JP3482362B2 - 表面性状測定機、表面性状測定機用の傾斜調整装置および表面性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定対象物の表面
の粗さ、うねり、輪郭形状等の表面性状測定を行う表面
性状測定機、その表面性状測定機用の傾斜調整装置およ
び表面性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法に
係り、特に、円筒形状や円錐形状等の稜線を有する凸面
状ワークまたは凹面状ワークを、本測定を行う前に、測
定対象物と検出器測定方向の相対傾斜を含む姿勢を正し
くする際に用いられる。

【０００２】

【背景技術】従来より、円筒形状や円錐形状等の稜線を
有する測定対象物の粗さ測定、あるいは輪郭測定等を行
う形状測定機が知られている（特開平８−２９１５
３）。この形状測定機は、検出器に対して測定対象物の
駆動手段を有するもので、本測定を行う前に、テーブル
上に載置された測定対象物の姿勢を、全自動で、基準姿
勢（本測定を行う際の姿勢）に修正し、測定対象物の芯
出し、レベル出し等の位置決めを行うものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た全自動による形状測定機では、テーブルを、例えばＸ
軸方向（測定方向）、Ｙ軸方向（測定方向と水平面内で
直交する方向）およびＺ軸方向（測定方向と垂直平面内
で直交する方向）に移動させるために、それぞれの軸用
の駆動源として例えばモータが必要となる。その結果、
複数のモータを取り付けるスペースが必要となるととも
に、装置が大がかりとなり、その結果、測定機が大型化
するという問題がある。また、複数のモータを必要とす
ることから、それぞれのモータからの振動が重なり合っ
て大きな振動を生じることとなり、その結果、高精度の
測定を損なうおそれがある。そして、その振動防止のた
めに、テーブル等の受け台の剛性を大きくしなければな
らず、この点からも装置の大型化に結びついてしまう。
さらに、複数のモータを必要とすることから、装置が高
価になるという問題もある。

【０００４】本発明の目的は、測定対象物の姿勢の調整
を操作性を損なうことなく容易に行うことができるとと
もに、小型化を図れかつコストを安くでき、高精度な測
定を行うことができる表面性状測定機、表面性状測定機
用の傾斜調整装置およびその表面性状測定機における測
定対象物の姿勢調整方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面性状測定
機により測定対象物の性状を精密に測定できるように、
算出された測定対象物の姿勢修正量に従って測定対象物
を手動で移動させ、測定対象物の姿勢を調整するもので
あり、これによって前記目的を達成しようとするもので
ある。具体的には、本発明の請求項１に記載の表面性状
測定機は、稜線を有する測定対象物がワーク姿勢調整テ
ーブル上に載置されるとともに、前記測定対象物が、測
定方向（Ｘ軸方向）と、このＸ軸方向と水平面内で直交
する方向（Ｙ軸方向）とに移動可能かつＸＹ平面内で回
転可能とされ、さらにＸ軸方向と垂直面内で直交する方
向（Ｚ軸方向）に揺動可能とされ、前記測定対象物の姿
勢の調整を行った後にＸ軸方向に移動自在な検出器によ
り表面性状測定を行う表面性状測定機において、前記測
定対象物の姿勢の調整を行うための測定制御手段と、こ
の測定制御手段により制御される測定手段とを備え、前
記測定制御手段は、前記測定対象物の表面性状を測定す
る表面性状測定制御手段と、前記測定対象物の姿勢の調
整に際して測定開始点および測定終了点におけるＸ軸座
標値を入力するＸ軸座標値入力手段と、前記測定対象物
の姿勢の調整に際して測定開始点および測定終了点にお
けるＹ軸座標値を入力するＹ軸座標値入力手段と、前記
Ｘ軸座標値入力手段により入力されたＸ軸座標値と前記
Ｙ軸座標値入力手段により入力されたＹ軸座標値とから
スイベル角度（Ｘ軸に対するＸＹ平面内での傾き量）を
求め、このスイベル角度に基づいてスイベル修正量（ス
イベル角度を０°とするのに必要な長さの操作量）を算
出するスイベル修正量算出手段と、このスイベル修正量
算出手段により算出されたスイベル修正量を表示するス
イベル修正量表示手段とを含み構成され、前記測定手段
は、前記スイベル修正量表示手段に表示されたスイベル
修正量に従って前記測定対象物をＸＹ平面内で手動によ
り回転させて姿勢を調整するスイベル調整手段と、前記
測定対象物をＹ軸方向に手動により移動させて姿勢を調
整するＹ軸調整手段とを含み構成され、前記測定開始点
および測定終了点のＸ軸座標値は任意に設定され、前記
測定開始点および測定終了点のＹ軸座標値は、前記任意
に設定された各Ｘ軸座標値において前記ワークをＹ軸方
向に移動させて検出した値を基に判定された前記ワーク
の稜線上の値とされていることを特徴とするものであ
る。

【０００６】ここで、稜線を有する測定対象物とは、円
筒形状（円柱形状）や円錐形状の測定対象物の他、かま
ぼこ形状、三角柱、五角柱等の角柱形状、三角錐、五角
錐等の角錐形状などの測定対象物も含むものである。ま
た、稜線を把握できるようにワーク姿勢調整テーブル上
に載置すれば、四角柱、六角柱等の角柱形状、四角錐、
六角錐等の角錐形状などの測定対象物であってもよい
（例えば、後述の図９参照）。さらに、稜線は、直線の
他、曲線の場合（例えば、測定対象物が屈曲した円筒形
状の場合等、後述の図１０参照）も含むとともに、ある
程度の長さだけ連続していれば、測定対象物の全長、全
体にわたって連続している必要はない。

【０００７】また、姿勢を調整するとは、本測定を行う
際の基本姿勢に整合させることであり、一つの測定対象
物につき一姿勢である必要はなく、複数姿勢あってもよ
い。例えば、測定対象物が円筒形状である場合には、円
筒の軸方向に沿って粗さ測定や輪郭測定を行う場合に対
応した基準姿勢と、円筒の半径方向（軸と直交する方
向）に沿って粗さ測定や輪郭測定を行う場合に対応した
基準姿勢とがある。さらに、載置手段としては、測定対
象物を載置するテーブル、Ｖブロック台、万力、クリッ
プ等、あるいはこれらの組み合わせを採用することがで
きる。

【０００８】また、Ｙ軸調整手段およびスイベル調整手
段としては、手動による測定対象物のＹ軸方向の移動、
手動によるＸＹ平面内での回転が容易となり、かつ、高
精度の調整が可能となるように、例えば、修正量がデジ
タル表示され、つまみ部を有するマイクロメータヘッド
等を使用すると好適である。しかし、同様の効果を得る
ことができるものであれば、他の構成のものでもよい。

【０００９】このような本発明においては、稜線を有す
る測定対象物をワーク姿勢調整テーブル上に載置させ、
ワーク姿勢調整テーブルと検出器とを相対運動させるこ
とにより測定対象物の姿勢を調整して基準姿勢（本測定
時の姿勢）に修正し、その後、基準姿勢の状態の測定対
象物の表面性状測定を行う。この際、測定対象物の姿勢
を調整するにあたって、ワーク姿勢調整テーブル上に載
置された測定対象物の測定方向の２点で姿勢の仮測定を
行い、この仮測定による測定結果に基づいて、スイベル
修正量算出手段により測定対象物の姿勢の基準姿勢に対
する誤差を算出し、さらにスイベル修正量表示手段に表
示された数値に基づいて作業者が手動で、Ｙ軸調整手段
とスイベル調整手段とを操作して、測定対象物の姿勢を
基準姿勢に修正する。

【００１０】このため、姿勢調整に際して、ワーク姿勢
調整テーブル上に載置された測定対象物の測定開始点と
測定終了点から算出された修正量に従って、作業者は、
Ｙ軸調整手段、スイベル調整手段を操作すれば測定対象
物のＸＹ平面内での姿勢の調整ができる。作業者は、表
示された修正量に達するまで各調整手段を操作するだけ
でよいので、操作が容易であり、操作性を損なうことな
く姿勢の調整を高精度に行うことができる。また、各調
整手段は手動によって操作できるので、駆動手段として
のモータ等が不要となる。従って、モータ取り付けのス
ペースが不要となるので、構造を簡略化することができ
るとともに、小型化を図れるようになり、かつ、装置の
コスト低減を図ることができ、これらにより前記目的が
達成される。

