(57)【要約】【課題】小型化を促進できる表面性状測定機用検出器を提供すること。【解決手段】ピボット軸受２４の軸受中心近傍にコイルばね３０の一端を固定し、コイルばね３０をアーム２０の軸と略平行な方向に配置する。コイルばね３０の他端を支持部材４５を介してブロック４１に固定する。ブロック４１を偏心ピン４２の回動によってアーム２０の軸と略平行な方向に移動させると、コイルばね３０が伸縮し、ばね力の変化によって触針２２の測定力を調整する。コイルばね３０が、他の構成部品が配置されているスペースに配置されているので、コイルばね３０のために新たなスペースを確保する必要がなく、これにより表面性状測定機用検出器１の小型化が促進できる。【選択図】　図１
2004077437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に触針を有するアームと、
前記アームを揺動可能に支持する軸受機構と、
一端が前記軸受機構近傍に固定され、かつ前記アームの軸と略平行に配置されたコイルばねと、
前記コイルばねの付勢力を調整する付勢力調整手段とを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の表面性状測定機用検出器において、
前記付勢力調整手段は、前記コイルばねの他端が固定され、前記アームの軸と略平行な方向に移動可能な保持部材と、
前記保持部材に当接された状態で回動可能に設けられ、前記保持部材を前記アームの軸と略平行な方向に移動させる偏心ピンとを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項３】
一端に触針を有するアームと、
前記アームを揺動可能に支持する軸受機構と、
一端が前記軸受機構近傍に固定され、かつ前記アームの軸と略平行に配置されたコイルばねと、
前記アームの揺動中心軸と略平行に設けられた回動軸を有し、かつ前記コイルばねの他端が前記回動軸の回動中心から離れた位置に固定された回動体とを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項４】
一端に触針を有するアームと、
前記アームを揺動可能に支持する軸受機構と、
前記軸受機構近傍で、かつ前記アームの揺動中心を挟んだ位置にそれぞれの一端が固定された一対のコイルばねと、
前記アームの揺動中心軸と略平行に設けられた回動軸を有し、前記コイルばねのそれぞれの他端が前記回動軸の回動中心を挟んだ位置に固定された回動体とを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の表面性状測定機用検出器において、
前記回動体を支持し、前記アームの軸と略平行な方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に当接された状態で回動可能に設けられ、前記スライド部材を前記アームの軸と略平行な方向に移動させる偏心ピンとを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、
前記アームは、一端に触針を有するスタイラスと、このスタイラスを支持するスタイラス保持部材とを備え、
前記スタイラスが前記スタイラス保持部材に対して着脱可能に設けられた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、
前記触針の位置が被測定物表面に対して接触状態または退避状態に前記アームを揺動させるアーム姿勢変更手段を備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項８】
請求項７に記載の表面性状測定機用検出器において、
前記アーム姿勢変更手段は、前記アームの前記軸受機構を挟んで前記触針が配置された側とは反対側の端部に当接されたカムと、
前記カムを回転駆動させるモータと、
前記カムの回転位置を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記カムが所定の位置に回転した時に前記モータの駆動を停止させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、
前記触針の揺動変位を検出する変位検出器を備え、
この変位検出器は、前記アームの軸に対して角度を有する部位の略直交方向の変位を検出する
ことを特徴とする表面性状測定機用検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面性状測定機用検出器に関する。より詳しくは、触針を被測定物に接触させることにより、例えば表面の形状や粗さなどの性状を測定する表面性状測定機の検出器に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、被測定物の表面の形状や粗さなどを測定するものに、表面性状測定機がある。これは、先端に触針を有するアームを被測定物の表面に沿って移動させ、触針の変位を検出器で検出してデータとして取り込むものである。
このような表面性状測定機用検出器として、例えば、特公平３−３００８４号公報に開示された表面粗さ測定機用検出装置がある。これは、触針を有するアームのアームホルダにコイルばねを設け、コイルばねの付勢力によって触針における測定力を発生させるものである。コイルばねは、その一端がアームホルダを揺動可能に支持する軸受部近傍で軸受中心のほぼ真上に固定されており、アームの軸と直交する方向に配置されている。コイルばねの他端は、アームホルダのケースに取り付けられたねじに固定されている。
