JP2002039737A - 加振型接触検出センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スタイラスの形状および材質等を制限すること
なく、被測定物との接触を高感度に検出できるタッチ信
号プローブを提供すること。 【解決手段】検出手段３２に直接スタイラス２０を装着
し、検出手段３２をホルダ１０に直接装着することで、
ホルダ１０とスタイラス２０とを互いに非接触の状態
で、かつスタイラス２０と検出手段３２とを接触の状態
でタッチ信号プローブ１を構成した。従って、ホルダ１
０によるスタイラス２０の振動および状態変化の減衰を
回避できるとともに、スタイラス２０の振動および状態
変化が検出手段３２に直接伝搬されるので、検出手段３
２によるスタイラス２０の振動および状態変化の検出を
高感度にでき、被測定物との接触を高感度に検出でき
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、加振型接触検出セ
ンサに係り、たとえば三次元測定機等によって被測定物
の形状等を測定する場合に用いられる加振型接触検出セ
ンサに関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、被測定物の形状や寸法の測定を
行う測定機としてハイトゲージ（一次元測定機）、三次
元測定機、表面性状測定機や小穴測定機等が知られてい
る。これらの測定機には、測定機本体と被測定物との位
置関係を検出するために各種プローブが使用される。こ
れらのプローブは、非接触式プローブと接触式プローブ
とに、あるいは連続測定プローブとタッチトリガプロー
ブ等に分類される。

【０００３】上述したような測定機の接触式タッチトリ
ガプローブとしては、図８に示すような加振型接触検出
センサ１００が知られている（特開２０００−５５６４
３号公報参照）。この加振型接触検出センサ１００は、
スタイラスホルダ１０１と、スタイラス１０２と、２枚
の圧電素子１０３を含んで構成されている。

【０００４】スタイラスホルダ１０１は、図示しない測
定機の移動軸に取り付けるための固定部１１１と、スタ
イラス１０２を接着固定するためのスタイラス取付部１
１２とを備えている。このうち、スタイラス取付部１１
２は、二股に分かれており、この二股の先端２箇所でス
タイラス１０２を軸方向に沿って２点支持している。ス
タイラス取付部１１２の先端は、断面コ字状に形成され
ており、その開口内にスタイラス１０２が位置してい
る。スタイラス１０２は、略柱状に形成され、その先端
には被測定物と接触する接触部１２１が設けられてい
る。

【０００５】圧電素子１０３は、スタイラス１０２を軸
方向に共振状態で加振するとともに、接触部１２１と被
測定物との接触に際して生じるスタイラス１０２の共振
状態の変化を検出するためのものであり、２枚の圧電素
子１０３は、スタイラス取付部１１２の二股部分に跨っ
て上面及び下面にそれぞれ取り付けられている。図８中
上側に配置される圧電素子１０３の下面および下側に配
置される圧電素子１０３の上面には、共通電極が形成さ
れ、図中上側に配置される圧電素子１０３の上面には、
スタイラス取付部１１２の２つの支持点間の中央に対応
した位置で、加振手段１３１および検出手段１３２に二
分されている。また、図中下側に配置される圧電素子１
０３の下面も同様に二分されている。

【０００６】このような構成において、加振手段１３１
でスタイラス１０２を加振すると、スタイラス１０２が
軸方向に沿って共振状態で振動する。この状態で、接触
部１２１が被測定物に接触すると、スタイラス１０２の
共振状態に変化が生じるため、この変化を検出手段１３
２で検出することで、接触部１２１と被測定物との接触
を検出できるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな加振型接触検出センサ１００において、圧電素子１
０３は、スタイラスホルダ１０１の比較的剛性の高いス
タイラス取付部１１２上面および下面に取り付けられて
いるため、スタイラス１０２の振動およびその状態変化
は、検出手段１３２に直接伝搬するのではなく、スタイ
ラス取付部１１２を介して伝搬する。従って、スタイラ
ス１０２の振動およびその状態変化が、検出手段１３２
に伝搬される前にスタイラス取付部１１２で減衰される
ので、検出手段１３２による検出感度が低下してしまう
おそれがある。

【０００８】特に、スタイラス１０２のアスペクト比が
大きかったり、スタイラス１０２を軟質な材料から形成
した場合、スタイラスホルダ１０１によるスタイラス１
０２の振動の減衰は顕著となる。このため、スタイラス
１０２の形状や材質によっては、スタイラス１０２の共
振状態の変化を検出できない可能性も生じてしまう。

【０００９】また、スタイラス１０２が、その軸方向と
略直交する方向から被測定物に接触した場合、スタイラ
ス１０２と被測定物との相対移動が瞬時停止出来ずにオ
ーバーラン（オーバートラベル）を生じても、スタイラ
ス１０２が湾曲（弾性変形）することにより、スタイラ
ス１０２の損傷を免れることが可能となる。これに対し
て、スタイラス１０２が、その軸方向から被測定物に接
近して接触した場合、スタイラス１０２と被測定物の相
対移動が瞬時停止出来ずにオーバーランを生じると、こ
のオーバーランによってスタイラス１０２にはその軸方
向に対して過大な応力がかかり、スタイラス１０２が塑
性変形又は折損して損傷することがある。

【００１０】このような検出不可能となる問題を回避す
るため、スタイラス１０２のアスペクト比や材質等に制
限を設けることが考えられる。しかしながら、たとえば
小穴測定機に加振型接触検出センサ１００を用いた場
合、アスペクト比が大きい小穴の測定にはアスペクト比
が大きいスタイラスが必要である等、加振型接触検出セ
ンサ１００が用いられる測定機によって、測定対象がそ
れぞれ異なるため、求められるスタイラスの形状や材質
等も異なる。このため、スタイラス１０２の形状や材質
等に制限を設けると、加振型接触検出センサ１００を用
いることができる測定機の種類や測定対象の種類が減っ
てしまうという問題がある。

【００１１】さらに、スタイラス１０２における軸方向
での被測定物への接触時の損傷問題に対しては、接触時
にスタイラス１０２を軸方向に逃げさせる軸方向逃げ機
構を設けることで損傷を防止することは可能だが、構造
が複雑となって測定精度の維持が難しいこと、あるいは
コストの大幅な上昇を招くという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、スタイラスの形状および
材質等を制限することなく、被測定物との接触を高感度
に検出できる加振型接触検出センサを提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の加振型接触検出
センサは、上記目的を達成するために、以下の構成を備
える。請求項１に記載の発明は、ホルダと、略柱状に形
成されかつ先端側に被測定物と接触する接触部を有する
スタイラスと、このスタイラスを軸方向に直接的もしく
は間接的に共振状態で振動させる加振手段と、前記接触
部と前記被測定物との接触に際して生じる前記スタイラ
スの共振状態の変化から当該接触を検出する検出手段と
を含んで構成される加振型接触検出センサであって、前
記ホルダには、前記加振手段および検出手段のうちの少
なくとも加振手段が装着され、前記スタイラスには、前
記加振手段および検出手段のうちの少なくとも検出手段
が装着され、前記ホルダと前記スタイラスとが互いに非
接触な構成になっていることを特徴とするものである。

