JP2525087Y2 - 形状測定機用アーム退避機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、表面粗さ形状測定機及
び輪郭形状測定機において、非測定時や測定のための準
備操作時に触針を有するアームを退避させるアーム退避
機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の表面の凹凸形状を測定するた
め、微小な先端を有する触針を微小な接触圧で接触さ
せ、被測定物に対して触針を移動させた時の上下位置の
変化を記録する表面粗さ形状測定機や輪郭形状測定機と
呼ばれるものが利用されている。このような測定機の基
本構造を図４に示す。

【０００３】図４において、４１はアームであり、支点
４１１を中心として図の平面内を回転できるように支持
されている。４２はアーム４１の一方の端に設けられた
触針であり、被測定物４００の表面に微小な圧力で接触
する。実際には所定の接触圧が得られるように調整する
バランス調整機構が設けられているがここでは省略して
ある。４９はアーム４１のもう一方の端の上下位置を検
出する検出部である。アーム４１と検出部４９は筺体４
１２内に収容されている。この支持体４１２は台４１４
上を移動する移動台４１３に連結されており、被測定物
４００に対してアーム４１を精密に移動させることがで
きる。

【０００４】アーム４１を被測定物４００に対して移動
させることにより触針４２の上下方向の接触位置が被測
定物４００の表面形状に応じて変化するのでその変化を
検出部４９で検出して記録する。触針４２の可動部分
は、図４のようにアーム４１を用いるてこ式と呼ばれる
ものの他に触針の上下方向の位置変化をそのまま検出す
プランジャ式と呼ばれるものもあるが、本考案ではプラ
ンジャ式は対象とせず、アームを有するてこ式のみを対
象とする。

【０００５】てこ式の表面形状測定機においては、測定
時に触針４２が被測定物４００の表面に所定の圧力で接
触するようにバランス調整されている。従って非測定時
や被測定物の交換時には、アーム４１が下方に回転して
触針４２は基体４０１に接触することになる。触針４２
の先端は精密な測定を可能にするため直径数μm 程度の
半球状に加工されており、この部分に衝撃等が加えられ
ないようにすることが必要である。そのため触針４２が
基体４０１に衝突して破損することのないようにアーム
４１の回転範囲を規制するリミッタと称される規制部材
を設けるのが一般的である。

【０００６】しかし測定時にリミッタがアーム４１の動
きを規制することは避ける必要があり、アーム４１があ
る程度の範囲で回転可能なように余裕をもってリミッタ
の位置が設定されている。従って被測定物のない状態で
はアームはリミッタで停止する位置まで回転しており、
触針は測定する表面より下がった状態にある。そのため
被測定物を設置してその表面に触針を接触させるには、
触針が測定面より上になるようにアームを回転して退避
させる必要がある。この様子を示したのが図５の（ａ）
である。

【０００７】図５の（ａ）に示すように被測定物５００
を測定する場合、アーム５１は実線で示した位置である
ことが必要である。しかし被測定物５００に接触してい
ない時には破線で示した位置まで下がっているために、
一点鎖線で示した位置まで上げた後、被測定物５００を
設置し、その後アームを下げて触針５２を測定する表面
に接触させることが必要である。

【０００８】アームを持ち上げて退避させる方法には、
操作者が直接アームに触れて持ち上げることが考えられ
る。しかし操作者が一方の手でアームを持ち上げ、もう
一方の手で被測定物を設置するのは作業性の面から問題
がある。その上不注意でアームに余分な力をかけた場合
には、アーム自体を破損する恐れがある。アームは微小
な凹凸形状に追随して動くように軽量であることが必要
であり、薄いアルミニウム製パイプで作るのが一般的で
ある。そのため少しでも無理な力が加えられると容易に
破損又は変型してしまうため被測定物の設置動作時には
特に注意が必要である。

【０００９】測定する表面は外側表面だけとは限らず、
図５の（ｂ）に示すような穴の内側表面を測定すること
もある。このような時には、アーム６１を充分に持ち上
げるだけでなく、アーム６１を穴の高さに合せて保持し
た後、アーム６１が穴の中に入るように被測定物６００
を設置する必要がある。穴とアーム６１との間の余裕が
小さい時に、手でアーム６１を保持してこのような設定
動作を行なうのは非常に難しくアームや触針を破損しや
すい。

