(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の衝突防止装置であって、
前記非接触式プローブに取り付けられるホルダと、前記非接触式プローブを覆うリング状の衝突検知部と、この衝突検知部を前記ホルダに対して変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段と、前記ホルダおよび前記衝突検知部の間に生じた相対変位を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または前記被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令するスイッチ手段とを備え、
前記駆動系は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ前記被測定物と非接触式プローブとを相対移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備え、
前記保持手段は、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｚ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段と、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段とを備え、
前記Ｚ軸保持手段は、前記ホルダと前記衝突検知部との間に配置される中間部材と、一端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか一方に固定されかつ他端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか他方に前記Ｚ軸方向へ摺動可能に設けられるシャフトと、前記ホルダおよび前記中間部材間に設けられかつ前記ホルダに対して前記中間部材を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、
前記ＸＹ軸保持手段は、前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか一方に設けられたボールとこのボールに係合されかつ前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか他方に設けられる２つのころとを含んで構成されかつ等角度に配置される少なくとも３つの位置決め手段と、前記中間部材および前記衝突検知部間に設けられかつ前記位置決め手段のボールと２つのころとを離脱可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有していることを特徴とする測定機の衝突防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測定機の衝突防止装置において、
前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向におけるスイッチ手段は、前記位置決め手段のボールと２つのころとを接点としかつ各接点が電気的に直列に配置された衝突検知回路を有し、この衝突検知回路の開状態を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令することを特徴とする測定機の衝突防止装置。
【請求項３】
被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の衝突防止装置であって、
前記非接触式プローブに取り付けられるホルダと、前記非接触式プローブを覆うリング状の衝突検知部と、この衝突検知部を前記ホルダに対して変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段と、前記ホルダおよび前記衝突検知部の間に生じた相対変位を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または前記被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令するスイッチ手段とを備え、
前記駆動系は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ前記被測定物と非接触式プローブとを相対移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備え、
前記保持手段は、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｚ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段と、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段とを備え、
前記Ｚ軸保持手段は、前記ホルダと前記衝突検知部との間に配置された中間部材と、一端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか一方に固定されかつ他端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか他方に前記Ｚ軸方向へ摺動可能に設けられたシャフトと、前記ホルダおよび前記中間部材間に設けられかつ前記ホルダに対して前記中間部材を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、
