JPH10176902A - Touch signal probe - Google Patents

Touch signal probe

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JPH10176902A
JPH10176902A JP8336986A JP33698696A JPH10176902A JP H10176902 A JPH10176902 A JP H10176902A JP 8336986 A JP8336986 A JP 8336986A JP 33698696 A JP33698696 A JP 33698696A JP H10176902 A JPH10176902 A JP H10176902A
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stylus
axis
vibration
mounting body
touch signal
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Kunitoshi Nishimura
国俊 西村
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a touch signal probe for measuring a stylus in a cross shape accurately. SOLUTION: Vibration/detection elements 5 and 6 for detecting the change in a vibration state on contacting an object to be measured by vibrating styluses 3 and 4 with a frequency that nearly matches that of a natural frequency are arranged at the styluses 3 and 4 and a mounting body 2 where outer surfaces 2A, 2B, and 2C are is nearly prism shape in parallel with X and Y axes is provided. With the styluses 3 and 4, the directions of axial lines match X and Y axes and first and second styluses 3 and 4 that are fixed symmetrically for a zero point O of the mounting body 2 are provided. The vibration/detection elements 5 and 6 are mounted to the outer surface 2A that is in parallel with the X axis of the mounting body 2, vibrate the first stylus 3, and have the first vibration/detection element 5 for detecting the vibration state and the second vibration/detection element 6 for detecting a vibration state by vibrating the second stylus 2 while being mounted to the outer surface 2B in parallel with the Y axis of the mounting body 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元測定機等に
よって被測定物の形状等を測定するために用いられるタ
ッチ信号プローブに関するもので、より詳しくは、低測
定力、高感度の加振式タッチ信号プローブに関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a touch signal probe used for measuring the shape and the like of an object to be measured by a three-dimensional measuring machine or the like, and more particularly, to a vibration sensor having a low measuring force and high sensitivity. The present invention relates to a touch signal probe.

【0002】[0002]

【背景技術】被測定物の形状、寸法等の測定を行う測定
機としてハイトゲージ(一次元測定機)、三次元測定
機、輪郭測定機等が知られているが、その場合の座標検
出や位置検出を行うために、測定機には、被測定物との
接触を検出するタッチ信号プローブが用いられる。従来
の加振式タッチ信号プローブの構造が特開平6-221806号
に示されている。このタッチ信号プローブは、スタイラ
スホルダに軸方向の略中央部がピンで支持されていると
ともに先端に接触部を有するスタイラスを取り付け、こ
のスタイラスを加振するとともにスタイラスの振動変化
から被測定物への接触に伴う振動状態の変化を検出する
加振・検出素子としての圧電素子をスタイラスに取り付
けた構造である。
BACKGROUND ART A height gauge (one-dimensional measuring machine), a three-dimensional measuring machine, a contour measuring machine, and the like are known as measuring machines for measuring the shape and dimensions of an object to be measured. Coordinate detection and position in such a case are known. In order to perform the detection, a touch signal probe that detects contact with an object to be measured is used in the measuring device. The structure of a conventional vibration type touch signal probe is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-221806. In this touch signal probe, a stylus is attached to a stylus having a contact portion at the tip and a substantially central portion in the axial direction is supported by a stylus holder, and the stylus is vibrated. This is a structure in which a piezoelectric element as a vibration / detection element for detecting a change in a vibration state due to contact is attached to a stylus.

【0003】横穴を有する等、種々の形状の被測定物を
容易に測定するために、図1に示されるT型のスタイラ
ス構造が考えられる。即ち、図1において、タッチ信号
プローブは、円柱状のスタイラス支持部81の先端に略
箱状の圧電素子取付体82を取り付け、この圧電素子取
付体82の両端部に接触部83が備えられたスタイラス
84をそれぞれスタイラス支持部81の軸心に対して直
角に取り付け、圧電素子取付体82の両側面に圧電素子
85を取り付けた構造である。
In order to easily measure an object to be measured having various shapes such as having a horizontal hole, a T-shaped stylus structure shown in FIG. 1 is considered. That is, in FIG. 1, the touch signal probe has a substantially box-shaped piezoelectric element mounting body 82 attached to the tip of a cylindrical stylus supporting section 81, and contact portions 83 are provided at both ends of the piezoelectric element mounting body 82. The stylus 84 is mounted at right angles to the axis of the stylus support portion 81, and the piezoelectric elements 85 are mounted on both sides of the piezoelectric element mounting body 82.

【0004】この構造のタッチ信号プローブを利用した
ものとして、図2に示される十字型のスタイラス構造が
考えられる。即ち、図2において、タッチ信号プローブ
は、スタイラス支持部81の先端に第1の圧電素子取付
体82を取り付け、この第1の圧電素子取付体82の両
端部に接触部83が備えられた第1のスタイラス84を
それぞれ取り付け、第1の圧電素子取付体82に第2の
圧電素子取付体86を取り付け、この第2の圧電素子取
付体86の両端部に接触部83が備えられた第2のスタ
イラス87をそれぞれ取り付け、これらの圧電素子取付
体82,86の両側面にそれぞれ圧電素子85を取り付
け、第1のスタイラス84と第2のスタイラス87との
角度を直角にした構造である。
A cross-shaped stylus structure shown in FIG. 2 is considered as one utilizing the touch signal probe having this structure. That is, in FIG. 2, the touch signal probe has a first piezoelectric element mounting body 82 attached to the tip of a stylus support section 81, and contact sections 83 provided at both ends of the first piezoelectric element mounting body 82. A first stylus 84 is attached, a second piezoelectric element attachment 86 is attached to the first piezoelectric element attachment 82, and a second piezoelectric element attachment 86 is provided with contact portions 83 at both ends. The stylus 87 is attached to each of them, and the piezoelectric elements 85 are attached to both side surfaces of the piezoelectric element attachments 82 and 86, respectively, so that the angle between the first stylus 84 and the second stylus 87 is made right.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図2で示されるタッチ
信号プローブでは、第1及び第2の圧電素子取付体8
2,86がスタイラス支持部81の軸線上に並べて配置
されており、これらの取付体82,86の両端部にそれ
ぞれ取り付けられた第1のスタイラス84と第2のスタ
イラス87とは同一平面上に位置していない。そのた
め、スタイラス支持部81の軸線方向における第1のス
タイラス84と第2のスタイラス87との座標が相違す
るので、複雑な形状の被測定物を正確に測定できない不
都合が生じる。
In the touch signal probe shown in FIG. 2, the first and second piezoelectric element mounting members 8 are provided.
2 and 86 are arranged side by side on the axis of the stylus support portion 81, and the first stylus 84 and the second stylus 87 attached to both ends of the attachments 82 and 86 are on the same plane. Not located. Therefore, since the coordinates of the first stylus 84 and the second stylus 87 in the axial direction of the stylus support portion 81 are different from each other, there arises a problem that an object to be measured having a complicated shape cannot be accurately measured.

