JP6611168B2 - プローブ測定力調整装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プローブ測定力調整装置に関する。
三次元測定機（Coordinate measuring machine）では、倣いプローブを被測定物の表面に接触させて倣い測定が行われる（例えば、特許文献１）。倣いプローブのガイド機構(Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸方向)に弾性ヒンジを用いる場合、プローブの測定力は、弾性ヒンジの曲げ方向のばね定数によって生じる。ガイド機構の剛性が高いほど、ばね定数が大きくなり、プローブの測定力が大きくなる。プローブの測定力が大きくなると、測定時にワークとスタイラスとの間に生じる摩擦力による影響や、プローブが取り付けられたスタイラスの撓みによる影響が大きくなる。その結果、高精度な測定を実現することが困難になってしまう。
これに対し、プローブの測定力の変動を抑えるため、測定力を検出して制御を行うことで、測定力を安定化する手法が知られている（特許文献１）。
また、弾性ヒンジ機構を用いた計測装置において、磁石を用いて弾性ヒンジの復元特性を調整する技術が提案されている（特許文献２）。
特開２０１０−２８６４７５号公報 特開平１１−１４１５３７号公報
しかし、発明者は、上述の手法には以下で説明する問題点が有ることを見出した。測定力を低くする為に、測定力を与えるばねや弾性ヒンジの剛性を低くして、曲げ方向のばね定数を小さくすると、ねじりやたわみなど他の方向の剛性まで低くなってしまう。その結果、測定力による曲げ方向以外の変形の影響が大きくなり、測定精度の劣化を招いてしまう。よって、倣いプローブの高精度化の為には、可動方向以外の剛性が高く、かつ曲げ方向のばね定数が小さい倣いプローブが求められる。
これに対し、特許文献１に記載の手法では、測定力を調整できるものの、測定力の制御に伴って熱が発生するため形状測定機の熱変形などの熱による影響が生じ、測定精度が低下してしまう。かつ、制御の実施に伴う電気的ノイズも生じるので、更なる測定精度の低下を招く。また、制御装置を搭載する必要が有るので、形状測定機の高コスト化を招いてしまう。
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、簡易な構成で接触型プローブの測定力を調整することである。
本発明の第１の態様であるプローブ測定力調整装置は、第１の部材と、第１の方向に移動可能に前記第１の部材と離隔して配置された第２の部材と、一端が前記第２の部材の第１の端部に固定され、他端が前記第１の部材に固定され、主面が前記第１の方向を向く第１の平板状弾性部材と、一端が前記第２の部材の前記第１の端部に対して前記第１の方向に離隔した第２の端部に固定され、他端が前記第１の部材に固定され、主面が前記第１の方向に向く第２の平板状弾性部材と、前記第２の部材の前記第１の端部に設けられた第１の磁性部材と、前記第２の部材の前記第２の端部に設けられた第２の磁性部材と、前記第１の磁性部材との間で前記第１の方向に磁力が作用するように前記第１の磁性部材と離隔して前記第１の部材に設けられた第３の磁性部材と、前記第２の磁性部材との間で前記第１の方向に磁力が作用するように前記第２の磁性部材と離隔して前記第１の部材に設けられた第４の磁性部材と、を備えるものである。これにより、第２の部材に作用する力、すなわち測定力を、ばね力と磁力との合力とすることができる。よって、第２の部材の変位に応じてばね力及び磁力が変化することで、測定力を簡易な構成で調整することができる。
本発明の第２の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１〜第４の磁性部材は、永久磁石であるものである。これにより、電磁石を用いた場合の熱が発生や、アクチュエータを用いた場合の制御ノイズの発生を防止することができる。
本発明の第３の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１の磁性部材及び前記第３の磁性部材の一方が永久磁石であり、他方が磁性体であり、前記第２の磁性部材及び前記第４の磁性部材の一方が永久磁石であり、他方が磁性体であるものである。これにより、電磁石を用いた場合の熱が発生や、アクチュエータを用いた場合の制御ノイズの発生を防止することができる。
本発明の第４の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１の磁性部材と前記第３の磁性部材との間、及び、前記第２の磁性部材と前記第４の磁性部材との間には、引力が作用するものである。これにより、ばね力をキャンセルするように磁力が作用する。よって、第２の部材に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを小さくすることが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、小さくすることができる。
本発明の第５の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１の磁性部材と前記第３の磁性部材との間、及び、前記第２の磁性部材と前記第４の磁性部材との間には、斥力が作用するものである。これにより、ばね力と同じ方向に磁力が作用する。よって、第２の部材に作用する力の大きさを増大させることが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を大きくし、測定の応答性を向上させることができる。
本発明の第６の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１の平板状弾性部材及び前記第２の平板状弾性部材は、板バネであるものである。これにより、第２の部材に対して第１の方向にばね力を与えることができる。
本発明の第７の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第１の平板状弾性部材及び前記第２の平板状弾性部材は、折り返しヒンジであるものである。これにより、第２の部材に対して第１の方向にばね力を与えることができる。
本発明の第８の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、第３の部材を更に備え、前記第１の平板状弾性部材は、一端が前記第２の部材の前記第１の端部に固定され、主面が前記第１の方向を向く第３の平板状弾性部材と、一端が前記第１の部材に固定され、他端が前記第３の平板状弾性部材の他端に対して位置が固定され、主面が前記第１の方向を向く第４の平板状弾性部材と、を備え、前記第２の平板状弾性部材は、一端が前記第２の部材の前記第２の端部に固定され、主面が前記第１の方向を向く第５の平板状弾性部材と、一端が前記第１の部材に固定され、他端が前記第５の平板状弾性部材の他端に対して位置が固定され、主面が前記第１の方向を向く第６の平板状弾性部材と、を備えるものである。これにより、折り返しヒンジを用いた場合でも、板バネを用いる場合と同様に、測定力を簡易な構成で調整することができる。
本発明の第９の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置である第１の測定力調整装置及び第２の測定力調整装置を備え、前記第２の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１の方向に直交する第２の方向を回転軸として９０°回転して配置され、前記第１の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第２の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結されるものである。これにより、直交する２軸の変位を検出し、かつ２軸の測定力を調整できるプローブ測定整装置を構成できる。
本発明の第１０の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置である第１乃至３の測定力調整装置を備え、前記第２の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１の方向と直交する第２の方向を回転軸として９０°回転して配置され、前記第３の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向を回転軸として９０°回転し、かつ、前記第２の測定力調整装置に対して、前記第１の方向を回転軸として９０°回転して配置され、前記第１の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第２の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結され、前記第２の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第３の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結されるものである。これにより、互いに直交する３軸の変位を検出し、かつ３軸の測定力を調整できるプローブ測定整装置を構成できる。
本発明の第１１の態様であるプローブ測定力調整装置は、上述のプローブ測定力調整装置であって、前記第３の磁性部材は、前記第３の磁性部材の磁力を切り替え可能に構成され、前記第４の磁性部材は、前記第４の磁性部材の磁力を切り替え可能に構成されるものである。これにより、測定の応答性を容易に切り替えることが可能となる。
本発明によれば、簡易な構成で接触型プローブの測定力を調整することができる。
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す正面図である。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置へのスタイラスの取付け例を示す斜視図である。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置に作用する力を示すグラフである。 実施の形態１にかるプローブ測定力調整装置に作用する磁力を示すグラフである。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置の変形例を示す正面図である。 実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置の別の変形例を示す正面図である。 実施の形態２にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態２にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す正面図である。 実施の形態３にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す上面図である。 実施の形態４にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す正面図である。 実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す上面図である。 実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置の図１３に示したＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。 実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置の図１３に示したＸＶ−ＸＶ線における断面図である。 実施の形態６にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す正面図である。 実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置のＸ軸測定力調整部及びＹ軸測定力調整部を分離した場合を示す斜視図である。 実施の形態８にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態８にかかるプローブ測定力調整装置のＸ軸測定力調整部、Ｙ軸測定力調整部及びＺ軸測定力調整部を分離した場合を示す斜視図である。 実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す正面図である。 実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置に作用するばね力を示すグラフである。 実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置に作用する磁力を示すグラフである。 実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置の構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置を示す斜視図である。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置を示す斜視図である。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。 実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである 実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。 実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。 実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。 実施の形態１２にかかるプローブ測定力調整装置構成を模式的に示す斜視図である。 実施の形態１２にかかるプローブ測定力調整装置の断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
