JP2012225742A - Surface texture measuring machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面性状測定機に関する。詳しくは、被測定物の表面に接触させるスタイラスを有する測定アームが交換可能な表面性状測定機に関する。 The present invention relates to a surface texture measuring machine. More specifically, the present invention relates to a surface property measuring machine in which a measuring arm having a stylus to be brought into contact with the surface of a measurement object is replaceable.
被測定物の表面にスタイラスを接触させた状態において、スタイラスを被測定物の表面に沿って移動させ、このとき、被測定物の表面形状や表面粗さによって生じるスタイラスの変位(スタイラスの移動方向に対して直交する方向の変位)を検出し、このスタイラスの変位から被測定物の表面形状や表面粗さ等の表面性状を測定する表面性状測定機が知られている。 While the stylus is in contact with the surface of the object to be measured, the stylus is moved along the surface of the object to be measured. At this time, the displacement of the stylus caused by the surface shape and surface roughness of the object to be measured (stylus movement direction) There is known a surface property measuring machine that detects a surface property such as a surface shape and a surface roughness of an object to be measured from the displacement of the stylus.
表面性状測定機のなかには、被測定物の各種形状の測定部位を測定できるように、予め各種形状のスタイラス(測定アーム)を用意しておき、被測定物の測定部位形状に応じて最適なスタイラスに交換して測定できるようにしたものが提案されている。
例えば、特許文献1では、ベースに立設されたコラムと、このコラムに調整装置を介して昇降可能に設けられたホルダと、このホルダに設けられたハウジングと、このハウジング内にリニアモータを介して水平方向へ移動可能に設けられたシーソーと、ハウジングの外側において連結手段を介してシーソーに連結された測定アームと、この測定アームの先端に設けられたスタイラスとを備え、ハウジングの外側において測定アームを交換できるようにした輪郭測定機が提案されている。
In the surface texture measuring machine, a stylus (measurement arm) of various shapes is prepared in advance so that measurement sites of various shapes of the measurement object can be measured, and an optimum stylus according to the measurement site shape of the measurement object. It has been proposed to be able to measure by exchanging.
For example, in Patent Document 1, a column erected on a base, a holder provided on the column so as to be movable up and down via an adjusting device, a housing provided on the holder, and a linear motor in the housing. And a measurement arm connected to the seesaw via connecting means on the outside of the housing, and a stylus provided at the tip of the measurement arm, and the measurement is performed outside the housing. A contour measuring machine has been proposed in which the arms can be exchanged.
上述した輪郭測定機では、ハウジングの外側において測定アームを交換できるため、測定アームの交換作業を容易に行うことができるものの、被測定物に接触するスタイラスおよび測定アームの軸線と、このスタイラスを含む測定アームの変位を検出する検出器がオフセットされているため、誤差が生じやすい。
また、測定アームを着脱可能とする連結手段がハウジングの外側にあるため、測定アームやスタイラスに外力が作用して測定アームが連結手段から外れると、測定アームが落下しやすい。すると、測定アームやスタイラスの破損を招く。更に、連結手段がハウジングの外側に露出しているため、測定時において、連結手段が被測定物に干渉し、連結手段が破損される虞もあるうえ、使用している外部環境によっては汚れやすい。
In the above-described contour measuring machine, since the measurement arm can be exchanged outside the housing, the measurement arm can be exchanged easily. However, the stylus that contacts the object to be measured and the axis of the measurement arm and the stylus are included. Since the detector for detecting the displacement of the measurement arm is offset, an error is likely to occur.
Further, since the connecting means that allows the measurement arm to be attached / detached is outside the housing, when the external force acts on the measuring arm or the stylus and the measuring arm is detached from the connecting means, the measuring arm is likely to fall. Then, the measurement arm and stylus are damaged. Furthermore, since the connecting means is exposed outside the housing, the measuring means may interfere with the object to be measured during measurement, and the connecting means may be damaged. .
本発明の目的は、上述した課題を解消し、高精度で、しかも、スタイラスや測定アームなどの汚破損を少なくできる表面性状測定機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a surface texture measuring machine that solves the above-described problems, has high accuracy, and can reduce dirt damage such as a stylus and a measuring arm.
本発明の表面性状測定機は、本体に支持軸を支点として円弧運動可能に支持された測定アーム、この測定アームの先端に設けられたスタイラス、前記測定アームの円弧運動量を検出する変位検出器、および、前記本体を覆うケーシングを有する検出手段と、被測定物を載置するステージと、前記検出手段と前記ステージとを相対移動させる相対移動機構とを備え、前記スタイラスを被測定物の表面に接触させた状態において、前記相対移動機構により前記検出手段と前記ステージとを相対移動させながら前記変位検出器によって前記測定アームの円弧運動量を検出し、この円弧運動量から被測定物の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記測定アームは、前記ケーシング内において前記検出器本体に前記支持軸を支点として円弧運動可能に支持された第1測定アームと、この第1測定アームの先端に着脱機構を介して着脱可能に設けられ先端に前記スタイラスを有する第2測定アームとを含んで構成され、前記着脱機構が前記ケーシング内に配置され、前記変位検出器は、前記本体および前記測定アームのいずれか一方に配置されたスケールと、前記本体および前記測定アームのいずれか他方に前記スケールに対向して配置された検出ヘッドとを含んで構成され、前記スケールの検出面が前記測定アームの軸線上でかつ測定アームの円弧運動面上に配置されている、ことを特徴とする。 The surface texture measuring machine of the present invention includes a measurement arm supported on the main body so as to be capable of arc motion with a support shaft as a fulcrum, a stylus provided at the tip of the measurement arm, a displacement detector for detecting the arc momentum of the measurement arm, And a detection means having a casing covering the main body, a stage for placing the object to be measured, and a relative movement mechanism for relatively moving the detection means and the stage, and the stylus on the surface of the object to be measured In the contacted state, the displacement detector detects the arc momentum of the measurement arm while the detector and the stage are relatively moved by the relative movement mechanism, and the surface property of the object to be measured is measured from the arc momentum. In the surface texture measuring machine, the measuring arm moves in a circular arc around the support shaft on the detector body in the casing. A first measurement arm that is supported, and a second measurement arm that is detachably provided at the distal end of the first measurement arm via an attachment / detachment mechanism, and has the stylus at the distal end. Arranged in the casing, the displacement detector is disposed on one of the main body and the measurement arm, and on the other of the main body and the measurement arm, and is disposed opposite the scale. And a detection surface of the scale is disposed on the axis of the measurement arm and on the arc motion surface of the measurement arm.
このような構成によれば、変位検出器は、スケールと検出ヘッドとを含んで構成され、スケールの検出面が測定アームの軸線上でかつ測定アームの円弧運動面上に配置されているから、オフセットなどによる誤差を低減して高精度な測定が期待できる。
また、先端にスタイラスを有する第2測定アームが着脱機構を介して着脱可能に構成されているから、被測定物の測定部位形状に応じた最適なスタイラスを有する測定アームに交換して測定することができる。
この際、着脱機構がケーシング内に配置されているから、測定アームやスタイラスに外力が作用して測定アームが着脱機構から外れても、測定アームが落下する虞を少なくできる。従って、測定アームやスタイラスの破損を防止できる。更に、着脱機構がケーシングの内部にあるため、着脱機構が被測定物に衝突する虞もないから、被測定物との衝突による着脱機構の破損や、外部環境による汚れも低減できる。
しかも、着脱機構がケーシング内に配置されているため、つまり、着脱機構が測定アームの支点に近くなるため、測定アームの着脱時において、支点にかかるモーメントを低減でき、支点の軸受けの負荷低減、破損防止効果が期待できる。
According to such a configuration, the displacement detector is configured to include the scale and the detection head, and the detection surface of the scale is disposed on the axis of the measurement arm and on the arc motion surface of the measurement arm. Highly accurate measurement can be expected by reducing errors due to offset.
