JPH10239012A - 輪郭形状測定方法及び輪郭形状測定機 - Google Patents

輪郭形状測定方法及び輪郭形状測定機

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JPH10239012A
JPH10239012A JP6011997A JP6011997A JPH10239012A JP H10239012 A JPH10239012 A JP H10239012A JP 6011997 A JP6011997 A JP 6011997A JP 6011997 A JP6011997 A JP 6011997A JP H10239012 A JPH10239012 A JP H10239012A
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JP
Japan
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stylus
load
contour shape
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magnitude
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Application number
JP6011997A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Kubota
和浩 久保田
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少なくとも2つの面が交差する形状(水平
面、上り斜面、下り斜面のうち少なくとも2種類の面の
組合せ)を有するワークの輪郭形状を測定する場合に、
測定精度がよく、かつ測定時間が長くならないととも
に、種々の角度の傾斜面を有するワークにも対応可能な
測定方法及びそれを備えた輪郭形状測定機を提供する。 【解決手段】 触針負荷を検出するセンサーを触針が取
り付けられるアーム又は触針に設けて、触針負荷を検出
しながらワークの表面を測定し、得られた測定データを
触針負荷の大きさに基づいて補正し、補正された測定デ
ータによってワークの輪郭形状を算出するようにする。
触針負荷に対する測定データの補正値は、少なくとも2
つの面が交差する形状を有し輪郭形状が既知の基準ゲー
ジを、測定したときの「個々の測定データの真値との
差」及び「そのときに検出された触針負荷」の関係から
求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの輪郭形状
を求める輪郭形状測定機に係わり、特に、少なくとも2
つの測定面が交差する形状(V溝形状等)を有するワー
クの輪郭形状を精度よく測定する方法及びそれを備えた
輪郭形状測定機に関するものである。
【従来の技術】
【0002】図5に一般的な輪郭形状測定機の測定部を
示す。図5に示すように、測定部は、ベース21に立設
されたコラム22に送り装置23が設けられ、触針29
を有し触針29のZ方向(鉛直方向)の変位を検出する
検出器24が、送り装置23にX方向(水平方向)移動
自在に設けられている。送り装置23には検出器24の
X方向の移動量を検出するスケールが内蔵されている。
これによって、ワークWの測定位置に触針29を当接し
た状態で検出器24をX方向に移動させると、触針29
のZ方向の変位が検出器24で検出され、検出器24の
X方向の移動量が送り装置23のスケールで検出され
て、ワークWの測定データが得られる。そして、測定デ
ータは輪郭形状として演算され、その結果がCRTやX
−Yレコーダーに出力される。
【0003】また、図6は検出器24の概略機構を示し
たもので、支点25に揺動自在にアーム26が支持さ
れ、アーム26の左端には触針29が取り付けられてい
る。そして、アーム26の右端にはウェイト27が、触
針29側に下向きの所定の荷重(測定力)が発生するよ
うに位置が調整されて取り付けられている。さらに、ア
ーム26の支点25より左側には差動トランス等のセン
サー28が設けられ、触針29のZ方向変位を検出する
ようになっている。
【0004】ところで、図7の上側の図に示すように、
ワークWがV溝形状のワーク30の場合、触針29は通
常ワーク30の水平面(検出器24の移動方向に平行な
面をいう。)31、下り傾斜面32、上り傾斜面33、