【００１１】本発明の請求項２に記載の表面性状測定機
は、請求項１に記載の表面性状測定機において、前記測
定制御手段は、前記測定対象物の姿勢の調整に際して測
定開始点および測定終了点における測定対象物のＺ軸座
標値を入力するＺ軸座標値入力手段と、前記Ｘ軸座標値
と前記Ｚ軸座標値入力手段により入力されたＺ軸座標値
とからＸＺ平面内の傾斜傾き量と傾斜修正量とを算出す
る傾斜修正量算出手段と、この傾斜修正量算出手段によ
り算出された傾斜修正量を表示する傾斜修正量表示手段
とを備え、前記測定手段は、前記傾斜修正量算出手段に
より算出された傾斜修正量に従って前記測定対象物をＺ
軸方向に手動により移動させて姿勢を調整する傾斜調整
手段とを備えていることを特徴とするものである。

【００１２】ここで、Ｚ軸調整手段としては、手動によ
る測定対象物のＺ軸方向の移動が容易となり、かつ、高
精度の調整が可能となるように、例えば、修正量がデジ
タル表示され、つまみ部を有するマイクロメータヘッド
等を使用すると好適である。しかし、同様の効果を得る
ことができるものであれば、他の構成のものでもよい。

【００１３】このような本発明によれば、測定対象物の
Ｚ軸方向の移動、つまり傾きも調整できるので、ＸＺ平
面内での姿勢の調整を、より高精度に行うことができ、
その結果、高精度の本測定が可能となる。

【００１４】本発明の請求項３に記載の表面性状測定機
は、請求項１または２に記載の表面性状測定機におい
て、前記Ｙ軸調整手段、スイベル調整手段および傾斜調
整手段は、それぞれマイクロメータヘッドを使用したこ
とを特徴とするものである。ここで、マイクロメータヘ
ッドは修正量をデジタル表示する表示部を有するもので
あることが好ましい。このような本発明によれば、マイ
クロメータヘッドを操作することで姿勢の調整を行える
ので、操作性を損なうことなく姿勢の調整を高精度に行
うことができる。

【００１５】 本発明の請求項４に記載の表面性状測定
機における測定対象物の姿勢調整方法は、稜線を有する
測定対象物が測定対象物上に載置されるとともに、前記
測定対象物が、測定方向（Ｘ軸方向）と、このＸ軸方向
と水平面内で直交する方向（Ｙ軸方向）とに移動可能か
つＸＹ平面内で回転可能とされ、さらにＸ軸方向と垂直
面内で直交する方向（Ｚ軸方向）に揺動可能とされ、Ｘ
軸方向に移動自在な検出器により前記測定対象物の姿勢
の調整を行った後に表面性状測定を行う表面性状測定機
における測定対象物の姿勢調整方法において、姿勢の調
整を行うために、前記測定対象物の測定開始点における
前記検出器に対する位置と、前記測定対象物の測定終了
点における前記検出器に対する位置とから、当該測定対
象物の姿勢を算出して前記測定方向に対する当該測定対
象物の傾き角度を求め、この傾き角度に基づいて姿勢修
正量の絶対値（前記傾き角度を０°とするのに必要な長
さの操作量）を求めるとともにその値を表示または印字
し、この表示または印字された姿勢修正量に従って前記
ワーク姿勢調整テーブルの調整手段を操作することによ
り、前記測定対象物の姿勢を修正し、前記測定対象物の
姿勢の調整に際して前記測定対象物の測定開始点及び測
定終了点における位置は、前記測定対象物をＹ軸方向に
移動させて算出した稜線に基づき判定することを特徴と
するものである。

【００１６】このような本発明によれば、姿勢調整に際
して、ワーク姿勢調整テーブル上に載置された測定対象
物の測定開始点と測定終了点から算出された修正量に従
って、作業者は、Ｙ軸調整手段、スイベル調整手段を操
作すれば測定対象物の姿勢の調整ができる。作業者は、
表示された修正量に達するまで各調整手段を操作するだ
けでよいので、操作が容易であり、操作性を損なうこと
なく姿勢の調整を高精度に行うことができる。また、各
調整手段は手動によって操作できるので、駆動手段とし
てのモータ等が不要となる。従って、モータ取り付けの
スペースが不要となるので、構造を簡略化することがで
きるとともに、小型化を図れるようになり、かつ、装置
のコスト低減を図ることができる。

【００１７】本発明の請求項５に記載の表面性状測定機
における測定対象物の姿勢調整方法は、請求項４に記載
した表面性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法
において、前記測定対象物の姿勢の調整に際しての前記
測定対象物の測定開始点における前記検出器に対する位
置と、前記測定対象物の測定終了点における前記検出器
に対する位置とは、Ｙ軸に対するＺ軸最大値、あるいは
Ｙ軸に対するＺ軸最小値を用いることを特徴とするもの
である。

【００１８】このような本発明によれば、測定対象物が
円筒形の場合の他、凹面を有する測定対象物、例えば円
筒内面を測定する場合でも適用することができ、汎用性
のある装置となる。

【００１９】 本発明の請求項６に記載の表面性状測定
機における測定対象物の姿勢調整方法は、請求項４に記
載の表面性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法
において、前記測定対象物の姿勢の調整は、前記検出器
に対するＸＹ平面内での回転であることを特徴とするも
のである。このような本発明によれば、ＸＹ平面内での
回転による姿勢の調整であるため、わずかな角度の移動
で、測定対象物を基準の測定方向に沿わせることがで
き、迅速な姿勢調整を行うことができるようになる。

【００２０】 本発明の請求項７に記載の表面性状測定
機における測定対象物の姿勢調整方法は、請求項４に記
載の表面性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法
において、前記測定対象物の姿勢の調整は、前記検出器
に対するＸＺ平面内での揺動であることを特徴とするも
のである。このような本発明によれば、ＸＺ平面内での
揺動による姿勢の調整であるため、わずかな角度傾ける
だけで、測定対象物を基準の平面に沿わせることがで
き、迅速な姿勢調整を行うことができるようになる。

【００２１】 本発明の請求項８に記載の表面性状測定
機用傾斜調整装置は、測定方向（Ｘ軸方向）に移動可能
とされるとともに、測定対象物の表面の変位（Ｚ軸方
向）を測定する変位検出手段と、この変位検出手段から
変位信号を収集するために当該変位検出手段を測定方向
に移動させる移動手段とを備えた表面性状測定機を用
い、載置台の前記移動手段の移動軌跡となる基線に対し
ての相対角度を調整する表面性状測定機用の傾斜調整装
置であって、測定および調整時に前記測定対象物を回転
可能に支持する支点と、この支点に対して作用する作用
点とを有し、前記変位検出手段により前記測定対象物の
表面を走査し、かつ、前記変位検出手段からの走査変位
信号に基づいて前記測定対象物表面の測定値の傾きであ
る中心軌跡を求め、この中心軌跡と前記移動手段の基線
とを平行にするために必要な前記傾斜調整手段の前記支
点に対する作用点における操作量を求める操作量演算手
段と、前記操作量を表示または印字あるいはデータ出力
する出力手段と、ＸＺ平面でのＸ軸に対する前記測定対
象物の傾きを作業者が手動操作可能とされることで任意
指定量の傾斜調整を手動操作により行う傾斜調整手段と
を備え、前記操作量は、前記操作量演算手段により、前
記中心軌跡と前記移動手段の基線との角度に基づき、前
記傾斜調整手段の支点と作用点とを結ぶ傾斜線が前記移
動手段の基線と平行となる傾斜調整基準位置からの長さ
の操作量として演算されることを特徴とするものであ
る。

