(57)【要約】【課題】測定時間の短縮が図れる表面性状測定機を提供する。【解決手段】被測定物Ｗを載置する回転テーブル２０と、被測定物の表面性状に応じた信号を発する検出手段３０と、回転テーブルおよび検出手段を相対移動させる検出器駆動機構４０と、検出手段からの信号を取り込み、この取り込んだ信号を処理して被測定物の形状や表面粗さなどの表面性状を求める処理装置６０とを備える。検出手段は、複数の検出器３１，３２を含んで構成される。処理装置６０は、複数の検出器３１，３２からの信号を順番に取り込んで処理する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物を載置するテーブルと、前記被測定物の表面性状に応じた信号を発する検出手段と、前記テーブルおよび前記検出手段を相対移動させる相対移動機構と、前記検出手段からの信号を取り込み、この取り込んだ信号を処理して被測定物の表面性状を求める処理装置とを備えた表面性状測定機において、
前記検出手段は、複数の検出器を含んで構成され、
前記処理装置は、前記複数の検出器からの信号を順番に取り込んで処理する、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項２】
請求項１に記載の表面性状測定機において、
前記各検出器毎に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器が設けられ、
前記処理装置は、前記アナログデジタル変換器からの信号を順番に取り込んで処理する、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項３】
請求項２に記載の表面性状測定機において、
前記複数のアナログデジタル変換器に代えて、多チャンネルアナログデジタル変換器が設けられている、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項４】
請求項１に記載の表面性状測定機において、
前記各検出器からの信号を選択的に取り出すスイッチ手段が設けられ、このスイッチ手段の出力側に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器が設けられ、  
前記処理装置は、前記スイッチ手段を切り換えて、前記各検出器からの信号を順番に増幅器へ取り込むとともに、前記アナログデジタル変換器からの信号を取り込んで処理する、ことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記検出手段は、第１検出器と第２検出器を含んで構成され、
前記第１検出器に対して、前記第２検出器の位置を調整可能な位置調整機構を備えている、ことを特徴とする表面性状測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面性状測定機に関する。詳しくは、測定時間の短縮が図れる表面性状測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物と検出器とを相対移動させながら、検出器からの信号を取り込み、この信号を処理して被測定物の形状や表面粗さなどの表面性状を測定する表面性状測定機として、円柱状測定物の真円度などを測定する真円度測定機が知られている。
真円度測定機は、ベースと、このベース上に垂直軸線を中心に回転可能に設けられ上面に被測定物を載置する回転テーブルと、この回転テーブルを回転させる回転駆動機構と、ベース上に立設されたコラムと、このコラムに沿って上下方向へ昇降可能に設けられた昇降スライダと、この昇降スライダに垂直軸線に対して直交する方向へスライド可能に設けられたスライドアームと、このスライドアームの先端に取り付けられ被測定物に接するスタイラスの変位を電気信号として出力する検出器とを備える（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような構造の真円度測定機を使って、例えば、円柱状被測定物の円筒度を測定する場合、スタイラスの先端を被測定物の外周面に接触させた状態において回転テーブルを回転させながら、つまり、スタイラスを被測定物の外周面に沿ってトレースさせながら、一定回転角度毎に検出器からの信号を取り込む。回転テーブルが１回転したら、続いて、スタイラスの先端を被測定物の軸方向へ移動させたのち、スタイラスの先端を被測定物の外周面に接触させた状態において回転テーブルを回転させながら、一定回転角度毎に検出器からの信号を取り込む。このようにして、被測定物の軸方向の複数位置においてスタイラスを被測定物の外周面に沿ってトレースさせながら、検出器からのデータを取り込み、これら取り込んだデータを処理して、被測定物の円筒度を求める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測定機を使う者にとっては、同じ時間でより多くの測定をしたいという要求がある。その要求に応えるには、測定時間を短縮することが必要である。
