JP6769764B2 - 測定プローブ及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定プローブ及び測定装置に関する。

３次元測定装置等の測定装置は、被測定物に接触して測定を行う測定プローブを有する。測定プローブは、測定装置のスピンドルに着脱可能に取り付けられており、被測定物に接触するスタイラスを有する。

下記の特許文献１における測定プローブは、スタイラスがＸ、Ｙ、Ｚ方向に並進可能となるように、３つのばね平行四辺形構成を有する。ばね平行四辺形構成は、インナープレートとアウタープレートと中間プレートと板バネ等で構成されている。そして、スタイラスは、インナープレートに取り付けられており、インナープレートと共に並進可能となっている。

特表平０２−５０２４８８号公報

上記の特許文献１の構成の場合には、スタイラスが被測定物に接触する際に、例えばスタイラスが取り付けられたインナープレートに対して、インナープレートの並進方向と直交する方向に外力が作用する場合がある。かかる場合には、インナープレートが、ねじりの力を受けて回転しようとする。この際、インナープレートの剛性不足によって意図しない変形を起こし、スタイラスの取付位置が大きく変位してしまう。そして、スタイラスの取付位置が変位することで、測定誤差が発生してしまう。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、スタイラスが取り付けられたプレートがねじり力を受けることに起因するスタイラスの変位を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、被測定物に接触して測定を行う測定プローブであって、被測定物に接触可能なスタイラスが取り付けられており、第１方向に移動可能な可動プレートと、前記可動プレートと重なるようにして配置された静止プレートと、前記可動プレート及び前記静止プレートに対向する対向プレートと、前記可動プレートの前記第１方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第１方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する可動側接続板と、前記静止プレートと前記対向プレートとを接続する静止側接続板と、を備え、前記一端側接続部の前記第１方向と直交する第２方向における全長が、前記他端側接続部の前記第２方向における全長と同じ大きさである、測定プローブを提供する。

また、前記可動プレートの前記第１方向の一端側の形状と、前記可動プレートの前記第１方向の他端側の形状とは、互いに非対称であることとしてもよい。

また、前記他端側接続部の前記スタイラスが取り付けられた取付位置からの距離は、前記一端側接続部の前記取付位置からの距離よりも大きいこととしてもよい。

また、前記可動側接続板及び前記静止側接続板は、前記可動側接続板の前記対向プレート側の部分と前記静止側接続板の前記対向プレート側の部分とが繋がった１つの板部材から成ることとしてもよい。

また、前記可動プレート、前記静止プレート、前記対向プレート、前記可動側接続板及び前記静止側接続板は、それぞれ、第１可動プレート、第１静止プレート、第１対向プレート、第１可動側接続板及び第１静止側接続板であり、前記第１静止プレートに連結部を介して連結されており、前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な第２可動プレートと、前記第２可動プレートと重なるようにして配置された第２静止プレートと、前記第２可動プレート及び前記第２静止プレートに対向する第２対向プレートと、前記第２可動プレートの前記第２方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第２方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記第２対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する第２可動側接続板と、前記第２静止プレートと前記第２対向プレートとを接続する第２静止側接続板と、を更に備え、前記第２可動側接続板の前記一端側接続部の前記第１方向における全長が、前記第２可動側接続板の前記他端側接続部の前記第１方向における全長と同じ大きさであることとしてもよい。

また、前記第２可動プレートは、前記第１対向プレートの上方に位置しており、前記第１対向プレートは、柱状の前記連結部が通過している貫通穴が形成された開口部を有することとしてもよい。

また、前記第２可動プレート、前記第２静止プレート、前記第２対向プレート、前記第２可動側接続板及び前記第２静止側接続板は、前記１静止プレートと前記第１対向プレートの間の空間に位置していることとしてもよい。

また、前記連結部は、前記第２可動プレートから前記第２方向に延出した部分であることとしてもよい。

本発明の第２の態様においては、被測定物に接触して測定を行う測定プローブと、前記測定プローブが取り付けられている取付け部と、を有する測定装置であって、前記測定プローブは、前記被測定物に接触可能なスタイラスが取り付けられており、第１方向に移動可能な可動プレートと、前記可動プレートと重なるようにして配置された静止プレートと、前記可動プレート及び前記静止プレートに対向する対向プレートと、前記可動プレートの前記第１方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第１方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する可動側接続板と、前記静止プレートと前記対向プレートとを接続する静止側接続板と、を備え、前記一端側接続部の前記第１方向と直交する第２方向における全長が、前記他端側接続部の前記第２方向における全長と同じ大きさである、測定装置を提供する。

本発明によれば、スタイラスが取り付けられたプレートがねじり力を受けることに起因するスタイラスの変位を抑制できるという効果を奏する。

本発明の一の実施形態に係る三次元測定装置１の外観構成の一例を示す斜視図である。 プローブ３０の内部構成を説明するための斜視図である。 図２に示すプローブ３０をＹ軸方向から見た図である。 図２に示すプローブ３０をＸ軸方向から見た図である。 Ｘ方向可動構造体４０の構成を説明するための斜視図である。 図５に示すＸ方向可動構造体４０の分解斜視図である。 外力が作用する場合の可動プレート４１の回転状態を説明するための模式図である。 第２の実施形態に係るＸ方向可動構造体４０の構成を説明するための斜視図である。 図８に示すＸ方向可動構造体４０の分解斜視図である。 第３の実施形態に係るＸ方向可動構造体４０及びＺ方向可動構造体６０の構成を説明するための斜視図である。 図１０に示すＸ方向可動構造体４０とＺ方向可動構造体６０が分離した状態を示す斜視図である。