前記ＸＹ軸保持手段は、前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか一方に設けられたボールとこのボールに係合されかつ前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか他方に設けられる２つのころとを含んで構成される少なくとも１つの第１位置決め手段と、前記中間部材と前記衝突検知部との間に配置されるボールと前記中間部材および前記衝突検知部にそれぞれ設けられかつ略円錐状にそれぞれ形成された面で前記ボールを挟持する一対の保持部材とを含んで構成される少なくとも２つの第２位置決め手段と、前記中間部材および前記衝突検知部間に設けられかつ前記第１位置決め手段のボールと２つのころとを離脱可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、
前記第１位置決め手段および第２位置決め手段が、互いに等角度に配置されていることを特徴とする測定機の衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定機の衝突防止装置に係り、詳しくは、被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の衝突防止装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
非接触式プローブを用いた測定機として、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ被測定物または非接触式プローブを移動させ、非接触式プローブによって取り込まれた画像から被測定物の寸法等を測定できる三次元画像測定機が知られている。
図１３において、三次元画像測定機１は、定盤１１と、この定盤１１上をＹ軸方向に移動可能な門型フレーム１２とを備えている。定盤１１の一方側には案内レール１３が取り付けられ、門型フレーム１２の一方の脚部１２１がこの案内レール１３に沿ってＹ軸方向に摺動しながら移動する。
【０００３】
ここで、門型フレーム１２と案内レール１３との相対移動量は、案内レール１３に設けられたスケール１４と、脚部１２１に設けられた検出器（図示せず）等から構成される変位検出手段によって測定される。なお、門型フレーム１２の他方の脚部１２２の下面には、エアーベアリング等が設けられ、これにより、脚部１２２が定盤１１上に摺動自在に支持されている。
【０００４】
一方、門型フレーム１２の脚部１２１，１２２に架け渡されたブリッジ部１２３にはＸ軸スライダ１５がＸ軸方向に摺動自在に設けられ、ブリッジ部１２３とＸ軸スライダ１５との間の相対移動量は、Ｙ軸方向と同様な変位検出手段によって測定される。さらに、Ｘ軸スライダ１５にはＺ軸支持部材１６が設けられ、このＺ軸支持部材１６には軸方向に摺動自在なＺ軸スピンドル１７が設けられている。このＺ軸スピンドル１７には、非接触式プローブ１８が取り付けられており、この非接触式プローブ１８は、ＣＣＤカメラ１８１と、このＣＣＤカメラ１８１に取り付けられた対物レンズ１８２とを備えている。
【０００５】
非接触式プローブ１８は、三次元画像測定機１に設けられた駆動系（図示せず）により、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向への移動が可能となっている。駆動系は、図示は省略するが、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向へ非接触式プローブ１８を移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備えており、たとえば、手動で、または駆動系に接続されたコンピュータ（図示せず）に座標を入力設定することで動作するようになっている。
測定にあたっては、まず、駆動系により、非接触式プローブ１８を被測定物に沿って、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動させる。次に、非接触式プローブ１８を所望の位置に位置させた状態で、ＣＣＤカメラ１８１により被測定物の画像を取り込む。そして、この画像から被測定物の寸法等を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような三次元画像測定機１の非接触式プローブ１８は、被測定物に近接した位置で使用される。特に、測定の際には、非接触式プローブ１８を三次元方向に移動させるが、このときにオペレータの不注意やコンピュータへの座標の入力設定ミス等により、非接触式プローブ１８を被測定物に衝突させてしまうことがある。また、たとえば、複合測定機のように、いくつかのデバイスを持つものは、必要時以外はデバイスを格納していて、必要時にデバイスを正規の位置に移動させて使用するといった機構をとられることが多く、このようなときもデバイスと被測定物との距離が適正でないと、デバイスを被測定物に衝突させてしまう可能性がある。
【０００７】
このような非接触式プローブ１８やデバイス等には、それ自体に衝突検知能力が備えられていないため、たとえば、非接触式プローブ１８が被測定物に衝突しても、非接触式プローブ１８には駆動系による駆動力がかかり続けている。そして、駆動系に過負荷がかかったり、オーバ電流が発生したり、駆動系のサーボトラッキングエラーがでる等のエラー信号が駆動系から発せられてはじめて駆動系が停止する。このため、三次元画像測定機１の本体、駆動系や非接触式プローブ１８、あるいは被測定物に大きなダメージを与えてしまいかねないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、衝突による非接触式プローブ、測定機本体および被測定物等の破損を防止できる測定機の衝突防止装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定機の衝突防止装置は、上記目的を達成するために、次の構成を備える。
