(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブで物体の表面を測定する方法であって、
前記プローブが、
座標位置決定装置のアームに取り付けるためのハウジングと、
スタイラス支持部材に取り付けられたスタイラスであって、スタイラスチップを有し、前記スタイラスと前記スタイラス支持部材とが前記ハウジングに関して偏向可能であるスタイラスと、
前記座標位置決定装置の前記アームに対する前記スタイラス支持部材の移動を測定すると共に、第１の機械的周波数応答性を有する第１のトランスデューサシステムと、
前記スタイラス支持部材に対する前記スタイラスの前記チップの移動を測定すると共に、第２の機械的周波数応答性を有する第２のトランスデューサシステムと、
を備え、
前記方法が、
前記座標位置決定装置のアームに前記プローブを取り付けるステップと、
前記スタイラスが、測定される表面に接触するように、前記プローブを配置するステップと、
前記スタイラスを前記表面に接触させたまま、前記プローブを前記表面に沿って移動させるよう、前記座標位置決定装置の前記アームを移動させるステップと、
前記座標位置決定装置の前記アームに対する前記スタイラス支持部材の移動を測定する前記第１のトランスデューサシステムからデータを取得するステップと、
前記スタイラス支持部材に対する前記スタイラスの前記チップの移動を測定する前記第２のトランスデューサシステムからデータを取得するステップと、
前記第１及び第２のトランスデューサシステムからのデータを組み合せて、全プローブ偏向の測定値を発生するステップと、
を備え、
前記プローブが、前記第１のトランスデューサシステムの前記第１の機械的周波数応答性が前記表面の外形に追従可能な速度よりも速い速度で移動され、
前記第２のトランスデューサシステムの前記第２の機械的周波数応答性が、前記第１のトランスデューサシステムの前記第１の機械的周波数応答性よりも高く、これにより、前記スタイラスが前記表面外形に接触し続けるよう前記第２の機械的周波数応答性が前記プローブの表面応答性を制御する方法。
【請求項２】
前記第１のトランスデューサシステムは、少なくとも３次元における、前記座標位置決定装置の前記アームに対する前記スタイラス支持部材の移動を測定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のトランスデューサシステムは、前記座標位置決定装置の前記アームに対する前記スタイラス支持部材の横の移動を測定する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のトランスデューサシステムは、１ｍｍより大きい範囲を有する、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１のトランスデューサシステムは、５ｍｍ未満の範囲を有する、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第２のトランスデューサシステムは、二次元における、前記スタイラス支持部材に対する前記スタイラスチップの移動を測定する、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第２のトランスデューサシステムは、１００Ｈｚより大きい機械的周波数応答性を有する、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第２のトランスデューサシステムの機械的周波数応答性は、前記第１のトランスデューサシステムの機械的周波数応答性の少なくとも５倍である、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記第２のトランスデューサシステムは、少なくとも１つの歪ゲージを備える、請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの歪ゲージは、前記スタイラスの長手方向軸の周りに、１２０度の間隔で隔てられた３つの歪ゲージからなる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のトランスデューサシステムは、前記スタイラス支持部材に取り付けられる、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記スタイラス支持部材に変形可能なブリッジが設けられ、このブリッジに、前記第２のトランスデューサシステムが取り付けられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のトランスデューサシステムは、前記スタイラスに取り付けられた、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のトランスデューサシステムは、前記スタイラスのチップの近くに配置された、