JPH0421049Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はタツチ信号プローブに係り、詳しく
は、三次元測定機、その他測定機等に用いられ、
被測定物等との接触を電気的に検出するタツチ信
号プローブに関するものである。

〔背景技術とその問題点〕

従来より、合成樹脂等変形しやすい被測定物の
寸法、形状を高精度に、しかも、被測定物に傷を
つけずに測定するタツチ信号プローブが要望され
ていた。この要望を満たすためには、測定圧が低
く、瞬時動作性に優れ、さらに、オーバラン許容
範囲が広くなければならない。そのため、プロー
ブ軸が位置出し部材側に強力なばねで付勢されて
所定の中立位置に保持されるよう構成された従来
のタツチ信号プローブに改良を加える必要があつ
た。

この技術的課題を解決するため、本出願人は、
実開昭58−180408において、一端に接触子を有す
るプローブ軸をプローブ軸支持体に回動自在に軸
支させるとともに、プローブ軸支持体に。前記プ
ローブ軸と当接してプローブ軸の自由回動を阻止
する位置規制手段をプローブ軸と接離可能に設
け、さらに、プローブ軸と位置規制手段との当接
箇所をタツチ信号検出用の電気接点とし、通常は
極めて微小な力によりプローブ軸と位置規制手段
とが当接してプローブ軸が所定の姿勢に支持さ
れ、接触子が被測定物に接触すると同時にプロー
ブ軸と位置規制手段とが離隔してタツチ信号を発
生するようにした考案を提案した。

ところが、このように構成されたプローブは、
一箇所の接点の電気的導通、遮断を検出するもの
であるため、被測定物に対するプローブの接触方
向が必然的に一方向に限定されてしまい、溝幅
や、穴内径等の測定は、互いに対向する２方向か
らプローブを接触させる必要があるので、事実上
不可能であるという問題点がある。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、互いに対向する２方向からプ
ローブを接触させて測定する場合であつても、極
めて小さな測定力で、瞬時動作性に優れ、大きな
オーバラン許容範囲を得ることができるタツチ信
号プローブを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案は、一端に接触子を有するプローブ軸を
プローブ軸支持体に回動自在に軸支し、このプロ
ーブ軸と当接してプローブ軸の一方向の回動を阻
止する第１の位置規制手段をプローブ軸と接離可
能に支持体に取付け、前記プローブ軸と当接して
プローブ軸の前記一方向と逆方向の回動を阻止す
る第２の位置規制手段をプローブ軸と接離可能に
支持体に取付け、このプローブ軸他端側に軸方向
移動可能に取付けられた重量片等からなりプロー
ブ軸の前記軸支部を挟んだ接触子側と反接触子側
との重量モーメントの大小を反転してプローブ軸
の第１および第２の位置規制手段の間での回動方
向を変更する重量モーメント反転手段を設け、第
１および第２の位置規制手段とプローブ軸との当
接箇所に第１および第２のタツチ信号検出用の電
気接点を形成したものである。

これにより、互いに対向する２方向から被測定
物にプローブを接触させて測定を行うには、重量
モーメント反転手段を操作してプローブ軸を一方
向に回動させて第１の位置規制手段に微小な力で
当接させ、この状態でプローブを一方向に移動さ
せ、プローブ軸の接触子に被測定物を接触させて
タツチ信号を発生させ、一方、によつてプローブ
軸を、その回動方向を変更させるとともに、第２
の位置規制手段に微小な力で当接させ、この状態
でプローブを前記一方向と反対方向に移動させ、
プローブ軸の接触子に被測定物を接触させてタツ
チ信号を発生させることにより前記目的を達成し
ようとするものである。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１〜第３図に基づ
いて説明する。

第１、第２図には本考案によるタツチ信号プロ
ーブの一実施例の全体構成が示されており、これ
らの図において、導電性のプローブ軸支持体１の
上端側には支持体取付軸３が備えられ、この取付
軸３が三次元測定機、その他の測定機における測
定機本体の可動部（図示せず）に取付けられるよ
うになつている。また、プローブ軸支持体１に
は、下端側に互いに平行に配された厚肉平板状の
一対の側壁４が備えられ、これらの側壁４間に
は、導電性のプローブ軸２がプローブ軸２の径方
向に沿つて配置された軸支部としての支軸５およ
びピポツト軸受６，７を介して回動自在に設けら
れている。

