表面性状測定機
【課題】オートセット動作や測定器追従機能においても、高精度な設定や測定が期待できる表面性状測定機を提供する。
【解決手段】被測定物Ｗと検出器８とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させるＹ軸移動機構、Ｚ軸移動機構（Ｚスライダ４）およびＸ軸移動機構６と、相対移動方向が被測定物の測定面と平行になるようにＸ軸移動機構６を傾斜させる傾斜機構（旋回プレート５）と、この傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構（Ｚスライダ４）およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する制御手段とを備える。
【解決手段】被測定物Ｗと検出器８とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させるＹ軸移動機構、Ｚ軸移動機構（Ｚスライダ４）およびＸ軸移動機構６と、相対移動方向が被測定物の測定面と平行になるようにＸ軸移動機構６を傾斜させる傾斜機構（旋回プレート５）と、この傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構（Ｚスライダ４）およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する制御手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の表面粗さ、うねり、形状等の表面性状を測定する表面性状測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面性状測定機として、被測定物の形状等の表面性状を測定する形状測定機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
従来の形状測定機は、図９に示すように、被測定物Ｗを載置するベース１と、このベース１の上面に垂直に立設されたＺ軸コラム３と、このＺ軸コラム３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたＺスライダ４と、このＺスライダ４にＹ軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート５と、この旋回プレート５に取り付けられたＸ軸移動機構６と、このＸ軸移動機構６に連結された検出器８とから構成されている。
検出器８は、Ｘ軸移動機構６に連結された検出器本体８Ａと、この検出器本体８ＡにＹ軸を中心として回動可能に支持されたスタイラス８Ｂと、このスタイラス８Ｂの先端に直角に設けられた触針８Ｃと、この触針８Ｃの上下方向変位（スタイラス８Ｂの揺動量）を検出する検出部（図示省略）とから構成されている。
【０００３】
被測定物Ｗを測定するにあたっては、次のような手順で行われる。
（ａ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３の上方へ移動させる。
（ｂ）ベース１に被測定物Ｗを載置する。
（ｃ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３の下方へ移動させて、検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面近傍に位置決めする（触針８Ｃは被測定物Ｗに接触させない）。
（ｄ）測定スタートボタンを押す。
（ｅ）Ｚスライダ４がＺ軸コラム３に沿って下降する。
（ｆ）検出器８の触針８Ｃが被測定物Ｗに接触し始める。
（ｇ）検出器８の検出値が所定値（例えば、０点）を超えたら、Ｚスライダ４の下降を停止させる。
（ｈ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３に沿って微速で上昇させ、検出器８の検出値が所定値（例えば、０点）に達した時点で、Ｚスライダ４の上昇を停止させる。（なお、このステップは省略させる場合がある）
（ｉ）Ｘ軸移動機構６を駆動させ、検出器８をＸ軸方向へ走査させて測定を開始する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した測定手順のうち、（ｅ）〜（ｈ）のステップが、測定スタートボタンの操作に基づいて自動的に行われる、いわゆる、オートセット動作と呼ばれている。
ところが、このオートセット動作は、Ｚスライダ４をＺ軸コラム３に沿って昇降させるのみであるため、例えば、図１０のように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１と平行になるように、Ｘ軸移動機構６を傾斜させた場合、Ｚスライダ４が触針８Ｃの軸方向とは異なる方向へ移動することになる。つまり、図１１に示すように、Ｚスライダ４が触針８Ｃの軸方向とは異なるＺ軸コラム３に沿って昇降するため、測定者に対して違和感を与えると同時に、検出器８の検出値とＺスライダ４の昇降量が等しくないため、停止したときの誤差量が大きくなるという課題がある。
【０００６】
また、測定にあたって、検出器８を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させ、このときの検出器８からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する機種のほかに、測定レンジの拡大を目的として、検出器８を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させるとともに、検出器８からの検出値が所定値（予め設定した所定範囲内）になるようにＺスライダ４をＺ軸コラム３に沿って昇降させ、このＺスライダ４の昇降量を基に測定面の表面性状を測定する、いわゆる、測定器追従型の機種の場合でも、Ｘ軸移動機構６の旋回角度に拘わらず、Ｚスライダ４がＺ軸コラム３に沿って昇降するだけであるため、上述した課題がある。
【０００７】
また、この種の測定機の中には、図１２に示すように、触針８Ｃの向きをスタイラス８Ｂの軸線に対して回転できるようにした機種も知られているが、このものも、オートセット動作の方向がＺ軸およびＹ軸方向に規定されているため、触針８Ｃの向きも９０°毎に制限されている。その結果、触針８Ｃが被測定物Ｗの測定面に対して当接できない場合が生じるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような課題を解決すべくなされたもので、オートセット動作や測定器追従機能においても、高精度な設定や測定が期待できる表面性状測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する２軸方向へ相対移動させる第１移動機構および第２移動機構と、前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第２移動機構を前記第１移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、この傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、傾斜機構によって、被測定物と検出器との相対移動方向が、被測定物の測定面と平行になるように、第２移動機構を第１移動機構に対して傾斜させると、この傾斜機構の傾斜角が傾斜角記憶手段に記憶される。すると、制御手段によって、傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構および第２移動機構の駆動が制御される。
従って、オートセット動作では、第１移動機構および第２移動機構の駆動制御により、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化されるから、違和感がなく、しかも、検出器の向きと、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度なオートセット動作を実現できる。
また、検出器追従型の機種にあっても、検出器の向きと、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度な測定が期待できる。
