(57)【要約】【課題】本発明の目的は、表面粗さ測定が適正に行える形状測定機を提供することにある。【解決手段】ワーク２２の評価対象面の断面形状情報を含む測定データを出力する粗さセンサー１４と、該ワーク２２上の該粗さセンサー１４位置を該評価対象面に沿って相対移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチでインデックス移動量情報として出力する相対移動機構１２と、該粗さセンサー１４からの測定データを、該相対移動機構１２が移動分解能Δθ移動するのに要する時間よりも短い一定時間間隔ｔｓでサンプリングするタイマーサンプリング手段１６と、該相対移動機構１２からのインデックス移動量情報に基づき該タイマーサンプリング手段１６からの一定時間間隔ｔｓの測定データを間隔定ピッチの測定データとし、該間隔定ピッチの測定データに基づきワーク２２の表面粗さを評価するデータ処理機構１８と、を備えたことを特徴とする形状測定機１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さの評価対象面を持つワークが載置されるテーブルと、
前記テーブルに載置されたワークの評価対象面の断面形状を検出し、その断面形状情報を含む測定データを出力する粗さセンサーと、
前記ワーク上の前記粗さセンサー位置が前記評価対象面に沿って相対移動するように、該テーブルと該粗さセンサーとを相対移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチでインデックス移動量情報として出力する相対移動機構と、
前記粗さセンサーからの測定データを、前記相対移動機構が移動分解能Δθ移動するのに要する時間よりも短い一定時間間隔ｔｓでサンプリングするタイマーサンプリング手段と、
前記相対移動機構からのインデックス移動量情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、間隔定ピッチの測定データとし、該間隔定ピッチの測定データに基づき、ワークの評価対象面の表面粗さを評価するデータ処理機構と、
を備え、前記データ処理機構が、前記相対移動機構の移動分解能Δθピッチよりも小さく、かつ粗さ評価のための十分小さな、前記間隔定ピッチの測定データを得ることを特徴とする形状測定機。
【請求項２】
請求項１記載の形状測定機において、
前記移動分解能Δθピッチは、角度分解能Δθピッチであり、
前記インデックス移動量情報は、インデックス角度情報であり、
前記間隔定ピッチの測定データは、角度定ピッチの測定データであり、
また、前記相対移動機構として、前記テーブルと前記粗さセンサーとを相対的に回転運動させ、その回転角度を前記角度分解能Δθピッチで前記インデックス角度情報として出力する回動機構を用い、
前記データ処理機構は、前記回動機構からのインデックス角度情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、前記角度定ピッチの測定データとし、該角度定ピッチの測定データに基づき、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価することを特徴とする形状測定機。
【請求項３】
請求項２記載の形状測定機において、
真円度測定機の真円度検出器に代えて、前記粗さセンサーを用い、
前記テーブル及び前記回動機構として、真円度測定機のインデックス回転テーブルを用い、
前記真円度測定機のインデックス回転テーブルは、基台に対し前記ワークを回転自在に載置し、該基台に対する回転角度を前記角度分解能Δθピッチで前記インデックス角度情報を出力することを特徴とする形状測定機。
【請求項４】
請求項１記載の形状測定機において、
前記移動分解能Δθピッチは、直線移動に関する移動分解能Δθピッチであり、
前記インデックス移動量情報は、直線移動に関するインデックス移動量情報であり、
前記間隔定ピッチの測定データは、直線移動に関する長さ定ピッチの測定データであり、
また、前記相対移動機構として、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置が評価対象面に沿って相対移動するように、前記テーブルと前記粗さセンサーとを相対的に直線移動させ、その相対移動量を、前記移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力する直動機構を用い、
前記データ処理機構は、前記直動機構からのインデックス移動量情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、長さ定ピッチの測定データとし、該長さ定ピッチの測定データに基づき、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価することを特徴とする形状測定機。
【請求項５】
請求項４記載の形状測定機において、
前記直動機構として、表面粗さ測定機の直動機構を用い、
前記表面粗さ測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することを特徴とする形状測定機。
【請求項６】
請求項４記載の形状測定機において、
輪郭形状測定機の輪郭検出器に代えて、前記粗さセンサーを用い、
前記直動機構として、前記輪郭形状測定機の直動機構を用い、
前記輪郭形状測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することを特徴とする形状測定機。
【請求項７】
請求項４記載の形状測定機において、
三次元測定機の検出器に代えて、前記粗さセンサーを用い、
前記直動機構として、前記三次元測定機の直動機構を用い、
前記三次元測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することを特徴とする形状測定機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の形状測定機において、
前記データ処理機構は、同じ値のインデックス移動量情報を持つ測定データの数、及び該インデックス移動量情報を持つ測定データの中での順番に基づき、該インデックス移動量情報を持つ各測定データの測定位置を推定する推定手段と、
前記推定手段で推定された各測定データの測定位置に基づき、前記タイマーサンプリング手段で得られた一定時間間隔ｔｓの測定データから、間隔定ピッチの測定データを得る定ピッチ化手段と、
前記定ピッチ化手段で得られた間隔定ピッチの測定データから、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価する評価手段と、
を備えたことを特徴とする形状測定機。
【請求項９】
請求項８記載の形状測定機において、
前記推定手段は、前記インデックス移動量情報θｍ（ｍ＝０，１，２…）の区間ｓｍ内に存在する測定データの数ｎ（＝１，２…）、及び前記サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、移動幅Δθを持つ該区間ｓｍを移動するのに要した所要時間ｔｍ（＝ｎ×ｔｓ）を推定する時間推定部と、
前記時間推定部で推定された区間ｓｍの所要時間ｔｍ及び該区間ｓｍの持つ移動幅Δθに基づいて、該区間ｓｍでの移動速度ωｍ（＝Δθ／ｔｍ）を推定する速度推定部と、
前記速度推定部で推定された区間ｓｍでの移動速度ωｍ、該区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ（＝１，２…）番目であること、及び前記サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓｍにおいて順番が該ｉ番目の測定データの測定位置ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）を推定する位置推定部と、
を備えたことを特徴とする形状測定機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の形状測定機において、
前記粗さセンサーを形状測定機本体に着脱自在とする検出器ホルダを備えた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】
本発明は形状測定機、特に表面粗さ測定機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばワークの形状を精密測定するため、回動機構を備えた真円度測定機等の形状測定機が用いられている。また、形状測定機として、直動機構を備えた表面粗さ測定機、輪郭形状測定機、三次元測定機等も用いられている。
