JPH042908A - 真直度及び表面粗さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、棒状ワーク（被測定物）の表面をスタイラス
（接触子）で接触慴動させることにより、ワークの真直
度と同時に表面粗さをも、手動的に、又は自動的に測定
することのできる測定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、ワークの表面粗さの測定は、次の手法によって行
われていた。

すなわち、第５図に示すように、上下刃向（矢印ａ）４
こ揺動自在に支持されたスタイラス５０の先端部５１を
、ワーク５２表面に接触させながら、軸方向（矢印ｂ）
に慴動させる。この時、ワーク表面性状にしたがってス
タイラス５０が微細な上下動（矢印ａ）を起こす。ごれ
を、アナログ電気信号に変換して出力５３を得、データ
処理装置５４によりθり定値として処理していた。また
、得られた一定距離間の測定値をもとにワーク５２の真
直度を測定することも可能であった。

なお、ここで、５５はスタイラス５０を保持するスタイ
ラス保持体５５であり、該保持体５５は保持具５６によ
って矢印すの方向に移動可能に保持されている。かつ、
保持具５６はスタイラス保持体５５を保持しながら矢印
Ｃの方向に移動可能にしてコラム５７に保持されてし゛
る。該コラム５７は手動又は自動手段で昇降Ｃ矢印ｄ）
自在に配置される。また、５８は、基台５９乙こ載置さ
れたレヘリングテーブルであり、ワーク５２を保持する
と共に、ワーク５２が水平になるようにレヘル（傾き）
を調整する機能を持たせている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、かかる構成を用いた、スタイラスをワークの長
手方向に移動させて測定する上記方法では、スタイラス
の移動真直度の精度を高水準（１００ｍｍ移動当たり０
．２μｍ）に保つためには、その測定距離に限界があっ
た。詳しく述べると、従来の手法では、ワーク５２の測
定を開始する場合、スタイラス保持体５５を保持具５６
から水平方向（矢印ｂ）に移動させてワーク５２の測定
位置を設定する。この後、保持具５６をコラム５７に対
して、相対的に水平方向（矢印Ｃ）に移動させ、ワーク
５２の表面上を、スタイラス５０の先端部５１を接触慴
動させることによって測定していた。かかる機構では、
移動部位が２か所（スクイラス保持体５５と保持具５６
との相対移動、保持具５６とコラム５７との相対移動）
存在し、運動真直度を高水準に保つことが困難である。

また、３００ｍｍ以上のワーク５２の面の真直度を測定
する装置としては、電気マイクロを用いた測定方法があ
るが、この方法では先端口径が大きいため表面粗さの成
分を拾うことができない欠点があった。

〔目　　的］ そこで、本発明はかかる」−記の欠点、不都合を解決し
、１５０ｍｍ以上の長尺物のワークについて真直度の測
定と同時に表面粗さをも測定することができ、かつ予め
設定した測定条件（ティーチングファイル）に従って自
動的に測定することができる真直度及び表面粗さ測定装
置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］ 本発明は、ワークの表面を接触慴動させ、スタイラスの
」二下動によって起こる変位を電気信号に変換して、ワ
ーク表面の粗さを測定する測定装置において、以下の構
成を特徴とするものである。

、］）前記スクイラスを保持し、昇條自在に設定された
コラムと、 ｂ）前記ワークを保持し、レヘリング（傾き）を調整す
るレベリングテーブルと、 Ｃ）該レベリングテーブルを１一部に配置し水平移動が
自在にされたスライダと、から成る。

さらに、かかる各構成部品をマイクロコンビエータで制
御し、予め設定した測定条件にしたがって自動的に測定
するものあって、以下の構成を特徴とするものである。

ａ）前記スタイラスを保持し、昇降自在に設定されたコ
ラムと、 ｂ）前記ワークを保持し、レヘリング（傾き）を調整す
るレベリングテーブルと、 Ｃ）該レベリングテーブルをＬ部に配置し水平移動が自
在にされたスライダと、 ｄ）前記コラムの昇降を制御するコラム位置制御手段と
、 ｅ）前記レベリングテーブルのレヘリングを調整するレ
ヘリング制御手段と、 ｆ　）　ｎｉＩ記スラスライダ平移動を制御するスライ
ダ制御手段と、 ｇ）キー入力手段により設定される測定条件、又は外部
記憶手段に予め設定記憶された測定条件、を処理し、前
記コラム位置制御手段、前記レヘリング制御手段、及び
前記スライダ制御手段を制御する測定処理制御手段と、 ｈ）前記スタイラスからのアナログ電気信号出力による
データ（測定値）をデジタル信号へ変換した後に前記測
定条件により処理し、外部記憶手段、プリンタ、及びＣ
ＲＴ”（陰極線管）ディスプレイに出力させるデータ処
理手段と、から成る。