【0006】本発明の目的は、スタイラスを十字型に形
成した際に、高精度の測定を行えるタッチ信号プローブ
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a touch signal probe capable of performing high-accuracy measurement when a stylus is formed in a cross shape.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、立
方体や直方体からなる略角柱状の取付体の外面にX軸及
びY軸にそれぞれ延びる第1及び第2のスタイラスを固
定し、この取付体のX軸及びY軸とそれぞれ平行な外面
に加振・検出素子を取り付けて前記目的を達成しようと
するものである。具体的には本発明にかかるタッチ信号
プローブは、先端に被測定物と接触する接触部を有する
略柱状のスタイラスの軸方向固有振動の節近傍に、前記
固有振動の振動数と略一致した振動数で前記スタイラス
を加振するとともに前記接触部が被測定物に接触する際
の接触に伴う振動状態の変化を検出する加振・検出素子
を配置したタッチ信号プローブにおいて、中心がX軸、
Y軸及びZ軸の原点にあるとともに外面がX軸及びY軸
にそれぞれ平行な略角柱状の取付体を有し、前記スタイ
ラスは、その軸線方向がX軸と一致するとともに前記取
付体の前記原点に対して対称に固定された第1のスタイ
ラスと、その軸線方向がY軸と一致するとともに前記取
付体の前記原点に対して対称に固定された第2のスタイ
ラスとを有し、前記加振・検出素子は、前記取付体のX
軸と平行な外面に取り付けられ、かつ、前記第1のスタ
イラスを加振するとともに、その振動状態を検出する第
1の加振・検出素子と、前記取付体のY軸と平行な外面
に取り付けられ、かつ、前記第2のスタイラスを加振す
るとともに、その振動状態を検出する第2の加振・検出
素子と、を有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is directed to a first and a second styluses extending in the X-axis and the Y-axis, respectively, which are fixed to the outer surface of a substantially prismatic mounting body made of a cube or a rectangular parallelepiped. The object is achieved by attaching a vibration / detection element to an outer surface parallel to the X-axis and the Y-axis of the body. Specifically, the touch signal probe according to the present invention has a vibration near the node of the axial natural vibration of a substantially columnar stylus having a contact portion at its tip which comes into contact with the object to be measured. In a touch signal probe in which a vibrating / detecting element for oscillating the stylus with a number and detecting a change in a vibration state due to contact when the contact portion comes into contact with an object to be measured is arranged such that the center is the X axis,
The stylus has a substantially prism-shaped mounting body that is at the origin of the Y-axis and the Z-axis and whose outer surface is parallel to the X-axis and the Y-axis, respectively. A first stylus symmetrically fixed with respect to the origin, and a second stylus whose axis direction coincides with the Y axis and symmetrically fixed with respect to the origin of the mounting body; The vibration / detection element is X
A first vibrating / detecting element mounted on an outer surface parallel to an axis and for vibrating the first stylus and detecting a vibration state thereof, and mounted on an outer surface parallel to a Y axis of the mounting body; And a second vibrating / detecting element for vibrating the second stylus and detecting a vibration state thereof.

【0008】測定のため、本発明のタッチ信号プローブ
を移動する。加振・検出素子で振動されたスタイラスの
接触部が被測定物に接触すると、スタイラスの振動が拘
束され、その振動状態の変化が加振・検出素子で検出さ
れる。本発明では、被測定物が複雑な形状であっても、
第1及び第2のスタイラスを組み合わせてスタイラスが
十字型に形成されているため、所定のスタイラスを被測
定物を接触させることにより、その位置が確実に読み取
られる。
[0008] The touch signal probe of the present invention is moved for measurement. When the contact portion of the stylus vibrated by the vibration / detection element contacts the object to be measured, the vibration of the stylus is restrained, and a change in the vibration state is detected by the vibration / detection element. In the present invention, even if the measured object has a complicated shape,
Since the stylus is formed in a cross shape by combining the first and second styluses, the position of the stylus can be reliably read by bringing the predetermined stylus into contact with the object to be measured.

【0009】即ち、これらのスタイラスは、取付体の原
点からX軸とY軸とにそれぞれ延びて形成されており、
全ての接触部が略同一平面内に位置することになるの
で、測定を高精度に行うことができる。さらに、スタイ
ラスが取付体の外面に取り付けられた構造であるため、
タッチ信号プローブの構造を簡易なものにできる。
That is, these styluses are formed to extend from the origin of the mounting body to the X axis and the Y axis, respectively.
Since all the contact portions are located on substantially the same plane, the measurement can be performed with high accuracy. Furthermore, because the stylus is attached to the outer surface of the attachment,
The structure of the touch signal probe can be simplified.

【0010】ここで、本発明では、前記取付体を略直方
体状としてもよい。この構造では、加振・検出素子を取
り付けるスペースを確保してスタイラスを加振する力を
大きくすることができる。また、本発明では、前記第1
のスタイラスの固有振動数と、前記第2のスタイラスの
固有振動数とが相違する構造としてもよい。ここで、固
有振動数が相違するとは、第1のスタイラスと第2のス
タイラスとが共振しないことをいう。この構造では、検
出素子に接続される検出回路における回路上の干渉問題
を回避できる。
Here, in the present invention, the mounting body may be formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. With this structure, a space for mounting the vibration / detection element can be secured, and the force for vibrating the stylus can be increased. Also, in the present invention, the first
The natural frequency of the stylus may be different from the natural frequency of the second stylus. Here, that the natural frequencies are different means that the first stylus and the second stylus do not resonate. With this structure, the problem of circuit interference in the detection circuit connected to the detection element can be avoided.

【0011】さらに、本発明では、前記第1の加振・検
出素子は、前記第2のスタイラスを挟んで互いに対向配
置され、前記第2の加振・検出素子は、前記第1のスタ
イラスを挟んで互いに対向配置された構造でもよい。こ
の構造では、第1又は第2のスタイラスに加える加振力
が第2又は第1のスタイラスを挟んで均等とされるの
で、精度の高い測定が行える。
Further, according to the present invention, the first vibrating / detecting element is disposed to face each other with the second stylus interposed therebetween, and the second vibrating / detecting element is provided with the first stylus. A structure in which they are arranged to be opposed to each other may be used. In this structure, the excitation force applied to the first or second stylus is made uniform across the second or first stylus, so that highly accurate measurement can be performed.

【0012】また、本発明では、前記第1の加振・検出
素子と、前記第2の加振・検出素子とは、同一圧電素子
の表面電極を少なくとも4分割して構成され、かつ、前
記取付体のZ軸と直交する外面に配置され構造でもよ
い。この構造では、スタイラスが取り付けられる取付体
の外面に加振・検出素子を取る付ける必要がないから、
取付体の外面面積に対するスタイラスの取付面積、換言
すれば、スタイラスの太さが制限されないだけでなく、
加振・検出素子の加工が容易となる。
In the present invention, the first vibrating / detecting element and the second vibrating / detecting element are configured by dividing a surface electrode of the same piezoelectric element into at least four parts. The structure may be arranged on the outer surface orthogonal to the Z axis of the mounting body. With this structure, there is no need to attach a vibration / detection element to the outer surface of the mounting body on which the stylus is mounted.
Not only is the stylus mounting area relative to the outer surface area of the mounting body, in other words, the thickness of the stylus not limited,
Processing of the excitation / detection element is facilitated.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ここで、各実施形態中、同
一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。図3に
は本発明の第1実施形態にかかるタッチ信号プローブの
全体構成が示されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Here, in each embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 3 shows the entire configuration of the touch signal probe according to the first embodiment of the present invention.

