CN107131853B - 测定探头 - Google Patents

Abstract

提供一种能够保持高灵敏度并且以简易的结构降低灵敏度的测定方向依赖性的测定探头。在探头外壳(306)的轴向(O)上具备两个容许测针(336)的姿势变化的、呈旋转对称形状的支承构件(322、324)，在两个支承构件(322、324)中的具备四个能够变形的臂部(324B)的一个支承构件(324)，四个检测元件(325)配置在四重对称的位置，信号处理电路(320)具备第一处理部(364)，该第一处理部(364)对检测元件(325)的输出进行处理，输出表示接触部(362)在彼此正交的三个方向的各方向上的位移分量的三个位移信号(Vx、Vy、Vz)。

Description

测定探头

本申请引用2016年2月26日提交的日本专利申请第2016-36473号的包括说明书、附图及权利要求书在内的全部公开内容。

技术领域

本发明涉及一种测定探头，特别涉及一种能够保持高灵敏度并且以简易的结构降低灵敏度的测定方向依赖性的测定探头。

背景技术

以往，提出了如日本特表平9-507918号公报(以下称为专利文献1)所示的测定探头。该测定探头具备：测针，其具有用于与被测定物接触的接触部；以及检测元件，其对接触部已与被测定物相接触进行检测。测针被两个支承构件所支承，该两个支承构件中的靠近接触部的支承构件包括三个独立的支承部，在该支承部分别安装有检测元件。即，在该测定探头中，测针被两个支承构件所支承，因此能够以高灵敏度输出触及信号。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1的测定探头中，检测元件为三个，因此针对固定的应变量的从检测元件输出的检测信号会出现方向依赖性。也就是说，即使进行触及信号的灵敏度校正，也需要用于该校正的校正表，从而变得复杂。另外，如果不进行校正，则存在无法消除灵敏度的方向依赖性的担忧。

本发明是为了解决所述问题点而完成的，其课题在于提供一种能够保持高灵敏度并且以简易的结构降低灵敏度的测定方向依赖性的测定探头。

用于解决问题的方案

本申请的第一发明涉及一种测定探头，具备：测针，其具有用于与被测定物接触的接触部；探头外壳，其能够将所述测针支承在轴心上；检测元件，其能够检测该接触部的移动；以及信号处理电路，其用于对该检测元件的输出进行处理，在该探头外壳的轴向上具备容许所述测针的姿势变化的多个支承构件，各支承构件呈旋转对称形状，在该多个支承构件中的具备能够变形的臂部的至少一个支承构件，四个所述检测元件配置在四重对称的位置，所述信号处理电路具备第一处理部，该第一处理部对该检测元件的输出进行处理，输出表示所述接触部在彼此正交的三个方向的各方向上的位移分量的三个位移信号，由此，解决所述问题。

在本申请的第二发明中，所述信号处理电路还具备：第二处理部，其用于输出将所述三个位移信号合成所得到的合成信号；以及比较部，其用于将该合成信号的信号电平与规定的基准值进行比较，在该合成信号的信号电平为该规定的基准值以上时，所述信号处理电路输出触及信号。

在本申请的第三发明中，所述第一处理部具备：第一加法部，其用于将从四个所述检测元件输出的四个输出全部相加；以及减法部，其用于对绕所述轴心相位彼此相差90度的两个所述检测元件的输出分别减去与对应检测元件绕所述轴心相位相差180度的检测元件的输出，所述第二处理部具备：平方部，其用于对所述三个位移信号分别进行平方；以及第二加法部，其用于将从所述平方部输出的平方信号全部相加。

在本申请的第四发明中，所述第二处理部还具备平方根运算部，该平方根运算部用于运算所述第二加法部的输出的平方根来输出所述合成信号。

在本申请的第五发明中，所述第二处理部还具备乘法部，该乘法部用于对所述三个位移信号的信号电平乘以各自的规定系数。

在本申请的第六发明中，所述各自的规定系数是通过以下方式设定的：在设定第一基准值和第二基准值来作为所述规定的基准值的情况下，在所述合成信号从该第一基准值达到该第二基准值时对所述接触部在所述三个方向上的位移量的差异进行校准。

