JP3500125B2 - 弾性体の振動検出システム - Google Patents
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
- G01D5/2086—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of two or more coils with respect to two or more other coils
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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
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性体の振動検出
システムに係り、詳しくは、多重の振動モードを有する
弾性体の振動を検出する弾性体の振動検出システムに関
する。
システムに係り、詳しくは、多重の振動モードを有する
弾性体の振動を検出する弾性体の振動検出システムに関
する。
【０００２】
【背景技術】従来より、被測定物の形状や寸法等の測定
を行う測定機としてハイトゲージ（一次元測定機）、三
次元測定機、表面性状測定機や小穴測定機等が知られて
いる。これらの測定機には接触式プローブを用いたもの
があり、この接触式プローブによって、被測定物との接
触を検出して被測定物の座標値や、被測定物と測定機と
の位置関係の検出等を行っている。通常、接触式プロー
ブは、先端に被測定物と接触する接触部を有したスタイ
ラスと、このスタイラスを振動させる加振手段と、スタ
イラスの振動状態を検出する検出手段とを備えている。
このような構成の接触式プローブでは、まず、加振手段
でスタイラスを加振し、スタイラスの接触部と被測定物
との接触に際して生じるスタイラスの振動状態の変化を
検出手段によって検出している。そして、検出手段から
出力される検出信号の変化を観測することでスタイラス
の振動状態の変化を検知できるようになっている。
を行う測定機としてハイトゲージ（一次元測定機）、三
次元測定機、表面性状測定機や小穴測定機等が知られて
いる。これらの測定機には接触式プローブを用いたもの
があり、この接触式プローブによって、被測定物との接
触を検出して被測定物の座標値や、被測定物と測定機と
の位置関係の検出等を行っている。通常、接触式プロー
ブは、先端に被測定物と接触する接触部を有したスタイ
ラスと、このスタイラスを振動させる加振手段と、スタ
イラスの振動状態を検出する検出手段とを備えている。
このような構成の接触式プローブでは、まず、加振手段
でスタイラスを加振し、スタイラスの接触部と被測定物
との接触に際して生じるスタイラスの振動状態の変化を
検出手段によって検出している。そして、検出手段から
出力される検出信号の変化を観測することでスタイラス
の振動状態の変化を検知できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな接触式プローブでは、スタイラスを所定の振動状態
で振動させるために、通常、加振手段によって主要振動
モード（たとえば１次振動モード）で振動させる。しか
しながら、主要振動モードでスタイラスを加振しても、
スタイラスの形状やスタイラスに装着される素子（たと
えば、加振手段や検出手段を構成する圧電素子等）の質
量の影響等により、スタイラスには主要振動モードの振
動の他に多重の振動モードの振動が発生してしまう。こ
のため、検出手段から得られる検出信号には、主要振動
モードの振動の挙動の他に、多重の振動モードの振動の
挙動が反映され、この多重の振動モードの振動挙動が、
主要振動モードの振動挙動のノイズとなってＳＮ比が低
下するという問題がある。そして、検出手段の検出可能
な振動の周波数範囲が広ければ広いほどノイズを拾って
しまい、ＳＮ比がより低下してしまう。このような検出
信号のノイズを抑制するため、特定の伝達特性を有する
フィルタを用いることが考えられるが、主要振動モード
に対応した特定の伝達特性を有するフィルタは、その構
成が複雑かつ高価であるという問題がある。
うな接触式プローブでは、スタイラスを所定の振動状態
で振動させるために、通常、加振手段によって主要振動
モード（たとえば１次振動モード）で振動させる。しか
しながら、主要振動モードでスタイラスを加振しても、
スタイラスの形状やスタイラスに装着される素子（たと
えば、加振手段や検出手段を構成する圧電素子等）の質
量の影響等により、スタイラスには主要振動モードの振
動の他に多重の振動モードの振動が発生してしまう。こ
のため、検出手段から得られる検出信号には、主要振動
モードの振動の挙動の他に、多重の振動モードの振動の
挙動が反映され、この多重の振動モードの振動挙動が、
主要振動モードの振動挙動のノイズとなってＳＮ比が低
下するという問題がある。そして、検出手段の検出可能
な振動の周波数範囲が広ければ広いほどノイズを拾って
しまい、ＳＮ比がより低下してしまう。このような検出
信号のノイズを抑制するため、特定の伝達特性を有する
フィルタを用いることが考えられるが、主要振動モード
に対応した特定の伝達特性を有するフィルタは、その構
