JPH08261748A - 粗さ測定用の装置を備えた座標測定装置 - Google Patents

粗さ測定用の装置を備えた座標測定装置

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JPH08261748A
JPH08261748A JP8053432A JP5343296A JPH08261748A JP H08261748 A JPH08261748 A JP H08261748A JP 8053432 A JP8053432 A JP 8053432A JP 5343296 A JP5343296 A JP 5343296A JP H08261748 A JPH08261748 A JP H08261748A
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JP
Japan
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scanning
measuring device
roughness
measurement
coordinate measuring
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JP8053432A
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Henrik Herklotz
ヘルクロッツ ヘンリク
Arndt Thomas
アルント トーマス
Ohnheiser Rainer
オーンハイザー ライナー
Karl Schepperle
シェッペルレ カール
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Carl Zeiss SMT GmbH
Carl Zeiss AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 座標測定装置を用いて粗さ測定を行えるよう
にすること。 【解決手段】 粗さ測定のためには座標測定のために使
用されていた走査球を備えた走査ピンの代わりに、走査
尖端を備えたパッシーブな粗さ走査器が座標測定装置の
測定する走査ヘッドにおいて交換される。この場合、測
定点の形成は座標測定装置の走査ヘッドに既に存在する
測定値信号発生器を利用して行われる。記憶された準ア
ナログ式の連続測定点から、適当なソフトウエアモジュ
ールを用いて所望の表面特性値が算出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は粗さ測定用の装置を
備えた座標測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作物の幾何学的な寸法は、今日では主
として座標測定装置で検出される。これは可撓性に支承
されたピンに固定された走査球を有する走査ヘッドが３
つの直交する案内と該案内に配属された駆動装置とを介
して１ｍ3 の典型的な測定量で走行させられる機器であ
る。座標測定装置は工作物に接触した場合にインパルス
状のトリガ信号を生ぜしめ、したがって単点測定しか可
能ではない、切り換えられる走査ヘッドを有するもの
と、ＤＥ−ＰＳ２２４２３５５号明細書並びに出願人に
よる未公開の出願Ｐ４４２４２２５．５号明細書に記載
されているような測定する走査ヘッドを有するものに分
けられる。測定する走査ヘッドを有する座標測定装置
は、工作物における寸法及び位置決定の他に形測定を行
うことができる。この場合には３つの自由度で可撓性に
支承された走査ヘッドの走査球は工作物表面に常時接触
させられて工作物表面に沿って案内されるので、機械周
期において走査運動の間に受け取られた連続測定点が記
録されかつグラフィックに準アナログ式のフォームプロ
ットとして表される。
【０００３】しかしながら工作物における波状性及び粗
さのような高いオーダの形態偏差を決定するためには従
来は常に別個の走査切断装置が使用されていた。この装
置においては一次元に偏位可能な測定走査器及びこれに
固定されたダイヤモンド尖端部とを有する主として触知
式の電気機械走査系が使用されている。このダイヤモン
ド尖端は適当な方向付けのあとでわずかな測定力で送り
装置により当該工作物表面に亙って案内される。測定走
査器の偏位によって測定系には比例する測定信号が発せ
