変位センサ、及び測定機
【課題】接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係を容易に調整することができる変位センサの提供。
【解決手段】変位センサ５は、対象物に接触する測定子２Ａを先端部に有するスタイラス５１と、スタイラス５１を内部に収納する筒状のハウジング５２と、スタイラス５１、及びハウジング５２の間に設けられ、スタイラス５１を揺動自在に支持する２つの支持部材５３とを備える。各支持部材５３は、スタイラス５１が取り付けられる取付部と、ハウジング５２の内部に固定される固定部と、取付部、及び固定部を接続するバネ部とを備え、スタイラス５１の軸方向に離間して配置されている。
【解決手段】変位センサ５は、対象物に接触する測定子２Ａを先端部に有するスタイラス５１と、スタイラス５１を内部に収納する筒状のハウジング５２と、スタイラス５１、及びハウジング５２の間に設けられ、スタイラス５１を揺動自在に支持する２つの支持部材５３とを備える。各支持部材５３は、スタイラス５１が取り付けられる取付部と、ハウジング５２の内部に固定される固定部と、取付部、及び固定部を接続するバネ部とを備え、スタイラス５１の軸方向に離間して配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサ、及びこの変位センサを備える測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定の範囲内で移動可能に構成され、対象物に接触する接触子を有するプローブと、プローブを保持するとともに、移動させる移動機構とを備え、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って接触子を移動させることによって対象物を測定する三次元測定機等の測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような測定機のプローブは、例えば、接触子を先端部に有するスタイラスと、スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、スタイラス、及びハウジングの間に設けられ、スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、スタイラスにおける基端部の変位を検出することで接触子の変位を検出する接触式の変位センサとして構成されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、接触子は、スタイラスを支持部材にて揺動自在に支持することで一定の範囲内で移動可能に構成されている。
特許文献２に記載のタッチプローブは、スタイラスと、プローブ本体（ハウジング）と、スタイラス支持手段（支持部材）とを備え、検出手段にてスタイラスの変位を検出する接触式の変位センサとして構成されている。
【０００３】
また、支持部材にてスタイラスを揺動自在に支持する構成としては、スタイラスが取り付けられる取付部と、ハウジングの内部に固定される固定部と、取付部、及び固定部を接続するバネ部とを備える構成が知られている。
特許文献２に記載のタッチプローブでは、スタイラス支持手段は、ダイヤフラムを備え、ダイヤフラムは、中心部（取付部）と、外周部（固定部）と、中心部、及び外周部を連結する複数のリム（バネ部）とを備え、各リムは、中心部、及び外周部の間に放射状に設けられている。
【０００４】
ここで、スタイラス支持手段は、１つのダイヤフラム、または２つのダイヤフラムで構成され、２つのダイヤフラムで構成される場合には、中心部、及び外周部を結合して一体化させている。
しかしながら、１つのダイヤフラム、または一体化させた２つのダイヤフラムにてスタイラスを揺動可能に支持すると、接触子に対してスタイラスの軸方向に所定の負荷が加えられたときのスタイラスの軸方向における基端部の変位と、接触子に対してスタイラスの軸方向と直交する方向（以下、直交方向とする）に所定の負荷が加えられたときのスタイラスの直交方向における基端部の変位とが異なる場合がある。言い換えると、接触子に加えられる負荷の方向によって、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が異なる場合がある。
このような場合には、前述した測定機において、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って移動させることによって対象物を測定するときに、変位センサにて検出される変位が同じであっても接触子を対象物に押し込む方向によっては対象物にかかる負荷が異なることになるので、対象物を破損してしまうおそれがあるという問題がある。
【０００５】
これに対して、例えば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさが一定となるように、変位センサにて検出される変位を制御して対象物を測定することも考えられるが、制御処理が複雑化するという問題がある。
また、例えば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように、電子回路によって調整することも考えられるが、接触子に加えられる負荷の方向によって、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が大きく変化する場合には、調整が困難であるという問題がある。
このため、プローブは、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように予め調整されていることが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８９５７８号公報
【特許文献２】特開２００８−７６０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係は、支持部材の材質、形状、大きさ等によって定まるので容易に調整することができないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係を容易に調整することができる変位センサ、及び測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の変位センサは、対象物に接触する接触子を先端部に有するスタイラスと、前記スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、前記スタイラス、及び前記ハウジングの間に設けられ、前記スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、前記スタイラスにおける基端部の変位を検出することで前記接触子の変位を検出する接触式の変位センサであって、２つの前記支持部材を備え、前記各支持部材は、前記スタイラスが取り付けられる取付部と、前記ハウジングの内部に固定される固定部と、前記取付部、及び前記固定部を接続するバネ部とを備え、前記スタイラスの軸方向に離間して配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、２つの支持部材は、スタイラスの軸方向に離間して配置されているので、各支持部材の間隔を調整することができる。そして、各支持部材の間隔を調整することによって、スタイラスの直交方向における負荷の大きさと、変位センサにて検出される基端部の変位との関係を調整することができる。したがって、変位センサは、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係を容易に調整することができる。
