三维形状测定装置用探测器及三维形状测定装置制造方法及图纸

三维形状测定装置用探测器（１）具备安装用部件（２）、摆动部（３）、连结机构（４）、臂安装部（１２０）、板簧（９Ａ、９Ｂ）。在下端配置有触针（１２１）的臂（１２２）在臂安装部（１２０）上安装成垂下。臂安装部（１２０）隔着板簧（９Ａ、９Ｂ）保持在摆动部（３）上。摆动部（３）通过连结机构（４）连结在安装用部件（２）上，且在水平方向上能够偏斜。由于摆动部（３）的可动侧磁铁（５１）与安装用部件（２）的固定侧磁铁（５２）之间的磁吸引力，使摆动部（３）复位到臂（１２２）沿铅垂方向延伸的中立位置的复位力起作用。铅垂面测定时的测定力通过固定侧磁铁（５２）与可动侧磁铁（５１）之间的磁吸引力得到。水平面测定时的测定力通过使板簧（９Ａ、９Ｂ）在铅垂方向上弯曲得到。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以高精度及低测定力扫描测定三维形状的三维形状测定装置用探测 器及具备该探测器的三维形状测定装置。
技术介绍
作为能够测定测定物的外侧面、内侧面及孔径等的现有的三维形状测定装置用探 测器(以下，称为探测器。)，有专利文献1所公开的探测器。图24及图25示出专利文献 1所公开的探测器的结构。图24及图25的探测器301具备安装在三维形状测定装置(以下，称为形状测定 装置。)401上的安装用部件302、摆动部303及连结机构304。摆动部303具备臂322，该 臂322在下端具有触针321。而且，摆动部303的中心部上固定有反光镜323，该反光镜323 接受形状测定装置401发出的测定用激光411。通过连结机构304，将摆动部303连结成能 够相对于固定的部件即安装用部件302摆动。连结机构304具备安装用部件302所具备 的载置台341 ；在该载置台341上形成的圆锥槽341a内嵌入尖端的摆动部303侧的支点部 件342。摆动部303能够以支点部件342的尖端与圆锥槽341a的接触部分为摆动中心摆 动。由于摆动部303的摆动，臂322在水平方向(图中X、Y方向)上能够倾斜自如。在摆动部303的上部，四个可动侧磁铁351等间隔地安装在同一半径上。而且，四 个固定侧磁铁352分别位于可动侧磁铁351的铅垂方向下侧而成对安装在安装用部件302 上。可动侧磁铁351和固定侧磁铁352固定在相互吸引力对各个对起作用的方向上。摆动 部303向水平方向倾斜时，可动侧磁铁351与固定侧磁铁352的距离变远，由于磁铁的性 质，复位力在使一对磁铁相互接近的方向上起作用。其结果，返回倾斜方向的复位力对摆动 部303整体起作用。同样地，摆动部303以支点部件342的尖端为中心而绕铅垂轴旋转时， 在可动侧磁铁351与固定侧磁铁352之间的磁力的作用下，回复旋转的方向的复位力对摆 动部303起作用。在所述磁复位力的作用下，非测定时的摆动部303被保持成臂322的延 伸方向与铅垂方向一致的姿态。测定物360的被测定面361的形状测定是相对于被测定面361以微小的按压力 (测定力)按压触针321的前端而进行的。该测定力如下所述产生。以使触针321与被测 定面361接触的状态使安装用部件302向测定物360侧稍微移动时，摆动部303倾斜。摆动 部303倾斜时，在可动侧磁铁351与固定侧磁铁352的吸引力的作用下，产生使摆动部303 向臂322沿铅垂方向延伸的初始状态的中立位置复位的复位力。在该磁复位力的作用下， 产生相对于被测定面361按压触针321的测定力。通常，形状测定装置使触针321与测定物360的被测定面361接触，一边控制使测 定力大致恒定，一边使探测器301沿测定物360的被测定面361进行相对移动，从而测定、 运算被测定面361的表面形状。具备图24及图25所示的探测器301的形状测定装置401 的情况下，一边使探测器301沿被测定面361移动，一边将测定用激光411向固定在摆动部 303上的反光镜323照射，根据其反射光，测定反光镜323的略微的倾斜即触针321的位置变化。通过图24及图25所示的探测器301，能够高精度地测定测定物360的沿铅垂方 向或大致铅垂方向延伸的面(铅垂面)。然而，包含该探测器301所具备的触针321在内 的摆动部303虽然在水平方向上能够摆动，但是在铅垂方向上不可动。如上所述，在该探测 器301中，通过使摆动部303倾斜而产生测定力。因此，如图24所示的测定物360的顶端 面那样，在使测定力起作用的状态下，无法使触针321接触测定物360的沿水平方向或大致 水平方向延伸的面(水平面)。