JP2000205856A - 低測定圧プロ―ブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、測定圧がオーバートラ
ベル時の力も含めて小さい、低測定圧プローブを提供す
ることである。 【解決手段】 上記課題を解決する本発明の低測定圧プ
ローブは、プローブフィーラーを備える可動部材と、該
可動部材を支持する固定部材と、前記可動部材を前記固
定部材に指示された安静位に押圧する押圧力発生手段
と、前記プローブフィーラーの被測定物との接触を検知
し検出信号を発する検出手段と、該検出信号の入力によ
って前記押圧力を制御する押圧力制御手段とを有するこ
とを特徴とする低測定圧プローブである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に三次元座標測
定機に使用されるタッチトリガー式プローブのに関し、
特に測定圧が低いタッチトリガー式プローブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】三次元座標測定機は、互いに直角に配設
された３組の直線運動案内機構によって、被測定物の測
定点との接触を検出するタッチトリガー式プローブのプ
ローブヘッドが、測定可能空間を移動し、且つ、該プロ
ーブヘッドの位置を三次元座標値として検出する測定機
である。更に、前記検出された三次元座標値はコンピュ
ータに入力され、所望の被測定物寸法が、所定の演算処
理によって算出される。即ち、プローブフィーラーを接
触させた被測定物上の点の三次元座標値（プローブフィ
ーラーを接触させた時の前記プローブヘッドの位置と対
応している）が測定点としてコンピュータに入力され
る。この座標値入力は、プローブがプローブフィーラー
と被測定物とが接触した事を検知し座標値読み取り指令
信号を発する事によりなされる。

【０００３】図８は従来のプローブのプローブヘッドの
外観図である。全体を図示しない三次元測定機のプロー
ブヘッド取り付け部１０にプローブヘッド１が取り付け
られている。前記プローブヘッド取り付け部１０は、互
いに直角に配設された３組の直線運動案内機構によって
測定可能空間内を移動自在である。プローブヘッド１の
下部には被測定物と接触するフィーラー球２ａを有する
プローブフィーラー２が突き出している。

【０００４】図９は図８のプローブヘッド１の構造を示
す斜視図である。被測定物に接触するフィーラー球２ａ
が固設された軸からなるプローブフィーラー２が可動部
材３に取り付けられている。該可動部材３から３本のア
ーム４が等角間隔で水平方向に延び、プローブヘッド１
本体の図示しない部分に２本ずつ固設されたピン５によ
って形成されたＶ型溝に夫々支承されている。

【０００５】プローブヘッド１本体の壁面の、可動部材
３の上方部分１Ａに設けられたネジ孔１Ｂには測定圧調
節部材７がねじ込まれている。可動部材３と測定力調節
部材７との間にはコイルばね６が配置され、その弾発力
によってアーム４を前記Ｖ型溝に押しつけている。な
お、図９ではコイルばね６と測定圧調節部材７との間に
コマ８を介在させている。測定圧調節部材７のねじ込み
位置を調節しコイルばね６の圧縮量を調節することによ
って被測定物に作用する測定圧を調節することができ
る。

【０００６】アーム４と前記Ｖ型溝を構成するピン５と
は６組の電気接点を構成している。前記６組の電気接点
は電線９によって直列に接続されており、前記電気接点
の何れかが離れる瞬間にこれを検知し、接触信号、即ち
座標値読み取り指令信号を発生するように構成された図
示しないプローブインターフェース回路を有する制御部
に接続されている。

