JPH06147807A - 形状測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の曲線形状の壁面における形状誤差を高
い精度で測定し得る形状誤差測定装置を提供する。 【構成】 ベース１上には回転駆動装置３が設置され、
回転駆動装置３上のターンテーブル３ａが軸線Ｌ₀ を中
心に回転駆動装置３内のサーボモータ２によって回転駆
動される。昇降スタンド４には昇降枠５が昇降可能に取
り付けられ、昇降枠５には支持アーム７がターンテーブ
ル３ａの回転平面方向へ移動可能に支持される。支持ア
ーム７はサーボモータ８によって直線駆動され、支持ア
ーム７の先端にはプローブヘッド９が取り付けられてい
る。その探触子１３がターンテーブル３ａの回転平面の
方向へ２自由度傾動可能に支持されており、探触子１３
の傾動軸心は回転軸線Ｌ₀ と直交する。探触子１３の傾
動変位はプローブヘッド９内の変位検出器によって検出
される。サーボモータ２，８はベース１内の制御コンピ
ュータＣによって駆動制御され、制御コンピュータＣは
探触子１３の傾動変位情報及びスクロール部材１６の予
め設定された壁面形状に基づいて形状誤差を割り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスクロール型圧
縮機におけるスクロール部材のスクロール壁面の形状、
あるいはカム部材のカム形状の形状誤差を測定するため
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の形状測定装置としては、被測定
体をターンテーブルに載置して回転すると共に、ターン
テーブルの回転平面に対して平行にプローブヘッドを直
線移動して被測定体の被測定形状領域に探触子を摺接さ
せる極座標方式がある。探触子はプローブヘッドに対し
てターンテーブルの回転平面の方向へ付勢され、この付
勢はばね付勢によって行われている。このばね付勢は１
方向のみであり、例えばスクロール部材のスクロール壁
に１方向へばね付勢される探触子が摺接される。即ち、
このようなプローブヘッドは２次元あるいは３次元の曲
線形状の誤差測定に用いられ、誤差は探触子の原位置に
対する傾動量から把握される。このようなプローブヘッ
ドは例えば特開昭６０−５２７０２号公報、特開平１−
２０９３１１号公報及び特開平２−２２１８０６号公報
に開示されるようなスクロール壁の壁面形状測定方法に
用いられる。これら各公報ではいずれも探触子がスクロ
ール壁面を形成するインボリュート曲線の基礎円の接線
上を移動し、探触子は例えばその移動方向へ前記ばね付
勢によって付勢される。インボリュート曲線は基礎円の
接線、即ち伸開線の長さ及び伸開角を用いて表現でき
る。伸開線の長さをプローブヘッドの直線移動位置、伸
開角をスクロール部材の回転角度として採用することに
よりプローブヘッドをインボリュート曲線に沿わせる移
動制御が正確に行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スクロール部材のスク
ロール壁の内壁面及び外壁面は始端部ではインボリュー
ト曲線以外の曲線で接続される。特開昭５９−５８１８
７号公報ではスクロール壁の始端部の耐圧強度を高める
ために始端部の壁厚が他部位よりも厚くされており、こ
の壁厚増加は内壁面の始端部を直線形状とすることによ
って行われている。探触子の先端は球になっているが、
インボリュート曲線の接線と伸開線とは直交しているた
めに伸開線上の接触子先端の球とインボリュート曲線と
の接点は常に伸開線上にあり、この接点位置を正確に特
定できる。従って、インボリュート曲線を用いた壁面形
状の正確な形状誤差測定が行える。しかしながら、イン
ボリュート曲線とは異なる曲線（以下、非インボリュー
ト曲線という）では基礎円の接線と非インボリュート曲
線の接線とが直交せず、基礎円の接線上の探触子先端の
球と非インボリュート曲線との接点位置は基礎円の接線
から外れる。そのため、基礎円の接線上を移動するプロ
ーブヘッドの移動方向へのみ傾動変位可能な探触子を備
えたプローブヘッドでは非インボリュート曲線からなる
スクロール壁始端部の正確な形状誤差測定はできない。