請求項１に記載の測定機の衝突防止装置は、被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の衝突防止装置であって、前記非接触式プローブに取り付けられるホルダと、前記非接触式プローブを覆うリング状の衝突検知部と、この衝突検知部を前記ホルダに対して変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段と、前記ホルダおよび前記衝突検知部の間に生じた相対変位を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または前記被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令するスイッチ手段とを備え、前記駆動系は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ前記被測定物と非接触式プローブとを相対移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備え、前記保持手段は、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｚ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段と、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段とを備え、前記Ｚ軸保持手段は、前記ホルダと前記衝突検知部との間に配置される中間部材と、一端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか一方に固定されかつ他端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか他方に前記Ｚ軸方向へ摺動可能に設けられるシャフトと、前記ホルダおよび前記中間部材間に設けられかつ前記ホルダに対して前記中間部材を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、前記ＸＹ軸保持手段は、前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか一方に設けられたボールとこのボールに係合されかつ前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか他方に設けられる２つのころとを含んで構成されかつ等角度に配置される少なくとも３つの位置決め手段と、前記中間部材および前記衝突検知部間に設けられかつ前記位置決め手段のボールと２つのころとを離脱可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有していることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、たとえば、非接触式プローブが被測定物に接近した場合、まず、非接触式プローブを覆っている衝突検知部が被測定物に衝突する。すると、衝突検知部およびホルダ間には相対変位が生じる。これらの間に相対変位が生じると、スイッチ手段は相対変位を直ちに検知し、測定機の駆動系に対して前記相対移動の停止、または被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令する。これにより、非接触式プローブや被測定物の移動が停止されるか、被測定物と非接触式プローブとが退避する方向へ相対移動される。
従って、非接触式プローブが被測定物に衝突しそうになっても、非接触式プローブを覆っている衝突検知部が先に被測定物に当たることで、非接触式プローブ自体が被測定物に衝突するのを防ぐことができ、非接触式プローブ、さらには測定機本体の破損を防止できる。また、衝突検知部と被測定物との衝突を直ちに検知して、非接触式プローブや被測定物の移動を停止させるか、被測定物と非接触式プローブとを退避する方向へ相対移動させるから、被測定物に傷等をつけるのを防止できる。特に、衝突検知部をプラスチックやゴム等の軽いまたは柔らかい素材で形成すれば、被測定物に傷等をつけるのを確実に防止できる。
また、被測定物と非接触式プローブとを互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ相対移動させる三次元測定機、たとえば、三次元画像測定機等に適用できる。
さらに、前記保持手段は、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｚ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段と、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段とを備えているから、三次元方向のどの方向からの衝突も検知できる。
また、Ｚ軸方向の衝突において、たとえば、非接触式プローブを下降させると、被測定物に衝突検知部が当たり、衝突検知部およびホルダ間にＺ軸方向への相対変位が生じる。具体的には、衝突検知部は、中間部材およびシャフトを介してホルダに対しＺ軸方向へ摺動される。非接触式プローブを退避させると、中間部材は弾性部材により元の位置に復帰されるから、衝突検知部も元の位置に復帰される。従って、Ｚ軸保持手段は、簡単な構造であるから、容易かつ経済的に構成できる。
