JP7038308B2 - Surface shape measuring machine - Google Patents

Surface shape measuring machine Download PDF

Info

Publication number
JP7038308B2
JP7038308B2 JP2018241291A JP2018241291A JP7038308B2 JP 7038308 B2 JP7038308 B2 JP 7038308B2 JP 2018241291 A JP2018241291 A JP 2018241291A JP 2018241291 A JP2018241291 A JP 2018241291A JP 7038308 B2 JP7038308 B2 JP 7038308B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stylus
detector
measured
guide
measuring machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018241291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019138898A (en
JP2019138898A5 (en
Inventor
陵 高梨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Seimitsu Co Ltd filed Critical Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority to JP2018241291A priority Critical patent/JP7038308B2/en
Publication of JP2019138898A publication Critical patent/JP2019138898A/en
Publication of JP2019138898A5 publication Critical patent/JP2019138898A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7038308B2 publication Critical patent/JP7038308B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)

Description

本発明は、被測定面の表面形状を測定する表面形状測定機に関する。 The present invention relates to a surface shape measuring machine that measures the surface shape of a surface to be measured.

ワークの被測定面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は、揺動支点を支点として揺動自在に取り付けられたスタイラス、及びこのスタイラスの先端に設けられた触針等を有する検出器と、この検出器を被測定面に沿って移動させる駆動部と、を備える。表面形状測定機は、検出器の触針を被測定面に接触させた状態で、駆動部により検出器とワークとを水平方向に相対移動させることにより、触針で被測定面をトレースしながらスタイラス(触針)の変位を検出する。この変位検出結果に基づき被測定面の表面形状が得られる。 A surface shape measuring machine for measuring the surface shape of the surface to be measured of a work is known. This surface shape measuring machine has a stylus mounted swingably with a swing fulcrum as a fulcrum, a detector having a stylus provided at the tip of the stylus, and the detector along the surface to be measured. It is provided with a drive unit to be moved. The surface shape measuring machine traces the surface to be measured with the stylus by moving the detector and the work in the horizontal direction by the drive unit while the stylus of the detector is in contact with the surface to be measured. Detects the displacement of the stylus (touch needle). Based on this displacement detection result, the surface shape of the surface to be measured can be obtained.

このような表面形状測定機として、検出器に取り付けられたスキッドを被測定面に接触させた状態で、触針により被測定面をトレースする携帯型のタイプ(スキッド測定タイプ)の測定機が良く知られている(特許文献1参照)。この携帯型の表面形状測定機では、スキッドに対するスタイラスの変位を検出することで、被測定面の表面形状として被測定面の表面粗さを測定することができる。 As such a surface shape measuring machine, a portable type (skid measuring type) measuring machine that traces the measured surface with a stylus while the skid attached to the detector is in contact with the measured surface is often used. It is known (see Patent Document 1). In this portable surface shape measuring machine, the surface roughness of the surface to be measured can be measured as the surface shape of the surface to be measured by detecting the displacement of the stylus with respect to the skid.

また、特許文献1に記載の表面形状測定機では、検出器に対してスキッドが着脱自在に取り付けられており、スキッドを取り付けた状態で触針により被測定面をトレースするスキッド測定と、スキッドを取り外した状態で触針により被測定面をトレースするスキッドレス測定とが選択可能になっている。このため、特許文献1に記載の表面形状測定機では、スキッドレス測定を行うことにより、被測定面(段差等)の形状及び被測定面のうねりなどを測定することができる。 Further, in the surface shape measuring machine described in Patent Document 1, a skid is detachably attached to the detector, and the skid measurement in which the surface to be measured is traced by a stylus with the skid attached and the skid are used. It is possible to select skidless measurement that traces the surface to be measured with a stylus in the removed state. Therefore, the surface shape measuring machine described in Patent Document 1 can measure the shape of the surface to be measured (step, etc.) and the waviness of the surface to be measured by performing skidless measurement.

特開2001-133247号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-133247

しかしながら、携帯型(スキッド測定タイプ)の表面形状測定機では、被測定面の表面形状として表面粗さを測定することができるが、表面粗さ以外の被測定面の表面形状、例えば被測定面(段差等)の形状及び被測定面のうねりなどを測定することはできない。このため、表面粗さ以外の被測定面の表面形状を測定する場合には、真直度保証がなされている上位機種の表面形状測定機で測定を行う必要がある。 However, in a portable (skid measurement type) surface shape measuring machine, the surface roughness can be measured as the surface shape of the surface to be measured, but the surface shape of the surface to be measured other than the surface roughness, for example, the surface to be measured. It is not possible to measure the shape of (steps, etc.) and the waviness of the surface to be measured. Therefore, when measuring the surface shape of the surface to be measured other than the surface roughness, it is necessary to perform the measurement with a surface shape measuring machine of a high-end model whose straightness is guaranteed.

また、特許文献1に記載の表面形状測定機では、スキッド測定とスキッドレス測定とが切替可能になっているものの、スキッドレス測定で段差等の形状を測定する際に、段差等の大きさによってはこの段差に触針を引っ掛けて破損させるおそれがある。 Further, in the surface shape measuring machine described in Patent Document 1, although skid measurement and skidless measurement can be switched, when measuring the shape of a step or the like in the skidless measurement, depending on the size of the step or the like. May catch the stylus on this step and damage it.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被測定面の表面粗さと、被測定面の表面粗さ以外の表面形状とを同時に測定し、且つ触針の破損を防止可能な表面形状測定機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can simultaneously measure the surface roughness of the surface to be measured and the surface shape other than the surface roughness of the surface to be measured, and can prevent damage to the stylus. It is an object of the present invention to provide a surface shape measuring machine.

本発明の目的を達成するための表面形状測定機は、被測定面の表面形状を測定する表面
形状測定機において、揺動支点を中心として揺動自在に支持されるスタイラスと、スタイラスの先端部に設けられ且つスタイラスの長手方向に対して垂直又は斜めの一方向側に延びる触針と、スタイラスの先端部から一方向側に離れた位置に設けられたスキッドと、揺動支点を中心とする回転方向のうち、触針が一方向側に回転する第1回転方向にスタイラスを付勢して、触針の先端をスキッドよりも一方向側に突出させる付勢部材と、を備える検出器と、検出器を、第1回転方向と、第1回転方向とは反対側の第2回転方向とに揺動自在に支持する第1弾性支持部材と、第1弾性支持部材を、揺動支点の軸方向に垂直で且つ被測定面に平行な駆動方向に沿って移動させる駆動部と、駆動部により第1弾性支持部材を介して駆動される検出器を被測定面に沿って案内する直線状の検出器ガイドと、被測定面に接触する1又は複数の第1接触点を有し、検出器ガイドを、検出器の被測定面に対向する面側とは反対面側に対向する位置に支持するガイド支持部材と、検出器に設けられ、検出器を検出器ガイドに沿って移動自在に検出器ガイドにより支持させる検出器支持部材と、を備える。
The surface shape measuring machine for achieving the object of the present invention is a surface shape measuring machine that measures the surface shape of the surface to be measured, and is a stylus that is swingably supported around a swinging fulcrum and a tip portion of the stylus. Centered on a stylus provided in the stylus and extending in one direction perpendicular to or diagonally to the longitudinal direction of the stylus, a skid provided at a position unidirectionally away from the tip of the stylus, and a swing fulcrum. A detector comprising a stylus in the first rotation direction in which the stylus rotates in one direction in the rotation direction, and an urging member for projecting the tip of the stylus in one direction from the skid. , The first elastic support member that swingably supports the detector in the first rotation direction and the second rotation direction opposite to the first rotation direction, and the first elastic support member of the swing fulcrum. A linear shape that guides a drive unit that moves along a drive direction that is perpendicular to the axial direction and parallel to the measurement surface and a detector that is driven by the drive unit via the first elastic support member along the measurement surface. The detector guide has one or a plurality of first contact points in contact with the surface to be measured, and the detector guide is placed at a position facing the surface opposite to the surface to be measured of the detector. It includes a guide support member that supports the detector, and a detector support member that is provided on the detector and supports the detector by the detector guide so as to be movable along the detector guide.

