(57)【要約】【課題】連続的測定過程をより簡単に、かつより正確に実施することができるようなセンサーモジュールを提供する。【解決手段】触知三次元座標測定機の検出ヘッド用センサーモジュールには、固定されたモジュール基部を形成し、それによって最初の測定面６０を規定するフレーム４２を有している。移動部４４は、ウェブ４６によってフレーム４２に接続されている。本発明の一局面によれば、各ウェブ４６には、最初の測定面６０に対して垂直な断面で見た場合、2つの薄い材料のウェブ部分５２、５４の間に配置された厚い材料のウェブ部分５０がある。厚い材料のウェブ部分５０は、薄い材料のウェブ部分５２、５４の対応する材料厚さdsより大きい材料厚さDsを有している。【選択図】図３
2008507683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定されたモジュール基部を形成し、それによって最初の測定面（60）を規定するフレーム（42）を備え、また前記フレーム（42）に対して相対的に移動するように構成され、触針（56）の近接端部（58）を保持するように構成された部分（44）を備え、
前記移動部（44）は、互いに分離した少なくとも2つ、好ましくは4つのウェブ（46）によって前記フレーム（42）に保持され、
各ウェブ（46）の断面には、前記最初の測定面（60）に垂直な断面において、2つの薄い材料のウェブ部分（52、54）の間に配置された厚い材料のウェブ部分（50）があり、
前記厚い材料のウェブ部分（50）は、前記薄い材料のウェブ部分（52、54）の対応する材料厚さ（dｓ）より大きい材料厚さ（Ds）を有することを特徴とする触知三次元座標測定機の検出ヘッド用センサーモジュール。
【請求項２】
前記薄い材料のウェブ部分（52、54）の前記材料厚さ（ds）は、前記厚い材料のウェブ部分（50）の前記材料厚さ（Ds）の大きくとも50％であり、好ましくは大きくとも30%、さらに好ましくはおよそ3%ないし10%であることを特徴とする請求項1記載のセンサーモジュール。
【請求項３】
前記ウェブ（46）は、前記最初の測定面（60）に対して平行なウェブ幅（Bs）およびウェブ長（Ls）を有し、前記ウェブ幅（Bs）は、前記ウェブ長（Ls）の少なくとも3分の1以上、好ましくはおよそ半分以上であることを特徴とする請求項1または2記載のセンサーモジュール。
【請求項４】
前記薄い材料のウェブ部分（52、54）および前記厚い材料のウェブ部分（50）は、ほぼ同じ前記ウェブ幅（Bs）を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項５】
前記薄い材料のウェブ部分（52、54）は、前記ウェブ（46）に対して横に延びるスロットとして形成され、各スロットは、前記ウェブの方向のスロット幅（l s）を有し、前記スロット幅は、前記厚い材料の領域（50）の前記長さ（Ls）の大きくとも20％、好ましくはおよそ2%ないし10%であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項６】
前記薄い材料のウェブ部分（52、54）は、前記フレーム（42）および前記移動部（44）への前記ウェブ（46）の接続点を形成していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項７】
前記移動部（44）は、前記最初の測定面（60）に垂直に見て十字形であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項８】
前記移動部（44’）は、前記最初の測定面（60）に垂直に見て正方形であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項９】
前記フレーム（42）は、前記最初の測定面（60）に垂直な断面において、厚い材料のウェブ部分（50）の前記材料厚さ（Ds）とほぼ同じである材料厚さ（DR）を有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項１０】
前記フレーム（42）および前記ウェブ（46）は側面を有し、それらは前記最初の測定面（60）に実質的に垂直に延びていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項１１】
