(57)【要約】【課題】回動により接触子を変位させる構造を用いて、ワーク表面と接触子との接触状態を安定させることができる形状測定機を提供する。【解決手段】本体１０と、前記本体１０に回動自在に支持されたスタイラスホルダ２２、前記スタイラスホルダ２２に保持されたスタイラス２３、および前記スタイラス２３の一端に形成されてワーク表面Ｓに接触可能な接触子２１を有する可動部２０と、前記スタイラスホルダ２２に回転力を発生させて前記接触子２１を前記ワーク表面Ｓに接触させる測定力付与部３１と、前記スタイラスホルダ２２の何れかの部位で前記スタイラスホルダ２２の回動に伴う変位を検出する変位検出部３２と、前記スタイラスホルダ２２に振動を発生させる振動発生部３３と、を備えたことを特徴とする形状測定機１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に回動自在に支持されたスタイラスホルダ、前記スタイラスホルダに保持されたスタイラス、および前記スタイラスの一端に形成されてワーク表面に接触可能な接触子を有する可動部と、
前記スタイラスホルダに回転力を発生させて前記接触子を前記ワーク表面に接触させる測定力付与部と、
前記スタイラスホルダの何れかの部位で前記スタイラスホルダの回動に伴う変位を検出する変位検出部と、
前記スタイラスホルダに振動を発生させる振動発生部と、を備えたことを特徴とする形状測定機。
【請求項２】
請求項１に記載した形状測定機において、
前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの回動軸まわりに変位する振動を前記スタイラスホルダに発生させるものであることを特徴とする形状測定機。
【請求項３】
請求項２に記載した形状測定機において、
前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの回動軸まわりに変位する振動と、前記回動軸まわりに変位する振動と交差する方向の別の振動との２方向の振動を発生させるものであることを特徴とする形状測定機。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載した形状測定機において、
前記振動発生部は、前記可動部の固有振動数より高い周波数で前記スタイラスホルダを振動させるものであり、
前記変位検出部は、前記スタイラスホルダの何れかの部位の変位を検出し、検出した信号から前記可動部の固有振動数より低い周波数成分のみを出力することを特徴とする形状測定機。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れかに記載した形状測定機において、
前記変位検出部は、前記振動発生部から前記スタイラスホルダに励起された振動と同じ周波数で前記スタイラスホルダの変位をサンプリングするものであることを特徴とする形状測定機。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れかに記載した形状測定機において、
前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの前記回動軸から前記接触子までの領域に振動を発生させるものであることを特徴とする形状測定機。
【請求項７】
請求項６に記載した形状測定機において、
前記振動発生部は、前記スタイラスホルダに振動を発生させるものであることを特徴とする形状測定機。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載した形状測定機において、
前記変位検出部は、前記スタイラスホルダの前記回動軸よりも前記接触子と反対側にある部位の変位を検出するものであることを特徴とする形状測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面形状を測定する形状測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの表面形状を測定するために、ワーク表面に接触子を接触させて所定の測定方向へなぞる形状測定機が利用されている（特許文献１参照）。
このような接触式の形状測定機においては、測定精度の向上に伴って、ワーク表面と接触子との接触状態が測定結果に影響を及ぼすようになっている。
【０００３】
例えば、ワーク表面を接触子でなぞる際に、各々の間に生じる摩擦力により、接触子がワーク表面の一点に一時的に凝着し、次の瞬間この凝着を解放され、その結果として滑らかでない動き（いわゆるスティックスリップ）を生じることがある。
