JPH09229607A - 形状測定機 - Google Patents
形状測定機Info
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- JPH09229607A JPH09229607A JP8035215A JP3521596A JPH09229607A JP H09229607 A JPH09229607 A JP H09229607A JP 8035215 A JP8035215 A JP 8035215A JP 3521596 A JP3521596 A JP 3521596A JP H09229607 A JPH09229607 A JP H09229607A
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- Japan
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- arm
- scale
- support member
- shape measuring
- measuring machine
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工や組立が容易でしかも高精度測定を可能
とした形状測定機を提供する。 【解決手段】 触針が取り付けられるアーム１の揺動を
検出する検出装置は、アーム支持部材２に取り付けられ
て垂直方向または水平方向の直線運動を案内するリニア
ガイド４と、このガイド４に摺動可能に取り付けられた
スケール支持部材５と、アーム１の軸支部から所定距離
離れた位置においてアーム１と一体に形成された突起部
７０とスケール支持部材５との間に介挿された連結ピン
７１によりアーム１の揺動による円弧運動をリニアガイ
ド４に案内される直線運動に変換してスケール支持部材
５に伝達する結合手段７と、スケール支持部材５に取り
付けられたスケール６０を用いて構成されて直線運動に
よる変位を検出する変位検出器６とにより構成される。
とした形状測定機を提供する。 【解決手段】 触針が取り付けられるアーム１の揺動を
検出する検出装置は、アーム支持部材２に取り付けられ
て垂直方向または水平方向の直線運動を案内するリニア
ガイド４と、このガイド４に摺動可能に取り付けられた
スケール支持部材５と、アーム１の軸支部から所定距離
離れた位置においてアーム１と一体に形成された突起部
７０とスケール支持部材５との間に介挿された連結ピン
７１によりアーム１の揺動による円弧運動をリニアガイ
ド４に案内される直線運動に変換してスケール支持部材
５に伝達する結合手段７と、スケール支持部材５に取り
付けられたスケール６０を用いて構成されて直線運動に
よる変位を検出する変位検出器６とにより構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、触針を被測定物
の表面に沿って移動させ、表面の凹凸を測定することに
よって表面形状を測定する形状測定機に係り、特に触針
を取り付けるアームの揺動を検出する検出装置部の改良
に関する。
の表面に沿って移動させ、表面の凹凸を測定することに
よって表面形状を測定する形状測定機に係り、特に触針
を取り付けるアームの揺動を検出する検出装置部の改良
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、物品の表面形状を測定する形状測
定機として、図１１のような外観の測定機が知られてい
る。ベース１０１にコラム１０２が立設され、このコラ
ム１０２に駆動部１０３とこれに連結された検出部１０
４が取り付けられ、コラム１０２の上端に取り付けられ
たモータ１０５により駆動部１０３および検出部１０４
の高さ位置が調整可能とされている。駆動部１０３は検
出部１０４を水平方向に駆動する送り機構を内蔵する。
検出部１０４は、触針１０６を取り付けるアーム１０７
（１０７ａ，１０７ｂ）を揺動可能に軸支し、アーム１
０７の揺動を検出する検出器を備えている。
定機として、図１１のような外観の測定機が知られてい
る。ベース１０１にコラム１０２が立設され、このコラ
ム１０２に駆動部１０３とこれに連結された検出部１０
４が取り付けられ、コラム１０２の上端に取り付けられ
たモータ１０５により駆動部１０３および検出部１０４
の高さ位置が調整可能とされている。駆動部１０３は検
出部１０４を水平方向に駆動する送り機構を内蔵する。
検出部１０４は、触針１０６を取り付けるアーム１０７
（１０７ａ，１０７ｂ）を揺動可能に軸支し、アーム１
０７の揺動を検出する検出器を備えている。
【０００３】図１２は、検出部１０４とこれを駆動する
送り機構８１の具体構成を示す。駆動部１０３に固定さ
れたモータ８２の出力は減速機構８３を介して駆動軸８
４に伝達される。駆動軸８４の先端部にはロータリーエ
ンコーダ８９が設けられている。駆動軸８４にはナット
８５が螺合され、ナット８５に連結されたアーム支持板
８６が駆動軸８４により水平方向に駆動されるようにな
っている。アーム１０７ｂは、アーム支持板８６に連結
された支持柱８７にピボット軸受８８により回転自在に
軸支されている。アーム１０７ｂの触針１０６と反対側
の端部には、バランスをとるためのウェイト９０が位置
調整可能に取り付けられる。以上の送り機構８１によ
り、アーム１０７は、先端の触針１０６がベース１０１
におかれた被測定物１０８の表面をトレースするように
水平駆動され、かつ触針１０６の上下動を受けてピボッ
ト軸受８８を中心として回転（揺動）するようになって
いる。
送り機構８１の具体構成を示す。駆動部１０３に固定さ
れたモータ８２の出力は減速機構８３を介して駆動軸８
４に伝達される。駆動軸８４の先端部にはロータリーエ
ンコーダ８９が設けられている。駆動軸８４にはナット
８５が螺合され、ナット８５に連結されたアーム支持板
８６が駆動軸８４により水平方向に駆動されるようにな
っている。アーム１０７ｂは、アーム支持板８６に連結
された支持柱８７にピボット軸受８８により回転自在に
軸支されている。アーム１０７ｂの触針１０６と反対側
の端部には、バランスをとるためのウェイト９０が位置
調整可能に取り付けられる。以上の送り機構８１によ
り、アーム１０７は、先端の触針１０６がベース１０１
におかれた被測定物１０８の表面をトレースするように
水平駆動され、かつ触針１０６の上下動を受けてピボッ
ト軸受８８を中心として回転（揺動）するようになって
いる。
【０００４】検出部１０４には、アーム１０７の揺動を
検出する変位検出器９１が設けられている。変位検出器