成が複雑かつ高価であるという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、ＳＮ比を改善した検出信
号を得ることができて弾性体の振動を高精度に把握でき
るとともに、簡単かつ安価な構成を有する弾性体の振動
検出システムを提供することにある。
号を得ることができて弾性体の振動を高精度に把握でき
るとともに、簡単かつ安価な構成を有する弾性体の振動
検出システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の弾性体の振動検
出システムは、上記目的を達成するために、以下の構成
を備える。請求項１に記載の発明は、多重の振動モード
で振動する弾性体において主要振動モードの振動を検出
する弾性体の振動検出システムであって、前記主要振動
モードで加振される弾性体の振動状態を検出するととも
に、前記振動状態に応じた検出信号を出力する検出手段
と、１次コイルおよび２次コイルを有するとともに、こ
れら１次コイルおよび２次コイル間の電磁気的結合を密
にする磁気回路とを備え、前記検出手段からの前記検出
信号を前記１次コイルで受け、これにより前記２次コイ
ルに発生する出力信号を用いて前記弾性体の前記主要振
動モードの振動を検出することを特徴とするものであ
る。
出システムは、上記目的を達成するために、以下の構成
を備える。請求項１に記載の発明は、多重の振動モード
で振動する弾性体において主要振動モードの振動を検出
する弾性体の振動検出システムであって、前記主要振動
モードで加振される弾性体の振動状態を検出するととも
に、前記振動状態に応じた検出信号を出力する検出手段
と、１次コイルおよび２次コイルを有するとともに、こ
れら１次コイルおよび２次コイル間の電磁気的結合を密
にする磁気回路とを備え、前記検出手段からの前記検出
信号を前記１次コイルで受け、これにより前記２次コイ
ルに発生する出力信号を用いて前記弾性体の前記主要振
動モードの振動を検出することを特徴とするものであ
る。
【０００６】この発明によれば、検出手段からの検出信
号を磁気回路の１次コイルで受け、相互誘導により２次
コイルで発生した出力信号を用いて弾性体の振動を検出
している。コイルは、周波数の高い電流ほどインピーダ
ンスが上がる性質を有している、つまり、高周波の電流
が流れにくい性質を有しているから、ノイズとなる多重
の振動モードに対応する検出信号の成分である高周波成
分を大幅に除去できるようになる。これにより、１次コ
イルで受けた検出信号からノイズを除去した出力信号を
２次コイルで発生させることができるから、２次コイル
で発生した出力信号の変化を高精度に把握でき、弾性体
に外部作用力が作用（たとえば、被測定物との接触）し
た場合には、その弾性体の振動の挙動変化を高精度に把
握できるようになる。また、磁気回路では、１次コイル
と２次コイルとが電磁気的結合を密にしているから、１
次コイルに交流信号が流れたときに２次コイルに電圧が
生じ、１次コイルに電流に変化のない直流信号が流れた
ときには２次コイルには電圧が生じない。このことによ
り、弾性体に、たとえば被測定物が接触した際に、静電
気が生じたとしても静電気は直流なので、２次コイルで
発生する電圧への静電気の影響を回避できる。さらに、
１次コイルの巻数よりも２次コイルの巻数を多くすれ
ば、１次コイルで受ける検出信号の振幅を昇圧して増大
した出力信号の振幅を２次コイルで発生させることがで
きる。そして、１次コイルおよび２次コイル間の電磁気
的結合を密にする磁気回路を用いているから、特定の伝
達特性を有するフィルタを用いた従来と異なり、振動検
出システムを簡単かつ安価な構成にすることができる。
号を磁気回路の１次コイルで受け、相互誘導により２次
コイルで発生した出力信号を用いて弾性体の振動を検出
している。コイルは、周波数の高い電流ほどインピーダ
ンスが上がる性質を有している、つまり、高周波の電流
が流れにくい性質を有しているから、ノイズとなる多重
の振動モードに対応する検出信号の成分である高周波成
分を大幅に除去できるようになる。これにより、１次コ
イルで受けた検出信号からノイズを除去した出力信号を
２次コイルで発生させることができるから、２次コイル
で発生した出力信号の変化を高精度に把握でき、弾性体
に外部作用力が作用（たとえば、被測定物との接触）し
た場合には、その弾性体の振動の挙動変化を高精度に把
握できるようになる。また、磁気回路では、１次コイル
と２次コイルとが電磁気的結合を密にしているから、１
次コイルに交流信号が流れたときに２次コイルに電圧が
生じ、１次コイルに電流に変化のない直流信号が流れた
ときには２次コイルには電圧が生じない。このことによ
り、弾性体に、たとえば被測定物が接触した際に、静電
気が生じたとしても静電気は直流なので、２次コイルで
発生する電圧への静電気の影響を回避できる。さらに、
１次コイルの巻数よりも２次コイルの巻数を多くすれ
ば、１次コイルで受ける検出信号の振幅を昇圧して増大
した出力信号の振幅を２次コイルで発生させることがで
きる。そして、１次コイルおよび２次コイル間の電磁気
的結合を密にする磁気回路を用いているから、特定の伝
達特性を有するフィルタを用いた従来と異なり、振動検
出システムを簡単かつ安価な構成にすることができる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の弾性体の振動検出システムにおいて、前記検出手段
