JP2004354289A - 測定ヘッド - Google Patents

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Abstract

【課題】触針の逃がし速度と戻し速度を自由に制御することができ、触針の逃がし動作の途中停止ができて微細な位置決めが可能で、手動による逃がし動作も行うことのできるリトラクト機構を有する測定ヘッドを提供すること。
【解決手段】測定ヘッド１０に、電動モータ駆動の送りネジ２１と送りネジ２１で移動されるナット２２とナット２２に形成された傾斜面２３Ａとで構成された触針１５のリトラクト手段２０を設け、傾斜面２３Ａの直線運動で触針１５が取付けられたシーソー部材１３を回動させ、触針１５のリトラクト動作を行うようにし、触針１５の逃がし速度と戻し速度を自由に制御することができるとともに、触針１５の逃がし動作の途中停止ができ触針１５の微細な位置決めを可能にした。また、電動モータ２４に手動ツマミ２６を設け、手動による触針１５のリトラクト動作を可能にした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定ヘッドに関するもので、特に表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機等に用いられ、触針を測定位置から所定の退避位置に移動するリトラクト手段を有する測定ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ワークの表面粗さや輪郭形状を測定する表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機等は、先端に触針を有し、支点部材を支点として回動可能に支持されたシーソー部材と、シーソー部材を一方向に付勢する付勢部材と、支点部材を挟んで触針と反対側に設けられ、シーソー部材の変位を検出することによって触針の変位を検出する検出器とが設けられた測定ヘッドを有しており、この測定ヘッドをワークの測定面に沿ってトラバースさせ、触針で測定面をトレースすることによりワークの表面粗さや形状を測定していた。
【０００３】
このような構造を有する測定ヘッドにおいては、ワークのセッティング時やワークの不連続面の測定時において触針を保護するために、触針を測定位置から所定の退避位置に移動し、又退避位置から測定位置に移動するリトラクト手段が設けられている。
【０００４】
従来のリトラクト手段は、ソレノイドをシーソー部材の近傍に設け、ソレノイドへの通電のオン・オフによってシーソー部材を回動させて触針を退避位置に移動したり、退避位置から測定位置に移動する機構のものが用いられていた。
【０００５】
また、電動モータでカムを回転させ、カムの揚程量によってシーソー部材を回動させ、これによって触針のリトラクト動作を行わせる機構のリトラクト手段もあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
実開平５−７５６０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のソレノイドを用いたリトラクト手段は、ソレノイドのオン・オフによって一定角度シーソー部材を回動させるもので、微細な位置決めが不可能で、途中での停止もできないという問題があった。また、手動でのリトラクト動作も行うことができなかった。
【０００８】
また、特許文献１に記載の電動モータとカムを用いたリトラクト手段は、手動ツマミを取付けることができるが、途中での停止は電動でのみ可能で、電動モータへの励磁を解除した手動動作ではどの位置でも途中停止が行えるとは限らず、微細な位置決めには向いていなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、触針の逃がし速度と戻し速度を自由に制御することができ、触針の逃がし動作の途中停止ができて微細な位置決めが可能で、手動による逃がし動作も行うことのできるリトラクト機構を有する、表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機等に用いられる測定ヘッドを提供することを目的とする。
【００１０】
