JP6848167B2 - 表面形状測定機の校正方法及び校正装置 - Google Patents

Description

本発明は、アームの先端に第１触針及び第２触針を有する表面形状測定機の校正方法及び校正装置に関する。

回転軸を支点として揺動自在に取り付けられたアームと、アームの先端に設けられた下向き触針（第１触針）及び上向き触針（第２触針）とを有するＴ字型のスタイラスを用いて、ワーク（被測定物）の表面の輪郭形状及び表面粗さ等の表面形状を測定する表面形状測定機が知られている。この表面形状測定機では、下向き触針又は上向き触針をワーク表面に接触させた状態で、スタイラスとワークとを水平方向に相対移動させることにより、下向き触針又は上向き触針でワーク表面をトレースしながら、アームの揺動による変位を検出器で検出することで、ワークの表面形状を測定する。

このような表面形状測定機では、ワークの表面形状の測定精度を十分に確保するために、下向き触針及び上向き触針の双方の先端部形状（先端半径値等）、アームの支点に対する双方の先端部位置、及び双方の先端部位置間の位置ずれ（オフセット）などを校正する校正値を事前に求めておき、この校正値に基づき測定データを補正している。

例えば、特許文献１には、下向き触針で基準球の上側表面をトレースして得られた基準球の測定データと、上向き触針で基準球の下側表面をトレースして得られた検出器の検出結果とを、非線形最小二乗法を用いて既知の基準球の設計情報と比較した結果に基づき、各校正値を算出する表面形状測定機が開示されている。

特許第５８２３３０６号公報

ところで、上記特許文献１の表面形状測定機のように基準球を用いて高精度の校正を行うためには、下向き触針で基準球の上側表面の最大直径部をトレースし、且つ上向き触針で基準球の下側表面の最大直径部をトレースする必要がある。しかし、最大直径部をトレースするように下向き触針及び上向き触針をそれぞれ基準球に接触させることは困難である。また、下向き触針が基準球の上側表面に接触する接触位置と、上向き触針が基準球の下側表面に接触する接触位置とがアームの回転軸方向に位置ずれしていた場合、下向き触針及び上向き触針のいずれか一方で最大直径部をトレースしたとしても、他方では最大直径部をトレースしていない場合がある。特に小穴の内面の表面形状を測定する表面形状測定機では、下向き触針及び上向き触針の小型化に応じて基準球の大きさも小さくなるので、最大直径部をトレースするように下向き触針及び上向き触針を基準球に接触させることが非常に困難となる。その結果、特許文献１の表面形状測定機では高精度な校正を行うことができないという問題がある。

なお、特許文献１には、基準球の上側表面の最大直径部と下側表面の最大直径部とを事前測定することで、下向き触針及び上向き触針でそれぞれ基準球の最大直径部をトレースする方法が記載されているが、この場合には、基準球の最大直径部の事前測定が必要となり、ユーザの負担が増加してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高精度な校正を簡単に行うことができる表面形状測定機の校正方法及び校正装置を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための表面形状測定機の校正方法は、第１軸方向に平行な回転軸を支点として第１揺動方向と第２揺動方向とに揺動自在に支持されたアームと、アームの先端に設けられ且つ第１揺動方向に向かって突出する第１触針及び第２揺動方向に向かって突出する第２触針と、第１触針及び第２触針の両触針の一方をワークに接触させた状態で、ワークに対してアームを第１軸方向に垂直な第２軸方向に相対移動させる移動機構と、アームの揺動による変位を検出する検出器と、を備える表面形状測定機の校正方法において、第１軸方向に対して平行なピンゲージに第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームをピンゲージに対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第１検出ステップと、ピンゲージに第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームをピンゲージに対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第２検出ステップと、第１検出ステップ及び第２検出ステップでそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、両触針の先端部形状と、支点に対する両触針の先端部位置と、両触針の先端部位置の第２軸方向の位置ずれと、の少なくともいずれか１つを校正する校正ステップと、を有する。

この校正方法によれば、両触針の先端部形状と、支点に対する両触針の先端部位置と、両触針の先端部位置の第２軸方向の位置ずれと、の少なくともいずれか１つを簡単かつ高精度に校正することができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、第１軸方向及び第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、アームが第２揺動方向に最も揺動した状態での第１触針の先端位置と、第１揺動方向に最も揺動した状態での第２触針の先端位置と、の第３軸方向の間隔を第１位置間隔とした場合、第１位置間隔よりも直径が小さいピンゲージを用いて、第１検出ステップ及び第２検出ステップを行う。これにより、アームとピンゲージとの干渉のおそれがなくなる。このため、第１検出ステップを行う場合と第２検出ステップを行う場合とで回転軸の位置を第３軸方向に動かす必要がなくなるので、校正値を高精度に求めることができる。その結果、ピンゲージを使用した校正を高精度に行うことができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、第１軸方向及び第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、アームを第１揺動方向に揺動させて、双方向に平行な第１面に第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームを第１面に対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第３検出ステップと、アームを第２揺動方向に揺動させて、双方向に平行で且つ第１面に対して第３軸方向に既知の第１面間隔をあけて設けられた第２面に第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームを第２面に対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第４検出ステップと、を有し、校正ステップは、第３検出ステップ及び第４検出ステップでそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、両触針の第３軸方向の触針高さの差を校正する。これにより、アームの回転角度を大きくすることなく第１面及び第２面の測定を行うことができる。その結果、測定誤差を小さくすることができ、触針高さの差の校正を高精度に行うことができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、第３軸方向の中で第１面から第２面に向かう側を第３軸方向一方側とし、第２面から第１面に向かう側を第３軸方向他方側とした場合、アームを第１揺動方向に揺動させて、第１面に対して第２軸方向にずれた位置であって且つ第１面に対して第３軸方向他方側に既知の第２面間隔をあけた位置に設けられた双方向に平行な第３面に第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームを第３面に対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第５検出ステップと、アームを第２揺動方向に揺動させて、第３面に対向する位置であって且つ第２面に対して第３軸方向一方側に既知の第３面間隔をあけた位置に設けられた双方向に平行な第４面に第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームを第４面に対して第２軸方向に相対移動させながら、検出器から検出結果を取得する第６検出ステップと、を有し、校正ステップは、第３検出ステップと第５検出ステップとでそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、第１触針に対応する検出器の感度を校正し、且つ第４検出ステップと第６検出ステップとでそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、第２触針に対応する検出器の感度を校正する。これにより、検出器の第３軸方向の感度を校正することができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、アームが第１揺動方向に最も揺動した状態での第１触針の先端位置と、第２揺動方向に最も揺動した状態での第２触針の先端位置と、の第３軸方向の間隔を第２位置間隔とした場合、第３面と第４面との間の第３軸方向の間隔を、第２位置間隔よりも狭くした状態で、第３検出ステップから第６検出ステップを行う。これにより、触針高さの差の校正と、検出器の第３軸方向の感度の校正とをより高精度に行うことができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、第３検出ステップから第６検出ステップは、回転軸の第３軸方向の位置を、第１面と第２面との中間の位置に合わせた状態で行われる。これにより、触針高さの差の校正と、検出器の第３軸方向の感度の校正とをより高精度に行うことができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、ピンゲージと、第３面を有する第１ベースと、第３面の一部上に設けられ、第２面間隔に対応する厚みを有し且つ第１面を有する第１ブロックゲージと、第１面の一部と第２面の一部との間に設けられ、第１面間隔に対応する厚みを有する中央ゲージと、第３面間隔に対応する厚みを有し且つ第２面を有する第２ブロックゲージと、第２ブロックゲージの第２面とは反対側の面の一部上に設けられ、第４面を有する第２ベースと、を備える校正用ゲージユニットを用いて、第１検出ステップから第６検出ステップまでの各々を行う。これにより、１つの校正用ゲージユニットを用いて複数種類の校正を行うことができる。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正方法は、ピンゲージには、第１軸方向及び第２軸方向の双方向に平行な平面部が接続されており、第１検出ステップでは、平面部の一面に第１触針を接触させた状態で、移動機構による相対移動を開始して、第１触針を平面部の一面からピンゲージに案内することにより、ピンゲージに第１触針を接触させ、第２検出ステップでは、平面部の他面に第２触針を接触させた状態で、移動機構による相対移動を開始して、第２触針を平面部の他面からピンゲージに案内することにより、ピンゲージに第２触針を接触させる。これにより、両触針を簡単且つ確実にピンゲージに接触させることができる。

本発明の目的を達成するための表面形状測定機の校正装置は、第１軸方向に平行な回転軸を支点として第１揺動方向と第２揺動方向とに揺動自在に支持されたアームと、アームの先端に設けられ且つアームの第１揺動方向に向かって突出する第１触針及びアームの第２揺動方向に向かって突出する第２触針と、第１触針及び第２触針の両触針の一方をワークに接触させた状態で、ワークに対してアームを第１軸方向に垂直な第２軸方向に相対移動させる移動機構と、アームの揺動による変位を検出する検出器と、を備える表面形状測定機の校正装置において、第１軸方向に対して平行なピンゲージに第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームがピンゲージに対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器からそれぞれ検出結果を取得する第１取得部と、ピンゲージに第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームがピンゲージに対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器からそれぞれ検出結果を取得する第２取得部と、第１取得部及び第２取得部がそれぞれ取得した検出器の検出結果に基づき、両触針の先端部形状と、支点に対する両触針の先端部位置と、両触針の先端部位置の第２軸方向の位置ずれと、の少なくともいずれか１つを校正する校正部と、を備える。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正装置は、第１軸方向及び第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、アームが第２揺動方向に最も揺動した状態での第１触針の先端位置と、第１揺動方向に最も揺動した状態での第２触針の先端位置と、の間の第３軸方向の間隔を第１位置間隔とした場合、第１位置間隔よりも直径が小さいピンゲージを備える。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正装置は、第１軸方向及び第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、アームの第１揺動方向への揺動により、双方向に平行な第１面に第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームが第１面に対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器から検出結果を取得する第３取得部と、アームの第２揺動方向への揺動により、双方向に平行で且つ第１面に対して第３軸方向に既知の第１面間隔をあけて設けられた第２面に第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームが第２面に対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器から検出結果を取得する第４取得部と、を備え、校正部は、第３取得部及び第４取得部でそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、両触針の第３軸方向の触針高さの差を校正する。