９１は、アーム１０７に保持されたスケール支持部材９
２とこれに支持されたスケール９３、このスケール９３
を挟んで対向配置された光源９４と受光素子９５を有す
る光電エンコーダにより構成されている。スケール支持
部材９２は、アーム支持板８６に取り付けられた支持体
９６に平行リンク機構９７を介して連結されて、アーム
１０７のピボット軸受８８を中心とする円弧運動が疑似
直線運動に変換されるようになっている。受光素子９５
はアーム支持板８６に取り付けられた支持体９８に搭載
されてスケール９３に対向配置されている。従ってアー
ム１０７の揺動は直線運動に変換されてスケール支持部
材９２およびスケール９３に伝達され、受光部９５から
はアーム１０７の揺動に対応する変位出力信号が得られ
る。
検出する変位検出器９１が設けられている。変位検出器
９１は、アーム１０７に保持されたスケール支持部材９
２とこれに支持されたスケール９３、このスケール９３
を挟んで対向配置された光源９４と受光素子９５を有す
る光電エンコーダにより構成されている。スケール支持
部材９２は、アーム支持板８６に取り付けられた支持体
９６に平行リンク機構９７を介して連結されて、アーム
１０７のピボット軸受８８を中心とする円弧運動が疑似
直線運動に変換されるようになっている。受光素子９５
はアーム支持板８６に取り付けられた支持体９８に搭載
されてスケール９３に対向配置されている。従ってアー
ム１０７の揺動は直線運動に変換されてスケール支持部
材９２およびスケール９３に伝達され、受光部９５から
はアーム１０７の揺動に対応する変位出力信号が得られ
る。
【０００５】このような形状測定機による測定動作を簡
単に説明すれば、次のようになる。ベース１０１には駆
動部１０３の回路と電気的に接続された複数の操作ボタ
ンがあり、それらのなかのスタート準備ボタンを押す
と、送り機構８１によりアーム１０７が図の左方向に水
平駆動されて触針１０６が被測定物１０８の上部の測定
開始位置まで送られる。更に、触針１０６の先端が被測
定物１０８に接触してかつアーム１０７がほぼ水平状態
になるまで駆動部１０３および検出部１０４が下降駆動
される。次に測定開始ボタンを押すと、送り機構８１の
モータ８２が逆回転してアーム支持板８６は図の右方向
に水平駆動され、これにより被測定物１０８の表面に沿
って触針１０６は上下動する。
単に説明すれば、次のようになる。ベース１０１には駆
動部１０３の回路と電気的に接続された複数の操作ボタ
ンがあり、それらのなかのスタート準備ボタンを押す
と、送り機構８１によりアーム１０７が図の左方向に水
平駆動されて触針１０６が被測定物１０８の上部の測定
開始位置まで送られる。更に、触針１０６の先端が被測
定物１０８に接触してかつアーム１０７がほぼ水平状態
になるまで駆動部１０３および検出部１０４が下降駆動
される。次に測定開始ボタンを押すと、送り機構８１の
モータ８２が逆回転してアーム支持板８６は図の右方向
に水平駆動され、これにより被測定物１０８の表面に沿
って触針１０６は上下動する。
【０００６】触針１０６が上下動すると、ピボット軸受
８８を支点としてアーム１０７が揺動し、これが直線運
動に変換されて変位検出器９１により検出される。検出
された変位信号は電子回路を搭載した電装部１００に送
られ、ここでロータリーエンコーダ８９の信号と組み合
わせられて、触針１０６によりトレースされた被測定物
１０８の表面形状に対応する実寸法に補正されて記憶装
置にデータとして記憶される。このデータは、コンピュ
ータ１０９に送られ、ディスプレイ上に表示されると共
に、適宜加工されて傾斜補正や倍率切換えが行われた
り、統計的な演算が行われる。
８８を支点としてアーム１０７が揺動し、これが直線運
動に変換されて変位検出器９１により検出される。検出
された変位信号は電子回路を搭載した電装部１００に送
られ、ここでロータリーエンコーダ８９の信号と組み合
わせられて、触針１０６によりトレースされた被測定物
１０８の表面形状に対応する実寸法に補正されて記憶装
置にデータとして記憶される。このデータは、コンピュ
ータ１０９に送られ、ディスプレイ上に表示されると共
に、適宜加工されて傾斜補正や倍率切換えが行われた
り、統計的な演算が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような形状測定機
のアーム変位検出法として従来より、差動トランスやリ
ニヤスケールを用いた様々な検出法が提案されている
が、近年、μm オーダーの微細な目盛りのスケールやホ
ログラフスケールを用いた高精度、精密なリニヤエンコ
ーダが使用されるようになってきている。しかしこの様
な精密リニアエンコーダを用いた場合に、上述の従来例
のようにアームの円弧運動を直線運動に変換するために
平行リンク機構を採用すると、変換誤差が問題になる。
のアーム変位検出法として従来より、差動トランスやリ
ニヤスケールを用いた様々な検出法が提案されている
が、近年、μm オーダーの微細な目盛りのスケールやホ
ログラフスケールを用いた高精度、精密なリニヤエンコ
ーダが使用されるようになってきている。しかしこの様
な精密リニアエンコーダを用いた場合に、上述の従来例
のようにアームの円弧運動を直線運動に変換するために
平行リンク機構を採用すると、変換誤差が問題になる。
【０００８】この問題を図１３を用いて説明する。平行
リンク機構を用いた場合には、図１０（ｂ）に示すよう
に、スケール９３が上下動したときに、水平方向に寸法
ｘだけスケール９３の位置ズレが生じ、したがってスケ
ール９３と受光部との間隔にズレが生じることになり、
このズレが精密リニアエンコーダでは無視できなくな
る。また、平行リンク機構は、図１３（ａ）（ｂ）に示
すように、８個の玉軸受を使用する等、部品点数が多
く、しかも多関節であるため、加工精度や組立精度を厳
しく管理することが必要である。これらの精度管理が十
分満足できるものでないと、形状測定機として十分な測
定精度を出すことができない。実際に要求される測定精
度として、±２０ｍｍの測定レンジにおいて、許容誤差
を±２μm 以下、定点繰り返し測定による誤差を２σ＝
０．５μm 以下とすると、平行リンク機構を用いてこの
要求を満たすことは困難である。
リンク機構を用いた場合には、図１０（ｂ）に示すよう
に、スケール９３が上下動したときに、水平方向に寸法
ｘだけスケール９３の位置ズレが生じ、したがってスケ
ール９３と受光部との間隔にズレが生じることになり、
このズレが精密リニアエンコーダでは無視できなくな
る。また、平行リンク機構は、図１３（ａ）（ｂ）に示
すように、８個の玉軸受を使用する等、部品点数が多