実施の形態１
実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の構成を模式的に示す正面図である。図２は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の構成を模式的に示す斜視図である。図１では、紙面水平方向に沿って左から右へ向かう方向をＸ方向、紙面に対して垂直方向に沿って手前から奥に向かう方向をＹ方向、紙面鉛直方向に沿って下から上へ向かう方向をＺ方向とする。すなわち、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに直交する方向である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の関係は、以下の説明及び以下で参照する図面において同様である。また、Ｘ方向を第１の方向、Ｙ方向を第３の方向、Ｚ方向を第２の方向とも称する。
プローブ測定力調整装置１００は、基部１、スタイラス支持部２、コラム３Ａ及びコラム３Ｂ、永久磁石１１及び１２、永久磁石２１及び２２、板バネ３１及び３２を有する。
スタイラス支持部２は、第２の部材とも称する。永久磁石１１及び１２は、それぞれ第１の磁性部材及び第２の磁性部材とも称する。永久磁石２１及び２２は、それぞれ第３の磁性部材及び第４の磁性部材とも称する。板バネ３１及び３２は、それぞれ第１の平板状弾性部材及び第２の平板状弾性部材とも称する。
基部１は、測定装置（例えば、三次元測定機）に固定される部分である。図１及び２では、図面の簡略化のため、測定装置の詳細については表示を省略している。コラム３Ａ及びコラム３Ｂは、基部１上にＸ方向に離隔して、Ｚ（＋）側に突き出して配置される。なお、ここでは、基部１とコラム３Ａ及びコラム３Ｂとを分けて説明したが、基部１とコラム３Ａ及びコラム３Ｂとは、測定装置（例えば、三次元測定機）に固定される固定部１０として一体的に構成されるものとして理解できる。なお、固定部１０は、第１の部材とも称する。
板バネ３１及び３２は、基部１上に平行に配置される。つまり、板バネ３１の主面（Ｘ−Ｚ平面、すなわちＸ方向を向く面）と板バネ３２の主面（Ｘ−Ｚ平面）とは、平行である。また、板バネ３１及び３２は、板バネ３１及び３２の主面が基部１の主面（Ｘ−Ｙ平面、すなわちＸ方向を向く面）に対して垂直となるように配置される。
スタイラス支持部２は、板バネ３１及び３２を介して、基部１と対向配置される。スタイラス支持部２は、板バネ３１及び３２で支持され、Ｘ方向に可動である。つまり、板バネ３１のＹ（＋）側の端部はスタイラス支持部２のＸ（＋）側の端部に固定され、Ｙ（−）側の端部は基部１に固定される。板バネ３２のＹ（＋）側の端部はスタイラス支持部２のＸ（−）側の端部に固定され、Ｙ（−）側の端部は基部１に固定される。スタイラス支持部２は、コラム３Ａとコラム３Ｂとに挟まれるように配置される。スタイラス支持部２のＸ（＋）側の端部には永久磁石１１が設けられ、Ｘ（−）側の端部には永久磁石１２が設けられる。
コラム３Ａには、永久磁石１１と対向するように、永久磁石２１が配置される。この際、永久磁石１１と永久磁石２１とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石１１のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石２１のＸ（−）側の面がＳ極となる。
コラム３Ｂには、永久磁石１２と対向するように、永久磁石２２が配置される。この際、永久磁石１２と永久磁石２２とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１２のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１２のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２２のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２２のＸ（−）側の面がＮ極となる。
プローブ測定力調整装置１００では、被測定物と接触するプローブが設けられたスタイラス９がスタイラス支持部２に取り付けられる。図３は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００へのスタイラスの取付け例を示す斜視図である。図３では、図面の簡略化のため、コラム３Ａ及び３Ｂと永久磁石１１、１２、２１及び２２を省略している。また、図３では、板バネ３１及び３２の位置を理解しやすくするため、板バネ３１及び３２にハッチングを施している。スタイラス９は、Ｚ（＋）側に突き出すようにスタイラス支持部２に取り付けられる。
プローブ測定力調整装置１００の動作について説明する。プローブ測定力調整装置１００では、スタイラス９にＸ（＋）方向の力が加わると、板バネ３１及び３２が、それぞれ基部１側の固定部を固定端として変形し、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位する。スタイラス９にＸ（−）方向の力が加わると、板バネ３１及び３２が、それぞれ基部１側の固定部を固定端として変形し、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位する。これに伴い、スタイラス支持部２には、Ｘ方向の変位に応じて板バネ３１及び３２によるばね力が加わる。図４は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００に作用する力を示すグラフである。図４に示すように、ばね力Ｆｓは、板バネ３１及び３２のばね定数とスタイラス支持部２のＸ方向の変位との積で表され、Ｘ方向の変位に対して線形に変化する。
また、スタイラス支持部２とコラム３Ａ及び３Ｂとの間には、永久磁石（永久磁石１１、１２、２１、２２）の磁力による引力が生じる。図５は、実施の形態１にかるプローブ測定力調整装置１００に作用する磁力を示すグラフである。スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石１１と永久磁石２１とが近づくので、両者間の引力Ｆｍ１は強くなる。また、永久磁石１２と永久磁石２２とは遠ざかるので、両者間の引力Ｆｍ２は弱くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力Ｆｍが作用する。一方、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石１１と永久磁石２１とは遠ざかるので、両者間の引力Ｆｍ１は弱くなる。また、永久磁石１２と永久磁石２２とは近づくので、両者間の引力Ｆｍ２は強くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（−）方向への磁力Ｆｍが作用する。
以上より、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。図６は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。図６に示すように、プローブ測定力調整装置１００では、スタイラス支持部２には、ばね力をキャンセルするように磁力が作用することが理解できる。よって、スタイラス支持部２に実質的に作用する力Ｆａの大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
上述の通り、プローブ測定力調整装置１００では、平板状弾性部材（板バネ）と永久磁石とを組み合わせた簡易な構成で、測定力の調整を行う。つまり、測定力の調整のために、アクチュエータなどのアクティブ制御を行う構成を導入する必要がない。したがって、制御に伴い熱やノイズの発生を防止できるので、高精度の測定を行うことができる。
また、上述の永久磁石１１、１２、２１及び２２の極性は、例示に過ぎない。例えば、永久磁石１１、１２、２１及び２２の極性をそれぞれ入れ換えてもよい。図７は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の変形例であるプローブ測定力調整装置１０１を示す正面図である。この例では、図７に示すように、永久磁石１１のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１１のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２１のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２１のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石１２のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石１２のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２２のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石２２のＸ（−）側の面がＳ極となる。
さらに、永久磁石１１及び２１の一方を磁性材料で構成される部材に置換してもよいし、永久磁石１２及び２２の一方を磁性材料で構成される部材に置換してもよい。図８は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の別の変形例であるプローブ測定力調整装置１０２を示す正面図である。この例では、図８に示すように、永久磁石２１及び２２がそれぞれ磁性体４１及び４２に置換されている。永久磁石１１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石１１のＸ（−）側の面がＳ極であるので、磁性体４１のＸ（＋）側の面はＮ極、磁性体４１のＸ（−）側の面はＳ極となる。永久磁石１２のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石１２のＸ（−）側の面がＳ極であるので、磁性体４２のＸ（＋）側の面がＮ極、磁性体４２のＸ（−）側の面がＳ極となる。このように、対向する永久磁石の一方を磁性体に置換しても、プローブ測定力調整装置１００と同様の作用効果を奏することが理解できる。なお、対向する永久磁石の一方を磁性体に置換する場合、いずれの側の永久磁石を磁性体に置換してもよいし、永久磁石の極性を入れ換えてもよい。さらに、スタイラス支持部２、コラム３Ａ及び３Ｂの一部を磁性体として用いてもよい。
なお、本実施の形態及び以降の実施の形態では、永久磁石と磁性材料からなる部材（磁性体）とを、磁性部材とも称するものとする。
実施の形態２
実施の形態２にかかるプローブ測定力調整装置２００について説明する。図９は、実施の形態２にかかるプローブ測定力調整装置２００の構成を模式的に示す斜視図である。図１０は、実施の形態２にかかるプローブ測定力調整装置２００の構成を模式的に示す正面図である。プローブ測定力調整装置２００は、基部１、スタイラス支持部４、コラム５、永久磁石１３及び１４、永久磁石２３及び２４、板バネ３１及び３２を有する。
永久磁石１３及び１４は、それぞれ第１の磁性部材及び第２の磁性部材に対応する。永久磁石２３及び２４は、それぞれ第３の磁性部材及び第４の磁性部材に対応する。スタイラス支持部４は、第２の部材に対応する。基部１及びコラム５は１つの固定部を構成し、当該固定部は第１の部材に対応する。
基部１は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。コラム５は、基部１上にＺ（＋）側に突き出して配置される。
