JP2021056135A - 高さ測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ測定機を使って簡便かつ高精度に傾斜面測定ができるようにする。【解決手段】高さ測定機は、基台部の上に鉛直に立設されたＺコラムと、Ｚコラムに沿って鉛直方向にスライド移動可能に設けられたＺスライダと、Ｚスライダの高さ方向の変位を検出する変位検出器と、Ｚスライダに支持され、測定対象物に当接する接触子を有するプローブと、を備え、接触子が測定対象物に接触したときのＺスライダの高さ位置を検出して測定対象物の高さを測定する。接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する接触子突出量変更手段として、Ｚスライダとプローブとの間に着脱可能に介装される水平方向の長さが既知のスペーサを用いる。【選択図】図５

Description

本発明は、高さ測定機に関する。具体的には、測定対象物の傾斜面角度を測定する高さ測定機、および、測定対象物の曲率を測定する高さ測定機に関する。

上下方向へ昇降可能に設けられた測定子を備え、この測定子を測定対象物の測定対象部位に当接させて、測定対象物の寸法、たとえば、高さ、段差、穴、軸などの寸法を測定する測定機として高さ測定機（ハイトゲージ）が知られている（特許文献１、２）。
従来、高さ測定機を用いた傾斜面測定は次のように行なわれていた。
まず、図１９の上段（Ａ）に例示のように、通常の使用方法で測定対象となる傾斜面の一点の高さを測定する。次に、図１９の下段（Ｂ）に例示のように、測定対象物Ｗと高さ測定機１０との間に幅が既知のケージブロック２０を設置する。
この状態で測定対象となる傾斜面の高さを測定する。つまり、先ほどとは異なる点で傾斜面の高さを測定する。
この二つの測定値の差（高低差）とゲージブロック２０の幅とを用いて、測定対象物Ｗの傾斜面角度が得られる。

また、高さ測定機１０を用いて円柱状の測定対象物の曲率（直径や半径）を測定する場合は次のように行なわれていた。
図２０を参照されたい。
プローブを測定対象物Wの下側の測定開始位置近く（ａ）に移動させる。
プローブを上昇させて測定対象物Wの下側の測定開始位置（ｂ）に接触させる。
プローブと測定対象物Wとの接触を保ったまま測定対象物Ｗまたは高さ測定機１０を移動させ、測定対象物Ｗの下側の倣い測定を行う（ｂ→ｃ）。
これにより、測定対象物Wの下側の最小値を得る。

次に、プローブを測定対象物Ｗの上側の測定開始位置近く（ｄ）に移動後、プローブを下降させ、プローブを測定対象物Ｗの上側の測定開始位置（ｅ）に接触させる。
プローブと測定対象物Ｗとの接触を保ったまま測定対象物Ｗまたは高さ測定機１０を移動させ、測定対象物Ｗの上側の倣い測定を行う（ｅ→ｆ）。
これにより、測定対象物Ｗの上側の最大値を得る。
このようにして取得した最小値と最大値との差より円柱状測定対象物Ｗの直径が得られる。

特開平６−１２３６０２号公報 特開２００１−９９６０４号公報

しかしながら、測定対象物と高さ測定機１０とを相対移動させるとなると、力仕事である。
高さ測定機１０の底面にはエアベアリング等が設けられてはいるものの、高さ測定機１０のような比較的大きな測定機を微調整しながら移動させるというのはやはり難しかった。また、図２１に例示のように、測定対象物Ｗの形状によっては測定対象物Ｗと高さ測定機１０とを相対移動させるときに、平行移動だけでなく相対回転が加わってしまうこともあり得る。すると、得られた傾斜面角度は正確さに欠くことになり、精度よく傾斜面角度を測定するのは至難の業であった。

本発明の第１目的は、高さ測定機を使って簡便かつ高精度に傾斜面測定ができるようにすることにある。
また、本発明の第２目的は、高さ測定機を使って簡便かつ高精度に曲率測定ができるようにすることにある。

