【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はタッチ信号プローブに係り、特に、三次元測定機等において被測定物の形状を接触、検知する場合に、被測定物およびスタイラス等の接触検知部の損傷を防止できるタッチ信号プローブに関する。
【０００２】
【背景技術】
タッチ信号プローブは、被測定物に接触して検出を行うため、被測定物およびスタイラスは接触による損傷は避けられない。このため、スタイラスの接触検知後のダメージを軽減するために、スタイラスの逃げ機構を設けたタッチ信号プローブが知られている。
従来の逃げ機構としては、特公平１−３９５２２号公報に記載されたように、スタイラス先端が被測定物に接触したときの応力によって逃げ機構内部の着座機構が離れてスタイラスが没し、被測定物およびスタイラスに大きな押圧力が加わらないようにして接触時のダメージを軽減した受動的な逃げ機構が知られている。このような逃げ機構は、電気接点を設けた着座機構が離れることでスタイラスが被測定物に接触したことも検知できる点で合理的なものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような逃げ機構は、スタイラスが没することで押圧力が軽減されてスタイラス、被測定物双方のダメージを軽減することができるが、逃げ機構が作動している間でもスタイラスと被測定物とは接触し続けるため、接触によるダメージを双方に与え続けることになる。このため、例えば金メッキが施された軟質な表面を有する被測定物では表面が損傷するために測定できないという問題があった。
また、スタイラス先端が被測定物に接触し続けることで、双方が磨耗、損傷してしまい、この摩耗などが誤差発生の原因になるといった問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、被測定物にスタイラス等の接触検知部を接触させる測定時に、被測定物および接触検知部の損傷を従来に比べて非常に小さくできるタッチ信号プローブを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、逃げ動作を行った接触検知部を元の位置に復元させる際に被測定物への衝突を確実に防止できるタッチ信号プローブを提供することにある。
【０００５】
さらに、本発明の他の目的は、逃げ動作を行った接触検知部を元の位置に復元させる際に、接触検知部および保持部材同士の急激な衝突を防止でき、各々の損傷、磨耗を防止できて復元位置精度の長期安定性を確保できるタッチ信号プローブを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、接触検知部の復元位置精度をより一層向上できてきわめて高精度の測定が可能なタッチ信号プローブを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のタッチ信号プローブは、測定機に取り付けられた保持部材に、一端側の接触部が被測定物に接触した際に接触検知信号を出力する接触検知部を相対移動可能に保持し、この接触検知部を前記保持部材に対して接触部が設けられた一端側に向かって付勢する付勢手段と、この付勢手段の付勢力よりも大きな力を与えて前記接触検知部を反付勢方向に移動させて能動的な逃げ動作を行わせる駆動手段と、前記接触検知信号を受けて接触状態を判定して接触判定信号を出力する信号処理部と、前記接触判定信号を受けて前記駆動手段を駆動する駆動制御部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、前記タッチ信号プローブには、前記保持部材および接触検知部と被測定物とを相対的に移動させる駆動装置を制御する制御装置が設けられ、前記駆動制御部は前記接触判定信号を受けると制御装置に駆動開始信号を出力し、この駆動開始信号を受けた制御装置は接触検知部および被測定物が相対的に離れるように駆動装置を制御する隔離動作指示信号を出力するように構成されていることが好ましい。
また、前記駆動制御部は、接触検知部および被測定物が所定距離離れた際に前記制御装置等から出力される隔離動作完了信号を受けると、前記駆動手段が前記接触検知部に与える力を連続的にあるいは段階的に減少させるように構成されていることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記接触検知部には接触検知部の相対移動方向に直交するフランジ面が形成され、前記保持部材には、前記接触検知部が前記付勢手段で付勢されている際に、前記フランジ面に密着する受け面が形成されていてもよい。
【００１０】
【作用】
本発明では、接触検知部が被測定物に接触して接触検知信号を出力すると、信号処理部は接触検知信号を受けて接触判定信号を駆動制御部に出力する。駆動制御部は、駆動手段を駆動して接触検知部に能動的な逃げ動作を行わせ、接触検知部は被測定物から離れる。これにより、接触検知部と被測定物とが接触している時間は非常に短くなり、接触による損傷が軽減される。
【００１１】
具体的には、接触検知部が付勢手段によって付勢されており、タッチ信号プローブの接触検知部が被測定物に接触していない状態で、接触検知部が被測定物に接触して接触検知信号を出力すると、信号処理部は接触検知信号を受けて接触判定信号を駆動制御部に出力する。駆動制御部は、駆動手段を駆動して接触検知部を反付勢方向に移動させ、接触検知部は被測定物から離れる。これにより、接触検知部と被測定物とが接触している時間は非常に短くなり、接触による損傷が軽減される。
【００１２】
一方、駆動制御部が駆動手段の駆動を停止すれば、接触検知部は付勢手段によって付勢されて元の位置に復元する。
ここで、前記駆動制御部が、接触検知部の逃げ動作の後に出力される隔離動作完了信号を受けると、駆動手段が接触検知部に与える力を連続的にあるいは段階的に減少させるように構成されていれば、接触検知部を逃げる前の位置に復帰させる際の衝撃力が弱まるため、接触検知部および保持部材の損傷、磨耗が防止される。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１には、第１実施例のタッチ信号プローブ１０が示されている。タッチ信号プローブ１０は、図示しない三次元測定機等の移動軸（可動部材）に取り付けられた保持部材１１と、保持部材１１内をその軸方向に相対移動される接触検知部である可動部材２１と、可動部材２１の移動を制御する制御回路３０とを備えている。
【００１４】
保持部材１１は、中空円筒形に形成され、その中心軸部分には、軸直交断面が円形の第１ガイド孔１２および第２ガイド孔１３が形成され、各孔１２，１３には可動部材２１の円柱状の第１ガイドロッド２２、第２ガイドロッド２３がそれぞれ嵌挿され、可動部材２１はその軸方向に案内されている。
第２ガイド孔１３の上端には下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ穴部１４が形成され、第２ガイドロッド２３の上端にはテーパ穴部１４に嵌合可能なように同一テーパ角を有するテーパ軸部２４が形成されている。このテーパ穴部１４およびテーパ軸部２４の少なくとも一方、つまり片方あるいは両方には、黒鉛、二硫化モリブデン、酸化鉛等による固体潤滑処理が施されている。
【００１５】
保持部材１１の内壁には、励磁コイル１５が巻回された固定ヨーク１６が保持部材１１の中心軸に対して対称となるように複数（例えば２、４、６個）設けられている。
