(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
前記回転軸と共に回転可能に支持された摩擦ディスクと、
前記摩擦ディスクに当接し、所定の押圧力で前記摩擦ディスクを挟持する２つの摩擦パッドと、
前記回転軸の前記第１の方向の回転を前記摩擦ディスクに伝達し、前記回転軸の前記第２の方向の回転を前記摩擦ディスクに伝達しないワンウェイクラッチと、
を備える測定装置。
【請求項２】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
前記回転軸と共に回転可能に支持され、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁された着磁ディスクと、
前記着磁ディスクに作用する磁力を発生させる磁石であって、前記着磁ディスクの一方の面側にＮ極、他方の面側にＳ極が、それぞれ前記着磁ディスクから所定の間隔を開けて非接触な状態に配置される磁石と、
前記回転軸の前記第１の方向の回転を前記着磁ディスクに伝達し、前記回転軸の前記第２の方向の回転を前記着磁ディスクに伝達しないワンウェイクラッチと、
を備える測定装置。
【請求項３】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
前記回転軸と共に回転可能に支持されたヒステリシス板と、
前記ヒステリシス板の一方の面から他方の面に向けて磁束を発生させる磁石と、
前記回転軸の前記第１の方向の回転を前記ヒステリシス板に伝達し、前記回転軸の前記第２の方向の回転を前記ヒステリシス板に伝達しないワンウェイクラッチと、
を備える測定装置。
【請求項４】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
前記回転軸と共に回転可能に支持された回転体と、
前記回転体と当接する摩擦板と、
前記回転軸が前記第１の方向に回転すると前記回転体を前記摩擦板に押圧して前記回転体と前記摩擦板との間の摩擦抵抗を第１の摩擦抵抗にし、前記回転軸が前記第２の方向に回転すると前記回転体と前記摩擦板との間の摩擦抵抗を前記第１の摩擦抵抗より小さい第２の摩擦抵抗にする摩擦抵抗可変機構と、
を備える測定装置。
【請求項５】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁され、前記回転軸と共に回転する第１のマグネット板と、
周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁され、前記第１のマグネット板に対向する位置に固定される第２のマグネット板と、
前記回転軸が前記第１の方向に回転すると前記第１のマグネット板と前記第２のマグネット板との間の距離を第１の距離にし、前記回転軸が前記第２の方向に回転すると前記第
１のマグネット板と前記第２のマグネット板との間の距離を前記第１の距離よりも大きい第２の距離にする距離可変機構と、
を備える測定装置。
【請求項６】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記負荷器は、
流体を保持する流体保持部と、
前記回転軸の回転に伴って前記流体保持部の内部を移動可能に支持された羽根と、
を備え、
前記羽根は、前記回転軸が前記第１の方向に回転すると前記羽根が受ける前記流体の流体抵抗が第１の流体抵抗となり、前記回転軸が前記第２の方向に回転すると前記羽根が受ける前記流体の流体抵抗が第１の流体抵抗より小さい第２の流体抵抗となる形状である測定装置。
【請求項７】
前記移動支持機構は、ボールネジ機構又はラックアンドピニオン機構を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の測定装置。
【請求項８】
測定対象の表面位置を検出する検出器と、
前記検出器を支持する駆動体と、
回転軸を備え、前記回転軸の第１の方向の回転で前記駆動体を下降させ、前記回転軸の前記第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で前記駆動体を上昇させる移動支持機構と、
前記回転軸を前記第１の方向又は前記第２の方向に回転させるモータと、
前記回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、前記回転軸の前記第２の方向の回転よりも前記第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、
を備え、
前記移動支持機構は、前記回転軸として鉛直方向に沿って支持されるボールネジと、前記ボールネジと螺合するボールナットと、を備え、
前記モータは、前記ボールネジを回転させ、
さらに、
前記ボールナットの回転を規制する廻り止め部であって、案内面に当接する廻り止め部と、
前記案内面に設けられる第１の摩擦部材と、
前記第１の摩擦部材と対向して前記案内面に設けられ、前記廻り止め部との摩擦抵抗が前記第１の摩擦部材よりも相対的に小さい第２の摩擦部材と、
を備え、
前記廻り止め部は、前記第１の摩擦部材と前記第２の摩擦部材との間に配置され、前記回転軸が前記第１の方向に回転すると第１の摩擦部材に摺動し、前記回転軸が前記第２の方向に回転すると第２の摩擦部材に摺動する測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定装置に係り、特に検出器を鉛直方向に移動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの被測定面の表面粗さを測定する表面粗さ測定機や、ワークの被測定面の表面形状を測定する表面形状測定機が知られている。例えば、表面形状測定機は、揺動支点を支点として揺動自在に取り付けられたスタイラス及びスタイラスの先端に設けられた触針等を有する検出器と、検出器を被測定面に沿って移動させる駆動部と、を備える。表面形状測定機は、検出器の触針を被測定面に接触させた状態で、駆動部により検出器とワークとを水平方向に相対移動させることにより、触針で被測定面をトレースしながらスタイラス（触針）の変位を検出し、変位検出結果に基づいて被測定面の表面形状を得る。
【０００３】