【０００７】フィーラー球２ａが被測定物に接触すると
前記電気接点が離れ、接触検出信号が発せられる。この
時、被測定物にはコイルばね６の弾発力に抗して可動部
材３を微少量変位させる力が作用する。この力は一般的
に十数グラム〜数十グラムである。接触検出信号発生後
の三次元座標測定機の動き（オーバートラベル）によっ
て、可動部材３はコイルばね６を更に圧縮しつつ変位す
るので、被測定物にはより大きな力がプローブフィーラ
ー２を介して作用する。前記フィーラー球２ａが被測定
物に接触した時から、フィーラー球２ａが被測定物から
離れるまでの間に被測定物に作用する力が測定圧であ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記測定圧のために、
プローブフィーラーの変形や被測定物が剛性が低い材質
や薄い板形状の場合の被測定物の変形のために正確な寸
法が測れない、硬度が低い材質の被測定物の表面を傷つ
けるなどの不都合が発生する恐れがある。そして、前記
測定圧を小さくする為に、測定圧の発生源であるコイル
ばねの出力を小さくすると、フィーラー球と被測定物と
の接触が解除されフィーラー球が元の位置に復したとき
の位置の再現性が低下し、測定精度が低下するという問
題点があった。

【０００９】更に、測定圧を小さくすると、被測定物に
フィーラー球を接触させるために三次元測定機を駆動し
てプローブヘッドを移動させる間に、該移動に伴って発
生する振動によって前記電気接点の接触が離れ、誤信号
を発生するという問題点もあった。また、プローブヘッ
ドはプローブヘッド取り付け部に対する姿勢、即ちプロ
ーブフィーラーの突出方向を変えて取り付けるアダプタ
を介して取り付けることがあるが、プローブヘッドの姿
勢を傾斜させると前記６組の電気接点の中に接触が不安
定な接点が発生することがあるので、プローブヘッドの
使用姿勢が制約される等の不都合が生ずる。上述のよう
な不具合が発生しないように測定圧調節部材の位置を調
節すると前記測定圧は十数グラム以上となる。

【００１０】フィーラー球の被測定物への接触を検出す
る手段を、より高い検出感度で検出する検出手段、例え
ばプローブフィーラーを高周波で振動するピエゾ素子に
固設してフィーラー球２ａを微少振動させ、フィーラー
球２ａが被測定物に接触したときの前記振動の変化を検
出する検出器として、接触検出時の測定圧を低減したプ
ローブも知られている。しかしながら、このプローブに
於いても、オーバートラベルによって大きな測定圧が作
用する欠点は解決されていない。

【００１１】上述の如く、従来のプローブは、測定圧、
特にオーバートラベル時の力が大きく、正確な寸法が測
れない、被測定物の表面を傷つける恐れがある、更には
プローブヘッドの使用姿勢に制限があるなどのと言う不
都合があった。本発明の目的は、測定圧がオーバートラ
ベル時の力も含めて小さい、低測定圧プローブを提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の低測定圧プローブは、プローブフィーラー（２）を
備える可動部材（３）と、該可動部材を支持する固定部
材（５）と、前記可動部材を前記固定部材に支持された
安静位に押圧する押圧力発生手段（６、２０、６０）
と、前記プローブフィーラーの被測定物との接触を検知
し接触検出信号を発する接触検出手段（４０、４１）
と、該接触検出信号の入力によって前記押圧力を制御す
る押圧力制御手段（５０、７０）とを有することを特徴
とする低測定圧プローブである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の低測定圧プローブはプロ
ーブヘッドと制御部とで構成される。図１に、本発明の
第１の実施の形態例のプローブのプローブヘッドの構造
の概要を示す。本実施の形態例のプローブヘッド１００
は、前記従来のプローブヘッドと類似の構成を持つ電気
接点開閉部１１０と、測定圧を発生する測定圧発生手段
１２０とから構成されている。電気接点開閉部１１０の
構成は前記従来のプローブヘッドと同様であるので同じ
構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００１４】前記従来のプローブヘッドにおいては、コ
イルばね６の可動部材３と反対側（図の上方）の端部
は、プローブヘッドの本体の壁面２Ａに設けられた測定
圧調節部材７によってコイルばね６の軸方向に位置を調
節自在なコマ８に当接していたが、本実施の形態例で
は、コイルばね６の上方には押圧力発生手段としてリニ
アソレノイド２０がプローブヘッド１００の本体に固設
されている。リニアソレノイド２０はコイル２１とコイ
ル２１への励磁によって図の上下方向に移動するコア２
２とで構成されている。

