JP2004233131A - Collision detector for contact type measuring machine - Google Patents

Collision detector for contact type measuring machine Download PDF

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幸寛 坂田
Yoshiyuki Omori
義幸 大森
Kazuyuki Noguchi
和志 埜口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collision detector for a contact type measuring machine for surely detecting a collision by a simple structure. <P>SOLUTION: This collision detector for a contact type measuring machine 1 is equipped with a probe 40 having a probe body 41, a stylus holder 42, and a stylus 43, and a relative movement means for relatively moving the probe 40 and a measuring object W. The stylus holder 42 has a holder body 521 for pinching the stylus 43 and a spring 422. Measurement is made while relatively moving the probe 40 and the measured object W. This detector is equipped with a contact 422B formed on the spring 422, positioning means 422A and 432 for positioning the stylus 43 while deforming the spring 422 when an overload acts on the stylus 43, a contact 411 contacted by the contact 422B when the spring 422 is deformed, and a command means for commanding the prove 40 to stop its relative movement with respect to the measuring object W when the two contacts 422B and 411 contact with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触式測定機の衝突検知装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来より、測定子に一定以上の外力が作用したときに、この測定子を支持するプローブの損傷を最小限に抑える機能を有する測定機として、図6に示されるような真円度測定機1が知られている。
この真円度測定機1は、本体10と、この本体10の上面一側寄りに配置され被測定物Wを回転駆動させる被測定物回転機構20と、本体10の上面他側寄りに垂直に立設されたコラム30と、このコラム30の長手方向に昇降可能に設けられたスライダ31と、このスライダ31に被測定物Wと離接する方向へ移動可能に設けられた水平アーム32と、この水平アーム32の先端に交換可能に設けられたプローブ50とを備えている。
この真円度測定機1において、プローブ50と被測定物Wとを相対移動させる相対移動手段は、被測定物回転機構20、スライダ31、および、水平アーム32により構成されている。
【0003】
プローブ50は、図7に示されるように、水平アーム32の先端に設けられたプローブ本体51と、このプローブ本体51の支点(図示せず)で変位可能かつ復帰可能に支持されたホルダ本体521、スタイラス53、および、ホルダ本体521にスタイラス53を図8に示されるように交換可能かつ弾性的に狭持する板ばね522を含んで構成されたスタイラスホルダ52とを備えている。
ホルダ本体521は、プローブ本体51の支点で変位可能かつ復帰可能に支持された支持体521Aと、スタイラス53の側面を支持する側面支持体521Bとを備えている。
板ばね522は、断面略く字状に屈曲形成され、その屈曲された頂点近傍には凸部522Aが設けられている。
側面支持体521Bおよび板ばね522は、互いに略対向するように、それぞれの基端近傍で支持体521Aにねじ止めされている。
【0004】
スタイラス53には、先端側面に被測定物Wに当接する測定子531が、スタイラス53がスタイラスホルダ52に狭持されたときに凸部522Aが当接される位置に、凸部522Aが係合する凹部532が設けられ、これにより、スタイラス53に作用する外力が一定以下のときには、凸部522Aと凹部532の係合により、スタイラス53はホルダ本体521の定位置に位置決めされている。
【0005】
この真円度測定機1は、たとえば、プローブ50の移動中にスタイラス53が異物に衝突したときや、測定中に測定子531が被測定物Wの表面を滑らかに移動できないとき、すなわち、スタイラス53に一定以上の外力が作用したときには、スタイラス53が定位置からずらされるとともに、板ばね522がスタイラス53から離れる方向に弾性変形され、スタイラス53がスタイラスホルダ52から外れることにより、それ以上のプローブ50の損傷を回避するものであった。
【0006】
一方で、測定子に一定以上の外力が作用したときに、この異常状態を検知し、測定子の移動制御を指令する指令手段を含んで構成された測定機が知られている(たとえば、特許文献1、2参照)。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−146566号公報
【特許文献2】
特開2001−147115号公報
【0008】
特許文献1の測定機は、可動レバー本体、測定子を有する測定子ホルダ、および、測定子ホルダを可動レバー本体に対して定位置に位置決めしかつ移動可能に支持する3点支持機構を含んで構成され、測定子の移動量から被測定物の寸法測定を行う検出器と、測定子ホルダが定位置からずらされたときにそれを検知し検出器の移動を制御する指令手段とを備えている。
【0009】
3点支持機構は、可動レバー本体の先端側面と測定子ホルダの基端側面との間に120°間隔に設けられた3つの位置決め手段と、両端が可動レバー本体およびホルダ本体に固定された引っ張りばねとを備えている。
位置決め手段は、可動レバーの先端側面に設けられた2個一組の導電性の球体と、この球体の間に係合されかつホルダ本体の基端側面に設けられた導電性の円柱体とから構成されている。
指令手段は、位置決め手段の2個の球体と1個の円柱体とを接点とし、かつ、各接点が導線を介して電気的に直列に配置された衝突検知回路を有している。
通常は、各接点の球体と円柱体は、引っ張りばねの作用により、それぞれ接触しているので、衝突検知回路は閉じられており、測定子ホルダは定位置に位置決めされている。
