駆動装置
【課題】 検出器の移動に際しても、検出器の姿勢変化を極力抑え、高精度な測定を保証できる駆動装置を提供する。
【解決手段】 フレーム２１に設けられるとともに、外側に粗さ検出器の移動方向と平行に設けられた断面コ字状のガイドレール２２と、ガイドレール２２に沿って摺動可能に設けられかつ検出器５を保持した断面矩形枠状のスライダ２４と、このスライダ２４をガイドレールに付勢する付勢手段３１と、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させる駆動手段４１とを備える。駆動手段は、モータ４２と、このモータにより駆動されるボールねじ軸４７と、このボールねじ軸に螺合されスライダに連結されたナット部材４８とを備える。ボールねじ軸４７は、スライダ２４の摺動面（スライダ２４の４つの内面）の略中心近傍に配置されている。
【解決手段】 フレーム２１に設けられるとともに、外側に粗さ検出器の移動方向と平行に設けられた断面コ字状のガイドレール２２と、ガイドレール２２に沿って摺動可能に設けられかつ検出器５を保持した断面矩形枠状のスライダ２４と、このスライダ２４をガイドレールに付勢する付勢手段３１と、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させる駆動手段４１とを備える。駆動手段は、モータ４２と、このモータにより駆動されるボールねじ軸４７と、このボールねじ軸に螺合されスライダに連結されたナット部材４８とを備える。ボールねじ軸４７は、スライダ２４の摺動面（スライダ２４の４つの内面）の略中心近傍に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。たとえば、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検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、被測定物の表面粗さ、うねり、形状等を測定する検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置として、特許文献１に記載された駆動装置、あるいは、特許文献２に記載された表面性状測定機などが知られている。
特許文献１に記載された駆動装置は、検出器の移動方向と平行でかつ互いに直角な２つの基準面を有する断面下向きコ字状のガイドレールと、同じく断面下向きコ字状でガイドレールの外側に摺動可能に被嵌されガイドレール内において検出器を保持したスライダと、このスライダをガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備える構造である。駆動手段は、モータと、このモータによって回転される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合されスライダに連結された送り駒とから構成され、送りねじ軸がスライダの上方位置にガイドレールと平行に配置された構造である。
【０００３】
特許文献２に記載された表面性状測定機は、ガイドと、このガイドを内包するように断面矩形枠状でガイドの外側に摺動可能に被嵌され下面に検出器を保持したスライダと、このスライダをガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備える構造である。駆動手段は、モータと、このモータによって回転されるボールねじと、このボールねじに螺合されスライダに連結されたナットとから構成され、ボールねじがスライダの上方位置にガイドレールと平行に配置された構造である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３３２４９号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に記載の駆動装置および特許文献２に記載の表面性状測定機のいずれも、スライダを移動させるための送りねじ軸やボールねじが、ガイドレール（あるいはガイド）によって摺動可能に支持されたスライダの上方位置に配置されているため、つまり、送りねじ軸やボールねじが、スライダの重心から片寄った位置に配置されているため、スライダにモーメント力が働き、スライダがガイドレール（あるいはガイド）に対して姿勢変化を起こしやすい。スライダが姿勢変化を起こすと、表面粗さ、うねり、形状等を測定する際に測定誤差となって現れる結果、高精度な測定が望めないという欠点がある。
【０００６】
本発明の目的は、検出器の移動に際しても、検出器の姿勢変化を極力抑え、高精度な測定を保証できる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の駆動装置は、検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置であって、フレームと、このフレームに設けられるとともに、外側に前記検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有するガイドレールと、このガイドレールに沿って摺動可能に設けられかつ前記検出器を保持したスライダと、このスライダを前記ガイドレールのガイド面に向かって付勢する付勢手段と、前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備え、前記スライダは、前記２つのガイド面に対向する２つの摺動面を有し、かつ、前記ガイドレールを内包する形状に形成され、前記駆動手段は、モータと、このモータにより駆動される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合され前記スライダに連結されたナット部材とを備え、前記送りねじ軸が前記ガイドレールの内側でかつ前記スライダ内に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、スタイラスが、ガイドレールを内包する形状に形成されているとは、ガイドレールを長手方向と直交する方向に断面した際に、その断面輪郭を全周に渡って包囲する形状に限らず、ガイドレールの断面輪郭の大半を覆う形状を含む意味である。また、送りねじ軸とは、ボールねじ軸に限らず、通常のおねじを外周面に沿って形成したねじ軸も含む意味である。
以上の構成において、駆動手段のモータを駆動させると、送りねじ軸の回転に伴ってナット部材が送りねじ軸の軸方向へ移動される。そのため、スライダがガイドレールに沿って移動される。つまり、スライダに取り付けられた検出器が被測定物の表面に沿って移動される結果、被測定物の表面性状が検出器によって検出される。
【０００９】
この発明によれば、送りねじ軸がガイドレールの内側でかつスライダ内に配置されているから、スライダに生じるモーメントを従来に比べ抑えることができる。そのため、検出器の移動に際しても、検出器の姿勢変化を極力抑えることができるから、高精度な測定を保証できる。
しかも、ガイドレールには、検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面が形成され、スライダには、２つのガイド面に対向する２つの摺動面が形成されているから、これら２つのガイド面および摺動面に対して直交する方向、たとえば、上下、左右方向など４方向の姿勢変化も極力抑えることができる。従って、検出器の姿勢を変えて測定を行う場合でも、スライダの姿勢変化を抑えつつ真直精度も保証できるから、これらの測定を高精度に行うことができる。
【００１０】
本発明の駆動装置において、前記ガイドレールは、断面略コ字状に形成され、前記スライダは、前記ガイドレールを内包する断面矩形枠状に形成されているとともに、端面矩形枠の４つの内面が前記ガイドレールに摺動可能に設けられ、前記送りねじ軸は、前記ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されていることが好ましい。
この発明によれば、ガイドレールの端面矩形枠の４つの内面がガイドレールに摺動可能に設けられ、送りねじ軸が、ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されているから、スライダに生じるモーメントが打ち消される結果、検出器の姿勢変化をより確実に抑えることができる。
