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(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】2025-04-02
(45)【発行日】2025-04-10
(54)【発明の名称】測定装置および穴位置検出方法
(51)【国際特許分類】
G01B 5/00 20060101AFI20250403BHJP
【ＦＩ】
G01B5/00 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021121665
(22)【出願日】2021-07-26
(65)【公開番号】P2023017410
(43)【公開日】2023-02-07
【審査請求日】2024-06-12
(73)【特許権者】
【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】弁理士法人樹之下知的財産事務所
(72)【発明者】
【氏名】平野 宏太郎
【審査官】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０１２７７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／１６８７２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１３８７２６（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】
円形状の穴が形成された表面を有するワークが載置されるテーブルと、前記ワークの前記表面に交差する方向に変位可能なスタイラスと、
前記スタイラスを前記テーブルに対して相対移動させる相対移動機構と、
前記スタイラスが前記ワークの前記表面に当接して前記表面を前記穴に向かう方向に走査するように、前記相対移動機構を制御する移動制御部と、
前記スタイラスが前記表面を走査する間、前記スタイラスの変位を検出する変位検出部と、
前記変位検出部により検出された前記スタイラスの前記変位に基づいて、前記表面の形状データを生成する測定部と、
前記形状データから前記穴の縁に対応するエッジ点を検出するエッジ検出部と、
前記テーブルに対する前記エッジ点の座標であるエッジ座標を算出するエッジ座標算出部と、
少なくとも３つの前記エッジ座標を通る仮想円の中心座標を、前記穴の中心座標として算出する中心座標算出部と、を備える、測定装置。
【請求項2】
前記エッジ検出部は、前記形状データが走査開始点から予め設定された所定量だけ変位したときの点を前記エッジ点として検出する、請求項１に記載の測定装置。
【請求項3】
前記移動制御部は、前記スタイラスが前記中心座標に位置合わせされた状態で前記穴に挿入されるように、前記相対移動機構をさらに制御する、請求項１または請求項２に記載の測定装置。
【請求項4】
ワークが載置されるテーブルと、前記ワークの表面に交差する方向に変位可能なスタイラスと、を備える測定装置において、前記ワークの前記表面に形成された穴の位置を検出する穴位置検出方法であって、前記スタイラスが前記ワークの前記表面に当接して前記表面を前記穴に向かう方向に走査する走査ステップと、
前記走査ステップの間、前記スタイラスの変位を検出する変位検出ステップと、
前記変位検出ステップで検出された前記スタイラスの前記変位に基づいて、前記表面の形状データを生成する測定ステップと、
前記形状データから前記穴の縁に対応するエッジ点を検出するエッジ検出ステップと、
前記テーブルにおける前記エッジ点の座標であるエッジ座標を算出するエッジ座標算出ステップと、
少なくとも３つの前記エッジ座標を通る仮想円の中心座標を、前記穴の中心座標として算出する中心座標算出ステップと、を実施する
ことを特徴とする穴位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定装置および穴位置検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、真円度測定機、表面粗さ測定機、または輪郭形状測定機などの測定装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような測定装置は、ワークの表面に当接させたスタイラスの変位を検出することで、ワークの表面性状を測定する。ワークに形成された穴の内面の表面性状を測定する場合には、スタイラスをワークの穴に挿入させて穴の内面に当接させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－０６５７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述の測定装置では、ワークの穴の正確な位置が分からない場合、測定者が目視でワークの穴の位置を確認することにより、スタイラスがワークに接触して破損することを防いでいる。
