JPS5838803A - Touching signal probe - Google Patents

Touching signal probe

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JPS5838803A
JPS5838803A JP13651481A JP13651481A JPS5838803A JP S5838803 A JPS5838803 A JP S5838803A JP 13651481 A JP13651481 A JP 13651481A JP 13651481 A JP13651481 A JP 13651481A JP S5838803 A JPS5838803 A JP S5838803A
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JP
Japan
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spindle
contact
spring
touch signal
signal probe
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JP13651481A
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Japanese (ja)
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JPS6334961B2 (en
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Toru Kotado
亨 古田土
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/002Constructional details of contacts for gauges actuating one or more contacts

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To ensure the detection of the contact state of the probe and an object to be measured by a simple structure, by arranging a means for suspending and determining the base end part of a spindle so that the spindle can be displaced upward. CONSTITUTION:The touching signal probe P is moved with the movement of a probe moving body and the like and the tip of the probe 1 is contacted with the object to be measured. For example, when the tip is contacted with the negative direction of an X axis, the spindle 3 is displaced in the plus direction of the X axis against a weak spring 4A, electric contacts 6A and 6B become a noncontact state, and the contact of the object to be measured and the probe 1 are detected by a detecting circuit. When the probe is returned to the positive direction of the X axis after the contact, the base end part 3A of the spindle 3 is quickly returned to the neutral position since the flat surface of said base part is energized by a compressing spring 25. Therefore, the repeating detections can be performed quickly and accurately by the simple structure.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タッチ信号プローブに係り、特に。[Detailed description of the invention] The present invention relates to touch signal probes, and more particularly to touch signal probes.

3次元測定機或いは位置測定機に用いるに好適な、被測
定物との接触による接触子の3次元的な!位をとらえて
、接触子と被測定物との接触を検知するタッチ信号プロ
ーブの改良に関する。
A three-dimensional contactor that makes contact with the object to be measured, suitable for use in three-dimensional measuring machines or position measuring machines! This invention relates to improvements in touch signal probes that detect contact between a contact and an object to be measured.

一般に、測定基盤上に載置された被測定物の大きさ及び
形状を測定する3次元測定機或いは、工作機械の刃物台
と被加工物との相対的な位置を測定する位置測定機が知
られており、これらの測定機においては、被測定物に対
して任意の方向に移動可能な移動台に、被測定物との接
触による接触子03次元的な変位をとらえて、接触子と
被測定物どの接触を検知するタッチ信号プローブを装着
し、このタッチ信号プローブにより被測定物との接触が
検知され念時の位置信号を測定値とすることKよシ、正
確な測定値を得るようKさhている。
In general, three-dimensional measuring machines that measure the size and shape of a workpiece placed on a measurement base, or position measuring machines that measure the relative position between the tool rest of a machine tool and the workpiece are known. In these measuring machines, a movable stage that can move in any direction with respect to the object to be measured captures the three-dimensional displacement of the contactor due to contact with the object to be measured, and moves the contactor and the object to be measured. Attach a touch signal probe that detects contact with the object to be measured, and use the touch signal probe to detect contact with the object and use the temporary position signal as the measurement value.In order to obtain accurate measurement values. K is here.

このタッチ信号プローブは、被測定物と交互に係合及び
離脱させながら1つの測定点から次の測定点へと迅速に
移動させ得るようになっているが。
This touch signal probe can be rapidly moved from one measurement point to the next while alternately engaging and disengaging from the object to be measured.

通常、接触子と被測定物とが係合した瞬間に直ちにプロ
ーブの動きを停止することができないので、プローブが
限られ念量だけ係合点からオーバーランし得るように、
接触子を機構学的位置決め装置によって基部に取付け、
接触子が基部に対して相対的に限られ念範凹で移動する
のを許容し得るようになっている。又、プローブが被測
定物から離れ友時に、接触子を、その初期位置、即ち静
止位置へと復帰する友めの復元機構が設けられており。
Normally, it is not possible to stop the movement of the probe immediately at the moment when the contact and the object to be measured are engaged, so that the probe can overrun the engagement point by a limited amount.
attaching the contact to the base by a mechanical positioning device;
The contactor is allowed to move in a limited range relative to the base. Further, a restoring mechanism is provided for returning the contact to its initial position, that is, to its resting position, when the probe is separated from the object to be measured.

前記のオーバーランはこの復元機構の作用に抗して起こ
るようにされている。
The above-mentioned overrun is arranged to occur against the action of this restoring mechanism.

このようなタッチ信号プローブにおいては、接触子と被
測定物との接触を正確に検出できると共に、被測定物に
当接する接触子が損傷を受けることのない構造とするこ
とが必要であり、(1)接触子が被測定物と接触してい
ない状態においてFi、接触子とプローブ本体及び移動
台との相対位置関係が常に一定となること、(2)比較
的慣性の大番い移動台に装着される場合や、移動台が高
速で移行運転される場合には、接触時に接触子がプロー
ブ本体に対して傾き或いは移動して、タッチ信号プロー
ブのオーバーラン時における接触子に加わる過大な負荷
を吸収できるよう、位置決め装置により許容される接触
子の変位量が大きいこと、(3)接触子が被測定物に係
合し之瞬間に発生する接触信号の応答性が優れているこ
と、(4)被測定物に係合した時に接触子に働く力が十
分に小さいこと、(5)プローブ移動台がプローブを加
速又は減速する際に接触子又はプローブの他の構成部材
に作用する慣性力により、疑似信号が発生しないこと、
等が要求される。
In such a touch signal probe, it is necessary to have a structure that can accurately detect contact between the contact and the object to be measured, and prevents damage to the contact that comes into contact with the object to be measured. 1) When the contact is not in contact with the object to be measured, Fi, the relative positional relationship between the contact, the probe body, and the moving table is always constant; (2) the moving table has a relatively large inertia; When the touch signal probe is attached or when the moving table is operated at high speed, the contact may tilt or move relative to the probe body, causing an excessive load on the contact when the touch signal probe overruns. (3) The contact signal generated at the moment the contact engages the object to be measured has excellent responsiveness; 4) The force acting on the contact when it engages with the object to be measured is sufficiently small, and (5) the inertial force that acts on the contact or other components of the probe when the probe moving stage accelerates or decelerates the probe. This ensures that no spurious signals are generated,
etc. are required.

