JPH04363603A - プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークピースの寸法を
測定するためのプローブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】座標測定機械あるいは工作機械において
、ワークピースに関連してプローブの座標位置を決定す
ることによりワークピースの寸法を測定する測定用プロ
ーブを含む測定装置が知られている。その測定装置は、
座標位置が測定されるワークピースの表面に向けてプロ
ーブを移動させるべく操作されるものである。そして、
プローブ部分にはワークピース表面と係合し得るスタイ
ラスが形成されており、プローブは当該係合に応じて検
出信号を出力するように構成されている。

【０００３】所謂「トリガ・プローブ」においては、プ
ローブの検出信号はスタイラスとワークピース表面との
係合に応じて生成されるステップ信号であり、表面の位
置は係合の直後に機械の測定デバイスの読みに換算して
測定される。ステップ信号は、プローブの電気回路の一
部をなすスタイラスが休止位置から変位して回路状態に
変化を生じさせることによって生成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のトリガプローブ
においては、スタイラスがワークピースに係合する時点
と、スタイラスの変位により誘起されるステップ信号が
機械に受容される時点とを精確に関連づけることは困難
なことである。何故なら、上記２つの事柄間での避け難
いスタイラスの変位（スタイラスの“先行変位”）は装
置操作における全ての状況において常に一様であるとは
限らないからである。特に、ベースに対するスタイラス
の変位の方向によって、先行変位は異り得るものであり
、また、上述機械の測定装置による測定はプローブの動
作する間に行われ、それ故、動作の速度により先行変位
が異り、測定結果の変動を招くものである。

【０００５】欧州特許明細書第　００６８８９９号にお
いて、スタイラスの変位について、分離して取扱う試み
がなされた。すなわち、プローブの検出信号を生成する
ためのスタイラスの変位および、検出信号が生成された
後、機械が停止するまでにプローブあるいは機械への損
傷を防止するうえで要請されるスタイラスの変位（ある
いはスタイラスの過変位）である。この特許明細書には
、プローブ本体と中間部材との間にあって、スタイラス
の軸まわりの３ケ所に配設された歪検出要素によって構
成される検出システムが開示されている。この歪検出要
素は、同様に中間部材に装着されたスタイラスがその休
止位置から変位する以前に、中間部材のベースに対する
変位を予め指示するのに用いられる。

【０００６】上述した構成はスタイラスの先行変位の量
を減ずるけれども、ワークピースによってスタイラスの
変位の方向が異る場合、特にプローブの軸からオフセッ
トされた位置でワークピースと接触するスタイラスを用
いる場合に生ずる先行変位のばらつきは解消されないま
まである。

【０００７】国際特許明細書第　ＷＯ　８５／０４７０
６　号にはプローブを用いたより精確な測定のための試
みが開示されている。この明細書においては、スタイラ
スの変位に関した複数のセンサを用い、複数センサの合
成した信号がスタイラスの予め定められた変位を指示す
る所定の閾値に達したときにのみ、機械との情報伝達の
ための１つの検出信号を生成するという概念が記述され
ている。従って、機械のコンピュータを適切にプログラ
ムすることにより既知のスタイラスの変位を演算すると
共に、機械はそのような変位に先だつ位置、換言すれば
スタイラスのワークピースとの最初の接触における位置
を指示するよう構成される。

【０００８】しかしながら、上記システムは以下で示す
ような意味である限界を有する。すなわち、プローブの
軸と同軸にあるスタイラスの場合にのみ上記システムは
実現可能なものである。また、上記明細書に示される変
換器を具えたプローブは比較的高価なものとなり、さら
に異った長さのスタイラスに応じた新たな調整を必要と
する。また上記のプローブにおいては、過変位による装
置の保護が限られたものとなってしまう。