【００１１】
本発明の駆動装置において、前記付勢手段は、一端が前記スライダに固定された板ばねと、この板ばねの他端に保持されかつ前記ガイドレールに当接される摺動子と、前記板ばねを挟んで前記摺動子とは反対側に設けられ前記摺動子が前記ガイドレールに接する方向へ付勢するとともに付勢力を調整可能な付勢力調整機構とを含んで構成され、前記スライダの２つの摺動面とはそれぞれ反対側面にそれぞれ設けられていることが好ましい。
この発明によれば、スライダに固定された板ばねが、摺動子をガイドレールに押し当てることで、スライダの２つの摺動面がガイドレールの２つのガイド面に倣うようにスライダが付勢されるから、スライダは、ガイドレールの２つのガイド面を基準に移動される。従って、２つのガイド面の真直度を高精度に仕上げておけば、スライダつまり検出器の真直精度を保証できる。
また、摺動子がガイドレールに接する方向へ付勢する付勢力を調整可能な付勢力調整機構を含んで構成されているから、付勢力を調整することにより、摺動子がガイドレールに接する圧力を任意に設定できる。なお、摺動子に、たとえば、テフロン（登録商標）等の摩擦係数の小さい素材を用いることで、板ばねと摺動子とからなる付勢手段によりスライダをガイドレールに付勢しても、摺動子のガイドレール当接面とガイドレールとの間に大きな摩擦力が生じないので、スライダをガイドレールに沿って円滑に摺動させることができる。
【００１２】
本発明の駆動装置において、前記スライダとナット部材とは、前記送りねじ軸の軸直交方向の前記ナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されていることが好ましい。
この発明によれば、スライダとナット部材とが、送りねじ軸の軸直交方向のナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されているから、送りねじ軸の振れ回りによる影響がユニバーサルジョイントにより吸収され、スライダに伝達されないから、この点からも、スライダの真直精度を保証できる。
【００１３】
本発明の駆動装置において、前記検出器は、検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されかつ先端に触針を略直角に突設させたスタイラスと、このスタイラスの揺動を検出する検出部とを含んで構成され、前記検出器をこの検出器の前記移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えていることが好ましい。
この発明によれば、検出器をこの検出器の移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えているから、触針の向きを被測定物の測定部位に応じて変更することができる。たとえば、触針の向きを、下向き、横向き、斜め下向きなどに変更することができる。そのため、孔の内周面の任意の位置での粗さ測定、垂直端面の粗さ測定、垂直面間の寸法測定なども可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図を参照しながら詳細に説明する。
＜図１（全体構成）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斜視図である。この表面粗さ測定機は、ベース１と、このベース１上に立設された支柱２と、この支柱２に上下方向へ昇降可能に設けられたＸ軸駆動装置３と、このＸ軸駆動装置３によって支柱２に対して直交する方向（X軸方向）へ移動される検出器回転機構としての検出器回転ユニット４と、この検出器回転ユニット４によってX軸を中心として回転される粗さ検出器５とから構成されている。
【００１５】
＜図２（検出器回転ユニット）の説明＞
図２は、検出器回転ユニット４を示す概略図である。検出器回転ユニット４は、Ｘ軸駆動装置３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５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、回転軸１４（粗さ検出器５）の回転角位置を検出する角度検出センサ１６とから構成されている。
角度検出センサ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５は、検出器本体５Ａと、この検出器本体５Ａに揺動可能に支持されかつ先端に触針５Ｂを略直角に突設させたスタイラス５Ｃと、このスタイラス５Ｃの揺動を検出する検出部５Ｄとから構成されている。
【００１６】
＜図３，図４，図５（Ｘ軸駆動装置）の説明＞
図３は、Ｘ軸駆動装置３を示す斜視図である。Ｘ軸駆動装置３は、支柱２に沿って昇降可能に設けられた筐体２０（図２参照）と、この筐体２０内に固定されたフレーム２１と、このフレーム２１に両端が支持されたガイドレール２２と、このガイドレール２２に沿って摺動可能に設けられかつ検出器回転ユニット４を保持したスライダ２４と、このスライダ２４の摺動面がガイドレール２２のガイド面に接する方向へスライダ２４を付勢する付勢手段３１と、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させる駆動手段４１とから構成されている。
【００１７】
ガイドレール２２は、粗さ検出器５の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有する断面コ字状に形成されている。具体的には、図４に示すように、上壁２２Ａと、この上壁２２Ａの一端から下方へ向かって直角に一体形成された側壁２２Ｂと、この側壁２２Ｂの下端から水平方向へ向かってかつ上壁２２Ａと平行に一体形成された下壁２２Ｄとを有する断面コ字状に形成され、上壁２２Ａの外側面に第１のガイド面２３Ａが、側壁２２Ｂの外側面に第２のガイド面２３Ｂがそれぞれ形成されている。これら第１のガイド面２３Ａおよび第２のガイド面２３Ｂは、真直度が高精度に保証されている。
【００１８】
スライダ２４は、ガイドレール２２を内包する断面矩形枠状に形成されている。具体的には、図４に示すように、上壁２４Ａ、両側壁２４Ｂ，２４Ｃ、下壁２４Ｄを有する断面縦長矩形枠状に形成されている。上壁２４Ａの内面および側壁２４Ｂの内面には、ガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに対向する２つの摺動面、つまり、第１の摺動面２５Ａと第２の摺動面２５Ｂとがそれぞれ形成されている。
スライダ２４の上壁２４Ａ、両側壁２４Ｂ，２４Ｃ、下壁２４Ｄの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａ，側壁２２Ｂ，下壁２２Ｄの外面との間には、摺動子２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄがそれぞれ介在されている。ここでは、スライダ２４の上壁２４Ａの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａの外面との間には、幅方向中央に摺動子２６Ａが設けられている。スライダ２４の下壁２４Ｄの内面とガイドレール２２の下壁２２Ｄの外面との間には、幅方向中央に摺動子２６Ｄが設けられている。スライダ２４の側壁２４Ｂの内面とガイドレール２２の側壁２２Ｂの外面との間には、上下位置に摺動子２６Ｂ，２６Ｂが設けられている。スライダ２４の側壁２４Ｃの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａ端面および下壁２２Ｄ端面との間には、それぞれ摺動子２６Ｃ，２６Ｃが設けられている。
【００１９】
付勢手段３１は、スライダ２４の２つの摺動面２６Ａ，２６Ｂとはそれぞれ反対側面、つまり、下壁２４Ｄおよび側壁２４Ｃにそれぞれ設けられている。各付勢手段３１は、図５に示すように、一端がスライダ２４に固定される板ばね３２と、この板ばね３２の他端に揺動機構３３を介して設けられた前記摺動子２６Ｃ，２６Ｄと、板ばね３２を挟んで前記摺動子２６Ｃ，２６Ｄとは反対側に設けられ摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する方向へ板ばね３２を付勢するとともに、その付勢力を調整可能な付勢力調整機構３６とを含んで構成されている。