【００２２】ここで、変位検出手段は、測定対象物の表
面の変位（高さ）を測定し、かつ、信号を出力できるも
のであれば、接触式あるいは非接触式の変位検出器のい
ずれを備えたものでよい。また、傾斜調整手段は、手動
で高精度に行うためにはアブソリュートマイクロメータ
ヘッドを含むマイクロメータヘッドを使用することが好
ましいが、手動により同様の効果を得ることができるも
のであれば、他の構造でもよい。

【００２３】このような本発明によれば、測定対象物の
表面を測定して得られた測定値の中心軌跡は、操作量演
算手段により求められ、その中心軌跡は、出力手段によ
り出力された操作量に従って傾斜調整手段により傾斜調
整が行われ、移動手段の基線に対して平行にされる。そ
のため、測定値Ｓの中心軌跡Ｍを移動手段の基線に対し
て平行になるまで移動させればよいので、傾斜調整量が
絶対量で与えらていることにより、いわゆるコサイン
（ｃｏｓ）誤差の発生を防止でき、傾斜調整誤差をなく
すことができるので、測定対象物の姿勢の調整を操作性
を損なうことなく容易に行うことができる。また、傾斜
調整をモータを使用することなく手動操作で行えるの
で、小型化を図れ、かつ、コストを安くできる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】 本発明の請求項９に記載の表面性状測定
機用の傾斜調整装置は、請求項８に記載の表面性状測定
機用の傾斜調整装置において、前記傾斜調整手段はマイ
クロメータヘッドを含んで構成されることを特徴とする
ものである。

【００２７】ここで、傾斜調整手段を構成するマイクロ
メータヘッドは、アブソリュートマイクロメータヘッド
を含む概念である。このような本発明によれば、低コス
トの調整機構を提供することができ、特に、アブソリュ
ートマイクロメータヘッドを使用する場合、少ない傾斜
調整操作回数で、高精度の傾斜調整を行うことができ
る。

【００２８】 本発明の請求項１０に記載の表面性状測
定機用の傾斜調整装置は、請求項８または請求項９に記
載の表面性状測定機用の傾斜調整装置において、前記操
作量は、３点支持を行う傾斜調整手段のうちのいずれか
２点における操作量を含むことを特徴とするものであ
る。

【００２９】このような本発明によれば、傾斜調整手段
は２点においてそれぞれ独立に操作が可能なので、Ｘ軸
方向の傾斜調整のみならず、Ｙ軸（Ｘ軸方向に水平面内
で直交する軸）方向の傾斜調整ができる。従って、測定
対象物の表面を三次元的に測定することができ、測定範
囲が広がる。

【００３０】 本発明の請求項１１に記載の表面性状測
定機用の傾斜調整装置は、請求項８〜１０のいずれかに
記載の表面性状測定機用の傾斜調整装置において、前記
載置台には前記測定対象物または前記移動手段のいずれ
か１方が載置されることを特徴とするものである。

【００３１】このような本発明によれば、移動手段を載
置することで、移動手段の傾斜を調整することができ
る。従って、測定対象物が大きい場合や、重量が重くて
載置台に載せることが困難な場合等にも、測定対象物の
傾斜の調整を容易に行える。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、本発明の第１実
施形態の表面性状測定機１の測定手段である測定機本体
１Ａは、ベース１１を備えている。このベース１１上に
は、ワーク姿勢調整テーブル１０が設けられており、こ
のワーク姿勢調整テーブル１０は、Ｙ軸方向（Ｘ軸方向
つまり測定方向と水平面内で直交する前後方向）に移動
自在に設けられたＹ軸テーブル１２と、このＹ軸テーブ
ル１２上にＲ軸方向（Ｘ軸方向と垂直面内で直交する方
向）に揺動自在に設けられたＲ軸テーブル１３と、この
Ｒ軸テーブル１３上にθ方向に旋回自在に設けられた旋
回テーブル１４とを含んで構成されている。また、ベー
ス１１の後部の図中右側位置には、コラム１５が立設さ
れ、このコラム１５には、Ｚ軸方向に昇降自在にＺ軸ス
ライダ１６が設けられている。そして、このＺ軸スライ
ダ１６には、Ｘ軸方向（測定方向）に移動自在に測定機
構２０が設けられている。

【００３３】Ｙ軸テーブル１２は、このＹ軸テーブル１
２とベース１１との間に設けられた図示されない移動部
材を、ベース１１上に形成された溝１９に沿って移動さ
せることにより、手動操作でＸ軸方向に位置調整可能に
なっている。このようなＹ軸テーブル１２の図面手前側
の側面には、Ｙ軸調整手段を構成するＹ軸用マイクロメ
ータヘッド（以下、デジマチックヘッドという）４１が
設けられており、このデジマチックヘッド４１のつまみ
部を作業者が手で回して操作することで、Ｙ軸テーブル
１２のＹ軸方向の移動が行われるようになっている。つ
まり、デジマチックヘッド４１は、Ｙ軸テーブル１２を
移動させるための手動による駆動手段となっている。

【００３４】また、Ｒ軸テーブル１３の手前側の側面に
は、スイベル調整手段を構成するスイベル用デジマチッ
クヘッド４２と、傾斜調整手段を構成する傾斜用デジマ
チックヘッド４３とが設けられている。このうち、スイ
ベル用デジマチックヘッド４２は、作業者がそのデジマ
チックヘッド４２のつまみ部を手で回して操作すること
で、ＸＹ平面内において、Ｒ軸テーブル１３上に載置さ
れた測定対象物（ワーク）１７のＸ軸に対する向きの変
更を行えるようになっている。また、傾斜用デジマチッ
クヘッド４３は、作業者がそのデジマチックヘッド４３
のつまみ部を手で回して操作することで、ＸＺ平面内に
おいて、Ｒ軸テーブル１３上に載置されたワーク１７の
Ｘ軸に対するワーク１７の傾きの変更を行えるようにな
っている。

【００３５】このようなＹ軸用、スイベル用および傾斜
用デジマチック用ヘッド４１，４２，４３には、図４〜
７に示すように、修正量、すなわち、操作量の値をデジ
タル表示する表示部４１Ａ，４２Ａ，４３Ａが設けられ
ている。そのため、それぞれのワーク姿勢修正量が与え
られれば、このデジタル表示値に従って各ヘッド４１等
のつまみ部を操作することによって、簡単かつ精密に姿
勢の修正ができる。

【００３６】なお、各デジマチック用ヘッド４１，４
２，４３は、最少読取値が、例えば、０．００１ｍｍ程
度となっている。また、Ｙ軸用デジマチック用ヘッド４
１によるＹ軸テーブル１２のＹ軸方向の移動が、例え
ば、±１２．５ｍｍの範囲内で、スイベル用デジマチッ
ク用ヘッド４２による載置手段３０のＸＹ平面内の回転
が、例えば、±２°の範囲内で、傾斜用デジマチック用
ヘッド４３による載置手段３０のＸＺ面内の傾斜が、例
えば、±１．５°の範囲内でそれぞれ可能となってい
る。従って、極めて精密に姿勢の修正を行えるようにな
っている。

【００３７】旋回テーブル１４の上には、ワーク１７が
直接に載置されるか、あるいは図示のようにＶブロック
台１８等の治具を介して載置されるようになっている。
そして、旋回テーブル１４と、必要に応じて用いられる
Ｖブロック台１８等の治具とにより、ワーク１７を載置
する載置手段３０が構成され、さらに、この載置手段３
０と前記Ｙ軸テーブル１２およびＲ軸テーブル１３を含
んで、前記ワーク姿勢調整テーブル１０が構成されてい
る。なお、Ｖブロック台１８は、固定治具でもよい。