【０００３】
測定力の調整は、ねじをコイルばねの軸と直交する方向に移動させることで行う。ねじの移動に伴ってコイルばねはアームが配置された側へ傾倒して伸びる。アームには、コイルばねの伸びによる付勢力のうち、アームの軸と平行な方向の成分の力によってトルクがかかる。このトルクにより、アーム先端の触針の測定力が設定される。
このような構造の表面粗さ測定機用検出装置では、コイルばねの一端が軸受部近傍に設けられているため、コイルばねの大きな伸縮の変化に対してトルクの変化が小さく、つまり測定力の変化が小さくなるので、測定力の微調整が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような表面粗さ測定機用検出装置では、差動変圧器などの構成部品は通常アームの軸方向に配置される。しかしながら、前述のような表面粗さ測定機用検出装置では、コイルばねがアームの軸に対して直交する方向に設けられているため、コイルばねのスペースを確保する必要がある。よって、アームホルダやコイルばね、差動変圧器などを収納するケースを小型化することができない。また、反対にケースをアームの軸と直交する方向に小さくしようとすると、設置できるコイルばねの長さや、ばね定数などに制限が生じてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、小型化が促進できる表面性状測定機用検出器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明の請求項１に記載の表面性状測定機用検出器は、一端に触針を有するアームと、アームを揺動可能に支持する軸受機構と、一端が軸受機構近傍に固定され、かつアームの軸と略平行に配置されたコイルばねと、コイルばねの付勢力を調整する付勢力調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成の本発明では、コイルばねがアームの軸に略平行に設けられている。つまり、従来アームの軸に直交する方向に設けられていたコイルばねおよび付勢力調整手段が、比較的スペースに余裕のあるアームの軸方向に設けられている。よって、コイルばね用のスペースを新たに設ける必要がなく、表面性状測定機用検出器の小型化が促進される。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項１に記載の表面性状測定機用検出器において、付勢力調整手段は、コイルばねの他端が固定され、アームの軸と略平行な方向に移動可能な保持部材と、保持部材に当接された状態で回動可能に設けられ、保持部材をアームの軸と略平行な方向に移動させる偏心ピンとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
従来では、前述のようにコイルばねの一端はアームホルダの軸受部近傍で軸受中心のほぼ真上に固定されている。コイルばねは、アームの軸に直交する方向に配置され、コイルばねの他端は、アームの軸と平行に進退可能なねじの一端に固定されている。ねじをアームの軸と平行な方向に移動させると、コイルばねがアームの配置された側へ傾倒しながら伸びる。このコイルばねの伸びに対して発生したばね力のうち、アームの軸と平行な方向の成分により、アームにトルクが発生する。これによりアームの先端に設けられた触針に測定力を発生させている。
【００１０】
しかしながら、このような表面粗さ測定機用検出装置では、コイルばねの伸び率はねじの移動量、つまりコイルばねのアームの軸と平行な方向への移動量とは比例しない。つまり、コイルばねは、アームの軸と直交する方向に近い位置では移動量に対する伸び率は小さい。そして、コイルばねが、アームが配置された側へ傾倒するにしたがって、コイルばねの移動量に対するコイルばねの伸び率が大きくなる。すなわち、ねじの移動量と触針に発生する測定力が比例しないこととなる。
このような構造の表面粗さ測定機用検出装置では、例えばねじの周囲に測定力の調整のために目盛をふる場合に、ねじの周囲に等間隔に目盛をふることができず、よって、微調整が困難となる。あるいは、ねじの飛び出し量によって測定力の調整を行う場合でも、同様にねじに平行な方向に等間隔に目盛をふることができない。よって、測定力の微調整が困難である。
【００１１】
これに対し、請求項２に記載の本発明では、偏心ピンを回動させることにより、保持部材がアームの軸と略平行な方向に移動する。すると、保持部材に固定されたコイルばねがアームの軸と略平行な方向、すなわちコイルばねの伸縮方向に伸びる。よって、コイルばねのばね力は、保持部材の移動量と略比例し、これにより、アームに発生する測定力は保持部材の移動量に略比例する。偏心ピンを回動させる際に、例えば回動中心の周囲に目盛をふる場合には、目盛が略等間隔となり、微調整が容易となる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の表面性状測定機用検出器は、一端に触針を有するアームと、アームを揺動可能に支持する軸受機構と、一端が軸受機構近傍に固定され、かつアームの軸と略平行に配置されたコイルばねと、アームの揺動中心軸と略平行に設けられた回動軸を有し、かつコイルばねの他端が回動軸の回動中心から離れた位置に固定された回動体とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成の本発明では、コイルばねがアームの軸に略平行に設けられている。つまり、従来アームの軸に直交する方向に設けられていたコイルばねおよび回動体が、比較的スペースに余裕のあるアームの軸方向に設けられている。よって、コイルばね用のスペースを新たに設ける必要がなく、表面性状測定機用検出器の小型化が促進される。