このような測定機において、駆動部により検出器を鉛直方向に移動させる際に、上昇時と下降時とでゲインが異なるために、上下動のフィードバック制御が発振したり、位置決め精度に問題があったりした。このため、駆動部の重量と同等なカウンタウェイトを搭載することで、重量による負荷をキャンセルすることが行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、被測定物の表面を測定する検出子が取り付けられＺ軸方向に移動可能なＺ軸スピンドルを備えたＺ軸組立体において、懸架ワイヤの一端にＺ軸スピンドルが固定され、懸架ワイヤの他端にＺ軸スピンドルの重量を平衡させるバランスウエイトが懸垂されたＺ軸組立体が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５６０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カウンタウェイトを搭載する場合には、以下のような欠点があった。
・プーリや、ウェイト、ガイド機構が増えるなど複雑な構成となる。
・本来駆動したい重量の２倍分の剛性が必要となる。
・本来駆動したい重量の２倍の慣性モーメントがかかり、加減速、位置決めにも不利である。
・片側のみのプーリ機構の場合、上昇時に重力加速度以上の加速が出せない。
・加減速の際に、カウンタウェイト機構による偶力が駆動体の姿勢の外乱となる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複雑な構造を必要とせず、駆動体の重量のみの剛体ですみ、駆動体の重量のみの慣性モーメントで駆動し、加速度に制限なく、偶力などの外乱のない機構により、上昇時と下降時との負荷トルクが近い測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための測定装置の一の態様は、測定対象の表面位置を検出する検出器と、検出器を支持する駆動体と、回転軸を備え、回転軸の第１の方向の回転で駆動体を下降させ、回転軸の第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で駆動体を上昇させる移動支持機構と、回転軸を第１の方向又は第２の方向に回転させるモータと、回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、回転軸の第２の方向の回転よりも第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、を備える測定装置である。
【０００９】
本態様によれば、複雑な構造を必要とせず、駆動体の重量のみの剛体ですみ、駆動体の重量のみの慣性モーメントで駆動し、加速度に制限なく、偶力などの外乱のない機構により、上昇時と下降時との負荷トルクを近づけることができる。
【００１０】
負荷器は、回転軸と共に回転可能に支持された摩擦ディスクと、摩擦ディスクに当接する摩擦パッドと、回転軸の第１の方向の回転を摩擦ディスクに伝達し、回転軸の第２の方向の回転を摩擦ディスクに伝達しないワンウェイクラッチと、を備えることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１１】
負荷器は、回転軸と共に回転可能に支持され、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁された着磁ディスクと、着磁ディスクに作用する磁力を発生させる磁石と、回転軸の第１の方向の回転を着磁ディスクに伝達し、回転軸の第２の方向の回転を着磁ディスクに伝達しないワンウェイクラッチと、備えることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１２】
負荷器は、回転軸と共に回転可能に支持されたヒステリシス板と、ヒステリシス板の一方の面から他方の面に向けて磁束を発生させる磁石と、回転軸の第１の方向の回転をヒステリシス板に伝達し、回転軸の第２の方向の回転をヒステリシス板に伝達しないワンウェイクラッチと、を備えることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１３】
負荷器は、回転軸と共に回転する回転体と、回転体と当接する摩擦板と、回転軸が第１の方向に回転すると回転体を摩擦板に押圧して回転体と摩擦板との間の摩擦抵抗を第１の摩擦抵抗にし、回転軸が第２の方向に回転すると回転体と摩擦板との間の摩擦抵抗を第１の摩擦抵抗より小さい第２の摩擦抵抗にする摩擦抵抗可変機構と、を備えることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１４】
負荷器は、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁され、回転軸と共に回転する第１のマグネット板と、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に着磁され、第１のマグネット板に対向する位置に固定される第２のマグネット板と、回転軸が第１の方向に回転すると第１のマグネット板と第２のマグネット板との間の距離を第１の距離にし、回転軸が第２の方向に回転すると第１のマグネット板と第２のマグネット板との間の距離を第１の距離よりも大きい第２の距離にする距離可変機構と、を備えることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１５】
負荷器は、流体を保持する流体保持部と、回転軸の回転に伴って流体保持部の内部を移動可能に支持された羽根部と、を備え、羽根は、回転軸が第１の方向に回転すると羽根部が受ける流体の流体抵抗が第１の流体抵抗となり、回転軸が第２の方向に回転すると羽根部が受ける流体の流体抵抗が第１の流体抵抗より小さい第２の流体抵抗となる形状であることが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【００１６】
移動支持機構は、回転軸として鉛直方向に沿って支持されるボールネジを備え、駆動体は、ボールネジと螺合するボールナットを備え、モータは、ボールネジを回転させることが好ましい。これにより、駆動部を適切に駆動させることができる。
【００１７】
移動支持機構は、回転軸として鉛直方向に沿って支持されるボールネジと、ボールネジと螺合するボールナットと、を備え、モータは、ボールネジを回転させ、ボールナットの回転を規制する廻り止め部であって、案内面に当接する廻り止め部と、案内面に設けられる第１の摩擦部材と、案内面に設けられ、廻り止め部との摩擦抵抗が第１の摩擦部材よりも相対的に小さい第２の摩擦部材と、を備え、廻り止め部は、回転軸が第１の方向に回転すると第１の摩擦部材と摺動し、回転軸が第２の方向に回転すると第２の摩擦部材と摺動することが好ましい。これにより、上昇時と下降時との負荷トルクを適切に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上昇時と下降時との負荷トルクを近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る形状測定機のＺ軸駆動機構の主要構成を示す正面図
