本申請(qǐng)引用2016年2月26日提交的日本專利申請(qǐng)第2016-36472號(hào)的包括說明書、附圖及權(quán)利要求書在內(nèi)的全部公開內(nèi)容。

本發(fā)明涉及一種測(cè)定探頭，特別涉及一種構(gòu)造簡(jiǎn)易并且能夠確保高測(cè)定靈敏度的測(cè)定探頭。

背景技術(shù)：

作為與被測(cè)定物的表面接觸來測(cè)定被測(cè)定物的表面的形狀的測(cè)定裝置，例如已知三維測(cè)定機(jī)等。在三維測(cè)定機(jī)中，使用用于與被測(cè)定物接觸來檢測(cè)該被測(cè)定物的表面形狀的測(cè)定探頭(日本特開平10-288502號(hào)公報(bào)，以下稱為專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1所示的測(cè)定探頭具備：測(cè)針，其具有用于與被測(cè)定物(的表面)接觸的接觸部；以及檢測(cè)元件，其能夠檢測(cè)接觸部的移動(dòng)。在專利文獻(xiàn)1中，檢測(cè)元件被固定在形成于測(cè)針的檢測(cè)元件支承部，基于檢測(cè)元件的應(yīng)變而產(chǎn)生的輸出，來輸出觸及信號(hào)(接觸感知信號(hào))，該檢測(cè)元件的應(yīng)變是因檢測(cè)元件支承部的變形而產(chǎn)生的。即，在專利文獻(xiàn)1中，以簡(jiǎn)易的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)測(cè)定探頭。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，在專利文獻(xiàn)1中存在以下?lián)鷳n：由于檢測(cè)元件支承部的剛度高，若測(cè)定力低則檢測(cè)元件支承部的變形量少，難以從檢測(cè)元件得到足夠的輸出。

本發(fā)明是為了解決所述問題而完成的，其課題在于提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)易并且能夠確保高測(cè)定靈敏度的測(cè)定探頭。

用于解決問題的方案

本申請(qǐng)的第1發(fā)明是一種測(cè)定探頭，具備：測(cè)針，其具有用于與被測(cè)定物接觸的接觸部；探頭外殼，其能夠?qū)⒃摐y(cè)針支承在軸心上；以及檢測(cè)元件，其能夠檢測(cè)該接觸部的移動(dòng)，該測(cè)定探頭具備：多個(gè)支承構(gòu)件，所述多個(gè)支承構(gòu)件配置于所述探頭外殼的軸向，容許所述測(cè)針的姿勢(shì)變化；以及連結(jié)軸，其將該多個(gè)支承構(gòu)件連結(jié)，對(duì)該多個(gè)支承構(gòu)件中的離旋轉(zhuǎn)中心位置最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件配置所述檢測(cè)元件，利用該檢測(cè)元件來檢測(cè)該支承構(gòu)件的應(yīng)變量，其中，該旋轉(zhuǎn)中心位置是在對(duì)所述接觸部從與所述軸向正交的方向施加測(cè)定力時(shí)所述測(cè)針?biāo)a(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心位置，由此解決了所述問題。

在本申請(qǐng)的第2發(fā)明中，所述測(cè)針被設(shè)為能夠與所述連結(jié)軸一體地相對(duì)于所述探頭外殼進(jìn)行位移。

在本申請(qǐng)的第3發(fā)明中，所述測(cè)針被設(shè)為能夠與所述探頭外殼一體地相對(duì)于所述連結(jié)軸進(jìn)行位移。

在本申請(qǐng)的第4發(fā)明中，所述軸向的剛度和與該軸向正交的方向的剛度被設(shè)為相同。

在本申請(qǐng)的第5發(fā)明中，離所述旋轉(zhuǎn)中心位置最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件的剛度被設(shè)為低于其它支承構(gòu)件的剛度。

在本申請(qǐng)的第6發(fā)明中，在與所述軸向正交的方向上被所述多個(gè)支承構(gòu)件支承并且頂端與所述接觸部被設(shè)為一體的構(gòu)件的剛度被設(shè)為高于離所述旋轉(zhuǎn)中心位置最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件的剛度。

在本申請(qǐng)的第7發(fā)明中，所述多個(gè)支承構(gòu)件中的離所述旋轉(zhuǎn)中心位置最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件被配置為最接近所述接觸部。

在本申請(qǐng)的第8發(fā)明中，所述多個(gè)支承構(gòu)件分別是具備三個(gè)以上能夠變形的臂部的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，該三個(gè)以上的臂部形成在同一平面上。

在本申請(qǐng)的第9發(fā)明中，所述多個(gè)支承構(gòu)件中的至少支承所述檢測(cè)元件的支承構(gòu)件具備4的倍數(shù)個(gè)的所述臂部。

在本申請(qǐng)的第10發(fā)明中，所述支承構(gòu)件除了具備所述臂部以外還具備中心部和周邊部，該中心部與所述連結(jié)軸連接，該周邊部與所述探頭外殼連接且通過所述臂部而與該中心部連結(jié)，所述檢測(cè)元件配置于所述臂部的比中央靠周邊部側(cè)的位置。

在本申請(qǐng)的第11發(fā)明中，所述臂部在周邊部側(cè)具備寬度比中心部側(cè)的寬度窄的狹小部。

在本申請(qǐng)的第12發(fā)明中，所述檢測(cè)元件的端子部與該檢測(cè)元件的檢測(cè)部相比配置于所述臂部的靠中心部側(cè)的位置。

在本申請(qǐng)的第13發(fā)明中，對(duì)所述檢測(cè)元件的輸出進(jìn)行處理的信號(hào)處理電路相對(duì)于所述多個(gè)支承構(gòu)件的所有支承構(gòu)件配置于與測(cè)針相反的一側(cè)。

