JP6726566B2 - Drive unit tilt adjusting method and drive unit tilt adjusting program - Google Patents
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Description
本発明は、被測定物を測定する測定器において、測定子等が設けられた駆動部の角度を調整する駆動部傾斜調整方法、及び駆動部傾斜調整プログラムに関する。 The present invention relates to a drive unit inclination adjusting method and a drive unit inclination adjusting program for adjusting an angle of a drive unit provided with a tracing stylus and the like in a measuring instrument for measuring an object to be measured.
従来、例えば粗さ測定器や輪郭測定器等の測定器では、ワークの被測定面に沿って測定子を移動させて被測定面を測定する。この際、測定子の移動方向と被測定面とが平行でない場合、測定子の磨耗を早めたり、被測定面に傷が付いたり、測定精度が低下したりするとの課題があった。
このため、上記のような測定器では、測定を実施する前に、駆動部による測定子の移動方向と、ワークの被測定面とを平行にする、いわゆる水平出しの作業を行っている。このような水平出しの方法としては、ワークの傾きを調整する方法と、駆動部の傾きを調整する方法とがある。前者では、例えば、傾斜載物台や3軸調整テーブルを用いてワークの傾きを調整する(例えば、特許文献1参照)。後者では、例えば、駆動部を、測定子の移動方向に対して交差する軸(α軸)周りに回転させて調整する(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, in a measuring device such as a roughness measuring device or a contour measuring device, a measuring element is moved along a measured surface of a workpiece to measure the measured surface. At this time, if the moving direction of the tracing stylus and the surface to be measured are not parallel, there is a problem that wear of the tracing stylus is accelerated, the surface to be measured is scratched, or the measurement accuracy is lowered.
Therefore, in the measuring instrument as described above, a so-called leveling operation is performed before the measurement is performed by making the moving direction of the tracing stylus by the drive unit parallel to the measured surface of the work. Such leveling methods include a method of adjusting the inclination of the work and a method of adjusting the inclination of the drive unit. In the former case, the tilt of the work is adjusted using, for example, a tilt stage or a triaxial adjustment table (see, for example, Patent Document 1). In the latter, for example, the drive unit is rotated and adjusted about an axis (α axis) intersecting the moving direction of the probe (see, for example, Patent Document 2).
ところで、前者の水平出しの方法では、ワークのサイズが比較的大きい場合に、傾斜載物台や3軸調整テーブルの耐荷重を超える場合があり、傾斜調整の精度が低下したり、傾斜調整自体が不可能となったりする場合がある。
また、後者の水平出しの方法では、ワークのサイズは重量に影響されないものの、CNC形状測定器のような電動モーター等の駆動力により駆動部の角度を調整する場合、装置構成が複雑化し、コストも高くなるとの課題がある。
By the way, in the former leveling method, when the size of the work is relatively large, the load capacity of the tilt stage or the triaxial adjustment table may be exceeded, and the accuracy of the tilt adjustment may decrease or the tilt adjustment itself. May not be possible.
Also, in the latter leveling method, the size of the work is not affected by the weight, but when adjusting the angle of the drive unit by the drive force of an electric motor such as a CNC shape measuring instrument, the device configuration becomes complicated and the cost is reduced. There is a problem that it will be higher.
一方、後者の水平出しの方法において、測定者が手動により駆動部の角度を調整する測定器もある。この場合では、ワークのサイズや重量に影響されず、かつ、構成も簡略化できる。しかしながら、手動による駆動部の角度調整が可能な測定器では、一般的に、駆動部の角度を調整するための目盛が例えば1°単位となる。よって、設けられた目盛の単位未満(1°未満)の微小な調整が必要なケースでは、目盛を頼りに駆動部の角度調整を正確に行うことは非常に困難であった。また、手動による駆動部の角度調整では、駆動部を左右に移動させながら、検出器の変位を読み取り、その変化が少なくなるように、駆動部の角度を微調整する作用を行う方法もあるが、この場合でも、煩雑な作業が伴い、かつ、高い熟練技術が要求された。 On the other hand, in the latter leveling method, there is a measuring instrument in which the measurer manually adjusts the angle of the drive unit. In this case, the size and weight of the work are not affected, and the configuration can be simplified. However, in a measuring instrument capable of manually adjusting the angle of the drive unit, the scale for adjusting the angle of the drive unit is generally in units of 1°, for example. Therefore, in the case where a minute adjustment of less than the unit of the scale provided (less than 1°) is required, it is very difficult to accurately perform the angle adjustment of the drive unit by relying on the scale. Further, in the manual angle adjustment of the drive unit, there is also a method of moving the drive unit left and right, reading the displacement of the detector, and finely adjusting the angle of the drive unit so as to reduce the change. Even in this case, complicated work is required and high skill is required.
本発明は、簡素な構成で、かつ容易に駆動部の角度を調整可能な駆動部傾斜調整方法、及び駆動部傾斜調整プログラムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a drive unit inclination adjusting method and a drive unit inclination adjusting program which have a simple structure and can easily adjust the angle of the drive unit.
本発明の駆動部傾斜調整方法は、ワークの被測定面を測定する測定子を揺動可能に保持するとともに、第一方向及び前記第一方向に交差する第二方向に移動可能であり、かつ前記第一方向及び前記第二方向に交差する調整軸を中心に回転可能な駆動部と、前記測定子の揺動位置を検出する揺動検出部と、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を変更する角度調整部と、を備えた測定器の前記駆動部の傾斜を調整する駆動部傾斜調整方法であって、前記被測定面の傾斜角度を取得するワーク角度取得ステップと、前記駆動部を、前記被測定面の傾斜角度だけ回転させた場合の、前記測定子の先端の前記第二方向に対する移動量及び移動方向を算出する先端変位量算出ステップと、前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が所定の基準位置となるように、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させる第一移動ステップと、前記駆動部を前記先端変位量算出ステップにて算出された前記移動方向とは反対方向に前記移動量だけ移動させる第二移動ステップと、前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が前記基準位置となるように、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を調整する角度調整ステップと、を実施することを特徴とする。 The drive part inclination adjusting method of the present invention holds a probe that measures a surface to be measured of a work swingably, and is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and A drive unit rotatable about an adjustment axis that intersects the first direction and the second direction, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle of the drive unit around the adjustment axis. A method for adjusting the inclination of the drive unit of a measuring instrument provided with an angle adjustment unit for changing the angle, the work angle acquisition step of acquiring the inclination angle of the surface to be measured, and the drive unit. Is calculated by a tip displacement amount calculating step of calculating a movement amount and a movement direction of the tip of the probe in the second direction when the tip is rotated by an inclination angle of the surface to be measured; Calculated in the first movement step of moving the drive section in the second direction so that the swing position becomes a predetermined reference position, and in the tip displacement amount calculation step of the drive section. A second movement step of moving the movement amount in the direction opposite to the movement direction, and the adjustment shaft of the drive unit so that the swing position detected by the swing detection unit becomes the reference position. And an angle adjusting step of adjusting a surrounding angle.
本発明では、ワーク角度取得ステップによりワークの被測定面の傾斜角度を取得し、先端変位量算出ステップにおいて、この被測定面の傾斜角度と同じ角度だけ駆動部を傾斜させた際の測定子の先端の位置の移動方向や移動量を算出する。
一方、駆動部をワークの被測定面と同じ傾斜角度に設定するためには、駆動部を被測定面と同じ傾斜角度に設定することに加え、測定子の先端がワークの被測定面に当接する(測定が可能な位置に位置する)必要がある。したがって、本発明では、さらに、第一移動ステップにより、測定子の揺動位置を揺動検出部で検出しつつ、駆動部を第二方向に移動させて、揺動検出部で検出される揺動位置が所定の基準位置となるようにする。この第一移動ステップでは、測定子の先端がワークの被測定面に接触し、かつ測定子の位置が基準位置となる。
この後、第二移動ステップにより、先端変位量算出ステップにて算出された移動方向とは反対方向に、先端変位量算出ステップにより算出された移動量だけ移動させ、角度調整ステップにより、揺動検出部により検出される測定子の位置が基準位置となるように、角度調整部により駆動部の傾斜角度を調整する。これにより、測定子の先端がワークの被測定面に当接可能な位置となり、かつ、駆動部の傾斜角度がワークの被測定面の傾斜角度と同一となる。
In the present invention, the inclination angle of the surface to be measured of the workpiece is acquired in the work angle acquisition step, and in the tip displacement amount calculation step, the contact angle of the probe when the drive unit is inclined by the same angle as the inclination angle of the surface to be measured. The moving direction and moving amount of the tip position are calculated.