板バネ３１及び３２は、実施の形態と同様に、基部１上に平行に配置される。つまり、板バネ３１の主面（Ｘ−Ｚ平面）と板バネ３２の主面（Ｘ−Ｚ平面）とは、平行である。また、板バネ３１及び３２は、板バネ３１及び３２の主面が基部１の主面（Ｘ−Ｙ平面）に対して垂直となるように配置される。
スタイラス支持部４は、板バネ３１及び３２を介して、基部１と対向配置される。但し、スタイラス支持部４は、コラム５を覆うように設けられており、板バネ３１及び３２はそれぞれスタイラス支持部４のＸ方向の端部に接合される。換言すれば、板バネ３１及び３２は、コラム５を挟んで対向配置される。
コラム５上部のＸ（＋）側の面には永久磁石２３が配置され、Ｘ（−）側の面には永久磁石２４が配置される。また、スタイラス支持部４には、永久磁石２３と対向する位置に永久磁石１３が配置され、永久磁石２４と対向する位置に永久磁石１４が配置される。この際、永久磁石１３と永久磁石２３とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１３のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石１３のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２３のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石２３のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石１４と永久磁石２４とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１４のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１４のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２４のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２４のＸ（−）側の面がＮ極となる。
以上、プローブ測定力調整装置２００では、スタイラス支持部４がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部４にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部４がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部４にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。つまり、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００と同様に、ばね力をキャンセルするように磁力が作用する。よって、スタイラス支持部２に実質的に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、実施の形態１と同様に、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態３
実施の形態３にかかるプローブ測定力調整装置３００について説明する。図１１は、実施の形態３にかかるプローブ測定力調整装置３００の構成を模式的に示す上面図である。プローブ測定力調整装置３００は、基部１、スタイラス支持部２、コラム６Ａ〜６Ｄ、永久磁石１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ及び１６Ｂ、永久磁石２５Ａ〜２５Ｄ、永久磁石２６Ａ−２６Ｄ、板バネ３１及び３２を有する。
基部１は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。コラム６Ａ−６Ｄは、それぞれスタイラス支持部２の四隅の外側の基部１上に、Ｚ（＋）側に突き出して配置される。
永久磁石１５Ａ及び１５Ｂは、第１の磁性部材に対応する。永久磁石１６Ａ及び１６Ｂは、第２の磁性部材に対応する。永久磁石２５Ａ〜２５Ｄは、第３の磁性部材に対応する。永久磁石２６Ａ〜２６Ｄは、第４の磁性部材に対応する。基部１及びコラム６Ａ〜６Ｄは１つの固定部を構成し、当該固定部は第１の部材に対応する。
板バネ３１及び３２の配置については、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００と同様であるので、説明を省略する。
スタイラス支持部２のＹ（＋）側の面のＸ（＋）側端部には、永久磁石１５Ａが配置される。スタイラス支持部２のＹ（−）側の面のＸ（＋）側端部には、永久磁石１５Ｂが配置される。スタイラス支持部２のＹ（＋）側の面のＸ（−）側端部には、永久磁石１６Ａが配置される。スタイラス支持部２のＹ（−）側の面のＸ（−）側端部には、永久磁石１６Ｂが配置される。
コラム６ＡのＹ（−）側の面には、永久磁石２５Ａと永久磁石２５Ｂとが、Ｘ方向に離隔して、永久磁石１５Ａに対して磁力による引力が作用するように配置される。この例では、永久磁石１５ＡのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２５ＡのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２５ＢのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。
コラム６ＢのＹ（＋）側の面には、永久磁石２５Ｃと永久磁石２５Ｄとが、Ｘ方向に離隔して、永久磁石１５Ｂに対して磁力による引力が作用するように配置される。この例では、永久磁石１５ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２５ＣのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２５ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。
コラム６ＣのＹ（−）側の面には、永久磁石２６Ａと永久磁石２６Ｂとが、Ｘ方向に離隔して、永久磁石１６Ａに対して磁力による引力が作用するように配置される。この例では、永久磁石１６ＡのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２６ＡのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石２６ＢのＹ（＋）側の面がＮ極、Ｙ（−）側の面がＳ極となる。
コラム６ＤのＹ（＋）側の面には、永久磁石２６Ｃと永久磁石２６Ｄとが、Ｘ方向に離隔して、永久磁石１６Ｂに対して磁力による引力が作用するように配置される。この例では、永久磁石１６ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２６ＣのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２６ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。
プローブ測定力調整装置３００では、プローブ測定力調整装置１００と同様に、被測定物と接触するプローブが設けられたスタイラス９（不図示）が、Ｚ（＋）側に突き出すようにスタイラス支持部２に取り付けられる。プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス９にＸ（＋）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位し、スタイラス９にＸ（−）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位する。これに伴い、スタイラス支持部２には、プローブ測定力調整装置１００と同様に、Ｘ方向の変位に応じて板バネ３１及び３２によるばね力が加わる。
また、スタイラス支持部２とコラム６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄとの間には、永久磁石（永久磁石１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、２５Ａ−２５Ｄ及び２６Ａ−２６Ｄ）の磁力による引力が生じる。
スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石１５Ａと永久磁石２５Ａとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１５Ａと永久磁石２５Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１５Ｂと永久磁石２５Ｃとが重なる部分の面積が大きくなるで、両者間の引力は強くなる。永久磁石１５Ｂと永久磁石２５Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１６Ａと永久磁石２６Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１６Ａと永久磁石２６Ａとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１６Ｂと永久磁石２６Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１６Ｂと永久磁石２６Ｃとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力が作用する。
一方、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石１５Ａと永久磁石２５Ａとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１５Ａと永久磁石２５Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１５Ｂと永久磁石２５Ｃとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１５Ｂと永久磁石２５Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１６Ａと永久磁石２６Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１６Ａと永久磁石２６Ａとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１６Ｂと永久磁石２６Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１６Ｂと永久磁石２６Ｃとが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（−）方向への磁力が作用する。
以上より、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。すなわち、プローブ測定力調整装置３００では、スタイラス支持部２には、ばね力をキャンセルするように磁力が作用することが理解できる。よって、プローブ測定力調整装置３００によれば、プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス支持部２に実質的に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態４
実施の形態４にかかるプローブ測定力調整装置４００について説明する。図１２は、実施の形態４にかかるプローブ測定力調整装置４００の構成を模式的に示す正面図である。プローブ測定力調整装置４００は、基部１、スタイラス支持部２、コラム７Ａ及びコラム７Ｂ、永久磁石１７及び１８、永久磁石２７Ａ及び２７Ｂ、永久磁石２８Ａ及び２８Ｂ、板バネ３１及び３２を有する。
基部１、スタイラス支持部２、板バネ３１及び３２は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
永久磁石１７は、第１の磁性部材に対応する。永久磁石１８は、第２の磁性部材に対応する。永久磁石２７Ａ及び２７Ｂは、第３の磁性部材に対応する。永久磁石２８Ａ及び２８Ｂは、第４の磁性部材に対応する。基部１、コラム７Ａ及び７Ｂは１つの固定部を構成し、当該固定部は第１の部材に対応する。
コラム７Ａ及びコラム７Ｂは、基部１上にＸ方向に離隔して、Ｚ（＋）側に突き出して配置される。
スタイラス支持部２のＸ（＋）側の端部には永久磁石１７が設けられ、Ｘ（−）側の端部には永久磁石１８が設けられる。
