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技術 位置決め測定システム

出願人 株式会社東京精密
発明者 高久正和
出願日 2016年2月18日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-028923
公開日 2017年8月24日 (3年3ヶ月経過) 公開番号 2017-146231
状態 特許登録済
技術分野 機械的手段の使用による測定装置
主要キーワード 変位式 最小自乗直線 スパークノイズ 接点センサ 位置決め測定 サンプリング遅延 回路部位 可動リング
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

ワークの高速移動に十分対応し、演算処理が極めてシンプル信頼性の高い位置決め測定ステムを得る。

解決手段

基準面の位置が目的の位置に到達したかどうかを検出する位置決め測定システムにおいて、基準面と接触するスタイラス12と位置を数値データとして検出する変位式センサ1とを有したタッチプローブと、タッチプローブを用いて過去の位置情報としてN点の数値データをサンプリングして検出し、数値データより最小自乗法による直線近似により次のサンプリングタイミングの位置を予測値として演算処理して求める直線近似計算回路5-1と、直線近似計算回路5-1により求められた予測値が目的の位置に到達したかどうかの情報を出力する比較回路5-2と、を備える。

概要

背景

従来、被測定物の形状や寸法等の測定を行う測定機として3次元座標測定機等の測定機が知られている。このような測定機には、座標検出位置検出を行うために、特許文献1に記載のような被測定物との接触を検出するタッチプローブが備えられている。

また、マシニングセンタ工作機械)において、機械加工の終了後にタッチセンサ主軸に装着し、ワーク及びタッチセンサ(タッチプローブ)を相対移動させ、ワークの表面にタッチセンサを接触させることによって、ワークの表面形状を測定することが行われ、例えば、特許文献2に記載されている。

このような工作機械では、タッチセンサがワークに接触した位置(及び/又はワークから離れた位置)を検出することによってワークの表面形状を測定する。さらに、工具を移動させてテーブルに設けられたタッチセンサに接触させ、工具がタッチセンサに接触した位置に応じて、工具に折損が生じているか否かを検知することも知られている。

また、従来タッチプローブによってワークの測定を行う場合は、プローブの被測定物への接触を電気的導通により検知する方法や、被測定物に対するプローブの接触によって接点が離れる構造として検知するトリガー方式である接点センサ式、あるいは接触によるプローブの変位量を用いる変位センサ式が用いられていた。

概要

ワークの高速移動に十分対応し、演算処理が極めてシンプル信頼性の高い位置決め測定ステムを得る。基準面の位置が目的の位置に到達したかどうかを検出する位置決め測定システムにおいて、基準面と接触するスタイラス12と位置を数値データとして検出する変位式センサ1とを有したタッチプローブと、タッチプローブを用いて過去の位置情報としてN点の数値データをサンプリングして検出し、数値データより最小自乗法による直線近似により次のサンプリングタイミングの位置を予測値として演算処理して求める直線近似計算回路5-1と、直線近似計算回路5-1により求められた予測値が目的の位置に到達したかどうかの情報を出力する比較回路5-2と、を備える。

目的

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、機械的な接点スイッチに起因するチャタリングや接点の劣化接点寿命、外部からの電気的なストレスに影響されず、ワークの高速移動に十分対応し、演算処理が極めてシンプルで信頼性の高い位置決め測定システムとすることにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ワークの基準面の位置を測定し、前記基準面の位置が目的の位置に到達したかどうかを検出する位置決め測定ステムにおいて、前記基準面と接触するスタイラスと前記位置を数値データとして検出する変位式センサとを有したタッチプローブと、前記タッチプローブを用いて過去の位置情報としてN点の前記数値データをサンプリングして検出し、前記数値データより最小自乗法による直線近似により次のサンプリングタイミングの位置を予測値として演算処理して求める直線近似計算回路と、前記直線近似計算回路により求められた予測値が前記目的の位置に到達したかどうかの情報を出力する比較回路と、を備えたことを特徴とする位置決め測定システム。

請求項2

前記N点の前記数値データを検出するサンプリング間隔は等間隔であり、時刻予測しようとする時点を基準(t=0)として前記演算処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の位置決め測定システム。

請求項3

前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、遅延素子加算器定数倍の乗算器を構成要素としたデジタル回路で演算処理されることを特徴とする請求項1又は2に記載の位置決め測定システム。

