低測定圧プロ―ブ

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【発明の名称】	低測定圧プロ―ブ
【発明者】	【氏名】野本徹志
【要約】	【課題】本発明の目的は、測定圧がオーバートラベル時の力も含めて小さい、低測定圧プローブを提供することである。【解決手段】上記課題を解決する本発明の低測定圧プローブは、プローブフィーラーを備える可動部材と、該可動部材を支持する固定部材と、前記可動部材を前記固定部材に指示された安静位に押圧する押圧力発生手段と、前記プローブフィーラーの被測定物との接触を検知し検出信号を発する検出手段と、該検出信号の入力によって前記押圧力を制御する押圧力制御手段とを有することを特徴とする低測定圧プローブである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】プローブフィーラーを備える可動部材と、該可動部材を支持する固定部材と、前記可動部材を前記固定部材に指示された安静位に押圧する押圧力発生手段と、前記プローブフィーラーの被測定物との接触を検知し接触検出信号を発生する検出手段と、該接触検出信号に応じて前記押圧力発生手段を制御する押圧力制御手段とを有することを特徴とする低測定圧プローブ。
【請求項２】請求項１に記載の低測定圧プローブにおいて、前記押圧力発生手段にはリニアソレノイドを含むと共に、前記押圧力制御手段は、前記リニアソレノイドの励磁を制御することを特徴とする低測定圧プローブ。
【請求項３】請求項１に記載の低測定圧プローブにおいて、前記押圧力発生手段にはリニアモータを含むと共に、前記押圧力制御手段は、前記リニアモータの駆動を制御することを特徴とする低測定圧プローブ。
【請求項４】請求項３に記載の低測定圧プローブにおいて、前記押圧力制御手段は、前記接触検出信号に応じて、前記リニアモータが可動部の自重とほぼ等しく、且つ前記可動部材が前記安静位から離れる方向の軸推力を発生するように制御することを特徴とする低測定圧プローブ。
【請求項５】請求項１に記載の低測定圧プローブにおいて、前記押圧力発生手段はエアシリンダを含むと共に、前記押圧力制御手段は、前記エアーシリンダに供給する圧縮空気の供給先を制御することを特徴とする低測定圧プローブ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に三次元座標測定機に使用されるタッチトリガー式プローブのに関し、特に測定圧が低いタッチトリガー式プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】三次元座標測定機は、互いに直角に配設された３組の直線運動案内機構によって、被測定物の測定点との接触を検出するタッチトリガー式プローブのプローブヘッドが、測定可能空間を移動し、且つ、該プローブヘッドの位置を三次元座標値として検出する測定機である。更に、前記検出された三次元座標値はコンピュータに入力され、所望の被測定物寸法が、所定の演算処理によって算出される。即ち、プローブフィーラーを接触させた被測定物上の点の三次元座標値（プローブフィーラーを接触させた時の前記プローブヘッドの位置と対応している）が測定点としてコンピュータに入力される。この座標値入力は、プローブがプローブフィーラーと被測定物とが接触した事を検知し座標値読み取り指令信号を発する事によりなされる。
【０００３】図８は従来のプローブのプローブヘッドの外観図である。全体を図示しない三次元測定機のプローブヘッド取り付け部１０にプローブヘッド１が取り付けられている。前記プローブヘッド取り付け部１０は、互いに直角に配設された３組の直線運動案内機構によって測定可能空間内を移動自在である。プローブヘッド１の下部には被測定物と接触するフィーラー球２ａを有するプローブフィーラー２が突き出している。
【０００４】図９は図８のプローブヘッド１の構造を示す斜視図である。被測定物に接触するフィーラー球２ａが固設された軸からなるプローブフィーラー２が可動部材３に取り付けられている。該可動部材３から３本のアーム４が等角間隔で水平方向に延び、プローブヘッド１本体の図示しない部分に２本ずつ固設されたピン５によって形成されたＶ型溝に夫々支承されている。