【００１４】この発明によれば、加振手段によってスタ
イラスを直接的もしくは間接的に共振状態で振動させ、
接触部と被測定物との接触の際に生じるスタイラスの共
振状態の変化を検出手段によって検出することで、スタ
イラスと被測定物との接触を検出できる。検出手段に直
接スタイラスを装着し、このような検出手段をたとえば
ホルダに直接装着することで、ホルダとスタイラスとを
互いに非接触の状態で、かつスタイラスと検出手段とを
接触の状態で加振型接触検出センサを構成している。ホ
ルダとスタイラスとが互いに非接触の状態にあるため、
ホルダによるスタイラスの振動および状態変化（振動変
化）の減衰を回避でき、検出手段によるスタイラスの振
動および状態変化の検出を高感度にできる。従って、ス
タイラスの接触部と被測定物との接触に際して生じるス
タイラスの状態変化を高感度にできるので、被測定物と
の接触を高感度に検出できる。

【００１５】また、スタイラスの振動および状態変化
は、ホルダによって減衰されることがないので、たとえ
ば振動の減衰が顕著なスタイラス、アスペクト比が大き
いスタイラスや、軟質材料から形成されたスタイラス等
を加振型接触検出センサに用いたとしてもスタイラスの
振動および状態変化を確実に検出できる。従って、測定
機の種類や測定対象の種類に合わせて様々な形状や材質
のスタイラスを用いることで、本発明の加振型接触検出
センサの使用範囲を広めることができる。

【００１６】一方、スタイラスと検出手段とが互いに接
触の状態にあるため、スタイラスの振動および状態変化
が検出手段に直接伝搬される。これにより、スタイラス
と被測定物との接触の際に生じるスタイラスの振動変化
がわずかであったとしても、検出手段で確実に検出でき
る。従って、スタイラスの接触部形状による検出感度の
劣化を防止できる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の加振型接触検出センサにおいて、前記ホルダには前記
スタイラスの軸方向へ沿う溝部が形成されるとともに、
この溝部には、前記加振手段および検出手段のうちの少
なくとも加振手段が橋渡しとなるように設けられ、前記
スタイラスは、前記加振手段および検出手段のうちの少
なくとも検出手段に装着され、かつ、前記溝部と前記加
振手段とで形成される空間内に配置されていることを特
徴とするものである。この発明によれば、ホルダには、
スタイラスの軸方向へ沿う溝部が形成されるとともに、
この溝部には少なくとも加振手段が跨って設けられ、ス
タイラスは、少なくとも検出手段に装着され、かつ、溝
部と加振手段とで形成される空間内に配置されている。
従って、加振型接触検出センサにおいて、スタイラスを
ホルダと加振手段とで挟み込んだ状態で設けても、ホル
ダとスタイラスとを互いに非接触の状態で構成できる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の加振型接触検出センサにおいて、前記
加振手段および前記検出手段は、二分割された一つの固
体素子から構成されていることを特徴とするものであ
る。この発明によれば、加振手段および検出手段は二分
割された一つの固体素子から構成されているから、少な
くとも一つの固体素子を設ければ加振型接触検出センサ
に加振手段および検出手段を設けることができ、安価に
構成できる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の加振型接触検出センサにおいて、前記
加振手段および前記検出手段は、それぞれ別個の固体素
子から構成されていることを特徴とするものである。こ
の発明によれば、加振手段および検出手段はそれぞれ別
個の固体素子から構成されているので、たとえば圧電素
子でそれぞれ構成した場合には電極構造を簡素化でき
る。

【００２０】請求項５に記載の発明は、略柱状に形成さ
れかつ先端側に被測定物と接触する接触部を有するスタ
イラスと、このスタイラスを軸方向に直接的もしくは間
接的に共振状態で振動させる加振手段と、前記接触部と
前記被測定物との接触に際して生じる前記スタイラスの
共振状態の変化から当該接触を検出する検出手段とを含
んで構成される加振型接触検出手段と、ホルダとを備え
た加振型接触検出センサであって、前記ホルダには、複
数の板ばねを含んで構成される平行板ばねが設けられる
とともに、前記加振型接触検出手段は、前記平行板ばね
に支持され、前記スタイラスは、その軸方向が前記平行
板ばねの弾性変形可能な方向に略沿う状態で配置されて
いることを特徴とするものである。

【００２１】この発明によれば、スタイラスと加振手段
と検出手段とを含む加振型接触検出手段は、平行板ばね
を介してホルダへ支持される。従って、加振型接触検出
手段は、板ばねの弾性変形により、スタイラスの軸方向
へ変位可能に支持されるので、スタイラスがその軸方向
から被測定物に接触して、スタイラスと被測定物との相
対移動にオーバーラン（オーバートラベル）が生じ、ス
タイラスの接触部が被測定物に対して過大に押し込まれ
た場合であっても、平行板ばねの作用によってスタイラ
スの姿勢を崩すことなく、加振型接触検出手段全体がス
タイラスの軸方向へ変位することができる。これによ
り、スタイラスの軸方向に過大な応力がかかるのを防止
でき、スタイラスの損傷を防止することができる。ま
た、平行板ばねとしては、２つの板ばねで構成されたも
のであってもよく、または、３つ以上の板ばねから構成
されたものであってもよく、２つ以上の板ばねから構成
された平行板ばねを用いることによって、加振型接触検
出手段のスタイラスの支持安定性を必要に応じて増すこ
とができる。

【００２２】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の加振型接触検出センサにおいて、前記ホルダには、前
記平行板ばねを支持するばね支持部が設けられ、前記平
行板ばねは、各板ばねの両端が前記ばね支持部に支持さ
れているとともに、前記加振型接触検出手段は、前記平
行板ばねの各板ばねの略中央で支持されていることを特
徴とするものである。この発明によれば、ホルダに設け
られたばね支持部により、複数の板ばねが平行に橋渡し
した状態で支持されるとともに、加振型接触検出手段が
この橋渡しした状態の複数の板ばねの略中央で支持され
るため、加振型接触検出手段のスタイラスの軸方向への
変位可能量を犠牲にすることなく、スタイラスの支持安
定性を向上させることができる。

【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の加振型接触検出センサにおいて、前記ホルダには、前
記平行板ばねを支持するばね支持部が設けられ、前記平
行板ばねは、各板ばねの一端が前記ばね支持部に支持さ
れているとともに、前記加振型接触検出手段は、前記平
行板ばねの各板ばねの他端に支持されていることを特徴
とするものである。この発明によれば、平行板ばねにお
ける複数の板ばねの各一端がばね支持部によって支持さ
れ、各他端が加振型接触検出手段を支持する構造である
から、板ばねを弾性変形させるために必要な応力、つま
り、加振型接触検出手段をスタイラスの軸方向へ変位さ
せるために必要な力が小さくて済む。このため、剛性の
低い、たとえば通常のものより細いスタイラスを使用
し、当該スタイラスの軸方向に力が加えられたとして
も、小さな力で平行板ばねが弾性変形可能であるから、
加振型接触検出手段をスタイラスの軸方向に変位させて
逃がすことができる。これにより、スタイラスに過度の
力がかかることによるスタイラスの損傷を防止すること
が出来る。