＜第１の実施形態＞
［三次元測定装置の構成］
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る測定装置の一例である三次元測定装置１の構成について説明する。

図１は、一の実施形態に係る三次元測定装置１の外観構成の一例を示す斜視図である。三次元測定装置１は、図１に示すように、ベース１０と、移動機構２０と、プローブ３０とを有する。

ベース１０は、図１に示すように、矩形板状に形成されている。ベース１０は、被測定物であるワークが載置される載置面１１を有する。また、ベース１０のＸ軸方向の一端側には、載置面１１上にＹ軸方向に沿ってガイド部１２が設けられている。ガイド部１２は、移動機構２０（具体的には、移動機構２０のコラム２２）のＹ軸方向への移動をガイドする。

移動機構２０は、ラム２５の先端に取り付けられたプローブ３０を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させる。移動機構２０は、コラム２２と、ビーム２３と、スライダ２４と、ラム２５とを有する。また、移動機構２０は、コラム２２、スライダ２４及びラム２５を移動させる駆動部（不図示）を有する。

コラム２２は、ガイド部１２上に立設されている。コラム２２は、ガイド部１２上をＹ軸方向に沿って移動可能である。
ビーム２３は、Ｘ軸方向に延びるように設けられている。ビーム２３の長手方向の一端側は、コラム２２に支持されており、ビーム２３の長手方向の他端側は、支柱２６に支持されている。ビーム２３は、コラム２２と共にＹ軸方向に移動する。

スライダ２４は、ビーム２３に支持されており、Ｚ軸方向に沿って筒状に形成されている。スライダ２４は、ビーム２３上をＸ軸方向に沿って移動可能である。
ラム２５は、スライダ２４の内部に挿通されており、スライダ２４と共にＸ軸方向に移動する。また、ラム２５は、スライダ２４内をＺ軸方向に沿って移動可能である。

プローブ３０は、ベース１０上のワークに接触して、ワークの座標等の測定を行う測定プローブである。プローブ３０は、取付け部であるラム２５の下部に取り付けられている。また、プローブ３０の先端には、ベース１０上のワークに接触可能なスタイラスが設けられている。

［プローブ３０の内部構成］
図２〜図４を参照しながら、プローブ３０の内部構成について説明する。
図２は、プローブ３０の内部構成を説明するための斜視図である。図３は、図２に示すプローブ３０をＹ軸方向から見た図である。図４は、図２に示すプローブ３０をＸ軸方向から見た図である。

プローブ３０は、図２〜図４に示すように、スタイラス３２と、ハウジング３４と、Ｘ方向可動構造体４０と、Ｙ方向可動構造体５０と、Ｚ方向可動構造体６０と、を有する。

スタイラス３２は、ベース１０上のワークに接触して測定を行う。スタイラス３２は、図２に示すように、それぞれ異なる方向に延びた接触部３２ａ〜３２ｅを有する。なお、スタイラス３２の形状は、図２に示す形状に限定されない。

ハウジング３４は、プローブ３０の筐体を成す。なお、図２では、プローブ３０の内部構成を説明する都合上、ハウジング３４の上壁３４ａのみが示されており、側壁等は省略されている。ハウジング３４は、Ｘ方向可動構造体４０、Ｙ方向可動構造体５０及びＺ方向可動構造体６０を覆うように筒状に形成されている。

Ｘ方向可動構造体４０は、外力を受けてＸ軸方向に可動する構造体である。Ｘ方向可動構造体４０には、スタイラス３２が固定されている。Ｘ方向可動構造体４０は、スタイラス３２のワーク等への接触に起因してスタイラス３２をＸ軸方向へ変位させる外力が発生した際に、前記外力によるスタイラス３２の変位を吸収するためにＸ軸方向へ可動する。Ｘ方向可動構造体４０の詳細構成は、後述する。

Ｙ方向可動構造体５０は、外力を受けてＹ軸方向に可動する構造体である。Ｙ方向可動構造体５０は、Ｘ方向可動構造体４０の上方に位置しており、Ｘ方向可動構造体４０と連結されている。Ｙ方向可動構造体５０は、スタイラス３２のワーク等への接触に起因してスタイラス３２をＹ軸方向へ変位させる外力が発生した際に、前記外力によるスタイラス３２の変位を吸収するためにＹ軸方向へ可動する。Ｙ方向可動構造体５０の詳細構成は、後述する。

