JPH11248405A - 表面性状測定機用検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に小さな測定力を実現し、且つ、測定子
も交換可能とする。 【解決手段】 可動片１８をフレーム１２の可動片収容
部１３に包み込み、可動片抜け防止具８８で、該可動片
収容部１３から抜け落ちるのを防止すると共に、フレー
ム１２又は可動片１８のいずれか一方に固定される、先
端が尖った１対の軸と、前記フレーム１２又は可動片１
８の他方に固定される、前記１対の軸の先端とそれぞれ
係合する軸穴又は溝が形成された支点板８２と、前記可
動片１８をフレーム１２と係合する方向に付勢する支点
保持ばね８６により、シーソー型の支点を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面粗さ計や真円
度測定機等の表面性状測定機に用いるのに好適な、非常
に小さな測定力を実現可能で、且つ、測定子が交換可能
な表面性状測定機用検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定物の表面（測定対象面）に粗さ測
定用の触針（測定子と称する）を関与させ、該測定子を
備えた検出器を、測定対象面に沿って進退させながら、
前記測定子の上下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】該表面粗さ測定機は、種々提案されてお
り、例えば、特公平４−６０５２３には、図１２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３
６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。

【０００４】図において、１４は、検出器１０のフレー
ム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、１
８は、先端（図の左端）に、測定対象面に追従して上下
動する測定子１６が配設された、フレーム１２内を支点
（２０）を中心として揺動する可動片、２０は、該可動
片１８の支点を構成する略Ｌ字状の板ばね、２２は、前
記可動片１８の後端近傍に配設され、該可動片１８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、測定子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、測定子１６や可動片１８を保護するためのノー
ズである。

【０００５】又、前記検出器１０内で可動片１８を支持
し、測定力を付与する構成としては、特公平４−６０３
２３のように、１枚の板ばね２０で支点の機能と測定力
付与の機能を兼ね備えさせるものが提案されている。

【０００６】又、出願人は、実開平１−１０４５０４
で、図１３に示す如く、十字ばね７０で支持された可動
片１８に対して、２本のコイルばね７２、７４により、
微小な測定力を付与することを提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開平
１−１０４５０４のように、２本のコイルばねを用いる
ものは、部品点数が多くなり、組立調整も難しいという
問題点を有する。

【０００８】特に、ピボット軸受と円錐軸により回転軸
受を構成しているものは、軸受部の回転中心から円錐軸
先端の当接点までのズレ量が回転力を左右する。このズ
レ量は、通常０．５ｍｍ程度存在するため、可動片が比
較的重たく回っていた。そのため、測定子の先端に働く
力（測定力）を小さくしていくと、応答しなくなり、例
えば０．４ｇｆ以下の小さな測定力は実現できなかっ
た。

【０００９】又、測定対象や用途に応じて測定子を交換
可能とする必要があるため、軸受の剛性を小さくするこ
とも困難であった。

【００１０】一方、特公平４−６０５２３や実開平１−
１０４５０４のように、板ばねを支点に用いるものは、
板ばねにより支点が固定されるため、支点軸のずれがな
く、精度が安定しているが、特公平４−６０５２３のよ
うに、板ばねを単独で使用する場合には、板厚の変化や
曲がりによって、測定力が変化し、調整が困難であると
いう問題点を有する。

【００１１】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、非常に小さな測定力を実現でき、且
つ、測定子を交換可能とすることを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、測定対象面に
追従して上下する測定子と、該測定子が先端近傍に配設
された可動片と、該可動片を、前記測定子が上下できる
ように回動自在に支持するフレームとを有し、測定時に
検出器を測定子上下方向と直交する方向に移動する表面
性状測定機に着脱自在に装着され、前記可動片の変位か
ら測定対象面の変位を知るための表面性状測定機用検出
器において、前記可動片をフレームに包み込む可動片収
容部と、前記フレーム又は可動片のいずれか一方に固定
される、先端が尖った１対の軸と、前記フレーム又は可
動片の他方に固定される、前記１対の軸の先端とそれぞ
れ係合する軸穴又は溝が形成された支点板と、前記可動
片をフレームと係合する方向に付勢する支点保持ばね
と、前記可動片が可動片収容部から抜け落ちるのを防止
するための可動片抜け防止具とを備えることにより、前
記課題を解決したものである。