本発明の高さ測定機は、
基台部の上に鉛直に立設されたＺコラムと、
前記Ｚコラムに沿って鉛直方向にスライド移動可能に設けられたＺスライダと、
前記Ｚスライダの高さ方向の変位を検出する変位検出器と、
前記Ｚスライダに支持され、測定対象物に当接する接触子を有するプローブと、を備え、
前記接触子が前記測定対象物に接触したときの前記Ｚスライダの高さ位置を検出して前記測定対象物の高さを測定する高さ測定機であって、
前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する接触子突出量変更手段を備える
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記Ｚスライダおよび前記プローブのいずれか一方には、鉛直方向に交差する方向に突設された取付軸が設けられ、
前記Ｚスライダおよび前記プローブのいずれか他方には、前記取付軸を受け入れて前記取付軸を保持する取付け孔が設けられ、
前記接触子突出量変更手段は、前記Ｚスライダと前記プローブとの間に着脱可能に介装される水平方向の長さが既知のスペーサである
ことが好ましい。

本発明の一実施形態では、
接触子突出量変更手段として、水平方向の長さの異なる２以上の測定子が設けられ、前記２以上の測定子のそれぞれの先端に前記接触子が設けられ、
水平に平行な回転軸で回転させて前記２以上の測定子の位置を交換することで前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する
ことが好ましい。

本発明のワーク設置治具は、
円柱状または球状の測定対象物を前記高さ測定機の測定位置にセットするためのワーク設置治具であって、
前記ワーク設置治具は、
本体プレートと、
二つの基準ロッドと、を有し、
前記二つの基準ロッドは、長さが同じであって、かつ、前記本体プレートの同じ高さ位置に突設されている
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態では、
前記本体プレートの背面側には、前記高さ測定機の二つの突当て部にそれぞれ突き当てられる位置決めマークが設けられていて、
前記位置決めマークと前記突当て部とを位置合わせした状態で当該ワーク設置治具をセットしたとき、
前記二つの基準ロッドの先端同士の中点と、前記二つの基準突当て部の中点と、前記接触子と、は同じ平面上にある
ことが好ましい。

本発明の曲率測定方法は、
前記ワーク設置治具を用いて円柱状測定対象物の曲率を前記高さ測定機で測定する曲率測定方法であって、
円柱状測定対象物の軸が横向きになるように倒し、側面が前記二つの基準ロッドに突き当たるようにして前記測定対象物をセットし、
前記接触子突出量変更手段で前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更しつつ、異なる３点で前記測定対象物の側面の高さを測定する
ことを特徴とする。

本発明の曲率測定方法は、
前記ワーク設置治具を用いて球状測定対象物の曲面の曲率を前記高さ測定機で測定する曲率測定方法であって、
球状測定対象物の表面が前記二つの基準ロッドに突き当たるようにして前記測定対象物をセットし、
前記接触子突出量変更手段で前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更しつつ、異なる３点で前記測定対象物の表面の高さを測定する
ことを特徴とする。

高さ測定機（ハイトゲージ）の全体斜視図である。 高さ測定機の断面図である。 高さ測定機の断面図である。 スペーサを例示する図である。 プローブホルダと測定子支持体との間にスペーサを取り付ける様子を示す図である。 測定対象物の傾斜面の角度を測定する様子を例示する図である。 第２実施形態において、異なる長さの測定子を有するプローブを例示する図である。 測定対象物の傾斜面の角度を測定する様子を例示する図である。 ロング測定子とショート測定子との高さ補正値（Δｈ）を求める様子を例示する図である。 第３実施形態を例示する図である。 第４実施形態において、ワーク設置治具の斜視図である。 ワーク設置治具のうら面を表わす図である。 ワーク設置治具を用いて円柱状測定対象物をセットした様子を例示する図である。 ワーク設置治具を用いて球状測定対象物をセットした様子を例示する図である。 第４実施形態の側面図である。 １２０度間隔で３本のアームを有するプローブホルダを例示した図である。 プローブホルダを１２０度ずつ回転させることで３つの測定子の位置を交換する様子を例示する図である。 測定子支持体をＬ字型とし、測定子をマイクロメータヘッドとした実施形態を例示する図である。 背景技術として、測定対象の傾斜面角度を測定する手順を説明するための図である。 背景技術として、円柱状測定対象物の径を測定する手順を説明するための図である。 背景技術として、測定対象の傾斜面角度を測定する様子を例示する図である。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
高さ測定機（ハイトゲージ）自体の構成は既知であるが、図１−図３を参照して基本的な構成を概略説明しておく。
図１は、高さ測定機（ハイトゲージ）１００の全体斜視図である。

高さ測定機１００は、概略、ベース（基台部）１１０と、ベース１１０に立設されたＺコラム１２１と、Ｚコラム１２１に沿って上下方向に昇降する測定子２１０と、を備えている。