【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、請求項１に記載の発明は、先端に触針を有し、支点部材を支点として回動可能に支持されたシーソー部材と、該シーソー部材を一方向に付勢する付勢部材と、前記支点部材を挟んで前記触針と反対側に設けられ、前記シーソー部材の変位を検出することによって前記触針の変位を検出する検出器と、前記触針を測定位置から所定の退避位置に移動するリトラクト手段と、を有する測定ヘッドにおいて、前記リトラクト手段は、電動モータと、該電動モータによって回転駆動される送りネジと、該送りネジに螺合するとともに回り止めによって回転を阻止され、前記送りネジの回転によって送りネジに沿って直線移動するナットと、該ナットに形成され、或いはナットに結合され、前記支点部材を挟んで前記触針と反対側で前記シーソー部材に当接する傾斜面を有する傾斜部材と、から構成され、前記傾斜面の直線移動によって前記シーソー部材を回動させ、前記触針を測定位置から所定の退避位置に移動させることを特徴としている。
【００１１】
請求項１の発明によれば、測定ヘッドの触針のリトラクト手段は、触針が取付けられたシーソー部材に当接する傾斜面を電動モータ駆動の送りネジで直線移動させてシーソー部材を回動させるので、触針の逃がし速度と戻し速度を自由に制御することができ、触針の逃がし動作の途中停止ができて微細な位置決めが可能である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記電動モータの軸の一方側は前記送りネジに連結されるとともに、他方側には手動ツマミが設けられていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明によれば、手動による触針のリトラクト動作を行うことができるとともに、途中停止が可能で、触針の微細な位置決めも可能である。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記送りネジに沿って直線移動するナットのストローク端を検出するセンサが設けられていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明によれば、傾斜面を有するナットのストローク端がセンサによって検出されるので、触針が取付けられたシーソー部材を稼動範囲以上に回動させることがなく、触針を損傷させることがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る測定ヘッドの好ましい実施の形態について詳説する。尚、各図において同一部材には同一の番号または記号を付している。
【００１７】
図１は、本発明に係る測定ヘッドを用いた輪郭形状測定機を表わす正面図である。輪郭形状測定機１００は、定盤１０１、定盤１０１上に立設されたコラム１０２、触針１５ を有する測定ヘッド１０、測定ヘッド１０を測定方向に送る駆動部１０３、測定ヘッド１０及び駆動部１０３を傾斜させる手動傾斜部１０４、測定ヘッド１０と駆動部１０３及び手動傾斜部１０４を上下移動する電動上下部１０５等からなる測定部、測定動作を制御するとともに測定データを解析する管制部１１０、及び測定結果を記録するＸＹレコーダ１２０等で構成されている。
【００１８】
被測定物であるワークＷは定盤１０１上に載置される。測定は触針がワークＷに接触した状態で測定ヘッド１０全体が水平方向に直線送りされ、触針の変位量が測定ヘッド１０内の検出器によって検出される。
【００１９】
なお、ワークＷの傾斜面を測定する場合は、手動傾斜部１０４で測定ヘッド１０及び駆動部１０３を傾斜させて行う。検出データは管制部１１０に送られ、データ解析が行われて測定値が記録される。
【００２０】
図２は、測定ヘッド１０の構成を表わす側断面図である。測定ヘッド１０は、図２に示すように、本体１１、支点部材１２、シーソー部材１３、検出器である差動トランス１４、触針１５、付勢部材としての引張りバネ１６、リトラクト手段２０等から構成されている。
【００２１】
シーソー部材１３は、シーソーブロック１３Ａ、アーム１３Ｂ、ピン１３Ｃ、ウエイト１３Ｄ、板バネ１３Ｅからなっている。アーム１３Ｂの先端には触針１５が取付けられており、アーム１３Ｂの基端部はシーソーブロック１３Ａに設けられた図示しない取付け穴に挿入され、板バネ１３Ｅによって挿入方向に付勢されている。
【００２２】
また、アーム１３Ｂにはウエイト１３Ｄが取付けられており、その取付け位置は調整可能となっている。シーソーブロック１３Ａのアーム１３Ｂが取付けられた位置と反対側にピン１３Ｃが取付けられている。
【００２３】