従来の真円度測定機では、スタイラスの先端を被測定物の外周面に接触させた状態において回転テーブルを１回転させると、１測定要素分のデータしか取得することができない。つまり、１回のトレースで１測定要素分のデータしか取得することができない
【０００６】
そのため、２測定要素以上のデータを必要とする解析の場合、例えば、円筒度の解析の場合、スタイラスの先端を被測定物の外周面に接触させ、この状態において回転テーブルを１回転させて１測定要素分のデータを取得したのち、スタイラスの先端を被測定物の軸方向へ移動させて、スタイラスの先端を被測定物の外周面に接触させ、この状態において回転テーブルを１回転させて１測定要素分のデータを取得しなければならない。従って、必要とする測定要素の回数分の測定時間がかかる。
【０００７】
本発明の目的は、このような課題に対し、測定時間の短縮が図れる表面性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】
本発明の表面性状測定機は、被測定物を載置するテーブルと、前記被測定物の表面性状に応じた信号を発する検出手段と、前記テーブルおよび前記検出手段を相対移動させる相対移動機構と、前記検出手段からの信号を取り込み、この取り込んだ信号を処理して被測定物の表面性状を求める処理装置とを備えた表面性状測定機において、前記検出手段は、複数の検出器を含んで構成され、前記処理装置は、前記複数の検出器からの信号を順番に取り込んで処理する、ことを特徴とする。
ここで、検出器としては、スタイラスを被測定物に接触させて検出する接触式検出器であってもよく、あるいは、被測定物の表面までの距離を光、磁気、静電容量などで検出する非接触式検出器であってよい。
【０００９】
このような構成によれば、複数の検出器を備えているから、これら複数の検出器を被測定物に関与させた状態において、例えば、接触式検出器ではスタイラスを被測定物に接触させた状態において、相対移動機構によりテーブルと検出器とを相対移動させると、複数の検出器からの信号が処理装置に順番に取り込まれ、処理される。
従って、１回の相対移動により、検出器の個数分の測定データを一度に取得することができるから、測定時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明の表面性状測定機において、前記各検出器毎に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器が設けられ、前記処理装置は、前記アナログデジタル変換器からの信号を順番に取り込んで処理する、ことが好ましい。
このような構成によれば、各検出器で検出された信号は、増幅器で増幅され、続いて、アンチエイリアスフィルタで折り返し雑音が除去され、アナログデジタル変換器でデジタル信号に変換されたのち、処理装置に順番に取り込まれるから、高精度な測定が保証できる。
【００１１】
本発明の表面性状測定機において、前記複数のアナログデジタル変換器に代えて、多チャンネルアナログデジタル変換器が設けられている、ことが好ましい。
このような構成によれば、複数のアナログデジタル変換器に代えて、多チャンネルアナログデジタル変換器が用いられているから、部品点数を削減できる。
【００１２】
本発明の表面性状測定機において、前記各検出器からの信号を選択的に取り出すスイッチ手段が設けられ、このスイッチ手段の出力側に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器が設けられ、前記処理装置は、前記スイッチ手段を切り換えて、前記各検出器からの信号を順番に増幅器へ取り込むとともに、前記アナログデジタル変換器からの信号を取り込んで処理する、ことが好ましい。
このような構成によれば、各検出器毎に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器を備えなくてもよいので、経済的に構成できる。
【００１３】
本発明の表面性状測定機において、前記検出手段は、第１検出器と第２検出器を含んで構成され、前記第１検出器に対して、前記第２検出器の位置を調整可能な位置調整機構を備えている、ことが好ましい。