【００１１】
本発明では、前記各支持部材は、前記接触子に対して前記軸方向に所定の負荷が加えられたときの前記軸方向における前記基端部の変位と、前記接触子に対して前記軸方向と直交する方向に前記所定の負荷が加えられたときの前記直交方向における前記基端部の変位とが同じになる間隔で前記軸方向に離間して配置されていることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように予め調整されているので、変位センサを好適に利用することができる。
例えば、前述した測定機に本発明の変位センサを利用する場合において、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って移動させることによって対象物を測定するときに、変位センサにて検出される変位が同じであれば接触子を対象物に押し込む方向に関わらず対象物にかかる負荷が同じになるので、対象物を破損することなく測定することができる。
また、変位センサにて検出される変位が一定であれば、対象物にかかる負荷も一定となるので、制御処理を簡素化することができる。さらに、電子回路によって調整する必要もないので、変位センサの構成を簡素化することができる。
【００１３】
本発明では、前記各支持部材は、複数の前記バネ部を備え、前記取付部、及び前記固定部は、円環状に形成され、前記各バネ部は、断面矩形状に形成され、前記取付部、及び前記固定部を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、各バネ部は、取付部、及び固定部の周方向に沿った折り返し構造を有しているので、例えば、各バネ部を、取付部、及び固定部の間に放射状に設ける場合と比較してバネの長さを長くすることができ、バネ定数を低くすることができる。したがって、本発明によれば、各支持部材の間隔を調整することによって、スタイラスの直交方向における負荷の大きさと、変位センサにて検出される基端部の変位との関係を調整する調整幅を大きくすることができる。
【００１５】
本発明の測定機は、前述した変位センサを備え、前記接触子を対象物に接触させることで前記対象物を測定することを特徴とする。
このような構成によれば、測定機は、前述した変位センサを備えるので、前述した変位センサの作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔三次元測定機の概略構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る三次元測定機１を示す全体模式図である。なお、図１では、上方向を＋Ｚ軸方向とし、このＺ軸に直交する２軸をそれぞれＸ軸、及びＹ軸として説明する。以下の図面においても同様である。
三次元測定機１は、図１に示すように、一定の範囲内で移動可能に構成され、対象物の表面に当接される接触子としての測定子２Ａを先端側（−Ｚ軸方向側）に有するプローブ２と、プローブ２の基端側（＋Ｚ軸方向側）を保持するとともに、プローブ２を移動させる移動機構３と、移動機構３が立設される定盤４とを備える。この三次元測定機１は、測定子２Ａを対象物（図示略）に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って測定子２Ａを移動させることによって対象物を測定する測定機である。
【００１７】
移動機構３は、定盤４におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる２つのビーム支持体３１と、各ビーム支持体３１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム３２と、Ｚ軸方向に沿って延出する角筒状に形成され、ビーム３２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるコラム３３と、コラム３３の内部に挿入されるとともに、コラム３３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる角柱状のスピンドル３４とを備える。
したがって、移動機構３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各軸方向にプローブ２を移動させる複数の移動軸を備えている。そして、スピンドル３４は、−Ｚ軸方向側の端部においてプローブ２の基端側を保持している。
【００１８】
〔プローブの詳細構成〕
図２は、プローブ２の全体を示す断面模式図である。なお、図２は、ＸＺ平面に沿ってプローブ２を切断した断面図である。
プローブ２は、図２に示すように、測定子２Ａの変位を検出する接触式の変位センサ５と、移動機構３に保持される本体部６とを備える。
変位センサ５は、測定子２Ａを先端部（−Ｚ軸方向側の端部）に有するスタイラス５１と、スタイラス５１を内部に収納する円筒状のハウジング５２と、スタイラス５１、及びハウジング５２の間に設けられ、スタイラス５１を揺動自在に支持する２つの支持部材５３と、スタイラス５１における基端部（＋Ｚ軸方向側の端部）の変位を検出し、検出した変位を電気信号として出力する静電容量式の変位検出手段５４とを備える。
本体部６は、図示を省略するが、変位検出手段５４から出力される電気信号を増幅する増幅手段を備え、増幅手段は、増幅した電気信号を三次元測定機１に出力する。
【００１９】
図３は、変位センサ５の要部を示す斜視図である。図４は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
各支持部材５３は、図３に示すように、円盤状に形成され、スタイラス５１の軸方向（Ｚ軸方向）に離間して配置される。そして、各支持部材５３は、図３、及び図４に示すように、スタイラス５１が取り付けられる取付部５３１と、ハウジング５２の内部に固定される固定部５３２と、取付部５３１、及び固定部５３２を接続する複数のバネ部５３３とを備える。
【００２０】
取付部５３１は、略中央に孔５３１Ａを有する円環状に形成され、スタイラス５１は、孔５３１Ａに挿通されて取付部５３１に取り付けられる。なお、スタイラス５１は、スタイラス５１の軸方向における略中央位置で孔５３１Ａに固定される（図２参照）。
