(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを支持するためのものであり、スピンドル軸周りに回転可能な回転テーブルと、
細長い触針を支持するための触針器を支持する支持部であって、前記支持部は、ｉ）支持本体と、ｉｉ）回転軸周りに回転可能となるように前記支持本体に取り付けられ、前記触針器を保持する姿勢アームと、を備え、前記触針器は、前記スピンドル軸周りに前記回転テーブルが回転するにつれて、前記触針が前記ワークピースの表面に沿って移動するときに、前記細長い触針の測定方向に沿った振れを表す信号を生成するように動作する、前記支持部と、
前記姿勢アームを、前記触針の姿勢を切り替えるために、前記触針の長手方向の軸が前記スピンドル軸にほぼ沿って並ぶ第１姿勢と、前記触針の長手方向の軸が前記スピンドル軸とほぼ直交する第２姿勢と、の間で、前記回転軸周りに回転させるための姿勢切替機構と、
を備える測定器であって、
前記姿勢アームは、
ｉ）前記測定方向と前記スピンドル軸とを一直線上に並べることを可能とするために、前記触針が前記スピンドル軸に沿って並ぶように配置されるときに、前記スピンドル軸と前記測定方向との両方に直交する方向に前記触針の先端部を移動させるための第１調節部と、
ｉｉ）前記測定方向と前記スピンドル軸とを一直線状に並べることを可能とするために、前記触針が前記スピンドル軸に直交して配置されるときに、前記スピンドル軸と前記測定方向との両方に直交する方向に前記触針の先端部を移動させるための第２調節部と、
を有することを特徴とする測定器。
【請求項２】
前記第１調節部は、前記触針器に連結されると共に、前記触針が前記第１姿勢にあるときに、前記スピンドル軸と前記測定方向との両方に直交する方向に前記触針器を移動させるために設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の測定器。
【請求項３】
前記第２調節部は、前記触針器に連結されると共に、前記触針が前記第２姿勢にあるときに、前記スピンドル軸と前記測定方向との両方に直交する方向に前記触針器を移動させるために設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の測定器。
【請求項４】
２方向並進台をさらに備え、
前記第１調節部及び前記第２調節部は、直交する方向に前記触針の先端部の運動をもたらすために、前記２方向並進台に連結される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の測定器。
【請求項５】
前記第１調節部は、前記触針の先端部の運動の手動制御を可能にするために設けられる
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の測定器。
【請求項６】
前記第２調節部は、前記触針の先端部の運動の手動制御を可能にするために設けられる
ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の測定器。
【請求項７】
前記回転軸は、前記スピンドル軸に平行な軸から４５°の角度にある
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の測定器。
【請求項８】
前記触針の前記測定方向を回転させるように動作する配向機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の測定器。
【請求項９】
前記測定方向に平行な傾斜軸周りに、前記触針を傾斜させるように動作する触針傾斜機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項８に記載の測定器。
【請求項１０】
前記支持部は、
前記スピンドル軸と実質的に平行な長手方向の軸を有する細長い支柱と、
前記回転軸にて前記姿勢アームが取り付けられる取付アームを有し、前記支柱に対して直交するように取り付けられるキャリッジと、
をさらに有することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の測定器。
【請求項１１】
ワークピースを支持するためのものであり、スピンドル軸周りに回転可能な回転テーブルと、
触針の長手方向の軸が前記スピンドル軸にほぼ沿って並ぶように細長い前記触針を支持するための触針器を支持するように動作する支持部であって、前記触針器は、前記スピンドル軸周りに前記回転テーブルが回転するにつれて、前記触針が前記ワークピースの表面に沿って移動するときに、前記細長い触針の測定方向に沿った振れを表す信号を生成するように動作する、前記支持部と、
前記触針の前記測定方向を回転させるように動作する配向機構と、
調整レバー、並びに、変曲点により分けられる触針部及び取付部を有し、前記調整レバーが前記取付部を通り、前記変曲点を通過し、前記触針部に入り込んで前記調整レバーの下端が前記触針部内で固定され、前記調整レバーの上端が押圧されることにより、前記触針部が前記変曲点周りに回転し、前記触針部が前記取付部に対して傾斜するように構成された触針傾斜機構と、
を備えることを特徴とする測定器。
【請求項１２】
前記触針器は、前記触針器を保持するために前記支持部に取り付けられる姿勢アームに取り付けられる第１部分と、前記触針を支持するための第２部分と、を有し、
前記触針傾斜機構は、前記触針器の前記第２部分を、前記触針器の前記第１部分に対して、前記測定方向に平行な傾斜軸周りに傾斜させるように動作する
