JPH11190607A - 表面性状測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出器移動の真直度を高精度化すると共に、
測定精度を安定させつつ、低コスト化を図る。 【解決手段】 検出器２００を測定表面に沿って進退さ
せるための駆動部１００のフレーム１０２に、検出器進
退方向と平行にメインシャフト１０４を固定し、該メイ
ンシャフト１０４上を、検出器進退方向に長い略Ｏ字状
とされ、その前後端２箇所に前記メインシャフト１０４
が挿通するようにされたスライドブロック１０８を滑動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面粗さに代表さ
れる表面性状測定用の触針（スタイラスとも称する）を
備えた検出器と、該検出器を測定表面に沿って進退させ
るための駆動部を含む表面性状測定機に係り、特に、検
出器が進退する際の真直度や繰り返し精度が高く、且
つ、低コストの表面性状測定機に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の表面に粗さ測定用の触針を関
与させ、該触針を備えた検出器を、測定表面に沿って進
退させながら、前記触針の表面粗さ方向の変位を検出し
て電気信号に変換し、該電気信号を所定処理して表面粗
さを測定する表面粗さ測定機が広く利用されている。

【０００３】該表面粗さ測定機の検出器を、測定表面に
沿って進退させるための駆動部は、種々提案されてい
る。

【０００４】例えば、特公平４−６０５２３には、図１
４に示す如く、駆動部３０のフレーム３２に配設された
軸受３３に保持され、検出器１０の進退方向（矢印Ａ方
向）に滑動する滑動軸３４と、該滑動軸３４に、移動ブ
ロック３６及び板ばね３８を介して取り付けられた駆動
側コネクタ４０と、前記滑動軸３４を矢印Ａ方向に進退
させるための、連結部４２により前記滑動軸３４に固定
された送り駒４４と、該送り駒４４と係合する送りねじ
４６と、カップリング４８を介して該送りねじ４６と連
結された減速機５０と、該減速機５０を回転駆動するた
めのモータ５２とを備えたものが記載されている。

【０００５】図において、１４は、検出器１０のケース
１２の後端（図の右端）に取り付けられた、前記駆動側
コネクタ４０と係合する検出器側のコネクタピン、１８
は、先端（図の左端）に、測定面に追従して上下動する
触針１６が配設された、ケース１２内を支点（２０）を
中心として揺動する触針アーム、２０は、該触針アーム
１８の支点を構成する略Ｌ字状の板ばね、２２は、前記
触針アーム１８の後端近傍に配設され、該触針レバー１
８の後端の上下動を検出するためのインダクタンス型変
位検出器、２４は、触針１６近傍の細かな凹凸を吸収し
て、安定した測定値が得られるようにするためのスキッ
ド、２６は、触針１６や触針アーム１８を保護するため
のノーズである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この特公平４−６０５
２３は、コンパクトな載置型の表面粗さ測定機を提供す
ることを目的として提案されたものであるが、滑動軸３
４自体が駆動部３０のフレーム３２内を矢印Ａ方向に進
退する構成であるため、滑動軸３４の長さをあまり長く
することができず、検出器１０の移動ストロークに制限
がある。又、移動部分である滑動軸３４が、移動ブロッ
ク３６、板ばね３８、コネクタ４０等を介して検出器１
０と連結されているため、軸受３３が外力の影響を受け
易く、安定した高精度の真直度を保ち難い等の問題点を
有していた。

【０００７】一方、出願人は、特開昭６１−１５５９０
１や同１５５７０１で、図１５に要部構成を示す如く、
駆動部のフレーム（図示省略）に、検出器１０の進退方
向（図の左右方向）と平行に固定されたガイドシャフト
６０を設け、該ガイドシャフト６０上を滑動し、且つ、
モータ５２により回動される送りねじ４６によって移動
される送りナット４５に検出器１０を取り付けることを
提案している。

