CN107131861A - 测定探头 - Google Patents

Abstract

提供一种构造简易并且能够确保高测定灵敏度的测定探头。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，其能够将测针支承在轴心上；以及检测元件，其能够检测接触部的移动，该测定探头具备配置于探头外壳的轴向且容许测针的姿势变化的两个支承构件以及将两个支承构件连结的连结轴，对两个支承构件中的离旋转中心位置最远的支承构件配置检测元件，利用检测元件来检测支承构件的应变量，其中，旋转中心位置是在对接触部从与轴向正交的方向施加测定力时测针所产生的旋转的旋转中心位置。

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2016-36472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，特别涉及一种构造简易并且能够确保高测定灵敏度的测定探头。

背景技术

作为与被测定物的表面接触来测定被测定物的表面的形状的测定装置，例如已知三维测定机等。在三维测定机中，使用用于与被测定物接触来检测该被测定物的表面形状的测定探头(日本特开平10-288502号公报，以下称为专利文献1)。专利文献1所示的测定探头具备：测针，其具有用于与被测定物(的表面)接触的接触部；以及检测元件，其能够检测接触部的移动。在专利文献1中，检测元件被固定在形成于测针的检测元件支承部，基于检测元件的应变而产生的输出，来输出触及信号(接触感知信号)，该检测元件的应变是因检测元件支承部的变形而产生的。即，在专利文献1中，以简易的构造实现测定探头。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在专利文献1中存在以下担忧：由于检测元件支承部的刚度高，若测定力低则检测元件支承部的变形量少，难以从检测元件得到足够的输出。

本发明是为了解决所述问题而完成的，其课题在于提供一种构造简易并且能够确保高测定灵敏度的测定探头。

用于解决问题的方案

本申请的第1发明是一种测定探头，具备：测针，其具有用于与被测定物接触的接触部；探头外壳，其能够将该测针支承在轴心上；以及检测元件，其能够检测该接触部的移动，该测定探头具备：多个支承构件，所述多个支承构件配置于所述探头外壳的轴向，容许所述测针的姿势变化；以及连结轴，其将该多个支承构件连结，对该多个支承构件中的离旋转中心位置最远的支承构件配置所述检测元件，利用该检测元件来检测该支承构件的应变量，其中，该旋转中心位置是在对所述接触部从与所述轴向正交的方向施加测定力时所述测针所产生的旋转的旋转中心位置，由此解决了所述问题。

在本申请的第2发明中，所述测针被设为能够与所述连结轴一体地相对于所述探头外壳进行位移。

在本申请的第3发明中，所述测针被设为能够与所述探头外壳一体地相对于所述连结轴进行位移。

在本申请的第4发明中，所述轴向的刚度和与该轴向正交的方向的刚度被设为相同。

在本申请的第5发明中，离所述旋转中心位置最远的支承构件的刚度被设为低于其它支承构件的刚度。

在本申请的第6发明中，在与所述轴向正交的方向上被所述多个支承构件支承并且顶端与所述接触部被设为一体的构件的刚度被设为高于离所述旋转中心位置最远的支承构件的刚度。

在本申请的第7发明中，所述多个支承构件中的离所述旋转中心位置最远的支承构件被配置为最接近所述接触部。

在本申请的第8发明中，所述多个支承构件分别是具备三个以上能够变形的臂部的旋转对称形状，该三个以上的臂部形成在同一平面上。

在本申请的第9发明中，所述多个支承构件中的至少支承所述检测元件的支承构件具备4的倍数个的所述臂部。

在本申请的第10发明中，所述支承构件除了具备所述臂部以外还具备中心部和周边部，该中心部与所述连结轴连接，该周边部与所述探头外壳连接且通过所述臂部而与该中心部连结，所述检测元件配置于所述臂部的比中央靠周边部侧的位置。