られる。このような表面走査器は例えばゲッティンゲン
におけるＦｅｉｎｐｒｕｅｆ Ｐｅｒｔｈｅｎ Ｇｍｂ
Ｈ社の呼称Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒに相応しかつカタロ
グ（Ｐｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒ，Ｍｅｓｓｐｌａｔｚｚｕ
ｂｅｈｏｅｒ ｆｕｅｒ Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｍ
ｅｓｓ−ｕｎｄ Ｒｅｇｉｓｔｉｅｒｇｅｒａｅｔｅ）
印刷番号３７５２７５５−０１．０８．９２に記載され
ている。このような装置で確認できる表面の特性値につ
いては相応する規格、特にＤＩＮ４７６２＝ＩＳＯ４２
８７／１ ＤＩＮ４７６８及びＤＩＮ４７７２を示す。
【０００４】工作物表面の完全な形態を検出するために
は、したがって従来は種々の測定装置、すなわち寸法、
位置及び形状のための座標測定装置と粗さと波状性を測
定するための走査切断装置が使用されていた。これには
これらの装置を得るために多大の経費がかかるだけでは
なく、種々異なる測定装置での測定のための交換及び調
整によって生じる時間的損失が生じる。
【０００５】この経費を、走査切断装置を座標測定装置
の走査ヘッドに直接的に接続することで減少させること
はすでに提案されている。例えばＱＺ３５（１９９
０）、１２巻、７１３−７１５ページには切り換えられ
る走査ヘッドを有し、該走査ヘッド内に走査球を備えた
通常の剛性の走査ピンの代わりに、アクティブな電気機
械式の滑子走査系を備えた完全な走査切断装置が所属の
送りユニットを含めて交換される座標測定装置が記載さ
れている。送りユニットのための電流供給と走査切断装
置の測定信号の伝送は走査ヘッドの交換個所における接
点を介して行われる。この解決策では座標測定装置は単
に、走査切断装置を検査場所に位置決めするために役立
つ。粗さ測定は交換された走査切断装置を用いて行われ
る。
【０００６】このような系で自動的な経過で例えばモー
タブロックの表面粗さを検査する場合には、種々異なる
測定場所で工作物表面を走査するために、複数、例えば
７つの、異なって調整された走査切断装置が必要である
か又は走査切断装置は人的に何度も改めて調整されなけ
ればならない。いずれの場合にも比較的に多くの費用が
かかる。
【０００７】公開番号ＪＰ６３−２８９４１０号を有す
る日本国特許出願明細書には座標測定のために用いられ
た走査ヘッドが別個の、同様にアクティブな電気機械式
の粗さ測定走査器と交換可能である座標測定装置が記載
されている。この粗さ測定走査器は固有の送りユニット
を有しておらず、座標測定装置の駆動装置により、検査
しようとする表面に亙って案内される。この場合の欠点
は走査ヘッドが交換されなければならないことである。
これは冒頭に述べた形式の測定する走査ヘッドの場合に
は、この場合に分離する必要のある多くの電気的な接続
のためからだけではなく問題がある。この公知の系も完
全な部分を自動的に１回の緊定で測定しようとすると、
異なって調整された複数の走査切断装置を必要とする。
【０００８】Ｌｅｉｔｚ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ Ｇ
ｍｂＨの社誌「Ｍａｓｓｓｔａｅｂｅ」１９９４年１０
月においては、７ページに、走査ピンの代わりに自動的
に座標測定装置の走査ヘッドにおける適当な受容部に挿
入される粗さセンサが開示されている。この粗さセンサ
もアクティブな電気機械式滑子走査系であってＱＺ３５
（１９９０）１２巻の７１３〜７１５ページに記載され
ているように、切り換わる走査ヘッド内に交換される。
走査切断装置の送りユニットだけが省略され、送りは座
標測定装置の駆動によって実現される。
【０００９】公知技術で述べた測定装置においては表面
特性値もしくは粗さ特性値は別個の評価ユニット、特別
な測定計算機において又は粗さ測定装置のために特別に
提供されたソフトウエアで評価され、いずれの場合にも
座標測定装置の測定記録内にマクロ幾何学検査の結果に
対する付加情報として一緒に受け取られる。しかしなが
らこの場合には座標測定装置もしくはその上で測定しよ
うとする工作物の座標系に対する表面測定のための測定
