特許 6861359 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】6861359

(24)【登録日】2021年4月1日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/28 20060101AFI20210412BHJP

   G01B 21/30 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/28 102

   G01B21/30 102

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-159562(P2019-159562)

(22)【出願日】2019年9月2日

(62)【分割の表示】特願2016-10602(P2016-10602)の分割

【原出願日】2016年1月22日

(65)【公開番号】特開2019-200220(P2019-200220A)

(43)【公開日】2019年11月21日

【審査請求日】2019年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】古杉 達哉

【審査官】 國田 正久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０２７５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０９０３０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−２２７７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４３１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０９６８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１０９６１１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３１４５８５４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第８４１３４９２（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／２８

Ｇ０１Ｂ ２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定部本体と、
前記測定部本体に設けられ、移動軸に沿って移動可能な移動体と、
前記移動体に着脱自在に連結され、被測定面に接触可能な触針を有する検出器であって、前記移動体の孔部に対して、前記移動軸を中心に回転自在に嵌合された基端部を有する検出器と、
を備え、
前記測定部本体を反転可能とし、かつ、前記孔部に対して前記検出器を回転させることにより、前記測定部本体に対する前記触針の向きを、前記移動軸を中心に反転可能に構成した、測定装置。

【請求項2】

前記被測定面に対する前記検出器の相対的な高さ位置を調整する高さ調整部を備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記被測定面に対する前記測定部本体の傾きを調整する角度調整部を備える、請求項１又は２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記角度調整部は、前記測定部本体から突出自在な突出部と、前記突出部の突出量を調整する調整部とを備える、請求項３に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は粗さ測定機に係り、特に検出器の触針を被測定物の表面に当接させて被測定物の表面粗さを測定する粗さ測定機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された表面性状測定器（粗さ測定機に相当）の本体（測定部本体に相当）は、被測定物の表面粗さを検出する表面性状検出センサ（検出器に相当）と、表面性状検出センサを移動させる駆動手段（駆動部に相当）と、を備える。また、表面性状検出センサの先端部には、被測定物の表面（測定面とも言う。）に接するスタイラス（触針に相当）が備えられ、スタイラスを被測定物の表面に当接し、この状態で表面性状検出センサを被測定物の表面に沿って移動させ、このときのスタイラスの上下の変位量を測定することによって、被測定物の表面粗さを測定する。

【0003】

また、特許文献２には、測定部とデータ処理部とを備え、測定部とデータ処理部とをケーブルを介して電気的に接続してなる表面粗さ測定装置（粗さ測定機に相当）が開示されている。特許文献２の測定部は、箱型に構成されたハウジング（測定部本体に相当）にピックアップ（検出器に相当）が備えられ、ピックアップの先端部に触針が備えられている。ピックアップは、ハウジングに内蔵された駆動機構（駆動部に相当）によって軸方向に移動される。このときの触針の変位データに基づき、データ処理部が信号処理して表面粗さの測定を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３４４３０５０号公報

【特許文献2】特開２０１３−７５８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の粗さ測定機において、高さの異なる被測定物を測定する場合には、例えば検出器の高さを調整する高さ調整部を測定部本体に設け、高さ調整部によって検出器の高さを、測定物の高さに合わせることが考えられる。しかしながら、高さ調整部によって調整される検出器の上限の高さには制限があるので、その上限の高さ以上の高さの被測定物は測定することができない。

【0006】

また、従来の粗さ測定機では、その測定部本体によって例えば、被測定物の上面に位置する表面の粗さを測定することができるものの、その測定部本体を用いて例えば被測定物の孔部の内周面の粗さ、又は被測定物の天井面の粗さ等の様々な形状の被測定物の粗さを１台の測定部本体で測定することが難しい。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、様々な形状、高さの被測定物に対して粗さ測定を行うことができる粗さ測定機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、本発明の目的を達成するために、第１面を第１方向の一方側に向けた第１姿勢と、第１面とは反対側の第２面を第１方向の一方側に向けた第２姿勢との間で反転可能な測定部本体と、測定部本体に設けられ、第１方向に直交する第２方向に移動可能な移動体と、移動体を移動させる駆動部と、移動体に設けられた検出器ホルダと、検出器ホルダに保持され、被測定物の表面粗さを検出する検出器と、第１面側又は第２面側に配置された被測定物の表面に対する検出器の高さを調整する高さ調整部と、検出器の向きを第１面側と第２面側との間で切り替える切替部と、を備える、粗さ測定機を提供する。

