JP5260849B2 - タッチプローブ - Google Patents

Description

本発明は、タッチプローブに関する。たとえば、三次元測定機等によって被測定物の形状等を測定する場合に利用することができる。

被測定物の形状、寸法等の測定を行う測定機としてハイトゲージ（一次元測定機）、三次元測定機、輪郭測定機等が知られている。このような測定機には、座標検出や位置検出を行うために、被測定物との接触を検出するタッチプローブが備えられている。
たとえば、三次元測定機では、タッチプローブと載物台に載置された被測定物とを三次元方向へ相対移動させながら接触させ、両者が接触した瞬間の各送り軸方向の座標値を読み取る。このため、三次元測定機の測定精度を向上するためには、タッチプローブの検出精度を高める必要がある。

検出精度のよいタッチプローブとしては、スタイラスの途中に圧電素子を取り付け、この圧電素子によってスタイラスを振動させ、スタイラスの先端部が被測定物に接触した際の振幅の減少から接触状態を検出するものが知られている（たとえば、特許文献１）。

特開平６−２２１８０６号公報

微細な測定箇所を測定するためのタッチプローブにおいては、プローブの小型化が必須である。特に、スタイラスを長く、径小にすることが必要となるが、上述のようなタッチプローブにおいては、スタイラスに圧電素子を設けるためのスペースを要するので、スタイラスの径小化には限界がある。また、スタイラスを長くするとスタイラスの先端部と圧電素子の位置とが離れるため、検出精度が低下する。さらに、上述のようなタッチプローブにおいては、被測定物とスタイラスとの接触によって生じた衝撃が、スタイラスに設けた圧電素子や、プローブ本体を破損させるおそれがあるので、別途衝撃を逃がす機構を設ける必要があった。

本発明の目的は、長くて径小なスタイラスを有し、被測定物とスタイラスとの接触によって生じた衝撃による破損の可能性が低く、検出精度のよいタッチプローブを提供することである。

本発明のタッチプローブは、プローブ本体と、前記プローブ本体に設けられたスタイラス支持手段と、前記スタイラス支持手段に略重心位置を支持された棒状のスタイラスと、前記スタイラスの変位を検出する検出手段と、を備え、前記スタイラス支持手段は、弾性部材から形成され、外周部を前記プローブ本体に固定され中心部に前記スタイラスを支持する２枚のダイヤフラムを有し、前記スタイラスは、前記ダイヤフラムに垂直に支持され、一端に被測定物と接触される接触部を有し、前記２枚のダイヤフラムは、弾性部材から形成され、外周部が、前記スタイラスの軸方向に厚みを持つスペーサリングを介して互いに結合され、中心部近傍が互いに近接する方向に湾曲し、当該中心部が互いに結合され、当該中心部にプリロードが係る状態で前記スタイラスを支持することを特徴とする。

本発明によれば、スタイラス支持手段は、弾性部材から形成され、中心部にスタイラスを支持するダイヤフラムを有し、スタイラスは、ダイヤフラムに垂直に支持され、一端に被測定物と接触される接触部を有するので、接触部が被測定物と接触されると、スタイラスが、ダイヤフラムを弾性変形させながら、軸方向に移動することができ、また、ダイヤフラムに支持された略重心位置を中心に傾くことができる。この時、検出手段が、スタイラスの変位を検出する。そして、接触部が被測定物から離れると、スタイラスおよびダイヤフラムは元の位置および形状にもどる。

スタイラスは、略重心位置をダイヤフラムの中心部に支持されるので、スタイラスの変位は、軸方向に力が加えられた場合は軸方向のみに、軸に垂直な方向に力が加えられた場合は略重心位置を中心にした１方向への傾きのみに限定される。また、軸方向に力が加えられた場合には、略重心位置を中心にした傾きは発生しにくく、軸に垂直な方向に力が加えられた場合には、軸方向への変位は発生しにくい。すなわち、運動の独立性が高いので、スタイラスは、外から力が加えられた方向にのみ変位し、他の方向への運動が発生しない。つまり、任意の向きの力に対して、軸方向の力の成分と軸に垂直な方向の力の成分に応じて、それぞれ軸方向の変位と、略重心位置を中心にした１方向への傾きとが発生する。したがって、検出誤差の原因となる複合的な変位が生じることがなく、検出手段が、接触部の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。
また、接触部が被測定物と接触されると、ダイヤフラムを弾性変形させながら、スタイラスが変位するので、接触の衝撃によって部品を破損する可能性が低い。そして、スタイラスの変位を検出することで、接触部と被測定物との接触を検出することができるので、スタイラスに圧電素子を設ける必要がなく、スタイラスを長く径小にすることができる。

