JPH07324924A

JPH07324924A - タッチ信号プローブ

Info

Publication number: JPH07324924A
Application number: JP12134494A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Marumo; 千尋丸茂; Kazuhiko Hidaka; 和彦日高; Kunitoshi Nishimura; 国俊西村; Kiyokazu Okamoto; 清和岡本
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1995-12-12

Abstract

(57)【要約】【目的】測定子の被測定物への接触を高感度で判定で
きるタッチ信号プローブを提供する。【構成】被測定物１と接触する測定子３と、一端に接
触部４Ａを有し略中央部が保持部５で保持された振動子
４と、この振動子４の保持部５に対する保持点を振動の
節にして振動子４を振動させる加振手段８Ａと、前記振
動子４の振動変化から前記測定子３の被測定物１への接
触を検出する検出手段８Ｂと、前記測定子３が取り付け
られ前記接触部４Ａに所定の圧力を予め付与するプリロ
ード付与手段６と、を備えてタッチ信号プローブを構成
し、検出手段８Ｂで検出される検出信号が予め高感度特
性領域内に位置するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタッチ信号プローブに係
り、例えば三次元測定機等によって被測定物の形状等を
測定する場合に用いられるタッチ信号プローブに関す
る。

【０００２】

【背景技術】被測定物の形状、寸法等の測定を行う測定
機として、三次元測定機、輪郭測定機等が知られている
が、その場合の座標検出や位置検出を行うために、測定
機には被測定物との接触を検出するタッチ信号プローブ
が用いられる。

【０００３】タッチ信号プローブの従来例として、スタ
イラスホルダに略中央部が支持された振動子と、この振
動子の一端に直接取り付けられた接触子（測定子）と、
前記振動子の略中央部に設置された圧電素子とを備え、
振動子の振動変化から測定子の被測定物への接触を検出
する構造のものがある。ここで、前記圧電素子は振動子
を軸方向に振動させる加振手段と、前記振動子の振動変
化から前記接触子の被測定物への接触を検出する検出手
段との機能を有する。この検出手段で検出される検出信
号は接触子の被測定物への押し込み量（移動量）が大き
くなるに従って減衰するものであり、この信号が所定値
を越えた時に接触子が被測定物へ接触したことが判定さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このタッチ信号プロー
ブでは、検出信号は接触子の被測定物への押し込み量が
大きくなるに従って減衰するが、一定の押し込み量を過
ぎると検出信号が急激に低下する。この急減に低下した
領域が高感度特性領域であり、この高感度特性領域にお
いては、nmオーダの接触変位感度を有するものである。
しかし、従来では、前記接触子は振動子の端部に直接取
り付けられているため、接触子の被測定物への接触の初
期では、極めて感度が低く、実用に際しては、100nm 程
度の不感帯を有するので、nmオーダの精度を保証するの
に十分な程には接触判定時の接触力を調整することは困
難であるという問題点がある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、測定子の被測定物への接触を高感
度で判定できるタッチ信号プローブを提供するところに
ある。本発明の異なる目的は、前記目的に加え、破損等
の虞れがないタッチ信号プローブを提供するところにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出手段で検
出される検出信号が予め高感度特性領域内に位置するよ
うに振動子に予め圧力を付与して前記目的を達成しよう
とするものである。具体的には、本発明のタッチ信号プ
ローブは、被測定物と接触する測定子と、一端に接触部
を有し略中央部が保持部で保持された振動子と、この振
動子の保持部に対する保持点を振動の節にして振動子を
振動させる加振手段と、前記振動子の振動変化から前記
測定子の被測定物への接触を検出する検出手段と、前記
測定子が取り付けられ前記接触部に所定の圧力を予め付
与するプリロード付与手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【０００７】ここで、前記プリロード付与手段は、前記
保持部が取り付けられた第１リンク部材と、この第１リ
ンク部材と対向配置され前記測定子が端部に取り付けら
れた第２リンク部材とを有する平行リンクを備え、前記
第２リンク部材は、前記振動子の振動方向と交差する方
向に移動自在とされ、かつ、前記測定子が前記被測定物
に接触していないときに前記接触部の側部が当接する当
接部を有する構成でもよい。この平行リンクは、そのリ
ンク部材が弾性素材から形成され、その連結部が弾性ヒ
ンジから形成されている構造でもよい。また、前記プリ
ロード付与手段には前記接触部に付与する圧力を調整す
る圧力調整手段が設けられた構成でもよい。この圧力調
整手段は、前記第２リンク部材と一端が連結された連結
部材と、この連結部材の他端に連結されるナット部材
と、このナット部材に螺合されるとともに前記第１リン
ク部材に先端が当接されたボルト部材とを備えた構成で
もよい。