【０００４】又、基礎円内に入り込む非インボリュート
曲線には探触子が接触できず、測定不可能である。本発
明は、インボリュート曲線及び非インボリュート曲線の
いずれの場合にも正確な形状誤差測定を行ない得る極座
標方式の形状測定装置及びこれに使用するプローブヘッ
ド、並びインボリュート曲線及び非インボリュート曲線
のいずれの形状誤差も測定し得る方法を提供することを
目的する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために第１の発明で
は、スクロール部材のスクロール壁の一部を形成するイ
ンボリュート曲線の基礎円の半径中心をスクロール部材
の測定用回転中心とすると共に、スクロール部材の回転
平面に対して平行にプローブヘッドの直線移動経路を設
定し、スクロール部材の回転平面の方向に２自由度傾動
変位可能な探触子を備えたプローブヘッドの直線移動制
御及びスクロール部材の回転制御によってスクロール部
材のスクロール壁に前記探触子を摺接させ、探触子の２
自由度変位データからスクロール壁の形状を測定するよ
うにした。

【０００６】第２の発明では、被測定体を載置回転する
ためのターンテーブルと、ターンテーブルを回転駆動す
るための回転駆動装置と、ターンテーブルの回転平面の
方向に２自由度傾動変位可能な探触子及び探触子の２自
由度傾動変位を電気的信号に変換して出力する２自由度
変位検出手段を備えると共に、ターンテーブルの回転平
面に対して平行に直線移動するプローブヘッドと、プロ
ーブヘッドを直線駆動するための直線駆動装置と、被測
定体に対するプローブヘッドの相対経路として前記探触
子が被測定体の被測定領域に摺接するように前記回転駆
動装置及び直線駆動装置を駆動制御する測定動作指令手
段と、被測定体の被測定領域に摺接する探触子の探触経
路を２自由度変位検出手段から得られる変位データに基
づいて割り出すと共に、この探触経路と被測定体の形状
として予め設定記憶させた設定形状との差を誤差として
割り出す形状誤差割り出し手段とにより形状測定装置を
構成した。

【０００７】第３の発明では、支持枠に球嵌合支持体を
止着し、針状の探触子の中間部に支点球を設ける共に、
前記球嵌合支持体によって支点球を回動可能に嵌合支持
し、支持枠と探触子との間には支点球を中心として傾動
した探触子を中立位置に復帰させるための付勢手段を介
在し、探触子の探触先端とは反対の端部に変位検出球を
設ける共に、前記変位検出球の周囲には変位検出球の２
自由度変位を検出する変位検出手段を設けてプローブヘ
ッドを構成した。

【０００８】

【作用】スクロール部材のスクロール壁面形状を測定す
る場合、ターンテーブル上に載置されるスクロール部材
のインボリュート曲線の基礎円の半径中心がターンテー
ブルの回転中心上に設定される。プローブヘッドの直線
移動経路はターンテーブルの回転平面上に設定される。
回転駆動装置及び直線駆動装置は測定動作指令手段から
の動作指令によって駆動し、探触子はスクロール壁面に
摺接する。探触子はターンテーブルの回転平面の方向へ
２自由度傾動変位でき、スクロール壁面の形状に応じて
変位する。２自由度変位検出手段は探触子の変位量を電
気信号として形状誤差割り出し手段に出力し、形状誤差
割り出し手段は２自由度変位手段から得られる検出デー
タに基づいて実際の壁面形状と設定壁面形状との差、即
ち誤差を割り出す。

【０００９】プローブヘッドの直線移動経路は基礎円の
半径中心を通る経路上にあり、インボリュート曲線と直
線移動経路とは直交せず、非インボリュート曲線と直線
移動経路とは一般的に直交しない。しかしながら、探触
子は２自由度変位するため、各自由度変位成分から探触
子先端の球とスクロール壁面との接点位置を特定するこ
とができ、形状誤差測定が正確に行われる。第３の発明
のプローブヘッドはこのような２自由度変位可能な機能
を持ち、その探触子の摺接追随が優れている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図８に基づいて説明する。図１は形状測定装置全体を表
す。ベース１上にはサーボモータ２を用いた回転駆動装
置３が設置されており、回転駆動装置３上のターンテー
ブル３ａがサーボモータ２の駆動によって回転される。
ターンテーブル３ａ上には被測定体（本実施例ではスク
ロール型圧縮機に用いられるスクロール部材１６）が載
置される。

