JP2002267435A

JP2002267435A - 座標測定用プローブ

Info

Publication number: JP2002267435A
Application number: JP2001071582A
Authority: JP
Inventors: Shinji Morifuji; 慎司森藤
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】多くのノウハウを必要とせず、しかも安価な座
標測定用プローブを提供する。【解決手段】被測定物に対してＸＹＺ直交座標系におけ
る所定の方向に相対的に移動自在に配設されたベース
と、上記ベースのＸＹ平面上における三角形形状の頂点
の３点それぞれに配設される圧力センサーと、上記圧力
センサーそれぞれに接触する突部が形成され、上記圧力
センサーが配設された上記ベースのＸＹ平面上に載置さ
れる保持部材と、上記保持部材を上記ベースのＸＹ平面
上に所定の付勢力で付勢する付勢手段と、軸線方向がＺ
軸方向と一致した状態で上記保持部材に固定的に配設さ
れるスタイラスとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、座標測定用プロー
ブに関し、さらに詳細には、立体たる被測定物の表面を
走査して、ＸＹＺ直交座標系におけるＸ座標、Ｙ座標な
らびにＺ座標を測定することにより当該被測定物の表面
の形状を検出する座標測定装置に用いて好適な座標測定
用プローブに関する。なお、本明細書において「被測
定物」とは、三次元の空間的広がりを備えた形状をもつ
物体である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、立体たる被測定物に対して相
対的に三次元方向で移動自在に配設されたプローブを有
し、プローブのスタイラスを被測定物に接触させること
により、Ｘ座標、Ｙ座標ならびにＺ座標を測定して、被
測定物の表面の形状を検出することができるようにした
座標測定装置が知られている。

【０００３】こうした座標測定装置に配設されるプロー
ブとしては、例えば、複数の電気接点を有するプローブ
を用いることができる。そして、この電気接点を有する
プローブが配設された座標測定装置においては、スタイ
ラスを被測定物に接触させて、プローブの複数の電気接
点のうちのいずれかが離隔すると、座標の測定がなされ
るものである。

【０００４】しかしながら、従来の電気接点を有するプ
ローブは、スタイラスが被測定物に接触して電気接点が
離隔したときの放電現象により、電極が劣化する恐れが
ある。このため、プローブにおける電気接点の電極の劣
化を防止するために、各種対策を講じなければならない
ので、多くのノウハウを必要とするという問題点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、多くのノウハウを必要
とせず、しかも安価な座標測定用プローブを提供しよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の発明は、被測定物に
対してＸＹＺ直交座標系における所定の方向に相対的に
移動自在に配設されたベースと、上記ベースのＸＹ平面
上における三角形形状の頂点の３点それぞれに配設され
る圧力センサーと、上記圧力センサーそれぞれに接触す
る突部が形成され、上記圧力センサーが配設された上記
ベースのＸＹ平面上に載置される保持部材と、上記保持
部材を上記ベースのＸＹ平面上に所定の付勢力で付勢す
る付勢手段と、軸線方向がＺ軸方向と一致した状態で上
記保持部材に固定的に配設されるスタイラスとを有する
ようにしたものである。

【０００７】従って、本発明のうち請求項１に記載の発
明によれば、圧力センサーが配設されるので、電気接点
を配設する際の電極の劣化防止対策などを講じる必要が
なくなり、多くのノウハウを必要とせずに、しかも安価
に座標測定用プローブを製造することができる。

【０００８】また、本発明のうち請求項２に記載の発明
は、請求項１に記載の発明において、さらに、略角柱状
体の突部が形成され、上記スタイラスの軸線方向がＺ軸
方向と一致した状態で上記スタイラスを保持し、上記保
持部材に固定的に配設されるホルダーと、上記ホルダー
の突部が嵌合する孔が穿設され、上記ベース部材に固定
的に配設される板バネとを有するようにしたものであ
る。

【０００９】従って、本発明のうち請求項２に記載の発
明によれば、スタイラスを保持するホルダーと、ホルダ
ーの突部が嵌合する孔が穿設された板バネとが配設され
るので、スタイラスの位置決めと回り止めとを容易に行
なうことができる。

【００１０】また、本発明のうち請求項３に記載の発明
のように、立体たる被測定物の表面に接触して、ＸＹＺ
直交座標系におけるＸ座標、Ｙ座標ならびにＺ座標を測
定する座標測定用プローブにおいて、被測定物に対して
ＸＹＺ直交座標系における所定の方向に相対的に移動自
在に配設されたベースと、上記ベースのＸＹ平面上にお
ける正三角形形状の頂点の３点それぞれに配設される圧
力センサーと、上記圧力センサーそれぞれに接触する突
部が形成され、上記圧力センサーが配設された上記ベー
スのＸＹ平面上に載置される保持部材と、上記保持部材
を上記ベースのＸＹ平面上に所定の付勢力で付勢するコ
イル・バネと、軸線方向がＺ軸方向と一致した状態で上
記保持部材に固定的に配設されるスタイラスと、上記ス
タイラスの軸線方向の延長線上に中心軸が位置する略三
角錐形状の突部が形成され、上記スタイラスの軸線方向
がＺ軸方向と一致した状態で上記スタイラスを保持し、
上記保持部材に固定的に配設されるホルダーと、上記ホ
ルダーの突部が嵌合する略三角形形状の孔が穿設され、
上記ベース部材に固定的に配設される板バネとを有する
ようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に基づいて、本
発明による座標測定用プローブの実施の形態の一例を詳
細に説明するものとする。

