно из центра вращения 111 первичного измерительного преобразователя 160. Бочкообразность позволяет делать диэлектрический зазор между двумя цилиндрами 164 и 166 меньше, и, следовательно, в этом случае может быть достигнута более высокая электрическая емкость. Уменьшаются также перекрестные взаимные влияния между осями x, y и z. Для получения криволинейных разрывов 165 в проводящем материале, нанесенном в виде покрытия на внутренний цилиндр 164, используют лазерную технологию травления. Эта технология может быть также использована для внешнего цилиндра 166. Квалифицированным специалистам в этой области техники станет очевидно, что возможно много модификаций и изменений описанных вариантов осуществления. Настоящее изобретение описано со ссылкой на измеряющий перемещение щуп с иглой, однако при использовании настоящего изобретения может быть получен любой первичный преобразователь с множеством осей измерения или точек касания. Хотя в показанных щупах использованы пружины для упругого движения и опора емкостного первичного измерительного преобразователя, однако могут быть использованы другие конструкции, например резиновые блоки, направляющие или механизмы параллельного действия. Однако в качестве описанных и проиллюстрированных цилиндров (62, 64 и 66) первичного измерительного преобразователя будут удовлетворительно работать элементы любой трубчатой формы, например квадратные трубки, гексагональные трубки или трубки любой неправильной формы. Вариант осуществления, иллюстрируемый на фиг.8-12, имеет цилиндр 164 первичного измерительного преобразователя, имеющий бочкообразную поверхность, однако подобные хорошие результаты даст цилиндр, который сужается к каждому из своих торцов. Проводящие элементы первичных измерительных преобразователей, проиллюстрированные в каждом варианте осуществления, показаны обращенными друг к другу. Первичные измерительные преобразователи будут работать хорошо, если проводящие элементы расположены на поверхностях, которые не обращены друг к другу. Такая конфигурация может потребоваться для уменьшения себестоимости. Во втором варианте осуществления поддающийся перемещению цилиндр 164 может быть на внешней стороне, при этом неподвижному цилиндру может быть придана бочкообразная форма.
На приведенных чертежах иллюстрируются первичные измерительные преобразователи 60 и 160, имеющие проводящие квадранты, тогда как два или более проводящих секторов, например три сектора, могут быть использованы с соответствующим изменением электрических цепей, иллюстрируемых на фиг.4 или 5.

Claims (11)

1. Чувствительное к смещению устройство, содержащее корпус (10; 110); иглодержатель (16; 116) для удерживания иглы, вступающей в контакт с заготовкой; подвесную систему для упругой установки иглодержателя на корпус (12; 112; 114) и позволяющую одну поступательную степень свободы иглодержателя относительно корпуса и две поворотные степени свободы иглодержателя относительно корпуса, и датчик (60; 160) для определения смещения между корпусом и иглодержателем, причем датчик имеет первый емкостный элемент (62, 66; 166), установленный на корпусе, и второй емкостный элемент (64; 164), установленный на иглодержателе с возможностью совместной работы с первым емкостным элементом и с возможностью перемещения относительно первого емкостного элемента, при этом подвесная система имеет упругий элемент или элементы, чтобы позволить указанную поступательную степень свободы, и дополнительный упругий элемент или элементы, чтобы позволить указанные поворотные степени свободы.
2. Чувствительное к смещению устройство по п.1, в котором иглодержатель установлен на каретке (134) посредством механизма (135) перерегулирования иглы, включающий гнездо (22, 28; 122, 128), поднимаемое из положения посадки, чтобы позволить относительное перемещение между иглодержателем и кареткой, причем иглодержатель отклонен в положение посадки.
3. Чувствительное к смещению устройство по п.2, в котором упругий элемент или элементы, обеспечивающие поступательную степень свободы, включают две разнесенные пружины, а механизм перерегулирования расположен между двумя разнесенными пружинами.
4. Чувствительное к смещению устройство по п.1 или 2, в котором упругие элементы, каждый, содержат по меньшей мере одну плоскую пружину.
5. Чувствительное к смещению устройство, содержащее корпус (10; 110), иглодержатель (16; 116) для удерживания иглы, вступающей в контакт с заготовкой; подвесную систему для упругой установки иглодержателя на корпус, включающий упругие элементы, соединяющие корпус и иглодержатель, и датчик (60, 160) для определения смещения между корпусом и иглодержателем, имеющий первый чувствительный элемент (62, 66; 166), соединенный с корпусом, и второй чувствительный элемент (64; 164), соединенный с иглодержателем, причем первый и второй чувствительные элементы могут работать совместно, относительно перемещаться и находиться в виде по меньшей мере двух по существу коаксиальных трубок.
6. Чувствительное к смещению устройство по п.5, в котором подвесная система обеспечивает три степени свободы иглодержателя относительно корпуса.
7. Чувствительное к смещению устройство по п.6, в котором степени свободы представляют собой одну поступательную и две поворотные степени свободы.
8. Чувствительное к смещению устройство по любому предшествующему пункту, в котором датчик определяет изменения емкости между первым и вторым чувствительными элементами для определения смещения.
9. Чувствительное к смещению устройство по п.1 или 5, в котором датчик расположен по окружности вокруг иглодержателя.
10. Чувствительное к смещению устройство по п.1 или 5, в котором датчик расположен вокруг точки, которая представляет собой пересечение осей поворотных степеней свободы.
11. Чувствительное к смещению устройство по п.1 или 5, в котором второй чувствительный элемент является частично сферическим.
RU2002129578/28A 2001-01-30 2002-01-30 Чувствительное к смещению устройство RU2293945C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0102324.1 2001-01-30
GBGB0102324.1A GB0102324D0 (en) 2001-01-30 2001-01-30 Capacitance type displacement responsive device and a suspension system for a displacement responsive device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002129578A RU2002129578A (ru) 2004-04-20
RU2293945C2 true RU2293945C2 (ru) 2007-02-20