【０００８】図において、１６は触針、６２は、前記送
りナット４５に固定されたスライドロッド、６４は、該
スライドロッド６２の先端に垂直に結合された上下案内
部材、６６は、該上下案内部材６４に上下摺動自在に取
り付けられた摺動部材、６８は、該摺動部材６６に上下
回動自在に取り付けられた、検出器１０を保持するため
の保持部材、７０は、送りナット４５に固定されたスイ
ッチピン、７２、７４は、該スイッチピン７０により、
検出器１０の前進限界位置（前端と称する）又は後退限
界位置（後端と称する）で、それぞれオンとされる前端
／後端リミットスイッチである。

【０００９】しかしながら、この特開昭６１−１５５９
０１や同１５５７０１で提案した触針式測定機において
も、送りナット４５のガイドシャフト６０に対するスパ
ンを十分にとることができず、送りナット４５が外力の
影響を受け易いだけでなく、部品誤差によるガタ付きも
大きく、安定した高精度な真直度を保つことが容易では
なかった。

【００１０】又、出願人は、実公平４−２４４０８で、
図１６に要部構成を示す如く、駆動部３０のフレーム３
２に、検出器１０の進退方向（図の左右方向）と平行に
固定されたガイドシャフト６０を設け、該ガイドシャフ
ト６０上を滑動し、且つ、モータ５２により回動される
送りねじ４６によって移動される一対の可動片８０、８
２の一方（図では８０）に、支点ばね８６を介して検出
器１０を取り付けることも提案している。

【００１１】図において、８４は、両可動片８０、８４
を互いに接近する方向へ付勢してバックラッシュを無く
すための、一対の引張りばねである。

【００１２】しかしながら、この実公平４−２４４０８
で提案した表面粗さ測定機においても、特開昭６１−１
５５９０１や同１５５７０１と同様の問題点があった。

【００１３】一方、特表平８−５０３３１１には、検出
器が取り付けられるスライドロッドを、駆動部内のＬ字
状スライド面に板ばねで斜め方向から押し付けることに
より位置決めし、駆動部内の前端近傍と後端近傍にそれ
ぞれ配設したプーリ間に駆動ベルトを掛け渡して、その
一部に前記スライドロッドを固定し、該プーリの回転に
よって、前記スライドロッドの先端に取り付けた検出器
を進退させることが記載されているが、やはり、ガタ付
きが大きく、安定した高精度な真直度を保つことは困難
であった。

【００１４】更に、上記先行技術のいずれにおいても、
駆動部３０内部の検出器１０への配線は、リード線を使
用していたため、線材の種類や配線の引き回し状態によ
って、部分的に無理な屈曲箇所が発生し易く、検出器と
のコネクタや滑動部材等の駆動部分に局部的に不安定な
負荷等がかかり、真直度や繰り返し精度に悪影響を与え
ていた。

【００１５】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、滑動部材が外力の影響を受け難く、
部品誤差によるガタ付きが減少し、安定した高精度な真
直度を安価に実現することを第１の課題とする。

【００１６】本発明は、又、検出器とコネクタや滑動部
に不安定な負荷がかかることなく、真直度や繰り返し精
度に悪影響を与えないようにすることを第２の課題とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面性状測定
用の触針を備えた検出器と、該検出器を測定表面に沿っ
て進退させるための駆動部を含む表面性状測定機におい
て、前記駆動部のフレームに、検出器進退方向と平行に
固定された柱状ガイドと、該柱状ガイド上を滑動する、
検出器進退方向に長く、少なくとも前後２個所で該柱状
ガイドの少なくとも１本と係合するようにされた滑動部
材と、該滑動部材を、前記柱状ガイドに沿って進退させ
るための駆動手段とを備え、前記滑動部材に検出器を取
り付けるようにして、前記第１の課題を解決したもので
ある。

【００１８】又、前記柱状ガイドを複数本設け、該柱状
ガイドの１本が前記滑動部材を挿通し、残りの柱状ガイ
ドが該滑動部材を押さえるようにして、安定性を更に高
めたものである。

