JP3205060B2 - 切換型プローブヘッド - Google Patents
切換型プローブヘッドInfo
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- JP3205060B2 JP3205060B2 JP18337192A JP18337192A JP3205060B2 JP 3205060 B2 JP3205060 B2 JP 3205060B2 JP 18337192 A JP18337192 A JP 18337192A JP 18337192 A JP18337192 A JP 18337192A JP 3205060 B2 JP3205060 B2 JP 3205060B2
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- diaphragm
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/002—Constructional details of contacts for gauges actuating one or more contacts
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
- G01B3/008—Arrangements for controlling the measuring force
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば座標測定器で使用
され、あるいは加工機械でワークを測定するのに使用さ
れる切換型プローブヘッドに関する。
され、あるいは加工機械でワークを測定するのに使用さ
れる切換型プローブヘッドに関する。
【０００２】切換型プローブヘッドは走査ピン支持体の
ゼロ位置を極めて正確に決定する支承機構を備えてお
り、走査ピン支持体、要するにプローブヘッドの可動部
分は走査過程前にこのゼロ位置に位置する。走査過程終
了後、そのつどこの可動部分は再びこのゼロ位置に復帰
する。この支承機構は一般に静的に規定された３点支持
機構として形成されており、例えば１平面内に位置する
３つの球対内に半径方向で突出した円筒体が係合するよ
うになっているか、あるいは３つのＶ字形の切欠き内に
３つの球が係合するようになっているか、あるいはこれ
らと技術的に同等に形成されている。しかし、これらす
べての支承機構の欠点とするところは、可動部分が普通
に弾発されているため、側方向への走査時に偏倚力が極
めて非対称的となってしまうことにある。それというの
は、走査ピン支持体は走査方向に応じて、あるときは１
つの支持点を介して、またあるときは２つの支持点の結
合線を介して走査ピン軸線の近くで傾倒する可能性があ
るからである。このように走査力が不均一となると、走
査されたワーク表面の位置を特徴づける走査パルスの発
生前に、それぞれ異なる走査力がそれぞれ異なる大きさ
のたわみを検出エレメントに与える結果になるため、測
定が不正確となる。
ゼロ位置を極めて正確に決定する支承機構を備えてお
り、走査ピン支持体、要するにプローブヘッドの可動部
分は走査過程前にこのゼロ位置に位置する。走査過程終
了後、そのつどこの可動部分は再びこのゼロ位置に復帰
する。この支承機構は一般に静的に規定された３点支持
機構として形成されており、例えば１平面内に位置する
３つの球対内に半径方向で突出した円筒体が係合するよ
うになっているか、あるいは３つのＶ字形の切欠き内に
３つの球が係合するようになっているか、あるいはこれ
らと技術的に同等に形成されている。しかし、これらす
べての支承機構の欠点とするところは、可動部分が普通
に弾発されているため、側方向への走査時に偏倚力が極
めて非対称的となってしまうことにある。それというの
は、走査ピン支持体は走査方向に応じて、あるときは１
つの支持点を介して、またあるときは２つの支持点の結
合線を介して走査ピン軸線の近くで傾倒する可能性があ
るからである。このように走査力が不均一となると、走
査されたワーク表面の位置を特徴づける走査パルスの発
生前に、それぞれ異なる走査力がそれぞれ異なる大きさ
のたわみを検出エレメントに与える結果になるため、測
定が不正確となる。
【０００３】この問題点はすでによく知られており、静
的に余裕のない寸法の支承機構をプローブヘッドの可動
部分のために使用することでこの問題を解決する試みが
なされており、その場合、走査ピン支持体は著しく多く
の点又は環状の支持部分上に載着される。
的に余裕のない寸法の支承機構をプローブヘッドの可動
部分のために使用することでこの問題を解決する試みが
なされており、その場合、走査ピン支持体は著しく多く
の点又は環状の支持部分上に載着される。
【０００４】例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開代
１９３７１５４号明細書にはコピーセンサが記載されて
おり、その可動部分は支承機構の領域内で皿状に形成さ
れており、かつその外周部でコピーセンサの定置部分の
環状の支持部上に支持されている。可動部分は環状平面
内でセンタリングされて、２層のダイヤフラムにより軸
方向で環状の支持部へ弾発されている。そのため、両ダ
イヤフラムは休止位置で若干互いに拡張されている。し
かし、これによりセンタリングの安定度が比較的悪くな
る。さらに、両ダイヤフラムはその縁により互いに結合