【００２４】請求項８に記載の発明は、請求項６または
請求項７に記載の加振型接触検出センサにおいて、前記
平行板ばねは、前記ばね支持部と同一材質により一体に
形成されていることを特徴とするものである。この発明
によれば、ホルダのばね支持部と板ばね（平行板ばね）
とを同一部材から、たとえば削り出しによって製作でき
るため、ばね支持部と板ばねの接続部の肉厚をばね支持
部から板ばねにかけて徐々に薄くしていく（あるいは、
ばね支持部と板ばねとでなす隅部にＲをつける）等する
ことで、ばね支持部と板ばねとの接続部分の強化を容易
に図ることができる。また、ばね支持部および平行板ば
ねを一体に形成しているので、両者を締結する締結手段
が不要となって軽量化が図れる。さらに、ホルダおよび
加振型接触検出手段の全体の形状寸法が小さい場合に
は、前述の締結手段を用いることが困難となるが、ばね
支持部および平行板ばねが一体形成される構造であるこ
とにより、製造が容易となる。

【００２５】請求項９の発明は、請求項５ないし請求項
８のいずれかに記載の加振型接触検出センサにおいて、
前記平行板ばねの材質のヤング率は、３００００Ｎ／ｍ
ｍ²〜１１００００Ｎ／ｍｍ²であることを特徴とするも
のである。この発明によれば、板ばねの材質として、ば
ね用ステンレス、ばね用りん青銅、ばね用洋白、ベリリ
ウム銅などの弾性能力の高いものが使用できるので、加
振型接触検出手段の加振手段による常時加振や、スタイ
ラスと被測定物との相対移動のオーバーラン（オーバー
トラベル）が繰り返し発生しても、板ばねの劣化を防止
でき、加振型接触検出センサの長寿命化が期待できる。
また、ヤング率が３００００Ｎ／ｍｍ²以上の材質を板
ばねに採用すれば、平行板ばねの共振周波数および剛性
が、通常の外乱（本発明の加振型接触検出センサを、た
とえば測定機に装着した場合には、当該加振型接触検出
センサを移動させる際に生じる振動等）の影響を大きく
受けずに済む。一方、ヤング率が１１００００Ｎ／ｍｍ
²以下の材質を板ばねに採用すれば、スタイラスの軸方
向への変位（逃げ）を十分に許容できるようになる。

【００２６】請求項１０の発明は、請求項５ないし請求
項９のいずれかに記載の加振型接触検出センサにおい
て、前記平行板ばねには、前記加振手段および検出手段
のうちの少なくとも加振手段が支持され、前記スタイラ
スは、前記加振手段および検出手段のうちの少なくとも
検出手段により支持され、前記平行板ばねと前記スタイ
ラスとが互いに非接触な構成になっていることを特徴と
するものである。

【００２７】この発明によれば、加振手段によってスタ
イラスを直接的もしくは間接的に共振状態で振動させ、
接触部と被測定物との接触の際に生じるスタイラスの共
振状態の変化を検出手段によって検出することで、スタ
イラスと被測定物との接触を検出できる。検出手段に直
接スタイラスを装着し、このような検出手段をたとえば
平行板ばねに直接装着することで、ホルダあるいは平行
板ばねとスタイラスとを互いに非接触の状態で、かつス
タイラスと検出手段とを接触の状態で加振型接触検出セ
ンサを構成している。ホルダあるいは平行板ばねとスタ
イラスとが互いに非接触の状態にあるため、ホルダある
いは平行板ばねによるスタイラスの振動および状態変化
（振動変化）の減衰を回避でき、検出手段によるスタイ
ラスの振動および状態変化の検出をより高感度にでき
る。従って、スタイラスの接触部と被測定物との接触に
際して生じるスタイラスの状態変化を高感度にできるの
で、被測定物との接触を高感度に検出できる。また、ス
タイラスの振動および状態変化は、ホルダあるいは平行
板ばねによって減衰されることがないので、たとえば振
動の減衰が顕著なスタイラス、アスペクト比が大きいス
タイラスや、軟質材料から形成されたスタイラス等を加
振型接触検出センサに用いたとしてもスタイラスの振動
および状態変化を確実に検出できる。従って、測定機の
種類や測定対象の種類に合わせて様々な形状や材質のス
タイラスを用いることで、本発明の加振型接触検出セン
サの使用範囲を広めることができる。一方、スタイラス
と検出手段とが互いに接触の状態にあるため、スタイラ
スの振動および状態変化が検出手段に直接伝搬される。
これにより、スタイラスと被測定物との接触の際に生じ
るスタイラスの振動変化がわずかであったとしても、検
出手段で確実に検出できる。従って、スタイラスの接触
部形状による検出感度の劣化を防止できる。

【００２８】請求項１１の発明は、請求項５ないし請求
項１０のいずれかに記載の加振型接触検出センサにおい
て、前記スタイラスは、当該スタイラスの振動の節をは
さんで前記スタイラスの軸方向に沿って略等距離離隔し
た少なくとも一対の点において、または、前記少なくと
も一対の点および前記節において、前記平行板ばねによ
り支持されていることを特徴とするものである。

【００２９】本発明によれば、軸方向に伸縮振動を行う
略柱状のスタイラスにおける振動の節をはさんで等距離
だけスタイラスの軸方向に離隔した少なくとも一対の点
において、または、少なくとも一対の点および節におい
て、スタイラスは、複数（支持する位置の数に対応した
数）の平行な板ばねによって支持される構成であるた
め、スタイラスの軸方向の振動は板ばねの弾性変形によ
って許容される。従って、スタイラスが振動状態であっ
ても、確実な支持が可能であるとともに、加振手段によ
る振動が減衰することがない。なお、振動の節を挟んで
略等距離だけスタイラスの軸方向に隔離した対となる点
は、一対の点であってもよく、また、二対以上の複数対
の点であってもよい。また、スタイラスの接触部が被測
定物と接触することによる振動状態の変化は、検出手段
へ伝えられるが、板ばねはスタイラスの振動方向に対し
て弾性を有するので、板ばねの振動状態の変化は、スタ
イラスの振動状態の変化に容易に追従できる。従って、
スタイラスの振動状態の変化を、確実に検出手段に伝達
することができる。さらに、スタイラスの振動の節をは
さんで等距離だけスタイラスの軸方向に離隔した対とな
る点のみならず、必要に応じて振動の節においても板ば
ねによってスタイラスを支持しているので、スタイラス
の振動状態を損なわずに、より確実にスタイラスの支持
が可能となる。

【００３０】請求項１２の発明は、請求項１ないし請求
項１１のいずれかに記載の加振型接触検出センサにおい
て、前記加振手段および前記検出手段の各々は、圧電素
子、磁歪素子、形状記憶素子の何れかにより構成されて
いることを特徴とするものである。この発明によれば、
入手、製造共容易であるとともに、経年変化が少なくて
長寿命化が可能で、かつ安価で小型な加振手段および検
出手段を構成することが出来る。

