JPS589004A - タツチ信号プロ−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】 本発明は、タッチ信号プローブに係り、特に。

３次元測定機或いは位置測定機に用いるに好適な。

被測定物との接触による接触子の３次元的な変位をとら
えて、接触子と被測定物との゛接触を検知するタッチ信
号プローブの改良に関する。

−殻に、減定基盤上に＠置された被測定物の大きさ及び
形状を測定する３次元測定機或いは、工作機械の刃物台
と被加工物との相対的な位“置を測定する位置測定機が
知られており、これらの測定機においては、被測定物に
対して任意の方向・に移動可能な移動台に、被測定物と
の接触による接触子の３次元的な変位をとらえて、接触
子と被測定物との接触を検知するタッチ信号プローブを
装着し、このタッチ償号プｐ−プにより被−建物との接
触が検知され、た時の位置信号を測定値とすることによ
り、定確な測定ｆｌｉｔ得るようにされている。

このタッチ信号プローブは、被測定物と交互に保合及び
離脱させながら１つの測定点から次の測定点へと迅速に
移動させ得るようになっているが、・通常、接触子と被
測定物どが係合した瞬間に直ちにプローブの動きを停止
することができないの、で、プローブが限られた量だけ
係１合点からオーツ（−ランし得るように、接触子を機
構学的位置決め装置によって基部に取付け、接触子が基
部に対して相対°的に限られ九範囲で移動するのを許容
し得るように’＆つている。又、プローブが被測定物か
ら離汎た時に％接触子を、その初期位置、即ち静止位置
へと復帰するための復元機構が設けられており、前記め
オーバーランはこの復元機構の作用に抗して起ζるよう
にされている。

このようなタッチ信号プローブにおいては、！１触子と
被測定物との接触を正確に検出できると共に、被測定物
に当接する接触子が損傷を受けることのない構造とする
ことが必要であり、（１）接触子が被測定物と接触して
いない状態においては、接触子とプローブ本体及び移動
台との相対位置関係が常に一定となる仁と、（２）比較
的慣性の大き一移動台に装着される場合や、移動台が高
速で移行運転される場合には、接触時に接触子がプロー
ブ本体に対して傾き或いは゛移動して、タッチ信号プロ
ーブのオーバーラン時における接触子に加わる過大な負
荷を吸収できるよう、位置決め装置により許容される接
触子の変位量が大きいこと、（３）接触子が被測定物に
係合した瞬間に発生する接触信号の応答性が優れている
こと、（４）被測定物に保合した時に接触子に働く力が
十分に小さいこと、（５）プローブ移動台がプローブを
加速又は減速する際に接触子又はプローブの他の構成部
材に作用する慣性力により、疑似信号が発生し危いこと
、等が要求される。

前記のような目的を達成するタッチ信号プローブとして
、例えば　特開昭４９−９４３７０号に示される如く、
２個の球軸受を接近配置してＶ溝を形成し、このＶａｔ
−円周上に１２０度間隔で３個配設し、各Ｖ＠Ｃ１中央
部が接触子の非接触側端部に固定された円盤状の部材か
ら放射状に延長された軸をそれぞれ収容させるようにし
て、前記各球軸受と各軸との保合の有無から接触子と被
測定物の接触を感知す慝ようにした測定探子が提案され
ている。しかしながら、この測定探子は、構造が複雑で
あり、■溝を形成するに際し、それぞれのＶ溝が同一形
状とな゛るよう球軸受を精密に固定しなければならず、
又、ケーシングに対し各Ｖ溝の高さ方向を正確に位置決
めしな叶わばならず。

更に、各球軸受の加工積置も高度のものが要求される等
の製造上の欠点を有するだけでなく、外部から侵入し九
塵埃や構成部品の摩耗により発生した塵が、前記Ｖ溝内
に堆積すると積置が低下し。

