DE112023000315T5

DE112023000315T5 - DISPLACEMENT DETECTION DEVICE

Info

Publication number: DE112023000315T5
Application number: DE112023000315.7T
Authority: DE
Inventors: Ken Onoe; Hideo Maejima; Ryosuke Kamiko; Hisashi Mitsuda
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2023-09-01
Publication date: 2024-09-26
Also published as: WO2024053571A1

Abstract

Eine Versetzungserfassungsvorrichtung umfasst: einen Taststift, der sich bei Kontakt mit einem Messobjekt mit einem ersten Drehpunkt als Basispunkt dreht; eine Welle, auf der eine Skala vorgesehen ist; einen Versetzungsübertragungsmechanismus, der die Versetzung des Taststiftes auf die Welle überträgt; und einen Sensor, der die Versetzung der Skala erfasst. Der Versetzungsübertragungsmechanismus umfasst (i) den ersten Drehpunkt, der auf der Wellenachse vorgesehen ist, (ii) einen zweiten Drehpunkt, der näher an der Welle als der erste Drehpunkt und versetzt von der Wellenachse vorgesehen ist, und (iii) ein Verbindungselement, das zwischen der Welle und dem Taststift vorgesehen ist, und die Welle erstens in der Wellenrichtung der Wellenachse versetzt wird, indem das Verbindungselement mit dem ersten Drehpunkt als Basispunkt gemäß einer Drehung des Taststifts gedrückt wird, und die Welle zweitens in der Wellenrichtung der Wellenachse versetzt wird, indem das Verbindungselement mit dem zweiten Drehpunkt als Basispunkt gemäß einer Drehung des Taststifts gedreht wird. A displacement detection device includes: a stylus that rotates upon contact with a measurement object with a first fulcrum as a base point; a shaft on which a scale is provided; a displacement transmission mechanism that transmits the displacement of the stylus to the shaft; and a sensor that detects the displacement of the scale. The displacement transmission mechanism includes (i) the first fulcrum provided on the shaft axis, (ii) a second fulcrum provided closer to the shaft than the first fulcrum and offset from the shaft axis, and (iii) a link provided between the shaft and the stylus, and the shaft is firstly displaced in the shaft direction of the shaft axis by pressing the link with the first fulcrum as a base point according to rotation of the stylus, and the shaft is secondly displaced in the shaft direction of the shaft axis by rotating the link with the second fulcrum as a base point according to rotation of the stylus.

Description

Technisches GebietTechnical area

Diese vorliegende Erfindung betrifft eine Versetzungserfassungsvorrichtung, die eine Versetzung durch Drehung eines Taststifts erfasst.This invention relates to a displacement detecting device that detects a displacement by rotation of a stylus.

Stand der TechnikState of the art

Als Versetzungserfassungsvorrichtungen sind Fühlhebelmessgeräte (hebelartige Messgeräte bzw. Messuhren) bekannt. Fühlhebelmessgeräte verfügen über einen Taststift mit einer Kontaktvorrichtung, eine Skala, die in Verbindung mit der Drehung des Taststiftes in der axialen Richtung versetzt bzw. verschoben wird, und einen Sensor, der die Versetzung der Skala erfasst (siehe Patentliteratur 1).Dial indicators (lever-type gauges) are known as displacement detection devices. Dial indicators have a stylus with a contact device, a scale that is displaced in the axial direction in conjunction with the rotation of the stylus, and a sensor that detects the displacement of the scale (see Patent Literature 1).

Ein solches Fühlhebelmessgerät kann die Oberflächenform und Versetzung des Messobjekts messen, indem es die Rotationsversetzung des Taststifts erfasst, wenn der Taststift das Messobjekt berührt, und die Rotationsversetzung in die Axialverschiebung der Skala umwandelt. Indem der Taststift mit einem von der Spindel einer Werkzeugmaschine gehaltenen Werkstück in Kontakt gebracht und das Werkstück in diesem Zustand gedreht wird, kann auch der Planschlag des Werkstücks gemessen werden.Such a dial indicator can measure the surface shape and displacement of the measuring object by detecting the rotational displacement of the stylus when the stylus touches the measuring object and converting the rotational displacement into the axial displacement of the scale. By bringing the stylus into contact with a workpiece held by the spindle of a machine tool and rotating the workpiece in this state, the axial runout of the workpiece can also be measured.

Liste des Standes der TechnikList of state of the art

Patentliteratur 1: JP 2021-071376 A Patent Literature 1: JP 2021-071376 A

ZusammenfassungSummary

Technisches ProblemTechnical problem

Da jedoch die Versetzung der Skala in Bezug auf den Betrag der Drehung des Taststifts sehr klein ist, ist es für den Sensor nicht einfach, die winzige Versetzung mit hoher Genauigkeit zu erfassen.However, since the displacement of the scale is very small with respect to the amount of rotation of the stylus, it is not easy for the sensor to detect the tiny displacement with high accuracy.

Lösung des ProblemsSolution to the problem

Eine Versetzungserfassungsvorrichtung in einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Taststift, der sich mit einem ersten Drehpunkt als Basispunkt bei Kontakt mit einem Messobjekt dreht; eine Welle, auf der eine Skala vorgesehen ist; einen Versetzungsübertragungsmechanismus, der die Versetzung des Taststiftes auf die Welle überträgt; und einen Sensor, der die Versetzung der Skala erfasst.A displacement detecting device in one aspect of the present invention comprises: a stylus that rotates with a first pivot point as a base point upon contact with a measurement object; a shaft on which a scale is provided; a displacement transmission mechanism that transmits the displacement of the stylus to the shaft; and a sensor that detects the displacement of the scale.

Der Versetzungsübertragungsmechanismus umfasst (i) den ersten Drehpunkt, der auf der Wellenachse vorgesehen ist, (ii) einen zweiten Drehpunkt, der näher an der Welle als der erste Drehpunkt und versetzt von der Wellenachse vorgesehen ist, und (iii) ein Verbindungselement, das zwischen der Welle und dem Taststift vorgesehen ist, und wobei die Welle erstens in der Wellenrichtung der Wellenachse versetzt wird, indem das Verbindungselement mit dem ersten Drehpunkt als Basispunkt gemäß der Drehung des Taststifts gedrückt wird, und die Welle zweitens in der Wellenrichtung der Wellenachse versetzt wird, indem das Verbindungselement mit dem zweiten Drehpunkt als Basispunkt gemäß der Drehung des Taststifts gedreht wird. Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungThe displacement transmission mechanism includes (i) the first fulcrum provided on the shaft axis, (ii) a second fulcrum provided closer to the shaft than the first fulcrum and offset from the shaft axis, and (iii) a link provided between the shaft and the stylus, and wherein the shaft is firstly displaced in the shaft direction of the shaft axis by pressing the link with the first fulcrum as the base point according to the rotation of the stylus, and the shaft is secondly displaced in the shaft direction of the shaft axis by rotating the link with the second fulcrum as the base point according to the rotation of the stylus. Advantageous Effects of the Invention

Die vorliegende Erfindung kann eine Versetzungserfassungsvorrichtung bereitstellen, die in der Lage ist, die Versetzung eines Messobjekts genau zu erfassen.The present invention can provide a displacement detecting device capable of accurately detecting the displacement of a measurement object.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

1 is a perspective view showing the external appearance of a displacement detecting device according to an embodiment.
2 shows a view that illustrates the internal structure of the measuring device.
3 shows a view that illustrates the internal structure of the measuring device.
4 shows a sectional view along the line AA of 3 .
5A to 5C show the design of a connecting element in detail.
6A to 6C represent the operating sequences of a tilting mechanism.
7A to 7C represent the arrangement and the sequence of effects of the stylus and its surroundings.
8 schematically illustrates an actuation conversion mechanism and a displacement amplification mechanism.
9A and 9B schematically represent a second strengthening mechanism, which forms the dislocation strengthening mechanism.
10A and 10B schematically illustrate the principle of dislocation amplification.
11A and 11B schematically illustrate the differences in the arrangement and the sequence of effects between the embodiment and a comparative example.
12A and 12B schematically illustrate the differences in the design and the sequence of effects between the embodiment and a comparative example.
13 shows a diagram illustrating an example of an error between the measured length and the actual length.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Einfachheit halber kann die folgende Beschreibung die Positionsbeziehung jeder Struktur bzw. jedes Aufbaus auf der Grundlage des in den Figuren gezeigten Zustands ausdrücken. In den folgenden Ausführungsformen und Modifikationen werden nahezu identische Komponenten mit denselben Zeichen gekennzeichnet, und ihre Beschreibungen werden gegebenenfalls weggelassen.An embodiment of the invention will be described below with reference to the drawings. For convenience, the following description may express the positional relationship of each structure based on the state shown in the figures. In the following embodiments and modifications, almost identical components are denoted by the same characters, and their descriptions are omitted where appropriate.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer Versetzungserfassungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform darstellt. 1 is a perspective view showing the external appearance of a displacement detecting device 1 according to an embodiment.

Die Versetzungserfassungsvorrichtung 1 umfasst ein Messgerät 3 und eine nicht gezeigte Verarbeitungsvorrichtung. Die Verarbeitungsvorrichtung umfasst eine Anzeigeeinheit, die von dem Messgerät 3 erfasste Informationen anzeigt und über ein nicht gezeigtes Kabel mit dem Messgerät 3 verbunden ist. Das Messgerät 3 umfasst ein Gehäuse 2, in dem interne Mechanismen untergebracht sind, einen Taststift 4, der einen Kontaktabschnitt aufweist, der ein Messobjekt berührt, und ein Tragelement 6, das den Taststift 4 trägt. Das Tragelement 6 weist eine Bogenform auf und ist um eine Drehachse L1 drehbar, die in Bezug auf das Gehäuse 2 festgelegt ist. Beide Enden des Tragelements 6 befinden sich auf der Drehachse L1.The displacement detection device 1 includes a measuring device 3 and a processing device not shown. The processing device includes a display unit that displays information detected by the measuring device 3 and is connected to the measuring device 3 via a cable not shown. The measuring device 3 includes a housing 2 in which internal mechanisms are housed, a stylus 4 having a contact portion that contacts a measuring object, and a support member 6 that supports the stylus 4. The support member 6 has an arc shape and is rotatable about a rotation axis L1 fixed with respect to the housing 2. Both ends of the support member 6 are located on the rotation axis L1.

