JPS60181601A - 輪郭測定機 - 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】 ［枝体１介野］ 本発明は、アー１、先端のスタイラスを被４１１１夏物
に当接移動させたときのアームの前肩角度の変化かトン
被４１１１疋物の輪郭（形状）をｘｌｌｌ　；ｉ−する
輪郭測ヵ“機に関する。

［、ｌ−・士（Ｉｋ碕ｊ 回動支点を中心に回動自在に支持したアーノ、先端に取
Ｕけたスタイラスを被４１１１定物の表面１．に１１接
さゼつつ、前記回動支点と被測定物とを所定カ向に沿っ
て相対移動させ、このときのアートの前肩角度の変化か
ら被測定物の輪郭をａｌｌｌ定する、輪９１ｉ　ＡＩＲ
定機か知られており、）゛／体物の連続４１１定〈５・
に広く用いられている。

このような輪郭みＩｌｌ　、’＆機においては、アーム
を円弧圧動させるにもかかわらす、ア〜Ｊ、の傾刺角度
を検出するのはＩｌいにｌｌ′ｌ交するＸ方向およびＹ
方向Ｃ；＋”ｒ　Ｉ　ＩＡＡｌ１ｆＩ）のり、々１こ設
けられた検出器である。そのため、例えは、第１図にお
いて、アーＬ、１ヶ回動支−１！、０を中・しに所＞ｉ
Ｊ角度だＵ回動させて／′−１，１の先端のスタイラス
２かＹ方向に・１法ｙた＋−ｔ　ｌ冒したと、勾を赴！
　；Ｉ；すると、このＹ方向の変（Ｉ′／　ｙについて
はそのまま検出されるか、　−力、ＸＸ方向変位δにつ
いては１回動支点Ｏが不動であるところから何ら検出さ
れないこととなる。即ち　円弧＋１−’ｊ　Ｘ゛δかｌ
ニジるのである。

１４′、つて、かかる輪郭４１１１疋機において１“１
！、精１＾Ａ１１ｌ　ｉ：を達成噌−るには、中に各構
成部品の加１および紹１゛ｌ枯世を高めるたけでなく、
前記内張誤Ｘδを極微化さゼるよう補１１シな旬らはな
らない。

円ｙｉ誤差δを補１１する「段としてはり一′り機構′
へを用いた機械式と、検出器の出カイ、１りを操作する
上気式とかあるか、重鎮式袖！１−「段にｌオ１例えは
　既に本山Ｍｌ人が提案したように（精分１１／ｌ　５
４−２６３８７じ）、前記円弧誤差δル＼次式％式％（
１） で表わされることに清１１　Ｌ、この式（１）をｌｌ′
ｌ接用いて、或いはこの式（１）の近イリ式を用いて、
前記アーム１の長さｌおよびＹ方向の変位ｙの人々に相
″１する゛重鎮Ｉ１１を演神処理して円弧１Ｓ１差δを
打消すよう利用しようとするものかある。

ところで１回動支点０を通過するＸ方向の仮想線、別ご
ずれは、回動支点０の移動軌跡を小ず仮想線をノ、（準
線Ｔとすると、）、１；、　／ｌｌ線Ｔに沿った回動支
点Ｏの移動１ｊｌｉかＸ方向の変位として検出されるも
のであるが、ここにおいて、前記の式（１）はスクイラ
ス２の先端かノ、（べＩ＋線Ｔ−ｉ−に１１確に位置し
ていることを萌１ｈｉにして成Ｘ／するものである。と
ころか、アー／−，１やスクイラス２の加１製作時の精
度やＭｌ　ｓ”ｉ、交換時の取イ・ｊ））６分のＭ１１
′／′、精度、更には、固定の際の綿伺力等の影響によ
り、スタイラス２かノ、ｑ　７１１３線Ｔ七から位置ず
れしていることかある。それにもかかわらず、従来は、
スタイラス２の先端が基準線Ｔ　Ｊ−に正確に位置して
いるか台か１を確認する一ｒ段かなく、確認するとして
も組）／て後に、別個に用意した他の測定機器類によ−
り困難な実測作業を９１つていたため、鎮剥であり、ｆ
１業能−（にか極めて低く、しかも、ノルベト線１．か
らの１１：確なオれを確認することか困難であった。

