JP5255422B2 - 形状測定プローブ - Google Patents
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Description
前記接触子を先端に有し、本体に対し上下に移動可能なスライダと、
前記本体と前記スライダとに接続され、前記スライダに上向き弾性力を作用させる弾性体と、
前記本体に設けられた第1磁力作用部と、
この第1磁力作用部と上下方向に対向するように前記スライダに設けられた第2磁力作用部と、を備え、
第1磁力作用部と第2磁力作用部とは互いに磁力を作用させることで、前記スライダに下向き磁力が付与されるようになっており、
前記接触子が被測定物に接触することで前記スライダが押し戻されると、前記上向き弾性力が減少し、前記下向き磁力も減少する、ことを特徴とする形状測定用プローブが提供される。
また、本発明の形状測定用プローブは、空圧式ではないので、クリーンな環境以外でも使用可能である。
前記接触子が被測定物に接触していない状態では、第2磁力作用部が第1磁力作用部に接触して支持されることで、前記スライダは、前記弾性体を介して前記本体に支持されるだけでなく、前記第2磁力作用部と第1磁力作用部を介して前記本体に支持されるようになっている。
前記第1磁力作用部と第2磁力作用部のうち、一方は磁石であり、他方は磁性体であり、
前記磁性体の水平面による断面積は、前記磁石から鉛直方向に離れるにつれ大きくなっている。
なお、この実施形態は、前記磁性体は、磁性の強さが3次元的に一様である場合において特に有効である。
前記第1磁力作用部と第2磁力作用部のうち、一方は磁石であり、他方は磁性体であり、
前記磁性体は、前記磁石から鉛直方向に離れるにつれ磁性が強くなっている。
形状測定プローブ10は、被測定物1の形状を測定するために、接触子3を上方から被測定物1に接触させる。形状測定プローブ10は、スライダ5、弾性体7、第1磁力作用部9、および第2磁力作用部11を備える。
接触子3が被測定物1に接触することでスライダ5が押し戻されると、前記上向き弾性力が減少し、前記下向き磁力も減少する。
移動装置は、本体13の向きを同じ鉛直下向きに維持したまま、互いに交差(直交)する第1水平方向と第2水平方向、および鉛直方向に、本体13を(例えば、直線的に)移動させる。例えば、移動装置により、1つの水平方向位置に本体13を位置させて、本体13を鉛直下方に移動させることで接触子3を被測定物1に上方から接触させる。移動装置は、公知の適切なものであってよい。
形状取得装置は、接触子3が被測定物1に接触した接触時に、本体13の3次元位置(x,y,z)を測定する本体位置計測装置と、当該接触時に、本体13に対する接触子3の位置を測定する接触子位置測定装置と、を有する。本体位置計測装置は、本体13の第1水平方向位置xを計測する位置計測器(例えば、リニアスケール)、本体13の第2水平方向位置yを計測する位置計測器(例えば、リニアスケール)、および、本体13の鉛直方向位置zを計測する位置計測器(例えば、リニアスケール)を有する。接触子位置測定装置は、反射鏡31とレーザー変位計33を有する(図1を参照)。反射鏡31は、スライダ5の後端部に設けられている。レーザー変位計33は、導光手段35を通してレーザー光を反射鏡31に向けて放射し、反射鏡31からの反射光、および導光手段35の放射端面35aからの反射光に基づいて、本体13に対する接触子3の位置を算出する。
このように求めた本体13の3次元位置(x,y,z)、本体13に対する接触子3の位置、スライダ5の長さなどに基づいて、形状取得装置は、接触子3が被測定物1に接触した接触時における被測定物1に対する接触子3の接触位置を算出する。なお、スライダ5の長さや放射端面35aの位置は既知であるとする。
次いで、移動装置により本体13を第1水平方向または第2水平方向に移動させ、他の水平方向位置において、同様に、前記接触時における、被測定物1に対する接触子3の接触位置を取得する。このような動作を繰り返すことで、形状取得装置は、多数の接触位置を取得し、これら接触位置から被測定物1の表面形状を求める。
これに対し、本実施形態では、磁性体9の水平面による断面積は、前記磁石から鉛直方向に離れるにつれ大きくなっているので、前記距離の増加による下向き磁力の減少量を抑えることができる。図1、図2の例では、前記距離の増加による下向き磁力の減少量は、前記距離の増加量に比例する。これにより、スライダ5が押し戻される時において、下向き磁力の減少量と上向き弾性力の減少量との差を低減または無くすことができる。これにより、スライダ5が押し戻される量の所定範囲において、小さい一定値に接触圧を維持でき、または、接触圧の変動を小さく抑えることができる。
図6において、押し戻された量が、1mm以上になると、接触圧が小さい一定値(2g程度)になる。特に、押し戻された量が、1.2mm〜2.3mmの範囲では、高い精度で接触圧が一定に維持されている。なお、接触圧は、例えば重量を計測する計りの計り台を被測定物1として、この計り台に接触子3を接触させることで、接触圧を計測できる。
Claims (4)
- 被測定物の形状を測定するために、被測定物に上方から接触する接触子を有する形状測定プローブであって、
前記接触子を先端に有し、本体に対し上下に移動可能なスライダと、
前記本体と前記スライダとに接続され、前記スライダに上向き弾性力を作用させる弾性体と、
前記本体に設けられた第1磁力作用部と、
この第1磁力作用部と上下方向に対向するように前記スライダに設けられた第2磁力作用部と、を備え、
第1磁力作用部と第2磁力作用部とは互いに磁力を作用させることで、前記スライダに下向き磁力が付与されるようになっており、
前記接触子が被測定物に接触することで前記スライダが押し戻されると、前記上向き弾性力が減少し、前記下向き磁力も減少する、ことを特徴とする形状測定用プローブ。 - 第1磁力作用部は、第2磁力作用部の下側に位置し、
前記接触子が被測定物に接触していない状態では、第2磁力作用部が第1磁力作用部に接触して支持されることで、前記スライダは、前記弾性体を介して前記本体に支持されるだけでなく、前記第2磁力作用部と第1磁力作用部を介して前記本体に支持されるようになっている、ことを特徴とする請求項1に記載の形状測定用プローブ。 - 第1磁力作用部は、第2磁力作用部の下側に位置し、
前記第1磁力作用部と第2磁力作用部のうち、一方は磁石であり、他方は磁性体であり、
前記磁性体の水平面による断面積は、前記磁石から鉛直方向に離れるにつれ大きくなっている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の形状測定用プローブ。 - 第1磁力作用部は、第2磁力作用部の下側に位置し、
前記第1磁力作用部と第2磁力作用部のうち、一方は磁石であり、他方は磁性体であり、
前記磁性体は、前記磁石から鉛直方向に離れるにつれ磁性が強くなっている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の形状測定用プローブ。
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