このような構成によれば、第１検出器に対して、第２検出器の位置を調整可能な位置調整機構を備えているから、第１検出器と第２検出器との相対位置を被測定物の表面形状に合わせて調整することにより、一度に異なる測定面を同時に測定することができる。例えば、被測定物の径の異なる軸部を一度に同時に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る真円度測定機を示す斜視図。
【図２】同上実施形態の制御システムをブロック図。
【図３】同上実施形態において、円筒度測定時の状態を示す図。
【図４】同上実施形態において、同軸度測定時の状態を示す図。
【図５】同上実施形態において、直角度測定時の状態を示す図。
【図６】同上実施形態において、検出器の信号処理回路の変形例を示すブロック図。
【図７】同上実施形態において、検出器の信号処理回路の変形例を示すブロック図。
【図８】同上実施形態において、検出器の位置調整機構を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜真円度測定機の説明＞
図１は、本発明の表面性状測定機の実施形態の真円度測定機を示す斜視図である。
本実施形態の真円度測定機は、同図に示すように、ベース１０と、このベース１０上の一側に垂直軸線Ｌを中心に回転可能に設けられ上面に被測定物Ｗを載置するテーブルとしての回転テーブル２０と、検出手段３０と、この検出手段３０を垂直軸線Ｌ方向（Ｚ軸方向）および垂直軸線Ｌに対して直交する方向（Ｘ軸方向）でかつ回転テーブル２０に対して接近、離間する方向へ駆動させる相対移動機構としての検出器駆動機構４０と、処理装置６０とを備える。
【００１６】
回転テーブル２０は、回転駆動機構２３（図２参照）によって垂直軸線Ｌを中心に回転駆動される構造である。回転駆動機構２３は、回転テーブル２０を回転駆動するモータ、あるいは、モータからの回転を減速器を介して回転テーブル２０に伝達する機構などで構成されている。
検出手段３０は、第１検出器３１と、第２検出器３２とを備える。これら検出器３１，３２は、接触式検出器であって、被測定物Ｗに接するスタイラス３３と、このスタイラス３３の基端を揺動可能に支持し先端の変位（スタイラス３３の長手方向に対して直交する方向の変位）を電気信号として検出し出力する検出器本体３４とを有する。
【００１７】
検出器駆動機構４０は、ベース１０上の他側に立設されたコラム４１と、このコラム４１に沿って昇降スライダ４２を上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降駆動させる昇降駆動機構４３と、昇降スライダ４２に対してスライドアーム４４を垂直軸線に対して直交する方向でかつ回転テーブル２０に対して接近、離間する方向（Ｘ軸方向）へ駆動させるスライド駆動機構４５と、スライドアーム４４の先端に設けられ第１検出器３１および第２検出器３２を上下に間隔を隔てて保持する保持部材４６とを備える。
【００１８】
昇降駆動機構４３は、図示省略したが、昇降スライダ４２を上下方向へ駆動できる機構であれば、どのような構造でもよい。例えば、コラム４１に上下方向へ立設されたボールねじ軸と、このボールねじ軸を回転させるモータと、ボールねじ軸に螺合され昇降スライダ４２に連結されたナット部材とを有する送り機構などでもよい。
【００１９】
スライド駆動機構４５についても、図示省略したが、スライドアーム４４を垂直軸線Ｌに対して直交する方向でかつ回転テーブル２０に対して接近、離間する方向へ駆動できる機構であれば、どのような構造でもよい。例えば、スライドアーム４４の長手方向に沿ってラックを形成し、このラックに噛み合うピニオンおよびこのピニオンを回転させるモータなどを昇降スライダ４２内に設けた構成であってもよい。
【００２０】
＜制御システムの説明＞
図２は、制御システムを示すブロック図である。
第１検出器３１および第２検出器３２毎に、検出信号を増幅する増幅器５１Ａ，５１Ｂ、増幅器５１Ａ，５１Ｂからの出力信号のうち折り返し雑音（サンプリング周波数の半分を超える周波数成分）を遮断するアンチエイリアシングフィルタ５２Ａ，５２Ｂ、アナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂが備えられ、アナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂからの信号が順番にＣＰＵからなる処理装置６０に取り込まれるようになっている。
【００２１】