【００１１】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、この回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、回転機構によって、検出器の向きを被測定物の測定面に対して垂直方向になるように、第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させると、この回転機構の回転角が回転角記憶手段に記憶される。すると、制御手段によって、回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構および第２移動機構の駆動が制御される。
従って、オートセット動作では、第１移動機構および第２移動機構の駆動制御により、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化されるから、違和感がなく、しかも、検出器の向き（変位量）と、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度なオートセット動作を実現できる。
また、検出器追従型の機種にあっても、検出器の向き（変位量）と、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度な測定が期待できる。
【００１３】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第３移動機構を前記第２移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、前記傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第２移動機構および第３移動機構の駆動を制御するとともに、前記回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上述した効果を同時に期待できる。
【００１４】
本発明の表面性状測定機において、前記制御手段は、スタート指令が与えられたことを条件に、前記検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構を移動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に移動機構の駆動を停止させることが好ましい。
この発明によれば、スタート指令が与えられると、検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構が動作される。やがて、検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えると、移動機構の駆動が停止されるから、スタート指令を与えるだけでオートセット動作を実行できる。
【００１５】
本発明の表面性状測定機において、前記制御手段は、前記移動機構の駆動を停止させたのち、前記移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動を停止させることが好ましい。
この発明によれば、オートセット動作において、移動機構の駆動を停止させたのち、移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動が停止されるから、検出器を所定位置に高精度に位置決めできる。
【００１６】
本発明の表面性状測定機において、前記検出器は、前記移動機構によって移動される検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に設けられた触針と、前記スタイラスの揺動量を検出する検出部とから構成されていることが好ましい。
この発明によれば、接触式の表面性状測定機において、高精度な測定を保障できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜全体構成（図１）の説明＞
図１は、本発明の一実施形態を示す表面粗さ測定機の正面図である。この表面粗さ測定機は、被測定物Ｗを載置するベース１と、このベース１上に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられたＹスライダ２と、このＹスライダ２の上面に垂直に立設されたＺ軸コラム３と、このＺ軸コラム３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたＺスライダ４と、このＺスライダ４にＹ軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート５と、この旋回プレート５に取り付けられたＸ軸移動機構６と、このＸ軸移動機構６によってＺ軸コラム３に対して直交する方向（Ｘ軸方向）へ移動される回転機構としての検出器回転機構７と、この検出器回転機構７によってＸ軸を中心として回転される粗さ検出器８とから構成されている。
【００１８】
つまり、本実施形態の表面粗さ測定機は、被測定物Ｗと粗さ検出器８とが、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる第１移動機構、Ｚスライダ４をＺ軸方向へ移動させる第２移動機構および第３移動機構であるＸ軸移動機構６によって、互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ相対移動可能に構成されている。また、旋回プレート５を傾斜させる傾斜機構によって、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対移動方向が被測定物の測定面と平行になるように、第３移動機構であるＸ軸移動機構６がＺスライダ４の移動方向に対して傾斜可能に構成され、更に、検出器回転機構７によって、粗さ検出器８の向きがＸ軸移動機構６の移動方向軸線（Ｘ軸線）を中心として回転可能に構成されている。
【００１９】
＜検出器回転機構（図２）の説明＞
図２は、検出器回転機構７を示す概略図である。検出器回転機構７は、Ｘ軸駆動装置６によってＸ軸方向へ移動される筐体１０と、この筐体１０内に固定されたモータ１１と、筐体１０内に軸受１２を介してモータ１１の出力軸１１Ａと同軸上で回転可能に支持され先端に粗さ検出器８を保持した回転軸１４と、この回転軸１４とモータ１１の出力軸１１Ａとを連結する軸継手１５とから構成されている。
回転軸１４（粗さ検出器８）の回転角を検出する回転角検出器１６は、回転軸１４に固定された外周縁に沿って一定ピッチで透孔を有する回転円盤１７と、この回転円盤１７を挟んで対向配置された発光素子および受光素子からなる検出ヘッド１８とから構成されている。
なお、粗さ検出器８は、Ｘ軸移動機構６によって移動される検出器本体８Ａと、この検出器本体８Ａに揺動可能に支持されたスタイラス８Ｂと、このスタイラス８Ｂの先端に直角に突設された触針８Ｃと、このスタイラス８Ｂの揺動を検出する検出部８Ｄとから構成されている。
【００２０】
＜制御装置（図３）の説明＞
図３は、制御装置のブロック図である。制御装置３０には、Ｙ軸移動機構３２およびＹ軸位置検出器３３と、Ｚ軸移動機構３４およびＺ軸位置検出器３５と、傾斜機構３６および傾斜角検出器３７と、Ｘ軸移動機構６およびＸ軸位置検出器３８と、検出器回転機構７および回転角検出器１６と、粗さ検出器８と、入力装置３９と、表示装置４１と、記憶装置４２とがそれぞれ接続されている。
Ｙ軸移動機構３２は、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる機構、Ｙ軸位置検出器３３は、Ｙスライダ２のＹ軸位置を検出する。Ｚ軸移動機構３４は、Ｚスライダ４をＺ軸方向へ移動させる機構、Ｚ軸位置検出器３５は、Ｚスライダ４のＺ軸位置を検出する。傾斜機構３６は、旋回プレート５をＹ軸を中心として傾斜させる機構、傾斜角検出器３７は、旋回プレート５の傾斜角を検出する。Ｘ軸移動機構６は、粗さ検出器８をＸ軸方向へ移動させる機構、Ｘ軸位置検出器３８は、粗さ検出器８のＸ軸位置を検出する。
【００２１】
入力装置３９からは、測定項目の選択、測定開始指令などのほか、各種指令情報が入力される。
表示装置４１には、測定項目や測定結果などが表示される。
