JP2000155002A - 形状計測用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物の表面に損傷を与えることもなく、
高精度測定を可能とする形状計測用プローブを提供す
る。 【解決手段】 プローブ本体１に対してスタイラス１０
を第１の非接触支持手段３０を介して非接触で支持し、
スタイラス１０の先端に接触球２０を第２の非接触支持
手段４０を介して非接触で支持する。第１の非接触支持
手段３０は、スタイラス１０の基端側外周に沿って配置
された可動磁極３１と、この可動磁極３１を囲むように
プローブ本体１に配置された固定磁極３３とから構成す
る。スタイラス１０の軸方向変位、径方向変位を検出す
る第１の変位検出手段５０と、スタイラス１０に対する
接触球２０の中心位置の変位を検出する第２の変位検出
手段６０とを付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プローブ本体と、
このプローブ本体に基端が支持されたスタイラスと、こ
のスタイラスの先端に設けられ被測定物と接触する接触
球とを備えた形状計測用プローブに関する。とくに、プ
ローブと被測定物とを互いに接触させた状態で被測定物
の表面に倣って相対移動させ、三次元曲面を有する被測
定物表面の座標や形状を求める三次元形状倣いプローブ
などに利用することができる。

【０００２】

【背景技術】三次元曲面を有する被測定物表面の座標や
形状を測定する三次元形状計測方法として、倣いプロー
ブを被測定物の表面に所定の測定力で押圧しながら被測
定物の表面に倣って移動させ、このプローブの移動位置
から被測定物の座標や形状を測定する倣い測定法が知ら
れている。

【０００３】従来、このような三次元形状計測方法にお
いては、図８に示すような形状計測用プローブ１００が
用いられている。この形状計測用プローブ１００は、三
次元測定機などによって三次元方向へ移動されるプロー
ブ本体１０１と、このプローブ本体１０１に基端が支持
された柱状のスタイラス１０２と、このスタイラス１０
２の先端に設けられ被測定物Ｗと接触する接触球１０３
とを備える構造である。被測定物Ｗの測定に際しては、
接触球１０３を所定の測定力Ｆ１で被測定物Ｗに押圧付
勢しながら、形状計測用プローブ１００を被測定物Ｗの
表面に倣って移動させ（図８中Ａ方向）、その形状計測
用プローブ１００の移動軌跡から被測定物Ｗの座標や形
状を測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た形状計測用プローブ１００による倣い測定法は、被測
定物Ｗおよび接触球１０３の間に摩擦が生じない場合に
のみ成り立つものであり、現実には次のような問題があ
る。すなわち、被測定物Ｗおよび接触球１０３の間に摩
擦があると、接触球１０３を測定力Ｆ１で被測定物Ｗに
押圧させてＡ方向に移動したとき、被測定物Ｗおよび接
触球１０３の接触部の摩擦力Ｆ２によって、スタイラス
１０２が移動方向Ａとは逆向きに微小変形し、それによ
って測定誤差δを生じてしまう。

【０００５】また、被測定物Ｗが軟らかい材質の場合に
は、摩擦力Ｆ２により、接触球１０３が被測定物Ｗの表
面を引っ掻くこととなり、たとえ測定力Ｆ１が小さくて
も倣い速度によっては、被測定物Ｗの表面に損傷を与え
やすい。

【０００６】本発明の目的は、このような従来の問題を
解消し、被測定物の表面に損傷を与えることもなく、高
精度測定が実現可能な形状計測用プローブを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形状計測用
プローブは、プローブ本体と、このプローブ本体に基端
が支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に設
けられ被測定物と接触する接触球とを備えた形状計測用
プローブであって、前記スタイラスは、前記プローブ本
体に対して、第１の非接触支持手段を介して非接触でか
つ所定の姿勢に支持され、前記接触球は、前記スタイラ
スの先端に対して、第２の非接触支持手段を介して非接
触で支持され、前記プローブ本体に対する前記スタイラ
スの変位を検出する変位検出手段が設けられていること
を特徴とする。