On the other hand, in order to set the drive unit at the same inclination angle as the work surface to be measured, in addition to setting the drive unit at the same inclination angle as the measurement surface, the tip of the contact point touches the work surface to be measured. Must be in contact (positioned to allow measurement). Therefore, according to the present invention, further, in the first movement step, the swing position of the tracing stylus is detected by the swing detection unit, and the drive unit is moved in the second direction to detect the swing detected by the swing detection unit. The moving position is set to a predetermined reference position. In this first moving step, the tip of the tracing stylus comes into contact with the surface to be measured of the workpiece, and the position of the tracing stylus becomes the reference position.
Then, in the second movement step, the movement amount calculated in the tip displacement amount calculation step is moved in the direction opposite to the movement direction calculated in the tip displacement amount calculation step, and the swing adjustment is detected in the angle adjustment step. The tilt angle of the drive unit is adjusted by the angle adjustment unit so that the position of the tracing stylus detected by the unit becomes the reference position. As a result, the tip of the tracing stylus is brought into contact with the surface to be measured of the workpiece, and the inclination angle of the drive unit is the same as the inclination angle of the surface to be measured of the workpiece.
上記のような本発明では、駆動部の角度調整を行う際に、駆動部の傾斜角度を表す角度目盛を参照する必要がなく、検出器により検出される測定子の位置に基づいた角度調整が行われることになる。検出器により検出される測定値は、被測定面に対する測定(例えば粗さ測定や輪郭測定等)を行うための構成であり、高精度な測定結果が出力される。したがって、このような検出器からの測定結果に基づいた駆動部の角度調整を行うことで、高精度な角度調整を行える。
また、本発明では、駆動部の角度を調整するための駆動モーター等が不要であり、構成の簡略化を図れ、従来用いられている測定装置に対しても適用することができる。
In the present invention as described above, when performing the angle adjustment of the drive unit, it is not necessary to refer to the angle scale indicating the tilt angle of the drive unit, and the angle adjustment based on the position of the probe detected by the detector can be performed. Will be done. The measurement value detected by the detector is a configuration for performing measurement (for example, roughness measurement or contour measurement) on the surface to be measured, and a highly accurate measurement result is output. Therefore, highly accurate angle adjustment can be performed by adjusting the angle of the drive unit based on the measurement result from such a detector.
In addition, the present invention does not require a drive motor or the like for adjusting the angle of the drive unit, can simplify the configuration, and can be applied to a conventionally used measuring device.
また、本発明の駆動部傾斜調整方法において、先端変位量算出ステップは、駆動部の第一方向に対する位置と、駆動部における測定子が保持される保持位置と、保持位置から測定子の先端までの距離とに基づいて、測定子の先端の第二方向に対する移動量及び移動方向を算出することができる。
ここで、駆動部の第一方向の位置は、駆動部の第一方向に対する位置を計測するスケールにより検出することができる。よって、調整軸に対する駆動部の第一方向の位置は、当該スケールにより検出された値から容易に算出できる。また、保持位置は、駆動部において、測定子が取り付けられる位置であり、駆動部において決まった位置(既知の値)となる。よって、調整軸から保持位置までの距離も容易に算出することができる。保持位置から測定子の先端までの距離は、測定子の種別等によってそれぞれ異なるが、測定子によってそれぞれ決まった値となり、予め測定しておくことができる。したがって、調整軸から測定子の先端までの距離も容易に算出することができる。
そして、上述のようにワーク角度取得ステップによりワークの被測定面の傾斜角度が取得されれば、当該傾斜角度と、調整軸から測定子の先端までの距離とから、簡単な三角関数を用いて、駆動部を被測定面の傾斜角度だけ傾斜させた際の、測定子の先端の位置(第二方向に対する位置)を容易に算出することができる。
Further, in the driving portion inclination adjusting method of the present invention, the tip displacement amount calculating step includes a position of the driving portion in the first direction, a holding position where the tracing stylus is held in the driving portion, and a holding position to the tip of the tracing stylus. It is possible to calculate the amount of movement and the moving direction of the tip of the probe in the second direction based on the distance.
Here, the position of the drive unit in the first direction can be detected by a scale that measures the position of the drive unit in the first direction. Therefore, the position of the drive unit in the first direction with respect to the adjustment axis can be easily calculated from the value detected by the scale. The holding position is a position where the tracing stylus is attached in the drive unit, and is a fixed position (known value) in the drive unit. Therefore, the distance from the adjustment axis to the holding position can be easily calculated. The distance from the holding position to the tip of the tracing stylus is different depending on the type of the tracing stylus and the like, but is a value determined by the tracing stylus and can be measured in advance. Therefore, the distance from the adjustment axis to the tip of the probe can be easily calculated.
Then, if the tilt angle of the surface to be measured of the work is acquired by the work angle acquisition step as described above, from the tilt angle and the distance from the adjustment axis to the tip of the probe, a simple trigonometric function is used. It is possible to easily calculate the position (position with respect to the second direction) of the tip of the probe when the drive unit is tilted by the tilt angle of the surface to be measured.
本発明の駆動部傾斜調整方法において、前記第二移動ステップは、前記移動方向の反対方向が前記ワークに向かう方向である場合、前記測定子が前記ワークから離れる方向に前記駆動部を前記調整軸回りに回転させる退避ステップを実施した後、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させることが好ましい。 In the drive part inclination adjusting method of the present invention, in the second moving step, when the opposite direction of the moving direction is a direction toward the work, the drive part is moved in the direction in which the tracing stylus moves away from the work. It is preferable to move the drive unit in the second direction after performing a retracting step of rotating the drive unit around.
先端変位量算出ステップにおいて算出された移動方向が、ワークから離れる側である場合、第二移動ステップでは、駆動部をワーク側に移動させることになる。この場合、測定子がワークに押し込まれることになり、測定子やワークが破損する恐れがある。
これに対して、本発明では、このような場合に、退避ステップを実施して、測定子がワークから離れる方向に移動するように、駆動部の傾斜角度を変化させる。変化させる角度としては、第二移動ステップにより駆動部を移動させた際に、測定子がワークに押し込まれない(測定子がワークに接触しない)角度であればよい。これにより、第二移動ステップにおける測定子とワークとの衝突を抑制できる。
When the moving direction calculated in the tip displacement amount calculating step is the side away from the work, the drive unit is moved to the work side in the second moving step. In this case, the stylus is pushed into the work, and the stylus and the work may be damaged.
On the other hand, in the present invention, in such a case, the retracting step is performed to change the inclination angle of the drive unit so that the tracing stylus moves in the direction away from the work. The angle to be changed may be an angle at which the tracing stylus is not pushed into the work (the tracing stylus does not come into contact with the work) when the drive unit is moved in the second movement step. As a result, it is possible to suppress the collision between the probe and the workpiece in the second moving step.
本発明の駆動部傾斜調整方法において、前記退避ステップは、前記ワーク角度取得ステップにより取得された前記被測定面の傾斜角度以上、前記駆動部を前記調整軸回りに回転させることが好ましい。
本発明では、退避ステップでは、駆動部を調整軸回りに被測定面の傾斜角度以上回転させるので、退避ステップの後に駆動部をワーク側に移動させた際に、測定子がワークに押し付けられる不都合を回避でき、測定子やワークの破損をより確実に抑制できる。
In the drive section inclination adjusting method of the present invention, it is preferable that the retracting step rotates the drive section around the adjustment axis by an angle equal to or larger than the inclination angle of the measured surface acquired in the work angle acquiring step.
According to the present invention, in the retracting step, the drive unit is rotated about the adjustment axis by the inclination angle of the surface to be measured or more, and therefore when the drive unit is moved to the work side after the retracting step, the probe is pressed against the work. Can be avoided, and damage to the probe and the work can be suppressed more reliably.