【0009】

本発明の粗さ測定機によれば、被測定物の高さ、測定面の形状に応じて測定部本体の姿勢を第１姿勢又は第２姿勢に変更するとともに、測定部本体に対する被測定物の測定面の位置に応じて検出器の向きを第１側面と第２側面との間で切り替えることができる。また、被測定物の測定面に対する検出器の高さも高さ調整部によって調整することができるので、被測定物の測定面である表面の高さが異なる場合でも粗さ測定することができる。したがって、本発明によれば、様々な形状、高さの被測定物に対して粗さ測定を行うことができる。

【0010】

本発明の一態様は、測定部本体の第１面及び第２面には、被測定物に対する測定部本体の傾きを調整する角度調整部が設けられていることが好ましい。

【0011】

本発明の一態様によれば、第１面側で測定を行う場合でも、また第２側面側で測定を行う場合であっても、被測定物に対する測定部本体の傾きを角度調整部によって調整することができる。

【0012】

本発明の一態様は、測定部本体には、移動体を挟んで対向配置され、移動体の第１方向の移動を規制しつつ第２方向に沿って案内する一対のガイド部が設けられていることが好ましい。

【0013】

本発明の一態様によれば、被測定物に対する測定部本体の相対的な測定姿勢を変更しても、移動部は、一対のガイド部によって第１方向の移動が規制されているので、移動部の移動時に生じるブレを抑止できる。よって、被測定物に対する測定部本体の相対的な測定姿勢を変更しても、検出器は第１方向に沿って確実に移動するので、測定精度を保持することができる。

【0014】

本発明の一態様は、検出器は、検出器ホルダに対して第１方向を中心に回転自在に保持され、検出器及び検出器ホルダの一方には係合部、他方には被係合部が設けられ、切替部は、検出器を検出器ホルダに対して回転させたときに、係合部と被係合部とを係合させることで、検出器の向きを第１面側又は第２面側のいずれか一方に位置決めすることにより、検出器の向きを第１面側と第２面側との間で切り替えることが好ましい。

【0015】

本発明の一態様によれば、検出器の向きを第１面側又は第２面側に容易に位置決めすることができる。

【0016】

本発明の一態様は、角度調整部は、測定部本体の第１面及び第２面から突出自在な脚部と、脚部の突出量を調整する調整部と、を備えることが好ましい。

【0017】

本発明の一態様によれば調整部を操作して脚部の突出量を調整することにより、被測定物に対する測定部本体の傾きを調整することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の粗さ測定機によれば、様々な形状、高さの被測定物に対して粗さ測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る粗さ測定機の全体構成を示した外観図

【図2】図１に示した測定部の全体斜視図

【図3】図１に示した測定部の組立斜視図

【図4】検出器の概略構成図

【図5】脚部が測定台に載置された測定形態を示した説明図

【図6】脚部に被測定物が直接載置された測定形態を示した説明図

【図7】検出器と移動部との連結構造を示した断面図

【図8】ガイドレールに対する移動部の摺動構造を示した断面図

【図9】移動体のメインガイドとサブガイドを示した骨格部の斜視図

【図10】（Ａ）は、移動体に対するメインガイドとサブガイドの摺動構造を示した斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の摺動構造の断面図

【図11】第３の測定形態を示した測定部の斜視図

【図12】第３の測定形態における測定部の姿勢を示した斜視図

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面に従って本発明に係る粗さ測定機の好ましい実施形態について詳説する。

【0021】

図１は、本発明の実施形態に係る粗さ測定機１０の全体構成を示した外観図である。図１の如く、実施形態の粗さ測定機１０は、測定部１２とデータ処理部１４とを備える。

【0022】

〔測定部１２〕
図２は、測定部１２の全体斜視図である。図３は、測定部１２の組立斜視図である。図４は、検出器２２の概略構成図である。

【0023】

図２〜図４の如く測定部１２は、測定部本体１６と、測定部本体１６に配置され、被測定物の表面に当接される触針１８及び触針１８の変位量を測定する変位量測定部２０を備えた検出器２２と、測定部本体１６に配置され、検出器２２に連結された移動体２４と、測定部本体１６に配置され、移動体２４を介して検出器２２を一点鎖線で示す移動軸Ａに沿って移動させる駆動部２６と、を備える。