一方、可動部材２１の外壁には、強磁性体鉄心等で構成されたアーマチャ２５が固定ヨーク１６に対応して軸対称に複数設けられている。アーマチャ２５は、可動部材２１の上下方向のほぼ中央部に配置され、前記テーパ軸部２４およびテーパ穴部１４が嵌合された状態（図１の状態）では、固定ヨーク１６に比べて若干下方に位置するように設けられている。従って、励磁コイル１５に電流を供給すると、その磁気吸引力でアーマチャ２５つまり可動部材２１が上方に移動され、これら励磁コイル１５、固定ヨーク１６、アーマチャ２５によって本発明の駆動手段が構成されている。
【００１６】
保持部材１０の内壁上面およびアーマチャ２５上面間には、付勢手段であるコイルばね２６が圧縮状態で挿入され、アーマチャ２５を介して可動部材２１を常時下方（前記テーパ軸部２４およびテーパ穴部１４が嵌合される方向）に付勢している。
【００１７】
可動部材２１の下部にはスタイラス２０が配置され、その下端には接触端２７が設けられている。また、スタイラス２０の上端には、スタイラス２０が被測定物に接触する時のスタイラス２０の加速度、歪み等の何らかの状態変化を検知し、その変化量に応じた接触検知信号を出力する超音波センサ、圧力センサ等からなる状態量変化検出素子２８が設けられている。
【００１８】
制御回路３０は、信号処理部３１、駆動制御部３２、制御装置３３により構成されている。
信号処理部３１は、状態量変化検出素子２８からの前記接触検知信号を受けてスタイラス２０の状態変化を常時観測して被測定物にスタイラス２０が接触したかを判定し、接触したと判定した場合には接触判定信号（トリガ信号）を駆動制御部３２に出力するように構成されている。
【００１９】
駆動制御部３２は、前記接触判定信号を受けた場合には、前記励磁コイル１５に電流を供給するとともに、制御装置３３に励磁コイル１５の駆動開始を知らせる駆動開始信号を出力するように構成されている。
制御装置３３は、駆動開始信号を受けた際に、タッチ信号プローブ１０を移動させる駆動装置３４にタッチ信号プローブ１０を被測定物から離れるように移動させるための隔離動作指示信号を出力するとともに、駆動装置３４の移動軸に内蔵されたスケールの移動量データを取得し、タッチ信号プローブ１０が所定距離移動した場合には駆動制御部３２に隔離動作完了信号を出力するように構成されている。
そして、駆動制御部３２は、隔離動作完了信号を受けると、前記励磁コイル１５に供給している電流量を段階的にあるいは連続的に減少させ、最終的には電流供給を停止するように構成されている。
【００２０】
次に、本実施例における作用について説明する。
タッチ信号プローブ１０のスタイラス２０が被測定物に接触していない測定前の状態では、可動部材２１はコイルばね２６によって下方に付勢され、テーパ軸部２４はテーパ穴部１４に嵌合されている。これによりテーパ部分の作用によって保持部材１０および可動部材２１（スタイラス２０）の軸芯が一致し、スタイラス２０の直交三方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）の位置合わせが行われる。
【００２１】
タッチ信号プローブ１０が取り付けられた可動軸を駆動装置３４を用いて移動させて被測定物にスタイラス２０の接触端２７を接触させると、状態量変化検出素子２８からの接触検知信号に変化が生じ、信号処理部３１ではその変化からスタイラス２０と被測定物との接触が判定され、接触判定信号が駆動制御部３２に出力される。
【００２２】
駆動制御部３２は、接触判定信号を受けると励磁コイル１５に電流を供給する。励磁コイル１５は、電流供給により磁気吸引力を発生する。この際、アーマチャ２５は励磁コイル１５よりも下側に位置しているため、励磁コイル１５の磁力によってアーマチャ２５を上方（コイルばね２６の反付勢方向）に移動させる力が発生する。この力がコイルばね２６の付勢力よりも大きくなるように電流を供給すれば、アーマチャ２５つまり可動部材２１は上方に移動し、つまりスタイラス２０の接触端２７は被測定物から離れる方向に移動し、いわゆる逃げ動作を行う。
この際、励磁コイル１５の磁気吸引力は、コイルばね２６の付勢力に比べて比較的大きいため、可動部材２１は高速に逃げ動作を行う。
【００２３】
また、接触判定信号を受けた駆動制御部３２は、駆動開始信号を制御装置３３に送り、この信号に応じて制御装置３３は駆動装置３４に隔離動作指示信号を出力し、駆動装置３４は、タッチ信号プローブ１０全体を被測定物から離れるように移動させる。
【００２４】
制御装置３３は、移動軸のスケールからタッチ信号プローブ１０の移動量データを取得し、被測定物から所定距離移動したことが分かると、隔離動作完了信号を駆動制御部３２に出力する。
駆動制御部３２は、隔離動作完了信号を受けると励磁コイル１５に供給している電流を段階的もしくは連続的に減少させ、可動部材２１は逃げ動作前の状態に戻る。
すなわち、励磁コイル１５への電流量を徐々に減少させると、励磁コイル１５による磁気吸引力も徐々に減少し、コイルばね２６の付勢力によって可動部材２１は低速度で下方に移動し、その移動に伴いテーパ穴部１４およびテーパ軸部２４も緩やかに（ソフトに）当接し、そのテーパ作用によって可動部材２１は保持部材１１と軸芯が一致するように元の位置に戻る。
【００２５】
以上の動作は、被測定物にスタイラス２０を接触させる度に行われ、各測定時においてはスタイラス２０は被測定物に一瞬だけ接触するように制御される。
【００２６】
このような本実施例によれば、次のような効果がある。
すなわち、スタイラス２０の接触端２７が被測定物に接触すると、直ちにスタイラス２０を含む可動部材２１が上方に高速移動する能動的な（アクティブな）逃げ動作を行うため、スタイラス２０と被測定物の接触時間をきわめて短時間にでき、接触時にスタイラス２０および被測定物に加わる接触検知力もきわめて微小にできる。
このため、逃げ動作中もスタイラスが被測定物に接触し続ける従来例に比べて被測定物に与える損傷をきわめて小さくでき、従来被測定物を損傷するために行えなかった、例えば金メッキが施された軟質な表面の測定も行うことができるとともに、被測定物の損傷による測定誤差を小さくあるいは無くすことができ、高精度の測定を行うことができる。
また、スタイラス２０の接触端２７も摩耗、損傷しにくくなるため、例えば接触端２７の摩耗や損傷によってスタイラス２０の先端の位置再現性が低下して測定誤差が生じることを防止でき、より高精度な測定を行うことができる。
【００２７】
さらに、可動部材２１は、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４が嵌合される状態を復元位置とされているので、それらのテーパ作用によって可動部材２１は保持部材１１に対して軸合わせされて復元位置精度を向上することができる。
また、可動部材２１はコイルばね２６により付勢されているので、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４を常に一定の力で当接させることができ、可動部材２１の特に軸方向の位置精度を向上することができる。
従って、連結部材２１は保持部材１１に対して常に一定の位置に復元されるため、測定を繰り返し行う場合でも測定精度を向上することができる。
【００２８】
さらに、逃げ動作を行った可動部材２１（スタイラス２０）を元の位置に戻す際に、励磁コイル１５への電流を徐々に減少させて可動部材２１を低速度で移動し、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４をソフトに当接させているため、当接時のテーパ穴部１４およびテーパ軸部２４双方の損傷、摩耗を防止でき、復元位置精度を長期間安定して確保することができ、高精度な測定を繰り返し行うことができる。
【００２９】