例えば、円柱、円筒等の円筒形状ワークの真円度測定を行うため、真円度測定機が用いられている。
従来の真円度測定機は、回転テーブル等の回動機構と、回動機構に設けられた回転角度測定装置と、を備える。
回転角度測定装置は、真円度測定を行うのに必要な円筒形状ワークの位置情報を得るためのものである。従来の回転角度測定装置としては、例えば一般的な回転角度測定装置を用いることができる（例えば、特許文献１〜３参照）。
そして、真円度測定機では、回転テーブルに載置された円筒形状ワークの表面位置を検出器で検出しながら回転テーブルを回転させることにより、円筒形状ワークの断面曲線データを取得し、断面曲線データから真円度測定のためのパラメータを算出している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−４２９４２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３６９４４号公報
【特許文献３】特開２００４−２４５６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、円筒形状ワークの精密測定には、前記真円度測定以外に、表面粗さ測定等もある。
従来、円筒形状ワークの真円度測定を行うには回動機構を備えた真円度測定機が用いられ、円筒形状ワークの表面粗さ測定を行うためには直動機構を備えた表面粗さ測定機が用いられていた。
【０００５】
しかしながら、真円度測定と表面粗さ測定とで別々の形状測定機を用意していたのでは、スペース、コスト等の問題もある。
このため、本発明者らによれば、円筒形状ワークの真円度測定と表面粗さ測定とを一台の形状測定機で行いたいとの要望がある。特に円筒形状ワークについては、真円度測定機を使って表面粗さ測定を行いたいとの強い要望がある。
【０００６】
しかしながら、単に真円度測定機をそのまま表面粗さ測定に用いても、満足のゆく表面粗さ測定が行えないことがあり、実用レベルまでに至っていない。また従来は、その原因も未だ不明である。
このため従来は、回動機構を使って回転測定可能な円筒形状ワークについても、表面粗さ測定の際は、直動機構を備えた表面粗さ測定機で測定データの取得を行っていた。
【０００７】
以上のように、この種の分野では、より精密な表面粗さ測定を行うことのできる技術の開発が強く望まれていたが、従来は、これを解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は表面粗さ測定を適正に行うことの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】
【０００８】
本発明は以下の点に着目してなされたものである。
すなわち、より適正な表面粗さ測定を行うため、従来は高さ方向の検出精度に着目していたが、本発明者らによって、測定軸方向の分解能を高くすることが非常に重要であること、つまり、微小凹凸を測定する粗さ測定では、凹凸間隔も微小であり、この微小間隔をデータとして十分にサンプリングしなければならないことがわかった。
ここで、測定軸方向の分解能を高くするため、通常は、粗さセンサーのＸ軸方向（測定軸方向）への移動量を検出するＸ軸検出器として、より高分解能のものを用いることが考えられる。
しかしながら、このようなＸ軸検出器は非常に高価なので、多くの場合において採用するのが困難であり、低い分解能のＸ軸検出器であっても、精密な粗さ測定を行いたいとの要望が多い。
【０００９】
このような要望に応えるため、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、ワーク上の粗さセンサー位置の相対移動量を分解能Δθピッチで出力する相対移動機構、及び粗さセンサー出力のタイマーサンプリングを行うタイマーサンプリング手段を用い、粗さ評価として十分小さく、かつ間隔定ピッチの測定データを得ることにより、分解能の低いＸ軸検出器を備えた形状測定機であっても、より精密な粗さ測定が行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、前記目的を達成するために本発明にかかる形状測定機は、テーブルと、粗さセンサーと、相対移動機構と、タイマーサンプリング手段と、データ処理機構と、を備え、  前記データ処理機構が、前記相対移動機構の移動分解能Δθピッチよりも小さく、かつ粗さ評価のための十分小さな、前記間隔定ピッチの測定データを得ることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記テーブルは、表面粗さの評価対象面を持つワークが載置される。
また、前記粗さセンサーは、前記テーブルに載置されたワークの評価対象面の断面形状を検出し、その断面形状情報を含む測定データを出力する。
前記相対移動機構は、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置が相対移動するように前記テーブルと前記粗さセンサーとを相対移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチでインデックス移動量情報として出力する。
前記タイマーサンプリング手段は、前記粗さセンサーからの測定データを、前記相対移動機構が移動分解能Δθ移動するのに要する時間よりも短い一定時間間隔ｔｓでタイマーサンプリングする。
前記データ処理機構は、前記相対移動機構からのインデックス移動量情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、間隔定ピッチの測定データとする。前記データ処理機構は、該間隔定ピッチの測定データに基づき、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価する。
【００１２】
ここにいう移動分解能Δθピッチとは、相対移動機構が回動機構の場合は、角度分解能Δθピッチをいい、相対移動機構が直動機構の場合は直線移動に関する分解能Δθピッチをいう。
また、ここにいうインデックス移動量情報とは、相対移動機構が回動機構の場合は回転角度情報をいい、相対移動機構が直動機構の場合は直線移動量情報をいう。
ここにいう間隔定ピッチの測定データとは、相対移動機構が回動機構の場合は、測定データ点が一定角度間隔（角度定ピッチ）の測定データ点列をいい、相対移動機構が直動機構の場合は、測定データ点が一定長さ間隔（長さ定ピッチ）の測定データ点列をいう。
【００１３】
＜回動機構＞
前述のような、分解能の低いＸ軸検出器を備えた形状測定機を用いて精密な粗さ測定を行うこととして、真円度測定機を使った円筒形状ワークの表面粗さ測定を行うことが考えられる。
本発明者らが、真円度測定機を使った円筒形状ワークの表面粗さ測定について鋭意検討した結果、一台の形状測定機で真円度測定と表面粗さ測定との両立が困難な原因が、以下の真円度測定と表面粗さ測定とでのセンサー特性の違い、真円度測定と表面粗さ測定とでの測定データに対する要求性能の違いにあることがわかった。
【００１４】
第一に、センサー特性の違いであるが、検出器で円筒形状ワークの評価対象面をトレースして得られる測定断面曲線データのうち、真円度は周期の長い成分、表面粗さは周期の短い成分である。周期が長い成分を検出する真円度検出器で表面粗さ測定を行っても、周期が短い成分を高感度に検出することが困難なことがある。このため満足のゆく表面粗さ測定を行うことのできる測定データが得られない。
このようなセンサー特性の違いの問題に関しては、真円度測定機に検出器ホルダを介して粗さセンサーを装着することで解決することができる。
【００１５】
第二に、測定データに対する要求性能の違いであるが、表面粗さ測定では、真円度測定に比較し、より正確な角度位置情報の取得が重要である。
ここで、真円度測定機では、より正確な角度位置情報の取得のため、またコスト的にも有利であることから、回転テーブルとしてインデックス回転テーブルを用いることが考えられる。
このため、真円度測定機を使った円筒形状ワークの表面粗さ測定においても、より正確な角度位置情報を得るため、回転テーブルとしてインデックス回転テーブルを用いることが考えられる。
【００１６】
しかしながら、回転テーブルとしてインデックス回転テーブルを用いただけでは、やはり満足のゆく表面粗さ測定が行えず、従来は、その原因も不明であった。
このため、一台の形状測定機で真円度測定と表面粗さ測定との両立に応えるため、従来は、回転テーブルとしてインデックス回転テーブルを持つ真円度測定機に粗さセンサーを設けるにとどまり、表面粗さ測定に適切なものは開発されていなかった。
【００１７】
この点について本発明者らが、さらに検討を進めたところ、以下の点に至った。
すなわち、単に回転テーブルとしてインデックス回転テーブルを用いても、表面粗さ評価に要求される非常に小さな測定ピッチを得ることができない。