【0010】
この測定機は、測定子に一定以上の外力が作用したときに、引っ張りばねが弾性変形されることで測定子ホルダが定位置からずらされ、このずれに伴い、いずれかの接点の接触が解除され衝突検知回路が開かれることにより、指令手段が異常状態を検知し検出器の移動を制御するものであった。
【0011】
特許文献2の測定機における、衝突検知装置(以下、Z方向衝突検知装置、と略す)は、非接触式プローブに取り付けられたホルダと、リング状の衝突検知部と、この衝突検知部をホルダに対して非接触式プローブの軸方向に変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段と、ホルダに対する衝突検知部の移動を検知し非接触式プローブの移動を制御する指令手段とを備えている。
衝突検知部に物体が衝突すると、衝突検知部がホルダに対してプローブの軸方向(Z方向)に移動し、それを指令手段が検知し非接触式プローブの移動方向を制御していた。
非接触式プローブの軸方向と直交する方向の衝突に対しては、Z方向衝突検知装置の先端に、特許文献1の3点支持機構および指令手段と同様の機能を有するXY方向衝突検知装置を設けることにより衝突を検知していた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、たとえば、特許文献1の測定機は、可動レバー本体に測定子ホルダを支持する引っ張りばねと、指令手段のスイッチ機能を有する球体および円柱体とが別々の部材で設けられていた。
また、衝突検知回路は、各接点が導線を介して電気的に直列に配置されているので、たとえば、いずれかの導線が断線することでも異常状態を検知してしまい、測定子に外力が作用しなくても指令手段が誤作動し検出器の移動が制御されることがあった。
特許文献2のZ方向衝突検知装置は、衝突検知部の先端が、非接触式プローブの先端と被測定物の間になるように構成されているので、接触式プローブを有する測定機に用いることができなかった。
【0013】
本発明の目的は、簡単な構成で衝突を確実に検知できる、接触式測定機の衝突検知装置を提供する、ことにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の接触式測定機の衝突検知装置は、プローブ本体、このプローブ本体に変位可能かつ復帰可能に支持されたスタイラスホルダ、および、このスタイラスホルダに保持されたスタイラスを有するプローブと、このプローブと被測定物とを相対移動させる相対移動手段とを備え、前記スタイラスホルダは、前記プローブ本体に変位可能かつ復帰可能に支持されたホルダ本体と、このホルダ本体に前記スタイラスを交換可能かつ弾性的に狭持するばねとを含んで構成され、前記相対移動手段により前記プローブと前記被測定物とを相対移動させながら、前記スタイラスホルダの変位を基に被測定物の寸法や表面性状を測定する接触式測定機の衝突検知装置において、前記ばねの少なくとも一部に形成された導電性を有する一方の接点と、前記スタイラスと前記ばねとの間に設けられ、前記ホルダ本体に対して前記スタイラスを定位置に位置決めするとともに、前記スタイラスに一定以上の外力が作用したときに前記スタイラスを前記定位置からずらし、かつ、前記ばねを弾性変形させる位置決め手段と、前記ばねが弾性変形されたときに、前記一方の接点が接触または離間される導電性を有する他方の接点と、前記一方の接点と前記他方の接点とが接触または離間されたときに、前記相対移動手段に、前記被測定物に対する前記プローブの相対移動の停止、または、前記被測定物と前記プローブとが退避する方向への相対移動を指令する指令手段とを備えたことを特徴とする。
【0015】
この発明によれば、スタイラスに一定以上の外力が作用すると、位置決め手段が、スタイラスを定位置からずらすとともに、スタイラスを狭持しているばねを弾性変形させる。ばねが弾性変形すると、一方の接点と他方の接点が接触または離間し、このとき、指令手段が、相対移動手段に、被測定物または異物に対するプローブの相対移動の停止、または、被測定物または異物とプローブとが退避する方向への相対移動を指令する。一方の接点および他方の接点は、指令手段のスイッチ機能を有している。
したがって、ばねが、スタイラスを狭持する機能と指令手段のスイッチ機能を有しており、従来のように、スタイラスを保持する部材と指令手段のスイッチを別々の部材とする必要が無いので、部品数を少なくでき簡単な構成とすることができる。
スタイラスが、ばねを含むスタイラスホルダで狭持されており、スタイラスに作用する一定以上の外力により、定位置から容易にずらされる構成なので、異常状態を確実に検知することができる。
スタイラスに直接作用する一定以上の外力を検知する構成なので、接触式測定機に用いることができる。
【0016】
本発明の接触式測定機の衝突検知装置において、一方の接点と他方の接点とは、前記スタイラスホルダの変位方向に対向配置され、かつ、前記スタイラスホルダの変位方向のうち、測定方向とは逆方向の外力が前記スタイラスに作用したときに、前記両接点が接触または離間して前記指令が出力されるように配置されていることが望ましい。
この発明によれば、スタイラスに測定方向の外力が作用すると、このスタイラスを狭持しているスタイラスホルダが指令手段を作動させない方向に変位するので指令は出力されないが、スタイラスに測定方向とは逆方向の外力が作用すると、スタイラスホルダが指令手段を作動させる方向に変位するので指令が出力される。
したがって、スタイラスに作用する測定方向とは逆方向の外力が一定以下であっても、異常状態を検知することができる。
【0017】
本発明の接触式測定機の衝突検知装置において、前記位置決め手段は、前記スタイラスおよび前記ばねのいずれかの一方に設けられた凹部と、前記スタイラスおよび前記ばねのいずれかの他方に設けられ、前記凹部に係合する凸部と備えていることが望ましい。
この発明によれば、位置決め手段に、容易に係合を解除させることができる凹部と凸部を設けたので、スタイラスに一定以上の外力が作用したときには、凹部と凸部との係合が解除されることにより、この異常状態を検知することができる。
したがって、位置決め手段を、簡単な構造の凹部と凸部で構成することができる。
【0018】
本発明の接触式測定機の衝突検知装置において、前記凹部および前記凸部のうち、少なくとも一方が略錐体状に形成されていることが望ましい。
この発明によれば、凹部および/または凸部は斜面を有する略錐体状に形成されているので、凹部および凸部は略錐体の斜面に沿って滑らかにずらされ、ばねも連続的に弾性変形する。したがって、一方の接点と他方の接点との接触または離間をより瞬間的に検知することができる。
一組の凹部と凸部で、スタイラスに作用する全ての方向からの一定以上の外力を検知することができる。
【0019】
本発明の接触式測定機の衝突検知装置において、前記ばね、および、前記一方の接点が1本の板ばねで形成され、この板ばねに前記凹部または前記凸部が設けられていることが望ましい。
この発明によれば、指令手段のスイッチ機能を有する一方の接点、および、位置決め手段としての凹部または凸部を、1本の板ばねに設けたので、部品数を少なくでき簡単な構成とすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明していく。
