JP3084564B2 - タッチプローブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、寸法検出あるいは位置
制御を三次元の方向で検知するタッチプローブに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、三次元測定システムにおけるタッ
チプローブとしては、測定子の基部に測定子軸と垂直で
３方向に向けて配置された棒状の可動接点が、それぞれ
本体側に設けられたＶ状接点の中間位置で受けられ、測
定子が被測定物に接触することにより可動接点とＶ状接
点との抵抗値に変化を与え、その瞬間をトリガー信号と
して出力する構成のものがよく知られている。

【０００３】しかし上記構成のタッチプローブは、真円
のものを測定しても正しい円形として測定されない、い
わゆるロービング特性と言われる現象が発生して、測定
値に対して、後で面倒な補正を必要とした。

【０００４】上記問題点の解決のために、本出願人は特
願平４−７９４３０による出願を行なった。しかしこの
出願に記載された構成のタッチプローブは、測定子１と
測定子受５の軸穴５ａとのはめあいの遊びが、特にＸ、
Ｙ方向の測定の場合に誤差となって現われるので、この
はめ合いの精度を向上せねばならず、このためにコスト
が上った。

【０００５】また、はめ合いに遊びのない摺動軸受、た
とえばストロークベアリングを使用してみたが、ストロ
ークベアリングはボールと軸との剛性変形を利用した構
造のために期待の高精度は得られなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記特願平
４−７９４３０の構成のタッチプローブの精度向上を計
るとともにコストの上昇を抑えたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ハウジングに設けた軸受に揺動自在に取付けられた
揺動部材によって測定子が揺動することによりＸ、Ｙ方
向の寸法あるいは位置を、上記揺動部材を貫通した軸受
でガイドされた上記測定子が上記Ｘ、Ｙ方向と垂直方向
に変位することによりＺ方向の寸法あるいは位置を検出
するタッチプローブにおいて、上記揺動部材には揺動中
心を通って上記測定子が挿入され、その測定子のＺ方向
の変位にに対してのみガイドする軸受手段を設けるとと
もに、上記Ｘ、Ｙ方向、またはそれらの合成した方向の
揺動のみに対しては、上記測定子は上記揺動部材に対し
て固定保持された状態にする手段を備えたものである。

【０００８】また、ハウジングに設けた軸受に揺動自在
に取付けられた揺動部材によって測定子が揺動すること
によりＸ、Ｙ方向の寸法あるいは位置を、上記揺動部材
を貫通した軸受でガイドされた上記測定子が上記Ｘ、Ｙ
方向と垂直方向に変位することによりＺ方向の寸法ある
いは位置を検出するタッチプローブにおいて、上記揺動
部材には揺動中心を通って上記測定子が挿入されるため
の、その測定子の変位方向に内径が増大するテーパ穴が
設けられ、上記測定子には上記ハウジングより突出する
方向に付勢力が与えられるとともに、上記付勢力に抗し
て上記揺動部材のテーパ穴のテーパにはめ合うテーパを
有する軸部を設けることにより、上記測定子のＸ、Ｙの
方向の揺動時には、上記測定子は上記付勢力と、上記テ
ーパ穴と、上記テーパを有する軸部とにより上記揺動部
材に固定保持されるようにしたものである。

【０００９】

【作用】Ｘ、Ｙ方向あるいはこれらの合成された変位に
対しては、圧縮ばねのばね力でボールを介して測定子の
テーパーを有する軸のテーパ部が揺動部材のテーパ穴に
テーパ同士ではめ合うことにより、測定子と揺動手段と
の軸受に遊びが全くなく固定保持され、一体的となるよ
うになる。