また例えば、コイルばねの一端がアームの揺動中心を通りアームの軸に平行な線上で、かつアームの回動中心近傍に固定されている場合を考える。この場合では、回動体を回動させることによってコイルばねをアームの軸に対して両方向に傾倒させることができる。すると、コイルばねの付勢力によって、アームにはコイルばねが傾倒した側とは反対側に付勢力が発生する。つまり、回動体の回動方向を変更すれば、アームにかかる付勢力の向きが変更され、例えば上向きおよび下向きの両方向の測定が可能となる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の表面性状測定機用検出器は、一端に触針を有するアームと、アームを揺動可能に支持する軸受機構と、軸受機構近傍で、かつアームの揺動中心を挟んだ位置にそれぞれの一端が固定された一対のコイルばねと、アームの揺動中心軸と略平行に設けられた回動軸を有し、コイルばねのそれぞれの他端が回動軸の回動中心を挟んだ位置に固定された回動体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この構成の本発明では、一対のコイルばねがアームの軸に略平行に設けられている。つまり、従来アームの軸に直交する方向に設けられていたコイルばねおよび回動体が、比較的スペースに余裕のあるアームの軸方向に設けられている。よって、コイルばね用のスペースを新たに設ける必要がなく、表面性状測定機用検出器の小型化が促進される。
また、一対のコイルばねの一端がアームの揺動中心軸を挟んで設けられており、かつ他端は回動体の回動中心軸を挟んだ位置に固定されている。回動体を回動させると、一方のコイルばねは伸び、他方は縮む。このばねの伸縮の差によって触針の測定力を調整する。この時、伸びた方のコイルばねのばね力は、縮んだ方のコイルばねのばね力よりも大きくなるので、アームには伸びた方のコイルばねが配置された側に付勢力が発生する。つまり、回動体の回動方向をアームの軸に対して変更すると、コイルばねの伸縮方向が変更されるから、アームの先端にかかる付勢力の向きも変更される。したがって、回動体の回動方向を変更することにより、両方向、例えば上向きおよび下向きの測定が可能となる。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項３または請求項４に記載の表面性状測定機用検出器において、回動体を支持し、アームの軸と略平行な方向に移動可能なスライド部材と、このスライド部材に当接された状態で回動可能に設けられ、スライド部材をアームの軸と略平行な方向に移動させる偏心ピンとを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成の本発明では、回動体がスライド部材に支持され、スライド部材が偏心ピンによってアームの軸と略平行な方向に移動する。これによりコイルばねはアームの軸と略平行な方向に、つまりコイルばねの伸縮方向に伸びる。よって、コイルばねのばね力は、スライド部材の移動量と略比例し、これにより、アームに発生する測定力はスライド部材の移動量に略比例する。偏心ピンを回動させる際に、例えば回動中心の周囲に目盛をふる場合には、目盛が略等間隔となり、これにより微調整が容易となる。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、アームは、一端に触針を有するスタイラスと、このスタイラスを支持するスタイラス保持部材とを備え、スタイラスがスタイラス保持部材に対して着脱可能に設けられたことを特徴とする。
【００１９】
この構成の本発明では、スタイラスがスタイラス保持部材に対して着脱可能に設けられている。一方、コイルばねはアームの軸に略平行に配置されているので、コイルばねの付勢力は、常にスタイラスの抜き差し方向に働く。よって、スタイラスの抜き差し時にも軸受機構に無理な力がかからない。これにより、スタイラスの交換時における軸受機構でのがたの発生が良好に防止される。
【００２０】
本発明の請求項７に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、触針の位置が被測定物表面に対して接触状態または退避状態に前記アームを揺動させるアーム姿勢変更手段を備えたことを特徴とする。
この構成の本発明では、アームの姿勢を接触状態および退避状態に変更可能なので、被測定物の準備時や設定時に触針または被測定物の損傷が確実に防止される。
【００２１】
本発明の請求項８に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項７に記載の表面性状測定機用検出器において、アーム姿勢変更手段は、アームの軸受機構を挟んで触針が配置された側とは反対側の端部に当接されたカムと、カムを回転駆動させるモータと、カムの回転位置を検出する検出手段と、検出手段によりカムが所定の位置に回転した時にモータの駆動を停止させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