本発明の駆動部傾斜調整方法は、ワークの被測定面を測定する測定子を揺動可能に保持するとともに、第一方向及び前記第一方向に交差する第二方向に移動可能であり、かつ前記第一方向及び前記第二方向に交差する調整軸を中心に回転可能な駆動部と、前記測定子の揺動位置を検出する揺動検出部と、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を変更する角度調整部と、を備えた測定器の前記駆動部の傾斜を調整する駆動部傾斜調整方法であって、前記被測定面の傾斜角度を取得するワーク角度取得ステップと、前記駆動部を、前記被測定面の傾斜角度だけ回転させた場合の、前記測定子の先端の前記第二方向に対する移動量及び移動方向を算出する先端変位量算出ステップと、前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が所定の基準位置となるように、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させる旨を報知する第一報知ステップと、前記第一報知ステップの後、前記駆動部を前記先端変位量算出ステップにて算出された前記移動方向とは反対方向に前記移動量だけ移動させる旨を報知する第二報知ステップと、前記第二報知ステップの後、前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が前記基準位置となるように、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を調整する旨を報知する第三報知ステップと、を実施することを特徴とする。 The drive part inclination adjusting method of the present invention holds a probe that measures a surface to be measured of a work swingably, and is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and A drive unit rotatable about an adjustment axis that intersects the first direction and the second direction, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle of the drive unit around the adjustment axis. An angle adjusting section for changing the inclination of the driving section of a measuring instrument including: a work angle obtaining step of obtaining an inclination angle of the surface to be measured; A tip displacement amount calculation step of calculating a movement amount and a movement direction of the tip of the probe in the second direction when the tip is rotated by an inclination angle of the surface to be measured; A first informing step for informing that the drive section is moved in the second direction so that the swing position becomes a predetermined reference position; and the drive section after the first informing step. A second notification step of notifying that the moving amount is to be moved in a direction opposite to the moving direction calculated in the tip displacement amount calculating step, and to the rocking detection unit after the second notifying step. A third notification step of notifying that the angle of the drive unit around the adjustment axis is adjusted so that the swing position detected by the above-mentioned reference position becomes the reference position.
本発明では、ワーク角度取得ステップによりワークの被測定面の傾斜角度を取得し、先端変位量算出ステップにおいて、この被測定面の傾斜角度と同じ角度だけ駆動部を傾斜させた際の測定子の先端の位置の移動方向や移動量を算出する。
そして、第一報知ステップにより、揺動検出部で検出される測定子の位置が基準位置となるように、駆動部を第二方向に移動させる旨を報知する。これにより、作業者は、当該報知内容に従って、容易に、測定子の先端がワークの被測定面に接触し、かつ測定子の位置が基準位置となる位置に駆動部を移動させることができる。
その後、第二報知ステップにより、先端変位量算出ステップにて算出された移動方向とは反対方向に、先端変位量算出ステップにより算出された移動量だけ移動させる旨を報知させる。これにより、作業者は、当該報知内容に従って、容易に、駆動部を第二方向に必要な量だけ移動させることができる。
そして、第三報知ステップにより、揺動検出部により検出される測定子の位置が基準位置となるように、角度調整部により駆動部の傾斜角度を調整する旨が報知される。これにより、作業者は、当該報知内容に従って、駆動部の角度を容易に調整できる。
以上のように、作業者は、第一報知ステップ〜第三報知ステップにて報知される作業指示に従った作業を行えば、駆動部の角度を、ワークの被測定面の傾斜角に合わせ、かつ、測定子の先端を被測定面の測定に適した位置に移動させることができる。したがって、高度な熟練技術を必要とせず、容易に駆動部の角度調整を行うことができる。
In the present invention, the inclination angle of the surface to be measured of the workpiece is acquired in the work angle acquisition step, and in the tip displacement amount calculation step, the contact angle of the probe when the drive unit is inclined by the same angle as the inclination angle of the surface to be measured. The moving direction and moving amount of the tip position are calculated.
Then, the first notification step notifies that the drive unit is moved in the second direction so that the position of the tracing stylus detected by the swing detection unit becomes the reference position. Thereby, the operator can easily move the drive unit to a position where the tip of the probe contacts the surface to be measured of the work and the position of the probe becomes the reference position according to the notification content.
Then, the second notification step notifies that the movement amount calculated in the tip displacement amount calculation step is to be moved in the direction opposite to the movement direction calculated in the tip displacement amount calculation step. Thereby, the worker can easily move the drive unit in the second direction by the required amount according to the content of the notification.
Then, the third notification step notifies that the angle adjustment unit adjusts the inclination angle of the drive unit so that the position of the tracing stylus detected by the swing detection unit becomes the reference position. Thereby, the operator can easily adjust the angle of the drive unit according to the content of the notification.
As described above, if the worker performs the work according to the work instruction notified in the first notification step to the third notification step, the angle of the drive unit is adjusted to the inclination angle of the measured surface of the work, In addition, the tip of the probe can be moved to a position suitable for measuring the surface to be measured. Therefore, it is possible to easily adjust the angle of the drive unit without requiring highly skilled technology.
本発明の駆動部傾斜調整プログラムは、ワークの被測定面を測定する測定子を揺動可能に保持するとともに、第一方向及び前記第一方向に交差する第二方向に移動可能であり、かつ前記第一方向及び前記第二方向に交差する調整軸を中心に回転可能な駆動部と、前記測定子の揺動位置を検出する揺動検出部と、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を変更する角度調整部と、を備えた測定器を制御するコンピューターにより読み取られて実行される駆動部傾斜調整プログラムであって、前記コンピューターに、上述したような駆動部傾斜調整方法を実施させることを特徴とする。 The drive part inclination adjusting program of the present invention holds a probe that measures a surface to be measured of a work swingably, and is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and A drive unit rotatable about an adjustment axis that intersects the first direction and the second direction, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle of the drive unit around the adjustment axis. And a drive unit inclination adjusting program that is read and executed by a computer that controls a measuring instrument including an angle adjusting unit that changes the drive angle, the computer performing the drive unit inclination adjusting method as described above. Is characterized by.
本発明は、コンピューターが駆動部傾斜調整プログラムを読み込み実行することで、上述したようなワーク角度取得ステップ、先端変位量算出ステップ、第一移動ステップ(第一報知ステップ)、第二移動ステップ(第二報知ステップ)、角度調整ステップ (第三報知ステップ)が実施される。これにより、従来用いられている既存の測定装置においても、当該測定装置を制御するコンピューターに、本発明の駆動部傾斜調整プログラムを読み込ませて実行させることで、容易に、上記したような本発明の駆動部傾斜調整方法を実施することができる。 According to the present invention, the computer reads and executes the drive unit inclination adjusting program, so that the work angle acquiring step, the tip displacement amount calculating step, the first moving step (first notifying step), and the second moving step (first Second notification step) and angle adjustment step (third notification step). As a result, even in the existing measuring device that has been conventionally used, by causing the computer controlling the measuring device to read and execute the drive section tilt adjusting program of the present invention, the present invention as described above can be easily performed. It is possible to carry out the method for adjusting the inclination of the driving section.
本発明は、簡素な構成で、かつ容易に測定装置の駆動部の角度を、ワークの被測定面の傾斜角度に合わせることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can easily match the angle of the drive unit of the measuring device with the inclination angle of the measured surface of the work with a simple configuration.