【０００５】プローブヘッド１本体の壁面の、可動部材３の上方部分１Ａに設けられたネジ孔１Ｂには測定圧調節部材７がねじ込まれている。可動部材３と測定力調節部材７との間にはコイルばね６が配置され、その弾発力によってアーム４を前記Ｖ型溝に押しつけている。なお、図９ではコイルばね６と測定圧調節部材７との間にコマ８を介在させている。測定圧調節部材７のねじ込み位置を調節しコイルばね６の圧縮量を調節することによって被測定物に作用する測定圧を調節することができる。
【０００６】アーム４と前記Ｖ型溝を構成するピン５とは６組の電気接点を構成している。前記６組の電気接点は電線９によって直列に接続されており、前記電気接点の何れかが離れる瞬間にこれを検知し、接触信号、即ち座標値読み取り指令信号を発生するように構成された図示しないプローブインターフェース回路を有する制御部に接続されている。
【０００７】フィーラー球２ａが被測定物に接触すると前記電気接点が離れ、接触検出信号が発せられる。この時、被測定物にはコイルばね６の弾発力に抗して可動部材３を微少量変位させる力が作用する。この力は一般的に十数グラム～数十グラムである。接触検出信号発生後の三次元座標測定機の動き（オーバートラベル）によって、可動部材３はコイルばね６を更に圧縮しつつ変位するので、被測定物にはより大きな力がプローブフィーラー２を介して作用する。前記フィーラー球２ａが被測定物に接触した時から、フィーラー球２ａが被測定物から離れるまでの間に被測定物に作用する力が測定圧である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記測定圧のために、プローブフィーラーの変形や被測定物が剛性が低い材質や薄い板形状の場合の被測定物の変形のために正確な寸法が測れない、硬度が低い材質の被測定物の表面を傷つけるなどの不都合が発生する恐れがある。そして、前記測定圧を小さくする為に、測定圧の発生源であるコイルばねの出力を小さくすると、フィーラー球と被測定物との接触が解除されフィーラー球が元の位置に復したときの位置の再現性が低下し、測定精度が低下するという問題点があった。
【０００９】更に、測定圧を小さくすると、被測定物にフィーラー球を接触させるために三次元測定機を駆動してプローブヘッドを移動させる間に、該移動に伴って発生する振動によって前記電気接点の接触が離れ、誤信号を発生するという問題点もあった。また、プローブヘッドはプローブヘッド取り付け部に対する姿勢、即ちプローブフィーラーの突出方向を変えて取り付けるアダプタを介して取り付けることがあるが、プローブヘッドの姿勢を傾斜させると前記６組の電気接点の中に接触が不安定な接点が発生することがあるので、プローブヘッドの使用姿勢が制約される等の不都合が生ずる。上述のような不具合が発生しないように測定圧調節部材の位置を調節すると前記測定圧は十数グラム以上となる。
【００１０】フィーラー球の被測定物への接触を検出する手段を、より高い検出感度で検出する検出手段、例えばプローブフィーラーを高周波で振動するピエゾ素子に固設してフィーラー球２ａを微少振動させ、フィーラー球２ａが被測定物に接触したときの前記振動の変化を検出する検出器として、接触検出時の測定圧を低減したプローブも知られている。しかしながら、このプローブに於いても、オーバートラベルによって大きな測定圧が作用する欠点は解決されていない。
【００１１】上述の如く、従来のプローブは、測定圧、特にオーバートラベル時の力が大きく、正確な寸法が測れない、被測定物の表面を傷つける恐れがある、更にはプローブヘッドの使用姿勢に制限があるなどのと言う不都合があった。本発明の目的は、測定圧がオーバートラベル時の力も含めて小さい、低測定圧プローブを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発明の低測定圧プローブは、プローブフィーラー（２）を備える可動部材（３）と、該可動部材を支持する固定部材（５）と、前記可動部材を前記固定部材に支持された安静位に押圧する押圧力発生手段（６、２０、６０）と、前記プローブフィーラーの被測定物との接触を検知し接触検出信号を発する接触検出手段（４０、４１）と、該接触検出信号の入力によって前記押圧力を制御する押圧力制御手段（５０、７０）とを有することを特徴とする低測定圧プローブである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の低測定圧プローブはプローブヘッドと制御部とで構成される。