前記プローブ軸２の一端には小球体状の接触子
１３が備えられ、他端には重量モーメント反転手
段としての重量片１４が設けられている。重量片
１４は、略リング状に形成され、プローブ軸２の
前記他端部の外周面に所定範囲に亘つて刻設され
たねじ部１５に螺合され、前記所定範囲において
プローブ軸２の軸方向に沿つて移動可能とされて
いる。この際、重量片１４は、支軸側に配置され
ると、支軸部５を挟んで接触子側の重量モーメン
トが反接触子側の重量モーメントより大きくなつ
て接触子側が下方、即ち第１図中時計方向に回動
され、一方、反支軸側に配置されると、支軸５を
挟んで接触子側の重量モーメントが反接触子側の
重量モーメントより小さくなつて接触子側が上
方、即ち第１図中反時計方向に回動されるように
されている。特に、重量片１４がその移動範囲内
において、最も支軸側または最も反支軸側に位置
されたとき、これらの位置における接触子側モー
メントと反接触子側モーメントとの差の絶対値は
等しいものとされている。これにより、プローブ
軸２の姿勢変更にかかわらず容易に一定の測定圧
を得ることができるようになつている。

前記側壁４の間には、第１図中支軸５より左上
方側に第１の位置規制手段１６Ａが設けられてい
る。第１の位置規制手段１６Ａは、導電性の丸棒
体からなり、かつ、前記支軸５と平行に配された
状態で両端側がベークライト等の絶縁性ブツシユ
１７を介して側壁４にそれぞれ取付けられてい
る。また、第１の位置規制手段１６Ａと、プロー
ブ軸２の支軸５と重量片１４との中間位置とは、
プローブ軸２の第１図中上方側で当接可能とされ
ている。ここで、プローブ軸２と第１の位置規制
手段１６Ａとの当接箇所により第１のタツチ信号
検出用の電気接点２０Ａが形成されている。

前記側壁４の間の第１の位置規制手段１６Ａの
下方には、第１の位置規制手段１６Ａと同様構成
の第２の位置規制手段１６Ｂが設けられている。
ここで、支軸５は、第１、第２の位置規制手段１
６Ａ，１６Ｂの中間位置と同じ高さになるように
位置される。第２の位置規制手段１６Ｂと、プロ
ーブ軸２の支軸５と重量片１４との中間位置と
は、プローブ軸２の第１図中下方側で当接可能と
され、この当接箇所により第２のタツチ信号検出
用の電気接点２０Ｂが形成されている。

前記支持体１には、第２図中、右側にコネクタ
２１が、左側に発光ダイオード２２および切換手
段としてのスイツチ２３がそれぞれ設けられ、こ
れらと、前記取付軸３、第１、第２の位置規制手
段２０Ａ，２０Ｂおよび支持体１に取付けられた
導電性のボルト２５とが支持体１内で配線されて
いる。この配線の詳細は、第３図に示されてい
る。即ち、３端子を有するとともに端子１と端子
２との接続および端子２と端子３との接続を切り
換えうるスイツチ２３の端子１には、第１の位置
規制手段１６Ａを介して前記第１の電気接点２０
Ａが、端子３には、第２の位置規制手段１６Ｂを
介して前記第２の電気接点２０Ｂがそれぞれ接続
されている。一方、スイツチ２３の端子２は、プ
ローブ軸２と接続されたコネクタ２１の１つの端
子（端子５）と接続され、かつ、第１、第２の電
気接点２０Ａ，２０Ｂ間を移動するプローブ軸２
の支軸５はコネクタ２１の他の１つの端子（端子
４）に接続されている。このコネクタ２１は、発
光ダイオード２２の両端子およびアース用として
前記取付軸３にそれぞれ接続され（端子１，３お
よび２）、かつ、コントローラ３０と接続されて
いる。

