JP2990431B1 - 形状測定装置による形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】内燃機関の噴射ノズルのような極小径のノズル
径を測定することができる形状測定装置の形状測定方法
を提供する。 【解決手段】本発明は、プローブ１２の径を取得するた
めのマスタ部材７４を、３枚のブロックゲージ７６、７
８、８０を密着させて構成している。このマスタ部材７
４によれば、両側のブロックゲージ７６、８０の間の隙
間８２にプローブ１２を挿入し、プローブ１２を両側の
ブロックゲージ７６、８０に当接させる。この時のプロ
ーブ１２の移動量を、中央のブロックゲージ７８の寸法
から減算すれば、極細のプローブ１２の径を正確に測定
することができる。よって、噴射ノズルのような極小径
のノズル径でも、前記プローブ１２で正確に測定するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は形状測定装置による
形状測定方法に係り、特に内燃機関の噴射ノズルのよう
な極小径のノズル径等の形状を測定するための形状測定
装置による形状測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の形状を測定する形状測定装置
として、特開平５−２６４２１４号公報に開示された装
置は、プローブと被測定物との間に電圧を印加すると共
にプローブを一定振幅で振動させ、そして、プローブと
被測定物との接触を電気的導通により検出し、その導通
時間に基づいて被測定物の形状を測定するようにしてい
る。

【０００３】しかしながら、従来から提案されている形
状測定装置は、内燃機関の噴射ノズルのような極小径
（数μｍ）のノズル径、形状、及び基準軸に対する孔角
度を測定することはできない。そこで、このような極小
径の孔を測定することができる形状測定装置の開発が要
求されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、極小径
の孔を測定する形状測定装置を開発するに当たり、以下
の問題点を解消しなければならない。第１の問題点は、
プローブの径が非常に小さい（数μｍ）ので、通常の大
きさのプローブ径を取得する際に使用するリングマスタ
又はボール（マスタ部材）では、そのプローブ径を測定
することが難しいという問題である。

【０００５】第２の問題点は、ＣＣＤカメラ（撮像手
段）の中心（クロスカーソル）とプローブとの心間距離
の測定が難しいという問題である。通常の形状測定装置
では、ＣＣＤカメラのクロスカーソルを孔の中心に合わ
せ、その時の座標位置を記憶した後、プローブを移動し
てプローブを孔の中心に挿入し、この時のプローブの移
動量で前記心間距離を取得している。しかしながら、測
定対象の孔が極小径であると、孔の中心にプローブを挿
入すること自体が非常に難しいので、心間距離を取得す
ることは難しい。

【０００６】第３の問題点は、ＣＣＤカメラの焦点距離
とプローブとの高さ方向の差を取得することが難しいと
いう問題である。通常の形状測定装置は、プローブを測
定位置に位置させた時の高さ位置と、この測定位置に焦
点が合った時のＣＣＤカメラの高さ位置とに基づいて前
記差を取得している。しかしながら、測定対象が極小径
の孔であると、プローブの測定位置にＣＣＤカメラの焦
点を合わすことは容易ではない。

【０００７】第４の問題点は、孔に対するプローブの測
定深さの設定が難しいという問題がある。通常の形状測
定装置は、孔の開口部が形成されている被測定物の端面
にプローブを当接させて、その時の位置を基準として前
記測定深さを設定している。しかしながら、径が非常に
小さいプローブを前記端面に当接させると、小さい力で
もプローブが破損する場合があるので、測定深さの設定
は容易ではない。