Der Taststift 4 ist abnehmbar in der Mitte des Spitzenabschnitts des Tragelements 6 angebracht. Die Achse L2 des Taststifts 4 verläuft senkrecht zu der Drehachse L1 des Tragelements 6. Beide Enden des Tragelements 6 befinden sich jeweils an den Seiten des Gehäuses 2. Das Tragelement 6 kann sich um die Drehachse L1 drehen und ist derart gelagert, dass es zur Vorderseite des Gehäuses 2 hin übersteht. Der Taststift 4 weist an seiner Spitze einen kugelförmigen Kontaktgeber 7 auf. Obwohl nicht gezeigt, sind Stromleitungen zum Versorgen der internen Mechanismen mit Strom und Signalleitungen zum Ausgeben der erfassten Positionsinformationen mit dem Gehäuse 2 verbunden.The stylus 4 is detachably mounted at the center of the tip portion of the support member 6. The axis L2 of the stylus 4 is perpendicular to the rotation axis L1 of the support member 6. Both ends of the support member 6 are located on the sides of the housing 2, respectively. The support member 6 can rotate about the rotation axis L1 and is supported so as to protrude toward the front of the housing 2. The stylus 4 has a spherical contactor 7 at its tip. Although not shown, power lines for supplying power to the internal mechanisms and signal lines for outputting the detected position information are connected to the housing 2.

2 und 3 zeigen Ansichten, die den inneren Aufbau des Messgeräts 3 darstellen. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht und 3 zeigt eine Draufsicht. 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von 3. Jede Figur zeigt den Zustand, in dem ein Teil des Gehäuses 2 in dem Messgerät 3 entfernt ist. 2 and 3 show views illustrating the internal structure of the measuring device 3. 2 shows a perspective view and 3 shows a top view. 4 shows a sectional view along the line AA of 3 . Each figure shows the state in which a part of the housing 2 in the measuring device 3 is removed.

Wie in 2 gezeigt, sind ein Lager 8 und ein Zylinder 10 innerhalb des Gehäuses 2 vorgesehen. Das Lager 8 wirkt als ein Drehpunkt (erster Drehpunkt) für das Tragelement 6 auf der Drehachse L1. Der Zylinder 10 nimmt eine Skala oder dergleichen auf (siehe unten). Das Lager 8 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Kugellager und umfasst einen ringförmigen Außenring 12 und einen Innenring 14 mit einer kugelförmigen Außenfläche. Der Außenring 12 ist an dem Gehäuse 2 befestigt. Der Innenring 14 ist über einen Verbindungsabschnitt 16 mit dem inneren Mechanismus des Gehäuses 2 verbunden.As in 2 , a bearing 8 and a cylinder 10 are provided inside the housing 2. The bearing 8 acts as a pivot point (first pivot point) for the support member 6 on the rotation axis L1. The cylinder 10 accommodates a scale or the like (see below). The bearing 8 in the present embodiment is a ball bearing and includes an annular outer ring 12 and an inner ring 14 having a spherical outer surface. The outer ring 12 is fixed to the housing 2. The inner ring 14 is connected to the internal mechanism of the housing 2 via a connecting portion 16.

Wie ebenfalls in 3 gezeigt, weist das Tragelement 6 einen an dem Verbindungsabschnitt 16 befestigten Stütz- bzw. Lagerabschnitt 18 und einen an dem Stützabschnitt 18 befestigten Körper 20 auf. Sowohl der Stützabschnitt 18 als auch der Körper 20 weisen eine Bogenform auf. Das Tragelement 6 weist eine Doppelbogenstruktur auf, wobei der Stützabschnitt 18 den inneren Bogen und der Körper 20 den äußeren Bogen bildet.As also in 3 As shown, the support member 6 has a support portion 18 attached to the connecting portion 16 and a body 20 attached to the support portion 18. Both the support portion 18 and the body 20 have an arc shape. The support member 6 has a double arc structure, with the support portion 18 forming the inner arc and the body 20 forming the outer arc.

Zurückkehrend zu 2 ist der mittlere Abschnitt des Stützabschnitts 18 mit einer Schraube 22 an dem Verbindungsabschnitt 16 befestigt, und die beiden Enden des Körpers 20 sind mit Schrauben 24 an den beiden Enden des Stützabschnitts 18 befestigt. Wenn der Stützabschnitt 18 und der Körper 20 in einer Referenzposition angeordnet sind, in der die vorderen Enden des Stützabschnitts 18 und des Körpers 20 parallel zueinander verlaufen, liegen die Achse L2 des Taststifts 4 und die Achse des Verbindungsabschnitts 16 auf derselben Achse.Returning to 2 the middle portion of the support portion 18 is fixed to the connecting portion 16 with a screw 22, and the two ends of the body 20 are fixed to the two ends of the support portion 18 with screws 24. When the support portion 18 and the body 20 are arranged in a reference position in which the front ends of the support portion 18 and the body 20 are parallel to each other, the axis L2 of the stylus 4 and the axis of the connecting portion 16 lie on the same axis.

An dem vorderen Ende des Gehäuses 20 ist ein Montageabschnitt 26 angebracht, an dem der Taststift 4 befestigt und abgenommen werden kann. In der Mitte der Vorderseite des Montageabschnitts 26 ist ein Montageelement 28 vorgesehen, und der Taststift 4 ist an dem Montageelement 28 befestigt. Ein Innengewinde in dem Montageelement 28 und ein Außengewinde an der Basis des Taststifts 4 sind miteinander verschraubt, und der Taststift 4 ist an dem Montageelement 28 befestigt.At the front end of the housing 20, a mounting portion 26 is provided to which the stylus 4 can be attached and detached. A mounting member 28 is provided at the center of the front of the mounting portion 26, and the stylus 4 is attached to the mounting member 28. An internal thread in the mounting member 28 and an external thread on the base of the stylus 4 are screwed together, and the stylus 4 is attached to the mounting member 28.

In dieser Anordnung dreht sich der Taststift 4 zusammen mit dem Tragelement 6 mit dem Lager 8 („erster Drehpunkt P1“, siehe unten) als ein Basispunkt durch den Widerstand (Druckkraft), wenn der Kontaktgeber 7 das Messobjekt berührt. Diese Drehbewegung des Taststifts 4 wird in die axiale Verschiebung der Skala in dem Gehäuse 2 umgewandelt, die von dem Sensor erfasst wird (Details siehe unten).In this arrangement, the stylus 4 rotates together with the support element 6 with the bearing 8 ("first pivot point P1", see below) as a base point due to the resistance (pressure force) when the contactor 7 touches the measuring object. This rotational movement of the stylus 4 is converted into the axial displacement of the scale in the housing 2, which is detected by the sensor (see details below).

Die Befestigungskraft des Körpers 20 an dem Stützabschnitt 18 durch die Schraube 24 ist derart eingestellt, dass sie größer ist als die Widerstandskraft, wenn der Taststift 4 das Messobjekt berührt, und kleiner als die Befestigungskraft des Stützabschnitts 18 an dem Verbindungsabschnitt 16 durch die Schraube 22. Mit anderen Worten kann der Benutzer den Montagewinkel (Relativwinkel) des Körpers 20 an dem Stützabschnitt 18 gegenüber der in 2 gezeigten Referenzposition nach Bedarf ändern, und das Messgerät 3 kann auch nach der Änderung ordnungsgemäß funktionieren. Der Montagewinkel kann gemäß der Anwendung der Versetzungserfassungsvorrichtung 1, der Form des Messobjekts oder anderen Faktoren geändert werden (Details siehe unten).The fastening force of the body 20 to the support section 18 by the screw 24 is the type such that it is larger than the resistance force when the stylus 4 touches the measurement object and smaller than the fastening force of the support portion 18 to the connecting portion 16 by the screw 22. In other words, the user can adjust the mounting angle (relative angle) of the body 20 to the support portion 18 with respect to the 2 shown as needed, and the measuring instrument 3 can operate properly even after the change. The mounting angle can be changed according to the application of the displacement detecting device 1, the shape of the measuring object, or other factors (see below for details).

Wie in 4 gezeigt, weist der Zylinder 10 eine hohlzylindrische Form auf und ist an dem Gehäuse 2 befestigt. Der Zylinder 10 ist derart angeordnet, dass die Achse L3 des Zylinders 10 senkrecht zu der Drehachse L1 verläuft. Der erste Drehpunkt P1 befindet sich auf der Drehachse L1. Die Position des ersten Drehpunkts P1 in dem Messgerät 3 ändert sich nicht. Wenn sich der Taststift 4 in der oben beschriebenen Referenzposition befindet, fallen die Achse L2 des Taststiftes 4 und die Achse L3 des Zylinders 10 zusammen. Innerhalb des Zylinders 10 sind eine sich entlang der Achse L3 erstreckende Welle 32, ein Stützabschnitt 34, der die Welle 32 in der axialen Richtung verschiebbar abstützt bzw. lagert, und ein Verbindungselement 36, das die Welle 32 und den Verbindungsabschnitt 16 verbindet, vorgesehen.As in 4 , the cylinder 10 has a hollow cylindrical shape and is fixed to the housing 2. The cylinder 10 is arranged such that the axis L3 of the cylinder 10 is perpendicular to the axis of rotation L1. The first pivot point P1 is located on the axis of rotation L1. The position of the first pivot point P1 in the measuring device 3 does not change. When the stylus 4 is in the reference position described above, the axis L2 of the stylus 4 and the axis L3 of the cylinder 10 coincide. Within the cylinder 10, a shaft 32 extending along the axis L3, a support portion 34 which supports the shaft 32 slidably in the axial direction, and a connecting element 36 which connects the shaft 32 and the connecting portion 16 are provided.

Der Stützabschnitt 34 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Hubbegrenzungslager. Da dieses Lager ein vorgespanntes Kugellager ist, gibt es kein Klappern zwischen ihm und der Welle 32, wodurch die Geradheit der Welle 32 gewährleistet wird. Es eliminiert auch die Hysterese, wenn sich die Welle 32 hin und her bewegt, und stellt eine stabile Führung für die Welle 32 bereit.The support portion 34 is a stroke limiting bearing in the present embodiment. Since this bearing is a preloaded ball bearing, there is no chatter between it and the shaft 32, thereby ensuring the straightness of the shaft 32. It also eliminates hysteresis when the shaft 32 reciprocates and provides stable guidance for the shaft 32.