【０００８】さらに、本発明のタッチ信号プローブは、
前記構成に加え、前記検出手段で検出された検出信号の
信号レベルから前記測定子と前記被測定物との接触を判
定する信号処理回路を備え、この信号処理回路は、任意
の接触判定信号レベルを設定する設定手段と接続された
構成でもよい。また、前記プリロード付与手段は移動部
材に取り付けられ、この移動部材は前記測定子を前記被
測定物に近接離隔させる駆動装置に連結された構造でも
よい。さらに、前記信号処理回路と接続されるとともに
前記検出手段で検出された検出信号に基づいて前記駆動
装置に駆動信号を送る駆動装置制御回路を備えた構成で
もよい。また、前記加振手段及び検出手段は圧電素子か
ら構成してもよい。

【０００９】

【作用】振動子の接触部にはプリロード付与手段により
所定の圧力が付与されているので、加振手段により振動
子を振動させても、振動子の振動は制限される。この状
態では、検出手段で検出される検出信号は振動子が被測
定物に接触する前から高感度特性領域内にあり、測定子
を移動させて被測定物に接触させると、測定子の被測定
物への接触が判定される。

【００１０】ここで、前記保持部が取り付けられた第１
リンク部材と、この第１リンク部材と対向配置され前記
測定子が端部に取り付けられた第２リンク部材とを有す
る平行リンクを備えて前記プリロード付与手段を構成
し、前記第２リンク部材を、前記振動子の振動方向と交
差する方向に移動自在とし、かつ、前記測定子が前記被
測定物に接触していないときに前記接触部の側部が当接
する当接部を有する構成とすれば、振動子は、その接触
部の側部が第２リンク部材の当接部に当接されているの
で、この第２リンク部材を介して振動が制限される。測
定子を被測定物に接触させると、第２リンク部材が第１
リンク部材に対して移動して振動子の接触部と第２リン
ク部材の当接部とが離隔しプリロード付与手段で付与さ
れる圧力が解除される。

【００１１】前記振動子の接触部へ付与される圧力は圧
力調整手段で調整される。例えば、この圧力調整手段
を、前記第２リンク部材と一端が連結された連結部材
と、この連結部材の他端に連結されるナット部材と、こ
のナット部材に螺合されるとともに前記第１リンク部材
に先端が当接されたボルト部材とを備えた構成とすれ
ば、ボルト部材のナット部材に対するねじ込み量を調整
することにより、第２リンク部材の当接部が振動子の接
触部を押圧する力が調整される。また、前記信号処理回
路では、前記検出手段で検出された検出信号の信号レベ
ルから前記測定子と前記被測定物との接触を判定する
が、任意の接触判定信号レベルを設定する設定手段を前
記信号処理回路に接続すれば、この接触判定信号レベル
が作動する領域を予め狭くすることにより、測定子と被
測定物とが微小な接触力で接触しても、両者の接触が判
定される。