【００１１】回転駆動装置３の側方には昇降スタンド４
が立設されており、昇降スタンド４には昇降枠５が昇降
可能に支持されている。昇降スタンド４内にはサーボモ
ータ６が内蔵されており、昇降枠５がサーボモータ６の
作動によって昇降する。

【００１２】昇降枠５には支持アーム７がターンテーブ
ル３ａの上方へスライド延出可能に支持されている。昇
降枠５内にはサーボモータ８が内蔵されており、支持ア
ーム７がサーボモータ８の作動によって出没する。支持
アーム７の出没方向はターンテーブル３ａの回転平面に
対して平行である。

【００１３】支持アーム７の先端にはプローブヘッド９
が止着されている。図２及び図３はプローブヘッド９の
内部構造を表す。直方体形状のケース１０の開口部には
一対の支持板１１，１２が間隔をおいて並設支持されて
おり、両支持板１１，１２の対向面の中央部には球面凹
部１１ａ，１２ａが形成されている。針状の探触子１３
の中間部には支点球１３ａが止着されており、支点球１
３ａが回動可能に両球面凹部１１ａ，１２ａ間に挟み込
み支持されている。両支持板１１，１２の非対向面には
テーパ状の逃げ凹部１１ｂ，１２ｂが球面凹部１１ａ，
１２ａに繋がるように形成されており、支点球１３ａを
中心とした探触子１３の傾動が逃げ凹部１１ｂ，１２ｂ
の存在によって許容される。

【００１４】ケース１０の開口から突出する探触子１３
の先端には探触球１３ｂが止着されており、ケース１０
内の探触子１３の先端には変位検出球１３ｃが止着され
ている。支点球１３ａと変位検出球１３ｃとの間の探触
子１３の部位と、ケース１０の４つの内壁面との間には
それぞれ引っ張りばね１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ
が介在されている。各引っ張りばね１４Ａ〜１４Ｄのば
ね特性はいずれも同じであり、探触子１３に対して傾動
作用力が働いていない場合には探触子１３は引っ張りば
ね１４Ａ〜１４Ｄの引っ張り作用によって図２に示す中
立位置に保持される。

【００１５】変位検出球１３ｃを包囲するケース１０の
４つの内壁部位にはそれぞれ静電容量検出器１５Ａ，１
５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが止着されている。静電容量検出
器１５Ａ，１５Ｂは支持アーム７の直線移動経路に平行
な方向において対向しており、静電容量検出器１５Ｃ，
１５Ｄはターンテーブル３ａの回転平面方向かつ支持ア
ーム７の直線移動径路に直交する方向において対向して
いる。静電容量検出器１５Ａ〜１５Ｄの先端は中立位置
にある変位検出球１３ｃから等距離位置に設定されてお
り、各静電容量検出器１５Ａ〜１５Ｄから出力される検
出電圧は同一電圧である。

【００１６】ベース１内には制御コンピュータＣが内蔵
されている。図６に示すように制御コンピュータＣは、
中央演算処理部ＣＰＵ、データメモリＲＡＭ及びプログ
ラムメモリＲＯＭからなり、静電容量検出器１５Ａ〜１
５Ｄから出力される検出電圧データが制御コンピュータ
ＣのデータメモリＲＡＭに取り込まれる。データメモリ
ＲＡＭにはスクロール部材１６のスクロール壁の壁面曲
線データが入力設定器１７によって入力設定されてお
り、プログラムメモリＲＯＭには形状誤差測定プログラ
ムが入力されている。中央演算処理部ＣＰＵは設定壁面
曲線データ及び形状誤差測定プログラムに基づいてサー
ボモータ２，８の駆動を制御し、検出電圧データに基づ
いて形状誤差を割り出し把握する。即ち、制御コンピュ
ータＣは、プローブヘッド９の直線駆動動作及びターン
テーブル３ａの回転駆動動作を指令する測定動作指令手
段及び形状誤差割り出し手段となる。

