JPH045322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば表面粗さ測定機、表面形状測定
機の触針式測定機に係り、特に触針を被測定物に
接触させながら可動体を送り案内機構に沿つて移
動させて被測定物の表面粗さ等を測定する触針式
測定機に関し、可動体の移動方向変換に伴う可動
体の姿勢変化による測定誤差の解消に利用できる
ものである。

〔背景技術とその問題点〕

被測定物の表面に触針を接触させ、この触針を
変位可能に備えた可動体を被測定物に対し相対移
動させることにより、触針の変位量から被測定物
の表面粗さ、形状等を計測するようにしたいわゆ
る触針式測定機が知られている。この種測定機は
表面粗さ等を微小単位にて計測するものであるか
ら、人為的操作による測定誤差を除くため可動体
を被測定物に対しモータ等で一定スピードにより
相対移動させる自動送り型とすることが好まし
い。

第１図は自動送り型の触針式測定機を示し、こ
の測定機は表面粗さ測定機１である。表面粗さ測
定機１は可動体２と測定機本体３とからなり、可
動体２は測定機本体３に対し水平方向へ直線往復
移動する。可動体２は測定機本体３から延びるス
ライドロツド４と、スライドロツド４の先端に垂
直に結合された上下案内部材５と、上下案内部材
５に上下摺動自在に取付けられた摺動部材６と、
摺動部材６に上下回動自在に取付けられた保持部
材７と、保持部材７に保持された検出部８とを備
えている。摺動部材６を上下に摺動させてクラン
プねじ９でクランプすることにより検出部８の上
下位置が設定され、保持部材７を摺動部材６に対
し上下に回動させてクランプねじ１０でクランプ
することにより検出部８の水平方向に対する角度
が設定されるとともに、この回動操作を被測定物
に触針１１を接触させながら行うことによる検出
部８の零調整がなされる。

第２図は検出部８の内部構造を示す。保護ケー
ス１２の内部には十字ばねによる支点１３を中心
に回動自在にアーム１４が収納されており、この
アーム１４の先端に保護ケース１２の外部に突出
する前記触針１１が設けられている。また、アー
ム１４の後端には板ばねによる付勢手段１５の弾
性力が付与され、この付勢手段１５の付勢力によ
りアーム１４は支点１３を中心に第２図中反時計
方向へ回動せしめられ、触針１１が被測定物に接
触する測定力が付与されている。

第１図の通り前記可動体２を構成するスライド
ロツド４の後部は測定機本体３の内部に挿入さ
れ、この後部は測定機本体３の内部に配置された
直線送り案内機構１６で支持され、可動体２はこ
の直線送り案内機構１６で支持されながら直線送
り案内機構１６の案内作用により第１図中左右方
向に直線往復移動する。第２図の通り前記アーム
１４の上面には２個の磁性体１７，１８が配置さ
れ、保護ケース１２の内部にはこれらの磁性体１
７，１８と上下に対向する検出コイル１９，２０
が設けられている。磁性体１７，１８及び検出コ
イル１９，２０は検出器を構成し、また検出コイ
ル１９，２０は第１図で示された電気コード２１
を介して測定機本体３の内部に組み込まれている
電気素子と接続されてブリツジ回路を構成し、以
上の検出器とブリツジ回路等により被測定物の表
面粗さを計測する計測手段が構成されている。

前記触針１１が被測定物の表面に接触しながら
可動体２が直線送り案内機構１６に沿つて第１図
中右方向へ往移送されると、触針１１が被測定物
の表面粗さに倣つて上下に変位するためアーム１
４が支点１３を中心に傾き回動変位し、この傾き
が磁性体１７と検出コイル１９の間の隙間及び磁
性体１８と検出コイル２０との間の隙間の変化と
なつて前記ブリツジ回路の電気信号として出力さ
れ、このようにして計測された被測定物の表面粗
さは測定機本体３の上面に設けられている表示部
にデジタル表示される。