【００１２】さらに、前記プリロード付与手段を移動部
材に取り付け、この移動部材を前記測定子を前記被測定
物に近接離隔させる駆動装置に連結し、前記信号処理回
路と接続されるとともに前記検出手段で検出された検出
信号に基づいて前記駆動装置に駆動信号を送る駆動装置
制御回路を備えてタッチ信号プローブを構成すれば、振
動子を元の位置に復帰させる場合、駆動装置制御回路に
よって、検出手段で検出された検出信号に基づいて前記
駆動装置に駆動信号を送るから、急激に振動子が移動す
ることがない。また、前記リンク部材が弾性素材から形
成され、連結部が弾性ヒンジから形成された構成とすれ
ば、振動子の移動に際して平行リンクが変形しても、そ
の弾性力により、変形前の元の姿勢に確実に復帰する。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係るタッチ信号プローブの
好適な一実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細
に説明する。図１は一実施例に係るタッチ信号プローブ
を示す縦断面図である。図１において、タッチ信号プロ
ーブは、被測定物１を載置する基台２と、前記被測定物
１と接触する測定子３と、一端に接触部４Ａを有し水平
方向に振動可能とさた振動子４と、この振動子４の略中
央部を保持する保持部５と、この振動子４の接触部４Ａ
に所定の圧力を付与するとともに前記測定子３が取り付
けられたプリロード付与手段６と、このプリロード付与
手段６に設けられ前記接触部４Ａに付与する圧力を調整
する圧力調整手段７と、前記振動子４の略中心部に設け
られた圧電素子８と、前記プリロード付与手段６が取り
付けられた移動部材９と、この移動部材９を前記測定子
３が前記被測定物１に対して近接離隔するように移動さ
せる駆動装置１０とを備えて構成されている。

【００１４】前記振動子４及び保持部５の構造が図２及
び図３に示されている。これらの図において、前記振動
子４は、一端に前記接触部４Ａを有するとともに他端に
接触部４Ａと同重量のバランサー４Ｂを有する略丸軸状
の構造である。前記接触部４Ａ及びバランサー４Ｂは、
それぞれ略球状とされている。前記バランサー４Ｂは、
振動子４の一端に接触部４Ａが取り付けられているた
め、共振時における振動の節が振動子４の中心から離れ
ないように重量バランスをとり、かつ、タッチ信号プロ
ーブの全体が振動子４の振動方向と交差する方向に移動
して加速度を受けた時に支持点回りのモーメントを受け
ないようにするためのものである。従って、バランサー
４Ｂは略角柱状であっても差し支えない。前記振動子４
には、前記圧電素子８の取付部として一対の溝部４Ｃが
外周部に切り欠かれて形成されており、これらの溝部４
Ｃにはそれぞれ同一形状の２つの前記圧電素子８が接着
剤等によって取り付けられている。

【００１５】前記圧電素子８は、加振手段である加振用
電極８Ａと、検出手段である検出用電極８Ｂと、接地電
極８Ｃとに分かれており、このうち加振用電極８Ａは、
前記振動子４を軸方向（水平方向）に振動させるもので
ある。２つの圧電素子８は同一電圧で同じ変形をするの
で、振動子８に振動が加えられ振動子４に水平方向の振
動モードが励起されることになる。検出用電極８Ｂは前
記振動子４の振動変化から前記測定子３の被測定物１へ
の接触を検出するものである。前記保持部５は、保持部
本体１２と、この保持部本体１２に取り付けられた円筒
状のスタイラスホルダ１３と、このスタイラスホルダ１
３の内部に取り付けられ前記振動子４の軸方向の略中心
部を保持する一対のピン１５とから構成されている。