本発明の他の態様に係る表面形状測定機の校正装置は、第３軸方向の中で第１面から第２面に向かう側を第３軸方向一方側とし、第２面から第１面に向かう側を第３軸方向他方側とした場合、アームの第１揺動方向への揺動により、第１面に対して第２軸方向にずれた位置であって且つ第１面に対して第３軸方向他方側に既知の第２面間隔をあけた位置に設けられた双方向に平行な第３面に第１触針を接触させた状態で、移動機構によりアームが第３面に対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器から検出結果を取得する第５取得部と、アームの第２揺動方向への揺動により、第３面に対向する位置であって且つ第２面に対して第３軸方向一方側に既知の第３面間隔をあけた位置に設けられた双方向に平行な第４面に第２触針を接触させた状態で、移動機構によりアームが第４面に対して第２軸方向に相対移動されている間、検出器から検出結果を取得する第６取得部と、を備え、校正部は、第３取得部及び第５取得部によりそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、第１触針に対応する検出器の感度を校正し、且つ第４取得部及び第６取得部によりそれぞれ取得された検出器の検出結果に基づき、第２触針に対応する検出器の感度を校正する。

アームが第１揺動方向に最も揺動した状態での第１触針の先端位置と、第２揺動方向に最も揺動した状態での第２触針の先端位置と、の第３軸方向の間隔を第２位置間隔とした場合、第３面を有する第１ベースと、第３面の一部上に設けられ、第２面間隔に対応する厚みを有し且つ第１面を有する第１ブロックゲージと、第１面の一部と第２面の一部との間に設けられ、第１面間隔に対応する厚みを有する中央ゲージと、第３面間隔に対応する厚みを有し且つ第２面を有する第２ブロックゲージと、第２ブロックゲージの第２面とは反対側の面の一部上に設けられ、第４面を有する第２ベースと、を備え、中央ゲージの厚みは、第３面と第４面との間の第３軸方向の間隔を、第２位置間隔よりも狭くする大きさに調整されている。

本発明の表面形状測定機の校正方法及び校正装置は、高精度な校正を簡単に行うことができる。

表面形状測定機の概略図である。 表面形状測定機の測定対象物であるワークの断面図である。 データ処理装置による測定データの生成について説明するための説明図である。 （Ａ）は、設計値通りに形成された理想状態のスタイラスの側面図であり、（Ｂ）は製造誤差が生じているスタイラスの側面図である。 校正用ゲージユニットの外観斜視図である。 校正用ゲージユニットの側面図である。 図６に示した測定箇所Ｐ１，Ｐ２を説明するための説明図である。 図６に示した測定箇所Ｐ３，Ｐ４を説明するための説明図である。 図６に示した測定箇所Ｐ５，Ｐ６を説明するための説明図である。 （Ａ），（Ｂ）は、ピンゲージの上側表面及び下側表面を測定する際の課題を説明するための説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、両触針をピンゲージの上側表面及び下側表面に接触させる方法について説明するための説明図である。 （Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機によるピンゲージの上側表面及び下側表面のそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。 （Ａ）はピンゲージをＸ軸方向から見た側面図であり、（Ｂ）はピンゲージをＺ軸方向から見た上面図である。 （Ａ）は、ピンゲージの代わりに基準球を用いて校正を行う比較例の基準球をＸ軸方向から見た側面図であり、（Ｂ）は基準球をＺ軸方向から見た上面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機によるゲージ上面及びゲージ下面のそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。 （Ａ），（Ｂ）は、ゲージ上面及びゲージ下面の測定の効果を説明するための説明図である。 （Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機によるベース上面及びベース下面のそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。 データ処理装置の構成を示すブロック図である。 評価値１１を説明するための説明図である。 表面形状測定機の校正方法を示すフローチャートである。 表面形状測定機の校正方法の変形例１を示すフローチャートである。 表面形状測定機の校正方法の変形例２を示すフローチャートである。 ピンゲージの直径を調整した変形例３を説明するための説明図である。 ピンゲージの直径が、スタイラスの第１ストローク幅よりも大きく形成されている比較例を説明するための説明図である。 中央ブロックゲージの厚みを調整した変形例４を説明するための説明図である。 ベース間隔が第２ストローク幅よりも大きく形成されている比較例を説明するための説明図である。

［表面形状測定機の構成］
図１は、表面形状測定機１０の概略図である。図２は、表面形状測定機１０の測定対象物であるワークＷの断面図である。図１及び図２に示すように、表面形状測定機１０は、ワークＷに形成された小穴９の内面の表面形状（輪郭形状又は表面粗さ等）を測定する。なお、ここでいう小穴９とは、例えば直径Ｄが２５ｍｍ以下の穴である。また、図中のＸ軸方向は本発明の第２軸方向に相当し、Ｙ軸方向は本発明の第１軸方向に相当し、Ｚ軸方向は第１軸方向及び第２軸方向の双方向に垂直な本発明の第３軸方向に相当する。

表面形状測定機１０は、平板状の測定台１２と、コラム１４と、送り装置１６と、ホルダ１７と、Ｔ字型のスタイラス１８と、第１検出器２０と、第２検出器２２と、コンピュータ２４と、を有している。

測定台１２の上面には、ワークＷ又は後述の校正用ゲージユニット４５（校正冶具ともいう、図５参照）がセットされる。また、測定台１２の上面には、Ｚ軸方向（上下方向）に延びたコラム１４が設けられている。このコラム１４には、移動機構に相当する送り装置１６がＺ軸方向に移動自在に取り付けられている。

送り装置１６には、ホルダ１７がＸ軸方向に移動自在に保持されていると共に、第２検出器２２が設けられている。ホルダ１７には、スタイラス１８及び第１検出器２０が設けられている。

スタイラス１８は、水平で且つＹ軸方向に平行な回転軸である揺動支点軸３０を支点として揺動自在に支持されているアーム３２と、アーム３２の先端においてアーム３２の揺動方向に突出して設けられた下向き触針３４及び上向き触針３６と、を有する。アーム３２は、揺動支点軸３０を支点として第１揺動方向ＳＷ１と第２揺動方向ＳＷ２とに揺動自在に支持されている。アーム３２が水平状態（重力方向に直交している状態）である場合には、アーム３２の軸方向はＸ軸方向と一致し、且つ下向き触針３４及び上向き触針３６の突出方向はＺ軸方向と一致する。なお、下向き触針３４及び上向き触針３６（以下、単に両触針３４，３６と略す）の双方の突出方向については、アーム３２の軸方向に対して垂直方向に限定されず、この垂直方向に対して傾きを有していてもよい。

下向き触針３４は、本発明の第１触針に相当するものであり、第１揺動方向ＳＷ１に突出して設けられている。また、上向き触針３６は、本発明の第２触針に相当するものであり、第２揺動方向ＳＷ２に突出して設けられている。両触針３４，３６は、小穴９の測定に対応した長さを有するものが用いられる。例えば本実施形態では、下向き触針３４の先端から上向き触針３６の先端までの長さＬＶ（図２参照）は、２．４ｍｍ〜１６ｍｍである。

第１検出器２０は、本発明の検出器に相当し、ホルダ１７内においてアーム３２の基端側に設けられている。第１検出器２０は、例えば、アーム３２の基端の回転軌跡に沿った形状を有する円弧状スケールと、アーム３２の基端に設けられ且つ円弧状スケールを光学的又は磁気的等の各種方法で読み取る読取ヘッドとを有するスケール型検出器である（図３参照）。第１検出器２０は、読取ヘッドにより円弧状スケールに形成された目盛りを読み取ることで、揺動支点軸３０を支点としたアーム３２の揺動による変位（例えば回転角度）を検出する。この第１検出器２０の検出結果に基づき、下向き触針３４及び上向き触針３６のＺ軸方向の変位（変位方向、変位量）を検出することができる。

なお、第１検出器２０としてスケール型検出器を用いる代わりに、或いはスケール型検出器と併用して、差動変圧器型センサ、静電容量型センサ、及び渦電流型センサのいずれかを用いた変位センサを用いてもよい。

送り装置１６は、ホルダ１７を揺動支点軸３０（Ｙ軸方向）に対して垂直な水平方向であるＸ軸方向に移動させることで、ホルダ１７を介して揺動支点軸３０及び第１検出器２０をＸ軸方向に移動させ、さらに揺動支点軸３０を介してアーム３２をＸ軸方向に移動させる。

第２検出器２２は、例えばＸ軸方向に延びたリニアスケールと、このリニアスケールを光学的又は磁気的等の各種方法で読み取る読取ヘッドとを有する。第２検出器２２は、送り装置１６によりＸ軸方向に移動されるホルダ１７のＸ軸方向の変位（変位方向及び変位量）を検出することで、ホルダ１７を介してアーム３２等のＸ軸方向の変位を検出する。なお、第２検出器２２として、スケール型検出器以外の検出器を用いてもよい。

表面形状測定機１０では、スタイラス１８の両触針３４，３６の一方を小穴９の内面に接触（当接）させた状態で、送り装置１６により、ホルダ１７を介してアーム３２等をワークＷに対してＸ軸方向に相対移動させる。これにより、両触針３４，３６の一方により小穴９の内面をＸ軸方向にトレースしながら、両触針３４，３６の一方のＺ軸方向の変位を表すアーム３２の変位が第１検出器２０にて検出され、且つ第２検出器２２によりアーム３２のＸ軸方向の変位が第２検出器２２にて検出される。第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果はコンピュータ２４へ出力される。