この構成の本発明では、カムの停止位置を変更することによってアームの姿勢を変更するので、一つのカムで複数の姿勢が実現される。また、制御手段によってカムが所定の位置に回転した時に停止するので、自動で簡単に所望の姿勢に変更される。
【００２２】
本発明の請求項９に記載の表面性状測定機用検出器は、請求項１から請求項８のいずれかに記載の表面性状測定機用検出器において、触針の揺動変位を検出する変位検出器を備え、この変位検出器は、アームの軸に対して角度を有する部位の略直交方向の変位を検出することを特徴とする。
従来の表面性状測定機用検出器においては、触針の揺動変位を検出する変位検出器はアームの軸に対して直交方向に配置され、当該方向の変位を検出する構成であった。このため、表面性状測定機用検出器の高さ方向の寸法を小さくできず、小型化の難点となっていた。これに対して、この構成の本発明では、アームの軸に対して角度を有する部位を設け、変位検出器がこの部位に略直交する方向の変位を検出する。したがって、変位検出器をアームの軸に対して角度を持たせて配置させることが可能となる。つまり、アームの軸に対する直交方向の高さが低減され、表面性状測定機用検出器の小型化が容易になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第二実施形態以降において、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００２４】
〔第一実施形態〕
図１〜図３には、第一実施形態にかかる表面性状測定機用検出器１の全体図が示されている。
これらの図において、表面性状測定機用検出器１は、触針２２を有するアーム２０と、アーム２０の触針２２に測定力を発生させるコイルばね３０と、コイルばね３０の付勢力を調整する付勢力調整手段４０と、アーム２０の姿勢を変更するアーム姿勢変更手段５０とを備えている。これらの構成部品は、触針２２を含むアーム２０の一部を除いて全てケース１０に収納されている。なお、本実施形態において、図１における上側を表面性状測定機用検出器１の「上側」、下側を「下側」という。
【００２５】
アーム２０は、ケース１０の外部に突出し、先端側に触針２２を有するスタイラス２１と、このスタイラス２１を支持するスタイラス保持部材２３とを備えている。スタイラス２１は、スタイラス保持部材２３に対して着脱可能なように設けられている。スタイラス２１は、スタイラス保持部材２３の一端に設けられたガイド部材２３Ａに支持されている。スタイラス２１には、基端側にＶ字形の凹部２１Ａが形成されている。一方、スタイラス保持部材２３の一端には、ガイド部材２３Ａに対向した位置に押さえ板２３Ｃが設けられている。この押さえ板２３Ｃの先端に形成されたＶ字形部分は、スタイラス２１の凹部２１Ａに係合されている。この押さえ板２３Ｃを上側からねじ２３Ｂで押し付けることで、スタイラス２１はスタイラス保持部材２３に固定されている。
【００２６】
スタイラス保持部材２３は、ケース１０に設けられた軸受機構としてのピボット軸受２４によって揺動可能に支持されている。また、スタイラス保持部材２３のガイド部材２３Ａが設けられた側とは反対側の端部には、スタイラス２１の自重とのバランスを調整するバランスウェイト２５が取り付けられている。このバランスウェイト２５は、ねじによってスタイラス保持部材２３に螺合され、ねじ込み量を調整することでアーム２０の軸方向に移動可能となっている。ピボット軸受２４とバランスウェイト２５との間には、触針２２の揺動変位を検出する変位検出器としての差動変圧器２６が設けられている。差動変圧器２６は、スタイラス保持部材２３に対して略直角に配置されている。ここで、スタイラス保持部材２３の一部には、アーム２０の軸に対して角度を有する部位が形成され、この部位の面に略直角に差動変圧器２６を配置することで、上下方向のスペースをより節約している。また、スタイラス保持部材２３のスタイラス２１が配置されていない端部上側には、アーム姿勢変更手段５０が接触する凸部２３Ｄが形成されている。
【００２７】
コイルばね３０は、スタイラス保持部材２３の両側に一対設けられ、それらの一端はピボット軸受２４の近傍でかつ軸受中心より下側に固定されている。また、これらのコイルばね３０は、スタイラス２１が配置されている側とは反対側に延伸し、アーム２０の軸と略平行に配置されている。コイルばね３０の他端は付勢力調整手段４０に固定されており、適当な引っ張り力でピボット軸受２４の近傍を付勢している。ここで、コイルばね３０の長さ、ばね定数などは、必要な測定力の範囲等を勘案して適宜決定される。
【００２８】
付勢力調整手段４０は、アーム２０の軸と略平行に配置された支持部材４５と、支持部材４５に固定された保持部材としてのブロック４１と、ブロック４１に当接された偏心ピン４２とを備えている。支持部材４５は、軸状部材で互いに平行に二つ設けられ、ケース１０にアーム２０の軸と略平行に形成されたガイド孔１１に摺動可能に支持されている。これらの支持部材４５は、それぞれの一端にコイルばね３０の他端が固定されている。また、支持部材４５の他端には共通のブロック４１が固定されている。ブロック４１のコイルばね３０が配置された側の面には、偏心ピン４２が当接されている。偏心ピン４２には、回動軸にねじ部４２Ａが一体的に形成されている。このねじ部４２Ａがケース１０に螺合されることで偏心ピン４２がケース１０に回動可能に支持されている。偏心ピン４２のねじ部４２Ａが形成されていない側の表面には凹部４２Ｂが形成されており、この凹部４２Ｂがケース１０の外部に露出している。
