JPH10176902A - タッチ信号プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スタイラスを十字にして高精度測定を行うタッ
チ信号プローブの提供。 【解決手段】スタイラス3,4に、そ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を加振し被測定物
に接触する際の振動状態の変化を検出する加振・検出素
子5,6を配置し、外面2A,2B,2CがＸ及びＹ軸にそれぞれ
平行な略角柱状の取付体２を備える。スタイラス3,4
は、その軸線方向がＸ軸とＹ軸とに一致し取付体２の原
点Ｏに対して対称に固定された第１及び第２スタイラス
3,4とを有する。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スタイラス３
を加振し、その振動状態を検出する第１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スタイラス４を加振し、その振動状態を検出
する第２加振・検出素子６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。