【００１５】コイル２１が所定の方向に励磁されると、
そのコア２２は上端に設けられたフランジ２３がコイル
２１の端面に当接するまで図の下方に移動する。図１は
この時の状態を示してる。この時、コア２２の下端部の
フランジ２４がコイルばね６を押して圧縮し、コイルば
ね６がその弾発力によって可動部材３をそれぞれ２本の
ピン５で形成するＶ溝と該Ｖ溝に当接する３本のアーム
４とで決定される安静位に押圧する。したがって、アー
ム４とピン５とで構成される電気接点が導通されると共
に、フィーラー球２ａの位置が高精度に再現される。以
下、可動部材３を安静位に押圧する力を押圧力という。

【００１６】前記測定圧は、コイルばね６の弾発力と可
動部材３等で構成された可動部の自重との合計の値に応
じた値となる。しかしながら、可動部材３等の自重はで
きるだけ軽量に設計されており、特に小型のプローブヘ
ッドの場合にはコイルばね６の弾発力に比べ小さくその
影響は無視し得るので、以下、かような場合については
コイルばね６の弾発力に注目して説明する。

【００１７】また、この時のコイルばね６の弾発力は、
プローブヘッドの移動に伴って発生する振動に起因する
誤信号を発生することのない大きさとされている。リニ
アソレノイド２０は、その軸推力がコイルばね６の前記
弾発力よりも大きいものが選定されている。コイル２１
への励磁方向を前記と逆方向にすると、コア２２はフラ
ンジ２４がコイル２１の下面に当接する位置まで押し上
げられる。図２にこの時の状態を示す。図２と図１との
差異はコア２２の位置のみであるので、図１と同じ構成
に同一符号を付して説明を省略する。この状態では、フ
ランジ２４はコイルばね６から離れている。即ち、可動
部３を安静位に押圧する力は可動部材３等の自重Ｆ２と
なる。前記自重Ｆ２は前記弾発力Ｆ１に比較して格段に
小さいが、前記電気接点は導通している。

【００１８】図３は、図１の実施の形態例のプローブの
全体構成を示すブロック図である。同図において、３０
は図１のアーム４とピン５とで構成された、直列に接続
された電気接点を示す。１３０はプローブヘッド１００
の電気接点３０の開放／閉鎖を示す信号Ｓ１を受け、リ
ニアソレノイド２０の励磁を制御する制御部であり、前
記電気接点のいづれかが離れた瞬間を検知してフィーラ
ー球２ａが 被測定物に接触したことを検出し接触検出
信号Ｓ２を生成する検出回路４０と、前記接触検出信号
Ｓ２によってソレノイド２０のコイル２１の励磁の方向
を逆方向とする制御回路５０とで構成されている。

【００１９】検出回路４０と制御回路５０とはそれぞれ
三次元測定機のシステム制御手段としての演算手段１４
０に接続されている。図示しないが三次元測定機の座標
検出手段が演算手段１４０に接続されており、前記接触
検出信号Ｓ２が発生したときの座標値が演算手段１４０
に読み込まれるようになっている。三次元測定機が起動
されると演算手段１４０は、まず制御手段５０を介して
リニアソレノイド２０を所定の方向に励磁する。する
と、リニアソレノイド２０のコイル２２がフランジ２３
がコイル２１の上端面に当接するまで下方に移動する。
その結果、可動部材３が前記コイルばね６の弾発力Ｆ１
で安静位に押圧され、前記電気接点３０が確実に導通す
る。従来のプローブヘッドのコイルばねは、測定圧調節
部材７でこの状態に調節されている。

【００２０】フィーラー球２ａが被測定物に接触する
と、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変位し
前記電気接点３０のいずれかが開放されて前記ＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号Ｓ１が接点開放を示す信号Ｓ１Ａとなる。前記
信号Ｓ１Ａを受けた検出回路４０から接触検出信号Ｓ２
が演算手段１４０に入力され、三次元測定機の座標値が
演算手段１４０に読み込まれる。同時に、前記接触検出
信号Ｓ２は制御回路５０に入力され、制御回路５０はリ
ニアソレノイド２０の励磁の方向を逆転させる。