【0014】図3において、タッチ信号プローブは、図
示しない三次元測定機の移動軸に取り付けられた略円柱
状の支持ピン1と、この支持ピン1の先端部に取り付け
られた略立方体状の取付体2と、この取付体2を挟んで
それぞれ2本ずつ取り付けられた第1及び第2のスタイ
ラス3,4と、これらのスタイラス3,4の近傍におい
て取付体2に取り付けられた第1及び第2の加振・検出
素子である圧電素子5,6とを備えて構成されている。
取付体2は中心がX軸、Y軸及びZ軸の原点Oにあると
ともに外面2A,2B,2CがX軸、Y軸及びZ軸と直
交する平面にそれぞれ平行な略角柱状とされており、こ
のうち互いに対向する外面2Cのうち一方の外面2Cに
は支持ピン1がZ軸に延びて配置されている。
In FIG. 3, a touch signal probe includes a substantially cylindrical support pin 1 attached to a moving shaft of a three-dimensional measuring machine (not shown), and a substantially cubic attachment attached to the tip of the support pin 1. Body 2, first and second styluses 3 and 4 attached two each with the attachment body 2 interposed therebetween, and first and second styluses attached to the attachment body 2 near these styluses 3 and 4. And two piezoelectric elements 5 and 6, which are vibration / detection elements.
The mounting body 2 has a substantially prismatic shape whose center is located at the origin O of the X axis, Y axis and Z axis, and whose outer surfaces 2A, 2B and 2C are parallel to planes orthogonal to the X axis, Y axis and Z axis, respectively. The support pin 1 is disposed on one of the outer surfaces 2C facing each other, extending in the Z-axis.

【0015】第1のスタイラス3は、その軸線がX軸に
延びて配置されており、その一端部(軸方向固有振動数
の節近傍)が取付体2の外面2Aに固定された略円柱状
の本体3Aと、この本体3Aの他端部に固定され図示し
ない被測定物と接触する略球状の接触部3Bとを有する
構造である。第2のスタイラス4は、その軸線がY軸に
延びて配置されており、その一端部(軸方向固有振動数
の節近傍)が取付体2の外面2Bに固定された略円柱状
の本体4Aと、この本体4Aの他端部に固定され図示し
ない被測定物と接触する略球状の接触部4Bとを有する
構造である。
The first stylus 3 is arranged so that its axis extends in the X-axis, and one end thereof (near the node of the natural frequency in the axial direction) is fixed to the outer surface 2A of the mounting body 2 in a substantially cylindrical shape. And a substantially spherical contact portion 3B fixed to the other end of the main body 3A and in contact with an object to be measured (not shown). The second stylus 4 is arranged such that its axis extends in the Y-axis, and one end thereof (near a node of the natural frequency in the axial direction) is fixed to the outer surface 2B of the mounting body 2 in a substantially cylindrical body 4A. And a substantially spherical contact portion 4B fixed to the other end of the main body 4A and in contact with an object to be measured (not shown).

【0016】これらの第1のスタイラス3と第2のスタ
イラス4とは、それぞれ原点Oを挟んだ対称構造であ
る。また、第1のスタイラス3と第2のスタイラス4と
は、長さ寸法を相違させたり、あるいは、材質を相違さ
せたりすることにより、互いに共振しないように、その
固有振動数が若干相違する。
Each of the first stylus 3 and the second stylus 4 has a symmetric structure with respect to the origin O. Further, the first stylus 3 and the second stylus 4 have slightly different natural frequencies due to different length dimensions or different materials so that they do not resonate with each other.

【0017】第1の圧電素子5は、長手方向がX軸と平
行である平面矩形状をしており、取付体2の外面2Bに
おいて2個ずつ、計4個接着等で固定されている。この
第1の圧電素子5は、第1のスタイラス3の固有振動数
の略一致した振動数で第1のスタイラス3を加振する加
振用電極5Aと、接触部3Bが被測定物に接触する際の
接触に伴う振動状態の変化を検出する検出用電極5Bと
に分けられ、外面2Bの第2のスタイラス4を挟んで互
いに対向配置されている。
The first piezoelectric element 5 has a flat rectangular shape whose longitudinal direction is parallel to the X-axis, and is fixed on the outer surface 2B of the mounting body 2 by two pieces, for example, four pieces in total. The first piezoelectric element 5 includes a vibrating electrode 5A that vibrates the first stylus 3 at a frequency substantially equal to the natural frequency of the first stylus 3, and a contact portion 3B that contacts the DUT. And a detection electrode 5B for detecting a change in the vibration state due to the contact at the time of contact, and are arranged to face each other with the second stylus 4 on the outer surface 2B interposed therebetween.

【0018】第2の圧電素子6は、長手方向がY軸と平
行である平面矩形状をしており、取付体2の外面2Aに
おいて2個ずつ、計4個接着等で固定されている。この
第2の圧電素子6は、第2のスタイラス4の固有振動数
の略一致した振動数で第2のスタイラス4を加振する加
振用電極6Aと、接触部4Bが被測定物に接触する際の
接触に伴う振動状態の変化を検出する検出用電極6Bと
に分けられ、外面2Aの第1のスタイラス3を挟んで互
いに対向配置されている。
The second piezoelectric elements 6 have a flat rectangular shape whose longitudinal direction is parallel to the Y axis, and are fixed on the outer surface 2A of the mounting body 2 by bonding two by two, for example. The second piezoelectric element 6 includes a vibrating electrode 6A that vibrates the second stylus 4 at a frequency substantially equal to the natural frequency of the second stylus 4, and a contact portion 4B that comes into contact with the DUT. And a detection electrode 6B for detecting a change in the vibration state due to the contact when the first stylus 3 is provided on the outer surface 2A.

【0019】これらの電極5A,5B,6A,6Bには
特開平6-221806号に示される駆動回路及び検出回路が接
続されており、検出回路には信号処理回路が接続されて
いる。なお、第1実施形態では、1枚の圧電素子5,6
を加振用電極5A,6Aと検出用電極5B,6Bとに分
割するのではなく、スタイラス3,4を挟んで対向配置
された一方の圧電素子5,6を加振専用とし、他方の圧
電素子5,6を検出専用とする構造でもよい。
The electrodes 5A, 5B, 6A and 6B are connected to a drive circuit and a detection circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-221806, and a signal processing circuit is connected to the detection circuit. In the first embodiment, one piezoelectric element 5, 6
Is not divided into the vibrating electrodes 5A, 6A and the detecting electrodes 5B, 6B, but one of the piezoelectric elements 5, 6 opposed to each other with the stylus 3, 4 interposed therebetween is dedicated to vibrating, and the other A structure in which the elements 5 and 6 are dedicated to detection may be used.

