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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022075107
(43)【公開日】2022-05-18
(54)【発明の名称】形状測定装置および異常検出方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/20 20060101AFI20220511BHJP
【ＦＩ】
G01B5/20 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020185676
(22)【出願日】2020-11-06
(71)【出願人】
【識別番号】000137694
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
(74)【代理人】
【識別番号】110000637
【氏名又は名称】特許業務法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉谷 里志
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 智之
【テーマコード（参考）】
2F062
【Ｆターム（参考）】
2F062AA51
2F062CC08
2F062EE01
2F062EE31
2F062FF02
2F062HH01
2F062HH21
2F062JJ04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】接触センサの感度の異常を検出できる形状測定装置を提供する。
【解決手段】形状測定装置は、ワークに接触可能な接触子と、ワークに対して接触子を相対移動させる移動機構４と、移動機構４を制御する移動制御部７１と、ワークに対する接触子の接触量を検出し、接触量に応じた検出信号Ｓｄ２を出力する接触センサ６と、接触子がワークに押し当てられる移動機構４の動作中に接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の変化に基づいて、接触センサ６の感度の異常を判定する異常判定部７５と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】形状測定装置は、ワークに接触可能な接触子と、ワークに対して接触子を相対移動させる移動機構４と、移動機構４を制御する移動制御部７１と、ワークに対する接触子の接触量を検出し、接触量に応じた検出信号Ｓｄ２を出力する接触センサ６と、接触子がワークに押し当てられる移動機構４の動作中に接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の変化に基づいて、接触センサ６の感度の異常を判定する異常判定部７５と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被測定物に接触可能な接触子と、
前記被測定物に対して前記接触子を相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、
前記接触子が前記被測定物に押し当てられる前記移動機構の動作中に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定部と、を備える、形状測定装置。
前記被測定物に対して前記接触子を相対移動させる移動機構と、
前記移動機構を制御する移動制御部と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、
前記接触子が前記被測定物に押し当てられる前記移動機構の動作中に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定部と、を備える、形状測定装置。
【請求項2】
請求項１に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、所定時間に対する前記検出信号の変化量と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。
前記異常判定部は、所定時間に対する前記検出信号の変化量と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。
【請求項3】
請求項１に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。
前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定する、形状測定装置。
【請求項4】
請求項２または請求項３に記載の形状測定装置において、
前記異常判定部は、前記接触子が前記被測定物に押し当てられるときの前記接触子の相対移動速度ごとに異なる前記閾値を用いる、形状測定装置。
前記異常判定部は、前記接触子が前記被測定物に押し当てられるときの前記接触子の相対移動速度ごとに異なる前記閾値を用いる、形状測定装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の形状測定装置において、
