JP2579726B2 - 接触式プローブ - Google Patents
接触式プローブInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接触式プローブに関す
る。特に、傾斜面の表面座標を簡易にかつ迅速に測定す
ることができる接触式プローブに関する。
る。特に、傾斜面の表面座標を簡易にかつ迅速に測定す
ることができる接触式プローブに関する。
【０００２】
【背景技術】被測定物の寸法や形状を測定するには、三
次元測定機が利用されることが多い。三次元測定機で
は、プローブと被測定物とを三次元方向へ相対移動させ
ながらプローブを被測定物の測定面に順次接触させ、そ
のときの各移動軸方向の座標値を読み取り、これらの座
標値データを処理して被測定物の寸法や形状などを求め
ている。
次元測定機が利用されることが多い。三次元測定機で
は、プローブと被測定物とを三次元方向へ相対移動させ
ながらプローブを被測定物の測定面に順次接触させ、そ
のときの各移動軸方向の座標値を読み取り、これらの座
標値データを処理して被測定物の寸法や形状などを求め
ている。
【０００３】ところで、被測定物の測定面に接触させる
プローブとしては、先端部に球面をなした接触部を有す
る測定子が用いられる。そのため、被測定物の測定面が
測定子の軸線に対して傾斜している場合には、測定子の
接触部と測定面との接触点が測定子の軸線上からずれて
しまい、そのずれ量に基づく測定誤差が生じるという問
題がある。例えば、図８に示すように、先端が球面状接
触部２に形成された測定子３の軸線方向の変位を電気信
号として検出する長さゲージ１に用いて、被測定物４の
傾斜状測定面５を測定する場合、図９に示すように、測
定子３の接触部２と測定面５との接触点Ｑが測定子３の
軸線６上からずれてしまい、そのずれ量に基づく測定誤
差δ（軸線６が測定面５と交わる点Ｐから接触部２まで
の距離）が生じる。従来、この問題に対して、三次元測
定機などでは、測定子の半径補正計算を行って測定誤差
を補正するようにしている。
プローブとしては、先端部に球面をなした接触部を有す
る測定子が用いられる。そのため、被測定物の測定面が
測定子の軸線に対して傾斜している場合には、測定子の
接触部と測定面との接触点が測定子の軸線上からずれて
しまい、そのずれ量に基づく測定誤差が生じるという問
題がある。例えば、図８に示すように、先端が球面状接
触部２に形成された測定子３の軸線方向の変位を電気信
号として検出する長さゲージ１に用いて、被測定物４の
傾斜状測定面５を測定する場合、図９に示すように、測
定子３の接触部２と測定面５との接触点Ｑが測定子３の
軸線６上からずれてしまい、そのずれ量に基づく測定誤
差δ（軸線６が測定面５と交わる点Ｐから接触部２まで
の距離）が生じる。従来、この問題に対して、三次元測
定機などでは、測定子の半径補正計算を行って測定誤差
を補正するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、測定子の半
径補正計算は、被測定物の複数の測定点で測定した複数
の測定データを利用して行わなければならないから、複
数回の測定作業が必要である上、相当複雑な計算が必要
である。つまり、複数の測定データ群から測定面に接触
する球面状接触部の包絡面を計算し、更に、球面状接触
部の半径分を補正しなければならないから、膨大な計算
が必要である。ちなみに、これらの計算は、ちょっとし
た被測定物でもワークステーションで１日ががりの計算
となる場合がある。従って、リアルタイムでは行えず、
マシンの制御のための大きな負担になっている。
径補正計算は、被測定物の複数の測定点で測定した複数
の測定データを利用して行わなければならないから、複
数回の測定作業が必要である上、相当複雑な計算が必要
である。つまり、複数の測定データ群から測定面に接触
する球面状接触部の包絡面を計算し、更に、球面状接触
部の半径分を補正しなければならないから、膨大な計算
が必要である。ちなみに、これらの計算は、ちょっとし
た被測定物でもワークステーションで１日ががりの計算
となる場合がある。従って、リアルタイムでは行えず、
マシンの制御のための大きな負担になっている。
【０００５】一方、被測定物の測定面に対して光などを
照射し、その反射光を受光して被測定物の測定面の寸法
や形状を測定する非接触式プローブの場合、上述した測
定子の半径補正計算を必要としない。しかし、被測定物
の材質や表面状態などに測定値が左右されやすく、精度