記憶装置４２には、測定項目に対応した動作指令プログラムや、測定結果が記憶されるようになっているとともに、Ｙスライダ２のＹ軸位置を記憶するＹ軸メモリ４３、Ｚスライダ４のＺ軸位置を記憶するＺ軸メモリ４４、旋回プレート５の傾斜角θを記憶する傾斜角記憶手段としての傾斜角メモリ４５、粗さ検出器８のＸ軸位置を記憶するＸ軸メモリ４６、粗さ検出器８の回転角γを記憶する回転角記憶手段としての回転角メモリ４７、粗さ検出器８の検出値δを記憶する検出値メモリ４８などが設けられている。
【００２２】
制御装置３０は、記憶装置４２に記憶された各種測定項目の動作指令プログラムに基づいて、Ｙ軸移動機構３２、Ｚ軸移動機構３４、傾斜機構３６、Ｘ軸移動機構６、回転機構７などの駆動を制御し、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させ、このときの粗さ検出器８からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する。または、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させるとともに、粗さ検出器８からの検出値が所定値になるように粗さ検出器８と被測定物Ｗとの相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する。
【００２３】
また、制御装置３０は、オートセット動作のスタート指令が与えられると、粗さ検出器８が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向から接近するように、各移動機構を移動させる。具体的には、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、第２移動機構であるＺ軸移動機構３４および第３移動機構であるＸ軸移動機構６の駆動を制御するとともに、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構であるＹ軸移動機構３２および第２移動機構であるＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。
この際、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に各移動機構の駆動を停止させたのち、各移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値に達した際に各移動機構の駆動を停止させる。
【００２４】
＜オートセット動作（図４〜図６）の説明＞
被測定物Ｗの表面性状を測定するにあたっては、まず、ベース１上にテーブルなどを使って被測定物Ｗを載置し、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面に当接させる。これには、まず、粗さ検出器８の触針８Ｃが被測定物Ｗの測定面に対して垂直になるように、粗さ検出器８の姿勢を変化させる。
例えば、図４に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１がＸ軸に対して傾斜していた場合には、旋回プレート５の旋回動作によりＸ軸移動機構６を傾斜させ、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直になるように調整するとともに、走査方向（Ｘ軸移動機構６の移動方向）が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して平行になるように調整する。すると、旋回プレート５の傾斜角度が傾斜角検出器３７によって検出されたのち、記憶装置４２の傾斜角メモリ４５に記憶される。
【００２５】
この後、入力装置３９からオートセット動作のスタート指令を与える。すると、制御装置３０は、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する。つまり、図５に示すように、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を下降させると同時に、Ｘ軸移動機構６を図５中右方向へ駆動させる。
これにより、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動されていく。やがて、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値を超えた時点で、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を停止させる。続いて、各移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値に達した際に各移動機構の駆動を停止させる。
この状態において、Ｘ軸移動機構６を駆動させると、粗さ検出器８が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に沿って移動される。すると、そのときの触針８Ｃ（スタイラス８Ｂ）の上下方向の変位が検出されるから、この粗さ検出器８からの検出値を基に測定面Ｗ１の表面粗さ等を検出することができる。
【００２６】
また、図６に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ２がＹ軸に対して傾斜していた場合には、回転機構７の回転動作により粗さ検出器８の向き（触針８Ｃの向き）を回転させ、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直になるように調整するとともに、走査方向（Ｘ軸移動機構６による移動方向）が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して平行になるように調整する。
具体的には、スタイラス８Ｂの触針８Ｃの向きを変える場合、入力装置３９から触針８Ｃの向きを指令する。すると、検出器回転機構７のモータ１１が回転される。モータ１１が回転すると、回転軸１４も回転される結果、粗さ検出器８が回転される。粗さ検出器８の回転角は、回転角検出器１６によって検出されたのち、記憶装置４２の回転角メモリ４７に記憶される。
【００２７】
この後、入力装置３９からオートセット動作のスタート指令を与える。すると、制御装置３０は、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構であるＹ軸移動機構３２および第２移動機構であるＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。つまり、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を下降させると同時に、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる。
これにより、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動していくが、以後の動作は上記と同じである。
【００２８】
従って、オートセット動作において、被測定物Ｗの測定面Ｗ１，Ｗ２に対して、粗さ検出器８の触針８Ｃが垂直になるように、走査軸であるＸ軸移動機構６を傾斜させた場合、あるいは、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きをＸ軸移動機構６の移動軸を中心として回転させた場合でも、粗さ検出器８は触針８Ｃの軸方向へ変位されるため、従来の誤差の問題も少なく、高精度なオートセット動作が実現できる。
しかも、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きが、従来のように９０°間隔に制限されないので、被測定物のどのような角度の測定面に対しても粗さ検出器８の触針８Ｃを当接させることができる。そのため、測定部位が制限されることが少ない。
【００２９】
＜検出器追従機能（図４〜図６）の説明＞
検出器追従機能では、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させるとともに、粗さ検出器８からの検出値が所定値（予め設定した所定範囲内）になるように粗さ検出器８と被測定物Ｗとの相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する。