【００１７】図１の鎖線直線Ｌ₀ はターンテーブル３ａ
の回転中心を表す。図４の鎖線直線Ｘは支持アーム７直
線移動経路を表す。一層正確に言えば直線移動経路Ｘは
探触子１３の支点球１３ａの球中心の移動経路であり、
ターンテーブル３ａの回転中心Ｌ₀ と直交するように設
定されている。

【００１８】スクロール部材１６のスクロール壁１６ａ
の内外壁面は始端部を除いてインボリュート曲線Ｅ⁺ ，
Ｅ^- で形成されている。図５はスクロール壁１６ａの始
端部付近を拡大図示したものである。円Ｃ₀ はインボリ
ュート曲線Ｅ⁺ ，Ｅ^- の基礎円であり、点Ｑは基礎円Ｃ
₀ の半径中心である。

【００１９】図５に示すように内壁上の点Ｐ₁ と点Ｐ₂
との間の壁面は滑らかな凹曲線Ｆ⁺、点Ｐ₂ と点Ｐ₃ と
の間の壁面は直線Ｇである。点Ｐ₃ と外壁上の点Ｐ₄ と
の間の壁面は滑らかな凸曲線Ｆ^- である。スクロール部
材１６をスクロール型圧縮機における固定スクロール部
材とすると、可動スクロール部材の壁面もスクロール部
材１６と同一形状であり、固定スクロール部材１６の内
壁曲線Ｅ⁺ は可動スクロール部材の外壁曲線Ｅ^- と摺接
し、固定スクロール部材１６の内壁曲線Ｆ⁺ は可動スク
ロール部材の外壁曲線Ｆ^- と摺接する。又、固定スクロ
ール部材１６の直線壁面Ｇは可動スクロール部材の所定
の公転位置において可動スクロール部材の直線壁面と接
合一致する。

【００２０】データメモリＲＡＭに入力される壁面形状
データは、インボリュート曲線Ｅ⁺，Ｅ^- 、凹曲線
Ｆ⁺ 、凸曲線Ｆ^- 及び直線Ｇからなる壁面形状曲線Ｈ₀
である。インボリュート曲線Ｅ⁺ ，Ｅ^- 、凹曲線Ｆ⁺ 、
凸曲線Ｆ^- 及び直線Ｇは基礎円Ｃ ₀ の中心Ｑを原点とす
る極座標で表現される。即ち、インボリュート曲線
Ｅ⁺ ，Ｅ^- 、凹曲線Ｆ⁺ 、凸曲線Ｆ^- 及び直線Ｇの上の
任意の点Ｐは、原点Ｑからの距離Ｘ（Ｐ）及びターンテ
ーブル３ａの回転角度成分θ（Ｐ）を変数とする関数で
表される。

【００２１】スクロール部材１６の壁面の形状誤差測定
は、スクロール部材１６のインボリュート曲線Ｅ⁺ ，Ｅ
^- の基礎円Ｃ₀ の中心Ｑ₀ とターンテーブル３ａの回転
中心線Ｌ₀ とを一致させる共に、回転中心線Ｌ₀ 方向に
見てスクロール壁１６ａの内壁終端を直線移動経路Ｘに
一致させた状態から開始される。ターンテーブル３ａは
図４において右回転し、プローブヘッド９が直線移動経
路Ｘ上をスクロール壁１６ａの始端部に向けて移動す
る。ターンテーブル３ａの回転及びプローブヘッド９の
直線移動、即ちサーボモータ２，８の駆動は支点球１３
ａの中心が曲線Ｈ ₀ を描くように制御される。支点球１
３ａの中心が曲線Ｈ₀ 上を移動することによって探触球
１３ｂは中立位置から静電容量検出器１５側へ探触球１
３ｂの半径ｒ程度変位した状態でスクロール壁１６ａの
壁面を摺接する。

【００２２】スクロール壁１６ａの実際の壁面形状Ｈが
予め設定された曲線Ｈ₀ に一致して場合、支点球１３ａ
の中心は曲線Ｈ上を移動し、図５に示すように探触球１
３ｂの中心ｒ₀ は曲線Ｈ₀ をその法線方向へ探触球１３
ｂの半径ｒだけ移動して得られる曲線Ｈ₁ 上を移動す
る。スクロール壁１６ａの実際の壁面形状Ｈが予め設定
された曲線Ｈ₀ に一致しない所では探触球１３ｂの中心
ｒ₀ は曲線Ｈ₁ から外れる。

