JP2003315034A - Surface texture measuring machine and method therefor, and measuring probe - Google Patents
Surface texture measuring machine and method therefor, and measuring probeInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、表面性状測定機、
表面性状測定方法および測定プローブに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface texture measuring instrument,
The present invention relates to a surface texture measuring method and a measuring probe.
【０００２】[0002]
【背景技術】被測定物の表面性状、例えば、被測定物の
表面形状、表面粗さなどの幾何偏差の測定を行う測定機
として表面性状測定機が知られている。従来の表面性状
測定機１は、図７に示されるように、ベース２と、この
ベース２の上面一端側寄りに設けられたワーク載置テー
ブル３と、ベース２の上面他端側寄りに設けられワーク
Ｗの表面性状を検出する測定子としてのスタイラス６２
を駆動する駆動部４とを備えて構成されている。以下の
説明のために、ベース２の上面に対して垂直方向をＺ方
向（Ｚ軸）とし、このＺ方向に直角な方向で図７の紙面
に平行方向をＸ方向（Ｘ軸）、Ｚ方向およびＸ方向に直
角方向（図７の紙面に垂直方向）をＹ方向（Ｙ軸）とす
る。BACKGROUND ART A surface texture measuring machine is known as a measuring machine for measuring the surface texture of an object to be measured, for example, the geometrical deviation such as the surface shape or surface roughness of the object to be measured. As shown in FIG. 7, the conventional surface texture measuring machine 1 is provided with a base 2, a work placement table 3 provided near one end of the upper surface of the base 2, and a work placement table 3 near the other end of the upper surface of the base 2. Stylus 62 as a probe for detecting the surface texture of the workpiece W
And a drive unit 4 for driving the. For the following description, the direction perpendicular to the upper surface of the base 2 is defined as the Z direction (Z axis), and the direction perpendicular to the Z direction is parallel to the plane of FIG. 7 in the X direction (X axis) and the Z direction. And the direction perpendicular to the X direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 7) is the Y direction (Y axis).
【０００３】駆動部４は、スタイラス６２をＺ方向およ
びＸ方向に粗動変位させスタイラス６２をワークＷ表面
に沿って走査させる走査機構としてのスタイラス走査部
５と、このスタイラス走査部５に設けられスタイラス６
２をその軸方向（Ｚ方向）に微小変位可能にスタイラス
６２を支持するスタイラス支持部６とを備えて構成され
ている。スタイラス走査部５は、ベース２に立設された
Ｚ軸ガイド５１と、このＺ軸ガイド５１に昇降自在に設
けられたＺ軸スライダ５２と、このＺ軸スライダ５２に
Ｘ方向へ摺動可能に設けられたＸ軸アーム５３とを備え
て構成されている。Ｘ軸アーム５３は、予め設定された
速度に従ってＸ方向にスライド移動を行い、このＸ軸ア
ーム５３のスライド移動によってスタイラス６２がワー
クＷの表面をＸ方向に走査される。Ｚ軸スライダ５２と
Ｘ軸アーム５３の変位量は図示しないリニアエンコーダ
によって検出される。The driving unit 4 is provided in the stylus scanning unit 5 as a scanning mechanism for performing a coarse motion displacement of the stylus 62 in the Z direction and the X direction and scanning the stylus 62 along the surface of the work W, and the stylus scanning unit 5. Stylus 6
2 and a stylus support portion 6 that supports the stylus 62 so that the stylus 62 can be slightly displaced in the axial direction (Z direction). The stylus scanning unit 5 is provided with a Z-axis guide 51 that is erected on the base 2, a Z-axis slider 52 that is vertically movable on the Z-axis guide 51, and a Z-axis slider 52 that is slidable in the X direction. It is provided with an X-axis arm 53 provided. The X-axis arm 53 slides in the X-direction at a preset speed, and the stylus 62 scans the surface of the work W in the X-direction by the sliding movement of the X-axis arm 53. The displacement amount of the Z-axis slider 52 and the X-axis arm 53 is detected by a linear encoder (not shown).
【０００４】スタイラス支持部６は、Ｘ軸アーム５３の
先端に設けられたスタイラス６２と、このスタイラス６
２をその軸方向（Ｚ方向）へ微小変位可能に支持するス
タイラスホルダ６１とを備えて構成されている。スタイ
ラス６２の微小変位は図示しないリニアエンコーダによ
って検出される。スタイラス６２の先端には、ワークＷ
に当接する接触部６３が設けられている。この表面性状
測定機１においては、スタイラス支持部６により直動機
構が構成されている。The stylus support portion 6 includes a stylus 62 provided at the tip of the X-axis arm 53 and the stylus 6.
The stylus holder 61 that supports the 2 so as to be capable of minute displacement in the axial direction (Z direction) is configured. The small displacement of the stylus 62 is detected by a linear encoder (not shown). The work W is attached to the tip of the stylus 62.
A contact portion 63 that abuts on is provided. In this surface texture measuring machine 1, the stylus support portion 6 constitutes a linear motion mechanism.
【０００５】このような構成において、被測定物（ワー
クＷ）をワーク載置テーブル３に載置する。接触部６３
がワークＷの被測定面に当接するようにＺ軸スライダ５
２の位置を設定する。Ｘ軸アーム５３が予め設定された
速度に従ってＸ軸方向にスライド移動を行う。すると、
Ｘ軸アーム５３のスライド移動により接触部６３がＸ方
向に移動される。ワークＷに当接した接触部６３は、ワ
ークＷの表面形状に追従してＺ方向へ微小変位しながら
ワーク表面を走査する。Ｘ軸アーム５３の変位量と、ス
タイラス６２のＺ方向への微小変位量とを基にした演算
処理によってワークＷの表面性状を知ることができる。In such a structure, the object to be measured (work W) is placed on the work placing table 3. Contact part 63
The Z-axis slider 5 so that it contacts the surface to be measured of the workpiece W.
Set position 2. The X-axis arm 53 slides in the X-axis direction at a preset speed. Then,
The contact portion 63 is moved in the X direction by the sliding movement of the X-axis arm 53. The contact portion 63 that comes into contact with the work W scans the work surface while following the surface shape of the work W and making a minute displacement in the Z direction. The surface texture of the work W can be known by calculation processing based on the displacement amount of the X-axis arm 53 and the minute displacement amount of the stylus 62 in the Z direction.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面性状測定機１においては次のような問題があった。
スタイラス６２をＸ方向へ走査する際、図８中でＳ１に
示されるような微小の凹凸であれば、ワークＷの表面形
状に追従してスタイラス６２がＺ方向に微小変位する。
しかしながら、Ｓ２で示されるような大きな凸部（段
差）があった場合、スタイラス６２がこの段差を乗り越
えられない場合がある。スタイラス６２がこの段差に衝
突したにもかかわらず、Ｘ軸アーム５３のスライド移動
によってスタイラス６２が無理にＸ方向へ引っ張られる
と、スタイラス６２が損傷するという問題がある。However, the conventional surface texture measuring machine 1 has the following problems.
When scanning the stylus 62 in the X direction, the stylus 62 is slightly displaced in the Z direction by following the surface shape of the work W if the irregularities are as shown by S1 in FIG.
However, if there is a large convex portion (step) as indicated by S2, the stylus 62 may not be able to climb over this step. Even if the stylus 62 collides with this step, the stylus 62 is damaged if the stylus 62 is forcibly pulled in the X direction by the sliding movement of the X-axis arm 53.
【０００７】図８中でＳ３に示されるような大きな上り
傾斜（勾配ｈ／ｖ）があった場合について説明する。こ
の場合、Ｘ軸アーム５３がｖ移動する間にスタイラス６
２がＺ方向へｈだけ微小変位できればよい。しかし、傾
斜角度が急であるなどにより、スタイラス６２の微小変
位が追いつけない場合は、やはり、スタイラス６２が損
傷するという問題がある。また、接触部６３がＸ方向の
力を受けるために、スタイラス６２が変形し、その結
果、測定精度が劣化するという問題がある。A case where there is a large upslope (gradient h / v) as shown by S3 in FIG. 8 will be described. In this case, the stylus 6 moves while the X-axis arm 53 moves v.
It suffices that 2 can be slightly displaced in the Z direction by h. However, if the small displacement of the stylus 62 cannot be caught up due to a steep inclination angle, the stylus 62 is still damaged. Further, since the contact portion 63 receives a force in the X direction, the stylus 62 is deformed, and as a result, the measurement accuracy is deteriorated.
【０００８】ちなみに、Ｚ軸スライダ５２のＺ方向粗動
変位により、スタイラス６２のＺ方向微小変位を補完す
ることは理論的には可能である。しかしこの場合、スタ
イラス支持部６によるＺ方向の微小変位をフィードバッ
クしてＺ軸スライダ５２の粗動変位量を決定しなければ
ならない。そのため、Ｚ軸スライダ５２の粗動変位は応
答速度が遅い。すなわち、Ｚ軸スライダ５２の粗動変位
を用いて大きな段差や急傾斜を有するワークＷに対応す
るには、ある一定の限界がある。Incidentally, it is theoretically possible to supplement the small displacement in the Z direction of the stylus 62 by the coarse displacement in the Z direction of the Z-axis slider 52. However, in this case, it is necessary to feed back the small displacement in the Z direction by the stylus support portion 6 to determine the coarse movement displacement amount of the Z-axis slider 52. Therefore, the coarse movement displacement of the Z-axis slider 52 has a slow response speed. That is, there is a certain limit in using the coarse motion displacement of the Z-axis slider 52 to cope with the work W having a large step or a steep slope.
【０００９】さらに、スタイラス６２の横方向に作用す
る力を歪みゲージなどで計測して、ある一定の歪みがス
タイラス６２に作用した場合には、Ｘ軸アーム５３の移
動を中止するという方策も考えられる。しかしながらこ
の場合、スタイラス６２の損傷を防ぐことができる一
方、大きな段差を有するワークＷを測定できないという
問題が以前として残るうえ、測定をたびたび中断するた
め測定効率が悪いという問題がある。Further, a measure may be considered in which the force acting in the lateral direction of the stylus 62 is measured by a strain gauge or the like, and when a certain strain acts on the stylus 62, the movement of the X-axis arm 53 is stopped. To be However, in this case, while the stylus 62 can be prevented from being damaged, the problem that the work W having a large step difference cannot be measured still remains, and the measurement efficiency is poor because the measurement is frequently interrupted.
