JP2024078405A - 測定システム及びその動作方法並びにスタイラス運動機構 - Google Patents

測定システム及びその動作方法並びにスタイラス運動機構 Download PDF

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Abstract

Figure 2024078405000001
【課題】測定プローブを改良するシステム及び構成が望まれている。
【解決手段】測定プローブは、１以上の接触部３６２Ａ・Ｂを持つスタイラス３３６と、接触部による接触に基づくスタイラスの動きを検出するように構成された検出素子と、検出素子からの信号を処理して、測定信号を出力するように構成された信号処理部と、スタイラス運動機構３３４を含む。スタイラス運動機構は、ワークとスタイラスの接触部との接触によって、正の軸方向ＰＡＤの力が加わった時に、スタイラスの休止位置から正の軸方向への動きを可能にするように構成された第１の運動部分ＭＰ１と、ワークとスタイラスの接触部との接触によって、休止位置から正の軸方向と反対の負の軸方向ＮＡＤへの動きを可能にするように構成された第２の運動部分ＭＰ２を含む。
【選択図】図４

Description

この開示は、測定機のための測定プローブに関し、特に、測定プローブ用のスタイラス運動機構に関する。
測定機（例えば座標測定機（ＣＭＭ））用の測定プローブが、特許文献１に開示されており、ここで、その全体を引用して取込む。そのような測定プローブは、測定対象ワークと接触する接触部を持つスタイラスと、該スタイラスを軸中心上で支持することが可能なプローブハウジングと、前記スタイラスの動きを可能にするためのスタイラス運動機構と、ワークとの接触に対応する前記接触部の動きを検出可能な検出素子と、前記検出素子の出力を処理するための信号処理回路とを含んでいる。前記信号処理回路は、前記検出素子からのセンサ信号を処理して測定信号（例えばタッチ信号）を出力する。同様な構成要素を備え、（例えばデジタル測定信号を出力可能な）他のＣＭＭ測定プローブが、特許文献２に記載されており、ここで、その全体を引用して取込む。
米国特許第１０,４１５,９４９号明細書 米国特許第１０,８５２,１１９号明細書
そのような測定プローブを改良し又は増強する（例えば改良された性能及び／又は特性に関するスタイラス運動機構などのような）システム及び構成が望まれている。
この要約は、以下の詳細な説明中に更に記載された概念の選択を簡略化された形で導入するために与えられる。この要約は、特許が請求された主題の鍵となる様相を特定したり、あるいは、前記特許が請求された主題の権利範囲を決定する助けとなるように使われることを意図していない。
ここに開示された原理に従うと、測定システムは、
測定対象ワークと接触するように構成された、１以上の接触部を持つスタイラスと、
該スタイラスの接触部のワークとの接触に対応するスタイラスの動きを検出するように構成された、少なくとも１つの検出素子と、
前記少なくとも１つの検出素子の出力から得られた発生信号を処理して、測定信号を出力するように構成された信号処理部と、
ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にするように構成された第１の運動部分、及び、
ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にするように構成された第２の運動部分、
を有するスタイラス運動機構と、
を備えた測定プローブを含んで与えられる。
本発明の他の側面に従うと、測定プローブを含む測定システムを動作するための方法が与えられる。この方法は、第１の運動部分を利用して、ワークとスタイラスの接触部との接触によって、前記測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にし、
前記第２の運動部分を利用して、ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にすることを備える。
本発明の更なる側面に従うと、測定プローブ中で利用するためのスタイラス運動機構が与えられる。このスタイラス運動機構は、
前記スタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部と、
ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にするように構成された第１の運動部分と、
ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にするように構成された第２の運動部分と、
を備えている。
本発明の実施形態に従う測定プローブを用いた測定システムの例を示す概略図 図１の前記測定プローブの断面を示す概略図 図１の前記測定システムのある部分を示すブロック図 図２の前記測定プローブの運動機構の正面から見た断面を示す図 図４の前記運動機構の展開された等角図 図４の前記運動機構を上から見た等角図 図４の前記運動機構を下から見た等角図 図４の前記運動機構の平面図 図４の前記運動機構の上から見た断面図 図４の前記運動機構のキネマティック・カップリング構造の原理を示す、該キネマティック・カップリング機構の上から見た断面図 図４の前記運動機構のキネマティック・カップリング構造の原理を示す該キネマティック・カップリング機構の上から見た断面図 スタイラスの接触部のワークの上向きの表面との接触を示す図４の前記運動機構の図 スタイラスの接触部のワークの下向きの表面との接触を示す図４の前記運動機構の図 測定プローブを含む測定システムを動作させるための方法の実施例を示す流れ図 ワークの上向き及び下向きの表面を測定するために測定プローブを動かす測定システムを動作させる方法の実施例を示す流れ図
図１は、測定プローブ３００を用いた測定システム１００の例を示す概略図である。図１に示されるように、前記測定システム１００は、前記測定プローブ３００と、前記測定プローブ３００を動かすように構成された測定機２００（例えば座標測定機（ＣＭＭ）又はコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械など）と、手動操作されるジョイスティック１１１を含む操作部１１０と、前記測定機２００及び前記測定プローブ３００の動作を制御するように構成されたシステム制御部１４０とを含んでいる。前記測定システム１００は、更に、前記システム制御部１４０を介して前記測定機２００を動作させると共に、前記測定機２００によって獲得された測定データを処理して、例えば測定対象ワークＷの寸法又は形状を獲得するように構成されたホストコンピュータ１５０と、例えば測定条件を入力するように構成された１つ以上の入力ユニット１２０（例えばキーボード、マウスなど）と、例えば測定結果を出力するように構成された１つ以上の出力ユニット（例えばディスプレイ、プリンタなど）１３０と、を含んでいる。図２を参照して、以下に、より詳細に説明するように、前記測定プローブ３００は、前記測定対象ワークＷと接触される１つ以上の接触部３６２（例えば接触部３６２Ａ及び３６２Ｂ）を有するスタイラス３３６を含んでいる。
図１に示されるように、前記測定機２００は、表面プレート２１０と、該表面プレート２１０上に立つように設けられ、前記測定プローブ３００を三次元方向に動かすように構成された駆動機構２２０と、前記駆動機構２２０の駆動量を検出するように構成された駆動センサ（図示省略）とを含んでいる。前記駆動機構２２０は、前記測定プローブ３００を三次元方向にそれぞれ動かすためのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸駆動機構２２２、２２１、及び２２３（例えばスライド機構）を含んでいる。
前記測定プローブ３００に関して、ある既に知られた測定プローブ（例えば、あるタッチプローブ）は、典型的に（例えば正の軸方向と称され、前記測定プローブを動かすスタイラス運動機構及び／又は測定機の全て又は一部のＸＹＺ座標系に関して＋Ｚ方向としても知られる）１つの軸方向にばねで付勢されたスタイラス運動機構を有する。そのようなスタイラス運動機構は、前記測定プローブに内部ダメージを与えることなく、前記スタイラスの前記接触部が（例えば前記ワークを測定するために）ワーク中に休止位置から前記正の軸方向／＋Ｚ方向に押し付けられるスタイラス３３６の動きを可能とするために、ばねで付勢されている。そのような既に知られた測定プローブ／スタイラス運動機構のいくつかは、ワークと接触した時に、典型的には、負の軸方向／－Ｚ方向における動き及び／またはタッチ信号の感知を可能とするように構成（例えばばねで付勢）されてはいないが、前記スタイラスの前記接触部の±Ｘ及び±Ｙ方向の動きも可能とする。以下に詳細に説明するように、休止位置からのスタイラス３３６の正の軸方向及び負の軸方向の両方を可能とする（例えば典型的な±Ｘ及び±Ｙ方向の動きに加えて±Ｚ方向の動きも可能にする）スタイラス運動機構３３４（図２）を備えた測定プローブが開示されている。開示された構成は、前記スタイラスがワークと接触していないときに、該スタイラス３３６をしっかりした位置（例えば休止位置）に保持することを可能とする。測定システムの測定機が前記測定プローブ３００を動かして前記スタイラス３３６がワークＷと接触するようにすると、前記接触が前記スタイラスを前記正の軸方向又は前記負の軸方向（例えば＋Ｚ又は－Ｚ方向）に動かそうとするか否かに関わらず、前記スタイラス３３６は、前記スタイラス運動機構３３４内で柔軟な力（例えばばね力）に抗して動くようにされる。
