特許 6437498 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6437498

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月12日

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/00 20060101AFI20181203BHJP

   G01B 5/20 20060101ALI20181203BHJP

   G01B 5/012 20060101ALI20181203BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/00 L

   G01B5/20 C

   G01B5/012

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2016-179347(P2016-179347)

(22)【出願日】2016年9月14日

(65)【公開番号】特開2018-44840(P2018-44840A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2017年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武田 裕

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 信好

(72)【発明者】

【氏名】足立 幹雄

【審査官】 河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−０３３３０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−１６８６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０７１９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１５７２６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に向く第１の面を有する支持部と、
前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続された、測定部と、
前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能な第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された加圧部と、
を具備し、
前記測定部は、被検出部と、前記被検出部と前記接触子とを接続する柱部と、を有し、
前記被検出部は、前記柱部の中心軸まわりに回転可能である、
測定装置。

【請求項2】

前記支持部に設けられ、前記被検出部の回転を制限するよう構成された回転制限部、をさらに具備する請求項１の測定装置。

【請求項3】

第１の方向に向く第１の面を有する支持部と、
前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続された、測定部と、
前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能な第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された加圧部と、
前記第１の方向に見た状態で回動可能、且つ前記第２の方向に移動可能に前記支持部に取り付けられる可動部と、
を具備し、
前記第１のガイドは、前記可動部に取り付けられ、
前記支持部は、第１の受け部を有し、
前記加圧部は、前記可動部と前記第１の受け部との間に介在し、前記可動部を前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された第１の弾性体を有する、
測定装置。

【請求項4】

第１の方向に向く第１の面を有する支持部と、
前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続された、測定部と、
前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能な第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された加圧部と、
を具備し、
前記接触子は、被測定物の被測定面に接触するよう構成され、
前記第１のガイドは、前記被測定物の前記被測定面から前記第２の方向に離間するとともに前記被測定面に向く対向面に接触するよう構成されるとともに、前記第１の面に沿うとともに前記第２の方向と交差する第３の方向に前記支持部を移動させるよう回転可能な、少なくとも一つのローラを有する、
測定装置。

【請求項5】

前記接触子は、被測定物の被測定面に接触するよう構成され、
前記第１のガイドは、前記第１の面に沿うとともに前記第２の方向と交差する第３の方向において互いに離間するとともに、前記可動部に取り付けられた二つのローラを有し、
前記二つのローラは、前記被測定物の前記被測定面から前記第２の方向に離間するとともに前記被測定面に向く対向面に接触するよう構成されるとともに、前記第３の方向に前記支持部を移動させるよう回転可能である、
請求項３の測定装置。

【請求項6】

第１の方向に向く第１の面を有する支持部と、
前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続された、測定部と、
前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能な第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された加圧部と、
を具備し、
前記測定部は、前記第２の方向に移動可能に前記支持部に取り付けられ、
前記支持部は、第２の受け部を有し、
前記加圧部は、前記測定部と前記第２の受け部との間に介在し、前記測定部を前記第１のガイドに対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された第２の弾性体を有する、
測定装置。

【請求項7】

前記支持部に設けられた第２のガイド、をさらに具備し、
前記接触子は、被測定物の被測定面に接触するよう構成され、
前記第２のガイドは、前記被測定面に接触するよう構成された、
請求項６の測定装置。

【請求項8】

前記支持部は、前記第１の面の反対側に位置する第２の面を有し、
前記第１の面の摩擦係数は、前記第２の面の摩擦係数よりも小さい、
請求項１乃至請求項７のいずれか一つの測定装置。

【請求項9】

前記支持部に設けられ、前記第１の方向に移動可能に前記測定部が取り付けられるとともに、前記第１の方向における前記測定部の移動を制限可能な保持部、をさらに具備する請求項１乃至請求項８のいずれか一つの測定装置。

【請求項10】

前記第１のガイドと前記接触子との相対的な移動を制限可能な制限部、をさらに具備する請求項１乃至請求項９のいずれか一つの測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元測定機は、例えば、接触子を被測定物に接触させながら、当該接触子を被測定物に対して移動させることで被測定物の形状を測定する倣い測定に用いられる。三次元測定機の一例として、トラッカから照射されるレーザ光を反射するレトロリフレクタを備え、トラッカとレトロリフレクタとの間の距離により被測定物上の座標を計測する三次元測定機が知られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１１２０４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

接触子が被測定物に押し付けられる荷重が変化することで、測定データの精度が低下する可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一つの実施形態に係る測定装置は、支持部と、測定部と、第１のガイドと、加圧部と、を備える。前記支持部は、第１の方向に向く第１の面を有する。前記測定部は、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続される。前記第１のガイドは、前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能である。前記加圧部は、前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成される。前記測定部は、被検出部と、前記被検出部と前記接触子とを接続する柱部と、を有する。前記被検出部は、前記柱部の中心軸まわりに回転可能である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る三次元測定システムを概略的に示す図である。

【図2】図２は、第１の実施形態の測定装置を示す斜視図である。

【図3】図３は、第１の実施形態の測定装置を示す断面図である。

【図4】図４は、第１の実施形態の測定装置を示す底面図である。

【図5】図５は、第１の実施形態の測定装置と被測定物とを示す断面図である。

【図6】図６は、第１の実施形態の回動する測定装置を示す底面図である。

【図7】図７は、第２の実施形態に係る測定装置を示す斜視図である。

【図8】図８は、第２の実施形態の測定装置を示す断面図である。

【図9】図９は、第２の実施形態の測定装置を示す底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、第１の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明は、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明も、記載されていない他の表現がされても良い。

【0008】

図１は、第１の実施形態に係る三次元測定システム１０を概略的に示す図である。三次元測定システム１０は、例えば、測定装置１１と、トラッカ１２と、コンピュータ１３とを有する。なお、三次元測定システム１０の構成はこれに限らない。

【0009】

測定装置１１は、測定機１５と、ガイド装置１６とを有する。測定機１５は、測定部の一例であり、例えば、プローブ又はタッチプローブとも称され得る。ガイド装置１６は、例えば、ホルダ又は治具とも称され得る。測定機１５は、ハンディタイプの三次元測定機であり、ガイド装置１６に取り外し可能に取り付けられる。

【0010】

測定機１５は、例えば、作業者によって被測定物１８に接触させられた状態で、当該被測定物１８に対して相対的に移動させられる。測定機１５は、ガイド装置１６に取り付けられた状態で使用されるが、ガイド装置１６から取り外された状態で使用することも可能である。なお、測定機１５はこれに限らず、例えば、台座に接続された三次元測定機であっても良い。

【0011】

図２は、第１の実施形態の測定装置１１を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態の測定装置１１を示す断面図である。図３は、測定機１５を部分的に省略して示す。図４は、第１の実施形態の測定装置１１を示す底面図である。

【0012】

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、測定装置１１の長さに沿う。Ｙ軸は、測定装置１１の幅に沿う。Ｚ軸は、測定装置１１の高さに沿う。

【0013】

図３に示すように、測定機１５は、本体２１と、スタイラス２２とを有する。本体２１は、被検出部の一例である。図２に示すように、本体２１は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に延びた棒状に形成される。本体２１は、他の形状を有しても良い。

【0014】

図１に示すように、本体２１は、レトロリフレクタ２５を有する。レトロリフレクタ２５は、例えば、再帰反射器、再帰反射材、鏡、反射部、又は被検出部とも称され得る。レトロリフレクタ２５は、入射した光を、入射方向と平行で、かつ反対の方向へと反射する。レトロリフレクタ２５は、例えばコーナーキューブであるが、他のレトロリフレクタであっても良い。レトロリフレクタ２５は、例えば、Ｚ軸と交差する方向に向く。

