本发明专利技术涉及一种形状测定装置用探测器，直动部（６）仅沿竖直方向能够直动地支承在安装部（２）上。摆动部（３）具有在前端设有与测定物（６０）的被测定面（６１）接触的测头（１２１）的臂（１１２）。连结机构（４）通过将摆动部（３）侧的支承部件（４２）的尖端嵌入形成于直动部（６）侧的载置台（４１）上的槽（４１ａ）中，从而将摆动部（３）相对于直动部（６）能够摆动地连结。通过摆动侧磁铁（５１）与非摆动侧磁铁（５２）之间的磁吸引力，使臂（１１２）朝向竖直方向的作用力作用于摆动部（３）。通过可动侧磁铁（７１）与固定侧磁铁（７２）之间的磁力，在直动部（３）上作用竖直方向朝上的作用力，从而将直动部（３）相对于安装部（３）沿竖直方向被非接触保持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及以高精度、低测定力测定任意的三维形状的形状测定装置用探测器以及形状测定装置。详细地、本专利技术涉及为了应对微细化和高精度化进展的产业界的需求而 能够以更高精度、低测定力测定任意形状，能够以亚微米以下的高精度、ImN以下的低测定 力，响应性良好、快速且可靠性良好地测定孔的内表面和孔径、外侧面的形状和外径、非球 面透镜的形状、透镜面相对于外径的倾斜度和偏心，微细表面形状等的形状测定装置用探 测器以及形状测定装置。
技术介绍
作为能够以ImN以下的低测定力对测定物的外侧面、内侧面以及孔径等扫描测定 的以往的三维形状测定装置以及形状测定装置用探测器具有专利文献1所记载的方案。图 8以及图9中表示专利文献1所记载的以往的三维形状测定用探测器。在图8以及图9所示的探测器101中，以嵌入形成于固定在圆筒形的安装部2上 的载置台41的上表面的圆锥形的槽41a中的支点部件42的尖端为中心，支点部件42、安装 有支点部件42的摆动部3以及安装于摆动部3上的测头121在X方向、Y方向任一方向上 都能够摆动。固定在摆动部3上的可动侧磁铁51和固定在安装于安装部件2上的固定侧保持 部件133上的固定侧磁铁52相互对置配置。可动侧磁铁51与固定侧磁铁52固定在关于 可动侧磁铁51与固定侧磁铁52的各对而吸引力相互作用的方向上。通过该吸引力使摆动 部3朝下受力，所以支点部件42的尖端靠压连接在载置台41的圆锥槽41a的中心，由此能 够防止摆动部3的位置偏离等。另外，摆动部3由可动侧磁铁51与固定侧磁铁52之间的 吸引力施力，而使在前端设有测头121的臂122构成沿竖直方向延伸的中立位置。将可动侧磁铁51与固定侧磁铁52任一个置换成非磁铁的磁性体，由于在两者之 间也作用吸引力，所以也能够施力摆动部3，以使在前端设有测头121的臂122构成沿竖直 方向延伸的中立位置。在构成测定对象的测定物60的被测定面61的形状测定时，将测头121以规定的 按压力靠压在被测定面61上。即，在形状测定时，在测头121对测定物60施加微小测定力 的状态下，测头121与测定物60相接。由于该测定力的反作用力作用于测头121，所以摆动 部3以支点部件42的尖端为中心倾斜。具有该探测器101的形状测定装置进行控制，以使测头121前端的微小测定力恒 定、即摆动部3的倾斜角度恒定，并且使探测器101沿着被测定面61移动扫描，根据利用 激光测长器和基准平面反射镜检测到的探测器101与基准面的位置关系，测定并运算被测 定面61的表面形状。作为检测与测定物60接触的测头121的位置的方法，将来自形状测 定装置的测定用激光211由固定于摆动部3的中心部上的反射镜123反射并感光，从而检 测摆动部3的竖直方向的坐标信息和倾斜角度，使用这些进行运算，从而求取测头121的位 置。因此，在具有该形状测定装置用的探测器101的形状测定装置中，能够以极高精度测定其切线方向与竖直方向具有从O度到最大30度之间的交叉角度的被测定面61。专利文献1 国际公开号W02007/135857但是，能够由专利文献1公开的结构测定的被测定面61如前所述，被限定在该被测定面61中切线方向与竖直方向的交叉角度具有从0度到最大约30度之间的角度的面。 具体地，例如当要测定水平面、即该面上切线与竖直方向的交叉角度为90度的面时，在测 头121的前端作用竖直方向朝上的力，所以摆动部3不能以支点部件42的尖端为支点摆动 (在摆动部3不产生倾斜)，所以不能检测到测头121的位置，从而无法进行形状测定。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种不仅在被测定面具有大致竖直 方向的形状时，而且在具有接近水平面的形状时，也能够以高精度且低测定力测定的探测器。本专利技术为了达成上述目的，如以下构成。