Das Verbindungselement 36 umfasst einen Körper 40, der von einem an dem Zylinder 10 befestigten Basiselement 38 getragen wird, eine Stange 42, die den Körper 40 und den Verbindungsabschnitt 16 verbindet, und eine Kugel 48, die an dem dem Basiselement 38 gegenüberliegenden Ende des Körpers 40 vorgesehen ist. Das Basiselement 38 ist scheibenförmig und wird zum Verschließen der vorderen Endöffnung des Zylinders 10 vorgesehen. In der Mitte des Basiselements 38 ist ein Einführungsloch 44 vorgesehen. Der Körper 40 weist eine abgestufte zylindrische Form auf und wird von einer Vielzahl von Stiften (siehe unten) getragen bzw. gelagert, die sich von dem Basiselement 38 aus erstrecken. Die Kugel 48 ist an dem Ende des Körpers 40 gegenüber dem Basiselement 38 in Art einer Passung befestigt.The connecting member 36 includes a body 40 supported by a base member 38 fixed to the cylinder 10, a rod 42 connecting the body 40 and the connecting portion 16, and a ball 48 provided at the end of the body 40 opposite the base member 38. The base member 38 is disk-shaped and is provided for closing the front end opening of the cylinder 10. An insertion hole 44 is provided at the center of the base member 38. The body 40 has a stepped cylindrical shape and is supported by a plurality of pins (see below) extending from the base member 38. The ball 48 is attached to the end of the body 40 opposite the base member 38 in a fitting manner.

Die Stange 42 wird entlang der Achse L4 des Körpers 40 eingepresst und an dem Körper 40 befestigt. Der Spitzenabschnitt der Stange 42 erstreckt sich aus dem Körper 40 heraus, verläuft durch das Einführungsloch 44 und ist derart mit dem Lager 8 verbunden, dass der Spitzenabschnitt in den Verbindungsabschnitt 16 passt (Details siehe unten). Der Mittelpunkt P der Kugel 48 befindet sich auf der Achse L4. Mit anderen Worten hält der Körper 40 die Kugel 48 auf der Achse L4.The rod 42 is press-fitted along the axis L4 of the body 40 and secured to the body 40. The tip portion of the rod 42 extends out of the body 40, passes through the insertion hole 44, and is connected to the bearing 8 such that the tip portion fits into the connecting portion 16 (see below for details). The center point P of the ball 48 is located on the axis L4. In other words, the body 40 holds the ball 48 on the axis L4.

Ein Aufnahmeabschnitt 50 ist an einem Ende der Welle 32 befestigt. Der Aufnahmeabschnitt 50 weist eine umgekehrte konische Aufnahmefläche 52 auf. Die Kugel 48 ist in dem Aufnahmeabschnitt 50 aufgenommen und liegt dabei an der Aufnahmefläche 52 an. Die Aufnahmefläche 52 ist verjüngt und weist einen Neigungswinkel α (in der vorliegenden Ausführungsform 30 Grad) in Bezug auf eine Bezugslinie auf, die senkrecht zur Achse L3 der Welle 32 verläuft.A receiving portion 50 is attached to one end of the shaft 32. The receiving portion 50 has an inverted conical receiving surface 52. The ball 48 is received in the receiving portion 50 while abutting the receiving surface 52. The receiving surface 52 is tapered and has an inclination angle α (30 degrees in the present embodiment) with respect to a reference line perpendicular to the axis L3 of the shaft 32.

An dem anderen Ende der Welle 32 (d.h. an dem Ende gegenüber der Kugel 48) ist eine Skala 54 vorgesehen. Die Welle 32, der Aufnahmeabschnitt 50 und die Skala 54 sind entlang der Achse L3 angeordnet.At the other end of the shaft 32 (i.e., the end opposite the ball 48) is provided a scale 54. The shaft 32, the receiving portion 50 and the scale 54 are arranged along the axis L3.

An dem anderen Ende des Zylinders 10 ist eine ringförmige Federaufnahme 55 vorgesehen, und zwischen dem Aufnahmeabschnitt 50 und der Federaufnahme 55 ist eine Feder 57 vorgesehen. Die Feder 57 drückt den Aufnahmeabschnitt 50 und damit die Welle 32 nach vorne, d.h. in Richtung der Kugel 48. Diese Vorspannkraft der Feder 57 kann das Verbindungselement 36 (die Kugel 48), den Aufnahmeabschnitt 50 und die Skala 54 verbinden und sie in der axialen Richtung der Welle 32 (auch als „Wellenrichtung“ bezeichnet) verschieben. Insbesondere stehen das erste Übertragungselement, das die Baugruppe aus dem Verbindungselement 36 und der Kugel 48 darstellt, und das zweite Übertragungselement, das die Baugruppe aus dem Aufnahmeabschnitt 50, der Welle 32 und der Skala 54 darstellt, miteinander in Kontakt und können in der Richtung der Achse L3 verschoben werden, während sie in einer zu der Achse L3 senkrechten Richtung relativ versetzt werden. Der Taststift 4 kann nach der Verschiebungs- bzw. Versetzungsmessung in seine Bezugsposition zurückgebracht werden.At the other end of the cylinder 10, an annular spring receiver 55 is provided, and a spring 57 is provided between the receiver portion 50 and the spring receiver 55. The spring 57 urges the receiver portion 50 and thus the shaft 32 forward, that is, toward the ball 48. This biasing force of the spring 57 can connect the connecting member 36 (the ball 48), the receiver portion 50, and the scale 54 and displace them in the axial direction of the shaft 32 (also referred to as the "shaft direction"). Specifically, the first transmission member, which is the assembly of the connecting member 36 and the ball 48, and the second transmission member, which is the assembly of the receiver portion 50, the shaft 32, and the scale 54, are in contact with each other and can be displaced in the direction of the axis L3 while being relatively displaced in a direction perpendicular to the axis L3. The stylus 4 can be returned to its reference position after the displacement or offset measurement.

Die Skala 54 ist zu der Außenseite des Zylinders 10 hin offen bzw. freigelegt. Innerhalbe des Gehäuses 2 ist ein Sensor 56 vorgesehen. Die Skala 54 und der Sensor 56 bilden eine so genannte lineare Skala (linearer Encoder). Der Sensor 56 ist ein Magnetsensor und ist derart angeordnet, dass er dem Muster der Skala 54 gegenüberliegt. Bei dieser Anordnung liest der Sensor 56 das Muster der Skala 54 als Positionsinformation, wenn die Welle 32 versetzt wird. Das Erfassungssignal des Sensors 56 wird über eine Signalleitung 58 an eine externe Verarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) ausgegeben.The scale 54 is exposed to the outside of the cylinder 10. A sensor 56 is provided inside the housing 2. The scale 54 and the sensor 56 form a so-called linear scale (linear encoder). The sensor 56 is a magnetic sensor and is arranged to face the pattern of the scale 54. In this arrangement, the sensor 56 reads the pattern of the scale 54 as position information when the shaft 32. The detection signal of the sensor 56 is output to an external processing device (not shown) via a signal line 58.

5A bis 5C stellen die Anordnung des Verbindungselements 36 im Detail dar. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht, 5B zeigt eine Vorderansicht und 5C zeigt eine Seitenansicht. 5A to 5C show the arrangement of the connecting element 36 in detail. 5A shows a perspective view, 5B shows a front view and 5C shows a side view.

Wie in 5A gezeigt, weist das Verbindungselement 36 einen Kippmechanismus 60 zum Kippen des Körpers 40 in Bezug auf das Basiselement 38 auf. Der Kippmechanismus 60 umfasst vier Stifte 62, die an dem Basiselement 38 vorgesehen sind, und vier Stifte 64, die an dem Körper 40 vorgesehen sind. Die Stifte 62 sind an dem Basiselement 38 befestigt, während sie durch das Basiselement 38 in axialer Richtung verlaufen. Die Stifte 64 sind an der vorderen Stirnfläche des Gehäuses 40 befestigt.As in 5A As shown, the connecting member 36 has a tilting mechanism 60 for tilting the body 40 with respect to the base member 38. The tilting mechanism 60 includes four pins 62 provided on the base member 38 and four pins 64 provided on the body 40. The pins 62 are fixed to the base member 38 while passing through the base member 38 in the axial direction. The pins 64 are fixed to the front end surface of the housing 40.

Wie auch in 5B gezeigt, ist in der Mitte des Basiselements 38 ein Einführungsloch 44 vorgesehen, durch das die Stange 42 koaxial verläuft bzw. hindurchgeht. In dem Basiselement 38 sind vier Durchgangslöcher 66 vorgesehen, die das Einführungsloch 44 zentrieren, und jeder der Stifte 62 wird in jedes der Durchgangslöcher 66 eingeführt und befestigt. Die vier Durchgangslöcher 66 sind jeweils an den Positionen der Scheitelpunkte eines virtuellen Quadrats vorgesehen, das auf das Einführungsloch 44 zentriert ist.As in 5B As shown, an insertion hole 44 through which the rod 42 passes coaxially is provided in the center of the base member 38. Four through holes 66 centering the insertion hole 44 are provided in the base member 38, and each of the pins 62 is inserted into each of the through holes 66 and fixed. The four through holes 66 are respectively provided at the positions of the vertices of a virtual square centered on the insertion hole 44.

Wie auch in 5C gezeigt, ist jeder der Stifte 62 mit einer leichten Neigung vorgesehen, so dass er sich allmählich der Achse L4 nach hinten (in Richtung der Seite der Kugel 48) nähert. Mit anderen Worten ist der Winkel des Durchgangslochs 66 als solcher festgelegt. Der Körper 40 ist auf der Seite, die jedem der Stifte 62 zugewandt ist, mit Einführungslöchern 68 versehen, um das Einführen der Stifte 62 zu ermöglichen. Der Innendurchmesser des Einführungslochs 68 ist ausreichend größer als der Außendurchmesser des Stifts 62.As in 5C As shown, each of the pins 62 is provided with a slight inclination so that it gradually approaches the axis L4 rearward (towards the side of the ball 48). In other words, the angle of the through hole 66 is fixed as such. The body 40 is provided with insertion holes 68 on the side facing each of the pins 62 to allow insertion of the pins 62. The inner diameter of the insertion hole 68 is sufficiently larger than the outer diameter of the pin 62.