在本申请的第七发明中，准备多个所述测针，按每个所述测针变更所述规定系数。

在本申请的第八发明中，所述信号处理电路在所述比较部的前级具备低通滤波器、高通滤波器或者带通滤波器。

在本申请的第九发明中，在该接触部从未被施加测定力的状态的接触部的基准位置起在任意方向上产生固定位移且在该任意方向上被施加固定的测定力时，所述信号处理电路输出所述触及信号。

在本申请的第十发明中，所述信号处理电路还在所述接触部被施加向与所述轴向正交的方向的测定力时，按照所述测针的挠曲量对与所述轴向正交的位移量进行校正。

根据本发明，能够实现能够保持高灵敏度并且以简易的结构降低灵敏度的测定方向依赖性的测定探头。

通过下面的对优选实施例的详细说明，本发明的这些新特征和优点以及其它新特征和优点变得明确。

附图说明

参照附图来说明优选实施例，在所有附图中，用相同的附图标记来表示相同的元件，并且，其中，

图1是示出使用本发明的第一实施方式所涉及的测定探头的测定系统的一例的示意图，

图2是示出图1的测定探头的截面的示意图，

图3是示出图2的测定探头的结构的框图，

图4是示出图3的信号处理电路的结构的框图，

图5是示出图4的乘法部的系数的关系的示意图，

图6是示出本发明的第二实施方式所涉及的测定探头的结构的框图。

具体实施方式

下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式的一例。

参照图1～图5来说明本发明的测定系统所涉及的第一实施方式。

首先，说明测定系统100的整体结构。

如图1所示，测定系统100具备：三维测定机200，其用于使测定探头300移动；操作部110，其具有手动操作的操纵杆111；以及运动控制器500，其用于对三维测定机200的动作进行控制。另外，测定系统100具备：主计算机600，其借助运动控制器500使三维测定机200进行动作，并且对由三维测定机200获取到的测定数据进行处理，求出被测定物W的尺寸、形状等；输入单元120，其用于输入测定条件等；以及输出单元130，其用于输出测定结果。

在此，如图1所示，三维测定机200具备：测定探头300；平台210；驱动机构220，其竖立设置于平台210，用于使测定探头300三维地移动；以及驱动传感器，其用于检测驱动机构220的驱动量。

接着，说明测定探头300的概要结构。

如图2所示，测定探头300具备：测针336，其具有与被测定物W接触的接触部362；探头外壳306，其能够将测针336支承在轴心O上；检测元件325，其能够检测接触部362远离轴心O的移动以及在轴心O上的移动；以及信号处理电路320，其对检测元件325的输出进行处理，并输出触及信号Sout(也就是说，设测定探头300为触及信号探头)。此外，测针336包含于测针模块304，探头外壳306和检测元件325包含于探头主体302。探头主体302被驱动机构220的测杆224所支承，而且，测针模块304利用运动接头(kinematic joint)(后述)以高位置再现性且以能够装卸的方式与探头主体302连结。

下面，详细说明测定探头300。此外，为了进行下面的说明，在图2的纸面上下方向上取得Z方向，在纸面左右方向上取得X方向，在纸面垂直方向上取得Y方向。因此，测定探头300的轴心O的方向(轴向O)与Z方向相同。

如图2所示，所述探头主体302具备探头外壳306、信号处理电路320、支承构件322、324、检测元件325、连结轴326、凸缘构件328、永磁体330以及球332。