ベース１１０の前端面には、二つの突当て部１１２が突起するように設けられている。
なお、測定子２１０が設けられている側を高さ測定機１００の前側とする。
突当て部１１２は、測定対象物（ワーク）Ｗを測定位置にセットするときの位置決め基準となる。例えば、測定対象物Ｗの一側面を二つの突当て部１１２に突き当てることで高さ測定機１００と測定対象物Ｗとを平行にセットすることができる。
また、ベース１１０の底面にはエアベアリング１１５が配設されている（例えば図３参照）。エアベアリング１１５は、例えば高さ測定機１００を移動させたい場合など、必要に応じて高さ測定機１００を浮上させるか、あるいは、床との摩擦を少し低減（半浮上）させるのに用いられる。

Ｚコラム１２１は、外カバー１０１を有し、外カバー１０１によってベース１１０に立設された支柱１２０（図２、図３参照）を覆っている。

図２、図３は、高さ測定機の断面図である。
図２、図３を参照しながら、高さ測定機１００の内部構造を説明する。

高さ測定機１００の内部構造として、高さ測定機１００は、キャリッジ（Ｚスライダ）１３０と、駆動機構１８０と、変位検出手段１９０と、を備える。

キャリッジ１３０は、支柱１２０に昇降可能に設けられ、かつ、プローブ２００を支持している。キャリッジ１３０は、支柱１２０の４面を囲んで支柱１２０を受け入れるように設けられている。キャリッジ１３０は、複数のローラ１３２を有し、これらローラ１３２を支柱１２０の前後左右の側面に当接させることで、支柱１２０に沿って上下方向へ摺動自在になっている。

キャリッジ１３０には、プローブホルダ１３５が付設されており、プローブホルダ１３５は外カバー１０１のスリットを通って外カバー１０１の外に露出するようになっている。プローブホルダ１３５は、プローブ２００を支持する。プローブホルダ１３５は、プローブ取付軸２３０を受け入れて固定する筒孔（取付け孔）としてのコレットチャック１３６を有する（例えば図５参照）。

プローブ２００は、測定子２１０と、測定子支持体２２０と、取付軸２３０（例えば図５参照）と、を有する。

測定子２１０は、スタイラス２１１と、スタイラス２１１の先端に設けられた接触子２１２と、を有する。

測定子支持体２２０は、全体に棒状であって、棒のいずれかの端面寄りの側面において取付軸２３０が略垂直に取り付けられている。また、測定子支持体２２０において取付軸２３０の取り付け位置とは反対の端面寄りの側面には略垂直に測定子２１０が取り付けられている。必ずしも必須というわけではないが、本例では、取付軸２３０の軸線（の仮想延長線）と測定子２１０の軸線（の仮想延長線）とは互いに平行となっている。

取付軸２３０は、プローブホルダ１３５のコレットチャック１３６に挿通されて固定される。

駆動機構１８０は、キャリッジ１３０を上下に引き上げまたは引き下げる（図３参照）。駆動機構１８０は、２つのプーリ１８１Ａ、１８１Ｂと、ベルト１８２と、モータ１８３と、を備える。
２つのプーリ１８１Ａ、１８１Ｂは、支柱１２０の上下端に回転可能に設けられている。ベルト１８２は、これらプーリ１８１Ａ、１８１Ｂの回転方向に沿って掛け回されている。ここでは、支柱１２０が高さ方向に孔を有しており、ベルト１８２は、支柱１２０の前面側と支柱１２０の孔内部とを通って架け渡されている。ベルト１８２の一端はキャリッジ１３０の上端に接続され、ベルト１８２の他端はキャリッジ１３０の下端に接続されている。モータ１８３は、オペレータの指示に応じて、プーリ１８１Ｂを回転駆動させる。

なお、ベルト１８２には、プローブホルダ１３５と釣り合うカウンタバランス141が取り付けられている。

変位検出手段１９０は、プローブ２００（接触子２１２）がワークに接触したことをトリガーとしてキャリッジ１３０の高さ位置を検出する。変位検出手段１９０は、スケール１９１と、検出ヘッド１９２と、を有する（図２参照）。
スケール１９１は、支柱１２０に沿って設けられている。検出ヘッド１９２は、スケール１９１に対向した状態でキャリッジ１３０に配設されている。検出ヘッド１９２は、プローブ２００（接触子２１２）が測定対象物（ワーク）に接触したことをトリガーとして、スケール１９１に対する相対位置を検出して出力する。すなわち、キャリッジ１３０の高さ位置が出力される。

