JP2006189399A - 接触式測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度測定を実現できる接触式測定機を提供すること。
【解決手段】ベース４に立設された支柱５に沿って昇降するスライダ６と、モータ７３の回転によってスライダ６を昇降させる駆動手段７と、スライダ６に接触検知手段８を介して設けられた測定子９と、測定子９の変位を検出する変位検出手段１０とを備えた接触式測定機において、変位検出手段１０は、測定子９に設けられたスケール１０１と、ベース４に設けられた検出器１０２と、この検出器１０２の信号を増幅するＬＨＳ用アンプ１０３とを含んで構成され、モータ７３およびＬＨＳ用アンプ１０３は、スケール１０１および検出器１０２から隔離された熱源隔離ケース１５１に収納されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、測定子をワークに接触させ、ワークの厚み寸法などを測定する接触式測定機に関する。

従来、測定子とワークとを一定の測定力を持って接触させ、この接触によって生じる測定子の変位から、ワークの外形を測定する接触式測定機が知られている。接触式測定機は、測定子およびワークの少なくとも一方を駆動させることで、測定子とワークとを接触させる。

特許文献１に記載の接触式測定機は、ワークを載置するテーブルと、テーブルの上方に配置された測定子と、この測定子を昇降させる駆動手段と、測定子の変位を検出する変位検出手段と、駆動手段を制御し、かつ、測定値を表示する制御手段とを含み構成されている。さらに、異物の混入や衝撃による故障を防止するために、変位検出手段および駆動手段は、内部装置として装置筐体に収納されている。
駆動手段には、回転によって測定子を昇降させるモータが利用されており、モータは、制御手段からの制御信号によって作動される。このため、モータには、この制御信号を増幅する信号増幅器が接続されている。
変位検出手段には、スケール、および、これに対応する検出器が利用されており、検出器によって検出された測定値は、電気信号として表示手段に出力され、表示される。このため、検出器には、この電気信号を増幅する信号増幅器が接続されている。
このような、モータによる測定子の昇降や、測定値のデジタル処理は、接触式測定機の測定精度、操作性および読取性の向上のために、近年よく採用されている。

しかし、ワークが、マスタなど超高精度部品である場合、接触式測定機には、高精度かつ低測定力を実現できる測定能力が求められる。このため、例えば、接触式測定機を構成する測定子、駆動手段、変位検出手段、および、これらを支持する部材に、低熱膨張性の素材を用いるなどの工夫が行われている。

特開平２−２２１８０１号公報

特許文献１の接触式測定機において、作動中のモータおよび各信号増幅器では、内部の抵抗によって熱が生じる。このため、測定を行うにつれて、装置筐体の内部温度が上昇する。
装置筐体内の温度が上昇すると、装置筐体に収納された駆動手段、変位検出手段、および、これらを支持する部材などに熱膨張が生じる恐れがある。特に、変位検出手段のスケールおよび検出器や、これらを支持する部材が膨張すると、目盛間隔が変形するなどして、測定精度の悪化や測定値のドリフトに繋がる。
低熱膨張性素材を用いている場合、各構成の膨張量が小さくなるので測定精度の悪化はある程度抑えられる。しかし、前述のように、接触式測定機に、高精度測定を実現できる測定能力が求められる場合では、熱膨張が僅かだとしても、この熱膨張による測定値の誤差は、無視できないほど大きいものとなる。

本発明の目的は、高精度測定を実現できる接触式測定機を提供することである。

本発明の接触式測定機は、ベースと、このベースに立設された支柱と、この支柱に沿って昇降自在に設けられたスライダと、モータを含み、このモータの回転によってスライダを昇降させる駆動手段と、スライダに接触検知手段を介して設けられた測定子と、この測定子の変位を検出する変位検出手段とを備えた接触式測定機において、変位検出手段は、ベースおよび測定子のいずれか一方に設けられたスケールと、ベースおよび測定子のいずれか他方に設けられた検出器と、この検出器の信号を増幅する信号増幅手段とを含んで構成され、モータおよび信号増幅手段は、スケールおよび検出器から隔離された熱源隔離ケースに収納されていることを特徴とする。

作動中のモータおよび信号増幅手段は、内部抵抗によって熱を発生し、周囲の温度を上昇させる。しかし、このような構成によれば、モータおよび信号増幅手段は、スケールおよび検出器から隔離された熱源隔離ケースに収納されているので、スケールおよび検出器と、モータおよび信号増幅手段との間には、ある程度の距離、および、ケース壁が存在する。従って、スケールおよび検出器は、発生する熱の影響を受けにくくなる。これより、スケールおよび検出器の熱膨張は最小限に抑えられるので、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。

また、モータから発生する熱量は、モータの回転量に応じて変動し、この熱量の変動による影響が測定値のドリフトとなって表れる場合がある。しかし、前述のように、スケールおよび検出器は、発生する熱の影響を受けにくいので、この熱量の変動による測定精度の変動を抑えることができる。