支点部材１２は、シーソーブロック１３Ａに固定された支点軸と本体１１に取付けられた図示しないベアリングとからなり、シーソー部材１３を回動自在に支持している。
【００２４】
シーソー部材１３は、本体１１とシーソーブロック１３Ａとの間に張設された付勢部材としての引張りバネ１６によって、先端が下方向に付勢され、触針１５に測定圧が付与されるようになっている。この測定圧はアーム１３Ｂに設けられたウエイト１３Ｄの位置を移動することで調節される。即ちウエイト１３Ｄをアーム１３Ｂの先端側に移動すると測定圧が高くなり、基端側に移動すると低くなる。
【００２５】
触針１５の変位を検出する検出器としては差動トランス１４が用いられている。差動トランス１４のコイル１４Ａは本体１１に設けられ、差動トランス１４のコア１４Ｂはシーソーブロック１３Ａに取付けられている。その取付け位置は、支点部材１２を挟んで触針１５と反対側になっているので、触針１５の動きがコア１４Ｂの動きに変換され、差動トランス１４の電気信号として検出されるようになっている。
【００２６】
本体１１のシーソーブロック１３Ａの上部には下側ストッパ１７と上側ストッパ１８とが設けられ、シーソー部材１３のシーソー動作のストローク端を規制するようになっている。
【００２７】
測定ヘッド１０には、ワークのセッティング時やワークの不連続面の測定時において触針を保護するために、触針を測定位置から所定の退避位置に移動し、又退避位置から測定位置に戻するリトラクト手段２０が組込まれている。
【００２８】
リトラクト手段２０は、送りネジ２１、送りネジ２１に螺合するナット２２、ナット２２に形成された傾斜部材２３、送りネジ２１を駆動する電動モータ２４等から構成されている。
【００２９】
送りネジ２１は、一端が図示しないベアリングで本体１１に支持され、他端はカップリング２９を介して減速器２５の組込まれた電動モータ２４の軸２４Ａに接続されている。電動モータ２４の軸２４Ａの反対側には手動ツマミ２６が取付けられている。
【００３０】
ナット２２には回り止め２７が取付けられており、回り止め２７は本体に形成された長穴に緩く嵌合しているので、送りネジ２１を回転駆動することによりナット２２は送りネジ２１に沿って直線移動する。ナット２２のストローク両端位置を検出するセンサとして、２個の近接スイッチ２８、２８が本体１１に設けられ、回り止め２７の近接で作動し、ストローク端を検出する。
【００３１】
測定ヘッド１０はカバー１１Ａで覆われているが、触針１５、アーム１３Ｂ、ウエイト１３Ｄ、及び手動ツマミ２６はカバー１１Ａの外側に露出している。
【００３２】
次に、このように構成された測定ヘッド１０の作用について説明する。触針１５は図２に示す測定位置ＭでワークＷの被測定面に接触し、測定ヘッド１０全体が駆動部１０３によって測定方向（図のＸ−Ｘ方向）に送られ、触針１５の先端でワークＷの被測定面をトレースする。触針１５の上下方向の変位量は、シーソー部材１３によって差動トランス１４のコア１４Ｂの移動量に変換され、電気信号として出力される。この時の測定圧は引張りバネ１６とウエイト１３Ｄの調整により適宜の圧力に設定される。
【００３３】
触針１５を測定位置Ｍから退避位置Ｒにリトラクトする時は、電動モータ２４又は手動ツマミ２６で送りネジ２１を回転させ、ナット２２を図の左方向に移動させる。ナット２２が図の左方向に移動されると、ナット２２に形成された傾斜部材２３の傾斜面２３Ａがシーソー部材１３のピン１３Ｃに接触し、ナット２２がなおも送られるとピン１３Ｃが傾斜面２３Ａに押されてシーソー部材１３が回動し、図の左側の近接スイッチ２８が回り止め２７を検出した時点でナット２２の送りが停止される。
【００３４】
これにより触針１５の先端は図３に示す退避位置Ｒまで退避する。送りネジ２１が逆回転され、ナット２２が図の右方向に戻されると触針１５の先端は図２に示す測定位置Ｍに戻される。
【００３５】
このように触針１５のリトラクト手段２０は、電動モータ２４で駆動される送りネジ２１で傾斜面２３Ａを移動させて行うので、触針１５のリトラクトスピード及び戻しスピードは電動モータ２４の回転速度を制御することにより任意のスピードに設定することができる。即ちリトラクトスピードを高速で行わせ、戻しスピードを低速で行わせるようにしたり、また、動作の初期を高速で、終期を低速にしたりすることも可能である。
【００３６】
また、測定位置Ｍと退避位置Ｒとの間の任意の中間位置で停止させることも可能である。図４は触針１５の先端を測定位置Ｍと退避位置Ｒとの間の中間位置Ｐで停止させた状態を表わしている。