前記フレーム（42）および前記ウェブ（46）は、中実体の半導体材料から、好ましくはドライエッチング法を用いて、エッチング加工されたものであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項１２】
前記ウェブ（46）は外周の溝（82）によってのみ、前記フレーム（42）と分離されていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項１３】
取り外しできないように前記移動部（44）に取り付けられる触針（56）を特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【請求項１４】
前記触針（56）は、前記ウェブ長（Ls）の少なくとも2倍ないし6倍の触針長さ（LT）を有していることを特徴とする請求項13に記載のセンサーモジュール。
【請求項１５】
前記ウェブの領域に配置された複数のセンサー素子、および前記センサー素子を接続するための複数の電気接触面（70）を備え、前記接触面は、前記フレーム（42）上に、好ましくは前記触針から見て外方に向いている前記フレーム（42）の側面に配置されていることを特徴とする請求項1ないし14のいずれかに記載のセンサーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定されたモジュール基部を形成し、それによって最初（第一）の測定面を明確に定めるフレームを備え、またフレームに関連して移動するように構成され、触針の近接端部を支えるように構成された部分を備え、その移動部は、互いに分離した少なくとも2つ、望ましくは4つのウェブによってフレームに保持された触知（接触式）三次元座標測定機の検出ヘッド用センサーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種類のセンサーモジュールは、下記特許文献１によって開示されている。
先行技術の三次元座標測定機は、とりわけ高精度で測定対象の形状を測定するために使用される。例えば、機械で製造される加工中の製品の形状は、品質管理の過程でこのように点検される。測定過程については、三次元座標測定機の検出ヘッドは、移動できるように取り付けられている触針が測定対象上の所望の測定点に触れるまで、適当な移動方法を用いて測定対象へと移動される。接触した測定点の空間的座標は、検出ヘッドの位置から、また必要に応じて、さらに検出ヘッドに対する触針の相対位置から測定することができる。
【０００３】
下記特許文献１は、触針が横方向台上に配置されている検出ヘッドを開示しており、そのヘッドは触針の縦軸に対して横方向に位置している。ある実施形態では、横方向台はセンサーモジュールの形状であり、すなわち触針は横方向台の固定された部分に対して移動することができ、適当なセンサーによって横方向台に対する触針の偏位を検出することができる。この実施形態では、横方向台は、正方形の基部領域を有する固定されたフレームを備え、その中心にフレームに対して移動できる部分が配置されている。専門用語では、この部分は「ボス」と呼ばれ、触針が取り付けられている。前述の実施形態では、ボスは4つのウェブまたは8つのウェブのいずれかによって、フレームに接続されている。触針が偏位している場合、ウェブがねじれ、これは歪みセンサーを用いて数値を求めることができる。この実施形態では、フレーム、ウェブおよびボスは、エッチングによって中実体シリコン体から製造される。
【０００４】
検出ヘッド用の当該センサーモジュールの基本概念はまた、下記非特許文献１でも検討されている。この文献は、この種類のセンサーモジュールについての研究結果を述べており、この場合、下記特許文献１とは対照的に、研究が行われたセンサーモジュールのボスは、固体薄膜によってフレームに保持されている。ボスを保持するための個々のウェブを使用することは、下記特許文献１によって開示されるように、3つの空間的方向でのモジュールの曲げ剛性を補償するためのアイディアに関連して、この文献の最後で、簡略な見解において述べられている。これは、固体薄膜を有するセンサーモジュールの研究が、触針がフレームに垂直に偏位している（Z方向）ときより、フレームに平行な平面上で偏位している（X方向またはY 方向）ときの方が、曲げ剛性はかなり少ないことを示しているからである。