このため、インデックス回転テーブルを持つ真円度測定機において、角度サンプリングに代えて、タイマーサンプリングを行うことが考えられる。
しかしながら、単にタイマーサンプリングを用いても、回転テーブルの回転速度が十分安定していないときは、表面粗さ評価に要求される角度定ピッチのデータを得ることができないことがある。
このため、回転テーブルの回転速度が十分安定した状態で測定を行うことも考えられるが、回転テーブルの回転速度が十分安定するまでに時間がかかり、また時間をかけても回転テーブルの回転速度が十分安定しないこともある。特に部分円測定では、回転テーブルの回転速度が十分安定しない状態で測定を行う必要があることもある。
【００１８】
本発明者らによる検討の結果、真円度測定機の回動機構を使って表面粗さ測定を適正に行うための鍵が、表面粗さ評価の際に要求される非常に小さなサンプリングピッチかつ長さに関して定ピッチの測定データを得ること、さらに回動機構の回転ムラの影響を最小限に抑えたデータ処理を実現することが非常に重要である点に至った。
【００１９】
本発明者らは、前記真円度測定と表面粗さ測定との両立の鍵となる事項の発見に基づき、以下の課題解決手段を採用することにより、真円度測定機を使っても、表面粗さ測定を適正に行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち、本発明においては、前記移動分解能Δθピッチが、角度分解能Δθピッチであり、
前記インデックス移動量情報は、インデックス角度情報であり、
前記間隔定ピッチの測定データは、角度定ピッチの測定データであり、
また、前記相対移動機構として、前記テーブルと前記粗さセンサーとを相対的に回転させ、その回転角度を前記角度分解能Δθピッチで前記インデックス角度情報として出力する回動機構を用い、
前記データ処理機構は、前記回動機構からのインデックス角度情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、角度定ピッチの測定データとする。前記データ処理機構は、該角度定ピッチの測定データに基づき、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価することが好適である。
【００２１】
また、本発明においては、真円度測定機の真円度検出器に代えて、前記粗さセンサーを用い、
前記テーブル及び前記回動機構として、真円度測定機のインデックス回転テーブルを用い、
前記真円度測定機のインデックス回転テーブルは、基台に対し前記ワークを回転自在に載置し、該基台に対する回転角度を角度分解能Δθピッチで前記インデックス角度情報として出力することが好適である。
【００２２】
本発明の回動機構としては、例えばワークに対し粗さセンサーを回転させるもの、粗さセンサーに対しワークを回転させるインデックス回転テーブル等を含めていう。
また、本発明のワークとしては、回動機構を使って回転測定が可能なものが一例として挙げられる。より具体的には、例えば突起あるいは円が完全に全周成立している完全円、ないし突起あるいは円が完全に全周成立していない部分円等の、断面形状が曲線の評価対象面を持つものが一例として挙げられる。
【００２３】
＜直動機構＞
また、本発明においては、前記移動分解能Δθピッチが、直線移動に関する移動分解能Δθピッチであり、
前記インデックス移動量情報は、直線移動に関するインデックス移動量情報であり、
前記間隔定ピッチの測定データは、直線移動に関する長さ定ピッチの測定データであり、
また、前記相対移動機構として、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対移動するように、前記テーブルと前記粗さセンサーとを相対的に直線移動させ、その相対移動量を前記移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力する直動機構を用い、
前記データ処理機構は、前記直動機構からのインデックス移動量情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段からの一定時間間隔の測定データを、長さ定ピッチの測定データとする。前記データ処理機構は、該長さ定ピッチの測定データに基づき、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価することが好適である。
【００２４】
＜表面粗さ測定機＞
本発明においては、前記直動機構として、表面粗さ測定機の直動機構を用い、
前記表面粗さ測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することが好適である。
【００２５】
＜輪郭形状測定機＞
本発明においては、輪郭形状測定機の輪郭検出器に代えて前記粗さセンサーを用い、
前記直動機構として前記輪郭形状測定機の直動機構を用い、
前記輪郭形状測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することも好適である。
【００２６】
＜三次元測定機＞
本発明においては、三次元測定機の検出器に代えて前記粗さセンサーを用い、
前記直動機構として前記三次元測定機の直動機構を用い、
前記三次元測定機の直動機構が、前記ワーク上の前記粗さセンサー位置を評価対象面に沿って相対的に直線移動させ、その相対移動量を移動分解能Δθピッチで前記インデックス移動量情報として出力することが好適である。
【００２７】
＜データ処理機構＞
また、本発明においては、前記データ処理機構が、推定手段と、定ピッチ化手段と、評価手段と、を備えることが好適である。
ここで、前記推定手段は、同じ値のインデックス移動量情報を持つ測定データの数、及び該インデックス移動量情報を持つ測定データの中での順番に基づき、該インデックス移動量情報を持つ各測定データの測定位置を推定する。
また、前記定ピッチ化手段は、前記推定手段で推定された各測定データの測定位置に基づき、前記タイマーサンプリング手段で得られた測定データから、間隔定ピッチ（長さ定ピッチあるいは角度定ピッチ）の測定データを得る。
前記評価手段は、前記定ピッチ化手段で得られた間隔定ピッチの測定データから、前記ワークの評価対象面の表面粗さを評価する。
【００２８】
また、本発明においては、前記推定手段が、時間推定部と、速度推定部と、位置推定部と、を備えることが好適である。
ここで、前記時間推定部は、前記インデックス移動量情報θｍ（ｍ＝０，１，２…）の区間ｓｍ内に存在する測定データの数ｎ（＝１，２…）、及び前記サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、移動幅Δθを持つ該区間ｓｍを移動するのに要した所要時間ｔｍ（＝ｎ×ｔｓ）を推定する。
また、前記速度推定部は、前記時間推定部で推定された区間ｓｍの所要時間ｔｍ及び該区間ｓｍの持つ移動幅Δθに基づいて、該区間ｓｍでの移動速度ωｍ（＝Δθ／ｔｍ）を推定する。
前記位置推定部は、前記速度推定部で推定された区間ｓｍでの移動速度ωｍ、該区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ（＝１，２…）番目であること、及び前記サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓｍにおいて順番が該ｉ番目の測定データの測定位置ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）を推定する。
【００２９】
＜検出器ホルダ＞
また、本発明においては、前記粗さセンサーへの交換の容易性に優れた、検出器ホルダを備えることが好適である。
ここで、検出器ホルダは、前記粗さセンサーを形状測定機の本体に着脱自在とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかる形状測定機によれば、インデックス移動量情報を出力する相対移動機構、及びタイマーサンプリング手段を用いて、粗さ評価として十分小さく、かつ間隔定ピッチの測定データを得るデータ処理機構を備えることとしたので、より適正な表面粗さ測定を行うことができる。
【００３１】
＜回動機構＞
本発明においては、前記相対移動機構としての回動機構、及びタイマーサンプリング手段を用いて、粗さ評価として十分小さく、かつ角度定ピッチの測定データを得るデータ処理機構を備えることにより、より適正な表面粗さ測定を行うことができる。  
また、本発明においては、真円度測定機の真円度検出器に代えて前記粗さセンサーを用い、また、前記相対移動機構として真円度測定機の回動機構を用いることにより、真円度測定機を用いて、表面粗さ測定を、より適正に行うことができる。