In addition, since the second measurement arm having a stylus at the tip is configured to be detachable via an attachment / detachment mechanism, the measurement arm should be replaced with a measurement arm having an optimum stylus according to the shape of the measurement site of the object to be measured. Can do.
At this time, since the attaching / detaching mechanism is arranged in the casing, even if an external force acts on the measuring arm or the stylus and the measuring arm is detached from the attaching / detaching mechanism, the possibility of the measuring arm falling can be reduced. Therefore, damage to the measurement arm and stylus can be prevented. Furthermore, since the attachment / detachment mechanism is inside the casing, there is no possibility of the attachment / detachment mechanism colliding with the object to be measured, so that damage to the attachment / detachment mechanism due to the collision with the object to be measured and contamination due to the external environment can be reduced.
Moreover, since the attachment / detachment mechanism is arranged in the casing, that is, the attachment / detachment mechanism is close to the fulcrum of the measurement arm, the moment applied to the fulcrum can be reduced when the measurement arm is attached / detached, and the load on the bearing of the fulcrum is reduced. Expected to prevent damage.
本発明の表面性状測定機において、前記着脱機構は、前記第1測定アームの先端に設けられた第1プレートと、前記第2アームの基端に設けられた第2プレートと、前記第1プレートに対して前記第2プレートを対向させた際に前記第1プレートに対して前記第2プレートを所定の位置に位置決めする位置決め機構と、前記第1プレートおよび前記第2プレートのいずれか一方に設けられた磁石と、前記第1プレートおよび前記第2プレートのいずれか他方に設けられ前記磁石に吸着される磁性体とを備え、前記位置決め機構は、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置された第1着座部と、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置されかつ前記第1着座部に対して前記測定アームの軸方向に離間して設けられた第2着座部と、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に対して直角にかつ所定間隔あけて配置された第3着座部と、これら第1着座部、第2着座部および第3着座部にそれぞれ対応して設けられこれらに係脱可能な係合球部とを備え、前記第1着座部、第2着座部および第3着座部が前記第1プレートおよび第2プレートのいずれか一方に配置され、前記係合球部が前記第1プレートおよび第2プレートのいずれか他方に配置されている、ことが好ましい。 In the surface texture measuring instrument according to the present invention, the attachment / detachment mechanism includes a first plate provided at a distal end of the first measurement arm, a second plate provided at a proximal end of the second arm, and the first plate. A positioning mechanism that positions the second plate at a predetermined position with respect to the first plate when the second plate is opposed to the first plate; and provided on one of the first plate and the second plate And a magnetic body provided on one of the first plate and the second plate and attracted to the magnet, wherein the positioning mechanism includes a pair of columnar positioning members arranged on the axis of the measurement arm. A first seating portion arranged in parallel and at a predetermined interval along the direction and a pair of cylindrical positioning members are arranged in parallel and at a predetermined interval along the axial direction of the measurement arm. And a second seating portion provided apart from the first seating portion in the axial direction of the measurement arm and a pair of columnar positioning members at right angles to the axial direction of the measurement arm and at a predetermined interval. And a first seating portion, an engaging ball portion which is provided corresponding to each of the first seating portion, the second seating portion and the third seating portion and which can be engaged with and disengaged from the first seating portion. And the second seating portion and the third seating portion are disposed on one of the first plate and the second plate, and the engaging ball portion is disposed on the other of the first plate and the second plate. It is preferable.
本発明では、着脱機構がケーシング内に配置されているから、測定アームの交換作業時に、測定アームが正しく装着されたか否かを目視で確認することが困難になる。
この点、上記構成によれば、第1プレートに対して第2プレートを概略一致する位置に対向させると、磁石とこれに吸着される磁性体とによって、第1プレートと第2プレートとが吸着される。このとき、第1プレートに対して第2プレートを所定の位置に位置決めする位置決め機構が、一対の円柱状位置決め部材を所定間隔あけて平行に配置した第1着座部、第2着座部および第3着座部と、これらにそれぞれ対応して設けられた係合球部とを含んで構成されているから、各係合球部が各着座部を構成する一対の円柱状位置決め部材にガイドされながらこれらの間の正しい位置に嵌り込むため、目視確認できなくても、第1プレートに対して第2プレートを概略一致する位置に対向させるだけのワンタッチ操作で、測定アームの交換作業を正確に行うことができる。
In the present invention, since the attachment / detachment mechanism is arranged in the casing, it is difficult to visually confirm whether or not the measurement arm is correctly attached when the measurement arm is replaced.
In this regard, according to the above-described configuration, when the second plate is opposed to the first plate at a substantially coincident position, the first plate and the second plate are attracted by the magnet and the magnetic material attracted thereto. Is done. At this time, the positioning mechanism that positions the second plate at a predetermined position with respect to the first plate includes a first seating portion, a second seating portion, and a third seating member in which a pair of columnar positioning members are arranged in parallel at predetermined intervals. Since each of the engaging spheres is guided by a pair of columnar positioning members constituting each seating part, the seating parts and the engaging spheres provided corresponding to these are included. Even if visual confirmation is not possible, the measurement arm can be exchanged accurately with a one-touch operation that just faces the second plate to a position that roughly matches the first plate. Can do.
また、第1プレートと第2プレートとが吸着された状態では、第3着座部によって測定アームの軸方向の位置規制が、また、第1,第2着座部によって第3着座部に係合する係合球部を中心とする回転方向の規制が行われるから、第1プレートと第2プレートとを所定の関係に正確に位置決めできる。しかも、この状態では、第1着座部と第2着座部とは測定アームの軸方向に離間して設けられているから、比較的コンパクトな構成で、かつ、小さな力で測定アームを保持することができる。
更に、測定時などにおいて、スタイラスや測定アームに磁石の吸着力よりも大きな外力が作用すると、第1プレートと第2プレートとの結合が外れる。すると、それ以上の外力がスタイラスや測定アーム、検出手段内部の機構に作用しないから、これらの破損も未然に防ぐことができる。
Further, in the state where the first plate and the second plate are adsorbed, the position restriction in the axial direction of the measurement arm is engaged by the third seating portion, and the third seating portion is engaged by the first and second seating portions. Since the rotation direction around the engaging ball portion is regulated, the first plate and the second plate can be accurately positioned in a predetermined relationship. In addition, in this state, since the first seating portion and the second seating portion are provided apart from each other in the axial direction of the measurement arm, the measurement arm can be held with a relatively compact configuration and with a small force. Can do.
Furthermore, when an external force greater than the magnet's attractive force acts on the stylus or measurement arm during measurement, the first plate and the second plate are disconnected. Then, since the external force beyond it does not act on the stylus, the measurement arm, and the mechanism inside the detection means, it is possible to prevent these damages.
本発明の表面性状測定機において、前記位置決め機構は、前記第1プレートおよび第2プレートの片方に形成された少なくとも2以上の係合孔と、前記第1プレートおよび第2プレートのもう片方に配置され前記各係合孔に係合する少なくとも2以上の係合ピンとを含んで構成されている、ことが好ましい。 In the surface texture measuring machine according to the present invention, the positioning mechanism is disposed on at least two engagement holes formed on one side of the first plate and the second plate and on the other side of the first plate and the second plate. And at least two or more engaging pins that engage with the respective engaging holes.