は、前記弾性体に装着されているとともに、圧電素子ま
たは歪み検出素子で構成されていることを特徴とするも
のである。この発明によれば、検出手段を弾性体に装着
するとともに圧電素子または歪み検出素子で構成してい
るから、構成の簡素化およびコストダウンを図ることが
できる。ここで、歪み検出素子とは、ストレインゲージ
等の個体の歪み量に応じた電位を出力する素子のことで
ある。なお、ここでいう装着には、圧電素子または歪み
検出素子を弾性体に直接装着した場合と、たとえば弾性
体を保持する部材を介して間接的に装着した場合との両
方が含まれる。
の弾性体の振動検出システムにおいて、前記検出手段
は、前記弾性体に装着されているとともに、圧電素子ま
たは歪み検出素子で構成されていることを特徴とするも
のである。この発明によれば、検出手段を弾性体に装着
するとともに圧電素子または歪み検出素子で構成してい
るから、構成の簡素化およびコストダウンを図ることが
できる。ここで、歪み検出素子とは、ストレインゲージ
等の個体の歪み量に応じた電位を出力する素子のことで
ある。なお、ここでいう装着には、圧電素子または歪み
検出素子を弾性体に直接装着した場合と、たとえば弾性
体を保持する部材を介して間接的に装着した場合との両
方が含まれる。
【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の弾性体の振動検出システムにおいて、前記検出手段
は、前記弾性体の周辺に配置されているとともに、弾性
体の振動状態を非接触で検出する非接触検出素子で構成
されていることを特徴とするものである。この発明によ
れば、検出手段をたとえば光学的ファイバ、レーザドッ
プラー等の非接触検出素子で構成しているため、弾性体
と検出手段との接触による弾性体の振動への影響をなく
すことができ、これによって、弾性体の振動状態の検出
をより精度よく行えるようになる。
の弾性体の振動検出システムにおいて、前記検出手段
は、前記弾性体の周辺に配置されているとともに、弾性
体の振動状態を非接触で検出する非接触検出素子で構成
されていることを特徴とするものである。この発明によ
れば、検出手段をたとえば光学的ファイバ、レーザドッ
プラー等の非接触検出素子で構成しているため、弾性体
と検出手段との接触による弾性体の振動への影響をなく
すことができ、これによって、弾性体の振動状態の検出
をより精度よく行えるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 ［第１実施形態］図１には、本発明の第１実施形態に係
る振動検出システム１が示され、この振動検出システム
１は、加振エネルギー電源１０、接触式プローブ２０、
磁気回路３０、および信号処理部４０を備えている。こ
のうち、加振エネルギー電源１０は、接触式プローブ２
０の後述する加振手段２２に所定の交流信号を与える装
置である。
に基づいて説明する。 ［第１実施形態］図１には、本発明の第１実施形態に係
る振動検出システム１が示され、この振動検出システム
１は、加振エネルギー電源１０、接触式プローブ２０、
磁気回路３０、および信号処理部４０を備えている。こ
のうち、加振エネルギー電源１０は、接触式プローブ２
０の後述する加振手段２２に所定の交流信号を与える装
置である。
【００１０】接触式プローブ２０は、図２に具体的に示
すように、本発明の弾性体としてのスタイラス２１と、
このスタイラス２１を振動させる加振手段２２と、スタ
イラス２１の振動を検出する検出手段２３とを含んで構
成されている。スタイラス２１は、略柱状に形成され、
その先端には被測定物と接触する円盤状の接触部２１Ａ
が設けられ、後端には必要に応じてカウンタバランス２
１Ｂが設けられている。このようなスタイラス２１はそ
の中央部分がスタイラスホルダ２４によって保持されて
いる。スタイラスホルダ２４は、図示しない測定機（た
とえば、ハイトゲージ、三次元測定機、表面性状測定機
や小穴測定機等）の移動軸に取り付けるための固定部２
４１と、スタイラス２１を接着固定するためのスタイラ
ス取付部２４２とを有し、これら固定部２４１およびス
タイラス取付部２４２は一体的に形成されている。スタ
イラス取付部２４２は、二股に分かれており、この二股
の先端２箇所でスタイラス２１を軸方向に沿って２点支
持している。スタイラス２１が接着されるスタイラス取
付部２４２の先端は、断面コ字状に形成されており、そ
の開口内にスタイラス２１が配置されている。加振手段
２２および検出手段２３は、それぞれ加振用圧電素子お
よび検出用圧電素子から構成されており、これら２枚の
圧電素子の表裏面にはそれぞれ電極が形成されている。
これら圧電素子は、対向配置され、スタイラス取付部２
４２の二股部分にまたがって上面および下面にそれぞれ
取り付けられている。なお、加振手段２２は、加振エネ
ルギー電源１０からの交流的信号が印加されて振動する
ようになっている。
すように、本発明の弾性体としてのスタイラス２１と、
このスタイラス２１を振動させる加振手段２２と、スタ
イラス２１の振動を検出する検出手段２３とを含んで構
成されている。スタイラス２１は、略柱状に形成され、
その先端には被測定物と接触する円盤状の接触部２１Ａ
