(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】
(24)【登録日】2023-07-10
(45)【発行日】2023-07-19
(54)【発明の名称】接触式プローブ及び座標測定装置
(51)【国際特許分類】
G01B 5/016 20060101AFI20230711BHJP
【ＦＩ】
G01B5/016
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020008551
(22)【出願日】2020-01-22
(65)【公開番号】P2021001865
(43)【公開日】2021-01-07
【審査請求日】2022-07-28
(31)【優先権主張番号】P 2019113164
(32)【優先日】2019-06-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 英一
【審査官】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】特開平０７－２９４２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５８４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３２９８６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ ５／００４ － ５／０１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起は、球体で構成され、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さく、
前記接触部本体は、前記球体が挿入可能な収容凹部が形成され、
前記球体は、前記収容凹部に前記球体の半分を挿入して接着されている、
接触式プローブ。
【請求項2】
前記突起は、前記接触部本体の外周の複数個所に、前記プローブ軸部の長手軸を中心に周方向に関して等間隔で配置されている請求項１に記載の接触式プローブ。
【請求項3】
前記接触部本体の前記プローブ軸部側の反対側に、前記プローブ軸部の長手方向に突出する突起が更に配置されている請求項２に記載の接触式プローブ。
【請求項4】
プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さく、
前記突起は、前記接触部本体の外周の複数個所に、前記プローブ軸部の長手軸を中心に周方向に関して等間隔で配置されている、
接触式プローブ。
【請求項5】
前記接触部本体の前記プローブ軸部側の反対側に、前記プローブ軸部の長手方向に突出する突起が更に配置されている請求項４に記載の接触式プローブ。
【請求項6】
前記突起は、球体で構成されている請求項４又は５に記載の接触式プローブ。
【請求項7】
前記接触部本体は、外周面が球形状である請求項１～６のいずれか１項に記載の接触式プローブ。
【請求項8】
前記プローブ軸部は、複数の前記支持軸と、
一端部で複数の前記支持軸を互いに異なる向きに支持する主軸と、
を備える請求項１項に記載の接触式プローブ。
【請求項9】
前記接触部本体は、外周面が球形状である請求項８に記載の接触式プローブ。
【請求項10】
複数の前記支持軸は、前記主軸の先端を含み前記主軸の長手方向に直交する面内で、前記主軸の一先端を通る第１の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第１支持軸及び第２支持軸と、
前記面内で前記第１の直線に直交する第２の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第３支持軸及び第４支持軸と、
前記主軸の先端に、前記主軸の長手方向に沿って反主軸側に支持された第５支持軸と、を有する請求項８又は９に記載の接触式プローブ。
【請求項11】
前記突起は、前記支持軸の反主軸側に配置されている請求項１０に記載の接触式プローブ。
【請求項12】
前記突起は、ルビー、サファイア、ダイヤモンド、セラミック、超硬合金からなる群から選ばれる１種を含む請求項１～１１のいずれか１項に記載の接触式プローブ。
【請求項13】
前記接触部本体と前記突起とは同じ材料で構成される請求項１２に記載の接触式プローブ。
【請求項14】
前記突起の先端の曲率半径は、０．０５～０．１５ｍｍである請求項１～１３のいずれか１項に記載の接触式プローブ。
【請求項15】
請求項１～１４のいずれか１項に記載の接触式プローブと、前記接触式プローブを支持するプローブ支持部と、を備え、
前記接触式プローブの前記接触部に設けた前記突起をワークに接触させつつ相対走査するとともに、前記接触式プローブの位置を計測することで前記ワークの座標を測定する座標測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触式プローブ及び座標測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
任意の方向に移動可能な移動ユニットの先端に、プローブを取り付け、プローブ軸部の先端をワークに接触させて走査して、ワークの座標を測定する３次元測定装置が知られている（特許文献１～３）。
このプローブ軸部の先端には、硬質な先端球が設けられており、３次元測定装置は、プローブ軸部に設けた先端球をワークに接触させて走査したときのプローブの座標を検出することでワークの寸法、形状を測定している。
このプローブ軸部の先端には、硬質な先端球が設けられており、３次元測定装置は、プローブ軸部に設けた先端球をワークに接触させて走査したときのプローブの座標を検出することでワークの寸法、形状を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００６－３２９８６２号公報
【文献】実開平１－１６０３０１号公報
【文献】特開２００６－２０１１０５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、ワークの微小な溝等の狭隘部を含む寸法、形状測定を行う場合には、プローブ軸部に設けた先端球の径が狭隘部の寸法よりも大きいと、先端球をワークの測定対象位置に接触させることが困難となる。従来の３次元測定装置に用いられるプローブにおいてはプローブ軸部の剛性を確保するため、先端球の直径がφ０．３ｍｍ程度で、プローブ軸部の径が０．２ｍｍ程度のものが最小サイズとなっている。このような最小サイズのプローブを用いても、測定対象の溝の曲率半径が先端球の曲率半径よりも小さい場合には、先端球を溝内に挿入できず、先端球を所望の測定位置に接触させることができない。
【0005】
その場合、先端球やプローブ軸部をさらに小さくすることも考えられるが、最小サイズのプローブ以下にサイズを縮小することは、プローブ自体の機械的強度を著しく低下させてしまう。その結果、先端球をワークに接触させる際に、先端球からの反力をプローブで受けることが難しくなり、場合によってはプローブに変形や破損を生じさせる。また、プローブをそのままのサイズにして、先端球のみを小さくすると、先端球が測定対象の狭い溝内に挿入可能なサイズであっても、先端球を溝内に挿入する過程でプローブ軸部がワークの他の部位と干渉してしまい、先端球が溝の測定面に到達できず測定が不能になってしまう。