前記移動制御部は、前記異常判定部により前記接触センサの感度が異常であると判定された場合、前記移動機構の前記動作を停止させる、形状測定装置。
前記移動制御部は、前記異常判定部により前記接触センサの感度が異常であると判定された場合、前記移動機構の前記動作を停止させる、形状測定装置。
【請求項6】
被測定物に接触可能な接触子と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、を備える形状測定装置において行われる異常検出方法であって、
前記接触子を前記被測定物に押し当てる接触工程と、
前記接触工程の間に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定工程と、を含む、異常検出方法。
前記接触子を前記被測定物に押し当てる接触工程と、
前記接触工程の間に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定工程と、を含む、異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、接触式の形状測定装置および形状測定装置における接触センサの異常を検出する異常検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被測定物の形状や寸法等の測定を行う接触式の形状測定装置が知られている（例えば特許文献１）。このような形状測定装置は、被測定物に接触可能な接触子と、被測定物に対する接触子の接触量（例えば押圧や押込み量）を検出する接触センサと、を備えており、接触センサにより検出される接触量に基づいて、被測定物に対する接触子の接触状態を制御しながら被測定物の測定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－２７９０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、接触子または接触センサ等に何らかの異常が生じることにより、接触センサの感度が低下してしまうことがある。このような場合、被測定物に対する接触子の接触状態を正しく制御できなくなり、接触子が被測定物に強く接触し、接触子や接触センサが損傷してしまう可能性がある。
【0005】
本発明は、接触センサの感度の異常を検出できる形状測定装置および異常検出方法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】
【0006】
本発明の形状測定装置は、被測定物に接触可能な接触子と、前記被測定物に対して前記接触子を相対移動させる移動機構と、前記移動機構を制御する移動制御部と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、前記接触子が前記被測定物に押し当てられる前記移動機構の動作中に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定部と、を備える。
【0007】
本発明の形状測定装置において、接触センサの感度に異常が発生した場合、接触子が被測定物に押し当てられる移動機構の動作中に接触センサから出力される検出信号の変化は、正常時よりも鈍くなる。このため、異常判定部は、移動機構の動作中に接触センサから出力される検出信号の変化を監視し、当該変化を正常時の変化と比べること等により、接触センサの感度の異常を判定できる。
このような本発明の形状測定装置によれば、接触子や接触センサが損傷する前に、接触センサの感度の異常を検出することができる。
なお、被測定物に対する接触子の接触量は、例えば被測定物に対する接触子の押圧や押込み量、接触子に加わる応力など、被測定物に対する接触子の接触の度合いを表すものであればよい。
このような本発明の形状測定装置によれば、接触子や接触センサが損傷する前に、接触センサの感度の異常を検出することができる。
なお、被測定物に対する接触子の接触量は、例えば被測定物に対する接触子の押圧や押込み量、接触子に加わる応力など、被測定物に対する接触子の接触の度合いを表すものであればよい。
【0008】
本発明の形状測定装置において、前記異常判定部は、所定時間に対する前記検出信号の変化量と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定してもよい。
あるいは、本発明の形状測定装置において、前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定してもよい。
このような構成によれば、接触センサの感度の異常を好適に検出することができる。
あるいは、本発明の形状測定装置において、前記異常判定部は、前記検出信号の所定変化量に対する所要時間と所定の閾値とを比較することにより、前記接触センサの感度の異常を判定してもよい。
このような構成によれば、接触センサの感度の異常を好適に検出することができる。
【0009】