【００１２】図１には、本発明による座標測定用プロー
ブの実施の形態の一例が配設された座標測定装置の概略
構成説明図が示されている。

【００１３】この座標測定装置１０は、固定系のベース
部材１２と、ベース部材１２の左右両端でベース部材１
２上に垂直に立設された支柱１４Ｌ、１４Ｒと、左右２
つの支柱１４Ｌ、１４Ｒを連結する後方部材１６と、ベ
ース部材１２上においてＹ軸方向（図１における座標系
を示す参考図を参照する。）に延長するとともに互いに
平行な位置関係で配設された２本のレール１８−１、１
８−２と、２本のレール１８−１、１８−２上にスライ
ド部品（図示せず）を介してＹ軸方向に移動自在に配設
されたワーク・テーブル２０と、後方部材１６に図示し
ない滑り軸受を介してＸ軸方向（図１における座標系を
示す参考図を参照する。）に移動自在に配設されたキャ
リッジ２２と、キャリッジ２２にワーク・テーブル２０
と対向するようにして配設されるとともに、Ｘ軸方向お
よびＹ軸方向と直交するＺ軸方向（図１における座標系
を示す参考図を参照する。）に移動自在に配設されたプ
ローブ２４とを有して構成されている。

【００１４】ここで、この座標測定装置１０において
は、後述するマイクロ・コンピューター１００の制御に
よって、所定の分解能に応じて駆動手段たるモーター
（図示せず）の駆動が制御される。このモーターの駆動
によって、プローブ２４がＺ軸方向に移動され、また、
キャリッジ２２が後方部材１６に沿ってＸ軸方向に移動
され、また、被測定物２００が載置されたワーク・テー
ブル２０がレール１８−１、１８−２に沿ってＹ軸方向
に移動される。

【００１５】従って、プローブ２４とワーク・テーブル
２０に載置された被測定物２００との相対的な位置関係
は、プローブ２４がＸ軸方向とＺ軸方向とに移動可能で
あって、被測定物２００がＹ軸方向に移動可能であるの
で、結局、プローブ２４は被測定物２００に対してＸ軸
方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三次元の方向で移動可
能となる。

【００１６】また、上記した座標測定装置１０は、上記
したモーターの駆動制御を含む全体の動作をマイクロ・
コンピューター１００（図７参照）により制御されてい
るものであるが、その詳細な説明は後述することとす
る。

【００１７】次に、図２には、図１の一部を拡大し、プ
ローブ２４を中心に示した概略構成説明図（正面斜視
図）が示されている。

【００１８】プローブ２４は、キャリッジ２２の下方端
部に固定的に配設されたベース３０を備えている。ベー
ス３０は側面形状が略Ｌ字型状の板状体であり、ＸＹ平
面上に位置する底面部３０ａと、底面部３０ａの縁部か
ら垂直に立設された正面部３０ｂとより構成されてい
る。

【００１９】従って、底面部３０ａはベース部材１２と
平行して位置し、正面部３０ｂは後方部材１６と平行し
て位置している。また、底面部３０ａの略中央部位には
丸孔３０ｃが穿設されているものである。

【００２０】そして、プローブ２４は、ベース３０の底
面部３０ａの上面３０ａａに配設された３つの圧力セン
サー３２−１、３２−２、３２−３と、ベース３０の底
面部３０ａの上面３０ａａに載置された保持部材３４
と、保持部材３４に固定的に配設されたホルダー３６
と、ホルダー３６の突部３６ｇが嵌合する孔３８ｄが穿
設された板バネ３８と、板バネ３８とともにホルダー３
６ならびに保持部材３４を付勢するコイル・バネ４０
と、ホルダー３６に保持されたスタイラス４２とを有し
て構成されている。

【００２１】また、図３には、プローブ２４のうちコイ
ル・バネ４０と取り付け部材５２とを省略して示した概
略構成説明図（右側斜視図）が示されており、図４に
は、プローブ２４のうちコイル・バネ４０と取り付け部
材５２とを省略して示した概略構成説明図（上面斜視
図）が示されており、図５には、プローブ２４の圧力セ
ンサー３２−１、３２−２、３２−３を中心に示した概
略構成説明図（上面図）が示されており、図６には、プ
ローブ２４のホルダー３６を中心に示した概略構成説明
図（斜視図）が示されている。

【００２２】ここで、３つの圧力センサー３２−１、３
２−２、３２−３は共通の構造を有するものであり、パ
ッケージングされたフィルム状の圧力センサーにより形
成されるものである。より詳細には、圧力センサー３２
−１、３２−２、３２−３は、上面３２ａ−１、３２ａ
−２、３２ａ−３に付加される圧力に応じて抵抗値が変
化する圧力センサーである。

【００２３】なお、この圧力センサー３２−１、３２−
２、３２−３の上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−
３に付加される圧力と抵抗値との関係については、図９
を参照しながら後に詳述することとする。