Ｚ方向可動構造体６０は、外力を受けてＺ軸方向に可動する構造体である。Ｚ方向可動構造体６０は、Ｙ方向可動構造体５０の上方に位置しており、Ｙ方向可動構造体５０と連結されている。また、Ｚ方向可動構造体６０は、ハウジング３４の上壁３４ａと連結されている。Ｚ方向可動構造体６０は、スタイラス３２のワーク等への接触に起因してスタイラス３２をＺ軸方向へ変位させる外力が発生した際に、前記外力によるスタイラス３２の変位を吸収するためにＺ軸方向へ可動する。Ｚ方向可動構造体６０の詳細構成は、後述する。

（Ｘ方向可動構造体４０の詳細構成）
ここで、図５及び図６を参照しながら、Ｘ方向可動構造体４０の詳細構成について説明する。

図５は、Ｘ方向可動構造体４０の構成を説明するための斜視図である。図６は、図５に示すＸ方向可動構造体４０の分解斜視図である。Ｘ方向可動構造体４０は、図６に示すように、可動プレート４１と、静止プレート４２と、対向プレート４３と、一対の接続板４４、４５と、連結部４６とを有する。

可動プレート４１は、Ｘ方向可動構造体４０の下部に位置する。可動プレート４１には、図６に示すようにスタイラス３２が取付位置に取り付けられている。可動プレート４１は、１つの金属部材から成り、矩形薄板状とされている。

可動プレート４１は、図６に示すように、可動方向であるＸ軸方向の一端側の形状と他端側の形状とが互いに非対称となるように、形成されている。具体的には、可動プレート４１は、Ｘ軸方向の一端側に設けられた一端側延出部４１１と、Ｘ軸方向の他端側に設けられた他端側延出部４１２、４１３とを有する。一端側延出部４１１及び他端側延出部４１２、４１３は、Ｙ軸方向において異なる位置に設けられている。具体的には、一端側延出部４１１は、可動プレート４１の一端側の中央部分に、一端からＸ軸方向に沿って突出するように形成されている。また、他端側延出部４１２、４１３は、可動プレート４１の他端側の両端部分に、他端からＸ軸方向に沿って突出するように形成されている。つまり、Ｚ軸方向から見たときに、略Ｙ字状となるように形成されている。

一端側延出部４１１及び他端側延出部４１２、４１３は、下側の面が可動プレート４１の下面と面一になるように、上側の面が可動プレート４１の上面よりも突出するような構造となっている。つまり、一端側延出部４１１、他端側延出部４１２、４１３は、可動プレート４１に対して、上面に出っ張った状態で設けられている。また、Ｚ軸方向から見たときに、一端側延出部４１１のＹ軸方向の幅寸法（後述する図７に示す幅の大きさ２ａ）は、他端側延出部４１２、４１３の幅寸法（図７に示す幅の大きさａ）の２倍とされている。すなわち、一端側延出部４１１のＹ軸方向の全長（長さ２ａ）が、他端側延出部４１２及び他端側延出部４１３のＹ軸方向の全長（長さ２ａ）と同じ大きさである。

一端側延出部４１１は、対向する挟持部品４１１ａとで接続板４４を挟持する。挟持部品４１１ａは、接続板４４を挟持した状態で一端側延出部４１１の側面に、締結部材等で固定されている。また、他端側延出部４１２、４１３は、それぞれ対向する挟持部品４１２ａ、４１３ａとで接続板４５を挟持する。挟持部品４１２ａ、４１３ａは、それぞれ接続板４５を挟持した状態で他端側延出部４１２、４１３の側面に、締結部材等で固定されている。

可動プレート４１の中央部に位置する取付位置４１４には、スタイラス３２が取り付けられている。可動プレート４１は、スタイラス３２をＸ軸方向に変位させる外力が作用した際に、Ｘ軸方向に可動する。また、本実施形態では、詳細は後述するが、可動プレート４１の可動方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（ここでは、Ｙ軸方向）の外力を受けて可動プレート４１が回転する際の回転中心は、可動プレート４１の中央部に位置する。これにより、スタイラス３２の取付位置４１４と可動プレート４１の回転中心とが近くに位置するので、可動プレート４１が回転しても、スタイラス３２の変位を抑制できる。

図７は、外力が作用する場合の可動プレート４１の回転状態を説明するための模式図である。ここでは、測定の際にスタイラス３２にＹ軸方向に沿った外力Ｆが作用するものとする。図７に示すような外力Ｆが作用した場合には、スタイラス３２を回転させようとするねじり力が発生し、このねじり力によって、スタイラス３２が取り付けられた可動プレート４１も回転することになる。ここで、本実施形態とは異なり可動プレート４１の形状が矩形の場合（すなわち、接続板（板バネ）との接続箇所が２箇所しかない場合）、外力Ｆに対して可動プレート４１の剛性が足りないため、意図しない変形を起こす。結果的に可動プレート４１の回転中心が可動プレート４１から外れた位置に位置する可能性があり、可動プレート４１の回転に伴いスタイラス３２の位置も大きく変位してしまう。

