JP2000018935A - 表面粗さ形状検出器 - Google Patents

表面粗さ形状検出器

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JP2000018935A
JP2000018935A JP10202867A JP20286798A JP2000018935A JP 2000018935 A JP2000018935 A JP 2000018935A JP 10202867 A JP10202867 A JP 10202867A JP 20286798 A JP20286798 A JP 20286798A JP 2000018935 A JP2000018935 A JP 2000018935A
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JP
Japan
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surface roughness
movable
movable side
link mechanism
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JP10202867A
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English (en)
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Masafumi Sedaka
雅文 瀬高
Tomio Tomita
登美夫 冨田
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分解能で電気ノイズに強いとともに、測定
範囲が広く動特性もよくて光学系の調整も容易な表面粗
さ形状検出器を提供する。 【解決手段】 検出器の機構は、上下方向移動自在に構
成された平行リンク機構10として、可動側の下側に触
針17を、可動側の上側に反射ミラー24を取り付け
て、可動側の変位量をレーザ干渉計20で検出するよう
にした。 【効果】 レーザー干渉計を用いるので高分解能で電気
ノイズに強くなる。平行リンク機構によって可動側が平
行運動するので、可動側に直接反射ミラーを取り付ける
ことができ、測定範囲が広く動特性もよくて光学系の調
整も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの表面粗
さ、断面形状、うねり等(本発明ではまとめて「表面粗
さ形状」という。)を求める表面粗さ形状測定機に係わ
り、それに用いる表面粗さ形状検出器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】表面粗さ形状測定機に用いられる検出器
は、一般的に、てこ式の機構を採り検出センサーに差動
トランスが用いられる。図5はその構造を簡潔に示した
もので、てこ支点41に揺動自在にレバー42が支持さ
れ、レバー42の一方の先端には触針43が取り付けら
れている。そして、レバー42の他方の端には差動トラ
ンス44が設けられ、触針43の変位量が差動トランス
44で検出される。
【0003】これに対して、最近は、高分解能検出や電
気ノイズ特性の改善を必要性する事例が多くなってお
り、その対策として、差動トランス44の代わりにレー
ザー干渉計を用いる場合がある。図6は、従来のてこ式
機構にレーザー干渉計を用いた例を示したものである。
レーザー干渉計50は、レーザー光源51、コリメート
レンズ52、ハーフミラー53、コーナーキューブ5
4、反射ミラー55、参照ミラー56、結像レンズ5
7、フォトデテクタ58から構成されており、コーナー
キューブ54のみがレバー42に取り付けられていて可
動、他の部品は固定されている。そして、次のようにし
てレバー42の変位量を検出する。
【0004】すなわち、光源51から出た光はコリメー
トレンズ52を介してハーフミラー53に入り、ハーフ
ミラー53で通過してコーナーキューブ54に向かう光
とハーフミラー53で反射して参照ミラー56に向かう
光に分けられる。コーナーキューブ54に向かった光は
内部で屈折して反射ミラー55に入り、反射ミラー55
で反射して再びコーナーキューブ54で屈折し、今度は
ハーフミラー53で反射して結像レンズ57を介しCC
Dカメラ58に入る。また、ハーフミラー53で反射し
て参照ミラー56に向かった光は、参照ミラー56で反
射し今度はハーフミラー53を通過して結像レンズ57
を介しフォトデテクタ58に入る。
【0005】この結果、ハーフミラー53からの反射ミ
ラー55までの光路長と参照ミラー56までの距離との
差によって、干渉縞が発生するが、ハーフミラー53か
ら参照ミラー56までの距離は固定であるので、干渉縞
の変化によって、ハーフミラー53から反射ミラー55