【０００８】第５の問題点は、プローブの径が非常に小
さいので、測定中にプローブが頻繁に破損するという問
題である。例えば、プローブが塵に当接して接触信号が
得られない場合には、プローブを更に移動させる力がプ
ローブに加わる。この力がプローブの弾性範囲を超える
とプローブが破損する。即ち、前記弾性範囲は、非常に
狭いので、小さな力でプローブが破損する。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、極小径の孔を測定するために前記第１〜第５
の問題点を解消することができる形状測定装置による形
状測定方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、形状測定装置のプローブを被測定物に当接
させて、被測定物の形状を測定する形状測定装置の形状
測定方法において、前記プローブの径を取得するための
マスタ部材を、３枚のブロックゲージを密着させること
により構成し、前記マスタ部材の両側のブロックゲージ
の間の隙間に前記プローブを挿入すると共に該プローブ
を両側のブロックゲージに当接させ、この時のプローブ
の移動量を、中央のブロックゲージの寸法から減算する
ことによりプローブの径を取得し、このプローブの径を
基に被測定物の形状を測定することを特徴とする。

【００１１】本発明は、前記目的を達成するために、形
状測定装置の移動部材に撮像手段とプローブとを設ける
と共に、撮像手段によって被測定物を撮像することによ
り被測定物の座標位置を記憶し、該記憶された座標位置
に前記プローブを移動させて被測定物の形状を測定する
形状測定装置の形状測定方法において、前記撮像手段と
前記プローブとの心間距離を取得するためのマスタ部材
としてブロックゲージを利用し、前記ブロックゲージに
前記プローブを当接させた時のプローブの座標位置を記
憶し、前記撮像手段を前記ブロックゲージに向けて移動
させて、該ブロックゲージのプローブ当接位置を前記撮
像手段によって撮像した時の撮像手段の移動量を測定
し、この撮像手段の移動量に前記プローブの半径を加え
た値を、撮像手段とプローブとの心間距離として取得
し、この心間距離を基にプローブを被測定物に向けて移
動させて被測定物の形状を測定することを特徴とする。

【００１２】本発明は、前記目的を達成するために、形
状測定装置の上下移動部材に撮像手段とプローブとを設
けると共に、撮像手段によって被測定物を撮像した時の
焦点距離情報に基づいてプローブを上下移動させること
によりプローブの測定位置を設定する形状測定装置によ
る形状測定方法において、前記撮像手段の焦点距離と前
記プローブとの高さ方向の差を取得するためのマスタ部
材としてブロックゲージを利用し、前記ブロックゲージ
に前記プローブを当接させると共に、該プローブを上昇
移動させてプローブがブロックゲージのエッジから離れ
た時のプローブの高さ位置を記憶し、前記撮像手段を上
下移動させて前記ブロックゲージのエッジに焦点が合っ
た時の撮像手段の高さ位置を記憶し、記憶した前記プロ
ーブの高さ位置と前記撮像手段の高さ位置に基づいて、
撮像手段の焦点距離とプローブとの高さ方向の差を取得
し、この高さ方向の差を基にプローブを被測定物に向け
て上下移動させてプローブの測定位置を設定することを
特徴とする。

【００１３】本発明は、前記目的を達成するために、形
状測定装置のプローブを被測定物に当接させて、被測定
物の形状を測定する形状測定装置の形状測定方法におい
て、前記プローブを前記被測定物の孔に挿入して孔の内
面に当接させると共に、該プローブを孔に沿って移動さ
せてプローブが孔の内面から離れた位置を孔の端面位置
としてプローブの測定深さを設定することを特徴とす
る。

【００１４】本発明は、前記目的を達成するために、形
状測定装置のプローブを被測定物の孔に挿入して孔の径
方向に移動させることにより、前記孔の径を測定する形
状測定装置の形状測定方法において、前記孔径を測定す
る際の前記プローブの移動量Ｌを、Ｌ≦（Ｄ−ｄ）＋
Ａ、Ｄ…孔径、ｄ…プローブ径、Ａ…プローブの弾性範
囲、に設定したことを特徴とする。