コンピュータ２４は、データ処理装置３７と、モニタ３８と、キーボード及びマウス等の操作部３９と、を有する。データ処理装置３７は、ＣＰＵ（central processing unit）を含む各演算処理回路とメモリ等の記憶媒体とを有し、第１検出器２０及び第２検出器２２から入力された検出結果をデータ処理して、小穴９の内面の表面形状を示す測定データを生成し、この測定データを記憶すると共にモニタ３８に表示させる。

図３は、データ処理装置３７による測定データの生成について説明するための説明図である。図３に示すように、データ処理装置３７は、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、予め記憶されているスタイラス１８等の設計値を校正した校正値とに基づき、下向き触針３４の先端３４Ａ及び上向き触針３６の先端３６Ａの各々の位置（Ｘ軸方向位置、Ｚ軸方向位置）の変位を求めることで、高精度な測定データを生成する。

［設計値］
本実施形態におけるスタイラス１８等の設計値には、下記の［表１］に示すものが含まれる。

［校正値］
図４（Ａ）は、設計値通りに形成された理想状態のスタイラス１８の側面図である。図４（Ｂ）は、製造誤差が生じているスタイラス１８の側面図である。なお、図４（Ｂ）では、スタイラス１８の製造誤差を実際よりも強調表示している。

図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、スタイラス１８には僅かなりとも製造誤差が生じているので、両触針３４，３６とアーム３２とがなす角度が９０°からずれたり、両触針３４，３６の中心位置がアーム３２の中心軸（水平状態ではＸ軸）に対してＺ方向にずれたりする。この場合、先端３４Ａ及び先端３６Ａの双方の先端部位置がＸ軸方向にΔＨだけずれたり、或いはＺ軸方向にずれたり（すなわち、両触針３４，３６の実際のＺ軸方向の触針高さＬＶ１ａ，ＬＶ２ａにずれが生じたり）する。その結果、両触針３４，３６にそれぞれ対応する第１検出器２０のＺ軸方向の感度Ｓ１，Ｓ２にも差が生じる。

また、製造誤差により先端３４Ａ及び先端３６Ａの双方の先端部形状（先端半径値等）にも誤差が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、上記（ａ）〜（ｈ）の各設計値を校正、すなわち、各設計値を校正した校正値をそれぞれ算出する。また、先端３４Ａ及び先端３６ＡのＸ軸方向の位置ずれと、下向き触針３４及び上向き触針３６のＺ軸方向の触針高さの差とをそれぞれ校正する校正値を算出する。

具体的に、本実施形態における校正値には、下記の［表２］に示すものが含まれる。

これら各校正値は、表面形状測定機１０で後述の校正用ゲージユニット４５（図５参照）を測定した測定結果（第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果）に基づき、データ処理装置３７によって算出される。従って、データ処理装置３７は本発明の校正装置として機能する。なお、本発明の校正装置には、データ処理装置３７の他に、校正用ゲージユニット４５が含まれていてもよい。

［校正用ゲージユニットの構成］
図５は校正用ゲージユニット４５の外観斜視図であり、図６は校正用ゲージユニット４５の側面図である。図５及び図６に示すように、校正用ゲージユニット４５は、底板４６と、コラム４７と、天板４８と、平面部４９と、ピンゲージ５０と、下側ベース５１（本発明の第１ベースに相当）と、下側ブロックゲージ５２（本発明の第１ブロックゲージに相当）と、中央ブロックゲージ５３（本発明の中央ゲージに相当）と、上側ブロックゲージ５４（本発明の第２ブロックゲージに相当）と、上側ベース５５（本発明の第２ベースに相当）と、を備える。

底板４６のＸ軸方向一端側の上面には、Ｚ軸方向に延びた直方体形状のコラム４７が設けられている。このコラム４７の上面には、天板４８のＸ軸方向一端側の下面が固定されている。

天板４８のＸ軸方向他端側には、水平（ＸＹ面に平行）な平面部４９が延設されている。この平面部４９のＸ軸方向の先端部には、Ｙ軸方向に平行な円柱状のピンゲージ５０が設けられて（接続されて）いる。なお、符号４９ａは平面部４９の水平な上面であり、符号４９ｂは平面部４９の水平な下面である。また、符号５０ａはピンゲージ５０の上凸曲面状の上側表面であり、符号５０ｂはピンゲージ５０の下凸曲面状の下側表面である。

底板４６と天板４８との間の空間内には、平板状の下側ベース５１と、平板状の下側ブロックゲージ５２と、直方体状の中央ブロックゲージ５３と、平板状の上側ブロックゲージ５４と、平板状の上側ベース５５と、が設けられている。

下側ベース５１は、底板４６の上面に設けられている。この下側ベース５１は、本発明の第３面に相当する水平なベース上面５１ａを有している。

下側ブロックゲージ５２は、ベース上面５１ａの一部上に設けられており、既知の段差量Ｄ１に相当するＺ軸方向の厚みを有している。この下側ブロックゲージ５２は、本発明の第１面に相当する水平なゲージ上面５２ａを有している。このため、ベース上面５１ａは、ゲージ上面５２ａに対して平行方向（本実施形態ではＸ軸方向）にずれた位置において、ゲージ上面５２ａのＺ軸方向下方側（本発明の第３軸方向他方側）に段差量Ｄ１（本発明の第２面間隔に相当）をあけて配置される。

中央ブロックゲージ５３は、ゲージ上面５２ａの一部上に設けられており、既知の間隔Ｄ２（本発明の第１面間隔に相当）に相当するＺ軸方向の厚みを有している。この間隔Ｄ２は、前述の小穴９の直径Ｄに相当する厚みであり、本実施形態では例えば２５ｍｍである。なお、中央ブロックゲージ５３の代わりに、間隔Ｄ２に相当するＺ軸方向の厚みを有するリングゲージを用いてもよい。

上側ブロックゲージ５４は、下側ブロックゲージ５２と対向するように、中央ブロックゲージ５３の上面に設けられている。この上側ブロックゲージ５４は、前述の段差量Ｄ１に相当するＺ軸方向の厚みを有している。また、上側ブロックゲージ５４は、本発明の第２面に相当し且つ中央ブロックゲージ５３の上面と当接する水平なゲージ下面５４ａを有している。

上側ベース５５は、下側ベース５１に対向するように、上側ブロックゲージ５４の上面（ゲージ下面５４ａとは反対側の面）の一部上に設けられている。この上側ベース５５は、本発明の第４面に相当し且つベース上面５１ａに対向するベース下面５５ａを有している。このため、ベース下面５５ａは、ゲージ下面５４ａに対して平行方向（本実施形態ではＸ軸方向）にずれた位置において、ゲージ下面５４ａのＺ軸方向上方側（本発明の第３軸方向一方側）に段差量Ｄ１（本発明の第３面間隔に相当）をあけて配置される。また、ゲージ下面５４ａは、ゲージ上面５２ａのＺ軸方向上方側に間隔Ｄ２をあけて配置される。

本実施形態では、上記各校正値を算出するため、図６中の点線枠で示した校正用ゲージユニット４５内の測定箇所Ｐ１〜Ｐ６を表面形状測定機１０で測定する。

図７は、図６に示した測定箇所Ｐ１，Ｐ２を説明するための説明図である。図８は、図６に示した測定箇所Ｐ３，Ｐ４を説明するための説明図である。図９は、図６に示した測定箇所Ｐ５，Ｐ６を説明するための説明図である。

＜測定箇所Ｐ１＞
図７に示すように、測定箇所Ｐ１は、ピンゲージ５０の上側表面５０ａである。ここでは、上側表面５０ａに下向き触針３４を接触させた状態で、下向き触針３４により上側表面５０ａをＸ軸方向にトレースする。

＜測定箇所Ｐ２＞
測定箇所Ｐ２は、ピンゲージ５０の下側表面５０ｂである。ここでは、下側表面５０ｂに上向き触針３６を接触させた状態で、上向き触針３６により下側表面５０ｂをＸ軸方向にトレースする。

＜測定箇所Ｐ３＞
図８に示すように、測定箇所Ｐ３は、下側ベース５１のベース上面５１ａである。ここでは、ベース上面５１ａに下向き触針３４を接触させた状態で、下向き触針３４によりベース上面５１ａをＸ軸方向にトレースする。

＜測定箇所Ｐ４＞
測定箇所Ｐ４は、下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａである。ここでは、ゲージ上面５２ａに下向き触針３４を接触させた状態で、下向き触針３４によりゲージ上面５２ａをＸ軸方向にトレースする。

＜測定箇所Ｐ５＞
図９に示すように、測定箇所Ｐ５は、上側ベース５５のベース下面５５ａである。ここでは、ベース下面５５ａに上向き触針３６を接触させた状態で、上向き触針３６によりベース下面５５ａをＸ軸方向にトレースする。

＜測定箇所Ｐ６＞
測定箇所Ｐ６は、上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａである。ここでは、ゲージ下面５４ａに上向き触針３６を接触させた状態で、上向き触針３６によりゲージ下面５４ａをＸ軸方向にトレースする。

［ピンゲージの上側表面及び下側表面の測定］
次に、図１０（Ａ），（Ｂ）と、図１１（Ａ）〜（Ｃ）と、図１２（Ａ），（Ｂ）とを用いて、表面形状測定機１０によるピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂの測定処理について具体的に説明する。図１０（Ａ），（Ｂ）は、ピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂを測定する際の課題を説明するための説明図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、両触針３４，３６をピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに接触させる方法について説明するための説明図である。図１２（Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機１０によるピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂのそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。

図１０（Ａ）に示すように、ピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂを測定する場合には、下向き触針３４を上側表面５０ａに接触させ、上向き触針３６を下側表面５０ｂに接触させる必要がある。この際に、アーム３２は揺動支点軸３０に揺動自在に支持されているので、両触針３４，３６は円弧状の軌跡を描くようにしてそれぞれ上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに近づく。このため、両触針３４，３６をそれぞれ直線状のルートで上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに近づけることはできない。