このような構成によれば、第1プレートに対して第2プレートを対向させると、第1プレートおよび第2プレートの片方に形成された係合孔に、第1プレートおよび第2プレートのもう片方に配置され係合ピンが係合されるから、第1プレートと第2プレートとを確実に結合できる。
また、測定時などにおいて、スタイラスや測定アームに磁石の吸着力よりも大きな外力が作用し、第1プレートと第2プレートとの結合が外れようとした場合でも、係合孔に係合ピンが引っ掛かるため、外れにくい。
According to such a configuration, when the second plate is opposed to the first plate, the other of the first plate and the second plate is inserted into the engagement hole formed in one of the first plate and the second plate. Since the engaging pins are engaged with each other, the first plate and the second plate can be reliably coupled.
Also, during measurement, even when an external force larger than the magnet's attractive force acts on the stylus or measurement arm and the first plate and the second plate are about to be disconnected, the engagement pin is not in the engagement hole. Because it gets caught, it is hard to come off.
本発明の表面性状測定機において、前記係合ピンの突出量は、当該係合ピンが前記係合孔に係合し始めてから、前記磁石に前記磁性体が吸着されるように設定されている、ことが好ましい。 In the surface texture measuring machine of the present invention, the protrusion amount of the engagement pin is set so that the magnetic body is attracted to the magnet after the engagement pin starts to engage with the engagement hole. Is preferable.
このような構成によれば、第1プレートに対して第2プレートを対向させた際、係合ピンが係合孔に係合し始めてから、磁石に磁性体が吸着されるように、係合ピンの突出量が設定されているから、目視確認できなくても、第1プレートに対して第2プレートが正しい位置で結合されたことを、磁石の吸着力を利用して感触として把握することができる。 According to such a configuration, when the second plate is opposed to the first plate, the engaging pin is engaged so that the magnetic body is attracted to the magnet after the engaging pin starts to engage with the engaging hole. Because the amount of protrusion of the pin is set, even if visual confirmation is not possible, the fact that the second plate is connected to the first plate at the correct position is grasped as a touch using the magnet's attractive force Can do.
本発明の表面性状測定機において、前記各着座部を構成する一対の円柱状位置決め部材および前記係合球部は、導電性材料によって形成され、各着座部を構成する一対の円柱状位置決め部材とこれに係脱される係合球部との接触、離間によって開閉される着座センサが形成され、これらの着座センサの接触、離間を検知する接触検知回路を備えている、ことが好ましい。 In the surface texture measuring machine according to the present invention, the pair of columnar positioning members that constitute each seating portion and the engagement ball portion are formed of a conductive material, and the pair of columnar positioning members that constitute each seating portion; It is preferable that a seating sensor that is opened and closed by contact with and separation from the engaging ball portion that is engaged and disengaged is formed, and a contact detection circuit that detects contact and separation of these seating sensors is provided.
このような構成によれば、接触検知回路によって、着座センサの接触、離間を検知することができるので、測定アームの交換時においては、測定アームが適切に交換できたか否かを確認することができる。また、測定時においては、測定アームが途中で外れてしまったことを判別することができるから、正確な測定作業を行うことができる。 According to such a configuration, since the contact detection circuit can detect contact and separation of the seating sensor, it is possible to confirm whether or not the measurement arm has been properly replaced when the measurement arm is replaced. it can. Further, at the time of measurement, since it can be determined that the measurement arm has been removed midway, an accurate measurement operation can be performed.
本発明の表面性状測定機において、前記接触検知回路においていずれかの着座センサが離間したことが検知されたときに、前記相対移動機構の駆動を停止させる駆動停止手段を備えている、ことが好ましい。 In the surface texture measuring machine according to the present invention, it is preferable that the contact detection circuit further includes a drive stopping unit that stops the driving of the relative movement mechanism when it is detected that any of the seating sensors is separated. .
このような構成によれば、接触検知回路においていずれかの着座センサが離間したことが検知されると、駆動停止手段によって相対移動機構の駆動が停止されるから、例えば、測定アームが着脱機構などから外れてしまった場合でも、相対移動機構の駆動が停止されるから、測定作業を安全に行うことができる。 According to such a configuration, when it is detected in the contact detection circuit that one of the seating sensors is separated, the drive of the relative movement mechanism is stopped by the drive stop unit. Even if it is off, the driving of the relative movement mechanism is stopped, so that the measurement work can be performed safely.
<表面性状測定機の説明(図1〜図8参照)>