【０００５】
フレームにボスおよび触針を取り付けるためにウェブを使用することは、すでに3つの空間的方向での曲げ剛性をある程度整合させることにつながっている。しかしながら、検出ヘッドが測定対象と連続的に接触している（これは「スキャニング」と呼ばれる）ように誘導されるスキャニング測定過程においては、いまだかなり困難である。曲げ剛性を整合させることがすでに達成されているにもかかわらず、そのような測定計画においてZ方向で正確な偏位を測定することはいまだに大きな問題である。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１０８７７４号明細書
【非特許文献１】Kleine-Besten et al. "Miniaturized 3D Probe Sensor for Metrology of Microstructures", tm - Technical Measurement 12/99, 490-495
【非特許文献２】Marc Vermeulen, "High Precision 3D-Coordinate Measureing Machine", ISBN 90-386-2631-2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした背景の下で、とりわけ、連続的測定過程をより簡単に、かつより正確に実施することができるような、冒頭で述べられたタイプのセンサーモジュールを提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当発明のある局面によれば、この目的は、冒頭で述べられたタイプのセンサーモジュールによって達成される。各ウェブの断面には、断面において2つの薄い材料のウェブ部分の間に、最初の測定面に垂直に配置された厚い材料のウェブ部分があり、厚い材料のウェブ部分には、薄い材料の部分に対応する材料厚さより大きい材料厚さがある。
この一般的なタイプのセンサーモジュールに関するこれまでの取り組みは、Z 方向にできるだけ柔軟であるようにするために、フレームと移動部分（「ボス」）との間の薄膜領域の断面をできるだけ薄くする目的があった。本取り組みは、ウェブが厚い材料の領域で、すなわち技術的に可能な最低限度よりかなり大きい材料厚さで形成されているという点において、初めてこの取り組みとは異なっている。しかしながら、出願人による実際の実験では、Z方向で求められる剛性に達するために、それらの2つの薄い材料のウェブ部分を提供することで十分であることがわかった。その一方で、厚い材料のウェブ部分は、X方向およびY方向で、より大きいよじれまたはねじれ剛性を確実にする。3つの空間的方向における曲げ剛性は、ウェブ部分の新たな構成によって、かなりよく互いに整合（マッチ）されている。これにより、特に連続的スキャニング測定過程の場合、Z方法で触針の偏位を確実に測定することがより簡単になり、その過程において、触針は、一度にすべての3つの空間的方向で、偏向している可能性がある。
【０００８】
偏位の動きが、3つの空間方向で、かなりよりよく整合されているので、新規なセンサーモジュールは、より簡単にかつより正確にスキャニング測定過程を実施することができる。上記目標は、このようにして完全に達成される。
改良点においては、薄い材料のウェブ部分の材料厚さは、厚い材料のウェブ部分の材料厚さの大きくとも50％であり、大きくとも30%、さらにおよそ3%ないし10%が好ましい。
【０００９】
通例、一方のZ方向および他方のX/Y方向の曲げ剛性は、互いによく整合されていればいるほど、薄い材料のウェブ部分は、厚い材料のウェブ部分と比較して、ますます薄くなっていると言える。その一方で、上記の数値（範囲）は、適切な耐破壊性を考慮したものである。これは、さらにスキャニング測定過程を確実に実施できるようにする。
さらに進んだ改良点においては、ウェブには最初の測定面に平行なウェブ幅およびウェブ長があり、そのウェブ幅は、ウェブ長の少なくとも3分の1以上、好ましくは、およそ半分以上が望ましい。
【００１０】
ウェブの幅に対する長さのこの比率は、よじれ剛性を改善し、したがって一方のX/Y方向および他方のZ方向の曲げ剛性をさらに整合させるのに寄与する。これは、スキャニング測定過程の実施を、さらに容易にする。