【００３８】測定機構２０は、Ｚ軸スライダ１６に対し
てＸ軸方向に移動自在に設けられたＸ軸駆動装置２１
と、このＸ軸駆動装置２１に対してＸ軸方向に移動自在
に取り付けられた測定アーム２２と、測定アーム２２の
端部に取り付けられかつ先端にスタイラス（接触子）２
３を有する接触式の検出器２４とを備えている。このよ
うな測定機構２０は、旋回テーブル１４上に載置された
ワーク１７にスタイラス２３を接触させた状態を保ちな
がら測定アーム２２をＸ軸方向に移動させることによ
り、スタイラス２３を測定対象物１７の表面輪郭形状の
凹凸に従って上下方向に変位させ、この時のスタイラス
２３の揺動量を検出し、その揺動量から測定対象物１７
の輪郭形状や表面粗さ等を測定できるようになってい
る。

【００３９】図２に示すように、表面性状測定機１は、
前記測定機本体１Ａと、この測定機本体１Ａを制御して
ワーク１７の姿勢を調整する測定制御手段５０とを含ん
で構成されている。測定制御手段５０は、通常の表面性
状測定制御手段５１の他に、姿勢調整のためにワーク１
７を測定した際のＸ座標値を入力するＸ座標値入力手段
５２と、Ｙ座標値を入力するＹ座標値入力手段５３と、
Ｚ座標値を入力するＺ座標値入力手段５４と、Ｘ座標値
とＹ座標値からスイベル傾き量とその修正量を算出する
スイベル修正量算出手段５５と、算出されたスイベル修
正量を表示・印字するスイベル修正量表示手段５６と、
Ｘ座標値とＺ座標値から傾斜傾き量とその傾斜修正量を
算出する傾斜修正量算出手段５７と、その修正量を表示
・印字する傾斜修正量表示手段５８とを含み構成されて
おり、例えば、マイクロコンピュータやデータ処理装
置、およびこれらに内蔵された各種のプログラム等によ
り構成されている。

【００４０】次に、ワーク姿勢調整テーブル１０を使用
して、円筒ワーク１７の稜線部分の粗さを測定するため
の準備として、そのワーク１７の姿勢を調整する操作手
順を、図４〜７の模式図および図８のフローチャートに
基づいて説明する。本実施形態は、図３に示すように、
円筒の頂点をずらして２点入力し、その頂点座標から円
筒の傾きを求め、この傾きを基準姿勢に合わせるように
修正するものである。

【００４１】図８に示すように、ステップ１００でワー
ク姿勢の調整を開始すると、ステップ１１０で表面性状
測定機１のコントローラのソフトウエアから「通りだし
モード」が選択される。ステップ１２０で、図４に示す
ように、作業者は、検出器２４をＸ軸方向に測定開始点
Ａまで手動により移動させ、スタイラス２３をワーク１
７のほぼ中央（Ｙ軸方向）に位置決めする。ステップ１
３０で、作業者はＹ軸用デジマチックヘッド４１のつま
み部を手で回してＹ軸テーブル１２を前後に移動させ、
例えばＣＲＴに表示されるワーク１７のＺ座標値の最大
となる位置を検出する。

【００４２】ステップ１４０で、Ｚ座標値が最大となる
位置のＸ座標値とＹ座標値とを測定制御手段５０にキー
入力する。この際、Ｙ座標値はＹ軸用デジマチックヘッ
ド４１の表示部４１Ａに表示された値を入力する。ま
た、Ｘ座標値は、測定制御手段５０側に自動入力され
る。ステップ１５０で、図５に示すように、作業者は、
検出器２４をＸ軸方向に測定終了点Ｂまで手動または自
動で移動させ、スタイラス２３をワーク１７のほぼ中央
（Ｙ軸方向）に位置決めする。

【００４３】ステップ１６０で、作業者は、Ｙ軸用デジ
マチックヘッド４１のつまみ部を手で回してＹ軸テーブ
ル１２を前後に移動させ、例えばＣＲＴに表示されるワ
ーク１７のＺ座標値の最大となる位置を検出する。ステ
ップ１７０で、Ｚ軸が最大値となる位置のＸ座標値とＹ
座標値とを測定制御手段５０にキー入力する。この際、
Ｙ座標値はＹ軸用デジマチックヘッド４１の表示部４１
Ａに表示された値を入力する。また、Ｘ座標値は、測定
制御手段５０側に自動入力される。

【００４４】ステップ１８０で、ステップ１４０とステ
ップ１７０で求めた座標値（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｘｅ，Ｙｅ）
から、 ｔａｎδ＝（Ｙｅ−Ｙｓ）／（Ｘｅ−Ｘｓ） の数式によりスイベルの傾き角度δを求め、さらに、ス
イベルの修正量ｄｓを求める。スイベルの修正量ｄｓ
は、次のようにして求める。すなわち、図３に示すよう
に、今、スイベルの回転支点Ａとスイベル用デジマチッ
クヘッド４２の操作点（スイベルを押し引きする位置）
Ｂの距離がＬで、スイベルの傾き角度がδである場合、
スイベル用デジマチックヘッドの操作量ｄｓは、ｔａｎ
δ＝（ｄｓ／Ｌ）からｄｓ＝Ｌｔａｎδとなる。こうし
て求められたスイベル操作量ｄｓは、例えば、ＣＲＴや
液晶表示器に表示され、あるいは、プリンタに印字され
る。

【００４５】ステップ１９０で、図６に示すように、求
められたスイベル操作量ｄｓに従って、作業者は、スイ
ベル用デジマチックヘッド４２のつまみ部を回してワー
ク１７のＸＹ平面内の傾きを修正する。ステップ２００
で、作業者は、検出器２４を再度Ｘ軸方向に測定開始点
Ａまで手動または自動により移動させ、スタイラス２３
をワークのほぼ中央（Ｙ軸方向）に位置決めする。

【００４６】ステップ２１０で、作業者は、Ｙ軸用デジ
マチックヘッド４１のつまみ部を手で回してＹ軸テーブ
ル１２を前後に移動させ、例えばＣＲＴに表示されるワ
ーク１７のＺ座標値の最大となる位置を検出する。ステ
ップ２２０で、コントローラを通常測定モードに切り替
えて、表面粗さ等の測定をスタートし、ステップ２３０
で、ワークの姿勢調整を終了する。

【００４７】ここで、ワークは円柱を想定したが、凹面
を有するワーク、例えば円筒内面を測定する場合には、
上記のステップ１３０，１６０，２１０では、最大値の
代わりに最小値を検出すればよいことになり、また、ワ
ーク表面が単純曲線でない場合は、例えば、最大値、最
小値の代わりに極大値、極小値を求めることにより、同
様の目的を達成することができる。

【００４８】また、このフローチャートでは、ＸＹ平面
内でスイベル調整を行う場合のみを示したが、ＸＺ平面
内におけるワークのＸ軸に対する傾きから傾斜用デジマ
チックヘッド４３の修正量を求めることも同様にでき、
その場合には、ステップ１４０，１７０においてＺ座標
値も同時に求めて入力しておき、ステップ１８０にて、
スイベルの傾き量と修正量を求めたのと同一の原理によ
り傾斜量と傾斜修正量を求めて、その値を表示または印
字し、ステップ１９０において傾斜用デジマチックヘッ
ドを操作して、ワークのＸＺ平面内の傾きを修正するこ
とができる。

【００４９】最後に、修正完了信号を受けた表面性状測
定制御手段５１により、測定機構２０に指令を送って検
出器２４をＸ軸方向に移動（走査）させ、基準姿勢とさ
れた測定対象物１７の本測定を行う。この際、本測定を
行うにあたって、測定機構２０のＺ軸方向の昇降、およ
び測定機構２０のスタイラス２３の初期位置の設定は、
姿勢調整の場合と同様に、表面性状測定制御手段５１に
より自動的に行うようにしてもよく、測定者が行うよう
にしてもよい。しかし、姿勢調整で測定対象物１７の姿
勢が正確に把握されているので、省人化の点から表面性
状測定制御手段５１により自動的に行うことが好まし
い。また、本測定を開始するタイミングの指示は、コン
トローラからの修正完了信号ではなく、修正完了を確認
した測定者からの指令であってもよい。

