(57)【要約】 【課題】  ワークのサイズや形状にかかわらず、より高精度にワークの形状を測定することができる形状測定機を提供すること。【解決手段】  ワークＷの形状を測定するために該ワークＷに接触させる接触式プローブ１０と、該接触式プローブ１０を先端に備える作動軸７と、該作動軸７をその軸方向に移動可能に支持する軸受８と、前記ワークＷと前記接触式プローブ１０との接触点を順次移動させるよう両者を相対的に移動させたとき、その移動の間の接触式プローブ１０の変位量を測定するプローブ変位量測定手段２０と、を備え、前記接触式プローブ１０が、該接触式プローブ１０を含む部材の自重の軸方向成分により、前記軸方向先端に向けて付勢されており、かつ前記プローブ変位量測定手段２０が、測定点を通過する前記作動軸７上に調整可能に取り付けられていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの形状を測定するために該ワークに接触させる接触式プローブと、
該接触式プローブを先端に備える作動軸と、
該作動軸をその軸方向に移動可能に支持する軸受と、
前記ワークと前記接触式プローブとの接触点を順次移動させるよう両者を相対的に移動させたとき、その移動の間の接触式プローブの変位量を測定するプローブ変位量測定手段と、
を備え、
前記接触式プローブが、該接触式プローブを含む部材の自重の軸方向成分により、前記軸方向先端に向けて付勢されており、かつ前記プローブ変位量測定手段が、測定点を通過する前記作動軸上に調整可能に取り付けられていることを特徴とする形状測定機。
【請求項２】
前記プローブ変位量測定手段は、光学式スケールであることを特徴とする請求項１に記載の形状測定機。
【請求項３】
前記軸受および前記プローブ変位量測定手段を載置可能な中間ベースと、
該中間ベースを載置可能な全体ベースと、
前記中間ベースと前記全体ベースとを、両者の載置方向に延びる軸線を中心として、相互に回転させる回転機構と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の形状測定機。
【請求項４】
前記回転機構が、前記中間ベースと前記全体ベースとの相対回転を防止するために、これら中間ベースと全体ベースとを相互に固定する固定機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の形状測定機。
【請求項５】
前記ワークを加工する加工機に設置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の形状測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式プローブを有する形状測定機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークの寸法、形状等を測定する測定機には、作動軸と軸受とを備える駆動部を有するとともに、作動軸の先端に設けられたプローブをワークの表面に接触させることによりそのワークの寸法、形状等を測定する接触式の形状測定機がある。この種の測定機には、図４に示すように、測定部本体としての、貫通孔１０４ａを有するプローブヘッド本体１０４と、貫通孔１０４ａの内部に設けられた軸受１０３と、柱状に形成され、貫通孔１０４ａおよび軸受１０３を通された作動軸１０１と、作動軸１０１の先端に取り付けられたプローブ１０２とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。作動軸１０１には、プローブ１０２の取り付けられた端部と反対の端部に、反射鏡等の測長基準ミラー１０６が取り付けられ、この測長基準ミラー１０６に作動軸１０１の軸線Ｑ方向と交差する方向に延びる板バネ１０５が取り付けられることにより、作動軸１０１は、測長基準ミラー１０６から垂下した状態で支持されている。
【０００３】
また、測長基準ミラー１０６の近傍には、レーザフォーカス式の変位計等の非接触式変位センサ１１１が設けられている。さらに、プローブヘッド本体１０４内には、測長基準ミラー１０６の上方であって、軸線Ｑ上にオートコリメータ光学系１２１が設けられている。オートコリメータ光学系１２１は、測長基準ミラー１０６に向けてレーザを照射するレーザ光源１２１ａと、測長基準ミラー１０６からの反射光を所定の位置で結像させるためのレンズ２１ｃと、反射光の光路を変更するビームスプリッタ１２１ｂと、ビームスプリッタ１２１ｂから出射された反射光のスポット位置を検出する２次元ＰＳＤ１２１ｄを備えている。