従って、図１０（Ｂ）に示すように、円弧状の軌跡を描くように変位する両触針３４，３６をそれぞれ上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに接触させることが困難となる。特に本実施形態の表面形状測定機１０は、小穴９の内面を測定対象としているので、両触針３４，３６が小型化し、さらにピンゲージ５０ついても小径のものが用いられる。このため、両触針３４，３６をそれぞれ上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに接触させることが一層困難となる。

そこで本実施形態では、図１１（Ａ）〜（Ｃ）及び図１２（Ａ）に示すように、平面部４９を利用して両触針３４，３６をそれぞれ上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂに接触させる。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、ピンゲージ５０の上側表面５０ａの測定を行う場合、最初に下向き触針３４を平面部４９の上面４９ａ（本発明の平面部の一面に相当）に接触させる（ステップＳ１Ａ）。平面部４９の上面４９ａ（下面４９ｂ）は、ピンゲージ５０の上側表面５０ａ（下側表面５０ｂ）よりも面積が広いので、下向き触針３４を、上側表面５０ａに接触させるよりも容易に上面４９ａに接触させることができる。

次いで、図１１（Ｂ）に示すように、送り装置１６を作動させて、スタイラス１８（下向き触針３４等）をピンゲージ５０に向けてＸ軸方向に水平移動させる（ステップＳ２Ａ）。また、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出を開始させる（ステップＳ３Ａ）。これにより、図１１（Ｃ）に示すように、下向き触針３４が、上面４９ａから上側表面５０ａに案内された後、上側表面５０ａに接触する（ステップＳ４Ａ）。

そして、下向き触針３４が上側表面５０ａに接触した状態で、送り装置１６により、さらにスタイラス１８をＸ軸方向に移動させる。これにより、下向き触針３４により上側表面５０ａをＸ軸方向に沿ってトレースすることができる（ステップＳ５Ａ）。そして、このトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

以下、下向き触針３４による上側表面５０ａのＸ軸方向のトレースが終了するまで、送り装置１６による移動が継続する（ステップＳ６Ａ，Ｓ７Ａ）。以上でピンゲージ５０の上側表面５０ａの測定が完了する。

一方、ピンゲージ５０の下側表面５０ｂの測定は、上側表面５０ａの測定と同様に行うことができる。すなわち、図１２（Ｂ）に示すように、平面部４９の下面４９ｂ（本発明の平面部の他面に相当）への上向き触針３６の接触（ステップＳ１Ｂ）、スタイラス１８のＸ軸方向への水平移動（ステップＳ２Ｂ）、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出（ステップＳ３Ｂ）、上向き触針３６の下側表面５０ｂへの接触（ステップＳ４Ｂ）、及び上向き触針３６による下側表面５０ｂのトレース（ステップＳ５Ｂ，Ｓ６Ｂ，Ｓ７Ｂ）を行う。これにより、上向き触針３６による下側表面５０ｂのトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

＜平面部を設けた効果＞
このように本実施形態では、ピンゲージ５０のＸ軸方向の側方に平面部４９を設けることで、両触針３４，３６をそれぞれ平面部４９の上面４９ａ及び下面４９ｂに沿ってピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂまで案内することができる。その結果、ピンゲージ５０に両触針３４，３６を容易に接触させることができる。

また、両触針３４，３６をそれぞれ平面部４９に沿って上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂまで案内することで、両触針３４，３６による上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂのＸ軸方向のトレース開始位置を一定位置に定めることができる。これにより、両触針３４，３６をそれぞれ上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂにダイレクトに接触させた場合とは異なり、上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂを一定角度範囲θ以上（例えば１１０°以上）トレースすることができる。その結果、ピンゲージ５０の中心位置の測定精度が向上するので、ピンゲージ５０を用いた校正を高精度に行うことができる。

＜ピンゲージ測定の効果＞
図１３（Ａ）はピンゲージ５０をＸ軸方向から見た側面図であり、図１３（Ｂ）はピンゲージ５０をＺ軸方向から見た上面図である。なお、図１３（Ｂ）中の符号Ｔ１は、図１３（Ａ）中の下向き触針３４で上側表面５０ａをトレースした際の軌跡であり、符号Ｔ２は、図１３（Ａ）中の上向き触針３６で下側表面５０ｂをトレースした際の軌跡である。

図１３（Ａ），（Ｂ）に示すように、ピンゲージ５０はＹ軸方向に平行な円柱形状を有している。このため、両触針３４，３６によりそれぞれ上側表面５０ａと下側表面５０ｂとをＸ軸方向にトレースする場合、両触針３４，３６の各々の先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置のＹ軸方向の位置ずれに関係なく、両触針３４，３６の双方で常にピンゲージ５０の最大直径部をトレースすることができる。

図１４（Ａ）は、ピンゲージ５０の代わりに基準球１００を用いて校正を行う比較例の基準球１００をＸ軸方向から見た側面図であり、図１４（Ｂ）は基準球１００をＺ軸方向から見た上面図である。なお、図１４（Ｂ）中の符号ＴＡは、図１４（Ａ）中の下向き触針３４が基準球１００の上側表面をトレースした際の軌跡であり、符号ＴＢは、図１４（Ａ）中の上向き触針３６が基準球１００の下側表面をトレースした際の軌跡である。

図１４（Ａ），（Ｂ）に示すように、両触針３４，３６により基準球１００の上側表面と下側表面とをＸ軸方向にトレースする際に、先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置のＹ軸方向の位置ずれが発生していると、両触針３４，３６の少なくとも一方で基準球１００の最大直径部をトレースすることができない場合がある。この場合には、基準球１００の中心位置を高精度に測定することができないので、基準球１００を用いた校正を高精度に行うことができない。

このような比較例に対して、本実施形態では、両触針３４，３６によりピンゲージ５０の上側表面５０ａと下側表面５０ｂとをそれぞれＸ軸方向にトレースすることにより、先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置がＹ軸方向に位置ずれした場合でも、ピンゲージ５０の中心を高精度に測定可能である。これにより、ピンゲージ５０を用いた校正を高精度に行うことができる。

［ゲージ上面及びゲージ下面の測定］
次に、図１５（Ａ），（Ｂ）を用いて、表面形状測定機１０による下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａ、及び上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａの測定処理について具体的に説明する。ここで図１５（Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機１０によるゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａのそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。

図１５（Ａ）に示すように、下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａの測定を行う場合、最初に下向き触針３４をゲージ上面５２ａに接触させる（ステップＳ１１Ａ）。次いで、送り装置１６を作動させて、スタイラス１８をＸ軸方向に水平移動させる（ステップＳ１２Ａ）。また、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出を開始させる（ステップＳ１３Ａ）。これにより、下向き触針３４によりゲージ上面５２ａをＸ軸方向に沿ってトレースすることができる（ステップＳ１４Ａ）。そして、このトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

以下、下向き触針３４によるゲージ上面５２ａのＸ軸方向のトレースが終了するまで、送り装置１６による移動が継続する（ステップＳ１５Ａ，Ｓ１６Ａ）。以上で下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａの測定が完了する。

一方、上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａの測定は、ゲージ上面５２ａの測定と同様に行うことができる。すなわち、図１５（Ｂ）に示すように、ゲージ下面５４ａへの上向き触針３６の接触（ステップＳ１１Ｂ）、上向き触針３６のＸ軸方向への水平移動（ステップＳ１２Ｂ）、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出（ステップＳ１３Ｂ）、及び上向き触針３６によるゲージ下面５４ａのトレース（ステップＳ１４Ｂ，Ｓ１５Ｂ，Ｓ１６Ｂ）を行う。これにより、上向き触針３６によるゲージ下面５４ａのトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

＜ゲージ上面及びゲージ下面の測定の効果＞
図１６（Ａ），（Ｂ）は、ゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａの測定の効果を説明するための説明図である。図１６（Ａ）に示すように、本実施形態では、中央ブロックゲージ５３によりＺ軸方向の間隔がＤ２（図６参照）に規定されているゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａのうち、ゲージ上面５２ａを下向き触針３４でＸ軸方向にトレースし、ゲージ下面５４ａを上向き触針３６でＸ軸方向にトレースしている。これにより、図１６（Ｂ）に示すような中央ブロックゲージ５３の上面を下向き触針３４でＸ軸方向にトレースし、中央ブロックゲージ５３の下面を上向き触針３６でＸ軸方向にトレースした場合と同様の測定データが得られる。

中央ブロックゲージ５３のような水平ゲージの上下面をそれぞれ両触針３４，３６で測定した測定データからは、詳しくは後述するが、下向き触針３４及び上向き触針３６の触針高さの誤差（すなわち、両触針３４，３６によって測定した測定データの相互のＺ軸方向の空間精度）を校正する校正値が算出される。しかし、中央ブロックゲージ５３の上下面にそれぞれ両触針３４，３６を接触させる場合、アーム３２を揺動支点軸３０の軸周りに大きな角度で回転させる必要がある。

具体的には、本実施形態のようにゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａにそれぞれ両触針３４，３６を接触させる場合のアーム３２の回転角度を「θ１」とし、中央ブロックゲージ５３の上下面にそれぞれ両触針３４，３６を接触させる場合の回転角度を「θ２」とした場合、回転角度θ１＜回転角度θ２となる。このアーム３２の回転角度が大きくなるほど、両触針３４，３６を上下面に対して寝かせた姿勢でそれぞれ上下面に接触させることになり、測定誤差が大きくなる。また、両触針３４，３６の長さが短い場合には、各ブロックゲージ５２，５４とアーム３２との干渉が発生するため、ゲージ上面５２ａを下向き触針３４でＸ軸方向にトレースする場合と、ゲージ下面５４ａを上向き触針３６でＸ軸方向にトレースする場合とにおいて、既述の図１に示した送り装置１６（揺動支点軸３０及びスタイラス１８）のＺ軸方向の位置を動かす必要が生じる。その結果、後述の校正値ΔＬＶ［下向き触針３４及び上向き触針３６のＺ軸方向の触針高さの差を校正する校正値ΔＬＶ］を求める際に、送り装置１６のＺ軸方向の変位を考慮する必要が生じ、校正値ΔＬＶに誤差が生じるおそれがある。その結果、校正を高精度に行うことができない。