く、しかも多関節であるため、加工精度や組立精度を厳
しく管理することが必要である。これらの精度管理が十
分満足できるものでないと、形状測定機として十分な測
定精度を出すことができない。実際に要求される測定精
度として、±２０ｍｍの測定レンジにおいて、許容誤差
を±２μm 以下、定点繰り返し測定による誤差を２σ＝
０．５μm 以下とすると、平行リンク機構を用いてこの
要求を満たすことは困難である。
【０００９】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、加工や組立が容易でしかも高精度測定を可能と
した形状測定機を提供することを目的としている。
もので、加工や組立が容易でしかも高精度測定を可能と
した形状測定機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明は、被測定物の
表面をトレースする触針を取り付けるアームと、このア
ームを揺動可能に軸支する軸支部を有するアーム支持部
材と、このアーム支持部材を水平方向に駆動する駆動機
構と、前記アームの揺動を検出する検出装置とを備えた
形状測定機において、前記検出装置は、前記アーム支持
部材に取り付けられた直線案内部材と、この直線案内部
材に摺動可能に取り付けられたスケール支持部材と、前
記アームの前記軸支部から所定距離離れた位置において
前記アームと前記スケール支持部材との間に介挿され両
端がそれぞれ前記アームと前記スケール支持部材に対し
て傾斜自在に係合された連結ピンを有し、この連結ピン
により前記アームの揺動による円弧運動を前記直線案内
部材により直線運動に変換して前記スケール支持部材に
伝達する結合手段と、前記スケール支持部材に取り付け
られたスケールを用いて構成されて前記直線運動による
変位を検出する変位検出器とを備えたことを特徴として
いる。
表面をトレースする触針を取り付けるアームと、このア
ームを揺動可能に軸支する軸支部を有するアーム支持部
材と、このアーム支持部材を水平方向に駆動する駆動機
構と、前記アームの揺動を検出する検出装置とを備えた
形状測定機において、前記検出装置は、前記アーム支持
部材に取り付けられた直線案内部材と、この直線案内部
材に摺動可能に取り付けられたスケール支持部材と、前
記アームの前記軸支部から所定距離離れた位置において
前記アームと前記スケール支持部材との間に介挿され両
端がそれぞれ前記アームと前記スケール支持部材に対し
て傾斜自在に係合された連結ピンを有し、この連結ピン
により前記アームの揺動による円弧運動を前記直線案内
部材により直線運動に変換して前記スケール支持部材に
伝達する結合手段と、前記スケール支持部材に取り付け
られたスケールを用いて構成されて前記直線運動による
変位を検出する変位検出器とを備えたことを特徴として
いる。
【００１１】この発明において好ましくは、前記結合手
段は、前記アームがそのストロークの中央に位置すると
きに前記スケール位置がスケール目盛りの中央に一致す
るように調整する調整手段を有することを特徴とする。
具体的にこの発明において、前記直線案内部材は、前記
スケール支持部材を垂直方向に案内するように前記アー
ム支持部材に取り付けられ、前記結合手段は、前記アー
ムと一体に形成されて、前記軸支部から水平方向に所定
距離離れた位置に前記アームの揺動に従って略垂直方向
の円弧運動を行う上端を有する突起部と、この突起部の
上端に対向して弾性的に突起部に連結された前記スケー
ル支持部材との間に設けられ、前記スケールは、前記ス
ケール支持部材に支持されて前記アームの直上に配置さ
れていることを特徴とする。この発明においてはまた、
前記直線案内部材は、前記スケール支持部材を水平方向
に案内するように前記アーム支持部材に取り付けられ、
前記結合手段は、前記アームと一体に形成されて、前記
軸支部から垂直方向に所定距離離れた位置に前記アーム
の揺動に従って略水平方向の円弧運動を行う側端を有す
る突起部と、この突起部の側端に対向して弾性的に突起
部に連結された前記スケール支持部材との間に設けられ
ていることを特徴とする。更に具体的に、前記結合手段
は、前記突起部および前記スケール支持部材にそれぞれ
設けられた貫通孔に螺合されて先端部が相対向する二つ
のネジ付きピンを有し、前記連結ピンの両端はこれらの
二つのネジ付きピンの先端部に傾斜自在に係合されてお
り、かつ、前記二つのネジ付きピンの装着位置は、前記
アームがそのストロークの中央に位置するときに前記ス
ケール位置がスケール目盛りの中央に一致するように調
整されていることを特徴とする。
段は、前記アームがそのストロークの中央に位置すると
きに前記スケール位置がスケール目盛りの中央に一致す
るように調整する調整手段を有することを特徴とする。
具体的にこの発明において、前記直線案内部材は、前記
スケール支持部材を垂直方向に案内するように前記アー
ム支持部材に取り付けられ、前記結合手段は、前記アー
ムと一体に形成されて、前記軸支部から水平方向に所定
距離離れた位置に前記アームの揺動に従って略垂直方向
の円弧運動を行う上端を有する突起部と、この突起部の
上端に対向して弾性的に突起部に連結された前記スケー
ル支持部材との間に設けられ、前記スケールは、前記ス
ケール支持部材に支持されて前記アームの直上に配置さ
れていることを特徴とする。この発明においてはまた、
前記直線案内部材は、前記スケール支持部材を水平方向
に案内するように前記アーム支持部材に取り付けられ、
前記結合手段は、前記アームと一体に形成されて、前記
軸支部から垂直方向に所定距離離れた位置に前記アーム
の揺動に従って略水平方向の円弧運動を行う側端を有す
る突起部と、この突起部の側端に対向して弾性的に突起
部に連結された前記スケール支持部材との間に設けられ
ていることを特徴とする。更に具体的に、前記結合手段
は、前記突起部および前記スケール支持部材にそれぞれ
設けられた貫通孔に螺合されて先端部が相対向する二つ
のネジ付きピンを有し、前記連結ピンの両端はこれらの
二つのネジ付きピンの先端部に傾斜自在に係合されてお
り、かつ、前記二つのネジ付きピンの装着位置は、前記
アームがそのストロークの中央に位置するときに前記ス
ケール位置がスケール目盛りの中央に一致するように調
整されていることを特徴とする。
【００１２】この発明によると、アームの円弧運動をス
ケール支持部材に伝達する部分にユニバーサルジョイン
ト形式の結合手段を用い、かつスケール支持部材をアー
ム支持部材に垂直方向または水平方向に摺動可能に取り
付ける直線案内機構を組み合わせることにより、アーム
の円弧運動を正確な直線運動に変換してスケールに与え
