JPS63187101A

JPS63187101A - タツチセンサプロ−ブ

Info

Publication number: JPS63187101A
Application number: JP1860987A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshikawa; 好川　清治; Hideki Kobayashi; 小林　英喜
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-02

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は三次元測定機゛などに用いるタッチセンサプロ
ーブに関する。

（従来の技術）三次元測定機は、タッチセンサプローブを被測定物に接
触させてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の各軸方向に移動させて
、各軸方向の被測定物の形状寸法を測定することにより
被測定物の座標軸を求めるものである。

最近、この三次元ΔＩＩ定機に装備するタッチセンサプ
ローブとして、プローブ先端がただ１箇所のみ存在する
定位置からＸ軸、Ｙ軸およｄＺ軸のどの方向へも変位で
き、位置のみ検出する方式のものが用いられている。第
１図はこの方式のタッチセンサプローブの一例を示して
いる。図中１は垂直方向に配置された針形をなす測定子
で、この測定子１の先端（下端）はボール形に形成され
ている。２は測定子１の基端（上端）を保持する保持体
で、この保持体２の外周部には測定子１の軸線を中心と
する同心円上に等間隔を存したａｔｉ所の位置に夫々導
電性金属からなる腕３が水平方向に放射状に突設しであ
る。４はＶ溝ピンで、このＶ溝ピン４は保持体２の３本
の腕３と対応したａＦｆ所の位置に夫々設けられてプロ
ーブケーシング８に固定されている。■溝ピン４は導電
性金属からなる２本のピンをＶ字形に配してＶ字形の溝
を形成するもので、保持体２の各腕３が夫々各Ｖ満ピン
４のＶ溝に上側から入って支持されている。５は圧縮形
のコイルばねで、このコイルばね５は保持体２の上面中
央部を上側から押圧して測定子１に接触力を与えている
。６は調節ねじて、この調節ねじ６はプローブケーシン
グ８に形成したねじ孔９に螺合して設けられ、コイルば
ね６を上側からこま７を介して押圧している。そして、
第２図に示すように１個の腕３と１組のＶ満ビン４との
組合わせにより２個の接点を持つスイッチ矛〜′構成さ
れ、タッチセンサプローブ全体で３個の腕３と３個のＶ
満ビン４の組合わせにより３組のスイッチが構成され、
接点は全体で６個設けられている。

これら各スイッチはリード線１０で相互に電気的に接続
され、このリード線１０は図示しない演算回路部に接続
されている。

この様に構成したタッチセンサプローブは、コイルばね
５が上側から保持体２を押圧しているので、保持体２の
６腕３が各Ｖ満ビン４における■溝の両側斜面に接触し
て安定状態にあり、測定子１が安定して支持されている
。また、各スイッチは測定子１が安定な状態にある時に
、保持体２の腕３が■満ビン４の２本のピンに接触して
２個の接点が閉じているのでオン状態にある。すなわち
、３組のスイッチの合計６個の接点は全て閉じており、
′各スイッチを結ぶ回路も閉じている。そして、このタ
ッチセンサプローブを用いて三次元ｍ１１定を行なう場
合には、／１Ｊｌｊ定子１の先端を被測定物への表面に
接触させる。この接触力はコイルばね５によって得られ
る。この接触により被測定物Ａの状態で／１１１定子１
が僅かにどの方向かに変位すると、Ｍ１定子１の変位に
応じて３個の腕２のいずれか１つ以」二が変位する。腕
２はその変位に応じていずれかのＶ満ビン４のビンから
離れる。このため、３組のスイッチの接点つまり合計６
個の接点のいずれか１つ以上が開き、各スイッチを結ぶ
回路も開放する。これが信号となって演算回路部に送ら
れる。なお、調節ねじ６にの締め具合いでコイルばね５
のばね力の大きさを調節でき、これにより測定子１の接
触力の大きさを調節できる。

しかして、従来のタッチセンサプローブでは、測定子１
を炭素工具鋼、ゲージ用鋼あるいは超硬合金などの工具
用材料を使用して製作していた。

（発明が解決しようとする問題点）しかるに、このような材料で製作された従来のタッチセ
ンサプローブにおける測定子は、次の様な問題がある。

すなわち、工具鋼および超硬合金はタッチセンサプロー
ブの測定子を形成する材料としては、ｆｆｉ　Ｑが大き
く且つ剛性が不充分である。つまり、工具鋼や超硬合金
からなる測定子は！ｌＩｍが大きいために、測定子に加
えるコイルばねのばね力を大きくして測定子の被測定物
に対する接触力を大きくしている。しかし、前記材料か
らなる測定子は剛性が小さいので大きな接触力を与える
と、被測定物に接触した時に大きく撓みが生じる。通常
、測定子は接触力を与えられるために被測定物に接触す
るとある程度は撓む。測定機の粘度の限界にはこの撓み
量も影Ｗｂている。また、１．０７定物がプラスチック
などの軟質の材料からなるものである場合、測定子が大
きな力で接触すると被測定物が変形することがある。そ
うすると、ｎ１定子が本来の被測定物の寸法形状に基づ
く正確な測定が出来なくなる。一般にタッチセンサプロ
ーブは測定子を垂直にした状態で測定を行なうが、披Ａ
Ｊｌ定物の形状などの条件によっては測定子を水平にし
て測定する場合がある。この場合には、測定子を水平に
支持するために測定子にさらに大きなばね力を加える必
要がある。さらに、工具鋼や超硬合金からなる測定子は
外部の磁界の影響を大きく受は品いものであるために、
外部磁界が存在する環境での測定、例えば被測定物を電
磁石で吸着固定して測定する場合には、測定子か被測定
物に吸着されてしまい測定ができなくなる。このため、
従来のタッチセンサプローブは磁界が存在する場合には
使用できず、測定条件が限定されていた。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、軽量で剛
性が大きく磁界の影響を受けない測定子を備え、測定条
件に限定されず高精度の測定を行なえるタッチセンサプ
ローブを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）前記目的を達成
するために本発明のタッチセンサプローブは、セラミッ
クスで形成された測定子を備えたことを特徴とするもの
である。