如图2所示，探头外壳306具备安装部308、电路配置部310、固定构件314、下部构件(壁构件)316以及主体罩318。

如图2所示，安装部308是在测定探头300的上端部安装于测杆224的部位，例如在安装部308设置有插入到设置于测杆224的嵌合部的头部。另外，安装部308还被视为能够与运动控制器500电连接的一方的连接端子。而且，在安装部308的轴心O上设置有另一方的连接端子309。安装部308和连接端子309通过绝缘构件Mi1～Mi3而彼此不短路地与配置于电路配置部310的信号处理电路320连接。电路配置部310配置于安装部308的下端。关于电路配置部310，除了圆盘形状的上端部310A和设置于下端的圆盘形状的下凸缘312以外，与轴心O正交的截面大致呈三角形形状。在该大致呈三角形形状的外周配置有信号处理电路320。电路配置部310配置于支承构件322、324的上侧。换而言之，电路配置部310相对于支承构件322、324配置于与测针模块相反的一侧。因此，不需要在电路配置部310的内部设置空隙，能够以高刚度形成电路配置部310。能够利用低膨胀材料形成电路配置部310，以降低因信号处理电路320所产生的热量引起的电路配置部310的伸缩。

如图2所示，在下凸缘312的下端周边部312B，以隔着支承构件322的方式固定有固定构件314。设固定构件314为在轴心O上设置有开口部314A的圆筒形状。此外，在下凸缘312的下端周边部312B的径向内侧和固定构件314的内周上端侧分别设置有对峙部312C、314B。对峙部312C、314B在支承构件322的两面以不与支承构件322接触的方式彼此对峙。以将支承构件322的位移限制在支承构件322弹性变形的范围内的方式决定对峙部312C、314B与支承构件322之间的距离。

在固定构件314的下端内面，以四重对称的方式设置有四个凹部314C。而且，在固定构件314的下端周边部，以隔着支承构件324的方式固定有下部构件316。设下部构件316为圆环形状。主体罩318呈圆筒形状，主体罩318配置于电路配置部310、下凸缘312、固定构件314以及下部构件316的外周且以将信号处理电路320全部覆盖的方式配置。主体罩318被螺栓固定于固定构件314。

如图3所示，信号处理电路320是对检测元件325的输出进行处理并输出用于通知被测定物W已与接触部362接触的触及信号(接触感知信号)Sout的电路。简单地说明，信号处理电路320为以下结构：根据四个检测元件325的输出来求出XYZ这三个方向上的挠曲量，将该三个方向上的挠曲量合成，在接触部362发生固定以上的位移时，输出触及信号Sout(具体结构在后面叙述)。此外，信号处理电路320中也可以设置有温度传感器，根据温度传感器的输出对因热而产生的测定探头300的测定误差进行校正。

如图2所示，支承构件322、324是在探头外壳306的轴向O上配置的、容许测针336的姿势变化的能够弹性变形的构件，其材质是SUS系等(也可以是其它材料)。具体地说，如图3所示，支承构件322、324分别是在沿周向(绕轴心O)角度彼此错开90度的位置具备总共四个能够变形的臂部的旋转对称形状，该四个臂部形成在同一平面上。支承构件322、324为同一厚度的同样的构造，只是臂部的宽度互不相同(不限于此，也可以设臂的厚度、长度、形状互不相同，还可以设支承构件322、324整体为互不相同的形状)。因此，下面对配置检测元件325的支承构件324进行说明，省略对支承构件322的重复说明。此外，支承构件的构造不限定于本实施方式所示的形状。

如图3所示，支承构件324为大致圆板形状的构件，除了具备矩形的臂部324B以外，还具备中心部324A和周边部324C，该中心部324A与连结轴326连接，该周边部324C与探头外壳306连接且通过臂部324B而与中心部324A连结。周边部324C位于支承构件324的最外周，臂部324B沿径向呈直线地延伸，配置于周边部324C的内侧。中心部324A配置于臂部324B的更内侧。支承构件324为以下构造：通过连结轴326相对于探头外壳306的位移，中心部324A上下左右地移动，臂部324B弹性变形。