また、ワーク表面に段差や突起等があると、ワーク表面をなぞってきた接触子が当該部分でひっかかり、その後のなぞる動作を継続できなくなることもある。
【０００４】
前述のような摩擦力の影響を回避するために、近年の形状測定機においては、接触子をワーク表面に押し付けるための測定力の軽減が図られている。
また、接触子の先端にダイヤモンド系材料などによる低摩擦コーティングを施し、摩擦係数を抑制することがなされている（特許文献２参照）。
さらに、ワーク表面をなぞる動作の際に、接触子を振動させることでワーク表面との間の摩擦力を緩和することがなされている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２９８１０号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０７００号公報
【特許文献３】特開２００１−９１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したワーク表面と接触子との摩擦力の軽減のために測定力を軽減しようとすると、接触箇所の剛性が低下し、高速測定が難しくなり、作業効率を低下させる原因となる。
また、ダイヤモンド系材料などによる低摩擦コーティングは、一般に高価であり、形状測定機としてのコスト上昇の原因となる。
【０００７】
一方、接触子を振動させる方法を採用しようとすると、形状測定機としての構造上の制約を受けることになる。
すなわち、接触子が一端に形成されたスタイラスを片持ち梁として支持する構造の形状測定機では、このスタイラスの接触子側を振動させることで、ワーク表面と接触子との摩擦力を緩和することができる。このような構造では、スタイラスの接触子とは反対側部位の変位を検出することで、接触子が接触するワーク表面の形状を検出しているため、スタイラスの接触子側に振動を加えた際に、振動に伴ってスタイラスの接触子側が撓むように変形しても、測定は接触子の近傍で行われているため、測定結果に影響は及ばない。
【０００８】
しかし、接触子が一端に形成されたスタイラスを、回動可能な測定アームあるいはスタイラスホルダで支持し、このスタイラスホルダの回動を検出して接触子の変位を測定する構造の形状測定機では、例えばスタイラス部分だけが振動して撓むように変形した場合、接触子の変位とスタイラスホルダの回動角度との関係が維持されず、スタイラスホルダ側の検出器では接触子の変位を測定できないことになる。
形状測定機において、回動により接触子を変位させる構造は、接触子背面側などスタイラス先端側の検出に限定されない等、検出器の設置位置の自由度が高く、多用される構造である。このため、回動により接触子を変位させる構造の形状測定機において、ワーク表面と接触子との接触状態を安定させることが強く要望されていた。
【０００９】
本発明の目的は、回動により接触子を変位させる構造を用いて、ワーク表面と接触子との接触状態を安定させることができる形状測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の形状測定機は、本体と、前記本体に回動自在に支持されたスタイラスホルダ、前記スタイラスホルダに保持されたスタイラス、および前記スタイラスの一端に形成されてワーク表面に接触可能な接触子を有する可動部と、前記スタイラスホルダに回転力を発生させて前記接触子を前記ワーク表面に接触させる測定力付与部と、前記スタイラスホルダの何れかの部位で前記スタイラスホルダの回動に伴う変位を検出する変位検出部と、前記スタイラスホルダに振動を発生させる振動発生部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
ここで、可動部、測定力付与部および変位検出部としては、既存の形状測定機の構成を適宜利用することができる。
可動部としては、スタイラスおよびスタイラスホルダの長手方向に対して、接触子が直交方向に延びる形式、あるいは同方向へ延びる形式が適宜利用できる。スタイラスホルダは、形状測定機の本体であるケースまたはフレームに、転がり軸受あるいは低摩擦材料を用いた滑り軸受を介して回動自在に支持されるものが好ましい。
【００１２】
測定力付与部としては、本体とスタイラスホルダとの間に機械的なばねやエラストマ材料による弾性部材を介在させ、スタイラスホルダをその回動軸まわりに回動させるように付勢する構造（機械式）が利用できる。また、電磁コイルで電磁気的な吸引力または反発力をスタイラスホルダに及ぼすことで、スタイラスホルダをその回動軸まわりに回動させるように付勢する構造（電磁式）を利用してもよい。さらに、スタイラスホルダの回動軸の両側の重量バランスを均等としたうえ、一方の側に回動軸からの位置を調整可能なバランスウェイトを設置し、その位置調整によりスタイラスホルダの重量バランスをずらし、スタイラスホルダをその回動軸まわりに回動させるように付勢する構造（重力式）を利用してもよい。