Family

ID=9907768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002129578/28A RU2293945C2 (ru) 2001-01-30 2002-01-30 Чувствительное к смещению устройство

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6683780B2 (ru)
EP (2) EP1967826B1 (ru)
JP (1) JP4578771B2 (ru)
CN (1) CN1307406C (ru)
AT (1) ATE404849T1 (ru)
DE (1) DE60228167D1 (ru)
GB (1) GB0102324D0 (ru)
RU (1) RU2293945C2 (ru)
WO (1) WO2002061378A1 (ru)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0508388D0 (en) 2005-04-26 2005-06-01 Renishaw Plc Surface sensing device with optical sensor
GB0512138D0 (en) * 2005-06-15 2005-07-20 Renishaw Plc Method of determining measurement probe orientation
CN100487361C (zh) * 2007-09-06 2009-05-13 浙江大学 基于电容测量原理的平面电容传感器
DE102008038134A1 (de) 2007-09-13 2009-04-16 Hexagon Metrology Gmbh Tastkopf
GB0804467D0 (en) * 2008-03-11 2008-04-16 Renishaw Plc Touch trigger measurement probe
DE102008019115B4 (de) * 2008-04-16 2014-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Wägezelle
DE102008036377A1 (de) * 2008-08-05 2010-02-11 Continental Teves Ag & Co. Ohg Winkelsensoranordnung
GB0904180D0 (en) 2009-03-11 2009-04-22 Renishaw Plc Apparatus and method for digitising impedance
CN102003974B (zh) * 2009-08-28 2012-06-13 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 运动感测器
TWI420109B (zh) * 2009-09-01 2013-12-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 運動感測器
EP2479530A1 (en) 2011-01-19 2012-07-25 Renishaw PLC Analogue measurement probe for a machine tool apparatus and method of operation
WO2012098353A1 (en) * 2011-01-19 2012-07-26 Renishaw Plc Analogue measurement probe for a machine tool apparatus and method of operation
EP2479531A1 (en) 2011-01-19 2012-07-25 Renishaw plc Analogue measurement probe for a machine tool apparatus
KR20130061958A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 한국전자통신연구원 전자펜의 필압 측정장치
DE102012210277B3 (de) * 2012-06-19 2013-08-22 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Kapazitiver Sensor zur Erfassung der Bewegung eines Objekts
JP5939633B2 (ja) * 2012-07-05 2016-06-22 株式会社ワコム 容量可変型コンデンサ
US8978487B2 (en) 2012-12-13 2015-03-17 Blackberry Limited Capacitive force sensor with magnetic spring
CN103175499B (zh) * 2013-03-20 2016-05-11 北京科技大学 一种管材局部腐蚀蚀坑深度的便携式测量仪
CN103234440B (zh) * 2013-04-18 2015-08-19 赵飚 三维测量头
CN103411525B (zh) * 2013-06-05 2016-01-20 电子科技大学 一种圆柱电容位移传感器及调理电路
GB201310398D0 (en) 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
ES2725889T3 (es) * 2013-06-10 2019-09-30 Renishaw Plc Aparato y método de solidificación selectiva por láser
CN103557781B (zh) * 2013-09-10 2017-06-30 林立 双单极电容差分位移传感器
DE102013015237A1 (de) 2013-09-13 2015-03-19 Blum-Novotest Gmbh Rauheits-Messinstrument zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine und Verfahren zur Rauheitsmessung in einer Werkzeugmaschine
CN104135811A (zh) * 2014-08-13 2014-11-05 哈尔滨工业大学 一种可在三自由度运动的多探针支架
EP3256934B1 (en) * 2015-02-13 2019-04-03 Advanced Silicon SA Active pen with tip pressure sensor
GB201505458D0 (en) 2015-03-30 2015-05-13 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and methods
CN105180813B (zh) * 2015-09-30 2019-06-07 北方民族大学 一种直接入射式光臂放大型二维线性测头
CN105136038B (zh) * 2015-09-30 2019-06-07 北方民族大学 一种直接入射式光臂放大型三维扫描测头
US9933867B2 (en) 2015-12-30 2018-04-03 Synaptics Incorporated Active pen capacitive displacement gauge
JP6715110B2 (ja) * 2016-06-30 2020-07-01 日本精機株式会社 ストロークセンサ及び鞍乗り型車両
JP6542743B2 (ja) * 2016-11-18 2019-07-10 株式会社ミツトヨ 測定プローブ
CN106839959B (zh) * 2016-12-19 2019-05-03 西安交通大学 一种多向位移测量测头
US10866080B2 (en) * 2018-11-01 2020-12-15 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position