本実施形態に係る表面性状測定機は、図1に示すように、ベース1と、このベース1上に載置され上面に被測定物を載置するステージ10と、被測定物の表面に接触されるスタイラス26A,26Bを有するスタイラス変位検出手段20と、このスタイラス変位検出手段20とステージ10とを相対移動させる相対移動機構40とを備える。
<Description of surface texture measuring instrument (see FIGS. 1 to 8)>
As shown in FIG. 1, the surface texture measuring instrument according to the present embodiment is in contact with a base 1, a
相対移動機構40は、ベース1とステージ10との間に設けられステージ10を水平方向の一方向(Y軸方向)へ移動させるY軸駆動機構41と、ベース1の上面に立設されたコラム42と、このコラム42に上下方向(Z軸方向)へ移動可能に設けられたZスライダ43と、このZスライダ43を上下方向へ昇降させるZ軸駆動機構44と、Zスライダ43に設けられスタイラス変位検出手段20をステージ10の移動方向(Y軸方向)およびZスライダ43の移動方向(Z軸方向)に対して直交する方向(X軸方向)へ移動させるX軸駆動機構45とを備える。従って、相対移動機構40は、ステージ10をY軸方向へ移動させるY軸駆動機構41と、スタイラス変位検出手段20をZ軸方向へ移動させるZ軸駆動機構44と、スタイラス変位検出手段20をX軸方向へ移動させるX軸駆動機構45とを含む三次元移動機構によって構成されている。
The
Y軸駆動機構41およびZ軸駆動機構44は、図示省略されているが、例えば、ボールねじ軸と、このボールねじ軸に螺合されたナット部材とを有する送りねじ機構によって構成されている。
X軸駆動機構45は、図2に示すように、Zスライダ43に固定された駆動機構本体46と、この駆動機構本体46にX軸方向と平行に設けられたガイドレール47と、このガイドレール47に沿ってX軸方向へ移動可能に設けられたXスライダ48と、このXスライダ48のX軸方向位置を検出するX軸位置検出器49と、Xスライダ48をガイドレール47に沿って移動させる送り機構50とを備える。
送り機構50は、駆動機構本体46にガイドレール47と平行に設けられXスライダ48に螺合された送りねじ軸51と、駆動源としてのモータ52と、このモータ52の回転を送りねじ軸51に伝達する回転伝達機構53とから構成されている。回転伝達機構53は、例えば、歯車列や、ベルトおよびプーリなどの機構によって構成されている。
The Y-
As shown in FIG. 2, the
The
スタイラス変位検出手段20は、図2に示すように、Xスライダ48にボルト21を介して着脱可能に吊り下げ支持された本体としてのブラケット22と、このブラケット22に支持軸としての回転軸23を支点として上下方向へ揺動可能(円弧運動可能)に支持された測定アーム24と、この測定アーム24の先端に設けられた一対のスタイラス26A,26Bと、測定アーム24の円弧運動量(Z軸方向の変位量)を検出する変位検出器27と、測定アーム24に位置調整可能に設けられたバランスウエイト29と、測定アーム24が円弧運動方向の一方向(例えば、上方向)に付勢される姿勢および他方向(下方向)に付勢される姿勢に切り替える測定アーム姿勢切替機構60と、ブラケット22、測定アーム24、変位検出器27、バランスウエイト29、測定アーム姿勢切替機構60を覆うケーシング28とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the stylus
測定アーム24は、ブラケット22に回転軸23を支点として上下方向へ円弧運動可能に支持された第1測定アーム24Aと、この第1測定アーム24Aの先端に着脱機構25を介して交換可能に取り付けられた第2測定アーム24Bとから構成されている。着脱機構25は、第1測定アーム24Aと第2測定アーム24Bとが一直線上に配置されるようにこれらを接続する。
スタイラス26A,26Bは、第2測定アーム24Bに対して円弧運動方向に突出して設けられている。つまり、第2測定アーム24Bに対して上向きのスタイラス26Aと下向きのスタイラス26Bとが上下方向に直角に突出して設けられている。
The
The
変位検出器27は、図3に示すように、測定アーム24の円弧運動範囲に沿って設けられ、測定アーム24の円弧運動量に対応した数のパルス信号を出力する位置検出器によって構成されている。具体的には、測定アーム24に設けられ測定アーム24の円弧運動方向に湾曲したスケール27Aと、このスケール27Aに対向して本体としてのブラケット22に取り付けられた検出ヘッド27Bとを備える。スケール27Aの検出面は、測定アーム24の軸線上でかつ測定アーム24の円弧運動面上に配置されている。これにより、スケール27Aの検出面、測定アーム24、スタイラス26A,26Bの先端が同一軸上に配置されることになる。
バランスウエイト29は、回転軸23を支点として第1測定アーム24A側の重量と、第2測定アーム24B側の重量とがバランスするように、測定アーム24の軸方向へ位置調整可能に設けられている。具体的には、バランスウエイト29は、止めねじにより測定アーム24の所望位置に固定される。あるいは、測定アーム24に雄ねじを形成し、この雄ねじにバランスウエイト29を位置調整可能に螺合してもよい。
As shown in FIG. 3, the
The
測定アーム姿勢切替機構60は、図4に示すように、第1測定アーム24Aの途中に設けられた円筒状の磁石61と、この磁石61内を通って本体としてのブラケット22に固定され測定アーム24を回転軸23を支点として円弧運動方向の一方向(上方向)および他方向(下方向)へ付勢するボイスコイル62によって構成され、測定姿勢・測定力制御回路70からの指令で制御される。測定姿勢・測定力制御回路70からの指令により、ボイスコイル62に電流が流されると、ボイスコイル62から発生する電磁力と磁石61の磁力により、測定アーム24の磁石61がボイルコイル62に引きつけられ、測定アーム24の先端が上方向または下方向へ付勢される姿勢に切り替えられる。
ここに、測定アーム姿勢切替機構60は、測定アーム24を回転軸23を支点として円弧運動方向へ付勢するボイスコイル62を含み、測定アーム24を円弧運動方向へ付勢しスタイラス26A,26Bに測定力を付与する測定力付与手段を兼ねている。
As shown in FIG. 4, the measurement arm
Here, the measurement arm
測定姿勢・測定力制御回路70は、図5に示すように、後述する制御装置101から出力されるバランス指令、切替動作指令(上向きまたは下向き切替動作指令)、測定力指令に応じて予め設定した速度に対応する電圧A(指令速度信号)を発生するCPUなどからなる指令信号発生手段72と、この指令信号発生手段72からの電圧A(デジタル信号)をアナログ信号に変換するデジタルアナログコンバータ73と、変位検出器27からのパルス信号(周波数)を基に測定アーム24の動作速度に対応した電圧B(動作速度信号)を出力する測定アーム速度検出手段としての周波数電圧コンバータ74と、指令速度信号(電圧A)と動作速度信号(電圧B)との差電圧Cを出力する差分出力手段としての減算器75と、この減算器75からの差電圧Cを電流に変換し測定アーム姿勢切替機構60のボイスコイル62に与える定電流回路76とを含んで構成されている。これにより、測定アーム24の動作速度を予め設定した一定速度以下に抑えながら測定アーム24を円弧運動させることができる。
ここで、指令信号発生手段72から発生される電圧A(指令速度信号)は、スタイラス26A,26Bが被測定物に接触した際に、スタイラス26A,26Bや被測定物が損傷することがない速度に設定されている。
As shown in FIG. 5, the measurement posture / measurement
Here, the voltage A (command speed signal) generated from the command signal generating means 72 is a speed at which the
着脱機構25は、図2に示すように、ケーシング28内に配置される。また、着脱機構25は、図6に示すように、第1測定アーム24Aの先端に設けられた矩形板状の第1プレート81と、第2測定アーム24Bの基端に設けられた矩形板状の第2プレート82と、第1プレート81に対して第2プレート82を対向させた際に第1プレート81に対して第2プレート82を所定の位置に位置決めする位置決め機構83と、第1プレート81に設けられた磁石95と、第2プレート82に設けられ磁石95に吸着される磁性体96とを含んで構成されている。
The attaching /