【００１５】請求項１記載の発明によれば、プローブの
径を取得するためのマスタ部材を、３枚のブロックゲー
ジを密着させて構成している。そして、請求項１記載の
発明は、前記３枚のブロックゲージのうち中央のブロッ
クゲージを両側のブロックゲージよりも少し下げて密着
し、両側のブロックゲージの間にプローブを挿入するた
めの隙間を形成する。この隙間は、中央のブロックゲー
ジの寸法と等しいので、中央のブロックゲージは、プロ
ーブ径に応じた寸法のものを選択する。そして、前記隙
間にプローブを挿入した後、プローブを両側のブロック
ゲージに当接させ、この時のプローブの移動量を、中央
のブロックゲージの寸法から減算することによりプロー
ブの径を取得する。これにより、本発明は、径が非常に
小さいプローブでも、その径を正確に測定することがで
きる。

【００１６】請求項２記載の発明によれば、撮像手段と
プローブとの心間距離を取得するためのマスタ部材とし
て、ブロックゲージを利用している。そして、請求項２
記載の発明は、前記ブロックゲージにプローブを当接さ
せた時のプローブの座標位置を記憶した後、撮像手段を
ブロックゲージに向けて移動させ、そして、ブロックゲ
ージのプローブ当接位置を撮像手段によって撮像した時
の撮像手段の移動量を測定する。そして、この移動量に
プローブの半径を加えた値を、撮像手段とプローブとの
心間距離として取得する。これにより、本発明は、心間
距離を正確に且つ容易に取得することができる。

【００１７】請求項３記載の発明によれば、撮像手段の
焦点距離とプローブとの高さ方向の差を取得するための
マスタ部材として、ブロックゲージを利用している。そ
して、請求項３記載の発明によれば、前記ブロックゲー
ジにプローブを当接させると共に、プローブを上昇移動
させてプローブがブロックゲージのエッジから離れた時
のプローブの高さ位置を記憶する。そして、撮像手段を
上下移動させてブロックゲージの前記エッジに焦点が合
った時の撮像手段の高さ位置を記憶する。そして、記憶
した前記プローブの高さ位置と前記撮像手段の高さ位置
に基づいて、撮像手段の焦点距離とプローブとの高さ方
向の差を取得する。これにより、本発明は、撮像手段の
焦点距離とプローブとの高さ方向の差を、正確に且つ容
易に取得することができる。

【００１８】請求項４記載の発明によれば、被測定物の
孔の内面にプローブを当接させた後、プローブを孔に沿
って移動させてプローブが孔の内面から離れた位置を孔
の端面位置として取得し、この位置を基準にプローブの
測定深さを設定している。これにより、本発明は、プロ
ーブを破損させることなくプローブの測定深さを設定す
ることができる。

【００１９】請求項５記載の発明によれば、孔径を測定
する際のプローブの移動量Ｌを、 Ｌ≦（Ｄ−ｄ）＋Ａ Ｄ…孔径 ｄ…プローブ径 Ａ…プローブの弾性範囲 に設定したので、プローブの不用意な破損を防止するこ
とができる。

【００２０】請求項６記載の発明によれば、プローブの
移動量Ｌが、Ｌ＝（Ｄ−ｄ）＋Ａになった時に、プロー
ブが孔の軸方向に移動して異なる測定点を測定するの
で、プローブが塵等に当接しても、孔径を測定すること
ができる。請求項７記載の発明によれば、プローブの移
動手段としてピエゾアクチュエータを適用したので、プ
ローブの微小量送りが可能になる。これにより、プロー
ブの送り過ぎによるプローブの破損を防止することがで
きる。

【００２１】また、請求項７記載の発明によれば、プロ
ーブの移動量検出手段として光波干渉装置を適用してい
る。プローブの移動量は、ピエゾアクチュエータに印加
する電圧と相関があるので、その電圧を制御することに
よって得ることができる。しかしながら、ピエゾアクチ
ュエータは行きと戻り時にヒステリシスがあるので、こ
のヒステリシスによる誤差を無くすため、プローブの移
動量を光波干渉装置で検出する。これにより、請求項７
記載の発明によれば、プローブの移動量を正確に検出す
ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る形状測定装置による形状測定方法の実施の形態につい
て詳説する。図１は、本発明が適用された形状測定装置
１０の全体構成図である。同図に示す形状測定装置１０
はプローブ１２、プローブ微小量送り機構１４、プロー
ブ移動機構１６、ＣＣＤカメラ１８、被測定物支持機構
２０、及びレーザ干渉計２２等から構成されている。