【００５０】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。 １）姿勢調整に際して、ワーク姿勢調整テーブル１０の
Ｖブロック台１８上に載置されたワーク１７の測定開始
点Ａと測定終了点Ｂから算出された修正量に従って、作
業者は、Ｙ軸用、スイベル用および傾斜用デジマチック
ヘッド４１，４２，４３のつまみ部を回せばワーク１７
の姿勢の調整ができる。各デジマチックヘッド４１等は
表示部４１Ａ等を有し、作業者は、デジタル表示された
数値に達するまでつまみ部を回すだけでよいので、操作
が容易であるとともに、姿勢の調整を迅速かつ高精度に
行うことができる。

【００５１】２）姿勢調整に際して、上述のように、測
定開始点Ａと測定終了点Ｂから算出された修正量に従っ
て各デジマチックヘッド４１，４２，４３のつまみ部を
回せばワーク１７の姿勢の調整ができるので、ワーク姿
勢調整テーブル１０の駆動用モータ等が不要となる。従
って、モータを取り付けるためのスペースが不要とな
り、装置の小型化を図ることができる。

【００５２】３）モータが不要となることから、モータ
による振動等を考慮に入れた剛性のテーブルとせずにす
むので、構造を簡略化することができるとともに、小型
化を図れるようになり、かつ、装置のコスト低減を図る
ことができる。

【００５３】４）ワーク姿勢調整テーブル１０は、載置
手段３０を直線移動させるＹ軸用デジマチックヘッド４
１、載置手段３０を旋回させるスイベル用デジマチック
ヘッド４２、載置手段３０を傾けて揺動させる傾斜用デ
ジマチックヘッド４３とを備えた構成となっているの
で、ワーク１７をどのような姿勢で載置しても、本測定
を行う際の基準姿勢に確実に修正することができる。

【００５４】次に、図９〜１３に基づいて本発明の第２
実施形態を説明する。本実施形態は、前記第１実施形態
の表面性状測定機１において、前記旋回テーブル１４と
Ｖブロック台１８等の治具とにより構成される載置手段
３０に代えて用いることができる傾斜調整装置６０であ
る。この傾斜調整装置６０は表面性状測定機１の測定機
構２０によってワーク１７の傾斜を測定し、その測定値
に基づいて正しい姿勢に調整することができる。そし
て、この傾斜調整装置６０は、前記表面性状測定機１の
ベース１１に載置して使用することができる。

【００５５】図９に示すように、この傾斜調整装置６０
は、変位検出手段６１および移動手段６２からの情報に
基づいて傾斜調整のための操作量を演算する操作量演算
手段６３と、算出した操作量を、表示、印字またはデー
タ出力を行う出力手段６４と、作用点に対して微小変位
を与えて傾斜調整を行う傾斜調整手段６５とを備えて構
成されている。変位検出手段６１は、接触式あるいは非
接触式の変位検出器で構成されるとともに、測定対象物
表面の高さ（変位）信号を出力するものであり、前記第
１実施形態の測定機構２０の検出器２４に相当するもの
である。移動手段６２は、内蔵する基準面（基線）に沿
って変位検出手段６１を駆動するものであり、前記第１
実施形態の測定機構２０のＸ軸駆動装置に相当するもの
である。その結果、変位検出手段６１は、測定対象物表
面をトレースして一連の測定値を出力することになる。
操作量演算手段６３は、測定値の中心軌跡を求めるとと
もに、この中心軌跡と移動手段６２の基線との傾斜量を
算出し、更にこの傾斜量をゼロとして、中心軌跡と基線
とを平行にするために必要な操作量を算出するものであ
る。

【００５６】図１０に示すように、傾斜調整装置６０
は、基台６７、この基台６７の上面、かつ、互いに所定
寸法離れて取り付けられた受け台６８、支持台６９、こ
の支持台６９に装着され、支持台６９とともに傾斜調整
手段７５を構成するマイクロメータヘッド７０、および
これらの受け台６８、支持台６９の上方に設けられ、前
記ワーク１７を載せる載置台７１を備えている。

【００５７】載置台７１の下面の、受け台６８に対応す
る位置には、載置台７１を回動可能に支持するほぼ半円
球状の支点部材７２が固定され、支持台６９のマイクロ
メータヘッド７０に対応する位置には、ほぼ半円球状の
作用点部材７３が固定されている。

【００５８】受け台６８の上面には、支点部材７２の球
面部を受けるために、断面Ｖ形状あるいは、断面円錐形
状となった受け部６８Ａが形成されている。この受け部
６８Ａは、支点部材７２の球面部の水平な中心線位置が
受け台６８の上面高さと等しい位置にくるような深さに
形成されているが、必ずしも上面高さと等しくなくても
よい。そして、支点部材７２が受け部６８Ａに支持され
ているとき、支点部材７２の球の中心位置が支点Ａとな
る。

【００５９】作用点部材７３の半円球状の大きさは支点
部材７２より小さく形成され、また、作用点部材７３の
先端部がマイクロメータヘッド７０の平面となった先端
面に接触しているとき、作用点部材７３の先端部が作用
点Ｂとなる。そして、作用点部材７３の先端部と支点Ａ
とを結ぶ線が、傾斜調整装置６０の傾斜線Ｃとなってい
る。なお、作用点部材７３の形状は、誤差発生を防止す
る点からは、載置台７１の回動角にかかわらず、垂直方
向の突出量が常に一定になる形状が好ましい。

【００６０】このような傾斜調整装置６０によりワーク
１７の表面を測定する際、まず、測定値から中心軌跡Ｍ
を求める。図１１には、変位検出手段６１の変位検出器
によって収集された測定値から中心軌跡Ｍを求めた例が
示されており、図中、Ｘ軸は変位検出器によるトレース
方向（つまり移動手段６２の基線Ｎに平行）を示す。こ
こでは、一例として最小二乗法によって中心軌跡Ｍを求
めている。

【００６１】ワーク１７の表面が傾いており、中心軌跡
Ｍと移動手段６２の基線Ｎとが平行でない場合は、図１
１のように、中心軌跡Ｍは右上がりとなり、あるいは、
図示しないが右下がりとなる。一方、変位検出手段６１
の変位検出器は、分解能と測定範囲の関係に一定の制約
がある。具体的には分解能を高くした場合には測定範囲
は狭くなり、測定範囲を広くするためには、分解能を低
くする必要がある。前述のように中心軌跡Ｍに傾きがあ
る場合には、測定範囲を広くする必要があり、従って分
解能の高い測定は行えないことになる。本発明は、傾斜
調整装置６０によって、中心軌跡Ｍと基線Ｎとを平行に
することで、ワーク１７に最適な最大分解能で測定を行
うことができるようにしたものである。

【００６２】図１０に示す傾斜調整手段７５は、作用点
Ｂに対して上下方向に直線的な微小変位を与え、載置台
７１を支点Ａに対して回動させる構成であるため、傾斜
測定を行う場合の載置台７１の初期傾斜角度状態によっ
ては、正確な傾斜調整量（操作量）を求めることができ
なくなる。すなわち、図１２に示すように、載置台７１
の初期傾斜角度、つまり前記傾斜線Ｃが基線Ｎに対して
平行であれば、中心軌跡Ｍの基線Ｎに対する角度がθ１
である場合には、Δｈ＝ｒ・ｓｉｎθ１の計算式から正
確な操作量を求めることができる。ここで、ｒは載置台
７１の支点Ａから作用点Ｂまでの距離を示す。

【００６３】ところが、載置台７１の傾斜線Ｃが、基線
Ｎに対して平行ではなく基線Ｎから右上がりに傾いてい
る場合に、基線Ｎから離れた角度位置でΔｈの操作を行
うとすると、図１２に示すようにその回動角はθ２とな
る。水平な位置からΔｈの操作を行う場合と、基線Ｎか
ら離れた角度位置でΔｈの操作を行う場合とでは、基線
Ｎから離れた角度の分だけ急な位置からのΔｈの操作と
なるので、θ２は、基線Ｎから離れた位置の傾斜線Ｃに
対して角度がθ１よりも急となる。つまり、θ１より小
さくなるので、θ１とθ２は一致せず、θ１＞θ２の関
係となる。従って、載置台７１の初期傾斜角度が基線Ｎ
と平行でない場合には、操作量と回動角の関係は一義的
には決定出来ないことになり、これが、傾斜調整誤差を
生じる原因となる。

