(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に支持軸を支点として円弧運動可能に支持され先端にスタイラスを有する測定アーム、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、前記測定アームを円弧運動方向へ付勢し前記スタイラスに測定力を付与する測定力付与手段を有する検出手段と、
被測定物を載置するステージと、
前記測定アームの軸方向へ前記検出手段を移動させる検出手段移動機構を含み、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、
前記検出手段移動機構の移動方向を前記ステージに対して傾斜させる検出手段傾斜機構とを備え、
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、前記第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、
質量の異なる前記第２測定アームが取り付けられた前記測定アームの種類毎に、当該測定アーム全体の質量Ｍ、前記支点から前記スタイラスまでのアーム長Ｌ、前記測定アームが水平姿勢時において前記測定アームの水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを記憶した測定アームテーブルと、
前記測定アームの種類を指定する測定アーム指定手段と、
前記検出手段傾斜機構によって傾斜された前記検出手段の傾斜角度情報を与える傾斜角度情報付与手段と、
前記測定アーム指定手段で指定された測定アームに関する質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを前記測定アームテーブルから読み出し、これらの情報と前記傾斜角度情報付与手段から与えられる傾斜角度情報とから、測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差を演算し、この差を補正値として前記測定力付与手段の測定力を調整する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記測定アーム全体の質量Ｍ、前記アーム長Ｌ、前記水平方向重心位置Ｇｘ、前記上下方向重心位置Ｇｚ、前記検出手段の傾斜角度θ１から、前記測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差を
差＝Ｍ×Ｌ×（Ｇｘ−Ｇｘ’）
から求める、ことを特徴とする表面性状測定機。
ただし、Ｇｘ’＝√（Ｇｘ２＋Ｇｚ２）×cos（θ３）
θ３＝θ２−θ１
θ２＝Arctan（Ｇｚ÷Ｇｘ）
【請求項２】
請求項１に記載の表面性状測定機において、
前記傾斜角度情報付与手段は、前記検出手段の傾斜角度を検出する傾斜角度検出器によって構成されている、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の表面性状測定機において、
前記測定アーム指定手段は、前記第１測定アームに対して前記第２測定アームが交換された際に、交換された前記第２測定アームを含む測定アーム全体の質量を求める質量算出手段によって構成され、
前記制御装置は、前記質量算出手段によって算出された質量に対応する測定アームに関するアーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを前記測定アームテーブルから読み出して演算する、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項４】
請求項３に記載の表面性状測定機において、
前記測定力付与手段は、前記測定アームを前記支持軸を支点として円弧運動方向へ付勢するボイスコイルを含んで構成され、
前記質量算出手段は、前記変位検出器によって検出される前記測定アームの円弧運動量を監視しながら、前記ボイスコイルに通電する電流を調整し、基準となる前記測定アームの円弧運動量が予め設定した設定値になった段階の測定力と、交換された測定アームの円弧運動量が予め設定された測定値になった段階の測定力とを対比して、交換した測定アームの質量を求める、ことを特徴とする表面性状測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の姿勢に関わらず測定力を一定にできる表面性状測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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するとともに、被測定物の傾斜面を測定できるように、スタイラス（測定アーム）を含む検出器本体を傾斜できるようにし、更に、これらの組み合わせに適した測定力に自動的に調整できるようにしたものが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、スタイラスホルダの種類、スタイラスの種類、測定方向、検出器本体の傾き角度の組み合わせ毎に測定力指令値をテーブルに予め記憶させておき、スタイラスホルダやスタイラスが交換されたとき、ユーザが、スタイラスホルダの種類、スタイラスの種類、測定方向を指定し、これらの指定結果と角度検出手段で検出された検出器本体の傾き角度に対応する測定力指令値をテーブルから読み出し、この読み出した測定力指令値に従って測定力を自動的に調整する技術が示されている。
【０００５】
これにより、スタイラスホルダの種類やスタイラスの種類の組み合わせだけでなく、測定方向（例えば、上向き、下向き）や本体の傾き角度を含めて最適な測定力に調整することができる。すなわち、スタイラスやホルダを交換したり、測定方向や角度が変化しても、所定の測定力に調整できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９９２８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、スタイラスホルダの種類、スタイラスの種類、検出器本体の傾き角度の組み合わせ毎に予め測定力指令値をテーブル化し、メモリに記憶しておく必要がある。