ことを特徴とする請求項１１に記載の測定器。
【請求項１３】
前記触針傾斜機構は、前記傾斜軸周りの傾斜の手動制御を可能にするユーザ調節部を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載の測定器。
【請求項１４】
前記配向機構は、第１配置と、この第１配置から１８０°の角度があけられた第２配置と、の間で、前記触針の前記測定方向を回転させるように動作する
ことを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の測定器。
【請求項１５】
前記触針傾斜機構は、前記第１配置にある前記触針の前記測定方向が、前記第２配置にある前記触針の前記測定方向に沿って並ぶように、前記触針を傾斜させるように動作する
ことを特徴とする請求項１４に記載の測定器。
【請求項１６】
前記支持部は、前記スピンドル軸に実質的に平行な長手方向の軸を有する細長い支柱と、
前記測定器が取り付けられる取付アームを有し、前記支柱に対して直交するように取り付けられるキャリッジと、
を備えることを特徴とする請求項１１〜１５の何れかに記載の測定器。
【請求項１７】
ワークピースを支持するためのものであり、スピンドル軸周りに回転可能な回転テーブルと、
触針の長手方向の軸が前記スピンドル軸とほぼ沿って並ぶように細長い前記触針を支持するための触針器を支持するように動作する支持部であって、前記触針器は、前記スピンドル軸周りに前記回転テーブルが回転するにつれて、前記触針が、前記ワークピースの表面に沿って移動するときに、前記細長い触針の測定方向に沿った振れを表す信号を生成するように動作する、前記支持部と、
前記触針の前記測定方向を回転させるように動作する配向機構と、
調整レバー、並びに、変曲点により分けられる触針部及び取付部を有し、前記調整レバーが前記取付部を通り、前記変曲点を通過し、前記触針部に入り込んで前記調整レバーの下端が前記触針部内で固定され、前記調整レバーの上端が押圧されることにより、前記触針部が前記変曲点周りに回転し、前記触針部が前記取付部に対して傾斜するように構成された触針傾斜機構と、
を備えることを特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、表面特性を測定するための測定器に関する。
多くの製造された製品及び部品にとって、形状や輪郭といった表面特性が規定された公差内にあることが重要となる。このような表面特性を品質管理の目的で測定する測定器が知られている。これらの測定器は、測定値の読み取りの際に測定器によりもたらされる系統誤差の影響を最小限にするために、高精度に製造されなければならない。
【０００２】
ＥＰ−Ａ−０２４０１５１では、回転テーブルに載置されたワークピースの形状を測定する測定器が論じられている。具体的には、触針器は、回転テーブルに対して支持され、スピンドル軸周りの回転テーブルの回転につれて、細長い触針が、ワークピースの表面に沿って移動するとき、その細長い触針の測定方向に沿った振れを表す信号を生成する。触針器は、回転軸周りに回転可能な姿勢アームに取り付けられており、その結果、触針先端部が、ほぼ同じ位置に維持される一方、触針は、実質的なに鉛直な位置姿勢と、実質的に平行な位置姿勢と、の間で切り替えられうる。触針器は、測定方向を回転させるための触針配向機構も備えている。
【０００３】
ＥＰ−Ａ−０２４０１５１にて論じられたような測定器の問題は、触針器及び触針の製造におけるばらつきが、触針先端部における測定方向と、スピンドル軸と、の正確な位置調整の欠如を引き起こしうる。以前は、このような位置のずれを補正するために、手動調整が提供されてきた。しかしながら、このような手動調整は、最適な正確性を達成するために、触針の姿勢あるいは測定方向の配向が変更される毎に実行されなければならない。
【０００４】
本発明の第１の側面によれば、ワークピースを支持するための回転テーブルと、触針器を支持するための支持部とを有する測定器が提供される。支持部は、支持本体と、回転軸周りに回転可能となるように支持本体に取り付けられた姿勢アームと、を備える。姿勢アームは、スピンドル軸周りの回転テーブルの回転につれて、触針が、ワークピースの表面に沿って移動するときに、その触針の振れを表す信号を生成する触針器を保持する。姿勢切替機構は、触針がスピンドル軸にほぼ沿って並ぶ第１姿勢と、触針がスピンドル軸にほぼ直交する第２姿勢と間で、触針の姿勢を切り替えるために、回転軸周りに姿勢アームが回転することを可能とする。姿勢アームは、第１調節部と第２調節部とを備える。第１調節部は、触針が第１姿勢にあるときに、スピンドル軸に対する測定方向の位置調整を可能にするために、スピンドル軸と測定方向との両方に直交する方向に、触針先端部を移動させるためのものである。第２調節部は、触針が第２姿勢にあるときに、スピンドル軸と測定方向との位置調整を可能とするために、スピンドル軸と測定方向との両方に直交する方向に触針先端部を移動させるためのものである。このように、第１姿勢にあるときに、第１調節部を用いて、触針先端部が正確に配置されている場合、続いて、触針の姿勢が第２姿勢に切り替えられる。第２姿勢において、触針先端部を正確に配置するために第２調節部が用いられるとき、第１姿勢のための位置調整は影響を受けないだろう。それゆえに、触針が第１姿勢に切り替え直されても、触針は正確に配置されたままとなる。
【０００５】
