JP2022075107A - 形状測定装置および異常検出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような本発明の形状測定装置によれば、接触子や接触センサが損傷する前に、接触センサの感度の異常を検出することができる。
なお、被測定物に対する接触子の接触量は、例えば被測定物に対する接触子の押圧や押込み量、接触子に加わる応力など、被測定物に対する接触子の接触の度合いを表すものであればよい。
あるいは、本発明の形状測定装置において、前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定してもよい。
このような構成によれば、接触センサの感度の異常を好適に検出することができる。
すなわち、本発明の形状測定装置において、接触子が被測定物に押し当てられる移動機構の動作中に接触センサから出力される検出信号の変化は、移動機構に設定された接触子の相対移動速度に応じて異なる。このため、異常判定部は、接触子の相対移動速度に適した閾値を利用して異常判定を行うことにより、接触センサの感度の異常をより正確に検出することができる。
このような構成によれば、被測定物の測定中、接触子が被測定物に強く接触してしまうことを防止できる。その結果、接触子や接触センサが損傷してしまうことを防止できる。
このような異常検出方法によれば、上述した形状測定装置の効果と同様の効果を奏することができる。
図1に示すように、本実施形態の形状測定装置1は、ワークWの形状等を測定する三次元測定機であり、ワークWが設置される測定機本体2と、測定機本体2の制御や測定結果の分析などを行う制御装置9と、を備える。
測定機本体2は、図1に示すように、ステージ3に設けられた移動機構4と、移動機構4により3軸方向(X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向)に移動可能なプローブ5と、測定機本体2の内部などに設けられたコントローラ7(図2参照)と、を備える。
移動機構4は、プローブ5を移動させるための構成として、ガイド41、コラム42、サポータ43、ビーム44、Xスライダ45、およびZスライダ46を備える。
ガイド41は、ステージ3の+X側において、ステージ3に対してY軸方向に沿って設けられ、コラム42は、ガイド41に対してY軸方向にスライド移動可能に設けられる。サポータ43は、ステージ3の-X側において、ステージ3に対してエアベアリング等を介して設けられる。ビーム44は、コラム42とサポータ43との間にX方向に沿って架橋される。Xスライダ45は、Z軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム44上をX軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Zスライダ46は、Xスライダ45の内部をZ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Zスライダ46の先端部には、プローブ5が固定される。
例えば、座標検出機構48は、コラム42に設けられたY軸スケールセンサと、Xスライダ45に設けられたX軸スケールセンサと、Zスライダ46に設けられたZ軸スケールセンサとを含む機構であり、各センサからスケール信号Sx,Sy,Szを出力する。
また、プローブ5には、ワークWに対する接触子52Aの接触量を検出する接触センサ6のセンサ本体61(図2参照)が設けられている。
加振素子611は、図示を省略する発振器から加振信号を与えられることで共振状態に励振され、スタイラス52を振動させる。
検出素子612は、スタイラス52の振動を検出し、スタイラス52の振動状態に応じた振動波形成分を含む振動信号Sd1を出力する。
すなわち、本実施形態の接触センサ6は、ワークWに対する接触子52Aの接触量(押圧)に応じた検出信号Sd2を出力する。
なお、異常判定部75は、IC等によってハードウェア的に構成されてもよいし、CPUを備えるコンピュータを中心に構成され、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。
本実施形態の形状測定装置1における異常検出方法について説明する。
なお、以下では、任意の測定点においてワークWをタッチ測定する場合について説明する。
ここで、図3は、接触子52AがワークWに対して非接触である状態から、接触子52AがワークWに対して押し込まれた状態まで移行するときの接触状態の変化を模式的に示している。図4は、図3に示す各状態に対応する検出信号Sd2の出力値Vの変化を示している。また、図4では、接触センサ6の感度が正常である場合の検出信号Sd2の出力値Vを実線で例示し、接触センサ6の感度が異常である場合の検出信号Sd2の出力値Vを点線で例示している。
このような場合、従来技術では、時刻t2後も、ワークWに向かうプローブ5の移動が継続する。そして、時刻t2よりも後の時刻t3にて、検出信号Sd2が目標値Vtに到達するが、接触子52AがワークWに対して過度に強く押し当てられた状態になってしまう。
具体的には、異常判定部75は、図5に示すように、検出信号Sd2の出力値Vが変化開始判定値Vsに到達した時点t11以降、所定時間ΔTaにおける出力値Vの変化量ΔVを算出し、この変化量ΔVを、予め設定されている閾値ΔVthと比較する。