が設けられ、後端には必要に応じてカウンタバランス２
１Ｂが設けられている。このようなスタイラス２１はそ
の中央部分がスタイラスホルダ２４によって保持されて
いる。スタイラスホルダ２４は、図示しない測定機（た
とえば、ハイトゲージ、三次元測定機、表面性状測定機
や小穴測定機等）の移動軸に取り付けるための固定部２
４１と、スタイラス２１を接着固定するためのスタイラ
ス取付部２４２とを有し、これら固定部２４１およびス
タイラス取付部２４２は一体的に形成されている。スタ
イラス取付部２４２は、二股に分かれており、この二股
の先端２箇所でスタイラス２１を軸方向に沿って２点支
持している。スタイラス２１が接着されるスタイラス取
付部２４２の先端は、断面コ字状に形成されており、そ
の開口内にスタイラス２１が配置されている。加振手段
２２および検出手段２３は、それぞれ加振用圧電素子お
よび検出用圧電素子から構成されており、これら２枚の
圧電素子の表裏面にはそれぞれ電極が形成されている。
これら圧電素子は、対向配置され、スタイラス取付部２
４２の二股部分にまたがって上面および下面にそれぞれ
取り付けられている。なお、加振手段２２は、加振エネ
ルギー電源１０からの交流的信号が印加されて振動する
ようになっている。
【００１１】磁気回路３０は、図３に示すように、略四
角枠状のコア部材３３と、このコア部材３３の対向する
二辺にそれぞれ巻き回された１次コイル３１および２次
コイル３２とを含んで構成されており、１次コイル３１
および２次コイル３２間の電磁気的結合は密になってい
る。１次コイル３１の両端は、接触式プローブ２０の検
出手段２３の両端にそれぞれ接続され、１次コイル３１
には検出手段２３（検出用圧電素子）の両端に発生する
電荷が与えられる。つまり、１次コイル３１は、検出手
段２３によって電圧が印加される。一方、２次コイル３
２の両端は、信号処理部４０に接続されている。この信
号処理部４０は、２次コイル３２からの交流的信号（出
力信号）を受け取り、この交流的信号を解析処理した解
析結果に基づいて外部へ信号を出力している。
角枠状のコア部材３３と、このコア部材３３の対向する
二辺にそれぞれ巻き回された１次コイル３１および２次
コイル３２とを含んで構成されており、１次コイル３１
および２次コイル３２間の電磁気的結合は密になってい
る。１次コイル３１の両端は、接触式プローブ２０の検
出手段２３の両端にそれぞれ接続され、１次コイル３１
には検出手段２３（検出用圧電素子）の両端に発生する
電荷が与えられる。つまり、１次コイル３１は、検出手
段２３によって電圧が印加される。一方、２次コイル３
２の両端は、信号処理部４０に接続されている。この信
号処理部４０は、２次コイル３２からの交流的信号（出
力信号）を受け取り、この交流的信号を解析処理した解
析結果に基づいて外部へ信号を出力している。
【００１２】このような構成を有する磁気回路３０にお
いて、検出手段２３からの検出信号（電圧）が１次コイ
ル３１に印加されると、相互誘導により２次コイル３２
で出力信号（交流的信号）が発生する。コイルは、周波
数の高い電流ほどインピーダンスが上がる性質を有して
おり、高周波の電流が流れにくい性質を有している。こ
のため、１次コイル３１で受けた検出手段２３からの検
出信号に高周波成分が含まれていた場合には、この高周
波成分が大幅に除去された出力信号が２次コイル３２に
生じる。ここで、１次コイル３１および２次コイル３２
は、巻数比は所定比とされ、１次コイル３１の巻数より
も２次コイル３２の巻数の方が多くなっている。これに
より、１次コイル３１で受ける検出信号の振幅を昇圧し
て増大した出力信号の振幅を２次コイル３２で発生させ
ることができるようになっている。
いて、検出手段２３からの検出信号（電圧）が１次コイ
ル３１に印加されると、相互誘導により２次コイル３２
で出力信号（交流的信号）が発生する。コイルは、周波
数の高い電流ほどインピーダンスが上がる性質を有して
おり、高周波の電流が流れにくい性質を有している。こ
のため、１次コイル３１で受けた検出手段２３からの検
出信号に高周波成分が含まれていた場合には、この高周
波成分が大幅に除去された出力信号が２次コイル３２に
生じる。ここで、１次コイル３１および２次コイル３２
は、巻数比は所定比とされ、１次コイル３１の巻数より
も２次コイル３２の巻数の方が多くなっている。これに
より、１次コイル３１で受ける検出信号の振幅を昇圧し
て増大した出力信号の振幅を２次コイル３２で発生させ
ることができるようになっている。
【００１３】次に、本実施形態の作用を説明する。ま
ず、加振エネルギー電源１０により電気エネルギを加振
手段２２に与えて、すなわち加振用圧電素子に所定周波
数の電圧を印加して、スタイラス２１を軸方向に主要振
動モード（たとえば１次振動モード）で振動させる。こ
の際、スタイラス２１の形状、スタイラス２１が接着さ
れるスタイラスホルダ２４の質量や、スタイラス２１に
装着された加振手段２２および検出手段２３の質量等の
影響により、スタイラス２１には主要振動モードの他に
高周波成分を含んだ多重の振動モードが発生する。スタ
イラス２０の多重の振動モードの振動は、直接検出手段
２３（検出用圧電素子）に伝搬し、この検出手段２３も
スタイラス２１と同様に多重の振動モードで振動する。