【００２９】
アーム姿勢変更手段５０は、ケース１０に固定されたモータ５２と、モータ５２とともに回転するカム５３と、カム５３の回転位置を検出する検出手段としてのリミットスイッチ５１とを備えている。
カム５３は、図４に示されるように、側面がスタイラス保持部材２３の凸部２３Ｄに当接可能になっており、当該部分は三種類の径寸法を有する形状となっている。これらの径寸法で形成される三つのカム部分はそれぞれ、下側に位置した時に凸部２３Ｄに干渉しない測定位置５３Ａ、下側に位置した時に凸部２３Ｄに干渉する退避位置５３Ｂおよび下側に位置した時に凸部２３Ｄが当接されてスタイラス２１が水平方向（アーム２０の軸と平行な方向）に位置する水平位置５３Ｃとなっている。カム５３のモータ５２が配置された側とは反対側の面には、水平位置５３Ｃに対応する位置に凸部５４が形成されている。リミットスイッチ５１は、水平に二つ（５１Ａ，５１Ｂ）設けられている。また、モータ５２およびリミットスイッチ５１は、図示しない制御手段に電気的に接続されている。
【００３０】
次に、第一実施形態における表面性状測定機用検出器１の動作について説明する。
まず、被測定物の表面性状を測定する際には、触針２２を被測定物に当接し、適度な測定力で当接させる。この状態で、表面性状測定機用検出器１を移動すると、触針２２は被測定物の表面形状に沿って上下する。この上下運動によって、アーム２０はピボット軸受２４を中心にして上下に揺動する。この揺動運動をアーム２０に固定された差動変圧器２６で検出し、触針２２の変位量として表面性状を測定する。
ここで、コイルばね３０は、ピボット軸受２４の近傍に取り付けられている。このため、スタイラス保持部材２３の揺動軸は、コイルばね３０の引っ張り力により付勢され、常にピボット軸受２４の一定の点で接触する。これにより、表面性状測定機用検出器１の製造時や取付時にピボット軸受２４に生じたがたによる測定誤差への影響を抑制している。
【００３１】
触針２２の被測定物に対する測定力は、次のような原理で発生する。
コイルばね３０の引っ張り力により、コイルばね３０の一端が取り付けられたピボット軸受２４の近傍には、アーム２０の軸と略平行な方向でスタイラス２１側とは反対側に引っ張り力がかかる。このコイルばね３０の取付位置は、ピボット軸受２４の軸受中心から下側にやや離れた位置なので、アーム２０にはピボット軸受２４を中心にトルクが発生する。これにより、触針２２には、このトルクに対してピボット軸受２４の軸受中心から触針までの距離に反比例する力が下向きにかかることとなる。これにより、触針２２には、下向きの測定力が発生する。
【００３２】
触針２２にかかる測定力を調整する時には、偏心ピン４２の凹部４２Ｂに適当な治具や工具等を係合させ、偏心ピン４２を回動させる。すると、偏心ピン４２は、偏心して回動し、ブロック４１をアーム２０の軸と略平行方向に移動させる。ブロック４１とともに移動する支持部材４５は、コイルばね３０を伸縮させる。このコイルばね３０の伸縮により、ピボット軸受２４の近傍のコイルばね３０の取付位置における引っ張り力が変化する。一方、ピボット軸受２４とコイルばね３０の取付位置との距離は変化しないので、ピボット軸受２４周りのトルクは、コイルばね３０の引っ張り力に比例して変化する。トルクの変更により、触針２２に発生する測定力が変更される。
【００３３】
スタイラス２１を交換する時は、ねじ２３Ｂを緩めてスタイラス２１をスタイラス２１の軸と平行な方向に抜く。その後、別のスタイラス２１を差し込んで凹部２１Ａを押さえ板２３ＣのＶ字形に係合させ、ねじ２３Ｂによって固定する。スタイラス２１の長さの変更などによりピボット軸受２４を中心にしたバランスが変化した場合には、バランスウェイト２５のねじ込み量を調整することで、アーム２０の軸方向に移動させてバランスをとる。
【００３４】
スタイラス２１の姿勢の変更は、アーム姿勢変更手段５０によって行う。被測定物を測定する時には、モータ５２を駆動してカム５３を回転させて、図５に示されるように測定位置５３Ａを下側に移動させる。この時、凸部５４は一方のリミットスイッチ５１Ａに接触する。この接触信号が図示しない制御手段に送信され、制御手段がモータ５２に停止指令を出力する。これにより、カム５３が所定の位置で停止する。
測定位置５３Ａが下側に配置された状態では、アーム２０が水平位置にある時に凸部２３Ｄはカム５３に接触せず、カム５３に対する凸部２３Ｄの揺動可能量が最大となる。よって、アーム２０はバランスウェイト２５によってバランスされ、触針２２の上下移動に伴って上下する。この時に、触針２２に被測定物を接触させれば、測定が可能な接触状態となる。
【００３５】
次に、制御手段によりモータ５２を駆動して、図６に示されるように、カム５３を退避位置５３Ｂが下側に配置されるまで回転させる。すると、凸部５４は一方のリミットスイッチ５１Ａとの接触を解除し、他方のリミットスイッチ５１Ｂに接触する。この接触信号により制御手段がモータ５２の回転を停止する。退避位置５３Ｂが下側に配置された状態では、凸部２３Ｄはカム５３に干渉し押される。これによりアーム２０はピボット軸受２４を中心に回動し、その結果スタイラス２１および触針２２が上側に移動することで、被測定物からの退避を行う退避状態となる。
【００３６】