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
〔本実施形態の構成〕
図1には、本実施形態に係る表面性状測定機1が示されている。
表面性状測定機1は、本発明の測定器である装置本体10と、測定器を制御するコンピューターである制御装置20と、表示装置30と、を含んで構成されている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of this embodiment]
FIG. 1 shows a surface
The surface
[装置本体の構成]
装置本体10は、ベース11と、テーブル12と、検出器13と、移動機構14と、を含んで構成されている。また、装置本体10には、コントローラー(図示略)が設けられ、オペレーターにより当該コントローラーが操作されることで、移動機構14を制御して、検出器13を所望の位置に移動させたり、表面性状の測定の開始や終了を指令したりすることが可能となる。なお、コントローラーが設けられず、制御装置20により検出器13や移動機構14の駆動制御が実施される構成であってもよい。
[Device body configuration]
The apparatus
ベース11は、平坦な台座部であり、テーブル12及び移動機構14を支持する。
テーブル12は、ベース11上に載置され、上面にワークWが載置(設置)される。ワークWは、テーブル12上に直接設置されてもよく、例えば固定治具等により固定された状態で設置されてもよい。
The
The table 12 is placed on the
検出器13は、ワークWに対して接触してワークWの表面性状を検出する。具体的には、検出器13は、検出器本体131と、アームホルダー132と、スタイラス133と、を含んで構成されている。
検出器本体131は、移動機構14のXスライダ145(後述)に支持される。また、検出器本体131には、X1方向に延びるアームホルダー132が着脱自在に接続され、当該アームホルダー132の先端部(保持位置132A)に測定子であるスタイラス133が接続される。スタイラス133は、例えばアームホルダー132の長手方向に沿ったシャフト部と、シャフト部から離れる方向に突出する接触子とを有し、接触子の先端(以降、スタイラス133の先端を称す場合がある)がワークWに当接可能となる。このスタイラス133は、アームホルダー132に対して着脱自在となり、ワークWや測定方法、測定種別等によって、適宜変更可能となっている。
The
The
また、検出器本体131は、アームホルダー132及びスタイラス133を揺動させる揺動機構(図示略)を有し、揺動機構によりスタイラス133を揺動させる。具体的には、揺動機構は、接触子の突出方向(Z1方向)に沿ってスタイラス133を振動させる。そして、検出器本体131は、スタイラス133のZ1方向への変位量を検出する検出センサー131A(本発明の揺動検出部に相当)を備える。この検出センサー131Aは、スタイラス133の微小な振動を電気的に検出するものであり、例えば、0.0001μm〜0.01μmの検出分解能を実現できる。検出センサー131Aにより検出された検出値(スタイラス133の変位量)は、制御装置20に送信される。尚、検出結果が、後述の駆動本体部144に設けられた表示ディスプレイに表示される構成などとしてもよい。
The
移動機構14は、コラム141と、Zスライダ142と、Z駆動機構143と、駆動本体部144と、Xスライダ145と、X駆動機構146と、駆動部傾斜機構147(角度調整部)と、を含んで構成されている。
コラム141は、ベース11の上面に立設されたZ2軸(本発明の第二方向であるZ2方向に沿う軸)に沿う柱状部材である。
Zスライダ142は、コラム141に対してZ2方向に沿って移動可能に支持されており、このZスライダ142には駆動本体部144が固定される。
Z駆動機構143は、Zスライダ142をZ2方向に移動させる機構である。このZ駆動機構143は、図示は省略するが、例えば、Z軸駆動モーターと、このZ軸駆動モーターの回転を伝達するZ軸回転伝達機構とによって構成することができる。また、Z駆動機構143には、図1に示すように、Z調整ノブ143Aが設けられ、当該Z調整ノブ143Aが手動により調整されることで、Zスライダ142のZ2方向の位置調整が可能となる。
また、Z駆動機構143には、Zスライダ142のZ2方向の位置を検出するZスケール142A(図2参照)が設けられている。このZスケール142Aは、検出したZ2方向の位置情報を制御装置20に出力する。なお、Zスケール142Aにて検出されたZ2方向の位置情報を、例えば駆動本体部144に設けられた表示ディスプレイに表示させてもよい。
The moving
The
The
The
Further, the
駆動本体部144は、駆動部傾斜機構147を介してZスライダ142に対して設けられている。つまり、駆動部傾斜機構147により、X1軸及びZ2軸に交差(本実施形態では直交)するα軸147A(本発明の調整軸に相当)を中心に回転可能に設けられている。
この駆動部傾斜機構147は、例えば、Xスライダ145に設けられたα軸調整つまみ148が調整されることで、駆動本体部144をZスライダ142に対してα軸147Aを中心に回転させる。
また、駆動部傾斜機構147に、コラム141に対する駆動本体部144の傾斜角度、つまり、Z2軸に対するX1軸の傾斜角度を示すα軸目盛147Bが設けられていてもよい。
The
The drive
Further, the drive
Xスライダ145は、駆動本体部144に、図示略のガイドレールを介して設けられている。
X駆動機構146は、Xスライダ145をX1軸(本発明の第一方向に相当するX1方向に沿った軸)に沿って移動させる機構である。このX駆動機構146は、Xスライダ145をガイドレールに沿ってX1方向に移動させる送り機構(図示略)を備える。この送り機構は、例えばX軸駆動モーターと、X軸駆動モーターの回転を伝達してXスライダ145を移動させるX軸回転伝達機構とによって構成することができる。なお、X駆動機構146として、図1に示すように、X調整ノブ146Bが設けられ、当該X調整ノブ146Bが手動により調整されることで、Xスライダ145の位置調整が可能となる。
また、X駆動機構146には、Xスライダ145のX方向の位置を検出するXスケール146A(図2参照)が設けられている。
The X slider 145 is provided on the
The
Further, the
ここで、このXスライダ145は、本発明における駆動部に相当し、X駆動機構146によりX1方向に対して移動される。また、Z駆動機構143によりZスライダ142がZ2方向に移動されることで、駆動本体部144を介してZスライダ142に接続されるXスライダ145もZ2方向に移動される。さらに、駆動部傾斜機構147により駆動本体部144がα軸147Aを中心に回転されることで、駆動本体部144に接続されるXスライダ145もα軸147Aを中心に回転される。
そして、このXスライダ145には、上述のように検出器13が支持されているので、検出器13に保持されたスタイラス133も、Xスライダ145とともに、X1方向、Z2方向に移動可能となり、α軸147Aを中心に回転可能となる。このため、駆動部傾斜機構147により駆動本体部144が回転されると、X2方向(テーブル12の上面に沿い、かつZ2方向から見た平面視においてアームホルダー132の延出方向に沿う方向)に対して、X1方向が傾斜することになる。
Here, the X slider 145 corresponds to the drive unit in the present invention, and is moved by the
Since the
[制御装置の構成]
図2は、表面性状測定機1のシステム構成の概略を示すブロック図である。
制御装置20は、例えばパーソナルコンピューター等のコンピューターにより構成することができる。この制御装置20は、記憶部21と、操作部22と、制御部23と、を含んで構成されている。
[Configuration of control device]
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a system configuration of the surface
The
記憶部21には、表面性状測定機1の駆動を制御するための各種プログラムや各種データが記憶されている。
記憶部21に記憶される各種プログラムとしては、本発明の駆動部傾斜調整プログラムや、ワークWに対する測定処理を実施する際の測定手順を含むパートプログラム等が記憶されている。
また、各種データとしては、装置本体10におけるアームホルダー132やスタイラス133の寸法(又は、保持位置132Aからスタイラス133の先端までの寸法)、駆動本体部144における保持位置132Aの位置が記録されている。駆動本体部144における保持位置132Aの位置としては、例えば、駆動本体部144において予め設定された所定の基準位置から保持位置132Aまでの寸法が記録されていてもよい。
The
As the various programs stored in the
In addition, as various data, the dimensions of the
操作部22は、例えばマウスやキーボード、ジョイスティック等を含んで構成され、オペレーターにより操作されることで、操作信号を制御部23に出力する。
制御部23は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の演算回路や記憶回路等により構成されており、記憶部21に記憶された各種プログラム(駆動部傾斜調整プログラム)を読み込み実行することで、図2に示すように、ワーク角度取得部231、先端変位量算出部232、報知制御部233、モード切替部234、及び測定制御部235として機能する。
The
The
ワーク角度取得部231は、ワークWの被測定面の傾斜角度(ワーク傾斜角)を取得する。ワーク傾斜角の取得方法としては、例えば操作部22が操作されることで設定入力された値を読み込んでもよく、装置本体10を制御して被測定面の予備測定を実施することで、ワーク傾斜角を算出してよい。
The work
先端変位量算出部232は、Zスケール142A及びXスケール146Aからの検出値(駆動本体部144の装置本体10の座標系における位置座標)と、保持位置132Aからスタイラス133の先端までの寸法と、検出センサー131Aの検出値と、に基づいて、α軸147Aからスタイラス133の先端までの寸法を算出する。また、先端変位量算出部232は、ワーク傾斜角と、α軸147Aからスタイラス133の先端までの距離と、に基づいて、駆動本体部144をα軸回りにワーク傾斜角と同一角度だけ回転させた(X1軸と被測定面とを平行にした)際に、スタイラス133の先端がZ2軸に沿って移動する移動量及び移動方向を算出する。
The tip displacement
報知制御部233は、表示装置30に駆動部(Xスライダ145)の傾斜調整方法の手順を表示させて報知する。なお、音声等により傾斜調整方法の手順を報知してもよい。報知制御部233による報知制御についての詳細は後述する。
モード切替部234は、装置本体10の動作モードを切り替える。具体的には、モード切替部234は、例えば測定者の操作に基づいて、ワークWの被測定面に対する測定処理を実施する測定モードと、Xスライダ145の移動方向(X1方向)を被測定面の傾斜方向に合わせ込む水平出しモードと、等に切り替える。
測定制御部235は、例えばパートプログラム等の各種プログラムに従って、装置本体10のZ駆動機構143やX駆動機構146を制御してZスライダ142やXスライダ145を移動させたり、検出器13を駆動させてスタイラス133を揺動させ検出センサー131Aからの検出値を取得したりする。
The
The
The
[駆動部傾斜調整方法]
次に、本実施形態における駆動部傾斜調整方法について説明する。
本実施形態の表面性状測定機1を用いたワークWの被測定面の測定では、アームホルダー132及びスタイラス133により構成された測定子を装置本体10に装着し、スタイラス133の先端を被測定面に当接させ、かつ、被測定面の傾斜角度(ワーク傾斜角)に沿ってXスライダ145を移動させる。したがって、X駆動機構146により駆動されるXスライダ145の移動方向(X1方向)を被測定面に平行にする必要がある。このために、本実施形態では、駆動部傾斜機構147を調整して、コラム141(Z2軸)に対する駆動本体部144の傾斜角を調整し、駆動本体部144に設定されたXスライダ145の移動方向(X1方向)をワーク傾斜角に合わせ込む。
[How to adjust the inclination of the drive unit]
Next, the method for adjusting the inclination of the drive unit in this embodiment will be described.
