特許 7445845 形状測定機及びその制御方法

(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】

(24)【登録日】2024-02-29

(45)【発行日】2024-03-08

(54)【発明の名称】形状測定機及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/20 20060101AFI20240301BHJP

【ＦＩ】

G01B5/20 C

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2020085358

(22)【出願日】2020-05-14

(65)【公開番号】P2021179380

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-04-04

(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】増田 光

(72)【発明者】

【氏名】森井 秀樹

【審査官】櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３１０５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－００７８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０８３６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３６１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３４９７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０９４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－ ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記相対位置ごとの前記振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成部と、
を備え、
前記振動検出部が、
振動計と、
前記振動計から前記変位検出器までの第１振動伝達特性と、前記振動計から前記測定対象物までの第２振動伝達特性と、を取得する振動伝達特性取得部と、
前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果と、前記振動伝達特性取得部が取得した前記第１振動伝達特性及び前記第２振動伝達特性とに基づき、前記相対位置ごとの前記変位検出器の前記振動変位及び前記相対位置ごとの前記測定対象物の前記振動変位を推定する振動変位推定部と、
を備え、
前記第２信号生成部が、前記振動変位推定部の推定結果に基づき、前記変位検出器に対応する前記振動検出信号と前記測定対象物に対応する前記振動検出信号とを生成する形状測定機。

【請求項2】

前記変位検出器の前記振動変位と前記測定対象物の前記振動変位との差分値を前記相対位置ごとに演算する差分値演算部を備える請求項１に記載の形状測定機。

【請求項3】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記相対位置ごとの前記振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成部と、
を備え、
前記振動検出部が、前記変位検出器の前記振動を検出可能な第１位置と、前記測定対象物の前記振動を検出可能な第２位置と、に設けられた振動計であり、
前記第２信号生成部が、前記第１位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記変位検出器に対応する前記振動検出信号を生成し、且つ前記第２位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記測定対象物に対応する前記振動検出信号を生成し、
前記変位検出器の前記振動変位と前記測定対象物の前記振動変位との差分値を前記相対位置ごとに演算する差分値演算部を備える形状測定機。

【請求項4】

前記差分値演算部による前記相対位置ごとの前記差分値の演算結果に基づき、前記被測定面を前記接触子により再トレースする再測定の実行の有無を判定する再測定判定部と、
前記再測定判定部が前記再測定の実行を判定した場合に、前記相対移動機構を駆動して前記再測定を実行する第１再測定制御部と、
を備える請求項２又は３に記載の形状測定機。

【請求項5】

前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、
前記モニタに表示されている前記変位検出信号の任意の指定位置を指定する指定操作を受け付ける操作部と、
前記表示制御部が、前記記憶部を参照して、前記指定操作で指定された前記指定位置に対応する前記振動変位を示す振動変位情報を前記モニタに表示させる請求項１から４のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項6】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記相対位置ごとの前記振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成部と、
を備え、
前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、
前記モニタに表示されている前記変位検出信号の任意の指定位置を指定する指定操作を受け付ける操作部と、
前記表示制御部が、前記記憶部を参照して、前記指定操作で指定された前記指定位置に対応する前記振動変位を示す振動変位情報を前記モニタに表示させる形状測定機。

【請求項7】

前記振動検出部が、前記変位検出器の前記振動を検出可能な第１位置と、前記測定対象物の前記振動を検出可能な第２位置と、に設けられた振動計であり、
前記第２信号生成部が、前記第１位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記変位検出器に対応する前記振動検出信号を生成し、且つ前記第２位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記測定対象物に対応する前記振動検出信号を生成する請求項６に記載の形状測定機。

【請求項8】

前記表示制御部が、前記指定位置が変更されるごとに、前記記憶部の参照と、前記モニタに表示する前記振動変位情報の更新と、を繰り返し実行する請求項５から７のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項9】

前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号に対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタを備え、
前記表示制御部が、前記ローパスフィルタ処理の前後の前記変位検出信号を前記モニタに表示させる重畳表示モードを有する請求項５から８のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項10】

前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号から、前記変位検出信号の波形が異常になる異常波形を検出する異常波形検出部と、
前記異常波形検出部により前記異常波形が検出された前記相対位置の範囲を第１範囲とした場合に、前記記憶部内の前記第１範囲に対応する前記振動変位に基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する第１異常判定部と、
を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項11】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号から、前記変位検出信号の波形が異常になる異常波形を検出する異常波形検出部と、
前記異常波形検出部により前記異常波形が検出された前記相対位置の範囲を第１範囲とした場合に、前記記憶部内の前記第１範囲に対応する前記振動変位に基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する第１異常判定部と、
を備える形状測定機。

【請求項12】

前記第１異常判定部が、前記第１範囲に対応する前記振動変位の変位量が予め定めた閾値よりも大きくなるか否かに基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する請求項１０又は１１に記載の形状測定機。

【請求項13】

前記相対移動機構を駆動して、前記被測定面を前記接触子により再トレースする再測定を実行する第２再測定制御部を備え、
前記第１異常判定部が異常有と判定するごとに、前記第２再測定制御部が前記再測定を実行し、且つ前記第１信号生成部が前記変位検出信号を生成し、且つ前記異常波形検出部が前記異常波形の検出を行い、且つ前記第１異常判定部が前記形状測定の異常の有無の判定を行う請求項１０から１２のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項14】

前記再測定の回数が予め定めた一定回数を超える場合に、警告情報を報知する報知部を備える請求項１３に記載の形状測定機。

【請求項15】

前記記憶部に記憶されている前記相対位置ごとの前記振動変位に基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する第２異常判定部を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項16】

前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、
を備え、
前記表示制御部が、前記記憶部を参照して前記第２異常判定部が異常有と判定した前記振動変位に対応する前記相対位置の範囲を示す第２範囲を検出し、前記モニタに表示される前記変位検出信号の波形の中で前記第２範囲に対応する波形領域を識別可能に前記モニタに表示させる請求項１５に記載の形状測定機。

【請求項17】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記記憶部に記憶されている前記相対位置ごとの前記振動変位に基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する第２異常判定部と、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記第１信号生成部が生成した前記変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、
を備え、
前記表示制御部が、前記記憶部を参照して前記第２異常判定部が異常有と判定した前記振動変位に対応する前記相対位置の範囲を示す第２範囲を検出し、前記モニタに表示される前記変位検出信号の波形の中で前記第２範囲に対応する波形領域を識別可能に前記モニタに表示させる形状測定機。

【請求項18】

前記第２異常判定部が、前記振動変位の変位量が予め定めた閾値よりも大きくなるか否
かに基づき、前記形状測定の異常の有無を判定する請求項１５から１７のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項19】

前記第２異常判定部が異常有と判定した場合に、警告情報を報知する報知部を備える請求項１５から１８のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項20】

前記相対移動機構が、前記測定対象物に対して前記変位検出器を前記検出器感度方向に垂直な直線方向に相対移動させる請求項１から１９のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項21】

互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで前記直線方向をＸ方向とし且つ前記検出器感度方向をＺ方向とした場合に、前記変位検出器が、Ｙ方向に平行な揺動支点を中心として揺動自在に支持されたアームを備え、
前記接触子が前記アームの先端部に設けられており、
前記振動検出部が、前記変位検出器の前記振動を検出する２個の振動計であって且つ前記変位検出器の前記直線方向の一端部と他端部とに設けられた２個の振動計であり、
前記２個の振動計の既知の間隔と、前記２個の振動計の前記相対位置ごとの振動検出結果とに基づき、前記変位検出器の前記Ｙ方向に平行な軸周りの姿勢を前記相対位置ごとに検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部による前記相対位置ごとの前記姿勢の検出結果と、前記揺動支点から前記接触子までの距離とに基づき、前記変位検出器の姿勢変化に応じた前記接触子の前記Ｚ方向の変位量を前記相対位置ごとに演算する変位量演算部と、
を備える請求項２０に記載の形状測定機。

【請求項22】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
を備え、
前記相対移動機構が、前記測定対象物に対して前記変位検出器を前記検出器感度方向に垂直な直線方向に相対移動させ、
互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで前記直線方向をＸ方向とし且つ前記検出器感度方向をＺ方向とした場合に、前記変位検出器が、Ｙ方向に平行な揺動支点を中心として揺動自在に支持されたアームを備え、
前記接触子が前記アームの先端部に設けられており、
前記振動検出部が、前記変位検出器の前記振動を検出する２個の振動計であって且つ前記変位検出器の前記直線方向の一端部と他端部とに設けられた２個の振動計であり、
前記２個の振動計の既知の間隔と、前記２個の振動計の前記相対位置ごとの振動検出結果とに基づき、前記変位検出器の前記Ｙ方向に平行な軸周りの姿勢を前記相対位置ごとに検出する姿勢検出部と、
前記姿勢検出部による前記相対位置ごとの前記姿勢の検出結果と、前記揺動支点から前記接触子までの距離とに基づき、前記変位検出器の姿勢変化に応じた前記接触子の前記Ｚ方向の変位量を前記相対位置ごとに演算する変位量演算部と、
を備える形状測定機。

【請求項23】

前記相対移動機構が、円柱状又は円筒状の前記測定対象物の周面に前記接触子を接触させた状態で、前記測定対象物と前記変位検出器とを回転中心の周りに相対回転させる請求項１から１９のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項24】

前記相対移動機構が、前記変位検出器を、前記回転中心に対して前記検出器感度方向が垂直になる第１姿勢と、前記回転中心に対して前記検出器感度方向が平行になる第２姿勢とに選択的に保持する検出器保持部を有し、
前記振動検出部が、前記第１姿勢の前記変位検出器の前記振動を検出する第１振動計と、前記第２姿勢の前記変位検出器の前記振動を検出する第２振動計と、を有し、
前記変位検出器が前記第１姿勢である場合には前記第１振動計が作動し、且つ前記変位検出器が前記第２姿勢である場合には前記第２振動計が作動する請求項２３に記載の形状測定機。

【請求項25】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
を備え、
前記相対移動機構が、円柱状又は円筒状の前記測定対象物の周面に前記接触子を接触させた状態で、前記測定対象物と前記変位検出器とを回転中心の周りに相対回転させ、
前記相対移動機構が、前記変位検出器を、前記回転中心に対して前記検出器感度方向が垂直になる第１姿勢と、前記回転中心に対して前記検出器感度方向が平行になる第２姿勢とに選択的に保持する検出器保持部を有し、
前記振動検出部が、前記第１姿勢の前記変位検出器の前記振動を検出する第１振動計と、前記第２姿勢の前記変位検出器の前記振動を検出する第２振動計と、を有し、
前記変位検出器が前記第１姿勢である場合には前記第１振動計が作動し、且つ前記変位検出器が前記第２姿勢である場合には前記第２振動計が作動する形状測定機。

【請求項26】

互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで前記回転中心をＺ方向とし且つ前記検出器感度方向をＸ方向とし、且つ前記周面がテーパ形状又は曲面形状である場合において、
前記振動検出部が、
前記Ｘ方向の前記振動を検出する第１振動計と、
前記Ｚ方向の垂直振動を検出する第２振動計と、
前記第２振動計による前記垂直振動の検出結果に基づき、前記垂直振動に伴う前記接触
子の前記Ｘ方向の変位量を演算する変位量演算部と、
を備える請求項２３から２５のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項27】

測定対象物に接触する接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、
予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、
前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出センサによる前記相対位置の検出と前記変位検出器による前記変位の検出と前記振動検出部による前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、
を備え、
前記相対移動機構が、円柱状又は円筒状の前記測定対象物の周面に前記接触子を接触させた状態で、前記測定対象物と前記変位検出器とを回転中心の周りに相対回転させ、
互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで前記回転中心をＺ方向とし且つ前記検出器感度方向をＸ方向とし、且つ前記周面がテーパ形状又は曲面形状である場合において、
前記振動検出部が、
前記Ｘ方向の前記振動を検出する第１振動計と、
前記Ｚ方向の垂直振動を検出する第２振動計と、
前記第２振動計による前記垂直振動の検出結果に基づき、前記垂直振動に伴う前記接触
子の前記Ｘ方向の変位量を演算する変位量演算部と、
を備える形状測定機。

【請求項28】

前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出センサにより検出された前記相対位置と、前記変位検出器により検出された前記接触子の変位と、前記振動検出部により検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部を備える請求項２５又は２７に記載の形状測定機。

【請求項29】

前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、
前記相対位置ごとの前記振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成部と、
を備える請求項２８に記載の形状測定機。