されており、これにより、ダイヤフラムを過剰に伸長さ
せないと偏倚運動量が比較的わずかとなる。
１９３７１５４号明細書にはコピーセンサが記載されて
おり、その可動部分は支承機構の領域内で皿状に形成さ
れており、かつその外周部でコピーセンサの定置部分の
環状の支持部上に支持されている。可動部分は環状平面
内でセンタリングされて、２層のダイヤフラムにより軸
方向で環状の支持部へ弾発されている。そのため、両ダ
イヤフラムは休止位置で若干互いに拡張されている。し
かし、これによりセンタリングの安定度が比較的悪くな
る。さらに、両ダイヤフラムはその縁により互いに結合
されており、これにより、ダイヤフラムを過剰に伸長さ
せないと偏倚運動量が比較的わずかとなる。
【０００５】米国特許第３５６６４７９号明細書では測
定型プローブヘッドが記載されており、その可動部分は
ダイヤフラムによってセンタリングされている。可動部
分に固定された１層のダイヤフラムは休止位置で定置部
分の環状フランジ上に支持されているか若しくはこの環
状フランジへ弾発されている。この場合の支承形式でも
わずかな偏倚量しか許容されず、休止位置での可動部分
の角度位置は、環状フランジの直径が小さいことと、可
動部分と環状フランジとの間の半径方向の間隔が小さい
こととにより、極めて低い精度でしか決定されない。
定型プローブヘッドが記載されており、その可動部分は
ダイヤフラムによってセンタリングされている。可動部
分に固定された１層のダイヤフラムは休止位置で定置部
分の環状フランジ上に支持されているか若しくはこの環
状フランジへ弾発されている。この場合の支承形式でも
わずかな偏倚量しか許容されず、休止位置での可動部分
の角度位置は、環状フランジの直径が小さいことと、可
動部分と環状フランジとの間の半径方向の間隔が小さい
こととにより、極めて低い精度でしか決定されない。
【０００６】ＥＰ−Ａ２−０３０３８３１号明細書に記
載された切換型プローブヘッドでは、その走査ピン支持
体が互いに上下に位置する５つの板によりセンタリング
されており、板はそぞれ対を成してその端部で互いに結
合されておりかつ座標方向に対して平行に位置する規定
された軸を介して結合ピン支持体の傾倒を可能ならしめ
ている。しかし、走査ピン支持体は走査ピンの軸線方向
で３又は４つの支持点上に載着されている。この公知プ
ローブヘッドも、平面内での走査ピン支持体の復帰精度
に関して、要するにセンタリング精度並びに走査力の均
一性に関して不十分である。その上、このプローブヘッ
ドの構造は傾倒軸線が直角に配置されているため比較的
大きい。
載された切換型プローブヘッドでは、その走査ピン支持
体が互いに上下に位置する５つの板によりセンタリング
されており、板はそぞれ対を成してその端部で互いに結
合されておりかつ座標方向に対して平行に位置する規定
された軸を介して結合ピン支持体の傾倒を可能ならしめ
ている。しかし、走査ピン支持体は走査ピンの軸線方向
で３又は４つの支持点上に載着されている。この公知プ
ローブヘッドも、平面内での走査ピン支持体の復帰精度
に関して、要するにセンタリング精度並びに走査力の均
一性に関して不十分である。その上、このプローブヘッ
ドの構造は傾倒軸線が直角に配置されているため比較的
大きい。
【０００７】
【発明の課題】本発明の課題は切換型プローブヘッドの
構造を可能なかぎり簡単にすると共に、走査力が走査方
向に依存せず、走査ピン支持体のゼロ位置が可能な限り
正確かつ安定して再現されるようにすることにある。
構造を可能なかぎり簡単にすると共に、走査力が走査方
向に依存せず、走査ピン支持体のゼロ位置が可能な限り
正確かつ安定して再現されるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の要旨は、切換型プローブヘッドであって、走査ピン
を支持する可動部分が休止位置でダイヤフラム部分若し
くは板ばね部分によりセンタリングされており、かつ軸
方向でプローブヘッドの定置部分へ弾発されていてダイ
ヤフラム部分若しくは板ばね部分を介して定置部分に当
接しており、このダイヤフラム部分若しくは板ばね部分
が互いに上下に位置する複数のダイヤフラムリング若し
くは板ばねリングから成っており、これらのダイヤフラ
ムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結合さ
れており、かつその平面により軸方向で互いに支持され
ていると共に定置部分と可動部分とに支持されているこ
とにある。
明の要旨は、切換型プローブヘッドであって、走査ピン
を支持する可動部分が休止位置でダイヤフラム部分若し
くは板ばね部分によりセンタリングされており、かつ軸
方向でプローブヘッドの定置部分へ弾発されていてダイ
ヤフラム部分若しくは板ばね部分を介して定置部分に当
接しており、このダイヤフラム部分若しくは板ばね部分
が互いに上下に位置する複数のダイヤフラムリング若し
くは板ばねリングから成っており、これらのダイヤフラ
ムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結合さ
れており、かつその平面により軸方向で互いに支持され
ていると共に定置部分と可動部分とに支持されているこ
とにある。
【０００９】本発明による支承機構は静的に余裕のない
形式の支承機構に属する。その根本思想はすべての自由
度をただ１つの構成部材によって賄うことにある。この
構成部材は互いに上下に接触して位置する複数のダイヤ