【００１９】又、前記滑動部材を、検出器進退方向に長
い略Ｏ字状とし、その前後端２箇所に前記柱状ガイドの
１本を挿通するようにしたものである。

【００２０】又、前記検出器を、コネクタにより前記駆
動部に着脱自在とし、駆動部側のコネクタを前記滑動部
材に固定するようにしたものである。

【００２１】又、前記駆動部と検出器を結ぶ配線の、少
なくとも検出器の移動によって変形する部分をフレキシ
ブル印刷回路基板とすることによって、前記第２の課題
を解決したものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、載置型の携
帯型表面粗さ測定機に適用した本発明の実施形態を詳細
に説明する。

【００２３】図１は、本実施形態の要部構成を示す斜視
図、図２は、図１の矢印II方向から見た側面図、図３
は、検出器が取り付けられた駆動部を正面から見た縦断
面図、図４は、同じく上面から見た縦断面図、図５は、
同じく底面から見た縦断面図、図６は、図４のVI−VI線
に沿う横断面図、図７は、同じくVII −VII 線に沿う横
断面図、図８は、同じくVIII−VIII線に沿う横断面図で
ある。

【００２４】本実施形態の駆動部１００は、そのフレー
ム１０２に固定されたメインシャフト（柱状ガイド）１
０４及びサブシャフト（柱状ガイド）１０６と、該シャ
フト１０４、１０６上を滑動する、検出器進退方向（矢
印Ａ方向）に長い略Ｏ字状とされ、その前後端２箇所に
前記メインシャフト１０４が挿通するようにされたスラ
イドブロック（滑動部材）１０８と、該スライドブロッ
ク１０８を前記シャフト１０４、１０６に沿って進退さ
せるための連動ロッド１１０及び送りナット１１２と、
該送りナット１１２と螺合する送りねじ１１４と、フレ
キシブルカップリング１１６を介して該送りねじ１１４
を回動するためのギヤモータ１１８とを備えている。

【００２５】図２に詳細に示す如く、前記スライドブロ
ック１０８の後端には検出器取付台１０８Ａが形成され
ており、その下側には、検出器２００を収容するための
コネクタハウジング１５０の後端に取付けられた、スキ
ッド圧を付与するための板ばね１５２が、サブシャフト
１０６の下面を押えるためのシャフト支持板１２０と共
に、ボルト１２２で固定されている。又、該検出器取付
台１０８Ａの上側には、前記サブシャフト１０６の上側
を押えるためのすべり板１２４を固定した板ばね１２６
が、ボルト１２８で固定されている。

【００２６】図において、１０１は、駆動部のケース、
１３０は、前記スライドブロック１０８に植立されたス
イッチピン、１３２、１３４は、該スイッチピン１３０
と係合して、前記ギヤモータ１１８を停止又は反転する
ための前端／後端スイッチ、１４０は、検出器２００の
後退限界位置近傍で、前記コネクタハウジング１５０の
外側に形成された山形状の膨らみ１５０Ａと係合して、
検出器２００の先端を持ち上げ、触針２０２とスキッド
２０４が駆動部１００の底面より下方に突出しないよう
にするための、ボルト１４２でフレーム１０２に固定さ
れた検出器リフト板、１５４は、前記コネクタハウジン
グ１５０に収容された駆動側コネクタ、２０６は、該駆
動側コネクタ１５４に挿入される検出器側のコネクタピ
ン、２０８は、検出器のコネクタハウジング、２１０は
同じくノーズである。

【００２７】前記駆動部１００は、後出図１０乃至図１
２に示す如く、電装部３００に収容可能とされている。
該駆動部１００の後端には、前記電装部３００と電気的
に接続するための電装側コネクタ１３６が設けられてお
り、該電装側コネクタ１３６と前記駆動側コネクタ１５
４間は、コネクタハウジング１５０を経由して、例えば
厚みが０．２ｍｍ程度の、薄く屈曲自在なフレキシブル
印刷回路基板（ＦＰＣ）１３８で配線されている。

【００２８】このフレキシブル印刷回路基板１３８は、
駆動部１００内に、図９に示す如く、両端をはんだ付け
によりコネクタハウジング１５０と電装側コネクタ１３
６に固定され、中間部をねじ１３９によりスライドブロ
ック１０８に固定され、Ｕ字状にたるみを持たせた状態
で収容されており、コネクタ１５４の移動に伴う配線長
の変化を吸収して、コネクタハウジング１５０（検出器
２００）が移動しても張力がかからないようにされてい
る。