【００２１】すると、コア２２はフランジ２４がコイル
２１の下面に当接するまで上方に移動する。従って、可
動部３を安静位に戻そうとする力は前記自重Ｆ２に減少
する。この間、被測定物に作用する力、即ち測定圧は、
コイルばね６の最小出力に基づく大きさであるから例え
ば２〜３グラム以下と小さく、特にオーバートラベル時
は可動部３等の自重Ｆ２のみに基づく力であるからさら
に極めて小さく、且つ測定圧の増加もない。

【００２２】フィーラー球２ａが被測定物から離れると
前記自重による力Ｆ２によって可動部材３は安静位に戻
され、前記電気接点３０の導通が回復し、前記ＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号Ｓ１は接点閉鎖を示す信号Ｓ１Ｂとなる。該信
号Ｓ１Ｂを受けた検出回路４０は制御回路５０に電気接
点３０の導通回復を示す信号を出力する。この信号は演
算手段１４０には出力されない。制御回路５０は再びリ
ニアソレノイド２０を前記所定の方向に励磁する。その
結果、可動部３は圧縮されたコイルばね６の弾発力Ｆ１
によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球２
ａは高い再現性をもって元の位置に復する。

【００２３】なお、コア２２がフランジ２４がコイル２
１に当接する位置に移動し、可動部材３を安静位に戻す
力が前記自重Ｆ２のみであるときの前記電気接点３０の
導通が不安定である場合には、フランジ２４がコイル２
１に当接した状態でもコイルばね６がわずかに圧縮さ
れ、小さな弾発力を発生するようにしても良い。測定圧
がその分増加するが、それでもなお、従来のプローブに
比べ十分小さくすることができる。

【００２４】また、前記電気接点３０が開放されたと
き、コイル２１の励磁方向を逆転させる代わりに、コイ
ル２１の励磁を切るようにすることもできる。コア２２
はコイルばね６の弾発力で押し上げられ、コイルばね６
は自由高さの状態となる。したがって、可動部材３を安
静位に戻す力は前記可動部材３等の自重Ｆ２とコア２２
の自重の合計、即ち可動部の自重の合計となる。このよ
うにすると、コイル２１を励磁する時間が短くなるので
リニアソレノイド２０の発熱が抑えられると共に、可動
部材３を安静位に戻す力が若干大きくなるので前記電気
接点３０の導通の確保が容易になる。

【００２５】本実施の形態例のリニアソレノイド２０、
制御回路５０はそれぞれリニアモータ、同用制御回路と
することができる。リニアモータの固定子（励磁コイ
ル）、可動子（永久磁石）がそれぞれリニアソレノイド
の励磁コイル２１、コア２２に対応する。リニアモータ
の可動子はその上下移動範囲の任意の位置に移動しその
位置を保持することができる。リニアモータの位置を、
フランジ２４が固定子の下面に当接したときにコイルば
ね６が自由高さの状態、即ち圧縮量＝０となるように設
定し、制御回路はフィーラー球２ａと被測定物との接触
によって生成される接触検出信号Ｓ２に応じてリニアモ
ータの励磁を切るか、可動子をコイルばね６をわずかに
圧縮する位置に移動させる。

【００２６】さらに、前記コイルばね６をわずかに圧縮
する位置は、制御回路に設定された前記可動子の位置を
指令する設定値を変更することによってプローブヘッド
のプローブヘッド取り付け部への取り付け姿勢に応じて
調整することができる。コイルばね６の弾発力を、プロ
ーブヘッドの取り付け姿勢に応じて、誤信号を発生しな
い最低限の大きさとすることができるので、より小さい
測定圧を得ることができる。