図1〜図4には、本発明の一実施形態に係る接触式測定機の衝突検知装置を有するプローブ40が示されている。
なお、これら図1〜図4の説明に当たって、前述した図6〜図8と同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
プローブ40は、前述した真円度測定機1に取り付けられる。
このプローブ40は、図1に示されるように、プローブ本体41と、このプローブ本体41の支点(図示せず)で変位可能かつ復帰可能に支持されたスタイラスホルダ42と、このスタイラスホルダ42に保持されたスタイラス43とを備えている。
【0021】
スタイラスホルダ42は、プローブ本体41の支点で揺動可能に支持されたホルダ本体521と、このホルダ本体521にスタイラス43を交換可能かつ弾性的に狭持する衝突検知板ばね422とを備えている。
ホルダ本体521は、支持体521Aと、側面支持体521Bとを備えている。
側面支持体521Bおよび衝突検知板ばね422は、互いに略対向するようにそれぞれの基端近傍で支持体521Aにねじ止めされている。
図2には、図1におけるII−II線に沿う矢視断面図が示されている。
側面支持体521Bのスタイラス43との接触面は、図2に示されるように、スタイラス43の側面形状に沿った曲面に形成されている。
衝突検知板ばね422は、スタイラス43と略対向する面に円錐状に形成された位置決め手段としての凸部422Aと、この凸部422Aが設けられた面の裏面の先端に接点422Bとを、それぞれ備えている。
衝突検知板ばね422は、側面支持体521Bに離接する方向のみに弾性変形可能に設けられている。
【0022】
プローブ本体41には、衝突検知板ばね422が弾性変形したときに、接点422Bが接触される他方の接点としての電気接点用板ばね411と、この両者が接触したときに、相対移動手段(被測定物回転機構20、スライダ31、水平アーム32)に、被測定物Wに対するプローブ40の相対移動の停止、または、被測定物Wとプローブ40とが退避する方向への相対移動を指令するとともに、異常警報を出し作業者に異常状態を知らせる指令手段(図示せず)とが備えられている。
接点422Bと電気接点用板ばね411とは、スタイラスホルダ42の変位方向に対向配置されており、また、この両者は、指令手段のスイッチ機能を有している。
【0023】
スタイラス43は、先端側面に測定子531を備えているとともに、スタイラス43がスタイラスホルダ42に狭持されたときに凸部422Aが係合される位置決め手段としての凹部432を備えている。凹部432は、凸部422Aの先端近傍と対応する円錐状に形成されている。
スタイラス43に作用する外力が一定以下のときには、凸部422Aと凹部432の係合により、スタイラス43は、ホルダ本体521の定位置に位置決めされている。
【0024】
本実施形態の作用を説明する。
説明のために、図3に示されるように、測定方向(スタイラスホルダ42の変位方向)の外力をFx1、測定方向と逆方向の外力をFx2、測定方向と直交する方向の外力をFy1,Fy2、スタイラス43の先端方向からの外力をFz2とする。
スタイラス43に、測定方向の力、つまり、Fx1方向の外力が作用すると、この外力によりスタイラスホルダ42が変位し、接点422Bと電気接点用板ばね411とが離間するので指令手段は作動しない。
【0025】
逆に、スタイラス43に測定方向とは反対方向の力、たとえば、図4に示されるように、スタイラス43が被測定物Wまたは物体Mに衝突することにより、スタイラス43に、Fx2方向の外力が作用すると、この外力によりスタイラスホルダ42が変位し、接点422Bと電気接点用板ばね411とが接触する。この接触により、指令手段が相対移動手段に、被測定物Wまたは物体Mに対するプローブ40の相対移動の停止、または、被測定物Wまたは物体Mとプローブ40とが退避する方向への相対移動を指令するとともに、異常警報を出し作業者に異常状態を知らせる。
つまり、スタイラス43に作用する外力が一定以下であっても指令手段が作動する。
【0026】
スタイラス43に、図2に示されるようなFy1、Fy2、または、図1に示されるようなFz2方向の外力が作用すると、これらの方向からの外力はスタイラスホルダ42の変位方向とは異なるので、スタイラスホルダ42は変位せず指令手段は作動しない。
しかし、この外力が一定以上になると、凸部422Aと凹部432の係合が解除され、凸部422Aは凹部432の斜面に沿って相対的にずらされる。すると、衝突検知板ばね422が弾性変形し、接点422Bと電気接点用板ばね411とが接触するので、指令手段から相対移動停止等の指令が出される。
【0027】
前述のような実施形態によれば、次のような効果がある。
衝突検知板ばね422が、スタイラス43を狭持する機能と指令手段のスイッチ機能を有しており、従来のように、スタイラスホルダと指令手段のスイッチとを別々に設ける必要がないので、部品数を少なくでき簡単な構成とすることができる。
スタイラス43が、衝突検知板ばね422を含むスタイラスホルダ42で狭持されており、スタイラス43に作用する一定以上の外力により、定位置から容易にずらされる構成なので、異常状態を確実に検知することができる。
特に、本実施形態では、接点422Bと電気接点用板ばね411とをスタイラスホルダ42の変位方向に対向配置したので、スタイラス43に作用する測定方向とは逆方向(Fx2方向)の外力が一定以下であっても、この異常状態を検知することができる。
【0028】
スタイラス43に、直接作用する一定以上の外力を検知する構成なので、接触式測定機に用いることができる。
また、衝突検知板ばね422の弾性力や、スタイラス43に外力が作用していないときの接点422Bと電気接点用板ばね411との距離を変えることにより、異常状態の検知感度を容易に変えることができる。
【0029】
位置決め手段に、容易に係合を解除させることができる凸部422Aと凹部432を設けたので、スタイラス43に一定以上の外力が作用したときには、凸部422Aと凹部432との係合が解除されることにより、この異常状態を検知することができる。
したがって、位置決め手段を、簡単な構造の凸部422Aと凹部432で構成とすることができる。
【0030】
凸部422Aおよび凹部432は、斜面を有する円錐状に形成されているので、凸部422Aおよび凹部432は円錐の斜面に沿って滑らかにずらされ、衝突検知板ばね422も連続的に弾性変形する。したがって、接点422Bと電気接点用板ばね411との接触をより瞬間的に検知することができる。
一組の凸部422Aと凹部432で、スタイラス43に作用する全ての方向からの一定以上の外力を検知することができる。
また、円錐の頂点角度を変えれば、凸部422Aおよび凹部432の相対的なずれ量に対する、衝突検知板ばね422の弾性変形量を容易に変えることができるので、異常状態の検知感度を容易に変えることができる。
【0031】
指令手段のスイッチ機能を有する接点422B、および、位置決め手段としての凸部422Aを、1本の衝突検知板ばね422に設けたので、部品数を少なくでき簡単な構成とすることができる。
【0032】
なお、本発明は前記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。
凸部422Aおよび凹部432を円錐状としたが角錐状としても良く、一方が他方に係合する形状ならば、両者の形状は問われない。