【０００８】このような本発明によれば、接触球がスタ
イラスに対して非接触で支持され、スタイラスがプロー
ブ本体に対して非接触で支持されているから、倣い動作
において、接触球は被測定物の表面を転がるだけで、接
触球と被測定物との摩擦に起因するスタイラスの変形に
よる測定誤差や被測定物表面の損傷を防止できる。ま
た、測定力によってスタイラスに一定以上の外力が働い
たとしても、スタイラスがプローブ本体に対して変位で
きるから、スタイラスの変形を防止できる。そのとき、
プローブ本体に対するスタイラスの変位が変位検出手段
によって検出されるから、その変位を基に接触球の正確
な位置を求めることができる。このことから、高精度な
測定を実現できる。

【０００９】ここで、第１の非接触支持手段としては、
スタイラスをプローブ本体に対して非接触でかつ所定の
姿勢に支持できる構成であれば、どのような構成でもよ
いが、磁気浮上式が好ましい。たとえば、スタイラスの
基端側外周に沿って設けられた可動磁極と、プローブ本
体に可動磁極の外周を囲むようにかつ可動磁極と間隙を
あけて配置された固定磁極とを有し、これら可動磁極お
よび固定磁極が互いに反発する磁極が向き合うように配
置された構造が好ましい。

【００１０】この場合、可動磁極のスタイラスの中心軸
に対して直交する径方向断面は、その中心軸からの径方
向寸法が他の部分の径方向寸法と異なる凹状部または凸
状部を有し、固定磁極のスタイラスの中心軸に対して直
交する方向の断面は、可動磁極の径方向断面に所定の間
隙をもって倣った形状が好ましい。このようにすれば、
可動磁極が固定磁極の中心軸に対して回転規制されるか
ら、スタイラスを回り止めすることができる。この場
合、特別な部材を付加することもないから、簡単かつ安
価に構成できる。

【００１１】さらに、プローブ本体には、スタイラスの
振動を抑制する制動回路が設けられていれば、より好ま
しい。この場合、可動磁極に対向するプローブ本体に導
体を配置してうず電流ブレーキを構成することにより、
簡単な構成で制動回路を実現できる。上記磁気浮上式の
構成の場合、スタイラスの軸方向およびそれと直交する
半径方向の固有振動数は、反発力成分とスタイラスの重
量とで決まるから、制動回路を備えることによって、ス
タイラスの余計な振動を抑制できる。

【００１２】また、プローブ本体に対するスタイラスの
変位を検出する変位検出手段（第１の変位検出手段）と
しては、プローブ本体に対するスタイラスの軸方向変位
を検出する第１間隙センサと、スタイラスの径方向外周
面を囲むように配置されスタイラスの径方向変位を検出
する複数の第２間隙センサと、この第２間隙センサに対
してスタイラスの軸方向へ所定距離離れた位置において
スタイラスの径方向変位を検出する複数の第３間隙セン
サとを含む構成が好ましい。このようにすれば、プロー
ブ本体に対するスタイラスの軸方向変位、この軸方向に
直交する径方向変位、および、プローブ本体に対するス
タイラスのヨー角、ピッチ角を検出することができる。
つまり、第１間隙センサによってスタイラスの軸方向変
位を検出することができ、第２間隙センサによってスタ
イラスの径方向変位を検出することができ、さらには、
第２および第３間隙センサによって、スタイラスのヨー
角、ピッチ角を検出することができる。

【００１３】また、第２の非接触支持手段としては、接
触球の少なくとも自重とバランスする吸引力を発生し、
接触球をスタイラスの先端に対して所定の間隙を隔てて
浮上保持する吸引力発生手段によって構成することがで
きる。吸引力発生手段としては、負圧を利用して吸引力
を発生するもの、あるいは、磁気を利用して吸引力を発
生するものなどがあるが、ベンチュリー効果を利用して
吸引力を発生するものが好適である。

【００１４】ベンチュリー効果を利用して吸引力を発生
する吸引力発生手段の構成としては、たとえば、スタイ
ラスの先端に接触球の球面に応じて形成される受け面
と、スタイラスの中心に形成され受け面および接触球の
間隙に気体を供給する気体供給孔とを有し、この気体供
給孔からの気体が受け面および接触球の間隙に流れ込む
ときに生じる吸引力により、接触球をスタイラスに対し
て非接触で保持する構成を利用できる。