的に信頼性が乏しい。また、測定子の接触部の半径をよ
り小さくすれば、測定誤差を小さくすることができるも
のの、測定圧が増大し、被測定物を傷つけてしまうとい
う新たな問題が発生する。
照射し、その反射光を受光して被測定物の測定面の寸法
や形状を測定する非接触式プローブの場合、上述した測
定子の半径補正計算を必要としない。しかし、被測定物
の材質や表面状態などに測定値が左右されやすく、精度
的に信頼性が乏しい。また、測定子の接触部の半径をよ
り小さくすれば、測定誤差を小さくすることができるも
のの、測定圧が増大し、被測定物を傷つけてしまうとい
う新たな問題が発生する。
【０００６】ここに、本発明の目的は、このような従来
の問題を解消し、複雑な測定子の半径補正計算を行わな
くても、１回の測定で測定面の表面座標を簡易にかつ迅
速に求めることができる接触式プローブを提供すること
にある。
の問題を解消し、複雑な測定子の半径補正計算を行わな
くても、１回の測定で測定面の表面座標を簡易にかつ迅
速に求めることができる接触式プローブを提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明の接触
式プローブは、先端部に被測定物と接する球面状の接触
部を有する第１の測定子と、この第１の測定子と一定の
関係をもって平行変位可能に設けられかつ先端部に被測
定物と接する接触部を有する第２の測定子と、前記第１
の測定子に対する第２の測定子の変位量を検出する変位
検出器と、前記第１の測定子および第２の測定子の接触
部が共に被測定物の測定面に接したときに前記変位検出
器によって検出される変位量および定数を基に第１の測
定子の軸線と被測定物の測定面とが交わる点から第１の
測定子の接触部の中心位置までの距離を算出する演算手
段と、を備える。
式プローブは、先端部に被測定物と接する球面状の接触
部を有する第１の測定子と、この第１の測定子と一定の
関係をもって平行変位可能に設けられかつ先端部に被測
定物と接する接触部を有する第２の測定子と、前記第１
の測定子に対する第２の測定子の変位量を検出する変位
検出器と、前記第１の測定子および第２の測定子の接触
部が共に被測定物の測定面に接したときに前記変位検出
器によって検出される変位量および定数を基に第１の測
定子の軸線と被測定物の測定面とが交わる点から第１の
測定子の接触部の中心位置までの距離を算出する演算手
段と、を備える。
【０００８】ここで、前記第２の測定子は第１の測定子
に平行リンク機構を介して第１の測定子の軸線方向へ平
行変位可能に設けられ、前記変位検出器は前記第１の測
定子に対する第２の測定子の前記軸線方向またはその軸
線方向と直交する方向における変位量を検出する構成で
もよい。また、前記第２の測定子は第１の測定子と一定
間隔はなれた位置で第１の測定子と平行にかつその軸線
方向へ変位可能に設けられ、前記変位検出器は前記第１
の測定子に対する第２の測定子の前記軸線方向における
変位量を検出する構成でもよい。
に平行リンク機構を介して第１の測定子の軸線方向へ平
行変位可能に設けられ、前記変位検出器は前記第１の測
定子に対する第２の測定子の前記軸線方向またはその軸
線方向と直交する方向における変位量を検出する構成で
もよい。また、前記第２の測定子は第１の測定子と一定
間隔はなれた位置で第１の測定子と平行にかつその軸線
方向へ変位可能に設けられ、前記変位検出器は前記第１
の測定子に対する第２の測定子の前記軸線方向における
変位量を検出する構成でもよい。
【０００９】
【作用】測定に当たっては、被測定物の測定面に第１の
測定子および第２の測定子の接触部を共に接触させる。
すると、変位検出器によって第１の測定子に対する第２
の測定子の変位量が検出される。例えば、第１の測定子
に対する第２の測定子の軸線方向における変位量または
その軸線方向と直交する方向における変位量が検出され
る。その結果、演算手段において、変位検出器によって
検出された変位量および定数を基に、第１の測定子の軸
線と被測定物の測定面とが交わる点から第１の測定子の
接触部の中心位置までの寸法が算出されるから、その値
を第１の測定子の接触部の中心位置座標に加算すれば、
第１の測定子の軸線直下の測定面の表面座標を簡易にか
つ迅速に求めることができる。
測定子および第２の測定子の接触部を共に接触させる。
すると、変位検出器によって第１の測定子に対する第２
の測定子の変位量が検出される。例えば、第１の測定子
に対する第２の測定子の軸線方向における変位量または
その軸線方向と直交する方向における変位量が検出され
