JPS6324104A - 接触検出プロ−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】 ［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。

［従来の技術１ 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。

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、ブ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。

［発明が解決しようとする問題点］ 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
つの事柄間での避は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。

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
えて要語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ＩＥ書には、プローブ本
体と中間部材との間にあって、スタイラスの釉まわりの
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。

上述した構成はスタイラスの先行変位の量を減するけれ
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。

国際特許明細書第Ｗ０８５１０４７０６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
うな変位に先たつ位置、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。

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Ｈｉが
限られたものとなってしまう。

本発明の目的は、従来のプローブシステムにおいて生ず
るスタイラスの先行変位のばらつきを減するようにした
ワークピース測定用プローブを提供することにある。

本発明の他の目的は、事実上先行変位を高い値に維持し
て機械の外的振動や加速による誤ったトリガの発生をほ
ぼ回避するようにしたプローブを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、６つの互いに直交した方向で
作用し、上述した２つの目的を６つの全ての方向におい
て達成するようなプローブを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、プローブにおける先行変位のばらつきを減少
させるためにプローブスタイラスを支持するための支持
構造をプローブ本体上に設−ける。

上記支持構造は、プローブ軸の同周の等間隔な位置にあ
る柱によりて互いに接続する２つの部分を具え、柱の各
々はプローブ軸に平行な縦軸を有する。構造の一方の部
分は、プローブ本体に接続し、他の部分はスタイラスを
支持する。支持構造は細長い歪検出要素を上記柱の各々
に装着し、歪検出要素の長手方向軸を柱の縦軸に対して
傾ける。

［作用コ 本発明の有効性は柱の寸法および位置、柱に関連した歪
検出要素の位置および方向が、誤ったトリガ発生を回避
するために必要とするスタイラスの先行変位を生ずるこ
とにおいて最大に活用される得る。更に、これら寸法１
位置および方向は、スタイラスの変位の方向にかかわら
ず、またスタイラスの軸がプローブ軸に対して傾いてい
たり、あるいはオフセットされている場合でさえ、非常
にばらつきの少ないスタイラスの先行変位を生ずること
においても最大に活用され得るものである。

［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。

第１図〜第３図には測定用プローブｌＯ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。

プローブはプローブ本体１６を有し、本体１８は機械と
の接続のためのシャンク１８を有する。これかられかる
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１
９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２１
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
方向への機械の穆動によフ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２４は
３個の座部２６を有し、これら座部２６は三角中央板２
４の頂点の各々において、ころの形態で軸１８Ａ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２４の動
的な支持を形成する。

ばね３２の引張り力は板２４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。

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３
０と、環状板３６へ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、ひるがえっで、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３５Ａは中間部材２８を支持す
るための底板を成す。

環状板３６Δ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。

構造３６の２つの部分３６Ａおよび３６Ｂは、円周方向
に間隔をおいた少なくとも３つの柱４４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１６＾に平行となっ
ている。

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）戻り、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。

柱の寸法ｄ、ｂ、および旦、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。

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の同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１６の下部はスリーブ４
８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。

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。

装置の）桑作において、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
クラスフ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。

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を介してプローブ太体内部の電気回路
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１！１１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。

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５
０は回路４９の状態変化を検出する。

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（−２方向）に
動作不可能なものである。

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。

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ＳＧＩ、ＳＧ２およびＳＧ３は供給電圧Ｖｓ
と基準電圧ｖ０との間で抵抗Ｒ１，Ｒ２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Ｊｌ、Ｊ２および
Ｊ３における公称電圧は０．５Ｖｓ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ＡＩ、Ａ２およびＡ３で増
幅される。これらの増幅器は出力ＡＯＩ、ＡＯ２および
ＡＯ３を出力し、この出力はウィンドウコンパレータＷ
ｌ、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、例えば肩につ
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。

増幅器層の電圧出力ＡＯＩは相互コンダクタンス増幅器
ＴＣＩの電圧入力の１つに接続しており、ＴＣＩへの他
の電圧入力は０．５Ｖｓである。

電流人力１ａもまた増幅器ＴＣＩに供給され、ＴＣＩの
出力ＴＣＯＩ、これは電流出力であるが、電圧入力ＡＯ
Ｉ　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、上記入力端子の差あるいは電流ｒ
ａがゼロの場合、出力ＴＣＯＩはゼロとなる。出力ＴＣ
ＯＩはコンデンサＣＩを介して電位０．５Ｖｓおよび増
幅器ＡＩの入力の両方と接続している。