図１に、本発明の第１の実施の形態例のプローブのプローブヘッドの構造の概要を示す。本実施の形態例のプローブヘッド１００は、前記従来のプローブヘッドと類似の構成を持つ電気接点開閉部１１０と、測定圧を発生する測定圧発生手段１２０とから構成されている。電気接点開閉部１１０の構成は前記従来のプローブヘッドと同様であるので同じ構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１４】前記従来のプローブヘッドにおいては、コイルばね６の可動部材３と反対側（図の上方）の端部は、プローブヘッドの本体の壁面２Ａに設けられた測定圧調節部材７によってコイルばね６の軸方向に位置を調節自在なコマ８に当接していたが、本実施の形態例では、コイルばね６の上方には押圧力発生手段としてリニアソレノイド２０がプローブヘッド１００の本体に固設されている。リニアソレノイド２０はコイル２１とコイル２１への励磁によって図の上下方向に移動するコア２２とで構成されている。
【００１５】コイル２１が所定の方向に励磁されると、そのコア２２は上端に設けられたフランジ２３がコイル２１の端面に当接するまで図の下方に移動する。図１はこの時の状態を示してる。この時、コア２２の下端部のフランジ２４がコイルばね６を押して圧縮し、コイルばね６がその弾発力によって可動部材３をそれぞれ２本のピン５で形成するＶ溝と該Ｖ溝に当接する３本のアーム４とで決定される安静位に押圧する。したがって、アーム４とピン５とで構成される電気接点が導通されると共に、フィーラー球２ａの位置が高精度に再現される。以下、可動部材３を安静位に押圧する力を押圧力という。
【００１６】前記測定圧は、コイルばね６の弾発力と可動部材３等で構成された可動部の自重との合計の値に応じた値となる。しかしながら、可動部材３等の自重はできるだけ軽量に設計されており、特に小型のプローブヘッドの場合にはコイルばね６の弾発力に比べ小さくその影響は無視し得るので、以下、かような場合についてはコイルばね６の弾発力に注目して説明する。
【００１７】また、この時のコイルばね６の弾発力は、プローブヘッドの移動に伴って発生する振動に起因する誤信号を発生することのない大きさとされている。リニアソレノイド２０は、その軸推力がコイルばね６の前記弾発力よりも大きいものが選定されている。コイル２１への励磁方向を前記と逆方向にすると、コア２２はフランジ２４がコイル２１の下面に当接する位置まで押し上げられる。図２にこの時の状態を示す。図２と図１との差異はコア２２の位置のみであるので、図１と同じ構成に同一符号を付して説明を省略する。この状態では、フランジ２４はコイルばね６から離れている。即ち、可動部３を安静位に押圧する力は可動部材３等の自重Ｆ２となる。前記自重Ｆ２は前記弾発力Ｆ１に比較して格段に小さいが、前記電気接点は導通している。
【００１８】図３は、図１の実施の形態例のプローブの全体構成を示すブロック図である。同図において、３０は図１のアーム４とピン５とで構成された、直列に接続された電気接点を示す。１３０はプローブヘッド１００の電気接点３０の開放／閉鎖を示す信号Ｓ１を受け、リニアソレノイド２０の励磁を制御する制御部であり、前記電気接点のいづれかが離れた瞬間を検知してフィーラー球２ａが被測定物に接触したことを検出し接触検出信号Ｓ２を生成する検出回路４０と、前記接触検出信号Ｓ２によってソレノイド２０のコイル２１の励磁の方向を逆方向とする制御回路５０とで構成されている。
【００１９】検出回路４０と制御回路５０とはそれぞれ三次元測定機のシステム制御手段としての演算手段１４０に接続されている。図示しないが三次元測定機の座標検出手段が演算手段１４０に接続されており、前記接触検出信号Ｓ２が発生したときの座標値が演算手段１４０に読み込まれるようになっている。三次元測定機が起動されると演算手段１４０は、まず制御手段５０を介してリニアソレノイド２０を所定の方向に励磁する。すると、リニアソレノイド２０のコイル２２がフランジ２３がコイル２１の上端面に当接するまで下方に移動する。その結果、可動部材３が前記コイルばね６の弾発力Ｆ１で安静位に押圧され、前記電気接点３０が確実に導通する。従来のプローブヘッドのコイルばねは、測定圧調節部材７でこの状態に調節されている。