請求項4

前記目的の位置で前記数値データが0となるように調整されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項5

前記直線近似計算回路で絶対値が省略されて演算処理されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項6

前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、一つにまとめられたデジタル回路で演算処理されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項7

前記直線近似計算回路及び前記比較回路において、最初のサンプリングが行われる前に構成要素の出力値を0に初期化する構成とされたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項8

前記Nは2のべき乗、N=2λ(λは自然数)であり、乗算の演算処理をビットシフトに置き換えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項9

前記タッチプローブは、カバーの中にLVDTセンサを格納した変位式センサであり、スタイラスの上端でありカバーに軸支された半球形状の半球部と、前記カバー内で鉛直方向にスライド可能とされた可動リングと、前記可動リングに固定され、前記半球部の傾き及び鉛直方向の移動によって鉛直方向に移動する磁気コアと、前記カバーに固定され前記磁気コアとの相対位置に応じて変位信号を出力するコイル部と、を備えたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

請求項10

前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、CPUによるプログラムで演算処理されることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の位置決め測定システム。

技術分野

0001

本発明は、加工対象物であるワークの位置決めの基準となる面の位置を測定し、その面の位置が目的の位置に到達したかどうかを検出する位置決め測定ステムに関する。

背景技術

0002

従来、被測定物の形状や寸法等の測定を行う測定機として3次元座標測定機等の測定機が知られている。このような測定機には、座標検出位置検出を行うために、特許文献1に記載のような被測定物との接触を検出するタッチプローブが備えられている。

0003

また、マシニングセンタ工作機械)において、機械加工の終了後にタッチセンサ主軸に装着し、ワーク及びタッチセンサ(タッチプローブ)を相対移動させ、ワークの表面にタッチセンサを接触させることによって、ワークの表面形状を測定することが行われ、例えば、特許文献2に記載されている。

0004

このような工作機械では、タッチセンサがワークに接触した位置(及び/又はワークから離れた位置)を検出することによってワークの表面形状を測定する。さらに、工具を移動させてテーブルに設けられたタッチセンサに接触させ、工具がタッチセンサに接触した位置に応じて、工具に折損が生じているか否かを検知することも知られている。

0005

また、従来タッチプローブによってワークの測定を行う場合は、プローブの被測定物への接触を電気的導通により検知する方法や、被測定物に対するプローブの接触によって接点が離れる構造として検知するトリガー方式である接点センサ式、あるいは接触によるプローブの変位量を用いる変位センサ式が用いられていた。

先行技術

0006

特開2015−127713号公報
特開2013−6257号公報

発明が解決しようとする課題

0007

上記従来技術において、接点センサ式は機械的な接点スイッチを用いるので、チャタリングが発生し、接点の劣化が発生し、接点には寿命がある。また、チャタリング対策フィルタ処理等の高度の処理が難しく、外部からの電気的ストレスサージスパークノイズなど)に対して、保護することが難しい。さらに、工作機械において、工具に折損が生じているか否かを検知するには、X、Y方向のみならず、X、Y、Zの全方向に対して高い感度を有することが必要とされる。

0008

一方、変位センサ式は、機械的な接点スイッチを用いないので、チャタリングや接点劣化、接点寿命の問題が発生せず、連続的な位置検出ができるので、フィルタ処理等の高度の処理により、高精度化が可能である。ただし、センサから出力される信号を、工作機械で有効に使える形式の情報へ置き換える必要があり、必ずその処理を行う電気回路等が必要となり、コストアップやサイズが大きくなる要因となる。

0009

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、機械的な接点スイッチに起因するチャタリングや接点の劣化、接点寿命、外部からの電気的なストレスに影響されず、ワークの高速移動に十分対応し、演算処理が極めてシンプル信頼性の高い位置決め測定システムとすることにある。

課題を解決するための手段

0010

上記目的を達成するため、本発明は、ワークの基準面の位置を測定し、前記基準面の位置が目的の位置に到達したかどうかを検出する位置決め測定システムにおいて、前記基準面と接触するスタイラスと前記位置を数値データとして検出する変位式センサとを有したタッチプローブと、前記タッチプローブを用いて過去の位置情報としてN点の前記数値データをサンプリングして検出し、前記数値データより最小自乗法による直線近似により次のサンプリングタイミングの位置を予測値として演算処理して求める直線近似計算回路と、前記直線近似計算回路により求められた予測値が前記目的の位置に到達したかどうかの情報を出力する比較回路と、を備えたものである。

