JP5112314B2 - 触知式座標測定装置のプローブ用センサーモジュール - Google Patents

Description

本発明は触知式座標測定装置のプローブ用センサーモジュールに関し、このセンサーモジュールは、第一測定面を定める固定モジュールベースを有し、モジュールベースに関して移動可能に構成され触針（スタイラス）を保持する支持部材を有し、そして、支持部材とモジュールベースとを移動可能に相互連結する少なくとも１つの変形可能な接続部材を有する。

このようなセンサーモジュールは下記特許文献１に開示されている。
座標測定装置は主として、高精度で測定対象物の物体形状を測定するために使用される。例えば、機械により製造されたワークピースの物体形状は、品質管理の過程でチェックされる。測定工程において、座標測定装置のプローブは、移動可能に装着された触針が測定対象物上の所望の測定ポイントに接触するまで、適切な移動機構により測定対象物へ向けて移動される。次に、接触された測定ポイントの空間座標を、プローブの位置と、プローブに関する触針の相対位置とから決定することができる。

通常、触針は、ばね機構および／または滑り軸受またはころ軸受を介して、プローブに移動可能に取付けられる。例えば、プランジャーコイルまたはホールセンサーを、プローブに関する触針の振れを検出するために使用する。このような「従来の」プローブ運動学の寸法は数センチである。それに対して、冒頭に引用した下記特許文献１では、典型的な実施形態において小型プローブ用センサーモジュールを開示している。そのセンサーモジュールはシリコン単結晶を含み、そして、モジュールの構造体は、固体シリコンをエッチングすることにより製造されたものである。センサーモジュール全体の縁部長さは６ｍｍに過ぎず、他方、モジュールベースの外形の厚みは０．５ｍｍである。同様に小型の触針をセンサーモジュールに接続する変形可能な接続部材は、固体部のエッチング完了時に残された約３０μｍの厚みのシリコンウェブ（網）を含む。触針が振れると、ウェブは捻られ、そして、これはひずみセンサーにより検出することができる。小型かつ脆い設計のゆえに、このセンサーモジュールは、微細な寸法および振れのゆえに微細構造体の極めて正確な測定を可能にする、新しい世代の触知式座標測定装置用プローブの基礎となっている。

このような触知式プローブ用センサーモジュールの基本概念は、下記非特許文献１に開示されている。この論文は、この種の小型センサーモジュールに対する調査結果について述べたもので、このセンサーモジュールでは、下記特許文献１における典型的な実施形態とは異なって、触針を保持する支持部材（いわゆる「ボス」）が、固体薄膜によりモジュールベースに保持されている。下記非特許文献１において、ボスを保持するために個々のウェブを使用することは、下記特許文献１に記載されているように、モジュールの曲げ剛性を３つの空間方向ｘ，ｙ，ｚにおいて相互に整合させる可能性として説明されている。なぜなら、固体薄膜を有するセンサーモジュールの調査によると、触針がモジュールベースに平行な面（ｘ方向またはｙ方向）に振れる場合の曲げ剛性は、触針がモジュールベースに直角（ｚ方向）に振れる場合よりもかなり小さいということが示されているからである。

ボスまたは触針を、ウェブによりモジュールベースへ固定すると、それだけで曲げ剛性の整合性が改良される。しかしながら、プローブを測定対象物に連続的に接触させて案内する測定工程が実施される場合（スキャニングとよばれる）、かなりの困難が依然として存在する。このような複雑な測定工程の場合、曲げ剛性の整合が既に達成されていても、ｚ方向への振れを正確に測定することは依然として問題である。