また、可動部材２１をゆっくりと戻すことで、スタイラス２０に設けられた状態量変化検出素子２８に大きな衝撃力が加わることも防止でき、検出素子２８の破損を防止できるとともに、衝撃による電気的ノイズの発生を防止できて誤検出を防止することができる。さらに、衝撃により発生する機械的振動が原因で可動部材２１やスタイラス２０が位置ずれして誤差が発生することも防止でき、測定を高精度に行うことができる。
【００３０】
さらに、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４をソフトに当接させない場合には、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４が強固に嵌合して外れ難くなるいわゆるテーパコーキングが発生し、再度、被測定物に当接させた場合に可動部材２１の逃げ動作を妨げることがあるが、本実施例ではテーパ穴部１４およびテーパ軸部２４をソフトに当接させているため、テーパコーキングを防止することができる。
特に、前記実施例では、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４の少なくとも一方に固体潤滑処理を施しているため、密着時の摩擦力を軽減でき、テーパコーキング現象の発生をより確実に防止することができる。
【００３１】
また、励磁コイル１５に電流を供給することで発生する磁気吸引力は、スタイラス２０の軸方向だけでなく、軸直交方向にも作用するが、前記実施例では励磁コイル１５、固定ヨーク１６とアーマチャ２５との組を軸対称に複数組、例えば２組あるいは４組配置しているため、スタイラス２０に働く軸直交方向の磁力を互いに相殺することができ、可動部材２１が一方からの磁気吸引力によってずれて各ガイド孔１２，１３に過度の力が加わることを防止することができる。
さらに、励磁コイル１５、固定ヨーク１６とアーマチャ２５との組を軸対称に複数組設けたので、可動部材２１は各アーマチャ２５が対応する励磁コイル１５、固定ヨーク１６の正面に位置するように吸引され、これにより可動部材２１が固定部材１０に対して回転することも防止できる。この際、隣接する各組の磁極を逆極性とすれば、各々の組の磁気吸引力だけでなく隣接する組同士の磁気反発力も利用できるため、可動部材２１をより確実に回り止めすることができる。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例について図２を参照して説明する。なお、本実施例において、前記第１実施例と同様もしくは相当構成部分には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
第２実施例のタッチ信号プローブ４０は、第１実施例のタッチ信号プローブ１０に比べて、磁気吸引力によって可動部材２１（スタイラス２０）の逃げ動作を行うのではなく、ばね力で行っている点が異なるものである。
【００３３】
すなわち、可動部材２１の外壁に設けられたアーマチャ２５は、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４が嵌合している状態で固定ヨーク１６よりも若干上方に位置するように設けられ、かつ永久磁石４１が内蔵されている。
また、アーマチャ２５の下面と保持部材１０の内壁間には、可動部材２１を上方に付勢するコイルばね４２が挿入されている。
【００３４】
このような本実施例では、スタイラス２０が被測定物に接触していない状態では、永久磁石４１の磁気吸引力は可動部材２１を下方に移動させる方向に働く。この際、磁気吸引力は、コイルばね４２の可動部材２１を上方に移動させるように働く付勢力よりも大きく設定されているため、コイルばね４２の付勢力に打ち勝ってスタイラス２０を含む可動部材２１を下方に移動し、テーパ軸部２４をテーパ穴部１４に嵌合させた状態に保持する。
【００３５】
スタイラス２０が被測定物に接触して信号処理部３１から接触判定信号が出力されると、駆動制御部３２から電流が励磁コイル１５に供給される。励磁コイル１５による磁気力は、永久磁石４１の磁気力を弱める方向に働き、可動部材２１はコイルばね４２の付勢力および励磁コイル１５の磁気力によって上方に移動つまり逃げ動作を行う。
【００３６】
一方、駆動装置３４からの移動量データによってタッチ信号プローブ１０が所定量移動したことが分かり、制御装置３３から駆動制御部３２に隔離動作完了信号が出力されると、駆動制御部３２は励磁コイル１５に供給している電流を段階的にあるいは連続的に減少する。これにより、励磁コイル１５の働きが弱まり永久磁石４１の磁気力が徐々に大きくなるため、可動部材２１はゆっくりと下方に移動してテーパ穴部１４およびテーパ軸部２４は緩やかに当接する。
従って、本実施例においては、永久磁石４１によって付勢手段が構成され、コイルばね４２および励磁コイル１５によって駆動手段が構成されている。
【００３７】
このような本実施例においても、前記第１実施例と同様に、スタイラス２０と被測定物の接触時間をきわめて短時間にでき、接触検知力もきわめて微小にできるため、被測定物やスタイラス２０の損傷をきわめて小さくでき、軟質な表面の測定が可能となるとともに、高精度な測定を行うことができる。
また、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４をソフトに当接できるため、双方の損傷、摩耗を防止でき、復元位置精度を長期間安定して確保でき、高精度な測定を繰り返し行うことができる。さらに、状態量変化検出素子２８に大きな衝撃力が加わることを防止できて検出素子２８の破損を防止でき、衝撃による電気的ノイズの発生を防止できるとともに、テーパコーキングも防止できる。
【００３８】
その上、磁気吸引力を利用した第１実施例に比べて、可動部材２１の逃げ動作をコイルばね４２のばね力を利用して行っているので、逃げ動作をより高速に行えてスタイラス２０および被測定物の接触時間をより短縮することができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施例について図３を参照して説明する。なお、本実施例において、前記第１，２実施例と同様もしくは相当構成部分には同一符号を付し、説明を省略あるいは簡略する。
第３実施例のタッチ信号プローブ５０は、可動部材２１のテーパ軸部２４の上部に水平なフランジ面５１が形成され、テーパ穴部１４の上部に前記フランジ面５１の受け面５２が形成されている点のみが前記第２実施例のタッチ信号プローブ４０と異なり、その他の構成は同じである。
【００４０】
このような本実施例においても前記第２実施例と同様の作用効果を奏せるほか、フランジ面５１および受け面５２を形成したので、可動部材２１を下方に付勢したときに、フランジ面５１および受け面５２を当接させることで軸方向の復元位置精度をより一層向上でき、より高精度の測定を行うことができる。
【００４１】
以上、本発明について好適な実施例をあげて説明したが、本発明は前記実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
例えば、前記各実施例では、接触検知部であるスタイラス２０を被測定物側に付勢する付勢手段と、スタイラス２０を被測定物から離れる方向（反付勢方向）に移動させる駆動手段とは、圧縮コイルばね２６，４２や、励磁コイル１５、固定ヨーク１６、アーマチャ２５、永久磁石４１等の磁気力を利用したものを用いていたが、付勢手段や駆動手段としては、これらに限らず、圧縮空気等の流体を利用したものや、ソレノイド等の電磁力を用いたものなどの各種の駆動機構が利用できる。
【００４２】