在本申請(qǐng)的第14發(fā)明中，還具備超行程機(jī)構(gòu)，在對(duì)所述軸向上的所述多個(gè)支承構(gòu)件與所述測(cè)針之間施加了比規(guī)定的測(cè)定力大的力的情況下，該超行程機(jī)構(gòu)使該測(cè)針的位置改變，在該大的力消失時(shí)，該超行程機(jī)構(gòu)使該測(cè)針的位置自動(dòng)復(fù)原。

在本申請(qǐng)的第15發(fā)明中，在所述多個(gè)支承構(gòu)件中的至少一個(gè)支承構(gòu)件的兩面彼此相對(duì)峙的對(duì)峙部與所述探頭外殼設(shè)置成一體。

在本申請(qǐng)的第16發(fā)明中，在壁構(gòu)件與支承所述接觸部的構(gòu)件之間的間隙的至少局部填充有粘性材料或彈性材料，該壁構(gòu)件相對(duì)于所述多個(gè)支承構(gòu)件的所有支承構(gòu)件位于測(cè)針側(cè)，該壁構(gòu)件被設(shè)為與所述探頭外殼成一體且與支承該接觸部的構(gòu)件相對(duì)峙地配置。

在本申請(qǐng)的第17發(fā)明中，在兩個(gè)以上的所述支承構(gòu)件分別配置有所述檢測(cè)元件。

在本申請(qǐng)的第18發(fā)明中，將所述檢測(cè)元件設(shè)為應(yīng)變儀。

根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)造簡(jiǎn)易并且能夠確保高測(cè)定靈敏度的測(cè)定探頭。

通過下面的對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些新特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它新特征和優(yōu)點(diǎn)變得明確。

附圖說明

參照附圖來說明優(yōu)選實(shí)施例，在所有附圖中，用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的元件，并且，其中，

圖1是示出使用本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的測(cè)定探頭的測(cè)定系統(tǒng)的一例的示意圖，

圖2是示出圖1的測(cè)定探頭的截面的示意圖，

圖3是示出圖2的測(cè)定探頭的截面的一部分的示意圖，

圖4是示出圖2的測(cè)定探頭的結(jié)構(gòu)的框圖，

圖5是示出圖2的測(cè)定探頭中使用的支承構(gòu)件和檢測(cè)元件的一例的示意圖，

圖6a示出圖2的測(cè)定探頭的兩個(gè)支承構(gòu)件的關(guān)系，是示出不存在測(cè)定力的狀態(tài)的示意圖，

圖6b示出圖2的測(cè)定探頭的兩個(gè)支承構(gòu)件的關(guān)系，是示出存在與軸向正交的方向的測(cè)定力的狀態(tài)的示意圖，

圖7a是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的測(cè)定探頭的概要截面圖，

圖7b是本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的測(cè)定探頭的概要截面圖，

圖8a是本發(fā)明中的檢測(cè)元件的位置不同的第三實(shí)施方式所涉及的測(cè)定探頭的示意圖，

圖8b是本發(fā)明中的支承構(gòu)件的形狀不同的第四實(shí)施方式所涉及的測(cè)定探頭的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式的一例。

參照?qǐng)D1～圖6b來說明本發(fā)明的測(cè)定系統(tǒng)所涉及的第一實(shí)施方式。

首先說明測(cè)定系統(tǒng)100的整體結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，測(cè)定系統(tǒng)100具備：三維測(cè)定機(jī)200，其用于使測(cè)定探頭300移動(dòng)；操作部110，其具有手動(dòng)操作的操縱桿111；以及運(yùn)動(dòng)控制器500，其用于對(duì)三維測(cè)定機(jī)200的動(dòng)作進(jìn)行控制。另外，測(cè)定系統(tǒng)100具備：主計(jì)算機(jī)600，其借助運(yùn)動(dòng)控制器500使三維測(cè)定機(jī)200進(jìn)行動(dòng)作，并且對(duì)由三維測(cè)定機(jī)200獲取到的測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求出被測(cè)定物w的尺寸、形狀等；輸入單元120，其用于輸入測(cè)定條件等；以及輸出單元130，其用于輸出測(cè)定結(jié)果。

在此，如圖1所示，三維測(cè)定機(jī)200具備：測(cè)定探頭300；平臺(tái)210；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)220，其豎立設(shè)置于平臺(tái)210，用于使測(cè)定探頭300三維地移動(dòng)；以及驅(qū)動(dòng)傳感器，其用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)220的驅(qū)動(dòng)量。

接著，說明測(cè)定探頭300的概要結(jié)構(gòu)。

如圖2所示，測(cè)定探頭300具備：測(cè)針336，其具有用于與被測(cè)定物w接觸的接觸部362；探頭外殼306，其能夠?qū)y(cè)針336支承在軸心o上；以及檢測(cè)元件325，其能夠檢測(cè)接觸部362遠(yuǎn)離軸心o的移動(dòng)以及在軸心o上的移動(dòng)。此外，測(cè)針336包含于測(cè)針模塊304，探頭外殼306和檢測(cè)元件325包含于探頭主體302。探頭主體302被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)220的測(cè)桿224所支承，而且，測(cè)針模塊304利用運(yùn)動(dòng)接頭(kinematicjoint)(后述)以高位置再現(xiàn)性且以能夠裝卸的方式與探頭主體302連結(jié)。

下面，詳細(xì)說明測(cè)定探頭300。此外，為了進(jìn)行下面的說明，在圖2的紙面上下方向上取得z方向，在紙面左右方向上取得x方向，在紙面垂直方向上取得y方向。因此，測(cè)定探頭300的軸心o的方向(軸向o)與z方向相同。

如圖2所示，所述探頭主體302具備探頭外殼306、信號(hào)處理電路320、支承構(gòu)件322、324、檢測(cè)元件325、連結(jié)軸326、凸緣構(gòu)件328、永磁體330以及球332。