【００２３】前記プローブ１２は図２に示すように、前
記プローブ微小量送り機構１４の下端部に保持されると
共に、このプローブ微小量送り機構１４を構成するＸ方
向ピエゾアクチュエータ２４とＹ方向ピエゾアクチュエ
ータ２６とによってＸ−Ｙの直交２軸方向に微小量送り
移動される。前記プローブ微小量送り機構１４の下部に
は、反射ミラー２８が取り付けられている。この反射ミ
ラー２８は、前記レーザ干渉計２２から照射されたレー
ザビームをレーザ干渉計２２に向けて反射する反射ミラ
ーである。

【００２４】前記レーザ干渉計２２は図１に示すよう
に、レーザビームを発生する光源３０、光源３０で発生
したレーザビームを干渉計本体２２Ａに導く光ファイバ
３２、光ファイバ３２で導かれたレーザービームを照射
する光学系３４（図２）、ビームスプリッタ３６、リフ
ァレンス光を反射する反射ミラー３８、及びフォトダイ
オード４０等から構成される。光学系３４から照射され
たレーザビーム４２は、ビームスプリッタ３６によって
２方向に分光される。そのうちのビームスプリッタ３２
で上方に反射されたレーザビーム（リファレンス光）４
４は前記反射ミラー３８に向けて照射される。また、ビ
ームスプリッタ３６を通過したレーザビーム４６は前記
反射ミラー２８に向けて照射される。そして、前記反射
ミラー３８で反射した反射光４８と反射ミラー２８で反
射された反射光５０とは、ビームスプリッタ３６にそれ
ぞれ送られた後、ビームスプリッタ３６で重ね合わされ
て干渉縞が形成される。この干渉縞は、前記フォトダイ
オード４０によって電気信号に光電変換された後、図示
しないカウンタ回路によって干渉縞の数がカウントされ
る。そして、前記干渉縞の数に基づいて、図示しない演
算回路が反射ミラー２８の変位、即ち、プローブ１２の
移動量を検出する。これにより、プローブ１２の移動量
を正確に検出することができる。

【００２５】前記プローブ微小量送り機構１４と図１に
示すＣＣＤカメラ１８とは、共通の昇降台１５（図６）
に固定されている。この昇降台１５は、図１に示すよう
に前記プローブ移動機構１６を構成するＺステージ５２
に取り付けられており、Ｚステージ５２によって上下方
向に移動される。これにより、プローブ１２とＣＣＤカ
メラ１８とが一緒に上下移動する。なお、符号５４は、
ＣＣＤカメラ１８に取り付けられた顕微鏡である。

【００２６】前記Ｚステージ５２は、Ｘステージ５６に
取り付けられ、このＸステージ５６の図示しない送りね
じ装置によってＸ方向に送り移動される。また、前記Ｘ
ステージ５６はＹステージ５８に取り付けられ、Ｙステ
ージ５８の図示しない送りねじ装置によってＹ方向に送
り移動される。これにより、プローブ１２とＣＣＤカメ
ラ１８とは、Ｘステージ５６とＹステージ５８とによっ
てＸ−Ｙの直交２軸方向に送り移動される。

【００２７】被測定物支持機構２０は、揺動ステージ６
０と回転ステージ６２とから構成される。前記揺動ステ
ージ６０に内蔵された図示しないモータは、そのスピン
ドル６４が水平方向と平行になるように設けられてい
る。前記スピンドル６４の先端にはＬ字状の支持アーム
６６が連結され、この支持アーム６６は前記モータを駆
動すると、水平軸６７回りに揺動することができる。