0011

また、上記において、前記N点の前記数値データを検出するサンプリング間隔は等間隔であり、時刻予測しようとする時点を基準(t=0)として前記演算処理を行うことが望ましい。

0012

さらに、前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、遅延素子加算器定数倍の乗算器を構成要素としたデジタル回路で演算処理されることが望ましい。

0013

さらに、前記目的の位置で前記数値データが0となるように調整されることが望ましい。

0014

さらに、前記直線近似計算回路で絶対値が省略されて演算処理されることが望ましい。

0015

さらに、前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、一つにまとめられたデジタル回路で演算処理されることが望ましい。

0016

さらに、前記直線近似計算回路及び前記比較回路において、最初のサンプリングが行われる前に構成要素の出力値を0に初期化する構成とされたことが望ましい。

0017

前記Nは2のべき乗、N=2λ(λは自然数)であり、乗算の演算処理をビットシフトに置き換えたことが望ましい。

0018

前記タッチプローブは、カバーの中にLVDTセンサを格納した変位式センサであり、スタイラスの上端でありカバーに軸支された半球形状の半球部と、前記カバー内で鉛直方向にスライド可能とされた可動リングと、前記可動リングに固定され、前記半球部の傾き及び鉛直方向の移動によって鉛直方向に移動する磁気コアと、前記カバーに固定され前記磁気コアとの相対位置に応じて変位信号を出力するコイル部と、を備えたことが望ましい。

0019

前記直線近似計算回路及び前記比較回路は、CPUによるプログラムで演算処理されることが望ましい。

発明の効果

0020

本発明によれば、過去の位置情報としてN点の数値データをサンプリングして検出し、数値データより最小自乗法による直線近似に基づき、次のサンプリングタイミングの位置でワークが目的の位置に到達したかどうかの情報を出力するので、ワークの高速移動に十分対応し、演算処理が極めてシンプルで信頼性の高い位置決め測定システムを得ることができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の一実施形態に係わる目的位置までの時間対変位情報の関係を示すグラフ
本発明による一実施形態に係わる演算処理を示す概略ブロック図
本発明による一実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
本発明による他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
さらに、他の実施形態に係わるデジタル回路を示すブロック図
本発明による他の実施形態に係わるフローチャート
本発明の一実施形態に係わるタッチプローブを示す断面図

実施例

0022

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
位置決め測定は、ワークがある特定の位置に来たかどうかのみを検出する。つまり、ワークを移動させ、その基準面をタッチプローブのスタイラスで検出し、その位置が目的の位置に到達前であるか、到達後であるかの測定を行う。タッチセンサの方式としては、通常、接点センサ式と変位センサ式が用いられている。

0023

接点センサ式は、タッチプローブの内部に接点スイッチが1つ組み込まれ、ワークが到達前の場合にはその接点スイッチがOFF(ON)し、ワークが到達した時点でON(OFF)するようにし、例えば、その信号を利用してワークの移動を停止する。

0024

変位センサ式は、タッチプローブ内部に、位置を連続的に検出するセンサを組み込み、ワークが目的の位置に到達する前にワークの位置を測定し、測定した位置が目的の位置に到達したかどうかを数値で判断する。そして、到達したことを信号として利用してワークの移動を停止する。
ワークは移動しているので、位置決め測定による応答が遅いと、その応答時間だけ遅延となり、正確な位置を求めることができない。また、変位センサ式では、所定のサンプリング間隔で数値を求めていくので、サンプリング間隔がワークの移動時間に対して大きいと、実際はワークが目的の位置に到達しているのに、到達したことの信号が遅延してワークを移動させる、例えば工作機械へ伝達されることになる。

0025

位置決め測定システムには、機械的な接点スイッチに起因するチャタリングや接点の劣化、接点寿命、外部からの電気的なストレスに影響されないこと、ワークの高速の移動に耐えて応答可能なこと、が必要とされ、変位センサ式を用いて高速にサンプリングを行うことが良い。

0026

また、センサが有する固有誤差(特にホワイトノイズ的なバラツキ)を低減するため、ワークの位置とスタイラスの検出位置に誤差が生じないような無遅延なフィルタを設け、等速直線運動するワークの位置決め測定に適したものとする。