如圖2所示，探頭外殼306具備安裝部308、電路配置部310、固定構(gòu)件314、下部構(gòu)件(壁構(gòu)件)316以及主體罩318。

如圖2所示，安裝部308是在測(cè)定探頭300的上端部安裝于測(cè)桿224的部位，例如在安裝部308設(shè)置有插入到設(shè)置于測(cè)桿224的嵌合部的頭部。另外，安裝部308還被視為能夠與運(yùn)動(dòng)控制器500電連接的一方的連接端子。而且，在安裝部308的軸心o上設(shè)置有另一方的連接端子309。安裝部308和連接端子309通過絕緣構(gòu)件mi1～mi3而彼此不短路地與配置于電路配置部310的信號(hào)處理電路320連接。電路配置部310配置于安裝部308的下端。關(guān)于電路配置部310，除了圓盤形狀的上端部310a和設(shè)置于下端的圓盤形狀的下凸緣312以外，與軸心o正交的截面大致呈三角形形狀。在該大致呈三角形形狀的外周配置有信號(hào)處理電路320。電路配置部310配置于支承構(gòu)件322、324的上側(cè)。換而言之，電路配置部310相對(duì)于支承構(gòu)件322、324配置于與測(cè)針模塊304相反的一側(cè)(即，信號(hào)處理電路320相對(duì)于全部支承構(gòu)件322、324配置于與測(cè)針336相反的一側(cè))。因此，不需要在電路配置部310的內(nèi)部設(shè)置空隙，能夠以高剛度形成電路配置部310。能夠利用低膨脹材料形成電路配置部310，以降低因信號(hào)處理電路320所產(chǎn)生的熱量引起的電路配置部310的伸縮。

如圖2、圖3所示，在下凸緣312的下端周邊部312b，以隔著支承構(gòu)件322的方式固定有固定構(gòu)件314。設(shè)固定構(gòu)件314為在軸心o上設(shè)置有開口部314a的圓筒形狀。此外，在下凸緣312的下端周邊部312b的徑向內(nèi)側(cè)和固定構(gòu)件314的內(nèi)周上端側(cè)分別設(shè)置有對(duì)峙部312c、314b。對(duì)峙部312c、314b在支承構(gòu)件322的兩面以不與支承構(gòu)件322接觸的方式彼此對(duì)峙(也就是說，是在支承構(gòu)件322的兩面彼此相對(duì)峙的對(duì)峙部312c、314b與探頭外殼306被設(shè)置成一體的結(jié)構(gòu))。以將支承構(gòu)件322的位移限制在支承構(gòu)件322彈性變形的范圍內(nèi)的方式?jīng)Q定對(duì)峙部312c、314b與支承構(gòu)件322之間的距離。

在固定構(gòu)件314的下端內(nèi)面，以四重對(duì)稱的方式設(shè)置有四個(gè)凹部314c。而且，在固定構(gòu)件314的下端周邊部，以隔著支承構(gòu)件324的方式固定有下部構(gòu)件316。也就是說，如圖2所示，下部構(gòu)件316為以下結(jié)構(gòu)：該下部構(gòu)件316相對(duì)于兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的所有支承構(gòu)件位于測(cè)針336側(cè)，該下部構(gòu)件316被設(shè)為與探頭外殼306成一體且與支承接觸部362的凸緣構(gòu)件328相對(duì)峙地配置。設(shè)下部構(gòu)件316為圓環(huán)形狀。主體罩318呈圓筒形狀，主體罩318配置于電路配置部310、下凸緣312、固定構(gòu)件314以及下部構(gòu)件316的外周，以將信號(hào)處理電路320全部覆蓋的方式配置。主體罩318被螺栓固定于固定構(gòu)件314。

如圖4所示，信號(hào)處理電路320是對(duì)檢測(cè)元件325的輸出進(jìn)行處理并輸出用于通知被測(cè)定物w已與接觸部362接觸的觸及信號(hào)(接觸感知信號(hào))sout的電路。簡(jiǎn)單地說明，信號(hào)處理電路320為以下結(jié)構(gòu)：根據(jù)四個(gè)檢測(cè)元件325的輸出來求出xyz這三個(gè)方向上的撓曲量，將該三個(gè)方向上的撓曲量合成，在接觸部362發(fā)生固定以上的位移時(shí)，輸出觸及信號(hào)sout(也就是說，測(cè)定探頭300作為觸及信號(hào)探頭而發(fā)揮功能)。此外，信號(hào)處理電路320中也可以設(shè)置有溫度傳感器，根據(jù)溫度傳感器的輸出對(duì)因熱而產(chǎn)生的測(cè)定探頭300的測(cè)定誤差進(jìn)行校正。信號(hào)處理電路320例如由利用撓性印刷電路板來相互電連接的三個(gè)電路基板構(gòu)成。

如圖2、圖3所示，支承構(gòu)件322、324是在探頭外殼306的軸向o上配置的、容許測(cè)針336的姿勢(shì)變化的能夠彈性變形的構(gòu)件，其材質(zhì)是sus系等(也可以是其它材料)。具體地說，如圖4所示，支承構(gòu)件322、324分別是在沿周向(繞軸心o)角度彼此錯(cuò)開90度的位置具備總共四個(gè)能夠變形的臂部的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，該四個(gè)臂部形成在同一平面上。支承構(gòu)件322、324為同一厚度的同樣的構(gòu)造，只是臂部的寬度互不相同(不限于此，也可以設(shè)臂的厚度、長(zhǎng)度、形狀互不相同，還可以設(shè)支承構(gòu)件322、324整體為互不相同的形狀)。因此，下面對(duì)配置檢測(cè)元件325的支承構(gòu)件324進(jìn)行說明，省略對(duì)支承構(gòu)件322的重復(fù)說明。此外，支承構(gòu)件的構(gòu)造不限定于本實(shí)施方式所示的形狀。