位置決め機構83は、一対の円柱状位置決め部材84A,84Bが測定アーム24の軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置された第1着座部85と、一対の円柱状位置決め部材84A,84Bが測定アーム24の軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置されかつ第1着座部85に対して測定アーム24の軸方向に離間して設けられた第2着座部86と、一対の円柱状位置決め部材84A,84Bが測定アーム24の軸方向に対して直角にかつ所定間隔あけて配置された第3着座部87と、これら第1着座部85、第2着座部86および第3着座部87にそれぞれ対応して設けられこれらに係脱可能な係合球部88,89,90と、少なくとも2以上の係合孔91,92と、これら各係合孔91,92に係合する少なくとも2以上の係合ピン93,94とを備えている。
The
第1着座部85、第2着座部86、第3着座部87および係合ピン93,94は、第1プレート81に配置されている。具体的には、第1プレート81において、測定アーム24の軸方向に離れた両端部に第1着座部85および第2着座部86が配置され、こられ第1着座部85および第2着座部86よりも下方で、かつ、これらの間に第3着座部87が配置されている。また、第1着座部85および第2着座部86の真下位置に係合ピン93,94が配置されているとともに、第1着座部85、第2着座部86、第3着座部87の間に磁石95が配置されている。
係合球部88,89,90および係合孔91,92は、第2プレート82に配置されている。つまり、第1プレート81に対して第2プレート82を所定位置に位置決めしたときに、第2プレート82において、第1プレート81の第1着座部85、第2着座部86、第3着座部87に対応する位置に係合球部88,89,90が、係合ピン93,94に対応した位置に係合孔91,92が、磁石95に対応した位置に磁性体96がそれぞれ配置されている。
The
The engaging
また、係合球部88,89,90は、第1プレート81に対して第2プレート82を所定位置に位置決めしたとき、それぞれ対応する着座部の円柱状位置決め部材84A,84Bの間に嵌り、円柱状位置決め部材84A,84Bと接触するように配置されている。これら各着座部85,86,87を構成する一対の円柱状位置決め部材84A,84Bおよび係合球部88,89,90は、導電性材料によって形成されている。そして、図7に示すように、これら各着座部85,86,87を構成する一対の円柱状位置決め部材84A,84Bとこれに係脱される係合球部88,89,90との接触、離間によって開閉される着座センサ97,98,99が形成され、これらの着座センサ97,98,99が直列に接続されて接触検知回路100に接続されている。
接触検知回路100は、着座センサ97,98,99の接触、離間を検知し、その状態をランプの点灯や消灯、表示部への表示、あるいは、ブザーなどの音などで報知する。
また、係合ピン93,94の突出量は、これら係合ピン93,94が係合孔91,92に係合し始めてから、磁石95に磁性体96が吸着されるように設定されている。
Further, when the
The
Further, the protruding amounts of the engaging
図8は、本表面性状測定機の制御システムを示している。制御装置101には、Y軸駆動機構41、Z軸駆動機構44、X軸駆動機構45、スタイラス変位検出手段20に含まれる変位検出器27、接触検知回路100、測定アーム姿勢切替機構60(これは、測定姿勢・測定力制御回路70を介して)が接続されているとともに、入力手段102、出力手段103、記憶装置104などが接続されている。
ここで、制御装置101は、接触検知回路100においていずれかの着座センサ97,98,99が離間したことが検知されたときに、相対移動機構40(Y軸駆動機構41、Z軸駆動機構44、X軸駆動機構45)の駆動を停止させる駆動停止手段を構成している。また、制御装置101は、第2測定アーム24Bの交換後に、測定アーム姿勢切替機構60のボイルコイル62に通電する電流を調整して測定アーム24のバランスを調整するバランス調整手段を構成している。具体的には、変位検出器27によって検出される測定アーム24の円弧運動量を監視しながら、ボイルコイル62に通電する電流を調整し、測定アーム24の円弧運動量が予め設定した設定値になった段階でバランス調整を完了させるバランス調整手段を構成している。
FIG. 8 shows a control system of the surface texture measuring machine. The
Here, when the
<測定方法の説明>
(孔の内周面の上下面を測定する場合)
例えば、図9に示すように、被測定物W1の穴Hの内周面のうち、下面と上面とを測定する場合、相対移動機構40を駆動させて、測定アーム24のスタイラス26A,26Bを被測定物W1の穴H内に位置させたのち、制御装置101から、下向切替動作指令および測定力指令を出力する。すると、測定姿勢・測定力制御回路70によって、測定アーム24の先端が下向きに付勢されるとともに、指令測定力に応じた電流が、測定アーム姿勢切替機構60のボイルコイル62に与えられる。
これにより、測定アーム姿勢切替機構60によって、測定アーム24の先端が例えば下方向に付勢される方向へ予め設定された速度で測定アーム24が動作され、下向きスタイラス26Bが指令測定力で穴Hの下面に接触される。この状態において、相対移動機構40によりスタイラス変位検出手段20とステージ10とを穴Hの軸方向(X軸方向)へ相対移動させると、変位検出器27によって測定アーム24の円弧運動量が検出され、この円弧運動量から穴Hの下面の表面性状が測定される。
<Description of measurement method>
(When measuring the upper and lower surfaces of the inner peripheral surface of the hole)
For example, as shown in FIG. 9, when measuring the lower surface and the upper surface of the inner peripheral surface of the hole H of the workpiece W <b> 1, the
Thus, the measurement arm
次に、制御装置101から、上向切替動作指令および測定力指令を出力する。すると、測定アーム姿勢切替機構60によって、測定アーム24の先端が上方向に付勢される方向へ予め設定された速度で測定アーム24が動作され、上向きのスタイラス26Aが穴Hの上面に指令測定力で接触される。
この状態において、相対移動機構40によりスタイラス変位検出手段20とステージ10とを穴の軸方向(X軸方向)へ相対移動させると、変位検出器27によって測定アーム24の円弧運動量が検出され、この円弧運動量から穴Hの上面の表面性状が測定される。
Next, an upward switching operation command and a measurement force command are output from the
In this state, when the
(板状の被測定物の厚みを測定する場合)
図10に示すように、板状の被測定物W3の厚みを測定する場合、同様にして、制御装置101からの指令により、相対移動機構40を駆動させて、測定アーム24のスタイラス26A,26Bを被測定物W3の下面側に位置させたのち、測定アーム姿勢切替機構60によって測定アーム24の先端が円弧運動方向の上方向に付勢される姿勢に切り替えて、上向きスタイラス26Aを被測定物の下面に接触させる。この状態において、相対移動機構40によりスタイラス変位検出手段20とステージ10とをX軸方向へ相対移動させると、変位検出器27によって測定アーム24の円弧運動量が検出され、この円弧運動量から被測定物W3の下面の表面性状が測定される。
(When measuring the thickness of a plate-like object to be measured)
As shown in FIG. 10, when measuring the thickness of the plate-like object W3, the
次に、制御装置101からの指令により、相対移動機構40を駆動させて、測定アーム24のスタイラス26A,26Bを被測定物W3の上面側に位置させたのち、測定アーム姿勢切替機構60によって測定アーム24の先端が円弧運動方向の下方向に付勢される姿勢に切り替えて、下向きスタイラス26Bを被測定物W3の上面に接触させる。この状態において、相対移動機構40によりスタイラス変位検出手段20とステージ10とをX軸方向へ相対移動させると、変位検出器27によって測定アーム24の円弧運動量が検出され、この円弧運動量から被測定物W3の上面の表面性状が測定される。
このようにして得られた被測定物W3の下面表面性状と、被測定物W3の上面表面性状とから、被測定物W3の厚みtや段差dなどを正確に求めることができる。
Next, the
From the bottom surface property of the measured object W3 and the top surface property of the measured object W3 thus obtained, the thickness t, the step d, etc. of the measured object W3 can be accurately obtained.