【０００４】
このような構成のもと、レーザ光源１２１ａから、測長基準ミラー１０６に向けてレーザ光を照射すると、そのレーザ光は、ビームスプリッタ１２１ｂおよびレンズ１２１ｃを通過し測長基準ミラー１０６に到達して、測長基準ミラー１０６により反射させられる。その反射光は、再度レンズ１２１ｃを通り、ビームスプリッタ１２１ｂにより光路を変更させられ、２次元ＰＳＤ１２１ｄに到達し、結像する。この結像位置を２次元ＰＳＤ１２１ｄが検出することによって、測長基準ミラー１０６の傾きが算出される。
この形状測定機によれば、ワークに形成された急斜面の形状を測定する場合に、作動軸１０１や軸受１０３等の剛性不足により作動軸１０１が傾いても、その傾斜方向、傾斜角が２次元ＰＳＤ１２１ｄにより算出され、これら算出結果を元に測定結果情報が補正される。
【特許文献１】特開２０００−３０４５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような構成では、非接触式変位センサ１１１は測長基準ミラー１０６の近傍に設けられるものの、オートコリメータ光学系１２１から照射されるレーザ光の光路が軸線Ｑ上に設定されていることから、作動軸上に測定装置等を取り付けることができないため、アッベの誤差が相対的に大きくなり、正確な測定ができなかった。
また、プローブヘッド本体１０４の内部に、オートコリメータ光学系１２１を設置しているため、プローブヘッド本体１０４が大きくなり、特に大型凹面形状のワークを測定しようとすると、プローブヘッド本体１０４がワークの表面に接触してしまい、その測定が困難となっていた。この場合、作動軸１０１を長くして、プローブヘッド本体１０４とワーク表面との接触を回避することが考えられるが、作動軸１０１を長くすると、軸受１０３との剛性が低下し、高精度な測定ができなくなってしまう。
【０００６】
さらに、板バネ１０５によって作動軸１０１が支持されているため、作動軸１０１を軸方向に移動させる場合、板バネ１０５の変位の許容範囲内でしかストロークさせることができないため、これによっても大型ワークの測定は困難であった。また、ストロークを確保するため板バネ１０５のストロークを長くすると、作動軸１０１の剛性が低下し、測定誤差が大きくなってしまうという問題があった。
また、プローブ１０２がワーク表面に接触するときの接触力は、板バネ１０５の付勢力を利用しているため、その接触力を微小化するには限界がある。その接触力が大きいと、プローブ１０２がワーク表面にならって相対移動するときの摩擦力も大きくなるため、プローブ１０２をワーク表面においてスムーズに移動させ難くなり、正確な測定が困難になるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ワークのサイズや形状にかかわらず、より高精度にワークの形状を測定することができる形状測定機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、ワークの形状を測定するために該ワークに接触させる接触式プローブと、該接触式プローブを先端に備える作動軸と、該作動軸をその軸方向に移動可能に支持する軸受と、前記ワークと前記接触式プローブとの接触点を順次移動させるよう両者を相対的に移動させたとき、その移動の間の接触式プローブの変位量を測定するプローブ変位量測定手段と、を備え、前記接触式プローブが、該接触式プローブを含む部材の自重の軸方向成分により、前記軸方向先端に向けて付勢されており、かつ前記プローブ変位量測定手段が、測定点を通過する前記作動軸上に調整可能に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る形状測定機によれば、プローブ変位量測定手段の作動軸への取り付け誤差によって生じる目盛りのズレが極小になるように、予めプローブ変位量測定手段の取り付け位置や角度等を調整しておく。そして、接触式プローブを含む部材の自重の軸方向成分により軸方向先端に向けて付勢された接触式プローブをワークに接触させた状態で、その接触点を順次移動させるように両者を相対移動させる。このとき、ワーク表面の凹凸形状にならって接触式プローブが作動軸線方向に移動させられる。この接触式プローブの作動軸線方向の変位量が、作動軸線上の適切な位置、角度に取り付けられたプローブ変位量測定手段により測定される。
【００１０】