【００１３】又、前記フレームに、前記可動片を、測定
子が測定対象面と係合する方向に付勢する測定力ばね
と、該測定力ばねにより測定子に付与される測定力を調
整するための測定力調整ねじを備えたものである。

【００１４】又、前記支点保持ばねを、前記１対の軸の
中間に配設したものである。

【００１５】又、前記１対の軸を、共に、先端が円錐状
とされた円錐軸とし、前記支点板に、前記１対の円錐軸
の先端とそれぞれ係合する、１対の軸穴を形成したもの
である。

【００１６】あるいは、前記１対の軸を、共に、先端が
円錐状とされた円錐軸とし、前記支点板に、前記１対の
円錐軸の先端とそれぞれ係合する、軸穴及びＶ溝を形成
したものである。

【００１７】あるいは、前記１対の軸の一方を、先端が
円錐状とされた円錐軸、他方を、先端がナイフエッジ状
とされたナイフエッジ軸とし、前記支点板に、前記円錐
軸の先端と係合する軸穴、及び、前記ナイフエッジ軸の
先端と係合するＶ溝を形成したものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の第１実施形態の要部構成
を示す分解斜視図、図２は底面図、図３は正面から見た
要部断面図、図４は左側面から見た要部断面図、図５は
軸受部の詳細を示す拡大断面図、図６は、測定子交換機
構の詳細を示す要部正面図、図７は、同じく左側面図で
ある。

【００２０】本実施形態の検出器１０は、測定対象面に
追従して上下する測定子１６と、該測定子１６が先端近
傍に配設された可動片１８と、該可動片１８を、前記測
定子１６が上下できるよう回動自在に支持するフレーム
１２とを有し、測定時に検出器１０を測定子１６の上下
方向と直交する方向に移動する表面性状測定機（図示省
略）に着脱自在に装着され、前記可動片１８の変位から
測定対象面の変位を知るための表面性状測定機用検出器
において、前記可動片１８をフレーム１２に包み込む、
例えば四角い溝状の可動片収容部１３と、前記可動片１
８に、例えば接着又はねじにより上下方向に埋め込んで
固定される、先端が円錐状とされた１対の円錘軸８０
と、前記フレーム１２の可動片収容部１３の天井面に固
定される、前記１対の円錐軸８０の先端とそれぞれ係合
する微小な軸穴８４が形成された支点板８２と、前記可
動片１８の底面に配設された平行ピン８７とフレーム１
２の上面に配設された平行ピン１２Ｐ（図４参照）の間
に張架され、前記可動片１８をフレーム１２と係合する
方向に引張る、例えば引張りコイルばねで構成される支
点保持ばね８６と、前記可動片１８がフレーム１２の可
動片収容部１３から抜け落ちるのを防止するための、例
えばねじ８９でフレーム１２の底面に固定される１対の
可動片抜け防止金具８８と、を備えたものである。

【００２１】前記フレーム１２には、図３に詳細に示す
如く、前記可動片１８を、測定子１６が測定対象面と係
合する方向（図３の下方）に付勢する、例えば圧縮コイ
ルばねで構成される測定力ばね９０と、該測定力ばね９
０により測定子１６に付与される測定力を調整するため
の測定力調整ねじ９２が備えられている。

【００２２】前記支点板８２に形成された軸穴８４の大
きさは、例えば直径０．２ｍｍとされている。この軸穴
８４は、前記円錐軸８０の先端のピッチと同じピッチで
形成されている。従って、支点板８２の軸穴８４と円錐
軸８０の先端で支点が構成されている。

【００２３】図において、９４は、フレーム１２に配設
されたインダクタンスコイル９６（図３参照）と共働し
て、可動片１８の上下方向変位量を検出するための、前
記円錐軸８０の先端と支点板８２の軸穴８４によって構
成される支点を挟んで対称な位置に設けられた、１対の
コアである。該コア９４のインダクタンスコイル９６と
のギャップが、測定子１６から伝達される測定対象面の
表面粗さに応じて変動するので、この変動量をアンプ系
（図示省略）で増幅し、各種パラメータ演算、表示、記
録するようにされている。