【図２】形状測定機のＺ軸駆動機構の電気的構成を示すブロック図
【図３】形状測定機のＸ軸駆動機構の主要構成の一例を示す図
【図４】形状測定機のＸ軸駆動機構の主要構成の他の例を示す図
【図５】第１の実施形態に係る負荷器の上面図
【図６】第１の実施形態に係る負荷器の正面図
【図７】第２の実施形態に係る負荷器の上面図
【図８】第２の実施形態に係る負荷器の正面図
【図９】第３の実施形態に係る負荷器の一部断面図
【図１０】第４の実施形態に係る負荷器の斜視図
【図１１】第４の実施形態に係る負荷器の下降時の上面図
【図１２】第４の実施形態に係る負荷器の下降時の正面図
【図１３】第４の実施形態に係る負荷器の上昇時の上面図
【図１４】第４の実施形態に係る負荷器の上昇時の正面図
【図１５】第５の実施形態に係る負荷器の正面図
【図１６】マグネット板の平面図
【図１７】第５の実施形態に係る負荷器の下降時の正面図
【図１８】第５の実施形態に係る負荷器の上昇時の正面図
【図１９】第６の実施形態に係る負荷器の上面図
【図２０】第６の実施形態に係る負荷器の正面図
【図２１】第７の実施形態に係る負荷器の正面図
【図２２】第７の実施形態に係る負荷器の側面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜形状測定機＞
図１は、本発明に係る形状測定機のＺ軸駆動機構の主要構成を示す正面図であり、一部を断面で示している。図１に示すように、形状測定機１０（測定装置の一例）は、モータ１２と、継手１４と、負荷器１６と、ボールネジ１８と、軸受１９Ａ及び１９Ｂと、駆動体２０と、案内面２２と、を備えている。
【００２１】
モータ１２は、回転軸１２ＡがＺ軸方向（鉛直方向）に平行に配置される。モータ１２は、モータ制御部１０２（図２参照）によって制御されて回転軸１２Ａを回転させる。
【００２２】
ボールネジ１８は、軸部１８Ａ及びネジ部１８Ｂを有する。軸部１８Ａ及びネジ部１８Ｂは、直列に接続される。ネジ部１８Ｂは、軸棒に螺旋状のねじ溝が形成される。
【００２３】
軸受１９Ａ及び１９Ｂは、ネジ部１８Ｂの両端において、ボールネジ１８を回転可能に支持する。ボールネジ１８は、軸受１９Ａ及び１９Ｂにより、Ｚ軸方向に沿って支持される。
【００２４】
継手１４は、モータ１２の回転軸１２Ａの回転をボールネジ１８の軸部１８Ａに伝達可能に回転軸１２Ａと軸部１８Ａとを接続する。これにより、ボールネジ１８は、モータ１２の回転軸１２ＡとともにＺ軸方向を中心に回転可能となる。
【００２５】
駆動体２０は、案内面２２に当接して配置される。案内面２２はＺ軸方向に平行に配置される。
【００２６】
駆動体２０は、内部に不図示のボールナットが設けられる。このボールナットがネジ部１８Ｂと螺合することで、駆動体２０はネジ部１８Ｂに取り付けられる。ボールネジ１８のネジ部１８Ｂとボールナットとから、いわゆるボールネジ機構（移動支持機構の一例）が構成される。即ち、ネジ部１８ＢがＺ軸方向を中心に回転することで、駆動体２０は案内面２２に沿ってＺ軸方向に駆動される。ここでは、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を反時計回り方向（左回り方向、第１の方向の一例）に回転させると駆動体２０は下降し、ボールネジ１８を反時計回り方向とは反対方向である時計回り方向（右回り方向、第２の方向の一例）に回転させると駆動体２０は上昇する。
【００２７】
なお、ボールネジ１８の回転方向と駆動体２０の上下動方向はこの例に限定されず、逆でもよい。即ち、ボールネジ１８を反時計回り方向に回転させると駆動体２０が上昇し、ボールネジ１８を時計回り方向に回転させると駆動体２０を下降するように構成してもよい。
【００２８】
負荷器１６は、ボールネジ１８の軸部１８Ａに設けられる。負荷器１６は、ボールネジ１８の一回転方向のみに軸部１８Ａに負荷トルクを付与するように構成される。ここでは、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を反時計回り方向に回転させる場合に軸部１８Ａに負荷トルクを付与し、ボールネジ１８を時計回り方向に回転させる場合には軸部１８Ａに負荷トルクを付与しない。即ち、駆動体２０が下降する場合にのみボールネジ１８の回転に負荷トルクがかかる。
【００２９】
なお、負荷器１６は、ボールネジ１８の時計回り方向の回転よりも反時計回り方向の回転に大きい負荷トルクを付与すればよい。例えば、ボールネジ１８の反時計回り方向の回転に相対的に大きい負荷トルクを付与し、ボールネジ１８の時計回り方向の回転に相対的に小さい負荷トルクを付与することで、駆動体２０の上昇時と下降時との負荷トルクを近づけてもよい。
【００３０】
図２は、形状測定機１０のＺ軸駆動機構の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、形状測定機１０は、統括制御部１００を備える。
【００３１】
統括制御部１００は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ等の汎用のコンピュータによって実現されるものである。
【００３２】
統括制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェース等を備えている。統括制御部１００では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、形状測定機１０内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。
【００３３】
統括制御部１００は、形状測定機１０の全体を統括制御する。統括制御部１００は、モータ制御部１０２を備える。モータ制御部１０２は、モータ１２に接続される。モータ制御部１０２は、統括制御部１００から入力された指令値を負荷トルクに応じたゲインで増幅してモータ１２を駆動する。
【００３４】
図３は、形状測定機１０のＸ軸駆動機構の主要構成の一例を示す図である。図３に示すように、形状測定機１０は、Ｘ軸駆動部２４と、検出器２６と、を備える。
【００３５】
Ｘ軸駆動部２４は、図１に示した駆動体２０に設けられる。Ｘ軸駆動部２４は、検出器２６をＸ軸方向に駆動させる。検出器２６は、接触子２８を備える。検出器２６は、接触子２８をワークＷ（測定対象の一例）に接触させることでワークＷのＺ軸方向の表面位置を検出するセンサである。
【００３６】
形状測定機１０は、ワークＷの輪郭に沿って、駆動体２０（図３では不図示）に設けられたＸ軸駆動部２４をＺ軸方向に駆動させる輪郭追従測定を行う。Ｚ軸方向の駆動は、図１を用いて説明した通りである。
【００３７】
図４は、形状測定機１０のＸ軸駆動機構の主要構成の他の例を示す図である。図４に示すように、形状測定機１０は、検出器３０を備えている。