In the measurement of the surface to be measured of the work W using the surface
この際、X1方向の傾斜角を自動で調整する機構を有なさい既存の表面性状測定機1では、手動により駆動本体部144を回転させて調整する必要がある。通常、このような表面性状測定機1では、α軸目盛147Bを参照しながら測定者が角度調整を行う。しかしながら、α軸目盛147Bに形成された目盛単位(例えば1°単位)での調整しかできず、当該目盛単位未満の精度で角度調整を行う場合に十分な精度を得ることができない。また、Xスライダ145の位置をX1方向に移動させつつ、検出センサー131Aの検出値を参照し、当該検出値の変化が最小となるように傾斜角度を調整する方法もあるが、この場合では、高度な熟練技術が必要となる。
これに対して、本実施形態では、自動角度調整機能を有さない簡素な表面性状測定機1においても、高度な熟練を必要とせず、容易にXスライダ145の移動方向(X1方向)をワーク傾斜角に調整することが可能となる。以下、当該方法について、詳細に説明する。
At this time, it is necessary to have a mechanism for automatically adjusting the inclination angle in the X1 direction. In the existing surface
On the other hand, in the present embodiment, even in the simple surface
図3は、本実施形態の駆動部傾斜調整方法のフローチャートである。
なお、本実施形態では、初期状態において、α軸147Aを中心とした駆動本体部144の傾斜角度がほぼ0°であることを前提として以下説明する。
本実施形態の駆動部傾斜調整方法では、制御装置20において、測定者の操作部22の操作等によって、水平出し処理を行う旨の入力信号が入力されると、モード切替部234は、動作モードを水平出しモードに設定する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart of the drive part inclination adjusting method of the present embodiment.
In the present embodiment, the following description will be made on the assumption that the inclination angle of the drive
In the drive section inclination adjusting method of the present embodiment, when the input signal for performing the leveling process is input in the
モード切替部234により、動作モードが水平出しモードに切り替えられると、制御部23は、記憶部21に記憶された駆動部傾斜調整プログラムを読み込んで実行する。これにより、ワーク角度取得部231は、ワークWの被測定面の傾斜角度(ワーク傾斜角θ)を取得する(ステップS2;ワーク角度取得ステップ)。
When the operation mode is switched to the leveling mode by the
このステップS2では、上述したように、ワーク角度取得部231は、ワークWに対する予備測定の測定結果を用いてもよく、操作部22の操作により設定入力された値を用いてもよい。
ここでは、ワークWの被測定面に対して予備測定を実施する例を説明する。
図4は、予備測定を実施した際の被測定面に対する測定結果、及び当該測定結果から算出された被測定面に沿った傾斜線を示す図である。
この予備測定では、ワークWの被測定面に、スタイラス133の先端が当接する位置に移動機構14を駆動させる。予備測定では、被測定面の一部に対して測定を実施することになるため、当該一部において、アームホルダー132及びスタイラス133の揺動可能な角度範囲内でスタイラス133の先端が被測定面に当接すればよい。したがって、駆動本体部144を水平(ほぼ0°)に維持したまま予備測定を実施することができる。
In step S2, as described above, the work
Here, an example in which preliminary measurement is performed on the surface to be measured of the work W will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a measurement result for the surface to be measured when performing the preliminary measurement, and an inclined line along the surface to be measured calculated from the measurement result.
In this preliminary measurement, the moving
なお、測定者がα軸調整つまみ148を操作することで、駆動本体部144(Xスライダ145)の傾斜角度を変更し、スタイラス133の移動方向であるX1軸が被測定面に略沿った状態としてもよい。この場合、予備測定中に、アームホルダー132及びスタイラス133の揺動可能な角度範囲外で被測定面にスタイラス133が当接する不都合を抑制でき、スタイラス133やワークWの損傷を抑制できる。この場合でも、スタイラス133を被測定面の一部に対して当接させればよいので、本段階で当該傾斜角度を厳密に被測定面の傾斜角度に合わせ込む必要がない。
The operator operates the α-
そして、上記のような予備測定では、スタイラス133をX1軸に沿って移動させて、被測定面の形状測定を実施すると、図4の実線にて示されるような検出結果が得られる。
ワーク角度取得部231は、得られた測定結果の各点の座標を用い、図4の破線にて示すような直線近似式を算出する。直線近似式の算出では、例えば最小二乗法等を用いることができる。また、ワーク角度取得部231は、算出した直線近似式(被測定面に沿った直線式)から、被測定面のワーク傾斜角θを求める。
なお、上記の例では、被測定面の一部に沿ってスタイラス133を移動させて測定させる予備測定に基づいたワーク傾斜角θの算出であるが、その他の方法を用いてもよい。例えば、スタイラスを被測定面上の2点以上の測定点に当接させ、各測定点における測定結果(Zスケール142A,Xスケール146A、及び検出センサー131Aの測定値)から、これらの測定点を通る直線式(又は傾斜面の平面式)を算出してワーク傾斜角θを求めてもよい。
また、上述したように、予め被測定面のワーク傾斜角が分かっている場合では、測定者が操作部22を操作することでワーク傾斜角を設定入力してもよい。
In the preliminary measurement as described above, when the
The work
In the above example, the work inclination angle θ is calculated based on preliminary measurement in which the
Further, as described above, when the work inclination angle of the surface to be measured is known in advance, the operator may set and input the work inclination angle by operating the
上記のステップS2の後、報知制御部233は、スタイラス133の先端をワークWの被測定面に当接させる旨を、例えば表示装置30に表示させて報知する(ステップS3)。なお、報知制御部233による報知処理は、上記のように表示装置30の表示画面に表示させてもよく、駆動本体部144に設けられたディスプレイ(図示略)等に表示してもよく、音声による報知を行ってもよい。
これにより、測定者は、報知内容に従って、Z調整ノブ143AやX調整ノブ146Bを操作することで、スタイラス133が被測定面に当接する位置となるようにZスライダ142やXスライダ145を移動させることができる。
After the above step S2, the
As a result, the measurer operates the
そして、測定者による操作部22の操作によりスタイラス133の位置設定が完了した旨の操作信号が入力されると、先端変位量算出部232は、Zスケール142A及びXスケール146Aから出力される検出値を読み込み、スタイラス133の位置座標を取得する(ステップS4)。なお、ここでは、スタイラス133の位置として、X1方向及びZ2方向の双方に対する位置座標を取得する例を示すが、少なくとも、X1方向に対するX位置が取得されればよい。スタイラス133の先端を当接させる被測定面の位置は、特に限定されない。
Then, when an operation signal indicating that the position setting of the
次に、先端変位量算出部232は、α軸147A中心からスタイラス133の先端位置の座標を算出する(ステップS5)。
検出器本体131に装着される個々のアームホルダー132及びスタイラス133のそれぞれの設計寸法は既知であり、また、Xスケール146Aにより駆動本体部144に対するXスライダ145の位置(α軸147Aに対するXスライダ145の位置)が検出できる。
Next, the tip displacement
The design dimensions of the