しかし、穴の位置を目視で確認することは、測定の作業性を悪化させる。また、ワークの穴の径が小さくなるほど、穴の位置を目視で確認することが困難になり、スタイラスがワークに接触して破損してしまう恐れが生じる。
しかし、穴の位置を目視で確認することは、測定の作業性を悪化させる。また、ワークの穴の径が小さくなるほど、穴の位置を目視で確認することが困難になり、スタイラスがワークに接触して破損してしまう恐れが生じる。
【0005】
本発明は、ワークの穴の位置を検出できる測定装置および穴位置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】
本発明の測定装置は、円形状の穴が形成された表面を有するワークが載置されるテーブルと、前記ワークの前記表面に交差する方向に変位可能なスタイラスと、前記スタイラスを前記テーブルに対して相対移動させる相対移動機構と、前記スタイラスが前記ワークの前記表面に当接して前記表面を前記穴に向かう方向に走査するように、前記相対移動機構を制御する移動制御部と、前記スタイラスが前記表面を走査する間、前記スタイラスの変位を検出する変位検出部と、前記変位検出部により検出された前記スタイラスの前記変位に基づいて、前記表面の形状データを生成する測定部と、前記形状データから前記穴の縁に対応するエッジ点を検出するエッジ検出部と、前記テーブルに対する前記エッジ点の座標であるエッジ座標を算出するエッジ座標算出部と、少なくとも３つの前記エッジ座標を通る仮想円の中心座標を、前記穴の中心座標として算出する中心座標算出部と、を備える。
【0007】
本発明では、テーブルにおける穴の中心座標を算出することができる。このため、スタイラスを穴の中心座標に位置合わせしてから当該穴に挿入することができ、挿入時にスタイラスがワークに接触することを防止できる。また、目視でワークの穴の位置を確認する必要がないため、測定の作業性を向上できる。
【0008】
本発明の測定装置において、前記エッジ検出部は、前記形状データが走査開始点から予め設定された所定量だけ変位したときの点を前記エッジ点として検出することが好ましい。
本発明では、複雑な演算処理を必要とせずに、エッジ点を簡単に検出できる。また、変位の所定量をワークの表面粗さよりも大きい値に設定することにより、エッジ点の誤検出を抑制することができる。
本発明では、複雑な演算処理を必要とせずに、エッジ点を簡単に検出できる。また、変位の所定量をワークの表面粗さよりも大きい値に設定することにより、エッジ点の誤検出を抑制することができる。
【0009】
本発明の測定装置において、前記移動制御部は、前記スタイラスが前記中心座標に位置合わせされた状態で前記穴に挿入されるように、前記相対移動機構をさらに制御することが好ましい。
本発明では、スタイラスをワークの穴へ挿入する動作が自動で行われ、測定の作業性をより向上できる。
本発明では、スタイラスをワークの穴へ挿入する動作が自動で行われ、測定の作業性をより向上できる。
【0010】
本発明は、ワークが載置されるテーブルと、前記ワークの表面に交差する方向に変位可能なスタイラスと、を備える測定装置において、前記ワークの前記表面に形成された穴の位置を検出する穴位置検出方法であって、前記スタイラスが前記ワークの前記表面に当接して前記表面を前記穴に向かう方向に走査する走査ステップと、前記走査ステップの間、前記スタイラスの変位を検出する変位検出ステップと、前記変位検出ステップで検出された前記スタイラスの前記変位に基づいて、前記表面の形状データを生成する測定ステップと、前記形状データから前記穴の縁に対応するエッジ点を検出するエッジ検出ステップと、前記テーブルにおける前記エッジ点の座標であるエッジ座標を算出するエッジ座標算出ステップと、少なくとも３つの前記エッジ座標を通る仮想円の中心座標を、前記穴の中心座標として算出する中心座標算出ステップと、を実施することを特徴とする。
本発明の穴位置検出方法によれば、前述した本発明の測定装置と同様の効果を奏することができる。