コラム７Ａには、永久磁石１７の上方のＹ（＋）側の面に永久磁石２７Ａが配置され、永久磁石１７の下方のＹ（−）側の面に永久磁石２７Ｂが配置される。永久磁石１７及び永久磁石２７Ａは、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。永久磁石１７及び永久磁石２７Ｂは、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１７のＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１７のＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２７ＡのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２７ＡのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２７ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２７ＢのＹ（−）側の面がＮ極となる。
コラム７Ｂには、永久磁石１８の上方のＹ（＋）側の面に永久磁石２８Ａが配置され、永久磁石１８の下方のＹ（−）側の面に永久磁石２８Ｂが配置される。この際、永久磁石１８及び永久磁石２８Ａは、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。永久磁石１８及び永久磁石２８Ｂは、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石１８のＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１８のＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２８ＡのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２８ＡのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２８ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石２８ＢのＹ（−）側の面がＮ極となる。
プローブ測定力調整装置４００では、プローブ測定力調整装置１００と同様に、被測定物と接触するプローブが設けられたスタイラス９（不図示）が、Ｚ（＋）側に突き出すようにスタイラス支持部２に取り付けられる。プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス９にＸ（＋）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位し、スタイラス９にＸ（−）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位する。これに伴い、スタイラス支持部２には、プローブ測定力調整装置１００と同様に、Ｘ方向の変位に応じて板バネ３１及び３２によるばね力が加わる。
また、スタイラス支持部２とコラム７Ａ及び７Ｂとの間には、永久磁石（永久磁石１７、１８、２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ及び２８Ｂ）の磁力による引力が生じる。
スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石１７のＳ極と永久磁石２７ＡのＮ極とが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１７のＮ極と永久磁石２７ＢのＳ極とが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１８のＳ極と永久磁石２８ＡのＮ極とが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１８のＮ極と永久磁石２８ＢのＳ極とが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力が作用する。
一方、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石１７のＳ極と永久磁石２７ＡのＮ極とが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１７のＮ極と永久磁石２７ＢのＳ極とが重なる部分の面積が小さくなるので、両者間の引力は弱くなる。永久磁石１８のＳ極と永久磁石２８ＡのＮ極とが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。永久磁石１８のＮ極と永久磁石２８ＢのＳ極とが重なる部分の面積が大きくなるので、両者間の引力は強くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（−）方向への磁力が作用する。
以上より、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。すなわち、プローブ測定力調整装置４００では、スタイラス支持部２には、ばね力をキャンセルするように磁力が作用することが理解できる。よって、プローブ測定力調整装置４００によれば、プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス支持部２に実質的に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態５
実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置５００について説明する。図１３は、実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置５００の構成を模式的に示す上面図である。図１４は、実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置５００の図１３に示したＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図である。図１５は、実施の形態５にかかるプローブ測定力調整装置５００の図１３に示したＸＶ−ＸＶ線における断面図である。プローブ測定力調整装置５００は、基部１、スタイラス支持部２、コラム８Ａ〜８Ｄ、永久磁石４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ及び４２Ｂ、永久磁石５１Ａ−５１Ｄ、永久磁石５２Ａ−５２Ｄ、板バネ３１及び３２を有する。
基部１、スタイラス支持部２、板バネ３１及び３２は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。コラム８Ａ−８Ｄは、それぞれスタイラス支持部２の四隅の外側の基部１上に、Ｚ（＋）側に突き出して配置される。
永久磁石４１Ａ及び４１Ｂは、第１の磁性部材に対応する。永久磁石４２Ａ及び４２Ｂは、第２の磁性部材に対応する。永久磁石５１Ａ〜５１Ｄ及び５２Ａ〜５２Ｄは、第３の磁性部材に対応する。永久磁石５３Ａ〜５３Ｄ及び５４Ａ〜５４Ｄは、第４の磁性部材に対応する。基部１及びコラム８Ａ〜８Ｄは１つの固定部を構成し、当該固定部は第１の部材に対応する。
スタイラス支持部２のＹ（＋）側の面のＸ（＋）側端部には、永久磁石４１Ａが配置される。スタイラス支持部２のＹ（−）側の面のＸ（＋）側端部には、永久磁石４１Ｂが配置される。スタイラス支持部２のＹ（＋）側の面のＸ（−）側端部には、永久磁石４２Ａが配置される。スタイラス支持部２のＹ（−）側の面のＸ（−）側端部には、永久磁石４２Ｂが配置される。
コラム８Ａには、永久磁石４１Ａの上方（Ｙ（＋）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５１Ａが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５１Ｂが配置される。永久磁石４１Ａの下方（Ｙ（−）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５１Ｃが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５１Ｄが配置される。この際、永久磁石４１Ａ及び永久磁石５１Ａ−５１Ｄは、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ａ−５１Ｄとの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石４１ＡのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石４１ＡのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石５１Ａ〜５１ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。
コラム８Ｂには、永久磁石４１Ｂの上方（Ｙ（＋）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５２Ａが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５２Ｂが配置される。永久磁石４１Ｂの下方（Ｙ（−）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５２Ｃが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５２Ｄが配置される。この際、永久磁石４１Ｂ及び永久磁石５２Ａ−５２Ｄは、永久磁石４１Ｂと永久磁石５２Ａ−５２Ｄとの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石４１ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石４１ＢのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石５２Ａ〜５２ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。
コラム８Ｃには、永久磁石４２Ａの上方（Ｙ（＋）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５３Ａが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５３Ｂが配置される。永久磁石４２Ａの下方（Ｙ（−）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５３Ｃが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５３Ｄが配置される。この際、永久磁石４２Ａ及び永久磁石５３Ａ−５３Ｄは、永久磁石４２Ａと永久磁石５３Ａ−５３Ｄとの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石４２ＡのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石４２ＡのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石５３Ａ〜５３ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、のＹ（−）側の面がＮ極となる。
コラム８Ｄには、永久磁石４２Ｂの上方（Ｙ（＋）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５４Ａが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５４Ｂが配置される。永久磁石４２Ｂの下方（Ｙ（−）側）、かつ、Ｘ（＋）側に永久磁石５４Ｃが配置され、Ｘ（−）側に永久磁石５４Ｄが配置される。この際、永久磁石４２Ｂ及び永久磁石５４Ａ−５４Ｄは、永久磁石４２Ｂと永久磁石５４Ａ−５４Ｄとの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石４２ＢのＹ（＋）側の面がＳ極、永久磁石４２ＢのＹ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石５４Ａ〜５４ＤのＹ（＋）側の面がＳ極、Ｙ（−）側の面がＮ極となる。
プローブ測定力調整装置５００では、プローブ測定力調整装置１００と同様に、被測定物と接触するプローブが設けられたスタイラス９（不図示）が、Ｚ（＋）側に突き出すようにスタイラス支持部２に取り付けられる。プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス９にＸ（＋）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位し、スタイラス９にＸ（−）方向の力が加わるとスタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位する。これに伴い、スタイラス支持部２には、プローブ測定力調整装置１００と同様に、Ｘ方向の変位に応じて板バネ３１及び３２によるばね力が加わる。