【００２８】前記支持アーム６６には、被測定物である
噴射ノズル６８をチャックするチャック機構７０が鉛直
軸７１回りに回転自在に取り付けられている。また、前
記チャック機構７０には、前記回転ステージ６２に内蔵
された図示しないモータのスピンドル７２が連結されて
いるので、このチャック機構７０は、前記モータを駆動
すると、鉛直軸７１回りに回転することができる。よっ
て、チャック機構７０にチャックされた噴射ノズル６８
は、揺動ステージ６０によって水平軸６７回りに揺動さ
れると共に、回転ステージ６２によって鉛直軸７１回り
に回転されて所定の測定姿勢に保持される。

【００２９】次に、前記の如く構成された形状測定装置
１０において、噴射ノズル６８のノズル径を測定する前
に先立って実施されるプローブ径測定方法について説明
する。プローブ１２の径を予め取得しておかなければ、
噴射ノズル６８のノズル６９（図２）の径を測定するこ
とができないからである。まず、前記プローブ１２は非
常に径が小さく極細なので、通常のマスタ部材ではその
径を正確に測定することができない。そこで、本実施の
形態では図３に示すように、３枚のブロックゲージ７
６、７８、８０を密着させてマスタ部材７４を構成し
た。このマスタ部材７４によれば、３枚のブロックゲー
ジ７６、７８、８０のうち中央のブロックゲージ７８を
両側のブロックゲージ７６、８０よりも少し下げて密着
し、両側のブロックゲージ７６、８０の間にプローブ１
２を挿入するための隙間８２を形成している。この隙間
８２は、中央のブロックゲージ７８の寸法と等しいの
で、中央のブロックゲージ７８は、プローブ１２の径に
応じた寸法のものが選択されている（例えば、０．５ｍ
ｍ、又は１．０ｍｍ）。

【００３０】次に、前記マスタ部材７４を図４に示すよ
うに、固定治具８４によってチャック機構７０に固定す
る。次いで、図５に示すように前記隙間８２にプローブ
１２を挿入した後、プローブ１２を両側のブロックゲー
ジ７６、８０に当接させ、この時のプローブの移動量Ｌ
を、中央のブロックゲージの寸法Ｔから減算する。これ
によって、プローブ１２の径ｄを取得することができ
る。したがって、本実施の形態は、ブロックゲージでマ
スタ部材７４を構成したので、径が非常に小さいプロー
ブ１２でも、その径を正確に測定することができる。

【００３１】次に、ＣＣＤカメラ１８のクロスカーソル
（撮影中心）とプローブ１２との心間距離を測定する方
法について説明する。正確な心間距離を取得しておかな
ければ、プローブ１２を極小径のノズル６９に挿入でき
ないからである。まず、図６に示すように前記マスタ部
材７４を利用して、例えばブロックゲージ８０にプロー
ブ１２を当接させた時のプローブ１２のＸ−Ｙ座標位置
を記憶する。次に、ＣＣＤカメラ１８（図６では顕微鏡
５４のみ図示）をマスタ部材７４に向けてＹ方向に移動
する。次いで、図７、図８に示すようにブロックゲージ
８０のプローブ当接位置８１にＣＣＤカメラ１８のクロ
スカーソル５５を合わせた時のＣＣＤカメラ１８の移動
量Ｂを測定する。そして、移動量Ｂにプローブ１２の半
径ｄ／２を加えた値を、Ｙ方向の心間距離として取得す
る。そして、前記マスタ部材７４を９０度回転させた
後、Ｘ方向の心間距離を同様にして取得する。これによ
り、本実施の形態は、心間距離を正確に且つ容易に取得
することができるので、プローブ１２を極小径の孔６９
に挿入することができる。なお、本実施の形態では、心
間距離の取得方法としてマスタ部材７４を使用したが、
これに限られるものではなく、１枚のブロックゲージを
使用しても心間距離を取得することができる。