被測定物の形状によっては、テーブルに登録された傾き角度以外で使用したい場合があるが、特許文献１に記載の技術では、使用したい傾き角度での測定力指令値が登録されていないため、正確な測定が行えない。
【０００８】
また、検出器本体の傾き角度を細かく指定可能にすると、必要とされるメモリ容量が著しく増大する。
さらには、未登録のスタイラスを使用したい場合、ユーザが、使用したい新たなスタイラスと、スタイラスホルダの種類、測定方向、傾き角度毎の測定力指令値を求めて登録しておかなければならないため、ユーザの作業負担が大きい。
【０００９】
本発明の目的は、検出手段移動機構の傾き角度を任意の角度に変更した場合でも正確な測定を行うことができ、しかも、メモリ容量も少なくでき、更に、新たなスタイラスを使用したい場合でもユーザに対する作業負担を軽減できる表面性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先端にスタイラスを有する測定アーム、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、前記測定アームを円弧運動方向へ付勢し前記スタイラスに測定力を付与する測定力付与手段を有する検出手段と、被測定物を載置するステージと、前記測定アームの軸方向へ前記検出手段を移動させる検出手段移動機構を含み、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、前記検出手段移動機構の移動方向を前記ステージに対して傾斜させる検出手段傾斜機構とを備え、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、前記第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、質量の異なる前記第２測定アームが取り付けられた前記測定アームの種類毎に、当該測定アーム全体の質量Ｍ、前記支点から前記スタイラスまでのアーム長Ｌ、前記測定アームが水平姿勢時において前記測定アームの水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを記憶した測定アームテーブルと、前記測定アームの種類を指定する測定アーム指定手段と、前記検出手段傾斜機構によって傾斜された前記検出手段の傾斜角度情報を与える傾斜角度情報付与手段と、前記測定アーム指定手段で指定された測定アームに関する質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを前記測定アームテーブルから読み出し、これらの情報と前記傾斜角度情報付与手段から与えられる傾斜角度情報とから、測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差を演算し、この差を補正値として前記測定力付与手段の測定力を調整する制御装置とを備えた、ことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、被測定物の表面形状に対応して、第２測定アームを交換したのち、測定アーム指定手段によって、交換された第２測定アームを含む測定アームが指定されると、制御装置において、指定された測定アームに関する質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚが測定アームテーブルから読み出され、これらの情報と傾斜角度情報付与手段から与えられる傾斜角度情報とから、測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差が演算され、この差が補正値として測定力付与手段の測定力が調整される。
【００１２】
従って、測定アームの種類を指定すれば、質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚ、傾斜角度情報から、最適な測定力を演算により求めることができるから、どのような角度をもった被測定物の測定面でも、正確な測定を行うことができる。
また、必要とされるメモリ容量も、第２測定アームを含む測定アームの１種類について、パラメータ１セット分（測定アーム全体の質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚ）だけで済むから、メモリ容量も少なくできる。
さらに、新たな測定アームを使用したい場合でも、測定力指令値の登録は不要で、比較的ユーザでも求めることが簡単なパラメータの登録だけで済むから、ユーザに対する作業負担を軽減できる。
【００１３】
本発明の表面性状測定機において、前記傾斜角度情報付与手段は、前記検出手段の傾斜角度を検出する傾斜角度検出器によって構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、検出手段の傾斜角度が傾斜角度検出器によって自動的に検出されるから、ユーザの負担を軽減できる。つまり、ユーザが検出手段の傾斜角度を入力手段から手動入力しなくてもよいので、ユーザの負担を軽減できる。
【００１４】
本発明の表面性状測定機において、前記制御装置は、前記測定アーム全体の質量Ｍ、前記アーム長Ｌ、前記水平方向重心位置Ｇｘ、前記上下方向重心位置Ｇｚ、前記検出手段の傾斜角度θ１から、前記測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差を
差＝Ｍ×Ｌ×（Ｇｘ−Ｇｘ’）
から求める。
ただし、Ｇｘ’＝√（Ｇｘ２＋Ｇｚ２）×cos（θ３）
θ３＝θ２−θ１
θ２＝Arctan（Ｇｚ÷Ｇｘ）
