JPH0431710A - Three-dimensional measuring probe - Google Patents
Three-dimensional measuring probeInfo
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- JPH0431710A JPH0431710A JP13543290A JP13543290A JPH0431710A JP H0431710 A JPH0431710 A JP H0431710A JP 13543290 A JP13543290 A JP 13543290A JP 13543290 A JP13543290 A JP 13543290A JP H0431710 A JPH0431710 A JP H0431710A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
この発明は三次元測定機などに用いられる三次元測定プ
ローブに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention (Industrial Application Field) This invention relates to a three-dimensional measuring probe used in a three-dimensional measuring machine or the like.
(従来の技術)
一般に、三次元自由曲面の形状測定を行う場合、三次元
測定機か用いられる。三次元測定機は周知のように被測
定物に接触する三次元測定プロブを備えている。三次元
測定方式には、三次元測定プローブと被測定物との接触
点の座標を検出するタッチ方式と、三次元測定プローブ
を被測定物に連続的に接触させて上記三次元測定プロー
ブの変位量をアナログ的に検出する倣い方式とがある。(Prior Art) Generally, when measuring the shape of a three-dimensional free-form surface, a three-dimensional measuring machine is used. As is well known, a three-dimensional measuring machine is equipped with a three-dimensional measuring probe that comes into contact with an object to be measured. Three-dimensional measurement methods include the touch method, which detects the coordinates of the contact point between the three-dimensional measurement probe and the object to be measured, and the touch method, which detects the coordinates of the contact point between the three-dimensional measurement probe and the object to be measured, and the touch method, which detects the displacement of the three-dimensional measurement probe by continuously contacting the object to be measured. There is a tracing method that detects the amount in an analog manner.
しかしながら、前者のタッチ方式は、基本的には間接、
推定測定であるため、最近では後者の倣い方式か注目さ
れている。However, the former touch method is basically indirect,
Since it is an estimated measurement, the latter tracing method has recently been attracting attention.
倣い方式に用いられる三次元測定プローブとしては、西
ドイツのZEISS(ツァイス)社製のものが知られて
いる。この先行技術は、X方向、Y方向およびZ方向に
変形可能な3組の平行ばね部を有するプローブ本体と、
このプローブ本体の先端部に設けられた接触体とから構
成されている。As a three-dimensional measuring probe used in the scanning method, one manufactured by ZEISS of West Germany is known. This prior art includes a probe body having three sets of parallel spring parts that are deformable in the X direction, the Y direction, and the Z direction;
and a contact body provided at the tip of the probe body.
接触体の先端にはプローブ球が設けられ、このプローブ
球を被測定物に接触させて三次元測定プローブを走査さ
せる。それによって、上記3組の平行ばね部が被測定物
の三次元自由曲面に沿ってそれぞれX方向、Y方向およ
びZ方向に変形するから、その変形量を検出することで
被測定物の形状を測定することかできるようになってい
る。A probe ball is provided at the tip of the contact body, and the probe ball is brought into contact with the object to be measured to cause the three-dimensional measurement probe to scan. As a result, the three sets of parallel springs deform in the X direction, Y direction, and Z direction, respectively, along the three-dimensional free-form surface of the object to be measured, and by detecting the amount of deformation, the shape of the object to be measured can be determined. It is now possible to measure it.
(発明が解決しようとする課題)
ところで、上述した従来の三次元測定プロブにおいては
、各ばね部の変形量の測定を差動トランスを用いて行っ
ていた。つまり、差動トランスはばね部の変形に応じて
変位する軸と、ばね部が変形しても変位しない位置に取
付けられ上記軸がスライド自在に挿入されたコイルとか
ら形成され、上記軸の変位量を電圧値の変化として検出
すプローブ本体は、X方向、Y方向およびZ方向の3組
の差動トランスを組込むことができる大きさにしなけれ
ばならないから、−辺が20mts以上とかなり大きく
なることが避けられず、しかも構成も複雑化するという
ことがあった。(Problems to be Solved by the Invention) Incidentally, in the conventional three-dimensional measurement probe described above, the amount of deformation of each spring portion was measured using a differential transformer. In other words, a differential transformer is made up of a shaft that displaces according to the deformation of the spring part, and a coil that is installed in a position that does not displace even if the spring part deforms, into which the shaft is slidably inserted. The probe body that detects the amount as a change in voltage value must be large enough to incorporate three sets of differential transformers in the X, Y, and Z directions, so the - side is quite large, at 20 mts or more. This was unavoidable, and the configuration also became complicated.