本発明のタッチセンサプローブに用いる測定子を形成す
るセラミックスとしては、窒化けい素（ＳｉＮ）、アル
ミナ（Ａ）２０３）、ジルコニア（Ｚ　ｒ　Ｏ２）　、
炭化けい素（Ｓ　ｉ　Ｃ）などが挙げられる。なかでも
、窒化けい素が測定子の材料として好適である。

すなわち、セラミックスは工具鋼、超硬合金などの工具
用材料に比較して軽量であり、しかも剛性が大きい性質
を有している。なかでも、窒化けい素は比重が３．２で
あり、例えば超硬合金の比重１５．０に比して大変小さ
く軽量であり、また弾性係数や硬度も超硬合金と同等ま
たはそれ以上で剛性などの機械的特性が優れている。ま
た、窒化けい素は熱膨張係数も少なくプローブとして好
ましい特性を有する。なかでも焼結助剤としてＹ２Ｏ３
などの希土類酸化物を１０！ｒｌＱ％以下、およびＡノ
コ０３、窒化アルミニウムなどの人ノ化合物を１０ｍｍ
％以下を含む窒化けい素は結晶組織が繊維状となり高密
度および高強度のものが得られる。

本発明のタッチセンサプローブに用いる測定子は、以下
の方法によって製作する。すなわち、セラミックス材料
粉末を加圧して測定子形をなす成形体を成形し、この成
形体を焼結して焼結体を得、さらにこの焼結体に機械加
工を施して測定子を製作する。

本発明のタッチセンサプローブはこれまで述べた測定子
を備えており、第１図で示す構成を有している。すなわ
ち、セラミックスで形成された測定子１を保持体２で保
持し、保持体２に設けた腕３をＶ満ビン４で支持する。

また、保持体２はコイルばね５で上側から押圧する。そ
して、前述した動作によって測定を行なう。

しかして、本発明のタッチセンサプローブにおいて、セ
ラミックスで形成された測定子１は、タッチセンサプロ
ーブに使用するのに適した大きさのｆｆ１ｆｆｉを有し
つまり軽量であり、しかもタッチセンサプローブに使用
するに適した優れた剛性を有している。そして、ｎ１定
子１が軽量であるために、コイルばね５により測定子１
に加える接触力を従来に比して減少させることができる
。また、測定子１は従来に大きな剛性を有しているので
、コイルばね５のばね力が加わってもほとんど撓まない
。

従って、セラミックスからなる測定子１を用いたタッチ
センサプローブは高い精度で測定を行なうことが出来る
。特にタッチセンサプローブを水平にしてＭｊ定を行な
う場合には、従来の様に測定子１に大きなばね力を加え
なくとも測定子１を水平に支持できるので、測定子１の
撓み回避して高精度の測定を行なうことができるという
効果が顕著である。。また、測定子１の被測定物Ａに対
する接触力が小さいので、ｗｔ測定物がプラスチックな
どの軟質材料からなる場合でも被測定物が変、形するこ
とがなく正確な測定が可能である。しかも、セラミック
スは非磁性体であるから、磁界が存在する測定条件の場
合、例えば電磁石被測定物を固定した場合でも本発明の
タッチセンサプローブを用いて測定を行なうことが出来
る。

なお、本発明のタッチセンサプローブは三次元測定機に
限らず、他の用途例えば数値１制御を行なう工作機械に
用いることが出来る。

（実施例）表１に示す測定子を用意し、これらの測定子を組込んだ
タッチセンサプローブを用いて三次元測定を行なった。

なお、窒化けい素（Ｓｉ３Ｎ４．）はＹ２Ｏ３５重量％
、Ａ１２０３２重量％を含むものである。

表　　１この測定は寸法基準となるブロックゲージを用い１００
１１Ｉｌの寸法を測定した。測定子の測定力は９６５ｇ
とした。測定結果を表２に示す。

表　　２表中、Ｙ方向の７１１１Ｉ定値は、Ｘ方向測定時のブロ
ックゲージの位置を９０度移動させてＭ１定した値であ
る。

この結果、本発明のタッチセンサプローブが従来に比し
て高精度の測定が行なえることが分った。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のタッチセンサプローブは、
軽量で剛性に優れ非磁性体である測定子を用いることに
より、高い精度で測定を行なえるとともに、測定条件に
限定されることなく測定を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はタッチセンサプローブを示す概略的構成図、第
２図は第１図にて示す保持体の腕とＶ満ビンとの接触部
を示す説明図である。１・・・測定子、２・・・保持体、３・・・腕、４・・
・Ｖ満ビン、５・・・コイルばね、Ａ・・・非測定物。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックスからなる測定子を備えたことを特徴
とするタッチセンサプローブ。
（２）セラミックスは窒化けい素である特許請求の範囲
第１項記載のタッチセンサプローブ。