特許 6738883 プローブユニット及び測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6738883

(24)【登録日】2020年7月22日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】プローブユニット及び測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/004 20060101AFI20200730BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/004

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-222917(P2018-222917)

(22)【出願日】2018年11月28日

(65)【公開番号】特開2020-85747(P2020-85747A)

(43)【公開日】2020年6月4日

【審査請求日】2020年3月16日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】110002963

【氏名又は名称】特許業務法人ＭＴＳ国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100080458

【弁理士】

【氏名又は名称】高矢 諭

(74)【代理人】

【識別番号】100076129

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 圭佑

(74)【代理人】

【識別番号】100144299

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 崇

(74)【代理人】

【識別番号】100150223

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 修三

(72)【発明者】

【氏名】古賀 聡

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 章憲

(72)【発明者】

【氏名】金森 宏之

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１１２７７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１１−５１４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第６２１２１４８（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００− ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路の少なくとも一部と、を備える測定プローブを有するプローブユニットにおいて、
前記信号処理回路は、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を当該プローブユニットの外部に出力する信号出力部と、を備え、
該信号出力部は、前記所定の閾値条件の少なくとも一部と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、
前記信号出力部は、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力する
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項2】

請求項１において、更に、
前記信号出力部は、前記比較部に初期設定された前記所定の閾値条件を書き換え可能な他の閾値条件を複数記憶する条件記憶部を備える
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記デジタルタッチ信号は、パラレルデジタルデータとして出力される
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項4】

請求項１または２において、
前記デジタルタッチ信号は、シリアルデジタルデータとして出力される
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記所定の閾値条件は、信号のレベルと該レベルの持続時間とを有する
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項6】

請求項５において、更に、
前記所定の閾値条件のうちの、前記信号のレベルが前記２つ以上の比較部にそれぞれ設定され、前記レベルの持続時間が該２つ以上の比較部に同一で設定され、
前記信号出力部は、前記測定プローブに接続され、該２つ以上の比較部の出力の連続する時間が前記所定の閾値条件のうちの前記レベルの持続時間を超えたか否かをそれぞれで判定し、該２つ以上の比較部の出力の連続する時間が該レベルの持続時間を超えている際には、前記デジタルタッチ信号を出力するプローブインターフェース部を備える
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項7】

請求項５または６において、
前記信号出力部は、前記被測定物の測定をする際には、前記信号のレベルが異なり、かつ該信号のレベルの高いほうの持続時間が該信号のレベルの低いほうの持続時間以上とされる２つの前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力する
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項8】

請求項５または６において、
前記信号出力部は、前記被測定物の測定をする際には、前記信号のレベルが同一で、かつ該レベルの持続時間が異なる２つの前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力する
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項9】

請求項７または８において、
前記信号出力部は、前記測定プローブが前記被測定物を測定せずに単に移動する際には、前記被測定物の測定をする際に使用する前記信号のレベルよりも大きな前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力する
ことを特徴とするプローブユニット。

【請求項10】

被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路と、を備える測定プローブと、
該測定プローブを移動可能に支持し、該信号処理回路の出力から前記被測定物の形状を求める本体装置と、
を備える測定システムであって、
前記信号処理回路は、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を前記本体装置に出力する信号出力部と、を備え、
該信号出力部は、前記所定の閾値条件と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、
前記信号出力部は、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力し、
前記本体装置は、前記デジタルタッチ信号を受信し、該２つ以上の比較部の出力が前記所定の閾値条件を満たしていることで、前記被測定物の形状を求める
ことを特徴とする測定システム。

【請求項11】

被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路と、を備える測定プローブと、
該測定プローブを移動可能に支持し、該信号処理回路の出力から前記被測定物の形状を求める本体装置と、
を備える測定システムであって、
前記信号処理回路は、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件の一部を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を前記本体装置に出力する信号出力部と、を備え、
該信号出力部は、前記所定の閾値条件の一部と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、
前記信号出力部は、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力し、
前記所定の閾値条件は、信号のレベルと該レベルの持続時間とを有し、
前記比較部における前記所定の閾値条件の一部は該信号のレベルとされ、かつ前記レベルの持続時間は全て同一とされ、
前記本体装置は、前記デジタルタッチ信号を受信した際、該デジタルタッチ信号に前記所定の閾値条件のうちの前記レベルの持続時間を適用し、該２つ以上の比較部の出力が前記所定の閾値条件を満たしていることで、前記被測定物の形状を求める
ことを特徴とする測定システム。

【請求項12】

請求項１０または１１において、
前記所定の閾値条件は、前記本体装置から出力される書き換え信号により他の閾値条件に書き換えられる
ことを特徴とする測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プローブユニット及び測定システムに係り、特に、高い耐ノイズ性を保ちながら、安定して高精度な測定が可能なプローブユニット及び測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に示すような測定プローブが提案されている。この測定プローブは、被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、接触部の移動を検出可能な検出素子と、検出素子の出力を処理する信号処理回路と、を備えている。信号処理回路は、アナログの検出素子の出力を処理することで、デジタルタッチ信号を外部に出力する。このため、測定プローブから出力されるデジタルタッチ信号にはノイズが混入するおそれが少ない、高い耐ノイズ性を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許６２１２１４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の測定プローブでは、１つの閾値で判定された結果がデジタルタッチ信号となっている。このため、特許文献１の測定プローブでは、予備的な測定結果から、その閾値を定めるものの、その閾値が低すぎて、接触部が被測定物に接触していないにも拘らず、デジタルタッチ信号が出力されたり、逆に、その閾値が高すぎて、接触部が被測定物に接触していても、デジタルタッチ信号が出力されなかったり、といった測定結果が生じるおそれがあった。

【0005】

本発明は、前記の問題点を解決するべくなされたもので、高い耐ノイズ性を保ちながら、安定して高精度な測定が可能なプローブユニット及び測定システムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願の請求項１に係る発明は、被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路の少なくとも一部と、を備える測定プローブを有するプローブユニットにおいて、前記信号処理回路が、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を当該プローブユニットの外部に出力する信号出力部と、を備え、該信号出力部が、前記所定の閾値条件の少なくとも一部と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、前記信号出力部が、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力したことにより、前記課題を解決したものである。