一方、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の衝突において、たとえば、非接触式プローブをＸ軸およびＹ軸方向へ移動させると、被測定物に衝突検知部が当たり、衝突検知部およびホルダ間にＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。具体的には、衝突検知部は弾性部材に抗して中間部材に対しＸ軸およびＹ軸方向へ変位しようとするから、位置決め手段のボールところとが離脱され、衝突検知部および中間部材間にＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。中間部材は、前記シャフトにより、ホルダに対してＸ軸およびＹ軸方向へ変位不能であるから、衝突検知部およびホルダ間にもＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。非接触式プローブを退避させると、衝突検知部は弾性部材により元の位置に復帰され、位置決め手段のボールところとが係合される。ボールと２つのころとから構成された位置決め手段を用いているから、ホルダに対しての衝突検知部の位置決めを精度よく行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の測定機の衝突防止装置は、請求項１に記載の衝突防止装置において、前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向におけるスイッチ手段は、前記位置決め手段のボールと２つのころとを接点としかつ各接点が電気的に直列に配置された衝突検知回路を有し、この衝突検知回路の開状態を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令することを特徴とするものである。
この発明によれば、位置決め手段のボールところとをスイッチ手段に用いることで、別個にスイッチ手段を用いる場合よりも、部品点数を削減でき、コスト面でも経済的にできる。
【００１５】
請求項３に記載の測定機の衝突防止装置は、被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の衝突防止装置であって、前記非接触式プローブに取り付けられるホルダと、前記非接触式プローブを覆うリング状の衝突検知部と、この衝突検知部を前記ホルダに対して変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段と、前記ホルダおよび前記衝突検知部の間に生じた相対変位を検知して前記駆動系に対して前記相対移動の停止または前記被測定物と非接触式プローブとが退避する方向への相対移動を指令するスイッチ手段とを備え、前記駆動系は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ前記被測定物と非接触式プローブとを相対移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備え、前記保持手段は、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｚ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段と、前記ホルダに対して前記衝突検知部を前記Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段とを備え、前記Ｚ軸保持手段は、前記ホルダと前記衝突検知部との間に配置された中間部材と、一端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか一方に固定されかつ他端が前記ホルダおよび前記中間部材のいずれか他方に前記Ｚ軸方向へ摺動可能に設けられたシャフトと、前記ホルダおよび前記中間部材間に設けられかつ前記ホルダに対して前記中間部材を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、前記ＸＹ軸保持手段は、前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか一方に設けられたボールとこのボールに係合されかつ前記中間部材および前記衝突検知部のいずれか他方に設けられる２つのころとを含んで構成される少なくとも１つの第１位置決め手段と、前記中間部材と前記衝突検知部との間に配置されるボールと前記中間部材および前記衝突検知部にそれぞれ設けられかつ略円錐状にそれぞれ形成された面で前記ボールを挟持する一対の保持部材とを含んで構成される少なくとも２つの第２位置決め手段と、前記中間部材および前記衝突検知部間に設けられかつ前記第１位置決め手段のボールと２つのころとを離脱可能かつ復帰可能に保持する弾性部材とを有し、前記第１位置決め手段および第２位置決め手段が、互いに等角度に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、請求項１と同様に、前記保持手段は、Ｚ軸保持手段とＸＹ軸保持手段とを備えているから、三次元のどの方向からの衝突も検知でき、また、Ｚ軸保持手段は、簡単な構造であるから、容易かつ経済的に構成できる。
一方、ＸＹ軸保持手段は、ボールと２つのころとから構成された第１位置決め手段と、ボールと略円錐状の面を有する一対の保持部材とから構成された第２位置決め手段とを用いている。つまり、中間部材と衝突検知部との間に配置される少なくとも３つの位置決め手段のうち、少なくとも２つがボールと略円錐状の面を有する一対の保持部材とからなる簡単な構造であるから、位置決め手段を容易かつ経済的に構成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
（前提技術）
図１ないし図３に基づいて、本発明に係る測定機の衝突防止装置の前提技術を説明する。
図１において、衝突防止装置２は、前述した三次元画像測定機１の非接触式プローブ１８に取り付けられる。この衝突防止装置２は、非接触式プローブ１８に取り付けられるホルダ２０と、非接触式プローブ１８を覆うリング状の衝突検知部３０と、この衝突検知部３０をホルダ２０に対してＺ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持する保持手段４０と、ホルダ２０および衝突検知部３０の間に生じた相対変位を検知しかつ駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動を指令するスイッチ手段５０とを備えている。