ることができ。従って、精密スケールを用いた場合の正
確な変位測定を可能とし、従って高精度の形状測定を可
能とした形状測定機が得られる。また、構造は簡単であ
り、熟練者でなくても容易に高精度の組立ができ、故障
のない、信頼性の高い形状測定機が得られる。
ケール支持部材に伝達する部分にユニバーサルジョイン
ト形式の結合手段を用い、かつスケール支持部材をアー
ム支持部材に垂直方向または水平方向に摺動可能に取り
付ける直線案内機構を組み合わせることにより、アーム
の円弧運動を正確な直線運動に変換してスケールに与え
ることができ。従って、精密スケールを用いた場合の正
確な変位測定を可能とし、従って高精度の形状測定を可
能とした形状測定機が得られる。また、構造は簡単であ
り、熟練者でなくても容易に高精度の組立ができ、故障
のない、信頼性の高い形状測定機が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る形状測定機の要部であるアーム駆動部の構造を示す正
面図、図２は同じく平面図、図３および図４はそれぞれ
一部部品を省略して示す斜視図である。
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る形状測定機の要部であるアーム駆動部の構造を示す正
面図、図２は同じく平面図、図３および図４はそれぞれ
一部部品を省略して示す斜視図である。
【００１４】アーム支持部材２は、アーム支持板２１、
この支持板２１の下面に取り付けられた支持柱２２等か
らなり、触針取り付け用のアーム１（１ａ，１ｂ，１
ｃ）は、支持柱２２の下にピボット軸受１１により回転
自在に軸支されている。アーム１の水平方向駆動を行う
のが駆動軸３である。この駆動軸３に螺合するナット２
４がアーム支持板２１に固定されていて、駆動軸３の回
転駆動によりアーム支持板２１が水平方向に駆動され、
これによりアーム１が水平駆動される。図８と同様にア
ーム１ａの先端部に取り付けられる触針は被測定物表面
をトレースして上下動し、これがピボット軸受１１を支
点とするアーム１の揺動（回転運動）をもたらす。
この支持板２１の下面に取り付けられた支持柱２２等か
らなり、触針取り付け用のアーム１（１ａ，１ｂ，１
ｃ）は、支持柱２２の下にピボット軸受１１により回転
自在に軸支されている。アーム１の水平方向駆動を行う
のが駆動軸３である。この駆動軸３に螺合するナット２
４がアーム支持板２１に固定されていて、駆動軸３の回
転駆動によりアーム支持板２１が水平方向に駆動され、
これによりアーム１が水平駆動される。図８と同様にア
ーム１ａの先端部に取り付けられる触針は被測定物表面
をトレースして上下動し、これがピボット軸受１１を支
点とするアーム１の揺動（回転運動）をもたらす。
【００１５】アーム１の揺動を検出する検出装置は、ア
ーム支持板２１の下に垂直に取り付けられた支持柱２３
にリニアガイド４を介して取り付けられて、リニアガイ
ド４のベアリング４１により垂直方向に直線摺動するス
ケール支持部材５と、このスケール支持部材５に支持さ
れたスケール６０を含む変位検出器６を有し、またアー
ム１とスケール支持部材５との間に介挿され両端がそれ
ぞれアーム１とスケール支持部材５に対して傾斜自在に
係合された連結ピン７１を用いてアーム１の揺動による
円弧運動をリニアガイド４により直線運動に変換してス
ケール支持部材５に伝達する結合手段７を有する。
ーム支持板２１の下に垂直に取り付けられた支持柱２３
にリニアガイド４を介して取り付けられて、リニアガイ
ド４のベアリング４１により垂直方向に直線摺動するス
ケール支持部材５と、このスケール支持部材５に支持さ
れたスケール６０を含む変位検出器６を有し、またアー
ム１とスケール支持部材５との間に介挿され両端がそれ
ぞれアーム１とスケール支持部材５に対して傾斜自在に
係合された連結ピン７１を用いてアーム１の揺動による
円弧運動をリニアガイド４により直線運動に変換してス
ケール支持部材５に伝達する結合手段７を有する。
【００１６】結合手段７は、アーム１ｂのピボット軸受
１１から所定距離離れた位置にアーム１ｂと一体にその
横に設けられてその上端がアーム１の揺動に従って略垂
直方向の円弧運動を行う突起部７０と、この突起部７０
の上端に対向して配置されてリニアガイド４に案内され
て垂直方向に直線運動するスケール支持部材５との間に
構成される。その具体構造は、図５（ａ）（ｂ）に正面
の断面構造と背面構造を示す。図示のように突起部７０
とスケール支持部材５には相対向する垂直の貫通孔５
２，５１が設けられて、これらの貫通孔５２，５１にそ
れぞれネジ部７３，７５を有するネジ付きピン７２，７
４が螺合されて埋め込まれる。これらのネジ付きピン７
２，７４の先端部には凹部が形成されて、これらの先端
凹部間に、球状の先端を持つ連結ピン７１が介挿され
て、ユニバーサルジョイント式の結合がなされる。即ち
連結ピン７１の両端はそれぞれネジ付きピン７２，７４
の先端に対して、連結ピン７１の傾斜が許される状態で
係合する。
１１から所定距離離れた位置にアーム１ｂと一体にその
横に設けられてその上端がアーム１の揺動に従って略垂
直方向の円弧運動を行う突起部７０と、この突起部７０
の上端に対向して配置されてリニアガイド４に案内され
て垂直方向に直線運動するスケール支持部材５との間に
構成される。その具体構造は、図５（ａ）（ｂ）に正面
の断面構造と背面構造を示す。図示のように突起部７０
とスケール支持部材５には相対向する垂直の貫通孔５
２，５１が設けられて、これらの貫通孔５２，５１にそ
れぞれネジ部７３，７５を有するネジ付きピン７２，７
４が螺合されて埋め込まれる。これらのネジ付きピン７
２，７４の先端部には凹部が形成されて、これらの先端
凹部間に、球状の先端を持つ連結ピン７１が介挿され
て、ユニバーサルジョイント式の結合がなされる。即ち
連結ピン７１の両端はそれぞれネジ付きピン７２，７４
の先端に対して、連結ピン７１の傾斜が許される状態で
係合する。
【００１７】以上の結合手段７とリニアガイド４の組み
合わせにより、アーム１の円弧運動は、連結ピン７１を
介して、リニアガイド４に案内されるスケール支持部材
５に直線運動として伝達されることになる。なお、突起
部７０とスケール支持部材５の間は、連結ピン７１とネ
ジ付きピン７２，７４とが離れることなく追従して動く
ように、図５（ｂ）に示すように、背面において両者の
間に掛け渡された引張コイルバネ８により、互いに引っ
張られた状態とする。
合わせにより、アーム１の円弧運動は、連結ピン７１を
介して、リニアガイド４に案内されるスケール支持部材