【０００９】本発明の目的は、従来のプローブシステム
において生ずる検出信号をスタイラスとワークピースと
の接触に応じた正確なものとすることが可能なプローブ
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
ワークピースを測定するためのプローブにおいて、軸を
有した本体と、該本体に含まれ、かつ該本体とは別個の
第１固定構造部材と、該第１固定構造部材を前記本体に
接続する第２固定構造部材と、前記本体に少なくとも当
該一部分が含まれ、かつ、１つ以上のプローブ接触スタ
イラスを接続可能なスタイラスホルダを有した可動構造
部材と、該可動構造部材を前記第２固定構造部材の休止
位置で支持するための支持手段と、前記可動構造部材を
前記休止位置へ付勢するための偏倚手段であって、スタ
イラスがワークピースと接触し、当該接触によって当該
スタイラスに変位力が作用したとき前記可動構造部材は
前記偏倚手段に対抗して前記休止位置から変位でき、前
記変位力が作用しなくなったとき、前記可動構造部材を
前記休止位置へ復帰させるように作用する偏倚手段と、
前記スタイラスとワークピースとの接触を検出し、当該
接触を示す電気信号を供給するための検出手段と、を具
え、前記第１固定構造部材は、前記軸を横断して延在し
前記可動構造部材から前記軸に沿って前記スタイラスホ
ルダから離れる方向に間隔がおかれた面を有し、前記偏
倚手段は、前記可動構造部材と前記第１固定構造部材の
横断して延在する前記面との間で作用し、前記第２固定
構造部材は前記検出手段を有し、前記偏倚手段は前記検
出手段を介して当該力の反作用を及ぼされないよう構成
したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】以上の構成によれば、ばね等の偏倚手段によっ
てプローブの各部において生じる反作用は、ストレイン
ゲージ等の検出手段を介さずに上記偏倚手段に作用する
ので、スタイラスの接触に応じて正確な検出信号を供給
することが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下に示す図面を参照して本発明の一実施例
を詳細に説明する。

【００１３】第１図〜第３図には測定用プローブ１０が
示されている。プローブ１０は測定機械あるいは工作機
械（不図示）の可動滑動部によって支持されるようにし
、これによりプローブ１０は機械のベース１４上に位置
したワークピース１２に関して移動可能となる。この機
械の滑動によりプローブはワークピース１２の表面と係
合し、もってワークピース１２の位置を検出する。また
、当該表面との係合によりプローブは機械に信号を供給
する。この信号により空間におけるプローブの位置座標
が決定される。この座標の決定は、機械に装着された位
置カウンタを用いて機械滑動部の位置を記録することに
よって行われるものである。

【００１４】プローブはプローブ本体１６を有し、本体
１６は機械との接続のためのシャンク１８を有する。こ
れからわかるように、本体１６はプローブの固定部構造
を成し得るものであり、また、軸１６Ａ　を有する。　
　本体１６の内部で支持される可動構造は概略参照番号
１９で示されるものであり、その中にはスタイラスホル
ダ２０が含まれ、ホルダ２０にはスタイラスクラスタ２
１が接続されている。本例におけるスタイラスクラスタ
は５個のスタイラス２２を有し、スタイラス２２の各々
はクラスタの中央から互いに直交する方向へ展開してい
る。これら５個のスタイラスの各々は、プローブと多様
なワークピースの表面との係合を可能にするものであり
、これら係合は互いに直交する６つの方向における任意
の方向への機械の移動によって行われるものである。　
　スタイラスホルダ２０は、軸１６Ａ　を中心軸とする
三角中央板２４（図２）と合体しており、三角中央板２
４は３個の座部２６を有し、これら座部２６は三角中央
板２４の頂点の各々において、ころの形態で軸１６Ａ　
に対して放射状に延在されている。板２４は休止位置に
おいては中間部材２８に支持されており、かかる支持は
中間部材２８により支持される一対の座部要素３０によ
ってなされるものである。すなわち、座部要素３０はこ
ろ２６と係合し、これらが伴って中間部材２８への板２
４の動的な支持を形成する。ばね３２の引張り力は板２
４を座部要素３０との休止位置へ付勢するものであり、
さらに、スタイラスホルダの明確な位置づけを確実にす
るものである。しかしながら、スタイラスホルダは傾い
て、あるいは軸方向下方にばねの付勢力に抗して、その
休止位置から変位可能であり、これら変位はスタイラス
２２のいずれかがワークピース１２と係合している場合
に生ずる。