【００１８】
ホルダ２０は、略円筒状に形成されており、ホルダ２０の円筒内周にはリング２１が設けられ、このリング２１を非接触式プローブ１８の外周に係合させることで、ホルダ２０は非接触式プローブ１８に取り付けられる。
【００１９】
衝突検知部３０は、非接触式プローブ１８の先端外周を覆うように形成されている。また、衝突検知部３０の下面は、非接触式プローブ１８の先端面１８Ａよりも下方かつ対物レンズ１８２の焦点位置よりも上方に位置している。
【００２０】
保持手段４０は、一端が衝突検知部３０に固定されかつ他端がホルダ２０のリング２１に摺動可能に設けられた２本のシャフト４１，４１Ａと、ホルダ２０および衝突検知部３０間に設けられかつホルダ２０に対して衝突検知部３０を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材としての圧縮コイルばね４２とを備えている。
２本のシャフト４１，４１Ａは、互いに１８０°隔てて位置されている。ホルダ２０のリング２１には、Ｚ軸方向への摺動孔２１Ａが形成されており、この摺動孔２１Ａには、リニアブッシュ２２が設けられている。このリニアブッシュ２２に、シャフト４１が摺動可能に挿通されている。これにより、衝突検知部３０は、ホルダ２０に対してＺ軸方向のみに移動可能となっている。
圧縮コイルばね４２は、２本のシャフト４１，４１Ａに巻き回されており、その一端および他端は、それぞれホルダ２０および衝突検知部３０に固定されている。
【００２１】
スイッチ手段５０は、図２にも示すように、ホルダ２０のリング２１上に設けられかつ揺動可能なレバー５１を有するスイッチ部５２と、シャフト４１Ａの上端に取り付けられかつシャフト４１Ａの高さ位置に応じてスイッチ部５２のレバー５１を揺動（開閉）させるドグ５３とを備えている。このうち、スイッチ部５２は、レバー５１が初期位置のとき閉状態となっており、レバー５１が初期位置からずれた（揺動された）とき開状態となる。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図３において、衝突防止装置２を取り付けた非接触式プローブ１８を、駆動系によりＺ軸方向に下降させる。非接触式プローブ１８を、被測定物に近接した位置において、さらに下降させると、まず、衝突防止装置２の衝突検知部３０が被測定物に衝突する。衝突検知部３０が、被測定物に衝突すると、ホルダ２０と衝突検知部３０との間にＺ軸方向への相対変位が生じる。衝突検知部３０がホルダ２０に対して上方に移動されると、衝突検知部３０に固定されたシャフト４１，４１Ａが上昇され、このシャフト４１Ａに固定されたドグ５３も上昇される。このため、レバー５１がその初期位置から上方に揺動され、スイッチ部５２が開状態となる。すると、スイッチ手段５０から、駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動の指令が送られる。これにより、非接触式プローブ１８の下降が停止されるか、非接触式プローブ１８が上昇されるから、非接触式プローブ１８、三次元画像測定機１の本体および被測定物の破損を回避できる。一方、衝突検知部３０が被測定物から離れると、保持手段４０の圧縮コイルばね４２により、衝突検知部３０はホルダ２０に対して初期位置に戻るから、シャフト４１Ａおよびドグ５３は下降される。すると、レバー５１は、ドグ５３により下方に揺動されながら初期位置に戻るから、スイッチ部５２が閉状態となる。
【００２３】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）非接触式プローブ１８が被測定物に近接した場合、まず、非接触式プローブ１８を覆っている衝突検知部３０が被測定物に衝突する。すると、衝突検知部３０およびホルダ２０間には相対変位が生じる。これらの間に相対変位が生じると、スイッチ手段５０は相対変位を直ちに検知し、三次元画像測定機１の駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動を指令するスイッチ手段５０が設けられているから、非接触式プローブ１８は、停止または退避方向へ移動される。
従って、非接触式プローブ１８が被測定物に衝突しそうになっても、非接触式プローブ１８を覆っている衝突検知部３０が先に被測定物に当たることで、非接触式プローブ１８自体が被測定物に衝突するのを防ぐことができ、非接触式プローブ１８、さらには三次元画像測定機１の本体の破損を防止できる。また、衝突検知部３０と被測定物との衝突を直ちに検知して、非接触式プローブ１８の移動を停止させるか、非接触式プローブ１８を退避する方向へ移動させるから、被測定物に傷等をつけるのを防止できる。特に、衝突検知部３０をプラスチックやゴム等の軽いまたは柔らかい素材で形成すれば、被測定物に傷等をつけるのを確実に防止できる。
【００２４】
（２）Ｚ軸方向の衝突において、非接触式プローブ１８を下降させると、被測定物に衝突検知部３０が当たり、衝突検知部３０およびホルダ２０間にＺ軸方向への相対変位が生じる。具体的には、衝突検知部３０は、シャフト４１を介してホルダ２０に対し上方へ摺動される。非接触式プローブ１８を退避させると、衝突検知部３０は圧縮コイルばね４２により元の位置に復帰される。従って、保持手段４０は、簡単な構造であるから、容易かつ経済的に構成できる。
【００２５】
（実施形態）
次に、図４ないし図９に基づいて、本発明に係る測定機の衝突防止装置の実施形態を説明する。
図４において、衝突防止装置３は、衝突防止装置２と同様に三次元画像測定機１の非接触式プローブ１８に取り付けられる。
【００２６】