【００２４】そして、この圧力センサー３２−１、３２
−２、３２−３は、図４ならびに図５に示すように、ベ
ース３０の底面部３０ａの上面３０ａａにおける略三角
形形状（例えば、正三角形形状）の頂点たる３点にそれ
ぞれに位置するようにして配設されている。なお、この
３つの圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３によ
って形成される略三角形形状の中心部位には、ベース３
０の孔３０ｃが位置するようになされている。

【００２５】また、圧力センサー３２−１、３２−２、
３２−３それぞれには、リード線５０−１、５０−２、
５０−３が接続されている。そして、このリード線５０
−１、５０−２、５０−３は、後述するマイクロ・コン
ピューター１００（図７参照）に接続されているもので
ある。

【００２６】次に、保持部材３４は、略三角形形状の板
状体であり、略中央部位には丸孔３４ａが穿設されてい
る。

【００２７】また、保持部材３４の下面３４ｂには、略
三角形形状の３つの角それぞれに位置するようにして突
部３４ｃ、３４ｄ、３４ｅが形成されている。この突部
３４ｃ、３４ｄ、３４ｅはいずれも同じ大きさで、先端
は球面形状を有するものである。

【００２８】そして、保持部材３４の突部３４ｃが、ベ
ース３０の底面部３０ａの上面３０ａａに配設された圧
力センサー３２−１の上面３２ａ−１に載置されるとと
もに、保持部材３４の突部３４ｄが圧力センサー３２−
２の上面３２ａ−２に載置され、さらに、保持部材３４
の突部３４ｅが圧力センサー３２−３の上面３２ａ−３
に載置されるようにして、下面３４ｂとベース３０の底
面部３０ａの上面３０ａａとを対向させて、保持部材３
４はベース３０の底面部３０ａの上面３０ａａに載置さ
れる。

【００２９】ホルダー３６は、略円形形状の板状体たる
頭部３６ａと、頭部３６ａの中心部位から垂直に突設さ
れた軸部３６ｂとより構成されている（図６参照）。

【００３０】頭部３６ａには、ネジ孔３６ｃ、３６ｄ、
３６ｅが穿設されている。また、頭部３６ａの中央部位
には、略角柱状体の突部３６ｇが形成されている。

【００３１】この突部３６ｇは、頭部３６ａ上に位置す
る略円柱状体の基部３６ｍの先端が略三角錐形状となさ
れた略角柱状体であり、略三角形形状の頂上平面３６ｆ
と、頂上平面３６ｆを中心とした３つの側面３６ｈ、３
６ｉ、３６ｊとを有するものである。また、突部３６ｇ
の中心軸は、軸部３６ｂの軸線方向の延長線上に位置す
るものである。

【００３２】一方、軸部３６ｂの先端３６ｋには、スタ
イラス４２が内挿される孔部３６ｌが形成されている。

【００３３】このようにホルダー３６は、軸部３６ｂの
軸線方向の延長線上に、頭部３６ａの突部３６ｇの頂上
平面３６ｆと軸部３６ｂの孔部３６ｌとが位置している
ものである。

【００３４】そして、ホルダー３６の軸部３６ｂが、保
持部材３４の丸孔３４ａとベース３０の底面部３０ａの
丸孔３０ｃとに位置するようにして、ネジをネジ孔３６
ｃ、３６ｄ、３６ｅにネジ込み、ホルダー３６は保持部
材３４の上面３４ｆにネジ止めされて固定的に配設され
る。

【００３５】次に、板バネ３８は、取り付け部３８ａ
と、取り付け部３８ａの縁部から直角に屈曲されて延設
された軸部３８ｂと、軸部３８ｂ先端の板状体たる先端
部３８ｃとより構成されている。

【００３６】先端部３８ｃには、略三角形形状の孔３８
ｄが穿設されている。この孔３８ｄは、ホルダー３６の
突部３６ｇの３つの側面３６ｈ、３６ｉ、３６ｊに嵌合
するようにして寸法設定されているものである。

【００３７】そして、先端部３８ｃの孔３８ｄに、保持
部材３４に固定的に配設されているホルダー３６の突部
３６ｇが嵌合するようにして、板バネ３８の取り付け部
３８ａがベース３０の正面部３０ｂに固定的に配設され
るものである。

【００３８】一方、コイル・バネ４０（図２参照）は、
軸線方向に沿って拡開（伸張）する方向に付勢力（弾発
力）を有するものである。また、このコイル・バネ４０
の内径は、板バネ３８の先端部３８ｃの三角形形状の孔
３８ｄの外接円、即ち、この孔３８ｄに嵌合するホルダ
ー３６の突部３６ｇの略円柱状体の基部３６ｍの外周に
応じて寸法設定されている。

【００３９】そして、コイル・バネ４０の内径側に、板
バネ３８の先端部３８ｃの孔３８ｄに嵌合したホルダー
３６の突部３６ｇが位置するようにして、コイル・バネ
４０は取り付け部材５２と板バネ３８の上面３８ｅとの
間に固定的に配設される。

【００４０】この際、コイル・バネ４０の付勢力の方向
は、Ｚ軸方向における上方側から下方方向に向かう方向
（図２における矢印Ａ方向）、即ち、ホルダー３６が配
設されている保持部材３４を、ベース３０の底面部３０
ａの上面３０ａａに付勢する方向と一致するものであ
る。