本発明の形状測定装置において、前記異常判定部は、前記接触子が前記被測定物に押し当てられるときの前記接触子の相対移動速度ごとに異なる前記閾値を用いることが好ましい。
すなわち、本発明の形状測定装置において、接触子が被測定物に押し当てられる移動機構の動作中に接触センサから出力される検出信号の変化は、移動機構に設定された接触子の相対移動速度に応じて異なる。このため、異常判定部は、接触子の相対移動速度に適した閾値を利用して異常判定を行うことにより、接触センサの感度の異常をより正確に検出することができる。
すなわち、本発明の形状測定装置において、接触子が被測定物に押し当てられる移動機構の動作中に接触センサから出力される検出信号の変化は、移動機構に設定された接触子の相対移動速度に応じて異なる。このため、異常判定部は、接触子の相対移動速度に適した閾値を利用して異常判定を行うことにより、接触センサの感度の異常をより正確に検出することができる。
【0010】
本発明の形状測定装置において、前記移動制御部は、前記異常判定部により前記接触センサの感度が異常であると判定された場合、前記移動機構の前記動作を停止させることが好ましい。
このような構成によれば、被測定物の測定中、接触子が被測定物に強く接触してしまうことを防止できる。その結果、接触子や接触センサが損傷してしまうことを防止できる。
このような構成によれば、被測定物の測定中、接触子が被測定物に強く接触してしまうことを防止できる。その結果、接触子や接触センサが損傷してしまうことを防止できる。
【0011】
本発明の異常検出方法は、被測定物に接触可能な接触子と、前記被測定物に対する前記接触子の接触量を検出し、前記接触量に応じた検出信号を出力する接触センサと、を備える形状測定装置において行われる異常検出方法であって、前記接触子を前記被測定物に押し当てる接触工程と、前記接触工程の間に前記接触センサから出力される前記検出信号の変化に基づいて、前記接触センサの感度の異常を判定する異常判定工程と、を含む。
このような異常検出方法によれば、上述した形状測定装置の効果と同様の効果を奏することができる。
このような異常検出方法によれば、上述した形状測定装置の効果と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態にかかる形状測定装置を示す斜視図。
【図2】前記実施形態の測定機本体の概略構成を示すブロック図。
【図3】接触子が被測定物に押し当てられる様子を模式的に示す図。
【図4】前記実施形態の接触センサから出力される検出信号の変化を示すグラフ。
【図5】前記実施形態の接触センサから出力される検出信号の変化を示すグラフであって、接触センサの感度に関する異常判定方法の一例を説明するグラフ。
【図6】前記実施形態の接触センサから出力される検出信号の変化を示すグラフであって、接触センサの感度に関する異常判定方法の他の例を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の形状測定装置１は、ワークＷの形状等を測定する三次元測定機であり、ワークＷが設置される測定機本体２と、測定機本体２の制御や測定結果の分析などを行う制御装置９と、を備える。
図１に示すように、本実施形態の形状測定装置１は、ワークＷの形状等を測定する三次元測定機であり、ワークＷが設置される測定機本体２と、測定機本体２の制御や測定結果の分析などを行う制御装置９と、を備える。
【0014】
〔測定機本体２の構成〕
測定機本体２は、図１に示すように、ステージ３に設けられた移動機構４と、移動機構４により３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）に移動可能なプローブ５と、測定機本体２の内部などに設けられたコントローラ７（図２参照）と、を備える。
測定機本体２は、図１に示すように、ステージ３に設けられた移動機構４と、移動機構４により３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）に移動可能なプローブ５と、測定機本体２の内部などに設けられたコントローラ７（図２参照）と、を備える。
【0015】
ステージ３には、被測定物であるワークＷが載置される。
移動機構４は、プローブ５を移動させるための構成として、ガイド４１、コラム４２、サポータ４３、ビーム４４、Ｘスライダ４５、およびＺスライダ４６を備える。
ガイド４１は、ステージ３の＋Ｘ側において、ステージ３に対してＹ軸方向に沿って設けられ、コラム４２は、ガイド４１に対してＹ軸方向にスライド移動可能に設けられる。サポータ４３は、ステージ３の－Ｘ側において、ステージ３に対してエアベアリング等を介して設けられる。ビーム４４は、コラム４２とサポータ４３との間にＸ方向に沿って架橋される。Ｘスライダ４５は、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム４４上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Ｚスライダ４６は、Ｘスライダ４５の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Ｚスライダ４６の先端部には、プローブ５が固定される。