CN108007357A (zh) * 2017-11-14 2018-05-08 成都华量传感器有限公司 板弹簧测量结构及位移传感器
IT201800005159A1 (it) * 2018-05-08 2019-11-08 Trasduttore di posizione capacitivo e relativo dispsoitivo joystick e metodo di controllo.
US11740064B2 (en) 2018-11-01 2023-08-29 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position
US11644298B2 (en) 2018-11-01 2023-05-09 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position
US11543899B2 (en) 2018-11-01 2023-01-03 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position and including coil misalignment compensation
US10914570B2 (en) * 2018-11-01 2021-02-09 Mitutoyo Corporation Inductive position detection configuration for indicating a measurement device stylus position
CN109916289B (zh) * 2019-03-22 2020-08-07 哈尔滨工业大学 一种自变向电感式位移测量传感器
CN112729642B (zh) * 2020-12-07 2023-01-13 北京星航机电装备有限公司 一种压簧力值的测试工装及测试方法
US11644299B2 (en) 2020-12-31 2023-05-09 Mitutoyo Corporation Inductive position sensor signal gain control for coordinate measuring machine probe
KR102586865B1 (ko) * 2021-02-18 2023-10-06 황강선 컴팩트 타입의 기계 부품 검사용 탐침 유닛 및 이를 이용한 다중 탐침 검사장치
EP4148372A1 (en) 2021-09-09 2023-03-15 Renishaw PLC Measurement probe
DE102021210531A1 (de) 2021-09-22 2023-03-23 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Tastkopf
US11713956B2 (en) 2021-12-22 2023-08-01 Mitutoyo Corporation Shielding for sensor configuration and alignment of coordinate measuring machine probe
US11733021B2 (en) 2021-12-22 2023-08-22 Mitutoyo Corporation Modular configuration for coordinate measuring machine probe
EP4386311A1 (en) * 2022-12-15 2024-06-19 Hexagon Technology Center GmbH Touch trigger probe with capacitive sensor
CN118518587B (zh) * 2024-07-22 2024-09-17 常州锦奥制辊机械有限公司 一种镜面辊表面缺陷检测装置及检测方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2892152A (en) * 1953-09-22 1959-06-23 Buisson Pierre System for measuring small displacements of a body along three coordinate axes
US3928796A (en) 1973-11-30 1975-12-23 Int Lead Zinc Res Capacitive displacement transducer
US4303919A (en) * 1978-12-04 1981-12-01 John Dimeff Non-contacting device for sensing multi-component motion
FR2489500A1 (fr) * 1980-08-28 1982-03-05 Option Sa Traducteur electrique de rotation ou de translation, utilisant un effet capacitif entre des elements conducteurs multiples en deplacement relatif guide
DE3279249D1 (en) * 1981-06-30 1989-01-05 Renishaw Plc Probe for measuring workpieces
FR2519137A1 (fr) 1981-12-24 1983-07-01 Europ Agence Spatiale Detecteur de position a deux axes pour dispositif a suspension magnetique
GB8607199D0 (en) * 1986-03-24 1986-04-30 Renishaw Plc Position sensing probe
GB8808614D0 (en) * 1988-04-12 1988-05-11 Renishaw Plc Displacement-responsive devices with capacitive transducers
US4961055A (en) 1989-01-04 1990-10-02 Vickers, Incorporated Linear capacitance displacement transducer
GB9004117D0 (en) * 1990-02-23 1990-04-18 Renishaw Plc Touch probe
GB9111382D0 (en) * 1991-05-25 1991-07-17 Renishaw Metrology Ltd Improvements in measuring probes
JP3235001B2 (ja) * 1993-08-03 2001-12-04 ニッタ株式会社 静電容量式センサー
US5576704A (en) * 1994-12-01 1996-11-19 Caterpillar Inc. Capacitive joystick apparatus
US5691646A (en) * 1994-12-07 1997-11-25 Mitutoya Corporation Capacitance-type displacement measuring device with electrodes having spiral patterns
JP3256443B2 (ja) 1996-09-20 2002-02-12 株式会社ミツトヨ 静電容量式変位測定装置
JPH10122809A (ja) * 1996-10-24 1998-05-15 Olympus Optical Co Ltd 球面アクチュエータ
JP2000193408A (ja) * 1998-10-20 2000-07-14 Fuji Oozx Inc エンジンバルブの位置測定装置
GB9907643D0 (en) 1999-04-06 1999-05-26 Renishaw Plc Measuring probe
DE102008019115B4 (de) * 2008-04-16 2014-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Wägezelle