【００６４】そこで、本実施形態のように、傾斜調整装
置６０における載置台７１の支点Ａと作用点Ｂとを結ぶ
傾斜線Ｃが移動手段６２の基線Ｎと平行となる作用点Ｂ
の位置を傾斜調整基準位置Ｐとし、その傾斜調整基準位
置Ｐからの操作量として決めれば、このような誤差が生
じるのを防ぐことが出来る。つまり、操作量を相対量で
はなく、常に傾斜調整基準位置Ｐからの絶対量で与える
ことによって、傾斜調整誤差の発生を防止することが出
来る。

【００６５】図１３（Ａ）は、前記傾斜線Ｃの初期傾斜
が前記傾斜調整基準位置Ｐに対してｈｔだけ右下がりの
状態で、測定対象物測定面の傾きの測定を行う場合を示
す。ここで、傾斜調整基準位置Ｐを含む基線Ｎに対する
傾斜角度はθｔ、測定対象物測定面の傾斜調整基準位置
Ｐを含む基線Ｎに対する傾斜角度はθｗであるので、相
対的には、載置台７１をθｗだけ回動させればよいこと
になるが、前述の通り誤差が生じるので、θｗだけを相
対的に回動させるための作用点Ｂにおける相対微小変位
量は一義的には求まらない。この場合、図１３（Ｂ）に
示すように、回動角がθｃ（＝θｔ＋θｗ）となる操作
量ｈｃを与えることによって、測定対象物測定面の傾き
（中心軌跡）を基線と誤差なく一致させることができる
ようになる。

【００６６】載置台７１の回動量は、前記傾斜調整手段
７５のマイクロメータヘッド７０によって与えられ、作
用点Ｂにおける微小変位量（操作量）がその回動量を決
定することになる。従って、載置台７１上のワーク１７
の表面傾斜を調整するには、測定値の中心軌跡Ｍと移動
手段６２の基線Ｎとの傾斜量を求め、両者Ｍ，Ｎを平行
にするのに必要な操作量を求め、この操作量に相当する
微小変位を傾斜調整手段７５によって与えることによ
り、ワーク１７の表面の傾斜を移動手段６２の基線Ｎに
平行にすることができる。その結果、変位検出手段６１
の変位検出器は、最大の分解能でワーク１７の表面の測
定を行えるようになる。

【００６７】このような第２実施形態によれば次のよう
な効果がある。 ５）ワーク１７の表面を測定して傾いていた場合、その
測定値Ｓの中心軌跡Ｍが移動手段６２の基線Ｎに平行と
なるまで、マイクロメータヘッド７０を回して操作すれ
ばよく、傾斜調整量が絶対量で与えらているため、いわ
ゆるコサイン（ｃｏｓ）誤差の発生を防止でき、傾斜調
整誤差をなくすことができるので、１度の操作で傾斜調
整を完了することができ、測定対象物の姿勢の調整を操
作性を損なうことなく容易に行うことができる。

【００６８】６）ワーク１７の傾斜調整は、モータを使
用することなくマイクロメータヘッド７０を回して操作
する等、手動操作で行えるので、モータ等が不要とな
り、小型化を図れ、かつ、コストを安くできる。 ７）ワーク１７の傾斜調整は、傾斜調整手段７５のマイ
クロメータヘッド７０を操作して行うので、高精度の調
整を行うことができる。

【００６９】次に、図１４に基づいて本発明の第３実施
形態を説明する。この実施形態および以下の第４、第５
実施形態において、前記第２実施形態と同一部材および
同一構造には同一符号を付すとともに、その詳細な説明
は省略または簡略化する。

【００７０】本実施形態の傾斜調整装置８０は、傾斜調
整手段８５を、水平方向に取り付けたアブソリュートマ
イクロメータヘッド８１の先端部に傾斜駒８２を取り付
け、マイクロメータヘッド８１を支持台７９に取り付け
て構成したものである。すなわち、傾斜駒８２はアブソ
リュートマイクロメータヘッド８１の先端部に矢印Ｘ方
向に移動可能に連結されており、前記作用点部材７３と
接触する面のみが、マイクロメータヘッド８１側が低く
なるような傾斜面に形成されている。従って、マイクロ
メータヘッド８１のつまみを手動操作により回転させれ
ば、傾斜駒８２が前後動し、傾斜駒８２の傾斜面の作用
により、作用点部材７３が上下方向に移動し、載置台７
１ひいてはワーク１７の表面の角度が調整されることに
なる。

【００７１】このような第３実施形態によれば、前記
５）〜７）と同様の効果の他、次のような効果がある。 ８）傾斜調整手段として、特にアブソリュートマイクロ
メータヘッド８１を使用しているので、基準位置Ｐから
の操作が容易となり、少ない傾斜調整操作回数で、高精
度の傾斜調整を行うことができる。

【００７２】次に、図１５に基づいて本発明の第４実施
形態を説明する。本実施形態の傾斜調整装置９０は、三
次元傾斜調整が可能な装置としたものである。すなわ
ち、傾斜調整装置９０は、支持台６９の幅方向（Ｙ軸方
向）両側にそれぞれ設けられた２個のマイクロメータヘ
ッド７０を含む傾斜調整手段９５を備えて構成されてい
る。支持台６９は基台６７に設けられており、また、基
台６７において支持台６９の反対側には、前記受け部６
８Ａを有する受け台６８が設けられている。各マイクロ
メータヘッド７０には、それぞれ作用点支持部材７３が
支持され、また、受け台６８には支点部材７２が支持さ
れている。従って、載置台７１は、前記２個のマイクロ
メータヘッド７０と１個の受け台６８とで支持されるこ
とになり、３点支持されているものである。 なお、傾斜
調整装置９０の側面形状、つまり、図１５の紙面直交方
向右側から見た形状は、前記第２実施形態を示す図１０
の右側側面と同様の側面形状である。

【００７３】これらの２個のマイクロメータヘッド７
０，７０は独立に操作が可能となっており、そのため、
Ｘ軸方向の傾斜調整のみならず、Ｙ軸（Ｘ軸とＺ軸の双
方に直交する軸）方向の傾斜調整が可能となり、ワーク
１７の表面を三次元的に測定することができるようにな
っている。

【００７４】このような第４実施形態によれば、前記
５）〜７）と同様の効果の他、次のような効果がある。
９）傾斜調整手段９０では、２個のマイクロメータヘッ
ド７０をそれぞれ独立に操作できるので、２つの作用点
支持部材７３をＸ軸方向の傾斜調整のみならず、Ｙ軸
（Ｘ軸方向に水平面内で直交する軸）方向の傾斜調整も
できる。従って、測定対象物の表面を三次元的に測定す
ることができ、測定範囲が広がる。

【００７５】次に、図１６に基づいて本発明の第５実施
形態を説明する。本実施形態は、前記第２〜４実施形態
の傾斜調整装置６０，８０，９０が、ワーク１７が載置
された載置台７１の傾斜を調整することによりワーク１
７の表面傾斜を調整するものであったのに対して、移動
手段６２の傾斜調整を行うものである。

【００７６】すなわち、本実施形態では、前記第２実施
形態の傾斜調整装置６０を使用し、その載置台７１上に
移動手段６２を載置したものである。この移動手段６２
は、支点部材７２と、マイクロメータヘッド７０の駆動
による作用点部材７３との作用により、傾斜の調整が行
われるようになっている。また、変位検出手段６１は、
移動手段６２によって図中矢印Ｘ方向に移動可能となっ
ている。

【００７７】このような実施形態は、図１６に示すよう
に、ワーク１７が寸法的に大きい場合や、重量的に載置
台７１への載置が不可能な場合等に使用すると好適であ
り、従って、ワーク１７が傾斜調整装置６０の近傍に配
置されている。