これにより、プローブ変位量測定手段が、適切な位置、角度であって、かつ作動軸上に取り付けられるため、測定誤差の極めて小さい、精度の高い測定が可能となる。また、接触式プローブを含む部材の自重の軸方向成分による微小な接触力でワークに接触させることができるので、接触式プローブの、ワークへの接触時と非接触時との負荷変動を小さくすることができ、作動軸の反りを抑制することができる。そのため、オートコリメータ光学系等により作動軸の傾きを補正する必要がないため、測定機自体を小型化することができ、大型凹面形状のワークの測定も可能となる。さらに、付勢力を与える手段として板バネを利用せず、自重を利用していることから、板バネの変位範囲内という規制が解かれ、作動軸のストロークを長くすることができ、大型のワークの高精度な測定を容易に行うことができる。また、接触式プローブをワークに接触させた状態で両者を相対移動させても、接触力が微小であることから摩擦力の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の形状測定機において、前記プローブ変位量測定手段は、光学式スケールであることを特徴とする。
この発明に係る形状測定機によれば、接触式プローブの前記作動軸線方向の変位量が、光学式スケールにより測定される。
これにより、作動軸の進行方向に対してアッベ誤差を発生させないようにすることが可能となる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の形状測定機において、前記軸受および前記プローブ変位量測定手段を載置可能な中間ベースと、該中間ベースを載置可能な全体ベースと、前記中間ベースと前記全体ベースとを、両者の載置方向に延びる軸線を中心として、相互に回転させる回転機構と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明に係る形状測定機によれば、接触式プローブの測定時の移動方向である測定走査軸線と、作動軸線との角度が直角よりずれているとき、前記軸受および前記プローブ変位量測定手段が載置された中間ベースと、該中間ベースが載置された全体ベースとを、回転機構により、相互に回転させ、上記測定走査軸線と作動軸線とのなす角が直角になるように設定される。
これにより、測定走査軸線と作動軸線との直角度誤差を減少させることができ、測定精度を向上させることが可能となる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の形状測定機において、前記回転機構が、前記中間ベースと前記全体ベースとの相対回転を防止するために、これら中間ベースと全体ベースとを相互に固定する固定機構を備えることを特徴とする。
この発明に係る形状測定機によれば、上記測定走査軸線と作動軸線とのなす角を直角に設定した後、固定機構により、中間ベースと全体ベースとの相対回転が防止される。
これにより、測定走査軸線と作動軸線との直角度を保持することができ、測定速度を上げても正確な測定が可能となる。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の形状測定機において、前記ワークを加工する加工機に設置されることを特徴とする。
この発明に係る形状測定機によれば、ワークを加工機により加工した後、そのワークを支持した状態のまま、すなわち加工した直後のワークを加工機から取り外すことなく形状測定機を作動させ、そのワークの形状が測定される。
これにより、加工機からのワークの取り外しや測定機への取り付けの際に生じる取り付け誤差を減少させるとともに、取り付け、取り外しの作業負担の軽減を図ることができる。また、加工後のワークを加工後即座に測定でき、この測定したデータを用いて直ちに補正加工することができるため、加工時間を短縮しつつ、最終的なワークの形状精度を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワークのサイズにかかわらず、測定誤差の極めて小さい、精度の高い測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施例１）
以下、本発明の第１実施例に係る形状測定機について、図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の第１実施例としての形状測定機を示したものである。
図１において、符号１は形状測定機、符号２は加工機を示したものであり、図１は加工機２に形状測定機１を設置した様子を示したものである。
最初に、本発明に係る形状測定機１が設置される加工機２について説明する。
