JPS644121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタツチプローブ装置、特に３次元測定
機或いは工作機械の工具ヘツドに装着され、被測
定物の形状、寸法等を求めるためのタツチプロー
ブ装置に関するものである。

測定基盤上に載置された被測定物の大きさ及び
形状を測定する３次元測定機が周知であり、この
３次元測定機においては、被測定物に対して任意
の方向に移動可能な移動台にタツチプローブ装置
が装着される。

また、近時工作機械ヘツドの工具取り付け部に
タツチプローブ装置を着脱自在に装着し、加工途
中或いは加工終了後に被加工物の寸法等を測定す
ることが製品の加工精度を上げる見地から広く行
なわれている。

前記タツチプローブ装置は、中立位置に保持さ
れた測定子を有し、この測定子が被測定物に接触
することにより変位してタツチ信号が出力され測
定機の正確な測定作用が行なわれる。

しかしながら、この種の従来のタツチプローブ
装置は装置全体が一体型に形成されているため装
置が大型化し、このため装置を測定機或いは測定
ヘツド兼用の工具ヘツドに着脱する作業が面倒で
あるという欠点があつた。特にこの一体型装置を
測定ヘツド兼用に形成された工作機械の工具ヘツ
ドに装着する場合には、タツチプローブ装置が工
具よりも極めて大型となるのでその着脱作業が面
倒なばかりでなく、タツチプローブ装置と工具ヘ
ツドとの相対位置関係を一定として装着しなけれ
ばならないため工具ヘツドの装着部に大幅な設計
変更を強いられるという欠点があつた。

更に従来のタツチプローブ装置にあつては、測
定ヘツド或いは工具ヘツドにタツチプローブ装置
を自動着脱するのが困難であるという欠点があつ
た。すなわち従来のタツチプローブ装置には入出
力用の外部ケーブルが接続されており、このため
サーキユラボツクス等に収容することが困難であ
り、またプローブ装置に電池が内蔵されている場
合にはこの電池の劣化状態を適宜チエツクできる
構成としなければならず、これらの各制約により
プローブ装置を自動着脱型に形成するのが困難で
あるという欠点となつていた。

このような上記欠点を除去するため、タツチプ
ローブ装置を固定プローブ体と交換プローブ体と
に分離形成した第１図改良型装置が提案されてい
る。このタツチプローブ装置は測定ヘツド１０に
固定された固定プローブ体１２と、固定プローブ
体１２に対向して測定ヘツド１０に着脱自在に装
着され被測定物１４との接触により変位する測定
子１６を有する交換プローブ体１８とから成り、
この両プローブ体１２，１８間の電磁結合により
測定子１６の検知出力が取り出される。

すなわち、前記固定プローブ体１２と交換プロ
ーブ体１８との対向部にはコイル２０，２２が設
けられており、また交換プローブ体１８には測定
子１６の変位に基づいてオフ動作するスイツチ装
置が設けられ、測定子１６が被測定物１４と接触
することによるスイツチ装置のオフ動作に基づく
コイル２０とコイル２２との相互インダクタンス
の変化がタツチ信号として出力されこのタツチ信
号を検出して前記測定子１６と被測定物１４との
接触を検知している。

しかしながら、この改良型装置においては、測
定子１６の被測定物１４への接触を前述の如くコ
イル２０，２２に誘起される相互インダクタンス
の変化に基づいて検知するため、これらの検知回
路は発振器等を含む極めて複雑な回路構成とする
必要があり、装置が複雑化しまた装置が大型化す
るという欠点があつた。

本発明は前述した従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は簡易な装置構成から成り、
かつ測定子の接触を確実に検知することができる
タツチプローブ装置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、測定ヘ
ツドに固定された固定プローブ体と、固定プロー
ブ体に対向して測定ヘツドに着脱自在に装着され
被測定物との接触により変位する測定子を有する
交換プローブ体とから成り、測定子の変位を検出
して測定子と被測定物との接触を検知するタツチ
プローブ装置において、 固定プローブ体には、 光源と、光信号を電気信号に変換する光電変換
器と、一端が信号伝達用の間〓部に向けて配置さ
れ光源からの光を間〓部へ導くとともにこの間〓
部からの光を光電変換器に導く光フアイバ体と、
が設けられ、 交換プローブ体には、 測定子の変位に連動する反射板と、一端が上記
間〓部に向けて配置され、この間〓部からの光を
反射板に投光するとともにこの反射板からの反射
光を間〓部に導く送受光ヘツド用フアイバ体と、
が設けられ、 光フアイバ体及び送受光ヘツド用フアイバ体の
一端は間〓部を介して互いに対向配置するととも
に少なくとも光フアイバ体の間〓部に向く一端は
光フアイバの群束からな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２図には本発明に係るタツチプローブ装置の
概略構成が示され、従来装置と同一部材には同一
符号を付しその説明を省略する。