この場合でも、図４に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１がＸ軸に対して傾斜していた場合には、制御装置３０は、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する。つまり、図５に示すように、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を昇降させると同時に、Ｘ軸移動機構６を駆動させる。
【００３０】
また、図６に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ２がＹ軸に対して傾斜していた場合には、制御装置３０は、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直方向に変化するように、Ｙ軸移動機構３２およびＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。つまり、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を昇降させると同時に、Ｙ軸移動機構３２を駆動させる。
【００３１】
従って、検出器追従機能において、被測定物Ｗの測定面Ｗ１，Ｗ２に対して、粗さ検出器８の触針８Ｃが垂直になるように、走査軸であるＸ軸移動機構６を傾斜させた場合、あるいは、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きをＸ軸移動機構の移動軸を中心として回転させた場合でも、粗さ検出器８は触針８Ｃの軸方向へ追従されるため、従来の誤差の問題も少なく、高精度な測定が実現できる。
しかも、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きが、従来のように９０°間隔に制限されないので、被測定物のどのような角度の測定面に対しても粗さ検出器８の触針８Ｃを当接させることができる。そのため、測定部位が制限されることが少ない。
【００３２】
＜変形例（図７〜図８）の説明＞
本発明は前記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、改良は、本発明に含まれる。
たとえば、上記実施形態では、被測定物Ｗをベース１上に固定し、粗さ検出器８を互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ移動可能に構成したが、これとは逆に、被測定物Ｗを粗さ検出器８に対して互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ移動可能に構成してもよく、あるいは、被測定物Ｗと粗さ検出器８とが３軸のいずれか１軸以上の方向へ移動可能に構成されていてもよい。
【００３３】
また、検出器回転機構７の構成については、図２で説明した構成に限らず、次に示す構成でもよい。
図７に示す検出器回転機構７は、図２に示す検出器回転機構７に対して、モータ１１からの回転を２つの伝達ギア１３Ａ，１３Ｂを介して回転軸１４に伝達している点が異なるのみである。
図８に示す検出器回転機構７は、図７に示す検出器回転機構７において、モータ１１に代わって手動つまみ１９が設けられた点が異なるのみである。
【００３４】
また、上記実施形態では、検出器として、先端に触針８Ｃを備えた粗さ検出器８を用いたが、これに限らず、例えば、光などによって被測定物Ｗの測定面までの距離情報を検知できる非接触式の検出器を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、被測定物の表面粗さを測定する表面粗さ測定機のほかに、たとえば、形状測定機、真円度測定機、画像測定機、三次元測定機などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面粗さ測定機を示す正面図。
【図２】同上実施形態の検出器回転機構を示す図。
【図３】同上実施形態の制御装置を示すブロック図。
【図４】同上実施形態においてＸ軸移動機構を傾斜させた状態を示す図。
【図５】図４の部分拡大図。
【図６】同上実施形態において粗さ検出器を回転させた状態の斜視図。
【図７】検出器回転機構の変形例を示す概略図。
【図８】検出器回転機構の他の変形例を示す概略図。
【図９】従来の表面粗さ測定機を示す図。
【図１０】従来の表面粗さ測定機においてＸ軸移動機構を傾斜させた状態を示す図。
【図１１】図１０の部分拡大図。
【図１２】従来の表面粗さ測定機において検出器を回転させた状態を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
６…Ｘ軸移動機構（第３移動機構）
７…検出器回転機構
８…粗さ検出器
８Ａ…検出器本体
８Ｂ…スタイラス
８Ｃ…触針
８Ｄ…検出部
３０…制御装置（制御手段）
３２…Ｙ軸移動機構（第１移動機構）
３４…Ｚ軸移動機構（第２移動機構）
３６…傾斜機構
４５…傾斜角メモリ（傾斜角記憶手段）
４７…回転角メモリ（回転角記憶手段）
Ｗ…被測定物
Ｗ１，Ｗ２…測定面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の表面粗さ、うねり、形状等の表面性状を測定する表面性状測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面性状測定機として、被測定物の形状等の表面性状を測定する形状測定機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
従来の形状測定機は、図９に示すように、被測定物Ｗを載置するベース１と、このベース１の上面に垂直に立設されたＺ軸コラム３と、このＺ軸コラム３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたＺスライダ４と、このＺスライダ４にＹ軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート５と、この旋回プレート５に取り付けられたＸ軸移動機構６と、このＸ軸移動機構６に連結された検出器８とから構成されている。
検出器８は、Ｘ軸移動機構６に連結された検出器本体８Ａと、この検出器本体８ＡにＹ軸を中心として回動可能に支持されたスタイラス８Ｂと、このスタイラス８Ｂの先端に直角に設けられた触針８Ｃと、この触針８Ｃの上下方向変位（スタイラス８Ｂの揺動量）を検出する検出部（図示省略）とから構成されている。
【０００３】
被測定物Ｗを測定するにあたっては、次のような手順で行われる。
（ａ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３の上方へ移動させる。
（ｂ）ベース１に被測定物Ｗを載置する。
（ｃ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３の下方へ移動させて、検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面近傍に位置決めする（触針８Ｃは被測定物Ｗに接触させない）。
（ｄ）測定スタートボタンを押す。
（ｅ）Ｚスライダ４がＺ軸コラム３に沿って下降する。
（ｆ）検出器８の触針８Ｃが被測定物Ｗに接触し始める。
（ｇ）検出器８の検出値が所定値（例えば、０点）を超えたら、Ｚスライダ４の下降を停止させる。
（ｈ）Ｚスライダ４をＺ軸コラム３に沿って微速で上昇させ、検出器８の検出値が所定値（例えば、０点）に達した時点で、Ｚスライダ４の上昇を停止させる。（なお、このステップは省略させる場合がある）
（ｉ）Ｘ軸移動機構６を駆動させ、検出器８をＸ軸方向へ走査させて測定を開始する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５７９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した測定手順のうち、（ｅ）〜（ｈ）のステップが、測定スタートボタンの操作に基づいて自動的に行われる、いわゆる、オートセット動作と呼ばれている。