以上のように可動体２が往移送されて測定終点
まで達した後、可動体２は第１図中左方向に復移
送されて測定始点である基準位置まで戻される
が、この往移送から復移送へ或いは復移送から往
移送への転換時に可動体２の姿勢が極めて微小な
量ではあるが上下に回動変位することがある。こ
のような可動体２の姿勢変化は、可動体２を構成
する部品とこの可動体２を支持する前記直線送り
案内機構１６を構成する部品との位置関係や部品
相互間のクリアランス等が可動体２の移動方向転
換時に微小変化し、このような機械的ヒステリシ
スが生ずることにより発生する。どのようなヒス
テリシスが発生するかは直線送り案内機構１６の
内部構造やこれの加工、組立精度等によるが、こ
のようなヒステリシスの発生を抑制することは、
直線送り案内機構１６で可動体２を移動自在に支
持すべく直線送り案内機構１６を構成する軸受け
部材とこの軸受け部材で支持される可動体２の構
成部材との間に例えば10μｍ程度の隙間を設けな
ければならない等の理由によつて困難である。

前記触針１１が被測定物の表面に接触しながら
可動体２が復移送から往移送へ移動方向が転換さ
れた直後にこのヒステリシスに起因する可動体２
の姿勢変化が生ずると、第３図に示されるように
前記保護ケース１２とアーム１４との位置関係が
変化して前記磁性体１７，１８および検出コイル
１９，２０による検出器においてδの変位量が生
ずる。この変位量δは可動体２の往移送による表
面粗さの測定結果に表れる。可動体２の姿勢変化
量は極めて微小な量ではあるが、被測定物の表面
粗さは平均粗さ、最大粗さ等が0.01μｍ程度の微
小単位により測定されるため、測定結果に無視し
得ない測定誤差となつて表れる。

〔発明の目的〕

本発明は以上の従来の問題点を解決すべくなさ
れたもので、本発明は、可動体の移動方向転換に
より可動体の姿勢が上下に回動変位するが、これ
以後は可動体が一方向へ移動している限り可動体
の姿勢は変化しないとの経験に基づいてなされた
ものである。本発明の目的は、可動体の姿勢が変
化してもこの変化が測定結果に表れず、従つて、
測定精度の高精度化を維持できるようにした触針
式測定機を提供するところにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

このため本発明の構成は、先端に触針が設けら
れ支点を中心として回動自在に支持されたアーム
と、前記触針を被測定物の表面に接触させるよう
に前記アームを付勢する付勢手段と、前記アーム
の傾斜を検出する検出部を含み前記被測定物の表
面状態を計測する計測手段とを備えた触針式測定
機において、直線送り案内機構に前記アームの回
動支点が設けられた可動体を支持させるととも
に、この可動体を前記案内機構に沿つて移送する
ための駆動手段を設け、この駆動手段に、前記可
動体を基準位置から測定終点まで往移送した後こ
の測定終点から前記基準位置を越えてオーバーラ
ン位置まで復移送し、このオーバーラン位置から
前記基準位置まで往移送する制御装置を接続し、
オーバーラン位置から基準位置まで可動体が往移
送される間に可動体の姿勢変化を生じさせ、被測
定物の表面粗さ等を測定する基準位置から測定終
点までの往移送ストロークでは可動体の姿勢を一
定に維持できるようにしたところに特徴を有す
る。

〔実施例〕

本実施例にかかわる触針式測定機は第１図で示
した表面粗さ測定機１であるため、既に説明した
部材と同じ部材には同一符号を用いて示す。第４
図は前記可動体２の駆動機構をブロツク図として
示したものである。

可動体２を移動させる駆動手段はモーター２２
と、このモーター２２と連結されて回動駆動する
ねじ軸２３とからなり、可動体２の構成部材であ
る前記スライドロツド４にはねじ軸２３に螺合す
るナツト部材２４が結合され、ナツト部材２４に
はねじ軸２３と平行な直線丸棒状の案内部材２５
が挿通され、モーター２２の駆動によるねじ軸２
３の回転送り作用でナツト部材２４は案内部材２
５に沿つて直線移動し、可動体２の移動がなされ
る。この案内部材２５は前記直線送り案内機構１
６を構成する部材である。モーター２２は駆動回
路２６で駆動され、この駆動回路２６には制御装
置２７が接続される。制御装置２７にはナツト部
材２４の移動方向に沿つて配置された２個のリミ
ツトスイツチ２８，２９が接続されるとともに、
始動スイツチ３０も接続される。また、制御装置
２７には電源スイツチ３１を介して電源回路３２
の電力が供給され、モーター２２、駆動回路２６
にも電力が供給されるように電源スイツチ３１は
モーター２２、駆動回路２６にも接続される。制
御装置２７は以下の機能を有する。