加工機２は、本体としての加工機本体部２ｂと、略矩形状の加工機基板部２ａと、ワークＷを保持するワークホルダ２ｃとを備えている。
【００１８】
加工機本体部２ｂは、加工機基板部２ａの上面のうち、その長さ方向の一端に設置されており、同他端側に向けられて配される加工機本体部２ｂの前面２ｄには、前記他端に向けられたワークホルダ２ｃが設けられている。ワークホルダ２ｃは、被測定物である球状のワークＷを着脱可能に保持するものであり、ワークＷをワークホルダ２ｃに取り付けると、ワークＷは、前記他端側に突出した状態で保持されるようになっている。
また、加工機基板部２ａの上面の前記他端側には、略矩形状の測定機台６が設置されている。測定機台６は、図１に示す軸線Ｌ方向および軸線Ｌに直交する方向に移動可能になっている。
【００１９】
次に、本実施例に係る形状測定機１の構成について説明する。
形状測定機１は、ワークＷを実際に測定する測定ユニット３と、測定ユニット３が設置される中間ベース４と、中間ベース４が載せられる全体ベース５とを備えている。中間ベース４の上面４ｄは、加工機本体部２ｂに向かって傾斜した斜面を形成している。測定ユニット３は、中間ベース４および全体ベース５を介して測定機台６の上に設置され、加工機本体部２ｂと略対向する位置に配されるようになっている。
【００２０】
また測定ユニット３は、柱状のエアスライド軸（作動軸）７および中間ベース４に設置されたエアスライド軸受（軸受）８を有するエアスライド９と、測定時にワークＷに接触させるプローブ（接触式プローブ）１０と、プローブ１０の変位量を測定するための位置検出部（プローブ変位量測定手段）２０とを備えている。
エアスライド軸７は、筒状のエアスライド軸受８の軸方向に沿った空洞部（不図示）の中を通された状態になっている。エアスライド軸受８の空洞部内の内壁面には、複数の吹出孔（不図示）が形成され、エアスライド軸７と上記内壁面との間には、エアチューブ１３から供給される圧縮したクリーンでドライな圧縮空気を吹出孔から噴出させることにより、数μｍの微小な隙間を生じさせるようになっている。すなわち、これら空気の噴出により、エアスライド軸７は、エアスライド軸受８の内壁面とは接触していない、浮いた状態になっている。これにより、エアスライド軸７は、加工機本体部２ｂに対して接近離間する方向に、すなわち軸線Ｌ方向に往復移動可能に支持されている。
このような構成において、測定ユニット３を測定機台６の上に設置すると、中間ベース４が加工機本体部２ｂに向けた傾斜を生じさせているため、エアスライド９も傾き、エアスライド軸７は、エアスライド軸７を含む部材の自重の軸方向成分のみによって、軸方向先端に向けて移動させられるようになっている。そして、このときプローブ１０は、上記自重の軸方向成分のみによって、軸方向先端に向けて付勢されるようになっている。
【００２１】
エアスライド軸７の長さ方向の一端には円錐台状の接続部１１が、その円錐の先端部をエアスライド軸７と反対方向に向けて取り付けられており、この接続部１１の先端部に、前記プローブ１０が設けられている。プローブ１０は、例えば精密ルビーからなり、球形状に形成されている。
一方、エアスライド軸７の他端には、段差部１９が形成され、この段差部１９を介して、位置検出部２０が取り付けられている。
位置検出部２０は、板状部材からなるガラススケール１６と、ガラススケールヘッド１７とを備えている。ガラススケール１６は、取り付け誤差によって生じる目盛りのズレが極小になるように、ガラススケール１６の一端がネジ１５によって段差部１９にネジ止めされることにより、軸線Ｌ方向に向けて取り付けられている。ガラススケールヘッド１７には、ガラススケール１６が往復移動可能に挿通され、ガラススケール１６の移動を逐次検出するようになっている。なお、ガラススケール１６とガラススケールヘッド１７とは、光学式スケールを構成するものである。
【００２２】
さらに、エアスライド軸７の段差部１９の近傍には、軸線Ｌに直交する方向に沿って棒状のストッパハネ１４が固定されている。ストッパハネ１４は、図２に示すように、その長さ寸法がエアスライド軸７の幅寸法より長くなるように形成され、エアスライド軸７に固定された状態では、ストッパハネ１４の両端がエアスライド軸７からその幅方向に沿って突出するようになっている。