【００３２】
＜直動機構＞
本発明にかかる形状測定機によれば、前記相対移動機構としての直動機構、及びタイマーサンプリング手段を用いて、粗さ評価として十分小さく、かつ長さ定ピッチの測定データを得るデータ処理機構を備えることにより、より適正な表面粗さ測定を行うことができる。
また、本発明においては、前記直動機構として、表面粗さ測定機の直動機構を用いることにより、表面粗さ測定機による表面粗さ測定を、より適正に行うことができる。
本発明においては、輪郭形状測定機の輪郭検出器に代えて前記粗さセンサーを用い、また、前記直動機構として輪郭形状測定機の直動機構を用いることにより、輪郭形状測定機を用いて、適正な表面粗さ測定を行うことができる。
本発明においては、三次元測定機の検出器に代えて前記粗さセンサーを用い、また、前記直動機構として三次元測定機の直動機構を用いることにより、三次元測定機を用いて、適正な表面粗さ測定を行うことができる。
【００３３】
＜データ処理機構＞
本発明においては、前記データ処理機構が、前記推定手段、前記定ピッチ化手段及び前記評価手段を備えることにより、前記表面粗さ測定を、より適正に行うことができる。
本発明においては、前記推定手段が、前記時間推定部、前記速度推定部及び前記位置推定部を備えることにより、前記表面粗さ測定を、より適正に行うことができる。
【００３４】
＜検出器ホルダ＞
また、本発明においては、前記粗さセンサーを測定機本体に着脱自在とする検出器ホルダを備えることにより、前記粗さセンサーとの交換が容易に行えるので、適正な表面粗さ測定を、より容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
第一実施形態
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
図１には本発明の一実施形態にかかる形状測定機の概略構成が示されている。なお、同図（Ａ）は本実施形態にかかる形状測定機の全体図、同図（Ｂ）は同様の形状測定機のブロック図である。
本実施形態では、形状測定機として回動機構を備えた真円度測定機を用い、真円度測定機の真円度検出器に代えて粗さセンサーを用いた場合を想定している。
【００３６】
同図に示す真円度測定機（形状測定機）１０は、インデックス回転テーブル（テーブル，回動機構，相対移動機構）１２と、粗さセンサー１４と、タイマーサンプリング手段１６と、コンピュータ１７のデータ処理機構１８と、を備える。
ここで、前記インデックス回転テーブル１２は、例えばテーブル及び回動機構としての機能を持つ。前記テーブルは、表面粗さの評価対象面を持つ円筒形状ワーク（断面形状が部分円ないし完全円の評価対象面を持つワーク）が載置される。前記回動機構は、ワーク上の粗さセンサー位置がワークの評価対象面に沿って走査されるように、テーブルと粗さセンサーとを相対的に回転（移動）させ、その回転角度（相対移動量）を角度分解能Δθピッチ（移動分解能Δθピッチ）で、インデックス角度情報（インデックス移動量情報）として出力する。
【００３７】
本実施形態においては、前記インデックス回転テーブル１２が、基台２０に対し円筒形状ワーク２２を回転自在に載置する。前記インデックス回転テーブル１２は、基台２０に対する回転角度を角度分解能Δθピッチでインデックス角度情報として出力する。
また、前記粗さセンサー１４は、前記インデックス回転テーブル１２に載置された円筒形状ワーク２２の評価対象面の断面形状を検出し、その断面形状情報を含む測定データを出力する。
【００３８】
前記タイマーサンプリング手段１６は、前記粗さセンサー１４からの測定データを、インデックス回転テーブル１２よりも高速の一定時間間隔ｔｓでタイマーサンプリングする。
つまり、前記タイマーサンプリング手段１６は、粗さセンサー１４からの測定データを、インデックス回転テーブル１２が角度幅（移動幅，移動分解能）Δθ回転（移動）するのに要する時間よりも短い一定時間間隔ｔｓでタイマーサンプリングする。
前記データ処理機構１８は、前記インデックス回転テーブル１２からのインデックス角度情報に基づき、前記タイマーサンプリング手段１６からの一定時間間隔ｔｓの測定データを、角度定ピッチ（間隔定ピッチ）の測定データとする。前記データ処理機構１８は、角度定ピッチの測定データに基づき、円筒形状ワーク２２の評価対象面の表面粗さを評価する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、検出器ホルダ２４を備えている。
前記検出器ホルダ２４は、真円度測定機１０の真円度検出器に代えて、粗さセンサー１４を真円度測定機本体に着脱自在としている。
【００４０】
また、本実施形態においては、前記データ処理機構１８が、同図（Ｂ）に示されるような推定手段２６と、定ピッチ化手段２８と、評価手段３０と、を備える。
【００４１】
ここで、前記推定手段２６は、同じ値のインデックス角度情報（インデックス移動量情報）を持つ測定データの数、及び該インデックス角度情報を持つ測定データの中での順番に基づき、該インデックス角度情報を持つ各測定データの測定角度位置（測定位置）を推定する。
【００４２】
このために前記推定手段２６は、時間推定部３２と、速度推定部３４と、位置推定部３６と、を備える。
ここで、前記時間推定部３２は、インデックス回転テーブル１２からのインデックス角度情報θｍ（ｍ＝０，１，２…）の区間ｓｍ内に存在する測定データの数ｎ（＝１，２…）、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、角度幅（移動幅）Δθを持つ区間ｓｍをインデックス回転テーブル１２が回転（移動）するのに要した所要時間ｔｍ（＝ｎ×ｔｓ）を推定する。
また、前記速度推定部３４は、前記時間推定部３２で推定された区間ｓｍの所要時間ｔｍ及び該区間ｓｍの角度幅Δθに基づいて、区間ｓｍでのインデックス回転テーブル１２の回転角速度（移動速度）ωｍ（＝Δθ／ｔｍ）を推定する。
前記位置推定部３６は、前記速度推定部３４で推定された区間ｓｍでの回転角速度ωｍ、区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ（＝１，２…）番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓｍにおいて順番が該ｉ番目の測定データの測定角度位置（測定位置）ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）を推定する。
【００４３】
前記定ピッチ化手段２８は、前記推定手段２８で推定された各測定データの測定角度位置に基づき、タイマーサンプリング手段１６で得られた測定データから、角度定ピッチの測定データを得る。
本実施形態においては、角度定ピッチの測定データが得られるように、タイマーサンプリング手段１６からの一定時間間隔ｔｓの測定データに対して、補間計算を行っている。
【００４４】
前記評価手段３０は、前記定ピッチ化手段２８で得られた角度定ピッチの測定データから、円筒形状ワーク２２の評価対象面の表面粗さを評価する。
【００４５】
本実施形態にかかる真円度測定機１０は概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
本発明において特徴的なことは、従来、真円度測定の際は真円度測定機、表面粗さ測定の際は表面粗さ測定機というように、従来２つの形状測定機を使用しなければならなかった円筒形状ワークの真円度測定と表面粗さ測定とを、１台の形状測定機で十分に行えるようにしたことである。
本実施形態においては、真円度測定機１０のインデックス回転テーブル１２を使って、円筒形状ワーク２２の表面粗さ測定を適正に行っている。
【００４６】
すなわち、本実施形態においては、表面粗さ測定と真円度測定とに要求されるセンサー特性の違いを解消するため、粗さセンサー１４を真円度測定機１０に、検出器ホルダ２４を用いて装着している。
そして、粗さセンサー１４が円筒形状ワーク２２にセットされ、インデックス回転テーブル１２が回転すると、粗さセンサー１４のプローブは、円筒形状ワーク２２の凹凸に沿って変位する。この変位を粗さセンサー１４で電気信号に変換し、タイマーサンプリング手段１６でＡＤ変換して数値化した測定データを得る。タイマーサンプリング手段１６によるタイマーサンプリングで得られた測定データは、インデックス回転テーブル１２からのインデックス角度情報と共にデータ処理機構１８に送られる。
【００４７】
データ処理機構１８では、真円度測定機１０を使った円筒形状ワーク２２の表面粗さ測定を適正に行うためのデータ処理を行っている。
【００４８】