【００４１】また、コイル・バネ４０の付勢力の大きさ
は、ホルダー３６が配設されている保持部材３４を、ベ
ース３０の底面部３０ａの上面３０ａａに付勢する付勢
力の大きさが所定の値になるようにして予め設定される
ものである。

【００４２】つまり、コイル・バネ４０を固定的に支持
する取り付け部材５２が、ベース３０の正面部３０ｂに
固定的に配設される位置（即ち、Ｚ軸方向における高
さ）は、コイル・バネ４０の付勢力の大きさが上記した
所定の値となるようなコイル・バネ４０の拡開（伸張）
の度合いを維持する位置となされている。

【００４３】そして、スタイラス４２は、略棒状体であ
り、略棒状体の先端には球形形状の先端部４２ａが形成
されている。

【００４４】このスタイラス４２は、ホルダー３６の軸
部３６ｂの先端３６ｋに形成された孔部３６ｌに基部４
２ｂ側が内挿されて、軸線方向がＺ軸方向と一致した状
態でホルダー３６に固定的に配設されるものである。

【００４５】また、プローブ２４がワーク・テーブル２
０に載置された被測定物２００に対してＸ軸方向、Ｙ軸
方向およびＺ軸方向の三次元の方向で移動可能となされ
ているので、スタイラス４２も被測定物２００に対して
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三次元の方向で移
動可能となる。

【００４６】上記したようにして、プローブ２４におい
ては、Ｚ軸方向に一致するスタイラス４２の軸線方向に
沿って、スタイラス４２の先端部４２ａと、ホルダー３
６の軸部３６ｂ、ホルダー３６の頭部３６ａの突部３６
ｇならびにコイル・バネ４０が位置するようになる。

【００４７】また、こうしたＺ軸方向に対して直交する
ＸＹ平面のベース３０の底面部３０ａの上面３０ａａに
は、３つの圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３
が位置している。そして、この圧力センサー３２−１、
３２−２、３２−３の上面３２ａ−１、３２ａ−２、３
２ａ−３それぞれには、保持部材３４の突部３４ｃ、３
４ｄ、３４ｅが、コイル・バネ４０によってベース３０
の底面部３０ａの上面３０ａａに向かって所定の付勢力
で付勢されて載置されている。

【００４８】なお、本明細書においては、「圧力センサ
ー３２−１の上面３２ａ−１と保持部材３４の突部３４
ｃとの接点」を、「接点Ｉ」と適宜に称することとし、
「圧力センサー３２−２の上面３２ａ−２と保持部材３
４の突部３４ｄとの接点」を、「接点ＩＩ」と適宜に称
することとし、「圧力センサー３２−３の上面３２ａ−
３と保持部材３４の突部３４ｅとの接点」を、「接点Ｉ
ＩＩ」と適宜に称することとする。

【００４９】次に、図７には、本発明によるプローブ２
４が配設された座標測定装置１０の全体の動作を制御す
る制御システムのブロック構成図が示されており、この
制御システムはマイクロ・コンピューター１００により
全体の動作の制御が行われる。

【００５０】マイクロ・コンピューター１００は、後述
するリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）１０４に格納さ
れたプログラムに従って処理を実行する中央処理装置
（ＣＰＵ）１０２と、ＣＰＵ１０２が実行するプログラ
ムなどを格納したＲＯＭ１０４と、ＣＰＵ１０２の制御
によって本発明による座標測定装置１０が動作すること
により得られる座標データを記憶する座標データ記憶部
１０６−１や、ＣＰＵ１０２の制御によって本発明によ
る座標測定装置１０の動作が行われる際のワーキング・
エリアとしての領域などが設定されたランダム・アクセ
ス・メモリ（ＲＡＭ）１０６とを有して構成されてい
る。

【００５１】ここで、マイクロ・コンピューター１００
には、リード線５０−１、５０−２、５０−３が接続さ
れている。従って、このリード線５０−１、５０−２、
５０−３を介して、プローブ２４の圧力センサー３２−
１、３２−２、３２−３それぞれからの出力される出力
値（後述する電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩ）が、マイ
クロ・コンピューター１００に入力されるものである。

【００５２】また、マイクロ・コンピューター１００に
は、液晶表示装置（ＬＣＤ）などにより構成される表示
装置１０８が接続されており、後述する座標データの示
す測定ポイントのＸ座標、Ｙ座標ならびにＺ座標などを
リアルタイムで表示して提示することができる。

【００５３】以上の構成において、図８ならびに図９を
参照しながら、上記した座標測定装置１０の動作の説明
を行うものとする。

【００５４】図８には、本発明によるプローブ２４が配
設された座標測定装置１０の動作フローを概念的に示す
説明図が示されており、図９には、圧力センサー３２−
１、３２−２、３２−３の上面３２ａ−１、３２ａ−
２、３２ａ−３に付加される圧力と、圧力センサー３２
−１、３２−２、３２−３からの出力値（電圧値）との
関係を示す出力特性のグラフが示されている。

