JPS60303A - タツチ信号プロ−ブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タッチ信号プローブに関するものである。

一般に、被測定物の二次元、三次元的寸法や形状を測定
する、いわゆる多次元測定機や形状測定機等にあっては
、被測定物との当接を検知するためのタッチ信号プロー
ブが広く利用されている。

この種の測定機に利用されるタッチ信号プローブは、一
般的に、接触子が被測定物に当接した際の機械的変位を
電気的に捉える当接型と、被測定物との電気的導通を捉
える導通型とに分類されるが、そのいずれもがプローブ
本体に、接触子を有する検知体を原点復帰機構を介して
揺動可能にかつ所定の姿勢に復帰可能に保持した構造で
ある。

ところで、在来のタッチ信号プローブによると、被測定
物に対する接触子の当接方向を変更するには、プローブ
自体をそっくり取換えるか、或いはプローグを測定機本
体に対して傾斜させる等の姿勢変化をさせなければなら
ない。

しかしながら、このような方法による当接方向の変更は
、姿勢変更が容易でなく、かつ測定機本体とプローブシ
ャンクとの嵌合精度から接触子の当接個所が測定機本体
に対して相対位置変化を生じる結果、接触子の当接方向
を変える都度その当接方向での座枠系を特定するために
、いわゆる原点チェック作業をしなければならない。こ
のことは、作業が複雑化する上、絶対座標への変換装置
等を設備しなければならないので経済的にも不利である
。特に、メガネフレーム等のように連続する曲面形状の
場合には、その頻度が激しいので測定データが粗くなる
という不都合も生じる。

もっとも、接触子をポール型にすれば、全方向特性が得
られるものの、ポール径を補正するための装置が必要で
あり、とりわけ測定機本体とプローブとを同芯に取付け
ることは実際上困難であるため、やはり姿勢を変えるた
びに原点チェック作業をしなければならず、抜本的対策
とはいえない。

本発明の目的は、このような点に鑑みなされたもので、
姿勢変更が容易で、かつ任意の姿勢に変更しても原点チ
ェック作業が不要なタッチ信号プローブを提供すること
にある。

そのため、本発明では、プローブ本体に、検知体を原点
復帰機構を介して変位５（能にかつ所定の姿勢に復帰可
能に保持し、この検知体が被測定物に当接した瞬間を電
気信号として検出するようにｍ＊したタッチ信号プロー
ブにおいて、前記検知体を、前記プローブ本体に原点復
帰機構を介して保持される第１の部材と接触子を有する
第２の部材とに分割し、この第２の部材を第１の部材に
回動自在に増刊けるとともに、第２の部材を回動した際
、被測定物と当接する接触子の接触子端が第２の部材の
回動軸線上に常時位置しかつ向きを変えるように接触子
を形成し、かつ第１の部材に対する第２の部材の回動位
置を固定するための固定手段を設けることにより、上記
目的を達成したものである。

要するに、プローブ本体の姿勢を変化させなくても、接
触子側つまり第２の部材を第１の部材に対して回動させ
ることにより、接触子の接触子端の向きを容易に変更で
きるようにし、かつ接触子端を第２の部材の回動軸線上
に位置させることにより、姿勢変更に伴う原点チェック
作業を不要にしたものである。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本実施例のタッチ信号プローブを用いた三次元
測定機の外観を示している。同図において、被測定物Ｗ
を載置する定盤ｌには、その両側に支柱２を介して支持
桁３が前後方向へ向って設けられているとともに、両側
の支持桁３間に横桁４が前後方向（Ｙ軸方向）へ、横桁
４に沿ってスライダ５が左右方向（Ｘ軸方向）へ、スラ
イダ５に下端にタッチ信号プローブ６を有するプローブ
軸７が上下方向（Ｘ軸方向）へ、それぞれ移動自在に設
けられている。本三次元測定機は、タッチ信号プローブ
６が三次元方向への移動により被測定物Ｗに当接した際
、そのときに出力されるタッチ信号でタッチ信号プロー
ブ６の移動量、つまりスライダ５のＸ軸方向への移動量
、横桁４のＹ軸方向への移動量およびプローブ軸７のＸ
軸方向への移動量をそれぞれの位置検Ｊｆｉ器（図示せ
ず）から読み取り、それを電気的に処理して表示器８に
デジタル表示させる。