【００３２】次に、ＣＣＤカメラ１８の焦点距離とプロ
ーブ１２との高さ方向の差を測定する測定方法について
説明する。前記差を予め取得しておかなければ、プロー
ブ１２の測定深さ位置を設定することができないからで
ある。まず、図９に示すように前記マスタ部材７４を利
用して、例えばブロックゲージ８０にプローブ１２を当
接させる（この時のプローブの当接位置は、図９上二点
鎖線で示す位置）。次に、プローブ１２を上昇移動させ
てプローブ１２がブロックゲージ８０のエッジ８１から
外れた時のプローブ１２の高さ位置を記憶する。次に、
図１０に示すようにＣＣＤカメラ１８をブロックゲージ
８０の上方位置に移動させると共に、ＣＣＤカメラ１８
を上下移動させてブロックゲージ８０の前記エッジ８１
に焦点が合った時のＣＣＤカメラ１８の高さ位置を記憶
する。

【００３３】そして、記憶した前記プローブ１２の高さ
位置と、前記ＣＣＤカメラ１８の高さ位置とに基づい
て、ＣＣＤカメラ１８の焦点距離とプローブ１２との高
さ方向の差を取得する。これにより、本発明は、前記差
を正確に且つ容易に取得することができる。前記差は、
前述したようにプローブ１２の測定深さ位置を設定する
際に使用される。即ち、噴射ノズル６８のノズル６９の
端面にＣＣＤカメラ１８の焦点距離を合わせ、その端面
から例えば０．１ｍｍ深い位置を測定する場合、前記差
に０．１ｍｍ加算（若しくは減算）した位置にプローブ
１２を下げる。これにより、プローブ１２は、ノズル６
９の端面から０．１ｍｍ深い位置に位置し、その位置の
形状を測定する。

【００３４】次に、プローブ１２の測定深さを設定する
ための他の設定方法について説明する。まず、図１１上
二点鎖線で示すように、噴射ノズル６８のノズル６９の
内面にプローブ１２を当接させた後、プローブ１２をノ
ズル６９に沿って移動する。そして、プローブ１２がノ
ズル６９から離れた瞬間の位置をノズル６９の端面位置
として取得し、この端面位置を基準としてプローブ１２
の測定深さを設定する。これにより、本実施の形態は、
プローブ１２を破損させることなくプローブ１２の測定
深さを設定することができる。

【００３５】次に、噴射ノズル６８のノズル径を測定す
る際のプローブ１２の移動量Ｌを以下の如く設定する。 Ｌ≦（Ｄ−ｄ）＋Ａ Ｄ…ノズル径 ｄ…プローブ径 Ａ…プローブの弾性範囲 これにより、プローブ１２は、プローブの弾性範囲を超
えて移動しないので、プローブの不用意な破損を防止す
ることができる。

【００３６】また、本実施の形態では、プローブ１２の
移動量Ｌが、Ｌ＝（Ｄ−ｄ）＋Ａになった時に、プロー
ブ１２がノズル６９の軸方向に移動して異なる測定点を
測定するように設定している。このように、プローブ１
２の動作を制御すると、図１２に示すようにプローブ１
２が、ノズル６９の内面６９Ａに付着している塵８３に
当接した場合でもノズル６９の径を測定することができ
る。即ち、プローブ１２が塵８３に当接して、Ｌ＝（Ｄ
−ｄ）＋Ａになると、プローブ１２はノズル６９の軸方
向に移動して異なる測定点を測定する。これにより、プ
ローブ１２が破損することなくノズル６９の径が測定さ
れる。