【００１３】
変位検出部としては、可動部（接触子、スタイラス、スタイラスホルダ）の任意の部位で変位を検出できればよく、電磁的あるいは光学的な原理に基づく距離測定を行う非接触式の変位検出器や、機械的な動きを電気的信号に変換する変位検出器などが利用できる。
振動発生部としては、入力信号に対して振動つまり周期的な機械的変位を生じる各種のアクチュエータが利用できる。とくに、圧電素子などの電歪素子を利用することができ、これらは簡単な構造で低価格であるうえ、確実な測定結果が得られる。
【００１４】
このような本発明によれば、可動部、測定力付与部および変位検出部により、形状測定機の基本的な測定機能が得られる。
そして、可動部および振動発生部においては、振動発生部により可動部を振動させ、これによりワーク表面をなぞる接触子を振動させることにより、ワーク表面に対する接触子の摩擦力を緩和し、ワーク表面に対する接触子の移動を連続的で円滑なものにすることができる。
【００１５】
本発明において、前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの回動軸まわりに変位する振動を前記スタイラスホルダに発生させるものであることが望ましい。
このような本発明では、振動発生部により可動部をその回動方向へ振動させることで、接触子をワーク表面に対して周期的に近接離隔させることになり、摩擦力の緩和に最も効果的である。
【００１６】
なお、本発明における振動としては、可動部の固有振動数を除外し、なるべく高い周波数であることが望ましい。固有振動数では、発生される振動に対して可動部が共振状態となることから、振動が停止された後、静止状態が回復するまで可動部が不安定になる。そして、不安定な状態での測定を避けるために、形状測定機は待機に入る必要があり、作業効率が低下する可能性がある。従って、可動部に発生させる振動は、可動部の固有振動数を避けることが望ましい。
一方、可動部に発生させる振動は、なるべく高い周波数とすることで、後述するフィルタ処理などを利用して測定結果への影響を避けることが容易である。
【００１７】
本発明において、前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの回動軸まわりに変位する振動と、前記回動軸まわりに変位する振動と交差する方向の別の振動との２方向の振動を発生させるものであることが望ましい。
このような本発明では、接触子によるワーク表面の形状測定に影響するスタイラスホルダの回動軸まわりの振動を小さくしても、これと交差する方向の振動が接触子に加えられるため、ワーク表面の接触点に対する相対移動量が大きくなり、ワーク表面に対する接触子の摩擦力を十分に緩和しつつ、測定精度への影響を低減することができる。
この際、他の方向の成分を含む振動の各方向成分は、周期的規則的でなく、ランダムに繰り返されるものであってもよい。
【００１８】
本発明において、前記振動発生部は、前記可動部の固有振動数より高い周波数で前記スタイラスホルダを振動させるものであり、前記変位検出部は、前記スタイラスホルダの何れかの部位の変位を検出し、検出した信号から前記可動部の固有振動数より低い周波数成分のみを出力するものであることが望ましい。
ここで、前記可動部の固有振動数は、予め該当部分の固有振動数を測定して記憶しておけばよい。また、「前記可動部の固有振動数より低い周波数成分のみを出力する」処理は、いわゆるローパスフィルタによるフィルタリング処理であればよい。この処理は、変位検出部が接続される制御装置あるいはデータ処理装置で行ってもよく、変位検出部自体で行ってもよい。
このような本発明では、検出した信号に対するフィルタリングという簡素な構成および簡素な処理によって振動発生部による振動の影響を除外することができ、これにより接触子の測定方向の変位、つまりワーク表面の変位を検出することができる。
【００１９】
本発明において、前記変位検出部は、前記振動発生部から前記スタイラスホルダに励起された振動と同じ周波数で前記スタイラスホルダの変位をサンプリングするものとしてもよい。
ここで、変位検出部のサンプリングは、振動発生部による振動の任意の位相で行うことができる。