如圖5所示，支承構(gòu)件324為大致圓板形狀的構(gòu)件，除了具備矩形的臂部324b以外，還具備中心部324a和周邊部324c，該中心部324a與連結(jié)軸326連接，該周邊部324c與探頭外殼306連接且通過臂部324b而與中心部324a連結(jié)。周邊部324c位于支承構(gòu)件324的最外周，臂部324b沿徑向呈直線地延伸，配置于周邊部324c的內(nèi)側(cè)。中心部324a配置于臂部324b的更內(nèi)側(cè)。支承構(gòu)件324為以下構(gòu)造：通過連結(jié)軸326相對(duì)于探頭外殼306的位移，中心部324a上下左右地移動(dòng)，臂部324b彈性變形。此外，中心部324a的劃斜線部分是與連結(jié)軸326接觸的部分。另外，周邊部324c的劃斜線部分是與探頭外殼306的固定構(gòu)件314接觸的部分。

如圖5所示，檢測(cè)元件325例如是粘貼式的應(yīng)變儀，具備用于檢測(cè)配置檢測(cè)元件325的支承構(gòu)件324的應(yīng)變量的檢測(cè)部325a以及用于將檢測(cè)部325a的信號(hào)取出到外部的端子部325b。檢測(cè)元件325配置于支承構(gòu)件324的各臂部324b，例如通過粘接劑被固定。在接觸部362沿xy方向發(fā)生位移時(shí)，支承構(gòu)件324的臂部324b在徑向上同樣地應(yīng)變，但是在接觸部362沿z方向發(fā)生位移時(shí)，在支承構(gòu)件324的臂部324b的中心部324a附近和周邊部324c附近處應(yīng)變?cè)龃蟆Ｔ诖?，?duì)固定構(gòu)件314與各臂部324b的周邊部324c附近對(duì)應(yīng)地設(shè)置上述的凹部314c。由此，檢測(cè)元件325分別以不與固定構(gòu)件314接觸的方式配置于臂部324b的比中央靠周邊部側(cè)的位置。而且，檢測(cè)部325a配置于臂部324b的比中央靠周邊部側(cè)的位置，端子部325b與檢測(cè)部325a相比配置于臂部324b的靠中心部側(cè)的位置。因此，端子部325b能夠容易地與圖5的虛線所示的圓環(huán)形狀的撓性基板fs電連接。此外，該撓性基板fs例如以在固定構(gòu)件314與連結(jié)軸326之間的徑向空隙中懸浮的狀態(tài)(不與臂部接觸的狀態(tài))進(jìn)行配置。

如圖2、圖3所示，設(shè)連結(jié)軸326為大致圓柱形狀，連結(jié)軸326將兩個(gè)支承構(gòu)件322、324連結(jié)。連結(jié)軸326通過兩個(gè)支承構(gòu)件322、324以不與下凸緣312、固定構(gòu)件314以及下部構(gòu)件316接觸的方式被保持在軸心o上。連結(jié)軸326以將凸緣構(gòu)件328形成一體的方式支承凸緣構(gòu)件328。

如圖2、圖3所示，凸緣構(gòu)件328為大致圓盤形狀，在軸向o上與下部構(gòu)件316以不接觸的方式對(duì)峙，且在徑向上與主體罩318以不接觸的方式對(duì)峙。而且，凸緣構(gòu)件328支承測(cè)針模塊304(也就是說，凸緣構(gòu)件328是支承接觸部362的構(gòu)件，為使測(cè)針336能夠與連結(jié)軸326一體地相對(duì)于探頭外殼306進(jìn)行位移的結(jié)構(gòu))。在此，在下部構(gòu)件316的對(duì)峙面316b與凸緣構(gòu)件328的對(duì)峙面328b之間的間隙的至少局部填充有潤(rùn)滑油等粘性材料vm。此處的“填充”被設(shè)為在xy方向上的至少一個(gè)位置處粘性材料vm通過無間隙地配置來填滿下部構(gòu)件316與凸緣構(gòu)件328之間(不需要必須以軸對(duì)稱的方式填充)。由此，粘性材料vm至少使凸緣構(gòu)件328相對(duì)于下部構(gòu)件316的位移衰減，能夠降低伴隨著測(cè)定探頭300的移動(dòng)而產(chǎn)生的朝向xy方向和z方向的不必要的振動(dòng)，從而能夠防止伴隨著測(cè)定探頭300的高靈敏度化引起的噪聲的增大。在凸緣構(gòu)件328的下表面的軸心o上固定有永磁體330，在凸緣構(gòu)件328的下端外周，以包圍該永磁體330的方式在周向上以120度間隔旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地配置有三個(gè)球332。

如圖2所示，所述測(cè)針模塊304具備超行程機(jī)構(gòu)334以及被超行程機(jī)構(gòu)334支承的測(cè)針336(也就是說，在軸向o上的兩個(gè)支承構(gòu)件322、324與測(cè)針336之間具備超行程機(jī)構(gòu)334)。此外，在本實(shí)施方式中，在與軸向o正交的方向上被兩個(gè)支承構(gòu)件322、324支承并且頂端被設(shè)為與接觸部362一體的構(gòu)件(連結(jié)軸326、凸緣構(gòu)件328、超行程機(jī)構(gòu)334以及測(cè)針336)的剛度被設(shè)為高于支承構(gòu)件324的剛度。

如圖2所示，超行程機(jī)構(gòu)334是以下的機(jī)構(gòu)：在施加比輸出觸及信號(hào)sout時(shí)的測(cè)定力f(規(guī)定的測(cè)定力)大的力的情況下使測(cè)針336的位置改變，在大的力消失時(shí)使測(cè)針336的位置自動(dòng)復(fù)原。也就是說，超行程機(jī)構(gòu)334發(fā)揮以下功能：在對(duì)測(cè)針336施加大的力時(shí)，在測(cè)針模塊304從探頭主體302脫離之前使測(cè)針336的位置改變。具體地說，超行程機(jī)構(gòu)334具備凸緣部338、延伸部344、測(cè)針保持件346以及螺旋彈簧350。