【0006】
そこで本発明は、ワークの狭隘な部位であっても、プローブの強度を確保しつつ、簡単で、且つ高精度な測定が可能となる接触式プローブ及び座標測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は下記の構成からなる。
（１） プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、
前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さい、
接触式プローブ。
（２） 上記（１）に記載の接触式プローブと、
前記接触式プローブを支持するプローブ支持部と、を備え、
前記接触式プローブの前記接触部に設けた前記突起をワークに接触させつつ相対走査するとともに、前記接触式プローブの位置を計測することで前記ワークの座標を測定する座標測定装置。
（１） プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、
前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さい、
接触式プローブ。
（２） 上記（１）に記載の接触式プローブと、
前記接触式プローブを支持するプローブ支持部と、を備え、
前記接触式プローブの前記接触部に設けた前記突起をワークに接触させつつ相対走査するとともに、前記接触式プローブの位置を計測することで前記ワークの座標を測定する座標測定装置。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、ワークの狭隘な部位であっても、プローブの強度を確保しつつ、簡単で、且つ高精度な測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、転がり軸受の外輪を測定対象のワークとした場合を一例として説明するが、測定対象はこれに限らない。
【0011】
＜第１構成例＞
（座標測定装置の構成）
図１は座標測定装置１００の斜視図である。
座標測定装置１００は、基台１１と、水平ガイド機構２１と、支持ブロック２５とを備える。
基台１１の上面には、水平（ＸＹ平面）なステージ面１３を有する定盤１５が配置される。ステージ面１３には固定治具１７が固定され、この固定治具１７によってワークＷがステージ面１３上で位置決めされる。
（座標測定装置の構成）
図１は座標測定装置１００の斜視図である。
座標測定装置１００は、基台１１と、水平ガイド機構２１と、支持ブロック２５とを備える。
基台１１の上面には、水平（ＸＹ平面）なステージ面１３を有する定盤１５が配置される。ステージ面１３には固定治具１７が固定され、この固定治具１７によってワークＷがステージ面１３上で位置決めされる。
【0012】
ここで、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸を、ステージ面１３がＸＹ平面、上下方向がＺ方向として定義する。Ｙ軸は水平ガイド機構２１の移動方向、Ｘ軸は支持ブロック２５の移動方向とする。
【0013】
水平ガイド機構２１は、支持ブロック２５をＸ軸方向へ移動自在に支持するガイド部２３と、ガイド部２３を支持する一対の支柱１９とを有する。一対の支柱１９の下側は、基台１１の定盤１５の両脇部で、Ｙ方向に移動自在に支持される。水平ガイド機構２１は、不図示の駆動源によってＹ方向に駆動されることで、支持ブロック２５のＹ方向への移動を可能にする。
【0014】
ガイド部２３に支持された支持ブロック２５は、不図示の駆動源の駆動によって、Ｘ方向への移動を可能にする。
【0015】
支持ブロック２５の下方には、測定ヘッド２７が昇降可能に支持される。測定ヘッド２７は、不図示の駆動源の駆動によってＺ方向への移動が可能となっている。これにより、測定ヘッド２７は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向へ移動自在になっている。
【0016】
測定ヘッド２７は、その下端にプローブ支持部２９が設けられる。プローブ支持部２９の先端には、図２に示すプローブ軸部４５と、接触部４３とを有する接触式プローブ４１が装着される。
【0017】
図１に示すように、接触式プローブ４１は、水平ガイド機構２１のＹ方向移動、支持ブロック２５のＸ方向及びＺ方向移動によって、３次元空間の任意の位置に移動可能となっている。
【0018】
上記構成の座標測定装置１００では、まず、定盤１５のステージ面１３に、固定治具１７を用いてワークＷを位置決めし、固定する。そして、固定されたワークＷの表面に接触式プローブ４１の接触部４３を接触させながら、接触式プローブ４１をワークＷの表面に沿って相対走査させる。これにより、ワークＷの寸法、形状が倣い測定される。
【0019】
（接触式プローブの構成）
図２は第１構成例の接触式プローブ４１の側面図である。図３は接触式プローブ４１をプローブ軸部４５の軸方向下側から見た下面図である。
接触式プローブ４１は、棒状のプローブ軸部（支持軸）４５と、プローブ軸部４５の先端に固定された接触部４３とを有する。
図２は第１構成例の接触式プローブ４１の側面図である。図３は接触式プローブ４１をプローブ軸部４５の軸方向下側から見た下面図である。
接触式プローブ４１は、棒状のプローブ軸部（支持軸）４５と、プローブ軸部４５の先端に固定された接触部４３とを有する。
【0020】
接触部４３は、接触部本体６１と、接触部本体６１の外周に設けられた複数（本構成では合計４つ）の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄとを有する。接触部本体６１は、その外周面が球形状であり、プローブ軸部４５の長手方向に沿った断面形状は円形となる。突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、接触部本体６１のプローブ軸部４５の長手方向中心線を含む断面における最大径部分に配置され、接触部本体６１の外周の表面から径方向外側に突出している。これらの複数の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、接触部本体６１の外周に、プローブ軸部４５の長手方向中心線周りの周方向に関して等間隔で配置されている。
【0021】
また、接触式プローブ４１は、プローブ軸部４５の外径が細径（例えば１ｍｍ以下）の場合には、ホルダ５１を介してプローブ支持部２９に装着してもよい。ホルダ５１は、接触式プローブ４１のサイズに応じて、適切なサイズのものを選択的に使用する。ホルダ５１は、プローブ軸部４５より大径の雄ねじが形成された取付部５３と、チャック穴５７を有するプローブ保持部５５とを有する。取付部５３を、プローブ支持部２９の雌ねじ（図示略）にねじ止めすることで、接触式プローブ４１が測定ヘッド２７に固定される。チャック穴５７には、プローブ軸部４５の端部が差し込まれ、プローブ軸部４５を着脱自在に支持する。
【0022】