従って、測定アーム24の先端には円弧運動方向に向かってそれぞれ突出する一対のスタイラス26A,26Bが設けられているから、測定アーム姿勢切替機構60によって、測定アーム24が付勢される方向を切り替えれば、つまり、測定アーム24が円弧運動方向の一方向(上方向)へ付勢される姿勢および他方向(下方向)に付勢される姿勢に切り替えれば、例えば、穴Hの上下面の表面性状や、板状被測定物W3の表裏面の表面性状を測定することができる。
Therefore, since the pair of
また、上述した測定動作において、測定アーム24が動作されると、例えば、測定アーム24の先端が下方向から上方向へ切替動作されると、測定姿勢・測定力制御回路70によって測定アーム24の動作速度が予め設定された速度に制御される。
つまり、測定アーム姿勢切替機構60によって、測定アーム24の先端が、例えば下方向から上方向へ切替動作されると、変位検出器27から測定アーム24の円弧運動量に対応した数のパルス信号が出力される。すると、周波数電圧コンバータ74により、変位検出器27からのパルス信号を基に測定アーム24の動作速度に対応した電圧Bが検出される。そして、この測定アーム24の動作速度に対応した電圧Bと指令信号発生手段72から出力される指令速度信号に応じた電圧Aとの差電圧Cが求められ、この差電圧Cに基づいてボイスコイル62に流す電流が制御されるから、測定アーム24の切替動作速度を指令信号発生手段72から出力される指令速度信号に保つことができる。
In the measurement operation described above, when the
That is, when the distal end of the
従って、測定アーム24の動作速度を一定速度以下に抑えることができるから、スタイラス26A,26Bが穴Hの内面に衝突したときの衝撃を抑えることができる。そのため、スタイラス26A,26Bや被測定物W1の損傷を少なくすることができる。
また、測定アーム24の動作速度を任意の指令速度に保つことができるから、測定アーム24の動作速度を被測定物の材質などに適した速度に設定することができる。
しかも、測定姿勢・測定力制御回路70は、測定アーム24の円弧運動量、つまり、スタイラス26A,26Bの変位を検出する変位検出器27からのパルス信号を利用しているから、測定アーム24の切替動作速度を検出する速度検出手段を特別に設けなくてもよく、安価にかつコンパクトに構成できる。
Therefore, since the operation speed of the
Further, since the operation speed of the
In addition, the measurement posture / measurement
(測定動作時の作用)
これらの測定時などにおいて、スタイラス変位検出手段20の変位検出器27は、スケール27Aと検出ヘッド27Bとを含んで構成され、スケール27Aの検出面が測定アーム24の軸線上でかつ円弧運動面に配置されているから、オフセットなどによる誤差を低減して高精度な測定が期待できる。
(Operation during measurement operation)
At the time of these measurements, the
また、これらの測定時において、もし、スタイラス26A,26Bや測定アーム24に磁石95の吸着力よりも大きな外力が作用すると、第1プレート81と第2プレート82との結合が外れる。すると、それ以上の外力がスタイラス26A,26Bや測定アーム24、スタイラス変位検出手段20の内部機構に作用しないから、これらの破損も未然に防ぐことができる。
このとき、第1プレート81と第2プレート82との結合が外れようとした場合でも、係合孔91,92に係合ピン93,94が引っ掛かるため、第2測定アーム24Bが落下する虞が少なく、しかも、着脱機構25がケーシング28内に配置されているから、測定アーム24やスタイラス26A,26Bに外力が作用して第2測定アーム24Bが着脱機構25から外れても、第2測定アーム24Bが落下する虞を少なくできる。従って、測定アーム24やスタイラス26A,26Bの破損を防止できる。更に、着脱機構25がケーシング28の内部にあるため、着脱機構25が被測定物に衝突する虞もないから、被測定物との衝突による着脱機構25の破損や、外部環境による汚れも低減できる。
Further, during these measurements, if an external force larger than the attractive force of the
At this time, even if the connection between the
このとき、接触検知回路100において、いずれかの着座センサ97,98,99が離間したことが検知されると、駆動停止手段を構成する制御装置101によって相対移動機構40の駆動が停止されるから、例えば、第2測定アーム24Bが着脱機構25から外れてしまった場合でも、相対移動機構40の駆動が停止されるから、測定作業を安全に行うことができる。
At this time, when the
(第2測定アームの交換作業)
被測定物の測定部位に応じて、異なるスタイラスを有する第2測定アーム24Bに交換する場合、まず、磁石95の吸着力よりも大きな力で、第2測定アーム24Bの第2プレート82を第1測定アーム24Aの第1プレート81から引き離したのち、新たに使用するスタイラスを有する第2測定アーム24Bの第2プレート82を第1プレート81に対向させる。
すると、磁石95とこれに吸着される磁性体96とによって、第1プレート81と第2プレート82とが吸着される。このとき、各係合球部88,89,90が各着座部85,86,87を構成する一対の円柱状位置決め部材84A,84Bにガイドされながらこれらの間の正しい位置に嵌り込むため、目視確認できなくても、第1プレート81に対して第2プレート82を概略一致する位置に対向させるだけのワンタッチ操作で、新たな第2測定アーム24Bを装着することができる。
従って、被測定物の測定部位形状に応じた最適なスタイラスを有する第2測定アーム24Bに交換して測定することができる。
(Second measuring arm replacement work)
When exchanging with the
Then, the
Therefore, the measurement can be performed by exchanging with the
この際、第2プレート82に形成された係合孔91,92に、第1プレート81に配置され係合ピン93,94も係合されるが、係合ピン93,94が係合孔91,92に係合し始めてから、磁石95に磁性体96が吸着されるように、係合ピン93,94の突出量が設定されているから、目視確認できなくても、第1プレート81に対して第2プレート82が正しい位置で結合されたことを、磁石95の吸着力を利用して感触として把握することができる。
また、接触検知回路100によって、着座センサ97,98,99の接触、離間を検知することができるので、第2測定アーム24Bの交換時においては、第2測定アーム24Bが適切に交換できたか否かを確認することができる。
At this time, the engagement holes 91 and 92 formed in the
Further, since the
また、着脱機構25がケーシング28内に配置されているため、つまり、着脱機構25がケーシング28の外側に配置されている場合よりも、着脱機構25が測定アーム24の支点である回転軸23に近くなるため、第2測定アーム24Bの着脱時において、支点にかかるモーメントを低減でき、支点の軸受けの負荷低減、破損防止効果が期待できる。
Further, since the attachment /
この状態、つまり、第1プレート81と第2プレート82とが吸着された状態では、第3着座部87によって測定アーム24の軸方向の位置規制が、また、第1着座部85および第2着座部86によって第1着座部85に係合する係合球部88を中心とする回転方向の規制が行われるから、第1プレート81と第2プレート82とを所定の関係に正確に位置決めできる。しかも、この状態では、第1着座部85と第2着座部86とは測定アーム24の軸方向に離間して設けられているから、比較的コンパクトな構成で、かつ、小さな力で測定アーム24を保持することができる。なお、第1着座部85と第2着座部86との間の距離は長い方がよく、本実施形態のごとく、第1着座部85と第2着座部86とを、第1プレート81において測定アーム24の軸方向に離れた両端部に配置するのが好ましい。
In this state, that is, in a state where the
また、第2測定アーム24Bが交換されたのち、制御装置101において、バランス指令を出力すると、図11に示すフロー図に従って処理が行われ、測定アーム24のバランスが自動的に調整される。
つまり、ステップ(以下、STと略す)1において、制御装置101から測定力0の設定指令を出力したのち、ST2において、変位検出器27の値監視を開始する。
ST3において、制御装置101からある測定力の設定指令を出力すると、ST4において、制御装置101は、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内であるかをチェックする。
ST4において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内でない場合には、つまり、交換した第2測定アーム24Bを含む測定アーム24のバランスが大きく崩れてしまった場合には、ST5へ進み、変位検出器27の値が変化する方向とは逆の方向に測定力の設定指令を出力し、ST4において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内になるまでST5の処理を繰り返す。
ST4において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内になると、ST6において、測定アーム24のバランスがとれたと判断し、処理を終了する。
なお、測定時において測定力を設定するには、バランスがとれた状態の測定力を0として、それから測定時に付加する測定力を加算して測定力を設定する。
Further, after the
That is, in step (hereinafter abbreviated as ST) 1, a setting command for measuring force 0 is output from the
In ST3, when a command for setting a certain measuring force is output from the
In ST4, when the amount of change in the value of the
When the value change amount of the
In order to set the measurement force at the time of measurement, the measurement force in a balanced state is set to 0, and then the measurement force added at the time of measurement is added to set the measurement force.