次に、第４図のブロツク図を用いてこれらの構
成をより詳細に説明する。この図において各ブロ
ツクの添え字は、それぞれコネクタ２１および切
換手段としてのスイツチ２３の端子を示す。前述
のように、第１、第２の電気接点２０Ａ，２０Ｂ
がスイツチ２３を介してコネクタ２１に接続さ
れ、このコネクタ２１には支軸５および発光ダイ
オード（LED）２２が接続されている。これに
より、スイツチ２３が切り換えられ、第１の電気
接点２０Ａとコネクタ２１とが、あるいは、第２
の電気接点２０Ｂとコネクタ２１とが接続された
状態で、プローブ軸２が第１または第２の位置規
制手段１６Ａ，１６Ｂから離れることによつて各
接点２０Ａ，２０Ｂが開放されると、コネクタ２
１を介してコントローラ３０に接点開放信号が送
られるようになつている。一方、前記スイツチ２
３の端子１〜３には、スイツチ検知手段３１が接
続され、このスイツチ検知手段３１は、スイツチ
２３の切り換え状態を検知する信号をコントロー
ラ３０に送るようにされている。このコントロー
ラ３０は、タツチ信号検知手段４１と、演算手段
４２と、LED駆動手段４３と、補正手段４４と、
記憶手段４５とから構成されている。タツチ信号
検知手段４１は、コネクタ２１から送られる接点
開放信号を検知して演算手段４２に信号を送るよ
うになつている。補正手段４４は、スイツチ検知
手段３１からの信号を受けて前記第１の電気接点
２０Ａが開放されたのか、あるいは、第２の電気
接点２０Ｂが開放されたのかを判別し、第２の電
気接点２０Ｂが開放されたときのみ記憶手段４５
からプローブ軸２の姿勢を変更して測定する際に
生じる接触子１３の先端間の寸法差すなわち測定
基準寸法差Ｄ（第１図参照）を補正する信号を演
算手段４２に送るようになつている。演算手段４
２には変位検出器６１からの変移量信号が入力さ
れるようになつており、この変位検出器６１は、
たとえば三次元測定機に本考案のタツチ信号プロ
ーブを取付けた場合には、このタツチ信号プロー
ブと三次元測定機本体との相対移動量、すなわち
変位量を検出する直線方向変位エンコーダ等から
構成されている。また、演算手段４２は、タツチ
信号検知手段４１からの信号を受けて変位検出器
６１からの変位量を演算して演算値の信号を表示
手段６２に送るようにされている。この際、補正
手段４４から信号を受けた時には、補正値の信号
により演算値を補正して表示手段６２に送るよう
になつている。LED駆動手段４３は、演算手段
４２からの信号を受けコネクタ２１を介して発光
ダイオード（LED）２２を点燈させるようにな
つている。

次に本実施例の作用について説明する。

まず、接触子１３を被測定物（図示せず）の上
方側から当接させて被測定物との当接位置の測定
を行うには、重量片１４をプローブ軸２の支軸側
に配置させて第１図実線図示の状態とさせ、プロ
ーブ軸２が極めて微小な力で第１の位置規制手段
１６Ａに下方側から当接するようにし、さらに、
スイツチ２３の端子１と２とを接続する。この状
態でプローブ軸２を下降させ被測定物の上方から
接触子１３を当接させる。接触子１３は、被測定
物に当接されると瞬時に上昇してプローブ軸２が
第１図中反時計方向に回動して第１の位置規制手
段１６Ａから離反される。これにより、第１のタ
ツチ信号検出用の電気接点２０Ａが開放され、コ
ネクタ２１を介してタツチ信号検知手段４１に検
出信号が送られてプローブ軸２と被測定物との接
触が電気的に検出され、プローブ軸２の当接位置
が演算手段４２を介して表示手段６２に表示され
るとともに、LED駆動手段４３により発光ダイ
オード２２が点燈されてこの接触の検出が表示さ
れる。この際、第１の電気接点２０Ａの開放であ
ることはスイツチ検知手段３１により検知されて
いるから、補正手段４４および記憶手段４５によ
つてプローブ軸２の姿勢差に伴う測定基準寸法差
Ｄの測定値への補正はなされない。