移動機構４は、プローブ５を移動させるための構成として、ガイド４１、コラム４２、サポータ４３、ビーム４４、Ｘスライダ４５、およびＺスライダ４６を備える。
ガイド４１は、ステージ３の＋Ｘ側において、ステージ３に対してＹ軸方向に沿って設けられ、コラム４２は、ガイド４１に対してＹ軸方向にスライド移動可能に設けられる。サポータ４３は、ステージ３の－Ｘ側において、ステージ３に対してエアベアリング等を介して設けられる。ビーム４４は、コラム４２とサポータ４３との間にＸ方向に沿って架橋される。Ｘスライダ４５は、Ｚ軸方向に沿って延出する筒状に形成され、ビーム４４上をＸ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Ｚスライダ４６は、Ｘスライダ４５の内部をＺ軸方向に沿ってスライド移動可能に設けられる。Ｚスライダ４６の先端部には、プローブ５が固定される。
【0016】
また、移動機構４は、コラム４２をＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動部４１Ａと、Ｘスライダ４５をＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動部４４Ａと、Ｚスライダ４６をＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動部４５Ａと、を備える。Ｙ軸駆動部４１Ａ、Ｘ軸駆動部４４ＡおよびＺ軸駆動部４５Ａは、それぞれ、図示略の駆動源、および、駆動源から供給される駆動力を伝達する駆動伝達機構を含んで構成される。
【0017】
また、移動機構４には、コラム４２、Ｘスライダ４５、およびＺスライダ４６の各軸方向の位置、すなわちステージ３上におけるプローブ５の座標を検出するための座標検出機構４８（図２参照）が設けられている。
例えば、座標検出機構４８は、コラム４２に設けられたＹ軸スケールセンサと、Ｘスライダ４５に設けられたＸ軸スケールセンサと、Ｚスライダ４６に設けられたＺ軸スケールセンサとを含む機構であり、各センサからスケール信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを出力する。
例えば、座標検出機構４８は、コラム４２に設けられたＹ軸スケールセンサと、Ｘスライダ４５に設けられたＸ軸スケールセンサと、Ｚスライダ４６に設けられたＺ軸スケールセンサとを含む機構であり、各センサからスケール信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚを出力する。
【0018】
プローブ５は、図１に示すように、移動機構４に保持されるプローブ本体５１と、プローブ本体５１に対して着脱可能に取り付けられるスタイラス５２とを備える。スタイラス５２の先端には、例えば球状の接触子５２Ａが設けられている。
また、プローブ５には、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量を検出する接触センサ６のセンサ本体６１（図２参照）が設けられている。
また、プローブ５には、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量を検出する接触センサ６のセンサ本体６１（図２参照）が設けられている。
【0019】
本実施形態の接触センサ６は、いわゆる加振型センサであり、スタイラス５２を振動させると共にスタイラス５２の振動を検出することで、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量（具体的には押圧）を検出するセンサである。
【0020】
具体的には、本実施形態の接触センサ６は、図２に示すように、プローブ５に設けられたセンサ本体６１と、センサ本体６１から出力される信号を処理するセンサ回路部６２とを含んで構成される。なお、本実施形態のセンサ回路部６２は、コントローラ７内に設けられている。
【0021】
センサ本体６１は、加振素子６１１および検出素子６１２を有する。加振素子６１１および検出素子６１２は、それぞれ、圧電素子などによって構成される。
加振素子６１１は、図示を省略する発振器から加振信号を与えられることで共振状態に励振され、スタイラス５２を振動させる。
検出素子６１２は、スタイラス５２の振動を検出し、スタイラス５２の振動状態に応じた振動波形成分を含む振動信号Ｓｄ１を出力する。
加振素子６１１は、図示を省略する発振器から加振信号を与えられることで共振状態に励振され、スタイラス５２を振動させる。
検出素子６１２は、スタイラス５２の振動を検出し、スタイラス５２の振動状態に応じた振動波形成分を含む振動信号Ｓｄ１を出力する。
【0022】
センサ回路部６２は、振幅抽出回路などを含んで構成される。センサ回路部６２は、センサ本体６１から入力される振動信号Ｓｄ１の振幅を計測し、振動信号Ｓｄ１の振幅に応じた出力値Ｖを有する検出信号Ｓｄ２を出力する。
【0023】