プローブ本体が大型化すると、その固有振動が低くなる
から、三次元測定機が設置された床面などからの外部振
動を拾い、共振しやすいという問題かある。As the probe body becomes larger, its natural vibration becomes lower, so there is a problem in that it picks up external vibrations from the floor surface on which the coordinate measuring machine is installed and is more likely to resonate.
この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、簡単な構成で、小形化することがで
きるようにした三次元測定プローブを提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a three-dimensional measuring probe that has a simple configuration and can be downsized.
[発明の構成〕
(課題を解決するための手段及び作用)上記課題を解決
するためにこの発明は、プロブ本体と、このプローブ本
体の先端部に設けられ被測定物に接触する接触体とを具
備し、上記プローブ本体には、それぞれX方向、Y方向
およびZ方向に沿って弾性変形するXばね部、Yばね部
およびZばね部と、各ばね部の変形量をそれぞれ検出す
るX歪みゲージ、Y歪みゲージおよびZ歪みゲージとが
設けられる。[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention comprises a probe body and a contact body provided at the tip of the probe body and in contact with the object to be measured. The probe body includes an X spring section, a Y spring section, and a Z spring section that elastically deform along the X direction, Y direction, and Z direction, respectively, and an X strain gauge that detects the amount of deformation of each spring section. , a Y strain gauge, and a Z strain gauge.
このような構成とすれば、各歪みゲージはプローブ本体
を大きくせずに設けることができるから、プローブ本体
を十分に小形化することができる。With this configuration, each strain gauge can be provided without increasing the size of the probe body, so the probe body can be sufficiently miniaturized.
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図乃至第4図はこの発明の第1の実施例を示す。第
1図は三次元測定プローブ1の全体構成を示し、この三
次元測定プローブ1はプローブ本体2と、このプローブ
本体2の先端面(下端面)に設けられた接触体3とから
構成されている。上記プローブ本体2は、Xブロック体
4、Yプロ9フ体5およびZブロック体6を順次積層し
てなる。1 to 4 show a first embodiment of the invention. FIG. 1 shows the overall configuration of a three-dimensional measuring probe 1, which is composed of a probe body 2 and a contact body 3 provided on the tip surface (lower end surface) of the probe body 2. There is. The probe main body 2 is formed by sequentially laminating an X block body 4, a Y profile body 5, and a Z block body 6.
各ブロック体4.5.6は立方体状の単結晶シリコンか
らなり、この単結晶シリコンは断面がほぼH状の空洞部
7.8.9に形成されるようくり抜き加工されている。Each block 4.5.6 is made of cubic monocrystalline silicon, which is hollowed out to form a cavity 7.8.9 having an approximately H-shaped cross section.
このように、各ブロック体4.5.6に空洞部7.8.
9をくり抜くと、各ブロック体4.5.6には平行に離
間対向する一対の平行ばね11 a %12a、13a
からなるXばね部11、Yばね部12およびZばね部1
3が形成される。上記各平行ばねlla、12a%13
aの両端部内面は上記空洞部7.8.9の一部によって
薄肉なヒンジ部11b、12b、13bに形成されてい
る。各ばね部11.12.13は上記ヒンジ部11b、
12b、13bを支点として弾性的に変形可能となって
いる。In this way, each block body 4.5.6 has a cavity 7.8.
9 is hollowed out, each block body 4.5.6 has a pair of parallel springs 11a, 12a, 13a spaced apart and facing each other in parallel.