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記スタイラスに変形可能なチューブが設けられ、このチューブに、前記第２のトランスデューサシステムが取り付けられる、請求項１３または１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のトランスデューサシステムは、前記スタイラス支持部材に取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサと、前記スタイラスに取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサとを備え、前記少なくとも２つのトランスデューサからの読み取り値は、前記第２のトランスデューサシステムからのデータを与えるために組み合わされる、請求項１から１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
前記第２のトランスデューサシステムは、光学的トランスデューサ、電気容量トランスデューサまたは、インダクタンストランスデューサの１つである、請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標測定機、工作機械、手動座標測定アーム、または検査ロボットのような、位置や表面の外形を測定するための座標位置決定機で使用されるための走査プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
座標位置決定機の１つの公知の形態は、例えば、ワークピースが支持されることができるテーブルに対して互いに直交する方向に動くために支持されたアームと、テーブル上の参照位置またはデータに対するアームの位置を測定するためのトランスデューサとを含む。走査プローブは、典型的に、ハウジング等の相対的に固定された構造物と、固定構造物に対する３次元の動きのため、支持アセンブリに支持されたスタイラスと、固定構造物の  参照位置に対するスタイラスの位置を測定するためのトランスデューサとを備える。
使用において、プローブの固定構造物が機械のアームに固定され、代表的な作動において、スタイラスは、結果として、固定構造物に対して変位されているワークピース上の位置に係合する。プローブのそれぞれのトランスデューサの出力と座標位置決定機の出力との合計は、データに対するスタイラスの位置を定義する。
【０００３】
通常タイプの走査プローブは、スタイラスの移動を許容する平行ばね機構と、スタイラスの移動を測定するための偏り測定システムと、プローブ機構及びスタイラスの自由空間慣性たわみを最小限にするための減衰手段とから構成される。
【０００４】
３対の直列的に接続された平行ばねにより固定構造物に対して支持されたスタイラスを有するアナログプローブを設けることが、特許文献１から知られている。固定構造物に対するスタイラスの移動は、光学的手段により変換される。光学的手段は、スタイラスが接続された部材に設けられた３つの光学的目盛りを備え、光学的目盛りと近接した固定構造物に配置された読み取りヘッドと対応する。部材は、スタイラスの検出チップの動きと一致した動きで固定構造物に対して動く。
【０００５】
このようなプローブにおいて、スタイラスが接続された部材の動きは、３またはそれ以上の次元で、概ね測定される。
【０００６】
これは、消極プローブの例である。これにおいて、測定時、プローブ機構がつり下げられたばねは、偏りに適合する力を発生する。この接触力は、偏りとともに変化するが、極めて反復可能である。
【０００７】
特許文献２は、１連の平行四辺形ばねにより支持されたスタイラスを有するプローブを開示する。これにおいて、モータは、スタイラスチップと測定されるワークピースとの間の所定の力を発生する。
【０００８】
このプローブは、積極（能動）走査プローブタイプである。これは、スタイラスの偏りを制御し、測定される要素との接触力を調節する、電動機構を使用する。このようなプローブにおいて、モータは、ばねよりはむしろ、接触力を発生する。
これらのタイプのプローブは、一般的に、数ミリメーターの測定範囲を許容し、したがって、対応する低測定帯域を有する。
【０００９】
特許文献３は、中空スタイラスを含むプローブを説明しており、これにおいて、光学的トランスデューサシステムがスタイラスアセンブリの内部に設けられる。光源は、スタイラスチップの逆反射体の方へ光線を向ける。光線は探知機の方へ反射され、これにより、スタイラスチップの横変位が測定される。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５３９０４２４号明細書
【特許文献２】米国特許第３８６９７９９号明細書
【特許文献３】国際公開第００／６０３１０号パンフレット
【特許文献４】米国特許第６４３０８３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