【請求項30】

前記振動検出部が、前記変位検出器の前記振動を検出可能な第１位置と、前記測定対象物の前記振動を検出可能な第２位置と、に設けられた振動計であり、
前記第２信号生成部が、前記第１位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記変位検出器に対応する前記振動検出信号を生成し、且つ前記第２位置の前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果に基づき前記測定対象物に対応する前記振動検出信号を生成する請求項２９に記載の形状測定機。

【請求項31】

前記同期制御部が、前記３つの動作を同期させる同期信号を、前記位置検出センサ、前記変位検出器、及び前記振動検出部に対して出力する請求項１から３０のいずれか１項に記載の形状測定機。

【請求項32】

測定対象物に接触する接触子と、予め定められた検出器感度方向に沿った前記接触子の変位を検出する変位検出器と、前記測定対象物に対して前記変位検出器を相対移動させて前記測定対象物の被測定面を前記接触子によりトレースさせる相対移動機構と、を備え、前記接触子を用いて前記測定対象物の形状測定を行う形状測定機の制御方法において、
前記測定対象物に対する前記変位検出器の相対位置を検出する位置検出ステップと、
前記変位検出器により前記接触子の変位を検出する変位検出ステップと、
前記検出器感度方向の振動を検出する振動検出ステップと、
前記相対移動機構による相対移動が行われている間、前記位置検出ステップでの前記相対位置の検出と前記変位検出ステップでの前記変位の検出と前記振動検出ステップでの前記振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御ステップと、
前記３つの動作が同期して実行されるごとに、前記位置検出ステップで検出された前記相対位置と、前記変位検出ステップで検出された前記接触子の変位と、前記振動検出ステップで検出された前記振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記相対位置ごとの前記接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成ステップと、
前記相対位置ごとの前記振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成ステップと、
を有し、
前記振動検出ステップが、
振動計から前記変位検出器までの第１振動伝達特性と、前記振動計から前記測定対象物までの第２振動伝達特性と、を取得する振動伝達特性取得ステップと、
前記振動計による前記相対位置ごとの振動検出結果と、前記振動伝達特性取得ステップで取得した前記第１振動伝達特性及び前記第２振動伝達特性とに基づき、前記相対位置ごとの前記変位検出器の前記振動変位及び前記相対位置ごとの前記測定対象物の前記振動変位を推定する振動変位推定ステップと、
を含み、
前記第２信号生成ステップでは、前記振動変位推定ステップの推定結果に基づき、前記変位検出器に対応する前記振動検出信号と前記測定対象物に対応する前記振動検出信号とを生成する形状測定機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接触子を用いて測定対象物の形状測定を行う形状測定機及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワーク（被測定物）の表面の輪郭形状及び表面粗さ等の表面形状を測定する表面形状測定機（形状測定機）が知られている。このような表面形状測定機では、接触子をワーク表面に接触させた状態で接触子とワークとを水平方向に相対移動させることで、接触子でワーク表面をトレースしながら接触子の揺動による変位を変位検出器により検出し、この変位検出器から出力される変位検出信号に基づきワーク表面の表面形状を測定する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１６１５４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、表面形状測定機を用いてワークの表面形状を測定する場合に、変位検出器から出力される変位検出信号に異常な波形が発生することがある。この場合に、この異常な波形がワーク表面の実形状に起因するのか、或いは振動のような外的な環境要因に起因するのかを判別することは困難である。

【0005】

そこで、例えば表面形状測定機を低振動環境の測定室に設置したり或いは除振台上に設置したりすることが考えられる。しかしながら、表面形状測定機を低振動環境の測定室内に設置する場合には、この測定室の設置に多大なコストを要し、さらにワークの加工現場に表面形状測定機を設置することができないという問題がある。

【0006】

また、表面形状測定機を除振台上に設置する場合に、この除振台が所謂パッシブ式であると低周波成分の振動を除去することが困難である。さらに、所謂アクティブ式の除振台を用いると、低周波成分の振動を除去することはできるが、多大なコストを要するという問題が生じる。

【0007】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、測定対象物の形状測定の異常発生の原因を容易に検出可能な形状測定機及びその制御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】

【0008】

本発明の目的を達成するための形状測定機は、測定対象物に接触する接触子を用いて測定対象物の形状測定を行う形状測定機において、予め定められた検出器感度方向に沿った接触子の変位を検出する変位検出器と、測定対象物に対して変位検出器を相対移動させて測定対象物の被測定面を接触子によりトレースさせる相対移動機構と、測定対象物に対する変位検出器の相対位置を検出する位置検出センサと、検出器感度方向の振動を検出する振動検出部と、相対移動機構による相対移動が行われている間、位置検出センサによる相対位置の検出と変位検出器による変位の検出と振動検出部による振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御部と、を備える。

【0009】

この形状測定機によれば、３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させることにより、変位検出器の相対位置ごとに、相対位置と同期したタイミングで取得された振動検出結果をオペレータが確認することができる。すなわち、任意の相対位置に対応する振動検出結果をオペレータが確認することができる。

【0010】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、同期制御部が、３つの動作を同期させる同期信号を、位置検出センサ、変位検出器、及び振動検出部に対して出力する。これにより、上述の３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させることができる。

【0011】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、３つの動作が同期して実行されるごとに、位置検出センサにより検出された相対位置と、変位検出器により検出された接触子の変位と、振動検出部により検出された振動の振動変位と、を関連付けて記憶部に記憶させる記憶制御部を備える。これにより、変位検出器の相対位置ごとに、相対位置と同期したタイミングで取得された振動検出結果をオペレータが確認することができる。

【0012】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対位置ごとの接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、相対位置ごとの振動変位を示す振動検出信号を生成する第２信号生成部と、を備える。これにより、変位検出信号の波形と振動検出信号の波形とを比較することで、形状測定の異常発生の原因を効率的且つ容易に検出することができる。

【0013】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、振動検出部が、変位検出器の振動を検出可能な第１位置と、測定対象物の振動を検出可能な第２位置と、に設けられた振動計であり、第２信号生成部が、第１位置の振動計による相対位置ごとの振動検出結果に基づき変位検出器に対応する振動検出信号を生成し、且つ第２位置の振動計による相対位置ごとの振動検出結果に基づき測定対象物に対応する振動検出信号を生成する。これにより、変位検出器及び測定対象物に対応する振動検出信号に基づき、形状測定の異常発生の原因を効率的且つ容易に検出することができる。

【0014】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、振動検出部が、振動計と、振動計から変位検出器までの第１振動伝達特性と、振動計から測定対象物までの第２振動伝達特性と、を取得する振動伝達特性取得部と、振動計による相対位置ごとの振動検出結果と、振動伝達特性取得部が取得した第１振動伝達特性及び第２振動伝達特性とに基づき、相対位置ごとの変位検出器の振動変位及び相対位置ごとの測定対象物の振動変位を推定する振動変位推定部と、を備え、第２信号生成部が、振動変位推定部の推定結果に基づき、変位検出器に対応する振動検出信号と測定対象物に対応する振動検出信号とを生成する。これにより、形状測定機に複数の振動計を設ける必要がないので、形状測定の異常発生の原因を低コストに検出することができる。

【0015】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、変位検出器の振動変位と測定対象物の振動変位との差分値を相対位置ごとに演算する差分値演算部を備える。これにより、変位検出器に対応する振動検出信号における変位検出器の振動以外の振動の影響を判別することができる。

【0016】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、差分値演算部による相対位置ごとの差分値の演算結果に基づき、被測定面を接触子により再トレースする再測定の実行の有無を判定する再測定判定部と、再測定判定部が再測定の実行を判定した場合に、相対移動機構を駆動して再測定を実行する第１再測定制御部と、を備える。これにより、変位検出器の振動以外の振動の影響を受けない状態での測定対象物の形状測定結果が得られる。

【0017】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、第１信号生成部が生成した変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、モニタに表示されている変位検出信号の任意の指定位置を指定する指定操作を受け付ける操作部と、表示制御部が、記憶部を参照して、指定操作で指定された指定位置に対応する振動変位を示す振動変位情報をモニタに表示させる。これにより、所望の指定位置に対応する振動変位をオペレータが確認することができる。

【0018】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、表示制御部が、指定位置が変更されるごとに、記憶部の参照と、モニタに表示する振動変位情報の更新と、を繰り返し実行する。これにより、所望の指定位置に対応する振動変位をオペレータが確認することができる。また、変位検出信号に異常波形が発生した場合に、その前後で検出された振動変位を確認することができるので、異常波形の発生原因を容易に検出することができる。

【0019】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、第１信号生成部が生成した変位検出信号に対してローパスフィルタ処理を施すローパスフィルタを備え、表示制御部が、ローパスフィルタ処理の前後の変位検出信号をモニタに表示させる重畳表示モードを有する。これにより、形状測定の測定結果から異物等の外的な環境要因に起因する偽形状をより高精度に排除することができるので、測定結果の信頼性及び精度をより高めることができる。

【0020】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対位置ごとの接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、第１信号生成部が生成した変位検出信号から、変位検出信号の波形が異常になる異常波形を検出する異常波形検出部と、異常波形検出部により異常波形が検出された相対位置の範囲を第１範囲とした場合に、記憶部内の第１範囲に対応する振動変位に基づき、形状測定の異常の有無を判定する第１異常判定部と、を備える。これにより、形状測定の異常の有無を自動的に判定することができる。

【0021】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、第１異常判定部が、第１範囲に対応する振動変位の変位量が予め定めた閾値よりも大きくなるか否かに基づき、形状測定の異常の有無を判定する。これにより、形状測定の異常の有無を自動的に判定することができる。

【0022】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対移動機構を駆動して、被測定面を接触子により再トレースする再測定を実行する第２再測定制御部を備え、第１異常判定部が異常有と判定するごとに、第２再測定制御部が再測定を実行し、且つ第１信号生成部が変位検出信号を生成し、且つ異常波形検出部が異常波形の検出を行い、且つ第１異常判定部が形状測定の異常の有無の判定を行う。これにより、形状測定の異常が発生した場合に再測定を実施することができるので、異常が被測定面の実形状に起因するのか或いは外的な環境要因（振動等）に起因するのかをより正確に判別することができる。

【0023】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、再測定の回数が予め定めた一定回数を超える場合に、警告情報を報知する報知部を備える。これにより、オペレータが異常の発生を認識して、その異常の発生要因の確認を速やかに実行することができる。

【0024】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、記憶部に記憶されている相対位置ごとの振動変位に基づき、形状測定の異常の有無を判定する第２異常判定部を備える。これにより、形状測定の異常の有無を自動的に判定することができる。

【0025】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、第２異常判定部が、振動変位の変位量が予め定めた閾値よりも大きくなるか否かに基づき、形状測定の異常の有無を判定する。これにより、形状測定の異常の有無を自動的に判定することができる。

【0026】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対位置ごとの接触子の変位を示す変位検出信号を生成する第１信号生成部と、第１信号生成部が生成した変位検出信号をモニタに表示させる表示制御部と、を備え、表示制御部が、記憶部を参照して第２異常判定部が異常有と判定した振動変位に対応する相対位置の範囲を示す第２範囲を検出し、モニタに表示される変位検出信号の波形の中で第２範囲に対応する波形領域を識別可能にモニタに表示させる。これにより、形状測定の異常が発生している第２範囲の位置及び範囲をオペレータに報知することができる。

【0027】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、第２異常判定部が異常有と判定した場合に、警告情報を報知する報知部を備える。これにより、オペレータが異常の発生を認識して、その異常の発生要因の確認を速やかに実行することができる。

【0028】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対移動機構が、測定対象物に対して変位検出器を検出器感度方向に垂直な直線方向に相対移動させる。

【0029】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで直線方向をＸ方向とし且つ検出器感度方向をＺ方向とした場合に、変位検出器が、Ｙ方向に平行な揺動支点を中心として揺動自在に支持されたアームを備え、接触子がアームの先端部に設けられており、振動検出部が、変位検出器の振動を検出する２個の振動計であって且つ変位検出器の直線方向の一端部と他端部とに設けられた２個の振動計であり、２個の振動計の既知の間隔と、２個の振動計の相対位置ごとの振動検出結果とに基づき、変位検出器のＹ方向に平行な軸周りの姿勢を相対位置ごとに検出する姿勢検出部と、姿勢検出部による相対位置ごとの姿勢の検出結果と、揺動支点から接触子までの距離とに基づき、変位検出器の姿勢変化に応じた接触子のＺ方向の変位量を相対位置ごとに演算する変位量演算部と、を備える。これにより、測定対象物の形状測定結果における変位検出器の姿勢の影響を判別することができる。また、この形状測定結果から変位検出器の姿勢の影響を除去することができる。