【００５５】なお、上記したように、この座標測定装置
１０においては、マイクロ・コンピューター１００によ
って所定の分解能に応じてモーター（図示せず）の駆動
が制御され、当該モーターの駆動によって、プローブ２
４がＺ軸方向に移動され、また、キャリッジ２２が後方
部材１６に沿ってＸ軸方向に移動され、また、被測定物
２００が載置されたワーク・テーブル２０がレール２０
に沿ってＹ軸方向に移動されるものであるが、こうした
制御技術は公知の技術であるので、その詳細な説明は省
略するものとする。

【００５６】この座標測定装置１０においては、保持部
材３４がベース３０の底面部３０ａの上面３０ａａに付
勢される付勢力の大きさが所定の値になるようにして、
コイル・バネ４０が所定の拡開（伸張）度合いでプロー
ブ２４に配設されている。また、初期状態において、３
つの接点Ｉ、接点ＩＩ、接点ＩＩＩでは、圧力センサー
３２−１、３２−２、３２−３の上面３２ａ−１、３２
ａ−２、３２ａ−３と突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｅとが
接触しているものである。

【００５７】従って、初期状態において、圧力センサー
３２−１、３２−２、３２−３の上面３２ａ−１、３２
ａ−２、３２ａ−３には、コイル・バネ４０の付勢力の
大きさに応じたいずれも等しい圧力Ｐ_０（図９参照）が
付加されている。

【００５８】また、この圧力センサー３２−１、３２−
２、３２−３の上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−
３に等しく圧力Ｐ_０が付加されている初期状態のときに
は、圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３に所定
の電圧がかけられている。

【００５９】このため、圧力センサー３２−１、３２−
２、３２−３の圧力Ｐ_０に応じた抵抗値により、接点Ｉ
における圧力センサー３２−１からの出力値（電圧値Ｖ
_Ｉ）と、接点ＩＩにおける圧力センサー３２−２からの
出力値（電圧値Ｖ_ＩＩ）と、接点ＩＩＩにおける圧力セ
ンサー３２−３からの出力値（電圧値Ｖ_ＩＩＩ）が出力
される（図９参照）。

【００６０】そして、圧力センサー３２−１、３２−
２、３２−３は上記したように上面３２ａ−１、３２ａ
−２、３２ａ−３に付加される圧力に応じて抵抗値が変
化するものであり、上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２
ａ−３に付加される圧力Ｐと、圧力センサー３２−１、
３２−２、３２−３からの出力値（電圧値Ｖ）との関係
は、図９に示すような出力特性を有する。

【００６１】つまり、圧力センサー３２−１、３２−
２、３２−３の上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−
３に付加される圧力Ｐが、初期状態における圧力Ｐ_０に
比べて小さくなると、電圧値Ｖは初期状態における電圧
値Ｖ_０に比べて大きくなるものである。

【００６２】ここで、この座標測定装置１０において
は、予め、電圧値Ｖ_Ａと電圧値Ｖ_Ｂとが設定されてお
り、これら電圧値Ｖ_Ａならびに電圧値Ｖ_Ｂと変化した電
圧値Ｖとの比較処理が行われるものである。

【００６３】この所定の電圧値Ｖ_Ａは、接点Ｉ、ＩＩ、
ＩＩＩにおいて、上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ
−３と突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｅとの接触は維持した
状態で、上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−３に付
加される圧力Ｐが変化する範囲に応じた圧力Ｐ_Ａに対応
して設定された値である。

【００６４】一方、所定の電圧値Ｖ_Ｂは、接点Ｉ、Ｉ
Ｉ、ＩＩＩにおいて、上面３２ａ−１、３２ａ−２、３
２ａ−３と突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｅとが完全に離隔
し接触していない状態で、上面３２ａ−１、３２ａ−
２、３２ａ−３に付加される圧力Ｐ_Ｂに対応して設定さ
れた値である。つまり、電圧値Ｖ_Ｂの対応する圧力Ｐ_Ｂ
は、電圧値Ｖ_Ａの対応する圧力Ｐ_Ａに比べて小さく、従
って、電圧値Ｖ_Ｂは電圧値Ｖ_Ａに比べて大きな値とな
る。

【００６５】そして、マイクロ・コンピューター１００
により所定の分解能に応じてモーター（図示せず）が駆
動されると、プローブ２４と被測定物２００との相対的
な位置関係は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三
次元の方向で変化して、プローブ２４のスタイラス４２
の先端部４２ａが、被測定物２００の表面２００ａに接
触することになる。

【００６６】このとき、スタイラス４２の先端部４２ａ
が、ＸＹＺ直交座標系における三次元の方向のいずれか
の方向から被測定物２００の表面２００ａに接触する
と、スタイラス４２の先端部４２ａが被測定物２００の
表面２００ａに接触した方向に応じて、圧力センサー３
２−１、３２−２、３２−３それぞれに載置されている
保持部材３４の突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｄのいずれか
が、Ｚ軸方向における上方側に浮き上がることになる。

【００６７】すると、Ｚ軸方向における上方側に浮き上
がった突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｄが載置されていた上
面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−３に付加される圧
力Ｐは、初期状態における圧力Ｐ_０に比べて小さくな
る。