このような構成によれば、測定アーム全体の質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘ、上下方向重心位置Ｇｚ、検出手段の傾斜角度θ１から、測定アームの水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差が自動的に演算で求められるから、適切な測定力で測定を実行することができる。
【００１５】
本発明の表面性状測定機において、前記測定アーム指定手段は、前記第１測定アームに対して前記第２測定アームが交換された際に、交換された前記第２測定アームを含む測定アーム全体の質量を求める質量算出手段によって構成され、前記制御装置は、前記質量算出手段によって算出された質量に対応する測定アームに関するアーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを前記測定アームテーブルから読み出して演算する、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１測定アームに対して第２測定アームが交換されると、交換された第２測定アームを含む測定アーム全体の質量が質量算出手段によって求められる。すると、制御装置において、質量算出手段によって算出された質量に対応する測定アームに関するアーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚが測定アームテーブルから読み出され、自動的に演算が行われる。
従って、第２測定アームを含む測定アームをユーザが指定しなくてもよいから、指定ミスなどもないうえ、ユーザの負担を軽減できる。
【００１６】
本発明の表面性状測定機において、前記測定力付与手段は、前記測定アームを前記支持軸を支点として円弧運動方向へ付勢するボイスコイルを含んで構成され、前記質量算出手段は、前記変位検出器によって検出される前記測定アームの円弧運動量を監視しながら、前記ボイスコイルに通電する電流を調整し、基準となる測定アームの円弧運動量が予め設定した設定値になった段階の測定力と、交換された測定アームの円弧運動量が予め設定された測定値になった段階の測定力とを対比して、交換した測定アームの質量を求める、ことが好ましい。
このような構成によれば、変位検出器によって検出される測定アームの円弧運動量を監視しながら、ボイスコイルに通電する電流を調整し、基準となる測定アームの円弧運動量が予め設定した設定値になった段階の測定力と、交換された測定アームの円弧運動量が予め設定された測定値になった段階の測定力とを対比して、交換した測定アームの質量を求めるようにしたから、交換した測定アームを自動的に識別できる。従って、ユーザの手間を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る表面性状測定機を示す斜視図。
【図２】同上実施形態のＸ軸駆動機構およびスタイラス変位検出手段を示す図。
【図３】同上実施形態の測定アームおよび変位検出器の関係を示す平面図。
【図４】同上実施形態の測定アームおよび測定アーム姿勢切替機構を示す図。
【図５】同上実施形態の測定姿勢・測定力制御回路を示す図。
【図６】同上実施形態の制御システムを示すブロック図。
【図７】同上実施形態の測定アームテーブルを示す図。
【図８】同上実施形態において、測定アームのパラメータを示す図。
【図９】同上実施形態において、傾斜姿勢時の測定アームのパラメータを示す図。
【図１０】同上実施形態において基準測定アームのバランス調整の手順を示すフロー図。
【図１１】同上実施形態において交換された測定アームの質量を求める手順を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜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。
【００１９】
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：後述する測定アーム２４の軸方向）へ移動させるＸ軸駆動機構４５とを備える。
【００２０】
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（測定アーム２４の軸方向）へ移動させる検出器移動機構としての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。
また、Ｚスライダ４３とＸ軸駆動機構４５との間には、Ｘ軸駆動機構４５の移動方向をステージ１０に対して傾斜させる検出手段傾斜機構としての旋回機構３０が設けられている。これにより、Ｘ軸駆動機構４５とともにスタイラス変位検出手段２０が、水平姿勢のほか傾斜姿勢に姿勢変更可能に構成されている。
【００２１】
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に旋回機構３０を介して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。
【００２２】
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。
【００２３】
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とを磁力によって吸着するマグネット構造になっている。
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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がボイスコイル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。
【００２６】