ところが、このオートセット動作は、Ｚスライダ４をＺ軸コラム３に沿って昇降させるのみであるため、例えば、図１０のように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１と平行になるように、Ｘ軸移動機構６を傾斜させた場合、Ｚスライダ４が触針８Ｃの軸方向とは異なる方向へ移動することになる。つまり、図１１に示すように、Ｚスライダ４が触針８Ｃの軸方向とは異なるＺ軸コラム３に沿って昇降するため、測定者に対して違和感を与えると同時に、検出器８の検出値とＺスライダ４の昇降量が等しくないため、停止したときの誤差量が大きくなるという課題がある。
【０００６】
また、測定にあたって、検出器８を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させ、このときの検出器８からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する機種のほかに、測定レンジの拡大を目的として、検出器８を被測定物Ｗの測定面に沿って移動させるとともに、検出器８からの検出値が所定値（予め設定した所定範囲内）になるようにＺスライダ４をＺ軸コラム３に沿って昇降させ、このＺスライダ４の昇降量を基に測定面の表面性状を測定する、いわゆる、測定器追従型の機種の場合でも、Ｘ軸移動機構６の旋回角度に拘わらず、Ｚスライダ４がＺ軸コラム３に沿って昇降するだけであるため、上述した課題がある。
【０００７】
また、この種の測定機の中には、図１２に示すように、触針８Ｃの向きをスタイラス８Ｂの軸線に対して回転できるようにした機種も知られているが、このものも、オートセット動作の方向がＺ軸およびＹ軸方向に規定されているため、触針８Ｃの向きも９０°毎に制限されている。その結果、触針８Ｃが被測定物Ｗの測定面に対して当接できない場合が生じるという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような課題を解決すべくなされたもので、オートセット動作や測定器追従機能においても、高精度な設定や測定が期待できる表面性状測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する２軸方向へ相対移動させる第１移動機構および第２移動機構と、前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第２移動機構を前記第１移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、この傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、傾斜機構によって、被測定物と検出器との相対移動方向が、被測定物の測定面と平行になるように、第２移動機構を第１移動機構に対して傾斜させると、この傾斜機構の傾斜角が傾斜角記憶手段に記憶される。すると、制御手段によって、傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構および第２移動機構の駆動が制御される。
従って、オートセット動作では、第１移動機構および第２移動機構の駆動制御により、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化されるから、違和感がなく、しかも、検出器の向きと、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度なオートセット動作を実現できる。
また、検出器追従型の機種にあっても、検出器の向きと、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度な測定が期待できる。
【００１１】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、この回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、回転機構によって、検出器の向きを被測定物の測定面に対して垂直方向になるように、第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させると、この回転機構の回転角が回転角記憶手段に記憶される。すると、制御手段によって、回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構および第２移動機構の駆動が制御される。
従って、オートセット動作では、第１移動機構および第２移動機構の駆動制御により、被測定物と検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化されるから、違和感がなく、しかも、検出器の向き（変位量）と、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度なオートセット動作を実現できる。
また、検出器追従型の機種にあっても、検出器の向き（変位量）と、被測定物と検出器との相対距離変化方向とが一致しているから、誤差量が少なく、高精度な測定が期待できる。
【００１３】
本発明の表面性状測定機は、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第３移動機構を前記第２移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、前記傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第２移動機構および第３移動機構の駆動を制御するとともに、前記回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上述した効果を同時に期待できる。
【００１４】
本発明の表面性状測定機において、前記制御手段は、スタート指令が与えられたことを条件に、前記検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構を移動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に移動機構の駆動を停止させることが好ましい。
この発明によれば、スタート指令が与えられると、検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構が動作される。やがて、検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えると、移動機構の駆動が停止されるから、スタート指令を与えるだけでオートセット動作を実行できる。
【００１５】
本発明の表面性状測定機において、前記制御手段は、前記移動機構の駆動を停止させたのち、前記移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動を停止させることが好ましい。
この発明によれば、オートセット動作において、移動機構の駆動を停止させたのち、移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動が停止されるから、検出器を所定位置に高精度に位置決めできる。
【００１６】
本発明の表面性状測定機において、前記検出器は、前記移動機構によって移動される検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に設けられた触針と、前記スタイラスの揺動量を検出する検出部とから構成されていることが好ましい。
この発明によれば、接触式の表面性状測定機において、高精度な測定を保障できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜全体構成（図１）の説明＞
図１は、本発明の一実施形態を示す表面粗さ測定機の正面図である。この表面粗さ測定機は、被測定物Ｗを載置するベース１と、このベース１上に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられたＹスライダ２と、このＹスライダ２の上面に垂直に立設されたＺ軸コラム３と、このＺ軸コラム３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたＺスライダ４と、このＺスライダ４にＹ軸を中心として旋回可能に設けられた旋回プレート５と、この旋回プレート５に取り付けられたＸ軸移動機構６と、このＸ軸移動機構６によってＺ軸コラム３に対して直交する方向（Ｘ軸方向）へ移動される回転機構としての検出器回転機構７と、この検出器回転機構７によってＸ軸を中心として回転される粗さ検出器８とから構成されている。