0027

さらに、規模の小さいデジタル回路、もしくは、演算能力の低い小型のマイコンを使用し、変位センサからの位置情報の取得から工作機械への出力を行う。したがって、デジタルフィルタ処理としては、サンプリング間隔以上の遅延が発生しないこと、等速直線運動するワークの位置決めに適し、演算処理が極めてシンプルなこと、が要求される。そのためには、過去のサンプリングデータを用いて最小自乗法近似によりもっともらしい直線を求め、その直線から現在の位置を予測する方法を用いる。

0028

図1は、ワークの移動に伴う目的位置までの時間対変位情報の関係を示したもので、ワークは等速直線運動する。ワークの位置は、所定のサンプリング間隔で検出され、過去のN点のデータv1、v2、・・・、vN(添え字が大きい方が古い測定データとする)の変位情報として得られる。そして、一定の時間間隔ごとに時系列に得られた変位情報であるN個のデータをメモリに記憶し、この変位情報を用いてv1のサンプリングタイミングで次のサンプリングタイミングの変位情報データvを現在の値の予測値として求め、目的の位置に到達しているかを判断する。あるいは、次のサンプリングタイミングのデータvを求めなくても目的の位置に到達したか、まだ到達しないかの情報のみが得られれば良い。

0029

変位式センサとしては、コイルを用いたトランス方式であり、コイルに電流を通すことで生じる磁界でのコイルの動きを、検出可能な電気信号に変換するLVDTセンサを使用することが良い。

0030

LVDTセンサは、一次側と二次側コイル内をスタイラスに設けられた磁気コアが移動することにより相互インダクタンス変化を電圧として出力する。磁気コアは、円筒状のコイルの空洞内部を移動する構造となり、一次コイル交流励磁電源に接続され、二次コイルに電圧を発生し、磁気コアの位置によって電圧差が起こることを利用する。

0031

現在の値の予測値vは、時刻t1、t2、・・・、tNにおけるサンプリングされた測定データv1、v2、・・・、vNである場合に、これを最小自乗法によりv(t)=a(t)+bとして直線近似して求める。測定データとの差の二乗誤差を最小とするような係数aおよびbを決定する。差の二乗和をIとすると、



であり、Iを最小値にする条件は、



となる変数aおよびbでそれぞれ偏微分して得られる(式2)の正規方程式解くことにより、求めることができる。行列を用いて表すと、



となり、a、bが求められ、その結果、時刻t1,t2,・・・,tN においてサンプリングされた測定データがv1,v2,・・・,vN である場合、そのデータ群に対する最小自乗直線は、下式で表される。

0032

ここで、サンプリングを等間隔Tとして、時刻を予測しようとする時点を基準(t=0)とすれば、



となる。また、サンプリング間隔はt1=−T、t2=−2T、・・・、tN=−NTとすると、



として、現在の値の予測値vを求めることができる。

0033

演算量あるいはデジタル回路を簡単にするため、Nは2以上、サンプリングは、常に等間隔で、目的の位置における変位センサの出力値が0となるようにする、目的の位置に到達したか、まだ到達しないかの情報のみが得られれば良い、とする。

0034

図2は、概要を示すブロック図である。符号12で示されるものはスタイラスであり、符号2はワークを示している。変位センサ1からの出力は、センサが有する固有の誤差を低減する無遅延なフィルタとしての検波回路3を介してAD変換器4で数値データに変換され、処理回路5で演算されて、目的の位置に到達したか、まだ到達しないかの情報を出力する。処理回路5は、現在の値の予測値vを求める直線近似計算回路5-1、目的値と比較するゼロとの比較回路5-2で構成される。ただし、処理回路5は、現在の値の予測値vを直接的に求めることなく、目的の位置に到達したか、まだ到達しないかの情報のみが得られるようにすれば良く、その方が演算量の大幅な低減を図ることができる。

0035

以下、処理回路の例を実施例として示し、直線近似計算回路5-1は、CPUにより計算するのみならず、デジタル回路(デジタルフィルタまたはDSP(Digital Signal Processer))により実現しても良い。
<実施例1>
図3は、(式6)をそのままデジタル回路に置き換えたもので、同じ結果を出力する。図中Z−1は、1クロックの遅延素子を示し、現時点である値vNが出力されている場合、この値は、1サンプリング前に入力されたvN-1を出力する。○は加算器、三角は添え字分の定数倍を示す演算処理を示している。