【００２３】基礎円Ｃ₀ の中心Ｑ₀ を通る直線Ｘ₁ ，Ｘ
₂ ，Ｘ₃ ，Ｘ₄ ，Ｘ₅ は個々の探触球１３ｂに対応する
直線移動経路Ｘである。直線移動経路Ｘと壁面曲線Ｈと
は一般的に直交せず、探触球１３ｂの中立位置からの傾
動方向は直線移動経路Ｘに対して斜交する。従って、変
位検出球１３ｃの中立位置からの傾動方向は、静電容量
検出器１５Ａと静電容量検出器１５Ｂとの対向方向、即
ち直線移動経路Ｘに対して平行な成分と、静電容量検出
器１５Ｃと静電容量検出器１５Ｄとの対向方向、即ち直
線移動経路Ｘに対して直交する成分とを持つ。

【００２４】静電容量検出器１５Ａ〜１５Ｄの出力電圧
は変位検出球１３ｃとの離間距離に比例する。探触球１
３ｂを基礎円Ｃ₀ の中心Ｑ側へ近づけるように探触子１
３を傾けてスクロール壁面に摺接させる本実施例では、
変位検出球１３ｃと静電容量検出器１５Ａとの距離は変
位検出球１３ｃと静電容量検出器１５Ｂとの距離よりも
短くなる。

【００２５】図５の矢印Ｘa は静電容量検出器１５Ａか
ら出力される電圧Ｖa をベクトル表示したものであり、
矢印Ｘb は静電容量検出器１５Ｂから出力される電圧Ｖ
b をベクトル表示したものである。矢印Ｔc は静電容量
検出器１５Ｃから出力される電圧Ｖc をベクトル表示し
たものであり、矢印Ｔd は静電容量検出器１５Ｄから出
力される電圧Ｖd をベクトル表示したものである。矢印
ＳacはベクトルＸa とベクトルＴc との合成ベクトルで
あり、矢印ＳbdはベクトルＸb とベクトルＴdとの合成
ベクトルである。

【００２６】制御コンピュータＣは静電容量検出器１５
Ａ，１５Ｂから得られる電圧Ｖa ，Ｖb の差（Ｖb −Ｖ
a ）及び静電容量検出器１５Ｃ，１５Ｄから得られる電
圧Ｖc ，Ｖd の差（Ｖd −Ｖc ）を算出する。探触球１
３ｂが設定された曲線Ｈ₀ を摺接する場合の電圧差（Ｖ
b −Ｖa ）₀ 及び電圧差（Ｖd −Ｖc ）₀ は予め算出で
き、制御コンピュータＣは入力された壁面形状データＨ
₀ 及び形状誤差測定プログラムに基づいて曲線Ｈ₀ 全体
に対する電圧差曲線（Ｖb −Ｖa ）₀ 及び電圧差曲線
（Ｖd −Ｖc ）₀ を予め算出すると共に、記憶する。

【００２７】図７の直線Ｖa は変位検出球１３ｃと静電
容量検出器１５Ａとの間の距離変化に対する静電容量検
出器１５Ａからの出力電圧変化を表し、直線Ｖ_b は変位
検出球１３ｃと静電容量検出器１５Ｂとの間の距離変化
に対する静電容量検出器１５Ｂからの出力電圧変化を表
す。図８の直線Ｖ_c は変位検出球１３ｃと静電容量検出
器１５Ｃとの間の距離変化に対する静電容量検出器１５
Ｃからの出力電圧変化を表し、直線Ｖ_d は変位検出球１
３ｃと静電容量検出器１５Ｄとの間の距離変化に対する
静電容量検出器１５Ｄからの出力電圧変化を表す。直線
Ｖ_a ，Ｖ_b の交点は変位検出球１３ｃが対向する静電容
量検出器１５Ａ，１５Ｂから等距離にある場合に対応
し、直線Ｖ_c ，Ｖ_d の交点は変位検出球１３ｃが対向す
る静電容量検出器１５Ｃ，１５Ｄから等距離にある場合
に対応する。