【００１８】
つまり、本実施形態の表面粗さ測定機は、被測定物Ｗと粗さ検出器８とが、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる第１移動機構、Ｚスライダ４をＺ軸方向へ移動させる第２移動機構および第３移動機構であるＸ軸移動機構６によって、互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ相対移動可能に構成されている。また、旋回プレート５を傾斜させる傾斜機構によって、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対移動方向が被測定物の測定面と平行になるように、第３移動機構であるＸ軸移動機構６がＺスライダ４の移動方向に対して傾斜可能に構成され、更に、検出器回転機構７によって、粗さ検出器８の向きがＸ軸移動機構６の移動方向軸線（Ｘ軸線）を中心として回転可能に構成されている。
【００１９】
＜検出器回転機構（図２）の説明＞
図２は、検出器回転機構７を示す概略図である。検出器回転機構７は、Ｘ軸駆動装置６によってＸ軸方向へ移動される筐体１０と、この筐体１０内に固定されたモータ１１と、筐体１０内に軸受１２を介してモータ１１の出力軸１１Ａと同軸上で回転可能に支持され先端に粗さ検出器８を保持した回転軸１４と、この回転軸１４とモータ１１の出力軸１１Ａとを連結する軸継手１５とから構成されている。
回転軸１４（粗さ検出器８）の回転角を検出する回転角検出器１６は、回転軸１４に固定された外周縁に沿って一定ピッチで透孔を有する回転円盤１７と、この回転円盤１７を挟んで対向配置された発光素子および受光素子からなる検出ヘッド１８とから構成されている。
なお、粗さ検出器８は、Ｘ軸移動機構６によって移動される検出器本体８Ａと、この検出器本体８Ａに揺動可能に支持されたスタイラス８Ｂと、このスタイラス８Ｂの先端に直角に突設された触針８Ｃと、このスタイラス８Ｂの揺動を検出する検出部８Ｄとから構成されている。
【００２０】
＜制御装置（図３）の説明＞
図３は、制御装置のブロック図である。制御装置３０には、Ｙ軸移動機構３２およびＹ軸位置検出器３３と、Ｚ軸移動機構３４およびＺ軸位置検出器３５と、傾斜機構３６および傾斜角検出器３７と、Ｘ軸移動機構６およびＸ軸位置検出器３８と、検出器回転機構７および回転角検出器１６と、粗さ検出器８と、入力装置３９と、表示装置４１と、記憶装置４２とがそれぞれ接続されている。
Ｙ軸移動機構３２は、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる機構、Ｙ軸位置検出器３３は、Ｙスライダ２のＹ軸位置を検出する。Ｚ軸移動機構３４は、Ｚスライダ４をＺ軸方向へ移動させる機構、Ｚ軸位置検出器３５は、Ｚスライダ４のＺ軸位置を検出する。傾斜機構３６は、旋回プレート５をＹ軸を中心として傾斜させる機構、傾斜角検出器３７は、旋回プレート５の傾斜角を検出する。Ｘ軸移動機構６は、粗さ検出器８をＸ軸方向へ移動させる機構、Ｘ軸位置検出器３８は、粗さ検出器８のＸ軸位置を検出する。
【００２１】
入力装置３９からは、測定項目の選択、測定開始指令などのほか、各種指令情報が入力される。
表示装置４１には、測定項目や測定結果などが表示される。
記憶装置４２には、測定項目に対応した動作指令プログラムや、測定結果が記憶されるようになっているとともに、Ｙスライダ２のＹ軸位置を記憶するＹ軸メモリ４３、Ｚスライダ４のＺ軸位置を記憶するＺ軸メモリ４４、旋回プレート５の傾斜角θを記憶する傾斜角記憶手段としての傾斜角メモリ４５、粗さ検出器８のＸ軸位置を記憶するＸ軸メモリ４６、粗さ検出器８の回転角γを記憶する回転角記憶手段としての回転角メモリ４７、粗さ検出器８の検出値δを記憶する検出値メモリ４８などが設けられている。
【００２２】
制御装置３０は、記憶装置４２に記憶された各種測定項目の動作指令プログラムに基づいて、Ｙ軸移動機構３２、Ｚ軸移動機構３４、傾斜機構３６、Ｘ軸移動機構６、回転機構７などの駆動を制御し、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させ、このときの粗さ検出器８からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する。または、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させるとともに、粗さ検出器８からの検出値が所定値になるように粗さ検出器８と被測定物Ｗとの相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する。
【００２３】
また、制御装置３０は、オートセット動作のスタート指令が与えられると、粗さ検出器８が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向から接近するように、各移動機構を移動させる。具体的には、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、第２移動機構であるＺ軸移動機構３４および第３移動機構であるＸ軸移動機構６の駆動を制御するとともに、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構であるＹ軸移動機構３２および第２移動機構であるＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。
この際、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に各移動機構の駆動を停止させたのち、各移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値に達した際に各移動機構の駆動を停止させる。
【００２４】
＜オートセット動作（図４〜図６）の説明＞
被測定物Ｗの表面性状を測定するにあたっては、まず、ベース１上にテーブルなどを使って被測定物Ｗを載置し、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面に当接させる。これには、まず、粗さ検出器８の触針８Ｃが被測定物Ｗの測定面に対して垂直になるように、粗さ検出器８の姿勢を変化させる。
例えば、図４に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１がＸ軸に対して傾斜していた場合には、旋回プレート５の旋回動作によりＸ軸移動機構６を傾斜させ、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直になるように調整するとともに、走査方向（Ｘ軸移動機構６の移動方向）が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して平行になるように調整する。すると、旋回プレート５の傾斜角度が傾斜角検出器３７によって検出されたのち、記憶装置４２の傾斜角メモリ４５に記憶される。
【００２５】
この後、入力装置３９からオートセット動作のスタート指令を与える。すると、制御装置３０は、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する。つまり、図５に示すように、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を下降させると同時に、Ｘ軸移動機構６を図５中右方向へ駆動させる。
これにより、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動されていく。やがて、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値を超えた時点で、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を停止させる。続いて、各移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、粗さ検出器８からの検出値が予め設定した所定値に達した際に各移動機構の駆動を停止させる。