また、ストッパハネ１４の近傍には、図１に示すコの字状のストッパ１２が、エアスライド軸７に隣接されて配置されている。ストッパ１２は、図２に示すように、コの字状の底面部が軸線Ｌに平行になるように、かつコの字状のストッパ１２の両内側壁１２ａの間に、突出したストッパハネ１４の一端が位置するように、中間ベース４の上面４ｄに取り付けられている。そのため、エアスライド軸７の往復移動に伴って、ストッパハネ１４はストッパ１２の両内側壁１２ａの間を往復移動するようになっており、エアスライド軸７が両内側壁１２ａ間を越えて移動しようとすると、ストッパハネ１４が一方の内側壁１２ａに接触することになり、これによりエアスライド軸７の軸線Ｌ方向の移動を制限するようになっている。また、エアスライド軸７の移動が制限されることにより、エアスライド軸７がエアスライド軸受８から抜け出すのを防止するようになっている。
【００２３】
また、上記全体ベース５は、略矩形に形成され、図１に示すように、測定機台６の上面に設置、固定されている。この全体ベース５の上面５ａには、その長さ方向の両端近傍に、それぞれ凹部５ｂ，５ｃが形成されている。凹部５ｃには後述する固定ネジ３１と螺合するネジ穴が形成されている。さらに、中間ベース４は、全体ベース５よりも若干小さく略矩形に形成され、全体ベース５の上面５ａに設置されている。中間ベース４の下面４ａには、その長さ方向の両端のうち、加工機２側の端部近傍に凹部４ｂが、同反対側の端部近傍に中間ベース４の厚さ方向に向けられた貫通孔４ｃが形成されている。なお、貫通孔４ｃは、中間ベース４の回転を許容するように、軸線Ｌと直交する方向に長い長孔となっている。これら両凹部４ｂおよび５ｂ同士、さらに貫通孔４ｃおよび凹部５ｃ同士の位置がそれぞれ一致するように全体ベース５と中間ベース４とを配した状態で、両凹部４ｂおよび５ｂにピン３０が通されることにより、中間ベース４は、ピン軸線Ｏを中心として、図２に示す矢印Ａ方向に、回転させることができるようになっている。一方、貫通孔４ｃおよび凹部５ｃには、固定ネジ３１が挿入されるようになっており、中間ベース４の上面４ｄから貫通孔４ｃと凹部５ｃとにわたって固定ネジ３１を嵌合させることにより、中間ベース４の上記回転を防止するようになっている。すなわち、ピン３０、凹部４ｂおよび凹部５ｂは回転機構を構成するものであり、固定ネジ３１、貫通孔４ｃおよび凹部５ｃは固定機構を構成するものである。
【００２４】
次に、このように構成された本実施例における形状測定機１の作用について説明する。
ワークＷへの加工の前に、形状測定機１を、加工機本体部２ｂと対向するように、予め測定機台６の所定の位置に設置しておく。なお、ワークＷに回転軸が存在する場合、プローブ１０の測定時の移動方向（図２に示す矢印Ｂ方向）である測定走査軸とワークＷの回転軸とが直角になるよう予め調整しておく。それから、ガラススケール１６を、取り付け誤差によって生じる目盛りのズレが極小になるよう、所定の位置、角度になるように、段差部１９にネジ止めし、ガラススケールヘッド１７を設置する。このとき、矢印Ｂ方向の測定走査軸線と軸線Ｌとのなす角が直角よりずれているときは、中間ベース４を、ピン軸線Ｏを中心として回転させ、なす角が直角になるように調整する。そして、その角を直角に合わせた状態で、貫通孔４ｃと凹部５ｃとにわたった所定の位置にまで、中間ベース４の上面４ｄから貫通孔４ｃに予め挿入されていた固定ネジ３１を嵌合させる。これにより、中間ベース４の回転が防止され、上記なす角が直角に維持される。この状態でワークホルダ２ｃにワークＷを取り付け、切削バイト・研削、研磨砥石等による所定の加工を施す。そして、加工終了後、以下のようにして、ワークＷの表面形状が測定される。
【００２５】
予め、形状測定機１は水平面に対して傾斜させてあるため、エアスライド軸７は、そのプローブ１０側の一端が斜め下方に、段差部１９側の他端が斜め上方を向くように傾けられる。そのため、エアスライド軸７が軸線Ｌに沿ってプローブ１０側に移動させられると同時に、ストッパハネ１４もストッパ１２の両内側壁１２ａの間を移動させられる。初期状態では、プローブ１０が、ワークＷの中心を通り且つ軸線Ｌを含む鉛直平面（以下、基準面という。）から水平方向（図２に示す矢印Ｂ方向）側方、すなわちワークＷの側方であって且つ基準面から所定の距離だけ離されて位置するように、測定機台６が配置されている。そして、ストッパハネ１４がプローブ１０側の内側壁１２ａに接触すると、エアスライド軸７の移動が止められる。この状態から、測定機台６が、加工機本体部２ｂ側に前進させられ、所定の位置で停止させられる。この位置は、プローブ１０が、ワークＷの表面に最初の接触する接触ポイントから、水平方向側方に離された地点となる。
【００２６】