本発明の穴位置検出方法によれば、前述した本発明の測定装置と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施形態に係る測定装置を模式的に示す側面図。
【図2】前記測定装置を模式的に示す平面図。
【図3】前記測定装置の制御部を示すブロック図。
【図4】前記測定装置における穴位置検出方法の手順を示すフローチャートである。
【図5】前記測定装置のスタイラスがワークの穴形成面を走査する様子を示す模式図である。
【図6】ワークの穴を検出する方法を説明するための模式図である。
【図7】形状データにおけるエッジ点を示す模式図である。
【図8】ワークの穴形成面、エッジ座標および穴中心座標の各例を示す模式図である。
【図9】ワークの穴を検出する方法の変形例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
〔測定装置〕
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる測定装置１を模式的に示す図である。
本実施形態の測定装置１は、ワーク９（測定対象物）に接触してワーク９の表面性状（例えば形状、真円度および表面粗さなど）を測定する装置であり、ベース１０と、ベース１０の上面に設置されたテーブル２０と、テーブル２０に隣接して設置された移動機構３０と、移動機構３０に支持された検出器４０と、各部の動作制御を行う制御部５０とを備えている。
図１および図２は、本発明の一実施形態にかかる測定装置１を模式的に示す図である。
本実施形態の測定装置１は、ワーク９（測定対象物）に接触してワーク９の表面性状（例えば形状、真円度および表面粗さなど）を測定する装置であり、ベース１０と、ベース１０の上面に設置されたテーブル２０と、テーブル２０に隣接して設置された移動機構３０と、移動機構３０に支持された検出器４０と、各部の動作制御を行う制御部５０とを備えている。
【0013】
テーブル２０は、ベース１０に回転可能に設置された円筒状の本体２１と、本体２１の上面に水平方向へ移動可能に設置された円盤状の載置板２２とを有する。本体２１には、モータ駆動されるテーブル回転機構２３（図３参照）が設けられており、この本体２１は、テーブル回転機構２３によって、回転軸Ｃｒ周りに回転可能である。載置板２２は、本体２１と共に回転可能であり、載置板２２の上には測定対象物であるワーク９が載置される。回転軸Ｃｒは、上下方向に沿って配置される。
【0014】
テーブル２０には、テーブル２０の回転軸Ｃｒとワーク９の中心軸（例えばワーク９の外周面が成す円の中心軸またはワーク９の穴の中心軸）とを合わせる動作（心出しおよび水平出し）を行うための調整機構２４が設置されている。この調整機構２４は、本体２１に対する載置板２２の配置をＣＸ軸方向およびＣＹ軸方向に調整する心出し機構２４１と、本体２１に対する載置板２２のＣＸ軸方向の傾きおよびＣＹ軸方向の傾きを調整する水平出し機構２４２とを有している（図２参照）。心出し機構２４１および水平出し機構２４２は、それぞれ、モータ駆動される。
なお、ＣＸ軸方向およびＣＹ軸方向は、回転軸Ｃｒに対して直交しかつ相互に直交する方向であり、テーブル２０に対して設定される直交座標系（テーブル座標系）を成している。
なお、ＣＸ軸方向およびＣＹ軸方向は、回転軸Ｃｒに対して直交しかつ相互に直交する方向であり、テーブル２０に対して設定される直交座標系（テーブル座標系）を成している。
【0015】
また、テーブル２０には、ベース１０に対するテーブル２０の回転角度θを検出する角度センサ２５（図３参照）が設けられている。角度センサ２５は、例えばロータリーエンコーダーであり、基準回転位置に対するテーブル２０の回転位置を回転角度θとして検出する。
【0016】
移動機構３０は、ベース１０に対して検出器４０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向の各方向へと移動させる。この移動機構３０は、テーブル回転機構２３と共に、相対移動機構１１（図３参照）を構成するものであり、スタイラス４１をテーブル２０に対して相対移動させることができる。
なお、本実施形態では、上下方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する平面においてテーブル２０に対して接近・離間する方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ直交する方向をＹ軸方向とする。これらのＸ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向は、ベース１０に対する３軸直交座標系（ベース座標系）を成している。