【００３７】また、本実施の形態の形状測定装置１０
は、図２に示したようにプローブ１２の微小量送り手段
としてピエゾアクチュエータ２４、２６を適用したの
で、プローブ１２を精度良く微小量送りすることができ
る。これにより、プローブ１２の送り過ぎによるプロー
ブ１２の破損を防止することができる。また、本実施の
形態の形状測定装置１０は、プローブ１２の移動量検出
手段としてレーザ干渉計２２を適用している。プローブ
１２の移動量は、ピエゾアクチュエータ２４、２６に印
加する電圧と相関があるので、その電圧を制御すること
によって得ることができるが、ピエゾアクチュエータ２
４、２６は行きと戻り時にヒステリシスがあるので、こ
のヒステリシスによる誤差を無くすために、プローブ１
２の移動量をレーザ干渉計２２で検出している。これに
より、プローブ１２の移動量を正確に検出することがで
きる。なお、本実施の形態では、光波干渉装置としてレ
ーザ干渉計２２を適用したが、これに限られるものでは
なく、赤外線を用いた光波干渉装置を適用しても良い。

【００３８】また、本実施の形態では、被測定物として
噴射ノズル６８を例示したが、これに限られるものでは
なく、極小径の孔が形成された被測定物であれば、本装
置１０による形状測定方法でその孔径を測定することが
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る形状測
定装置による形状測定方法によれば、プローブの径を取
得するためのマスタ部材を、３枚のブロックゲージを密
着させて構成したので、径が非常に小さいプローブで
も、その径を正確に測定することができる。

【００４０】また、本発明によれば、撮像手段とプロー
ブとの心間距離を取得するためのマスタ部材としてブロ
ックゲージを利用したので、心間距離を正確に且つ容易
に取得することができる。更に、本発明によれば、撮像
手段の焦点距離とプローブとの高さ方向の差を取得する
ためのマスタ部材としてブロックゲージを利用したの
で、その差を正確に且つ容易に取得することができる。

【００４１】また、本発明によれば、プローブを孔に沿
って移動させてプローブが孔の内面から離れた位置を孔
の端面位置としてプローブの測定深さを設定したので、
プローブを破損させることなくプローブの測定深さを設
定することができる。更に、本発明によれば、孔径を測
定する際のプローブの移動量を、プローブの弾性範囲に
基づいて設定したので、プローブの不用意な破損を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態の形状測定方法が適用された形状
測定装置の全体構成図

【図２】図１の形状測定装置に適用されたレーザ干渉計
の構造図

【図３】３枚のブロックゲージによって構成されたマス
タ部材の斜視図

【図４】図３のマスタ部材が形状測定装置のチャック機
構に保持された斜視図

【図５】図３のマスタ部材でプローブ径を測定する状態
を示す要部拡大図

【図６】ＣＣＤカメラとプローブとの心間距離を取得す
る取得方法を説明する図

【図７】ＣＣＤカメラとプローブとの心間距離を取得す
る取得方法を説明する図

【図８】ＣＣＤカメラとプローブとの心間距離を取得す
る取得方法を説明する図

【図９】ＣＣＤカメラの焦点距離とプローブとの高さ方
向の差を取得する取得方法を説明する図

【図１０】ＣＣＤカメラの焦点距離とプローブとの高さ
方向の差を取得する取得方法を説明する図

【図１１】測定深さ位置を取得する取得方法を説明する
図

【図１２】噴射ノズルのノズルに塵が付着していた時の
測定方法を説明する図

【符号の説明】

１０…形状測定装置 １２…プローブ １４…プローブ微小量送り機構 １６…プローブ移動機構 １８…ＣＣＤカメラ ２０…被測定物支持機構 ２２…レーザ干渉計 ２４…Ｘ方向ピエゾアクチュエータ ２６…Ｙ方向ピエゾアクチュエータ ５２…Ｚステージ ５６…Ｘステージ ５８…Ｙステージ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 5/00 - 5/28 G01B 11/00 - 11/30