【0020】この構成の第1実施形態では、タッチ信号
プローブを移動して測定を行うが、そのため、第1及び
第2の圧電素子5,6に通電し、加振用電極5A,6A
で第1及び第2のスタイラス3,4を加振する。この加
振用電極5A,6Aで振動させたスタイラス3,4の接
触部3B,4Bが被測定物に接触すると、スタイラス
3,4の振動が拘束され、その振動状態の変化が検出素
子である検出用電極5B,6Bで検出される。
In the first embodiment having this configuration, the measurement is performed by moving the touch signal probe. For this purpose, the first and second piezoelectric elements 5 and 6 are energized and the excitation electrodes 5A and 6A are applied.
Vibrates the first and second styli 3, 4. When the contact portions 3B and 4B of the styluses 3 and 4 vibrated by the vibrating electrodes 5A and 6A come into contact with an object to be measured, the vibrations of the styluses 3 and 4 are restrained, and a change in the vibration state is a detection element. It is detected by the detection electrodes 5B and 6B.

【0021】従って、第1実施形態では、先端に接触
部3B,4Bを有する略柱状のスタイラス3,4に、こ
れらの固有振動の振動数と略一致した振動数でスタイラ
ス3,4を加振するとともに接触部3B,4Bが被測定
物に接触する際の接触に伴う振動状態の変化を検出する
加振・検出素子5,6を配置したタッチ信号プローブに
おいて、中心がX軸、Y軸及びZ軸の原点Oにあるとと
もに外面2A,2B,2CがX軸及びY軸にそれぞれ平
行な略角柱状の取付体2を備え、スタイラス3,4は、
その軸線方向がそれぞれX軸とY軸とに一致するととも
に取付体2の原点Oに対して対称に固定された第1のス
タイラス3及び第2スタイラス4とを有し、加振・検出
素子5,6は、取付体2のX軸と平行な外面2Aに取り
付けられ、かつ、第1のスタイラス3を加振し、その振
動状態を検出する第1の加振・検出素子5と、取付体2
のY軸と平行な外面2Bに取り付けられ、かつ、第2の
スタイラス4を加振し、その振動状態を検出する第2の
加振・検出素子6とを有する構造であるから、第1及び
第2のスタイラス3,4が取付体2の原点OからX軸と
Y軸とにそれぞれ延びて十字型に形成されて全ての接触
部3B,4Bが略同一平面内に位置することになる。そ
のため、被測定物が複雑な形状であっても、所定のスタ
イラス3,4を被測定物を接触させることにより、その
位置が確実に読み取ることができる。さらに、スタイラ
ス3,4が取付体2の外面2A,2Bに取り付けられた
構造であるため、タッチ信号プローブの構造を簡易なも
のにできる。
Therefore, in the first embodiment, the styluses 3 and 4 are applied to the substantially columnar styluses 3 and 4 having the contact portions 3B and 4B at the tip thereof at a frequency substantially equal to the frequency of these natural vibrations. In addition, in a touch signal probe in which vibrating / detecting elements 5 and 6 for detecting a change in a vibration state caused by the contact when the contact portions 3B and 4B come into contact with an object to be measured, the center is the X-axis, the Y-axis and The outer surfaces 2A, 2B, and 2C are provided with a substantially prism-shaped mounting body 2 which is located at the origin O of the Z axis and is parallel to the X axis and the Y axis, respectively.
It has a first stylus 3 and a second stylus 4 whose axis directions respectively match the X axis and the Y axis and are symmetrically fixed with respect to the origin O of the mounting body 2. , 6 are attached to an outer surface 2 </ b> A parallel to the X-axis of the attachment 2, and vibrate the first stylus 3 to detect a vibration state of the first stylus 3; 2
And a second vibrating / detecting element 6 that vibrates the second stylus 4 and detects its vibration state. The second styluses 3 and 4 extend from the origin O of the mounting body 2 in the X axis and the Y axis, respectively, and are formed in a cross shape, so that all the contact portions 3B and 4B are located in substantially the same plane. Therefore, even if the object to be measured has a complicated shape, the position of the object can be reliably read by bringing the predetermined stylus 3 or 4 into contact with the object to be measured. Further, since the styluses 3 and 4 are attached to the outer surfaces 2A and 2B of the attachment 2, the structure of the touch signal probe can be simplified.

【0022】また、第1実施形態では、各スタイラス
3,4の軸方向固有振動の節近傍に第1及び第2の加振
・検出素子5,6が配置されているから、スタイラス
3,4の共振特性及び検出感度が向上し、低測定力での
測定が可能となる。さらに、第1実施形態では、第1
のスタイラス3の固有振動数と、第2のスタイラス4の
固有振動数とが若干相違する構造であるから、検出用電
極5B,6Bに接続される検出回路における回路上の干
渉問題を回避できる。つまり、第1及び第2のスタイラ
ス3,4は、それぞれ取付体2の互いに直交する外面2
A,2Bに取り付けられており、厳密には、加振・検出
素子5,6の作動に伴う取付体2の一方向(例えば、X
軸方向)の伸びは他方向(例えば、Y軸方向)の縮みを
伴うので、第1及び第2のスタイラス3,4が干渉する
可能性がある。しかし、第1実施形態では、これらのス
タイラス3,4の固有振動数が相違するようにしてある
から、回路上で干渉することなく、正確な測定が行え
る。
In the first embodiment, the first and second vibrating / detecting elements 5 and 6 are arranged near the nodes of the natural vibrations of the styluses 3 and 4 in the axial direction. The resonance characteristics and the detection sensitivity of are improved, and measurement with a low measuring force becomes possible. Further, in the first embodiment, the first
Since the natural frequency of the stylus 3 and the natural frequency of the second stylus 4 are slightly different from each other, it is possible to avoid the problem of circuit interference in the detection circuits connected to the detection electrodes 5B and 6B. That is, the first and second styluses 3 and 4 are respectively attached to the outer surfaces 2
A, 2B, strictly speaking, in one direction (for example, X
Since the extension in the axial direction is accompanied by the contraction in the other direction (for example, the Y-axis direction), the first and second styluses 3 and 4 may interfere with each other. However, in the first embodiment, the natural frequencies of the styluses 3 and 4 are different, so that accurate measurement can be performed without interference on the circuit.

【0023】さらに、2個の第1の加振・検出素子5
は、第2のスタイラス4を挟んで互いに対向配置され、
2個の第2の加振・検出素子6は、第1のスタイラス3
を挟んで互いに対向配置された構造であるから、第1又
は第2のスタイラス3,4に生じる加振力が第2又は第
1のスタイラス4,3を挟んで均等とされるので、この
点からも精度の高い測定が行える。
Further, two first vibration / detection elements 5
Are arranged to face each other with the second stylus 4 interposed therebetween,
The two second vibration / detection elements 6 include the first stylus 3
, The vibrating force generated in the first or second stylus 3, 4 is equalized across the second or first stylus 4, 3. The measurement can be performed with high accuracy.

【0024】次に、本発明の第2実施形態を図4に基づ
いて説明する。第2実施形態は第1実施形態に比べて圧
電素子5,6の取付位置が相違するもので、他の構造は
第1実施形態と同じである。図4には本発明の第2実施
形態にかかるタッチ信号プローブの全体構成が示されて
いる。図4において、第2実施形態のタッチ信号プロー
ブは、前記支持ピン1、前記取付体2、前記第1及び第
2のスタイラス3,4及び前記第1及び第2の圧電素子
5,6を備えた構成であり、これらの第1及び第2の圧
電素子5,6は第1実施形態とは異なり、取付体の外面
2Cに取り付けられている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the mounting positions of the piezoelectric elements 5 and 6, and the other structure is the same as the first embodiment. FIG. 4 shows the entire configuration of a touch signal probe according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, the touch signal probe according to the second embodiment includes the support pin 1, the attachment 2, the first and second styluses 3, 4, and the first and second piezoelectric elements 5, 6. Unlike the first embodiment, these first and second piezoelectric elements 5 and 6 are mounted on the outer surface 2C of the mounting body.

