JPS6056211A - 接触装置 - Google Patents
接触装置Info
- Publication number
- JPS6056211A JPS6056211A JP16573083A JP16573083A JPS6056211A JP S6056211 A JPS6056211 A JP S6056211A JP 16573083 A JP16573083 A JP 16573083A JP 16573083 A JP16573083 A JP 16573083A JP S6056211 A JPS6056211 A JP S6056211A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- contact
- actuator
- contactor
- measured
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
- G01B3/008—Arrangements for controlling the measuring force
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
囚 発明の技術分野
本発明は、接触装置、特に）くネによって支持された接
触子を有する接触装置において、接触子の接触圧力を自
由に制御し得るようにした接触装置に関するものである
。
触子を有する接触装置において、接触子の接触圧力を自
由に制御し得るようにした接触装置に関するものである
。
（Ｂｌ 技術の背景と問題点
近年の７アクトリオートメーシヨンに伴い１部品の加工
寸法あるいは組立部品の位置を計測するために接触子が
被測定物に大きな接触圧を与えることなく接触できるよ
うにすることが望まれている。
寸法あるいは組立部品の位置を計測するために接触子が
被測定物に大きな接触圧を与えることなく接触できるよ
うにすることが望まれている。
従来、ロボットの腕に取り付けられた接触装置の接触子
が被測定物に接触する圧力は、接融子を支えるバネのバ
ネ力によって足まり、バネ力を小さく設定すれば接触子
が自重などで変位してしまい、迅速、正確な測定が困妬
になり、バネ力を強く設定すｈば接触子の接触圧によυ
被測定物が損傷する。このため、一般に接触子の接触圧
は数１０ないし数１００２に設定されている。
が被測定物に接触する圧力は、接融子を支えるバネのバ
ネ力によって足まり、バネ力を小さく設定すれば接触子
が自重などで変位してしまい、迅速、正確な測定が困妬
になり、バネ力を強く設定すｈば接触子の接触圧によυ
被測定物が損傷する。このため、一般に接触子の接触圧
は数１０ないし数１００２に設定されている。
しかし；２がら、微細な加工物２例えば磁気ディスク用
ヘッド部品あるいはＩＣウェハ等の寸法を計測などする
際には、従来の接触圧では大きくかつ接触圧を制御でき
ないため、これらの部品を損傷してしまうという問題点
があった。
ヘッド部品あるいはＩＣウェハ等の寸法を計測などする
際には、従来の接触圧では大きくかつ接触圧を制御でき
ないため、これらの部品を損傷してしまうという問題点
があった。
（Ｃ１発明の目的とＷ４成
本発明は、バネによって支持された接触子を有する接触
装置において、平板状バネの一端を固定し、可動自在な
他端に接触子と接触圧制御用の直流リニアモータのアク
チュエータをもうけ、平板状バネに取り付けたストレイ
ンゲージなどの変位検出器からの出力信号にもとづきア
クチュエータに所定電流を流すことにより、接触子の接
触圧を任意に制御するとともに、当該接触状態の下で接
触子の接触を検出しかつ当該接触に伴なう変位量を計測
し得るようにすることを目的としている。そのため９本
発明の接触装置は、ノ（ネによって支持された接触子を
有する接触装置において、一端が固定された平板状バネ
の他端に前記接触子および直流リニアモータのアクチュ
エータを取り付けだ接触部と、前記平板状バネに取υ付
けた変位検出器と、該変位検出器からの出力信号にもと
づき前記アクチュエータに所定電流を供給するモータ制
御部とを有することを特徴としている。
装置において、平板状バネの一端を固定し、可動自在な
他端に接触子と接触圧制御用の直流リニアモータのアク
チュエータをもうけ、平板状バネに取り付けたストレイ
ンゲージなどの変位検出器からの出力信号にもとづきア
クチュエータに所定電流を流すことにより、接触子の接
触圧を任意に制御するとともに、当該接触状態の下で接
触子の接触を検出しかつ当該接触に伴なう変位量を計測
し得るようにすることを目的としている。そのため９本
発明の接触装置は、ノ（ネによって支持された接触子を
有する接触装置において、一端が固定された平板状バネ