【0030】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対移動機構が、円柱状又は円筒状の測定対象物の周面に接触子を接触させた状態で、測定対象物と変位検出器とを回転中心の周りに相対回転させる。

【0031】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、相対移動機構が、変位検出器を、回転中心に対して検出器感度方向が垂直になる第１姿勢と、回転中心に対して検出器感度方向が平行になる第２姿勢とに選択的に保持する検出器保持部を有し、振動検出部が、第１姿勢の変位検出器の振動を検出する第１振動計と、第２姿勢の変位検出器の振動を検出する第２振動計と、を有し、変位検出器が第１姿勢である場合には第１振動計が作動し、且つ変位検出器が第２姿勢である場合には第２振動計が作動する。これにより、２種類の姿勢での形状測定に対応することができる。

【0032】

本発明の他の態様に係る形状測定機において、互いに垂直なＸＹＺ方向のうちで回転中心をＺ方向とし且つ検出器感度方向をＸ方向とし、且つ周面がテーパ形状又は曲面形状である場合において、振動検出部が、Ｘ方向の振動を検出する第１振動計と、Ｚ方向の垂直振動を検出する第２振動計と、第２振動計による垂直振動の検出結果に基づき、垂直振動に伴う接触子のＸ方向の変位量を演算する変位量演算部と、を備える。これにより、第１振動計で検出されたＸ方向の振動検出結果に対する垂直振動の影響を判別することができる。その結果、形状測定の異常発生の原因をより正確に検出することができる。

【0033】

本発明の目的を達成するための形状測定機の制御方法は、測定対象物に接触する接触子と、予め定められた検出器感度方向に沿った接触子の変位を検出する変位検出器と、測定対象物に対して変位検出器を相対移動させて測定対象物の被測定面を接触子によりトレースさせる相対移動機構と、を備え、接触子を用いて測定対象物の形状測定を行う形状測定機の制御方法において、測定対象物に対する変位検出器の相対位置を検出する位置検出ステップと、変位検出器により接触子の変位を検出する変位検出ステップと、検出器感度方向の振動を検出する振動検出ステップと、相対移動機構による相対移動が行われている間、位置検出ステップでの相対位置の検出と変位検出ステップでの変位の検出と振動検出ステップでの振動の検出とを含む３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行させる同期制御ステップと、を有する。

【発明の効果】

【0034】

本発明は、測定対象物の形状測定の異常発生の原因を容易に検出可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】第１実施形態の表面形状測定機の概略図である。

【図2】第１実施形態の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図3】記憶制御部によりデータストレージに記憶される保存データの概略図である。

【図4】表示制御部によりモニタに表示される変位検出信号及び振動検出信号の一例を示した説明図である。

【図5】表面形状測定機によるワークの表面の形状測定処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】第２実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図7】差分値演算部による差分値の演算及び差分振動検出信号の生成を説明するための説明図である。

【図8】第３実施形態の表面形状測定機の概略図である。

【図9】第３実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図10】指定操作に応じたモニタ上での振動変位情報の表示を説明するための説明図である。

【図11】第５実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図12】第５実施形態においてモニタに表示される変位検出信号の波形及び振動変位情報を説明するための説明図である。

【図13】第６実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図14】異常波形検出部による異常波形の検出の第１例から第３例を説明するための説明図である。

【図15】異常判定部による表面の形状測定の異常の有無の判定処理を説明するための説明図である。

【図16】第６実施形態の報知制御部による警告情報の報知を説明するための説明図である。

【図17】第６実施形態の表面形状測定機による再測定処理及び警告処理の流れを示すフローチャートである。

【図18】第７実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図19】異常判定部が表面の形状測定の異常有と判定した場合に、モニタに表示される変位検出信号の一例を説明するための説明図である。

【図20】第７実施形態の報知制御部による警告情報の報知を説明するための説明図である。

【図21】第８実施形態の表面形状測定機の制御装置の構成を示したブロック図である。

【図22】第８実施形態の表面形状測定機の変位検出器の拡大図である。

【図23】姿勢検出部による変位検出器の検出器姿勢角の検出と、変位量演算部による接触子の変位量の演算と、を説明するための説明図である。

【図24】第９実施形態の真円度測定機の概略図である。

【図25】第９実施形態の真円度測定機の概略図である。

【図26】第１０実施形態の真円度測定機の概略図である。

【図27】第１０実施形態の制御装置の構成の一部を示したブロック図である。

【図28】設計情報取得部が取得するテーパ角及び変位量演算部による接触子の変位量の演算を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

［第１実施形態］
図１は、本発明の形状測定機に相当する第１実施形態の表面形状測定機１０の概略図である。図１に示すように、表面形状測定機１０は、ワークＷの表面Ｗａの形状測定、具体的には輪郭形状又は表面粗さ等を測定する。ここで、ワークＷは本発明の測定対象物に相当し、表面Ｗａは本発明の被測定面に相当する。また、図中の互いに直交するＸＹＺ方向のうちでＸＹ方向を含むＸＹ平面は水平方向に平行な面であり且つＺ方向は水平方向に対して垂直な上下方向である。なお、Ｘ方向は本発明の直線方向に相当する。

【0037】

表面形状測定機１０は、平板状の測定台１２と、コラム１４と、検出器移動機構１６と、位置検出センサ１８と、変位検出器２０と、振動計２２Ａ，２２Ｂと、操作部２５と、モニタ２７と、制御装置２８と、を備える。

【0038】

測定台１２のＸＹ平面に平行な上面にはワークＷがセットされる。また、測定台１２の上面にはＺ方向に延びたコラム１４が設けられている。このコラム１４には、検出器移動機構１６がＺ方向に移動自在に取り付けられている。

【0039】

検出器移動機構１６は、本発明の相対移動機構に相当するものであり、ホルダ１７をＸ方向に移動自在に保持する公知のアクチュエータである。この検出器移動機構１６を駆動することで、ワークＷに対して変位検出器２０（接触子３４）をＸ方向に相対移動させることができる。また、検出器移動機構１６には位置検出センサ１８が設けられている。

【0040】

位置検出センサ１８は、例えばＸ方向（左右方向）に延びたリニアスケール１８ａと、このリニアスケール１８ａを光学的又は磁気的等の各種方法で読み取る読取ヘッド１８ｂとを有する。位置検出センサ１８は、検出器移動機構１６によりＸ方向に移動されるホルダ１７のＸ方向の変位（変位方向及び変位量）を検出することで、後述の変位検出器２０のＸ方向位置、すなわちワークＷに対する変位検出器２０のＸ方向の相対位置を検出する。そして、位置検出センサ１８は、変位検出器２０のＸ方向位置検出結果Ｄ１を制御装置２８へ出力する。なお、位置検出センサ１８として、スケール型検出器以外の公知の検出器を用いてもよい。

【0041】

ホルダ１７には、変位検出器２０が設けられている。これにより、変位検出器２０は、ホルダ１７を介して検出器移動機構１６によりＸ方向に移動自在に保持される。また、変位検出器２０は、ホルダ１７及び検出器移動機構１６を介して、コラム１４によりＺ方向に位置調整自在に保持される。

【0042】

変位検出器２０は、揺動支点３０と、アーム３２と、接触子３４と、変位検出センサ３６と、を備える。

【0043】

揺動支点３０は、Ｙ方向に平行な回転軸（揺動軸）を中心としてアーム３２を揺動自在に支持する。

【0044】

アーム３２は、揺動支点３０に揺動自在に支持されており、Ｘ方向の一方向側（コラム１４とは反対側）に延びたアーム先端部３２ａと、Ｘ方向の他方向側に延びたアーム基端部３２ｂと、を備える。

【0045】

アーム先端部３２ａの先端側には、接触子３４（触針又は測定子ともいう）が設けられている。接触子３４は表面Ｗａに接触する。接触子３４は、アーム３２が揺動支点３０を中心として揺動することでＺ方向に変位する。従って、本実施形態の変位検出器２０の検出器感度方向Ｋ１はＺ方向である。また、接触子３４は、検出器移動機構１６により変位検出器２０がＸ方向に移動されることで、表面ＷａをＸ方向に沿ってトレース（走査）する。

【0046】

アーム基端部３２ｂは、不図示の付勢部材によりＺ方向上方側に付勢される。これにより、アーム先端部３２ａ及び接触子３４は、揺動支点３０を中心として、Ｚ方向下方側に付勢される。これにより、接触子３４が表面Ｗａに接触した状態が維持される。

【0047】

変位検出センサ３６は、例えば線形可変差動変圧器（Linear Variable Differential Transformer：ＬＶＤＴ）が用いられる。この場合、変位検出センサ３６は、図示は省略するが、アーム基端部３２ｂに設けられたコアと、このコアが挿入されるコイルとを備える。変位検出センサ３６は、アーム３２及び接触子３４の揺動によるＺ方向の変位（変位方向及び変位量）を検出して、この変位の検出結果である変位検出結果Ｄ２を制御装置２８へ出力する。なお、変位検出センサ３６として、ＬＶＤＴ以外の公知のセンサ（例えばスケール型のセンサ）を用いてもよい。

【0048】

振動計２２Ａ，２２Ｂは、本発明の振動検出部に相当するものであり、Ｚ方向に検出感度を有している。すなわち、振動計２２Ａ，２２Ｂの振動計感度方向Ｋ２は既述の検出器感度方向Ｋ１と一致しており、振動計２２Ａ，２２ＢはＺ方向の振動を検出する。なお、振動計２２Ａ，２２Ｂの種類は特に限定されるものではなく、公知の各種振動計が用いられる。

【0049】

振動計２２Ａは、変位検出器２０の内部、すなわち変位検出器２０のＺ方向の振動を検出可能な位置（本発明の第１位置に相当）に設けられている。この振動計２２Ａは、変位検出器２０のＺ方向の振動を連続検出して、変位検出器２０のＺ方向の振動の変位を示す振動変位Ｖ１（振動検出結果）を制御装置２８へ逐次出力する。これにより、例えば外部から変位検出器２０に対して振動が加えられた否かを確認することができる。

【0050】

振動計２２Ｂは、測定台１２のワークＷの近傍位置、すなわち測定台１２上のワークＷのＺ方向の振動を検出可能な位置（本発明の第２位置に相当）に設けられている。この振動計２２Ｂは、ワークＷ（測定台１２）のＺ方向の振動を連続検出して、ワークＷのＺ方向の振動の変位を示す振動変位Ｖ２（振動検出結果）を制御装置２８へ逐次出力する。

【0051】

操作部２５は、例えばキーボード、マウス、操作パネル、及び操作ボタン等が用いられ、オペレータによる各種操作の入力を受け付ける。

【0052】

モニタ２７は、公知の液晶表示ディスプレイ等の各種ディスプレイが用いられる。このモニタ２７は、表面形状測定機１０による表面Ｗａの形状測定結果である後述の変位検出信号Ｄ３（図２参照）、形状測定中の変位検出器２０及びワークＷの振動波形を示す後述の振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ（図２参照）、各種設定画面、及び各種操作画面等を表示する。

【0053】

制御装置２８は、各種のプロセッサ（Processor）及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置２８の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。

【0054】

図２は、第１実施形態の制御装置２８の構成を示したブロック図である。図２に示すように、制御装置２８には、既述の検出器移動機構１６、位置検出センサ１８、変位検出器２０（変位検出センサ３６）、振動計２２Ａ，２２Ｂ、操作部２５、及びモニタ２７等が接続されており、表面形状測定機１０の各部の動作を統括制御する。また、制御装置２８は、位置検出センサ１８による検出と、変位検出センサ３６による検出と、振動計２２Ａ，２２Ｂによる検出とを同期させる。さらに、制御装置２８は、上述の各検出が実行されるごとに、位置検出センサ１８により検出された変位検出器２０のＸ方向位置検出結果Ｄ１と、変位検出センサ３６により検出された接触子３４の変位検出結果Ｄ２と、振動計２２Ａ，２２Ｂによる振動変位Ｖ１，Ｖ２と、を関連付けてデータストレージ５０に記憶させる。

【0055】

制御装置２８には、駆動制御部４０、同期制御部４２、信号取得部４４，４６、記憶制御部４８、データストレージ５０、第１信号生成部５２、ローパスフィルタ５４（Low Pass Filter：LPF）、第２信号生成部５５、及び表示制御部５６が設けられている。

【0056】

駆動制御部４０は、検出器移動機構１６の駆動を制御する。この駆動制御部４０は、操作部２５に対する測定開始操作の入力に応じて、検出器移動機構１６を駆動して変位検出器２０等をＸ方向に移動させる。これにより、接触子３４によりＸ方向に沿って表面Ｗａがトレースされる、すなわち表面Ｗａの形状測定が実行される。