【0024】

ここで、移動軸Ａとは、外観視で円筒状に構成された検出器２２の長手方向の中心軸を指す。実施形態の粗さ測定機１０によれば、移動軸Ａに沿って検出器２２が移動されることにより、触針１８が被測定物の表面をトレースし、被測定物の表面粗さを測定する。また、移動軸Ａに沿って移動する検出器２２の移動方向が第２方向に相当する。

【0025】

<測定部本体１６>
測定部本体１６は、外観視において直方体の箱型に構成される。測定部本体１６は、角筒状の外装ケース２８、及び外装ケース２８に覆われた骨格部３０を備える。骨格部３０の所定の位置に検出器２２、移動体２４及び駆動部２６等が配置されて測定部１２の主要部が構成される。

【0026】

外装ケース２８の対向する２つの側面のうち一方の側面２８Ａには、固定型の一対の脚部３２、及び角度調整部７０を構成する可動型の脚部３４が配置される。これらの脚部３２、３４は、外装ケース２８の長手方向において離間して配置される。また、外装ケース２８の対向する２つの側面の他方の側面２８Ｂにも同様に、固定型の板状の脚部３６、及び角度調整部７０を構成する可動型の脚部３８が配置される。これらの脚部３６、３８も同様に外装ケース２８の長手方向において離間して配置される。ここで、側面２８Ａが第１面に相当し、側面２８Ａとは反対側の側面２８Ｂが第２面に相当する。

【0027】

これらの脚部３２〜３８は、被測定物に対する測定部本体１６の相対的な測定姿勢を変更して被測定物の表面粗さを測定する際に、被測定物が載置される測定台に載置されたり、被測定物が直接載置されたりする。

【0028】

図に基づいて説明すると、図５は、側面２８Ａを下面として脚部３２、３４を測定台１００に載置し、同じく測定台１００に載置された直方体形状の被測定物Ｗ１の表面粗さを測定する第１の測定形態を示した説明図である。つまり、図５には、第１面である側面２８Ａを、移動軸Ａ（第２方向）に直交する矢印Ｂ方向（第１方向）の下方側（一方側）に向けた、測定部本体１６の第１姿勢が示されている。

【0029】

一方、図６は、測定部１２を天地逆さま姿勢に変更し、上面となった側面２８Ａ及び脚部３４に円柱状の被測定物Ｗ２を直接載置し、被測定物Ｗ２の表面粗さを測定する第２の測定形態を示した説明図である。つまり、図６には、第２面である側面２８Ｂを、矢印Ｂ方向（第１方向）の下方側（一方側）に向けた、測定部本体１６の第２姿勢が示されており、図５の第１姿勢に対して反転されている。

【0030】

第２の測定形態は、側面２８Ａに断面がＶ字状の溝１０２Ａを有するプレート１０２を固定し、溝１０２Ａに被測定物Ｗ２を載置する形態である。

【0031】

可動型の脚部３４は、粗さ測定に先立ち、検出器２２の移動軸Ａと被測定物Ｗ１の表面とが相対的に平行となるように、側面２８Ａからの突出量が調整される。

【0032】

具体的に説明すると、図５の第１の測定形態においては、側面２８Ａからの脚部３４の突出量を調整すれば、測定台１００に対して測定部本体１６が傾くので、検出器２２の移動軸Ａを被測定物Ｗ１の表面に対して平行に調整することができる。

【0033】

この際、図５の第１の測定形態において、固定型の脚部３２は、移動軸Ａを被測定物Ｗ１の表面に対して平行に調整するための支点部として利用される。側面２８Ａから突出した脚部３２を支点部として利用することにより、移動軸Ａの上記調整が容易になる。

【0034】

なお、図６の第２の測定形態において、脚部３２が被測定物Ｗ２に干渉する場合には、脚部３２を外装ケース２８の内部に傾動して収納することが好ましい。また、後述するが、可動型の脚部３８の側面２８Ｂからの突出量を調整することで、検出器２２の移動軸Ａを被測定物の表面と平行に調整することができる。また、可動型の脚部３４、３８を含む角度調整部７０については後述する。また、図５の第１の測定形態、及び図６の第２の測定形態では、側面２８Ａの法線方向に、触針１８の後述する測定方向が向いているが、側面２８Ｂの法線方向に触針１８の測定方向を向けることもできる。この点についても後述する。