【００２９】前記電装部３００は、図１０（正面図）、
図１１（平面図）、図１２（底面図）及び図１３（ブロ
ック線図）に示す如く、前記電装側コネクタ１３６と接
続されるケーブル３０２を介して、前記駆動部１００に
収容された検出器２００から与えられた信号を処理する
信号処理回路３０４と、該信号処理回路３０４からの信
号を基に、各種パラメータに対応した表面粗さを求める
測定回路３０６と、該測定回路３０６で得られた測定値
を表示するデジタル表示器３０８と、前記ケーブル３０
２を介して駆動部１００内のギヤモータ１１８を駆動す
る駆動回路３１０と、該駆動回路３１０、測定回路３０
６及びデジタル表示器３０８を制御する制御回路３１２
と、これら各回路に電力を供給する電源回路３１４とを
主に含んでいる。

【００３０】図中の実線は、測定時における検出器２０
０の先端位置、破線は、電装部３００内に退避した状態
での検出器２００の先端位置を示す。

【００３１】図において、３２０は電源スイッチ、３２
２はスタートスイッチ、３２４はパラメータ選択スイッ
チである。

【００３２】測定に際しては、測定対象に応じて、図１
０乃至図１２に示す如く、駆動部１００を電装部３００
に収容した状態で使用するか、又は、駆動部１００を電
装部３００から分離して単独で使用するか、選択する。
例えば、小さな穴の内面等を測定する際には、電装部３
００が邪魔になるので、駆動部１００を外して測定し、
それ以外の状況では、一体とした状態で使用することが
できる。

【００３３】具体的には、検出器２００の触針２０２を
測定面に接触させ、電源スイッチ３２０をオンとし、ス
タートスイッチ３２２を押す。すると、制御回路３１２
は、駆動回路３１０を通じてギヤモータ１１８を回転さ
せる。ギヤモータ１１８の回転に伴って送りねじ１１４
が回転すると、スライドブロック１０８が送りねじ１１
４の軸方向へ移動するので、検出器２００の触針２０２
は被測定物の表面粗さに応じて上下に変位する。

【００３４】触針２０２の変位は、検出器２００で電気
信号に変換された後、ケーブル３０２を通じて信号処理
回路３０４へ与えられ、そこで処理され測定回路３０６
へ与えられる。測定回路３０６は、信号処理回路３０４
からの信号を基に、制御回路３１２から指令されたパラ
メータに従って表面粗さを求め、これをデジタル表示器
３０８に表示させる。

【００３５】本実施形態においては、スライドブロック
１０８が、検出器進退方向に長い略Ｏ字状とされ、その
前後端２箇所にメインシャフト１０４が挿通するように
されているので、軽量且つ簡単な構成で、長いスパンを
持たせることができる。又、メインシャフト１０４の他
に短いサブシャフト１０６を設け、スライドブロック１
０８の検出器取付台１０８Ａを押えるようにしているの
で、特に安定性が高い。なお、滑動部材の形状は、略Ｏ
字状に限定されない。又、柱状ガイドの形状や本数も円
柱状や２本に限定されず、例えば角柱状としたり、メイ
ンシャフトのみとしたり、長いサブシャフトを２本上以
設けたりすることも可能である。

【００３６】本実施形態においては、又、駆動側コネク
タ１５４への配線をフレキシブル印刷回路基板１３８と
しているので、屈曲箇所が安定し、屈曲に掛かる負荷、
従ってコネクタ１５４への負荷が一定となり、配線によ
る負荷の変動によって摺動状態が影響を受けることがな
くなり、検出器移動の真直度や繰り返し精度が向上され
る。又、個別の配線が不要となり、部品点数が削減さ
れ、配線作業も容易となる。なお、駆動部側コネクタへ
の配線として、通常のリード線を用いることも可能であ
る。