小型センサーモジュールを有するプローブはまた、同じ優先日を持つ下記特許文献２および３に開示されている。しかしながら、これらの公報は、脆いセンサーモジュールをプローブに対して機械的に固定することに関するものである。異なる曲げ剛性について取り上げていない。
本出願人の、より古い特許出願（先行する公報ではない）（国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００５６２２号）において、冒頭に記載したタイプのセンサーモジュールが開示されており、そこでは、モジュールベースと触針支持部材（ボス）との間のウェブは、断面の材料厚みが変動するよう設計されている。このように実施することで、曲げ剛性の整合を改良することができて、走査測定を比較的良好に行うことができる。しかしながら、この解決手段でも、ｘ／ｙ方向およびｚ方向におけるそれぞれの曲げ剛性は依然として同じではない。さらに、この新規なセンサーモジュールを製造するには、高精度で実施しなければならない極めて微細なエッチング構造を必要とし、これは、生産技術の難問である。
独国特許出願公開第１０１ ０８ ７７４号明細書 独国特許出願公開第１０３ １４ ３０４号明細書 国際公開２００４／０６８０６８号パンフレット Kleine-Besten外、"Miniaturisierter 3D-Tastsensor fuer die Metrologie an Mikrostrukturen"、ドイツの雑誌"tm-Technisches Messen"に掲載、P.490−P.495、１９９９年１２月発行 Marc Vermeulen、"High Precision 3D-Coodinate Measuring Machine"

このような背景に対して、本発明の目的は、３つの空間方向におけるそれぞれの曲げ剛性をできるだけ良好に相互に整合させることのできる、微細構造体を測定するための代替的なセンサーモジュールを提供することである。

本発明の第一の局面によれば、この目的は、下記のように構成された、冒頭に記載されたタイプのセンサーモジュールにより達成することができる。すなわち、本発明のセンサーモジュールにおいて、接続部材は少なくとも変形可能な第一および第二材料層を有し、これらの変形可能な第一および第二材料層は、第一測定面に対して垂直に、相互に位置がずれた状態で（オフセットされて）配置されており、当該センサーモジュールは、互いに対して取り付けられて固定された、少なくとも２つの単一層のモジュール部を備えており、各モジュール部は、フレームの形態のモジュールベースと、前記フレームの内部に配置され、前記変形可能な材料層の一方を介して関連する前記フレームに接続された触針支持部材とを有し、２つの前記モジュール部は、前記フレームの領域、および前記触針支持部材の領域の両方において、相互に接触しており、前記材料層は、相互に離間距離をおいて配置されており、各材料層は、半導体材料からなるとともに、前記関連するフレームおよび触針支持部材と一体的に接続されている。

かくして、この新規なセンサーモジュールは、第一測定面に対して垂直な、異なる「レベル（水準）」に設けられた少なくとも２つの材料層を備えた構造を有している。少なくとも２つの材料層は、センサーモジュールの静止状態において相互に平行状態にされると有利である。少なくとも２つの材料層はまた、検出可能な距離で相互に離間させて設けられている。

本出願人による調査によると、接続部材の曲げ剛性は、相互にずれた状態で設けられた材料層の数にほぼ対応する係数によりｚ方向において増大する、ということが判明している。他方、ｘ方向またはｙ方向における曲げ剛性は、少なくとも２つの材料層の幾何学的配置および幾何学的寸法を関数として変動する。したがって、ｘ／ｙ方向とｚ方向とにおけるそれぞれの曲げ剛性に対してそれぞれ異なる影響を与えることができるので、種々の方向における曲げ剛性の整合を実現することが可能である。特に簡単な実施形態において、上記非特許文献１から知られているような、２つの「従来型」センサーモジュールを、相互に重ねて配置し、個々のモジュールのモジュールベース（フレーム）同士、そして、好ましくは触針支持部材同士を相互接続した場合に、整合を実現することは既に可能である。この場合、個々のモジュールの薄膜は、２重層の変形可能な接続部材を構成し、この変形可能な接続部材は、ｚ方向における剛性が、個々のモジュールに対して約２倍になり、他方、ｘ／ｙ方向における曲げ剛性が、薄膜間の垂直方向離間距離と薄膜厚みとの関数となる。しかしながら、代替案として、多層構造のセンサーモジュールを、多部分に分かれていないモジュールベースにより実施することも可能である。

