JP2000329508A - タッチプローブ - Google Patents

タッチプローブ

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JP2000329508A
JP2000329508A JP11178830A JP17883099A JP2000329508A JP 2000329508 A JP2000329508 A JP 2000329508A JP 11178830 A JP11178830 A JP 11178830A JP 17883099 A JP17883099 A JP 17883099A JP 2000329508 A JP2000329508 A JP 2000329508A
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sliding
ball
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housing
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JP11178830A
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English (en)
Inventor
Akira Matsuhashi
章 松橋
Original Assignee
Metrol Ltd
株式会社メトロール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定子の揺動手段を改善して、高精度な三次
元のタッチプロープを得る。 【解決手段】 測定子7の中間に設けた第二のボール4
と、第二のボール4の外周とハウジング1との間に、測
定子7の中心軸とほぼ垂直になるように固定した薄い板
ばね8を設けるとともに、測定子7が貫通し、第二のボ
ール4のコンタクトの方向へのスラストを受けるハウジ
ング1に固定したスラスト軸受1aとにより構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、寸法検出あるいは
位置制御を二次元、あるいは三次元の方向で検知するタ
ッチプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、三次元測定システムにおけるタッ
チプローブとしては図11に示す構成のものが良く知ら
れている。すなわち、図11は従来例の原理を示す斜視
図であって、61は測定子で先端にコンタクト62を有
するとともに、可動盤63の中心に固定され、可動盤6
3には測定子61と直角な水平面上の3方向に向けて配
置された棒状の可動接点軸64がそれぞれ可動盤63に
絶縁された状態で固定されており、ばね66の押力によ
り、本体側の一対のV状接点67の中間位置でそれぞれ
受けられている。
【0003】これらのV状接点67は可動接点軸64を
挟んで直列に配線されているので、測定子61の動きに
よって可動接点軸64とV状接点67との接触状態の変
化をトリガー信号として出力するようにしてある。
【0004】前記構成のタッチプローブは、その構造が
測定子61を3個所のV状接点67で受けている。この
三点支持の構造は測定子61の全方向の搖動に対して測
定圧に微妙な差がでるために、測定値に方向性が現れ
て、真円のものを測定しても正しい円形として測定され
ない、いわゆるロービング特性と言われる現象が発生し
て測定値に対して、後で面倒な補正を必要とするという
問題点がある。(精密工学会誌52/4/1986にも
記載されている)。
【0005】本出願人は特願平4−79431号および
特願平4−157230号で前記ロービング現象を解決
するための発明を提案した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記本出願人による発
明における測定子の揺動手段は、精度保持上更に改善が
望まれた。また更に、上記発明には測定子の回動止めが
なく、測定子の回動により、測定精度の再現性が低下し
た。本発明は測定子の揺動手段を改善し、測定子が回ら
ないようにして測定精度の向上を狙ったものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のタッチプローブは、測定子のハウジング部
より突出した端部にはコンタクトを、そのほぼ中央部で
上記ハウジングとの間には、上記測定子の揺動手段を、