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ＴＣＯＩ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Ａｌからの出力がゼロに維
持される間は増幅器ＴＣＩからの出力ＴＣＯＩ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、増幅器層からの出力ＡＯＩ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
ＴＣＩ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ＡＩ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。

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Ａｌ、Ａ２およびＡ３の
出力が安定すると、どの歪ゲ−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＋１００ｍ１／およ
び一１００ｍＶに設定されているウィンドウコンパレー
タＷｌ、Ｗ２およびＷ３のしきい値より犬であれば、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。

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Ａｔ、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ぎい値レベ
ルに達するまでは自動ゼロ調整回路によりてゼロにされ
ることばない。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
。

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、
高電流人力１ａ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ＡＩ。

八２またはＡ３のいずれからでも出力がある間は、各増
幅器Ｔｅｌ　、Ｔｅ３またはＴｅ３の出力がハイとｊ／
す、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ＡＩ、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
かなる人力も無効とされる。

低速で動イヤさせるためには、発振回路ＤＣから電流１
ａ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　５ｐａｃｅ　ｒａｊｆｏ
）で直流電流パルスを発生する能力、例えば約５５０：
Ｉ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ＡＩ、Ａ２およびＡ
３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、ｌ／１０の速度
とすることができる。

このように電流Ｉａを減少させる方法の利点は、直流？
圧Ｖｓから低重流１ａ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。

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＾１゜Ａ２およびＡ
３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ば禁止される。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
保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
動作を禁する信号を供給する。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。

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ｃｔ、ａ２またはＣ３から放電
が生じ、それぞれの増幅器ＡＩ、八２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Ｒ５
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＋１５１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１ａを再供給するようにする。

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、プローブの衝恩的負荷
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
。

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ＲＤを介しイン
バータＩに接続しである。抵抗器ＲＯと供給電圧Ｖｓと
の間にはプルアップ抵抗器ＲＰを設けである。回路４９
を設けるときには、インバータに対しく１／２）　Ｖの
新たな基準電圧が供給されるように抵抗器ＲＤ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。

本発明の一実施例においては、リセット回路Ｒ５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
フ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。

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ＥＴＩ
に直接接続するとともに、端子Ｔ５を端子ＥＴ２に接続
しである。ＥＴＩ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Ｒ１ｆ
介して端子ＥＴＩに接続する。端子Ｔ３は端子εＴ２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ィト（ｉｎｃａｐａｃｉｔａｔｉ
ｎｇ）される。端子Ｔ４は端子ＴＩ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。

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。

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」（“ｑｕｉ
ｅｓｃｅｎｔ”）電流１ｑ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。

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ＶＳＩ　とし、端子Ｔ４に信号ＴＣ５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、踵の下
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。

リセット動作を得るには、供給電圧を短期間はぼゼロに
まで減少させ、続いてｖＳのレベルまたはより高いＶＳ
Ｉ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。

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、まず人力部１７Ｐと出力部０／Ｐ
とを有する電圧レギュレータＶＲ２を抵抗器Ｒと電源Ｖ
ＤＣとの間にさらに設けである。

このレギュレータは、例えばい１３１７　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人力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ＲＩＯ。

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。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、プローブシステムにお
けるスタイラスの先行変位のばらつきが減安し、また機
械のＳ動や加速による誤ったトリガの発生を回避するこ
とも可能となった。