固定部５３２は、円環状に形成され、各支持部材５３における固定部５３２の間には、スペーサ５３４が配設される。スペーサ５３４は、各支持部材５３の間隔を設定するものであり、固定部５３２は、スペーサ５３４を介してハウジング５２の内部に固定される。
【００２１】
各バネ部５３３は、断面矩形状に形成され、取付部５３１、及び固定部５３２を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有している。具体的に、各バネ部５３３は、取付部５３１から径方向に沿って延出した後、周方向に沿って延出し、周方向に沿って延出した後、固定部５３２に向かって径方向に沿って延出し、これを繰り返すことで折り返し構造を形成している。また、バネ部５３３における径方向に延出する部分は、周方向に延出する部分の両端において、それぞれ略直線状に配置されている。
なお、各バネ部５３３の断面形状は、スタイラス５１の軸方向（以下、軸方向ｖとする）の厚さと、取付部５３１、及び固定部５３２の径方向の幅との比が１：５程度となることが望ましい。このように各バネ部５３３の断面形状を設定すれば、強度を確保しつつ、バネ定数の低いバネを構成することができる。なお、本実施形態では、各バネ部５３３の厚さを３０μｍ以下に設定している。
【００２２】
次に、各支持部材５３の間隔、すなわち、軸方向ｖにおけるスペーサ５３４の厚さの設定について説明する。
スペーサ５３４の厚さは、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位と、測定子２Ａに対してスタイラス５１の直交方向（以下、直交方向ｈとする）に所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位とが同じになる厚さに設定されている。
【００２３】
図５は、スペーサ５３４の厚さＳを変化させたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆと、スタイラス５１の基端部の変位δとの関係を示すグラフである。なお、図５では、スペーサ５３４の厚さＳをＳ１からＳ４まで一定の変化幅で変化させたときのそれぞれのグラフを示し（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４）、縦軸を測定子２Ａに加えられる負荷ｆとし、横軸をスタイラス５１の基端部の変位δとしている。
また、図５（Ａ）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに負荷ｆｖが加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖを示すグラフである。図５（Ｂ）は、測定子２Ａに対して直交方向ｈに負荷ｆｈが加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈを示すグラフである。
【００２４】
ここで、測定子２Ａに対して軸方向ｖに加えられる負荷ｆｖと、軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖとの関係は、図５（Ａ）に示すように、スペーサ５３４の厚さＳを変化させても変化しない。
これに対して、測定子２Ａに対して直交方向ｈに加えられる負荷ｆｈと、直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとの関係は、図５（Ｂ）に示すように、スペーサ５３４の厚さＳを変化させると非線形に変化する。具体的に、スペーサ５３４の厚さＳを厚くするに従って変位δｈを一定とした場合の負荷ｆｈが大きくなる方向に変化する。
【００２５】
図６は、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。なお、図６では、縦軸を負荷ｆｖ,ｆｈとし、横軸をスペーサ５３４の厚さＳとしている。
また、図６中破線で示されるグラフＧ１は、軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。図６中実線で示されるグラフＧ２は、直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。
【００２６】
ここで、グラフＧ１,Ｇ２の交点（Ｓ＝Ｓｘ）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さを示している（図６参照）。
【００２７】
図７は、支持部材５３の材質、形状、大きさ等を変更したときのスペーサ５３４の厚さＳｘを示す図である。なお、図７では、縦軸を負荷ｆｖ,ｆｈとし、横軸をスペーサ５３４の厚さＳとしている。
また、グラフＧ１１,Ｇ２１、グラフＧ１２,Ｇ２２、グラフＧ１３,Ｇ２３、及びグラフＧ１４,Ｇ２４は、支持部材５３の材質、形状、大きさ等を変更したときのグラフＧ１,Ｇ２を示している。
【００２８】
ここで、グラフＧ１１,Ｇ２１の交点（Ｓ＝Ｓｘ１）、グラフＧ１２,Ｇ２２の交点（Ｓ＝Ｓｘ２）、グラフＧ１３,Ｇ２３の交点（Ｓ＝Ｓｘ３）、グラフＧ１４,Ｇ２４の交点（Ｓ＝Ｓｘ４）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さを示している（図７参照）。
したがって、スペーサ５３４の厚さＳは、支持部材５３の材質、形状、大きさ等に応じて厚さＳｘ１〜Ｓｘ４に設定される。
【００２９】
図８は、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係の変動幅を示すグラフである。
ここで、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係は、例えば、スペーサ５３４の厚さＳを変更しながら変位δｖ,δｈ、及び負荷ｆｖ,ｆｈの関係を測定することで取得することができる。しかしながら、これらの関係、すなわちグラフＧ１,Ｇ２を厳密に取得することは困難であるので、図８に示すように、各関係は、ある程度の変動幅（図８中点線）を有して取得される。
【００３０】
したがって、スペーサ５３４の厚さＳは、厚さＳｘ＿ｍｉｎと、厚さＳｘ＿ｍａｘとの間で厚さＳｘに対する誤差を含んで設定されることになる。
なお、このような場合には、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向によって、負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が殆ど変化しないので、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向が異なる場合であっても負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が同じになるように、電子回路によって容易に調整することができる。