揺動機構３３は、板ばね３２と摺動子２６Ｃ，２６Ｄとの間に配置され、互いに対向する内面中心に円錐溝を形成した２枚のプレート３４Ａ，３４Ｂと、この２枚のプレート３４Ａ，３４Ｂの円錐溝内に収納配置された鋼球３５とから構成されている。
付勢力調整機構３６は、スライダ２４に固定された取付部材３７と、この取付部材３７に螺合された調整ねじ３８と、この調整ねじ３８の内部に収納されたばね３９とから構成されている。
【００２０】
駆動手段４１は、フレーム２１にガイドレール２２と平行に固定されたモータ４２と、フレーム２１にガイドレール２２と平行に固定されモータ４２の回転が回転伝達機構４３を介して伝達される送りねじ軸としてのボールねじ軸４７と、このボールねじ軸４７に螺合されるとともにユニバーサルジョイント５１を介してスライダ２４に連結されたナット部材４８とを備える。
回転伝達機構４３は、モータ４２の出力軸４２Ａに取り付けられたプーリ４４と、ボールねじ軸４７の一端に固定されたプーリ４５と、この両プーリ４４，４５間に掛け回されたベルト４６とからなるベルト伝達機構により構成されている。なお、回転伝達機構４３としては、ベルト伝達機構に限らす、歯車伝達機構、チェーン伝達機構などでもよい。
ボールねじ軸４７は、ガイドレール２２とスライダ２４との４つの摺動面（スライダ２４の上壁２４Ａの内面、下壁２４Ｄの内面、両側壁２４Ｂ，２４Ｃの内面）の略中心近傍に配置されている。具体的には、ガイドレール２２のコ字状内部空間の略中心にボールねじ軸４７が配置されている。
【００２１】
ユニバーサルジョイント５１は、ボールねじ軸４７の軸直交方向のナット部材４８の微小変位を許容するもので、ジョイント本体と２つのリニアブッシュを備えている。
リニアブッシュは、スピンドル軸とこのスピンドル軸に沿って滑らかに摺動可能な摺動体を備えている。
まず、ナット部材４８には第１のスピンドル軸がボールねじ軸４７に直交する水平方向に固定されており、この第１のスピンドル軸を摺動する第１の摺動体がジョイント本体に固定されている。この構造により、ジョイント本体は、ナット部材４８に対して水平方向にのみ移動自在とされている。
ジョイント本体には、ボールねじ軸４７に直交する垂直下方向に第２のスピンドル軸が固定されており、この第２のスピンドル軸を摺動する第２の摺動体がスライダ２４に固定されている。この構造により、ジョイント本体は、スライダ２４に対して垂直方向にのみ移動自在とされている。
このような構造によって、ナット部材４８はスライダ２４に対して、ボールねじ軸４７に直交する上下方向と水平方向にのみ、移動の自由度を持つことになる。つまり、ナット部材４８は、ボールねじ軸４７の回りに回転することなく、ボールねじ軸４７の軸直交方向にのみ自由に変位可能となる。従って、ボールねじ軸４７の軸方向真直度に起因するナット部材４８の振れ回りを許容しつつ、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させることができため、スライダ２４の高精度な真直移動が可能である。
なお、摺動体はスピンドル軸の軸方向に対して、ボールねじ軸４７の軸直交面（ＹＺ平面）以外で傾斜可能であっってもよい。このような構造であれば、ナット部材４８の振れ回りに伴うナット部材４８のＸＹ平面内あるいはＸＺ平面内における姿勢変化を吸収できるので、スライダ２４の更に高精度な真直移動が可能となる。
【００２２】
＜図６（制御装置）の説明＞
図６は、制御装置のブロック図である。制御装置６１には、Ｘ軸駆動装置３を昇降させるＺ軸駆動装置６、Ｘ軸駆動装置３、検出器回転ユニット４、粗さ検出器５、入力装置７、表示装置８、記憶装置９がそれぞれ接続されている。
入力装置７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８には、測定項目や測定結果などが表示される。
記憶装置９には、測定項目に従って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。
【００２３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
被測定物の表面性状を測定する際には、まず、ベース１上にテーブルなどを使って被測定物を載置し、粗さ検出器５の触針５Ｂを被測定物の表面に当接させたのち、粗さ検出器５を被測定物表面に沿って移動させる。
具体的には、Ｘ軸駆動装置３のモータ４２を回転させる。すると、モータ４２の回転力が回転伝達機構４３を介してボールねじ軸４７に伝達される。ボールねじ軸４７が回転されると、このボールねじ軸４７に螺合されたナット部材４８が進退し、ナット部材４８に固定されたスライダ２４および粗さ検出器５がガイドレール２２に沿って進退（移動）される。粗さ検出器５が被測定物表面に沿って移動させれると、触針５Ｂ（スタイラス５Ｃ）の上下方向の変位から被測定物の表面粗さ等を検出される。
【００２４】
ここで、スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きを変えたい場合には、入力装置７から触針５Ｂの向きを指令する。すると、検出器回転ユニット４のモータ１１が回転される。モータが回転すると、回転軸１４も回転される結果、粗さ検出器５が回転される。粗さ検出器５の回転角は角度検出センサ１６によって検出され、その角度情報が制御装置６１に与えられる。制御装置６１は、角度検出センサ１６からの角度情報が予め入力された角度に一致した際、モータ１１の駆動を停止させる。これにより、スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きが指定した向きに設定される。
【００２５】
＜図７，図８（測定例）の説明＞
スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きを被測定物の測定部位に応じて変えれば、下向き測定だけでなく、次のような測定も実現できる。
図７は、被測定物１００の孔１０１の内面の表面粗さを測定する例を示している。触針５Ｂを下向きにした姿勢において、孔１０１の内面のうち下側面を測定し、触針５Ｂを横向きにした姿勢にすれば、孔１０１の内面のうち側面を測定することができ、更に、触針５Ｂを上向きにした姿勢にすれば、孔１０１の内面のうち上側面を測定することができる。
図８は、クランクシャフト１０２の２つのフランジ１０３，１０４間の幅寸法Ｗを測定する例である。まず、触針５Ｂを横向きにした姿勢で片方のフランジ１０３の外面を測定したのち、触針５Ｂを前とは逆の横向きにした姿勢に回転させて、他方のフランジ１０４の外面を測定すれば、２つのフランジ１０３，１０４間の幅寸法Ｗを測定することができる。
【００２６】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）粗さ検出器５をスタイラス５Ｃの軸を中心に回転させる検出器回転ユニット４を備えているから、触針５Ｂの向きを被測定物の測定部位に応じて変更することができる。たとえば、触針５Ｂの向きを、下向き、横向き、上向き、斜め上または下向きなどに変更することができる。そのため、孔の内周面の任意の位置での粗さ測定など測定範囲の拡大が期待できる。
【００２７】
（２）粗さ検出器５を保持したスライダ２４を駆動させるボールねじ軸４７が、ガイドレール２２の内側でかつスライダ２４内に配置されているから、スライダ２４に生じるモーメントを従来に比べ抑えることができる。そのため、粗さ検出器５の移動に際しても、粗さ検出器５の姿勢変化を極力抑えることができるから、高精度な測定を保証できる。
具体的には、ガイドレール２２は断面略コ字状に形成され、スライダ２４は断面矩形枠状に形成され、ボールねじ軸４７は、ガイドレール２２とスライダ２４との４つの摺動面の略中心近傍に配置されているから、つまり、摩擦力中心に配置されているから、スライダ２４に生じるモーメントが打ち消される結果、粗さ検出器５の姿勢変化をより確実に抑えることができる。
【００２８】