【００１０】本発明の目的は、従来の問題を解消し、多
様な表面形状を有するワークに対しても表面性状測定で
きる表面性状測定機、表面性状測定方法および測定プロ
ーブを提供することにある。An object of the present invention is to solve the conventional problems and provide a surface texture measuring machine, a surface texture measuring method and a measuring probe capable of measuring the surface texture of a work having various surface shapes.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の表面性状測定機は、被測定物の表面を走査
する測定子と、前記被測定物の表面形状に従って前記測
定子を軸方向へ微小変位させる直動機構と、前記直動機
構とともに前記測定子を走査方向へ移動させる走査機構
とを備え、前記測定子の変位量より前記被測定物の表面
性状を測定する表面性状測定機において、前記測定子の
軸方向に平行な面内において前記測定子の姿勢を調整す
る測定子姿勢調整手段と、前記測定子の姿勢を検出する
測定子姿勢検出手段とが設けられていることを特徴とす
る。In order to achieve the above object, a surface texture measuring machine of the present invention comprises a probe for scanning the surface of an object to be measured, and the probe according to the surface shape of the object to be measured. A surface texture for measuring the surface texture of the object to be measured from the displacement amount of the tracing stylus, which includes a linear movement mechanism for making a small displacement in the axial direction and a scanning mechanism for moving the tracing stylus together with the linear movement mechanism in the scanning direction. In the measuring machine, a tracing stylus posture adjusting means for adjusting the posture of the tracing stylus in a plane parallel to the axial direction of the tracing stylus, and a tracing stylus posture detecting means for detecting the posture of the tracing stylus are provided. It is characterized by
【００１２】このような構成において、測定子を被測定
物の表面に当接させた状態で走査機構によって測定子を
走査方向に走査する。すると、直動機構によって測定子
が被測定物の表面形状に従って軸方向へ微小変位しなが
ら、被測定物の表面を走査する。ここで、測定子が被測
定物の表面を走査しているときに、測定子が直動機構に
よる微小変位によっては追従できない段差や上り傾斜に
衝突する場合がある。このとき、測定子姿勢調整手段に
よって、測定子の軸方向に平行な面内において測定子の
姿勢が調整される。In such a structure, the probe is scanned in the scanning direction by the scanning mechanism while the probe is in contact with the surface of the object to be measured. Then, the linear movement mechanism scans the surface of the object to be measured while the probe is slightly displaced in the axial direction according to the surface shape of the object to be measured. Here, when the tracing stylus scans the surface of the object to be measured, there are cases where the tracing stylus collides with a step or an upward slope that cannot be followed by a minute displacement by the linear motion mechanism. At this time, the posture of the tracing stylus is adjusted by the tracing stylus posture adjusting means in a plane parallel to the axial direction of the tracing stylus.
【００１３】例えば、測定子が走査方向とは反対方向へ
測定子の軸上に設けられた回転中心（揺動支点）を中心
として回転（揺動）されると、直動機構による微小変位
に加えてさらに回転分だけ測定子の位置が上がる。よっ
て、測定子姿勢調整手段による測定子の姿勢調整によっ
て、従来は追従できなかった表面形状に対しても測定子
が倣い移動することができる。その結果、凹凸の大きい
被測定物に対しても表面性状測定が可能となる。For example, when the tracing stylus is rotated (swinged) in a direction opposite to the scanning direction about a rotation center (swinging fulcrum) provided on the axis of the tracing stylus, a small displacement is caused by the linear motion mechanism. In addition, the position of the stylus is further raised by the amount of rotation. Therefore, by adjusting the posture of the tracing stylus by the tracing stylus posture adjusting means, the tracing stylus can follow the surface shape that could not be tracked conventionally. As a result, it becomes possible to measure the surface texture even on an object to be measured having large irregularities.
【００１４】測定子姿勢調整手段によって調整された測
定子の姿勢は測定子姿勢検出手段によって検出される。
この検出結果と、直動機構と走査機構の変位量に基づく
測定子の変位量とから測定子の位置変化を算出すること
により、被測定物の表面性状を正確に測定することがで
きる。The posture of the tracing stylus adjusted by the tracing stylus posture adjusting means is detected by the tracing stylus posture detecting means.
By calculating the position change of the tracing stylus from the detection result and the displacement of the tracing stylus based on the displacement of the linear motion mechanism and the scanning mechanism, the surface texture of the measured object can be accurately measured.
【００１５】測定子姿勢調整手段によって、測定子の姿
勢を調整できることにより、従来は追従できなかった凹
凸の大きい段差に対しても測定子が追従することができ
る。よって、段差に測定子が衝突しても、無理な走査に
よって測定子を損傷したり、測定を中止するなどの問題
を生じることがない。その結果、測定を効率よく円滑に
行うことができる。測定子姿勢検出手段が設けられてい
るので、測定子の姿勢が調整された場合でも、直動機構
と走査機構の変位量と測定子の姿勢とから測定子の位置
変化量を正確に検出することができる。よって、大きな
段差を有する形状でも正確に測定することができる。Since the posture of the tracing stylus can be adjusted by the tracing stylus posture adjusting means, the tracing stylus can follow a step having a large unevenness which cannot be followed conventionally. Therefore, even if the stylus collides with the step, problems such as damage to the stylus due to unreasonable scanning or interruption of the measurement do not occur. As a result, the measurement can be performed efficiently and smoothly. Since the tracing stylus posture detection means is provided, even if the posture of the tracing stylus is adjusted, the position change amount of the tracing stylus is accurately detected from the displacement amount of the linear motion mechanism and the scanning mechanism and the posture of the tracing stylus. be able to. Therefore, even a shape having a large step can be accurately measured.
【００１６】このような表面性状測定機において、前記
測定子姿勢検出手段の検出値に基づいて、前記測定子の
変位量を補正する補正手段が設けられていることが好ま
しい。In such a surface texture measuring machine, it is preferable that correction means for correcting the displacement amount of the tracing stylus based on the detection value of the tracing stylus attitude detecting means is provided.
【００１７】測定子姿勢検出手段の検出値に基づいて、
直動機構および走査機構の変位量を補正すれば、測定子
の位置変化を正確に計算することができる。よって、被
測定物の表面性状を正確に測定することができる。測定
子姿勢検出手段の検出値として、例えば、測定子の揺動
角を検出した場合には、揺動による測定子先端の位置変
化量を直動機構および走査機構の変化量に加味して測定
子の位置変化量を算出するなどすればよい。Based on the detection value of the tracing stylus attitude detecting means,
If the displacement amounts of the linear motion mechanism and the scanning mechanism are corrected, the position change of the probe can be calculated accurately. Therefore, the surface texture of the measured object can be accurately measured. For example, when the swing angle of the tracing stylus is detected as the detection value of the tracing stylus posture detection means, the change amount of the position of the tracing stylus tip due to the swing is taken into consideration in addition to the variation of the linear motion mechanism and the scanning mechanism. For example, the position change amount of the child may be calculated.
【００１８】測定子姿勢調整手段は、測定子に直接設け
られて測定子の姿勢を調整してもよいが、前記測定子姿
勢調整手段は、前記測定子を備えた前記直動機構の姿勢
を調整することが好ましい。The tracing stylus posture adjusting means may be provided directly on the tracing stylus to adjust the posture of the tracing stylus, but the tracing stylus posture adjusting means adjusts the posture of the linear motion mechanism provided with the tracing stylus. It is preferable to adjust.
【００１９】このような構成によれば、測定子は直動機
構によって軸方向に摺動自在に支持されている。さら
に、測定子姿勢調整手段は、直動機構の姿勢を調整す
る。よって、測定子姿勢調整手段は、直動機構を介して
測定子の姿勢を調整することができる。すると、直動機
構を介して測定子の姿勢を調整するので、直動機構が姿
勢を変えた状態で、測定子が直動機構を軸方向摺動自在
に微小変位することができる。よって、被測定物の形状
に従って測定子が変位することができる。直動機構自体
は従来知られた機構であるので、この従来知られた直動
機構に測定子姿勢調整手段、例えば、揺動支持機構など
を取り付ければ、簡便に測定子姿勢の調整をすることが
できる表面性状測定機とすることができる。According to this structure, the tracing stylus is slidably supported in the axial direction by the linear motion mechanism. Further, the tracing stylus attitude adjusting means adjusts the attitude of the linear motion mechanism. Therefore, the tracing stylus posture adjusting means can adjust the posture of the tracing stylus via the linear motion mechanism. Then, since the posture of the tracing stylus is adjusted via the linear movement mechanism, the tracing stylus can finely displace the linear movement mechanism in the axial direction so as to be slidable in the axial direction while the posture of the linear movement mechanism is changed. Therefore, the tracing stylus can be displaced according to the shape of the object to be measured. Since the linear motion mechanism itself is a conventionally known mechanism, it is possible to easily adjust the attitude of the tracing stylus by attaching a tracing stylus attitude adjusting means, for example, a swing support mechanism, to the conventionally known linear movement mechanism. The surface texture measuring machine can be used.
【００２０】ここで、前記測定子姿勢調整手段は、前記
直動機構を揺動支持する揺動支持手段であり、前記測定
子姿勢検出手段は、前記直動機構の揺動角を検出する揺
動角検出手段であることが好ましい。Here, the tracing stylus attitude adjusting means is rocking support means for rocking and supporting the linear motion mechanism, and the tracing stylus attitude detecting means is rocking for detecting a rocking angle of the linear motion mechanism. It is preferably a moving angle detecting means.
【００２１】このような構成によれば、揺動支持手段に
よって直動機構が揺動支持されることにより、測定子が
揺動支持されるので、測定子の姿勢を調整することがで
きる。また、揺動角検出手段により、直動機構の揺動角
を検出することにより、測定子の揺動角を知ることがで
きる。この検出された直動機構の揺動角、つまり測定子
の揺動角により、直動機構および走査機構の変位量を補
正すれば、測定子の位置変化量を正確に測定することが
できる。よって、被測定物の表面性状を正確に測定する
ことができる。According to this structure, the linear motion mechanism is oscillated by the oscillating support means to oscillate and support the measuring element, so that the attitude of the measuring element can be adjusted. Further, the swing angle of the tracing stylus can be detected by detecting the swing angle of the linear motion mechanism by the swing angle detecting means. If the displacement amount of the linear motion mechanism and the scanning mechanism is corrected by the detected swing angle of the linear motion mechanism, that is, the swing angle of the tracing stylus, the position change amount of the tracing stylus can be accurately measured. Therefore, the surface texture of the measured object can be accurately measured.
【００２２】あるいは、前記測定子姿勢調整手段は、回
転モータであり、前記測定子姿勢検出手段は、前記回転
モータの回転角を検出するロータリーエンコーダである
ことが好ましい。Alternatively, it is preferable that the tracing stylus attitude adjusting means is a rotary motor, and the tracing stylus attitude detecting means is a rotary encoder for detecting a rotation angle of the rotary motor.
【００２３】このような構成によれば、回転モータによ
って直動機構が回転されるとともに、直動機構の回転角
がロータリーエンコーダで検出される。すると、この検
出された直動機構の回転角、つまり測定子の回転角によ
り、直動機構および走査機構の変位量を補正すれば、測
定子の位置変化量を正確に測定することができる。よっ
て、被測定物の表面性状を正確に測定することができ
る。このとき、被測定物の加工データなどを用いてスタ
イラスの走査軌道を算出し、この算出結果に基づいて最
適な回転モータの回転角を適時求めることができれば、
回転モータを予め任意方向へ回転させて、測定子を走査
することもできる。すると、複雑な形状を有する被測定
物を速やかに測定することができる。According to this structure, the linear motor is rotated by the rotary motor, and the rotation angle of the linear mechanism is detected by the rotary encoder. Then, if the displacement amount of the linear motion mechanism and the scanning mechanism is corrected by the detected rotation angle of the linear motion mechanism, that is, the rotation angle of the tracing stylus, the position change amount of the tracing stylus can be accurately measured. Therefore, the surface texture of the measured object can be accurately measured. At this time, if the scanning trajectory of the stylus is calculated using the processing data of the measured object, etc., and if the optimum rotation angle of the rotary motor can be obtained based on this calculation result,
It is also possible to rotate the rotary motor in an arbitrary direction in advance and scan the probe. Then, an object to be measured having a complicated shape can be quickly measured.