個所の正確な空間的な関係は生じない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、でき
るだけ簡単な形式で座標及び形状測定の他に工作物表面
における粗さ測定を実施できる座標測定装置及びこのよ
うな装置を用いた、粗さ測定のための測定もしくは検査
方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は請求項１
もしくは請求項８に記載した座標測定装置及び測定方法
によって解決された。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば工作物の幾何学的な偏差
と、工作物表面の粗さとが、同一の走査系、すなわち座
標測定装置における測定する走査ヘッドの助けを借り
て、該走査ヘッド内に３つの測定軸線ｘ，ｙ及びｚのた
めに設けられた測定値信号発生器を利用して検出され
る。したがって別個の走査切断装置はもはや不要であ
り、電気的な信号又は給電導線の分離を結果としてもた
らす交換過程は必要でなくなる。さらに検査しようとす
る工作物は統一的な計算機を用いた工作物位置調整でか
つ工作物−座標系において工作物表面特性に関しても測
定されるようになる。
【００１３】座標測定のために使用された測定する走査
ヘッドはすべての３つの空間方向のために測定値信号発
生器を有しているので、走査ヘッドを回転させること又
は検査しようとする工作物表面を座標測定装置の案内
ｘ，ｙ，ｚに対して平行に位置調整する必要はなくな
る。何故ならば座標測定装置の多軸制御は走査ヘッドも
しくは走査ピン保持体の空間的に傾斜した走行をも許す
からである。この代わりに座標測定において一般的であ
るように検査しようとする面の位置に関して位置調整さ
れた走査ピンを走査ヘッドの走査器交換装置を用いて自
動的に交換することができかつ走査切断は任意に工作物
座標系において実地することができる。したがって本発
明によれば、１つの走査系だけで、工作物における機能
面の表面状態に関連した機能（例えば形状接続及び摩擦
接続に関する要求、滑り、摩擦及びシール特性）を他の
マクロ幾何学的な機能と特性と関連しかつ一緒に検査し
かつ判定することがはじめて可能になった。したがって
いまやシール面は一度の緊定で位置、形に関しかつその
表面特性（粗さ）に関し検査され得る。
【００１４】交換された走査切断装置のために必要であ
るような別個の評価電子装置は必要でない。なぜならば
信号処理と測定値処理はすでに存在する座標測定装置の
走査ヘッド電子装置、制御装置及び計算機の機能を使っ
て行うことができるからである。
【００１５】したがって、座標測定に際して交換される
走査球を備えた剛性の走査ピンの代わりに、粗さ測定の
ために通常使用される、例えば２〜５マイクロメータの
尖端半径を有する走査尖端部を剛性のパッシーブな部材
として交換することしか必要でなくなる。しかしながら
アクティブな測定系としては、典型的な座標測定技術で
使用されるような、走査ヘッド内に存在する通常の走査
器測定系が用いられる。この測定系の信号はアナログ−
デジタル交換器を介してデジタル信号処理装置に供給さ
れる。このデジタル信号処理装置は測定値検出の場合、
例えばスキャニング法で形状検査する場合に測定値を形
成する。
【００１６】同様に走査切断装置のための別個の送りユ
ニットは不要である。むしろ、粗さ測定のための走査成
形体、すなわちダイヤモンド尖端は座標測定装置の測定
往復台の駆動装置により、測定しようとする工作物表面
に亙って移動させることができる。しかしながら、特に
有利であるのは、冒頭に公知技術として述べた測定する
走査ヘッド内に既に存在する、走査ピン保持体を前偏位
させるための発生器を、粗さ測定のための送りユニット
として活用することである。この場合には走査尖端は、
座標測定装置の測定往復台が停止している状態で、検査
しようとする工作物表面に亙って案内される。いずれの
場合にも、座標測定装置の測定往復台の案内又は偏位可
能な走査切換装置の案内の偏差を計算機で修正し、理想
形態からきわめてわずかな偏差を有する平面もしくは直
線を粗さ測定のための基準として提供することが有利で
ある。
【００１７】
【実施例】図１に示された走査ヘッドはアングル部材の
形をした、ケーシングに固定された部分を有している。
このアングル部材の上方の水平な脚１は図示されていな
い座標測定装置の心押し軸に走査ヘッドを固定するため