前記のような目的を達成するタッチ信号プローブとして
、例えば特開昭49−94370号に示される如く、2
個の球軸受を接近配置してv*’を形成し、このV溝を
円周上に1201f間隔で3個配設し、各V溝に、中央
部が接触子の非接触側端部に固定され九円盤状の部材か
ら放射状に延長された軸をそれぞれ収容させるようにし
て、前記各球軸受と各軸との保合の有無から接触子と被
測定物の接触を感知するようにしたタッチ信号プローブ
が提案されている。
As a touch signal probe that achieves the above-mentioned purpose, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-94370,
Three ball bearings are arranged close together to form v*', and three V grooves are arranged on the circumference at intervals of 1201 f, and in each V groove, the center part is connected to the non-contact side end of the contact. Shafts extending radially from a fixed nine-disc-shaped member are accommodated, respectively, and contact between the contactor and the object to be measured is detected from the presence or absence of engagement between each ball bearing and each shaft. A touch signal probe has been proposed.

しかしながらこのタッチ信号グローブは、3方向に突き
出た軸を球によって支持しているので、測定の不感帯の
幅が大きく(8μm)、又接触子の移動方向(X、Y軸
)によって、1本の軸を持ち上げて球との接触をオフと
する場合と、2本の軸を持ち上げて球との接触をオフと
する場合とでは、!!触子に係る一定力に2倍以上のば
らつきを生じる。したがって接触子の移動方向によって
測定精度にばらつきを生じてしまうという不都合があつ
几。
However, since this touch signal glove has a shaft that protrudes in three directions supported by a ball, the width of the measurement dead zone is large (8 μm), and depending on the direction of movement of the contact (X, Y axes), one When you lift the shaft to turn off the contact with the ball, and when you lift the two shafts and turn off the contact with the ball! ! The constant force applied to the tentacle varies by more than twice. Therefore, there is an inconvenience that measurement accuracy varies depending on the direction of movement of the contact.

又前記タッチ信号プローブは、接触子を上方で支持する
ための上支点がないために、原点位置復帰性が低く、従
って繰返し測定精度が悪く、更に、2軸方向については
、前記3本の軸を持ち上げるととKよって測定すること
になるので、繰返し精度が低く、不感帯の輻も大きくな
るという不都合があった。
Furthermore, since the touch signal probe does not have an upper fulcrum for supporting the contact above, it has poor returnability to the origin position, and therefore poor repeatability measurement accuracy. Since it is necessary to measure K by lifting it, there are disadvantages in that the repeatability is low and the dead zone convergence becomes large.

更Ktた、このタッチ信号プローブは、構造が複雑であ
り、V@を形成するに際し、それぞれのV溝が同一形状
となるよう球軸受を精密に固定しなければならず、又、
ケーシングに対し各V溝の高さ方向を正確に位置決めし
なければならず、更に、各球軸受の加工精度も高度のも
のが要求される等C)M進上の欠点を有するだけでなく
、外部から侵入した塵埃や構成部品の摩耗により発生し
た塵が、前記V溝°内に堆積すると精度が低下し、又、
保守点検も容易ではないという使用上の欠点を有してい
た。更に、接触子が球軸受の半径に対応する角贋を越え
て回動してしまった場合には、円盤状の部材から延長さ
れた軸が元のV溝内に戻ることができず、測定に大きな
支障をきたす恐れもあつ几。又、構造が複雑で、各構成
要素の加工精度、組立時の誤差が直ちに精度に影響を与
えるため。
Furthermore, this touch signal probe has a complicated structure, and when forming the V@, the ball bearing must be precisely fixed so that each V groove has the same shape.
C) Not only does it have disadvantages in terms of M process, such as the need to accurately position each V-groove in the height direction with respect to the casing, and a high level of machining accuracy for each ball bearing, etc. If dust entering from the outside or dust generated due to wear of component parts accumulates in the V-groove, accuracy will decrease, and
It has a disadvantage in use that maintenance and inspection are not easy. Furthermore, if the contactor rotates beyond the angle corresponding to the radius of the ball bearing, the shaft extended from the disc-shaped member will not be able to return to its original V-groove, making measurement difficult. There is also the risk of causing major problems. In addition, the structure is complex, and errors in the machining accuracy of each component and during assembly will immediately affect accuracy.

特に、数11mオーダーの精度を要求される3次元測定
機等には不適であった。
In particular, it was unsuitable for three-dimensional measuring machines, etc., which require precision on the order of several 11 meters.

本発明は上記従来の不都合に鑑みてなされたものであっ
て、測定力及び測定精度にばらつきがなく、しかも不感
帯の幅が小さく、原点位置復帰性、繰返し測定精度の高
いタッチ信号プローブを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional disadvantages, and provides a touch signal probe that has no variation in measurement force and measurement accuracy, has a small dead zone width, has high origin position returnability, and has high repeatability measurement accuracy. The purpose is to

又この発明は、簡単な構造により接触子と被測定物との
接触状態を確実に検知することができ、実用性の高いタ
ッチ信号プローブを提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a highly practical touch signal probe that can reliably detect the contact state between a contact and an object to be measured with a simple structure.