【００３１】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）２つの支持部材５３は、スタイラス５１の軸方向ｖに離間して配置されているので、各支持部材５３の間隔を調整することができる。そして、各支持部材５３の間隔を調整することによって、スタイラス５１の直交方向ｈにおける負荷の大きさｆｈと、変位センサ５にて検出される基端部の変位δｈとの関係を調整することができる。したがって、変位センサ５は、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向と、負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係を容易に調整することができる。
（２）測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向が異なる場合であっても負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が同じになるように予め調整されているので、三次元測定機１は、対象物を破損することなく測定することができる。また、変位センサ５にて検出される変位δが一定であれば、対象物にかかる負荷ｆも一定となるので、制御処理を簡素化することができる。
【００３２】
（３）スペーサ５３４の厚さＳを、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さＳｘに設定することができる場合には、電子回路によって調整する必要もないので、変位センサ５の構成を簡素化することができる。
（４）各バネ部５３３は、取付部５３１、及び固定部５３２の周方向に沿った折り返し構造を有しているので、各支持部材５３の間隔を調整することによって、スタイラス５１の直交方向ｈにおける負荷ｆｈの大きさと、変位センサ５にて検出される基端部の変位δｈとの関係を調整する調整幅を大きくすることができる。
【００３３】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、スペーサ５３４の厚さは、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さ（Ｓ＝Ｓｘ）に設定されていたが、これに限らず、任意の厚さに設定されていてもよい。要するに、各支持部材は、スタイラスの軸方向に離間して配置されていればよい。
【００３４】
図９は、各支持部材におけるバネ部の他の構造を例示する図である。
前記実施形態では、各バネ部５３３は、断面矩形状に形成され、取付部５３１、及び固定部５３２を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していた。これに対して、各支持部材におけるバネ部は、例えば、図９に示すように、他の構造を有していてもよい。
具体的に、バネ部５３３Ａは、図９（Ａ）に示すように、一体的な構造を有し、取付部５３１、及び固定部５３２を接続している。
また、バネ部５３３Ｂは、図９（Ｂ）に示すように、取付部５３１、及び固定部５３２を接続するとともに、取付部５３１、及び固定部５３２の間に放射状に設けられている。
【００３５】
前記実施形態では、ハウジング５２は、円筒状に形成されていたが、例えば、角筒状に形成されていてもよい。要するに、ハウジングは、スタイラスを内部に収納する筒状に形成されていればよい。
前記実施形態では、変位センサ５は、測定子２Ａを対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って測定子２Ａを移動させることによって対象物を測定する三次元測定機１に実装されていたが、他の測定機や、工作機械などに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元測定機を示す全体模式図。
【図２】前記実施形態におけるプローブの全体を示す断面模式図。
【図３】前記実施形態における変位センサの要部を示す斜視図。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】前記実施形態におけるスペーサの厚さを変化させたときの測定子に対して加えられる負荷と、スタイラスの基端部の変位との関係を示すグラフ。
【図６】前記実施形態におけるスタイラスの基端部の変位を一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷と、スペーサの厚さとの関係を示すグラフ。
【図７】前記実施形態における支持部材の材質、形状、大きさ等を変更したときのスペーサの厚さを示す図。
【図８】前記実施形態におけるスタイラスの基端部の変位を一定としたときの測定子に対して加えられる負荷と、スペーサの厚さとの関係の変動幅を示すグラフ。
【図９】各支持部材におけるバネ部の他の構造を例示する図。
【符号の説明】
【００３７】
１…三次元測定機（測定機）
２…プローブ
２Ａ…測定子（接触子）
５…変位センサ
５１…スタイラス
５２…ハウジング
５３…支持部材
５３１…取付部
５３２…固定部
５３３,５３３Ａ,５３３Ｂ…バネ部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサ、及びこの変位センサを備える測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一定の範囲内で移動可能に構成され、対象物に接触する接触子を有するプローブと、プローブを保持するとともに、移動させる移動機構とを備え、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って接触子を移動させることによって対象物を測定する三次元測定機等の測定機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような測定機のプローブは、例えば、接触子を先端部に有するスタイラスと、スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、スタイラス、及びハウジングの間に設けられ、スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、スタイラスにおける基端部の変位を検出することで接触子の変位を検出する接触式の変位センサとして構成されている（例えば、特許文献２参照）。すなわち、接触子は、スタイラスを支持部材にて揺動自在に支持することで一定の範囲内で移動可能に構成されている。
特許文献２に記載のタッチプローブは、スタイラスと、プローブ本体（ハウジング）と、スタイラス支持手段（支持部材）とを備え、検出手段にてスタイラスの変位を検出する接触式の変位センサとして構成されている。
【０００３】
また、支持部材にてスタイラスを揺動自在に支持する構成としては、スタイラスが取り付けられる取付部と、ハウジングの内部に固定される固定部と、取付部、及び固定部を接続するバネ部とを備える構成が知られている。