【0025】即ち、第1の圧電素子5は、その長手方向
がX軸方向と一致するように取付体2の互いに対向する
外面2Cの縁部に2個ずつ配置されており、第2の圧電
素子6は、その長手方向がY軸方向と一致するように外
面2Cの縁部に2個ずつ配置されている。なお、外面2
Cのうち支持ピン1が取り付けられる外面2Cには、圧
電素子5,6が支持ピン1を囲うように配置されてい
る。この構成の第2実施形態では、第1実施形態の〜
と同様の作用効果を奏する他に、第1及び第2の圧電
素子5,6がスタイラス3,4が取り付けられている取
付体2の外面2A,2B以外の外面2Cに取り付けられ
ているから、取付体2の外面2A,2Bの面積に対する
スタイラス3,4の取付面積、換言すれば、スタイラス
の太さが制限されることがない。
That is, two first piezoelectric elements 5 are arranged at the edges of the outer surfaces 2C of the mounting body 2 facing each other such that the longitudinal direction thereof coincides with the X-axis direction. The elements 6 are arranged two by two on the edge of the outer surface 2C so that the longitudinal direction thereof coincides with the Y-axis direction. The outer surface 2
Piezoelectric elements 5 and 6 are arranged so as to surround the support pin 1 on the outer surface 2C of the C where the support pin 1 is attached. In the second embodiment having this configuration, the components of the first embodiment will be described.
In addition to having the same function and effect as described above, the first and second piezoelectric elements 5 and 6 are mounted on the outer surface 2C other than the outer surfaces 2A and 2B of the mounting body 2 on which the styluses 3 and 4 are mounted. The mounting area of the styluses 3, 4 with respect to the area of the outer surfaces 2A, 2B of the mounting body 2, in other words, the thickness of the stylus is not limited.

【0026】次に、本発明の第3実施形態を図5に基づ
いて説明する。第3実施形態は第1実施形態に比べて取
付体の形状が相違するもので、他の構造は第1実施形態
と同じである。図5には本発明の第3実施形態にかかる
タッチ信号プローブの全体構成が示されている。図5に
おいて、第3実施形態のタッチ信号プローブは、前記支
持ピン1と、この支持ピン1の先端部に取り付けられた
略直方体状の取付体12と、この取付体12に取り付け
られた前記第1及び第2のスタイラス3,4と、これら
のスタイラス3,4の近傍において取付体12に取り付
けられた前記第1及び第2の圧電素子5,6とを備えた
構成である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in the shape of the mounting body, and the other structure is the same as the first embodiment. FIG. 5 shows an overall configuration of a touch signal probe according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, the touch signal probe according to the third embodiment includes the support pin 1, a substantially rectangular parallelepiped attachment body 12 attached to a tip end of the support pin 1, and the second attachment body 12 attached to the attachment body 12. The configuration includes a first and a second stylus 3, 4 and the first and the second piezoelectric elements 5, 6 attached to the attachment body 12 in the vicinity of the stylus 3, 4.

【0027】取付体12は中心がX軸、Y軸及びZ軸の
原点Oにあるとともに外面12A,12B,2CがX
軸、Y軸及びZ軸と直交する平面にそれぞれ平行な略角
柱状とされており、このうち互いに対向する平面平方形
の外面2Cのうち一方の外面2Cには支持ピン1がZ軸
に延びて配置されている。また、互いに隣り合う外面1
2A,12Bは、その平面がZ軸方向の寸法がX軸方向
又はY軸方向より長い長方形とされている。
The mounting body 12 has its center at the origin O of the X, Y, and Z axes, and its outer surfaces 12A, 12B, 2C
The support pin 1 extends in the Z-axis on one of the square outer surfaces 2C opposed to each other, and is substantially parallel to a plane orthogonal to the axis, the Y-axis, and the Z-axis. It is arranged. Also, the outer surfaces 1 adjacent to each other
The planes of 2A and 12B are rectangles whose dimension in the Z-axis direction is longer than the X-axis direction or the Y-axis direction.

【0028】第1のスタイラス3は、その一端部(軸方
向固有振動数の節近傍)が取付体12の外面12Aに固
定されており、第2のスタイラス4は、その一端部(軸
方向固有振動数の節近傍)が取付体12の外面12Bに
固定されている。第1の圧電素子5は、取付体12の外
面12Bにおいて第2のスタイラス4を挟んで2個ず
つ、計4個(図では2個のみ示す)接着等で固定されて
いる。第2の圧電素子6は、取付体12の外面12Aに
おいて第1のスタイラス3を挟んで2個ずつ、計4個
(図では2個のみ示す)接着等で固定されている。
The first stylus 3 has one end (near the node of the natural frequency in the axial direction) fixed to the outer surface 12A of the mounting body 12, and the second stylus 4 has one end (the axial specific frequency). The vicinity of the node of the frequency) is fixed to the outer surface 12 </ b> B of the mounting body 12. The first piezoelectric elements 5 are fixed on the outer surface 12B of the attachment body 12 by bonding or the like, two by two with the second stylus 4 interposed therebetween (only two are shown in the figure). The second piezoelectric elements 6 are fixed on the outer surface 12A of the attachment body 12 by bonding or the like, two by two with the first stylus 3 interposed therebetween (only two are shown in the figure).

【0029】この構成の第3実施形態では、第1実施形
態の〜と同様の作用効果を奏する他に、取付体12
を略直方体状としたから、加振・検出素子である圧電素
子5,6を取り付けるスペースを確保してスタイラス
3,4を加振する力を大きくすることができる。従っ
て、スタイラスを大きな力で加振し、その振動を確実に
検出することにより、測定精度を向上させることができ
る。なお、第3実施形態では、取付体12の互いに隣り
合う外面12A,12BのX軸方向寸法とY軸方向寸法
とを相違させる構造でもよい。この構造では、これらの
外面12A,12Bに取り付けられる第1のスタイラス
3と第2のスタイラス4との固有振動数を変えることが
できる。
In the third embodiment having this configuration, in addition to having the same operation and effect as those of the first embodiment, the mounting member 12
Is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, so that a space for mounting the piezoelectric elements 5 and 6 serving as the vibrating / detecting elements can be secured and the force for vibrating the styluses 3 and 4 can be increased. Therefore, the measurement accuracy can be improved by vibrating the stylus with a large force and reliably detecting the vibration. In the third embodiment, a structure may be used in which the X-axis dimension and the Y-axis dimension of the outer surfaces 12A and 12B adjacent to each other of the attachment body 12 are different. In this structure, the natural frequencies of the first stylus 3 and the second stylus 4 attached to these outer surfaces 12A and 12B can be changed.