上記測定子が中立位置にあるとき、その測定子の中心軸
の他端側の延長直線上を中心として摺動するような摺動
部を上記ハウジングに設け、上記測定子の他端と上記摺
動部の測定子側端との間には、上記測定子の揺動運動を
上記摺動部の摺動運動に変換する第一のボールを含む変
換手段を備えるとともに、上記摺動部を常時上記測定子
の他端に圧接するばねを設け、更に上記ハウジングに上
記摺動部の摺動の変位を感知して信号を出力するセンサ
を設置したタッチプローブであって、上記揺動手段は、
上記測定子の中間に設けた第二のボールと、上記測定子
の中立位置の中心線と一致し、上記第二のボールの外径
が嵌合する上記ハウジングに設けた揺動軸受と、上記第
二のボールの外径に固定した第三のボールが上記揺動軸
受の壁に設けた測定子の中心線と平行に設けた溝に接触
する回り止め手段と、上記第三のボールが上記溝の一方
の壁に接触させるためのねじりコイルばねと、上記測定
子が貫通し、上記第二のボールの上記コンタクト方向へ
のスラストを受ける上記ハウジングに固定したスラスト
軸受とにより構成され、上記測定子が上記被測定物に接
触して、揺動、または測定子の中立位置で、その中心線
上を変位することにより、上記摺動部が変位して、上記
センサが信号を出力するようにしたものである。
【0008】また、測定子のハウジング部より突出した
端部にはコンタクトを、そのほぼ中央部で上記ハウジン
グとの間には、上記測定子の揺動手段を、上記測定子が
中立位置にあるとき、その測定子の中心軸の他端側の延
長直線上を中心として摺動するような摺動部を上記ハウ
ジングに設け、上記測定子の他端と上記摺動部の測定子
側端との間には、上記測定子の揺動運動を上記摺動部の
摺動運動に変換する第一のボールを含む変換手段を備え
るとともに、上記摺動部を常時上記測定子の他端に圧接
するばねを設け、更に上記ハウジングに上記摺動部の摺
動の変位を感知して信号を出力するセンサを設置したタ
ッチプローブであって、上記揺動手段は、上記測定子の
中間に設けた第二のボールと、上記測定子の中立位置の
中心線と一致し、上記第二のボールの外径が嵌合する上
記ハウジングに設けた揺動軸受と、上記第二のボールの
外径に固定した第三のボールが上記揺動軸受の壁に設け
た測定子の中心線と平行に設けた溝に接触する回り止め
手段と、上記第三のボールが上記溝の一方の壁に接触さ
せるためのねじりコイルばねと、上記測定子が貫通し、
上記第二のボールの上記コンタクト方向へのスラストを
受ける上記ハウジングに固定したスラスト軸受とにより
構成され、上記測定子が上記被測定物に接触して、揺
動、または測定子の中立位置で、その中心線上を変位す
ることにより、上記摺動部が変位して、上記センサが信
号を出力するようにしたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図面を参照して説明すると、図1
は本発明の第一の実施の形態の正面断面図を示し、1は
ハウジング、2はハウジングより突出した測定子外軸
で、その左端部には被測定物に接触するコンタクト3が
固定され、その反対側には第二のボール4が測定子外軸
2と一体化して固定されており、第二のボール4の右方
には、測定子内軸5が第二のボール4の外径に嵌合して
固定している。1aはハウジングと一体的に固定し、測
定子外軸2が貫通するスラスト軸受で、第二のボール4
のスラスト力を受ける。
【0010】測定子内軸5の右側には、円形穴軸6が固
定され、円形穴軸6には真円度が良く表面硬度が高い円
形穴6aが穿たれている。円形穴軸6の右端には、円形
穴6aを囲むような円錐穴6bを穿った円錐盤6cが取
り付けられている。
【0011】コンタクト3の中心と測定子外軸2の中心
線と、第二のボール4の中心とスラスト軸受1aの穴の
中心線と、円形穴6aの中心線と円錐穴6bの中心線は
一致するようになっているとともに、コンタクト3、測
定子外軸2、第二のボール4、測定子内軸5、円形穴軸
6、円錐盤6cは一体化されており、これを総称して測
定子7と呼ぶ。
【0012】測定子内軸5の外径部5aとハウジング1
間には薄い板ばね8がナット5bと1bによって止めら
れている。薄い板ばね8は図9の側面図のような形状を
しており、一例として、複数の穴8aが適所に明けられ
ていて、たわみ易くしてある。9はハウジング1と測定
子外軸2間の防塵用のゴムブーツである。
【0013】円形穴軸6の右方には第一のボール10が
摺動体11に一体に固定されており、摺動体11に植え
られた一対の摺動ガイド軸12a、12bは、ハウジン