【0035】

<検出器２２>
図２〜図４の如く、検出器２２は、その長手方向が移動軸Ａに沿って配置されたアーム４０を備える。アーム４０の先端部には、触針１８の基端部が固定されている。触針１８は、その長手方向がアーム４０の長手方向に対して直交する方向に固定されている。ここで、触針１８の基端部から先端部に向かう長手方向が、前述した触針１８の測定方向であり、触針１８の測定方向が検出器２２の向きに相当する。また、触針１８の先端部には、例えばダイヤモンド製のコンタクト４２が取り付けられ、このコンタクト４２が被測定物の表面（測定面）に実質的に当接される。ここで、測定部本体１６の長手方向において、検出器２２が備えられた部分を測定部本体１６の先端部１６Ａと称し、先端部１６Ａに対して反対側の部分を測定部本体１６の基端部１６Ｂと称する。

【0036】

図４の如く、アーム４０は、その基端側が検出器２２の内部に挿通配置され、検出器２２の内部において、支点部４０Ａにより矢印Ｃの如く上下方向に揺動自在に支持される。また、アーム４０の基端部にはコア２０Ａが取り付けられており、このコア２０Ａとボビン２０Ｂとからなる差動トランス等の変位量測定部２０によってアーム４０の上下方向の揺動量、つまり、被測定物の表面をトレースする際に上下に変位する触針１８の変位量が測定される。具体的には、触針１８の変位量が変位量測定部２０によって電圧に変換され、この電圧値がデータ処理部１４（図１参照）に出力される。そして、電圧値は、データ処理部１４に内蔵されたＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換される。そして、データ処理部１４は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を処理して表面粗さを数値化する。なお、検出器２２の詳細な構成は周知であるので、ここではその説明を省略する。

【0037】

<移動体２４>
図３の如く、移動体２４は、検出器２２の基端部に連結される。

【0038】

図７は、検出器２２と移動体２４との連結構造を誇張して示した断面図である。図７によれば、検出器２２の基端部は、移動体２４の先端部に設けられたホルダ部（検出器ホルダ）４４の孔部４６に嵌合され、かつ孔部４６に対し移動軸Ａを中心に矢印Ｄ方向に回転自在に備えられている。孔部４６の内周面には、半球状の凸部（係合部）４８が備えられる。凸部４８は側面２８Ａ側に配置される。また、凸部４８に係合する一対の凹部（被係合部）５０Ａ、５０Ｂが検出器２２の基端部に１８０°の間隔をもって備えられている。

【0039】

孔部４６に対して検出器２２を、移動軸Ａを中心に回転させて、凹部５０Ｂを凸部４８に係合させる。これにより、検出器２２の向きが、外装ケース２８の側面２８Ａ側に切り替えられて位置決めされる。一方で、この状態から検出器２２を、孔部４６に対して１８０°回転させて、凹部５０Ａを凸部４８に係合させると、検出器２２の向きが、外装ケース２８の側面２８Ｂ側に切り替えられて位置決めされる。つまり、凸部４８と凹部５０Ａ、５０Ｂとを備える切替部によって、検出器２２の向きが側面２８Ａ側と側面２８Ｂ側との間で切り替えられる。

【0040】

図３に戻り移動体２４は、ホルダ部４４を有する本体５２と、本体５２の側面に固定された送りナット５４と、本体５２の内部に備えられ、ホルダ部４４を介して検出器２２を矢印Ｅ方向に上下移動させて検出器２２の上下方向の高さを調整する高さ調整部５５と、を備える。送りナット５４は、駆動部２６を構成する送りネジ５６に螺合される。すなわち、駆動部２６を構成するモータ５８によって送りネジ５６を正転及び逆転させることによって、移動体２４を介して検出器２２が移動軸Ａに沿って所定の測定範囲で往復移動される。すなわち、検出器２２が所定の「測定開始位置」と所定の「測定終端位置」との間で往復移動される。

