(57)【要約】 【課題】測定力や加速度の二軸以上の方向成分を直接、かつ、個別に検出可能であり、さらに、従来のものより簡素化、かつ、小型化を達成できるセンサを提供すること。【解決手段】辺構成要素３１…によって四角形に形成された構造体２Ａの一方の角部を移動部材６に固定し、他方の角部にスタイラス５を装着する。一対の辺構成要素３１，３２に、そのスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行変位可能とする平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚを形成する。他対の辺構成要素４１，４２に、そのスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に平行変位可能とする平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘ、および、４１Ｙ，４２Ｙを形成する。各平行リンク機構は辺構成要素に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部３５Ｚと、２つの弾性ヒンジ部３５Ｚの間に形成された２本のリンク片３６Ｚとを含んで構成される。【選択図】 図１
2006170901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４本の辺構成要素よって四角形に形成され対角する一方の角部が移動部材に固定される構造体と、
前記構造体の一方の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、
前記構造体の向かい合う一対の辺構成要素に形成され、その一対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う他対の辺構成要素の長手方向に沿う方向に平行変位可能に構成する第１の平行リンク機構と、
前記構造体の向かい合う他対の辺構成要素に形成され、その他対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う一対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第２の平行リンク機構とを備えていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサにおいて、
前記各平行リンク機構は、前記構造体の向かい合う辺構成要素の一方に形成され、前記一方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第１の弾性ヒンジ部と、２個所の前記第１の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片と、前記構造体の向かい合う辺構成要素の他方に形成され、前記他方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第２の弾性ヒンジ部と、２個所の前記第２の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項３】
４本の辺構成要素よって四角形に形成され対角する一方の角部が移動部材に固定される構造体と、
前記構造体の一方の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、
前記構造体の向かい合う一対の辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交する方向へ平行変位可能に構成する第３の平行リンク機構と、
前記構造体の向かい合う他対の辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位可能に構成する第４の平行リンク機構、および、第５の平行リンク機構とを備え、
前記各平行リンク機構は、前記辺構成要素の長手方向所定間隔位置に一定距離隔てて薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部と、前記辺構成要素の長手方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセンサにおいて、
前記４つの辺構成要素の長さが全て同等に形成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセンサにおいて、
前記構造体は、1つの剛体を加工して四角形に形成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項６】
１２本の辺構成要素よって立方体に形成され対角する一の角部が移動部材に固定される構造体と、
前記構造体の一の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、
前記スタイラスが固定された角部を共有する前記構造体の各面において、互いに向かい合う一対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その一対の辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う他対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第６の平行リンク機構と、
前記各面において、互いに向かい合う他対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その他対の辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う一対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第７の平行リンク機構とを備えていることを特徴とするセンサ。
【請求項７】
請求項６に記載のセンサにおいて、
前記各平行リンク機構は、前記各面において、互いに向かい合う辺構成要素の一方に形成され、前記一方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第３の弾性ヒンジ部と、２個所の前記第３の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片と、前記各面において、互いに向かい合う辺構成要素の他方に形成され、前記他方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第４の弾性ヒンジ部と、２個所の前記第４の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項８】
１２本の辺構成要素によって立方体に形成され対角する一の角部が移動部材に固定される構造体と、
前記構造体の一の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、
前記構造体の全ての辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位可能に構成された第８の平行リンク機構、および、第９の平行リンク機構とを備え、
前記各平行リンク機構は、前記辺構成要素の長手方向所定間隔位置に一定距離隔てて薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部と、前記辺構成要素の長手方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とするセンサ。  
【請求項９】
請求項６〜請求項８のいずれかに記載のセンサにおいて、
前記構造体が1つの剛体を加工して立方体に形成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項１０】
請求項６〜請求項９のいずれかに記載のセンサにおいて、
前記構造体の前記辺構成要素の長手方向に沿った、互いに直交する三軸方向の変位を計測する第１、第２、第３の変位計測手段が備えられたことを特徴とするセンサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のセンサにおいて、
前記構造体を前記三軸方向の各軸方向に変形させる第１、第２、第３の駆動手段と、
前記各変位計測手段の出力に応じて、前記スタイラスが被測定物に一定の力で接触するように前記各駆動手段の駆動を制御するコントロール手段とが備えられたことを特徴とするセンサ。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のセンサの前記スタイラスに代えて、一定質量を有する錘が固定されていることを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサに関する。例えば、スタイラスが被測定物に接触したことを検出するタッチ信号プローブセンサ、スタイラスを被測定物の表面に沿って移動させ、そのときのスタイラスの位置から被測定物の表面形状を測定する倣いプローブセンサ、あるいは、移動体の加速度を測定する加速度センサなどに用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スタイラスが被測定物に接触したことを検出するタッチ信号プローブセンサ、スタイラスを被測定物の表面に沿って移動させ、そのときのスタイラスの位置から被測定物の表面形状を測定する倣いプローブセンサ、あるいは、移動体の加速度を測定する加速度センサなどでは、スタイラスや錘の、互いに直交する二軸以上の方向の変位を各軸成分として検出する二軸変位機構または三軸変位機構が必要とされる。
従来の三軸変位機構の最も代表的なものに、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた直列連結構造がある。（例えば、特許文献１参照）。スタイラスが被測定物に接触することによって生じる変位、つまり被測定物から付与される測定力によって生じるスタイラスの変位は、各軸方向に対応して設けられた直線案内機構によって個々に伝達され、測定器で検出される。この直列連結構造は、コンパクト化するための工夫は行われても上記の構造が基本となっている。
【０００３】
他の例にも、測定力の二軸以上の成分を1つの部材で検出する一体構造がある。（例えば、特許文献２参照）。一体構造とは、測定子を有するホルダが揺動自在に基盤に保持され、その基盤上面にそれぞれ検出部を有する３つのビームが測定子を中心に１２０度ピッチで対称的に配置されたものである。被測定物から付与される測定力によって生じる測定子の変位は、ホルダが測定子を軸に三軸方向に傾くことによって伝えられ、このホルダの傾きによって、ホルダ下面がホルダ下部に配置されていた各ビームの検出部に与える接触圧によって検出される。
【０００４】
【特許文献１】特公昭５４−６２１８号公報
【特許文献２】特開昭５８−４４３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１における構造では、３つの直線案内機構を直列に積み重ねているため、構造が大型化するという課題がある。また、三軸方向を持つ測定力の検出を、各軸方向によって異なる機構を用いて行うため、各機構の固有振動数や剛性が異なることから、検出値の三軸成分に方向依存性が生じるおそれがある。測定力を一定とするためのフィードバック制御を用いた場合でも、各軸成分によって特性の異なる機構を協調的に制御するのは難しく、最終的には測定誤差に繋がるという課題がある。