衝突防止装置３は、非接触式プローブ１８に取り付けられるホルダ２０と、非接触式プローブを覆う衝突検知部３０と、この衝突検知部３０をホルダ２０に対して変位可能かつ復帰可能に保持した保持手段７０と、ホルダ２０および衝突検知部３０間に生じた相対変位を検知して駆動系に対して相対移動の停止または被測定と非接触式プローブ１８とが退避する方向への相対移動を指令するスイッチ手段８０とを備えている。このうち、ホルダ２０および衝突検知部３０は、上述した衝突防止装置２のホルダ２０および衝突検知部３０と同様な構成なので、同符号を付して説明を省略する。
【００２７】
保持手段７０は、ホルダ２０に対して衝突検知部３０をＺ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段７１と、ホルダ２０に対して衝突検知部３０をＸ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段７２とを備えている。
Ｚ軸保持手段７１は、ホルダ２０と衝突検知部３０との間に配置された中間部材７１１と、一端が中間部材７１１に固定されかつ他端がホルダ２０にＺ軸方向へ摺動可能に設けられたシャフト４１，４１Ａと、ホルダ２０および中間部材７１１間に設けられかつホルダ２０に対して中間部材７１１を変位可能かつ復帰可能に保持する弾性部材としての圧縮コイルばね４２とを有している。このうち、中間部材７１１は、リング状に形成され、非接触式プローブ１８を覆っている。中間部材７１１を除いたＺ軸保持手段７１の他の構成は、上述した衝突防止装置２の保持手段４０と同様な構成なので、他の構成には同符号を付して説明を省略する。
【００２８】
ＸＹ軸保持手段７２は、中間部材７１１と衝突検知部３０との間に等角度（１２０°）に配置された３つの位置決め手段７２Ａと、一端および他端が中間部材７１１および衝突検知部３０に固定された弾性部材としての引っ張りコイルばね７２Ｂとを備えている。
図５および図６において、位置決め手段７２Ａは、衝突検知部３０の上面に絶縁体７２１を介して配置されたボール７２２と、このボール７２２に係合されかつ中間部材７１１の下面に絶縁体７２３を介して設けられる２つの略円柱状のころ７２４とを有している。各ころ７２４の軸方向は、それぞれボール７２２と衝突検知部３０の中心とを結ぶ線と平行とされている。これにより、衝突検知部３０は、中間部材７１１に対して、Ｚ軸方向に変位不能、Ｘ軸およびＹ軸方向に変位可能となっている。そして、引っ張りコイルばね７２Ｂによって、この位置決め手段７２Ａが離脱可能かつ復帰可能に保持されている。
【００２９】
スイッチ手段８０は、ホルダ２０と衝突検知部３０（中間部材７１１）との間に生じたＺ軸方向への相対変位を検知しかつ駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動の指令をする第１スイッチ手段５０と、ホルダ２０と衝突検知部３０との間に生じたＸ軸およびＹ軸方向への相対変位を検知しかつ駆動系に対して非接触式プローブの移動停止または退避方向への移動の指令をする第２スイッチ手段８０Ａとを備えている。このうち、第１スイッチ手段５０と、上述した衝突防止装置２のスイッチ手段５０とは、同様な構成なので、同符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図７および図８において、第２スイッチ手段８０Ａは、位置決め手段７２Ａの２つのころ７２４と、ボール７２２とを接点としかつ各接点が電気的に直列に配置された衝突検知回路８１を有し、この衝突検知回路８１の開状態を検知して駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動を指令するようになっている。具体的には、３つの位置決め手段７２Ａのうち、少なくともいずれか１つの位置決め手段７２Ａにおいて、ころ７２４とボール７２２との接点が離れると、衝突検知回路８１が開状態になるようになっている。
衝突検知回路８１は、図７に示すように、電気的に第１スイッチ手段５０と別に設けることで、第１スイッチ手段５０と第２スイッチ手段８０Ａとで、駆動系に対する指令を異ならせることができる。具体的には、たとえば、第１スイッチ手段５０においては非接触式プローブ１８の退避方向への移動指令、第２スイッチ手段８０Ａにおいては非接触式プローブ１８の移動停止指令を駆動系に送ることができる。一方、図８に示すように、衝突検知回路８１と第１スイッチ手段５０とを電気的に直列に設けることで、第１スイッチ手段５０および第２スイッチ手段８０Ａとで同じ指令を駆動系に対して送ることができる。
【００３１】
次に、本実施形態の作用を説明する。
非接触式プローブ１８を、駆動系によりＺ軸方向に下降させ（図３参照）、被測定物に近接した位置において、さらに下降させると、まず、衝突防止装置３の衝突検知部３０が被測定物に衝突する。すると、衝突検知部３０に対してＺ軸方向に変位不能な中間部材７１１も上方に移動され、ホルダ２０と中間部材７１１との間にＺ軸方向への相対変位が生じる。つまり、ホルダ２０と衝突検知部３０との間に相対変位が生じる。そして、衝突防止装置２と同様に、第１スイッチ手段５０から、駆動系に対して指令が送られ、非接触式プローブ１８の下降が停止されるか、非接触式プローブ１８が上昇される。
【００３２】
一方、図９において、非接触式プローブ１８を、駆動系によりＸ軸およびＹ軸方向に移動させ、被測定物に近接した位置において、さらに移動させると、まず、衝突防止装置３の衝突検知部３０が被測定物に衝突する。衝突検知部３０が被測定物に衝突されると、衝突検知部３０は引っ張りコイルばね７２Ｂに抗して、非接触式プローブの移動方向とは反対方向に移動するから、中間部材７１１と衝突検知部３０との間（すなわち、ホルダ２０と衝突検知部３０との間）にＸ軸およびＹ軸方向の相対変位が生じる。このため、３つの位置決め手段７２Ａのうちのいずれかにおいて、ころ７２４とボール７２２との接点が離れる。すると、第２スイッチ手段８０Ａから、駆動系に対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動の指令が送られる。つまり、非接触式プローブ１８の移動が停止されるか、非接触式プローブ１８が退避方向へ移動される。