本発明の第２の側面によれば、ワークピースを支持するための回転テーブルと、触針器を支持する支持部と、を有する測定器が提供される。触針器は、スピンドル軸周りの回転テーブルの回転につれて、触針が、ワークピースの表面に沿って移動するときに、その触針の測定方向に沿った振れを表す信号を生成する。触針の測定方向を回転させる配向機構が設けられる。触針傾斜機構は、測定方向に平行な傾斜軸周りに触針が傾斜することを可能とする。このように、触針は、触針先端部を配置するために傾斜させることができ、その結果、１８０°に渡る測定方向の回転につれて、触針の測定方向が、測定方向に正確に配置されたとき、正確な位置調整が維持される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の実施形態における測定器の斜視図を示す。
【図２】図１に示される測定器の一部を構成する姿勢アームの詳細図を示す。
【図３Ａ】ワークピースに対して第１の位置姿勢にある触針の側面図を示す。
【図３Ｂ】ワークピースに対して第１の位置姿勢にある触針の平面図を示す。
【図４Ａ】ワークピースに対して第２の位置姿勢にある触針の側面図を示す。
【図４Ｂ】ワークピースに対して第２の位置姿勢にある触針の平面図を示す。
【図５Ａ】ワークピースに対して第３の位置姿勢にある触針の側面図を示す。
【図５Ｂ】ワークピースに対して第３の位置姿勢にある触針の平面図を示す。
【図６Ａ】ワークピースに対して第４の位置姿勢にある触針の側面図を示す。
【図６Ｂ】ワークピースに対して第４の位置姿勢にある触針の平面図を示す。
【図７Ａ】ワークピースに対して第５の位置姿勢にある触針の側面図を示す。
【図７Ｂ】ワークピースに対して第５の位置姿勢にある触針の平面図を示す。
【図８】測定器の一部を構成する回転テーブルの中心に載置されたワークピースに対して正確に調整された触針先端部の平面図を示す。
【図９】測定器の一部を構成する回転テーブルの中心に載置されたワークピースに対して正確に調整されていない触針先端部の側面図を示す。
【図１０】姿勢アーム、配向機構、触針器、及び、触針器と姿勢アームとの間に設けられた取付機構の別の斜視図を示す。
【図１１】姿勢アーム、配向機構、触針器、及び、触針器と姿勢アームとの間に設けられた取付機構の別の斜視図を示す。
【図１２Ａ】取付機構に取り付けられた触針器の異なる側面図を示す。
【図１２Ｂ】取付機構に取り付けられた触針器の異なる側面図を示す。
【図１３】触針器の分解図を示す。
【図１４】触針器の断面図を示す。
【図１５】取付機構の一部を構成するスライダ部の正面図を示す。
【図１６】取付機構の一部を構成するスライダ部の背面図を示す。
【図１７】取付機構の一部を構成する姿勢アーム、スライダ部、及びケージの分解図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、添付された図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
【０００８】
図１は、作業台３に支持された測定器１を示す。測定器１は、測定されるワークピース（図１には図示なし）を支持するための回転テーブル５を備えている。キャリッジ７は、鉛直方向（図１に示される直交座標系のｚ軸方向に一致する）の移動のために支柱９上に支持され、直交座標系のｙ軸方向に沿って水平方向に移動可能なアーム１１を支持する。
【０００９】
姿勢アーム１３は、自身の一端がアーム１１の一端に回転可能に取り付けられ、水平方向に対して４５°傾斜した軸１５（以下、ナックル軸１５という）周りに回転する。姿勢アーム１３の他端には、触針器１７が取り付けられている。本実施形態の触針器１７は、測定されるワークピースの表面に当接するための触針先端部２１を有する触針１９と、触針先端部２１の運動をモニタするための誘導変換器（図１には図示なし）と、を備える。
【００１０】
使用中、回転テーブル５が回転するにつれて、触針先端部２１がワークピースの表面に沿って移動する。触針先端部２１の全ての運動は、変換器により電気信号に変換される。この電気信号は、ワークピースの多数の面の特性のうち少なくとも１つを特定するために、遠隔処理ユニット２３により処理される。その処理結果は、ディスプレイ２５上に表示されるか、あるいは、プリンタ２７により印刷されうる。測定器１は、部品の表面特性を測定するためにも用いられうる。例えば、測定器１は、その部品が回転対称部品であれば、外周面と内周面の真円度、及び水平面の真直度と面粗度を測定することができる。
【００１１】
回転テーブル５は、センタリング用モータ（図示なし）を備え、このモータにより積載台の横方向の運動が可能とされる。ワークピースは、当該ワークピースがスピンドル軸を中心として配置されることを可能とするように、スピンドル軸に対して横方向に沿って、積載台上に載置される。本実施形態の測定器は、センタリング用モータを用いた従来の自動化された心出し処理を実行することが可能であり、手動で積載台を段階的に横方向に少しずつ移動させるためのユーザ制御部が設けられている。
【００１２】
本実施形態の触針１９は、静止位置の１つの側において、静止位置へ、及び、その静止位置から、１つの近似直線方向（以下、測定方向という）にのみ移動するように拘束される。変換器は、その測定方向における触針１９の振れを測定するように構成される。触針先端部２１を様々な測定表面に当接させて各種の測定を可能とするために、触針を略垂直な配置と略水平な配置との間で運動できるようにする姿勢切替機構、及び測定方向を調節可能にする配向機構が設けられる。
【００１３】