このため、検出手段２３から発生する検出信号には、主
要振動モードの振動の挙動の他に、多重の振動モードの
振動の振動挙動が反映される。
ず、加振エネルギー電源１０により電気エネルギを加振
手段２２に与えて、すなわち加振用圧電素子に所定周波
数の電圧を印加して、スタイラス２１を軸方向に主要振
動モード（たとえば１次振動モード）で振動させる。こ
の際、スタイラス２１の形状、スタイラス２１が接着さ
れるスタイラスホルダ２４の質量や、スタイラス２１に
装着された加振手段２２および検出手段２３の質量等の
影響により、スタイラス２１には主要振動モードの他に
高周波成分を含んだ多重の振動モードが発生する。スタ
イラス２０の多重の振動モードの振動は、直接検出手段
２３（検出用圧電素子）に伝搬し、この検出手段２３も
スタイラス２１と同様に多重の振動モードで振動する。
このため、検出手段２３から発生する検出信号には、主
要振動モードの振動の挙動の他に、多重の振動モードの
振動の振動挙動が反映される。
【００１４】検出手段２３からの検出信号（電圧）が１
次コイル３１に印加されると、相互誘導により２次コイ
ル３２で出力信号（交流的信号）が発生する。コイル
は、上述したように、高周波の電流が流れにくい性質を
有しているため、１次コイル３１で受けた検出手段２３
からの検出信号に高周波成分が含まれていた場合には、
この高周波成分が大幅に除去された出力信号が２次コイ
ル３２に生じることとなる。これにより、主要振動モー
ドの振動挙動のノイズを大幅に除去することができ、Ｓ
Ｎ比が改善された出力信号が得られる。そして、このよ
うな主要振動モードの振動挙動を高精度に反映した出力
信号を信号処理部４０で解析処理して観測することで、
スタイラス２１の振動状態を高精度に把握できるように
なる。
次コイル３１に印加されると、相互誘導により２次コイ
ル３２で出力信号（交流的信号）が発生する。コイル
は、上述したように、高周波の電流が流れにくい性質を
有しているため、１次コイル３１で受けた検出手段２３
からの検出信号に高周波成分が含まれていた場合には、
この高周波成分が大幅に除去された出力信号が２次コイ
ル３２に生じることとなる。これにより、主要振動モー
ドの振動挙動のノイズを大幅に除去することができ、Ｓ
Ｎ比が改善された出力信号が得られる。そして、このよ
うな主要振動モードの振動挙動を高精度に反映した出力
信号を信号処理部４０で解析処理して観測することで、
スタイラス２１の振動状態を高精度に把握できるように
なる。
【００１５】このような振動検出システム１は、たとえ
ば、三次元測定機等の接触式タッチトリガプローブに用
いられる。具体的には、加振手段２２によってスタイラ
ス２１が軸方向に沿って主要振動モードで振動している
状態において、被測定物と接触式プローブ２０とを相対
移動させ、スタイラス２１の接触部２１Ａが被測定物に
接触すると、スタイラス２１の振動が拘束され、スタイ
ラス２１の主要振動モードの振動が減衰する。ここで、
磁気回路３０では、検出手段２３からの検出信号の高周
波成分（ノイズ）が大幅に除去されるから、信号処理部
４０では、主要振動モードの振動の減衰を高精度に検出
できるようになっている。そして、主要振動モードの振
動が所定レベルまで減衰したときに、信号を外部に出力
するように信号処理部４０を設定しておけば、スタイラ
ス２１と被測定物との接触を確実に検出でき、かつ、三
次元測定機等による測定圧を常に一定にできる。
ば、三次元測定機等の接触式タッチトリガプローブに用
いられる。具体的には、加振手段２２によってスタイラ
ス２１が軸方向に沿って主要振動モードで振動している
状態において、被測定物と接触式プローブ２０とを相対
移動させ、スタイラス２１の接触部２１Ａが被測定物に
接触すると、スタイラス２１の振動が拘束され、スタイ
ラス２１の主要振動モードの振動が減衰する。ここで、
磁気回路３０では、検出手段２３からの検出信号の高周
波成分（ノイズ）が大幅に除去されるから、信号処理部
４０では、主要振動モードの振動の減衰を高精度に検出
できるようになっている。そして、主要振動モードの振
動が所定レベルまで減衰したときに、信号を外部に出力
するように信号処理部４０を設定しておけば、スタイラ
ス２１と被測定物との接触を確実に検出でき、かつ、三
次元測定機等による測定圧を常に一定にできる。
【００１６】上述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。 （１）振動検出システム１において、検出手段２３から
の検出信号を磁気回路３０の１次コイル３１で受け、相
互誘導により２次コイル３２で発生した出力信号を用い
てスタイラス２１の振動を検出しているから、ノイズと
なる多重の振動モードに対応する検出信号の成分である
高周波成分を大幅に除去できる。従って、スタイラス２
１に働いた外部作用力の作用（たとえば被測定物との接
触等）を２次コイル３２で発生した出力信号の変化から
高精度に把握できるようになる。また、磁気回路３０で
は、１次コイル３１と２次コイル３２とが電磁気的結合
を密にしているから、１次コイル３１に交流信号が流れ
たときに２次コイル３２１に電圧が生じ、１次コイル３
１に電流に変化のない直流信号が流れたときには２次コ
イル３２には電圧が生じない。従って、スタイラス２１
に、たとえば被測定物が接触した際に、静電気が生じた