〔実　施　例〕

次に本発明の具体的実施例の一例を図面に従って説明す
る。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。第２図は制御部を除いた測定機器の機構を示す図で
あり、第２図（Ａ）はその正面図を示し一第２図（Ｂ）
は右側面図を示すものである。

１は、その内部に駆動モータ２が配置されたコラムであ
る。該コラム１は、基台３上に垂直に配置固定された昇
降ガイド４に、昇降自在に保持されている。該コラム１
の昇降手段は、従来の技術水準を用いた種々の機構が考
えられるが、本実施例では、前記昇降ガイド４内に基台
３と垂直に配置され表面に螺旋状の溝が設けられたシャ
フト５と、駆動モータ２に取り付けられたギア（図示せ
ず。）との係合による機構とされている。

また、前記コラム１の下部には、スタイラス６を水平に
保つスクイラス保持体７が配置固定されている。該スタ
イラス保持体７の内部には、スタイラス６の微細な上下
動をアナログ電気信号に変換する手段が内蔵されている
。この機械的振動を電気信号に変換する手段は、従来、
種々の方法があるため、詳細は省略する。

次に、コラム１の下方で、基台３」二にはエアスライダ
８がレヘル調節可能にして配置されている。該エアース
ライダ８は、水平に配置される水平ガイド９と、このガ
イド９上を移動するスライドテーブル１０とからなる。

エアースライダ８の端部にはパルスモータ１１が取り付
けられており、該パルスモータ１１を動力とし、前記ス
ライドテーブル１０に架は渡されたタイミングヘルド１
２を介して、エアースライダ８の操作を行っている。な
お、エアースライダ８は、従来一般に知られている構造
のものでも良いが、本実施例では運動真直度精度を高水
準に保つためには、セラミック製を用いている。

１３は、ワーク１４を保持するために、スライドテーブ
ル１０上に載置されるレベリングテーブルである。該レ
ベリングテーブル１３は、必要により用いられるが、種
々のワーク１４を個別的にレベル調整する場合、及び、
後述の自動レヘリング制御を行う場合、に用いられる。

以上の構成により、本機構は次のように作動する。

先ず、コラム１を昇降ガイド４の上方に保持して置き、
スライダテーブル１０に載置したレヘリフグテーブル１
３上に被測定物のワーク１４を固定する。次に、スタイ
ラス６がワーク１４の測定開始点まで、エアースライダ
８のスライドテーブル１０を移動させる。そして、コラ
ム１を手動、又は自動手段によって下降させ、スタイラ
ス６がワーク１４の表面に接する所で停止させる。

この様にセットした後、スライドテーブル１０を移動せ
さると、スタイラス６がワーク１４の表面を接触しなが
ら慴動することになり、表面粗さ及び真直度を測定する
ことができる。

なお、ここで、ワーク１４のレヘルリング（１頃き調整
）は、前述の測定開始点から数ミリ（本実施例では約５
０ミリ）移動してサンプリングするこまにより判定し、
これを基にレベリングテーブル１３を操作することによ
って行われる。

かかる方法によって得られたデータがら、次の手法によ
って真直度及び表面粗さが判定される。

これを第３図を参照して説明する。

Ａ、Ｂはワーク１４の両端部に設定した測定開始点と、
測定終了点である。スタイラス６を点Ａ〜点Ｂまで慴動
させると、その微小な上下動がらデータＩ５が得られる
。１６は水準線である。接水準線１６に対するＡ点と８
点との測定値を結ぶ線を基準線１７とし、この基準線１
７と水準線１６との差によって真直度を判定する。表面
粗さは、基準線１７とデータ１５との差によって判定さ
れことになる 次に、」ニラ構成は手動によって測定するものであるが
、かかる各構成部をマイクロコンピュータで制御するこ
とで、予めプログラムした測定条件（ティーチングファ
イル）にしたがって自動測定することができる。これに
ついて、以下に説明する。

マイクロコンピュータは、＋にＣＰＵ　（中央演算装置
）と、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）・ＲＯＭ（リ
ードオンリーメモリ）から構成される装置 理装置）とから構成される。