【００６８】その結果、Ｚ軸方向における上方側に浮き
上がった突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｄの接点（接点Ｉ、
接点ＩＩ、接点ＩＩＩのうちのいずれかの接点）におけ
る電圧値Ｖ（電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩのうちのい
ずれかの電圧値）は、電圧値Ｖ_０に比べて大きく変化す
ることになる。

【００６９】ここで、変化した電圧値Ｖ（電圧値Ｖ_Ｉ、
Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩのうちのいずれかの電圧値）と電圧値
Ｖ_Ａならびに電圧値Ｖ_Ｂとの比較処理が行なわれる。

【００７０】この比較処理の結果、変化した電圧値Ｖ
（電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩのうちのいずれかの電
圧値）の値が、電圧値Ｖ_Ａ以上電圧値Ｖ_Ｂ未満の場合に
は、マイクロ・コンピューター１００によりトリガー信
号が発生される。そして、このトリガー信号が発生され
たときのスタイラス４２の位置に応じた座標の測定がな
される。この際、測定されたＸ座標、Ｙ座標ならびに
Ｚ座標は、座標データとして座標データ記憶部１０６−
１に記憶されるとともに、表示装置１０８に出力されて
表示される。

【００７１】一方、この比較処理の結果、変化した電圧
値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩの値が、電圧値Ｖ_Ａと電圧値
Ｖ_Ｂとの間に予め設定されたスレッショルドＶ_Ｅ以上の
場合には、マイクロ・コンピューター１００によりスタ
イラス４２の移動を停止させる停止信号が発生される。
そして、表示装置１０８には測定エラーのメッセージが
出力されて表示される。

【００７２】以上において説明したように、本発明によ
るプローブ２４においては、電気接点を配設することな
しに、圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３を配
設するようにしたため、電気接点を配設する際の電極の
劣化防止対策などを講じる必要がなくなり、多くのノウ
ハウを必要としない。

【００７３】また、本発明によるプローブ２４に配設さ
れた圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３は、パ
ッケージングされているので、湿気などの外部環境によ
る影響が少ないため劣化しにくく、また、安価な部品な
ので、多くのノウハウを必要とせずに、しかも安価にプ
ローブ２４を製造することができる。

【００７４】さらに、本発明によるプローブ２４におい
ては、スタイラス４２を保持するホルダー３６と、ホル
ダーの略三角錐形状の突部３６ｇが嵌合する略三角形形
状の孔３８ｄが穿設された板バネ３８とを有するように
したため、スタイラス４２の位置決めと回り止めとを容
易に行なうことができる。

【００７５】さらにまた、本発明によるプローブ２４に
配設された座標測定装置１０においては、スタイラス４
２の軸線方向に対して直交する平面上に、圧力センサー
３２−１、３２−２、３２−３を配設するようにしたた
め、圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３からの
出力値（電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩ）の変化に応じ
て座標の測定を行なうことができる。

【００７６】この際、プローブ２４のスタイラス４２の
先端部４２ａが被測定物２００の表面２００ａに接触す
る方向が、三次元の方向のいずれの方向であっても、ス
タイラス４２の先端部４２ａが被測定物２００ａに接触
した方向に応じて、圧力センサー３２−１、３２−２、
３２−３それぞれに載置されている保持部材３４の突部
３４ｃ、３４ｄ、３４ｄのいずれかが、Ｚ軸方向におけ
る上方側に浮き上がることになる。このため、プローブ
２４のスタイラス４２の先端部４２ａが、被測定物２０
０の表面２００ａに接触する方向を制限する必要がな
い。

【００７７】従って、このプローブ２４が配設された座
標測定装置１０においては、プローブ２４のスタイラス
４２の先端部４２ａが被測定物２００の表面２００ａに
接触する方向を制限して制御するための複雑なアルゴリ
ズムを用いる必要がなくなるとともに、座標の測定を高
速で行なうことができるようになる。

【００７８】なお、上記した実施の形態は、以下の
（１）乃至（８）に説明するように変形してもよい。

【００７９】（１）上記した実施の形態においては、プ
ローブ２４の圧力センサー３２−１、３２−２、３２−
３はいずれもフィルム状の圧力センサーを用いるように
したが、これに限られるものではないことは勿論であ
り、各種の圧力センサーを用いるようにしてもよい。

【００８０】また、３つの圧力センサー３２−１、３２
−２、３２−３が、ベース３０の底面部３０ａの上面３
０ａａに配設される位置は、正三角形形状の頂点に限ら
れることなしに、略三角形形状の頂点に配設されるよう
にすればよく、圧力センサーの位置に応じて各種変更を
行うようにするとよい。

【００８１】また、上記した実施の形態においては、圧
力センサー３２−１、３２−２、３２−３が３つ配設さ
れるようにしたが、これに限られるものではないことは
勿論であり、１つ以上の圧力センサーが所定の位置に配
設されるようにしてもよい。

【００８２】（２）上記した実施の形態においては、略
円柱状体の基部３６ｍの先端が略三角錐形状となされた
突部３６ｇを有するホルダー３６（図６参照）を配設す
るようにしたが、これに限られるものではないことは勿
論であり、ホルダー３６の突部は略角柱状体であればよ
く、例えば、ホルダーが四角柱状体の突部を有するよう
にしてもよい。この際、ホルダーの突部の形状に応じて
板バネ３８の孔３８ｄの形状など各種変更を行うように
するとよい。