ここで、現行の真円度測定機に採用されているインデックス回転テーブルの角度分解能では、表面粗さ評価の際に要求される非常に小さな測定ピッチを実現することができないため、角度サンプリングではなく、タイマーサンプリングにより対処している。
また表面粗さ測定では、ディジタルフィルタ処理のため、定ピッチデータ取得が必須であることから、回転テーブルの回転速度が十分安定した状態で測定を行っている。
【００４９】
しかしながら、特に部分円測定では、回転速度の安定待ちができないこと、全周測定で回転速度が安定後に測定を開始してもインデックス回転テーブルでは回転ムラが比較的大きいことから、タイマーサンプリングによって得られるデータは長さに関して定ピッチではなく、また回転ムラの影響を受けているため、このままでは円筒形状ワークの表面性状を正しく反映していない。
【００５０】
そこで、本実施形態では、真円度測定機１０を使って、円筒形状ワーク２２の表面粗さ測定を適正に行うため、表面粗さ評価の際に要求される非常に小さなサンプリングピッチかつ長さに関して定ピッチの測定データとするデータ処理、さらにインデックス回転テーブル１２の回転ムラの影響を最小限に抑えるデータ処理を行っている。
【００５１】
まず本実施形態では、推定手段２６による推定工程を行う。
すなわち、推定工程では、同じ値のインデックス角度情報を持つ測定データの数、及び該インデックス角度情報を持つ測定データの中での順番に基づき、該インデックス角度情報を持つ各測定データの測定角度位置を推定している。
【００５２】
前記推定後、本実施形態では、定ピッチ化手段２８による定ピッチ化工程を行う。
すなわち、前記定ピッチ化工程では、前記推定工程で推定された各測定データの測定角度位置に基づき、タイマーサンプリング手段１６で得られた測定データから、角度定ピッチの測定データを得ている。
【００５３】
前記定ピッチ化後、本実施形態では、評価手段３０による評価工程を行う。
すなわち、前記評価工程では、前記定ピッチ化工程で得られた角度定ピッチの測定データから、円筒形状ワーク２２の評価対象面の表面粗さを評価している。
【００５４】
このように本実施形態では、タイマーサンプリングとインデックスサンプリングとを同時に行い、インデックスサンプリングに基づいてタイマーサンプリング手段で得られた測定データを角度定ピッチのデータに近似している。このため本実施形態では、回転テーブルが加減速状態で測定される部分円の表面粗さ測定であっても、これを適正に行うことができる。
【００５５】
次に前記各データ処理について、より具体的に説明する。
本実施形態において、データ処理には、以下の測定データを用いている。
すなわち、真円度測定機１０では、回転テーブルとしてインデックス回転テーブル１２を用いているが、測定データを取得するタイミングは、より小さいサンプリングピッチを得るため、角度サンプリングでなく、タイマーサンプリングを用いている。
インデックス回転テーブル１２でのタイマーサンプリングによる測定データには、インデックス回転テーブル１２から得られる回転角度情報がインデックス角度情報として付加されている。例えば分解能Δθのインデックス回転テーブル１２を使って、サンプリング時間間隔ｔｓでタイマーサンプリングされた測定データ点列は、Δθピッチの回転角度情報、つまりインデックス角度情報を持つ。
【００５６】
図２には、インデックス回転テーブル１２でのタイマーサンプリングで取得された測定データの一例が示されている。
図３には、インデックス回転テーブル１２でのタイマーサンプリングで取得された測定データの説明図が示されている。同図（Ａ）は円筒状ワーク２２形状に対応させて、タイマーサンプリングで取得された測定データをプロットした図、同図（Ｂ）は同様の測定データを表にした図である。
【００５７】
データ処理機構１８は、このような測定データの取込み終了後、以下の推定工程を行う。
本実施形態においては、推定工程として、以下の時間推定工程、速度推定工程、角度推定工程を行う。
【００５８】
時間推定
時間推定部３２は、以下の時間推定工程を行う。
＜区間ｓｍの所要時間ｔｍ＞
区間ｓｍの所要時間ｔｍの推定工程は、以下の通りである。
（１）インデックス角度情報θｍ（ｍ＝０，１，２…）を持つ測定データを抽出する。
（２）抽出された測定データの数ｎを求める。
（３）求められた測定データ数ｎ（＝１，２…）、サンプリング時間間隔ｔｓ、該インデックス角度情報θｍの区間ｓｍの持つ角度幅Δθに基づいて、インデックス回転テーブル１２が角度幅Δθを持つ区間ｓｍを回転するのに要した所要時間ｔｍ（＝ｎ×ｔｓ）を推定する。
【００５９】
次に、各区間の所要時間について、図３を参照しつつ、より具体的に説明する。
＜区間ｓ０の所要時間＞
区間ｓ０の所要時間ｔ０の推定工程は、以下の通りである。
（１）インデックス角度情報θ０を持つ測定データ（データ番号０，１，２，３）を抽出する。
（２）抽出された測定データ（データ番号０，１，２，３）の数ｎ０（＝４）を求める。
（３）求められた測定データ数ｎ０（＝４）、サンプリング時間間隔ｔｓ、及びインデックス角度情報θ０の区間ｓ０の持つ角度幅Δθに基づいて、インデックス回転テーブル１２が角度幅Δθを持つ区間ｓ０を回転するのに要した所要時間ｔ０（＝４×ｔｓ）を推定する。
【００６０】
＜区間ｓ１の所要時間＞
区間ｓ１の所要時間ｔ１の推定工程は、以下の通りである。
（１）インデックス角度情報θ１を持つ測定データ（番号４，５）を抽出する。
（２）抽出された測定データ（番号４，５）の数ｎ１（＝２）を求める。
（３）求められた測定データ数ｎ１（＝２）、サンプリング時間間隔ｔｓ、インデックス角度情報θ１の区間ｓ１の持つ角度幅Δθに基づいて、インデックス回転テーブル１２が角度幅Δθを持つ区間ｓ１を回転するのに要した所要時間ｔ１（＝２×ｔｓ）を推定する。
【００６１】
＜区間ｓ２の所要要時間＞
区間ｓ２の所要時間ｔ２の推定工程は、以下の通りである。
（１）インデックス角度情報θ２を持つ測定データ（番号６，・・・）を抽出する。
（２）抽出された測定データ（番号６，・・・）の数ｎ２を求める。
（３）求められた測定データ数ｎ２、サンプリング時間間隔ｔｓ、インデックス角度情報θ２の区間ｓ２の持つ角度幅Δθに基づいて、インデックス回転テーブル１２が角度幅Δθを持つ区間ｓ２を回転するのに要した所要時間ｔ２（＝ｎ２×ｔｓ））を推定する。
【００６２】
このように本実施形態においては、インデックス回転テーブル１２でのタイマーサンプリングによる測定データには、インデックス回転テーブル１２から得られるインデックス角度情報が付加されている。本実施形態においては、インデックス回転テーブル１２が角度幅Δθ進むのに要した時間ｔを、同じ値のインデックス角度情報を持つ測定データの数ｎ×サンプリング時間間隔ｔｓとして見積もることができる。
なお、本実施形態においては、コンピュータ１７からのトリガー信号により、インデックス回転テーブル１２によるインデックス角度情報のインデックスサンプリングの開始と、タイマーサンプリング手段１６による粗さセンサー１４の出力のタイマーサンプリングの開始とを同時に行っている。
【００６３】
速度推定
前記所要時間の推定終了後、速度推定部３４は、以下の速度推定工程を行う。
＜区間ｓｍの回転角速度＞
区間ｓｍの回転角速度ωｍの推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記時間推定工程で推定された区間ｓｍの所要時間ｔｍ、及び区間ｓｍの持つ角度幅Δθに基づいて、該区間ｓｍにおけるインデックス回転テーブル１２の回転角速度ωｍ（＝Δθ／ｔｍ）を推定する。
【００６４】
次に、各区間の回転角速度について、図３を参照しつつ、より具体的に説明する。
＜区間ｓ０の回転角速度＞
区間ｓ０の回転角速度ω０の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記時間推定工程で推定された区間ｓ０の所要時間ｔ０、及び区間ｓ０の持つ角度幅Δθに基づいて、区間ｓ０におけるインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω０（＝Δθ／ｔ０）を推定する。
【００６５】
＜区間ｓ１の回転角速度＞
区間ｓ１の回転角速度ω１の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記時間推定工程で推定された区間ｓ１の所要時間ｔ１、及び区間ｓ１の持つ角度幅Δθに基づいて、区間ｓ１におけるインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω１（＝Δθ／ｔ１）を推定する。
【００６６】
＜区間ｓ２の回転角速度＞