【００２７】また、リニアモータの移動子を可動部材３
に直接固定し、前記制御回路によるリニアモータの励磁
制御を、前記電気接点３０が閉じているとき、可動部材
３がリニアモータの軸推力で安静位に押圧されると共
に、前記電気接点３０が開放されたとき前記リニアモー
タへの励磁を切るようにしても良い。フィーラー球２ａ
が被測定物から離脱すると可動部材３の自重によって電
気接点３０が再度導通し、リニアモータが励磁され、リ
ニアモータが発生する押圧力で可動部材３が安静位に押
圧されるので、フィーラー球２ａは高い再現性で元の位
置に復する。

【００２８】あるいは、前記電気接点３０が開放された
とき、可動部材３等の自重と可動子の自重との和、即ち
可動部の自重に等しいか、わずかに小さい可動部材３等
を上方に引き上げる軸推力を発生するようにすることも
できる。そして、前記電気接点３０の開放から所定の時
間後に可動子への励磁を切る。したがって、フィーラー
球２ａが被測定物から離脱すると可動部材３の自重によ
って電気接点３０が再度導通し、リニアモータが励磁さ
れ、リニアモータが発生する押圧力で可動部材３が安静
位に押圧されるので、フィーラー球２ａは高い再現性で
元の位置に復する。

【００２９】前記所定の時間は、通常の作業におけるフ
ィーラー球２ａと被測定物との接触から離脱までの時間
より大きく設定する。前記可動コイルへの励磁を切るタ
イミングは、前記接触検出信号Ｓ２に基づいて演算手段
１４０が読み込んだ座標値とプローブの現在位置を表す
座標値とに基づいてフィーラー球２ａと被測定物とが接
触中であるか否かを判断し、該判断に基づいて決めても
良い。

【００３０】なお、リニアモータの軸推力はコイルへの
励磁電流の大きさに応じた大きさとなるので、前記励磁
電流を制御することによって可動部材３の安静位への押
圧力や可動部材３を上方に引き上げる力の大きさを変化
させ、測定圧調節することができる。この構成は、オー
バートラベル時に被測定物に作用する力を最小とするこ
とができる。特に、後述するピエゾ素子を用いてフィー
ラー球２ａと被測定物との接触を検出するようにしたも
のと組み合わせると、被測定物への接触検出時の作用
力、オーバートラベル時の前記作用力共に、極めて小さ
くすることができ、効果的である。

【００３１】第２の実施の形態例のプローブのプローブ
ヘッド２００の構造を図４に示す。図２に示した第１の
実施の形態例のプローブヘッドとは押圧力発生手段のみ
が異なるので、同じ構成には同一符号を付して説明を省
略する。図４はリニアソレノイド２０が励磁されていな
い状態を示している。本実施の形態例では、リニアソレ
ノイド２０のコア２２の下端２５が可動部材３の上面に
当接しており、コア上端のフランジ２３がコイルばね６
によって押圧されている。コイルばね６の圧縮量は従来
のプローブと同様の構成からなる測定圧調節部材８によ
って調節可能である。したがって、リニアソレノイド２
０が励磁されていないとき、可動部材３はコイルばね６
の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧され、電気接点が導
通している。

【００３２】リニアソレノイド２０が所定の方向に励磁
されると、コア２２はコイルばね６を圧縮しつつ上方に
移動し可動部材３とコア２２の下端２５との当接が離れ
る。その結果、移動部材３を安静位に押圧する力は可動
部材３等の自重Ｆ２のみとなる。しかし、電気接点の導
通は保たれている。本実施の形態例のプローブの全体構
成は図３に示した第１の実施の形態例と同様であるが、
動作が若干異なる。この点を説明する。

【００３３】三次元測定機が起動されても演算手段１４
０は制御手段５０を介してリニアソレノイド２０を励磁
しない。したがって、前述のように可動部材３はコイル
ばね６の弾発力Ｆ１で安静位に押圧されており電気接点
３０は導通を保つ。フィーラー球２ａが被測定物に接触
すると、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変
位し前記電気接点３０のいずれかが開放されて接触検出
信号Ｓ２が検出回路４０から演算手段１４０に入力さ
れ、三次元測定機の座標値が演算手段１４０に読み込ま
れる。