なお、スタイラスの材質は、特に限定されないが、金属であることが好ましく、タングステンカーバイトの粉末をコバルト中に分散させて焼結したものが、特に好適に用いられる。タングステンカーバイトの粉末をコバルト中に分散させて焼結したものは、超硬と呼ばれる特質を有するので、スタイラスを長く径小に形成した場合でも、スタイラスの変形、破損が起こりにくくなる。

本発明において、前記スタイラス支持手段は、前記プローブ本体に外周部が固定された２枚のダイヤフラムを有し、前記２枚のダイヤフラムは、弾性部材から形成され、外周部が、前記スタイラスの軸方向に厚みを持つスペーサリングを介して互いに結合され、中心部が、互いに結合されるとともに前記スタイラスを支持することを特徴とする。
このような構成によれば、弾性部材から形成された２枚のダイヤフラムは、外周部が、スタイラスの軸方向に厚みを持つスペーサリングを介して互いに結合され、中心部が、互いに結合されているので、２枚のダイヤフラムの中心部に互いにプリロードがかかり、２枚のダイヤフラムの中心部の剛性が高められ、スタイラスの姿勢復元性が向上する。したがって、スタイラス支持手段が、スタイラスを確実に支持することができる。

本発明において、前記ダイヤフラムは、前記スタイラスを支持する中心部と、前記プローブ本体に固定された外周部と、前記中心部と前記外周部との間に放射状に設けられ前記中心部と前記外周部とを連結する複数のリムと、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、ダイヤフラムは、スタイラスを支持する中心部と、プローブ本体に固定された外周部と、中心部と外周部との間に放射状に設けられ中心部と外周部とを連結する複数のリムと、を備えるので、剛性の高い中心部がしっかりとスタイラスを支持し、剛性の低いリムが弾性変形してスタイラスの変位を許容することができる。

ダイヤフラムとしては、たとえば、円形の金属箔の径方向の中間部に、エッチング等によって、金属箔の外周部と中心部とをつなぐリムを形成したものが使用できる。このような金属箔の中心部にスタイラスを固定すれば、金属箔の中心部が有する剛性により、スタイラスを確実に支持することができるとともに、リムの弾性変形により、スタイラスの軸方向への変位およびスタイラスの略重心位置を中心とした傾きが許容される。
また、ダイヤフラムの径を小さくすれば、タッチプローブを大幅に小型化することが可能である。

本発明において、前記リムは、前記ダイヤフラムの周方向または径方向への折り返し構造を介して前記ダイヤフラムの前記中心部と前記外周部とを連結することが好ましい。
このような構成によれば、ダイヤフラムのリムが、ダイヤフラムの周方向または径方向に折り返し構造を有するので、リムの剛性が低くなり、弱い力でリムが弾性変形を起こすことができる。これにより、小さな接触力でもスタイラスの変位が起こりやすくなり、接触部の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

本発明において、前記検出手段は、前記スタイラスの前記接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの面を有する電極と、前記電極の三つの面に対向して設けられ前記電極の三つの面との距離の変化を検出する三つの静電容量式変位センサと、を備えることが好ましい。
このような構成によれば、検出手段は、スタイラスの接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの面を有する電極と三つの静電容量式変位センサと、を備えるので、接触部の被測定物に対する接触による、スタイラスの所定の１方向への変位を検出することができる。また、検出手段が、ノイズが小さく感度の高い静電容量式変位センサを備えるので、接触部の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