この新規なセンサーモジュールは、種々の空間方向において、曲げ剛性の整合を行うことができる。後に刊行された国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００５６２２号に記載の解決手段とは異なり、個々の材料層は断面形状を変化させる必要はない。ただし、このようにすることで曲げ剛性をさらに整合させることは確かに可能である。したがって、この新規なセンサーモジュールは、少なくともいくつかの好ましい実施形態において、生産技術という観点から、より簡単に実施することができる代替案を提供している。

したがって、上記目的は完全に実現される。
好ましい改良形態において、第一および第二材料層は相互に離間されて設けられている。
本出願人による調査によると、ｘ／ｙ方向における曲げ剛性は、比率ａ／ｄにほぼ比例して増大する。ここで、ａは少なくとも２つの材料層の垂直方向間隔であり、ｄは個々の材料層の厚みである。したがって、材料層間に検出可能な間隔を設けることにより、ｘ／ｙ方向における曲げ剛性に、極めて簡単な方法で影響を与えることができる。

さらなる改良形態において、充填材が第一材料層と第二材料層との間に設けられている。充填材は弾性を有していてもよく、かつ／または、２つの材料層の間の部分にのみ設けられてもよい。
充填材は材料層の材料と異なっていてもよいが、この充填材を使用することにより、３つの空間方向において曲げ剛性を整合させる自由度をさらに広げられる。さらにまた、この改良形態は、特にセンサーモジュールを、２つ以上の単一層のセンサーモジュールから組立てる場合、この新規なセンサーモジュールの製造を容易にする。さらにまた、充填材を使用することは、特に、組立てられた「単一層」モジュールの場合に、材料層間に大きな垂直方向間隔を設ける場合のきわめて簡単な選択肢となる。

さらなる改良形態において、第一および第二材料層は異なる材料で構成される。
この改良形態は、曲げ剛性の整合のためにさらなる自由度を提供する。特に、材料層における異方性材料および／または異なる添加物（ドーピング）の使用により、３つの空間方向における曲げ剛性と機械的特性とを変更させることが可能となる。
さらなる改良形態において、第一および第二材料層は一致するように相互に重ねられている。

この改良形態は、変形可能な接続部材が固体薄膜として設計されている個々の単一層モジュールを２つ重ねる場合に、必然的に生じるものである。しかしながら、この改良形態は、変形可能な接続部材が冒頭に引用した上記特許文献１に記載のように個々のウェブを含む場合にも、可能である。この改良形態の利点は、この新規なセンサーモジュールが簡単かつ安定した機械設計になるということである。

さらなる改良形態において、接続部材は、第一材料層を形成する少なくとも１つの第一ウェブ状領域を含む。
既に述べたように、ウェブ状または細片状の接続部材を使用することは、曲げ剛性の整合に寄与する。新規な多層設計と組合せることにより、特に走査測定を行う場合、うまく適合した特に良好な整合が可能になる。

さらなる改良形態において、接続部材は、第二材料層を形成する少なくとも１つの第二ウェブ状領域を含む。
この改良形態において、両方の材料層（適切な場合、多層の実施態様の場合はすべての材料層）はウェブ状に設計されている。この改良形態も同様に、ウェブ状接続部材を有する２つの単一層センサーモジュールを相互に重ねる場合、極めて簡単に実施することができる。このような改良形態により、曲げ剛性の特に良好な整合を実現することができる。

さらなる改良形態において、第一および第二ウェブ状領域は、第一測定面に平行に、相互に位置がずれた状態で設けられている。
この改良形態において、ウェブ状領域は一致するように相互に重ねられてはいない。この改良形態は次の場合に特に利点がある。つまり、２つのウェブだけが各材料層に設けられていて、触針支持部材とモジュールベースとの間の十字状接続が、材料層が相互に重ねられて十字形状の枝部分が種々の平面に存在するまで、生じない場合である。この改良形態は簡単かつコスト的に効率よく実施することができるとともに、３つの空間方向において曲げ剛性を良好に整合させることができる。