このような本発明では、振動発生部による振動の同位相部分の変位（その時点での測定方向位置）が検出されるため、振動発生部による振動の影響を避けて接触子の測定方向の変位、つまりワーク表面の変位を検出することができる。本発明では、前述したフィルタリングによる変位検出よりも処理が複雑となるが、可動部の固有振動数よりも高い周波数に限らず、可動部の固有振動数よりも低い周波数の振動も利用できるようになる。
【００２０】
本発明において、前記振動発生部は、前記スタイラスホルダの前記回動軸から前記接触子までの領域に振動を発生させるものであることが望ましい。
このような本発明では、スタイラスホルダの回動軸よりも接触子側において振動発生部による振動を発生させることで、この振動を接触子に対して直接的に伝達することができる。
【００２１】
本発明において、前記振動発生部は、前記スタイラスホルダに振動を発生させるものであることが望ましい。
このような本発明では、振動発生部による振動がスタイラスホルダに加えられ、スタイラスを介して接触子に伝達される構造となるため、スタイラスおよび接触子は振動発生部との機械的関係を考慮する必要がなく、スタイラスおよび接触子を自由に交換等することができる。
【００２２】
本発明において、前記変位検出部は、前記スタイラスホルダの前記回動軸よりも前記接触子と反対側にある部位の変位を検出するものであることが望ましい。
このような本発明では、変位検出部を、スタイラスホルダの回動軸を挟んで接触子とは反対側に沿って配置することができ、スタイラスおよび接触子との機械的な干渉等が生じないため、配置自由度を確保することができる。とくに、振動発生部がスタイラスホルダの回動軸よりも接触子側に設置される場合、相互の設置スペースを効率よく確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、回動により接触子を変位させる構造を用いて、ワーク表面と接触子との接触状態を安定させることができる形状測定機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示す模式図。
【図２】前記第１実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図３】前記第１実施形態の接触子の接触状態を示す拡大模式図。
【図４】前記第１実施形態の周波数特性を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態の構成を示す模式図。
【図６】本発明の第３実施形態の要部を示す拡大断面図。
【図７】本発明の変形例の接触子の振動状態を示す模式的な斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１から図５には、本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、形状測定機１は、テーブル２に載置されたワークＷの表面形状を測定するものである。
このために、形状測定機１は、本体１０に回動自在に支持された可動部２０を備え、その先端に接触子２１を備えており、接触子２１をワーク表面Ｓに接触させた状態で測定方向（本実施形態ではＸ軸方向）に移動させる測定動作を行い、この測定動作の間の可動部２０の回動状態から接触子２１のＺ軸方向の変位を検出することにより、ワークＷの表面形状（Ｘ−Ｚ平面での輪郭形状）を測定するように構成されている。
【００２６】
本体１０は、支持部１１により支持され、支持部１１に設置された送り機構１２によりＸ軸方向へ移動可能である。
支持部１１は、テーブル２に隣接して設置されたコラム（図示省略）により支持される構成が採用できる。この際、支持部１１は、前述したコラムに沿って昇降可能としてもよい。あるいは、コラムを用いず、テーブル２の近傍に支持部１１を並べて設置する構成としてもよく、接触子２１がワーク表面Ｓに接触でき、かつＸ軸方向の移動が実行できるものであればよい。
【００２７】
送り機構１２は、前述した測定動作を行うために本体１０を支持部１１に対して移動させるものであり、Ｘ軸方向に延びるボールねじ等を利用した機械式の精密送り機構などが利用でき、直線移動および高精度の位置決めが可能なもの、例えばリニアモータ等を利用してもよい。
送り機構１２には制御装置３０が接続されている。制御装置３０はパーソナルコンピュータ等を利用して構成され、予め記録された動作プログラムに基づいて送り機構１２の動作を制御することができる。
【００２８】
可動部２０は、本体１０に支持されたスタイラスホルダ２２と、スタイラスホルダ２２に保持されたスタイラス２３と、スタイラス２３の一端から下向きに突起する接触子２１を有する。