【００２０】フィーラー球２ａが被測定物に接触すると、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変位し前記電気接点３０のいずれかが開放されて前記ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１が接点開放を示す信号Ｓ１Ａとなる。前記信号Ｓ１Ａを受けた検出回路４０から接触検出信号Ｓ２が演算手段１４０に入力され、三次元測定機の座標値が演算手段１４０に読み込まれる。同時に、前記接触検出信号Ｓ２は制御回路５０に入力され、制御回路５０はリニアソレノイド２０の励磁の方向を逆転させる。
【００２１】すると、コア２２はフランジ２４がコイル２１の下面に当接するまで上方に移動する。従って、可動部３を安静位に戻そうとする力は前記自重Ｆ２に減少する。この間、被測定物に作用する力、即ち測定圧は、コイルばね６の最小出力に基づく大きさであるから例えば２～３グラム以下と小さく、特にオーバートラベル時は可動部３等の自重Ｆ２のみに基づく力であるからさらに極めて小さく、且つ測定圧の増加もない。
【００２２】フィーラー球２ａが被測定物から離れると前記自重による力Ｆ２によって可動部材３は安静位に戻され、前記電気接点３０の導通が回復し、前記ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１は接点閉鎖を示す信号Ｓ１Ｂとなる。該信号Ｓ１Ｂを受けた検出回路４０は制御回路５０に電気接点３０の導通回復を示す信号を出力する。この信号は演算手段１４０には出力されない。制御回路５０は再びリニアソレノイド２０を前記所定の方向に励磁する。その結果、可動部３は圧縮されたコイルばね６の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に復する。
【００２３】なお、コア２２がフランジ２４がコイル２１に当接する位置に移動し、可動部材３を安静位に戻す力が前記自重Ｆ２のみであるときの前記電気接点３０の導通が不安定である場合には、フランジ２４がコイル２１に当接した状態でもコイルばね６がわずかに圧縮され、小さな弾発力を発生するようにしても良い。測定圧がその分増加するが、それでもなお、従来のプローブに比べ十分小さくすることができる。
【００２４】また、前記電気接点３０が開放されたとき、コイル２１の励磁方向を逆転させる代わりに、コイル２１の励磁を切るようにすることもできる。コア２２はコイルばね６の弾発力で押し上げられ、コイルばね６は自由高さの状態となる。したがって、可動部材３を安静位に戻す力は前記可動部材３等の自重Ｆ２とコア２２の自重の合計、即ち可動部の自重の合計となる。このようにすると、コイル２１を励磁する時間が短くなるのでリニアソレノイド２０の発熱が抑えられると共に、可動部材３を安静位に戻す力が若干大きくなるので前記電気接点３０の導通の確保が容易になる。
【００２５】本実施の形態例のリニアソレノイド２０、制御回路５０はそれぞれリニアモータ、同用制御回路とすることができる。リニアモータの固定子（励磁コイル）、可動子（永久磁石）がそれぞれリニアソレノイドの励磁コイル２１、コア２２に対応する。リニアモータの可動子はその上下移動範囲の任意の位置に移動しその位置を保持することができる。リニアモータの位置を、フランジ２４が固定子の下面に当接したときにコイルばね６が自由高さの状態、即ち圧縮量＝０となるように設定し、制御回路はフィーラー球２ａと被測定物との接触によって生成される接触検出信号Ｓ２に応じてリニアモータの励磁を切るか、可動子をコイルばね６をわずかに圧縮する位置に移動させる。
【００２６】さらに、前記コイルばね６をわずかに圧縮する位置は、制御回路に設定された前記可動子の位置を指令する設定値を変更することによってプローブヘッドのプローブヘッド取り付け部への取り付け姿勢に応じて調整することができる。コイルばね６の弾発力を、プローブヘッドの取り付け姿勢に応じて、誤信号を発生しない最低限の大きさとすることができるので、より小さい測定圧を得ることができる。
【００２７】また、リニアモータの移動子を可動部材３に直接固定し、前記制御回路によるリニアモータの励磁制御を、前記電気接点３０が閉じているとき、可動部材３がリニアモータの軸推力で安静位に押圧されると共に、前記電気接点３０が開放されたとき前記リニアモータへの励磁を切るようにしても良い。フィーラー球２ａが被測定物から離脱すると可動部材３の自重によって電気接点３０が再度導通し、リニアモータが励磁され、リニアモータが発生する押圧力で可動部材３が安静位に押圧されるので、フィーラー球２ａは高い再現性で元の位置に復する。