グ1の後部に締結した後部ハウジング13の壁13aに
摺動自在の軸受されている。摺動体11のほぼ中央には
コア14を保持している軸14aが固定されており、コ
ア14は後部ハウジング13の壁13a内に埋められた
コイル15内を移動可能な状態で収められている。
【0014】16は圧縮コイルばねで、摺動体11を左
方に押圧するので、第一のボール10は左方に押され、
第一のボール10が円形穴6aを押圧するので、測定子
7は第二のボール4がスラスト軸受1aに圧せられた状
態で図1のように中立位置に保たれる。測定子が中立状
態にあるときは、測定子7の中心線上に第一のボールの
中心があるように位置し、摺動ガイド軸12a、12b
は測定子7の中心線と平行して摺動するようになってい
る。17はコイル15のリード線、18は後部ハウジン
グ13の後蓋である。
【0015】次に簡単に動作を説明すると、図1の中立
状態から被測定物(図には記さず)に接触したコンタク
ト3が紙面で前後、上下方向、すなわちX,Y方向また
はこれらの合成した方向に変位をする。図7は、上記変
位のうちコンタクト3が紙面で下方向に変位した場合を
示しており、第二のボール4がスラスト軸受1aに接触
したままで、板ばね8を変形させながら回動するので、
円形穴軸6は紙面で上方に揺動する。
【0016】円形穴軸6の揺動により、摺動体11に固
定された第一のボール10は円形穴6aから外方に移動
するので、摺動体11は摺動ガイド軸12a、12bに
ガイドされて紙面で右方向に変位してコア14がコイル
15内を動く。コア14がコイル15内を動と、コイル
15内には交流が流れているので、コイル15のインダ
クタンスが変化をし、この変化電流を検出して制御回路
(図には記さず)にON(またはOFF)信号を送出す
る。
【0017】被測定物のコンタクト3への接触が解除さ
れると、圧縮コイルばね16の押圧力により、再び図1
の中立状態の戻る。中立状態の戻り易くするために、測
定子7が揺動して第一のボール10が円形穴6aから移
動する際、第一のボール10が円錐穴6bの斜面を上乗
り上げるようになっているので、中立状態の戻るとき
は、その斜面を滑り降りるようになって中立状態に戻り
やすくしている。
【0018】閃1の中立状態から、被測定物に接触した
コンタクト3が紙面で右方向、すなわちZ方向に変位を
すると、測定軸7は中立状態のまま右に変位して、第一
のボール10は円錐穴6bの中心位置に接触したままで
右に変位し、摺動体11は摺動ガイド軸12a、12b
にガイドされて紙面で右方向に変位して上記と同様にコ
ア14がコイル15内を動いて、制御回路に信号を送出
している。
【0019】図2は第二の実施の形態で、図1における
センサ部の無接点スイッチを接点式スイッチに変更した
場合の正面断面図を示し、図1と異なる構成のみ記す
と、22は後部ハウジング23の壁23aに設けられた
摺動軸で、その左端部には一体的に取り付けられたボー
ルホルダ21を介して第一のボール20が固定され、そ
の右端部は後部ハウジング23の壁23aに埋め込まれ
たスイッチ24のアクチュエータ24aを作動せしめる
可動体25が固定されている。24bはアクチュエータ
24aに取り付けられた可動接点で、弱い圧縮コイルば
ねにより24dにより固定接点24cに接触すべく付勢
されている。
【0020】26は強い圧縮コイルばねで、図1の圧縮
コイルばね16に相当して摺動軸22を左方に押圧して
測定子7を中立に保つとともに、この圧縮コイルばね2
6により押された可動体25はスイッチ24の可動接点
24bを固定接点24cより常時開くようにしている。
27はスイッチ24のリード線、28は可動体25の回
り止めピンである。
【0021】次に動作であるが、スイッチ部の動作は図
8と同様であるので、図8で後述する。
【0022】図3は本発明の第三の実施の形態の正面断
面図を示し、(a)において31はハウジング、32は
ハウジングより突出した測定子外軸で、その左端部には
被測定物に接触するコンタクト33が固定され、その反
対側には第二のボール34が測定子外軸32と一体化し
て固定されており、第二のボール34の右方には、測定
子内軸35が第二のボール34と一体化して固定してい
る。31aはハウジングに固定した測定子外軸2が貫通
するスラスト軸受で、第二のボール34のスラスト力を
受ける。
【0023】測定子内軸35の右端は、円形穴軸36が
固定され、円形穴軸36には真円度が良く表面硬度が高
い円形穴36aが穿たれている。円形穴軸36の右端に
