JPS582029B2 - トレ−サヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高精度一高能率のトレーシングを可能ならしめ
るトレーサヘッドに関するものである。

従来のトレーサヘッドを第１図に示す。

この図において、スタイラス１はモデル８を做うように
して動く。

このスタイラス１の動きは球２と軸受３を支点として、
変位検出器６，７へ伝達される。

この場合、球２と軸受３との間、およば軸承３と基体４
との間には摺動および摩擦による抵抗とがたとがあるた
め、変位検出器６，７がスタイラス１の動きをとらえる
精度および鋭敏さが劣悪で、かつスタイラス１の動きと
、変位検出器６，７の出力が非線形となる。

一般に可動部の重量や回転慣性が大であると、その固有
振動数が小となり、トレーシング能力が劣悪となる。

可動部重量，回転慣性を大のままにして固有振動数を大
にしようとすれば、スタイラスがモデルを做う触圧が大
となり好ましくない。

本発明は上記従来例の欠点を解消するもので、高精度、
高能率のトレーシングを可能ならしめると共に、安価な
トレーサヘッドを提供しようとするものである。

すなわち本発明は、基体フレームと、この基体フレーム
内に延在し自由端を外部に突出するトレーサ軸と、この
トレーサ軸の自由端に装架されモデルの表面を做って動
くスタイラスと、前記トレーサ軸の他端部からこれと同
一軸線上に前記基体フレーム内に延在する棒ばねと、前
記トレーサ軸および前記棒ばねの長さ方向に間隔を隔て
て前記基体フレーム内に設けられそれぞれ前記トレーサ
軸および前記棒ばねをスラスト方向にはばね性、ラジア
ル方向には実質的な剛性をもって支持する少なくともふ
たつの支持部と、前記棒ばねに隣接して設けられ前記ス
タイラスのスラスト方向の動きを検出する変位検出器と
、前記トレーサ軸の延長部に隣接して設けられ前記スタ
イラスのラジアル方向の動きを検出する１対の変位検出
器とを包含してなる、モデル表面の３次元倣いを行なう
トレーサヘッドにある。

以下本発明を添付図面第２図以下に例示した好適な実施
例について詳述する。

第２図に示すように本発明の好適な１実施例では、基体
フレーム１７の内部から先端部の中心を貫いて外部にト
レーサ軸５が突出し、その自由端にスタイラス１が取付
けてある。

このトレーサ軸５は基体フレーム内で支持部Ａの板ばね
材１０の中心に支持され、コイルばね１８，１９により
スラスト方向にバイアスを与えられている。

トレーサ軸５の他端部にはこれと同一軸線上に配設した
棒ばね９が連結されており、この棒ばね９は支持部Ｂの
板ばね材１１の中心で支持されている。

またトレーサ軸５の他端部には剛性の伝達片１６も取付
けられており、この伝達片１６に、互いに直角をなすラ
ジアル方向の１対の変位検出器６ａ．６ｃが接触してい
る。

また棒ばね９の後端部にはスラスト方向の変位検出器６
ｂが接触している。

上記Ａ．Ｂ部はＺ方向またはスラスト方向（トレーサ軸
５の方向）には程よいばね性を有し、ラジアル方向（ト
レーサ軸５と垂直をなすＸ−Ｙ平面）には、ある程度以
上強いばね性または剛性を有するものなら板ばね材では
くとも他のものでもよい。

しかし八，Ｂ部の例を示すと、第３ａ図〜第３ｎ図の１
４例，第４ａ，ｂ図および第５ａ，ｂ図のものがあげら
れる。

フレーム１２．１３は円形の他各種の多角形が考えられ
る。

上記のうち、第３ａ，３ｂ，３ｈ．３ｉ図に示すもので
、ピアノ線のような線材を利用し、線の張り方は各種図
示の如く考えられる。

また、第３ｃ図に示すものは板ばね材（面材）で、第３
ｄ ，３ｅ ，３ｆ ，３ｇ，３ ｊ ，３ｋ．３ｌ，
３ｍ．３ｎ図に示すものは、板ばね材に切り抜きＳ部を
形成したもので、切り抜き方は目的に応じて各種考えら
れる。