【0007】

本願の請求項２に係る発明は、更に、前記信号出力部に、前記比較部に初期設定された前記所定の閾値条件を書き換え可能な他の閾値条件を複数記憶する条件記憶部を備えるようにしたものである。

【0008】

本願の請求項３に係る発明は、前記デジタルタッチ信号を、パラレルデジタルデータとして出力するようにしたものである。

【0009】

本願の請求項４に係る発明は、前記デジタルタッチ信号を、シリアルデジタルデータとして出力するようにしたものである。

【0010】

本願の請求項５に係る発明は、前記所定の閾値条件が、信号のレベルと該レベルの持続時間とを有するようにしたものである。

【0011】

本願の請求項６に係る発明は、更に、前記所定の閾値条件のうちの、前記信号のレベルが前記２つ以上の比較部にそれぞれ設定され、前記レベルの持続時間が該２つ以上の比較部に同一で設定され、前記信号出力部が、前記測定プローブに接続され、該２つ以上の比較部の出力の連続する時間が前記所定の閾値条件のうちの前記レベルの持続時間を超えたか否かをそれぞれで判定し、該２つ以上の比較部の出力の連続する時間が該レベルの持続時間を超えている際には、前記デジタルタッチ信号を出力するプローブインターフェース部を備えるようにしたものである。

【0012】

本願の請求項７に係る発明は、前記信号出力部が、前記被測定物の測定をする際には、前記信号のレベルが異なり、かつ該信号のレベルの高いほうの持続時間が該信号のレベルの低いほうの持続時間以上とされる２つの前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力するようにしたものである。

【0013】

本願の請求項８に係る発明は、前記信号出力部が、前記被測定物の測定をする際には、前記信号のレベルが同一で、かつ該レベルの持続時間が異なる２つの前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力するようにしたものである。

【0014】

本願の請求項９に係る発明は、前記信号出力部が、前記測定プローブが前記被測定物を測定せずに単に移動する際には、前記被測定物の測定をする際に使用する前記信号のレベルよりも大きな前記所定の閾値条件を用いて前記デジタルタッチ信号を出力するようにしたものである。

【0015】

本願の請求項１０に係る発明は、被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路と、を備える測定プローブと、該測定プローブを移動可能に支持し、該信号処理回路の出力から前記被測定物の形状を求める本体装置と、を備える測定システムであって、前記信号処理回路が、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を前記本体装置に出力する信号出力部と、を備え、該信号出力部が、前記所定の閾値条件と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、前記信号出力部が、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力し、前記本体装置が、前記デジタルタッチ信号を受信し、該２つ以上の比較部の出力が前記所定の閾値条件を満たしていることで、前記被測定物の形状を求めることにより、前記課題を解決したものである。

【0016】

本願の請求項１１に係る発明は、被測定物と接触する接触部を有するスタイラスと、該接触部の移動を検出可能な検出素子と、該検出素子の出力を処理してデジタルタッチ信号を出力する信号処理回路と、を備える測定プローブと、該測定プローブを移動可能に支持し、該信号処理回路の出力から前記被測定物の形状を求める本体装置と、を備える測定システムであって、前記信号処理回路が、前記検出素子の出力を処理して前記接触部の互いに直交する３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号を出力する信号合成部と、該合成信号が所定の閾値条件の一部を満足した際に、前記デジタルタッチ信号を前記本体装置に出力する信号出力部と、を備え、該信号出力部が、前記所定の閾値条件の一部と前記合成信号とを比較する複数の比較部を備え、前記信号出力部が、前記被測定物の測定をする際には、該複数の比較部のうちの２つ以上の比較部の出力に応じた前記デジタルタッチ信号を出力し、前記所定の閾値条件が、信号のレベルと該レベルの持続時間とを有し、前記比較部における前記所定の閾値条件の一部が該信号のレベルとされ、かつ前記レベルの持続時間が全て同一とされ、前記本体装置が、前記デジタルタッチ信号を受信した際、該デジタルタッチ信号に前記所定の閾値条件のうちの前記レベルの持続時間を適用し、該２つ以上の比較部の出力が前記所定の閾値条件を満たしていることで、前記被測定物の形状を求めることにより、前記課題を解決したものである。

【0017】

本願の請求項１２に係る発明は、前記所定の閾値条件が、前記本体装置から出力される書き換え信号により他の閾値条件に書き換えられるようにしたものである。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、高い耐ノイズ性を保ちながら、安定して高精度な測定が可能な測定プローブおよび測定システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る測定プローブを用いた測定システムの一例を示す模式図

【図2】図１の測定プローブの断面を示す模式図

【図3】図２の測定プローブと本体装置の一部の構成を示すブロック図

【図4】図３の比較部に入力した測定時の合成信号と信号のレベルの異なる閾値とタッチ信号との関係を示す模式図（（Ａ）合成信号と信号のレベルの異なる２つの閾値との関係を示す図、（Ｂ）第２比較部で得られるデジタルタッチ信号を示す図、（Ｃ）第１比較部で得られるデジタルタッチ信号を示す図）

【図5】図３の比較部に入力した測定時の合成信号と持続時間の異なる閾値条件とタッチ信号との関係を示す模式図（（Ａ）合成信号と持続時間の異なる２つの閾値条件との関係を示す図、（Ｂ）第２比較部で得られるデジタルタッチ信号を示す図、（Ｃ）第１比較部で得られるデジタルタッチ信号を示す図）

【図6】図３の比較部に入力した移動時の合成信号と閾値条件とタッチ信号との関係を示す模式図（（Ａ）合成信号と閾値との関係を示す図、（Ｂ）第３比較部で得られるデジタルタッチ信号を示す図）

【図7】本発明の第２実施形態に係る測定プローブと本体装置の一部の構成を示すブロック図

【図8】本発明の第３実施形態に係る測定プローブと本体装置の一部の構成を示すブロック図

【図9】本発明の第４実施形態に係る測定プローブと本体装置の一部の構成を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

【0021】

本発明の測定システムに係る第１実施形態について図１〜図６を参照して説明する。

【0022】

最初に、測定システム１００の全体構成を説明する。

【0023】

測定システム１００は、図１に示す如く、測定プローブ３００を移動させる三次元測定機２００と、手動操作するジョイスティック１１１を有する操作部１１０と、三次元測定機２００の動作を制御するモーションコントローラ７００と、を備える。また、測定システム１００は、モーションコントローラ７００を介して三次元測定機２００を動作させるとともに三次元測定機２００によって取得した測定データを処理して被測定物Ｗの寸法や形状などを求めるホストコンピュータ８００と、測定条件等を入力する入力手段１２０と、測定結果等を出力する出力手段１３０と、を備える。