スタイラス43に凹部432を、衝突検知板ばね422に凸部422Aをそれぞれ設けたが、スタイラス43に凸部を、衝突検知板ばね422に凹部を設けても良い。
位置決め手段を、凹部と凸部からなる構成としたが、磁石等の別の位置決め手段を用いても良い。
【0033】
指令手段のスイッチを、接点422Bと電気接点用板ばね411と(以下、接点同士、と略す)が接触したときに指令手段が作動する構成(メイク接点)としたが、接点同士が離間したときに指令手段が作動する構成(ブレイク接点)としても良い。
たとえば、衝突検知板ばね422を、図5(A)に示すように形成しても良い。この構成において、スタイラス43に一定以上の外力が作用していないときには、接点同士が接触しているので指令手段は作動しないが、一定以上の外力が作用すると、衝突検知板ばね422が変形し接点同士が離間するので指令手段が作動する。
また、図5(B)に示すように、スタイラス43を導電性材料で形成し、凸部422Aに接点422Bの役割を持たせ、さらに電気接点用板ばね411をスタイラス43と側面支持体521Bとが接触する部分に設ける構成としても良い。
この構成において、スタイラス43に一定以上の外力が作用していないときには、接点同士がスタイラス43を介して電気的に接触しているので指令手段は作動しないが、一定以上の外力が作用しスタイラス43がスタイラスホルダ42から外れると、接点同士が離間するので指令手段が作動する。
【0034】
上述したように指令手段のスイッチをブレイク接点で構成すれば、衝突検出装置の信頼性を向上させることができる。
つまり、メイク接点を用いる場合には、異常状態において接点同士が接触していても接点の錆やゴミの影響で電気的に接触せずに、指令手段が作動しない場合がある。
これに対して、ブレイク接点を用いる場合には、接点同士が常時接触しているので錆やゴミの影響を受け難く、異常状態において接点同士が離間したときに確実に指令手段を作動させることができる。また、正常状態において万が一、錆やゴミの影響で接点同士が電気的に接触していない状態となり指令手段が作動しても、実際に衝突などが発生したわけではなく実害は少ないので、いわゆるフェイルセーフを考慮した構成とすることができる。
【0035】
電気接点用板ばね411をプローブ本体41に固定する構成としたが、電気接点用板ばね411を絶縁材料を介して衝突検知板ばね422の基端部またはホルダ本体521に固定する構成としても良い。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で衝突を確実に検知できる、接触式測定機の衝突検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る衝突検知装置を有するプローブの正面図。
【図2】図1のII−II線に沿う矢視断面図。
【図3】前記実施形態における、プローブに作用する外力の作用方向の説明模式図。
【図4】前記実施形態における、衝突検知方法の説明図。
【図5】本発明の他の実施形態に係る衝突検知装置の要部の正面図。
【図6】従来の真円度測定機の正面図。
【図7】従来の真円度測定機のプローブの正面図。
【図8】従来の真円度測定機のプローブの正面図。
【符号の説明】
1 真円度測定機(接触式測定機)
20 被測定物回転機構(相対移動手段)
31 スライダ(相対移動手段)
32 水平アーム(相対移動手段)
40 プローブ
41 プローブ本体
42 スタイラスホルダ
43 スタイラス
411 電気接点用板ばね(他方の接点)
422 衝突検知板ばね(ばね)
422A 凸部(位置決め手段)
422B 接点(一方の接点)
432 凹部(位置決め手段)
521 ホルダ本体
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a collision detection device for a contact measuring device.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, as a measuring instrument having a function of minimizing damage to a probe supporting the measuring element when an external force exceeding a certain level acts on the measuring element, a roundness measuring instrument 1 as shown in FIG. It has been known.
The circularity measuring device 1 includes a main body 10, an object rotating mechanism 20 arranged near one side of the upper surface of the main body 10, and configured to rotationally drive the object W, and a perpendicular to the other side of the upper surface of the main body 10. An upright column 30, a slider 31 provided to be able to move up and down in the longitudinal direction of the column 30, a horizontal arm 32 provided to the slider 31 so as to be movable toward and away from the workpiece W; A probe 50 is provided at the tip of the horizontal arm 32 so as to be exchangeable.
In the circularity measuring device 1, relative movement means for relatively moving the probe 50 and the workpiece W includes the workpiece rotation mechanism 20, the slider 31, and the horizontal arm 32.
[0003]
As shown in FIG. 7, the probe 50 includes a probe main body 51 provided at the tip of the horizontal arm 32, and a holder main body 521 supported displaceably and returnably at a fulcrum (not shown) of the probe main body 51. , A stylus 53, and a stylus holder 52 configured to include a leaf spring 522 that replaceably and elastically holds the stylus 53 on the holder body 521 as shown in FIG.