又、保守点検も容易ではないという使用上の欠点を有し
ていえ。更に、接触子が球軸受の半径に対応する角度を
越えて回動してしまつ九場合には、円盤状の部材から延
長され丸軸が元のＶ溝内に戻ることができず、測定に大
きな支障をきたす恐れもあつ九、又、構造が複雑で、各
構成要素の加工積置、組立時の誤差が直ちに精ｆｌｌＫ
影響を与えるため、特に、数μ罵オーダーの精変を要求
される３次元測定機等ＫＦｉ不適であった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされ友もの
で、簡単な構造により接触子と被測定物との接触状態−
確実に検知することができ、従って、実用性の高いタッ
チ信号プローブを提供することｔ目的とする。

本発明は、被測定物との接触による接触子の３次元的な
変位をとらえて、接触子と被測定物との接触を検知する
タッチ信号プローブにおいて、頂部が前記接触子の非接
触側端部に固着されえ、略３角錐状の外面形状を有する
可動体と、該可動体を収容する、該可動体との対向面の
１面は３点で、他の１面は２点で、残りの１面は１点で
、前記可動体の対向面と接触するようにされ丸、略裁＊
ａ角錨状の内面形状を有するケーシングと、前記可動体
を前記ケーシングと接触する方向に付勢して、接触子が
被測定物ＫＷｃ触していない時は、前記６点の接触箇所
のすべてが接触した状態を維持する付勢手段と、前記６
点の接触箇所の少なくとも１点が非接触状態となったこ
とを検知して、前記接触子と被測定物との接触を検出す
る検出手段と。

を備えることにより、前記目的を達成したものである。

又、前記可動体とケーシングとの接触箇所の、少なくと
もいずれか一方を、略半球形状の凸部よしたものである
。

或いは、前記可動体とケーシングとの接触箇所が、電気
接点を構成するようにし、前記検出手段が、該電気接点
のオンオフ状態から、前記接触子と被測定物との接触を
検出するようにしたものである。

又、前記検出手段を、前記可動体の底面に配設され九電
う−を有し、可動体の移動に伴なうオラーによる反射光
の位置の変化から、前記接触子と被測定物との接触を検
出するものとしたものである。

或いは、前記付勢手段を、前記可動体の底面に配設され
た屈曲可能な巻きばねとしたものである。

以下本発明の詳細な説明する。一般に、第１図に示す如
く、ＸＹ％Ｙｚ％ｚＸ　平面で囲まれた３壁に立方体″
ｌＯを位置づける場合には、＃立方体１０の３個の面が
対応する壁に３箇所（１０ｍ、４０ｂ、１０ｃ）、２゛
７箇所（１０ｄ、１０ｓ）。

１箇所（１０ｆ）の計６箇所で接触するようにすれば、
その位置は一義的に定まる。本発明は、このような原理
に基づいてなされたものである。

以下図面を参照して１本発明の実施例を詳細に説明する
。

本実施例は、８２図に示す如く、被測定物との接触によ
る接触子１２０３次元的な変位をとらえて、接触子１２
と被測定物との接触を検知するタッチ信号プローブにお
いて、頂部１４ｄが前記接触子１２の非接触側端部に固
着され、各面１４ｍ、１４ｂ、１４ｃにそれぞれ３個、
２個、１個の略半球形状の凸部１４ｅ、１４ｆ、１４ｊ
ｒ、１４ｈ、１４１．１４ｊが形成された略３角錐状の
外面形状を有する可動体１４と、該可動体１４を収容す
る。皺胃動体１４との対向面の１面１６ａは３点で、他
の１面１６　ｂｔ！２点で、残りの１面１６ｃは１点で
、前記可動体１４の対向面１４ａ〜１４Ｃと接触するよ
うにされた、略１／Ｒ頭３角錐状の内面形状を有するケ
ーシング１６と、前記可動体１４の底面１４にと受蓋１
７間に挿入され、前記可動体１４を前記ケーシング１６
と接触する方向に付勢して、接触子１２が被測定物に接
触して゛いない時は、前記６点の接触箇所のすべてが接
触した状態を維持する、屈曲可能な巻きばね１８からな
る付勢手段と、前記６点の接触箇所の少なくとも１点が
非接触状態となったことを検知して、前記接触子１２と
被測定物との接触を検出する検出回路２０とを備ええも
゛のである。