本発明の他のタッチプローブは、前記検出手段は、前記スタイラスの前記接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの鏡面と、前記三つの鏡面に対向して設けられ前記三つの鏡面に光線を照射する三つの光学式変位センサと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、検出手段は、スタイラスの接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの鏡面と、三つの鏡面に光線を照射する三つの光学式変位センサと、を備えるので、接触部の被測定物に対する接触による、スタイラスの所定の１方向への変位を検出することができる。また、検出手段が、感度の高い光学式変位センサを備えるので、接触部の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に、第１実施形態のタッチプローブ１の斜視図を、図２に、第１実施形態のタッチプローブ１のスタイラス支持手段１１近傍の断面図を示す。
図１に示すように、タッチプローブ１は、円筒形のプローブ本体１０と、プローブ本体１０に設けられたスタイラス支持手段１１と、スタイラス支持手段１１に略重心位置１２２を支持された棒状のスタイラス１２と、スタイラス１２の変位を検出する検出手段１３と、を備える。

スタイラス支持手段１１は、弾性部材から形成されるダイヤフラム１１１と、補強板１１２と、を備える。
ダイヤフラム１１１は、図１および図２に示すように、スタイラス１２を支持する中心部１１３と、プローブ本体１０に固定された外周部１１４と、中心部１１３と外周部１１４との間に放射状に設けられ中心部１１３と外周部１１４とを連結する複数のリム１１５と、を備える。ダイヤフラム１１１は、円形の金属箔の径方向の中間部に、エッチング等によって、金属箔の外周部１１４と中心部１１３とをつなぐリム１１５を形成したものである。
補強板１１２は、ダイヤフラム１１１の中心部１１３に設けられ、ダイヤフラム１１１の中心部１１３の剛性を補強し、中心部１１３とともにスタイラス１２を支持する樹脂製の円盤状部材である。

スタイラス１２は、図１に示すように、プローブ本体１０と逆側の一端に被測定物と接触される球状の接触部１２１を、他の一端に後述する検出手段１３の電極１３１を有する棒状の部材である。スタイラス１２は、電極１３１も含んだ全体の略重心位置１２２を、ダイヤフラム１１１の中心部１１３に、スタイラス１２の軸がダイヤフラム１１１に垂直になるように支持されている。
なお、スタイラス１２は、タングステンカーバイトの粉末をコバルト中に分散させて焼結したものから形成される。

検出手段１３は、図１に示すように、スタイラス１２の接触部１２１と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの面１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃを有する電極１３１と、電極１３１の三つの面１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃに対向して設けられ電極１３１の三つの面１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃとの距離の変化を検出する三つの静電容量式変位センサ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃと、を備える。

図３に、スタイラス１２と電極１３１との分解図を、図４に、検出手段１３を上から見た断面図を示す。
電極１３１は、金属箔を折り曲げて成形した、直角三角形状の断面を有する矩形状の中空部材である。図３において、電極１３１の側面１３１Ａ、側面１３１Ｂ、上面１３１Ｃは、その法線方向が互いに垂直に交わるように構成され、電極１３１の下面は開口部となっている。電極１３１の他の側面１３１Ｄは、図４に示すように、スタイラス１２の接触部１２１と逆側の端部に設けられた電極支持溝１２３に係合されている。

三つの静電容量式変位センサ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃは、プローブ本体１０を貫通するように、電極１３１の三つの面１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃに対向して設けられ、電極１３１の三つの面１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃとの距離の変化を検出するセンサである。
なお、図１に示すように、側面１３１Ａ、側面１３１Ｂ、上面１３１Ｃの法線方向は、測定器の載物台等によって、タッチプローブ１が被測定物に対して相対移動されるＸ、Ｙ、Ｚ方向とそれぞれ等しくなるように構成されている。

このようなタッチプローブ１の接触部１２１を、被測定物に接触させた時の作用を説明する。
測定器の載物台等によって、タッチプローブ１を被測定物に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれか一方向に相対移動させ、接触部１２１を、被測定物に接触させる。
タッチプローブ１と被測定物とが、Ｘ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｘ方向に押されるので、スタイラス１２が、略重心位置１２２を中心にＸ方向に傾けられる。すると、電極１３１の側面１３１Ａが、静電容量式変位センサ１３２Ａから離れる方向に移動される。この時、静電容量式変位センサ１３２Ａが、側面１３１Ａとの距離の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。