特許文献２に記載のタッチプローブでは、スタイラス支持手段は、ダイヤフラムを備え、ダイヤフラムは、中心部（取付部）と、外周部（固定部）と、中心部、及び外周部を連結する複数のリム（バネ部）とを備え、各リムは、中心部、及び外周部の間に放射状に設けられている。
【０００４】
ここで、スタイラス支持手段は、１つのダイヤフラム、または２つのダイヤフラムで構成され、２つのダイヤフラムで構成される場合には、中心部、及び外周部を結合して一体化させている。
しかしながら、１つのダイヤフラム、または一体化させた２つのダイヤフラムにてスタイラスを揺動可能に支持すると、接触子に対してスタイラスの軸方向に所定の負荷が加えられたときのスタイラスの軸方向における基端部の変位と、接触子に対してスタイラスの軸方向と直交する方向（以下、直交方向とする）に所定の負荷が加えられたときのスタイラスの直交方向における基端部の変位とが異なる場合がある。言い換えると、接触子に加えられる負荷の方向によって、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が異なる場合がある。
このような場合には、前述した測定機において、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って移動させることによって対象物を測定するときに、変位センサにて検出される変位が同じであっても接触子を対象物に押し込む方向によっては対象物にかかる負荷が異なることになるので、対象物を破損してしまうおそれがあるという問題がある。
【０００５】
これに対して、例えば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさが一定となるように、変位センサにて検出される変位を制御して対象物を測定することも考えられるが、制御処理が複雑化するという問題がある。
また、例えば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように、電子回路によって調整することも考えられるが、接触子に加えられる負荷の方向によって、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が大きく変化する場合には、調整が困難であるという問題がある。
このため、プローブは、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように予め調整されていることが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−８９５７８号公報
【特許文献２】特開２００８−７６０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係は、支持部材の材質、形状、大きさ等によって定まるので容易に調整することができないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係を容易に調整することができる変位センサ、及び測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の変位センサは、対象物に接触する接触子を先端部に有するスタイラスと、前記スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、前記スタイラス、及び前記ハウジングの間に設けられ、前記スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、前記スタイラスにおける基端部の変位を検出することで前記接触子の変位を検出する接触式の変位センサであって、２つの前記支持部材を備え、前記各支持部材は、前記スタイラスが取り付けられる取付部と、前記ハウジングの内部に固定される固定部と、前記取付部、及び前記固定部を接続するバネ部とを備え、前記スタイラスの軸方向に離間して配置されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、２つの支持部材は、スタイラスの軸方向に離間して配置されているので、各支持部材の間隔を調整することができる。そして、各支持部材の間隔を調整することによって、スタイラスの直交方向における負荷の大きさと、変位センサにて検出される基端部の変位との関係を調整することができる。したがって、変位センサは、接触子に加えられる負荷の方向と、負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係を容易に調整することができる。
【００１１】
本発明では、前記各支持部材は、前記接触子に対して前記軸方向に所定の負荷が加えられたときの前記軸方向における前記基端部の変位と、前記接触子に対して前記軸方向と直交する方向に前記所定の負荷が加えられたときの前記直交方向における前記基端部の変位とが同じになる間隔で前記軸方向に離間して配置されていることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、接触子に加えられる負荷の方向が異なる場合であっても負荷の大きさと、変位センサにて検出される変位との関係が同じになるように予め調整されているので、変位センサを好適に利用することができる。
例えば、前述した測定機に本発明の変位センサを利用する場合において、接触子を対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って移動させることによって対象物を測定するときに、変位センサにて検出される変位が同じであれば接触子を対象物に押し込む方向に関わらず対象物にかかる負荷が同じになるので、対象物を破損することなく測定することができる。
また、変位センサにて検出される変位が一定であれば、対象物にかかる負荷も一定となるので、制御処理を簡素化することができる。さらに、電子回路によって調整する必要もないので、変位センサの構成を簡素化することができる。
【００１３】
本発明では、前記各支持部材は、複数の前記バネ部を備え、前記取付部、及び前記固定部は、円環状に形成され、前記各バネ部は、断面矩形状に形成され、前記取付部、及び前記固定部を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していることが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、各バネ部は、取付部、及び固定部の周方向に沿った折り返し構造を有しているので、例えば、各バネ部を、取付部、及び固定部の間に放射状に設ける場合と比較してバネの長さを長くすることができ、バネ定数を低くすることができる。したがって、本発明によれば、各支持部材の間隔を調整することによって、スタイラスの直交方向における負荷の大きさと、変位センサにて検出される基端部の変位との関係を調整する調整幅を大きくすることができる。
【００１５】
本発明の測定機は、前述した変位センサを備え、前記接触子を対象物に接触させることで前記対象物を測定することを特徴とする。