检测元件325例如是粘贴式的应变仪，如图3所示，检测配置有检测元件325的支承构件324的应变量。检测元件325配置于支承构件324的各臂部324B，例如通过粘接剂被固定。

如图2、图3所示，设连结轴326为大致圆柱形状，连结轴326将两个支承构件322、324连结。连结轴326通过两个支承构件322、324以不与下凸缘312、固定构件314以及下部构件316接触的方式被保持在轴心O上。连结轴326以将凸缘构件328形成一体的方式支承凸缘构件328。

如图2所示，凸缘构件328为大致圆盘形状，在轴向O上与下部构件316以不接触的方式对峙，且在径向上与主体罩318以不接触的方式对峙。而且，凸缘构件328支承测针模块304。在此，在下部构件316与凸缘构件328之间的间隙至少局部填充有润滑油等粘性材料VM。由此，粘性材料VM至少使凸缘构件328相对于下部构件316的位移衰减，能够降低伴随着测定探头300的移动而产生的XY方向和Z方向上的不必要的振动，能够防止由测定探头300的高灵敏度化引起的噪声增大。此外，也可以使用硅等橡胶(弹性材料)来代替粘性材料VM。在凸缘构件328的下表面的轴心O上固定有永磁体330，在凸缘构件328的下端外周，以包围该永磁体330的方式在周向上以120度间隔旋转对称地配置有三个球332。

如图2所示，所述测针模块304具备超行程机构334和被超行程机构334支承的测针336。

如图2所示，超行程机构334是以下的机构：在对测针336施加比输出触及信号Sout时的测定力F大的力的情况下使测针336的位置改变，在大的力消失时使测针336的位置自动复原。也就是说，超行程机构334发挥以下功能：在对测针336施加大的力时，在测针模块304从探头主体302脱离之前使测针336的位置改变。具体地说，超行程机构334具备凸缘部338、延伸部344、测针保持件346以及螺旋弹簧350。

如图2所示，凸缘部338是与凸缘构件328对应的构件。即，在凸缘部338的周向上以120度间隔配置有三个V槽340以与球332接触。而且，在凸缘部338，与永磁体330相向地配置有与永磁体330相互吸引的磁性构件(也可以是永磁体)342。

在此，如图2所示，V槽340与对应的球332的表面分别接触。因此，在永磁体330与磁性构件342以规定磁力相互吸引的状态下，成为凸缘部338在6点安置于凸缘构件328(与凸缘构件328接触)的状态。也就是说，能够实现高定位精度并且将凸缘构件328与凸缘部338连结。即，凸缘部338和凸缘构件328处于构成作为能够装卸的连结机构的运动接头(也称为运动耦合器。下同)的状态。利用该运动接头，即使将探头主体302与测针模块304反复装卸，也能够实现高定位再现性。此外，运动接头不仅可以是V槽和球的组合，也可以是一对辊和球的组合。另外，也可以是V槽和球的组合且其顺序相反。也就是说，只要是能够在6点安置的构造即可，并不限定于V槽和球的组合(下面示出的运动接头也同样)。此外，在从横向(与轴向O正交的方向)对测针336施加大的力时，测针模块304从凸缘构件328脱落(不仅包含成为球332与所有的V槽340不接触的状态的情况，也包含仅一部分成为球332与V槽340不接触的状态的情况。下同)，能够防止探头主体302的破损(因此，设永磁体330与磁性构件342的相互吸引的规定磁力为与上述大的力对应的力。下同)。

如图2所示，延伸部344与凸缘部338的外周形成为一体，在延伸部344的内侧收纳有能够沿轴向O伸缩的螺旋弹簧350。测针保持件346设置于延伸部344的轴向O端部，通过螺栓而与延伸部344连接。而且，在测针保持件346的靠螺旋弹簧侧的上表面以能够使被螺旋弹簧350按压的测针336的凸缘部356移动的方式支承该凸缘部356。在测针保持件346的靠螺旋弹簧侧的上表面，在周向上以120度间隔配置有三个球348。而且，在凸缘部356的下表面，与球348对应地在周向上以120度间隔设置有三个V槽358。此外，设V槽358的轴向与朝向轴心O的径向大致相同。即，可以说测针保持件346和凸缘部356成为构成上述运动接头的状态。