【００２４】直動機構が測定子を軸方向微小変位可能に
支持する支持抗力と、測定子姿勢調整手段が測定子を支
持する支持抗力を比べたとき、前記直動機構が前記測定
子を支持する支持抗力は、前記測定子姿勢調整手段が前
記測定子を支持する支持抗力とは異なることが好まし
い。When the linear reaction mechanism supports the supporting drag for supporting the measuring element so that the measuring element can be displaced in the axial direction and the supporting drag for supporting the measuring element by the measuring element attitude adjusting means, the linear moving mechanism supports the measuring element. The supporting drag force to be applied is preferably different from the supporting drag force of the tracing stylus attitude adjusting means to support the tracing stylus.
【００２５】このような構成によれば、測定子が被測定
物の表面形状に従って変位する際、まず、支持抗力の弱
い方、例えば、直動機構によって測定子が変位する。直
動機構の変位量では被測定物の形状に追従できない場合
には、さらに、測定子姿勢調整手段の姿勢調整が働く。
よって、凹凸が小さい被測定物の形状に対しては、直動
機構のみの変位量のみで対応できるので、測定子の位置
読取が簡便であり、かつ、姿勢調整分を補正する必要が
ない。According to such a structure, when the tracing stylus is displaced according to the surface shape of the object to be measured, first, the tracing stylus is displaced by one having a weak supporting drag force, for example, by the linear motion mechanism. When the displacement amount of the linear motion mechanism cannot follow the shape of the object to be measured, the attitude adjustment of the tracing stylus attitude adjustment means is further performed.
Therefore, since it is possible to cope with the shape of the object to be measured having a small unevenness only by the displacement amount of the linear motion mechanism, it is easy to read the position of the tracing stylus and it is not necessary to correct the posture adjustment amount.
【００２６】直動機構は、測定子を軸方向任意位置に位
置決め可能な直動手段をさらに備えていることが好まし
い。このような構成によれば、スタイラスの長さを任意
に変更することができるので、例えば、深穴底部側面の
粗さや形状の測定、雌ねじ形状測定などが行えるように
なるなど、測定の自由度が向上する。The linear motion mechanism preferably further comprises a linear motion means capable of positioning the tracing stylus at an arbitrary position in the axial direction. With such a configuration, the length of the stylus can be arbitrarily changed, so that the measurement of the roughness and shape of the deep hole bottom side surface, the measurement of the internal thread shape, etc. can be performed. Is improved.
【００２７】直動機構が測定子を支持する支持抗力およ
び測定子姿勢調整手段が測定子を支持する支持抗力の少
なくともいずれかは、その支持抗力が可変であることが
好ましい。It is preferable that at least one of the supporting force of the linear motion mechanism supporting the measuring element and the supporting force of the measuring element attitude adjusting means supporting the measuring element is variable.
【００２８】このような構成によれば、スタイラスを任
意位置あるいは任意角度で固定させた状態（固定姿勢）
において支持抗力をスタイラス姿勢が変化しない程度に
低下させた状態で、スタイラスをワークに接触させて座
標測定を行うタッチプローブとすることが出来る。つま
り、支持抗力が低下しているので、スタイラスがワーク
に接触していないときは固定姿勢は変化しないが、スタ
イラスがワークに接触した瞬間は固定姿勢が容易に変化
するので、この変化した瞬間の各軸（Ｘ軸アーム、Ｚ軸
スライダなど）の変位量を取り込むことによって座標測
定を行うことができる。このようにすれば、スタイラス
を交換することなく、ワークの任意方向からの座標測定
が可能となる。According to this structure, the stylus is fixed at an arbitrary position or at an arbitrary angle (fixed posture).
In the touch probe, the stylus may be brought into contact with the work to perform coordinate measurement in a state where the supporting drag is reduced to the extent that the stylus posture does not change. In other words, since the support drag is reduced, the fixed posture does not change when the stylus is not in contact with the work, but the fixed posture easily changes when the stylus contacts the work, so the fixed Coordinate measurement can be performed by capturing the displacement amount of each axis (X-axis arm, Z-axis slider, etc.). By doing so, it is possible to measure the coordinates of the workpiece from any direction without changing the stylus.
【００２９】このような表面性状測定機を用いて被測定
物の表面性状を測定する方法は、前記直動機構および前
記走査機構を用いて前記測定子を前記被測定物表面に沿
って走査する走査工程と、前記測定子の変位量を検出す
る変位量検出工程と、前記測定子姿勢検出手段によって
前記測定子の姿勢を検出する測定子姿勢検出工程と、前
記測定子姿勢検出手段の検出値に応じて前記測定子の位
置変化量を補正する位置変化量補正工程とが設けられて
いることを特徴とする。In the method of measuring the surface texture of an object to be measured using such a surface texture measuring instrument, the probe is scanned along the surface of the object to be measured using the linear motion mechanism and the scanning mechanism. Scanning step, displacement amount detecting step for detecting the displacement amount of the tracing stylus, tracing stylus posture detecting step for detecting the posture of the tracing stylus by the tracing stylus posture detecting means, and detection value of the tracing stylus posture detecting means And a position change amount correcting step of correcting the position change amount of the tracing stylus according to the above.
【００３０】このような構成によれば、走査工程におい
て、測定子を被測定物の表面形状に沿って走査させる。
このとき、直動機構の変位量では被測定物の表面形状に
追従できないときは、測定子姿勢調整手段よって測定子
の姿勢が調整される。直動機構と走査機構の変位量を変
位量検出工程において検出する。さらに、測定子姿勢調
整手段により姿勢調整された分の測定子の姿勢を測定子
姿勢検出工程において検出する。この測定子姿勢検出工
程で検出された測定子の姿勢に基づき、変位量補正工程
において、測定子の変位量を補正する。すると、測定子
の正確な位置変化量が算出される。よって、被測定物の
表面性状を正確に測定することができる。According to this structure, in the scanning step, the tracing stylus is scanned along the surface shape of the object to be measured.
At this time, when the displacement amount of the linear motion mechanism cannot follow the surface shape of the measured object, the attitude of the tracing stylus is adjusted by the tracing stylus attitude adjusting means. The displacement amount of the linear motion mechanism and the scanning mechanism is detected in the displacement amount detecting step. Further, the posture of the tracing stylus, the posture of which is adjusted by the tracing stylus posture adjusting means, is detected in the tracing stylus posture detecting step. In the displacement amount correcting step, the displacement amount of the tracing stylus is corrected based on the posture of the tracing stylus detected in the tracing stylus posture detecting step. Then, the accurate position change amount of the tracing stylus is calculated. Therefore, the surface texture of the measured object can be accurately measured.
【００３１】さらに本発明の測定プローブは、被測定物
の表面を検出する測定子と、前記被測定物の表面形状に
従って前記測定子を軸方向に微小変位させる直動機構
と、前記測定子の軸方向に平行な面内において前記測定
子の姿勢を調整する測定子姿勢調整手段と、前記測定子
の姿勢を検出する測定子姿勢検出手段とが設けられてい
ることを特徴とする。The measuring probe of the present invention further includes a measuring element for detecting the surface of the object to be measured, a linear moving mechanism for axially slightly displacing the measuring element in accordance with the surface shape of the object to be measured, and the measuring element of the measuring element. It is characterized in that a tracing stylus posture adjusting means for adjusting the posture of the tracing stylus and a tracing stylus posture detecting means for detecting the posture of the tracing stylus are provided in a plane parallel to the axial direction.
【００３２】このような構成の測定プローブを粗さ測定
機、輪郭形状測定機、真円度測定機、三次元測定機など
に取り付けてワークの測定を行えば、ワークの取り付け
姿勢を変更することなく任意部位の粗さやうねりなどの
微細表面性状の測定も容易に行うことが出来るようにな
るので、測定能率が飛躍的に向上する。If the measurement probe having such a structure is mounted on a roughness measuring machine, a contour measuring machine, a roundness measuring machine, a three-dimensional measuring machine, etc. to measure the work, the mounting posture of the work can be changed. Since it becomes possible to easily measure the fine surface texture such as roughness and waviness of an arbitrary portion, the measurement efficiency is dramatically improved.
【００３３】また、測定子姿勢調整手段は、直動機構を
揺動支持する揺動支持手段であり、測定子姿勢検出手段
は、直動機構の揺動角を検出する揺動角検出手段である
ことが好ましい。さらに、直動機構が測定子を支持する
支持抗力は、測定子姿勢調整手段が測定子を支持する支
持抗力とは異なることが好ましい。Further, the tracing stylus attitude adjusting means is a rocking supporting means for rocking and supporting the linear motion mechanism, and the tracing stylus attitude detecting means is a rocking angle detecting means for detecting a rocking angle of the linear motion mechanism. Preferably there is. Further, it is preferable that the supporting force of the linear motion mechanism supporting the tracing stylus is different from the supporting force of the tracing stylus attitude adjusting means supporting the tracing stylus.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】以下、本発明の表面性状測定機、
表面性状測定方法および測定プローブの実施形態を図示
例と共に説明する。
（第１実施形態）本発明の表面性状測定機の第１実施形
態を図１に示す。この第１実施形態は、背景技術で説明
した表面性状測定機１と基本的構成は同様であるが、第
１実施形態の特徴とするところは、測定子としてのスタ
イラス７２４を支持する測定プローブとしてのスタイラ
ス支持部７にある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a surface texture measuring device of the present invention,
An embodiment of the surface texture measuring method and the measuring probe will be described with reference to the illustrated example. (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the surface texture measuring machine of the present invention. The basic configuration of the first embodiment is similar to that of the surface texture measuring machine 1 described in the background art. However, the feature of the first embodiment is that it is a measuring probe that supports a stylus 724 as a probe. The stylus support part 7 of FIG.
【００３５】図１に示されるように、Ｘ軸アーム５３の
一端側下面にスタイラス支持部７が設けられている。こ
のスタイラス支持部７は、スタイラス７２４を軸方向に
微小変位可能に支持する直動支持部７１と、この直動支
持部７１を揺動支持する揺動支持部７４とを備えて構成
されている。As shown in FIG. 1, the stylus support portion 7 is provided on the lower surface of the X-axis arm 53 on one end side. The stylus support portion 7 is configured to include a linear motion support portion 71 that supports the stylus 724 so as to be capable of minute displacement in the axial direction, and a swing support portion 74 that swings and supports the linear motion support portion 71. .