この発明は、被測定物との接触による接触子の3次元的
な変位をとらえて、接触子と被測定物との接触を検知す
るタッチ信号プローブにおいて;本体ケースからI![
下方に突出して先端に前記接触子を支持するとともに、
基端側で吊下げ支持、位置決めされ念スピンドルと;こ
のスピンドルの弱力ばねおよびこれより強い強力ばねを
1組とする。少なくとも2組の位置規制手段と;前記測
定子が被測定物に当接したときに生ずる前記スピンドル
の姿勢変化もしくは変位を電気信号として検知する信号
検出手段と1を設けることによって前記目的を達成した
ものである。
The present invention relates to a touch signal probe that detects contact between a contact and an object to be measured by capturing the three-dimensional displacement of the contact due to contact with the object; [
Projecting downward and supporting the contact at the tip,
A telescopic spindle is suspended and supported and positioned on the base end side; a weak spring for this spindle and a strong spring stronger than this spindle are set as one set. The above object is achieved by providing at least two sets of position regulating means; and a signal detecting means for detecting, as an electric signal, a change in attitude or displacement of the spindle that occurs when the measuring head contacts the object to be measured. It is something.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
スピンドル基端部の吊下げ支持、位置決め手段を、前記
スピンドルが上方に変位できるよう基端部を載置して上
記目的を達成するものである。
Further, the present invention achieves the above object by mounting the base end of the spindle base end in the touch signal probe so that the base end of the spindle can be displaced upward.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
位置規制手段の前記強力ばねを、前記スピンドルを中立
位置を越えて付勢しないようにストッパーにより位置、
規制し、まt前記弱カばねを。
Further, in the touch signal probe, the strong spring of the position regulating means is positioned by a stopper so as not to bias the spindle beyond a neutral position;
Regulate the weak spring.

前記強力ばねと反対方向に前記スピンドルを付勢するよ
うにすることによって上記目的を達成するものである。
The above object is achieved by biasing the spindle in the opposite direction to the strong spring.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
位置規制手段を2組とし、相1iK直交する方向から前
記スピンドルを付勢するように配置したことによ、って
上記目的を達成するものである。
Further, the present invention achieves the above object by providing two sets of the position regulating means in the touch signal probe and arranging them so as to bias the spindle from a direction perpendicular to the phase 1iK. .

又この発明は、前記タッチ信号グローブにおいて、前記
強力ばねおよび弱力ばねを板ばねとすることKよって上
記目的を達成するものである。
Further, the present invention achieves the above object by using the strong spring and the weak spring as leaf springs in the touch signal glove.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
信号検出手段を、中立位置における前記スピンドルと強
力ばねとの接触点と、該強力ばねが前記スピンドルによ
って押される時離間する該強力ばねと前記本体側との接
触点と、を電気接点とし、これら電気接点のオン・オフ
を検知するようにして上記目的を達成するものである。
Further, in the touch signal probe, the present invention provides the signal detecting means at a contact point between the spindle and the strong spring at a neutral position, and at a contact point between the strong spring and the main body side which are separated when the strong spring is pushed by the spindle. The above object is achieved by using the contact points with and as electrical contacts, and detecting whether these electrical contacts are turned on or off.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
スピンドル基端部の吊下げ支持、位置決め手段を、肢ス
ビ/ドル基端部を載置するとともに、これtスピンドル
引込み方向に付勢する板ばねと、該板ばねを下方から支
持し前記スピンドルの軸方向中立位置より先端方向への
突出を前記板ばねを介して規制するストッパーとKよ多
構成し、前記信号検出手段を、前記ストッパと前記板ば
ねの接触点を電気接点とし、この電気接点のオン・オフ
を検知するようKして上記目的を達成するものである。
Further, in the touch signal probe, the suspension support and positioning means for the spindle base end are provided with a leaf spring on which the limb base/ddle base end is placed and biased in the spindle retraction direction. , a stopper that supports the leaf spring from below and restricts the protrusion of the spindle from an axial neutral position toward the distal end via the leaf spring; The above object is achieved by using the contact point of the spring as an electric contact and detecting whether the electric contact is turned on or off.

又この発明は、前記タッチ信号プローブにおいて、前記
スピンドル基端部の吊下げ支持、位置決め手段の板ばね
H<、その自由端近傍にスピンドル載置用の円孔12形
成し、前記スピンドルの基端部を逆円錐形状とするとと
もに、該円錐形テーパ面において前記板ばねの円孔に載
置し、かつ基端平面において、ばねにより先端方向に付
勢することKよって上記目的を達成する屯のである。
Further, in the touch signal probe, a leaf spring H< as a positioning means for suspending and supporting the base end of the spindle, a circular hole 12 for mounting the spindle is formed near the free end thereof, and a circular hole 12 for mounting the spindle is formed in the vicinity of the free end thereof. The above object is achieved by forming the part into an inverted conical shape, placing the conical tapered surface in the circular hole of the leaf spring, and biasing the proximal end plane in the distal direction by the spring. be.

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この実施例は、図に示されるように、被測定物との接触
による接触子lの3次元的な変位をとらえて、接触子l
と被測定物との接触を検知するタッチ信号プローブPに
おいて;略円筒形状の本体ケース2から下端開口2人を
通って垂直下方に突出して先端に前記接触子lを支持す
るとともに、基端側で吊下げ支持1位置決めされたスピ
ンドル3と;このスピンドル3の軸線と直交する面内に
配置され、該スピンドル3を中立位置にあるよう半径方
向に付勢してその外径を挾み込む2組の異方ばね4A、
強力ばね4Bと異方ばね5A及び強力ばね5Bから成る
位置規制手段と;前記接触子1が被測定物に轟接した時
に生ずる前記スピンドル3の姿勢変化もしくは変位を電
気信号として検知する信号検出手段としての電気接点6
A、6B〜IOA、IOBと;を設けたものである。
As shown in the figure, this embodiment captures the three-dimensional displacement of the contact l due to contact with the object to be measured, and
In the touch signal probe P that detects contact between the body case 2 and the object to be measured, it projects vertically downward from the approximately cylindrical main body case 2 through two openings at the lower end, supports the contact l at the tip, and supports the contact l on the proximal end side. A hanging support 1 is positioned with a spindle 3; a spindle 3 is placed in a plane perpendicular to the axis of the spindle 3, and the spindle 3 is biased in the radial direction so as to be in a neutral position, and its outer diameter is pinched. set of anisotropic springs 4A,
a position regulating means consisting of a strong spring 4B, an anisotropic spring 5A, and a strong spring 5B; and a signal detection means for detecting as an electrical signal the attitude change or displacement of the spindle 3 that occurs when the contactor 1 comes into contact with the object to be measured. Electrical contact 6 as
A, 6B to IOA, IOB;

