JP2020071117A

JP2020071117A - 表面性状測定方法および表面性状測定装置

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Publication number: JP2020071117A
Application number: JP2018204760A
Authority: JP
Inventors: 樹中山; Shige Nakayama
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-07
Anticipated expiration: 2038-10-31
Also published as: CN111121597B; US20200132429A1; DE102019007525A1; JP7261560B2; US11193749B2; CN111121597A

Abstract

【課題】測定アームの変位速さの監視および測定アームに付与する測定力の制御を用いずに測定時のアームの落下を防止できる表面性状測定方法および表面性状測定装置を提供する。【解決手段】スタイラス１２が上下に変位するように揺動自在に支持されたアーム１１と、アーム１１を回動させてスタイラス１２を所定高さに保持するアームリフタ２０と、を有する表面性状測定装置を用い、アームリフタ２０を、所定の測定高さＬ１から所定の落下量Ｆだけ下方の下限高さＬ３にアーム１１を保持可能な状態に配置したのち、アーム１１を下限高さＬ３に配置しかつスタイラス１２を被測定物Ｗに接触させ、この状態で、被測定物Ｗの表面性状を測定する。【選択図】図５

Description

本発明は表面性状測定方法および表面性状測定装置に関する。

被測定物表面をスタイラスで倣い走査することで被測定物の表面性状（輪郭形状、表面粗さ、うねりなど）を測定する表面性状測定装置が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に開示された表面性状測定装置は、円弧運動可能に支持された測定アームと、測定アームの先端に設けられたスタイラスと、スタイラスが所定の測定力で被測定物に当接するように測定アームに力を作用させる測定力付与手段と、測定アームをステージに対して相対移動させる移動機構と、測定アームの円弧運動による変位を検出する変位検出部と、を備えている。

表面性状測定装置には、測定アームが倣い移動しながら追従できる限界の角度（追従限界角度）がある。すなわち、被測定面の傾斜角度が緩やか（傾斜角度が追従限界角度以下）である場合、スタイラスは被測定面に一定の測定力で接触しつつ倣い移動することができる。一方、被測定面の傾斜角度が追従限界角度を超えている場合、スタイラスが被測定面の傾斜に追従できず、被測定面から離れて浮き上がった後、再び被測定面に近接して衝突することになる（測定アームの落下と称される）。
測定アームの落下が生じると、衝突によりスタイラスおよび被測定物が損傷する可能性がある。これに対し、本願出願人により、スタイラスが測定対象と衝突するような不都合を防止できる表面性状測定装置が提案されている（特許文献２参照）。

特許文献２に開示された表面性状測定装置は、測定力の向きおよび大きさを指令する測定力指令を出力する測定力指令部と、測定力付与手段に制御信号を印加することにより測定力付与手段によって発生する測定力の向きおよび大きさを制御する測定力制御部と、を備え、測定力制御部は、変位検出器からの変位検出信号を監視し、測定アームの変位速さが所定閾値以下であるときは、測定力指令に応じた向きおよび大きさの測定力が発生するように制御信号を測定力付与手段に印加し、測定アームの変位速さが所定閾値を超えた場合には、測定アームの先端を上方に持ち上げる方向の力が測定力付与手段に発生するようにフィードバックを掛ける構成を備えている。
従って、特許文献２に開示された表面性状測定装置によれば、測定アームの変位速さが所定閾値を超えた場合（測定アームの落下が生じた場合）でも、測定アームの先端を上方に持ち上げる方向の力が測定力付与手段に発生するようにフィードバックを掛けることができ、スタイラスが測定対象と衝突してしまうような測定アームの落下を抑止することができる。

測定時の落下による損傷防止とは別に、アームの姿勢を切り替えるアームリフタを備えた表面性状測定装置が知られている（特許文献３参照）。
特許文献３に開示された表面性状測定装置は、カム式のアームリフタを用いてアームを回動させて離反位置、中間位置、測定位置、休止位置に保持するようにしている。
このうち、測定位置では、スタイラスを被測定物に接触させることで測定を行うことができる。一方、離反位置ではスタイラスを被測定物から大きく退避させることで、被測定物の出し入れ等の際にスタイラスとの接触を回避する。さらに、測定対象の孔等に導入するために、測定位置と離反位置との間にアームが略水平な状態となる中間位置が設定される。一方、保管時の損傷を防止するために、測定位置よりもスタイラスを下方に保持して外部との接触から保護する休止位置が設定されている。