の受容あり溝を有している。アングル部材の鉛直な脚２
には間隔をおいてかつ中央で補強された１対のばね薄板
５，６を介して、別のＬ字形のアングル部材の鉛直な部
分３が結合されている。この結果、形成された平行四辺
形案内は走査ヘッドのｚ案内を形成する。
【００１８】ｚ方向に運動可能なアングル部材の水平な
部分４には補強されたばね薄板７，８の第２の対を介し
て板９が運動可能に懸吊されている。これによって走査
ヘッドのｙ案内が形成されている。これにはばね薄板
７，８に対して９０゜ずらされたばね薄板１１，１２の
第３の対が懸吊されている。このばね薄板１１，１２の
第３の対は板９を別の板１０と結合し、走査ヘッドのｘ
案内を成している。板１０は走査球１４を有する走査ピ
ン１３を保持している。
【００１９】３つの平行四辺形案内の各々はプランジャ
コイル駆動装置の形式の測定力発生器を備えている。こ
のためには不動の部分２に当該プランジャコイル駆動装
置の第１の磁石１５が、脚４の下側に第２の磁石１６
が、板９に第３の磁石１７が固定されているのに対し、
プランジャコイル駆動装置の可動な部分、すなわちコイ
ル体はｚ，ｙ及びｘ案内の偏位可能な部分３，９，１０
と結合されている。
【００２０】同様に図１には、走査ヘッドの案内された
部分の偏位を前記の３つの座標方向で連続的に検出する
３つの測定系２１，２２，２３が示されている。これは
いわゆるＬＶＤＴ系であり、このＬＶＤＴ系は搬送周波
数で運転された誘導コイルであって、この誘導コイルは
その中で移動可能なコアの位置に比例した距離信号を発
する。
【００２１】前述の走査ヘッドを有する座標測定装置は
例えばＰＲＩＳＭＯ及びＵＰＭＣＣａｒａｔという名称
で本出願人により提供されている。
【００２２】工作物における寸法、位置及び形の検査の
ためには図１において符号１３で示された走査球１４を
有する走査ピンを、ＵＳ−ＰＳ４６８８３６７号明細書
に記載された走査器交換装置を用いて、他の幾何学的な
形状を有する走査ピン、例えば図２の（ａ）に示された
星形走査器２４と交換することができる。このためには
走査ヘッドの板１０の下側に３つの球群によって形成さ
れた３点支承装置があり、この３点支承装置に対して交
番磁石１５が３つの対応するローラで球群内に係合する
アダプタプレート（１１６ａ）をそれに固定された星形
走査器２４と共に引っ張る。
【００２３】工作物における粗さ測定のためには走査ピ
ン１３もしくは星形走査器２４の代わりに、この目的の
ために特別に製作されたピンが交換される。このピン１
２１はｒ＝２−５μｍの尖端半径を有するダイヤモンド
尖端１２２を保持している。走査尖端の角度は６０゜で
ある。もちろん、この代わりに例えば７５゜又は９０゜
の尖端角を有しかつ又は粗さ測定のために適した他の尖
端半径を有する他のダイヤモンド尖端を有するピンを使
用することもできる。ピン１２１は延長部材１２０を介
してヒンジ１１９に取り付けられ、ヒンジ１１９自体は
円錐状の受容部１１８を用いて交換皿１１６ｂのアダプ
タ部材１１７ｂに取り付けられている。
【００２４】ヒンジ１１９は走査尖端１２２を回転及び
旋回によって、走査ヘッドの下側の半球状の範囲におい
て、破線で示した位置で表されているように位置調整す
ることを可能にする。
【００２５】次に図３及び図４を用いて前述の走査ヘッ
ドを備えた座標測定装置の制御と測定値検出とを粗さ測
定を行う場合について説明する。
【００２６】符号３０では座標測定装置の計算機が示さ
れている。この計算機３０は測定経過を制御しかつ座標
測定装置により得た測定値を処理しかつ評価する。この
ためにこの目的のために使用された測定ソフトウエアは
操作表面３１を有している。この操作表面３１を介して
利用者は測定経過に必要なインプットを行うことができ
る。さらにソフトウエアは本来の座標測定装置モジュー
ルを有している。この座標測定装置モジュールは利用者
のインプットを適当な制御指令に変換し、座標測定装置
の測定往復台を所定の速度と方向へ動かし、走査ヘッド
内のプランジャコイル駆動装置１５，１６，１７を所望
の測定力のために必要な電流で負荷する等のソフトウエ
アの１部である。
【００２７】さらにソフトウエアは３つの異なるモジュ
ール、すなわち幾何学的な形状を測定するためのモジュ
ール３２、形測定のためのモジュール並びに表面測定、
波状性及び粗さのような表面測定のためのモジュールを
有している。前述の３つのモジュールは座標測定装置の
