JPS61155901A - 触針式測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば表面粗さ測定機、表面形状測定機の触針
式測定機に係り、特に触針を被測定物に接触させながら
可動体を送り案内機構に沿って移動させて被測定物の表
面粗さ等を測定する触針式測定機に関し、可動体の移動
方向変換に伴う可動体の姿勢変化による測定誤差の解消
に利用できるものである。

（背景技術とその問題点〕 被測定物の表面に触針を接触させ、この触針を変位可能
に備えた可動体を被測定物に対し相対移動させることに
より、触針の変位量から被測定物の表面粗さ、形状等を
計測するようにしたいわゆる触針式測定機が知られてい
る。この種測定機は表面粗さ等を微小単位にて計測する
ものであるから、人為的操作による測定誤差を除くため
可動体を被測定物に対しモータ等で一定スピードにより
相対移動させる自動送り型とすることが好ましい。

第１図は自動送り梨の触針式測定機を示し、この測定機
は表面粗さ測定機１である。表面粗さ測定機ｌは可動体
２と測定機本体３とからなり、可動体２は測定機本体３
に対し水平方向へ直線往復移動する。可動体２は測定機
本体３から延びるスライドロッド４と、スライドロッド
４の先端に垂直に結合された上下案内部材５と、上下案
内部材５に上下摺動自在に取付けられた摺動部材６と、
摺動部材６に上下回動自在に取付けられた保持部材７と
、保持部材７に保持された検出部８とを備えている。摺
動部材６を上下に摺動させてクランプねじ９でクランプ
することにより検出部８の上下位置が設定され、保持部
材７を摺動部材６に対し上下に回動させてクランプねじ
１０でクランプすることにより検出部８の水平方向に対
する角度が設定されるとともに、この回動操作を被測定
物に触針１１を接触さセながら行うことにより検出部８
の零調整がなされる。

第２図は検出部８の内部構造を示す、保護ケース１２の
内部には十字ばねによる支点１３を中心に回動自在にア
ーム１４が収納されおり、このアーム１４の先端に保護
ケース１２の外部に突出する前記触針１１が設けられて
いる。また、アーム１４の後端には仮ばねによる付勢手
段１５の弾性力が付与され、この付勢手段１５の付勢力
によりアーム１４は支点１３を中心に第２図中反時計方
向へ回動せしめられ、触針１１が被測定物に接触する測
定力が付与されている。

第１図の通り前記可動体２を構成するスライドロッド４
の後部は測定機本体３の内部に挿入され、この後部は測
定機本体３の内部に配置された直線送り案内機構１６で
支持され、可動体２はこの直線送り案内機構１６で支持
きれながら直線送り案内機構１６の案内作用により第１
図中左右方向に直線往復移動する。第２図の通り前記ア
ーム１４の上面には２個の誘電体１７．１８が配置され
、保護ケース１２の内部にはこれらの誘電体１７゜１８
と上下に対向する検出コイル１９．２０が設けられてい
る。誘電体１７．１８及び検出コイル１９．２０は検出
器を横、成し、また検出コイル１９．２０は第１図で示
された電気コード２１を介して測定機本体３の内部に組
み込まれている電気素子と接続されてブリッジ回路を構
成し、以上の検出器とブリッジ回路等により被測定物の
表面粗さを計測する計測手段が構成されている。

前記触針１１が被測定物の表面に接触しながら可動体２
が直線送り案内機構１６に沿って第１図中右方向へ往移
送されると、触針１１が被測定物の表面粗さに倣って上
下に変位するためアーム１４が支点１３を中心に傾き回
動変位し、この傾きが誘電体１７と検出コイル１９の間
の隙間及び誘電体１８と検出コイル２０との間の隙間の
変化となって前記ブリッジ回路の電気信号として出力さ
れ、このようにして計測された被測定物の表面粗さは測
定機本体３の上面に設けられている表示部にデジタル表
示される。

以上のように可動体２が往移送されて測定終点まで達し
た後、可動体２は第１図中左方向に復移送されて測定始
点である基準位置まで戻されるが、この往移送から復移
送へ或いは復移送から往移送への転換時に可動体２の姿
勢が極めて微小な量ではあるが上下に回動変位すること
がある。このような可動体２の姿勢変化は、可動体２を
構成する部品とこの可動体２を支持する前記直線送り案
内機構１６を構成する部品との位置関係や部品相互間の
クリアランス等が可動体２の移動方向転換時に微小変化
し、このような機械的ヒステリシスが生ずることにより
発生する。どのようなヒステリシスが発生するかは直線
送り案内機構１６の内部構造やこれの加工、組立精度等
によるが、このようなヒステリシスの発生を抑制するこ
とは、直線送り案内機構１６で可動体２を移動自在に支
持すべく直線送り案内機構１６を構成する軸受は部材と
この軸受は部材で支持される可動体２の構成部材との間
に例えば１０μｍ程度の隙間を設けなければならない等
の理由によって困難である。