X spring part 11, Y spring part 12 and Z spring part 1 consisting of
3 is formed. Each of the above parallel springs lla, 12a%13
The inner surfaces of both ends of a are formed into thin hinge parts 11b, 12b, 13b by a part of the cavity 7.8.9. Each spring portion 11.12.13 has the hinge portion 11b,
It can be elastically deformed using fulcrums 12b and 13b.
上記各ブロック体4.5.6を単結晶シリコンによって
形成すると、通常の金属材料に比べて均質であるから、
ヒンジ部11b、12b、13bのヤング率や熱特性、
さらには応カー歪み特性などの機械的特性を均一にする
ことかできる。したがって、プローブ本体1の機械的特
性か一定になるから、ばらつきのない性能を得ることが
できるばかりか、製造時の歩留まりを向上させることが
できる。When each of the blocks 4.5.6 is made of single crystal silicon, it is more homogeneous than ordinary metal materials.
Young's modulus and thermal characteristics of the hinge parts 11b, 12b, 13b,
Furthermore, mechanical properties such as stress stress characteristics can be made uniform. Therefore, since the mechanical properties of the probe body 1 are constant, it is possible not only to obtain uniform performance but also to improve the manufacturing yield.
上記Zブロック体6の一対の平行ばね13aの一方の外
面の一端側には第1の凸条6aがヒンジ部13bと平行
に突設され、他方の外面の他端側には同じくヒンジ部1
3bと平行に第2の凸条6bが突設されている。A first protruding strip 6a is provided on one end side of the outer surface of the pair of parallel springs 13a of the Z block body 6 in parallel with the hinge portion 13b, and a hinge portion 1 is provided on the other end side of the other outer surface.
A second protruding strip 6b is provided in parallel with the protruding strip 6b.
各ブロック体4.5.6のヒンジ部11b、12b、1
3bの外面中央部分にはそれぞれX歪みゲージ14、Y
歪みゲージ15およびZ歪みケ−ジ16が設けられてい
る。つまり、各ブロック体4.5.6にはそれぞれ4つ
の歪みゲージが設けられている。これら歪みゲージ14
.15.16は、第2図に示すようにヒンジ部11b、
12b、13bの長手方向と直交する方向に平行に離間
して形成された複数のピエゾ抵抗17と、各ピエゾ抵抗
17を電気的に直列に接続した複数の導電パッド17a
と、導通されたピエゾ抵抗17の両末端にそれぞれ設け
られたリード線取出し用の配線バッド17bから形成さ
れている。各ブロック体4.5.6は単結晶シリコンか
らなるから、ボロンなどの不純物を拡散させることで上
記各歪みゲージ14.15.16が形成されている。つ
まり、各歪みゲージ14.15.16は、半導体に回路
パターンを形成するのと同様、フォトリソグラフィー技
術によって形成されている。Hinge parts 11b, 12b, 1 of each block body 4.5.6
3b, an X strain gauge 14 and a Y strain gauge 14 are installed at the center of the outer surface, respectively.
A strain gauge 15 and a Z strain cage 16 are provided. That is, each block body 4.5.6 is provided with four strain gauges. These strain gauges 14
.. 15.16 is the hinge portion 11b as shown in FIG.
A plurality of piezoresistors 17 formed in parallel and spaced apart in a direction perpendicular to the longitudinal direction of 12b and 13b, and a plurality of conductive pads 17a in which each piezoresistor 17 is electrically connected in series.
and wiring pads 17b for taking out lead wires provided at both ends of the electrically connected piezoresistor 17. Since each block body 4.5.6 is made of single crystal silicon, each strain gauge 14.15.16 is formed by diffusing impurities such as boron. That is, each strain gauge 14, 15, 16 is formed by photolithography technology, similar to forming a circuit pattern on a semiconductor.
そのため、被測定部位に歪みゲージを接着剤によって貼
着する場合のように歪みゲージの特性が接着剤の影響を
受けるということがないから、検出精度が向上するとと
もに剥離しずらく、さらにはブロック体に同じ品質の歪
みゲージを精度よく形成することができる。つまり、各
ブロック体4.5.6の品質を均一化することができる
。Therefore, the characteristics of the strain gauge are not affected by the adhesive, unlike when the strain gauge is attached to the measurement area with adhesive, which improves detection accuracy and prevents it from peeling off. Strain gauges of the same quality can be precisely formed on the body. In other words, the quality of each block body 4.5.6 can be made uniform.