（３）ガイドレール２２には、粗さ検出器５の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂが形成され、スライダ２４には、２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに対向する２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂが形成されているから、これら２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂおよび摺動面２５Ａ，２５Ｂに対して直交する方向、たとえば、上下、左右方向など４方向の姿勢変化も極力抑えることができる。従って、粗さ検出器５の姿勢を変えて測定を行う場合でも、スライダ２４の姿勢変化を抑えつつ真直精度も保証できるから、これらの測定を高精度に行うことができる。
【００２９】
（４）付勢手段３１は、スライダ２４の２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂとはそれぞれ反対側面に設けられているから、スライダ２４の２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂがガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに倣うようにスライダ２４が付勢されるから、スライダ２４は、ガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂを基準に移動される。従って、２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂの真直度を高精度に仕上げておけば、スライダ２４つまり粗さ検出器５の真直精度を保証できる。
【００３０】
（５）付勢手段３１は、一端がスライダ２４に固定された板ばね３２と、この板ばね３２の他端に保持され摺動子２６Ｃ，２６Ｄと、板はね３２を挟んで摺動子２６Ｃ，２６Ｄとは反対側に設けられ摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に付勢される付勢力を調整可能な付勢力調整機構３６とを含んで構成されているから、付勢力調整機構３６の付勢力を調整することにより、摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する圧力を任意に設定できる。従って、摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する圧力を適切に設定することにより、スライダ２４をガイドレール２２に沿って円滑に摺動させることができる。
【００３１】
（６）スライダ２４とナット部材４８とが、ボールねじ軸４７の軸直交方向のナット部材４８の微小変位を許容するユニバーサルジョイント５１を介して連結されているから、ボールねじ軸４７の振れ回りによる影響がユニバーサルジョイント５１により吸収され、スライダ２４に伝達されないから、この点からも、スライダ２４の真直精度を保証できる。
【００３２】
なお、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、前記実施形態では、ガイドレール２２は断面略コ字状に形成され、スライダ２４はガイドレール２２を内包する断面矩形枠状に形成されていたが、これに限らず、次に示す形状でもよい。
＜図９（ガイドレール・スライダ形状）の説明＞
図９は、ガイドレール２２を断面Ｌ字形状とし、スライダ２４を断面下向きコ字状とした形状である。
このような形状であっても、前記実施形態と同様な効果が期待できる。
【００３３】
また、検出器回転ユニット４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１０，図１１（検出器回転ユニットの変形）の説明＞
図１０に示す検出器回転ユニット４は、図２に示す検出器回転ユニット４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１１に示す検出器回転ユニット４は、図１０に示す検出器回転ユニット４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】
前記実施形態のＸ軸駆動装置３において、ボールねじ軸４７は、モータ４２の軸と並列に設けられているが、これに限定されるものではなく、ボールねじ軸４７とモータ４２の軸とを直列に配置してもよい。また、駆動手段４１に減速機等を設けることで、粗さ検出器５の移動速度を調整してもよい。
【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や、被測定物のうねりや形状等を測定する形状測定機において、これらの検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置に利用できる。
【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斜視図。
【図２】同上実施形態の検出器回転ユニットを示す概略図。
【図３】同上実施形態のＸ軸駆動装置を示す斜視図。
【図４】同上実施形態のＸ軸駆動装置の縦断面図。
【図５】同上実施形態のＸ軸駆動装置に用いる付勢手段を示す図。
【図６】同上実施形態の制御装置を示すブロック図。
【図７】同上実施形態において孔の内面を測定する例を示す図。
【図８】同上実施形態においてクランクシャフトの２つのフランジ間の幅寸法を測定する例を示す図。
【図９】ガイドレールおよびスライダの変形例を示す断面図。
【図１０】検出器回転ユニットの変形例を示す概略図。
【図１１】検出器回転ユニットの他の変形例を示す概略図。
【符号の説明】
【００３７】
３…Ｘ軸駆動装置
４…検出器回転ユニット（検出器回転機構）
５…粗さ検出器（検出器）
５Ａ…検出器本体
５Ｂ…触針
５Ｃ…スタイラス
５Ｄ…検出部
２１…フレーム
２２…ガイドレール
２３Ａ，２３Ｂ…ガイド面
２４…スライダ
２５Ａ，２５Ｂ…摺動面
２６Ａ〜２６Ｄ…摺動子
３１…付勢手段
３２…板ばね
３６…付勢力調整機構
４１…駆動手段
４２…モータ
４７…ボールねじ軸（送りねじ軸）
４８…ナット部材
５１…ユニバーサルジョイント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関する。たとえば、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検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、被測定物の表面粗さ、うねり、形状等を測定する検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置として、特許文献１に記載された駆動装置、あるいは、特許文献２に記載された表面性状測定機などが知られている。
特許文献１に記載された駆動装置は、検出器の移動方向と平行でかつ互いに直角な２つの基準面を有する断面下向きコ字状のガイドレールと、同じく断面下向きコ字状でガイドレールの外側に摺動可能に被嵌されガイドレール内において検出器を保持したスライダと、このスライダをガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備える構造である。駆動手段は、モータと、このモータによって回転される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合されスライダに連結された送り駒とから構成され、送りねじ軸がスライダの上方位置にガイドレールと平行に配置された構造である。
【０００３】