在本申请的第11发明中，所述臂部在周边部侧具备宽度比中心部侧的宽度窄的狭小部。

在本申请的第12发明中，所述检测元件的端子部与该检测元件的检测部相比配置于所述臂部的靠中心部侧的位置。

在本申请的第13发明中，对所述检测元件的输出进行处理的信号处理电路相对于所述多个支承构件的所有支承构件配置于与测针相反的一侧。

在本申请的第14发明中，还具备超行程机构，在对所述轴向上的所述多个支承构件与所述测针之间施加了比规定的测定力大的力的情况下，该超行程机构使该测针的位置改变，在该大的力消失时，该超行程机构使该测针的位置自动复原。

在本申请的第15发明中，在所述多个支承构件中的至少一个支承构件的两面彼此相对峙的对峙部与所述探头外壳设置成一体。

在本申请的第16发明中，在壁构件与支承所述接触部的构件之间的间隙的至少局部填充有粘性材料或弹性材料，该壁构件相对于所述多个支承构件的所有支承构件位于测针侧，该壁构件被设为与所述探头外壳成一体且与支承该接触部的构件相对峙地配置。

在本申请的第17发明中，在两个以上的所述支承构件分别配置有所述检测元件。

在本申请的第18发明中，将所述检测元件设为应变仪。

根据本发明，能够实现构造简易并且能够确保高测定灵敏度的测定探头。

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的测定探头的截面的一部分的示意图，

图4是示出图2的测定探头的结构的框图，

图5是示出图2的测定探头中使用的支承构件和检测元件的一例的示意图，

图6A示出图2的测定探头的两个支承构件的关系，是示出不存在测定力的状态的示意图，

图6B示出图2的测定探头的两个支承构件的关系，是示出存在与轴向正交的方向的测定力的状态的示意图，

图7A是本发明的第一实施方式所涉及的测定探头的概要截面图，

图7B是本发明的第二实施方式所涉及的测定探头的概要截面图，

图8A是本发明中的检测元件的位置不同的第三实施方式所涉及的测定探头的示意图，

图8B是本发明中的支承构件的形状不同的第四实施方式所涉及的测定探头的示意图。

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6B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，其具有用于与被测定物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；以及检测元件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。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304相反的一侧(即，信号处理电路320相对于全部支承构件322、324配置于与测针336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、图3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(也就是说，是在支承构件322的两面彼此相对峙的对峙部312C、314B与探头外壳306被设置成一体的结构)。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。也就是说，如图2所示，下部构件316为以下结构：该下部构件316相对于两个支承构件322、324中的所有支承构件位于测针336侧，该下部构件316被设为与探头外壳306成一体且与支承接触部362的凸缘构件328相对峙地配置。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，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4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(也就是说，测定探头300作为触及信号探头而发挥功能)。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。信号处理电路320例如由利用挠性印刷电路板来相互电连接的三个电路基板构成。

如图2、图3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4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5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。此外，中心部324A的划斜线部分是与连结轴326接触的部分。另外，周边部324C的划斜线部分是与探头外壳306的固定构件314接触的部分。

如图5所示，检测元件325例如是粘贴式的应变仪，具备用于检测配置检测元件325的支承构件324的应变量的检测部325A以及用于将检测部325A的信号取出到外部的端子部325B。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。在接触部362沿XY方向发生位移时，支承构件324的臂部324B在径向上同样地应变，但是在接触部362沿Z方向发生位移时，在支承构件324的臂部324B的中心部324A附近和周边部324C附近处应变增大。在此，对固定构件314与各臂部324B的周边部324C附近对应地设置上述的凹部314C。由此，检测元件325分别以不与固定构件314接触的方式配置于臂部324B的比中央靠周边部侧的位置。而且，检测部325A配置于臂部324B的比中央靠周边部侧的位置，端子部325B与检测部325A相比配置于臂部324B的靠中心部侧的位置。因此，端子部325B能够容易地与图5的虚线所示的圆环形状的挠性基板FS电连接。此外，该挠性基板FS例如以在固定构件314与连结轴326之间的径向空隙中悬浮的状态(不与臂部接触的状态)进行配置。