【００３７】前記実施形態においては、本発明が、載置
型の携帯型表面粗さ測定機に適用されていたが、本発明
の適用対象はこれに限定されず、例えば輪郭形状測定機
や、三次元座標測定機に使用される表面粗さ測定プロー
プにも適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、柱状ガイドを長くする
ことができ、滑動部材の摺動部の受け部分を、長いスパ
ンで配置することができる。従って、滑動部材が外力の
影響を受け難くなり、微妙な部品誤差によるガタ付きが
減少し、安定した高精度な真直度を安価に実現すること
ができる。従って、繰り返し精度を向上して精度を安定
化することができる。又、部品点数が減少し、組立も容
易となるため、コストも削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における要部構成を示す斜視
図

【図２】図１の矢印II方向から見た側面図

【図３】前記実施形態の検出器が取付けられた駆動部を
正面から見た縦断面図

【図４】同じく上面から見た縦断面図

【図５】同じく底面から見た縦断面図

【図６】図４のVI−VI線に沿う横断面図

【図７】同じくVII −VII 線に沿う横断面図

【図８】同じくVIII−VIII線に沿う横断面図

【図９】前記実施形態で用いられているフレキシブル印
刷回路基板の組付け形状を示す斜視図

【図１０】前記実施形態の駆動部を電装部に収納した状
態を示す正面図

【図１１】同じく平面図

【図１２】同じく底面図

【図１３】前記電装部の構成を示すブロック線図

【図１４】特公平４−６０５２３で提案されている載置
型表面粗さ測定機の構成を示す断面図

【図１５】出願人が特開昭６１−１５５９０１で提案し
た触針型測定機の駆動機構の要部構成を示す正面図

【図１６】同じく実公平４−２４４０８で提案した表面
粗さ測定機の駆動機構の要部構成を示す正面図

【符号の説明】

１００…駆動部 １０２…フレーム １０４…メインシャフト（柱状ガイド） １０６…サブシャフト（柱状ガイド） １０８…スライドブロック（滑動部材） １０８Ａ…検出器取付台 １１０…連動ロッド １１２…送りナット １１４…送りねじ １１６…フレキシブルカップリング １１８…ギヤモータ １２０…シャフト支持板 １２４…すべり板 １２６、１５２…板ばね １３６…電装側コネクタ １３８…フレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ） １５０…コネクタハウジング １５４…駆動側コネクタ ２００…検出器 ２０２…触針 ２０４…スキッド ２０６…コネクタピン ３００…電装部 ３０２…ケーブル ３０４…信号処理回路 ３０６…測定回路 ３０８…デジタル表示器 ３１０…駆動回路 ３１２…制御回路 ３１４…電源回路 ３２０…電源スイッチ ３２２…スタートスイッチ ３４４…パラメータ選択スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面性状測定用の触針を備えた検出器と、
   該検出器を測定表面に沿って進退させるための駆動部を
   含む表面性状測定機において、 前記駆動部のフレームに、検出器進退方向と平行に固定
   された柱状ガイドと、 該柱状ガイド上を滑動する、検出器進退方向に長く、少
   なくとも前後２個所で該柱状ガイドの少なくとも１本と
   係合するようにされた滑動部材と、 該滑動部材を、前記柱状ガイドに沿って進退させるため
   の駆動手段とを備え、 前記滑動部材に検出器を取り付けるようにしたことを特
   徴とする表面性状測定機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記柱状ガイドが複数
   本設けられ、該柱状ガイドの１本が前記滑動部材を挿通
   し、残りの柱状ガイドが該滑動部材を押さえるようにさ
   れていることを特徴とする表面性状測定器。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記滑動部材
   が、検出器進行方向に長い略Ｏ字状とされ、その前後端
   ２箇所に前記柱状ガイドの１本が挿通されていることを
   特徴とする表面性状測定器。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記検出器が、コネクタにより前記駆動部に着脱自在と
   され、駆動部側のコネクタが前記滑動部材に固定されて
   いることを特徴とする表面性状測定機。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記駆動部と検出器を結ぶ配線の、少なくとも検出器の
   移動によって変形する部分がフレキシブル印刷回路基板
   とされていることを特徴とする表面性状測定機。