５に直線運動として伝達されることになる。なお、突起
部７０とスケール支持部材５の間は、連結ピン７１とネ
ジ付きピン７２，７４とが離れることなく追従して動く
ように、図５（ｂ）に示すように、背面において両者の
間に掛け渡された引張コイルバネ８により、互いに引っ
張られた状態とする。
【００１８】スケール支持部材５は、スケールを保持す
るために図６に示すような凹部５４が形成されていて、
ここに例えば透過型のスケール６０が搭載され、止め金
５３により保持される。そして、図２〜図４に示すよう
に、スケール６０はアーム１ｂの直上に位置するように
し、アーム支持板２１に支持された検出器ブロック６１
の光源６２と受光素子６３がスケール６０を挟んで対向
して、透過型のリニアエンコーダからなる変位検出器６
が構成される。
るために図６に示すような凹部５４が形成されていて、
ここに例えば透過型のスケール６０が搭載され、止め金
５３により保持される。そして、図２〜図４に示すよう
に、スケール６０はアーム１ｂの直上に位置するように
し、アーム支持板２１に支持された検出器ブロック６１
の光源６２と受光素子６３がスケール６０を挟んで対向
して、透過型のリニアエンコーダからなる変位検出器６
が構成される。
【００１９】結合手段７は、突起部７０とスケール支持
部材５に装着されるピン７２，７４がネジ付きピンであ
るから、ネジ調整により埋め込み位置を調整して、突起
部７０に対するスケール支持部材５の位置を調整するこ
とができる。この調整機能を用いて、アーム１の円弧運
動に基づくスケール６０の直線運動のストロークの中央
位置をスケール目盛りの中央位置に一致させることが好
ましい。即ち図７に示すように、アーム１のスケール６
０が配置された位置での円弧運動のストロークをＡと
し、この円弧運動がスケール支持部材５、従ってスケー
ル６０の直線運動に変換されたときのストロークをＢと
したとき、このストロークＢの中央位置にスケール６０
の目盛り中央位置Ｃが一致するように、言い換えれば、
アームがそのストロークの中央に位置するときにスケー
ルがスケール目盛りの中央位置にあるように、結合手段
７によりスケール６０の位置調整を行う。これにより、
広いストローク範囲での正確な変位測定が可能になる。
部材５に装着されるピン７２，７４がネジ付きピンであ
るから、ネジ調整により埋め込み位置を調整して、突起
部７０に対するスケール支持部材５の位置を調整するこ
とができる。この調整機能を用いて、アーム１の円弧運
動に基づくスケール６０の直線運動のストロークの中央
位置をスケール目盛りの中央位置に一致させることが好
ましい。即ち図７に示すように、アーム１のスケール６
０が配置された位置での円弧運動のストロークをＡと
し、この円弧運動がスケール支持部材５、従ってスケー
ル６０の直線運動に変換されたときのストロークをＢと
したとき、このストロークＢの中央位置にスケール６０
の目盛り中央位置Ｃが一致するように、言い換えれば、
アームがそのストロークの中央に位置するときにスケー
ルがスケール目盛りの中央位置にあるように、結合手段
７によりスケール６０の位置調整を行う。これにより、
広いストローク範囲での正確な変位測定が可能になる。
【００２０】以上のようにこの実施例によると、ユニバ
ーサルジョイント形式の結合手段とリニアガイドの組み
合わせにより、アームの円弧運動は正確な直線運動に変
換される。この結果、図１０で説明したような、平行リ
ンク機構により円弧運動を疑似的に直線運動に変換して
アームの変位検出を行う従来方式におけるスケールの水
平方向位置ズレが生じることはない。従ってこの実施例
によると、微細リニアスケールを用いた場合にも正確な
変位測定が可能であり、従って高精度の形状測定が可能
になる。しかも、平行リンク機構を用いた場合に比べ
て、構造は簡単であり、熟練者でなくても容易に高精度
の組立ができ、故障のない、信頼性の高い形状測定機が
得られる。
ーサルジョイント形式の結合手段とリニアガイドの組み
合わせにより、アームの円弧運動は正確な直線運動に変
換される。この結果、図１０で説明したような、平行リ
ンク機構により円弧運動を疑似的に直線運動に変換して
アームの変位検出を行う従来方式におけるスケールの水
平方向位置ズレが生じることはない。従ってこの実施例
によると、微細リニアスケールを用いた場合にも正確な
変位測定が可能であり、従って高精度の形状測定が可能
になる。しかも、平行リンク機構を用いた場合に比べ
て、構造は簡単であり、熟練者でなくても容易に高精度
の組立ができ、故障のない、信頼性の高い形状測定機が
得られる。
【００２１】なおこの実施例では、アームの円弧運動が
完全な直線運動に変換されて変位検出が行われるため、
変位検出そのものは正確にできるが、円弧運動に伴って
連結ピン７１の傾斜角が変化して、変換に伴う誤差が必
ず含まれることになる。この変換誤差は、出力信号処理
に際してソフトウェアにより補正する。
完全な直線運動に変換されて変位検出が行われるため、
変位検出そのものは正確にできるが、円弧運動に伴って
連結ピン７１の傾斜角が変化して、変換に伴う誤差が必
ず含まれることになる。この変換誤差は、出力信号処理
に際してソフトウェアにより補正する。
【００２２】上記実施例では、アームの揺動に伴う略垂
直方向の円弧運動を垂直方向の直線運動に変換して検出
するようにしたが、アームの軸支部から垂直方向に所定
距離離れた位置にアームの揺動に従って略水平方向の円
弧運動を行う側端を設けた突起部を設けて、その略水平
方向の円弧運動を水平方向の直線運動に変換して検出す
るようにすることもできる。その様な実施例の図１に対
応する正面図を図８に示し、平面図を図９に、右側面図
を図１０示す。先の実施例と対応する部分には先の実施
例と同一符号を付して詳細な説明は省く。
直方向の円弧運動を垂直方向の直線運動に変換して検出
するようにしたが、アームの軸支部から垂直方向に所定
距離離れた位置にアームの揺動に従って略水平方向の円
弧運動を行う側端を設けた突起部を設けて、その略水平
方向の円弧運動を水平方向の直線運動に変換して検出す
るようにすることもできる。その様な実施例の図１に対
応する正面図を図８に示し、平面図を図９に、右側面図
を図１０示す。先の実施例と対応する部分には先の実施
例と同一符号を付して詳細な説明は省く。
【００２３】この実施例においては、突起部７０が、ア
ーム１の軸支部に固定されて取り付けられ、軸支部から
垂直方向に所定距離離れた位置にアーム１の揺動に従っ
て略水平方向の円弧運動を行う側端を有する。また、リ
ニアガイド４は水平方向案内機構であって、これに突起
部７０の側端に対向するスケール支持部材５が水平方向