プローブ軸部４５は、ここでは円柱形状で示しているが、接触部本体６１を支持できれば、角柱形状や円錐形状等の他の形状であってもよい。また、接触部本体６１は、球形に限らず、プローブ軸部４５の長手方向中心の軸垂直断面が長軸と短軸とを有する形状（例えば、楕円体）等、他の形状であってもよい。接触部本体６１は、プローブ軸部４５の長手方向に沿った断面形状が楕円となる楕円体であってもよい。接触部本体６１は、プローブ軸部４５の長手方向の最大幅よりも、長手方向に直交する方向の最大幅が大きい形状であると、より狭い領域に突起を挿入できるため好ましい。
【0023】
上記構成の接触式プローブ４１は、ホルダ５１を適切なサイズのものと交換することにより、様々な大きさの接触式プローブ４１をプローブ支持部２９に保持させることができる。
【0024】
プローブ軸部４５には、接触部４３をワークＷに接触させて座標測定する際に、測定圧が負荷される。そのため、プローブ軸部４５は、この測定圧によって大きく撓まない程度の剛性が必要となる。一方で、仮に強い外力が作用した場合に自身が変形して、プローブ支持部２９への影響を抑制する材料であるのが好ましい。このことから、プローブ軸部４５は、適度な剛性及び柔軟性を有する、例えば、銅材等の金属材料で形成するのが好ましい。なお、プローブ軸部４５は、銅材以外にも、アルミニウム材で形成してもよく、また、必要に応じてステンレス鋼材で形成してもよい。
【0025】
図３に示す突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、それぞれ球体７３で構成される（以下の説明では、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを、球体７３とも呼ぶことにする。）。各球体７３は、接触部本体６１に形成された貫通孔に挿入されて固定される。
【0026】
図４は接触式プローブ４１の接触部４３を垂直二等分した断面図（プローブ軸部の長手方向に沿った断面視の図）である。
接触部本体６１には、貫通孔からなる収容凹部６５が形成される。収容凹部６５は、接触部本体６１の球形状の中心Ｏｃを通り、プローブ軸部４５の軸方向に直交する径方向に沿って形成される。この収容凹部６５は、球体７３の外径と同一、又は外径よりも僅かに大きな内径を有している。また、収容凹部６５は、接触部本体６１の中心Ｏｃに向けて小径となる先細り形状であってもよい。
接触部本体６１には、貫通孔からなる収容凹部６５が形成される。収容凹部６５は、接触部本体６１の球形状の中心Ｏｃを通り、プローブ軸部４５の軸方向に直交する径方向に沿って形成される。この収容凹部６５は、球体７３の外径と同一、又は外径よりも僅かに大きな内径を有している。また、収容凹部６５は、接触部本体６１の中心Ｏｃに向けて小径となる先細り形状であってもよい。
【0027】
球体７３は、収容凹部６５に球体７３の半分が挿入され、この状態で収容凹部６５に接着材によって固定されている。したがって、球体７３の残りの半分は、接触部本体６１の表面から径方向外側に突出して、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄとなる。球体７３の非突出側では、球面の半分が接着材によって収容凹部６５の内面に固定される。つまり、球体７３は、球の赤道までの半球部分が収容凹部６５に挿入されるため、赤道位置の全周にわたって収容凹部６５の内壁面と接合し、かつ、接着材が収容凹部６５に充填されることで、球体７３の非突出側の球面半分が接合面として機能する。よって、球体７３を接着材で固定する際に、強固に収容凹部６５に固定される。なお、接触部本体６１に形成する収容凹部６５は、貫通孔に限らず、例えば、球体７３の表面に沿う凹面形状の有底穴でもよい。
【0028】
また、接触部本体６１には、プローブ軸部４５との接続側に嵌合凹部６３が形成される。嵌合凹部６３には、プローブ軸部４５の下端に形成された嵌合凸部４７が接着材と共に嵌挿されて、接触部本体６１とプローブ軸部４５とが接着材によって接合される。また、プローブ軸部４５の先端面を凹状面とし、嵌合凹部６３及び嵌合凸部４７を設けずに双方を接着材で固定してもよい。
【0029】
接触部本体６１は、例えば、収容凹部６５の加工が容易で、球体７３を確実に支持できる剛性を有する材料であるのが好ましく、例えば、ルビーで形成するのが好ましい。その他にも、ステンレス鋼材、銅材、アルミニウム材等の金属材料であってもよい。
【0030】
球体７３は、ルビー、サファイア、ダイヤモンド、セラミック、超硬合金からなる群から選ばれる１種を含むのが好ましい。このような硬度の高い材料を用いることで、ワークＷとの接触による傷付きを防止できる。また、上記した材料は、レーザにより高精度に加工でき、しかも、他の機械加工方法と比較してサイズの制約を受けにくい。そのため、球体７３が微小サイズであっても高精度に加工できる。特に、ルビーからなる接触部本体６１に対して、ルビーからなる球体７３を用いると、双方の線膨張係数が等しいため、接合後の温度変化による熱歪みの影響を受けにくくなる。また、球体７３と接触部本体６１とは、測定圧による寸法変化が等しいことも相まって、寸法安定性が高められる。
【0031】
（座標測定手順）
次に、上記の座標測定装置１００によるワークＷの座標測定の手順について説明する。
図５は接触式プローブ４１によるワークＷの座標測定の様子を示す説明図である。図６は接触式プローブ４１の動作を模式的に示す説明図である。
次に、上記の座標測定装置１００によるワークＷの座標測定の手順について説明する。
図５は接触式プローブ４１によるワークＷの座標測定の様子を示す説明図である。図６は接触式プローブ４１の動作を模式的に示す説明図である。
【0032】
座標測定装置１００は、図５に示すように、接触式プローブ４１の接触部４３をワークＷの表面に接触させて位置を検出する。ここで示すワークＷは、例えば小径玉軸受（ミニチュアベアリング）を構成する外輪である。このワークＷの内周面には、転動体が転動可能に配置される軌道溝Ｇが形成されている。
【0033】
例えば、このワークＷの軌道溝Ｇの寸法、形状を測定する場合に、接触式プローブ４１の接触部４３の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄのいずれかを、軌道溝Ｇの内面に接触させる。具体的には、図６に示すように、固定されたワークＷの内側中心位置（原点位置）Ｏに接触部４３を配置した接触式プローブ４１を、－Ｘ方向（図６の左側）へ移動させ、突起７１ＢをワークＷの軌道溝Ｇの底部に接触させて位置Ｐ１（ワークＷの円周方向２７０°位置）を検出する。次に、接触式プローブ４１を＋Ｘ方向（図６の右側）へ移動させ、突起７１Ｂの反対側の突起７１ＤをワークＷの軌道溝Ｇの底部に接触させて位置Ｐ２（ワークＷの円周方向９０°位置）を検出する。さらに、接触式プローブ４１を原点位置Ｏに戻し、＋Ｙ方向（図６の上側）へ移動させ、接触部４３の他の突起７１ＣをワークＷの軌道溝Ｇの底部に接触させて位置Ｐ３（ワークＷの円周方向０°位置）を検出する。その後、接触式プローブ４１を－Ｙ方向（図６の下側）へ移動させ、突起７１Ｃの反対側の突起７１ＡをワークＷの軌道溝Ｇの底部に接触させて位置Ｐ４（ワークＷの円周方向１８０°位置）を検出する。そして、これらの測定した位置Ｐ１～Ｐ４に基づいて、軌道溝Ｇの内径や偏心等の、ワークＷの寸法や、各種の形状情報を算出する。上記例の検出順は一例であって、これに限らない。例えば、ワークＷの形状情報として真円度を測定する場合は、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの何れか１つを軌道溝Ｇと接触させた状態でワークＷを回転させる。