また、前記各実施例では、制御装置３３は駆動装置３４の移動軸に内蔵されているスケールの移動量データつまり空間情報を用いてタッチ信号プローブ１０，４０，５０が被測定物から離れたかを検知し、隔離動作完了信号を出力するように構成されていたが、例えば移動軸の移動速度を予め認識しておき、タッチ信号プローブ１０，４０，５０が被測定物から所定距離離れるまでの時間情報により隔離動作完了信号を出力したり、測定者が目測によりタッチ信号プローブ１０，４０，５０が被測定物から所定距離離れたことを認識したらスイッチを押して隔離動作完了信号を出力するように構成してもよい。
さらに、タッチ信号プローブ１０，４０，５０を手動移動する場合には、駆動装置３４は不要となり、手動スイッチを押すなどして制御装置３３から隔離動作完了信号を出力するように構成すればよい。
また、信号処理部３１から制御装置３３に直接駆動開始信号を出力するように構成してもよく、制御回路３０の構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
【００４３】
また、付勢手段の付勢力がそれほど大きくない場合等では、駆動制御部３２からの電流供給の切替のみで可動部材２１（スタイラス２０）の戻し動作を行ってもよい。但し、前記実施例のように可動部材２１の復元時に駆動制御部３２からの電流を徐々に減少させるように構成すれば、可動部材２１を低速で戻すことができ、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４をソフトに当接することができる点で有利である。
【００４４】
さらに、前記第２，３実施例においては、永久磁石４１による磁気吸引力をコイルばね４２のばね力よりも小さくし、励磁コイル１５に電流を供給した際に発生する磁気吸引力が永久磁石４１の磁気力と同方向に作用してコイルばね４２のばね力よりも大きくなるように構成し、スタイラス２０が被測定物に接触していない状態では励磁コイル１５に常時電流を供給し、被測定物に接触した際に電流供給を停止してコイルばね４２のばね力で可動部材２１の逃げ動作が行われるように構成してもよい。
また、前記第１実施例においても、圧縮コイルばね２６の代わりに引張りばねをアーマチャ２５の下面および保持部材１０の内壁下面間に配置し、引張りばねで可動部材２１を被測定物側（スタイラス２０側）に付勢するように構成してもよい。
要するに、付勢手段や駆動手段としてコイルばねや磁気力を利用する場合でも、それらの構成は実施にあたって適宜設定すればよい。
【００４５】
さらに、前記各実施例では、スタイラス２０および可動部材２１は同軸とされていたが、必ずしも同軸でなくてもよく、スタイラス２０を可動部材２１に対して偏心させてもよい。
また、スタイラス２０および可動部材２１の軸は、必ずしも平行でなくてもよく、直角あるいは４５度等の互いに適宜な角度を持つように設定してもよい。
さらに、互いに軸方向の異なる複数本のスタイラス２０を可動部材２１に設けて各種方向の測定を容易に行えるようにしてもよい。
また、複数本のスタイラス２０を設けた場合などの、複数の方向に逃げ動作を行う必要がある場合には、例えば前記実施例の保持部材１０および可動部材２１を新たに可動部材２１と見立てて逃げ動作させる機構を複数設ければよい。
【００４６】
さらに、前記各実施例では、励磁コイル１５、固定ヨーク１６、アーマチャ２５の組を軸対称に設けていたが、３、５、７組等軸対称とならないように配置してもよい。このような場合でも、各組が等間隔で配置されていれば、磁気吸引力の軸直交方向の力を互いに相殺することができる。
【００４７】
また、前記各実施例では、テーパ穴部１４およびテーパ軸部２４の少なくとも一方に固体潤滑処理を行っていたが、液体や気体による潤滑処理を行ってもよく、さらにはボールベアリングやローラベアリング等によるリニアガイドを設けてもよく、要するに密着面の摩擦力を軽減できればよい。
また、第３実施例のように、フランジ面５１および受け面５２を設ける場合にはこれらの部分にも潤滑処理等を行ってもよい。
さらに、これらの潤滑処理は必ずしも行う必要はないが、処理したほうがテーパコーキングをより確実に防止できるという利点がある。
【００４８】
また、駆動装置３４は被測定部側を移動させるものでもよく、被測定物と可動部材２１（スタイラス２０）とを相対的に移動できるものであればよい。
さらに、本発明のタッチ信号プローブは、三次元測定機に適用されるものに限らず、ハイトゲージ等の一次元測定機、二次元測定機等にも適用でき、対象物を接触して検知する各種の測定機に利用できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、接触検知部が被測定物に接触すると駆動手段によって接触検知部は被測定物から離れる方向に移動されるため、接触検知部および被測定物の接触時間を短くできて、接触による損傷をきわめて小さくすることができ、接触検知部や被測定物の破損による測定誤差の発生を防止でき、より高精度に測定することができるとともに、軟質な表面の測定物も測定することができる。
【００５０】
さらに、接触検知部が被測定物に接触したことを知らせる接触判定信号を受けた駆動制御部から出力された駆動開始信号に基づき、制御装置が駆動装置を制御して接触検知部および被測定物を相対的に離れるようにすれば、接触検知部が逃げ動作を行う際に、タッチ信号プローブ全体も被測定物から自動的に離すことができ、接触検知部を元の位置に復元させる際に被測定物への衝突を防止することができ、接触検知部の破損を確実に防止できる。
【００５１】
また、逃げ動作を行った接触検知部を元の位置に復元させる際に、駆動手段が接触検知部に与える力を徐々に減少させれば、接触検知部は低速度で移動して接触検知部および保持部材同士の急激な衝突を防止でき、各々の損傷、磨耗を防止できて復元位置精度の長期安定性を確保することができる。
さらに、接触検知部および保持部材に、接触検知部の移動方向に直交するフランジ面および受け面をそれぞれ設ければ、接触検知部の復元時の軸方向の位置精度をきわめて向上できるため、接触検知部の復元位置精度をきわめて高くでき、これにより高精度の測定を繰り返し行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のタッチ信号プローブの要部および制御回路を示す説明図である。
【図２】本発明の第２実施例のタッチ信号プローブの要部および制御回路を示す説明図である。
【図３】本発明の第３実施例のタッチ信号プローブの要部および制御回路を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，４０，５０ タッチ信号プローブ
１１ 保持部材
１４ テーパ穴部
１５ 励磁コイル
１６ 固定ヨーク
２０ スタイラス
２１ 接触検知部である可動部材
２４ テーパ軸部
２５ アーマチャ
２６ 付勢手段であるコイルばね
２８ 状態量変化検出素子
３０ 制御回路
３１ 信号処理部
３２ 駆動制御部
３３ 制御装置
３４ 駆動装置
４１ 付勢手段である永久磁石
４２ 駆動手段であるコイルばね
５１ フランジ面
５２ 受け面[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a touch signal probe, and more particularly to a touch signal probe that can prevent damage to a measurement object and a contact detection unit such as a stylus when the shape of the measurement object is contacted and detected in a three-dimensional measuring machine or the like.