また、特許文献２における構造では、一体構造によって方向依存性を軽減させることができるが、測定力の三軸成分を直接的に検出することはできない。よって、得られた情報から各軸成分を計算するか、この計算を行う演算器を別に備える必要がある。これにより、計算誤差の発生、または、構造の複雑化という課題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、測定力や加速度の二軸以上の方向成分を直接、かつ、個別に検出可能であり、さらに、従来のものより簡素化、かつ、小型化を達成できるセンサを提供することである。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、方向依存性が軽減された高精度のセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のセンサは、４本の辺構成要素よって四角形に形成され対角する一方の角部が移動部材に固定される構造体と、構造体の一方の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、構造体の向かい合う一対の辺構成要素に形成され、その一対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う他対の辺構成要素の長手方向に沿う方向に平行変位可能に構成する第１の平行リンク機構と、構造体の向かい合う他対の辺構成要素に形成され、その他対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う一対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第２の平行リンク機構とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、スタイラスに付与される測定力は構造体内で二軸成分に機構的に分解される。いま、構造体において、第１の平行リンク機構の平行変位方向をＹ軸方向、第２の平行リンク機構の平行変位方向をＸ軸方向とすると、スタイラスに付与される測定力による各軸変位成分に応じて各平行リンク機構が変形される。つまり、測定力のＹ、Ｘ軸成分に応じて、第１の平行リンク機構、第２の平行リンク機構が変形される。
第１の平行リンク機構が変形すると、その第１の平行リンク機構を構成する一対の辺構成要素のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。ここで、スタイラス側端とは、各辺構成要素の両端のうちスタイラスに近い側の端部であり、反スタイラス側端とは、スタイラスに遠い側の端部である。すると、その一対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された他対の辺構成要素も、Ｙ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＹ軸変位成分を、一対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された他対の辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【０００９】
第２の平行リンク機構が変形すると、その第２の平行リンク機構を構成する他対の辺構成要素のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。すると、その他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された一対の辺構成要素も、Ｘ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＸ軸変位成分を、他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された一対の辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【００１０】
従って、４本の辺構成要素を四角形に形成した簡単な構造によって、スタイラスに付与される測定力による二軸変位成分を、辺構成要素の二軸方向への平行変位として直接、かつ、個別に検出することができる。さらに、このことから検出値を各軸成分に変換する計算を行う必要がなく、また、この計算を行う演算器を備える必要もないので、計算誤差の発生を防ぎ、かつ、構造の簡素化を図ることができる。構造体の向かいあう一対の辺構成要素に第１の平行リンク機構が、向かい合う他対の辺構成要素に第２の平行リンク機構が備えられた構成であることから、従来の二軸変位機構の構造に比べ、センサの小型化を図ることができる。各軸成分の検出に関わる機構が、機構的に同一な構成および機能を持ち、また、全ての辺構成要素が同じ長さを持つようにすれば、各機構の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力の二軸成分の方向依存性を軽減することができる。
【００１１】
本発明のセンサでは、各平行リンク機構は、構造体の向かい合う辺構成要素の一方に形成され、一方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第１の弾性ヒンジ部と、２個所の第１の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片と、構造体の向かい合う辺構成要素の他方に形成され、他方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第２の弾性ヒンジ部と、２個所の第２の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、各平行リンク機構が弾性ヒンジ部とリンク片から構成されているので、各リンクをピンなどで連結して構成した平行リンク機構に比べ、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラスに付与される測定力による二軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００１３】
本発明のセンサは、４本の辺構成要素よって四角形に形成され対角する一方の角部が移動部材に固定される構造体と、構造体の一方の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、構造体の向かい合う一対の辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交する方向へ平行変位可能に構成する第３の平行リンク機構と、構造体の向かい合う他対の辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位可能に構成する第４の平行リンク機構、および、第５の平行リンク機構とを備え、各平行リンク機構は、辺構成要素の長手方向所定間隔位置に一定距離隔てて薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素の長手方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とする。
【００１４】
このような構造によれば、スタイラスに付与される測定力は構造体内で三軸成分に機構的に分解される。いま、構造体において、第３の平行リンク機構の平行変位方向をＺ軸方向、第４、第５の平行リンク機構の平行変位方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とすると、スタイラスに付与される測定力による各軸変位成分に応じて各平行リンク機構が変形される。つまり、測定力のＺ、Ｘ、Ｙ軸成分に応じて、第３の平行リンク機構、第４の平行リンク機構、第５の平行リンク機構が変形される。
第３の平行リンク機構が変形すると、その第３の平行リンク機構が形成された一対の辺構成要素のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。すると、その一対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素も、Ｚ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＺ軸変位成分を、一対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【００１５】
第４の平行リンク機構が変形すると、その第４の平行リンク機構が形成された他対の辺構成要素のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。すると、その他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素も、Ｘ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＸ軸変位成分を、他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
第５の平行リンク機構が変形すると、その第５の平行リンク機構が形成された他対の辺構成要素のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。すると、その他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素も、Ｙ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＹ軸変位成分を、他対の辺構成要素のスタイラス側端に連結された辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【００１６】
従って、４本の辺構成要素を四角形に形成した簡単な構造によって、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を、辺構成要素の三軸方向への平行変位として直接、かつ、個別に検出することができる。さらに、このことから検出値を各軸成分に変換する計算を行う必要がなく、また、この計算を行う演算器を備える必要もないので、計算誤差の発生を防ぎ、かつ、構造の簡素化を図ることができる。さらに、構造体の向かいあう一対の辺構成要素に第３の平行リンク機構が、向かい合う他対の辺構成要素に第４および第５の平行リンク機構が備えられた構成であることから、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた従来の構造に比べ、センサの小型化を図ることができる。
【００１７】
また、各平行リンク機構が弾性ヒンジ部とリンク片から構成されているので、各リンクをピンなどで連結して構成した平行リンク機構に比べ、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００１８】
本発明のセンサでは、４つの辺構成要素の長さが全て同等に形成されていることが好ましい。
このような構造によれば、全ての辺構成要素が同じ長さを持つので、各辺構成要素の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力による二軸変位成分検出の方向依存性を軽減することができる。