制御装置から受け取った走査ヘッド及び長さ測定系の測
定値を、座標測定装置の走行可能な軸において選択され
た測定課題、幾何学測定又は形測定又は例えば粗さ測定
に応じて評価する。次いで評価された結果は表示ユニッ
ト３５、つまりモニタ、プリンタ又はプロッタに表され
る。
【００２８】測定課題に必要な評価モジュールの選択は
操作員は操作表面３１を介して行う。これはスイッチ３
６で示されている。
【００２９】ソフトウエアの前述の３つの評価モジュー
ルは座標測定装置の制御装置により受け取られかつアン
ダプログラム３７で準備されかつそのあとで記憶器３８
に記憶された、座標測定装置の走査ヘッドにおける誘導
走査器２１，２２，２３並びに座標測定装置の走行可能
な軸線における長手測定系の測定値に作用する。これに
ついては以後詳細に説明する。
【００３０】計算機３０は前述の測定値を、図４におい
て機能ブロックの形で示された座標測定装置の制御装置
４０から送信インターフェース４１を介して受け取る。
走査ピン保持体１０の偏位を表す測定値ｘ′，ｙ′，
ｚ′は機能ブロック「測定値走査ヘッド」において形成
される。そこで３つの誘導測定系２１，２２，２３のア
ナログ信号がフィルタにかけられ、増幅されかつデジタ
ル信号に変換される。このデジタル信号はできるだけ速
い内部の機械周期で中間記憶器５２に読み込まれる。同
じ形式で機能ブロック４３「距離測定」は座標測定装置
の増分長さ測定系のサイン状の出力信号を３つの測定軸
ｘ，ｙ，ｚにおいて公知の形式で補間し、カウントし、
次いでデジタル座標測定値として中間記憶器５２に読み
込むことを行う。中間記憶器５２の内容は１つの測定過
程が完全に終了したあとで又は測定過程がまだ進行して
いる間にブロックにおいて送信インターフェース４１を
介して計算機３０に引き渡されかつそこに同様に記憶さ
れる。
【００３１】座標測定装置の駆動装置、ひいては装置の
測定範囲における走査ヘッドの位置は３軸軌道制御装置
４６を用いて制御される。軌道制御装置は位置データを
インタポレータ４８を介して受け取る。該インタポレー
タは制御装置４０の計算機３０の座標測定装置モジュー
ル３９から受信インターフェース４９を介して与えられ
た幾何学的なデータを制御データに変換したあとで機能
ブロック４７を選択された目標速度Ｖｓｏｌｌに相応し
て減速する。
【００３２】受信インターフェース４９を介して、走査
ヘッドにおける測定力発生器１５，１６，１７のプラン
ジャコイルのための電流を発生させる制御モジュール４
５も、個々の座標方向に調節されるべき測定力Ｆｘ，Ｆ
ｙ，Ｆｚについての必要な情報を受け取る。
【００３３】符号（ａ）と（ｂ）とによっては座標測定
装置の走行可能な軸もしくは走査ヘッドにおけるプラン
ジャコイルの駆動装置の位置調整回路が閉じられる帰還
接続導線が示されている。
【００３４】記述した系によっては工作物における形状
測定は、図２の（ａ）に示された星形走査器２４を交換
して、ヨーロッパ特許出願０５６９６９４Ａ２号明細書
に記述されているように行うことができる。例えば工作
物表面の粗さを交換された粗さ走査器１１８−１２２で
測定するためには次の２つの方法を用いることができ
る。
【００３５】第１の方法：座標測定装置の駆動装置によ
る測定区間の走行 操作表面３１を介して測定ソフトウエアの表面モジュー
ル３４が選択される。このモジュールは種々異なる特性
値、例えば測定評価に使用されるデジタルプロフィール
フィルタ（ＤＩＮ４７７７を参照）、選択された測定区
間の粗さ測定のための長さ及び位置、測定力の値及び方
向（Ｆｓｏｌｌ）並びに粗さ測定の場合、通常０．１ｍ
ｍ／ｓと２ｍｍ／ｓとの間である所定の走行速度（Ｖｓ
ｏｌｌ）のインプットを必要とする。
【００３６】インプットされたデータが座標測定装置の
制御に必要である限り、これらのデータは座標測定装置
モジュール３９により制御装置の受信インターフェース
４９に送られる。この場合にはこれは測定の開始点、方
向ベクトル及び所定の速度及び測定力である。
【００３７】次いで座標測定装置はその駆動装置で３つ
の軸の方向に約１ｍｍ／ｓｅｃの走査速度で、工作物表
面に向かって、走査ヘッドにおける測定値発生器２１，
２２，２３の偏位がダイヤモンド尖端１１９と工作物表
面５０との接触を告げるまで移動させられる。この開始
点に達したあとで機械は粗さ測定のために調節された例
えば０．５ｍｍ／ｓｅｃの速度で通常５．６ｍｍである