本発明の接触式測定機において、熱源隔離ケースは、連通窓によって支柱側と連通され、駆動手段は、スライダを支持するとともに回転によってスライダを昇降させる昇降機構と、連通窓に挿通された状態でモータおよび昇降機構を連結し、モータの回転を昇降機構に伝える回転伝達部材とを含み構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、駆動手段は、スライダを支持するとともに回転によってスライダを昇降させる昇降機構と、連通窓に挿通された状態でモータおよび昇降機構を連結し、モータの回転を昇降機構に伝える回転伝達部材とを含み構成されているので、モータが他の駆動手段から隔離されている状態でも、比較的簡単な構成によって、モータの駆動力を、測定子の昇降に支障なく活用することができる。
特に、昇降機構が自身の回転によってスライダを昇降させることから、回転伝達部材は、モータの駆動力を回転という形のまま昇降機構に伝えればよいので、例えば、ベルト等の簡単な部材でよく、連通窓に挿通させやすい。このため、連通窓を小さく形成できるので、熱源隔離ケース内で発生する熱を支柱側へ伝わりにくくすることができる。

本発明の接触式測定機において、熱源隔離ケースには、弾性接着剤を介して、内部の空気を排気するファンが取付けられていることが好ましい。

このような構成によれば、モータおよび信号増幅手段から発生される熱によって暖められた熱源隔離ケース内の空気が、ファンによって外部へ排気されるので、熱源隔離ケース内の温度上昇を小さくすることができる。従って、周囲の空気の温度上昇が信号増幅手段の作動に与える影響を小さくすることができる。
モータおよび信号増幅手段が１つの室内に配置されていることから、ファンによる排気を効率的に行うことができる。
熱源隔離ケースの表面温度の上昇も抑えることができるため、熱源隔離ケース表面から、スケールおよび検出器側の空気へ与える熱量も小さくすることができる。これらにより、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。
また、ファンは、弾性接着剤を介して取付けられていることから、ファンの振動を熱源隔離ケース、つまり、接触式測定機へ伝わりにくくすることができる。

本実施形態の接触式測定機において、接触検知手段は、スライダと、このスライダの昇降方向に所定間隔を置いて互いに平行に配置されるとともに、中間部がスライダにそれぞれ回動自在に連結される第１、第２リンク部材と、これら第１、第２リンク部材の一端部にそれぞれ回動自在に連結され、測定子を有するホルダとを含んで構成される平行四辺形リンク機構と、この平行四辺形リンク機構の第１、第２リンク部材のいずれかの回動を検知し、接触検知信号を出力する回動検知手段とから構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、平行四辺形リンク機構は、測定子を有するホルダとを含んで構成されているので、測定子がワークに当接すると、測定子がワークから受けた反力によって、平行四辺形リンク機構が反力と同じ方向へ回動する。これより、測定子は、ワークに当接している間において、一定の測定力を保つことができる。
また、回動検知手段によって、平行四辺形リンク機構の第１、第２リンク部材のいずれかの回動が検知され、測定子とワークの接触を伝える接触検知信号が出力されるので、測定子に接触検知信号を出力する回路等を付加する必要はなく、測定子の構成の簡素化、および、軽量化を図ることができる。つまり、測定子の精密性を向上させることができる。
平行四辺形リンク機構がどのように昇降および回動されても、ホルダは常にスライダと平行であるため、ホルダに設けられた測定子の姿勢も変わることはない。これより、測定子の変位方向は一定であるので、接触式測定機の測定精度が向上する。

本発明の接触式測定機において、平行四辺形リンク機構の他端側には、第１、第２リンク部材がほぼ水平姿勢を保つように設定された重錘が設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、重錘によって、第１、第２リンク部材がほぼ水平姿勢を保つように設定されているので、測定子に働く付勢力を、零もしくは極めて小さいものにすることができる。これより、測定子の測定力も極めて小さくなるので、仮に、ワークが変形しやすい材質であっても、ワークを損傷させることなく正確に測定することができる。

本発明の接触式測定機において、回動検知手段は、第１、第２リンク部材のいずれか一方の端部に取付けられた遮光部材と、スライダに設けられ、遮光部材の回動行路を挟んで対向配置された発光部および受光部と、この受光部が受光した光量を検知し、この光量が所定量範囲外であるときに接触検知信号を出力する光量検知部とを含み構成されていることが好ましい。

このような構成によれば、遮光部材が、第１、第２リンク部材のいずれか一方の端部に取付けられていることから、平行四辺形リンク機構が回動すると、これに伴い遮光部材が回動する。この回動によって、遮光部材と発光部および受光部の位置関係が変化する。例えば、回動によって、遮光部材が、発光部および受光部の間に侵入した場合、発光部と受光部との間で照射されていた光が遮光部材によって遮られる。そのため、受光部が受光する光量は、所定量範囲より少なくなる。また、回動によって、遮光部材が、発光部および受光部の間から進出した場合、受光部が受光する光量は、所定量範囲より多くなる。このように、受光部が受光する光量が所定量範囲外となると、光量検知部は、接触検知信号を出力する。

上のような回動検知手段の作用によって、第１、第２リンク部材のいずれか一方の回動を検知、つまり、測定子とワークとの接触が検知されるので、平行四辺形リンク機構は、回動検知手段から摩擦などの何らかの力を受けることはない。つまり、平行四辺形リンク機構の回動は滑らかに行われる。これより、測定子の変位は、ワークから与えられる反力を正確に反映させることができる。