【００３１】請求項１３の発明は略柱状に形成されかつ
先端側に被測定物と接触する接触部を有するスタイラス
と、このスタイラスを軸方向に直接的もしくは間接的に
共振状態で振動させる加振手段と、前記接触部と前記被
測定物との接触に際して生じる前記スタイラスの共振状
態の変化から当該接触を検出する検出手段とを含んで構
成される加振型接触検出手段と、ホルダとを備えた加振
型接触検出センサであって、前記スタイラスは、その軸
方向に外力が加わったときに、弾性変形して湾曲するこ
とで、前記外力を許容することを特徴とするものであ
る。この発明によれば、スタイラスの接触部が被測定物
に軸方向に相対的に押込まれるような、いわゆる過大な
オーバーランが生じた場合において、スタイラスを弾性
変形の範囲で湾曲させることによって、オーバーラン量
（つまり、軸方向の押込み量）を許容することが可能と
なり、スタイラスの塑性変形や折損といった損傷を防止
することが出来る。特にスタイラス径に比べてスタイラ
ス長さが長い、いわゆるアスペクト比の大きなスタイラ
スの場合において、特に顕著な効果がある。

【００３２】請求項１４の発明は、請求項１３に記載の
加振型接触検出センサにおいて、前記スタイラスには、
部分的に剛性が異なる部分が設けられ、これにより、前
記スタイラスが、一定の方向へ湾曲しやすく形成されて
いることを特徴とするものである。この発明によれば、
スタイラスに部分的に剛性が異なる部分を設けること
で、スタイラスを一定の方向へ湾曲しやすくなるように
形成しているので、スタイラスの軸方向において過大な
外力がかかった場合、スタイラスが一定の方向へ容易に
湾曲して、外力を許容できるようになり、スタイラスの
塑性変形や折損などによる損傷を防止することが出来
る。

【００３３】請求項１５の発明は、請求項１４に記載の
加振型接触検出センサにおいて、前記スタイラスの軸方
向剛性はこの軸の直交面内において、軸を中心とした一
定角度領域の剛性を低下させることにより、前記スタイ
ラスに対してこの軸方向に力が加えられた場合に、前記
スタイラスは前記一定角度方向へ湾曲することを特徴と
するものである。この発明によれば、スタイラスが軸方
向において被測定物に過大に押込まれた場合、すなわ
ち、スタイラスの軸方向において過大な力がかかった場
合、スタイラスの軸に直交する面内の特定角度領域の剛
性が低くされているため、その方向にスタイラスの湾曲
が容易に発生して、オーバーラン量を許容することが容
易となり、スタイラスの塑性変形や折損などによる損傷
を防止することが出来る。

【００３４】請求項１６の発明は、請求項１３に記載の
加振型接触検出センサにおいて、当該加振型接触検出セ
ンサを、前記ホルダを介して、所定方向へ移動可能な移
動部材に装着した場合、前記スタイラスの軸方向は、前
記移動部材の移動方向に対して、傾斜して配置されてい
ることを特徴とするものである。この発明によれば、ホ
ルダを介して加振型接触検出センサを、移動部材、例え
ば三次元測定機のＺ軸スピンドルへ取り付けた場合にお
いて、この三次元測定機のＺ軸とスタイラスの軸との間
に若干の傾斜を持たせておくことにより、スタイラスが
Ｚ軸方向へ被測定物に対して過大に押込まれた場合に、
スタイラスにかかる力の成分はスタイラスの軸に対して
傾斜しているため、スタイラスの湾曲が容易に発生して
オーバーラン量を許容することが容易となり、スタイラ
スの塑性変形や折損などによる損傷を防止することが出
来る。

【００３５】請求項１７の発明は、請求項１３に記載の
加振型接触検出センサにおいて、前記スタイラスの中心
軸上には、前記接触部における前記被測定物との接触点
が配置されないことを特徴とするものである。この発明
によれば、スタイラスの中心軸上には、接触部の被測定
物との接触点が配置されないから、接触部の接触点が被
測定物に接触した場合、外力が、スタイラスの軸方向か
らオフセットされた方向にかかることとなり、スタイラ
スが湾曲（弾性変形）しやすくなる。従って、スタイラ
スと被測定物との相対移動にオーバーランが生じても、
オーバーランをスタイラスの湾曲変形によって許容する
ことができるから、スタイラスの塑性変形や折損等を防
止することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。 ［第１実施形態］図１には、本発明の第１実施形態に係
る加振型接触検出センサ１が示されている。この加振型
接触検出センサ１は、ベリリウム銅から形成されたホル
ダ１０と、スタイラス２０と、固体素子としての圧電素
子３０とを備えている。ここで、スタイラス２０と圧電
素子３０は加振型接触検出手段を構成している。ホルダ
１０は、図示しない三次元測定機等の移動軸に取り付け
るための固定部１１と、この固定部１１から平行に延び
た一対の腕部１２と、これら腕部１２と略直交して一対
の腕部１２の先端の間に配置された平行板ばねとしての
平行板ばね部１４とを備えている。平行板ばね部（圧電
素子支持部）１４は、スタイラス２０の軸方向と略直交
する方向に沿って配列されかつ各々がスタイラス２０の
軸方向へ弾性変形可能な一対の板ばね１４１から構成さ
れている。これら一対の板ばね１４１の両端は、ばね支
持部１３を介して、それぞれ一対の腕部１２の先端で支
持されている。また、各板ばね１４１の略中央では、ス
タイラス２０および圧電素子３０からなる加振型接触検
出手段を支持している。ここで、ホルダ１０を構成する
固定部１１、一対の腕部１２、ばね支持部１３、および
平行板ばね部１４は、一体に形成されている。

【００３７】スタイラス２０は、略柱状に形成され、そ
の先端側には被測定物と接触する球状の接触部２１が設
けられているとともに、後端側には必要に応じて図示し
ないカウンタバランスが設けられている。

【００３８】圧電素子３０は、スタイラス２０を軸方向
に共振状態で加振するとともに、接触部２１と被測定物
との接触に際して生じるスタイラス２０の共振状態の変
化を検出するためのものである。この圧電素子３０は、
平行板ばね部（圧電素子支持部）１４の一対の板ばね１
４１に跨った状態で、接着、はんだ付け等により平行板
ばね部１４に装着されている。圧電素子３０の平行板ば
ね部１４との装着面（図中下側の面）には、図示しない
共通電極が形成され、装着面と反対側の面（図中上側の
面）には、その中央で分割された２つ電極３１Ａ，３２
Ａが形成されている。

【００３９】スタイラス２０を軸方向に共振状態で加振
する加振手段３１は、圧電素子３０に加振用電極３１Ａ
を形成し、この加振用電極３１Ａに所定周波数の電圧を
印加するためのリード線（図示せず）を設けることで構
成されている。一方、接触部２１と被測定物との接触に
際して生じるスタイラス２０の共振状態の変化を検出す
る検出手段３２は、圧電素子３０に検出用電極３２Ａを
形成し、この検出用電極３２Ａに検出信号を取り出すた
めのリード線（図示せず）を設けることで構成されてい
る。

【００４０】このような圧電素子３０上面には、スタイ
ラス２０が接着、はんだ付け等により装着されており、
平行板ばね部１４とスタイラス２０とが互いに非接触の
状態、つまりホルダ１０とスタイラス２０とが互いに非
接触の状態で、スタイラス２０と圧電素子３０とが互い
に接触の状態で加振型接触検出センサ１が構成されてい
る。また、スタイラス２０は、２つの電極３１Ａ，３２
Ａ間に位置しており、かつ、その重心位置が圧電素子３
０の略中心上に位置している。