如圖2所示，凸緣部338是與凸緣構(gòu)件328對(duì)應(yīng)的構(gòu)件。即，在凸緣部338的周向上y以120度間隔配置有三個(gè)v槽340以與球332接觸。而且，在凸緣部338，與永磁體330相向地配置有與永磁體330相互吸引的磁性構(gòu)件(也可以是永磁體)342。

在此，如圖2所示，v槽340與對(duì)應(yīng)的球332的表面分別接觸。因此，在永磁體330與磁性構(gòu)件342以規(guī)定磁力相互吸引的狀態(tài)下，成為凸緣部338在6點(diǎn)安置于凸緣構(gòu)件328(與凸緣構(gòu)件328接觸)的狀態(tài)。也就是說，能夠?qū)崿F(xiàn)高定位精度并且將凸緣構(gòu)件328與凸緣部338連結(jié)。即，凸緣部338和凸緣構(gòu)件328處于構(gòu)成作為能夠裝卸的連結(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)接頭(也稱為運(yùn)動(dòng)耦合器。下同)的狀態(tài)。利用該運(yùn)動(dòng)接頭，即使將探頭主體302與測(cè)針模塊304反復(fù)裝卸，也能夠?qū)崿F(xiàn)高定位再現(xiàn)性。此外，運(yùn)動(dòng)接頭不僅可以是v槽和球的組合，也可以是一對(duì)輥和球的組合。另外，也可以是v槽和球的組合且其順序相反。也就是說，只要是能夠在6點(diǎn)安置的構(gòu)造即可，并不限定于v槽和球的組合(下面示出的運(yùn)動(dòng)接頭也同樣)。此外，在從橫向(與軸向o正交的方向)對(duì)測(cè)針336施加大的力時(shí)，測(cè)針模塊304從凸緣構(gòu)件328脫落(不僅包含成為球332與所有的v槽340不接觸的狀態(tài)的情況，也包含僅一部分成為球332與v槽340不接觸的狀態(tài)的情況。下同)，能夠防止探頭主體302的破損(因此，設(shè)永磁體330與磁性構(gòu)件342的相互吸引的規(guī)定磁力為與上述大的力對(duì)應(yīng)的力。下同)。

如圖2所示，延伸部344與凸緣部338的外周形成為一體，在延伸部344的內(nèi)側(cè)收納有能夠沿軸向o伸縮的螺旋彈簧350。測(cè)針保持件346設(shè)置于延伸部344的軸向o端部，通過螺栓而與延伸部344連接。而且，在測(cè)針保持件346的靠螺旋彈簧350側(cè)的上表面以使被螺旋彈簧350按壓的測(cè)針336的凸緣部356能夠移動(dòng)的方式支承該凸緣部356。在測(cè)針保持件346的靠螺旋彈簧350側(cè)的上表面，在周向上以120度間隔配置有三個(gè)球348。而且，在凸緣部356的下表面，與球348對(duì)應(yīng)地在周向上以120度間隔設(shè)置有三個(gè)v槽358。此外，設(shè)v槽358的軸向與朝向軸心o的徑向大致相同。即，可以說測(cè)針保持件346和凸緣部356成為構(gòu)成上述運(yùn)動(dòng)接頭的狀態(tài)。

因此，在利用螺旋彈簧350以規(guī)定的彈簧力按壓凸緣部356的狀態(tài)下，成為凸緣部356在6點(diǎn)安置于測(cè)針保持件346(與測(cè)針保持件346接觸)的狀態(tài)，被定位于固定的位置。也就是說，通過超行程機(jī)構(gòu)334，在不超過螺旋彈簧350的按壓力的測(cè)定力f的范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)針336相對(duì)于凸緣部338的再現(xiàn)性高的定位。而且，在對(duì)測(cè)針336施加比螺旋彈簧350所提供的規(guī)定的彈簧力大的力時(shí)，凸緣部356從測(cè)針保持件346脫落，能夠防止測(cè)針模塊304從探頭主體302脫落。在本實(shí)施方式中，存在對(duì)峙部312c、314b，因此支承構(gòu)件322的位移必定會(huì)處于彈性變形的范圍內(nèi)，但是期望的是，螺旋彈簧350所提供的規(guī)定的彈簧力小于使支承構(gòu)件322、324超過彈性變形的范圍的測(cè)定力f。

如圖2所示，測(cè)針336具有如前所述那樣被測(cè)針保持件346支承的凸緣部356、從凸緣部356沿軸向o延伸的桿部360以及設(shè)置于桿部360的頂端的接觸部362。

如圖2所示，桿部360的基端安裝于凸緣部356。在桿部360的頂端設(shè)置有與被測(cè)定物w接觸的球形的接觸部362(即，測(cè)針336具有與被測(cè)定物w接觸的接觸部362)。此外，在測(cè)針336未在xy方向上發(fā)生位移的狀態(tài)下，測(cè)針336的中心軸的方向?yàn)閦方向(軸向o)。

接著，使用圖6a、圖6b來說明旋轉(zhuǎn)中心位置rc。此外，圖6a、圖6b是著眼于支承構(gòu)件322、324與測(cè)針336之間的關(guān)系的測(cè)定探頭300的示意圖。此外，附圖標(biāo)記dc表示壓縮應(yīng)變，附圖標(biāo)記de表示拉伸應(yīng)變。