フラム若しくはばねリングから形成される。走査ピン支
持体のゼロ位置内ではこのばねリングが平坦に互いに上
下に接触して位置するため、この構成部材は平面内で著
しく大きな剛性を有し、従って走査ピン支持体のために
大きな戻し力精度が得られる。それにもかかわらず、ダ
イヤフラムの誤った変形の危険を生じることなく、走査
ピンの偏倚量が増大する。
形式の支承機構に属する。その根本思想はすべての自由
度をただ１つの構成部材によって賄うことにある。この
構成部材は互いに上下に接触して位置する複数のダイヤ
フラム若しくはばねリングから形成される。走査ピン支
持体のゼロ位置内ではこのばねリングが平坦に互いに上
下に接触して位置するため、この構成部材は平面内で著
しく大きな剛性を有し、従って走査ピン支持体のために
大きな戻し力精度が得られる。それにもかかわらず、ダ
イヤフラムの誤った変形の危険を生じることなく、走査
ピンの偏倚量が増大する。
【００１０】プローブヘッドの可動部分、要するに走査
ピン支持体は一般的に、ばね又は磁力により定置部分へ
弾発される。ばね力はダイヤフラム若しくは板ばね部分
の固有弾性により生じてもよい。そのことの利点とする
ところは、付加的な他のばねを省けること、、これによ
り、プローブヘッドが短く形成できることである。それ
というのは、付加的な圧縮コイルばねを省くことができ
れば、圧縮コイルばねの長さ分の寸法及びその保持部の
全長分の寸法を節約することができる。
ピン支持体は一般的に、ばね又は磁力により定置部分へ
弾発される。ばね力はダイヤフラム若しくは板ばね部分
の固有弾性により生じてもよい。そのことの利点とする
ところは、付加的な他のばねを省けること、、これによ
り、プローブヘッドが短く形成できることである。それ
というのは、付加的な圧縮コイルばねを省くことができ
れば、圧縮コイルばねの長さ分の寸法及びその保持部の
全長分の寸法を節約することができる。
【００１１】ダイヤフラムの固有の弾性のばね力によ
り、かつ付加的には磁力により、可動部分が定置部分へ
弾発されていると、特に有利である。それというのは、
ばね力と磁力との重畳により、ほぼコンスタントな、場
合により降下するばね特性曲線を実現することができ、
要するに、走査力がコンスタントとなるか、若しくは偏
倚量の増大に伴い減少するからである。従来圧縮ばねに
よる弾発時に生じる問題、例えば検出部材による敏感な
表面の損傷、細い走査ピンの破損などが回避される。
り、かつ付加的には磁力により、可動部分が定置部分へ
弾発されていると、特に有利である。それというのは、
ばね力と磁力との重畳により、ほぼコンスタントな、場
合により降下するばね特性曲線を実現することができ、
要するに、走査力がコンスタントとなるか、若しくは偏
倚量の増大に伴い減少するからである。従来圧縮ばねに
よる弾発時に生じる問題、例えば検出部材による敏感な
表面の損傷、細い走査ピンの破損などが回避される。
【００１２】磁力を得るために、別の付加的な部材を必
要としない。それというのは、可動部分である走査ピン
支持体若しくはばねリング自体を磁化するだけで足りる
からである。ばねリングが平らな形状を有していること
により磁化が簡単に実現される。しかし、軸方向に移動
調節可能な永久磁石を使用することもできる。なぜなら
ば、このようにすれば磁力を調節してばね力に適合する
ことができるからである。
要としない。それというのは、可動部分である走査ピン
支持体若しくはばねリング自体を磁化するだけで足りる
からである。ばねリングが平らな形状を有していること
により磁化が簡単に実現される。しかし、軸方向に移動
調節可能な永久磁石を使用することもできる。なぜなら
ば、このようにすれば磁力を調節してばね力に適合する
ことができるからである。
【００１３】互いに上下位置するダイヤフラム若しくは
板ばねリングの数は少なくとも２つであり、申し分のな
い偏倚と十分なセンタリング強度とを得るためには３つ
のばねリングを設けるのか特に効果的である。これらの
ばねリングは効果的には各ばねリングの結合箇所が走査
ピン縦軸線回りにそれぞれ角１２０度互いにずれるよう
に互いに結合される。この構成によれば、走査力の極め
て均一な分布が生じる。
板ばねリングの数は少なくとも２つであり、申し分のな
い偏倚と十分なセンタリング強度とを得るためには３つ
のばねリングを設けるのか特に効果的である。これらの
ばねリングは効果的には各ばねリングの結合箇所が走査
ピン縦軸線回りにそれぞれ角１２０度互いにずれるよう
に互いに結合される。この構成によれば、走査力の極め
て均一な分布が生じる。
【００１４】
【実施例】図１に示すプローブヘッドは円筒状の定置の
ケーシング部分１を備えており、このケーシング部分の
上端は取り外し可能なカバーにより閉鎖されている。こ
のカバーには例えば座標測定器にプローブヘッドを取り
付けるためのピン１４が一体に形成されている。
ケーシング部分１を備えており、このケーシング部分の
上端は取り外し可能なカバーにより閉鎖されている。こ
のカバーには例えば座標測定器にプローブヘッドを取り
付けるためのピン１４が一体に形成されている。
【００１５】ケーシング部分１は下側に環状フランジ１
１を備えており、環状フランジの内側に可動の走査ピン
支持体が支持されている。この走査ピン支持体は板状部
材２と、環状フランジ１１の中央孔を貫通した円筒部４
から成っており、この円筒部４内には走査ピン５がねじ
嵌められており、この走査ピンはその下端に接触球６を
