(57)【要約】【課題】平面視で直線的な測定経路内に障害部分のある被測定物でも、障害部分に妨げられることなく測定を行えるようにする。【解決手段】被測定物（Ｂ）の表面（Ｈ）に接触されるスタイラス（３０、３２）を有するスタイラスアーム（２２）を備え、該スタイラスアームを平面視で１つの軸線に沿って駆動することにより、スタイラスが被測定物の表面の凹凸に従って上下動することに基づいて当該被測定物の表面の粗さや形状を測定する輪郭形状測定装置に用いられるスタイラスアーム。このスタイラスアームは、細長いアーム部（１９）と、該アーム部の長さ方向で間隔をあけて設けられ、それぞれ、被測定物の表面に接触可能とされた接触端を有する第１及び第２のスタイラス（３０、３２）とを有する。【選択図】図５
2012255713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面に接触されるスタイラス（触針）を有するスタイラスアームを備え、該スタイラスアームを平面視で１つの軸線に沿って駆動することにより、スタイラスが被測定物の表面の凹凸に従って上下動することに基づいて当該被測定物の表面の粗さや形状を測定する輪郭形状測定装置に用いられるスタイラスアームであって、
細長いアーム部と、
該アーム部の長さ方向で間隔をあけて設けられ、それぞれ、被測定物の表面に接触可能とされた接触端を有する第１及び第２のスタイラスと、
を有するスタイラスアーム。
【請求項２】
前記アーム部が、前記輪郭形状測定装置に接続される基端と、先端とを有し、前記第１のスタイラスは該アーム部の先端に、前記第２のスタイラスは該先端よりも基端側に離して取り付けられ、該第１及び第２のスタイラスの前記接触端が、平面視で該アーム部の一方の側に位置するようにされている請求項１に記載のスタイラスアーム。
【請求項３】
前記第１及び第２のスタイラスの前記接触端が、前記アーム部の前記一方の側で、該アーム部に平行に延びる線上に配置されている請求項２に記載のスタイラスアーム。
【請求項４】
前記第１及び第２のスタイラスの接触端がそれぞれ異なる方向に指向されている請求項２又は３に記載のスタイラスアーム。
【請求項５】
被測定物を載置するテーブルと、
該テーブルから垂直上方に延びるコラムと、
該コラムに沿って上下動される駆動装置であって、スタイラスアームホルダを支持し、該スタイラスアームホルダを水平な１つの軸線に沿って駆動可能とした駆動装置と、
前記２又は３に記載のスタイラスアームであって、前記基端がスタイラスアームホルダに取り付けられ、枢動可能とされているスタイラスアームと
を有し、
前記第１及び第２のスタイラスの内の一方の前記接触端が被測定物の表面に接触した状態で前記スタイラスアームホルダを水平方向に駆動することにより、前記スタイラスアームが被測定物の表面の凹凸に従って枢動するようにし、このスタイラスアームの枢動に基づき当該被測定物の表面の表面粗さや形状を測定するようにした輪郭形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の表面粗さや形状を測定するための輪郭形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
輪郭形状測定装置は、水平な載置面を有するテーブルを備え、該テーブル上に被測定物を載置し、その表面にスタイラス（触針）を接触させながら平面視で一つの直線（Ｘ軸）に沿って移動し、被測定物の表面の凹凸に従って当該スタイラスが上下に変位する量（Ｚ軸上の変位量）を測定し、それに基づき該表面の粗さや形状を測定する。
【０００３】
具体的には、テーブルには垂直に延びるコラムが設けられ、該コラムにはスタイラスを駆動する駆動装置が設けられる。駆動装置は、スタイラスを先端に備えたスタイラスアームを枢動可能に支持したアームホルダを備え、該アームホルダを水平方向で上記Ｘ軸の方向で駆動可能とされ、また、当該駆動部材自体はコラムに沿って上下動可能とされている。測定に当たっては、テーブル上の被測定物の表面にスタイラスアームの先端のスタイラスが接触するまで駆動装置がコラムに沿って下降されて停止され、その後、アームホルダが該駆動装置によって水平方向でＸ軸方向に駆動され、上述の測定を行う。特許文献１から４は、そのような輪郭形状測定装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７４５２１号
【特許文献２】特開２００７−１２１１４６号
【特許文献３】特開２００９−８５７３５号
【特許文献４】特開２０１０−１０７３２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来の輪郭形状測定装置は、スタイラスを直線的に駆動することにより測定を行うものであるために、被測定物に、当該スタイラスの直線的な動きを妨げる障害部分があると、スタイラスがその障害部分のところまで駆動された時点で、その駆動を停止し、テーブル上の被測定物を１８０°向きを変えて、障害部分の反対側にあった被測定部分をスタイラスのある側としてから測定を再開する必要がある。しかし、これは精確な被測定物の向き換え及び測定装置の調整が必要となるために、時間が掛かり、しかも、測定精度の低下をきたしやすい。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、スタイラスの移動経路にその移動の障害となるようなものがあっても、測定作業を実質的に中断することなく、且つ、精度の高い測定ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、