これに対して、本実施形態では、既述の図２に示した小穴９の内面の測定と同様に、両触針３４，３６でそれぞれゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａを測定することで、中央ブロックゲージ５３の上下面を測定する場合よりも両触針３４，３６を立たせた姿勢で測定を行うことができる。その結果、中央ブロックゲージ５３の上下面を測定する場合よりも測定誤差を小さくすることができる。また、ゲージ上面５２ａを下向き触針３４でＸ軸方向にトレースする場合と、ゲージ下面５４ａを上向き触針３６でＸ軸方向にトレースする場合とにおいて、送り装置１６のＺ軸方向の位置ＰＺを動かす必要が無くなるので、後述の校正値ΔＬＶを高精度に求めることができる。その結果、校正を高精度に行うことができる。

［ベース上面及びベース下面の測定］
次に、図１７（Ａ），（Ｂ）を用いて、表面形状測定機１０による下側ベース５１のベース上面５１ａ及び上側ベース５５のベース下面５５ａの測定処理について具体的に説明する。ここで、図１７（Ａ），（Ｂ）は、表面形状測定機１０によるベース上面５１ａ及びベース下面５５ａのそれぞれの測定処理の流れを示すフローチャートである。

図１７（Ａ）に示すように、下側ベース５１のベース上面５１ａの測定は、前述のゲージ上面５２ａの測定と基本的に同じである。すなわち、ベース上面５１ａへの下向き触針３４の接触（ステップＳ２１Ａ）、スタイラス１８のＸ軸方向への移動（ステップＳ２２Ａ）、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出（ステップＳ２３Ａ）、及び下向き触針３４によるベース上面５１ａのトレース（ステップＳ２４Ａ，Ｓ２５Ａ，Ｓ２６Ａ）を行う。これにより、下向き触針３４によるベース上面５１ａのトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

また、図１７（Ｂ）に示すように、上側ベース５５のベース下面５５ａの測定は、前述のゲージ下面５４ａの測定と基本的に同じである。すなわち、ベース下面５５ａへの上向き触針３６の接触（ステップＳ２１Ｂ）、スタイラス１８のＸ軸方向への移動（ステップＳ２２Ｂ）、第１検出器２０及び第２検出器２２による検出（ステップＳ２３Ｂ）、及び上向き触針３６によるベース下面５５ａのトレース（ステップＳ２４Ｂ，Ｓ２５Ｂ，Ｓ２６Ｂ）を行う。これにより、上向き触針３６によるベース下面５５ａのトレース中に、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

＜ベース上面及びベース下面の測定の効果＞
このように本実施形態では、下向き触針３４によりベース上面５１ａをＸ軸方向にトレースすることで、前述のゲージ上面５２ａのＸ軸方向のトレースと合わせて、下向き触針３４により段差量Ｄ１（図６参照）を有する段差ゲージをトレースした場合と同様の測定データが得られる。また、上向き触針３６により上側ベース５５のベース下面５５ａをＸ軸方向にトレースすることで、前述のゲージ下面５４ａのＸ軸方向のトレースと合わせて、上向き触針３６により段差量Ｄ１を有する段差ゲージをトレースした場合と同様の測定データが得られる。

［データ処理装置の構成］
図１８は、データ処理装置３７の構成を示すブロック図である。図１８に示すように、データ処理装置３７は、駆動制御部３７Ａと、検出結果取得部３７Ｂと、演算処理部３７Ｃと、前述の設計値及び校正値を含む各種情報及びデータを記憶する記憶部３７Ｄと、を有する。これら各部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）を含む各種の演算回路及びメモリにより実現される。

駆動制御部３７Ａは、送り装置１６の駆動を制御して、スタイラス１８（両触針３４，３６等）をＸ軸方向に移動させる。

検出結果取得部３７Ｂは、例えば第１検出器２０及び第２検出器２２に有線又は無線で接続している通信インタフェースであり、第１検出器２０及び第２検出器２２からそれぞれ取得した検出結果を演算処理部３７Ｃへ出力する。この検出結果取得部３７Ｂは、本発明の第１取得部、第２取得部、第３取得部、第４取得部、第５取得部、及び第６取得部に相当する。

演算処理部３７Ｃは、下向き触針３４でピンゲージ５０（上側表面５０ａ）、下側ベース５１（ベース上面５１ａ）、及び下側ブロックゲージ５２（ゲージ上面５２ａ）をそれぞれトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果を、検出結果取得部３７Ｂを介して取得する。また、演算処理部３７Ｃは、上向き触針３６でピンゲージ５０（下側表面５０ｂ）、上側ブロックゲージ５４（ゲージ下面５４ａ）、及び上側ベース５５（ベース下面５５ａ）をそれぞれトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果を、検出結果取得部３７Ｂを介して取得する。

次いで、演算処理部３７Ｃは、検出結果取得部３７Ｂから取得した第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき下記の評価値１〜１１を算出して、各評価値１〜１１と記憶部３７Ｄに記憶されている上記各設計値とに基づき上記各校正値を算出する。また演算処理部３７Ｃは、小穴９の内面の表面形状の測定時に得られた第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、前述の各校正値とに基づき、小穴９の内面の表面形状の測定データを生成する。

＜評価値１〜３の算出＞
評価値１〜３は、下向き触針３４によりピンゲージ５０の上側表面５０ａをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき算出される評価値である。

（評価値１の算出）
評価値１は、ピンゲージ５０の半径値誤差を示す評価値である。この評価値１は、下記の［数１］式により算出される。なお、ここでいう指定値とは設計値を示す。

（評価値２の算出）
評価値２は、ピンゲージ５０の真円度誤差を示す評価値であり、下記の［数２］式により算出される。

（評価値３の算出）
評価値３は、ピンゲージ５０の極座標対称性誤差を示す評価値であり、下記の［数３］式により算出される。

＜評価値４〜６の算出＞
評価値４〜６は、上向き触針３６でピンゲージ５０の下側表面５０ｂをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき算出される評価値である。

（評価値４の算出）
評価値４は、ピンゲージ５０の半径値誤差を示す評価値である。この評価値４は、下記の［数４］式により算出される。

（評価値５の算出）
評価値５は、ピンゲージ５０の真円度誤差を示す評価値であり、下記の［数５］式により算出される。

（評価値６の算出）
評価値６は、ピンゲージ５０の極座標対称性誤差を示す評価値であり、下記の［数６］式により算出される。

＜評価値７の算出＞
評価値７は、下向き触針３４によりベース上面５１ａとゲージ上面５２ａとをそれぞれトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき算出され、ベース上面５１ａとゲージ上面５２ａとの段差量誤差を示す評価値である。この評価値７は、下記の［数７］式により算出される。

＜評価値８の算出＞
評価値８は、上向き触針３６によりゲージ下面５４ａとベース下面５５ａとをそれぞれトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき算出され、ゲージ下面５４ａとベース下面５５ａとの段差量誤差を示す評価値である。この評価値８は、下記の［数８］式により算出される。

＜評価値９〜１０の算出＞
評価値９〜１０は、下向き触針３４によりゲージ上面５２ａをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、上向き触針３６によりゲージ下面５４ａをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、に基づき算出される。

（評価値９の算出）
評価値９は、ゲージ上面５２ａとゲージ下面５４ａとの段差量誤差を示す評価値であり、下記の［数９］式により算出される。

（評価値１０の算出）
評価値１０は、ゲージ上面５２ａとゲージ下面５４ａとの角度誤差を示す評価値であり、下記の［数１０］式により算出される。

＜評価値１１の算出＞
評価値１１は、下向き触針３４でピンゲージ５０の上側表面５０ａをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、上向き触針３６でピンゲージ５０の下側表面５０ｂをトレースした際の第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、に基づき算出される評価値である。

図１９は、評価値１１を説明するための説明図である。図１９に示すように、評価値１１は、上側表面測定データから求められるピンゲージ５０（実線で表示）の中心点Ｃ１と、下側表面測定データから求められるピンゲージ５０（点線で表示）の中心点Ｃ２とのＸ軸方向の中心点誤差ΔＣを評価するための評価値である。この評価値１１は、下記の［数１１］式により算出される。

＜演算処理部の構成＞
図１８に戻って、演算処理部３７Ｃは、校正部５６及び測定データ演算部５７を備えている。

（ピンゲージを用いた校正）
校正部５６は、ピンゲージ５０を用いた校正を行う場合、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、記憶部３７Ｄの設計値記憶部６１に予め記憶されているピンゲージ５０の設計値（指定値）とに基づき、前述の評価値１〜評価値６を算出する。そして、校正部５６は、各評価値がそれぞれ最小となるように、設計値記憶部６１に予め記憶されている前述の設計値ＬＨ１，ＬＶ１，Ｒ１，ＬＨ２，ＬＶ２，Ｒ２をそれぞれ校正した校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕを算出し、算出した各校正値を記憶部３７Ｄの校正値記憶部６２に記憶させる。これにより、スタイラス１８の製造誤差に起因する測定の誤差が解消される。

校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕは揺動支点軸３０（支点）に対する両触針３４，３６の先端部位置を校正する校正値であり、校正値Ｒｄ、Ｒｕは両触針３４，３６の先端部形状を校正する校正値である。

なお、校正部５６は、評価値１〜６以外の評価値、例えば評価値７〜８を設計値ＬＨ１，ＬＶ１，Ｒ１，ＬＨ２，ＬＶ２，Ｒ２の校正（校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕの算出）に反映したり、或いは評価値９〜１０を設計値ＬＶ１，ＬＶ２の校正（校正値ＬＶｄ，ＬＶｕの算出）に反映したりしてもよい。

また、校正部５６は、ピンゲージ５０を使用した校正を行う場合、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき、前述の評価値１１を算出する。そして、校正部５６は、前述の評価値１１が最小となるように、下向き触針３４の先端３４Ａと上向き触針３６の先端３６Ａとの先端部位置のＸ軸方向の位置ずれを校正する校正値ΔＬＨを算出し、この校正値ΔＬＨを校正値記憶部６２に記憶させる。これにより、先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置のＸ軸方向の原点を一致させることができるので、先端部位置のＸ軸方向の位置ずれに起因する測定誤差が解消される。