高速走査を使用して速い速度でワークピースを検査することが好ましい。しかしながら、高速走査は、全システムの振動の大幅な増大に帰着する。
【００１２】
加えて、高速では、スタイラスチップは、ワークピースの表面外形に追従しないで、代わりに、外形の頂点で表面に接触するにとどまり、溝部での表面との接触を失う。プローブは、高速度でワークピースの表面外形に追従する充分な機械的応答性を有することが好ましい。機械的応答性は、表面をたどるためのプローブ機構（例えば、ばね）の能力である。
【００１３】
走査プローブの機械的応答性が、例えば、２０Ｈｚ未満のように低い場合ならば、プローブは、前述の振動と外形変化に反応することができず、不一致または誤差が座標測定機および走査プローブデータと、実際の表面輪郭との間に起こることがある。
【００１４】
プローブと機械アームが動いている間の、望まれない過渡的な振動や慣性を減衰するための機械的または電気的振動減衰を有することも普通である。しかしながら、高速走査の間、この減衰は、スタイラスの曲げによって引きおこされるある表面を覆い、その結果、測定の誤差を生じさせるという、望まれない効果を有する。
【００１５】
表面と一致する適切なデータを保証するために、スタイラスの偏向または力を測るための高い機械的応答帯域を有するトランスデューサが必要とされる。しかしながら、高い機械的応答帯域と高い固有振動数とを有するトランスデューサは、制限された作動範囲を有するであろう。例えば、５０Ｈｚを超える振動応答を有するトランスデューサは、５００μｍより小さい作動範囲を有するかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、座標位置決定装置（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）で使用するためのプローブであって、座標位置決定装置のアームに取り付け可能なハウジングと、スタイラス支持部材に取り付けられたスタイラスとを備え、前記スタイラスと前記スタイラス支持部材とは前記ハウジングに関して偏向可能であり；前記座標位置決定装置の前記アームに対する前記スタイラス支持部材の移動を測定する第１のトランスデューサシステムを備え；前記スタイラス支持部材に対する前記スタイラスのチップの移動を測定する第２のトランスデューサシステムを備え；前記第１および第２のトランスデューサシステムからの出力を組み合わせて、全スタイラス偏向の測定値を与えるチップ位置計算器を備えた、プローブを提供する。
【００１７】
前記第１のトランスデューサシステムは、少なくとも３次元における、座標位置決定装置のアームに対するスタイラス支持部材の移動を測定してもよい。好ましくは、前記第１のトランスデューサシステムは、直線移動を測定する。前記第１のトランスデューサシステムは、座標位置決定装置のアームに対するスタイラス支持部材の横の移動を測定してもよい。  前記第１のトランスデューサシステムは、５ｍｍ未満の範囲を有してもよい。
【００１８】
好ましくは、前記第２のトランスデューサシステムは、前記第１のトランスデューサシステムよりも高い機械的応答性を有する。
【００１９】
好ましくは、前記第２のトランスデューサシステムは、１００Ｈｚより大きい機械的応答性を有する。
【００２０】
前記第１のトランスデューサシステムは、作動範囲を制御し、前記第２のトランスデューサシステムは、表面応答性を制御する。前記第１のトランスデューサシステムの機械的応答性の少なくとも５倍の機械的応答性を有した第２のトランスデューサシステムは、充分な高作動範囲にわたる良好な表面応答性という最適な効果を生じさせる。
前記第１および第２のトランスデューサからのデータの組合せは、プローブが高速度で表面を走査することを可能とし、その一方で、プローブが表面外形に完全に接触し続け、許容作動範囲を保持することを可能にする。
【００２１】
前記第２のトランスデューサシステムは、スタイラス支持部材に対するスタイラスのチップの二次元の移動を測定してもよい。
【００２２】
第２のトランスデューサシステムは、例えば、歪ゲージ、電気容量検出、または、光学的検出を備えてもよい。
【００２３】
好ましくは、第２のトランスデューサシステムは、スタイラスのチップの近くに配置される。
【００２４】
プローブは、消極または積極プローブであってもよい。
【００２５】
第２の態様によれば、本発明は、座標位置決定装置で使用するためのプローブであって、座標位置決定装置のアームに取り付け可能なハウジングと、前記ハウジングに関して偏向可能なスタイラスとを備え；前記座標位置決定装置のアームに対する前記スタイラスの移動を測定する第１のトランスデューサシステムを備え；前記第１のトランスデューサシステムに対する前記スタイラスのチップの移動を測定する第２のトランスデューサシステムを備え；前記第１及び第２のトランスデューサシステムからの出力を組み合せて、全スタイラスの偏向の測定値を与えるチップ位置計算器を備えた、プローブを提供する。