また、スタイラス支持部２とコラム８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄとの間には、永久磁石（永久磁石４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、５１Ａ−５１Ｄ、５２Ａ−５２Ｄ、５３Ａ−５３Ｄ及び５４Ａ−５４Ｄ）の磁力による引力が生じる。
スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ａ及び５１Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ａ及び５１Ｂとの間の引力は強くなる。永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ｃ及び５１Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ｃ及び５１Ｄとの間の引力は弱くなる。永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ａ及び５２Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ａ及び５２Ｂとの間の引力は強くなる。永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ｃ及び５２Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ｃ及び５２Ｄとの間の引力は弱くなる。永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ａ及び５３Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ａ及び５３Ｂとの間の引力は強くなる。永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ｃ及び５３Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ｃ及び５３Ｄとの間の引力は弱くなる。永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ａ及び５４Ｂとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ａ及び５４Ｂとの間の引力は強くなる。永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ｃ及び５４Ｄとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ｃ及び５４Ｄとの間の引力は弱くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力が作用する。
一方、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ａ及び５１Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ａ及び５１Ｂとの間の引力は弱くなる。永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ｃ及び５１Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４１Ａと永久磁石５１Ｃ及び５１Ｄとの間の引力は強くなる。永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ａ及び５２Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ａ及び５２Ｂとの間の引力は弱くなる。永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ｃ及び５２Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４２Ａと永久磁石５２Ｃ及び５２Ｄとの間の引力は強くなる。永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ａ及び５３Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ａ及び５３Ｂとの間の引力は弱くなる。永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ｃ及び５３Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４３Ａと永久磁石５３Ｃ及び５３Ｄとの間の引力は強くなる。永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ａ及び５４Ｂとが重なる部分の面積が小さくなるので、永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ａ及び５４Ｂとの間の引力は弱くなる。永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ｃ及び５４Ｄとが重なる部分の面積が大きくなるので、永久磁石４４Ａと永久磁石５４Ｃ及び５４Ｄとの間の引力は強くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（−）方向への磁力が作用する。
以上より、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。すなわち、プローブ測定力調整装置５００では、スタイラス支持部２には、ばね力をキャンセルするように磁力が作用することが理解できる。よって、プローブ測定力調整装置５００によれば、プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス支持部２に実質的に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態６
実施の形態６にかかるプローブ測定力調整装置６００について説明する。図１６は、実施の形態６にかかるプローブ測定力調整装置６００の構成を模式的に示す正面図である。プローブ測定力調整装置６００は、基部６１、スタイラス支持部６２、ヒンジ取付け部材６４、永久磁石６１１及び６１２、永久磁石６２１及び６２２、弾性ヒンジ６３１及び６３２を有する。
永久磁石６１１は、第１の磁性部材に対応する。永久磁石６１２は、第２の磁性部材に対応する。永久磁石６２１は、第３の磁性部材に対応する。永久磁石６２２は、第４の磁性部材に対応する。
基部６１は、測定装置（例えば、三次元測定機）に固定される部分である。図１６では、図面の簡略化のため、測定装置の詳細については表示を省略している。
弾性ヒンジ６３１及び６３２は、基部６１上にＸ方向に離隔して平行に配置される。弾性ヒンジ６３１は、Ｘ−Ｚ平面を主面とする２枚の板バネ６３１Ａ及び６３１ＢがＸ方向に離隔して配置される。弾性ヒンジ６３２は、Ｘ−Ｚ平面を主面とする２枚の板バネ６３２Ａ及び６３２ＢがＸ方向に離隔して配置される。
弾性ヒンジ６３１及び６３２は、それぞれ第１の平板状弾性部材及び第２の平板状弾性部材に対応する。弾性ヒンジ６３１の板バネ６３１Ａ及び６３１Ｂは、それぞれ第３の平板状弾性部材及び第４の平板状弾性部材に対応する。弾性ヒンジ６３２の板バネ６３２Ａ及び６３２Ｂは、それぞれ第５の平板状弾性部材及び第６の平板状弾性部材に対応する。
スタイラス支持部６２は、基部６１に対してＺ（＋）方向に離隔して対向配置される。基部６１とスタイラス支持部６２とは、弾性ヒンジ６３１の板バネ６３１Ａ及び弾性ヒンジ６３２の板バネ６３２Ａにより連結される。
スタイラス支持部６２は、ヒンジ取付け部材６４を挟んで、基部６１に対してＺ（−）方向に離隔して対向配置される。基部６１とヒンジ取付け部材６４とは、弾性ヒンジ６３１の板バネ６３１Ｂ及び弾性ヒンジ６３２の板バネ６３２Ｂにより連結され、Ｘ方向に可動である。スタイラス支持部６２のＸ（＋）側の端部には永久磁石６１１が設けられ、Ｘ（−）側の端部には永久磁石６１２が設けられる。
コラム６３Ａには、永久磁石６１１と対向するように、永久磁石６２１が配置される。この際、永久磁石６１１と永久磁石６２１とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石６１１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石６１１のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石６２１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石６２１のＸ（−）側の面がＳ極となる。
コラム６３Ｂには、永久磁石６１２と対向するように、永久磁石６２２が配置される。この際、永久磁石６１２と永久磁石６２２とは、それぞれ磁極が異なり、それぞれの間に引力が作用するように設けられる。この例では、永久磁石６１２のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石６１２のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石６２２のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石６２２のＸ（−）側の面がＮ極となる。
プローブ測定力調整装置６００では、被測定物と接触するスタイラスがスタイラス支持部６２に取り付けられる。スタイラスは、Ｚ（＋）側に突き出すようにスタイラス支持部６２に取り付けられる。プローブ測定力調整装置１００では、スタイラス９にＸ（＋）方向の力が加わると、弾性ヒンジ６３１及び弾性ヒンジ６３２が、それぞれ基部６１との接合部を固定端として変形し、スタイラス支持部６２がＸ（＋）方向に変位する。スタイラス９にＸ（−）方向の力が加わると、弾性ヒンジ６３１及び弾性ヒンジ６３２が変形し、スタイラス支持部６２がＸ（−）方向に変位する。これに伴い、スタイラス支持部６２には、Ｘ方向の変位に応じて弾性ヒンジ６３１及び弾性ヒンジ６３２によるばね力が加わる。
また、スタイラス支持部６２とコラム６３Ａ及び６３Ｂとの間には、永久磁石（永久磁石６１１、６１２、６２１、６２２）の磁力による引力が生じる。スタイラス支持部６２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石６１１と永久磁石６２１とが近づくので、両者間の引力は強くなる。また、永久磁石６１２と永久磁石６２２とは遠ざかるので、両者間の引力は弱くなる。その結果、スタイラス支持部６２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力が作用する。一方、スタイラス支持部６２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石６１１と永久磁石６２１とは遠ざかるので、両者間の引力は弱くなる。また、永久磁石６１２と永久磁石６２２とは近づくので、両者間の引力は強くなる。その結果、スタイラス支持部６２には、実質的にＸ（−）方向への磁力が作用する。
以上より、スタイラス支持部６２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部６２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部６２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部６２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。よって、プローブ測定力調整装置６００では、プローブ測定力調整装置１００と同様に、スタイラス支持部６２には、ばね力をキャンセルするように磁力が作用することが理解できる。よって、スタイラス支持部６２に実質的に作用する力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態７
実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置７００について説明する。図１７は、実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置７００の構成を模式的に示す斜視図である。Ｘ軸測定力調整部７０及びＹ軸測定力調整部８０を有する。Ｘ軸測定力調整部７０及びＹ軸測定力調整部８０は、それぞれプローブ測定力調整装置１００と同様の構成を有する。Ｘ軸測定力調整部７０は、第１の測定力調整装置とも称する。Ｙ軸測定力調整部８０は、第２の測定力調整装置とも称する。なお、図１７では、図面の簡略化のため、コラム及びと永久磁石を省略している。