【0030】次に、本発明の第4実施形態を図6に基づ
いて説明する。第4実施形態は第1実施形態に比べて取
付体の形状が相違するもので、他の構造は第1実施形態
と同じである。図6には本発明の第4実施形態にかかる
タッチ信号プローブの全体構成が示されている。図6に
おいて、第4実施形態のタッチ信号プローブは、前記支
持ピン1と、この支持ピン1の先端部に取り付けられた
略立方体状の取付体22と、この取付体22に取り付け
られた前記第1及び第2のスタイラス3,4と、これら
のスタイラス3,4の近傍において取付体22に取り付
けられた前記第1及び第2の圧電素子5,6とを備えた
構成である。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is different from the first embodiment in the shape of the mounting body, and the other structure is the same as the first embodiment. FIG. 6 shows an overall configuration of a touch signal probe according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, the touch signal probe according to the fourth embodiment includes the support pin 1, a substantially cubic attachment 22 attached to a tip end of the support pin 1, and the second attachment 22 attached to the attachment 22. The configuration includes first and second styluses 3 and 4 and the first and second piezoelectric elements 5 and 6 attached to the attachment body 22 near these styluses 3 and 4.

【0031】取付体22は、中心がX軸、Y軸及びZ軸
の原点Oにあるとともに外面22A,22B,22Cが
X軸、Y軸及びZ軸と直交する平面にそれぞれ平行な略
角柱状とされており、このうち互いに対向する外面22
Cのうち一方の外面22Cには支持ピン1を取り付ける
ための孔22Dが形成されている。第1のスタイラス3
は、その一端部(軸方向固有振動数の節近傍)が取付体
22の外面22Aに固定されており、第2のスタイラス
4は、その一端部(軸方向固有振動数の節近傍)が取付
体22の外面22Bに固定されている。互いに隣り合う
外面22Aと外面22Cとの間には、第1のスタイラス
3を挟んで切り込み22Eが形成され、互いに隣り合う
外面22Bと外面22Cとの間には、第2のスタイラス
4を挟んで切り込み22Eが形成されている。
The mounting body 22 has a substantially prismatic shape whose center is located at the origin O of the X axis, Y axis and Z axis and whose outer surfaces 22A, 22B and 22C are parallel to planes orthogonal to the X axis, Y axis and Z axis, respectively. And the outer surfaces 22 facing each other.
A hole 22D for attaching the support pin 1 is formed on one outer surface 22C of C. First stylus 3
Has one end (near the node of the axial natural frequency) fixed to the outer surface 22A of the mounting body 22, and the second stylus 4 has one end (near the node of the axial natural frequency) attached thereto. It is fixed to the outer surface 22B of the body 22. A notch 22E is formed between the outer surface 22A and the outer surface 22C adjacent to each other with the first stylus 3 interposed therebetween, and the notch 22E is formed between the outer surface 22B and the outer surface 22C adjacent to each other with the second stylus 4 interposed therebetween. A notch 22E is formed.

【0032】第1の圧電素子5は、その両端部が取付体
22の外面22Bにおいて1個ずつ、計2個(図では1
個のみ示す)接着等で固定されており、その中央部裏面
と切り込み22Eとの間には空間が形成されている。こ
れらの第1の圧電素子5は原点Oを中心として対向配置
されている。第2の圧電素子6は、その両端部が取付体
22の外面22Aにおいて1個ずつ、計2個接着等で固
定されており、その中央部裏面と切り込み22Eとの間
には空間が形成されている。なお、第4実施形態では、
取付体22に取り付けられる圧電素子5,6の数は適宜
決定される。例えば、第1から第3実施形態のように、
合計8個であってもよい。
The first piezoelectric element 5 has two ends (one in the figure) on the outer surface 22B of the mounting body 22 in total, one at each end (1 in the figure).
(Only one is shown) is fixed by bonding or the like, and a space is formed between the center rear surface and the cut 22E. These first piezoelectric elements 5 are opposed to each other with the origin O as a center. The second piezoelectric element 6 has two ends fixed to each other on the outer surface 22A of the mounting body 22 by bonding or the like, and a space is formed between the center rear surface and the cutout 22E. ing. In the fourth embodiment,
The number of the piezoelectric elements 5 and 6 attached to the attachment 22 is determined as appropriate. For example, as in the first to third embodiments,
The total number may be eight.

【0033】この構成の第4実施形態では、第1実施形
態の〜と同様の作用効果を奏する他に、取付体22
に切り込み22Eを形成したから、圧電素子5,6の中
央部底面と取付体22との間に空間が形成されるため、
圧電素子5,6の電気エネルギーを機械エネルギーに変
換する効率を向上させることができる。
In the fourth embodiment having the above-described structure, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Since the notch 22E is formed in the mounting member 22, a space is formed between the bottom surfaces of the central portions of the piezoelectric elements 5 and 6 and the mounting body 22.
The efficiency of converting the electric energy of the piezoelectric elements 5 and 6 into mechanical energy can be improved.

【0034】次に、本発明の第5実施形態を図7から図
9に基づいて説明する。第5実施形態は第1実施形態に
比べて圧電素子の構造が相違するもので、他の構造は第
1実施形態と同じである。図7には本発明の第5実施形
態にかかるタッチ信号プローブの全体構成が示されてい
る。図7において、第5実施形態のタッチ信号プローブ
は、前記支持ピン1と、この支持ピン1の先端部に取り
付けられた取付体32と、この取付体32に取り付けら
れた前記第1及び第2のスタイラス3,4と、これらの
スタイラス3,4の近傍において取付体32に取り付け
られた圧電素子34とを備えた構成である。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fifth embodiment is different from the first embodiment in the structure of the piezoelectric element, and the other structures are the same as the first embodiment. FIG. 7 shows an overall configuration of a touch signal probe according to a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 7, the touch signal probe according to the fifth embodiment includes the support pin 1, an attachment 32 attached to the tip of the support pin 1, and the first and second attachments attached to the attachment 32. And the piezoelectric elements 34 attached to the attachment body 32 in the vicinity of the styluses 3 and 4.

【0035】取付体32はZ軸方向の寸法がXY軸方向
の寸法より短くX軸方向の寸法とY軸方向の寸法とが等
しい略直方体状であり、このうち互いに対向する外面3
2Cのうち一方の外面32Cには支持ピン1が取り付け
られている。第1のスタイラス3は、その一端部(軸方
向固有振動数の節近傍)が取付体32の外面32Aに固
定されており、第2のスタイラス4は、その一端部(軸
方向固有振動数の節近傍)が取付体32の外面32Bに
固定されている。圧電素子34は、支持ピン1が取り付
けられた外面32Cに接着等で固定されており、その中
央部に支持ピン1との干渉を避けるための孔部34Aを
有する略平板状に形成されている。
The mounting body 32 has a substantially rectangular parallelepiped shape in which the dimension in the Z-axis direction is shorter than the dimension in the XY-axis direction, and the dimension in the X-axis direction is equal to the dimension in the Y-axis direction.
The support pin 1 is attached to one outer surface 32C of the 2C. The first stylus 3 has one end (near the node of the natural frequency in the axial direction) fixed to the outer surface 32A of the mounting body 32, and the second stylus 4 has one end (in the vicinity of the natural frequency in the axial direction). (Near the node) is fixed to the outer surface 32 </ b> B of the mounting body 32. The piezoelectric element 34 is fixed to the outer surface 32C to which the support pin 1 is attached by adhesive or the like, and is formed in a substantially flat plate shape having a hole 34A at the center thereof for avoiding interference with the support pin 1. .