第２図は前記タッチ信号プローブ６の正面を、第３図は
同プローブ６の底面をそれぞれ示している。これらの図
において、プローブ本体ｌｌには、前記プローブ軸７に
着脱自在に固定されるシャンク１２が一体的に形成され
ているとともに、原点復帰機構１３を介して、被測定物
Ｗに当接される検知体１４が変位可能にかつ所定の姿勢
に復帰可能に保持されている。前記原点復帰機構１３は
、例えば第４図に示す如く、周縁部がねじ１５を介して
前記プローブ本体１１の内部に固定されかつ中心部にナ
ツト１６を介して前記検知体１４の上端部を保持した円
盤状の板ばね１７と、前記検知体１４の上端部にその検
知体１４の軸線と直角に取付けられた位置規制板１８と
、前記ナラ）１６を介して前記位置規制板１８を検知体
１４の軸線を中心とする前記プローブ本体１１の同一円
周上の等角度位置に螺合された３木のねじ１９に付勢す
るばね２３とから構成されている。

前記板ばね１７には、第５図に示す如く、周縁部に前記
ねじ１５が挿通される複数の取付孔２０が、中心部に前
記検知体１４の上端部をナツト１６を介して保持する保
持孔２１がそれぞれ形成されているとともに、その間に
円弧状の切溝２２が口状に形成されている。これにより
、検知体１４は、被測定物Ｗに当接されていない状態で
は位置規制板１８が全てのねじ１５に当接した状態に保
持されているが、被測定物Ｗに当接すると、位置規制板
１８がいずれかのねじ１５から離れて傾斜した状態に変
位される。

一方、前記検知体１４は、第１の部材３１と、接触子３
２を有す第２の部材３３とから構成されている。前記第
１の部材３１は、上端部が前記原点復帰機構１３に保持
された第１の支軸３４と、この第１の支軸３４の下端に
連結された第２の支軸３５とから構成されている。第２
の支軸３５には、その上端に前記第１の支軸３４に螺合
されるおねじ３６が、下端にめねじ３７がそれぞれ形成
されているとともに、下端部外周にド方へ向うに従って
次第に縮径するテーパー軸３８が形成されている。また
、前記第２の部材３３は、前記第２の支軸３５のテーパ
ー軸３８に回動自在に嵌合され、かつ固定手段３９によ
って任意の回動位置に固定可能に取付けられている。固
定手段３９は。

前記第２の支軸３５のめねじ３７に螺合されたばね受け
軸４０と、このばね受け軸４０の頭部と前記第２の部材
３３の下面との間に介装され第２の部材３３をテーパー
軸３８の拡径方向へ付勢するばね４１とから構成されて
いる。第２の部材３３には、前記第２の支軸３５のテー
パー軸３８と嵌合するテーパー穴４２が形成されている
とともに、そのテーパー穴４２の中心から所定寸法離れ
た位置に保持穴４３が形成されている。保持穴４３には
、前記接触子３２の基端部４４が遊嵌され、かつ接着剤
４５によって固着されている。接触子３２の接触子端４
６は、頂点ＴＰが前記第２の部材３３の回動軸線Ｌ！上
に位置しかつ軸線Ｌ２が前記軸線Ｌ１と所定の角度で交
差する円錐形状に形成されている。これにより、接触子
端４６の頂点ＴＰは、第２の部材３３が第１の部材３１
４３対して任意の回動位置に回動された状態においても
、常に前記回動軸線Ｌｌ上に保持されるようになってい
る。

なお、ここでは図示されていないが、接触子３２の接触
子端４６が被測定物Ｗに当接し、第１の部材３１が傾斜
すると、その第１の部材３１の傾斜に伴って接離する接
点が開かれ、タッチ信号が出力されるようになっている
。例えば１位置規制板１８と各ねじ１９との間に接点を
構成すれば、第１の部材３１の傾斜によって位置規制板
１８がいずれかのねじ１９から離れたとき、タッチ信号
が出力される。

このような構成であるから、測定に当っては、第２の部
材３３を手でつかんでばね４１に抗して第２の支軸３５
の下方へ押し下げた後、第２の支軸３５を中心として回
動させ、接触子３２の接触子端４６を被測定物Ｗの測定
面に対して略直角に対向させる。ここで、第２の部材３
３から手をはなすと、第２の部材３３は、ばね４１によ
って上方へ復帰され、第２の支軸３５のテーパー軸３８
に嵌合した状態で固定される。すると、接触子３２の接
触子端４６は、再び第２の部材３３の回動軸線Ｌ１」：
の定位置に位置される。従って、第２の部材３３を第２
の支軸３５を中心として回動させ、接触子３２の姿勢つ
まり被測定物Ｗに対する向きを変えても、接触子３２の
接触子端４６は常に第２の部材３３の回動軸線Ｌｌ上の
定位置に位置し、　Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の移動量を検出す
る各変位検出器に対して相対変位を生しることがないか
ら、原点チェック作業を行う必要がない。