タッチプローブ１と被測定物とが、Ｙ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｙ方向に押されるので、スタイラス１２が、略重心位置１２２を中心にＹ方向に傾けられる。すると、電極１３１の側面１３１Ｂが、静電容量式変位センサ１３２Ｂから離れる方向に移動される。この時、静電容量式変位センサ１３２Ｂが、側面１３１Ｂとの距離の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。
タッチプローブ１と被測定物とが、Ｚ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｚ方向に押されるので、スタイラス１２が、軸方向上側に移動される。すると、電極１３１の上面１３１Ｃが、静電容量式変位センサ１３２Ｃに近づく方向に移動される。この時、静電容量式変位センサ１３２Ｃが、上面１３１Ｃとの距離の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。
接触部１２１が被測定物から離れると、スタイラス１２およびダイヤフラム１１１は元の位置および形状にもどる。

本実施形態によれば、以下に示すような効果がある。
(１) スタイラス１２は、略重心位置１２２をダイヤフラム１１１の中心部１１３に支持されるので、スタイラス１２の変位は、軸方向への移動および略重心位置１２２を中心にした１方向への傾きのいずれか一つに限定される。したがって、検出誤差の原因となる複合的な変位が生じることがなく、検出手段１３が、接触部１２１の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

（２）接触部１２１が被測定物と接触されると、ダイヤフラム１１１を弾性変形させながら、スタイラス１２が変位するので、接触の衝撃によって部品を破損する可能性が低い。
（３）スタイラス１２の接触部１２１と逆側の端部に設けられた検出手段１３が、接触部１２１の被測定物に対する接触を検出するように構成したので、スタイラスに設けた圧電素子により接触部の被測定物に対する接触を検出するタッチプローブと異なり、圧電素子を設けるスペースを確保する必要がなく、スタイラス１２を、長く径小にすることができる。これにより、太く短いタッチプローブでは測定できなかった微細な測定箇所も測定することができ、多様な被測定物の形状に広く対応することができる。
（４）スタイラス１２が、タングステンカーバイトの粉末をコバルト中に分散させて焼結したものから形成され、超硬と呼ばれる特質を有するので、スタイラス１２が長く径小であっても、スタイラス１２の変形、破損が起こりにくい。

（５）ダイヤフラム１１１は、スタイラス１２を支持する中心部１１３と、プローブ本体１０に固定された外周部１１４と、中心部１１３と外周部１１４との間に放射状に設けられ中心部１１３と外周部１１４とを連結する複数のリム１１５と、を備えるので、中心部１１３がしっかりとスタイラス１２を支持し、剛性の低いリム１１５が弾性変形してスタイラス１２の変位を許容することができる。
（６）ダイヤフラム１１１の径を小さくすれば、タッチプローブ１を大幅に小型化することが可能である。
（７）ダイヤフラム１１１の中心部１１３に設けられた補強板１１２が、中心部１１３の剛性を補強し、中心部１１３とともにスタイラス１２を支持するので、スタイラス１２の支持を確実なものとすることができる。また、樹脂製の補強板１１２は、軽量なので、スタイラス１２の変位を妨げることなく、ダイヤフラム１１１の中心部１１３を補強することができる。
（８）検出手段１３が、ノイズが小さく感度の高い静電容量式変位センサ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃを備えるので、接触部１２１の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るタッチプローブ１のスタイラス支持手段１１の、分解図を図５に、断面図を図６に示す。
ここにおいて、本実施形態は、スタイラス支持手段１１の構成が、前述の第１実施形態と異なる。その他の構成および作用は同一であるから、同一符号を付してそれらの説明を省略する。

図５および図６に示すように、スタイラス支持手段１１は、プローブ本体１０に外周部が固定された２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂを有する。
２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂは、外周部１１４が、スタイラス１２の軸方向に厚みを持つスペーサリング１１６を介して互いに結合され、中心部１１３が、互いに結合されるとともにスタイラス１２を支持する。ダイヤフラム１１１Ａの中心部１１３の上面およびダイヤフラム１１１Ｂの中心部１１３の下面には、補強板１１２が設けられている。
なお、２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂおよび補強板１１２の形状および材質は、第１実施形態と同様である。ただし、ダイヤフラム１１１Ａのリム１１５およびダイヤフラム１１１Ｂのリム１１５の中心部１１３近傍は、互いに近接する方向に湾曲している。