【００３８】
検出器３０は、図１に示した駆動体２０に設けられる。検出器３０は、接触子３２を備える。検出器３０は、接触子３２をワークＷに接触させることでワークＷのＸ軸方向の位置を検出するセンサである。
【００３９】
形状測定機１０は、駆動体２０（図４では不図示）をＺ軸方向に駆動させながら、検出器３０によってワークのＸ軸方向の位置を検出する。検出器３０は、Ｚ軸上方向への測定とＺ軸下方向への測定との両方が可能である。
【００４０】
＜負荷器の作用＞
駆動体２０の重量による負荷トルクをＡ［Ｎｍ］、駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクをＢ［Ｎｍ］、負荷器１６によって付与される負荷トルクをＣ［Ｎｍ］とすると、駆動体２０の上昇時の負荷トルクＺＵ［Ｎｍ］と下降時の負荷トルクＺＤ［Ｎｍ］とは、以下のように表すことができる。
【００４１】
ＺＵ＝Ａ＋Ｂ
ＺＤ＝−Ａ＋Ｂ＋Ｃ
したがって、負荷器１６を用いることで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００４２】
図３に示した形状測定機１０の場合は、ワークＷの１回の測定でＺ軸方向の駆動を繰り返すため、負荷トルクの調整はシビアになる。このため、上昇時と下降時との負荷トルクの差は１０％以内であることが好ましい。即ち、負荷器１６は、ボールネジ１８の反時計回り方向の回転の負荷トルクと時計回り方向の回転の負荷トルクとの差が１０％以内となるように負荷トルクを付与することが好ましい。
【００４３】
また、図４に示した形状測定機１０の場合は、ワークＷの１回の測定でのＺ軸方向の駆動の方向が一方向に決まっているため、負荷トルクの調整は若干寛容であり、上昇時と下降時との負荷トルクの差は３０％以内であることが好ましい。即ち、負荷器１６は、ボールネジ１８の反時計回り方向の回転の負荷トルクと時計回り方向の回転の負荷トルクとの差が３０％以内となるように負荷トルクを付与することが好ましい。
【００４４】
また、Ｃ＝２Ａとすることで、ＺＵ＝ＺＤとすることができる。即ち、負荷器１６は、ボールネジ１８の反時計回り方向の回転の負荷トルクと時計回り方向の回転の負荷トルクとが等しくなるように負荷トルクを付与してもよい。これにより、上昇時と下降時の負荷トルクを均等にすることができる。したがって、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを均等にすることができる。
【００４５】
この場合、ＺＤ＞０となり、駆動体２０の自由落下を防止することも可能となる。
【００４６】
＜負荷器の具体的構成：第１の実施形態＞
図５は、第１の実施形態に係る負荷器１６の上面図であり、図６は負荷器１６の正面図である。なお、図６の一部は図５の６−６断面を示している。図５及び図６に示すように、負荷器１６は、ワンウェイクラッチ４０と、摩擦ディスク４２と、摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂと、パッド固定部４６と、圧縮バネ４８Ａ及び４８Ｂと、を備えている。
【００４７】
ワンウェイクラッチ４０は、軸部１８Ａの周囲に配置される。ワンウェイクラッチ４０は、軸部１８Ａと一体的にＺ軸方向を中心に回転する。摩擦ディスク４２は、金属製の円環板状部材であり、ワンウェイクラッチ４０の周囲に支持される。
【００４８】
ワンウェイクラッチ４０は、軸部１８Ａが図５において反時計回り方向に回転する際に回転駆動力を不図示のギアを介して摩擦ディスク４２に伝達し、軸部１８Ａが時計回り方向に回転する際に回転駆動力の摩擦ディスク４２への伝達を遮断する。即ち、ワンウェイクラッチ４０は、軸部１８Ａの反時計回り方向の回転のみを摩擦ディスク４２に伝達する。これにより、摩擦ディスク４２は、軸部１８Ａが反時計回り方向に回転する場合には軸部１８Ａを中心に反時計回り方向に回転し、軸部１８Ａが時計回り方向に回転する場合には回転しない。
【００４９】
摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂは、樹脂製の平板状部材である。パッド固定部４６は、摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂをそれぞれ摩擦ディスク４２の上面側及び下面側に支持する。
【００５０】
圧縮バネ４８Ａは、上端がバネ固定部４９Ａに支持され、下端がパッド固定部４６の上面に接続される。圧縮バネ４８Ａは、パッド固定部４６を介して摩擦パッド４４Ａを摩擦ディスク４２の上面に押圧する。また、圧縮バネ４８Ｂは、下端がバネ固定部４９Ｂに支持され、上端がパッド固定部４６の下面に接続される。圧縮バネ４８Ｂは、パッド固定部４６を介して摩擦パッド４４Ｂを摩擦ディスク４２の下面に押圧する。これにより、摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂは、摩擦ディスク４２に当接し、所定の押圧力で摩擦ディスク４２を挟持する。
【００５１】
第１の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの回転を摩擦ディスク４２に伝達し、摩擦ディスク４２は軸部１８Ａとともに回転する。摩擦ディスク４２は、摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂによって挟持されているため、摩擦ディスク４２と摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂとの間には軸部１８Ａの回転を妨げる摩擦抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、摩擦ディスク４２と摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂとの間の摩擦抵抗に応じた負荷トルクが付与される。
【００５２】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの時計回り方向の回転を摩擦ディスク４２に伝達しない。したがって、摩擦抵抗は軸部１８Ａに伝達されず、軸部１８Ａには負荷器１６による負荷トルクは付与されない。
【００５３】
以上のように、第１の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時にのみ負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００５４】