【００３６】図２に、直動支持部７１および揺動支持部
７４の断面図を示す。直動支持部７１は、スタイラス７
２４を軸方向に微小変位可能に支持する直動機構として
の直動支持機構７２と、スタイラス７２４の直動変位を
検出する直動変位センサ７３とを備えて構成されてい
る。直動支持機構７２は、被測定物であるワークＷに接
触する接触部７２５を先端に有するスタイラス７２４
と、図２中下端側が開口された円筒形のスタイラスホル
ダ７２１と、このスタイラスホルダ７２１の内周下端側
に設けられスタイラス７２４を軸方向にのみ摺動可能に
支持するステム７２２と、支持ピン７２３によって上端
がスタイラスホルダ７２１に固定されるとともに下端が
スタイラス７２４の上端に固定された直動ばね７３０と
を備えて構成されている。ここで、支持ピン７２３はＸ
軸アーム５３とＺ軸ガイド５１とで形成される面に対し
て直角方向に設けられ、この支持ピン７２３は直動支持
機構７２が揺動する揺動中心となるが、この点は後述す
る。FIG. 2 shows a sectional view of the linear motion support portion 71 and the swing support portion 74. The linear motion support portion 71 includes the stylus 7
A linear motion support mechanism 72 as a linear motion mechanism that supports the 24 so as to be capable of slight displacement in the axial direction, and a linear motion displacement sensor 73 that detects the linear motion displacement of the stylus 724 are configured. The linear motion support mechanism 72 has a stylus 724 having a contact portion 725 at its tip that contacts the workpiece W as the object to be measured.
2, a cylindrical stylus holder 721 whose lower end side is opened in FIG. 2, a stem 722 which is provided on the lower end side of the inner circumference of the stylus holder 721 and supports the stylus 724 slidably only in the axial direction, and a support pin 723. The linear motion spring 730 has an upper end fixed to the stylus holder 721 and a lower end fixed to the upper end of the stylus 724. Here, the support pin 723 is X
The support pin 723 is provided in a direction perpendicular to the surface formed by the shaft arm 53 and the Z-axis guide 51, and the support pin 723 serves as a swing center around which the linear motion support mechanism 72 swings. This point will be described later.
【００３７】直動変位センサ７３は、スタイラスホルダ
７２１に設けられスタイラス７２４の軸方向に沿ってス
ケールが設けられた基板スケール７３１と、スタイラス
７２４に設けられ基板スケール７３１に対して相対変位
する直動検出ヘッド７３２とを備えて構成されている。
この直動変位センサ７３の構成は特に限定されないが、
例えば、静電式、光電式、磁気式などのリニアエンコー
ダや差動トランス式あるいは差動インダクタンスなどの
検出器を用いて構成することができる。直動変位センサ
７３によって、直動支持機構７２の変位量が検出され、
この検出値は図示しないパソコンなどの制御手段内に設
けられる演算処理装置に出力される。The linear movement displacement sensor 73 includes a substrate scale 731 provided on the stylus holder 721 and provided with a scale along the axial direction of the stylus 724, and a linear movement which is relatively displaced with respect to the substrate scale 731 provided on the stylus 724. And a detection head 732.
The structure of the linear displacement sensor 73 is not particularly limited,
For example, an electrostatic type, a photoelectric type, a magnetic type linear encoder, a differential transformer type detector, or a differential inductance type detector can be used. The displacement amount of the linear motion support mechanism 72 is detected by the linear motion displacement sensor 73,
This detected value is output to an arithmetic processing unit provided in the control means such as a personal computer (not shown).
【００３８】揺動支持部７４は、直動支持部７１を揺動
可能に支持する揺動支持手段としての揺動支持機構７５
と、直動支持部７１の揺動角を検出する揺動角検出手段
としての円弧変位センサ７６とを備えて構成されてい
る。この揺動支持機構７５によって測定子姿勢調整手段
が構成され、円弧変位センサ７６によって測定子姿勢検
出手段が構成されている。The swing support portion 74 is a swing support mechanism 75 as a swing support means for swingably supporting the linear motion support portion 71.
And an arc displacement sensor 76 as a swing angle detecting means for detecting the swing angle of the linear motion supporting portion 71. The swing support mechanism 75 constitutes a tracing stylus posture adjusting means, and the arc displacement sensor 76 constitutes a tracing stylus posture detecting means.
【００３９】揺動支持機構７５は、Ｘ軸アーム５３の下
端面に設けられスタイラスホルダ７２１を内部に収納す
る空間を有する円筒形の外筒７５１と、スタイラスホル
ダ７２１を貫通して外筒７５１に固定された支持ピン７
２３と、一端が外筒７５１に固定され他端がスタイラス
ホルダ７２１に固定された揺動ばね７５２とを備えて構
成されている。スタイラスホルダ７２１は、支持ピン７
２３に貫通され、この支持ピン７２３を中心として揺動
できるように支持されている。つまり、直動支持部７１
は、外筒７５１の内側においてＸ−Ｚ面を揺動できるよ
うに設けられている。揺動ばね７５２は複数設けられて
いるが、揺動ばね７５２の付勢力の和がスタイラス７２
４の初期位置へ向かう中心力となるように配置されてい
る。揺動ばね７５２は、直動ばね７３０に比べてばね定
数の大きいばねで構成されている。The swing support mechanism 75 has a cylindrical outer cylinder 751 provided on the lower end surface of the X-axis arm 53 and having a space for accommodating the stylus holder 721 therein, and an outer cylinder 751 penetrating the stylus holder 721. Fixed support pin 7
23 and a swing spring 752 having one end fixed to the outer cylinder 751 and the other end fixed to the stylus holder 721. The stylus holder 721 has the support pin 7
It is penetrated by 23 and is supported so that it can swing around this support pin 723. That is, the linear motion support portion 71
Are provided so that the XZ plane can be swung inside the outer cylinder 751. Although a plurality of rocking springs 752 are provided, the sum of the biasing forces of the rocking springs 752 is the stylus 72.
It is arranged so as to have a central force toward the initial position of No. 4. The rocking spring 752 is composed of a spring having a larger spring constant than the linear motion spring 730.
【００４０】円弧変位センサ７６は、外筒７５１の内側
に設けられ円弧状のスケールを有する円弧スケール７６
１と、スタイラスホルダ７２１の上端に設けられ円弧ス
ケール７６１に対して相対変位可能に設けられた円弧検
出ヘッド７６２とを備えて構成されている。円弧変位セ
ンサ７６は、特に限定されないが、例えば、静電式、光
電式、磁気式などの円弧エンコーダや差動トランスある
いは差動インダクタンスなどの検出器を用いて構成する
ことができる。円弧変位センサ７６によって直動支持部
７１の揺動の回動量が検出され、この検出値は図示しな
い演算処理装置に出力されるが、この演算処理装置にお
いて直動支持部７１の回動量は揺動角に読み替えられ
る。The arc displacement sensor 76 is provided inside the outer cylinder 751 and has an arc scale 76.
1 and an arc detecting head 762 provided on the upper end of the stylus holder 721 and displaceable relative to the arc scale 761. The arc displacement sensor 76 is not particularly limited, but can be configured by using, for example, an electrostatic type, photoelectric type, magnetic type, etc. circular encoder, or a detector such as a differential transformer or a differential inductance. The amount of swing of the linear motion support portion 71 is detected by the arc displacement sensor 76, and the detected value is output to an arithmetic processing unit (not shown). In this arithmetic processing device, the amount of rotation of the linear motion support portion 71 varies. It can be read as a dynamic angle.
【００４１】直動変位センサ７３および円弧変位センサ
７６の検出値から、スタイラス支持部７におけるスタイ
ラス７２４の変位量が算出される。このスタイラス支持
部７におけるスタイラス７２４の変位量と、スタイラス
走査部５の変位量（Ｚ軸スライダ５２およびＸ軸アーム
５３の変位量）とからワークＷの表面性状が求められ
る。この際、円弧変位センサ７６で検出される揺動角を
直動変位センサ７３で検出される変位量に加味して補正
を行うことにより、スタイラス７２４の変位量が求めら
れるが、詳しくは後述する。The amount of displacement of the stylus 724 in the stylus support portion 7 is calculated from the detection values of the linear displacement sensor 73 and the circular arc displacement sensor 76. The surface texture of the work W is obtained from the displacement amount of the stylus 724 in the stylus support part 7 and the displacement amount of the stylus scanning part 5 (displacement amount of the Z-axis slider 52 and the X-axis arm 53). At this time, the displacement amount of the stylus 724 is obtained by performing correction by adding the swing angle detected by the arc displacement sensor 76 to the displacement amount detected by the linear motion displacement sensor 73, which will be described later in detail. .
【００４２】このような構成において、ワーク載置テー
ブル３にワークＷを載置して、スタイラス７２４の接触
部７２５をワークＷ表面に当接させる。Ｘ軸アーム５３
の駆動により、スタイラス支持部７を走査方向に走査す
る（走査工程）。すると、ワークＷ表面形状の凹凸に従
ってスタイラス７２４が直動ばね７３０の伸縮により微
小変位される。ワークＷの表面凹凸のうち微小な凹凸に
対しては、直動支持機構７２の変位でスタイラス７２４
が微小変位され、スタイラス７２４がワークＷの表面形
状に従って変位する。In such a structure, the work W is placed on the work placing table 3 and the contact portion 725 of the stylus 724 is brought into contact with the surface of the work W. X-axis arm 53
The stylus support portion 7 is scanned in the scanning direction by driving (scanning step). Then, the stylus 724 is slightly displaced by the expansion and contraction of the linear motion spring 730 according to the unevenness of the surface shape of the work W. With respect to minute irregularities among the surface irregularities of the work W, the stylus 724 is moved by the displacement of the linear motion supporting mechanism 72.
Is slightly displaced, and the stylus 724 is displaced according to the surface shape of the work W.
【００４３】ワークＷの表面凹凸が大きい場合など、直
動支持機構７２の変位ではスタイラス７２４がワークＷ
の表面凹凸に追従できない場合がある。例えば、大きな
段差や、急な上り傾斜があった場合には、直動支持機構
７２の変位によってスタイラス７２４がワークＷの表面
形状に追従できない。このとき、スタイラス支持部７が
Ｘ軸アーム５３によってＸ方向へ走査されると、スタイ
ラス７２４には走査方向とは反対方向の力が作用する。
この力が揺動ばね７５２の抗力を超えた場合には、直動
支持部７１が走査方向と逆方向に支持ピン７２３を揺動
中心として揺動変位する。すなわち、直動支持機構７２
の変位量では足りない分を補うように揺動支持機構７５
によって直動支持部７１が揺動される。その結果、この
直動支持機構７２の変位と揺動支持機構７５の変位とに
よってスタイラスがワークＷ表面の凹凸を乗り越えるこ
とができ、その後スタイラス７２４がワークＷの表面形
状に沿って変位する。When the surface of the work W has large irregularities, the stylus 724 causes the work W to move when the linear motion supporting mechanism 72 is displaced.
It may not be possible to follow the surface irregularities of. For example, when there is a large step or a steep upslope, the stylus 724 cannot follow the surface shape of the work W due to the displacement of the linear motion support mechanism 72. At this time, when the stylus support portion 7 is scanned by the X-axis arm 53 in the X direction, a force in the direction opposite to the scanning direction acts on the stylus 724.