同様に、図７に示されるように、カム５３を水平位置５３Ｃが下側に配置されるまで回転させると、両方のリミットスイッチ５１Ａ，５１Ｂは凸部５４と接触せず、制御手段はこれによってカム５３の回転位置を判断し、モータ５２を停止させる。この状態では、凸部２３Ｄはカム５３に当接され、アーム２０の軸が水平方向に維持されて固定される。これによって、被測定物に水平に設けられた小穴への触針２２の挿入が容易となる。この後、モータ５２を回転させて測定位置５３Ａを下側に配置させれば、触針２２は小穴の内壁に接触可能となる。この状態でモータ５２を停止させ、表面性状測定機用検出器１を水平方向に移動させると、スタイラス２１が小穴の内壁の凹凸に応じて揺動し、小穴の内壁の表面性状が測定される。
【００３７】
このような第一実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）　コイルばね３０が、アーム２０の軸と略平行に配置されているので、ケース１０内においてスタイラス保持部材２３やバランスウェイト２５など他の構成部品と同じスペースに配置することができる。よって、従来コイルばねをアームの軸と直交する方向に配置していた場合に比べて、コイルばね３０を配置するスペースを新たに用意する必要がなく、表面性状測定機用検出器１の小型化が図れる。
【００３８】
（２）　また、この配置により従来上側にコイルばねを配置した場合に比べてケース１０内に比較的大きなスペースを確保でき、コイルばね３０の巻き数を増やすことができる。よって、コイルばね３０のばね定数を低減でき、ばね力の変化割合を少なくすることができ、触針２２にかかる測定力を容易かつ正確に微調整できる。
【００３９】
（３）　コイルばね３０の一端がピボット軸受２４の軸受中心近傍に設けられているので、コイルばね３０のばね力の変化量に対する触針２２に発生する測定力の変化量を少なくすることができる。つまり、コイルばね３０を大きく動かしても触針２２の測定力の変化量は小さいので、これによってもより正確に測定力の微調整ができる。
【００４０】
（４）　コイルばね３０が、アーム２０の軸と略平行に伸縮するので、コイルばね３０のばね力と触針２２に発生する測定力がほぼ比例する。よって、偏心ピン４２に目盛を付ける時にも略等間隔に付けることができるので、調整がより簡単にかつ確実にできる。
【００４１】
（５）　アーム姿勢変更手段５０によって触針２２を測定状態、退避状態または水平状態に変更できるので、被測定物の準備時の被測定物や触針２２の損傷を防止できる。また、この際に触針２２を手で押さえたりする必要がないので、取扱性を良好にできる。さらに、制御手段、モータ５２およびリミットスイッチ５１によって自動でカム５３の位置を設定できるので、簡単かつ確実にアーム２０の姿勢を変更できる。
【００４２】
（６）　コイルばね３０が、アーム２０の軸と略平行な方向の配置されているので、コイルばね３０の引っ張り力はアーム２０の軸と略平行な方向に働く。スタイラス２１を交換する際のスタイラス２１の差し込み方向は、コイルばね３０のばね力の方向とほぼ一致する。したがって、スタイラス２１を差し込む際にピボット軸受２４に無理な力がかからず、スタイラス２１の交換時におけるピボット軸受２４のがたの発生を防止できる。
【００４３】
（７）　コイルばね３０がピボット軸受２４の近傍に取り付けられ、引っ張り力によってスタイラス保持部材２３の揺動中心軸を常に一定の点で付勢している。よって、表面性状測定機用検出器１の製造時や取付時にピボット軸受２４に生じたがたの影響を受けずに、安定して良好な測定精度を得ることができる。
【００４４】
（８）　スタイラス保持部材２３の一部にアーム２０の軸に対して角度を有する面が形成され、この面に略直角に差動変圧器２６を配置したので、表面性状測定機用検出器１の上下方向のスペースを節約でき、表面性状測定機用検出器１の小型化が促進できる。
【００４５】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、第一実施形態におけるコイルばね３０の取付形態を変更したものである。
図８および図９には、第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器１の全体図が示されている。
これらの図において、コイルばね３０は一つ設けられ、一端がピボット軸受２４の軸受中心近傍で軸受中心を通ってアーム２０の軸と略平行な線上に固定されている。このコイルばね３０は、アーム２０の軸と略平行に配置され、他端が回動体４３の回動中心から所定距離離れた位置に固定されている。回動体４３は、アーム２０の揺動中心軸と略平行に設けられた回動軸を有し、アーム２０の軸と略平行に移動可能なスライド部材としてのブロック４１に回動可能に支持されている。また、回動体４３には、コイルばね３０が設けられた側とは反対側の外周部分に二箇所の切欠４３Ａ，４３Ｂが形成されている。そして、これらの切欠４３Ａ，４３Ｂに係合するようにブロック４１には係止片４４が設けられている。ブロック４１は、回動体４３よりも触針２２側に位置する側面に当接部４１Ａを備え、この当接部４１Ａは、回動可能に支持された偏心ピン４２に当接されている。
【００４６】
このような第二実施形態においては、触針２２の測定力は以下のように発生する。