【0024】

ここで、三次元測定機２００は、図１に示す如く、測定プローブ３００と、定盤２１０と、定盤２１０に立設されて測定プローブ３００を三次元的に移動させる駆動機構２２０と、駆動機構２２０の駆動量を検出する駆動センサ（図示せず）と、を備えている。なお、測定システム１００のうちで、測定プローブ３００を除く部分を本体装置１０１とも称する。

【0025】

次に、測定プローブ３００の概略構成を説明する。

【0026】

測定プローブ３００は、図２に示す如く、被測定物Ｗと接触する接触部３６２を有するスタイラス３３６と、スタイラス３３６を軸心Ｏ上に支持可能なプローブハウジング３０６と、接触部３６２の軸心Ｏ上からの移動及び軸心Ｏ上での移動を検出可能な検出素子３２５と、検出素子３２５の出力を処理してデジタルタッチ信号ＣＰを出力する信号処理回路３２０と、を備えている（つまり、測定プローブ３００は、タッチ信号プローブとされている）。なお、スタイラス３３６は、スタイラスモジュール３０４に含まれ、プローブハウジング３０６と検出素子３２５とはプローブ本体３０２に含まれている。プローブ本体３０２は、駆動機構２２０のスピンドル２２４に支持されている。そして、スタイラスモジュール３０４はキネマティックジョイント（後述）で、高い位置再現性で脱着可能にプローブ本体３０２に連結されている。

【0027】

以下、測定プローブ３００について詳細に説明する。なお、以下の説明のために、図２の紙面左右方向にＸ方向をとり、紙面垂直方向にＹ方向をとり、紙面上下方向にＺ方向をとる。このため、測定プローブ３００の軸心Ｏの方向（軸方向Ｏ）は、Ｚ方向と同一となる。なお、本実施形態では、測定プローブ３００とプローブユニット３０１とが同一とされている。

【0028】

前記プローブ本体３０２は、図２に示す如く、プローブハウジング３０６と、信号処理回路３２０と、支持部材３２２、３２４と、検出素子３２５と、連結シャフト３２６と、フランジ部材３２８と、永久磁石３３０と、球３３２と、を備える。

【0029】

プローブハウジング３０６は、図２に示す如く、取り付け部３０８と、回路配置部３１０と、固定部材３１４と、下部部材３１６と、本体カバー３１８と、を備える。

【0030】

取り付け部３０８は、図２に示す如く、測定プローブ３００の上端部においてスピンドル２２４に取り付けられる部位であり、例えばスピンドル２２４に設けられた嵌合部に挿入される頭部が設けられている（なお、取り付け部とは別に電気的な接続を行うためのケーブルとコネクタを用いてもよい）。また、取り付け部３０８は、モーションコントローラ７００と電気的接続が可能な一方の接続端子ともされている。回路配置部３１０は、取り付け部３０８の下端に配置されている。回路配置部３１０は、円盤形状の上端部３１０Ａと下端に設けられた円盤形状の下フランジ３１２を除いて、軸心Ｏに直交する断面が略三角形形状とされている。その略三角形形状とされた外周に、信号処理回路３２０が配置されている。回路配置部３１０は、支持部材３２２、３２４の上側に配置されている。

【0031】

下フランジ３１２の下端周辺部３１２Ｂには、図２に示す如く、支持部材３２２を挟んで、固定部材３１４が固定されている。固定部材３１４は、軸心Ｏ上に開口部３１４Ａが設けられた円筒形状とされている。固定部材３１４の下端内面には、４つの凹部３１４Ｃが４回対称で設けられている。そして、固定部材３１４の下端周辺部には、支持部材３２４を挟んで、下部部材３１６が固定されている。下部部材３１６は、円環形状とされている。本体カバー３１８は、円筒形状であり、回路配置部３１０、下フランジ３１２、固定部材３１４、下部部材３１６の外周に、信号処理回路３２０を全て覆うように配置されている。本体カバー３１８は、ボルトで、固定部材３１４に固定されている。

【0032】

信号処理回路３２０は、図３に示す如く、検出素子３２５の出力を処理して接触部３６２に被測定物Ｗが接触したことを通知するデジタルタッチ信号（接触感知信号）ＣＰを出力する回路である。簡単に説明すると、信号処理回路３２０は、４つの検出素子３２５の出力からＸＹＺの３方向への撓み量を求め、その３方向への撓み量を合成して、接触部３６２が一定の変位以上となった際に、デジタルタッチ信号ＣＰを出力する構成となっている（具体的な構成は後述する）。

【0033】

支持部材３２２、３２４は、図２に示す如く、プローブハウジング３０６の軸方向Ｏに配置されスタイラス３３６の姿勢変化を許容する弾性変形可能な部材であり、材質としてはＳＵＳ系など（他の材料でもよい）である。具体的に、支持部材３２４は、図３に示す如く、周方向（軸心Ｏの周りで）で互いに角度が９０度ずれた位置に全部で４つの変形可能な腕部３２４Ｂを備える回転対称形状であり、この４つの腕部３２４Ｂは同一平面上に成形されている。支持部材３２２、３２４は、同一の厚みの同様の構造で、互いに腕部３２４Ｂの幅が異なるだけである（これに限らず、互いに異なる腕部３２４Ｂの厚み、長さ、形状とされていてもよいし、支持部材３２２、３２４全体が互いに異なる形状とされていてもよい）。このため、以下では検出素子３２５の配置される支持部材３２４の説明を行い、支持部材３２２についての重複する説明は省略する。なお、支持部材の構造は、本実施形態で示す形状に限定されるものではない。

【0034】

支持部材３２４は、図３に示す如く、略円板形状の部材であり、矩形状の腕部３２４Ｂに加え、連結シャフト３２６に接続される中心部３２４Ａと、中心部３２４Ａと腕部３２４Ｂで連結されプローブハウジング３０６に接続される周辺部３２４Ｃと、を備える。周辺部３２４Ｃは、支持部材３２４の最外周にあり、腕部３２４Ｂは径方向に直線的に延在して、周辺部３２４Ｃの内側に配置されている。中心部３２４Ａは、腕部３２４Ｂのさらに内側に配置されている。支持部材３２４は、プローブハウジング３０６に対する連結シャフト３２６の変位により、中心部３２４Ａが上下左右に移動し、腕部３２４Ｂが弾性変形する構造となっている。