なお、本実施形態では、上下方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する平面においてテーブル２０に対して接近・離間する方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ直交する方向をＹ軸方向とする。これらのＸ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｚ軸方向は、ベース１０に対する３軸直交座標系（ベース座標系）を成している。
【0017】
移動機構３０は、具体的には、ベース１０に立設されたコラム３１と、このコラム３１に対してＺ軸方向に移動可能に設けられたスライダ３２と、スライダ３２をＺ軸方向へ駆動するＺ軸駆動部（図示省略）と、スライダ３２に対してＸ軸方向に移動可能に設けられたアーム３３と、アーム３３をＸ軸方向へ駆動するＸ軸駆動部（図示省略）と、アーム３３に対してＹ軸方向に移動可能に設けられ、かつ、検出器４０を支持する検出器支持部３４と、検出器支持部３４をＹ軸方向へ駆動するＹ軸駆動部（図示省略）とを備える。Ｚ軸駆動部、Ｘ軸駆動部、および、Ｙ軸駆動部は、それぞれ、モータと、当該モータに連結されたボールねじ機構またはラックアンドピニオン機構などを含んで構成される。
【0018】
また、移動機構３０には、ベース座標系における検出器４０の位置を検出する位置センサ３５（図３参照）が設けられている。位置センサ３５は、例えば、スライダ３２のＺ軸方向の位置を検出するＺスケール、アーム３３のＸ軸方向の位置を検出するＸスケール、および、検出器支持部３４のＹ軸方向の位置を検出するＹスケールを備える。
【0019】
また、移動機構３０には、検出器４０の姿勢を変更するための旋回機構（図示省略）が設けられている。この旋回機構は、例えば、アーム３３にＸ軸方向に沿って設けられた旋回軸Ｃｘを中心にして検出器支持部３４を回動させることにより、検出器４０の姿勢を変更する。
【0020】
検出器４０は、スタイラス４１および変位検出部４２を有する。
スタイラス４１は、ワーク９の表面に対してＺ軸方向またはＸ軸方向に接触し、ワーク９の表面に沿って変位可能である。また、測定内容に応じて、変位検出部４２に対するスタイラス４１の姿勢を変更可能である。
変位検出部４２は、スタイラス４１を変位可能に支持すると共に、スタイラス４１の変位を検出する。
スタイラス４１は、ワーク９の表面に対してＺ軸方向またはＸ軸方向に接触し、ワーク９の表面に沿って変位可能である。また、測定内容に応じて、変位検出部４２に対するスタイラス４１の姿勢を変更可能である。
変位検出部４２は、スタイラス４１を変位可能に支持すると共に、スタイラス４１の変位を検出する。
【0021】
制御部５０は、コンピューターにより構成されており、メモリおよび演算回路等を備えて構成されている。この制御部５０は、演算回路がメモリに記録された各種プログラムを実施することにより、図３に示すように、移動制御部５１、測定部５２、および、穴位置検出部５３として機能する。
【0022】
移動制御部５１は、移動機構３０またはテーブル回転機構２３を制御することにより、ワーク９に対するスタイラス４１の相対位置を制御する。
【0023】
測定部５２は、変位検出部４２により検出されるスタイラス４１の変位に基づいて、ワーク９の表面性状（例えば形状、真円度および表面粗さなど）を測定できる。
例えば、測定部５２は、変位検出部４２により検出されるスタイラス４１の変位と、位置センサ３５により検出される検出器４０の位置とに基づいて、ワーク９の表面性状を測定できる。また、測定部５２は、変位検出部４２により検出されるスタイラス４１の変位と、角度センサ２５により検出されるテーブル２０の回転角度θとに基づいて、ワーク９の真円度を測定できる。
例えば、測定部５２は、変位検出部４２により検出されるスタイラス４１の変位と、位置センサ３５により検出される検出器４０の位置とに基づいて、ワーク９の表面性状を測定できる。また、測定部５２は、変位検出部４２により検出されるスタイラス４１の変位と、角度センサ２５により検出されるテーブル２０の回転角度θとに基づいて、ワーク９の真円度を測定できる。
【0024】