【００２８】あるいは、前記電気接点３０が開放されたとき、可動部材３等の自重と可動子の自重との和、即ち可動部の自重に等しいか、わずかに小さい可動部材３等を上方に引き上げる軸推力を発生するようにすることもできる。そして、前記電気接点３０の開放から所定の時間後に可動子への励磁を切る。したがって、フィーラー球２ａが被測定物から離脱すると可動部材３の自重によって電気接点３０が再度導通し、リニアモータが励磁され、リニアモータが発生する押圧力で可動部材３が安静位に押圧されるので、フィーラー球２ａは高い再現性で元の位置に復する。
【００２９】前記所定の時間は、通常の作業におけるフィーラー球２ａと被測定物との接触から離脱までの時間より大きく設定する。前記可動コイルへの励磁を切るタイミングは、前記接触検出信号Ｓ２に基づいて演算手段１４０が読み込んだ座標値とプローブの現在位置を表す座標値とに基づいてフィーラー球２ａと被測定物とが接触中であるか否かを判断し、該判断に基づいて決めても良い。
【００３０】なお、リニアモータの軸推力はコイルへの励磁電流の大きさに応じた大きさとなるので、前記励磁電流を制御することによって可動部材３の安静位への押圧力や可動部材３を上方に引き上げる力の大きさを変化させ、測定圧調節することができる。この構成は、オーバートラベル時に被測定物に作用する力を最小とすることができる。特に、後述するピエゾ素子を用いてフィーラー球２ａと被測定物との接触を検出するようにしたものと組み合わせると、被測定物への接触検出時の作用力、オーバートラベル時の前記作用力共に、極めて小さくすることができ、効果的である。
【００３１】第２の実施の形態例のプローブのプローブヘッド２００の構造を図４に示す。図２に示した第１の実施の形態例のプローブヘッドとは押圧力発生手段のみが異なるので、同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。図４はリニアソレノイド２０が励磁されていない状態を示している。本実施の形態例では、リニアソレノイド２０のコア２２の下端２５が可動部材３の上面に当接しており、コア上端のフランジ２３がコイルばね６によって押圧されている。コイルばね６の圧縮量は従来のプローブと同様の構成からなる測定圧調節部材８によって調節可能である。したがって、リニアソレノイド２０が励磁されていないとき、可動部材３はコイルばね６の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧され、電気接点が導通している。
【００３２】リニアソレノイド２０が所定の方向に励磁されると、コア２２はコイルばね６を圧縮しつつ上方に移動し可動部材３とコア２２の下端２５との当接が離れる。その結果、移動部材３を安静位に押圧する力は可動部材３等の自重Ｆ２のみとなる。しかし、電気接点の導通は保たれている。本実施の形態例のプローブの全体構成は図３に示した第１の実施の形態例と同様であるが、動作が若干異なる。この点を説明する。
【００３３】三次元測定機が起動されても演算手段１４０は制御手段５０を介してリニアソレノイド２０を励磁しない。したがって、前述のように可動部材３はコイルばね６の弾発力Ｆ１で安静位に押圧されており電気接点３０は導通を保つ。フィーラー球２ａが被測定物に接触すると、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変位し前記電気接点３０のいずれかが開放されて接触検出信号Ｓ２が検出回路４０から演算手段１４０に入力され、三次元測定機の座標値が演算手段１４０に読み込まれる。
【００３４】同時に、前記接触検出信号Ｓ２は制御回路５０に入力され、制御回路５０はリニアソレノイド２０の励磁をＯＮする。すると、コア２２はコイルばね６の弾発力に抗してフランジ２４がコイル２１の下面に当接するまで押し上げる。従って、コア２２の下端部２５は可動部材３から離れる。その結果、測定圧は可動部材３等の自重に基づく小さな値の力、例えば２～３グラムとなる。