（ベースとブロックゲージの段差を用いた校正）
校正部５６は、下側ベース５１と下側ブロックゲージ５２との段差、及び上側ベース５５と上側ブロックゲージ５４との段差を用いた校正を行う場合、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、設計値記憶部６１に予め記憶されている段差量Ｄ１の設計値（指定値）とに基づき、前述の評価値７〜８を算出する。両触針３４，３６の触針高さに誤差があると、両触針３４，３６をそれぞれ用いて測定を行った際に、第１検出器２０のＺ軸方向（上下方向）の感度Ｓ１，Ｓ２に誤差が生じる。従って、校正部５６は、評価値７〜８が最小となるように、設計値記憶部６１に予め記憶されている第１検出器２０のＺ軸方向の感度Ｓ１，Ｓ２を校正する校正値Ｓｄ，Ｓｕを算出して、算出した校正値Ｓｄ，Ｓｕを校正値記憶部６２に記憶させる。これにより、第１検出器２０のＺ軸方向の感度校正を行うことができる。

（ブロックゲージの上下ゲージ面を用いた校正）
校正部５６は、下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａと、上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａとを用いた校正を行う場合、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、設計値記憶部６１に予め記憶されている間隔Ｄ２の設計値（指定値）とに基づき、前述の評価値９〜１０を算出する。

両触針３４，３６の触針高さに誤差がある場合、すなわち、校正値ＬＶｄと校正値ＬＶｕとに誤差がある場合、ゲージ上面５２ａとゲージ下面５４ａとの間の測定間隔がＤ２（２５ｍｍ）にならず、且つゲージ上面５２ａとゲージ下面５４ａとの間に角度誤差が発生する。そこで、校正部５６は、評価値９〜１０が最小となるように、下向き触針３４及び上向き触針３６のＺ軸方向の触針高さの差を校正する校正値ΔＬＶを算出して、算出した校正値ΔＬＶを校正値記憶部６２に記憶させる。これにより、両触針３４，３６の触針高さの誤差に起因する測定誤差が解消される。

＜測定データ演算部＞
測定データ演算部５７は、検出結果取得部３７Ｂから取得した第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果に基づき、測定対象（小穴９の内面、校正用ゲージユニット４５の各部）の表面形状を測定した測定データを生成する。この際に、測定データ演算部５７は、校正値記憶部６２に校正値が記憶されている場合には、校正値を考慮して測定データを生成、例えば校正値で補正した測定データを生成する。そして、測定データ演算部５７は、測定データを記憶部３７Ｄ内の測定データ記憶部６３に格納する。

［表面形状測定機の作用］
次に、図２０を用いて上記構成の表面形状測定機１０の校正について説明する。ここで、図２０は、表面形状測定機１０の校正方法を示すフローチャートである。

測定台１２の上に校正用ゲージユニット４５をセットした後、既述の図１２（Ａ）のステップＳ１ＡからステップＳ７Ａに示したように、ピンゲージ５０の上側表面５０ａの測定を行う（ステップＳ３１、本発明の第１検出ステップに相当）。これにより、下向き触針３４により上側表面５０ａをＸ軸方向にトレースしながら、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

また、既述の図１２（Ｂ）のステップＳ１ＢからステップＳ７Ｂに示したように、ピンゲージ５０の下側表面５０ｂの測定を行う（ステップＳ３２、本発明の第２検出ステップに相当）。これにより、上向き触針３６により下側表面５０ｂをＸ軸方向にトレースしながら、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

このようにピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂの測定を行うことで、校正部５６において、設計値ＬＨ１，ＬＶ１，Ｒ１，ＬＨ２，ＬＶ２，Ｒ２の校正、すなわち、校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕを算出することができる。また、それぞれの測定においてピンゲージ５０の中心点Ｃ１，Ｃ２が求められるため、先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置のＸ軸方向の位置ずれの校正、すなわち、校正値ΔＬＨを算出することができる。

また、本実施形態では、平面部４９をピンゲージ５０のＸ軸方向の側方に設けたことにより、既述の図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、両触針３４，３６及びピンゲージ５０のサイズが小さい場合でも、両触針３４，３６をピンゲージ５０に確実且つ容易に接触させることができる。また、両触針３４，３６による上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂのトレース開始位置が一定位置に定められるため、上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂを一定角度範囲以上トレースすることができる。その結果、ピンゲージ５０の中心位置が高精度に求められるので、校正を高精度に行うことができる。

さらに、本実施形態では、既述の図１３（Ａ），（Ｂ）に示したように、基準球１００の代わりにピンゲージ５０を用いて校正を行うため、両触針３４，３６の双方で常にピンゲージ５０の最大直径部をトレースすることができ、校正を高精度に行うことができる。

ピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂの測定後、既述の図１７（Ａ）のステップＳ２１ＡからステップＳ２６Ａに示したように、下側ベース５１のベース上面５１ａの測定を行う（ステップＳ３３、本発明の第３検出ステップに相当）。また、既述の図１５（Ａ）のステップＳ１１ＡからステップＳ１６Ａに示したように、下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａの測定を行う（ステップＳ３４、本発明の第５検出ステップに相当）。これにより、下向き触針３４によりベース上面５１ａ及びゲージ上面５２ａをそれぞれＸ軸方向にトレースしながら、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

次いで、既述の図１７（Ｂ）のステップＳ２１ＢからステップＳ２６Ｂに示したように、上側ベース５５のベース下面５５ａの測定を行うと共に（ステップＳ３５、本発明の第６検出ステップに相当）、既述の図１５（Ｂ）のステップＳ１１ＢからステップＳ１６Ｂに示したように、上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａの測定を行う（ステップＳ３６、本発明の第４検出ステップに相当）。これにより、上向き触針３６によりベース下面５５ａ及びゲージ下面５４ａをそれぞれＸ軸方向にトレースしながら、第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果がデータ処理装置３７に逐次入力される。

このように、ベース上面５１ａ及びゲージ上面５２ａの測定と、ベース下面５５ａ及びゲージ下面５４ａの測定と、をそれぞれ行うことで、第１検出器２０のＺ軸方向の感度Ｓ１，Ｓ２の校正、すなわち、校正値Ｓｄ，Ｓｕの算出を行うことができる。その結果、両触針３４，３６によって測定した測定データのＺ値を校正することができる。

また、ゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａの測定を行うことで、両触針３４，３６のＺ軸方向の触針高さの差（両触針３４，３６によって測定した測定データの相互のＺ軸方向の空間精度）の校正、すなわち、校正値ΔＬＶの算出を行うことができる。また、両触針３４，３６によって測定した測定データのＺ値を校正することができる。

さらに、本実施形態では、既述の図１６（Ａ），（Ｂ）に示したように、中央ブロックゲージ５３によりＺ軸方向の間隔がＤ２に規定されているゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａの測定を行うことで、中央ブロックゲージ５３の上下面を測定する場合と比較して、測定誤差を小さくすることができる。その結果、校正を高精度に行うことができる。

そして、上記ステップＳ３１からステップＳ３６においてそれぞれデータ処理装置３７に入力された第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果は、検出結果取得部３７Ｂを介して演算処理部３７Ｃに入力される。

演算処理部３７Ｃの校正部５６は、検出結果取得部３７Ｂを介して入力された第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、設計値記憶部６１に記憶されている各設計値とに基づき、前述の評価値１〜１１を算出する。そして、校正部５６は、算出した前述の評価値１〜１１が最小となるように、上記各校正値を算出して校正値記憶部６２に記憶させる（ステップＳ３７、本発明の校正ステップに相当）。

校正値記憶部６２に記載された各校正値は、表面形状測定機１０で小穴９の内面の表形状を測定する際に、測定データ演算部５７により読み出される。測定データ演算部５７は、小穴９の内面を両触針３４，３６でそれぞれＸ軸方向にトレースして得られた第１検出器２０及び第２検出器２２の検出結果と、校正値記憶部６２に記憶された校正値とに基づき、校正値で補正された小穴９の内面の測定データを生成して測定データ記憶部６３に記憶させる。

［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の表面形状測定機１０では、基準球１００の代わりにピンゲージ５０を用いて校正を行うことにより、高精度な校正値を簡単に取得することができる。また、小穴９の内面測定に対応してゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａを測定することで、中央ブロックゲージ５３の上下面を測定する場合よりも測定誤差を小さくして、校正を高精度に行うことができる。

［その他］
上記実施形態では、図２０に示したステップＳ３１からステップＳ３６の順番で校正用ゲージユニット４５の各部の測定を行っているが、各部を測定する測定順番は適宜変更してもよい。

＜変形例１及び変形例２＞
図２１は、表面形状測定機１０の校正方法の変形例１を示すフローチャートであり、図２２は、表面形状測定機１０の校正方法の変形例２を示すフローチャートである。上記実施形態では、校正用ゲージユニット４５の各部の測定（図２０のステップＳ３１からステップＳ３６）が全て完了した後で各校正値の算出を行っているが、校正値の算出は適宜タイミングで行ってもよい。

例えば図２１に示すように、ピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂの測定後、校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕ，ΔＬＨの算出を行い（ステップＳ３２Ａ）、これら各校正値をベース上面５１ａ、ゲージ上面５２ａ、ベース下面５５ａ、及びゲージ下面５４ａの各測定に反映させてもよい。これにより、スタイラス１８（両触針３４，３６）の形状の正確性を踏まえた校正値Ｓｄ，Ｓｕ，ΔＬＶの算出（ステップＳ３７Ａ）を行うことができる。