回動体４３を回動させてコイルばね３０を上側に傾倒させると、回動体４３に設けられた切欠４３Ａがブロック４１の係止片４４に係合し、回動体４３が固定される。この時、コイルばね３０の引っ張り力Ｆ２は、図１０に示されるように、ピボット軸受２４近傍にある角度θをもって発生する。ピボット軸受２４の軸受中心からコイルばね３０が固定された点までの距離をｍ、ピボット軸受２４の軸受中心から触針２２までの距離をＬとすると、ピボット軸受２４を中心に発生するトルクＴは、Ｔ＝Ｆ２・（ｍｓｉｎθ）　となる。よって、触針２２にかかる下向きの測定力Ｆ１は、Ｆ１＝Ｆ２・（ｍｓｉｎθ）／Ｌ　となる。
【００４７】
また、回動体４３を反対側に回動させると、切欠４３Ｂが係止片４４に係合して回動体４３が固定され、コイルばね３０はアーム２０の軸に対して下側に傾倒する。この時には、図１０に示されるように、ばね力の働く向きが逆となり、したがって、触針２２にかかる測定力Ｆ１は上側にＦ１＝Ｆ２・（ｍｓｉｎθ）／Ｌ　となる。
【００４８】
触針２２の測定力を調整する際には、偏心ピン４２を回動させて、当接部４１Ａとともにブロック４１をアーム２０の軸と略平行に移動させる。すると回動体４３もブロック４１に伴って移動し、コイルばね３０が伸縮する。これにより触針２２にかかる測定力を変更する。
この際、回動体４３の移動に伴ってコイルばね３０とアーム２０の軸との角度θが変化するが、コイルばね３０の長さがコイルばね３０の軸に直交する方向の移動量に対して十分大きいので、角度θの変化を無視できる。よって、測定力Ｆ１の変化はＦ２にほぼ比例し、つまり回動体４３の移動量にほぼ比例する。
【００４９】
このような第二実施形態によれば、前述の第一実施形態における（１）、（２）、（３）、（４）、（６）、（７）および（８）の効果と同様な効果が得られる他、以下のような効果が得られる。
（９）　コイルばね３０の他端が回動体４３に固定されているので、回動体４３を回動させることで触針２２に働く測定力の向きを変更することができる。よって、被測定物の設定時などには上向きの力に変更することによって、触針２２を簡単に退避させることができる。よって、第一実施形態におけるアーム姿勢変更手段５０を兼ねることができ、被測定物の準備時や設定時に被測定物あるいは触針２２の損傷を防止できる。
また、スタイラス２１の向きを変えて触針２２が上側に向くように取り付ければ、上向きに測定することができる。よって、一つの表面性状測定機用検出器１で両方向の測定に対応することができ、汎用性を向上できる。
【００５０】
なお、本発明は前述の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での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、付勢力調整手段４０は、第二実施形態ではブロック４１および偏心ピン４２を有し、回動体４３をアーム２０の軸と略平行な方向に移動させて行っていたが、これらを備えていなくてもよい。例えば図１１に示されるような構成の表面性状測定機用検出器１において、回動体４３を上側あるいは下側に回動させるとコイルばね３０は上側あるいは下側に傾倒しながら伸縮する。この伸縮によるばね力の変化によって触針２２における測定力を調整してもよい。この場合には、回動体４３に設けられた切欠４３Ａ，４３Ｂは、測定力の調整範囲の最大値を規定するために用いられてもよい。
【００５１】
アーム姿勢変更手段５０は、第一実施形態においてのみ設けられていたが、第二実施形態における表面性状測定機用検出器１に設けられていてもよい。また、アーム姿勢変更手段５０は、必ずしも第一実施形態に設けられていなくてもよく、その場合でも本発明の目的を達成できる。
検出手段はリミットスイッチ５１に限らずロータリエンコーダや、その他の検出手段を任意に用いることができる。
また、モータ５２は減速機構を備えていてもよい。
アーム姿勢変更手段５０は、モータ５２とリミットスイッチ５１とで自動で行ったが、カム５３を手動で回転させるなどして手動で変更を行ってもよい。あるいは、カム５３によってアーム２０の姿勢を変更するものに限らず、アーム２０の姿勢を少なくとも測定時用の接触状態または設定時用の退避状態に変更できるものであれば、構成は任意である。
【００５２】
コイルばね３０の取付形態は、各実施形態におけるものに限らず、例えば図１２および図１３に示されるように取り付けてもよい。これらの図において、コイルばね３０は二つ設けられ、これらの一端はピボット軸受２４の近傍に軸受中心を挟んで対称に固定されている。これらのコイルばね３０は、アーム２０の軸と略平行に配置され、他端は第二実施形態における回動体４３と同様の回動体４３の回動中心を挟んで対称に固定されている。
【００５３】
このような構造において、回動体４３を回動させると一方のコイルばね３０は伸び、他方のコイルばね３０は縮む。ここで、図１４に示されるように、例えば上側に配置されたコイルばね３０が縮んで下側に配置されたコイルばね３０が伸びている状態を考える。二つのコイルばね３０の距離の差をδ、コイルばね３０のばね定数をｋ、ピボット軸受２４の軸受中心からコイルばね３０の取付位置までの距離をｍ、軸受中心から触針２２までの距離をＬとすると、ピボット軸受２４の軸受を中心に発生するトルクＴは、Ｔ＝ｋδｍとなる。よって、触針２２に発生する下向きの測定力Ｆ２は、Ｆ２＝ｋδｍ／Ｌ　となる。逆に、上側のコイルばね３０を伸ばし、下側のコイルばね３０を縮ませた場合には、触針２２にはＦ１＝ｋδｍ／Ｌ　の測定力が上向きに発生する。