区間ｓ２の回転角速度ω２の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記時間推定工程で推定された区間ｓ２の所要時間ｔ２、及び区間ｓ２の角度幅Δθに基づいて、区間ｓ２におけるインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω２（＝Δθ／ｔ２）を推定する。
【００６７】
このように本実施形態においては、角度幅Δθの微小区間におけるインデックス回転テーブル１２の回転角速度ωを、測定データ点列から、ω＝Δθ／ｔとして推定することができる。
【００６８】
位置推定
前記回転角速度の推定終了後、位置推定部３６は、以下の位置推定を行う。
＜推定角度位置ｐｍｉ＞
区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ番目の測定データの測定角度位置ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、インデックス角度情報θｍの区間ｓｍでのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ωｍ、区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、インデックス角度情報θｍの区間ｓｍにおいて順番がｉ番目の測定データの測定角度位置ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）を推定することができる。
【００６９】
次に、各データの測定角度位置の推定について、図３を参照しつつ、より具体的に説明する。
＜データ（番号０）の角度位置＞
インデックス角度情報θ０の区間ｓ０での順番が０番目の測定データ（図中、番号０）の測定角度位置ｐ００の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、速度推定部３４で推定された区間ｓ０でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω０、区間ｓ０での順番が０番目であること、サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓ０での順番が０番目の測定データ（図中、番号０）の測定角度位置ｐ００（＝ω０×０ｔｓ）を推定することができる。例えばこの測定角度位置ｐ００の値は０である。この値を基準に以下の測定角度位置を推定することができる。
【００７０】
＜データ（番号１）の角度位置＞
前記区間ｓ０での順番が１番目の測定データ（図中、番号１）の測定角度位置ｐ０１の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ０でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω０、該測定データ（図中、番号１）は区間ｓ０での順番が１番目であること、サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓ０での順番が１番目の測定データ（図中、番号１）の測定角度位置ｐ０１（＝ω０×１ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７１】
＜データ（番号２）の角度位置＞
前記区間ｓ０での順番が２番目の測定データ（図中、番号２）の測定角度位置ｐ０２の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ０でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω０、測定データ（図中、番号２）は区間ｓ０での順番が２番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓ０での順番が２番目の測定データ（図中、番号２）の測定角度位置ｐ０２（＝ω０×２ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７２】
＜データ（番号３）の角度位置＞
前記区間ｓ０での順番が３番目の測定データ（図中、番号３）の測定角度位置ｐ０３の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ０でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω０、測定データ（図中、番号３）は区間ｓ０での順番が３番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、区間ｓ０での順番が３番目の測定データ（図中、番号３）の測定角度位置ｐ０３（＝ω０×３ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７３】
＜データ（番号４）の角度位置＞
インデックス角度情報θ１の区間ｓ１での順番が１番目の測定データ（図中、番号４）の測定角度位置ｐ１１の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ１でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω１、測定データ（図中、番号４）は区間ｓ１での順番が１番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、区間ｓ１での順番が１番目の測定データ（図中、番号４）の測定角度位置ｐ１１（＝θ１＋ω１×１ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７４】
＜データ（番号５）の角度位置＞
前記区間ｓ２での順番が２番目の測定データ（図中、番号５）の測定角度位置ｐ１２の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ２でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω２、測定データ（図中、番号５）は区間ｓ２での順番が２番目であること、サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、区間ｓ２での順番が２番目の測定データ（図中、番号５）の測定角度位置ｐ１２（＝θ１＋ω１×２ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７５】
＜データ（番号６）の角度位置＞
インデックス角度情報θ２の区間ｓ２での順番が１番目の測定データ（図中、番号６）の測定角度位置ｐ２１の推定工程は、以下の通りである。
すなわち、前記区間ｓ２でのインデックス回転テーブル１２の回転角速度ω２、測定データ（図中、番号６）は区間ｓ２での順番が１番目であること、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、区間ｓ２での順番が１番目の測定データの測定角度位置ｐ２１（＝θ２＋ω２×ｔｓ）を、前記測定角度位置ｐ００を基準に推定することができる。
【００７６】
このように本実施形態においては、各区間の角度幅Δθが十分小さいとすれば、角度幅Δθを持つ各区間でのインデックス回転テーブル１２の回転は等速であると考えることができる。このためインデックス角度情報から、該インデックス角度情報の区間内に存在する測定データの測定角度位置を推定することができる。
なお、本実施形態においては、各区間におけるインデックス回転テーブル１２の角速度から、インデックス回転テーブル１２の角加速度を推定することができるので、測定角度位置の推定の際に、インデックス回転テーブル１２の角加速度を使うこともできる。
【００７７】
定ピッチ化
図４には、タイマーサンプリング手段１６からの測定データの測定値を、前記推定工程で推定された各測定データの測定角度位置に対してプロットした図が示されている。
ここで、前記推定工程で推定された測定角度位置のままでは、角度定ピッチの測定データ点列になっていない。
【００７８】
そこで、本実施形態においては、前記推定工程の終了後、定ピッチ化工程により、各サンプル点（タイマーサンプリング手段からの測定データ点）での測定角度位置に基づき、時間定ピッチのデータ点列を、角度定ピッチのデータ点列にしている。
本実施形態においては、時間定ピッチの測定データ点列を角度定ピッチの測定データ点列にするため、線形補間、多項式近似による補間等の補間手法を使って、測定角度位置の測定データ間の補完を行い、補間データ値を得ている。
図５には本実施形態の定ピッチ化工程で得られた定ピッチ補間データ値を、測定角度位置に対してプロットした図が示されている。
【００７９】
評価
本実施形態の評価手段では、図５に示されるような角度定ピッチのデータ点列から、表面粗さ評価のためのパラメータを算出する。