【0034】
（接触式プローブの各部の寸法）
次に、接触式プローブ４１の各部の寸法について説明する。
図７は接触式プローブ４１の接触部４３とワークＷの各寸法を示す、ワークＷの軸方向の一部拡大断面図である。図８は図７に示すワークＷを軸方向上側から見た一部拡大平面図である。
次に、接触式プローブ４１の各部の寸法について説明する。
図７は接触式プローブ４１の接触部４３とワークＷの各寸法を示す、ワークＷの軸方向の一部拡大断面図である。図８は図７に示すワークＷを軸方向上側から見た一部拡大平面図である。
【0035】
図７及び図８に示すように、プローブ軸部４５の外径をｄとし、接触部本体６１の、プローブ軸部４５の長手方向に直交する断面（図８のＸＹ平面）における外周縁の直径をＤＢとし、突起７１の球体７３の直径をＤＳとする。このとき、接触式プローブ４１は下記の関係式（１）～（４）を満足する。（式（３）、式（４）においては、ＤＳ＝１とした比である。）
【0036】
ＤＳ＜ＤＢ …（１）
ｄ ≦ＤＢ …（２）
ＤＳ ：ＤＢ＝１：２～４ …（３）
ｄ ：ＤＢ＝２～３：３ …（４）
ｄ ≦ＤＢ …（２）
ＤＳ ：ＤＢ＝１：２～４ …（３）
ｄ ：ＤＢ＝２～３：３ …（４）
【0037】
例えば、プローブ軸部４５の外径ｄは、０．４～０．６ｍｍである。接触部本体６１の外周縁の直径ＤＢは、０．４～１．２ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍである。球体７３の直径ＤＳは、０．１～０．３ｍｍであり、好ましくは０．２ｍｍである。
【0038】
上記例では接触部本体６１と突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを球体として説明したが、球体以外であってもよい。その場合、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの先端の断面形状（プローブ軸部４５の長手方向中心線を含む断面形状）の曲率半径ｒＳを、接触部本体６１の外周縁の断面形状（プローブ軸部４５の長手方向中心線を含む断面形状）の曲率半径ｒＢよりも小さくする。具体的には、接触部本体６１の外周縁における曲率半径ｒＢが、０．２～０．６ｍｍであるのに対して、突起７１の先端の曲率半径ｒＳを、０．０５～０．１５ｍｍにする。
【0039】
また、図７に示すワークＷの軌道溝Ｇは、径方向の溝深さがＤＧ、軸方向断面の曲率半径がｒＧ、軸方向の溝幅がＷＧであり、図８に示す軌道溝Ｇの溝底部における周方向の曲率半径がｒＲである。これに対して、接触式プローブ４１の接触部４３は、突起７１Ｂ（他の突起７１Ａ，７１Ｃ，７１Ｄについても同様）の接触部本体６１からの突出寸法が軌道溝Ｇの深さＤＧより大きく、突起７１Ｂの先端の曲率半径ｒＳが軌道溝Ｇの曲率半径ｒＧより小さく、突起７１Ｂの径方向（ワークＷの径方向）外側から見た最大径が軌道溝Ｇの溝幅ＷＧよりも小さいことが好ましい。さらに、図８に示す接触部本体６１の外周縁の曲率半径ｒＢが軌道溝Ｇの底部における周方向の曲率半径ｒＲよりも小さいことが好ましい。
【0040】
これにより、接触部本体６１と突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを有する接触部４３は、軌道溝Ｇの縁部に干渉することなく、各突起の先端が軌道溝Ｇの溝底部に到達でき、溝底部と点接触することが可能になる。
【0041】
また、本構成のワークＷの軌道輪は、ワークＷの軸方向（Ｚ軸方向）幅をＢとしたときに、幅Ｂの１／２の位置が軌道溝の軸方向中心位置となる。
水平に配置したワークＷは、軌道溝の軸方向中心位置における溝底部に突起７１Ｂを接触させた状態において、接触部本体６１の下端からステージ面１３までの高さｈｓは、０より大きく、突起７１Ｂ（７１Ａ，７１Ｃ，７１Ｄも同様）の半径よりも大きいことが好ましい。これによれば、接触部４３がステージ面１３に干渉することなく、突起７１Ｂが軌道溝Ｇの軸方向中心位置における溝底部に接触可能となる。
水平に配置したワークＷは、軌道溝の軸方向中心位置における溝底部に突起７１Ｂを接触させた状態において、接触部本体６１の下端からステージ面１３までの高さｈｓは、０より大きく、突起７１Ｂ（７１Ａ，７１Ｃ，７１Ｄも同様）の半径よりも大きいことが好ましい。これによれば、接触部４３がステージ面１３に干渉することなく、突起７１Ｂが軌道溝Ｇの軸方向中心位置における溝底部に接触可能となる。
【0042】
（接触式プローブの効果）
本構成の接触式プローブ４１は、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの先端におけるプローブ軸部４５の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径ｒＳが、接触部本体６１の外周縁における長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径ｒＢよりも小さい。これにより、従来の先端球のサイズと同等の接触部本体６１の直径では挿入することができない狭隘な部位であっても、接触部本体６１よりも小さい曲率半径の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄであれば、挿入可能となる。これにより、軌道溝Ｇのような狭隘な部位であっても、溝底部に突起の先端を接触させることができ、座標の測定が可能となる。また、接触部本体６１の外周縁が円環状であることで、ワークＷと干渉せず、測定可能な範囲を拡大できる。
本構成の接触式プローブ４１は、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの先端におけるプローブ軸部４５の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径ｒＳが、接触部本体６１の外周縁における長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径ｒＢよりも小さい。これにより、従来の先端球のサイズと同等の接触部本体６１の直径では挿入することができない狭隘な部位であっても、接触部本体６１よりも小さい曲率半径の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄであれば、挿入可能となる。これにより、軌道溝Ｇのような狭隘な部位であっても、溝底部に突起の先端を接触させることができ、座標の測定が可能となる。また、接触部本体６１の外周縁が円環状であることで、ワークＷと干渉せず、測定可能な範囲を拡大できる。
【0043】
そして、本構成の接触式プローブ４１は、ホルダを適切なサイズのものを用いることで、座標測定装置以外の精密な寸法や形状を測定する測定装置にそのまま使用することができる。よって、既存の測定装置をそのまま用いて、プローブのみを交換するだけで、より小型のワークや微小な凹凸の寸法、形状の測定が可能となる。そのため、本構成の接触式プローブ４１を、極めて小型の軸受の測定に好適に適用できる。
【0044】