ここで、接触子５２ＡがワークＷに接触したとき、スタイラス５２の振動はワークＷによって拘束され、検出素子６１２から出力される振動信号Ｓｄ１の振幅は、ワークＷに対する接触子５２Ａの押圧に応じて減衰する。具体的には、ワークＷに対する接触子５２Ａの押圧が大きくなるほど、振動信号Ｓｄ１の振幅は大きく減衰する。よって、ワークＷに対する接触子５２Ａの押圧が大きくなるほど、センサ回路部６２から出力される検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖは小さくなる。
すなわち、本実施形態の接触センサ６は、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量（押圧）に応じた検出信号Ｓｄ２を出力する。
すなわち、本実施形態の接触センサ６は、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量（押圧）に応じた検出信号Ｓｄ２を出力する。
【0024】
なお、本実施形態では、説明の簡略化のため、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向のうちの任意の一方向（例えばＸ軸方向）の接触を検出する接触センサ６の構成例を説明しているが、接触センサ６は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の各方向の接触を検出可能な構成を有してもよい。
【0025】
コントローラ７は、上述のセンサ回路部６２を含むと共に、移動制御部７１、座標検出部７２、接触判定部７３、測定部７４および異常判定部７５を含む。
【0026】
移動制御部７１は、制御装置９から入力される測定指示などに従って移動機構４の動作を制御する。例えば、ワークＷをタッチ測定する場合、移動制御部７１は、測定経路に設定された測定点ごとに接触子５２ＡがワークＷに接触するように、移動機構４の動作を制御する。ここで、移動制御部７１は、ワークＷに接触子５２Ａを接触させるとき、後述の接触判定部７３からタッチ信号Ｓｔが入力されるまで接触子５２ＡをワークＷに押し込む。
【0027】
座標検出部７２は、座標検出機構４８から入力されるスケール信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚをカウントすることで、プローブ５の座標を検出する。
【0028】
接触判定部７３は、センサ回路部６２から入力される検出信号Ｓｄ２に基づいて、接触子５２ＡがワークＷに対して適切に接触したか否かを判定する。例えば、接触判定部７３は、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖと所定の目標値Ｖｔとを比較し、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔ以下である間、接触子５２ＡがワークＷに接触したことを表すタッチ信号Ｓｔを出力する。
【0029】
測定部７４は、接触判定部７３からタッチ信号Ｓｔが入力される毎に、座標検出部７２に検出されたプローブ５の座標を取り込み、測定値として制御装置９に出力する。
【0030】
異常判定部７５は、センサ回路部６２から入力される検出信号Ｓｄ２に基づいて、接触センサ６の感度に関する異常の有無を判定する。
なお、異常判定部７５は、ＩＣ等によってハードウェア的に構成されてもよいし、ＣＰＵを備えるコンピュータを中心に構成され、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。
なお、異常判定部７５は、ＩＣ等によってハードウェア的に構成されてもよいし、ＣＰＵを備えるコンピュータを中心に構成され、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。
【0031】
〔異常判定方法〕
本実施形態の形状測定装置１における異常検出方法について説明する。
なお、以下では、任意の測定点においてワークＷをタッチ測定する場合について説明する。
本実施形態の形状測定装置１における異常検出方法について説明する。
なお、以下では、任意の測定点においてワークＷをタッチ測定する場合について説明する。
【0032】
まず、移動制御部７１により制御された移動機構４の動作により、プローブ５がワークＷに向かって移動し、接触子５２ＡがワークＷに押し当てられる（接触工程）。
ここで、図３は、接触子５２ＡがワークＷに対して非接触である状態から、接触子５２ＡがワークＷに対して押し込まれた状態まで移行するときの接触状態の変化を模式的に示している。図４は、図３に示す各状態に対応する検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化を示している。また、図４では、接触センサ６の感度が正常である場合の検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖを実線で例示し、接触センサ６の感度が異常である場合の検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖを点線で例示している。