【００３４】同時に、前記接触検出信号Ｓ２は制御回路
５０に入力され、制御回路５０はリニアソレノイド２０
の励磁をＯＮする。すると、コア２２はコイルばね６の
弾発力に抗してフランジ２４がコイル２１の下面に当接
するまで押し上げる。従って、コア２２の下端部２５は
可動部材３から離れる。その結果、測定圧は可動部材３
等の自重に基づく小さな値の力、例えば２〜３グラムと
なる。

【００３５】フィーラー球２ａが被測定物から離れると
可動部材３は可動部材３等の自重により安静位に戻り、
前記電気接点３０の接触が回復し、再びリニアソレノイ
ド２０の励磁が切られ、可動部材３は圧縮されたコイル
ばね６の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧される。そし
て、フィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に
復する。

【００３６】なお、フィーラー球２ａが被測定物から離
脱したときの電気接点３０の再導通が不安定であれば、
可動部材３とフランジ２４との間にわずかな弾発力を発
生するコイルばねを介在させ、再導通を確実なものとし
ても良い。本実施の形態例では、リニアソレノイド２０
の励磁が、フィーラー球２ａと被測定物とが接触してい
る間、即ち電気接点の導通が切断されている間のみとな
るので、励磁によるリニアソレノイドの発熱を最小とす
ることができる。

【００３７】本実施の形態例のリニアソレノイド、制御
回路も第１の実施の形態例と同様、それぞれリニアモー
タ、同用制御回路とすることができる。第３の実施の形
態例を図５示す。本実施の形態例のプローブヘッド３０
０では押圧力発生手段としてエアーシリンダ６０が用い
られている。エアーシリンダ６０のポートＰ１に圧縮空
気が供給されるとピストンロッド６１が可動部材３の方
向に繰り出される。ピストンロッド６１の先端に設けた
フランジ６２によって圧縮されたコイルばね６を介して
可動部材３を安静位に押圧する。ポートＰ２に圧縮空気
が供給されるとピストンロッド６１が引き込まれ、コイ
ルばね６は圧縮されていない状態となる。

【００３８】エアーシリンダ６０にその作動力がコイル
ばね６の弾発力に比して小さものを選定すればピストン
ロッド６１はコイルばね６の弾発力でシリンダ内に押し
込まれるのでポートＰ２への圧縮空気の供給は必要とし
ない。図６は、図５の実施の形態例のプローブの全体構
成を示すブロック図である。図３のブロック図と同じ構
成には同一の符号を付して説明を省略する。制御部３３
０のエアー制御部７０は検出回路４０からの接触検出信
号Ｓ２を受けて圧縮空気の供給するエアーシリンダ６０
のポートを切り換えるポート切り換え弁を備える。

【００３９】三次元測定機が起動されると演算手段１４
０は、まずエアー制御部７０を介してエアーシリンダ６
０のポートＰ１に圧縮空気を供給する。すると、ピスト
ンロッド６１が繰り出され、可動部材３が前記コイルば
ね６の弾発力Ｆ１で安静位に押圧され、前記電気接点が
確実に導通する。フィーラー球２ａが被測定物に接触す
ると、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変位
し前記電気接点のいずれかが開放されて接触検出信号Ｓ
２が検出回路４０から演算手段１４０に入力され、三次
元測定機の座標値が演算手段１４０に読み込まれる。同
時に、前記接触検出信号Ｓ２がエアー制御部７０に入力
され、エアーシリンダ６０への圧縮空気の供給がＰ２に
切り換えられる。すると、ピストンロッド６１はエアー
シリンダ内に引き込まれ、コイルばね６の弾発力はなく
なる。従って、可動部３を安静位に戻そうとする力は前
記自重Ｆ２に減少する。