【0035】

検出素子３２５は、例えば貼付けタイプの歪みゲージであり、図３に示す如く、検出素子３２５の配置される支持部材３２４の歪み量を検出する。検出素子３２５は、支持部材３２４の腕部３２４Ｂそれぞれに配置されて、例えば接着剤で固定されている。

【0036】

連結シャフト３２６は、図２、図３に示す如く、略円柱形状とされ、２つの支持部材３２２、３２４を連結している。連結シャフト３２６は、下フランジ３１２、固定部材３１４、及び下部部材３１６とは、２つの支持部材３２２、３２４により、軸心Ｏ上に非接触に保持されている。連結シャフト３２６はフランジ部材３２８を一体的に支持している。

【0037】

フランジ部材３２８は、図２に示す如く、略円盤形状であり、下部部材３１６と軸方向Ｏで非接触に対峙し、かつ本体カバー３１８と径方向で非接触に対峙している。そして、フランジ部材３２８は、スタイラスモジュール３０４を支持している。ここで、下部部材３１６とフランジ部材３２８との間の少なくとも一部の隙間にグリースオイルなどの粘性材料が充填されている。これにより、少なくとも粘性材料が下部部材３１６に対するフランジ部材３２８の変位をダンピングし、測定プローブ３００の移動に伴って生じるＸＹ方向及びＺ方向への不要な振動の発生を低減でき、測定プローブ３００の高感度化に伴うノイズの増大を防止することが可能となる。フランジ部材３２８の下面の軸心Ｏ上には永久磁石３３０が固定され、それを取り囲むようにフランジ部材３２８の下端外周には、周方向で１２０度毎に３つの球３３２が回転対称に配置されている。

【0038】

前記スタイラスモジュール３０４は、図２に示す如く、オーバートラベル機構３３４と、オーバートラベル機構３３４に支持されるスタイラス３３６と、を備える。

【0039】

オーバートラベル機構３３４は、図２に示す如く、デジタルタッチ信号ＣＰを出力する際の測定力Ｆよりも大きな力が加わった場合にスタイラス３３６の位置を変化させ、大きな力が消失した際には自動的にスタイラス３３６の位置を復元する機構である。つまり、オーバートラベル機構３３４は、スタイラス３３６に大きな力が加わった際には、スタイラスモジュール３０４がプローブ本体３０２から外れる前にスタイラス３３６の位置を変化させるように機能する。具体的に、オーバートラベル機構３３４は、フランジ部３３８と、延在部３４４と、スタイラスホルダ３４６と、コイルばね３５０と、備える。

【0040】

フランジ部３３８は、図２に示す如く、フランジ部材３２８に対応する部材である。即ち、球３３２に接触するように、Ｖ溝３４０がフランジ部３３８の周方向で１２０度毎に３つ配置されている。そして、フランジ部３３８には、永久磁石３３０に対向して、永久磁石３３０と引き合う磁性部材（永久磁石でもよい）３４２が配置されている。

【0041】

ここで、Ｖ溝３４０は、図２に示す如く、対応する球３３２の表面それぞれに接触する。このため、永久磁石３３０と磁性部材３４２とが所定の磁力で引き合った状態では、フランジ部材３２８にフランジ部３３８が６点着座（接触）された状態となる。つまり、高い位置決め精度を実現しながら、フランジ部材３２８とフランジ部３３８とを連結することができる。即ち、フランジ部３３８とフランジ部材３２８とは、脱着可能な連結機構であるキネマティックジョイントを構成している状態である。このキネマティックジョイントにより、プローブ本体３０２とスタイラスモジュール３０４とが脱着を繰り返しても、高い位置決め再現性を実現することが可能である。

【0042】

延在部３４４は、図２に示す如く、フランジ部３３８の外周に一体とされ、その内側に軸方向Ｏに伸縮可能なコイルばね３５０を収納している。スタイラスホルダ３４６は、延在部３４４の軸方向Ｏ端部に設けられ、ボルトで延在部３４４と接続されている。そして、スタイラスホルダ３４６は、コイルばね３５０で押圧されるスタイラス３３６のフランジ部３５６を、そのコイルばね側上面で、移動可能に支持している。スタイラスホルダ３４６のコイルばね側上面には、球３４８が周方向で１２０度毎に３つ配置されている。そして、フランジ部３５６の下面には、球３４８に対応して、周方向で１２０度毎にＶ溝３５８が３つ設けられている。なお、Ｖ溝３５８の軸方向は、軸心Ｏに向かう略径方向と同一とされている。即ち、スタイラスホルダ３４６とフランジ部３５６とは、上述したキネマティックジョイントを構成している状態と言える。

【0043】

このため、コイルばね３５０によりフランジ部３５６が所定のばね力で押圧された状態では、スタイラスホルダ３４６にフランジ部３５６が６点着座（接触）された状態となり、一定の位置に位置決めされる。つまり、オーバートラベル機構３３４によって、コイルばね３５０の押圧力を超えない測定力Ｆの範囲では、フランジ部３３８に対するスタイラス３３６の再現性の高い位置決めを実現することができる。そして、スタイラス３３６にコイルばね３５０で与えられる所定のばね力よりも大きな力が加わったときには、スタイラスホルダ３４６からフランジ部３５６が脱落して、プローブ本体３０２からのスタイラスモジュール３０４の脱落を防止することが可能である。

【0044】

スタイラス３３６は、図２に示す如く、前述したようにスタイラスホルダ３４６に支持されるフランジ部３５６と、フランジ部３５６から軸方向Ｏに延在するロッド部３６０と、ロッド部３６０の先端に設けられた接触部３６２と、を有する。

【0045】

ロッド部３６０は、図２に示す如く、その基端がフランジ部３５６に取り付けられている。ロッド部３６０の先端には、被測定物Ｗに接触する球形の接触部３６２が設けられている（即ち、スタイラス３３６は被測定物Ｗと接触する接触部３６２を有する）。なお、スタイラス３３６にＸＹ方向への変位がない状態においてスタイラス３３６の中心軸の方向がＺ方向（軸方向Ｏ）となる。