【００１９】
本発明のセンサでは、構造体が、1つの剛体を加工して四角形に形成されていることが好ましい。
このような構造によれば、各辺構成要素間に結合部分がないため、検出値に含まれる、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。つまり、スタイラスに付与される測定力による各軸方向変位をさらに高精度に検出することができる。
【００２０】
本発明のセンサは、１２本の辺構成要素よって立方体に形成され対角する一の角部が移動部材に固定される構造体と、構造体の一の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、スタイラスが固定された角部を共有する構造体の各面において、互いに向かい合う一対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その一対の辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う他対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第６の平行リンク機構と、各面において、互いに向かい合う他対の辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、その他対の辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、向かい合う一対の辺構成要素の長手方向に沿う方向へ平行変位可能に構成する第７の平行リンク機構とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
このような構造によれば、スタイラスに付与される測定力は構造体内で三軸成分に機構的に分解される。ここで、構造体のスタイラスが装着された角部を原点とし、原点を共有する３本の辺構成要素の各長手方向をそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向とする。また、原点を共有するこれら３本の辺構成要素の各長手方向に沿って、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が形成されるとする。各平行リンク機構は、スタイラスに付与される測定力の三軸成分に応じて変形される。
【００２２】
Ｘ軸成分を持つ測定力がスタイラスに付与されると、原点およびＸ軸上に位置する辺構成要素を共有している２個の面をそれぞれ構成している辺構成要素のうち、Ｘ軸と直交し互いに向かい合う２組の辺構成要素に構成された第６または第７の平行リンク機構のいずれが変形する。この変形によって、２組の向かい合う辺構成要素のスタイラス側端（原点側）が、反スタイラス側端（反原点側）に対してそれぞれＸ軸方向へ平行に変位される。すると、Ｘ軸上に位置する辺構成要素は、変形を伴わずにＸ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＸ軸変位成分を、Ｘ軸上に位置する辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【００２３】
測定力のＹ軸成分、または、Ｚ軸成分の検出における作用は、上記Ｘ軸成分のそれと機構的に同様である。
従って、１２本の辺構成要素を立方体に形成した簡単な構造によって、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を、辺構成要素の三軸方向への平行変位として直接、かつ、個別に検出することができる。さらに、このことから検出値を各軸成分に変換する計算を行う必要がなく、また、この計算を行う演算器を備える必要もないので、計算誤差の発生を防ぎ、かつ、構造の簡素化を図ることができる。
【００２４】
立方体に構成された構造体に第６の平行リンク機構、および、第７の平行リンク機構が形成された構成であることから、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた従来の構造に比べ、小型化できる。
また、構造体の全ての面に平行リンク機構を構成する必要がないので、構造体の構造および成形が、ある程度簡単である。
【００２５】
また、各軸成分の検出に関わる機構が、機構的に同一な機能および構成を持ち、また、全ての辺構成要素は同じ長さを持つようにすれば、各軸成分の検出に関わる機構の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力の三軸成分の方向依存性を軽減することができる。
さらに、三軸成分が個別の機構を用いて検出されるのではなく、１つの一体的な構造体が各軸成分を検出するので、各軸方向の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力の方向依存性をさらに軽減することができる。
【００２６】
本発明のセンサでは、各平行リンク機構は、各面において、互いに向かい合う辺構成要素の一方に形成され、一方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第３の弾性ヒンジ部と、２個所の第３の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片と、各面において、互いに向かい合う辺構成要素の他方に形成され、他方の辺構成要素の長手方向所定間隔位置に薄肉状に形成された少なくとも２箇所の第４の弾性ヒンジ部と、２個所の第４の弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることが好ましい。
【００２７】
このような構成によれば、各平行リンク機構が弾性ヒンジ部とリンク片から構成されているので、各リンクをピンなどで連結して構成した平行リンク機構に比べ、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００２８】
本発明のセンサは、１２本の辺構成要素よって立方体に形成され一の角部が移動部材に固定される構造体と、構造体の一の角部と対角をなす角部に固定されたスタイラスと、構造体の全ての辺構成要素にそれぞれ形成され、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向と直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位可能に構成された第８の平行リンク機構、および、第９の平行リンク機構とを備え、各平行リンク機構は、辺構成要素の長手方向所定間隔位置に一定距離隔てて薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素の長手方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されていることを特徴とする。
【００２９】
このような構造によれば、スタイラスに付与される測定力は構造体内で三軸成分に機構的に分解される。ここで、構造体のスタイラスが装着された角部を原点とし、原点を共有する３本の辺構成要素の各長手方向をそれぞれＸ軸方向，Ｙ軸方向，Ｚ軸方向とする。また、原点を共有するこれら３本の辺構成要素の各長手方向に沿って、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が形成されるとする。各平行リンク機構は、スタイラスに付与される測定力の三軸成分に応じて変形される。
Ｚ軸成分を持つ測定力がスタイラスに付与されると、Ｚ軸上に位置する辺構成要素の両端に接続する４本の辺構成要素に形成された第８または第９の平行リンク機構のいずれか一方、例えば第８の平行リンク機構が変形することによって、これら４本の辺構成要素のスタイラス側端（原点側端）が、反スタイラス側端（反原点側端）に対してＺ軸方向へ平行に変位される。すると、Ｚ軸上に位置する辺構成要素は、変形を伴わずにＺ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラスに付与される測定力によるＺ軸変位成分を、Ｚ軸上に位置する辺構成要素の変位から、個別に検出することができる。
【００３０】
測定力のＸ軸成分、または、Ｙ軸成分の検出における作用は、上記Ｚ軸成分のそれと機構的に同様である。
従って、１２本の辺構成要素を立方体に形成した簡単な構造によって、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を、辺構成要素の三軸方向への平行変位として直接、かつ、個別に検出することができる。さらに、このことから検出値を各軸成分に変換する計算を行う必要がなく、また、この計算を行う演算器を備える必要もないので、計算誤差の発生を防ぎ、かつ、構造の簡素化を図ることができる。
【００３１】
また、立方体に構成された構造体の各辺構成要素に第８の平行リンク機構、および、第９の平行リンク機構が形成された構成であることから、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた従来の構造に比べ、小型化できる。
しかも、各平行リンク機構は、辺構成要素の長手方向所定間隔位置に一定距離隔てて薄肉状に形成された少なくとも２箇所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素の長手方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された少なくとも１本のリンク片とを含んで構成されているから、各リンクをピンなどで連結して構成した平行リンク機構に比べ、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラスに付与される測定力による三軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００３２】
また、全ての辺構成要素が、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向に直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位するという機能を同様に持ち、また、同じ長さを持つようにすれば、各辺構成要素の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力の三軸成分の方向依存性を軽減することができる。
さらに、三軸成分が個別の機構を用いて検出されるのではなく、１つの一体的な構造体が各軸成分を検出するので、各軸方向の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラスに付与される測定力の方向依存性をさらに軽減することができる。
【００３３】
本発明のセンサでは、構造体が、１つの剛体を加工して立方体に形成されていることが好ましい。
このような構造によれば、各辺構成要素間に結合部分がないため、検出値に含まれる、結合部分における摩擦や遊びによる誤差を防ぐことができる。つまり、スタイラスに付与される測定力による各軸方向変位をさらに高精度に検出することができる。
【００３４】
本発明のセンサでは、構造体の辺構成要素の長手方向に沿った、互いに直交する三軸方向の変位を計測する第１、第２、第３の変位計測手段が備えられていることが好ましい。