これに対して、本実施形態においては、上述した比較例に係る可動プレートとは異なり、可動プレート４１の接続板４４、４５との接続箇所が３箇所あり、かつ一端側延出部４１１のＹ軸方向の全長（長さ２ａ）が他端側延出部４１２及び他端側延出部４１３のＹ軸方向の全長（長さ２ａ）と同じ大きさであることで、外力Ｆによって可動プレート４１が回転する際の回転中心は、可動プレート４１の中央部に位置する。また、前述したようにスタイラス３２の取付位置４１４も可動プレート４１の中央部に位置している。スタイラス３２の取付位置４１４は、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において下記のような位置であってもよい。具体的には、取付位置４１４は、Ｘ軸方向において取付位置４１４と一端側延出部４１１との距離が取付位置４１４と他端側延出部４１２（他端側延出部４１３）との距離と同じ大きさになる位置である。また、取付位置４１４は、Ｙ軸方向において取付位置４１４と他端側延出部４１２との距離が取付位置４１４と他端側延出部４１３との距離と同じ大きさになる位置である。これにより、スタイラス３２に外力Ｆが作用して可動プレート４１が回転中心を中心に回転しても、取付位置４１４が変位し難いので、スタイラス３２の変位を抑制できる。この結果、スタイラス３２の変位に起因する測定誤差の発生を防止できる。

また、本実施形態では、可動プレート４１がＹ字形状となっており、他端側延出部４１２、４１３は、取付位置４１４から見て一端側延出部４１１よりも離れている。このように他端側延出部４１２、４１３とスタイラス３２の取付位置４１４との間の距離を大きくする場合には、外力Ｆに起因してねじり力が発生した際に、他端側延出部４１２、４１３と接続される接続板４４のねじり力に対する剛性（ねじり剛性）が高まる。これは、ねじり剛性は、距離の２乗に比例する性質を有するからである。なお、本実施形態では、図７に示すように、一端側延出部４１１のＸ軸方向の長さ（幅ｃ）は、他端側延出部４１２、４１３のＸ軸方向の長さ（幅ｂ）と同じ大きさであり、剛性が低下しない大きさとなっている。

なお、上記では、可動プレート４１の形状がＹ字形状であることとしたが、これに限定されない。例えば、可動プレート４１の形状がＷ字形状であってもよく、具体的には、可動プレート４１が、２つの一端側延出部と３つの他端側延出部を有してもよい。また、可動プレート４１は、３つの一端側延出部と４つの他端側延出部を有してもよい。さらに、可動プレート４１は、１つの一端側延出部と３つの他端側延出部を有してもよい。

図５及び図６に戻り、Ｘ方向可動構造体４０の構成の説明を続ける。
静止プレート４２は、可動プレート４１と同様に１つの金属部材から成り、図５に示すように可動プレート４１の上方から重なるように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に所定の大きさの隙間を設けた状態で配置されている。このような隙間を設けることで、可動プレート４１が可動方向であるＸ軸方向に移動した際に、可動プレート４１が静止プレート４２に接触して擦れることを抑制できる。

また、静止プレート４２及び可動プレート４１は、互いを挟むように配置されている。なお、静止プレート４２は、後述する連結部４６によってＹ方向可動構造体５０に連結されている。

静止プレート４２は、Ｘ軸方向の一端側に設けられた一端側延出部４２１、４２２と、Ｘ軸方向の他端側に設けられた他端側延出部４２３とを有する。一端側延出部４２１、４２２は、静止プレート４２の一端側の両端部分に、一端からＸ軸方向に沿って突出するように形成されている。また、他端側延出部４２３は、静止プレート４２の他端側の中央部分に、他端からＸ軸方向に沿って突出するように形成されている。可動プレート４１上に静止プレート４２を重ねるように配置したときに、一端側延出部４２１、４２２及び他端側延出部４２３の上面は、可動プレート４１の一端側延出部４１１及び他端側延出部４１２、４１３の上面と同一面となるように構成されている。

一端側延出部４２１、４２２は、対向する挟持部品４２１ａ、４２２ａとで接続板４４を挟持する。挟持部品４２１ａ、４２２ａは、それぞれ接続板４４を挟持した状態で一端側延出部４２１、４２２の側面に、締結部材等でそれぞれ固定されている。また、他端側延出部４２３は、対向する挟持部品４２３ａとで接続板４５を挟持する。挟持部品４２３ａは、接続板４５を挟持した状態で他端側延出部４２３の側面に、締結部材等で固定されている。

対向プレート４３は、図５に示すように、Ｘ方向可動構造体４０の上部に位置する。対向プレート４３は、可動プレート４１及び静止プレート４２に離間した状態で対向している。対向プレート４３と可動プレート４１及び静止プレート４２との間には、接続板４４、４５が配置されており、接続板４４、４５の主面がＺ軸方向に沿っている。

対向プレート４３は、対向プレート４３のベース部４３１の側面との間で、接続板４４、４５を挟持するための挟持部品４３２、４３３を有する。挟持部品４３２、４３３は、ベース部４３１の側面に、例えば締結部材で固定されている。また、対向プレート４３のベース部４３１の中央側には、矩形状の貫通穴が形成された開口部４３１ａが設けられている。開口部４３１ａを設けることで、対向プレート４３を軽量化できる。

一対の接続板４４、４５は、図６に示すように、可動プレート４１の可動方向であるＸ軸方向において離間して配置されている。接続板４４はＸ軸方向の一端側に位置し、接続板４５はＸ軸方向の他端側に位置している。また、接続板４４、４５は、可動プレート４１に直交するように配置されている。接続板４４、４５は、薄い板金部材から成っており、弾性を有する。