に摺動可能に取り付けられる。そして、突起部７０とそ
の側端に対向するスケール支持部材５の間に、先の実施
例と同様の結合手段７が、突起部７０の略水平方向の円
弧運動をスケール支持部材４の水平方向の直線運動に変
換するものとして構成される。この実施例によれば、先
の実施例と同様の効果が得られる他、リニアガイドを水
平配置とすることにより、ボールリテーナの位置ズレが
起こりにくく、またゴミが入りにくくなるといった効果
も得られる。
ーム１の軸支部に固定されて取り付けられ、軸支部から
垂直方向に所定距離離れた位置にアーム１の揺動に従っ
て略水平方向の円弧運動を行う側端を有する。また、リ
ニアガイド４は水平方向案内機構であって、これに突起
部７０の側端に対向するスケール支持部材５が水平方向
に摺動可能に取り付けられる。そして、突起部７０とそ
の側端に対向するスケール支持部材５の間に、先の実施
例と同様の結合手段７が、突起部７０の略水平方向の円
弧運動をスケール支持部材４の水平方向の直線運動に変
換するものとして構成される。この実施例によれば、先
の実施例と同様の効果が得られる他、リニアガイドを水
平配置とすることにより、ボールリテーナの位置ズレが
起こりにくく、またゴミが入りにくくなるといった効果
も得られる。
【００２４】この発明は上記実施例の限られない。例え
ば実施例では変位検出器として、光学式リニアエンコー
ダを用いたが、差動トランス式等、他の形式の変位検出
器を用いることができる。また、突起部７０とスケール
支持部材５の間をコイルバネにより連結したが、他の弾
性部材を用いて弾性的に連結することもできる。更に、
円弧運動を直線運動に変換するための結合手段７は、突
起部７０とスケール支持部材５の内部を貫通する孔に埋
め込まれたネジ付きピンとこれらを連結する連結ピンに
より構成したが、突起部７０とスケール支持部材５の外
側に同様の結合手段を構成することも可能である。更に
また、実施例では、ベアリングを用いたリニアガイド４
を利用したが、アリ溝ガイド等他の直線案内部材を用い
ることが可能である。更に図１の実施例では、アーム１
の揺動を検出する部位をアーム１の軸支部に対して、触
針が取り付けられる側と反対側の所定距離離れた位置と
したが、逆に触針側の位置とすることもできる。
ば実施例では変位検出器として、光学式リニアエンコー
ダを用いたが、差動トランス式等、他の形式の変位検出
器を用いることができる。また、突起部７０とスケール
支持部材５の間をコイルバネにより連結したが、他の弾
性部材を用いて弾性的に連結することもできる。更に、
円弧運動を直線運動に変換するための結合手段７は、突
起部７０とスケール支持部材５の内部を貫通する孔に埋
め込まれたネジ付きピンとこれらを連結する連結ピンに
より構成したが、突起部７０とスケール支持部材５の外
側に同様の結合手段を構成することも可能である。更に
また、実施例では、ベアリングを用いたリニアガイド４
を利用したが、アリ溝ガイド等他の直線案内部材を用い
ることが可能である。更に図１の実施例では、アーム１
の揺動を検出する部位をアーム１の軸支部に対して、触
針が取り付けられる側と反対側の所定距離離れた位置と
したが、逆に触針側の位置とすることもできる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ユ
ニバーサルジョイント形式の結合手段と直線案内機構の
組み合わせにより、アームの円弧運動を正確な直線運動
に変換して、精密スケールを用いた場合の正確な変位測
定を可能とし、従って高精度の形状測定を可能とした形
状測定機が得られる。また、構造は簡単であり、熟練者
でなくても容易に高精度の組立ができ、故障のない、信
頼性の高い形状測定機が得られる。
ニバーサルジョイント形式の結合手段と直線案内機構の
組み合わせにより、アームの円弧運動を正確な直線運動
に変換して、精密スケールを用いた場合の正確な変位測
定を可能とし、従って高精度の形状測定を可能とした形
状測定機が得られる。また、構造は簡単であり、熟練者
でなくても容易に高精度の組立ができ、故障のない、信
頼性の高い形状測定機が得られる。
【図１】 この発明の一実施例に係る形状測定機の駆動
部要部構成を示す正面図である。
部要部構成を示す正面図である。
【図２】 同実施例の駆動部要部構成を示す平面図であ
る。
る。
【図３】 同実施例の駆動部要部構成を一部部品を省い
て示す斜視図である。
て示す斜視図である。
【図４】 同実施例の駆動部要部構成を一部部品を省い
て示す斜視図である。
て示す斜視図である。
【図５】 同実施例の結合手段の具体構造を示す正面断
面図と背面図である。
面図と背面図である。
【図６】 同実施例のスケール保持構造を示す斜視図で
ある。
ある。
【図７】 同実施例のスケール位置調整法を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図８】 この発明の別の実施例に係る形状測定機の駆
動部要部構成を示す正面図である。
動部要部構成を示す正面図である。
【図９】 同実施例の要部構成を示す平面図である。
【図１０】 同実施例の要部構成を示す右側面図であ
る。
る。
【図１１】 従来の形状測定機の外観図である。
【図１２】 同形状測定機の駆動部構成を示す図であ
る。
る。
【図１３】 同形状測定機における平行リンク機構を示
す図である。
す図である。
１（１ａ，１ｂ，１ｃ）…アーム、２（２１，２２，２
３）…アーム支持部材、３…駆動軸、２４…ナット、４
…リニアガイド、５…スケール支持部材、５１，５２…
貫通孔、６…変位検出器、６０…スケール、６１…検出
器ブロック、６２…光源、６３…受光素子、７…結合手
段、７０…突起部、７１…連結ピン、７２，７４…ネジ
付きピン、８…引張コイルバネ。
３）…アーム支持部材、３…駆動軸、２４…ナット、４
…リニアガイド、５…スケール支持部材、５１，５２…
貫通孔、６…変位検出器、６０…スケール、６１…検出
器ブロック、６２…光源、６３…受光素子、７…結合手
段、７０…突起部、７１…連結ピン、７２，７４…ネジ
付きピン、８…引張コイルバネ。
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定物の表面をトレースする触針を取
り付けるアームと、このアームを揺動可能に軸支する軸
支部を有するアーム支持部材と、このアーム支持部材を
水平方向に駆動する駆動機構と、前記アームの揺動を検
出する検出装置とを備えた形状測定機において、 前記検出装置は、 前記アーム支持部材に取り付けられた直線案内部材と、 この直線案内部材に摺動可能に取り付けられたスケール