もちろん、このような構造の表面性状測定機用検出器１においても、第一実施形態と同様な、あるいはその他のアーム姿勢変更手段を設けてもよい。また、第二実施形態と同様にブロック４１および偏心ピン４２を設けて、回動体４３をアーム２０の軸と略平行な方向に移動させることで触針２２における測定力を調整してもよい。
【００５４】
軸受機構は、各実施形態においてピボット軸受２４であったが、これに限らず玉軸受や、その他の軸受機構であってよく、スタイラス保持部材２３を揺動可能に支持するものであれば採用できる。
【００５５】
差動変圧器２６は、各実施形態において、アーム２０の軸に対して角度を有する部位に略直交する方向の変位を検出するものであったが、必ずしもこれに限らない。つまり、例えば差動変圧器２６がアーム２０の軸に対して略直交する方向の揺動変位を検出するものであっても、本発明の目的を達成できる。
【００５６】
付勢力調整手段４０は、偏心ピン４２によるものであったが、これに限らずブロック４１をアーム２０の軸と略平行な方向に移動させられるものであればよい。例えば、ブロック４１にアーム２０の軸と略平行にねじを取り付けて、ねじ込み量でブロックをアーム２０の軸と略平行に移動させてもよい。あるいは、コイルばね３０に直接ねじなどを取り付けて、アーム２０の軸に略平行な方向にねじ込み量を調整することで付勢力を調整してもよい。要するに、付勢力調整手段４０の構成は、コイルばね３０をアーム２０の軸と略平行な方向に伸縮させるものであれば任意である。
【００５７】
表面性状測定機用検出器１は、表面粗さ測定機や形状測定機等、被測定物の表面を接触させて表面の性状を測定するあらゆる表面性状測定機に適用できる。
【００５８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００５９】
【発明の効果】
このような本発明によれば、触針に測定力を発生させるコイルばねをアームの軸と略平行に配置したので、表面性状測定機用検出器の小型化を促進できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる表面性状測定機用検出器を示す側断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態にかかる表面性状測定機用検出器を示す斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態にかかる表面性状測定機用検出器を示す平断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態にかかるカムの形状を示す図である。
【図５】本発明の第一実施形態にかかるアーム姿勢変更手段による触針の測定状態を示す図である。
【図６】本発明の第一実施形態にかかるアーム姿勢変更手段による触針の退避状態を示す図である。
【図７】本発明の第一実施形態にかかるアーム姿勢変更手段による触針の水平状態を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器を示す側断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器を示す平断面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態にかかる触針の測定力を示す図である。
【図１１】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器の変形例を示す図である。
【図１２】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器の別の変形例を示す側断面図である。
【図１３】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器の別の変形例を示す平断面図である。
【図１４】本発明の第二実施形態にかかる表面性状測定機用検出器の別の変形例における触針の測定力を示す図である。
【符号の説明】
１　　　表面性状測定機用検出器
２０　　アーム
２１　　スタイラス
２２　　触針
２３　　スタイラス保持部材
２４　　ピボット軸受（軸受機構）
２６　　差動変圧器（変位検出器）
３０　　コイルばね
４０　　付勢力調整手段
４１　　ブロック（保持部材、スライド部材）
４２　　偏心ピン
４３　　回動体
５０　　アーム姿勢変更手段
５１　　リミットスイッチ（検出手段）
５２　　モータ
５３　　カム
【図１】
2004077437.tif 000003
【図２】
2004077437.tif 000004
【図３】
2004077437.tif 000005
【図４】
2004077437.tif 000006
【図５】
2004077437.tif 000007
【図６】
2004077437.tif 000008
【図７】
2004077437.tif 000009
【図８】
2004077437.tif 000010
【図９】
2004077437.tif 000011
【図１０】
2004077437.tif 000012
【図１１】
2004077437.tif 000013
【図１２】
2004077437.tif 000014
【図１３】
2004077437.tif 000015
【図１４】
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