【0046】

次に、信号処理回路３２０と本体装置１０１の一部について、主に図３〜図６を用いて説明する。

【0047】

信号処理回路３２０は、図３に示す如く、信号合成部３６４と、信号出力部３６６と、を備える。

【0048】

信号合成部３６４は、図３に示す如く、検出素子３２５の出力を処理して接触部３６２の互いに直交するＸＹＺの３方向それぞれへの変位成分を合成した合成信号Ｓｃを出力する。

【0049】

信号出力部３６６は、図３に示す如く、合成信号Ｓｃが所定の閾値条件を満足した際に、デジタルタッチ信号ＣＰを測定プローブ３００の外部、即ち本体装置１０１に出力する。具体的に、信号出力部３６６は、図３に示す如く、所定の閾値条件を５つ（複数であればよい）記憶する条件記憶部３６８と、所定の閾値条件と合成信号Ｓｃとを比較する３つ（複数であればよい）の比較部３７０（第１比較部３７０Ａ、第２比較部３７０Ｂ、第３比較部３７０Ｃ）と、を備える。そして、信号出力部３６６は、被測定物Ｗの測定をする際には、３つの比較部３７０のうちの２つ（以上でもよい）の比較部３７０Ａ、３７０Ｂの出力に応じたデジタルタッチ信号ＣＰを出力する。本実施形態では、デジタルタッチ信号ＣＰは、被測定物Ｗの測定をする際には、第１比較部３７０Ａ、第２比較部３７０Ｂの出力ＣＰ１、ＣＰ２となる。また、デジタルタッチ信号ＣＰは、被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際には、第３比較部３７０Ｃの出力ＣＰ３となる。つまり、デジタルタッチ信号ＣＰは、第１比較部３７０Ａ、第２比較部３７０Ｂ、および第３比較部３７０Ｃの出力がパラレルデジタルデータとして出力される。第１比較部３７０Ａ、第２比較部３７０Ｂ、第３比較部３７０Ｃそれぞれにはいずれかの閾値条件が初期設定されている。デジタルタッチ信号ＣＰは、取り付け部３０８を介して、有線手段で本体装置１０１に伝達されてもよいし、無線手段で本体装置１０１に伝達されてもよい。

【0050】

条件記憶部３６８は、比較部３７０に初期設定された閾値条件（所定の閾値条件）を書き換え可能な他の閾値条件を、複数記憶している。例えば、条件記憶部３６８は、被測定物Ｗの測定をする際には、４つの信号のレベルＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４と３つのレベルの持続時間０、Ｔ０（≠０）、Ｔ１（≠０、≠Ｔ０）との組合せとなる最大１２個の閾値条件（所定の閾値条件である比較部３７０に初期設定された閾値条件と他の閾値条件との合計）を記憶している。また、条件記憶部３６８は、例えば、被測定物Ｗの測定をせずに単に移動する際には、１つの信号のレベルＳＬ５と３つのレベルの持続時間０、Ｔ０（≠０）、Ｔ１（≠０、≠Ｔ０）との組合せとなる最大３個の閾値条件（所定の閾値条件である比較部３７０に初期設定された閾値条件と他の閾値条件との合計）を記憶している（これに限らず、条件記憶部３６８に閾値条件が複数記憶されていればよい）。つまり、所定の閾値条件は、信号のレベルとそのレベルの持続時間とを有するようになっている。また、３つの第１比較部３７０Ａ、第２比較部３７０Ｂ、第３比較部３７０Ｃに設定する閾値は、図３に示す如く、本体装置１０１の書き換え信号ＳＳにより選択される構成となっている。つまり、所定の閾値条件は、本体装置１０１から出力される書き換え信号ＳＳにより他の閾値条件に書き換えられる構成となっている。なお、条件記憶部３６８は本体装置１０１からその閾値条件を書き換えることも可能とされている。

【0051】

比較部３７０それぞれは、信号合成部３６４の出力である合成信号Ｓｃと条件記憶部３６８で設定される閾値条件とを比較して、合成信号Ｓｃが閾値条件を満足する場合は、Ｈレベル（＝１）を出力し、それ以外ではＬレベル（＝０）を出力する。即ち、デジタルタッチ信号ＣＰは、合成信号Ｓｃが閾値条件を満足する場合は、連続してＨレベルとなっている（これに限らず、閾値条件以上となった際に、パルス的なデジタルタッチ信号ＣＰが継続して出力されてもよい）。なお、比較部３７０は、ハードウェアで３つ設けられていてもよいが、全ての比較部３７０が１つのＦＰＧＡの中でソフトウェアで構成されていてもよい。

【0052】

本体装置１０１は、図３に示す如く、測定システム１００のうちの測定プローブ３００を除く構成全体を示す。即ち、本体装置１０１は、測定プローブ３００を移動可能に支持し、信号処理回路３２０の出力から被測定物Ｗの形状を求める構成となっている。なお、図３では、本体装置１０１は、デジタルタッチ信号ＣＰに関わる部分のみを示している。

【0053】

本体装置１０１は、図３に示す如く、本体処理部１０２を備える。本体処理部１０２は、図１に示すモーションコントローラ７００とホストコンピュータ８００の機能である。本体処理部１０２は、デジタルタッチ信号ＣＰを受信し、第１比較部３７０Ａと第２比較部３７０Ｂの出力が互いに異なる閾値条件を満たしていることで、被測定物Ｗの形状を求める。即ち、図４、図５で示すデジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２が共に、Ｈレベルである場合には、デジタルタッチ信号ＣＰ１の開始時間が被測定物Ｗに接触した時間として、その形状を求めることを本体処理部１０２は行うことができる。