【００１６】図１において、前記プリロード付与手段６
は、前記保持部５が取り付けられるとともに上下に延び
て配置された第１リンク部材１６と、この第１リンク部
材１６と対向配置され前記測定子３が下端部に取り付け
られた第２リンク部材１７と、これらの第１リンク部材
１６及び第２リンク部材１７同士を連結するとともに水
平に延びて配置された第３及び第４リンク部材１８，１
９とを有する平行リンクを備えた構成である。前記第２
リンク部材１７は、略中央部に前記接触部４Ａの上側部
が当接する当接部１７Ａを有し、この当接部１７Ａに前
記プリロード付与手段６の重量が加わることにより接触
部４Ａに所定の圧力が付与される。前記圧力調整手段７
は、前記第２リンク部材１７と一端が連結された２本の
連結部材２１，２２と、これらの連結部材２１，２２の
他端に連結されたナット部材２３と、このナット部材２
３に螺合されるとともに前記第１リンク部材１６に先端
が当接されたボルト部材２４とを備えた構成である。こ
のボルト部材２４のねじ込み量を調整すると、前記連結
部材２１，２２を介して前記第２リンク部材１７の上下
位置が変化し、これにより、当接部１７Ａが振動子４の
接触部４Ａを押す圧力が調整される。

【００１７】前記保持部本体１２、前記プリロード付与
手段６、前記連結部材２１，２２及びナット部材２３
は、ヒステリシス差が発生しないような均質な弾性素
材、例えば、ベリリウム銅、ばね用ステンレス鋼、ジュ
ラルミン等の弾性素材から板材をワイヤカットすること
により形成されている。従って、プリロード付与手段６
の各リンク部材１６，１７，１８，１９同士の連結部、
第１リンク部材１６と連結部材２１，２２との連結部、
連結部材２１，２２とナット部材２３との連結部は、そ
れそれ弾性ヒンジとされ、前記プリロード付与手段６と
前記連結部材２１，２２及びナット部材２３とは、それ
ぞれ平行ばねとされる。前記第２リンク部材１７と第３
及び第４リンク部材１８，１９との連結部、前記第２リ
ンク部材１７と連結部材２１，２２との連結部、前記接
触部４Ａ、当接部１７Ａ及び前記測定子３は、一直線ｌ
上に位置する。

【００１８】前記第１リンク部材１６は前記移動部材９
に固定されており、この移動部材９は、その内部に図示
しない雌ねじが形成されている。前記駆動装置１０は、
前記基台２に立設された支柱２５と、この支柱２５の上
端部に取り付けられたモータ２６と、このモータ２６に
上端が連結されるとともに前記移動部材９に螺合された
ボールねじ２７とを備え、このボールねじ２７をモータ
２６で回転させることにより前記プリロード付与手段６
を介して前記測定子３を被測定物２に対して近接離隔さ
せる構成である。なお、前記ボールねじ２７の下端に
は、図示しない軸受が取り付けられている。

【００１９】図４には本実施例のタッチ信号プローブの
駆動検出回路が示されている。図４において、前記圧電
素子８の検出用電極（検出手段）８Ｂは信号処理回路２
８と接続され、この信号処理回路２８は駆動装置制御回
路２９及び設定手段３０にそれぞれ接続されている。前
記圧電素子８の加振用電極（加振手段）８Ａには発振器
３１が接続され、この発振器３１は発振励起信号を加振
用電極８Ａを送るものである。前記信号処理回路２８
は、検出用電極８Ｂで検出された検出信号の信号レベル
から前記測定子３と前記被測定物１との接触を判定する
ものである。図５には、測定子３の被測定物１に対する
接触圧力と検出信号との関係を示すグラフが示されてい
る。このグラフにおいて、検出信号は、前記検出用電極
６Ｂから送られる交流の信号を図示しない交流直流変換
器（ＡＤ変換器）等により変換された直流信号である。
接触圧力は測定子３の被測定物１に対する押し込み量と
対応するものである。この押し込み量（接触圧力）が大
きくなるに従って検出信号は減衰するが、一定の押し込
み量（接触圧力）Ｌを過ぎると検出信号が急激に低下す
る。この急減に低下した領域が高感度特性領域Ｈであ
り、Ｌで示される領域が低感度特性領域である。