【００７８】このような第５実施形態によれば、前記
５）〜７）と同様の効果の他、次のような効果がある。 １０）傾斜調整装置６０の載置台７１上に移動手段６２
を載置することで、移動手段６２の傾斜を調整すること
ができる。従って、ワーク１７が寸法的に大きい場合
や、重量が重くて載置台７１に載せることが困難な場合
等にも、ワーク１７の傾斜の調整を容易に行える。

【００７９】なお、本発明は前記各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他の構成も
含み、例えば以下に示すような変形形態等も本発明に含
まれるものである。すなわち、前記第１実施形態では、
検出器２４は、測定対象物１７にスタイラス２３を接触
させて形状測定を行う構成の接触式検出器となっていた
が、本測定に用いる検出器あるいは仮測定に用いる検出
器は、このような構成の検出器に限定されるものではな
く、例えば、光学式の非接触式検出器などであってもよ
い。

【００８０】さらに、前記第１実施形態では、測定対象
物１７は、円筒形状のものとなっていたが、このような
形状に限定されるものではなく、要するに、稜線を有す
る測定対象物であればよい。例えば、図１７に示すよう
に、稜線が把握できるように載置手段９６に載置すれ
ば、角柱形状の測定対象物９７などであってもよい。

【００８１】また、測定対象物の稜線は、前記実施形態
のような直線である必要はなく、曲線であってもよく、
例えば、図１８に示すように、屈曲した円筒形状のワー
ク９８の形状測定を行ってもよい。そして、このような
場合には、検出器２４による測定点を増加させること
で、ワーク９８の姿勢をより正確に所望の姿勢（基準姿
勢）に修正することができる。

【００８２】さらに、前記第１実施形態では、測定機構
２０は、Ｘ軸駆動装置２１により検出器２４をベース１
１に対してＸ軸方向に移動させて走査を行う構成となっ
ていたが、ワーク１７（載置手段３０）をベース１１に
対してＸ軸方向に移動させる構成の測定機構としてもよ
く、要するに、検出器２４と測定対象物１７とがＸ軸方
向（測定方向）に相対移動する構成となっていれば、測
定（本測定または姿勢調整時の測定）の際の走査を行う
ことができる。

【００８３】また、前記第２、第４、第５実施形態で
は、傾斜調整手段としてマイクロメータヘッド７０を使
用しているが、このマイクロメータヘッド７０に替え
て、第３実施形態と同様に、アブソリュートマイクロメ
ータヘッド８１を使用してもよい。あるいは、第３実施
形態のアブソリュートマイクロメータヘッド８１に替え
て、マイクロメータヘッド７０を使用してもよい。

【００８４】また、前記第５実施形態では、載置台７１
上に移動手段６２を設置してあるが、載置台７１を、移
動手段６２に含まれる基準面部材と兼用させてもよい。
さらに、前記第５実施形態では、移動手段６２を設置す
る傾斜調整装置として、第２実施形態の傾斜調整装置６
０を使用したが、これに限らず、前記第３、第４実施形
態の傾斜調整装置８０，９０を使用してもよい。

【００８５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の表面性状
測定機およびその表面性状測定機における測定対象物の
姿勢調整方法によれば、姿勢調整に際して、ワーク姿勢
調整テーブル上に載置された測定対象物の測定開始点と
測定終了点から算出された修正量に従って、作業者は、
Ｙ軸調整手段、スイベル調整手段を操作すれば測定対象
物のＸＹ平面内での姿勢の調整ができる。作業者は、表
示された修正量に達するまで各調整手段を操作するだけ
でよいので、操作が容易であり、操作性を損なうことな
く姿勢の調整を高精度に行うことができる。また、各調
整手段は手動によって操作できるので、駆動手段として
のモータ等が不要となる。従って、モータ取り付けのス
ペースが不要となり、構造を簡略化することができると
ともに、小型化を図れるようになり、かつ、装置のコス
ト低減を図ることができるという効果がある。

【００８６】また、本発明の表面性状測定機用の傾斜調
整装置によれば、測定対象物の表面を測定して得られた
測定値の中心軌跡は、操作量演算手段により求められ、
その中心軌跡は、出力手段により出力された操作量に従
って傾斜調整手段により傾斜調整が行われ、移動手段の
基線に対して平行にされる。そのため、測定値Ｓの中心
軌跡Ｍを移動手段の基線に対して平行になるまで移動さ
せればよいので、傾斜調整量が絶対量で与えらているこ
とにより、いわゆるコサイン（ｃｏｓ）誤差の発生を防
止でき、傾斜調整誤差をなくすことができるので、測定
対象物の姿勢の調整を操作性を損なうことなく容易に行
うことができる。また、傾斜調整をモータを使用するこ
となく手動操作で行えるので、小型化を図れ、かつ、コ
ストを安くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の表面性状測定機を示す
斜視図である。