【0057】

同期制御部４２は、検出器移動機構１６による変位検出器２０のＸ方向の移動が実行されている間、すなわち表面形状測定機１０による表面Ｗａの形状測定が行われている間（以下、単に「表面形状測定中」と略す）、位置検出センサ１８と変位検出センサ３６と振動計２２Ａ，２２Ｂとに対して同期信号ＣＬを出力する。この同期信号ＣＬは、位置検出センサ１８による検出と、変位検出センサ３６による検出と、振動計２２Ａ，２２Ｂによる検出とを同期させる信号であり、例えばクロック信号が用いられる。これにより、表面形状測定中において、位置検出センサ１８による変位検出器２０のＸ方向位置の検出と、変位検出センサ３６による接触子３４の変位の検出と、振動計２２Ａ，２２Ｂによる変位検出器２０及びワークＷの振動検出と、を含む３つの動作（以下、単に「３つの動作」と略す）が同期信号ＣＬにより互いに同期して繰り返し実行される。

【0058】

信号取得部４４は、位置検出センサ１８及び変位検出センサ３６に接続する接続インタフェースである。信号取得部４４は、表面形状測定中において、位置検出センサ１８からの変位検出器２０のＸ方向位置検出結果Ｄ１の取得及び記憶制御部４８へのＸ方向位置検出結果Ｄ１の出力を実行し、且つ変位検出センサ３６からの接触子３４の変位検出結果Ｄ２の取得及び記憶制御部４８への変位検出結果Ｄ２の出力を実行する。

【0059】

信号取得部４６は、振動計２２Ａ，２２Ｂに接続する接続インタフェースであり、振動計２２Ａ，２２Ｂと共に本発明の振動検出部を構成する。この信号取得部４６は、表面形状測定中において、振動計２２Ａ，２２Ｂからの振動変位Ｖ１，Ｖ２の取得及び記憶制御部４８への振動変位Ｖ１，Ｖ２の出力を実行する。

【0060】

図３は、記憶制御部４８によりデータストレージ５０に記憶される保存データ５１の概略図である。図３及び既述の図２に示すように、データストレージ５０は、本発明の記憶部に相当するものであり、データを永続的（一時的でも可）に記憶可能な公知の各種記憶媒体（メモリ、ストレージ等）である。

【0061】

記憶制御部４８は、表面形状測定中に、データストレージ５０に対する保存データ５１の記憶を行う。この保存データ５１は、表面形状測定中において、同期信号ＣＬに同期した３つの動作で取得されたＸ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を関連付けて連続的に記憶したデータである。

【0062】

具体的に記憶制御部４８は、同期信号ＣＬに同期して３つの動作が実行されると、位置検出センサ１８及び変位検出センサ３６から信号取得部４４を介してＸ方向位置検出結果Ｄ１及び変位検出結果Ｄ２を取得する。また、記憶制御部４８は、振動計２２Ａ，２２Ｂから信号取得部４６を介して変位検出器２０の振動変位Ｖ１及びワークＷの振動変位Ｖ２を取得する。そして、記憶制御部４８は、Ｘ方向位置検出結果Ｄ１と変位検出結果Ｄ２と振動変位Ｖ１，Ｖ２と、を関連付けてデータストレージ５０に記憶させる。これにより、３つの動作が実行されるごとに、Ｘ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２が関連付けられた状態でデータストレージ５０に繰り返し記憶される。

【0063】

図２に戻って第１信号生成部５２は、データストレージ５０の保存データ５１を参照して、変位検出器２０（接触子３４）のＸ方向位置ごとの接触子３４のＺ方向の変位、すなわち表面Ｗａの表面形状を示す変位検出信号Ｄ３（図４参照）を生成して、この変位検出信号Ｄ３をローパスフィルタ５４へ出力する。なお、第１信号生成部５２が、表面形状測定中に信号取得部４４から直接的且つ連続的にＸ方向位置検出結果Ｄ１及び変位検出結果Ｄ２を取得することで、変位検出信号Ｄ３を生成してローパスフィルタ５４へ出力してもよい。

【0064】

ローパスフィルタ５４は、第１信号生成部５２から出力される変位検出信号Ｄ３に対し、予め設定されたカットオフ値に基づきローパスフィルタ処理を行い、変位検出信号Ｄ３から高周波ノイズを除去する。ローパスフィルタ５４から出力された変位検出信号Ｄ３は表示制御部５６に入力される。

【0065】

第２信号生成部５５は、データストレージ５０の保存データ５１を参照して、変位検出器２０のＸ方向位置ごとの振動変位Ｖ１を示す振動検出信号Ｖ３Ａを生成すると共に、Ｘ方向位置ごとのワークＷの振動変位Ｖ２を示す振動検出信号Ｖ３Ｂを生成する。そして、第２信号生成部５５は、振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂを表示制御部５６へ出力する。なお、第２信号生成部５５が、表面形状測定中に信号取得部４４，４６から直接的且つ連続的にＸ方向位置検出結果Ｄ１及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を取得して、振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂしてもよい。また、第２信号生成部５５からローパスフィルタ５４を経て振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂを表示制御部５６へ出力してもよい。

【0066】

図４は、表示制御部５６によりモニタ２７に表示される変位検出信号Ｄ３及び振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの一例を示した説明図である。図４及び既述の図２に示すように、表示制御部５６は、第１信号生成部５２からローパスフィルタ５４を介して入力された変位検出信号Ｄ３（符号４Ａ参照）と、第２信号生成部５５から入力された振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ（符号４Ｂ参照）とをモニタ２７に表示させる。

【0067】

この際に表示制御部５６は、モニタ２７に表示される変位検出信号Ｄ３の波形及び振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの波形の双方のＸ方向の原点の表示位置と、双方のＸ方向のスケールとを揃えることが好ましい。これにより、オペレータは、図中の矢印Ａ１に示すように、例えばモニタ２７に表示中の変位検出信号Ｄ３の波形内に異常波形ＥＲが含まれている場合に、この異常波形ＥＲの発生位置（Ｘ方向位置）に対応する振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの波形を効率的且つ容易に確認することができる。

【0068】

なお、本実施形態では、変位検出信号Ｄ３の波形及び振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの波形をモニタ２７の画面の縦方向に並べて表示させているが、その表示方法は特に限定されるものではなく、例えばモニタ２７の画面の横方向に並べて表示させたり或いは選択的に表示させたりしてもよい。

【0069】

［第１実施形態の作用］
図５は、本発明の形状測定機の制御方法に係る表面形状測定機１０によるワークＷの表面Ｗａの形状測定処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すように、オペレータは、測定台１２にワークＷをセットし且つ接触子３４の先端を表面Ｗａに接触させた後、操作部２５にて測定開始操作を行う。この操作を受けて駆動制御部４０が検出器移動機構１６を駆動して、変位検出器２０をＸ方向に移動させる（ステップＳ１）。これにより、表面Ｗａが接触子３４によりＸ方向に沿ってトレースされる。

【0070】

また、測定開始操作に応じて、同期制御部４２が位置検出センサ１８と変位検出センサ３６と振動計２２Ａ，２２Ｂとに対して同期信号ＣＬを出力する（ステップＳ２、本発明の同期制御ステップに相当）。これにより、位置検出センサ１８による変位検出器２０のＸ方向位置の検出（ステップＳ３Ａ）と、変位検出センサ３６による接触子３４の変位の検出（ステップＳ３Ｂ）と、振動計２２Ａ，２２Ｂによる変位検出器２０及びワークＷの振動検出（ステップＳ３Ｃ）と、含む３つの動作が同期して実行される。なお、ステップＳ３Ａは本発明の位置検出ステップに相当し、ステップＳ３Ｂは本発明の変位検出ステップに相当し、ステップＳ３Ｃは本発明の振動検出ステップに相当する。

【0071】

次いで、位置検出センサ１８が検出したＸ方向位置検出結果Ｄ１及び変位検出センサ３６が検出した変位検出結果Ｄ２が、信号取得部４４を介して記憶制御部４８に入力される。また、振動計２２Ａ，２２Ｂが検出した振動変位Ｖ１，Ｖ２が、信号取得部４６を介して記憶制御部４８に入力される。そして、記憶制御部４８が、既述の図３に示したように、互いに同期した３つの動作で取得されたＸ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を関連付けて保存データ５１に記憶させる（ステップＳ４）。

【0072】

以下、変位検出器２０の移動が終了するまで、ステップＳ２からステップＳ４までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ５でＮＯ）。これにより、表面形状測定中に、３つの動作が同期信号ＣＬにより互いに同期して繰り返し実行され、且つ３つの動作が実行されるごとに、Ｘ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２が関連付けられた状態で保存データ５１に繰り返し記憶される。

【0073】

変位検出器２０の移動の終了後（ステップＳ５でＹＥＳ）、すなわち表面Ｗａの形状測定の完了後、オペレータが操作部２５に対して表面Ｗａの形状測定結果の表示操作を実行すると、第１信号生成部５２及び第２信号生成部５５が作動する。次いで、第１信号生成部５２が保存データ５１を参照して変位検出信号Ｄ３を生成し、第２信号生成部５５が保存データ５１を参照して振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂを生成する（ステップＳ６）。変位検出信号Ｄ３は、ローパスフィルタ５４でローパスフィルタ処理が施された後で表示制御部５６に入力され、振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂは表示制御部５６に入力される。

【0074】

そして、表示制御部５６が、既述の図４に示したように、ローパスフィルタ処理後の変位検出信号Ｄ３と、振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂとをモニタ２７に表示させる（ステップＳ７）。これにより、オペレータは、変位検出信号Ｄ３の波形内に異常波形ＥＲが含まれている場合に、異常波形ＥＲの発生位置に対応する振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの波形を確認することができる。その結果、この異常波形ＥＲの発生原因が変位検出器２０及びワークＷの振動（すなわち外部からの振動入力）によるものであるか、或いは表面Ｗａについた傷に起因するものであるかを容易に判定することができる。

【0075】

［第１実施形態の効果］
以上のように第１実施形態では、表面形状測定中に３つの動作（Ｘ方向位置の検出、接触子３４の変位検出、変位検出器２０等の振動検出）を互いに同期させて繰り返すことで、３つの動作が実行されるごとにＸ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を関連付けて保存データ５１に記憶させることができる。その結果、変位検出信号Ｄ３の波形上の所望の位置に対応する振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂの波形をオペレータが確認することができるので、表面Ｗａの形状測定の異常発生の原因を効率的且つ容易に検出することができる。

【0076】

また、低振動環境の測定室或いは除振台等を用意する必要がなくなるのでコスト増加が防止され、さらに表面形状測定機１０をワークＷの加工現場に設置することができる。

【0077】

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。振動計２２Ａにより検出される振動変位Ｖ１には、変位検出器２０の振動だけでなく表面形状測定機１０（測定台１２等）の振動の影響も含まれる。そこで、第２実施形態では、振動計２２Ａ，２２Ｂによる変位検出器２０のＸ方向位置ごとの振動変位Ｖ１，Ｖ２に基づき、変位検出器２０の振動起因の信号を推定し、この信号に基づき表面Ｗａの形状の再測定の要否を判定する。そして、第２実施形態では再測定が要と判定した場合に再測定を実行する。

【0078】

図６に示すように、第２実施形態の表面形状測定機１０は、制御装置２８に差分値演算部５７、再測定判定部５８、及び再測定制御部５９が設けられている点を除けば上記第１実施形態と基本的に同じ構成であるので、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0079】

図７は、差分値演算部５７による差分値ΔＶの演算及び差分振動検出信号Ｖ４の生成を説明するための説明図である。図７及び既述の図６に示すように、差分値演算部５７は、保存データ５１を参照して、変位検出器２０のＸ方向位置ごとに振動変位Ｖ１，Ｖ２の差分値ΔＶ（＝Ｖ１－Ｖ２）を演算、すなわち振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ（符号７Ａ参照）の差分を演算する。

【0080】

このように差分値ΔＶの演算を行うことで、振動計２２Ａにより検出された振動変位Ｖ１から測定台１２等の振動の影響を除去して、変位検出器２０の振動起因の信号（変位検出器２０の振動のみを示す信号）が得られる。その結果、変位検出器２０の振動のみを正確に検出することができる。また逆に、振動検出信号Ｖ３Ａにおける変位検出器２０の振動以外の振動の影響の大きさを判別することができる。