Wie in 5A gezeigt, sind Wände 70 an der oberen, unteren, linken und rechten Außenkante der vorderen Stirnfläche des Körpers 40 vorgesehen, und Stifte 64 sind innerhalb jeder der Wände 70 angeordnet und befestigt. Jeder der Stifte 64 ist parallel zu der vorderen Stirnfläche des Gehäuses 40 angeordnet. Die beiden Stifte 64 an der Ober- und Unterseite verlaufen parallel zueinander, und die beiden Stifte 64 an der linken und rechten Seite verlaufen parallel zueinander.As in 5A As shown, walls 70 are provided on the upper, lower, left and right outer edges of the front face of the body 40, and pins 64 are arranged and fixed within each of the walls 70. Each of the pins 64 is arranged parallel to the front face of the housing 40. The two pins 64 on the top and bottom are parallel to each other, and the two pins 64 on the left and right are parallel to each other.

Wie auch in 5B gezeigt, befinden sich die vier Stifte 62 jeweils innerhalb einer Ecke des von den vier Stiften 64 gebildeten quadratischen Bereichs. Wie auch in 5C gezeigt, steht jeder der Stifte 62 in Kontakt mit den beiden Stiften 64, die diese Ecke bilden. Durch diese Anordnung kann der Kippmechanismus 60 wie unten beschrieben funktionieren.As in 5B shown, the four pins 62 are each located within a corner of the square area formed by the four pins 64. As in 5C As shown, each of the pins 62 is in contact with the two pins 64 that form that corner. This arrangement allows the tilting mechanism 60 to function as described below.

6A bis 6C stellen den Wirkungsablauf des Kippmechanismus 60 dar. 6A zeigt den Kippmechanismus 60 im Ruhezustand, 6B zeigt den Kippmechanismus 60, der in vertikaler Richtung wirkt, und 6C zeigt den Kippmechanismus 60, der in horizontaler Richtung wirkt. In diesen Figuren ist die Stange 42 der Einfachheit halber weggelassen. 6A to 6C represent the operation of the tilting mechanism 60. 6A shows the tilting mechanism 60 in the resting state, 6B shows the tilting mechanism 60, which acts in the vertical direction, and 6C shows the tilting mechanism 60 acting in the horizontal direction. In these figures, the rod 42 is omitted for simplicity.

Wie in 6A gezeigt, fallen in dem Zustand, in dem der Kippmechanismus 60 nicht wirkt, die Achse L5 des Basiselements 38 und die Achse L4 des Körpers 40 zusammen. Wie in 4 gezeigt, da das Basiselement 38 an dem Zylinder 10 befestigt ist, fällt seine Achse L5 mit der Achse L3 der Welle 32 zusammen.As in 6A As shown, in the state in which the tilting mechanism 60 is not acting, the axis L5 of the base element 38 and the axis L4 of the body 40 coincide. As in 4 As shown, since the base element 38 is fixed to the cylinder 10, its axis L5 coincides with the axis L3 of the shaft 32.

Andererseits, wenn der Kippmechanismus 60 in vertikaler Richtung wirkt, wie in 6B gezeigt, wird entweder der obere oder der untere Stift 64 zu einem Drehpunkt (der zweite Drehpunkt P2: siehe 4), und der Körper 40 kippt in Bezug auf die Achse L5. Insbesondere wenn das Verbindungselement 36 nach oben gekippt wird, wirkt der obere Stift 64, der in Kontakt mit dem Basiselement 38 steht, als zweiter Drehpunkt P2, und der Körper 40 kippt nach oben, wobei der zweite Drehpunkt P2 ein Basispunkt ist. Dies bewegt die Kugel 48 nach oben. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die beiden oberen Stifte 62 jeweils in die Einführungslöcher 68 gedrückt. Andererseits, wenn der untere Stift 64 von dem Basiselement 38 getrennt wird, treten die beiden unteren Stifte 62 aus den Einführungslöchern 68 aus. Wenn umgekehrt das Verbindungselement 36 nach unten gekippt wird, wirkt der untere Stift 64, der das Basiselement 38 berührt, als zweiter Drehpunkt P2, und der Körper 40 kippt nach unten, wobei der zweite Drehpunkt P2 ein Basispunkt ist. Dies bewegt die Kugel 48 nach unten. Somit ändern sich die jeweiligen Positionen der Vielzahl der zweiten Drehpunkte P2 in dem Messgerät 3 nicht, aber jeder der Stifte 64 wird gemäß dem Wirkungsablauf des Kippmechanismus 60 verschoben bzw. versetzt. Jeder der zweiten Drehpunkte P2 (siehe 4), der den Stift 64 überlappt, wirkt als Drehmittelpunkt (Basispunkt der Neigung) des Kippmechanismus 60.On the other hand, if the tilting mechanism 60 acts in the vertical direction, as in 6B shown, either the upper or the lower pin 64 becomes a pivot point (the second pivot point P2: see 4 ), and the body 40 tilts with respect to the axis L5. Specifically, when the connecting member 36 is tilted upward, the upper pin 64 in contact with the base member 38 acts as a second pivot point P2, and the body 40 tilts upward with the second pivot point P2 being a base point. This moves the ball 48 upward. At this time, the two upper pins 62 remain pressed into the insertion holes 68, respectively. On the other hand, when the lower pin 64 is separated from the base member 38, the two lower pins 62 come out of the insertion holes 68. Conversely, when the connecting member 36 is tilted downward, the lower pin 64 in contact with the base member 38 acts as a second pivot point P2, and the body 40 tilts downward with the second pivot point P2 being a base point. This moves the ball 48 downward. Thus, the respective positions of the plurality of second pivot points P2 in the measuring device 3 do not change, but each of the pins 64 is displaced or offset according to the action of the tilting mechanism 60. Each of the second pivot points P2 (see 4 ), which overlaps the pin 64, acts as the center of rotation (base point of inclination) of the tilting mechanism 60.

Wenn der Kippmechanismus 60 in horizontaler Richtung wirkt, wie in 6C gezeigt, wirkt einer der Stifte 64 auf der linken oder rechten Seite als Drehpunkt (der zweite Drehpunkt) und der Körper 40 kippt in Bezug auf die Achse L5. Insbesondere wenn das Verbindungselement 36 nach links gekippt wird, wirkt der Stift 64 auf der linken Seite, der mit dem Basiselement 38 in Kontakt steht, als zweiter Drehpunkt, und der Körper 40 kippt nach links mit diesem zweiten Drehpunkt als Basispunkt. Dies bewegt die Kugel 48 nach links. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die beiden Stifte 62 auf der linken Seite jeweils in die Einführungslöcher 68 gedrückt. Andererseits, wenn der rechte Stift 64 von dem Basiselement 38 getrennt wird, verlassen die beiden Stifte 62 auf der rechten Seite die Einführungslöcher 68. Wenn umgekehrt das Verbindungselement 36 nach rechts gekippt wird, wirkt der Stift 64 auf der rechten Seite, der das Basiselement 38 berührt, als zweiter Drehpunkt, und der Körper 40 kippt nach rechts mit diesem zweiten Drehpunkt als Basispunkt. Dies bewegt die Kugel 48 nach rechts. Diese Anordnung ermöglicht, dass der Taststift 4 sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Richtung versetzt werden kann, wie durch die gestrichelten Pfeile in 2 gezeigt. Auf diese Weise können die vertikalen und horizontalen Versetzungen des Messobjekts gemessen werden. Der oben beschriebene Wirkungsablauf des Kippmechanismus 60 steht in Zusammenhang mit der weiter unten beschriebenen Versatzfunktion und damit mit der Funktion des Versetzungsverstärkungsmechanismus.When the tilting mechanism 60 acts in the horizontal direction, as in 6C shown, one of the pins 64 on the left or right side acts as a pivot point (the second pivot point) and the body 40 tilts with respect to the axis L5. In particular, when the connecting element 36 is tilted to the left, the pin 64 on the left side, which is in contact with the base element 38, acts as a second pivot point, and the body 40 tilts to the left with this second pivot point as the base point. This moves the ball 48 to the left. At this time, the two pins 62 on the left side remain pressed into the insertion holes 68, respectively. On the other hand, when the right pin 64 is separated from the base member 38, the two pins 62 on the right side exit the insertion holes 68. Conversely, when the connecting member 36 is tilted to the right, the pin 64 on the right side, which touches the base member 38, acts as a second pivot point, and the body 40 tilts to the right with this second pivot point as the base point. This moves the ball 48 to the right. This arrangement enables the stylus 4 to be displaced in both the vertical and horizontal directions, as shown by the dashed arrows in 2 shown. In this way, the vertical and horizontal displacements of the measurement object can be measured. The operation of the tilting mechanism 60 described above is related to the displacement function described below and thus to the function of the displacement amplification mechanism.

7A bis 7C stellen die Anordnung und den Wirkungsablauf des Taststifts 4 und seiner Umgebung dar. 7A zeigt den Wirkungsablauf des Taststifts 4 während einer Erfassung der Versetzung. 7B und 7C zeigen, wie der Winkel des Taststifts 4 eingestellt wird. 7A to 7C represent the arrangement and the sequence of effects of the stylus 4 and its surroundings. 7A shows the action of the stylus 4 during detection of the displacement. 7B and 7C show how to adjust the angle of the stylus 4.

Wie oben beschrieben, ist der Taststift 4 an dem Körper 20 des Tragelements 6 befestigt, und der Stützabschnitt 18 des Tragelements 6 ist an dem Verbindungsabschnitt 16 befestigt. Der Verbindungsabschnitt 16 ist an dem Innenring 14 des Lagers 8 befestigt. Daher dreht sich der Taststift 4, wie in 7A gezeigt, zusammen mit dem Tragelement 6 um die Drehachse L1 mit dem Lager 8 (dem ersten Drehpunkt) als Basispunkt. Die Drehachse L1 verläuft senkrecht zu der Achse L3 der Welle 32. Die Achse L2 des Taststifts 4 bildet gemäß seiner Drehung einen Winkel θ mit der Achse L3.As described above, the stylus 4 is fixed to the body 20 of the support member 6, and the support portion 18 of the support member 6 is fixed to the connecting portion 16. The connecting portion 16 is fixed to the inner ring 14 of the bearing 8. Therefore, the stylus 4 rotates as shown in 7A shown, together with the support element 6 about the axis of rotation L1 with the bearing 8 (the first pivot point) as the base point. The axis of rotation L1 is perpendicular to the axis L3 of the shaft 32. The axis L2 of the stylus 4 forms an angle θ with the axis L3 according to its rotation.