そこで、第２の部材３３が第２の支軸３５に対して固定
された状態において、原点チェック作業を行うことなく
、タッチ信号プローブ６を三次元方向へ移動させ、接触
子３２の接触子端４６を被測定物Ｗに当接させると、接
触子端４６が被測定物Ｗに接した時点のタッチ信号でタ
ッチ信号プローブ６の移動量、つまりスライダ５のＸ軸
方向への移動量、横桁４のＹ軸方向への移動量およびプ
ローブ軸７のＺ軸方向への移動量が各変位検出器からそ
れぞれ読み取られ、表示器８にデジタル表示される。こ
の際、接触子３２の接触子端４６が被測定物Ｗに当接し
、更に同方向へのオーバーストロークがあっても、第１
の部材３１の変位を原点復帰機４ｉ１１３によって吸収
するので、タッチ信号プローブ６が破損される虞れがな
い。

このようにして被測定物Ｗの測定面に応じて接触子３２
の接触子端４６の向きを順次変化させた後、その接触子
端４６を被測定物Ｗの測定面に当接させていけば、被測
定物Ｗの形状を測定することができる。

従って、木実施例によれば、二次元測定機に移動可能に
設けられたプローブ本体１１に、原点復帰機構１３を介
して第１の部材３１を傾斜可能にかつ所定の姿勢に復帰
可能に保持し、このｉｆの部材３１に接触子３２を有す
る第２の部材３３を回動可能かつ固定手段３９を介して
固定可能に設け、接触％３２の接触子端４６を、頂点Ｔ
Ｐが第２の部材３３の回動ａ線ＬＩ上に位置しかつ軸線
Ｌ２が前記回動ａ線り、と交差する円錐形状に形成した
ので、二次元測定機にプローブ本体１１を固定したまま
、被測定物Ｗの測定面に応じて、第２の部材３３を第１
の部材３１に対して回動させれば、接触子３２の接触子
端４６の向きを任意に変えることができる。そのため、
従来のように測定機本体に対してタッチ信号プローブを
交換したり、タッチ信号プａ−ブ本体の姿勢を変更しな
くてもよいので、姿勢変更を容易に行うことができるほ
か、プローブ本体１１と測定機との取付部を高精度に加
工しなくてもよい、しかも、接触子端４６の頂点ＴＰは
第２の部材３３の回動軸線り、上に常に位置し相対変位
を生じることがないから、向きを変えるごとに原点チェ
ック作業を行う必要がなく、常に同一座標での測定が可
能である。

このことは、被測定物Ｗが連続曲面等の曲面形状であっ
ても能率よくかつ精密に測定できる上、座標変換４９能
が不要であるから殿＠費も安くすむ利点がある。なお、
座標変換機能を備えたものであれば、使用態様の飛躍的
な拡大が期待でくることは言うまでもない。一方、接触
子の先端を球状のポールとしたものと比較しても、ポー
ル径の補正＠算機能が不要であるから、安価である利点
がある。

また、第１の部材３１にテーパー軸３８を、第２の部材
３３に前記テーパー軸“３８に嵌合するテーパー穴４２
をそれぞれ設けるとともに、第２の部材３３をばね４１
によりテーパー軸３８の拡径方向へ付勢したので、第２
の部材３３を手でもってばね４１に抗してテーパー軸３
８の縮径方向へ移動させ、この状態で第２の部材３３を
回動させた後、第２の部材３３から手をはなすと、ばね
４１によって第２の部材３３がテーパー軸３８に嵌合さ
れた状態で固定されるため、第２の部材３３に取付けら
れた接触子３２の向きを容易に変更することができる。

しかも、第１の部材３１と第２の部材３３とはテーパー
軸３８とテーパー穴４２とにより嵌合しているから、姿
勢、変更を行っても接触子端４６の頂点ＴＰを常に定位
置に保持させることができる。

また、第２の部材３３に保持穴４３を形成し、この保持
穴４３に接触子３２の基端部４４を遊嵌した後、接着剤
４５で固着するようにしたので、保持穴４３に接触子３
２の基端部４４を遊嵌し、接触子３２の接触子端４６を
第２の部材３３０回動軸線、つまりテーパー穴４２の中
心軸線上に位置させた状態において、接着剤４５により
接触子３２の基端部４４を保持穴４３に固着すれば、保
持穴４３とテーパー穴４２との間の寸法をそれほど高精
度に位置出ししなくても、接触子３２の接触子端４６を
第２の部材３３の回動軸線上に正確に位置させることが
できる。この場合、第６図および第７図に示す治具５１
を用いれば１位置出し作業を容易に行うことができる。

治具５１は、前記の第２の部材３３のテーパー穴４２に
嵌合されるテーパー軸５２を有する軸５３の基端側にナ
ツト５４を螺合するねじ部５５が形成され、かつ軸５３
の先端側−側に軸５３の中心まで達する切欠溝５６が形
成されている。従って、テーパー＠５２を第２の部材３
３のテーパー穴４２に嵌合させるとともに、ナラＩ・５
４をねじ部５５に螺合して治具５工を第２の部材３３に
セットした後、基端部４４を保持穴４３に遊嵌した接触
子３２の接触子端４６を切欠溝５６に位置させた状態に
おいて、接着剤４５を注入すれば、接触そ３２の接触子
端４６を第２の部材３３の回動軸線１：にセラＩ・する
ことができる。