の他端に前記接触子および直流リニアモータのアクチュ
エータを取り付けだ接触部と、前記平板状バネに取υ付
けた変位検出器と、該変位検出器からの出力信号にもと
づき前記アクチュエータに所定電流を供給するモータ制
御部とを有することを特徴としている。
（Ｄ） 発明の実施例
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の１実施例斜視図、第２図は本発明の制
御ブロック図、第６図ないし第５図は本発明の他の実施
例斜視図を示す。
御ブロック図、第６図ないし第５図は本発明の他の実施
例斜視図を示す。
図中、１は接触子、２はアクチュエータ、３は接触子支
持台、４は界磁部、５は支持台、６−１゜６−２は端部
、７はストレイン・ゲージ、８は絶縁物、９はゴムを表
わす。
持台、４は界磁部、５は支持台、６−１゜６−２は端部
、７はストレイン・ゲージ、８は絶縁物、９はゴムを表
わす。
第１図において、１は接触子であり、接触子支持台乙の
一端に取り付けられ、被測定物に接触する役割をする。
一端に取り付けられ、被測定物に接触する役割をする。
この接触子１は被測定物に滑らかに接するため、一般に
半球状をしている。
半球状をしている。
２はアクチュエータであり、直流リニアモータの界磁部
４の内部に可動自在な状態で前記接触子支持台３の一端
に取り付けられている。アクチュエータ２に供給する電
流を制御することによって。
４の内部に可動自在な状態で前記接触子支持台３の一端
に取り付けられている。アクチュエータ２に供給する電
流を制御することによって。
接触子１が被測定物に接触する圧力を任意に可変できる
。
。
接触子支持台６は、バネ材９例えばステンレス。
リン青銅、アルミ材などで形成され、一端に前記接触子
１およびアクチュエータ２が取り付けられており、他端
は第１図図示■部の位置で支持台５に固定されている。
１およびアクチュエータ２が取り付けられており、他端
は第１図図示■部の位置で支持台５に固定されている。
接触子支持台３の中間に、第１図図示の如く、方形の貫
通孔がもうけられており、該方形の貫通孔の端部６−１
および６−２は平板状に構成されバネ作用をする。該端
部６−１の側面に、第１図図示の如く、ストレインゲー
ジ７を固定しである。該ストレインゲージ７は接触子１
が被測定物に接触し、前記端部６−１および６−２がバ
ネ作用により彎わんだ場合に、該端部６−１の圧縮また
は伸長された度合を電気信号として出力する。尚、接触
子支持台６は平板状バネで支えられているため、接触子
支持台６の先端に取り付けられた接触子１およびアクチ
ュエータ２は第１図図示■の固定位置を支点として押圧
されるが同図図示矢印Ａの方向にのみ可動する。このよ
うに接触子支持台６は簡単な構造であり、平面であるた
めストレインゲージなどが取り付は易くかつ一方向にの
み可動し、摩擦がない特徴を有している。
通孔がもうけられており、該方形の貫通孔の端部６−１
および６−２は平板状に構成されバネ作用をする。該端
部６−１の側面に、第１図図示の如く、ストレインゲー
ジ７を固定しである。該ストレインゲージ７は接触子１
が被測定物に接触し、前記端部６−１および６−２がバ
ネ作用により彎わんだ場合に、該端部６−１の圧縮また
は伸長された度合を電気信号として出力する。尚、接触
子支持台６は平板状バネで支えられているため、接触子
支持台６の先端に取り付けられた接触子１およびアクチ
ュエータ２は第１図図示■の固定位置を支点として押圧
されるが同図図示矢印Ａの方向にのみ可動する。このよ
うに接触子支持台６は簡単な構造であり、平面であるた
めストレインゲージなどが取り付は易くかつ一方向にの
み可動し、摩擦がない特徴を有している。
以上本発明を１実施例斜視図にもとづいて説明したよう
に、接触子１が被測定物に接触した場合に、接触子支持
台６にもうけられている端部６−１．６−２がたわみ、
該端部６−１．６−２に固定されたストレインゲージか
らの出力信号にもとづき、アクチュエータ２に流れる電
流を制御することにより、接触子１が被測定物に接触す
る圧力を任意に設定できる。即ち例えば実質正零に設定
できる。以下制御方法について第２図制御ブロック図に
もとづいて詳細に説明する。
に、接触子１が被測定物に接触した場合に、接触子支持
台６にもうけられている端部６−１．６−２がたわみ、
該端部６−１．６−２に固定されたストレインゲージか
らの出力信号にもとづき、アクチュエータ２に流れる電
流を制御することにより、接触子１が被測定物に接触す
る圧力を任意に設定できる。即ち例えば実質正零に設定
できる。以下制御方法について第２図制御ブロック図に
もとづいて詳細に説明する。
接触子１の電圧方程式および運動方程式は下式で与えら