このように形成された各ブロック体4.5.6は第1図
に示すように順次積層されている。つまり、Xブロック
体4には、平行ばね11aに形成されていない一対の側
面のうちの一方の側面に下部取付板18が接着固定され
、他方の側面にYブロック体5の平行ばね12aに形成
されていない一対の側面の一方が接着固定されている。The block bodies 4.5.6 formed in this manner are sequentially stacked as shown in FIG. In other words, the lower mounting plate 18 is adhesively fixed to one side of the X block body 4 out of a pair of side surfaces that are not formed on the parallel spring 11a, and the lower mounting plate 18 is adhesively fixed to the other side surface that is formed on the parallel spring 12a of the Y block body 5. One of the pair of sides that is not attached is fixed with adhesive.
このYブロック体5の他方の側面の一端側には2ブッロ
ク体6の第1の凸条6aが接着固定されている。A first protrusion 6a of a two-block body 6 is adhesively fixed to one end side of the other side of the Y-block body 5.
このZブロック体6の第2の凸条6bには上部取付板1
9が接着固定されている。つまり、第1図に示すxSy
、zの三輪方向のうち、上記Xブロック体4は一対の平
行ばねIlaをX方向に沿わせており、Yブロック体5
は一対の平行ばね12aをX方向と直交するY方向に沿
わせて配置されている。さらに、Zブロック体6は一対
のばね部13aをX方向とY方向とがなす平面に対して
直交するZ方向に沿わせて配置されている。The upper mounting plate 1 is attached to the second protrusion 6b of this Z block body 6.
9 is fixed with adhesive. In other words, xSy shown in FIG.
, z, the X block body 4 has a pair of parallel springs Ila along the X direction, and the Y block body 5
A pair of parallel springs 12a are arranged along the Y direction orthogonal to the X direction. Furthermore, the Z block body 6 has a pair of spring parts 13a arranged along the Z direction perpendicular to the plane formed by the X direction and the Y direction.
上記下部取付板18には先端にプローブ球3aを有する
上記接触体3が垂設され、上記上部取付板19は図示し
ない三次元測定機のアームに取付けられる。したがって
、上記接触体3のプローブ球3aが図示しない被測定物
に接触し、この接触体3に外力が作用すると、その外力
のxSy、z方向の成分に応じて各ブロック体4.5.
6のばね部11.12.13がそれぞれX、、YSZ方
向に変形することになる。The contact body 3 having a probe ball 3a at its tip is vertically disposed on the lower mounting plate 18, and the upper mounting plate 19 is attached to an arm of a coordinate measuring machine (not shown). Therefore, when the probe ball 3a of the contact body 3 comes into contact with an object to be measured (not shown) and an external force acts on the contact body 3, each block body 4, 5, .
The spring portions 11, 12, and 13 of 6 are deformed in the X, , YSZ directions, respectively.
上記各ブロック体4.5.6に設けられた4つの歪みゲ
ージ14.15.16はそれぞれブリッジ回路を形成し
ている。第4図はXブロック体4に設けられたX歪みゲ
ージ14(第3図と第4図とにおいて、4つのX歪みゲ
ージの符号は14a〜14dとする)によって形成され
たブリッジ回路25を示す。4つのX歪みゲージ14a
〜14dのうち、14aと14cはXブロック体4が第
3図に示すように変形したときに圧縮歪みが発生し、1
4bと14dは引張り歪みが発生する。The four strain gauges 14.15.16 provided on each block 4.5.6 form a bridge circuit. FIG. 4 shows a bridge circuit 25 formed by the X strain gauges 14 (the four X strain gauges are denoted by 14a to 14d in FIGS. 3 and 4) provided in the X block body 4. . 4 X strain gauges 14a
~14d, compressive strain occurs in 14a and 14c when the X block body 4 is deformed as shown in FIG.