本発明の接触式測定機において、熱源隔離ケースと、連通窓によって熱源隔離ケースと連通された本体収納室とを備え、本体収納室には、支柱と、スライダと、モータを除いた駆動手段と、接触検知手段と、信号増幅手段を除いた変位検出手段とが収納されるとともに、検出器近傍に、弾性接着剤を介して、内部の空気を排気するファンが取付けられていることが好ましい。

このような構成によれば、接触式測定機を構成する部品のうち、モータおよび信号増幅手段を除いた他の部品は本体収納室へ、熱を発生するモータおよび信号増幅手段は熱源隔離ケースへそれぞれ収納される。これより、熱源隔離ケース内で発生する熱を、本体収納室内へ伝わりにくくすることができる。
本体収納室の検出器近傍には、ファンが取付けられることから、検出器から発生される熱によって暖められた空気を、外部へ排気させることができる。従って、本体収納室内の温度上昇を小さくすることができる。これより、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。
ファンは、弾性接着剤を介して取付けられていることから、ファンの振動を本体収納室、つまり、接触式測定機へ伝わりにくくすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、本実施形態を説明するための図である。図１は、接触式測定機の全体斜視図、図２は、接触式測定機の装置本体を右側からみた断面図、図３は、装置本体の内部装置を上側から見た断面図、図４は、内部装置の一部を斜め前方から見た斜視図、図５は、内部装置の作用を説明するための模式図である。ここで、図１〜図５における右側、上側、前方とは、図１の接触式測定機を正面側から見た場合において定められる、左右方向、前後方向、上下方向によるものである。

本実施形態の接触式測定機は、図１に示すように、装置本体１と、装置本体１の駆動、および、装置本体１が検出した測定値の表示を行うカウンタ２とから構成される。
装置本体１は、低熱膨張鋳物から成型され、支持台１１と、支持台１１の上面中央に設置されたテーブル１２と、支持台１１の後方側に立設されたコラム部１３と、底面が開口した箱形状であり、コラム部１３の上面を覆って取付けられたヘッドカバー１４と、コラム部１３およびヘッドカバー１４の背面を覆って取付けられた後部カバー１５とから構成される。
テーブル１２には、ワークが載置される。ヘッドカバー１４には、上面に通気口が形成されている。

図２に示すように、コラム部１３の上面とヘッドケース１４によって本体収納室１４１が形成されている。また、コラム部１３およびヘッドケース１４の背面と、後部カバー１５によって熱源隔離ケース１５１が形成されている。本体収納室１４１および熱源隔離ケース１５１は、コラム部１３の背面上端に形成された連通窓１４２によって連通され、共に、内部装置３を収納する。

内部装置３は、ベース４と、このベース４に立設された支柱５と、この支柱５に沿って昇降自在に設けられたスライダ６と、後述のモータを含み、このモータの回転によってスライダ６を昇降させる駆動手段７と、スライダ６に接触検知手段８を介して設けられた測定子９と、この測定子９の変位を検出する変位検出手段１０とを含み構成されている。
ベース４は、本体収納室１４１の底面に設置されており、前端には前側板４１が立設されている。前側板４１は、低熱膨張率素材のインバー材から成型され、さらに、断熱材層（図示省略）を含んでいる。支柱５には、上端に固定された天板５１と、背面に長手方向に沿って取付けられたレール部材５２とが設けられている。
スライダ６は、レール部材５２に沿って摺動しながら、支柱５と平行に昇降する。

駆動手段７は、スライダ６の昇降方向と平行に設けられた送りねじ軸７１、および、この送りねじ軸７１に螺合され、スライダ６に取付けられたナット部材７２を有する昇降機構と、モータ７３と、連通窓１４２に挿通された状態で、モータ７３の出力軸７３１および送りねじ軸７１とを連結し、モータ７３の回転を送りねじ軸７１に伝える回転伝達部材としてのタイミングベルト７４とを含み構成されている。
送りねじ軸７１は、ベース４に下端を固定して支柱５と平行に立設し、上端を天板５１の上部へ突出させている。ナット部材７２は、前面にスライダ６を接合しており、スライダ６と一体的に昇降する。

モータ７３は、図２に示すように、天板５１の上面から連通窓１４２を挿通して、後方へ延設されたモータ支持板７３２に釣り下げられており、モータ支持板７３２を貫通して上端が突出した出力軸７３１と、電気的に接続され、カウンタ２からの制御信号を増幅するＶＬ変換アンプ７３３とが設けられている。ＶＬ変換アンプ７３３は、ヘッドケース１４の背面に取付具７３４を介して取付けられている。モータ支持板７３２および取付具７３４は、低熱膨張率素材から成り、さらに、断熱材層（図示省略）を含んでいる。
タイミングベルト７４は、ゴム製であり、送りねじ軸７１の上端、および、モータ７３の出力軸７３１にそれぞれタイミングギア７５を介して接続されている。
モータ７３およびＶＬ変換アンプ７３３は、熱源隔離ケース１５１に収納されている。