The holder main body 521 includes a support 521A supported so as to be displaceable and returnable at a fulcrum of the probe main body 51, and a side support 521B that supports a side surface of the stylus 53.
The leaf spring 522 is formed to bend in a substantially rectangular shape in cross section, and a convex portion 522A is provided near the bent vertex.
The side support 521B and the leaf spring 522 are screwed to the support 521A near their respective base ends so as to substantially oppose each other.
[0004]
The stylus 53 has a stylus 531 in contact with the object W on the tip side surface, and the protrusion 522A engages with a position where the protrusion 522A contacts when the stylus 53 is held by the stylus holder 52. When the external force acting on the stylus 53 is equal to or less than a predetermined value, the stylus 53 is positioned at a fixed position of the holder main body 521 by the engagement between the convex portion 522A and the concave portion 532.
[0005]
The roundness measuring device 1 is used, for example, when the stylus 53 collides with a foreign object while the probe 50 is moving, or when the tracing stylus 531 cannot move smoothly on the surface of the workpiece W during measurement, ie, the stylus. When an external force greater than a certain value acts on the stylus 53, the stylus 53 is displaced from a fixed position, and the leaf spring 522 is elastically deformed in a direction away from the stylus 53. 50 damage was avoided.
[0006]
On the other hand, there has been known a measuring machine configured to include a commanding means for detecting this abnormal state when a certain force or more of external force acts on the tracing stylus and instructing the stylus to move. References 1 and 2).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2000-146566 A [Patent Document 2]
JP 2001-147115 A
The measuring device disclosed in Patent Document 1 includes a movable lever main body, a tracing stylus holder having a tracing stylus, and a three-point support mechanism for positioning the tracing stylus holder at a fixed position with respect to the movable lever main body and movably supporting the same. A detector for measuring the dimension of the object to be measured based on the amount of movement of the tracing stylus; and command means for detecting when the tracing stylus holder is displaced from a fixed position and controlling the movement of the detector. I have.
[0009]
The three-point support mechanism includes three positioning means provided at 120 ° intervals between the distal end side surface of the movable lever main body and the base end side surface of the tracing stylus holder, and a tension member having both ends fixed to the movable lever main body and the holder main body. And a spring.
The positioning means is composed of a pair of conductive spheres provided on the distal side surface of the movable lever, and a conductive cylindrical member engaged between the spheres and provided on the base side surface of the holder body. It is configured.
The commanding means has a collision detecting circuit in which two spheres of the positioning means and one cylindrical body are used as contacts, and each contact is electrically arranged in series via a conducting wire.
Normally, the sphere and the cylinder of each contact are in contact with each other by the action of the tension spring, so that the collision detection circuit is closed and the probe holder is positioned at a fixed position.
[0010]
In this measuring device, when an external force exceeding a certain level is applied to the probe, the tension spring is elastically deformed, causing the probe holder to be displaced from its home position. When the collision detection circuit is opened, the command means detects an abnormal state and controls the movement of the detector.
[0011]
The collision detection device (hereinafter abbreviated as Z-direction collision detection device) in the measuring device of Patent Document 2 includes a holder attached to a non-contact type probe, a ring-shaped collision detection unit, and a holder for the collision detection unit. And a commanding means for detecting the movement of the collision detecting unit with respect to the holder and controlling the movement of the non-contact probe with respect to the holder.
When an object collides with the collision detection unit, the collision detection unit moves in the axial direction (Z direction) of the probe with respect to the holder, and the command means detects the movement and controls the moving direction of the non-contact probe.
For a collision in a direction perpendicular to the axial direction of the non-contact probe, an XY direction collision detection device having the same functions as the three-point support mechanism and the command means of Patent Document 1 is provided at the tip of the Z direction collision detection device. The collision was detected by providing.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, in the measuring device of Patent Document 1, a tension spring that supports a tracing stylus holder on a movable lever main body, and a sphere and a cylinder having a switch function of a command unit are provided as separate members.
In addition, since the collision detection circuit has the contacts electrically arranged in series via a conductor, for example, an abnormal condition is detected even when one of the conductors is disconnected, and an external force acts on the probe. Otherwise, the commanding means may malfunction and control the movement of the detector.
The Z-direction collision detection device of Patent Literature 2 is configured so that the tip of the collision detection unit is located between the tip of the non-contact probe and the object to be measured. Could not.
[0013]
An object of the present invention is to provide a collision detection device for a contact-type measuring device, which can reliably detect a collision with a simple configuration.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A collision detection device for a contact-type measuring instrument according to the present invention includes a probe body, a stylus holder supported displaceably and returnably on the probe body, and a stylus held by the stylus holder. A stylus holder, the stylus holder being displaceable and returnably supported by the probe main body, and the stylus being exchangeable and elastic with the holder main body. A contact for measuring a dimension and a surface property of the object to be measured based on the displacement of the stylus holder, while relatively moving the probe and the object to be measured by the relative movement means. In a collision detection device of a type measuring machine, one contact having conductivity formed on at least a part of the spring, A stylus is provided between the stylus and the spring, and positions the stylus at a fixed position with respect to the holder body, and shifts the stylus from the fixed position when an external force equal to or more than a certain amount acts on the stylus, and Positioning means for elastically deforming the spring, when the spring is elastically deformed, the one contact has a conductive contact that is contacted or separated, and the one contact and the other contact are Command means for instructing the relative movement means to stop relative movement of the probe with respect to the object to be measured or to move relative to the object to be measured and the probe in a retracting direction when the probe is in contact with or separated from the object. And characterized in that:
[0015]
According to the present invention, when an external force equal to or more than a predetermined value acts on the stylus, the positioning means shifts the stylus from the fixed position and elastically deforms the spring holding the stylus. When the spring is elastically deformed, one contact and the other contact come into contact with or separate from each other. At this time, the command means causes the relative moving means to stop the relative movement of the probe with respect to the measured object or foreign matter, or The relative movement in the direction in which the foreign matter and the probe are retracted is commanded. One contact and the other contact have a switch function of the command means.