0036

図3に対して掛け算回路の係数を調整しても、目的の位置に到達したか、到達しないかの情報は変わりがなく、図3と同じ結果を出力する回路が構成できる。

0037

<実施例2>
図3における『直線近似計算回路』の後段回路となる『ゼロとの比較回路』は、『直線近似計算回路』の出力値がゼロと等しいか、ゼロより大きいか、ゼロより小さいかの判別のみを行えば、目的の位置に到達したか到達しないかの情報となる。すなわち、『直線近似計算回路』の出力値は符号関係(正の数か、負の数か、0か)のみが意味を持ち、その絶対値は意味を持たない。したがって、図3における最後の掛け算係数は省略でき、図4の回路を用いても、結果として図3と同様の作用を実現することができる。

0038

<実施例3>
デジタル回路の任意の位置に、絶対値が等しく符号が逆となる値を出力する回路を挿入し、それぞれの結果を足したものを、任意の位置の数値に加算しても同じ結果を出力する。したがって、図4において、任意の位置に、絶対値が等しく符号が逆となる値を出力する回路を挿入し、それぞれの結果を加算した図5の回路により構成しても良い。

0039

<実施例4>
加減算順番は結果に影響を与えないので、図5において、その中の、加減算の順番を変更し、図6のようにしても良い。また、分配法則により全く同じ結果を得られる別の回路を用いて、構成しても良い。

0040

ある回路部位から複数に分岐が行われる場合、全く同じ回路を冗長的に構成しても同じ結果を出力する。したがって図6と同じ結果を出力する回路が構成できる。

0041

サンプリング遅延させる回路をN個直列につなげた回路と、Nサンプリング遅延させる回路は同じ結果を出力する。したがって、1サンプリング遅延させる回路をN個直列につなげている部分を、Nサンプリング遅延させる回路に置き換えて図6と同じ結果を出力する回路が構成できる。

0042

<実施例5>
1サンプリング遅延させる回路と、任意の回路は、順番を入れ替えても同じ結果を出力する。したがって、1サンプリング遅延させる回路と、その直前もしくは直後に直列に接続される任意の回路を入れ替えて図7のように構成しても良い。

0043

同じ回路を冗長的に構成しても同じ結果を出力するので、図7と同じ結果を出力する回路が構成できる。さらに、N-1段と1サンプリング遅延させる回路と、順番を入れ替えて構成しても良い。

0044

<実施例6>
また、複数の回路の出力がそれぞれ1サンプリング遅延された後に、足しあわされたものは、足し合わせた後に1サンプリング遅延されたものに変えても、同じ結果を出力する。したがって、図8のように構成しても良い。

0045

<実施例7>
図8にSW-Aを付加した図9において、起動時からずっとSW-Aを上側に倒しておけば、図8と同じ結果を出力する。また、図9においてSW-Aが下側であったとしても、それまでの状態に関わらず、ある時点でQがQ'と一致すれば、その後はずっとQとQ'は一致する。したがって、図9において、起動時はSW-Aを上側にしておき、回路の全ての要素の値が確定した後、次のサンプリングが行われる前までにSW-Aを下側に切り替えるように動作させるように構成しても良い。

0046

また、図9において、起動時よりSW-Aを下側にしておき、回路の全ての要素の値が確定した後、次のサンプリングが行われる前までに全ての要素の出力値を0に初期化すれば、当然QとQ'は同じ値(ゼロ)となる。したがって、図9において、起動時はSW-Aを下側にしておき、回路の全ての要素の値が確定した後、次のサンプリングが行われる前までに全ての要素の出力値を0に初期化するように構成しても良い。この出力値の初期化は、最初のサンプリングが行われる前に行っても良い。

0047

<実施例8>
図10は、図9において、起動時はSW-Aを下側にしておき、回路構成要素の出力値を0に初期化した場合を示す。以下の実施例では、起動時(最初のサンプリングが行われる前)には必ず全ての回路構成要素の出力値を0に初期化するものとする。また、加減算の順番を入れ替えて構成しても良く、冗長的に構成しても良い。

