JPH11142140A - 粗さプローブユニットおよびこれを用いた表面粗さ測定装置 - Google Patents

粗さプローブユニットおよびこれを用いた表面粗さ測定装置

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JPH11142140A
JPH11142140A JP30274797A JP30274797A JPH11142140A JP H11142140 A JPH11142140 A JP H11142140A JP 30274797 A JP30274797 A JP 30274797A JP 30274797 A JP30274797 A JP 30274797A JP H11142140 A JPH11142140 A JP H11142140A
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JP
Japan
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roughness
probe
turning
roughness probe
moving
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Withdrawn
Application number
JP30274797A
Other languages
English (en)
Inventor
Sadayuki Matsumiya
貞行 松宮
Yasushi Ichihara
保賜 市原
Koji Suzuki
浩二 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 孔の内周面などの表面粗さを迅速にかつ高精
度に測定することができる粗さプローブユニットおよび
それを用いた表面粗さ測定装置を提供する。 【解決手段】 三次元測定機のアームの先端にタッチ信
号プローブと非接触粗さプローブユニット21とを交換
可能に取り付ける。粗さプローブユニット21は、非接
触粗さプローブ28と、この非接触粗さプローブ28の
粗さ検出方向に対して直交する方向へ粗さプローブ28
を移動させる直線移動手段(25,27,29)と、非
接触粗さプローブ28の移動方向と平行な軸を中心とし
て粗さプローブ28を旋回移動させる旋回移動手段(2
4,30)とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、粗さプローブユニ
ットおよびそれを用いた表面粗さ測定装置に関する。詳
しくは、粗さプローブを直線移動および旋回できるよう
にした粗さプローブユニット、および、その粗さプロー
ブユニットを三次元測定機などに取り付けて被測定物の
測定面の表面粗さを測定する表面粗さ測定装置に関す
る。
【0002】
【背景技術】被測定物の測定面の表面粗さを測定する表
面粗さ測定装置としては、被測定物の測定面にスタイラ
スを接触させ、そのタイラスを移動させながらスタイラ
スの変位を電気信号として検出し、その電気信号を処理
して測定面の表面粗さを求める接触式表面粗さ測定機
と、被測定物の測定面にレーザビームを照射し、その反
射率から測定面の表面粗さを求める非接触式表面粗さ測
定機とが知られている。
【0003】ところで、近年、自動車のエンジン部品に
ついては、従来の寸法測定に加え、新たに摺動部などの
表面粗さ測定の要求がある。しかも、それらの測定をイ
ンラインで行える測定システムの構築が要求されてい
る。このような要求に対して、上述した非接触式表面粗
さ測定機または接触式表面粗さ測定機のプローブを三次
元測定機などに取り付けて、インラインで測定を行うこ
とが考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、単純に粗さプ
ローブを三次元測定機などに取り付けただけでは、次の
ような問題がある。通常、粗さ測定では、粗さプローブ
の検出面を測定面に対向させる必要があるが、測定面の
向きが異なる場合、たとえば、孔の内周面の周方向複数
箇所で粗さ測定を行おうとする場合、粗さプローブの検
出面に対して孔の内周面の各測定部位が対向するよう
に、被測定物の向きをその都度変更しなければならない
ので、測定に時間がかかる。しかも、粗さ測定にあたっ
て、粗さプローブを測定面に沿って移動させながら測定
を行う際、その移動を三次元測定機の移動機構によって
行うと、移動に伴う振動の影響を受けやすく高精度な粗
さ測定が期待できない。
【0005】本発明の目的は、このような従来の問題を
解消し、とくに孔の内周面などの表面粗さを迅速にかつ
高精度に測定することができる粗さプローブユニットお
よびそれを用いた表面粗さ測定装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の粗さプローブユ
ニットは、測定面の表面粗さを測定する粗さプローブ
と、この粗さプローブの粗さ検出方向に対して略直交す
る方向へ粗さプローブを直線移動させる直線移動手段
と、前記粗さプローブの移動方向と平行な軸を中心とし
