JPH0575606U - 表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機用アーム退避機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測
定機のアーム退避機構に関し、操作が容易で且つ任意の
位置に停止可能で、アーム等を損傷することのないアー
ム退避機構の実現を目的とする。 【構成】 一方の端に被測定物の表面に接触する触針２
を有し所定平面内で回転可能に支持されたアーム１を備
える表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機におけるア
ーム退避機構であって、アーム１の一部３が接触して回
転範囲が規制される規制部分４を有する回転部材５と、
可逆回転電動モータ６と、電動モータ６の回転を表面接
触による摩擦力で回転部材５に伝導し所定以上の負荷に
対しては滑りを生じる伝導部材７と、回転部材５の回転
位置を検出する回転位置検出手段８とを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機において、非測定時や測定 のための準備操作時に触針を有するアームを退避させるアーム退避機構に関する 。

【０００２】

【従来の技術】

被測定物の表面の凹凸形状を測定するため、微小な先端を有する触針を微小な 接触圧で接触させ、被測定物に対して触針を移動させた時の上下位置の変化を記 録する表面粗さ形状測定機や輪郭形状測定機と呼ばれるものが利用されている。 このような測定機の基本構造を図４に示す。

【０００３】 図４において、４１はアームであり、支点４１１を中心として図の平面内を回 転できるように支持されている。４２はアーム４１の一方の端に設けられた触針 であり、被測定物４００の表面に微小な圧力で接触する。実際には所定の接触圧 が得られるように調整するバランス調整機構が設けられているがここでは省略し てある。４９はアーム４１のもう一方の端の上下位置を検出する検出部である。 アーム４１と検出部４９は筺体４１２内に収容されている。この支持体４１２は 台４１４上を移動する移動台４１３に連結されており、被測定物４００に対して アーム４１を精密に移動させることができる。

【０００４】 アーム４１を被測定物４００に対して移動させることにより触針４２の上下方 向の接触位置が被測定物４００の表面形状に応じて変化するのでその変化を検出 部４９で検出して記録する。 触針４２の可動部分は、図４のようにアーム４１を用いるてこ式と呼ばれるも のの他に触針の上下方向の位置変化をそのまま検出すプランジャ式と呼ばれるも のもあるが、本考案ではプランジャ式は対象とせず、アームを有するてこ式のみ を対象とする。

【０００５】 てこ式の表面形状測定機においては、測定時に触針４２が被測定物４００の表 面に所定の圧力で接触するようにバランス調整されている。従って非測定時や被 測定物の交換時には、アーム４１が下方に回転して触針４２は基体４０１に接触 することになる。触針４２の先端は精密な測定を可能にするため直径数μm 程度 の半球状に加工されており、この部分に衝撃等が加えられないようにすることが 必要である。そのため触針４２が基体４０１に衝突して破損することのないよう にアーム４１の回転範囲を規制するリミッタと称される規制部材を設けるのが一 般的である。

【０００６】 しかし測定時にリミッタがアーム４１の動きを規制することは避ける必要があ り、アーム４１がある程度の範囲で回転可能なように余裕をもってリミッタの位 置が設定されている。従って被測定物のない状態ではアームはリミッタで停止す る位置まで回転しており、触針は測定する表面より下がった状態にある。そのた め被測定物を設置してその表面に触針を接触させるには、触針が測定面より上に なるようにアームを回転して退避させる必要がある。この様子を示したのが図５ の（ａ）である。

【０００７】 図５の（ａ）に示すように被測定物５００を測定する場合、アーム５１は実線 で示した位置であることが必要である。しかし被測定物５００に接触していない 時には破線で示した位置まで下がっているために、一点鎖線で示した位置まで上 げた後、被測定物５００を設置し、その後アームを下げて触針５２を測定する表 面に接触させることが必要である。

【０００８】 アームを持ち上げて退避させる方法には、操作者が直接アームに触れて持ち上 げることが考えられる。しかし操作者が一方の手でアームを持ち上げ、もう一方 の手で被測定物を設置するのは作業性の面から問題がある。その上不注意でアー ムに余分な力をかけた場合には、アーム自体を破損する恐れがある。アームは微 小な凹凸形状に追随して動くように軽量であることが必要であり、薄いアルミニ ウム製パイプで作るのが一般的である。そのため少しでも無理な力が加えられる と容易に破損又は変型してしまうため被測定物の設置動作時には特に注意が必要 である。