さらなる改良形態において、接続部材は、第二材料層を形成する少なくとも１つの実質的に閉鎖した薄膜領域を含む。
この改良形態もまた、この新規なセンサーモジュールが多数の単一層のセンサーモジュールを組立てたものである場合に、特に利点がある。薄膜タイプの接続部材を有する単一層のセンサーモジュールを使用すると、安定したモジュール設計を行うことができる。ウェブ状の接続部材を有する第二モジュールとの組合せにおいて、曲げ剛性を個々に整合させるためにさらなる自由度が提供される。さらにまた、薄膜タイプの接続部材を有するセンサーモジュールの製造は、極めて簡単でかつコスト的に効率のよいものである。

さらなる改良形態において、この新規なセンサーモジュールは、第一材料層を含む第一モジュール部と、第二材料層を含む第二モジュール部という、少なくとも２つのモジュール部を含む。
この改良形態は、多くの単一層のセンサーモジュールからこの新規なセンサーモジュールを組立てるという既に述べられた選択肢を利用している。この改良形態により、特に簡単でかつコスト的に効率よい製造が可能となる。

さらなる改良形態において、支持部材とモジュールベースとは、第一材料層と第二材料層との両方を介して移動可能に相互接続されている。
この改良形態において、少なくとも２つの材料層は、機能に関して相互に平行に設けられている。しかしながら、幾何学的に、２つの材料層を相互に傾斜させて設けることもできる。この改良形態は、生産技術の観点から簡単であり、そして、特に、多数の単一層のセンサーモジュールから新規なセンサーモジュールの組立てを有利に行うことができる。さらにまた、この改良形態において、曲げ剛性の整合は、比較的簡単であるとともに測定により特定することができる。

センサーモジュールにおいて、支持部材は第一材料層にのみ接続され、他方、モジュールベースは第二材料層にのみ接続され、そして、中間要素は、第一および第二材料層を（好ましくは移動可能に）相互接続するために設けられていてもよい。
このセンサーモジュールにおいて、少なくとも２つの材料層は、曲がりくねった断面を有するように設計された多分岐ジョイント（継ぎ手）を形成していると有利である。換言すれば、このセンサーモジュールにおいて、接続部材は、複数の平面に広がる多分岐のジョイントを含む。このセンサーモジュールは、生産技術の観点からすればより複雑であるが、さらなる自由度を提供するものであり、したがって、曲げ剛性の特に良好な整合を実現することができる。

接続部材（材料層）は半導体材料で構成されている。センサーモジュール全体が半導体材料で形成されているのが好ましく、接続部材は、一体構造にて、モジュールベースと触針支持部材とに接続されている。さらに、センサーモジュールの構造は、固体部からエッチングにより製造することが好ましく、その場合、複数の単一層センサーモジュールを別々に製造することができ、次いで、例えば接着接合など適切な接続を介して相互接続することができる。

この新規なセンサーモジュールに半導体材料を使用していることにより、特にコスト的に効率のよい製造および高レベルの小型化が可能になる。単結晶シリコンは、半導体材料として好都合である。しかしながら、他の半導体材料もまた考慮してもよい。
さらなる改良形態において、この新規なセンサーモジュールは、移動可能な触針支持部材に永久的に固定されている触針を含む。

この改良形態は特に、小型センサーモジュールを実施する場合に特に有利である。というのも、触針の永久固定により、製造ばらつきを小さくすることができ、これにより、高い測定精度を提供できるからである。
上述の特徴および以下に説明する特徴は、それぞれ述べられた組合せにおいてのみ使用することができるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組合せまたは単独で使用されるものであることは言うまでもない。