【００２０】前記信号処理回路２８では、前記測定子３
と前記被測定物１との接触を判定するのは検出信号が接
触信号判定レベルP₁を通過して時点であり、この時点で
の座標値を取り込んで測定値として出力する。この接触
信号判定レベルP₁は高感度特性領域Ｈ内に位置するよう
に前記設定手段３０で設定される。図５のグラフで示さ
れる接触検知信号レベルP₂は、前記プリロード付与手段
６によって前記接触部４Ａに所定の圧力が付与され、か
つ、測定子３が被測定物１に接触していないときに、検
出用電極８Ｂで検出される検出信号の値である。従っ
て、測定子３が被測定物１に接触すると前記接触部４Ａ
に生じる接触圧力が減少するので、接触検知信号レベル
P₂は前記接触信号判定レベルP₁より検出信号が大きくな
る値にある。この圧力の値は前記圧力調整手段７により
調整可能である。前記駆動装置制御回路２９は前記検出
信号に基づいて前記駆動装置１０のモータ２６に駆動信
号を送るものである。即ち、測定にあたり測定子３を被
測定物１に当接させると接触部４Ａと第２リンク部材１
７の当接部１７Ａとの当接が解除されるので、次回の測
定のために元の位置に復帰させる必要があるが、前記駆
動装置制御回路２９では、前記検出信号が前記接触信号
判定レベルP₁に達するまで測定子３を上昇させる信号を
前記モータ２６に与える。

【００２１】次に本実施例の作用を説明する。測定に際
して、加振用電極８Ａに発振器３１から発振信号を送
り、振動子４を予め水平方向に振動させておく。振動子
４の接触部４Ａはプリロード付与手段６の第２リンク部
材１７の当接部１７Ａに当接されているので、このプリ
ロード付与手段６の圧力が前記接触部４Ａに付与され、
振動子４の振動は制限される。振動子４の振動は検出用
電極８Ｂにより検出信号として検出され、この検出信号
は、高感度領域Ｈ内の接触検知信号レベルP₂に位置す
る。駆動装置１０を作動してプリロード付与手段６を下
降させる。すると、測定子３は被測定物１に近接する。
測定子３が被測定物１に当接すると、プリロード付与手
段６の第２リンク部材１７と測定子３との移動が規制さ
れるのに対して第１リンク部材１６及び振動子４は下降
を続けるので、プリロード付与手段６で接触部４Ａに付
与される圧力が低下し、検出用電極８Ｂで検出される検
出信号は小さくなる。さらに、第１リンク部材１６及び
振動子４が下降し続けると、検出用電極８Ｂで検出され
る検出信号は前記接触信号判定レベルP₁に達し、前記信
号処理回路２８によって前記測定子３と前記被測定物１
との接触が判定され、その座標値が測定値として出力さ
れる。

【００２２】さらに、第１リンク部材１６及び振動子４
が下降し続けると、第２リンク部材１７の当接部１７Ａ
と接触部４Ａとが離隔し、プリロード付与手段６で付与
される圧力が解除される。その後、次の測定作業を行う
ため、測定子３を被測定物１から離隔する。そのため、
駆動装置１０によってプリロード付与手段６を上昇させ
る。この際、駆動装置１０は前記検出信号が前記接触信
号判定レベルP₁に達するまで測定子３を上昇させる。

【００２３】従って、本実施例によれば、被測定物１と
接触する測定子３と、一端に接触部４Ａを有し略中央部
が保持部５で保持された振動子４と、この振動子４の保
持部５に対する保持点（ピン１５）を振動の節にして振
動子４を振動させる加振用電極（加振手段）８Ａと、前
記振動子４の振動変化から前記測定子３の被測定物１へ
の接触を検出する検出用電極（検出手段）８Ｂと、前記
測定子３が取り付けられ前記接触部４Ａに所定の圧力を
付与するプリロード付与手段６と、を備えてタッチ信号
プローブを構成したので、検出用電極８Ｂで検出される
検出信号が予め高感度特性領域Ｈ内に位置させることが
できることから、測定子３の被測定物１への接触を高感
度で判定できる。