特開２０１２−２２５７４２号公報特許第６１３３６７８号公報特開２０１４−１８５９８５号公報

特許文献３の表面性状測定装置では、スタイラスの損傷を防止できるのは保管時であって、測定時にはアームの落下に対して対処できないという問題がある。
一方、特許文献２の表面性状測定装置によれば、測定時のアームの落下を防止できるが、測定アームの変位速さの監視や、測定アームに付与する測定力の制御が必要であり、これらの構成を用いたくない場合には適用できなかった。

本発明の目的は、測定アームの変位速さの監視および測定アームに付与する測定力の制御を用いずに測定時のアームの落下を防止できる表面性状測定方法および表面性状測定装置を提供することにある。

本発明の表面性状測定方法は、スタイラスが上下に変位するように揺動自在に支持されたアームと、前記アームを回動させて前記スタイラスを所定高さに保持するアームリフタと、を有する表面性状測定装置を用い、前記アームリフタを、所定の測定高さから所定の落下量だけ下方の下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、前記アームを前記測定高さに配置しかつ前記スタイラスを被測定物に接触させ、この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することを特徴とする。

このような本発明では、被測定物の表面に大きな段差があり、アームが測定高さから落下した場合でも、下限高さに配置されたアームリフタで拘束され、更なる落下によるスタイラスの損傷を防止できる。
そして、本発明では、アームリフタの配置によりアームの落下を防止しており、追加的な装置構成を必要とせず、簡素な構成とすることができる。また、アームリフタが、落下するアームを機械的に拘束するので、アームの落下を確実に防止できる。これにより、アームの変位速さの監視および測定アームに付与する測定力の制御を用いずに測定時のアームの落下を防止できる。
本発明において、所定の測定高さは任意に設定してよく、アームで倣い測定する被測定物などに応じて適宜設定すればよい。また、所定の落下量および下限高さも任意に設定してよく、倣い測定する被測定物の段差に応じて、アームが落下した際にスタイラスが損傷しない落下高さを適宜設定すればよい。

本発明の表面性状測定方法において、前記表面性状測定装置は、前記アームおよび前記アームリフタが設置された測定器本体と、前記測定器本体を前記被測定物に対して相対移動可能な移動機構と、を有し、前記測定器本体において、前記アームリフタを、前記下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、前記移動機構で前記測定器本体を移動させることで、前記スタイラスを前記被測定物に接触させるとともに前記アームを前記測定高さに配置し、この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することが好ましい。

このような本発明では、測定器本体の移動機構によりアームを被測定物の測定高さに配置することができる。すなわち、アームリフタを下限高さに配置した状態でアームの落下に備えるため、所定高さに設定済のアームリフタはアームを測定高さに配置する動作に利用できない。これに対し、本発明では、測定器本体の移動機構を利用することで、アームリフタを用いずにアームを被測定物の測定高さに配置することができる。これにより、アームリフタによるアームの落下防止を確実に実施することができる。

本発明の表面性状測定方法において、前記下限高さおよび前記測定高さは、予め前記被測定物の設計情報から設定しておくことが好ましい。
本発明における下限高さおよび測定高さは、実際の被測定物にアームを近接させて検出器から得られる値を用いてもよい。しかし、例えば筒状の被測定物の内面に段差がある場合など、段差に対するアームの状態の目視確認が難しく、適切な下限高さを設定できない可能性もある。これに対し、被測定物の設計情報から測定高さおよび下限高さを演算し、設定しておくことで、効率よく確実な落下防止を図ることができる。

本発明の表面性状測定方法において、前記アームの高さ位置は、前記アームの揺動位置を検出するスケールと、前記アームリフタの回転カムの回転角度位置を検出するエンコーダと、のいずれかから取得することが好ましい。
本発明において、アームの揺動位置を検出するスケールは、表面性状測定器に通常設置されるものであり、容易に利用できるとともに、アームの高さ位置が直接的に得られるので好ましい。一方、アームリフタが回転カムを用いる形式であれば、その回転角度位置を検出するエンコーダの出力からアームの高さ位置を演算し、あるいはデータテーブルを用いてアームの高さ位置を読み出してもよい。