様々な実施例において、異なる測定システムが、ワークを測定／検査するために測定プローブを動かす測定機の異なるタイプを利用することができる。例えば、座標測定機（ＣＭＭ）は、ある測定／検査プロセスで利用される。他の例では、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械が、ワークを測定／検査するための測定プローブを動かすために利用される測定機のタイプであることができる（例えば前記ＣＮＣ機械は、前記ワークを製造／加工するプロセスを行う事もできる）。あるＣＮＣ機械は、あるＣＭＭよりも低い精度で動きを制御するかも知れず、及び／又は、ある条件で（例えば、前記ＣＮＣ機械によって製造／加工されるワークに関して、及び、異なる向きでのワーク表面の測定／検査のために、そのようなワークの周り又は中の測定プローブの可能なある動きに関して）測定プローブを利用できるかも知れない。そのような面に関して、測定プローブのいくつかの例では、ロバストなスタイラス運動機構を持つことが特に望ましいかも知れない。例えば、望ましいスタイラス運動機構は、前記測定プローブに内部ダメージを与えることなく（例えばより長いオーバートラベル距離の）ワークと接触する動きを可能にし、（例えば前記測定プローブの前記動き及び測定／検査される必要がある前記ワーク表面の向きなどにより）前記スタイラスの正及び負の軸方向の両方の動きを可能にする。前記測定プローブ３００の前記スタイラス運動機構３３４は、以下に詳細に説明するように、そのような望ましい特性を含んでいる。
図２は、図１の前記測定プローブ３００の断面を示す概略図である。図２に示されるように、前記測定プローブ３００は、前記測定対象ワークＷと接触する接触部３６２Ａ及び３６２Ｂを有するスタイラス３３６と、該スタイラス３３６を軸中心Ｏ上で支持することが可能なように構成されたプローブハウジング３０６と、前記軸中心Ｏから逸れて前記軸中心Ｏに沿う前記接触部３６２Ａの動きを検出可能なように（例えば、前記接触部３６２Ａと接触部３６２Ｂ間の知られた空間的な関係に従って前記接触部３６２Ｂの動きも検出可能なように）構成された、１以上（本実施形態では例えば４つ）の検出素子３２５と、該４つの検出素子３２５の出力を処理して、デジタル信号であることができる測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号）を出力するように構成された信号処理回路３２０と、を含んでいる。特に、前記測定プローブ３００は、タッチ信号プローブとも称される。前記スタイラス３３６は、スタイラスモジュール３０４（即ち、スタイラス運動機構を含む）中に含まれ、前記プローブハウジング３０６及び前記検出素子３２５は、プローブメインボディ３０２に含まれることに注意されたい。前記プローブメインボディ３０２は、前記測定機２００（図１参照）の前記駆動機構２２０のスピンドル２２４によって支持されている。前記スタイラスモジュール３０４は、キネマティック・ジョイントを介して高い位置再現性で前記プローブメインボディ３０２に取外し可能に取り付けられている。
以下の説明の目的で、図２の紙面上の長手方向をＺ方向と定義し、前記紙面上の水平方向をＸ方向と定義し、前記紙面に垂直な方向をＹ方向と定義する。従って、前記測定プローブ３００の軸中心Ｏの方向（軸方向Ｏ）は、前記Ｚ方向と一致する。
図２に示されるように、前記プローブメインボディ３０２は、前記プローブハウジング３０６と、前記信号処理回路３２０と、支持部材（サポータ）３２２及び３２４と、前記検出素子３２５と、結合軸３２６と、フランジ部材３２８と、永久磁石３３０と、３つの球３３２とを含んでいる。前記プローブハウジング３０６は、取付部３０８と、回路配置部３１０と、固定部材３１４と、底部材３１６と、メインボディカバー３１８とを含んでいる。
図２に示されるように、前記取付部３０８は、前記測定プローブ３００の上端部に前記スピンドル２２４を取付けるための部分である。前記回路配置部３１０は、前記取付部３０８の下端に配置されている。様々な実施例において、前記軸中心Ｏに直交する前記回路配置部３１０の断面は、前記回路配置部３１０の下端に設けられる円板状上端部３１０Ａと円板状下側フランジ３１２を除き略三角形であることができる。前記信号処理回路３２０は、前記略三角形の外周部に配置される。前記回路配置部３１０は、前記支持部材３２２及び３２４の上に配置される。
図２に示されるように、前記固定部材３１４は、前記支持部材３２２を間に挟んで前記下側フランジ３１２の下端周辺部３１２Ｂに固定される。前記固定部材３１４は、前記軸中心Ｏ上の開口３１４Ａに与えられた円筒形状を有する。前記固定部材３１４の下端内側表面は、４つの対称な位置に４つの凹所３１４Ｃを与えられている。前記底部材３１６は、前記支持部材３２４を間に挟んで前記固定部材３１４の下端周辺部に固定されている。前記底部材３１６は環状形状を有している。前記メインボディカバー３１８は円筒形状であり、前記回路配置部３１０、前記下側フランジ３１２、前記固定部材３１４及び前記底部材３１６の周りに、前記信号処理回路３２０の全てをカバーするように配置されている。前記メインボディカバー３１８は、ボルトによって前記固定部材３１４に固定されている。
図３は、図１の前記測定システム１００のある部分を示すブロック図である。図３に示すように、前記信号処理回路３２０は、前記検出素子３２５の出力を処理して、前記測定信号（例えば前記接触部３６２Ａ及び３６２Ｂが前記測定対象ワークＷと接触したことを感知したタッチ信号／接触感知信号）Ｓtrを出力するように構成されている。前記信号処理回路３２０は、信号増幅部（信号増幅回路）３６４と、（例えば信号処理装置を含む）信号処理部３６６を含んでいる。
前記信号増幅部３６４は、前記検出素子３２５の出力である各センサ信号Ｓｓ（Ｓs1からＳs4）を増幅して、増幅信号Ｓａ（Ｓa1からＳa4）をそれぞれ出力するように構成された増幅器３６４Ａから３６４Ｄを含んでいる。参照符号Ｃｈ１からＣｈ４は、それぞれチャンネル１から４に対応している。前記信号処理部３６６は、前記増幅信号Ｓａを処理して前記測定信号Ｓtrを出力する。即ち、前記検出素子３２５の各出力を増幅するように構成された前記信号増幅部３６４は、本実施形態では前記信号処理部３６６より前に与えられ、発生信号Ｓｇ（Ｓg1からＳg4）は、前記信号増幅部３６４の前記増幅信号Ｓａである。
前記信号処理部３６６は、前記４つの検出素子３２５の出力から得られた前記発生信号Ｓｇを処理して、前記測定信号Ｓtrを出力するように構成されている。該信号処理部３６６は、前記発生信号Ｓｇ（Ｓg1からＳg4）から３つのＸ－、Ｙ－、Ｚ－方向の移動／偏位量を獲得／決定し、３次元方向のこの移動／偏位量を合成して、前記接触部３６２Ａ及び３６２Ｂが（例えばワークとの接触に対応するような）所定変位量以上を動いたことを示す前記測定信号Ｓtrを出力するように構成されている。前記信号増幅部中にブリッジ回路を形成したり、前記信号処理部中にブリッジ回路を形成することができる。前記信号処理部３６６及び、前記システム制御部１４０とホストコンピュータ１５０の追加の動作を、以下に詳細に説明する。
図２に示されるように、前記支持部材３２２及び３２４は、前記プローブハウジング３０６の軸方向Ｏに配置された弾性変形可能な部材であり、前記スタイラス３３６の向きの変化を許容する。特に、前記支持部材３２４は、図３中に示されるように、周方向に（前記軸中心Ｏの周りに）９０度ずつ互いに変位された位置に全部で４つの変形可能なアーム部（例えば４つの変形可能なアーム）３２４Ｂを含む回転対称な形状を有している。これらの４つのアーム部３２４Ｂは、同じ平面状に形成されている。前記支持部材３２２及び３２４は、各アーム部の幅を除いて同じ厚さ及び同じ構造を有している。これらに限定されず、様々な実施例において、前記アーム部の前記厚さ、長さ及び形状は互いに異なることができ、或いは、支持部材３２２及び３２４の全体が互いに異なる形状を有することができる。従って、前記検出素子３２５が中に配置された前記支持部材３２４について以下に説明し、前記支持部材３２２の重複した説明は省略する。前記支持部材の形状は、本実施形態中に示されたものに限定されず、少なくとも１つの支持部材が与えられればよい。
図３に示す如く、前記支持部材３２４は、ほぼ円板の形状を有し、長方形のアーム部３２４Ｂに加えて、前記結合軸３２６に接続される中央部３２４Ａと、該アーム部３２４Ｂによって前記中央部３２４Ａに結合され、前記プローブハウジング３０６に接続される周辺部３２４Ｃを有する。前記周辺部３２４Ｃは、前記支持部材３２４の一番外側の位置に位置する。前記アーム部３２４Ｂは、放射方向に線形に伸びるように前記周辺部３２４Ｃの内側に配置されている。前記中央部３２４Ａは、前記アーム部３２４Ｂの内側に配置されている。前記支持部材３２４は、前記プローブハウジング３０６に関する前記結合軸３２６の変位が、前記中央部３２４Ａを上下左右に移動させ、その結果、（例えば前記接触部３６２Ａ又は３６２Ｂのワークとの接触などに対応して）前記アーム部３２４Ｂを弾性的に変形させる。
前記検出素子３２５は、例えば、貼付けられる歪ゲージであり、図３中に示したように検出素子３２５が配置された前記支持部材３２４の歪みを検出する。前記４つの検出素子３２５は、前記支持部材３２４の各変形可能なアーム部３２４Ｂ上の４つの対称位置に配置される。前記検出素子３２５は、例えば接着剤によって前記アーム部３２４Ｂに固着される。汎用の歪ゲージを用いることもできるが、代わりに温度補償された歪ゲージを用いることもできる。更に、温度補償の立場から、温度補償は、例えば温度補償用のダミーの歪ゲージをブリッジ回路（図示省略）中に一体化して行うことができる。
図２に及び図３中に示す如く、前記結合軸３２６は、概ね円筒形状を有し、前記２つの支持部材３２２と３２４を互いに結合する。前記結合軸３２６は、前記下側フランジ３１２、前記固定部材３１４及び前記底部材３１６と接触することなく、前記２つの支持部材３２２及び３２４によって前記軸中心Ｏ上に保持されている。前記結合軸３２６は、前記フランジ部材３２８を一体的に支持している。