第４ａ図および第４ｂ図はべロー材を利用した例で、従
来の成形ベローよりは溶接加エベローの方がラジアル方
向の剛性の点から好ましい。

第５ａ図および第５ｂ図に示したものは、リニアモーシ
ョンボールベアリング１４とばね１５との組合せを利用
したもので、上記ボールベガリング１４はころがり抵抗
と多少のがたを有するが、Ｚ方向の変位を大にしたい場
合で多小の抵抗やがたが問題とならない場合利用する。

本発明のトレーサヘッドは横形、縦形いずれにも使用で
きる。

また、必要ならば縦横中間の斜形としても使える。

棒ばね９はスタイラス１のラジアル方向の動きに対して
、無方向性でどの方向にも均等で適度なばね性を有し、
Ｚ方向の座屈に対して十分な強度があるものである。

次に構成について更に詳細に説明する。

第２図および第６図において、スタイラス１は図示しな
いモデルを做って動く。

そのＺ方向の動きはトレーサ軸５，棒ばね９を経て、変
位検出器６ｂに伝えられる。

Ｘ，Ｙ方向の動きはトレーサ軸５，伝達片１６を経て、
変位検出器６ ａ （Ｙ方向）または６ ｃ （Ｘ方向
）に伝えられる。

これを詳述すれば次のとおりである。

すなわちスタイラス１に何等の外力も加わらない時、す
なわちスタイラス１が自由状態にある時は、すべての変
位検出器６ａ，６ｂ，６ｃの出力信号はゼロとなるよう
に調整されている。

この状態を第７図に示す。

次にラジアル方向の外力５０が第８図に示すようにスク
イラス１の中心１ａに印加されると、トレーサ軸５およ
び棒ばね９は板ばね材１０の中心および板ばね材１１の
中心のふたつの支点で支持されており、かつトレーサ軸
５は剛性であるので、棒ばね９のみが上方に凸の形状に
たわむ。

伝達片１６は剛性のトレーサ軸５の延長をなしているの
で板ばね材１０の中心を枢装点として上方に変位する。

このため変位検出器６ａの突片６ａ−１がΔ１だけ上方
に動いて変位検出器６ａはマイナスの出力信号を発する
。

しかし変位検出器６ｂおよび６ｃはゼロ出力のままであ
る。

逆に第８図において外力がトレーサヘッド１の下方から
上方へと作用すれば、棒ばね９は下に凸にたわみ、伝達
片１６の後端部は下に動いて変位検出器６ａはプラスの
出力信号を発する。

この場合も変位検出器６ｂ ，６ｃの出力はゼロである
。

またラジアル方向の外力が第８図（または第７図）の平
面に垂直な方向に加わると、棒ばね９は図の面に垂直な
面内においてたわむ。

この時には変位検出器６ｃにプラスまたはマイナスの出
力信号が生ずる。

変位検出器６ａ，６ｂの出力はゼロである。

さらに第９図に示すように、加わる外力が符号５１で示
すようにスラスト方向すなわち図の左方から右方へ向く
力であると、板ばね材１０および１１の中心すなわちト
レーサ軸５，棒ばね９の支持点は距離Δ２だけ右方に動
く。