る。その結果、演算手段において、変位検出器によって
検出された変位量および定数を基に、第１の測定子の軸
線と被測定物の測定面とが交わる点から第１の測定子の
接触部の中心位置までの寸法が算出されるから、その値
を第１の測定子の接触部の中心位置座標に加算すれば、
第１の測定子の軸線直下の測定面の表面座標を簡易にか
つ迅速に求めることができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の接触式プローブについて好適
な実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明に当たって、同一構成要件について
は、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化す
る。
な実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明に当たって、同一構成要件について
は、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化す
る。
【００１１】第１実施例 第１実施例を図１および図２に示す。図１において、１
１はプローブ本体である。ブローブ本体１１は、第１の
測定子１２をその軸線方向へ変位可能に保持しかつ図１
中下方へ向かって押圧付勢しているとともに、その軸線
方向の変位を電気信号として検出する第１の変位検出器
１３を内蔵している。第１の測定子１２には、その先端
部に被測定物４の測定面５と接する球面状（半径ｒ）の
接触部１４が一体的に形成されているとともに、それよ
り上方位置に平行リンク機構１５を介して第２の測定子
１６が第１の測定子１２に対して平行変位可能に設けら
れている。
１はプローブ本体である。ブローブ本体１１は、第１の
測定子１２をその軸線方向へ変位可能に保持しかつ図１
中下方へ向かって押圧付勢しているとともに、その軸線
方向の変位を電気信号として検出する第１の変位検出器
１３を内蔵している。第１の測定子１２には、その先端
部に被測定物４の測定面５と接する球面状（半径ｒ）の
接触部１４が一体的に形成されているとともに、それよ
り上方位置に平行リンク機構１５を介して第２の測定子
１６が第１の測定子１２に対して平行変位可能に設けら
れている。
【００１２】第２の測定子１６は、その先端部に前記第
１の測定子１２の接触部１４と同じ半径ｒで被測定物４
の測定面５と接する球面状の接触部１７を有し、かつ、
ばね１８によって図１中下方へ向かって押圧付勢されて
いる。ばね１８は、第２の測定子１６の上端面と第１の
測定子１２から直角に突設された突出片１２Ａとの間に
介装されている。また、前記第１の測定子１２に対する
第２の測定子１６の変位量、ここでは、測定子１２，１
６の軸線に対して直交する水平方向における変位量ｄを
検出する第２の変位検出器１９が前記第１の測定子１２
側に設けられている。
１の測定子１２の接触部１４と同じ半径ｒで被測定物４
の測定面５と接する球面状の接触部１７を有し、かつ、
ばね１８によって図１中下方へ向かって押圧付勢されて
いる。ばね１８は、第２の測定子１６の上端面と第１の
測定子１２から直角に突設された突出片１２Ａとの間に
介装されている。また、前記第１の測定子１２に対する
第２の測定子１６の変位量、ここでは、測定子１２，１
６の軸線に対して直交する水平方向における変位量ｄを
検出する第２の変位検出器１９が前記第１の測定子１２
側に設けられている。
【００１３】第２の変位検出器１９は、第１の測定子１
２側に固定された本体１９Ａと、この本体１９Ａに第１
の測定子１２の軸線に対して直交方向へ進退自在に設け
られた摺動子１９Ｂと、この摺動子１９Ｂと第１の測定
子１２の突出片１２Ｂとの間に介装され摺動子１９Ｂを
第２の測定子１６へ向かって付勢するばね１９Ｃとを含
み、摺動子１９Ｂの変位量を電気信号として検出できる
ようになっている。
２側に固定された本体１９Ａと、この本体１９Ａに第１
の測定子１２の軸線に対して直交方向へ進退自在に設け
られた摺動子１９Ｂと、この摺動子１９Ｂと第１の測定
子１２の突出片１２Ｂとの間に介装され摺動子１９Ｂを
第２の測定子１６へ向かって付勢するばね１９Ｃとを含
み、摺動子１９Ｂの変位量を電気信号として検出できる
ようになっている。
【００１４】いま、図１に示す如く、第１および第２の
測定子１２，１６が共に被測定物４の測定面５に接した
状態において、各測定子１２，１６の接触部１４，１７