は、円形穴36aを囲むような円錐穴36b穿った円錐
盤36cが取り付けられている
【0024】コンタクト33の中心と測定子外軸32の
中心線と第二のボール34の中心と測定子内軸35の中
心線と、円形穴36aと円錐穴36bの中心線は一致す
るようになっているとともに、コンタクト33、測定子
外軸32、第二のボール34、測定子内軸35、円形穴
軸36、円錐盤36cは一体化されており、総称して測
定子37と呼ぶ。
【0025】第二のボール34は、ハウジング31にナ
ット31bによって止められている揺動軸受38に嵌合
しており、更に第二のボール34の表面には第三のボー
ル38aが固着され、第三のボール38aは、中立位置
の測定子37の中心線と平行に設けた揺動軸受38の溝
38aに多少緩めに挿入されている。(図3(b)参
照)。
【0026】第三のボール38aは、図3(b)のよう
に揺動軸受38の溝38bの片方38cのみに接触する
ように、ハウジング31と一体的に固着したばね受リン
グ31cと円形穴軸36間にねじりコイルばね36dを
備えている。39はハウジング31と測定子外軸32間
の防塵用のゴムブーツである。第一のボール10より右
方は図1(第一の実施の形態)と同様なので省略する。
次に動作であるが、図8と同様であるので後述する。
【0027】図4は第四の実施の形態の正面断面図であ
るが、測定子37の揺動に関する部分は図3(第三の実
施の形態)と同様であり、第一のボール20より右方は
図2(第二の実施の形態)と同様であるので、その構成
の説明は省略する。
【0028】閃4により、簡単に動作を説明すると、図
4の中立状態から、被測定物(図には記さず)に接触し
たコンタクト33が紙面で前後、上下方向、すなわち
X,Y方向またはこれらの合成した方向に変位をする。
【0029】図8は、上記変位のうちコンタクト33が
紙面で下方向に変位した場合を示しており、第二のボー
ル34がスラスト軸受31aに接触したままで、揺動軸
受38内を回動するので、円形穴軸36は紙面で上方に
揺動する。測定子37は、第三のボール38aが溝38
bの片方38c(図3(b)参照)に、ねじりコイルば
ね36dにより常時接触しているので、測定子37は回
転することはない。
【0030】円形穴軸36の揺動により、摺動軸22に
固定された第一のボール20は円形穴36aから外方に
移動するので、摺動軸22と可動体25は右方に変位
し、スイッチ24のアクチュエータ24aも圧縮コイル
ばね24dにより右方に変位するので、可動接点24b
は固定接点24cに接触して制御回路(図には記さず)
にON信号を送出する。測定子37が中立状態の戻る場
合と、Z方向に変位をする場合は図1と同様であるので
省略する。また、測定子37が中立状態に戻りやすくす
る円錐穴36bの働きについても、図7と同様であるの
で省略する。
【0031】図5は図1の状態で、測定子47側に第一
のボール40が、摺動体41側に円形穴軸46が設けら
れた構成を示し、図6は図2の状態で、測定子47側に
第一のボール40が、摺動軸42に円形穴軸49が設け
られた構成を示している。これ等の動作についても図
7、図8と類似であるので省略する。また、図3および
図4でも同様の構成がなされるが省略する。
【0032】閃10(a)は図1ないし図4の円錐穴6
b、36bに相当する円錐穴51に常時第一のボール1
0または20が接触する場合を示しており、逆に図1な
いし図4の円形穴6a、36aは56のように第一のボ
ール10、20に接しないように大きくしてある。図1
0(b)は図5ないし図6に関してのもので、(a)と
同様の構成を示したものである。
【0033】上記した実施の形態に限定されるものでな
く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加え
ることができる。
【0034】
【発明の効果】本発明の測定子の揺動手段は、測定子を
ハウジングに対して、極めて精度の高いとされているボ
ールを利用して保持せしめるようにしたために、その揺
動運動に高精度が得られ、極めて高精度のタッチプロー
ブが得られる。
【0035】また、測定子の揺動手段に回転止め機構が
設けられているので、測定子が回転することによりる精
度の低下がない。
【0036】従って、全く方向性のないタッチプローブ
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態の正面断面図である。
【図2】第二の実施の形態の正面断面図である。
【図3】第三の実施の形態の正面断面図である。