穴位置検出部５３は、ワーク９の表面に穴が形成されている場合において、当該穴の位置を検出する。この穴位置検出部５３は、後述にて説明するエッジ検出部５３１、エッジ座標算出部５３２および中心座標算出部５３３を含んでいる。
【0025】
［穴位置検出方法］
本実施形態の測定装置１は、ワーク９の穴の内面を測定する際、当該穴の位置を検出するための穴位置検出方法を実施する。この穴位置検出方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
ここで、図５に示すように、ワーク９の穴９１は、ワーク９において平面状の表面である穴形成面９２に開口し、ワーク９に対して任意の中心軸Ｃｈを中心として当該中心軸Ｃｈに沿って形成されている。中心軸Ｃｈに交差する穴９１の断面は、円形状である。
本実施形態の測定装置１は、ワーク９の穴の内面を測定する際、当該穴の位置を検出するための穴位置検出方法を実施する。この穴位置検出方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
ここで、図５に示すように、ワーク９の穴９１は、ワーク９において平面状の表面である穴形成面９２に開口し、ワーク９に対して任意の中心軸Ｃｈを中心として当該中心軸Ｃｈに沿って形成されている。中心軸Ｃｈに交差する穴９１の断面は、円形状である。
【0026】
本実施形態の穴位置検出方法を実施する前の準備として、ワーク９は、穴９１の中心軸ＣｈがＺ軸方向に沿うようにテーブル２０上に配置される。穴９１の中心軸Ｃｈは、回転軸Ｃｒの付近に配置されることが好ましいが、回転軸Ｃｒに一致していなくてもよい。
また、測定装置１に使用されるスタイラス４１の先端部の径は、穴９１の断面形状の径よりも小さい。また、検出器４０は、旋回機構によって姿勢を調整され、Ｚ軸方向に対して傾斜して配置される。
また、測定装置１に使用されるスタイラス４１の先端部の径は、穴９１の断面形状の径よりも小さい。また、検出器４０は、旋回機構によって姿勢を調整され、Ｚ軸方向に対して傾斜して配置される。
【0027】
まず、測定装置１は、ワーク９の穴形成面９２を一方向に倣い測定する（ステップＳ１）。
具体的には、図５に示すように、移動制御部５１は、移動機構３０を制御し、スタイラス４１を穴形成面９２の任意の走査開始点Ｐｓに所定圧力で接触させる。その後、移動制御部５１は、移動機構３０を制御することにより、スタイラス４１を穴９１に向かってＸ軸方向に沿って移動させ、穴形成面９２を走査させる（走査ステップ）。なお、走査開始点Ｐｓから穴９１へ向かう走査線は、穴９１の中心を通らずともよく、ラフな位置決めが可能である。
穴形成面９２の走査中、変位検出部４２は、スタイラス４１のＺ軸方向の変位を検出し（変位検出ステップ）、位置センサ３５は、ベース座標系における検出器４０の位置を検出する。測定部５２は、変位検出部４２および位置センサ３５から入力される各検出値に基づいて、ワーク９の穴形成面９２の形状を示す形状データＳｍを生成する（測定ステップ）。
具体的には、図５に示すように、移動制御部５１は、移動機構３０を制御し、スタイラス４１を穴形成面９２の任意の走査開始点Ｐｓに所定圧力で接触させる。その後、移動制御部５１は、移動機構３０を制御することにより、スタイラス４１を穴９１に向かってＸ軸方向に沿って移動させ、穴形成面９２を走査させる（走査ステップ）。なお、走査開始点Ｐｓから穴９１へ向かう走査線は、穴９１の中心を通らずともよく、ラフな位置決めが可能である。
穴形成面９２の走査中、変位検出部４２は、スタイラス４１のＺ軸方向の変位を検出し（変位検出ステップ）、位置センサ３５は、ベース座標系における検出器４０の位置を検出する。測定部５２は、変位検出部４２および位置センサ３５から入力される各検出値に基づいて、ワーク９の穴形成面９２の形状を示す形状データＳｍを生成する（測定ステップ）。
【0028】
ここで、図６に示すように、穴形成面９２を走査するスタイラス４１は、穴形成面９２から穴９１に落ち込む際、Ｚ軸方向に変位する。スタイラス４１が完全に穴９１に到達したとき、移動制御部５１は、ワーク９からスタイラス４１に加わる圧力が所定圧力よりも低下したことを検出し、穴形成面９２の走査を終了する。
【0029】