このような構造によれば、各変位計測手段によって、スタイラスに付与された測定力による各軸方向変位成分を直接、かつ、個別に計測することができる。
【００３５】
本発明のセンサでは、構造体を三軸方向の各軸方向に変形させる第１、第２、第３の駆動手段と、各変位計測手段の出力に応じて、スタイラスが被測定物に一定の力で接触するように各駆動手段の駆動を制御するコントロール手段とが備えられていることが好ましい。
このような構造によれば、各変位計測手段の出力、つまり、構造体の各軸方向変位に基づいて、各駆動手段の駆動が制御され、スタイラスがある一定の力で被測定物に接触するので、被測定物の材質の違いによる測定精度の変動を低減することができる。
【００３６】
本発明のセンサでは、スタイラスに代えて、一定質量を有する錘が固定されている構成も考えられる。
このような構造によれば、構造体に加速度を与えたときの錘の変位を計測することによって、構造体に与えられた加速度の三軸成分を直接、かつ、個別に検出することができる。あるいは、スタイラスが一定の質量を有する構成であっても同様の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】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
なお、請求項３〜５に係る発明を第１実施形態によって図１〜５を用いて説明し、請求項８に係る発明を第２実施形態によって図６を用いて説明し、請求項１〜２に係る発明を第３実施形態によって図７を用いて説明し、請求項６〜７に係る発明を第４実施形態によって図８〜９を用いて説明し、請求項１０〜１１に係る発明を第５実施形態によって図１０〜１２を用いて主に説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図５に第１実施形態を示す。図１は第１実施形態の斜視図、図２はその模式図、図３〜図５は作用を説明するための図である。
ここでは、図１におけるセンサ１Ａの正面に対し、左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
これらの図に示すように、第１実施形態のセンサ１Ａは、正方形枠組形状の構造体２Ａと、構造体２Ａの角部に装着されたスタイラス５とから構成される。
【００３８】
構造体２Ａは、１つの剛性体を加工して形成されたものであり、断面正方形の四角柱である４本の辺構成要素によって構成されている。構造体２Ａのスタイラス５が装着された角部と対角する一方の角部は、移動部材６に着脱自在に固定されている。移動部材６は、例えば、三次元測定機の場合、三次元方向へ移動可能なＺ軸部材である。
辺構成要素は、構造体２Ａの各辺にそれぞれ対応している。辺構成要素は、上下に向かい合うＡ辺構成要素３１，３２と、左右に向かい合うＢ辺構成要素４１，４２とに分けられる。
Ａ辺構成要素３１，３２には、Ａ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、Ｚ軸方向に平行変位可能とする第３の平行リンク機構としてのＺ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚがそれぞれ形成されている。ここで、スタイラス側端とは、各辺構成要素の両端のうちスタイラス５に近い側の端部であり、反スタイラス側端とは、スタイラス５に遠い側の端部である。
【００３９】
Ｚ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚは、Ａ辺構成要素３１，３２のＸ軸方向所定間隔位置にＺ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、Ａ辺構成要素３１，３２のＸ軸方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、Ａ辺構成要素３１，３２のＸ軸方向において所定間隔離れた位置にＹ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔３３Ｚと、この両貫通孔３３Ｚの中央に連通し、かつＹ軸方向に貫通して形成されたスリット３４Ｚとによって形成されている。つまり、各貫通孔３３Ｚを挟んだＡ辺構成要素３１，３２の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部３５Ｚが形成されているとともに、スリット３４Ｚを挟んだＡ辺構成要素３１，３２の側縁にＸ軸方向に沿って弾性ヒンジ部３５Ｚ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片３６Ｚが形成されている。
【００４０】
Ｂ辺構成要素４１，４２には、Ｂ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、Ｘ軸方向に平行変位可能とする第４の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘと、Ｂ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、Ｙ軸方向に平行変位可能とする第５の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙとが、それぞれ形成されている。
【００４１】
Ｘ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘは、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向所定間隔位置にＸ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向において所定間隔離れた位置にＹ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔４３Ｘと、この両貫通孔４３Ｘの中央に連通し、かつＹ軸方向に貫通して形成されたスリット４４Ｘとによって形成されている。つまり、各貫通孔４３Ｘを挟んだＢ辺構成要素４１，４２の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部４５Ｘが形成されているとともに、スリット４４Ｘを挟んだＢ辺構成要素４１，４２の側縁にＺ軸方向に沿って弾性ヒンジ部４５Ｘ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片４６Ｘが形成されている。
【００４２】
Ｙ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙは、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向所定間隔位置にＹ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向に沿った４つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、Ｂ辺構成要素４１，４２のＺ軸方向において所定間隔離れた位置にＸ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔４３Ｙと、この両貫通孔４３Ｙの中央に連通し、かつＸ軸方向に貫通して形成されたスリット４４Ｙとによって形成されている。つまり、各貫通孔４３Ｙを挟んだＢ辺構成要素４１，４２の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部４５Ｙが形成されているとともに、スリット４４Ｙを挟んだＢ辺構成要素４１，４２の側縁にＺ軸方向に沿って弾性ヒンジ部４５Ｙ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片４６Ｙが形成されている。
【００４３】
スタイラス５は、構造体２Ａの移動部材６が固定された一方の角部と対角をなす角部に装着されており、構造体２Ａと一体的に移動する。スタイラス５は、スタイラス本体５１と接触部５２とから構成される。
スタイラス本体５１は、Ｚ軸方向に沿って伸びた剛性軸であり最下端に接触部５２を形成している。接触部５２は、球形状であり、被測定物との接触によって測定力を付与される。
【００４４】
図３〜図５を用いて、第１実施形態における作用を説明する。
構造体２Ａにおいて、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分に応じて各平行リンク機構が変形される。つまり、測定力のＺ軸成分に応じてＺ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚが、Ｘ軸成分に対してＸ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘが、Ｙ軸成分に対してＹ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙが、それぞれ変形される。
【００４５】
図３のように、スタイラス５にＺ軸方向の測定力ＦＺが付与されると、Ｚ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚが変形される。これによりそのＺ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚが形成されたＡ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。すると、そのＡ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端に連結されたＢ辺構成要素４１は、変形を伴わずにＺ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＺ軸変位成分を、Ａ辺構成要素３１，３２に連結されたＢ辺構成要素４１の変位から、個別に検出することができる。
【００４６】
図４のように、スタイラス５にＸ軸方向の測定力ＦＸが付与されると、Ｘ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘが変形される。これによりそのＸ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘが形成されたＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。すると、そのＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端に連結されたＡ辺構成要素３２は、変形を伴わずにＸ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＸ軸変位成分を、Ｂ辺構成要素４１，４２に連結されたＡ辺構成要素３２の変位から、個別に検出することができる。
【００４７】
図５のように、スタイラス５にＹ軸方向の測定力ＦＹが付与されると、Ｙ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙが変形される。これによりそのＹ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙがそれぞれ形成されたＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。すると、そのＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側に連結されたＡ辺構成要素３２は、変形を伴わずにＹ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＹ軸変位成分を、Ｂ辺構成要素４１，４２に連結されたＡ辺構成要素３２の変位から、個別に検出することができる。