被測定物の表面に接触されるスタイラス（触針）を有するスタイラスアームを備え、該スタイラスアームを平面視で１つの軸線に沿って駆動することにより、スタイラスが被測定物の表面の凹凸に従って上下動することに基づいて当該被測定物の表面の粗さや形状を測定する輪郭形状測定装置に用いられるスタイラスアームであって、
細長いアーム部と、
該アーム部の長さ方向で間隔をあけて設けられ、それぞれ、被測定物の表面に接触可能とされた接触端を有する第１及び第２のスタイラスと、
を有するスタイラスアームを提供する。
【０００８】
このスタイラスアームでは、第１及び第２のスタイラスがあるために、一方のスタイラスを被測定物に接触させながら直線的に駆動して測定を行うときに、測定途中で、当該一方のスタイラスが、その進行を妨げるような障害部分にあったとしても、被測定物の位置を変えることなく、他方のスタイラスを障害部分の反対側にある被測定物の表面に接触させることにより、その測定を継続することが可能となる。
【０００９】
具体的には、前記アーム部が、前記輪郭形状測定装置に接続される基端と、先端とを有し、前記第１のスタイラスは該アーム部の先端に、前記第２のスタイラスは該先端よりも基端側に離して取り付けられ、該第１及び第２のスタイラスの前記接触端が、平面視で該アーム部の一方の側に位置するようにされる。
【００１０】
第１及び第２のスタイラスの接触端をこのように配置すれば、測定経路上に上述の如き障害部分がある場合でも、第１及び第２のスタイラスの接触端を、測定経路上での障害部分の両側に配置することにより、該障害部分の両側を、それぞれ、これら第１及び第２のスタイラスで測定を行うことが可能となる。
【００１１】
より具体的には、前記第１及び第２のスタイラスの前記接触端が、前記アーム部の前記一方の側で、該アーム部に平行に延びる線上に配置されるようにする。
【００１２】
このようにすることにより、一方のスタイラスによる測定から他方のスタイラスによる測定に切り替えるときに、測定装置の調整が簡単となる。
【００１３】
また、前記第１及び第２のスタイラスの接触端がそれぞれ異なる方向に指向されるようにすることもできる。すなわち、第１及び第２のスタイラスによるそれぞれの測定をおこなうときに、障害部分によって測定が邪魔されないような向きに接触端を指向させるものである。
【００１４】
本発明はまた、上述のようなスタイラスアームを備える輪郭形状測定装置をも提供するものであり、この装置は、
被測定物を載置するテーブルと、
該テーブルから垂直上方に延びるコラムと、
該コラムに沿って上下動される駆動装置であって、スタイラスアームホルダを支持し、該スタイラスアームホルダを水平な１つの軸線に沿って駆動可能とした駆動装置と、
上述の通りの第１及び第２のスタイラスを備えるスタイラスアームであって、前記基端がスタイラスアームホルダに取り付けられ、枢動可能とされているスタイラスアームと
を有し、
前記第１及び第２のスタイラスの内の一方の前記接触端が被測定物の表面に接触した状態で前記スタイラスアームホルダを水平方向に駆動することにより、前記スタイラスアームが被測定物の表面の凹凸に従って枢動するようにし、このスタイラスアームの枢動に基づき当該被測定物の表面の表面粗さや形状を測定するようにする。
【００１５】
以下、本発明に係るスタイラスアーム及び該アームを備えた輪郭形状測定装置の実施形態を添付図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るスタイラスアームを使用可能な従来の輪郭形状測定装置の側面図である。
【図２】ボルトの頭部裏面を測定するときに本発明に係るスタイラスアームの側面図である。
【図３】図２のスタイラスアームの平面図である。
【図４】ボルトの測定表面を示す図である。
【図５】本発明に係るスタイラスアームを備えた輪郭形状測定装置の側面図である。
【図６】スタイラスアームの他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に述べる本発明に係るスタイラスアームは、図１に示す従来から知られている輪郭形状測定装置１０に取り付けて使用可能であり、先ず、この装置１０につき説明する。
【００１８】
すなわち、この輪郭形状測定装置１０は、被測定物を載置する水平な載置面１１を有するテーブル１２と、該テーブルから垂直上方に延びるコラム１４と、該コラムに沿って上下動されるように設定された駆動装置１６と、該駆動装置から懸架され水平方向で駆動可能とされたスタイラスアームホルダ１８とを有する。スタイラスアームホルダ１８は、細長いアーム１９部と、該アーム部の先端に設けられたスタイラス（触針）２０とを有するスタイラスアーム２２を、（図１では、紙面に直角方向に延びる）水平軸線Ａの周りに枢動可能に保持する。スタイラスアームを保持するための具体的構造は、広く知られているので、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