前記2組の異方ばね、強力ばね4A及び4Bと5A、5
Bは、各々板ばねとされ、そのスピンドル3の外径への
作用方向が、第2図に示されるように、X軸及びY軸方
向とされている。
The two sets of anisotropic springs, strong springs 4A and 4B and 5A, 5
Each of the springs B is a leaf spring, and the directions of action of the leaf springs on the outer diameter of the spindle 3 are in the X-axis and Y-axis directions, as shown in FIG.

前記強力ばね4B及び5Bは1本体ケース2の外側から
、スピンドル3に向って半径方向に位置可変として取付
けられたサポートll及び12に、これを挾み込むよう
にして各々ボルト13及びナツト14によシ締付は固定
されている。
The strong springs 4B and 5B are inserted into supports 11 and 12, which are mounted from the outside of the main body case 2 toward the spindle 3 so that their positions can be changed in the radial direction, by bolts 13 and nuts 14, respectively. Tightening is fixed.

前記強力ばね4B及び5BFi前記サポー)11及び1
2の側面をストッパーとして、前記スピンドル3をX%
Y方向の中立位置を越えて付勢しないように位置規制さ
れ、又前記弱力ばね4人、5Aは、前記強力ばね4B%
5Bよりも相当程度弱くされ、中立位置にあるスピンド
ル3を前記強力ばね4B、5Bと反対方向に付勢するよ
うKされているが1強力ばねしL5BK抗してスピンド
ル3を付勢できないようにされている。
Said strong springs 4B and 5BFi said supports) 11 and 1
Using the side of 2 as a stopper, move the spindle 3 by X%.
The position of the four weak springs 5A is regulated so that the force is not applied beyond the neutral position in the Y direction, and the strong spring 4B%
The spring L5B is made considerably weaker than the strong spring L5B, and is designed to bias the spindle 3 in the neutral position in the opposite direction to the strong springs 4B and 5B, but the strong spring L5BK cannot bias the spindle 3 against it. has been done.

又電気接点6A、8At1前記強力ばね4B、5Bのス
ピンドル3の外径に接触する部分とされ。
Further, the electrical contacts 6A and 8At1 are the portions of the strong springs 4B and 5B that contact the outer diameter of the spindle 3.

第1図に示されるように、断面が略半円形状とされ、こ
の半円形の円弧の先端においてスピンドル30表面に接
触するようにされている。
As shown in FIG. 1, the cross section is approximately semicircular, and the tip of the semicircular arc contacts the surface of the spindle 30.

前記強力ばね4B、5Bのスピンドル3と反対側には、
第2図に示されるようKX軸及びY軸上に軸線を有する
ロッド15.16が各々一体的に連結されている。これ
らロッド15.16の後端は、本体ケース内周面とスピ
ンドル3の略中関位置で、第2図において、時計方向に
各々直角に折り曲げられ、折曲げ部15A及び18Aを
形成し【いる。
On the opposite side of the strong springs 4B and 5B from the spindle 3,
As shown in FIG. 2, rods 15 and 16 having axes on the KX and Y axes are each integrally connected. The rear ends of these rods 15 and 16 are bent at right angles in the clockwise direction in FIG. 2 at approximately intermediate positions between the inner circumferential surface of the main body case and the spindle 3, forming bent portions 15A and 18A. .

これら折曲げ部15A及び16AKは、各々スピンドル
3儒の面に前記電気接点i7A、9Aが設けられ、該電
気接点(?h及び9AK対向して本体ケース2の内周面
から延在される接点支持部材17及び18に設けられた
接点7B及び98に対向されている。前記接点支持部材
17及び18は、その途中に絶縁材17人、18Aが介
在され、これによって接点?B及びtflBと本体ケー
ス2が絶縁されるようKなっている。
These bent portions 15A and 16AK are provided with the electrical contacts i7A and 9A on the surface of the spindle 3, respectively, and the electrical contacts (?h and 9AK are contact points extending from the inner circumferential surface of the main body case 2 opposite to each other). The contacts 7B and 98 provided on the support members 17 and 18 are opposed to each other.The contact support members 17 and 18 have insulating materials 17 and 18A interposed in the middle, thereby connecting the contacts ?B and tflB to the main body. K is used so that case 2 is insulated.

又前記強力ばねしL5Bに取付けられた電気接点6A、
7Aは、#強力ばねしB、5Bの途中に絶縁材4C,5
Ct介在させることによって本体ケース2側との絶縁が
形成されている。
Further, an electric contact 6A attached to the strong spring L5B,
7A is # strong spring B, insulating material 4C, 5 in the middle of 5B
Insulation from the main body case 2 side is formed by interposing Ct.

前記スピンドル3の上端である基端部3Aは、第1図に
示されるようK、逆円錐台形状とされ、この基端部3A
の円錐形テーバ面において板ばね19の円孔20に挿通
されることによって、該板ばね19に載置されている。
The base end 3A, which is the upper end of the spindle 3, has an inverted truncated cone shape as shown in FIG.
It is placed on the leaf spring 19 by being inserted into the circular hole 20 of the leaf spring 19 at the conical tapered surface of the leaf spring 19 .

前記板ばね19は、その基端側において本体ケース2に
ポル)21によって片持ち状に固定され。
The leaf spring 19 is fixed to the main body case 2 in a cantilevered manner by a pole 21 at its base end side.