Therefore, the spring has a function of holding the stylus and a function of switching the command means, and it is not necessary to use a separate member for holding the stylus and a switch for the command means as in the related art. The number can be reduced and the configuration can be simplified.
The stylus is held by a stylus holder including a spring, and is easily displaced from a fixed position by a certain or more external force acting on the stylus, so that an abnormal state can be reliably detected.
Since it is configured to detect a certain level of external force acting directly on the stylus, it can be used for a contact type measuring machine.
[0016]
In the collision detection device for a contact-type measuring instrument according to the present invention, one contact and the other contact are disposed to face in the direction of displacement of the stylus holder, and the direction of displacement of the stylus holder is opposite to the direction of measurement. It is desirable that the two contacts are arranged so that the command is output by contacting or separating when the external force in the direction acts on the stylus.
According to the present invention, when an external force in the measuring direction acts on the stylus, the stylus holder holding the stylus is displaced in a direction in which the commanding means is not operated, so that no command is output. When an external force acts in the direction, the stylus holder is displaced in a direction in which the command means is operated, so that a command is output.
Therefore, even if the external force acting on the stylus in the direction opposite to the measurement direction is equal to or less than a certain value, the abnormal state can be detected.
[0017]
In the collision detection device for a contact-type measuring device according to the present invention, the positioning means is provided in a recess provided in one of the stylus and the spring, and is provided in the other of the stylus and the spring, It is desirable to have a projection that engages with the recess.
According to the present invention, since the positioning means is provided with the concave portion and the convex portion which can be easily disengaged, the engagement between the concave portion and the convex portion is released when an external force exceeding a certain level acts on the stylus. By doing so, this abnormal state can be detected.
Therefore, the positioning means can be constituted by the concave and convex portions having a simple structure.
[0018]
In the collision detection device for a contact-type measuring device according to the present invention, it is preferable that at least one of the concave portion and the convex portion is formed in a substantially conical shape.
According to the present invention, since the concave portion and / or the convex portion are formed in a substantially conical shape having a slope, the concave portion and the convex portion are smoothly displaced along the slope of the substantially cone, and the spring is also continuously. Elastically deform. Therefore, contact or separation between one contact and the other contact can be more instantaneously detected.
A set of concave and convex portions can detect a certain or more external force acting on the stylus from all directions.
[0019]
In the collision detection device for a contact-type measuring device according to the present invention, it is preferable that the spring and the one contact are formed by a single leaf spring, and the leaf spring is provided with the concave portion or the convex portion. .
According to the present invention, the one contact having the switch function of the command means and the concave or convex portion as the positioning means are provided on one leaf spring, so that the number of parts can be reduced and the structure can be simplified. Can be.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show a probe 40 having a collision detection device of a contact measuring device according to an embodiment of the present invention.
In the description of FIGS. 1 to 4, the same components as those in FIGS. 6 to 8 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
The probe 40 is attached to the above-described roundness measuring device 1.
As shown in FIG. 1, the probe 40 has a probe main body 41, a stylus holder 42 supported displaceably and returnably at a fulcrum (not shown) of the probe main body 41, and held by the stylus holder 42. And a stylus 43 provided.
[0021]
The stylus holder 42 includes a holder main body 521 that is swingably supported at a fulcrum of the probe main body 41, and a collision detection leaf spring 422 that replaceably and elastically holds the stylus 43 on the holder main body 521. .
The holder main body 521 includes a support 521A and a side support 521B.
The side support 521B and the collision detection leaf spring 422 are screwed to the support 521A near their respective base ends so as to substantially oppose each other.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
As shown in FIG. 2, the contact surface of the side support 521 </ b> B with the stylus 43 is formed into a curved surface along the side shape of the stylus 43.
The collision detecting leaf spring 422 includes a projection 422A as a positioning means formed in a conical shape on a surface substantially opposed to the stylus 43, and a contact 422B at the tip of the back surface of the surface on which the projection 422A is provided. Have.
The collision detection leaf spring 422 is provided so as to be elastically deformable only in a direction in which the collision detection leaf spring 422 is separated from and brought into contact with the side support 521B.
[0022]
When the collision detection leaf spring 422 is elastically deformed, the probe main body 41 has an electrical contact leaf spring 411 as the other contact to which the contact 422B is brought into contact. Instruct the measurement object rotating mechanism 20, the slider 31, and the horizontal arm 32) to stop the relative movement of the probe 40 with respect to the measurement object W or to perform the relative movement in the retreating direction of the measurement object W and the probe 40. Command means (not shown) which issues an abnormal alarm and informs the operator of the abnormal state.
The contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact are arranged to face each other in the direction of displacement of the stylus holder 42, and both of them have a switch function of a command means.
[0023]
The stylus 43 has a tracing stylus 531 on the tip side surface, and also has a concave portion 432 as positioning means with which the convex portion 422A is engaged when the stylus 43 is held by the stylus holder 42. The concave portion 432 is formed in a conical shape corresponding to the vicinity of the tip of the convex portion 422A.
When the external force acting on the stylus 43 is equal to or less than a certain value, the stylus 43 is positioned at a fixed position of the holder main body 521 by the engagement between the convex portion 422A and the concave portion 432.
[0024]
The operation of the present embodiment will be described.
For the sake of explanation, as shown in FIG. 3, the external force in the measurement direction (displacement direction of the stylus holder 42) is Fx1, the external force in the direction opposite to the measurement direction is Fx2, and the external forces in the direction orthogonal to the measurement direction are Fy1 and Fy2. The external force from the tip direction of the stylus 43 is Fz2.
When a force in the measuring direction, that is, an external force in the Fx1 direction acts on the stylus 43, the stylus holder 42 is displaced by this external force, and the contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact are separated, so that the command means does not operate.