【００１０】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は本発明の正面断面図を示し、１は測定子で、その
左端部には被測定物に接触するコンタクト２が固定さ
れ、その右端側はテーパを有する軸部（以下テーパ部と
記す）１ａを形成し、更にその先端には測定子１と一体
化した円錐穴軸３が設けられている。この円錐穴軸３は
測定子１の軸心を中心とする真円度が良く表面硬度が高
い円錐穴４を形成している。５は揺動部材で測定子１が
摺動する軸受穴５ｃと、測定子１のテーパー部１ａがは
めあうテーパー穴５ａの各穴を有しており、その揺動部
材５の外形は揺動自在な軸受の一例として、測定子１の
軸心上で右端部に近い点を球の中心とする球状軸５ｂと
なし、その球状軸５ｂはハウジング６にねじ止めされた
一対の第一の軸受７ａ、７ｂに挟み込むように、かつ、
揺動自在に軸受されている構造を示す。

【００１１】８はハウジング６に設けられた第二の軸受
で、遊びのない軸受、たとえばストロークベアリング等
により摺動軸９が摺動自在に軸受されており、その左端
部には一体的に取り付けられたボールホルダー１５を介
してボール１０が固定され、更にその右端部はハウジン
グ６に取り付けられたスイッチ１１のアクチュエータ１
１ａを作動せしめる可動盤１２が固定されている。１１
ｂはアクチュエータ１１ａに取り付けられた可動接点
で、弱い圧縮コイルばね１１ｄにより固定接点１１ｃに
接触すべく付勢されている。１３は強い圧縮コイルばね
で常時可動盤１２と摺動軸９を紙面で左方向に押してい
る。１４は可動盤１２の回り止めである。

【００１２】上記強い圧縮コイルばね１３により押され
た可動盤１２は、スイッチ１１の可動接点１１ｂを弱い
圧縮コイルばね１１ｄに抗して固定接点１１ｃより離間
させるとともに、摺動軸９を左方向に押しており、この
押力はボ−ル１０を介して測定子１のテーパ部１ａが揺
動部材５のテーパ穴５ａにはめ合うことにより止められ
ている。

【００１３】図１はコンタクト２に被測定物が接触して
いない場合、すなわち中立の場合を示しており、測定子
１の中心線とボール１０の中心と摺動軸９の中心線が一
直線上にあり、ボール１０は円錐穴４の斜面の全周に接
触している。なお、１６はゴムブーツであってハウジン
グ６内を防塵しており、１７はハウジング６のカバーで
ある。

【００１４】次に簡単に動作を説明すると、図１の中立
状態から、被測定物（図には記さず）に接触したコンタ
クト２が紙面で前後、上下方向、すなわちＸ、Ｙ方向、
またはこれらの合成した方向に変位すれば、測定子１を
球状軸５ｂの中心を中心として揺動させて円錐穴軸３の
円錐穴４を変位させるので、摺動軸９の固定されたボー
ル１０は円錐穴４の斜面を滑り、摺動軸９は可動盤１２
とともに紙面で右方向に摺動してアクチュエータ１１ａ
が右方向に変位して、圧縮コイルばね１１ｄに押された
可動接点１１ｂが固定接点１１ｃに接触して、制御回路
（図には記さず）にＯＮ信号を送出する。図３は図１に
おいてコンタクト２が紙面で下方向に変位した状態を示
す。更に測定子１が変位した場合は、ボール１０が円錐
穴４の斜面から逸脱しないように図には記さないストッ
パ−等で測定子１の揺動を制限するように配慮されてい
る。被測定物よりコンタクト２が離間すればボール１０
は圧縮コイルばね１３の付勢による左方摺動力により円
錐穴４の斜面に沿って滑り、元の中立状態に戻る。

【００１５】上記のＸ、Ｙの変位に対しては、圧縮ばね
１３のばね力がボール１０を介して測定子１のテーパ部
１ａが揺動部材５のテーパ穴５ａにテーパ同士ではめ合
っているために、測定子１と揺動部材５との軸受に遊び
が全くなく、一体的となっているので、遊びのある摺動
軸受構造に比して極めて高精度が得られる。