因此，在利用螺旋弹簧350以规定的弹簧力按压凸缘部356的状态下，成为凸缘部356在6点安置于测针保持件346(与测针保持件346接触)的状态，被定位于固定的位置。也就是说，通过超行程机构334，在不超过螺旋弹簧350的按压力的测定力F的范围内，能够实现测针336相对于凸缘部338的高再现性的定位。而且，在对测针336施加比螺旋弹簧350所提供的规定的弹簧力大的力时，凸缘部356从测针保持件346脱落，能够防止测针模块304从探头主体302脱落。在本实施方式中，存在对峙部312C、314B，因此支承构件322必定会处于弹性变形的范围内，但是期望的是，螺旋弹簧350所提供的规定的弹簧力小于使支承构件322、324超过弹性变形的范围的测定力F。

如图2所示，测针336具有如前所述那样被测针保持件346支承的凸缘部356、从凸缘部356沿轴向O延伸的杆部360以及设置于杆部360的顶端的接触部362。

如图2所示，杆部360的基端安装于凸缘部356。在杆部360的顶端设置有与被测定物W接触的球形的接触部362(即，测针336具有与被测定物W接触的接触部362)。此外，在测针336未在XY方向上发生位移的状态下，测针336的中心轴的方向为Z方向(轴向O)。

接着，使用图3、图4来说明信号处理电路320。

如图3所示，信号处理电路320具备第一处理部364、第二处理部366、基准值设定部376以及比较部378。

如图3所示，第一处理部364对检测元件325的输出进行处理，输出表示接触部362在彼此正交的XYZ这三个方向的各方向上的位移分量的三个位移信号Vx、Vy、Vz。具体地说，如图4所示，第一处理部364具备减法部364X、364Y和加法部(第一加法部)364Z。减法部364X、364Y分别对绕轴心O角度彼此相差90度的位置的两个检测元件325的输出进行减法运算，分别减去角度相差180度的位置的(X方向、Y方向的)检测元件325的输出(计算差)。然后，减法部364X、364Y分别输出位移信号Vx、Vy。加法部364Z将从四个检测元件325输出的四个输出全部相加。然后，加法部364Z输出位移信号Vz。

如图3所示，第二处理部366输出将三个位移信号Vx、Vy、Vz合成所得到的合成信号Vout。具体地说，如图4所示，第二处理部366具备三个乘法部368X、368Y、368Z、三个平方部370X、370Y、370Z、加法部(第二加法部)372以及平方根运算部374。三个乘法部368X、368Y、368Z对位移信号Vx、Vy、Vz的信号电平乘以各自的规定系数Kx、Ky、Kz，使彼此的位移信号Vx、Vy、Vz的信号电平相对地变化。在此，各自的规定系数Kx、Ky、Kz是通过以下方式设定的：在设定第一基准值Vs1和第二基准值Vs2来作为规定的基准值Vs的情况下，在合成信号Vout从第一基准值Vs1达到第二基准值Vs2时对接触部362在XYZ这三个方向上的位移量的差异进行校准。也就是说，通过该校准，使得在合成信号Vout从第一基准值Vs1变化为第二基准值Vs2时，在XYZ这三个方向上接触部362的变化量彼此相同。此外，规定系数Kx、Ky、Kz有时全部相同，有时其中的两个系数相同，还有时三个系数全部不同。