具体的には、先端変位量算出部232は、α軸147Aを原点とし、X1方向(X1軸)と、α軸147A及びX1方向に直交するZ1方向(Z1軸)との2軸座標系におけるスタイラス133の先端の座標(初期座標(X0,Z0))を算出する。
X1方向に対する初期座標X0は、アームホルダー132の検出器本体131への装着位置から保持位置132Aまでの寸法(既知)、スタイラス133のシャフト部がアームホルダー132に装着される保持位置132Aから接触子が設けられる位置までの寸法(既知)、Xスライダ145や検出器本体131の設計寸法(既知)、及びXスケール146Aの検出値(測定値)により求められる。
Z1方向に対する初期座標Z0は、スタイラス133の接触子の突出寸法(既知)と、駆動本体部144におけるα軸147Aから保持位置132AまでのZ1方向の寸法(駆動本体部144やXスライダ145、検出器本体131、アームホルダー132の既知の設計寸法から算出)とにより算出できる。
Specifically, the tip displacement
The initial coordinate X 0 with respect to the X1 direction is a dimension (known) from the mounting position of the
The initial coordinates Z 0 with respect to the Z1 direction are the projection size (known) of the contact of the
この後、先端変位量算出部232は、駆動本体部144を、α軸147Aを中心に、ワーク傾斜角θ(ステップS2にて算出)だけ回転させた場合の、スタイラス133の先端の位置(移動量及び移動方向)を算出する(ステップS6;先端変位量算出ステップ)。
つまり、α軸を原点として、駆動本体部144をワーク傾斜角θだけ回転させた場合のスタイラス133の先端の座標を(X1,Z1)とし、回転前の初期座標を(X0,Z0)とすると、以下の式(1)(2)が成立する。
X1=X0cosθ−Z0sinθ …(1)
Z1=X0sinθ+Z0cosθ …(2)
よって、式(1)及び式(2)から、スタイラス133の先端のZ方向の移動量及び移動方向は、下記式(3)より算出できる。
Zm=Z1−Z0=(X0sinθ+Z0cosθ)−Z0 …(3)
After that, the tip
That is, the coordinates of the tip of the
X 1 =X 0 cos θ−Z 0 sin θ (1)
Z 1 =X 0 sin θ+Z 0 cos θ (2)
Therefore, from the formulas (1) and (2), the movement amount and the movement direction of the tip of the
Zm=Z 1 −Z 0 =(X 0 sin θ+Z 0 cos θ)−Z 0 (3)
上記式(1)〜(3)において、初期座標(X0,Z0)は、ステップS4にて算出される座標であり、駆動本体部144をワーク傾斜角θだけ回転させた場合のスタイラス133の先端のZ2方向への移動量は|Zm|であり、Zmの正負符号が移動方向となる。
In the above equations (1) to (3), the initial coordinates (X 0 , Z 0 ) are the coordinates calculated in step S4, and the
この後、検出センサー131Aの検出値(スタイラス133の揺動変位量)が基準値となるように、Zスライダ142を移動させる旨を報知する(ステップS7;第一報知ステップ)。
つまり、検出センサー131Aにより検出されるスタイラス133の揺動位置が基準位置となる状態にZスライダ142を移動させる。ここで、基準位置としては、例えば検出センサー131Aの検出値が0mm(スタイラス133がいずれの方向にも振れていない状態)となる位置を例示できる。
ステップS7により、測定者は、Z調整ノブ143Aを操作し、Zスライダ142を移動させる。そして、報知制御部233は、検出センサー131Aの検出値を監視し、当該検出値が基準値となった場合に、表示装置30や駆動本体部144に設けられたディスプレイへの画像表示や、音声等によって、調整が成功した旨を報知する(ステップS8)。
After that, the fact that the
That is, the
In step S7, the measurer operates the
次に、報知制御部233は、ステップS5で算出した移動方向がワークWから離れる方向であるか否かを判定する(ステップS9)。
Next, the
ステップS9において、Yesと判定された場合(ステップS6で算出した移動方向がワークWから離れる方向である場合)、報知制御部233は、α軸調整つまみ148を調整してスタイラス133をワークWから離れる方向に移動する旨を報知する(ステップS10;退避ステップ)。
図5は、ステップS8の処理が完了した直後の状態を示すXスライダ145に支持された検出器13(アームホルダー132、及びスタイラス133)の位置を示す図である。図6は、ステップS10により、スタイラス133をワークWから退避させた状態を示す図である。
本実施形態では、ステップS6で算出された移動量(|Zm|)だけ、ステップS6で算出された移動方向とは反対側にXスライダ145を移動させる(詳細は後述)ため、ステップS6にて算出された移動方向がワークWとは反対側である場合に、Xスライダ145をワークW側に移動させることになる。この場合、スタイラス133がワークWに押し込まれることになり、スタイラス133やワークWが損傷する可能性がある。したがって、本実施形態では、ステップS6にて算出された移動方向がワークWとは反対側である場合、図5に示すようなステップS6の状態から、図6に示すような状態に、駆動本体部144を回転させてスタイラス133の先端をワークから離れる方向に移動させる。
When it is determined as Yes in step S9 (when the moving direction calculated in step S6 is the direction away from the work W), the
FIG. 5 is a diagram showing the position of the detector 13 (the
In the present embodiment, the X slider 145 is moved to the side opposite to the movement direction calculated in step S6 by the movement amount (|Zm|) calculated in step S6 (details will be described later). When the calculated movement direction is the side opposite to the work W, the X slider 145 is moved to the work W side. In this case, the
また、報知制御部233は、ステップS2で取得したワーク傾斜角θを報知して、テーブル12に対する駆動本体部144の角度が当該ワーク傾斜角θ以上の角度となるように促してもよい。例えば上述のように、α軸目盛147Bが設けられている場合、当該α軸目盛147Bを参照しながらα軸調整つまみ148を調整することで、駆動本体部144、及び駆動本体部144に接続されるXスライダ145の傾斜方向(X1方向)をワーク傾斜角θ以上に設定することは容易である。
Further, the
そして、報知制御部233は、スタイラス133がワークWから離間されたか否かを判定する(ステップS11)。例えば、測定者が操作部22を操作することで、スタイラス133をワークWから離間させた旨の操作信号が入力された時点で、報知制御部233は、スタイラス133の移動が完了した(YES)と判定する。
Then, the
ステップS11においてNoと判定された場合は、スタイラス133の退避が完了するまで(つまり、ステップS11においてYesと判定されるまで)待機する。
ステップS11においてYesと判定された場合、及び、ステップS9においてNoと判定された場合(ステップS5で算出した移動方向がワークWに近接する方向である場合)、Zスライダ142をZ2方向に沿って移動させることで、Xスライダ145をステップS6にて算出した移動量(|Zm|)だけ、ステップS6にて算出した移動方向とは逆方向に移動させる旨を報知する(ステップS12;第二報知ステップ)。
If No is determined in step S11, the process waits until the
When it is determined as Yes in step S11 and when it is determined as No in step S9 (when the moving direction calculated in step S5 is a direction approaching the work W), the
図7は、ステップS12により実施される処理を示す概略図である。
このステップS12の報知に従って、測定者がZ調整ノブ143Aを操作することで、Zスライダ142がZ2方向に沿って移動され、この移動に伴い駆動本体部144、及び駆動本体部144に接続されるXスライダ145も移動されて、図7に示すような状態にアームホルダー132及びスタイラス132が移動される。
この場合、報知制御部233は、Zスケール142Aからの検出値に基づいて、Zスライダ142の移動量がZmとなったか否かを判定し、移動量がZmとなった場合に、画像表示や音声等によって、Z方向への移動調整が成功した旨を報知する(ステップS13)。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the processing executed in step S12.