なお、圧縮バネ４８Ａ及び４８Ｂのばね定数、摩擦ディスク４２の材質、摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂの材質等を変更することで、摩擦ディスク４２と摩擦パッド４４Ａ及び４４Ｂとの間の摩擦抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係る負荷器１６の上面図であり、図８は負荷器１６の正面図である。なお、図８の一部は図７の８−８断面を示している。図７及び図８に示すように、負荷器１６は、ワンウェイクラッチ４０、着磁ディスク５０、永久磁石５２を備えている。
【００５６】
着磁ディスク５０は、磁性体製の円環板状部材であり、ワンウェイクラッチ４０の周囲に支持される。着磁ディスク５０は、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が同一の着磁ピッチ間隔で交互に着磁される。図７に示す例では、２ヶ所のＮ極と２ヶ所のＳ極とが交互に配置される。
【００５７】
永久磁石５２は、着磁ディスク５０に作用する磁力を発生させるいわゆるＵ字磁石である。永久磁石５２は、着磁ディスク５０の上面側にＮ極、下面側にＳ極が、それぞれ着磁ディスク５０から所定の間隔を開けて非接触な状態に配置され、着磁ディスク５０に向けた磁力を発生させる。永久磁石５２に代えて、電磁石を用いてもよい。
【００５８】
第２の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの回転を着磁ディスク５０に伝達し、着磁ディスク５０は軸部１８Ａとともに回転する。着磁ディスク５０には、永久磁石５２のＺ軸方向の吸引力又は反発力により軸部１８Ａの回転を妨げる磁束抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、永久磁石５２による磁束抵抗に応じた負荷トルクが付与される。
【００５９】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの時計回り方向の回転を着磁ディスク５０に伝達しない。したがって、磁束抵抗は軸部１８Ａに伝達されず、軸部１８Ａには負荷器１６による負荷トルクは付与されない。
【００６０】
以上のように、第２の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時にのみ負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００６１】
なお、着磁ディスク５０の磁力、永久磁石５２の磁力、着磁ディスク５０と永久磁石５２との間隔等を変更することで、永久磁石５２による磁束抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
図９は、第３の実施形態に係る負荷器１６の一部断面図である。図９に示すように、負荷器１６は、ワンウェイクラッチ４０、ヒステリシス板５４、永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄを備えている。
【００６３】
ヒステリシス板５４は、磁性体製の円環板状部材であり、ワンウェイクラッチ４０の周囲に支持される。
【００６４】
永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄは、ヒステリシス板５４に作用する磁束を発生させる。永久磁石５６Ａ及び５６Ｃは、それぞれヒステリシス板５４の上面側にＮ極を向けて、ヒステリシス板５４の上面から所定の間隔を開けて非接触な状態に配置される。また、永久磁石５６Ｂ及び５６Ｄは、それぞれヒステリシス板５４の下面側にＳ極を向けて、ヒステリシス板５４の下面から所定の間隔を開けて非接触な状態に配置される。永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄは、ヒステリシス板５４の上面（一方の面の一例）から下面（他方の面の一例）に向けて磁束を発生させる。永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄに代えて、第２の実施形態の永久磁石５２を用いてもよい。
【００６５】
第３の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの回転をヒステリシス板５４に伝達し、ヒステリシス板５４は軸部１８Ａとともに回転する。ヒステリシス板５４が回転して永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄによって発生する磁束を横切ると、ヒステリシス損により軸部１８Ａの回転を妨げる第１のヒステリシス抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第１のヒステリシス抵抗に応じた負荷トルクが付与される。
【００６６】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ワンウェイクラッチ４０は、ボールネジ１８の軸部１８Ａの時計回り方向の回転をヒステリシス板５４に伝達しない。したがって、ヒステリシス抵抗は軸部１８Ａに伝達されず、軸部１８Ａには負荷器１６による負荷トルクは付与されない。
【００６７】
以上のように、第３の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時にのみ負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００６８】
なお、永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄの磁力、永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄとヒステリシス板５４との間隔等を変更することで、ヒステリシス損によるブレーキトルクの値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【００６９】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る負荷器１６は、摩擦抵抗可変機構を備える。図１０は、第４の実施形態に係る負荷器１６の斜視図である。図１０に示すように、負荷器１６は、ピン１８Ｄと、摩擦板６０と、回転体６２と、を備える。
【００７０】
ピン１８Ｄは、ボールネジ１８の軸部１８Ａから垂直に立設される。２本のピン１８Ｄは、同一直線上に配置される。ピン１８Ｄは、軸部１８Ａの回転と共に回転する。
【００７１】
摩擦板６０は、金属製の平板状部材であり、平坦な上面を水平にして案内面２２に固定される。摩擦板６０の中央に設けられた円形の貫通孔には、ボールネジ１８の軸部１８Ａが非接触で挿通される。即ち、摩擦板６０は、ボールネジ１８の回転を干渉しない位置に固定される。