Wie oben erwähnt, kann die Ausgangsposition (Ausgangswinkel) des Taststifts 4 gemäß der Anwendung der Versetzungserfassungsvorrichtung 1 und der Form des Messobjekts geändert werden. Wie in 7B gezeigt, kann der Winkel des Körpers 20 in Bezug auf den Stützabschnitt 18, d.h. der Anfangswinkel θset des Taststifts 4, um die Schraube 24 verändert werden. Mit anderen Worten wird ein Schwenkmechanismus des Taststifts 4 in Bezug auf das Gehäuse 2 realisiert. Durch erneutes Anziehen der Schraube 24 nach der Änderung dreht sich der Taststift 4 in Bezug auf den geänderten Anfangswinkel θset, wie in 7C gezeigt.As mentioned above, the initial position (initial angle) of the stylus 4 can be changed according to the application of the displacement detection device 1 and the shape of the measurement object. As shown in 7B As shown, the angle of the body 20 with respect to the support portion 18, that is, the initial angle θset of the stylus 4, can be changed by the screw 24. In other words, a pivoting mechanism of the stylus 4 with respect to the housing 2 is realized. By re-tightening the screw 24 after the change, the stylus 4 rotates with respect to the changed initial angle θset, as shown in 7C shown.

Selbst wenn der Anfangswinkel θset auf einen anderen Winkel als 0 Grad eingestellt wird, bleibt der Drehmittelpunkt des Taststifts 4 mit der Drehachse L1 unverändert, d.h. der Basispunkt der Drehung bleibt an dem Lager 8 (dem ersten Drehpunkt). Der Drehpunkt des Taststifts 4 wird an einer Position angeordnet, die von dem Verbindungspunkt zwischen dem Verbindungsabschnitt 16 und der Stange 42 entfernt ist (siehe 9B). Daher erhöht sich der Messfehler nicht.Even if the initial angle θset is set to an angle other than 0 degrees, the center of rotation of the stylus 4 with the rotation axis L1 remains unchanged, that is, the base point of rotation remains at the bearing 8 (the first pivot point). The pivot point of the stylus 4 is arranged at a position which is away from the connection point between the connecting portion 16 and the rod 42 (see 9B) Therefore, the measurement error does not increase.

Als nächstes werden der Betätigungsumwandlungsmechanismus und der Versetzungsverstärkungsmechanismus der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.Next, the operation conversion mechanism and the displacement amplification mechanism of the present embodiment will be described.

Das Messgerät 3 umfasst einen Betätigungsumwandlungsmechanismus, der die Drehung des Taststifts 4 in eine axiale Bewegung der Welle 32 umwandelt, und einen Versetzungsverstärkungsmechanismus, der die Versetzung der Welle 32 gemäß der Drehung des Taststifts 4 verstärkt. Dieser Betätigungsumwandlungsmechanismus und Versetzungsverstärkungsmechanismus bilden einen Versetzungsübertragungsmechanismus, der die Versetzung des Taststifts 4 verstärkt und auf die Welle 32 und damit auf die Skala 54 überträgt. Der Mechanismus wird im Folgenden beschrieben.The measuring device 3 includes an actuation conversion mechanism that converts the rotation of the stylus 4 into an axial movement of the shaft 32, and a displacement amplifying mechanism that amplifies the displacement of the shaft 32 according to the rotation of the stylus 4. This actuation conversion mechanism and displacement amplifying mechanism constitute a displacement transmission mechanism that amplifies the displacement of the stylus 4 and transmits it to the shaft 32 and thus to the scale 54. The mechanism is described below.

8 stellt schematisch den Betätigungsumwandlungsmechanismus und den Versetzungsverstärkungsmechanismus dar. 9A und 9B stellen schematisch einen zweiten Verstärkungsmechanismus dar, der den Versetzungsverstärkungsmechanismus bildet. 9A zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts B in 4. 9B stellt die Anordnung und den Wirkungsablauf des zweiten Verstärkungsmechanismus dar. 8 schematically illustrates the actuation conversion mechanism and the displacement amplification mechanism. 9A and 9B schematically represent a second strengthening mechanism, which forms the dislocation strengthening mechanism. 9A shows an enlarged view of section B in 4 . 9B shows the arrangement and the sequence of action of the second amplification mechanism.

Wie in 8 gezeigt, wird die Stange 42, wenn sich der Verbindungsabschnitt 16 zusammen mit dem Taststift 4 dreht, zu der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsabschnitts 16 gekippt und leicht in der axialen (rückwärtigen) Richtung gedrückt.As in 8 As shown, when the connecting portion 16 rotates together with the stylus 4, the rod 42 is tilted to the opposite side of the connecting portion 16 and slightly pressed in the axial (rearward) direction.

Insbesondere wie in 9A gezeigt, weist der Verbindungsabschnitt 16, der eine abgestufte zylindrische Form aufweist, einen vertieften Passabschnitt 71 auf, der den Spitzenabschnitt der Stange 42 aufnimmt. Andererseits weist der Außenumfang des Spitzenabschnitts der Stange 42 eine geneigte Fläche 72 (verjüngte Fläche) auf, die zur Spitze hin im Durchmesser abnimmt. Dadurch wird ermöglicht, dass sich die Stange 42 drehen kann, ohne zu blockieren, wenn der Taststift 4 gedreht wird, wie in 9B gezeigt. Die Stange 42 wird während eines Drehens mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt (erste Versetzung) gegenüber dem Verbindungsabschnitt 16 leicht nach hinten (in Wellenrichtung nach hinten: nach rechts in der Figur) versetzt.In particular, as in 9A As shown in Fig. 1, the connecting portion 16, which has a stepped cylindrical shape, has a recessed fitting portion 71 which receives the tip portion of the rod 42. On the other hand, the outer periphery of the tip portion of the rod 42 has an inclined surface 72 (tapered surface) which decreases in diameter toward the tip. This allows the rod 42 to rotate without locking when the stylus 4 is rotated, as shown in Fig. 1. 9B The rod 42 is rotated with the second pivot point P2 as the base point (first offset) relative to the connecting The extension section 16 is offset slightly backwards (backwards in the direction of the wave: to the right in the figure).

Zurückkehrend zu 8, da der mit der Stange 42 integrierte Körper 40 zu diesem Zeitpunkt ebenfalls geneigt ist, bewegt sich die Kugel 48 auf der Aufnahmefläche 52 des Aufnahmeabschnitts 50, und ihr Mittelpunkt P ist gegenüber der Achse L3 der Welle 32 versetzt. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich das Verbindungselement 36 um den zweiten Drehpunkt P2, der von der Achse L3 versetzt ist, wodurch die Aufnahmefläche 52 in der axialen Richtung (in Wellenrichtung nach hinten: in der Figur nach rechts) deutlich nach hinten gedrückt wird. Dadurch erhöht sich der Versetzungsbetrag des nach hinten (in der Figur nach rechts) geschobenen Aufnahmeabschnitts 50.Returning to 8 , since the body 40 integrated with the rod 42 is also inclined at this time, the ball 48 moves on the receiving surface 52 of the receiving portion 50, and its center P is offset from the axis L3 of the shaft 32. At this time, the connecting member 36 rotates about the second pivot point P2 offset from the axis L3, thereby significantly pushing the receiving surface 52 backward in the axial direction (rearward in the shaft direction: to the right in the figure). This increases the amount of displacement of the receiving portion 50 pushed backward (to the right in the figure).

Auf diese Weise wird die Drehung des Taststifts 4 in eine axiale Bewegung der Welle 32 umgewandelt, und die Versetzung der Welle 32 gemäß der Drehung wird verstärkt. Mit anderen Worten wirkt diese Reihe von Mechanismen als ein Betätigungsumwandlungsmechanismus, ein Versetzungsmechanismus und ein Versetzungsverstärkungsmechanismus.In this way, the rotation of the stylus 4 is converted into an axial movement of the shaft 32, and the displacement of the shaft 32 according to the rotation is amplified. In other words, this series of mechanisms functions as an actuation conversion mechanism, a displacement mechanism, and a displacement amplification mechanism.

Der Versetzungsbetrag, der durch den Versetzungsverstärkungsmechanismus verursacht wird, kann durch Vergrößern des Neigungswinkels α der Aufnahmefläche 52 erhöht werden. Je größer jedoch der Neigungswinkel α ist, desto größer ist der Widerstand gegen die Bewegung der Kugel 48, was das Funktionieren des Versetzungsmechanismus erschwert. Mit zunehmendem Widerstand steigt auch die Kraft, die vom Messobjekt auf den Taststift 4 ausgeübt wird (Messkraft), was zu Problemen wie schwereren Messvorgängen führen kann. Aus diesem Grund beträgt der Neigungswinkel α vorzugsweise 20 bis 40 Grad, noch bevorzugter 20 bis 30 Grad, und in der vorliegenden Ausführungsform ist der Neigungswinkel α auf 30 Grad eingestellt.The amount of displacement caused by the displacement amplification mechanism can be increased by increasing the inclination angle α of the receiving surface 52. However, the larger the inclination angle α, the greater the resistance to the movement of the ball 48, making it difficult for the displacement mechanism to function. As the resistance increases, the force exerted by the measurement object on the stylus 4 (measuring force) also increases, which may cause problems such as heavier measurement operations. For this reason, the inclination angle α is preferably 20 to 40 degrees, more preferably 20 to 30 degrees, and in the present embodiment, the inclination angle α is set to 30 degrees.

Als Versetzungsverstärkungsmechanismus trägt nicht nur die relative Versetzung zwischen der Kugel 48 und der Aufnahmefläche 52 (siehe 8), sondern auch die relative Versetzung zwischen dem Verbindungsabschnitt 16 und der Stange 42 (siehe 9B) bei. Daher kann man sagen, dass der Versetzungsverstärkungsmechanismus der Ausführungsform einen ersten Verstärkungsmechanismus, der durch die Kugel 48 und die Aufnahmefläche 52 realisiert wird, und einen zweiten Verstärkungsmechanismus, der durch den Verbindungsabschnitt 16 und die Stange 42 realisiert wird, umfasst. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Welle 32 und damit die Skala 54 in gleichem oder größerem Maße verschoben wie die vertikale Versetzung des Taststifts 4.As a dislocation amplification mechanism, not only the relative displacement between the ball 48 and the receiving surface 52 (see 8 ), but also the relative displacement between the connecting section 16 and the rod 42 (see 9B) Therefore, it can be said that the displacement amplifying mechanism of the embodiment includes a first amplifying mechanism realized by the ball 48 and the receiving surface 52 and a second amplifying mechanism realized by the connecting portion 16 and the rod 42. In the present embodiment, the shaft 32 and hence the scale 54 are displaced to the same or greater extent as the vertical displacement of the stylus 4.