また、本構成の突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄは、球体７３で構成されるので、ワークとの当たりが安定する。しかも、球体であれば、微小サイズの突起７１であっても加工が煩雑とならずに形成できる。球体７３は、真球である必要はなく、突出量が既知であれば座標測定装置側で補正（キャリブレーション）することで、簡単に検出位置精度を確保できる。そのため、種々の公知の手法により球体を製造し、得られた球体を接触部本体６１に取り付けることで、例えば、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄを削り出し等で形成する機械加工を行う場合と比較して、製造工程が煩雑とならず、低コストで突起を形成できる。
【0045】
また、接触部本体６１の外周に、４つの突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄがプローブ軸部４５の軸線を中心に周方向に関して等間隔で配置されているので、接触式プローブ４１を同じ姿勢で４方向へ移動できる。これにより、リング状のワークＷの異なる円周方向の４箇所の測定が可能となる。なお、突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの数は、ワークの測定点の数に応じて任意に設定できる。
【0046】
上記の実施形態では、４つの突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄが接触部本体６１に設けられた場合を例示したが、接触部本体６１には、少なくとも１つの突起が設けてあればよい。
図９の（Ａ），（Ｂ）は、接触式プローブ４１の軸方向下側から見た下面図である。
図９の（Ａ）に示す接触部４３Ａのように、接触部本体６１に、一対の突起７１を周方向で１８０°間隔で設けてもよく、図９の（Ｂ）に示す接触部４３Ｂのように、３つの突起７１を周方向に１２０°間隔で設けてもよい。
図９の（Ａ），（Ｂ）は、接触式プローブ４１の軸方向下側から見た下面図である。
図９の（Ａ）に示す接触部４３Ａのように、接触部本体６１に、一対の突起７１を周方向で１８０°間隔で設けてもよく、図９の（Ｂ）に示す接触部４３Ｂのように、３つの突起７１を周方向に１２０°間隔で設けてもよい。
【0047】
接触部本体６１に２つの突起７１を設けた場合は、例えば、接触式プローブ４１を一軸方向に移動させて環状のワークＷの内周における対向する２箇所、又は外周の２箇所に各突起７１を接触させて、ワークＷの内周寸法、又は外周寸法を測定でき、これらの寸法から、各種の形状情報を抽出できる。また、接触部本体６１に３つの突起７１を設けた場合は、例えば、平面視三角形状のワークＷの内周や外周の各辺に、対応する突起７１をそれぞれ接触させて、ワークＷの内周寸法や外周寸法、及びその形状を測定することができる。
【0048】
次に、上記の接触式プローブの変形例について説明する。
＜第１変形例＞
図１０は接触式プローブの第１変形例における接触部４３Ｃの斜視図である。
第１変形例では、接触部本体６１のプローブ軸部４５の取り付け側とは反対側に、プローブ軸部４５の長手方向に沿って突出する突起７１Ｅが配置されている。つまり、接触部本体６１には、プローブ軸部４５の中心軸を中心に周方向に関して等間隔に設けられた４つの突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの他に、接触部本体６１の下部に突起７１Ｅが設けられている。
＜第１変形例＞
図１０は接触式プローブの第１変形例における接触部４３Ｃの斜視図である。
第１変形例では、接触部本体６１のプローブ軸部４５の取り付け側とは反対側に、プローブ軸部４５の長手方向に沿って突出する突起７１Ｅが配置されている。つまり、接触部本体６１には、プローブ軸部４５の中心軸を中心に周方向に関して等間隔に設けられた４つの突起７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの他に、接触部本体６１の下部に突起７１Ｅが設けられている。
【0049】
この構成によれば、接触式プローブ４１をプローブ軸部４５の長手方向の下方に移動させて、突起７１ＥをワークＷに突き当てることにより、ワークＷの上部の微小な溝等の狭隘部を含む寸法や形状が簡単に測定可能となる。これにより座標測定装置の全ての駆動方向で測定が可能となる。
【0050】
＜第２変形例＞
図１１は接触式プローブの第２変形例における接触部４３Ｄの斜視図である。
第２変形例では、接触部本体６１に設けられた突起７１Ｆが先細りの針状（円錐形状）に形成されている。この構成によれば、突起７１Ｆの先端をワークＷへ確実に点接触させて高精度に位置を検出できる。
図１１は接触式プローブの第２変形例における接触部４３Ｄの斜視図である。
第２変形例では、接触部本体６１に設けられた突起７１Ｆが先細りの針状（円錐形状）に形成されている。この構成によれば、突起７１Ｆの先端をワークＷへ確実に点接触させて高精度に位置を検出できる。
【0051】
＜第２構成例＞
次に、上記構成の接触式プローブを座標測定装置としての電気マイクロメータに適用した構成を説明する。
図１２は電気マイクロメータ７５に第２構成例用の接触式プローブ４１Ａを取り付けて測定する様子を示す説明図である。
次に、上記構成の接触式プローブを座標測定装置としての電気マイクロメータに適用した構成を説明する。
図１２は電気マイクロメータ７５に第２構成例用の接触式プローブ４１Ａを取り付けて測定する様子を示す説明図である。
【0052】
本構成では、電気マイクロメータ７５のプローブ支持部７５ａに接触式プローブ４１Ａを取り付けている。この構成によれば、ワークＷの狭い溝等の狭隘部を測定する場合に、プローブ軸部４５Ａの先端の接触部４３に設けた突起７１を、狭隘部内に挿入し、突起７１の先端を目的の位置に接触させることができる。これにより、電気マイクロメータ７５による測定が、狭隘部においても可能となる。
【0053】
＜第３構成例＞
次に、上記構成の接触式プローブを座標測定装置としてのダイヤルゲージに適用した構成を説明する。
図１３はダイヤルゲージ７７に第３構成例用の接触式プローブ４１Ｂを取り付けて測定する様子を示す説明図である。
本構成では、ダイヤルゲージ７７のプローブ支持部に接触式プローブ４１Ｂを取り付けている。この構成では、接触部本体６１のプローブ軸部４５Ｂ側と反対側に、プローブ軸部４５Ｂの長手方向に突出する突起７１を設けている。この突起７１をワークＷの狭い溝等の狭隘部に挿入して、突起７１の先端を目的の位置に接触させる。これにより、ダイヤルゲージ７７による測定が、狭隘部においても可能となる。
次に、上記構成の接触式プローブを座標測定装置としてのダイヤルゲージに適用した構成を説明する。
図１３はダイヤルゲージ７７に第３構成例用の接触式プローブ４１Ｂを取り付けて測定する様子を示す説明図である。
本構成では、ダイヤルゲージ７７のプローブ支持部に接触式プローブ４１Ｂを取り付けている。この構成では、接触部本体６１のプローブ軸部４５Ｂ側と反対側に、プローブ軸部４５Ｂの長手方向に突出する突起７１を設けている。この突起７１をワークＷの狭い溝等の狭隘部に挿入して、突起７１の先端を目的の位置に接触させる。これにより、ダイヤルゲージ７７による測定が、狭隘部においても可能となる。
【0054】