【００１５】このような構成のスタイラスは、以下のよ
うな原理で接触球を非接触で保持することができる。い
ま、図１に示すように、断面積が変化する流路を流体
（流量Ｑが一定）が流れる場合を考える。ある位置Ｉに
おける断面積をａ１、流速をｖ１とし、この位置Ｉと断
面積の異なる位置IIにおける断面積をａ２（＜ａ１）、
流速をｖ２とすると、連続の式から（１）式が成り立
つ。

【００１６】

【数１】

【００１７】一方、上述した流体を非圧縮性かつ非粘性
の流体として近似的にベルヌーイの定理を適用すると、
位置Ｉにおける静圧をｐ１、位置IIにおける静圧をｐ
２、流体密度ρ、重力加速度をｇとすると、（２）式が
成り立つ。

【００１８】

【数２】

【００１９】従って、（１）式および（２）式から、位
置Ｉおよび位置II間の圧力差ｈ（＝ｐ２−ｐ１）は、
（３）式によって求めることができる。

【００２０】

【数３】

【００２１】この（３）式より、２物体間の間隙に流体
が流れているとき、間隙の狭い場所には負圧（吸引力）
が発生し、流量が一定であれば間隙が狭いほど負圧が大
きくなることが判る。これは、ベンチュリー効果と呼ば
れ、流量計の他にも、ガソリンエンジンのキャブレタや
競技用車両の反揚力発生などで一般的にも広く知られて
いる。

【００２２】このような知見に基づいて、図２に示すよ
うに、スタイラス１０に接触球２０の球面に応じた受け
面４２を形成するとともに、この受け面４２および接触
球２０の間隙４３に気体を供給する気体供給孔４４をス
タイラス１０に設け、気体供給孔４４から一定流量の気
体を供給すると、上述したベンチュリー効果により、受
け面４２および接触球２０の間の間隙４３には吸引力が
作用し、その合成吸引力が、気体供給孔４４から接触球
２０に噴射される気体の噴射力（反発力）および接触球
２０の重力の和と釣り合うことによって、接触球２０を
非接触で保持することが可能となる。

【００２３】接触球２０および受け面４２間の間隙４３
が所定量のときは、吸引力が十分に発生するが、間隙４
３が狭くなりすぎると損失により流速が低下するため吸
引力が減少し、結局、接触球２０はある位置で平衡状態
となり、所定の復元剛性を有して非接触支持される。こ
のような構成では、気体の流速を制御することによって
接触球２０をスタイラス１０に対して着脱できるから、
たとえば、接触球２０が損傷あるいは汚れが生じた場合
でも、新しい接触球に簡単に交換できる。

【００２４】以上の構成において、スタイラスに対する
接触球の中心位置の変位を検出する第２の変位検出手段
が設けられていることが望ましい。このようにすれば、
プローブ本体に対するスタイラスの変位（軸方向変位お
よび径方向変位）と、スタイラスに対する接触球の中心
位置の変位とを含めて、プローブ本体に対する接触球の
位置を正確に求めることができるから、より高精度な測
定を実現できる。

【００２５】第２の変位検出手段としては、スタイラス
の先端部分に設けられそのスタイラス先端と接触球との
間隙を測定する複数の間隙センサによって構成すること
ができる。たとえば、間隙センサとして、静電容量型セ
ンサ、渦電流型センサ、光学式センサ、あるいは、磁束
密度センサなどを利用することができる。ちなみに、接
触球が電気的良導体の場合には、静電容量型センサや渦
電流型センサを用いればよく、接触球が電気的非良導体
の場合には、光学式センサを用いればよい。磁束密度セ
ンサを用いる場合には、接触球を、電気的非良導体で、
かつ、磁気抵抗の低い材質から構成し、スタイラス先端
の円周方向（スタイラスの中心軸に直交する面に沿った
接触球の円周方向）に沿って、Ｎ極およびＳ極をＮＳ、
ＳＮ、ＮＳ…の順に配置し、磁極の各Ｎ−Ｎ、Ｓ−Ｓ極
に対称に磁束密度センサを配置すればよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の倣いプ
ローブを示している。同倣いプローブは、プローブ本体
１と、このプローブ本体１に対して基端が支持されたス
タイラス１０と、このスタイラス１０の先端に設けられ
被測定物と接触する接触球２０と、前記プローブ本体１
に対してスタイラス１０を非接触でかつ所定の姿勢に支
持する第１の非接触支持手段３０と、前記スタイラス１
０の先端に前記接触球２０を非接触で支持する第２の非
接触支持手段４０と、前記プローブ本体１に対するスタ
イラス１０の変位を検出する第１の変位検出手段５０
と、前記スタイラス１０に対する接触球２０の変位を検
出する第２の変位検出手段６０とを備える。