【００４０】この時、被測定物に作用する力、即ち測定
圧は可動部３等の自重Ｆ２のみに基づく力であるから、
例えば２〜３グラム以下と極めて小さい。オーバートラ
ベルに伴う測定圧の増加もない。フィーラー球２ａが被
測定物から離れると前記自重による力Ｆ２によって可動
部３は安静位に戻され、前記電気接点の接触が回復す
る。そして再び圧縮空気の供給先がポートＰ１に切り換
えられ、可動部３は圧縮されたコイルばね６の弾発力Ｆ
１によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球
２ａは高い再現性をもって元の位置に復する。

【００４１】なお、圧縮空気がポートＰ２に供給されピ
ストンロッド６１が引き込まれて、可動部材３を安静位
に戻す力が前記自重Ｆ２のみであるときの前記電気接点
の導通が不安定である場合には、この状態においてコイ
ルばね６をピストンロッド６１の下端面がコイル２２を
わずかに圧縮され、小さな弾発力を発生するものとして
も良い。測定圧がその分増加するが、それでもなお、従
来のプローブに比べ十分小さくすることができる。

【００４２】上記いずれの場合も、フィーラー球２ａを
高周波で微少振動させるピエゾ素子を介して可動部材３
に固設し、フィーラー球２ａが被測定物に接触したとき
の前記振動の状態変化を検出して接触検出信号Ｓ２とし
ても良い。前記振動の状態変化は例えばピエゾ素子に入
力する駆動信号Ｓ１１の変化によって検出することがで
きる。 図７は図４のプローブに前記構成を適用した場
合であり、同図（ａ）はプローブヘッド２１０の構成、
同図（ｂ）はプローブ全体の構成を示したものである。
既述の構成と同じ構成には同一符号を付して説明を省略
する。

【００４３】図７のプローブは図４のプローブに対し
て、プローブヘッド２１０は可動部材３とプローブフィ
ーラ２との間に設けられたピエゾ素子８０をさらに有す
る。制御部２３０は第２の検出回路４１をさらに有す
る。第２の検出回路４１からの高周波駆動信号Ｓ１１に
よってフィーラー球２ａを微少振動させる。前記第２の
検出回路４１は前記駆動信号Ｓ１１の変化を監視し、そ
の変化によってフィーラー球２ａと被測定物との接触を
検知し前記接触検出信号Ｓ２と同様の接触検出信号Ｓ１
２を制御回路５０と演算手段１４０に出力する。

【００４４】制御回路５０はリニアソレノイド２０の励
磁をＯＮする。すると、コア２２はコイルばね６の弾発
力に抗してフランジ２４がコイル２１の下面に当接する
まで押し上げる。従って、コア２２の下端部２５は可動
部材３から離れる。その結果、測定圧は可動部材３等の
自重に基づく小さな値の力、例えば２〜３グラムとな
る。前記駆動信号Ｓ１１の変化に基づく接触検出は極め
て高感度なので、接触検出時の測定圧は前述した実施の
形態例に比べ、さらに大幅に低減される。

【００４５】フィーラー球２ａが被測定物から離れると
プローブフィーラー球２ａの振動の状態が元に復し前記
駆動信号Ｓ１１が元に復する。前記駆動信号Ｓ１１が元
に復したことを検出した制御回路５０は、リニアソレノ
イド２０の励磁を切る。したがって、コア２２はコイル
ばね６の弾発力によってフランジ２３がコイル２１の上
面に当接するまで押し下げられ、可動部材３はコイルば
ね６の弾発力によって安静位に押圧される。そして、フ
ィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に復す
る。

【００４６】電気接点３０及び検出回路４０は、三次元
測定機がモータ駆動である場合に安全を確保するために
設けても良いもので、必須ではない。この電気接点３０
及び検出回路４０による接触検出信号Ｓ２も演算手段１
４０に入力されが、三次元測定機の動作を制御する信号
としてのみ用いられ、座標値読み取り信号としては用い
られない。但し、かような三次元測定機のオーバートラ
ベルによるプローブフィーラーを介した可動部材３の動
きを可能とする機構は必要である。