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、图3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(也就是说，凸缘构件328是支承接触部362的构件，为使测针336能够与连结轴326一体地相对于探头外壳306进行位移的结构)。在此，在下部构件316的对峙面316B与凸缘构件328的对峙面328B之间的间隙的至少局部填充有润滑油等粘性材料VM。此处的“填充”被设为在XY方向上的至少一个位置处粘性材料VM通过无间隙地配置来填满下部构件316与凸缘构件328之间(不需要必须以轴对称的方式填充)。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的移动而产生的朝向XY方向和Z方向的不必要的振动，从而能够防止伴随着测定探头300的高灵敏度化引起的噪声的增大。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以及被超行程机构334支承的测针336(也就是说，在轴向O上的两个支承构件322、324与测针336之间具备超行程机构334)。此外，在本实施方式中，在与轴向O正交的方向上被两个支承构件322、324支承并且顶端被设为与接触部362一体的构件(连结轴326、凸缘构件328、超行程机构334以及测针336)的刚度被设为高于支承构件324的刚度。

如图2所示，超行程机构334是以下的机构：在施加比输出触及信号Sout时的测定力F(规定的测定力)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Y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350侧的上表面以使被螺旋弹簧350按压的测针336的凸缘部356能够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350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的再现性高的定位。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的位移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6A、图6B来说明旋转中心位置RC。此外，图6A、图6B是着眼于支承构件322、324与测针336之间的关系的测定探头300的示意图。此外，附图标记Dc表示压缩应变，附图标记De表示拉伸应变。

旋转中心位置RC为大致由支承构件322与支承构件324的刚度比决定的结构。在此，如图4所示，支承构件322的臂部的宽度被设为宽于支承构件324的臂部324B的宽度。因此，支承构件324的刚度被设为低于支承构件322的刚度。即，在未对接触部362施加测定力F的状态(图6A)下对接触部362从与轴向O正交的方向施加测定力F时测针336所产生的旋转的旋转中心位置RC在轴向O上与支承构件324相比更靠近支承构件322(也就是说，是以下结构：两个支承构件322、324中的离旋转中心位置RC最远的是支承构件324，在该支承构件324上配置有检测元件325。而且，是以下结构：两个支承构件322、324中的支承构件324被配置为最接近接触部362)。此外，支承构件的构造不限定于本实施方式所示的形状。另外，可以根据支承构件322与支承构件324的刚度比来唯一地求出旋转中心位置RC，但是也可以还追加测针336的弯曲来求出旋转中心位置RC。

这样，在本实施方式中，通过使支承构件324的刚度比支承构件322的刚度低，来使两个支承构件322、324中的支承构件324离旋转中心位置RC最远，对该支承构件324配置检测元件325。因此，检测元件325的应变变大，因此能够进行高灵敏度的检测。此外，不限于此，也可以不利用两个支承构件的刚度的差异来决定旋转中心位置RC。或者，支承构件也可以不是两个，而是三个以上。

另外，在本实施方式中，测针336被设为能够与连结轴326一体地相对于探头外壳306进行位移。因此，被设为与测针336一体的构件的体积小，因此能够提高谐振频率，从而能够进行高速测定。

另外，在本实施方式中，能够使测定探头300的轴向O的刚度和测定探头300的与轴向O正交的方向的刚度相同。例如，能够通过将支承构件322的Z方向的刚度和支承构件324的XY方向的刚度相互调整来实现。在该情况下，无论在XYZ这三个方向的哪个方向上都能够容易地以相同的力来实现相同的挠曲量，因此针对所有方向，承受相同的测定力F能够得到相同的挠曲量。也就是说，能够使输出触及信号Sout时的位移与方向无关地相同，从而能够容易地防止测定结果出现方向依赖性。同时，通过调整触及信号Sout的输出阈值，也能够将刚度不同的材质的被测定物的测定结果直接进行比较。例如，能够进行树脂制的实体模型与金属制的量产模具等的比较。此外，不限于此，也可以是，两个支承构件彼此的轴向O的刚度和与轴向O正交的方向的刚度不同。

另外，在本实施方式中，在与轴向O正交的方向上被两个支承构件322、324支承并且顶端与接触部362被设为一体的构件(连结轴326、凸缘构件328、超行程机构334以及测针336)的刚度被设为高于离旋转中心位置RC最远的支承构件324的刚度。因此，支承构件324的挠曲比测针336的挠曲大，因此检测元件325中的检测量相对于测针336的位移而言变大。即，能够以更高灵敏度进行测定。此外，不限于此，在与轴向O正交的方向上被两个支承构件支承且到接触部为止被设为一体的构件的刚度也可以被设为低于离旋转中心位置RC最远的支承构件的刚度。