When this force exceeds the resistance of the swing spring 752, the linear motion support portion 71 swings and displaces with the support pin 723 as the swing center in the direction opposite to the scanning direction. That is, the linear motion support mechanism 72
Swing support mechanism 75 to compensate for the lack of displacement
As a result, the linear motion support portion 71 is swung. As a result, the stylus can move over the irregularities on the surface of the work W by the displacement of the linear motion support mechanism 72 and the displacement of the swing support mechanism 75, and then the stylus 724 is displaced along the surface shape of the work W.
【００４４】直動支持機構７２によるスタイラス７２４
の変位量は直動変位センサ７３で検出され（変位量検出
工程）、揺動支持機構７５による直動支持部７１の揺動
量は円弧変位センサ７６によって検出される（測定子姿
勢検出工程）。検出結果は、演算処理装置に出力され、
直動変位量に揺動量を加味して（変位量補正工程）スタ
イラス７２４の変位量が算出され、ワークＷの表面性状
が求められる。Stylus 724 by the linear motion support mechanism 72
The displacement amount of is detected by the linear displacement sensor 73 (displacement amount detecting step), and the swing amount of the linear supporting portion 71 by the swing support mechanism 75 is detected by the arc displacement sensor 76 (stylus posture detecting step). The detection result is output to the arithmetic processing unit,
The displacement amount of the stylus 724 is calculated by adding the swing amount to the linear displacement amount (displacement amount correction step), and the surface texture of the work W is obtained.
【００４５】直動変位量に揺動変位量を加味して補正す
る変位量補正方法について図３を参照して説明する。図
３には、直動支持部７１の変位量がΔＬ、揺動角がθの
場合が示されている。接触部７２５の座標を点Ｑ
（ｘQ、ｚQ）で表す。この接触部７２５の座標を検出さ
れた検出値から連続的に算出することにより、ワークＷ
の表面性状を求めることができる。A displacement amount correction method for correcting the displacement amount by adding the swing displacement amount to the linear displacement amount will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a case where the displacement amount of the linear motion support portion 71 is ΔL and the swing angle is θ. Set the coordinates of the contact portion 725 to the point Q.
It is represented by (x Q , z Q ). By continuously calculating the coordinates of the contact portion 725 from the detected values, the work W
The surface texture of can be obtained.
【００４６】直動支持部７１の揺動支持点すなわち支持
ピン７２３の座標を点Ｐ（ｘp、ｚp）とする。この点Ｐ
（ｘp、ｚp）の座標は、Ｘ軸アーム５３の駆動量および
Ｚ軸スライダ５２の駆動量から求められるものである。
揺動支持点Ｐから自然長のときの接触部７２５までの距
離、つまり、直動変位センサ７３の変位量がゼロのとき
の揺動支持点Ｐから接触部７２５までの距離をＬとす
る。The swing support point of the linear motion support portion 71, that is, the coordinates of the support pin 723 is defined as a point P (x p , z p ). This point P
The coordinates (x p , z p ) are obtained from the drive amount of the X-axis arm 53 and the drive amount of the Z-axis slider 52.
The distance from the rocking support point P to the contact portion 725 when the natural length, that is, the distance from the rocking support point P to the contact portion 725 when the displacement amount of the linear motion displacement sensor 73 is zero is L.
【００４７】ｘ座標の補正について説明する。接触部７
２５のｘ座標ｘQと揺動支持点Ｐのｘ座標ｘPとの差Δｘ
は、図３から
Δｘ＝（Ｌ−ΔＬ）ｓｉｎθ
であらわされる。よって、接触部７２５のｘ座標ｘ
Qは、
ｘQ＝ｘP−（Ｌ−ΔＬ）ｓｉｎθ
として表される。The correction of the x coordinate will be described. Contact part 7
The difference Δx between x coordinates x P 25 x coordinate x Q and the swing support point P
Is represented by Δx = (L−ΔL) sin θ from FIG. Therefore, the x coordinate x of the contact portion 725
Q is, x Q = x P - represented as (L-ΔL) sinθ.
【００４８】ｚ座標の補正について説明する。接触部７
２５のｚ座標ｚQと揺動支持点Ｐのｚ座標ｚPとの差Δｚ
は、図３から
Δｚ＝（Ｌ−ΔＬ）ｃｏｓθ
であらわされる。よって、接触部７２５のｚ座標ｚ
Qは、
ｚQ＝ｚP−（Ｌ−ΔＬ）ｃｏｓθ
として表される。The correction of the z coordinate will be described. Contact part 7
The difference between the z-coordinate z P 25 z-coordinate z Q and the swing support point P Delta] z
Is represented by Δz = (L−ΔL) cos θ from FIG. Therefore, the z coordinate z of the contact portion 725
Q is, z Q = z P - represented as (L-ΔL) cosθ.
【００４９】よって、接触部７２５の座標Ｑ（ｘQ、
ｚQ）は、揺動支持点Ｐの座標Ｐ（ｘP、ｚP）と、直動
変位センサ７３の変位ΔＬと、円弧変位センサ７６の揺
動角θとから次の補正式によって表される。
ｘQ＝ｘP−（Ｌ−ΔＬ）ｓｉｎθ
ｚQ＝ｚP−（Ｌ−ΔＬ）ｃｏｓθ
この補正式は、演算処理装置に補正手段として記憶され
ており、直動変位センサ７３および円弧変位センサ７６
から検出値が出力されると、この補正式によって検出値
を座標値に補正する変位量補正工程が行われる。Therefore, the coordinates Q (x Q ,
z Q ) is represented by the following correction formula from the coordinate P (x P , z P ) of the swing support point P, the displacement ΔL of the linear displacement sensor 73, and the swing angle θ of the arc displacement sensor 76. It x Q = x P - (L -ΔL) sinθ z Q = z P - (L-ΔL) cosθ The correction equation, the arithmetic processing unit is stored as a correction means, linear displacement sensor 73 and an arc displacement sensor 76
When the detected value is output from, the displacement amount correction step of correcting the detected value into the coordinate value by this correction formula is performed.
【００５０】このような構成によれば、次の効果を奏す
ることができる。
（１）揺動支持機構７５が設けられているので直動支持
部７１が揺動してその姿勢を変えることができる。直動
支持部７１の揺動とともにスタイラス７２４が揺動して
姿勢を変えることにより、従来は追従できなかったワー
クＷ表面の凹凸に対しても、スタイラス７２４が追従す
ることができる。例えば、段差やＶ溝を有するワークＷ
に対しても表面性状測定することができる。また、乗り
越えられない段差に衝突してスタイラス７２４が損傷さ
れることがないうえに、測定を中止する必要もなくなる
ので効率よく測定を行うことができる。According to this structure, the following effects can be obtained. (1) Since the swing support mechanism 75 is provided, the linear motion support portion 71 swings to change its posture. The stylus 724 swings along with the swing of the linear motion support portion 71 to change its posture, so that the stylus 724 can follow the unevenness of the surface of the work W which could not be followed conventionally. For example, a work W having a step or a V groove
The surface texture can also be measured with respect to. Further, the stylus 724 is not damaged by colliding with a step that cannot be overridden, and it is not necessary to stop the measurement, so that the measurement can be performed efficiently.
【００５１】（２）円弧変位センサ７６が設けられてい
るので、スタイラス７２４が揺動して姿勢を変えた場合
には、スタイラス７２４の揺動角を円弧変位センサ７６
によって検出することができる。また、補正式が設けら
れているので、検出値から正確な座標値に補正すること
ができる。よって、揺動支持機構７５による姿勢調整を
加味して正確な測定値を求めることができる。(2) Since the arc displacement sensor 76 is provided, when the stylus 724 swings to change its posture, the swing angle of the stylus 724 changes the arc displacement sensor 76.
Can be detected by. Further, since the correction formula is provided, it is possible to correct the detected value to an accurate coordinate value. Therefore, it is possible to obtain an accurate measurement value in consideration of the posture adjustment by the swing support mechanism 75.
【００５２】（３）揺動支持機構７５は、直動支持部７
１を揺動支持する構成であるので、スタイラス７２４は
姿勢調整されて揺動した状態でも、さらに直動変位する
ことが可能である。よって、揺動した状態でも、ワーク
Ｗの微小凹凸に従って微小変位することができる。その
結果、ワークＷの表面性状を詳細に測定することができ
る。(3) The swing support mechanism 75 includes the linear motion support portion 7
Since the stylus 724 is configured to swing and support 1, the stylus 724 can be further linearly displaced even when the stylus 724 is posture-adjusted and swung. Therefore, even in the rocking state, the work W can be minutely displaced according to the minute unevenness. As a result, the surface texture of the work W can be measured in detail.
【００５３】（４）直動ばね７３０よりも、揺動ばね７
５２のばね定数が大きいので、スタイラス７２４は、ま
ず、直動変位によってワークＷの表面形状に追従し、直
動変位では足りない場合に、揺動による姿勢調整が行わ
れる。よって、表面凹凸の微小なワークＷに対しては、
主として直動支持機構７２の変位によるので、座標の補
正を最小減にすることができる。(4) Ripple spring 7 rather than direct acting spring 730
Since the spring constant of 52 is large, the stylus 724 first follows the surface shape of the work W by the linear displacement, and when the linear displacement is not sufficient, the stylus 724 performs posture adjustment by swinging. Therefore, for a minute work W with uneven surface,
Since the displacement of the linear motion supporting mechanism 72 is mainly used, the correction of the coordinates can be minimized.
【００５４】（５）スタイラス７２４の軸に直交する方
向の力を受けた場合でも、直動支持部７１が揺動してス
タイラス７２４にかかる力を吸収するので、スタイラス
７２４の変形を防止することができる。よって、測定精
度を向上させることができる。(5) Even when a force in a direction orthogonal to the axis of the stylus 724 is received, the linear motion supporting portion 71 swings and absorbs the force applied to the stylus 724, so that the stylus 724 is prevented from being deformed. You can Therefore, the measurement accuracy can be improved.
【００５５】（変形例１）図４に本発明の表面性状測定
機の変形例１を示す。変形例１の基本的な構成は第１実
施形態と同様であるが、変形例１の特徴は、スタイラス
７２４の形状にある。このスタイラス７２４は、直動支
持機構７２によって軸方向に摺動可能に支持されたスタ
イラス軸部７２６と、このスタイラス軸部７２６の先端
に設けられたカンチレバー７２７とを備えた構成であ
る。(Modification 1) FIG. 4 shows a modification 1 of the surface texture measuring machine of the present invention. The basic configuration of the modified example 1 is the same as that of the first embodiment, but the characteristic of the modified example 1 is the shape of the stylus 724. The stylus 724 has a stylus shaft portion 726 supported slidably in the axial direction by the linear motion support mechanism 72, and a cantilever 727 provided at the tip of the stylus shaft portion 726.