本発明において特徴的なことは測定子の変位、
すなわちタツチ信号の検知を固定プローブ体１２
と交換プローブ体１８との間に送受される光信号
の変化に基づいて行なう構成としたことであり、
固定プローブ体１２と交換プローブ体１８とを別
体に構成して両者の光送受面を対向配置したこと
である。

本実施例においては、第２図に示すように固定
プローブ体１２には光源２４と、光信号を電気信
号に変換する光電変換器２６とが固定プローブ体
１２の例えば保持枠に固定配設されており、また
この光源２４および光電変換器２６と交換プロー
ブ体１８の後述所定部位とをそれぞれ光学的に連
結する光フアイバ体２８が固定プローブ体１２の
保持枠に固定配設されている。

一方、前記固定プローブ体１２と所定間隙を介
して対向配置された交換プローブ体１８には測定
子１６の変位に連動する反射板３０、本実施例に
おいては鏡が被測定子１６の上面中央部に設けら
れており、測定子の変位に連動してこの反射板３
０が変位を行なう。そして交換プローブ体１８に
はさらに前記反射板３０に検知光を投光する投光
ヘツド３２と前記反射板３０からの反射光を受光
する受光ヘツド３４とが設けられている。前記投
光ヘツド３２と受光ヘツド３４は本実施例におい
てはヘツド用光フアイバ体から形成されており、
投光ヘツド３２の基部面は固定プローブ体１２の
光源２４からの検知光を伝達する光フアイバ体２
８の端部面と対向配置されており、一方受光ヘツ
ド３４の基部面は前記固定プローブ体１２の光電
変換器２６の反射光を伝達する光フアイバ体２８
の端部面と対向配置されている。

上述の結果、光源２４からの検知光は光フアイ
バ体２８、間隙部３６、を経て更に投光ヘツド３
２に入射され、この投光ヘツドから検知光が反射
板３０に放射される。この時、測定子１６が中立
位置にあるときにはこの反射板３０からの反射光
が受光ヘツド３４に受光され、この反射光がさら
に間隙部３６を介して光フアイバ体２８に入射さ
れる。そしてこの光フアイバ体２８により伝達さ
れた反射光が光電変換器２６によつて受光され光
電変換器２６の出力を検出することにより測定子
１６の中立位置状態を検知できる。

これに対し測定子１６が被測定物１４に接触し
た時、すなわち測定子１６が変位した時には反射
板３０が測定子１６の変位に連動するため投光ヘ
ツド３２から反射板３０に投光された光の反射光
が受光ヘツド３４から外れこのため受光ヘツドに
反射光が受光されず、この結果光電変換器２６の
出力から電気信号の出力が検出されないこととな
り、これにより測定子１６の被測定物１４との接
触、すなわちタツチ信号を検知することができ
る。

本実施例装置においては上述したように測定子
１６の変位の有無を受光ヘツド３４への反射光の
有無、すなわち光電変換器２６からの出力電気信
号の有無によつて検知することが可能となる。

前記光電変換器２６からの出力電気信号は検知
回路３８によつて検知されることとなるが、この
検知回路に微分回路を設け光電変換器２６からの
出力を微分処理することにより、さらに高感度で
測定ヘツド１０の変位を検知することが可能であ
る。

なお、本実施例において、前記光フアイバ体２
８は光フアイバの群束からなりこのため光フアイ
バ体２８の端部面は第３図に示すように広面積と
することが可能であり、このため光フアイバ体２
８の端部面と前記投光及び受光両ヘツド３２，３
４の面との対向部における位置ずれが多少あつて
も前記光源２４から投光ヘツド３２への検知光の
伝達及び受光ヘツド３４から光電変換器２６への
反射光の伝達が可能であり、このため交換プロー
ブ体１８を測定ヘツド１０に取り付ける際の固定
プローブ体１２に対する位置ずれを所定量の範囲
において許容することが可能となり、交換プロー
ブ体１８の着脱作業が極めて容易化される。

また、本実施例において、固定プローブ体を複
数の部分に分離構成することも可能であり、例え
ば固定プローブ体を２個に分離し、一方の保持枠
には光フアイバ体を収容し他方の保持枠には光源
と光電変換器とを収容し、これら光フアイバ体と
光源および光電変換器とを対向させて光の送受を
可能に形成することができ、このように構成する
ことにより光電変換器と光源と或いは電池等を収
容した保持枠を測定ヘツド以外の個所に装着する
等設計の多様化を図ることが可能であり、また電
池の交換等の保守作業或いは点検作業の容易化を
図ることが可能である。