【００２７】前記第１の非接触支持手段３０は、前記ス
タイラス１０の基端側外周に沿って設けられた可動磁極
３１と、前記プローブ本体１に前記可動磁極３１の外周
を囲むようにかつ可動磁極３１と間隙３２をあけて配置
された固定磁極３３とを有する。可動磁極３１および固
定磁極３３は、互いに反発する磁極が向き合うように配
置されている。これにより、スタイラス１０は、プロー
ブ本体１に対して、非接触でかつ垂直な姿勢で所定位置
（上下方向の所定位置）に浮上保持されている。

【００２８】ここで、可動磁極３１および固定磁極３３
の径方向断面（スタイラスの中心軸に対して直交する径
方向断面）は、図４に示すように、その中心軸からの径
方向寸法が他の部分の径方向寸法と異なる凹状部または
凸状部を有する形状に形成されている。具体的には、可
動磁極３１の径方向断面は、中心軸を挟んだ両側位置に
２つの円状部３１Ａを、中央位置にその２つの円状部３
１Ａを結ぶ幅狭の首部３１Ｂを有する形状に形成されて
いる。固定磁極３３の径方向断面は、可動磁極３１の径
方向断面に所定の間隙３２をもって倣った形状に形成さ
れている。そして、可動磁極３１の２つの円状部３１Ａ
の外側にＮ極が着磁され、可動磁極３１の首部３１Ｂと
対向する固定磁極３３の幅狭部３３ＢにＮ極が着磁さ
れ、これにより、スタイラス１０が回り止めされてい
る。

【００２９】前記第２の非接触支持手段４０は、前記接
触球２０の自重および供給圧による反発力とバランスす
る吸引力を発生し、接触球２０をスタイラス１０の先端
に対して所定の間隙を隔てて浮上保持する吸引力発生手
段４１、ここでは、ベンチュリー効果を利用して吸引力
を発生する吸引力発生手段４１Ａによって構成されてい
る。吸引力発生手段４１Ａは、前記スタイラス１０の先
端に接触球２０の球面に応じて凹曲面状に形成された受
け面４２と、前記スタイラス１０の中心に貫通形成され
前記受け面４２および前記接触球２０の間隙４３に気体
を供給する気体供給孔４４とを有する。これにより、気
体供給孔４４からの気体が前記受け面４２および接触球
２０の間隙４３に流れ込むときに生じる吸引力により、
接触球２０がスタイラス１０に対して非接触で保持され
る。

【００３０】前記第１の変位検出手段５０は、前記プロ
ーブ本体１に対するスタイラス１０の軸方向変位を検出
する第１間隙センサ５１と、前記スタイラス１０の径方
向外周面を囲むように離間配置されスタイラス１０の径
方向変位を検出する複数の第２間隙センサ５２と、この
第２間隙センサ５２に対してスタイラス１０の軸方向へ
所定距離離れた位置においてスタイラス１０の径方向変
位を検出する複数の第３間隙センサ５３とを含んで構成
されている。これにより、プローブ本体１に対するスタ
イラス１０の位置および姿勢を検出することができる。

【００３１】前記第２の変位検出手段６０は、前記スタ
イラス１０の先端部分に設けられそのスタイラス１０先
端と接触球２０との間隙４３を測定する複数の間隙セン
サ６１から構成されている。間隙センサ６１は、磁束密
度センサ６１Ａによって構成されている。この場合、図
５に示すように、接触球２０が電気的非良導体でかつ磁
気抵抗の低い材質から構成され、かつ、受け面４２の円
周方向（スタイラス１０の中心軸に直交する面に沿った
接触球２０の円周方向）に沿って、複数の磁石６２が、
Ｎ極およびＳ極がＮＳ、ＳＮ、ＮＳ…の順になるように
配置され、その磁極の各Ｎ−Ｎ、Ｓ−Ｓ極に対称に磁束
密度センサ６１Ａが配置されている。