特許文献２に記載された表面性状測定機は、ガイドと、このガイドを内包するように断面矩形枠状でガイドの外側に摺動可能に被嵌され下面に検出器を保持したスライダと、このスライダをガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備える構造である。駆動手段は、モータと、このモータによって回転されるボールねじと、このボールねじに螺合されスライダに連結されたナットとから構成され、ボールねじがスライダの上方位置にガイドレールと平行に配置された構造である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３３２４９号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１に記載の駆動装置および特許文献２に記載の表面性状測定機のいずれも、スライダを移動させるための送りねじ軸やボールねじが、ガイドレール（あるいはガイド）によって摺動可能に支持されたスライダの上方位置に配置されているため、つまり、送りねじ軸やボールねじが、スライダの重心から片寄った位置に配置されているため、スライダにモーメント力が働き、スライダがガイドレール（あるいはガイド）に対して姿勢変化を起こしやすい。スライダが姿勢変化を起こすと、表面粗さ、うねり、形状等を測定する際に測定誤差となって現れる結果、高精度な測定が望めないという欠点がある。
【０００６】
本発明の目的は、検出器の移動に際しても、検出器の姿勢変化を極力抑え、高精度な測定を保証できる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の駆動装置は、検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置であって、フレームと、このフレームに設けられるとともに、外側に前記検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有するガイドレールと、このガイドレールに沿って摺動可能に設けられかつ前記検出器を保持したスライダと、このスライダを前記ガイドレールのガイド面に向かって付勢する付勢手段と、前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備え、前記スライダは、前記２つのガイド面に対向する２つの摺動面を有し、かつ、前記ガイドレールを内包する形状に形成され、前記駆動手段は、モータと、このモータにより駆動される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合され前記スライダに連結されたナット部材とを備え、前記送りねじ軸が前記ガイドレールの内側でかつ前記スライダ内に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
ここで、スタイラスが、ガイドレールを内包する形状に形成されているとは、ガイドレールを長手方向と直交する方向に断面した際に、その断面輪郭を全周に渡って包囲する形状に限らず、ガイドレールの断面輪郭の大半を覆う形状を含む意味である。また、送りねじ軸とは、ボールねじ軸に限らず、通常のおねじを外周面に沿って形成したねじ軸も含む意味である。
以上の構成において、駆動手段のモータを駆動させると、送りねじ軸の回転に伴ってナット部材が送りねじ軸の軸方向へ移動される。そのため、スライダがガイドレールに沿って移動される。つまり、スライダに取り付けられた検出器が被測定物の表面に沿って移動される結果、被測定物の表面性状が検出器によって検出される。
【０００９】
この発明によれば、送りねじ軸がガイドレールの内側でかつスライダ内に配置されているから、スライダに生じるモーメントを従来に比べ抑えることができる。そのため、検出器の移動に際しても、検出器の姿勢変化を極力抑えることができるから、高精度な測定を保証できる。
しかも、ガイドレールには、検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面が形成され、スライダには、２つのガイド面に対向する２つの摺動面が形成されているから、これら２つのガイド面および摺動面に対して直交する方向、たとえば、上下、左右方向など４方向の姿勢変化も極力抑えることができる。従って、検出器の姿勢を変えて測定を行う場合でも、スライダの姿勢変化を抑えつつ真直精度も保証できるから、これらの測定を高精度に行うことができる。
【００１０】
本発明の駆動装置において、前記ガイドレールは、断面略コ字状に形成され、前記スライダは、前記ガイドレールを内包する断面矩形枠状に形成されているとともに、端面矩形枠の４つの内面が前記ガイドレールに摺動可能に設けられ、前記送りねじ軸は、前記ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されていることが好ましい。
この発明によれば、ガイドレールの端面矩形枠の４つの内面がガイドレールに摺動可能に設けられ、送りねじ軸が、ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されているから、スライダに生じるモーメントが打ち消される結果、検出器の姿勢変化をより確実に抑えることができる。
【００１１】
本発明の駆動装置において、前記付勢手段は、一端が前記スライダに固定された板ばねと、この板ばねの他端に保持されかつ前記ガイドレールに当接される摺動子と、前記板ばねを挟んで前記摺動子とは反対側に設けられ前記摺動子が前記ガイドレールに接する方向へ付勢するとともに付勢力を調整可能な付勢力調整機構とを含んで構成され、前記スライダの２つの摺動面とはそれぞれ反対側面にそれぞれ設けられていることが好ましい。
この発明によれば、スライダに固定された板ばねが、摺動子をガイドレールに押し当てることで、スライダの２つの摺動面がガイドレールの２つのガイド面に倣うようにスライダが付勢されるから、スライダは、ガイドレールの２つのガイド面を基準に移動される。従って、２つのガイド面の真直度を高精度に仕上げておけば、スライダつまり検出器の真直精度を保証できる。
また、摺動子がガイドレールに接する方向へ付勢する付勢力を調整可能な付勢力調整機構を含んで構成されているから、付勢力を調整することにより、摺動子がガイドレールに接する圧力を任意に設定できる。なお、摺動子に、たとえば、テフロン（登録商標）等の摩擦係数の小さい素材を用いることで、板ばねと摺動子とからなる付勢手段によりスライダをガイドレールに付勢しても、摺動子のガイドレール当接面とガイドレールとの間に大きな摩擦力が生じないので、スライダをガイドレールに沿って円滑に摺動させることができる。
【００１２】
本発明の駆動装置において、前記スライダとナット部材とは、前記送りねじ軸の軸直交方向の前記ナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されていることが好ましい。
この発明によれば、スライダとナット部材とが、送りねじ軸の軸直交方向のナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されているから、送りねじ軸の振れ回りによる影響がユニバーサルジョイントにより吸収され、スライダに伝達されないから、この点からも、スライダの真直精度を保証できる。
【００１３】
本発明の駆動装置において、前記検出器は、検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されかつ先端に触針を略直角に突設させたスタイラスと、このスタイラスの揺動を検出する検出部とを含んで構成され、前記検出器をこの検出器の前記移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えていることが好ましい。
この発明によれば、検出器をこの検出器の移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えているから、触針の向きを被測定物の測定部位に応じて変更することができる。たとえば、触針の向きを、下向き、横向き、斜め下向きなどに変更することができる。そのため、孔の内周面の任意の位置での粗さ測定、垂直端面の粗さ測定、垂直面間の寸法測定なども可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図を参照しながら詳細に説明する。
＜図１（全体構成）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斜視図である。この表面粗さ測定機は、ベース１と、このベース１上に立設された支柱２と、この支柱２に上下方向へ昇降可能に設けられたＸ軸駆動装置３と、このＸ軸駆動装置３によって支柱２に対して直交する方向（X軸方向）へ移動される検出器回転機構としての検出器回転ユニット４と、この検出器回転ユニット４によってX軸を中心として回転される粗さ検出器５とから構成されている。