即ち制御装置２７は電源スイツチ３１を投入す
ると可動体２を第１図、第４図中左方向へ復移送
すべくモーター２２を逆転駆動させ、そしてリミ
ツトスイツチ２８からの信号が入力するとモータ
ー２２を正回転駆動させ、この正回転駆動を所定
時間（例えば１秒）行わせてこの後モーター２２
の駆動を停止させる。また、始動スイツチ３０を
オン操作すると、可動体２を往移送すべくモータ
ー２２を正回転駆動させ、この後リミツトスイツ
チ２９からの信号が入力するとモーター２２を逆
回転駆動させる。この逆回転駆動が継続されてリ
ミツトスイツチ２８からの信号が入力するとモー
ター２２を正回転駆動させ、この正回転駆動を前
記と同じ所定時間行わせてこの後モーター２２の
駆動を停止させる。

前記ナツト部材２４にはリミツトスイツチ２
８，２９を作動させる作動片３３が設けられてい
る。２個のリミツトスイツチ２８，２９は表面粗
さ測定始点である前記基準位置と対応した位置が
これらのリミツトスイツチ２８，２９間にくるよ
うに配置され、リミツトスイツチ２９は測定終点
と対応した位置に、またリミツトスイツチ２８は
基準位置から反測定方向にオーバーランした位置
と対応した位置に配置される。これにより、本実
施例ではリミツトスイツチ２９は前記可動体２が
測定終点に達したことを検出する第１位置検出手
段となつており、リミツトスイツチ２８は可動体
２がオーバーラン位置に達したことを検出する第
２位置検出手段となつている。

従つて第５図において、Ａで電源スイツチ３１
を投入するとねじ軸２３が逆回転して可動体２を
反測定方向へオーバーランさせ、Ｂで作動片３３
がリミツトスイツチ２８を作動させるとリミツト
スイツチ２８からの信号が制御装置２７に入力し
てねじ軸２３を所定時間正回転させ、可動体２を
第１図、第４図中右方向へ往移送する。この所定
時間が経過してねじ軸２３の回転が停止したとき
には可動体２は第５図で示した基準位置であるＣ
に達している。この後始動スイツチ３０をオン操
作すると制御装置２７によりねじ軸２３は正回転
せしめられ、可動体２を往移送させて前記検出部
８による表面粗さ測定が行われる。可動体２が第
５図のＤに達し作動片３３がリミツトスイツチ２
９を作動させてリミツトスイツチ２９からの信号
が制御装置２７に入力すると、ねじ軸２３は逆回
転して可動体２を復移送する。この復移送は基準
位置であるＥを越えて更に行われ、可動体２を反
測定方向へオーバーランさせ、オーバーラン位置
であるＦで作動片３３がリミツトスイツチ２８を
作動させるとリミツトスイツチ２８からの信号が
制御装置２７に入力してねじ軸２３が正回転し、
この正回転が前記所定時間継続して可動体２は往
移送され、この往移送は基準位置であるＧに可動
体２が達したときに終了する。この後始動スイツ
チ３０を再度オン操作すれば前記と同じ駆動サイ
クルが繰り返され、可動体２はＧから往移送され
て表面粗さ測定を再度行う。また電源スイツチ３
１を切断し、この後電源スイツチ３１を再度投入
すれば前述と同じく可動体２はＡ−Ｂ−Ｃの移動
を行う。

以上の説明で明らかな通り、可動体２は基準位
置で移動方向が転換されて往移送が開始されるの
ではなく、基準位置から反測定方向にオーバーラ
ンされた位置から往移送が開始される。従つて復
移送から往移送への変換により生ずる可動体２の
微小な上下回動変位はオーバーラン位置から基準
位置までの非測定ストロークの間に生じてしま
い、可動体２は基準位置では測定行程と同じ姿勢
となつて常に待機し、基準位置からの表面粗さ測
定はこの姿勢のまま始まる。可動体２の姿勢は可
動体２が一方向へ移動している間は不変であるた
め測定ストロークである基準位置から測定終点ま
で移動している間に可動体２の姿勢が回動変位す
ることはない。このため可動体２の移動方向変換
に伴う測定誤差が測定された非測定物の表面粗さ
の結果に表れることを防止できる。