第４図には本発明に係るタツチプローブ装置の
他の実施例を示す概略要部構成が示され、従来装
置及び第２図装置と同一部材には同一符号を付し
その説明を省略する。

第４図装置が第２図装置と異なる点は、光フア
イバ体２８を第２図装置のように光源からの検知
光往路と受光ヘツドからの反射光の復路とを別々
に設けることをせず、これら光源２４から受光ヘ
ツド３２に導く往路と受光ヘツド３２から光電変
換器２６に反射光を伝達する復路とを共通の光フ
アイバ体２８によつて構成されていることであ
る。

従つて、第４図装置においてはこれら往路光と
復路光を分岐するために光フアイバ体２８の先端
近傍にビームスプリツタ４０を設け、光源２４か
らの検知光が直接光電変換器２６に入射されるの
を防止し、また受光ヘツド３４からの反射光が光
源方向に漏光することなく全て光電変換器２６に
受光されるように構成されている。このため第２
図装置と同様に測定子１６の変位を光電変換器２
６の出力の有無によつて検知することが可能であ
る。

以上説明したように、本発明によれば、測定子
の被測定物への接触に基づくタツチ信号を固定プ
ローブ体と交換プローブ体との間に送受される光
信号の変化に基づいて検知、すなわち光電変換器
からの出力電気信号の有無に基づいて検知する構
成からなるため、この光電変換器からの出力電気
信号を検知するための検知回路の構成を極めて簡
易化でき、このため装置全体の複雑化を回避する
ことが可能であり、極めて簡易小型の装置により
確実に測定子の被測定物への接触を検知すること
が可能である。

また、測定子の変位を前記光信号の変化に基づ
いて検知するため応答性にすぐれた装置を提供す
ることができる。

更に、本発明装置は固定プローブ体と交換プロ
ーブ体とが別体に構成されているため、固定プロ
ーブ体に外部配線材や電池等を集中配設すること
により着脱自在側の交換プローブ体を小型に形成
することが可能であり、このため交換プローブ体
の取扱いおよび着脱作業が容易化され、また特に
本装置を工作機械の工具ヘツドに装着する場合に
は工具装着部に特別な設計変更を要することなく
工具と交換プローブ体との取付互換性を得ること
ができる。

更にまた本発明によれば固定プローブ体と交換
プローブ体との対向端面間の距離を任意に設定で
きるので容易に交換プローブ体の自動着脱化を図
ることができる。

また、固定プローブ体と交換プローブ体間の信
号伝達は、対向する光フアイバ端部同士で行うの
で、両者の接離が容易である。さらに、固定プロ
ーブ体の間〓部に向く端部を光フアイバの群束で
構成したので、両者の相対位置の許容を大きくで
きるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタツチプローブ装置を示す概略
構成図、第２図は本発明に係るタツチプローブ装
置の概略構成を示す構成図、第３図は第２図装置
における光フアイバ体の基端部を示す底面図、第
４図は本発明に係るタツチプローブ装置の他の実
施例を示す概略要部構成図である。 １０……測定ヘツド、１２……固定プローブ
体、１４……被測定物、１６……測定子、１８…
…交換プローブ体、２４……光源、２６……光電
変換器、２８……光フアイバ体、３０……反射
板、３２……投光ヘツド、３４……受光ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定ヘツドに固定された固定プローブ体と、
   固定プローブ体に対向して測定ヘツドに着脱自在
   に装着され被測定物との接触により変位する測定
   子を有する交換プローブ体とから成り、測定子の
   変位を検出して測定子と被測定物との接触を検知
   するタツチプローブ装置において、 固定プローブ体には、 光源と、光信号を電気信号に変換する光電変換
   器と、一端が信号伝達用の間〓部に向けて配置さ
   れ光源からの光を間〓部へ導くとともにこの間〓
   部からの光を光電変換器に導く光フアイバ体と、
   が設けられ、 交換プローブ体には、 測定子の変位に連動する反射板と、一端が上記
   間〓部に向けて配置され、この間〓部からの光を
   反射板に投光するとともにこの反射板からの反射
   光を間〓部に導く送受光ヘツド用フアイバ体と、
   が設けられ、 光フアイバ体及び送受光ヘツド用フアイバ体の
   一端は間〓部を介して互いに対向配置するととも
   に少なくとも光フアイバ体の間〓部に向く一端は
   光フアイバの群束からなることを特徴とするタツ
   チプローブ装置。