構造体２Ａのこのような変形によって、スタイラス５に付与される測定力は構造体２Ａの内部で三軸成分に機構的に分解される。
【００４８】
第１実施形態によれば、次のような効果が期待できる。
（１）スタイラス５に付与される測定力は、その各軸成分に応じて各方向平行リンク機構を変形することにより、構造体２Ａの内部で各軸成分に機構的に分解される。従って、スタイラス５に付与される測定力による各軸変位成分を、辺構成要素の各軸方向への平行変位として直接、かつ、個別に検出することができる。
（２）さらに、（１）により、検出値を各軸成分に変換する計算を行う必要がないので、計算誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラス５に付与される測定力による各軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００４９】
（３）さらに（１）により、検出値を各軸成分に変換する計算を行う演算器をセンサ１Ａに備える必要がないので、センサ１Ａの構造の簡素化を図ることができる。
（４）構造体２Ａの向かいあう一対のＡ辺構成要素３１，３２にＺ方向平行リンク機構３１Ｚ，３２Ｚが、他対のＢ辺構成要素４１，４２にＸ方向平行リンク機構４１Ｘ，４２Ｘ、および、Ｙ方向平行リンク機構４１Ｙ，４２Ｙがそれぞれ形成された構成であることから、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた従来の構造に比べ、センサ１Ａの小型化を図ることができる。
【００５０】
（５）各平行リンク機構が、弾性ヒンジ部とリンク片とから構成されているので、各リンクをピンなどで連結して構成した平行リンク機構に比べ、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。よって、スタイラス５に付与される測定力による各軸変位成分を高精度に検出することができる。
（６）構造体２Ａは１つの剛体を加工して形成されていることから、各辺構成要素の間に結合部分がないため、検出値に含まれる、結合部分における摩擦や遊びによる誤差の発生を防ぐことができる。その結果、スタイラス５に付与される測定力による各軸変位成分を高精度に検出することができる。  
（７）構造体２Ａが正方形枠組形状のため、全ての辺構成要素が同じ長さを持つので、各辺構成要素の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラス５の接触部５２が被測定物に接触した際に付与される測定力が、その接触方向に依存して変化する方向依存性を軽減することができる。その結果、スタイラス５に付与される測定力による各軸変位成分を高精度に検出することができる。つまり、接触部５２が被測定物に接触した際に生じる測定力の反力に応じて平行リンク機構が変形するが、測定力の方向依存性を軽減できる結果、各軸変位成分を方向依存性なく、高精度に検出することが出来る。
【００５１】
＜第２実施形態＞
図６に本発明の第２実施形態を示す。図６は、第２実施形態の斜視図である。
ここでは、図６におけるセンサ１Ｂの正面に対し、左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
これらの図に示すように、第２実施形態のセンサ１Ｂは、立方体骨組形状の構造体２Ｂと、構造体２Ｂの角部に装着されたスタイラス５とから構成される。
【００５２】
構造体２Ｂは、１つの剛性体を加工して形成されたものであり、断面正方形の四角柱である１２本の辺構成要素によって構成されている。構造体２Ｂのスタイラス５が装着された角部と対角する一の角部は、移動部材６に着脱自在に固定されている。移動部材６は、例えば三次元測定機の場合、三次元方向に移動可能なＺ軸部材である。
辺構成要素は、それぞれ立方体の構造体２Ｂの各辺に対応している。１２本の辺構成要素は、全て同様の長さおよび構造を持つ。辺構成要素は、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に平行である第１組、第２組、第３組の辺構成要素７，８，９に分けられる。
【００５３】
第１組の辺構成要素７には、４本の辺構成要素７１，７２，７３，７４がある。
辺構成要素７１〜７４には、辺構成要素７１〜７４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＹ軸方向に平行変位可能とする第８の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構７１Ｙ〜７４Ｙと、辺構成要素７１〜７４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＺ軸方向に平行変位可能とする第９の平行リンク機構としてのＺ方向平行リンク機構７１Ｚ〜７４Ｚとが、それぞれ形成されている。
【００５４】
Ｙ方向平行リンク機構７１Ｙ〜７４Ｙは、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向所定間隔位置にＹ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向において所定間隔離れた位置にＺ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔７５Ｙと、この両貫通孔７５Ｙの中央に連通し、かつＺ軸方向に貫通して形成されたスリット７６Ｙとによって形成されている。つまり、各貫通孔７５Ｙを挟んだ辺構成要素７１〜７４の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部７７Ｙが形成されているとともに、スリット７６Ｙを挟んだ辺構成要素７１〜７４の側縁にＸ軸方向に沿って弾性ヒンジ部７７Ｙ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片７８Ｙが形成されている。
【００５５】
Ｚ方向平行リンク機構７１Ｚ〜７４Ｚは、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向所定間隔位置にＺ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、辺構成要素７１〜７４のＸ軸方向において所定間隔離れた位置にＹ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔７５Ｚと、この両貫通孔７５Ｚの中央に連通し、かつＹ軸方向に貫通して形成されたスリット７６Ｚとによって形成されている。つまり、各貫通孔７５Ｚを挟んだ辺構成要素７１〜７４の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部７７Ｚが形成されているとともに、スリット７６Ｚを挟んだ辺構成要素７１〜７４の側縁にＸ軸方向に沿って弾性ヒンジ部７７Ｚ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片７８Ｚが形成されている。
【００５６】
第２組の辺構成要素８には、４本の辺構成要素８１，８２，８３，８４がある。
各辺構成要素８１〜８４には、各辺構成要素８１〜８４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＺ軸方向に平行変位可能とする第８の平行リンク機構としてのＺ方向平行リンク機構８１Ｚ〜８４Ｚと、辺構成要素８１〜８４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＸ軸方向に平行変位可能とする第９の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構８１Ｘ〜８４Ｘとが、それぞれ形成されている。
【００５７】
Ｚ方向平行リンク機構８１Ｚ〜８４Ｚは、前述のＺ方向平行リンク機構７１Ｚ〜７４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
Ｘ方向平行リンク機構８１Ｘ〜８４Ｘは、辺構成要素８１〜８４のＹ軸方向所定間隔位置にＸ軸方向に一定距離隔てて形成された計４個所の弾性ヒンジ部と、辺構成要素８１〜８４のＹ軸方向に沿った２つの弾性ヒンジ部間に形成された２本のリンク片とから構成される。
これらの弾性ヒンジ部およびリンク片は、辺構成要素８１〜８４のＹ軸方向において所定間隔離れた位置にＺ軸方向に貫通して形成された円形状の２個の貫通孔８５Ｘと、この両貫通孔８５Ｘの中央に連通し、かつＺ軸方向に貫通して形成されたスリット８６Ｘとによって形成されている。つまり、各貫通孔８５Ｘを挟んだ辺構成要素８１〜８４の側縁に薄肉部からなる計４個の弾性ヒンジ部８７Ｘが形成されているとともに、スリット８６Ｘを挟んだ辺構成要素８１〜８４の側縁にＹ軸方向に沿って弾性ヒンジ部８７Ｘ間をつなぐ厚肉状の２本のリンク片８８Ｘが形成されている。
【００５８】
第３組の辺構成要素９には、４本の辺構成要素９１，９２，９３，９４がある。
各辺構成要素９１〜９４には、各辺構成要素９１〜９４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＸ軸方向に平行変位可能とする第８の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構９１Ｘ〜９４Ｘと、辺構成要素９１〜９４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＹ軸方向に平行変位可能とする第９の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構９１Ｙ〜９４Ｙとが、それぞれ形成されている。
Ｘ方向平行リンク機構９１Ｘ〜９４Ｘは、前述のＸ方向平行リンク機構８１Ｘ〜８４Ｘと同一構造であるため説明を省略する。同様に、Ｙ方向平行リンク機構９１Ｙ〜９４Ｙは、前述のＹ方向平行リンク機構７１Ｙ〜７４Ｙと同一構造であるため説明を省略する。
【００５９】
スタイラス５は、構造体２Ｂの移動部材６が接続された一の角部と対角をなす角部に装着されており、構造体２Ｂと一体的に移動する。スタイラス５は、スタイラス本体５１と接触部５２とから構成される。
スタイラス本体５１は、Ｚ軸方向に沿って伸びた剛性軸であり最下端に接触部５２を形成している。接触部５２は球形状であり、被測定物との接触によって測定力を付与される。
【００６０】
第２実施形態における作用を説明する。
ここで、スタイラス５が装着された角部を共有する３本の辺構成要素７２，８２，９１の各長手方向に沿って、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が形成されるとする。
構造体２Ｂにおいて、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分に応じて各平行リンク機構が変形される。
【００６１】