の中心をＯ1 ，Ｏ2 、第１の測定子１２の軸線と被測定
物４の測定面５とが交わる点をＰ、接触部１４が被測定
物４の測定面５と接する点をＱ、第２の測定子１６の軸
線と接触部１４の中心Ｏ1 を通る水平線との交点をＲと
する。また、測定子１２，１６の軸線方向と被測定物４
の測定面５とがなす角をθとすれば、２つの接触部１
４，１７の中心（Ｏ1 ，Ｏ2 ）を結ぶ線と水平面とのな
す角もθになるので、 △Ｏ1 ＰＱ∝△Ｏ1 Ｏ2 Ｒ が成立する。従って、Ｏ1 ，Ｐ間の距離Ｚ’は Ｚ’＝ｄo ・ｒ／ｄ で表される。
測定子１２，１６が共に被測定物４の測定面５に接した
状態において、各測定子１２，１６の接触部１４，１７
の中心をＯ1 ，Ｏ2 、第１の測定子１２の軸線と被測定
物４の測定面５とが交わる点をＰ、接触部１４が被測定
物４の測定面５と接する点をＱ、第２の測定子１６の軸
線と接触部１４の中心Ｏ1 を通る水平線との交点をＲと
する。また、測定子１２，１６の軸線方向と被測定物４
の測定面５とがなす角をθとすれば、２つの接触部１
４，１７の中心（Ｏ1 ，Ｏ2 ）を結ぶ線と水平面とのな
す角もθになるので、 △Ｏ1 ＰＱ∝△Ｏ1 Ｏ2 Ｒ が成立する。従って、Ｏ1 ，Ｐ間の距離Ｚ’は Ｚ’＝ｄo ・ｒ／ｄ で表される。
【００１５】ここで、ｄo は接触部１４，１７の中心Ｏ
1 ，Ｏ2 間の距離（リンク機構１５のリンク片の長
さ）、ｒは接触部１４，１７の半径で、共に一定であ
る。従って、これを定数とし、第１の測定子１２に対す
る第２の測定子１６の水平方向における変位量ｄを測定
すれば、これらを基に接触部１４の中心Ｏ1 から点Ｐま
での距離Ｚ’を求めることができる。そして、この距離
Ｚ’を接触部１４の中心Ｏ1の座標値Ｚに加算すれば、
第１の測定子１２の軸線直下の点Ｐの座標値が得られ
る。
1 ，Ｏ2 間の距離（リンク機構１５のリンク片の長
さ）、ｒは接触部１４，１７の半径で、共に一定であ
る。従って、これを定数とし、第１の測定子１２に対す
る第２の測定子１６の水平方向における変位量ｄを測定
すれば、これらを基に接触部１４の中心Ｏ1 から点Ｐま
での距離Ｚ’を求めることができる。そして、この距離
Ｚ’を接触部１４の中心Ｏ1の座標値Ｚに加算すれば、
第１の測定子１２の軸線直下の点Ｐの座標値が得られ
る。
【００１６】例えば、図２に示す如く、第２の変位検出
器１９によって第１の測定子１２に対する第２の測定子
１６の水平方向における変位量ｄを測定し、その変位量
ｄを除算器２１で１／ｄとしたのち、乗算器２２におい
て、定数メモリ２３に記憶された定数（ｄo ・ｒ）と掛
け算すれば、距離Ｚ’を求めることができる。ここに、
除算器２１、乗算器２２および定数メモリ２３は、本実
施例の演算手段２４を構成している。そして、加算器２
５において、第１の検出器１３の出力、つまり、接触部
１４の中心Ｏ1 の座標値Ｚと演算手段２４によって得ら
れた距離Ｚ’とを加算すれば、点Ｐの座標値が得られ
る。
器１９によって第１の測定子１２に対する第２の測定子
１６の水平方向における変位量ｄを測定し、その変位量
ｄを除算器２１で１／ｄとしたのち、乗算器２２におい
て、定数メモリ２３に記憶された定数（ｄo ・ｒ）と掛
け算すれば、距離Ｚ’を求めることができる。ここに、
除算器２１、乗算器２２および定数メモリ２３は、本実
施例の演算手段２４を構成している。そして、加算器２
５において、第１の検出器１３の出力、つまり、接触部
１４の中心Ｏ1 の座標値Ｚと演算手段２４によって得ら
れた距離Ｚ’とを加算すれば、点Ｐの座標値が得られ
る。
【００１７】従って、第１実施例によれば、１回の測定
で、しかも、簡易な回路だけで第１の測定子１２の軸線
直下の点Ｐの座標値を求めることができる。つまり、従
来のように、複数回の測定作業や煩雑な測定子の半径補
正計算を行わなくても済むから、点Ｐの座標値を簡易に
かつ迅速に求めることができる。しかも、測定誤差δが
ないので、接触部１４，１７の半径ｒを大きくでき、軟
質な被測定物にも対応できる。
で、しかも、簡易な回路だけで第１の測定子１２の軸線
直下の点Ｐの座標値を求めることができる。つまり、従
来のように、複数回の測定作業や煩雑な測定子の半径補
正計算を行わなくても済むから、点Ｐの座標値を簡易に
かつ迅速に求めることができる。しかも、測定誤差δが
ないので、接触部１４，１７の半径ｒを大きくでき、軟
質な被測定物にも対応できる。
【００１８】第２実施例 第２実施例を図３に示す。本実施例では、第１実施例に
おける変位検出器１９が省略され、これに代わって、第
