JPS6230563B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は接触プローブ、特にプローブが被測定
点に接触したときにきわめて高感度で接触電気信
号を検出することのできる改良された接触プロー
ブに関するものである。

座標測定機あるいは工作機械の位置め装置など
においては、２次元あるいは３次元に自由に移動
可能なプローブを所望の被測定点に接触させ、こ
のときに生じる接触電気信号により被測定点の位
置が測定される。通常の場合、プローブの移動量
はリニアスケールその他の測長機により所望の軸
方向（Ｘ，ＹあるいはＺ軸）に対するプローブの
移動量として測定される。従つて、この種の測定
機にあつては、被測定点の位置を高精度で検出す
ることができるが、プローブは被測定点との接触
時に瞬時に接触電気信号を検出する必要があり、
かつプローブは小型で消費電力の少ないしかも低
価格であることが要求される。

従来の一般的な接触プローブはプローブ自体を
一方の電極とし、被測定物を他の電極とし、両者
間に電源及び導通検出回路を設け、プローブが被
測定物に接触したときにプローブと被測定物との
間に生じる電気的導通を検出して接触電気信号を
得ていた。この従来装置によれば、きわめて構造
が簡単であり、製造が容易で低価格のプローブを
得ることができるが、プローブと被測定点との間
に電気的導通不良が生じた場合には、検出作用が
行なわれなくなるという欠点を有していた。即
ち、被測定点に異物が付着していたり、錆などの
表面被膜が発生していたりあるいは表面粗さが粗
い場合には接触低抗は著しく増大し、十分な導通
信号を得ることができなかつた。このような場
合、導通信号自体が発生しないか、もしくは微弱
な不整信号しか得ることができず、測定不能ある
いは大きな測定誤差を生じる原因となつていた。
更に、従来の導通信号検出接触プローブにおいて
は、被測定物がプラスチツクあるいはベークライ
トなどのような非導電材料の場合には検出するこ
とができないという欠点があつた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は簡単な構造で接触子と被測定物
とのあらゆる方向に対する接触を高感度で検出す
ることができる接触プローブを提供することにあ
る。

上記目的を達成するために、本発明はプローブ
ケースと、プローブケースに円周状に固定された
導電性リングと、導電性リングの外周面上の斜め
上の位置に接離可能に跨座する３個の導電性球体
を配設した非導通性基台と、非導通性基台と一体
化され導電性リングの中心を貫通する一端が被測
定物に接触する接触子と、接触子の他端を押圧付
勢して前記３個の導電性球体が導電性リングに当
接した静止支点位置に接触子を位置決めする支持
部とを備え、接触子先端が被測定物に接触し前記
３個の導電性球体の少なくとも１個が導電性リン
グから離れることによるその導電性球体と導電性
リングとの非導通状態を電気信号として検出する
ことを特徴とする。

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には３次元測定機に好適な本発明に係る
接触プローブの第１実施例が示されており、図示
していないが周知の３次元測定機の移動部には図
示しないプローブケースを介して接触子１０の一
端が支持部１２にて支持されている。

上記支持部１２はプローブケースに片持された
板ばね１４にて上下方向へ揺動可能に保持される
支持板１６と該支持板１６を常時下方向に向けて
押圧付勢する付勢ばね１８とを含み、前記接触子
１０の他端は付勢ばね１８により常時下方向へ押
圧付勢された状態でその静止支点位置が定められ
ている。

前述したように、前記接触子１０はその他端が
支持板１６によつて所定の静止支点位置に位置決
めされるが、この位置を接触子１０の非接触状態
において常に正しく保持すると共に、接触子１０
が被測定物と接触した時に電気的な検出信号を高
精度で検出するために、以下の如き跨座機構が設
けられている。

すなわち、プローブケースには円形の断面形状
を有する導電性リング２０が接触子１０の軸方向
を中心として円周状に固定されており、本実施例
において導電性リング２０は２分割された第１リ
ング片２２及び第２リング片２４から構成されて
いる。一方、接触子１０のほぼ中央部には略正三
角形状をなす非導電性基台２６が固定され、非導
電性基台２６の各三角形頂部には前記導電性リン
グ２０の外周面上の斜め上の位置に跨座する３個
の導電性球体２８が固定されている。従つて、接
触子１０が被測定物に接触していない接触待機状
態においては接触子１０はその３個の導電性球体
２８が導電性リング２０に跨座して所定の特定さ
れた１個の静止位置を保ち、プローブの測定基準
点が確保される。そして、接触子１０は被測定物
と接触した時にはその跨座状態から容易に接触子
１０が移動して退避することができ、また、いず
れかの導電性球体２８と導電性リング２０との開
離によつて電気的な検出信号を得ることが可能と
なる。本実施例において上記導電性球体２８は、
第１リング片２２に接離する第１球体２８ａ及び
第２球体２８ｂと、第２リング片２４に接離する
第３球体２８ｃと、から成り、各球体２８ａ，２
８ｂ，２８ｃは導電性リング２０の外周面上の斜
め上約45度の位置で接離するように取り付けられ
ている。