としても静電気は直流なので、２次コイル３２で発生す
る電圧への影響を回避できる。
うな効果がある。 （１）振動検出システム１において、検出手段２３から
の検出信号を磁気回路３０の１次コイル３１で受け、相
互誘導により２次コイル３２で発生した出力信号を用い
てスタイラス２１の振動を検出しているから、ノイズと
なる多重の振動モードに対応する検出信号の成分である
高周波成分を大幅に除去できる。従って、スタイラス２
１に働いた外部作用力の作用（たとえば被測定物との接
触等）を２次コイル３２で発生した出力信号の変化から
高精度に把握できるようになる。また、磁気回路３０で
は、１次コイル３１と２次コイル３２とが電磁気的結合
を密にしているから、１次コイル３１に交流信号が流れ
たときに２次コイル３２１に電圧が生じ、１次コイル３
１に電流に変化のない直流信号が流れたときには２次コ
イル３２には電圧が生じない。従って、スタイラス２１
に、たとえば被測定物が接触した際に、静電気が生じた
としても静電気は直流なので、２次コイル３２で発生す
る電圧への影響を回避できる。
【００１７】（２）２枚の圧電素子をスタイラス２１に
装着することで加振手段２２および検出手段２３を構成
しているから、振動検出システム１の構成の簡素化およ
びコストダウンを図ることができる。なお、本実施形態
では、スタイラス取付部２４２を介して圧電素子をスタ
イラス２１に装着しているが、圧電素子をスタイラス２
１に直接装着してもよく、このような場合も本発明に含
まれる。
装着することで加振手段２２および検出手段２３を構成
しているから、振動検出システム１の構成の簡素化およ
びコストダウンを図ることができる。なお、本実施形態
では、スタイラス取付部２４２を介して圧電素子をスタ
イラス２１に装着しているが、圧電素子をスタイラス２
１に直接装着してもよく、このような場合も本発明に含
まれる。
【００１８】（３）１次コイル３１の巻数よりも２次コ
イル３２の巻数を多くしているから、１次コイル３１で
受ける検出信号の振幅を昇圧して増大した出力信号の振
幅を２次コイル３２で発生させることができる。
イル３２の巻数を多くしているから、１次コイル３１で
受ける検出信号の振幅を昇圧して増大した出力信号の振
幅を２次コイル３２で発生させることができる。
【００１９】［第２実施形態］図４には、本発明の第２
実施形態に係る振動検出システム２が示されている。こ
こで、本実施形態と、前述の第１実施形態とでは、スタ
イラスの振動を検出する検出手段の構成のみが異なり、
他の構成およびその作用効果は同一なので、同一の構成
および部分には同一の符号を付してその説明を省略、ま
たは簡略にする。なお、本実施形態では、加振エネルギ
ー手段および接触式プローブの一部分の図示を省略す
る。図４において、振動検出システム２の検出手段は、
スタイラス２１の周辺に設置された非接触検出素子とし
てのレーザドップラー装置５０から構成されている。こ
のレーザドップラー装置５０は、ドップラー効果と光ヘ
テロダイン法を利用して、振動周波数を検出するととも
に、検出した振動周波数に応じた検出信号を磁気回路３
０の１次コイル（図示せず）に出力する装置である。こ
のような構成を有する振動検出システム２において、主
要振動モードでスタイラス２１を加振すると、当該スタ
イラス２１がその形状等の影響により高周波成分を含ん
だ多重の振動モードで振動する。このようなスタイラス
２１の振動状態は、レーザドップラー装置５０で検出さ
れて当該装置５０は振動状態に応じた検出信号を磁気回
路３０の１次コイルに出力する。そして、磁気回路３０
では、検出手段２３からの検出信号の高周波成分が大幅
に除去されるから、信号処理部４０では、主要振動モー
ドの振動を高精度に検出できるようになる。
実施形態に係る振動検出システム２が示されている。こ
こで、本実施形態と、前述の第１実施形態とでは、スタ
イラスの振動を検出する検出手段の構成のみが異なり、
他の構成およびその作用効果は同一なので、同一の構成
および部分には同一の符号を付してその説明を省略、ま
たは簡略にする。なお、本実施形態では、加振エネルギ
ー手段および接触式プローブの一部分の図示を省略す
る。図４において、振動検出システム２の検出手段は、
スタイラス２１の周辺に設置された非接触検出素子とし
てのレーザドップラー装置５０から構成されている。こ
のレーザドップラー装置５０は、ドップラー効果と光ヘ
テロダイン法を利用して、振動周波数を検出するととも
に、検出した振動周波数に応じた検出信号を磁気回路３
０の１次コイル（図示せず）に出力する装置である。こ
のような構成を有する振動検出システム２において、主
要振動モードでスタイラス２１を加振すると、当該スタ
イラス２１がその形状等の影響により高周波成分を含ん
だ多重の振動モードで振動する。このようなスタイラス
２１の振動状態は、レーザドップラー装置５０で検出さ
れて当該装置５０は振動状態に応じた検出信号を磁気回
路３０の１次コイルに出力する。そして、磁気回路３０
では、検出手段２３からの検出信号の高周波成分が大幅
に除去されるから、信号処理部４０では、主要振動モー
ドの振動を高精度に検出できるようになる。
【００２０】上述のような本実施形態によれば、前述の
第１実施形態の効果（１），（３）に加えて、次のよう