接触検知手段８は、図３および図４に示すように、スライダ６と一体的に昇降し、かつ、スライダ６を支点に前後端が、スライダ６の昇降方向へ回動する平行四辺形リンク機構８１と、平行四辺形リンク機構８１に取付けられた重錘８２（図２参照）と、平行四辺形リンク機構８１のリンク部材の回動を検知し、接触検知信号を出力する回動検知手段８３とから構成されている。
平行四辺形リンク機構８１は、スライダ６と、このスライダ６の昇降方向に所定間隔を置いて互いに平行に配置されるとともに、中間部がスライダ６にそれぞれ回動自在に連結される第１、第２リンク部材８４，８５と、これら第１、第２リンク部材８４，８５の前端部にそれぞれ回動自在に連結されたホルダ８６とによって、平行四辺形状に構成されている。

２本の第１リンク部材８４は、支柱５を左右方向に挟んで並列しており、支柱５の前後において、連結軸８１１によって互いに平行に連結されている。各第１リンク部材８４は、スライダ６に対し、ピボット８１２を介して回動自在に連結されている。
ピボット８１２は、スライダ６の左右側面において、昇降方向に所定間隔を置いて貫通された尖軸８１３の先端と、各第１リンク部材８４の中間部内側面に凹設された軸受８１４とが係合することで構成されている。
２本の第２リンク部材８５も、前述の第１リンク部材８４と同様に、互いに連結され、それぞれスライダ６に回動自在に取付けられている。

ホルダ８６には、右側面に取付けられ前方に開閉する挟持片８６１と、下端に形成された測定子保持片（図示省略）とが設けられている。ホルダ８６は、第１、第２リンク部材８４，８５に対し、ピボット８１５を介して回動自在に連結されている。
ピボット８１２は、昇降方向に所定間隔を置いて、ホルダ８６を左右方向に貫通した尖軸８１３の先端と、第１、第２リンク部材８４，８５の前端部内側面に凹設された軸受８１４とが係合することで構成されている。
ホルダ８６は、第１、第２リンク部材８４，８５の回動によって、支柱５と平行に昇降される。

重錘８２は、図２に示すように、第２リンク部材８５の後方側の連結軸８１１に、ねじ軸８１６を介して回動可能に螺合されている。重錘８２のねじ軸８１６に対する位置は、ロックナット８１７によって固定されている。重錘８２の重量、および、ねじ軸８１６に対する螺合位置は、第１、第２リンク部材８４，８５が、次のような姿勢を保つように設定される。
つまり、第１、第２リンク部材８４，８５は、ピボット８１２を支点として、前端側に働く重力による反時計方向モーメントと、後端側に働く重力による時計方向のモーメントの差が微小であることから、反時計方向のモーメントが僅かに大きい状態で静止する姿勢を保っている。
すなわち、重錘８２は、ホルダ８６が僅かな付勢力で下方に付勢されるように、重量および螺合位置が設定されている。本実施形態では、この付勢力は１ｇｆに調整されている。

回動検知手段８３には、第１リンク部材８４の後端部に取付けられた遮光部材としての遮光板８３１と、スライダ６に設けられ、遮光板８３１の回動行路を挟んで対向配置された発光部８３２および受光部８３３と、この受光部８３３が受光した光量を検知し、この光量が所定量範囲外であるときに接触検知信号を出力する光量検知部８３４とが設けられている。
遮光板８３１は、右方の第１リンク部材８４の外側面から直交する姿勢で取付けられており、第１リンク部材８４とともに一体的に昇降および回動する。

発光部８３２、受光部８３３、および、光量検知部８３４は、スライダ６の右側面から後方へ向かって階段状に延設された支持片８３５の後端部内側面に設置されている。つまり、発光部８３２、受光部８３３、および、光量検知部８３４は、スライダ６とともに一体的に昇降する。支持片８３５は、スライダ６の右側面において、昇降方向に所定間隔を置いて貫通された２本の尖軸８１３の間に接合されている。
発光部８３２および受光部８３３は、遮光板８３１の回動行路を挟んで内側へ開口するコ字状のフォトインタラプタ８３６を形成している。フォトインタラプタ８３６では、発光部８３２から受光部８３３へ光が照射されている。
なお、スライダ６の左側面には、後方へ向かってＬ字状に延設された回動規制片８３７が接合されている。回動規制片８３７は、第１リンク部材８４の後端部の回動行路上に延設されることで、第１リンク部材８４の回動、つまり、平行四辺形リンク機構８１の回動を所定範囲で規制する。

測定子９は、図４に示すように、ホルダ８６の測定子保持片から、支柱５と平行に下方に向かって保持されており、ホルダ８６とともに一体的に昇降する。測定子９は、ベース４に貫通された貫孔９１に挿通されており、下端部は外部へ突出しテーブル１２に対向している。