前記円孔20Fi該片持ち状の板ばね19の自由端側に
形成されている。
The circular hole 20Fi is formed on the free end side of the cantilevered leaf spring 19.

前記板ばね19の先端は、第1図に示されるように、該
板ばね19と反対方向から半径方向に片持ち状に配置さ
れ九強力板ばね22の先端上面の電気接点10BK上方
から接触するととKよって、下方への変位が規制され、
これによって前記スピンドル3Fi、軸方向中立位置よ
り先端方向への突出が規制されている。図の符号23F
i強力板ばね22を片持ち状に支持するためのボルトを
示す。
As shown in FIG. 1, the tip of the leaf spring 19 is arranged in a cantilevered manner in the radial direction from the opposite direction to the leaf spring 19, and comes into contact with the electrical contact 10BK on the top surface of the tip of the nine-strength leaf spring 22 from above. and K, the downward displacement is regulated,
This restricts the spindle 3Fi from protruding toward the tip from the axial neutral position. Number 23F in the diagram
i A bolt for supporting the strong leaf spring 22 in a cantilevered manner is shown.

又前記スピンドル30基端部3Aは、その逆円錐台の底
面である基端平面24と本体ケース20蓋部2Bとの関
に装架された圧縮コイルばね25により下方に付勢され
ている。
The base end 3A of the spindle 30 is biased downward by a compression coil spring 25 mounted between the base end plane 24, which is the bottom surface of the inverted truncated cone, and the lid 2B of the main body case 20.

前記板ばね19は、第1図に示されるようにスピンドル
3が中立位置にある時、無負荷状態よりも図において下
方に変形され、即ち蓄力状態となるように取付けられる
とともに、圧縮コイルばねる。
The leaf spring 19 is installed so that when the spindle 3 is in the neutral position as shown in FIG. Ru.

又前記強力板ばね22は、圧縮コイルばね25の復元力
及びスピンドル3の荷重との合力によってもたわまない
強さとされるとともに、板ばね19を介してスピンドル
3を中立位置KM椅で龜るようにされている。この強力
板ばね22Fi、スピンドル3が異常な力によって先端
方向に引張られるような場合に撓むことによってプロー
ブの破壊を防止するものである。前記強力板ばね22は
、絶縁材22AKよって本体ケース2との電気的絶Bは
各々独立して電気信号取出用導線6C〜10Cが接続さ
れ、又他の電気接直L6B、 +に、8B、春情及び1
0AFi各々本体ケース2t−介して接地され、これK
よって、スピンドル3のX′軸ラプラス方向の変位は電
気接点6A、6B、X軸マイナス方向への変位は電気接
点7A、7B、Y軸プラス方向への変位は電気接点8A
、8B、Y軸マイナス方向への変位は電気接点9A、9
B、又2軸方向KTri電気接点10A、IOHの各々
のオープンによって検出されるように構成するものであ
る。
The strong leaf spring 22 is made strong enough not to be deflected by the combined force of the restoring force of the compression coil spring 25 and the load of the spindle 3, and the spindle 3 is held in the neutral position KM chair via the leaf spring 19. It is designed to be This strong leaf spring 22Fi prevents the probe from being destroyed by bending when the spindle 3 is pulled toward the tip by an abnormal force. The strong leaf spring 22 is electrically disconnected from the main body case 2 by an insulating material 22AK, and electrical signal output conductors 6C to 10C are independently connected thereto, and other electrical connections L6B, +, 8B, Shunjo and 1
0AFi is grounded through the main body case 2t, and this K
Therefore, displacement of the spindle 3 in the X'-axis Laplace direction is caused by electrical contacts 6A and 6B, displacement in the negative direction of the X-axis is caused by electrical contacts 7A and 7B, and displacement in the positive direction of the Y-axis is caused by electrical contact 8A.
, 8B, the displacement in the Y-axis negative direction is the electric contact 9A, 9
B, and is configured to be detected by opening of each of the biaxial KTri electrical contacts 10A and IOH.

具体的には1例えば第4図に示されるように、各接点6
A、7B、8A、9B及びIOBと検出回路26を並列
に接続するとともK、本体ケース2も検出回路26に接
続し、前記電気接点の少なくとも1個がオフ状態になっ
たことから、接触子1と被測定物との接触を検出するも
のである。図の符号3Bは絶縁材を示し、接触子lとス
ピンドル3の上学部とを電気的に絶縁するものである。
Specifically, as shown in FIG.
A, 7B, 8A, 9B, and IOB are connected in parallel to the detection circuit 26, and K, the main body case 2 is also connected to the detection circuit 26, and since at least one of the electrical contacts is in the OFF state, the contact 1 and the object to be measured. Reference numeral 3B in the figure indicates an insulating material, which electrically insulates the contact l and the upper part of the spindle 3.

次に本実施例に係るタッチ信号プローブPの作用を説明
する。
Next, the operation of the touch signal probe P according to this embodiment will be explained.

まず接触子lが被測定物と接触していない定常状態にお
いては、スピンドル3はサポート11及び12によって
変位を規制された強力ばね4B。
First, in a steady state in which the contact l is not in contact with the object to be measured, the spindle 3 is a strong spring 4B whose displacement is regulated by supports 11 and 12.

5Bと、これに対向する着力ばね4A、5AKよってX
軸及びY軸方向く同時に位置決めされている。又2軸方
向については、スピンドル3の基端部3At載置する板
ばね19が強力板ばね22によって下方へ撓むことが規
制されているので、これによっても位置決めされている
5B and the opposing force springs 4A and 5AK, X
It is positioned simultaneously in the axial and Y-axis directions. In addition, in the two axial directions, since the leaf spring 19 mounted on the base end 3At of the spindle 3 is prevented from bending downward by the strong leaf spring 22, positioning is also achieved by this.