具体地说，使用图5来说明接触部362的X方向与接触部362的Z方向(Y方向与X方向相同，因此省略关于Y方向的说明)。在图5中，纵轴表示规定的基准值Vs，横轴表示接触部362的位移Dp。在此，实线Zax是示出使接触部362沿Z方向位移时的曲线，虚线Xax是示出使接触部362沿X方向位移时的曲线。例如，从第一基准值Vs1达到第二基准值Vs2时的接触部362的Z方向位移量ΔZ及X方向位移量ΔX与规定系数Kz、Kx满足如式(1)那样的关系。

Kz/Kx＝Δz/Δx (1)

此外，准备多个相对于测针模块304能够装卸的测针336，按每个测针336变更规定系数Kx、Ky、Kz。例如，在利用测定探头300测定出设置在平台210上的基准球(也可以不是基准球而是被测定物W自身)时求出规定系数Kx、Ky、Kz，将该规定系数Kx、Ky、Kz存储到存储部(也可以在信号处理电路320、运动控制器500或者主计算机600中具备存储部)。当然，也可以在测定该基准球之前将规定系数Kx、Ky、Kz存储于该存储部。

如图4所示，三个平方部370X、370Y、370Z将三个乘法部368X、368Y、368Z的输出(相当于位移输出信号Vax、Vay、Vaz)分别平方。加法部372将从平方部370X、370Y、370Z输出的平方信号Vsx、Vsy、Vsz全部相加。然后，平方根运算部374运算加法部372的输出的平方根，输出合成信号Vout。

如图3所示，基准值设定部376是设定规定的基准值Vs的部分。例如既可以通过输入单元120设定规定的基准值Vs，也可以根据主计算机600的存储部中存储的值来设定规定的基准值Vs。

如图3所示，比较部378将合成信号Vout的信号电平与规定的基准值Vs进行比较，二值化后输出。也就是说，在合成信号Vout的信号电平为规定的基准值Vs以上时，比较部378输出作为‘高(high)’信号的触及信号Sout。此外，关于到合成信号Vout为止的信号处理，可以以模拟信号处理和数字信号处理中的任一个信号处理来构成电路。

这样，在本实施方式中，通过以四重对称的方式配置检测元件325，易于将配置于臂部324B的检测元件325的输出运算为XYZ这三个方向的位移分量。同时，易于使测定灵敏度绕轴心O具有各向同性。此外，不限于此，也可以设为不区分成四个臂部的一体的圆板形状，还可以是具有4的倍数的臂部、例如不是只具有四个臂部而是具有8个臂部的旋转对称形状的支承构件。另外，支承构件也可以不是两个而是三个以上。此外，没有支承检测元件的支承构件不需要必须具备4的倍数的臂部。另外，支承检测元件的支承构件也可以是两个以上。

另外，在本实施方式中，具体地说，第一处理部364具备减法部364X、364Y和加法部364Z，第二处理部366具备平方部370X、370Y、370Z和加法部372。因此，信号处理电路320能够以简易的结构输出触及信号Sout。此外，不限于此，第一处理部和第二处理部也可以采取其它结构。

另外，在本实施方式中，第二处理部366还具备平方根运算部374。因此，能够将比较部378中的规定的基准值Vs假定为与接触部362的位移量相同的维度，因此易于进行规定的基准值Vs的设定。此外，不限于此，也可以没有平方根运算部。

另外，在本实施方式中，第二处理部366还具备乘法部368X、368Y、3868Z。因此，能够降低到输出接触部362的触及信号Sout为止的位移量的方向依赖性，能够实现在XYZ这三个方向上具有各向同性的灵敏度。此外，不限于此，也可以仅设置乘法部的一部分，还可以一个乘法部也不设置。另外，并不必须利用乘法部来实现在XYZ这三个方向上各向同性的灵敏度。

而且，在本实施方式中，各自的规定系数Kx、Ky、Kz是通过以下方式设定的：在将第一基准值Vs1和第二基准值Vs2设定为规定的基准值Vs时，在从第一基准值Vs1达到第二基准值Vs2时对接触部362在XYZ这三个方向上的位移量的差异进行校准。因此，通过设为这种规定系数Kx、Ky、Kz，能够在XYZ这三个方向上均以固定的位移量输出触及信号Sout。此外，不限于此，规定系数Kx、Ky、Kz的决定方法也可以通过其它手法来进行。