【００１５】中間部材２８は、また可動構造１９の一部
を成し、三角板を有してプローブ本体１６に動的に支持
される。かかる動的支持は、中間部材に配設された球状
の座部要素３０と、環状板３６Ａ　上に放射状に展開し
たころの形態で配設された３対の座部要素３４とによっ
てなされる。 座部要素３０は下方に付勢されて、ころ３４と係合する
。この付勢はばね３８によってなされるものであり、こ
れにより中間部材は板３６Ａ　上に明確に位置づけられ
る。しかし、中間部材はばねの付勢力に抗して傾いて、
あるいは軸方向に板３６Ａ　から変位可能であり、これ
ら変位はスタイラス２２のいずれかがワークピースに係
合する場合に生ずる。本例において、ばね３８は円錐形
のばね支持部材４２によって位置づけられ、ひるがえっ
て、支持部材４２は環状板３６Ａ　に接続した三角固定
構造４０に反作用を及ぼす。 上記構成においてばね３８は通常、圧縮状態にある。環
状板３６Ａ　は中間部材２８を支持するための底板を成
す。

【００１６】環状板３６Ａ　は環状固定構造３６の一部
を成すものであり、環状固定構造３６のもう一方の部分
である３６Ｂ　はその外周面でプローブ本体１６と接続
している。

【００１７】構造３６の２つの部分３６Ａ　および３６
Ｂ　は、円周方向に間隔をおいた少なくとも３つの柱４
４によって互いに接続する。柱４４はスタイラスホルダ
とプローブ本体との間の負荷経路において相対的に弱い
領域を形成する。従って、スタイラスに力が加わったと
きの負荷経路において最大歪の領域を形成することにな
る。柱は軸４４Ａ　を有し、これらはプローブ本体の軸
１６Ａ　に平行となっている。

【００１８】検出装置４６は細長い半導体歪ゲージの形
態で、柱の各々に装着され、各々の歪ゲージは、その軸
４６Ａ　を柱の軸４４Ａ　に対してθだけ傾けて位置づ
けられる。 これら構成によって、歪が引張り，圧縮あるいは捩り、
またはこれらの合成されたもののいずれであっても、柱
に歪が生じたとき歪ゲージのいずれも検出信号を供給し
得るものとなる。

【００１９】柱の寸法ｄ，ｂ，およびｌ、柱の数および
構造３６の外周における柱の位置を適切なものとするこ
とにより、歪ゲージ軸が傾いていることと相俟って最大
にその効果を発揮するものであり、極めて高い感度を得
ることができ、かつ機械の振動や加速による誤ったトリ
ガを回避するという相反する要請をも満足できる。また
、これら構成はスタイラス２２の任意の１つにおける力
の作用の全ての方向で先行変位のばらつきを最小にもす
る。

【００２０】実際的なプローブ構造の一例としては、各
々０．５ｍｍ　の長さの３つの柱が構造３６の周上に等
間隔で配設され、各々の柱には半導体歪ゲージが装着さ
れているものである。これらゲージの縦軸はゲージの装
着された各々の柱の軸に対して２５度傾けられている。 このプローブでもって、スタイラス２２の先端に作用す
る力の方向にかかわらず、スタイラスのプラスあるいは
マイナス　０．５ミクロンの動きでトリガ信号を生成す
ることが可能である。センタが図の０で示す位置にあり
、５１で示される半球状のエンベロープに格納されたス
タイラスが水平，垂直あるいは他の任意の位置のいずれ
であっても上述したことは可能である。プローブ本体１
６の下部はスリーブ４８によって被覆され、またゴムシ
ール１４９　によって密閉される。これにより装置の損
傷や塵埃の侵入を防止する。

【００２１】感度のよい歪ゲージおよび短い柱を採用す
ることにより、構造３６の相対的な剛性は高いものとな
り、さらに誤ったトリガをほぼ回避し、システムにおけ
る機械的ヒステリシスを無視し得るものとなる。

【００２２】装置の操作において、プローブは自身の装
着された機械によって駆動され、ワークピース１２の表
面へ移動する。５つの直交するスタイラス２２を有する
スタイラスクラスタを採用することにより、６つの直交
する方向の任意の方向において測定が可能となる。中間
部材へのスタイラスホルダの支持および構造３６への中
間部材の支持は動的なものであるので、従って全ての可
動構造および構造４０は、ばねの付勢力がスタイラスが
ワークピースの表面と接触することによるスタイラスに
作用する変位力に勝っているうちは、単一の固定構造と
みなされるからである。