[0002]
[Background]
Since the touch signal probe performs detection by contacting the object to be measured, the object to be measured and the stylus cannot be damaged due to contact. For this reason, a touch signal probe provided with a stylus relief mechanism is known in order to reduce damage after contact detection of the stylus.
As a conventional escape mechanism, as described in Japanese Patent Publication No. 1-339522, the seating mechanism inside the escape mechanism is separated by the stress when the tip of the stylus comes into contact with the object to be measured, and the stylus is submerged. A passive relief mechanism is known in which a large pressing force is not applied to an object and a stylus to reduce damage during contact. Such a relief mechanism is reasonable in that it can also detect that the stylus has come into contact with the object to be measured by separating the seating mechanism provided with the electrical contacts.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a relief mechanism reduces the pressing force by sunk the stylus and can reduce damage to both the stylus and the object to be measured. Since it keeps in contact with things, it will continue to cause damage to both sides. For this reason, for example, a measurement object having a soft surface subjected to gold plating has a problem that measurement cannot be performed because the surface is damaged.
In addition, since the tip of the stylus keeps in contact with the object to be measured, both of them are worn and damaged, and this wear or the like causes an error.
[0004]
An object of the present invention is to provide a touch signal probe that can significantly reduce damage to the object to be measured and the contact detection unit during measurement in which a contact detection unit such as a stylus is brought into contact with the object to be measured.
Another object of the present invention is to provide a touch signal probe that can reliably prevent a collision with an object to be measured when restoring the contact detection unit that has performed the evacuation operation to its original position.
[0005]
Furthermore, another object of the present invention is to prevent a sudden collision between the contact detection unit and the holding member when restoring the contact detection unit that has performed the escape operation to the original position, thereby preventing each damage and wear. An object of the present invention is to provide a touch signal probe that can ensure long-term stability of the restored position accuracy.
Another object of the present invention is to provide a touch signal probe capable of further improving the restoration position accuracy of the contact detection unit and capable of extremely high accuracy measurement.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The touch signal probe of the present invention holds, on a holding member attached to a measuring machine, a contact detection unit that outputs a contact detection signal when the contact part on one end side contacts the object to be measured. Contact detector Urging means for urging the holding member toward the one end side where the contact portion is provided, and applying a force larger than the urging force of the urging means to move the contact detection portion in the counter-biasing direction. Move Drive means for performing an active escape operation, a signal processing unit for receiving a contact detection signal to determine a contact state and outputting a contact determination signal, and a drive for driving the drive means upon receiving the contact determination signal And a control unit.
[0008]
Here, the touch signal probe is provided with a control device that controls a drive device that relatively moves the holding member, the contact detection unit, and the object to be measured, and the drive control unit receives the contact determination signal. And a drive start signal is output to the control device, and the control device receiving the drive start signal outputs an isolation operation instruction signal for controlling the drive device so that the contact detection unit and the object to be measured are relatively separated from each other. It is preferable that
Further, when the drive control unit receives an isolation operation completion signal output from the control device or the like when the contact detection unit and the object to be measured are separated from each other by a predetermined distance, the drive control unit applies the force that the drive unit applies to the contact detection unit. It is preferable to be configured to decrease continuously or stepwise.
[0009]
Further, a flange surface perpendicular to the relative movement direction of the contact detection unit is formed on the contact detection unit, and the flange is formed on the holding member when the contact detection unit is urged by the urging means. A receiving surface that is in close contact with the surface may be formed.
[0010]
[Action]
In the present invention, when the contact detection unit contacts the object to be measured and outputs a contact detection signal, the signal processing unit receives the contact detection signal and outputs a contact determination signal to the drive control unit. The drive control unit drives the drive means to cause the contact detection unit to perform an active escape operation, and the contact detection unit moves away from the object to be measured. Thereby, the time which the contact detection part and the to-be-measured object are contacting becomes very short, and the damage by contact is reduced.
[0011]
In particular The contact detection unit is biased by the biasing means, and the contact detection unit is in contact with the object to be measured and outputs a contact detection signal while the contact detection part of the touch signal probe is not in contact with the object to be measured. Then, the signal processing unit receives the contact detection signal and outputs a contact determination signal to the drive control unit. The drive control unit drives the drive unit to move the contact detection unit in the counter-biasing direction, and the contact detection unit moves away from the object to be measured. Thereby, the time which the contact detection part and the to-be-measured object are contacting becomes very short, and the damage by contact is reduced.
[0012]
On the other hand, when the drive control unit stops driving the drive unit, the contact detection unit is urged by the urging unit and restored to the original position.
Here, when the drive control unit receives an isolation operation completion signal output after the escape operation of the contact detection unit, the drive unit is configured to decrease the force applied to the contact detection unit continuously or stepwise. If it is done, the impact force when returning the contact detection unit to the position before escaping is weakened, so that the contact detection unit and the holding member are prevented from being damaged and worn.
[0013]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a touch signal probe 10 of the first embodiment. The touch signal probe 10 includes a holding member 11 attached to a moving shaft (movable member) such as a coordinate measuring machine (not shown), and a movable member 21 that is a contact detection unit that is relatively moved in the holding member 11 in the axial direction. And a control circuit 30 for controlling the movement of the movable member 21.
[0014]
The holding member 11 is formed in a hollow cylindrical shape, and a first guide hole 12 and a second guide hole 13 having a circular axis orthogonal cross section are formed in a central axis portion thereof, and the movable member 21 is formed in each of the holes 12 and 13. The cylindrical first guide rod 22 and second guide rod 23 are respectively inserted and inserted, and the movable member 21 is guided in the axial direction thereof.
A tapered hole portion 14 whose diameter gradually decreases downward is formed at the upper end of the second guide hole 13, and the same taper angle is provided at the upper end of the second guide rod 23 so that the tapered hole portion 14 can be fitted. The taper shaft portion 24 having the shape is formed. At least one of the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24, that is, one or both, is subjected to solid lubrication treatment with graphite, molybdenum disulfide, lead oxide, or the like.