この表面形状測定機によれば、被測定面に対して略平行に配置された検出器ガイドに沿って検出器を移動させるため、被測定面(ワーク)を基準とする所謂ワーク基準で、検出器による被測定面のスキッドレス測定を実行できる。さらに被測定面の段差等の高さが高い場合には、スキッドレス測定からスキッド測定に自動的に切り替えることができる。 According to this surface shape measuring machine, in order to move the detector along the detector guide arranged substantially parallel to the surface to be measured, the detection is performed by the so-called work standard based on the surface to be measured (work). The skidless measurement of the surface to be measured can be performed by the device. Further, when the height of the step on the surface to be measured is high, the skidless measurement can be automatically switched to the skid measurement.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、スタイラスが付勢部材の付勢力に抗して予め定めた基準回転位置から第2回転方向に回転された場合、触針の先端は、スタイラスの第2回転方向の回転角度が一定角度に達するまではスキッドよりも一方向側に突出している。これにより、検出器により被測定面をスキッドレス測定することができる。 In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, when the stylus is rotated in the second rotation direction from a predetermined reference rotation position against the urging force of the urging member, the tip of the stylus is the stylus. The stylus protrudes in one direction from the skid until the rotation angle in the second rotation direction reaches a certain angle. As a result, the surface to be measured can be skidlessly measured by the detector.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、スタイラスの第2回転方向の回転角度が一定角度に達し、さらにスキッドに対して一方向側とは反対方向側の力が加えられた場合、検出器が、第1弾性支持部材を基準として第2回転方向に回転する。これにより、被測定面の段差等の高さが高い場合には、スキッドレス測定からスキッド測定に自動的に切り替えることができるので、触針の破損が防止される。 In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, when the rotation angle of the stylus in the second rotation direction reaches a certain angle and a force in the direction opposite to the one direction side is applied to the skid. The detector rotates in the second rotation direction with respect to the first elastic support member. As a result, when the height of the step or the like on the surface to be measured is high, the skidless measurement can be automatically switched to the skid measurement, so that the stylus can be prevented from being damaged.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、検出器支持部材は、検出器ガイドが挿通されるガイド挿通穴と、ガイド挿通穴を構成する検出器支持部材の内壁面に設けられ、且つ検出器ガイドの検出器に対向する面側とは反対側の面に接触する第2接触点と、を有し、検出器支持部材は、第2接触点を介して検出器ガイドに検出器を支持させる。これにより、被測定面の段差等の高さが高い場合には、第2接触点と検出器ガイドとの接触が解除されるため、スキッドレス測定からスキッド測定に自動的に切り替えることができる。 In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, the detector support member is provided on the inner wall surface of the guide insertion hole into which the detector guide is inserted and the inner wall surface of the detector support member constituting the guide insertion hole. The detector guide has a second contact point that contacts a surface opposite to the surface facing the detector of the detector guide, and the detector support member attaches the detector to the detector guide via the second contact point. Make them support. As a result, when the height of the step or the like on the surface to be measured is high, the contact between the second contact point and the detector guide is released, so that the skidless measurement can be automatically switched to the skid measurement.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、検出器の一部、第1弾性支持部材、及び駆動部を収納するケースであって、駆動方向に対して垂直なケース壁面と、ケース壁面に形成され且つ検出器が挿通される検出器挿通穴とを有するケースと、ケースに設けられた第2弾性支持部材であって、且つ検出器ガイドを第1回転方向と第2回転方向とに揺動自在に支持する第2弾性支持部材と、を備える。これにより、被測定面が非水平である場合でも、この被測定面に対して検出器ガイドを略平行に配置することができる。 In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, a case wall surface that houses a part of a detector, a first elastic support member, and a drive unit, and is perpendicular to the drive direction, and a case wall surface. A case having a detector insertion hole formed in the case and through which the detector is inserted, and a second elastic support member provided in the case, and the detector guide is set in the first rotation direction and the second rotation direction. It is provided with a second elastic support member that supports swingably. As a result, even when the surface to be measured is non-horizontal, the detector guide can be arranged substantially parallel to the surface to be measured.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、ガイド支持部材は、3つの第1接触点で被測定面に接触する。これにより、被測定面に対して検出器ガイドを略平行に配置することができる。 In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, the guide support member comes into contact with the surface to be measured at three first contact points. As a result, the detector guide can be arranged substantially parallel to the surface to be measured.

本発明の他の態様に係る表面形状測定機において、スキッドは、触針が挿通される触針
挿通穴を有する。
In the surface shape measuring machine according to another aspect of the present invention, the skid has a stylus insertion hole through which the stylus is inserted.

本発明の表面形状測定機は、被測定面の表面粗さと、被測定面の表面粗さ以外の表面形状とを同時に測定し、且つ触針の破損を防止することができる。 The surface shape measuring machine of the present invention can simultaneously measure the surface roughness of the surface to be measured and the surface shape other than the surface roughness of the surface to be measured, and can prevent the stylus from being damaged.

表面形状測定機の外観斜視図である。It is an external perspective view of the surface shape measuring machine. 表面形状測定機の正面図である。It is a front view of the surface shape measuring machine. 表面形状測定機の側面図である。It is a side view of the surface shape measuring machine. 検出器の側面図である。It is a side view of a detector. 測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the measuring device. 被測定面が非水平である場合の測定装置の断面図である。It is sectional drawing of the measuring apparatus when the measured surface is non-horizontal. 表面形状測定機による被測定面の表面形状の測定処理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the measurement process of the surface shape of the surface to be measured by the surface shape measuring machine.

[表面形状測定機の全体構成]
図1は、表面形状測定機10の外観斜視図である。図2は、表面形状測定機10の正面図である。図3は、表面形状測定機10の側面図である。図1から図3に示すように、表面形状測定機10は、ワークの被測定面9(図3参照)上に配置され、この被測定面9の表面形状を測定する携帯型(ハンディ型)の測定機である。ここでいう被測定面9の表面形状とは、被測定面9の表面粗さと、表面粗さ以外の表面形状(例えば被測定面9の形状及びうねり等)と、が含まれる。
[Overall configuration of surface shape measuring machine]
FIG. 1 is an external perspective view of the surface shape measuring machine 10. FIG. 2 is a front view of the surface shape measuring machine 10. FIG. 3 is a side view of the surface shape measuring machine 10. As shown in FIGS. 1 to 3, the surface shape measuring machine 10 is arranged on the measured surface 9 (see FIG. 3) of the work, and is a portable type (handy type) that measures the surface shape of the measured surface 9. It is a measuring machine. The surface shape of the surface to be measured 9 here includes the surface roughness of the surface to be measured 9 and a surface shape other than the surface roughness (for example, the shape of the surface 9 to be measured and waviness, etc.).

なお、図中のXYZ軸は互いに直交する軸であり、XY軸が水平方向に平行な軸であり、Z軸が水平方向に直交する軸である。なお、本明細書において「平行」には「略平行」が含まれ、且つ「垂直」には「略垂直」が含まれる。 The XYZ axes in the figure are axes orthogonal to each other, the XY axes are axes parallel to the horizontal direction, and the Z axes are axes orthogonal to the horizontal direction. In the present specification, "parallel" includes "substantially parallel", and "vertical" includes "substantially vertical".

表面形状測定機10は、測定装置12とデータ処理装置14(図2及び図3では図示を省略)とを含む。測定装置12は、検出器16と、駆動装置18と、検出器ガイド20と、を備える。 The surface shape measuring machine 10 includes a measuring device 12 and a data processing device 14 (not shown in FIGS. 2 and 3). The measuring device 12 includes a detector 16, a driving device 18, and a detector guide 20.

検出器16は、詳しくは後述するが、X軸方向に平行な方向に延びた形状を有している。この検出器16は、駆動装置18によってX軸方向に平行な方向(すなわち、被測定面9)に沿って移動されることにより、被測定面9を触針48(図4参照)でトレースする。そして、検出器16は、スタイラス42(図4参照)の変位を示す検出信号をデータ処理装置14へ出力する。 The detector 16 has a shape extending in a direction parallel to the X-axis direction, which will be described in detail later. The detector 16 traces the measured surface 9 with the stylus 48 (see FIG. 4) by being moved by the drive device 18 along a direction parallel to the X-axis direction (that is, the measured surface 9). .. Then, the detector 16 outputs a detection signal indicating the displacement of the stylus 42 (see FIG. 4) to the data processing device 14.

検出器16のX軸方向(+)側の先端部には、ノーズピース22が設けられている。ノーズピース22には、詳しくは後述するがスキッド24と、ガイド挿通穴26とが設けられている。そして、このノーズピース22を介して、検出器16が検出器ガイド20に移動自在に支持される。 A nose piece 22 is provided at the tip of the detector 16 on the X-axis direction (+) side. The nose piece 22 is provided with a skid 24 and a guide insertion hole 26, which will be described in detail later. Then, the detector 16 is movably supported by the detector guide 20 via the nose piece 22.