本発明の表面性状測定方法において、前記スケールまたは前記エンコーダで取得される前記アームの高さを参照しつつ、前記アームを保持した状態の前記アームリフタを動作させることで、前記アームを前記下限高さに配置したのち、前記アームを前記アームリフタから離隔させることで、前記下限高さに前記アームを保持可能な状態に前記アームリフタを配置することが好ましい。

このような本発明では、例えば、ユーザがスタイラスを目視しつつ、アームリフタによりアームを回動させ、スタイラスが所望の下限高さになったら、そのときのアームの高さの値を下限高さとして記憶しておき、測定動作の際には記憶しておいた下限高さを呼び出し、この下限高さにアームリフタを配置することができる。

本発明の表面性状測定装置は、スタイラスが上下に変位するように揺動自在に支持されたアームと、前記アームを回動させて前記スタイラスを所定高さに保持するアームリフタと、前記アームおよび前記アームリフタが設置された測定器本体と、前記測定器本体を被測定物に対して相対移動可能な移動機構と、前記アーム、前記アームリフタ、および前記移動機構を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記測定器本体において、前記アームリフタを、所定の測定高さから所定の落下量だけ下方の下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、前記移動機構で前記測定器本体を移動させることで、前記スタイラスを前記被測定物に接触させるとともに前記アームを前記測定高さに配置し、この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することを特徴とする。
このような本発明の表面性状測定装置では、前述した本発明の表面性状測定方法で説明した通りの効果を得ることができる。

本発明によれば、測定アームの変位速さの監視および測定アームに付与する測定力の制御を用いずに測定時のアームの落下を防止できる表面性状測定方法および表面性状測定装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の表面性状測定装置を示す斜視図。前記実施形態の測定モードを示す模式図。前記実施形態の退避モードを示す模式図。前記実施形態の中間モードを示す模式図。前記実施形態の落下防止設定を示す模式図。前記実施形態の測定手順を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、表面性状測定装置１は、装置本体２の上面に載物台３およびコラム４を有する。
載物台３は、上面に被測定物Ｗが載置される。載物台３の上面は、装置本体２に対して水平な２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）へ移動可能である。
コラム４は、側面にケース５を有し、ケース５の下面には測定器本体１０が吊り下げ支持されている。

ケース５は、コラム４に収容された昇降機構６により、垂直なＺ軸方向へ移動可能である。また、ケース５には測定用の駆動機構７が収容され、吊り下げ支持した測定器本体１０を倣い測定方向であるＸ軸方向へ駆動可能である。
これらの昇降機構６、駆動機構７および載物台３により移動機構８が構成され、この移動機構８によって測定器本体１０と被測定物Ｗとは三次元で相対移動可能である。
測定器本体１０には、測定用のアーム１１が揺動自在に支持され、その先端には被測定物Ｗに接触可能なスタイラス１２が形成されている。

図２において、測定器本体１０は、アーム１１を揺動自在に支持する支持構造１３を有するとともに、アーム１１の揺動角度位置を検出するスケール１４を備えている。さらに、測定器本体１０には、アーム１１の揺動角度を動作モードに応じて変更するアームリフタ２０が設置されている。
アームリフタ２０は、モータ２１で回転駆動されるカム２２を有し、カム２２にはピン２３が設置されている。アーム１１にはピン２３に係合するレバー２４が形成されており、カム２２が回転することでアーム１１を所定の角度位置へと揺動可能である。

測定器本体１０には、制御装置３０が接続されている。
制御装置３０は、所定の動作プログラムを実行することで、表面性状測定装置１の制御を行うものであり、アームリフタ２０のモータ２１の動作制御、移動機構８の動作制御、およびスケール１４からの信号処理は、それぞれ制御装置３０で実行される。
制御装置３０は、スケール１４からの検出信号からアーム１１の揺動角度位置を検出することができ、その角度位置からスタイラス１２の高さ位置を演算することができる。
一方、制御装置３０は、アームリフタ２０のモータ２１を制御することで、アーム１１を次のような複数の動作モードに切り替えることができる。

図２においては、アームリフタ２０のピン２３がカム２２の上側にあり、アーム１１のレバー２４がある側が持ち上げられる結果、アーム１１の先端側が下がり、スタイラス１２が被測定物Ｗの表面に接触可能である。この状態が、被測定物Ｗの表面を倣い測定するための「測定モード」となる。この測定モードでは、スタイラス１２の可動域が最も広くなり、スケール１４で検出できるアーム１１の揺動角度のほぼ全域になる。
図３においては、アームリフタ２０のピン２３がカム２２の下側に移動し、アーム１１のレバー２４が押し下げられる結果、アーム１１の先端側が上がり、スタイラス１２が被測定物Ｗから離れた位置（機械的な移動上限）に保持される。この状態が、被測定物Ｗの着脱を行う際に適した「退避モード」となる。