１の測定子１２に対する第２の測定子１６の軸線方向に
おける変位量を検出する変位検出器３１が設けられてい
る。つまり、第１の測定子１２の突出片１２Ａと第２の
測定子１６の上端部に直角に突設された突出片１６Ａと
の間に変位検出器３１か設けられている。変位検出器３
１は、第１の測定子１２の突出片１２Ａに固定された本
体３１Ａと、この本体３１Ａに対して第２の測定子１６
の軸線方向へ変位可能に設けられた摺動子３１Ｂとを含
み、摺動子３１Ｂの変位量を電気信号として検出できる
ようになっている。
おける変位検出器１９が省略され、これに代わって、第
１の測定子１２に対する第２の測定子１６の軸線方向に
おける変位量を検出する変位検出器３１が設けられてい
る。つまり、第１の測定子１２の突出片１２Ａと第２の
測定子１６の上端部に直角に突設された突出片１６Ａと
の間に変位検出器３１か設けられている。変位検出器３
１は、第１の測定子１２の突出片１２Ａに固定された本
体３１Ａと、この本体３１Ａに対して第２の測定子１６
の軸線方向へ変位可能に設けられた摺動子３１Ｂとを含
み、摺動子３１Ｂの変位量を電気信号として検出できる
ようになっている。
【００１９】この場合は、第１の測定子１２の接触部１
４の中心Ｏ1 に対して第２の測定子１６の接触部１７の
中心Ｏ2 までの軸線方向の変位量を変位検出器３１によ
って検出し、その変位検出器３１からの出力をΔＺとす
れば、接触部１４の中心Ｏ1から点Ｐまでの距離Ｚ’
は、 Ｚ’＝｜ｒ／cos(sin -1ΔＺ／ｄo)｜ で得られる。これを、第１の変位検出器１３の出力Ｚに
加算すれば、点Ｐの表面座標が得られる。
４の中心Ｏ1 に対して第２の測定子１６の接触部１７の
中心Ｏ2 までの軸線方向の変位量を変位検出器３１によ
って検出し、その変位検出器３１からの出力をΔＺとす
れば、接触部１４の中心Ｏ1から点Ｐまでの距離Ｚ’
は、 Ｚ’＝｜ｒ／cos(sin -1ΔＺ／ｄo)｜ で得られる。これを、第１の変位検出器１３の出力Ｚに
加算すれば、点Ｐの表面座標が得られる。
【００２０】従って、第２実施例によれば、第１実施例
で述べた効果に加え、計算途中で角度θを求めているた
め、その角度θを制御のパラメータとしてそのまま利用
できる。例えば、倣い測定の場合の速度制御や方向制御
などのパラメータとしてそのまま利用することができ
る。
で述べた効果に加え、計算途中で角度θを求めているた
め、その角度θを制御のパラメータとしてそのまま利用
できる。例えば、倣い測定の場合の速度制御や方向制御
などのパラメータとしてそのまま利用することができ
る。
【００２１】第３実施例 第３実施例を図４に示す。本実施例では、第１の測定子
１２に対して第２の測定子１６が一定間隔はなれた位置
で第１の測定子１２と平行にかつ軸線方向へのみ変位可
能に支持されているとともに、その軸線方向の変位量を
検出する変位検出器４２が設けられている。つまり、第
１の測定子１２に固定した軸受部材１２Ｄにリニアガイ
ドやエアーベアリングなどの摺動案内部材４１を介して
第２の測定子１６が一定間隔はなれた位置で第１の測定
子１２と平行にかつ軸線方向へのみ変位可能に設けられ
ているとともに、第１の測定子１２と第２の測定子１６
との間に変位検出器４２が設けられている。変位検出器
４２は、第１の測定子１２の軸線方向に沿って設けられ
たスケール４２Ａと、第２の測定子１６の上部にスケー
ル４２Ａに所定の隙間を隔てて対向配置されスケール４
２Ａの目盛りを光学的に読み取る読取器４２Ｂとから構
成されている。
１２に対して第２の測定子１６が一定間隔はなれた位置
で第１の測定子１２と平行にかつ軸線方向へのみ変位可
能に支持されているとともに、その軸線方向の変位量を
検出する変位検出器４２が設けられている。つまり、第
１の測定子１２に固定した軸受部材１２Ｄにリニアガイ
ドやエアーベアリングなどの摺動案内部材４１を介して
第２の測定子１６が一定間隔はなれた位置で第１の測定
子１２と平行にかつ軸線方向へのみ変位可能に設けられ
ているとともに、第１の測定子１２と第２の測定子１６
との間に変位検出器４２が設けられている。変位検出器
４２は、第１の測定子１２の軸線方向に沿って設けられ
たスケール４２Ａと、第２の測定子１６の上部にスケー
ル４２Ａに所定の隙間を隔てて対向配置されスケール４
２Ａの目盛りを光学的に読み取る読取器４２Ｂとから構
成されている。
【００２２】この場合は、第１の測定子１２の接触部１
４の中心Ｏ1 に対して第２の測定子１６の接触部１７の
中心Ｏ2 までの軸線方向の変位量を変位検出器４２によ