[0025]
Conversely, a force in the direction opposite to the measurement direction is applied to the stylus 43, for example, as shown in FIG. 4, when the stylus 43 collides with the object W or the object M, an external force in the Fx2 direction is applied to the stylus 43. When acted, the stylus holder 42 is displaced by this external force, and the contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact come into contact. By this contact, the command means instructs the relative moving means to stop the relative movement of the probe 40 with respect to the measured object W or the object M, or to move the probe 40 relative to the measured object W or the object M in a retreating direction. At the same time, it issues an abnormal alarm and informs the operator of the abnormal state.
That is, the command means operates even when the external force acting on the stylus 43 is equal to or less than a certain value.
[0026]
When external forces in the directions Fy1, Fy2 as shown in FIG. 2 or Fz2 as shown in FIG. 1 act on the stylus 43, the external forces from these directions are different from the direction of displacement of the stylus holder 42. The stylus holder 42 does not move and the command means does not operate.
However, when the external force exceeds a certain level, the engagement between the projection 422A and the recess 432 is released, and the projection 422A is relatively shifted along the slope of the recess 432. Then, the collision detection leaf spring 422 is elastically deformed, and the contact 422B comes into contact with the electrical contact leaf spring 411, so that a command such as relative movement stop is issued from the command means.
[0027]
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained.
The collision detecting leaf spring 422 has a function of holding the stylus 43 and a function of switching the command means. It is not necessary to separately provide a stylus holder and a switch for the command means as in the related art. And a simple configuration can be achieved.
Since the stylus 43 is held by the stylus holder 42 including the collision detecting leaf spring 422 and is easily displaced from a fixed position by a certain external force acting on the stylus 43, it is possible to reliably detect an abnormal state. Can be.
In particular, in the present embodiment, since the contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact are arranged to face each other in the direction of displacement of the stylus holder 42, the external force acting on the stylus 43 in the direction opposite to the measurement direction (Fx2 direction) is equal to or less than a certain value. However, this abnormal state can be detected.
[0028]
Since it is configured to detect a certain external force that directly acts on the stylus 43, the stylus 43 can be used for a contact type measuring instrument.
Further, by changing the elastic force of the collision detection leaf spring 422 or the distance between the contact 422B and the electrical contact leaf spring 411 when no external force is applied to the stylus 43, the detection sensitivity of the abnormal state can be easily changed. Can be.
[0029]
Since the positioning means is provided with the convex portion 422A and the concave portion 432 that can be easily disengaged, the engagement between the convex portion 422A and the concave portion 432 is released when an external force exceeding a certain level acts on the stylus 43. Thus, this abnormal state can be detected.
Therefore, the positioning means can be configured by the convex portion 422A and the concave portion 432 having a simple structure.
[0030]
Since the convex portion 422A and the concave portion 432 are formed in a conical shape having a slope, the convex portion 422A and the concave portion 432 are smoothly shifted along the conical slope, and the collision detection leaf spring 422 is also continuously elastically deformed. . Therefore, the contact between the contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact can be detected more instantaneously.
The set of the convex portion 422A and the concave portion 432 can detect a certain or more external force acting on the stylus 43 from all directions.
Further, by changing the vertex angle of the cone, the elastic deformation amount of the collision detecting leaf spring 422 with respect to the relative displacement amount of the convex portion 422A and the concave portion 432 can be easily changed, so that the detection sensitivity of the abnormal state can be easily increased. Can be changed.
[0031]
Since the contact 422B having the switch function of the commanding means and the projection 422A as the positioning means are provided on one collision detection leaf spring 422, the number of parts can be reduced and a simple configuration can be achieved.
[0032]
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
The convex portion 422A and the concave portion 432 are formed in a conical shape, but may be formed in a pyramid shape.
Although the stylus 43 has the concave portion 432 and the collision detecting plate spring 422 has the convex portion 422A, the stylus 43 may have the convex portion and the collision detecting plate spring 422 may have the concave portion.
Although the positioning means has a configuration including a concave portion and a convex portion, another positioning means such as a magnet may be used.
[0033]
The switch of the instructing means is configured such that the instructing means operates when the contact 422B and the leaf spring 411 for electric contact (hereinafter, abbreviated as “contacts”) contact each other (make contact). A configuration in which the command means operates (break contact) may be used.
For example, the collision detection leaf spring 422 may be formed as shown in FIG. In this configuration, when the stylus 43 has no external force acting on it or more, the command means does not operate because the contacts are in contact with each other, but when the external force acts on the stylus 43 or more, the collision detecting leaf spring 422 deforms and the contact Since they are separated from each other, the command means operates.
Further, as shown in FIG. 5B, the stylus 43 is formed of a conductive material, the projection 422A has a role of a contact 422B, and the electrical contact leaf spring 411 is connected to the stylus 43 and the side support 521B. May be provided at a portion where the contact is made.
In this configuration, when no external force is applied to the stylus 43 or more, the command means does not operate because the contacts are in electrical contact with each other via the stylus 43. Is released from the stylus holder 42, the contact points are separated from each other, and the command means is activated.
[0034]
As described above, if the switch of the command means is constituted by a break contact, the reliability of the collision detection device can be improved.
In other words, in the case where the make contact is used, even when the contacts are in contact with each other in an abnormal state, the contact means may not be electrically contacted due to the influence of rust or dust on the contacts, and the command means may not operate.
On the other hand, when the break contacts are used, the contacts are always in contact with each other, so that they are not easily affected by rust or dust, and when the contacts are separated from each other in an abnormal state, the command means can be reliably operated. it can. Also, in the normal state, even if the contacts are not in electrical contact with each other due to the influence of rust or dust, even if the command means operates, actual collisions do not actually occur and there is little actual harm. The configuration can be made in consideration of the safety.
[0035]
Although the plate spring 411 for electric contact is fixed to the probe main body 41, the plate spring 411 for electric contact may be fixed to the base end of the collision detection plate spring 422 or the holder main body 521 via an insulating material. .