【００５６】カンチレバー７２７は、Ｚ方向に対して直
角方向（Ｘ−Ｙ面内）に設けられた横梁７２９と、この
横梁７２９の先端に設けられた触針７２８とを備えて構
成されている。横梁７２９の方向は、Ｚ方向に直角であ
れば、Ｘ方向、Ｙ方向、またはＸ方向とＹ方向の間でも
ワークＷの形状や被測定部位の形状に応じて適宜決定す
ればよい。また、必ずしもＺ方向に直角でなくてもよ
い。カンチレバー７２７の触針７２８は、Ｚ方向から見
たとき外筒７５１の外側に位置するように設けられてい
る。直動支持部７１が揺動した場合の座標の補正は、第
１実施形態と同様の方法で行うことができる。The cantilever 727 is constituted by a horizontal beam 729 provided in a direction perpendicular to the Z direction (in the XY plane) and a stylus 728 provided at the tip of the horizontal beam 729. The direction of the lateral beam 729 may be appropriately determined depending on the shape of the workpiece W or the shape of the measured portion even in the X direction, the Y direction, or between the X direction and the Y direction as long as it is perpendicular to the Z direction. In addition, it does not necessarily have to be perpendicular to the Z direction. The stylus 728 of the cantilever 727 is provided so as to be located outside the outer cylinder 751 when viewed from the Z direction. The correction of the coordinates when the linear motion support portion 71 swings can be performed by the same method as in the first embodiment.
【００５７】このような構成によれば、第１実施形態の
効果（１）、（２）、（３）、（４）、（５）に加え
て、さらに次の効果を奏する。例えば、Ｚ方向に高さを
有する壁面があった場合に、この壁面近傍のワークＷの
表面性状を測定することができる。もちろん、スタイラ
ス支持部７が入らない狭い部位、例えば、ねじ穴、ガイ
ド溝などを測定することができる。つまり、多様なワー
クＷの多様な被測定部位の表面性状測定を行うことがで
きる。According to such a configuration, in addition to the effects (1), (2), (3), (4) and (5) of the first embodiment, the following effects are further exhibited. For example, when there is a wall surface having a height in the Z direction, the surface texture of the work W near this wall surface can be measured. Of course, it is possible to measure a narrow portion where the stylus support portion 7 does not enter, such as a screw hole or a guide groove. That is, it is possible to measure the surface properties of various measured portions of various works W.
【００５８】（変形例２）図５に本発明の表面性状測定
機の変形例２を示す。変形例２の基本的な構成は第１実
施形態と同様であるが、変形例２の特徴は、スタイラス
７２４の形状にある。このスタイラス７２４はＬ字型で
あり、直動支持機構７２によって軸方向に摺動可能に支
持されたスタイラス軸部７２６と、このスタイラス軸部
７２６の先端にスタイラス軸に対して直角方向を向いた
触針７２８とを備えて構成されている。触針７２８の方
向はＸ方向、すなわち揺動支持機構７５の揺動面内（Ｘ
−Ｚ面内）にある。触針７２８の先端は、Ｚ方向から見
たとき外筒７５１の外側に位置するように設けられてい
る。この変形例２では、揺動ばね７５２は、直動ばね７
３０に比べてばね定数の小さいばねで構成されている。(Modification 2) FIG. 5 shows a modification 2 of the surface texture measuring machine of the present invention. The basic configuration of the modified example 2 is the same as that of the first embodiment, but the characteristic of the modified example 2 is the shape of the stylus 724. The stylus 724 is L-shaped, and has a stylus shaft portion 726 axially slidably supported by the linear motion support mechanism 72, and a tip of the stylus shaft portion 726 directed in a direction perpendicular to the stylus shaft. And a stylus 728. The direction of the stylus 728 is the X direction, that is, within the swing plane of the swing support mechanism 75 (X
-In the Z plane). The tip of the stylus 728 is provided so as to be located outside the outer cylinder 751 when viewed from the Z direction. In the second modification, the swing spring 752 is the linear motion spring 7.
The spring has a smaller spring constant than 30.
【００５９】このような構成によれば、第１実施形態と
同様の効果（１）（２）（３）（４）、（５）に加え
て、次の効果を奏することができる。例えば、ワークＷ
の被測定面がＺ方向に高さを有していた場合について説
明する。触針７２８を被測定部位に当接させて、Ｚ軸ス
ライダ５２をＺ方向にスライドさせる。すると、スタイ
ラス支持部７がＺ方向に移動される。触針７２８は、ワ
ークＷ表面形状に従って変位するが、この触針７２８の
変位はワークＷの凹凸がＸ方向であるので、揺動支持機
構７５の揺動による変位である。触針７２８の変位を円
弧変位センサ７６によって検出することにより、ワーク
Ｗの表面性状を測定することができる。よって、Ｚ方向
に高さを有する被測定部位など多様なワークＷの多様な
被測定部位を測定することができる。According to this structure, in addition to the same effects (1), (2), (3), (4), and (5) as those of the first embodiment, the following effects can be obtained. For example, work W
The case where the surface to be measured has a height in the Z direction will be described. The stylus 728 is brought into contact with the measurement site, and the Z-axis slider 52 is slid in the Z direction. Then, the stylus support portion 7 is moved in the Z direction. The stylus 728 is displaced according to the surface shape of the work W, but the displacement of the stylus 728 is due to the swing of the swing support mechanism 75 because the unevenness of the work W is in the X direction. By detecting the displacement of the stylus 728 by the arc displacement sensor 76, the surface texture of the work W can be measured. Therefore, it is possible to measure various measured portions of various workpieces W such as measured portions having a height in the Z direction.
【００６０】ワークＷ表面の凹凸や上り傾斜が大きいた
めに揺動支持機構７５の揺動だけでは触針７２８がワー
クＷ表面に追従できない場合に、触針７２８を無理にＺ
方向に移動させると触針７２８を損傷する危険がある。
しかしながら、このようなときは、直動支持機構７２の
直動ばね７３０により触針７２８がＺ方向に変位される
ので触針７２８への衝撃を緩衝することができる。When the stylus 728 cannot follow the surface of the work W only by swinging the swing support mechanism 75 due to the unevenness of the surface of the work W and the large upslope, the stylus 728 is forced to Z.
Moving it in the direction may damage the stylus 728.
However, in such a case, since the stylus 728 is displaced in the Z direction by the linear motion spring 730 of the linear motion support mechanism 72, the impact on the stylus 728 can be buffered.
【００６１】（第２実施形態）図６に、本発明の表面性
状測定機の第２実施形態を示す。第２実施形態は、背景
技術で説明した表面性状測定機１と基本的構成は同様で
あるが、第２実施形態の特徴とするところは、スタイラ
ス７２４を支持するスタイラス支持部８にある。図６に
示されるように、Ｘ軸アーム５３のＹ方向側面にスタイ
ラス支持部８が設けられている。このスタイラス支持部
８は、スタイラス７２４を軸方向に微小変位可能に支持
する直動支持部７１と、この直動支持部７１を回転可能
に支持する回転支持部８２とを備えて構成されている。(Second Embodiment) FIG. 6 shows a second embodiment of the surface texture measuring machine of the present invention. The second embodiment has the same basic configuration as the surface texture measuring machine 1 described in the background art, but the characteristic of the second embodiment is the stylus support portion 8 that supports the stylus 724. As shown in FIG. 6, the stylus support portion 8 is provided on the side surface of the X-axis arm 53 in the Y direction. The stylus support portion 8 is configured to include a linear motion support portion 71 that supports the stylus 724 so as to be capable of minute displacement in the axial direction, and a rotation support portion 82 that rotatably supports the linear motion support portion 71. .
【００６２】直動支持部７１は、第１実施形態で説明し
たものと同様の構成である。回転支持部８２は、Ｘ軸ア
ーム５３のＹ方向側面に設けられた測定子姿勢調整手段
としての回転モータ８２１と、回転モータ８２１の回転
角を検出する測定子姿勢検出手段としてのロータリーエ
ンコーダ８２２とを備えて構成されている。回転モータ
８２１の回転子はＹ方向に平行に設けられている。回転
子に対してスタイラス７２４が直交するように回転子に
スタイラスホルダ７２１が取り付けられている。つま
り、スタイラス７２４の回転面はＸ−Ｚ平面である。回
転モータ８２１は、ステッピングモータであり、別個に
設けられた制御手段によって回転角が制御される。ロー
タリーエンコーダ８２２は、特に限定されないが、光電
式、静電式、磁気式など従来知られたエンコーダを用い
て構成される。直動支持部７１が回転した際の座標の補
正は、第１実施形態と同様に行うことができる。The linear motion support portion 71 has the same structure as that described in the first embodiment. The rotation support portion 82 includes a rotary motor 821 provided on the side surface of the X-axis arm 53 in the Y direction as a tracing stylus attitude adjusting means, and a rotary encoder 822 serving as a tracing stylus attitude detecting means for detecting a rotation angle of the rotation motor 821. It is configured with. The rotor of the rotary motor 821 is provided parallel to the Y direction. A stylus holder 721 is attached to the rotor so that the stylus 724 is orthogonal to the rotor. That is, the rotation surface of the stylus 724 is the XZ plane. The rotation motor 821 is a stepping motor, and the rotation angle is controlled by a separately provided control means. The rotary encoder 822 is configured by using a conventionally known encoder such as a photoelectric type, an electrostatic type, and a magnetic type, although not particularly limited. The correction of the coordinates when the linear motion support portion 71 rotates can be performed in the same manner as in the first embodiment.
【００６３】このような構成において、回転モータ８２
１が回転すると、回転子の回転により直動支持部７１が
回転される。直動支持部７１の回転とともにスタイラス
７２４が回転される。このような構成によれば、第１実
施形態と同様の効果（２）、（３）に加えて次の効果を
奏することができる。In such a structure, the rotary motor 82
When 1 rotates, the linear motion support 71 is rotated by the rotation of the rotor. The stylus 724 is rotated along with the rotation of the linear motion support portion 71. With such a configuration, the following effects can be obtained in addition to the effects (2) and (3) similar to those of the first embodiment.
【００６４】直動支持部７１は、Ｘ−Ｚ平面内において
回転可能である。よって、Ｘ−Ｚ平面内であれば、接触
部７２５を任意の方向からワークＷに接触させることが
できる。その結果、複雑な形状を有するワークＷであっ
ても、この接触部７２５で連続して測定することができ
る。従来の表面性状測定機１では、接触部７２５の方向
を変えることができなかったので、接触部７２５はワー
クＷに対して一方向からしか接触できなかった。そのた
め、例えば、つぼのような円形状のワークＷなどの全周
（内周、外周を含めて）を一つの接触部で連続して測定
することができず、十字プローブなどで測定したデータ
を繋ぎ合わせる方法を取らざる得なかった。この場合、
それぞれの接触部７２５の誤差が測定誤差につながりや
すく、また、演算処理が複雑となるため、測定効率が悪
いという問題があった。しかし、本実施形態によれば、
複雑な形状であっても直動支持部７１の回転により接触
部７２５が任意の方向からワークＷに接触することがで
きる。よって、一つの接触部７２５によってワークＷを
連続して測定することができる。その結果、測定効率が
向上されるとともに、測定精度も向上する。The linear motion supporting portion 71 is rotatable in the XZ plane. Therefore, within the XZ plane, the contact portion 725 can be brought into contact with the work W from any direction. As a result, even the work W having a complicated shape can be continuously measured at the contact portion 725. In the conventional surface texture measuring machine 1, since the direction of the contact portion 725 could not be changed, the contact portion 725 could contact the work W from only one direction. Therefore, for example, the entire circumference (including the inner circumference and the outer circumference) of a circular work W such as a pot cannot be continuously measured at one contact portion, and the data measured by a cross probe or the like cannot be obtained. I had no choice but to take a method of joining them together. in this case,
There is a problem that the measurement efficiency is poor because the error of each contact portion 725 easily leads to the measurement error and the calculation process becomes complicated. However, according to this embodiment,
Even if the shape is complicated, the contact portion 725 can contact the work W from any direction by the rotation of the linear motion support portion 71. Therefore, the workpiece W can be continuously measured by one contact portion 725. As a result, the measurement efficiency is improved and the measurement accuracy is also improved.