本発明の例示的な実施形態を図面に示すとともに、以下詳細に説明する。
図１において、座標測定装置は全体を参照番号１０で示している。この座標測定装置１０は、しばしば使用されるガントリ構造体の形態で示されている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されるものではない。原則的に、この新規なセンサーモジュールは、例えば、水平アーム式測定デバイスのような他の構造で使用することも可能である。本新規なセンサーモジュールは、独国特許出願第１０２００４ ０２０９９６．０号明細書（先行する公報ではない）に説明されているように座標測定装置に使用されるのが特に好ましい。この好ましい座標測定装置はプローブ用の移動機構を有しており、この移動機構は従来の設計とは異なっており、その基本原則は、上記非特許文献２に記載されており、これはＩＳＢＮ番号９０−３８６−２６３１−２を使用して入手することができる。しかしながら、便宜上、下記説明は、図１に示す座標測定装置を参照して行う。というのも、その移動機構は、より明瞭であり、より伝統的であるからである。

この座標測定装置１０はベースプレート１２を有し、その上に、ガントリ１４が、長手方向へ移動可能に設けられている。この長手方向は例示的にｙ軸として示される。ｘ方向に移動可能であり、かつ、ｚ方向に移動可能な中空シャフト１８を有する台車１６が、ガントリ１４の上部横桁に設けられている。参照番号２０，２２，２４は目盛り（スケール）を示し、この目盛りから、ガントリ１４、台車１６、中空シャフト１８のそれぞれの位置を３つの空間方向ｘ，ｙ，ｚにおいて読み取ることができる。基本的に、目盛り２０，２２，２４は、座標測定装置１０のオペレターにより読み取られる単純な測定目盛りであってもよい。しかしながら、それらは、光学的に走査されるガラス目盛りのような、機械により読み取られる距離測定送信機であることが好ましい。

プローブ２６は中空シャフト１８の下部自由端に設けられ、触針（スタイラス）２８を保持している。ここでは、触針２８は、同じ縮尺で表示されていない。触針２８は、測定対象物３０上の定められた測定点に接触するように使用される。この目的のため、測定対象物３０は座標測定装置１０のベースプレート１２上に配置される。接触された測定点の空間座標は、座標測定装置１０の測定量におけるプローブ２６の位置と、プローブに対する触針２８の振れとから定めることができる。以下に説明するセンサーモジュールは、上記特許文献２に記載されているようなプローブホルダーによりプローブ２８に固定することが好ましい。

完全を期すために、座標測定装置１０は、この場合、評価制御ユニット３２とともに示されている。この評価制御ユニット３２を介して、測定手順は制御され、また、この評価制御ユニット３２は、測定値を条件付けたり出力したりするためにも使用される。
図２、図３および図４において、この新規なセンサーモジュールの第一の例示的な実施形態は全体を参照番号４０で示している。このセンサーモジュール４０は２つの単一層モジュール部４２，４４を含み、これらの単一層モジュール部４２，４４は相互に重ねられるとともに固定される（図２）。各モジュール部４２，４４は、この例では、正方形状フレームとして設計されたモジュールベース４６ａ，４６ｂを有する。各モジュールベース４６ａ，４６ｂの内部に、「ボス」とも呼ばれる触針支持部材（サポート）４８ａ，４８ｂが設けられている。各触針支持部材４８ａ，４８ｂは、薄膜５０ａ，５０ｂを介して関連するフレーム４６ａ，４６ｂに接続されている。フレーム４６ａ，４６ｂの縁部長さ、すなわち、センサーモジュール４０の外側寸法は、この例では、約３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であり、例えば６．５ｍｍである。フレーム４６ａ，４６ｂと、触針支持部材４８ａ，４８ｂと、薄膜５０ａ，５０ｂとは、この例では、エッチング工程により固体シリコンから形成される。薄膜の厚みは例えば０．０２５ｍｍであり、他方、フレームと触針支持部材とはそれぞれ約０．５ｍｍの厚さを有している。これらの幾何学的寸法のゆえに、薄膜５０ａ，５０ｂを変形させた状態で、触針支持部材４８ａ，４８ｂはフレーム４６ａ，４６ｂに対して相対移動することができる。

