JPH06186013A - 非接触形状測定器 - Google Patents

非接触形状測定器

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JPH06186013A
JPH06186013A JP31197892A JP31197892A JPH06186013A JP H06186013 A JPH06186013 A JP H06186013A JP 31197892 A JP31197892 A JP 31197892A JP 31197892 A JP31197892 A JP 31197892A JP H06186013 A JPH06186013 A JP H06186013A
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air
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surface plate
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Hayama Osukaru
羽山 オスカル
Masao Kawahori
政夫 川堀
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定物の微小なきずやピンホール、表面粗
さ、きさげ、研削加工面粗度、塵埃等によって生じる測
定誤差を防止することが可能な非接触形状測定器を提供
する。 【構成】 エアパッド34をタッチ信号プローブ30か
ら一定間隔隔てた離隔位置に圧縮コイルばね32を介在
させて配置し、測定時にはエアパッド34と被測定物で
ある定盤44の表面との間に空気膜を形成した非接触の
まま、タッチ信号プローブ30を圧縮コイルばね32を
縮めながらタッチ信号プローブ30とエアパッド34と
が当接する当接位置まで移動させ、タッチ信号プローブ
30から送出される接触信号をとりこむことによって測
定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非接触形状測定器に係
り、特に定盤の平面度を評価する場合に好適な非接触形
状測定器に関する。
【0002】
【背景技術】一般に、ハイトゲージ(一次元測定機)、
三次元測定機、輪郭測定機等を使用して被測定物の形状
等を測定するには、被測定物を定盤に載置した状態で測
定を行う。従って、測定機の測定精度は定盤の平面度に
よって大きな影響を受けるため、定盤の平面度を測定機
の製造工場等で評価しておく必要がある。
【0003】従来、定盤の平面度を評価するには、通常
JISB7513の規格によって行われている。同規格
による平面度の測定方法としては、水準器による方法、
オートコリメータによる方法、基準面と比較する方法が
ある。例えば、水準器による方法では水準器を使用して
定盤上の各測定点の高さを測定し、得られた測定値を加
減算することによって平面度を算出し、この平面度に応
じて定盤の等級を決定する。
【0004】一方、近年、定盤の平面度評価の自動化を
図るべく、三次元測定機を利用した定盤の高さ測定が試
みられている。これは、三次元測定機のタッチ信号プロ
ーブのルビ球を定盤の各測定点に直接当接させて各々高
さを測定し、基準面(マスタ定盤)と、対象となる定盤
との高さをそれぞれ比較して平面度を算出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の三次
元測定機を用いた測定では、タッチ信号プローブのルビ
球を定盤の表面に当接させたときに、定盤上の微小なき
ずやピンホール、表面粗さ、きさげ、研削加工面粗度、
塵埃等が影響して測定値に誤差が生じ、この結果、定盤
の平面度を正確に評価できないという欠点がある。これ
らの微小なきずやピンホール等は、定盤としての性能に
本来支障がなく、三次元測定機によって平面度を評価す
る場合の誤差要因となるにすぎないものである。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、被測定物の形状を測定する場合
に、被測定物の微小なきずやピンホール、表面粗さ、き
さげ、研削加工面粗度、塵埃等によって生じる測定誤差
を防止することが可能な非接触形状測定器を提供すると
ころにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向へ移動
可能な測定機の移動軸に装着され、被測定物の形状を非
接触で測定する非接触形状測定器であって、前記移動軸
に弾性部材を介して移動軸の軸方向へ変位可能に取付け
られ、被測定物へ向かって空気を噴出するとともに被測
定物との間に空気膜を形成するエアパッドと、前記弾性
部材の弾性変形によって前記エアパッドと移動軸との相
対位置が予め設定された寸法になったときに信号を送出
する検出器とを含むことを特徴としている。
【0008】