な効果がある。 （４）検出手段をレーザドップラー装置５０で構成して
いるため、スタイラス２１と検出手段との接触によるス
タイラス２１の振動への影響をなくすことができ、これ
によって、スタイラス２１の振動状態の検出をより精度
よく行うことができる。
第１実施形態の効果（１），（３）に加えて、次のよう
な効果がある。 （４）検出手段をレーザドップラー装置５０で構成して
いるため、スタイラス２１と検出手段との接触によるス
タイラス２１の振動への影響をなくすことができ、これ
によって、スタイラス２１の振動状態の検出をより精度
よく行うことができる。
【００２１】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。たとえば、
前記第２実施形態では、検出手段を構成する非接触検出
素子としてレーザドップラー装置５０を用いたが、たと
えば、光ファイバから出射した光をスタイラス２１に照
射して、その反射光の情報を検出することで振動周波数
を検出するとともに、検出した振動周波数に応じた検出
信号を出力する光ファイバ変位計を利用してもよく、要
するに、非接触でスタイラス２１の振動状態を検出でき
る素子を用いればよい。
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。たとえば、
前記第２実施形態では、検出手段を構成する非接触検出
素子としてレーザドップラー装置５０を用いたが、たと
えば、光ファイバから出射した光をスタイラス２１に照
射して、その反射光の情報を検出することで振動周波数
を検出するとともに、検出した振動周波数に応じた検出
信号を出力する光ファイバ変位計を利用してもよく、要
するに、非接触でスタイラス２１の振動状態を検出でき
る素子を用いればよい。
【００２２】前記第１実施形態では、検出手段２３を圧
電素子により構成したが、たとえば、個体の歪み量に応
じた電位を出力するストレインゲージ等の歪み検出素子
により構成してもよく、このような場合も本発明に含ま
れる。
電素子により構成したが、たとえば、個体の歪み量に応
じた電位を出力するストレインゲージ等の歪み検出素子
により構成してもよく、このような場合も本発明に含ま
れる。
【００２３】前記各実施形態では、振動検出システム
１，２を三次元測定機に用いたが、たとえば、ハイトゲ
ージ、表面性状測定機や小穴測定機等の各種測定機に用
いてもよく、このような場合も本発明に含まれる。
１，２を三次元測定機に用いたが、たとえば、ハイトゲ
ージ、表面性状測定機や小穴測定機等の各種測定機に用
いてもよく、このような場合も本発明に含まれる。
【００２４】
【発明の効果】本発明に係る弾性体の振動検出システム
によれば、ＳＮ比を改善した検出信号を得ることができ
て弾性体の振動を高精度に把握できるとともに、簡単か
つ安価な構成にできるという効果がある。
によれば、ＳＮ比を改善した検出信号を得ることができ
て弾性体の振動を高精度に把握できるとともに、簡単か
つ安価な構成にできるという効果がある。
【図１】本発明の第１実施形態に係るシステムを模式的
に示すブロック図である。
に示すブロック図である。
【図２】前記実施形態における接触式プローブを示す斜
視図である。
視図である。
【図３】前記実施形態における磁気回路等を模式的に示
す図である。
す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシステムの要部を
模式的に示す図である。
模式的に示す図である。
１ 振動検出システム
２１ 弾性体であるスタイラス
２３ 検出手段
３０ 磁気回路
３１ １次コイル
３２ ２次コイル
５０ 非接触検出素子であるレーザドップラー装置
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−201010（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−140601（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−87507（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−221806（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−135442（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−307001（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−17530（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−237732（ＪＰ，Ａ)
特開2000−55643（ＪＰ，Ａ)
実開 平１−118333（ＪＰ，Ｕ)
特公 平７−4735（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01H 11/02
G01B 7/00
G01B 21/00
G01H 9/00
Claims (3)
- 【請求項１】多重の振動モードで振動する弾性体におい
て主要振動モードの振動を検出する弾性体の振動検出シ