【００１０】そのためアームを退避位置まで移動した後
保持するアーム退避機構が必要になる。このような機構
としては、例えば筺体５１２及び６１２内に設けられた
リミッタ又はリミッタに相当する部材を所定位置まで移
動して固定する機構で実現できる。ここで測定時にはア
ームが所定の回転範囲を有することが必要であり、その
ため測定時にはリミッタ又はリミッタに相当する部材が
所定位置に戻ることが必要である。現在のところこのア
ーム退避機構としては、手動操作によりリミッタを移動
させるものが利用されている。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】前述のようにアームは
軽量である上に、測定時に触針が測定する表面に所定圧
力で接触するようにバランス調整されているため、微小
な力を加えるだけで急激に回転してしまう。もし急激に
回転してリミッタ等に衝突した時には、アーム自体が変
型したり破損する等の事故が起きる。

【００１２】手動操作によるアーム退避機構の場合、使
用者の不注意等のためにリミッタを急激に移動させてア
ームを損傷させることがある。また測定時にはアームが
所定の回転範囲を有するようにリミッタを元の位置に戻
す必要があるが、手動操作では正規の位置まで戻ってい
ない状態で測定を行ない途中で不都合が生じることもあ
る。そのためアームの退避機構は不確実な手動操作によ
らないものであることが求められている。

【００１３】本考案は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機におけ
るアーム退避機構をアームを損傷させること無しにスイ
ッチ操作のみで確実に動作させることができ、しかも穴
等の測定のため任意の位置に退避できるアーム退避機構
の実現を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本考案の形状測定
機用アーム退避機構の基本構成を示す図である。図１に
おいて、１は所定平面内で回転可能に支持されたアーム
であり、このアーム１の一方の端には被測定物の表面に
接触する触針２が設けられている。アーム１のもう一方
の端の位置変化を検出部９で検出することにより、測定
する表面の凹凸形状に応じた出力が得られる。

【００１５】本考案のアーム退避機構は、非測定時にこ
のアーム１を退避させる機構であり、回転部材５と可逆
回転電動モータ６と伝導部材７と回転位置検出手段８と
を備える。回転部材５は規制部分４を有し、アーム１の
一部３が回転に伴ってこの規制部分４に接触することで
アーム１の回転範囲が規制される。ここでは規制部分４
を二つ設けて両方向から規制している。伝導部材７は、
電動モータ６の回転を表面接触による摩擦力で回転部材
５に伝導する。そしてこの回転部材５と伝導部材７の接
触面は、所定以上の負荷に対しては回転部材５との間で
滑りを生じるようになっている。回転位置検出手段８は
回転部材５の回転位置を検出する。

【００１６】

【作用】アーム１は回転可能に保持されているが、その
一部３が回転部材５の規制部分４に接触する位置で回転
範囲が規制される。図１では規制部分４を二つ設け、ア
ーム１の回転範囲を両方から規制しているが、下方の規
制部分４のみで上側の規制部分４がなくても構わない。
但し、バランス調整前のことや後述の衝撃吸収効果を考
慮すれば、回転範囲を両方で規制することが望ましい。

【００１７】測定時には規制部分４を図１で示すような
アーム１が平行である状態に対して所定の範囲で回転可
能であるように設定すれば、正常な測定が行なえる。回
転位置検出手段８はこの状態を検出して判別することが
できる。アーム１を退避させる時には、スイッチ操作に
より電動モータ６を回転させる。これにより伝導部材７
が回転し、摩擦力により回転部材５が回転する。すると
下側の規制部分４が上昇し、アーム１の一部３を押し上
げアーム１を退避させる。この時回転部材５の回転速度
が充分に遅くなるように電動モータ６の回転速度や回転
部材の外径比が定められていることが、精密に退避位置
を調整する上では望ましい。回転部材５は電動モータ６
を停止することにより任意の位置で停止することが可能
であり、アーム１の退避位置を所望の位置にできる。使
用者の不注意で回転部材５が回転し続けて、アーム１を
物理的な回転可能範囲を越えて押し上げることのないよ
うに、回転部材５が所定以上回転した時には自動的に電
動モータ６を停止するようにすることが望ましい。回転
位置検出手段８をこの目的で使用することもできる。

【００１８】測定を行なうためには回転した回転部材５
を元の位置に戻す必要がある。そのため電動モータ６を
逆回転させるが、回転位置検出手段８により回転部材５
の回転位置を検出して、測定時の正規の位置に復帰した
ことを検出した時に、そのことを表示するか自動的に電
動モータ６を停止する等の動作を行なう。これにより測
定時にはアーム１の回転可能範囲は確実に適切なものに
なる。