4b and 14d are subjected to tensile strain.
このブリッジ回路25には定電圧vecが印加され、出
力V outxが得られるようになっている。出力V
outxは処理回路26に入力されて処理されるように
なっている。A constant voltage vec is applied to this bridge circuit 25, so that an output V outx can be obtained. Output V
outx is input to the processing circuit 26 and processed.
詳細は図示しないが、それぞれ4つのY歪みゲージ15
とZ歪みゲージ16もX歪みゲージ14と同様のブリッ
ジ回路26.27に組まれ、これらブリッジ回路26.
27からの出力V outysv outzも上記処理
回路26に入力されるようになっている。Although details are not shown, each has four Y strain gauges 15.
and the Z strain gauge 16 are also assembled into bridge circuits 26 and 27 similar to the X strain gauge 14, and these bridge circuits 26.
The output V outysv outz from 27 is also input to the processing circuit 26.
ここで、Xブロック体4に加わるX方向の外力をfx、
Xばね部11のばね定数をkx、X方向の変形量をdx
とすると、
fx −kx −dx −(1)式となる。Here, the external force in the X direction applied to the X block body 4 is fx,
The spring constant of the X spring part 11 is kx, and the amount of deformation in the X direction is dx.
Then, the following equation is obtained: fx −kx −dx −(1).
また、Xばね部11が第3図に示すように外力fxによ
ってdxの変形が生じると、歪みゲージ14a、14c
には圧縮歪みεが生じ、歪みゲージ14b、14dには
引張り歪み一εが生じる。各歪みゲージが設けられた箇
所のヒンジ部11bは幾何学的に等しい形状に形成して
いるから、圧縮歪みεと引張り歪み−εとの絶対値は等
しい。Furthermore, when the X spring portion 11 is deformed by the external force fx as shown in FIG. 3, the strain gauges 14a, 14c
A compressive strain ε is generated in the strain gauges 14b and 14d, and a tensile strain ε is generated in the strain gauges 14b and 14d. Since the hinge portions 11b at the locations where each strain gauge is provided are formed into geometrically equal shapes, the compressive strain ε and the tensile strain −ε have the same absolute value.
各歪みゲージに歪みεが生じると、これら歪みゲージの
抵抗値Rの変化δRも等しくなる。歪みゲージの抵抗値
RがδR変化したときの第4図におけるブリッジ回路2
5の出力電圧V outxは、となる。したがって、出
力電圧V outxが検出されれば、抵抗値の変化δR
を求めることができる。When strain ε occurs in each strain gauge, the changes δR in the resistance values R of these strain gauges also become equal. Bridge circuit 2 in Fig. 4 when the resistance value R of the strain gauge changes by δR
The output voltage V outx of 5 is as follows. Therefore, if the output voltage V outx is detected, the change in resistance value δR
can be found.
抵抗値の変化δRは歪みεに比例し、歪みεはXばね部
11の変形量dxに比例するから、上記出力電圧v o
utxから変形量dxを求めることができる。Since the change in resistance value δR is proportional to the strain ε, and the strain ε is proportional to the amount of deformation dx of the X spring portion 11, the output voltage v o
The amount of deformation dx can be determined from utx.
このようにしてYばね部12に変形量dy、z、ばね8
13の変形量dzを求めれば、接触体3に加わるx、y
、z方向の外力fx Sfy s fzを算出すること
ができる。In this way, the amount of deformation dy, z is applied to the Y spring portion 12, and the spring 8
If the amount of deformation dz of 13 is calculated, x, y applied to the contact body 3
, the external force fx Sfy s fz in the z direction can be calculated.
x、y、z方向の変形量d x Sd y % d z
からは接触体3の先端部のプローブ球3aの上部取付板
19に対する相対位置を求めることができ、また外力f
X、 fyS fzからは被測定物かプローブ球3aに
対して作用した力の方向Fを求めることができる。この
力の方向Fからは、被測定物とプローブ球3aとの接点
の方向を求めることができる。Deformation amount in x, y, and z directions d x Sd y % d z
From this, the relative position of the probe ball 3a at the tip of the contact body 3 with respect to the upper mounting plate 19 can be determined, and the external force f
From X, fyS fz, the direction F of the force acting on the object to be measured or the probe ball 3a can be determined. From the direction F of this force, the direction of the contact point between the object to be measured and the probe ball 3a can be determined.