【００１５】
＜図２（検出器回転ユニット）の説明＞
図２は、検出器回転ユニット４を示す概略図である。検出器回転ユニット４は、Ｘ軸駆動装置３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５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、回転軸１４（粗さ検出器５）の回転角位置を検出する角度検出センサ１６とから構成されている。
角度検出センサ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５は、検出器本体５Ａと、この検出器本体５Ａに揺動可能に支持されかつ先端に触針５Ｂを略直角に突設させたスタイラス５Ｃと、このスタイラス５Ｃの揺動を検出する検出部５Ｄとから構成されている。
【００１６】
＜図３，図４，図５（Ｘ軸駆動装置）の説明＞
図３は、Ｘ軸駆動装置３を示す斜視図である。Ｘ軸駆動装置３は、支柱２に沿って昇降可能に設けられた筐体２０（図２参照）と、この筐体２０内に固定されたフレーム２１と、このフレーム２１に両端が支持されたガイドレール２２と、このガイドレール２２に沿って摺動可能に設けられかつ検出器回転ユニット４を保持したスライダ２４と、このスライダ２４の摺動面がガイドレール２２のガイド面に接する方向へスライダ２４を付勢する付勢手段３１と、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させる駆動手段４１とから構成されている。
【００１７】
ガイドレール２２は、粗さ検出器５の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有する断面コ字状に形成されている。具体的には、図４に示すように、上壁２２Ａと、この上壁２２Ａの一端から下方へ向かって直角に一体形成された側壁２２Ｂと、この側壁２２Ｂの下端から水平方向へ向かってかつ上壁２２Ａと平行に一体形成された下壁２２Ｄとを有する断面コ字状に形成され、上壁２２Ａの外側面に第１のガイド面２３Ａが、側壁２２Ｂの外側面に第２のガイド面２３Ｂがそれぞれ形成されている。これら第１のガイド面２３Ａおよび第２のガイド面２３Ｂは、真直度が高精度に保証されている。
【００１８】
スライダ２４は、ガイドレール２２を内包する断面矩形枠状に形成されている。具体的には、図４に示すように、上壁２４Ａ、両側壁２４Ｂ，２４Ｃ、下壁２４Ｄを有する断面縦長矩形枠状に形成されている。上壁２４Ａの内面および側壁２４Ｂの内面には、ガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに対向する２つの摺動面、つまり、第１の摺動面２５Ａと第２の摺動面２５Ｂとがそれぞれ形成されている。
スライダ２４の上壁２４Ａ、両側壁２４Ｂ，２４Ｃ、下壁２４Ｄの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａ，側壁２２Ｂ，下壁２２Ｄの外面との間には、摺動子２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄがそれぞれ介在されている。ここでは、スライダ２４の上壁２４Ａの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａの外面との間には、幅方向中央に摺動子２６Ａが設けられている。スライダ２４の下壁２４Ｄの内面とガイドレール２２の下壁２２Ｄの外面との間には、幅方向中央に摺動子２６Ｄが設けられている。スライダ２４の側壁２４Ｂの内面とガイドレール２２の側壁２２Ｂの外面との間には、上下位置に摺動子２６Ｂ，２６Ｂが設けられている。スライダ２４の側壁２４Ｃの内面とガイドレール２２の上壁２２Ａ端面および下壁２２Ｄ端面との間には、それぞれ摺動子２６Ｃ，２６Ｃが設けられている。
【００１９】
付勢手段３１は、スライダ２４の２つの摺動面２６Ａ，２６Ｂとはそれぞれ反対側面、つまり、下壁２４Ｄおよび側壁２４Ｃにそれぞれ設けられている。各付勢手段３１は、図５に示すように、一端がスライダ２４に固定される板ばね３２と、この板ばね３２の他端に揺動機構３３を介して設けられた前記摺動子２６Ｃ，２６Ｄと、板ばね３２を挟んで前記摺動子２６Ｃ，２６Ｄとは反対側に設けられ摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する方向へ板ばね３２を付勢するとともに、その付勢力を調整可能な付勢力調整機構３６とを含んで構成されている。
揺動機構３３は、板ばね３２と摺動子２６Ｃ，２６Ｄとの間に配置され、互いに対向する内面中心に円錐溝を形成した２枚のプレート３４Ａ，３４Ｂと、この２枚のプレート３４Ａ，３４Ｂの円錐溝内に収納配置された鋼球３５とから構成されている。
付勢力調整機構３６は、スライダ２４に固定された取付部材３７と、この取付部材３７に螺合された調整ねじ３８と、この調整ねじ３８の内部に収納されたばね３９とから構成されている。
【００２０】
駆動手段４１は、フレーム２１にガイドレール２２と平行に固定されたモータ４２と、フレーム２１にガイドレール２２と平行に固定されモータ４２の回転が回転伝達機構４３を介して伝達される送りねじ軸としてのボールねじ軸４７と、このボールねじ軸４７に螺合されるとともにユニバーサルジョイント５１を介してスライダ２４に連結されたナット部材４８とを備える。
回転伝達機構４３は、モータ４２の出力軸４２Ａに取り付けられたプーリ４４と、ボールねじ軸４７の一端に固定されたプーリ４５と、この両プーリ４４，４５間に掛け回されたベルト４６とからなるベルト伝達機構により構成されている。なお、回転伝達機構４３としては、ベルト伝達機構に限らす、歯車伝達機構、チェーン伝達機構などでもよい。
ボールねじ軸４７は、ガイドレール２２とスライダ２４との４つの摺動面（スライダ２４の上壁２４Ａの内面、下壁２４Ｄの内面、両側壁２４Ｂ，２４Ｃの内面）の略中心近傍に配置されている。具体的には、ガイドレール２２のコ字状内部空間の略中心にボールねじ軸４７が配置されている。
【００２１】
ユニバーサルジョイント５１は、ボールねじ軸４７の軸直交方向のナット部材４８の微小変位を許容するもので、ジョイント本体と２つのリニアブッシュを備えている。
リニアブッシュは、スピンドル軸とこのスピンドル軸に沿って滑らかに摺動可能な摺動体を備えている。
まず、ナット部材４８には第１のスピンドル軸がボールねじ軸４７に直交する水平方向に固定されており、この第１のスピンドル軸を摺動する第１の摺動体がジョイント本体に固定されている。この構造により、ジョイント本体は、ナット部材４８に対して水平方向にのみ移動自在とされている。
ジョイント本体には、ボールねじ軸４７に直交する垂直下方向に第２のスピンドル軸が固定されており、この第２のスピンドル軸を摺動する第２の摺動体がスライダ２４に固定されている。この構造により、ジョイント本体は、スライダ２４に対して垂直方向にのみ移動自在とされている。
このような構造によって、ナット部材４８はスライダ２４に対して、ボールねじ軸４７に直交する上下方向と水平方向にのみ、移動の自由度を持つことになる。つまり、ナット部材４８は、ボールねじ軸４７の回りに回転することなく、ボールねじ軸４７の軸直交方向にのみ自由に変位可能となる。従って、ボールねじ軸４７の軸方向真直度に起因するナット部材４８の振れ回りを許容しつつ、スライダ２４をガイドレール２２に沿って移動させることができため、スライダ２４の高精度な真直移動が可能である。
なお、摺動体はスピンドル軸の軸方向に対して、ボールねじ軸４７の軸直交面（ＹＺ平面）以外で傾斜可能であっってもよい。このような構造であれば、ナット部材４８の振れ回りに伴うナット部材４８のＸＹ平面内あるいはＸＺ平面内における姿勢変化を吸収できるので、スライダ２４の更に高精度な真直移動が可能となる。
【００２２】
＜図６（制御装置）の説明＞
図６は、制御装置のブロック図である。制御装置６１には、Ｘ軸駆動装置３を昇降させるＺ軸駆動装置６、Ｘ軸駆動装置３、検出器回転ユニット４、粗さ検出器５、入力装置７、表示装置８、記憶装置９がそれぞれ接続されている。