図１３に示すダイヤルゲージ７７による測定では、ワークＷは軸受の内輪であって、内輪の外周面に形成された軌道溝Ｇの径を測定している。軌道溝Ｇの直径方向の一端に、固定側の接触部４３に設けた突起７１を接触させ、直径方向の他端に前述した接触式プローブ４１Ｂの接触部４３に設けた突起７１を接触させる。そして、このワークＷの計測値と、予め測定しておいたマスターゲージの測定値（基準寸法）とを比較して、ワークＷの軌道溝Ｇの直径Ｄaを求める。これにより、これまで測定が困難であった狭隘部の寸法測定が簡単に可能となり、測定工数の軽減とタクトタイムの短縮が図れる。
【0055】
＜第４構成例＞
次に、接触式プローブの第４構成例を説明する。
図１４は、第４構成例の接触式プローブ４１Ｃの概略斜視図である。
本構成の接触式プローブ４１Ｃは、プローブ軸部４５Ｃと、複数の接触部４３Ｅとを有する。プローブ軸部４５Ｃは、複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅと、複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅを互いに異なる向きに支持する主軸８３と、を備える。複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅの先端には、接触部４３Ｅがそれぞれ支持されている。支持軸８１Ａ～８１Ｅは、主軸８３からの枝軸となって、主軸８３の先端８３ａから放射状に伸びて設けられる。
次に、接触式プローブの第４構成例を説明する。
図１４は、第４構成例の接触式プローブ４１Ｃの概略斜視図である。
本構成の接触式プローブ４１Ｃは、プローブ軸部４５Ｃと、複数の接触部４３Ｅとを有する。プローブ軸部４５Ｃは、複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅと、複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅを互いに異なる向きに支持する主軸８３と、を備える。複数の支持軸８１Ａ～８１Ｅの先端には、接触部４３Ｅがそれぞれ支持されている。支持軸８１Ａ～８１Ｅは、主軸８３からの枝軸となって、主軸８３の先端８３ａから放射状に伸びて設けられる。
【0056】
主軸８３の先端８３ａにはターミナル８５が固定され、ターミナル８５に５本の支持軸８１Ａ～８１Ｅが互いに異なる向きに支持されている。支持軸８１Ａ～８１Ｅは、ターミナル８５を介して主軸８３に接続する形態に限らず、主軸８３に直接接続されていてもよい。
【0057】
支持軸８１Ａ～８１Ｅは、互いに直交する３方向に沿って配置される。つまり、主軸８３の先端８３ａを含み主軸８３の長手方向に直交する面内で、第１支持軸８１Ａ及び第２支持軸８１Ｂが、主軸８３の先端を通る第１仮想直線Ｌ１に沿って互いに逆向きに主軸８３に支持される。また、上記した面内で、第３支持軸８１Ｃ及び第４支持軸８１Ｄが、第１仮想直線Ｌ１に直交する第２仮想直線Ｌ２に沿って互いに逆向きに主軸８３に支持される。そして、主軸８３の先端８３ａに、第５支持軸８１Ｅが、主軸８３の長手方向に沿って反主軸側に支持される。
【0058】
本構成の接触式プローブ４１Ｃは、図１に示す座標測定装置１００のプローブ支持部２９に装着する際、支持軸８１Ａ，８１Ｂ、支持軸８１Ｃ，８１Ｄ、支持軸８１Ｅが、座標測定装置１００のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に沿う向きに設定する。
【0059】
図１５は、図１４に示す接触式プローブ４１ＣのＡ部の拡大図である。
第１支持軸８１Ａ（他の支持軸８１Ｂ～８１Ｅも同様）の先端には、接触部４３Ｅが固定される。接触部４３Ｅは、接触部本体６１と、突起７１とを有する。突起７１は、第１支持軸８１Ａの反主軸側（図１５の右側）の接触部本体６１の外周面から、第１支持軸８１Ａの長手方向に沿って、径方向外側に突出している。第１支持軸８１Ａへの接触部本体６１の取り付けと、接触部本体６１への突起７１の取り付けは、接触部本体６１に形成された基端側の収容凹部に第１支持軸８１Ａの端部を挿入して接着し、突起７１となる球体を先端側の接触部本体６１の収容凹部に挿入して接着することで行っている。収容凹部は有底穴であってもよく、貫通していてもよい。
第１支持軸８１Ａ（他の支持軸８１Ｂ～８１Ｅも同様）の先端には、接触部４３Ｅが固定される。接触部４３Ｅは、接触部本体６１と、突起７１とを有する。突起７１は、第１支持軸８１Ａの反主軸側（図１５の右側）の接触部本体６１の外周面から、第１支持軸８１Ａの長手方向に沿って、径方向外側に突出している。第１支持軸８１Ａへの接触部本体６１の取り付けと、接触部本体６１への突起７１の取り付けは、接触部本体６１に形成された基端側の収容凹部に第１支持軸８１Ａの端部を挿入して接着し、突起７１となる球体を先端側の接触部本体６１の収容凹部に挿入して接着することで行っている。収容凹部は有底穴であってもよく、貫通していてもよい。
【0060】
【0061】
図１６は、図１４に示す接触式プローブ４１Ｃを用いてワークＷを測定する様子を示す説明図である。
ここで示すワークＷは、転がり軸受の内輪である。接触式プローブ４１Ｃの第１支持軸８１Ａを、ワークＷの軸方向と直交する方向から軌道溝Ｇに向けて接近させ、突起７１を軌道溝Ｇ内に挿入する。そして、突起７１を軌道溝Ｇの底部に接触させることでワークＷの座標測定を行う。
ここで示すワークＷは、転がり軸受の内輪である。接触式プローブ４１Ｃの第１支持軸８１Ａを、ワークＷの軸方向と直交する方向から軌道溝Ｇに向けて接近させ、突起７１を軌道溝Ｇ内に挿入する。そして、突起７１を軌道溝Ｇの底部に接触させることでワークＷの座標測定を行う。
【0062】
一般的な３次元測定機は、接触式プローブが互いに直交する３つの方向に移動可能な構造を有する。そして、ワークＷの一度の測定では、ワークＷを第１支持軸８１Ａの接触部４３Ｅによる座標測定点Ｘ１、第２支持軸８１Ｂの接触部４３Ｅによる座標測定点Ｘ２、第３支持軸８１Ｃの接触部４３Ｅによる座標測定点Ｙ１、第４支持軸８１Ｄの接触部４３Ｅによる座標測定点Ｙ２、第５支持軸８１Ｅの接触部４３Ｅによる座標測定点Ｚ１の合計５回測定する必要がある。
【0063】
本構成の接触式プローブ４１Ｃによれば、上記した座標測定点ごとに専用のプローブ（第１支持軸８１Ａ～第５支持軸８１Ｅ）が配置されため、プローブの先端は初期寸法を長期にわたって維持でき、接触式プローブの耐久性が向上する。これにより、経年劣化を抑制して常に高精度な測定が行える。
【0064】
従来の３次元測定機に使用されているプローブ先端のサイズは、最小でφ０．３ｍｍであるが、その場合の支持軸の径はφ０．２ｍｍ程度であり、支持軸の剛性が不足する。このため、例えばワークの溝の中央位置を探すことや、なぞることは不可能に近く、少しの衝撃や負荷があっても、支持軸が撓んでしまう。その結果、必要な精度が得られない場合がある。
【0065】
しかし、上記した本構成の接触式プローブ４１Ａ～４１Ｃによれば、接触部本体の外周に突起を設け、この突起をワークに接触させることで、微小領域の測定を可能にする構成であるため、支持軸の径を極端に小さくする必要がなくなり、必要な剛性が得られ、測定精度を向上できる。
【0066】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【0067】