このような構成によれば、測定機は、前述した変位センサを備えるので、前述した変位センサの作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔三次元測定機の概略構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る三次元測定機１を示す全体模式図である。なお、図１では、上方向を＋Ｚ軸方向とし、このＺ軸に直交する２軸をそれぞれＸ軸、及びＹ軸として説明する。以下の図面においても同様である。
三次元測定機１は、図１に示すように、一定の範囲内で移動可能に構成され、対象物の表面に当接される接触子としての測定子２Ａを先端側（−Ｚ軸方向側）に有するプローブ２と、プローブ２の基端側（＋Ｚ軸方向側）を保持するとともに、プローブ２を移動させる移動機構３と、移動機構３が立設される定盤４とを備える。この三次元測定機１は、測定子２Ａを対象物（図示略）に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って測定子２Ａを移動させることによって対象物を測定する測定機である。
【００１７】
移動機構３は、定盤４におけるＸ軸方向の両端から＋Ｚ軸方向に延出し、Ｙ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる２つのビーム支持体３１と、各ビーム支持体３１にて支持され、Ｘ軸方向に沿って延出するビーム３２と、Ｚ軸方向に沿って延出する角筒状に形成され、ビーム３２上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられるコラム３３と、コラム３３の内部に挿入されるとともに、コラム３３の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる角柱状のスピンドル３４とを備える。
したがって、移動機構３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各軸方向にプローブ２を移動させる複数の移動軸を備えている。そして、スピンドル３４は、−Ｚ軸方向側の端部においてプローブ２の基端側を保持している。
【００１８】
〔プローブの詳細構成〕
図２は、プローブ２の全体を示す断面模式図である。なお、図２は、ＸＺ平面に沿ってプローブ２を切断した断面図である。
プローブ２は、図２に示すように、測定子２Ａの変位を検出する接触式の変位センサ５と、移動機構３に保持される本体部６とを備える。
変位センサ５は、測定子２Ａを先端部（−Ｚ軸方向側の端部）に有するスタイラス５１と、スタイラス５１を内部に収納する円筒状のハウジング５２と、スタイラス５１、及びハウジング５２の間に設けられ、スタイラス５１を揺動自在に支持する２つの支持部材５３と、スタイラス５１における基端部（＋Ｚ軸方向側の端部）の変位を検出し、検出した変位を電気信号として出力する静電容量式の変位検出手段５４とを備える。
本体部６は、図示を省略するが、変位検出手段５４から出力される電気信号を増幅する増幅手段を備え、増幅手段は、増幅した電気信号を三次元測定機１に出力する。
【００１９】
図３は、変位センサ５の要部を示す斜視図である。図４は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。
各支持部材５３は、図３に示すように、円盤状に形成され、スタイラス５１の軸方向（Ｚ軸方向）に離間して配置される。そして、各支持部材５３は、図３、及び図４に示すように、スタイラス５１が取り付けられる取付部５３１と、ハウジング５２の内部に固定される固定部５３２と、取付部５３１、及び固定部５３２を接続する複数のバネ部５３３とを備える。
【００２０】
取付部５３１は、略中央に孔５３１Ａを有する円環状に形成され、スタイラス５１は、孔５３１Ａに挿通されて取付部５３１に取り付けられる。なお、スタイラス５１は、スタイラス５１の軸方向における略中央位置で孔５３１Ａに固定される（図２参照）。
固定部５３２は、円環状に形成され、各支持部材５３における固定部５３２の間には、スペーサ５３４が配設される。スペーサ５３４は、各支持部材５３の間隔を設定するものであり、固定部５３２は、スペーサ５３４を介してハウジング５２の内部に固定される。
【００２１】
各バネ部５３３は、断面矩形状に形成され、取付部５３１、及び固定部５３２を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有している。具体的に、各バネ部５３３は、取付部５３１から径方向に沿って延出した後、周方向に沿って延出し、周方向に沿って延出した後、固定部５３２に向かって径方向に沿って延出し、これを繰り返すことで折り返し構造を形成している。また、バネ部５３３における径方向に延出する部分は、周方向に延出する部分の両端において、それぞれ略直線状に配置されている。
なお、各バネ部５３３の断面形状は、スタイラス５１の軸方向（以下、軸方向ｖとする）の厚さと、取付部５３１、及び固定部５３２の径方向の幅との比が１：５程度となることが望ましい。このように各バネ部５３３の断面形状を設定すれば、強度を確保しつつ、バネ定数の低いバネを構成することができる。なお、本実施形態では、各バネ部５３３の厚さを３０μｍ以下に設定している。
【００２２】
次に、各支持部材５３の間隔、すなわち、軸方向ｖにおけるスペーサ５３４の厚さの設定について説明する。
スペーサ５３４の厚さは、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位と、測定子２Ａに対してスタイラス５１の直交方向（以下、直交方向ｈとする）に所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位とが同じになる厚さに設定されている。
【００２３】
図５は、スペーサ５３４の厚さＳを変化させたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆと、スタイラス５１の基端部の変位δとの関係を示すグラフである。なお、図５では、スペーサ５３４の厚さＳをＳ１からＳ４まで一定の変化幅で変化させたときのそれぞれのグラフを示し（Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４）、縦軸を測定子２Ａに加えられる負荷ｆとし、横軸をスタイラス５１の基端部の変位δとしている。
また、図５（Ａ）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに負荷ｆｖが加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖを示すグラフである。図５（Ｂ）は、測定子２Ａに対して直交方向ｈに負荷ｆｈが加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈを示すグラフである。