さらに進んだ改良点においては、薄い材料のウェブ部分および厚い材料のウェブ部分は、ほぼ同じ幅を有している。
【００１１】
原則的に、これに代わる手段として、薄い材料のウェブ部分を、厚い材料のウェブ部分のように、より幅広く、またはより幅狭くすることもまた可能であろう。しかしながら、より薄い、薄い材料のウェブ部分は、結果的によじれ剛性を低減させることになり、それは曲げ剛性の整合の観点からすれば、不都合であろう。ほぼ同じウェブ幅のウェブ部分の好適な実施形態は、この不都合を回避し、他方では、生産技術の観点からすれば、容易に達成できる。さらに、この改良点の新規なセンサーモジュールは、ウェブ部分の異なる材料厚さにもかかわらず、スキャニング測定に対する十分な堅牢性を有している。
【００１２】
さらに進んだ改良点においては、薄い材用のウェブ部分は、ウェブに対して横に延びるスロットとして形成され、それぞれのスロットにはウェブの方向にスロット幅があり、そのスロット幅は、厚い材料の領域の長さの大きくとも20％であり、およそ2%ないし10%が望ましい。
出願人による研究は、曲げ剛性の整合がよくなればなるほど、厚い材料の領域のウェブ長に対して、薄い材料のウェブ部分がますます小さくなることを示している。上記の数値（範囲）は、一方では求められる曲げ剛性に関して、そして、他方ではセンサーモジュールの堅牢性に関して、特に好都合であることが知られてきた。
【００１３】
薄い材料のウェブ部分は、フレームおよび移動部への接続点を形成している。
この改良点は、3つの空間方向での曲げ剛性の求められる整合が良好になればなるほど、各ウェブの薄い材料のウェブ部分が互いにますます離れるという発見に基づいている。薄い材料のウェブ部分の間の距離が、この改良点において最大であるために、フレームおよび移動部へのウェブの接続点としての薄い材料のウェブ部分の形成は、好適な改良点である。
【００１４】
さらに進んだ改良点においては、移動部は、最初の測定面に対して垂直に見て十字形である。
薄い材料のウェブ部分が、厚い材料のウェブ部分より破壊荷重に対して本質的により敏感であるという事実に鑑みて、この改良点によって、移動部（「ボス」）に対するウェブの堅牢な接続が可能になる。十字形によって、接続点の領域での安定した移動が可能になる。移動部は、非常に短い自由端のある「アームの短い十字」の形状に設計されることが望ましい。この改良点においては、できるだけ互いに離れている薄い材料のウェブ部分の利点は、十字形の移動部の安定性と組み合わされている。
【００１５】
しかしながら、他の改良点においては、移動部は、最初の測定面に対して垂直に見て正方形である。
この改良点は、生産技術の観点からすれば大変簡単で、最大のウェブ長を有する構造をもたらしている。
さらに進んだ改良点においては、フレームは、最初の測定面に垂直な横断面の厚い材料のウェブ部分の材料厚さとほぼ同じである材料厚さを有している。
【００１６】
この改良点は、一方で、生産技術の観点からすれば簡単に製造でき、また、他方で、空間方向のX/YおよびZにおける曲げ剛性の特に良好な整合に寄与する。フレームおよび厚い材料のウェブ部分が典型的なシリコンウェーハとほぼ同じ厚さであることが、とくに望ましい。これは、結果として低い生産コストで高い堅牢性をもたらす。
さらに進んだ改良点においては、フレームおよびウェブは側面を有し、それらは最初の測定面に実質的に垂直に延びている。
【００１７】
この改良点によって、薄い材料のウェブ部分を、ウェブの長手方向で非常に小さくすることが可能である。3つの空間方向での曲げ剛性は、それ故に互いにさらによく整合することができる。正確なスキャニング測定を実行することは、一層簡単になる。
さらに進んだ改良点においては、フレームおよびウェブは、中実体の半導体材料から、ドライエッチング法を用いて、エッチング加工されることが望ましい。
【００１８】
この改良点には、非常に小さいセンサーモジュールを製造することができるという利点があり、3つの空間方向でのその曲げ剛性は、互いに非常によく整合されている。より急角度の端部形状および外形をドライエッチングによって得ることができることが分かっていたので、これはウェットエッチング法と対照的に、ドライエッチング法の使用に特に適用される。実質的に垂直な側面の好適な改良点は、それ故にドライエッチング法を用いることによって、とりわけ容易に低コストで実現可能である。