また、例えば図２２に示すように、最初に下側ブロックゲージ５２のゲージ上面５２ａの測定と、上側ブロックゲージ５４のゲージ下面５４ａの測定とを行って、校正値ΔＬＶを算出した上で（ステップＳ３０Ａ，Ｓ３０Ｂ，Ｓ３０Ｃ）、この校正値ΔＬＶをピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂの測定等に反映させてもよい。これにより、両触針３４，３６のＺ軸方向の触針高さ（両触針３４，３６によって測定した測定データの相互のＺ軸方向の空間精度）を合せた状態で、ピンゲージ５０の上側表面５０ａ及び下側表面５０ｂ等の測定を行うことができる。その結果、より高精度の校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕ，ΔＬＨを算出することができる（ステップＳ３７Ｂ）。

＜変形例３＞
図２３は、ピンゲージ５０の直径ＤＡを調整した変形例３を説明するための説明図である。既述の通りピンゲージ５０を使用した校正を行う場合には、両触針３４，３６によりそれぞれ上側表面５０ａと下側表面５０ｂとをＸ軸方向にトレースしている。この際に、図２３に示すように、ピンゲージ５０の直径ＤＡは、スタイラス１８の第１ストローク幅ＬＤ１（本発明の第１位置間隔に相当）よりも小さく形成されていることが好ましい。

第１ストローク幅ＬＤ１は、揺動支点軸３０を支点としてアーム３２が、第２揺動方向ＳＷ２（図１参照）に最も揺動した状態（図中実線で表示）での下向き触針３４の先端３４Ａの先端位置と、第１揺動方向ＳＷ１（図１参照）に最も揺動した状態（図中２点鎖線で表示）での上向き触針３６の先端３６Ａの先端位置と、のＺ軸方向の間隔である。

このようにピンゲージ５０の直径ＤＡを第１ストローク幅ＬＤ１よりも小さくすることで、下向き触針３４による上側表面５０ａのＸ軸方向のトレースと、上向き触針３６による下側表面５０ｂのＸ軸方向のトレースとを行う際に、既述の図１に示した送り装置１６のＺ軸方向の位置（揺動支点軸３０のＺ軸方向の位置ＰＺ）を動かす必要がなくなる。また、ピンゲージ５０の直径ＤＡを小径にすることで、両触針３４，３６によりそれぞれ上側表面５０ａと下側表面５０ｂとをＸ軸方向にトレースする際に、アーム３２とピンゲージ５０との干渉が防止される。

一方、図２４は、ピンゲージ５０の直径ＤＡが、スタイラス１８の第１ストローク幅ＬＤ１よりも大きく形成されている比較例を説明するための説明図である。図２４に示すように、ピンゲージ５０の直径ＤＡが第１ストローク幅ＬＤ１よりも大きい場合、アーム３２とピンゲージ５０とが干渉するおそれがある。このため、下向き触針３４による上側表面５０ａのＸ軸方向のトレースと、上向き触針３６による下側表面５０ｂのＸ軸方向のトレースとを行う際に、揺動支点軸３０の位置ＰＺを変える必要がある。その結果、既述の先端３４Ａ，３６Ａの先端部位置のＸ軸方向の位置ずれを校正する校正値ΔＬＨ（評価値１１）を算出する際に、位置ＰＺの変位も考慮（合算）する必要が生じるので、誤差が発生するおそれがある。

このような比較例に対して本変形例３では、ピンゲージ５０の直径ＤＡを第１ストローク幅ＬＤ１よりも小さくすることで、上述のトレースを行う際にアーム３２とピンゲージ５０との干渉のおそれがなくなる。このため、揺動支点軸３０の位置ＰＺを動かす必要がなくなるので、校正値ΔＬＨ等を高精度に求めることができる。その結果、ピンゲージ５０を使用した校正を高精度に行うことができる。

＜変形例４＞
図２５は、中央ブロックゲージ５３の厚み（間隔Ｄ２）を調整した変形例４を説明するための説明図である。既述の通り各ブロックゲージ５２，５４と各ベース５１，５５とを使用した校正を行う場合、下向き触針３４によりベース上面５１ａとゲージ上面５２ａとをＸ軸方向にトレースすると共に、上向き触針３６によりゲージ下面５４ａとベース下面５５ａとをＸ軸方向にトレースしている。

この際に、図２５に示すように、中央ブロックゲージ５３の厚み（間隔Ｄ２）は、ベース上面５１ａとベース下面５５ａとの間のＺ軸方向の間隔であるベース間隔Ｄ３を、スタイラス１８の第２ストローク幅ＬＤ２（本発明の第２位置間隔に相当）よりも狭くする大きさに調整されていることが好ましい。また、この場合には、揺動支点軸３０のＺ軸方向の位置ＰＺを、ゲージ上面５２ａとゲージ下面５４ａとの中間位置（ベース上面５１ａとベース下面５５ａとの中間位置、及び中央ブロックゲージ５３の中間位置）に合わせることが好ましい。

第２ストローク幅ＬＤ２は、揺動支点軸３０を支点としてアーム３２が、第１揺動方向ＳＷ１（図１参照）に最も揺動した状態（図中２点鎖線で表示）での下向き触針３４の先端３４Ａの先端位置と、第２揺動方向ＳＷ２（図１参照）に最も揺動した状態（図中実線で表示）での上向き触針３６の先端３６Ａの先端位置と、のＺ軸方向の間隔である。

このように中央ブロックゲージ５３の厚みと揺動支点軸３０の位置ＰＺとを調整することで、両触針３４，３６によりベース上面５１ａ、ゲージ上面５２ａ、ゲージ下面５４ａ、及びベース下面５５ａをＸ軸方向にトレースする際に、既述の図１に示した送り装置１６（ホルダ１７及びスタイラス１８）のＺ軸方向の位置を動かす必要がなくなる。

一方、図２６は、ベース間隔Ｄ３が第２ストローク幅ＬＤ２よりも大きく形成されている比較例を説明するための説明図である。図２５に示すように、ベース間隔Ｄ３が第２ストローク幅ＬＤ２よりも大きく形成されていると、下向き触針３４によりベース上面５１ａ及びゲージ上面５２ａをＸ軸方向にトレースする場合に、送り装置１６（ホルダ１７及びスタイラス１８）のＺ軸方向の位置ＰＺを変える必要が生じるおそれがある。また、上向き触針３６によりゲージ下面５４ａ及びベース下面５５ａをＸ軸方向にトレースする場合にも、揺動支点軸３０のＺ軸方向の位置ＰＺを変える必要が生じるおそれがある。さらに、下向き触針３４によるゲージ上面５２ａのＸ軸方向のトレースと、上向き触針３６によるゲージ下面５４ａのＸ軸方向のトレースとを行う際に、揺動支点軸３０のＺ軸方向の位置ＰＺを変える必要が生じるおそれがある。

このような位置ＰＺの変化が生じると、第１検出器２０のＺ軸方向の感度Ｓ１，Ｓ２を校正する校正値Ｓｄ，Ｓｕ（評価値７〜８）の精度に影響を及ぼしたり、下向き触針３４及び上向き触針３６のＺ軸方向の触針高さの差を校正する校正値ΔＬＶ（評価値９〜１０）の精度に影響を及ぼしたりする。

このような比較例に対して本変形例４では、ベース間隔Ｄ３を第２ストローク幅ＬＤ２よりも狭くすると共に、揺動支点軸３０の位置ＰＺを既述の中間位置に合わせることで、揺動支点軸３０の位置ＰＺを変えることなく、両触針３４，３６によりベース上面５１ａ、ゲージ上面５２ａ、ゲージ下面５４ａ、及びベース下面５５ａをトレースすることができる。その結果、校正値Ｓｄ，Ｓｕ及び校正値ΔＬＶ等を高精度に求めることができるので、各ベース５１，５５と各ブロックゲージ５２，５４の段差を用いた校正と、ゲージ上面５２ａ及びゲージ下面５４ａを用いた校正と、を高精度に行うことができる。

なお、この場合には、ベース上面５１ａ、ゲージ上面５２ａ、ゲージ下面５４ａ、及びベース下面５５ａの順番、或いはこの順番とは逆の順番でトレースを順番に行うことで、スタイラス１８の姿勢変化が最小限に抑えられるので、校正を短時間で行うことができる。

上記実施形態では、校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，Ｒｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕ，Ｒｕ，Ｓｄ，Ｓｕ，ΔＬＨ，ΔＬＶを算出しているが、これら各校正値の中から算出する校正値を選択するようにしてもよい。例えば、ピンゲージ５０を用いた校正で算出される校正値ＬＨｄ，ＬＶｄ，ＬＨｕ，ＬＶｕと、校正値Ｒｄ、Ｒｕと、校正値ΔＨとの中から少なくともいずれか１つ以上を算出してもよい。

上記実施形態では、送り装置１６によりスタイラス１８をＸ軸方向に移動させることにより、スタイラス１８（両触針３４，３６）と、校正用ゲージユニット４５及びワークＷ等の測定対象とをＸ軸方向に相対移動させているが、例えば測定台１２をＸ軸方向に移動させることにより、スタイラス１８と測定対象とをＸ軸方向に相対移動させてもよい。この場合、第２検出器２２は、スタイラス１８（アーム３２）と測定対象とのＸ軸方向の相対移動として、測定台１２のＸ軸方向の変位を検出する。

上記実施形態では、第１検出器２０の検出結果以外に第２検出器２２の検出結果を用いて測定及び校正を行っているが、例えば、送り装置１６によるスタイラス１８の移動速度が一定速度である場合には第２検出器２２による検出を省略してもよい。

上記実施形態では、小穴９の内面を測定する表面形状測定機１０の校正について説明したが、測定対象は特に限定されず、Ｔ字型のスタイラス１８を有する各種表面形状測定機の校正に本発明を適用することができる。

９…小穴，１０…表面形状測定機，１６…送り装置，１８…スタイラス，２０…第１検出器，２２…第２検出器，３０…揺動支点軸，３２…アーム，３４…下向き触針，３６…上向き触針，３７…データ処理装置，３７Ｃ…演算処理部，４５…校正用ゲージユニット，４９…平面部，５０…ピンゲージ，５１…下側ベース，５２…下側ブロックゲージ，５３…中央ブロックゲージ，５４…上側ブロックゲージ，５５…上側ベース，５６…校正部