【００３７】
このように触針１５の先端を任意の位置に微細位置決めできるので、従来不可能であった細穴の内面の測定が可能になった。
【００３８】
また、リトラクト手段２０は手動ツマミ２６を有しているので、手動で任意の位置に触針先端をリトラクトさせたり、微細な位置決めをさせたりできるので、複雑な形状測定も容易に行うことができる。
【００３９】
なお、前述の実施の形態では、傾斜部材２３は１個の傾斜面２３Ａを有していたが、シーソー部材１３のピン１３Ｃを挟んで上下に２面の傾斜面２３Ａ、２３Ａを設けるようにしてもよい。この場合は、上側の傾斜面２３Ａで触針１５を上方向にリトラクトし、下側の傾斜面２３Ａで触針１５を下方向にリトラクトすることができる。下方向のリトラクトは、触針１５を上向きに取付け、穴の上面を測定する時等に用いられる。
【００４０】
また、触針１５のリトラクトスピード及び戻しスピードは電動モータ２４の回転速度を制御することにより設定される旨説明したが、送りネジ２１のリードや傾斜面２３Ａの傾斜角の変更により速度設定するようにしてもよく、更に送りネジ２１のリードや傾斜面２３Ａの傾斜角の変更と電動モータ２４の回転速度の制御とを組み合わせてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の測定ヘッドによれば、触針のリトラクト手段は、電動モータ駆動の送りネジと送りネジで移動される傾斜面を有しており、傾斜面の直線運動で触針が取付けられたシーソー部材を回動させ、触針のリトラクト動作を行うので、触針の逃がし速度と戻し速度を自由に制御することができるとともに、触針の逃がし動作の途中停止ができ触針の微細な位置決めが可能である。
【００４２】
また、電動モータに手動ツマミが設けられるので、手動による触針のリトラクト動作を行うことができるとともに、途中停止が可能で、触針の微細な手動位置決めも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定ヘッドを備えた輪郭形状測定機を表わす正面図
【図２】本発明の実施の形態に係る測定ヘッドの触針が測定位置に位置する状態を表わす側断面図
【図３】本発明の実施の形態に係る測定ヘッドの触針が退避位置にリトラクトされた状態を表わす側断面図
【図４】本発明の実施の形態に係る測定ヘッドの触針の途中停止状態を表わす側断面図
【符号の説明】
１０…測定ヘッド、１２…支点部材、１３…シーソー部材、１４…差動トランス（検出器）、１５…触針、１６…引張りバネ（付勢部材）、２０…リトラクト手段、２１…送りネジ、２２…ナット、２３…傾斜部材、２３Ａ…傾斜面、２４…電動モータ、２４Ａ…軸、２６…手動ツマミ、２７…回り止め、２８…近接スイッチ（センサ）、Ｍ…測定位置、Ｐ…中間位置、Ｒ…退避位置

Claims (3)

  1. 先端に触針を有し、支点部材を支点として回動可能に支持されたシーソー部材と、該シーソー部材を一方向に付勢する付勢部材と、前記支点部材を挟んで前記触針と反対側に設けられ、前記シーソー部材の変位を検出することによって前記触針の変位を検出する検出器と、前記触針を測定位置から所定の退避位置に移動するリトラクト手段と、を有する測定ヘッドにおいて、
    前記リトラクト手段は、
    電動モータと、
    該電動モータによって回転駆動される送りネジと、
    該送りネジに螺合するとともに回り止めによって回転を阻止され、前記送りネジの回転によって送りネジに沿って直線移動するナットと、
    該ナットに形成され、或いはナットに結合され、前記支点部材を挟んで前記触針と反対側で前記シーソー部材に当接する傾斜面を有する傾斜部材と、から構成され、
    前記傾斜面の直線移動によって前記シーソー部材を回動させ、前記触針を測定位置から所定の退避位置に移動させることを特徴とする測定ヘッド。
  2. 前記電動モータの軸の一方側は前記送りネジに連結されるとともに、他方側には手動ツマミが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
  3. 前記送りネジに沿って直線移動するナットのストローク端を検出するセンサが設けられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の測定ヘッド。
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