接点の方向が求まれば、プローブ球3aの中心位置と半
径は既知であるから、被測定物とプローブ球3aとの接
触点の三次元空間座標を算出することができ、この値が
三次元測定機の接触体3からの最終的な出力となる。こ
の接触体3からの出力によって被測定物との接触点の空
間座標を求めることができるから、それが三次元測定機
からの出力となる。Once the direction of the contact point is determined, the center position and radius of the probe sphere 3a are known, so the three-dimensional spatial coordinates of the contact point between the object to be measured and the probe sphere 3a can be calculated, and this value can be expressed as a three-dimensional This is the final output from the contact body 3 of the measuring machine. Since the spatial coordinates of the point of contact with the object to be measured can be determined from the output from the contact body 3, this becomes the output from the three-dimensional measuring machine.
第5図はこの発明の三次元測定プローブ1の特性を示し
たグラフである。このグラフの横軸はブロック体の一辺
の長さを10−’−0,1mから10−’−0,1tI
txまで変化させた場合に、ブロック体の変形量(DI
SPLACEMENT) 、歪みゲージに加わる歪み(
STRAIN)およびばね部に発生する最小の固有振動
数(FREQUENCY )がどう変わるかを縦軸に示
しである。FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the three-dimensional measurement probe 1 of the present invention. The horizontal axis of this graph is the length of one side of the block from 10-'-0,1m to 10-'-0,1tI
When changing up to tx, the amount of deformation of the block body (DI
SPLACEMENT), strain applied to the strain gauge (
The vertical axis shows how the minimum natural frequency (FREQUENCY) generated in the spring section changes.
同図中D1〜D4の直線はブロック体に加える外力(測
定圧)を0.IBw、1■gwx 10mgν、および
100mgvに変化させた場合のブロック体の大きさと
変形量との関係を示し、81−84は同じくブロック体
に加える外力を0.1mgw5 lsgwSlomgv
、および100■gwに変化させた場合のブロック体
の大きさと歪みとの関係を示す。また、同図中Fはブロ
ック体の大きさと固有振動数との関係を示す。In the figure, the straight lines D1 to D4 indicate the external force (measured pressure) applied to the block body at 0. 81-84 shows the relationship between the size of the block body and the amount of deformation when changing it to IBw, 1 gwx 10 mgν, and 100 mgv.
, and the relationship between the block size and distortion when changed to 100 gw. Further, in the figure, F indicates the relationship between the size of the block body and the natural frequency.
このグラフから分かるように、ブロック体の一辺のサイ
ズが小さくなると、変形量、歪み、固有振動数がともに
大きくなる。すなわち、本件発明のように単結晶シリコ
ンを加工し、かつ歪みゲージをフォトリソグラフィーに
よって形成するようにすると、たとえば−辺のサイズが
21m程度のブロック体を形成することが可能となる。As can be seen from this graph, as the size of one side of the block body becomes smaller, the amount of deformation, distortion, and natural frequency all increase. That is, if monocrystalline silicon is processed and the strain gauge is formed by photolithography as in the present invention, it is possible to form a block body with a negative side size of about 21 m, for example.
このサイズのブロック体は外力80mgvで0.04μ
m変形し、固有振動数は10KHzとなる。また、この
ときの歪みは4XlO−6で、この値は通常の半導体歪
みゲージで十分に検出できる値である。A block body of this size is 0.04μ with an external force of 80mgv.
m deformation, and the natural frequency becomes 10 KHz. Further, the strain at this time was 4XlO-6, which is a value that can be sufficiently detected by a normal semiconductor strain gauge.