図４において、表面性状測定装置１では、前述した測定モードと退避モードとの間に「中間モード」が設定される。中間モードでは、アームリフタ２０のピン２３がカム２２の中間的な高さに保たれ、アーム１１のレバー２４側からスタイラス１２側までが略水平な状態に保持される。
この中間モードとすることで、例えば被測定物Ｗの内側面の測定を行う際など、筒状の被測定物Ｗの内側にアーム１１の先端を導入することができる。なお、中間モードにおけるアーム１１の角度は適宜調整でき、かつ角度の異なる複数の中間モードを設定してもよい。これらの中間モードは、制御装置３０において設定することができる。

本実施形態においては、前述した中間モードの機能を利用して、アーム１１の移動下限を設定することで、段差Ｄを有する被測定物Ｗを倣い測定する際のアーム１１の落下を防止する機能を実現している。
図５において、被測定物Ｗは、高さＬ１の表面Ｐ１と高さＬ２の表面Ｐ２との間に段差Ｄがある。このため、アーム１１のスタイラス１２で表面Ｐ１を倣い測定する際に、アーム１１が段差Ｄで落下し、スタイラス１２が表面Ｐ２に衝突して損傷する可能性がある。

これに対し、本実施形態では、被測定物Ｗの高さＬ１を測定高さＬ１とし、測定高さＬ１から所定の落下量Ｆだけ下方に下限高さＬ３を設定し、それぞれ制御装置３０に設定しておく。そして、アームリフタ２０を下限高さＬ３にアーム１１を保持可能な状態に配置（アームリフタ２０のアーム１１の拘束位置を下限高さＬ３に設定）したうえで、アーム１１を測定高さＬ１に配置し、この状態で、スタイラス１２による表面Ｐ１の倣い測定を行う。
具体的に、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置するとは、スタイラス１２の可動域下限がＬ３になるように、アームリフタ２０のカム２２を回動させて、アーム１１の揺動域下限を制限することである。このときのスタイラス１２の位置（下限高さＬ３）はスケール１４の値で把握できる。
従って、アームリフタ２０のカム２２を回動させながら、そのときのスケール１４の値を読み出し、スタイラス１２の可動域下限が下限高さＬ３になるように調整すればよい。この位置を、測定モード時のアームリフタ２０によるアーム保持位置（アーム１１を拘束する位置）とする。

アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置した状態で、アームリフタ２０に保持されるアーム１１の揺動位置は、スケール１４で検出することできる。あるいは、カム２２に接続されたエンコーダで検出される回動角度から、アーム１１の揺動位置を演算することもできる。従って、これらのスケール１４の検出値またはカム２２のエンコーダの検出値とアーム１１の高さとの対応をデータテーブルに記録しておき、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置する際に読み出すようにしてもよい。
以上のようにアームリフタ２０を下限高さＬ３に配置しておくことで、倣い測定するアーム１１が段差Ｄで落下した際には、アームリフタ２０により下限高さＬ３でアーム１１が拘束され、表面Ｐ２との衝突によるスタイラス１２の損傷を回避できる。

アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置する際には、スタイラス１２が表面Ｐ１に衝突しないように対処する。具体的には、スタイラス１２を表面Ｐ２の上方にある状態でアームリフタ２０を操作するか、あるいは測定器本体１０を移動機構８で移動させ、被測定物Ｗから離れた状態でアームリフタ２０を操作する。
一方、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置した状態で、アーム１１を測定高さＬ１に配置する際には、アームリフタ２０を用いるのではなく、測定器本体１０を移動機構８で移動させ、アーム１１の先端を被測定物Ｗの上方から下降させ、スタイラス１２が表面Ｐ１に接触する状態とする。
以上により、アーム１１が測定高さＬ１に配置され、アームリフタ２０が下限高さＬ３に配置された状態とすることができる。