【００８３】（３）上記した実施の形態においては、先
端に球形形状の先端部４２ａを有するスタイラス４２を
プローブ２４に配設するようにしたが、これに限られる
ものではないことは勿論であり、各種形状の先端部を有
するスタイラスをプローブ２４に配設するようにしても
よく、即ち、プローブ２４に配設されるスタイラスは被
測定物２００に接触できる形状を有したものであればよ
い。

【００８４】（４）上記した実施の形態において、プロ
ーブ２４を構成するベース３０や、保持部材３４、ホル
ダー３６などは各種材料により形成されるようにしてよ
い。例えば、板金によりベース３０、保持部材３４、ホ
ルダー３６などを形成すると、加工作業が容易であると
ともに一層のコストの低減を図ることができる。

【００８５】（５）上記した実施の形態においては、座
標測定装置１０において、Ｚ軸方向における上方側に浮
き上がった突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｄの接点（接点
Ｉ、接点ＩＩ、接点ＩＩＩのうちのいずれかの接点）に
おける電圧値Ｖ（電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩのうち
のいずれかの電圧値）と、電圧値Ｖ_Ａならびに電圧値Ｖ
_Ｂとの比較処理が行なわれるようにしたが、これに限ら
れるものではないことは勿論である。

【００８６】ここで、スタイラス４２の先端部４２ａが
被測定物２００の表面２００ａに接触すると、保持部材
３４の突部３４ｃ、３４ｄ、３４ｄのうちのいずれか１
つは、Ｚ軸方向における上方側に浮き上がるが、一方
で、他の２つの突部はＺ軸方向における下方側に下降す
ることになる。

【００８７】このため、Ｚ軸方向における上方側に浮き
上がった１つの突部、例えば、突部３４ｃが載置されて
いた圧力センサー３２−１の上面３２ａ−１に付加され
る圧力Ｐは、初期状態における圧力Ｐ_０に比べて小さく
なる。一方で、Ｚ軸方向における下方側に下降した２つ
の突部、例えば、突部３４ｄ、３４ｅが載置されていた
圧力センサー３２−２、３２−３の上面３２ａ−２、３
２ａ−３に付加される圧力Ｐは、初期状態における圧力
Ｐ_０に比べて大きくなる（図１０参照）。

【００８８】この際、例えば、Ｚ軸方向における上方側
に浮き上がった１つの突部３４ｃにおける電圧値Ｖ
_Ｉと、電圧値Ｖ_Ａならびに電圧値Ｖ_Ｂとの比較処理を行
うとともに、Ｚ軸方向における下方側に下降した２つの
突部３４ｄ、３４ｅそれぞれにおける電圧値Ｖ_ＩＩ、Ｖ
_ＩＩＩと、電圧値Ｖ_Ｃならびに電圧値Ｖ_Ｄとの比較処理
を行うようにしてもよい。

【００８９】そして、この比較処理の結果、電圧値Ｖ_Ｉ
が、電圧値Ｖ_Ａ以上電圧値Ｖ_Ｂ未満であって、なおか
つ、電圧値Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩが、電圧値Ｖ_Ｄより大きく
電圧値Ｖ_Ｃ以下の場合のみ、トリガー信号が発生されて
座標の測定がなされるようにすればよい。

【００９０】このように電圧値Ｖ_Ｉ、Ｖ_ＩＩ、Ｖ_ＩＩＩ
それぞれ、あるいは、これらの絶対値の合計などと、所
定の電圧値との比較処理を行うようにすると、座標測定
装置においてより高精度な座標の測定を実現することが
できる。

【００９１】（６）上記した実施の形態においては、一
定の電圧を圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３
にかけて、圧力センサー３２−１、３２−２、３２−３
の上面３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−３に付加され
る圧力Ｐによって変化する抵抗値から変化した電圧値Ｖ
_０を読むようにしたが、これに限られるものではないこ
とは勿論であり、所定の回路を用いることにより、付加
される圧力Ｐによって変化する電圧値Ｖ_０から変化した
抵抗値を読むようにしてもよい。

【００９２】（７）上記した実施の形態においては、ス
タイラス４２の軸線方向と一致するＺ軸方向に対して直
交するＸＹ平面上に圧力センサー３２−１、３２−２、
３２−３を配設するようにしたが（図２参照）、これに
限られるものではないことは勿論であり、例えば、図１
１に示すように、プローブが傾いてキャリッジに配設さ
れ、Ｚ軸方向と所定の傾きをなすスタイラス４２の軸線
方向に対して直交する平面（即ち、ＸＹ平面ではない平
面）上に圧力センサーが位置するようにしてもよい。

【００９３】（８）上記した実施の形態ならびに上記
（１）乃至（７）に示す変形例は、適宜に組み合わせる
ようにしてもよい。

【００９４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、多くのノウハウを必要とせず、しかも安価
であるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による座標測定用プローブの実施の形態
の一例が配設された座標測定装置の概略構成説明図であ
る。