【0081】

そして、差分値演算部５７は、変位検出器２０のＸ方向位置ごとの差分値ΔＶを示す差分振動検出信号Ｖ４（図７の符号７Ｂ参照）を生成し、この差分振動検出信号Ｖ４を表示制御部５６と再測定判定部５８とに出力する。これにより、表示制御部５６は、差分振動検出信号Ｖ４をモニタ２７に表示させる。

【0082】

図６に戻って、再測定判定部５８は、差分値演算部５７から入力された差分振動検出信号Ｖ４に基づき、表面Ｗａの被測定領域をＸ方向に沿って接触子３４で再トレースする再測定の実行の有無を判定する。具体的には再測定判定部５８は、差分振動検出信号Ｖ４に基づき、振動検出信号Ｖ３Ａに含まれる変位検出器２０の振動以外の振動の影響（例えば振動変位量）の大きさを判別する。そして、再測定判定部５８は、この影響の大きさが予め定めた閾値よりも大きくなるか否かに基づき再測定の実行の有無を判定し、その判定結果を再測定制御部５９へ出力する。

【0083】

再測定制御部５９は、本発明の第１再測定制御部に相当する。この再測定制御部５９は、再測定判定部５８が再測定の実行を判定した場合に、駆動制御部４０を介して検出器移動機構１６を駆動して変位検出器２０をＸ方向に移動させることで、再測定を実行する。以下、再測定判定部５８が測定の実行無と判定するまで、再測定と、差分値演算部５７による差分振動検出信号Ｖ４等の生成と、再測定判定部５８による判定とが繰り返し実行される。これにより、上述の振動の影響を受けない状態での表面Ｗａの形状測定が実行される。

【0084】

以上のように第２実施形態では、差分値演算部５７により差分値ΔＶ（差分振動検出信号Ｖ４）を求めることで、振動検出信号Ｖ３Ａにおける変位検出器２０の振動以外の振動の影響を判別することができる。これにより、変位検出器２０の振動以外の振動の影響が大きくなる場合には再測定を実行することで、上述の振動の影響を受けない状態での表面Ｗａの形状測定結果が得られる。また、再測定を実行する代わりに振動検出信号Ｖ３Ａから上述の振動の影響を除去してもよく、この場合には再測定に時間を消費する必要がなくなる。

【0085】

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態の表面形状測定機１０の概略図である。図９は、第３実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。上記各実施形態の表面形状測定機１０では振動計２２Ａ，２２Ｂにより変位検出器２０の振動変位Ｖ１とワークＷの振動変位Ｖ２とを検出しているが、第３実施形態では１つの振動計２２による振動変位Ｖ０の検出結果に基づき振動変位Ｖ１,Ｖ２の推定を行う。

【0086】

図８及び図９に示すように、第３実施形態の表面形状測定機１０は、振動計２２Ａ，２２Ｂの代わりに振動計２２を備え、且つ制御装置２８に振動伝達特性取得部６０及び振動変位推定部６２が設けられている点を除けば上記各実施形態と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。なお、第３実施形態では、振動計２２、振動伝達特性取得部６０、及び振動変位推定部６２が本発明の振動検出部を構成する。

【0087】

振動計２２は、上記各実施形態の振動計２２Ａ，２２Ｂと基本的に同じものであり、表面形状測定機１０内の予め定められた位置、例えば測定台１２に設けられている。振動計２２は、同期信号ＣＬに同期して外部から測定台１２に入力された入力振動Ｆを検出し、測定台１２（振動計２２の設置部）のＺ方向の振動の変位を示す振動変位Ｖ０を制御装置２８へ逐次出力する。

【0088】

振動伝達特性取得部６０は、不図示のメモリ或いは外部サーバに予め記憶されている第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２を取得し、第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２を振動変位推定部６２へ出力する。

【0089】

第１振動伝達特性Ｔ１は、振動計２２から変位検出器２０までの振動伝達特性である。また、第２振動伝達特性Ｔ２は、振動計２２からワークＷまでの振動伝達特性である。第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２は予め実験又はシミュレーションを行うことで取得可能である。なお、振動伝達特性（振動伝達率ともいう）の定義については公知技術（例えば特許6179379号公報、特開2001-292590号公報参照）であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

【0090】

振動変位推定部６２は、振動計２２から信号取得部４６を介して入力された振動変位Ｖ０と、振動伝達特性取得部６０から入力された第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２と、に基づき、変位検出器２０の振動変位Ｖ１とワークＷの振動変位Ｖ２とを推定（演算）する。そして、振動変位推定部６２は、同期信号ＣＬに同期して振動計２２から振動変位Ｖ０が入力されるごとに、振動変位Ｖ１，Ｖ２の推定を繰り返し実行する。これにより、上記各実施形態と同様に、同期信号ＣＬに同期して、振動変位Ｖ１，Ｖ２の取得及び保存データ５１への記憶が繰り返し実行される。

【0091】

これ以降の処理については上記各実施形態と基本的に同じであるので、ここでは具体的な説明は省略する。

【0092】

以上のように第３実施形態では、予め第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２を取得しておくことで、振動計２２の数が１つであっても同期信号ＣＬに同期して変位検出器２０の振動変位Ｖ１及びワークＷの振動変位Ｖ２の取得（推定）及び記憶を実行することができる。その結果、上記各実施形態よりもより低コストに表面Ｗａの形状測定の異常発生の原因を検出することができる。

【0093】

なお、上記第３実施形態では、信号取得部４６から振動変位推定部６２に対して振動変位Ｖ０を出力しているが、この振動変位Ｖ０を信号取得部４６から記憶制御部４８に出力することで、上記３つの動作が実行されるごとに振動変位Ｖ０をＸ方向位置検出結果Ｄ１等に関連付けた状態で保存データ５１に記憶してもよい。この場合に振動変位推定部６２は、保存データ５１内の各振動変位Ｖ０に基づき、変位検出器２０のＸ方向位置ごとの振動変位Ｖ１，Ｖ２を推定する。

【0094】

また、上記第３実施形態では、測定台１２に振動計２２を設けているが、表面形状測定機１０の他の部位に振動計２２を設けてもよい。この場合には、振動計２２の設置位置に対応した第１振動伝達特性Ｔ１及び第２振動伝達特性Ｔ２を求めておく。

【0095】

さらに上記第３実施形態においても、振動変位推定部６２の推定結果に基づき、上記第２実施形態と同様に、差分値ΔＶの演算（差分振動検出信号Ｖ４の生成）、再測定の有無の判定、及び再測定を実行してもよい。

【0096】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態の表面形状測定機１０について説明を行う。この第４実施形態では、モニタ２７に表示されている変位検出信号Ｄ３の波形上の任意位置をオペレータが指定した場合に、この指定した位置と同期したタイミングで取得された振動変位Ｖ１，Ｖ２（振動検出信号Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ）の波形及び振動変位量を含む振動変位情報６８をモニタ２７に表示させる。

【0097】

なお、第４実施形態の表面形状測定機１０は、上記各実施形態の表面形状測定機１０と基本的に同じ構成であるので、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0098】

図１０は、指定操作に応じたモニタ２７上での振動変位情報６８の表示を説明するための説明図である。なお、図１０では、図面の煩雑化を防止するため、振動変位Ｖ１（振動検出信号Ｖ３Ａ）に対応する振動変位情報６８の表示のみを例示し、振動変位Ｖ２（振動検出信号Ｖ３Ｂ）に対応する振動変位情報６８の表示については図示を省略している（後述の図１２、図１５も同様）。

【0099】

図１０の符号ＸＡに示すように、操作部２５は、モニタ２７に表示されている変位検出信号Ｄ３の波形上の任意の指定位置ＳＰを指定する指定操作の入力を受け付ける。これにより、オペレータは、例えばモニタ２７上の変位検出信号Ｄ３の波形内に異常波形ＥＲが含まれている場合に、この異常波形ＥＲを指定位置ＳＰとして指定することができる。また、表示制御部５６は、変位検出信号Ｄ３の波形をモニタ２７に表示させる場合に、変位検出信号Ｄ３の波形上に指定位置ＳＰを示すカーソルＣｕを重畳表示させる。

【0100】

図１０の符号ＸＢに示すように、表示制御部５６は、操作部２５に対する指定位置ＳＰの指定操作に基づき、この指定位置ＳＰに対応する変位検出器２０のＸ方向位置を判別する。次いで、表示制御部５６は、判別したＸ方向位置に基づき、データストレージ５０を参照して、このＸ方向位置及びその前後の範囲の振動変位Ｖ１，Ｖ２の波形を示す振動変位波形６６と、このＸ方向位置に対応する振動変位Ｖ１，Ｖ２の振動変位量の検出値６７とを保存データ５１から取得する。

【0101】

次いで、表示制御部５６は、図１０の符号ＸＣに示すように、変位検出信号Ｄ３に加えて、保存データ５１から取得した振動変位波形６６及び検出値６７を含む振動変位情報６８をモニタ２７に表示させる。これにより、オペレータは、指定位置ＳＰに対応する振動変位波形６６及び検出値６７を確認することができる。ここでいう指定位置ＳＰに対応する振動変位波形６６及び検出値６７とは、指定位置ＳＰに対応する変位検出器２０のＸ方向位置の検出と同期して検出された振動変位波形６６及び検出値６７を指す。

【0102】

そして、表示制御部５６は、カーソルＣｕ（指定位置ＳＰ）をＸ方向に移動させる指定位置変更操作Ｃ１（符号ＸＡ参照）が操作部２５に入力された場合、移動後のカーソルＣｕに対応した変位検出器２０のＸ方向位置を再判別する。次いで、表示制御部５６は、変位検出器２０のＸ方向位置の再判別結果に基づき、符号ＸＢ及び符号ＸＣに示したように振動変位情報６８（振動変位波形６６及び検出値６７）の取得と表示更新とを実行する。

【0103】

以下、カーソルＣｕ（指定位置ＳＰ）の指定位置変更操作Ｃ１が実行されるごとに、変位検出器２０のＸ方向位置の再判別と、振動変位情報６８の取得及び表示更新と、が繰り返し実行される。

【0104】

なお、振動変位Ｖ２（振動検出信号Ｖ３Ｂ）に対応する振動変位情報６８についても同様に各操作（指定操作、指定位置変更操作Ｃ１）に応じてモニタ２７に表示させることができる。

【0105】

以上のように、第４実施形態では、オペレータが、所望のカーソルＣｕの位置（指定位置ＳＰ）に対応した振動変位情報６８を確認することができる。その結果、表面Ｗａの形状測定の異常発生の原因をより効率的且つ容易に検出することができる。

【0106】

［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。図１２は、第５実施形態においてモニタ２７に表示される変位検出信号Ｄ３の波形及び振動変位情報６８を説明するための説明図である。

【0107】

なお、第５実施形態の表面形状測定機１０は、モニタ２７での変位検出信号Ｄ３の表示方法が異なる点を除けば上記各実施形態（特に第４実施形態）と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。また、図１１では、第５実施形態の制御装置２８として、図２に示した第１実施形態の制御装置２８の変形例を示しているが、他実施形態の制御装置２８についても適用可能である。

【0108】

上記各実施形態の表示制御部５６は、ローパスフィルタ５４によるローパスフィルタ処理後の変位検出信号Ｄ３をモニタ２７に表示させている。この場合には、変位検出信号Ｄ３の波形から振動等に起因する波形の突起形状（偽形状）を判別することは困難である。

【0109】

そこで、図１１及び図１２の符号ＸＩＩＡに示すように、第５実施形態の表示制御部５６は、ローパスフィルタ５４によるローパスフィルタ処理前後の変位検出信号Ｄ３をモニタ２７に重畳表示させる重畳表示モードを有している。これにより、ローパスフィルタ処理によって判別が困難となる上述の偽形状を容易に判別することができる。

【0110】

そして、図１２の符号ＸＩＩＢ及び符号ＸＩＩＣに示すように、変位検出信号Ｄ３の波形上で偽形状が発生している位置にカーソルＣｕ（指定位置ＳＰ）を設定することで、その付近の振動変位情報６８をモニタ２７に表示させることができる。これにより、表面Ｗａの形状測定の異常発生の原因をより高精度に特定することができるので、この形状測定の信頼性を高めることができる。

【0111】

［第６実施形態］
図１３は、第６実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。この第６実施形態の表面形状測定機１０は、変位検出信号Ｄ３に基づき表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定し、形状測定の異常有と判定した場合に表面Ｗａの形状の再測定を実行する。

【0112】

第６実施形態の表面形状測定機１０は、制御装置２８に異常波形検出部７０、異常判定部７２、再測定制御部７４、及び報知制御部７６が設けられている点を除けば上記各実施形態と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。なお、図１３では、第６実施形態の制御装置２８として、図２に示した第１実施形態の制御装置２８の変形例を示しているが、他実施形態の制御装置２８についても適用可能である。