According to the notification of step S12, the measurer operates the
In this case, the
ステップS13の後、報知制御部233は、さらに、α軸調整つまみを操作して、検出センサー131Aの検出値が基準値(例えば0mm)となるように調整する旨を報知する(ステップS14;第三報知ステップ、角度調整ステップ)。
これにより、測定者は、検出センサー131Aの検出値(表示装置30や駆動本体部144に設けられたディスプレイにて視認可能)を参照しながら、α軸調整つまみを操作し、検出センサー131Aの検出値が基準値となる位置に、駆動本体部144の傾斜角度を調整する。Xスライダ145は、駆動本体部144に接続されているため、本操作により、駆動部であるXスライダ145の傾斜角度が調整されることになり、Xスライダ145の移動方向であるX1方向が、ワークWの被測定面の傾斜方向と同じ方向に調整されることになる。
After step S13, the
Thereby, the measurer operates the α-axis adjusting knob while referring to the detection value of the
ところで、上記例は、初期状態において、α軸147Aに対する駆動本体部144の傾斜角度がほぼ0°となっていることを前提としているが、これに限定されない。
すなわち、駆動本体部144の傾斜角度は、初期状態において0°以外の角度で傾斜していてもよい。この場合では、例えば、測定者が当該傾斜角度を事前に入力することで、制御装置20は、当該角度を考慮した調整を実施する。
具体的には、測定者により、初期状態の駆動本体部144の傾斜角度(θ0)が入力されると、制御装置20は、ステップS12において報知する、Zスライダ142のZ2方向への移動量を1/cosθ0倍する(つまり、|Zm|/cosθ0だけZスライダ142を移動させる旨を報知する)。これにより、X1-Z1座標系と、X2−Z2座標系とを合わせ込むことができる。
By the way, the above example is premised on that the inclination angle of the drive
That is, the inclination angle of the
Specifically, when the measurer inputs the tilt angle (θ 0 ) of the drive
[本実施形態の作用効果]
本実施形態の表面性状測定機1では、水平出しモードにおいて、ステップS2のワーク角度取得ステップにより、ワークWの被測定面の傾斜角度(ワーク傾斜角θ)を取得する。また、ステップS6の先端変位量算出ステップにより、駆動本体部144を、α軸147Aを中心にワーク傾斜角θだけ回転させた場合の、スタイラス133の先端の位置(移動量及び移動方向)を算出する。さらに、ステップS7の第一報知ステップにより、検出センサー131Aの検出値が基準値となるように、Zスライダ142を移動させる旨を報知する。このステップS7によって、Zスライダ142が移動された後、ステップS12の第二報知ステップにより、Xスライダ145をステップS6にて算出した移動量(|Zm|)だけ、ステップS6にて算出した移動方向とは逆方向に移動させる旨を報知する。そして、ステップS14の第三報知ステップ(角度調整ステップ)により、検出センサー131Aの検出値が基準値(例えば0mm)となるように調整する旨を報知する。
[Operation and effect of this embodiment]
In the surface
これにより、駆動本体部144のα軸147Aに対する傾斜角度を調整する際に、α軸目盛147Bを参照する方法ではなく、より高精度な測定値を検出可能な検出センサー131Aの検出値に基づいて角度調整が行われることになる。
つまり、α軸目盛147Bでは、設けられた目盛単位(例えば1°単位)未満の精度で角度を調整することができないが、本実施形態では、検出センサー131Aの検出値に基づいた高精度な駆動部の角度調整を実施できる。
また、本実施形態では、α軸147A回りの駆動本体部144の角度を調整するために、別途駆動モーター等が不要であり、構成の簡略化を図れる。つまり、従来用いられている表面性状測定機1に対しても、制御装置20に上記のような駆動部傾斜調整方法を実施するプログラムを導入するだけで、高精度な傾斜角度の調整を行うことができる。
Accordingly, when adjusting the inclination angle of the
That is, with the α-
Further, in the present embodiment, since the angle of the drive
本実施形態では、ステップS5において、Xスケール146Aの検出値(測定値)、アームホルダー132の検出器本体131への装着位置から保持位置132Aまでの寸法(既知)、スタイラス133のシャフト部がアームホルダー132に装着される保持位置132Aから接触子が設けられる位置までの寸法(既知)、Xスライダ145や検出器本体131の設計寸法(既知)、スタイラス133の接触子の突出寸法(既知)、駆動本体部144におけるα軸147Aから保持位置132AまでのZ1方向の寸法(既知)を用いて、移動量及び移動方向を算出する。
よって、既知の値とXスケール146Aの検出値に基づいて、スタイラス133の先端位置の初期位置を容易に算出することができ、このスタイラス133の先端位置の初期位置とステップS2で取得したワーク傾斜角θとにより、スタイラス133の移動量及び移動方向を容易に算出できる。
In the present embodiment, in step S5, the detected value (measured value) of the
Therefore, the initial position of the tip position of the
本実施形態では、ステップS6により算出された移動方向がワークWから離れる方向である場合に、α軸147Aに対する駆動本体部144の角度を変化させて、スタイラス133をワークWから離れる方向に回転させるよう報知する。
このため、ステップS12〜ステップS13の処理において、Zスライダ142を移動させる際に、スタイラス133がワークWに押し込まれることがなく、スタイラス133やワークWの破損を防止できる。
In the present embodiment, when the moving direction calculated in step S6 is the direction away from the work W, the angle of the
Therefore, in the processing of steps S12 to S13, the
[第二実施形態]
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、ステップS3〜ステップS4、ステップS7〜ステップS8、及びステップS12〜ステップS13において、測定者に対して、Zスライダ142を移動させる旨を報知した(測定者による操作によりZスライダ142が移動された)が、第二実施形態では、制御装置20が実施する点で上記と相違する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
In the above-described first embodiment, in step S3 to step S4, step S7 to step S8, and step S12 to step S13, the measurer is informed that the
すなわち、本実施形態では、上記第一実施形態のステップS3〜ステップS4の処理に替えて、制御装置20は、X駆動機構146を制御してXスライダ145を移動させ、検出センサー131Aからの検出値が変動した位置を当接位置として検出する。なお、X駆動機構146の代わりにZ駆動機構143を駆動させてもよく、X駆動機構146及びZ駆動機構143の双方を駆動させてもよい。
この場合、ステップS4において、先端変位量算出部232は、当該当接位置でのZスケール142A及びXスケール146Aから出力される検出値を読み込み、スタイラス133の位置座標を取得する。
That is, in the present embodiment, the
In this case, in step S4, the tip displacement
また、ステップS7〜ステップS8の処理に替えて第一移動ステップを実施する。この場合、制御装置20は、検出センサー131Aの検出値を読み込みながら、Z駆動機構143を制御してZスライダ142を移動させる。そして、制御装置20は、検出センサー131Aの検出値が基準値となる位置でZスライダ142の移動を停止させる。
In addition, the first movement step is performed instead of the processing of steps S7 to S8. In this case, the
さらに、ステップS12〜ステップS13の処理に替えて第二移動ステップを実施する。この場合、制御装置20は、移動開始前のZスケール142Aの検出値(Z座標)に、ステップS6にて算出された移動量Zmを加算したZ目標値を求め、Z駆動機構143を制御して、Zスケール142Aからの検出値がZ目標値となる位置(図6に示す位置)に移動させる。
Furthermore, the second moving step is performed instead of the processing of steps S12 to S13. In this case, the
以上のような第二実施形態では、測定者は、ステップS9において「YES」と判定された場合における退避ステップ、及びステップS14の角度調整ステップを実施すればよいため、第一実施形態に比べて、測定者による操作行程を削減でき、操作性を向上できる。 In the second embodiment as described above, the measurer only has to perform the evacuation step in the case where it is determined to be “YES” in step S9 and the angle adjustment step in step S14, and therefore, compared to the first embodiment. It is possible to reduce the operation process by the operator and improve the operability.