Claims (13)

1. 第１軸方向に平行な回転軸を支点として第１揺動方向と第２揺動方向とに揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ且つ前記第１揺動方向に向かって突出する第１触針及び前記第２揺動方向に向かって突出する第２触針と、前記第１触針及び前記第２触針の両触針の一方をワークに接触させた状態で、前記ワークに対して前記アームを第１軸方向に垂直な第２軸方向に相対移動させる移動機構と、前記アームの揺動による変位を検出する検出器と、を備える表面形状測定機の校正方法において、
   前記第１軸方向に対して平行なピンゲージに前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記ピンゲージに対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第１検出ステップと、
   前記ピンゲージに前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記ピンゲージに対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第２検出ステップと、
   前記第１検出ステップ及び前記第２検出ステップでそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記両触針の先端部形状と、前記支点に対する前記両触針の先端部位置と、前記両触針の先端部位置の前記第２軸方向の位置ずれと、の少なくともいずれか１つを校正する校正ステップと、
   を有する表面形状測定機の校正方法。
2. 前記第１軸方向及び前記第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、
   前記アームが前記第２揺動方向に最も揺動した状態での前記第１触針の先端位置と、前記第１揺動方向に最も揺動した状態での前記第２触針の先端位置と、の前記第３軸方向の間隔を第１位置間隔とした場合、
   前記第１位置間隔よりも直径が小さい前記ピンゲージを用いて、前記第１検出ステップ及び前記第２検出ステップを行う請求項１に記載の表面形状測定機の校正方法。
3. 前記第１軸方向及び前記第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、
   前記アームを前記第１揺動方向に揺動させて、前記双方向に平行な第１面に前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記第１面に対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第３検出ステップと、
   前記アームを前記第２揺動方向に揺動させて、前記双方向に平行で且つ前記第１面に対して前記第３軸方向に既知の第１面間隔をあけて設けられた第２面に前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記第２面に対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第４検出ステップと、を有し、
   前記校正ステップは、前記第３検出ステップ及び前記第４検出ステップでそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記両触針の前記第３軸方向の触針高さの差を校正する請求項１又は２に記載の表面形状測定機の校正方法。
4. 前記第３軸方向の中で前記第１面から前記第２面に向かう側を第３軸方向一方側とし、前記第２面から前記第１面に向かう側を第３軸方向他方側とした場合、
   前記アームを前記第１揺動方向に揺動させて、前記第１面に対して前記第２軸方向にずれた位置であって且つ前記第１面に対して前記第３軸方向他方側に既知の第２面間隔をあけた位置に設けられた前記双方向に平行な第３面に前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記第３面に対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第５検出ステップと、
   前記アームを前記第２揺動方向に揺動させて、前記第３面に対向する位置であって且つ前記第２面に対して前記第３軸方向一方側に既知の第３面間隔をあけた位置に設けられた前記双方向に平行な第４面に前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームを前記第４面に対して前記第２軸方向に相対移動させながら、前記検出器から検出結果を取得する第６検出ステップと、を有し、
   前記校正ステップは、前記第３検出ステップと前記第５検出ステップとでそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記第１触針に対応する前記検出器の感度を校正し、且つ前記第４検出ステップと前記第６検出ステップとでそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記第２触針に対応する前記検出器の感度を校正する請求項３に記載の表面形状測定機の校正方法。
5. 前記アームが前記第１揺動方向に最も揺動した状態での前記第１触針の先端位置と、前記第２揺動方向に最も揺動した状態での前記第２触針の先端位置と、の前記第３軸方向の間隔を第２位置間隔とした場合、
   前記第３面と前記第４面との間の前記第３軸方向の間隔を、前記第２位置間隔よりも狭くした状態で、前記第３検出ステップから前記第６検出ステップを行う請求項４に記載の表面形状測定機の校正方法。
6. 前記第３検出ステップから前記第６検出ステップは、前記回転軸の前記第３軸方向の位置を、前記第１面と前記第２面との中間の位置に合わせた状態で行われる請求項５に記載の表面形状測定機の校正方法。
7. 前記ピンゲージと、
   前記第３面を有する第１ベースと、
   前記第３面の一部上に設けられ、前記第２面間隔に対応する厚みを有し且つ前記第１面を有する第１ブロックゲージと、
   前記第１面の一部と前記第２面の一部との間に設けられ、前記第１面間隔に対応する厚みを有する中央ゲージと、
   前記第３面間隔に対応する厚みを有し且つ前記第２面を有する第２ブロックゲージと、
   前記第２ブロックゲージの前記第２面とは反対側の面の一部上に設けられ、前記第４面を有する第２ベースと、
   を備える校正用ゲージユニットを用いて、前記第１検出ステップから前記第６検出ステップまでの各々を行う請求項４から６のいずれか１項に記載の表面形状測定機の校正方法。
8. 前記ピンゲージには、前記第１軸方向及び前記第２軸方向の双方向に平行な平面部が接続されており、
   前記第１検出ステップでは、前記平面部の一面に前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構による相対移動を開始して、前記第１触針を前記平面部の一面から前記ピンゲージに案内することにより、前記ピンゲージに前記第１触針を接触させ、
   前記第２検出ステップでは、前記平面部の他面に前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構による相対移動を開始して、前記第２触針を前記平面部の他面から前記ピンゲージに案内することにより、前記ピンゲージに前記第２触針を接触させる請求項１から７のいずれか１項に記載の表面形状測定機の校正方法。
9. 第１軸方向に平行な回転軸を支点として第１揺動方向と第２揺動方向とに揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ且つ前記アームの前記第１揺動方向に向かって突出する第１触針及び前記アームの前記第２揺動方向に向かって突出する第２触針と、前記第１触針及び前記第２触針の両触針の一方をワークに接触させた状態で、前記ワークに対して前記アームを前記第１軸方向に垂直な第２軸方向に相対移動させる移動機構と、前記アームの揺動による変位を検出する検出器と、を備える表面形状測定機の校正装置において、
   前記第１軸方向に対して平行なピンゲージに前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記ピンゲージに対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器からそれぞれ検出結果を取得する第１取得部と、
   前記ピンゲージに前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記ピンゲージに対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器からそれぞれ検出結果を取得する第２取得部と、
   前記第１取得部及び前記第２取得部がそれぞれ取得した前記検出器の検出結果に基づき、前記両触針の先端部形状と、前記支点に対する前記両触針の先端部位置と、前記両触針の先端部位置の前記第２軸方向の位置ずれと、の少なくともいずれか１つを校正する校正部と、
   を備える表面形状測定機の校正装置。
10. 前記第１軸方向及び前記第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、
    前記アームが前記第２揺動方向に最も揺動した状態での前記第１触針の先端位置と、前記第１揺動方向に最も揺動した状態での前記第２触針の先端位置と、の間の前記第３軸方向の間隔を第１位置間隔とした場合、
    前記第１位置間隔よりも直径が小さい前記ピンゲージを備える請求項９に記載の表面形状測定機の校正装置。
11. 前記第１軸方向及び前記第２軸方向の双方向に垂直な方向を第３軸方向とし、
    前記アームの前記第１揺動方向への揺動により、前記双方向に平行な第１面に前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記第１面に対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器から検出結果を取得する第３取得部と、
    前記アームの前記第２揺動方向への揺動により、前記双方向に平行で且つ前記第１面に対して前記第３軸方向に既知の第１面間隔をあけて設けられた第２面に前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記第２面に対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器から検出結果を取得する第４取得部と、を備え、
    前記校正部は、前記第３取得部及び前記第４取得部でそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記両触針の前記第３軸方向の触針高さの差を校正する請求項９又は１０に記載の表面形状測定機の校正装置。
12. 前記第３軸方向の中で前記第１面から前記第２面に向かう側を第３軸方向一方側とし、前記第２面から前記第１面に向かう側を第３軸方向他方側とした場合、
    前記アームの前記第１揺動方向への揺動により、前記第１面に対して前記第２軸方向にずれた位置であって且つ前記第１面に対して前記第３軸方向他方側に既知の第２面間隔をあけた位置に設けられた前記双方向に平行な第３面に前記第１触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記第３面に対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器から検出結果を取得する第５取得部と、
    前記アームの前記第２揺動方向への揺動により、前記第３面に対向する位置であって且つ前記第２面に対して前記第３軸方向一方側に既知の第３面間隔をあけた位置に設けられた前記双方向に平行な第４面に前記第２触針を接触させた状態で、前記移動機構により前記アームが前記第４面に対して前記第２軸方向に相対移動されている間、前記検出器から検出結果を取得する第６取得部と、を備え、
    前記校正部は、前記第３取得部及び前記第５取得部によりそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記第１触針に対応する前記検出器の感度を校正し、且つ前記第４取得部及び前記第６取得部によりそれぞれ取得された前記検出器の検出結果に基づき、前記第２触針に対応する前記検出器の感度を校正する請求項１１に記載の表面形状測定機の校正装置。
13. 前記アームが前記第１揺動方向に最も揺動した状態での前記第１触針の先端位置と、前記第２揺動方向に最も揺動した状態での前記第２触針の先端位置と、の前記第３軸方向の間隔を第２位置間隔とした場合、
    前記第３面を有する第１ベースと、
    前記第３面の一部上に設けられ、前記第２面間隔に対応する厚みを有し且つ前記第１面を有する第１ブロックゲージと、
    前記第１面の一部と前記第２面の一部との間に設けられ、前記第１面間隔に対応する厚みを有する中央ゲージと、
    前記第３面間隔に対応する厚みを有し且つ前記第２面を有する第２ブロックゲージと、
    前記第２ブロックゲージの前記第２面とは反対側の面の一部上に設けられ、前記第４面を有する第２ベースと、
    を備え、
    前記中央ゲージの厚みは、前記第３面と前記第４面との間の前記第３軸方向の間隔を、前記第２位置間隔よりも狭くする大きさに調整されている請求項１２に記載の表面形状測定機の校正装置。

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