【００４１】加振手段３１おいて、加振用電極３１Ａに
所定周波数の電圧を印加すると、スタイラス２０が軸方
向に共振状態で振動する。このスタイラス２０の振動
は、直接圧電素子３０に伝搬し、この圧電素子３０もス
タイラス２０と同周波数で振動する。そして、この振動
状態は、検出用電極３２Ａからの検出信号を観測するこ
とで検出可能となっている。つまり、検出手段３２によ
ってスタイラス２０の振動状態の検出が可能となってい
る。ここにおいて、スタイラス２０が直接圧電素子３０
に装着されているため、スタイラス２０の振動は、直接
圧電素子３０、すなわち検出手段３２に伝搬するように
なっている。

【００４２】このような構成を備えた加振型接触検出セ
ンサ１は、三次元測定機等の接触式タッチトリガプロー
ブとして用いられる。具体的には、加振手段３１によっ
てスタイラス２０が軸方向に沿って共振状態で振動す
る。この状態において、被測定物と加振型接触検出セン
サ１とを相対移動させ、接触部２１が被測定物に接触す
ると、スタイラス２０の振動が拘束され、スタイラス２
０の共振状態（振動）に変化が生じる。この共振状態の
変化を検出手段３２によって検出することで、スタイラ
ス２０と被測定物との接触を検出できるようになる。

【００４３】このような加振型接触検出センサ１を、た
とえば、三次元測定機等のＺ軸方向へ移動可能な移動部
材としてのＺ軸スライダに取り付けた場合について、以
下に説明する。スタイラス２０の軸方向がＺ軸方向に略
沿った状態で、加振型接触検出センサ１をＺ軸スライダ
に取付け、この後に、Ｚ軸スライダをＺ軸方向へ移動さ
せて、被測定物に略垂直にスタイラス２０を接触させれ
ば、Ｚ軸方向の座標を測定することが可能であるが、こ
の場合、スタイラス２０の接触部２１が被測定物に接触
した瞬間にＺ軸スライダを停止させる必要がある。とこ
ろが、実際には、Ｚ軸スライダには一定の慣性があるこ
とと、制御遅れのため、余程の低速でスタイラス２０を
移動させない限り、接触部２１が接触した瞬間にＺ軸ス
ライダを停止させることは困難である。具体的には、数
ｍｍ／ｓ程度の速度でＺ軸スライダを移動させてスタイ
ラス２０を被測定物に接触させた場合、数μｍ程度のオ
ーバーラン（オーバートラベル）が発生する。この時、
スタイラス２０は軸方向にオーバーラン量だけ被測定物
に押込まれることになり、スタイラス２０の形状、材質
によっては塑性変形や折損等の損傷の原因となる。

【００４４】図２（Ａ）において、図示しない三次元測
定機のＺ軸スライダに取り付けられた加振型接触検出セ
ンサ１をＺ軸方向（図の下方向）へ移動させて、図２
（Ｂ）に示すように、スタイラス２０の接触部２１を被
測定物表面に接触させると、スタイラス２０および圧電
素子３０からなる加振型接触検出手段は、平行板ばね部
１４によって支持されているため、スタイラス２０が被
測定物に押込まれることによって、スタイラス２０の軸
方向に加えられた力が平行板ばね部１４に作用して平行
板ばね部１４を弾性変形させる。これにより、スタイラ
ス２０および圧電素子３０からなる加振型接触検出手段
を、ホルダ１０に対して図中上方向へ変位させることが
できるようになる。この結果、スタイラス２０の軸方向
に無理な力が加わることを防止でき、スタイラス２０と
被測定物との相対移動でオーバーラン（オーバートラベ
ル）が発生してもスタイラス２０の塑性変形や折損など
による損傷を防止することが出来る。

【００４５】上述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。 （１）検出手段３２に直接スタイラス２０を装着し、圧
電素子３０の加振手段３１および検出手段３２のうち、
少なくとも加振手段３１をホルダ１０の平行板ばね部１
４に装着することで、ホルダ１０とスタイラス２０とを
互いに非接触の状態で加振型接触検出センサ１を構成し
ている。なお、本実施形態では、圧電素子３０の加振手
段３１および検出手段３２の両方をホルダ１０の平行板
ばね部１４に装着している。ホルダ１０の平行板ばね部
１４とスタイラス２０とが互いに非接触の状態にあるた
め、ホルダ１０によるスタイラス２０の振動および状態
変化（振動変化）の減衰を回避でき、検出手段３２によ
るスタイラス２０の振動および状態変化の検出を高感度
にできる。従って、スタイラス２０の接触部２１と被測
定物との接触に際して生じるスタイラス２０の状態変化
を高感度にできるので、被測定物との接触を高感度に検
出できる。

【００４６】（２）スタイラス２０の振動および状態変
化は、ホルダ１０の平行板ばね部１４によって減衰され
る割合が少ないので、たとえば振動の減衰が顕著なスタ
イラス、アスペクト比が大きいスタイラスや、軟質材料
から形成されたスタイラス等を加振型接触検出センサ１
に用いたとしてもスタイラスの振動および状態変化を確
実に検出できる。従って、測定機の種類や測定対象の種
類に合わせて様々な形状や材質のスタイラスを用いるこ
とで、加振型接触検出センサ１の使用範囲を広めること
ができる。

【００４７】（３）スタイラス２０と圧電素子３０、す
なわち検出手段３２とが互いに接触の状態にあるため、
スタイラス２０の振動および状態変化が検出手段３２に
直接伝搬される。これにより、スタイラス２０と被測定
物との接触の際に生じるスタイラス２０の振動変化がわ
ずかであったとしても、検出手段３２で確実に検出でき
る。従って、スタイラス２０の接触部２１の形状による
検出感度の劣化を防止できる。

【００４８】（４）加振手段３１および検出手段３２は
二分割された一つの圧電素子３０から構成されているか
ら、少なくとも一つの圧電素子３０を設ければ加振型接
触検出センサ１に加振手段３１および検出手段３２を設
けることができ、安価且つ小型に構成できる。

【００４９】（５）スタイラス２０および圧電素子３０
からなる加振型接触検出手段は、平行板ばね部１４によ
って支持されているため、スタイラス２０が被測定物に
押込まれたことによって、スタイラス２０に加えられた
力が平行板ばね部１４に作用して平行板ばね部１４を変
形させる。従って、スタイラス２０に無理な力が加わる
ことを防止でき、その結果、オーバーランが発生しても
スタイラス２０の塑性変形や折損などによる損傷を防止
することが出来る。

【００５０】［第２実施形態］図３および図４には、本
発明の第２実施形態に係る加振型接触検出センサ２が示
されている。ここにおいて、本実施形態と前述の第１実
施形態とは、圧電素子へのスタイラスの装着位置が異な
るのみで、その他の構成および作用は同一であるから、
同一符号を付してそれらの説明を省略、または簡略す
る。スタイラス２０は、圧電素子３０の平行板ばね部１
４への装着面に装着されている。ここで、ホルダ１０の
平行板ばね部１４の各板ばね１４１には、スタイラス２
０の軸方向へ沿う溝部１３Ｂが切り欠いて形成されてい
る。圧電素子３０は、図４にも示すように、この溝部１
３Ｂを跨いだ状態で平行板ばね部１４に装着されてお
り、スタイラス２０は、圧電素子３０と溝部１３Ｂとで
形成される空間内に配置されている。ここにおいて、ホ
ルダ１０の平行板ばね部１４とスタイラス２０とが互い
に非接触の状態とされ、かつスタイラス２０と圧電素子
３０、すなわち検出手段３２とが互いに接触の状態とさ
れている。