【図２】図１の一部を拡大し、本発明による座標測定用
プローブを中心に示した概略構成説明図（正面斜視図）
である。

【図３】本発明による座標測定用プローブの一部を省略
して示した概略構成説明図（右側斜視図）である。

【図４】本発明による座標測定用プローブの一部を省略
して示した概略構成説明図（上面斜視図）である。

【図５】本発明による座標測定用プローブの圧力センサ
ーを中心に示した概略構成説明図（上面図）である。

【図６】本発明による座標測定用プローブのホルダーを
中心に示した概略構成説明図（斜視図）である。

【図７】本発明による座標測定用プローブの実施の形態
の一例が配設された座標測定装置の全体の動作を制御す
る制御システムのブロック構成図である。

【図８】本発明による座標測定用プローブが配設された
座標測定装置の動作を概念的に示す説明図である。

【図９】本発明による座標測定用プローブの圧力センサ
ーの上面に付加される圧力と、圧力センサーからの出力
値（電圧値）との関係を示す出力特性を示すグラフであ
る。

【図１０】本発明による座標測定用プローブの他の実施
の形態において圧力センサーの上面に付加される圧力
と、圧力センサーからの出力値（電圧値）との関係を示
す出力特性を示すグラフである。

【図１１】本発明による座標測定用プローブの他の例を
中心に示した概略構成説明図（正面斜視図）である。

【符号の説明】

１０座標測定装置１２ベース部材１４Ｌ、１４Ｒ支柱１６後方部材１８−１、１８−２レール２０ワーク・テーブル２２キャリッジ２４プローブ３０ベース３０ａ底面部３０ｂ正面部３０ｃ丸孔３０ａａ上面３２−１、３２−２、３２−３圧力センサ
ー３２ａ−１、３２ａ−２、３２ａ−３上面３４保持部材３４ａ丸孔３４ｂ下面３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ突部３４ｆ上面３６ホルダー３６ａ突部３６ｂ軸部３６ｃ、３６ｄ、３６ｅネジ孔３６ｆ頂上平面３６ｇ突部３６ｈ、３６ｉ、３６ｊ側面３６ｋ先端３６ｌ孔部３６ｍ基部３８板バネ３８ａ取り付け部３８ｂ軸部３８ｃ先端部３８ｄ孔３８ｅ上面４０コイル・バネ４２スタイラス４２ａ先端部４２ｂ基部５０−１、５０−２、５０−３リード線５２取り付け部材１００マイクロ・コンピューター１０２中央制御装置（ＣＰＵ）１０４リード・オンリ・メモリ
（ＲＯＭ）１０６ランダム・アクセス・メモ
リ（ＲＡＭ）１０６−１座標データ記憶部１０８表示装置２００被測定物２００ａ表面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F062 AA04 AA08 AA29 AA63 EE01 EE12 EE62 FF04 FF09 FF23 FF25 GG11 GG61 GG63 HH05 HH13 HH32 JJ01 LL09 MM02 2F069 AA04 AA66 GG01 GG06 GG58 HH01 JJ19 LL02 MM04 MM32 MM34 MM40 QQ03 QQ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物に対してＸＹＺ直交座標系にお
ける所定の方向に相対的に移動自在に配設されたベース
と、前記ベースのＸＹ平面上における三角形形状の頂点の３
点それぞれに配設される圧力センサーと、前記圧力センサーそれぞれに接触する突部が形成され、
前記圧力センサーが配設された前記ベースのＸＹ平面上
に載置される保持部材と、前記保持部材を前記ベースのＸＹ平面上に所定の付勢力
で付勢する付勢手段と、軸線方向がＺ軸方向と一致した状態で前記保持部材に固
定的に配設されるスタイラスとを有する座標測定用プロ
ーブ。
【請求項２】請求項１に記載の座標測定用プローブに
おいて、さらに、略角柱状体の突部が形成され、前記スタイラスの軸線方
向がＺ軸方向と一致した状態で前記スタイラスを保持
し、前記保持部材に固定的に配設されるホルダーと、前記ホルダーの突部が嵌合する孔が穿設され、前記ベー
ス部材に固定的に配設される板バネとを有する座標測定
用プローブ。
【請求項３】立体たる被測定物の表面に接触して、Ｘ
ＹＺ直交座標系におけるＸ座標、Ｙ座標ならびにＺ座標
を測定する座標測定用プローブにおいて、被測定物に対してＸＹＺ直交座標系における所定の方向
に相対的に移動自在に配設されたベースと、前記ベースのＸＹ平面上における正三角形形状の頂点の
３点それぞれに配設される圧力センサーと、前記圧力センサーそれぞれに接触する突部が形成され、
前記圧力センサーが配設された前記ベースのＸＹ平面上
に載置される保持部材と、前記保持部材を前記ベースのＸＹ平面上に所定の付勢力
で付勢するコイル・バネと、軸線方向がＺ軸方向と一致した状態で前記保持部材に固
定的に配設されるスタイラスと、前記スタイラスの軸線方向の延長線上に中心軸が位置す
る略三角錐形状の突部が形成され、前記スタイラスの軸
線方向がＺ軸方向と一致した状態で前記スタイラスを保
持し、前記保持部材に固定的に配設されるホルダーと、前記ホルダーの突部が嵌合する略三角形形状の孔が穿設
され、前記ベース部材に固定的に配設される板バネとを
有する座標測定用プローブ。