【００２３】このように、ワークピースとの最初の接触
ではどのようなスタイラスの変位も単一の固定構造に生
ずるような歪をもたらし、これら歪は柱の部分で最大と
なるものであり、歪ゲージ４６によって検出される。歪
ゲージからの信号はワイヤ４７を介してプローブ本体内
部の電気回路５０に供給される。上記検出では歪ゲージ
における抵抗の変化が検出されるものである。電気回路
５０はトリガ信号を生成し、このトリガ信号はプローブ
の外部装置である第２の電気回路（本例においては第５
図のインタフェースユニットＩＦ）に供給される。機械
の測定装置に供給される前に、信号はこの回路で処理さ
れて、プローブの瞬間的な位置を読取るためや機械を停
止するために供される。機械は瞬時に停止することがで
きないから、機械が停止するまではスタイラスはさらに
変位し、この変位は２つのばねのどちらかの付勢力が抗
しきれなくなるか、あるいはスタイラスホルダや中間部
材がそれぞれの動的支持部から浮き上がってしまうまで
続けられる。この作用によって、プローブに損傷を与え
ることを防止するための機械の６方向全てにおける付加
的な制動動作ももたらされる。

【００２４】付加的なフェイルセーフ構成として、休止
位置からのスタイラスの変位は電気回路４９によっても
検出されるものであり、この回路４９は全ての半球要素
３０を直列に接続してスイッチ接点を構成する。これら
スイッチは休止位置にある座部要素２６，３４　によっ
て構成される。かくの如くして、スタイラスの変位は座
部要素の浮上をもたらし、この浮上によって各々の接点
は回路４９を開放する。この回路４９は電気回路５０に
接続されており、回路５０は回路４９の状態変化を検出
する。

【００２５】上述されたプローブは直交する軸±Ｘ，±
Ｙおよび±Ｚの６つの方向に動作可能なスタイラスを有
するものであるが、本発明は５つの方向にのみ動作可能
なスタイラスを有するプローブにも適用可能であること
は明らかであろう。すなわち、スタイラスが垂直下方（
−Ｚ方向）に動作不可能なものである。

【００２６】また、固定および可動構造における座部要
素の位置あるいは相対的変位は種々のものとすることが
でき、本発明の基本原理を離脱しない範囲で動的支持機
構の構成を選択できる。

【００２７】電気回路５０の詳細を第４図を参照して説
明する。３つの歪ゲージＳＧ１，ＳＧ２　およびＳＧ３
　は供給電圧Ｖｓと基準電圧Ｖ０との間で抵抗Ｒ１，Ｒ
２　およびＲ３とそれぞれ接続される。供給電圧Ｖｓは
直流電源ＶＤＣ　から供給され、この供給電圧Ｖｓおよ
び基準電圧Ｖ０はインタフェースユニットＩＦとそれぞ
れ接点Ｔ１およびＴ５でそれぞれ接続する。供給電圧は
電圧レギュレータＶＲで一定値に調整される。上記各々
の抵抗の値は各々の歪ゲージに付加される公称抵抗と等
しいものとされ、これにより抵抗と歪ゲージとの間の分
岐点Ｊ１，Ｊ２　およびＪ３における公称電圧は０．５
Ｖｓ　となる。歪ゲージで抵抗値が変化すれば、これら
３ケ所の分岐点での電圧が変化し、これら変化は増幅器
Ａ１，Ａ２　およびＡ３で増幅される。これらの増幅器
は出力Ａ０１，Ａ０２　およびＡ０３を出力し、この出
力はウィンドウコンパレータＷ１，Ｗ２　およびＷ３に
それぞれ供給され、ウィンドウコンパレータはプローブ
からのトリガ信号を機械に供給する。 歪ゲージの公称抵抗値から抵抗値の変動や製造仕様また
はドリフトにおける誤差あるいは環境条件に起因した誤
ったトリガ信号を回避するために、自動ゼロ調整回路（
ａｕｔｏ−ｚｅｒｏｉｎｇ　ｃｉｒｃｕｉｔ）が組込ま
れており、この回路は増幅器の各々からの出力を０．５
Ｖｓ　とする。ここではただ１つの増幅器、例えばＡ１
について自動ゼロ調整回路の説明をする。この説明では
０．５Ｖｓ　はゼロとされる。