支持している。走査ピン支持体の円筒部４と板状部材２
との間に環状の圧電素子３が挿入されて例えば接着され
ている。この圧電素子は走査パルスの発生のための信号
発生器として役立ち、このことのために、プローブヘッ
ド内に挿入された中間板１０上に配置された図示しない
増幅電気器械にケーブルを介して接続されている。
１を備えており、環状フランジの内側に可動の走査ピン
支持体が支持されている。この走査ピン支持体は板状部
材２と、環状フランジ１１の中央孔を貫通した円筒部４
から成っており、この円筒部４内には走査ピン５がねじ
嵌められており、この走査ピンはその下端に接触球６を
支持している。走査ピン支持体の円筒部４と板状部材２
との間に環状の圧電素子３が挿入されて例えば接着され
ている。この圧電素子は走査パルスの発生のための信号
発生器として役立ち、このことのために、プローブヘッ
ド内に挿入された中間板１０上に配置された図示しない
増幅電気器械にケーブルを介して接続されている。
【００１６】走査ピン支持体の板２はばね７により定置
のケーシング部分に設けた環状フランジ１１へ向かって
弾発されている。ばね力の調節のために、プローブヘッ
ドの中間板１０に設けた調節ねじ９が役立っており、こ
の調節ねじ９はその先端で、ばねの上端に固定された圧
力板８に、若しくはこの圧力板８に形成した円錐形の切
欠き内に押圧されている。
のケーシング部分に設けた環状フランジ１１へ向かって
弾発されている。ばね力の調節のために、プローブヘッ
ドの中間板１０に設けた調節ねじ９が役立っており、こ
の調節ねじ９はその先端で、ばねの上端に固定された圧
力板８に、若しくはこの圧力板８に形成した円錐形の切
欠き内に押圧されている。
【００１７】走査ピン支持体の板２はじかに互いに上下
に配置された３つのばねリング１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
を介して環状フランジ１１上に接触支持されている。こ
れらのばねリングは、符号ｚで示された走査ピン縦軸線
に対して垂直な１平面内で走査ピン支持体をセンタリン
グしていると共に、この走査ピン縦軸線方向Ｚで支持部
を形成している。
に配置された３つのばねリング１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
を介して環状フランジ１１上に接触支持されている。こ
れらのばねリングは、符号ｚで示された走査ピン縦軸線
に対して垂直な１平面内で走査ピン支持体をセンタリン
グしていると共に、この走査ピン縦軸線方向Ｚで支持部
を形成している。
【００１８】３つのばねリング１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
は図２（端面図）及び図３（側面図）から判るように、
互いに上下にそれぞれ１箇所で固定的に互いに結合され
ている。すなわち、環状フランジ１１はハッチングを施
した範囲１４ｄ内でばねリング１３ｃに結合されてお
り、ばねリング１３ｃはハッチングを施した範囲１４ｃ
内で次のばねリング１３ｂに結合されており、このばね
リング１３ｂはハッチングを施した範囲１４ｂ内で第３
のばねリング１３ａに結合されている。このばねリング
１３ａは、ハッチングを施した範囲１４ａ内で可動の走
査ピン支持体の板２に結合されている（図２の端面図で
はハッチングを施した範囲１４ａと１４ｄとが重なって
見える）。範囲１４ａ〜１４ｄにおける結合は面状に例
えば接着又は溶接によりおこなわれている。
は図２（端面図）及び図３（側面図）から判るように、
互いに上下にそれぞれ１箇所で固定的に互いに結合され
ている。すなわち、環状フランジ１１はハッチングを施
した範囲１４ｄ内でばねリング１３ｃに結合されてお
り、ばねリング１３ｃはハッチングを施した範囲１４ｃ
内で次のばねリング１３ｂに結合されており、このばね
リング１３ｂはハッチングを施した範囲１４ｂ内で第３
のばねリング１３ａに結合されている。このばねリング
１３ａは、ハッチングを施した範囲１４ａ内で可動の走
査ピン支持体の板２に結合されている（図２の端面図で
はハッチングを施した範囲１４ａと１４ｄとが重なって
見える）。範囲１４ａ〜１４ｄにおける結合は面状に例
えば接着又は溶接によりおこなわれている。
【００１９】上述の結合箇所はそれぞれ走査ピン縦軸線
を中心として角１２０度づつ離れて位置している。
を中心として角１２０度づつ離れて位置している。
【００２０】休止位置では、３つの薄いばねリング１３
ａ〜１３ｃがじかに互いに接触して位置しており、これ
により、走査ピン支持体を高い精度でケーシング１に対
してセンタリングすることができる。環状フランジ１
１、板２及び３つのばねリング１３ａ〜１３ｃは高い精
度で平面的に製作できるから、これらのものは同時に、
軸線ｚの方向で接触球６の位置を規定する支持部をも形
成する。
ａ〜１３ｃがじかに互いに接触して位置しており、これ
により、走査ピン支持体を高い精度でケーシング１に対
してセンタリングすることができる。環状フランジ１
１、板２及び３つのばねリング１３ａ〜１３ｃは高い精
度で平面的に製作できるから、これらのものは同時に、
軸線ｚの方向で接触球６の位置を規定する支持部をも形
成する。
【００２１】軸線ｚに対して垂直な偏倚運動時に板２は
外周部の近傍のある１点を中心として傾倒し、その結
果、極めて均一な走査力が走査方向に依存せずに生じ
る。この場合、３つのばねリングから成るダイヤフラム
は任意に変形しかつあらゆる方向に撓むことができる。