【００２４】前記測定子１６は、図６（正面図）及び図
７（左側面図）に詳細に示す如く、後端にＶ溝１７Ａが
形成されたロッド１７の先端に固定されている。該ロッ
ド１７の後端は、可動片１８の前端下側に固定された、
下側の一部が切り欠かれた切欠きパイプ１９に挿入さ
れ、前記Ｖ溝１７Ａに先端Ｖ字状部分１９Ｂが嵌まり込
む測定子押さえばね（板ばね）１９Ａにより、着脱可能
に固定されている。該測定子押さえばね１９Ａは、ねじ
１９Ｃにより、可動片１８の下面に固定されている。

【００２５】本実施形態においては、前記のようにし
て、可動片１８が円錐軸８０の先端を中心として、支点
板８２により保持され、シーソーのように揺動するの
で、可動片１８の回転力を極小化することができる。な
お、測定子１６の測定力は、前記測定力ばね９０により
与えられ、規格を満足させるため、測定力調整ねじ９２
により、自在に調整可能である。なお、測定力ばね９０
の種類は、圧縮コイルばねに限定されない。

【００２６】例えば測定対象面の種類に合わせて測定子
を交換する際には、検出器１０を図２の左方向に引張る
と、まず円錐軸８０の先端と係合する軸穴８４に作用す
る力によって、支点保持ばね８６が伸ばされ、可動片１
８が該可動片１８の先端（図２の左端）と可動片収容部
１３の内壁１３Ｆに接触する。従って、これ以降は、検
出器１０の引張力が円錐軸８０の先端と軸穴８４間では
なく、可動片１８の前端によりフレーム１２に伝えら
れ、軸受部へ衝撃を与えることなく、ロッド１７と共に
測定子１６を引き抜くことができる。測定子交換が終わ
った際は、逆に、測定子１６が固定されたロッド１７を
押し込むと、可動片１８の後端壁がフレーム１２の可動
片収容部１３の内壁１３Ｂに当接し、該可動片１８の後
端によって、ロッド１７が規定位置まで押し込まれる。
ロッド１７が規定位置に到達した段階で、それ以上押し
込むことができなくなり、ロッド１７の押し込みを止め
ると、支点保持ばね８６の作用で円錐軸８０の先端が軸
穴８４に収まった正規の位置に戻る。

【００２７】本実施形態においては、支点が２本の円錐
軸と、支点板に形成した２つの軸穴で構成されているの
で、構成が簡略である。

【００２８】なお、前記支点の構造は、前記実施形態に
限定されず、図８及び図９に要部構成を示す第２実施形
態のように、軸穴８４の一方を、測定子１６の移動方向
と直交する左右方向に長いＶ溝９８で置き換えることも
できる。

【００２９】この第２実施形態においては、円錐軸８０
間のピッチと支点板８２の軸穴間のピッチを厳密に合わ
せる必要がない。

【００３０】更に、図１０及び図１１に示す第３実施形
態のように、第２実施形態のＶ溝９８と係合する円錐軸
を、先端がナイフエッジ状とされたナイフエッジ軸１０
０で置き換えることも可能である。

【００３１】本実施形態においては、ナイフエッジ軸１
００とＶ溝９８の接触が線接触となるので、強度が高
い。

【００３２】又、本実施形態においては、いずれも、支
点保持ばね８６を、１対の軸８０又は１００の中央に配
設しているので、バランスが取り易い。なお、支点保持
ばねを設ける位置はこれに限定されず、中央に対してオ
フセット配置したり、あるいは、２本の引張りばねを軸
８０又は１００の外側に配置することも可能である。

【００３３】又、前記実施形態においては、いずれも、
円錐軸８０又はナイフエッジ軸１００が可動片１８に固
定され、支点板８２がフレーム１２に固定されていた
が、逆に、円錐軸８０又はナイフエッジ軸１００をフレ
ーム１２に固定し、支点板８２を可動片１８に固定する
ことも可能である。又、支点板８２をフレーム１２と一
体化し、フレーム１２に支点板の機能を持たせることも
可能である。