入力装置７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８には、測定項目や測定結果などが表示される。
記憶装置９には、測定項目に従って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。
【００２３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
被測定物の表面性状を測定する際には、まず、ベース１上にテーブルなどを使って被測定物を載置し、粗さ検出器５の触針５Ｂを被測定物の表面に当接させたのち、粗さ検出器５を被測定物表面に沿って移動させる。
具体的には、Ｘ軸駆動装置３のモータ４２を回転させる。すると、モータ４２の回転力が回転伝達機構４３を介してボールねじ軸４７に伝達される。ボールねじ軸４７が回転されると、このボールねじ軸４７に螺合されたナット部材４８が進退し、ナット部材４８に固定されたスライダ２４および粗さ検出器５がガイドレール２２に沿って進退（移動）される。粗さ検出器５が被測定物表面に沿って移動させれると、触針５Ｂ（スタイラス５Ｃ）の上下方向の変位から被測定物の表面粗さ等を検出される。
【００２４】
ここで、スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きを変えたい場合には、入力装置７から触針５Ｂの向きを指令する。すると、検出器回転ユニット４のモータ１１が回転される。モータが回転すると、回転軸１４も回転される結果、粗さ検出器５が回転される。粗さ検出器５の回転角は角度検出センサ１６によって検出され、その角度情報が制御装置６１に与えられる。制御装置６１は、角度検出センサ１６からの角度情報が予め入力された角度に一致した際、モータ１１の駆動を停止させる。これにより、スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きが指定した向きに設定される。
【００２５】
＜図７，図８（測定例）の説明＞
スタイラス５Ｃの触針５Ｂの向きを被測定物の測定部位に応じて変えれば、下向き測定だけでなく、次のような測定も実現できる。
図７は、被測定物１００の孔１０１の内面の表面粗さを測定する例を示している。触針５Ｂを下向きにした姿勢において、孔１０１の内面のうち下側面を測定し、触針５Ｂを横向きにした姿勢にすれば、孔１０１の内面のうち側面を測定することができ、更に、触針５Ｂを上向きにした姿勢にすれば、孔１０１の内面のうち上側面を測定することができる。
図８は、クランクシャフト１０２の２つのフランジ１０３，１０４間の幅寸法Ｗを測定する例である。まず、触針５Ｂを横向きにした姿勢で片方のフランジ１０３の外面を測定したのち、触針５Ｂを前とは逆の横向きにした姿勢に回転させて、他方のフランジ１０４の外面を測定すれば、２つのフランジ１０３，１０４間の幅寸法Ｗを測定することができる。
【００２６】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）粗さ検出器５をスタイラス５Ｃの軸を中心に回転させる検出器回転ユニット４を備えているから、触針５Ｂの向きを被測定物の測定部位に応じて変更することができる。たとえば、触針５Ｂの向きを、下向き、横向き、上向き、斜め上または下向きなどに変更することができる。そのため、孔の内周面の任意の位置での粗さ測定など測定範囲の拡大が期待できる。
【００２７】
（２）粗さ検出器５を保持したスライダ２４を駆動させるボールねじ軸４７が、ガイドレール２２の内側でかつスライダ２４内に配置されているから、スライダ２４に生じるモーメントを従来に比べ抑えることができる。そのため、粗さ検出器５の移動に際しても、粗さ検出器５の姿勢変化を極力抑えることができるから、高精度な測定を保証できる。
具体的には、ガイドレール２２は断面略コ字状に形成され、スライダ２４は断面矩形枠状に形成され、ボールねじ軸４７は、ガイドレール２２とスライダ２４との４つの摺動面の略中心近傍に配置されているから、つまり、摩擦力中心に配置されているから、スライダ２４に生じるモーメントが打ち消される結果、粗さ検出器５の姿勢変化をより確実に抑えることができる。
【００２８】
（３）ガイドレール２２には、粗さ検出器５の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂが形成され、スライダ２４には、２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに対向する２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂが形成されているから、これら２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂおよび摺動面２５Ａ，２５Ｂに対して直交する方向、たとえば、上下、左右方向など４方向の姿勢変化も極力抑えることができる。従って、粗さ検出器５の姿勢を変えて測定を行う場合でも、スライダ２４の姿勢変化を抑えつつ真直精度も保証できるから、これらの測定を高精度に行うことができる。
【００２９】
（４）付勢手段３１は、スライダ２４の２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂとはそれぞれ反対側面に設けられているから、スライダ２４の２つの摺動面２５Ａ，２５Ｂがガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂに倣うようにスライダ２４が付勢されるから、スライダ２４は、ガイドレール２２の２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂを基準に移動される。従って、２つのガイド面２３Ａ，２３Ｂの真直度を高精度に仕上げておけば、スライダ２４つまり粗さ検出器５の真直精度を保証できる。
【００３０】
（５）付勢手段３１は、一端がスライダ２４に固定された板ばね３２と、この板ばね３２の他端に保持され摺動子２６Ｃ，２６Ｄと、板はね３２を挟んで摺動子２６Ｃ，２６Ｄとは反対側に設けられ摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に付勢される付勢力を調整可能な付勢力調整機構３６とを含んで構成されているから、付勢力調整機構３６の付勢力を調整することにより、摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する圧力を任意に設定できる。従って、摺動子２６Ｃ，２６Ｄがガイドレール２２に接する圧力を適切に設定することにより、スライダ２４をガイドレール２２に沿って円滑に摺動させることができる。
【００３１】
（６）スライダ２４とナット部材４８とが、ボールねじ軸４７の軸直交方向のナット部材４８の微小変位を許容するユニバーサルジョイント５１を介して連結されているから、ボールねじ軸４７の振れ回りによる影響がユニバーサルジョイント５１により吸収され、スライダ２４に伝達されないから、この点からも、スライダ２４の真直精度を保証できる。
【００３２】
なお、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、前記実施形態では、ガイドレール２２は断面略コ字状に形成され、スライダ２４はガイドレール２２を内包する断面矩形枠状に形成されていたが、これに限らず、次に示す形状でもよい。
＜図９（ガイドレール・スライダ形状）の説明＞
図９は、ガイドレール２２を断面Ｌ字形状とし、スライダ２４を断面下向きコ字状とした形状である。
このような形状であっても、前記実施形態と同様な効果が期待できる。
【００３３】
また、検出器回転ユニット４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１０，図１１（検出器回転ユニットの変形）の説明＞
図１０に示す検出器回転ユニット４は、図２に示す検出器回転ユニット４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１１に示す検出器回転ユニット４は、図１０に示す検出器回転ユニット４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】