【0054】

次に、被測定物Ｗの測定をする際の比較部３７０の動作について、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図４（Ａ）で縦軸は信号のレベルＳＬ、横軸は経過時間ｔを示している（図５（Ａ）、図６（Ａ）も同様）。例えば、比較部３７０に図４（Ａ）に示す合成信号Ｓｃが入力され、第１比較部３７０Ａに閾値条件（信号のレベルＳＬ１、レベルの持続時間０）、第２比較部３７０Ｂに閾値条件（信号のレベルＳＬ２、レベルの持続時間０）を設定しているとする。すると、第１比較部３７０Ａからは図４（Ｃ）に示すデジタルタッチ信号ＣＰ１が出力される。そして、第２比較部３７０Ｂからは図４（Ｂ）に示すデジタルタッチ信号ＣＰ２が出力される。なお、本実施形態では、第３比較部３７０Ｃは、測定プローブ３００が被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際に用いている。即ち、この場合には、信号出力部３６６は、被測定物Ｗの測定をする際には、信号のレベルＳＬ１、ＳＬ２が異なり、かつそれらのレベルの持続時間が同一の２つの閾値条件（例えば、レベルの持続時間が０）を用いてデジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２を出力している（このような場合は、実際には信号のレベルＳＬ２が信号のレベルＳＬ１よりもはるかに大きい（例えば、数倍）ときとなる。信号のレベルＳＬ２が信号のレベルＳＬ１とそれほど変わらない（２倍以下）であれば、信号のレベルＳＬ２の持続時間は０以上であることが望ましい。つまり、信号出力部３６６は、被測定物Ｗの測定をする際には、信号のレベルＳＬ１、ＳＬ２が異なり、かつそれらの信号のレベルの高いほうＳＬ２の持続時間が信号のレベルの低いほうＳＬ１の持続時間以上とされる２つの所定の閾値条件を用いてデジタルタッチ信号ＣＰを出力する）。

【0055】

あるいは、比較部３７０に図５（Ａ）に示す合成信号Ｓｃが入力され、第１比較部３７０Ａに閾値条件（信号のレベルＳＬ１、レベルの持続時間０）、第２比較部３７０Ｂに閾値条件（信号のレベルＳＬ１、レベルの持続時間Ｔ０）を設定しているとする。すると、第１比較部３７０Ａからは図５（Ｃ）に示すデジタルタッチ信号ＣＰ１が出力される。そして、第２比較部３７０Ｂからは図５（Ｂ）に示すデジタルタッチ信号ＣＰ２が出力される。デジタルタッチ信号ＣＰ２は、信号のレベルＳＬ１を合成信号Ｓｃが超えて、レベルの持続時間Ｔ０以上続いたことによって出力されている。なお、本実施形態でも、第３比較部３７０Ｃは、測定プローブ３００が被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際に用いている。即ち、この場合には、信号出力部３６６は、被測定物Ｗの測定をする際には、信号のレベルＳＬ１が同一で、かつレベルの持続時間０、Ｔ０が異なる２つの閾値条件を用いてデジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２を出力している。

【0056】

なお、測定プローブ３００が被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際には、信号出力部３６６は、被測定物Ｗを測定する際に使用する信号のレベルよりも大きな閾値条件を用いてデジタルタッチ信号を出力するようにされている。例えば、比較部３７０に、測定プローブ３００が被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際に、図６（Ａ）に示す合成信号Ｓｃが入力され、第３比較部３７０Ｃに閾値条件（信号のレベルＳＬ５、レベルの持続時間０）を設定しているとする。すると、第３比較部３７０Ｃからは図６（Ｂ）に示すデジタルタッチ信号ＣＰ３が出力されることとなる。この場合には、本体処理部１０２は、被測定物Ｗの形状を求めるのではなく、測定プローブ３００の移動を中止させる指令を駆動機構２２０に向けて出力することとなる。

【0057】

このように、本実施形態では、信号処理回路３２０は、信号合成部３６４と、合成信号Ｓｃが閾値条件を満足した際に、デジタルタッチ信号ＣＰを本体装置１０１に出力する信号出力部３６６と、を備えている。そして、信号出力部３６６は、閾値条件と合成信号Ｓｃとを比較する３つの比較部３７０と、を備えている。そして、信号出力部３６６は、被測定物Ｗの測定をする際には、第１比較部３７０Ａと第２比較部３７０Ｂの出力に応じたデジタルタッチ信号ＣＰを出力するようになっている。即ち、信号出力部３６６からは、閾値条件の異なるデジタルタッチ信号ＣＰが出力されることとなる。ここで、測定プローブ３００から出力されるのがデジタルタッチ信号ＣＰであるから、高い耐ノイズ性を備えている。そして、閾値条件が異なるデジタルタッチ信号でデジタルタッチ信号ＣＰが構成されるので、一方のデジタルタッチ信号ＣＰの正確さを、もう一方のデジタルタッチ信号ＣＰで検証することができる。例えば、高感度の閾値条件で得られたデジタルタッチ信号ＣＰ１が、本当に被測定物Ｗに接触したことで得られたかどうかを、低感度の閾値条件で得られたデジタルタッチ信号ＣＰ２の有無から、判定をすることができる。また、互いのデジタルタッチ信号ＣＰの出現頻度などで、測定精度や測定安定度やばらつきなども推定することができる。

【0058】

また、本実施形態では、信号出力部３６６は、比較部３７０に初期設定された閾値条件を書き換え可能な他の閾値条件を複数記憶する条件記憶部３６８を備える。このため、本体装置１０１から出力される書き換え信号ＳＳにより他の閾値条件に書き換える際には、書き換え信号ＳＳを条件記憶部３６８に記憶された他の閾値条件に単に選択するだけの単純な信号とすることができる。つまり、書き換え信号ＳＳをより単純にでき、閾値条件を外部から直接書き換えるよりも、安全かつ確実に閾値条件の設定をすることができる。さらに、書き換え信号ＳＳにより、測定プローブ３００をいちいち取り外すことなく、最適な閾値条件を、測定プローブ３００を動作させながら、選択することができる。なお、これに限らず、閾値条件は、測定プローブを取り外して、選択するようにしてもよい。

【0059】

また、本実施形態では、デジタルタッチ信号ＣＰは、パラレルデジタルデータとして出力される。このため、デジタルタッチ信号ＣＰを出力する回路はシリアルデータで出力するよりも回路構成を簡素にできるので、測定プローブ３００の軽量化・低コスト化・安定動作を確保することが容易である。同時に、デジタルタッチ信号ＣＰは、パラレルデジタルデータであるので、測定プローブ３００の測定に対する応答速度をシリアルデジタルデータの場合と比べて、速めることが可能である。

【0060】

また、本実施形態では、閾値条件は、信号のレベルとそのレベルの持続時間とを有する。このため、単に信号のレベルだけで、閾値条件を選択するよりも、時間の要素を取り入れることができるので、より多面的にデジタルタッチ信号ＣＰの正確さを確保することができる。なお、これに限らず、信号のレベルだけ、あるいはそのレベルの持続時間だけで、閾値条件を構成してもよい。