所定の測定区間を追従する。この場合、プランジャコイ
ル駆動装置は、走査尖端１２２が通常０．０５Ｎから
０．１Ｎの走査力で試験体４０の表面に接触するように
調整される。この場合、表面粗さに相応する走査尖端１
２２の偏位は測定値信号発生器２１，２２，２３により
測定され、できるだけ速い機械周期でデジタル化され、
距離測定系のカウンタから送られた位置測定値と一緒に
中間記憶器５２に記憶される。
【００３８】測定区間が走行されたあとで、測定値は中
間記憶器５２から送信インターフェース４１を介して計
算機３０のソフトウエアモジュール３７に引き渡され、
そこで完全に確保される。次いで記憶された測定値はデ
ジタルプロフィールフィルタを用いて工作物表面の波状
性プロフィールと粗さプロフィールに変換される。次い
で粗さプロフィールから粗さ特性値、例えばＲａ，Ｒｚ
及びＲｍａｘが算出される。
【００３９】工作物における本来の測定の前にすでに、
座標測定装置の座標系における走査尖端１２２の位置は
ゲージング過程で、例えば座標測定に際して一般的であ
るように試験体、例えばゲージ球が種々の個所に当て付
けられることで決定される。
【００４０】前述の装置で実施される測定は一般的な走
査切断装置に比較してきわめて良好な結果をもたらす。
したがって、ホンメル幾何学的基準Ｒｔ８．９μｍとホ
ンメル幾何学的基準Ｒｔ９２μｍにおいて測定されたプ
ロフィール粗さ深さＰＲｔのための測定結果の偏差は、
通常の走査切断装置ＲＴＨ型ｔａｌｙｓｕｒｆ１２０Ｌ
に対し、１％よりも小さかった。技術的な表面における
比較測定は一般的な走査切断装置に対し、同様に数％の
偏差しかもたらさなかった。つまり、これは一般的な粗
さ測定系を用いた異なる測定個所における繰り返し測定
の場合ですら許容される範囲である。
【００４１】図５は前述の測定する走査ヘッドと図３、
４に基づき記載したコンポーネントを備えた、本出願人
のタイプＵＰＭＣ５５０Ｃａｒａｔの座標測定装置でＲ
ｚ＝４．１μｍである粗さ基準ＰｅｒｔｈｅｎＰＧＮ−
３において表面プロフィールを検出した場合を表してい
る。この場合、粗さ走査ピン１１８は自由に空間におい
て位置決めされ（２平面において約４５゜傾斜させら
れ）かつ走査方向はほぼ、空間的に傾斜して位置決めさ
れた粗さ基準の面基準の方向である。粗さ深さのための
０．００４７ｍｍの測定結果ｔ実際値は、使用される測
定する走査ヘッドのための固有の走査確実性Ｋ３、０．
８μｍを考慮すれば、フィルタにかけられない場合です
ら目標値、０．００４１ｍｍの範囲にある。
【００４２】第２の方法：座標測定装置の駆動が停止さ
れた状態で測定区間を走行 この方法は部分ステップで前述の方法と同様に経過す
る。しかしながらダイヤモンド尖端１２２で工作物表面
を最初に走査したあとで、座標測定装置の測定往復台の
駆動装置が停止させられる。
【００４３】次いで検査しようとする工作物表面に対し
て垂直な方向に対し平行に、粗さ測定に必要な測定力、
約０．０５Ｎが調節され、次いでダイヤモンド尖端が走
査ヘッド内の測定力発生器を用いて、あからじめ選択さ
れた測定線に沿って、つまり走査方向に対して垂直にゆ
っくりと０．１ｍｍ／ｓｅｃで工作物表面に亙って動か
される。次いでこの場合に発信された誘導測定系２１−
２３の測定信号は第１の方法で記述したのと同じ形式で
処理される。しかしながらこの運動の間に、平行四辺形
案内が理想的な直線上を案内されないために弦高さが変
化するので、測定区間に亙って検出された測定値は円弧
状の関数で褶曲される。
【００４４】第２の方法による粗さ測定の場合には理想
的な直線からの平行四辺形案内の偏差の前述の影響は、
プロフィールフィルタを用いて測定値評価中に表面モジ
ュール３４において消去される。プロフィール形態（波
状性）に対する影響は、次いで理想的な直線からの平行
四辺形案内の偏差が計算機３０において記憶器３８に記
憶された測定値から減算されることで消去される。この
修正は計算機３０におけるモジュール３７「測定値準
備」により実施される。
【００４５】図３、図４で示された制御装置（４０）の
機能ブロックの場合には必ずしも内密の電子的な構成部
材である必要はない。これらの機能ブロックは座標測定
装置の制御装置の主要な構成部分である、相応にプログ
ラミングされたマイクロプロセッサの機能ブロックとし
て解することもできる。計算機３０のソフトウエアにお