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から出力される測定力指令値に応じた電圧を発生す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（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、このデジタルアナログコンバータ７３からの電圧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。
【００２７】
図６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、旋回機構３０、Ｘ軸駆動機構４５の傾斜角度を検出する傾斜角度検出器３１、スタイラス変位検出手段２０に含まれる変位検出器２７、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。なお、傾斜角度検出器３１は、旋回機構３０によって傾斜されたスタイラス変位検出手段２０の傾斜角度θ１情報を与える傾斜角度情報付与手段を構成している。
【００２８】
記憶装置１０４には、変位検出器２７によって検出されるデータを記憶する記憶部のほかに、測定アームテーブル１０５や、傾斜角度記憶部１０６などが設けられている。
測定アームテーブル１０５には、図７に示すように、質量の異なる第２測定アーム２４Ｂ（Ａ２１〜Ａ２７）が取り付けられた測定アーム２４の種類毎に、当該測定アーム全体の質量Ｍ、測定アーム２４の支点（回転軸２３）からスタイラス２６Ａ，２６Ｂまでのアーム長Ｌ、測定アーム２４が水平姿勢時において測定アーム２４の水平方向重心位置Ｇｘ（支点からのＸ軸方向位置）および上下方向重心位置Ｇｚ（支点からのＺ軸方向位置）が記憶されている。なお、図８は、測定アーム２４が水平姿勢時において、アーム長Ｌ、測定アーム２４の水平方向重心位置Ｇｘ、および、上下方向重心位置Ｇｚを示している。
【００２９】
傾斜角度記憶部１０６には、傾斜角度検出器３１によって検出されるＸ軸駆動機構４５の傾斜角度θ１が記憶される。
入力手段１０２からは、測定アーム２４の種類を指定する情報が入力される。ここに、入力手段１０２は、測定アーム指定手段を兼ねている。
【００３０】
制御装置１０１は、入力手段１０２で指定された測定アーム２４に関する質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを測定アームテーブル１０５から読み出し、これらの情報と傾斜角度記憶部１０６から与えられる傾斜角度θ１情報とから、測定アーム２４の水平姿勢時の測定力と測定アーム２４の傾斜姿勢時の測定力との差を演算し、この差を補正値として測定力付与手段としての測定アーム姿勢切替機構６０の測定力を調整する。
具体的には、測定アーム全体の質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘ、上下方向重心位置Ｇｚ、検出手段の傾斜角度θ１から、測定アーム２４の水平姿勢時の測定力と測定アーム２４の傾斜姿勢時の測定力との差を、次式（１）から求める。
差＝Ｍ×Ｌ×（Ｇｘ−Ｇｘ’）               …（１）
から求める。ただし、
Ｇｘ’＝√（Ｇｘ２＋Ｇｚ２）×cos（θ３）  …（２）
θ３＝θ２−θ１                        …（３）
θ２＝Arctan（Ｇｚ÷Ｇｘ）              …（４）
【００３１】
また、制御装置１０１は、第１測定アーム２４Ａに対して第２測定アーム２４Ｂが交換された際に、測定アーム姿勢切替機構６０のボイスコイル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、ボイスコイル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。
【００３２】
＜測定方法の説明（図９参照）＞
測定にあたって、被測定物の測定面に適したスタイラス２６Ａ，２６Ｂを有する第２測定アーム２４Ｂに交換する。これには、第１測定アーム２４Ａに対して、着脱機構２５を介して、交換する第２測定アーム２４Ｂを吸着保持させる。
続いて、Ｘ軸駆動機構４５の移動方向が被測定物の測定面と平行となるように、旋回機構３０を旋回させる。旋回機構３０を旋回させると、Ｘ軸駆動機構４５とともに、スタイラス変位検出手段２０が傾斜されるから、Ｘ軸駆動機構４５の移動方向を被測定物の測定面と平行となるように調整する。すると、Ｘ軸駆動機構４５およびスタイラス変位検出手段２０の傾斜角度θ１が傾斜角度検出器３１によって検出され、傾斜角度記憶部１０６に記憶される。
【００３３】
この後、測定アーム２４のスタイラス２６Ｂを被測定物の上面に位置させたのち、入力手段１０２において、交換した第２測定アーム２４Ｂを含む測定アーム２４の種類を入力する。
すると、制御装置１０１は、入力された種類の測定アーム２４に対応する質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを測定アームテーブル１０５から読み出し、これらの情報と傾斜角度記憶部１０６に記憶された傾斜角度θ１とから、測定アーム２４の水平姿勢時の測定力と測定アームの傾斜姿勢時の測定力との差を、次式から演算する。
差＝Ｍ×Ｌ×（Ｇｘ−Ｇｘ’）                       …（１）
ただし、Ｇｘ’＝√（Ｇｘ２＋Ｇｚ２）×cos（θ３）  …（２）
θ３＝θ２−θ１                        …（３）
θ２＝Arctan（Ｇｚ÷Ｇｘ）              …（４）
なお、図９は、測定アーム２４の傾斜姿勢時において、測定アーム２４の重心位置Ｇｘ’、θ１〜θ３を示している。
【００３４】
続いて、制御装置１０１は、演算して求めた差を補正した測定力指令値を測定姿勢・測定力制御回路７０へ与える。すると、測定姿勢・測定力制御回路７０によって、測定力指令値に応じた電流が、測定アーム姿勢切替機構６０のボイスコイル６２に与えられる結果、スタイラス２６Ｂが測定力指令値で被測定物の測定面に接触される。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とを測定アーム２４の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の表面性状が測定される。