駆動装置18は、検出器16と同様にX軸方向に平行な方向に延びた形状を有している。駆動装置18は、詳しくは後述するが、検出器16のX軸方向(-)側の基端部を保持して、この検出器16をX軸方向に平行な方向、すなわち被測定面9に沿って移動させる。このため、本実施形態ではX軸方向が本発明の駆動方向に相当する。 Like the detector 16, the drive device 18 has a shape extending in a direction parallel to the X-axis direction. As will be described in detail later, the drive device 18 holds the base end portion of the detector 16 on the X-axis direction (-) side, and moves the detector 16 in a direction parallel to the X-axis direction, that is, on the surface to be measured 9. Move along. Therefore, in the present embodiment, the X-axis direction corresponds to the driving direction of the present invention.

検出器ガイド20は、詳しくは後述するが直線状に形成されており、駆動装置18のX
軸方向(+)側の端部に取り付けられている。この検出器ガイド20は、3つのガイド設置点28(図2参照)により被測定面9に対して略平行な姿勢で支持されており、駆動装置18により駆動される検出器16を被測定面9に沿って案内する。
The detector guide 20 is formed in a linear shape, which will be described in detail later, and the X of the drive device 18 is formed.
It is attached to the end on the (+) side in the axial direction. The detector guide 20 is supported by three guide installation points 28 (see FIG. 2) in a posture substantially parallel to the measured surface 9, and the detector 16 driven by the drive device 18 is supported by the measured surface. Guide along 9.

データ処理装置14は、検出器16及び駆動装置18にそれぞれ電気的に接続されている。データ処理装置14には、各種情報を表示する表示部34と、各種操作を行うための操作部36との他に、図示は省略するが、外部機器又は外部記憶媒体に接続するためのコネクタ、及び電源のオンオフ操作に用いられる電源スイッチなどが設けられている。 The data processing device 14 is electrically connected to the detector 16 and the drive device 18, respectively. In the data processing device 14, in addition to the display unit 34 for displaying various information and the operation unit 36 for performing various operations, although not shown, a connector for connecting to an external device or an external storage medium, And a power switch used for power on / off operation is provided.

データ処理装置14は、操作部36への入力操作に応じて駆動装置18を制御して、検出器16を移動させることで、検出器16の触針48(図4参照)により被測定面9をX軸方向に沿ってトレースさせる。また、データ処理装置14は、検出器16から入力されるスタイラス42(触針48)の変位の検出信号に基づき、被測定面9の表面形状(表面粗さ及びうねり等)の測定データを算出する。 The data processing device 14 controls the drive device 18 in response to an input operation to the operation unit 36 to move the detector 16, and the tactile needle 48 (see FIG. 4) of the detector 16 causes the surface to be measured 9 to move. Is traced along the X-axis direction. Further, the data processing device 14 calculates measurement data of the surface shape (surface roughness, waviness, etc.) of the surface to be measured 9 based on the displacement detection signal of the stylus 42 (touch needle 48) input from the detector 16. do.

[検出器の構成]
図4は、検出器16の側面図である。図4に示すように、検出器16は、揺動支点40と、スタイラス42(アーム又は測定子ともいう)と、付勢部材44と、検出センサ46と、触針48と、これら各部を収納するハウジング49と、を備える。
[Detector configuration]
FIG. 4 is a side view of the detector 16. As shown in FIG. 4, the detector 16 houses the swing fulcrum 40, the stylus 42 (also referred to as an arm or a stylus), the urging member 44, the detection sensor 46, the stylus 48, and each of these parts. The housing 49 and the stylus 49 are provided.

揺動支点40は、Y軸方向に平行な回転軸(揺動軸)を備える。この揺動支点40は、スタイラス42を揺動自在に支持する。 The swing fulcrum 40 includes a rotation axis (swing shaft) parallel to the Y-axis direction. The swing fulcrum 40 supports the stylus 42 swingably.

スタイラス42は、揺動支点40に揺動自在に支持されるスタイラス本体部42aと、スタイラス本体部42aからスタイラス長手方向の一方側[X軸方向(+)側]に延びたスタイラス先端部42bと、スタイラス本体部42aからスタイラス長手方向の他方側[X軸方向(-)側]に延びたスタイラス基端部42cと、を備える。なお、スタイラス42の形状は図4に示した形状に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。 The stylus 42 includes a stylus main body portion 42a that is swingably supported by a swing fulcrum 40, and a stylus tip portion 42b that extends from the stylus main body portion 42a to one side [X-axis direction (+) side] in the longitudinal direction of the stylus. , A stylus base end portion 42c extending from the stylus main body portion 42a to the other side [X-axis direction (−) side] in the longitudinal direction of the stylus. The shape of the stylus 42 is not limited to the shape shown in FIG. 4, and may be changed as appropriate.

スタイラス先端部42bの先端部分には触針48が設けられている。触針48は、スタイラス42のスタイラス長手方向に対して垂直又は斜めに突出、すなわち略Z軸方向(-)側(本発明の一方向側に相当)に突出した下向き触針である。 A stylus 48 is provided at the tip of the stylus tip 42b. The stylus 48 is a downward stylus protruding perpendicularly or diagonally to the stylus longitudinal direction of the stylus 42, that is, protruding in the substantially Z-axis direction (−) side (corresponding to one direction side of the present invention).

なお、スタイラス先端部42bの先端部分及び触針48は、ハウジング49からそのX軸方向(+)側に突出しており、後述のノーズピース22内に収容されている。 The tip portion of the stylus tip portion 42b and the stylus 48 project from the housing 49 in the X-axis direction (+) side, and are housed in the nose piece 22 described later.

スタイラス基端部42cのX軸方向(-)側の基端部には、後述の検出センサ46の一部を構成するコア46aが設けられている。 A core 46a forming a part of the detection sensor 46 described later is provided at the base end portion of the stylus base end portion 42c on the (−) side in the X-axis direction.

スタイラス42は、揺動支点40を基準として、触針48の形成側に回転する第1回転方向SW1と、この第1回転方向SW1とは反対側の第2回転方向SW2とに揺動される。なお、図示は省略するが、ハウジング49内にはスタイラス42の回転範囲、すなわち第1回転方向SW1の最大角度位置と、第2回転方向SW2の最大角度位置とを規定する規制部材が設けられている。 The stylus 42 is swung to a first rotation direction SW1 that rotates toward the formation side of the stylus 48 and a second rotation direction SW2 that is opposite to the first rotation direction SW1 with the swing fulcrum 40 as a reference. .. Although not shown, a regulating member is provided in the housing 49 to define the rotation range of the stylus 42, that is, the maximum angle position of the first rotation direction SW1 and the maximum angle position of the second rotation direction SW2. There is.

付勢部材44は、スタイラス基端部42cをZ軸方向(+)側に付勢する。この付勢部材44としては、例えばコイルバネ及び板バネ等の各種バネが用いられる。なお、バネ以外の公知の付勢方法でスタイラス基端部42cの付勢を行ってもよい。これにより、スタイラス42は、揺動支点40を中心として、付勢部材44により第1回転方向SW1に付勢される。 The urging member 44 urges the stylus base end portion 42c toward the (+) side in the Z-axis direction. As the urging member 44, various springs such as coil springs and leaf springs are used. The stylus base end portion 42c may be urged by a known urging method other than the spring. As a result, the stylus 42 is urged in the first rotation direction SW1 by the urging member 44 with the swing fulcrum 40 as the center.

検出センサ46は、例えば線形可変差動変圧器(Linear Variable Differential Transformer:LVDT)であり、既述のスタイラス基端部42cに設けられたコア46aと、ハウジング49内に設けられたコイル46bとにより構成される。 The detection sensor 46 is, for example, a Linear Variable Differential Transformer (LVDT), and is composed of a core 46a provided at the stylus base end portion 42c described above and a coil 46b provided inside the housing 49. It is composed.

コア46aは、スタイラス基端部42cからそのZ軸方向(-)側に延びた形状の鉄心である。コイル46bは、ハウジング49内においてスタイラス基端部40cのZ軸方向(-)側の位置に設けられている。コイル46bにはその内部にコア46aが非接触で挿入される。 The core 46a is an iron core having a shape extending from the stylus base end portion 42c toward the Z-axis direction (−) side. The coil 46b is provided in the housing 49 at a position on the Z-axis direction (−) side of the stylus base end portion 40c. The core 46a is inserted into the coil 46b in a non-contact manner.

コイル46bは、図示は省略するが、一次コイルと、2種類の二次コイルとにより構成されている。コイル46bの一次コイルがデータ処理装置14により励磁されると、2種類の二次コイルからコア46aのZ軸方向の位置(変位)を示す検出信号がデータ処理装置14へ出力される。その結果、揺動支点40、スタイラス42(触針48)、及びコア46aの位置関係と、検出センサ46で検出されたコア46aのZ軸方向の位置とに基づき、スタイラス42(触針48)のZ軸方向の変位を検出することができる。 Although not shown, the coil 46b is composed of a primary coil and two types of secondary coils. When the primary coil of the coil 46b is excited by the data processing device 14, a detection signal indicating the position (displacement) of the core 46a in the Z-axis direction is output from the two types of secondary coils to the data processing device 14. As a result, the stylus 42 (needle 48) is based on the positional relationship between the swing fulcrum 40, the stylus 42 (needle 48), and the core 46a and the position of the core 46a detected by the detection sensor 46 in the Z-axis direction. Can detect the displacement of the stylus in the Z-axis direction.