までの光路長を検出することができる。この場合、反射
ミラー55はハーフミラー53に対して固定であるの
で、結局、干渉縞の変化によってコーナーキューブ54
の変位量を検出することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コーナ
ーキューブ54は質量が相対的に大きいためにレバー4
2の動特性が低下したり、光学系が複雑になるため調整
が難しくなるという問題がある。また、コーナーキュー
ブ54を使用せず反射ミラー55を直接レバー42に取
り付ける方法もあるが、そうすると、レバー42の傾き
が大きくなったときに反射光が戻ってこなくなるので、
測定範囲が制限されるという問題もある。
【0007】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、高分解能で電気ノイズに強いとともに、測定範
囲が広く動特性もよく、光学系の調整も容易な表面粗さ
形状検出器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、表面粗さ形状検出器を、上下方向移動自在
に構成された平行リンク機構として、可動側の下側に触
針を取り付け、可動側の上側に反射ミラーを取り付け
て、その反射ミラーの変位量をレーザ干渉計で検出する
ようにした。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1 本発明に係る表面粗さ形状検出器の実施の形態1を、図
1と図2に示す。図1は平行リンク機構部の詳細とレー
ザー干渉計の構成図、図2は図1の平行リンク機構部の
正面図(一部断面図)である。図1に示すように、平行
リンク機構部10は、本体11、上アーム12、下アー
ム13、可動部14を基本に構成されており、各連結は
ピボット軸受けとニードル軸で行われている。すなわ
ち、上側は上アーム12にピボット軸受け12a、本体
11と可動部14にニードル軸11a、下側は本体11
と可動部14にピボット軸受け14a、下アーム13に
ニードル軸13aが取り付けられている。本体11と可
動部14にはバネ掛け11aと14cが固着され、本体
11と可動部14との間に引っ張りバネ15がかけられ
ている。また、下アーム13の右側は軸13bが延長さ
れ、軸13bにウェイト16が取り付けられている。可
動部14の先端14bの下側は触針17が取り付けら
れ、上側には反射ミラー24が固着されている。
【0011】平行リンク機構部10は、このように構成
されており、本体11はレーザー干渉計20と同様にホ
ルダー(図示省略)に取り付けられていて、可動部14
が上下に移動自在となる。この場合、上アーム12の2
箇所の軸心A・軸心C間距離と下アーム13の2箇所の
軸心B・軸心Dの距離が同一、本体11の2箇所の軸心
A・軸心B間距離と可動部14の2箇所の軸心C・軸心
D間距離が同一になっているので、可動部14は本体1
1の2箇所の軸心Aと軸心Bとを結ぶ方向と平行に上下
動する。反射ミラー24の上面は可動部14の2箇所の
軸心Cと軸心Dとを結ぶ方向に直角に設定されているの
で、結局、反射ミラー24は本体11の2箇所の軸心A
と軸心Bとを結ぶ方向に、傾くことなく移動自在とな
る。なお、可動部14の下向きの移動力すなわち測定圧
は、ウェイト16で調整するが、表面粗さ形状測定では
測定圧が小さいので、ピボット軸受けとニードル軸とで
構成される各支点の回転力を小さくする必要がある。し
かし、各支点の回転力を小さくするとガタツキが出やす
いので、この実施の形態では、本体11と可動部14の
間を引っ張りバネ15で引っ張ってガタツキを押さえる
ようにしている。
【0012】また、レーザー干渉計20は、レーザー光
源21、コリメートレンズ22、ハーフミラー23、反
射ミラー24、参照ミラー25、結像レンズ26、フォ
トデテクタ27から構成されており、反射ミラー24の
みが可動部14に取り付けられていて可動、他の部品は
固定されている。そして、次のようにして可動部14す
なわち触針17の変位量を検出する。
【0013】光源21から出た光は、コリメートレンズ
22を介してハーフミラー23に入り、ハーフミラー2
3で通過して反射ミラー24に向かう光と、ハーフミラ
ー23で反射して参照ミラー25に向かう光に分けられ
る。反射ミラー24に向かった光はそこで反射し、今度
はハーフミラー23で反射して結像レンズ26を介しフ
ォトデテクタ27に入る。また、ハーフミラー23で反
射して参照ミラー25に向かった光は参照ミラー25で
反射し、今度はハーフミラー23を通過して結像レンズ
26を介しフォトデテクタ27に入る。この結果、ハー
フミラー23から反射ミラー24までの距離とハーフミ
ラー23から参照ミラー25までの距離との差によっ
て、干渉縞が発生するが、ハーフミラー23から参照ミ
ラー25までの距離は固定であるので、干渉縞の変化を
検出することによって、ハーフミラー23から反射ミラ
ー24までの距離を検出することができる。