ここで、図３は、接触子５２ＡがワークＷに対して非接触である状態から、接触子５２ＡがワークＷに対して押し込まれた状態まで移行するときの接触状態の変化を模式的に示している。図４は、図３に示す各状態に対応する検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化を示している。また、図４では、接触センサ６の感度が正常である場合の検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖを実線で例示し、接触センサ６の感度が異常である場合の検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖを点線で例示している。
【0033】
図３および図４に示すように、時刻ｔ０では、接触子５２ＡがワークＷに対して非接触状態であり、時刻ｔ１で接触子５２ＡがワークＷに接触を開始する。その後、ワークＷに対して接触子５２Ａが押し込まれ、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが徐々に低下していく。
【0034】
接触センサ６の感度が正常である場合、時刻ｔ２にて、接触子５２Ａが適切な押圧でワークＷに接触し、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔに到達する。このとき、接触判定部７３は、接触子５２ＡがワークＷに接触したことを表すタッチ信号Ｓｔを出力開始する。タッチ信号Ｓｔを入力された測定部７４は、座標検出機構４８に検出された接触子５２Ａの座標を取り込み、測定値として制御装置９に出力する。また、タッチ信号Ｓｔを入力された移動制御部７１は、移動機構４を制御することで、ワークＷに向かうプローブ５の移動を停止させる。すなわち、ワークＷに対する接触子５２Ａの押込みを停止する。
【0035】
一方、接触センサ６の感度が異常である場合、ワークＷに対して接触子５２Ａが押し込まれる間の検出信号Ｓｄ２の変化の傾きが、接触センサ６の感度が正常である場合と比べて小さい。このため、時刻ｔ２にて、接触子５２Ａが適切な押圧でワークＷに接触している場合であっても、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖは目標値Ｖｔに到達しない。
このような場合、従来技術では、時刻ｔ２後も、ワークＷに向かうプローブ５の移動が継続する。そして、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３にて、検出信号Ｓｄ２が目標値Ｖｔに到達するが、接触子５２ＡがワークＷに対して過度に強く押し当てられた状態になってしまう。
このような場合、従来技術では、時刻ｔ２後も、ワークＷに向かうプローブ５の移動が継続する。そして、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３にて、検出信号Ｓｄ２が目標値Ｖｔに到達するが、接触子５２ＡがワークＷに対して過度に強く押し当てられた状態になってしまう。
【0036】
そこで、本実施形態では、接触工程の間、異常判定部７５が、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化を監視し、出力値Ｖの変化に基づいて接触センサ６の感度に関する異常の有無を判定する（異常判定工程）。
具体的には、異常判定部７５は、図５に示すように、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが変化開始判定値Ｖｓに到達した時点ｔ１１以降、所定時間ΔＴａにおける出力値Ｖの変化量ΔＶを算出し、この変化量ΔＶを、予め設定されている閾値ΔＶｔｈと比較する。
具体的には、異常判定部７５は、図５に示すように、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが変化開始判定値Ｖｓに到達した時点ｔ１１以降、所定時間ΔＴａにおける出力値Ｖの変化量ΔＶを算出し、この変化量ΔＶを、予め設定されている閾値ΔＶｔｈと比較する。
【0037】
ここで、変化開始判定値Ｖｓは、接触子５２ＡがワークＷに接触を開始したことを検出するための値であり、接触子５２ＡがワークＷに対して非接触状態であるときの出力値Ｖに対して、区別が可能な値に設定されればよい。
また、閾値ΔＶｔｈは、接触工程におけるプローブ５の移動速度（接触子５２Ａの相対移動速度）ごとに設定されていることが好ましい。具体的には、閾値ΔＶｔｈは、接触センサ６の感度が正常な場合において、プローブ５が設定速度で所定時間ΔＴａだけ移動するときに得られる検出信号Ｓｄ２の変化量ΔＶに基づき、この変化量ΔＶの許容範囲の下限値に設定できる。
また、図５では、説明のために所定時間ΔＴａの幅を広く図示しているが、所定時間ΔＴａは、変化量ΔＶを算出可能な最小単位時間であることが好ましい。