前記実施形態のＸ軸駆動装置３において、ボールねじ軸４７は、モータ４２の軸と並列に設けられているが、これに限定されるものではなく、ボールねじ軸４７とモータ４２の軸とを直列に配置してもよい。また、駆動手段４１に減速機等を設けることで、粗さ検出器５の移動速度を調整してもよい。
【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や、被測定物のうねりや形状等を測定する形状測定機において、これらの検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置に利用できる。
【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斜視図。
【図２】同上実施形態の検出器回転ユニットを示す概略図。
【図３】同上実施形態のＸ軸駆動装置を示す斜視図。
【図４】同上実施形態のＸ軸駆動装置の縦断面図。
【図５】同上実施形態のＸ軸駆動装置に用いる付勢手段を示す図。
【図６】同上実施形態の制御装置を示すブロック図。
【図７】同上実施形態において孔の内面を測定する例を示す図。
【図８】同上実施形態においてクランクシャフトの２つのフランジ間の幅寸法を測定する例を示す図。
【図９】ガイドレールおよびスライダの変形例を示す断面図。
【図１０】検出器回転ユニットの変形例を示す概略図。
【図１１】検出器回転ユニットの他の変形例を示す概略図。
【符号の説明】
【００３７】
３…Ｘ軸駆動装置
４…検出器回転ユニット（検出器回転機構）
５…粗さ検出器（検出器）
５Ａ…検出器本体
５Ｂ…触針
５Ｃ…スタイラス
５Ｄ…検出部
２１…フレーム
２２…ガイドレール
２３Ａ，２３Ｂ…ガイド面
２４…スライダ
２５Ａ，２５Ｂ…摺動面
２６Ａ〜２６Ｄ…摺動子
３１…付勢手段
３２…板ばね
３６…付勢力調整機構
４１…駆動手段
４２…モータ
４７…ボールねじ軸（送りねじ軸）
４８…ナット部材
５１…ユニバーサルジョイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置であって、
フレームと、
このフレームに設けられるとともに、外側に前記検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有するガイドレールと、
このガイドレールに沿って摺動可能に設けられかつ前記検出器を保持したスライダと、
このスライダを前記ガイドレールのガイド面に向かって付勢する付勢手段と、
前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備え、
前記スライダは、前記２つのガイド面に対向する２つの摺動面を有し、かつ、前記ガイドレールを内包する形状に形成され、
前記駆動手段は、モータと、このモータにより駆動される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合され前記スライダに連結されたナット部材とを備え、前記送りねじ軸が前記ガイドレールの内側でかつ前記スライダ内に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記ガイドレールは、断面略コ字状に形成され、
前記スライダは、前記ガイドレールを内包する断面矩形枠状に形成されているとともに、端面矩形枠の４つの内面が前記ガイドレールに摺動可能に設けられ、
前記送りねじ軸は、前記ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置において、
前記付勢手段は、一端が前記スライダに固定された板ばねと、この板ばねの他端に保持されかつ前記ガイドレールに当接される摺動子と、前記板ばねを挟んで前記摺動子とは反対側に設けられ前記摺動子が前記ガイドレールに接する方向へ付勢するとともに付勢力を調整可能な付勢力調整機構とを含んで構成され、前記スライダの２つの摺動面とはそれぞれ反対側面にそれぞれ設けられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の駆動装置において、
前記スライダとナット部材とは、前記送りねじ軸の軸直交方向の前記ナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
前記検出器は、検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されかつ先端に触針を略直角に突設させたスタイラスと、このスタイラスの揺動を検出する検出部とを含んで構成され、
前記検出器をこの検出器の前記移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えていることを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
検出器を被測定物の表面に沿って移動させる駆動装置であって、
フレームと、
このフレームに設けられるとともに、外側に前記検出器の移動方向と平行でかつ互いに所定角度をなす２つのガイド面を有するガイドレールと、
このガイドレールに沿って摺動可能に設けられかつ前記検出器を保持したスライダと、
このスライダを前記ガイドレールのガイド面に向かって付勢する付勢手段と、
前記スライダを前記ガイドレールに沿って移動させる駆動手段とを備え、
前記スライダは、前記２つのガイド面に対向する２つの摺動面を有し、かつ、前記ガイドレールを内包する形状に形成され、
前記駆動手段は、モータと、このモータにより駆動される送りねじ軸と、この送りねじ軸に螺合され前記スライダに連結されたナット部材とを備え、前記送りねじ軸が前記ガイドレールの内側でかつ前記スライダ内に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記ガイドレールは、断面略コ字状に形成され、
前記スライダは、前記ガイドレールを内包する断面矩形枠状に形成されているとともに、端面矩形枠の４つの内面が前記ガイドレールに摺動可能に設けられ、
前記送りねじ軸は、前記ガイドレールとスライダとの４つの摺動面の略中心近傍に配置されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置において、
前記付勢手段は、一端が前記スライダに固定された板ばねと、この板ばねの他端に保持されかつ前記ガイドレールに当接される摺動子と、前記板ばねを挟んで前記摺動子とは反対側に設けられ前記摺動子が前記ガイドレールに接する方向へ付勢するとともに付勢力を調整可能な付勢力調整機構とを含んで構成され、前記スライダの２つの摺動面とはそれぞれ反対側面にそれぞれ設けられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の駆動装置において、
前記スライダとナット部材とは、前記送りねじ軸の軸直交方向の前記ナット部材の微小変位を許容するユニバーサルジョイントを介して連結されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の駆動装置において、
前記検出器は、検出器本体と、この検出器本体に揺動可能に支持されかつ先端に触針を略直角に突設させたスタイラスと、このスタイラスの揺動を検出する検出部とを含んで構成され、
前記検出器をこの検出器の前記移動方向と略平行な軸を中心に回転させる検出器回転機構を備えていることを特徴とする駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−２４２８６３（Ｐ２００６−２４２８６３Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１３４３（Ｐ２００５−６１３４３）
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月４日（２００５．３．４）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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