【００２８】増幅器Ａ１の電圧出力Ａ０１　は相互コン
ダクタンス増幅器ＴＣ１　の電圧入力の１つに接続して
おり、ＴＣ１　への他の電圧入力は０．５Ｖｓ　である
。

【００２９】電流入力Ｉａもまた増幅器ＴＣ１　に供給
され、ＴＣ１の出力ＴＣ０１、これは電流出力であるが
、電圧入力Ａ０１　と０．５Ｖｓ　との差および電流入
力Ｉａに従う。相互コンダクタンス増幅器ＴＣ１　の作
用は以下のようなものである。 すなわち、上記入力電圧の差あるいは電流Ｉａがゼロの
場合、出力ＴＣ０１はゼロとなる。出力ＴＣ０１はコン
デンサＣ１を介して電位０．５Ｖｓ　および増幅器Ａ１
の入力の両方と接続している。

【００３０】増幅器Ａ１の入力はハイインピーダンスと
なり、これによって電流出力ＴＣ０１はコンデンサＣ１
へ流れ込み、その電位を変化させて増幅器Ａ１に電圧入
力を供給する。これらのことから、増幅器Ａ１からの出
力がゼロに維持される間は増幅器ＴＣ１　からの出力Ｔ
Ｃ０１がゼロであるが、歪ゲージの抵抗が変化すれば分
岐点Ｊ１の電圧が変化し、増幅器Ａ１からの出力Ａ０１
　を生成するということが理解される。このことは、ひ
るがえって、増幅器ＴＣ１　からの出力が生成されるこ
とであり、この出力はコンデンサＣ１からの増幅器Ａ１
に対する補正電圧入力を生成し、さらにこの補正電圧入
力は増幅器Ａ１の出力をゼロにしようとするものである
。

【００３１】サフィックス２および３を有する同一文字
を付した同様の部分は、それぞれ、歪ゲージＳＧ２　お
よびＳＧ３　の自動ゼロ調整回路を構成するが、これら
回路については詳述を行わない。ひとたび増幅器Ａ１，
Ａ２　およびＡ３の出力が安定すると、どの歪ゲージ出
力に、どの方向にいかなる変化が生じても、各増幅器出
力に変化を生じさせるものとなる。この変化は、公称で
＋１００ｍＶ　および−１００ｍＶ　に設定されている
ウィンドウコンパレータＷ１，Ｗ２　およびＷ３のしき
い値より大であれば、増幅器出力が正であったか負であ
ったかに拘らず、ウィンドウコンパレータの論理をハイ
からローにスイッチングするであろう。 どのコンパレータが「ロー」となっても、それはすべて
のコンパレータを接続した接続点ＪＣを「ロー」にする
。 「ロー」信号はインバータＩを介し、端子Ｔ２に結合し
た電子回路から「プローブトリガ」信号として通常の論
理「ハイ」の出力がなされる。

【００３２】プローブがスイッチオンされたときには、
自動ゼロ調整回路が比較的速やかに動作して増幅器Ａ１
，Ａ２　およびＡ３の出力を安定させるのが望ましい。 しかし、プローブの動作中には、増幅器からの信号は、
それらがウィンドウコンパレータをトリガするのに必要
なしきい値レベルに達するまでは自動ゼロ調整回路によ
ってゼロにされることはない。自動ゼロ調整回路の動作
速度はそれゆえ可変でなければならず、そしてこれは電
流Ｉａをハイレベルからローレベルに変更することによ
って実現できる。

【００３３】高速モードで動作させるためには、起動回
路Ｓに約３秒にわたって定常的にハイレベルの直流電流
を発生させ、高電流入力Ｉａを相互コンダクタンス増幅
器の各々に供給する。従って、増幅器Ａ１，　Ａ２また
はＡ３のいずれからでも出力がある間は、各増幅器ＴＣ
１，ＴＣ２　またはＴＣ３　の出力がハイとなり、コン
デンサＣ１，Ｃ２　またはＣ３を速やかに充電させ、こ
れによって増幅器Ａ１，Ａ２　またはＡ３に電圧入力が
与えられて接続点Ｊ１，Ｊ２　およびＪ３からのいかな
る入力も無効とされる。