プローブ移動体等の移動に伴なってタッチ信号プローブ
Pが移動され、接触子lの先端が被測定物に当接すると
、例えば第2図におけるX軸のマイナス方向に当接する
と、スピンドル3t−を着力ばね4Aに抗してX軸のプ
ラス方向に変位し、これによって電気接点6A及び6B
が非接触状態となる。従ってこの非接触状態が検出回路
26により検出され、被測定物と接触子1との接触が検
出される。
When the touch signal probe P moves with the movement of the probe moving body, etc., and the tip of the contact l comes into contact with the object to be measured, for example in the negative direction of the X-axis in FIG. 2, the spindle 3t- is displaced in the positive direction of the X-axis against the force spring 4A, thereby causing the electrical contacts 6A and 6B to
is in a non-contact state. Therefore, this non-contact state is detected by the detection circuit 26, and contact between the object to be measured and the contactor 1 is detected.

被測定物への接触の後にタッチ信号プローブPがX軸の
プラス方向に戻ると、スピンドル3の基端部3Aは、そ
の基端平面24が圧縮コイルばね25によって付勢され
ているので、極めて迅速に中立位置に復元されることK
なる。従って繰返し測定は迅速かつ精寂良くなされるこ
とKなる。
When the touch signal probe P returns to the positive direction of the X-axis after contacting the object to be measured, the proximal end 3A of the spindle 3 is extremely biased because its proximal end plane 24 is biased by the compression coil spring 25. Must be quickly restored to neutral position
Become. Therefore, repeated measurements can be made quickly and with precision.

タッチ信号プローブPがX軸のプラス方向に移動する場
合は、接触子lが被測定物に!!接すると、スピンドル
3Fi強力ばね4Bに抗してX軸のマイナス方向に変位
される。
When the touch signal probe P moves in the positive direction of the X-axis, the contact l reaches the object to be measured! ! When they come into contact with each other, the spindle 3Fi is displaced in the negative direction of the X-axis against the strong spring 4B.

従ってスピンドル3は、基端部3Aを中心として傾動し
、この時ロッド15t−X軸マイナス方向に押すことK
なる。ロッド15がX軸のマイナス方向に変位されると
、その折曲げ部15Aに形成された電気接点7Aが電気
接点7Bから離間して、非接触状態となる。この非接触
状態は前述と同様に検出回路26によって検出され、ス
ピンドル3の接触子1が被測定物に当接したことが検出
される。
Therefore, the spindle 3 is tilted around the base end 3A, and at this time, the rod 15t is pushed in the negative direction of the X axis.
Become. When the rod 15 is displaced in the negative direction of the X-axis, the electrical contact 7A formed on the bent portion 15A is separated from the electrical contact 7B and becomes in a non-contact state. This non-contact state is detected by the detection circuit 26 in the same manner as described above, and it is detected that the contact 1 of the spindle 3 has contacted the object to be measured.

Y軸方向についても上述と同様であるので説明は省略す
る。
The Y-axis direction is also the same as described above, so a description thereof will be omitted.

Z軸方向については、タッチ信号プローブPが下方に変
位されると、スピンドル3の先端の接触子1が被測定物
に上方から当接し、これによってスピンドル3が圧縮コ
イルばね25に抗して上方に変位される。
In the Z-axis direction, when the touch signal probe P is displaced downward, the contact 1 at the tip of the spindle 3 contacts the object to be measured from above, and as a result, the spindle 3 moves upward against the compression coil spring 25. is displaced.

スピンドル3が上方に変位すると、スピンドル30基端
部3Aを支持する板ばね19が解放されるので、その自
由端が上方に迅速に復元する。従って板ばね19先端の
電気接点10Aと強力板ばね22先端の電気接点10B
が離間してこの非接触状態が検出回路26によって検出
され、被測定物と接触子1との接触が検出されることに
なる。
When the spindle 3 is displaced upward, the leaf spring 19 supporting the base end 3A of the spindle 30 is released, so that its free end quickly returns upward. Therefore, the electrical contact 10A at the tip of the leaf spring 19 and the electrical contact 10B at the tip of the strong leaf spring 22
are separated, this non-contact state is detected by the detection circuit 26, and contact between the object to be measured and the contactor 1 is detected.

タッチ信号プ四−ブPが上方に復帰すると、板ばね19
は、スピンドル3の荷重及び圧縮コイルばね25の復元
力によって迅速KaI帰し、電気接点10AとIOBが
閉成される。測定中にスピンドル3が誤って下方に引張
られる等のスピンドル3央出方向への異常な力が加わっ
た場合は、強力板げね22が撓むととKよって、電気接
点10A、10BIIjいはスピンドル3の損傷が肪止
されることKな゛る。
When the touch signal P returns upward, the leaf spring 19
is quickly returned to KaI by the load of the spindle 3 and the restoring force of the compression coil spring 25, and the electrical contacts 10A and IOB are closed. If an abnormal force is applied to the center of the spindle 3, such as when the spindle 3 is accidentally pulled downward during measurement, the strong plate genera 22 will bend and the electrical contacts 10A, 10BIIj or spindle No. 3 injuries are likely to be stabilized.

既述の如く、タッチ信号プローブにおいては、その不感
帯の幅が問題となるが、この実権例においては、X%Y
軸方向については着力ばね4A。
As mentioned above, the width of the dead zone is a problem in touch signal probes, but in this practical example, X%Y
For the axial direction, force spring 4A.

5A及び強力ばね4B、5Bの強さ及びz軸方向につい
ては板ばね19及び圧縮コイルばね25の強さ並びにス
ピンドル3の自重を調整することによって行なう、この
場合弱力ばね4A%5A及び強力ばね4B、5Bの調整
は、サポート11及び12を本体ケース2に対してX軸
及びY軸方向にその進退量を調整するととによって行な
うことができる。
The strength of 5A and strong springs 4B and 5B and the z-axis direction are determined by adjusting the strength of the leaf spring 19 and compression coil spring 25 and the weight of the spindle 3. In this case, the strength of weak spring 4A, 5A and strong spring 4B and 5B can be adjusted by adjusting the amount of movement of the supports 11 and 12 relative to the main body case 2 in the X-axis and Y-axis directions.