て粗さプローブを旋回させる旋回手段とを備えたことを
特徴とする。
【0007】この構成によれば、粗さプローブをその粗
さ検出方向に対して略直交する方向へ移動させる直線移
動手段と、その移動方向と平行な軸を中心として旋回さ
せる旋回手段とを備えているので、旋回手段によって粗
さプローブの検出面の向きを測定面に対向する任意の方
向へ向かせることができ、この状態において、直線移動
手段によって粗さプローブをその粗さ検出方向に対して
略直交する方向へ移動させながら測定を行うことができ
る。従って、孔の内面などの任意の測定面の粗さ測定を
迅速にかつ高精度に行うことができる。
【0008】以上において、粗さプローブは、接触式粗
さプローブであってもよいが、測定面の表面粗さを非接
触で測定する非接触粗さプローブの方が好ましい。
【0009】また、旋回手段は、粗さプローブの移動方
向と平行な軸を中心として粗さプローブを旋回させるこ
とができる構造であればどのような構成でもよいが、た
とえば、旋回中心軸上に前記粗さプローブを保持しかつ
その旋回中心軸を中心として旋回可能に設けられた旋回
部材と、この旋回部材を旋回させる旋回駆動手段とを備
える構成が好ましい。
【0010】また、直線移動手段についても、どのよう
な構成でもよいが、たとえば、旋回部材に旋回中心軸と
同方向へ移動可能に設けられ粗さプローブを保持したス
ライド部材と、このスライド部材を旋回中心軸と同方向
へ移動させるスライド駆動手段と備える構成が好まし
い。
【0011】本発明の表面粗さ測定装置は、可動部を移
動させる移動機構と、この移動機構の可動部に取り付け
られた粗さプローブユニットとを備え、前記粗さプロー
ブユニットは、測定面の表面粗さを測定する粗さプロー
ブと、この粗さプローブの粗さ検出方向に対して略直交
する方向へ粗さプローブを直線移動させる直線移動手段
と、前記粗さプローブの移動方向と平行な軸を中心とし
て粗さプローブを旋回させる旋回手段とを備えることを
特徴とする。
【0012】このような構成によれば、移動機構によっ
て粗さプローブユニットを被測定物の測定面近傍に位置
させたのち、旋回手段によって粗さプローブの検出面の
向きを測定面に対向する任意の方向へ向かせ、この状態
において、直線移動手段によって粗さプローブをその粗
さ検出方向に対して略直交する方向へ移動させながら測
定を行う。従って、インラインでの粗さ測定を実現でき
る。
【0013】以上の構成において、移動機構としては、
ロボットなどでもよいが、可動部を互いに直交する三次
元方向へ移動させる三次元測定機が好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図1は本実施形態の測定装置の斜視図で
ある。同測定装置は、移動機構としての三次元測定機1
を備える。三次元測定機1は、ベース2と、このベース
2の長手方向(X軸方向)へ移動可能に設けられたコラ
ム3と、このコラム3に上下方向(Z軸方向)へ昇降可
能に設けられたスライダ4と、このスライダ4に前後方
向へ(Y軸方向)へ進退可能に設けられたアーム5とか
ら構成されている。
【0015】前記アーム5の先端、つまり、互いに直交
するX,Y,Z軸方向へ移動可能に構成された可動部と
してのアーム5の先端部には、被測定物の測定面の表面
粗さを非接触で測定する非接触粗さプローブユニット2
1およびタッチ信号プローブ(図2参照)11が交換可
能に取り付けできるようになっている。
【0016】前記タッチ信号プローブ11は、図2に示
すように、前記アーム5の先端に取り付けられるシャン
ク12Aを有するプローブ本体12と、このプローブ本
体12に前記シャンク12Aに対して直交する軸13を
支点として回動可能に保持されたスタイラス14とを備
え、スタイラス14が被測定物に接触するとタッチ信号
が出力されるようになっている。
【0017】前記非接触粗さプローブユニット21は、
図3に示すように、前記アーム5の先端に取り付けられ
るシャンク22Aを有するプローブ本体22と、このプ
ローブ本体22にベアリング23を介して旋回中心軸L
を中心として旋回可能に設けられた旋回部材24と、こ
の旋回部材24に保持部材25を介して前記旋回中心軸
L方向へスライド可能に設けられスライド部材27と、
このスライド部材27に固定されかつ前記旋回中心軸L
上に配置された非接触粗さプローブ28と、前記スライ
ド部材27をスライドさせるスライド駆動手段29と、
前記旋回部材24を旋回中心軸Lを中心として旋回させ
る旋回駆動手段30とから構成されている。
【0018】前記スライド駆動手段29は、前記スライ
ド部材27にそのスライド方向に沿って形成されたラッ
ク31と、このラック31に噛合するピニオン32と、
前記保持部材25に固定され前記ピニオン32を回転さ
せるモータ33とから構成されている。前記旋回駆動手
段30は、前記プローブ本体22に前記旋回中心軸Lと
同軸上に固定された歯車34と、この歯車34に噛合す
るピニオン35と、前記プローブ本体22に支持部材3
6を介して支持され前記ピニオン35を回転させるモー
タ37とから構成されている。なお、38はカバーであ