旋轉(zhuǎn)中心位置rc為大致由支承構(gòu)件322與支承構(gòu)件324的剛度比決定的結(jié)構(gòu)。在此，如圖4所示，支承構(gòu)件322的臂部的寬度被設(shè)為寬于支承構(gòu)件324的臂部324b的寬度。因此，支承構(gòu)件324的剛度被設(shè)為低于支承構(gòu)件322的剛度。即，在未對(duì)接觸部362施加測(cè)定力f的狀態(tài)(圖6a)下對(duì)接觸部362從與軸向o正交的方向施加測(cè)定力f時(shí)測(cè)針336所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心位置rc在軸向o上與支承構(gòu)件324相比更靠近支承構(gòu)件322(也就是說，是以下結(jié)構(gòu)：兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的是支承構(gòu)件324，在該支承構(gòu)件324上配置有檢測(cè)元件325。而且，是以下結(jié)構(gòu)：兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的支承構(gòu)件324被配置為最接近接觸部362)。此外，支承構(gòu)件的構(gòu)造不限定于本實(shí)施方式所示的形狀。另外，可以根據(jù)支承構(gòu)件322與支承構(gòu)件324的剛度比來唯一地求出旋轉(zhuǎn)中心位置rc，但是也可以還追加測(cè)針336的彎曲來求出旋轉(zhuǎn)中心位置rc。

這樣，在本實(shí)施方式中，通過使支承構(gòu)件324的剛度比支承構(gòu)件322的剛度低，來使兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的支承構(gòu)件324離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)，對(duì)該支承構(gòu)件324配置檢測(cè)元件325。因此，檢測(cè)元件325的應(yīng)變變大，因此能夠進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè)。此外，不限于此，也可以不利用兩個(gè)支承構(gòu)件的剛度的差異來決定旋轉(zhuǎn)中心位置rc?；蛘撸С袠?gòu)件也可以不是兩個(gè)，而是三個(gè)以上。

另外，在本實(shí)施方式中，測(cè)針336被設(shè)為能夠與連結(jié)軸326一體地相對(duì)于探頭外殼306進(jìn)行位移。因此，被設(shè)為與測(cè)針336一體的構(gòu)件的體積小，因此能夠提高諧振頻率，從而能夠進(jìn)行高速測(cè)定。

另外，在本實(shí)施方式中，能夠使測(cè)定探頭300的軸向o的剛度和測(cè)定探頭300的與軸向o正交的方向的剛度相同。例如，能夠通過將支承構(gòu)件322的z方向的剛度和支承構(gòu)件324的xy方向的剛度相互調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。在該情況下，無論在xyz這三個(gè)方向的哪個(gè)方向上都能夠容易地以相同的力來實(shí)現(xiàn)相同的撓曲量，因此針對(duì)所有方向，承受相同的測(cè)定力f能夠得到相同的撓曲量。也就是說，能夠使輸出觸及信號(hào)sout時(shí)的位移與方向無關(guān)地相同，從而能夠容易地防止測(cè)定結(jié)果出現(xiàn)方向依賴性。同時(shí)，通過調(diào)整觸及信號(hào)sout的輸出閾值，也能夠?qū)偠炔煌牟馁|(zhì)的被測(cè)定物的測(cè)定結(jié)果直接進(jìn)行比較。例如，能夠進(jìn)行樹脂制的實(shí)體模型與金屬制的量產(chǎn)模具等的比較。此外，不限于此，也可以是，兩個(gè)支承構(gòu)件彼此的軸向o的剛度和與軸向o正交的方向的剛度不同。

另外，在本實(shí)施方式中，在與軸向o正交的方向上被兩個(gè)支承構(gòu)件322、324支承并且頂端與接觸部362被設(shè)為一體的構(gòu)件(連結(jié)軸326、凸緣構(gòu)件328、超行程機(jī)構(gòu)334以及測(cè)針336)的剛度被設(shè)為高于離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件324的剛度。因此，支承構(gòu)件324的撓曲比測(cè)針336的撓曲大，因此檢測(cè)元件325中的檢測(cè)量相對(duì)于測(cè)針336的位移而言變大。即，能夠以更高靈敏度進(jìn)行測(cè)定。此外，不限于此，在與軸向o正交的方向上被兩個(gè)支承構(gòu)件支承且到接觸部為止被設(shè)為一體的構(gòu)件的剛度也可以被設(shè)為低于離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件的剛度。

另外，在本實(shí)施方式中，兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的支承構(gòu)件324被配置為最接近接觸部362。即，檢測(cè)元件325配置于與旋轉(zhuǎn)中心位置rc相比更靠測(cè)針側(cè)的位置，因此能夠降低檢測(cè)誤差，從而能夠低噪聲/高靈敏度化。

另外，在本實(shí)施方式中，兩個(gè)支承構(gòu)件322、324分別是具備四個(gè)能夠變形的臂部的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，四個(gè)臂部形成在同一平面上。因此，與臂部為三個(gè)的情況下相比，通過對(duì)來自檢測(cè)元件325的輸出信號(hào)的信號(hào)處理能夠容易地分離為xyz這三個(gè)軸分量，且能夠使測(cè)針336的繞軸的靈敏度具有各向同性。同時(shí)，臂部在同一平面上，因此支承測(cè)針336的臂部之間會(huì)相互頂住，即使使測(cè)定探頭300為橫向也能夠減輕接觸部362的下垂。此外，不限于此，支承構(gòu)件也可以是具備三個(gè)以上的能夠變形的臂部的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀。通過是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀，相應(yīng)地易于進(jìn)行檢測(cè)元件的輸出的運(yùn)算。但是，支承構(gòu)件也可以不具備三個(gè)以上的能夠變形的臂部，臂部也可以不形成在同一平面上。當(dāng)然，兩個(gè)支承構(gòu)件的臂部的數(shù)量也可以不同。另外，也可以是，至少支承檢測(cè)元件的支承構(gòu)件具備4的倍數(shù)個(gè)的臂部。在該情況下，能夠容易地對(duì)xyz這三個(gè)方向上的應(yīng)變進(jìn)行分離運(yùn)算。