【００５１】上述のような本実施形態によれば、前述の
第１実施形態の効果（１）〜（５）に加えて、次のよう
な効果がある。 （６）ホルダ１０の平行板ばね部１４には、スタイラス
２０の軸方向へ沿う溝部１３Ｂが形成されるとともに、
この溝部１３Ｂには、圧電素子３０の加振手段３１およ
び検出手段３２のうちの少なくとも加振手段３１が跨っ
て設けられ、スタイラス２０は、加振手段３１および検
出手段３２のうちの少なくとも検出手段３２に装着さ
れ、かつ、溝部１３Ｂと加振手段３１とで形成される空
間内に配置されている。具体的に、本実施形態では、溝
部１３Ｂに圧電素子３０が跨って設けられ、スタイラス
２０は、加振手段３１および検出手段３２に装着され、
かつ、溝部１３Ｂと圧電素子３０とで形成される空間内
に配置されている。従って、加振型接触検出センサ２に
おいて、スタイラス２０をホルダ１０の平行板ばね部１
４と加振手段３１（圧電素子３０）とで挟み込んだ状態
で設けても、ホルダ１０とスタイラス２０とを互いに非
接触の状態で構成できる。

【００５２】［第３実施形態］図５には、本発明の第３
実施形態に係る加振型接触検出センサ３が示されてい
る。ここにおいて、本実施形態と前述の第１実施形態と
は、加振手段および検出手段が一つの圧電素子で構成さ
れるかそれぞれ別個の圧電素子で構成されるかが異なる
のみで、その他の構成および作用は同一であるから、同
一符号を付してそれらの説明を省略、または簡略する。

【００５３】加振型接触検出センサ３は、加振手段３１
を構成する加振用圧電素子４１と、検出手段３２を構成
する検出用圧電素子４２とを備えており、二枚の圧電素
子４１，４２の表裏面にはそれぞれ電極が形成されてい
る。これら圧電素子４１，４２は、対向配置され、互い
に平行板ばね部１４を挟み込んだ状態で、かつ一対の板
ばね１４１にそれぞれ跨った状態でホルダ１０に装着さ
れている。このうち、検出用圧電素子４２の平行板ばね
部１４への装着面と反対側の面には、スタイラス２０が
装着されている。

【００５４】このような構成では、加振手段３１におい
て、加振用圧電素子４１に所定周波数の電圧を印加する
と、ホルダ１０の平行板ばね部１４から検出手段３２
へ、検出手段３２からスタイラス２０へと加振振動が伝
播し、スタイラス２０が軸方向に共振状態で振動する。
つまり、加振手段３１は、間接的にスタイラス２０を振
動させている。このスタイラス２０の振動は、直接検出
用圧電素子４２に伝搬し、この検出用圧電素子４２もス
タイラス２０と同周波数で振動する。そして、この振動
状態は、検出用圧電素子４２の電極からの検出信号を観
測することで検出可能となっている。つまり、検出手段
３２によってスタイラス２０の振動状態の検出が可能と
なっている。

【００５５】上述のような本実施形態によれば、前述の
第１実施形態の効果（１）〜（３），（５）に加えて、
次のような効果がある。 （７）加振手段３１および検出手段３２は、それぞれ別
個の圧電素子４１，４２から構成されているので、それ
らの電極構造を簡素化できる。

【００５６】［第４実施形態］図６には、本発明の第４
実施形態に係る加振型接触検出センサ４が示されてお
り、この加振型接触検出センサ４は、第１実施形態の加
振型接触検出センサ１と、平行板ばね部が３つの板ばね
から構成されている点、平行板ばね部を構成する３つの
板ばねの各一端がばね支持部を介して一本の腕部で支持
されている点、スタイラスが直接平行板ばね部に装着さ
れている点において異なる。本実施形態のホルダ１０で
は、固定部１１から延びた一本の腕部１２の先端に、ば
ね支持部１３を介して平行板ばね部１４が一体に設けら
れている。この平行板ばね部１４は、スタイラス２０の
軸方向と略直交する方向に沿って配列されかつ各々がス
タイラス２０の軸方向へ弾性変形可能な３つの板ばね１
４１から構成されている。

【００５７】平行板ばね部１４の図６中上部には、スタ
イラス２０が直接装着され、図６中下部には、加振手段
３１および検出手段３２を構成する圧電素子３０が直接
装着されている。なお、加振手段および検出手段を構成
するものとしては、１つの圧電素子３０に限らず、第３
実施形態における加振用圧電素子４１および検出用圧電
素子４２等を用いてもよい。また、スタイラスは、圧電
素子３０を介して、平行板ばね部１４に間接的に装着さ
れたものであってもよい。平行板ばね部１４の３つの板
ばね１４１によるスタイラス２０の支持部位は、スタイ
ラス２０の軸方向振動における節２０Ａ、および、この
振動の節２０Ａをはさんで略等距離ｄだけスタイラス２
０の軸方向に離隔した一対の点２０Ｂ，２０Ｃの計３個
所としている。このような構成では、加振手段３１は平
行板ばね部１４を加振し、その結果スタイラス２０が加
振される。スタイラス２０の接触部２１が被測定物に接
触してスタイラス２０の振動状態が変化すると、この状
態変化は、平行板ばね部１４を経由して検出手段３２に
伝えられる。

【００５８】上述のような本実施形態によれば、前述の
第１実施形態の効果（４），（５）に加えて、次のよう
な効果がある。 （８）すなわち、平行板ばね部１４によってスタイラス
２０を支持するようにし、更にスタイラス２０の支持部
位を節２０Ａおよび節２０Ａを挟んで軸方向に略等距離
離隔した一対の点２０Ｂ，２０Ｃの３個所にしたので、
確実な支持が行える上、振動の減衰を軽減することが出
来る。又、スタイラス２０が被測定物に対してオーバー
ランした場合でも、平行板ばね部１４においてオーバー
ラン量に応じた変形によってオーバーラン量を許容でき
るので、スタイラス２０に対して無理な力がかからず、
スタイラス２０の塑性変形や折損などによる損傷を防ぐ
ことが出来る。

【００５９】なお、本発明は前記各実施形態に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、
第２実施形態において、溝部１３Ｂは、ホルダ１０の平
行板ばね部１４に切り欠いて形成されているが、これに
限らず、図７の第１変形例に示すような溝部１３Ｃであ
ってもよい。具体的に、図７（Ａ）に示すように、平行
板ばね部１４の各板ばね１４１には、その長手方向へ沿
って所定間隔をあけて一対の突部１３Ｄが形成され、こ
れら一対の突部１３Ｄ間に溝部１３Ｃが形成されてい
る。圧電素子３０は、一対の平行板ばね部１４に形成さ
れた計４つの突部１３Ｄに跨って設けられ、スタイラス
２０は、圧電素子３０と溝部１３Ｃとで形成される空間
内に配置されている。これにより、突部１３Ｄを設ける
ことで形成された溝部１３Ｃであっても、図７（Ｂ）に
も示すように、平行板ばね部１４とスタイラス２０とを
互いに非接触の状態に、つまりホルダ１０とスタイラス
２０とを互いに非接触の状態にできる。