前記触針１１が被測定物の表面に接触しながら可動体２
が復移送から往移送へ移動方向が転換された直後にこの
ヒステリシスに起因する可動体２の姿勢変化が生ずると
、第３図に示されるように前記保護ケース１２とアーム
１４との位置関係が変化して前記誘電体１７．１８およ
び検出コイル１９．２０による検出器においてδの変位
量が生ずる。この変位量δは可動体２の往移送による表
面粗さの測定結果に表れる。可動体２の姿勢変化量は極
めて微小な量ではあるが、被測定物の表面粗さは平均粗
さ、最大粗さ等が０．０１μｍ程度の微小単位により測
定されるため、測定結果に無視し得ない測定誤差となっ
て表れる。

〔発明の目的〕

本発明は以上の従来の問題点を解決すべくなされたもの
で、本発明は、可動体の移動方向転換により可動体の姿
勢が上下に回動変位するが、これ以後は可動体が一方向
へ移動している限り可動体の姿勢は変化しないとの経験
に基づいてなされたものである。本発明の目的は、゛可
動体の姿勢が変化してもこの変化が測定結果に表れず、
従って、測定精度の高精度化を維持できるようにした触
針式測定機を提供するところにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕このため本
発明の構成は、先端に触針が設けられ支点を中心として
回動自在に支持されたアームと、前記触針を被測定物の
表面に接触させるように前記アームを付勢する付勢手段
と、前記アームの傾斜を検出する検出部を含み前記被゛
測定物の表面状態を計測する計測手段とを備えた触針式
測定機において、直線送り案内機構に前記アームの回動
支点が設けられた可動体を支持させるとともに、この可
動体を前記案内機構に沿って移送するための駆動手段を
設け、この駆動手段に、前記可動体を基準位置から測定
終点まで往移送した後この測定終点から前記基準位置を
越えてオーバーラン位置まで復移送し、このオーバーラ
ン位置から前記基準位置まで往移送する制御装置を接続
し、オーバーラン位置から基準位置まで可動体が往移送
される間に可動体の姿勢変化を生じさせ、被測定物の表
面粗さ等を測定する基準位置から測定終点までの往移送
ストロークでは可動体の姿勢を一定に維持できるように
したところに特徴を有する。

〔実施例〕

本実施例にかかわる触針式測定機は第１図で示した表面
粗さ測定４ｉ！１であるため、既に説明した部材と同じ
部材には同一符号を用いて示す。第４図は前記可動体２
の駆動機構をブロック図として示したものである。

可動体２を移動させる駆動手段はモーター２２と、この
モーター２２と連結されて回転駆動するねじ軸２３とか
らなり、可動体２の構成部材である前記スライドロッド
４にはねじ軸２３に螺合するナツト部材２４が結合され
、ナツト部材２４にはねじ軸２３と平行な直線丸棒状の
案内部材２５が挿通され、モーター２２の駆動によるね
じ軸２３の回転送り作用でナンド部材２４は案内部材２
５に沿って直線移動し、可動体２の移動がなされる。こ
の案内部材２５は前記直線送り案内機構１６を構成する
部材である。モーター２２は駆動回路２６で駆動され、
この駆動回路２６には制御装置２７が接続される。制御
装置２７にはナンド部材２４の移動方向に沿って配置さ
れた２個のりミントスイッチ２８．２９が接続されると
ともに、始動スイッチ３０も接続される。また、制御装
置２７には電源スィッチ３１を介して電源回路３２の電
力が供給され、モーター２２、駆動回路２６にも電力が
供給されるように電源スィッチ３１はモーター２２、駆
動回路２６にも接続される。制御装置２７は以下の機能
を有する。

即ち制御装置２７は電源スイ・ノチ３１を投入すると可
動体２を第１図、第４図中左方向へ復移送すべくモータ
ー２２を逆転駆動させ、そしてリミットスイッチ２８か
らの信号が人力するとモーター２２を正回転駆動させ、
この正回転駆動を所定時間（例えば１秒）行わせてこの
後モーター２２の駆動を停止させる。また、始動スイッ
チ３０をオン操作すると、可動体２を往移送すべ（モー
ター２２を正回転駆動させ、この後リミ・ノトスイ・ノ
チ２９からの信号が入力するとモーター２２を逆回転駆
動させる。この逆回転駆動が継続されてリミットスイッ
チ２８からの信号が入力するとモーター２２を正回転駆
動させ、この正回転駆動を前記と同じ所定時間行わせて
この後モーター２２の駆動を停止させる。

前記す５７ト部材２４にはリミットスイッチ２８゜２９
を作動させる作動片３３が設けられている。

２個のリミットスイッチ２Ｆ、２９は表面粗さ測定始点
である前記基準位置と対応した位置がこれらのリミット
スイッチ２８．２９の間にくるように配置され、リミッ
トスイッチ２９は測定終点と対応した位置に、またリミ
ットスイッチ２８は基準位置から反測定方向にオーバー
ランした位置と対応した位置に配置される。