Unter Verwendung der Versetzungserfassungsvorrichtung 1, die wie oben ausgeführt ist, können die Versetzung und die Länge des Messobjekts gemessen werden, aber da die Messung unter Verwendung mechanischer Konstruktionen erfolgt, können leichte Fehler zwischen dem gemessenen Wert und dem tatsächlichen Wert auftreten. Daher speichert die Verarbeitungsvorrichtung, die das Ausgangssignal des Messgeräts 3 verarbeitet, Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren dieses Fehlers und verwendet den korrigierten Wert als Messwert.Using the displacement detecting device 1 as set forth above, the displacement and length of the measurement object can be measured, but since the measurement is performed using mechanical structures, slight errors may occur between the measured value and the actual value. Therefore, the processing device that processes the output signal of the measuring device 3 stores correction coefficients for correcting this error and uses the corrected value as the measured value.

10A und 10B stellen schematisch das Prinzip der Versetzungsverstärkung dar. 10A zeigt das Prinzip der Ausführungsform und 10B zeigt das Prinzip des Vergleichsbeispiels 1. 10A and 10B schematically illustrate the principle of dislocation amplification. 10A shows the principle of the embodiment and 10B shows the principle of comparison example 1.

Der linke Abschnitt von 10A zeigt den Zustand des Taststifts 4, kurz bevor der Taststift 4 das Messobjekt W berührt. Der rechte Abschnitt von 10A zeigt den Zustand, nachdem der Taststift 4 das Messobjekt W berührt. Bei der vorliegenden Ausführungsform überträgt der Versetzungsübertragungsmechanismus die Versetzung des Taststiftes 4, die durch den Kontaktgeber 7 verursacht wird, der das Messobjekt W berührt, auf die Welle 32. Der Versetzungsübertragungsmechanismus weist den ersten Drehpunkt P1 und den zweiten Drehpunkt P2 auf. Dieser Versetzungsübertragungsmechanismus überträgt die Versetzung des Taststifts 4 auf die Welle 32 gemäß der Drehung des Taststifts 4.The left section of 10A shows the state of the stylus 4 shortly before the stylus 4 touches the measuring object W. The right section of 10A shows the state after the stylus 4 contacts the measurement object W. In the present embodiment, the displacement transmission mechanism transmits the displacement of the stylus 4 caused by the contactor 7 contacting the measurement object W to the shaft 32. The displacement transmission mechanism has the first pivot point P1 and the second pivot point P2. This displacement transmission mechanism transmits the displacement of the stylus 4 to the shaft 32 according to the rotation of the stylus 4.

Wie im rechten Abschnitt von 10A gezeigt, dreht sich das Verbindungselement 36 mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt, der näher an der Welle 32 vorgesehen ist als der erste Drehpunkt P1. Der erste Drehpunkt P1 befindet sich auf der Achse L3 der Welle 32, während der zweite Drehpunkt P2 von der Achse L3 der Welle 32 versetzt ist. Der Versetzungsverstärkungsmechanismus dreht das Verbindungselement 36 mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt gemäß der Drehung des Taststifts 4 mit dem ersten Drehpunkt P1 als Basispunkt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Verbindungselement 36 in die axiale Richtung der Welle 32 gedrückt, während es sich um den zweiten Drehpunkt P2 dreht. Infolgedessen bewegt sich die Kugel 48 auf der Neigung (der Aufnahmefläche 52) des Aufnahmeabschnitts 50, während sie in der axialen Richtung der Welle 32 gedrückt wird. Der Auslenkungswinkel der Stange 42 in Bezug auf die Versetzung des Taststifts 4 nimmt ebenfalls zu. Infolgedessen nimmt die axiale Versetzung der Welle 32 zu. Mit anderen Worten wird gemäß der Drehung des Taststifts 4 mit dem ersten Drehpunkt P1 als Basispunkt das Verbindungselement 36 in Richtung der Welle 32 gedrückt bzw. geschoben, während es relativ zu dem Taststift 4 in der axialen Richtung der Welle 32 versetzt wird. Ferner dreht sich gemäß der Drehung des Taststifts 4 das Verbindungselement 36 mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt, und die Welle 32 wird nach innen geschoben, während sie relativ zu dem Verbindungselement 36 in der axialen Richtung versetzt wird.As in the right section of 10A , the link member 36 rotates with the second pivot point P2 as the base point, which is provided closer to the shaft 32 than the first pivot point P1. The first pivot point P1 is located on the axis L3 of the shaft 32, while the second pivot point P2 is offset from the axis L3 of the shaft 32. The displacement amplifying mechanism rotates the link member 36 with the second pivot point P2 as the base point according to the rotation of the stylus 4 with the first pivot point P1 as the base point. At this time, the link member 36 is pressed in the axial direction of the shaft 32 while rotating about the second pivot point P2. As a result, the ball 48 moves on the slope (the receiving surface 52) of the receiving portion 50 while being pressed in the axial direction of the shaft 32. The deflection angle of the rod 42 with respect to the displacement of the stylus 4 also increases. As a result, the axial displacement of the shaft 32 increases. In other words, according to the rotation of the stylus 4 with the first pivot point P1 as the base point, the connecting element 36 is pushed or slid toward the shaft 32 while being displaced relative to the stylus 4 in the axial direction of the shaft 32. Furthermore, according to the rotation of the stylus 4, the connecting member 36 with the second pivot point P2 as a base point, and the shaft 32 is pushed inward while being displaced relative to the connecting member 36 in the axial direction.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann durch Drehen des Verbindungselements 36 mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt, der von der Achse L3 versetzt ist, die Welle 32 weiter eingeschoben bzw. eingedrückt werden, während die Kugel 48 selbst eingedrückt wird. Zum Beispiel beträgt in einem Fall mit den in der Figur gezeigten Abmessungen (mm), wenn die Versetzung des Taststifts 4 (Versetzung des Kontaktpunkts Pc mit dem Messobjekt W) 1 mm beträgt, die axiale Versetzung der Welle 32 (Versetzung der Skala 54) 1,12 mm.According to the present embodiment, by rotating the link member 36 with the second pivot point P2 as the base point offset from the axis L3, the shaft 32 can be further pushed in while the ball 48 itself is pushed in. For example, in a case with the dimensions (mm) shown in the figure, when the displacement of the stylus 4 (displacement of the contact point Pc with the measurement object W) is 1 mm, the axial displacement of the shaft 32 (displacement of the scale 54) is 1.12 mm.

Der linke Abschnitt von 10B zeigt den Zustand des Taststifts 104, unmittelbar bevor der Taststift 104 das Messobjekt W im Vergleichsbeispiel 1 berührt. Der rechte Abschnitt von 10B zeigt den Zustand, nachdem der Taststift 104 das Messobjekt W berührt. Wie im linken Abschnitt von 10B gezeigt, weist das Vergleichsbeispiel 1 den ersten Drehpunkt P1 auf, aber weist nicht den zweiten Drehpunkt P2 auf. Die Stange 142, an der die Kugel 48 an der Spitze befestigt ist, und der Taststift 104 bestehen aus einem Stück und drehen sich mit dem ersten Drehpunkt P1 als Basispunkt. Wie im rechten Abschnitt von 10B gezeigt ist, wird bei dieser Anordnung nicht die Versetzungsverstärkungswirkung wie bei der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt, da die Kugel 48 selbst nicht eingedrückt wird, wenn der Taststift 104 versetzt wird. Wenn zum Beispiel in einem Fall mit den in der Figur gezeigten Abmessungen (mm) die Versetzung des Taststifts 104 (Versetzung des Kontaktpunkts Pc mit dem Messobjekt W) 1 mm beträgt, beträgt die axiale Versetzung der Welle 32 (d.h. die Versetzung der Skala 54) 0,59, was kleiner ist als bei der vorliegenden Ausführungsform.The left section of 10B shows the state of the stylus 104 immediately before the stylus 104 touches the measurement object W in Comparative Example 1. The right section of 10B shows the state after the stylus 104 touches the measuring object W. As shown in the left section of 10B As shown in FIG. 1, Comparative Example 1 has the first pivot point P1, but does not have the second pivot point P2. The rod 142 to which the ball 48 is attached at the tip and the stylus 104 are made of one piece and rotate with the first pivot point P1 as the base point. As shown in the right section of FIG. 10B , this arrangement does not provide the displacement amplifying effect as in the present embodiment because the ball 48 itself is not depressed when the stylus 104 is displaced. For example, in a case with the dimensions (mm) shown in the figure, when the displacement of the stylus 104 (displacement of the contact point Pc with the measurement object W) is 1 mm, the axial displacement of the shaft 32 (ie, the displacement of the scale 54) is 0.59, which is smaller than in the present embodiment.

Mit anderen Worten kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Versetzung der Skala in Bezug auf die Versetzung des Taststifts durch Bereitstellen der beiden Drehpunkte (des ersten Drehpunkts P1 und des zweiten Drehpunkts P2) größer (d.h. verstärkt) werden als im Vergleichsbeispiel 1.In other words, according to the present embodiment, the displacement of the scale with respect to the displacement of the stylus can be made larger (i.e., amplified) by providing the two pivot points (the first pivot point P1 and the second pivot point P2) than in Comparative Example 1.

11A und 11B stellen schematisch die Unterschiede in der Anordnung und dem Wirkungsablauf zwischen der vorliegenden Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel dar. 11A zeigt den Wirkungsablauf der vorliegenden Ausführungsform und 11B zeigt den Wirkungsablauf von Vergleichsbeispiel 2. 11A and 11B schematically illustrate the differences in arrangement and operation between the present embodiment and a comparative example. 11A shows the operation of the present embodiment and 11B shows the course of action of comparative example 2.

Wie in 11A gezeigt, wird angenommen, dass der Kontaktgeber 7 aufgrund des Kontakts mit dem Messobjekt W um x1 versetzt wird. Wenn sich der Taststift 4 in der vorliegenden Ausführungsform in einer Richtung (z.B. gegen den Uhrzeigersinn) um den ersten Drehpunkt P1 dreht, dreht sich das Verbindungselement 36 in der entgegengesetzten Richtung (im Uhrzeigersinn) um den zweiten Drehpunkt P2. Da der zweite Drehpunkt P2 von der Achse L3 der Welle 32 versetzt ist (d.h., da der zweite Drehpunkt P2 nicht auf der Achse L3 der Welle 32 liegt), wird bei der Drehung des Verbindungselements 36 die Stange 42 und damit die Kugel 48 in der axialen Richtung der Welle 32 nach hinten (in der Figur nach unten) gedrückt.As in 11A As shown, it is assumed that the contactor 7 is displaced by x1 due to the contact with the measurement object W. In the present embodiment, when the stylus 4 rotates in one direction (eg, counterclockwise) about the first pivot point P1, the link member 36 rotates in the opposite direction (clockwise) about the second pivot point P2. Since the second pivot point P2 is offset from the axis L3 of the shaft 32 (ie, since the second pivot point P2 is not on the axis L3 of the shaft 32), when the link member 36 rotates, the rod 42 and hence the ball 48 are pushed rearward (downward in the figure) in the axial direction of the shaft 32.