另外，在本實(shí)施方式中，檢測(cè)元件325配置于臂部324b的比中央靠周邊部側(cè)的位置。臂部324b的應(yīng)變整體上不均勻，特別是在接觸部362沿軸向o發(fā)生移動(dòng)時(shí)，在與周邊部324c連接的端部以及與中心部324a連接的端部處產(chǎn)生大的應(yīng)變。周邊部324c和中心部324a都需要被堅(jiān)固地支承，但是周邊部324c與中心部324a不同，其被支承的面積大。因此，即使通過設(shè)置凹部314c來減少支承周邊部324c的探頭外殼306(的固定構(gòu)件314)的部分，也難以對(duì)固定支承構(gòu)件324的力造成影響。即，即使是本實(shí)施方式中的檢測(cè)元件325的配置，也能夠穩(wěn)定地確保支承構(gòu)件324對(duì)測(cè)針336的支承，且能夠有效地檢測(cè)臂部324b的應(yīng)變。此外，不限于此，檢測(cè)元件的配置也可以覆蓋整個(gè)臂部，還可以在中心部側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式中，所述檢測(cè)元件325的端子部325b與該檢測(cè)元件325的檢測(cè)部325a相比配置于所述臂部324b的靠中心部側(cè)的位置。因此，與端子部325b連接的直至信號(hào)處理電路320的布線基板也能夠沿徑向配置于固定構(gòu)件314與連結(jié)軸326之間的空隙。因此，無需擔(dān)心用于從檢測(cè)元件325獲得輸出的布線，能夠使探頭外殼306的大小和連結(jié)軸326的大小最合適。此外，不限于此，檢測(cè)元件的端子部也可以配置于比檢測(cè)元件的檢測(cè)部更靠周邊部側(cè)的位置。

另外，在本實(shí)施方式中，信號(hào)處理電路320相對(duì)于兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的所有支承構(gòu)件配置于與測(cè)針336相反的一側(cè)。因此，能夠縮短支承構(gòu)件322、324的間隔，因此盡管輕量但是能夠提高支承信號(hào)處理電路320的構(gòu)件(電路配置部310、下凸緣312)的剛度。同時(shí)，容易使信號(hào)處理電路320所產(chǎn)生的熱量不僅難以傳至支承構(gòu)件322、324也難以傳至測(cè)針336。也就是說，與將信號(hào)處理電路配置在支承構(gòu)件之間的情況相比，能夠使觸及信號(hào)sout的輸出高精度/高穩(wěn)定化。此外，不限于此，也可以不使信號(hào)處理電路相對(duì)于兩個(gè)支承構(gòu)件中的所有支承構(gòu)件配置于與測(cè)針336相反的一側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式中，在軸向o上的兩個(gè)支承構(gòu)件322、324與測(cè)針336之間具備超行程機(jī)構(gòu)334。因此，能夠在防止過大的力直接施加于兩個(gè)支承構(gòu)件322、324的同時(shí)、實(shí)現(xiàn)迅速的測(cè)定。特別是，超行程機(jī)構(gòu)334設(shè)置在測(cè)針模塊304中，因此能夠降低在超行程機(jī)構(gòu)334起作用之前測(cè)針模塊304脫離探頭主體302這樣的誤動(dòng)作。此外，不限于此，也可以不在兩個(gè)支承構(gòu)件與測(cè)針之間設(shè)置超行程機(jī)構(gòu)334。而且，也能夠相應(yīng)地使測(cè)定探頭300輕量化。

另外，在本實(shí)施方式中，在兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的支承構(gòu)件322的兩面彼此相對(duì)峙的對(duì)峙部312c、314b與探頭外殼306設(shè)置成一體。因此，將支承構(gòu)件322的位移可靠地抑制在彈性變形的范圍內(nèi)，由此同時(shí)還能夠防止支承構(gòu)件324的破損/變形。此外，不限于此，也可以對(duì)全部支承構(gòu)件均設(shè)置這種對(duì)峙部，也可以對(duì)全部支承構(gòu)件均不設(shè)置這種對(duì)峙部。

另外，在本實(shí)施方式中，在下部構(gòu)件316與凸緣構(gòu)件328之間的間隙的至少局部填充有粘性材料vm，該下部構(gòu)件316相對(duì)于兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的所有支承構(gòu)件位于測(cè)針336側(cè)，該下部構(gòu)件316被設(shè)為與探頭外殼306成一體且與支承接觸部362的凸緣構(gòu)件328相對(duì)峙地配置。因此，能夠使測(cè)針336的位移衰減，從而能夠降低測(cè)針336移動(dòng)時(shí)輸出的誤動(dòng)作。另外，填充粘性材料vm的位置位于兩個(gè)支承構(gòu)件322、324的外側(cè)。因此，即使不進(jìn)行支承構(gòu)件322、324的拆卸等也能夠填充粘性材料vm，能夠?qū)ζ涮畛淞窟M(jìn)行變更/調(diào)整。即，即使存在粘性材料vm的填充工序，也能夠防止測(cè)定探頭300的制造工序復(fù)雜化，且即使在制造測(cè)定探頭300后也能夠容易地重新填充粘性材料vm，因此能夠容易地調(diào)整衰減特性。同時(shí)，粘性材料vm被填充到下部構(gòu)件316與凸緣構(gòu)件328之間，粘性材料vm的位置遠(yuǎn)離電路配置部310，因此即使粘性材料vm飛散，也不存在粘性材料vm附著于信號(hào)處理電路320而污染電路的擔(dān)憂。此外，不限于此，填充粘性材料vm的位置也可以不是相對(duì)于兩個(gè)支承構(gòu)件中的所有支承構(gòu)件位于測(cè)針側(cè)，還可以完全不填充粘性材料vm。另外，也可以使用硅等橡膠(彈性材料)來代替粘性材料vm。在該情況下，不用擔(dān)心像粘性材料vm那樣的飛散就能夠進(jìn)行衰減。