【００３４】低速で動作させるためには、発振回路ＯＣ
から電流Ｉａを供給させる。この回路としては、高いマ
ーク・スペース比（ｈｉｇｈ　ｍａｒｋ　ｓｐａｃｅ　
ｒａｔｉｏ）　で直流電流パルスを発生する能力、例え
ば約５５０：１　で電流レベルＩａを低減化するような
能力があれば、公知のいかなるものも用いることが可能
である。発振器出力は加算点Ｊ４に供給される。従って
、自動ゼロ調整電流入力は、相互コンダクタンス増幅器
の出力がゼロとなる間の短いパルス期間においてのみ有
効となる。これによりコンデンサは、増幅器Ａ１，Ａ２
　およびＡ３からの出力があるときには短くバーストす
る電流の供給を受け、コンデンサの充電速度は著しく減
少する。この減少によって、自動ゼロ調整を低速化し、
プローブ動作中に歪ゲージ出力が変化するときに、１／
１０の速度とすることができる。

【００３５】このように電流Ｉａを減少させる方法の利
点は、直流電圧Ｖｓから低電流Ｉａを生成するときに必
要とされる高抵抗を要しないことである。発振器により
作り出される平均値の低い電流によって、低平均の電流
を供給する限りは小型で低い容量のコンデンサの使用が
可能となる。

【００３６】プローブがトリガされた後に、自動ゼロ調
整回路は、スタイラスがたわんでいる間に増幅器Ａ１，
　Ａ２およびＡ３の出力が減少してウィンドウコンパレ
ータのしきい値以下の値となるのを妨げることは禁止さ
れる。これは、可動構造がその休止位置に復帰したかの
ような誤った指示を機械に与え、そしてワークピースか
らスタイラスが係合解除されて可動部材がその休止位置
に復帰するときに誤ったトリガ信号を発生させることに
なるであろうからである。ゼロ調整回路を抑制するため
に、接続点ＪＣとの連結ＩＮを施し、発振回路ＯＣに対
してウィンドウコンパレータがトリガ信号を発生してい
るときにはその動作を禁ずる信号を供給する。プローブ
の可動構造がその休止位置に復帰し、ウィンドウコンパ
レータ出力がローからハイに戻った状態になったときに
、出力信号の変化は自動的に禁止信号を解除する。

【００３７】ひとたび禁止信号が生じると、プローブは
スタイラスを伴ってそのたわみが生じた位置から遠く移
動していってしまうので、外部リセット能力が必要であ
る。このような状況では、コンデンサＣ１，Ｃ２　また
はＣ３から放電が生じ、それぞれの増幅器Ａ１，Ａ２　
およびＡ３への電圧入力が変化してしまい、そしてプロ
ーブがワークピースから引戻されてスタイラスがその休
止位置に復帰するときに、回路はトリガされた状態を指
示し続けることになるであろうからである。それゆえ、
リセット回路ＲＳを設け、プローブが１０秒以上たわん
だままになったときには必ず、リセット回路が信号ＲＳ
１　により賦活されるようにして、速やかに自動ゼロ調
整状態を得るべくハイレベルの直流電流Ｉａを再供給す
るようにする。

【００３８】回路５０にはさらに、ウィンドウコンパレ
ータのしきい値制御回路ＴＣを付加する。これは、プロ
ーブが操作間に急激に移動させられたときに、プローブ
の衝撃的負荷のために生じる回路のサージを防止すべく
、コンパレータをスイッチングしてハイゲインからロー
ゲインとすることが可能である。この回路は、回路Ｓと
同様に、インタフェースユニットからの信号ＴＣＳ　に
よって作動する。

【００３９】付加回路４９を設けて、付加的なスタイラ
ス変位信号を端子Ｔ２に供給するようにしてもよい。回
路４９は一端を基準電圧Ｖ０に接続し、他端を抵抗器Ｒ
Ｄを介しインバータＩに接続してある。抵抗器ＲＤと供
給電圧Ｖｓとの間にはプルアップ抵抗器ＲＰを設けてあ
る。回路４９を設けるときには、インバータに対し（１
／２）Ｖの新たな基準電圧が供給されるように抵抗器Ｒ
Ｄの値を定める。スタイラスが変位して回路４９が開放
されると、プルアップ抵抗器ＲＰはインバータ基準電圧
を引き上げてＶｓとし、機械に信号を送出させる。