Ｚ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、Ｘ軸方向に平行である第１組の辺構成要素７のうち、Ｚ軸と交差する一対の辺構成要素７１，７２に形成されたＺ方向平行リンク機構７１Ｚ，７２Ｚが変形し、その第１組一対の辺構成要素７１，７２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。また、Ｙ軸に平行である第２組の辺構成要素８のうち、Ｚ軸と交差する一対の辺構成要素８１，８２に形成されたＺ方向平行リンク機構８１Ｚ，８２Ｚが変形し、その第２組一対の辺構成要素８１，８２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。
すると、その第１組一対の辺構成要素７１，７２のスタイラス側端、および、第２組一対の辺構成要素８１，８２のスタイラス側端に連結されている辺構成要素９１、つまり、Ｚ軸上に位置する辺構成要素９１は、変形を伴わずにＺ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＺ軸変位成分を、Ｚ軸上に位置する辺構成要素９１の変位から、個別に検出することができる。
【００６２】
Ｘ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、Ｙ軸方向に平行である第２組の辺構成要素８のうち、Ｘ軸と交差する一対の辺構成要素８２，８４に形成されたＸ方向平行リンク機構８２Ｘ，８４Ｘが変形し、その第２組一対の辺構成要素８２，８４のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。また、Ｚ軸に平行である第３組の辺構成要素９のうち、Ｘ軸と交差する一対の辺構成要素９１，９２に形成されたＸ方向平行リンク機構９１Ｘ，９２Ｘが変形し、その第３組一対の辺構成要素９１，９２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。
すると、その第２組一対の辺構成要素８２，８４のスタイラス側端、および、第３組一対の辺構成要素９１，９２のスタイラス側端に連結されている辺構成要素７２、つまり、Ｘ軸上に位置する辺構成要素７２は、変形を伴わずにＸ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＸ軸変位成分を、Ｘ軸上に位置する辺構成要素７２の変位から、個別に検出することができる。
【００６３】
Ｙ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、Ｘ軸方向に平行である第１組の辺構成要素７のうち、Ｙ軸と交差する一対の辺構成要素７２，７４に形成されたＹ方向平行リンク機構７２Ｙ，７４Ｙが変形し、その第１組一対の辺構成要素７２，７４のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。また、Ｚ軸に平行である第３組の辺構成要素９のうち、Ｙ軸と交差する一対の辺構成要素９１，９３に形成されたＹ方向平行リンク機構９１Ｙ，９３Ｙが変形し、その第３組一対の辺構成要素９１，９３のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。
すると、その第１組一対の辺構成要素７２，７４のスタイラス側端、および、第３組一対の辺構成要素９１，９３のスタイラス側端に連結されている辺構成要素８２、つまり、Ｙ軸上に位置する辺構成要素８２は、変形を伴わずにＹ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＹ軸変位成分を、Ｙ軸上に位置する辺構成要素８２の変位から、個別に検出することができる。
構造体２Ｂのこのような変形によって、スタイラス５に付与される測定力は構造体２Ｂの内部で三軸成分に機構的に分解され、各辺構成要素の変位として検出される。
【００６４】
第２実施形態によれば、第１実施形態で期待できる（１）〜（３），（５）〜（７）の効果に加え、次のような効果が期待できる。
（８）構造体２Ｂの各辺構成要素に、Ｚ方向平行リンク機構７１Ｚ〜７４Ｚ，８１Ｚ〜８４Ｚ、Ｘ方向平行リンク機構８１Ｘ〜８４Ｘ，９１Ｘ〜９４Ｘ、および、Ｙ方向平行リンク機構７１Ｙ〜７４Ｙ，９１Ｙ〜９４Ｙがそれぞれ形成された構成であることから、３つの直線案内機構を直列に積み重ねた従来の構造に比べ、センサ１Ｂの小型化を図ることができる。
（９）全ての辺構成要素が、その辺構成要素のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してその辺構成要素の長手方向に直交し、かつ、互いに直交する方向へ平行変位するという機能を同様に持つので、各辺構成要素の固有振動数や剛性の差が小さくなり、構造体２Ｂが検出する測定力の三軸成分の方向依存性を軽減することができる。その結果、スタイラス５に付与される測定力による三軸変位成分を高精度に検出することができる。
（１０）構造体２Ｂが立方体骨組形状で、全ての辺構成要素が同じ長さを持ち、この構造体２Ｂが、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分の検出を行うので、各軸方向の固有振動数や剛性の差が少なくなり、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分の方向依存性を軽減することができる。その結果、スタイラス５に付与される測定力による三軸変位成分を高精度に検出することができる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
図７に、第３実施形態の斜視図を示す。
ここでは、図７におけるセンサ１Ａの正面に対し、右奥行き方向をＸ軸方向、左奥行き方向をＹ軸方向とする。
この図に示すように、第３実施形態のセンサ１Ａは、正方形枠組形状の構造体２Ａと、スタイラス５とから構成される。
構造体２Ａは、１つの剛性体を加工して形成されたものであり、断面正方形の四角柱である４本の辺構成要素によって構成されている。
【００６６】
第３実施形態のＡ辺構成要素３１，３２には、Ａ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、Ｙ軸方向に平行変位可能とする第１の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構３１１Ｙが形成されている。
【００６７】
Ｙ方向平行リンク機構３１１Ｙは、一方の辺構成要素３１の長手方向所定間隔位置にその平行変位方向に切り込みを入れることによって薄肉状に形成された計２箇所の弾性ヒンジ部３５１Ｙと、この２個所の弾性ヒンジ部３５１Ｙの間に形成された厚肉状の１本のリンク片３６１Ｙと、他方の辺構成要素３２に形成され、辺構成要素３２の長手方向所定間隔位置にその平行変位方向に向かって切り込みを入れることによって薄肉状に形成された計２箇所の弾性ヒンジ部３５１Ｙと、この２個所の弾性ヒンジ部３５１Ｙの間に形成された厚肉状の１本のリンク片３６１Ｙとを含んで構成されている。
【００６８】
第３実施形態のＢ辺構成要素４１，４２には、Ｂ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対して、Ｘ軸方向に平行変位可能とする第２の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構４１１Ｘがそれぞれ形成されている。
Ｘ方向平行リンク機構４１１Ｘは、弾性ヒンジ部４５１Ｘと、リンク片４６１Ｘとから構成され、前述のＹ方向平行リンク機構３１１Ｙと同一構造であるため説明を省略する。
スタイラス５は、構造体２Ａにおいて、辺構成要素３２と４１が共有する角部（スタイラス側端）に設けられる。辺構成要素３１と４２が共有する角部（反スタイラス側端）は移動部材６に着脱自在に固定される。
【００６９】
第３実施形態における作用を説明する。
構造体２Ａにおいて、スタイラス５に付与される測定力の二軸成分に応じて各平行リンク機構が変形される。つまり、測定力のＹ軸成分に応じてＹ方向平行リンク機構３１１Ｙが、Ｘ軸成分に対してＸ方向平行リンク機構４１１Ｘがそれぞれ変形される。
【００７０】
スタイラス５にＹ軸方向の測定力が付与されると、Ｙ方向平行リンク機構３１１Ｙが変形される。これにより、そのＹ方向平行リンク機構３１１Ｙを構成するＡ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。すると、そのＡ辺構成要素３１，３２のスタイラス側端に連結されたＢ辺構成要素４１は、変形を伴わずにＹ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＹ軸変位成分を、Ａ辺構成要素３１，３２に連結されたＢ辺構成要素４１の変位から、個別に検出することができる。
【００７１】
スタイラス５にＸ軸方向の測定力が付与されると、Ｘ方向平行リンク機構４１１Ｘが変形される。これにより、そのＸ方向平行リンク機構４１１Ｘを構成するＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。すると、そのＢ辺構成要素４１，４２のスタイラス側端に連結されたＡ辺構成要素３２は、変形を伴わずにＸ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＸ軸変位成分を、Ｂ辺構成要素４１，４２に連結されたＡ辺構成要素３２の変位から、個別に検出することができる。
構造体２Ａのこのような変形によって、スタイラス５に付与される測定力は構造体２Ａの内部で二軸成分に機構的に分解される。
【００７２】
第３実施形態によれば、第１実施形態で期待できる効果（１）〜（３），（５）〜（７）に加え、次のような効果が期待できる。
（１１）構造体２Ａは、Ａ辺構成要素３１，３２にＹ方向平行リンク機構３１１Ｙが、Ｂ辺構成要素４１，４２にＸ方向平行リンク機構４１１Ｘがそれぞれ形成された構成であることから、センサ１Ａの小型化を図ることができる。
（１２）構造体２Ａの各軸成分の検出に関わる機構が、機構的に同一な構成および機能を持ち、また、全ての辺構成要素が同じ長さを持つので、各機構の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラス５に付与される測定力の二軸成分の方向依存性を軽減することができる。
【００７３】
＜第４実施形態＞
図８および図９に、本発明の第４実施形態を示す。図８は第４実施形態の模式図、図９は斜視図である。
ここでは、図８および図９におけるセンサ１Ｂの正面に対し、左右方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
これらの図に示すように、第４実施形態のセンサ１Ｂは、立方体骨組形状の構造体２Ｂとスタイラス５とから構成される。
構造体２Ｂは、１つの剛性体を加工して形成されたものであり、断面正方形の四角柱である１２本の辺構成要素によって構成されている。構造体２Ｂのスタイラス５が装着された角部と対角する一の角部は、移動部材６に着脱自在に固定されている。移動部材６は、例えば三次元測定機の場合、三次元方向に移動可能なＺ軸部材（Ｚ軸スピンドル）である。
【００７４】
図８に示すように、第４実施形態の構造体２Ｂの、スタイラス５が装着された角部を共有する３個の面には、ＺＸ平面である面１４と、ＹＺ平面である面１５と、ＸＹ平面である面１６とがある。
面１４は、４本の辺構成要素７１，７２，９１，９２から構成されている。