従って第５図において、Ａで電源スィッチ３１を投入す
るとねじ軸２３が逆回転して可動体２を反測定方向へオ
ーバーランさせ、Ｂで作動片３３がリミットスイッチ２
８を作動させるとリミットスイッチ２８からの信号が制
御装置２７に入力してねじ軸２３を所定時間正回転させ
、可動体２を第１図、第４図中右方向へ往移送する。こ
の所定時間が経過してねじ軸２３の回転が停止したとき
には可動体２は第５図で示した基準位置であるＣに達し
ている。この後始動スイッチ３ｏをオン操作すると制御
装置２７によりねじ軸２３は正回転せしめられ、可動体
２を往移送させて前記検出部８による表面粗さ測定が行
われる。可動体２が第５図のＤに達し作動片３３がリミ
ットスイッチ２９を作動させてリミットスイッチ２９か
らの信号が制御装置２７に入力すると、ねじ軸２３は逆
回転して可動体２を復移送する。この復移送は基準位置
であるＥを越えて更に行われ、可動体２を反測定方向へ
オーバーランさせ、オーバーラン位置であるＦで作動片
３３がリミットスイッチ２８を作動させるとリミットス
イッチ２８からの信号が制御装置２７に入力してねじ軸
２３が正回転し、この正回転が前記所定時間継続して可
動体２は往移送され、この往移送は基準位置であるＧに
可動体２が達したときに終了する。この後始動スイッチ
３０を再度オン操作すれば前記と同じ駆動サイクルが繰
り返され、可動体２はＧから往移送されて表面粗さ測定
を再度行う、また電源スィッチ３１を切断し、この後電
源スィッチ３１を再度投入すれば前述と同じく可動体２
はＡ−Ｂ−Ｃの移動を行う。

以上の説明で明らかな通り、可動体２は基準位置で移動
方向が転換されて往移送が開始されるのではなく、基準
位置から反測定方向にオーバーランされた位置から往移
送が開始される。従って復移送から往移送への変換によ
り生ずる可動体２の微小な上下回動変位はオーバーラン
位置から基準位置までの非測定ストロークの間に生じて
しまい、可動体２は基準位置では測定行程と同じ姿勢と
なって常に待機し、基準位置からの表面粗さ測定はこの
姿勢のまま始まる。可動体２の姿勢は可動体２が一方向
へ移動している間は不変であるため測定ストロークであ
る基準位置から測定終点まで移動している間に可動体２
の姿勢が回動変位することはない。このため可動体２の
移動方向変換に伴う測定誤差が測定された被測定物の表
面粗さの結果に表れることを防止できる。

以上本実施例では基準位置の設定をオーバーラン位置設
定用のりミソトスインチの作動から所定時間経過したと
きの可動体の位置により行ったが、この基準位置の設定
はオーバーラン位置、測定終点位置と同じくリミットス
イッチによって行ってもよい。また、前記制御装置にオ
ーバーラン位置、基準位置、測定終点位置を数値制御す
る機能をもたせるようにしてもよく、これによれば被測
定物の大きさ等に応じて基準位置を最適に設定すること
ができるとともに、オーバーラン量を最小にすることが
できる等の利点を発揮する。更に本実施例では触針式測
定機が表面粗さ測定機の場合であったが、本発明はこれ
以外の測定機例えば表面形状測定機にも適用でき、要す
れば触針が被測定物に接触して可動体が往移送、復移送
を繰り返す測定機であればよい。

また、表面粗さ等を計測する計測手段は本実施例のもの
に限定されず、例えば検出器を作動トランス式としたも
のであってもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、触針を備えた可動体の移動方向の転換
により可動体の姿勢が変化してもこの変化が測定結果に
表れることがなく、従って測定精度の高精度化を維持、
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は触針式測定機である表面粗さ測定機の側面図、
第２図は第１図で示された検出部の内部構造を示す断面
図、第３図は可動体の姿勢変化により測定誤差が生ずる
ことを示す説明図、第４図は可動体の駆動機構を示すブ
ロック図、第５図は第４図で示された駆動機構により可
動体が移送される経路を示す図である。 ■・・・表面粗さ測定機、２・・・可動体、８・・・検
出部、１１・・・触針、１３・・・支点、１４・・・ア
ーム、１５・・・付勢手段、１６・・・直線送り案内機
構、２２・・・駆動手段であるモータ、２６・・・駆動
回路、２７・・・制御値　誉ｖ　、　　　２８．２９　
　・・・　リ　　ミ　　ソ　　ト　ス　イ　　ソ　チ　
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端に触針が設けられ支点を中心として回動自在
   に支持されたアームと、前記触針を被測定物の表面に接
   触させるように前記アームを付勢する付勢手段と、前記
   アームの傾斜を検出する検出部を含み前記被測定物の表
   面状態を計測する計測手段とを備えた触針式測定機にお
   いて、直線送り案内機構に前記アームの回動支点が設け
   られた可動体を支持させるとともに、この可動体を前記
   案内機構に沿って移送するための駆動手段を設け、この
   駆動手段に、前記可動体を基準位置から測定終点まで往
   移送した後この測定終点から前記基準位置を越えてオー
   バーラン位置まで復移送し、このオーバーラン位置から
   前記基準位置まで往移送する制御装置を接続したことを
   特徴とする触針式測定機。