この状態、すなわちワークＷの側方から、測定機台６が、基準面と直交する方向に基準面側に向けて水平移動を開始する。測定機台６は、一定の距離を高速移動し、所定の地点から低速移動に切り替えられて、さらに、基準面側、すなわちプローブ１０が上記接触ポイントに向かうよう水平移動しつづける。その結果、プローブ１０が、あるタイミングでワークＷの接触ポイントに接触する。そして、接触後は、ワークＷのなめらかな突出面にならってプローブ１０が移動させられることになる。プローブ１０が所定の地点に到達すると、位置検出部２０によって測定が開始される。さらに、プローブ１０はワークＷの最突出部分を通過し、測定の終端方向に向かって水平移動させられる。これら移動の間、プローブ１０はワークＷの突出面にならって移動させられるので、エアスライド軸７もそれに応じて軸線Ｌ方向に直線移動させられる。
【００２７】
本実施例では、例えば、直径２０ｍｍの凸形状のワークＷに対して基準面から相対距離１０ｍｍになるまで、プローブ１０が早送り速度でワークＷの側方から水平移動させられる。その地点に到達すると、より低速な毎分２．５ｍｍのアプローチ速度に切り替えられる。そして、基準面から９ｍｍ離れた地点でプローブ１０がワークＷに接触する。このときの接触力は、プローブ１０を含む部材の自重のみによって生じるものとなる。すなわち、エアスライド軸７、接続部１１、ストッパハネ１４、プローブ１０、ガラススケール１６、ガラススケールヘッド１７の総重量が５２ｇｆ、傾斜角を２分としているので、
５２（ｇｆ）×ｓｉｎ（２／６０）＝０．０３（ｇｆ）
すなわち、約３０ｍｇｆの接触力となる。さらにプローブ１０は、ワークＷに接触しながら相対移動を続け、ワークＷの凸形状によりエアスライド軸７が２ｍｍ押し戻された地点で位置検出部２０による測定が開始される。このときには、エアスライド軸７が押し戻されていることから、ストッパハネ１４は両内側壁１２ａから離された状態となる。その後も、プローブ１０は、基準面をはさんだ反対側方向に向けて自重の軸方向成分のみによりワークＷに接触しながら相対移動を続け、その反対側の所定の地点でワークＷから離れる。その間、位置検出部２０はエアスライド軸７の位置を検出し続け、その位置をプロットすることにより、ワークＷの形状が正確に測定される。
【００２８】
以上より、本実施例における形状測定機１によれば、位置検出部２０が、エアスライド軸７の所定の位置、角度になるよう調整され、かつエアスライド軸７上に直接取り付けられることから、測定誤差の極めて小さい、精度の高い測定が可能となる。
また、位置検出部２０として、ガラススケール１６およびガラススケールヘッド１７を備えており、これらがエアスライド軸７上に取り付けられていることから、軸線Ｌ方向に対してアッベ誤差を生じさせないようにすることができ、より精度の高い測定が可能となる。
また、プローブ１０の測定走査軸線と、軸線Ｌとのなす角が直角よりずれているときは、中間ベース４を、ピン軸線Ｏを中心として回転させることにより、そのなす角が直角になるように調整することができるとともに、調整後は固定ネジ３１により、その回転を防止することができる。そのため、上記なす角を直角に設定、維持することができ、測定精度を向上させることができる。
【００２９】
また、プローブ１０を含む部材の自重の軸方向成分という微小な接触力で、プローブ１０をワークＷに接触させることができることから、プローブ１０をワークＷに接触させるときと接触させないときとの負荷の変動を小さくすることができ、エアスライド軸７が反るのを抑制することができる。その結果、オートコリメータ光学系等によりエアスライド軸７の傾きを補正する必要がないため、測定機自体を小型化することができ、大型凹面形状のワークＷの測定も可能となる。
さらに、付勢力を与える手段として板バネを利用せず、上記自重の軸方向成分を利用していることから、エアスライド軸７のストロークを長くすることができ、大型のワークＷの高精度な測定を容易に行うことができる。
また、プローブ１０をワークＷに接触させた状態で両者を相対移動させても、接触力が微小であることから摩擦力の発生を抑制することができ、より精度の高い測定が可能となる。
【００３０】
また、形状測定機１が、加工機２に設置されていることから、加工後のワークＷを加工機２から外すことなく測定することができ、そのため、加工機２からのワークＷの取り外しや形状測定機１への取り付けの際に生じる誤差を減少させるとともに、取り付け、取り外しの作業負担の軽減を図ることができる。また、加工後のワークＷを加工後即座に測定でき、この測定したデータを用いて直ちに補正加工することができるため、加工時間を短縮しつつ、最終的なワークＷの形状精度を向上させることが可能となる。