外周部の近傍のある１点を中心として傾倒し、その結
果、極めて均一な走査力が走査方向に依存せずに生じ
る。この場合、３つのばねリングから成るダイヤフラム
は任意に変形しかつあらゆる方向に撓むことができる。
【００２２】図４に示すプローブヘッドは図１から図３
までに示す実施例に比して、付加的にＺ方向での偏倚運
動をも許容する。換言すれば、走査ピン２５は、例えば
水平に位置する孔の走査時に偏倚運動が必要となった場
合には、定置のケーシング部分２１から下向きにも偏倚
可能である。このことのために 下方に開いた円筒状の
定置のケーシング部分２１の下方に中間リング３１が環
状のダイヤフラム３４により支承される。この環状のダ
イヤフラム３４は互いに上下に位置する２つのばねリン
グから成り、このばねリングは図２及び図３ですでに説
明したように形成されている。ダイヤフラム３４のこの
２つのばねリングは中間リング３１をセンタリングする
と共に、Ｚ方向での中間リング３１の位置を決定する支
持部を形成する。
までに示す実施例に比して、付加的にＺ方向での偏倚運
動をも許容する。換言すれば、走査ピン２５は、例えば
水平に位置する孔の走査時に偏倚運動が必要となった場
合には、定置のケーシング部分２１から下向きにも偏倚
可能である。このことのために 下方に開いた円筒状の
定置のケーシング部分２１の下方に中間リング３１が環
状のダイヤフラム３４により支承される。この環状のダ
イヤフラム３４は互いに上下に位置する２つのばねリン
グから成り、このばねリングは図２及び図３ですでに説
明したように形成されている。ダイヤフラム３４のこの
２つのばねリングは中間リング３１をセンタリングする
と共に、Ｚ方向での中間リング３１の位置を決定する支
持部を形成する。
【００２３】中間リング３１上には同様に走査ピン支持
体が第２のダイヤフラム３３を介して支承されている。
このダイヤフラムは図１で説明したのと同様に形成され
た３つのばねリング３３ａ，３３ｂ，３３ｃから成って
いる。この走査ピン支持体は同様に板２２と、円筒状部
分２４とから成り、これら両方の部材２２，２４間には
圧電材料から成るリング状の板２３が挿入されている。
ダイヤフラム３４は、その直径がダイヤフラム３３の直
径に比して大きく、従って取り消しできない変形を生じ
ることなくダイヤフラム３３の許容する同じ行程を実現
するためには２つのばねリングで十分であるので、２つ
のばねリングしか備えていない。
体が第２のダイヤフラム３３を介して支承されている。
このダイヤフラムは図１で説明したのと同様に形成され
た３つのばねリング３３ａ，３３ｂ，３３ｃから成って
いる。この走査ピン支持体は同様に板２２と、円筒状部
分２４とから成り、これら両方の部材２２，２４間には
圧電材料から成るリング状の板２３が挿入されている。
ダイヤフラム３４は、その直径がダイヤフラム３３の直
径に比して大きく、従って取り消しできない変形を生じ
ることなくダイヤフラム３３の許容する同じ行程を実現
するためには２つのばねリングで十分であるので、２つ
のばねリングしか備えていない。
【００２４】プローブヘッド２１の可動部分はプローブ
ヘッドの上部に配置した３つのばね２７ａ，２７ｂ，２
７ｃにより緊定されている。これらのばね２７ａ，２７
ｂ，２７ｃは３本のロープ２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、
中間リング３１に配置した３つの偏向ローラ２８ａ，２
８ｂ，２８ｃと、定置部分２１に配置した別の偏向ロー
ラ３８ａ，３８ｂ，３８ｃとを介して、滑車装置のよう
に走査ピン支持体の板２２をダイヤフラム３３へ向けて
引っ張っていると共に、中間リング３１をダイヤフラム
３４に向けて引っ張っている。
ヘッドの上部に配置した３つのばね２７ａ，２７ｂ，２
７ｃにより緊定されている。これらのばね２７ａ，２７
ｂ，２７ｃは３本のロープ２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、
中間リング３１に配置した３つの偏向ローラ２８ａ，２
８ｂ，２８ｃと、定置部分２１に配置した別の偏向ロー
ラ３８ａ，３８ｂ，３８ｃとを介して、滑車装置のよう
に走査ピン支持体の板２２をダイヤフラム３３へ向けて
引っ張っていると共に、中間リング３１をダイヤフラム
３４に向けて引っ張っている。
【００２５】プローブヘッド全体は図１に示されたプロ
ーブヘッドと同様にベローズ３２により、汚れ、ダスト
などの侵入から保護又は閉鎖されている。
ーブヘッドと同様にベローズ３２により、汚れ、ダスト
などの侵入から保護又は閉鎖されている。
【００２６】図５に示す実施例では、プローブヘッドか
図１のプローブヘッドと同様に形成されている。それい
え、同じ部分を図１の数字符号に４０を加えた数字符号
で示し、ここでは繰り返し説明しない。図１のプローブ
ヘッドとの相違点は、可動の走査ピン支持体の板４２を
弾発するための圧縮ばねを省いたことにある。その代わ
り、ダイヤフラムを成す３つのばねリング５３ａ，５３
ｂ，５３ｃの弾性度及び強度は、最大に許容される偏倚
運動時でもばね力が特定の走査力Ｆ0より下にとどまる
ように設定される。プローブヘッドの定置部分４１に設
けた環状フランジ５１は強磁性材料から成り、走査ピン
支持体の板４２にはその外周部の比較的近くでダイヤフ
ラムのばねリング５３ａ，５３ｂ，５３ｃの上方に調整
ねじ４８ａ，４８ｂ，４８ｃとして形成された３つの永
久磁石４７（図面では１つしか見えない）が挿入されて