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】形状測定装置のプローブを被測定物に当接
   させて、被測定物の形状を測定する形状測定装置の形状
   測定方法において、 前記プローブの径を取得するためのマスタ部材を、３枚
   のブロックゲージを密着させることにより構成し、 前記マスタ部材の両側のブロックゲージの間の隙間に前
   記プローブを挿入すると共に該プローブを両側のブロッ
   クゲージに当接させ、 この時のプローブの移動量を、中央のブロックゲージの
   寸法から減算することによりプローブの径を取得し、 このプローブの径を基に被測定物の形状を測定すること
   を特徴とする形状測定装置による形状測定方法。
2. 【請求項２】形状測定装置の移動部材に撮像手段とプロ
   ーブとを設けると共に、撮像手段によって被測定物を撮
   像することにより被測定物の座標位置を記憶し、該記憶
   された座標位置に前記プローブを移動させて被測定物の
   形状を測定する形状測定装置の形状測定方法において、 前記撮像手段と前記プローブとの心間距離を取得するた
   めのマスタ部材としてブロックゲージを利用し、 前記ブロックゲージに前記プローブを当接させた時のプ
   ローブの座標位置を記憶し、 前記撮像手段を前記ブロックゲージに向けて移動させ
   て、該ブロックゲージのプローブ当接位置を前記撮像手
   段によって撮像した時の撮像手段の移動量を測定し、 この撮像手段の移動量に前記プローブの半径を加えた値
   を、撮像手段とプローブとの心間距離として取得し、 この心間距離を基にプローブを被測定物に向けて移動さ
   せて被測定物の形状を測定することを特徴とする形状測
   定装置による形状測定方法。
3. 【請求項３】形状測定装置の上下移動部材に撮像手段と
   プローブとを設けると共に、撮像手段によって被測定物
   を撮像した時の焦点距離情報に基づいてプローブを昇降
   移動させることによりプローブの測定位置を設定する形
   状測定装置の形状測定方法において、 前記撮像手段の焦点距離と前記プローブとの高さ方向の
   差を取得するためのマスタ部材としてブロックゲージを
   利用し、 前記ブロックゲージに前記プローブを当接させると共
   に、該プローブを上昇移動させてプローブがブロックゲ
   ージのエッジから離れた時のプローブの高さ位置を記憶
   し、 前記撮像手段を上下移動させて前記ブロックゲージのエ
   ッジに焦点が合った時の撮像手段の高さ位置を記憶し、 記憶した前記プローブの高さ位置と前記撮像手段の高さ
   位置に基づいて、撮像手段の焦点距離とプローブとの高
   さ方向の差を取得し、 この高さ方向の差を基にプローブを被測定物に向けて上
   下移動させてプローブの測定位置を設定することを特徴
   とする形状測定装置による形状測定方法。
4. 【請求項４】形状測定装置のプローブを被測定物に当接
   させて、被測定物の形状を測定する形状測定装置の形状
   測定方法において、 前記プローブを前記被測定物の孔に挿入して孔の内面に
   当接させると共に、該プローブを孔に沿って移動させて
   プローブが孔の内面から離れた位置を孔の端面位置とし
   てプローブの測定深さを設定することを特徴とする形状
   測定装置による形状測定方法。
5. 【請求項５】形状測定装置のプローブを被測定物の孔に
   挿入して孔の径方向に移動させることにより、前記孔の
   径を測定する形状測定装置の形状測定方法において、 前記孔径を測定する際の前記プローブの移動量Ｌを、 Ｌ≦（Ｄ−ｄ）＋Ａ Ｄ…孔径 ｄ…プローブ径 Ａ…プローブの弾性範囲 に設定したことを特徴とする形状測定装置による形状測
   定方法。
6. 【請求項６】前記プローブの移動量Ｌが、Ｌ＝（Ｄ−
   ｄ）＋Ａになった時に、前記プローブを前記孔の軸方向
   に移動させて異なる測定点を測定することを特徴とする
   請求項５記載の形状測定装置による形状測定方法。
7. 【請求項７】前記プローブの移動手段としてピエゾアク
   チュエータを適用すると共に、プローブの移動量検出手
   段として光波干渉装置を適用したことを特徴とする請求
   項１、２、３、４、５、又は６記載の形状測定装置によ
   る形状測定方法。