れる。
れる。
ｖ −Ｌ−＋ Ｒ４＋ Ｂｅ−・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ ｆｉｌｄｉ ｄｉ ｆ ＝ Ｂｌ！ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ （２）Ｂ！！ｉ ＝ Ｍ 血中Ｄ −
＋ ｋｘ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ （３）ｄ【ｚ ｄｉ 但し、■はアクチュエータの端子間の電圧、ｉはアクチ
ュエータに流れる電流、Ｌはアクチュエータのインダク
タンス、Ｒはアクチュエータの抵抗、Ｂはアクチュエー
タに鎖交する磁束密度、Ｉ！はアクチュエータの有効コ
イル長、Ｍは可動部質量、Ｄは粘性制動係数、には平板
状バネのバネ定数、ｔは時間でおる。
・・・・・・・・・・・・・ ｆｉｌｄｉ ｄｉ ｆ ＝ Ｂｌ！ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・ （２）Ｂ！！ｉ ＝ Ｍ 血中Ｄ −
＋ ｋｘ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ （３）ｄ【ｚ ｄｉ 但し、■はアクチュエータの端子間の電圧、ｉはアクチ
ュエータに流れる電流、Ｌはアクチュエータのインダク
タンス、Ｒはアクチュエータの抵抗、Ｂはアクチュエー
タに鎖交する磁束密度、Ｉ！はアクチュエータの有効コ
イル長、Ｍは可動部質量、Ｄは粘性制動係数、には平板
状バネのバネ定数、ｔは時間でおる。
式ｆｉｔ 、 ｆｚｌおよび（３）をラグラス演算子Ｓ
を用いて表わすと下式のようになる。
を用いて表わすと下式のようになる。
Ｖ（ｓ）−ＬｓＩ（ｓ）＋ ＲＩ（ｓ）＋ Ｂ／５Ｘ（
ｓ） −＝−−−−−−・−ｆｌどＦ（ｓ）−Ｂ／Ｉ（
ｓ） ・・山・・・・・・・・・・・・・ （２１’Ｂ
ｆＩ（ａｌ −Ｍｓ’Ｘ（ｓ）＋ ＤｓＸ（ｓ） ＋
ｋＸ（ｓ） ・−−・−（３１’式（１１’、 （２ど
およびり３）′をｖ（ｓ）、 Ｉ（ｓ）、 Ｆ（ｓ）、
Ｘ（ｓ）およびＸ（ｓ）についてブロック図を作成す
ると第２図に示すようになる。図中、 Ｘｆｓ）は５Ｘ
ｔｓ）に等しく、ＡｌＴｌ、ＡｆおよびＡはゲイン、γ
は接触１１．−指、令値である。
ｓ） −＝−−−−−−・−ｆｌどＦ（ｓ）−Ｂ／Ｉ（
ｓ） ・・山・・・・・・・・・・・・・ （２１’Ｂ
ｆＩ（ａｌ −Ｍｓ’Ｘ（ｓ）＋ ＤｓＸ（ｓ） ＋
ｋＸ（ｓ） ・−−・−（３１’式（１１’、 （２ど
およびり３）′をｖ（ｓ）、 Ｉ（ｓ）、 Ｆ（ｓ）、
Ｘ（ｓ）およびＸ（ｓ）についてブロック図を作成す
ると第２図に示すようになる。図中、 Ｘｆｓ）は５Ｘ
ｔｓ）に等しく、ＡｌＴｌ、ＡｆおよびＡはゲイン、γ
は接触１１．−指、令値である。
第２図において、Ｖ（ｓ）は下式のように表わせる。
Ｖ（ｓ） −−人ｍ（（Ｒ＋ Ｌ ｓ ＡｍＡｆ ）
Ｉ（ｓｌ十Ｂ１５Ｘ（ｓ） ）ここで飾の部分にオペレ
ーションアンプなどのゲインの大きな素子を用いれば ｂ生菌 とみなせるから、Ｖ（ｓ）は簡単になシＶ（ｓ） −Ａ
ｆ １ＩＩ（ｓ） と表わせる。該式は電流帰還アンプを用いることにより
実現できる。従って第２図の閉ループ伝達関数Ｇ（ｓ）
は下式のように表わせる。
Ｉ（ｓｌ十Ｂ１５Ｘ（ｓ） ）ここで飾の部分にオペレ
ーションアンプなどのゲインの大きな素子を用いれば ｂ生菌 とみなせるから、Ｖ（ｓ）は簡単になシＶ（ｓ） −Ａ
ｆ １ＩＩ（ｓ） と表わせる。該式は電流帰還アンプを用いることにより
実現できる。従って第２図の閉ループ伝達関数Ｇ（ｓ）
は下式のように表わせる。
該Ｇ（ｓ）の式から第２図図示の系が安定となるだめの
条件は、ラウスの安定判別条件により下式のようＫなる
。
条件は、ラウスの安定判別条件により下式のようＫなる
。
ｋ＋Ｂｚ Ａ７Ａｔ ＞ 。
ここで該弐ｋ ＋ＢＩ！Ａ／Ａｆは制御系のステイフネ
スを表わす。
スを表わす。
今、ゲイン人を
へキーｋＡＬ
Ａ
と定めると制御系のステイフネスはほぼ零１例えば実験
では０．５ｐ／Ｍとなり、殆んど摩擦のない接触子の支
持機構を達成できる。
では０．５ｐ／Ｍとなり、殆んど摩擦のない接触子の支
持機構を達成できる。
次に、接触圧の制御方法を説明する。
第２図図示接触圧指令値γを入力することによって接触
子１が被測定物に接触する接触圧を指定できる。この場
合、直流リニアモータによって発生させるべき力Ｐを下
式によってめる。
子１が被測定物に接触する接触圧を指定できる。この場
合、直流リニアモータによって発生させるべき力Ｐを下
式によってめる。
Ｐ−（接触圧） ＋ （Ｓｇｎ ） Ｘ （自重〕ここ
でＳｇｎは接触圧に及はす自重の方向により。