【００３１】
（実施例２）
図３は、本発明の第２の実施例を示したものである。
図３において、図１および図２に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この図に示す実施例は、特に加工機２について上述した実施例と相違した構成とするものである。すなわち、加工機２は、図に示す軸線Ｎを中心として回転可能にワークＷを保持するスピンドル軸４０と、スピンドル軸４０を矢印Ｃ方向に移動可能に支持する加工機本体４１と、加工機本体４１と加工機基板部２ａとの間に設置され、加工機本体４１を矢印Ｄ方向に移動可能に支持する基台４２とを備えている。
【００３２】
本実施例においては、ワークＷを、切削バイト・研削、研磨砥石等による所定の加工を行った後、測定機台６を移動させるだけでなく、加工機２によって、ワークＷを軸線Ｎ、矢印Ｃ，Ｄ方向に移動させる。これにより、軸対称ワークＷの表面形状だけでなく、非軸対称のワークＷについてもその全面を測定、評価することができる。
【００３３】
なお、上記実施例においては、プローブ１０を球状としたが、これに限らず、例えば、先端が微小な曲率半径を有する形状のものを用いてもよい。
また、プローブ１０の材質をルビーとしたが、これに限らず、ダイヤモンド、ガラス、サファイヤ、セラミクス等であってもよい。
また、エアスライド軸受８内壁面に複数の吹出孔を形成するとしたが、これに代えて、多孔材質のものを用いてもよい。さらに、エアスライドの材質は、セラミクスを使用しているが、これに限らず、線膨張係数の小さな低膨張材、軽量なアルミニウムやジュラルミン、ステンレスを含む鉄系材料、樹脂等を用いてもよい。
【００３４】
さらに、位置検出部２０は、ガラススケール１６とガラススケールヘッド１７とを有するとしたが、これに限らず、レーザ測長機を用いたものであってもよい。この場合、エアスライド軸７のプローブ１０が取り付けられた側と反対側に反射ミラーを設置する。この反射ミラーをレーザ光に対して垂直になるように調整する。反射ミラーの調整固定方法としては、エアスライド軸７の後端面を、エアスライド軸７の進行方向と直角になるように精密に加工し、この後端面を基準としてレーザ測長機の傾き位置を調整する方法がある。他に、反射ミラーをネジやシムテープなどで調整可能にし、レーザ光に対して傾き調整した後、反射ミラーを固定する方法がある。これらの例によっても、アッベ誤差を排除することが可能となる。
【００３５】
また、ワークＷの測定開始位置について、プローブ１０がワークＷの表面の所定の位置に達した後、測定を開始するとしたが、これに限らず、測定機台６が基準面側に向かって水平移動を開始すると同時に測定を始めてもよい。
また、位置検出部２０の測定結果情報を不図示の制御部により加工機２にフィードバックさせるようにしてもよい。これにより、測定後、直ちに加工機２による加工が可能となり、加工時間を短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明における第１の実施例を示す図であって、本発明に係る形状測定機を加工機に設置した状態を示す概略側面図である。
【図２】本発明における第１の実施例を示す図であって、本発明に係る形状測定機を加工機に設置した状態を示す概略上面図である。
【図３】本発明における第２の実施例を示す図であって、本発明に係る形状測定機を加工機に設置した状態を示す概略側面図である。
【図４】従来の形状測定機を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    形状測定機
２    加工機
４    中間ベース
４ｂ  凹部（回転機構）
４ｃ  貫通孔（固定機構）
５    全体ベース
５ｂ  凹部（回転機構）
５ｃ  凹部（固定機構）
７    エアスライド軸（作動軸）
８    エアスライド軸受（軸受）
１０  プローブ（接触式プローブ）
１６  ガラススケール（光学式スケール）
１７  ガラススケールヘッド（光学式スケール）
２０  位置検出部（プローブ変位量測定手段）
３０  ピン（回転機構）
３１  固定ネジ（固定機構）
Ｗ    ワーク
【図１】
2005147746.tif 000003
【図２】
2005147746.tif 000004
【図３】
2005147746.tif 000005
【図４】
2005147746.tif 000006