また、閾値ΔＶｔｈは、接触工程におけるプローブ５の移動速度（接触子５２Ａの相対移動速度）ごとに設定されていることが好ましい。具体的には、閾値ΔＶｔｈは、接触センサ６の感度が正常な場合において、プローブ５が設定速度で所定時間ΔＴａだけ移動するときに得られる検出信号Ｓｄ２の変化量ΔＶに基づき、この変化量ΔＶの許容範囲の下限値に設定できる。
また、図５では、説明のために所定時間ΔＴａの幅を広く図示しているが、所定時間ΔＴａは、変化量ΔＶを算出可能な最小単位時間であることが好ましい。
【0038】
異常判定部７５は、算出された変化量ΔＶが閾値ΔＶｔｈ以上である場合（図５中の実線参照）には、接触センサ６の感度が正常であると判定し、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化について監視を継続する。
【0039】
一方、異常判定部７５は、変化量ΔＶが閾値ΔＶｔｈより小さい場合（図５中の点線参照）には、接触センサ６の感度に異常が発生していると判定し、移動制御部７１に対して異常判定信号を出力する。
移動制御部７１は、異常判定部７５から異常判定信号を入力された場合、移動機構４の動作を停止させ、接触工程を中断させる。これにより、接触子５２ＡがワークＷに対して過度に強く押し当てられることを防止する。
移動制御部７１は、異常判定部７５から異常判定信号を入力された場合、移動機構４の動作を停止させ、接触工程を中断させる。これにより、接触子５２ＡがワークＷに対して過度に強く押し当てられることを防止する。
【0040】
また、異常判定部７５は、制御装置９に対して異常判定信号を出力してもよい。制御装置９は、異常判定部７５から異常判定信号を入力された場合、ディスプレイ等にアラームを表示させ、測定者に異常を知らせることができる。
【0041】
〔本実施形態の効果〕
本実施形態の形状測定装置１では、上述したように、異常判定部７５が、移動機構４の動作中に接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の変化を監視し、当該変化を正常時の変化と比べることにより、接触センサ６の感度の異常を判定できる。
よって、本発明の形状測定装置１は、接触子５２Ａや接触センサ６が損傷する前に、接触センサ６の感度の異常を検出することができる。
本実施形態の形状測定装置１では、上述したように、異常判定部７５が、移動機構４の動作中に接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の変化を監視し、当該変化を正常時の変化と比べることにより、接触センサ６の感度の異常を判定できる。
よって、本発明の形状測定装置１は、接触子５２Ａや接触センサ６が損傷する前に、接触センサ６の感度の異常を検出することができる。
【0042】
また、本実施形態の異常判定部７５は、所定時間ΔＴａに対する検出信号Ｓｄ２の変化量ΔＶが閾値ΔＶｔｈよりも小さい場合、接触センサ６の感度が異常であると判定する。これにより、接触センサ６の感度の異常を好適に検出することができる。
【0043】
また、本実施形態の形状測定装置１において、異常判定部７５は、接触工程におけるプローブ５の移動速度に適した閾値ΔＶｔｈを利用して異常判定を行うため、接触センサ６の感度の異常をより正確に検出することができる。
【0044】
また、本実施形態の形状測定装置１において、移動制御部７１は、異常判定部７５により接触センサ６の感度が異常であると判定された場合、移動機構４の動作を停止させる。このため、ワークＷの測定中、接触子５２ＡがワークＷに強く接触してしまうことを防止できる。その結果、接触子５２Ａや接触センサ６が損傷してしまうことを防止できる。
【0045】
特に、本実施形態の接触センサ６は、加振式センサであるため、ワークＷの表面性状やワークＷの表面に対するごみの付着を原因として、スタイラス５２の振動の減衰度合が本来よりも低下することにより、接触センサ６の感度が低下することがある。本実施形態の形状測定装置１は、このような接触センサ６の感度の異常についても好適に検出することができる。
【0046】
〔変形例〕
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、プローブ５の移動を制御しているが、ワークＷが載置されるステージ３の移動を制御してもよい。
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、プローブ５の移動を制御しているが、ワークＷが載置されるステージ３の移動を制御してもよい。
【0047】
また、上記実施形態において、異常判定部７５は、検出信号Ｓｄ２の変化を監視する指標として、所定時間ΔＴａに対する検出信号Ｓｄ２の変化量ΔＶを用いているが、これ以外の指標を用いてもよい。
例えば、図６に示すように、異常判定部７５は、検出信号Ｓｄ２が変化開始判定値Ｖｓに到達した時刻以降、検出信号Ｓｄ２の所定変化量ΔＶａに対する所要時間ΔＴを用いて、検出信号Ｓｄ２の変化を監視してもよい。この場合、異常判定部７５は、所要時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｔｈよりも大きい場合、接触センサ６の感度が異常であると判定することができる。