上述のような本実施形態によれば、前述の第１実施形態の効果（１）ないし（８）に加えて、次のような効果がある。
（９）２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂの、外周部１１４が、スタイラス１２の軸方向に厚みを持つスペーサリング１１６を介して互いに結合され、中心部１１３が、互いに結合されているので、図６に示すように、２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂの中心部１１３に互いにプリロードがかかり、２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂの中心部１１３の剛性が高められ、スタイラス１２の姿勢復元性が向上する。したがって、スタイラス支持手段１１が、スタイラス１２をより確実に支持することができる。また、接触部１２１が被測定物から離れたときに、２枚のダイヤフラム１１１Ａ、１１１Ｂが、元の形状にもどりやすい。

［第３実施形態］
図７に、本発明の第３実施形態に係るタッチプローブ１の検出手段１３の拡大斜視図を、図８に、検出手段１３を上から見た端面図を示す。
ここにおいて、本実施形態は、検出手段１３の構成が、前述の第１実施形態と異なる。その他の構成および作用は同一であるから、同一符号を付してそれらの説明を省略する。

図７および図８に示すように、検出手段１３は、スタイラス１２の接触部１２１と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの鏡面１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、三つの鏡面１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに光線を照射する三つの光学式変位センサ１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃと、を備える。なお、図８において、光学式変位センサ１３３Ｃは紙面手前側に存在するため、図示されていない。
三つの光学式変位センサ１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃは、三つの鏡面１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに光線を照射し、三つの鏡面１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに反射された反射光を受光し、受光量の変化を検出する。

このような第３実施形態のタッチプローブ１の接触部１２１を、被測定物に接触させた時の検出手段１３の作用を説明する。
測定器の載物台等によって、タッチプローブ１を被測定物に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向のいずれか一方向に相対移動させ、接触部１２１を、被測定物に接触させる。
タッチプローブ１と被測定物とが、Ｘ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｘ方向に押されるので、スタイラス１２が、略重心位置１２２を中心にＸ方向に傾けられる。すると、鏡面１２Ａが、光学式変位センサ１３３Ａから離れる方向に移動される。この時、光学式変位センサ１３３Ａが、鏡面１２Ａからの反射光の受光位置および受光量の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。

タッチプローブ１と被測定物とが、Ｙ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｙ方向に押されるので、スタイラス１２が、略重心位置１２２を中心にＹ方向に傾けられる。すると、鏡面１２Ｂが、光学式変位センサ１３３Ｂから離れる方向に移動される。この時、光学式変位センサ１３３Ｂが、鏡面１２Ｂからの反射光の受光位置および受光量の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。
タッチプローブ１と被測定物とが、Ｚ方向に接触された場合、接触部１２１が、Ｚ方向に押されるので、スタイラス１２が、軸方向上側に移動される。すると、鏡面１２Ｃが、光学式変位センサ１３３Ｃに近づく方向に移動される。この時、光学式変位センサ１３３Ｃが、鏡面１２Ｃからの反射光の受光位置および受光量の変化を検出し、測定機に接触部１２１と被測定物とが接触したことを通知する。

上述のような本実施形態によれば、前述の第１実施形態の効果（１）ないし（７）に加えて、次のような効果がある。
（１０）検出手段１３が、感度の高い光学式変位センサ１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃを備えるので、接触部１２１の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
（i）ダイヤフラム１１１は、スタイラス１２の略重心位置１２２を支持する剛性と、スタイラス１２の軸方向への移動または略重心位置１２２を中心にした１方向への傾きを許容する弾性を有するものであればよく、その形状および材質は前記各実施形態に限定されない。
たとえば、図９に示すように、リム１１５が、ダイヤフラム１１１の径方向に折り返し構造を備えていてもよく（Ａ）、また、リム１１５が、ダイヤフラム１１１の周方向に折り返し構造を備えていてもよい（Ｂ）。このようなダイヤフラム１１１においては、リム１１５の剛性が低くなり、弱い力でダイヤフラム１１１が弾性変形を起こすことができる。これにより、スタイラス１２の変位が起こりやすくなり、接触部１２１の被測定物に対する接触を高精度に検出することができる。