【0014】実施の形態2 本発明に係る表面粗さ形状検出器の実施の形態2を、図
3と図4に示す。図3は平行リンク機構部、図4は図3
の正面図である。レーザー干渉計の構成は実施の形態1
と同じであるので省略している。図3に示すように、平
行リンク機構部30は、本体31、上板バネ32、下板
バネ33、可動部34を基本に構成されており、上板バ
ネ32と下板バネ33はバネ押さえ31a、34aで本
体31、可動部34にそれぞれ固定されている。また、
本体31の延長部31bに取り付けらた板35にバネ掛
け35aが固着され、可動部34の下側に固着されたバ
ネ掛け34cとの間に引っ張りバネ36がかけられてい
る。さらに、可動部34の先端34bの下側には触針1
7が取り付けられ、上側には反射ミラー24が固着され
ている。
【0015】平行リンク機構部30は、このように構成
されており、本体11はレーザー干渉計20と同様にホ
ルダー(図示省略)に取り付けられていて、可動部34
が上下に移動自在となる。この場合、上バネ32の2箇
所の角E・角G間距離と下バネ33の2箇所の角F・角
H間距離が同一、本体31の2箇所の角E・角F間距離
と可動部34の2箇所の角G・角H間距離が同一になっ
ているので、可動部34は本体31の2箇所の角Eと角
Fとを結ぶ方向と平行に上下動する。反射ミラー24の
上面は可動部34の2箇所の角Gと角Hとを結ぶ方向に
直角に設定されているので、結局、反射ミラー24は本
体31の2箇所の角Eと角Fとを結ぶ方向に、傾くこと
なく移動自在となる。可動部34の下向きの移動力すな
わち測定圧は、バネ36で調整する。
【0016】なお、平行リンク機構は実施の形態1や実
施の形態2に示した構造に限らず、これらの変形や他の
支点でもよい。例えば、実施の形態1で上アームにはピ
ボット軸受けを下アームにはニードル軸を取り付けた
が、これと反対の構成や、上下同一の構成でもよい。実
施の形態2の板バネ支点構造についても、本体や可動部
と一体形(一つの材料から削り出す)とすることもでき
る。また、本発明では、表面粗さ形状測定機に用いる検
出器について説明したが、これに限らず、輪郭形状測定
用の検出器についても適用できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面粗さ形状検出器を、上下方向移動自在に構成された平
行リンク機構として、可動側の上側に触針を取り付け、
可動側の下側に反射ミラーを取り付けて、その反射ミラ
ーの変位量をレーザー干渉計で検出するようにした。セ
ンサーにレーザー干渉計を用いることによって、高分解
能化ができ電気ノイズにも強くなる。また、平行リンク
機構にすることによって可動側(被検出側)が傾くこと
がないので、コーナーキューブを付ける必要がない。そ
れによって、測定範囲が広くとれ動特性もよく光学系の
調整も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態1の主説明図
【図2】図1の平行リンク機構の正面図
【図3】本発明に係る実施の形態2の主説明図
【図4】図3の正面図
【図5】従来の一般的な表面粗さ形状検出器の説明図
【図6】従来のてこ式機構にレーザー干渉計を設けた場
合の説明図
【符号の説明】
10……平行リンク機構部 11……本体 12……上アーム 13……下アーム 14……可動部 16……ウェイト 17……触針 20……レーザー干渉計 21……レーザー光源 23……ハーフミラー 24……反射ミラー 25……参照ミラー 27……フォトデテクタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上下方向移動自在に構成された平行リンク
    機構と、 その平行リンクの可動側の下側に取り付けられた触針
    と、 前記平行リンクの可動側の上側に取り付けられた反射ミ
    ラーと、 その反射ミラーにレーザー光を照射し光干渉方式で前記
    反射ミラーの上下方向変位量を検出するレーザー干渉計
    と、から構成されたことを特徴とする表面粗さ形状検出
  2. 【請求項2】前記平行リンク機構の4支点がピボットで
    構成されていることを特徴とする請求項1に記載の表面
    粗さ形状検出器。
  3. 【請求項3】前記平行リンク機構の4支点が板バネで構
    成されていることを特徴とする請求項1に記載の表面粗
    さ形状検出器。
JP10202867A 1998-07-03 1998-07-03 表面粗さ形状検出器 Pending JP2000018935A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112729066A (zh) * 2019-10-28 2021-04-30 松下知识产权经营株式会社 测定用探测器以及形状测定装置

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