【0015】

図３に示すスタイラス２２は、取り外し可能に本体２１に取り付けられる。例えば、スタイラス２２は、被測定物１８に対応する形状のスタイラス２２と交換可能である。スタイラス２２は、接触子２８と、柱部２９とを有する。

【0016】

接触子２８は、例えば、球状に形成される。接触子２８は、半球状のような他の形状に形成されても良い。接触子２８は、例えば、ルビーのような硬く且つ摩擦係数が低い材料によって作られる。

【0017】

柱部２９は、接触子２８からＺ軸に沿う正方向（Ｚ軸の矢印が示す方向）に延びる円柱状に形成される。言い換えると、柱部２９の先端に、接触子２８が設けられる。柱部２９の半径は、接触子２８の半径よりも小さい。柱部２９のＺ軸に沿う正方向の端部は、本体２１に設けられたソケット２１ａに取り外し可能に固定される。このため、柱部２９は、本体２１と接触子２８とを接続する。

【0018】

ガイド装置１６は、基部３１と、スライド板３２と、第１のガイド３３と、加圧部３４と、インデックスプランジャ３５と、ブッシュ部３６と、クランプ部３７とを有する。基部３１は、支持部の一例であり、例えば、載置部、壁、又は板とも称され得る。スライド板３２は、可動部の一例であり、例えば、支持部、取付部、回動部、又は揺動部とも称され得る。第１のガイド３３は、例えば、当接部又は接触部とも称され得る。加圧部３４は、例えば、離間部、押付部、又は付勢部とも称され得る。インデックスプランジャ３５は、制限部の一例であり、例えば、加圧部、保持部、固定部、又はロックとも称され得る。ブッシュ部３６は、保持部の一例である。クランプ部３７は、回転制限部の一例である。

【0019】

基部３１は、ベースプレート４１と、スライドガイド４２とを有する。スライドガイド４２は、第１の受け部の一例である。ベースプレート４１は、例えば金属によって作られ、Ｘ‐Ｙ平面上に広がる略四角形の板状に形成される。ベースプレート４１は、他の材料によって作られても良いし、他の形状に形成されても良い。ベースプレート４１は、第１の面４１ａと、第２の面４１ｂとを有する。

【0020】

第１の面４１ａは、Ｚ軸に沿う負方向（Ｚ軸の矢印の反対方向）に向く略平坦な面である。Ｚ軸に沿う負方向は、第１の方向の一例である。第２の面４１ｂは、第１の面４１ａの反対側に位置し、Ｚ軸に沿う正方向に向く。

【0021】

第１の面４１ａに、例えば、ポリテトラフルオロエチレンシートが貼りつけられる。一方、第２の面４１ｂは、ベースプレート４１の材料である金属によって形成される。このため、第１の面４１ａの摩擦係数は、第２の面４１ｂの摩擦係数よりも小さい。なお、第１の面４１ａはこれに限らない。

【0022】

ベースプレート４１に、第１の孔４１ｃと、第２の孔４１ｄとが設けられる。第１の孔４１ｃと第２の孔４１ｄとはそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向にベースプレート４１を貫通し、第１の面４１ａと第２の面４１ｂとに開口する。

【0023】

第１の孔４１ｃは、例えば、略円形の孔である。第１の孔４１ｃの半径は、接触子２８の半径よりも大きい。第２の孔４１ｄは、例えば、Ｘ軸に沿う方向に延びる略長方形の孔である。第２の孔４１ｄは、第１の孔４１ｃに対してＸ軸に沿う負方向（Ｘ軸の矢印の反対方向）に離間した位置に設けられる。

【0024】

スライドガイド４２は、ベースプレート４１の第１の面４１ａに固定される。スライドガイド４２に、収容部４２ａが設けられる。収容部４２ａは、Ｘ軸に沿う負方向に開口する有底の穴である。

【0025】

スライドガイド４２は、支持面４２ｂと、受け面４２ｃとを有する。支持面４２ｂと受け面４２ｃとはそれぞれ、収容部４２ａの内面の一部を形成する。支持面４２ｂは、Ｚ軸に沿う正方向に向く。受け面４２ｃは、Ｘ軸に沿う負方向に向く。

【0026】

スライドガイド４２は、調整ボルト４３を有する。調整ボルト４３は、スライドガイド４２の受け面４２ｃを形成する。調整ボルト４３が移動することで、スライドガイド４２の受け面４２ｃの位置が変化する。

【0027】

図４に示すように、スライド板３２は、Ｙ軸に沿う方向に延びる略四角形の板状に形成される。スライド板３２は、底面３２ａと、図３に示す上面３２ｂとを有する。底面３２ａは、Ｚ軸に沿う負方向に向く。上面３２ｂは、底面３２ａの反対側に位置し、Ｚ軸に沿う正方向に向く。上面３２ｂは、ベースプレート４１の第１の面４１ａに面する。

【0028】

スライド板３２は、凸部４５をさらに有する。凸部４５は、底面３２ａからＺ軸に沿う負方向に突出する。凸部４５は、Ｙ軸に沿う方向におけるスライド板３２の略中央に位置する。

【0029】

図３に示すように、スライド板３２の一部は、スライドガイド４２の収容部４２ａに収容される。スライド板３２の凸部４５は、スライドガイド４２の支持面４２ｂに支持される。さらに、スライドガイド４２の一部は、スライド板３２の底面３２ａを支持する。

【0030】

スライド板３２は、スライドガイド４２の支持面４２ｂとベースプレート４１の第１の面４１ａとの間に配置され、スライドガイド４２によって支持される。これにより、スライド板３２は、基部３１に取り付けられる。

【0031】

スライド板３２は、基部３１に対してＸ軸に沿う方向に移動可能である。Ｘ軸に沿う方向は、第２の方向の一例であり、Ｘ軸に沿う正方向（Ｘ軸の矢印が示す方向）と、Ｘ軸に沿う負方向とを含む。さらに、スライド板３２は、基部３１に対して、例えばＺ軸まわりに回動可能である。すなわち、スライド板３２は、Ｚ軸に沿う負方向に見た状態で回動可能である。

【0032】

Ｚ軸に沿う負方向に見た状態で回動可能であるスライド板３２は、回動したときに、Ｚ軸に沿う負方向に見た平面視で曲線状に移動していれば良い。すなわち、Ｚ軸まわりに回動可能なスライド板３２は、回動したときに、Ｚ軸に沿う負方向に見た平面視で曲線状の移動の一例である円弧状の軌道の移動をする。他の例として、Ｚ軸に対して斜めに交差する中心軸まわりに回動可能なスライド板３２は、回動したときに、Ｚ軸に沿う負方向に見た平面視で曲線状の移動の一例である楕円の円弧状の軌道で移動する。

【0033】

スライド板３２の凸部４５に、凹部４５ａが設けられる。凹部４５ａは、Ｘ軸に沿う正方向に開口する有底の穴である。凹部４５ａは、スライドガイド４２の受け面４２ｃと対向する。

【0034】

スライド板３２は、ロッド４８を有する。ロッド４８は、スライド板３２の上面３２ｂからＺ軸に沿う正方向に延びる円柱状の柱である。ロッド４８は、ベースプレート４１の第２の孔４１ｄを通り、ベースプレート４１の第２の面４１ｂから突出する。

【0035】

図４に示すように、第１のガイド３３は、二つの第１のローラ５１を有する。第１のローラ５１は、ローラの一例である。二つの第１のローラ５１は、Ｙ軸に沿う方向に互いに離間して、スライド板３２の底面３２ａに取り付けられる。Ｙ軸に沿う方向は、第３の方向の一例であり、Ｙ軸に沿う正方向（Ｙ軸の矢印が示す方向）と、Ｙ軸に沿う負方向（Ｙ軸の矢印の反対方向）とを含む。

【0036】

第１のガイド３３の第１のローラ５１は、スライド板３２を介して、基部３１に接続される。二つの第１のローラ５１は、ベースプレート４１の第１の面４１ａに対してＺ軸に沿う負方向に位置する。

