JP5485676B2 - 表面性状測定機 - Google Patents
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Description
一般に、真円度測定機は、ベースと、このベース上に垂直軸線を中心に回転可能に設けられ上面に被測定物を載置する回転テーブルと、ベース上に立設されたコラムと、このコラムに沿って上下方向へ昇降可能に設けられた昇降スライダと、この昇降スライダに垂直軸線に対して直交する方向へスライド可能に設けられたスライドアームと、このスライドアームの先端に取り付けられ被測定物に接するスタイラスの変位を電気信号として出力する粗さ検出器とを備える(例えば、特許文献1参照)。
真円度測定機を用いてカム面の表面粗さを測定する場合、図10に示すように、カムKの偏芯量に比べて粗さ検出器30の測定範囲が小さいため、つまり、粗さ検出器30のスタイラス33の変位可能範囲が小さいため、粗さ検出器30がオーバーレンジしてしまい、カム面全周を連続的に測定することができない。
そのため、従来では、カム面の全周を複数の区間に分割し、各分割区間毎に粗さ検出器を位置決めし直して測定をしなければならないため、測定や解析に多くの時間を必要としていた。
本発明では、検出器ホルダが、ガイド部材と、粗さ検出器を保持したスライド部材と、このスライド部材を付勢する付勢手段とを含んで構成されているから、付勢手段によってスキッドが被測定物の測定面に常時接するようにスライド部材が付勢される。従って、測定面の偏芯量等が大きい被測定物、例えば、カムなどであっても、カム面に沿ってスライド部材が追従動作され、スキッドがカム面に常時接した状態で連続的に測定することができるから、カムなどのカム面の表面粗さを効率的に測定できる。
例えば、真円度測定機を用いてカムKのカム面の表面粗さを測定する場合、図11に示すよう、粗さ検出器30の先端にスキッド37を取り付ける。すると、スキッド37は、スタイラス33に対してテーブル回転軸方向へオフセットされているため、カム面の軸方向全域を測定しようとすると、カム面の端縁では、スキッド37がカム面から脱落し軸方向の全域を測定することができない。つまり、測定不能領域が生じる。カム面の軸方向全域を測定する必要がある場合、カムKの再位置決め(カムを表裏逆に位置決め)が必要となるため、位置決め作業に多くの時間が必要となる。
本発明によれば、スキッドは、スタイラスを挟んでかつスタイラスの突出方向に突出して設けられた一対のスキッドから構成されているから、粗さ検出器をスタイラスとスキッドとの並設方向へ移動させながら表面粗さを測定するとき、測定領域の境界近傍において、必ず片方のスキッドが測定面に接触しているから、測定不能領域が生じるのを防止できる。従って、被測定物の再位置決めを行うことなく、測定領域を拡大できる。
例えば、同じ位置に2つのスキッドが存在すると、測定中に2つのスキッドの先端(接触点)が被測定物の測定面に対してシフトして測定波形に影響を与える恐れがある。
本発明によれば、いずれか一方のスキッドの先端は、いずれか他方のスキッドの先端よりも、前記スタイラスの変位方向にずれているから、測定中は必ず片方のスキッドのみが被測定物の測定面に接触することになるから、測定波形に悪影響を与えるのを防止できる。
このような構成によれば、スライド部材のスライド量を検出するスライド量検出器が設けられているから、このスライド量検出器で検出されたスライド部材のスライド量から、被測定物の測定面の輪郭形状を求めることができる。従って、被測定物がカムの場合には、カム面の表面粗さとカム面の輪郭形状とを同時に測定することができる。
図1は、本実施形態の表面性状測定機を示す斜視図である。
本実施形態の表面性状測定機は、一般的な真円度測定機1において、粗さ検出器30に被測定物Wの測定面に接するスキッド37A,37Bが付設され、更に、この粗さ検出器30を検出方向へスライドさせるスライド機構53が搭載されている点に特徴がある。
スキッド37は、スタイラス33を挟んでかつスタイラス33の突出方向に突出して設けられた一対のスキッド37A,37Bから構成されている。これら一対のスキッド37A,37Bのうち、いずれか一方のスキッド37Aの先端は、いずれか他方のスキッド37Bの先端よりも、スタイラス33の変位方向に所定量αずれて(後退して)配置されている。
X軸駆動機構45についても、図示省略したが、スライドアーム44を垂直軸線Lに対して直交する方向および垂直軸線Lに対して直交しかつ回転テーブル20に対して接近、離間する方向(X軸方向)へ駆動できる機構であれば、どのような構造でもよい。例えば、スライドアーム44の長手方向に沿ってラックを形成し、このラックに噛み合うピニオンおよびこのピニオンを回転させるモータなどを昇降スライダ42内に設けた構成であってもよい。
制御システムは、図6に示すように、制御装置60と、入力装置61と、表示装置62と、記憶装置63などを含んで構成されている。
記憶装置63には、測定プログラムや、測定時に取り込んだ測定データなどが記憶される。
制御装置60には、入力装置61、表示装置62、記憶装置63のほかに、回転テーブル駆動機構21、Z軸駆動機構43、X軸駆動機構45、スライド量検出器54、粗さ検出器30などが接続されている。なお、図示省略したが、回転テーブル駆動機構21によって回転される回転テーブル20の回転角を検出する角度検出器、Z軸駆動機構43およびX軸駆動機構45によって駆動される昇降スライダ42およびスライドアーム44の変位量を検出する変位検出器なども接続されている。