すなわち、本実施形態では、評価工程により、角度定ピッチのデータを用いて表面粗さパラメータを求めている。本実施形態においては、定ピッチ化手段８２からのデータのうち、周期の長い成分をフィルタで除去し、周期の短い表面粗さ成分を取り出し、表面粗さパラメータを算出している。
【００８０】
このように本実施形態においては、検出器ホルダ２４で真円度測定機１０に粗さセンサー１４を装着し、インデックス回転テーブル１２によるインデックスサンプリングとタイマーサンプリング手段１６によるタイマーサプリングとを同時に行い、得られたデータに対し本実施形態において特徴的なデータ処理を行う。
この結果、本実施形態においては、真円度測定機１０のインデックス回転テーブル１２を使って、表面粗さ測定データの取得を行うことができる。
また本実施形態においては、インデックス回転テーブル１２の回転安定待ちの必要がなく、部分円表面粗さ測定を行うこともできる。
また本実施形態においては、インデックス回転テーブル１２の回転ムラの影響を最小限に抑えたデータ処理を行うことができる。
また本実施形態においては、長さ（角度）に関して定ピッチのデータを取得することができる。
【００８１】
以上のように本実施形態においては、表面粗さ評価の際に要求される非常に小さなサンプリングピッチかつ長さに関して定ピッチのデータ処理を実現し、さらに回転ムラの影響を最小限に抑えたデータ処理を実現することができる。
したがって、本実施形態においては、前記非常に小さなサンプリングピッチかつ角度定ピッチの測定データを使って、表面粗さ測定を行うことができるので、表面粗さ測定を適正に行うことができる。
これにより、本実施形態においては、従来極めて困難であった、真円度測定機の回転テーブルの回転測定により、円筒形状ワークの表面粗さ測定を、適正に行うことができる。
【００８２】
＜真円度測定＞
また本実施形態においては、円筒形状ワークの真円度と表面粗さとを一台の真円度測定機１０で検証することができる。
すなわち、本実施形態においては、粗さセンサー１４を真円度測定機１０に検出器ホルダ２４で装着し、表面粗さ測定プログラムを実行することで、表面粗さ測定を行うこととしたが、粗さセンサーで測定されたデータに対して、真円度評価を行うこともできる。
さらに、本実施形態においては、真円度測定を適正に行うこともできる。すなわち、本実施形態において、真円度測定の際は、検出器ホルダ２４に真円度検出器を装着し、真円度測定プログラムを使用する。本実施形態において、例えばデータ処理機構では、真円度測定プログラムに従って、真円度検出器からの測定断面曲線データのうち、周期の短い表面粗さ成分をフィルタで除去し、周期の長い成分を取り出し、真円度評価のためのパラメータを算出する。
【００８３】
＜回動機構＞
前記構成では、粗さセンサー１４に対しインデックス回転テーブル１２を回転させた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、インデックス回転テーブル１２に対し粗さセンサー１４を回転させる回動機構にも適用することができる。
【００８４】
第二実施形態
前記構成では、形状測定機として、回動機構を備えた真円度測定機を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の要旨の範囲であれば、直動機構を備えた形状測定機、例えば表面粗さ測定機、輪郭形状測定機、三次元測定機等にも、本発明を適用することが好ましい。
以下に、直動機構を備えた形状測定機として、下記の表面粗さ測定機、輪郭形状測定機、三次元測定機を用いた例について説明する。
【００８５】
＜表面粗さ測定機＞
表面粗さ測定機においても、より精密な粗さ測定を行うためには、本発明の、インデックス移動量情報の検出と、タイマーサンプリングと、長さ定ピッチの測定データを得るデータ処理との組み合わせを適用することが好ましい。表面粗さ測定機としては、例えば特開平５−７１９５２号公報に記載のものを用いることができる。
【００８６】
図６には、本発明の他の実施形態にかかる表面粗さ測定機の概略構成が示されている。同図（Ａ）は表面粗さ測定機の概略構成の斜視図、同図（Ｂ）は該表面粗さ測定機の要部のブロック図である。前記図１と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す表面粗さ測定機（形状測定機）１１０は、粗さセンサー１１４を備えている。
また、本発明の相対移動機構としては、表面粗さ測定機１１０の送り装置（直動機構）１１２を含む。前記送り装置１１２は、モータ１４０と、ロータリーエンコーダ（Ｘ軸検出器）１４２と、を含む。
前記モータ１４０は、粗さセンサー１１４をＸ軸方向（測定軸方向）へ直線移動させるためのものとする。
前記ロータリーエンコーダ（Ｘ軸検出器）１４２は、粗さセンサー１１４をＸ軸方向へ移動させた際の移動量を検出するためのものとする。ロータリーエンコーダ１４２は、粗さセンサー１１４のＸ軸方向への移動量を、移動分解能Δθピッチで、インデックス移動量情報として出力する。
そして、データ処理機構１１８は、送り装置１１２からのインデックス移動量情報に基づき、タイマーサンプリング手段１１６からの一定時間間隔の測定データから、長さ定ピッチの測定データを得ている。データ処理機構１１８は、長さ定ピッチ（間隔定ピッチ）の測定データに基づき、ワーク１２２の評価対象面の表面粗さを評価する。
なお、同図においては、Ｙ軸テーブル１１１上にワーク１２２が載置されている。
【００８７】
＜データ処理機構＞
また、同図においては、データ処理機構１１８が、推定手段１２６と、定ピッチ化手段１２８と、評価手段１３０と、を備える。
ここで、推定手段１２６は、同じ値のインデックス移動量情報を持つ測定データの数、及び該インデックス移動量情報を持つ測定データの中での順番に基づき、該インデックス移動量情報を持つ各測定データの測定位置を推定する。
また定ピッチ化手段１２８は、推定手段１２６で推定された各測定データの測定位置に基づき、タイマーサンプリング手段で得られた一定時間間隔の測定データから、長さ定ピッチの測定データを得ている。
評価手段１３０は、定ピッチ化手段１２８で得られた長さ定ピッチの測定データに基づいて、ワーク１２２の評価対象面の表面粗さを評価する。
【００８８】
＜推定手段＞
また、同図においては、推定手段１２６が、時間推定部１３２と、速度推定部１３４と、位置推定部１３６と、を備える。
ここで、時間推定部１３２は、インデックス移動量情報θｍ（ｍ＝０，１，２…）の区間ｓｍ内に存在する測定データの数ｎ（＝１，２…）、及びサンプリング時間間隔ｔｓに基づき、移動幅Δθを持つ該区間ｓｍを直線移動するのに要した所要時間ｔｍ（＝ｎ×ｔｓ）を推定する。
速度推定部１３４は、時間推定部１３２で推定された区間ｓｍの所要時間ｔｍ及び該区間ｓｍの持つ移動幅Δθに基づいて、該区間ｓｍでの直線移動速度ωｍ（＝Δθ／ｔｍ）を推定する。
位置推定部１３６は、速度推定部１３４で推定された区間ｓｍでの直線移動速度ωｍ、該区間ｓｍ内に存在する測定データの中での順番がｉ（＝１，２…）番目であること、及び前記サンプリング時間間隔ｔｓに基づき、該区間ｓｍにおいて順番が該ｉ番目の測定データの測定位置ｐｍｉ（＝θｍ＋ωｍ×ｉｔｓ）を推定する。
【００８９】
このように粗さセンサー１１４を備えている表面粗さ測定機１１０においても、相対移動機構としての送り装置１１２、タイマーサンプリング手段１１６、及びデータ処理機構１１８を組み合せることにより、より精密な粗さ測定を行うことができる。
【００９０】
すなわち、表面粗さ測定機１１０では、例えば粗さセンサー１１４をＸ軸方向へ移動させた際の移動量はロータリーエンコーダ１４２等のＸ軸検出器で検出される。
ここで、粗さ測定を可能とするためには、Ｘ軸検出器として高分解能のものを用い、Ｘ軸方向の分解能を高くすることにより、より精密な粗さ測定が可能になる。
Ｘ軸方向の分解能を高くする必要がある理由は、微小凹凸を測定する粗さ測定では、Ｘ軸方向の凹凸間隔も微小であり、この微小間隔をデータとして十分にサンプリング可能とする必要があるためである。この場合、粗さセンサー１１４の出力とロータリーエンコーダ１４２の出力とを対とするデータ列がサンプリングされ、このデータ列から各種の粗さパラメータが計算される。
【００９１】
しかしながら、Ｘ軸検出器として高分解能のものを用いたのでは、非常に高価なため、低い分解能のＸ軸検出器であっても、精密な粗さ測定を行いたいとの要望が多い。
【００９２】
このような要望に応えるため、同図においては、送り装置１１２と、タイマーサンプリング手段１１６と、データ処理機構１１８との組み合せを採用している。これにより、Ｘ軸検出器の分解能が低くても良く、精密な表面粗さ測定機を、低価格で製造することができる。