【0113】

異常波形検出部７０は、第１信号生成部５２が生成した変位検出信号Ｄ３の波形から異常波形ＥＲを検出する。

【0114】

図１４は、異常波形検出部７０による異常波形ＥＲの検出の第１例から第３例を説明するための説明図である。

【0115】

図１４の符号ＸＩＶＡに示すように、第１例において異常波形検出部７０は、変位検出信号Ｄ３に基づき、接触子３４のＺ方向の変位量が予め定められた異常判定閾値ＥＴよりも大きくなるか或いは正常範囲ＮＲ内（異常判定閾値ＥＴ内）に収まるかに基づき、異常波形ＥＲの発生の有無を判定する。そして、異常判定部７２は、異常波形ＥＲの発生有と判定した場合に、異常波形ＥＲのＸ方向位置の範囲を示す範囲情報７５（本発明の第１範囲に相当）を異常判定部７２へ出力する。

【0116】

図１４の符号ＸＩＶＢに示すように、第２例において異常波形検出部７０は、変位検出信号Ｄ３に基づき、接触子３４のＺ方向の変位量が異常判定閾値ＥＴを超える状態が所定期間以上だけ連続した場合に異常波形ＥＲの発生有と判定し、異常波形ＥＲの範囲情報７５を異常判定部７２へ出力する。これにより、変位検出信号Ｄ３のノイズにより異常波形ＥＲの発生有との誤検出を行うことが防止される。

【0117】

図１４の符号ＸＩＶＣに示すように、第３例において異常波形検出部７０は、変位検出信号Ｄ３に基づき、接触子３４のＺ方向の変位量の移動平均線ＭＡを演算する。そして、異常判定部７２は、移動平均線ＭＡからの変位量の偏差が異常判定閾値ＥＴを超えた状態から元の状態（異常判定閾値ＥＴ内の状態）に戻った場合に異常波形ＥＲの発生有と判定し、異常波形ＥＲの範囲情報７５を異常判定部７２へ出力する。これにより、変位検出信号Ｄ３のドリフトと異常波形ＥＲとを区別することができ、異常波形検出部７０の検出精度を向上させることができる。

【0118】

図１５は、異常判定部７２による表面Ｗａの形状測定の異常の有無の判定処理を説明するための説明図である。図１５に示すように、異常判定部７２は、本発明の第１異常判定部に相当するものであり、異常波形検出部７０から入力される異常波形ＥＲの範囲情報７５に基づき、保存データ５１内の振動変位Ｖ１，Ｖ２を参照して、表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定する。

【0119】

具体的には異常判定部７２は、異常波形検出部７０から入力された範囲情報７５に基づき、この範囲情報７５が示す変位検出器２０のＸ方向位置範囲ＷＱ内の振動変位Ｖ１，Ｖ２を保存データ５１から取得する。そして、異常判定部７２は、Ｘ方向位置範囲ＷＱ内の振動変位Ｖ１，Ｖ２（振動変位量）の少なくとも一方が予め定められた閾値ＦＴよりも大きくなるか否かに基づき、表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定する。

【0120】

図１３に戻って、再測定制御部７４は本発明の第２再測定制御部に相当する。この再測定制御部７４は、異常判定部７２が形状測定の異常有と判定した場合に、上記第２実施形態の再測定制御部５９と同様に、駆動制御部４０を介して検出器移動機構１６を駆動して再測定を実行する。これにより、上述の３つの動作が互いに同期して繰り返し実行され、且つ３つの動作が実行されるごとにＸ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を関連付けて保存データ５１に記憶させることができる。なお、本実施形態では、表面Ｗａの被測定領域の全領域を再測定しているが、範囲情報７５に基づき被測定領域の中で異常波形ＥＲの発生箇所のみを再測定してもよい。

【0121】

再測定制御部７４により再測定が実行されると、上述の第１信号生成部５２による変位検出信号Ｄ３の生成と、異常波形検出部７０による異常波形ＥＲの検出と、異常判定部７２による判定とが繰り返し実行される。以下、異常判定部７２が形状測定の異常有と判定するごとに、後述の一定回数の範囲内において、再測定制御部７４による再測定と、第１信号生成部５２による変位検出信号Ｄ３の生成と、異常波形検出部７０による異常波形ＥＲの検出と、異常判定部７２による判定と、が繰り返し実行される。

【0122】

図１６は、第６実施形態の報知制御部７６による警告情報７９の報知を説明するための説明図である。図１６及び既述の図１３に示すように、報知制御部７６は、モニタ２７と共に本発明の報知部を構成する。この報知制御部７６は、再測定制御部７４による再測定の実行回数が予め定められた一定回数を超える場合に、その旨を示す警告情報７９をモニタ２７に表示させる。これにより、ワークＷ（表面Ｗａ）の形状測定の異常発生をオペレータに報知することができる。なお、警告情報７９をモニタ２７に表示させる代わりに、或いは警告情報７９をモニタ２７に表示させると共に、この警告情報７９を不図示のスピーカ（報知部に相当）から音声出力させてもよい。

【0123】

図１７は、第６実施形態の表面形状測定機１０による再測定処理及び警告処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ１からステップＳ５までのワークＷの表面Ｗａの形状測定の流れは既述の図５に示した第１実施形態と同様であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

【0124】

初回の表面Ｗａの形状測定が完了すると、第１信号生成部５２が保存データ５１を参照して変位検出信号Ｄ３を生成する（ステップＳ２１）。変位検出信号Ｄ３の生成が完了すると、異常波形検出部７０が、既述の図１４に示したように、変位検出信号Ｄ３の波形から異常波形ＥＲの検出を行い、変位検出信号Ｄ３に異常波形ＥＲが含まれている場合にはその範囲情報７５を異常判定部７２へ出力する（ステップＳ２２）。

【0125】

次いで、異常判定部７２が、異常波形検出部７０から入力された範囲情報７５に基づき、既述の図１５に示したようにＸ方向位置範囲ＷＱ内の振動変位Ｖ１，Ｖ２を保存データ５１から取得する（ステップＳ２３）。そして、異常判定部７２が、Ｘ方向位置範囲ＷＱ内の振動変位Ｖ１，Ｖ２（振動変位量）の少なくとも一方が閾値ＦＴよりも大きくなるか否かに基づき、表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定する（ステップＳ２４）。

【0126】

異常判定部７２が形状測定の異常有と判定した場合（ステップＳ２４でＹＥＳ、ステップＳ２５でＮＯ）、再測定制御部７４が、駆動制御部４０を介して検出器移動機構１６を駆動することで表面Ｗａの形状の再測定を実行する（ステップＳ２６）。これにより、上述の３つの動作が互いに同期して繰り返し実行され、且つ３つの動作が実行されるごとにＸ方向位置検出結果Ｄ１、変位検出結果Ｄ２、及び振動変位Ｖ１，Ｖ２を関連付けて保存データ５１に記憶させることができる。

【0127】

再測定が完了すると、ステップＳ２１からステップＳ２４までの処理が繰り返し実行される。異常判定部７２が形状測定の異常有と判定し且つ再測定の回数が上述の一定回数未満である場合には、再びステップＳ２６、Ｓ２１～Ｓ２４の処理が繰り返し実行される（ステップＳ２４でＹＥＳ、ステップＳ２５でＮＯ）。以下、再測定の回数が一定回数に達するまでは、異常判定部７２が形状測定の異常有と判定するごとに上述の処理が繰り返し実行される。振動に起因する偽形状が変位検出信号Ｄ３に発生する場合においても、再測定を繰り返し実施することで偽形状を測定結果として採用するリスクが低減される。

【0128】

報知制御部７６は、再測定の回数が一定回数を超える場合には、既述の図１６に示したようにその旨を示す警告情報７９をモニタ２７に表示させる警告表示を行う（ステップＳ２５でＹＥＳ、ステップＳ２７）。これにより、表面Ｗａの形状測定の異常の発生をオペレータに報知することができる。その結果、オペレータが異常の発生を認識して、その異常の発生要因の確認を速やかに実行することができる。

【0129】

以上のように第６実施形態では、変位検出信号Ｄ３の波形に基づき表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定し、形状測定に異常が発生している場合には再測定を行うことで、この異常が表面Ｗａの実形状に起因するのか或いは外的な環境要因（振動等）に起因するのかをより正確に判別することができる。

【0130】

［第７実施形態］
図１８は、第７実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。上記第６実施形態の異常判定部７２は、変位検出信号Ｄ３に基づき表面Ｗａの形状測定の異常の有無を判定しているが、第７実施形態の異常判定部７２は、保存データ５１に記憶されている振動変位Ｖ１，Ｖ２に基づき形状測定の異常の有無を判定する。

【0131】

図１８に示すように、第７実施形態の表面形状測定機１０は、上記第６実施形態の表面形状測定機１０と基本的に同じ構成であるので、上記第６実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0132】

第７実施形態の異常判定部７２は、本発明の第２異常判定部に相当する。この異常判定部７２は、保存データ５１内に記憶されている各振動変位Ｖ１，Ｖ２に基づき形状測定の異常の有無を判定する。

【0133】

具体的には異常判定部７２は、既述の図１５に示した上記第６実施形態と同様に、各振動変位Ｖ１，Ｖ２が閾値ＦＴよりも大きくなるか否かに基づき、形状測定の異常の有無を判定する。これにより、異常判定部７２が表面Ｗａの形状測定の異常有と判定した場合には、上記第６実施形態と同様に再測定制御部７４により再測定が実行される。なお、表面Ｗａの被測定領域の全てを再測定してもよいし、或いは後述の範囲情報７５Ａに基づき被測定領域の中で異常波形ＥＲの発生箇所のみを再測定してもよい。

【0134】

また、異常判定部７２は、表面Ｗａの形状測定の異常有と判定した場合、保存データ５１を参照して、形状測定の異常有と判定した振動変位Ｖ１，Ｖ２に対応する変位検出器２０のＸ方向位置の範囲を示す範囲情報７５Ａ（本発明の第２範囲に相当）を生成する。そして、異常判定部７２は、範囲情報７５Ａを表示制御部５６に出力する。

【0135】

さらに、異常判定部７２は、表面Ｗａの形状測定の異常有と判定した場合、既述の範囲情報７５Ａに基づき、第１信号生成部５２が生成した変位検出信号Ｄ３の中から範囲情報７５Ａに対応する異常波形ＥＲのデータを抽出する。さらにまた、異常判定部７２は、形状測定の異常の内容（例えば振動等）を示す異常内容情報７８を生成する。そして、異常判定部７２は、範囲情報７５Ａ、異常波形ＥＲのデータ、異常内容情報７８、及び形状測定の異常有と判定した振動変位Ｖ１，Ｖ２の波形を示す振動変位波形６６Ａを含む警告情報８０（図２０参照）を生成して、この警告情報８０を報知制御部７６へ出力する。

【0136】

図１９は、異常判定部７２が表面Ｗａの形状測定の異常有と判定した場合に、モニタ２７に表示される変位検出信号Ｄ３の一例を説明するための説明図である。図１９に示すように、表示制御部５６は、異常判定部７２が形状測定の異常有と判定した場合に、変位検出信号Ｄ３をモニタ２７に表示させる。

【0137】

また、この際に表示制御部５６は、異常判定部７２から入力された範囲情報７５Ａに基づき、モニタ２７に表示される変位検出信号Ｄ３の波形の中で範囲情報７５Ａに対応する波形領域ＷＲを識別可能に表示、例えば着色表示等する。これにより、形状測定の異常が発生している範囲情報７５Ａの位置及び範囲をオペレータに報知することができる。なお、波形領域ＷＲを識別可能であればその表示態様については特に限定はされない。

【0138】

図２０は、第７実施形態の報知制御部７６による警告情報８０の報知を説明するための説明図である。図２０に示すように、第７実施形態の報知制御部７６は、異常判定部７２が表面Ｗａの形状測定の異常有と判定した場合に、この異常判定部７２から入力される警告情報８０に基づき、表示制御部５６を制御してモニタ２７に警告情報８０を表示させる。これにより、表面Ｗａの形状測定の異常の発生と、その異常の発生位置（範囲）及び内容と、異常波形ＥＲと、異常発生箇所の振動変位波形６６Ａと、をオペレータに通知することができる。

【0139】

以上のように第７実施形態では、データストレージ５０（保存データ５１）に記憶されている振動変位Ｖ１，Ｖ２に基づき形状測定の異常の有無を判定可能であるので、上記第６実施形態と同様の効果が得られる。