水平面34の順に当接していくが、当接面によって触針
29にかかる負荷の大きさは異なる。すなわち、触針2
9には常に下向きの荷重(測定力)がかかっているた
め、下り傾斜面32を測定するときは水平面31、34
に比べて負荷が小さく、上り傾斜面33を測定するとき
は水平面31、34に比べて負荷が大きくなる。これを
表わしたのが図7の下側の図であり、水平面31測定時
の負荷41、下り傾斜面32測定時の負荷42、上り傾
斜面33測定時の負荷43、水平面34測定時の負荷4
4というように変化する。
【0005】その結果、アーム26の撓みが変化し、ア
ーム26の撓みが変化すると触針29の変位が同じでも
センサー28で検出される値が異なるということにな
る。つまり、V溝形状のワーク30等を測定すると、測
定面の傾斜方向によって検出条件が変わる。したがっ
て、正確な測定ができない。これは、ワーク30のよう
なV溝形状のものだけでなく、凸形状や水平面と斜面の
組合せ等、少なくとも2つの測定面が交差する形状を有
するワークについては同様である。
【0006】この問題を解決する方法の1つ(第一の方
法)として、アーム26の剛性を大きくし、触針29に
かかる負荷の大きさが変化してもセンサー28で検出さ
れる値に影響するような撓みが発生しないようにするこ
とが考えられる。
【0007】また、他の方法(第二の方法)として、特
公平6−40006号公報(形状測定機の測定方法)で
開示されているものがある。この方法では、測定データ
から測定面の傾斜方向を判別し、下り方向の場合はその
まま測定するが、上り方向の場合は触針の移動方向(X
方向)を反対にして測定する。つまり、図7に示したワ
ーク30のような場合は、下り傾斜面32は左方向から
右方向へ、上り傾斜面33は逆に右方向から左方向へ触
針を移動させて測定する。そして、境界部分では両方向
の測定データを採って下り傾斜面32と上り傾斜面33
の2つのデータを繋ぎ合わせるようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第一の
方法では、一般的にアーム26の質量が大きくなる。ア
ーム26の質量が大きくなると応答性が低下するため測
定速度が制限され、その結果測定時間が長くなるという
問題が発生する。
【0009】また、第二の方法では、測定面がどの方向
の傾斜になっているか測定してみないとわからないとと
もに、傾斜面の方向によって測定方向を変えなければな
らないので、測定時間が長くなるという問題がある。さ
らに、上り斜面か下り斜面かの区別しかしていないの
で、傾き角度による違いに対応することができない。前
述した問題は傾き角度によってその影響が大きく異なる
ものであり、いろいろな角度の斜面があるワークでは十
分に問題が解決されないことになる。
【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、少なくとも2つの面が交差する形状(水平面、
上り斜面、下り斜面のうち少なくとも2種類の面の組合
せ)を有するワークの輪郭形状を測定する場合に、測定
精度がよく、かつ測定時間が長くならないとともに、種
々の角度の傾斜面を有するワークにも対応可能な測定方
法及びそれを備えた輪郭形状測定機を提供することを目
的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、触針29の負荷の大きさ(以下、単に「触
針負荷」という)を検出する負荷検出手段を設け、触針
負荷を検出しながらワークの表面を測定し、得られた測
定データ(触針29の変位量及び検出器24の移動量)
を触針負荷に基づいて補正し、補正された測定データに
よってワークの輪郭形状を算出するようにする。
【0012】この場合、補正値は、輪郭形状が既知の基
準ゲージをあらかじめ測定しておき、その測定データを
用いることができる。つまり、基準ゲージを測定したと
きの「個々の測定データの真値との差」及び「そのとき
に検出された触針負荷」の関係から求める。基準ゲージ
としてしは、少なくとも2つの面が交差する形状を有す
ることが必要である。
【0013】また、触針負荷を検出するセンサーはアー
ム26に設けてもよいし、触針29そのものに取り付け
てもよい。
【0014】さらに、測定方法の1つとして、触針負荷
の大きさによって触針29のワークとの相対移動速度
(検出器移動型の場合は検出器24の移動速度)を制御
し、触針負荷が所定の大きさ以下になるようにしてもよ
い。こうすると、触針負荷の変動は小さいので補正値の