0048

<実施例9>
1サンプリング遅延させる回路をN個直列につなげた回路と、Nサンプリング遅延させる回路は同じ結果を出力するので、図11のように構成しても良い。

0049

<実施例10>
図12は、図11の加減算の順番を入れ替えたもので、図11と同じ結果を出力するので、図12のように構成しても良い。また、図9の説明と同様に、起動時には必ず全ての回路構成要素が0を出力するように構成しても良い。

0050

<実施例11>
起動時に全ての回路構成要素の出力値を0に初期化されるのであるから図13にように構成しても良い。同じ結果を出力する二つの構成要素Z-Nが存在するので、それを1つに集約しても回路全体として同じ結果を出力するので、図14のようにしても良い。また、定数倍は、分けても同じなので、図15のように構成しても良い。

0051

<実施例12>
Nを2のべき乗、すなわちN=2λ(λは自然数)に限定すれば、図15図16のように構成できる。また、2k(kは自然数)倍することと、左へkビットシフトをすることは同じ結果となるので、図16図17のように構成でき、乗算の演算処理は、ビットシフトに置き換えられ、より簡単で、高速の処理が実現できる。

0052

<実施例13>
図18は、図17と同じ結果を出力するプログラムのフローチャートであり、図17のデジタル回路をプログラムしてCPUにより実行しても良い。なお、図18で使用している変数の値と同じ値となる部分を符号v、w、P,Qとして図17にも記している。また、プログラム式における、v、w、≪の記号は、vが直近(すなわち1つ前)にサンプリングされた測定値、wが2λ(=N)回前にサンプリングされた測定値、≪が左ビットシフト演算記号である。

0053

図19は、位置決め測定システムに用いられるタッチプローブの構造を示す断面図であり、カバー10の中に、LVDTセンサを格納した変位式センサである。図19において、LVDTセンサは、一次側と二次側コイルが設けられたコイル部11内をスタイラス12によって磁気コア15が鉛直方向移動することにより相互インダクタンス変化を電圧として出力する。スタイラス12の下端はワークと接触する。

0054

スタイラス12の上端は、半球形状の半球部13がカバー10に軸支され、カバー10内で鉛直方向にスライド可能とされた可動リング16からバネ14で下方へ押圧されている。磁気コア15は可動リング16に固定され、紙面に垂直となるX及びY方向に傾くと、半球部13が傾く。したがって、磁気コア15は、傾いた半球部13の鉛直成分だけ移動する。一方、コイル部11はカバー10に固定されているので、磁気コア15との相対位置に応じた電圧差が起きて変位信号に変換される。

0055

また、スタイラス12が鉛直方向であるZ方向に動くと、同様に可動リング16が鉛直方向に移動し、つまり、磁気コア15が移動して変位信号が得られる。したがって、図19に示したタッチプローブはスタイラス12のX、Y、Z方向変位を鉛直方向の変位信号に変換することができる。

0056

本タッチプローブは、LVDTセンサによる連続的に検出する変位センサであり、X、Y、Zの全方向に対して高い感度を有している。また、接点センサ式と異なり、変位信号を速度に変換して検出することができ、異常接近なども検出可能である。したがって、このタッチプローブと上記で説明した位置決めシステム信号処理とを組み合わせれば、より精度が高く、安定したものとすることができる。さらに、LVDTセンサの出力信号デジタル化し、高速に数値演算することも可能で、温度変化による各デバイスの誤差、電気特性における各デバイスの誤差など累積誤差成分も無くすことができる。

0057

また、X、Y、Zの全方向に対して高い感度を有し、目的位置に到達することを予測し、サンプリングによる遅れも発生しない。したがって、マシニングセンタ(工作機械)等において、工具がワークに接触する前に、工具に折損が生じているか否かを検知するにも適している。

0058

1変位センサ
2 ワーク
3検波回路
4AD変換器
5処理回路
5-1直線近似計算回路
5-2比較回路
10カバー
11コイル部
12スタイラス
13半球部
14バネ
15磁気コア
16 可動リング

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  • ダイハツ工業株式会社の「 シリンダヘッドのバルブシート検査装置」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】バルブシートの磨耗状態を正確に計測できる検査装置を安価に製造できる状態で提供する。【解決手段】検査装置は、水平旋回自在な回転台14とこれに立設したメインロッド20とを備えており、シリンダヘッド... 詳細

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