接続板４４は、中央側接続部４４１と、一対の端側接続部４４２とを有する。接続板４４においては、中央側接続部４４１が可動側接続板に該当し、端側接続部４４２が静止側接続板に該当する。

中央側接続部４４１は、Ｘ軸方向において中央側に位置している。中央側接続部４４１は、可動プレート４１の一端側延出部４１１と対向プレート４３とを接続している。
一対の端側接続部４４２は、中央側接続部４４１の両側に位置している。一対の端側接続部４４２は、それぞれ静止プレート４２の一端側延出部４２１、４２２と対向プレート４３とを接続している。
中央側接続部４４１と端側接続部４４２の間には、図６に示すように、それぞれＺ軸方向に沿ったスリット部４４４が形成されている。

接続板４５は、中央側接続部４５１と、一対の端側接続部４５２とを有する。接続板４５においては、接続板４４とは異なり、中央側接続部４５１が静止側接続板に該当し、端側接続部４５２が可動側接続板に該当する。

中央側接続部４５１は、静止プレート４２の他端側延出部４２３と対向プレート４３とを接続している。一対の端側接続部４５２は、それぞれ可動プレート４１の他端側延出部４１２、４１３と対向プレート４３とを接続している。中央側接続部４５１と端側接続部４５２の間には、それぞれＺ軸方向に沿ったスリット部４５４が形成されている。

上記の接続板４４、４５の構成の場合には、一端が可動プレート４１に接続されている接続板４４の中央側接続部４４１と接続板４５の端側接続部４５２とが撓むことで、可動プレート４１がＸ軸方向に可動する。この際、対向プレート４３は、一部が中央側接続部４４１及び端側接続部４５２を介して可動プレート４１に接続されているものの、端側接続部４４２及び中央側接続部４５１を介して静止プレート４２にも接続されているので、Ｘ軸方向に移動しない。また、中央側接続部４４１と端側接続部４４２が１つの接続板４４となっていているので、部品点数を削減できる。

更に、可動プレート４１、静止プレート４２及び対向プレート４３に対して接続板４４を接続することで、中央側接続部４４１と端側接続部４４２を個々に可動プレート４１、静止プレート４２及び対向プレート４３に接続する場合に比べて、中央側接続部４４１及び端側接続部４４２を可動プレート４１、静止プレート４２、対向プレート４３に接続する際の平行出しが容易となり、組立精度が向上する。

連結部４６は、Ｘ方向可動構造体４０とＹ方向可動構造体５０を連結する部分である（図４参照）。連結部４６は、静止プレート４２と対向プレート４３の間の空間に配置されている。これにより、静止プレート４２と対向プレート４３の間のデッドスペースを有効活用して、連結部４６を配置させることができる。

連結部４６は角柱状に形成されており、連結部４６の長手方向の一端は、静止プレート４２の中央部と連結されている。また、連結部４６の長手方向の他端は、図３に示すように、Ｙ方向可動構造体５０と連結されている。連結部４６の長手方向の他端は、対向プレート４３の開口部４３１ａの貫通穴を貫通している。連結部４６が、可動プレート４１と静止プレート４２のうちの静止プレート４２と連結されていることで、可動プレート４１のＸ軸方向に可動しても、その影響がＹ方向可動構造体５０に及ばない。

なお、上記では、接続板４４が、中央側接続部４４１及び端側接続部４４２を有することとしたが、これに限定されない。例えば、中央側接続部４４１及び端側接続部４４２が、それぞれ独立した部品であってもよい。同様に、接続板４５の中央側接続部４５１及び端側接続部４５２が、それぞれ独立した部品であってもよい。

（Ｙ方向可動構造体５０の詳細構成）
図２〜図４を参照しながら、Ｘ方向可動構造体４０と同様な構成であるＹ方向可動構造体５０の詳細構成について説明する。Ｙ方向可動構造体５０は、図２に示すように、可動プレート５１と、静止プレート５２と、対向プレート５３と、一対の接続板５４、５５と、連結部５６とを有する。

Ｙ方向可動構造体５０は、可動プレート４１がＸ軸方向に可動するＸ方向可動構造体４０に対して、可動プレート５１がＹ軸方向に可動である点で相違する。このため、Ｙ方向可動構造体５０の可動プレート５１、静止プレート５２、対向プレート５３、一対の接続板５４、５５及び連結部５６の形状は、Ｘ方向可動構造体４０の可動プレート４１、静止プレート４２、対向プレート４３、一対の接続板４４、４５及び連結部４６の形状と同様である。

可動プレート５１は、Ｘ方向可動構造体４０の対向プレート４３の上方に位置している。可動プレート５１は、Ｘ方向可動構造体４０の連結部４６を介して静止プレート４２と連結されている。可動プレート５１は、スタイラス３２をＹ軸方向に変位させる外力が作用した際に、Ｙ軸方向に可動する。