【００４０】本発明の一実施例においては、リセット回
路ＲＳおよびしきい値制御回路ＴＣの操作は機械もしく
はインタフェースユニット（図示はしないが、それ自体
公知である。）の諸制御回路から行う。これら制御回路
は通常供給電圧より小さい電圧で動作し、端子Ｔ３およ
びＴ４でプローブに各別の外部接続を要する。プローブ
と機械またはインタフェースとの間のすべての伝送はプ
ローブにただ２つの外部接続を施すことによってなされ
る。これによってプローブは従来のプローブと交換可能
なものに作成できる。

【００４１】このためには、プローブとインタフェース
ユニットとの間でこのような接続を第５図に示すように
変形してもよい。ここでは、図に示すように、端子Ｔ１
を端子ＥＴ１　に直接接続するとともに、端子Ｔ５を端
子ＥＴ２　に接続してある。ＥＴ１　およびＥＴ２　は
プローブ上ただ２つの外部端子として形成され、ここで
インタフェースに対する送受信が行われる。端子Ｔ２か
らのプローブトリガ信号は電子スイッチユニットＥＳお
よび負荷抵抗器ＲＬを介して端子ＥＴ１　に接続する。 端子Ｔ３は端子ＥＴ２　で基準電圧ラインＶ０に接続さ
れ、従ってリセット回路は有効にインキャパシテイト（
ｉｎｃａｐａｃｉｔａｔｉｎｇ）される。端子Ｔ４は端
子Ｔ１の上流、すなわち電圧レギュレータＶＲの上流の
供給源に接続する。

【００４２】これにより、プローブとインタフェースユ
ニットとの間のすべての２方向伝送は、以下の如く達成
される。

【００４３】その通常レベルがＶｓである供給電圧によ
って、プローブはハイゲインモードに設定され、「休止
」（“ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ　”）電流Ｉｑはプローブを
巡り、インタフェースユニットに至る。プローブがトリ
ガされると、信号は電子スイッチＥＳを動作させ、電流
が一層負荷抵抗器ＲＬに流れる。この増加した電流は、
インタフェースユニットによって供給源に直列接続した
低抵抗値の抵抗器Ｒの反対側の電圧の増加分として検出
される。抵抗器Ｒと並列に設けたコンパレータＣはこの
増加を検知し、出力ＣＯを発生する。この出力ＣＯをイ
ンタフェース内で適切に条件づけし、機械に受容させて
、機械を停止して測定値読取りが行われるようにする。 プローブのスタイラスが休止位置に復帰すると、スイッ
チＥＳは消勢され、電流はＩｑに戻る。

【００４４】ウィンドウコンパレータにおいてゲインの
変更が要求されるときには、供給源からの電圧を公称３
ボルト増加してＶＳ１　とし、端子Ｔ４に信号ＴＣＳ　
を供給してしきい値制御回路ＴＣを起動する。端子Ｔ４
は電圧レギュレータＶＲの上流で供給源に接続されてい
るので、ＶＲの下流の回路は影響を受けない。レギュレ
ータＶＲがプローブ回路に一定電圧ＶＳ与え、休止電流
Ｉｑが影響を受けないからである。

【００４５】リセット動作を得るには、供給電圧を短期
間ほぼゼロにまで減少させ、続いてＶＳのレベルまたは
より高いＶＳ１　に戻す。これが起動回路Ｓを動作させ
、リセット動作を行わせる。