【００２８】実際の壁面曲線Ｈと設定曲線Ｈ₀ とが一致
せず、かつ壁面曲線Ｈと探触球１３ｂとの接点を通る直
線移動経路Ｘが壁面曲線Ｈに対して直交しない所では、
曲線Ｈ₁ の法線は直線移動経路Ｘに対して斜交し、探触
球１３ｂの中心ｒ₀ は曲線Ｈ ₁ から直線移動経路Ｘに対
して斜交する方向へ変位する。従って、検出される電圧
差（Ｖb −Ｖa ）は設定曲線Ｈ₀ に対して設定された電
圧差（Ｖb −Ｖa ）₀に一致せず、検出される電圧差
（Ｖd −Ｖc ）も電圧差（Ｖd −Ｖc ）₀ に一致しな
い。壁面曲線Ｈと設定曲線Ｈ₀ とが一致せず、かつ壁面
曲線Ｈと探触球１３ｂとの接点を通る直線移動経路Ｘが
壁面曲線Ｈに対して直交する所では、曲線Ｈ ₁ の法線は
直線移動経路Ｘに対して平行となり、探触球１３ｂの中
心ｒ₀ は曲線Ｈ₁ から直線移動経路Ｘに平行な方向へ変
位する。従って、検出される電圧差（Ｖb −Ｖa ）は設
定曲線Ｈ₀ に対して設定された電圧差（Ｖb −Ｖa ）₀
に一致しないが、検出される電圧差（Ｖd −Ｖc ）は電
圧差（Ｖd −Ｖc ）₀ に一致する。

【００２９】電圧差（Ｖb −Ｖa ）と設定電圧差（Ｖb
−Ｖa ）₀ との差Δ（Ｖb −Ｖa ）は直線移動経路Ｘ方
向に対して平行な形状誤差成分を表し、電圧差（Ｖd −
Ｖc）と設定電圧差（Ｖd −Ｖc ）₀ との差Δ（Ｖd −
Ｖc ）は直線移動経路Ｘ方向に対して直交する形状誤差
成分を表す。従って、差Δ（Ｖb −Ｖa ）と差Δ（Ｖd
−Ｖc ）とのベクトル合成は壁面曲線Ｈの法線方向への
形状誤差を表す。制御コンピュータＣは差Δ（Ｖb −Ｖ
a ）と差Δ（Ｖd −Ｖc ）とのベクトル合成値を算出
し、表示装置１８に出力表示する。

【００３０】スクロール壁１６ａの始端部内壁面を摺接
した探触球１３ｂはターンテーブル３ａの回転につれて
始端部外壁面の摺接に移り、探触球１３ｂが外壁面の終
端に達するとターンテーブル３ａの回転及びプローブヘ
ッド９の直線移動が停止する。

【００３１】直線移動経路Ｘと設定曲線Ｈ₀ とが直交し
ない場合にも形状誤差を測定し得るのはターンテーブル
３ａの回転平面の方向へ２自由度傾動変位可能な探触子
１３を備えたプローブヘッド９の採用による。この２自
由度の一方が一対の静電容量検出器１５Ａ，１５Ｂによ
って特定され、他方が一対の静電容量検出器１５Ｃ，１
５Ｄによって特定される。探触子１３はターンテーブル
３ａの回転平面の全方位へ傾動でき、４つの引っ張りば
ね１４Ａ〜１４Ｄのばね作用によって中立位置へ復帰す
る。探触子１３の傾動支点は支点球１３ａであるが、探
触子１３の中間付近に支点球１３ａを取り付けたことに
よって探触子１３の傾動慣性モーメントが小さく、しか
も静電容量検出器１５Ａ〜１５Ｄが非接触型であること
から探触球１３ｂの摺接追随性が良い。

【００３２】なお、特開昭５６−８５０２号公報及び特
開昭５８−５６０１号公報にはいずれも３次元形状誤差
測定可能なプローブヘッドが開示されているが、本発明
のプローブヘッド９の特徴的な構成は何ら開示されてい
ない。