【００１９】
ウェブは連続的な溝によってのみ、フレームと切り離されている。
言い換えれば、この改良点においては、センサーモジュールは、主として中実（固体）の状態であり、それからウェブおよび移動部が、比較的幅の狭いスロットを採用することによって機械加工される。この場合、その中実体には実質的に正方形の基部領域があることが望ましい。スロットは、ウェブとフレームとが分離するように、ウェブの長手方向の面に対して平行にその中実体を貫通する。その一方、ウェブの側面の端部、すなわちフレームおよび移動部への接続点のスロットは、その中実体の基部まで完全に貫通していないので、薄い材料のウェブ部分は、そこに残存している。
【００２０】
本観点からすれば、この改良点は、一方で、非常に高い製造精度を可能にするので、特に望ましい。これは、比較的幅の狭い材料部が中実体からエッチング加工される場合のみ、本発明に重要な深さプロファイルを、薄い材料のウェブ部分からエッチングする際、より正確に製造することができることが分かっているためである。さらに、この改良点は、フレームには比較的広い固定面領域があるという利点があり、それは、銘刻用、または同定用の電子データメモリおよび／もしくは較正データの調整用に有利に使用することができる。
【００２１】
さらに進んだ改良点においては、センサーモジュールは、取り外し不可の状態で移動部に取り付けられた触針を備えている。
この改良点においては、センサーモジュールは、三次元座標測定機用の触針ユニットを有するこれまでの方法を根本的に逆転させた「使い捨て品」である。これまでは検出ヘッドセンサーシステムを固定し、適切な場合、触針を取り替えることが一般的であったのに対して、この改良点は、初めて触針およびセンサーシステムを、全体として取り替えることができる触針/センサーモジュールを形成するという方法を採っている。本改良点には、曲げ剛性の設計において最適な方法で、触針の特徴を考慮することができるという利点がある。したがって、新規なセンサーモジュールの動作は、連続的測定過程により良好に整合させることができる。
【００２２】
さらに進んだ改良点においては、触針は、ウェブ長のほぼ2倍ないし6倍の触針長さを有している。
この改良点は、センサーモジュールの設計に触針長さを含むことによって、上記の利点を利用している。上記の数値範囲は、この改良点が連続的測定過程を実施するのに非常に適したものにしている。
【００２３】
さらに進んだ改良点においては、センサーモジュールは、ウェブの領域に配置される複数のセンサー素子、および複数のセンサー素子を接続するための電気接触面を備え、この接触面は、フレーム上に、触針から見て外方に向いているフレームの側面上に配置されることが望ましい。
この改良点はまた、新規なセンサーモジュールを完全な統合装置にするのに寄与しており、構成要素として検出ヘッド上に配置される。この場合、フレームの裏面に電気接触面を配置することが特に望ましい。なぜならこれによって、センサーモジュールを容易に取り替えることが可能になるからである。これに関わりなく、フレーム上の接触面の配置には、センサーモジュールの曲げ剛性、したがって測定の応答が、検出ヘッドへの接続による影響を受けないという利点がある。これによって、センサーモジュールの取り替え後も、連続測定を高精度で実施することが可能になる。
【００２４】
上記の特徴および以下で説明される特徴を、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ述べる組み合わせにおいてばかりでなく、他の組み合わせまたは単独でも使用することができることは言うまでもない。