【００７２】
回転体６２は、樹脂製の上面視で円環板状部材である。回転体６２の中央に設けられた円形の貫通孔には、ボールネジ１８の軸部１８Ａが挿通され、回転体６２は軸部１８Ａを中心に回転可能に摩擦板６０に載置される。これにより、回転体６２の平坦な下面は摩擦板６０の上面と当接する。
【００７３】
回転体６２は、上面の中心を通る線分で上面を４等分した領域のうち互いに隣接しない２つの領域に、それぞれテーパ面６２Ｂと、第１の壁６２Ｃと、第２の壁６２Ｄと、を備える。テーパ面６２Ｂは、第１の壁６２Ｃから第２の壁６２Ｄまで、Ｚ軸方向に一定の勾配を有する。２本のピン１８Ｄは、それぞれテーパ面６２Ｂの中間の高さの位置に配置される。
【００７４】
図１１〜図１４は、第４の実施形態に係る負荷器１６の動作を説明するための図である。
【００７５】
図１１は負荷器１６の上面図であり、図１２は負荷器１６の正面図である。なお、図１２の一部は図１１の１２−１２断面を示している。図１１及び図１２は、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を反時計回り方向に回転させる場合を示している。
【００７６】
図１３は負荷器１６の上面図であり、図１４は負荷器１６の正面図である。なお、図１４の一部は図１３の１４−１４断面を示している。図１３及び図１４は、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を時計回り方向に回転させる場合を示している。
【００７７】
第４の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、図１１及び図１２に示すように、軸部１８Ａとピン１８Ｄも反時計回り方向に回転する。その結果、ピン１８Ｄはテーパ面６２Ｂの勾配を乗り上げて第１の壁６２Ｃに当接し、回転体６２を反時計回り方向に回転させる。テーパ面６２Ｂの中間の高さの位置に配置されたピン１８Ｄがテーパ面６２Ｂの勾配を乗り上げているため、ピン１８Ｄは回転体６２を摩擦板６０に押圧する。これにより、固定された摩擦板６０の上面と反時計回りに回転する回転体６２の下面との間には軸部１８Ａの回転を妨げる第１の摩擦抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第１の摩擦抵抗に応じた相対的に大きい負荷トルクが付与される。
【００７８】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ボールネジ１８が時計回り方向に回転すると、図１３及び図１４に示すように、軸部１８Ａとピン１８Ｄも時計回り方向に回転する。その結果、ピン１８Ｄはテーパ面６２Ｂから上方向に離れて第２の壁６２Ｄに当接し、回転体６２を時計回り方向に回転させる。テーパ面６２Ｂの中間の高さの位置に配置されたピン１８Ｄは、テーパ面６２Ｂから離れているため、回転体６２を摩擦板６０に押圧する力は発生しない。このため、固定された摩擦板６０の上面と時計回りに回転する回転体６２の下面との間には第１の摩擦抵抗よりも小さい第２の摩擦抵抗しか発生しない。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第２の摩擦抵抗に応じた相対的に小さい負荷トルクが付与される。
【００７９】
以上のように、第４の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時に相対的に大きい負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００８０】
なお、摩擦板６０の材質、回転体６２の材質、第１の壁６２Ｃの位置におけるテーパ面６２Ｂの高さ等を変更することで、第１の摩擦抵抗及び第２の摩擦抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【００８１】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態に係る負荷器１６は、距離可変機構を備える。図１５は、第５の実施形態に係る負荷器１６の正面図であり、一部を断面で示している。図１５に示すように、負荷器１６は、ピン１８Ｄと、くさび部７０と、マグネット板７２と、固定板７４と、マグネット板７６と、を備えている。
【００８２】
ピン１８Ｄは、ボールネジ１８の軸部１８Ａから垂直に立設される。
【００８３】
くさび部７０は、２つのくさび状部材を対向させた構成を有する。くさび部７０は、不図示の貫通孔を有する。貫通孔にはボールネジ１８の軸部１８Ａが挿通され、くさび部７０は軸部１８Ａを中心に回転可能に支持される。
【００８４】
また、くさび部７０は、対向する２つのくさび状部材の隙間に相当するスリット７０Ａを備える。スリット７０ＡはＺ方向に一定の高さで貫通孔から径方向に連通している。スリット７０Ａは、Ｚ方向上方の第１の端部７０Ｂ（図１７参照）からＺ方向下方の第２の端部７０Ｃ（図１８参照）まで、Ｚ方向に勾配を有する。スリット７０Ａにはピン１８Ｄが配置される。
【００８５】
くさび部７０の下面には、マグネット板７２（第１のマグネット板の一例）が配置される。図１６は、マグネット板７２の平面図である。マグネット板７２は、磁性体製の円環板状部材である。マグネット板７２は、周方向に沿ってＮ極及びＳ極が同一の着磁ピッチ間隔で交互に着磁される。図１６に示すように、ここでは、４ヶ所のＮ極と４ヶ所のＳ極とが交互に配置されている。マグネット板７２は、中央に設けられた円形の貫通孔にボールネジ１８の軸部１８Ａが非接触で挿通され、軸部１８Ａを中心に回転可能にくさび部７０と一体的に支持される。
【００８６】
固定板７４は、樹脂製の平板状部材であり、平坦な上面を水平にして支持される。固定板７４の中央に設けられた円形の貫通孔には、ボールネジ１８の軸部１８Ａが非接触で挿通される。
【００８７】
固定板７４の上面には、マグネット板７６（第２のマグネット板の一例）が固定される。マグネット板７６の構成は、図１６に示したマグネット板７２の構成と同様である。即ち、マグネット板７６は、周方向に沿ってＮ極及びＳ極がマグネット板７２と同一の着磁ピッチ間隔で交互に着磁される。マグネット板７６は、中央に設けられた円形の貫通孔にボールネジ１８の軸部１８Ａが非接触で挿通される。マグネット板７６はマグネット板７２に作用する磁力を発生させる。
【００８８】
図１７及び図１８は、第５の実施形態に係る負荷器１６の動作を説明するための図である。
【００８９】