[0015]
A plurality (for example, 2, 4, 6) of fixed yokes 16 around which the exciting coil 15 is wound are provided on the inner wall of the holding member 11 so as to be symmetric with respect to the central axis of the holding member 11.
On the other hand, a plurality of armatures 25 made of a ferromagnetic iron core or the like are provided on the outer wall of the movable member 21 in a symmetrical manner corresponding to the fixed yoke 16. The armature 25 is disposed substantially at the center of the movable member 21 in the vertical direction, and is slightly lower than the fixed yoke 16 when the tapered shaft portion 24 and the tapered hole portion 14 are fitted (the state shown in FIG. 1). It is provided so that it may be located in. Accordingly, when a current is supplied to the exciting coil 15, the armature 25, that is, the movable member 21 is moved upward by the magnetic attractive force, and the exciting coil 15, the fixed yoke 16, and the armature 25 constitute the driving means of the present invention. .
[0016]
A coil spring 26 as a biasing means is inserted in a compressed state between the upper surface of the inner wall of the holding member 10 and the upper surface of the armature 25, and the movable member 21 is always moved downwardly through the armature 25 (the tapered shaft portion 24 and the tapered hole portion 14 in the direction in which 14 is fitted).
[0017]
A stylus 20 is disposed below the movable member 21, and a contact end 27 is provided at the lower end thereof. In addition, an ultrasonic sensor that detects any state change such as acceleration or distortion of the stylus 20 when the stylus 20 contacts the object to be measured and outputs a contact detection signal corresponding to the change amount at the upper end of the stylus 20. A state quantity change detecting element 28 including a pressure sensor or the like is provided.
[0018]
The control circuit 30 includes a signal processing unit 31, a drive control unit 32, and a control device 33.
The signal processing unit 31 receives the contact detection signal from the state quantity change detection element 28 and constantly observes the state change of the stylus 20 to determine whether the stylus 20 is in contact with the object to be measured. In some cases, a contact determination signal (trigger signal) is output to the drive control unit 32.
[0019]
The drive control unit 32 is configured to supply a current to the excitation coil 15 and output a drive start signal notifying the controller 33 of the drive start of the excitation coil 15 when receiving the contact determination signal. ing.
When receiving the drive start signal, the control device 33 outputs an isolation operation instruction signal for moving the touch signal probe 10 away from the object to be measured to the drive device 34 that moves the touch signal probe 10. The movement amount data of the scale built in the movement axis of the drive device 34 is acquired, and when the touch signal probe 10 moves a predetermined distance, an isolation operation completion signal is output to the drive control unit 32.
When the drive control unit 32 receives the isolation operation completion signal, the drive control unit 32 decreases the amount of current supplied to the exciting coil 15 stepwise or continuously, and finally stops the current supply. Has been.
[0020]
Next, the operation of this embodiment will be described.
In the state before the measurement in which the stylus 20 of the touch signal probe 10 is not in contact with the object to be measured, the movable member 21 is biased downward by the coil spring 26, and the tapered shaft portion 24 is fitted into the tapered hole portion 14. Yes. As a result, the axes of the holding member 10 and the movable member 21 (stylus 20) coincide with each other by the action of the tapered portion, and the stylus 20 is aligned in three orthogonal directions (X, Y, Z directions).
[0021]
When the movable shaft to which the touch signal probe 10 is attached is moved using the driving device 34 to bring the contact end 27 of the stylus 20 into contact with the object to be measured, a change occurs in the contact detection signal from the state quantity change detection element 28. In the signal processing unit 31, contact between the stylus 20 and the object to be measured is determined from the change, and a contact determination signal is output to the drive control unit 32.
[0022]
When receiving the contact determination signal, the drive control unit 32 supplies a current to the excitation coil 15. The exciting coil 15 generates a magnetic attractive force by supplying current. At this time, since the armature 25 is positioned below the exciting coil 15, a force for moving the armature 25 upward (in the counter-biasing direction of the coil spring 26) is generated by the magnetic force of the exciting coil 15. If current is supplied so that this force is larger than the biasing force of the coil spring 26, the armature 25, that is, the movable member 21, moves upward, that is, the contact end 27 of the stylus 20 moves away from the object to be measured. The so-called escape operation is performed.
At this time, since the magnetic attractive force of the exciting coil 15 is relatively larger than the urging force of the coil spring 26, the movable member 21 performs a escaping operation at a high speed.
[0023]
Also, the drive control unit 32 that has received the contact determination signal sends a drive start signal to the control device 33, and in response to this signal, the control device 33 outputs an isolation operation instruction signal to the drive device 34. The entire touch signal probe 10 is moved away from the object to be measured.
[0024]
The control device 33 acquires the movement amount data of the touch signal probe 10 from the scale of the movement axis, and outputs an isolation operation completion signal to the drive control unit 32 when it is found that the movement is performed by a predetermined distance from the object to be measured.
Upon receiving the isolation operation completion signal, the drive control unit 32 decreases the current supplied to the exciting coil 15 stepwise or continuously, and the movable member 21 returns to the state before the escape operation.
That is, when the current amount to the exciting coil 15 is gradually reduced, the magnetic attractive force by the exciting coil 15 is also gradually reduced, and the movable member 21 moves downward at a low speed by the biasing force of the coil spring 26. Accordingly, the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 also come into contact gently (softly), and the movable member 21 returns to its original position so that the holding member 11 and the shaft core coincide with each other by the taper action.
[0025]
The above operation is performed every time the stylus 20 is brought into contact with the object to be measured. At each measurement, the stylus 20 is controlled to be in contact with the object to be measured for a moment.
[0026]
According to such a present Example, there exist the following effects.
That is, as soon as the contact end 27 of the stylus 20 comes into contact with the object to be measured, the movable member 21 including the stylus 20 performs an active (active) escape operation in which the stylus 20 moves upward at high speed. The contact time can be made extremely short, and the contact detection force applied to the stylus 20 and the object to be measured at the time of contact can be made extremely small.
Therefore, compared to the conventional example in which the stylus keeps contacting the object to be measured even during the escape operation, the damage to the object to be measured can be made extremely small and, for example, gold plating, which could not be performed for damaging the object to be measured, is performed. In addition to measuring a soft surface, measurement errors due to damage to the object to be measured can be reduced or eliminated, and highly accurate measurement can be performed.
Further, since the contact end 27 of the stylus 20 is also less likely to be worn or damaged, for example, it is possible to prevent the position reproducibility of the tip of the stylus 20 from being lowered due to wear or damage of the contact end 27 and to prevent a measurement error. Measurements can be made.
[0027]
Furthermore, since the movable member 21 is in a restoring position in which the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 are fitted, the movable member 21 is axially aligned with the holding member 11 by their taper action. The restoration position accuracy can be improved.