【００３３】本実施例では、直線移動経路Ｘ方向の形状
誤差成分を検出するために一対の静電容量検出器１５
Ａ，１５Ｂを対向配置すると共に、直線移動経路Ｘに直
交する方向の形状誤差成分を検出するために一対の静電
容量検出器１５Ｃ，１５Ｄを対向配置しているが、この
ような対向配置構成は静電容量検出器に対する周囲温度
変化の影響を排除するためである。図６の実線直線Ｖa
，Ｖb ，Ｖc ，Ｖd と鎖線直線Ｖa ’，Ｖb ’，Ｖc
’，Ｖd ’とは異なる周囲温度に対応する静電容量検
出器１５Ａ〜１５Ｄの出力電圧特性であり、静電容量検
出器の出力電圧特性は周囲温度変化に対して平行移動変
化する。

【００３４】例えば静電容量検出器１５Ａのみで直線移
動経路Ｘ方向の形状誤差成分を検出しようとすれば検出
電圧Ｖa は周囲温度の影響を受け、正確な形状誤差測定
を行なうことができない。しかしながら、静電容量検出
器１５Ａの出力電圧Ｖa と静電容量検出器１５Ｂの出力
電圧Ｖb との差は周囲温度の変動に対して一定である。
しかも、静電容量検出器の出力電圧特性は変位検出球１
３ｃとの距離が１mmという広い範囲で極めて高い直線性
を有し、静電容量検出器１５Ａ〜１５Ｄを組み込んだプ
ローブヘッド９を用いた形状誤差測定は極めて高い精度
で行われる。

【００３５】このように優れたプローブヘッド９の採用
によって直線移動経路Ｘに対して直交しない壁面曲線Ｈ
における形状誤差が高い精度で測定され、しかもインボ
リュート曲線Ｅ⁺ ，Ｅ^- の基礎円Ｃ₀ の中心Ｑを通るよ
うに直線移動経路Ｘを設定した状態で直線移動経路Ｘと
直交しない壁面曲線Ｈにおける形状誤差が測定できる。
図５に示すように壁面Ｈの直線部Ｇは基礎円Ｃ₀ 内に入
りこんでいるが、前述したように基礎円Ｃ₀ の接線上に
直線移動経路Ｘを設定する方法では基礎円Ｃ₀内に入り
込む壁面の形状を測定することはできない。しかしなが
ら、基礎円Ｃ₀の中心Ｑを通るように直線等経路Ｘを設
定すれば、探触球１３ｂが基礎円Ｃ₀ 内に入り込む壁面
をも摺接でき、基礎円Ｃ₀ 内に入り込む壁面の形状誤差
測定を行なうことができる。

【００３６】又、本実施例のプローブヘッド９を用いた
形状測定装置によれば直線移動経路Ｘに対して平行な壁
面の形状誤差も測定することができ、さらにはカム形状
誤差測定にも用いることができる。

【００３７】本発明は勿論前記実施例にのみ限定される
ものではなく、例えば探触子の変位を一定に保つように
直線移動経路Ｘ上の変位及び角度θの変位を制御して形
状測定を行なうこともできる。

【００３８】又、前記実施例のプローブヘッド９におい
て対向する静電容量検出器１５Ａ，１５Ｂのいずれか一
方を省略すると共に、対向する静電容量検出器１５Ｃ，
１５Ｄのいずれか一方を省略してもよく、このような構
成によって充分高い精度の形状誤差測定を行なうことが
できる。

【００３９】又、プローブヘッド９内の引っ張りばねの
代わりに押圧ばねを用いたり、コイルばねの代わりに板
ばねを用いることもできる。さらに、静電容量検出器の
代わりに渦電流式位置変位検出器を用いることもでき
る。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように第１の発明は、イン
ボリュート曲線の基礎円の半径中心をスクロール部材の
測定用回転中心とすると共に、スクロール部材の回転平
面に対して平行にプローブヘッドの直線移動経路を設定
し、スクロール部材の回転平面の方向に２自由度傾動変
位可能な探触子をスクロール壁に摺接させて形状誤差を
測定するようにしたので、基礎円内に入り込むスクロー
ル壁面の形状誤差を測定し得る。