【0037】

図２に示すように、第１のローラ５１は、第１の軸５１ａを有する。第１の軸５１ａは、Ｚ軸に沿う正方向に延び、スライド板３２を貫通する。第１の軸５１ａにナット５２が取り付けられることで、第１のローラ５１は、スライド板３２に取り付けられる。第１のローラ５１は、第１の軸５１ａまわりに回転可能なローラである。言い換えると、第１のローラ５１は、Ｚ軸まわりに回転可能なローラである。

【0038】

図４に示すように、二つの第１のローラ５１は、スライド板３２のＹ軸に沿う方向における両端部にそれぞれ配置される。Ｘ軸に沿う負方向における第１のローラ５１の端部は、Ｘ軸に沿う負方向におけるスライド板３２の端部に対し、Ｘ軸に沿う負方向に離間している。言い換えると、第１のローラ５１は、スライド板３２からＸ軸に沿う負方向に張り出す。Ｘ軸に沿う方向において、二つの第１のローラ５１は、実質的に同一の位置に配置される。

【0039】

図３に示すように、加圧部３４は、第１のスプリング５５を有する。第１のスプリング５５は、第１の弾性体の一例である。第１のスプリング５５は、例えばコイルバネであるが、他の弾性体であっても良い。

【0040】

第１のスプリング５５の一方の端部は、スライドガイド４２の受け面４２ｃによって支持される。第１のスプリング５５の他方の端部は、スライド板３２の凹部４５ａによって支持される。言い換えると、第１のスプリング５５は、スライド板３２とスライドガイド４２との間に介在する。

【0041】

第１のスプリング５５は、基部３１に対して、スライド板３２及び第１のガイド３３を、Ｘ軸に沿う負方向に弾性的に押す。言い換えると、第１のスプリング５５は、スライド板３２及び第１のガイド３３に対して、基部３１をＸ軸に沿う正方向に弾性的に押す。すなわち、第１のスプリング５５は、基部３１と、スライド板３２及び第１のガイド３３とを、弾性力によってＸ軸に沿う方向に離間させる。

【0042】

インデックスプランジャ３５は、スリーブ５７と、プッシャ５８とを有する。スリーブ５７は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに取り付けられる。プッシャ５８は、スリーブ５７の内部を通り、Ｘ軸に沿う方向に延びる。

【0043】

プッシャ５８は、例えば、作業者によって操作されることで、スリーブ５７に対してＸ軸に沿う正方向に移動可能である。プッシャ５８の先端は、ロッド４８に面する。作業者がプッシャ５８を操作することで、プッシャ５８は、ロッド４８をＸ軸に沿う正方向に押す。

【0044】

ロッド４８がＸ軸に沿う正方向に押されると、スライド板３２及び第１のガイド３３が、基部３１に対してＸ軸に沿う正方向に移動させられる。インデックスプランジャ３５は、プッシャ５８がロッド４８を押す状態で、スリーブ５７に対するプッシャ５８の移動を制限することができる。

【0045】

スリーブ５７に対するプッシャ５８の移動を制限されると、プッシャ５８がロッド４８を支持する。このため、インデックスプランジャ３５は、第１のスプリング５５によって押されるスライド板３２及び第１のガイド３３と基部３１との相対的な移動を制限する。

【0046】

ブッシュ部３６は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに取り付けられる。言い換えると、ブッシュ部３６は、基部３１に設けられる。ブッシュ部３６は、無給油ブッシュ６１と、回転ブッシュ６２と、押ネジ６３と、スペーサ６４とを有する。

【0047】

無給油ブッシュ６１と回転ブッシュ６２とはそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向に延びる略円筒状に形成される。回転ブッシュ６２は、無給油ブッシュ６１の内側に、Ｚ軸まわりに回転可能に保持される。

【0048】

回転ブッシュ６２に、取付孔６２ａと、ネジ孔６２ｂとが設けられる。取付孔６２ａは、略円筒状の回転ブッシュ６２の内側の孔であり、Ｚ軸に沿う方向に回転ブッシュ６２を貫通する。Ｚ軸に沿う負方向に平面視したとき、取付孔６２ａの中心は、ベースプレート４１の第１の孔４１ｃの中心と略同一位置に設けられる。ネジ孔６２ｂは、Ｚ軸と交差する方向に延びる孔であり、回転ブッシュ６２の外部と取付孔６２ａとを連通する。

【0049】

回転ブッシュ６２の取付孔６２ａに、測定機１５が挿入される。例えば、測定機１５の本体２１のソケット２１ａが、回転ブッシュ６２の取付孔６２ａの内部に収容される。測定機１５のスタイラス２２の柱部２９は、回転ブッシュ６２の取付孔６２ａと、ベースプレート４１の第１の孔４１ｃとを通る。

【0050】

柱部２９が回転ブッシュ６２の取付孔６２ａとベースプレート４１の第１の孔４１ｃとを通ることで、スタイラス２２の接触子２８は、ベースプレート４１の第１の面４１ａに対してＺ軸に沿う負方向に位置する。

【0051】

押ネジ６３は、回転ブッシュ６２のネジ孔６２ｂに取り付けられる。押ネジ６３の先端は、取付孔６２ａに挿入された測定機１５のソケット２１ａを押す。これにより、押ネジ６３は、測定機１５を回転ブッシュ６２に取り付ける。すなわち、測定機１５の接触子２８は、柱部２９、本体２１、及びブッシュ部３６を介して、基部３１に接続される。

【0052】

測定機１５は、Ｚ軸に沿う方向において、基部３１に対する所望の位置で回転ブッシュ６２に取り付けられる。言い換えると、測定機１５は、Ｚ軸に沿う方向に移動可能に回転ブッシュ６２に取り付けられる。押ネジ６３が測定機１５を押すことで、Ｚ軸に沿う方向における測定機１５の移動が制限される。

【0053】

例えば、測定機１５は、Ｚ軸に沿う方向において、接触子２８と、第１のローラ５１と、第１のスプリング５５とが略同一位置に配置されるように、押ネジ６３によって回転ブッシュ６２に取り付けられる。接触子２８の位置が変更される場合、押ネジ６３が緩められ、測定機１５がＺ軸に沿う方向において基部３１に対して移動させられる。

【0054】

スペーサ６４は、Ｚ軸に沿う方向に延びる略円筒形に形成される。スペーサ６４の一方の端部は、無給油ブッシュ６１に取り付けられる。スペーサ６４の他方の端部は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに取り付けられる。

【0055】

回転ブッシュ６２は、無給油ブッシュ６１に対して、Ｚ軸まわりに回転可能である。このため、測定機１５は、回転ブッシュ６２に取り付けられることで、無給油ブッシュ６１及び基部３１に対してＺ軸まわりに回転可能である。具体的には、測定機１５は、基部３１に対して、柱部２９の中心軸まわりに回転可能である。

【0056】

クランプ部３７は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに取り付けられる。言い換えると、クランプ部３７は、基部３１に設けられる。クランプ部３７は、クランプ板６６と、レバー機構６７と、複数の柱６８とを有する。

【0057】

クランプ板６６は、例えば合成樹脂によって、Ｘ‐Ｙ平面上に広がる略四角形の板状に形成される。クランプ板６６は、他の材料によって作られても良いし、他の形状に形成されても良い。クランプ板６６に、保持孔６６ａと、スリット６６ｂと、挿通孔６６ｃとが設けられる。

【0058】

保持孔６６ａは、クランプ板６６をＺ軸に沿う方向に貫通する。保持孔６６ａの内部に回転ブッシュ６２が配置される。保持孔６６ａの内周面は、回転ブッシュ６２の外周面に接触する。スリット６６ｂは、保持孔６６ａから、例えばＸ軸に沿う負方向に延びる。スリット６６ｂは、Ｘ軸に沿う方向において、保持孔６６ａと、クランプ板６６の外部とを連通する。