【作用】本発明では、測定にあたって、測定機の移動軸
をその軸方向へ移動させていき、エアパッドが被測定物
の測定面に所定間隔まで接近すると、エアパッドと被測
定物との間に形成される空気膜の圧力上昇によってエア
パッドのそれ以上の接近が停止される。そして、移動軸
が軸方向へ更に移動すると、エアパッドの接近が停止さ
れているので、弾性部材が弾性変形していく。やがて、
弾性変形が予め設定された寸法になると、そのことが検
出器によって検出される。従って、その信号を基に移動
軸の変位量を読み取れば、被測定物の測定面の位置が測
定できる。
【0009】
【実施例】次に、本発明に係る非接触形状測定器につい
て好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細
に説明する。
【0010】図1は本実施例に係る非接触形状測定器が
適用される三次元測定機の概略斜視図である。図1の三
次元測定機10は定盤12と、この定盤12上をY軸方
向に移動可能な門型フレーム14とを備え、定盤12の
一方側には案内レール16が取付けられ、門型フレーム
14の一方の脚部14Aがこの案内レール16に沿って
Y軸方向に摺動しながら移動する。
【0011】ここで、門型フレーム14と案内レール1
6との相対移動量は、案内レール16に設けられたスケ
ール18と、脚部14Aに設けられた検出器(図示省
略)等から構成される変位検出手段によって測定され
る。なお、門型フレーム14の他方の脚部14Aの下面
には図示しないエアベアリングが配設され、このエアベ
アリングによって脚部14Aが定盤12上に摺動自在に
支持されている。
【0012】一方、門型フレーム14のブリッジ部14
BにはX軸スライダ20がX軸方向に摺動自在に配設さ
れ、ブリッジ部14BとX軸スライダ20との相対移動
量が前記Y軸方向の場合と同様に光学的な変位検出手段
によって測定される。更に、X軸スライダ20にはZ軸
支持部材22が設けられ、このZ軸支持部材22にはZ
軸方向に摺動自在なZ軸スピンドル24が配設されてい
る。Z軸スピンドル24には後述する本実施例に係る非
接触形状測定器が取付けられる。
【0013】図2は図1の三次元測定機に適用された本
実施例に係る非接触形状測定器の一部断面図、図3は図
2の非接触形状測定器を示した側面図、図4は本実施例
に係る非接触形状測定器の要部断面図である。
【0014】図2及び図3に示すように、三次元測定機
の移動軸としてのZ軸スピンドル24には非接触形状測
定器26が取付けられ、この非接触形状測定器26はプ
ローブアダプタ28、検出機としてのタッチ信号プロー
ブ30、圧縮コイルばね32、エアパッド34等から構
成されている。
【0015】検出器としてのタッチ信号プローブ30は
プローブアダプタ28を介してZ軸スピンドル24に支
持され、又、プローブアダプタ28には一対の案内板3
6が支持されている。この案内板36の両下端には水平
な固定片38Aと、この固定片38Aから下方へ延出す
る円筒部38Bとからなるばね受け材38が取付けられ
ている。円筒部38Bの下端とエアパッド34との間に
は、弾性部材として圧縮コイルばね32が介在されてい
る。
【0016】エアパッド34は円筒状のガイド部材40
にねじ部34Aによって固定され、ガイド部材40は、
その上端に形成された鍔部40Aによって、ばね受け材
38の孔38Cに支持されている。ガイド部材40はタ
ッチ信号プローブ30を囲繞しているとともに、エアパ
ッド34とともに孔38Cに沿って矢印A方向に摺動す
る。このため、ガイド部材40は圧縮コイルばね32が
弾性変形することによりタッチ信号プローブ30に対し
て相対的に移動する。
【0017】エアパッド34にはエアホース42が取付
けられ、このエアホース42によってエアパッド34に
圧搾空気が供給され、エアパッド34と被測定物との間
に空気軸受けと同様な作用で一定厚さの空気膜(エアフ
ィルム)が形成される。ここで、エアホース42はエア
パッド34の移動を妨げないように柔軟性を有するフレ
キシブルチューブ等で形成されている。
【0018】前記の如く構成した非接触形状測定器26
を図1の三次元測定機に使用して例えば定盤の平面度を
評価する作業は以下のように行われる。
【0019】図4に示すように、先ず、Z軸スピンドル
24(図4には図示せず)を下降させ、被測定物である
定盤44に向かってエアパッド34を定盤44に近づけ
ていく。すると、エアパッド34は定盤44より約10
mm手前にて下降スピードが低速に変わる。
【0020】そして、エアパッド34の下面と定盤44
の平面との隙間が数μm手前に達すると、エアパッド3
4と定盤44との間に形成されるエアフィルム46の圧
力によってエアパッド34の下降が停止される。
【0021】しかし、タッチ信号プローブ30はなおも
下降し続けているため、圧縮コイルばね32が圧縮され
ていく。つまり、タッチ信号プローブ30とエアパッド
34との間隔が次第に小さくなっていく。やがて、エア