次に、エッジ検出部５３１は、図７に示すように、ステップＳ１で生成される形状データＳｍから穴９１のエッジに対応するエッジ点Ｐｎを検出する（ステップＳ２；エッジ検出ステップ）。具体的には、エッジ検出部５３１は、形状データＳｍが走査開始点Ｐｓから所定量Ｄだけ変位したときのデータ点を、エッジ点Ｐｎとして検出する。ここで、所定量Ｄは、予め設定される任意の変位量であり、エッジ点Ｐｎを誤検出しないように、穴形成面９２の表面粗さが含まれる範囲よりも大きい値に設定されることが好ましい。
【0030】
次に、エッジ座標算出部５３２は、テーブル座標系におけるエッジ点Ｐｎの座標（エッジ座標）を算出する（ステップＳ３；エッジ座標算出ステップ）。
例えば、エッジ座標算出部５３２は、形状データＳｍからベース座標系のエッジ点Ｐｎの座標を取得し、このベース座標系の座標を、角度センサ２５により検出されたテーブル２０の回転角度θと、ベース座標系におけるテーブル座標系の原点位置（回転軸Ｃｒの位置）とに基づいて、テーブル座標系の座標に変換することにより、エッジ座標を算出できる。
例えば、エッジ座標算出部５３２は、形状データＳｍからベース座標系のエッジ点Ｐｎの座標を取得し、このベース座標系の座標を、角度センサ２５により検出されたテーブル２０の回転角度θと、ベース座標系におけるテーブル座標系の原点位置（回転軸Ｃｒの位置）とに基づいて、テーブル座標系の座標に変換することにより、エッジ座標を算出できる。
【0031】
次に、制御部５０は、３つ以上のエッジ座標が算出されているか否かを判断する（ステップＳ４）。
エッジ座標の数が３つ未満である場合（ステップＳ４；Ｎｏの場合）、移動制御部５１は、テーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０を任意の角度（例えば１２０度）だけ回転させる。そして、移動制御部５１は、移動機構３０を制御し、スタイラス４１を前回のステップＳ１の開始時点と同一のベース座標に配置させる。これにより、次回のステップＳ１における穴形成面９２の走査開始点Ｐｓは、前回のステップＳ１における穴形成面９２の走査開始点Ｐｓから変更される（ステップＳ５）。すなわち、前回のステップＳ１から走査方向が変更される。
エッジ座標の数が３つ未満である場合（ステップＳ４；Ｎｏの場合）、移動制御部５１は、テーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０を任意の角度（例えば１２０度）だけ回転させる。そして、移動制御部５１は、移動機構３０を制御し、スタイラス４１を前回のステップＳ１の開始時点と同一のベース座標に配置させる。これにより、次回のステップＳ１における穴形成面９２の走査開始点Ｐｓは、前回のステップＳ１における穴形成面９２の走査開始点Ｐｓから変更される（ステップＳ５）。すなわち、前回のステップＳ１から走査方向が変更される。
【0032】
その後、前述のステップＳ１～Ｓ４が再度実施される。このようなフローによれば、図８に示すように、スタイラス４１が、ワーク９の穴形成面９２を、穴９１に向かう方向であってかつ互いに異なる複数の方向に順次沿って走査する。これにより、複数のエッジ点Ｐｎ（図８ではＰ１～Ｐ３）が検出され、各エッジ点Ｐｎのエッジ座標が算出される。
【0033】
３つ以上の前記エッジ座標が算出された場合（ステップＳ４；Ｙｅｓの場合）、中心座標算出部５３３は、任意の３つのエッジ座標（例えばエッジ点Ｐ１～Ｐ３の座標）を選択する。そして、中心座標算出部５３３は、図８に示すように、３つのエッジ座標（ＣＸｐ１，ＣＹｐ１），（ＣＸｐ２，ＣＹｐ２），（ＣＸｐ３，ＣＹｐ３）を通る仮想円ＶＣの中心座標Ｐｈ（ＣＸｐｈ，ＣＹｐｈ）を算出する（ステップＳ６；中心座標算出ステップ）。この算出方法は、一般的な円の方程式を利用できるため、詳細を省略する。
ここで算出される仮想円ＶＣの中心座標Ｐｈ（ＣＸｐｈ，ＣＹｐｈ）は、テーブル２０におけるワーク９の穴９１の中心軸Ｃｈの位置（穴９１の中心座標）に対応する。よって、中心座標算出部５３３が仮想円ＶＣの中心座標を算出することにより、穴９１の中心座標が求められる。
以上により、本実施形態の穴位置検出方法のフローが終了する。
ここで算出される仮想円ＶＣの中心座標Ｐｈ（ＣＸｐｈ，ＣＹｐｈ）は、テーブル２０におけるワーク９の穴９１の中心軸Ｃｈの位置（穴９１の中心座標）に対応する。よって、中心座標算出部５３３が仮想円ＶＣの中心座標を算出することにより、穴９１の中心座標が求められる。
以上により、本実施形態の穴位置検出方法のフローが終了する。
【0034】
［スタイラスの挿入］
上述した穴位置検出方法の実施後、測定装置１は、スタイラス４１を穴９１に挿入させ、穴９１の内面について任意の測定（形状、真円度、または、表面粗さなど）を行うことができる。