【００３５】フィーラー球２ａが被測定物から離れると可動部材３は可動部材３等の自重により安静位に戻り、前記電気接点３０の接触が回復し、再びリニアソレノイド２０の励磁が切られ、可動部材３は圧縮されたコイルばね６の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に復する。
【００３６】なお、フィーラー球２ａが被測定物から離脱したときの電気接点３０の再導通が不安定であれば、可動部材３とフランジ２４との間にわずかな弾発力を発生するコイルばねを介在させ、再導通を確実なものとしても良い。本実施の形態例では、リニアソレノイド２０の励磁が、フィーラー球２ａと被測定物とが接触している間、即ち電気接点の導通が切断されている間のみとなるので、励磁によるリニアソレノイドの発熱を最小とすることができる。
【００３７】本実施の形態例のリニアソレノイド、制御回路も第１の実施の形態例と同様、それぞれリニアモータ、同用制御回路とすることができる。第３の実施の形態例を図５示す。本実施の形態例のプローブヘッド３００では押圧力発生手段としてエアーシリンダ６０が用いられている。エアーシリンダ６０のポートＰ１に圧縮空気が供給されるとピストンロッド６１が可動部材３の方向に繰り出される。ピストンロッド６１の先端に設けたフランジ６２によって圧縮されたコイルばね６を介して可動部材３を安静位に押圧する。ポートＰ２に圧縮空気が供給されるとピストンロッド６１が引き込まれ、コイルばね６は圧縮されていない状態となる。
【００３８】エアーシリンダ６０にその作動力がコイルばね６の弾発力に比して小さものを選定すればピストンロッド６１はコイルばね６の弾発力でシリンダ内に押し込まれるのでポートＰ２への圧縮空気の供給は必要としない。図６は、図５の実施の形態例のプローブの全体構成を示すブロック図である。図３のブロック図と同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。制御部３３０のエアー制御部７０は検出回路４０からの接触検出信号Ｓ２を受けて圧縮空気の供給するエアーシリンダ６０のポートを切り換えるポート切り換え弁を備える。
【００３９】三次元測定機が起動されると演算手段１４０は、まずエアー制御部７０を介してエアーシリンダ６０のポートＰ１に圧縮空気を供給する。すると、ピストンロッド６１が繰り出され、可動部材３が前記コイルばね６の弾発力Ｆ１で安静位に押圧され、前記電気接点が確実に導通する。フィーラー球２ａが被測定物に接触すると、プローブフィーラー２を介して可動部材３が変位し前記電気接点のいずれかが開放されて接触検出信号Ｓ２が検出回路４０から演算手段１４０に入力され、三次元測定機の座標値が演算手段１４０に読み込まれる。同時に、前記接触検出信号Ｓ２がエアー制御部７０に入力され、エアーシリンダ６０への圧縮空気の供給がＰ２に切り換えられる。すると、ピストンロッド６１はエアーシリンダ内に引き込まれ、コイルばね６の弾発力はなくなる。従って、可動部３を安静位に戻そうとする力は前記自重Ｆ２に減少する。
【００４０】この時、被測定物に作用する力、即ち測定圧は可動部３等の自重Ｆ２のみに基づく力であるから、例えば２～３グラム以下と極めて小さい。オーバートラベルに伴う測定圧の増加もない。フィーラー球２ａが被測定物から離れると前記自重による力Ｆ２によって可動部３は安静位に戻され、前記電気接点の接触が回復する。そして再び圧縮空気の供給先がポートＰ１に切り換えられ、可動部３は圧縮されたコイルばね６の弾発力Ｆ１によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に復する。
【００４１】なお、圧縮空気がポートＰ２に供給されピストンロッド６１が引き込まれて、可動部材３を安静位に戻す力が前記自重Ｆ２のみであるときの前記電気接点の導通が不安定である場合には、この状態においてコイルばね６をピストンロッド６１の下端面がコイル２２をわずかに圧縮され、小さな弾発力を発生するものとしても良い。測定圧がその分増加するが、それでもなお、従来のプローブに比べ十分小さくすることができる。