另外，在本实施方式中，两个支承构件322、324中的离旋转中心位置RC最远的支承构件324被配置为最接近接触部362。即，检测元件325配置于与旋转中心位置RC相比更靠测针侧的位置，因此能够降低检测误差，从而能够低噪声/高灵敏度化。

另外，在本实施方式中，两个支承构件322、324分别是具备四个能够变形的臂部的旋转对称形状，四个臂部形成在同一平面上。因此，与臂部为三个的情况下相比，通过对来自检测元件325的输出信号的信号处理能够容易地分离为XYZ这三个轴分量，且能够使测针336的绕轴的灵敏度具有各向同性。同时，臂部在同一平面上，因此支承测针336的臂部之间会相互顶住，即使使测定探头300为横向也能够减轻接触部362的下垂。此外，不限于此，支承构件也可以是具备三个以上的能够变形的臂部的旋转对称形状。通过是旋转对称形状，相应地易于进行检测元件的输出的运算。但是，支承构件也可以不具备三个以上的能够变形的臂部，臂部也可以不形成在同一平面上。当然，两个支承构件的臂部的数量也可以不同。另外，也可以是，至少支承检测元件的支承构件具备4的倍数个的臂部。在该情况下，能够容易地对XYZ这三个方向上的应变进行分离运算。

另外，在本实施方式中，检测元件325配置于臂部324B的比中央靠周边部侧的位置。臂部324B的应变整体上不均匀，特别是在接触部362沿轴向O发生移动时，在与周边部324C连接的端部以及与中心部324A连接的端部处产生大的应变。周边部324C和中心部324A都需要被坚固地支承，但是周边部324C与中心部324A不同，其被支承的面积大。因此，即使通过设置凹部314C来减少支承周边部324C的探头外壳306(的固定构件314)的部分，也难以对固定支承构件324的力造成影响。即，即使是本实施方式中的检测元件325的配置，也能够稳定地确保支承构件324对测针336的支承，且能够有效地检测臂部324B的应变。此外，不限于此，检测元件的配置也可以覆盖整个臂部，还可以在中心部侧。

另外，在本实施方式中，所述检测元件325的端子部325B与该检测元件325的检测部325A相比配置于所述臂部324B的靠中心部侧的位置。因此，与端子部325B连接的直至信号处理电路320的布线基板也能够沿径向配置于固定构件314与连结轴326之间的空隙。因此，无需担心用于从检测元件325获得输出的布线，能够使探头外壳306的大小和连结轴326的大小最合适。此外，不限于此，检测元件的端子部也可以配置于比检测元件的检测部更靠周边部侧的位置。

另外，在本实施方式中，信号处理电路320相对于两个支承构件322、324中的所有支承构件配置于与测针336相反的一侧。因此，能够缩短支承构件322、324的间隔，因此尽管轻量但是能够提高支承信号处理电路320的构件(电路配置部310、下凸缘312)的刚度。同时，容易使信号处理电路320所产生的热量不仅难以传至支承构件322、324也难以传至测针336。也就是说，与将信号处理电路配置在支承构件之间的情况相比，能够使触及信号Sout的输出高精度/高稳定化。此外，不限于此，也可以不使信号处理电路相对于两个支承构件中的所有支承构件配置于与测针336相反的一侧。

另外，在本实施方式中，在轴向O上的两个支承构件322、324与测针336之间具备超行程机构334。因此，能够在防止过大的力直接施加于两个支承构件322、324的同时、实现迅速的测定。特别是，超行程机构334设置在测针模块304中，因此能够降低在超行程机构334起作用之前测针模块304脱离探头主体302这样的误动作。此外，不限于此，也可以不在两个支承构件与测针之间设置超行程机构334。而且，也能够相应地使测定探头300轻量化。