また、前述した各球体２８ａ，２８ｂ，２８ｃ
の導電性リング２０に対する接離作用を電気信号
として検出するために、前記第２球体２８ｂと第
３球２８ｃとは導線３０にて電気的に接続され、
第１球体２８ａ及び第２リング片２４にそれぞれ
接触信号検出端子３２，３４が固定され、各端子
３２，３４には図示していない接触検出回路が接
続されている。

本発明の第１実施例は以上の構成から成り、以
下にその作用を説明する。

第２図には接触プローブを図示していないプロ
ーブ移動装置によりＸ（−）軸方向へ移動させ、
接触子１０の先端を被測定物に接触させた場合の
各部の動作状態が示されている。図において、接
触子１０の先端が被測定物に接触することにより
接触子１０はＸ（＋）軸方向に移動し、第１球体
２８ａ及び第２球体２８ｂは第１リング片２２の
外周面上をわずかに摺動するとともに、第３球体
２８ｃは図において二点鎖線で示されるように第
２リング片２４と第３球体２８ｃとの接線方向に
対して約90度の方向へ離れる。従つて、第２リン
グ片２４と第３球体２８ｃとの非導通状態が接触
検出回路にて検出され、このときの座標値を読み
取ることにより座標測定が行われる。

次に、本発明における前述した導電性リングに
対する導電性球体の開離作用及びその効果につい
て、本発明と果なる他の構成例と比較して説明す
る。

第３図及び第４図には仮に導電性リング２０上
における導電性球体２８の接離位置がそれぞれ導
電性リング２０の上端及び内周面上の斜め上約45
度の位置となるように構成した本発明と異なる場
合における各部の動作が示されている。各図から
明らかなように球体２８ｃはリング片２４との接
線方向に対してそれぞれ約45度及び０度の方向へ
開離するので、リング片２４に対する球体２８ｃ
の充分な開離距離が得られない欠点がある。これ
に対し本発明においては、球体２８ｃがリング片
２４の外周面上の斜め上約45度の位置で開離する
ように構成されており、球体２８ｃはリング片２
４との接線方向に対して約90度の方向へ離反する
ので、リング片２４に対する球体２８ｃの充分な
開離距離を得ることができる。従つて、本発明に
おいては接触子１０の被測定物への接触に対して
感度の高い接触プローブを得ることができる。

上述した第１実施例においては接触プローブを
Ｘ（−）軸方向へ移動させて被測定物に接触させ
た場合について説明したが、Ｘ（＋）軸、Ｙ
（＋）軸、Ｙ（−）軸、Ｚ（−）軸へ移動させる
場合についても同様の作用により、各球体２８の
少なくとも１個が導電性リング２０から離れ、導
電性リング２０と導電性球体２８との非導通状態
を電気信号として検出することができる。従つ
て、接触子１０の移動方向に拘らず高い感度で被
測定物の測長を行うことができる。

次に、第５図には本発明に係る接触プローブの
好適な第２実施例が示されており、機械的な跨座
機構については第１実施例と同様であるが、接触
子１０の接触時における電気的な検出信号を取り
出す構造が第１実施例とは異なり、前述した第１
実施例と同一部材には同一符号を付して説明を省
略する。図において導電性リング３６は３分割さ
れた第１リング片３８、第２リング片４０及び第
３リング片４２から成り、各リング片３８，４
０，４２の外周面上の斜め上約45度の位置には、
それぞれ第１球体２８ａ、第２球体２８ｂ及び第
３球体２８ｃが跨座して、所定の特定された１個
の静止位置を保ちプローブの測定基準点が確保さ
れている。そして、第１リング片３８と第２球体
２８ｂ及び第１球体２８ａと第３リング片４２と
はそれぞれ導線４４，４６にて電気的に接続さ
れ、第２リング片４０と第３球体２８ｃにそれぞ
れ接触信号検出端子４８，５０が固定されてお
り、各端子４８，５０に接触検出回路５２が接続
されている。

本発明の第２実施例は以上の構成から成り、前
述した第１実施例と同様接触子１０の先端が被測
定物に接触し、各球体２８ａ，２８ｂ，２８ｃの
少なくとも１個が導電性リング３６から離れ、導
電性リング３６と導電性球体２８との非導通状態
を接触検出回路５２にて検出することにより、接
触子１０の移動方向に拘らず高い感度で被測定物
の測長を行うことができる。

更に、第６図には本発明に係る接触プローブの
好適な第３実施例、すなわち第２実施例と同様に
電気的な接触信号取出機構の他の構成が示されて
おり、図において前述した第２実施例と同一部材
には同一符号を付して説明を省略する。

各リング片３８，４０，４２及び各球体２８
ａ，２８ｂ，２８ｃにはそれぞれ接触信号検出端
子５４，５６，５８及び６０，６２，６４が固定
されており、各端子５４，５６，５８及び６０，
６２，６４の間に図に示されるような接触検出回
路６６，６８，７０がそれぞれ接続されている。