図２に示されるように、前記フランジ部材３２８は、略円板形状を有する。該フランジ部材３２８は、前記軸方向Ｏ中で非接触で前記底部材３１６に面し、前記放射方向に非接触で前記メインボディカバー３１８に面している。前記フランジ部材３２８は、前記スタイラスモジュール３０４を支持している。前記底部材３１６と前記フランジ部材３２８の間のギャップの少なくとも一部は、グリースオイルのような粘性材料で満たされている。前記永久磁石３３０は、前記軸中心Ｏ上で、前記フランジ部材３２８の下面に固定されている。該フランジ部材３２８の下端の外側領域で、前記３つの球３３２が（例えばマクスウェル・キネマティック・カップリング構造の一部として）前記永久磁石３３０を取り囲むように、周方向に１２０度の間隔で回転対称に配置されている。
前記スタイラスモジュール３０４は、前記スタイラス運動機構３３４とフランジ部３３８を含んでいる。様々な実施例において、前記フランジ部３３８は、前記スタイラス運動機構３３４のケーシングＣＳ（図４）の上端部分と一体的に形成され、又は固定的に取り付けられることができる。図２に示されるように、前記フランジ部３３８は、前記フランジ部材３２８に対応する部材である。即ち、キネマティック・カップリング構造（例えばマックスウェル・キネマティック・カップリング構造）の一部として、３つのＶ字形溝３４０が、前記３つの球３３２と接触するように、前記フランジ部３３８の前記周方向に１２０度の間隔で配設されている。前記永久磁石３３０に引き付けられる永久磁石であることができる磁性部材３４２が、前記永久磁石３３０に面するように前記フランジ部３３８中に配設されている。
特に、前記フランジ部３３８と前記フランジ部材３２８が、着脱可能なカップリングであるキネマティック・ジョイントを構成している。様々な実施例において、前記スタイラスモジュール３０４に十分な力が加わると、該スタイラスモジュール３０４は前記プローブメインボディ３０２から切り離されることができる。（例えば前記測定機２００によって前記測定プローブ３００が動かされて）例えば、前記スタイラスモジュール３０４又は前記スタイラス３３６とワークＷ又は他の障害物間の意図しない衝突が発生すると、その結果生じる力は、前記スタイラスモジュール３０４を前記プローブメインボディ３０２から離れさせる（例えばこの分離により前記プローブメインボディ３０２及び／又はスタイラス運動機構３３４にダメージを与えるのを防止する）。様々な実施例において、異なるスタイラスモジュール３０４が前記プローブメインボディ３０２と共に交換可能に利用される（例えば各スタイラスモジュール３０４が結合のための３つのＶ字形溝３４０と磁性部材３４２を有するフランジ部３３８を備えた、前記キネマティック・カップリング構造を利用して交換されることができる）。
図２に示すように、前記スタイラス３３６は、前記スタイラスモジュール３０４の前記スタイラス運動機構３３４に支持されている。いくつかの実施例において、前記スタイラス運動機構３３４は、オーバートラベル機構３３４とも、又は選択的に呼ばれる。様々な実施例において、前記スタイラス運動機構３３４は、対応する力（例えば前記測定信号Ｓtrを生じさせるために印加される測定力よりも大きな力）が前記スタイラス３３６に加わると、前記スタイラス３３６の位置を変更し、そのような力が消えると前記スタイラス３３６の前記位置を自動的に元に戻すように構成されている。
例えば、様々な実施例において、測定機２００が前記測定プローブ３００を動かして、前記スタイラス３３６の接触部３６２Ａ又は３６２Ｂがワーク表面に最初に接触すると、前記接触の前記力は最初は比較的小さい（例えば前記測定信号Ｓtrを生じさせる「測定力」に対応する）。前記力が前記測定力を超えて増える（即ち、いくつかの例では前記ワーク表面に向けての「オーバートラベル」と呼ばれる前記移動の「継続」の一部として、前記測定機２００が前記最初の接触の後で前記ワーク表面に向けて前記接触部３６２Ａ及び３６２Ｂを動かし続ける）と、前記スタイラス運動機構３３４は、この大きな力に適応する。詳しくは、前記スタイラス運動機構３３４は、前記測定プローブに対して内部ダメージを与えることなく、（即ち、前記大きな力に対応する／から生じる）前記スタイラス３３６の動きを可能とする。前記スタイラス運動機構３３４は、それから前記大きな力が消えると（例えば前記スタイラスの前記接触部が前記ワークから離れると）、前記スタイラス３３６の位置を（例えば休止位置に）自動的に戻す。前記スタイラス運動機構３３４の構成及び動作を、図４－図１４を参照して以下に詳細に説明する。
図２に示すように、前記スタイラス３３６は、前記軸方向Ｏに伸びるように構成されたロッド部３６０と、該ロッド部３６０の前記先端に設けられた前記球形接触部３６２Ａと、前記ロッド部３６０からの延長部（例えば９０度で延長）の先端に設けられた前記球形接触部３６２Ｂを含む。動作に際して、前記接触部３６２Ａ及び３６２Ｂは、測定対象ワークＷと接触するように構成される。例えば、前記接触部３６２Ａは、（例えば前記測定プローブ３００が前記測定機２００によって下方に動かされた時）ワークの上向きの表面に接触するのに利用される。他の例においては、前記接触部３６２Ｂは、（例えば前記測定プローブ３００が前記測定機２００によって上方に動かされた時）ワークの下向きの表面に接触するのに利用される。そのような例を、図１１及び図１２を参照して以下に詳細に説明する。
ある実施例において、前記信号処理部３６６は、様々な部分を含むことができる。例えば先にこの明細書に取り込んだ特許文献２に記載されているように、様々な実施例において、前記信号処理部３６６は、信号組合せ処理部、トリガ閾値処理部、オフセット補償部などを含むことができる。
様々な実施例において、前記信号処理部３６６は、タッチプローブ設計の分野の当業者に知られた原理に従って実施することができる。従って、ここでは、１つの実施例について簡単に説明する。ある設計原理に従えば、前記信号処理部３６６を、（例えばタッチトリガー信号切替閾値と比較される）組合せ信号を与えるために複数の変位センサ信号（例えばＳa1からＳa4に対応）を組み合わせることができる。従って、前記信号処理部３６６は、４つの増幅信号（例えば、ある実施例においてはオフセット補償信号）Ｓa1からＳa4を入力し、これはデジタル信号に変換される。前記信号処理部３６６は、組合せ変位信号を決定し、これは切替閾値と比較される。前記組合せ変位信号が前記切替閾値を超えた時、前記信号処理部３６６は、前記スタイラス３３６の前記接触部３６２Ａ又は３６２Ｂがワーク表面に接触したことを示す測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号に対応）を出力することができる。
（例えば前記測定信号Ｓtrを含む）前記測定プローブ３００の出力がシステム制御部１４０に与えられる（例えばタッチ信号が発生した時に、前記ＣＭＭ２００のＸＹＺ座標系又は他のものに関して、前記スタイラスの前記現在の座標及びそれが接触しているワーク表面の前記測定座標を示すように、現在の測定値が記録される）。
様々な実施例において、前記システム制御部１４０は、タッチ信号が発生された時に対応する前記測定プローブ３００の前記座標を与えたり又は指示することができる。例えば、そのような座標は、前記測定機２００の前記Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸駆動機構２２２、２２１、２２３による前記測定プローブ３００の前記位置に対応するＸＹＺ座標（例えば機械座標系）に従うことができる。前記測定プローブ３００の前記位置に対応するそのような座標は、前記接触部３６２Ａ又は前記接触部３６２Ｂによって接触（即ち前記タッチ信号となった前記接触）された前記ワーク上の表面点の前記測定座標を決定するのに用いられる。
様々な実施例において、そのような測定座標の決定は、前記スタイラスの前記長さのような因子を含むことができる。そのような因子は、前記スタイラスが複数の接触部（例えば接触部３６２Ａ及び３６２Ｂ）を有するか否かや、（例えば前記期待されたワークＷの特性に関する前記測定機２００の前記知られた動きに基づく少なくとも一部として、及び／又は、前記測定機２００によって動かされた前記スタイラス３３６の前記知られた向きなどによって決定されるような）前記ワークに接触したのはどの接触部であるかの決定に関する。様々な実施例において、前記接触部３６２Ａは、該接触部３６２Ａに対する前記スタイラスの前記長さ（例えば前記ロッド部３６０の前記長さ）が因子となるワークの上向きの表面への接触のために利用される。前記接触部３６２Ｂは、該接触部３６２Ｂ及び（前記ロッド部３６０から９０度に伸びた）前記延長部の前記長さを含む前記延長部に対する前記接触部３６２Ｂの終端が因子となる前記ロッド部３６０の前記長さがワークの下向きの表面の接触のためにに利用される。そのような長さなどを考慮した座標決定が、既知の方法によって達成される（これは部分的に三角測量及び／又は他の原理などに基づくことができる）。
ホストコンピュータ１５０は、前記システム制御部１４０からの信号を受信し、送信する。様々な実施例において、前記ホストコンピュータ１５０は、前記システム制御部１４０を介して前記測定機２００を動作させ、及び／又は、通信し、前記座標測定機２００によって獲得された測定データ（例えば座標を含む）を（例えば、少なくとも一部は前記測定プローブ３００が動いて前記ワークＷと接触した時に受信するタッチ信号に基づいて）処理して、例えば測定対象ワークＷの寸法又は形状を決定するように構成されている。
様々な実施例において、前記信号処理部３６６は、１以上のプロセッサ３６７Ｐとメモリ３６７Ｍを含むことができ、前記システム制御部１４０は、１以上のプロセッサ１４１Ｐとメモリ１４１Ｍを含むことができ、前記ホストコンピュータ１５０は、１以上のプロセッサ１５１Ｐとメモリ１５１Ｍを含むことができる。様々な実施例において、各部分のために、各メモリはそれぞれ１以上のプロセッサと結合されることができ、前記１以上のプロセッサによって実行された時に該１以上のプロセッサに（例えばここで記載したような）ある機能及び／又は動作を実行させるプログラム指令を記憶することができる。