[0036]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the collision detection apparatus of a contact-type measuring machine which can detect a collision reliably with a simple structure can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a probe having a collision detection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is an explanatory schematic diagram of an action direction of an external force acting on a probe in the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a collision detection method in the embodiment.
FIG. 5 is a front view of a main part of a collision detection device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a front view of a conventional roundness measuring device.
FIG. 7 is a front view of a probe of a conventional roundness measuring device.
FIG. 8 is a front view of a probe of a conventional roundness measuring machine.
[Explanation of symbols]
1 Roundness measuring machine (contact measuring machine)
20 DUT rotation mechanism (relative moving means)
31 Slider (relative moving means)
32 horizontal arm (relative moving means)
40 probe 41 probe body 42 stylus holder 43 stylus 411 leaf spring for electrical contact (other contact)
422 Collision detection leaf spring (spring)
422A convex part (positioning means)
422B contact (one contact)
432 recess (positioning means)
521 Holder body

Claims (5)

プローブ本体、このプローブ本体に変位可能かつ復帰可能に支持されたスタイラスホルダ、および、このスタイラスホルダに保持されたスタイラスを有するプローブと、このプローブと被測定物とを相対移動させる相対移動手段とを備え、
前記スタイラスホルダは、前記プローブ本体に変位可能かつ復帰可能に支持されたホルダ本体と、このホルダ本体に前記スタイラスを交換可能かつ弾性的に狭持するばねとを含んで構成され、前記相対移動手段により前記プローブと前記被測定物とを相対移動させながら、前記スタイラスホルダの変位を基に被測定物の寸法や表面性状を測定する接触式測定機の衝突検知装置において、
前記ばねの少なくとも一部に形成された導電性を有する一方の接点と、
前記スタイラスと前記ばねとの間に設けられ、前記ホルダ本体に対して前記スタイラスを定位置に位置決めするとともに、前記スタイラスに一定以上の外力が作用したときに前記スタイラスを前記定位置からずらし、かつ、前記ばねを弾性変形させる位置決め手段と、
前記ばねが弾性変形されたときに、前記一方の接点が接触または離間される導電性を有する他方の接点と、
前記一方の接点と前記他方の接点とが接触または離間されたときに、前記相対移動手段に、前記被測定物に対する前記プローブの相対移動の停止、または、前記被測定物と前記プローブとが退避する方向への相対移動を指令する指令手段と、を備えたことを特徴とする接触式測定機の衝突検知装置。
A probe main body, a stylus holder supported displaceably and returnably on the probe main body, a probe having a stylus held on the stylus holder, and a relative moving means for relatively moving the probe and the object to be measured. Prepare,
The stylus holder includes a holder body supported by the probe body so as to be displaceable and returnable, and a spring that replaceably and elastically holds the stylus on the holder body. While relatively moving the probe and the object to be measured, in a collision detection device of a contact type measuring machine that measures the dimensions and surface properties of the object to be measured based on the displacement of the stylus holder,
One contact having conductivity formed on at least a part of the spring;
The stylus is provided between the stylus and the spring, and the stylus is positioned at a fixed position with respect to the holder main body, and the stylus is displaced from the fixed position when an external force equal to or more than a certain amount acts on the stylus, and Positioning means for elastically deforming the spring;
When the spring is elastically deformed, the one contact has another conductive contact that is contacted or separated,
When the one contact and the other contact are in contact with or separated from each other, the relative movement means stops the relative movement of the probe with respect to the measured object, or retracts the measured object and the probe. And a command means for commanding a relative movement in a direction of movement of the contact type measuring device.
請求項1に記載の接触式測定機の衝突検知装置において、
前記一方の接点と前記他方の接点とは、前記スタイラスホルダの変位方向に対向配置され、かつ、前記スタイラスホルダの変位方向のうち、測定方向とは逆方向の外力が前記スタイラスに作用したときに、前記両接点が接触または離間して前記指令が出力されるように配置されている、ことを特徴とする接触式測定機の衝突検知装置。
The collision detection device for a contact measuring device according to claim 1,
The one contact point and the other contact point are disposed to face each other in the displacement direction of the stylus holder, and when the external force in the direction opposite to the measurement direction acts on the stylus in the displacement direction of the stylus holder. A collision detection device for a contact-type measuring device, wherein the contact is arranged such that the two contacts are in contact with or separated from each other to output the command.
請求項1または請求項2に記載の接触式測定機の衝突検知装置において、
前記位置決め手段は、前記スタイラスおよび前記ばねのいずれかの一方に設けられた凹部と、前記スタイラスおよび前記ばねのいずれかの他方に設けられ、前記凹部に係合する凸部と備えた、ことを特徴とする接触式測定機の衝突検知装置。
The collision detection device for a contact-type measuring device according to claim 1 or 2,
The positioning means includes a concave portion provided on one of the stylus and the spring, and a convex portion provided on the other of the stylus and the spring and engaging with the concave portion. Characteristic collision detection device for contact type measuring machine.
請求項3に記載の接触式測定機の衝突検知装置において、
前記凹部および前記凸部のうち、少なくとも一方が略錐体状に形成されている、ことを特徴とする接触式測定機の衝突検知装置。
The collision detection device for a contact-type measuring device according to claim 3,
A collision detection device for a contact-type measuring device, wherein at least one of the concave portion and the convex portion is formed in a substantially cone shape.
請求項3または請求項4に記載の接触式測定機の衝突検知装置において、
前記ばね、および、前記一方の接点が1本の板ばねで形成され、この板ばねには、前記凹部または前記凸部が設けられている、ことを特徴とする接触式測定機の衝突検知装置。
The collision detection device for a contact-type measuring device according to claim 3 or 4,
Wherein the spring and the one contact are formed by a single leaf spring, and the leaf spring is provided with the concave portion or the convex portion. .
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