【０００９】 測定する表面は外側表面だけとは限らず、図５の（ｂ）に示すような穴の内側 表面を測定することもある。このような時には、アーム６１を充分に持ち上げる だけでなく、アーム６１を穴の高さに合せて保持した後、アーム６１が穴の中に 入るように被測定物６００を設置する必要がある。穴とアーム６１との間の余裕 が小さい時に、手でアーム６１を保持してこのような設定動作を行なうのは非常 に難しくアームや触針を破損しやすい。

【００１０】 そのためアームを退避位置まで移動した後保持するアーム退避機構が必要にな る。このような機構としては、例えば筺体５１２及び６１２内に設けられたリミ ッタ又はリミッタに相当する部材を所定位置まで移動して固定する機構で実現で きる。ここで測定時にはアームが所定の回転範囲を有することが必要であり、そ のため測定時にはリミッタ又はリミッタに相当する部材が所定位置に戻ることが 必要である。現在のところこのアーム退避機構としては、手動操作によりリミッ タを移動させるものが利用されている。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

前述のようにアームは軽量である上に、測定時に触針が測定する表面に所定圧 力で接触するようにバランス調整されているため、微小な力を加えるだけで急激 に回転してしまう。もし急激に回転してリミッタ等に衝突した時には、アーム自 体が変型したり破損する等の事故が起きる。

【００１２】 手動操作によるアーム退避機構の場合、使用者の不注意等のためにリミッタを 急激に移動させてアームを損傷させることがある。また測定時にはアームが所定 の回転範囲を有するようにリミッタを元の位置に戻す必要があるが、手動操作で は正規の位置まで戻っていない状態で測定を行ない途中で不都合が生じることも ある。そのためアームの退避機構は不確実な手動操作によらないものであること が求められている。

【００１３】 本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであり、表面粗さ形状測定機及び輪 郭形状測定機におけるアーム退避機構をアームを損傷させること無しにスイッチ 操作のみで確実に動作させることができ、しかも穴等の測定のため任意の位置に 退避できるアーム退避機構の実現を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

図１は本考案の表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機用アーム退避機構の基 本構成を示す図である。 図１において、１は所定平面内で回転可能に支持されたアームであり、このア ーム１の一方の端には被測定物の表面に接触する触針２が設けられている。アー ム１のもう一方の端の位置変化を検出部９で検出することにより、測定する表面 の凹凸形状に応じた出力が得られる。

【００１５】 本考案のアーム退避機構は、非測定時にこのアーム１を退避させる機構であり 、回転部材５と可逆回転電動モータ６と伝導部材７と回転位置検出手段８とを備 える。回転部材５は規制部分４を有し、アーム１の一部３が回転に伴ってこの規 制部分４に接触することでアーム１の回転範囲が規制される。ここでは規制部分 ４を二つ設けて両方向から規制している。伝導部材７は、電動モータ６の回転を 表面接触による摩擦力で回転部材５に伝導する。そしてこの回転部材５と伝導部 材７の接触面は、所定以上の負荷に対しては回転部材５との間で滑りを生じるよ うになっている。回転位置検出手段８は回転部材５の回転位置を検出する。

【００１６】

【作用】

アーム１は回転可能に保持されているが、その一部３が回転部材５の規制部分 ４に接触する位置で回転範囲が規制される。図１では規制部分４を二つ設け、ア ーム１の回転範囲を両方から規制しているが、下方の規制部分４のみで上側の規 制部分４がなくても構わない。但し、バランス調整前のことや後述の衝撃吸収効 果を考慮すれば、回転範囲を両方で規制することが望ましい。

【００１７】 測定時には規制部分４を図１で示すようなアーム１が平行である状態に対して 所定の範囲で回転可能であるように設定すれば、正常な測定が行なえる。回転位 置検出手段８はこの状態を検出して判別することができる。 アーム１を退避させる時には、スイッチ操作により電動モータ６を回転させる 。これにより伝導部材７が回転し、摩擦力により回転部材５が回転する。すると 下側の規制部分４が上昇し、アーム１の一部３を押し上げアーム１を退避させる 。この時回転部材５の回転速度が充分に遅くなるように電動モータ６の回転速度 や回転部材の外径比が定められていることが、精密に退避位置を調整する上では 望ましい。回転部材５は電動モータ６を停止することにより任意の位置で停止す ることが可能であり、アーム１の退避位置を所望の位置にできる。使用者の不注 意で回転部材５が回転し続けて、アーム１を物理的な回転可能範囲を越えて押し 上げることのないように、回転部材５が所定以上回転した時には自動的に電動モ ータ６を停止するようにすることが望ましい。回転位置検出手段８をこの目的で 使用することもできる。