支持部材と、 前記アームの前記軸支部から所定距離離れた位置におい
て前記アームと前記スケール支持部材との間に介挿され
両端がそれぞれ前記アームと前記スケール支持部材に対
して傾斜自在に係合された連結ピンを有し、この連結ピ
ンにより前記アームの揺動による円弧運動を前記直線案
内部材により直線運動に変換して前記スケール支持部材
に伝達する結合手段と、 前記スケール支持部材に取り付けられたスケールを用い
て構成されて前記直線運動による変位を検出する変位検
出器とを備えたことを特徴とする形状測定機。 - 【請求項２】 前記結合手段は、前記アームがそのスト
ロークの中央に位置するときに前記スケール位置がスケ
ール目盛りの中央に一致するように調整する調整手段を
有することを特徴とする請求項１記載の形状測定機。 - 【請求項３】 前記直線案内部材は、前記スケール支持
部材を垂直方向に案内するように前記アーム支持部材に
取り付けられ、 前記結合手段は、前記アームと一体に形成されて、前記
軸支部から水平方向に所定距離離れた位置に前記アーム
の揺動に従って略垂直方向の円弧運動を行う上端を有す
る突起部と、この突起部の上端に対向して弾性的に突起
部に連結された前記スケール支持部材との間に設けら
れ、 前記スケールは、前記スケール支持部材に支持されて前
記アームの直上に配置されていることを特徴とする請求
項１記載の形状測定機。 - 【請求項４】 前記直線案内部材は、前記スケール支持
部材を水平方向に案内するように前記アーム支持部材に
取り付けられ、 前記結合手段は、前記アームと一体に形成されて、前記
軸支部から垂直方向に所定距離離れた位置に前記アーム
の揺動に従って略水平方向の円弧運動を行う側端を有す
る突起部と、この突起部の側端に対向して弾性的に突起
部に連結された前記スケール支持部材との間に設けられ
ていることを特徴とする請求項１記載の形状測定機。 - 【請求項５】 前記結合手段は、前記突起部および前記
スケール支持部材にそれぞれ設けられた貫通孔に螺合さ
れて先端部が相対向する二つのネジ付きピンを有し、前
記連結ピンの両端はこれらの二つのネジ付きピンの先端
部に傾斜自在に係合されており、かつ、 前記二つのネジ付きピンの装着位置は、前記アームがそ
のストロークの中央に位置するときに前記スケール位置
がスケール目盛りの中央に一致するように調整されてい
ることを特徴とする請求項３または４記載の形状測定
機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03521596A JP3256124B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 形状測定機 |
| GB9703315A GB2310494B (en) | 1996-02-22 | 1997-02-18 | Contour measuring apparatus with a stylus |
| DE19706291A DE19706291B4 (de) | 1996-02-22 | 1997-02-18 | Konturenmeßgerät mit einem Fühlstift |
| US08/802,943 US5726350A (en) | 1996-02-22 | 1997-02-21 | Contour measuring apparatus with a stylus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03521596A JP3256124B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 形状測定機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229607A true JPH09229607A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3256124B2 JP3256124B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=12435631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03521596A Expired - Fee Related JP3256124B2 (ja) | 1996-02-22 | 1996-02-22 | 形状測定機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5726350A (ja) |
| JP (1) | JP3256124B2 (ja) |
| DE (1) | DE19706291B4 (ja) |
| GB (1) | GB2310494B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100384358B1 (ko) * | 2000-03-23 | 2003-05-22 | 가부시키가이샤 도쿄 웰드 | 측정 탐침 장치 |
| KR100384357B1 (ko) * | 2000-03-06 | 2003-05-22 | 가부시키가이샤 도쿄 웰드 | 측정 탐침 구동장치 |
| JP2020003436A (ja) * | 2018-06-30 | 2020-01-09 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定装置の制御方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6034491A (en) * | 1997-10-01 | 2000-03-07 | The Boeing Company | Universal fixture having shared drive assembly |
| JP3443054B2 (ja) * | 1999-11-01 | 2003-09-02 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定機用検出器 |
| DE10221878A1 (de) * | 2001-06-01 | 2003-01-16 | Omron Corp Kyoto | Berührender Versetzungsdetektor und -sensor |
| JP3548752B2 (ja) * | 2001-06-01 | 2004-07-28 | オムロン株式会社 | 変位検出装置 |