【００６５】回転モータ８２１がステッピングモータで
構成されているので、回転角度を任意に調節することが
できる。よって、測定に際して、回転モータ８２１の回
転角を調節することにより、ワークＷ形状に対応して回
転モータ８２１の回転角を最適に制御することができ
る。その結果、測定における接触部７２５の移動を速や
かに行うことができ、測定効率を向上させることができ
る。Since the rotary motor 821 is a stepping motor, the rotation angle can be adjusted arbitrarily. Therefore, at the time of measurement, by adjusting the rotation angle of the rotation motor 821, the rotation angle of the rotation motor 821 can be optimally controlled according to the work W shape. As a result, the contact portion 725 can be moved quickly in the measurement, and the measurement efficiency can be improved.
【００６６】例えば、予め加工データが分かっているワ
ークＷを測定する場合について説明する。まず、このワ
ークＷを加工した際の加工データを予め制御手段に入力
する。制御手段では、この加工データに基づいて、回転
モータ８２１が各測定点で回転すべき角度を算出する。
つまり、制御手段は、接触部７２５がワークＷに追従す
るために、直動支持部７１が姿勢調整するポイントと、
その姿勢調整量を算出する。この算出結果に従ってＸ軸
アーム５３、Ｚ軸スライダ５２が駆動されるとともに回
転モータ８２１の回転によって直動支持部７１が姿勢調
整される。すると、この直動支持部７１の姿勢調整によ
り接触部７２５が滑らかにワークＷの表面形状にそって
変位することができる。よって、複雑な形状を有するワ
ークＷであっても速やかに効率よく測定することができ
る。For example, a case of measuring a work W whose machining data is known in advance will be described. First, processing data for processing the work W is input to the control means in advance. The control means calculates the angle at which the rotary motor 821 should rotate at each measurement point based on the processed data.
That is, the control means has a point at which the linear motion supporting portion 71 adjusts the posture so that the contact portion 725 follows the work W,
The posture adjustment amount is calculated. According to the calculation result, the X-axis arm 53 and the Z-axis slider 52 are driven, and the posture of the linear motion support portion 71 is adjusted by the rotation of the rotary motor 821. Then, the contact portion 725 can be smoothly displaced along the surface shape of the work W by adjusting the posture of the linear motion support portion 71. Therefore, even a workpiece W having a complicated shape can be measured quickly and efficiently.
【００６７】尚、本発明の表面性状測定機および表面性
状測定方法は、上述の実施形態にのみ限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。上記実施形態におい
ては、いわゆる表面性状測定機について説明したが、本
発明は三次元測定機にも適用できることはもちろんであ
る。つまり、Ｘ軸、Ｚ軸のみならずＹ軸方向の駆動機構
を備えている測定機にも適用できる。さらに、真円度測
定機などにも適用することができる。The surface texture measuring device and the surface texture measuring method of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Is. Although the so-called surface texture measuring machine has been described in the above embodiment, the present invention can of course be applied to a coordinate measuring machine. That is, the present invention can be applied to a measuring machine equipped with a drive mechanism for the Y-axis direction as well as the X-axis and Z-axis. Further, it can be applied to a roundness measuring machine and the like.
【００６８】直動支持部７１の直動支持機構７２や直動
変位センサ７３の構成は上記実施形態に限られず種々の
構成をとりうることはもちろんである。要は、スタイラ
スを軸方向に微小変位させる機構（直動支持機構）と、
このスタイラスの微小変位を検出できるセンサ（直動変
位センサ）であればよい。測定子姿勢調整手段は、上記
の揺動支持機構７５や回転モータ８２１に限られず、測
定子を測定子の軸方向に平行な面内で回転運動させるも
のであればよい。The structures of the linear motion supporting mechanism 72 of the linear motion supporting portion 71 and the linear motion displacement sensor 73 are not limited to those of the above-described embodiment, and it goes without saying that various structures can be adopted. In short, a mechanism (a linear motion support mechanism) that slightly displaces the stylus in the axial direction,
Any sensor (linear motion displacement sensor) that can detect the minute displacement of the stylus may be used. The tracing stylus attitude adjusting means is not limited to the swing support mechanism 75 and the rotation motor 821, but may be any means for rotating the tracing stylus in a plane parallel to the axial direction of the tracing stylus.
【００６９】測定子姿勢調整手段は、直動支持部７１の
姿勢を変えることによって測定子の姿勢を調整するもの
でなくても、測定子に測定子姿勢調整手段が直接設けら
れてこの測定子姿勢調整手段を含んで直動支持部は測定
子を直動微小変位させてもよい。このような構成によっ
ても測定子を直動変位させるとともに測定子の姿勢調整
を行うことができるので、本発明と同様の作用効果を奏
することができる。Even if the tracing stylus posture adjusting means does not adjust the posture of the tracing stylus by changing the posture of the linear motion supporting portion 71, the tracing stylus posture adjusting means is directly provided on the tracing stylus. The linear motion supporting portion may include the attitude adjusting means to perform the linear motion minute displacement of the tracing stylus. With such a configuration as well, since it is possible to linearly displace the tracing stylus and adjust the posture of the tracing stylus, it is possible to achieve the same operational effect as the present invention.
【００７０】第１実施形態と第２実施形態においては、
スタイラスは固定式のものを示したが、スタイラスやカ
ンチレバーは交換可能とすることも出来る。また第１実
施形態の変形例１と変形例２のスタイラスを第２実施形
態において用いても良い。In the first and second embodiments,
The stylus is shown as a fixed type, but the stylus and cantilever can be replaced. The stylus of Modification 1 and Modification 2 of the first embodiment may be used in the second embodiment.
【００７１】第２実施形態においては、直動支持部７１
をステッピングモータで回転させる構成を示したが、直
流モータなどの他の形式のモータでもよく、更に回転ソ
レノイドなどを用いることもできる。要は、直動支持部
７１を回転させる回動手段であれば良い。また、この回
動手段の回動力の有効と無効を任意に切替えられる構成
であっても良い。例えば、直流モータの電機子電流を投
入／遮断できるようにすれば良い。このようにすれば、
本発明の第２実施形態における特徴事項と第１実施形態
における特徴事項を両方共兼ね備えることが可能とな
る。In the second embodiment, the linear motion support portion 71
Although the stepping motor is used to rotate the motor, other types of motors such as a DC motor may be used, and a rotary solenoid may be used. The point is that it may be any rotation means for rotating the linear motion support portion 71. Further, the turning force of the rotating means may be switched between valid and invalid. For example, the armature current of the DC motor may be turned on / off. If you do this,
It is possible to combine both the characteristic features of the second embodiment of the present invention and the characteristic features of the first embodiment.
【００７２】第２実施形態においては、直動支持部７１
をステッピングモータで回転させる構成を示したが、同
様に直動支持部７１のスタイラス７２４を進退させる直
動手段を備えても良い。例えばリニヤモータ、ボイスコ
イル、ソレノイドなどを用いてスタイラス７２４を、そ
の軸方向に進退可能に制御することができる。このよう
にすればスタイラス７２４の長さ（スタイラスホルダ７
２１からの突出量）を任意に変更することができるの
で、測定の自由度が向上する。例えば、深穴底部側面の
粗さや形状の測定、雌ねじ形状測定などが行えるように
なる。In the second embodiment, the linear motion support portion 71.
Although the configuration in which the stepping motor is rotated is shown, a linear movement unit for moving the stylus 724 of the linear movement supporting portion 71 back and forth may be similarly provided. For example, the stylus 724 can be controlled so as to be able to move back and forth in the axial direction by using a linear motor, a voice coil, a solenoid, or the like. In this way, the length of the stylus 724 (the stylus holder 7
The amount of protrusion from 21) can be arbitrarily changed, so that the degree of freedom in measurement is improved. For example, it becomes possible to measure the roughness and shape of the side surface of the bottom of the deep hole and the shape of the internal thread.
【００７３】上記実施形態では、ワークWの表面を走査
する例を示したが、タッチプローブとして用いることも
できる。すなわち、スタイラスの自然支持姿勢に対し
て、直動あるいは揺動の変位量が変化した瞬間の各軸
（Ｘ軸アーム、Ｚ軸スライダなど）の変位量を取り込む
ことによって座標測定を行うことができる。In the above embodiment, an example in which the surface of the work W is scanned has been described, but it can also be used as a touch probe. That is, coordinate measurement can be performed by taking in the displacement amount of each axis (X-axis arm, Z-axis slider, etc.) at the moment when the displacement amount of linear motion or swing changes with respect to the natural supporting posture of the stylus. .
【００７４】さらに、前記の回動手段と直動手段の回動
力と直動力を制御可能とし、スタイラスを任意位置ある
いは任意角度で固定させた状態（固定姿勢）において回
動力あるいは直動力をスタイラス姿勢が変化しない程度
に低下させた状態で、スタイラスをワークに接触させて
座標測定を行うタッチプローブとすることが出来る。つ
まり、回動力あるいは直動力が低下しているので、スタ
イラスがワークに接触していないときは固定姿勢は変化
しないが、スタイラスがワークに接触した瞬間は固定姿
勢が容易に変化するので、この変化した瞬間の各軸（Ｘ
軸アーム、Ｚ軸スライダなど）の変位量を取り込むこと
によって座標測定を行うことができる。このようにすれ
ば、スタイラスを交換することなく、ワークの任意方向
からの座標測定が可能となる。Further, the turning force and the direct force of the rotating means and the direct acting means can be controlled, and the turning force or the direct force is applied to the stylus posture in a state (fixed posture) in which the stylus is fixed at an arbitrary position or at an arbitrary angle. Can be used as a touch probe for measuring coordinates by bringing the stylus into contact with the work in a state in which the stylus is not changed. In other words, since the rotational force or direct power is reduced, the fixed posture does not change when the stylus is not in contact with the work, but the fixed posture easily changes when the stylus contacts the work. Each axis (X
Coordinate measurement can be performed by taking in the amount of displacement of the shaft arm, Z-axis slider, etc.). By doing so, it is possible to measure the coordinates of the workpiece from any direction without changing the stylus.
【００７５】第１実施形態と第２実施形態においては、
揺動支持部は一組のみを用いる例を示したが、2組以上
を用いても良い。たとえば第１実施形態における揺動支
持部７４の揺動面はＸ−Ｚ平面であるが、この揺動支持
部７４をＹ−Ｚ平面で揺動する揺動支持部でさらに支持
する構成としても良い。In the first and second embodiments,
Although an example in which only one set of swing support parts is used is shown, two or more sets may be used. For example, although the swing surface of the swing support portion 74 in the first embodiment is the XZ plane, the swing support portion 74 may be further supported by the swing support portion swinging in the YZ plane. good.