【0041】

ところで、高さ調整部５５は、送りネジ等によって検出器２２をホルダ部４４とともに矢印Ｅ方向に上下に移動させて、側面２８Ａ側又は側面２８Ｂ側に配置された被測定物の表面に対する検出器２２の高さを調整する調整部であるが、その上下の移動範囲は数センチと狭い範囲に制限されている。つまり、図５に示した第１の測定形態では、被測定物Ｗ１の高さ寸法Ｈ１に合わせて検出器２２が高さ調整部５５によって上下移動されるが、被測定物Ｗ１の高さ寸法Ｈ１が検出器２２の上下の移動範囲を超えた場合は、第１の測定形態で被測定物Ｗ１の表面粗さを測定することができない、という問題が生じる。

【0042】

そこで、実施形態の粗さ測定機１０では、測定部１２の天地逆さま姿勢での使用を可能にし、かつ、前述の如く検出器２２をホルダ部４４に対して回転自在に設けたことによって上記の問題を解消している。この点についても後述する。

【0043】

<駆動部２６>
図３の如く、駆動部２６は、送りネジ５６及びモータ５８を備える。また、駆動部２６は、移動体２４に摺接されて移動体２４を移動軸Ａに沿った第２方向に移動自在に案内するガイド機構部６０を備える。

【0044】

モータ５８は、不図示の回転軸が移動軸Ａと平行となるように骨格部３０に固定され、この回転軸の先端部に、送りネジ５６の基端部が固定される。送りネジ５６の先端部は、不図示の軸受に回転自在に支持されるとともに、この軸受を介して骨格部３０に固定され、これによって、送りネジ５６の長手方向が移動軸Ａと平行に配置される。

【0045】

《ガイド機構部６０》
ガイド機構部６０は、移動軸Ａに沿って配置され、移動体２４の左右方向から移動体２４を挟んで対向配置された一対のガイドレール（ガイド部）６２、６２を有する。ガイドレール６２、６２は、骨格部３０に固定され、又は骨格部３０の一部を成し、互いに対向する内側面には、移動軸Ａに沿ったＶ字状の溝６４が備えられる。なお、溝６４の形状はＵ字状であってもよい。

【0046】

図８は、ガイドレール６２、６２に対する移動体２４の摺動構造を示した断面図である。ガイドレール６２、６２の溝６４には、移動体２４の本体５２の左右の両側面に備えられた複数個（実施形態では各々の側面に２個）の凸状部６６が摺動自在に嵌合される。また、ガイドレール６２、６２の壁面に当接される１個の凸部６６Ａが移動体２４の本体５２の左右の両側面に備えられる。これにより、移動体２４が測定範囲での往復移動において、ガイドレール６２、６２から脱落したり、移動時に軸ブレ（ピッチング、ヨーイング、ローリング）したりすることなく移動軸Ａに沿って移動される。すなわち、移動体２４は、一対のガイドレール６２、６２によって、矢印Ｂ方向（第１方向）の移動が規制されつつ第２方向である移動軸Ａに沿って移動される。

【0047】

図９は、移動体２４をガイドするメインガイド９０とサブガイド９２を示した骨格部３０の斜視図である。また、図１０の（Ａ）は、移動体２４に対するメインガイド９０とサブガイド９２の摺動構造を示した斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の摺動構造の断面図である。

【0048】

図９、図１０の如く、実施形態のガイド機構部６０は、移動軸Ａに沿って配置され、移動体２４を貫通する棒状のメインガイド９０と、メインガイド９０の軸心を中心とする、移動体２４の回転方向の移動を規制する棒状のサブガイド９２を有する。メインガイド９０とサブガイド９２は、骨格部３０に固定される。

【0049】

移動体２４の貫通孔２４Ａにメインガイド９０が挿通されることにより、移動体２４とメインガイド９０は摺動自在に嵌合され、サブガイド９２は移動体２４の側方段部２４Ｂにおいて板バネ９４を介して押圧保持されることにより移動体２４の軸ブレを規制する。これにより、移動体２４が測定範囲での往復移動において、サブガイド９２から脱落したり、移動時に軸ブレ（ピッチング、ヨーイング、ローリング）したりすることなく移動軸Ａに沿って移動される。すなわち、移動体２４は、メインガイド９０とサブガイド９２によって、矢印Ｂ方向（第１方向）の移動が規制されつつ第２方向である移動軸Ａに沿って移動される。