でＳｇｎは接触圧に及はす自重の方向により。
＋あるいは−と々る。上式でめた力Ｐを発生させるべき
電圧を第２図図示接触圧指令値γとして入力することに
より、接触子１の接触圧が接触位置に関係なく、常に一
定に保持される。実験では０．２ｇの最小接触圧力を得
ている。
電圧を第２図図示接触圧指令値γとして入力することに
より、接触子１の接触圧が接触位置に関係なく、常に一
定に保持される。実験では０．２ｇの最小接触圧力を得
ている。
以上の構成により接触子１は接触子支持台乙のたわみ状
態に関係なく常に一定の接触圧により被測定物に接触す
ることができる。
態に関係なく常に一定の接触圧により被測定物に接触す
ることができる。
Ｍ６図において、８は絶縁物であり、伝導性の良好なア
ルミ材などにより形成した端部６−１および端部６−２
を夫々他の接触物から電気的に絶縁している。そして、
アクチュエータ２の電流供給線を、第３図図示の如く端
部６−１および端部６−２の可動する１端に夫々接続し
、端部６・−１および端部６−２の固定端から前記アク
チュエータ２に電流を供給している。このためアクチュ
エータ２の電流供給線と該電流供給線を接続した端部６
−１および端部６−２とが接触子１の変位に伴い一緒に
動くことになり、接触子１と共に動くアクチュエータ２
の電流供給線を支持台５などに直接に固定したために生
ずる該電流供給線の固定端における折れも生じない。
ルミ材などにより形成した端部６−１および端部６−２
を夫々他の接触物から電気的に絶縁している。そして、
アクチュエータ２の電流供給線を、第３図図示の如く端
部６−１および端部６−２の可動する１端に夫々接続し
、端部６・−１および端部６−２の固定端から前記アク
チュエータ２に電流を供給している。このためアクチュ
エータ２の電流供給線と該電流供給線を接続した端部６
−１および端部６−２とが接触子１の変位に伴い一緒に
動くことになり、接触子１と共に動くアクチュエータ２
の電流供給線を支持台５などに直接に固定したために生
ずる該電流供給線の固定端における折れも生じない。
第４図において、２はアクチュエータでラシ。
伝導性の良好な円筒状アルミ材などに絶縁２例えばアル
マイト処理を施こし、その上にコイルが巻かれている。
マイト処理を施こし、その上にコイルが巻かれている。
従来一般にこの種の直流リニヤモータにおけるアクチュ
エータとしては非伝導性のボビンに巻線を施こしたもの
が用いられていた。しかし１本発明の接触装置を三次元
座標測定機などに搭載して。
エータとしては非伝導性のボビンに巻線を施こしたもの
が用いられていた。しかし１本発明の接触装置を三次元
座標測定機などに搭載して。
被測定物に接触子１を接触させた場合、接触子１が被測
定物に衝突することによるはねかえり力が発生した際に
振動を生じ、測定を開始するまでに時間を要する問題が
６つた。
定物に衝突することによるはねかえり力が発生した際に
振動を生じ、測定を開始するまでに時間を要する問題が
６つた。
この接触子１の振動を早期に減衰するようにダンピング
を大きくするために２本実施例では第４図に示すように
、伝導性の良好なボビン、即ちアルマイト処理を施した
アルミのボビンにコイルを巻いている。これにより、接
触子１が変位することによりボビンは直流リニアモータ
の磁極間空隙中の界磁磁束と鎖交し、この伝導性の良好
なボビンに過電流が発生し、ダンピングの増大が図れる
。
を大きくするために２本実施例では第４図に示すように
、伝導性の良好なボビン、即ちアルマイト処理を施した
アルミのボビンにコイルを巻いている。これにより、接
触子１が変位することによりボビンは直流リニアモータ
の磁極間空隙中の界磁磁束と鎖交し、この伝導性の良好
なボビンに過電流が発生し、ダンピングの増大が図れる
。
このダンピングの効果により前記衝突時のはねかえり力
を抑圧することができる。ｔた。伝導性の良好なボビン
は熱伝導性が良好であり、コイルに発生した熱を放散さ
せ、コイルの温度上昇を防止することができる。
を抑圧することができる。ｔた。伝導性の良好なボビン
は熱伝導性が良好であり、コイルに発生した熱を放散さ
せ、コイルの温度上昇を防止することができる。
第５図において、９はゴムであり、端部６−１および／
または端部６−２の側面にライニングされている。
または端部６−２の側面にライニングされている。
本発明の接触装置は既述したように摩擦が小さいため、
接触子１が被測定物に接触した際に振動を生じ、測定す
るまでに時間を要する問題を含んでいる。
接触子１が被測定物に接触した際に振動を生じ、測定す
るまでに時間を要する問題を含んでいる。
このため、バネ作用を行なう端部６−１および／または
端部６−２の側面にゴム？２例えばウレタンゴムをライ