このような結果は、ブロック体の一辺のサイズを2■と
すると、プローブ1の感度を0.04μm以下とし、か
っこのときの外力を80Il1g′w以下としたプロー
ブを実現できることを意味する。さらに、固有振動数は
10KHz程度(通常のプローブは100Hz程度)と
高いため、外部振動や床振動によっても振動しずらい利
点がある。These results mean that if the size of one side of the block is 2cm, it is possible to realize a probe with a sensitivity of 0.04 μm or less and an external force of 80Il1g'w or less during parenthesis. Furthermore, since the natural frequency is as high as about 10 KHz (normal probes are about 100 Hz), it has the advantage of being less likely to vibrate due to external vibrations or floor vibrations.
上記第1の実施例では、X5YSZの各ブロック体をそ
れぞれ別体に形成して接着固定した。しかしながら、X
ブロック体とYブロック体とは一体に形成し、Zブロッ
ク体だけを別体として接着固定するようにしてもよく、
または3つのブロック体を全て一体に形成するようにし
てもよい。その場合、プローブ本体は2ブロック体に2
歪みゲージが形成できる形状であることが条件となる。In the first embodiment, each block of X5YSZ was formed separately and fixed by adhesive. However, X
The block body and the Y block body may be formed integrally, and only the Z block body may be adhesively fixed as a separate body.
Alternatively, all three blocks may be formed integrally. In that case, the probe body is divided into two blocks.
The condition is that it has a shape that allows the formation of a strain gauge.
第6図乃至第8図はそれぞれブロック体の変形例を示す
この発明の第2乃至第4の実施例である。FIGS. 6 to 8 show second to fourth embodiments of the present invention, respectively, showing modified examples of the block body.
第6図に示すブロック体31は、内面側に一対の溝32
aを加工することでヒンジ部32が形成された2枚の単
結晶シリコン板33を、平行に離間された一対の固定板
34の両端面に接着固定して形成したもので、このよう
な構成であっても、歪みゲージ35をヒンジ部32と対
応する箇所に印刷形成することができる。この場合、固
定板34は単結晶シリコンを用いず、他の金属板であっ
てもよい。The block body 31 shown in FIG. 6 has a pair of grooves 32 on the inner surface.
It is formed by adhesively fixing two single crystal silicon plates 33 on which hinge parts 32 are formed by processing a to both end surfaces of a pair of fixing plates 34 spaced apart in parallel. Even in this case, the strain gauge 35 can be printed and formed at a location corresponding to the hinge portion 32. In this case, the fixed plate 34 may not be made of single crystal silicon, but may be made of another metal plate.
第7図に示すブロック体41は、帯状部材42の両端面
に単結晶シリコンによって形成された薄い弾性板43の
幅方向一端側を取着し、他端側を固定板44に取着して
形成するようにしたものである。このような構成によれ
ば、上記弾性板43がヒンジ部となって弾性的に変形し
、また、この弾性板43に歪みゲージ45を印刷形成す
ることができる。The block body 41 shown in FIG. 7 has one end in the width direction of a thin elastic plate 43 formed of single-crystal silicon attached to both end faces of a band-shaped member 42, and the other end attached to a fixed plate 44. It was designed so that it could be formed. According to such a configuration, the elastic plate 43 serves as a hinge and is elastically deformed, and the strain gauge 45 can be printed on the elastic plate 43.
第8図は第6図に示す実施例とほぼ同じ構成であるが、
単結晶シリコン板33に形成される溝32bを、異方性
エツチングを用いて台形テーパ状に形成したものである
。FIG. 8 has almost the same configuration as the embodiment shown in FIG. 6, but
A groove 32b formed in a single crystal silicon plate 33 is formed into a trapezoidal tapered shape using anisotropic etching.
第9図は歪みゲージの変形例を示すこの発明の第5の実
施例で、この歪みゲージ51はピエゾ抵抗52を連続し
た蛇行状に形成し、その両端に配線パッド53を形成す
るようにしたものである。FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention showing a modification of the strain gauge. This strain gauge 51 has a piezoresistor 52 formed in a continuous meandering shape, and wiring pads 53 are formed at both ends of the piezoresistor 52. It is something.