なお、検出器16(ハウジング49)のX軸方向(-)側の基端部には、駆動装置18に接続する検出器接続部16aが設けられている(図5参照)。 A detector connection portion 16a connected to the drive device 18 is provided at the base end portion of the detector 16 (housing 49) on the X-axis direction (−) side (see FIG. 5).

ノーズピース22は、ハウジング49のX軸方向(+)側の先端部の先端面側に取り付けられている。このノーズピース22には、スタイラス先端部42bの先端部分及び触針48を収容する不図示の収容空間が設けられている。また、ノーズピース22には、収容空間からZ軸方向(-)側に離れた位置、すなわちスタイラス先端部42bの先端部分からZ軸方向(-)側に離れた位置にスキッド24が設けられている。さらに、ノーズピース22には、収容空間からZ軸方向(+)側に離れた位置にガイド挿通穴26が形成されている。 The nose piece 22 is attached to the tip end surface side of the tip end portion on the X-axis direction (+) side of the housing 49. The nose piece 22 is provided with a storage space (not shown) for accommodating the tip portion of the stylus tip portion 42b and the stylus 48. Further, the nose piece 22 is provided with a skid 24 at a position separated from the accommodation space on the Z-axis direction (-) side, that is, at a position separated from the tip portion of the stylus tip portion 42b on the Z-axis direction (-) side. There is. Further, the nose piece 22 is formed with a guide insertion hole 26 at a position distant from the accommodation space on the Z-axis direction (+) side.

スキッド24は、被測定面9に対向するスキッド底面24aと、触針48が挿通される触針挿通穴24bと、を有する。既述の通り、付勢部材44はスタイラス42を第1回転方向SW1に付勢するため、触針48は、スキッド24のスキッド底面24aからZ軸方向(-)側に突出する。このスキッド底面24aからの触針48の突出は、スタイラス42が付勢部材44の付勢力に抗して予め定めた後述の基準回転位置から第2回転方向SW2に一定角度だけ回転されるまで継続する。そして、スタイラス42の第2回転方向SW2の回転角度が一定角度まで達すると、触針48の先端とスキッド底面24aとのZ軸方向位置が一致した一致状態となり、スキッド底面24aが被測定面9に接触する。 The skid 24 has a skid bottom surface 24a facing the surface to be measured 9 and a stylus insertion hole 24b through which the stylus 48 is inserted. As described above, since the urging member 44 urges the stylus 42 to the first rotation direction SW1, the stylus 48 projects from the skid bottom surface 24a of the skid 24 toward the Z-axis direction (−) side. The protrusion of the stylus 48 from the skid bottom surface 24a continues until the stylus 42 is rotated by a certain angle in the second rotation direction SW2 from a predetermined reference rotation position described later against the urging force of the urging member 44. do. When the rotation angle of the second rotation direction SW2 of the stylus 42 reaches a certain angle, the tip of the stylus 48 and the skid bottom surface 24a are in the same Z-axis direction, and the skid bottom surface 24a is the surface to be measured 9. Contact.

ここでスタイラス42の予め定めた基準回転位置とは、例えば、被測定面9上に測定装置12を配置した状態(測定開始前の状態)でのスタイラス42の初期回転位置である。なお、スタイラス42の第1回転方向SW1の最大回転位置を基準回転位置としてもよく、この基準回転位置については特に限定されるものではない。 Here, the predetermined reference rotation position of the stylus 42 is, for example, the initial rotation position of the stylus 42 in a state where the measuring device 12 is arranged on the surface to be measured 9 (a state before the start of measurement). The maximum rotation position of the first rotation direction SW1 of the stylus 42 may be used as the reference rotation position, and the reference rotation position is not particularly limited.

ガイド挿通穴26は、検出器16の長手方向(図中ではX軸方向)に平行な方向にノーズピース22を貫通した貫通穴である。このガイド挿通穴26には、後述の検出器ガイド20が挿通される。そして、ガイド挿通穴26のZ軸方向の穴径は、検出器ガイド20のZ軸方向の厚みよりも大きく形成されている。また、ガイド挿通穴26を構成するノーズピース22の内壁面には、検出器ガイド20のZ軸方向(+)側のガイド上面20aに接触するガイド接触点50(本発明の第2接触点に相当)が設けられている。 The guide insertion hole 26 is a through hole that penetrates the nosepiece 22 in a direction parallel to the longitudinal direction (X-axis direction in the drawing) of the detector 16. The detector guide 20, which will be described later, is inserted into the guide insertion hole 26. The hole diameter of the guide insertion hole 26 in the Z-axis direction is formed to be larger than the thickness of the detector guide 20 in the Z-axis direction. Further, on the inner wall surface of the nose piece 22 constituting the guide insertion hole 26, a guide contact point 50 (at the second contact point of the present invention) that contacts the guide upper surface 20a on the Z-axis direction (+) side of the detector guide 20. Equivalent) is provided.

[駆動装置の構成]
図5は、測定装置12の断面図である。なお、図5の符号VAは表面形状測定機10の測定開始時(トレース開始時)の状態であり、符号VBは表面形状測定機10の測定完了時(トレース完了時)の状態である。
[Drive device configuration]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the measuring device 12. The reference numeral VA in FIG. 5 is the state at the start of measurement of the surface shape measuring machine 10 (at the start of tracing), and the reference numeral VB is the state at the completion of measurement of the surface shape measuring machine 10 (at the time of completion of tracing).

図5に示すように、駆動装置18は、ケース56と、このケース56の内部に収納された駆動ガイド58、スライダ60、駆動部62、及び板バネ64と、を備える。ケース56は、駆動部62等の他に、検出器16(ハウジング49)のX軸方向(-)側の基端部と、検出器接続部16aとを収納する。このため、ケース56のX軸方向(+)側で且つX軸方向に垂直なケース壁面56aには、検出器16がX軸方向に沿って進退自在に挿通される検出器挿通穴66が形成されている。 As shown in FIG. 5, the drive device 18 includes a case 56, a drive guide 58 housed inside the case 56, a slider 60, a drive unit 62, and a leaf spring 64. In addition to the drive unit 62 and the like, the case 56 houses the base end portion of the detector 16 (housing 49) on the X-axis direction (−) side and the detector connection portion 16a. Therefore, a detector insertion hole 66 through which the detector 16 is freely inserted along the X-axis direction is formed on the case wall surface 56a on the X-axis direction (+) side of the case 56 and perpendicular to the X-axis direction. Has been done.

駆動ガイド58は、ケース56内のX軸方向(-)側の領域に設けられており、且つX軸方向に延びた形状を有している。スライダ60は、駆動ガイド58に移動自在に取り付けられている。これにより、スライダ60は、駆動ガイド58に沿ってX軸方向に移動可能となる。 The drive guide 58 is provided in the region on the X-axis direction (−) side in the case 56, and has a shape extending in the X-axis direction. The slider 60 is movably attached to the drive guide 58. As a result, the slider 60 can move in the X-axis direction along the drive guide 58.

駆動部62は、図示は省略するがモータ及び送りねじ等で構成される公知の駆動機構である。この駆動部62は、スライダ60に接続(連結)されており、このスライダ60を駆動ガイド58に沿ってX軸方向に移動させる。 Although not shown, the drive unit 62 is a known drive mechanism including a motor, a feed screw, and the like. The drive unit 62 is connected (connected) to the slider 60, and the slider 60 is moved along the drive guide 58 in the X-axis direction.

板バネ64は、本発明の第1弾性支持部材に相当するものであり、XY面に平行で且つX軸方向に延びた略平面形状に形成されている。この板バネ64のX軸方向(+)側の先端部は検出器接続部16aに接続され、且つX軸方向(-)側の基端部はスライダ60に接続されている。この板バネ64は、スライダ60(駆動装置18)に対して検出器16及び検出器接続部16a(以下、検出器16等と略す)を、既述の第1回転方向SW1と第2回転方向SW2とに揺動自在に支持する。 The leaf spring 64 corresponds to the first elastic support member of the present invention, and is formed in a substantially planar shape parallel to the XY plane and extending in the X-axis direction. The tip of the leaf spring 64 on the X-axis direction (+) side is connected to the detector connection portion 16a, and the base end portion on the X-axis direction (−) side is connected to the slider 60. The leaf spring 64 has the detector 16 and the detector connection portion 16a (hereinafter, abbreviated as the detector 16 and the like) with respect to the slider 60 (driving device 18) in the first rotation direction SW1 and the second rotation direction described above. It is swingably supported by SW2.