いる。これらの永久磁石は、走査ピン４５の休止位置で
プローブヘッドの特定された走査力に相応する基本力Ｆ
0を生じる。この基本力は偏倚運動の途上において走査
ピン支持体が永久磁石４７により環状フランジ５１から
持ち上げられた場合に明確に減少する。寸法を適当に選
択すれば、永久磁石４７及び３つのばねリングの力と移
動距離との相関的な特性が図６の破線及び１点鎖線で示
す特性曲線となり、これにより、実線で示すように、偏
倚運動中の走査力がほぼコンスタントになるか若しくは
特定された値Ｆ0から若干降下するような特性を得るこ
とができる。圧縮ばね及びその保持部材を省くことがで
きることにより、このプローブヘッドは図１に示すプロ
ーブヘッドに比して短く形成され、その上、走査過程の
途上において、走査力が特定の値を決して上回らず、走
査ピン又はワークの損傷の危険を確実に回避することが
できる。
図１のプローブヘッドと同様に形成されている。それい
え、同じ部分を図１の数字符号に４０を加えた数字符号
で示し、ここでは繰り返し説明しない。図１のプローブ
ヘッドとの相違点は、可動の走査ピン支持体の板４２を
弾発するための圧縮ばねを省いたことにある。その代わ
り、ダイヤフラムを成す３つのばねリング５３ａ，５３
ｂ，５３ｃの弾性度及び強度は、最大に許容される偏倚
運動時でもばね力が特定の走査力Ｆ0より下にとどまる
ように設定される。プローブヘッドの定置部分４１に設
けた環状フランジ５１は強磁性材料から成り、走査ピン
支持体の板４２にはその外周部の比較的近くでダイヤフ
ラムのばねリング５３ａ，５３ｂ，５３ｃの上方に調整
ねじ４８ａ，４８ｂ，４８ｃとして形成された３つの永
久磁石４７（図面では１つしか見えない）が挿入されて
いる。これらの永久磁石は、走査ピン４５の休止位置で
プローブヘッドの特定された走査力に相応する基本力Ｆ
0を生じる。この基本力は偏倚運動の途上において走査
ピン支持体が永久磁石４７により環状フランジ５１から
持ち上げられた場合に明確に減少する。寸法を適当に選
択すれば、永久磁石４７及び３つのばねリングの力と移
動距離との相関的な特性が図６の破線及び１点鎖線で示
す特性曲線となり、これにより、実線で示すように、偏
倚運動中の走査力がほぼコンスタントになるか若しくは
特定された値Ｆ0から若干降下するような特性を得るこ
とができる。圧縮ばね及びその保持部材を省くことがで
きることにより、このプローブヘッドは図１に示すプロ
ーブヘッドに比して短く形成され、その上、走査過程の
途上において、走査力が特定の値を決して上回らず、走
査ピン又はワークの損傷の危険を確実に回避することが
できる。
【００２７】ばねリング５３ａ，５３ｂ，５３ｃ又は板
４２若しくは環状フランジ５１が磁化可能な材料から成
り、組込み前に適切に磁化されていれば、調節可能な永
久磁石４７を全部省くことができる。
４２若しくは環状フランジ５１が磁化可能な材料から成
り、組込み前に適切に磁化されていれば、調節可能な永
久磁石４７を全部省くことができる。
【図１】本発明の第１実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示すダイヤフラムの端面図である。
【図３】図１に示すダイヤフラムの側面図である。
【図４】本発明の第２実施例の縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施例の縦断面図である。
【図６】図５に示すプローブヘッドの走査力と走査ピン
の偏倚量との相関関係を示す線図である。
の偏倚量との相関関係を示す線図である。
１ 定置のケーシング部分、 ２ 板状の部材、 ３
圧電素子、 ４ 円筒部、 ５ 走査ピン、 ６ 接触
球、 ７ ばね、 ８ 圧力板、 ９ 調節ねじ、 １
０ 中間板、 １１ 環状フランジ、 １２ ベロー
ズ、 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ ばねリング、 １４
ａ，１４ｂ，１４ｃ 範囲、 ２１ 定置のケーシン
グ部分、 ２２ 板、 ２４ 円筒部、 ２５ 走査ピ
ン、 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ ばね、 ２８ａ，２８
ｂ，２８ｃ 偏向ローラ、 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ
ロープ、 ３１ 中間リング、 ３２ 圧電材料から成
る板、３３，３４ ダイヤフラム、 ４１ 定置部分、
４２ 板、 ４７ 永久磁石、 ４８ 調節ねじ、
５１ 環状フランジ、 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ ばね
リング
圧電素子、 ４ 円筒部、 ５ 走査ピン、 ６ 接触
球、 ７ ばね、 ８ 圧力板、 ９ 調節ねじ、 １
０ 中間板、 １１ 環状フランジ、 １２ ベロー
ズ、 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ ばねリング、 １４
ａ，１４ｂ，１４ｃ 範囲、 ２１ 定置のケーシン
グ部分、 ２２ 板、 ２４ 円筒部、 ２５ 走査ピ
ン、 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ ばね、 ２８ａ，２８
ｂ，２８ｃ 偏向ローラ、 ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ
ロープ、 ３１ 中間リング、 ３２ 圧電材料から成
る板、３３，３４ ダイヤフラム、 ４１ 定置部分、
４２ 板、 ４７ 永久磁石、 ４８ 調節ねじ、
５１ 環状フランジ、 ５３ａ，５３ｂ，５３ｃ ばね
リング
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 2/00 - 21/32
Claims (5)
- 【請求項１】 切換型プローブヘッドであって、走査ピ
ン（５）を支持する可動部分（２）が休止位置でダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分（１３）によりセンタリ
ングされており、かつ軸方向でプローブヘッドの定置部
分（１）へ弾発されていてダイヤフラム部分若しくは板
ばね部分を介して定置部分に当接しており、このダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分が互いに上下に位置する
複数のダイヤフラムリング若しくは板ばねリング（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）から成っており、これらのダイヤ
フラムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結
合されており、かつその平面により軸方向で互いに支持
されていると共に定置部分と可動部分とに支持されてい
ることを特徴とする切換型プローブヘッド。 - 【請求項２】 切換型プローブヘッドであって、走査ピ
ン（５）を支持する可動部分（２）が休止位置でダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分（１３）によりセンタリ
ングされており、かつ軸方向でプローブヘッドの定置部
分（１）へ弾発されていてダイヤフラム部分若しくは板
ばね部分を介して定置部分に当接しており、このダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分が互いに上下に位置する
複数のダイヤフラムリング若しくは板ばねリング（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）から成っており、これらのダイヤ
フラムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結
合されており、かつその平面により軸方向で互いに支持
されていると共に定置部分と可動部分とに支持されてお
り、可動部分（４２）は、ばね力と付加的に磁力とによ
り、可動部分の上向きの偏倚時に戻し力がほぼ同じにと
どまるか又は減少するように定置部分（５１）へ弾発さ
れていることを特徴とする切換型プローブヘッド。 - 【請求項３】 切換型プローブヘッドであって、走査ピ
ン（５）を支持する可動部分（２）が休止位置でダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分（１３）によりセンタリ
ングされており、かつ軸方向でプローブヘッドの定置部
分（１）へ弾発されていてダイヤフラム部分若しくは板
ばね部分を介して定置部分に当接しており、このダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分が互いに上下に位置する
複数のダイヤフラムリング若しくは板ばねリング（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）から成っており、これらのダイヤ
フラムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結
合されており、かつその平面により軸方向で互いに支持
されていると共に定置部分と可動部分とに支持されてお
り、ダイヤフラム部分若しくは板ばね部分が、互いに上
下に位置する３つのばねリング（１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）から成ることを特徴とす
る切換型プローブヘッド。 - 【請求項４】 切換型プローブヘッドであって、走査ピ
ン（５）を支持する可動部分（２）が休止位置でダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分（１３）によりセンタリ
ングされており、かつ軸方向でプローブヘッドの定置部
分（１）へ弾発されていてダイヤフラム部分若しくは板
ばね部分を介して定置部分に当接しており、このダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分が互いに上下に位置する
複数のダイヤフラムリング若しくは板ばねリング（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）から成っており、これらのダイヤ
フラムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結
合されており、かつその平面により軸方向で互いに支持
されていると共に定置部分と可動部分とに支持されてお
り、ダイヤフラム部分若しくは板ばね部分が、互いに上
下に位置する３つのばねリング（１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）から成っており、板ばね
