JPS6236136Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はプローブの先端を測定対象物に当接
させ、この測定対象物の当該接触個所の位置を求
める測定装置のタツチ信号プローブの改良に関す
る。

上記のような測定装置、例えば３次元座標測定
機において、プローブをＸ，Ｙ，Ｚ方向から平行
面に当接させる場合は、プローブ先端の接触子を
球形としておけば、該球の中心、すなわち仮想中
心は一定であるので、Ｘ，Ｙ，Ｚの方向によら
ず、プローブの移動量を確実に検知できる。

しかしながらこのようなプローブによつて自由
曲面を測定する場合、当該曲面に、プローブを垂
直に当接させることは非常に困難である。そこで
従来は、接触子の先端を先細りとして、その点状
先端を被測定物に接触させる方法がある。しかし
ながらこの方法は、曲面の測定のとき、接触子先
端の接触個所をプロツトし、円弧補正などして求
めるため、零点調整が困難であり、かつ接触子の
先端によつて被測定物が損傷されたり、また当接
力が大きい場合はプローブが破損されてしまうと
いう不都合がある。

また接触子を球形としておき、該接触子が曲面
に接触したときには、本来あるべき位置から当該
面面の法線方向に逃げたと考えることができるた
め、プローブに対して一定範囲内で接触子が移動
され、かつこの移動量を検出するように構成して
おき、当接した接触子の位置を本来あるべき位置
に、検出した移動量から逆算して補正する方法が
ある。

これは自由運動可能な球体は、その直径を通る
直線が当接曲面に対して垂直の関係にあるときバ
ランスがとれるという原理に基くものである。

しかしながらこの方法によるときは、プローブ
先端に接触球を自由運動可能として取付けるとと
もに、その移動量を３次元的に知る検出装置を備
えなければならないので、構造が複雑かつ大型と
なるとともに、コストが高くなり、しかも測定機
本体も大型となるという不都合がある。

この考案は上記従来の問題点を解消すべくなさ
れたものであつて、球体の直径軸線が、被測定物
の当接面に対して垂直となるときに、バランスす
るという原理を応力し、構造が簡単かつ小型であ
りコストも低いというタツチ信号プローブを提供
することを目的とする。

この考案は、プローブの先端を測定対象物に当
接させ、この測定対象物の当該接触個所の位置を
求める測定装置のタツチ信号プローブにおいて、
球面状接触面を備えた接触子と、この接触子を前
記球面上の一点を中心として一定範囲で移動自在
に案内するガイド手段と、前記接触子を介して前
記ガイド手段に加わる一定以上の接触圧力を検知
する検知手段とを設けることによつて上記目的を
達成するものである。

またこの考案は、前記タツチ信号プローブにお
いて、前記接触子の移動中心となる球面上の一点
を、プローブ軸の中心軸線と該球面の交点とする
ことによつて上記目的を達成するものである。

またこの考案は、前記タツチ信号プローブにお
いて、前記接触子を球とするとともに、前記ガイ
ド手段に前記球の直径と等しい半径の凹球面を備
え、かつ前記球状の接触子を該凹球面によつてガ
イドされるように支持することによつて上記目的
を達成するものである。

またこの考案は上記タツチ信号プローブにおい
て、前記ガイド手段を、先端側に凹球面が形成さ
れた球状体とし、かつ、前記球状接触子の支持手
段を、前記ガイド手段の球面に一定範囲で摺動自
在に嵌装された球殻状部材とするとともに、前記
接触子の直径よりも小さい内径の孔を設け、該孔
から前記接触子の一部が突出した状態で、該接触
子を前記凹球面との間に回転可能に支持するよう
にすることによつて上記目的を達成する。

またこの考案は、前記ガイド手段を、前記接触
子の移動中心を中心とする球面および凹球面を有
する球殻の一部を構成する部材と、前記接触子と
一体に設けられ、前記部材の球面および凹球面に
接する凹球面および球面を備えた部材とから構成
することによつて上記目的を達成するものであ
る。

以下本考案の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案にかかるタツチ信号プローブの
実施例を示す断面図である。同図に示されるよう
に、この実施例は、球状の接触子１と、この接触
子１の直径と等しい半径の凹球面２を先端に備え
た球状のガイド部材３と、前記球状の接触子１を
前記ガイド部材３の凹球面２に転接可能に支持す
る球殻状部材４と、前記ガイド部材３の基端とプ
ローブ軸５の間に配置された感圧体６と、からタ
ツチ信号プローグを構成したものである。

前記球殻状部材４は、半球よりもやや大きい球
殻状とされ、前記ガイド部材３の球面に落下しな
いようにかつ一定範囲で摺動自在に嵌合されてい
る。また球殻状部材４の中立状態での真下中央位
置には前記球状の接触子１の直径よりもやや小さ
い内径の孔７が設けられ、この孔７において、前
記球状の接触子１を位置決めし、かつ該孔７から
先端が突出した状態で接触子１を前記凹球面２に
一定範囲で転接するように支持するものである。

前記中立位置での球状の接触子１の先端は、前
記プローブ軸５の中心軸線ｌ上にあるようにされ
ている。

また前記感圧体６は、前記接触子１が被測定物
に接触して一定以上の接触圧力を受けたとき、ガ
イド部材３を介して該接触圧力を検知するように
されている。

次に上記実施例の作用を説明する。

第１図に示されるように、プローブ軸５の軸線
に対して垂直な平面Ｆに接触子１が当接する場合
は、その先端Ｔにおいて接触し、その時の接触圧
力が一定以上となると感圧体６によつてタツチ信
号が得られることになる。