前記可動体１４とケーシング１６との接触箇所は、電気
接点を構成するようにされており、前記検出回路２０は
、前記電気接点の少なくとも１ｍがオフ状態になったこ
とから、接触子１２と被−宝物との接触を検出するよう
にされている。具体的には、例えば第３図に示す如く、
絶縁体製の可動体１４上に導電体製の凸部１４ｅ〜１４
ｊを配設し、各凸部１４ｅ〜１４ｊと検出回路２０をそ
れぞれ並列接続すると共に、ケーシング１６も導電体製
として検出回路２０と接続し、各凸部１４０〜１４ｊと
ケーシング１６との接触に伴なう各凸部の電位変化から
可動体１４とケーシング１６との接触の有無を検出した
り、或いは、第４図に示す如く、絶縁体製の可動体１４
上に、それ自体で電気接点化されている凸部１４ｅ＝１
４ｊを配設し、各電気接点を可動体１４上で互いに直列
接続して、その端末端子のみを検出回路２０と接続し、
各凸部１４ｅ〜１４ｊとケーシング１６との接触に伴な
う端末端子間の導通変化から可動体１４とケーシング１
６との接触の有無を検出したりするようにされている。

以下作用を説明する。まず接触子１２が被測定物と接触
していない定常状態においては１巻きばね１８により可
動体１４がケーシング１６と接触する方向に付勢されて
おり、６点の接触箇所のすべてが接触した状態となって
いるため、接触子１２は、２方向及びＸＹ方向に同時に
位置決めされている。プローブ移動台等の移動に伴なっ
てプローブが移動され、接触子１２の先端が被測定物に
当接すると、巻きばね１８に抗して接触子１２及び可動
体１４が３次元方向［９位し、前記６点の接触箇所の少
なくとも１点が非接触状態となる。

すると、この非接触状態が検出回路２０により検出され
、被測定物と接触子の接触が検出されるｔこの際におい
て、巻きばね１８は、２方向に縮むだけでなく、Ｘ、Ｙ
方向にも容易に撓むため、可動体１４、即ち、接触子１
２の３次元方向の移動が妨げられることはない。

本実施例においては、可動体１４とケーシング１６との
接触箇所が、電気接点を構成するようにされ、前記検出
回路２０が、該電気接点のオンオフ状態から、前記接触
子１２と被測定物との接触を検出するようにされていた
ため、構造が特に単純である。

尚、前記実施例においては、可動体１４の外面形状が、
頂点を有する３角錐状とされていたが、該可動体１４の
外面形状はこれに限定されず、截頭３角錐状であっても
勿論構わない。

又、前記実施例においては、可動体１４とケーシング１
６と、の接触箇所を構成する略半球形状の凸部が可動体
１４側にのみ設けられていたが、接触箇所の構成はこれ
に限定されず、ケーシング１６側に略半球形状の凸部を
設けたり、歳いは、可動体１４とケーシング１６の両者
に、互いに対向する。略半球形状の凸部を設けることも
勿論可能である。又、凸部の形状も生球形状に限定され
ガい。尚、ケーシング１６１１１＋ＩＣ凸部１６ｅ−１
６３を設ける場合には、接触子と被測定物との接触の検
出は、例えば第５図に示す如く、絶縁体製のケーシング
１６上に導電体製の凸部１６０〜１６ｊを配設し、各凸
部１６ｅ〜１６ｊと検出回路２０をそれぞれ並列接続す
ると共に、可動体１４も導電体製として検出回路２０と
接続し、各凸部１６ｅ〜１６ｊと可動体１４との接触に
伴なう各凸部の電位変化から可動体１４とケーシング１
６との接触の有無を検出したり、或いは、第６図に示す
如く、絶種体製のケーシング１６上に、それ自体で電気
接点化されている凸部１６ｅ〜１６ｊを配設し、各電気
接点をケーシング１６上で互いに直列接続して、その端
末端子のみを検出回路２０と接続１７、各凸部１６ｅ〜
１６ｊと可動体１４との接触に伴かう端末端子間の導通
変化から可動体１４とケーシング１６との接触の有無を
検出したりするよう圧される。

尚、検出手段の構成はこれに限定されず、可動体の底面
ｔｌｃｔラーを配設し、可動体の移動に伴なうミラーに
よる反射光の位置の変化から、前記接触子と被測定物と
の接触を検出するようにし九り。