以上本実施例では基準位置の測定をオーバーラ
ン位置設定用のリミツトスイツチの作動から所定
時間経過したときの可動体の位置により行つた
が、この基準位置の設定はオーバーラン位置、測
定終点位置と同じくリミツトスイツチによつて行
つてもよい。また、前記制御装置にオーバーラン
位置、基準位置、測定終点位置を数値制御する機
能をもたせるようにしてもよく、これによれば被
測定物の大きさ等に応じて基準位置を最適に設定
することができるとともに、オーバーラン量を最
小にすることができる等の利点を発揮する。更に
本実施例では触針式測定機が表面粗さ測定機の場
合であつたが、本発明はこれ以外の測定機例えば
表面形状測定機にも適用でき、要すれば触針が被
測定物に接触して可動体が往移送、復移送を繰り
返す測定機であればよい。

また、表面粗さ等を計測する計測手段はほ実施
例のものに限定されず、例えば検出器を作動トラ
ンス式としたものであつてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、触針を備えた可動体の移動方
向の転換により可動体の姿勢が変化してもこの変
化が測定結果に表れることがなく、従つて測定精
度の高精度化を維持、実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は触針式測定機である表面粗さ測定機の
側面図、第２図は第１図で示された検出部の内部
構造を示す断面図、第３図は可動体の姿勢変化に
より測定誤差が生ずることを示す説明図、第４図
は可動体の駆動機構を示すブロツク図、第５図は
第４図で示された駆動機構により可動体が移送さ
れる経路を示す図である。 １……表面粗さ測定機、２……可動体、８……
検出部、１１……触針、１３……支点、１４……
アーム、１５……付勢手段、１６……直線送り案
内機構、２２……駆動手段であるモータ、２６…
…駆動回路、２７……制御装置、２８，２９……
リミツトスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 測定機本体と、この測定機本体に対し直線送
   り案内機構で案内されて被測定物上を直線往復移
   動自在となつた可動体とを有し、 前記可動体には、先端に触針が設けられ支点を
   中心に回動自在に支持されたアームと、前記触針
   を前記被測定物の表面に接触させるように前記ア
   ームを前記支点を中心に傾斜付勢する付勢手段
   と、このアームの傾斜を検出する検出器とが設け
   られ、 前記可動体の直線移動時における前記検出器か
   らの電気信号で前記被測定物の表面状態を測定す
   る触針式測定機において、 前記可動体を前記直線送り案内機構に沿つて往
   復移動させるための駆動手段と、この駆動手段の
   駆動を抑制するための制御装置と、前記駆動手段
   を駆動開始させるための始動スイツチと、前記直
   線送り案内機構の直線送り方向に離れて配置さ
   れ、前記被測定物上における前記可動体の位置を
   検出するための第１および第２位置検出手段とを
   有し、 第１位置検出手段は、前記被測定物上の測定始
   点になつている基準位置から測定距離分離れた測
   定終点と対応した位置に配置され、第２位置検出
   手段は、前記基準位置を越えた前記測定終点とは
   反対側のオーバーラン位置と対応した位置に配置
   され、 前記制御装置は、前記始動スイツチが操作され
   ることを条件に、前記可動体が前記基準位置から
   前記測定終点へ往移動する方向に前記駆動手段を
   正駆動させる手段と、第１位置検出手段で前記可
   動体が前記測定終点に達したことが検出されるこ
   とを条件に、前記可動体が前記測定終点から前記
   オーバーラン位置へ復移動する方向に前記駆動手
   段を逆駆動させる手段と、第２位置検出手段で前
   記可動体が前記オーバーラン位置に達したことが
   検出されることを条件に、前記可動体を前記基準
   位置に戻すために前記駆動手段を所定時間正駆動
   させる手段とを有していることを特徴とする触針
   式測定機。