この状態において、Ｘ軸移動機構６を駆動させると、粗さ検出器８が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に沿って移動される。すると、そのときの触針８Ｃ（スタイラス８Ｂ）の上下方向の変位が検出されるから、この粗さ検出器８からの検出値を基に測定面Ｗ１の表面粗さ等を検出することができる。
【００２６】
また、図６に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ２がＹ軸に対して傾斜していた場合には、回転機構７の回転動作により粗さ検出器８の向き（触針８Ｃの向き）を回転させ、粗さ検出器８の触針８Ｃを被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直になるように調整するとともに、走査方向（Ｘ軸移動機構６による移動方向）が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して平行になるように調整する。
具体的には、スタイラス８Ｂの触針８Ｃの向きを変える場合、入力装置３９から触針８Ｃの向きを指令する。すると、検出器回転機構７のモータ１１が回転される。モータ１１が回転すると、回転軸１４も回転される結果、粗さ検出器８が回転される。粗さ検出器８の回転角は、回転角検出器１６によって検出されたのち、記憶装置４２の回転角メモリ４７に記憶される。
【００２７】
この後、入力装置３９からオートセット動作のスタート指令を与える。すると、制御装置３０は、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直方向に変化するように、第１移動機構であるＹ軸移動機構３２および第２移動機構であるＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。つまり、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を下降させると同時に、Ｙスライダ２をＹ軸方向へ移動させる。
これにより、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動していくが、以後の動作は上記と同じである。
【００２８】
従って、オートセット動作において、被測定物Ｗの測定面Ｗ１，Ｗ２に対して、粗さ検出器８の触針８Ｃが垂直になるように、走査軸であるＸ軸移動機構６を傾斜させた場合、あるいは、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きをＸ軸移動機構６の移動軸を中心として回転させた場合でも、粗さ検出器８は触針８Ｃの軸方向へ変位されるため、従来の誤差の問題も少なく、高精度なオートセット動作が実現できる。
しかも、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きが、従来のように９０°間隔に制限されないので、被測定物のどのような角度の測定面に対しても粗さ検出器８の触針８Ｃを当接させることができる。そのため、測定部位が制限されることが少ない。
【００２９】
＜検出器追従機能（図４〜図６）の説明＞
検出器追従機能では、被測定物Ｗと粗さ検出器８とを被測定物Ｗの測定面に沿って相対移動させるとともに、粗さ検出器８からの検出値が所定値（予め設定した所定範囲内）になるように粗さ検出器８と被測定物Ｗとの相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する。
この場合でも、図４に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ１がＸ軸に対して傾斜していた場合には、制御装置３０は、傾斜角メモリ４５に記憶された傾斜角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ１に対して垂直方向に変化するように、Ｚ軸移動機構３４およびＸ軸移動機構６の駆動を制御する。つまり、図５に示すように、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を昇降させると同時に、Ｘ軸移動機構６を駆動させる。
【００３０】
また、図６に示すように、被測定物Ｗの測定面Ｗ２がＹ軸に対して傾斜していた場合には、制御装置３０は、回転角メモリ４７に記憶された回転角に基づいて、被測定物Ｗと粗さ検出器８との相対距離が被測定物Ｗの測定面Ｗ２に対して垂直方向に変化するように、Ｙ軸移動機構３２およびＺ軸移動機構３４の駆動を制御する。つまり、粗さ検出器８が触針８Ｃの軸方向へ移動するように、Ｚスライダ４を昇降させると同時に、Ｙ軸移動機構３２を駆動させる。
【００３１】
従って、検出器追従機能において、被測定物Ｗの測定面Ｗ１，Ｗ２に対して、粗さ検出器８の触針８Ｃが垂直になるように、走査軸であるＸ軸移動機構６を傾斜させた場合、あるいは、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きをＸ軸移動機構の移動軸を中心として回転させた場合でも、粗さ検出器８は触針８Ｃの軸方向へ追従されるため、従来の誤差の問題も少なく、高精度な測定が実現できる。
しかも、粗さ検出器８の触針８Ｃの向きが、従来のように９０°間隔に制限されないので、被測定物のどのような角度の測定面に対しても粗さ検出器８の触針８Ｃを当接させることができる。そのため、測定部位が制限されることが少ない。
【００３２】
＜変形例（図７〜図８）の説明＞
本発明は前記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、改良は、本発明に含まれる。
たとえば、上記実施形態では、被測定物Ｗをベース１上に固定し、粗さ検出器８を互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ移動可能に構成したが、これとは逆に、被測定物Ｗを粗さ検出器８に対して互いに直交する３軸（Ｙ，Ｚ，Ｘ軸）方向へ移動可能に構成してもよく、あるいは、被測定物Ｗと粗さ検出器８とが３軸のいずれか１軸以上の方向へ移動可能に構成されていてもよい。
【００３３】
また、検出器回転機構７の構成については、図２で説明した構成に限らず、次に示す構成でもよい。
図７に示す検出器回転機構７は、図２に示す検出器回転機構７に対して、モータ１１からの回転を２つの伝達ギア１３Ａ，１３Ｂを介して回転軸１４に伝達している点が異なるのみである。
図８に示す検出器回転機構７は、図７に示す検出器回転機構７において、モータ１１に代わって手動つまみ１９が設けられた点が異なるのみである。
【００３４】
また、上記実施形態では、検出器として、先端に触針８Ｃを備えた粗さ検出器８を用いたが、これに限らず、例えば、光などによって被測定物Ｗの測定面までの距離情報を検知できる非接触式の検出器を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、被測定物の表面粗さを測定する表面粗さ測定機のほかに、たとえば、形状測定機、真円度測定機、画像測定機、三次元測定機などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る表面粗さ測定機を示す正面図。
【図２】同上実施形態の検出器回転機構を示す図。
【図３】同上実施形態の制御装置を示すブロック図。
【図４】同上実施形態においてＸ軸移動機構を傾斜させた状態を示す図。
【図５】図４の部分拡大図。
【図６】同上実施形態において粗さ検出器を回転させた状態の斜視図。
【図７】検出器回転機構の変形例を示す概略図。
【図８】検出器回転機構の他の変形例を示す概略図。
【図９】従来の表面粗さ測定機を示す図。
【図１０】従来の表面粗さ測定機においてＸ軸移動機構を傾斜させた状態を示す図。
【図１１】図１０の部分拡大図。
【図１２】従来の表面粗さ測定機において検出器を回転させた状態を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
６…Ｘ軸移動機構（第３移動機構）
７…検出器回転機構
８…粗さ検出器
８Ａ…検出器本体
８Ｂ…スタイラス
８Ｃ…触針
８Ｄ…検出部
３０…制御装置（制御手段）
３２…Ｙ軸移動機構（第１移動機構）
３４…Ｚ軸移動機構（第２移動機構）
３６…傾斜機構
４５…傾斜角メモリ（傾斜角記憶手段）
４７…回転角メモリ（回転角記憶手段）
Ｗ…被測定物
Ｗ１，Ｗ２…測定面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する２軸方向へ相対移動させる第１移動機構および第２移動機構と、