【0059】

クランプ板６６は、スリット６６ｂを形成する二つの面が互いに近づくように弾性変形可能である。言い換えると、クランプ板６６は、スリット６６ｂ及び保持孔６６ａが狭まるように弾性変形可能である。

【0060】

挿通孔６６ｃは、クランプ板６６をＹ軸に沿う方向に貫通する。挿通孔６６ｃは、スリット６６ｂを横切って延びる。すなわち、挿通孔６６ｃは、Ｙ軸に沿う方向におけるクランプ板６６の端部に開口するとともに、スリット６６ｂを形成する二つの面に開口する。

【0061】

レバー機構６７は、係合ロッド６７ａと、図２に示すレバー６７ｂとを有する。係合ロッド６７ａは、スリット６６ｂを横切るとともに、クランプ板６６の挿通孔６６ｃを通る。係合ロッド６７ａの一方の端部は、クランプ板６６に固定される。レバー６７ｂは、係合ロッド６７ａの他方の端部に設けられる。

【0062】

レバー６７ｂが締められることで、クランプ板６６は、スリット６６ｂ及び保持孔６６ａが狭まるように弾性変形する。これにより、保持孔６６ａの内周面が回転ブッシュ６２の外周面を保持し、クランプ部３７が回転ブッシュ６２の回転を制限する。すなわち、クランプ部３７は、基部３１に対する回転ブッシュ６２及び測定機１５の本体２１の回転を制限する。

【0063】

一方、レバー６７ｂが緩められることで、クランプ板６６は元の状態に戻る。これにより、保持孔６６ａによる回転ブッシュ６２の保持が解除され、回転ブッシュ６２及び測定機１５は、基部３１に対して回転可能になる。

【0064】

複数の柱６８は、Ｚ軸に沿う方向に延びる。柱６８の一方の端部は、クランプ板６６に取り付けられる。柱６８の他方の端部は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに取り付けられる。

【0065】

図３に示すように、第１のガイド３３の第１のローラ５１は、Ｘ軸に沿う方向において、測定機１５の接触子２８から離間する。なお、第１のガイド３３は、Ｘ軸に沿う方向において、接触子２８と部分的に重なっても良い。しかし、第１のガイド３３のＸ軸に沿う負方向の端部は、接触子２８のＸ軸に沿う正方向の端部から、Ｘ軸に沿う負方向に離間する。図４に示すように、Ｙ軸に沿う方向において、接触子２８は、二つの第１のローラ５１の間の略中央に位置する。

【0066】

上述のように、スライド板３２及び第１のガイド３３は、Ｘ軸に沿う方向に移動可能に取り付けられる。このため、第１のガイド３３の第１のローラ５１は、接触子２８に対して相対的にＸ軸に沿う方向に移動可能である。すなわち、第１のガイド３３は、接触子２８に対して移動可能に基部３１に取り付けられる。別の表現によれば、接触子２８を有する測定機１５は、ブッシュ部３６及び基部３１を介して、第１のガイド３３に対して移動可能にスライド板３２に取り付けられる。

【0067】

図３に示す加圧部３４の第１のスプリング５５は、スライド板３２を接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向は、接触子に対して第２の方向に沿って遠ざかる方向、の一例である。これにより、加圧部３４は、第１のガイド３３を接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。

【0068】

具体的には、第１のスプリング５５は、第１のガイド３３が取り付けられたスライド板３２を、接触子２８から遠ざかるように、Ｘ軸に沿う負方向に押す。別の表現によれば、第１のスプリング５５は、接触子２８を有する測定機１５と、ブッシュ部３６と、基部３１とを、第１のガイド３３から遠ざかるように、Ｘ軸に沿う正方向に押す。このように、第１のスプリング５５は、第１のガイド３３と接触子２８とを、Ｘ軸に沿う方向に互いに離間させる。

【0069】

図５は、第１の実施形態の測定装置１１と被測定物１８とを示す断面図である。図３及び図５に示すように、被測定物１８に、複数の溝１８ａが設けられる。測定装置１１は、溝１８ａの形状を測定するため、例えば以下に説明するように、被測定物１８上に配置される。

【0070】

被測定物１８は、第１の壁７１と、複数の第２の壁７２とを有する。第１の壁７１は、大よそＸ‐Ｙ平面上に広がる。なお、第１の壁７１は、他の形状に形成されても良い。複数の第２の壁７２はそれぞれ、第１の壁７１から実質的にＺ軸に沿う正方向に突出するとともに、実質的にＹ軸に沿う方向に延びる。複数の第２の壁７２は、間隔を介してＸ軸に沿う方向に配置される。

【0071】

第１の壁７１は、底面７１ａを有する。底面７１ａは、実質的にＺ軸に沿う正方向に向く。複数の第２の壁７２はそれぞれ、第１の側面７２ａと、第２の側面７２ｂと、頂面７２ｃとを有する。第１の側面７２ａは、被測定面の一例である。第２の側面７２ｂは、対向面の一例である。

【0072】

第１の側面７２ａは、実質的にＸ軸に沿う負方向に向く。第２の側面７２ｂは、第１の側面７２ａの反対側に位置し、実質的にＸ軸に沿う正方向に向く。頂面７２ｃは、第１の壁７１から突出する第２の壁７２の端部であり、実質的にＺ軸に沿う正方向に向く。頂面７２ｃは、第１の側面７２ａと第２の側面７２ｂとを接続する。

【0073】

一つの第２の壁７２の第２の側面７２ｂは、隣接する他の第２の壁７２の第１の側面７２ａからＸ軸に沿う方向に離間する。第１の側面７２ａと第２の側面７２ｂとの間の距離は、複数の位置において異なっても良い。言い換えると、溝１８ａの幅は変化しても良い。

【0074】

一つの第２の壁７２の第２の側面７２ｂは、隣接する他の第２の壁７２の第１の側面７２ａに向く。一つの第２の壁７２の第２の側面７２ｂと、隣接する他の第２の壁７２の第１の側面７２ａとは、第１の壁７１の底面７１ａによって接続される。

【0075】

溝１８ａは、実質的にＹ軸に沿う方向に延び、Ｚ軸に沿う正方向に開放された有底のスリットである。別の表現によれば、溝１８ａは、頂面７２ｃを含む被測定物１８の表面１８ｂに開口する。溝１８ａは、第１の壁７１の底面７１ａと、一つの第２の壁７２の第１の側面７２ａと、隣接する他の第２の壁７２の第２の側面７２ｂとを含む。

【0076】

上記の被測定物１８上に、測定装置１１が配置される。まず、例えば作業者により、インデックスプランジャ３５のプッシャ５８が押される。プッシャ５８は、ロッド４８をＸ軸に沿う正方向に押し、スライド板３２及び第１のガイド３３をＸ軸に沿う方向に移動させる。

【0077】

スライド板３２及び第１のガイド３３が移動することで、Ｘ軸に沿う方向における、第１のガイド３３の第１のローラ５１と、接触子２８との間の距離が縮小される。Ｘ軸に沿う方向における、第１のローラ５１のＸ軸に沿う負方向の端部と、接触子２８のＸ軸に沿う正方向の端部との間の距離は、一つの第２の壁７２の第１の側面７２ａと隣接する第２の壁７２の第２の側面７２ｂとの間の距離よりも小さい。

【0078】

インデックスプランジャ３５は、上述の状態でロックされ、スリーブ５７に対するプッシャ５８の移動を制限する。これにより、第１のガイド３３と接触子２８との相対的な移動が制限され、Ｘ軸に沿う方向における第１のローラ５１と接触子２８との間の距離が一時的に固定される。