例えば、上記実施形態では、それぞれ別体のプローブ軸部４５と接触部本体６１とを接合させたが、プローブ軸部４５と接触部本体６１を一体に形成してもよい。
【0068】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、
前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さい、
接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、突起の先端の曲率半径を、接触部本体の外周縁の曲率半径よりも小さくすることで、測定対象となるワークにおける接触部本体では接触不可能な狭い部位に、突起先端を接触させることができる。また、接触部本体の断面形状が円形又は楕円形であることで、ワークとの干渉が生じにくくなり、測定可動範囲が広くなる。
例えば、ワークに形成された微小な溝内を測定する場合、接触部本体が溝内に入り込めなくても、接触部本体から突出する突起を溝内に挿入して、簡単にワークの測定が行える。
（１） プローブ軸部と、前記プローブ軸部に固定された接触部とを備える接触式プローブであって、
前記プローブ軸部は、前記接触部を先端に支持する少なくとも１本の支持軸を有し、
前記接触部は、
前記支持軸の長手方向に沿った断面形状が円形又は楕円形である接触部本体と、
前記接触部本体の外周に設けられ、径方向外側に突出する少なくとも１つの突起と、
を有し、
前記突起の先端における、前記支持軸の長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径は、前記接触部本体の外周縁における前記長手方向中心線を含む断面形状の曲率半径よりも小さい、
接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、突起の先端の曲率半径を、接触部本体の外周縁の曲率半径よりも小さくすることで、測定対象となるワークにおける接触部本体では接触不可能な狭い部位に、突起先端を接触させることができる。また、接触部本体の断面形状が円形又は楕円形であることで、ワークとの干渉が生じにくくなり、測定可動範囲が広くなる。
例えば、ワークに形成された微小な溝内を測定する場合、接触部本体が溝内に入り込めなくても、接触部本体から突出する突起を溝内に挿入して、簡単にワークの測定が行える。
【0069】
（２） 前記突起は、球体で構成されている（１）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、突起を球体で構成することにより、微小な突起を低コストで形成できる。
この構成の接触式プローブによれば、突起を球体で構成することにより、微小な突起を低コストで形成できる。
【0070】
（３） 前記接触部本体は、前記球体が挿入可能な収容凹部が形成され、
前記球体は、前記収容凹部に前記球体の半分を挿入して接着されている（２）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、収容凹部に球体の半分が挿入され、球体の残りの半分が接触部本体から径方向外側に突出して突起となる。球体の収容凹部に挿入された側では、球の最大周長の赤道が収容凹部に接着されるため、球体を高い接着力で接触部本体に固定できる。
前記球体は、前記収容凹部に前記球体の半分を挿入して接着されている（２）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、収容凹部に球体の半分が挿入され、球体の残りの半分が接触部本体から径方向外側に突出して突起となる。球体の収容凹部に挿入された側では、球の最大周長の赤道が収容凹部に接着されるため、球体を高い接着力で接触部本体に固定できる。
【0071】
（４） 前記接触部本体は、外周面が球形状である（１）～（３）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、接触部本体が微小サイズであっても高い寸法精度で製造でき、突起を設ける場合にも加工が容易となる。
この構成の接触式プローブによれば、接触部本体が微小サイズであっても高い寸法精度で製造でき、突起を設ける場合にも加工が容易となる。
【0072】
（５） 前記突起は、前記接触部本体の外周の複数個所に、前記プローブ軸部の長手軸を中心に周方向に関して等間隔で配置されている（１）～（４）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、例えば突起が２つの場合には、接触式プローブを一軸移動してリング状ワークの直径方向の２箇所を測定できる。突起が４つの場合では、接触式プローブを４方向に移動することで、リング状ワークの異なる４箇所を測定できる。
この構成の接触式プローブによれば、例えば突起が２つの場合には、接触式プローブを一軸移動してリング状ワークの直径方向の２箇所を測定できる。突起が４つの場合では、接触式プローブを４方向に移動することで、リング状ワークの異なる４箇所を測定できる。
【0073】
（６） 前記接触部本体の前記プローブ軸部側の反対側に、前記プローブ軸部の長手方向に突出する突起が更に配置されている（５）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、接触式プローブをプローブ軸部の長手方向に移動させてワークに突き当てて、座標測定することが可能となり、測定自由度が向上する。
この構成の接触式プローブによれば、接触式プローブをプローブ軸部の長手方向に移動させてワークに突き当てて、座標測定することが可能となり、測定自由度が向上する。
【0074】
（７） 前記プローブ軸部は、
複数の前記支持軸と、
一端部で複数の前記支持軸を互いに異なる向きに支持する主軸と、
を備える（１）～（４）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、複数の支持軸を互いに異なる向きで主軸に支持させることで、接触部の突起を測定対象となるワークへ接触させる移動方向の自由度を向上できる。また、ワークに接触させる突起が、主軸から離れた支持軸の先端に配置されるため、ワーク表面の狭い領域に突起を接触させやすくなり、測定対象を拡大できる。
複数の前記支持軸と、
一端部で複数の前記支持軸を互いに異なる向きに支持する主軸と、
を備える（１）～（４）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、複数の支持軸を互いに異なる向きで主軸に支持させることで、接触部の突起を測定対象となるワークへ接触させる移動方向の自由度を向上できる。また、ワークに接触させる突起が、主軸から離れた支持軸の先端に配置されるため、ワーク表面の狭い領域に突起を接触させやすくなり、測定対象を拡大できる。
【0075】
（８） 複数の前記支持軸は、
前記主軸の先端を含み前記主軸の長手方向に直交する面内で、前記主軸の一先端を通る第１の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第１支持軸及び第２支持軸と、
前記面内で前記第１の直線に直交する第２の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第３支持軸及び第４支持軸と、