って検出し、その変位検出器４２からの出力をΔＺとす
れば、接触部１４の中心Ｏ1から点Ｐまでの距離Ｚ’
は、 Ｚ’＝ｒ／cos(tan -1ΔＺ／ｄ) で得られる。これを、第１の変位検出器１３の出力Ｚに
加算すれば、点Ｐの表面座標が得られる。
４の中心Ｏ1 に対して第２の測定子１６の接触部１７の
中心Ｏ2 までの軸線方向の変位量を変位検出器４２によ
って検出し、その変位検出器４２からの出力をΔＺとす
れば、接触部１４の中心Ｏ1から点Ｐまでの距離Ｚ’
は、 Ｚ’＝ｒ／cos(tan -1ΔＺ／ｄ) で得られる。これを、第１の変位検出器１３の出力Ｚに
加算すれば、点Ｐの表面座標が得られる。
【００２３】第４実施例 第４実施例を図５、図６および図７に示す。本実施例で
は、図５および図６に示す如く、第３実施例における第
２の測定子１６、ばね１８および変位検出器４２が第１
の測定子１２を中心として水平面内で互いに直交するＸ
軸およびＹ軸方向にそれぞれ等しい距離ｄだけ離れて設
けられている。つまり、第１の測定子１２を中心として
Ｘ軸方向に距離ｄだけ離れ位置に第２の測定子１６Ｘが
その軸線方向（Ｚ軸方向）へ変位可能に支持されている
とともに、この第２の測定子１６Ｘと第１の測定子１２
との間に第２の測定子１６Ｘの軸線方向の変位を検出す
る第２の変位検出器４２Ｘが設けられている。また、第
１の測定子１２を中心としてＹ軸方向に距離ｄだけ離れ
位置に第３の測定子１６Ｙがその軸線方向（Ｚ軸方向）
へ変位可能に支持されているとともに、この第３の測定
子１６Ｙと第１の測定子１２との間に第３の測定子１６
Ｙの軸線方向の変位を検出する第３の変位検出器４２Ｙ
が設けられている。なお、１８Ｘ，１８Ｙは各測定子１
６Ｘ，１６Ｙを下方へ向かって付勢するばねである。
は、図５および図６に示す如く、第３実施例における第
２の測定子１６、ばね１８および変位検出器４２が第１
の測定子１２を中心として水平面内で互いに直交するＸ
軸およびＹ軸方向にそれぞれ等しい距離ｄだけ離れて設
けられている。つまり、第１の測定子１２を中心として
Ｘ軸方向に距離ｄだけ離れ位置に第２の測定子１６Ｘが
その軸線方向（Ｚ軸方向）へ変位可能に支持されている
とともに、この第２の測定子１６Ｘと第１の測定子１２
との間に第２の測定子１６Ｘの軸線方向の変位を検出す
る第２の変位検出器４２Ｘが設けられている。また、第
１の測定子１２を中心としてＹ軸方向に距離ｄだけ離れ
位置に第３の測定子１６Ｙがその軸線方向（Ｚ軸方向）
へ変位可能に支持されているとともに、この第３の測定
子１６Ｙと第１の測定子１２との間に第３の測定子１６
Ｙの軸線方向の変位を検出する第３の変位検出器４２Ｙ
が設けられている。なお、１８Ｘ，１８Ｙは各測定子１
６Ｘ，１６Ｙを下方へ向かって付勢するばねである。
【００２４】いま、図７に示すように、第１の測定子１
２に対する第２の測定子１６Ｘの高さをΔＺ2 、第３の
測定子１６Ｙの高さをΔＺ3 とし、水平面と第１および
第２測定子１２，１６Ｘの接触部１４，１７Ｘの中心Ｏ
1 ，Ｏ2 を結ぶ線とがなす角をθ1 、第１および第３の
測定子１４，１６Ｙの接触部１４，１７Ｙの中心Ｏ1，
Ｏ3 を結ぶ線とがなす角をθ2 とすると、測定面５の最
大角度θ、つまり、第１の測定子１２の接触部１４の中
心Ｏ 1 を通るＺ軸に垂直な平面と、第１〜第３の測定子
１２，１６Ｘ，１６Ｙの接触部１４，１７Ｘ，１７Ｙの
中心Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，Ｏ 3 を含む測定面５とがなす最大角度
θは、
２に対する第２の測定子１６Ｘの高さをΔＺ2 、第３の
測定子１６Ｙの高さをΔＺ3 とし、水平面と第１および
第２測定子１２，１６Ｘの接触部１４，１７Ｘの中心Ｏ
1 ，Ｏ2 を結ぶ線とがなす角をθ1 、第１および第３の
測定子１４，１６Ｙの接触部１４，１７Ｙの中心Ｏ1，
Ｏ3 を結ぶ線とがなす角をθ2 とすると、測定面５の最
大角度θ、つまり、第１の測定子１２の接触部１４の中
心Ｏ 1 を通るＺ軸に垂直な平面と、第１〜第３の測定子
１２，１６Ｘ，１６Ｙの接触部１４，１７Ｘ，１７Ｙの
中心Ｏ 1 ，Ｏ 2 ，Ｏ 3 を含む測定面５とがなす最大角度
θは、
【００２５】
【数１】
【００２６】である。これよりθを求め、 Ｚ’＝ｒ／ cosθ を計算すれば、第１の測定子１２の軸線直下の点Ｐの表
面座標を求めることができる。なお、第２実施例の構造
でも同様にして３次元的斜面を測定できる。また、３つ
の測定子の配置については、上述したように直角三角形