另外，在本实施方式中，在两个支承构件322、324中的支承构件322的两面彼此相对峙的对峙部312C、314B与探头外壳306设置成一体。因此，将支承构件322的位移可靠地抑制在弹性变形的范围内，由此同时还能够防止支承构件324的破损/变形。此外，不限于此，也可以对全部支承构件均设置这种对峙部，也可以对全部支承构件均不设置这种对峙部。

另外，在本实施方式中，在下部构件316与凸缘构件328之间的间隙的至少局部填充有粘性材料VM，该下部构件316相对于两个支承构件322、324中的所有支承构件位于测针336侧，该下部构件316被设为与探头外壳306成一体且与支承接触部362的凸缘构件328相对峙地配置。因此，能够使测针336的位移衰减，从而能够降低测针336移动时输出的误动作。另外，填充粘性材料VM的位置位于两个支承构件322、324的外侧。因此，即使不进行支承构件322、324的拆卸等也能够填充粘性材料VM，能够对其填充量进行变更/调整。即，即使存在粘性材料VM的填充工序，也能够防止测定探头300的制造工序复杂化，且即使在制造测定探头300后也能够容易地重新填充粘性材料VM，因此能够容易地调整衰减特性。同时，粘性材料VM被填充到下部构件316与凸缘构件328之间，粘性材料VM的位置远离电路配置部310，因此即使粘性材料VM飞散，也不存在粘性材料VM附着于信号处理电路320而污染电路的担忧。此外，不限于此，填充粘性材料VM的位置也可以不是相对于两个支承构件中的所有支承构件位于测针侧，还可以完全不填充粘性材料VM。另外，也可以使用硅等橡胶(弹性材料)来代替粘性材料VM。在该情况下，不用担心像粘性材料VM那样的飞散就能够进行衰减。

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时间上的调整的电路。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，在本实施方式中，构造简易并且能够确保高测定灵敏度。

关于本发明，列举第一实施方式来进行了说明，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，测针336被设为能够与连结轴326一体地相对于探头外壳306进行位移，但是本发明不限定于此。例如，测定探头也可以如图7B所示的第二实施方式那样。在第二实施方式中，仅在探头外壳、连结轴以及测针之间的连接关系上同第一实施方式不同，因此在图7B中仅示出该部分的概要截面图，省略其它结构的说明。此外，图7A的概要截面图表示第一实施方式。

在第二实施方式中，如图7B所示，测针436被设为与探头外壳406一体地相对于连结轴426进行位移。也就是说，连结轴426被固定地支承于测杆，与探头外壳406一体的测针436被设为能够通过支承构件422、424而相对于连结轴426进行位移。因此，能够降低测针436的谐振频率，易于去除振动噪声。

另外，在第一实施方式中，两个支承构件322、324中的离旋转中心位置RC最远的(配置检测元件325的)支承构件324被配置为最接近接触部362，但是本发明不限定于此。例如，测定探头也可以如图8A所示的第三实施方式那样。在第三实施方式中，仅在配置检测元件的支承构件的位置上同第一实施方式不同，因此在图8A中仅示出该部分的示意图，省略其它结构的说明。

在第三实施方式中，如图8A所示，两个支承构件722、724中的支承构件722的臂部的宽度被设为比支承构件724的臂部的宽度窄。因此，为旋转中心位置RC接近支承构件724、支承构件722离旋转中心位置RC最远的结构，对该支承构件722配置检测元件725。也就是说，为以下方式：两个支承构件722、724中的离旋转中心位置RC最远的(配置检测元件725的)支承构件722被配置为最远离接触部762。因此，能够缓解传至检测元件725的突发性应变，从而能够降低振动噪声等的误检测的可能性。当然，不限于此，也可以对两个支承构件分别配置检测元件。在该情况下，通过使用很多检测元件的输出，能够使测定探头高灵敏度化，抗噪声性提高。

另外，在第一实施方式中，配置检测元件的臂部的形状在其径向上被设为固定的宽度，不具备特征性，但是本发明不限定于此。例如，测定探头也可以如图8B所示的第四实施方式那样。在第四实施方式中，仅在配置检测元件的臂部的形状上同第一实施方式不同，因此在图8B中示出能够判别该臂部的形状的支承构件的示意图，省略其它结构的说明。