前記実権例においては、!I触子1と一体のスピンドル
3を付勢する板ばねの変位を介して電気接点を開くよう
にしたので、測定における不感帯の幅を従来け8 pm
であったのに対して2〜3μmとすることが可能になつ
九。又測定力のばらつきについても、測定方向の相違に
よるばらつきが解消された。
In the above example of real power,! Since the electrical contact is opened through the displacement of the leaf spring that biases the spindle 3 integrated with the I-toucher 1, the width of the dead zone during measurement has been reduced to 8 pm compared to the conventional method.
However, it is now possible to reduce the thickness to 2 to 3 μm. Also, with regard to variations in measurement force, variations due to differences in measurement directions have been eliminated.

更に接触子1と一体のスピンドル30基端部3Aを逆円
錐台形状として、これを板ばね19により支持するとと
もに、その基端平面24を圧縮コイルばね25によって
付勢するようにし九ので。
Furthermore, the base end 3A of the spindle 30 integrated with the contactor 1 is formed into an inverted truncated cone shape, and is supported by a leaf spring 19, and its base end plane 24 is biased by a compression coil spring 25.

スピンドル3の姿勢変化に対する復帰動作を迅速にする
ことができ、これによって繰返し測定を容易、確実とし
たという効果がある。
The return operation in response to a change in the attitude of the spindle 3 can be made quick, which has the effect of making repeated measurements easier and more reliable.

なお上記実施例は、スピンドル3の基端部3Aを板ばね
19によって、強力板ばね22t−介して支持するとと
もに、圧縮コイルばね25によって先端方向に付勢し、
これKよって位置決めするものであるが、本発明はスピ
ンドル3の基端部を単に吊り下げ支持するようkしたも
のも含むものである。
In the above embodiment, the base end 3A of the spindle 3 is supported by the leaf spring 19 via the strong leaf spring 22t, and is urged in the distal direction by the compression coil spring 25.
Although positioning is performed using this K, the present invention also includes a system in which the base end of the spindle 3 is simply suspended and supported.

又前記実施例は、スピンドル3のX軸方向の位置決め及
びその姿勢変化もしくは変位の検出手段として、板ばね
である異方ばね及び強力ばねをX軸方向及びY軸方向に
各1組使用しているが、本発明は、これらのばねが引張
り或いは圧縮コイルばね又は捩りコイルばねの場合、及
び、これらのばねが3組以上の場合も包含するものであ
る。
Further, in the above embodiment, as a means for positioning the spindle 3 in the X-axis direction and detecting changes in its posture or displacement, one set each of anisotropic springs and strong springs, which are plate springs, are used in the X-axis direction and the Y-axis direction. However, the present invention also includes cases where these springs are tension or compression coil springs or torsion coil springs, and cases where there are three or more sets of these springs.

但し圧縮コイルはね又は引張りコイルばねの場合は、ス
ピンドル3を付勢する力の調節が板ばね或いは捩シコイ
ルばねに比較して困−である。又異方ばね及び強力ばね
を3組以上とした場合は、スピンドル3を拘束する力が
強くなる可能性があるので、その力の調節が問題となる
However, in the case of a compression coil spring or a tension coil spring, it is more difficult to adjust the force that urges the spindle 3 than with a leaf spring or a torsion coil spring. Furthermore, if there are three or more sets of anisotropic springs and strong springs, the force that restrains the spindle 3 may become strong, and adjustment of that force becomes a problem.

父上記実施例において、強力ばね4B、5Bは、各々サ
ボー)11.12をストッパーとしてスピンドル3を中
立位置から更に異方ばね4A、5Aを押す方向に変位さ
れないようにするものであるが、これら強力ばねしL5
Bは、無負荷状態でスピンドル3を中立位置に維持する
ようにすれば、ストッパーは必ずしも必要では碌い。
In the above embodiment, the strong springs 4B and 5B are configured to prevent the spindle 3 from being displaced from the neutral position in a direction that further pushes the anisotropic springs 4A and 5A by using the sabots 11 and 12 as stoppers, respectively. Strong spring L5
In B, the stopper is not necessarily necessary if the spindle 3 is maintained in the neutral position under no load.

本発明Fi、被測定物との接触による接触子の3次元的
な変位をとらえて、接触子と被測定物との25・・・圧
縮コイルばね。
Fi of the present invention, 25... compression coil spring between the contact and the object to be measured, which captures the three-dimensional displacement of the contact due to contact with the object to be measured.