処理装置６０には、回転テーブル２０の回転駆動機構２３、昇降スライダ４２の昇降駆動機構４３、スライドアーム４４のスライド駆動機構４５、表示装置６１などのほかに、記憶装置６２が接続されている。記憶装置６２には、測定プログラムを記憶したプログラム記憶部、および、測定時に取り込んだ測定データなどを記憶するデータ記憶部などが設けられている。
【００２２】
＜測定動作の説明＞
記憶装置６２のプログラム記憶部に記憶された測定プログラムによって、測定指令が処理装置６０に与えられると、検出器駆動機構４０が駆動される。つまり、昇降駆動機構４３およびスライド駆動機構４５の駆動により、第１検出器３１および第２検出器３２が被測定物Ｗに接近する方向へ移動され、これら第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３が被測定物Ｗの外周面に接触される。
【００２３】
第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３が被測定物Ｗの外周面に接触された状態において、回転テーブル２０が回転駆動されると、被測定物Ｗの表面形状に応じて、第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３が変位される。すると、そのスタイラス３３の変位が検出器本体３４によって電気信号として検出される結果、第１検出器３１および第２検出器３２からスタイラス３３の変位に基づく検出信号が出力され、その検出信号が処理装置６０に順番に取り込まれる。
つまり、第１検出器３１および第２検出器３２から検出信号が、増幅器５１Ａ，５１Ｂ、アンチエイリアシングフィルタ５２Ａ，５２Ｂ、アナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂを経てデジタル信号として、処理装置６０に順番に取り込まれる。処理装置６０は、取り込んだ測定データを記憶装置６２のデータ記憶部に記憶したのち、こられのデータから解析処理を行い、その結果を表示装置６１に表示し、かつ、必要に応じてプリントアウトする。
【００２４】
例えば、図３に示すように、被測定物Ｗ１の円筒度を測定する場合、被測定物Ｗ１の軸方向の異なる複数位置において、被測定物Ｗ１の外周面をトレースする必要がある。
このような場合でも、本実施形態の測定機によれば、被測定物Ｗ１の軸方向の異なる２箇所位置に第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３を接触させ、この状態で被測定物Ｗ１の外周面を同時にトレースすることができるから、測定時間を１／２に短縮することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、被測定物Ｗ２の径の異なる軸部Ｊ１，Ｊ２の同軸度を測定する場合、各軸部Ｊ１，Ｊ２の軸方向の異なる複数位置において、軸部Ｊ１，Ｊ２の外周面をトレースする必要がある。
このような場合でも、本実施形態の測定機によれば、各軸部Ｊ１，Ｊ２の軸方向の異なる２箇所位置に第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３を接触させ、この状態で軸部Ｊ１，Ｊ２の外周面を同時にトレースすることができるから、測定時間を１／２に短縮することができる。
【００２６】
また、図５に示すように、フランジ部Ｆに対して軸部Ｊ３が直角に起立した被測定物Ｗ３の直角度を測定する場合、フランジ部Ｆの平面を測定するとともに、軸部Ｊ３の軸方向の異なる複数位置において、軸部Ｊ３の外周面をトレースする必要がある。
このような場合でも、本実施形態の測定機によれば、はじめに、フランジ部Ｆの平面度を第１検出器３１で測定したのち、軸部Ｊ３の軸方向の異なる２箇所位置に第１検出器３１および第２検出器３２のスタイラス３３を接触させ、この状態で軸部Ｊ３の外周面を同時にトレースすることができるから、測定時間を大幅に短縮することができる。
【００２７】
＜実施形態の効果＞
第１検出器３１と第２検出器３２とを備えているから、これらの検出器３１，３２を被測定物Ｗに接触させた状態において、回転テーブル２０を回転させると、これら第１検出器３１，第２検出器３２からの信号が処理装置６０に順番に取り込まれ、処理される。従って、１回の相対移動により、検出器の個数分の測定データを取得することができるから、測定時間を短縮することができる。
【００２８】