変位検出手段１０は、図４に示すように、ホルダ８６に保持されたスケール１０１と、スケール１０１に対向するように前側板４１に固定された検出器１０２と、検出器１０２に電気的に接続され、検出器１０２が出力した電気信号を増幅する信号増幅手段としてのＬＨＳ用アンプ１０３（図２参照）とから構成される。
スケール１０１は、低熱膨張率素材のガラスから成型され、ホルダ８６の挟持片８６１に支柱５と平行に挟持されており、ホルダ８６および測定子９とともに一体的に昇降する。スケール１０１のスケール面と、測定子９の軸線とは、ホルダ８６の昇降方向に沿って一直線に配置されている。
検出器１０２は、スケール１０１のスケール面に対向するインデックススケールを内蔵し、測定子９とともに昇降するスケール１０１の変位を検出する。
ＬＨＳ用アンプ１０３は、図２に示すように、ヘッドケース１４の背面に取付具７３４を介して取付けられ、熱源隔離ケース１５１に収納されている。取付具７３４は、低熱膨張率素材から成り、さらに、断熱材層（図示省略）を含んでいる。

図２に示すように、本体収納室１４１には、モータ７３と、ＶＬ変換アンプ７３３と、ＬＨＳ用アンプ１０３とを除いた内部装置３が収納されている。
本体収納室１４１には、通気口が形成された上壁面に、弾性接着剤１４３を介して、ファン１４４が取付けられている。ファン１４４は、ケース内の空気を外部へ放出する。また、弾性接着剤１４３は、断熱性を有している。
熱源隔離ケース１５１には、モータ７３と、ＶＬ変換アンプ７３３と、ＬＨＳ用アンプ１０３とが収納されている。
熱源隔離ケース１５１には、モータ７３およびＬＨＳ用アンプ１０３対向する後方壁面のやや上方に、Ｌ字金具１５５および弾性接着剤１５２を介して取付けられたファン１５３と、底面に下方に向かって貫通された引出孔１５４とが設けられている。ファン１５３は、ケース内の空気を外部へ放出する。また、弾性接着剤１５２は、断熱性を有している。引出孔１５４からは、ＶＬ変換アンプ７３３およびＬＨＳ用アンプ１０３と、カウンタ２とを接続する導線が外部へ引出されるとともに、熱源隔離ケース１５１内の空気を通気している。

カウンタ２は、熱源隔離ケース１５１の引出孔１５４から引出された導線によって、内部装置３と電気的に接続されている。カウンタ２には、内部装置３のモータ７３およびファン１４４，１５３の駆動を行うコントロールパネル２１を有した制御部（図示省略）と、変位検出手段１０が検出した測定値の表示を行う表示部（図示省略）とが設けられている。

図１、図２および図５を用いて、本実施形態の接触式測定機によってワークの寸法を測定する方法を説明する。
測定の開始にあたり、まず、接触式測定機の零点設定を行う。測定者は、テーブル１２にワークを載置しない状態で、カウンタ２のコントロールパネル２１を操作して内部装置３を作動させる。すると、駆動手段７のモータ７３、および、ファン１４４，１５３が駆動する。
モータ７３が回転すると、タイミングベルト７４を介して送りねじ軸７１が回転され、ナット部材７２に取付けられたスライダ６が上昇される。これに伴い、平行四辺形リンク機構８１、スケール１０１および測定子９が、スライダ６とともに一体的に上昇され、停止される。
このとき、平行四辺形リンク機構８１の第１、第２リンク部材８４，８５は、図５（Ａ）に示すように、ホルダ８６側の重量、および、重錘８２の重量バランスによって、前端側が下方へ僅かに傾斜した状態で停止されている。第１、第２リンク部材８４，８５がこのように傾斜しているため、回動検知手段８３において、遮光板８３１は、フォトインタラプタ８３６内には進入されておらず、つまり、光量検知部８３４は、所定範囲内の光量を検知している。

次に、測定者は、コントロールパネル２１を操作してモータ７３を逆転駆動させる。すると、スライダ６が下降され、スケール１０１および測定子９も一体的に下降される。
測定子９が下降する際には、スケール１０１および検出器１０２によって測定子９の変位量が検出されている。変位量つまり測定値は、検出器１０２からカウンタ２へ出力され、カウンタ２の表示部において表示されている。やがて、測定子９の下端がテーブル１２の上面に当接される。
測定子９がテーブル１２に当接された瞬間において、スライダ６は、モータ７３によりそのまま下降方向に駆動されているため、スライダ６とホルダ８３とが昇降方向に相対移動する。これより、第１、第２リンク部材８４，８５は、ピボット８１２を中心として時計方向へ回動し、図５（Ｂ）に示すように、第１、第２リンク部材８４，８５は水平方向に沿う姿勢へと近づく。

この第１リンク部材８４の回動に伴い、第１リンク部材８４の後端に取付けられた遮光板８３１も時計方向へ回動し、すぐさまフォトインタラプタ８３６内へ進入する。遮光板８３１が、フォトインタラプタ８３６内へ進入されると、発光部８３２から受光部８３３へ照射されていた光が遮られ、光量検知部８３４が検知する光量が所定量範囲よりも少なくなる。これにより、光量検知部８３４は、カウンタ２へ接触検知信号を出力する。
カウンタ２は、接触検知信号を受信すると、表示部において表示されていた測定値がホールドされるとともに、制御部においてモータ７３が停止される。
前述の第１、第２リンク部材８４，８５の回動、および、モータ７３の停止によるスライダ６の停止によって、平行四辺形リンク機構８１は、第１、第２リンク部材８４，８５の姿勢が水平方向に沿う状態を保って停止される。
測定子９がテーブル１２に当接してから、カウンタ２において測定値がホールドされるまでのタイムラグはごく微小である。