測定にあたっては、測定子２１０を昇降させるため、プローブホルダ１３５を手動で昇降させてもよいし、モータ183を駆動してもよい。モータ183を駆動すると、ベルト１８２を介して力が伝達され、ベルト１８２に繋がったキャリッジ１３０が支柱１２０に沿って引き上げまたは引き下げられる。そして、測定子２１０が測定対象物に当接する。プローブ２００（接触子２１２）が測定対象物（ワーク）に接触したことをトリガーとして、変位検出手段１９０から検出値が出力される。つまり、測定子２１０が測定対象物に当接したときのキャリッジ１３０の高さ位置が検出される。

詳細な説明は割愛するが、駆動機構１８０には、測定力を一定に保つようにプローブ２００の位置（高さ）を自動調整する機能を付けることもできる。このような測定力一定追従機構（定圧追従機構）により、測定対象物と高さ測定機１００（ハイトゲージ）とをゆっくり相対移動させながら、測定対象物の表面の高さを倣い測定させることもできる。

さて、第１実施形態に係る高さ測定機１００は、測定対象物Ｗと高さ測定機１００とを相対移動させなくても測定対象物Ｗの傾斜面の角度を測定できるものである。すなわち、接触子２１２の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する接触子突出量変更手段を備えるものである。
第１実施形態において、接触子突出量変更手段は、キャリッジ１３０のプローブホルダ１３５とプローブ２００の測定子支持体２２０との間に介装されるスペーサ３１０である。

スペーサ３１０を図４に例示する。
スペーサ３１０は、円筒を半割りにしたようなアーチ型であって、軸線方向の長さＬｓ１が既知の長さである。スペーサ３１０のアーチの内径は、プローブ取付軸２３０の外径にほぼ一致しており、プローブ取付軸２３０に跨がるようにしてスペーサ３１０はプローブ取付軸２３０に取り付け可能となっている。
スペーサ３１０の両端面には回り止めとなるノッチ３１１とボス３１２とがそれぞれ設けられている。
また、プローブホルダ１３５の端面、および、測定子支持体２２０の端面には、スペーサ３１０の回り止め（ノッチ３１１とボス３１２）と対になる回り止め（ノッチとボス）が設けられている。
ここでは、測定子支持体２２０の端面に、スペーサ３１０のノッチ３１１に嵌まるボス３２１が設けられ、また、プローブホルダ１３５の端面に、スペーサ３１０のボス３１２を受け入れるノッチ３２２が設けられている（図５中の中段（Ｂ）参照）。

図５は、プローブホルダ１３５と測定子支持体２２０との間にスペーサ３１０を取り付ける様子を示す図である。
図５上段（Ａ）ではプローブホルダ１３５にプローブ２００が取り付けられている。
この状態から図５中段（Ｂ）に例示のように、プローブ２００をプローブホルダ１３５から少し引き出す。このとき、プローブ２００を交換するわけではないので、プローブ取付軸２３０を抜ききってしまう必要はなく、スペーサ３１０が入る程度の長さ分だけプローブ取付軸２３０を引き出せばよい。

そして、プローブ取付軸２３０にスペーサ３１０を乗せた後、図５下段（Ｃ）に例示のように、プローブ取付軸２３０をプローブホルダ１３５のコレットチャック１３６に押し込む。
測定子支持体２２０、スペーサ３１０およびプローブホルダ１３５の間に隙間がないように測定子支持体２２０とプローブホルダ１３５との間にスペーサ３１０を挟み込んだ状態でコレットチャック１３６を締める。すると、スペーサ３１０の長さＬｓ１の分だけ測定子２１０の接触子２１２が水平方向に余計に突き出すようになる。これにより、スペーサ３１０が無いときとスペーサ３１０が有るときとで、接触子２１２の水平方向の位置が既知の長さＬｓ１だけ異なるという二つの状態を得ることができる。
いま、スペーサ３１０が無いときとスペーサ３１０が有るときとで、接触子２１２の水平方向の位置の差をΔＸで表わすとする。（ΔＸはＬｓ１に等しい。）なお、スペーサ３１０を介装しただけであるから、測定子２１０の高さ方向の位置はスペーサ３１０の取り付けの前後で変化はない。