スタイラスホルダ２２は、Ｘ軸方向に延びるとともに、回動軸２４によって本体１０に対して回動自在に支持され、揺動することで端部がＺ軸方向に変位する。
スタイラス２３は、スタイラスホルダ２２の一端に接続され、スタイラスホルダ２２の延長線上をＸ軸方向に延びる。
回動軸２４は、転がり軸受あるいは低摩擦材料を用いた滑り軸受で構成され、図面交差方向（Ｘ軸およびＺ軸に交差するＹ軸方向）の軸線に沿って配置されている。
【００２９】
接触子２１は、スタイラス２３の先端近傍においてＺ軸方向下向きに固定されている。
接触子２１は全体として丸棒状であるが、接触子２１の先端は円錐形状に形成され、かつその円錐形状の表面にはＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン被膜）が形成され、摩耗耐久性および低摩擦性が確保されている。
【００３０】
図２に示すように、スタイラスホルダ２２には、スタイラス２３の端部を挿入可能な接続部２５が形成され、接続部２５の内部には弾性材料を用いたクリップ部材２６が設置されている。
これにより、スタイラス２３は、端部を接続部２５に挿入することで、スタイラスホルダ２２と同じ軸線上に保持され、さらにクリップ部材２６の圧接により抜け留めがなされる。この状態で、クリップ部材２６の保持力より大きな力でスタイラス２３を引き抜けば、スタイラス２３は接続部２５から抜き出すことができ、これによりスタイラス２３を他のものと交換することができる。
【００３１】
図１に戻って、形状測定機１は、さらに、スタイラスホルダ２２に回転力を発生させて接触子２１をワーク表面に接触させる測定力付与部３１と、スタイラスホルダ２２の何れかの部位でスタイラスホルダ２２の回動に伴う変位を検出する変位検出部３２と、スタイラスホルダ２２に振動を発生させる振動発生部３３とを備えている。
【００３２】
測定力付与部３１は、コイルばねで構成された機械式の付勢手段であり、スタイラスホルダ２２の回動軸２４を挟んで接触子２１とは反対側に設置され、本体１０とスタイラスホルダ２２との間に掛け渡されている。
この測定力付与部３１により、スタイラスホルダ２２の端部がＺ軸方向上向きに付勢され、反対側においてはスタイラス２３および接触子２１が同方向下向きに付勢されることになり、これにより接触子２１がワーク表面Ｓに対して所定の測定力で接触する状態とされる。
【００３３】
なお、測定力付与部３１としては、コイルばね等の弾性部材に限らず、他のエラストマ材料を用いたものであってもよく、さらに電磁気的に測定力を発生させるもの、あるいは重力バランスにより測定力を発生させるものであってもよい。また、測定力付与部３１の設置部位は、所期の測定力を付与できれば、可動部２０の任意の場所であってよい。
【００３４】
変位検出部３２は、スタイラスホルダ２２の回動軸２４を挟んで接触子２１とは反対側に設置され、スタイラスホルダ２２の特定部位のＺ軸方向の変位を検出することで、スタイラスホルダ２２の回動角度を検出することができる。そして、検出した回動角度および接触子２１と回動軸２４との距離から、接触子２１のＺ軸方向の変位を演算することができる。これらの信号処理および演算は、前述した制御装置３０の処理プログラムにより実行される。
なお、変位検出部３２としては、スタイラスホルダ２２の任意の部位で変位を検出できればよく、変位検出は差動コイル等の電磁的な方式のほか、光学的な変位検出等を利用することもできる。
【００３５】
振動発生部３３は、図２にも示すように、スタイラスホルダ２２の接続部２５の最奥部に固定され、スタイラスホルダ２２、スタイラス２３ないし接触子２１に測定方向（Ｘ軸方向）と交差する方向の振動を付与するものである。
振動発生部３３としては、制御装置３０からの電気信号により発振する圧電素子などの電歪素子が利用されている。
【００３６】
このような本実施形態の形状測定機１においては、制御装置３０の制御のもとで測定動作を行う。
測定にあたっては、図１に示すように、ワークＷをテーブル２上に載置し、ワーク表面Ｓに接触子２１が接触した状態となるように本体１０を配置する。
そして、制御装置３０から制御信号を送り、送り機構１２により可動部２０をＸ軸方向へ移動させながら、変位検出部３２からの検出信号を記録してゆくことで、Ｘ軸方向に沿ったＺ軸変位としてワーク表面Ｓの形状測定が行われる。
【００３７】
測定動作の間、接触子２１には振動発生部３３により振動が与えられる。
図３に示すように、接触子２１は、ワーク表面Ｓに接触した状態でＸ軸方向へ移動する測定動作Ｍｘを行う。この間、接触子２１には、前述した振動発生部３３（図１参照）からの振動Ｖが加えられる。