まず、Z軸駆動機構43およびX軸駆動機構45の駆動により、粗さ検出器30を被測定物Wに接近する方向へ移動させ、粗さ検出器30のスタイラス33およびスキッド37Aを被測定物Wの測定面に接触させる。
この状態において、測定プログラムによって、測定指令が制御装置60に与えられると、回転テーブル20が回転駆動される。このとき、被測定物Wの偏芯量に応じてスキッド37A,37Bのいずれかが被測定物Wの測定面に常時接するように、スライド機構53が動作される。つまり、被測定物Wの輪郭形状に粗さ検出器30が追従動作される。
制御装置60は、取り込んだ測定データを記憶装置63に記憶したのち、これらのデータから表面粗さを演算し、その結果を表示装置62に表示し、かつ、必要に応じてプリントアウトする。
このとき、本実施形態では、スキッド37は、スタイラス33を挟んでかつスタイラス33の突出方向に突出して設けられた一対のスキッド37A,37Bから構成されているから、粗さ検出器30をスタイラス33とスキッド37A,37Bとの並設方向(Z軸方向)へ一定ピッチずつ移動させながら表面粗さを測定するとき、測定領域の境界近傍において、必ず片方のスキッド37A,37Bが測定面に接触しているから、測定不能領域が生じるのを防止できる。従って、被測定物Wの再位置決めを行うことなく、測定領域を拡大できる。
従って、制御装置60は、このスライド量検出器54からのスライド量データを基に、被測定物Wの輪郭形状を正確に求めることができる。つまり、本実施形態の表面性状測定機によれば、図8に示すように、粗さ検出器30から得られるスタイラス先端位置データと、スライド量検出器54から得られる粗さ検出器スライド量データとから、被測定物Wの測定面の表面粗さデータと測定面の輪郭形状とを同時に測定することができる。例えば、被測定物Wがカムの場合には、カム面の表面粗さとカム面の輪郭形状とを同時に測定することができる。
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本考案に含まれる。
前記実施形態では、板カム(平面カム)の外周カム面の表面粗さを測定する例について説明したが、被測定物Wとしては、端面カム(立体カム)の端面カム面などの表面粗さを測定する場合にも適用できる。
例えば、図9に示すように、被測定物Wとしての端面カム(立体カム)の端面カム面を上向きになるように回転テーブル20(図示省略)にセットするとともに、スタイラス33およびスキッド37A,37Bが垂直軸線Lに対して平行となる姿勢に粗さ検出器30をスライドアーム44に取り付け、この状態において、回転テーブル20を回転させれば、端面カム(立体カム)の端面カム面の表面粗さを測定することができる。
例えば、真円度測定機では回転テーブル20の上面に被測定物Wを載置し、被測定物Wを垂直軸線Lを中心に回転させるようにしたが、被測定物を水平に支持し、この被測定物を水平軸線を中心に回転させる構成であってもよい。つまり、被測定物Wを回転させる回転駆動装置については、被測定物Wをどのような姿勢で回転させてもよい。
21…回転テーブル駆動機構(回転駆動装置)、
30…粗さ検出器、
31…検出器本体、
33…スタイラス、
37,37A,37B…スキッド、
40…検出器駆動装置、
50…検出器ホルダ、
53…スライド機構、
53A…ガイド部材、
53B…スライド部材、
53C…圧縮コイルばね(付勢手段)、
54…スライド量検出器、
54A…スケール、
54B…検出ヘッド。
Claims (4)
- 被測定物を回転させる回転駆動装置と、検出器本体およびこの検出器本体の先端に変位可能に設けられ前記被測定物の測定面に接するスタイラスを有する粗さ検出器と、この粗さ検出器を保持した検出器ホルダを含み、この検出器ホルダを前記回転駆動装置に対して接近、離間する方向へ駆動させる検出器駆動装置とを有する表面性状測定機において、
前記粗さ検出器は、前記検出器本体の先端かつ前記スタイラスの近傍に前記被測定物の測定面に接するスキッドを有し、このスキッドを基準とする前記スタイラスの変位を電気信号として出力し、
前記検出器ホルダは、前記検出器駆動装置によって駆動されるガイド部材と、前記粗さ検出器を保持するとともに前記ガイド部材に対して前記スタイラスの変位方向へスライド可能に設けられたスライド部材と、前記ガイド部材と前記スライド部材との間に設けられ、前記スキッドが被測定物の測定面に常時接するように前記スライド部材を付勢する付勢手段とを含んで構成されている、ことを特徴とする表面性状測定機。 - 請求項1に記載の表面性状測定機において、
前記スキッドは、前記スタイラスを挟んでかつ前記スタイラスの突出方向に突出して設けられた一対のスキッドから構成されている、ことを特徴とする表面性状測定機。 - 請求項2に記載の表面性状測定機において、
前記一対のスキッドのうちいずれか一方のスキッドの先端は、いずれか他方のスキッドの先端よりも、前記スタイラスの変位方向にずれている、ことを特徴とする表面性状測定機。 - 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記検出器ホルダには、前記スライド部材のスライド量を検出するスライド量検出器が設けられている、ことを特徴とする表面性状測定機。
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