図１７は、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を反時計回り方向に回転させる場合の負荷器１６の正面図であり、一部を断面で示している。また、図１８は、形状測定機１０の上面視でボールネジ１８を時計回り方向に回転させる場合の負荷器１６の正面図であり、一部を断面で示している。
【００９０】
第５の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、図１７に示すように、ピン１８Ｄがスリット７０Ａの勾配を乗り上げて第１の端部７０Ｂに当接し、くさび部７０を反時計回り方向に回転させる。ピン１８Ｄがスリット７０Ａの勾配を乗り上げているため、マグネット板７２とマグネット板７６との距離は相対的に小さい第１の距離となり、マグネット板７２とマグネット板７６との間には軸部１８Ａの回転を妨げる相対的に大きい第１の磁束抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第１の磁束抵抗に応じた相対的に大きい負荷トルクが付与される。
【００９１】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ボールネジ１８が時計回り方向に回転すると、図１８に示すように、ピン１８Ｄがスリット７０Ａの勾配を下って第２の端部７０Ｃに当接し、くさび部７０を時計回り方向に回転させる。ピン１８Ｄがスリット７０Ａの勾配を下っているため、マグネット板７２とマグネット板７６との距離は相対的に大きい第２の距離となり、マグネット板７２とマグネット板７６との間には第１の磁束抵抗よりも小さい第２の磁束抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第２の磁束抵抗に応じた相対的に小さい負荷トルクが付与される。
【００９２】
以上のように、第５の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時に相対的に大きい負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【００９３】
なお、第１の端部７０Ｂの位置におけるスリット７０Ａの高さ、第２の端部７０Ｃの位置におけるスリット７０Ａの高さ、マグネット板７２の磁力、マグネット板７６の磁力等を変更することで、第１の磁束抵抗及び第２の磁束抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【００９４】
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態に係る負荷器１６は、流体抵抗可変機構を備える。図１９は、第６の実施形態に係る負荷器１６の上面図であり、図２０は負荷器１６の正面図である。なお、図２０の一部は図１９の２０−２０断面を示している。図１９及び図２０に示すように、負荷器１６は、固定板８０、流体保持部８２、プロペラ８４を備えている。
【００９５】
固定板８０は、例えば樹脂製の平板状部材であり、平坦な上面を水平にして支持される。固定板８０の中央に設けられた円形の貫通孔には、ボールネジ１８の軸部１８Ａが非接触で挿通される。
【００９６】
流体保持部８２は、固定板８０の上面に固定される。流体保持部８２は、軸部１８Ａの周囲に設けられ、内部に流体（例えば液体）を封止して保持する。
【００９７】
プロペラ８４は、回転軸８４Ａと、４枚の羽根８４Ｂを備える。
【００９８】
回転軸８４Ａは、筒形状部材である。回転軸８４Ａは、筒形状の内部に軸部１８Ａが挿通され、軸部１８Ａと共に回転可能に固定される。羽根８４Ｂは、Ｚ軸方向に高さを有し、回転軸８４Ａから離れる方向に長さを有する板状部材である。羽根８４Ｂは、回転軸８４Ａの回転に伴って移動可能に一端が回転軸８４Ａに支持される。羽根８４Ｂは、回転軸８４Ａから一定距離だけ離れた位置で、上面視において周方向に向かって左側に折れ曲がっている。
【００９９】
プロペラ８４は、少なくとも羽根８４Ｂが流体保持部８２の内部に設けられる。プロペラ８４が回転すると、羽根８４Ｂは流体保持部８２の内部に保持された流体から流体抵抗を受けて流体保持部８２の内部を移動する。羽根８４Ｂは、回転軸８４Ａが形状測定機１０の上面視で反時計回り方向に所定の速度で回転すると羽根８４Ｂが受ける流体の流体抵抗が第１の流体抵抗となり、回転軸８４Ａが時計回り方向に同様の速度で回転すると羽根８４Ｂが受ける流体の流体抵抗が第１の流体抵抗より小さい第２の流体抵抗となる形状である。
【０１００】
第６の実施形態に係る負荷器１６を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると回転軸８４Ａが反時計回り方向に回転し、各羽根８４Ｂが流体保持部８２の内部を反時計回り方向に回転し、プロペラ８４には軸部１８Ａの回転を妨げる相対的に大きい第１の流体抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第１の流体抵抗に応じた相対的に大きい負荷トルクが付与される。
【０１０１】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。ここで、ボールネジ１８が時計回り方向に回転すると、回転軸８４Ａが反時計回り方向に回転し、各羽根８４Ｂが流体保持部８２の内部を時計回り方向に回転し、プロペラ８４には相対的に小さい第２の流体抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第２の流体抵抗に応じた相対的に小さい負荷トルクが付与される。
【０１０２】
以上のように、第６の実施形態に係る負荷器１６によれば、駆動体２０の下降時に相対的に大きい負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【０１０３】
本実施形態では４枚の羽根８４Ｂを用いたが、羽根の数は４枚に限定されない。また、羽根８４Ｂの形状も、回転方向によって流体抵抗が変化する形状であれば限定されない。
【０１０４】
なお、流体保持部８２の保持する流体の種類、羽根８４Ｂの数、羽根８４Ｂの形状等を変更することで、第１の流体抵抗及び第２の流体抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【０１０５】
＜第７の実施形態＞
ここまでは、ボールネジ１８の軸部１８Ａに負荷器１６を設けていたが、第７の実施形態では、ナットの廻り止めに負荷器を設ける。図２１は、第７の実施形態に係る負荷器８８の正面図であり、図２２は負荷器８８の側面図である。図２１及び図２２に示すように、負荷器８８は、ナット９０と、廻り止め９２と、第１の摩擦部材９４と、第２の摩擦部材９６と、を備えている。
【０１０６】