【００３２】このような構成において、接触球２０を被
測定物Ｗに所定の測定力で接触させた状態で被測定物Ｗ
の表面に倣って相対移動させる。このとき、スタイラス
１０の姿勢と軸方向変位を第１の変位検出手段５０によ
って検出するとともに、接触球２０の位置変化を第２の
変位検出手段６０によって検出し、得られたスタイラス
１０の姿勢および軸方向変位と、接触球２０の位置変化
とから、プローブ本体１に対する接触球２０の三次元的
変位を求める。このようにして求めた接触球２０の変位
を検出しながら、プローブを被測定物Ｗに倣って移動さ
せることにより、被測定物Ｗ表面の形状を測定する。

【００３３】従って、本実施形態によれば、接触球２０
がスタイラス１０に対して非接触で支持され、スタイラ
ス１０がプローブ本体１に対して非接触で支持されてい
るから、倣い動作において、接触球２０は被測定物Ｗの
表面を転がるだけで、接触球２０と被測定物Ｗとの摩擦
に起因するスタイラス１０の変形による測定誤差や被測
定物表面の損傷を防止できる。しかも、測定力によっ
て、スタイラス１０に一定以上の外力が働いたとして
も、スタイラス１０がプローブ本体１に対して変位する
ことができるから、スタイラス１０の変形を防止でき
る。そのとき、プローブ本体１に対するスタイラス１０
の変位が第１の変位検出手段５０によって検出されるか
ら、高精度測定が実現可能である。

【００３４】また、第１の非接触支持手段３０を、スタ
イラス１０の基端側外周に沿って設けられた可動磁極３
１と、プローブ本体１に可動磁極３１の外周を囲むよう
にかつ可動磁極３１と間隙３２をあけて配置された固定
磁極３３とから構成し、可動磁極３１および固定磁極３
３の径方向断面を真円ではない形状、具体的には、首部
３１Ｂを介して両側に円状部３１Ａを有する凹凸形状と
したので、特別な部材を付加することなく、スタイラス
１０を回り止めすることができる。

【００３５】また、プローブ本体１に対するスタイラス
１０の変位を検出する第１の変位検出手段５０は、プロ
ーブ本体１に対するスタイラス１０の軸方向変位を検出
する第１間隙センサ５１と、スタイラス１０の径方向外
周面を囲むように離間配置されスタイラス１０の径方向
変位を検出する複数の第２間隙センサ５２と、この第２
間隙センサ５２に対してスタイラス１０の軸方向へ所定
距離離れた位置においてスタイラス１０の径方向変位を
検出する複数の第３間隙センサ５３とを含んで構成した
ので、プローブ本体１に対するスタイラス１０の軸方向
変位、この軸方向に直交する径方向変位、および、プロ
ーブ本体１に対するスタイラス１０のヨー角、ピッチ角
を検出することができる。

【００３６】また、第２の非接触支持手段４０は、接触
球２０の自重および供給圧による反発力とバランスする
吸引力を発生し、接触球２０をスタイラス１０の先端に
対して所定の間隙を隔てて浮上保持する吸引力発生手段
４１、具体的には、ベンチュリー効果を利用して吸引力
を発生する吸引力発生手段４１Ａを用いたので、気体の
流速を制御することによって接触球２０をスタイラス１
０に対して着脱できる。従って、接触球２０に損傷や汚
れなどの不具合が生じた場合でも、気体の流速を停止、
あるいは、減速させることにより、接触球２０を遠隔操
作でスタイラス１０の先端から放出することができ、別
の新しい接触球２０の保存場所にスタイラス１０を移動
させたのち、気体の流速を再び基の状態に復帰させれ
ば、容易に新しい接触球２０をスタイラス１０の先端に
非接触支持することができる。

【００３７】また、スタイラス１０に対する接触球２０
の中心位置の変位を検出する第２の変位検出手段６０を
設けたので、接触球２０の中心位置の変位を検出するこ
とができる。従って、スタイラス１０に対する接触球２
０の中心位置の変位を含めて、プローブ本体１に対する
接触球２０の位置を求めることができるから、より高精
度な測定を期待できる。しかも、第２の変位検出手段６
０として、スタイラス１０の先端と接触球２０との間隙
を測定する複数の間隙センサ６１（磁束密度センサ６１
Ａ）によって構成したので、簡単な構成で接触球２０の
中心位置の変位を検出することができる。