測定対象物Ｗの斜面の傾斜角を測定するにあたり、次のようにする。
図６中の上段（Ａ）を参照されたい。
まず、通常の高さ測定と同じように、測定対象物をベース１１０の突当て部１１２に突き当てて、測定対象物Ｗの位置を高さ測定機１００に対して正しく（平行あるいは垂直など）セットする。そして、徐々にＺスライダ（キャリッジ）１３０を下ろしていって、接触子２１２が測定対象物Ｗの斜面に当てる。第１測定値として、接触子２１２が測定対象物Ｗの斜面に当たったところで測定値をサンプリングする。

次に、一旦Ｚスライダを上昇させて測定子２１０と測定対象物Ｗとを十分に離間させてから、測定子支持体２２０とプローブホルダ１３５との間にスペーサ３１０を介装する（図５）。
なお、測定対象物Ｗも高さ測定機１００も動かす必要はなく、ただ、測定子支持体２２０とプローブホルダ１３５との間にスペーサ３１０を介装すればよい。これにより、接触子２１２の水平方向の位置が既知の長さＬＳ１だけ変化したことになる。そして、図６下段（Ｂ）に例示のように、徐々にＺスライダ（キャリッジ）１３０を下ろしていって、接触子２１２を測定対象物の斜面に接触させる。このとき、接触子２１２と測定対象物Ｗとが接触する位置は、第１測定値と比べると、水平方向で既知の量だけ違うのはもちろんである。第２測定値として、接触子２１２が測定対象物の斜面に当たったところで測定値をサンプリングする。

第１測定値と第２測定値との差としてΔＨが得られたとする。すると、測定対象物の斜面の角度θは次のようになる。
ｔａｎθ＝ΔＨ／ΔＸ

本第１実施形態によれば、傾斜測定をするに当たって、測定対象物Ｗあるいは高さ測定機１００を動かす必要がなくなる。したがって、一点目と二点目の測定データ取得時で測定対象物Ｗと高さ測定機１００との相対位置がずれたりしない。すなわち、平行方向にずれないのはもちろん、相対回転もない。また、測定対象物と高さ測定機１００とを相対的に移動させることに比べて、スペーサ３１０を介装する作業は簡単である。このように本第１実施形態によれば、高さ測定機１００を使って簡便かつ高精度に傾斜測定ができるようになる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図７を参照して説明する。
第２実施形態において、接触子突出量変更手段は、長さの異なる２つの測定子２１０である。
図７において、取付軸２３０は、測定子支持体２２０の長さ方向のほぼ中心に位置している。

測定子２１０として、スタイラス２１１の長さが異なる二つの測定子２１０がある。ここでは、スタイラス２１１が長い方の測定子２１０をロング測定子２１０Ｌと称し、スタイラス２１１が短い方の測定子２１０をショート測定子２１０Ｓと称することにする。一方の測定子２１０（例えばロング測定子２１０Ｌ）は測定子支持体２２０の一方の端部側に取り付けられており、他方の測定子２１０（例えばショート測定子２１０Ｓ）は測定子支持体２２０の他方の端部寄りに取り付けられている。もちろん、ロング測定子２１０Ｌおよびショート測定子２１０Ｓのそれぞれの長さは既知であり、両者の接触子２１２の水平方向の位置の差をΔＸで表わすとする。

図８の上段（Ａ）と下段（Ｂ）とに例示のように、取付軸２３０を回転中心として測定子支持体２２０を１８０度回転させると、ロング測定子２１０Ｌとショート測定子２１０Ｓとの位置が交換される。そして、１８０度回転させて二つの測定子２１０Ｓ、２１０Ｌの位置を交換したときに、それぞれの接触子２１２が測定対象物の同じ面に当たるようになっている。

第２実施形態において、測定対象物Ｗの傾斜角を測定する手順を説明する。まず、通常の高さ測定と同じように、測定対象物Ｗをベース１１０の突当て部１１２に突き当てて、測定対象物Ｗの位置を高さ測定機１００に対して正しくセットする。最初にロング測定子２１０Ｌで測定して、次にショート測定子２１０Ｓで測定するとする。そこで、まず、ロング測定子２１０Ｌが下に、ショート測定子２１０Ｓが上にくるように測定子支持体２２０を回転させて、ロング測定子２１０Ｌが下にきたところでコレットチャック１３６をロックする。そして、徐々にＺスライダ（キャリッジ）１３０を下ろしていって、ロング測定子２１０Ｌの接触子２１２を測定対象物Ｗの斜面に当てる。第１測定値として、接触子２１２が測定対象物の斜面に当たったところで測定値をサンプリングする。