而且，在本实施方式中，准备多个测针336，按每个测针336变更规定系数Kx、Ky、Kz。因此，即使包括长度在内测针336不同，也能够对其特性进行校正，从而能够进行高灵敏度测定。此外，不限于此，也可以是，虽然准备多个测针，但是并不必须对规定系数Kx、Ky、Kz进行变更。

另外，在本实施方式中，检测元件325是粘贴式的应变仪。即，能够使检测元件325高灵敏度且低成本。另外，能够容易地调整检测元件325的粘贴位置。而且，检测元件325不是仅检测瞬变的冲击力，而是能够使与挠曲量对应的输出稳定固定时间后输出。因此，即使检测元件325的XYZ这三个方向的挠曲量的输出定时相偏离，也能够不需要用于进行延迟时间的调整的电路。此外，不限于此，检测元件也可以是通过直接蒸镀等形成在臂部上的应变仪、PZT等。

即，通过本实施方式，能够保持高灵敏度并且以简易的结构降低灵敏度的测定方向依赖性。

关于本发明，列举了第一实施方式来进行说明，但是本发明不限定于第一实施方式。即，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行改良以及设计的变更，这是不言而喻的。

例如，在第一实施方式中，将第二处理部366的输出直接在比较部378中与规定的基准值Vs进行比较，但是本发明不限定于此。例如，也可以如图6所示的第二实施方式那样。在第二实施方式中，与第一实施方式不同点只是在信号处理电路中在第二处理部与比较部之间具备滤波部，因此除滤波部所涉及的结构以外，基本上只变更了附图标记的前两位数字而省略说明。

在第二实施方式中，如图6所示，信号处理电路420具备滤波部475。在滤波部475中，能够设定低通滤波器、高通滤波器或者带通滤波器。如果是低通滤波器，则能够有效去除由干扰振动引起的噪声、电噪声以及自身的移动引起的对探头振动的影响。另外，如果是高通滤波器，则能够去除因温度等的影响而检测元件425的输出缓慢地变动的影响以及因测定探头300的姿势(例如横姿势)产生的接近DC成分的噪声的影响。如果是带通滤波器，则能够去除上述区域的影响。此外，只要在比较部的前级具备滤波部即可，不限定于这些滤波器。

另外，在第一实施方式中，设为能够在输出触及信号Sout时进行消除方向依赖性的校正，但是对于输出触及信号Sout时的测定力F而言对方向依赖性没有特别要求。因此，例如也可以设为：在该接触部从未被施加测定力F的状态的接触部的基准位置起在任意方向上产生固定位移且在该任意方向上被施加固定的测定力F时，信号处理电路输出触及信号Sout。在该情况下，能够使接触部的力灵敏度在所有方向上均相等，从而能够使测定高精度化。关于用于此的校正系数，例如能够在利用测定探头测定出设置于平台上的基准球时求出该校正系数，并存储到存储部(也可以在信号处理电路、运动控制器或者主计算机中具备存储部)。当然，也可以在测定基准球之前将该校正系数存储在该存储部中。

另外，在第一实施方式中，即使在输出触及信号Sou时，也没有设想测针336的轴与连结轴326的轴不重合在一条直线上的状态。换而言之，没有考虑测针336的挠曲，但是本发明不限定于此。例如，信号处理电路也可以构成为：在接触部被施加与轴向O正交的方向的测定力F时，按照测针的挠曲量对与轴向O正交的位移量进行校正。在该情况下，在测定探头中，还能够对施加测定力F时的挠曲量进行校正，因此能够更没有方向依赖性地输出触及信号Sout。用于此的校正系数也同样地，例如能够在利用测定探头测定出设置在平台上的基准球时求出该校正系数，并将该校正系数存储到存储部(也可以在信号处理电路、运动控制器或者主计算机中具备存储部)。当然，该校正系数也可以在测定该基准球(也可以是被测定物W自身)之前存储在该存储部中。