触針２６は、例えば接着により、上部モジュール部４２の触針支持部材４８ａに永久的に固定されている。触針２６を備えたモジュール部４２はそれ自体、例えば、冒頭に記載した従来技術から周知のセンサーモジュールに対応するものである。新規な点は、このセンサーモジュール４０が、図３に示すように相互に重ねられる２つ（またはそれ以上の）モジュール部４２，４４で形成されていることである。この場合、最上部のモジュール部４２だけが触針２６を保持しているということは自明である。

センサーモジュール４０を正しく使用した場合にモジュールベース４６ａ，４６ｂにより規定される（第一の）測定面は、図３において参照番号５４で示されている。センサーモジュール４０を正しく使用すると、測定面５４は座標測定装置１０のｘ／ｙ面に平行となる。
図４の断面図からわかるように、２つのモジュール部４２，４４は、フレーム４６ａ，４６ｂの領域と、触針支持部材４８ａ，４８ｂの領域との両方において、相互に接触している。それに対して、薄膜５０ａ，５０ｂは相互に離間して設けられるが、この離間距離は、フレーム４６ａ，４６ｂの高さＤと、薄膜５０ａ，５０ｂの材料強度ｄとの間の差に対応している。この例示的な実施形態において、比率（Ｄ−ｄ）／ｄは、曲げ剛性を個々のモジュール部４２の対応する曲げ剛性と比較して増大させて、ｘ方向またはｙ方向に触針２６を振れさせるための係数を決定する。それに対して、２層センサーモジュール４０の曲げ剛性は係数２で増大させられて、（測定面５４に垂直な）ｚ方向に触針を振れさせる。ｘ／ｙ方向とｚ方向とにおける曲げ剛性は、幾何学的寸法ｄおよびＤを適切に選択することにより整合させることができる。

図５において、この新規なセンサーモジュールの第二の例示的な実施形態は、全体が参照番号６０で示されている。このセンサーモジュール６０もまた、相互に重ねられるとともに固定される２つのモジュール部６２，６４を含む。図２のモジュール部４２，４４とは異なり、接続部材は、この例では、単に、フレームの中央部を一方側から他方側へ延びる細片部（ストリップ）６６ａ，６６ｂである。触針支持部材４８ａ，４８ｂは細片部６６ａ，６６ｂの中央部に設けられている。換言すれば、この例では、モジュール部６２，６４は、接続部材が固体薄膜として設計されていないという点で、図２のモジュール部４２，４４と異なっている。モジュール部６２，６４は、細片部６６ａ，６６ｂの左右において「開いて」いる。この代替案として、細片部６６ａ，６６ｂは単に、図２の実施形態からスロットを固体薄膜５０ａ，５０ｂにエッチングすることにより、または、他の方法によりスロットを設けることにより、形成することもできよう。このような解決手段は、生産技術という観点からすれば、比較的大きな表面積を除去するよりも、より簡単かつ正確に実施することができる。

図５に示す例示的な実施形態において、２つのモジュール部６２，６４は、細片形状の接続部材６６ａ，６６ｂが相互に９０度ずれるように、相互に重ねられる。したがって、センサーモジュール６０は、平面視（ここには図示せず）において十字状の接続部材を有する。この場合、十字の枝部分（すなわち、細片部６６ａ，６６ｂ）は、固体薄膜の場合に図４に示したように、異なる平面に位置する。