また、閾値ΔVthは、接触工程におけるプローブ5の移動速度(接触子52Aの相対移動速度)ごとに設定されていることが好ましい。具体的には、閾値ΔVthは、接触センサ6の感度が正常な場合において、プローブ5が設定速度で所定時間ΔTaだけ移動するときに得られる検出信号Sd2の変化量ΔVに基づき、この変化量ΔVの許容範囲の下限値に設定できる。
また、図5では、説明のために所定時間ΔTaの幅を広く図示しているが、所定時間ΔTaは、変化量ΔVを算出可能な最小単位時間であることが好ましい。
移動制御部71は、異常判定部75から異常判定信号を入力された場合、移動機構4の動作を停止させ、接触工程を中断させる。これにより、接触子52AがワークWに対して過度に強く押し当てられることを防止する。
本実施形態の形状測定装置1では、上述したように、異常判定部75が、移動機構4の動作中に接触センサ6から出力される検出信号Sd2の変化を監視し、当該変化を正常時の変化と比べることにより、接触センサ6の感度の異常を判定できる。
よって、本発明の形状測定装置1は、接触子52Aや接触センサ6が損傷する前に、接触センサ6の感度の異常を検出することができる。
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、上記実施形態では、プローブ5の移動を制御しているが、ワークWが載置されるステージ3の移動を制御してもよい。
例えば、図6に示すように、異常判定部75は、検出信号Sd2が変化開始判定値Vsに到達した時刻以降、検出信号Sd2の所定変化量ΔVaに対する所要時間ΔTを用いて、検出信号Sd2の変化を監視してもよい。この場合、異常判定部75は、所要時間ΔTが所定の閾値ΔTthよりも大きい場合、接触センサ6の感度が異常であると判定することができる。
なお、図6では、図5と同様、接触センサ6の感度が正常である場合の検出信号Sd2の変化を実線で示し、接触センサ6の感度が異常である場合の検出信号Sd2の変化を点線で示している。
また、閾値ΔTthは、上記実施形態と同様、プローブ5の移動速度ごとに設定された値であることが好ましい。
例えば、上記実施形態において、接触センサ6は、プローブ本体51に対するスタイラス52の変位量に基づいて、ワークWに対する接触子52Aの押し込み量を検出してもよい。また、接触センサ6は、スタイラス52の変形量に基づいて、接触子52Aに加わる応力を検出してもよい。
例えば、本実施形態の形状測定装置1がワークWを倣い測定する場合、移動制御部71は、接触センサ6からの検出信号Sd2の出力値Vが目標値Vtを保つように移動機構4の動作を制御し、これにより、接触子52AがワークWを一定の測定力で走査する。ここで、移動制御部71は、接触子52AをワークWに対して接触開始するとき、接触センサ6から出力される検出信号Sd2の出力値Vが目標値Vtに達するまで、プローブ5をワークWに向かって移動させる。このとき、異常判定部75は、上記実施形態と同様、検出信号Sd2の出力値Vの変化を監視することにより、接触センサ6の感度の異常を判定することができる。
Claims (6)
- 被測定物に接触可能な接触子と、
前記被測定物に対して前記接触子を相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、
前記接触子が前記被測定物に押し当てられる前記移動機構の動作中に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定部と、を備える、形状測定装置。 - 請求項1に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、所定時間に対する前記検出信号の変化量と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。 - 請求項1に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。 - 請求項2または請求項3に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、前記接触子が前記被測定物に押し当てられるときの前記接触子の相対移動速度ごとに異なる前記閾値を用いる、形状測定装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の形状測定装置において、
前記移動制御部は、前記異常判定部により前記接触センサの感度が異常であると判定された場合、前記移動機構の前記動作を停止させる、形状測定装置。 - 被測定物に接触可能な接触子と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、を備える形状測定装置において行われる異常検出方法であって、
前記接触子を前記被測定物に押し当てる接触工程と、
前記接触工程の間に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定工程と、を含む、異常検出方法。
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