【００４２】上記いずれの場合も、フィーラー球２ａを高周波で微少振動させるピエゾ素子を介して可動部材３に固設し、フィーラー球２ａが被測定物に接触したときの前記振動の状態変化を検出して接触検出信号Ｓ２としても良い。前記振動の状態変化は例えばピエゾ素子に入力する駆動信号Ｓ１１の変化によって検出することができる。図７は図４のプローブに前記構成を適用した場合であり、同図（ａ）はプローブヘッド２１０の構成、同図（ｂ）はプローブ全体の構成を示したものである。既述の構成と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】図７のプローブは図４のプローブに対して、プローブヘッド２１０は可動部材３とプローブフィーラ２との間に設けられたピエゾ素子８０をさらに有する。制御部２３０は第２の検出回路４１をさらに有する。第２の検出回路４１からの高周波駆動信号Ｓ１１によってフィーラー球２ａを微少振動させる。前記第２の検出回路４１は前記駆動信号Ｓ１１の変化を監視し、その変化によってフィーラー球２ａと被測定物との接触を検知し前記接触検出信号Ｓ２と同様の接触検出信号Ｓ１２を制御回路５０と演算手段１４０に出力する。
【００４４】制御回路５０はリニアソレノイド２０の励磁をＯＮする。すると、コア２２はコイルばね６の弾発力に抗してフランジ２４がコイル２１の下面に当接するまで押し上げる。従って、コア２２の下端部２５は可動部材３から離れる。その結果、測定圧は可動部材３等の自重に基づく小さな値の力、例えば２～３グラムとなる。前記駆動信号Ｓ１１の変化に基づく接触検出は極めて高感度なので、接触検出時の測定圧は前述した実施の形態例に比べ、さらに大幅に低減される。
【００４５】フィーラー球２ａが被測定物から離れるとプローブフィーラー球２ａの振動の状態が元に復し前記駆動信号Ｓ１１が元に復する。前記駆動信号Ｓ１１が元に復したことを検出した制御回路５０は、リニアソレノイド２０の励磁を切る。したがって、コア２２はコイルばね６の弾発力によってフランジ２３がコイル２１の上面に当接するまで押し下げられ、可動部材３はコイルばね６の弾発力によって安静位に押圧される。そして、フィーラー球２ａは高い再現性をもって元の位置に復する。
【００４６】電気接点３０及び検出回路４０は、三次元測定機がモータ駆動である場合に安全を確保するために設けても良いもので、必須ではない。この電気接点３０及び検出回路４０による接触検出信号Ｓ２も演算手段１４０に入力されが、三次元測定機の動作を制御する信号としてのみ用いられ、座標値読み取り信号としては用いられない。但し、かような三次元測定機のオーバートラベルによるプローブフィーラーを介した可動部材３の動きを可能とする機構は必要である。
【００４７】なお、フィーラー球と被測定物との接触検出手段及び可動部の安静位への押圧力発生手段並びにその制御手段は、ここに例示した手段に限定される物ではなく、同様の効果を有する多くの既知手段を用いる事が出来る事は言うまでもない。例えば、前記電気接点の導通時に可動部材を安静位に押圧するコイルばねを圧縮する圧縮手段と、前記コイルばねを圧縮された状態に係止する係止手段と、フィーラー球と被測定物とが接触した時に生成される接触検出信号によって前記係止を外す掛け外し手段で構成される機構を含む構成とすることもできる。
【００４８】また、本発明のプローブが使用される装置は三次元測定機に限定されず、例えば工作機械のカッターに代えて本発明のプローブを取り付ければ、カッターのセッティングや加工物寸法の計測を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】以上のような構成、作用であるから、三次元測定機による測定に於いて、被測定物に作用する力を接触検出に必要な最低限の大きさにとどめる事が可能となり、プローブヘッドの使用姿勢も制限されない。その結果、被測定物の変形、損傷を避け、高精度の測定が可能となる。また、フィーラー球が被測定物に接触するまでは、可動部材は圧力制御手段によって発生する比較的大きな力で安静位に押圧されているので、プローブヘッド位置の移動中に発生する振動などに起因する誤信号を発生することもない。
【００５０】更に、測定力が小さいことによってフィーラー球への接触方向によって測定力の大きさが異なる、測定力の方向性も小さくなり、精度の高い測定が可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００４１１２【氏名又は名称】株式会社ニコン
【出願日】	平成１１年１月１１日（１９９９．１．１１）
【代理人】
【公開番号】	特開２０００－２０５８５６（Ｐ２０００－２０５８５６Ａ）
【公開日】	平成１２年７月２８日（２０００．７．２８）
【出願番号】	特願平１１－４０２８