【0050】

実施形態では、上述の如く、移動体２４を一対のガイドレール６２、６２で挟持した形態でガイド機構部６０を構成している。これに対し、一義的に定められた一つの姿勢で粗さ測定を行う従来の測定部では、移動体２４を一対のガイドレール６２、６２で挟持する必要はなく、１本のガイドレール６２のみで移動体２４を移動自在に支持すればよい。つまり、移動体２４が１本のガイドレール６２から脱落したり移動時に軸ブレが生じたりすることがないように、移動体２４の下部を１本のガイドレール６２によって移動自在に支持すればよい。

【0051】

これに対し、被測定物に対する測定部本体１６の相対的な測定姿勢を変更して被測定物の表面粗さを測定する実施形態の測定部１２において、１本のガイドレール６２のみ使用した場合には、測定部１２の測定姿勢を例えば天地逆さまに変更した際に、移動体２４が１本のガイドレール６２から脱落する虞があるので、粗さ測定機としての機能を喪失する。

【0052】

これに対し、実施形態のガイド機構部６０は、移動体２４を一対のガイドレール６２、６２で挟持することで、測定部１２の測定姿勢を天地逆さまに変更しても、移動体２４が一対のガイドレール６２、６２から脱落したり移動時に軸ブレが生じたりすることを防止している。これにより、図５に示した第１の測定形態において、被測定物Ｗ１の高さ寸法Ｈ１が検出器２２の上下の移動範囲を超えた場合でも、測定部１２を天地逆さま姿勢に変更して測定することが可能となり、かつホルダ部４４に対する検出器２２の向きも側面２８Ａ側と側面２８Ｂ側との間で切り替え可能なので、粗さ測定機としての機能を確保することができる。

【0053】

なお、実施形態のガイド機構部６０の一対のガイドレール６２、６２は、移動体２４を左右方向から挟持する形態であるが、上下方向から挟持する形態でもよく、左右方向及び上下方向の両方向から挟持する形態でもよい。

【0054】

<角度調整部７０>
角度調整部７０は、測定部本体１６の外装ケース２８の２つの側面２８Ａ、２８Ｂから突出自在な脚部３４、３８と、脚部３４、３８の突出量を調整する調整部６８と、を備える。

【0055】

脚部３４、３８は軸方向に一体化されネジ棒であり、調整部６８は脚部３４、３８であるネジ棒に螺合されたナット部である。また、脚部３４、３８であるネジ棒は外装ケース２８を貫通して配置される。更に、調整部６８は円盤状に構成され、その中心部に形成された雌ネジ部に脚部３４、３８であるネジ棒が螺合されている。調整部６８は、手動で操作されるように外装ケース２８の外部に配置されている。

【0056】

角度調整部７０によれば、調整部６８を正転及び逆転させることで、外装ケース２８の２つの側面２８Ａ、２８Ｂから突出する脚部３４、３８の突出量を調整することができ、これによって、検出器２２の移動軸Ａが被測定物の表面に対して平行に調整される。

【0057】

〔データ処理部１４〕
図１の如くデータ処理部１４は、箱状の本体部７２を備える。本体部７２は、上部にコネクタ７４を備え、このコネクタ７４と測定部本体１６のコネクタ７８とが、破線で示すケーブル７６を介して接続されることにより、測定部１２とデータ処理部１４とが電気的に接続される。

【0058】

また、本体部７２の正面部には、各種情報を表示するディスプレイ８０、及び各種操作を行う操作パネル８２等が備えられる。更に、本体部７２の一方の側面には、電源スイッチ８４及びコネクタ８６等が備えられる。コネクタ８６には、パソコン等の外部機器と接続される通信コネクタ８６Ａと、ＵＳＢメモリ等の外部記憶媒体と接続されるメモリコネクタ８６Ｂと、が備えられる。

【0059】

データ処理部１４は、通信コネクタ８６Ａを外部機器にケーブルを介して接続することにより、外部機器に測定データを送信することができる。また、外部機器から所要のデータを受信することもできる。通信コネクタ８６Ａは、例えばＵＳＢコネクタで構成することができ、ＵＳＢ規格に従った通信が行われる。更に、データ処理部１４は、メモリコネクタ８６Ｂに外部記憶媒体を接続することにより、例えば、測定したデータをその外部記憶媒体に記録することができる。メモリコネクタ８６Ｂは、例えば、ＵＳＢコネクタで構成することができ、ＵＳＢメモリを外部記憶媒体として使用することができる。更にまた、本体部７２の上面部には、測定結果をプリントした用紙が排紙される排紙口８８が備えられる。