図２においてより詳細に示すように、姿勢切替機構は、姿勢アーム１３が、第１配置と第２配置との間で、ナックル軸１５周りに１８０°回転されることを可能にする。なお、第１配置（図２において実線で表され、以下では「鉛直姿勢」という）では、触針１９が、ほぼｚ方向に沿って並ぶようにされ、第２配置（図２において想像線で表され、以下では「水平姿勢」という）では、触針１９が、ほぼｘ方向に沿って並ぶようにされる。
【００１４】
本実施形態では、以下でより詳細に説明するように、姿勢アーム１３上に設けられたユーザアクチュエータ３３ａ，３３ｂが、触針の正確な位置調整を可能とする。
【００１５】
配向機構（図示なし）は、測定方向を回転させるために、触針の静止位置にほぼ平行な軸周りに、触針器１７を回転可能にする。本実施形態において、配向機構は、２７０°の回転範囲を有する。４５°のナックル軸１５上に取り付けられた旋回可能な姿勢アーム１３は、鉛直姿勢から水平姿勢へ、あるいは水平姿勢から鉛直姿勢へ９０°回転した場合に、触針の先端部２１が、回転テーブル５の縦軸３１（以下、スピンドル軸３１という）に対して実質上同じ位置に留まることを可能とする。
【００１６】
本実施形態において、触針１９は、予め定められた５つの異なった位置姿勢で配置されうる。これら５つの位置姿勢のうちの２つのために、姿勢アーム１３が鉛直姿勢とされ、３つのために、姿勢アーム１３が水平姿勢とされる。
【００１７】
図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１の位置姿勢における触針１９の側面図及び平面図を示す。第１の位置姿勢において、触針１９は、縦方向の軸４３がｚ方向に沿って並ぶ円筒形状のワークピース４１に当接する。
【００１８】
図示するように、第１の位置姿勢にある触針１９は、ほぼｚ方向に沿って並び、測定方向は、静止位置から支柱９へ向かい、且つ、支柱９から静止位置へ戻るｙ方向である。第１の位置姿勢は、一般的に、円筒形状のワークピース４１の外周面４５といった鉛直方向に配置された表面を測定するために用いられる。
【００１９】
図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、第２の位置姿勢における触針１９の側面図及び平面図を示す。第２の位置姿勢において、触針１９は、縦方向の軸がｚ方向に沿って並ぶ円筒形状のワークピース４１に当接する。図示するように、第２の位置姿勢にある触針１９は、通常、ｚ方向にほぼ沿って並び、測定方向は、静止位置から支柱９から離れる方向に向かい、且つ、静止位置へ戻るｙ方向（即ち、第１の位置姿勢における測定方向とは正反対の方向）である。第１の位置姿勢から第２の位置姿勢へ移動するために、触針器は、配向機構により１８０°回転される。第２の位置姿勢は、一般的に、円筒形状のワークピース４１の内周面４７のような鉛直に配置された表面を測定するために用いられる。
【００２０】
図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、第３の位置姿勢における触針１９の側面図及び平面図を示す。第３の位置姿勢において、触針１９は、円柱軸がｚ方向に沿って並ぶ円筒形状のワークピース４１に当接する。図示するように、第３の位置姿勢にある触針１９は、ｘ方向にほぼ沿って並び、測定方向は、静止位置から支柱９へ向かい、且つ、支柱９から静止位置へ戻るｙ方向である。この第３の位置姿勢は、第１の位置姿勢を起点として、姿勢アーム１３の姿勢を鉛直姿勢から水平姿勢に変えることにより達成されうる。第３の位置姿勢は、一般的に、円筒形状のワークピース４１の外周面４５のような鉛直に配置された表面を測定するために用いられ、具体的には、フランジ部が、上述した第１の触針位置姿勢の使用を妨げるときに有効である。
【００２１】
図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、第４の位置姿勢における触針の側面図及び平面図を示す。第４の位置姿勢において、触針は、円柱軸がｚ方向に沿って並ぶ円筒形状のワークピース４１に当接する。図示するように、第４の位置姿勢にある触針１９は、ｘ方向にほぼ沿って並び、測定方向は、静止位置から上方へ向かい、静止位置へ再び戻るｚ方向である。この第４の位置姿勢をなすために、触針器１７は、配向機構により、第３の位置姿勢から９０°回転される。第４の位置姿勢は、一般的に、水平に配置された上方を向く面を測定するために用いられる。
【００２２】
図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、第５の位置姿勢における触針の側面図及び平面図を示す。第５の位置姿勢において、触針は、円柱軸４３がｚ方向に沿って並ぶ円筒形状のワークピース４１に当接する。図示するように、第５の位置姿勢にある触針１９は、ｘ方向にほぼ沿って並び、測定方向は、静止位置から下方へ向かい、静止位置へ再び戻るｚ方向である。この第５の位置姿勢をなすためには、触針器は、配向機構により、第４の位置姿勢から１８０°回転される。第５の位置姿勢は、一般的に、水平方向に配置された下方を向く面を測定するために用いられる。
【００２３】
測定を実行する前に、ワークピース４１は、当該ワークピース４１の円柱軸４３が、回転テーブル５のスピンドル軸３１に沿って並ぶように、回転テーブル５上で中心と高さとが合わせられる。スピンドル軸３１は、測定器１の製造中にｚ方向と平行に配置される。円柱状のワークピース４１の真円度の正確且つ繰り返し可能な測定を達成するために、触針１９の測定方向は、スピンドル軸３１と交差するように配置されなければならない。
【００２４】