【0079】

次に、スライド板３２と、第１のガイド３３と、接触子２８とが、被測定物１８の溝１８ａに挿入される。インデックスプランジャ３５がロックされることで、スライド板３２と、第１のガイド３３と、接触子２８とは、第２の壁７２に当たらずに、溝１８ａに挿入されることができる。

【0080】

スライド板３２、第１のガイド３３、及び接触子２８が溝１８ａに挿入されると、ベースプレート４１の第１の面４１ａが第２の壁７２の頂面７２ｃに接触する。言い換えると、スライド板３２の第１の面４１ａは、被測定物１８の表面１８ｂに支持される。

【0081】

次に、インデックスプランジャ３５のロックが解除され、第１のスプリング５５がスライド板３２を押す。図３及び図４に示すように、スライド板３２が押されると、第１のガイド３３の二つの第１のローラ５１は、第２の壁７２の第２の側面７２ｂに接触する。図４は、第２の壁７２の断面を、図３のＦ４‐Ｆ４線に沿って示す。さらに、第１のスプリング５５が基部３１のスライドガイド４２を押すことで、基部３１に接続された測定機１５の接触子２８が、隣接する第２の壁７２の第１の側面７２ａに接触する。このとき、例えば、接触子２８がＺ軸に沿う方向において第１の側面７２ａの所望の位置に接触するように、測定機１５が押ネジ６３によって回転ブッシュ６２に付け直されても良い。

【0082】

第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触し、接触子２８が第１の側面７２ａに接触した状態で、第１のスプリング５５が、スライド板３２を接触子２８に対してＸ軸に沿う負方向に弾性的に押す。これにより、第１のスプリング５５は、接触子２８を第１の側面７２ａに押し付けるとともに、第１のローラ５１を第２の側面７２ｂに押し付ける。第１のスプリング５５は、所望の接触圧で接触子２８を第１の側面７２ａに押し付ける。第１のスプリング５５は、接触子２８が第１の側面７２ａに押し付けられる荷重を略一定に保つ。

【0083】

次に、図２に示すレバー６７ｂが緩められ、クランプ板６６の保持孔６６ａによる回転ブッシュ６２の保持が解除される。作業者は、回転ブッシュ６２及び測定機１５を回転させ、図１に示すレトロリフレクタ２５をトラッカ１２に向ける。レトロリフレクタ２５がトラッカ１２に向けられると、レバー６７ｂが締められ、クランプ部３７が回転ブッシュ６２及び測定機１５の回転を制限する。

【0084】

以上により、測定装置１１は被測定物１８上に配置される。作業者は、測定装置１１を、溝１８ａに沿って移動させる。言い換えると、測定装置１１は、実質的にＹ軸に沿う方向（Ｙ軸に沿う正方向又はＹ軸に沿う負方向）に移動させられる。

【0085】

測定装置１１がＹ軸に沿う方向に移動させられることで、第２の側面７２ｂに接触する第１のローラ５１は、Ｚ軸まわりに回転する。第１のローラ５１の回転方向（周方向）は、測定装置１１が移動させられる方向を含む。すなわち、第１のローラ５１は、Ｙ軸に沿う方向に測定装置１１の基部３１を移動させるよう回転可能である。Ｙ軸に沿う方向は、第３の方向の一例であり、ベースプレート４１の第１の面４１ａに沿うとともにＸ軸に沿う方向と交差する方向である。

【0086】

上記のように、第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触する。さらに、球状の接触子２８が第１の側面７２ａに接触し、ポリテトラフルオロエチレンシートが貼りつけられたベースプレート４１の第１の面４１ａが頂面７２ｃに接触する。このため、測定装置１１は、接触子２８が略一定の荷重で第１の側面７２ａに接触した状態で、溝１８ａに沿って滑らかに移動させられる。

【0087】

図６は、第１の実施形態の回動する測定装置１１を示す底面図である。図６に示すように、例えば、測定装置１１が移動しているとき、測定装置１１にＺ軸まわりに回動する方向の力が作用することがある。これにより、測定機１５と基部３１とは、Ｚ軸まわりに回動する。

【0088】

スライド板３２は、基部３１に対してＺ軸まわりに回動可能である。さらに、スライド板３２に取り付けられた第１のガイド３３の二つの第１のローラ５１は、第２の側面７２ｂに接触する。このため、基部３１が回動するとき、スライド板３２は基部３１に対して相対的に回動し、二つの第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触し続ける。さらに、第１のスプリング５５の弾性力により、接触子２８は第１の側面７２ａに接触し続ける。

【0089】

基部３１に対してスライド板３２が回動すると、第１のスプリング５５が曲げられる。第１のスプリング５５は、弾性力により、基部３１とスライド板３２との相対的な位置を、図６の位置から図４の位置に復元させる。

【0090】

図１に示すように、トラッカ１２は、移動する測定装置１１のレトロリフレクタ２５にレーザ光Ｌを照射し、測定装置１１を追尾する。レーザ光Ｌは、レトロリフレクタ２５により平行且つ反対方向に反射され、トラッカ１２の受光部に入射する。

【0091】

測定装置１１が移動させられると、レトロリフレクタ２５が、トラッカ１２に向く方向と異なる方向に向くことがある。このとき、作業者は、図２に示すレバー６７ｂを緩め、再び回転ブッシュ６２及び測定機１５を回転させることで、レトロリフレクタ２５をトラッカ１２に向ける。

【0092】

コンピュータ１３は、トラッカ１２に接続される。コンピュータ１３は、トラッカ１２の受光部に入射したレーザ光Ｌにより、トラッカ１２とレトロリフレクタ２５との間の距離を測定する。さらに、コンピュータ１３は、カメラにより測定装置１１の姿勢を測定しても良い。

【0093】

コンピュータ１３は、トラッカ１２及びレトロリフレクタ２５の間の距離と、測定装置１１の姿勢と、に基づき、三次元測定システム１０の座標系における接触子２８の座標を算出する。接触子２８が第１の側面７２ａに接触した状態で、測定装置１１が溝１８ａに沿って移動させられることで、三次元測定システム１０は第１の側面７２ａの形状を測定（倣い測定）する。

【0094】

次に、測定装置１１は、接触子２８が第２の側面７２ｂに接触し、第１のガイド３３の第１のローラ５１が第１の側面７２ａに接触するよう、被測定物１８上に再度配置される。測定装置１１が上述のように溝１８ａに沿って移動させられることで、三次元測定システム１０は第２の側面７２ｂの形状を測定する。コンピュータ１３は、第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂの形状に基づき、溝１８ａの形状を算出する。

【0095】

以上説明した本実施形態のコンピュータ１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備える。コンピュータ１３は、例えば、ＣＰＵが記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、当該プログラムを主記憶装置上にロード及び生成し、上述の形状測定を行う。

【0096】

以上説明された第１の実施形態に係る三次元測定システム１０において、測定装置１１は、例えば、被測定物１８の表面１８ｂに基部３１の第１の面４１ａが支持され、表面１８ｂに設けられた溝１８ａの互いに対向する第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂに接触子２８及び第１のガイド３３が接触した状態で使用され得る。加圧部３４は、第１のガイド３３を接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。すなわち、加圧部３４は、接触子２８及び第１のガイド３３を互いに離間させ、溝１８ａの第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂに向かって押し付ける。これにより、被測定物１８に対して測定装置１１が移動したときに、溝１８ａの第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂから接触子２８及び第１のガイド３３が離間することが抑制されるとともに、第１のガイド３３及び接触子２８が溝１８ａの第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂに作用させる荷重が増大することが抑制される。従って、接触子２８が被測定物１８に一定の荷重で接触し続けることができ、測定装置１１による倣い測定の測定データの精度が低下することが抑制される。さらに、被測定物１８が接触子２８により変形させられることが抑制される。

【0097】

本体２１は、柱部２９の中心軸回りに回転可能である。これにより、測定装置１１が移動させられても、例えば本体２１に設けられたレトロリフレクタ２５がトラッカ１２に向き続けることが可能となる。