【図4】第四の実施の形態の正面断面図である。
【図5】図1の状態の別構成を示す。
【図6】図2の状態の別構成を示す。
【図7】図1の構成の動作状態を示す。
【図8】図4の構成の動作状態を示す。
【図9】薄い板ばねの側面図である。
【図10】(a)は図1ないし図4の別実施の形態の一
部正面断面図である。(b)は図5ないし図6の別実施
の形態の一部正面断面図である。
【図11】従来例の原理を示す斜視図である。
【符号の説明】
1、31 ハウジング 1a、31a スラスト軸受 3、33 コンタクト 4、34 第2のボール 6、36、46 円形穴軸 7、37、47 測定子 8 板ばね 10、20、40 第1のボール 11、41 摺動体 14 コア 15 コイル 16、26 圧縮コイルばね 22、42 摺動軸 24 スイッチ 24b 可動接点 24c 固定接点 25 可動体 38 揺動軸受 38a 第3のボール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定子のハウジング部より突出した端部
    にはコンタクトを、そのほぼ中央部で上記ハウジングと
    の間には、上記測定子の揺動手段を、上記測定子が中立
    位置にあるとき、その測定子の中心軸の他端側の廷長直
    線上を中心として摺動するような摺動部を上記ハウジン
    グに設け、上記測定子の他端と上記摺動部の測定子側端
    との間には、上記測定子の揺動運動を上記摺動部の摺動
    運動に変換する第一のボールを含む変換手段を備えると
    ともに、上記摺動部を常時上記測定子の他端に圧接する
    ばねを設け、更に上記ハウジングに上記摺動部の摺動の
    変位を感知して信号を出力するセンサを設置したタッチ
    プローブであって、上記揺動手段は、上記測定子の中間
    に設けた第二のボールと、上記第二のボールの外周と上
    記ハウジング間に、上記測定子の中心軸とほぼ垂直にな
    るように固定した薄い板ばねと、上記測定子が貫通し、
    上記第二のボールの上記コンタクトの方向へのスラスト
    を受ける上記ハウジングに固定したスラスト軸受とによ
    り構成され、上記測定子が上記被測定物に接触して、揺
    動、または測定子の中立位置で、その中心線上を変位す
    ることにより、上記摺動部が変位して、上記センサが信
    号を出力することを特徴とするタッチプローブ。
  2. 【請求項2】 測定子のハウジング部より突出した端部
    にはコンタクトを、そのほぼ中央部で上記ハウジングと
    の間には、上記測定子の揺動手段を、上記測定子が中立
    位置にあるとき、その測定子の中心軸の他端側の廷長直
    線上を中心として摺動するような摺動部を上記ハウジン
    グに設け、上記測定子の他端と上記摺動部の測定子側端
    との間には、上記測定子の揺動運動を上記摺動部の摺動
    運動に変換する第一のボールを含む変換手段を備えると
    ともに、上記摺動部を常時上記測定子の他端に圧接する
    ばねを設け、更に上記ハウジングに上記摺動部の摺動の
    変位を感知して信号を出力するセンサを設置したタッチ
    プローブであって、上記揺動手段は、上記測定子の中間
    に設けた第二のボールと、上記測定子の中立位置の中心
    線と一致し、上記第二のボールの外径が嵌合する上記ハ
    ウジングに設けた揺動軸受と、上記第二のボールの外径
    に固定した第三のボールが上記揺動軸受の壁に設けた測
    定子の中心線と平行に設けた溝に接触する回り止め手段
    と、上記第三のボールが上記溝の一方の壁に接触させる
    ためのねじりコイルばねと、上記測定子が貫通し、上記
    第二のボールの上記コンタクト方向へのスラストを受け
    る上記ハウジングに固定したスラスト軸受とにより構成
    され、上記測定子が上記被測定物に接触して、揺動、ま
    たは測定子の中立位置で、その中心線上を変位すること
    により、上記摺動部が変位して、上記センサが信号を出
    力することを特徴とするタッチプローブ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108778619A (zh) * 2016-07-28 2018-11-09 别格大昭和株式会社 偏心测量装置

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