一方、接触子１３を被測定物の下方から当接さ
せて測定を行うには、重量片１４をプローブ軸２
の反支軸側に配置させ、プローブ軸２の姿勢を変
更して第１図鎖線図示の状態とするとともに、プ
ローブ軸２が極めて微小な力で第２の位置規制手
段１６Ｂに上方側から当接するようにし、さら
に、スイツチ２３を切り換えて端子２と３とを接
続する。この状態でプローブ軸２を上昇させ被測
定物の下方から接触子１３を当接させて前述と同
様に測定を行う。この際、スイツチ検知手段３
１、補正手段４４および記憶手段４５によつて、
前記第２の電気接点２０Ｂが開放されたことが検
知されるとともに、プローブ軸２の姿勢が変更さ
れたことによつて生じる接触子１３の測定基準寸
法差Ｄが測定値に対し補正され、この補正値が演
算手段４２を介して表示手段６２に表示される。

このような本実施例によれば、第１、第２の位
置規制手段１６Ａ，１６Ｂにプローブ軸２を極め
て微小な力で当接させておくことによりプローブ
軸２を所定の姿勢に保持できるため、測定圧を極
めて小さくすることができる。従つて、合成樹脂
等の変形しやすい被測定物についても高精度な測
定をすることができる。その上、プローブ軸２を
強力なばねの付勢力に抗して作動させるものでな
いので、瞬時動作性が優れ、この点からね測定精
度の向上が図れ、しかも、プローブ軸２の許容傾
き、延いてはオーバラン許容範囲が広くなり、測
定作業上便利である。その上、重量片１４により
プローブ軸２の姿勢を変更できるので、互いに対
向する方向からの測定が行える。従つて、溝幅
や、穴内径等の測定を行うことができる。また、
本実施例によれば、重量モーメント反転手段をプ
ローブ軸２に螺合された重量片１４としたので、
タツチ信号プローブを簡易な構造とすることがで
き、かつ、位置調整、延いては測定圧調整を正確
にできる。さらに、スイツチ２３およびスイツチ
検知手段３１等により、プローブ軸２の姿勢を変
更して測定する際に生じる接触子１３の測定基準
寸法差Ｄを補正でき、測定の迅速性、正確性を確
保できる。

なお、前記実施例では、重量モーメント反転手
段を重量片１４としたが、本考案では、これに限
られるものでなく、たとえば、プローブ軸２を第
１または第２の位置規制手段１６Ａ，１６Ｂに微
小な力で当接されるように支持体１に配置し、プ
ローブ軸２の姿勢を変更する際に、第１または第
２の位置規制手段１６Ａ，１６Ｂからプローブ軸
２が離反する方向に付勢する弱い力のばね等の付
勢手段をプローブ軸２と支持体１とに介装し、プ
ローブ軸２と第２または第１の位置規制手段１６
Ｂ，１６Ａとを極めて微小な力で当接させるもの
であつてもよい。このような場合にあつても、前
述と同様に、測定圧を極めて小さなものとするこ
とができ、また、瞬時動作性も優れたものにでき
る。また、重量モーメント反転手段に重量片１４
を用いたとしても、前記実施例のように、プロー
ブ軸２の軸方向に沿つて移動自在とすることを必
ずしも要しない。たとえば、重量片１４が取付け
られていない状態で、プローブ軸２がその支軸５
を挟んで接触子側が非接触子側より重量モーメン
トが大きくなるように前記支持体１に軸支させ、
常時は第１の位置規制手段１６Ａに当接されるよ
うにし、一方、プローブ軸２の姿勢を変更するに
は重量片１４をプローブ軸２の他端側に取付けて
前記重量モーメントの大小を反転させるものでも
よい。さらに、重量片１４をプローブ軸２の軸方
向に往復移動移動可能にするには、必ずしもプロ
ーブ軸２にねじ部１５を形成することを要しな
い。たとえば、プローブ軸２の他端側に重量片１
４を軸方向摺動可能に設けると共に、任意位置で
止めねじ等で固定できるようにしたり、あるい
は、重量片１４とプローブ軸２との間に軸方向に
所定間隔離れた位置で停止できる節度機構を設け
てワンタツチで位置変更させるものでもよい。た
だし、前記実施例のように、ねじ部１５を形成す
ると、重量片１４の微小量の移動を容易に行つて
第１、第２の位置規制手段１６Ａ，１６Ｂへのプ
ローブ軸２の当接力を容易に調整できる。また、
スイツチ２３およびスイツチ検知手段３１は、必
ずしも設けることを要せず、たとえば、第５図に
示されるように、プローブ軸２および前記第１、
第２の電気接点２０Ａ，２０Ｂをそれぞれコネク
タ２１０の異なる端子と接続し、これらの電気接
点２０Ａ，２０Ｂのいずれかが解放された時にも
検出信号をコントローラ（第５図中図示せず）に
送るとともに、発光ダイオード２２を点燈させる
ものでもよい。この際、いずれの電気接点２０
Ａ，２０Ｂが解放されたかは接触子１３が被測定
物に当接される前の状態で通電状態にある電気接
点２０Ａ，２０Ｂが解放されることで判別でき、
この判別に応じて測定基準寸法差の補正が行なわ
れる。すなわち、コネクタ２１０の端子４から導
電信号があれば第１の電気接点２０Ａが閉塞され
た状態でプローブ軸２は第１図中実線状態にあ
り、補正は不要で、一方、コネクタ２１０の端子
６から導電信号があれば第２の電気接点２０Ｂが
解放された状態でプローブ軸２は第１図中鎖線状
態にあり、補正を要する。また、前記実施例で
は、プローブ軸２が第１の電気接点２０Ａに接触
した状態で測定を行う場合を基準とし、プローブ
軸２が第２の電気接点２０Ｂに接触した状態で測
定を行う場合、記憶手段４５に測定基準寸法差Ｄ
を記憶させて測定値の補正を行つたが、本考案で
は、プローブ軸２が中立にあるときに測定基準位
置とし、この基準位置からプローブ軸２が第１ま
たは第２の電気接点２０Ａ，２０Ｂに当接したと
きの接触子１３の移動寸法（Ｄ／２）、（−Ｄ／
２）を記憶手段４５に記憶させて測定値の補正を
するものでもよい。さらにまた、第１、第２の位
置規制手段１６Ａ，１６Ｂは、前記支持体１に対
し、第１図中、右側上下に取付けられるもの、上
側または下側左右に取付けられるものでもよく、
その位置は問わない。