【００４７】なお、フィーラー球と被測定物との接触検
出手段及び可動部の安静位への押圧力発生手段並びにそ
の制御手段は、ここに例示した手段に限定される物では
なく、同様の効果を有する多くの既知手段を用いる事が
出来る事は言うまでもない。例えば、前記電気接点の導
通時に可動部材を安静位に押圧するコイルばねを圧縮す
る圧縮手段と、前記コイルばねを圧縮された状態に係止
する係止手段と、フィーラー球と被測定物とが接触した
時に生成される接触検出信号によって前記係止を外す掛
け外し手段で構成される機構を含む構成とすることもで
きる。

【００４８】また、本発明のプローブが使用される装置
は三次元測定機に限定されず、例えば工作機械のカッタ
ーに代えて本発明のプローブを取り付ければ、カッター
のセッティングや加工物寸法の計測を行うことができ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上のような構成、作用であるから、三
次元測定機による測定に於いて、被測定物に作用する力
を接触検出に必要な最低限の大きさにとどめる事が可能
となり、プローブヘッドの使用姿勢も制限されない。そ
の結果、被測定物の変形、損傷を避け、高精度の測定が
可能となる。また、フィーラー球が被測定物に接触する
までは、可動部材は圧力制御手段によって発生する比較
的大きな力で安静位に押圧されているので、プローブヘ
ッド位置の移動中に発生する振動などに起因する誤信号
を発生することもない。

【００５０】更に、測定力が小さいことによってフィー
ラー球への接触方向によって測定力の大きさが異なる、
測定力の方向性も小さくなり、精度の高い測定が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態例のプローブのプロ
ーブヘッドの構造の概要を示す図である。

【図２】図１のプローブヘッドの別の状態を示す図であ
る。

【図３】図１の実施の形態例のプローブの全体構成を示
すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態例のプローブヘッド
の構造を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態例のプローブヘッド
の構造を示す図である。

【図６】図５の実施の形態例のプローブの全体構成を示
すブロック図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態例のプローブヘッド
の構造を示す図である。

【図８】従来のプローブのプローブヘッドの外観図であ
る。

【図９】図１のプローブヘッド１の構造を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２………………フィーラー ３………………可動部材 ６………………コイルばね ２０……………リニアソレノイド ３０……………電気接点 ４０……………接触検出回路 ４１……………第２の接触検出回路 ５０……………制御回路 ６０……………エアーシリンダ ７０……………エアー制御部 ８０……………ピエゾ素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブフィーラーを備える可動部材
   と、 該可動部材を支持する固定部材と、 前記可動部材を前記固定部材に指示された安静位に押圧
   する押圧力発生手段と、 前記プローブフィーラーの被
   測定物との接触を検知し接触検出信号を発生する検出手
   段と、 該接触検出信号に応じて前記押圧力発生手段を制御する
   押圧力制御手段とを有することを特徴とする低測定圧プ
   ローブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の低測定圧プローブにお
   いて、 前記押圧力発生手段にはリニアソレノイドを含むと共
   に、前記押圧力制御手段は、前記リニアソレノイドの励
   磁を制御することを特徴とする低測定圧プローブ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の低測定圧プローブにお
   いて、 前記押圧力発生手段にはリニアモータを含むと共に、前
   記押圧力制御手段は、前記リニアモータの駆動を制御す
   ることを特徴とする低測定圧プローブ。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の低測定圧プローブにお
   いて、 前記押圧力制御手段は、前記接触検出信号に応じて、前
   記リニアモータが可動部の自重とほぼ等しく、且つ前記
   可動部材が前記安静位から離れる方向の軸推力を発生す
   るように制御することを特徴とする低測定圧プローブ。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の低測定圧プローブにお
   いて、 前記押圧力発生手段はエアシリンダを含むと共に、前記
   押圧力制御手段は、前記エアーシリンダに供給する圧縮
   空気の供給先を制御することを特徴とする低測定圧プロ
   ーブ。