また、ｌとしてスタイデス２の被測定物表面への゛１′
１接ＪＢ随を支障なく　４ｉわせるため、第２図に示さ
れるように、スクイラス２の先端カリ＾準線Ｔから、Ｉ
　法Ｈだけ偏（１′ｔ、　Ｌ、ている場合もある。この
ような」］７１合には、前出の式（１）をそのまま用い
ることはできず、前記偏位；Ｊ法Ｈを、Ｙ方向の変位ｙ
に加）’）　（減力）シたときにも、スタイラス２の先
端が基ぺＩ・線Ｔから１１．錆に偏位−１法Ｈだけ離・
れた位置にあるか否かを容易に確認する１段はなかった
。

こうしたＩＩ情から従来、各構成部品の加Ｉ、組）°ノ
精度を高め、１１つ、内張誤差を゛重鎮式或いは機械式
と袖１１する１段を講しても、必ずしも、１Ｘｂ精瓜な
測定結果を１１することができなかった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、スクイラス先端の１１−確な４Ｑ置を
容易に＆＃＋Ｒ，することかでき、高精度な測定結果を
ｆｌＩることのできる輪郭１１１１１定機を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ そのため、本発明は、先端側にスータイラスを右するア
ームを基端側の回動支点を中心にしてアー１、支持体に
回動自在に支持し、スタイラスを被Ａｌｌ宝物に当接さ
せながら被測定物とアーム支持体とを所定方向に相〉、
■移動させたときのアームの傾斜角度をＹ方向検出器で
検出するとともに、アームの円弧遅動に起因する円弧Ｉ
ｌ差を補＋Ｅする円弧誤差補１１日丁段を備えた輪郭測
定機において、前記相対移動方向と平行で前記回動支点
を通過する基？ｌｌｉ線からの偏ドｔ、−４法が既知の
偏位・Ｊ法検査面を設けるとともに、この偏位；Ｊ法検
査面にスクイラスを当接させたときのアームの傾斜角度
を検出する偏位・Ｊ法検出器を設置す、この偏位スｊ法
検出器によりスタイラス先端の正確な位４を把握するこ
とをｕｆ能にして前記目的を達成しようとするものであ
る。なお、ここでいう「偏位Ｊには偏位零を含むものと
する。

［実施例の説明］ 以１・、本発明の実施例を図面に基ついて説明する。

ｉ′５３図には本発明に係る輪郭側カニ′機の一実施例
か小され、図中、ペース１．　ｌ　ｌには皮相１２か１
’／設され、支相１２にはシ１降箱１３が支）シされ、
＋ｉＩ降箱１３はハンＩ・ル１４の駆動により支＋１．
１２に１Ｃ）ってシ１降するようになっている。また、
　Ｍｌｌ降車１３、内部に駆動モータ１５を備え、この
駆動モータ１５の回転は歯中吐動機構１６を介して送り
ねしｌ１１１１１７に伝えられ、この送りねし＋１ｄｌ
ｌ　７の回転１ｊ、即ち送りＪｌｌはロータリエンコー
タ′９のＸ方向検出器１８により検出されるようになっ
ている。送りねし輔１７にはナンド部旧１９が螺合され
、送りねじ輔１７の回転にイ゛ｒないＸ方向に移動する
ようにされている。このナンド部材１９にはアーノ、支
４１体２１か接わ“シされ、アーム支持体２１はナンド
部材１９とともにＸ方向に移動するようになっている。

アーノ、支４１１体２１には、アームｌかそのノ、（端
側の回動支点０を中心にして回動自在に支十〜され、ま
た、アーＡ　Ｉの先端側にはスタイラス２か取伺けられ
ている。アームｌの途中には差動ｌ・ランス等のＹ方向
検出器２２か１没けられ、スタイラス２の先端のＹ方向
の変位が検出されるようになっている。

・　アーム支持体２１の適宜位置には偏位＝Ｊ法基準休
体３か着脱可能に取利けもれ、この偏位＝Ｊ゛法基準休
２体には偏位手ツノ、検査面２４か形成されている。検
査面２４はＸ方向に向けられ、スタイラス２か！／ｌ接
ＩＩ丁能にされるとともに、偏位ＮＪ法検査面２４と）
、（べ１・線Ｔとの距離、別パすれば、偏位＝Ｊ法検査
面２４の）、（べＩＩ線Ｔかもの偏位（Ｊ法Ｈは既知で
ある。偏位・ｊ法検査血２４にスタイラス２の先端を１
′１接させたときのアーム１の傾斜角は偏位・」沃検出
器により検出されるか１本実施例では、前記Ｙ方向検出
器２２がこれを兼ねており、偏位・ＪＩＩｌｌ、の検出
と通畠の輪郭測定とについてνＪ換使川用きるようにな
っている。この偏位＾ｊ／Ｉｌ、検出器を＊ｌｉ　Ｉｌ
ｌするＹ方向検出器２２によりスタイラス２の先端の偏
位Ｎ１°法Ｈからの微小なずれΔＨが検出される。