〔考案の効果〕

前述のような本考案によれば、互いに対向する
２方向からプローブを接触させて測定する場合で
あつても、極めて小さな測定力で、瞬時動作性に
優れ、大きなオーバラン許容範囲を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る一実施例の概略構成図、
第２図は第１図中−線に沿う矢視断面図、第
３図は前記実施例の配線図、第４図は前記実施例
のブロツク図、第５図は本考案に係る変形例の配
線図である。 １……プローブ軸支持体、２……プローブ軸、
５……軸支部としての支軸、１３……接触子、１
４……重量モーメント反転手段としての重量片、
１６Ａ……第１の位置規制手段、１６Ｂ……第２
の位置規制手段、２０Ａ……第１のタツチ信号検
出用の電気接点、２０Ｂ……第２のタツチ信号検
出用の電気接点、２３……切換手段としてのスイ
ツチ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) プローブ軸支持体に回動自在に軸支され、一
   端に接触子を有するプローブ軸と、 このプローブ軸と接離可能に前記支持体に取
   付けられ、プローブ軸と当接してプローブ軸の
   一方向の回動を阻止する第１の位置規制手段
   と、 前記プローブ軸と接離可能に支持体に取付け
   られ、プローブ軸と当接してプローブ軸の前記
   一方向と逆方向の回動を阻止する第２の位置規
   制手段と、 プローブ軸の前記軸支部を挟んだ接触子側と
   反接触子側との重量モーメントの大小を反転し
   て第１および第２の位置規制手段の間でプロー
   ブ軸の回動方向を変更する重量モーメント反転
   手段と、 第１および第２の位置規制手段とプローブ軸
   との当接箇所に形成された第１および第２のタ
   ツチ信号検出用の電気接点とを備えたことを特
   徴とするタツチ信号プローブ。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項において、前
   記重量モーメント反転手段は、プローブ軸の軸
   支部より反接触子側にプローブ軸の軸方向に移
   動可能に設けられ、この移動により軸支部を挟
   んだ接触子側と反接触子側との重量モーメント
   の大小を反転する重量片であることを特徴とす
   るタツチ信号プローブ。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   において、前記第１の位置規制手段と第２の位
   置規制手段とを電気的に切り換える切換手段を
   備えることを特徴とするタツチ信号プローブ。