本実施形態では、前述したアームリフタ２０の配置、および移動機構８によるアーム１１の配置を行うために、予め制御装置３０に測定高さＬ１および下限高さＬ３を設定しておく。これらの測定高さＬ１および下限高さＬ３は、被測定物Ｗの設計情報の高さＬ１，Ｌ２を参照してもよいが、実際の被測定物Ｗにアーム１１を近接させて実測により設定してもよい。
具体的には、測定高さＬ１は、アーム１１の先端を被測定物Ｗの表面Ｐ１に近接させ、スタイラス１２を表面Ｐ１に接触させた状態で、スケール１４でアーム１１の高さ（スタイラス１２の高さ）を検出し、その際の移動機構８の座標値と組み合わせて測定することができる。同様に高さＬ２についても、表面Ｐ２にスタイラス１２を接触させて測定することができる。

一方、落下量Ｆは、段差Ｄの高さ（高さＬ１と高さＬ２との差）より小さな値であって、落下時にスタイラス１２と表面Ｐ２との衝突が回避できる余裕のある値に設定する。落下量Ｆの設定により下限高さＬ３が設定される。
例えば、表面Ｐ１にスタイラス１２を接触させてスケール１４の値がゼロになるように測定器本体１０の高さ位置を調整してから、スタイラス１２による表面Ｐ１の倣い測定をする場合、倣い測定の前に次のような設定操作を行う。
まず、スタイラス１２が表面Ｐ２の上方にある状態、あるいは測定器本体１０を移動機構８で移動させて測定器本体１０が表面Ｐ１から離れた位置にする。
次に、アーム１１を中間モードで保持した状態、すなわちスケール１４の値がゼロの状態からスタイラス１２が下降する方向（マイナス方向とする）に、アームリフタ２０のカム２２を回動させる。
カム２２の回動中、アーム１１は自重によりその時々の揺動下限に位置しており、カム２２の回動によりアーム１１も回動し、スケール１４の値がマイナス方向に変化する。
スケール１４の値が−Ｆになったら、カム２２の回動を停止する。これにより、アームリフタ２０は、スタイラス１２がマイナス方向には―Ｆだけ変位した高さまでしか移動しないようにアーム１１を保持でき、この高さが下限高さＬ３として設定される。

以上の設定操作により、倣い測定時のアームリフタ２０が下限高さＬ３にアーム１１を保持可能な状態に配置される。
アームリフタ２０が下限高さＬ３に配置されたら、アームリフタ２０の状態を維持したまま、移動機構８により測定器本体１０を移動させ、表面Ｐ１にスタイラス１２を接触させるとともに、スケール１４の値がゼロになるように測定器本体１０の高さ位置を調整する。このとき、アーム１１はアームリフタ２０から離れて表面Ｐ１の形状に従って揺動可能な状態となる。
この状態で、スタイラス１２で表面Ｐ１の倣い測定を行うことができ、倣い測定の間に段差Ｄによりアーム１１が落下しても、スタイラス１２が下限高さＬ３となる位置でアーム１１が拘束され、アームリフタ２０によりアーム１１が保持される。

なお、下限高さＬ３は、アーム１１の先端を被測定物Ｗの段差Ｄに近接させ、表面Ｐ１から落下量Ｆだけ下方にスタイラス１２を配置し、その状態でスケール１４および移動機構８からスタイラス１２の高さを測定することでも得られる。
例えば、表面Ｐ２上において、アーム１１を中間モードで保持した状態で移動機構８により測定器本体１０を昇降させ、前述の表面Ｐ１を検出したときの高さ（表面Ｐ１を測定するときの測定器本体１０の高さ）になるように調整したのち、アームリフタ２０によりアーム１１を回動させて、ユーザが目視によりスタイラス１２を所望の下限高さＬ３に配置することも可能である。この状態を維持したまま測定器本体を移動させて表面Ｐ１の倣い測定を行ってもよいし、このときのスケール１４の値を一旦記憶しておき、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置するときに用いるようにしてもよい。
ただし、例えば被測定物Ｗが筒状で、段差Ｄがその内面にある場合など、段差Ｄに対するアーム１１の状態の目視確認が難しく、適切な下限高さＬ３を設定できない可能性もある。このような場合は、前述した被測定物Ｗの設計情報の参照により、下限高さＬ３および測定高さＬ１を設定すればよい。