静止プレート５２は、可動プレート５１の上方から重なるように配置されており、静止プレート５２と可動プレート５１との間には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に所定の大きさの隙間が設けられている。隙間を設けることで、可動プレート５１が可動方向であるＹ軸方向に移動した際に、可動プレート５１が静止プレート５２に接触して擦れることを抑制できる。

対向プレート５３は、可動プレート５１及び静止プレート５２に離間した状態で対向している。対向プレート５３と可動プレート５１及び静止プレート５２との間には、接続板５４、５５が配置されており、接続板５４、５５の主面がＺ軸方向に沿っている。対向プレート５３の中央側には、矩形状の貫通穴が形成された開口部５３１ａが設けられている。

一対の接続板５４、５５は、可動プレート５１の可動方向であるＹ軸方向において離間して配置されている。接続板５４は、前述した接続板４４の中央側接続部４４１及び端側接続部４４２と同様な構成の中央側接続部５４１及び端側接続部５４２を有する。また、接続板５５は、接続板４５の中央側接続部４５１及び端側接続部４５２と同様な構成の中央側接続部５５１及び端側接続部５５２を有する。

接続板５４の中央側接続部５４１は、静止プレート５２と対向プレート５３を接続し、端側接続部５４２は、可動プレート５１と対向プレート５３を接続している。また、接続板５５の中央側接続部５５１は、可動プレート５１と対向プレート５３を接続し、端側接続部５５２は、静止プレート５２と対向プレート５３を接続している。このため、接続板５４の端側接続部５４２と、接続板５５の中央側接続部５５１とが撓むことで、可動プレート５１がＹ軸方向に可動する。

連結部５６は、Ｙ方向可動構造体５０（具体的には、静止プレート５２）とＺ方向可動構造体６０（具体的には、後述する可動プレート６１）とを連結する部分である。連結部５６は、静止プレート５２と対向プレート５３の間の空間に配置されている。これにより、静止プレート５２と対向プレート５３の間のデッドスペースを有効活用して、連結部５６を配置させることができる。

（Ｚ方向可動構造体６０の詳細構成）
図２〜図４を参照しながら、Ｚ方向可動構造体６０の詳細構成について説明する。Ｚ方向可動構造体６０は、図２に示すように、可動プレート６１と、静止プレート６２と、対向プレート６３と、一対の接続板６４、６５と、連結部６６とを有する。

Ｚ方向可動構造体６０は、可動プレート４１がＸ軸方向に可動するＸ方向可動構造体４０に対して、可動プレート６１がＺ軸方向に可動である点で相違する。このため、Ｚ方向可動構造体６０の構成も、Ｘ方向可動構造体４０とほぼ同様である。

可動プレート６１は、Ｙ方向可動構造体５０の対向プレート５３の上方に位置している。可動プレート６１は、Ｙ方向可動構造体５０の連結部５６を介して静止プレート５２と連結されている。具体的には、可動プレート６１の側面には、Ｙ軸方向に延出した延出部６７が設けられており、延出部６７は連結部５６と連結されている。上記の構成の可動プレート６１は、スタイラス３２をＺ軸方向に変位させる外力が作用した際に、Ｚ軸方向に可動する。

静止プレート６２は、可動プレート６１の上方から重なるように配置されており、静止プレート６２と可動プレート６１との間には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に所定の大きさの隙間が設けられている。隙間を設けることで、可動プレート６１が可動方向であるＺ軸方向に移動した際に、可動プレート６１が静止プレート６２に接触して擦れることを抑制できる。

対向プレート６３は、可動プレート６１及び静止プレート６２に離間した状態で対向している。対向プレート６３と可動プレート６１及び静止プレート６２との間には、接続板６４、６５が配置されており、接続板６４、６５の主面がＹ軸方向に沿っている。

一対の接続板６４、６５は、可動プレート６１の可動方向であるＺ軸方向において離間して配置されている。接続板６４は、前述した接続板４４の中央側接続部４４１及び端側接続部４４２と同様な構成の中央側接続部６４１及び端側接続部６４２を有する。また、接続板６５は、接続板４５の中央側接続部４５１及び端側接続部４５２と同様な構成の中央側接続部６５１及び端側接続部６５２を有する。

接続板６４の端側接続部６４２は、可動プレート６１と対向プレート６３を接続し、中央側接続部６４１は、静止プレート６２と対向プレート６３を接続している。また、接続板６５の端側接続部６５２は、静止プレート６２と対向プレート６３を接続し、中央側接続部６５１は、可動プレート６１と対向プレート６３を接続している。このため、接続板６４の端側接続部６４２と、接続板６５の中央側接続部６５１とが撓むことで、可動プレート６１がＺ軸方向に可動する。

連結部６６は、Ｚ方向可動構造体６０（具体的には、静止プレート６２）とハウジング３４（具体的には、上壁３４ａ）とを連結する部分である。連結部６６は、静止プレート６２の側面からハウジング３４の上壁３４ａに向かって延出している。