ナット９０は、内部に不図示の雌ネジが設けられる。この雌ネジがボールネジ１８のネジ部１８Ｂと螺合することで、ナット９０はネジ部１８Ｂに取り付けられる。ボールネジ１８のネジ部１８Ｂとナット９０とから、いわゆるボールネジ機構が構成される。即ち、ネジ部１８ＢがＺ軸方向を中心に回転することで、ナット９０は案内面２２に沿ってＺ軸方向に駆動される。
【０１０７】
廻り止め９２は、ナット９０がボールネジ１８と共に回転することを規制する。廻り止め９２は、ナット９０の側面に設けられる。廻り止め９２は、端面９２Ａと、側面９２Ｂと、を備える。
【０１０８】
第１の摩擦部材９４及び第２の摩擦部材９６は、例えば金属製の細長板状部材である。第１の摩擦部材９４及び第２の摩擦部材９６は、それぞれナット９０の移動範囲においてＺ方向に沿って案内面２２に配置される。第１の摩擦部材９４及び第２の摩擦部材９６は、第１の摩擦部材９４の端面９４Ａと第２の摩擦部材９６の端面９６Ａとが、廻り止め９２の端面９２Ａの幅より広い一定の間隔だけ離間して配置される。なお、図２２では、第１の摩擦部材９４及び第２の摩擦部材９６を一部のみ図示している。
【０１０９】
第１の摩擦部材９４の端面９４Ａ及び第２の摩擦部材９６の端面９６Ａのうち、第２の摩擦部材９６の端面９６Ａにのみ潤滑油が塗布されている。このため、廻り止め９２の側面９２Ｂと第１の摩擦部材９４の端面９４Ａとの摩擦抵抗は相対的に大きい第３の摩擦抵抗を有し、廻り止め９２の側面９２Ｂと第２の摩擦部材９６の端面９６Ａとの摩擦抵抗は第３の摩擦抵抗より相対的に小さい第４の摩擦抵抗を有する。
【０１１０】
なお、ナット９０は、駆動体２０（図１参照）であってもよい。
【０１１１】
第７の実施形態に係る負荷器８８を備える形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で反時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って下降する。ここで、ボールネジ１８が反時計回り方向に回転すると、廻り止め９２が端面９４Ａと端面９６Ａとの隙間に沿ってナット９０が下降する。この下降の際に、側面９２Ｂが第１の摩擦部材９４の端面９４Ａに摺動し、側面９２Ｂと端面９４Ａとの間にはナット９０の下降を妨げる相対的に大きい第３の摩擦抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第３の摩擦抵抗に応じた負荷トルクが付与される。
【０１１２】
一方、形状測定機１０において、モータ１２によりボールネジ１８を上面視で時計回り方向に回転させると、駆動体２０は案内面２２に沿って上昇する。この場合、廻り止め９２が端面９４Ａと端面９６Ａとの隙間に沿ってナット９０が上昇する。この上昇の際に、側面９２Ｂが第２の摩擦部材９６の端面９６Ａに摺動し、側面９２Ｂと端面９６Ａとの間にはナット９０の上昇を妨げる相対的に小さい第４の摩擦抵抗が発生する。したがって、軸部１８Ａには駆動体２０と案内面２２との摩擦抵抗による負荷トルクに加えて、第４の摩擦抵抗に応じた負荷トルクが付与される。
【０１１３】
以上のように、第７の実施形態に係る負荷器８８によれば、駆動体２０の下降時に相対的に大きい負荷トルクを付与することで、上昇時と下降時の負荷トルクを近づけることができる。その結果、上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけることができる。
【０１１４】
なお、廻り止め９２の材質、第１の摩擦部材９４の材質、第２の摩擦部材９６の材質、第２の摩擦部材９６の端面９６Ａに塗布する潤滑油の種類等を変更することで、第３の摩擦抵抗及び第４の摩擦抵抗の値を調整することができる。したがって、上昇時と下降時との負荷トルクの差を所望の値にすることができる。
【０１１５】
第１の実施形態〜第７の実施形態のように、負荷器１６及び負荷器８８によれば、複雑な構造を必要とせず、駆動体の重量のみの剛体ですみ、駆動体の重量のみの慣性モーメントで駆動し、加速度に制限なく、偶力などの外乱のない機構により、上昇時と下降時とのゲインを近づけることができる。
【０１１６】
＜その他＞
上記の実施形態では、いわゆるボールネジ機構の回転軸に負荷器を設けることによって上昇時と下降時とのモータ駆動のゲインを近づけたが、ラックアンドピニオン機構の回転軸にこの負荷器を設けてもよい。
【０１１７】
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成などは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０…形状測定機
１２…モータ
１２Ａ…回転軸
１４…継手
１６…負荷器
１８…ボールネジ
１８Ａ…軸部
１８Ｂ…ネジ部
１８Ｄ…ピン
１９Ａ…軸受
１９Ｂ…軸受
２０…駆動体
２２…案内面
２４…Ｘ軸駆動部
２６…検出器
２８…接触子
３０…検出器
３２…接触子
４０…ワンウェイクラッチ
４２…摩擦ディスク
４４Ａ…摩擦パッド
４４Ｂ…摩擦パッド
４６…パッド固定部
４８Ａ…圧縮バネ
４８Ｂ…圧縮バネ
４９Ａ…バネ固定部
４９Ｂ…バネ固定部
５０…着磁ディスク
５２…永久磁石
５４…ヒステリシス板
５６Ａ…永久磁石
５６Ｂ…永久磁石
５６Ｃ…永久磁石
５６Ｄ…永久磁石
６０…摩擦板
６２…回転体
６２Ｂ…テーパ面
６２Ｃ…第１の壁
６２Ｄ…第２の壁
７０…くさび部
７０Ａ…スリット
７０Ｂ…第１の端部
７０Ｃ…第２の端部
７２…マグネット板
７４…固定板
７６…マグネット板
８０…固定板
８２…流体保持部
８４…プロペラ
８４Ａ…回転軸
８４Ｂ…羽根
９０…ナット
９２Ａ…端面
９２Ｂ…側面
９４…第１の摩擦部材
９４Ａ…端面
９６…第２の摩擦部材
９６Ａ…端面
１００…統括制御部
１０２…モータ制御部
【要約】
【課題】複雑な構造を必要とせず、駆動体の重量のみの剛体ですみ、駆動体の重量のみの慣性モーメントで駆動し、加速度に制限なく、偶力などの外乱のない機構により、上昇時と下降時との負荷トルクが近い測定装置を提供する。
【解決手段】測定対象の表面位置を検出する検出器と、検出器を支持する駆動体と、回転軸を備え、回転軸の第１の方向の回転で駆動体を下降させ、回転軸の第１の方向とは反対方向である第２の方向の回転で駆動体を上昇させる移動支持機構と、回転軸を第１の方向又は第２の方向に回転させるモータと、回転軸に負荷トルクを付与する負荷器であって、回転軸の第２の方向の回転よりも第１の方向の回転に大きい負荷トルクを付与する負荷器と、を備える測定装置によって上記課題を解決する。
【選択図】図６【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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