【００２４】
ここで、測定子２Ａに対して軸方向ｖに加えられる負荷ｆｖと、軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖとの関係は、図５（Ａ）に示すように、スペーサ５３４の厚さＳを変化させても変化しない。
これに対して、測定子２Ａに対して直交方向ｈに加えられる負荷ｆｈと、直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとの関係は、図５（Ｂ）に示すように、スペーサ５３４の厚さＳを変化させると非線形に変化する。具体的に、スペーサ５３４の厚さＳを厚くするに従って変位δｈを一定とした場合の負荷ｆｈが大きくなる方向に変化する。
【００２５】
図６は、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。なお、図６では、縦軸を負荷ｆｖ,ｆｈとし、横軸をスペーサ５３４の厚さＳとしている。
また、図６中破線で示されるグラフＧ１は、軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。図６中実線で示されるグラフＧ２は、直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係を示すグラフである。
【００２６】
ここで、グラフＧ１,Ｇ２の交点（Ｓ＝Ｓｘ）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さを示している（図６参照）。
【００２７】
図７は、支持部材５３の材質、形状、大きさ等を変更したときのスペーサ５３４の厚さＳｘを示す図である。なお、図７では、縦軸を負荷ｆｖ,ｆｈとし、横軸をスペーサ５３４の厚さＳとしている。
また、グラフＧ１１,Ｇ２１、グラフＧ１２,Ｇ２２、グラフＧ１３,Ｇ２３、及びグラフＧ１４,Ｇ２４は、支持部材５３の材質、形状、大きさ等を変更したときのグラフＧ１,Ｇ２を示している。
【００２８】
ここで、グラフＧ１１,Ｇ２１の交点（Ｓ＝Ｓｘ１）、グラフＧ１２,Ｇ２２の交点（Ｓ＝Ｓｘ２）、グラフＧ１３,Ｇ２３の交点（Ｓ＝Ｓｘ３）、グラフＧ１４,Ｇ２４の交点（Ｓ＝Ｓｘ４）は、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さを示している（図７参照）。
したがって、スペーサ５３４の厚さＳは、支持部材５３の材質、形状、大きさ等に応じて厚さＳｘ１〜Ｓｘ４に設定される。
【００２９】
図８は、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係の変動幅を示すグラフである。
ここで、スタイラス５１の基端部の変位δｖ,δｈを一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷ｆｖ,ｆｈと、スペーサ５３４の厚さＳとの関係は、例えば、スペーサ５３４の厚さＳを変更しながら変位δｖ,δｈ、及び負荷ｆｖ,ｆｈの関係を測定することで取得することができる。しかしながら、これらの関係、すなわちグラフＧ１,Ｇ２を厳密に取得することは困難であるので、図８に示すように、各関係は、ある程度の変動幅（図８中点線）を有して取得される。
【００３０】
したがって、スペーサ５３４の厚さＳは、厚さＳｘ＿ｍｉｎと、厚さＳｘ＿ｍａｘとの間で厚さＳｘに対する誤差を含んで設定されることになる。
なお、このような場合には、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向によって、負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が殆ど変化しないので、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向が異なる場合であっても負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が同じになるように、電子回路によって容易に調整することができる。
【００３１】
このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）２つの支持部材５３は、スタイラス５１の軸方向ｖに離間して配置されているので、各支持部材５３の間隔を調整することができる。そして、各支持部材５３の間隔を調整することによって、スタイラス５１の直交方向ｈにおける負荷の大きさｆｈと、変位センサ５にて検出される基端部の変位δｈとの関係を調整することができる。したがって、変位センサ５は、測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向と、負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係を容易に調整することができる。
（２）測定子２Ａに加えられる負荷ｆの方向が異なる場合であっても負荷ｆの大きさと、変位センサ５にて検出される変位δとの関係が同じになるように予め調整されているので、三次元測定機１は、対象物を破損することなく測定することができる。また、変位センサ５にて検出される変位δが一定であれば、対象物にかかる負荷ｆも一定となるので、制御処理を簡素化することができる。
【００３２】
（３）スペーサ５３４の厚さＳを、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さＳｘに設定することができる場合には、電子回路によって調整する必要もないので、変位センサ５の構成を簡素化することができる。
（４）各バネ部５３３は、取付部５３１、及び固定部５３２の周方向に沿った折り返し構造を有しているので、各支持部材５３の間隔を調整することによって、スタイラス５１の直交方向ｈにおける負荷ｆｈの大きさと、変位センサ５にて検出される基端部の変位δｈとの関係を調整する調整幅を大きくすることができる。
【００３３】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記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範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、スペーサ５３４の厚さは、測定子２Ａに対して軸方向ｖに所定の負荷が加えられたときの軸方向ｖにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｖと、測定子２Ａに対して直交方向ｈに所定の負荷が加えられたときの直交方向ｈにおけるスタイラス５１の基端部の変位δｈとが同じになる厚さ（Ｓ＝Ｓｘ）に設定されていたが、これに限らず、任意の厚さに設定されていてもよい。要するに、各支持部材は、スタイラスの軸方向に離間して配置されていればよい。
【００３４】
図９は、各支持部材におけるバネ部の他の構造を例示する図である。