図１８は、実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置７００のＸ軸測定力調整部７０及びＹ軸測定力調整部８０を分離した場合を示す斜視図である。Ｙ軸測定力調整部８０は、Ｘ軸測定力調整部７０に対して、Ｚ軸を回転軸として９０°回転して配置される。図１８では、図面の簡略化のため、コラム及びと永久磁石を省略している。
Ｘ軸測定力調整部７０は、基部７１、支持部７２、コラム７３Ａ及びコラム７３Ｂ、永久磁石７１１及び７１２、永久磁石７２１及び７２２、板バネ７３１及び７３２を有する。基部７１、支持部７２、コラム７３Ａ及びコラム７３Ｂ、永久磁石７１１及び７１２、永久磁石７２１及び７２２、板バネ７３１及び７３２は、それぞれプローブ測定力調整装置１００の基部１、スタイラス支持部２、コラム３Ａ及びコラム３Ｂ、永久磁石１１及び１２、永久磁石２１及び２２、板バネ３１及び３２に対応する。
Ｘ軸測定力調整部７０の基部７１は、三次元測定機などの測定機本体（不図示）に固定されている。Ｘ軸測定力調整部７０はプローブ測定力調整装置１００と同様の構成を有するので、Ｘ軸測定力調整部７０の支持部７２はＸ方向に変位することが可能である。
Ｙ軸測定力調整部８０は、基部８１、支持部８２、コラム８３Ａ及びコラム８３Ｂ、永久磁石８１１及び８１２、永久磁石８２１及び８２２、板バネ８３１及び８３２を有する。基部８１、支持部８２、コラム８３Ａ及びコラム８３Ｂ、永久磁石８１１及び８１２、永久磁石８２１及び８２２、板バネ８３１及び８３２は、それぞれプローブ測定力調整装置１００の基部１、スタイラス支持部２、コラム３Ａ及びコラム３Ｂ、永久磁石１１及び１２、永久磁石２１及び２２、板バネ３１及び３２に対応する。
Ｙ軸測定力調整部８０の基部８１は、Ｘ軸測定力調整部７０の支持部７２と連結される。この際、上述したように、Ｙ軸測定力調整部８０は、Ｘ軸測定力調整部７０に対して、Ｚ軸を回転軸として９０°回転して配置される。Ｙ軸測定力調整部８０はプローブ測定力調整装置１００と同様の構成を有するので、Ｙ軸測定力調整部８０の支持部８２は、基部８１に対して、Ｙ方向に変位することが可能である。Ｙ軸測定力調整部８０の支持部８２には、スタイラス９が取り付けられる。
以上の構成より、Ｙ軸測定力調整部８０の支持部８２は、Ｘ軸測定力調整部７０の基部７１に対して、Ｘ方向及びＹ方向の２軸方向に変位することができる。
よって、本構成によれば、プローブが２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に変位した際に、変位により生じるばね力をキャンセルするように２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に磁力が作用することが理解できる。よって、プローブに実質的に作用する２軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）の力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態８
実施の形態８にかかるプローブ測定力調整装置８００について説明する。図１９は、実施の形態８にかかるプローブ測定力調整装置８００の構成を模式的に示す斜視図である。実施の形態７にかかるプローブ測定力調整装置７００に、Ｚ軸測定力調整部９０を追加した構成を有する。Ｚ軸測定力調整部９０は、プローブ測定力調整装置１００と同様の構成を有する。Ｚ軸測定力調整部９０は、第３の測定力調整装置とも称する。なお、図１９では、図面の簡略化のため、コラム及びと永久磁石を省略している。
図２０は、実施の形態８にかかるプローブ測定力調整装置８００のＸ軸測定力調整部７０、Ｙ軸測定力調整部８０及びＺ軸測定力調整部９０を分離した場合を示す斜視図である。Ｚ軸測定力調整部９０は、Ｘ軸測定力調整部７０及びＹ軸測定力調整部８０に対して、Ｘ軸又はＹ軸を回転軸として９０°回転して配置される。図２０では、図面の簡略化のため、コラム及びと永久磁石を省略している。
Ｚ軸測定力調整部９０は、基部９１、支持部９２、コラム９３Ａ及びコラム９３Ｂ、永久磁石９１１及び９１２、永久磁石９２１及び９２２、板バネ９３１及び９３２を有する。基部９１、支持部９２、コラム９３Ａ及びコラム９３Ｂ、永久磁石９１１及び９１２、永久磁石９２１及び９２２、板バネ９３１及び９３２は、それぞれプローブ測定力調整装置１００の基部１、スタイラス支持部２、コラム３Ａ及びコラム３Ｂ、永久磁石１１及び１２、永久磁石２１及び２２、板バネ３１及び３２に対応する。
Ｚ軸測定力調整部９０の基部９１は、Ｙ軸測定力調整部８０の支持部８２と連結される。この際、上述したように、Ｚ軸測定力調整部９０は、Ｘ軸測定力調整部７０及びＹ軸測定力調整部８０に対して、Ｘ軸又はＹ軸を回転軸として９０°回転して配置される。Ｚ軸測定力調整部９０はプローブ測定力調整装置１００と同様の構成を有するので、Ｚ軸測定力調整部９０の支持部９２は、基部９１に対して、Ｚ方向に変位することが可能である。Ｚ軸測定力調整部９０の支持部９２には、スタイラス９が取り付けられる。
以上の構成より、Ｚ軸測定力調整部９０の支持部９２は、Ｘ軸測定力調整部７０の基部７１に対して、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の３軸方向に変位することができる。
よって、本構成によれば、プローブが３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）に変位した際に、変位により生じるばね力をキャンセルするように３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）に磁力が作用することが理解できる。よって、プローブに実質的に作用する３軸方向Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）の力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
実施の形態９
実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置９００について説明する。図２１は、実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置９００の構成を模式的に示す正面図である。プローブ測定力調整装置９００は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の変形例であり、永久磁石１１と永久磁石２１との間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２との間で、磁力による斥力が作用するものである。
プローブ測定力調整装置９００では、図２１に示すように、永久磁石１１のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１１のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２１のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石２１のＸ（−）側の面がＳ極となる。永久磁石１２のＸ（＋）側の面がＳ極、永久磁石１２のＸ（−）側の面がＮ極となる。永久磁石２２のＸ（＋）側の面がＮ極、永久磁石２２のＮ（−）側の面がＳ極となる。
図２２は、実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置９００に作用するばね力を示すグラフである。図２２に示すように、ばね力Ｆｓは、板バネ３１及び３２のばね定数とスタイラス支持部２の変位の積として求められる。
スタイラス支持部２とコラム３Ａ及び３Ｂとの間には、永久磁石（永久磁石１１、１２、２１、２２）の磁力による斥力が生じる。図２３は、実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置９００に作用する磁力を示すグラフである。スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、永久磁石１１と永久磁石２１とが近づくので、両者間の斥力Ｆｍ１は強くなる。また、永久磁石１２と永久磁石２２とは遠ざかるので、両者間の斥力Ｆｍ２は弱くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（−）方向への磁力Ｆｍが作用する。一方、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、永久磁石１１と永久磁石２１とは遠ざかるので、両者間の斥力Ｆｍ１は弱くなる。また、永久磁石１２と永久磁石２２とは近づくので、両者間の斥力Ｆｍ２は強くなる。その結果、スタイラス支持部２には、実質的にＸ（＋）方向への磁力Ｆｍが作用する。
以上より、スタイラス支持部２がＸ（＋）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（−）方向のばね力とＸ（−）方向の磁力が作用する。また、スタイラス支持部２がＸ（−）方向に変位すると、スタイラス支持部２にはＸ（＋）方向のばね力とＸ（＋）方向の磁力が作用する。図２４は、実施の形態９にかかるプローブ測定力調整装置９００に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。図２４に示すように、プローブ測定力調整装置９００では、スタイラス支持部２には、ばね力と同じ方向に磁力が作用することが理解できる。よって、スタイラス支持部２に実質的に作用する力Ｆａの大きさを増大させることが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を増大させ、測定の応答性を向上させることが可能となる。
実施の形態１０
実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００について説明する。本実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置１０００は、実施の形態１にかかるプローブ測定力調整装置１００の変形例として構成される。図２５は、実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００の構成を模式的に示す斜視図である。
本実施の形態においては、プローブ測定力調整装置１０００の基部１Ａ及びスタイラス支持部２Ａは、それぞれプローブ測定力調整装置１００の基部１及びスタイラス支持部２に対応する。プローブ測定力調整装置１０００の板バネ３１Ａ及び３２Ａは、それぞれプローブ測定力調整装置１００の板バネ３１及び３２に対応する。プローブ測定力調整装置１０００のスライダＳＬ１及びＳＬ２は、プローブ測定力調整装置１００のコラム３Ａ及び３Ｂに対応する。
また、プローブ測定力調整装置１０００は、プローブ測定力調整装置１００の永久磁石２１及び２２を２つに分割した構成を有する。すなわち、プローブ測定力調整装置１０００のスライダＳＬ１に取り付けられた永久磁石２１Ａ及び２１Ｂは、プローブ測定力調整装置１００の永久磁石２１に対応する。プローブ測定力調整装置１０００のスライダＳＬ２に取り付けられた永久磁石２２Ａ及び２２Ｂは、プローブ測定力調整装置１００の永久磁石２２に対応する。
更に、プローブ測定力調整装置１０００では、基部１ＡにはガイドレールＧＲ１及びＧＲ２が設けられる。スライダＳＬ１はガイドレールＧＲ１に沿ってＹ方向に移動可能であり、スライダＳＬ２はガイドレールＧＲ２に沿ってＹ方向に移動可能である。すなわち、スライダＳＬ１及びＳＬ２は、外部のモータなどの駆動機構（不図示）によって力を与えられることで、基部１Ａに対してＹ方向に移動可能である。
プローブ測定力調整装置１０００は、スライダＳＬ１及びＳＬ２のＹ方向の位置に依存して、Ｘ方向に対向する永久磁石間の磁力を切り替えることできるように構成される。すなわち、プローブ測定力調整装置１０００は、永久磁石１１と永久磁石２１Ａとの間の磁力（磁力Ｍ１Ａと称する）が永久磁石１１と永久磁石２１Ｂとの間の磁力（磁力Ｍ１Ｂと称する）よりも大きくなるよう、かつ、永久磁石１２と永久磁石２２Ａとの間の磁力（磁力Ｍ１Ｃと称する）が永久磁石１２と永久磁石２２Ｂとの間の磁力（磁力Ｍ１Ｄと称する）よりも大きくなるように構成される。つまり、永久磁石に挟まれた空間では、Ｙ方向で磁力が２段階に変化することとなる。
但し、プローブ測定力調整装置１０００は、永久磁石１１と永久磁石２１Ａとの間の磁力Ｍ１Ａと、永久磁石１２と永久磁石２２Ａとの間の磁力Ｍ１Ｃとが等しくなるように、かつ、永久磁石１１と永久磁石２１Ｂとの間の磁力Ｍ１Ｂと、永久磁石１２と永久磁石２２Ｂとの間の磁力Ｍ１Ｄとが等しくなるように設計される。