（ii）前記各実施形態において、スタイラス１２は、タングステンカーバイトの粉末をコバルト中に分散させて焼結したものから形成されるとしたが、これに限定されない。
たとえば、他の金属や樹脂等でもよく、接触部１２１の被測定物に対する接触により変形や破損を起こさない程度の剛性を有する材質からなるものであれば、問題なく利用することができる。

（iii）前記各実施形態において、中心部１１３は樹脂製で円盤状の補強板１１２を有するが、補強板１１２はなくてもよい。たとえば、ダイヤフラム１１１の中心部１１３を肉厚にすれば、補強板１１２を設けなくても、中心部１１３の剛性を高めることができる。
また、補強板１１２は、高い剛性を有し、ダイヤフラム１１１の中心部１１３を補強することができるものであれば良く、樹脂製のものに限定されない。たとえば、補強板１１２は、金属やセラミックス等で形成されてもよい。

本発明は、被測定物との接触を検出するタッチプローブとして利用できる。

本発明の第１実施形態に係るタッチプローブの斜視図。 本発明の第１実施形態に係るタッチプローブのスタイラス支持手段の断面図。 本発明の第１実施形態に係るタッチプローブのスタイラスと電極との分解図。 本発明の第１実施形態に係るタッチプローブの検出手段を上から見た断面図。 本発明の第２実施形態に係るタッチプローブのスタイラス支持手段の分解図。 本発明の第２実施形態に係るタッチプローブのスタイラス支持手段の断面図。 本発明の第３実施形態に係るタッチプローブの検出手段の拡大図。 本発明の第３実施形態に係るタッチプローブの検出手段を上から見た端面図。 本実施形態のタッチプローブの変形例のダイヤフラムを示す図。

符号の説明

１ タッチプローブ
１０ プローブ本体
１１ スタイラス支持手段
１２ スタイラス
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 鏡面
１３ 検出手段
１１１ ダイヤフラム
１１３ 中心部
１１４ 外周部
１１５ リム
１１６ スペーサリング
１２１ 接触部
１３１ 電極
１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ 静電容量式変位センサ
１３３Ａ、１３３Ｂ、１３３Ｃ 光学式変位センサ

Claims (5)

1. プローブ本体と、
   前記プローブ本体に設けられたスタイラス支持手段と、
   前記スタイラス支持手段に略重心位置を支持された棒状のスタイラスと、
   前記スタイラスの変位を検出する検出手段と、を備え、
   前記スタイラス支持手段は、弾性部材から形成され、外周部を前記プローブ本体に固定され中心部に前記スタイラスを支持する２枚のダイヤフラムを有し、
   前記スタイラスは、前記ダイヤフラムに垂直に支持され、一端に被測定物と接触される接触部を有し、
   前記２枚のダイヤフラムは、弾性部材から形成され、外周部が、前記スタイラスの軸方向に厚みを持つスペーサリングを介して互いに結合され、中心部近傍が互いに近接する方向に湾曲し、当該中心部が互いに結合され、当該中心部にプリロードが係る状態で前記スタイラスを支持する
   ことを特徴とするタッチプローブ。
2. 請求項１に記載のタッチプローブにおいて、
   前記ダイヤフラムは、
   前記スタイラスを支持する中心部と、
   前記プローブ本体に固定された外周部と、
   前記中心部と前記外周部との間に放射状に設けられ前記中心部と前記外周部とを連結する複数のリムと、を備えることを特徴とするタッチプローブ。
3. 請求項２に記載のタッチプローブにおいて、
   前記リムは、前記ダイヤフラムの周方向または径方向への折り返し構造を介して前記ダイヤフラムの前記中心部と前記外周部とを連結することを特徴とするタッチプローブ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタッチプローブにおいて、
   前記検出手段は、
   前記スタイラスの前記接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの面を有する電極と、
   前記電極の三つの面に対向して設けられ前記電極の三つの面との距離の変化を検出する三つの静電容量式変位センサと、を備えることを特徴とするタッチプローブ。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタッチプローブにおいて、
   前記検出手段は、
   前記スタイラスの前記接触部と逆側の端部に設けられ法線方向が互いに垂直な三つの鏡面と、
   前記三つの鏡面に対向して設けられ前記三つの鏡面に光線を照射する三つの光学式変位センサと、を備えることを特徴とするタッチプローブ。

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