また、板バネ64により検出器16等とスライダ60とを連結することで、既述の駆動部62は、スライダ60及び板バネ64を介して、検出器16等をX軸方向に沿って移動させる。そして、被測定面9の表面形状の測定時には、データ処理装置14の制御の下、駆動部62が検出器16等をX軸方向(+)側からX軸方向(-)側に移動させることで、検出器16の触針48により被測定面9をX軸方向に沿ってトレースする。 Further, by connecting the detector 16 and the like with the slider 60 by the leaf spring 64, the above-mentioned drive unit 62 moves the detector 16 and the like along the X-axis direction via the slider 60 and the leaf spring 64. Let me. When measuring the surface shape of the surface to be measured 9, the drive unit 62 moves the detector 16 and the like from the X-axis direction (+) side to the X-axis direction (-) side under the control of the data processing device 14. Then, the surface 9 to be measured is traced along the X-axis direction by the stylus 48 of the detector 16.

[検出器ガイドの構成]
検出器ガイド20は、ケース56の(駆動装置18)に取り付けられており、且つ被測定面9に略平行で且つ触針48のトレース方向(X軸方向)に延びた略長板状を有する。この検出器ガイド20は、X軸方向において、ケース56のケース壁面56aよりもX軸方向(+)側の位置に支持されている。また、検出器ガイド20は、Z軸方向において検出器16の被測定面9に対向する面側とは反対面側、すなわち検出器16のZ軸方向(+)側の面に対向する位置に、3つのガイド設置点28を介して支持されている。
[Detector guide configuration]
The detector guide 20 is attached to the (driving device 18) of the case 56, and has a substantially elongated plate shape that is substantially parallel to the surface to be measured 9 and extends in the trace direction (X-axis direction) of the stylus 48. .. The detector guide 20 is supported at a position on the X-axis direction (+) side of the case wall surface 56a of the case 56 in the X-axis direction. Further, the detector guide 20 is located at a position opposite to the surface side of the detector 16 facing the measured surface 9 in the Z-axis direction, that is, at a position facing the surface of the detector 16 on the Z-axis direction (+) side. It is supported via three guide installation points 28.

検出器ガイド20のX軸方向(-)側の基端部は、板バネ70を介して、駆動装置18のケース56のケース壁面56aに取り付けられている。板バネ70は、本発明の第2弾性支持部材に相当するものであり、XY面に平行で且つX軸方向に延びた略平面形状に形成されている。これにより、検出器ガイド20は、板バネ70を介して、駆動装置18に対し既述の第1回転方向SW1と第2回転方向SW2とに揺動自在に支持される。その結果、被測定面9が非水平である場合、板バネ70を基準として検出器ガイド20が回転することにより、検出器ガイド20を被測定面9に対して略平行にすることができる(図6参照)。 The base end portion of the detector guide 20 on the X-axis direction (−) side is attached to the case wall surface 56a of the case 56 of the drive device 18 via a leaf spring 70. The leaf spring 70 corresponds to the second elastic support member of the present invention, and is formed in a substantially planar shape parallel to the XY plane and extending in the X-axis direction. As a result, the detector guide 20 is swingably supported by the drive device 18 in the first rotation direction SW1 and the second rotation direction SW2 described above via the leaf spring 70. As a result, when the surface to be measured 9 is non-horizontal, the detector guide 20 can be made substantially parallel to the surface to be measured 9 by rotating the detector guide 20 with respect to the leaf spring 70 (as a result). See FIG. 6).

各ガイド設置点28は、単独では本発明の第1接触点に相当し、それぞれZ軸方向(-)側に延びたピン形状を有しており、被測定面9に接触する。例えば、ガイド設置点28の1つは検出器ガイド20のX軸方向(+)側の先端部に設けられ、且つガイド設置点28の残りの2つは検出器ガイド20のX軸方向(-)側の基端部において検出器16をY軸方向に挟み込むように設けられている。これにより、各ガイド設置点28は、本発明のガイド支持部材として機能し、検出器ガイド20を、検出器16よりもZ軸方向(+)側の位置において被測定面9上に3点支持する。 Each guide installation point 28, alone, corresponds to the first contact point of the present invention, has a pin shape extending in the Z-axis direction (−) side, and comes into contact with the surface to be measured 9. For example, one of the guide installation points 28 is provided at the tip of the detector guide 20 on the X-axis direction (+) side, and the remaining two guide installation points 28 are provided in the X-axis direction (-) of the detector guide 20. The detector 16 is provided so as to sandwich the detector 16 in the Y-axis direction at the base end portion on the) side. As a result, each guide installation point 28 functions as a guide support member of the present invention, and the detector guide 20 is supported at three points on the measured surface 9 at a position on the Z-axis direction (+) side of the detector 16. do.

このように、板バネ70を基準として検出器ガイド20を回転させながら、各ガイド設置点28により被測定面9上に検出器ガイド20を3点支持することで、検出器ガイド20を被測定面9に対して略平行にすることができる(図6参照)。 In this way, the detector guide 20 is measured by supporting the detector guide 20 on the surface to be measured 9 at three points by each guide installation point 28 while rotating the detector guide 20 with respect to the leaf spring 70. It can be substantially parallel to the surface 9 (see FIG. 6).

この際に、各ガイド設置点28の各々のZ軸方向(-)側の先端位置、すなわち検出器ガイド20から各ガイド設置点28の先端までの長さは個別に調整可能である。これにより、検出器ガイド20のZ軸方向の高さ位置を調整することができる。また、各ガイド設置点28の各々の先端位置を個別に調整することで、仮に被測定面9が非水平な場合でも(図6参照)、検出器ガイド20を被測定面9に略平行にすることができる。 At this time, the tip position of each guide installation point 28 on the Z-axis direction (−) side, that is, the length from the detector guide 20 to the tip of each guide installation point 28 can be individually adjusted. As a result, the height position of the detector guide 20 in the Z-axis direction can be adjusted. Further, by individually adjusting the tip position of each guide installation point 28, even if the measured surface 9 is non-horizontal (see FIG. 6), the detector guide 20 is substantially parallel to the measured surface 9. can do.

検出器ガイド20のX軸方向(+)側の先端部は、既述のノーズピース22のガイド挿通穴26に挿通される。また、検出器ガイド20の検出器16に対向する面側とは反対側の面、すなわちガイド上面20aには、既述のガイド接触点50が接触する。これにより、検出器ガイド20は、ガイド接触点50(ノーズピース22)を介して、既述の検出器16をガイド上面20aに沿って移動自在に支持する。 The tip of the detector guide 20 on the X-axis direction (+) side is inserted into the guide insertion hole 26 of the nose piece 22 described above. Further, the guide contact point 50 described above comes into contact with the surface of the detector guide 20 opposite to the surface facing the detector 16, that is, the guide upper surface 20a. As a result, the detector guide 20 movably supports the above-mentioned detector 16 along the guide upper surface 20a via the guide contact point 50 (nose piece 22).

従って、既述の駆動装置18(駆動部62)がスライダ60及び板バネ64をX軸方向に移動させると、検出器16が、被測定面9に対して略平行な姿勢で3点支持されている検出器ガイド20に沿って移動する。これにより、被測定面9に対して略平行な検出器ガイド20に沿って検出器16の触針48が被測定面9をトレースするため、検出器ガイド20によるワーク基準(被測定面基準)での被測定面9の表面形状の測定を行うことができる。また、この場合には、検出器ガイド20の真直度に応じた精度で表面形状の測定を行うことができる。 Therefore, when the drive device 18 (drive unit 62) described above moves the slider 60 and the leaf spring 64 in the X-axis direction, the detector 16 is supported at three points in a posture substantially parallel to the surface to be measured 9. It moves along the detector guide 20. As a result, the stylus 48 of the detector 16 traces the measured surface 9 along the detector guide 20 substantially parallel to the measured surface 9, so that the work reference (measured surface reference) by the detector guide 20 is used. The surface shape of the surface to be measured 9 can be measured in the above. Further, in this case, the surface shape can be measured with an accuracy according to the straightness of the detector guide 20.