当業者は、記載されたような、又はここに記載した、又は前記要素及び方法と共に使用可能な、そのある部分又は構成要素が分散され、又はネットワーク化された計算環境などを含む適切な計算システム又は装置を用いて実現できることを理解できるであろう。そのような計算システム又は装置は、ここに記載した機能を達成するためにソフトウェアを実行する１以上の汎用又は専用プロセッサ（例えば非カスタム又はカスタム装置）を含むことができる。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリなど、又は、そのような構成要素の組合せのようなメモリ中に記憶されることができる。ソフトウェアは、又、光ディスク、フラッシュメモリ装置、又はデータを記憶するための他のタイプの不揮発性記憶媒体に記憶されることもできる。ソフトウェアは、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データタイプを実現するプロセス、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などを含む１以上のプログラムモジュールを含むことができる。分散された計算環境において、前記プログラムモジュールの前記機能は、組み合わせられ、又は、複数の計算システム又は装置に渡って分散され、ワイヤ接続された又はワイヤレス構成によるサービス要求を介してアクセスされることができる。
図４－図１４を参照して以下に詳細に説明するように、前記スタイラス運動機構３３４は、前記スタイラス３３６が該スタイラス３３６を休止位置ＲＰから動かすために十分な対応する力が前記スタイラス３３６のワークＷとの接触部３６２Ａ又は３６２Ｂの接触によって加えられていない時は、前記スタイラス３３６が前記休止位置ＲＰ（例えば運動機構ホールド部３４６に対して、又は他のスタイラス運動機構３３４の基準位置のようなケーシングＣＳの一部に対して）にあるように構成されることができる。いくつかの実施例において、前記十分な対応する力は、図２及び図３を参照して上記に説明したように、前記測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号）を出力するのに必要な測定力よりも大きいことができる。
様々な実施例において、前記スタイラス３３６上の任意の基準点が前記休止位置（例えば前記接触部３６２の１つの幾何学的中央位置に対応、又は前記スタイラス３３６の長さの中央、又は前記スタイラス３３６の頂部位置など）を示すために利用できる。同様に、前記スタイラス運動機構３３４の任意の他の構成要素の任意の基準点が、その構成要素の休止位置を示すのに利用できる。例えば図２に示したように、前記接触部３６２Ａの中央点が（例えば座標ＸＲ、ＹＲ及びＺＲにより）前記スタイラス３３６の休止位置ＲＰを示すようにラベル付けされ、スタイラス結合部ＳＣＰの中央点（即ち前記スタイラス３３６が前記スタイラス運動機構３３４に固く取り付けられている場所）が前記スタイラス結合部ＳＣＰの休止位置ＲＰＣＰを示すようにラベル付けされる。
様々な実施例において、前記休止位置ＲＰ及び／又はＲＰＣＰの座標は、測定プローブ座標系の中、及び／又は、前記スタイラス運動機構３３４の運動機構ホールド部３４６又は他の基準点のような、ケーシングＣＳの一部に対応する基準位置に関係することができる。従って、前記スタイラス３３６及びスタイラス結合部ＳＣＰの休止位置ＲＰ及びＲＰＣＰからの動きは、前記運動機構ホールド部３４６又は前記スタイラス運動機構３３４の他の基準点に対応するような、ケーシングＣＳの一部に対応する基準位置に関係する動きを示すことができる。
図４は、図２の前記測定プローブの前記スタイラス運動機構３３４の正面から見た断面図であり、図５は、図４の前記スタイラス運動機構３３４の展開された等角図である。図４及び図５に示されるように、前記スタイラス運動機構３３４は、ワークＷと前記スタイラス３３６の接触部３６２との接触によって（図１１の「ＦＴ１」参照）、前記測定プローブ３００の基端ＰＥに向かう正の軸方向ＰＡＤ（図２参照）に対応する力が加えられた時に、前記スタイラス３３６の休止位置ＲＰから正の軸方向ＰＡＤへの動きを可能にするように構成された第１の運動部分ＭＰ１を含む。
前記スタイラス運動機構３３４は、更に、ワークＷと前記スタイラス３３６の接触部３６２との接触によって（図１２の「ＦＴ２」参照）、前記正の軸方向ＰＡＤと反対の負の軸方向ＮＡＤの力に対応する力が加えられた時に、前記休止位置ＲＰから前記負の軸方向ＮＡＤへの動きを可能にするように構成された第２の運動部分ＭＰ２を含む。
様々な実施例において、前記スタイラス３３６は、該スタイラス３３６の前記接触部３６２のワークＷとの接触によって前記休止位置ＲＰから前記スタイラス３３６を動かすのに十分な力が加えられていない時は、前記スタイラス３３６が（例えば前記運動機構ホールド部３４６又は前記スタイラス運動機構３３４の他の基準部のようなケーシングＣＳの一部に対する）前記休止位置ＲＰにあるように構成されている。いくつかの実施例において、前記十分な対応する力は、図２及び図３に関して上記に説明したように、前記測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号）を出力するのに必要な測定力よりも大きい。
様々な実施例において、前記第１の運動部分ＭＰ１は、更に、前記スタイラス３３６の前記接触部３６２が前記ワークＷから離れた時に、前記スタイラス３３６を前記休止位置ＲＰに戻すため、前記スタイラス３３６を前記負の軸方向ＮＡＤに動かすように構成され、前記第２の運動部分ＭＰ２は、更に、前記スタイラス３３６の前記接触部３６２が前記ワークＷから離れた時に、前記スタイラス３３６を前記休止位置ＲＰに戻すため、前記スタイラス３３６を前記正の軸方向ＰＡＤに動かすように構成されている。
例えば、前記第１の運動部分ＭＰ１は、前記正の軸方向ＰＡＤへの動きを可能とするように構成され、前記スタイラス３３６を前記休止位置ＲＰに向けて前記負の軸方向ＮＡＤに戻す力を与える第１のフレキシブル要素３５０（例えば第１のスプリング）を備えている。前記第２の運動部分ＭＰ２は、前記負の軸方向ＮＡＤへの動きを可能とするように構成され、前記休止位置ＲＰに向かう前記正の軸方向ＰＡＤに戻すように前記スタイラス３３６に力を与えるようにされた第２のフレキシブル要素３９０（例えば第２のスプリング）を備えている。実施例において、前記第１のフレキシブル要素３５０は、第１のコイルスプリングのような第１のスプリングを備え、前記第２のフレキシブル要素３９０は、第２のコイルスプリングのような第２のスプリングを備えている。
様々な実施例において、前記第１のフレキシブル要素３５０は、前記正の軸方向ＰＡＤへの動きを可能とするように圧縮するように構成され、前記第２のフレキシブル要素３９０は、前記負の軸方向ＮＡＤへの動きを可能とするように圧縮するように構成されている。実施例において、前記第１のフレキシブル要素３５０を圧縮する前記休止位置から前記正の軸方向ＰＡＤへの動きは、前記第２のフレキシブル要素３９０に力を与えることがなく、前記第２のフレキシブル要素３９０を圧縮する前記休止位置から前記負の軸方向ＮＡＤへの動きは、前記第１のフレキシブル要素３５０に力を与えることがない。
図４及び図５に示した実施例において、前記第１の運動部分ＭＰ１は、第１のベース部３５６及び第１のトップ要素３５７を備えている。ここで、前記第１のフレキシブル要素３５０は、前記第１のベース部３５６と前記第１のトップ要素３５７の間に位置するように構成され、前記第１のベース部３５６は、前記正の軸方向ＰＡＤに動いて、前記第１のベース部３５６と前記第１のトップ要素３５７の間で前記第１のフレキシブル要素３５０に対して該第１のフレキシブル要素３５０を圧縮するように構成されている。前記第２の運動部分ＭＰ２は、第２のベース部３９６と、該第２のベース部３９６に結合された第２のトップ要素３９７を備えている。ここで、前記第２のトップ要素３９７は、前記負の軸方向ＮＡＤに動いて、前記第２のフレキシブル要素３９０に対して該第２のフレキシブル要素３９０を圧縮するように構成されている。図示された例において、前記第２のトップ要素３９７は結合要素３９７ＣＥ（例えばロッド）によって前記第２のベース部３９６に結合され、前記第２のトップ要素３９７が前記第２のベース部３９６に対してピボット（例えばチルト）することを可能にするように構成されたピボット部分３９７ＰＰを含んでいる。
様々な実施例において、前記結合要素３９７ＣＥの前記ボトムは、更に又は選択的にピボット部分を含むことができ、及び／又は、前記結合要素３９７ＣＥを可能にするフレキシブルな特性を持ち、及び／又は、前記第２のトップ要素３９７を前記第２のベース部３９６に対してピボットするようにすることができる。様々な実施例において、前記結合要素３９７ＣＥ（例えばロッド）は、前記第１のベース部３５６中の孔３５６Ａを通って伸びるように構成されている。様々な実施例において、前記第２のトップ要素３９７と前記第２のベース部３９６間の距離は（例えば前記スタイラス３３６が前記休止位置ＲＰから前記負の軸方向ＮＡＤに動かない時に前記第２のフレキシブル要素３９０を圧縮する量に対応するような前記第２のフレキシブル要素３９０上に加えられるプレロード又はバイアス力を調整して）調整可能であることができる。例えばそのような調整は、前記第２のトップ要素３９７と前記第２のベース部３９６間の前記結合要素３９７ＣＥの長さの調整を含むことができる。様々な実施例において、前記結合要素３９７ＣＥは、前記第２のトップ要素３９７と前記第２のベース部３９６間の距離を調整するために、前記第２のベース部３９６に前記ボトムでねじ込むような、又は、前記第２のトップ要素３９７の前記トップでねじ込むような、又は、前記結合要素３９７ＣＥの第１の部分を前記結合要素３９７ＣＥの第２の部分に中央でねじ込むような、ねじ部分を有することができる。