この時棒ばね９はまっすぐなままである。

このため変位検出器６ｂにはプラスの出力が生ずる。

変位検出器６ ａ 、６ｃの出力はゼロのままである。

このようにしてモデルを倣うスクイラス１の３次元運動
はすべて変位検出器６ａ，６ｂ，６ｃにより検出される
のである。

変位検出器６ａ，６ｂ，６ｃは図示以外の場所に取付け
てもよい。

例えば変位検出器６ｂを棒ばね９の板ばね材１０寄りに
取付けてよい。

上記伝達片１６の目的は力ではなく、変位の伝達である
から軽重量物（アルミ系軽合金など）を．使う。

Ｎ，Ｂ部の板ばね材１０，１１はＺ方向のばね性と、ラ
ジアル方向の剛性を有し、そのフレーム１２．１３は基
体フレーム１７に取付けられている。

コイルばね１８，１９はＺ方向のばね定数調整用または
トレーサヘッドを縦形として使用するときはスタイラス
１の重量バランス用として使われる。

もちろんコイルばね１８，１９に図示以外の場所に取付
けてもよい。

例えば、棒ばね９のスタイラス１と反対側に取付けても
よい。

本トレーサヘッドを横形として使用するときは、スタイ
ラス１の重量バランスは、ＮまたはＢ部のフレーム１２
．１３を調整するとか、板ばね材１０．１１を調整する
とか、変位検出器６ａ，６ｂ，６ｃの零点を調整すると
か各種考えられる。

本実施例の場合、第２図のＮ部には、第３ｈ図に示すも
のを使用し、Ｂ部には第３ｋ図のを使うこともでさるし
、また、この逆のような組合せ使用してもよい。

第５ ａ 、 ｂ図以外の方式とした場合は、摺動抵抗
、ガタがないため、高精度、高能率のトレーシング可能
となる。

スタイラス１からの力を伝達する可動部分として十分な
剛囲を要求される部分は、トレーサ軸５のみしかなく、
板ばね材１０，１１，棒ばね９は軽重量であるため、本
トレーサヘッドは可動部の重量回転慣註は、このように
ばね性を利用する方式としては極限状態にまで小さくさ
れている。

従って触圧が小、可動部の固有振動数が犬という理想が
実現されるものであり、モデルの寿命を延ばし、スタイ
ラス１とモデル８との間の摩擦の影響を軽減し、トレー
シング性を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトレーサヘッドの概略図、第２図は本発
明のトレーサヘッドの構成を示す断面図、第３ａ，３ｂ
，３ｃ．３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ．
３ｋ，３Ａ’，３ｍ，３ｎ図は第２図のＣ−Ｃ線矢視お
よびＤ−Ｄ線矢視における支持部の各種ばね材の形態を
示す平面図、第４ａ図はばね材の代りにべロー材を使用
した例を示す断面図、第４ｂ図は第４ａ図のＣ／ Ｃ
／線矢視の断面図、第５ａ図はばねの代りにリニアモー
ションボールベアリングと他のコイルばねとの組合せ利
用の例の断面図、第５ｂ図は第５ｒ図のＣ″／ Ｃ″線
矢視の断面図、第６図は本発明のトレーサヘッドの原理
を示す概要図、第７図ないし第９図は本発明トレーサヘ
ッドの作動状況を説明する断面図である。 １・・・・・・スタイラス、２・・・・・・球、３・・
・・・・軸受、４・・・・・・基体、５・・・・・・ト
レーサ軸、６，７．６ａ，６ｂ，６ｃ・・・・・・変位
検出器、８・・・・・・モデル、９・・・・・・棒ばね
、１０，１１・・・・・・板ばね材、１２．１３・・・
・・・フレーム、１６・・・・・・伝達片、１７・・・
・・・基体フレーム、１８．１９・・・・・・コイルば
ね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基体フレームと、この基体フレーム内に延在し自由
   端を外部に突出するトレーサ軸と、このトレーサ軸の自
   由端に装架されたモデルの表面を做って動くスタイラス
   と、前記トレーサ軸の他端部からこれと同一軸線上に前
   記基体フレーム内に延在する棒ばねと、前記トレーサ軸
   および前記棒ばねの長さ方向に間隔を隔てて前記基体フ
   レーム内に設けられそれぞれ前記トレーサ軸および前記
   棒ばねをスラスト方向にはばね性、ラジアル方向には実
   質的な剛性をもって支持する少なくともふたつの支持部
   と、前記棒ばねに隣接して設けられ前記スタイラスのス
   ラスト方向の動きを検出する変位検出器と、前記トレー
   サ軸の延長部に隣接して設けられ前記スタイラスのラジ
   アル方向の動きを検出する１対の変位検出器とを包含し
   てなる、モデル表面の３次元倣いを行なうトレーサヘッ
   ド。