ステムであって、前記主要振動モードで 加振される弾性体の振動状態を検
出するとともに、前記振動状態に応じた検出信号を出力
する検出手段と、 １次コイルおよび２次コイルを有するとともに、これら
１次コイルおよび２次コイル間の電磁気的結合を密にす
る磁気回路とを備え、 前記検出手段からの前記検出信号を前記１次コイルで受
け、これにより前記２次コイルに発生する出力信号を用
いて前記弾性体の前記主要振動モードの振動を検出する
ことを特徴とする弾性体の振動検出システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の弾性体の振動検出シス
テムにおいて、 前記検出手段は、前記弾性体に装着されているととも
に、圧電素子または歪み検出素子で構成されていること
を特徴とする弾性体の振動検出システム。 - 【請求項３】 請求項１に記載の弾性体の振動検出シス
テムにおいて、 前記検出手段は、前記弾性体の周辺に配置されていると
ともに、弾性体の振動状態を非接触で検出する非接触検
出素子で構成されていることを特徴とする弾性体の振動
検出システム。
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| JP2001037408A JP3500125B2 (ja) | 2001-02-14 | 2001-02-14 | 弾性体の振動検出システム |
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| US10/075,650 US6848315B2 (en) | 2001-02-14 | 2002-02-14 | Vibration detecting system of resilient body and vibrating contact detection probe |
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ID=18900544
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JP3500125B2 (ja) * | 2001-02-14 | 2004-02-23 | 株式会社ミツトヨ | 弾性体の振動検出システム |
| ITBO20020098A1 (it) * | 2002-02-28 | 2003-08-28 | Marposs Spa | Sensore acustico |
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| JP5669263B2 (ja) * | 2011-04-11 | 2015-02-12 | 株式会社ワコム | 位置指示器 |
| JP6108757B2 (ja) * | 2012-10-19 | 2017-04-05 | 株式会社ミツトヨ | 複円錐型スタイラスの校正方法 |
| DE102013015237A1 (de) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | Blum-Novotest Gmbh | Rauheits-Messinstrument zum Einsatz in einer Werkzeugmaschine und Verfahren zur Rauheitsmessung in einer Werkzeugmaschine |
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| US10408215B2 (en) * | 2014-09-23 | 2019-09-10 | Boise State University | Electrically driven magnetic shape memory apparatus and method |
| DE102015116783A1 (de) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG | Dosierpumpe, insbesondere Brennstoffdosierpumpe für ein Fahrzeugheizgerät |
| JP6212148B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2017-10-11 | 株式会社ミツトヨ | 測定プローブ |
| JP6216400B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2017-10-18 | 株式会社ミツトヨ | 測定プローブ |
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| SU1095065A2 (ru) * | 1979-11-05 | 1984-05-30 | Вильнюсский Филиал Экспериментального Научно-Исследовательского Института Металлорежущих Станков | Измерительна головка |
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