る。
【0019】ここで、前記保持部材25、スライド部材
27およびスライド駆動手段29から、非接触粗さプロ
ーブ28をその粗さ検出方向に対して略直交する方向へ
移動させる直線移動手段が構成されている。また、旋回
部材24および旋回駆動手段30から、非接触粗さプロ
ーブ28を前記移動方向と平行な軸(旋回中心軸L)を
中心として旋回させる旋回手段が構成されている。な
お、100は被測定物、101は測定面で、ここでは、
孔の内周面を示している。
【0020】前記非接触粗さプローブ11は、図4に示
すように、光軸が相互に30度の角度で交差する第1お
よび第2の光ファイバ42,43と、これら光ファイバ
42,43を介して測定面101に投光する光源44
と、前記測定面101からの反射光を第1の光ファイバ
42を介して受光する第1の受光器45と、前記測定面
101からの反射光を第2の光ファイバ43を介して受
光する第2の受光器46と、これら第1および第2の受
光器45,46の出力F0 ,Fθをそれぞれ増幅するア
ンプ47,48と、演算装置49とから構成されてい
る。
【0021】なお、第1および第2の光ファイバ42,
43は、それぞれ光の往路および復路を内外に有する構
成を備え、しかも、第1の光ファイバ42からの光軸が
測定面101に対して垂直になるように配置されてい
る。
【0022】前記演算装置49は、前記両アンプ47,
48の出力の比FD (=Fθ/F0)を求める割算器5
0と、この割算器50による割算器出力FD を逆対数演
算して表面粗さ(中心線平均粗さ)Raを求める第1の
演算器51と、この第1の演算器51によって求められ
た表面粗さデータを平均化して平均値を求める第2の演
算器52とから構成されている。ここで、第1の演算器
51において求められる表面粗さRaは、Ra=10
(FD/K-M/K)で与えられる。なお、M,Kは被測定物10
0の材質や加工条件などによって異なる定数である。
【0023】次に、本実施形態の測定方法を説明する。
被測定物100の孔の内面の粗さ測定にあたっては、図
3に示すように、粗さプローブユニット21の粗さプロ
ーブ28を被測定物100の孔内に挿入し、粗さプロー
ブ28の検出面を孔の内面(測定面101)に対向させ
る。これには、モータ37を駆動させる。すると、ピニ
オン35、歯車34を介して旋回部材24が旋回中心軸
Lと中心として旋回するので、粗さプローブ28の検出
面を孔の内面所望位置に対向させる。
【0024】この状態において、粗さ測定を行う。粗さ
測定では、モータ33を駆動させる。すると、ピニオン
32、ラック31を介してスライド部材27がスライド
されるから、そのときの粗さプローブ28からの測定デ
ータを演算処理すれば、孔の内面の粗さ測定を行うこと
ができる。
【0025】本実施形態によれば、三次元測定機1のア
ーム5の先端にタッチ信号プローブ11と非接触粗さプ
ローブユニット21とを交換可能に取り付けできるよう
にしたので、タッチ信号プローブ11を用いて被測定物
100の寸法測定を行い、非接触粗さプローブユニット
21を用いて被測定物100の表面粗さを測定すること
ができる。従って、インラインでの高精度測定を容易に
実現できる。
【0026】また、非接触粗さプローブユニット21
は、非接触粗さプローブ28をその粗さ検出方向に対し
て略直交する旋回中心軸L方向へ移動させる直線移動手
段と、その旋回中心軸Lを中心として旋回させる旋回手
段とを備えているので、旋回手段によって非接触粗さプ
ローブ28の検出面の向きを測定面に対向する任意の方
向へ向かせ、この状態において直線移動手段によって非
接触粗さプローブ28を移動させながら粗さ測定するこ
とができる。従って、孔の内面などの任意の測定面の粗
さ測定を迅速にかつ高精度に行うことができる。
【0027】また、旋回手段は、旋回中心軸Lに非接触
粗さプローブ28を保持しかつその旋回中心軸Lを中心
として旋回可能に設けられた旋回部材24と、この旋回
部材24を旋回させる旋回駆動手段30とから構成され
ているから、簡単に構成できる。
【0028】また、直線移動手段についても、旋回部材
24に旋回中心軸Lと同方向へ移動可能に設けられ非接
触粗さプローブ28を保持したスライド部材27と、こ
のスライド部材27を旋回中心軸L方向へ移動させるス
ライド駆動手段29とから構成されているから、簡単に
構成できる。
【0029】なお、前記実施形態において、非接触粗さ
プローブ28の構造、検出方式は、図3および図4で説
明した構造、検出方式に限らず、他の構造、検出方式の
ものであってもよい。あるいは、スタイラスを測定面に
接触させて測定面の表面粗さを測定する接触式粗さプロ
ーブを用いてもよい。また、タッチ信号プローブ11に
ついては、前記実施形態で説明した図2の構成に限ら
ず、スタイラス14が測定面に接したときにタッチ信号
を発する構造であれば、他の構造でもよい。
【0030】また、移動機構として、アーム5が水平方
向へ突出する構造の三次元測定機1を用いたが、門形構
造の三次元測定機でもよい。あるいは、ロボットなどで