【0036】この圧電素子34は、その表面電極が少な
くとも4分割されており、その裏面は共通電極とされて
いる。圧電素子34の分割の態様が図8及び図9に示さ
れている。図8において、圧電素子34は、加振用電極
と検出電極とが各軸の正方向と負方向とに分けて構成さ
れており、このうち、X軸に沿って配置された加振用電
極34Aと検出用電極34Bとで第1のスタイラス3を
加振するとともに、その振動状態を検出する第1の加振
・検出素子が構成され、Y軸に沿って配置された加振用
電極34Cと検出用電極34Dとで第2のスタイラス4
を加振するとともに、その振動状態を検出する第2の加
振・検出素子が構成される。
The front surface electrode of the piezoelectric element 34 is divided into at least four parts, and the back surface is a common electrode. The manner in which the piezoelectric element 34 is divided is shown in FIGS. In FIG. 8, a piezoelectric element 34 is configured such that a vibration electrode and a detection electrode are divided into a positive direction and a negative direction of each axis, and the vibration electrode and the detection electrode are arranged along the X axis. The first stylus 3 is vibrated by the detection electrode 34A and the detection electrode 34B, and a first vibration / detection element for detecting the vibration state is configured, and the vibration electrode 34C arranged along the Y axis is formed. And the detection electrode 34D, the second stylus 4
And a second vibrating / detecting element for detecting the vibration state.

【0037】図9において、加振用電極と検出電極とが
各軸の正方向及び負方向のそれぞれに構成されている。
このうち、X軸に沿って配置された2個の加振用電極3
4Eと2個の検出用電極34Fとで第1のスタイラス3
を加振するとともに、その振動状態を検出する第1の加
振・検出素子が構成され、Y軸に沿って配置された2個
の加振用電極34Gと2個の検出用電極34Hとで第2
のスタイラス4を加振するとともに、その振動状態を検
出する第2の加振・検出素子が構成される。加振用電極
34E,34Gは、原点Oを挟んで放射状に配置されて
おり、検出用電極34F,34Hは、加振用電極34
E,34Gより原点O側に配置されている。加振用電極
34F,34Hあるいは検出用電極34F,34Hを2
カ所に設ける場合には、リード線は各軸方向に並列状態
に接続すればよい。
In FIG. 9, a vibrating electrode and a detecting electrode are formed in the positive and negative directions of each axis, respectively.
Among them, two vibration electrodes 3 arranged along the X axis
4E and two detection electrodes 34F, the first stylus 3
And a first vibrating / detecting element for detecting the vibration state is configured, and the two vibrating electrodes 34G and the two detecting electrodes 34H arranged along the Y axis constitute the first vibrating / detecting element. Second
And a second vibrating / detecting element configured to vibrate the stylus 4 and detect its vibration state. The excitation electrodes 34E and 34G are radially arranged with the origin O interposed therebetween, and the detection electrodes 34F and 34H are
E and 34G are located on the origin O side. The excitation electrodes 34F and 34H or the detection electrodes 34F and 34H
In the case where the lead wires are provided at different positions, the lead wires may be connected in parallel in each axial direction.

【0038】なお、第5実施形態では、取付体32の互
いに対向する外面32Cの双方に圧電素子34を取り付
けてもよい。この場合、圧電素子34の形状を同じにし
てもよく、あるいは、相違させてもよい。ただし、圧電
素子34の形状を同じにすれば部品点数が減少するの
で、好ましい。
In the fifth embodiment, the piezoelectric elements 34 may be attached to both of the outer surfaces 32C of the attachment 32 facing each other. In this case, the shapes of the piezoelectric elements 34 may be the same or may be different. However, it is preferable that the shape of the piezoelectric element 34 be the same, since the number of parts is reduced.

【0039】この構成の第5実施形態では、第1実施形
態の〜と同様の作用効果を奏する他に、第1の加振
・検出素子34E,34Fと、第2の加振・検出素子3
4G,34Hとを同一圧電素子の表面電極を少なくとも
4分割して構成し、かつ、取付体32のZ軸と直交する
外面32Cに配置したから、スタイラス3,4が取り付
けられる取付体32の外面32A,32Bに加振・検出
素子を取る付ける必要がないので、スタイラス3,4の
太さが制限されないだけでなく、加振・検出素子を構成
する圧電素子34の加工が容易となる。
In the fifth embodiment having this configuration, in addition to having the same functions and effects as those of the first embodiment, the first excitation / detection elements 34E and 34F and the second excitation / detection element 3
4G and 34H are formed by dividing the surface electrode of the same piezoelectric element into at least four parts and are arranged on the outer surface 32C orthogonal to the Z axis of the mounting body 32, so that the outer surface of the mounting body 32 to which the styluses 3 and 4 are mounted. Since there is no need to attach vibration / detection elements to 32A and 32B, not only are the thicknesses of the styluses 3 and 4 not limited, but also the processing of the piezoelectric element 34 constituting the vibration / detection elements is facilitated.

【0040】なお、本発明は前述の各実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で
あれば次に示す変形例を含むものである。例えば、前記
各実施の形態では、加振・検出素子として圧電素子5,
6,34を使用したが、本発明では、これに限らず、他
のアクチュエータでもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, but includes the following modifications as long as the objects of the present invention can be achieved. For example, in each of the above embodiments, the piezoelectric element 5,
Although 6, 34 are used, the present invention is not limited to this, and other actuators may be used.