図６には、本実施形態における、表面性状測定装置１を用いた具体的な測定手順が示されている。
被測定物Ｗの表面性状測定を行う際には、先ず、表面性状測定装置１を準備し、測定器本体１０を載物台３から離した状態で、載物台３に被測定物Ｗを設置する（図６の工程Ｓ１）。
次に、制御装置３０に測定高さＬ１と下限高さＬ３の値を設定し（工程Ｓ２）、測定器本体１０において、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置する（工程Ｓ３）。前述したように、実際の被測定物Ｗにアーム１１を近接させ、高さＬ１，Ｌ２を測定して測定高さＬ１、落下量Ｆを定め、下限高さＬ３を設定してもよいし、被測定物Ｗおよびアーム１１の目視により測定高さＬ１、落下量Ｆ、および下限高さＬ３を設定してもよい。さらに、被測定物Ｗの設計情報から測定高さＬ１ないし下限高さＬ３を設定し、設定された下限高さＬ３に基づいてアームリフタ２０を配置してもよい。
続いて、移動機構８により測定器本体１０を移動させ、アーム１１を測定高さＬ１に配置し、スタイラス１２を被測定物Ｗに接触させる（工程Ｓ４）。

以上の準備ができたら、被測定物Ｗの倣い測定を開始する。
すなわち、スタイラス１２が表面Ｐ１に接触した状態で、移動機構８により測定器本体１０を表面Ｐ１に沿って移動させて倣い測定を実行し、スタイラス１２で被測定物Ｗの表面Ｐ１を測定する（工程Ｓ５）。
アーム１１が段差Ｄで落下しない限り、工程Ｓ５の倣い測定が継続される（工程Ｓ６）。一方、段差Ｄでアーム１１が落下した場合、下限高さＬ３に配置されたアームリフタ２０により、アーム１１が拘束され、それ以上の落下が防止される（工程Ｓ７）。
アーム１１の落下は制御装置３０で検出され、制御装置３０は測定器本体１０を移動させ、アーム１１を測定高さＬ１（または下側の表面Ｐ２の高さＬ２）に復帰させ、被測定物Ｗの倣い測定を再開する（工程Ｓ８）。制御装置３０は、指定された測定経路の倣い測定が終了した場合に、測定動作を終了する（工程Ｓ９）。
なお、測定を再開する際には、新たな下限高さＬ３の高さの値を設定してもよい。例えば、下側の表面Ｐ２の測定時には、新たな下限高さでアーム１１の可動域を制限することもできる。

以上に説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態では、被測定物Ｗの表面Ｐ１，Ｓ２に大きな段差Ｄがあり、アーム１１が測定高さＬ１から落下した場合でも、下限高さＬ３に配置されたアームリフタ２０で拘束され、更なる落下によるスタイラス１２の損傷を防止できる。
そして、本実施形態では、アームリフタ２０の配置によりアーム１１の落下を防止しており、表面性状測定装置１に追加的な装置構成を必要とせず、簡素な構成とすることができる。また、アームリフタ２０で落下するアーム１１を機械的に拘束しており、アーム１１の落下を確実に防止できる。
従って、本実施形態によれば、アーム１１の変位速さの監視およびアーム１１に付与する測定力の制御を用いずに、測定時のアーム１１の落下を防止できる。

本実施形態では、測定器本体１０を移動させる移動機構８により、アーム１１を被測定物Ｗの測定高さＬ１に配置することができる。すなわち、アームリフタ２０を下限高さＬ３に配置した状態でアーム１１の落下に備えるため、アームリフタ２０をアーム１１の揺動に利用できない。これに対し、本実施形態では、測定器本体１０の移動機構８を利用することで、アームリフタ２０を用いずにアーム１１を被測定物Ｗの測定高さＬ１に配置することができる。これにより、アームリフタ２０によるアーム１１の落下防止を確実に実施することができる。

本実施形態では、被測定物Ｗとアーム１１とを実際に近接させ、測定状態および段差Ｄでの落下を模した状態にしてアーム１１の高さ位置をスケール１４で読み取ることで、実際の被測定物Ｗに応じた適切な測定高さＬ１、落下量Ｆ、および下限高さＬ３を設定することができる。
この際、アーム１１の揺動位置を検出するスケール１４は、表面性状測定装置１に通常設置されるものであり、容易に利用できるとともに、アーム１１の高さ位置が直接的に得られるので好ましい。