【００７６】第１実施形態においては、Ｘ軸アーム５３
に、直動支持部７１を揺動支持する揺動支持部７４を固
定する構成を示したが、直動支持部７１を揺動支持する
揺動支持部７４をＸ軸アーム５３に着脱自在に固定する
構成でもよい。この構成によれば直動支持部７１を揺動
支持する揺動支持部７４を含んで測定プローブとしての
取扱いが可能となり、例えば三次元測定機のＺ軸スピン
ドルへの着脱も可能となる。さらに真円度測定機に取り
付けることもできる。これによって三次元測定機や真円
度測定機を用いてワークの取り付け姿勢を変更すること
なく任意部位の粗さやうねりなどの微細表面性状の測定
も容易に行うことが出来るようになるので、測定能率が
飛躍的に向上する。In the first embodiment, the X-axis arm 53
Although the swing support portion 74 that swing-supports the linear motion support portion 71 is fixed, the swing support portion 74 that swing-supports the linear motion support portion 71 can be detachably attached to the X-axis arm 53. It may be fixed. According to this configuration, the swinging support portion 74 that swingably supports the linear motion support portion 71 can be handled as a measurement probe, and can be attached to and detached from the Z-axis spindle of a coordinate measuring machine, for example. It can also be attached to a roundness measuring machine. This makes it possible to easily measure the fine surface texture such as roughness and waviness of any part without changing the mounting posture of the work using a coordinate measuring machine or a roundness measuring machine. Efficiency is dramatically improved.
【００７７】[0077]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の表面性状
測定機、表面性状測定方法および測定プローブによれ
ば、多様な表面形状を有するワークに対しても表面性状
測定できるという優れた効果を奏し得る。As described above, according to the surface texture measuring device, the surface texture measuring method and the measuring probe of the present invention, it is possible to obtain the excellent effect that the surface texture can be measured even on the work having various surface shapes. Can play.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の表面性状測定機の第１実施形態を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a surface texture measuring machine of the present invention.
【図２】前記第１実施形態において、スタイラス支持部
の断面図を示す図である。FIG. 2 is a view showing a cross-sectional view of a stylus support portion in the first embodiment.
【図３】前記第１実施形態において、接触部の座標の補
正を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing correction of coordinates of a contact portion in the first embodiment.
【図４】前記第１実施形態の変形例１において、スタイ
ラス支持部を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a stylus support portion in Modification 1 of the first embodiment.
【図５】前記第１実施形態の変形例２において、スタイ
ラス支持部を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a stylus support portion in Modification 2 of the first embodiment.
【図６】本発明の表面性状測定機の第２実施形態を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the surface texture measuring machine of the present invention.
【図７】従来の表面性状測定機を示す図である。FIG. 7 is a view showing a conventional surface texture measuring machine.
【図８】多様な表面形状を有するワークを測定する際の
スタイラスの様子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a state of a stylus when measuring a work having various surface shapes.
１ 表面性状測定機
５ スタイラス走査部（走査機構）
７２ 直動支持機構（直動機構）
７５ 揺動支持機構（測定子姿勢調整手段、揺動支持
手段）
７６ 円弧変位センサ（測定子姿勢検出手段、揺動角
検出手段）
７２４ スタイラス（測定子）
８２１ 回転モータ（測定子姿勢調整手段）
８２２ ロータリーエンコーダ（測定子姿勢検出手段）
Ｗ ワーク（被測定物）DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface texture measuring instrument 5 Stylus scanning part (scanning mechanism) 72 Linear motion support mechanism (linear motion mechanism) 75 Swing support mechanism (measuring element attitude adjusting means, rocking supporting means) 76 Arc displacement sensor (measuring element attitude detecting means) , Swing angle detecting means) 724 stylus (measuring element) 821 rotary motor (measuring element attitude adjusting means) 822 rotary encoder (measuring element attitude detecting means) W work (measurement object)
Claims (12)
記被測定物の表面形状に従って前記測定子を軸方向に微
小変位させる直動機構と、前記直動機構とともに前記測
定子を走査方向へ移動させる走査機構とを備え、前記測
定子の変位量より前記被測定物の表面性状を測定する表
面性状測定機において、 前記測定子の軸方向に平行な面内において前記測定子の
姿勢を調整する測定子姿勢調整手段と、前記測定子の姿
勢を検出する測定子姿勢検出手段とが設けられているこ
とを特徴とする表面性状測定機。1. A probe that scans the surface of the object to be measured, a linear movement mechanism that slightly displaces the probe in the axial direction according to the surface shape of the object to be measured, and the probe together with the linear motion mechanism scans the probe. In a surface texture measuring machine that includes a scanning mechanism that moves in a direction, and measures the surface texture of the object to be measured from the displacement of the probe, the attitude of the probe in a plane parallel to the axial direction of the probe. The surface texture measuring machine is provided with a tracing stylus posture adjusting means for adjusting the stylus and a tracing stylus posture detecting means for detecting the posture of the tracing stylus.
て、 前記測定子姿勢検出手段の検出値に基づいて、前記測定
子の変位量を補正する補正手段が設けられていることを
特徴とする表面性状測定機。2. The surface texture measuring machine according to claim 1, further comprising a correcting unit that corrects a displacement amount of the tracing stylus based on a detection value of the tracing stylus attitude detecting unit. A surface texture measuring machine.
機において、 前記測定子姿勢調整手段は、前記測定子を備えた前記直
動機構の姿勢を調整することを特徴とする表面性状測定
機。3. The surface texture measuring device according to claim 1, wherein the tracing stylus attitude adjusting means adjusts the attitude of the linear motion mechanism including the tracing stylus. Machine.
状測定機において、 前記測定子姿勢調整手段は、前記直動機構を揺動支持す
る揺動支持手段であり、 前記測定子姿勢検出手段は、前記直動機構の揺動角を検
出する揺動角検出手段であることを特徴とする表面性状
測定機。4. The surface texture measuring device according to claim 1, wherein the tracing stylus posture adjusting means is a swinging support means for swingingly supporting the linear motion mechanism, and the tracing stylus posture is provided. The surface texture measuring machine is characterized in that the detecting means is a swing angle detecting means for detecting the swing angle of the linear motion mechanism.
状測定機において、 前記測定子姿勢調整手段は、回転モータであり、 前記測定子姿勢検出手段は、前記回転モータの回転角を
検出するロータリーエンコーダであることを特徴とする
表面性状測定機。5. The surface texture measuring machine according to claim 1, wherein the tracing stylus attitude adjusting means is a rotary motor, and the tracing stylus attitude detecting means measures a rotation angle of the rotary motor. A surface texture measuring machine characterized by being a rotary encoder for detecting.
状測定機において、 前記直動機構が前記測定子を支持する支持抗力は、前記
測定子姿勢調整手段が前記測定子を支持する支持抗力と
は異なることを特徴とする表面性状測定機。6. The surface texture measuring machine according to claim 1, wherein the supporting force of the linear motion mechanism supporting the probe is supported by the probe attitude adjusting means. A surface texture measuring instrument characterized by being different from the supporting drag.
状測定機において、 前記直動機構は、前記測定子を軸方向任意位置に位置決
め可能な直動手段をさらに備えていることを特徴とする
表面性状測定機。7. The surface texture measuring machine according to claim 1, wherein the linear motion mechanism further includes linear motion means capable of positioning the probe at an arbitrary axial position. Characteristic surface texture measuring machine.
状測定機において、 前記直動機構が前記測定子を支持する支持抗力および前
記測定子姿勢調整手段が前記測定子を支持する支持抗力
の少なくともいずれかは、その支持抗力が可変であるこ
とを特徴とする表面性状測定機。8. The surface texture measuring device according to claim 1, wherein the linear reaction mechanism supports a drag force that supports the tracing stylus, and the tracing stylus attitude adjusting unit supports the tracing stylus. A surface texture measuring instrument characterized in that at least one of the drag forces is variable in its supporting drag force.
状測定機を用いて被測定物の表面性状を測定する表面性
状測定方法であって、 前記直動機構および前記走査機構を用いて前記測定子を
前記被測定物表面に沿って走査する走査工程と、前記測
定子の変位量を検出する変位量検出工程と、前記測定子
姿勢検出手段によって前記測定子の姿勢を検出する測定
子姿勢検出工程と、前記測定子姿勢検出手段の検出値に
応じて前記測定子の変位量を補正する変位量補正工程と
が設けられていることを特徴とする表面性状測定方法。9. A surface texture measuring method for measuring the surface texture of an object to be measured using the surface texture measuring device according to claim 1, wherein the linear motion mechanism and the scanning mechanism are used. Scanning step of scanning the probe along the surface of the object to be measured, a displacement amount detecting step of detecting a displacement amount of the probe, and a measurement for detecting the attitude of the probe by the probe attitude detecting means. A surface texture measuring method comprising: a child posture detecting step; and a displacement amount correcting step of correcting a displacement amount of the tracing stylus according to a detection value of the tracing stylus posture detecting means.
前記被測定物の表面形状に従って前記測定子を軸方向に
微小変位させる直動機構と、前記測定子の軸方向に平行
な面内において前記測定子の姿勢を調整する測定子姿勢
調整手段と、前記測定子の姿勢を検出する測定子姿勢検
出手段とが設けられていることを特徴とする測定プロー
ブ。10. A probe for detecting the surface of an object to be measured,
A direct-acting mechanism for slightly displacing the tracing stylus in the axial direction according to the surface shape of the object to be measured, and a tracing stylus posture adjusting means for adjusting the posture of the tracing stylus in a plane parallel to the axial direction of the tracing stylus, A measuring probe, which is provided with a tracing stylus posture detecting means for detecting the posture of the tracing stylus.
いて、 前記測定子姿勢調整手段は、前記直動機構を揺動支持す
る揺動支持手段であり、 前記測定子姿勢検出手段は、前記直動機構の揺動角を検
出する揺動角検出手段であることを特徴とする測定プロ
ーブ。11. The measuring probe according to claim 10, wherein the tracing stylus posture adjusting means is a swing support means for swinging and supporting the linear movement mechanism, and the tracing stylus posture detecting means is the linear movement. A measuring probe, which is a swing angle detecting means for detecting a swing angle of a mechanism.
ローブにおいて、 前記直動機構が前記測定子を支持する支持抗力は、前記
測定子姿勢調整手段が前記測定子を支持する支持抗力と
は異なることを特徴とする測定プローブ。12. The measuring probe according to claim 10, wherein a supporting drag force by which the linear motion mechanism supports the tracing stylus is different from a supporting drag force by which the tracing stylus attitude adjusting means supports the tracing stylus. A measurement probe characterized in that
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|---|---|---|---|
| JP2002118173A JP2003315034A (en) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Surface texture measuring machine and method therefor, and measuring probe |
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- 2002-04-19 JP JP2002118173A patent/JP2003315034A/en not_active Withdrawn
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