範囲は狭くなる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明に係る輪郭形状測定機の実
施の形態のブロック図を図1に示す。図1に示すよう
に、測定部10は従来の技術(図5)で説明したよう
に、ワークWの表面に触針29を当接させながら触針2
9をワークWに対して相対的に移動させ、触針29の変
位(Z方向)及び移動量(X方向)を検出するものであ
るが、従来と異なるのは、触針負荷を検出する負荷検出
センサーが設けられているところである。すなわち、図
2に示すように、触針負荷を検出する歪みゲージGaが
アーム16に取り付けられている。
【0016】また、負荷算出部11は歪みゲージGaの
出力値から触針負荷を算出する。補正値記憶部12は、
触針負荷に対応する補正値を記憶するとともに、その補
正値の中から負荷算出部11より出力された信号に対応
する補正値を出力する。補正値は、V溝等のように少な
くとも2つの面が交差する形状を有し、輪郭形状が既知
の基準ゲージをあらかじめ測定しておき、「個々の測定
データの真値との差」及び「そのときに検出された触針
負荷」の関係から求める。測定データ補正部13は、測
定部10で検出されたワークの測定データを、補正値記
憶部12から出力された補正値によって補正する。輪郭
形状算出部14は測定データ補正部13で補正された測
定データによってワークの輪郭形状を算出する。
【0017】本発明に係る輪郭形状測定機はこのように
構成され、測定部10でワークWを測定すると、ワーク
の測定データが測定データ補正部13に出力されるとと
もに、歪みゲージGaの値が負荷算出部11に出力され
る。すると、負荷算出部11では触針負荷を算出してそ
の値を補正値記憶部12に送り、補正値記憶部12で
は、記憶された補正値の中から該当する補正値を測定デ
ータ補正部13に出力する。測定データ補正部13で
は、この補正値を使ってワークの測定データを補正し輪
郭形状算出部14に出力する。輪郭形状算出部14では
補正された測定データによってワークの輪郭形状を算出
する。
【0018】図4に示したブロック図は他の実施の形態
で、前述した実施の形態に対して検出器移動速度制御部
15が追加されている。検出器24の移動速度の制御は
従来から行われているが、ここでは触針負荷によって検
出器24の移動速度を制御する機能が追加されている。
つまり、触針負荷によって検出器24の移動時の速度を
制御し、触針負荷が所定の大きさ以上にならないように
するものである。触針負荷に影響するのは理論的には加
速度であるが、一般的に速度を小さくすると加速度も小
さくしやすい。こうすると、触針負荷の変動は小さいの
で補正値の範囲は狭くなる。
【0019】なお、以上説明した実施の形態では触針負
荷を検出する歪みゲージをアーム26に取り付けたが、
図3に示すように触針29に直接取り付けてもよい。こ
うすると、触針29を交換する度に歪みゲージGbを取
り外すことが必要であるが、アーム26に取り付けた場
合に比べて感度がよいので、より正確な触針負荷を検出
することができる。
【0020】また、触針負荷を検出するセンサーを歪み
ゲージとしたが、これに限らず、圧電素子等他のセンサ
ーでもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、触
針負荷を検出する負荷検出手段を設けて触針負荷を検出
しながらワークの表面を測定し、得られた測定データを
触針負荷に基づいて補正し、補正された測定データによ
ってワークの輪郭形状を算出するようにした。
【0022】したがって、少なくとも2つの面が交差す
る形状(水平面、上り斜面、下り斜面のうち少なくとも
2種類の面の組合せ)を有するワークの輪郭形状を測定
する場合に、触針負荷条件が同じになるので測定精度が
よくなる。また、測定方向を変えなくてもよく、アーム
の質量が大きくなることもないので、測定時間が長くな
らないようにすることができる。さらに、傾斜角度によ
る補正も可能であるので、いろいろな角度の測定面を有
するワークでも精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る輪郭形状測定機の実施の形態のブ
ロック図
【図2】本発明に係る輪郭形状測定機の実施の形態で、
アームに歪みゲージを取り付けた図
【図3】本発明に係る輪郭形状測定機の他の実施の形態
で、触針に歪みゲージを取り付けた図
【図4】本発明に係る輪郭形状測定機の他の実施の形態