［本実施形態における効果］
上述したプローブ３０は、それぞれ同様な構成から成るＸ方向可動構造体４０、Ｙ方向可動構造体５０及びＺ方向可動構造体６０を有し、Ｘ方向可動構造体４０の可動プレート４１には、スタイラス３２が取り付けられている。また、可動プレート４１のＸ軸方向の両端に位置する一端側延出部４１１及び他端側延出部４１２、４１３は、接続板４４、４５と３箇所で接続されている。そして、一端側延出部４１１のＹ軸方向における全長が、他端側延出部４１２、４１３のＹ軸方向における全長と同じ大きさである。
３箇所に配置された一端側延出部４１１及び他端側延出部４１２、４１３が接続板４４、４５と接続され、かつ一端側延出部４１１のＹ軸方向における全長が他端側延出部４１２、４１３のＹ軸方向における全長と同じ大きさであることにより、可動プレート４１の回転中心が、可動プレート４１の中央部に位置する。そして、スタイラス３２の取付位置４１４と可動プレート４１の回転中心とが近くに位置するので、例えば可動プレート４１がスタイラス３２を介して外力を受けて回転中心を中心に回転しても、スタイラス３２が変位し難い。この結果、スタイラス３２の変位に起因する測定誤差の発生を防止できる。

なお、上記では、下方からＸ方向可動構造体４０、Ｙ方向可動構造体５０、Ｚ方向可動構造体６０の順番に積層されていることとしたが、これに限定されない。例えば、Ｙ方向可動構造体５０が最下方に位置してもよい。かかる場合には、スタイラス３２は、Ｙ方向可動構造体５０の可動プレート５１に取り付けられることとなる。

また、上記では、可動プレート４１の接続板４４、４５との接続箇所が３箇所であることとしたが、これに限定されない。例えば、可動プレート４１の接続板４４、４５との接続箇所は、４箇所以上であってもよい。

また、上記では、他端側延出部４１２、４１３は、取付位置４１４から見て一端側延出部４１１よりも離れていることとしたが、これに限定されない。例えば、他端側延出部４１２、４１３及び一端側延出部４１１は、取付位置４１４から同じ距離に位置するように、取付位置４１４を中心とした円周上に配置されてもよい。

＜第２の実施形態＞
図８及び図９を参照しながら、第２の実施形態に係るプローブ３０の構成について説明する。

上述した第１の実施形態では、Ｘ方向可動構造体４０の静止プレート４２が、対向プレート４３の開口部４３１ａを貫通する連結部４６（図２）を介してＹ方向可動構造体５０の可動プレート５１に連結されていることとした。これに対して、第２の実施形態では、連結部４６及び開口部４３１ａが設けられておらず、Ｘ方向可動構造体４０の静止プレート４２が、ハウジング３４の側壁に連結されている。

図８は、第２の実施形態に係るＸ方向可動構造体４０の構成を説明するための斜視図である。図９は、図８に示すＸ方向可動構造体４０の分解斜視図である。第２の実施形態においては、静止プレート４２は、Ｙ軸方向に沿って延出した延出部４２５を有する。延出部４２５は、ハウジング３４の側壁３４ｂに連結されている。

第２の実施形態に係るＸ方向可動構造体４０の可動プレート４１及び接続板４４、４５の構成は、第１の実施形態と同様である。このため、第１の実施形態と同様に、スタイラス３２から可動プレート４１にねじり力が伝達されても、スタイラス３２の取付位置及び可動プレート４１の回転中心が可動プレート４１の中央部に位置するので、可動プレート４１が回転しても、スタイラス３２が変位し難い。この結果、スタイラス３２の変位に起因する測定誤差の発生を抑制できる。
なお、図８には示していないが、Ｙ方向可動構造体５０においても、静止プレート５２がハウジング３４の側壁３４ｂに連結されている。

＜第３の実施形態＞
図１０及び図１１を参照しながら、第２の実施形態に係るプローブ３０の構成について説明する。

図１０は、第３の実施形態に係るＸ方向可動構造体４０及びＺ方向可動構造体６０の構成を説明するための斜視図である。図１１は、図１０に示すＸ方向可動構造体４０とＺ方向可動構造体６０が分離した状態を示す斜視図である。

第１の実施形態では、Ｚ方向可動構造体６０がＹ方向可動構造体５０から離れて設けられていることとした。これに対して、第３の実施形態では、Ｚ方向可動構造体６０の大部分が、Ｘ方向可動構造体４０内の空間に配置される構成になっている。

第３の実施形態では、第１の実施形態で説明したＸ方向可動構造体４０の連結部４６（図２）が設けられておらず、連結部４６が設けられていた空間に、図１０に示すようにＺ方向可動構造体６０が配置されている。すなわち、Ｚ方向可動構造体６０の可動プレート６１、静止プレート６２、対向プレート６３及び接続板６４、６５は、Ｘ方向可動構造体４０の静止プレート４２と対向プレート４３との間に配置されている。そして、Ｚ方向可動構造体６０をＸ方向可動構造体４０の空間に配置させるために、Ｘ方向可動構造体４０の対向プレート４３の開口部４３１ａが大きくなっている。

Ｚ方向可動構造体６０の構成は、図２〜図４に示すＺ方向可動構造体６０と同様な構成である。このため、ここでは、Ｚ方向可動構造体６０のＸ方向可動構造体４０との連結構造について説明する。