【００４１】第２の発明は、極座標方式の形状測定装置
に２自由度傾動変位可能な探触子及び探触子の２自由度
傾動変位を電気的信号に変換して出力する２自由度変位
検出手段を備えたプローブヘッドを組み込んだので、プ
ローブヘッドの直線移動経路と直交しない曲線からなる
壁面形状を誤差も正確に測定し得る。

【００４２】第３の発明は、支持枠に球嵌合支持体を止
着し、針状の探触子の中間部に支点球を設ける共に、前
記球嵌合支持体によって支点球を回動可能に嵌合支持
し、支持枠と探触子との間には支点球を中心として傾動
した探触子を中立位置に復帰させるための付勢手段を介
在し、探触子の探触先端とは反対の端部に変位検出球を
設ける共に、前記変位検出球の周囲には変位検出球の２
自由度変位を検出する非接触型変位検出手段を設けてプ
ローブヘッドを構成したので、プローブヘッドの直線移
動経路と直交しない曲線の形状誤差を高い精度で測定し
得ると共に、探触のための探触子の摺接追随性に優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 形状測定装置の全体正面図である。

【図２】 プローブヘッドの縦断面図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】 形状測定装置の全体平面図である。

【図５】 スクロール壁の始端部付近における形状誤差
測定動作を説明する略体図である。

【図６】 測定動作を遂行するための制御ブロック図で
ある。

【図７】 静電容量検出器の出力特性を示すグラフであ
る。

【図８】 静電容量検出器の出力特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

２…回転駆動装置を構成するサーボモータ、３…回転駆
動装置、３ａ…ターンテーブル、８…直線駆動装置を構
成するサーボモータ、９…プローブヘッド、１３…探触
子、１３ａ…支点球、１３ｂ…探触球、１３ｃ…変位検
出球、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…付勢手段とし
ての引っ張りばね、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ…
非接触型変位検出手段としての静電容量検出器、Ｃ…測
定動作指令手段及び形状誤差割り出し手段としての制御
コンピュータＣ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクロール部材のスクロール壁の一部を形
   成するインボリュート曲線の基礎円の半径中心をスクロ
   ール部材の測定用回転中心とすると共に、スクロール部
   材の回転平面に対して平行にプローブヘッドの直線移動
   経路を設定し、スクロール部材の回転平面の方向に２自
   由度傾動変位可能な探触子を備えたプローブヘッドの直
   線移動制御及びスクロール部材の回転制御によってスク
   ロール部材のスクロール壁に前記探触子を摺接させ、探
   触子の２自由度変位データからスクロール壁の形状を測
   定する形状測定方法。
2. 【請求項２】プローブヘッドの直線移動経路は前記測定
   用回転中心を通過するように設定されている請求項１に
   記載の形状測定方法。
3. 【請求項３】被測定体を載置回転するためのターンテー
   ブルと、 ターンテーブルを回転駆動するための回転駆動装置と、 ターンテーブルの回転平面の方向に２自由度傾動変位可
   能な探触子及び探触子の２自由度傾動変位を電気的信号
   に変換して出力する２自由度変位検出手段を備えると共
   に、ターンテーブルの回転平面に対して平行に直線移動
   するプローブヘッドと、 プローブヘッドを直線駆動するための直線駆動装置と、 被測定体に対するプローブヘッドの相対経路として前記
   探触子が被測定体の被測定領域に摺接するように前記回
   転駆動装置及び直線駆動装置を駆動制御する測定動作指
   令手段と、 被測定体の被測定領域に摺接する探触子の探触経路を２
   自由度変位検出手段から得られる変位データに基づいて
   割り出すと共に、この探触経路と被測定体の形状として
   予め設定記憶させた設定形状との差を誤差として割り出
   す形状誤差割り出し手段とにより構成した形状測定装
   置。
4. 【請求項４】支持枠に球嵌合支持体を止着し、針状の探
   触子の中間部に支点球を設ける共に、前記球嵌合支持体
   によって支点球を回動可能に嵌合支持し、支持枠と探触
   子との間には支点球を中心として傾動した探触子を中立
   位置に復帰させるための付勢手段を介在し、探触子の探
   触先端とは反対の端部に変位検出球を設ける共に、前記
   変位検出球の周囲には変位検出球の２自由度変位を検出
   する非接触型変位検出手段を設けたプローブヘッド。