第１図において、測定条件制御手段、コラム位置制御手
段、スライダ位置制御手段、レベリング制御手段、及び
データ処理手段は、それぞれマイクロコンピュータ内に
設定されている。

測定条件制御手段は、チーチングツアイルにしたがって
各構成部を制御する手段である。このチーチングツアイ
ルは、キーボード等のキー入力手段によって予め設定さ
れる測定条件のファイルであり、ハードデスク、フロン
ピーデスク、等の外部記憶手段に保存される。

コラム位置制御手段は、ＣＰＵによってコラム１内の駆
動モータ２に接続されコラムＩのヒ昇・下降を制御だめ
のものであって、主にインターフェースを構成する。

スライダ位置制御手段は、エアースライダ８を駆動する
パルスモータ１１に接続され、ｃＰＵによってスライダ
テーブル１ｏの位置を制御するためのものであって、主
にインターフェースを構成する。

レベリング制御手段は、レベリングテーブル１３に接続
され、測定開始前に予め一定の距離間（本実施例では約
５０ｍｍ）のサンプリングデータを基に、ワーク１４の
レヘル（１ψき）を出し、レベリングテーブル１３でワ
ーク１４のレヘルを調整するためのものであって、主に
インターフェースを構成する。

データ処理手段は、スタイラス６からのアナログ電気信
号をＡ／Ｄコンハーター（アナログ・デジタル・変換器
）でデジタル電気信号に変換した測定データを処理する
だめの手段である。かかる処理としては、真直度のグラ
フをＣＲＴに表示したり、該表示の任意部分を拡大表示
したり、測定データがまとまった場合にロノト名称を付
して検査成績表をプリントアウトしたり、又はこれらを
外部記憶装置に保存したりするものである。

次に、−Ｌ述の制御を実行するフローチャートを第４図
に示しその手順を説明する。なお図中の■〜［相］は、
フローチャ−１−の各ステノブを示す。

システムを立ち上げ、自動測定をスタートさせるよ、エ
アースライダｃ以下ｒ　Ａ　Ｓ−＋と略称する。

）８の原点をサーチし、ワーク１４のセット位置へスラ
イダテーブル１０を移動させる（ステノプ■）。ステッ
プ■で装置のエラーの有無を判断し、ＹＥＳの条件でエ
ラー表示しシステムを終了させる（ステップ■）。ＮＯ
の条件の場合には、測定条件をキー入力手段、外部記憶
等から読み込み入力する（ステップ■）。この条件入力
には、予め登録したティーチングファイルの選択、ロン
ド名称入力、１０ノ１〜当たりのワーク測定個数入力、
公差判定有無の指定、グラフ出力指定、及びオートレへ
リングの指定、等を適宜設定することができる。

ステップ■でシステム終了の判断をする。ＹＥＳ条件で
終了し、ＮＯの条件でワーク１４をセットする（ステッ
プ■）。次に、中止の判断をして、ＹＥＳの時はＣの段
階に進の、ＮＯの時はオートレへリング指定の有無を判
断する（ステップ■、■）。

オートレへリングの指定がある場合は、ワークをＡＳの
中央部へ移動させ、オートレベリングをスタートさせる
（ステップ■、［相］）。これは前述したように、ワー
クの一定距離間をサンプリングして真直度を判定し、水
準線との傾きを判断するものである。判定後、−旦コラ
ム１を上昇させ、レヘリングテーブル１３の操作によっ
てワーク１４のレヘルを修正する（ステップ■、■）。

レヘル修正終了後、又はオートレへリング指定がない場
合は、ＡＳを操作して、スタイラス６がワーク１４の測
定開始点に（るように、スライドテーブル１０を移動さ
せる（ステップ■）。そして、コラム１を下降させて、
スタイラス６をワーク１４の測定開始点に接触させ、割
り込み処理をスタートさせる（ステンブ■）。さらに、
スライドテーブル１０を適宜の速度で移動させることに
よってワーク１４の移動を開始しくステップ■）、これ
に従ってスタイラス６がワーク表面を接触慴動すること
になる。測定の終了を待って（ステップ＠）、コラム１
を上昇させ（ステップ■）、ＡＳの操作によりワーク１
４をワークセット位置へ移動させる（ステップ［相］）
。