【００３４】なお、前記実施形態においては、いずれ
も、本発明が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、真円度測定
機、輪郭形状測定機や、３次元座標測定機に使用される
表面粗さプローブ等にも同様に適用可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、可動片がシーソー方式
で保持されるので、摩擦力が小さくなって軸受のトルク
が低減され、測定力を従来に比べて大幅に低減できる。
従って、軟質材、例えばプラスチック類の測定でも、測
定疵を生じさせ難くなり、不安が解消される。発明者等
の実験では、従来品の約１／１０の０．０５ｇｆという
小さな測定力を実現できた。

【００３６】又、測定子交換時に検出器に加わる引張力
や押込力を、可動片収容部及び可動片抜け防止具により
受けるようにしたので、検出器の抜き差しにより軸受が
破損することがなく、衝撃も吸収される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の要部構成を示す分解斜
視図

【図２】前記第１実施形態の底面図

【図３】同じく要部を正面から見た断面図

【図４】同じく左側面から見た断面図

【図５】同じく軸受部の詳細を示す拡大断面図

【図６】同じく測定子交換機構の詳細を示す要部正面図

【図７】同じく左側面図

【図８】本発明の第２実施形態の要部を左側面から見た
断面図

【図９】同じく軸受部の詳細を示す拡大断面図

【図１０】本発明の第３実施形態の要部を左側面から見
た断面図

【図１１】同じく軸受部の詳細を示す拡大断面図

【図１２】特公平４−６０５２３で提案されている表面
粗さ測定機の構成を示す断面図

【図１３】出願人が実開平１−１０４５０４で提案した
表面粗さ測定装置の構成を示す縦断面図

【符号の説明】

１０…検出器 １２…フレーム １６…測定子 １８…可動片 ８０…円錐軸 ８２…支点板 ８４…軸穴 ８６…支点保持ばね ８８…可動片抜け防止金具 ９０…測定力ばね ９２…測定力調整ねじ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象面に追従して上下する測定子と、
   該測定子が先端近傍に配設された可動片と、該可動片
   を、前記測定子が上下できるように回動自在に支持する
   フレームとを有し、測定時に検出器を測定子上下方向と
   直交する方向に移動する表面性状測定機に着脱自在に装
   着され、前記可動片の変位から測定対象面の変位を知る
   ための表面性状測定機用検出器において、 前記可動片をフレームに包み込む可動片収容部と、 前記フレーム又は可動片のいずれか一方に固定される、
   先端が尖った１対の軸と、 前記フレーム又は可動片の他方に固定される、前記１対
   の軸の先端とそれぞれ係合する軸穴又は溝が形成された
   支点板と、 前記可動片をフレームと係合する方向に付勢する支点保
   持ばねと、 前記可動片が可動片収容部から抜け落ちるのを防止する
   ための可動片抜け防止具と、 を備えたことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の表面性状測定機用検出器
   において、前記フレームに、前記可動片を、測定子が測
   定対象面と係合する方向に付勢する測定力ばねと、該測
   定力ばねにより測定子に付与される測定力を調整するた
   めの測定力調整ねじが備えられていることを特徴とする
   表面性状測定機用検出器。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の表面性状測定機用
   検出器において、前記支点保持ばねが、前記１対の軸の
   中間に配設されていることを特徴とする表面性状測定機
   用検出器。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表
   面性状測定機用検出器において、前記１対の軸が、共
   に、先端が円錐状とされた円錐軸とされ、前記支点板
   に、前記１対の円錐軸の先端とそれぞれ係合する、１対
   の軸穴が形成されていることを特徴とする表面性状測定
   機用検出器。
5. 【請求項５】請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表
   面性状測定機用検出器において、前記１対の軸が、共
   に、先端が円錐状とされた円錐軸とされ、前記支点板
   に、前記１対の円錐軸の先端とそれぞれ係合する、軸穴
   及びＶ溝が形成されていることを特徴とする表面性状測
   定機用検出器。
6. 【請求項６】請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表
   面性状測定機用検出器において、前記１対の軸の一方
   が、先端が円錐状とされた円錐軸、他方が、先端がナイ
   フエッジ状とされたナイフエッジ軸とされ、前記支点板
   に、前記円錐軸の先端と係合する軸穴、及び、前記ナイ
   フエッジ軸の先端と係合するＶ溝が形成されていること
   を特徴とする表面性状測定機用検出器。