【0140】

［第８実施形態］
図２１は、第８実施形態の表面形状測定機１０の制御装置２８の構成を示したブロック図である。図２２は、第８実施形態の表面形状測定機１０の変位検出器２０の拡大図である。第８実施形態では、２個の振動計２２Ａ１，２２Ａ２を用いて変位検出器２０の姿勢を検出すると共に、その姿勢変化に応じた接触子３４のＺ方向の変位量ΔＺ１（図２３参照）を演算する。

【0141】

図２１と図２２の符号ＸＸＩＩＡ及び符号ＸＸＩＩＢとに示すように、第８実施形態の表面形状測定機１０は、変位検出器２０に２種類の振動計２２Ａ１，２２Ａ２が設けられ、且つ制御装置２８に姿勢検出部８２及び変位量演算部８４が設けられている点を除けば上記各実施形態と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。なお、図２１では、第８実施形態の制御装置２８として、図２に示した第１実施形態の制御装置２８の変形例を示しているが、他実施形態の制御装置２８についても適用可能である。

【0142】

振動計２２Ａ１，２２Ａ２は、上記各実施形態の振動計２２Ａと基本的に同じものであり、変位検出器２０のＸ方向の一端部と他端部とに設けられている。振動計２２Ａ１は、同期信号ＣＬに同期して変位検出器２０の一端部のＺ方向の振動変位Ｖ１Ａを検出し、検出した振動変位Ｖ１Ａを制御装置２８へ逐次出力する。また、振動計２２Ａ２は、同期信号ＣＬに同期して変位検出器２０の他端部のＺ方向の振動変位Ｖ１Ｂを検出し、検出した振動変位Ｖ１Ｂを制御装置２８へ逐次出力する。

【0143】

振動変位Ｖ１Ａ，Ｖ２Ｂは、信号取得部４６を経て、記憶制御部４８によりデータストレージ５０の保存データ５１内に記憶される。これにより、上記３つの動作が実行されるごとに、振動変位Ｖ１Ａ，Ｖ２ＢがＸ方向位置検出結果Ｄ１等に関連付けられた状態で保存データ５１に繰り返し記憶される。

【0144】

なお、図２２中の符号Ｌ１は振動計２２Ａ１，２２Ａ２の既知の間隔を示し、符号Ｌ２は揺動支点３０から接触子３４までの距離を示す。

【0145】

姿勢検出部８２は、保存データ５１に記憶されている変位検出器２０のＸ方向位置ごとの振動変位Ｖ１Ａ，Ｖ２Ｂに基づき、詳しくは後述するが、変位検出器２０の姿勢を示す検出器姿勢角θ（図２３参照）をＸ方向位置ごとに検出（演算）する。検出器姿勢角θは、変位検出器２０のＹ方向に平行な軸周りの姿勢であって且つ接触子３４の先端のＺ方向位置に影響を及ぼす変位検出器２０の姿勢を示す。

【0146】

変位量演算部８４は、姿勢検出部８２により検出されたＸ方向位置ごとの検出器姿勢角θに基づき、詳しくは後述するが、変位検出器２０の姿勢変化に応じた接触子３４のＺ方向の変位量ΔＺ１（図２３参照）をＸ方向位置ごとに演算する。

【0147】

図２３は、姿勢検出部８２による変位検出器２０の検出器姿勢角θの検出と、変位量演算部８４による接触子３４の変位量ΔＺ１の演算と、を説明するための説明図である。

【0148】

図２３の符号ＸＸＩＩＩＡに示すように、姿勢検出部８２は、保存データ５１を参照して、変位検出器２０のＸ方向位置ごとに、振動変位Ｖ１Ａと振動変位Ｖ１Ｂとの差分値ΔＶを演算する。換言すると、姿勢検出部８２は、変位検出器２０のＸ方向位置ごとに、Ｘ方向位置ごとの振動変位Ｖ１Ａを示す振動検出信号Ｖ３Ａ１と、Ｘ方向位置ごとの振動変位Ｖ１Ｂを示す振動検出信号Ｖ３Ａ２との差分値ΔＶを演算する。

【0149】

次いで、図２３の符号ＸＸＩＩＩＢに示すように、姿勢検出部８２は、変位検出器２０のＸ方向位置ごとの差分値ΔＶと、既知の振動計２２Ａ１，２２Ａ２の間隔Ｌ１とに基づき、数式［θ＝ａｔａｎ（ΔＶ）／Ｌ１］を用いて検出器姿勢角θをＸ方向位置ごとに検出する。

【0150】

図２３の符号ＸＸＩＩＩＣに示すように、変位量演算部８４は、姿勢検出部８２による変位検出器２０のＸ方向位置ごとの検出器姿勢角θと、既知の揺動支点３０から接触子３４までの距離Ｌ２とに基づき、数式［ΔＺ１＝Ｌ２ｓｉｎθ］を用いて接触子３４の変位量ΔＺ１をＸ方向位置ごとに演算する。

【0151】

以上のように第８実施形態では、変位検出器２０のＸ方向位置ごとに検出器姿勢角θ及び接触子３４の変位量ΔＺ１を検出することで、表面Ｗａの形状測定結果における変位検出器２０の姿勢の影響を判別することができる。これにより、表面Ｗａの形状測定結果から変位検出器２０の姿勢の影響を除去することができる。

【0152】

［第９実施形態］
図２４及び図２５は、本発明の形状測定機に相当する第９実施形態の真円度測定機１００の概略図である。真円度測定機１００（円筒形状測定機を含む）は、接触子１３２を用いて、図２４に示すような円柱状又は円筒状のワークＷの周面Ｗｂ（外周面、内周面）の真円度測定と、図２５に示すようなワークＷの上面Ｗｃの表面形状（例えば平面度等）の測定と、を実行する。なお、周面Ｗｂ及び上面Ｗｃは被測定面に相当する。

【0153】

真円度測定機１００は、測定台１０２と、回転テーブル１０４と、モータ１０６と、回転角度検出センサ１０８と、コラム１１０と、水平アーム１１２と、変位検出器１１４と、振動計１１６Ａ，１１６Ｂと、操作部１１８と、モニタ１２０と、制御装置１２２と、を備える。

【0154】

測定台１０２は、真円度測定機１００の各部を支持する支持台（基台）である。測定台１０２の上面側には、回転テーブル１０４とコラム１１０とが設けられている。また、測定台１０２の内部には、モータ１０６及び回転角度検出センサ１０８が設けられている。

【0155】

回転テーブル１０４の上面にはワークＷが載置される。この回転テーブル１０４は、Ｚ方向に平行な回転中心ＲＣ（回転軸）を中心として回転自在に測定台１０２に設けられている。

【0156】

モータ１０６は、本発明の相対移動機構に相当するものであり、後述の制御装置１２２の制御の下、回転中心ＲＣを中心として回転テーブル１０４を回転させる。このように回転テーブル１０４を回転させることで、周面Ｗｂ或いは上面Ｗｃに対しその周方向（以下、単にワーク周方向という）に沿って変位検出器１１４（接触子１３２）を相対移動させることができる。

【0157】

回転角度検出センサ１０８は、本発明の位置検出センサに相当するものであり、例えばロータリエンコーダが用いられる。この回転角度検出センサ１０８は、回転テーブル１０４の回転角度を検出することで、周面Ｗｂ或いは上面Ｗｃに対する変位検出器１１４のワーク周方向の相対位置を検出する。そして、回転角度検出センサ１０８は、回転テーブル１０４の回転角度検出結果Ｄθを制御装置１２２へ出力する。

【0158】

コラム１１０は、測定台１０２の上面で且つ回転テーブル１０４からＸ方向側にシフトした位置に設けられており、Ｚ方向に延びた形状を有している。このコラム１１０は、不図示のキャリッジを介して水平アーム１１２をＺ方向（矢印ＡＺ参照）及びＸ方向（矢印ＡＸ参照）に移動自在に保持している。この水平アーム１１２の先端部には、変位検出器１１４が姿勢変更可能に保持されている。このため、水平アーム１１２は、本発明の検出器保持部として機能する。

【0159】

変位検出器１１４は、アーム１３０と、接触子１３２と、変位検出センサ１３４と、を備える。この変位検出器１１４は、周面Ｗｂの真円度測定時には水平アーム１１２の先端部によりＺ方向に平行な第１姿勢で保持される（図２４参照）。また、変位検出器１１４は、上面Ｗｃの表面形状測定時には水平アーム１１２の先端部によりＸ方向に平行な第２姿勢で保持される（図２５参照）。

【0160】

アーム１３０は、変位検出器１１４において揺動自在に支持されている。なお、アーム１３０の支点は第１姿勢ではＹ方向に平行であり（図２４参照）、第２姿勢ではＸ方向に平行である（図２５参照）。

【0161】

接触子１３２は、アーム１３０の先端部に設けられている。接触子１３２は、周面Ｗｂの真円度測定時には周面Ｗｂに接触し、アーム１３０の揺動に応じてＸ方向に揺動する（図２４参照）。従って、この場合の変位検出器１１４の検出器感度方向Ｋ１はＸ方向である。そして、接触子１３２は、モータ１０６により回転テーブル１０４及びワークＷが変位検出器１１４に対して相対回転されることで、周面Ｗｂをワーク周方向に沿ってトレース（走査）する。

【0162】

また、接触子１３２は、上面Ｗｃの表面形状測定時には上面Ｗｃに接触し、アーム１３０の揺動に応じてＺ方向に揺動する（図２５参照）。従って、この場合の変位検出器１１４の検出器感度方向Ｋ１はＺ方向である。そして、接触子１３２は、モータ１０６により回転テーブル１０４及びワークＷが変位検出器１１４に対して相対回転されることで、上面Ｗｃをワーク周方向に沿ってトレース（走査）する。

【0163】

変位検出センサ１３４は、例えば上記各実施形態の変位検出センサ３６と同様の線形可変差動変圧器或いはスケール型センサである。変位検出センサ１３４は、接触子１３２のＸ方向の変位（周面Ｗｂの真円度測定時）又はＺ方向の変位（上面Ｗｃの表面形状測定時）を検出してその変位検出結果Ｄ２を制御装置１２２へ出力する。

【0164】

振動計１１６Ａ，１１６Ｂは、例えば測定台１０２に設けられている。なお、振動計１１６Ａ，１１６Ｂが測定台１０２以外に設けられていてもよい。

【0165】

振動計１１６Ａは、本発明の第１振動計に相当する。振動計１１６Ａの振動計感度方向Ｋ２はＸ方向（周面Ｗｂの真円度測定時の検出器感度方向Ｋ１）と一致している。振動計１１６Ａは、Ｘ方向の振動を連続検出してその振動変位Ｖ１を制御装置１２２へ逐次出力する。

【0166】

振動計１１６Ｂは、本発明の第２振動計に相当する。振動計１１６Ｂの振動計感度方向Ｋ２はＺ方向（上面Ｗｃの表面形状測定時の検出器感度方向Ｋ１）と一致している。振動計１１６Ｂは、Ｚ方向の振動を連続検出してその振動変位Ｖ２を制御装置１２２へ逐次出力する。

【0167】

操作部１１８は、例えばキーボード、マウス、操作パネル、及び操作ボタン等が用いられ、オペレータによる各種操作の入力を受け付ける。

【0168】

モニタ１２０は、公知の液晶表示ディスプレイ等の各種ディスプレイが用いられる。このモニタ１２０は、周面Ｗｂ又は上面Ｗｃの形状測定結果である変位検出信号Ｄ３、各種設定画面、及び各種操作画面等を表示する。また、モニタ１２０は、周面Ｗｂの真円度測定時には後述の振動検出信号Ｖ３Ａを表示し、上面Ｗｃの表面形状測定時には後述の振動検出信号Ｖ３Ｂを表示する。

【0169】

制御装置１２２は、真円度測定機１００の各部の動作を統括制御する。この制御装置１２２は、上記各実施形態の制御装置２８と基本的に同じ構成である。制御装置１２２は、周面Ｗｂの真円度測定時においては、振動計１１６Ａ，１１６Ｂのうちで振動計１１６Ａを作動させると共に、回転角度検出センサ１０８による検出と、変位検出センサ１３４による検出と、振動計１１６Ａによる振動検出とを含む３つの動作を同期させる。さらに、制御装置２８は、互いに同期した３つの動作が実行されるごとに、回転角度検出センサ１０８により検出された回転角度検出結果Ｄθと、変位検出センサ１３４により検出された接触子１３２の変位検出結果Ｄ２と、振動計１１６Ａにより検出された振動変位Ｖ１と、を関連付けてデータストレージ５０（図２参照）に記憶させる。