【００３３】
上述のような本実施形態によれば、前提技術の効果（１）、（２）に加えて、次のような効果がある。
（３）互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向へ非接触式プローブ１８を移動させるＸ軸駆動系、Ｙ軸駆動系およびＺ軸駆動系を備えた三次元画像測定機１において、衝突防止装置３は、Ｚ軸方向のみならず、Ｘ軸およびＹ軸方向での衝突も検知できるから、非接触式プローブ１８や三次元画像測定機１の本体の破損を確実に回避できる。
また、Ｚ軸駆動系とＸ軸駆動系およびＹ軸駆動系とに対して非接触式プローブ１８の移動停止または退避方向への移動の指令をそれぞれ出すことができるから、最適な指令を各駆動系に送ることができる。具体的には、たとえば、衝突時に、Ｚ軸方向では非接触式プローブ１８を退避方向へ移動させ、Ｘ軸およびＹ軸方向では被測定物に段差等があった場合に接触するのを避けるために非接触式プローブ１８の移動を停止させるようにする。
【００３４】
（４）ホルダ２０に対して衝突検知部３０をＺ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＺ軸保持手段７１と、ホルダ２０に対して衝突検知部３０をＸ軸方向およびＹ軸方向へ変位可能かつ復帰可能に保持するＸＹ軸保持手段７２とを備えているから、三次元のどの方向からの衝突も検知できる。
【００３５】
（５）Ｘ軸方向およびＹ軸方向の衝突において、非接触式プローブ１８をＸ軸およびＹ軸方向へ移動させると、被測定物に衝突検知部３０が当たり、衝突検知部３０およびホルダ２０間にＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。具体的には、衝突検知部３０は引っ張りコイルばね７２Ｂに抗して中間部材７１１に対しＸ軸およびＹ軸方向へ変位しようとするから、位置決め手段７２Ａのボール７２２ところ７２４とが離脱され、衝突検知部３０および中間部材７１１間にＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。中間部材７１１は、シャフト４１，４１Ａにより、ホルダ２０に対してＸ軸およびＹ軸方向へ変位不能であるから、衝突検知部３０およびホルダ２０間にもＸ軸およびＹ軸方向への相対変位が生じる。非接触式プローブ１８を退避させると、衝突検知部３０は引っ張りコイルばね７２Ｂにより元の位置に復帰され、位置決め手段７２Ａのボール７２２ところ７２４とが係合される。ボール７２２と２つのころ７２４とから構成された位置決め手段７２Ａを用いているから、ホルダ２０（中間部材７１１）に対しての衝突検知部３０の位置決めを精度よく行うことができる。
【００３６】
（６）第２スイッチ手段８０Ａは、位置決め手段７２Ａのボール７２２ところ７２４とを接点として用いているから、別個にスイッチ手段を設けた場合よりも、部品点数を削減でき、コスト面でも経済的にできる。
【００３７】
なお、本発明は前記各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、改良は、本発明に含まれるものである。
たとえば、前記実施形態では、中間部材７１１と衝突検知部３０との間に、ボール７２２と２つのころ７２４とを含んで構成された３つの位置決め手段７２Ａを配置していたが、本発明に係る位置決め手段はこれに限定されるものではなく、たとえば、３つの位置決め手段のうちの１つを、ボール７２２ところ７２４との第１位置決め手段７２Ａとし、残りの２つの位置決め手段を、図１２に示すような第２位置決め手段７２Ｃとしてもよい。
【００３８】
第２位置決め手段７２Ｃは、中間部材７１１と衝突検知部３０との間に配置されるボール７２５と、中間部材７１１および衝突検知部３０にそれぞれ設けられてボール７２５を挟持する一対の保持部材７２６とを有している。このうち、保持部材７２６のボール７２５を挟持する面は、それぞれ略円錐状（すり鉢状）に形成されている。中間部材７１１および衝突検知部３０に設けられた一対の保持部材７２６は略円錐状の面でボール７２５を挟持しているから、衝突検知部３０は、中間部材７１１に対してＸ軸およびＹ軸方向、さらにはＺ軸方向へ変位可能となっている。
【００３９】
このような第２位置決め手段７２Ｃを用いた場合、第２スイッチ手段８０Ａは、第１位置決め手段７２Ａのボール７２２および２つのころ７２４と、各第２位置決め手段７２Ｃのボール７２５および一対の保持部材７２６とを接点としかつ各接点が電気的に直列に配置された衝突検知回路を有している。たとえば、衝突検知部３０が被測定物に衝突すると、衝突検知部３０の姿勢が傾く。これにより、第２位置決め手段７２Ｃのボール７２５と保持部材７２６とが離れ、衝突検知回路が開状態となる。
【００４０】
位置決め手段において、ボール７２２と２つのころ７２４とから構成された第１位置決め手段７２Ａと、ボール７２５と略円錐状の面を有する一対の保持部材７２６とから構成された第２位置決め手段７２Ｃとを用いている。つまり、中間部材７１１と衝突検知部３０との間に配置される少なくとも３つの位置決め手段のうち、少なくとも２つが簡単な構造の第２位置決め手段７２Ｃであるから、位置決め手段を容易かつ経済的に構成できる。
【００４１】
前記各実施形態では、各スイッチ手段５０，８０は、接点式を採用しているが、たとえば、公知技術を利用したライトセンサや近接スイッチ等を用いてもよく、要するに、ホルダと衝突検知部との間の相対変位を検出できればよい。
【００４２】