接触を検知するタッチ信号プローブにおいて、上記のよ
うに構成′したので、測定力及び測定精度にばらつきが
々く、しかも不感帯の幅が小さく、原点位置復帰性、繰
返し測定精度を高くすることができるという優れた効果
を有する。又簡単な構造によシ接触子と被測定物との接
触状11を確実に検知することができ、実用性が高いと
いう効果も有する。
Since the touch signal probe that detects contact is configured as described above, there are large variations in measurement force and measurement accuracy, and the width of the dead zone is small, making it possible to improve return to origin position and repeat measurement accuracy. It has this excellent effect. Moreover, the contact state 11 between the contactor and the object to be measured can be reliably detected with a simple structure, and it has the effect of being highly practical.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るタッチ信号プローブの実施例を示
す縦断面図、第2図は第1図の…−H1llに沿う断面
図1.第3図は第1図の1−11aK沿う断面図、第4
図は同実施例における検出回路を示すブロック図である
。 P・・・タッチ信号プローブ、l・・・接触子、2・・
・本体ケース、3・・・スピンドル、3A・・・基端部
、4A、5A・・・異方ばね、4B、5B・・・強力ば
ね、6A、7B、8A、9B%IOB・・・電気接点、
11.12・・・サポート、19・・・板ばね、20・
・・円孔、22・・・強力板ばね、24・・・基端平面
、代理人  松 山 圭 佑 (ほか1名) 町58−38803(8) 第3目 第4図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the touch signal probe according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 1. Figure 3 is a cross-sectional view taken along 1-11aK in Figure 1;
The figure is a block diagram showing a detection circuit in the same embodiment. P...touch signal probe, l...contact, 2...
・Body case, 3...Spindle, 3A...Base end, 4A, 5A...Anisotropic spring, 4B, 5B...Strong spring, 6A, 7B, 8A, 9B%IOB...Electricity contact,
11.12... Support, 19... Leaf spring, 20.
... circular hole, 22 ... strong leaf spring, 24 ... proximal plane, agent Keisuke Matsuyama (and 1 other person) Town 58-38803 (8) 3rd item, 4th figure.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  被測定物との接触による接触子の3次元的な
変位をとらえて、接触子と被測定物との接触を検知する
タッチ信号プローブにおいて;本体ケースから垂直下方
に突出して先端に前記接触子を支持するとともに、基端
側で吊下げ支持1位置決めされたスピンドルと;このス
ピンドルの軸線と直交する面内に配置され、該スピンド
ルを中立位置にあるよう半径方向に付勢してその外径を
挾み込む弱力ばねおよびこれよシ強い強力ばねを1組と
する、少なくとも2組の位置規制手段と;前記渕定子が
被測定物に当接したときに生ずる前記スピンドルの姿勢
変化もしくは変位を電気信号として検知する信号検出手
段と;を設けたことを特徴とするタッチ信号プローブ。
(1) In a touch signal probe that detects contact between a contact and an object to be measured by capturing the three-dimensional displacement of the contact due to contact with the object to be measured; A spindle that supports the contact and is positioned in a suspended support position on the proximal side; at least two sets of position regulating means, each including one set of a weak spring that clamps the outer diameter and one set of a strong spring that is stronger; a change in the attitude of the spindle that occurs when the Fuchi constantor comes into contact with the object to be measured; or signal detection means for detecting displacement as an electrical signal.
(2)  前記スピンドル基端部の吊下げ支持、位置決
め手段は、前記スピンドルが上方に変位できるよう基端
部を載置することを特徴とする特許請求の範囲ts1項
記載のタッチ信号プローブ。
(2) The touch signal probe according to claim 1, wherein the means for suspending and positioning the base end of the spindle places the base end so that the spindle can be displaced upward.
(3)前記位置規制手段の前記強力ばねは、前記スピン
ドルを中立位置を越えて付勢し々いようにストッパーに
よシ位置規制され、また前記弱力ばねは、前記強力ばね
と反対方向に前記スピンドルを付勢するようにされたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
のタッチ信号プローブ。
(3) The position of the strong spring of the position regulating means is regulated by a stopper so as to force the spindle beyond the neutral position, and the weak spring is arranged in a direction opposite to the strong spring. 3. A touch signal probe according to claim 1 or 2, characterized in that said spindle is energized.
(4)前記位置規制手段は2組であって、相互に直交す
る方向から前記スピンドルを付勢するように配置され九
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項、筒2項または
第3項記載のタッチ信号プローブ。
(4) There are two sets of the position regulating means, which are arranged so as to urge the spindle from mutually orthogonal directions. Touch signal probe as described in section.
(5)  前記強力ばねおよび弱力ばねは板ばねとされ
たことを特徴とする特許請求の範囲jI1項乃至第4項
記載のいずれかのタッチ信号プローブ。
(5) The touch signal probe according to any one of claims j1 to 4, wherein the strong spring and the weak spring are leaf springs.
(6)前記信号検出手段は、中立位置における前記スピ
ンドルと強力ばねとの接触点と、皺強力ばねが前記スピ
ンドルによって押される時離間する核強力ばねと前配本
体側との接触点とを電気接点とし、これら電気接点のオ
ン・オフを検知するようにし友ことを特徴とする特許請
求の範囲第1項、乃至第5項のうちいずれかのタッチ信
号プローブ。
(6) The signal detecting means electrically detects a point of contact between the spindle and the strong spring in the neutral position and a point of contact between the strong core spring and the front main body side, which are separated when the wrinkled strong spring is pushed by the spindle. 6. A touch signal probe according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the touch signal probe is a contact point and is adapted to detect on/off of these electrical contacts.
(7)前記スピンドル基端部を載置するとともに、これ
をスピンドル引込み方向に付勢する板ばねと。 該板ばを下方から支持し前記スピンドルの軸方向中立位
置より先端方向への突出を前記板ばねを介して規制する
ストッパーと、を有し、前記信号検出手段は前記ストツ
、パと前記板ばねの接触点を電気接点とし、この電気接
点のオン・オフを検知するようにし友ことを特徴とする
特許請求の範囲第1項乃至第6項のうちいずれかのタッ
チ信号プローブ。
(7) A leaf spring on which the base end of the spindle is placed and biased in the spindle retraction direction. a stopper that supports the leaf from below and restricts the protrusion of the spindle from an axially neutral position toward the distal end via the leaf spring; 7. The touch signal probe according to claim 1, wherein the contact point is an electric contact, and the on/off state of the electric contact is detected.
(8)前記スピンドル基端部の吊下げ支持、位置決め手
段の板ばねは、その自由端近傍にスピンドル載置用の円
孔が形成され、前記スピンドルの基端部は逆円錐形状と
されるとともに、該円錐形テーバ面において前記板ばね
の円孔に載置され、かつ基端平面において、ばねKより
先端方向に付勢されたことン特徴とする特許請求の範囲
g7項記載のタッチ信号プローブ。
(8) The leaf spring serving as the suspension support and positioning means for the base end of the spindle has a circular hole for mounting the spindle near its free end, and the base end of the spindle has an inverted conical shape. , the touch signal probe according to claim g7, which is placed in the circular hole of the leaf spring on the conical tapered surface, and is biased in the distal direction by the spring K on the proximal plane. .
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