なお、実施に当って、原点復帰機構１３は、」二記実施
例で述べた構造に限られるものでなく、要するに一定の
オーバーストロークを吸収した後、再度自由状態となっ
たとき、接触子を初期状態に復帰させる機構であれば、
いずれでもよい。

また、接触子と被測定物との接触を検知する方式として
は、」二記実施例で述べた被測定物との当接によって生
じる検知体１４の変位を利用して接点を開または閉する
形式、いわゆる接点型のほか、被測定物との電気的導通
を検知する、いわゆる導通型であってもよい。

また、異なる形状の接触子３２を有する複数種の第２の
部材３３を予め用意し、これらを被測定物の測定面に応
じて選択的に第１の部材３１に取付けるようにしてもよ
い。この場合、接触子３２の接触子端４６を、接触子本
体に対して着脱自在に形成し、その接触子本体に対して
、形状例えば円錐の頂角が異なる複数種の接触子端４６
を選択的に取付けるようにしてもよい。

また、接触子端４６の形状は、上記実施例で述へた円錐
形に限られるものでなく、例えば角錐状であってもよい
。ただし、この場合、第８図に示す如く、第２の部材３
３の回動軸線およびこれと直交する軸線を含む面を有す
る形状、例えば頂角が８０度の円錐形状、或いは互いに
直交する少なくとも２つの平面を有する形状とすれば、
これらの平面や錐面を被測定物Ｗの最大突出部に当接さ
せることにより、被測定物Ｗの曲面部における最大突出
量を容易にめることができる。

以上の通り、本発明によれば、姿勢変更が容易で、かつ
任意の姿勢に変更しても原点チェック作業が不要なタッ
チ信号プローブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタッチ信号プローブを用いた三次元測
定機を示す斜視図、第２図はタッチ信号プローブの要部
を示す断面図、第３図はその底面図、第４図は原点復帰
機構を示す断面図、第５図は板ばねの平面図、第６図は
第２の部材と接触子との取付状態を示す断面図、第７図
はｆｆ５６図の■−■線断面図、第８図は接触子の変形
例を示す図である。 １１・・・プローブ本体、１３・・・原点復帰機構。 １４・・・検知体、３１・・・第１の部材、３２・・・
接触子、３３・・・第２の部材、３８・・・テーパー軸
、３９・・・固定手段、４１・・・ばね、４６・・・接
触子端。 代理人　弁理士　木下　実圧 （ほか１名） 第３図 第４図 第５図 ０ 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）プローブ本体に、検知体を原点復帰構を介して変
   位Ｈ（能にかつ所定の姿勢に復帰可能に保持し、この検
   知体が被測定物に当接した瞬間を電気信号として検出す
   るように構成したタッチ信号プローブにおいて、前記検
   知体を、前記プローブ本体に原点復帰機構を介して保持
   される第１の部材と接触子を有する第２の部材とに分割
   し、この第２の部材を第１の部材に回動自在に取付ける
   とともに、第２の部材番回動じた際、被測定物と当接す
   る接触子の接触子端が第２の部材の回動軸線上に常時位
   ＷＬかつ向きを変化するように接触子を形成し、かつ第
   １の部材に対する第２の部材の回動位置を固定するため
   の固定手段を設けたことを特徴とするタッチ信号プロー
   ブ。 （２、特許請求の範囲第１項において、前記第２の部材
   を、前記第１の部材に対して、回動軸線方向へ変位不能
   に取付けたことを特徴とするタッチ信号プローブ。 （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記第１の部材の先端部をテーパ軸に形成するとともに、
   前記第２の部材に前記テーパー軸と嵌合するテーパー穴
   を設け、このテーパー穴とテーパー軸との嵌合により第
   ２の部材を第１の部材に回動自在に取付けたことを特徴
   とするタッチ信号プローブ。 （４）特許請求の範囲第３項において、前記固定手段を
   、前記第２の部材を前記第１の部材のテーパー軸拡径方
   向へ付勢するばねにより構成したことを特徴とするタッ
   チ信号プローブ。 （５）特許請求の範囲第１２項ないし第４項のいずれか
   において、前記接触子の接触子端を、前記回動軸線およ
   びこれと直交する軸線を含む面を有する形状に形成した
   ことを特徴とるすタッチ信号ブａ−ブ。 （６）特許請求の範囲第５項において、前記接触子の接
   触子端を、円錐形状としたことを特徴とするタッチ信号
   プローブ。