ニングし、接触子支持台６のダンピング作用を強め、接
触子１が被測定物に接した際あるいは測定中に生じた振
動を迅速に減衰させることができる。
端部６−２の側面にゴム？２例えばウレタンゴムをライ
ニングし、接触子支持台６のダンピング作用を強め、接
触子１が被測定物に接した際あるいは測定中に生じた振
動を迅速に減衰させることができる。
（Ｆｉｔ 発明の詳細
な説明した如く本発明によれば、接触子１が被測定物に
接触した状態をストレインゲージ７などの変位検出器に
より検出し、この検出信号忙よって直流リニアモータの
アクチュエータ２に流れる電流を制御することによって
、自動的に接触子１の接触圧を任意に制御することが可
能となり。
接触した状態をストレインゲージ７などの変位検出器に
より検出し、この検出信号忙よって直流リニアモータの
アクチュエータ２に流れる電流を制御することによって
、自動的に接触子１の接触圧を任意に制御することが可
能となり。
かつ接触子１が被測定物に接触した状態および接触子１
が接触したことに伴なう接触子１の変位量を外部に電気
信号の形として知らせることができる。
が接触したことに伴なう接触子１の変位量を外部に電気
信号の形として知らせることができる。
第１図は本発明の１実施例斜視図、第２図は本発明の制
御ブロック図、第３図ないし第５図は夫々本発明の他の
実施例斜視図を示す。 図中、１は接触子、２はアクチュエータ、３は接触子支
持台、４は界磁部、５は支持台、６−１゜６−２は端部
、７はストレインゲージ、８は絶縁Ｔｈ、 ９はゴムを
表わす。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 森 １） 寛（外１名）第 １ 図 第３図 第 ４ 図
御ブロック図、第３図ないし第５図は夫々本発明の他の
実施例斜視図を示す。 図中、１は接触子、２はアクチュエータ、３は接触子支
持台、４は界磁部、５は支持台、６−１゜６−２は端部
、７はストレインゲージ、８は絶縁Ｔｈ、 ９はゴムを
表わす。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 森 １） 寛（外１名）第 １ 図 第３図 第 ４ 図
Claims (1)
- バネによって支持された接触子を有する接触装置におい
て、一端が固定された平板状ノ（ネの他端に前記接触子
および直流リニアモータのアクチュエータを取り付けた
接触部と、前記平板状バネに取り付けた変位検出器と、
該変位検出器からの出力信号にもとづき前記アクチュエ
ータに所定電流を供給するモータ制御部とを有すること
を特徴とする接触装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16573083A JPS6056211A (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 接触装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16573083A JPS6056211A (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 接触装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6056211A true JPS6056211A (ja) | 1985-04-01 |
Family
ID=15817979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16573083A Pending JPS6056211A (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 接触装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6056211A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184405U (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-24 |
-
1983
- 1983-09-08 JP JP16573083A patent/JPS6056211A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62184405U (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-24 |
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