【0061】

また、本実施形態では、信号出力部３６６が、被測定物Ｗの測定をする際には、信号のレベルが異なり、かつ信号のレベルの高いほうの持続時間が信号のレベルの低いほうの持続時間以上とされる２つの閾値条件を用いてデジタルタッチ信号ＣＰを出力することができる。このため、信号のレベルの違いが測定精度等を低下させる主要因である場合には、より適切に、閾値条件を定めることが可能である。

【0062】

また、本実施形態では、信号出力部３６６が、被測定物Ｗの測定をする際には、信号のレベルが同一で、かつそれらのレベルの持続時間が異なる２つの閾値条件を用いてデジタルタッチ信号ＣＰを出力することができる。このため、持続時間の違いが測定精度等を低下させる主要因である場合には、より適切に、閾値条件を定めることが可能である。

【0063】

また、本実施形態では、信号出力部３６６は、測定プローブ３００が被測定物Ｗを測定せずに単に移動する際には、被測定物Ｗを測定する際に使用する信号のレベルよりも大きな閾値条件（の信号のレベルＳＬ５）を用いてデジタルタッチ信号ＣＰを出力する。このように、被測定物Ｗを測定する際に使用する信号のレベルよりも大きな閾値条件を用いていることで、測定プローブ３００の測定をしない移動時には、不慮の衝突といった場合のみにデジタルタッチ信号ＣＰが出力されるので、測定プローブ３００の迅速な移動を実現でき、かつ測定プローブ３００が衝突した際だけ、確実に検出することができる。なお、本実施形態では、このときの信号のレベルの持続時間を複数設定することが可能となっており、単なる移動中に、外乱振動によってデジタルタッチ信号ＣＰが誤って出力しないことを可能としている。

【0064】

即ち、本実施形態では、高い耐ノイズ性を保ちながら、安定して高精度な測定が可能な測定プローブ３００および測定システム１００を実現することができる。

【0065】

本発明について第１実施形態を挙げて説明したが、本発明は第１実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。

【0066】

例えば、第１実施形態では、デジタルタッチ信号ＣＰは、パラレルデジタルデータとして出力されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示す第２実施形態の如くであってもよい。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、デジタルタッチ信号ＣＰは、シリアルデジタルデータとして変換されて出力されるだけである。このため、信号出力部４６６の変換に関わる変換部４７２の構成以外は、第１実施形態とは基本的に符号上位１桁を変更しただけとして説明は省略する。なお、第２実施形態でも、測定プローブ４００とプローブユニット４０１とは同一とされている。

【0067】

第２実施形態では、図７に示す如く、信号出力部４６６が変換部４７２を比較部４７０の後段に備えている。変換部４７２は、ある時間におけるデジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２の状態（Ｌ、Ｈレベル）を１つのデータ単位（シリアルデータ）として一定の周期（例えば数ｋＨｚ）で逐次送信する。例えば、スタイラス４３６が被測定物Ｗに接触していない状態では、デジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２が共にＬレベルとなる。そして、スタイラス４３６の被測定物Ｗへの接触開始からデジタルタッチ信号ＣＰ２がＨレベルになるまでの間は、デジタルタッチ信号ＣＰ１はＨレベル、デジタルタッチ信号ＣＰ２はＬレベルのデータが１つの単位として一定の時間間隔で送信される。そして、デジタルタッチ信号ＣＰ２がＨレベルになった後は、デジタルタッチ信号ＣＰ１はＨレベル、デジタルタッチ信号ＣＰ２はＨレベルのデータが１つの単位として一定の時間間隔で送信される。このとき、デジタルタッチ信号ＣＰ１がＬレベルからＨレベルになった後、そのままＨレベルが維持されている状態（第１比較部４７０Ａの閾値条件が継続して満たされている状態）でデジタルタッチ信号ＣＰ２がレベルＨとなれば、被測定物Ｗとの接触によるデジタルタッチ信号（トリガー信号）であると判断する。そして、最初のデジタルタッチ信号ＣＰ１がＨレベルとなった時間を被測定物Ｗに接触した時間としてその形状を求めることを本体処理部１０４は行うことができる。

【0068】

本実施形態では、デジタルタッチ信号ＣＰがシリアルデジタルデータとして出力されるので、測定プローブ４００からはデジタルタッチ信号ＣＰの信号線は少なくできるので、特に、取り付け部における配線の引き回しが容易となる。

【0069】

また、上記実施形態では、測定プローブと測定プローブユニットとは同一とされていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図８に示す第３実施形態の如くであってもよい。第３実施形態では、上記実施形態とは異なり、信号出力部５６６が測定プローブ５００に接続されるプローブインターフェース部５７４を更に備える。つまり、信号出力部５６６の一部（プローブインターフェース部５７４）は測定プローブ５００の外部に設けられている。なお、プローブインターフェース部５７４に関わる構成以外は、第２実施形態とは基本的に符号上位１桁を変更しただけとして説明は省略する。

【0070】

第３実施形態では、図８に示す如く、信号出力部５６６のプローブインターフェース部５７４が本体装置１０５に接続されている。ここでは、条件記憶部５６８の所定の閾値のうちの、信号のレベルが第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃにそれぞれ設定され、レベルの持続時間が第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃに同一（即ち、０）で設定されている。そして、プローブインターフェース部５７４は、測定プローブ５００に接続され、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃの出力の連続する時間が第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃで設定されるはずであった所定の閾値条件のうちのレベルの持続時間を超えたか否かをそれぞれで判定する。そして、プローブインターフェース部５７４は、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃの出力の連続する時間がそれらのレベルの持続時間を超えている際には、デジタルタッチ信号ＣＰを出力する構成となっている。

【0071】

即ち、本実施形態では、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃで設定され、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃで処理されるはずの信号のレベルの持続時間に関する処理を、プローブインターフェース部５７４で行う構成となっている。このため、測定プローブ５００の処理を単純化し、かつ負荷を低減することができる。なお、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂには、同一の信号レベルが設定される場合があり、その際には、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂに設定される閾値条件が同一となる。