【００３８】ところで、前記実施形態のように構成した
場合、スタイラス１０の軸方向および半径方向の固有振
動数は、反発力成分とスタイラス１０の重量とで決まる
が、振動に対する制動は、図６に示すような制動回路７
０Ａ，７０Ｂによって解消できる。たとえば、図６
（Ａ）に示す制動回路７０Ａは、スタイラス１０に磁石
７１を埋設するとともに、これに対向するプローブ本体
１に導体としての電磁石７２を配置し、スタイラス１０
の振動に対してブレーキをかけるうず電流ブレーキを構
成したものである。なお、磁石７１は、前記第１の非接
触支持手段３０を構成する可動磁極３１を利用してもよ
い。あるいは、図６（Ｂ）に示す制動回路７０Ｂは、第
１の変位検出手段５０からの信号を基に前記電磁石７２
への通電を制御する制御回路７３を設けたものである。

【００３９】また、第１の非接触支持手段３０として
は、上述した磁気浮上式の構造に限らず、スタイラス１
０を非接触でかつ所定の姿勢に保持できるものであれ
ば、他の構成でもよい。

【００４０】また、第２の非接触支持手段４０の構成に
おいて、前記実施形態では、スタイラス１０の先端の受
け面４２を凹曲面としたが、接触球２０の表面に所定の
流速をもたらせる形状であればよいので、たとえば、円
錐面に形成してもよい。

【００４１】また、前記実施形態では、ベンチュリー効
果を利用したを吸引力発生手段４１Ａを用いたが、図７
に示すように、負圧を利用して吸引力を発生する吸引力
発生手段４１Ｂ、あるいは、磁気を利用して吸引力を発
生する吸引力発生手段４１Ｃなどでもよい。負圧を利用
して吸引力を発生する吸引力発生手段４１Ｂでは、図７
（Ａ）に示すように、スタイラス１０の中心に気体吸引
孔８１を形成し、この気体吸引孔８１を真空ポンプ（図
示省略）などに接続して、この真空ポンプによる吸引力
と接触球２０の自重（重力）とをバランスさせた構成で
ある。磁気を利用して吸引力を発生する吸引力発生手段
４１Ｃでは、図７（Ｂ）に示すように、接触球２０を磁
性体によって構成するとともに、スタイラス１０の先端
に電磁石８２を設け、この電磁石８２による吸引力と接
触球２０の自重（重力）とをバランスさせた構成であ
る。

【００４２】また、第１の変位検出手段５０について
は、上述した間隙センサ５１，５２，５３に限らず、他
の構成でもよい。

【００４３】また、第２の変位検出手段６０について
は、上述した磁束密度センサ６１Ａに限らず、間隙を検
出する間隙センサ、たとえば、静電容量型センサ、渦電
流型センサ、光学式センサなどを利用することができ
る。接触球２０が電気的良導体で構成されていた場合に
は、静電容量型センサや渦電流型センサを利用できる。
接触球２０が電気的非良導体の場合には、光学式センサ
を利用できる。

【００４４】

【発明の効果】以上の通り、本発明の形状計測プローブ
によれば、被測定物の表面に損傷を与えることもなく、
高精度測定が実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベンチュリー効果を説明するための図である。

【図２】ベンチュリー効果を利用してスタイラスの先端
に接触球を非接触で保持した状態を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】同上実施形態の第２の非接触支持手段を示す図
で、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は縦断面図である。