【００３５】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、測定アーム２４の種類を指定すれば、質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚ、傾斜角度θ１から、最適な測定力を演算により求めることができるから、どのような角度をもった被測定物の測定面でも、正確な測定を行うことができる。
また、必要とされるメモリ容量も、第２測定アーム２４Ｂを含む測定アーム２４の１種類について、パラメータ１セット分（測定アーム全体の質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚ）だけで済むから、メモリ容量も少なくできる。
さらに、新たな測定アーム２４を使用したい場合でも、測定力指令値の登録は不要で、比較的ユーザでも求めることが簡単なパラメータ（測定アーム全体の質量Ｍ、アーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚ）の登録だけで済むから、ユーザに対する作業負担を軽減できる。
【００３６】
特に、本実施形態では、スタイラス変位検出手段２０の傾斜角度を検出する傾斜角度検出器３１を備えているから、スタイラス変位検出手段２０の傾斜角度を自動的に検出することができる。従って、ユーザがスタイラス変位検出手段２０の傾斜角度を入力手段１０２から手動入力しなくてもよいので、ユーザの負担を軽減できる。
【００３７】
＜変形例（図１０および図１１参照）＞
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。
前記実施形態では、測定にあたって、入力手段１０２において、交換した第２測定アーム２４Ｂを含む測定アーム２４の種類を入力するようにしたが、制御装置１０１のバランス調整手段を利用して、交換された第２測定アームを含む測定アーム全体の質量を算出し、この算出した質量に対応する測定アーム２４に関するアーム長Ｌ、水平方向重心位置Ｇｘおよび上下方向重心位置Ｇｚを測定アームテーブル１０５から読み出して演算するようにしてもよい。ここに、制御装置１０１のバランス調整手段は質量算出手段を構成している。
【００３８】
具体的には、まず、基準測定アーム（第１測定アーム２４Ａに対して、基準質量の第２測定アーム２４Ｂが取り付けられた測定アーム）について、図１０に示す処理を行う。
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０ｍＮ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、基準測定アーム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。
【００３９】
続いて、交換後の測定アーム２４について、図１１に示す処理を行う。
ＳＴ１〜ＳＴ６までは、図１０と同じである。
ＳＴ７において、基準測定アーム２４のバランス時の測定力Ａと、交換測定アーム２４のバランス時の測定力Ｂとを比較し、交換測定アーム２４の質量を次式から算出する。
交換測定アームの質量＝測定力Ａ−測定力Ｂ
つまり、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、ボイスコイル６２に通電する電流を調整し、基準となる測定アーム２４の円弧運動量が予め設定した設定値になった段階の測定力と、交換された測定アーム２４の円弧運動量が予め設定された測定値になった段階の測定力とを対比して、交換した測定アーム２４の質量を求めるようにしたから、第２測定アーム２４Ｂを含む測定アーム２４をユーザが指定しなくてもよい。従って、指定ミスなどもないうえ、ユーザの負担を軽減できる。
【００４０】
前記実施形態では、スタイラス変位検出手段２０やＸ軸駆動機構４５の傾斜角度θ１を傾斜角度検出器３１によって検出し、この検出した傾斜角度θ１を利用して、制御装置１０１が演算するようにしたが、スタイラス変位検出手段２０やＸ軸駆動機構４５の傾斜角度θ１については、入力手段１０２から手動入力するようにしてもよい。
【００４１】
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を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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、被測定物の傾斜面などを測定する場合に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
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、支点）、
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、
３０…旋回機構（検出手段傾斜機構）、
３１…傾斜角度検出器（傾斜角度付与手段）、
４０…相対移動機構、
４５…Ｘ軸駆動機構（検出器移動機構）、
６０…測定アーム姿勢切替機構（測定力付与手段）、
６２…ボイスコイル、
７０…測定姿勢・測定力制御回路（速度制御機構）、
１０１…制御装置（バランス調整手段、質量算出手段）、
１０２…入力手段（測定アーム指定手段）、
１０５…測定アームテーブル、
Ｇｘ…水平方向重心位置、
Ｇｚ…上下方向重心位置、
Ｌ…アーム長、
Ｍ…質量、
θ１…傾斜角度。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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