【0060】

〔測定方法〕
<第１の測定形態及び第２の測定形態での測定方法>
実施形態の粗さ測定機１０を用いて図５の第１の測定形態、及び図６の第２の測定形態での測定方法について説明する。

【0061】

まず、測定条件の設定を行う。具体的には、評価長さ及び検出器２２の移動速度等の設定を行う。この設定は、図１に示したデータ処理部１４の操作パネル８２を利用して行う。設定された情報は、ディスプレイ８０に表示され、また、設定された情報に基づいて駆動部２６が測定時にデータ処理部１４によって制御される。

【0062】

《第１の測定形態》
まず、測定部１２のセッティングを行う。すなわち、測定部１２の側面２８Ａを下面として脚部３２、３４を測定台１００に載置する。そして、検出器２２をホルダ部４４に対し、必要に応じて回転させて、触針１８の測定方向を側面２８Ａの法線方向に向ける。そして、測定台１００に被測定物Ｗ１を載置するとともに、被測定物Ｗ１の表面に対する検出器２２の高さを高さ調整部５５によって調節する。

【0063】

次に、触針１８のコンタクト４２を被測定物Ｗ１の表面に当接させた後、角度調整部７０を利用して、検出器２２の移動軸Ａを被測定物Ｗ１の表面に対して平行となるように、可動型の脚部３４の側面２８Ａからの突出量を調整する。具体的には、調整部６８を回転させて、外装ケース２８の側面２８Ａから突出する脚部３４の突出量を調整する。

【0064】

次に、データ処理部１４の操作パネル８２を介して測定の実行を指示する。

【0065】

操作パネル８２から測定の実行が指示されると、検出器２２は移動軸Ａに沿って一定の移動速度で、かつ測定部本体１６の先端部１６Ａから基端部１６Ｂに向けた方向に一定距離移動する。その際に触針１８の変位データを変位量測定部２０にて取得する。

【0066】

触針１８の変位データは、アナログの電気信号としてデータ処理部１４に取り込まれる。データ処理部１４は、検出器２２から取り込んだ電気信号を一定のサンプリング周期でデジタルの電気信号に変換する。そして、このデジタル信号を所定の制御プログラムに従って信号処理することにより、表面粗さの測定を行う。

【0067】

測定結果は、ディスプレイ８０に出力され、また、数値データとして出力されるとともに、必要に応じてグラフ表示される。以上が第１の測定形態による測定方法である。

【0068】

《第２の測定形態》
まず、測定部１２のセッティングを行う。すなわち、図６の如く、測定部１２の側面２８Ａを上面としてプレート１０２の溝１０２Ａに被測定物Ｗ２を直接載置する。そして、触針１８の測定方向が側面２８Ａの法線方向に向いていることを確認後、被測定物Ｗ２の測定面に対する検出器２２の高さを高さ調整部５５によって調節する。

【0069】

次に、データ処理部１４の操作パネル８２を介して測定の実行を指示する。以下の動作は第１の測定形態と同一なので説明は省略する。

【0070】

《第３の測定形態》
図５に示した第１の測定形態において、被測定物Ｗ１の高さ寸法Ｈ１が、高さ調整部５５による検出器２２の上下の移動範囲を超えた場合の第３の測定形態について説明する。

【0071】

図１１は、第３の測定形態における測定部１２の姿勢を示した斜視図であり、図１２は、第３の測定形態を示した測定部の斜視図である。

【0072】

図１１の如く、測定部本体１６は、被測定物Ｗ１の高さ寸法Ｈ１（図５参照）よりも高い寸法Ｈ３を有する被測定物Ｗ３の表面粗さを測定するために、図５の測定部本体１６の測定姿勢から天地逆さま姿勢に変更されている。すなわち、外装ケース２８の側面２８Ｂを下面として脚部３６、３８が測定台１００に載置されている。測定部本体１６を図５の測定姿勢から図１１の測定姿勢に反転することで、側面２８Ｂからの検出器２２の高さが、図５の測定姿勢における側面２８Ａからの高さよりも高くなるので、高さ調整部５５による検出器２２の移動範囲を変更することなく、図５の測定姿勢で測定不能であった高さの被測定物Ｗ３の粗さ測定が可能となる。