在第四实施方式中，如图8B所示，配置检测元件825的支承构件824的臂部824B在周边部824C侧具备宽度比中心部824A侧的宽度窄的狭小部824BB。因此，能够将应变集中于狭小部824BB，因此能够利用在此处配置的检测元件825来高灵敏度且高精度地检测应变。

另外，在上述实施方式中，测定探头具备输出触及信号Sout的信号处理电路，但是本发明不限定于此。例如，测定探头也可以是具备输出与XYZ这三个方向上的位移量相应的位移信号的信号处理电路的仿形探头。

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 (18)

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，其能够将该测针支承在轴心上；以及检测元件，其能够检测该接触部的移动，该测定探头的特征在于，具备：

多个支承构件，所述多个支承构件配置于所述探头外壳的轴向，容许所述测针的姿势变化；以及

连结轴，其将该多个支承构件连结，

对该多个支承构件中的离旋转中心位置最远的支承构件配置所述检测元件，利用该检测元件来检测该支承构件的应变量，其中，该旋转中心位置是在对所述接触部从与所述轴向正交的方向施加测定力时所述测针所产生的旋转的旋转中心位置。

2.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述测针被设为能够与所述连结轴一体地相对于所述探头外壳进行位移。

3.根据权利要求1所述的测定探头，其特征在于，

所述测针被设为能够与所述探头外壳一体地相对于所述连结轴进行位移。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

所述轴向的刚度和与该轴向正交的方向的刚度被设为相同。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

离所述旋转中心位置最远的支承构件的刚度被设为低于其它支承构件的刚度。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

在与所述轴向正交的方向上被所述多个支承构件支承并且顶端与所述接触部被设为一体的构件的刚度被设为高于离所述旋转中心位置最远的支承构件的刚度。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

所述多个支承构件中的离所述旋转中心位置最远的支承构件被配置为最接近所述接触部。

8.根据权利要求1～7中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

所述多个支承构件分别是具备三个以上能够变形的臂部的旋转对称形状，该三个以上的臂部形成在同一平面上。

9.根据权利要求8所述的测定探头，其特征在于，

所述多个支承构件中的至少支承所述检测元件的支承构件具备4的倍数个的所述臂部。

10.根据权利要求8或9所述的测定探头，其特征在于，

所述支承构件除了具备所述臂部以外还具备中心部和周边部，该中心部与所述连结轴连接，该周边部与所述探头外壳连接且通过所述臂部而与该中心部连结，

所述检测元件配置于所述臂部的比中央靠周边部侧的位置。

11.根据权利要求10所述的测定探头，其特征在于，

所述臂部在周边部侧具备宽度比中心部侧的宽度窄的狭小部。

12.根据权利要求10或11所述的测定探头，其特征在于，

所述检测元件的端子部与该检测元件的检测部相比配置于所述臂部的靠中心部侧的位置。

13.根据权利要求1～12中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

对所述检测元件的输出进行处理的信号处理电路相对于所述多个支承构件的所有支承构件配置于与测针相反的一侧。

14.根据权利要求1～13中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

还具备超行程机构，在对所述轴向上的所述多个支承构件与所述测针之间施加了比规定的测定力大的力的情况下，该超行程机构使该测针的位置改变，在该大的力消失时，该超行程机构使该测针的位置自动复原。

15.根据权利要求1～14中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

在所述多个支承构件中的至少一个支承构件的两面彼此相对峙的对峙部与所述探头外壳设置成一体。

16.根据权利要求1～15中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

在壁构件与支承所述接触部的构件之间的间隙的至少局部填充有粘性材料或弹性材料，该壁构件相对于所述多个支承构件的所有支承构件位于测针侧，该壁构件被设为与所述探头外壳成一体且与支承该接触部的构件相对峙地配置。

17.根据权利要求1～16中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

在两个以上的所述支承构件分别配置有所述检测元件。

18.根据权利要求1～17中的任一项所述的测定探头，其特征在于，

所述检测元件是应变仪。