様々な実施例において、前記第１のトップ要素３５７と前記第１のベース部３５６間の距離も同様に（例えば前記スタイラス３３６が前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向ＰＡＤに動かなかった時の前記第１のフレキシブル要素３５０の圧縮量に対応するような前記第１のフレキシブル要素３５０に加えられるプレロード又はバイアス力を調整して）調整可能とすることができる。例えば、そのような調整は、前記第１のトップ要素３５７の前記軸方向位置の調整（例えば軸調整方向ＡＤＪＤへの調整）を含むことができる。様々な実施例において、前記第１のトップ要素３５７は、前記第１のトップ要素３５７と第１のベース部３５６間の距離を調整可能とするために前記ケーシングＣＳ中にねじ込むためのねじ部をエッジの周りに持つことができる。様々な実施例において、前記第１のトップ要素３５７は、（例えば、前記第２のトップ要素３９７が前記孔３５７Ａ内で前記第１のトップ要素３５７によって拘束され又は押し付けられることがないように上方への動きの自由、及び／又は、位置の自由を有し）前記第２のトップ要素３９７を受け入れるのに十分な直径の孔３５７Ａ（図８参照）を中心に持つことができる。
様々な実施例において、前記第２のベース部３９６は、前記正の軸方向ＰＡＤに動き、前記第１のベース部３５６に対して押し付けて、前記第１のベース部３５６が前記正の軸方向ＰＡＤに動いて、前記第１のフレキシブル要素３５０に対して押し付け、前記第１のフレキシブル要素３５０を圧縮するように構成することができる。様々な実施例において、前記第２のベース部３９６は、前記スタイラス３３６に固く結合するように構成されたスタイラス結合部ＳＣＰを備えている。様々な実施例において、前記スタイラス結合部ＳＣＰは取付要素を備えた孔、又は前記スタイラス３３６の上端を受け入れて固く保持することが可能な構成を含むことができ、このための様々なスタイラス結合構造が知られている。
様々な実施例において、図４に示したように、前記第１のベース部３５６は、第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１の一部として前記運動機構ホールド部３４６に結合されており、前記第２のベース部３９６は、第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２の一部として前記第１のベース部３５６に結合されている。様々な実施例において、前記第１の運動部分ＭＰ１は前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１を備え、前記第２の運動部分ＭＰ２は前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２を備えている。
公知のように、キネマティック・カップリング構造は、２つの対応する部分を、正確に且つ位置の確実性を与えつつ正確に拘束するように一般的に設計されている。キネマティック・カップリング構造の一つのタイプは、（例えば前記第１及び第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１及びＫＮ２のそれぞれに用いることができる）マクスウェル・キネマティック・カップリング構造である。公知のように、マクスウェル・キマネティック・カップリング構造は、他方の部分の３つの曲面（例えば球、半球、球面部など）と合う（一方の中心に向けられた）３つの放射状Ｖ字形溝を一方に有する。各曲面は、Ｖ字形溝と合うと、部品の全ての６つの自由度を拘束するのに十分な合計６つの接触点に対する２つの接触点を有する。この設計は対称という利点を有し、従って容易に製造できる技術である。前記マクスウェル・カップリング構造は、この対称性によって前記曲面が前記Ｖ字形溝内で一致して膨張又は収縮できるので熱的に安定である。
前記第１及び第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１及びＫＮ２を含む前記スタイラス運動機構３３４の構造を、図６－図１２を参照して更に詳細に説明する。図６は、図４の前記スタイラス運動機構３３４を上から見た等角図である。図７は、前記スタイラス運動機構３３４を下から見た等角図である。図８は、前記スタイラス運動機構３３４の平面図である。図９は、前記スタイラス運動機構３３４の上から見た断面図である。
様々な実施例において、前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１（例えば第１のマクスウェル・キネマティック・カップリング構造）は、（例えば前記運動機構ホールド部３４６の取付部３４８ＡＰに固定的に取り付けられた前記球の前記曲面３４８を含む前記運動機構ホールド部３４６内で）他方の部分に前記周方向に１２０度の間隔で配置された３つの曲面３４８（例えば各球の３つの表面）の第１のセットと合う、一方の部分（例えば前記第１のベース部３５６）に周方向に１２０度の間隔で配置された３つの放射状Ｖ字形溝３５８（図５参照）の第１のセットを備えることができる。
図５に更に示されているように、前記ケーシングＣＳは（例えば前記ケーシングの側面を含む）延長部３４４及び前記ホールド部３４６を含んでいる。様々な実施例ににおいて、前記ホールド部３４６は、（例えば図６及び図７中にも示されているように）前記ケーシングＣＳのボトムにあり、曲面３４８を有する球が取り付けられる前記取付部３４８ＡＰを含んでいる。組み立てられると、前記第１のベース部３５６の前記Ｖ字形溝３５８は、前記球の前記曲面３４８の上に位置する。図５に一番よく示されるように、前記第１のベース部３５６は、曲面３８８を有する球が取り付けられる取付部３８８ＡＰを含む。組み立てられると、前記球の前記曲面３８８は前記第２のベース部３９６のＶ字形溝３９８中に収まり、前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２の一部を形成する。
特に、前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２（例えば第２のマクスウェル・キネマティック・カップリング構造）は、（例えば前記第１のベース部３５６の前記取付部３８８ＡＰに固定的に取り付けられた前記球の前記曲面３８８を含む前記第１のベース部３５６内で）他方の部分に前記周方向に１２０度の間隔で配置された３つの曲面３８８（例えば各球の表面）の第２のセットと合う、一方の部分（例えば前記第２のベース部３９６）に前記周方向に１２０度の間隔で配置された３つの放射状Ｖ字形溝３９８の第２のセットを備えることができる。
上記の実施例の構造及び組立体によれば、前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１は、前記運動機構ホールド部３４６に関して（例えば前記正の軸方向ＰＡＤの前記測定力の前記範囲で前記第１のフレキシブル要素３５０の前記圧縮力を超えることなく）前記第１のベース部３５６（従って、前記第２のベース部３９６と前記スタイラス３３６も）の高い位置決め再現性を達成する。同様に、前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２は前記運動機構ホールド部３４６に関して（例えば前記負の軸方向ＮＡＤの前記測定力の前記範囲内で前記第２のフレキシブル要素３９０の前記圧縮力を超えることなく）前記第１のベース部３５６（従って前記スタイラス３３６）に関して前記第２のベース部３９６の高い位置決め再現性を達成する。
様々な実施例において、３つの放射状Ｖ字形溝３９８の前記第２のセットの各Ｖ字形溝３９８は、３つの放射状Ｖ字形溝３５８の前記第１のセットの各Ｖ字形溝３５８に対して反対の軸方向に向けられている。図示された例において、各Ｖ字形溝３５８は（例えば上下逆のＶとして示されるように）前記正の軸方向ＰＡＤにとがっており、各Ｖ字形溝３９８は（例えば正立したＶで示されるように）前記負の軸方向ＮＡＤにとがっており、これにより前記Ｖ字形溝３５８、３９８は逆の軸方向に向いている。
図示された例において、前記第１及び第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１とＫＮ２は共通の平面内に存在することができる（例えば前記曲面３４８、３９６を備えた前記球が前記プローブ座標系の共通のＸＹ平面のような共通の平面内に全て存在する幾何学的中心をもつことができる）。様々な実施例において、３つの放射状Ｖ字形溝３９８の前記第２のセットは、図９に一番よく示されるように、（そして例えば角度Ａ１２に関して図１０Ａ及び図１０Ｂについて更に説明するように）前記測定プローブ３００の軸中心Ｏの周りの回転に関して、３つの放射状Ｖ字形溝３５８の前記第１のセットに対して６０度オフセットしている。
公知のあるシステムにおいて、前記接触点の前記幾何学的なセットアップにより単一のキネマティック・カップリング構造（例えば単一のマクスウェル・キネマティック・カップリング構造）を利用した様々な測定プローブ（例えばタッチプローブ）に、ロービング（lobing）型の誤差／問題が存在／発生している。そのような問題は、前記プローブによってなされた測定のアプローチの前記ＸＹ角度に依存する検出誤差のタイプに影響することができる。詳細には、（例えば１２０度間隔で配置された）前記３つのＶ字形溝／球面構造は、アプローチの前記角度に依存する動きに対して（例えばＶ字形溝間のアプローチと、２つのＶ字形溝の中央の部分でのアプローチで最大の違い）より強い抵抗を与える。ここに開示した技術によれば、互いに６０度オフセットした（例えば全体として６０度の間隔の分布で合計６つのＶ字形溝／曲面の構造となる）２つのマクスウェル・キネマティック・カップリング構造の利用が、改良された結果を達成する（例えば、前記３つのＶ字形溝／曲面構造を採用した単一のマクスウェル・キネマティック・カップリング構造を利用した従来のシステム／装置によって生じる典型的な三角形状誤差に対して、より丸められた六角形状の誤差を生じる）。ある実施例において、前記第１及び第２のフレキシブル要素３５０及び３９０は（例えば前記測定プローブによる測定のアプローチの異なる角度に関する相対的にバランスされた構造を達成するために）、ほぼ同じばね定数及びプレロード力を有するように構成されることができる。