【0073】

この後、図１２に示すように、ホルダ部４４に対する検出器２２の矢印Ｄで示す回転方向の位置を１８０°変更して触針１８の測定方向を側面２８Ｂの法線方向に切り替える。また、検出器２２の矢印Ｅで示す上下位置が高さ調整部５５によって調整される。

【0074】

これにより、図５の第１の測定形態では、被測定物Ｗ３の表面に触針１８を当接することが不可能であったが、測定部１２の測定姿勢を天地逆さま姿勢に変更し、かつ検出器２２の向きを１８０°変更することで、図１２の如く、被測定物Ｗ３の表面に触針１８を当接することができる。よって、被測定物Ｗ３の表面粗さを測定することができる。すなわち、１台の粗さ測定機１０によって、高さの異なる被測定物Ｗ１、Ｗ３の粗さ測定を行うことができる。

【0075】

また、この測定時において、実施形態のガイド機構部６０は、移動体２４が一対のガイドレール６２、６２によって挟持されているので、移動体２４が一対のガイドレール６２、６２から脱落したり移動時に軸ブレが生じたりするのが防止されている。これにより、粗さ測定機１０としての機能が確保されている。

【0076】

なお、図５の第１の測定形態及び図１１の第３の測定形態において、検出器２２の向きを側面２８Ａ側と側面２８Ｂ側との間で切り替えることにより、被測定物の天井面の粗さ、及び被測定物の孔の内周面の粗さ等の様々な形状の被測定物の粗さを測定することができる。

【0077】

以上の如く、実施形態の粗さ測定機１０によれば、測定部本体１６の複数の側面のうち、角度調整部７０が備えられた２つの側面２８Ａ、２８Ｂを利用して被測定物Ｗ１、Ｗ２の表面粗さを測定する。また、粗さ測定に先立って、検出器２２の高さを高さ調整部５５によって調整し、かつ検出器２２をホルダ部４４に対して回転させて、測定姿勢に対応する向きに検出器２２を向ける。これにより、実施形態の粗さ測定機１０によれば、被測定物Ｗ１、Ｗ２に対する測定部本体１６の相対的な測定姿勢を変更して被測定物Ｗ１、Ｗ２の表面粗さを測定することができる。

【0078】

また、図１１の如く測定部１２の測定姿勢を天地逆さま姿勢に変更しても、移動体２４は、一対のガイドレール６２、６２によって両側から挟持されているので、移動体２４の移動時に生じるブレを抑止できる。よって、被測定物Ｗ１に対する測定部本体１６の相対的な測定姿勢を変更しても、検出器２２は移動軸Ａに沿って移動するので、通常の精度の高い粗さ測定を行うことができる。

【0079】

以上の如く、実施形態の粗さ測定機１０によれば、様々な高さの被測定物、及び様々な形状の測定面に対して粗さ測定を行うことができる。

【0080】

なお、検出器２２の高さ調整を自動化し、かつ測定部１２の測定姿勢を検出するスイッチ又はセンサを測定部１２に搭載することで、検出器２２の向きを自動で認識させることが好ましい。

【符号の説明】

【0081】

１０…粗さ測定機、１２…測定部、１４…データ処理部、１６…測定部本体、１８…触針、２０…変位量測定部、２２…検出器、２４…移動体、２６…駆動部、２８…外装ケース、３０…骨格部、３２、３４、３６、３８…脚部、４０…アーム、４２…コンタクト、４４…ホルダ部、４６…孔部、４８…凸部、５０Ａ、５０Ｂ…凹部、５２…本体、５４…送りナット、５５…高さ調整部、５６…送りネジ、５８…モータ、６０…ガイド機構部、６２…ガイドレール、６４…溝、６６…凸状部、６８…調整部、７０…角度調整部、７２…本体部、７４…コネクタ、７６…ケーブル、７８…コネクタ、８０…ディスプレイ、８２…操作パネル、８４…電源スイッチ、８６…コネクタ、８８…排紙口、９０…メインガイド、９２…サブガイド、９４…板バネ、１００…測定台、１０２…プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】