Further, since the movable member 21 is biased by the coil spring 26, the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 can always be brought into contact with each other with a constant force, and the positional accuracy of the movable member 21 particularly in the axial direction can be improved. Can be improved.
Therefore, since the connecting member 21 is always restored to a fixed position with respect to the holding member 11, the measurement accuracy can be improved even when the measurement is repeated.
[0028]
Further, when the movable member 21 (stylus 20) that has performed the escape operation is returned to the original position, the current to the exciting coil 15 is gradually decreased to move the movable member 21 at a low speed, and the tapered hole 14 and Since the taper shaft portion 24 is softly contacted, damage and wear of both the taper hole portion 14 and the taper shaft portion 24 at the time of contact can be prevented, and the restoration position accuracy can be secured stably for a long period of time. High-precision measurement can be repeated.
[0029]
Further, by slowly returning the movable member 21, it is possible to prevent a large impact force from being applied to the state quantity change detection element 28 provided in the stylus 20, and to prevent the detection element 28 from being damaged, and to prevent electrical noise due to the impact. Can be prevented and erroneous detection can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the movable member 21 and the stylus 20 from being displaced due to mechanical vibration caused by an impact and to generate an error, and measurement can be performed with high accuracy.
[0030]
Further, when the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 are not softly contacted, so-called taper coking that the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 are firmly fitted and difficult to come off occurs, and is again covered. In the present embodiment, the taper hole 14 and the taper shaft 24 are in soft contact with each other, so that taper coking is prevented. be able to.
In particular, in the above embodiment, since solid lubrication is applied to at least one of the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24, the frictional force at the time of contact can be reduced, and the occurrence of the taper coking phenomenon can be more reliably prevented. Can do.
[0031]
Further, the magnetic attractive force generated by supplying a current to the exciting coil 15 acts not only in the axial direction of the stylus 20 but also in the direction perpendicular to the axis. In the above embodiment, the exciting coil 15, the fixed yoke 16 and the armature. Since a plurality of sets, for example, two sets or four sets, are arranged symmetrically with respect to the axis 25, the magnetic forces in the direction perpendicular to the axis acting on the stylus 20 can be canceled each other, and the movable member 21 has a magnetic attractive force from one side. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from being applied to each of the guide holes 12 and 13 due to displacement.
Furthermore, since a plurality of pairs of the exciting coil 15 and the fixed yoke 16 and the armature 25 are provided in an axially symmetrical manner, the movable member 21 is attracted so that each armature 25 is positioned in front of the corresponding exciting coil 15 and fixed yoke 16. Thus, the movable member 21 can be prevented from rotating with respect to the fixed member 10. At this time, if each adjacent pair of magnetic poles has a reverse polarity, not only the magnetic attraction force of each pair but also the magnetic repulsive force between adjacent pairs can be used, so that the movable member 21 can be more reliably prevented from rotating. it can.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same or corresponding components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
Compared with the touch signal probe 10 of the first embodiment, the touch signal probe 40 of the second embodiment does not perform the escape operation of the movable member 21 (stylus 20) by a magnetic attraction force, but uses a spring force. The point is different.
[0033]
That is, the armature 25 provided on the outer wall of the movable member 21 is provided so as to be positioned slightly above the fixed yoke 16 in a state where the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 are fitted, and a permanent magnet. 41 is built-in.
In addition, a coil spring 42 that biases the movable member 21 upward is inserted between the lower surface of the armature 25 and the inner wall of the holding member 10.
[0034]
In this embodiment, when the stylus 20 is not in contact with the object to be measured, the magnetic attractive force of the permanent magnet 41 works in the direction of moving the movable member 21 downward. At this time, the magnetic attractive force is set to be larger than the biasing force that works to move the movable member 21 of the coil spring 42 upward, so that the movable member 21 including the stylus 20 overcomes the biasing force of the coil spring 42. The taper shaft portion 24 is held in a state of being fitted in the taper hole portion 14.
[0035]
When the stylus 20 contacts the object to be measured and a contact determination signal is output from the signal processing unit 31, a current is supplied from the drive control unit 32 to the excitation coil 15. The magnetic force generated by the exciting coil 15 acts in a direction that weakens the magnetic force of the permanent magnet 41, and the movable member 21 moves upward, that is, escapes by the urging force of the coil spring 42 and the magnetic force of the exciting coil 15.
[0036]
On the other hand, when it is found from the movement amount data from the drive device 34 that the touch signal probe 10 has moved by a predetermined amount, and the isolation operation completion signal is output from the control device 33 to the drive control unit 32, the drive control unit 32 turns on the excitation coil. The current supplied to 15 is decreased stepwise or continuously. As a result, the function of the exciting coil 15 is weakened, and the magnetic force of the permanent magnet 41 gradually increases. Therefore, the movable member 21 moves slowly downward, and the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 abut against each other.
Therefore, in this embodiment, the urging means is constituted by the permanent magnet 41, and the driving means is constituted by the coil spring 42 and the exciting coil 15.
[0037]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the contact time between the stylus 20 and the object to be measured can be made extremely short and the contact detection force can be made extremely small. Damage can be made extremely small, a soft surface can be measured, and highly accurate measurement can be performed.
Further, since the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 can be softly contacted, damage and wear of both can be prevented, the restoration position accuracy can be secured stably for a long period of time, and highly accurate measurement can be repeatedly performed. . Further, it is possible to prevent a large impact force from being applied to the state quantity change detecting element 28, thereby preventing the detecting element 28 from being damaged, preventing occurrence of electrical noise due to the impact, and preventing taper coking.
[0038]
In addition, since the escape operation of the movable member 21 is performed using the spring force of the coil spring 42 as compared with the first embodiment using the magnetic attraction force, the escape operation can be performed at a higher speed, and the stylus 20 and The contact time of the object to be measured can be further shortened.
[0039]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the same or corresponding components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
In the touch signal probe 50 of the third embodiment, a horizontal flange surface 51 is formed above the tapered shaft portion 24 of the movable member 21, and a receiving surface 52 of the flange surface 51 is formed above the tapered hole portion 14. Only the difference is the touch signal probe 40 of the second embodiment, and the other configurations are the same.
[0040]
In this embodiment as well, the same effects as the second embodiment can be obtained, and the flange surface 51 and the receiving surface 52 are formed. Therefore, when the movable member 21 is biased downward, the flange surface 51 In addition, by bringing the receiving surface 52 into contact, the restoring position accuracy in the axial direction can be further improved, and more accurate measurement can be performed.