次に、一旦Ｚスライダ（キャリッジ）１３０を上昇させて測定子２１０Ｓ、２１０Ｌと測定対象物Ｗとを十分に離間させてから、測定子支持体２２０を１８０度回転させ、ショート測定子２１０Ｓが下にくるようにしてプローブホルダ１３５のコレットチャック１３６を締める。このとき、測定対象物Ｗも高さ測定機１００も動かす必要はなく、ただ、測定子支持体２２０を回転させればよい。これにより、接触子２１２の水平方向の位置が既知の長さ（ΔＸ）だけ変化したことになる。そして、図８下段（Ｂ）に例示のように、徐々にＺスライダ（キャリッジ）１３０を下ろしていって、ショート測定子２１０Ｓの接触子２１２を測定対象物Ｗの斜面に接触させる。このとき、接触子２１２と測定対象物Ｗとが接触する位置は、第１測定値と比べると、水平方向で既知の量だけ違う。第２測定値として、接触子２１２が測定対象物Ｗの斜面に当たったところで測定値をサンプリングする。

第１測定値と第２測定値との差としてΔＨが得られたとする。すると、測定対象物の斜面の角度θは次のようになる。
ｔａｎθ＝ΔＨ／ΔＸ

第２実施形態のように高さ測定機１００にリボルバー式のプローブ２００を用いることで測定対象物Ｗの傾斜測定が簡便にできるようになる。できれば、１８０回転してロング測定子２１０Ｌとショート測定子２１０Ｓとを交換したときに、水平方向の突出量だけが異なり、高さは変化しないようにしておくのが望ましい。このためには、高さ方向でみたときに、回転軸（取付軸２３０）がロング測定子２１０Ｌの接触子２１２とショート測定子２１０Ｓの接触子２１２との間のちょうど真ん中にあることが必要となる。そこで、ロング測定子２１０Ｌ、ショート測定子２１０Ｓおよび取付軸２３０のいずれか一つの取り付け部を少し長孔にしておいて、高さ位置を調整（校正）できるようにしておいてもよいだろう。

あるいは、図９の右図（Ａ）と左図（Ｂ）とに示すように、同じ水平の平坦面（ゲージブロック）をロング測定子２１０Ｌとショート測定子２１０Ｓとでそれぞれ測定し、高さ補正値（Δｈ）を求めておいてもよい。そして、この高さ補正値（Δｈ）を加味して測定対象物Ｗの傾斜面角度を求める。
ｔａｎθ＝（ΔＨ−Δｈ）／ΔＸ

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図１０を参照して説明する。
第３実施形態においては、測定子支持体２２０に対して測定子２１０が進退できるようにしておく。例えば、測定子支持体２２０がコレットチャックになっていて、コレットを開閉して測定子２１０の進退量を調整できるようにしておく。測定子２１０には軸方向に目盛２１３を刻んでおいて、測定子２１０の進退量を目盛２１３で読み取れるようにしておく。なお、測定子２１０を動かす前と後とで測定子２１０が軸回りに回転すると、測定値の誤差に繋がる恐れがある。そこで、測定子支持体２２０の方に基線２２１を設けておき、測定子２１０の目盛２１３を基線２２１上で読むようにする。第３実施形態によれば、接触子２１２を既知の量だけ水平方向に変位させることができ、これにより高さ測定機１００で測定対象物Ｗの傾斜測定ができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１１から図１５を参照して説明する。
第４実施形態では、高さ測定機１００で円柱状や球状の測定対象物の曲率を簡便かつ高精度に測定する。円柱状あるいは球状の測定対象物Ｗの曲率を測定するにあたり、本実施形態で特徴とするのは、ワーク設置治具４００と、このワーク設置治具４００を用いたワークの曲率または径の測定方法である。

ワーク設置治具４００を図１１、図１２に例示する。
ワーク設置治具４００は、本体プレート４１０と、本体プレート４１０に突設された基準ロッド４２１，４２２と、を有する。
本体プレート４１０は、細幅で長尺のプレートである。
ワーク設置治具４００を床（設置面）に載置したときに、ワーク設置治具４００が短手方向の端面を下にして自立するように本体プレート４１０の側端面に脚部４１１が設けられている。