前記各実施形態では、Ｚ軸方向のみの衝突を検知する衝突防止装置２、三次元方向の衝突を検知する衝突防止装置３を挙げているが、本発明に係る衝突防止装置はこれらに限定されるものではなく、たとえば、Ｘ軸方向のみ、Ｙ軸方向のみの衝突を検知する衝突防止装置であってもよい。要するに、非接触式プローブに取り付けられるホルダと、非接触式プローブを覆うリング状の衝突検知部との間の相対変位を検出し、この検出時に測定機の駆動系に対して非接触式プローブの移動停止または退避方向への移動の指令を送る機構を備えた衝突防止装置であればよく、検知する衝突方向は、測定機によって適宜決定されればよい。
【００４３】
前記各実施形態では、非接触式プローブ１８を移動させる三次元画像測定機１に衝突防止装置２，３を取り付けているが、たとえば、被測定物を移動させる測定機、あるいは非接触式プローブと被測定物との両方を移動させる測定機においても衝突防止装置を用いることができる。
【００４４】
前記各実施形態において、非接触式プローブ１８は、ＣＣＤカメラ１８１と、対物レンズ１８２とから構成されているが、本発明に係る非接触式プローブはこれに限定されるものではなく、軸方向に対して外側から斜め方向に光を照射する機構を備えた非接触式プローブ、たとえば、図１０に示すような非接触式プローブ１００であってもよい。この非接触式プローブ１００は、その軸方向１００Ａの外側に配置されたパラボラミラー１０１を有し、このパラボラミラー１０１によって光を軸方向１００Ａ上へ斜めに反射させている。パラボラミラー１０１に衝突防止装置２，３を取り付けることで、パラボラミラー１０１等の破損を防止できる。
また、図１１に示すような非接触式プローブ１１０であってもよい。この非接触式プローブ１１０は、その軸方向１１０Ａの外側に設けられかつ斜め方向から被測定物を照らすリング状のライト１１１を有している。このリング状のライト１１１に衝突防止装置２，３を取り付けることで、ライト１１１等の破損を防止できる。
さらに、対物レンズを通して被測定物にレーザ光を照射し、対物レンズの焦点の位置に被測定物の表面が常に位置するように対物レンズを上下方向に移動させながら、被測定物の表面性状を測定するレーザ変位計の非接触式プローブであってもよい。
そして、いくつかの非接触式プローブとしてのデバイスを持ち、必要時以外はデバイスを格納していて、必要時にデバイスを正規の位置に移動させて使用するといった機構備えた複合測定機のデバイスであってもよい。
要するに、被測定物と非接触式プローブとを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機の非接触式プローブであればよい。
【００４５】
前記各実施形態において、測定機として三次元画像測定機を挙げているが、本発明に係る測定機はこれに限定されるものではなく、非接触式プローブと被測定物とを駆動系により相対移動させながら被測定物の寸法等を測定する測定機であればよく、三次元測定機のみならず、二次元測定機や一次元測定機も含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の測定機の衝突防止装置によれば、非接触式プローブが被測定物等に近接した際、非接触式プローブを覆う衝突検知部が被測定物等に衝突するから、衝突による非接触式プローブおよび測定機本体の破損を防止できる。また、非接触式プローブに取り付けられるホルダと、衝突検知部との間の相対変位を直ちに検知して、被測定物および非接触式プローブ間の相対移動を停止または被測定物と非接触式プローブとを退避する方向へ相対移動させるから、衝突による被測定物等の破損も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る測定機の衝突防止装置の前提技術を示す全体図である。
【図２】  前記前提技術の要部を示す断面図である。
【図３】  前記前提技術の作用を示す側面図である。
【図４】  本発明に係る測定機の衝突防止装置の実施形態を示す全体図である。
【図５】  前記実施形態の要部を示す断面図である。
【図６】  前記実施形態の横断面図である。
【図７】  前記実施形態の第１および第２スイッチ手段の回路を示す模式図である。
【図８】  前記実施形態の第１および第２スイッチ手段の他の回路（直列）を示す模式図である。
【図９】  前記実施形態の作用を示す側面図である。
【図１０】  変形例（パラボラミラー）を示す側面図である。
【図１１】  他の変形例（ライト）を示す側面図である。
【図１２】  前記実施形態の位置決め手段の変形例を示す断面図である。
【図１３】  従来の三次元画像測定機を示す全体図である。
【符号の説明】
１  測定機である三次元画像測定機
２，３  衝突防止装置
１８，１００，１１０  非接触式プローブ
２０  ホルダ
３０  衝突検知部
４０，７０  保持手段
４１，４１Ａ  シャフト
４２  弾性部材である圧縮コイルばね
５０，８０  各スイッチ手段
７１  Ｚ軸保持手段
７２  ＸＹ軸保持手段
７２Ａ  位置決め手段（第１位置決め手段）
７２Ｂ  弾性部材である引っ張りコイルばね
７２Ｃ  第２位置決め手段
８１  衝突検知回路
７１１  中間部材
７２２  ボール
７２４  ころ
７２５  ボール
７２６  保持部材
【図１】
0003831561.tif 000002
【図２】
0003831561.tif 000003
【図３】
0003831561.tif 000004
【図４】
0003831561.tif 000005
【図５】
0003831561.tif 000006
【図６】
0003831561.tif 000007
【図７】
0003831561.tif 000008
【図８】
0003831561.tif 000009
【図９】
0003831561.tif 000010
【図１０】
0003831561.tif 000011
【図１１】
0003831561.tif 000012
【図１２】
0003831561.tif 000013
【図１３】
0003831561.tif 000014