【００１８】 測定を行なうためには回転した回転部材５を元の位置に戻す必要がある。その ため電動モータ６を逆回転させるが、回転位置検出手段８により回転部材５の回 転位置を検出して、測定時の正規の位置に復帰したことを検出した時に、そのこ とを表示するか自動的に電動モータ６を停止する等の動作を行なう。これにより 測定時にはアーム１の回転可能範囲は確実に適切なものになる。

【００１９】 伝導部材７から回転部材５への回転の伝達は摩擦力によって行なわれる。そし て所定以上の負荷では滑りを生じる。そのため誤ってアーム１に外部より力を加 え、アーム１の一部３が規制部分４に触れた時には、回転部材５は伝導部材７と の間で滑りを生じ、ある程度回転するためアーム１に加えられた力を吸収する。 これによりアーム１の破損を防止できる。

【００２０】

【実施例】

本考案の実施例を図２に示す。図２において、２１はアームであり、２２は触 針であり、２３はアーム２１より突き出た棒である。２５は回転板であり、その 上に棒２３の移動範囲を規制する規制部材２４が設けられている。２６は可逆電 動モータであり、モータ制御部３０からの信号で駆動される。２７は電動モータ ２６の回転を回転板２５に伝達する伝導部材であり、摩擦力によって回転力を伝 達するが、ある程度以上の負荷では回転板２５との間で滑りが生じ空回りする。

【００２１】 ２８は回転位置検出部であり、回転板２５に設けられた突起２９と３２がこの 回転位置検出部２８の直前に来たことを検出する。このような回転位置検出部に は磁気式や光学式等の広く知られた検出器が使用できる。ここでは突起２９と３ ２の突き出し量を変えてその差を検出し、どちらの突起であるかを判別している 。３１はモータ２６を動作させる操作スイッチであり、モータ制御部３０はその 出力を受けてモータ２６を駆動する。

【００２２】 突起２９は測定時の回転板２５の停止位置を示しており、突起３２はアームを 押し上げる上限を示している。従って回転位置検出部２８が突起２９又は突起３ ２を検出した時には、検出信号をモータ制御部３０に出力してそれ以上の回転を 自動的に停止される。 このアーム退避機構の状態変化を示したのが図３である。図３の（ａ）は測定 時の状態を示す図であり、（ｂ）はアームを最大押し上げた状態である。（ａ） では突起２９が回転位置検出部２８の直前にある。この状態でアーム２１はバー ２３が規制部材２４で規制される範囲内を回転することができる。この範囲は測 定機の仕様から定められる。（ｂ）では突起３２が回転位置検出部２８の直前に あり、下側の規制部材２４がバー２３を押し上げているためアーム２１は押し上 げられた状態になっている。

【００２３】 測定時に触針に印加される接触圧は最大でも１０ｇ程度である。そのため伝導 部材２７と回転板２５との間の摩擦力は、基本的にはこの力に対応する力以上は 必要である。そしてアーム２１を固定して力を加えた時にアームが損傷しない限 界以上の力が加えられた時に滑りを生じるように定めればよい。任意の位置でモ ータ２６を停止しても、アーム２１が規制部材に加える力は上記のように１０ｇ 程度であり、この力ならば停止したモータが回転することはなく、アーム２１は 任意の位置で停止する。

【００２４】

【考案の効果】

本考案により表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機におけるアーム退避機構 の操作性が著しく向上し、アームを損傷する等の事故も減少させることが可能に なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定
機用アーム退避機構の基本構成を示す図である。

【図２】本考案の実施例を示す図である。

【図３】実施例での退避機構の状態変化を示す図であ
る。

【図４】表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測定機の基本
構成を示す図である。

【図５】アーム退避機構の必要性を説明する図である。

【符号の説明】

１…アーム ２…触針 ３…バー ４…規制部分 ５…回転部材 ６…電動モータ ７…伝導部材 ８…回転位置検出手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の端に被測定物の表面に接触する触
   針（２）を有し、所定の平面内で回転可能に支持された
   アーム（１）を備え、該アーム（１）のもう一方の端の
   位置変化を検出する表面粗さ形状測定機及び輪郭形状測
   定機において、非測定時に前記アーム（１）を退避させ
   るアーム退避機構であって、 前記アーム（１）の一部（３）が接触して回転範囲が規
   制される規制部分（４）を有する回転部材（５）と、 可逆回転電動モータ（６）と、 該電動モータ（６）の回転を表面接触による摩擦力で前
   記回転部材（５）に伝導し、所定以上の負荷に対しては
   前記回転部材（５）との間で滑りを生じる伝導部材
   （７）と、 前記回転部材（５）の回転位置を検出する回転位置検出
   手段（８）とを備えることを特徴とする表面粗さ形状測
   定機及び輪郭形状測定機用アーム退避機構。