Mit anderen Worten wird das Verbindungselement 36 zunächst derart versetzt, dass es wie oben beschrieben in der axialen Richtung der Welle 32 gedrückt wird, und die Kugel 48 bewegt sich in der Figur entlang einer Kreisbahn mit dem Radius r1 um den zweiten Drehpunkt P2 nach unten. Des Weiteren, wenn sich die Kugel 48 auf der Aufnahmefläche 52 von der Achse L3 wegbewegt, wird der Aufnahmeabschnitt 50 und damit die Welle 32 andererseits versetzt, um weiter nach innen gedrückt zu werden. Mit anderen Worten wird die Welle 32 zum einen in der axialen Richtung (Wellenrichtung) versetzt, wenn das Verbindungselement 36 mit dem ersten Drehpunkt P1 als Basispunkt gemäß der Drehung des Taststifts 4 eingedrückt wird. Darüber hinaus wird die Welle 32 sodann in der axialen Richtung (Wellenrichtung) versetzt, wenn sich das Verbindungselement 36 mit dem zweiten Drehpunkt P2 als Basispunkt gemäß der Drehung des Taststifts 4 dreht. Die Welle 32 wird in zwei Schritten gedrückt, die die erste Versetzung und die zweite Versetzung darstellen, wodurch sich die Versetzung h1 (= erste Versetzung + zweite Versetzung) erhöht.In other words, the connecting member 36 is first displaced to be pressed in the axial direction of the shaft 32 as described above, and the ball 48 moves downward in the figure along a circular path of radius r1 around the second pivot point P2. Further, when the ball 48 on the receiving surface 52 moves away from the axis L3, the receiving portion 50 and thus the shaft 32, on the other hand, are displaced to be further pressed inward. In other words, the shaft 32 is displaced in the axial direction (shaft direction) on the one hand when the connecting member 36 is pressed in with the first pivot point P1 as the base point according to the rotation of the stylus 4. Moreover, the shaft 32 is then displaced in the axial direction (shaft direction) when the connecting member 36 rotates with the second pivot point P2 as the base point according to the rotation of the stylus 4. The shaft 32 is pressed in two steps, which represent the first displacement and the second displacement, thereby increasing the displacement h1 (= first displacement + second displacement).

Im Vergleichsbeispiel 2 hingegen ist die Stange 242 in ihrem mittleren Abschnitt leicht „abgeknickt“ gebogen, und der erste Drehpunkt P1 befindet sich an dem Biegepunkt. An dem Kontaktgeber gegenüberliegenden Ende der Stange 242 ist eine Kugel 248 vorgesehen. An dem Ende der Welle 32 ist ein Aufnahmeabschnitt 250 vorgesehen. Die Aufnahmefläche 252 des Aufnahmeabschnitts 250 ist eine Neigung, die in Bezug auf die Achse L3 in eine Richtung geneigt ist. Der Winkel dieser Neigung ist gleich dem Winkel der Aufnahmefläche 52 (z.B. 30 Grad).In comparison example 2, on the other hand, the rod 242 is bent slightly "bent" in its middle portion, and the first pivot point P1 is located at the bending point. A ball 248 is provided at the end of the rod 242 opposite the contactor. A receiving portion 250 is provided at the end of the shaft 32. The receiving surface 252 of the receiving portion 250 is a slope that is inclined in one direction with respect to the axis L3. The angle of this inclination is equal to the angle of the receiving surface 52 (e.g., 30 degrees).

Im Vergleichsbeispiel 2 dreht sich die Stange 242 in einer Richtung (z.B. gegen den Uhrzeigersinn) um den ersten Drehpunkt P1, wenn der Kontaktgeber 7 das Messobjekt W berührt und um x1 versetzt wird. Infolgedessen bewegt sich die Kugel 248 auf der Aufnahmefläche 252 in eine Richtung weg von der Achse L3, wodurch bewirkt wird, dass der Aufnahmeabschnitt 250 und damit die Welle 32 eingedrückt wird. Da es im Vergleichsbeispiel 2 jedoch keinen zweiten Drehpunkt P2 gibt, dreht sich die Stange 242 nur um den ersten Drehpunkt P1 auf der Achse L3. Daher wird die Kugel 248 bei der Drehung der Stange 242 in der axialen Richtung der Welle 32 nach vorne versetzt (in der Figur nach oben). Die Kugel 248 bewegt sich in der Figur entlang einer Kreisbahn mit dem Radius r2 nach oben, die an dem ersten Drehpunkt P1 zentriert ist (r2 > r1). Mit anderen Worten, obwohl sich die Kugel 248 auf der Aufnahmefläche 252 bewegt, um die Welle 32 einzudrücken, wird die Kugel 248 selbst in die entgegengesetzte Richtung der Druckrichtung versetzt, so dass die Versetzung h2 der Welle 32 kleiner ist (h1 > h2).In Comparative Example 2, when the contactor 7 contacts the measuring object W and is displaced by x1, the rod 242 rotates in one direction (eg, counterclockwise) around the first pivot point P1. As a result, the ball 248 on the receiving surface 252 moves in a direction away from the axis L3, causing the contactor 7 to receiving portion 250 and thus the shaft 32 is pressed in. However, since there is no second pivot point P2 in Comparative Example 2, the rod 242 rotates only about the first pivot point P1 on the axis L3. Therefore, as the rod 242 rotates in the axial direction of the shaft 32, the ball 248 is displaced forward (upward in the figure). The ball 248 moves upward in the figure along a circular path of radius r2 centered on the first pivot point P1 (r2 > r1). In other words, although the ball 248 moves on the receiving surface 252 to press in the shaft 32, the ball 248 itself is displaced in the opposite direction of the pressing direction, so that the displacement h2 of the shaft 32 is smaller (h1 > h2).

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann also durch Bereitstellen des zweiten Drehpunkts P2 an einer von der Achse L3 versetzten Position, die näher an der Welle 32 liegt als der erste Drehpunkt P1, die Welle 32 in zwei Schritten gedrückt werden, und die Versetzung der Welle 32 kann größer sein als im Vergleichsbeispiel 2.Therefore, according to the present embodiment, by providing the second pivot point P2 at a position offset from the axis L3 that is closer to the shaft 32 than the first pivot point P1, the shaft 32 can be pressed in two steps, and the displacement of the shaft 32 can be larger than in Comparative Example 2.

12A und 12B stellen schematisch die Unterschiede in der Anordnung und dem Wirkungsablauf zwischen der Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel dar. 12A zeigt den Wirkungsablauf der Ausführungsform und 12B zeigt den Wirkungsablauf von Vergleichsbeispiel 3. 12A and 12B schematically illustrate the differences in the arrangement and the sequence of effects between the embodiment and a comparative example. 12A shows the effect sequence of the embodiment and 12B shows the course of action of comparative example 3.

Wie in 12A gezeigt, ist der Wirkungsablauf der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der in 11A gezeigten. Die Figur ist zur Verdeutlichung im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 3 gezeigt.As in 12A As shown, the operation of the present embodiment is similar to that in 11A The figure is shown for clarity in contrast to Comparative Example 3.

Vergleichsbeispiel 3 entspricht dagegen im Wesentlichen dem Vergleichsbeispiel 1 (10B), unterscheidet sich aber dadurch, dass der Aufnahmeabschnitt 50 an dem Ende der Stange 142 und die Kugel 48 an dem Ende der Welle 32 vorgesehen ist. Im Vergleichsbeispiel 3 dreht sich die Stange 142 in einer Richtung (z.B. gegen den Uhrzeigersinn) um den ersten Drehpunkt P1, wenn der Kontaktgeber 7 das Messobjekt W berührt und um x1 versetzt wird. Infolgedessen entfernt sich die Mitte des Aufnahmeabschnitts 50 von der Achse L3 weg, wodurch bewirkt wird, dass die Kugel 48 relativ zur Aufnahmefläche 52 versetzt und die Kugel 48 und damit die Welle 32 eingedrückt wird.Comparative Example 3, on the other hand, corresponds essentially to Comparative Example 1 ( 10B) , but differs in that the receiving portion 50 is provided at the end of the rod 142 and the ball 48 is provided at the end of the shaft 32. In Comparative Example 3, when the contactor 7 contacts the measurement object W and is displaced by x1, the rod 142 rotates in one direction (eg, counterclockwise) about the first pivot point P1. As a result, the center of the receiving portion 50 moves away from the axis L3, causing the ball 48 to be displaced relative to the receiving surface 52 and depressing the ball 48 and thus the shaft 32.

Da jedoch auch im Vergleichsbeispiel 3 kein zweiter Drehpunkt P2 vorhanden ist, dreht sich die Stange 142 nur um den ersten Drehpunkt P1. Daher wird der Aufnahmeabschnitt 50 bei der Drehung der Stange 142 in der axialen Richtung der Welle 32 nach vorne versetzt (in der Figur nach oben). Der Aufnahmeabschnitt 50 bewegt sich in der Figur entlang einer Kreisbahn mit dem Radius r3 nach oben, die an den ersten Drehpunkt P1 zentriert ist (r3 > r1). Mit anderen Worten, obwohl die relative Versetzung des Aufnahmeabschnitts 50 gegen die Kugel 48 die Welle 32 drückt, wird der Aufnahmeabschnitt 50 selbst in die entgegengesetzte Richtung der Druckrichtung versetzt, und somit ist die Versetzung h3 der Welle 32 kleiner (h1 > h3). Mit anderen Worten kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Versetzung der Welle 32 größer sein als im Vergleichsbeispiel 3.However, since there is no second pivot point P2 in Comparative Example 3 either, the rod 142 rotates only around the first pivot point P1. Therefore, when the rod 142 rotates in the axial direction of the shaft 32, the receiving portion 50 is displaced forward (upward in the figure). The receiving portion 50 moves upward in the figure along a circular path with the radius r3 centered on the first pivot point P1 (r3>r1). In other words, although the relative displacement of the receiving portion 50 against the ball 48 presses the shaft 32, the receiving portion 50 itself is displaced in the opposite direction of the pressing direction, and thus the displacement h3 of the shaft 32 is smaller (h1>h3). In other words, according to the present embodiment, the displacement of the shaft 32 can be larger than in Comparative Example 3.