| DE102005014623A1 (de) * | 2005-03-23 | 2006-09-28 | Aesculap Ag & Co. Kg | Chirurgisches System zum Präparieren eines Implantats und Verfahren zum Präparieren eines Implantats |
| DE102005058760A1 (de) * | 2005-12-05 | 2007-06-06 | Aesculap Ag & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Präparieren eines Implantats aus einem Implantatmaterial |
| CN102768028A (zh) * | 2012-06-04 | 2012-11-07 | 天津大学 | 单关节臂在线原位测量方法及装置 |
| DE102017107373B4 (de) * | 2017-04-06 | 2019-04-25 | Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh | Oberflächenmessgerät |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB587127A (en) * | 1944-07-05 | 1947-04-15 | Kapella Ltd | Improvements in or relating to apparatus for measuring or indicating the roughnesses or undulations of a surface |
| GB1472628A (en) * | 1974-09-10 | 1977-05-04 | Maag Zahnraeder & Maschinen Ag | Apparatus for testing profiles |
| JPS56148007A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-17 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Profile measuring apparatus |
| EP0065360A3 (en) * | 1981-05-12 | 1983-08-10 | Schlumberger Electronics (U.K.) Limited | Parallel motion displacement transducers |
| DE3543906A1 (de) * | 1985-12-12 | 1987-06-25 | Hommelwerke Gmbh | Einrichtung zur messung der gestalt einer oberflaeche entlang einer abtastlinie |
| US4706360A (en) * | 1986-05-13 | 1987-11-17 | Morton Thiokol, Inc. | Thread gage |
| JPH03115902A (ja) * | 1989-06-23 | 1991-05-16 | Rank Taylor Hobson Ltd | 度量衡装置およびその校正の方法 |
| DE4013742C2 (de) * | 1990-04-28 | 1994-06-30 | Focus Mestechnik Gmbh & Co Kg | Abtastkopf für eine Maschine zum Ausmessen der Mikrooberflächenkontur von Werkstücken |
| US5309755A (en) * | 1992-10-02 | 1994-05-10 | Tencor Instruments | Profilometer stylus assembly insensitive to vibration |
| GB2281779B (en) * | 1993-09-14 | 1997-04-23 | Rank Taylor Hobson Ltd | Metrological instrument |
-
1996
- 1996-02-22 JP JP03521596A patent/JP3256124B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-02-18 DE DE19706291A patent/DE19706291B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-18 GB GB9703315A patent/GB2310494B/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-21 US US08/802,943 patent/US5726350A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100384357B1 (ko) * | 2000-03-06 | 2003-05-22 | 가부시키가이샤 도쿄 웰드 | 측정 탐침 구동장치 |
| KR100384358B1 (ko) * | 2000-03-23 | 2003-05-22 | 가부시키가이샤 도쿄 웰드 | 측정 탐침 장치 |
| JP2020003436A (ja) * | 2018-06-30 | 2020-01-09 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定装置の制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19706291A1 (de) | 1997-08-28 |
| US5726350A (en) | 1998-03-10 |
| DE19706291B4 (de) | 2011-04-07 |
| GB2310494B (en) | 2000-02-23 |
| GB2310494A (en) | 1997-08-27 |
| GB9703315D0 (en) | 1997-04-09 |
| JP3256124B2 (ja) | 2002-02-12 |
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