【００９３】
なお、前記構成では、Ｘ軸検出器として、ロータリーエンコーダ１４２を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、リニアエンコーダを用いても、ロータリーエンコーダ１４２を用いた場合と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
また、同図においては、Ｙ軸テーブル１１１等のＹ軸駆動機構１４４を備えているが、前記Ｘ軸方向の粗さ測定を行う場合には必須でなく、前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の粗さ測定を行う場合は、送り装置１１２等のＸ軸駆動機構を停止状態とし、Ｙ軸駆動機構１４４によりＹ軸方向へ粗さセンサーを相対移動させても、本発明の表面粗さ測定を実施することができる。
さらに、Ｘ軸駆動機構とＹ軸駆動機構とを同時２軸制御して任意方向の表面粗さ測定を実施しても良い。
【００９５】
＜輪郭形状測定機＞
輪郭形状測定機の輪郭検出器は、粗さセンサーに比較し測定範囲が広いが、分解能は低い。また、Ｘ軸検出器の分解能も低いものが用いられている。このため、一般的な輪郭形状測定機は、０．１μｍ以下程度の分解能が必要な粗さ測定には適していない。
このような輪郭形状測定機においても、輪郭検出器に代えて粗さセンサーを用い、かつ本発明の表面粗さ測定を実施することにより、輪郭形状測定機を用いて、精密な表面粗さ測定を行うことができる。
以下に、精密な表面粗さ測定を行うことができる輪郭形状測定機について、具体的に説明する。
【００９６】
図７には、本発明の他の実施形態にかかる輪郭形状測定機の概略構成が示されている。同図（Ａ）は輪郭形状測定機の概略構成の斜視図、同図（Ｂ）は該輪郭形状測定機の要部のブロック図である。前記図６と対応する部分には符号１００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す輪郭形状測定機（形状測定機）２１０は、前記図６に示した表面粗さ測定機１１０とほほ類似の基本構成をもち、輪郭形状測定機２１０の輪郭検出器に代えて、粗さセンサー２１４を用いている。
同図においては、輪郭形状測定機２１０の輪郭検出器に代えて、粗さセンサー２１４を、輪郭形状測定機２１０の本体に着脱自在とする検出器ホルダ２２４を備える。
また、直動機構としては、輪郭形状測定機２１０の送り装置２１２を用いている。
【００９７】
そして、同図においては、本発明の表面粗さ測定を実施することにより、低い分解能のリニアエンコーダ１４２等のＸ軸検出器を備えた輪郭形状測定機２１０を用いても、精密な表面粗さ測定を行うことができる。
【００９８】
＜三次元測定機＞
また、三次元測定機におけるＸ軸スケール、Ｙ軸スケール、Ｚ軸スケールの分解能は、輪郭形状測定機と同程度の１μｍ程度である。このため、一般的な三次元測定機は、０．１μｍ以下程度の分解能が必要な粗さ測定には適していない。
このような三次元測定機においても、Ｚ軸スピンドル先端部の検出器を粗さセンサーに交換し、本発明の表面粗さ測定を実施することにより、三次元測定機を用いても、精密な表面粗さ測定を行うことができる。三次元測定機としては、例えば特開２００３−５０１２４号公報等に記載のものを用いることができる。
以下に、精密な表面粗さ測定を行うことができる三次元測定機について、より具体的に説明する。
【００９９】
図８には、本発明の他の実施形態にかかる三次元測定機の概略構成が示されている。同図（Ａ）は三次元測定機の概略構成の斜視図、同図（Ｂ）は該三次元測定機の要部のブロック図である。前記図６と対応する部分には符号２００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す三次元測定機（形状測定機）３１０は、三次元測定機３１０の検出器に代えて、粗さセンサー３１４を用いている。
同図においては、粗さセンサー３１４を、三次元測定機３１０の本体に着脱自在とするための検出器ホルダ３２４として、Ｚ軸スピンドルを用いている。
また、前記直動機構３１２としては、三次元測定機３１０の案内（以下、案内３１２という）と、コラム３４９等を含む。案内３１２は、粗さセンサー３１４をＹ軸方向へ送り移動するための駆動機構３５０等を含む。これによりワーク３２２上の粗さセンサー３１４位置をＹ軸方向に相対移動している。また、三次元測定機３１０の案内３１２は、案内３１２の移動量を求めるＹ軸スケール３５４を含む。
同図では、三次元測定機３１０のＹ軸スケール３５４を、粗さセンサー３１４のＹ軸方向への移動量を求めるＹ軸検出器として用いている。Ｙ軸スケール３５４は、粗さセンサー３１４のＹ軸方向への移動量を、移動分解能Δθピッチで、インデックス移動量情報として出力している。
【０１００】
そして、同図においては、本発明の表面粗さ測定を実施することにより、低い分解能のＹ軸スケール３５４を備えた三次元測定機３１０を用いても、より精密な表面粗さ測定を行うことができる。
この三次元測定機３１０においては、Ｙ軸方向への移動によってＹ軸方向の表面粗さ測定を行う例を示したが、これに限らず、Ｘ軸方向あるいはＺ軸方向への移動をＸ軸検出器あるいはＺ軸検出器によって検出し、Ｘ軸方向あるいはＺ軸方向の表面粗さ測定を実施することもできる。
さらに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を同時２軸あるいは同時３軸で移動させて任意方向の表面粗さ（平面の表面粗さあるいは曲面の表面粗さ）の測定を実施することもできる。
なお、同図においては、テーブル３１１上にワーク３２２が載置されている。
【０１０１】
このように本実施形態にかかる直動機構を備えた形状測定機によれば、回動機構を用いたものと同様、インデックス移動量情報を得るための相対移動機構、及びタイマーサンプリング手段を用いて、粗さ評価として十分小さく、かつ長さ定ピッチの測定データを得ることとしたので、Ｘ軸検出器（測定軸検出器）の分解能が粗さ評価に必要なＸ軸分解能（測定軸分解能）よりも低くても、より精密な表面粗さ測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる形状測定機（真円度測定機）の概略構成の説明図である。
【図２】本実施形態にかかる形状測定機で得られた測定データ値をインデックス回転テーブルからのインデックス角度情報に対してプロットした図である。
【図３】本実施形態にかかる形状測定機のインデック回転ステーブルでのタイマーサンプリングによる測定データの説明図である。
【図４】本実施形態にかかる形状測定機で得られた測定データ値を推定測定角度位置に対してプロットした図である。
【図５】本実施形態で得られた定ピッチ補間データ値を推定測定角度位置に対してプロットした図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる形状測定機（表面粗さ測定機）の概略構成の説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる形状測定機（輪郭形状測定機）の概略構成の説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態にかかる形状測定機（三次元測定機）の概略構成の説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０    真円度測定機（形状測定機）
１１０  表面粗さ測定機（形状測定機）
２１０  輪郭形状測定機（形状測定機）
３１０  三次元測定機（形状測定機）
１１１  表面粗さ測定機のテーブル
２１１  輪郭形状測定機のテーブル
３１１  三次元測定機のテーブル
１２    インデックス回転テーブル（回動機構，相対移動機構）
１１２  表面粗さ測定機の直動機構（相対移動機構）
２１２  輪郭形状測定機の直動機構（相対移動機構）
３１２  三次元測定機の直動機構（相対移動機構）
１４，１１４，２１４，３１４  粗さセンサー
１６，１１６，２１６，３１６  タイマーサンプリング手段
１８，１１８，２１８，３１８  データ処理機構
２４，１２４，２２４，３２４  検出器ホルダ
２６，１２６，２２６，３２６  推定手段
２８，１２８，２２８，３２８  定ピッチ化手段
３０，１３０，２３０，３３０  評価手段
３２，１３２，２３２，３３２  時間推定部
３４，１３４，２３４，３３４  速度推定部
３６，１３６，２３６，３３６  位置推定部
【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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