【００１６】図１の中立状態から、コンタクト２が被測
定物に接触して紙面で右方向、すなわちＺ方向に変位を
すれば、測定子１のテーパ部１ａは揺動部材５のテーパ
穴５ａのはめ合いから外れるが、測定子１は軸受穴５ｃ
によるガイドと、ボール１０に円錐穴４の斜面の全周が
接触することにより、摺動軸９に支えらることになり摺
動軸９を右方向に摺動させて、可動接点１１ｂが固定接
点１１ｃに接触することにより制御回路（図には記さ
ず）にＯＮ信号を送出する。被測定物よりコンタクト２
が離間すれば、もとの中立状態に戻る。

【００１７】なお、図１においては、測定子１側に円錐
穴４を設けて摺動軸９側にボール１０を設けたが、図２
のように測定子１側にボール１０を設けて摺動軸９側に
円錐穴４を設けても同様の作用効果を有する。

【００１８】図４は別実施例で、図１の測定子１のテー
パ部１ａの変わりに、テーパ穴５ａのテーパの中間部位
の内径と等しい球状部４１ａを測定子４１に設けた場合
を示す。

【００１９】図５は更に別実施例で、図１の測定子１の
テーパ部１ａの変わりに、測定子５１にテーパ穴５ａの
テーパの中間部位の内径と等しい外径を有する段付円筒
５１ａを設けた場合を示す。

【００２０】本発明は上記した実施例に限定されるもの
ではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変
更を加えることができる。

【００２１】

【発明の効果】Ｘ、Ｙ方向あるいはこれらの合成された
変位に対しては、圧縮ばねのばね力でボールを介して測
定子のテーパー部が揺動部材のテーパ穴にテーパ同士で
はめ合うことにより、測定子と揺動手段との軸受に遊び
が全くなく、完全に一体となっているので、遊びのある
軸受構造に比して極めて高精度が得られる。

【００２２】また、揺動部材のテーパ穴に測定子の球
部、あるいは段付円筒がはめ合うことにより、測定子と
揺動手段との軸受に遊びが全くなく、完全に一体となっ
ているので、遊びのある軸受構造に比して極めて高精度
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタッチプロープの実施例の正面断面図
である。

【図２】本発明のタッチプロープの別実施例の正面断面
図である。

【図３】図１における一作動を示す図である。

【図４】本発明のタッチプロープの更に別実施例の一部
正面断面図である。

【図５】本発明のタッチプロープの更に別実施例の一部
正面断面図である。

【符号の説明】

１ 測定子 １ａ テーパ部 ２ コンタクト ４ 円錐穴 ５ 揺動部材 ５ａ テーパ穴 ６ ハウジング ７ａ、７ｂ 第一の軸受 ８ 第二の軸受 ９ 摺動軸 １０ ボール １１ スイッチ １１ｂ 可動接点 １１ｃ 固定接点 １２ 可動盤

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに設けた第一の軸受と、その
   第一の軸受に揺動自在に取付けられた揺動部材よりなる
   第一の軸受手段によって測定子が揺動することにより
   Ｘ、Ｙ方向の寸法あるいは位置を、上記揺動部材の揺動
   中心を貫通した軸受穴と、その軸受穴でガイドされた上
   記測定子の軸よりなる第二の軸受手段が上記Ｘ、Ｙ方向
   に対して垂直方向に変位することによりＺ方向の寸法あ
   るいは位置を検出するタッチプローブにおいて、 上記第二の軸受手段の上記軸受穴には上記測定子が挿入
   されるための、その測定子のハウジングより突出する方
   向と反対の方向に内径が増大するテーパ穴が設けられ、 上記測定子には上記ハウジングより突出する方向に付勢
   力が与えられるとともに、上記付勢力に抗して上記テー
   パ穴のテーパに、はめ合うテーパを有する軸部を設ける
   ことにより、 上記測定子の第一の軸受手段によるＸ、Ｙの方向の揺動
   時には、上記測定子は上記付勢力と、上記テーパ穴と、
   上記テーパを有する軸部による第二の軸受手段により、
   上記揺動部材に固定保持されることを特徴とするタッチ
   プーロブ。