様々な実施例において、図２に示されるように、前記スタイラス３３６の前記１以上の接触部３６２は、（例えば図１１に示されるように、ワークの上向きの表面ＵＦＷＳに接触するのに用いられるように構成される）前記第１の接触部３６２Ａ及び（例えば図１２に示されるように、ワークの下向きの表面ＤＦＷＳに接触するのに用いられるように構成される）第２の接触部３６２Ｂを備えている。様々な実施例において、前記測定プローブ３００は、測定機２００（例えば座標測定機（ＣＭＭ）又は測定が可能なコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）など）に結合され、図１に示されるように、前記測定機２００の機械座標系ＭＣＳのＺ軸と平行に前記測定プローブ３００の軸中心Ｏが向けられるように構成される。図１１を参照して以下に、より詳細に説明するように、様々な実施例において、前記測定プローブ３００は、前記測定機２００により下方に動くように構成され、前記スタイラス３３６の前記第１の接触部３６２ＡがワークＷの上向きの表面ＵＦＷＳと接触するようにされ、これにより前記スタイラス３３６に前記正の軸方向ＰＡＤの力が生じ、これにより、前記第１の運動部分ＭＰ１が前記スタイラス３３６の前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向ＰＡＤの動きを可能にする。図１２を参照してより詳細に説明するように、様々な実施例において、前記測定プローブ３００は、前記測定機２００により上方に動くように構成され、前記スタイラス３３６の前記第２の接触部３６２ＢがワークＷの下向きのワーク表面ＤＦＷＳに接触するようにされ、これにより前記スタイラス３３６に前記負の軸方向ＮＡＤの力を生じ、これにより、前記第２の運動部分ＭＰ２が前記スタイラス３３６の前記休止位置ＲＰから前記負の軸方向ＮＡＤの動きを可能にする。
様々な実施例において、前記少なくとも１つの検出素子３２５（図２及び図３参照）が、前記第１の接触部３６２Ａと前記ワークＷの前記上向きのワーク表面ＵＦＷＳとの接触を検出するように構成され、これに対して前記信号処理部３６６は、前記ワークＷの前記上向きのワーク表面ＵＦＷＳとの接触を示す測定信号を出力するように構成される。更に、前記少なくとも１つの検出素子３２５は、前記ワークＷの前記下向きの表面ＤＦＷＳとの接触を検出するように構成され、これに対して前記信号処理部３６６は、前記ワークＷの前記下向きのワーク表面ＤＦＷＳとの接触を示す測定信号を出力するように構成される。
図１０Ａ及び１０Ｂは、図４の前記運動機構３３４の前記キネマティック・カップリング構造ＫＮ１及びＫＮ２の原理を図解したキネマティック・カップリング構造ＫＮ１’及びＫＮ２’の上面から見た断面図である。１つの側面において、図９に示した前記キネマティック・カップリング構造ＫＮ１及びＫＮ２は、図１０Ａ及び図１０Ｂの前記キネマティック・カップリング構造ＫＮ１’及びＫＮ２’の組合せとして概念的に理解される。
詳細には、図１０Ａは、対応する力が前記スタイラス３３６の前記接触部３６２（例えば３６２Ａ）のワークＷとの接触により加えられた時に、前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向ＰＡＤへの前記スタイラス３３６の動きを可能とする第１の分離方向に分離するように構成され、更に、前記接触部３６２が前記ワークＷから離れた時に、前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の前記負の軸方向ＮＡＤへの動きに対応する前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の高い位置決め再現性を可能にする前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１’を示している。前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１’は、曲面３４８’上にあるＶ字形溝３５８’の３つのセットを含み、前記曲面３４８’のそれぞれは、６つの全接触点ＣＯＮＰのうち、２つの接触点ＣＯＮＰで前記対応するＶ字形溝３５８’の側面と接触することができる。上記のように、６つの接触点ＣＯＮＰは、様々な実施例において、前記スタイラス３３６の６つの自由度を拘束するのに十分である。第１の中心点ＣＥＮＰ１は、Ｖ字形溝３５８’と前記曲面３４８’の前記３つのセットによって形成される三角形の中心点として規定され、第１の中心線ＣＥＮＬ１が、前記三角形の前記３つの点の１つから前記第１の中心点ＣＥＮＰ１を通って延びている。
詳細には、図１０Ｂは、対応する力が前記スタイラス３３６の前記接触部３６２（例えば３６２Ｂ）のワークＷとの接触により加えられた時に、前記休止位置ＲＰから前記負の軸方向ＮＡＤへの前記スタイラス３３６の動きを可能とする第２の分離方向に分離するように構成され、更に、前記接触部３６２が前記ワークＷから離れた時に、前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の前記正の軸方向ＰＡＤへの動きに対応する前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の高い位置決め再現性を可能にする前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２’を示している。前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２’は、曲面３８８’上にあるＶ字形溝３９８’の３つのセットを含み、前記曲面３８８’のそれぞれは、６つの全接触点ＣＯＮＰのうち、２つの接触点ＣＯＮＰで前記対応するＶ字形溝３９８’の側面と接触することができる。上記のように、６つの接触点ＣＯＮＰは、様々な実施例において、前記スタイラス３３６の６つの自由度を拘束するのに十分である。第２の中心点ＣＥＮＰ２は、Ｖ字形溝３９８’と前記曲面３８８’の前記３つのセットによって形成される三角形の中心点として規定され、第２の中心線ＣＥＮＬ２が、前記三角形の前記３つの点の１つから前記第２の中心点ＣＥＮＰ２を通って延びている。様々な実施例において、前記第１の中心線ＣＥＮＬ１と前記第２の中心線ＣＥＮＬ２で形成される角度Ａ１２は、図１０Ｂに示されるように、６０度であることができる。
図１１は、前記スタイラス３３６の前記接触部３６２Ａと上向きのワーク表面ＵＦＷＳの接触を示す図４の前記運動機構３３４の図である。図１１に示されるように、ある１つの実施例において、前記プローブ３００は、前記スタイラス３３６の接触部（例えば接触部３６２Ａ）が上向きのワーク表面ＵＦＷＳに対して押し付けられる（例えば前記上向きのワーク表面ＵＦＷＳ上の表面点ＳＰ１で前記接触が発生する）ように第１の方向ＭＤ１（例えば下方への運動方向）に（例えば前記測定機２００によって）動かされる。図示の構造において、前記接触は、正の軸方向ＰＡＤとしても示される上方に移送力ＦＴ１を発生させ／結果として生じる。（図２及び図３で上記説明したように測定力を持つ）前記最初の接触は、前記検出素子３２５に出力を発生させ、これは前記信号処理回路３２０で処理され、測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号）を出力し、これにより、前記第１の表面点ＳＰ１に対する（例えば機械座標系での）前記Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１座標が決定される。
前記下向きの第１の方向ＭＤ１への前記プローブ３００の継続した動き（例えば、いくつかの場合、前記継続した動きは「オーバートラベル」運動と称される）が、前記スタイラス３３６に生じ、（例えば前記ホールド部３４６又は前記ケーシングＣＳ又は運動機構３３４の他の部分に関して規定される）前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向ＰＡＤの上方に押される。前記スタイラス３３６が前記休止位置ＲＰから上方（即ち前記正の軸方向ＰＡＤ）に動く（例えば押される）と、前記第１のフレキシブル要素３５０（例えば第１のスプリング）が圧縮される（例えば前記第２のフレキシブル要素３９０は圧縮されない）。詳細には、前記スタイラス３３６が上方に動くと、前記第２のベース部３９６は上方の前記正の軸方向ＰＡＤに押され、これは（前記第２のベース部３９６の前記Ｖ字形溝３９８中にある前記球の前記曲面３８８を有する前記第２のベース部３９６のトップ上にある）前記第１のベース部３５６を上方に押す。従って、（前記第１のベース部３５６のトップ上にある）前記第１のフレキシブル要素３５０は、（前記ケースＣＳの前記トップに取付けられている）前記第１のトップ要素３５７に向かって上方に圧縮される。前記上方（即ち前記正の軸方向ＰＡＤ）への動きは、前記Ｖ字形溝３５８を前記球の前記曲面３４８から持ち上げる（即ち、前記第１のベース部３５６が前記ケーシングＣＳの前記ボトムで前記ホールド部３４６から離される）。
前記移送力ＦＴ１から前記上方への力が取り除かれると（例えば前記表面点ＳＰ１の測定が終わった後の上方へのように前記プローブ３００が動くと、前記接触部３６２Ａは、前記上向きのワーク表面ＵＦＷＳから離れる）、前記第１のフレキシブル要素３５０は前記スタイラス３３６に（例えば前記ホールド部３４６／ケーシングＣＳに関して）前記休止位置ＲＰへ戻る力を与える。様々な実施例において、前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１は、第１の分離方向に分離するように構成され、これは、図示された例においては、前記正の軸方向ＰＡＤである。前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１は、前記Ｖ字形溝３５８が前記曲面３４８上の再現性の高い位置に置かれるので、前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の高い位置決め再現性を可能とする。