この際に、各ガイド設置点28は、測定装置12が被測定面9上に配置された状態(測定開始前の状態)において、検出器ガイド20のZ軸方向の高さ位置が以下の条件を満たすように調整している。この条件とは、スキッド24と被測定面9との間に隙間が形成され、且つスキッド底面24aからZ軸方向(-)側に触針48が突出し、さらにスタイラス42がその回転範囲(検出範囲)の略中央に位置することである。これにより、測定装置12は、被測定面9の表面形状の測定開始時にはスキッドレス測定を最初に実行する。 At this time, each guide installation point 28 has the following conditions for the height position of the detector guide 20 in the Z-axis direction in a state where the measuring device 12 is arranged on the surface to be measured (a state before the start of measurement). It is adjusted to meet the requirements. This condition is that a gap is formed between the skid 24 and the surface to be measured 9, the stylus 48 protrudes from the skid bottom surface 24a toward the Z-axis direction (-), and the stylus 42 has its rotation range (detection range). ) Is located in the center. As a result, the measuring device 12 first executes the skidless measurement at the start of measuring the surface shape of the surface to be measured 9.

検出器ガイド20は、そのガイド上面20aのみで検出器16を支持しているので、検出器16等は、検出器ガイド20に支持されている状態でも板バネ64を基準として第2回転方向SW2に回転可能である。このため、スキッド24のスキッド底面24aに被測定面9に接触した状態で、さらに被測定面9からスキッド底面24a(触針48を含む)に対してZ軸方向(+)側の力(本発明の反対方向側の力)が加えられると、ガイド上面20aとガイド接触点50との接触が解除され、検出器16等が板バネ64を基準として第2回転方向SW2に回転される。これにより、例えば被測定面9の段差が大きい場合、測定装置12による測定がスキッドレス測定からスキッド測定に自動的に切り替えられる(図7参照)。なお、スキッド24のZ軸方向位置を調整することで、スキッドレス測定からスキッド測定への切り替えタイミングを任意に調整することができる。 Since the detector guide 20 supports the detector 16 only by the guide upper surface 20a, the detector 16 and the like support the detector 16 in the second rotation direction SW2 with reference to the leaf spring 64 even in the state of being supported by the detector guide 20. It is rotatable to. Therefore, in a state where the skid bottom surface 24a of the skid 24 is in contact with the surface to be measured 9, a force (this) on the Z-axis direction (+) side from the surface to be measured 9 with respect to the skid bottom surface 24a (including the stylus 48). When a force on the opposite side of the invention) is applied, the contact between the guide upper surface 20a and the guide contact point 50 is released, and the detector 16 and the like are rotated in the second rotation direction SW2 with reference to the leaf spring 64. As a result, for example, when the step of the surface to be measured 9 is large, the measurement by the measuring device 12 is automatically switched from the skidless measurement to the skid measurement (see FIG. 7). By adjusting the position of the skid 24 in the Z-axis direction, the timing of switching from the skidless measurement to the skid measurement can be arbitrarily adjusted.

図6は、被測定面9が非水平である場合の測定装置12の断面図である。なお、図6の符号VIAは表面形状測定機10の測定開始時(トレース開始時)の状態であり、符号VIBは表面形状測定機10の測定完了時(トレース完了時)の状態である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the measuring device 12 when the surface to be measured 9 is non-horizontal. The reference numeral VIA in FIG. 6 is the state at the start of measurement of the surface shape measuring machine 10 (at the start of tracing), and the reference numeral VIB is the state at the completion of measurement of the surface shape measuring machine 10 (at the time of completion of tracing).

図6に示すように、非水平な被測定面9上に測定装置12を配置すると、既述のように板バネ70を基準として検出器ガイド20を回転させながら各ガイド設置点28が非水平の被測定面9上にそれぞれ接触する。これにより、非水平の被測定面9上で検出器ガイド20が各ガイド設置点28により3点支持されるため、検出器ガイド20が非水平の被測定面9に対して略平行になる。その結果、この検出器ガイド20に沿って検出器16等を移動させることで、非水平な被測定面9を基準としてこの被測定面9を検出器16の触針48でトレースすることができる。 As shown in FIG. 6, when the measuring device 12 is arranged on the non-horizontal surface to be measured 9, each guide installation point 28 is non-horizontal while rotating the detector guide 20 with respect to the leaf spring 70 as described above. It comes into contact with each of the measured surfaces 9 of the above. As a result, the detector guide 20 is supported by each guide installation point 28 at three points on the non-horizontal measured surface 9, so that the detector guide 20 is substantially parallel to the non-horizontal measured surface 9. As a result, by moving the detector 16 or the like along the detector guide 20, the measured surface 9 can be traced by the stylus 48 of the detector 16 with the non-horizontal measured surface 9 as a reference. ..

[表面形状測定機の作用]
図7は、上記構成の表面形状測定機10による被測定面9の表面形状の測定処理を説明するための説明図である。図7の符号VIIAに示すように、被測定面9上に表面形状測定機10の測定装置12を配置する。これにより、既述の図5に示したように、各ガイド設置点28が被測定面9に接触して、この被測定面9上で検出器ガイド20が各ガイド設置点28により3点支持される。その結果、検出器ガイド20が被測定面9に対して略平行になる。
[Action of surface shape measuring machine]
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the measurement process of the surface shape of the surface to be measured 9 by the surface shape measuring machine 10 having the above configuration. As shown by reference numeral VIA in FIG. 7, the measuring device 12 of the surface shape measuring machine 10 is arranged on the surface to be measured 9. As a result, as shown in FIG. 5 described above, each guide installation point 28 comes into contact with the measured surface 9, and the detector guide 20 is supported by each guide installation point 28 at three points on the measured surface 9. Will be done. As a result, the detector guide 20 becomes substantially parallel to the surface to be measured 9.

なお、既述の図6に示したように被測定面9が非水平である場合でも、各ガイド設置点28が被測定面9に接触する際に、板バネ70を基準として、検出器ガイド20が駆動装置18に対して第1回転方向SW1又は第2回転方向SW2に回転する。これにより、検出器ガイド20を非水平の被測定面9に対して略平行にすることができる。 Even when the measured surface 9 is non-horizontal as shown in FIG. 6 described above, when each guide installation point 28 comes into contact with the measured surface 9, the detector guide is referred to the leaf spring 70. 20 rotates in the first rotation direction SW1 or the second rotation direction SW2 with respect to the drive device 18. As a result, the detector guide 20 can be made substantially parallel to the non-horizontal surface to be measured 9.

被測定面9上で検出器ガイド20が3点支持されると、この検出器ガイド20のガイド上面20a及びノーズピース22のガイド接触点50を介して、検出器16が被測定面9上に支持される。この際に、スキッド24と被測定面9との間に隙間が形成され、且つスキッド底面24aからZ軸方向(-)側に触針48が突出し、さらにスタイラス42がその回転範囲の略中央に位置するように、各ガイド設置点28により検出器ガイド20のZ軸方向の高さ位置が調整される。これにより、測定開始時には触針48のみが被測定面9に接触するため、測定装置12は被測定面9のスキッドレス測定を行うことができる。 When the detector guide 20 is supported at three points on the measured surface 9, the detector 16 is placed on the measured surface 9 via the guide upper surface 20a of the detector guide 20 and the guide contact point 50 of the nose piece 22. Be supported. At this time, a gap is formed between the skid 24 and the surface to be measured 9, the stylus 48 protrudes from the skid bottom surface 24a toward the Z-axis direction (-), and the stylus 42 is substantially in the center of the rotation range. The height position of the detector guide 20 in the Z-axis direction is adjusted by each guide installation point 28 so as to be positioned. As a result, since only the stylus 48 comes into contact with the measured surface 9 at the start of measurement, the measuring device 12 can perform skidless measurement of the measured surface 9.

オペレータがデータ処理装置14の操作部36に対して測定開始操作を入力すると、データ処理装置14による制御の下、駆動装置18の駆動部62が駆動ガイド58に沿ってスライダ60及び板バネ64をX軸方向(+)側からX軸方向(-)側へ移動させる。これにより、板バネ64等を介して検出器16が、被測定面9に略平行な検出器ガイド20に沿ってX軸方向(-)側へ移動する。その結果、被測定面9(ワーク)を基準として、この被測定面9を検出器16の触針48がトレースするスキッドレス測定が開始される。 When the operator inputs a measurement start operation to the operation unit 36 of the data processing device 14, the drive unit 62 of the drive device 18 sets the slider 60 and the leaf spring 64 along the drive guide 58 under the control of the data processing device 14. Move from the X-axis direction (+) side to the X-axis direction (-) side. As a result, the detector 16 moves toward the X-axis direction (−) along the detector guide 20 substantially parallel to the surface to be measured 9 via the leaf spring 64 or the like. As a result, the skidless measurement in which the stylus 48 of the detector 16 traces the measured surface 9 with the measured surface 9 (work) as a reference is started.