另外，在上述实施方式中，信号处理电路具备第一处理部和第二处理部，但是本发明不限定于此。例如，也可以是，信号处理电路不具备第二处理部，将作为第一处理部的输出的位移信号Vx、Vy、Vz直接从信号处理电路输出。也就是说，测定探头也可以不是上述实施方式所示的触及信号探头，而是仿形探头。此外，也可以是，测定探头虽然是仿形探头，但是仅具备第二处理部的乘法部，从信号处理电路输出位移输出信号Vax、Vay、Vaz。或者也可以是，测定探头虽然是触及信号探头，但是如示出上述实施方式的图4那样从信号处理电路输出触及信号Sout和虚线所示的位移输出信号Vax、Vay、Vaz。

本发明能够广泛应用于对被测定物的三维形状进行测定所需使用的测定探头。此时，本发明不仅能够应用于三维测定机用的测定探头，也能够应用于机床中使用的测定探头。

对于本领域技术人员显而易见的是，上述实施例仅是说明性的，其示出本发明的原理的应用。在不脱离本发明的主旨和范围的情况下，本领域技术人员可以容易地设计出各种其它变形。

Claims (8)

1.一种测定探头，具备：测针，其具有用于与被测定物接触的接触部；探头外壳，其能够将所述测针支承在轴心上；检测元件，其能够检测该接触部的移动；以及信号处理电路，其用于对该检测元件的输出进行处理，该测定探头的特征在于，

在该探头外壳的轴向上具备容许所述测针的姿势变化的多个支承构件，各支承构件呈旋转对称形状，

在该多个支承构件中的具备能够变形的臂部的至少一个支承构件，四个所述检测元件配置在四重对称的位置，

所述信号处理电路具备：第一处理部，其对该检测元件的输出进行处理，输出表示所述接触部在彼此正交的三个方向的各方向上的位移分量的三个位移信号；第二处理部，其用于输出将所述三个位移信号合成所得到的合成信号；以及比较部，其用于将该合成信号的信号电平与规定的基准值进行比较，

在该合成信号的信号电平为该规定的基准值以上时，所述信号处理电路输出触及信号，

所述第一处理部具备：第一加法部，其用于将从四个所述检测元件输出的四个输出全部相加；以及减法部，其用于对绕所述轴心相位彼此相差90度的两个所述检测元件的输出分别减去与对应检测元件绕所述轴心相位相差180度的检测元件的输出，

所述第二处理部具备：平方部，其用于对所述三个位移信号分别进行平方；以及第二加法部，其用于将从所述平方部输出的平方信号全部相加。

2.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述第二处理部还具备平方根运算部，该平方根运算部用于运算所述第二加法部的输出的平方根来输出所述合成信号。

3.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述第二处理部还具备乘法部，该乘法部用于对所述三个位移信号的信号电平乘以各自的规定系数。

4.根据权利要求3所述的测定探头，其特征在于，

所述各自的规定系数是通过以下方式设定的：对从所述三个方向上的第一基准值达到大于该第一基准值的第二基准值时的所述接触部的位移量的差异进行校准。

5.根据权利要求4所述的测定探头，其特征在于，

准备多个所述测针，

按每个所述测针变更所述规定系数。

6.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述信号处理电路在所述比较部的前级具备低通滤波器、高通滤波器或者带通滤波器。

7.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

在该接触部从未被施加测定力的状态的接触部的基准位置起在任意方向上产生固定位移且在该任意方向上被施加固定的测定力时，所述信号处理电路输出所述触及信号。

8.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述信号处理电路还在所述接触部被施加向与所述轴向正交的方向的测定力时，按照所述测针的挠曲量对与所述轴向正交的位移量进行校正。

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