【0098】

一般的に、接触子２８が被測定物１８に接触した状態で測定装置１１が移動すると、接触子２８と被測定物１８との間の摩擦により、柱部２９を介して接触子２８に接続された本体２１が回転するおそれがある。本実施形態において、クランプ部３７は、本体２１の回転を制限する。これにより、本体２１が望まぬ回転をすることが抑制され、レトロリフレクタ２５がトラッカ１２に向き続けることが可能となる。

【0099】

第１のガイド３３が、Ｚ軸に沿う負方向に見た状態で回動可能且つＸ軸に沿う方向に移動可能に基部３１に取り付けられるスライド板３２に、取り付けられる。加圧部３４の第１のスプリング５５は、スライド板３２と基部３１のスライドガイド４２との間に介在し、スライド板３２を接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。これにより、スライド板３２に取り付けられた第１のガイド３３が、被測定物１８の第２の側面７２ｂに接触する。測定装置１１は、第１のガイド３３と接触子２８とで被測定物１８に接触することで、Ｚ軸まわりに回転することが抑制される。測定装置１１がＺ軸まわりに回転する場合、スライド板３２が回動可能であるため、第１のガイド３３が第２の側面７２ｂに接触した状態に保たれるとともに、接触子２８が第１の側面７２ａに接触した状態に保たれる。これにより、接触子２８が被測定物１８に接触し続けることができ、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制される。

【0100】

接触子２８は、被測定物１８の第１の側面７２ａに接触するよう構成される。第１のガイド３３は、被測定物１８の第２の側面７２ｂに接触するよう構成されるとともに、Ｙ軸に沿う方向に基部３１を移動させるよう回転可能な第１のローラ５１を有する。これにより、測定装置１１は、接触子２８が被測定物１８の第１の側面７２ａに接触した状態で、第１のローラ５１によってＹ軸に沿う方向に滑らかに移動することができる。例えば、作業者は、第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触した状態で、測定装置１１を移動させる。このとき、加圧部３４が第１のガイド３３を押すことで、接触子２８が第１のガイド３３に対して遠ざかる方向に弾性的に押され、第１の側面７２ａに押し付けられる。従って、接触子２８が被測定物１８に一定の荷重で接触し続けることができ、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制される。

【0101】

二つの第１のローラ５１が、Ｚ軸に沿う負方向に見た状態で回動可能且つＸ軸に沿う方向に移動可能に基部３１に取り付けられるスライド板３２に、取り付けられる。加圧部３４の第１のスプリング５５は、スライド板３２と基部３１のスライドガイド４２との間に介在し、スライド板３２を接触子２８に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。これにより、スライド板３２に取り付けられた二つの第１のローラ５１が、被測定物１８の第２の側面７２ｂに接触する。測定装置１１は、二つの第１のローラ５１と接触子２８との三点で被測定物１８に接触することで、Ｚ軸まわりに回転することが抑制される。測定装置１１がＺ軸まわりに回転する場合、スライド板３２が回動可能であるため、二つの第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触した状態に保たれるとともに、接触子２８が第１の側面７２ａに接触した状態に保たれる。これにより、接触子２８が被測定物１８に接触し続けることができ、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制される。

【0102】

測定装置１１は、例えば、被測定物１８の表面１８ｂに基部３１の第１の面４１ａが支持された状態で使用され得る。第１の面４１ａの摩擦係数が小さいため、測定装置１１は、被測定物１８の表面１８ｂに沿って滑らかに移動することができる。

【0103】

一般的に、測定装置１１と被測定物１８の表面１８ｂとの間の摩擦が大きく、測定装置１１が被測定物１８の表面１８ｂ上を滑らかに移動することが難しい場合、第１のスプリング５５の弾性力の伝わりが制限され、第１のスプリング５５によりスライド板３２が接触子２８に対して押されにくくなる。この場合、接触子２８が被測定物１８の第１の側面７２ａから離間してしまう可能性がある。一方、本実施形態では、上述のように第１の面４１ａの摩擦係数が小さい。これにより、接触子２８がより確実に第１の側面７２ａに接触するため、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制される。

【0104】

測定機１５は、Ｚ軸に沿う方向に移動可能にブッシュ部３６に取り付けられる。ブッシュ部３６は、押ネジ６３により、Ｚ軸に沿う方向における測定機１５の移動を制限可能である。これにより、測定機１５の接触子２８がＺ軸に沿う方向における所望の位置に配置された状態で、ブッシュ部３６がＺ軸に沿う方向における測定機１５の移動を制限することができる。

【0105】

インデックスプランジャ３５は、第１のガイド３３と接触子２８との相対的な移動を制限可能である。例えば、インデックスプランジャ３５は、第１のガイド３３と接触子２８とがＸ軸に沿う方向に近づいた状態で、第１のガイド３３と接触子２８との相対的な移動を制限する。これにより、第１のガイド３３と接触子２８とが被測定物１８の溝１８ａに容易に挿入可能となる。

【0106】

以下に、第２の実施形態について、図７乃至図９を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

【0107】

図７は、第２の実施形態に係る測定装置１１を示す斜視図である。図８は、第２の実施形態の測定装置１１を示す断面図である。図９は、第２の実施形態の測定装置１１を示す底面図である。図９は、第２の壁７２の断面を、図８のＦ９‐Ｆ９線に沿って示す。

【0108】

図８に示すように、第２の実施形態の測定機１５は、第１の実施形態の測定機１５と異なる。第２の実施形態において、測定機１５は、スライド板８１と、リフレクタホルダ８２と、アダプタ８３と、リフレクタ８４とを有する。

【0109】

スライド板８１は、Ｘ‐Ｙ平面上に広がる略四角形の板状に形成される。スライド板８１は、接触面８１ａと、取付面８１ｂとを有する。接触面８１ａは、Ｚ軸に沿う負方向に向き、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに接触する。取付面８１ｂは、接触面８１ａの反対側に位置し、Ｚ軸に沿う正方向に向く。

【0110】

スライド板８１に、凸部８７が設けられる。凸部８７は、スライド板８１のＸ軸に沿う負方向の端部に設けられ、取付面８１ｂからＺ軸に沿う正方向に突出する。凸部８７に、凹部８７ａが設けられる。凹部８７ａは、Ｘ軸に沿う負方向に開口する有底の穴である。

【0111】

リフレクタホルダ８２は、例えばネジ８８によって、スライド板８１の取付面８１ｂに取り付けられる。リフレクタホルダ８２は、スタイラス２２を有する。第１の実施形態と同じく、スタイラス２２の柱部２９は、ベースプレート４１の第１の孔４１ｃを通る。

【0112】

アダプタ８３は、リフレクタホルダ８２に取り付けられる。言い換えると、リフレクタホルダ８２は、スライド板８１とアダプタ８３とを接続する。アダプタ８３は、支持面８３ａと、磁石８３ｂとを有する。支持面８３ａは、Ｚ軸に沿う負方向に凸に窪んだ曲面である。磁石８３ｂは、アダプタ８３の内部に設けられる。

【0113】

リフレクタ８４は、略球状に形成される。リフレクタ８４は、例えば金属のような磁性体によって作られ、レトロリフレクタ２５を有する。リフレクタ８４がアダプタ８３の支持面８３ａに支持されると、アダプタ８３の磁石８３ｂが、磁力によって磁性体であるリフレクタ８４を引き付ける。これにより、リフレクタ８４がアダプタ８３に取り付けられる。このように、磁石８３ｂによってリフレクタ８４が保持されるため、本実施形態ではクランプ部３７が省略され得る。しかし、リフレクタ８４を保持するクランプ部３７が第２の実施形態の測定装置１１に設けられても良い。