なお、図６では、図５と同様、接触センサ６の感度が正常である場合の検出信号Ｓｄ２の変化を実線で示し、接触センサ６の感度が異常である場合の検出信号Ｓｄ２の変化を点線で示している。
また、閾値ΔＴｔｈは、上記実施形態と同様、プローブ５の移動速度ごとに設定された値であることが好ましい。
例えば、図６に示すように、異常判定部７５は、検出信号Ｓｄ２が変化開始判定値Ｖｓに到達した時刻以降、検出信号Ｓｄ２の所定変化量ΔＶａに対する所要時間ΔＴを用いて、検出信号Ｓｄ２の変化を監視してもよい。この場合、異常判定部７５は、所要時間ΔＴが所定の閾値ΔＴｔｈよりも大きい場合、接触センサ６の感度が異常であると判定することができる。
なお、図６では、図５と同様、接触センサ６の感度が正常である場合の検出信号Ｓｄ２の変化を実線で示し、接触センサ６の感度が異常である場合の検出信号Ｓｄ２の変化を点線で示している。
また、閾値ΔＴｔｈは、上記実施形態と同様、プローブ５の移動速度ごとに設定された値であることが好ましい。
【0048】
本発明の接触センサは、上記実施形態で説明したような加振式の接触センサであることに限られない。すなわち、本発明の接触センサは、ワークＷに対する接触子５２Ａの接触量として、例えば被測定物に対する押込み量や、接触子に加わる応力など、被測定物に対する接触子の接触の度合いを表す任意の物理量を検出するものであればよい。
例えば、上記実施形態において、接触センサ６は、プローブ本体５１に対するスタイラス５２の変位量に基づいて、ワークＷに対する接触子５２Ａの押し込み量を検出してもよい。また、接触センサ６は、スタイラス５２の変形量に基づいて、接触子５２Ａに加わる応力を検出してもよい。
例えば、上記実施形態において、接触センサ６は、プローブ本体５１に対するスタイラス５２の変位量に基づいて、ワークＷに対する接触子５２Ａの押し込み量を検出してもよい。また、接触センサ６は、スタイラス５２の変形量に基づいて、接触子５２Ａに加わる応力を検出してもよい。
【0049】
上記実施形態では、ワークＷをタッチ測定する場合の異常判定処理について説明しているが、ワークＷを倣い測定する場合にも、上述の異常判定処理を実施することができる。
例えば、本実施形態の形状測定装置１がワークＷを倣い測定する場合、移動制御部７１は、接触センサ６からの検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔを保つように移動機構４の動作を制御し、これにより、接触子５２ＡがワークＷを一定の測定力で走査する。ここで、移動制御部７１は、接触子５２ＡをワークＷに対して接触開始するとき、接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔに達するまで、プローブ５をワークＷに向かって移動させる。このとき、異常判定部７５は、上記実施形態と同様、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化を監視することにより、接触センサ６の感度の異常を判定することができる。
例えば、本実施形態の形状測定装置１がワークＷを倣い測定する場合、移動制御部７１は、接触センサ６からの検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔを保つように移動機構４の動作を制御し、これにより、接触子５２ＡがワークＷを一定の測定力で走査する。ここで、移動制御部７１は、接触子５２ＡをワークＷに対して接触開始するとき、接触センサ６から出力される検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖが目標値Ｖｔに達するまで、プローブ５をワークＷに向かって移動させる。このとき、異常判定部７５は、上記実施形態と同様、検出信号Ｓｄ２の出力値Ｖの変化を監視することにより、接触センサ６の感度の異常を判定することができる。
【0050】
上記実施形態では、形状測定装置１として三次元測定機の構成を説明しているが、本発明は、三次元測定機に限られず、接触センサを用いる種々の形状測定装置に適用することができる。
【符号の説明】
【0051】
１…形状測定装置、２…測定機本体、３…ステージ、４…移動機構、４１…ガイド、４１Ａ…Ｙ軸駆動部、４２…コラム、４３…サポータ、４４…ビーム、４４Ａ…Ｘ軸駆動部、４５…Ｘスライダ、４５Ａ…Ｚ軸駆動部、４６…Ｚスライダ、４８…座標検出機構、５…プローブ、５１…プローブ本体、５２…スタイラス、５２Ａ…接触子、６…接触センサ、６１…センサ本体、６１１…加振素子、６１２…検出素子、６２…センサ回路部、７…コントローラ、７１…移動制御部、７２…座標検出部、７３…接触判定部、７４…測定部、７５…異常判定部、９…制御装置、Ｓｄ１…振動信号、Ｓｄ２…検出信号、Ｓｔ…タッチ信号、Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚ…スケール信号、Ｖｓ…変化開始判定値、Ｖｔ…目標値、Ｗ…ワーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】