本実施形態では、被測定物Ｗの設計情報から測定高さＬ１および下限高さＬ３を演算することもできる。例えば、筒状の被測定物Ｗの内面に段差Ｄがある場合など、段差Ｄに対するアーム１１の状態の目視確認が難しく、適切な下限高さＬ３を設定できない可能性もある。これに対し、被測定物Ｗの設計情報を利用して、測定高さＬ１および下限高さＬ３を設定することで、効率よく確実に落下を防止できる。

なお、本発明は前述した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などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、下限高さＬ３および測定高さＬ１を設定する際に、アーム１１の高さ位置をスケール１４で読み取り、下限高さＬ３および測定高さＬ１として設定するとしたが、アーム１１の揺動位置を直接検出するスケール１４とは異なる手段を利用してもよい。
例えば、前記実施形態では、アームリフタ２０が回転式のカム２２を用いる形式であり、その回転角度位置をエンコーダで検出し、その出力からデータテーブルを用いてアーム１１の高さ位置を演算してもよい。
前記実施形態では、アームリフタ２０として回転式のカム２２を用いたが、ピン２３が設置された部材を上下方向に往復移動させてアーム１１を強制的に揺動させる構造としてもよい。

本発明は表面性状測定方法および表面性状測定装置に利用できる。

１…表面性状測定装置、１０…測定器本体、１１…アーム、１２…スタイラス、１３…支持構造、１４…スケール、２…装置本体、２０…アームリフタ、２１…モータ、２２…カム、２３…ピン、２４…レバー、３…載物台、３０…制御装置、４…コラム、５…ケース、６…昇降機構、７…駆動機構、８…移動機構、Ｄ…段差、Ｆ…落下量、Ｌ１…測定高さ（表面Ｐ１の高さ）、Ｌ２…高さ（表面Ｐ２の高さ）、Ｌ３…下限高さ、Ｐ１…表面、Ｐ２…表面、Ｗ…被測定物。

Claims

スタイラスが上下に変位するように揺動自在に支持されたアームと、前記アームを回動させて前記スタイラスを所定高さに保持するアームリフタと、を有する表面性状測定装置を用い、
前記アームリフタを、所定の測定高さから所定の落下量だけ下方の下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、
前記アームを前記測定高さに配置しかつ前記スタイラスを被測定物に接触させ、
この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することを特徴とする表面性状測定方法。
請求項１に記載された表面性状測定方法において、
前記表面性状測定装置は、前記アームおよび前記アームリフタが設置された測定器本体と、前記測定器本体を前記被測定物に対して相対移動可能な移動機構と、を有し、
前記測定器本体において、前記アームリフタを、前記下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、
前記移動機構で前記測定器本体を移動させることで、前記スタイラスを前記被測定物に接触させるとともに前記アームを前記測定高さに配置し、
この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することを特徴とする表面性状測定方法。
請求項１または請求項２に記載された表面性状測定方法において、
前記下限高さおよび前記測定高さは、予め前記被測定物の設計情報から設定しておくことを特徴とする表面性状測定方法。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された表面性状測定方法において、
前記アームの高さ位置は、前記アームの揺動位置を検出するスケールと、前記アームリフタの回転カムの回転角度位置を検出するエンコーダと、のいずれかから取得することを特徴とする表面性状測定方法。
請求項４に記載された表面性状測定方法において、
前記スケールまたは前記エンコーダで取得される前記アームの高さを参照しつつ、前記アームを保持した状態の前記アームリフタを動作させることで、前記アームを前記下限高さに配置したのち、
前記アームを前記アームリフタから離隔させることで、前記下限高さに前記アームを保持可能な状態に前記アームリフタを配置することを特徴とする表面性状測定方法。
スタイラスが上下に変位するように揺動自在に支持されたアームと、前記アームを回動させて前記スタイラスを所定高さに保持するアームリフタと、前記アームおよび前記アームリフタが設置された測定器本体と、前記測定器本体を被測定物に対して相対移動可能な移動機構と、前記アーム、前記アームリフタ、および前記移動機構を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記測定器本体において、前記アームリフタを、所定の測定高さから所定の落下量だけ下方の下限高さに前記アームを保持可能な状態に配置したのち、
前記移動機構で前記測定器本体を移動させることで、前記スタイラスを前記被測定物に接触させるとともに前記アームを前記測定高さに配置し、
この状態で、前記被測定物の表面性状を測定することを特徴とする表面性状測定装置。