本発明の代表的な実施形態は、以下の記載でより詳細に説明され、図面において説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図1では、三次元座標測定機は、その全体を参照符号10によって示されている。三次元座標測定機10は、多くの三次元座標測定機で一般的な、ガントリー（構台）構造の形式でここに示されている。しかしながら、本発明は、この形式に限定されるものではない。原則的に、新規なセンサーモジュールは、水平アーム測定機などの他の構成でも使用することができる。新規なセンサーモジュールを、本願の優先日後に公開された独国特許出願第102004020996.0号に説明される三次元座標測定機とともに使用することが特に望ましい。この好適な三次元座標測定機には、従来の設計とは異なり、基本原理が上記非特許文献２に説明されている検出（プローブ）ヘッド用の可動機械部分がある。同文献は、ISBN（国際標準図書番号）90-386-2631-2を利用して入手可能である。しかしながら、便宜上、以下の説明は、図1に説明される三次元座標測定機のガントリー構成に言及している。なぜならその可動機械部分がより理解しやすく、より一般的であるからである。
【００２６】
三次元座標測定機10には、縦方向に移動することが可能なようにガントリー14が配置されるベースプレート（基台）12を有している。この長手方向は、一般にY軸と呼ばれる。X方向に移動できる往復台16（キャリッジ）は、ガントリー14の上部横台に配置される。往復台は、同様にZ方向に移動できるラム18が取り付けられている。参照符号20、22、24は、ガントリー14、往復台16およびラム18のそれぞれの移動位置が、3つの空間方向X、Y、Zで読み取られることができる目盛りを示している。基本的に目盛り20、22、24は、単なる測定目盛りであり、三次元座標測定機10のオペレーターによって読み取られる。しかしながら、この場合、それらは距離測定伝送器であることが望ましく、機械で読み取られる。三次元座標測定機10に新規なセンサーモジュールが取り付けられている場合、これによって極めて高い測定精度が可能となるため、後者は特に適切である。
【００２７】
検出（プローブ）ヘッド26は、ラム18の下部の自由端に、それ自体公知な方法で配置され、触針28を備えているが、ここでは正確な縮尺率で図示されていない。触針28は、測定対象30上に規定された測定点に接触するように使用される。この目的のために、測定対象30は、三次元座標測定機10のベースプレート12上に配置される。接触している測定点の空間的座標は、三次元座標測定機10の測定量での検出ヘッド26の位置から、および検出ヘッドに対する触針28の偏位から測定することができる。
【００２８】
完全を期すために、三次元座標測定機10は、この場合、評価および制御装置32とともに図示され、それによって測定手順は制御され、それはまた測定値の処理および出力にも使用される。検出ヘッド26の動きを補足的に手動で制御するために、コントロールパネル34も適宜設けてもよい。
図2ないし図5では、新規なセンサーモジュールの実施形態は、その全体を参照符号40によって示されている。センサーモジュール40には、この場合その基本的に正方形の形状のフレーム42がある。いわゆる「ボス」である移動部44は、フレーム42の中心に配置されている。移動部44は、4つのウェブ46によってフレーム42に接続されている。好適な実施形態において、移動部は、ウェブ46の幅BSと比較して非常に短い十字のフリーアームを有する十字形（平面視で）であり、すなわちこれは「短いアームの十字」である。4つのウェブ46は、短いアームの十字のフリーアームに面一に接続され、フレーム42の内面の一つにそれをつなげている。全体的に見て、センサーモジュール40は、したがって正方形のリング（フレーム42）の基本構造であり、その中心で、十字構造（ウェブ46を有する移動部44）が対称的に取り付けられている。移動部44でもウェブ46でもないフレーム42内の領域は、開口している。すなわちこれらの領域は正方形の「穴」48である。
【００２９】
各ウェブ46には、2つのスロット52、54だけでなく、厚い材料の中心部分50があり、本発明の目的のための薄い材料を示している。厚い材料部分50の材料厚さは、図3のDSによって示され、一方、薄い材料の部分52、54の材料厚さは、dSによって示されている。フレーム42の材料厚さは、DRによって示され、この好適な実施形態では、厚い材料の部分50の厚さD Sに等しい。
【００３０】
移動部44には、触針56が取り付けられており（これは、図2に図式的にのみ示され、明確にするため、図5には全く示されていない）、好適な実施形態では、取り外しできないように移動部44に取り付けられている。実施形態では、触針56は、近接端部に端面フランジ58とともに示されている。端面フランジ58の自由端は、移動部44に接着接合されている。