図１２は、前記スタイラス３３６の前記接触部３６２Ｂと下向きのワークの表面ＤＦＷＳの接触を示す図４の前記運動機構３３４の図である。図１２に示されるように、もう１つの実施例において、前記プローブ３００は、第２の方向ＭＤ２（例えば上方への運動方向）に動かされて、（例えば前記測定機２００によって）前記スタイラス３３６の接触部（例えば接触部３６２Ｂ）が、（例えば前記下向きのワーク表面ＤＦＷＳ上の表面点ＳＰ２で前記接触が発生するように）下向きのワーク表面ＤＦＷＳに対して引っ張られる（例えば、いくつかの例では押し付けられると称する）。図示の構造において、前記接触は、負の軸方向ＮＡＤとしても示される下方に移送力ＦＴ２を発生させ／結果として生じる。（図２及び図３で上記説明したように測定力を持つ）前記最初の接触は、前記検出素子３２５に出力を発生させ、これは前記信号処理回路３２０で処理され、測定信号Ｓtr（例えばタッチ信号）を出力し、これにより、前記第２の表面点ＳＰ２に対する（例えば機械座標系での）前記Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１座標が決定される。
前記上向きの第２の方向ＭＤ２への前記プローブ３００の継続した動き（例えば、いくつかの場合、前記継続した動きは「オーバートラベル」運動と称される）が、前記スタイラス３３６に生じ、（例えば前記ホールド部３４６又は前記ケーシングＣＳに関して規定される）前記休止位置ＲＰから下方に引かれる。前記スタイラス３３６が前記休止位置ＲＰから下方（即ち前記負の軸方向ＮＡＤ）に動く（例えば引かれる）と、前記第２のフレキシブル要素３９０（例えば第２のスプリング）が圧縮される（例えば前記第１のフレキシブル要素３５０は圧縮されない）。詳細には、前記スタイラス３３６が下方に動くと、前記取付けられた第２のトップ要素３９７は下方の前記負の軸方向ＮＡＤに引かれる。従って、（前記第２のトップ要素３９７の下にある）前記第２のフレキシブル要素３９０は、前記第１のベース部３５６に向かって下方に圧縮される。前記第１のベース部３５６は、前記ケーシング（図１１参照）の前記ホールド部３４６の前記球の前記曲面３４８のトップ上にある前記第１のベース部３５６の前記Ｖ字形溝３５８により、前記ホールド部３４６／ケーシングＣＳに対して動かない。図１２において、前記下方への動きは、前記第２のベース部３９６の前記Ｖ字形溝３９８を前記球の前記曲面３８８から引き離して、前記第２のベース部３９６を前記第１のベース部３５６から引き離させる。
前記移送力ＦＴ２から前記下方への力が取り除かれると（例えば前記表面点ＳＰ２の測定が終わった後の下方へのように前記プローブ３００が動くと、前記接触部３６２Ｂは、前記下向きのワーク表面ＤＦＷＳから離れる）、前記第２のフレキシブル要素３９０は前記スタイラス３３６に（例えば前記ホールド部３４６／ケーシングＣＳに関して）前記休止位置ＲＰへ戻る力を与える。様々な実施例において、前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２は、第２の分離方向に分離するように構成され、これは、図示された例においては、図１１の前記第１のキネマティック・カップリング構造ＫＮ１の前記第１の分離方向とは反対の前記負の軸方向ＮＡＤである。前記第２のキネマティック・カップリング構造ＫＮ２は、前記Ｖ字形溝３９８が前記曲面３８８上の再現性の高い位置に置かれるので、前記休止位置ＲＰに戻る前記スタイラス３３６の高い位置決め再現性を可能とする。
図１１及び図１２の前記プロセスによって示されているように、前記スタイラス運動機構３３４は、（例えば測定機２００によって）前記測定プローブ３００（例えば相対的に長いオーバートラベル距離の可能性をもって）前記測定プローブ３００に内部ダメージを与えることなくワークＷ’に接触する測定プローブ３００の動きを可能とし、前記スタイラス３３６の正及び負の軸方向の両方の動きを可能とする。例えば（表面点ＳＰ１及びＳＰ２のような）表面点の座標の決定が、前記ワークＷ’のある寸法及び／又は形状特性の決定を可能とすることができる。例えば図１２に示される構成において、前記ワークＷ’の寸法Ｄ１２は、前記表面点ＳＰ１とＳＰ２間の距離に従って決定される（この例において、前記Ｚ座標間の距離Ｄ１２＝Ｚ１－Ｚ２に対応）。図示の構造において、そのようなプロセス（例えばワーク表面の上向き面及び下向き面の両方を測定）は、前記測定プローブ３００の前記軸中心Ｏを前記測定機座標系の前記Ｚ軸と整向させたまま達成される（例えば前記測定プローブ３００をワークの上向きの面及び下向きの面の両方を測定する際に、回転したり、又は向きを変える必要が無い）。
図１３は、測定プローブ３００を含む測定システム１００を動作させるための方法１３００の実施例を示すフロー図である。ブロック１３１０で、スタイラス運動機構３３４の第１の運動部分ＭＰ１は、ワークとスタイラスの接触部３６３との接触によって、正の軸方向に対応する力が加わった時に、前記スタイラス３３６の休止位置ＲＰから前記正の軸方向ＰＡＤへの動きを可能にするのに利用される。ブロック１３２０で、前記スタイラス運動機構３３４の第２の運動部分ＭＰ２は、ワークと前記スタイラスの接触部３６２の接触によって、前記スタイラス３３６の前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向と反対の負の軸方向ＮＡＤへの動きを可能にするのに利用される。
図１４は、ワークの上向き及び下向きの表面を測定するために測定プローブ３００を動かすための測定システム１００を動作させる方法１４００の実施例を示すフロー図である。ブロック１４１０で、スタイラス３３６の第１の接触部（例えば３６２Ａ）がワークの上向きの表面ＵＦＷＳに接触するように前記測定プローブが下方に動かされ、前記スタイラス３３６に正の軸方向ＰＡＤの力を生じさせ、第１の運動部分ＭＰ１の前記利用を生じさせて、前記スタイラス３３６の前記休止位置ＲＰから前記正の軸方向の前記動きを可能とする。ブロック１４２０で、前記第１の接触部の前記ワークの前記上向きの表面ＵＦＷＳとの接触を検知するように前記少なくとも１つの検出素子が利用され、信号処理部３６６が、前記ワークの前記上向きの表面との前記接触を示す測定信号を出力する。
ブロック１４３０で、スタイラス３３６の第２の接触部（例えば３６２Ｂ）がワークの下向きの表面ＤＦＷＳに接触するように前記測定プローブ３００が上方に動かされ、前記スタイラス３３６に負の軸方向ＮＡＤの力を生じさせ、前記第２の運動部分の利用を生じさせて、前記スタイラス３３６の前記休止位置ＲＰから前記負の軸方向の動きを可能とする。ブロック１４４０で、少なくとも１つの検出素子３２５が、前記第２の接触部の前記ワークの前記下向きの表面ＤＦＷＳとの接触を検知するのに利用され、前記信号処理部３６６が、前記ワークの前記下向きの表面との前記接触を示す測定信号を出力する。
望ましい本願の開示の実施例が図示され説明されているが、図示され説明された様相の配置及び動作のシークエンスの様々な変形が、この開示に基づいて当業者に自明である。様々な他の形式が、ここに開示された原理を実現するのに利用できる。更に、上記の様々な実施例が、更なる実施例を与えるために結び付けられる。この明細書中に引用された米国特許出願の全部が、ここに取り込められる。前記実施例の側面は改良され、必要であれば更なる実施例を与えるために様々な特許及び出願の概念が採用される。
これらの及び他の変化を、前記の記載に照らして前記実施例に対して行うことができる。一般的に、以下の特許請求の範囲において用いられた文言は、明細書及び特許請求の範囲中に開示された特定の実施例に権利範囲を限定するように解釈されてはならず、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の完全な範囲に沿って可能な解釈を全て含むように解釈されるべきである。
１００…測定システム
１１０…操作部
１２０…入力ユニット
１３０…出力ユニット
１４０…システム制御部
１５０…ホストコンピュータ
２００…座標測定機
２１０…表面プレート
２２０…駆動機構
２２１…Ｙ軸駆動機構
２２２…Ｘ軸駆動機構
２２３…Ｚ軸駆動機構
２２４…スピンドル
３００…測定プローブ
３０４…スタイラスモジュール
３２０…信号処理回路
３２５…検出素子
３３２…球
３３４…スタイラス運動機構（オーバートラベル機構）
３３６…スタイラス
３４６…運動機構ホールド部
３４８、３４８’、３８８、３８８’３９６…曲面
３５０…第１のフレキシブル要素
３５６…第１のベース部
３５７…第１のトップ要素
３５８、３５８’、３９８、３９８’…放射状Ｖ字形溝
３６２、３６２Ａ、３６２Ｂ…接触部
３９０…第２のフレキシブル要素
３９６…第２のベース部
３９７…第２のトップ要素
３９７ＣＥ…結合要素
Ａ１２…角度
ＣＥＮＬ１…第１の中心線
ＣＥＮＬ２…第２の中心線
ＣＥＮＰ１…第１の中心点
ＣＥＮＰ２…第２の中心点
ＣＯＮＰ…接触点
ＣＳ…ケーシング
ＤＦＷＳ…ワークの下向き表面
ＦＴ１…第１の移送力
ＦＴ２…第２の移送力
ＫＮ１…第１のキネマティック・カップリング構造
ＫＮ２…第２のキネマティック・カップリング構造
ＭＰ１…第１の運動部分
ＭＰ２…第２の運動部分
ＮＡＤ…負の軸方向
Ｏ…軸中心
ＰＡＤ…正の軸方向
ＰＥ…基端
ＲＰ、ＲＰＣＰ…休止位置
ＳＣＰ…スタイラス結合部
Ｓａ、Ｓa1～Ｓa4…増幅信号
Ｓｇ、Ｓg1～Ｓg4…発生信号
ＳＰ１、ＳＰ２…表面点
Ｓｓ、Ｓs1～Ｓs4…センサ信号
Ｓtr…測定信号
ＵＦＷＳ…ワークの上向き表面
Ｗ…（測定対象）ワーク

Claims (17)

  1. 測定対象ワークと接触するように構成された、１以上の接触部を持つスタイラスと、