ける表面モジュール３４としては原理的には一般的な走
査切断装置のために提供されているような相当に適合さ
せられた評価ソフトウエアを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標測定装置のための測定する走査ヘッドの機
械的な構造を示す原理的な斜視図。
【図２】（ａ）は座標測定もしくは幾何学的検査のため
の走査球を備え、交換装置を介して走査ピン保持体に固
定された走査ピンを有する、図１に示された走査ピン保
持体を示した図。（ｂ）は工作物における粗さ測定のた
めの尖端を備え、交換装置を介して走査ピン保持体に固
定された走査ピンを有する、図１に示された走査ピン保
持体を示した図。
【図３】粗さ測定に適した座標測定装置の制御に使用さ
れる電子装置のコンポーネントのブロック回路図。
【図４】粗さ測定に適した座標測定装置の測定値を得る
ために使用されたソフトウエアのブロック回路図。
【図５】粗さ測定に際して１つの粗さ基準において得ら
れた測定値を示した線図。
【符号の説明】
１ 脚、 ２ 脚、 ３ 鉛直な部分、 ４ 水平な部
分、 ５ ばね薄板、６ ばね薄板、 ７ ばね薄板、
８ ばね薄板、 ９ 板、 １０ 板、１１ ばね薄
板、 １２ ばね薄板、 １３ 走査ピン、 １４ 走
査球、 １５ 磁石、 １６ 磁石、 １７ 磁石、
２１，２２，２３ 測定系、 ２４星形走査器、 ３０
計算機、 ３１ 操作表面、 ３２ モジュール、
３３ モジュール、 ３４ モジュール、 ３５ 表示
ユニット、 ３６ スイッチ、 ３８ 記憶器、 ３９
モジュール、 ４０ 制御装置、 ４１ 送信インタ
ーフェース、 ４２ 機能ブロック、 ４３ 機能ブロ
ック、 ４５ 制御モジュール、 ４６ ３軸軌道制御
装置、 ４８ インタポレータ、 ４９ 受信インター
フェース、 ５０ 工作物表面、 ５２ 中間記憶器、
１２１ 走査ピン、 １２２ ダイヤモンド尖端
フロントページの続き (72)発明者 ライナー オーンハイザー ドイツ連邦共和国 ラウターシュタイン シュトックヴィーゼンシュトラーセ 38 (72)発明者 カール シェッペルレ ドイツ連邦共和国 オーバーコッヘン ヘ ルシェルシュトラーセ 20

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 工作物において座標測定装置を用いて粗
    さを測定する方法であって、座標測定装置に工作物にお
    ける座標測定のために設けられた走査ヘッドに座標測定
    走査器（１３，２４）の代わりに、走査成形体（１２
    ２）が粗さ測定に適した尖端部である、パッシーブな走
    査器（１１８−１２１）を取付け、 工作物（５０）の表面を、走査ヘッドから工作物（５
    ０）に生ぜしめられたわずかな力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）
    のもとで走査成形体（１２２）で走査し、 走査中に走査ヘッド内の信号発生器（２１，２２，２
    ３）から発信された測定信号（ｘ′，ｙ′，ｚ′）を後
    続処理し、デジタル連続測定点（６０）として記憶し、
    記憶した連続測定点から工作物表面の粗さ特性値（例え
    ばＲａ，Ｒｚ，Ｒｍａｘ）を求めることを特徴とする、
    工作物において座標測定装置を用いて粗さを測定する方
    法。
  2. 【請求項２】 粗さ測定用の走査成形体を座標測定装置
    の測定往復台の駆動装置（４４）を用いて、測定しよう
    とする工作物表面（５０）に亙って移動させる、請求項
    １記載の方法。
  3. 【請求項３】 走査ヘッドが走査器（１３，２４，１１
    ８−１２２）を複数の座標方向に偏位させるための力発
    生器（１５，１６，１７）を有し、粗さ測定用の走査成
    形体を、座標測定装置の測定往復台が停止している場合
    に力発生器（１５−１７）により、測定しようとする工
    作物表面（５０）に亙って移動させる、請求項１記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 工作物表面（５０）を座標測定装置の測
    定往復台の案内（ｘ，ｙ，ｚ）に関し、空間的に斜めに
    走査する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 理想的な平面もしくは直線からの、座標