前記実施形態では、各バネ部５３３は、断面矩形状に形成され、取付部５３１、及び固定部５３２を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していた。これに対して、各支持部材におけるバネ部は、例えば、図９に示すように、他の構造を有していてもよい。
具体的に、バネ部５３３Ａは、図９（Ａ）に示すように、一体的な構造を有し、取付部５３１、及び固定部５３２を接続している。
また、バネ部５３３Ｂは、図９（Ｂ）に示すように、取付部５３１、及び固定部５３２を接続するとともに、取付部５３１、及び固定部５３２の間に放射状に設けられている。
【００３５】
前記実施形態では、ハウジング５２は、円筒状に形成されていたが、例えば、角筒状に形成されていてもよい。要するに、ハウジングは、スタイラスを内部に収納する筒状に形成されていればよい。
前記実施形態では、変位センサ５は、測定子２Ａを対象物に押し込んだ状態で対象物の表面に倣って測定子２Ａを移動させることによって対象物を測定する三次元測定機１に実装されていたが、他の測定機や、工作機械などに実装されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元測定機を示す全体模式図。
【図２】前記実施形態におけるプローブの全体を示す断面模式図。
【図３】前記実施形態における変位センサの要部を示す斜視図。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図５】前記実施形態におけるスペーサの厚さを変化させたときの測定子に対して加えられる負荷と、スタイラスの基端部の変位との関係を示すグラフ。
【図６】前記実施形態におけるスタイラスの基端部の変位を一定としたときの測定子２Ａに対して加えられる負荷と、スペーサの厚さとの関係を示すグラフ。
【図７】前記実施形態における支持部材の材質、形状、大きさ等を変更したときのスペーサの厚さを示す図。
【図８】前記実施形態におけるスタイラスの基端部の変位を一定としたときの測定子に対して加えられる負荷と、スペーサの厚さとの関係の変動幅を示すグラフ。
【図９】各支持部材におけるバネ部の他の構造を例示する図。
【符号の説明】
【００３７】
１…三次元測定機（測定機）
２…プローブ
２Ａ…測定子（接触子）
５…変位センサ
５１…スタイラス
５２…ハウジング
５３…支持部材
５３１…取付部
５３２…固定部
５３３,５３３Ａ,５３３Ｂ…バネ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に接触する接触子を先端部に有するスタイラスと、前記スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、前記スタイラス、及び前記ハウジングの間に設けられ、前記スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、前記スタイラスにおける基端部の変位を検出することで前記接触子の変位を検出する接触式の変位センサであって、
２つの前記支持部材を備え、
前記各支持部材は、
前記スタイラスが取り付けられる取付部と、
前記ハウジングの内部に固定される固定部と、
前記取付部、及び前記固定部を接続するバネ部とを備え、
前記スタイラスの軸方向に離間して配置されていることを特徴とする変位センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の変位センサにおいて、
前記各支持部材は、
前記接触子に対して前記軸方向に所定の負荷が加えられたときの前記軸方向における前記基端部の変位と、前記接触子に対して前記軸方向と直交する方向に前記所定の負荷が加えられたときの前記直交方向における前記基端部の変位とが同じになる間隔で前記軸方向に離間して配置されていることを特徴とする変位センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の変位センサにおいて、
前記各支持部材は、複数の前記バネ部を備え、
前記取付部、及び前記固定部は、円環状に形成され、
前記各バネ部は、断面矩形状に形成され、前記取付部、及び前記固定部を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していることを特徴とする変位センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の変位センサを備え、前記接触子を対象物に接触させることで前記対象物を測定することを特徴とする測定機。
【請求項１】
対象物に接触する接触子を先端部に有するスタイラスと、前記スタイラスを内部に収納する筒状のハウジングと、前記スタイラス、及び前記ハウジングの間に設けられ、前記スタイラスを揺動自在に支持する支持部材とを備え、前記スタイラスにおける基端部の変位を検出することで前記接触子の変位を検出する接触式の変位センサであって、
２つの前記支持部材を備え、
前記各支持部材は、
前記スタイラスが取り付けられる取付部と、
前記ハウジングの内部に固定される固定部と、
前記取付部、及び前記固定部を接続するバネ部とを備え、
前記スタイラスの軸方向に離間して配置されていることを特徴とする変位センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の変位センサにおいて、
前記各支持部材は、
前記接触子に対して前記軸方向に所定の負荷が加えられたときの前記軸方向における前記基端部の変位と、前記接触子に対して前記軸方向と直交する方向に前記所定の負荷が加えられたときの前記直交方向における前記基端部の変位とが同じになる間隔で前記軸方向に離間して配置されていることを特徴とする変位センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の変位センサにおいて、
前記各支持部材は、複数の前記バネ部を備え、
前記取付部、及び前記固定部は、円環状に形成され、
前記各バネ部は、断面矩形状に形成され、前記取付部、及び前記固定部を径方向に沿って接続するとともに、周方向に沿った折り返し構造を有していることを特徴とする変位センサ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の変位センサを備え、前記接触子を対象物に接触させることで前記対象物を測定することを特徴とする測定機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１６０００２（Ｐ２０１０−１６０００２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２７２（Ｐ２００９−１２７２）
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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