【図６】制動回路を示す図で、（Ａ）はパッシブ型制動
回路、（Ｂ）はアクティブ型制動回路である。

【図７】第２の非接触支持手段の他の例を示す図で、
（Ａ）は負圧を利用した吸引力発生手段、（Ｂ）は磁力
を利用した吸引力発生手段である。

【図８】従来の倣いプローブの問題点を説明するための
図である。

【符号の説明】

１ プローブ本体 １０ スタイラス ２０ 接触球 ３０ 第１の非接触支持手段 ３１ 可動磁極 ３１Ａ 円状部（凸状部） ３１Ｂ 首部（凹状部） ３２ 間隙 ３３ 固定磁極 ４０ 第２の非接触支持手段 ４１ 吸引力発生手段 ４２ 受け面 ４３ 間隙 ４４ 気体供給孔 ５０ 第１の変位検出手段 ５１ 第１間隙センサ ５２ 第２間隙センサ ５３ 第３間隙センサ ６０ 第２の変位検出手段 ６１ 間隙センサ ７０Ａ，７０Ｂ 制動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 外満 茨城県つくば市上横場430−１ 株式会社 ミツトヨ内 (72)発明者 境 久嘉 茨城県つくば市上横場430−１ 株式会社 ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F062 AA04 AA10 AA36 AA51 AA85 CC07 DD10 EE01 EE41 EE62 FF05 FF25 GG65 GG68 GG71 HH07 HH13 MM08 2F069 AA04 AA06 AA13 AA44 AA66 AA71 DD01 DD09 EE03 EE22 GG01 GG06 GG07 GG58 GG62 HH02 JJ08 JJ25 LL02 LL06 MM04 RR01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プローブ本体と、このプローブ本体に基
   端が支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に
   設けられ被測定物と接触する接触球とを備えた形状計測
   用プローブであって、 前記スタイラスは、前記プローブ本体に対して、第１の
   非接触支持手段を介して非接触でかつ所定の姿勢に支持
   され、 前記接触球は、前記スタイラスの先端に対して、第２の
   非接触支持手段を介して非接触で支持され、 前記プローブ本体に対する前記スタイラスの変位を検出
   する変位検出手段を備えることを特徴とする形状計測用
   プローブ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の形状計測用プローブに
   おいて、 前記第１の非接触支持手段は、前記スタイラスの基端側
   外周に沿って設けられた可動磁極と、前記プローブ本体
   に前記可動磁極の外周を囲むようにかつ可動磁極と間隙
   をあけて配置された固定磁極とを有し、前記可動磁極お
   よび固定磁極が互いに反発する磁極が向き合うように配
   置されていることを特徴とする形状計測用プローブ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の形状計測用プローブに
   おいて、 前記可動磁極のスタイラスの中心軸に対して直交する径
   方向断面は、その中心軸からの径方向寸法が他の部分の
   径方向寸法と異なる凹状部または凸状部を有し、前記固
   定磁極のスタイラスの中心軸に対して直交する方向の断
   面は、前記可動磁極の径方向断面に所定の間隙をもって
   倣った形状に形成されていることを特徴とする形状計測
   用プローブ。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の形状計
   測用プローブにおいて、 前記プローブ本体には、前記スタイラスの振動を抑制す
   る制動回路が設けられていることを特徴とする形状計測
   用プローブ。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の形状計測用プローブにおいて、 前記変位検出手段は、前記プローブ本体に対するスタイ
   ラスの軸方向変位を検出する第１間隙センサと、前記ス
   タイラスの径方向外周面を囲むように配置されスタイラ
   スの径方向変位を検出する複数の第２間隙センサと、こ
   の第２間隙センサに対してスタイラスの軸方向へ所定距
   離離れた位置においてスタイラスの径方向変位を検出す
   る複数の第３間隙センサとを含んで構成されていること
   を特徴とする形状計測用プローブ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の形状計測用プローブにおいて、 前記第２の非接触支持手段は、前記接触球の少なくとも
   自重とバランスする吸引力を発生し、接触球をスタイラ
   スの先端に対して所定の間隙を隔てて浮上保持する吸引
   力発生手段によって構成されていることを特徴とする形
   状計測用プローブ。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の形状計測用プローブに
   おいて、 前記吸引力発生手段は、前記スタイラスの先端に前記接
   触球の球面に応じて形成される受け面と、前記スタイラ
   スの中心に形成され前記受け面および前記接触球の間隙
   に気体を供給する気体供給孔とを有し、この気体供給孔
   からの気体が前記受け面および前記接触球の間隙に流れ
   込むときに生じる吸引力により、前記接触球をスタイラ
   スに対して非接触で保持することを特徴とする形状計測
   用プローブ。
8. 【請求項８】 請求項１ないし請求項７のいずれかに記
   載の形状計測用プローブにおいて、 前記スタイラスに対する接触球の中心位置の変位を検出
   する第２の変位検出手段が設けられていることを特徴と
   する形状計測用プローブ。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の形状計測用プローブに
   おいて、 前記第２の変位検出手段は、前記スタイラスの先端部分
   に設けられそのスタイラス先端と接触球との間隙を測定
   する複数の間隙センサから構成されていることを特徴と
   する形状計測用プローブ。