また、ペース１１には万力台２５が設けられ、万力台２
５Ｈに載置された被測定物２６の表面」二をスタイラス
２か当接移動ｎ（能とされ、このときのアー１．２の傾
斜角度がＹ方向検出器２２で検出されるようになってい
る。

第４図には本実施例の゛電気系統が示され、図中、Ｘ方
向検出器１８で検出される回動支点０の変位ｊｄＸはこ
れに相当する電気量Ｅ　（ｘ）として円・弧誤差補ｉＥ
　手段３１に出力され、Ｙ方向検出器２２の出力値けは
信す調整１■３２へ送られ、このイ１１壮調整部３２に
は測定／検出切換手段３３が接続され、このｒ１段３３
のジノ換操作により信号調整部３２からは、スタイラス
７の先端の基準線Ｔがらの変位＋ＩＸｙに相当する電気
１ｊ：Ｅ（ｙ）、および、前記微小なずれΔＨに相当す
る電気ＩＥ（八〇　）か選択的に出力されるようになっ
ている。

また、Ｅ　（ｙ）は円弧誤差補正手段３１に人力され、
Ｅ（△Ｈ）は偏位表示装置３４に入力されてこの偏位表
示装置３４においてΔＨが表示されるが、Ｅ（ΔＨ）は
必要により、円弧誤差補正手段３１或いは偏位＝ｊ法段
設定手段５に入力されるようにＪっていてもよい。この
偏位′ＮＪＮ投法手段３５により前記偏位寸法Ｈに相当
する電気量Ｅ（Ｈ）が設定され、円弧誤差補正手段３１
では、これに人力される電気量Ｅ　（ｘ）　、　Ｅ　（
ｙ）　、　Ｅ（ΔＨ）、Ｅ　（Ｈ）に前出の式（１）或
いはこの近似式を用いる等して必要な演算が施されてＥ
（ｙ′）およびＥ（ｙ′）が算出され、これらがＸ−Ｙ
レコーダ等の記録Ａ１．３６に入力されて測定結果が記
録される。

ここで、円弧誤差補正手段３１で施される演算式の一例
を示せば次の通りである。

Ｅ（！　’）＝　Ｅ＋ｘ）−Ｅ（δン ＝Ｅ（ｘ）−（Ｅ山所式Ｐ−丁一匠η？）＝　Ｅ（ス） ・・・・　（２） Ｅ（Ｙ　’）　”　Ｅ（ＹＪ±（Ｅ＜Ｈ＞十Ｅ（ΔＨ）
）　・・・・　（３）式（２）、（：３）中Ｅ（δ）、
Ｅ（１）は大々円弧誤差δ、アーＬ、　ｌの長さｌに相
当する電気部である。なお、円弧＋ｊ！ｌ差補！Ｉ−ｒ
段３１は電気式＝限らす、例えばリンク機構等を用いた
機械式のものであってもよい。機械式である場合、ずれ
ΔＨを直接円弧１σ（差の補１［操作に利用するもので
なければ、スタイラス２を調整或いは交換する等してΔ
Ｈが、４容される範囲内まで調整し直す等してもよい。

このような本実施例によれば次のような効果がある。

（５）偏位寸法基準体２４と偏位寸法検出器（Ｙ方向検
出器２２）とを１１チけであるため、スタイラス２の先
端の＋１−確な位置、別詐すれば、スタイラス２の１１
÷確な長さを確認することができる。しかも、偏位；］
法検査面２４を設けるだけで、輪郭測定のために本来的
に備えられているＹ方向検出器２２を偏位＝Ｊ法検出器
として兼用できる。従って、極めて簡ｒｌ′Ｉな構造を
伺加するだけで偏位＼Ｊ′法Ｉ（からのずれΔＨを確認
することができる。

＋ｂ）偏位＝Ｊ法基準体２３はアーム支持体２１に着脱
可能に取伺けられているため、この偏位寸法基準体２３
を種々の＝Ｊ法のものと交換することにより、検査面２
４を種々の値に設定することができる。そのため、スタ
イラス２の長さに応じたスタイラス２の先端の基＊！ｌ
ａＴからの正確な偏位寸沃位：Ｍｔ（或いはスタイラス
２の実Ｘｊ法）を確認することができ、スタイラス２の
長さ別の種類を増大させることができ、１１つ、各個の
製造も容易なものとさせても測定精度」二問題がない。