図８は、測定方向がスピンドル軸３１と交差するように正確に配置された触針先端部２１を示す平面図である。このような正確な配置においては、触針１９は、通常、頂部に達しているとみなされる。図９は、正確に配置されていない触針先端部２１を示す平面図である。具体的には、測定方向が、スピンドル軸３１と交差していない。このような配置において、触針１９は、通常、頂部位置誤差を有しているとみなされる。
【００２５】
測定器１が頂部位置誤差を有している場合、ひいては不正確な読み取り測定値をもたらしうる。不正確な読み取り測定値をもたらすことは、ｚ方向における縦方向の異なる位置にて一連の真円度測定値をとることにより、円錐形のワークピースの形状を調べるために、測定値を検討することにより、好適に例示される。触針１９が正確に頂部に達している場合、真円錐は、円錐状のワークピースの底面から頂点まで延出する縦方向の位置に対して、一連の円形の軌跡をもたらす。しかしながら、触針が正確に頂部に達していない場合、真円錐は、円錐状のワークピースの頂点より下方の縦方向の位置に対して、一連の円形でない軌跡をもたらし、触針先端部２１は、ワークピースの頂点にて、円錐状のワークピースとの接触を失う。
【００２６】
本実施形態において、測定器１は、５つの異なる位置姿勢の間で切り換えられる触針１９に起因する頂部位置誤差を軽減することを可能とする機構を有する。具体的には、測定器１は、１．触針傾斜機構と、２．触針変位機構と、を有する。
【００２７】
１の触針傾斜機構は、上述した第１の位置姿勢において、触針が正確に頂部に達している場合に、配向機構が触針器を１８０°に渡り上述した第２の位置姿勢へと回転したときも、触針が、正確に頂部に達することを確実にする。
【００２８】
２の触針変位機構は、上述した第１の位置姿勢（この位置において、姿勢アーム１３が鉛直姿勢にある）と第３の位置姿勢（この位置において、姿勢アーム１３が水平姿勢にある）とに対して、頂部位置調整が、独立して実行されることを可能にする。その結果、第１の位置姿勢において、触針１９が最初に正確に頂部に到達し、それから、触針１９が第３の位置姿勢に切り替えられた場合、そのとき、第３の位置姿勢において、触針１９は、第１の位置姿勢に対する頂部位置の調整が失われることなく正確に頂部に到達しうる。
【００２９】
以下でより詳細に説明するように、触針変位機構は、ユーザにより調節されたときに触針１９を直交する方向に運動させる２つのユーザアクチュエータ３３ａ，３３ｂを利用する。
【００３０】
姿勢アーム１３に設けられた部品について、図１０〜１７を参照しつつ、より詳細に説明する。
【００３１】
図１０及び図１１は、それぞれ、姿勢アーム１３、触針器１７、及び、触針器１７を姿勢アーム１３に取り付けるための取付機構６３の２つの異なる方向からの斜視図を示す。図１０及び図１１において、使用中に取付機構６３と触針器１７の一部（図２に示す）とを取り囲む保護カバーは、触針器１７及び取付機構６３の部品を明らかにするために取り外されている。
【００３２】
図１０及び図１１に示すように、触針器１７の本体は細長く、以下において、スタイラス軸と呼ばれる軸を規定する。触針器１７は、３本の円柱６９ａ，６９ｂ及び６９ｃにより相互に接続される２つの平行プレート６５，６７により形成されたケージに取り付けられている。円柱６９ａ，６９ｂ及び６９ｃは、以下でより詳細に説明される、ガイドとして機能する第１円柱６９ａと第２円柱６９ｂとを含む。円柱６９は、プレート６５，６７がスタイラス軸と直交するように、スタイラス軸と平行に配置されている。それぞれのプレートは、縦プレート軸に沿って並ぶ長手方向と、横プレート軸にほぼ沿って並ぶ幅方向とを有する略矩形である。それゆえに、スタイラス軸、縦プレート軸、及び横プレート軸は、３次元直交座標系を形成する。
【００３３】
モータ７３は、ケージの平行プレート６５，６７の間に取り付けられ、モータ７３が作動されたときに、触針器１７がスタイラス軸周りに回転し、それにより横プレート軸に対して回転するように、モータ７３は、触針器１７の一部を形成しているギア機構７５に係合する。それゆえに、スタイラス軸、縦プレート軸、及び横プレート軸は、３次元直交座標系を形成する。
【００３４】
モータ７３は、ケージの平行プレート６５，６７の間に取り付けられ、モータ７３が作動されたときに、触針器１７がスタイラス軸周りに回転し、それにより測定方向が回転するように、モータ７３は、触針器１７の一部を形成しているギア機構７５に係合する。従って、モータ７３は、触針１９の配向を調節するために用いられる配向機構の一部を形成する。
【００３５】
触針器１７は、平行プレート６５，６７の長手方向の一端側に配置された、プレート毎の３つの放射状パッド（図１０において、２つの放射状パッドは８４ａ，８４ｂにて参照される）の組を介して、各平行プレート６５，６７に対して回転可能に取り付けられている。放射状パッド８４の各組は、各平行プレートと一体にされた結束部を用いてばね荷重がかけられた各プレートにおいて、パッドを備えるベアリングとして機能する。その結果、モータ７３が作動されるときに、触針器１７が滑らかに精度よく回転されうる。
【００３６】
誘導変換器は、触針器１７の本体内に配置され、電気ケーブル（図示なし）により、測定器１の残りの部分に接続されている。スプール８５は、触針器１７における触針先端部２１とは離れた側の端部に配置され、モータ７３による触針器１７の回転により引き起こされる電気ケーブルの任意のたるみを巻き取る。さらに、ケーブルガイド８６が、ケーブルを、触針器１７から離れるように案内するために、取付機構６３に取り付けられている。