【００２６】
第３の態様によれば、本発明は、プローブで物体の表面を測定する方法であって、前記プローブが、ハウジングと、スタイラス支持部材に取り付けられたスタイラスとを備え、前記スタイラス支持部材が、ハウジングに関して偏向可能である方法を提供し、この方法は、座標位置決定装置のアームにプローブを取り付けるステップと、前記スタイラスが、測定される表面に接触するように、前記プローブを配置し、スタイラスを前記表面に接触させたまま、前記プローブを前記表面に沿って移動させるステップと、前記座標位置決定装置のアームに対するスタイラス支持部材の移動を測定する第１のトランスデューサシステムからデータを取得するステップと、前記スタイラス支持部材に対するスタイラスのチップの移動を測定する第２のトランスデューサシステムからデータを取得するステップと、前記第１及び第２のトランスデューサシステムからのデータを組み合せて、全プローブ偏向の測定値を発生するステップと、を備える。
【００２７】
第１および第２のトランスデューサシステムからのデータは、チップ位置計算器で、第１および第２のトランスデューサシステムの出力を組み合わせることにより、組み合わされてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
ここで、発明の実施形態が、一例として、添付図面を参照しつつ説明される。
【００２９】
座標測定機（ＣＭＭ：ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）２は図１に示され、マシンテーブル４を具える。マシンテーブル４にはワークピース８が置かれることができる。偏向可能な（可撓の）スタイラス９と、ワークピースに接触するチップ（先端）１２とを有したアナログプローブ５は、機械４の中空軸６に取り付けられている。中空軸６とプローブ５は、コンピュータによって制御され、座標測定機のＸ、Ｙ、Ｚ駆動の作動のもとで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に動くことができる。座標測定機のＸ、Ｙ、Ｚ目盛は、プローブが取り付けられた中空軸の三次元における瞬間的な座標を示す。プローブスタイラスの偏りを示すプローブからの信号は、スタイラスチップひいてはワークピース表面の位置を計算するために座標測定機のＸ、Ｙ、Ｚ目盛からの測定値（読み取り値）と組み合わさる。
【００３０】
コンピュータは、プローブにワークピースの表面を走査させるプログラムを含む。
【００３１】
ここで、プローブが、図２を参照してより詳細に説明される。プローブ５は、固定構造物１６と、スタイラス支持部材２８とを有する。スタイラス支持部材２８は、３対の直列的に接続された板ばね１８、２０、２２により、固定構造物１６に対しつり下げられる。これら対の板ばねは、固定構造物１６に対するスタイラス支持部材２８のＸ、Ｙ、Ｚそれぞれの方向における移動を許容し、三移動自由度を与える。板ばね１８、２０、２２は、しかしながら、固定構造物１６に対するスタイラス支持部材２８の回転をおよそ防止するために作動する。スタイラス支持部材２８は、その自由端に実質的に球状のワークピース検出チップ１２を有した伸長スタイラス１０を支持する。
【００３２】
スタイラス１０は、スタイラス交換モジュール（ｓｔｙｌｕｓ ｃｈａｎｇｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）５０に接続される。そして、スタイラス交換モジュール５０は、磁気手段によりプローブのスタイラス支持部材２８に取外し可能に取り付けられる。スタイラス交換モジュール５０の位置は、スタイラス交換モジュール５０の協働する運動要素（ｋｉｎｅｍａｔｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）５２、５４とスタイラス支持部材２８とによって、公知の方法で定められる。
【００３３】
スタイラス支持部材２８は、部材１４に接続される。そして、部材１４は、プローブハウジング１６に、３対の板ばね１８、２０、２２により接続される。３対の板ばね１８、２０、２２は、直列に接続されると共に、それぞれＸ、Ｙ、Ｚの方向に曲がるように配列される。３対の板ばね１８、２０、２２は、それぞれＹＺ、ＸＺ、ＸＹ平面に配置される。
【００３４】
それぞれのばねは自由端と固定端を有するとみなされてもよい。固定端は、一連の連結の中で、ハウジング１６に一番近い端部である。このように、ばね１８は、それぞれ、部材１４に固定された自由端１８Ａおよび中間部材２４に固定された固定端１８Ｂを有する。ばね２０は、第１の中間部材２４に固定された自由端２０Ａおよび第２の中間部材２６に固定された固定端２０Ｂを有する。ばね２２は、第２の中間部材２６に固定された自由端２２Ａおよびハウジング１６の部分１６Ａに固定された固定端２２Ｂを有する。