の各頂点に配置する場合に限られるものでなく、正三角
形の各頂点に配置しても可能である。更に、第１の測定
子１２を基準とするのでなく、３本の測定子の中心位置
を基準として計算すれば、精度的にはより優位である。
面座標を求めることができる。なお、第２実施例の構造
でも同様にして３次元的斜面を測定できる。また、３つ
の測定子の配置については、上述したように直角三角形
の各頂点に配置する場合に限られるものでなく、正三角
形の各頂点に配置しても可能である。更に、第１の測定
子１２を基準とするのでなく、３本の測定子の中心位置
を基準として計算すれば、精度的にはより優位である。
【００２７】以上、本発明の接触式プローブについて好
適な実施例を挙げて説明したが、これらのプローブを利
用して測定機を有効に制御することができる。例えば、
２本または３本の測定子を有する接触式プローブに２軸
回転ヘッドを取り付け、このヘッドを測定機の制御軸に
取り付ける。複数本の測定子の変位量が同じになるよう
にヘッドの姿勢を制御しながら制御軸を移動制御すれ
ば、測定面に沿って倣い動作させることができる。
適な実施例を挙げて説明したが、これらのプローブを利
用して測定機を有効に制御することができる。例えば、
２本または３本の測定子を有する接触式プローブに２軸
回転ヘッドを取り付け、このヘッドを測定機の制御軸に
取り付ける。複数本の測定子の変位量が同じになるよう
にヘッドの姿勢を制御しながら制御軸を移動制御すれ
ば、測定面に沿って倣い動作させることができる。
【００２８】また、倣い動作を行う場合、第２の測定子
１６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙを第１の測定子
１２よりも移動方向に対して先行させるようにすれば、
斜面が急激に変化するような場合でも、第２の測定子１
６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙが第１の測定子１
２よりも先に反応するので、精度的に重要な第１の測定
子１２の制御をより正確に行うことができる。しかも、
第２の測定子１６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙは
軽くつくることができるから、応答速度をより高くでき
る。また、傾斜面の角度が判るので、その角度に応じた
移動速度を制御できるとともに、その角度が許容範囲を
越えそうになったときエラー停止させることができる。
１６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙを第１の測定子
１２よりも移動方向に対して先行させるようにすれば、
斜面が急激に変化するような場合でも、第２の測定子１
６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙが第１の測定子１
２よりも先に反応するので、精度的に重要な第１の測定
子１２の制御をより正確に行うことができる。しかも、
第２の測定子１６，１６Ｘまたは第３の測定子１６Ｙは
軽くつくることができるから、応答速度をより高くでき
る。また、傾斜面の角度が判るので、その角度に応じた
移動速度を制御できるとともに、その角度が許容範囲を
越えそうになったときエラー停止させることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の通り、本発明の接触式プローブに
よれば、複雑な測定子の半径補正計算を行わなくても、
１回の測定で傾斜状測定面の表面座標を簡易にかつ迅速
に求めることができる。
よれば、複雑な測定子の半径補正計算を行わなくても、
１回の測定で傾斜状測定面の表面座標を簡易にかつ迅速
に求めることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す図である。
【図２】同上実施例における演算装置を示すブロック図
である。
である。
【図３】本発明の第２実施例を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す図である。
【図６】図５の横断面図である。
【図７】同上実施例における原理を説明するための図で
ある。
ある。
【図８】従来の測定方法を説明する図である。
【図９】同上従来測定方法における測定誤差を説明する
ための図である。
ための図である。