【0170】

また、制御装置１２２は、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの接触子１３２のＸ方向の変位、すなわち周面Ｗｂの表面形状（真円度）を示す変位検出信号Ｄ３を生成してモニタ１２０に表示させる。さらに、制御装置１２２は、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの振動変位Ｖ１を示す振動検出信号Ｖ３Ａを生成して、この振動検出信号Ｖ３Ａをモニタ１２０に表示させる。

【0171】

一方、制御装置１２２は、上面Ｗｃの表面形状測定時においては、振動計１１６Ａ，１１６Ｂのうちで振動計１１６Ｂを作動させると共に、回転角度検出センサ１０８による検出と、変位検出センサ１３４による検出と、振動計１１６Ｂによる振動検出とを含む３つの動作を同期させる。さらに、制御装置２８は、互いに同期した３つの動作が実行されるごとに、既述の回転角度検出結果Ｄθ及び変位検出結果Ｄ２と、振動計１１６Ｂにより検出された振動変位Ｖ２と、を関連付けてデータストレージ５０に記憶させる。

【0172】

また、制御装置１２２は、また、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの接触子１３２のＺ方向の変位、すなわち上面Ｗｃの表面形状（平面度等）を示す変位検出信号Ｄ３を生成してモニタ１２０に表示させる。さらに、制御装置１２２は、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの振動変位Ｖ２を示す振動検出信号Ｖ３Ｂを生成して、この振動検出信号Ｖ３Ｂをモニタ１２０に表示させる。

【0173】

以上のように第９実施形態の真円度測定機１００においても３つの動作を互いに同期させて繰り返し実行することで、３つの動作が実行されるごとに回転角度検出結果Ｄθと、変位検出結果Ｄ２と、振動変位Ｖ１及び振動変位Ｖ２のいずれか一方と、を関連付けて保存データ５１に記憶させることができる。その結果、上記各実施形態と同様の効果が得られる。また、変位検出器１１４の２種類の姿勢にそれぞれ対応した振動計１１６Ａ，１１６Ｂを設けることで、周面Ｗｂと上面Ｗｃの２種類の形状測定に対応することができる。

【0174】

なお、第９実施形態の真円度測定機１００に、上記各実施形態の発明を適宜組み合わせてもよい。

【0175】

［第１０実施形態］
図２６は、本発明の第１０実施形態の真円度測定機１００の概略図である。図１０に示すように、第１０実施形態では、ワークＷのテーパ形状の周面Ｗｄ（被測定面）の形状測定（真円度測定）を行う。なお、第１０実施形態の真円度測定機１００は、上記第９実施形態の真円度測定機１００と基本的に同じ構成であるので、上記第９実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0176】

第１０実施形態の変位検出器１１４は、水平アーム１１２により第１姿勢で保持される。また、第１０実施形態の接触子１３２は、周面Ｗｂの真円度測定時には周面Ｗｄに接触し、アーム１３０の揺動に応じてＸ方向に揺動する。

【0177】

第１０実施形態の振動計１１６Ａは、周面Ｗｄの真円度測定時において、Ｘ方向の振動を連続検出してその振動変位Ｖ１を制御装置１２２へ逐次出力する。

【0178】

第１０実施形態の振動計１１６Ｂは、周面Ｗｄの真円度測定時において、Ｚ方向の振動である垂直振動を連続検出してその振動変位Ｖ２を制御装置１２２へ逐次出力する。垂直振動が発生すると、周面Ｗｄがテーパ形状であるため、この垂直振動に伴い接触子１３２がＸ方向に変位することで周面Ｗｄの真円度測定結果に影響が及ぶ（図２８参照）。従って、第１０実施形態では振動計１１６Ｂにより垂直振動の検出を行う。

【0179】

第１０実施形態の制御装置１２２は、周面Ｗｄの真円度測定時において、振動計１１６Ａ，１１６Ｂの双方を作動させると共に、回転角度検出センサ１０８による検出と、変位検出センサ１３４による検出と、振動計１１６Ａ，１１６Ｂによる振動検出とを含む３つの動作を同期させる。さらに、制御装置２８は、互いに同期した３つの動作が実行されるごとに、既述の回転角度検出結果Ｄθ及び変位検出結果Ｄ２と、振動計１１６Ａ，１１６Ｂにより検出された振動変位Ｖ１、Ｖ２と、を関連付けてデータストレージ５０に記憶させる。

【0180】

図２７は、第１０実施形態の制御装置１２２の構成の一部を示したブロック図である。図２７に示すように、制御装置１２２には、上記各実施形態で説明した各部の他に、設計情報取得部１２４及び変位量演算部１２６が設けられている。なお、第１０実施形態の第２信号生成部５５は、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの振動変位Ｖ１を示す振動検出信号Ｖ３Ａを生成して表示制御部５６へ出力する。これにより、モニタ１２０に振動検出信号Ｖ３Ａが表示される。

【0181】

図２８は、設計情報取得部１２４が取得するテーパ角θＡ及び変位量演算部１２６による接触子１３２の変位量ΔＸの演算を説明するための説明図である。図２８及び既述の図２７に示すように、設計情報取得部１２４は、不図示のメモリ、外部サーバ、又は操作部１１８からワークＷの周面Ｗｄのテーパ角θＡの情報を取得し、このテーパ角θＡの情報を変位量演算部１２６へ出力する。

【0182】

変位量演算部１２６は、保存データ５１に記憶されている回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの振動変位Ｖ２に基づき、変位検出器１１４の垂直振動に応じた接触子１３２のＸ方向の変位量ΔＸを演算する。

【0183】

具体的には変位量演算部１２６は、保存データ５１を参照して、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの接触子１３２のＺ方向の変位量ΔＺ２を検出する。そして、変位量演算部１２６は、回転角度位置ごとの接触子１３２の変位量ΔＺ２と、設計情報取得部１２４から入力されたテーパ角θＡの情報とに基づき、数式［ΔＸ＝ΔＺ２×ｔａｎ（θＡ）］を用いて接触子１３２の変位量ΔＸを回転角度位置ごとに演算し、その演算結果を表示制御部５６へ出力する。これにより、回転テーブル１０４の回転角度位置ごとの接触子１３２の変位量ΔＸがモニタ１２０に表示される。

【0184】

以上のように第１０実施形態では、テーパ形状の周面Ｗｄの形状測定を行う場合に、垂直振動に伴う接触子１３２の変位量ΔＸを演算することで、振動検出信号Ｖ３Ａ（周面Ｗｄの形状測定結果）に対する垂直振動の影響を判別することができる。その結果、周面Ｗｄの形状測定の異常発生の原因をより正確に検出することができる。

【0185】

なお、第１０実施形態では、テーパ形状の周面Ｗｄの形状測定を行う場合を例に挙げて説明したが、例えば球状のワークＷの曲面形状の球面（被測定面）の形状測定を行う場合にも本発明を適用可能である。

【0186】

［その他］
上記各実施形態では、制御装置２８にデータストレージ５０が内蔵されているが、データストレージ５０が表面形状測定機１０と別体（例えば外部のサーバ或いはデータベース）に設けられていてもよい。

【0187】

上記第１実施形態から第８実施形態では、表面形状測定機１０による表面Ｗａの形状測定時に変位検出器２０をＸ方向に移動させているが、測定台１２及びワークＷをＸ方向に移動させてもよい。すなわち変位検出器２０とワークＷとをＸ方向に相対移動可能であればその移動方法は特に限定はされない。また、第９実施形態及び第１０実施形態においてワークＷを回転させる代わりに、回転中心ＲＣを中心として変位検出器１１４を回転させてもよい。

【0188】

上記各実施形態ではＸＹ平面が水平面に平行であるが、水平面に対して非平行であってもよい。

【0189】

上記第１実施形態から第８実施形態では、据置型の表面形状測定機１０を例に挙げて説明したが、ハンディタイプの表面形状測定機１０にも本発明を適用可能である。

【0190】

上記各実施形態では、同期制御部４２から出力される同期信号ＣＬに基づき、位置検出センサ１８による検出と、変位検出センサ３６による検出と、各振動計２２Ａ，２２Ｂ（振動計２２、１１６Ａ，１１６Ｂを含む）による振動検出とを同期させているが、位置検出センサ１８、変位検出センサ３６、及び各振動計２２Ａ，２２Ｂのいずれかを同期制御部４２として機能させてもよい。この場合、位置検出センサ１８、変位検出センサ３６、及び各振動計２２Ａ，２２Ｂのいずれかの動作タイミングを同期信号ＣＬ（トリガ）として他の２つを動作させる。

【0191】

上記第１実施形態から第８実施形態では変位検出器２０及びワークＷの振動検出を行っているが、変位検出器２０及びワークＷのいずれか一方のみの振動検出を行ってもよい。また、表面形状測定機１０において振動検出を行う部位は特に限定されず、任意の位置（例えば測定台１２、コラム１４等）の振動検出を行ってもよい。なお、第９実施形態及び第１０実施形態についても同様に振動検出を行う部位は特に限定されず、任意の位置（例えば測定台１０２、回転テーブル１０４、コラム１１０、水平アーム１１２、及び変位検出器１１４等）の振動検出を行ってもよい。

【0192】

上記各実施形態では表面形状測定機１０及び真円度測定機１００を例に挙げて説明したが、本発明はワークＷ（測定対象物）に接触する接触子を用いてワークＷ又はその各種被測定面の形状測定を行う各種の形状測定機に適用可能である。

【符号の説明】

【0193】

１０ 表面形状測定機
１２ 測定台
１４ コラム
１６ 検出器移動機構
１７ ホルダ
１８ 位置検出センサ
１８ａ リニアスケール
１８ｂ 読取ヘッド
２０ 変位検出器
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ａ１，２２Ａ２ 振動計
２５ 操作部
２７ モニタ
２８ 制御装置
３０ 揺動支点
３２ アーム
３２ａ アーム先端部
３２ｂ アーム基端部
３４ 接触子
３６ 変位検出センサ
４０ 駆動制御部
４２ 同期制御部
４４，４６ 信号取得部
４８ 記憶制御部
５０ データストレージ
５１ 保存データ
５２ 第１信号生成部
５４ ローパスフィルタ
５５ 第２信号生成部
５６ 表示制御部
５７ 差分値演算部
５８ 再測定判定部
５９ 再測定制御部
６０ 振動伝達特性取得部
６２ 振動変位推定部
６６ 振動変位波形
６６Ａ 振動変位波形
６７ 検出値
６８ 振動変位情報
７０ 異常波形検出部
７２ 異常判定部
７４ 再測定制御部
７５，７５Ａ 範囲情報
７６ 報知制御部
７８ 異常内容情報
７９ 警告情報
８０ 警告情報
８２ 姿勢検出部
８４ 変位量演算部
１００ 真円度測定機
１０２ 測定台
１０４ 回転テーブル
１０６ モータ
１０８ 回転角度検出センサ
１１０ コラム
１１２ 水平アーム
１１４ 変位検出器
１１６Ａ，１１６Ｂ 振動計
１１８ 操作部
１２０ モニタ
１２２ 制御装置
１２４ 設計情報取得部
１２６ 変位量演算部
１３０ アーム
１３２ 接触子
１３４ 変位検出センサ
Ｃ１ 指定位置変更操作
ＣＬ 同期信号
Ｃｕ カーソル
Ｄ１ Ｘ方向位置検出結果
Ｄ２ 変位検出結果
Ｄ３ 変位検出信号
Ｄθ 回転角度検出結果
ＥＲ 異常波形
ＥＴ 異常判定閾値
Ｆ 入力振動
ＦＴ 閾値
Ｋ１ 検出器感度方向
Ｋ２ 振動計感度方向
Ｌ２ 距離
ＭＡ 移動平均線
ＮＲ 正常範囲
ＲＣ 回転中心
ＳＰ 指定位置
Ｔ１ 第１振動伝達特性
Ｔ２ 第２振動伝達特性
Ｖ０，Ｖ１，Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２ 振動変位
Ｖ３Ａ，Ｖ３Ａ１，Ｖ３Ａ２，Ｖ３Ｂ 振動検出信号
Ｖ４ 差分振動検出信号
Ｗ ワーク
ＷＱ Ｘ方向位置範囲
ＷＲ 波形領域
Ｗａ 表面
Ｗｂ 周面
Ｗｃ 上面
Ｗｄ 周面
ΔＶ 差分値
ΔＸ，ΔＺ１，ΔＺ２ 変位量
θ 検出器姿勢角
θＡ テーパ角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】