【００３１】
ひずみ計センサーは、図3の参照符号59で図式的に説明されている。実施形態では、これらのセンサーは、冒頭記載の上記特許文献１から基本的にすでに公知であるように、薄い材料の領域のウェブの膨張、圧縮、および／またはねじりを検出する抗圧力素子である。
フレーム42は、すでに記載の上記特許文献１の例として示されるように、検出ヘッド26上のホルダー（ここでは図示せず）に堅固に固定してもよい。フレームは、それゆえに移動の最初の面または測定面を規定し、それは図3の参照符号60によって示されている。三次元座標測定装置10の測定面は、図1に示されるとおり、移動軸XおよびYに平行に置かれる。
【００３２】
好適な例となる実施形態では、センサーモジュール40は、構成要素として三次元座標測定機10の検出ヘッド26に取り付けられる物理装置を形成するために、特定の検出ヘッドホルダー（ここでは図示せず）に接続される。当該検出ヘッドのホルダーの一つの好適な実施形態は、後に公開された国際特許出願第EP03/14584号で説明されている。この種類の検出ヘッドホルダーとセンサーモジュール40との組み合わせによって、触針の自動取り替えが可能になり、ひずみ計センサー59と確実に接触することができる。
【００３３】
図示した実施形態では、触針56の長さLTはおよそ3mmと15mmとの間であり、7mmが望ましい。厚い材料の部分50の長さLSは、この実施形態ではおよそ1.5mmであり、各スロット部分52、54の長さ1Sは、およそ0.05mmないしおよそ0.1mmである。それぞれのウェブ46の幅BSは、この実施形態ではおよそ0.8mmである。フレーム42の幅BRは、およそ1mmであり、センサーモジュール40の全幅BMは、およそ6.5mmないしおよそ7mmである。
【００３４】
厚い材料のウェブ部分50の材料厚さDSは、この場合およそ0.45mmであり、薄い材料のウェブ部分52、54の材料厚さd Sは、この場合およそ0.025mmである。
例示する実施形態では、これらの寸法のセンサーモジュール40は、ドライエッチング処理を用いて単結晶シリコンウェーハ材から製造されていた。上記寸法は、およそ3倍の範囲内でXおよびY方向の曲げ剛性に近づいたZ方向の曲げ剛性を結果的にもたらした。
【００３５】
図4に示されるセンサーモジュールの後面図は、好ましい接触面70を示している。この例示する実施形態では、フレーム42の各縁上に4つの接触面70が互いに並んで配置されている。全体的に見て、フレーム42には、その結果16個の接触面70を有しており、それらによってひずみ計センサー59は、センサーモジュール40が検出ヘッドホルダーに挿入されるとき接触する。フレーム42の後面の接触面の配置によって、バネ荷重ピンによる接触が可能になり、上から（または下から）フレーム42を押圧する。
【００３６】
新規なセンサーモジュールは、4つのウェブ46とともにここに示され、現在のところ出願人によって好適とされる例示となる実施形態に該当する。しかしながら、本発明はまた、異なる数のウェブを有するセンサーモジュールにも使用することができる。例えば、厚い材料および薄い材料のウェブ部分の使用は、冒頭にすでに引用した上記特許文献１から公知なように、8つのウェブのある「補強材構造」に適用することもできる。さらに、新規なセンサーモジュールはまた、より少ない数かつ／または奇数のウェブ、例えば3つまたは5つのウェブで製造することもできる。なおその上、堅牢性の理由で現在は好適とはされないが、本発明によれば、厚い材料および薄い材料のウェブ部分の使用はまた、2つのウェブ46のみに適用することもできる。
【００３７】
別の実施形態では、薄い材料のウェブ部分52、54にはまた、開口部72が備えられており、それは図4では点線で示されている。各ウェブ46は、「点状の」接続点によって、その次にフレーム42および移動部44に接続されている。この実施形態では、フレーム42およびウェブ46それぞれには、最初の測定面60に対して実質的に垂直な横のフランクを有している。しかしながら、これと対照的に、横フランクが斜めの外形で形成されていてもよく、この場合、新規なセンサーモジュールの製造用のウェットエッチングの使用が容易になる。さらに、ウェブ46には、例示される実施形態とは対照的に、より幅の狭い不等辺四辺形側が移動部44上に位置する一方、平面視では台形で各不等辺四辺形のより幅の広い側がフレーム42上に配置された面を有していてもよい。