図６において、この新規なセンサーモジュールのさらなる例示的な実施形態が参照番号７０で示される。同一の参照符号を同一の要素に付与している。センサーモジュール７０もまた、２つの単一層モジュール部６２，６４を含む。図５の例示的な実施形態とは異なり、上方モジュール部６２は、上下逆に、すなわち、測定面５４にある水平軸を中心に１８０度回転させて設けられている。その結果、触針支持部材４８ａ，４８ｂの自由端面は組立てられた状態では相互に重なり合うことになる。触針２６は触針支持部材４８ａの背部に固定される。この例示的な実施形態は次のような利点を有する。すなわち、２つの細片部６６ａ，６６ｂの相対距離が増大し、その結果、ｘ／ｙ方向の曲げ剛性は、そのほかが同一寸法の場合、ｚ方向の曲げ剛性に対して、より簡単に整合させることができる。

図７において、この新規なセンサーモジュールのさらなる例示的な実施形態は参照番号８０で示す。このセンサーモジュール８０も、相互に重ねられかつ固定される２つのモジュール部８２，８４を含む。変形可能な接続部材８６ａ，８６ｂは、この例では、ウェブ状領域（図５および図６に係る例示的な実施形態の場合に類似）に設計され、各ウェブ８６は２つの薄手材料部分８８を有し、これらの部分８８は厚手材料ウェブ領域９０の境界を定めている。換言すれば、横から見れば、各モジュール部８２の固体部は、フレーム４６と触針支持部材４８とをウェブ領域９０から離間させる狭いスロットだけを有している。スロットは、固体材料の基部に至るまでは形成されていないので、より薄い材料厚みｄのウェブ領域８８は、スロットの領域内に残り、他方、その間に位置するウェブ領域９０は、外側フレーム４６と略同一の材料厚みを有している。あるいは、ウェブ８６は、上記特許文献１のセンサーモジュールにより、それ自体周知の十字形状である。したがって、個々のモジュール部８２，８４の構造設計は、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００５６２２号（先行する公報ではない）に記載の単一層センサーモジュールに対応している。

この例示的な実施形態において、さらに、充填材９２がモジュール部８２，８４間に設けられている。充填材９２は、フレーム４６に沿って、かつ触針支持部材４８において、２つのモジュール部８２，８４を接続している。さらに、さらなる充填材９４を、厚手材料ウェブ領域９０間に設けることができる。充填材９２，９４は同じものであってかつ２つのモジュール部８２，８４をベース領域全体にわたって接続していてもよく、または、充填材９２，９４は異なっていてもよい。さらに、厚手材料ウェブ領域９０間の充填材９４は、フレーム４６と触針支持部材４８との間の充填材９２より、より弾性があるものであってもよい。さらに、弾性充填材を２つのモジュール部８２，８４間の領域を覆うように設けることができるが、図７の例示的な実施形態では、薄手材料ウェブ領域８８が自由でいられるように、充填材９２，９４は部分的にのみ設けられている。

図８において、センサーモジュールは参照番号１００で示されている。上述した実施形態の場合と同様、このセンサーモジュール１００は、変形可能な接続部材１０２を介して相互接続された固定フレーム４６および触針支持部材４８を有している。しかしながら、この例では、触針支持部材４８は、固定フレーム４６の中央部の「ボス」としてではなく、センサーモジュール１００のベース領域全体にわたるプレートとして設計されている。触針２６はプレートの中央に固定されている。

この例では、接続部材１０２は、２つの面にわたって延び、かつ横断面視Ｕ字状の多分岐ジョイント（継ぎ手）である。第一ジョイント部分１０４は第二ジョイント部分１０６に中間要素１０８を介して接続され、ジョイント部分１０４，１０６は略平行状態で相互に重なり合い、他方、中間要素１０８はそれらに対して直交している。ジョイント部分１０４，１０６の端部領域は、変形可能な薄手材料ウェブ領域として設計されている。ジョイント部分１０４は、第一薄手材料ウェブ領域を介して、フレーム４６へ接続されている。その他方端部で、ジョイント部分１０４は第二薄手材料ウェブ領域を介して中間要素１０８に接続されている。同様に、ジョイント部分１０６は第一薄手材料ウェブ領域を介して中間要素１０８へ接続され、そして、第二薄手材料ウェブ領域を介してプレート状の支持部材４８へ接続されている。