本专利技术第一方式提供一种形状测定装置用探测器，其具有安装部，其安装于形状 测定装置；直动部，其被支承成相对于所述安装部仅能够沿竖直方向直动；摆动部，其具有 在前端设有与测定物的被测定面接触的测头的臂；连结机构，其具有设于所述摆动部的支 点部和设于所述直动部并载置所述支点部的载置部，且使所述摆动部能够以所述支点部为 支点摆动地与所述直动部连结；第一施力机构，其具有固定于所述摆动部的摆动侧部件和 固定于所述直动部并相对于所述摆动侧部件沿竖直方向隔开间隔对置的非摆动侧部件，所 述摆动侧部件和所述非摆动侧部件以产生磁吸引力的方式构成，且通过该磁吸引力对所述 摆动部施力，以使所述臂朝向竖直方向；第二施力机构，其具有固定于所述直动部的可动侧 部件和固定于所述安装部并相对于所述可动侧部件沿竖直方向隔开间隔对置的固定侧部 件，所述可动侧部件和所述固定侧部件以产生磁力的方式构成，且通过该磁力在竖直方向 朝上对所述直动部施力，以使该直动部相对于所述安装部沿竖直方向被非接触被保持。关于被测定面接近水平面的情况的第一方式的形状装置测定用探测器的动作进 行说明。与被测定面接触的测头从测定物受到的测定力的反作用力能够在水平方向和竖 直方向朝上分解。相对于水平方向的力，摆动部由连结机构相对直动部以支点为中心摆动。另外，通 过第一施力机构的摆动侧部件和非摆动侧部件之间的磁力，使臂朝向竖直方向的作用力作 用于摆动部，通过该作用力在摆动部上作用要保持姿态的恢复力。通过该恢复力，产生测头 按压测定物的微小的力、即微小的测定力。相对于竖直方向朝上的力，在具有支点部的摆动部上作用竖直朝上的力，该力具 有使支点部要从载置部脱离的作用。但是，通过第二施力机构的可动侧部件和固定侧部件 的磁力，直动部被向竖直方向朝上施力。并且，通过该作用力、直动部的自重、经由支点部作 用于直动部的摆动部的自重和传递给摆动部的反作用力的竖直方向分量的平衡来使直动 部在竖直方向朝上移动。即，通过这些力的平衡使载置部在竖直方向朝上移动。其结果，能 够防止支点部从载置部脱离。优选地、所述连结机构的所述载置部在上部具有圆锥槽，所述连结机构的所述支点部由从所述摆动部在竖直方向朝下突出的针状的突起构成，以所述圆锥槽的最深部与所述支点部件的尖端接触的接触部为摆动中心，所述测定面接触部能够摆动地被连结。连结机构通过圆锥槽和尖端构成摆动部的支点，从而能够防止支点的位置偏离。 另外，摆动侧部件和非摆动侧部件设置成在嵌入圆锥槽的尖端不脱离的方向、即支点部与 载置部相互靠压的方向上施加力，所以两者不会受重力和磁力的影响而偏离。所述摆动侧部件及所述非摆动侧部件均由永磁铁构成，且以异极相互对置的方式 配置。作为代替方案，所述摆动侧部件及所述非摆动侧部件中的一个由永磁铁构成，另 一个由磁性体构成。所述可动侧部件位于所述固定侧部件的上方，所述可动侧部件及所述固定侧部件 以产生磁排斥力的方式配置成异极相互对置。作为代替方案，所述可动侧部件位于所述固定侧部件的下方，所述可动侧部件及 所述固定侧部件以产生磁吸引力的方式配置成同极相互对置。优选地、所述安装部具有将所述直动部由非接触的空气轴承结构仅沿竖直方向可 动地支承的轴承部。优选地、具有产生抵抗所述直动部围绕自身的轴线而沿水平方向旋转的磁路的磁 路部。所述摆动部具有用于反射测定用激光的反射镜。本专利技术第二实施方式提供一种形状测定装置，其具有用于反射测定用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形状测定装置用探测器，其具有： 安装部，其安装于形状测定装置； 直动部，其被支承成相对于所述安装部仅能够沿竖直方向直动； 摆动部，其具有在前端设有与测定物的被测定面接触的测头的臂； 连结机构，其具有设于所述摆动部的支点部和设于所述直动部并载置所述支点部的载置部，且使所述摆动部能够以所述支点部为支点摆动地与所述直动部连结； 第一施力机构，其具有固定于所述摆动部的摆动侧部件和固定于所述直动部并相对于所述摆动侧部件沿竖直方向隔开间隔对置的非摆动侧部件，所述摆动侧部件和所述非摆动侧部件以产生磁吸引力的方式构成，且通过所述磁吸引力对所述摆动部施力，以使所述臂朝向竖直方向； 第二施力机构，其具有固定于所述直动部的可动侧部件和固定于所述安装部并相对于所述可动侧部件沿竖直方向隔开间隔对置的固定侧部件，所述可动侧部件和所述固定侧部件以产生磁力的方式构成，且通过所述磁力在竖直方向朝上对所述直动部施力，以使该直动部相对于所述安装部沿竖直方向被非接触保持。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：八田健一郎，舟桥隆宪，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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