リング（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）の結合箇所（１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ）がそれぞれ角１２０度づつ走査ピ
ン縦軸線回りにずれていることを特徴とする切換型プロ
ーブヘッド。 - 【請求項５】 切換型プローブヘッドであって、走査ピ
ン（５）を支持する可動部分（２）が休止位置でダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分（１３）によりセンタリ
ングされており、かつ軸方向でプローブヘッドの定置部
分（１）へ弾発されていてダイヤフラム部分若しくは板
ばね部分を介して定置部分に当接しており、このダイヤ
フラム部分若しくは板ばね部分が互いに上下に位置する
複数のダイヤフラムリング若しくは板ばねリング（１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ）から成っており、これらのダイヤ
フラムリング若しくは板ばねリングは部分的に互いに結
合されており、かつその平面により軸方向で互いに支持
されていると共に定置部分と可動部分とに支持されてお
り、可動部分（２２）が間接的に中間リング（３１）へ
弾発されており、この中間リングは逆の弾発方向で少な
くとも１つのダイヤフラム部分若しくは板ばね部分（３
４）を介して定置部分（２１）にセンタリングされてお
り、このダイヤフラム部分若しくは板ばね部分（３４）
が、部分的に互いに結合されその平面で軸方向にじかに
互いに上下に支持された複数のダイヤフラムリング若し
くは板ばねリングから成っており、このダイヤフラムリ
ング若しくは板ばねリングが、定置部分と可動部分とに
支持されていることを特徴とする切換型プローブヘッ
ド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4123081.7 | 1991-07-12 | ||
| DE4123081A DE4123081C2 (de) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Tastkopf vom schaltenden Typ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196450A JPH05196450A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3205060B2 true JP3205060B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=6435978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18337192A Expired - Fee Related JP3205060B2 (ja) | 1991-07-12 | 1992-07-10 | 切換型プローブヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| US (1) | US5111592A (ja) |
| JP (1) | JP3205060B2 (ja) |
| DE (1) | DE4123081C2 (ja) |
| GB (1) | GB2257519B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4204602A1 (de) * | 1992-02-15 | 1993-08-19 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zur koordinatenmessung an werkstuecken |
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| JP3130289B2 (ja) * | 1998-08-04 | 2001-01-31 | 株式会社ミツトヨ | タッチ信号プローブ |
| JP4331430B2 (ja) | 1999-06-02 | 2009-09-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体処理システムのゲートバルブ |
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- 1991-07-12 DE DE4123081A patent/DE4123081C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-17 US US07/779,362 patent/US5111592A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-07-06 GB GB9214553A patent/GB2257519B/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-10 JP JP18337192A patent/JP3205060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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