検出器16の検出センサ46は、スタイラス42(触針48)の揺動による変位を検出し、この変位の検出信号をデータ処理装置14へ出力する。データ処理装置14は、検出センサ46から入力される検出信号と、駆動装置18による検出器16の移動量とに基づき、公知の方法で被測定面9の表面形状を算出する。この際に、表面形状測定機10(測定装置12)では、スキッド24を被測定面9に接触させずに触針48により被測定面9をトレースするスキッドレス測定を行うため、被測定面9の表面粗さのみならず、被測定面9の段差の形状及びうねり等のスキッドレス測定で得られる被測定面9の各種の表面形状も同時に測定することができる。また、この表面形状の測定精度は検出器ガイド20の真直度に依存するため、大掛かりな測定機を用いることなく、低コスト且つ高精度で被測定面9の表面形状の測定を行うことができる。 The detection sensor 46 of the detector 16 detects the displacement due to the swing of the stylus 42 (touch needle 48), and outputs the detection signal of this displacement to the data processing device 14. The data processing device 14 calculates the surface shape of the surface to be measured 9 by a known method based on the detection signal input from the detection sensor 46 and the amount of movement of the detector 16 by the drive device 18. At this time, in the surface shape measuring machine 10 (measuring device 12), the skidless measurement is performed by tracing the measured surface 9 with the stylus 48 without bringing the skid 24 into contact with the measured surface 9, so that the measured surface 9 is measured. Not only the surface roughness of the surface to be measured, but also the shape of the step of the surface to be measured 9 and various surface shapes of the surface to be measured 9 obtained by skidless measurement such as waviness can be measured at the same time. Further, since the measurement accuracy of this surface shape depends on the straightness of the detector guide 20, it is possible to measure the surface shape of the surface to be measured 9 at low cost and with high accuracy without using a large-scale measuring machine. ..

被測定面9の段差等のZ軸方向(+)側の高さが次第に高くなると、揺動支点40を基準として、スタイラス42が付勢部材44の付勢力に抗して第2回転方向SW2に回転する。そして、図7の符号VIIBに示すように、スタイラス42が既述の基準回転位置から第2回転方向SW2に一定角度まで回転されると、触針48の先端とスキッド底面24aとのZ軸方向位置が一致した一致状態となる。これにより、スキッド24のスキッド底面24aが被測定面9に接触する。 When the height of the step on the measured surface 9 on the Z-axis direction (+) side gradually increases, the stylus 42 resists the urging force of the urging member 44 with reference to the swing fulcrum 40, and the second rotation direction SW2 Rotate to. Then, as shown by reference numeral VIIB in FIG. 7, when the stylus 42 is rotated from the above-mentioned reference rotation position to a certain angle in the second rotation direction SW2, the tip of the stylus 48 and the skid bottom surface 24a are in the Z-axis direction. It becomes a matching state where the positions match. As a result, the skid bottom surface 24a of the skid 24 comes into contact with the surface to be measured 9.

図7の符号VIICに示すように、一致状態から被測定面9の段差等の高さがさらに高くなると、被測定面9からスキッド底面24a(触針48の先端を含む)に対して、さらに力Z軸方向(+)側の力が加えられる。これにより、検出器ガイド20のガイド上面20aとノーズピース22のガイド接触点50との接触が解除されると共に、検出器16等が板バネ64を基準として第2回転方向SW2に回転する。その結果、表面形状測定機10(測定装置12)による測定がスキッドレス測定からスキッド測定に切り替えられる。 As shown by reference numeral VIIC in FIG. 7, when the height of the step or the like of the measured surface 9 becomes higher from the coincident state, the height of the stepped surface 9 is further increased from the measured surface 9 to the skid bottom surface 24a (including the tip of the stylus 48). Force A force on the Z-axis direction (+) side is applied. As a result, the contact between the guide upper surface 20a of the detector guide 20 and the guide contact point 50 of the nose piece 22 is released, and the detector 16 and the like rotate in the second rotation direction SW2 with respect to the leaf spring 64. As a result, the measurement by the surface shape measuring machine 10 (measuring device 12) is switched from the skidless measurement to the skid measurement.

このスキッド測定では、スキッド24を基準とした被測定面9の表面形状の測定を行うため、被測定面9の表面粗さの測定のみが実行されるものの、触針48が被測定面9の段差等に引っ掛かって破損することが防止される。 In this skid measurement, since the surface shape of the measured surface 9 is measured with reference to the skid 24, only the surface roughness of the measured surface 9 is measured, but the stylus 48 is the measured surface 9. It is prevented from being caught by a step or the like and being damaged.

[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、被測定面9に対して略平行に配置された検出器ガイド20に沿って検出器16を移動させることにより、被測定面9を基準とする所謂ワーク基準で検出器16による被測定面9のスキッドレス測定を行うことができる。その結果、被測定面9の表面粗さと、被測定面9の表面粗さ以外の表面形状(形状及びうねり等)とを同時に測定することができる。また、被測定面9の段差等の高さが高い場合には、スキッドレス測定からスキッド測定に自動的に切り替えることができるので、触針48の破損を確実に防止することができる。さらに、検出器ガイド20の真直度に応じた測定精度が得られるので、低コスト且つ高精度で被測定面9の表面形状を測定することができる。
[Effect of this embodiment]
As described above, in the surface shape measuring machine 10 of the present embodiment, the detector 16 is moved along the detector guide 20 arranged substantially parallel to the measured surface 9, so that the measured surface 9 is used as a reference. The skidless measurement of the surface to be measured 9 can be performed by the detector 16 based on the so-called work standard. As a result, the surface roughness of the surface to be measured 9 and the surface shape (shape, waviness, etc.) other than the surface roughness of the surface to be measured 9 can be measured at the same time. Further, when the height of the step or the like of the surface to be measured 9 is high, the skidless measurement can be automatically switched to the skid measurement, so that the stylus 48 can be reliably prevented from being damaged. Further, since the measurement accuracy according to the straightness of the detector guide 20 can be obtained, the surface shape of the surface to be measured 9 can be measured at low cost and with high accuracy.

[その他]
上記実施形態では、本発明の第1弾性支持部材及び第2弾性支持部材としてそれぞれ板バネを例に挙げて説明したが、板バネ以外の各種の弾性支持部材を用いてもよい。
[others]
In the above embodiment, leaf springs have been described as examples as the first elastic support member and the second elastic support member of the present invention, but various elastic support members other than leaf springs may be used.

上記実施形態では3つのガイド設置点28により被測定面9上に検出器ガイド20を3点支持しているが、被測定面9に対して検出器ガイド20を略平行な姿勢で支持することができれば、ガイド設置点28の数は1であってもよいし、或いは2又は4以上の複数であってもよい。また、ガイド設置点28の形状もピン形状に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。 In the above embodiment, the detector guide 20 is supported at three points on the measured surface 9 by the three guide installation points 28, but the detector guide 20 is supported in a posture substantially parallel to the measured surface 9. If possible, the number of guide installation points 28 may be one, or may be two or four or more. Further, the shape of the guide installation point 28 is not limited to the pin shape, and may be changed as appropriate.

上記実施形態では、検出器ガイド20が板バネ70を介して駆動装置18に取り付けられているが、駆動装置18に対して検出器ガイド20が分離して設けられていてもよい。 In the above embodiment, the detector guide 20 is attached to the drive device 18 via the leaf spring 70, but the detector guide 20 may be provided separately from the drive device 18.

上記実施形態では、ノーズピース22を介して検出器16にスキッド24を設けているが、検出器16にスキッド24を直接設けてもよい。また、上記実施形態では、スキッド24の触針挿通穴24bに触針48が挿通されているが、触針48がスキッド24を挿通していなくともよい(上記特許文献1参照)。 In the above embodiment, the skid 24 is provided in the detector 16 via the nose piece 22, but the skid 24 may be provided directly in the detector 16. Further, in the above embodiment, the stylus 48 is inserted through the stylus insertion hole 24b of the skid 24, but the stylus 48 does not have to be inserted through the skid 24 (see Patent Document 1 above).

上記実施形態では、ノーズピース22が検出器16の先端側(X軸方向(+)側)の先端面に取り付けられているが、検出器16に対するノーズピース22の取付位置は特に限
定されるものではない。また、上記実施形態では、ノーズピース22を介して検出器ガイド20に検出器16を移動自在に支持させているが、検出器ガイド20に対して検出器16を移動自在に支持可能であれば各種の検出器支持部材を用いてもよい。
In the above embodiment, the nose piece 22 is attached to the tip surface of the detector 16 on the tip side (X-axis direction (+) side), but the mounting position of the nose piece 22 with respect to the detector 16 is particularly limited. is not it. Further, in the above embodiment, the detector guide 20 is movably supported by the detector guide 20 via the nose piece 22, but if the detector 16 can be movably supported by the detector guide 20. Various detector support members may be used.