【００６０】前記各実施形態では、スタイラス２０の接
触部２１が球状に形成されていたが、本発明の接触部は
これに限定されるものではなく、本発明の加振型接触検
出センサが用いられる測定機の測定対象に応じて接触部
の形状を適宜決定すればよい。具体的に、たとえば小穴
測定機に用いた場合には、図８（Ａ）の第２変形例に示
すような円盤状の接触部２１Ａとすればよく、表面性状
測定機に用いた場合には、図８（Ｂ）の第３変形例に示
すような針状の接触部２１Ｂや、図８（Ｃ）の第４変形
例に示すようなスタイラス２０の軸方向と略直交方向へ
延びる突起状の接触部２１Ｃとすればよい。このように
用いられる測定機の測定対象に応じて、スタイラスの接
触部の形状を適宜決定することで、スタイラスと被測定
物とが接触した際のスタイラスの振動の変化がより顕著
となり、スタイラスと被測定物との接触をより高感度に
検出できる。

【００６１】前記第１〜第３実施形態では、ホルダ１０
の平行板ばね部１４は、その両端が一対の腕部１２に支
持される構造となっているが、これに限らず、たとえば
図９の第５変形例に示すように、一本の腕部１２で平行
板ばね部１４の一端を支持する構造の加振型接触検出セ
ンサ４であってもよい。また、平行板ばね部の板ばね、
２個あるいは３個の場合を示したが、４個以上としても
良い。

【００６２】前記各実施形態では、固体素子として圧電
素子３０，４１，４２を用いたが、これに限らず、磁歪
素子、形状記憶素子等の固体素子であってもよい。

【００６３】更に、スタイラスとしては、図１０の第６
変形例に示すような軸非対象の形状を有するスタイラス
５０とし、スタイラス５０の軸方向剛性がこの軸の直交
面内において、軸を中心とした一定角度領域の剛性が低
下する形状とすることにより、スタイラス５０に対して
この軸方向に力が加えられた場合に、スタイラス５０が
一定角度方向へ湾曲しやすい構造としても良い。すなわ
ち、図１０（Ａ）のスタイラス５０に対して、オーバー
ランなどによって、その軸方向に過度な力が加わった場
合、同図（Ｂ）のようにスタイラス５０は弾性変形して
一定角度方向へ湾曲し、これにより、軸方向の過度な力
を許容できるようになる。この場合、スタイラス５０の
軸の直交面内において、軸を中心とした一定角度領域
（同図（Ｂ）の右方向）の剛性を低下させてあるが、ス
タイラス５０の軸の直交面内における、軸を中心とした
全周囲に渡る質量は一定となる形状としている。これに
より、軸方向に加振した場合でも、振動の偏りがなく、
軸方向にのみ振動させることが出来るようにしている。
なお、部分的に剛性が異なる部分が設けられたスタイラ
スとしては、スタイラス軸方向の略全てに渡って軸非対
称形状を有するスタイラス５０に限らず、スタイラス軸
方向に渡って部分的に軸非対称形状を有するスタイラス
であってもよく、要するに、一定の方向へ湾曲（弾性変
形）しやすくなるように形成されたものであればよい。

【００６４】また、スタイラスとしては、図１１の第７
変形例に示すようなスタイラス６０であってもよい。こ
のスタイラス６０は、図１１（Ａ）にしめすように、ス
タイラス６０の中心軸Ｃ上に、接触部２１の被測定物と
接触する接触点Ｐが配置されないように構成されてい
る。このような構成において、図１１（Ａ）のスタイラ
ス６０が下降して、接触部２１の接触点Ｐが被測定物に
接触した場合（図１１（Ｂ）の状態）、外力が、スタイ
ラス６０の軸方向からオフセットされた方向にかかるこ
ととなり、スタイラス６０が湾曲（弾性変形）しやすく
なる。従って、スタイラス６０と被測定物との相対移動
にオーバーランが生じても、オーバーランをスタイラス
６０の湾曲変形によって許容することができるから、ス
タイラス６０の塑性変形や折損等を防止することができ
る。なお、このようなスタイラス６０においても、上述
したスタイラス５０と同様に、カウンタバランスを必要
に応じて設ける等して、軸を中心とした全周囲に渡る質
量は一定となる形状としている。これにより、軸方向に
加振した場合でも、振動の偏りがなく、軸方向にのみ振
動させることが出来るようにしている。また、上述した
ようなスタイラス５０，６０を加振型接触検出センサに
採用した場合には、スタイラス自身の弾性変形によっ
て、軸方向にかかる外力を許容できるので、平行板ばね
を介してホルダに装着しなくともよく、比較的剛性のあ
る支持部を介してホルダに装着しても良い。

【００６５】さらに、本発明の加振型接触検出センサ
を、ホルダを介してたとえば、Ｚ軸方向へ移動可能な測
定機のＺ軸スライダ等の移動部材へ装着する場合、スタ
イラスをＺ軸方向に対して、その軸方向がわずかに傾斜
するように取り付けても良い。これによって、スタイラ
スがＺ軸方向へ被測定物に対して過大に押込まれた場合
に、スタイラスにかかる力の成分はスタイラスの軸に対
してわずかに傾斜しているため、スタイラスの湾曲が容
易に発生してオーバーラン量を吸収（許容）することが
容易となり、スタイラスの塑性変形や折損などのよる損
傷を防止することが出来る。

【００６６】第１および第２実施形態において、ホルダ
１０の平行板ばね部１４には加振手段３１および検出手
段３２（圧電素子３０）が装着され、スタイラス２０に
も加振手段３１および検出手段３２が装着されており、
第３実施形態において、ホルダ１０の平行板ばね部１４
には加振手段３１（圧電素子４１）および検出手段３２
（圧電素子４２）が装着され、スタイラス２０には検出
手段３２のみが装着されているが、これに限らず、たと
えば、ホルダに加振手段を装着し、この加振手段に検出
手段を装着し、この検出手段にスタイラスを装着した加
振型接触検出センサであってもよい。要するに、ホルダ
に加振手段および検出手段のうちの少なくとも加振手段
が装着され、スタイラスに加振手段および検出手段のう
ちの少なくとも検出手段が装着され、ホルダとスタイラ
スとが互いに非接触な構成になっている加振型接触検出
センサであればよい。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、スタイラスを直接検出
手段に装着することで、スタイラスの形状および材質等
を制限することなく、被測定物との接触を高感度検出で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る加振型接触検出セ
ンサを示す分解斜視図である。

【図２】前記第１実施形態における作用を説明するため
の模式図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る加振型接触検出セ
ンサを示す全体斜視図である。

【図４】図３のIII−III線に沿った端面図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る加振型接触検出セ
ンサを示す分解斜視図である。

【図６】本発明の第４実施形態に係る加振型接触検出セ
ンサを示す分解斜視図である。

【図７】本発明の第１変形例を示す図である。

【図８】本発明の第２〜第４変形例の要部を拡大して示
す斜視図である。

【図９】本発明の第５変形例を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第６変形例を示す模式図である。