図１２は、ワーク設置治具４００のうら面を表わす図である。本体プレート４１０のうら面には、ベース１１０の基準突当て部１１２を突き当てる位置決めマーク４３１，４３２となる窪み（ディンプル）が二つ設けられている。（位置決めマークは、凹んでいなくてもよく、出っ張っていてもよいし、ただ色が付いているだけでもよい。）そして、本体プレート４１０のおもて面には、二つの基準ロッド４２１，４２２が突き出すように設けられている。

図１３（図１４）にはワーク設置治具４００の上面図が表れており、図１５にはワーク設置治具４００の側面図が表れている。いま、ワーク設置治具４００の位置決めマーク４３１，４３２と高さ測定機１００の基準突当て部１１２とを位置合わせした状態でワーク設置治具４００をセットしたとする。このとき、図１３の上面図に表れるように、二つの基準ロッド４２１，４２２の先端同士の中点Ｍ２と、二つの基準突当て部１１２の中点Ｍ１と、接触子２１２と、は同じ平面上（ＸＺ平面上）に位置している。あるいは、高さ測定機１００の測定軸と接触子２１２とを含む平面（ＸＺ平面）に関し、二つの基準ロッド４２１，４２２は面対称であり、二つの突当て部１１２も面対称である。この配置関係は、球状の測定対象物を正しくセットするために必要な構成である。

また、図１３−図１５に表れるように、二つの基準ロッド４２１，４２２の高さは等しい。

円柱状測定対象物Ｗの曲率を測定するにあたっては、円柱部分を横に倒し、側面が二つの基準ロッド４２１，４２２に突き当たるようにして測定対象物をセットする（図１３、図１５）。この状態で、円柱軸に垂直な方向から測定子２１０の接触子２１２が測定対象物の測定対象面（曲率がある側面）に接触するようになる。

また、球状測定対象物Ｗの径（直径、半径）を測定するにあたっては、球状測定対象物Ｗが二つの基準ロッド４２１，４２２に突き当たるようにして測定対象物Ｗをセットする（図１４、図１５）。この状態で、球状測定対象物の球の中心は、高さ測定機１００の測定軸および接触子２１２を含む平面と同じ平面上に位置するようになる。

この状態で、円柱状測定対象物Ｗの側面の高さを３点測定できれば、円柱状測定対象物Ｗの曲率（あるいは直径、半径）を得ることができる。同じく、球状測定対象物Ｗの表面上の高さを３点測定できれば、球状測定対象物Ｗの径を得ることができる。

３つの測定値を得る方法としては、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態を応用すればよい。例えば、第１実施形態では、スペーサ３１０が一つであったが、もう一つ長さの違うスペーサ３１０を用いる。すると、図１５に例示のように、接触子２１２の突出量を変更しながら、３点の高さ測定を行なうことができる。この３点の測定データを用いて円の式にあてはめれば、測定対象物Ｗの曲率が得られる。

第２実施形態を応用して、長さの異なる３タイプの測定子２１０を用いるようにしてもよい（図１６）。
図１６では、プローブホルダ１３５が１２０度間隔で３本のアームを有しており、それぞれのアームの端部でプローブ２００を保持している。プローブホルダ１３５は、キャリッジ本体に対して回転できるようになっている。３つのプローブ２００には長さが異なる測定子２１０Ｌ、２１０Ｍ、２１０Ｓが取り付けられている。３つの測定子２１０としては、ロング測定子２１０Ｌ、ミディアム測定子２１０Ｍ、ショート測定子２１０Ｓを用意し、図１７に例示のように、プローブホルダ１３５を１２０度ずつ回転させることで３つの測定子２１０の位置を交換すればよい。

あるいは、第３実施形態を応用して、測定子２１０の進退量を３段階にするようにしてもよい。第３実施形態の変形例として、例えば図１８に例示のように、測定子支持体２２０をＬ字型とし、測定子自体をマイクロメータヘッド２５０としてＬ字の測定子支持体２２０に取り付けるようにしてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態では、測定対象物の測定対象面が接触子２１２よりも下にあって、接触子２１２が測定対象面の上から接触する例を示した。
もちろん、測定対象物の測定対象面が接触子２１２よりも上にあって、接触子２１２が測定対象面の下から接触して、測定対象物の下側面の傾斜角や曲率を測定してもよい。