前記主軸の先端に、前記主軸の長手方向に沿って反主軸側に支持された第５支持軸と、
を有する（７）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、互いに逆向きに配置される第１支持軸及び第２支持軸と、これらと直交して、互いに逆向きに配置される第３支持軸及び第４支持軸と、第１支持軸～第４支持軸に直交する第５支持軸と、によって、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿ったワークの測定が、それぞれに対応する支持軸の接触部で個別に行える。このため、各支持軸の耐久性が高められ、より高精度な測定が可能となる。
前記主軸の先端を含み前記主軸の長手方向に直交する面内で、前記主軸の一先端を通る第１の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第１支持軸及び第２支持軸と、
前記面内で前記第１の直線に直交する第２の直線に沿って互いに逆向きに前記主軸に支持された第３支持軸及び第４支持軸と、
前記主軸の先端に、前記主軸の長手方向に沿って反主軸側に支持された第５支持軸と、
を有する（７）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、互いに逆向きに配置される第１支持軸及び第２支持軸と、これらと直交して、互いに逆向きに配置される第３支持軸及び第４支持軸と、第１支持軸～第４支持軸に直交する第５支持軸と、によって、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿ったワークの測定が、それぞれに対応する支持軸の接触部で個別に行える。このため、各支持軸の耐久性が高められ、より高精度な測定が可能となる。
【0076】
（９） 前記突起は、前記支持軸の反主軸側に配置されている（８）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、支持軸の軸方向に沿って突起をワークに接触させるため、支持軸の撓みを抑えられ、測定精度を向上できる。
この構成の接触式プローブによれば、支持軸の軸方向に沿って突起をワークに接触させるため、支持軸の撓みを抑えられ、測定精度を向上できる。
【0077】
（１０） 前記突起は、ルビー、サファイア、ダイヤモンド、セラミック、超硬合金からなる群から選ばれる１種を含む、（１）～（９）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、硬度の高い材料を用いることで、ワークとの接触による傷付きを防止できる。また、レーザによって高精度に加工でき、しかも、他の機械加工方法と比較してサイズの制約を受けにくい。よって、微小サイズの球体であっても容易に加工できる。
この構成の接触式プローブによれば、硬度の高い材料を用いることで、ワークとの接触による傷付きを防止できる。また、レーザによって高精度に加工でき、しかも、他の機械加工方法と比較してサイズの制約を受けにくい。よって、微小サイズの球体であっても容易に加工できる。
【0078】
（１１） 前記接触部本体と前記突起とは同じ材料で構成される（１０）に記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、接触部本体と突起との熱膨張係数、弾性係数が同じであるため、熱膨張や測定圧力による寸法変化が等しく、寸法安定性が良くなる。
この構成の接触式プローブによれば、接触部本体と突起との熱膨張係数、弾性係数が同じであるため、熱膨張や測定圧力による寸法変化が等しく、寸法安定性が良くなる。
【0079】
（１２） 前記突起の先端の曲率半径は、０．０５～０．１５ｍｍである（１）～（１１）のいずれか１つに記載の接触式プローブ。
この構成の接触式プローブによれば、接触部が入り込めない微小な凹部等の部位にも、
曲率半径の小さい突起とすることで挿入可能となり、座標測定の適用範囲を拡大できる。
この構成の接触式プローブによれば、接触部が入り込めない微小な凹部等の部位にも、
曲率半径の小さい突起とすることで挿入可能となり、座標測定の適用範囲を拡大できる。
【0080】
（１３） （１）～（１２）のいずれか１つに記載の接触式プローブと、
前記接触式プローブを支持するプローブ支持部と、を備え、
前記接触式プローブの前記接触部に設けた前記突起をワークに接触させつつ相対走査するとともに、前記接触式プローブの位置を計測することで前記ワークの座標を測定する座標測定装置。
この構成の座標測定装置によれば、ワークに形成された狭隘部の内部に接触部の突起を接触させることで、狭隘部であっても形状を高精度に測定することができる。また、プローブ支持部に本構成の接触式プローブを装着することにより、既存の測定装置であっても、これまで測定が困難であった狭隘部の位置測定が可能になる。
前記接触式プローブを支持するプローブ支持部と、を備え、
前記接触式プローブの前記接触部に設けた前記突起をワークに接触させつつ相対走査するとともに、前記接触式プローブの位置を計測することで前記ワークの座標を測定する座標測定装置。
この構成の座標測定装置によれば、ワークに形成された狭隘部の内部に接触部の突起を接触させることで、狭隘部であっても形状を高精度に測定することができる。また、プローブ支持部に本構成の接触式プローブを装着することにより、既存の測定装置であっても、これまで測定が困難であった狭隘部の位置測定が可能になる。
【符号の説明】
【0081】
２９ プローブ支持部
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ 接触式プローブ
４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ 接触部
４５ プローブ軸部（支持軸）
６１ 接触部本体
６５ 収容凹部
７１，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７１Ｅ、７１Ｆ 突起
７３ 球体
７５ 電気マイクロメータ
７７ ダイヤルゲージ
８１Ａ 第１支持軸（支持軸）
８１Ｂ 第２支持軸（支持軸）
８１Ｃ 第３支持軸（支持軸）
８１Ｄ 第４支持軸（支持軸）
８１Ｅ 第５支持軸（支持軸）
８３ 主軸
１００ 座標測定装置
ｒｓ 突起の曲率半径
ｒｂ 接触部本体の曲率半径
Ｗ ワーク
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ 接触式プローブ
４３，４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ，４３Ｅ 接触部
４５ プローブ軸部（支持軸）
６１ 接触部本体
６５ 収容凹部
７１，７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ，７１Ｅ、７１Ｆ 突起
７３ 球体
７５ 電気マイクロメータ
７７ ダイヤルゲージ
８１Ａ 第１支持軸（支持軸）
８１Ｂ 第２支持軸（支持軸）
８１Ｃ 第３支持軸（支持軸）
８１Ｄ 第４支持軸（支持軸）
８１Ｅ 第５支持軸（支持軸）
８３ 主軸
１００ 座標測定装置
ｒｓ 突起の曲率半径
ｒｂ 接触部本体の曲率半径
Ｗ ワーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】