本新規なセンサーモジュールを使用した座標測定装置の概略を示す。 ２つの単一層のセンサーモジュールから構成される本新規なセンサーモジュールの例示的な実施形態の組立てを示す。 組立てられた状態の図２のセンサーモジュールを示す。 図３のセンサーモジュールの横断面図を示す。 組立てられたセンサーモジュールの第２の例示的な実施形態を示す。 組立てられたセンサーモジュールの第３の例示的な実施形態を示す。 組立てられたセンサーモジュールの第４の例示的な実施形態の断面図を示す。 センサーモジュールを示す。

Claims (9)

1. 第一測定面（５４）を規定する固定モジュールベース（４６）を有し、前記モジュールベース（４６）に対して移動可能であって、触針（２６）を保持する支持部材（４８）を有し、前記支持部材（４８）と前記モジュールベース（４６）とを移動可能に相互接続する少なくとも１つの変形可能な接続部材（５０；６６；８６；１０２）を有する、触知式座標測定装置（１０）のプローブ（２８）用のセンサーモジュールであって、
   前記接続部材（５０；６６；８６；１０２）は少なくとも、変形可能な第一および第二材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）を有し、前記変形可能な第一および第二材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）は、前記第一測定面（５４）に対して垂直に、相互に位置がずれた状態で配置されており、
   当該センサーモジュールは、互いに対して取り付けられて固定された、少なくとも２つの単一層のモジュール部（４２，４４；６２，６４；８２，８４）を備えており、
   各モジュール部（４２，４４；６２，６４；８２，８４）は、フレームの形態のモジュールベース（４６ａ，４６ｂ）と、前記フレーム（４６ａ，４６ｂ）の内部に配置され、前記変形可能な材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）の一方を介して関連する前記フレーム（４６ａ，４６ｂ）に接続された触針支持部材（４８ａ，４８ｂ）とを有し、
   ２つの前記モジュール部（４２，４４；６２，６４；８２，８４）は、前記フレーム（４６ａ，４６ｂ）の領域、および前記触針支持部材（４８ａ，４８ｂ）の領域の両方において、相互に接触しており、
   前記材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）は、相互に離間距離（Ｄ−ｄ）をおいて配置されており、
   各材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）は、半導体材料からなるとともに、前記関連するフレーム（４６ａ，４６ｂ）および触針支持部材（４８ａ，４８ｂ）と一体的に接続されていることを特徴とするセンサーモジュール。
2. 充填材（９４）が、前記第一および第二材料層（８６ａ，８６ｂ）の間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセンサーモジュール。
3. 前記第一および第二材料層（５０ａ，５０ｂ；６６ａ，６６ｂ；８６ａ，８６ｂ）は、異なる材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサーモジュール。
4. 前記第一および第二材料層（５０ａ，５０ｂ；８６ａ，８６ｂ）は、一致するように相互に重ねられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサーモジュール。
5. 前記接続部材は、前記第一材料層を形成する少なくとも１つの第一ウェブ状領域（６６ａ；８６ａ）を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のセンサーモジュール。
6. 前記接続部材は、前記第二材料層を形成する少なくとも１つの第二ウェブ状領域（６６ｂ；８６ｂ）を含むことを特徴とする請求項５に記載のセンサーモジュール。
7. 前記第一測定面（５４）に平行な前記第一および第二ウェブ状領域（６６ａ；６６ｂ）は、相互に位置がずれた状態で配置されていることを特徴とする請求項６に記載のセンサーモジュール。
8. 前記接続部材は、前記第二材料層を形成する少なくとも１つの実質的に閉じた薄膜領域（５０ｂ）を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のセンサーモジュール。
9. 前記触針（２６）が、前記移動可能支持部材（４８）に永久的に固定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のセンサーモジュール。

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