このように、測定子９の下端がテーブル１２の上面に当接し、カウンタ２で表示された測定値がホールドされ、モータ７３が停止された状態において、測定者は、コントロールパネル２１を操作し、表示された測定値を零にリセットする。このようにして、接触式測定機の零点設定が行える。

次に、ワークの寸法測定を行う。測定者は、測定面を上方に向けて、ワークをテーブル１２の上面に載置する。ワークの測定方法は、前述の零点設定と基本的に同様である。つまり、モータ７３を制御して、スライダ６、平行四辺形リンク機構８１、スケール１０１、および、測定子９を一旦上昇させ、次に、下降させる。測定子９がワークに当接すると、光量検知部８３４から接触検知信号が出力され、カウンタ２に表示された測定値がホールドされるとともに、モータ７３が停止される。ホールドされた測定値は、測定子９が当接したワークの高さ寸法となる。測定者は、このホールドされた測定値を読み取るか、図示しないプリンタ等に出力して記録させる。
これら一連の測定において、モータ７３、ＶＬ変換アンプ７３３、および、ＬＨＳ用アンプ１０３では、通電により熱が発生している。各ファン１４４，１５３は、それぞれ、本体収納室１４１内，熱源隔離ケース１５１内の空気を外部へ排気している。

本実施形態の接触式測定機によるワークの寸法測定にあたり、第１、第２リンク部材８４，８５の回動は、極めて円滑に行われる。すなわち、スライダ６に対して測定子９を変位させるためには、ホルダ８６側の重量と重錘８２の重量との差に基づく回動力（付勢力）の他に、各ピボット８１２，８１５における摩擦トルクに抗し得る力が、測定子９に付与される必要があるが、本実施形態ではこれらの摩擦トルクは極めて小さいものである。具体的には、図４に示すように、スライダ６と第１、第２リンク部材８４，８５とを介するピボット８１２において、その回動中心から、発生する摩擦力の作用点までの距離、並びに、ホルダ８６と第１、第２リンク部材８４，８５とを介するピボット８１５において、その回動中心から、発生する摩擦力の作用点までの距離は、ともに等しい。さらに、これらの距離は、ピボット８１２の回動中心から、ピボット８１５の回動中心までの距離Ｌに対し、極めて小さい。

従って、前記重量差による付勢力を超えて測定子９に付与される力、すなわち、各ピボット８１２，８１５において働く、第１、第２リンク部材８４，８５を時計方向へ回動させるモーメントが極めて小さくとも、このモーメントは、各ピボット８１２，８１５において生じる摩擦トルクよりは十分大きい。つまり、測定子９によるワークへの測定力を極めて小さくすることができる。

本実施形態によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）モータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３は、コラム部１３およびヘッドケース１４の背面側に形成された熱源隔離ケース１５１に収納されているので、スケール１０１および検出器１０２と、モータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３との間には、ある程度の距離、および、ケース壁が存在する。従って、スケール１０１および検出器１０２は、発生する熱の影響を受けにくくなる。これより、スケール１０１および検出器１０２の熱膨張は極めて最小限に抑えられるので、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。本実施形態では、１０^−５ｍｍの測定精度を実現できる。
（２）（１）により、スケール１０１および検出器１０２は、発生する熱の影響を受けにくいので、モータ７３の回転量に応じて変動する熱量による測定精度の変動を抑えることができる。

（３）駆動手段７は、スライダ６の昇降方向と平行に設けられた送りねじ軸７１、および、この送りねじ軸７１に螺合され、スライダ６に取付けられたナット部材７２を有する昇降機構と、連通窓１４２に挿通された状態で、モータ７３の出力軸７３１および送りねじ軸７１とを連結し、モータ７３の回転を送りねじ軸７１に伝えるタイミングベルト７４とを含み構成されているので、モータ７３が他の駆動手段７から隔離されている状態でも、比較的簡単な構成によって、モータ７３の駆動力を、測定子９の昇降に支障なく活用することができる。
（４）タイミングベルト７４は、簡単な部材であるため連通窓１４２に挿通させやすい。このため、連通窓１４２を小さく形成できるので、熱源隔離ケース１５１内で発生する熱を本体収納室１４１内へ伝わりにくくすることができる。
（５）モータ７３およびＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３から発生される熱によって暖められた熱源隔離ケース１５１内の空気が、ファンによって外部へ排気されるので、熱源隔離ケース１５１内の温度上昇を小さくすることができる。従って、周囲の空気の温度上昇がＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３の作動に与える影響を小さくすることができる。