のブロック図
【図5】一般的な輪郭形状測定機の測定部外観図
【図6】一般的な輪郭形状測定機の測定部の検出器機構
の説明図
【図7】V溝形状ワークの説明図
【符号の説明】
10……測定部 11……負荷算出部 12……補正値記憶部 13……測定データ補正部 14……輪郭形状算出部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワークの表面に触針を当接させながらその
    触針をワークに対して相対的に移動させ、その触針の変
    位及び移動量を検出することによってワークの輪郭形状
    を測定する輪郭形状測定機において、 前記触針の負荷の大きさを検出する負荷検出手段を設
    け、 前記触針の負荷の大きさを検出しながらワークの表面を
    測定し、 得られた測定データを、前記触針の負荷の大きさに応じ
    て補正し、 補正された測定データによってワークの輪郭形状を算出
    することを特徴とする輪郭形状測定方法。
  2. 【請求項2】輪郭形状既知の基準ゲージをあらかじめ測
    定して得られた測定データとその測定時の前記触針の負
    荷の大きさとの関係に基づいて、前記ワークの測定デー
    タの補正をすることを特徴とする請求項1に記載の輪郭
    形状測定方法。
  3. 【請求項3】前記触針の負荷の大きさが所定以上になっ
    た場合に、触針のワークとの相対移動速度を前記触針の
    負荷の大きさが所定以下になるように変更することを特
    徴とする請求項1又は請求項2に記載の輪郭形状測定方
    法。
  4. 【請求項4】ワークの表面に触針を当接させながらその
    触針をワークに対して相対的に移動させ、その触針の変
    位及び移動量を検出する測定部と、 前記触針の負荷の大きさを検出する負荷検出センサー
    と、 前記負荷検出センサーの出力値から前記触針の負荷の大
    きさを算出する負荷算出部と、 前記触針の負荷の大きさに対応する補正値を記憶すると
    ともに、その補正値の中から前記負荷算出部から出力さ
    れた信号に対応する前記補正値を出力する補正値記憶部
    と、 前記測定部で検出されたワークの測定データを、前記補
    正値記憶部から出力された前記補正値によって補正する
    測定データ補正部と前記測定データ補正部で補正された
    測定データによってワークの輪郭形状を算出する輪郭形
    状算出部と、から構成されたことを特徴とする輪郭形状
    測定機。
  5. 【請求項5】前記負荷検出センサーが、前記触針が取り
    付けられたアームに設けられたことを特徴とする請求項
    4に記載の輪郭形状測定機。
  6. 【請求項6】前記負荷検出センサーが、前記触針に設け
    られたことを特徴とする請求項4に記載の輪郭形状測定
    機。
  7. 【請求項7】前記触針の負荷の大きさが所定以上になっ
    た場合に、触針のワークとの相対移動速度を前記触針の
    負荷の大きさが所定以下になるように変更する検出器移
    動速度制御部が設けられたことを特徴とする請求項4か
    ら請求項6までのいずれか1に記載の輪郭形状測定機。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100506652B1 (ko) * 2003-01-16 2005-08-05 현대모비스 주식회사 노면특성 계측 장치
JP2007512512A (ja) * 2003-11-13 2007-05-17 レニショウ パブリック リミテッド カンパニー 関節プローブヘッドを持つ座標測定機の誤差補償方法
JP2008215934A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Nano Control:Kk 力センサ、荷重検出装置及び形状測定装置
JP2019132848A (ja) * 2019-03-08 2019-08-08 株式会社牧野フライス製作所 工具測定装置およびワーク測定装置の標準器

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KR100506652B1 (ko) * 2003-01-16 2005-08-05 현대모비스 주식회사 노면특성 계측 장치
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