【図２】前記実施形態の表面性状測定機を示す構成図で
ある。

【図３】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の原理を示す図である。

【図４】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の手順を示す図である。

【図５】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の手順を示す図である。

【図６】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の手順を示す図である。

【図７】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の手順を示す図である。

【図８】前記実施形態の表面性状測定機による姿勢調整
の手順を示すフローチャートである。

【図９】本発明の第２実施形態の傾斜調整装置を示すブ
ロック図である。

【図１０】前記実施形態の傾斜調整装置を示す正面図で
ある。

【図１１】前記実施形態の変位測定器により収集された
測定値から求めた中心軌跡を示す図である。

【図１２】前記実施形態の中心軌跡と基線との関係を示
す図である。

【図１３】前記実施形態の測定対象物測定面の傾きの測
定を行う場合を示す図である。

【図１４】本発明の第３実施形態の傾斜調整装置を示す
正面図である。

【図１５】本発明の第４実施形態の傾斜調整装置を示す
側面図である。

【図１６】本発明の第５実施形態の傾斜調整装置を示す
正面図である。

【図１７】本発明の変形形態を示す説明図である。

【図１８】本発明の別の変形形態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 表面性状測定機 １Ａ 測定手段である測定機本体 １０ ワーク姿勢調整テーブル １７ 測定対象物であるワーク ２０ 測定機構 ２３ スタイラス ２４ 検出器 ３０ 載置手段 ４１ Ｙ軸調整手段であるＹ軸用デジマチックヘッド ４２ スイベル調整手段であるスイベル軸用デジマチッ
クヘッド ４３ 傾斜調整手段である傾斜用デジマチックヘッド ５０ 制御手段 ５２ Ｘ座標値入力手段 ５３ Ｙ座標値入力手段 ５４ Ｚ座標値入力手段 ５５ スイベル修正量算出手段 ５６ スイベル修正量表示手段 ５７ 傾斜修正量算出手段 ５８ 傾斜修正量表示手段 ６０，８０，９０ 傾斜調整装置 ６１ 変位検出手段 ６２ 移動手段 ６３ 操作量演算手段 ６４ 出力手段 ６５ 傾斜調整手段 ７０ アブソリュートマイクロメータヘッド ７１ 載置台 ７２ 支点部材 ７３ 作用点部材 ７５，８５，９５ 傾斜調整手段 Ａ 支点 Ｂ 作用点 Ｃ 傾斜調整装置の傾斜線 Ｍ 測定値の中心軌跡 Ｎ 移動手段の基線 Ｓ 測定値 Ｐ 傾斜線が移動手段の基線と平行となる作用点の位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 博臣 宮崎県宮崎市橘通東３丁目１番47号 株 式会社ミツトヨ内 (72)発明者 日高 宏幸 宮崎県宮崎市橘通東３丁目１番47号 株 式会社ミツトヨ内 (72)発明者 石橋 一成 広島県呉市広古新開６丁目８番20号 株 式会社ミツトヨ内 (56)参考文献 特開 平８−29153（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−272902（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11337（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−122055（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86631（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 稜線を有する測定対象物がワーク姿勢調
   整テーブル上に載置されるとともに、前記測定対象物
   が、測定方向（Ｘ軸方向）と、このＸ軸方向と水平面内
   で直交する方向（Ｙ軸方向）とに移動可能かつＸＹ平面
   内で回転可能とされ、さらにＸ軸方向と垂直面内で直交
   する方向（Ｚ軸方向）に揺動可能とされ、前記測定対象
   物の姿勢の調整を行った後にＸ軸方向に移動自在な検出
   器により表面性状測定を行う表面性状測定機において、
   前記測定対象物の姿勢の調整を行うための測定制御手段
   と、この測定制御手段により制御される測定手段とを備
   え、前記測定制御手段は、前記測定対象物の表面性状を
   測定する表面性状測定制御手段と、前記測定対象物の姿
   勢の調整に際して測定開始点および測定終了点における
   Ｘ軸座標値を入力するＸ軸座標値入力手段と、前記測定
   対象物の姿勢の調整に際して測定開始点および測定終了
   点におけるＹ軸座標値を入力するＹ軸座標値入力手段
   と、前記Ｘ軸座標値入力手段により入力されたＸ軸座標
   値と前記Ｙ軸座標値入力手段により入力されたＹ軸座標
   値とからスイベル角度（Ｘ軸に対するＸＹ平面内での傾
   き量）を求め、このスイベル角度に基づいてスイベル修
   正量（スイベル角度を０°とするのに必要な長さの操作
   量）を算出するスイベル修正量算出手段と、このスイベ
   ル修正量算出手段により算出されたスイベル修正量を表
   示するスイベル修正量表示手段とを含み構成され、前記
   測定手段は、前記スイベル修正量表示手段に表示された
   スイベル修正量に従って前記測定対象物をＸＹ平面内で
   手動により回転させて姿勢を調整するスイベル調整手段
   と、前記測定対象物をＹ軸方向に手動により移動させて
   姿勢を調整するＹ軸調整手段とを含み構成され、前記測
   定開始点および測定終了点のＸ軸座標値は任意に設定さ
   れ、前記測定開始点および測定終了点のＹ軸座標値は、
   前記任意に設定された各Ｘ軸座標値において前記ワーク
   をＹ軸方向に移動させて検出した値を基に判定された前
   記ワークの稜線上の値とされていることを特徴とする表
   面性状測定機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の表面性状測定機におい
   て、前記測定制御手段は、前記測定対象物の姿勢の調整
   に際して測定開始点および測定終了点における測定対象
   物のＺ軸座標値を入力するＺ軸座標値入力手段と、前記
   Ｘ軸座標値と前記Ｚ軸座標値入力手段により入力された
   Ｚ軸座標値とからＸＺ平面内の傾斜角度と傾斜修正量
   （前記傾き量を０°とするのに必要な長さの操作量）と
   を算出する傾斜修正量算出手段と、この傾斜修正量算出
   手段により算出された傾斜修正量を表示する傾斜修正量
   表示手段とを備え、前記測定手段は、前記傾斜修正量算
   出手段により算出された傾斜修正量に従って前記測定対
   象物をＺ軸方向に手動により移動させて姿勢を調整する
   傾斜調整手段とを備えていることを特徴とする表面性状
   測定機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の表面性状測定機におい
   て、前記Ｙ軸調整手段、スイベル調整手段および傾斜調
   整手段は、それぞれマイクロメータヘッドを使用したこ
   とを特徴とする表面性状測定機。
4. 【請求項４】 稜線を有する測定対象物がワーク姿勢調
   整テーブル上に載置されるとともに、前記測定対象物
   が、測定方向（Ｘ軸方向）と、このＸ軸方向と水平面内
   で直交する方向（Ｙ軸方向）とに移動可能かつＸＹ平面
   内で回転可能とされ、さらにＸ軸方向と垂直面内で直交
   する方向（Ｚ軸方向）に揺動可能とされ、Ｘ軸方向に移
   動自在な検出器により前記測定対象物の姿勢の調整を行
   った後に表面性状測定を行う表面性状測定機における測
   定対象物の姿勢調整方法において、姿勢の調整を行うた
   めに、前記測定対象物の測定開始点における前記検出器
   に対する位置と、前記測定対象物の測定終了点における
   前記検出器に対する位置とから、当該測定対象物の姿勢
   を算出して前記測定方向に対する当該測定対象物の傾き
   角度を求め、この傾き角度に基づいて姿勢修正量の絶対
   値（前記傾き角度を０°とするのに必要な長さの操作
   量）を求めるとともにその値を表示または印字し、この
   表示または印字された姿勢修正量に従って前記ワーク姿
   勢調整テーブルの調整手段を操作することにより、前記
   測定対象物の姿勢を修正し、前記測定対象物の姿勢の調
   整に際して前記測定対象物の測定開始点及び測定終了点
   における位置は、前記測定対象物をＹ軸方向に移動させ
   て算出した稜線に基づき判定することを特徴とする表面
   性状測定機における測定対象物の姿勢調整方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載した表面性状測定機にお
   ける測定対象物の姿勢調整方法において、前記測定対象
   物の姿勢の調整に際して前記測定対象物の測定開始点に
   おける前記検出器に対する位置と、前記測定対象物の測
   定終了点における前記検出器に対する位置とは、Ｙ軸に
   対するＺ軸最大値、あるいはＹ軸に対するＺ軸最小値を
   用いることを特徴とする表面性状測定機における測定対
   象物の姿勢調整方法。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の表面性状測定機におけ
   る測定対象物の姿勢調整方法において、前記測定対象物
   の姿勢の調整は、前記検出器に対するＸＹ平面内での回
   転であることを特徴とする表面性状測定機における測定
   対象物の姿勢調整方法。
7. 【請求項７】 請求項４に記載の表面性状測定機におけ
   る測定対象物の姿勢調整方法において、前記測定対象物
   の姿勢の調整は、前記検出器に対するＸＺ平面内での揺
   動であることを特徴とする表面性状測定機における測定
   対象物の姿勢調整方法。
8. 【請求項８】 測定方向（Ｘ軸方向）に移動可能とされ
   るとともに、測定対象物の表面の変位（Ｚ軸方向）を測
   定する変位検出手段と、この変位検出手段から変位信号
   を収集するために当該変位検出手段を測定方向に移動さ
   せる移動手段とを備えた表面性状測定機を用い、載置台
   の前記移動手段の移動軌跡となる基線に対しての相対角
   度を調整する表面性状測定機用の傾斜調整装置であっ
   て、測定および調整時に前記測定対象物を回転可能に支
   持する支点と、この支点に対して作用する作用点とを有
   し、前記変位検出手段により前記測定対象物の表面を走
   査し、かつ、前記変位検出手段からの走査変位信号に基
   づいて前記測定対象物表面の測定値の傾きである中心軌
   跡を求め、この中心軌跡と前記移動手段の基線とを平行
   にするために必要な前記傾斜調整手段の前記支点に対す
   る作用点における操作量を求める操作量演算手段と、前
   記操作量を表示または印字あるいはデータ出力する出力
   手段と、ＸＺ平面でのＸ軸に対する前記測定対象物の傾
   きを作業者が手動操作可能とされることで任意指定量の
   傾斜調整を手動操作により行う傾斜調整手段とを備え、
   前記操作量は、前記操作量演算手段により、前記中心軌
   跡と前記移動手段の基線との角度に基づき、前記傾斜調
   整手段の支点と作用点とを結ぶ傾斜線が前記移動手段の
   基線と平行となる傾斜調整基準位置からの長さの操作量
   として演算されることを特徴とする表面性状測定機用の
   傾斜調整装置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の表面性状測定機用の傾
   斜調整装置において、前記傾斜調整手段はマイクロメー
   タヘッドを含んで構成されることを特徴とする表面性状
   測定機用の傾斜調整装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載の表面
    性状測定機用の傾斜調整装置において、前記操作量は、
    ３点支持を行う傾斜調整手段のうちのいずれか２点にお
    ける操作量を含むことを特徴とする表面性状測定機用の
    傾斜調整装置。
11. 【請求項１１】 請求項８〜請求項１０のいずれかに記
    載の表面性状測定機用の傾斜調整装置において、前記載
    置台には、前記測定対象物または前記移動手段のいずれ
    か１方が設けられることを特徴とする表面性状測定機用
    の傾斜調整装置。