面１４の向かい合う一対の辺構成要素７１，７２には、辺構成要素７１，７２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＺ軸方向に平行変位可能とする第６の平行リンク機構としてのＺ方向平行リンク機構１４Ｚが構成されている。
【００７５】
図９に示すように、Ｚ方向平行リンク機構１４Ｚは、一方の辺構成要素７１の長手方向所定間隔位置にその平行変位方向に四角形状に切り込みを入れることによって薄肉状に形成された計２箇所の弾性ヒンジ部１４１Ｚと、この２個所の弾性ヒンジ部１４１Ｚ間に形成された厚肉状の１本のリンク片１４２Ｚと、他方の辺構成要素７２に形成され、辺構成要素７２の長手方向所定間隔位置にその平行変位方向に四角形状に切り込みを入れることによって薄肉状に形成された計２箇所の弾性ヒンジ部１４１Ｚと、この２個所の弾性ヒンジ部１４１Ｚの間に形成された厚肉状の１本のリンク片１４２Ｚとを含んで構成されている。
【００７６】
面１４の向かい合う他対の辺構成要素９１，９２には、辺構成要素９１，９２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＸ軸方向に平行変位可能とする第７の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構１４Ｘが構成されている。
Ｘ方向平行リンク機構１４Ｘは、弾性ヒンジ部１４１Ｘと、リンク片１４２Ｘとから構成され、前述のＺ方向平行リンク機構１４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
【００７７】
面１５は、４本の辺構成要素８１，８２，９１，９３から構成されている。
面１５の向かい合う一対の辺構成要素８１，８２には、辺構成要素８１，８２のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＺ軸方向に平行変位可能とする第６の平行リンク機構としてのＺ方向平行リンク機構１５Ｚが構成されている。
Ｚ方向平行リンク機構１５Ｚは、弾性ヒンジ部１５１Ｚと、リンク片１５２Ｚとから構成され、前述のＺ方向平行リンク機構１４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
面１５の向かい合う他対の辺構成要素９１，９３には、辺構成要素９１，９３のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＹ軸方向に平行変位可能とする第７の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構１５Ｙが構成されている。
Ｙ方向平行リンク機構１５Ｙは、弾性ヒンジ部１５１Ｙと、リンク片１５２Ｙとから構成され、前述のＺ方向平行リンク機構１４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
【００７８】
面１６は、４本の辺構成要素７２，７４，８２，８４から構成されている。
面１６の向かい合う一対の辺構成要素７２，７４には、辺構成要素７２，７４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＹ軸方向に平行変位可能とする第６の平行リンク機構としてのＹ方向平行リンク機構１６Ｙが構成されている。
Ｙ方向平行リンク機構１６Ｙは、弾性ヒンジ部１６１Ｙと、リンク片１６２Ｙとから構成され、前述のＺ方向平行リンク機構１４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
面１６の向かい合う他対の辺構成要素８２，８４には、辺構成要素８２，８４のスタイラス側端を反スタイラス側端に対してＸ軸方向に平行変位可能とする第７の平行リンク機構としてのＸ方向平行リンク機構１６Ｘが構成されている。
Ｘ方向平行リンク機構１６Ｘは、弾性ヒンジ部１６１Ｘと、リンク片１６２Ｘとから構成され、前述のＺ方向平行リンク機構１４Ｚと同一構造であるため説明を省略する。
【００７９】
第４実施形態における作用を、図９を用いて説明する。
ここで、スタイラス５が装着された角部を共有する３本の辺構成要素７２，８２，９１の各長手方向に沿って、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が形成されるとする。
構造体２Ｂにおいて、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分に応じて各平行リンク機構が変形される。
【００８０】
Ｘ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、面１４の向かい合う他対の辺構成要素９１，９２によって構成されるＸ方向平行リンク機構１４Ｘが変形し、他対の辺構成要素９１，９２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。また、面１６の向かい合う他対の辺構成要素８２，８４によって構成されるＸ方向平行リンク機構１６Ｘが変形し、他対の辺構成要素８２，８４のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＸ軸方向へ平行に変位される。
【００８１】
すると、辺構成要素９１，９２のスタイラス側端、および、辺構成要素８２，８４のスタイラス側端に連結されている辺構成要素７２、つまり、Ｘ軸上に位置する辺構成要素７２は、変形を伴わずにＸ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＸ軸変位成分を、Ｘ軸上に位置する辺構成要素７２の変位から、個別に検出することができる。
【００８２】
Ｙ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、面１５の向かい合う他対の辺構成要素９１，９３によって構成されるＹ方向平行リンク機構１５Ｙが変形し、他対の辺構成要素９１，９３のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。また、面１６の向かい合う一対の辺構成要素７２，７４によって構成されるＹ方向平行リンク機構１６Ｙが変形し、一対の辺構成要素７２，７４のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＹ軸方向へ平行に変位される。
【００８３】
すると、辺構成要素９１，９３のスタイラス側端、および、辺構成要素７２，７４のスタイラス側端に連結されている辺構成要素８２、つまり、Ｙ軸上に位置する辺構成要素８２は、変形を伴わずにＹ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＹ軸変位成分を、Ｙ軸上に位置する辺構成要素８２の変位から、個別に検出することができる。
【００８４】
Ｚ軸成分を持つ測定力がスタイラス５に付与されると、面１４の向かい合う一対の辺構成要素７１，７２によって構成されるＺ方向平行リンク機構１４Ｚが変形し、一対の辺構成要素７１，７２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。また、面１５の向かい合う一対の辺構成要素８１，８２によって構成されるＺ方向平行リンク機構１５Ｚが変形し、一対の辺構成要素８１，８２のスタイラス側端が、反スタイラス側端に対してＺ軸方向へ平行に変位される。
【００８５】
すると、辺構成要素の７１，７２スタイラス側端、および、辺構成要素８１，８２のスタイラス側端に連結されている辺構成要素９１、つまり、Ｚ軸上に位置する辺構成要素９１は、変形を伴わずにＺ軸方向へ平行に変位されるから、スタイラス５に付与される測定力によるＺ軸変位成分を、Ｚ軸上に位置する辺構成要素９１の変位から、個別に検出することができる。
構造体２Ｂのこのような変形によって、スタイラス５に付与される測定力は構造体２Ｂの内部で三軸成分に機構的に分解される。
【００８６】
第４実施形態によれば、第１実施形態で期待できる（１）〜（３），（５）〜（７）の効果、および、第２実施形態で期待できる（８），（１０）の効果に加え、次のような効果が期待できる。
（１３）構造体２Ｂの全ての面に、平行リンク機構を構成する必要はないので、構造体２Ｂの構造および成形が簡単である。
（１４）各軸成分の検出に関わる機構が、機構的に同一な構成を持ち、また、全ての辺構成要素は同じ長さを持つので、各軸成分の検出に関わる機構の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラス５に付与される測定力の三軸成分の方向依存性を軽減することができる。
（１５）三軸成分が個別の機構を用いて検出されるのではなく、１つの一体的な構造体が各軸成分を検出するので、各軸方向の固有振動数や剛性の差が小さくなり、スタイラス５に付与される測定力の方向依存性をさらに軽減することができる。
【００８７】
＜第５実施形態＞
図１０および図１１に本発明の第５実施形態を示す。図１０、図１１は第５実施形態の模式図である。
これらの図に示すように、第５実施形態のセンサ１Ｃは、第２実施形態のセンサ本体１Ｂと、スタイラス５に付与される測定力による三軸変位成分を計測する変位計測手段１０と、センサ本体１Ｂに各軸方向に対応して設置された駆動手段１１と、変位計測手段１０および駆動手段１１に接続され、駆動手段１１の駆動を制御するコントロール手段１２とから構成される。
【００８８】
ここで、構造体２Ｂに、スタイラス５に付与された測定力の計測基準となる変位基準端面を定める。具体的には、構造体２Ｂのスタイラス５が装着された角部を一側端とする、各軸上に位置する３本の辺構成要素のそれぞれ他方側における端面を、それぞれＸ変位基準端面２１Ｘ、Ｙ変位基準端面２１Ｙ、Ｚ変位基準端面２１Ｚとする。  
【００８９】
変位計測手段１０は、構造体２Ｂの各軸方向の変位を検出する３組の変位検出器１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚを備える。
各変位検出器１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは、変位基準端面２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚに貼設された反射ミラー１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚと、この各反射ミラー１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚと対向して配置されたレーザ干渉計１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚとから構成されている。
各レーザ干渉計１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚは、レーザをそれぞれ対向する反射ミラー１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚに照射し反射レーザの重なり合いから反射ミラー１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚの変位を測定する。
【００９０】