【００１９】伝導部材７から回転部材５への回転の伝達
は摩擦力によって行なわれる。そして所定以上の負荷で
は滑りを生じる。そのため誤ってアーム１に外部より力
を加え、アーム１の一部３が規制部分４に触れた時に
は、回転部材５は伝導部材７との間で滑りを生じ、ある
程度回転するためアーム１に加えられた力を吸収する。
これによりアーム１の破損を防止できる。

【００２０】

【実施例】本考案の実施例を図２に示す。図２におい
て、２１はアームであり、２２は触針であり、２３はア
ーム２１より突き出た棒である。２５は回転板であり、
その上に棒２３の移動範囲を規制する規制部材２４が設
けられている。２６は可逆電動モータであり、モータ制
御部３０からの信号で駆動される。２７は電動モータ２
６の回転を回転板２５に伝達する伝導部材であり、摩擦
力によって回転力を伝達するが、ある程度以上の負荷で
は回転板２５との間で滑りが生じ空回りする。

【００２１】２８は回転位置検出部であり、回転板２５
に設けられた突起２９と３２がこの回転位置検出部２８
の直前に来たことを検出する。このような回転位置検出
部には磁気式や光学式等の広く知られた検出器が使用で
きる。ここでは突起２９と３２の突き出し量を変えてそ
の差を検出し、どちらの突起であるかを判別している。
３１はモータ２６を動作させる操作スイッチであり、モ
ータ制御部３０はその出力を受けてモータ２６を駆動す
る。

【００２２】突起２９は測定時の回転板２５の停止位置
を示しており、突起３２はアームを押し上げる上限を示
している。従って回転位置検出部２８が突起２９又は突
起３２を検出した時には、検出信号をモータ制御部３０
に出力してそれ以上の回転を自動的に停止される。この
アーム退避機構の状態変化を示したのが図３である。図
３の（ａ）は測定時の状態を示す図であり、（ｂ）はア
ームを最大押し上げた状態である。（ａ）では突起２９
が回転位置検出部２８の直前にある。この状態でアーム
２１はバー２３が規制部材２４で規制される範囲内を回
転することができる。この範囲は測定機の仕様から定め
られる。（ｂ）では突起３２が回転位置検出部２８の直
前にあり、下側の規制部材２４がバー２３を押し上げて
いるためアーム２１は押し上げられた状態になってい
る。

【００２３】測定時に触針に印加される接触圧は最大で
も１０ｇ程度である。そのため伝導部材２７と回転板２
５との間の摩擦力は、基本的にはこの力に対応する力以
上は必要である。そしてアーム２１を固定して力を加え
た時にアームが損傷しない限界以上の力が加えられた時
に滑りを生じるように定めればよい。任意の位置でモー
タ２６を停止しても、アーム２１が規制部材に加える力
は上記のように１０ｇ程度であり、この力ならば停止し
たモータが回転することはなく、アーム２１は任意の位
置で停止する。

【００２４】

【考案の効果】本考案により表面粗さ形状測定機及び輪
郭形状測定機におけるアーム退避機構の操作性が著しく
向上し、アームを損傷する等の事故も減少させることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定
機用アーム退避機構の基本構成を示す図である。

【図２】本考案の実施例を示す図である。

【図３】実施例での退避機構の状態変化を示す図であ
る。

【図４】表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機の基本
構成を示す図である。

【図５】アーム退避機構の必要性を説明する図である。

【符号の説明】

１…アーム ２…触針 ３…バー ４…規制部分 ５…回転部材 ６…電動モータ ７…伝導部材 ８…回転位置検出手段

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の端に被測定物の表面に接触する触
   針（２）を有し、所定の平面内で回転可能に支持された
   アーム（１）を備え、該アーム（１）のもう一方の端の
   位置変化を検出する表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測
   定機において、非測定時に前記アーム（１）を退避させ
   るアーム退避機構であって、 前記アーム（１）の一部（３）が接触して回転範囲が規
   制される規制部分（４）を有する回転部材（５）と、 可逆回転電動モータ（６）と、 該電動モータ（６）の回転を表面接触による摩擦力で前
   記回転部材（５）に伝導し、所定以上の負荷に対しては
   前記回転部材（５）との間で滑りを生じる伝導部材
   （７）と、 前記回転部材（５）の回転位置を検出する回転位置検出
   手段（８）とを備えることを特徴とする形状測定機用ア
   ーム退避機構。