    測定装置の案内もしくは走査ヘッドにおける案内（２／
    ３，７／８，１１／１２）の偏差を計算により修正す
    る、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 検出した表面プロフィールを準アナログ
    連続測定点（６０）として形成する、請求項１記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 記憶した連続測定点（６０）をデジタル
    フィルタでろ過する、請求項１から６までのいずれか１
    項記載の方法。
  8. 【請求項８】 工作物の幾何学的な寸法を決定する座標
    測定装置であって、工作物表面における粗さを測定する
    ために付加的な装置を有している形式のものにおいて、 −幾何学的寸法を決定するために使用された座標測定装
    置の走査ヘッドが、種々の座標方向（ｘ′，ｙ′，
    ｚ′）への走査ピン（１３，１４，１１８−１２２）の
    偏位に比例する測定信号を発信する測定値信号発生器
    （２１−２３）を有する測定する走査ヘッドであり、 −走査ヘッドが種々異なる測定力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）
    での走査を許すようになっており、 −走査ヘッドに座標測定のために固定可能な走査成形体
    に加えて、走査ヘッドにおける走査器保持装置に固定可
    能である走査成形体（１２２）に粗さ測定に適した成形
    部を有する少なくとも１つの別の走査器（１１８−１２
    ２）が設けられており、 −走査ヘッドにおける測定値信号発生器（２１，２２，
    ２３）に接続された信号処理電子装置（４２）が記憶器
    （５２，３８）に連結されており、この記憶器（５２，
    ３８）内に走査ヘッドの測定信号から得られた連続測定
    点（６０）が記憶可能であり、 −座標測定装置の計算機（３０）に、記憶された連続測
    定点から工作物表面の粗さ特性値（例えばＲａ，Ｒｚ，
    Ｒｍａｘ）を算出する評価ソフトウエア(３４)が配属さ
    れていることを特徴とする、粗さ測定用の装置を備えた
    座標測定装置。
  9. 【請求項９】 粗さ測定用の基準として座標測定装置の
    測定往復台の案内を用いる、請求項８記載の座標測定装
    置。
  10. 【請求項１０】 粗さ測定用の基準として座標測定装置
    の走査ヘッドにおける、偏位可能な走査器保持装置（１
    ０）の案内（２／３，７／８，１１／１２）を用いる、
    請求項８記載の座標測定装置。
  11. 【請求項１１】 粗さ測定用の基準として座標測定装置
    の走査ヘッドの実際の走行軌道を用いる、請求項８記載
    の座標測定装置。
  12. 【請求項１２】 理想的な平面もしくは直線からの案内
    偏差を修正する装置（３７）を有している、請求項９か
    ら１１までのいずれか１項記載の座標測定装置。
  13. 【請求項１３】 座標測定装置の計算機に搭載されたソ
    フトウエアが走査ヘッドから送られた測定値（ｘ′，
    ｙ′，ｚ′）をマクロ幾何学的データ（寸法、形、位
    置）として又は表面データ（粗さ、波状性）として選択
    的に評価する複数の評価モジュール並びに測定値を得る
    ために必要なパラメータ（測定区間、測定方向、測定
    力、走査速度、走査器タイプ等）を調節するためのモジ
    ュール（３９）を有している、請求項８から１２までの
    いずれか１項記載の座標測定装置。
  14. 【請求項１４】 粗さ測定のための走査成形体（走査尖
    端（１２２））が滑走部のない自由な走査尖端である、
    請求項８から１３までのいずれか１項記載の座標測定装
    置。
  15. 【請求項１５】 粗さ測定のための走査成形体（走査尖
    端（１２２））の、座標系における位置をゲージ体にお
    いて決定する、請求項１から７までのいずれか１項記載
    の方法。
JP8053432A 1995-03-11 1996-03-11 粗さ測定用の装置を備えた座標測定装置 Pending JPH08261748A (ja)

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