駆動手段１１は、構造体２Ｂを各軸方向へ変形させる３個のアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚを備える。
各アクチュエータ１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚは、構造体２Ｂの各変位基準端面２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚの近傍にこれらと平行に設置された加圧部材１１１Ｘ，１１１Ｙ，１１１Ｚに対向して設置され、構造体２Ｂを各軸方向へ変形させる力を付与する。
【００９１】
コントロール手段１２は、各変位計測手段１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからの出力に基づいて、各アクチュエータ１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚの駆動を制御する。つまりスタイラス５の変位量（スタイラス５が被測定物との接触によって受ける外力によって生じる変位量）に応じた変位量を発生させ、スタイラス５が被測定物に一定の力（測定力）で接触するように各アクチュエータ１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚの駆動を制御する。
【００９２】
第５実施形態のセンサ１Ｃを用いた倣い測定方法を説明する。
スタイラス５を被測定物に接触させることによって、スタイラス５に測定力が付与される。この測定力によって構造体２Ｂが変形することにより、測定力は三軸成分に機構的に分解され、各変位基準端面２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚは測定力の各軸成分に対応した変位を行う。各変位基準端面２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚの変位を各変位計測手段１０によって計測することによって、スタイラス５の変位量の三軸成分を直接、かつ、個別に得ることができる。
各変位計測手段１０が計測したこの計測値は、コントロール手段１２に出力される。コントロール手段１２は、スタイラス５が一定の測定力で被測定物に接触するよう、受信した計測値の各軸成分に基づいて各駆動手段１１の運動量を計算し、各駆動手段１１にこの運動量を示す指令信号を送信する。この指令信号を受信した各駆動手段１１は、それぞれ指令された運動量に対応する力で構造体２Ｂを各軸方向に変形させる。この一連のフィードバック制御を行いながら、被測定物の表面に沿って移動部材６によりセンサ１Ｂを移動させることによって、被測定物の倣い測定を行うことができる。
【００９３】
第５実施形態によれば、第１実施形態で期待できる（１）〜（７）の効果、および、第２実施形態で期待できる（８）〜（１０）の効果に加え、次のような効果が期待できる。
（１６）変位計測手段１０によって、スタイラス５に付与された測定力の三軸成分を直接、かつ、個別に計測することができる。
（１７）コントロール手段１２によるフィードバック制御を用いることによって、スタイ
ラス５がある一定の力で被測定物に接触することができる、つまりスタイラス５に付与される測定力を低減あるいは一定にすることができるので、被測定物の材質の違いによる測定精度の変動を低減できる。
【００９４】
なお、本発明は前述の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、第５実施形態では、各変位計測手段１０および各駆動手段１１は、各変位基準端面２１Ｘ，２１Ｙ，２１Ｚ近傍に設置されるとしたが、本発明では、これらの部材の設置場所は、辺構成要素の変位を正しく計測できるのであるならば上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図１２のように、スタイラス５が装着された角部に、結合部材１３１を介して立方体部材（または直方体部材）１３２を連結し、この立方体部材１３２に各駆動手段１１を設置して駆動を与える方法や、立方体部材１３２に各変位計測手段１０を設置し立方体部材１３２の変位の三軸成分を計測することによって、スタイラス５に付与された測定力の三軸成分を計測する方法も考えられる。
【００９５】
第５実施形態では、変位計測手段１０に反射ミラー１０１Ｘ，１０１Ｙ，１０１Ｚおよびレーザ干渉計１０２Ｘ，１０２Ｙ，１０２Ｚを用いたが、本発明では、これに限定されるものではなく、静電容量型変位計、トランス、固体スケールなど、必要とされる仕様に合う変位計測手段を用いればよい。同様に、本発明では、駆動手段１１として用いたアクチュエータ１１Ｘ，１１Ｙ，１１Ｚもこれに限定されるものではなく、電磁式モータ、磁歪アクチュエータ、電歪アクチュエータ、静電変位センサ、摩擦駆動型モータ、超音波モータなど、必要とされる仕様に合う駆動手段を用いればよい。
第５実施形態では、変位計測手段１０が計測した変位をフィードバック制御に用いるとしたが、本発明では、これに限定されるものではなく、例えば、スタイラス５、あるいは、構造体２Ｂに力センサを装着し、センサの変位、速度、あるいは加速度を用いてフィードバック制御を行ってもよい。
【００９６】
第１〜第５実施形態では、構造体２Ａ，２Ｂは、１つの剛性体を加工して形成されたものとしたが、本発明では、各辺構成要素を個別の部材とし、これらを四角形、または、立方体に繋ぎ合わせて構造体２Ａ，２Ｂを形成してもよい。
第１〜第５実施形態では、辺構成要素は全て同じ長さであるとしたが、本発明では、構造体２Ａ，２Ｂが、長方形、または、直方体であり、かつ、測定力の各軸成分が正しい方向で検出されるならば、辺構成要素の長さは任意でもよい。
第１〜第５実施形態において、構造体２Ａ，２Ｂのスタイラス５を装着した角部と、移動部材６に固定された角部を互いに逆転して用いてもよい。
【００９７】
第１〜第５実施形態で用いた各平行リンク機構３１Ｚ…の構成は、本発明においてこの限りではない。例えば、第３、第４実施形態で用いた各平行リンク機構３１１Ｙ…の弾性ヒンジ部３５１Ｙ…は、辺構成要素を一方向からその変位方向に四角形状に切込むことで薄肉状に形成されたものであるが、この切込みは、図１３に示すような三角形状、図１４に示すような円弧状も考えられる。さらに、弾性ヒンジ部３５１Ｙ…は、図１５に示すように、辺構成要素を二方向からその変位方向に切込むことで薄肉状に形成されたものでもよい。
【００９８】
第１実施形態（図１）および第２実施形態（図６）における弾性ヒンジ部３５Ｚ・・・は、貫通孔３３Ｚ・・・によって、各辺構成要素あたり４箇所設けられ、リンク片３６Ｚ・・・は、スリット３４Ｚによって、各辺構成要素あたり２本が設けられているが、リンク機構の構成はこれに限らず、第３実施形態あるいは第４実施形態で示した切り込みによって弾性ヒンジ部とリンク片を設ける構成であっても良い。
また、同様に第３実施形態あるいは第４実施形態において、第１実施形態あるいは第２実施形態において示した貫通孔による弾性ヒンジ部やリンク片を設ける構成でも良く、さらに、これらを混用した構成であっても良い。
さらに、各辺構成要素あたり、弾性ヒンジ部を６箇所以上、リンク片を３本以上などとしても良い。
また、各弾性ヒンジ部において、弾性係数を変更するために、調整部材を付加する構造であっても良い。（例えば、弾性ヒンジ部に沿って板ばね部材を貼り付けるなど。）
【００９９】
第１〜第５実施形態では、スタイラス５は、構造体２Ａ，２Ｂに対しＺ軸方向に沿って１本装着されるとしたが、本発明では、スタイラス５の本数、形状、取付け姿勢あるいは着脱構造は限定されるものではない。
第１〜第５実施形態では、二次元および三次元測定機に用いられるセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて取り上げたが、本発明は、構造体２Ａ，２Ｂに装着されたスタイラス５のかわりに一定の質量を有する錘を構造体２Ａ，２Ｂに装着し、錘の変位（錘に印加される力に比例する。）を計測することで加速度センサとして用いることもできる。
【０１００】
第１〜第５実施形態では、二次元および三次元測定機に用いられる小型のセンサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて取り上げたが、本発明では、構造体２Ａ，２Ｂの変形は原理的に大小を問わないので、センサ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、必要とされる仕様に合うサイズに調節すればよい。例えば、構造体２Ａ，２Ｂは、ケミカルプロセス技術やマイクロ加工技術を用い、ダウンサイズを図ることも可能である。
また、例えば、各実施形態において、構造体２Ａ・・・の辺構成要素は必ずしも断面正方形でなくとも良く、断面長方形などであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のセンサは、二次元および三次元測定機の倣いプローブセンサに利用できる他、タッチ信号プローブセンサ、さらに、加速度センサにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１実施形態の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の模式図。
【図３】本発明の第１実施形態の作用を説明するための図。
【図４】本発明の第１実施形態の作用を説明するための図。
【図５】本発明の第１実施形態の作用を説明するための図
【図６】本発明の第２実施形態の斜視図。
【図７】本発明の第３実施形態の斜視図。
【図８】本発明の第４実施形態の模式図。
【図９】本発明の第４実施形態の斜視図。
【図１０】本発明の第５実施形態の模式図。
【図１１】本発明の第５実施形態の模式図。
【図１２】本発明の第５実施形態の変形例を示した模式図。
【図１３】本発明の弾性ヒンジ部の変形例を示した図。
【図１４】本発明の弾性ヒンジ部の図１３とは異なる変形例を示した図。
【図１５】本発明の弾性ヒンジ部の図１３、図１４とは異なる変形例を示した図。
【符号の説明】
【０１０３】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…センサ
２Ａ，２Ｂ…構造体
３１，３２，４１，４２，７，８，９…辺構成要素
１４Ｚ，１５Ｚ，３１Ｚ，３２Ｚ，７１Ｚ，７２Ｚ，７３Ｚ，７４Ｚ，８１Ｚ，８２Ｚ，８３Ｚ，８４Ｚ…Ｚ方向平行リンク機構
１４Ｘ，１６Ｘ，４１Ｘ，４２Ｘ，８１Ｘ，８２Ｘ，８３Ｘ，８４Ｘ，９１Ｘ，９２Ｘ，９３Ｘ，９４Ｘ，４１１Ｘ…Ｘ方向平行リンク機構
１５Ｙ，１６Ｙ，４１Ｙ，４２Ｙ，７１Ｙ，７２Ｙ，７３Ｙ，７４Ｙ，９１Ｙ，９２Ｙ，９３Ｙ，９４Ｙ，３１１Ｙ…Ｙ方向平行リンク機構
３５Ｚ，４５Ｘ，４５Ｙ，７７Ｙ，７７Ｚ，８７Ｘ，８７Ｚ，９７Ｘ，９７Ｙ，１４１Ｘ，１４１Ｚ，１５１Ｙ，１５１Ｚ，１６１Ｘ，１６１Ｙ，３５１Ｙ，４５１Ｘ…弾性ヒンジ部
３６Ｚ，４６Ｘ，４６Ｙ，７８Ｙ，７８Ｚ，８８Ｘ，８８Ｚ，９８Ｘ，９８Ｙ，１４２Ｘ，１４２Ｚ，１５２Ｙ，１５２Ｚ，１６２Ｘ，１６２Ｙ，３６１Ｙ，４６１Ｘ…リンク片
５…スタイラス
６…移動部材
１０…変位計測手段
１１…駆動手段
１２…コントロール手段
１４，１５，１６…面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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