〈６）設定した偏位；Ｊ法ＨからのずれΔＨをも円弧謂
差補ＩＬ回路３１における補正操作に利用するもである
ため、この点からも、正確なＪｌｌｌｌｌｌ全結果こと
ができる。この場合、 （１）円弧誤差補正手段３１が電気式であるときは特に
次のような効果がある。

■、基準＃ｉＡＴにスタイラス２の先端を一致させる方
法でも、Ｈだけずらせる方法でも、ΔＨを調整できるか
ら正確ａｌｌｌ定ができる。

１１、自動補正を°行わせて（第４図中破線部参照）Δ
Ｉ］を都度手調整しなくともよいようにできる。

（２）円弧誤差補止手段３１か機械式であるときは、偏
位；ｊ゛法検査面２４にスタイラス２の先端を・！つ接
させたときの偏位寸法検出器としてのＹ方向検出器２２
を指標としながら、スタイラス２の交換等を行うことが
でき、その後誤差なく測定できる。

なお、実施にあたり、偏位鷲」法検査面２４にスタイラ
ス２を当接させたときのアーＡ　１の傾斜角度を検出す
る偏位；ｊ法検出器は前記Ｙ方向検出器２２が兼用され
る場合に限らず、Ｙ方向検出器２２とは別個に設けても
よい。＜Ｈし、このＹ方向検出器２２を兼用させれば、
巾に切換手段３２を操作するだけで本来的な測定値であ
るＹ方向の偏位および偏位＼Ｊ法ＨからのずれΔＨを共
にめることができるため、極めて便宜である。

また、偏位＝Ｊ法検査体２３はアーム支持体２１に固Ｗ
的に取伺けられる等してもよいか、交換Ｉ＋）能でｉ′
れば被Δｌｉｔ定物２６の測定に対して邪魔になる恐れ
がないとともに、偏位寸法Ｈを種々の値に設定できると
いう効果がある。

［発明の効果］ 」二連のように本発明によれば、スタイラス先端の正確
な位置を容易に確認することができ、高精度な測定結果
を得ることができる輪郭測定機を゛提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は動作状態にあるスタイラスを拡大して示す側面
図、第２図は静止状態にある前記以外のスタイラスを拡
大して示す側面図、第３図は本発明に係る輪郭測定機の
一実施例の全体構成を示す側面図、第４図は前記実施例
の電気系統を示すブロフク図である。 １・・・アーム、２・・・スタイラス、１８・・・Ｘ方
向検出器、２１・・・アーム支持体、２２・・・Ｙ方向
検出器、２３・・・偏位寸法基準体、２４・・・偏位寸
法基準面、２６・・・被測定物、３１・・・円弧誤差補
正手段、３３・・・測定／検査切換手段、３５・・・偏
位寸法設定１段、３６・・・記録計。 第１図 第２図 第３図 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１，）先グみ；側にスクイラスを有するアーｌ、を基
   端側の回動支点を中心にしてアーｌ−支持体に回動１’
   −１４１に支１’ｌｌ＋シ、スクイラスを被４１１１疋
   物に出接させなから被４１す宝物と７−１、支持体とを
   所′Ａテ方向に相ダｌ移動させたときのア−ｌ、の前胴
   角度をＹ方向検出器で検出するとともに、アーＬ、の円
   弧ｉ下切に起因するｌ’ｌ弧＋、′！’ｊ　／Ｙｊを抽
   ＋Ｉするｌ’ｌ弧誤差補ｔ１ｒ段をぴ１１えた輪郭側）
   ジ機にわいて、前記相対移動方向と・１・１■Ｃ前記回
   動支点を通ｌｌ１ｌｉ＋するノ、（準線からの偏イ：ｔ
   　ｚＪ法か１１４知の偏イ１“ｔ・］／）、検査面を設
   け、かつ　この偏イ）”７・ｊ法検査面にスタイラスを
   当接させたときのア−ｌ・の傾ネ４角度を検出する偏佼
   ；１法検出器を設けた、−とを＋１％徴と４−る輪郭Ａ
   ｌ１１定機。 ｔ、”　）　４’ｌ’　＋Ｍ、請求の範囲第ｔ　ｑ＋に
   おいて、前記偏位、１ツノ、検出！：りは、前記Ｙ方向
   検出器を兼用することを！ｔ！＋　を贅と噌る輪郭側疋
   機。 （３）’ｔ！ｌ：蒐１請求の範囲第１り１または第２　
   ｘｎにおいて、前記偏位−ｊツノ；検査面を、前記アー
   ノー１支１１体に着１１（３可能に取（＝１ける偏位＝
   Ｊｌ〕、検貞体に形成増−ることを特徴とする輪郭４１
   １１定機。