このような振動Ｖが加えられることで、測定動作Ｍｘにおけるワーク表面Ｓに対する接触子２１の摩擦力が緩和され、ワーク表面Ｓに対する接触子２１の移動が連続的で円滑なものとなる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、振動発生部３３が発生する振動Ｖの周波数ｆａが、可動部２０の固有振動数ｆｏより高い周波数とされている。
また、変位検出部３２がスタイラスホルダ２２から検出した信号は、制御装置３０で処理されてＸ軸方向に沿ったＺ軸変位として測定される。この際、制御装置３０においては、可動部２０の固有振動数ｆｏより低い周波数ｆｐ以下の周波数成分のみを通すローパスフィルタ処理が行われる。
このために、制御装置３０には、予め測定しておいた可動部２０の固有振動数ｆｏが記憶されている。
このような振動Ｖおよび信号処理を用いることで、振動発生部３３から加えられる振動Ｖが、変位検出部３２で検出される信号に影響しないようにすることができ、これにより接触子２１の測定方向（Ｚ軸方向）の変位、つまりワーク表面Ｓの形状を安定的かつ確実に測定することができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、振動発生部３３による振動Ｖにより、ワーク表面Ｓに対する接触子２１の摩擦力が緩和され、ワーク表面Ｓに対する接触子２１の移動を連続的で円滑なものにできる。
また、振動発生部３３から加えられる振動Ｖを、図４に示すような設定とすることで、変位検出部３２で検出される信号に影響しないようにすることができ、ワーク表面Ｓの形状を安定的かつ確実に測定することができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、振動発生部３３を、スタイラスホルダ２２の回動軸２４より接触子２１寄りの部位に配置したため、接触子２１に対する振動の付与を確実かつ効率よく行うことができる。
また、接触子２１およびスタイラス２３を交換しても、振動発生部３３はスタイラスホルダ２２に残るため、交換可能な複数の接触子２１およびスタイラス２３で振動発生部３３を共用することができる。
さらに、振動発生部３３は、スタイラス２３を接続するための接続部２５を利用してスタイラスホルダ２２に設置するようにしたため、特別な収容部等が必要なく、構造が簡単で製造が容易である。
また、本実施形態では、変位検出部３２が、スタイラスホルダ２２の回動軸２４を挟んで接触子２１とは反対側に配置するとしたため、スタイラス２３および接触子２１との機械的な干渉等が生じず、配置自由度を確保することができる。とくに、振動発生部３３がスタイラスホルダ２２の回動軸２４よりも接触子２１側に設置される場合でも、相互の設置スペースを効率よく確保することができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
図５には、本発明の第２実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の形状測定機１と同じ構成を有するが、振動発生部３３が接続部２５ではなく、回動軸２４の近傍に設置されている点が異なる。
このような本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
但し、振動発生部３３を接続部２５に収容しないため、振動発生部３３を収容する孔等をスタイラスホルダ２２に形成する等の追加的な加工が必要となる。
また、回動軸２４に近く、接触子２１から遠くなるため、接触子２１に振動を伝達するという点では効率的ではなく、前述した第１実施形態のほうが好ましいといえる。
【００４２】
なお、振動発生部３３をスタイラス２３に設置すると、交換の際に振動発生部３３もスタイラス２３と一体に取り外すことになってしまう。一方、スタイラスホルダ２２の反対側（回動軸２４を挟んでスタイラス２３と反対側）であると、振動発生部３３からの振動が十分に接触子２１に伝達されない可能性がある。
従って、振動発生部３３は、回動軸２４からスタイラスホルダ２２のスタイラス２３側の端部までの区間（図５の区間Ａ）であることが好ましい。
【００４３】
〔第３実施形態〕
図６には、本発明の第３実施形態が示されている。
本実施形態は、前述した第１実施形態の形状測定機１と同じ構成を有するが、振動発生部３３がスタイラスホルダ２２ではなく、スタイラス２３の接触子２１の基部に設置されている点が異なる。