【００３７】
触針１９は、クラッチ機構８９を介して触針器１７の本体に、入れ替わりで連結される触針ホルダ８７に着脱可能に取り付けられている。触針ホルダ８７は、異なる形状の触針先端部を有しうる取り替え可能な様々な触針を収容できる。触針先端部の選択は、測定用途に依存する。例えば、ボール状に形成された触針先端部は、表面の真円度の測定に適し、一方、円錐球状の外形（自身の先端に付加された球体を有する円錐）を有する触針先端部は、表面特性の測定に適している。クラッチ取付部８９は、測定方向に直交する軸周りに、スタイラス軸から遠ざかるように触針１９を傾斜させることを可能とする。このことは、触針１９を傾斜させなければ、物体の形状により、針が測定表面、例えば、逆さの円錐あるいはカムシャフト、に接触することを妨げうるような状況において有益である。クラッチ取付部８９が、回転テーブルのスピンドル軸に対して平行であるか、または、直交する配置の何れかから離れる触針１９の運動を可能とする一方、依然として、姿勢アーム１３のそれぞれの姿勢において、触針１９が、スピンドル軸に対してほぼ平行に配置されるか、スピンドル軸に対してほぼ直交して配置されるかの何れかの状態となりうることは、理解されうるだろう。
【００３８】
理想的には、（触針先端部２１に関係する）測定方向は、（触針器１７の本体により規定される）スタイラス軸と交差するべきである。その結果、測定方向がスピンドル軸３１と交差し、それから、触針がスタイラス軸周りに１８０°回転する場合、測定方向は、依然として、スピンドル軸３１と交差しうる。しかしながら、触針１９及び触針器１７の製造ばらつきによって必ずしもそうとは限らない場合がある。上述した触針傾斜機構は、この問題に対処するために、触針の先端配置の調節をもたらす。
【００３９】
図１３は、触針傾斜機構の分解図を示し、図１４は、触針傾斜機構の部分断面図を示す。図１３及び図１４に示すように、触針器１７は、直径方向において対向する２つの変曲点９１を備え、この変曲点９１により、当該触針器が、触針部９３と取付部９４とに分けられている。変曲点９１は、触針部９３が、測定方向に平行な変曲軸周りに、取付部９４に対して傾斜することを可能とし、これにより、測定方向がスタイラス軸を通るように触針先端部２１を配置させることができる。
【００４０】
変曲点における傾斜量は、取付部９４に固定されているカラー９８を通るねじ孔に適合するユーザにより調節可能なねじ９７を介して、調整することが可能である。ユーザにより調節可能なねじ９７の先端部は、スラグ１１９に当接している。スラグ１１９は、触針器１７を通る調整レバー９５の一方の端部の一方の側面に、順に当接する。ばね取付部９９，１０１は、調整レバー９５のスラグ１１９への接触を促すように、調整レバー９５のスラグ１１９とは反対側に設けられている。
【００４１】
調整レバー９５は、取付部９４を通り、変曲点９１を通過し、触針部９３に入り込む。調整レバー９５の他方の端部は、触針部９３内で、触針先端部９３に固定される。このように、ユーザ調節ねじ９７が作業者により回転されると、触針部９３が変曲点９１周りに回転し、その結果、触針部９３が取付部９４に対して傾斜する。本実施形態において、ユーザ調節ねじ９７と変曲点９１との間のスタイラス軸に沿った距離は、触針先端部２１と変曲点９１との間の距離の３分の１である。従って、ユーザ調節ねじ９７の位置における調整レバー９５の１ｍｍの振れは、縦プレート軸方向において、触針先端部２１の３ｍｍの振れをもたらす。
【００４２】
図１０及び図１１に戻り、ケージは、２次元並進台装置を介して姿勢アーム１３に結合されている。２次元並進台装置において、ケージは、スライダ部７７に対して、スタイラス軸に平行な軸に沿って運動可能であり、また、スライダ部７７は、姿勢アーム１３に対して、縦プレート軸に平行な軸に沿って運動可能である。
【００４３】
図１５及び図１６は、それぞれスライダ部７７の正面の斜視図及び背面の斜視図を示す。図示するように、開口部１１１が、スライダ部７７の中心を正面部１０１から背面部１０５へ貫通するように設けられている。スライダ部７７の正面部１０１は、Ｖ字形断面溝１０３ｂと、クリアランス切取部１０３ａと、を備えている。Ｖ字形断面溝１０３ｂ及びクリアランス切取部１０３ａは、開口部１１１によって分離され、スライダ部７７が取り付けられたとき、Ｖ字形断面溝１０３ｂは、スタイラス軸に対して平行に延出する。パッド１０４は、クリアランス切取部に取り付けられている。Ｖ字形断面溝１０３ｂ及びパッド１０４は、動的な取付部として作用する。スライダ部７７の背面部１０５は、Ｖ字形断面溝１０７を備えており、スライダ部７７が取り付けられたとき、Ｖ字形断面溝１０７は、縦プレート軸に対して平行に延出する。背面部１０５はまた、溝１０７から距離をあけて、パッド１０９を備える。その結果、溝１０７及びパッド１０９は、動的な取付部を規定する。
【００４４】
図１７は、姿勢アーム１３の一部、スライダ部７７、及びケージの一部を示す分解図である。図示するように、姿勢アーム１３は、ナックル回転軸から、スタイラス軸に対して略４５°の角度をなして延出する第１セクション部を備えている。姿勢バー１３の第２セクション部は、第１セクション部におけるナックル回転軸から離れた一端で、当該第２セクション部が第１セクション部に対して４５°の角度をなすように、スタイラス軸に対して鉛直に延出する。第２セクション部は、スライダ部７７に面した取付面を含む。円柱状の棒部材１２１ａ，１２１ｂは、取付面上に取り付けられており、開口部１２５が、取付面を通って形成されている。その結果、棒部材１２１がスライダ部７７の背面部１０５上の溝１０７に係合するとき、当該取付面を貫通する開口部１２５が、スライダ部７７を貫通する開口部１１１とほぼ一列に並ぶ。