[発明の効果コ
以上述べたようにこの発明は、プローブ本体に、それぞ
れX方向、Y方向および2方向に沿って弾性変形するX
ばね部、Yばね部および2ばね部を設けるとともに、各
ばね部の変形量をそれぞれX歪みゲージ、Y歪みゲージ
および2歪みゲージで検出するようにした。したがって
、各ばね部の変形量を差動トランスを用いて検出する場
合に比べて上記プローブ本体を小形化することができる
。[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a probe main body with an
A spring part, a Y spring part, and a 2-spring part were provided, and the amount of deformation of each spring part was detected by an X strain gauge, a Y strain gauge, and a 2-strain gauge, respectively. Therefore, the probe main body can be made smaller than when the amount of deformation of each spring portion is detected using a differential transformer.
第1図はこの発明の第1の実施例を示す全体構成の斜視
図、第2図は同じく歪みゲージが設けられた部分を拡大
した斜視図、第3図は同じくブロック体が変形した状態
の側面図、第4図は同じく歪みゲージによって形成され
たブリッジ回路図、第5図はブロク体の特性を示すグラ
フ、第6図乃至第8図はそれぞれこの発明の第2乃至第
4の実施例を示すブロック体の斜視図、第9図はこの発
明の第5の実施例を示す歪み抵抗の拡大図である。
2・・・プローブ本体、3・・・接触体、11・・・X
ばね部、12・・・Yばね部、13・・・Zばね部、1
4・・・X歪みゲージ、15・・・Y歪みゲージ、16
・・・Z歪みゲージ。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
第 1 図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図
第
図FIG. 1 is a perspective view of the overall configuration of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged perspective view of a portion provided with a strain gauge, and FIG. 3 is a perspective view of the block body in a deformed state. A side view, FIG. 4 is a bridge circuit diagram also formed by the strain gauge, FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the block body, and FIGS. 6 to 8 are respectively the second to fourth embodiments of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view of a strain resistor showing a fifth embodiment of the present invention. 2...Probe body, 3...Contact body, 11...X
Spring part, 12...Y spring part, 13...Z spring part, 1
4...X strain gauge, 15...Y strain gauge, 16
...Z strain gauge. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue No. 1
Claims (1)
被測定物に接触する接触体とを具備し、上記プローブ本
体には、それぞれX方向、Y方向およびZ方向に沿って
弾性変形するXばね部、Yばね部およびZばね部と、各
ばね部の変形量をそれぞれ検出するX歪みゲージ、Y歪
みゲージおよびZ歪みゲージとが設けられていることを
特徴とする三次元測定プローブ。The probe body includes an X spring portion that elastically deforms along the X direction, the Y direction, and the Z direction, respectively. , a Y spring section, a Z spring section, and an X strain gauge, a Y strain gauge, and a Z strain gauge that respectively detect the amount of deformation of each spring section.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13543290A JPH0431710A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Three-dimensional measuring probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13543290A JPH0431710A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Three-dimensional measuring probe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0431710A true JPH0431710A (en) | 1992-02-03 |
Family
ID=15151587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13543290A Pending JPH0431710A (en) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | Three-dimensional measuring probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0431710A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0617253A2 (en) * | 1993-03-20 | 1994-09-28 | Pietzsch Automatisierungstechnik Gmbh | Measuring device for determining the cylinder form |
JP2008537107A (en) * | 2005-03-24 | 2008-09-11 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | Measuring probe |
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EP3388778A1 (en) * | 2017-04-10 | 2018-10-17 | Technische Universität Braunschweig | Microbutton and method for manufacturing the same |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP13543290A patent/JPH0431710A/en active Pending
Cited By (6)
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EP0617253A2 (en) * | 1993-03-20 | 1994-09-28 | Pietzsch Automatisierungstechnik Gmbh | Measuring device for determining the cylinder form |
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US5507099A (en) * | 1993-03-20 | 1996-04-16 | Pietzsch Automatisierungstechnik Gmbh | Device for measuring distortion in cylinders |
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