【００２４】また、本実施例では、前記プリロード付与
手段６を、前記保持部５が取り付けられた第１リンク部
材１６と、この第１リンク部材１６と対向配置され前記
測定子３が下端部に取り付けられた第２リンク部材１７
とを有する平行リンクを備えて構成し、前記第２リンク
部材１７を、前記振動子４の振動方向（水平方向）と直
交する上下方向に移動自在とし、かつ、前記測定子３が
被測定物１に接触しないときに前記接触部４Ａの上側部
が当接する当接部１７Ａを有する構成としたので、接触
部４Ａに付与された圧力は前記測定子３が前記被測定物
１に接触するに際して解除されることになり、測定子３
を被測定物１に押圧し続けてオーバートラベルとなって
も、タッチ信号プローブを破損することがない。さら
に、プリロード付与手段６を構成する平行リンクは、そ
のリンク部材１６，１７，１８，１９が弾性素材から形
成され、その連結部が弾性ヒンジから形成されているの
で、測定に際してこの平行リンクが変形しても変形前の
元の姿勢へ確実に復帰することから、前記平行リンクの
繰り返し安定性を保証できる。

【００２５】また、前記接触部４Ａに付与する圧力を調
整する圧力調整手段７を前記プリロード付与手段６に設
けたから、接触判定信号レベルP₁の接触検知信号レベル
P₂に対する間隔を調整することにより、測定子３の被測
定物１への接触感度を調整できる。しかも、この圧力調
整手段７を、前記第２リンク部材１７と一端が連結され
た連結部材２１，２２と、これらの連結部材２１，２２
の他端に連結されるナット部材２３と、このナット部材
２３に螺合されるとともに前記第１リンク部材１６に先
端が当接されたボルト部材２４とを備えた構成としたの
で、簡易な構成で確実に測定子３の被測定物１への接触
感度の調整が行える。さらに、連結部材２１，２２及び
ナット部材２３が弾性素材から形成され、これらの連結
部が弾性ヒンジから形成されているので、圧力調整手段
７の繰り返し安定性を保証できる。

【００２６】また、前記検出信号の信号レベルから前記
測定子３と前記被測定物１との接触を判定する信号処理
回路２８を備え、この信号処理回路２８を、任意の接触
判定信号レベルP₁を設定する設定手段３１と接続したの
で、接触検知信号レベルP₂の接触判定信号レベルP₁に対
する間隔を調整することにより、測定子３の被測定物１
への接触感度を調整できる。さらに、前記プリロード付
与手段６を移動部材９に取り付け、この移動部材９を前
記測定子３を前記被測定物１に近接離隔させる駆動装置
１０に連結し、この駆動装置１０を駆動装置制御回路２
９の駆動信号を受けて作動するようにし、この駆動装置
制御回路２９を前記信号処理回路２８と接続されるとと
もに前記検出用電極８Ｂで検出された検出信号に基づい
て駆動信号を送る構成としたから、測定終了後、測定子
３を元の位置に復帰させる場合、測定子３を必要以上に
移動させて当接部１７Ａに接触部４Ａを衝撃的に当接さ
せることがないから、振動子４等を破損等を防止でき
る。

【００２７】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。前記
実施例では、前記プリロード付与手段６を、前記第１か
ら第４リンク部材１６〜１９を有する平行リンクを備え
て構成し、前記第２リンク部材１７を前記振動子４の振
動方向と直交する上下方向に移動自在とし、かつ、当接
部１７Ａを有する構成としたが、本発明では、この構成
に限定さるものではない。例えば、平行リンクの代わり
に、第２リンク部材１７に相当する形状の棒状部材をつ
り下げ、振動子４の接触部４Ａに所定の圧力を付与する
ものでもよい。平行リンクとする場合では、各リンク部
材を剛性部材とし、これらのリンク部材のヒンジをピン
から構成するものでもよい。また、第２リンク部材１７
を上下方向に移動自在とし、振動子４を水平方向に振動
させる構成としたが、第２リンク部材１７が移動する方
向と振動子４が振動する方向はこれに限定されない。例
えば、第２リンク部材１７を水平方向に移動自在とし、
振動子４を上下方向に振動させる構成としてもよい。こ
の場合、測定子３を被測定物１側に付勢するばね等の付
勢手段を第２リンク部材１７に設けることが必要であ
る。