（６）モータ７３およびＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３が１つの室内に配置されていることから、ファン１５３による排気を効率的に行うことができる。
（７）（５）および（６）より、熱源隔離ケース１５１の表面温度の上昇も抑えることができるため、熱源隔離ケース１５１表面から、本体収納室１４１内へ与える熱量も小さくすることができる。これにより、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。
（８）ファン１５３は、弾性接着剤１５２を介して取付けられていることから、ファン１５３の振動を熱源隔離ケース１５１、つまり、接触式測定機へ伝わりにくくすることができる。
（９）平行四辺形リンク機構８１は、測定子９を有するホルダとを含んで構成されているので、測定子９がワークに当接すると、測定子９がワークから受けた反力によって、平行四辺形リンク機構８１が反力と同じ方向へ回動する。これより、測定子９は、ワークに当接している間において、一定の測定力を保つことができる。

（１０）平行四辺形リンク機構８１がどのように昇降および回動されても、ホルダ８６は常にスライダ６と平行であるため、ホルダ８６に設けられた測定子９の姿勢も変わることはない。これより、測定子９の変位方向は一定であるので、接触式測定機の測定精度を向上させることができる。
（１１）回動検知手段８３によって、平行四辺形リンク機構８１の第１、第２リンク部材８４，８５のいずれかの回動が検知され、測定子９とワークの接触を伝える接触検知信号が出力されるので、測定子９に接触検知信号を出力する回路等を付加する必要はなく、測定子９の構成の簡素化、および、軽量化を図ることができる。つまり、測定子９の精密性を向上させることができる。
（１２）重錘８２によって、第１、第２リンク部材８４，８５がほぼ水平姿勢を保つように設定されているので、測定子９に働く下方向の付勢力を、極めて小さいものにすることができる。これより、測定子９の測定力も極めて小さくなるので、仮に、ワークが変形しやすい材質であっても、ワークを損傷させることなく正確に測定することができる。

（１３）接触検知手段８の作用により、第１リンク部材８４の回動、つまり、測定子９とワークとの接触が検知されるので、平行四辺形リンク機構８１は、回動検知手段８３から摩擦などの何らかの力を受けることはない。つまり、平行四辺形リンク機構８１の回動は滑らかに行われる。これより、測定子９の変位は、ワークから与えられる反力を正確に反映させることができる。
（１４）モータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３を除いた他の部品は本体収納室１４１へ、熱を発生するモータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、および、ＶＬ変換アンプ７３３は熱源隔離ケース１５１へそれぞれ収納されるので、熱源隔離ケース１５１内で発生する熱を、本体収納室１４１内へ伝わりにくくすることができる。
（１５）本体収納室１４１の検出器１０２近傍には、ファン１４４が取付けられることから、検出器１０２から発生される熱によって暖められた空気を、外部へ排気させることができる。従って、本体収納室１４１内の温度上昇を小さくすることができる。

（１６）ファン１４４は、弾性接着剤１４３を介して取付けられていることから、ファン１４４の振動を本体収納室１４１、つまり、接触式測定機へ伝わりにくくすることができる。
（１７）スケール１０１のスケール面と、測定子９の軸線とは、ホルダ８６の昇降方向に沿って一直線に配置されていることから、つまり、ワークと接触する測定子９の先端と、スケール１０１および検出器１０２が対向して変位を検出する部分とか一直線上に配置されている。従って、いわゆるアッベの原理に従う測定系を構成しているので、接触式測定機の測定精度が向上する。
（１８）駆動手段７において、タイミングベルト７４が弾性を有することから、モータ７３の振動をある程度吸収するので、振動を送りねじ軸７１に伝わりにくくすることができる。

（１９）モータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、ＶＬ変換アンプ７３３、検出器１０２、および、ファン１４４，１５３を支持する部材（モータ支持板７３２、取付具７３４、前側板４１、弾性接着剤１４３，１５２）は、断熱材層または断熱性を有することから、それぞれモータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、ＶＬ変換アンプ７３３、検出器１０２、および、ファン１４４，１５３から発生する熱を、装置本体１に伝わりにくくすることができる。
（２０）装置本体１、前側板４１、測定子９、および、スケール１０１に低熱膨張率素材を用いたことから、これら部材の熱膨張を抑えるので、接触式測定機の熱による精度悪化を小さくすることができる。
（２１）ファン１４４、１５３を、熱を発生する熱源（モータ７３、ＬＨＳ用アンプ１０３、ＶＬ変換アンプ７３３、検出器１０２）の上方にそれぞれ取付けたことから、これら熱源によって温められ上方へ移動する空気を排気しやすくなる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、回転伝達部材としてタイミングベルト７４を用いたが、本発明では、簡単な部材であればチェーンなどを用いてもよい。

本実施形態では、回動検知手段８３において、フォトインタラプタ８３６を第１リンク部材８４の下方に配置し、第１リンク部材８４が時計方向に回動した際に接触検知信号が出力されるものとしたが、本発明では、例えば、フォトインタラプタ８３６を第１リンク部材８４の下方に配置し、かつ、測定前において、遮光板８３１がフォトインタラプタ８３６に進入された状態で静止されているように配置してもよい。このようにすれば、測定子９がワークに当接し、平行四辺形リンク機構８１が時計方向へ回動すると、遮光板８３１はフォトインタラプタ８３６から進出する。受光部８３３が受光する光量は所定量範囲より多くなるので、この際に、光量検知部８３４が接触検知信号を出力するように設定しておけばよい。