測定に当たっては、駆動装置１６をコラム１４に沿って下降し、スタイラスアーム２２のスタイラス２０の先端（接触端）２０ａがテーブル１２上の被測定物の表面に接触する位置にきたときに該駆動装置１６の下降を停止する。次に、駆動装置によって、スタイラスアームホルダを水平方向（図１における左右方向）に駆動し、スタイラス２０が被測定物の表面の凹凸に従って上下に変位し、スタイラスアーム２０が水平軸線Ａの周りで揺動するようにする。スタイラスアームホルダ１８は、スタイラスアームの枢動を電気信号に変換し、図示しない制御装置に送り、その電気信号に基づき被測定物表面の測定データが生成される。
【００２０】
本発明では、スタイラスアーム２２が、図２に示すように、細長いアーム部１９の先端にある第１のスタイラス３０と、該第１のスタイラス３０から該アーム部の基端３３側に一定間隔あけた第２のスタイラス３２とを有することを特徴としている。図３に示すように、この第１及び第２のスタイラス３０、３２は、アーム部１９からその一方の側に水平方向に延びるサブアーム部３４、３６の先端から下方に延びるようにされている。図２及び図３から分かるように、第１及び第２のスタイラス３０、３２の接触端３０ａ、３２ａは、直線的に延びるアーム部１９に対して上記一方の側で該アーム部１９に対して平行な１つの直線上に位置するようにされている。
【００２１】
本発明に係るこのスタイラスアームは、前述の如き従来の装置における問題を解消するものである。すなわち、図４に示すように、例えば、ボルトＢの頭部裏面Ｈを、その１つの直径Ｄに沿って測定を行う場合、図１のごとき従来の装置では、ボルト軸部Ｓが、スタイラス２０の測定経路上にあり、スタイラス進行の障害となる。これに対して、本発明に係るスタイラスアーム２２では、第１及び第２のスタイラス３０、３２の接触端３０ａ、３２ａを、図２及び図３に示すように測定する直径Ｄに沿った測定経路における、ボルト軸部Ｓの両側に配置し、第１のスタイラス３０で該頭部裏面Ｈにおけるボルト軸部Ｓよりもスタイラスアーム２２の先端側の部分を測定し、第２のスタイラス３２でスタイラスアーム２２の基端側を測定する。このようにすることにより、被測定物であるボルトＢの向きを変える必要も無く、障害物としてのボルト軸部Ｓの両側を測定することができる。従って、測定途中で被測定物（ボルト）の向き換えを必要とした従来の装置に較べて、その測定速度が大幅に短縮されるだけでなく、測定精度も高いものとすることができる。
【００２２】
図５は、ボルトＢをテーブル上に保持するのにＹ軸移動テーブル２４を用いた場合を示している。すなわち、このＹ軸移動テーブルは、被測定物であるボルトＢを保持して図５の紙面に直角方向（Ｙ軸方向）で変位可能としている。Ｘ軸方向での単一の線に沿う測定だけでなく、複数の線に沿って測定を行う場合には、このＹ軸移動テーブル２４でボルトを適宜Ｙ軸方向で変位させて測定を行う。
【００２３】
図６は、第１及び第２のスタイラス３０、３２の接触端３０ａ、３２ａが、相互に異なる方向に指向されるようにした実施形態を示している。すなわち、上述と同様にボルトＢを例にとって述べれば、ボルトＢを図６に示すように斜めに設定した場合には、図３に示すような第１及び第２のスタイラス３０、３２が相互に平行に設定されたスタイラスアーム２２では、第２のスタイラス３２による測定がボルトの軸部Ｓによって妨げられる。これに対し、第１及び第２のスタイラス３０、３２の接触端３０ａ、３２ａを図６に示すように設定することにより、第２のスタイラス３２による測定がボルトの軸部Ｓに妨げられることなく行うことができ、ボルト頭部裏面の被測定表面Ｈを、ボルト軸部Ｓの直近（根元）まで測定できるようにすることができる。
【００２４】
以上、本発明に係るスタイラスアーム及びそれを使用した輪郭形状測定装置の実施形態につき述べたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、例えば、第１及び第２のスタイラスの接触端の向きを図６に示したものとは相互に逆にするなど種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 輪郭形状測定装置
１２  テーブル
１４  コラム
１６  駆動装置
１８  スタイラスアームホルダ
１９  細長いアーム部
２０  スタイラス
２２  スタイラスアーム
２４  Ｙ軸移動テーブル
３０  第１のスタイラス
３２  第２のスタイラス
３３  基端
３４、３６  サブアーム
Ｂ    ボルト（被測定物）
Ｈ    ボルトの裏面（被測定表面）
Ｓ    ボルト軸部（測定障害部分）
【図１】
2012255713.tif 000003
【図２】
2012255713.tif 000004
【図３】
2012255713.tif 000005
【図４】
2012255713.tif 000006
【図５】
2012255713.tif 000007
【図６】
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