Ｚ方向可動構造体６０の可動プレート６１は、Ｘ方向可動構造体４０の静止プレート４２と連結されている。可動プレート６１には、Ｚ軸方向に沿って延出している可動側延出部６１５が設けられている。可動側延出部６１５は、Ｘ方向可動構造体４０の静止プレート４２と連結されている。

なお、Ｚ方向可動構造体６０の静止プレート６２は、図１０に示していないＹ方向可動構造体５０（図２参照）と連結されている。静止プレート６２には、Ｚ軸方向に沿って延出している静止側延出部６２５が設けられている。静止側延出部６２５は、Ｙ方向可動構造体５０の可動プレート５１に連結されている。

第３の実施形態の場合には、Ｘ方向可動構造体４０のデットスペースにＺ方向可動構造体６０を配置させることで、プローブ３０のＺ軸方向の長さを小さくできる。この結果、プローブ３０の小型化を実現できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 三次元測定装置
３０ プローブ
３２ スタイラス
４０ Ｘ方向可動構造体
４１ 可動プレート
４２ 静止プレート
４３ 対向プレート
４４、４５ 接続板
５０ Ｙ方向可動構造体
５１ 可動プレート
５２ 静止プレート
５３ 対向プレート
６０ Ｚ方向可動構造体
４３１ａ 貫通部
４４１ 中央側接続部
４４２ 端側接続部
４５１ 中央側接続部
４５２ 端側接続部

Claims (9)

1. 被測定物に接触して測定を行う測定プローブであって、
   被測定物に接触可能なスタイラスが取り付けられており、第１方向に移動可能な可動プレートと、
   前記可動プレートと重なるようにして配置された静止プレートと、
   前記可動プレート及び前記静止プレートに対向する対向プレートと、
   前記可動プレートの前記第１方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第１方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する可動側接続板と、
   前記静止プレートと前記対向プレートとを接続する静止側接続板と、
   を備え、
   前記一端側接続部の前記第１方向と直交する第２方向における全長が、前記他端側接続部の前記第２方向における全長と同じ大きさである、測定プローブ。
2. 前記可動プレートの前記第１方向の一端側の形状と、前記可動プレートの前記第１方向の他端側の形状とは、前記第２方向を基準に互いに非対称である、
   請求項１に記載の測定プローブ。
3. 前記他端側接続部の前記スタイラスが取り付けられた取付位置からの直線距離は、前記一端側接続部の前記取付位置からの直線距離よりも大きい、
   請求項２に記載の測定プローブ。
4. 前記可動側接続板及び前記静止側接続板は、前記可動側接続板の前記対向プレート側の部分と前記静止側接続板の前記対向プレート側の部分とが繋がった１つの板部材から成る、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の測定プローブ。
5. 前記可動プレート、前記静止プレート、前記対向プレート、前記可動側接続板及び前記静止側接続板は、それぞれ、第１可動プレート、第１静止プレート、第１対向プレート、第１可動側接続板及び第１静止側接続板であり、
   前記第１静止プレートに連結部を介して連結されており、前記第１方向と直交する第２方向に移動可能な第２可動プレートと、
   前記第２可動プレートと重なるようにして配置された第２静止プレートと、
   前記第２可動プレート及び前記第２静止プレートに対向する第２対向プレートと、
   前記第２可動プレートの前記第２方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第２方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記第２対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する第２可動側接続板と、
   前記第２静止プレートと前記第２対向プレートとを接続する第２静止側接続板と、を更に備え、
   前記第２可動側接続板の前記一端側接続部の前記第１方向における全長が、前記第２可動側接続板の前記他端側接続部の前記第１方向における全長と同じ大きさである、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の測定プローブ。
6. 前記第２可動プレートは、前記第１対向プレートの上方に位置しており、
   前記第１対向プレートは、柱状の前記連結部が通過している貫通穴が形成された開口部を有する、
   請求項５に記載の測定プローブ。
7. 前記第２可動プレート、前記第２静止プレート、前記第２対向プレート、前記第２可動側接続板及び前記第２静止側接続板は、前記第１静止プレートと前記第１対向プレートの間の空間に位置している、
   請求項５に記載の測定プローブ。
8. 前記連結部は、前記第２可動プレートから前記第２方向に延出した部分である、
   請求項７に記載の測定プローブ。
9. 被測定物に接触して測定を行う測定プローブと、
   前記測定プローブが取り付けられている取付け部と、を有する測定装置であって、
   前記測定プローブは、
   前記被測定物に接触可能なスタイラスが取り付けられており、第１方向に移動可能な可動プレートと、
   前記可動プレートと重なるようにして配置された静止プレートと、
   前記可動プレート及び前記静止プレートに対向する対向プレートと、
   前記可動プレートの前記第１方向の一端側に位置する一端側接続部、及び前記第１方向の他端側に位置する他端側接続部の各々と前記対向プレートとを少なくとも３箇所で接続する弾性を有する可動側接続板と、
   前記静止プレートと前記対向プレートとを接続する静止側接続板と、
   を備え、
   前記一端側接続部の前記第１方向と直交する第２方向における全長が、前記他端側接続部の前記第２方向における全長と同じ大きさである、測定装置。
   
   

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