次に、測定したデータを条件にしたがって処理し、真直
度及び表面粗さのグラフを作成しプリンタ、及びＣＲＴ
に出力表示する（ステップ［相］、■、＠）。

１つのワークの測定を終了すると、それが口。

１・の終了かどうかをチエツクしくステップ＠）、違う
場合は、Ｂに戻り新たなワークをセントし、ロントが終
了するまで以」二の操作を繰り返す。

なお、ロフト終了チエツク（ステップ０）の後のエラー
判断で、ＹＥＳ　となったときは、ティーチングファイ
ルをセーブした後に（ステップ＠）、エラー表示する。

また、ステップ■〜ステップ［相］の間と、ステップ＠
とＡとの間、の各ステップ間にはエラーチエツク１８を
設け、エラーのときはエラー表示１９を設け、各ステッ
プで発生するエラーをチエツクするようにしている。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

（１）　　測定時には、スタイラスを固定し、ワークの
方を移動させる構造としたため、測定距離を従来より長
く設定することができ、かつ運動真直度の精度を同程度
か、又はそれ以上に設定することができる。従来のスタ
イラスの運動真直度は、１００ｍｍ移動距離当たりの精
度が０．２　μｍであったが、本発明では、エアースラ
イダの運動真直度にのみ拘束されることになり、エアー
スライダをセラミンク製としたため、０．０５μｍ／１
００ｍｍの高精度の運動真直度を得ることができる。

（２）　　エアースライダの移動手段にタイミングヘル
ドを用いたため、スライドテーブルの振動、そりによる
ワークの振動を防止することができ、測定精度の向上が
図れる。

（３）　　スタイラスを固定し、スライドテーブルを移
動させて測定するようにしたため、測定速度を向上させ
ることができる。

（４）　　各構成部分をマイクロコンピュータで制御す
ることにより、ティーチングファイルを設定した自動測
定が可能となった。

（５）　　さらには、真直度計と表面粗さ計として同時
に機能させることができる他、必要によっては、真直度
計としても、表面粗さ計としても用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を明示するための全体構成図；
　第２図は、制御部を除いた測定機器の機構を示す図；
　第３図は、ワークの測定開始点、終了点と得られた測
定出力を示す図：　第４図は、自動測定の制御を示すフ
ローチャート図；　第５図は、従来の手法を示す概略図
である。 １・・・コラム　　　　　　４・・・昇降ガイド６・・
・　スタイラス　　　　８・・・エアースライダ１０・
・・スライダテーブル １２・・・　タイミングヘルド １３・・・　レベリングテーブル　　１４．・・　ワー
ク特許出願人：　アサカ理研工業株式会社代　　理　　
人　：　　弁理士　　水　　野　　博　　文符開平

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークの表面を接触慴動させ、スタイラスの上下
   動によって起こる変位を電気信号に変換して、ワーク表
   面の粗さを測定する測定装置において、； ａ）前記スタイラスを保持し、昇降自在に配置されたコ
   ラムと、 ｂ）前記ワークを保持し、レベリング（傾き）を調整す
   るレベリングテーブルと、 ｃ）該レベリングテーブルを上部に備え、水平移動が自
   在にされたスライダと、 から成ることを特徴とする真直度及び表面粗さ測定装置
   。
2. （２）ワークの表面を接触慴動させ、スタイラスの上下
   動によって起こる変位を電気信号に変換して、ワーク表
   面の粗さを測定する測定装置において、； ａ）前記スタイラスを保持し昇降自在に配置されたコラ
   ムと、 ｂ）前記ワークを保持し、レベリング（傾き）を調整す
   るレベリングテーブルと、 ｃ）該レベリングテーブルを上部に備え、水平移動が自
   在にされたスライダと、 ｄ）前記コラムの昇降を制御するコラム位置制御手段と
   、 ｅ）前記レベリングテーブルのレベリングを調整するレ
   ベリング制御手段と、 ｆ）前記スライダの水平移動を制御するスライダ制御手
   段と、 ｇ）キー入力手段により設定される測定条件、又は外部
   記憶手段に予め設定記憶された測定条件を処理し、前記
   コラム位置制御手段、前記レベリング制御手段、及び前
   記スライダ制御手段を制御する測定条件制御手段と、 ｈ）前記スタイラスからのアナログ電気信号出力による
   データ（測定値）をデジタル信号へ変換した後に前記測
   定条件により処理し、外部記憶手段、プリンタ、及びＣ
   ＲＴ（陰極線管）ディスプレイに出力させるデータ処理
   手段と、 から成ることを特徴とする真直度及び表面粗さ測定装置
   。