被測定物の表面が、プローブ軸５の中心軸線ｌ
に対して傾いている場合、例えば第２図に示され
る面Ａのように傾いている場合は、プローブを上
方から面Ａに向けて降下させると、球状の接触子
１は、その１つの直径が面Ａに対して垂直になる
まで、バランスしないので、接触子１は凹球面２
に沿つて第２図の二点鎖線１Ａによつて示される
位置まで転接されることになる。

この時凹球面２は中立状態での接触子１の先端
Ｔを中心とする凹球状になつているので、接触子
１と面Ａの接点は前記先端Ｔの位置と同一とな
る。凹球面２の中心である点Ｔにおいて接触子１
と面Ａが接触する状態までプローブが降下した場
合は、接触子１と凹球面２の共通接面Ｐが、面Ａ
と平行になる。通常、この状態では接触子１はさ
らに面Ａに沿つてすべり落ちようとするが、凹球
面２は点Ｔを中心とする球面状であるので、面Ａ
に対して前記共通接面Ｐが最大間隔位置となり、
球状の接触子１は点Ｔの位置で固定され、この時
の接触圧力が感圧体６によつて感知される。

なお前記球殻状部材４は、凹球面２に沿う球状
の接触子１の転動に従つて、ガイド部材３の球面
に対して摺動し、接触子１の転動を許容するとと
もに、ガイド部材３から落下しないように支持す
るものである。

また被測定物の表面の傾斜角度が例えば第２図
で面Ｂの如く変化しても、上記と同じ原理によつ
て、接触子１は常に凹球面２の中心点Ｔにおいて
被測定面と接触され、これによつて位置が検出さ
れるものである。

この実施例は、比較的入手しやすく、かつその
真球性の精度が高い鋼球などを利用できるので、
測定精度及び製造コストの点で有利であるという
利点がある。

次に第３図に示される本考案の第２実施例につ
き説明する。

この実施例は、測定すべき面の傾斜角度が比較
的小さい場合に適用されるものであつて、接触子
１１をガイドするガイド手段は、前記接触子１１
の移動中心Ｔを中心とする球面９および凹球面１
０を有する球殻の一部を構成する部材１３と、前
記接触子１１と一体に設けられ、前記部材１３の
球面９および凹球面１０に接する凹球面１２およ
び球面１４を備えた部材１５とから構成したもの
である。

すなわち前記接触子１１と一体の部材１５は、
部材１３に対して、その球面に沿つて一定範囲で
摺動できるように、部材１３に嵌合されるもので
ある。前記接触子１１と一体の部材１５の球面１
４と、前記部材１３の凹球面１０との間にはボー
ルベアリング１６が介在され、これによつて接触
子１１の部材１３に対する移動が円滑になされる
ようにされている。

なお上記各実施例において、被測定物表面の傾
斜角度が45度を越えるような場合には、図におけ
るプローブ軸５の軸線を水平方向に配置して使用
するのがよい。また測定すべき被測定物の表面の
平均的傾斜角度に合わせてプローブ軸の軸線を垂
直となるように使用するようにしてもよい。

なお上記各実施例において、接触子は凹球面を
備えたガイド部材によつてガイドされるものであ
るが、接触子はその球面状の接触面の一点を中心
として移動されるものであればよく、したがつ
て、例えばリンク機構等によつてガイドするよう
にしてもよい。

なお上記実施例において、プローブは３次元測
定機におけるものとして説明したが、本考案は一
般的に自由曲面の一点を測定できるような測定装
置一般に適用されるものである。

本考案は上記のように構成したので、構造を複
雑にかつ大型とすることなく低コストで測定精度
の高いタツチ信号プローブを構成することができ
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかるタツチ信号プローブの
実施例を示す断面図、第２図は同実施例の作用を
示す断面図、第３図は本考案の第２実施例を示す
断面図である。 Ｔ……先端、１……接触子、２……凹球面、３
……ガイド部材、４……球殻状部材、５……プロ
ーブ軸、６……感圧体、７……孔、９……球面、
１０……凹球面、１１……接触子、１２……凹球
面、１３……部材、１４……球面、１５……部
材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) プローブの先端を測定対象物に当接させ、こ
   の測定対象物の当該接触個所の位置を求める測
   定装置のタツチ信号プローブにおいて、球面状
   接触面を備えた接触子と、この接触子を前記球
   面上の一点を中心として一定範囲で移動自在に
   案内するガイド手段と、前記接触子を介して前
   記ガイド手段に加わる一定以上の接触圧力を検
   知する検知手段と、を設けたことを特徴とする
   タツチ信号プローブ。 (2) 前記接触子の移動中心となる球面上の一点
   は、プローブ軸の中心軸線と該球面の交点とさ
   れたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載のタツチ信号プローブ。 (3) 前記接触子は球とされ、前記ガイド手段は前
   記球の直径と等しい半径の凹球面を備え、かつ
   前記球状接触子は該凹球面によつてガイドされ
   るよう支持されたことを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項または第２項記載のタツチ
   信号プローブ。 (4) 前記ガイド手段は、先端側に凹球面が形成さ
   れた球状体とされ、前記球状接触子の支持手段
   は、前記ガイド手段の球面に一定範囲で摺動自
   在に嵌装された球殻状部材であつて、前記接触
   子の直径よりも小さい内径の孔を備え、該孔か
   ら前記接触子の一部が突出した状態で、該接触
   子を前記凹球面との間に回転可能に支持するよ
   うにされたことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第３項記載のタツチ信号プローブ。 (5) 前記ガイド手段は、前記接触子の移動中心を
   中心とする球面および凹球面を有する球殻の一
   部を構成する部材と、前記接触子と一体に設け
   られ、前記部材の球面および凹球面に接する凹
   球面および球面を備えた部材と、からなること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載のタツチ信号プローブ。