上述した穴位置検出方法の実施後、測定装置１は、スタイラス４１を穴９１に挿入させ、穴９１の内面について任意の測定（形状、真円度、または、表面粗さなど）を行うことができる。
【0035】
以下、スタイラス４１の挿入方法について簡単に説明する。
まず、検出器４０は、旋回機構によって姿勢を調整され、Ｚ軸方向に沿って配置される。これにより、スタイラス４１は、穴９１の深さ方向に沿って配置される。
また、移動制御部５１は、移動機構３０およびテーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０における穴９１の中心座標にスタイラス４１を位置合わせする。例えば、移動制御部５１は、テーブル２０が回転基準位置に位置するようにテーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０が回転基準位置のときの穴９１の中心座標にスタイラス４１が配置されるように移動機構３０を制御する。
その後、移動制御部５１は、移動機構３０を制御してスタイラス４１を下降させる。これにより、スタイラス４１が穴９１に挿入される。
まず、検出器４０は、旋回機構によって姿勢を調整され、Ｚ軸方向に沿って配置される。これにより、スタイラス４１は、穴９１の深さ方向に沿って配置される。
また、移動制御部５１は、移動機構３０およびテーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０における穴９１の中心座標にスタイラス４１を位置合わせする。例えば、移動制御部５１は、テーブル２０が回転基準位置に位置するようにテーブル回転機構２３を制御し、テーブル２０が回転基準位置のときの穴９１の中心座標にスタイラス４１が配置されるように移動機構３０を制御する。
その後、移動制御部５１は、移動機構３０を制御してスタイラス４１を下降させる。これにより、スタイラス４１が穴９１に挿入される。
【0036】
スタイラス４１が穴９１に挿入された後、測定装置１は、穴９１の中心軸Ｃｈがテーブル２０の回転軸Ｃｒに一致するように、心出しを行ってもよい。心出しは、従来と同様の方法によって行うことができる。また、穴９１の中心座標を利用し、穴９１の中心座標がテーブル２０の回転軸Ｃｒに一致するように、調整機構２４を調整してもよい。
【0037】
〔効果〕
本実施形態では、前述したように、テーブル２０における穴９１の中心座標を検出できる。このため、スタイラス４１を穴９１の中心座標に位置合わせしてから穴９１に挿入することができ、挿入時にスタイラス４１がワーク９に接触することを防止できる。また、目視でワーク９の穴９１の位置を確認する必要がないため、測定の作業性を向上できる。
本実施形態では、前述したように、テーブル２０における穴９１の中心座標を検出できる。このため、スタイラス４１を穴９１の中心座標に位置合わせしてから穴９１に挿入することができ、挿入時にスタイラス４１がワーク９に接触することを防止できる。また、目視でワーク９の穴９１の位置を確認する必要がないため、測定の作業性を向上できる。
【0038】
本実施形態のエッジ検出部５３１は、形状データＳｍが走査開始点Ｐｓから所定量Ｄ変位したときのデータ点をエッジ点Ｐｎとして検出する。このような方法によれば、複雑な演算処理を必要とせずに、穴９１の縁に対応するエッジ点Ｐｎを簡単に検出できる。また、変位の所定量Ｄをワーク９の表面粗さよりも大きい値に設定することにより、エッジ点Ｐｎの誤検出を抑制することができる。
【0039】
本実施形態の移動制御部５１は、スタイラス４１が穴９１の中心座標に位置合わせされた状態で穴９１に挿入されるように、移動機構３０を制御する。これにより、スタイラス４１をワーク９の穴９１へ挿入する動作が自動で行われ、測定の作業性をより向上できる。
【0040】
〔変形例〕
本発明は前述した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などは本発明に含まれる。
本発明は前述した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などは本発明に含まれる。
【0041】
前記実施形態において、移動制御部５１は、スタイラス４１が穴９１に到達したとき、穴形成面９２の走査を終了する。この変形例として、移動制御部５１は、図９に示すように、スタイラス４１が穴９１に到達しても走査を終了せず、スタイラス４１が穴９１を横切るように穴形成面９２を走査させてもよい。