【００２８】また、前記圧力調整手段７を必ずしも設け
ることを要しない。この圧力調整手段７を設ける場合で
も、前記実施例の構成に限定されるものではなく、第２
リンク部材１７に重りを適宜設けるものでもよい。さら
に、任意の接触判定信号レベルP₁を設定する設定手段３
０を信号処理回路２８に接続することを要しない。ま
た、前記駆動装置制御回路２９を必ずしも設けることを
要しない。

【００２９】さらに、振動子４は、円錐状、テーパ状、
コーン状等の種々の形状であってもよい。また、圧電素
子８の個数、取付位置は前記実施例のものに限定されな
い。また、前記実施例では、加振手段を圧電素子８の加
振用電極８Ａとしたが、本発明では、磁歪素子とコイ
ル、あるいは、コイルと鉄片等を組み合わせた加振手段
でもよい。また、検出手段を圧電素子８の検出用電極８
Ｂとしたが、本発明では、歪みゲージあるいは永久磁石
とコイルを組み合わせたものでもよい。さらに、駆動装
置１０において、ボールねじ２７に代えラック及びピニ
オンによる駆動機構又はタイミングベルトによる駆動機
構を採用してもよい。さらに、前記実施例では、三次元
測定機に適用した場合について説明したが、本発明で
は、これに限らず二次元測定機、輪郭測定機等に適用す
ることも可能である。また、前記実施例では、発振器３
１で圧電素子８を加振するようにしたが、本発明では、
自励発振により圧電素子３１を加振する構造でもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定物と接触する測定子と、一端に接触部を有し略中
央部が保持部で保持された振動子と、この振動子の保持
部に対する保持点を振動の節にして振動子を振動させる
加振手段と、前記振動子の振動変化から前記測定子の被
測定物への接触を検出する検出手段と、前記測定子が取
り付けられ前記接触部に所定の圧力を予め付与するプリ
ロード付与手段と、を備えてタッチ信号プローブを構成
したので、測定子の被測定物への接触を高感度で判定で
きる。また、前記保持部が取り付けられた第１リンク部
材と、この第１リンク部材と対向配置され前記測定子が
端部に取り付けられた第２リンク部材とを有する平行リ
ンクを備えて前記プリロード付与手段を構成し、前記第
２リンク部材を、前記振動子の振動方向と交差する方向
に移動自在とし、かつ、前記測定子が被測定物と接触し
ないときに前記接触部の側部が当接する当接部を有する
構成とすれば、測定子を被測定物に押圧し続けてオーバ
ートラベルとなっても、タッチ信号プローブを破損する
ことがない。さらに、プリロード付与手段の平行リンク
のリンク部材を弾性素材から形成し、その連結部を弾性
ヒンジから形成すれば、測定に際してこの平行リンクが
変形しても変形前の元の姿勢へ確実に復帰することか
ら、前記平行リンクの繰り返し安定性を保証できる。

【００３１】また、前記接触部に付与する圧力を調整す
る圧力調整手段を前記プリロード付与手段に設ければ、
測定子の被測定物への接触感度を調整できる。しかも、
この圧力調整手段を、前記第２リンク部材と一端が連結
された連結部材と、これらの連結部材の他端に連結され
るナット部材と、このナット部材に螺合されるとともに
前記第１リンク部材に先端が当接されたボルト部材とを
備えて構成すれば、圧力調整手段の繰り返し安定性を保
証できる。また、前記検出信号の信号レベルから前記測
定子と前記被測定物との接触を判定する信号処理回路を
備え、この信号処理回路を任意の接触判定信号レベルを
設定する設定手段と接続すれば、接触検知信号レベルの
接触判定信号レベルに対する間隔を調整することによ
り、測定子の被測定物への接触感度を調整できる。さら
に、前記プリロード付与手段を移動部材に取り付け、こ
の移動部材を前記測定子を前記被測定物に近接離隔させ
る駆動装置に連結し、この駆動装置を駆動装置制御回路
の駆動信号を受けて作動するようにし、この駆動装置制
御回路を前記信号処理回路と接続されるとともに前記検
出手段で検出された検出信号に基づいて駆動信号を送る
構成とすれば、測定終了後、測定子を元の位置に復帰さ
せる場合、測定子を必要以上に移動させることがないか
ら、振動子等の破損を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるタッチ信号プローブ
の概略構成図である。