另外，在本實(shí)施方式中，檢測(cè)元件325是粘貼式的應(yīng)變儀。即，能夠使檢測(cè)元件325高靈敏度且低成本。另外，能夠容易地調(diào)整檢測(cè)元件325的粘貼位置。而且，檢測(cè)元件325不是僅檢測(cè)瞬變的沖擊力，而是能夠使與撓曲量對(duì)應(yīng)的輸出穩(wěn)定固定時(shí)間后輸出。因此，即使檢測(cè)元件325的xyz這三個(gè)方向的撓曲量的輸出定時(shí)相偏離，也能夠不需要用于進(jìn)行時(shí)間上的調(diào)整的電路。此外，不限于此，檢測(cè)元件也可以是通過直接蒸鍍等形成在臂部上的應(yīng)變儀、pzt等。

即，在本實(shí)施方式中，構(gòu)造簡(jiǎn)易并且能夠確保高測(cè)定靈敏度。

關(guān)于本發(fā)明，列舉第一實(shí)施方式來進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限定于第一實(shí)施方式。即，能夠在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行改良以及設(shè)計(jì)的變更，這是不言而喻的。

例如，在第一實(shí)施方式中，測(cè)針336被設(shè)為能夠與連結(jié)軸326一體地相對(duì)于探頭外殼306進(jìn)行位移，但是本發(fā)明不限定于此。例如，測(cè)定探頭也可以如圖7b所示的第二實(shí)施方式那樣。在第二實(shí)施方式中，僅在探頭外殼、連結(jié)軸以及測(cè)針之間的連接關(guān)系上同第一實(shí)施方式不同，因此在圖7b中僅示出該部分的概要截面圖，省略其它結(jié)構(gòu)的說明。此外，圖7a的概要截面圖表示第一實(shí)施方式。

在第二實(shí)施方式中，如圖7b所示，測(cè)針436被設(shè)為與探頭外殼406一體地相對(duì)于連結(jié)軸426進(jìn)行位移。也就是說，連結(jié)軸426被固定地支承于測(cè)桿，與探頭外殼406一體的測(cè)針436被設(shè)為能夠通過支承構(gòu)件422、424而相對(duì)于連結(jié)軸426進(jìn)行位移。因此，能夠降低測(cè)針436的諧振頻率，易于去除振動(dòng)噪聲。

另外，在第一實(shí)施方式中，兩個(gè)支承構(gòu)件322、324中的離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的(配置檢測(cè)元件325的)支承構(gòu)件324被配置為最接近接觸部362，但是本發(fā)明不限定于此。例如，測(cè)定探頭也可以如圖8a所示的第三實(shí)施方式那樣。在第三實(shí)施方式中，僅在配置檢測(cè)元件的支承構(gòu)件的位置上同第一實(shí)施方式不同，因此在圖8a中僅示出該部分的示意圖，省略其它結(jié)構(gòu)的說明。

在第三實(shí)施方式中，如圖8a所示，兩個(gè)支承構(gòu)件722、724中的支承構(gòu)件722的臂部的寬度被設(shè)為比支承構(gòu)件724的臂部的寬度窄。因此，為旋轉(zhuǎn)中心位置rc接近支承構(gòu)件724、支承構(gòu)件722離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)，對(duì)該支承構(gòu)件722配置檢測(cè)元件725。也就是說，為以下方式：兩個(gè)支承構(gòu)件722、724中的離旋轉(zhuǎn)中心位置rc最遠(yuǎn)的(配置檢測(cè)元件725的)支承構(gòu)件722被配置為最遠(yuǎn)離接觸部762。因此，能夠緩解傳至檢測(cè)元件725的突發(fā)性應(yīng)變，從而能夠降低振動(dòng)噪聲等的誤檢測(cè)的可能性。當(dāng)然，不限于此，也可以對(duì)兩個(gè)支承構(gòu)件分別配置檢測(cè)元件。在該情況下，通過使用很多檢測(cè)元件的輸出，能夠使測(cè)定探頭高靈敏度化，抗噪聲性提高。

另外，在第一實(shí)施方式中，配置檢測(cè)元件的臂部的形狀在其徑向上被設(shè)為固定的寬度，不具備特征性，但是本發(fā)明不限定于此。例如，測(cè)定探頭也可以如圖8b所示的第四實(shí)施方式那樣。在第四實(shí)施方式中，僅在配置檢測(cè)元件的臂部的形狀上同第一實(shí)施方式不同，因此在圖8b中示出能夠判別該臂部的形狀的支承構(gòu)件的示意圖，省略其它結(jié)構(gòu)的說明。

在第四實(shí)施方式中，如圖8b所示，配置檢測(cè)元件825的支承構(gòu)件824的臂部824b在周邊部824c側(cè)具備寬度比中心部824a側(cè)的寬度窄的狹小部824bb。因此，能夠?qū)?yīng)變集中于狹小部824bb，因此能夠利用在此處配置的檢測(cè)元件825來高靈敏度且高精度地檢測(cè)應(yīng)變。

另外，在上述實(shí)施方式中，測(cè)定探頭具備輸出觸及信號(hào)sout的信號(hào)處理電路，但是本發(fā)明不限定于此。例如，測(cè)定探頭也可以是具備輸出與xyz這三個(gè)方向上的位移量相應(yīng)的位移信號(hào)的信號(hào)處理電路的仿形探頭。

本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于對(duì)被測(cè)定物的三維形狀進(jìn)行測(cè)定所需使用的測(cè)定探頭。此時(shí)，本發(fā)明不僅能夠應(yīng)用于三維測(cè)定機(jī)用的測(cè)定探頭，也能夠應(yīng)用于機(jī)床中使用的測(cè)定探頭。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，上述實(shí)施例僅是說明性的，其示出本發(fā)明的原理的應(yīng)用。在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地設(shè)計(jì)出各種其它變形。