【0072】

また、第３実施形態では、第１比較部５７０Ａ、第２比較部５７０Ｂおよび第３比較部５７０Ｃで処理されるはずの信号のレベルの持続時間に関する処理を、プローブインターフェース部５７４で行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示す第４実施形態の如くであってもよい。第４実施形態では、第３実施形態とは異なり、測定プローブ６００とプローブユニット６０１とは同一とされている。そして、測定プローブ６００には、条件記憶部が存在しない構成となっている。このため、第３実施形態とは異なる構成以外は、基本的に符号上位１桁を変更しただけとして説明は省略する。

【0073】

第４実施形態では、第３実施形態のプローブインターフェース部５７４で行っていた処理を、本体処理部１０８で行っている。つまり、本体処理部１０８は、測定プローブ６００に接続され、第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂおよび第３比較部６７０Ｃの出力の連続する時間が第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂおよび第３比較部６７０Ｃで設定されるはずであった所定の閾値条件のうちのレベルの持続時間を超えたか否かをそれぞれで判定する。そして、本体処理部１０８は、第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂおよび第３比較部６７０Ｃの出力の連続する時間がそれらのレベルの持続時間を超えている際には、デジタルタッチ信号ＣＰを構成する。構成されたデジタルタッチ信号ＣＰは、更に本体処理部１０８で処理されることとなる。

【0074】

このため、本実施形態では、第３実施形態のように、測定プローブ６００の処理を単純化し、かつ負荷を低減することができる。しかも、プローブインターフェース部を必要とはしない。言い換えれば、本実施形態は、信号処理回路６２０が、信号合成部６６４と、合成信号Ｓｃが所定の閾値条件の一部を満足した際に、デジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３を本体装置１０７に出力する信号出力部６６６と、を備えている。そして、信号出力部６６６は、所定の閾値条件の一部（信号のレベル）と合成信号Ｓｃとを比較する３つの比較部６７０Ａ、６７０Ｂ、６７０Ｃを備え、被測定物Ｗの測定をする際には、第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂの出力に応じたデジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２を出力する。そして、所定の閾値条件は、信号のレベルとその信号のレベルの持続時間とを有している。そして、第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂにおける所定の閾値条件の一部は信号のレベルとされ、かつその信号のレベルの持続時間は全て同一（例えば０）とされている。そして、本体装置１０７は、デジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２を受信した際、デジタルタッチ信号ＣＰ１、ＣＰ２に所定の閾値条件のうちのその信号のレベルの持続時間を適用し、第１比較部６７０Ａ、第２比較部６７０Ｂの出力が所定の閾値条件を満たしていることで、被測定物Ｗの形状を求めるような構成となっているといえる。

【0075】

なお、本実施形態では、条件記憶部が測定プローブ６００に存在しない。つまり、本実施形態では、書き換え信号ＳＳで、比較部６７０の閾値を直接書き換えるようにしている。このとき、書き換え信号ＳＳは、測定プローブ６００の外部に予め記憶された閾値条件そのものの信号でもよいし、その場で閾値条件を作成した信号であってもよい。

【0076】

また、上記実施形態では、比較部が３つとされていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、２つ以上であればよいし、４つ以上であってもよい。例えば、実際に使用する比較部の数を超えて想定できる所定の閾値条件の数だけ比較部を設けて、そのデジタルタッチ信号を全て本体処理部に入力させてもよい。そして、本体処理部でどの比較部の出力を処理するかを選択できるようにしてもよい。そのような構成とすることで、本体処理部からの書き換え信号を不要とでき、測定プローブの内部の制御を簡易化することができる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明は、被測定物の三次元形状を測定するために使用されるプローブユニット及び測定システムに広く適用することができる。

【符号の説明】

【0078】

１００…測定システム
１０１、１０３、１０５、１０７…本体装置
１０２、１０４、１０６、１０８…本体処理部
１１０…操作部
１１１…ジョイスティック
１２０…入力手段
１３０…出力手段
２００…三次元測定機
２１０…定盤
２２０…駆動機構
２２４…スピンドル
３００、４００、５００、６００…測定プローブ
３０１、４０１、５０１、６０１…プローブユニット
３０２…プローブ本体
３０４…スタイラスモジュール
３０６…プローブハウジング
３０８…取り付け部
３１０…回路配置部
３１０Ａ…上端部
３１２…下フランジ
３１２Ｂ…下端周辺部
３１４…固定部材
３１４Ａ…開口部
３１４Ｃ…凹部
３１６…下部部材
３１８…本体カバー
３２０、４２０、５２０、６２０…信号処理回路
３２２、３２４、４２２、４２４、５２２、５２４、６２２、６２４…支持部材
３２４Ａ、４２４Ａ、５２４Ａ、６２４Ａ…中心部
３２４Ｂ、４２４Ｂ、５２４Ｂ、６２４Ｂ…腕部
３２４Ｃ、４２４Ｃ、５２４Ｃ、６２４Ｃ…周辺部
３２５、４２５、５２５、６２５…検出素子
３２６、４２６、５２６、６２６…連結シャフト
３２８…フランジ部材
３３０…永久磁石
３３２、３４８…球
３３４…オーバートラベル機構
３３６、４３６、５３６、６３６…スタイラス
３３８、３５６…フランジ部
３４０、３５８…Ｖ溝
３４２…磁性部材
３４４…延在部
３４６…スタイラスホルダ
３５０…コイルばね
３６０…ロッド部
３６２、４６２、５６２、６６２…接触部
３６４、４６４、５６４、６６４…信号合成部
３６６、４６６、５６６、６６６…信号出力部
３６８、４６８、５６８…条件記憶部
３７０、３７０Ａ、３７０Ｂ、３７０Ｃ、４７０、４７０Ａ、４７０Ｂ、４７０Ｃ、５７０、５７０Ａ、５７０Ｂ、５７０Ｃ、６７０、６７０Ａ、６７０Ｂ、６７０Ｃ…比較部
４７２、５７２、６７２…変換部
５７４…プローブインターフェース部
７００…モーションコントローラ
８００…ホストコンピュータ
ＣＰ、ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３…デジタルタッチ信号
Ｆ…測定力
Ｏ…軸方向、軸心
Ｓｃ…合成信号
ＳＬ…合成信号のレベル
ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３、ＳＬ４、ＳＬ５…閾値の信号のレベル
ＳＳ…書き換え信号
Ｔ０、Ｔ１…レベルの持続時間
Ｗ…被測定物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】