従つて、本実施例においても前述した第２実施
例と同様の作用により接触子１０の移動方向に拘
らず高い感度で被測定物の測長を行うことができ
る。

更に、第７図には本発明に係る接触プローブの
好適な第４実施例、すなわち電気的な接触信号取
出機構の他の構成が示されており、図において前
述した第１実施例と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。

図において円形の断面形状を有する導電性リン
グ７２は環状のリングとして一体成形されてお
り、該導電性リング７２の外周面上の斜め上約45
度の位置に各球体２８ａ，２８ｂ，２８ｃが接離
するように構成されている。また、導電性リング
７２と各球体２８ａ，２８ｂ，２８ｃにはそれぞ
れ接触信号検出端子７４，７６，７８，８０が固
定されており、接触信号検出端子７４と各接触信
号検出端子７６，７８，８０との間にそれぞれ接
触検出回路８２，８４，８６が接続されている。

そして、本実施例においても前述した各実施例
と同様の作用により接触子１０の移動方向に拘ら
ず高い感度で被測定物の測長を行うことができ
る。

なお、前述した第１実施例においては第２球体
２８ｂと第３球体２８ｃとを導線３０にて接続
し、第１球体２８ａ及び第２リング片２４にそれ
ぞれ接触信号検出端子３２，３４を固定した場合
について説明したが、第１球体２８ａと第３球体
２８ｃとを導線で接続し、第２球体２８ｂ及び第
２リング片２４にそれぞれ接触信号検出端子３
２，３４を固定しても同様の作用が行われること
は明らかである。

以上説明したように本発明によれば、３個の導
電性球体を導電性リングの外周面上の斜め上に跨
座して所定の特定された１個の静止位置を保ち、
接触子先端が被測定物に接触することにより前記
３個の導電性球体の少なくとも１個が導電性リン
グから離れるように構成したことにより、簡単な
構造で接触子と被測定物とのあらゆる方向に対す
る接触を高感度で検出することができる接触プロ
ーブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る接触プローブの好適な第
１実施例を示す外観図、第２図は第１図で示され
る接触プローブの作動状態を示す断面図、第３図
及び第４図は第２図で示される接触プローブの作
用を説明するための参考図、第５図〜第７図は本
発明に係る接触プローブの好適な第２〜第４実施
例を示す説明図である。 １０……接触子、１２……支持部、２０，３
６，７２……導電性リング、２２……第１リング
片、２４……第２リング片、２６……非導電性基
台、２８……導電性球体、２８ａ……第１球体、
２８ｂ……第２球体、２８ｃ……第３球体、３
０，４４，４６……導線、３２，３４，４８，５
０，５４，５６，５８，６０，６２，６４……接
触信号検出端子、３８……第１リング片、４０…
…第２リング片、４２……第３リング片、５２，
６６，６８，７０……接触検出回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プローブケースと、 プローブケースに円周状に固定された導電性リ
   ングと、 導電性リングの外周面上の斜め上の位置に接離
   可能に跨座する３個の導電性球体を配設した非導
   通性基台と、非導通性基台と一体化され導電性リ
   ングの中心を貫通する一端が被測定物に接触する
   接触子と、 接触子の他端を押圧付勢して前記３個の導電性
   球体が導電性リングに当接した静止支点位置に接
   触子を位置決めする支持部とを備え、 接触子先端が被測定物に接触し前記３個の導電
   性球体の少なくとも１個が導電性リングから離れ
   ることによるその導電性球体と導電性リングとの
   非導通状態を電気信号として検出することを特徴
   とする接触プローブ。 ２ 特許請求の範囲１記載の接触プローブにおい
   て、導電性リングは２分割された第１及び第２リ
   ング片から成り、前記３個の導電性球体は第１リ
   ング片に接離可能に跨座する第１及び第２球体と
   第２リング片に接離可能に跨座する第３球体から
   成り、第１及び第２球体のいずれか一方の球体と
   第３球体とを電気的に接続し、第１及び第２球体
   のいずれか他方の球体及び第２リング片に接触信
   号検出端子を設けたことを特徴とする接触プロー
   ブ。 ３ 特許請求の範囲１記載の接触プローブにおい
   て、導電性リングは３分割されたリング片から成
   り、前記３個の導電性球体は前記各リング片にそ
   れぞれ接離可能に跨座する球体から成り、各リン
   グ片及び各球体にそれぞれ接触信号検出端子を設
   けたことを特徴とする接触プローブ。 ４ 特許請求の範囲１記載の接触プローブにおい
   て、導電性リングは３分割された第１リング片、
   第２リング片及び第３リング片から成り、前記３
   個の導電性球体は前記各リング片に接離可能に跨
   座する第１球体、第２球体及び第３球体から成
   り、第１リング片と第２球体と及び第１球体と第
   ３リング片とを導線で電気的に接続し、第２リン
   グ片及び第３球体に接触信号検出端子を設けたこ
   とを特徴とする接触プローブ。