13 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel eines Fehlers zwischen der gemessenen Länge und der tatsächlichen Länge durch die Versetzungserfassungsvorrichtung 1 darstellt. 13 is a diagram showing an example of an error between the measured length and the actual length by the displacement detecting device 1.

In diesem Beispiel ist die Messlänge kleiner als die tatsächliche Länge, und je größer die Messlänge, desto größer der Fehler. Auf der Grundlage dieser Tendenz werden daher Korrekturkoeffizienten festgelegt, um den Fehler gemäß der Messlänge näher an Null zu bringen. Auf diese Weise können genauere Messwerte erhalten werden. In dieser Ausführungsform ist es ausreichend, eine nahezu lineare Korrektur vorzunehmen.In this example, the measurement length is smaller than the actual length, and the larger the measurement length, the larger the error. Therefore, based on this tendency, correction coefficients are set to bring the error according to the measurement length closer to zero. In this way, more accurate measurement values can be obtained. In this embodiment, it is sufficient to make a nearly linear correction.

Gemäß der Versetzungserfassungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform ist keine elektrische Verstärkung erforderlich, da die Versetzung der Welle 32 gemäß der Drehung des Taststifts 4 durch den oben erläuterten Mechanismus verstärkt wird. Daher können die Messergebnisse direkt reflektiert werden, und die Erfassungsgenauigkeit kann auf einem hohen Niveau gehalten werden. Mit anderen Worten kann die Versetzung des Messobjekts mit hoher Genauigkeit erfasst werden.According to the displacement detecting device 1 of this embodiment, since the displacement of the shaft 32 is amplified according to the rotation of the stylus 4 by the mechanism explained above, no electrical amplification is required. Therefore, the measurement results can be directly reflected and the detection accuracy can be maintained at a high level. In other words, the displacement of the measurement object can be detected with high accuracy.

Da der Versetzungsverstärkungsmechanismus mit einem einfachen Mechanismus realisiert werden kann, der im Wesentlichen das Verbindungselement 36, die Kugel 48 und den Aufnahmeabschnitt 50 umfasst, kann der Versetzungsverstärkungsmechanismus in einer relativ kompakten Weise ausgeführt werden, was in Hinblick auf die Kosten vorteilhaft ist und Probleme wie Fehlfunktionen unterdrückt.Since the displacement amplifying mechanism can be realized with a simple mechanism basically comprising the connecting member 36, the ball 48 and the receiving portion 50, the displacement amplifying mechanism can be implemented in a relatively compact manner, which is advantageous in terms of cost and suppresses problems such as malfunctions.

MODIFIKATIONENMODIFICATIONS

Wie in 4 gezeigt, stellt die obige Ausführungsform eine Anordnung dar, bei der die Kugel 48 auf der Seite des Verbindungselements 36 vorgesehen ist und der Aufnahmeabschnitt 50 auf der Seite der Welle 32 vorgesehen ist. Umgekehrt kann in einer Modifikation der Aufnahmeabschnitt auf der Seite des Verbindungselements und die Kugel auf der Seite der Welle vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann die Kugel auf der Wellenachse gehalten sein, während die Seite des Aufnahmeteils geneigt ist, um als Versetzungsverstärkungsmechanismus zu wirken.As in 4 As shown, the above embodiment represents an arrangement in which the ball 48 is provided on the side of the connecting member 36 and the receiving portion 50 is provided on the side of the shaft 32. Conversely, in a modification, the receiving portion may be provided on the side of the connecting member and the ball on the side of the shaft. In other words, the ball may be held on the shaft axis while the side of the receiving portion is inclined. to act as a dislocation amplification mechanism.

Die obige Ausführungsform stellt eine Anordnung dar, bei der die vier Stifte 62, die sich von dem Basiselement 38 aus erstrecken, und die vier Stifte 64 (zwei Paare paralleler Stifte), die auf dem Körper 40 vorgesehen sind, als Drehpunktkomponenten verwendet werden, um den Kippmechanismus 60 zu realisieren. In einer Modifikation kann eine Kugel (Ball) anstelle eines oder beider Stifte 62 und 64 verwendet werden. Alternativ kann auch ein Vorsprung verwendet werden. Die Anordnung ist ausreichend, dass die Drehpunktkomponente auf der Seite des Basiselements und die Drehpunktkomponente auf der Seite des Körpers einen Punktkontakt (Kontakt an zwei Punkten) für den Wirkungsablauf des Kippmechanismus herstellen.The above embodiment represents an arrangement in which the four pins 62 extending from the base member 38 and the four pins 64 (two pairs of parallel pins) provided on the body 40 are used as fulcrum components to realize the tilting mechanism 60. In a modification, a ball may be used in place of one or both of the pins 62 and 64. Alternatively, a projection may be used. The arrangement is sufficient that the fulcrum component on the base member side and the fulcrum component on the body side make point contact (contact at two points) for the operation of the tilting mechanism.

Die Drehpunktkomponente auf der Seite des Basiselements und die Drehpunktkomponente auf der Seite des Körpers können beide in Form eines O-Rings ausgeführt sein, so dass der Kippmechanismus nicht nur in vertikaler und horizontaler Richtung, sondern auch in einem beliebigen Winkel kippen kann.The pivot component on the base member side and the pivot component on the body side can both be in the form of an O-ring, so that the tilting mechanism can tilt not only in the vertical and horizontal directions, but also at any angle.

In der obigen Ausführungsform ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Sensor 56 ein magnetischer Sensor ist. In einer Modifikation können auch ein optischer Sensor, ein kapazitiver Sensor, ein analoger Sensor wie ein Differenzialtransformator unter Verwendung einer Spule oder andere Sensoren verwendet werden.In the above embodiment, an example is shown in which the sensor 56 is a magnetic sensor. In a modification, an optical sensor, a capacitive sensor, an analog sensor such as a differential transformer using a coil, or other sensors may also be used.

In der obigen Ausführungsform wird ein Hubbegrenzungslager als Stützabschnitt 34 verwendet, aber es kann ein Kugellager ohne Vorspannung sein. In einer Modifikation kann der Stützabschnitt mit einem Gleitlager ausgebildet sein. Alternativ kann der Stützabschnitt aus einem zylindrischen Element oder dergleichen ohne Lager bestehen, und die Welle 32 kann verschiebbar eingesetzt und in der axialen Richtung geführt werden.In the above embodiment, a stroke limiting bearing is used as the support portion 34, but it may be a ball bearing without preload. In a modification, the support portion may be formed with a sliding bearing. Alternatively, the support portion may be made of a cylindrical member or the like without a bearing, and the shaft 32 may be slidably inserted and guided in the axial direction.

In der obigen Ausführungsform wird als Aufnahmefläche 52 des Aufnahmeabschnitts 50 eine umgekehrte konische Neigung verwendet, es kann aber auch eine bogenförmige Neigung verwendet werden. Dadurch kann das in 13 gezeigte Kurvenprofil nicht elektrisch , sondern durch die Form korrigiert werden.In the above embodiment, a reverse conical slope is used as the receiving surface 52 of the receiving section 50, but an arcuate slope may also be used. This allows the 13 The curve profile shown cannot be corrected electrically, but by the shape.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und deren Modifikationen beschränkt, und jede Komponente davon kann modifiziert und ausgebildet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die in der Ausführungsform beschriebenen Komponenten und Modifikationen können in geeigneter Weise kombiniert werden, um verschiedene Ausführungsformen zu bilden. Einige Komponenten können von den in der Ausführungsform und den Modifikationen dargestellten Komponenten weggelassen werden.The present invention is not limited to the above-described embodiment and its modifications, and each component thereof can be modified and formed without departing from the scope of the invention. The components and modifications described in the embodiment can be appropriately combined to form various embodiments. Some components may be omitted from the components shown in the embodiment and the modifications.

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-143591 , die am 9. September 2022 eingereicht wurde, der japanischen Patentanmeldung Nr. 2023-087410 , die am 29. Mai 2023 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2023-136326 , die am 24. August 2023 eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.This application claims priority from the Japanese Patent Application No. 2022-143591 , filed on September 9, 2022, of Japanese Patent Application No. 2023-087410 , filed on May 29, 2023, and Japanese Patent Application No. 2023-136326 , filed on August 24, 2023, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2021071376 A [0004]
JP2022143591 [0079]
JP2023087410 [0079]
JP2023136326 [0079]

Claims

A displacement detection device comprising: a stylus that rotates with a first fulcrum as a base point upon contact with a measurement object, a shaft on which a scale is provided; a displacement transmission mechanism that transmits the displacement of the stylus to the shaft; and a sensor that detects the displacement of the scale, wherein the displacement transmission mechanism includes (i) the first fulcrum provided on the shaft axis, (ii) a second fulcrum provided closer to the shaft than the first fulcrum and offset from the shaft axis, and (iii) a link member provided between the shaft and the stylus, and the shaft is firstly displaced in the shaft direction of the shaft axis by pressing the link member with the first fulcrum as a base point according to rotation of the stylus, and the shaft is secondly displaced in the shaft direction of the shaft axis by rotating the link member with the second fulcrum as a base point according to rotation of the stylus.

Displacement detection device according to Claim 1 wherein the displacement transmission mechanism comprises: a receiving portion having an inverted conical receiving surface and provided on the shaft axis of the shaft; and a ball received in the receiving portion so as to contact the receiving surface.

Displacement detection device according to Claim 2 , wherein the displacement transmission mechanism comprises: a connecting portion provided on the inner ring of the bearing as the first fulcrum; the connecting member having one end connected to the connecting portion and the other end provided with the ball; and the receiving portion provided on one end of the shaft.

Displacement detection device according to Claim 3 , wherein the connecting member comprises: a body holding the ball; and a rod provided along an axis of the body, and wherein the connecting portion has a fitting portion receiving a tip portion of the rod, and the outer periphery of the tip portion has an inclined surface whose diameter decreases toward the tip so that the rod can be displaced relative to the connecting portion when the stylus is rotated.

Displacement detection device according to Claim 4 , whereby the body rotates with the second pivot point as the base point according to a rotation of the stylus.