[変形例]
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、本発明の産業機械を表面性状測定機1に適用した例を説明したが、その他、物品の寸法あるいは形状を測定するための多様な測定機に対して適用することができる。例えば、物品の表面上の各点位置を測定する三次元測定機、円筒状などの物品の真円度を測定する真円度測定機等に対して好適に適用することができる。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications and the like within the scope of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the industrial machine of the present invention is applied to the surface
ステップS7〜ステップS8において、検出センサー131Aの検出値が基準値 (0mm)となるように、Z2軸を移動させる例を示したが、これに限定されない。例えば、ステップS3において、スタイラス133の先端を被測定面W2に当接させる際に、検出センサー131Aの検出値が基準値となるように(スタイラス133の揺動位置が基準位置となるように)、スタイラス133をワークに当接させてもよい。
In step S7 to step S8, the example in which the Z2 axis is moved so that the detection value of the
ステップS2において、ワーク傾斜角を予備測定により算出する場合、例えば、スタイラス133の先端を被測定面W2に沿って移動させる倣い測定を行ってもよい。また、手動によりスタイラスの先端を被測定面に接触させた際の位置データ(Zスケール142A及びXスケール146Aの値)を、2点以上取得し、これらの位置データからワーク傾斜角を算出してもよい。さらに、ワーク傾斜角が既知である場合は、手動により制御装置20に入力してもよい。
When the workpiece inclination angle is calculated by the preliminary measurement in step S2, for example, the scanning measurement in which the tip of the
上記実施形態では、装置本体10と制御装置20と表示装置30とが別体として構成される例を示したが、装置本体10の例えば駆動本体部144等に表示部を設ける構成としてもよく、装置本体10に制御装置20を組み込む構成などとしてもよい。
In the above embodiment, an example in which the
本発明は、測定子を保持する駆動部の傾斜角度を変更可能な測定装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the measuring device which can change the inclination angle of the drive part which hold|maintains a tracing stylus.
1…表面性状測定機(測定器)、10…装置本体、13…検出器、14…移動機構、20…制御装置、21…記憶部、22…操作部、23…制御部、131…検出器本体、131A…検出センサー(揺動検出部)、132…アームホルダー、132A…保持位置、133…スタイラス(測定子)、142…Zスライダ、142A…Zスケール、143…Z駆動機構、143A…Z調整ノブ、144…駆動本体部、145…Xスライダ(駆動部)、146…X駆動機構、146A…Xスケール、146B…X調整ノブ、147…駆動部傾斜機構、147A…α軸(調整軸)、147B…α軸目盛、231…ワーク角度取得部、232…先端変位量算出部、233…報知制御部、234…モード切替部、235…測定制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記被測定面の傾斜角度を取得するワーク角度取得ステップと、
前記駆動部を、前記被測定面の傾斜角度だけ回転させた場合の、前記測定子の先端の前記第二方向に対する移動量及び移動方向を算出する先端変位量算出ステップと、
前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が所定の基準位置となるように、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させる第一移動ステップと、
前記駆動部を前記先端変位量算出ステップにて算出された前記移動方向とは反対方向に前記移動量だけ移動させる第二移動ステップと、
前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が前記基準位置となるように、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を調整する角度調整ステップと、
を実施することを特徴とする駆動部傾斜調整方法。 While holding the stylus for measuring the surface to be measured of the work swingably, it is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and in the first direction and the second direction. A drive unit rotatable about intersecting adjustment axes, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle adjustment unit that changes an angle of the drive unit around the adjustment axis. A method for adjusting the inclination of the drive unit of the measuring instrument, comprising:
A work angle acquisition step of acquiring the inclination angle of the surface to be measured,
A tip displacement amount calculation step of calculating a movement amount and a movement direction of the tip of the probe in the second direction when the drive unit is rotated by an inclination angle of the surface to be measured,
A first movement step of moving the drive unit in the second direction so that the swing position detected by the swing detection unit becomes a predetermined reference position;
A second movement step of moving the drive portion by the movement amount in a direction opposite to the movement direction calculated in the tip displacement amount calculation step;
An angle adjustment step of adjusting an angle of the drive unit around the adjustment axis so that the swing position detected by the swing detection unit becomes the reference position;
A method for adjusting the inclination of a drive unit, which comprises:
前記第二移動ステップは、前記移動方向の反対方向が前記ワークに向かう方向である場合、前記測定子が前記ワークから離れる方向に前記駆動部を前記調整軸回りに回転させる退避ステップを実施した後、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させる
ことを特徴とする駆動部傾斜調整方法。 The drive unit inclination adjusting method according to claim 1,
In the second moving step, when the opposite direction of the moving direction is a direction toward the work, after performing a retracting step of rotating the drive unit around the adjustment axis in a direction in which the tracing stylus moves away from the work. A driving unit inclination adjusting method, comprising: moving the driving unit in the second direction.
前記退避ステップは、前記ワーク角度取得ステップにより取得された前記被測定面の傾斜角度以上、前記駆動部を前記調整軸回りに回転させる
ことを特徴とする駆動部傾斜調整方法。 The drive section inclination adjusting method according to claim 2,
The drive section inclination adjusting method, wherein the retracting step rotates the drive section around the adjustment axis by an angle equal to or more than the inclination angle of the measured surface acquired in the work angle acquiring step.
前記被測定面の傾斜角度を取得するワーク角度取得ステップと、
前記駆動部を、前記被測定面の傾斜角度だけ回転させた場合の、前記測定子の先端の前記第二方向に対する移動量及び移動方向を算出する先端変位量算出ステップと、
前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が所定の基準位置となるように、前記駆動部を前記第二方向に対して移動させる旨を報知する第一報知ステップと、
前記第一報知ステップの後、前記駆動部を前記先端変位量算出ステップにて算出された前記移動方向とは反対方向に前記移動量だけ移動させる旨を報知する第二報知ステップと、
前記第二報知ステップの後、前記揺動検出部にて検出される前記揺動位置が前記基準位置となるように、前記駆動部の前記調整軸回りの角度を調整する旨を報知する第三報知ステップと、
を実施することを特徴とする駆動部傾斜調整方法。 While holding the stylus for measuring the surface to be measured of the work swingably, it is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and in the first direction and the second direction. A drive unit rotatable about intersecting adjustment axes, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle adjustment unit that changes an angle of the drive unit around the adjustment axis. A method for adjusting the inclination of the drive unit of the measuring instrument, comprising:
A work angle acquisition step of acquiring the inclination angle of the surface to be measured,
A tip displacement amount calculation step of calculating a movement amount and a movement direction of the tip of the tracing stylus with respect to the second direction when the drive unit is rotated by an inclination angle of the surface to be measured,
A first informing step of informing that the drive unit is moved in the second direction so that the swing position detected by the swing detection unit becomes a predetermined reference position;
After the first informing step, a second informing step of informing that the drive unit is moved by the movement amount in the direction opposite to the movement direction calculated in the tip displacement amount calculation step,
After the second notification step, a notification that the angle around the adjustment axis of the drive unit is adjusted so that the swing position detected by the swing detection unit becomes the reference position A notification step,
A method for adjusting the inclination of a drive unit, which comprises:
前記コンピューターに、請求項1から請求項4のいずれか1項の駆動部傾斜調整方法を実施させることを特徴とする駆動部傾斜調整プログラム。 While holding the stylus for measuring the surface to be measured of the work swingably, it is movable in a first direction and a second direction intersecting the first direction, and in the first direction and the second direction. A drive unit rotatable about intersecting adjustment axes, a swing detection unit that detects a swing position of the tracing stylus, and an angle adjustment unit that changes an angle of the drive unit around the adjustment axis. Is a drive unit tilt adjustment program that is read and executed by a computer that controls the measuring instrument,
A drive unit inclination adjusting program for causing the computer to execute the drive unit inclination adjusting method according to any one of claims 1 to 4.
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