【００４５】
２つのガイド６９ａ，６９ｂは、スライダ部７７の正面部１０１における、クリアランス切取部１０３ａ内のパッド１０４上と、Ｖ字形断面溝１０３ｂ上とに、それぞれ位置している。ばね１２３は、取付面内の開口部１２５、及びスライダ部７７内の開口部１１１を通るように設けられている。このばねの一端は、第１プレート６５と第２プレート６７との間に設けられたばね支持ロッド７１ａに取り付けられている。このばねの他端は、取付面の反対側の表面に取り付けられただぼ１２７に係合する。このように、ケージ、スライダ部７７、及び姿勢アーム１３は、互いに接触するようにされている。
【００４６】
棒部材１２１が、スライダ部７７の背面部１０５内の溝１０７に係合するようにされているとき、スライダ部７７の背面部１０５上のパッド１０９は、取付面とスライダ部７７とが実質的に平行となるように、取付面に取り付けられたパッド１２８上に載置されている。このように、スライダ部７７は、縦プレート軸に平行な方向に沿って取付面に対して運動することが可能である。第１シリンダ部６９ａ、及び、第２シリンダ部６９ｂが、それぞれ、スライダ部７７の正面部１０１における、パッド１０４、及び、Ｖ字形断面溝１０３ｂに係合するようにされているとき、スライダ部７７は、スタイラス軸に平行な方向にケージに対して運動することが可能である。
【００４７】
以下で第１ユーザアクチュエータ３３ａと呼ばれる、ユーザアクチュエータの１つは、姿勢アーム１３に対するスライダ部７７の運動を制御する。第１ユーザアクチュエータ３３ａは、シャフト１２９を含む。シャフト１２９は、図１７に示すように、縦プレート軸に平行に配置されて、姿勢アーム１３の第１セクション内の開口部を、スライダ部７７に近接して通り抜ける。シャフト部の一端が、スライダ部７７に固定される一方、シャフト部の他端は、ねじが切られており、ユーザアクチュエータノブ１３３に係合している。ユーザアクチュエータノブ１３３は、ねじ頭を有し、固定位置に、姿勢アーム１３に対して回転可能に取り付けられている。このように、ユーザがユーザアクチュエータノブ１３３を回転させるときに、シャフト部１２９のねじが切られた側の端部がねじ頭と相互に作用し、シャフト１２９が、縦プレート軸に平行な方向に沿って移動することを引き起こす。その結果、スライド部７７が、姿勢アーム１３に対して、同じ方向に移動する。
【００４８】
以下で第２ユーザアクチュエータ３３ｂと呼ばれる、他のユーザアクチュエータは、ケージに対するスライダ部７７の運動を制御する。第２ユーザアクチュエータ３３ｂは、シャフト１３５を有する。シャフト１３５は、図１７に示すように、スタイラス軸に平行に配置されて、プレート６７を通り抜ける。付勢部材１３７によりばね荷重を受けるシャフト１３５の一端は、スライダ部７７に作用する。付勢部材１３７は、シャフト１３５との接触を維持するために、支持部材あるいはばねプレート１２６により支持されている。一方、シャフトの他端は、ユーザアクチュエータノブ１３７に固定されている。シャフト１３５は、プレート６７内の孔をとおってねじ込まれ、その結果、ユーザがユーザアクチュエータノブ１３７を回転させるときに、当該シャフト部１３５がスタイラス軸に平行な方向に沿って移動し、それにより、スライド部７７が、ケージに対して、同じ方向に移動する。
【００４９】
第１ユーザアクチュエータ３３ａは、姿勢アーム１３が鉛直姿勢にあるときに、任意の頂部位置誤差を軽減するために、ユーザが触針先端部２１を移動することを可能にする。第２ユーザアクチュエータ３３ｂは、姿勢アーム１３が水平姿勢にあるときに、任意の頂部位置誤差を軽減するために、ユーザが触針先端部２１を移動することを可能にする。重要なことは、第１及び第２アクチュエータ３３により引き起こされる運動が直交する方向であることにより、第１ユーザアクチュエータ３３ａを用いた調節は、姿勢アーム１３が水平姿勢にあるときの頂部位置誤差に影響を与えず、且つ、第２ユーザアクチュエータ３３ｂを用いた調節は、姿勢アーム１３が鉛直姿勢にあるときの頂部位置誤差に影響を与えないであろうことである。従って、姿勢アーム１３が鉛直姿勢にあるときの頂部位置誤差を除去するために第１ユーザアクチュエータ３３ａが用いられ、それから、姿勢アーム１３が水平姿勢に切り替えられ、さらに、全ての頂部位置誤差を除去するために第２ユーザアクチュエータ部３３ｂが用いられ、それから姿勢アーム１３が鉛直姿勢に戻された場合、やはり頂部位置誤差は生じないであろう。
【００５０】
触針先端部の配置方法を以下に説明する。この方法は、１ｍｍの直径を有する円筒形状のキャリブレーションピンの使用を伴う。
【００５１】
最初に、キャリブレーションピンが、回転テーブル５のスピンドル軸３１に手動で配置される。続いて、鉛直に配置されると共に、キャリブレーションピンの一方の側面に当接する触針を用いて、キャリブレーションピンの縦方向の軸を、スピンドル軸に沿って並べることで、キャリブレーションピンの心出しをするための従来の心出し処理が実行される。
【００５２】
続いて、誘導変換器からの読み取り値が、上昇信号から下降信号に変化するか、または、下降信号から上昇信号に変化するかの何れかの転換点を見つけるために、ディスプレイ２５上に表示されるような誘導変換器からの読み取り値をモニタする一方で、第１ユーザアクチュエータ３３ａが、手動で調節される。この転換点における触針の位置を、外側触針位置と呼ぶことにする。