Also Published As

Publication number Publication date
US20030048592A1 (en) 2003-03-13
WO2002061378A1 (en) 2002-08-08
US6683780B2 (en) 2004-01-27
ATE404849T1 (de) 2008-08-15
EP1261845A1 (en) 2002-12-04
DE60228167D1 (de) 2008-09-25
CN1457422A (zh) 2003-11-19
EP1967826A3 (en) 2014-08-27
CN1307406C (zh) 2007-03-28
JP2004520589A (ja) 2004-07-08
JP4578771B2 (ja) 2010-11-10
EP1967826A2 (en) 2008-09-10
EP1967826B1 (en) 2018-11-14
EP1261845B1 (en) 2008-08-13
GB0102324D0 (en) 2001-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2293945C2 (ru) Чувствительное к смещению устройство
US10422628B2 (en) Measuring probe
US4397093A (en) Probe for use in measuring apparatus
EP2150791B1 (en) Suspended membrane pressure sensing array
US9810529B2 (en) Measuring probe for measuring a three-dimensional shape of an object to be measured
JP3311779B2 (ja) 回転変位測定装置
US9618312B2 (en) Measuring probe
EP2257821B1 (en) Capacitive sensor having cyclic and absolute electrode sets
EP0764827B2 (en) Touch probe
US4451988A (en) Probe for use in measuring apparatus
EP1070227A1 (en) Head for checking linear dimensions of parts
JPH0792373B2 (ja) タッチ信号プローブ
JP2006504085A (ja) 座標測定機械用プローブヘッド
KR100605058B1 (ko) 3차원 측정기용 접촉식 프로브
JP3352055B2 (ja) タッチ信号プローブの着座機構
WO2010133006A1 (en) Capacitive linear displacement sensor and cylinder device
EP0927867B1 (en) Touch-signal probe
JPH0615964B2 (ja) 二次元倒れ角センサ
US20240200924A1 (en) Touch trigger probe with capacitive sensor
RU1768949C (ru) Емкостный датчик угла

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100131