従って、交換した新たな第2測定アーム24Bの重量が前の第2測定アーム24Bの重量と異なっていても、バランス調整手段を構成する制御装置101によって、ボイルコイル62に通電する電流を調整して測定アーム24のバランスを自動的に調整することができるので、第2測定アーム24Bの交換に伴う測定誤差を少なくすることができるとともに、使い勝手および作業効率の向上が期待できる。
とくに、バランス調整手段は、変位検出器27によって検出される測定アーム24の円弧運動量を監視しながら、ボイルコイル62に通電する電流を調整し、測定アーム24の円弧運動量が予め設定した設定値になった段階でバランス調整を完了するから、測定アーム24のバランス調整を正確に行うことができる。
Therefore, even if the weight of the new
In particular, the balance adjusting means adjusts the current applied to the
<変形例>
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
前記実施形態では、着脱機構25を構成する第1着座部85,第2着座部86および第3着座部87を第1プレート81に、これに係脱する係合球部88,89,90を第2プレート82に設けたが、これらは逆でもよい。また、磁石95を第1プレート81に、磁性体96を第2プレート82に設けたが、これらも逆でもよい。更に、係合ピン93,94を第1プレート81に、係合孔91,92を第2プレート82に設けたが、これらも逆でもよい。
In the above embodiment, the
前記実施形態では、測定アーム姿勢切替機構60を、測定アーム24を回転軸23と支点として円弧運動方向の一方向および他方向へ付勢するボイスコイル62を含んで構成したが、これに限られない。例えば、リニアモータ機構を用いた機構であってもよい。
また、円弧運動方向については、上記実施形態では上下方向であったが、水平方向であってもよく、あるいは、上下方向や水平方向以外の斜め方向へ揺動する構造でもよい。
In the above-described embodiment, the measurement arm
Further, although the arc movement direction is the vertical direction in the above-described embodiment, it may be a horizontal direction, or may be a structure that swings in an oblique direction other than the vertical direction or the horizontal direction.
前記実施形態では、測定アーム24の先端に一対のスタイラス26A,26Bを有する第2測定アーム24Bについて説明したが、必ずしも一対のスタイラスを有する構造でなくてもよい。測定部位に適したスタイラスを有する測定アームに交換できれば、どのような構造であってもよい。
In the above-described embodiment, the
前記実施形態では、測定指令・測定力制御回路70を利用して、測定アーム24のバランスを図11に示すフロー図の手順に従って調整する方法を示したが、例えば、図12に示すフロー図の手順に従って調整してもよく、あるいは、図13に示すフロー図の手順に従って調整するようにしてもよい。
In the above embodiment, the method of adjusting the balance of the
図12に示すフロー図の手順では、ST11において、制御装置101から下向き最大測定力の設定指令を出力したのち、ST12において、変位検出器27の値監視を開始する。
ST13において、制御装置101は、変位検出器27の値がある値以下かをチェック、つまり、カウンタ値が振り切れているかのチェックを行う。
ST13において、変位検出器27の値がある値以下でない場合には、ST14へ進み、最大値から最小値までの中央の測定力もしくは過去2回の測定力の中央の測定力を振り切れた方向とは逆の方向に設定指令し、ST13において、変位検出器27の値がある値以下になるまでST14の処理を繰り返す。
ST13において、変位検出器27の値がある値以下である場合には、ST15に進み、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内であるかをチェックする。
ST15において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内でない場合には、ST16へ進み、最大値から最小値までの中央の測定力もしくは過去2回の測定力を、変位検出器27の値が変化する方向とは逆の方向に設定指令し、ST13に戻る処理を繰り返す。
ST15において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲以内になると、ST17において、測定アーム24のバランスがとれたと判断し、処理を終了する。
In the procedure of the flowchart shown in FIG. 12, after a setting command for setting the downward maximum measuring force is output from the
In ST13, the
In ST13, if the value of the
In ST13, when the value of the
In ST15, if the amount of change in the value of the
In ST15, when the amount of change in the value of the
図13に示すフロー図の手順では、ST21において、制御装置101から下向き最大測定力の設定指令を出力したのち、ST22において、中間位置をホールドする。
ST23において、測定力0の設定指令を出力したのち、ST24において、下向きフリーとし、ST25において、変位検出器27の値監視を開始する。
ST26において、制御装置101は、変位検出器27の値がある値以下かをチェック、つまり、カウンタ値が振り切れているかのチェックを行う。
ST26において、変位検出器27の値がある値以下でない場合には、ST27へ進み、振り切れた方向とは逆の方向にある値の測定力を設定指令し、ST26において、変位検出器27の値がある値以下になるまでST27の処理を繰り返す
ST26において、変位検出器27の値がある値以下になると、ST28に進み、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲内であるかをチェックする。
ST28において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲内でない場合、ST29へ進み、過去2回の測定力の中央の測定力もしくは前回設定した測定力の半分の測定力を、変位検出器27の値が変化する方向とは逆の方向に設定指令し、ST26に戻る処理を繰り返す。
ST28において、ある時間内での変位検出器27の値変化量がある範囲内になると、ST30において、測定アーム24のバランスがとれたと判断し、処理を終了する。
In the procedure of the flowchart shown in FIG. 13, after a setting command for setting the downward maximum measuring force is output from the
In ST23, after a setting command for measuring force 0 is output, in ST24, the downward direction is set free, and in ST25, the value monitoring of the
In ST26, the
In ST26, when the value of the
In ST28, when the amount of change in the value of the
When the value change amount of the
前記実施形態では、測定姿勢・測定力制御回路70は、図5に示す構成であったが、この構成に限られない。例えば、図14に示す回路構成であってもよい。
図14に示す測定姿勢・測定力制御回路70は、変位検出器27からのパルス信号(位置情報)を基に測定アーム24の切替動作速度を演算するとともに、この演算された切替動作速度が予め設定された指令速度になるような電圧(制御信号)を発生する演算制御手段77と、この演算制御手段77からの電圧(制御信号)をアナログ信号に変換するデジタルアナログコンバータ73と、このデジタルアナログコンバータ73からの出力に基づいてボイスコイル62に流す電流を発生させる定電流回路76とを備えた構成である。
In the embodiment, the measurement posture / measurement
The measurement posture / measurement
このような構成によれば、測定アーム姿勢切替機構60によって、測定アーム24が揺動方向の一方向から他方向へ切替動作されると、測定アーム24の円弧運動量に対応した数のパルス信号(位置情報)が出力される。すると、演算制御手段77は、移動開始からの時間を計測するとともに、この計測時間と変位検出器27からのパルス信号(位置情報)とから現在の測定アーム24の動作速度を演算し、この演算した動作速度と制御装置101から与えられる動作指令に対応した指令速度とを比較し、動作速度が指令速度になるような電圧(制御信号)を発生する。その結果、演算制御手段77からの制御信号に基づいて、定電流回路76からボイスコイル62に流す電流が発生されるから、測定アーム24の動作速度を指令速度に保つことができる。従って、上記例の効果と同様な効果が期待できる。
According to such a configuration, when the
また、相対移動機構40は、ステージ10をY軸方向へ、スタイラス変位検出手段20をX軸方向およびZ軸方向へ移動可能に構成したが、これに限られない。要するに、ステージ10とスタイラス変位検出手段20とが三次元方向へ移動可能であれば、どちらが移動する構造であっても構わない。
In addition, the
本発明は、例えば、穴内面や、板状の被測定物の厚みなどを自動測定する場合に利用できる。 The present invention can be used, for example, when the inner surface of a hole or the thickness of a plate-like object to be measured is automatically measured.