さらに、上記効果はプローブが作用する６つの互いに直
交した方向のいずれにおいても発揮され得ることが可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプローブの正断面図、第２図はプ
ローブにおける可動部の支持の態様を示す第１図のＩＴ
　−Ｉ＋断面の平面図、第３図は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、 第４図は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、 第５図はプローブと、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。 ｌＯ・・・プローブ、 １２・・・ワークピース、 １４・・・ベース、 ｌし・・本体、 １６八　・・・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、 ＳＧＩ　、ＳＧ２　、ＳＧ３・・・歪ゲージ、Ｒ１，Ｒ
２、Ｒ３・・・抵抗器、 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３・・・コンデンサ、 ＡＩ、Ａ２．Ａ３・・・増幅器、 Ｗｌ、Ｗ２．Ｗ３・・・ウィンドウコンパレータ、ＴＣ
Ｉ　、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、 ■・・・インバータ、 Ｓ・・・起動回路、 Ｒ５・・・リセット回路、 ＴＣ・・・しきい値制御回路、 ■１〜Ｔ５．　ＥＴｌ、ＥＴ２・・・端子、ＩＦ・・・
インタフェースユニット。 手続ネ市正書（方式） 昭和６２年７月３１日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 １　事件の表示 特願昭５２−１００，２５３号 ２、発明の名称 接触検出プローブ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 レニショウ　パブリック　リミテッド　カンパニー４、
代理人 〒１０７ 東京都港区赤坂５丁目１番３１号 第６セイコービル　３階 昭和６２年７月１日（発送日：昭和６２年７月２８日）
６、補正の対象 図面全図 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）機械に設置されたワークピースの寸法を測定するの
   に用いられる接触検出プローブであって、 前記機械への装着が可能で該装着に係る軸を有する固定
   部と、 測定動作中に前記ワークピースとの係合が可能な可動部
   と、 前記固定部上で休止位置にある前記可動部を支持するた
   めの支持手段と、 前記固定部および可動部間に配設され、前記可動部を前
   記休止位置に付勢する偏倚手段であって、該偏倚手段の
   作用に抗して前記休止位置から変位可能な可動部を当該
   変位力が消勢したとき前記休止位置へ復帰させる前記偏
   倚手段前記可動部の前記ワークピースとの係合を検出し
   、当該係合を指示する電気信号を供給する検出手段と、 該信号を生成する電気回路とを具えた接触検出プローブ
   において、 一方の部分が前記プローブの前記固定部に固定して接続
   され、他方の部分が前記プローブの前記可動部を支持し
   た２つの部分を有し、該２つの部分が前記プローブの前
   記軸のまわりに等間隔に配設した柱によって少なくとも
   ３ケ所の位置で接続され、該柱が前記プローブの前記軸
   と平行に延在する軸を有する固定構造と、 前記柱のそれぞれに配設され、前記柱の前記軸に対して
   所定の角度傾けた軸を有する細長い歪検出装置を具えた
   ことを特徴とする接触検出プローブ。 ２）特許請求の範囲第１項記載の接触検出プローブにお
   いて、前記支持手段は、前記可動部あるいは前記固定部
   の一方に等間隔をおいた３つの位置に配設され、他方の
   ３つの前記位置で係合している１対の支持要素を具えた
   ことを特徴とする接触検出プローブ。 ３）特許請求の範囲第２項記載の接触検出プローブにお
   いて、前記可動部は、スタイラスホルダおよび前記支持
   手段において前記偏倚手段によって前記固定部上の前記
   休止位置へ付勢された中間部材を有し、前記中間部材上
   の休止位置で前記スタイラスホルダを保持可能な付加的
   支持手段と、該付加的支持手段において前記休止位置へ
   前記スタイラスホルダを付勢可能な付加的偏倚手段とを
   具えたことを特徴とする接触検出プローブ。 ４）特許請求の範囲第３項記載の接触検出プローブにお
   いて、前記付加的支持手段は、１対の支持要素を有し、
   該支持要素の一方は前記スタイラスホルダおよび前記中
   間部材の一方の等間隔をおいた３つの位置に配設され、
   前記支持要素の他方は前記スタイラスホルダおよび前記
   中間部材の他方の前記３つの位置の各々に配設されたこ
   とを特徴とする接触検出プローブ。 ５）特許請求の範囲第４項記載の接触検出プローブにお
   いて、前記中間部材は、前記３つの位置で１対の球形座
   部要素を保持し、該座部要素は前記固定部に配設された
   １対の放射状に展開するころと係合して前記支持手段を
   構成し、各々の位置で前記スタイラスホルダに配設され
   た１つの放射状に展開するころと係合して前記付加的支
   持手段を構成することを特徴とする接触検出プローブ。 ６）特許請求の範囲第１項記載の接触検出プローブにお
   いて、前記歪検出装置の各々は、ＤＣ電源と基準電圧と
   の間の電気経路で付加的抵抗と接続してウィンドウコン
   パレータに接続する分岐点を形成し、前記ウィンドウコ
   ンパレータは該分岐点での電圧の変動が予め定められた
   値を越えたときパルス信号を出力し、該パルス信号は前
   記プローブの出力となることを特徴とする接触検出プロ
   ーブ。 ７）特許請求の範囲第６項記載の接触検出プローブにお
   いて、分岐点と該分岐点に組合わされたウィンドウコン
   パレータとの間で接続された自動ゼロ調整回路を具え、
   該ウィンドウコンパレータは前記電圧の変動をゼロに偏
   倚させて前記歪ゲージの抵抗のドリフトを補償すること
   を特徴とする接触検出プローブ。