【００３８】
図6および図7は、新規なセンサーモジュールのさらに好適な実施形態（触針なしで図示されている）を示し、その全体が参照符号80によって示されている。この他に、同じ参照符号が、前述の通り同じ要素を示している。
センサーモジュール80は、溝82によってのみウェブから切り離されているフレーム42を有している。したがって前述の実施形態と対照的に、センサーモジュール80には、ウェブとフレームとの間に大面積の開口部はない。図6の平面図から見ても分かるように、溝82は、ウェブ46の外周に正確にぴったりと合っている細い溝である。一つの実施形態では、溝の幅は0.1mmである。対照的に、図7に示される後面から、溝82は、4つの角を形成するように現れ、そのうちの2つは82aおよび82bで示している。各部分82a、82bには、相等しい長さの2つの縁があり、それらは互いに垂直に配置されている。前面の外周の細い溝と比較して、溝82の「欠落した」部分は、薄い材料のウェブ部分52、54である。
【００３９】
言い換えれば、この場合、センサーモジュールは、主として中実体（固体）として製造される。ウェブおよび移動部は、幅の狭いスロットを採用することで実現される。
センサーモジュール82には、正方形の角の一つ（参照符号84）を面取した正方形の基部領域がある。したがって、角84は、位置確認マークをなし、センサーモジュール80が、常に同じ規定した設置位置で三次元座標測定機10に確実に取り付けられるようにする。このことは、センサーモジュールの取り替え後においても、結果的に一定の高い精度をもたらす。
【００４０】
2つの抗圧力抵抗器は、さらなる位置の典型として参照符号59（図7）によって示されている。4つの当該抵抗器は、この場合１つのウェブ上に配置され、ブリッジ回路で接続されている。しかしながら、各ウェブ上には、このようなより多いまたはより少ない数の抵抗器を設けることもまた可能である。抵抗器はセンサーの役割を果たし、それを用いることによって、ここでは図示していないが、触針の偏位を測定することができる。図7に示すように、2つの抵抗器は、それぞれの場合、各薄い材料のウェブ部分52、54の後面に配置され、これは特に有利な実施形態であることがわかっている。
【００４１】
さらに、参照符号86は、フレーム42の後面上の「自由な」フレーム領域の１つに配置されるチップを示している。好適な例となる実施形態では、チップは集積ID回路であり、それを用いることによって、個々のセンサーモジュール80を一義的に特定することができる。例えば、チップ86には個々のタグが含まれ、それによって具体的に関連した較正データが、各センサーモジュール80に割り当てられることができる。このデータは、例えば、三次元座標測定機10のコントローラー32に記憶され、センサーモジュールが三次元座標測定機に挿入されるとすぐに、チップタグに基づいて呼び出される。代わりに、またはこれに加えて、モジュール固有のデータはまた、チップ86に直接記憶することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】新規なセンサーモジュールが使用される三次元座標測定機の簡略図を示す。
【図２】「下からの」、すなわち触針が配置されている側からの新規なセンサーモジュールの一実施形態の平面図を示す。
【図３】図2に示されるセンサーモジュールを通る線III―IIIに沿った断面図を示す。
【図４】図2に示されるセンサーモジュールの後面（上面）の平面図を示す。
【図５】触針を除く、図2に示されたセンサーモジュールの斜視図を示す。
【図６】新規なセンサーモジュールの別の好適な実施形態の斜視図を示す。
【図７】図6に示されるセンサーモジュールの後方からの図を示す。
【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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【国際調査報告】
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