この場合、形状データＳｍは、スタイラス４１が穴形成面９２から穴９１に落ち込むタイミングと、穴９１から穴形成面９２に乗り上げるタイミングとのそれぞれでＺ軸方向に変位する。エッジ検出部５３１は、形状データＳｍに基づいて、走査開始点Ｐｓから所定量Ｄだけ変位した時点のデータ点と、当該時点の後において走査開始点Ｐｓと同じＺ軸方向の位置まで所定量Ｄを変位する開始時点のデータ点とを、それぞれエッジ点Ｐｎとして検出できる。
このような変形例によれば、ワーク９の穴形成面９２を任意の２方向に走査することで、計４つのエッジ点Ｐｎを検出できる。
この場合、形状データＳｍは、スタイラス４１が穴形成面９２から穴９１に落ち込むタイミングと、穴９１から穴形成面９２に乗り上げるタイミングとのそれぞれでＺ軸方向に変位する。エッジ検出部５３１は、形状データＳｍに基づいて、走査開始点Ｐｓから所定量Ｄだけ変位した時点のデータ点と、当該時点の後において走査開始点Ｐｓと同じＺ軸方向の位置まで所定量Ｄを変位する開始時点のデータ点とを、それぞれエッジ点Ｐｎとして検出できる。
このような変形例によれば、ワーク９の穴形成面９２を任意の２方向に走査することで、計４つのエッジ点Ｐｎを検出できる。
【0042】
前記実施形態では、エッジ検出部５３１は、形状データＳｍが走査開始点Ｐｓから予め設定された所定量Ｄだけ変位したときの点をエッジ点Ｐｎとして検出するが、エッジ点Ｐｎの検出方法はこれに限られない。例えば、形状データＳｍから穴形成面９２の位置を算出し、当該位置から所定量だけ変位したときの点をエッジ点Ｐｎとして検出してもよい。
【0043】
前記実施形態では、測定装置１が真円度測定機として機能する。この変形例として、測定装置１は、真円度測定機として機能せずともよく、テーブル２０は、ベース１０に対してＸ軸方向またはＹ軸方向に移動する直動テーブルであってもよい。
この場合、移動制御部５１は、ワーク９が載置された直動テーブルの移動機構を制御することにより、スタイラス４１をワーク９に対して相対移動させてもよい。すなわち、本発明の相対移動機構は、直動テーブルの移動機構を含んでもよい。
例えば、前述のステップＳ１において、移動制御部５１は、直動テーブルの移動機構を制御することにより、ワーク９の穴形成面９２に対してスタイラス４１を走査させてもよい。また、前述のステップＳ５において、移動制御部５１は、直動テーブルの移動機構を制御することにより、走査開始点Ｐｓを変更してもよい。
このような変形例によっても、前記実施形態と同様、ワーク９の穴９１の位置を検出できる。
この場合、移動制御部５１は、ワーク９が載置された直動テーブルの移動機構を制御することにより、スタイラス４１をワーク９に対して相対移動させてもよい。すなわち、本発明の相対移動機構は、直動テーブルの移動機構を含んでもよい。
例えば、前述のステップＳ１において、移動制御部５１は、直動テーブルの移動機構を制御することにより、ワーク９の穴形成面９２に対してスタイラス４１を走査させてもよい。また、前述のステップＳ５において、移動制御部５１は、直動テーブルの移動機構を制御することにより、走査開始点Ｐｓを変更してもよい。
このような変形例によっても、前記実施形態と同様、ワーク９の穴９１の位置を検出できる。
【0044】
また、前記実施形態では、測定装置１として、ワーク９の表面性状を測定する表面性状測定機を例示しているが、本発明はこれに限られない。本発明の測定装置は、倣い測定可能な三次元測定装置など、スタイラスを有する任意の測定装置であればよい。
【符号の説明】
【0045】
１…測定装置、１０…ベース、１１…相対移動機構、２０…テーブル、２１…本体、２２…載置板、２３…テーブル回転機構、２４…調整機構、２４１…心出し機構、２４２…水平出し機構、２５…角度センサ、３０…移動機構、３１…コラム、３２…スライダ、３３…アーム、３４…検出器支持部、３５…位置センサ、４０…検出器、４１…スタイラス、４２…変位検出部、５０…制御部、５１…移動制御部、５２…測定部、５３…穴位置検出部、５３１…エッジ検出部、５３２…エッジ座標算出部、５３３…中心座標算出部、９…ワーク、９１…穴、９２…穴形成面、Ｃｈ…中心軸、Ｃｒ…回転軸、Ｄ…所定量、Ｐ１…エッジ点、Ｐ２…エッジ点、Ｐ３…エッジ点、Ｐｎ…エッジ点、Ｐｓ…走査開始点、Ｓｍ…形状データ、ＶＣ…仮想円、θ…回転角度。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】