【0114】

リフレクタ８４が磁力によってアダプタ８３に取り付けられるため、リフレクタ８４は、Ｚ軸まわり、Ｘ軸まわり、及びＹ軸まわりに自由に回転可能である。これにより、リフレクタ８４のレトロリフレクタ２５は、容易にトラッカ１２に向けられる。

【0115】

図７に示すように、第２の実施形態の測定装置１１は、ブッシュ部３６及びクランプ部３７の代わりに、複数のリフレクタガイド９１と、第２のガイド９２とを有する。複数のリフレクタガイド９１はそれぞれ、ボルト９５と、フランジ９６とを有する。

【0116】

ボルト９５は、ベースプレート４１に取り付けられ、Ｚ軸に沿う方向に延びる。フランジ９６は、ボルト９５に取り付けられ、ベースプレート４１の第２の面４１ｂからＺ軸に沿う正方向に離間した位置に配置される。

【0117】

Ｙ軸に沿う方向において、ボルト９５は、スライド板８１のＹ軸に沿う方向における両端部に接触する。さらに、フランジ９６は、スライド板８１の取付面８１ｂに接触する。これにより、スライド板８１は、Ｘ軸に沿う方向に移動可能に、ベースプレート４１とフランジ９６との間に保持される。すなわち、第２の実施形態の測定機１５は、Ｘ軸に沿う方向に移動可能に基部３１に取り付けられる。

【0118】

図９に示すように、第２のガイド９２は、ベースプレート４１の第１の面４１ａに取り付けられる。言い換えると、第２のガイド９２は、基部３１に設けられる。第２のガイド９２は、取付板１０１と、二つの第２のローラ１０２とを有する。

【0119】

取付板１０１は、Ｙ軸に沿う方向に延びる略四角形の板状に形成される。取付板１０１は、スライド板３２からＸ軸に沿う正方向に離間した位置で、ベースプレート４１の第１の面４１ａに、Ｚ軸まわりに回動可能に取り付けられる。

【0120】

二つの第２のローラ１０２は、Ｙ軸に沿う方向に互いに離間して、取付板１０１に取り付けられる。第２のローラ１０２は、取付板１０１を介して、基部３１に接続される。二つの第２のローラ１０２は、ベースプレート４１の第１の面４１ａに対してＺ軸に沿う負方向に位置する。第２のローラ１０２は、Ｚ軸まわりに回転可能なローラである。

【0121】

二つの第２のローラ１０２は、取付板１０１のＹ軸に沿う方向における両端部にそれぞれ配置される。Ｘ軸に沿う正方向における第２のローラ１０２の端部は、Ｘ軸に沿う正方向における取付板１０１の端部に対し、Ｘ軸に沿う正方向に離間している。言い換えると、第２のローラ１０２は、取付板１０１からＸ軸に沿う正方向に張り出す。Ｘ軸に沿う方向において、二つの第２のローラ１０２は、実質的に同一の位置に配置される。

【0122】

接触子２８に荷重が作用しない状態において、Ｘ軸に沿う正方向における第２のローラ１０２の端部は、Ｘ軸に沿う正方向における接触子２８の端部に対し、僅かにＸ軸に沿う負方向に離間している。言い換えると、接触子２８は、第２のローラ１０２からＸ軸に沿う正方向に張り出す。

【0123】

図８に示すように、第２の実施形態の基部３１は、スプリングガイド１０５を有する。スプリングガイド１０５は第２の受け部の一例である。スプリングガイド１０５は、ベースプレート４１の第２の面４１ｂに固定される。

【0124】

スプリングガイド１０５に、凹部１０５ａが設けられる。凹部１０５ａは、Ｘ軸に沿う正方向に開口する有底の穴である。凹部１０５ａは、スライド板８１の凸部８７に対向する。

【0125】

第２の実施形態の加圧部３４は、第２のスプリング１０７を有する。第２のスプリング１０７は、第２の弾性体の一例である。第２のスプリング１０７は、例えばコイルバネであるが、他の弾性体であっても良い。

【0126】

第２のスプリング１０７の一方の端部は、凸部８７の凹部８７ａによって支持される。第２のスプリング１０７の他方の端部は、スプリングガイド１０５の凹部１０５ａによって支持される。言い換えると、第２のスプリング１０７は、測定機１５とスプリングガイド１０５との間に介在する。

【0127】

第２のスプリング１０７は、基部３１に対して、測定機１５を、Ｘ軸に沿う正方向に弾性的に押す。言い換えると、第２のスプリング１０７は、測定機１５に対して、基部３１をＸ軸に沿う負方向に弾性的に押す。これにより、第２のスプリング１０７は、測定機１５を第１のガイド３３に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。

【0128】

第２の実施形態の測定装置１１は、溝１８ａの形状を測定するため、例えば以下に説明するように、被測定物１８上に配置される。まず、インデックスプランジャ３５により、Ｘ軸に沿う方向における、第１のガイド３３の第１のローラ５１と、接触子２８との間の距離が縮小される。さらに、Ｘ軸に沿う方向における、第１のガイド３３の第１のローラ５１と、第２のガイド９２の第２のローラ１０２との間の距離も縮小される。インデックスプランジャ３５は、上述の状態でロックされる。

【0129】

次に、スライド板３２と、第１のガイド３３と、接触子２８と、第２のガイド９２とが、被測定物１８の溝１８ａに挿入され、ベースプレート４１の第１の面４１ａが第２の壁７２の頂面７２ｃに接触する。インデックスプランジャ３５がロックされることで、スライド板３２と、第１のガイド３３と、接触子２８と、第２のガイド９２とは、第２の壁７２に当たらずに、溝１８ａに挿入されることができる。

【0130】

次に、インデックスプランジャ３５のロックが解除され、第１のスプリング５５がスライド板３２を押す。スライド板３２が押されると、第１のガイド３３の二つの第１のローラ５１は、第２の壁７２の第２の側面７２ｂに接触する。さらに、第１のスプリング５５が基部３１のスライドガイド４２を押すことで、接触子２８と、第２のガイド９２の二つの第２のローラ１０２とが、隣接する第２の壁７２の第１の側面７２ａに接触する。

【0131】

第１のローラ５１が第２の側面７２ｂに接触し、接触子２８及び第２のローラ１０２が第１の側面７２ａに接触した状態で、第１のスプリング５５が、スライド板３２を接触子２８に対してＸ軸に沿う負方向に弾性的に押す。これにより、第１のスプリング５５は、接触子２８及び第２のローラ１０２を第１の側面７２ａに押し付けるとともに、第１のローラ５１を第２の側面７２ｂに押し付ける。

【0132】

第２のスプリング１０７は、測定機１５を第１のガイド３３に対してＸ軸に沿う正方向に押す。これにより、第２のスプリング１０７は、測定機１５の接触子２８を第１の側面７２ａに押し付ける。第２のスプリング１０７は、所望の接触圧で接触子２８を第１の側面７２ａに押し付ける。第２のスプリング１０７は、接触子２８が第１の側面７２ａに押し付けられる荷重を略一定に保つ。

【0133】

次に、磁力によりアダプタ８３に取り付けられたリフレクタ８４が回転させられ、レトロリフレクタ２５がトラッカ１２に向けられる。リフレクタ８４は、アダプタ８３の支持面８３ａに支持された状態で回転させられても良いし、アダプタ８３から取り外された状態で回転させられても良い。

【0134】

以上により、測定装置１１は被測定物１８上に配置される。作業者により、測定装置１１は、溝１８ａに沿って移動させられる。測定装置１１がＹ軸に沿う方向に移動させられることで、第１の側面７２ａに接触する第２のローラ１０２は、Ｚ軸まわりに回転する。第２のローラ１０２の回転方向（周方向）は、測定装置１１が移動させられる方向を含む。すなわち、第２のローラ１０２は、Ｙ軸に沿う方向に測定装置１１の基部３１を移動させるよう回転可能である。