上記実施形態では、携帯型の表面形状測定機10を例に挙げて説明したが、スキッド測定が可能な据置型(非携帯型)の測定機にも本発明を適用することができる。 In the above embodiment, the portable surface shape measuring machine 10 has been described as an example, but the present invention can also be applied to a stationary (non-portable) measuring machine capable of skid measurement.

9…被測定面,
10…表面形状測定機,
12…測定装置,
16…検出器,
20…検出器ガイド,
20a…ガイド上面,
22…ノーズピース,
24…スキッド,
28…ガイド設置点,
42…スタイラス,
44…付勢部材,
48…触針,
50…ガイド接触点,
56…ケース,
62…駆動部,
64…板バネ,
70…板バネ
9 ... Measured surface,
10 ... Surface shape measuring machine,
12 ... Measuring device,
16 ... detector,
20 ... Detector guide,
20a ... Top surface of guide,
22 ... Nosepiece,
24 ... Skid,
28 ... Guide installation point,
42 ... stylus,
44 ... urging member,
48 ... Stylus,
50 ... Guide contact point,
56 ... Case,
62 ... Drive unit,
64 ... Leaf spring,
70 ... Leaf spring

Claims (6)

被測定面の表面形状を測定する表面形状測定機において、
揺動支点を中心として揺動自在に支持されるスタイラスと、前記スタイラスの先端部に設けられ且つ前記スタイラスの長手方向に対して垂直又は斜めの一方向側に延びる触針と、前記スタイラスの先端部から前記一方向側に離れた位置に設けられたスキッドと、前記揺動支点を中心とする回転方向のうち、前記触針が前記一方向側に回転する第1回転方向に前記スタイラスを付勢して、前記触針の先端を前記スキッドよりも前記一方向側に突出させる付勢部材と、を備える検出器と、
前記検出器を、前記第1回転方向と、前記第1回転方向とは反対側の第2回転方向とに揺動自在に支持する第1弾性支持部材と、
前記第1弾性支持部材を、前記揺動支点の軸方向に垂直で且つ前記被測定面に平行な駆動方向に沿って移動させる駆動部と、
前記駆動部により前記第1弾性支持部材を介して駆動される前記検出器を前記被測定面に沿って移動自在に支持する直線状の検出器ガイドと、
前記被測定面に接触する1又は複数の第1接触点を有し、前記検出器ガイドを持するガイド支持部材と、
備える表面形状測定機。
In a surface shape measuring machine that measures the surface shape of the surface to be measured,
A stylus that is swingably supported around a swing fulcrum, a stylus that is provided at the tip of the stylus and extends in one direction perpendicular to or diagonally to the longitudinal direction of the stylus, and the tip of the stylus. The stylus is attached to the skid provided at a position away from the portion in one direction and the stylus in the first rotation direction in which the stylus rotates in one direction among the rotation directions centered on the swing fulcrum. A detector comprising a urging member that forcibly projects the tip of the stylus toward the one-way side of the skid.
A first elastic support member that swingably supports the detector in the first rotation direction and the second rotation direction opposite to the first rotation direction.
A drive unit that moves the first elastic support member along a drive direction perpendicular to the axial direction of the swing fulcrum and parallel to the surface to be measured.
A linear detector guide that movably supports the detector driven by the driving unit via the first elastic support member along the measured surface.
A guide support member having one or a plurality of first contact points in contact with the surface to be measured and supporting the detector guide.
A surface shape measuring machine equipped with .
前記スタイラスが前記付勢部材の付勢力に抗して予め定めた基準回転位置から前記第2回転方向に回転された場合、前記触針の先端は、前記スタイラスの前記第2回転方向の回転角度が一定角度に達するまでは前記スキッドよりも前記一方向側に突出している請求項1に記載の表面形状測定機。 When the stylus is rotated in the second rotation direction from a predetermined reference rotation position against the urging force of the urging member, the tip of the stylus is the rotation angle of the stylus in the second rotation direction. The surface shape measuring machine according to claim 1, wherein the stylus protrudes in one direction from the skid until the stylus reaches a certain angle. 前記スタイラスの前記第2回転方向の回転角度が前記一定角度に達し、さらに前記スキッドに対して前記一方向側とは反対方向側の力が加えられた場合、前記検出器が、前記第1弾性支持部材を基準として前記第2回転方向に回転する請求項2に記載の表面形状測定機。 When the rotation angle of the stylus in the second rotation direction reaches the constant angle and a force on the side opposite to the one-way side is applied to the skid, the detector is subjected to the first elasticity. The surface shape measuring machine according to claim 2, which rotates in the second rotation direction with the support member as a reference. 前記検出器の一部、前記第1弾性支持部材、及び前記駆動部を収納するケースであって、前記駆動方向に対して垂直なケース壁面と、前記ケース壁面に形成され且つ前記検出器が挿通される検出器挿通穴とを有するケースと、
前記ケースに設けられた第2弾性支持部材であって、且つ前記検出器ガイドを前記第1回転方向と前記第2回転方向とに揺動自在に支持する第2弾性支持部材と、
を備える請求項1からのいずれか1項に記載の表面形状測定機。
A case for accommodating a part of the detector, the first elastic support member, and the drive unit, which is formed on the case wall surface perpendicular to the drive direction and the case wall surface through which the detector is inserted. With a case with a detector insertion hole,
A second elastic support member provided in the case, and a second elastic support member that swingably supports the detector guide in the first rotation direction and the second rotation direction.
The surface shape measuring machine according to any one of claims 1 to 3 .
前記ガイド支持部材は、3つの第1接触点で前記被測定面に接触する請求項1からのいずれか1項に記載の表面形状測定機。 The surface shape measuring machine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the guide support member contacts the surface to be measured at three first contact points. 前記スキッドは、前記触針が挿通される触針挿通穴を有する請求項1からのいずれか1項に記載の表面形状測定機。 The surface shape measuring machine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the skid has a stylus insertion hole through which the stylus is inserted.
JP2018241291A 2018-12-25 2018-12-25 Surface shape measuring machine Active JP7038308B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018241291A JP7038308B2 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Surface shape measuring machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018241291A JP7038308B2 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Surface shape measuring machine

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018020118A Division JP6458335B1 (en) 2018-02-07 2018-02-07 Surface shape measuring machine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2019138898A JP2019138898A (en) 2019-08-22
JP2019138898A5 JP2019138898A5 (en) 2021-03-04
JP7038308B2 true JP7038308B2 (en) 2022-03-18

Family

ID=67693765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018241291A Active JP7038308B2 (en) 2018-12-25 2018-12-25 Surface shape measuring machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7038308B2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001133247A (en) 1999-11-01 2001-05-18 Mitsutoyo Corp Surface property measuring instrument

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62194401A (en) * 1985-08-08 1987-08-26 Tokyo Seimitsu Co Ltd Laid-on type surface roughness measuring instrument
JPH0281406U (en) * 1988-12-12 1990-06-22

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001133247A (en) 1999-11-01 2001-05-18 Mitsutoyo Corp Surface property measuring instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019138898A (en) 2019-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6047045B2 (en) Contour measuring machine
JP5562624B2 (en) Eyeglass frame shape measuring device
JP5485676B2 (en) Surface texture measuring machine
JP5586930B2 (en) Eyeglass frame shape measuring device
EP3199909B1 (en) Shape measurement apparatus
EP2312263B1 (en) Offset Amount Calibrating Method and Surface Profile Measuring Machine
JP2009014517A (en) Lens shape measuring apparatus
JP6458335B1 (en) Surface shape measuring machine
WO2018150178A1 (en) Surface finish or surface roughness probe
JP7038308B2 (en) Surface shape measuring machine
JP2019120633A (en) Surface shape measurement machine
JP2002022433A (en) Sensor and equipment for measuring work shape
CN214407343U (en) Detection device
JP2016075635A (en) Shape measuring apparatus
CN112461120B (en) Roughness Tester
JP6583013B2 (en) Roughness measuring machine
JP2019132848A (en) Standard of tool measurement device and work measurement device
RU2345884C1 (en) Six-axes plate-measuring engine and method of calibration of measuring tip for it
JP2019158385A (en) measuring device
KR102155994B1 (en) L-type plate apparatus for installing jig and contact type three dimension measuring system using thereof
CN210323270U (en) Testing arrangement based on oscilloscope
JP2009136954A (en) Workpiece machining method and numerical control machine tool and workpiece mounting tool
JP2019200220A (en) Measurement device
JP2022129888A (en) Positioning method and positioning device
JP2023126611A (en) Shape measurement device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210122

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7038308

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150