【００５３】
次に、配向機構が、触針器の測定方向を１８０°回転させるために用いられる。そして、触針先端部２１が、キャリブレーションピンの径方向反対側に当接するように移動される。この位置姿勢における触針の位置を、内側触針位置と呼ぶことにする。回転テーブル５は、当該回転テーブル５の中心トラバースが、触針器１７の測定方向に対して９０°になるように回転される。続いて、中心トラバースが、誘導変換器からの測定信号の転換点を見つけるために、回転テーブルを段階的に移動させるために、作動される。続いて、真円度測定が行われ、その測定された偏心度は、この位置姿勢における頂部位置誤差の測定値である。
【００５４】
続いて、キャリブレーションピンが、再び心出しされる。次に、触針傾斜機構が、測定された偏心度の略１／２に一致する距離だけ触針先端部２１を変位させるために用いられる。続いて、配向機構が、測定方向を１８０°戻すように回転させるために用いられる。続いて、第１ユーザアクチュエータ３３ａが、触針先端部２１を、誘導変換器の読み取り値の転換点に配置するために用いられる。続いて、測定された偏心度が所望の値（例えば、高精度な部品に対しては、通常１００μｍ（マイクロメータ））を下回るまで、上述した手順が反復される。
【００５５】
続いて、姿勢切替機構が、触針１９が実質的に水平となるように、姿勢アーム１３を切り替えるために用いられる。続いて、転換点を見つけるために、ディスプレイ２５上に表示されるような、誘導変換器からの読み取り値をモニタする一方、第２ユーザアクチュエータ３３ｂが、手動で調節される。詳細に上述したような頂部位置誤差を評価するための手順が繰り返される。頂部位置誤差が所望の値を下回れば、そのときに位置調整が完了する。頂部位置誤差が所望の値を下回らなければ、偏心度が所望の値を下回るまで上述した位置調整工程が繰り返される。
【００５６】
［変形例及びさらなる実施形態］
以上述べたように、説明された実施形態の測定器は、触針傾斜機構と触針変位機構との両方を備えている。代替の実施形態では、測定器がこれら２つの機構の一方のみを有することが可能である。
【００５７】
説明された実施形態において、測定器は、触針が、回転テーブルのスピンドル軸に対して、略平行となる姿勢及び略直交する姿勢のそれぞれの間で触針を切り替えるために、回転点周りに回転可能な姿勢アームを備えている。このような姿勢アームを有せず、触針の姿勢が固定された実施形態、具体的には、触針がスピンドル軸にほぼ沿って並ぶ実施形態においてもまた、触針傾斜機構が有用であることが好ましい。さらに、このような実施形態では、１つのアクチュエータを有する触針変位機構が、頂部位置誤差を軽減させるための位置調整を可能とするために用いられうる。
【００５８】
説明された実施形態において、触針傾斜機構が、触針器の本体に対して触針を傾斜させる一方、代替の実施形態では、触針器全体が、姿勢アームに対して傾斜されうる。
【００５９】
説明された実施形態において、姿勢アーム１３は、両方の姿勢において、それぞれのユーザアクチュエータ３３を用いて手動で頂部に合わせられる。代替の実施形態では、位置調整は、遠隔処理機２３の制御下で、自動で実行されうる。
【００６０】
説明された実施形態の姿勢切替機構は自動化されているけれども、代わりに、手動の姿勢切替機構が採用されうる。
【００６１】
本技術分野で周知の２次元「ｘ−ｙ」並進台の多数の異なる形態があることは理解されうるだろう。それゆえに、代替の実施形態では、別の「ｘ−ｙ」並進台装置が利用されうる。
【００６２】
説明された実施形態では、ワークピースに対して触針先端部を所望の位置に配置するために、キャリッジが、支柱に対して鉛直方向に移動可能であり、アームが、キャリッジに対して水平方向に移動可能である。所望の配置を達成するために、代わりに、回転テーブルが支柱に対して移動可能にされうる。
【００６３】
説明されたキャリブレーション方法は、ユーザの関与を含む一方、触針変位機構及び触針傾斜機構が自動化された場合、ひいてはキャリブレーション方法も自動化されうることは理解されうるだろう。
【図１】
0005538882.tif 000002
【図２】
0005538882.tif 000003
【図３Ａ】
0005538882.tif 000004
【図３Ｂ】
0005538882.tif 000005
【図４Ａ】
0005538882.tif 000006
【図４Ｂ】
0005538882.tif 000007
【図５Ａ】
0005538882.tif 000008
【図５Ｂ】
0005538882.tif 000009
【図６Ａ】
0005538882.tif 000010
【図６Ｂ】
0005538882.tif 000011
【図７Ａ】
0005538882.tif 000012
【図７Ｂ】
0005538882.tif 000013
【図８】
0005538882.tif 000014
【図９】
0005538882.tif 000015
【図１０】
0005538882.tif 000016
【図１１】
0005538882.tif 000017
【図１２Ａ】
0005538882.tif 000018
【図１２Ｂ】
0005538882.tif 000019
【図１３】
0005538882.tif 000020
【図１４】
0005538882.tif 000021
【図１５】
0005538882.tif 000022
【図１６】
0005538882.tif 000023
【図１７】
0005538882.tif 000024