10…ステージ、
20…スタイラス変位検出手段、
22…ブラケット(本体)
23…回転軸(支持軸)、
24…測定アーム、
24A…第1測定アーム、
24B…第2測定アーム、
25…着脱機構、
26A,26B…スタイラス、
27…変位検出器、
27A…スケール、
27B…検出ヘッド、
28…ケーシング、
40…相対移動機構、
60…測定アーム姿勢切替機構(測定力付与手段)、
61…磁石、
61…ボイスコイル、
70…測定姿勢・測定力制御回路(速度制御機構)、
81…第1プレート、
82…第2プレート、
83…位置決め機構、
84A,84B…円柱状位置決め部材、
85…第1着座部、
86…第2着座部、
87…第3着座部、
88,89,90…係合球部、
91,92…係合孔、
93,94…係合ピン、
95…磁石、
96…磁性体、
97,98,99…着座センサ、
100…接触検知回路、
101…制御装置(駆動停止手段、バランス調整手段)。
10 ... stage,
20 ... Stylus displacement detection means,
22 ... Bracket (main body)
23 ... Rotating shaft (support shaft),
24 ... Measurement arm,
24A ... first measurement arm,
24B ... second measuring arm,
25. Detachable mechanism,
26A, 26B ... Stylus,
27: Displacement detector,
27A ... scale,
27B: Detection head,
28 ... casing,
40 ... Relative movement mechanism,
60: Measuring arm posture switching mechanism (measuring force applying means),
61 ... Magnet,
61 ... Voice coil,
70 ... Measuring posture / measuring force control circuit (speed control mechanism),
81 ... 1st plate,
82 ... second plate,
83 ... positioning mechanism,
84A, 84B ... Cylindrical positioning member,
85 ... first seating section,
86 ... Second seating section,
87 ... the third seating section,
88, 89, 90 ... engaging ball part,
91, 92 ... engagement holes,
93, 94 ... engaging pins,
95: Magnet,
96 ... magnetic material,
97, 98, 99 ... seating sensor,
100: Contact detection circuit,
101. Control device (drive stop means, balance adjustment means).
Claims (6)
前記測定アームは、前記ケーシング内において前記検出器本体に前記支持軸を支点として揺動可能に支持された第1測定アームと、この第1測定アームの先端に着脱機構を介して着脱可能に設けられ先端に前記スタイラスを有する第2測定アームとを含んで構成され、前記着脱機構が前記ケーシング内に配置され、
前記変位検出器は、前記本体および前記測定アームのいずれか一方に配置されたスケールと、前記本体および前記測定アームのいずれか他方に前記スケールに対向して配置された検出ヘッドとを含んで構成され、前記スケールの検出面が前記測定アームの軸線上でかつ測定アームの円弧運動面上に配置されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 A measurement arm supported on the main body so as to be capable of arc motion with a support shaft as a fulcrum, a stylus provided at the tip of the measurement arm, a displacement detector for detecting the amount of arc motion of the measurement arm, and a casing covering the main body And a relative movement mechanism for moving the detection unit and the stage relative to each other in a state in which the stylus is in contact with the surface of the measurement object. In the surface texture measuring machine that detects the arc motion amount of the measurement arm by the displacement detector while relatively moving the detection means and the stage by a mechanism, and measures the surface property of the object to be measured from the arc motion amount,
The measurement arm is provided in the casing so as to be swingable on the detector main body with the support shaft as a fulcrum, and is detachably provided at the tip of the first measurement arm via an attachment / detachment mechanism. And a second measurement arm having the stylus at the tip, and the attachment / detachment mechanism is disposed in the casing,
The displacement detector includes a scale arranged on one of the main body and the measurement arm, and a detection head arranged on the other of the main body and the measurement arm so as to face the scale. And the detection surface of the scale is disposed on the axis of the measurement arm and on the arc motion surface of the measurement arm,
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記着脱機構は、前記第1測定アームの先端に設けられた第1プレートと、前記第2アームの基端に設けられた第2プレートと、前記第1プレートに対して前記第2プレートを対向させた際に前記第1プレートに対して前記第2プレートを所定の位置に位置決めする位置決め機構と、前記第1プレートおよび前記第2プレートのいずれか一方に設けられた磁石と、前記第1プレートおよび前記第2プレートのいずれか他方に設けられ前記磁石に吸着される磁性体とを備え、
前記位置決め機構は、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置された第1着座部と、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に沿って平行にかつ所定間隔あけて配置されかつ前記第1着座部に対して前記測定アームの軸方向に離間して設けられた第2着座部と、一対の円柱状位置決め部材が前記測定アームの軸方向に対して直角にかつ所定間隔あけて配置された第3着座部と、これら第1着座部、第2着座部および第3着座部にそれぞれ対応して設けられこれらに係脱可能な係合球部とを備え、前記第1着座部、第2着座部および第3着座部が前記第1プレートおよび第2プレートのいずれか一方に配置され、前記係合球部が前記第1プレートおよび第2プレートのいずれか他方に配置されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 1,
The attachment / detachment mechanism includes a first plate provided at a distal end of the first measurement arm, a second plate provided at a proximal end of the second arm, and the second plate facing the first plate. A positioning mechanism that positions the second plate at a predetermined position with respect to the first plate, a magnet provided on one of the first plate and the second plate, and the first plate And a magnetic body provided on either side of the second plate and attracted to the magnet,
The positioning mechanism includes a first seating portion in which a pair of cylindrical positioning members are arranged in parallel along the axial direction of the measurement arm at a predetermined interval, and a pair of cylindrical positioning members are in the axial direction of the measurement arm. And a pair of columnar positioning members are arranged in parallel with each other at a predetermined interval and spaced apart from the first seating portion in the axial direction of the measurement arm. A third seating portion disposed at right angles to the axial direction of the first seating portion and at a predetermined interval, and provided corresponding to the first seating portion, the second seating portion and the third seating portion, respectively, and detachable from these. An engaging ball portion, wherein the first seating portion, the second seating portion, and the third seating portion are disposed on one of the first plate and the second plate, and the engaging ball portion is the first plate. And any of the second plates Are disposed towards,
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記位置決め機構は、前記第1プレートおよび第2プレートの片方に形成された少なくとも2以上の係合孔と、前記第1プレートおよび第2プレートのもう片方に配置され前記各係合孔に係合する少なくとも2以上の係合ピンとを含んで構成されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 2,
The positioning mechanism is arranged on at least two engagement holes formed on one side of the first plate and the second plate and on the other side of the first plate and the second plate and engages with the engagement holes. Including at least two engagement pins.
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記係合ピンの突出量は、当該係合ピンが前記係合孔に係合し始めてから、前記磁石に前記磁性体が吸着されるように設定されている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 3,
The protrusion amount of the engagement pin is set so that the magnetic body is attracted to the magnet after the engagement pin starts to engage with the engagement hole.
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記各着座部を構成する一対の円柱状位置決め部材および前記係合球部は、導電性材料によって形成され、各着座部を構成する一対の円柱状位置決め部材とこれに係脱される係合球部との接触、離間によって開閉される着座センサが形成され、
これらの着座センサの接触、離間を検知する接触検知回路を備えている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring instrument according to any one of claims 2 to 4,
The pair of columnar positioning members and the engaging ball portions constituting each seating portion are formed of a conductive material, and the pair of columnar positioning members constituting each seating portion and the engagement balls engaged with and disengaged from the paired columnar positioning members. A seating sensor that is opened and closed by contact and separation with the part is formed,
It has a contact detection circuit that detects contact and separation of these seating sensors,
A surface texture measuring machine characterized by that.
前記接触検知回路においていずれかの着座センサが離間したことが検知されたときに、前記相対移動機構の駆動を停止させる駆動停止手段を備えている、
ことを特徴とする表面性状測定機。 In the surface texture measuring machine according to claim 5,
Drive stop means for stopping the drive of the relative movement mechanism when it is detected in the contact detection circuit that one of the seating sensors is separated;
A surface texture measuring machine characterized by that.
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