或いは、他の磁気的手段、或いは応力検知手段等を用い
て可動体の移動を検出したりすることも勿論可能である
。

前記実施例においては、接触子１２が鉛直方向に配置さ
れていたが、接触子１２の配置方向はこれに限定されず
１巻きばね１８の圧力によっては。

水平方向に配置しても使用できる。

以上説明し−た通り、本発明によれば、極めて簡単な構
造により、被測定物と接触子との接触を確実に検知する
ことができる。又、組立が容易であり、塵埃堆積による
精度低下がない。更に、接触子が回転しそしまうことが
なく、原位置復帰が確実であり、実用性が高い。又、清
浄も容易であり。

保守点検が容易であるだけでなく、完全シールも可能、
である。更に、動作トルクも小さい等の優れた効果を有
する。

発明者が、第７図に示す如く、可動体１４を立方体ｌＯ
の１つの頂点１４ｄを残して切断した３角錐とし、これ
に対応するケーシングを設け、とのケーシング内面にも
対応する凸部を設け、教導Ｖの電圧を印加して実験し九
ところ、いずれの方向の変位も１μ馬の高精虻で検知で
き、又、再現性も良好であることが確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係るタッチ信号グローブの位置決め
の原理を示す斜視図、第２図は、本発明に係るタッチ信
号グローブの実施例の構成を示す斜視図、第３図及びｔ
ｉ１１４図は、前記実施例における検出回路及びその変
形例を示すブロック線図、＠５因及び第６図は１本発明
に係るタッチ信号プローブの他の実施例における検出回
路及びその変形例を示すブロック線図、第７図は１発明
者が実験に用いたタッチ信号プローブの可動体の形状を
示す斜視図である。 １２・・・接触子、１４・・・可動体、１４ｄ・・・頂
部。 １４・〜１４ｊ・・・凸部、１４ｋ・・・底面゛、１６
・・・す−シンク、１６ｅＳ−１６ｊ・・・凸部、１７
・・・受蓋１８・・・巻きばね、２０・・・検出回路。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名） 嘱 第３　図　　　　　　　第４　図 第５　園 第　Ｏ図 １６ノ 第り図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）　被測定物との接触による接触子の３次元的な変位
   をとらえて、接触子と被測定物との接触を検知するタッ
   チ信号プローブにおいて、頂部が前記接触子の非接触側
   端部に固着された。略３角錐状の外面９形状を有する可
   動体と、該可動体を収容する。該可動体との対向面の１
   ｉｉｉｉ！３点で、他の１面は２点で、残りの１面は１
   点で、前記可動体の対向面と接触するようにされた、略
   裁１１３角錐状の内面形状を有するケーシングと、前記
   可動体を前記ケーシングと接触する方向に付勢して、接
   触子が被測定物に接触していない時は、前記６点の接触
   箇所のすべてが接触した状態を維持する付勢手段と、前
   記６点の接触箇所の少なくとも１点が非接触状態となっ
   たことを検知して、前記接触子と被測定物との接触を検
   出する検出手段と、を備えたことを特徴とするタッチ信
   号プローブ。、。 （２）前記可動体とケーシングとの接触箇所の、少なく
   ともいずれか一方が、略牛球形状の凸部とされている特
   許請求の範囲第１項に記載のタッチ信号プローブ。 （３）　　前記可動体とケーシングとの接触箇所力ｔ。 電気接点を構成するようにされ、前記検出手段が該電気
   接点のオンオフ状態から、前記接触子と被測定物との接
   触を検出するようにされている特許請求の範囲第１項又
   は第２項に記載のタッチ信号プ駿−プ。 （４）前記検出手段が、前記可動体の底面に配設され九
   ミラーを有し、可動体の移動に伴なうミラーによる反射
   光の位置の変化から、前記接触子と被測定物との接触を
   検出するようにされている特許請求の範囲第１項に記載
   のタッチ信号プローブ。 （５）前記付勢手段が、前記可動体の底面に配設された
   、屈曲可能な巻きばねである特許請求の範囲第１）ＪＫ
   記載のタッチ信号プー−プ。