    該スタイラスの接触部のワークとの接触に対応するスタイラスの動きを検出するように構成された、少なくとも１つの検出素子と、
    前記少なくとも１つの検出素子の出力から得られた発生信号を処理して、測定信号を出力するように構成された信号処理部と、
    ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にするように構成された第１の運動部分、及び、
    ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にするように構成された第２の運動部分、
    を有するスタイラス運動機構と、
    を有する測定プローブを備えた
    ことを特徴とする測定システム。
  2. 前記第１の運動部分が、更に、前記スタイラスの前記接触部が前記ワークから離れた時に、前記スタイラスを前記負の軸方向に動かして、前記スタイラスを前記休止位置に戻るように動かすように構成され、
    前記第２の運動部分が、更に、前記スタイラスの前記接触部が前記ワークから離れた時に、前記スタイラスを前記正の軸方向に動かして、前記スタイラスを前記休止位置に戻るように動かすように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。
  3. 前記第１の運動部分が、前記正の軸方向への前記動きを可能とするように構成された、前記スタイラスに前記休止位置に向けて前記負の軸方向へ戻るように動かす力を与える第１のフレキシブル要素を備え、
    前記第２の運動部分が、前記負の軸方向への前記動きを可能とするように構成された、前記スタイラスに前記休止位置に向けて前記正の軸方向へ戻るように動かす力を与える第２のフレキシブル要素を備えていることを特徴とする請求項２に記載の測定システム。
  4. 前記第１のフレキシブル要素が、前記正の軸方向への前記動きを可能にするために圧縮されるように構成され、
    前記第２のフレキシブル要素が、前記負の軸方向への前記動きを可能にするために圧縮されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の測定システム。
  5. 前記第１のフレキシブル要素を圧縮する、前記休止位置から前記正の軸方向への動きが、前記第２のフレキシブル要素に力を加えることがなく、
    前記第２のフレキシブル要素を圧縮する、前記休止位置から前記負の軸方向への動きが、前記第１のフレキシブル要素に力を加えることがないことを特徴とする請求項４に記載の測定システム。
  6. 前記第１の運動部分が第１のベース部と第１のトップ要素を備え、前記第１のフレキシブル要素が前記第１のベース部と前記第１のトップ要素の間に位置するように構成され、前記第１のベース部が、前記正の軸方向に動いて、前記第１のフレキシブル要素に対して押し付けて前記第１のベース部と前記第１のトップ要素の間で前記第１のフレキシブル要素を圧縮するように構成され、
    前記第２の運動部分が第２のベース部と該第２のベース部に結合された第２のトップ要素を備え、該第２のトップ要素が、前記負の軸方向に動いて、前記第２のフレキシブル要素に対して押し付けて前記第２のフレキシブル要素を圧縮するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の測定システム。
  7. 前記第２のトップ要素が連結要素によって前記第２のベース部に結合されると共に、前記第２のトップ要素が前記第２のベース部に対してピボットできるように構成されたピボット部分を含むことを特徴とする請求項６に記載の測定システム。
  8. 前記第２のベース部が、前記正の軸方向に動いて、前記第１のベース部に対して押し付け、前記第１のベース部が前記正の軸方向に動いて、前記第１のフレキシブル要素に対して押し付けて前記第１のフレキシブル要素を圧縮するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の測定システム。
  9. 前記測定プローブが、更に運動機構ホールド部分を備え、
    前記第１のベース部が、第１のキネマティック・カップリング構造の一部として、前記運動機構ホールド部分に結合され、
    前記第２のベース部が、第２のキネマティック・カップリング構造の一部として、前記第１のベース部に結合されていることを特徴とする請求項８に記載の測定システム。
  10. 前記第２のベース部が、前記スタイラスに固く結合されるように構成されたスタイラス結合部を備えていることを特徴とする請求項８に記載の測定システム。
  11. 前記第１の運動部分が第１のキネマティック・カップリング構造を備え、
    前記第２の運動部分が第２のキネマティック・カップリング構造を備え、
    前記第１のキネマティック・カップリング構造が第１の分離方向に分離するように構成され、
    前記第２のキネマティック・カップリング構造が前記第１の分離方向とは反対の第２の分離方向に分離するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定システム。
  12. 前記第１のキネマティック・カップリング構造が、１つの部分で、もう１つの部分の３つの曲面の第１のセットと合う、３つの放射状Ｖ字形溝の第１のセットを備え、
    前記第２のキネマティック・カップリング構造が、１つの部分で、もう１つの部分の３つの曲面の第２のセットと合う、３つの放射状Ｖ字形溝の第２のセットを備え、
    前記３つの放射状Ｖ字形溝の第２のセットのそれぞれのＶ字形溝が、前記３つの放射状Ｖ字形溝の第１のセットのそれぞれのＶ字形溝と反対の軸方向に向けられていることを特徴とする請求項１１に記載の測定システム。
  13. 前記スタイラスの前記１以上の接触部が、上向きのワーク表面と接触するのに使われるように構成された第１の接触部と、下向きのワーク表面と接触するのに使われるように構成された第２の接触部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の測定システム。
  14. 測定対象ワークと接触するように構成された、１以上の接触部を持つスタイラスと、
    該スタイラスの接触部のワークとの接触に対応するスタイラスの動きを検出するように構成された、少なくとも１つの検出素子と、
    前記少なくとも１つの検出素子の出力から得られた発生信号を処理して、測定信号を出力するように構成された信号処理部と、
    第１の運動部分と第２の運動部分を備え、前記スタイラスの動きを可能にするように構成されたスタイラス運動機構と、
    を備えた測定プローブを含む測定システムを動作させるための方法であって、
    前記第１の運動部分を利用して、ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にし、
    前記第２の運動部分を利用して、ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にすることを特徴とする測定システムの動作方法。
  15. 前記スタイラスの第１の接触部がワークの上向きの表面に接触するように前記測定プローブを下方に動かして、前記スタイラスに前記正の軸方向の力を生じさせ、前記スタイラスの前記休止位置から前記正の軸方向の前記動きを可能とする前記第１の運動部分の利用を生じさせ、
    前記スタイラスの第２の接触部がワークの下向きの表面に接触するように前記測定プローブを上方に動かして、前記スタイラスに前記負の軸方向の力を生じさせ、前記スタイラスの前記休止位置から前記負の軸方向の前記動きを可能とする前記第２の運動部分の利用を生じさせ、
    前記信号処理部が、前記ワークの前記上向きの表面との前記接触を示す測定信号を出力するため、前記第１の接触部の前記ワークの前記上向きの表面との接触を検知するように前記少なくとも１つの検出素子を利用し、
    前記信号処理部が、前記ワークの前記下向きの表面との前記接触を示す測定信号を出力するため、前記第２の接触部の前記ワークの前記下向きの表面との接触を検知するように前記少なくとも１つの検出素子を利用することを特徴とする請求項１４に記載の測定システムの動作方法。
  16. 測定対象ワークと接触するように構成された、１以上の接触部を持つスタイラスと、
    該スタイラスの接触部のワークとの接触に対応するスタイラスの動きを検出するように構成された、少なくとも１つの検出素子と、
    前記少なくとも１つの検出素子の出力から得られた発生信号を処理して、測定信号を出力するように構成された信号処理部と、
    前記スタイラスに固く結合するように構成されたスタイラス結合部、
    ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、測定プローブの基端に向かう正の軸方向の力が加わった時に、前記スタイラスの休止位置から前記正の軸方向への動きを可能にするように構成された第１の運動部分、及び、
    ワークと前記スタイラスの接触部との接触によって、前記休止位置から前記正の軸方向と反対の負の軸方向への動きを可能にするように構成された第２の運動部分、
    を備えた前記スタイラス運動機構と、
    を備えた前記測定プローブを利用するためのスタイラス運動機構。
  17. 前記第１の運動部分が、１つの部分で、もう１つの部分の３つの曲面の第１のセットと合う、３つの放射状Ｖ字形溝の第１のセットを備え、
    前記第２の運動部分が、１つの部分で、もう１つの部分の３つの曲面の第２のセットと合う、３つの放射状Ｖ字形溝の第２のセットを備え、
    前記３つの放射状Ｖ字形溝の第２のセットのそれぞれのＶ字形溝が、前記３つの放射状Ｖ字形溝の第１のセットのそれぞれのＶ字形溝と反対の軸方向に向けられていることを特徴とする請求項１６に記載のスタイラス運動機構。
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