以下、本実施の形態にかかる永久磁石の具体例を説明する。永久磁石１１と永久磁石１２とは等しい厚み（Ｘ方向の厚み）を有し、永久磁石２１Ａと永久磁石２２Ａとは等しい厚み（Ｘ方向の厚み）を有し、永久磁石１１と永久磁石２１Ａとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ａとの間の間隙はΔＸ１である。また、永久磁石２１Ｂと永久磁石２２Ｂとは等しい厚み（Ｘ方向の厚み）を有し、永久磁石１１と永久磁石２１Ｂとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ｂとの間の間隙はΔＸ２である。更に、本実施の形態では、ΔＸ１がΔＸ２よりも小さくなるように（ΔＸ１＜ΔＸ２）、各永久磁石が設計される。
図２６は、永久磁石２１Ａが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ａが永久磁石１２と対向する場合のプローブ測定力調整装置１０００を示す斜視図である。図２７は、図２６のＣＳ１−ＣＳ１線におけるプローブ測定力調整装置１０００の断面図である。図２６に示すように、スライダＳＬ１及びＳＬ２がＹ（＋）方向にスライドすることで、永久磁石２１Ａが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ａが永久磁石１２と対向する。
この場合、永久磁石１１と永久磁石２１Ａとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ａとの間の間隙はΔＸ１となる。したがって、対向する永久磁石間には強い磁力が作用する。図２８は、実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。図２８に示すように、上述の実施の形態と同様に、スタイラス支持部２には、ばね力Ｆｓをキャンセルするように磁力Ｆｍ１が作用することで合力（すなわち、測定力）Ｆａ１が生じる。この場合には、強い磁力Ｆｍ１が作用するため、プローブ測定力調整装置１０００全体として見た場合のばね定数が低くなる。その結果、プローブの測定力を抑制し、高精度の測定を行うことができる。
図２９は、永久磁石２１Ｂが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ｂが永久磁石１２と対向する場合のプローブ測定力調整装置１０００を示す斜視図である。図３０は、図２９のＣＳ２−ＣＳ２線におけるプローブ測定力調整装置１０００の断面を示す図である。図２９に示すように、スライダＳＬ１及びＳＬ２がＹ（−）方向にスライドすることで、永久磁石２１Ｂが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ｂが永久磁石１２と対向する。
この場合、永久磁石１１と永久磁石２１Ｂとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ｂとの間の間隙はΔＸ２となる。したがって、対向する永久磁石間には、図２６及び図２７の場合と比べて、弱い磁力が作用する。図３１は、実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００に作用するばね力と磁力との合力を示すグラフである。この場合にも、図２６及び図２７の場合と同様に、スタイラス支持部２には、ばね力Ｆｓをキャンセルするように磁力Ｆｍ２が作用して、合力（すなわち、測定力）合力Ｆａ２が生じる。この場合に、作用する磁力Ｆｍ２が弱いため、プローブ測定力調整装置１０００全体として見た場合のばね定数が高くなる。よって、図３１の測定力Ｆａ２は、図２８に示す測定力Ｆａ１よりも大きくなる。よって、固有振動数が高くなり、高応答ないしは高速の測定を行う場合に有利である。また、重量や回転モーメントを考慮した場合に高いばね定数が望ましいロングスタイラスを使用する上で、適していると考え得る。
以上、本構成によれば、求められる測定条件に応じて、プローブ測定力調整装置１０００全体として見た場合のばね定数を切り替えることが可能である。
また、本構成では、スライダＳＬ１及びＳＬ２をスライドさせる簡単な動作のみで、プローブ測定力調整装置１０００のばね定数が可能である。したがって、スライダの移動に要する短い時間の間だけ移動に要するエネルギーを与えればよく、スライダの移動に伴う摩擦熱等の熱の発生も少ない。一般に、プローブを用いた測定においては熱の発生は測定精度を劣化させる原因となる。例えば、いわゆるアクティブ倣いプローブのように測定中に常時プローブ測定力を制御する場合、測定中の制御による熱が常に発生し続けることとなり、測定精度の劣化に繋がってしまう。これに対し、本構成では、例えば測定の開始前などの測定が行われていない状態でスライダを移動させるだけであり、測定中には熱が発生しないので、測定の高精度化を実現することが可能となる。
実施の形態１１
実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００について説明する。本実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置１１００は、実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００の変形例として構成される。実施の形態１０にかかるプローブ測定力調整装置１０００はスライダがＹ方向に移動する構成であったが、本実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置１１００はスライダがＺ方向に移動する構成である。図３２は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００の構成を模式的に示す斜視図である。図３３は、図３２に示すＣＳ３−ＣＳ３線におけるプローブ測定力調整装置１１００の断面図である。
プローブ測定力調整装置１１００では、プローブ測定力調整装置１０００と比較して、Ｙ方向に移動するスライダＳＬ１及びＳＬ２に代えて、Ｚ方向に移動するスライダＳＬ３が設けられる。スライダＳＬ３は、基部１ＡからＺ（＋）方向に離隔して設けられたプレートＰＬを有する。プレートＰＬには、板バネ３１Ａ及び３２Ａをそれぞれ挿通できるように、Ｙ方向を長手方向とする溝Ｇ１及びＧ２が設けられる。プレートＰＬのＸ−Ｙ平面中心には、基部１Ａに設けられた穴ＢＨに挿通された駆動軸ＤＡが接合されている。
永久磁石１１のＸ（＋）側には、プレートＰＬからコラムＣ１がＺ（＋）方向に立ち上がるように設けられる。コラムＣ１の永久磁石１１に向く側の面（Ｘ（−）側の面）には、永久磁石２１Ａと永久磁石２１ＢとがＺ方向に並んで設けられる。この例では、永久磁石２１Ａは、永久磁石２１Ｂに対してＺ（＋）側に設けられる。
永久磁石１２のＸ（−）側には、プレートＰＬからコラムＣ２がＺ（＋）方向に立ち上がるように設けられる。コラムＣ２の永久磁石１２に向く側の面（Ｘ（＋）側の面）には、永久磁石２２Ａと永久磁石２２ＢとがＺ方向に並んで設けられる。この例では、永久磁石２２Ａは、永久磁石２２Ｂに対してＺ（＋）側に設けられる。
なお、永久磁石２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ及び２２Ｂについては、実施の形態１０と同様であるので、説明を省略する。
次いで、プローブ測定力調整装置１１００の動作について説明する。図３４は、スライダＳＬ３がＺ（−）側にスライドしている場合の断面図である。図３４に示すように、スライダＳＬ３がＺ（−）方向にスライドすることで、永久磁石２１Ａが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ａが永久磁石１２と対向する。つまり、実施の形態１０で説明した図２６及び図２７における場合と同様に、永久磁石１１と永久磁石２１Ａとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ａとの間の間隙はΔＸ１となる。したがって、対向する永久磁石間には強い磁力が作用する。
その結果、実施の形態１０で説明した図２８における場合と同様に、作用する磁力Ｆｍ１が強いため、プローブ測定力調整装置１１００全体として見た場合のばね定数が低くなる。よって、プローブの測定力を抑制し、高精度の測定を行うことができる。
図３５は、スライダＳＬ３がＺ（＋）側にスライドしている場合の断面図である。図３５に示すように、スライダＳＬ３がＺ（＋）方向にスライドすることで、永久磁石２１Ｂが永久磁石１１と対向し、永久磁石２２Ｂが永久磁石１２と対向する。つまり、実施の形態１０で説明した図２９及び図３０における場合と同様に、永久磁石１１と永久磁石２１Ｂとの間、及び、永久磁石１２と永久磁石２２Ｂとの間の間隙はΔＸ２となる。したがって、対向する永久磁石間には、図３４の場合と比べて、弱い磁力Ｆｍ２が作用する。
その結果、実施の形態１０で説明した図３１における場合と同様に、強い磁力Ｆｍ２が作用するため、プローブ測定力調整装置１１００全体として見た場合のばね定数が高くなる。よって、固有振動数が高くなり、高応答ないしは高速の測定を行う場合に有利である。
以上、本構成によれば、実施の形態１０と同様に、求められる測定条件に応じて、プローブ測定力調整装置１１００全体として見た場合のばね定数を切り替えることが可能である。また、プローブ測定力調整装置１１００では、スライダの駆動力は駆動軸ＤＡに与えるもの１つだけで済むので、プローブ測定力調整装置１０００と比べてスライダの駆動に必要な駆動部の構成を簡素化し、測定装置の小型化を実現することができる。
実施の形態１２
実施の形態１２にかかるプローブ測定力調整装置１２００について説明する。本実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置１２００は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００の応用例であり、実施の形態８(図１９)にかかるプローブ測定力調整装置８００と同様に、３軸それぞれについてプローブ測定力調整部が設けられた構成を有する。図３６は、実施の形態１２にかかるプローブ測定力調整装置１２００の構成を模式的に示す斜視図である。なお、図３６では、説明の簡略化のため、プローブ測定力調整装置１２００を測定機本体に取り付けるための機構等については、表示を省略している。
プローブ測定力調整装置１２００は、Ｘ軸測定力調整部１２０１、Ｙ軸測定力調整部１２０２及びＺ軸測定力調整部１２０３を有する。Ｘ軸測定力調整部１２０１、Ｙ軸測定力調整部１２０２及びＺ軸測定力調整部１２０３は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００の変形例である。なお、Ｘ軸測定力調整部１２０１、Ｙ軸測定力調整部１２０２及びＺ軸測定力調整部１２０３は、それぞれプローブ測定力調整装置８００（図１９）のＸ軸測定力調整部７０、Ｙ軸測定力調整部８０及びＺ軸測定力調整部９０に対応する。
この例では、駆動軸ＤＡ１によりＸ軸測定力調整部１２０１及びＹ軸測定力調整部１２０２の磁力を切り替え、かつ、駆動軸ＤＡ２によりＺ軸測定力調整部１２０３の磁力を切り替えることができるように構成される。
図３７は、図３６に示すＣＳ４−ＣＳ４線におけるプローブ測定力調整装置１２００の断面図である、Ｘ軸測定力調整部１２０１は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００において、駆動軸の接合態様を変更した構成を有する。Ｘ軸測定力調整部１２０１では、駆動軸ＤＡ１（プローブ測定力調整装置１１００の駆動軸ＤＡに対応）がスタイラス支持部２Ａに設けられた穴を貫通して、Ｚ（＋）方向に引き出されている。
Ｙ軸測定力調整部１２０２は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００をＺ軸周りに９０°回転させ、かつ、駆動軸の接合態様を変更した構成を有する。Ｘ軸測定力調整部１２０１の基部１Ａから突き出した駆動軸ＤＡ１（プローブ測定力調整装置１１００の駆動軸ＤＡに対応）がＹ軸測定力調整部１２０２のスタイラス支持部２Ａに設けられた穴を貫通して、スライダＳＬ３の接合されている。
以上より、駆動軸ＤＡ１を駆動することで、Ｘ軸測定力調整部１２０１及びＹ軸測定力調整部１２０２の磁力を、１つの動力源で一括して切り替えることができる。
Ｚ軸測定力調整部１２０３は、実施の形態１１にかかるプローブ測定力調整装置１１００をＹ軸周りに９０°回転させた構成を有する。Ｚ軸測定力調整部１２０３のスライダＳＬ３には、駆動軸ＤＡ２（プローブ測定力調整装置１１００の駆動軸ＤＡに対応）が接合されている。駆動軸ＤＡ２は、駆動軸ＤＡ１とは別の動力源で駆動される。
以上、本構成によれば、プローブが３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）に変位した際に、変位により生じるばね力をキャンセルするように３軸方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）に磁力が作用することが理解できる。よって、プローブに実質的に作用する３軸方向Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）の力の大きさを抑制し、力の大きさを平均化することが可能となる。その結果、被測定物に作用する測定力を抑制、平均化することができる。