このような本実施形態においても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４４】
但し、振動発生部３３がスタイラスホルダ２２ではなくスタイラス２３に設置されているため、選択可能なスタイラス２３毎に振動発生部３３を設置しておく必要があり、設備コストがかかるとともに、スタイラス２３の交換のつど振動発生部３３と制御装置３０との間の信号線を脱着する必要がある。
一方で、振動発生部３３がスタイラス２３の接触子２１の基部に設置されるため、振動発生部３３からの振動は直接的に接触子２１に伝達され、振動伝達のエネルギ効率は最大にできるとともに、振動の応答性も最大にできる。
【００４５】
〔変形等〕
本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、測定力付与部３１、変位検出部３２、振動発生部３３の設置位置および各々の機構、形式等は適宜変更することができる。また、可動部２０の構成も同様であり、接触子２１、スタイラスホルダ２２、スタイラス２３および回動軸２４の形状、構造などは適宜変更することができる。
【００４６】
前記実施形態においては、振動発生部３３を単に振動Ｖを与えるものとしたが、振動発生部３３は、例えばスタイラスホルダ２２の回動軸２４まわりに変位するＺ軸方向の振動に限らず、これに交差するＹ軸方向の振動またはＸ軸方向の振動を発生させるものであってもよい。さらに、２つの圧電素子を交差方向に組み合わせて振動発生部３３を構成することにより、Ｚ軸方向の振動Ｖｚとこれに交差するＹ軸あるいはＸ軸方向の別の振動Ｖｙ，Ｖｘとの２方向の振動を発生させるものとしてもよい。
例えば、振動発生部３３によりＺ軸方向の振動ＶｚとＹ軸方向の振動Ｖｙとを発生させることができ、この際、振動Ｖｚ，Ｖｙの位相差を調整することで、接触子２１の先端の振動Ｖを多様な形態とすることができる。例えば、図７のように、振動Ｖｚ，Ｖｙの位相差が０度であれば、接触子２１の先端をＸ方向およびＹ方向に対して傾斜した仮想面内での振動Ｖをとすることができる。
このような多様な形態の振動Ｖは、振動発生部３３に対する制御装置３０からの入力信号により制御可能である。
【００４７】
なお、本発明は、ワーク表面を接触子でなぞる際に、接触子を振動させることで、ワーク表面と接触子との滑らかでない動き（いわゆるスティックスリップ）を解消する効果を有する。
さらに、本発明では、接触子の円錐形状と協同して、ワーク表面に段差や突起等があった場合に接触子がひっかかる問題の解消にも有効である。
すなわち、接触子は一般に下向きの円錐形状とされ、通常は円錐の先端でワーク表面に摺接する。ここで、ワーク表面に、不連続な立ち上がり段差があった場合には、測定動作の移動の途中で接触子が段差にひっかかり、その後の移動が阻害される可能性があった。
しかし、ワーク表面の立ち上がりが、接触子の円錐形状の高さ寸法以下であれば、接触子の円錐形状の先端が段差に到達するより先に、段差の上端縁が接触子の円錐形状の側壁に接触し、円錐形状の傾斜に沿って段差の上端縁が摺接することになる。
ここで、円錐形状の表面と段差の上端縁との間の摩擦が低減されていれば、測定動作の移動に伴って円錐形状の表面に対して段差の上端縁が滑らかに摺接し、やがて円錐形状の先端が段差上端縁に達し、つまり接触子が段差を登り切り、これにより接触子は段差を超えることができる。
このような段差超えが円滑に行われるためには、接触子の円錐形状の表面と段差の上端縁との摺接が円滑であること、そのためにコーン側壁の摩擦係数を軽減することが必要であるが、本発明によれは、接触子に振動が与えられることで低摩擦が実現され、前述した第１実施形態のように接触子の表面にＤＬＣコーティングを施すことで、段差超えに更に有効な構成とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ワークの表面形状を測定する形状測定機に利用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１…形状測定機
２…テーブル
１０…本体
１１…支持部
１２…機構
２０…可動部
２１…接触子
２２…スタイラスホルダ
２３…スタイラス
２４…回動軸
２５…接続部
２６…クリップ部材
３０…制御装置
３１…測定力付与部
３２…変位検出部
３３…振動発生部
Ｓ…ワーク表面
Ｖ…振動
Ｖｙ…振動
Ｖｚ…振動
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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