回動検知手段８３には、光を利用するフォトインタラプタ８３６を用いたが、これに限らず、例えば、ロータリーエンコーダ、磁気センサや、レーザー光を利用したものを用いてもよい。
第１、第２リンク部材８４，８５は、それぞれ２枚１組となる板材としたが、本発明では、それぞれ１枚の板材としてもよい。

本発明は、測定子を電動機によって駆動させ、測定値をデジタル処理する接触式測定機に利用できる他、熱源を有する機器にも利用することができる。

本実施形態にかかる接触式測定機を示す斜視図。 同上の実施形態にかかる装置本体を右側から見た断面図。 同上の実施形態にかかる装置本体の内部装置を上側から見た断面図。 図３の内部装置の一部を斜め前方から見た斜視図。 図３の内部装置の作用を説明するための模式図。

符号の説明

３…内部装置、４…ベース、５…支柱、６…スライダ、７…駆動手段、８…接触検知手段、９…測定子、１０…変位検出手段、７１…送りねじ軸、７２…ナット部材、７３…モータ、７４…タイミングベルト、８１…平行四辺形リンク機構、８２…重錘、８３…回動検知手段、８４，８５…第１、第２リンク部材、８６…ホルダ、１０１…スケール、１０２…検出器、１０３…ＬＨＳ用アンプ、１４１…本体収納室、１４２…連通窓、１４３…弾性接着剤、１４４，１５３…ファン、１５１…熱源隔離ケース、１５２…弾性接着剤、７３１…出力軸、８３１…遮光板、８３２…発光部、８３３…受光部、８３４…光量検知部

Claims (7)

1. ベースと、このベースに立設された支柱と、この支柱に沿って昇降自在に設けられたスライダと、モータを含み、このモータの回転によって前記スライダを昇降させる駆動手段と、前記スライダに接触検知手段を介して設けられた測定子と、この測定子の変位を検出する変位検出手段とを備えた接触式測定機において、
   前記変位検出手段は、前記ベースおよび前記測定子のいずれか一方に設けられたスケールと、前記ベースおよび前記測定子のいずれか他方に設けられた検出器と、この検出器の信号を増幅する信号増幅手段とを含んで構成され、
   前記モータおよび前記信号増幅手段は、前記スケールおよび前記検出器から隔離された熱源隔離ケースに収納されている
   ことを特徴とする接触式測定機。
2. 請求項１に記載の接触式測定機において、
   前記熱源隔離ケースは、連通窓によって前記支柱側と連通され、
   前記駆動手段は、前記スライダを支持するとともに回転によって前記スライダを昇降させる昇降機構と、前記連通窓に挿通された状態で前記モータおよび前記昇降機構を連結し、前記モータの回転を前記昇降機構に伝える回転伝達部材とを含み構成されている
   ことを特徴とする接触式測定機。
3. 請求項１または請求項２に記載の接触式測定機において、
   前記熱源隔離ケースには、弾性接着剤を介して、内部の空気を排気するファンが取付けられている
   ことを特徴とする接触式測定機。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の接触式測定機において、
   前記接触検知手段は、前記スライダと、このスライダの昇降方向に所定間隔を置いて互いに平行に配置されるとともに、中間部が前記スライダにそれぞれ回動自在に連結される第１、第２リンク部材と、これら第１、第２リンク部材の一端部にそれぞれ回動自在に連結され、前記測定子を有するホルダとを含んで構成される平行四辺形リンク機構と、
   この平行四辺形リンク機構の前記第１、第２リンク部材のいずれかの回動を検知し、接触検知信号を出力する回動検知手段とから構成されている
   ことを特徴とする接触式測定機。
5. 請求項４に記載の接触式測定機において、
   前記平行四辺形リンク機構の他端側には、前記第１、第２リンク部材がほぼ水平姿勢を保つように設定された重錘が設けられている
   ことを特徴とする接触式測定機。
6. 請求項４または請求項５に記載の接触式測定機において、
   前記回動検知手段は、前記第１、第２リンク部材のいずれか一方の端部に取付けられた遮光部材と、前記スライダに設けられ、前記遮光部材の回動行路を挟んで対向配置された発光部および受光部と、この受光部が受光した光量を検知し、この光量が所定量範囲外であるときに接触検知信号を出力する光量検知部とを含んで構成されている
   ことを特徴とする接触式測定機。
7. 請求項２〜請求項６のいずれかに記載の接触式測定機において、
   前記熱源隔離ケースと、前記連通窓によって前記熱源隔離ケースと連通された本体収納室とを備え、
   前記本体収納室には、前記支柱と、前記スライダと、前記モータを除いた前記駆動手段と、前記接触検知手段と、前記信号増幅手段を除いた前記変位検出手段とが収納されるとともに、前記検出器近傍に、弾性接着剤を介して、内部の空気を排気するファンが取付けられている
   ことを特徴とする接触式測定機。

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