[0041]
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, a biasing unit that biases the stylus 20 that is a contact detection unit toward the object to be measured, and a driving unit that moves the stylus 20 in a direction away from the object to be measured (counter-biasing direction). Used the compression coil springs 26, 42, the exciting coil 15, the fixed yoke 16, the armature 25, the permanent magnet 41, and the like, but the biasing means and the driving means are not limited thereto. In addition, various drive mechanisms such as those using fluid such as compressed air and those using electromagnetic force such as solenoid can be used.
[0042]
Further, in each of the above embodiments, the control device 33 determines whether the touch signal probes 10, 40, and 50 are separated from the object to be measured using the moving amount data of the scale built in the moving shaft of the driving device 34, that is, the spatial information. Although it is configured to detect and output an isolation operation completion signal, for example, the time until the moving speed of the moving axis is recognized in advance and the touch signal probes 10, 40, 50 are separated from the object to be measured by a predetermined distance. An isolation operation completion signal is output based on information, or when the measurer recognizes that the touch signal probes 10, 40, and 50 are separated from the object to be measured by a visual measurement, the switch is pressed to output the isolation operation completion signal. May be.
Further, when the touch signal probes 10, 40, 50 are manually moved, the driving device 34 is not necessary, and the isolation operation completion signal may be output from the control device 33 by pressing a manual switch or the like.
Further, it may be configured to directly output a drive start signal from the signal processing unit 31 to the control device 33, and the configuration of the control circuit 30 may be appropriately set in implementation.
[0043]
Further, when the urging force of the urging means is not so large, the return operation of the movable member 21 (stylus 20) may be performed only by switching the current supply from the drive control unit 32. However, if the current from the drive control unit 32 is gradually reduced when the movable member 21 is restored as in the above-described embodiment, the movable member 21 can be returned at a low speed, and the tapered hole 14 and the tapered shaft can be returned. This is advantageous in that the portion 24 can be softly contacted.
[0044]
Further, in the second and third embodiments, the magnetic attractive force generated by the permanent magnet 41 when the magnetic attractive force generated by the permanent magnet 41 is made smaller than the spring force of the coil spring 42 and the current is supplied to the exciting coil 15 is the permanent magnet 41. The magnetic force acts in the same direction as the magnetic force of the coil spring 42 so as to be larger than the spring force of the coil spring 42. In a state where the stylus 20 is not in contact with the object to be measured, a current is constantly supplied to the exciting coil 15, It may be configured such that when the object is contacted, the current supply is stopped and the movable member 21 is relieved by the spring force of the coil spring 42.
Also in the first embodiment, a tension spring is disposed between the lower surface of the armature 25 and the lower surface of the inner wall of the holding member 10 instead of the compression coil spring 26, and the movable member 21 is placed on the measured object side (stylus 20) with the tension spring. You may comprise so that it may urge to the side.
In short, even when a coil spring or a magnetic force is used as the urging means or the driving means, those configurations may be set as appropriate in implementation.
[0045]
Further, in each of the embodiments described above, the stylus 20 and the movable member 21 are coaxial. However, the stylus 20 may not necessarily be coaxial, and the stylus 20 may be eccentric with respect to the movable member 21.
The axes of the stylus 20 and the movable member 21 do not necessarily have to be parallel, and may be set to have an appropriate angle such as a right angle or 45 degrees.
Furthermore, a plurality of styluses 20 having different axial directions may be provided on the movable member 21 so that various directions can be easily measured.
Further, when it is necessary to perform the relief operation in a plurality of directions, such as when a plurality of styluses 20 are provided, for example, the holding member 10 and the movable member 21 of the above-described embodiment are newly regarded as the movable member 21. A plurality of mechanisms for escaping may be provided.
[0046]
Furthermore, in each of the above embodiments, the set of the exciting coil 15, the fixed yoke 16, and the armature 25 is provided axially symmetric, but may be arranged so as not to be symmetric about 3, 5, 7 sets. Even in such a case, if the groups are arranged at equal intervals, the forces in the direction perpendicular to the axis of the magnetic attractive force can be canceled out.
[0047]
In each of the above embodiments, at least one of the tapered hole portion 14 and the tapered shaft portion 24 is subjected to solid lubrication treatment, but may be lubricated with liquid or gas, and further, a ball bearing, a roller bearing, or the like. In other words, it is sufficient that the frictional force on the contact surface can be reduced.
Further, when the flange surface 51 and the receiving surface 52 are provided as in the third embodiment, these portions may be lubricated.
Further, these lubrication treatments are not necessarily performed, but the treatment has an advantage that taper coking can be more reliably prevented.
[0048]
The driving device 34 may be one that moves the part to be measured, as long as it can relatively move the object to be measured and the movable member 21 (stylus 20).
Furthermore, the touch signal probe of the present invention is not limited to those applied to a three-dimensional measuring machine, but can also be applied to a one-dimensional measuring machine such as a height gauge, a two-dimensional measuring machine, etc. Available for any measuring machine.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the contact detection unit comes into contact with the object to be measured, the contact detection unit is moved away from the object to be measured by the driving means. Time can be shortened, damage due to contact can be made extremely small, measurement errors due to damage to the contact detection part and the object to be measured can be prevented, measurement can be performed with higher accuracy, and soft surfaces can be measured. A measurement object can also be measured.
[0050]
Furthermore, the control device controls the drive device based on the drive start signal output from the drive control unit that has received the contact determination signal informing that the contact detection unit has contacted the measurement object, and the contact detection unit and the measurement object When the contact detection part performs the escaping operation, the entire touch signal probe can be automatically separated from the object to be measured, and the contact detection part is restored to the original position. Collision with the object to be measured can be prevented, and damage to the contact detection unit can be reliably prevented.
[0051]
In addition, when restoring the contact detection unit that has performed the evacuation operation to the original position, if the force applied by the drive means to the contact detection unit is gradually reduced, the contact detection unit moves at a low speed and the contact detection unit In addition, it is possible to prevent a sudden collision between the holding members, and it is possible to prevent each damage and wear, and to ensure the long-term stability of the restoration position accuracy.
Furthermore, if the contact detection unit and the holding member are each provided with a flange surface and a receiving surface orthogonal to the moving direction of the contact detection unit, the positional accuracy in the axial direction when the contact detection unit is restored can be greatly improved. The restoration position accuracy of the part can be made extremely high, so that highly accurate measurement can be repeated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a main part and a control circuit of a touch signal probe according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a main part and a control circuit of a touch signal probe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a main part and a control circuit of a touch signal probe according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 40, 50 Touch signal probe
11 Holding member
14 Taper hole
15 Excitation coil
16 Fixed yoke
20 Stylus
21 A movable member which is a contact detection unit
24 Taper shaft
25 Armature
26 Coil spring as urging means
28 State Quantity Change Detection Element
30 Control circuit
31 Signal processor
32 Drive controller
33 Controller
34 Drive unit
41 Permanent magnet as biasing means
42 Coil spring as drive means
51 Flange surface
52 Reception surface