【図１１】本発明の第７変形例を示す模式図である。

【図１２】従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５ 加振型接触検出センサ １０ ホルダ １３Ｂ 溝部 １４ 平行板ばね部 ２０，５０，６０ スタイラス ２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 接触部 ３１ 加振手段 ３２ 検出手段 ３０，４１，４２ 固体素子である圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 雅典 神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F063 AA04 AA50 CA28 CA40 DA02 DA04 DD02 EB02 EB07 EB18 EB22 EB27 GA56 HA09 HA10 HA20 ZA01 2F069 AA04 AA98 DD30 GG02 GG06 GG19 GG52 GG62 HH01 LL02 LL03 LL06 LL11 MM04 MM32 RR03

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダと、略柱状に形成されかつ先端側
   に被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、こ
   のスタイラスを軸方向に直接的もしくは間接的に共振状
   態で振動させる加振手段と、前記接触部と前記被測定物
   との接触に際して生じる前記スタイラスの共振状態の変
   化から当該接触を検出する検出手段とを含んで構成され
   る加振型接触検出センサであって、 前記ホルダには、前記加振手段および検出手段のうちの
   少なくとも加振手段が装着され、前記スタイラスには、
   前記加振手段および検出手段のうちの少なくとも検出手
   段が装着され、 前記ホルダと前記スタイラスとが互いに非接触な構成に
   なっていることを特徴とする加振型接触検出センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の加振型接触検出センサ
   において、前記ホルダには前記スタイラスの軸方向へ沿
   う溝部が形成されるとともに、この溝部には、前記加振
   手段および検出手段のうちの少なくとも加振手段が橋渡
   しとなるように設けられ、 前記スタイラスは、前記加振手段および検出手段のうち
   の少なくとも検出手段に装着され、かつ、前記溝部と前
   記加振手段とで形成される空間内に配置されていること
   を特徴とする加振型接触検出センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の加振型
   接触検出センサにおいて、前記加振手段および前記検出
   手段は、二分割された一つの固体素子から構成されてい
   ることを特徴とする加振型接触検出センサ。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の加振型
   接触検出センサにおいて、前記加振手段および前記検出
   手段は、それぞれ別個の固体素子から構成されているこ
   とを特徴とする加振型接触検出センサ。
5. 【請求項５】 略柱状に形成されかつ先端側に被測定物
   と接触する接触部を有するスタイラスと、このスタイラ
   スを軸方向に直接的もしくは間接的に共振状態で振動さ
   せる加振手段と、前記接触部と前記被測定物との接触に
   際して生じる前記スタイラスの共振状態の変化から当該
   接触を検出する検出手段とを含んで構成される加振型接
   触検出手段と、 ホルダとを備えた加振型接触検出センサであって、 前記ホルダには、複数の板ばねを含んで構成される平行
   板ばねが設けられるとともに、 前記加振型接触検出手段は、前記平行板ばねに支持さ
   れ、 前記スタイラスは、その軸方向が前記平行板ばねの弾性
   変形可能な方向に略沿う状態で配置されていることを特
   徴とする加振型接触検出センサ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の加振型接触検出センサ
   において、 前記ホルダには、前記平行板ばねを支持するばね支持部
   が設けられ、 前記平行板ばねは、各板ばねの両端が前記ばね支持部に
   支持されているとともに、 前記加振型接触検出手段は、前記平行板ばねの各板ばね
   の略中央で支持されていることを特徴とする加振型接触
   検出センサ。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の加振型接触検出センサ
   において、 前記ホルダには、前記平行板ばねを支持するばね支持部
   が設けられ、 前記平行板ばねは、各板ばねの一端が前記ばね支持部に
   支持されているとともに、 前記加振型接触検出手段は、前記平行板ばねの各板ばね
   の他端に支持されていることを特徴とする加振型接触検
   出センサ。
8. 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の加振型
   接触検出センサにおいて、前記平行板ばねは、前記ばね
   支持部と同一材質により一体に形成されていることを特
   徴とする加振型接触検出センサ。
9. 【請求項９】 請求項５ないし請求項８のいずれかに記
   載の加振型接触検出センサにおいて、前記平行板ばねの
   材質のヤング率は、３００００Ｎ／ｍｍ²〜１１０００
   ０Ｎ／ｍｍ²であることを特徴とする加振型接触検出セ
   ンサ。
10. 【請求項１０】 請求項５ないし請求項９のいずれかに
    記載の加振型接触検出センサにおいて、前記平行板ばね
    には、前記加振手段および検出手段のうちの少なくとも
    加振手段が支持され、前記スタイラスは、前記加振手段
    および検出手段のうちの少なくとも検出手段により支持
    され、 前記平行板ばねと前記スタイラスとが互いに非接触な構
    成になっていることを特徴とする加振型接触検出セン
    サ。
11. 【請求項１１】 請求項５ないし請求項１０のいずれか
    に記載の加振型接触検出センサにおいて、 前記スタイラスは、当該スタイラスの振動の節をはさん
    で前記スタイラスの軸方向に沿って略等距離離隔した少
    なくとも一対の点において、または、前記少なくとも一
    対の点および前記節において、前記平行板ばねにより支
    持されていることを特徴とする加振型接触検出センサ。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    に記載の加振型接触検出センサにおいて、前記加振手段
    および前記検出手段の各々は、圧電素子、磁歪素子、形
    状記憶素子の何れかにより構成されていることを特徴と
    する加振型接触検出センサ。
13. 【請求項１３】 略柱状に形成されかつ先端側に被測定
    物と接触する接触部を有するスタイラスと、このスタイ
    ラスを軸方向に直接的もしくは間接的に共振状態で振動
    させる加振手段と、前記接触部と前記被測定物との接触
    に際して生じる前記スタイラスの共振状態の変化から当
    該接触を検出する検出手段とを含んで構成される加振型
    接触検出手段と、 ホルダとを備えた加振型接触検出センサであって、 前記スタイラスは、その軸方向に外力が加わったとき
    に、弾性変形して湾曲することで、前記外力を許容する
    ことを特徴とする加振型接触検出センサ。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の加振型接触検出セ
    ンサにおいて、 前記スタイラスには、部分的に剛性が異なる部分が設け
    られ、これにより、前記スタイラスが、一定の方向へ湾
    曲しやすく形成されていることを特徴とする加振型接触
    検出センサ。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の加振型接触検出セ
    ンサにおいて、前記スタイラスの軸方向剛性はこの軸の
    直交面内において、軸を中心とした一定角度領域の剛性
    を低下させることにより、前記スタイラスに対してこの
    軸方向に力が加えられた場合に、前記スタイラスは前記
    一定角度方向へ湾曲することを特徴とする加振型接触検
    出センサ。
16. 【請求項１６】 請求項１３に記載の加振型接触検出セ
    ンサにおいて、 当該加振型接触検出センサを、前記ホルダを介して、所
    定方向へ移動可能な移動部材に装着した場合、前記スタ
    イラスの軸方向は、前記移動部材の移動方向に対して、
    傾斜して配置されていることを特徴とする加振型接触検
    出センサ。
17. 【請求項１７】 請求項１３に記載の加振型接触検出セ
    ンサにおいて、前記スタイラスの中心軸上には、前記接
    触部における前記被測定物との接触点が配置されないこ
    とを特徴とする加振型接触検出センサ。