【００３５】
ばね１８、２０、２２をあたかも四角形の箱の６面に位置するように集合させることによって、コンパクトで省スペースのばね１８、２０、２２の配列が達成される。特に、その配置は、ばね２０がこれらの自由端２０Ａからばね１８の自由端１８Ａへと伸び、その後者の端の付近に位置し、ばね１８、２０が、ばね２２の間の空間に配置されるようなものである。
【００３６】
ばね２０、２２の第２の中間部材２６への接続を可能にするために、その後者は、ばね２０の固定端に接続した部分２６Ａと、ばね２２の自由端に接続した垂直の部分２６Ｂとを有する。その後者の固定端は、部分１６Ａにより接続される。
【００３７】
示されるように、スタイラスが固定された部材１４は、ばね１８、２０、２２により形成された箱の中心付近にある。したがって、部材２６Ａと、隣接したばね２２とは、スタイラス支持部材２８が前記箱の外部に伸びるために、穴３０、３２を有する。
【００３８】
図２に示されるように、スタイラス支持部材２８は、板ばねの穴を通って延びる伸長ステム３４に接続される。ステム３４の遠位端は、３つの目盛り４０、４２、４４が取り付けられた立方体３６を支える。２つの目盛り４０、４２は、Ｚ方向に伸びるラインを有し、ＸＺおよびＹＺ平面にそれぞれ取り付けられる。三番目の目盛り４４は、Ｘ方向に伸びるラインを有し、ＸＺ平面の立方体の上に取り付けられる。立方体３６は、固定構造物に設けられた空所の内部で動くと共に、スタイラス支持部材２８の動きと正確に一致する動きと、スタイラス１２の検出チップの動きとおよそ一致する動きとを有する。
【００３９】
読取りヘッド（リードヘッド：ｒｅａｄｈｅａｄ）は、２つ４６、４８のみが示されているが、空所内での立方体３６のＸ、Ｙ、Ｚ方向の変位を測定するため、目盛り４０、４２、４４と共に記録されて固定構造物に取り付けられ、目盛りと協働する。読取りヘッドは、それぞれの目盛りのラインの間隔に垂直な方向における目盛りの変位を検知する。しかし、読み取りヘッドは、目盛りの平面に垂直な方向や、目盛りのラインの方向に沿う方向の目盛りの変位には、反応しない。
【００４０】
固定構造物に対する立方体３６の動きは、およそ、固定構造物に対するワークピース検知チップ１２の動きと一致する。
【００４１】
この伝統的な、目盛り及び読取りヘッドトランスデューサシステムが組み合わされた平行ばねのシステムは、プローブが１ｍｍより大きな大作動範囲を達成することを可能にする第１のトランスデューサシステムを備える。プローブは、公知の方法、例えば２つの動く部品の間の減衰流体や電子的制御ソレノイドを使用して、減衰される。
【００４２】
この第１のトランスデューサシステムに加え、高周波数の第２のトランスデューサシステムが、プローブヘッドとスタイラスチップとの間に設けられる。
【００４３】
図２は、高周波数の第２のトランスデューサシステムを示し、高周波数の第２のトランスデューサシステムは、スタイラス交換モジュール５０の壁に取り付けられた歪ゲージ３８を有する。スタイラス交換モジュールの壁は、３つの薄い変形可能なブリッジ４２が残るように、３つの切除部４０が設けられる。歪ゲージ３８は、これらの変形可能なブリッジ４２に取り付けられる。
【００４４】
図３に示されるように、好ましくは、３つの歪ゲージは、１２０度間隔でスタイラス交換モジュールに取り付けられる。これは、Ｘ、Ｙ、Ｚに曲がるスタイラスの測定を許容する。しかしながら、２つの歪ゲージが、Ｘ、Ｙに曲がるスタイラスを測るため、スタイラス交換マウントに取り付けられてもよい。
【００４５】
ワークピースの走査中、スタイラスの曲げが、プローブにより与えられた測定力により生じるであろう。歪ゲージは、このたわみを測る。
【００４６】
第２のトランスデューサシステムの第２の実施形態が、図４に描かれている。この図では、第２のトランスデューサは、スタイラス１０に設置されている。前記同様に、スタイラスの曲げは、歪ゲージの信号を発生する。この第２のトランスデューサは可能な限りスタイラスチップに近づけて配置するのが好ましい。
【００４７】
図４、５に示されるように、歪ゲージは、スタイラスの部分である変形可能な薄壁チューブ４４に取り付けられる。３つの歪ゲージは、Ｘ、Ｙ、Ｚのスタイラスの曲げを測定することを可能とするために、１２０度の間隔が隔てられている。しかしながら、スタイラスがＺ平面において剛であるならば、Ｘ、Ｙの曲げを単に測定をするために、スタイラスに２つの歪ゲージを設ければ充分である。
【００４８】
図６に示された、第３実施形態では、第２のトランスデューサシステムは、第１実施形態と第２実施形態との組合せでもよい。これにおいて、第２のトランスデューサはスタイラス交換モジュールとスタイラスとの両方が設けられる。このような場合、これら２組のトランスデューサからの読み取り値が組み合わされる。
【００４９】
第２のトランスデューサシステムは、静電容量センサや光学センサのようなトランスデューサを代わりに備えてもよい。