【0135】

移動する測定装置１１のレトロリフレクタ２５に、トラッカ１２がレーザ光Ｌを照射する。コンピュータ１３は、レトロリフレクタ２５に反射されてトラッカ１２の受光部に入射したレーザ光Ｌにより、トラッカ１２とレトロリフレクタ２５との間の距離を測定する。これにより、三次元測定システム１０は、第１の側面７２ａの形状を測定（倣い測定）する。

【0136】

Ｘ‐Ｙ平面上において、球状の接触子２８の中心と、略球状に形成されたリフレクタ８４の中心とは一致する。言い換えると、接触子２８の中心と、リフレクタ８４の中心とは、Ｚ軸に沿う方向に並べられる。このため、三次元測定システム１０の座標系におけるリフレクタ８４のＸ‐Ｙ座標から、リフレクタ８４と接触子２８との間の距離、そして接触子２８の半径に基づき、被測定物１８の形状が容易に測定され得る。

【0137】

以上説明された第２の実施形態の三次元測定システム１０において、加圧部３４の第２のスプリング１０７は、測定機１５と基部３１のスプリングガイド１０５との間に介在し、測定機１５を第１のガイド３３に対してＸ軸に沿って遠ざかる方向に弾性的に押す。すなわち、第１のガイド３３及びスライド板３２と、第１のスプリング５５と、基部３１と、第２のスプリング１０７と、測定機１５とが直列に接続される。これにより、被測定物１８に対して測定装置１１がＸ軸に沿う方向に移動したときに、溝１８ａの第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂから接触子２８及び第１のガイド３３が離間することが抑制されるとともに、第１のガイド３３及び接触子２８が溝１８ａの第１の側面７２ａ及び第２の側面７２ｂに作用させる荷重が増大することが抑制される。従って、接触子２８が被測定物１８に一定の荷重で接触し続けることができ、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制される。さらに、被測定物１８が変形することが抑制される。

【0138】

基部３１に設けられた第２のガイド９２が、第１の側面７２ａに接触する。第２のガイド９２が第１の側面７２ａに接触した状態で第１のスプリング５５がスライド板３２を押すことにより、第１のガイド３３の第１のローラ５１が被測定物１８の第２の側面７２ｂに接触した状態に保たれる。一方、第２のガイド９２が第１の側面７２ａに接触した状態で第２のスプリング１０７が測定機１５を押すことにより、測定機１５の接触子２８が第１の側面７２ａに一定の荷重で接触し続けることができる。例えば、溝１８ａの幅が変化しても、第２のスプリング１０７は、略一定の荷重で接触子２８を第１の側面７２ａに接触させ続けることができる。従って、測定装置１１による測定データの精度が低下することが抑制されるとともに、被測定物１８が変形することが抑制される。

【0139】

以上の実施形態において、三次元測定システム１０は、トラッカ１２のレーザ光Ｌを測定装置１１のレトロリフレクタ２５に照射することにより、被測定物１８の形状を測定する。しかし、三次元測定システム１０はこれに限らない。例えば、測定機１５が、ジャイロセンサ及び通信装置を有しても良い。この場合、測定機１５は、例えば、ジャイロセンサにより当該測定機１５の移動量及び姿勢を測定し、当該移動量及び姿勢のデータを通信装置によりコンピュータ１３に送る。コンピュータ１３は、測定機１５の移動量及び姿勢のデータから接触子２８の座標を測定することで、被測定物１８の形状を測定する。

【0140】

さらに、第２の実施形態の測定装置１１に、ブッシュ部３６及びクランプ部３７が設けられ、第１の実施形態の測定機１５が基部３１に接続されても良い。また、第１の実施形態の測定装置１１に、第２の実施形態の測定機１５が設けられても良い。

【0141】

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、加圧部は、第１のガイドを接触子に対して遠ざかる方向に弾性的に押す。これにより、測定装置による測定データの精度が低下することが抑制される。

【0142】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
第１の方向に向く第１の面を有する支持部と、
前記第１の面に対して前記第１の方向に位置する接触子を有し、前記支持部に接続された、測定部と、
前記支持部に接続され、前記第１の面に対して前記第１の方向に位置し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記接触子から離間するよう構成され、前記接触子に対して相対的に前記第２の方向に移動可能な第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された加圧部と、
を具備する測定装置。
［２］
前記測定部は、被検出部と、前記被検出部と前記接触子とを接続する柱部と、を有し、
前記被検出部は、前記柱部の中心軸まわりに回転可能である、
［１］の測定装置。
［３］
前記支持部に設けられ、前記被検出部の回転を制限するよう構成された回転制限部、をさらに具備する［２］の測定装置。
［４］
前記第１の方向に見た状態で回動可能、且つ前記第２の方向に移動可能に前記支持部に取り付けられる可動部、をさらに具備し、
前記第１のガイドは、前記可動部に取り付けられ、
前記支持部は、第１の受け部を有し、
前記加圧部は、前記可動部と前記第１の受け部との間に介在し、前記可動部を前記接触子に対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された第１の弾性体を有する、
［１］乃至［３］のいずれか一つの測定装置。
［５］
前記接触子は、被測定物の被測定面に接触するよう構成され、
前記第１のガイドは、前記被測定物の前記被測定面から前記第２の方向に離間するとともに前記被測定面に向く対向面に接触するよう構成されるとともに、前記第１の面に沿うとともに前記第２の方向と交差する第３の方向に前記支持部を移動させるよう回転可能な、少なくとも一つのローラを有する、
［１］乃至［４］のいずれか一つの測定装置。
［６］
前記接触子は、被測定物の被測定面に接触するよう構成され、
前記第１のガイドは、前記第１の面に沿うとともに前記第２の方向と交差する第３の方向において互いに離間するとともに、前記可動部に取り付けられた二つのローラを有し、
前記二つのローラは、前記被測定物の前記被測定面から前記第２の方向に離間するとともに前記被測定面に向く対向面に接触するよう構成されるとともに、前記第３の方向に前記支持部を移動させるよう回転可能である、
［４］の測定装置。
［７］
前記測定部は、前記第２の方向に移動可能に前記支持部に取り付けられ、
前記支持部は、第２の受け部を有し、
前記加圧部は、前記測定部と前記第２の受け部との間に介在し、前記測定部を前記第１のガイドに対して前記第２の方向に沿って遠ざかる方向に弾性的に押すよう構成された第２の弾性体を有する、
［１］乃至［６］のいずれか一つの測定装置。
［８］
前記支持部に設けられ、前記被測定面に接触するよう構成された第２のガイド、をさらに具備する［７］の測定装置。
［９］
前記支持部は、前記第１の面の反対側に位置する第２の面を有し、
前記第１の面の摩擦係数は、前記第２の面の摩擦係数よりも小さい、
［１］乃至［８］のいずれか一つの測定装置。
［１０］
前記支持部に設けられ、前記第１の方向に移動可能に前記測定部が取り付けられるとともに、前記第１の方向における前記測定部の移動を制限可能な保持部、をさらに具備する［１］乃至［９］のいずれか一つの測定装置。
［１１］
前記第１のガイドと前記接触子との相対的な移動を制限可能な制限部、をさらに具備する［１］乃至［１０］のいずれか一つの測定装置。

【符号の説明】

【0143】

１０…三次元測定システム、１１…測定装置、１５…測定機、１８…被測定物、２１…本体、２５…レトロリフレクタ、２８…接触子、２９…柱部、３１…基部、３２…スライド板、３３…第１のガイド、３４…加圧部、３５…インデックスプランジャ、３６…ブッシュ部、３７…クランプ部、４１…ベースプレート、４１ａ…第１の面、４１ｂ…第２の面、４２…スライドガイド、５１…第１のローラ、５５…第１のスプリング、７２…第２の壁、７２ａ…第１の側面、７２ｂ…第２の側面、９２…第２のガイド、１０５…スプリングガイド、１０７…第２のスプリング。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】