【0041】また、特開平6-221806号で開示された超音
波共振形タッチセンサを適用したが、これに限定される
ものではなく、例えば、公開昭64-69910号に示される圧
電センサを適用するものでもよく、あるいは、特開平6-
34311 号に示されるセンサ(被測定物と測定球との間の
静電容量から接触を検出するセンサ)に適用してもよ
い。さらに、第1のスタイラス3の固有振動数と第2の
スタイラス4の固有振動数とを同じにしてもよい。
Further, the ultrasonic resonance type touch sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-221806 is applied, but the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-69910 is applied. May be used, or Japanese Unexamined Patent Publication No.
The present invention may be applied to a sensor described in No. 34311 (a sensor that detects contact from the capacitance between an object to be measured and a measuring ball). Further, the natural frequency of the first stylus 3 and the natural frequency of the second stylus 4 may be the same.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、先端に接
触部を有する略柱状のスタイラスに、これらの固有振動
の振動数と略一致した振動数でスタイラスを加振すると
ともに接触部が被測定物に接触する際の接触に伴う振動
状態の変化を検出する加振・検出素子を配置し、中心が
X軸、Y軸及びZ軸の原点にあるとともに外面がX軸及
びY軸にそれぞれ平行な略角柱状の取付体を備え、前記
スタイラスは、その軸線方向がそれぞれX軸とY軸とに
一致するとともに取付体の原点に対して対称に固定され
た第1のスタイラス及び第2スタイラスと、を有し、前
記加振・検出素子は、取付体のX軸と平行な外面に取り
付けられ、かつ、第1のスタイラスを加振し、その振動
状態を検出する第1の加振・検出素子と、取付体のY軸
と平行な外面に取り付けられ、かつ、第2のスタイラス
を加振し、その振動状態を検出する第2の加振・検出素
子と、を有する構造であるから、第1及び第2のスタイ
ラスが取付体の原点からX軸とY軸とにそれぞれ延びて
十字型に形成されて全ての接触部が略同一平面内に位置
することになり、被測定物が複雑な形状であっても、所
定のスタイラスを被測定物を接触させることにより、そ
の位置が確実に読み取ることができる。
As described above, according to the present invention, the stylus is vibrated to a substantially columnar stylus having a contact portion at the tip thereof at a frequency substantially equal to the frequency of these natural vibrations, and the contact portion is formed. A vibrating / detecting element that detects a change in the vibration state due to the contact with the object under test is placed. The center is at the origin of the X, Y, and Z axes, and the outer surface is at the X and Y axes. Each of the styluses includes a parallel, substantially prism-shaped mounting body, and the stylus has a first stylus and a second stylus whose axial directions coincide with the X axis and the Y axis, respectively, and which are symmetrically fixed to the origin of the mounting body. A stylus, wherein the vibrating / detecting element is mounted on an outer surface parallel to the X-axis of the mounting body, and vibrates the first stylus to detect a vibration state.・ Install the detector element on the outer surface parallel to the Y axis of the And a second vibrating / detecting element that vibrates the second stylus and detects its vibration state, so that the first and second styluses are moved from the origin of the mounting body. It extends in the X-axis and the Y-axis, respectively, is formed in a cross shape, and all the contact portions are located in substantially the same plane. Even if the object to be measured has a complicated shape, the predetermined stylus can be measured. By contacting the object, the position can be reliably read.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が提案される前提となったタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a touch signal probe on which the present invention is proposed.

【図2】本発明が提案される前提となった図1とは異な
るタッチ信号プローブの斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a touch signal probe different from FIG. 1 on which the present invention is proposed.

【図3】本発明の第1の実施形態にかかるタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the touch signal probe according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施形態にかかるタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a touch signal probe according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態にかかるタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a touch signal probe according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施形態にかかるタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a touch signal probe according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5の実施形態にかかるタッチ信号プ
ローブの斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view of a touch signal probe according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】第5実施形態のタッチ信号プローブで用いられ
る加振・検出素子を示す平面図である。
FIG. 8 is a plan view showing a vibration / detection element used in a touch signal probe according to a fifth embodiment.

【図9】第5実施形態のタッチ信号プローブで用いられ
る加振・検出素子であって図8とは異なる構造の加振・
検出素子を示す平面図である。
FIG. 9 shows a vibration / detection element used in the touch signal probe of the fifth embodiment, which has a structure different from that of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a detection element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,12,22,42 取付体 3 第1のスタイラス 4 第2のスタイラス 3B,4B 接触部 5,34A,34B,34E,34F 第1の加振・検出素子 6,34C,34D,34G,34H 第2の加振・検出素子 2, 12, 22, 42 Mounting body 3 First stylus 4 Second stylus 3B, 4B Contact portion 5, 34A, 34B, 34E, 34F First vibration / detection element 6, 34C, 34D, 34G, 34H Second vibration / detection element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】先端に被測定物と接触する接触部を有する
略柱状のスタイラスの軸方向固有振動の節近傍に、前記
固有振動の振幅数と略一致した振動数で前記スタイラス
を加振するとともに前記接触部が被測定物に接触する際
の接触に伴う振動状態の変化を検出する加振・検出素子
を配置したタッチ信号プローブにおいて、中心がX軸、
Y軸及びZ軸の原点にあるとともに外面がX軸及びY軸
にそれぞれ平行な略角柱状の取付体を有し、前記スタイ
ラスは、その軸線方向がX軸と一致するとともに前記取
付体の前記原点に対して対称に固定された第1のスタイ
ラスと、その軸線方向がY軸と一致するとともに前記取
付体の前記原点に対して対称に固定された第2のスタイ
ラスとを有し、前記加振・検出素子は、前記取付体のX
軸と平行な外面に取り付けられ、かつ、前記第1のスタ
イラスを加振するとともに、その振動状態を検出する第
1の加振・検出素子と、前記取付体のY軸と平行な外面
に取り付けられ、かつ、前記第2のスタイラスを加振す
るとともに、その振動状態を検出する第2の加振・検出
素子と、を有することを特徴とするタッチ信号プロー
ブ。
1. A vibrating stylus having a vibration frequency substantially equal to the amplitude of the natural vibration, near a node of the natural vibration in the axial direction of a substantially columnar stylus having a contact portion at its tip for contacting an object to be measured. A touch signal probe in which a vibrating / detecting element for detecting a change in a vibration state due to the contact when the contact portion comes into contact with the object to be measured is located at the center of the X-axis,
The stylus has a substantially prism-shaped mounting body that is at the origin of the Y-axis and the Z-axis and whose outer surface is parallel to the X-axis and the Y-axis, respectively. A first stylus symmetrically fixed with respect to the origin, and a second stylus whose axis direction coincides with the Y axis and symmetrically fixed with respect to the origin of the mounting body; The vibration / detection element is X
A first vibrating / detecting element mounted on an outer surface parallel to an axis and for vibrating the first stylus and detecting a vibration state thereof, and mounted on an outer surface parallel to a Y axis of the mounting body; And a second vibrating / detecting element for vibrating the second stylus and detecting a vibration state of the second stylus.
【請求項2】請求項1記載のタッチ信号プローブにおい
て、前記取付体は略直方体状であることを特徴とするタ
ッチ信号プローブ。
2. The touch signal probe according to claim 1, wherein the mounting body is substantially rectangular parallelepiped.
【請求項3】請求項1又は2に記載のタッチ信号プロー
ブにおいて、前記第1のスタイラスの固有振動数と、前
記第2のスタイラスの固有振動数とが相違することを特
徴とするタッチ信号プローブ。
3. The touch signal probe according to claim 1, wherein a natural frequency of the first stylus is different from a natural frequency of the second stylus. .
【請求項4】請求項1から3のいずれかに記載のタッチ
信号プローブにおいて、前記第1の加振・検出素子は、
前記第2のスタイラスを挟んで対向配置されており、前
記第2の加振・検出素子は、前記第1のスタイラスを挟
んで対向配置されていることを特徴とするタッチ信号プ
ローブ。
4. The touch signal probe according to claim 1, wherein the first vibration / detection element comprises:
A touch signal probe, wherein the touch signal probe is disposed so as to face the second stylus, and the second vibrating / detecting element is faced to face the first stylus.
【請求項5】請求項1から3のいずれかに記載のタッチ
信号プローブにおいて、前記第1の加振・検出素子と、
前記第2の加振・検出素子とは、同一圧電素子の表面電
極を少なくとも4分割して構成され、かつ、前記取付体
のZ軸と直交する外面に配置されたことを特徴とするタ
ッチ信号プローブ。
5. The touch signal probe according to claim 1, wherein said first excitation / detection element comprises:
The second excitation / detection element is configured by dividing a surface electrode of the same piezoelectric element into at least four parts, and is disposed on an outer surface orthogonal to the Z axis of the mounting body. probe.
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