パッド34のねじ部34Aとタッチ信号プローブ30の
先端30Aとの間隔Hが狭まり、最終的にねじ部34A
と先端30Aとが当接する位置までタッチ信号プローブ
30が移動すると、タッチ信号プローブ30からエアパ
ッド34のねじ部34Aとの接触信号が測定機本体に送
出され、このときの定盤44の高さ位置が取りこまれ
る。
【0022】ここで、エアパッド34は圧縮コイルばね
32の縮み量Hに応じた負荷を受けており、定盤44と
エアパッド34との間のエアフィルム46の厚さhはそ
の負荷に応じて決まる。従って、圧縮コイルばね32の
縮み量Hが一定である限り、エアフィルム46の厚さh
は常に一定の値となり、この結果、定盤44に対して接
触することなく、その高さ位置を測定することができ
る。
【0023】以上のように本実施例によれば、定盤44
の表面に対して接触することなく、その高さ位置を測定
することができるので、定盤44上の微小なきずやピン
ホール、表面粗さ、きさげ、研削加工面粗度、塵埃等に
よる影響を受けることなく、高さ位置を測定でき、これ
により正確な平面度の評価が可能となる。また、非接触
状態で測定を行うので、定盤44の表面に傷等が付かな
いとともに、エアパッド34下面に摩耗等が生じない。
更に、従来の接触式のタッチ信号プローブ30に圧縮コ
イルばね32とエアパッド34を付加するだけですむの
で、測定機の構造を簡単化することができる。
【0024】以上、本発明について好適な実施例を挙げ
て説明したが、本発明はこの実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の
改良並びに設計の変更が可能なことは勿論である。
【0025】例えば本実施例では、三次元測定機に適用
した場合について説明したが、これに限らずハイトゲー
ジ(一次元測定機)、輪郭測定機等に適用することも可
能である。また、本実施例では被測定物として定盤44
の平面度を評価する場合について説明したが、非接触状
態での測定が好適なもの、例えば軟質材料の表面形状の
測定にも好適である。
【0026】更に、本実施例では検出器として接触型の
タッチ信号プローブ30を用いたが、これに限らず非接
触型の検出器を用いることも可能である。要は、エアパ
ッドと移動軸との相対位置を検出できればどのような検
出器を用いてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定物の測定面の微小なきずやピンホール等の影響を
受けずに測定が可能となり、測定精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る非接触形状測定器が適用される
三次元測定機の概略斜視図である。
【図2】図1の三次元測定機に適用された本実施例に係
る非接触形状測定器の一部断面図である。
【図3】図2の非接触形状測定器を示した側面図であ
る。
【図4】図2の非接触形状測定器の要部断面図である。
【符号の説明】 26 非接触形状測定器 30 タッチ信号プローブ(検出器) 32 圧縮コイルばね(弾性部材) 34 エアパッド 30 36 摩擦低減材 38 ばね受け材 40 ガイド部材 44 定盤(被測定物) 46 エアフィルム(空気膜)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸方向へ移動可能な測定機の移動軸に装
    着され、被測定物の形状を非接触で測定する非接触形状
    測定器であって、 前記移動軸に弾性部材を介して移動軸の軸方向へ変位可
    能に取付けられ、被測定物へ向かって空気を噴出すると
    ともに被測定物との間に空気膜を形成するエアパッド
    と、 前記弾性部材の弾性変形によって前記エアパッドと移動
    軸との相対位置が予め設定された寸法になったときに信
    号を送出する検出器とを含むことを特徴とする非接触形
    状測定器。
JP4311978A 1992-11-20 1992-11-20 非接触式検出器 Expired - Lifetime JP2598862B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015125756A1 (ja) * 2014-02-18 2017-03-30 オイレス工業株式会社 エアベアリング装置及び測定装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5322350U (ja) * 1976-08-04 1978-02-24

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JPWO2015125756A1 (ja) * 2014-02-18 2017-03-30 オイレス工業株式会社 エアベアリング装置及び測定装置

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