もよい。さらに、移動方向についても、三次元方向に限
らず、一軸方向、または、2軸方向へ移動するものでも
よい。
【0031】
【発明の効果】本発明の粗さプローブユニットおよび表
面粗さ測定装置によれば、孔の内周面などの表面粗さを
迅速にかつ高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る粗さプローブユニットを用いた表
面粗さ測定装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図2】同上実施形態のタッチ信号プローブを示す図で
ある。
【図3】同上実施形態の非接触粗さプローブユニットの
構成を説明するための図である。
【図4】同上実施形態の非接触粗さプローブの回路構成
を説明するための図である。
【符号の説明】
1 三次元測定機(移動機構) 5 アーム(可動部) 11 タッチ信号プローブ 21 非接触粗さプローブユニット 22 プローブ本体 24 旋回部材 27 スライド部材 28 非接触粗さプローブ 29 スライド駆動手段 30 旋回駆動手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定面の表面粗さを測定する粗さプロー
    ブと、この粗さプローブの粗さ検出方向に対して略直交
    する方向へ粗さプローブを直線移動させる直線移動手段
    と、前記粗さプローブの移動方向と平行な軸を中心とし
    て粗さプローブを旋回させる旋回手段とを備えたことを
    特徴とする粗さプローブユニット。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の粗さプローブユニット
    において、前記粗さプローブは、測定面の表面粗さを非
    接触で測定する非接触粗さプローブであることを特徴と
    する粗さプローブユニット。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の粗さプローブユニット
    において、前記旋回手段は、前記旋回中心軸上に前記粗
    さプローブを保持しかつその旋回中心軸を中心として旋
    回可能に設けられた旋回部材と、この旋回部材を旋回さ
    せる旋回駆動手段とを備えることを特徴とする粗さプロ
    ーブユニット。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の粗さプローブユニット
    において、前記直線移動手段は、前記旋回部材に前記旋
    回中心軸と同方向へ移動可能に設けられ前記粗さプロー
    ブを保持したスライド部材と、このスライド部材を前記
    旋回中心軸と同方向へ移動させるスライド駆動手段と備
    えることを特徴とする粗さプローブユニット。
  5. 【請求項5】 可動部を移動させる移動機構と、この移
    動機構の可動部に取り付けられた粗さプローブユニット
    とを備え、 前記粗さプローブユニットは、測定面の表面粗さを測定
    する粗さプローブと、この粗さプローブの粗さ検出方向
    に対して略直交する方向へ粗さプローブを直線移動させ
    る直線移動手段と、前記粗さプローブの移動方向と平行
    な軸を中心として粗さプローブを旋回させる旋回手段と
    を備えることを特徴とする表面粗さ測定装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の表面粗さ測定装置にお
    いて、前記移動機構は、前記可動部を互いに直交する三
    次元方向へ移動させる三次元測定機であることを特徴と
    する表面粗さ測定装置。
JP30274797A 1997-11-05 1997-11-05 粗さプローブユニットおよびこれを用いた表面粗さ測定装置 Withdrawn JPH11142140A (ja)

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JP30274797A JPH11142140A (ja) 1997-11-05 1997-11-05 粗さプローブユニットおよびこれを用いた表面粗さ測定装置

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JP30274797A JPH11142140A (ja) 1997-11-05 1997-11-05 粗さプローブユニットおよびこれを用いた表面粗さ測定装置

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JPH11142140A true JPH11142140A (ja) 1999-05-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107014333A (zh) * 2017-05-31 2017-08-04 西安交通大学 中小口径柱形元件微小孔在位精密测量装置及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20050201