１２ 第１の測定子 １４ 接触部 １６ 第２の測定子 １６Ｘ 第２の測定子 １６Ｙ 第３の測定子 １９ 変位検出器 ２４ 演算手段 ３１ 変位検出器 ４２ 変位検出器 ４２Ｘ 第２の変位検出器 ４２Ｙ 第３の変位検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 英夫 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 (3)
- 【請求項１】先端部に被測定物と接する球面状の接触部
を有する第１の測定子と、この第１の測定子と一定の関
係をもって平行変位可能に設けられかつ先端部に被測定
物と接する接触部を有する第２の測定子と、前記第１の
測定子に対する第２の測定子の変位量を検出する変位検
出器と、前記第１の測定子および第２の測定子の接触部
が共に被測定物の測定面に接したときに前記変位検出器
によって検出される変位量および定数を基に第１の測定
子の軸線と被測定物の測定面とが交わる点から第１の測
定子の接触部の中心位置までの距離を算出する演算手段
と、を備えたことを特徴とする接触式プローブ。 - 【請求項２】請求項１記載の接触式プローブにおいて、
前記第２の測定子は第１の測定子に平行リンク機構を介
して第１の測定子の軸線方向へ平行変位可能に設けら
れ、前記変位検出器は前記第１の測定子に対する第２の
測定子の前記軸線方向またはその軸線方向と直交する方
向における変位量を検出する、ことを特徴とする接触式
プローブ。 - 【請求項３】請求項１記載の接触式プローブにおいて、
前記第２の測定子は第１の測定子と一定間隔はなれた位
置で第１の測定子と平行にかつその軸線方向へ変位可能
に設けられ、前記変位検出器は前記第１の測定子に対す
る第２の測定子の前記軸線方向における変位量を検出す
る、ことを特徴とする接触式プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4323181A JP2579726B2 (ja) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | 接触式プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4323181A JP2579726B2 (ja) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | 接触式プローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185908A JPH06185908A (ja) | 1994-07-08 |
| JP2579726B2 true JP2579726B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=18151974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4323181A Expired - Fee Related JP2579726B2 (ja) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | 接触式プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579726B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009243883A (ja) * | 2006-07-27 | 2009-10-22 | Nisshin Sangyo Kk | 接触検出器及びその検出針 |
| JP6481469B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2019-03-13 | 新日鐵住金株式会社 | 面間距離測定装置及び方法 |
| JP7004943B2 (ja) * | 2018-02-01 | 2022-01-21 | 株式会社東京精密 | 検出器及び真円度測定機 |
-
1992
- 1992-12-02 JP JP4323181A patent/JP2579726B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06185908A (ja) | 1994-07-08 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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