前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第２移動機構を前記第１移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、
この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、
この傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項２】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、
前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、
この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、
この回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項３】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、
前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第３移動機構を前記第２移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、
この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、
前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、
この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、
前記傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第２移動機構および第３移動機構の駆動を制御するとともに、前記回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記制御手段は、スタート指令が与えられたことを条件に、前記検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構を移動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に移動機構の駆動を停止させることを特徴とする表面性状測定機。
【請求項５】
請求項４に記載の表面性状測定機において、
前記制御手段は、前記移動機構の駆動を停止させたのち、前記移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動を停止させることを特徴とする表面性状測定機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記検出器は、前記移動機構によって移動される検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に設けられた触針と、前記スタイラスの揺動量を検出する検出部とから構成されていることを特徴とする表面性状測定機。
【請求項１】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する２軸方向へ相対移動させる第１移動機構および第２移動機構と、
前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第２移動機構を前記第１移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、
この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、
この傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項２】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、
前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、
この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、
この回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項３】
被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させ、このときの検出器からの検出値を基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機、または、被測定物と検出器とを被測定物の測定面に沿って相対移動させるとともに、検出器からの検出値が所定値になるように検出器と被測定物との相対距離を変化させ、この相対距離データを基に測定面の表面性状を測定する表面性状測定機において、
前記被測定物と前記検出器とを互いに直交する３軸方向へ相対移動させる第１移動機構、第２移動機構および第３移動機構と、
前記相対移動方向が前記被測定物の測定面と平行になるように前記第３移動機構を前記第２移動機構に対して傾斜させる傾斜機構と、
この傾斜機構の傾斜角を記憶する傾斜角記憶手段と、
前記検出器の向きを前記第３移動機構の移動方向軸線を中心として回転させる回転機構と、
この回転機構の回転角を記憶する回転角記憶手段と、
前記傾斜角記憶手段に記憶された傾斜角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が前記被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第２移動機構および第３移動機構の駆動を制御するとともに、前記回転角記憶手段に記憶された回転角に基づいて、前記被測定物と前記検出器との相対距離が被測定物の測定面に対して垂直方向に変化するように、前記第１移動機構および第２移動機構の駆動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする表面性状測定機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記制御手段は、スタート指令が与えられたことを条件に、前記検出器が被測定物の測定面に対して垂直方向から接近するように、いずれかの移動機構を移動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値を超えた際に移動機構の駆動を停止させることを特徴とする表面性状測定機。
【請求項５】
請求項４に記載の表面性状測定機において、
前記制御手段は、前記移動機構の駆動を停止させたのち、前記移動機構を前記とは逆方向へかつ前記速度より低速で駆動させ、前記検出器からの検出値が予め設定した所定値に達した際に移動機構の駆動を停止させることを特徴とする表面性状測定機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の表面性状測定機において、
前記検出器は、前記移動機構によって移動される検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されたスタイラスと、このスタイラスの先端に設けられた触針と、前記スタイラスの揺動量を検出する検出部とから構成されていることを特徴とする表面性状測定機。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９８７９１（Ｐ２００７−１９８７９１Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１１０（Ｐ２００６−１５１１０）
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２４日（２００６．１．２４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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