【図２】振動子及び保持部の構成を示す断面図である。

【図３】振動子及び保持部の構成を示すもので図２とは
異なる断面図である。

【図４】タッチ信号プローブの駆動検出回路を示すブロ
ック図である。

【図５】測定子の被測定物に対する接触圧力と検出信号
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１被測定物３測定子４振動子４Ａ接触部５保持部６プリロード付与手段７圧力調整手段８圧電素子８Ａ加振手段（加振用電極）８Ｂ検出手段（検出用電極）９移動部材１０駆動装置１６第１リンク部材１７第２リンク部材１７Ａ当接部 21,22 連結部材２３ナット部材２４ボルト部材２８信号処理回路２９駆動装置制御回路３０設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本清和神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１株式会社ミツトヨ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物と接触する測定子と、一端に接
触部を有し略中央部が保持部で保持された振動子と、こ
の振動子の保持部に対する保持点を振動の節にして振動
子を振動させる加振手段と、前記振動子の振動変化から
前記測定子の被測定物への接触を検出する検出手段と、
前記測定子が取り付けられ前記接触部に所定の圧力を予
め付与するプリロード付与手段と、を備えたことを特徴
とするタッチ信号プローブ。
【請求項２】請求項１記載のタッチ信号プローブにお
いて、前記プリロード付与手段は、前記保持部が取り付
けられた第１リンク部材と、この第１リンク部材と対向
配置され前記測定子が端部に取り付けられた第２リンク
部材とを有する平行リンクを備え、前記第２リンク部材
は、前記振動子の振動方向と交差する方向に移動自在と
され、かつ、前記測定子が前記被測定物に接触していな
いときに前記接触部の側部が当接する当接部を有するこ
とを特徴とするタッチ信号プローブ。
【請求項３】請求項２記載のタッチ信号プローブにお
いて、前記平行リンクは、そのリンク部材が弾性素材か
ら形成され、その連結部が弾性ヒンジから形成されてい
ることを特徴とするタッチ信号プローブ。
【請求項４】請求項２又は３に記載のタッチ信号プロ
ーブにおいて、前記プリロード付与手段には前記接触部
に付与する圧力を調整する圧力調整手段が設けられてい
ることを特徴とするタッチ信号プローブ。
【請求項５】請求項４に記載のタッチ信号プローブに
おいて、前記圧力調整手段は、前記第２リンク部材と一
端が連結された連結部材と、この連結部材の他端に連結
されるナット部材と、このナット部材に螺合されるとと
もに前記第１リンク部材に先端が当接されたボルト部材
とを備えたことを特徴とするタッチ信号プローブ。
【請求項６】請求項１から５にいずれか記載のタッチ
信号プローブにおいて、前記検出手段で検出された検出
信号の信号レベルから前記測定子と前記被測定物との接
触を判定する信号処理回路を備え、この信号処理回路
は、任意の接触判定信号レベルを設定する設定手段と接
続されていることを特徴とするタッチ信号プローブ。
【請求項７】請求項１から６にいずれか記載のタッチ
信号プローブにおいて、前記プリロード付与手段は移動
部材に取り付けられ、この移動部材は前記測定子を前記
被測定物に近接離隔させる駆動装置に連結され、前記信
号処理回路と接続されるとともに前記検出手段で検出さ
れた検出信号に基づいて前記駆動装置に駆動信号を送る
駆動装置制御回路を備えたことを特徴とするタッチ信号
プローブ。