【００４６】第５図中右側部分は電圧変化を得るための
電気回路の一例を示す。ここでは、まず入力部Ｉ／Ｐ　
と出力部Ｏ／Ｐ　とを有する電圧レギュレータＶＲ２　
を抵抗器Ｒと電源ＶＤＣ　との間にさらに設けてある。 このレギュレータは、例えばＬＭ３１７　という名称で
市販されているもののような公知の構成であり、３つの
電圧レベル、すなわちレギュレータの検出入力Ｓ２に適
用される電圧を変更するスイッチＳ１およびＳ２の状態
の変化に基づいて要求される３つの電圧レベルを与える
べく、予めプログラムされている。スイッチは機械制御
用のコンピュータＭＣの制御の下に開放または閉成され
る。コンピュータＭＣは、機械が操作される環境に応じ
て電圧の変更に必要な値を決定するものである。参照符
号Ｒ１０，Ｒ１１　およびＲ１２　で示す構成要素は抵
抗器であり、回路を形成するためのものである。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、ばね等
の偏倚手段によってプローブの各部において生じる反作
用は、ストレインゲージ等の検出手段を介さずに上記偏
倚手段に作用するので、スタイラスの接触に応じて正確
な検出信号を供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプローブの正断面図である。

【図２】プローブにおける可動部の支持の態様を示す第
１図のＩＩ−ＩＩ断面の平面図である。

【図３】柱に組み合された本発明の歪検出要素を拡大し
て詳細に示す外観図である。

【図４】プローブにおける信号発生システムの電子要素
を示す回路図である。

【図５】プローブと、機械のインタフェースユニットと
の接続を示す回路図である。

【符号の説明】

１０　　プローブ １２　　ワークピース １４　　ベース １６　　本体 １６Ａ　　　軸 １９　　可動構造 ２０　　ホルダ ２２　　スタイラス ２４　　三角中央板 ２６　　座部 ２８　　中間部材 ３６　　環状固定構造 ３８　　ばね ４０　　三角固定構造 ４４　　柱 ４６　　検出装置 ４９，５０　　　電気回路 ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３　　　歪ゲージＲ１，Ｒ２，Ｒ
３　　抵抗器 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３　　コンデンサ Ａ１，Ａ２，Ａ３　　増幅器 Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３　　ウィンドウコンパレータＴＣ１，
ＴＣ２，ＴＣ３　　　相互コンダクタンス増幅器ＶＲ　
　電圧レギュレータ ＯＣ　　発振回路 Ｉ　　　インバータ Ｓ　　　起動回路 ＲＳ　　リセット回路 ＴＣ　　しきい値制御回路 Ｔ１〜Ｔ５，　ＥＴ１，ＥＴ２　　　端子ＩＦ　　イン
タフェースユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワークピースを測定するためのプロー
   ブにおいて、軸を有した本体と、該本体に含まれ、かつ
   該本体とは別個の第１固定構造部材と、該第１固定構造
   部材を前記本体に接続する第２固定構造部材と、前記本
   体に少なくとも当該一部分が含まれ、かつ、１つ以上の
   プローブ接触スタイラスを接続可能なスタイラスホルダ
   を有した可動構造部材と、該可動構造部材を前記第２固
   定構造部材の休止位置で支持するための支持手段と、前
   記可動構造部材を前記休止位置へ付勢するための偏倚手
   段であって、スタイラスがワークピースと接触し、当該
   接触によって当該スタイラスに変位力が作用したとき前
   記可動構造部材は前記偏倚手段に対抗して前記休止位置
   から変位でき、前記変位力が作用しなくなったとき、前
   記可動構造部材を前記休止位置へ復帰させるように作用
   する偏倚手段と、前記スタイラスとワークピースとの接
   触を検出し、当該接触を示す電気信号を供給するための
   検出手段と、を具え、前記第１固定構造部材は、前記軸
   を横断して延在し前記可動構造部材から前記軸に沿って
   前記スタイラスホルダから離れる方向に間隔がおかれた
   面を有し、前記偏倚手段は、前記可動構造部材と前記第
   １固定構造部材の横断して延在する前記面との間で作用
   し、前記第２固定構造部材は前記検出手段を有し、前記
   偏倚手段は前記検出手段を介して当該力の反作用を及ぼ
   されないよう構成したことを特徴とするプローブ。
2. 【請求項２】　　前記第１固定構造部材は、前記軸の方
   向に延在し当該両端部が前記第１固定構造部材の横断し
   て延在する前記面と前記第２固定構造部材とに接続され
   た少なくとも１つの支持部材を具え、これにより前記横
   断して延在する面を支持することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のプローブ。
3. 【請求項３】　　前記第１固定構造部材は三角形をなし
   、前記支持部材の各々は当該三角形の頂点にそれぞれ設
   けられることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   のプローブ。