【００５０】
ここで、全てのプローブのたわみは、２組のトランスデューサ（すなわち、第１及び第２システムの両方）の読み取り値の組み合わせである。第２のトランスデューサシステム（例えば歪ゲージ３８）は、スタイラス支持部材２８に対するスタイラスチップ１２の動きを測定する。第１のトランスデューサシステム（例えば光学式の目盛り及び読み取りヘッド）は、座標測定機の軸６に対するスタイラス支持部材２８の動きを測定する。したがって、第１及び第２のトランスデューサからの測定値の組合せは、座標測定機の軸６に対するスタイラスチップ１２の測定値を提供する。
【００５１】
図７に描かれるように、第１のトランスデューサシステム６０と第２のトランスデューサシステム６２からの出力は、スタイラスチップの位置を決定するために、チップ位置計算器６６で組み合わされる。第１及び第２のトランスデューサシステム６０、６２からの出力は、プローブハウジングに対するスタイラスチップ位置を決定するため、分離して組み合わされてもよい。代わりに、第１及び第２のトランスデューサシステム６０、６２の出力は、マシンデータに対するスタイラスチップ位置を決定するために、マシンポジション６４と組み合わされてもよい。
【００５２】
チップ位置計算器６６は、それぞれのトランスデューサシステムにおけるそれぞれのトランスデューサからの出力（すなわち、第２のトランスデューサシステムの３つの歪ゲージからの出力）が組み合わされるのを可能にする信号処理装置を含んでもよい。
【００５３】
この組合せは、第１のトランスデューサシステムの大きな作動範囲、及び第２のトランスデューサシステムの高い周波数という利点を有する。前記プローブヘッドは、伝統的な目盛り及び読取りヘッドトランスデューサが組み合わされた平行ばねのシステムを備えるが、他のシステムが使用されてもよい。例えば、第１のシステムのトランスデューサが、差動変圧器（ＬＶＤＴ：Ｌｉｎｅａｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を備えてもよい。したがって、第１及び第２のトランスデューサ双方の使用は、消極プローブ及び積極プローブの両方における使用に適している。
【００５４】
本発明のプローブは、例えば、上述した平行ばね機構のような３自由度並進移動システムを有するものに限られない。例えば、特許文献４に記載されたように、代わりの移動システムが、軸の周りの並進移動を許容することもできる。これにおいて、スタイラスホルダは、一対のダイヤフラムによりプローブハウジングから吊り下げられる。少なくとも、１つのダイヤフラムは、らせん状の切り欠きが形成されている。横方向の力がスタイラスチップに付加されたとき、スタイラスホルダが回転しながら、スタイラスがハウジングの軸に沿って横に移動するのを可能にする。傾動動作はあるものの、トランスデューサの出力は、スタイラスチップの線上の直線変位の決定に使用される。
本発明は、プローブのスタイラス部材に取り付け可能なスタイラス交換モジュールを有するモジュラープローブに限られない。代わりに、プローブが一体スタイラスを有してもよい。この場合、第２のトランスデューサシステムは、第１のトランスデューサシステムに対するスタイラスのチップの動きを測定するであろう。
【００５５】
本発明のプローブは、二段階で較正される。第１段階において、第１のトランスデューサシステムは、プローブに取り付けられたトランスデューサの無いスタイラスを用いる公知の方法を使用して、較正されている。このスタイラスは、好ましくは、較正中のスタイラスの曲げを最小限にするために、短くて固い。
【００５６】
第２段階において、トランスデューサの無いスタイラスは、第２のトランスデューサシステムを含むスタイラスに置き換えられ、較正が繰り返される。したがって、第２のトランスデューサは、較正された第１のトランスデューサからのデータと、座標測定機の位置データとを使用して、較正されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】座標測定機に取り付けられたアナログプローブを示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態のアナログプローブを示す断面図である。
【図３】図２に示されたスタイラス交換モジュールの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に従うスタイラス交換モジュールを示す側面図である。
【図５】図４に示されたスタイラスの断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に従うスタイラス交換モジュールを示す側面図である。
【図７】信号処理手段を示す概略図である。
【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】
0004542907.tif 000008