第１検出器３１および第２検出器３２毎に、増幅器５１Ａ，５１Ｂ、アンチエイリアスフィルタ５２Ａ，５２Ｂおよびアナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂが設けられているから、第１検出器３１および第２検出器３２で検出された信号は、増幅器５１Ａ，５１Ｂで増幅され、続いて、アンチエイリアスフィルタ５２Ａ，５２Ｂで折り返し雑音が遮断され、続いて、アナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂでデジタル信号に変換されたのち、処理装置６０に取り込まれる。従って、高精度な測定が保証できる。
【００２９】
＜変形例＞
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本考案に含まれる。
前記実施形態では、２つの検出器３１，３２を備えた例を示したが、検出器の数は３つ以上であってもよい。
【００３０】
前記実施形態では、第１検出器３１および第２検出器３２毎に、増幅器５１Ａ，５１Ｂ、アンチエイリアスフィルタ５２Ａ，５２Ｂおよびアナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂを設けるようにしたが、これに限られない。
例えば、図６に示すように、複数のアナログデジタル変換器５３Ａ，５３Ｂに代えて、多チャンネルアナログデジタル変換器５３Ｃを設けるようにしてもよい。このようにすれば、部品点数を削減できる。
【００３１】
また、図７に示すように、第１検出器３１および第２検出器３２の出力側にスイッチ手段５４を設け、このスイッチ手段５４の出力側に、増幅器５１、アンチエイリアスフィルタ５２およびアナログデジタル変換器５３を設けるとともに、処理装置６０からのスイッチ切替指令により、スイッチ手段５４を切り替えて第１検出器３１および第２検出器３２からの信号を順番に増幅器５１へ取り込むとともに、処理装置６０がアナログデジタル変換器５３からの信号を取り込んで処理するようにしてもよい。
このようにすれば、第１検出器３１および第２検出器３２毎に、増幅器、アンチエイリアスフィルタおよびアナログデジタル変換器を備えなくてもよいので、経済的に構成できる。
【００３２】
また、図８に示すように、第１検出器３１に対して、第２検出器３２の位置を調整可能な位置調整機構７０を設けてもよい。位置調整機構７０は、スライドアーム４４の先端に設けられ第１検出器３１を保持した保持部材７１に対して、Ｚ軸方向へ昇降可能な昇降軸７２と、この昇降軸７２の上端にＸ軸方向へスライド可能に設けられ先端に第２検出器３２を保持したスライド軸７３とを含んで構成されている。
従って、第２検出器３２の位置を、第１検出器３１に対して、Ｚ軸方向およびＸ軸方向へ位置調整することができるから、第１検出器３１と第２検出器３２との位置を、被測定物Ｗの表面形状に合わせて調整することにより、一度に異なる測定面を同時に測定することができる。例えば、被測定物の径の異なる軸部を一度に同時に測定することができる。
また、図８において、スライドアーム４４の先端と保持部材７１との間にＸ軸を中心として旋回する旋回機構を設ければ、第１検出器３１および第２検出器３２の姿勢を水平に倒した姿勢にできるから、水平面において複数の測定、つまり、平面度の測定を効率的に行うことができる。
【００３３】
また、前記実施形態では、真円度測定機について説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、スタイラスを有する接触式検出器、あるいは、非接触式検出器を被測定物の表面に沿って相対移動させながら、被測定物の形状や粗さなどを測定する形状測定機、粗さ測定機などにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、真円度測定機、形状測定機、粗さ測定機など、被測定物の形状や粗さなどの表面性状を測定する表面性状測定機に利用できる。
【符号の説明】
【００３５】
２０…回転テーブル（テーブル）、
３０…検出手段、
３１…第１検出器、
３２…第２検出器、
４０…検出器移動機構（相対移動機構）、
５１，５１Ａ，５１Ｂ…増幅器、
５２，５２Ａ，５２Ｂ…アンチエイリアシングフィルタ、
５３，５３Ａ，５３Ｂ…アナログデジタル変換器、
５４…スイッチ手段、
６０…処理装置、
７０…位置調整機構。  
【図１】
2012163427.tif 000003
【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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