また、実施の形態１０及び１１と同様に、永久磁石間に作用する磁力を切り替えることで、プローブの応答性を切り替えることが可能である。更に、３つの軸測定力調整部のうちの２つの磁力の切り替えを、１つの動力源（１本の駆動軸）で行うことができるので、３つの軸測定力調整部のそれぞれに動力源を割り当てる場合と比べて、簡素な構成とすることができる。
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態２〜９にかかるプローブ測定力調整装置についても、第１の磁性部材及び第３の磁性部材の磁極を入れ換え、第２の磁性部材及び第４の磁性部材の磁極を入れ換えてもよい。
実施の形態２〜８にかかるプローブ測定力調整装置についても、第１の磁性部材及び第３の磁性部材の一方を磁性体とし、第２の磁性部材及び第４の磁性部材の一方を磁性体としてもよい。
上述のＸ軸測定力調整部７０、Ｙ軸測定力調整部８０及びＺ軸測定力調整部９０は、プローブ測定力調整装置１００以外の上述の実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置と同様の構成としてもよい。また、Ｘ軸測定力調整部７０、Ｙ軸測定力調整部８０及びＺ軸測定力調整部９０は、上述の実施の形態にかかるプローブ測定力調整装置であるならば、それぞれ同じ、又は異なる構成とすることができる。
上述の実施の形態１０及び１１では、例えば永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとは、磁束密度が同じであり、かつ、Ｘ方向の厚みが異なるものとして説明したが、これは例示に過ぎない。すなわち、スタイラス支持部に取り付けられた永久磁石とスライダに取り付けられた永久磁石との間の磁力を、スライダを移動させることで切り替え可能である限り、永久磁石は他の構成をとることができる。
例えば、永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとは、厚みが同じで、かつ、互いに磁束密度が異なっていてもよい。この場合、磁力を切り替えても対抗する永久磁石間の距離は不変である。よって、この場合、スタイラス支持部が変位できるストロークも不変となる。したがって、永久磁石間の磁力を強くした場合でも、スタイラス支持部の変位ストロークが制限されることを防止できる。
例えば、永久磁石２１Ａと永久磁石２１Ｂとは、厚み及び磁束密度が同じでもよい。この場合、スライダと永久磁石２１Ａ及び永久磁石２１Ｂの一方又は双方との間にスペーサを挿入することで、永久磁石２１Ａと永久磁石１１との間の距離と、永久磁石２１Ｂと永久磁石１１との間の距離と、の間に差を設けてもよい。また、永久磁石２１Ａ及び永久磁石２１Ｂの一方又は双方をＸ方向から見た場合にリング形状となる磁石とし、リング形状の中央の穴に鉄などの強磁性の芯材を挿入することで、永久磁石２１Ａと永久磁石１１との間の磁力と、永久磁石２１Ｂと永久磁石１１との間の磁力と、の間に差を設けてもよい。
上述の実施の形態１０及び１１では、例えば永久磁石２２Ａと永久磁石２２Ｂとは、磁束密度が同じであり、かつ、Ｘ方向の厚みが異なるものとして説明したが、上述の永久磁石２１Ａ及び２１Ｂと同様に、これは例示に過ぎない。すなわち、スタイラス支持部に取り付けられた永久磁石とスライダに取り付けられた永久磁石との間の磁力を、スライダを移動させることで切り替え可能である限り、永久磁石は他の構成をとることができる。
例えば、永久磁石２２Ａと永久磁石２２Ｂとは、厚みが同じで、かつ、互いに磁束密度が異なっていてもよい。この場合、磁力を切り替えても対抗する永久磁石間の距離は不変である。よって、この場合、スタイラス支持部が変位できるストロークも不変となる。したがって、永久磁石間の磁力を強くした場合でも、スタイラス支持部の変位ストロークが制限されることを防止できる。
また、永久磁石２２Ａと永久磁石２２Ｂとは、厚み及び磁束密度が同じでもよい。この場合、スライダと永久磁石２２Ａ及び永久磁石２２Ｂの一方又は双方との間にスペーサを挿入することで、永久磁石２２Ａと永久磁石１２との間の距離と、永久磁石２２Ｂと永久磁石１２との間の距離と、の間に差を設けてもよい。また、永久磁石２２Ａ及び永久磁石２２Ｂの一方又は双方をＸ方向から見た場合にリング形状となる磁石とし、リング形状の中央の穴に鉄などの強磁性の芯材を挿入することで、永久磁石２２Ａと永久磁石１２との間の磁力と、永久磁石２２Ｂと永久磁石１２との間の磁力と、の間に差を設けてもよい。
上述の実施の形態１０及び１１では、スライダを移動させることで、２つの永久磁石のうちで使用する永久磁石を切り替える例について説明した。しかし、切り替え対象となる永久磁石は３個以上であってもよい。また、上述の実施の形態１０及び１１では、スライダがＹ方向又はＺ方向に移動する例について説明した。しかし、切り替え対象となる永久磁石が３個以上の場合には、例えばコラムにＸ軸を回転軸とする回転機構部を設けて、回転機構部の円周に沿って３個以上の永久磁石を配置してもよい。この場合、回転機構部を回転させることで、３個以上の永久磁石のうちのいずれかを、スタイラス支持部に取り付けられた永久磁石と対向させることができる。
上述の実施の形態１０及び１１では、スライダを移動させることで使用する永久磁石を切り替える例について説明した。しかしながら、同じ永久磁石を用いて、かつ、スライダをＸ方向に移動させて、スタイラス支持部に取り付けられた永久磁石とスライダに取り付けられた永久磁石との間の距離を変化させることで、スタイラス支持部に取り付けられた永久磁石とスライダに取り付けられた永久磁石との間の磁力を切替えてもよい。また、コラムに取り付けられた永久磁石をＸ方向に変位させる機構を設けてもよい。このとき、スライダの移動は２段階に限られず、３段階以上としてもよい。
上述の実施の形態１０及び１１では、スライダを外部のモータなどで駆動する例について説明したが、動力源はモータに限らず、手動でもよいし、また、空気圧、電圧印加で膨張及び収縮する電場応答性ゲルなど、各種の動力源を適用することが可能である。
１００、１０１、１０２、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００ プローブ測定力調整装置
１、１Ａ、６１、７１、８１、９１ 基部
３Ａ、３Ｂ、５、６Ａ−６Ｄ、７Ａ、７Ｂ、８Ａ−８Ｄ、６３Ａ、６３Ｂ、７３Ａ、７３Ｂ、８３Ａ、８３Ｂ、９３Ａ、９３Ｂ、Ｃ１、Ｃ２ コラム
２、２Ａ、４ スタイラス支持部
１０ 固定部
１１−１４、１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂ、１７、１８、２１−２４、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２６Ａ−２６Ｄ、２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ、４３Ａ、４４Ａ、５１Ａ−５１Ｄ、５２Ａ−５２Ｄ、５３Ａ−５３Ｄ、５４Ａ−５４Ｄ、６１１、６１２、６２１、６２２ 永久磁石
３１、３１Ａ、３２、３２Ａ、６３１Ａ、６３１Ｂ、６３２Ａ、６３２Ｂ、７３１、７３２、８３１、８３２、９３１、９３２ 板バネ
４１、４２ 磁性体
６２、７２、８２、９２ 支持部
６４ ヒンジ取付け部材
７０、１２０１ Ｘ軸測定力調整部
８０、１２０２ Ｙ軸測定力調整部
９０、１２０３ Ｚ軸測定力調整部
６３１、６３２ 弾性ヒンジ
ＢＨ 穴
ＤＡ、ＤＡ１．ＤＡ２ 駆動軸
Ｇ１、Ｇ２ 溝
ＧＲ１、ＧＲ２ ガイドレール
ＳＬ１〜ＳＬ３ スライダ
ＰＬ プレート

Claims (11)

  1. 第１の部材と、
    第１の方向に移動可能に前記第１の部材と離隔して配置された第２の部材と、
    一端が前記第２の部材の第１の端部に固定され、他端が前記第１の部材に固定され、主面が前記第１の方向を向く第１の平板状弾性部材と、
    一端が前記第２の部材の前記第１の端部に対して前記第１の方向に離隔した第２の端部に固定され、他端が前記第１の部材に固定され、主面が前記第１の方向に向く第２の平板状弾性部材と、
    前記第２の部材の前記第１の端部に設けられた第１の磁性部材と、
    前記第２の部材の前記第２の端部に設けられた第２の磁性部材と、
    前記第１の磁性部材との間で前記第１の方向に磁力が作用するように前記第１の磁性部材と離隔して前記第１の部材に設けられた第３の磁性部材と、
    前記第２の磁性部材との間で前記第１の方向に磁力が作用するように前記第２の磁性部材と離隔して前記第１の部材に設けられた第４の磁性部材と、を備える、
    プローブ測定力調整装置。
  2. 前記第１〜第４の磁性部材は、永久磁石である、
    請求項１に記載のプローブ測定力調整装置。
  3. 前記第１の磁性部材及び前記第３の磁性部材の一方が永久磁石であり、他方が磁性体であり、
    前記第２の磁性部材及び前記第４の磁性部材の一方が永久磁石であり、他方が磁性体である、
    請求項１に記載のプローブ測定力調整装置。
  4. 前記第１の磁性部材と前記第３の磁性部材との間、及び、前記第２の磁性部材と前記第４の磁性部材との間には、引力が作用する、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置。
  5. 前記第１の磁性部材と前記第３の磁性部材との間、及び、前記第２の磁性部材と前記第４の磁性部材との間には、斥力が作用する、
    請求項１又は２に記載のプローブ測定力調整装置。
  6. 前記第１の平板状弾性部材及び前記第２の平板状弾性部材は、板バネである、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置。
  7. 前記第１の平板状弾性部材及び前記第２の平板状弾性部材は、折り返しヒンジである、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置。
  8. 第３の部材を更に備え、
    前記第１の平板状弾性部材は、
    一端が前記第２の部材の前記第１の端部に固定され、主面が前記第１の方向を向く第３の平板状弾性部材と、
    一端が前記第１の部材に固定され、他端が前記第３の平板状弾性部材の他端に対して位置が固定され、主面が前記第１の方向を向く第４の平板状弾性部材と、を備え、
    前記第２の平板状弾性部材は、
    一端が前記第２の部材の前記第２の端部に固定され、主面が前記第１の方向を向く第５の平板状弾性部材と、
    一端が前記第１の部材に固定され、他端が前記第５の平板状弾性部材の他端に対して位置が固定され、主面が前記第１の方向を向く第６の平板状弾性部材と、を備える、
    請求項７に記載のプローブ測定力調整装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置である第１の測定力調整装置及び第２の測定力調整装置を備え、
    前記第２の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１の方向に直交する第２の方向を回転軸として９０°回転して配置され、
    前記第１の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第２の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結される、
    プローブ測定力調整装置。
  10. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置である第１乃至３の測定力調整装置を備え、
    前記第２の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１の方向と直交する第２の方向を回転軸として９０°回転して配置され、
    前記第３の測定力調整装置は、前記第１の測定力調整装置に対して、前記第１及び第２の方向と直交する第３の方向を回転軸として９０°回転し、又は、前記第２の測定力調整装置に対して、前記第１の方向を回転軸として９０°回転して配置され、
    前記第１の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第２の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結され、
    前記第２の測定力調整装置の前記第２の部材と、前記第３の測定力調整装置の前記第１の部材とが連結される、
    プローブ測定力調整装置。
  11. 前記第３の磁性部材は、前記第３の磁性部材の磁力を切り替え可能に構成され、
    前記第４の磁性部材は、前記第４の磁性部材の磁力を切り替え可能に構成される、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプローブ測定力調整装置。
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