１０…高さ測定機、
２０…ケージブロック、
１００…高さ測定機、
１０１…外カバー、１１０…ベース、１１２…突当て部、１１５…エアベアリング、
１２０…支柱、１２１…Ｚコラム、１３０…キャリッジ、１３２…ローラ、
１３５…プローブホルダ、１３６…コレットチャック、
１８０…駆動機構、１８１Ａ…プーリ、１８１Ｂ…プーリ、１８２…ベルト、１９０…変位検出手段、１９１…スケール、１９２…検出ヘッド、
２００…プローブ、２１０…測定子、２１０Ｌ…ロング測定子、２１０Ｍ…ミディアム測定子、２１０Ｓ…ショート測定子、２１１…スタイラス、２１２…接触子、２１３…目盛、２２０…測定子支持体、２２１…基線、２３０…取付軸、２５０…マイクロメータヘッド、
３１０…スペーサ、３１１…ノッチ、３１２…ボス、
４００…ワーク設置治具、
４１０…本体プレート、４１１…脚部、４２１，４２２…基準ロッド、４３１，４３２…位置決めマーク。

Claims (7)

1. 基台部の上に鉛直に立設されたＺコラムと、
   前記Ｚコラムに沿って鉛直方向にスライド移動可能に設けられたＺスライダと、
   前記Ｚスライダの高さ方向の変位を検出する変位検出器と、
   前記Ｚスライダに支持され、測定対象物に当接する接触子を有するプローブと、を備え、
   前記接触子が前記測定対象物に接触したときの前記Ｚスライダの高さ位置を検出して前記測定対象物の高さを測定する高さ測定機であって、
   前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する接触子突出量変更手段を備える
   ことを特徴とする高さ測定機。
2. 請求項１に記載の高さ測定機において、
   前記Ｚスライダおよび前記プローブのいずれか一方には、鉛直方向に交差する方向に突設された取付軸が設けられ、
   前記Ｚスライダおよび前記プローブのいずれか他方には、前記取付軸を受け入れて前記取付軸を保持する取付け孔が設けられ、
   前記接触子突出量変更手段は、前記Ｚスライダと前記プローブとの間に着脱可能に介装される水平方向の長さが既知のスペーサである
   ことを特徴とする高さ測定機。
3. 請求項１に記載の高さ測定機において、
   接触子突出量変更手段として、水平方向の長さの異なる２以上の測定子が設けられ、前記２以上の測定子のそれぞれの先端に前記接触子が設けられ、
   水平に平行な回転軸で回転させて前記２以上の測定子の位置を交換することで前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更する
   ことを特徴とする高さ測定機。
4. 円柱状または球状の測定対象物を請求項１から請求項３のいずれかに記載の高さ測定機の測定位置にセットするためのワーク設置治具であって、
   前記ワーク設置治具は、
   本体プレートと、
   二つの基準ロッドと、を有し、
   前記二つの基準ロッドは、長さが同じであって、かつ、前記本体プレートの同じ高さ位置に突設されている
   ことを特徴とするワーク設置治具。
5. 請求項４に記載のワーク設置治具において、
   前記本体プレートの背面側には、前記高さ測定機の二つの突当て部にそれぞれ突き当てられる位置決めマークが設けられていて、
   前記位置決めマークと前記突当て部とを位置合わせした状態で当該ワーク設置治具をセットしたとき、
   前記二つの基準ロッドの先端同士の中点と、前記二つの基準突当て部の中点と、前記接触子と、は同じ平面上にある
   ことを特徴とするワーク設置治具。
6. 請求項４または請求項５に記載のワーク設置治具を用いて円柱状測定対象物の曲率を請求項１から請求項３のいずれかに記載の高さ測定機で測定する曲率測定方法であって、
   円柱状測定対象物の軸が横向きになるように倒し、側面が前記二つの基準ロッドに突き当たるようにして前記測定対象物をセットし、
   前記接触子突出量変更手段で前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更しつつ、異なる３点で前記測定対象物の側面の高さを測定する
   ことを特徴とする曲率測定方法。
7. 請求項４または請求項５に記載のワーク設置治具を用いて球状測定対象物の曲面の曲率を請求項１から請求項３のいずれかに記載の高さ測定機で測定する曲率測定方法であって、
   球状測定対象物の表面が前記二つの基準ロッドに突き当たるようにして前記測定対象物をセットし、
   前記接触子突出量変更手段で前記接触子の水平方向の突出し量を既知の量だけ変更しつつ、異なる３点で前記測定対象物の表面の高さを測定する
   ことを特徴とする曲率測定方法。

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