如此，在图24及图25所示的探测器301中，无法进行测定 物360的水平面的形状测定。作为能够测定水平面和铅垂面这两者的探测器，有专利文献2所公开的探测器。 图26示出专利文献2所公开的探测器的结构。图26所示的探测器403具有安装在形状测定装置上的安装部402 ；外周固定在 该安装部402上的两张薄板423 ；上端侧固定在两张薄板423的中央且下端具备触针421 的臂422 ；固定在臂422的上端面上的反光镜423。臂422在薄板423产生弹性弯曲的作用 下能够进行水平方向的摆动和铅垂方向的移动这两者。因此，在该探测器403中，无论是相 对于铅垂面还是水平面，都能够在使测定力起作用的状态下使触针421与它们接触。根据 从形状测定装置照射的测定用激光411的反射光，测定反光镜423的摆动角度和移动量，由 此，无论是水平面还是铅垂面，都能够进行形状测定。为了进行高精度的形状测定，需要减小相对于被测定面按压触针的测定力。图26 所示的探测器403的情况下，为了减小测定力，需要使薄板423的厚度变薄而减小与臂422 的摆动及铅垂方向的移动相对的薄板423的刚性。然而，若使薄板423的厚度变薄而降低 刚性，则铅垂面测定时作用于触针421的测定力的反作用力的水平分量使薄板423沿水平 方向变形。伴随该薄板423的水平方向的变形，臂422的上端面上固定的反光镜423也沿 水平方向位移而产生测定误差。为了缩小测定力而使薄板423变得越薄，薄板423的刚性 不足引起的铅垂面测定时的反光镜423的水平方向的位移就越大。如此，在图26的探测器 403中，为了进行高精度的形状测定，无法兼顾缩小按压力和防止铅垂面测定时的测定误差 这两者。专利文献1 国际公开第2007/135857号专利文献2 日本特开2008-292236号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，在三维形状测定装置用探测器及三维形状测定装置中，对于 铅垂面及水平面都能够以小测定力进行测定，并且减少铅垂面测定时的测定力的反作用力 的水平分量引起的探测器自身的变形，实现高精度的测定物的形状测定。本专利技术的三维形状测定装置用探测器具备臂支承部，其将在下端配置有与测定 物的被测定面接触的触针的臂安装成垂下，并且安装有反光镜；弹性部，其安装所述臂支承 部，在弹性变形的作用下使所述臂支承部沿铅垂方向进行微小移动，且水平方向的刚性比 铅垂方向的刚性大；摆动部，其保持所述弹性体；安装部，其安装在三维形状测定装置上； 连结机构，其具备设置在所述摆动部上的支点部和设置在所述安装部上而载置所述支点部 的载置部，将所述摆动部连结在所述安装部上，使所述摆动部能够以所述支点部为支点摆动；施力机构，其具备设置在所述摆动部上的可动侧部件和设置在所述安装部上而相对于 所述可动侧部件在铅垂方向上隔开间隔相对向的固定侧部件，所述可动侧部件和所述固定 侧部件产生磁吸引力，通过该磁吸引力对所述摆动部施力以使所述臂朝向铅垂方向。安装有具备触针的臂的臂支承部隔着弹性部保持在摆动部上。摆动部通过连结机 构与安装部连结。摆动部在连结机构的作用下能够摆动，被施力机构施加磁性力以使臂朝 向铅垂方向。测定测定物的在铅垂方向或大致铅垂方向上延伸的面(铅垂面)时，由于摆 动部摆动，而臂与臂支承部一起倾斜，由于施力机构产生的磁吸引力作用于摆动部，因此测 定力从触针对被测定面产生作用。另一方面，测定测定物的在水平方向或大致水平方向上 延伸的面(水平面)时，由于弹性部发生弹性变形而臂与臂支承部一起沿铅垂方向向上移 动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维形状测定装置用探测器，具备：臂支承部，其将在下端配置有与测定物的被测定面接触的触针的臂安装成垂下，并且安装有反光镜；弹性部，其安装所述臂支承部，在弹性变形的作用下使所述臂支承部沿铅垂方向进行微小移动，且水平方向的刚性比铅垂方向的刚性大；摆动部，其保持所述弹性体；安装部，其安装在三维形状测定装置上；连结机构，其具备设置在所述摆动部上的支点部和设置在所述安装部上而载置所述支点部的载置部，将所述摆动部连结在所述安装部上，使所述摆动部能够以所述支点部为支点摆动；施力机构，其具备设置在所述摆动部上的可动侧部件和设置在所述安装部上而相对于所述可动侧部件在铅垂方向上隔开间隔相对向的固定侧部件，所述可动侧部件和所述固定侧部件产生磁吸引力，通过该磁吸引力对所述摆动部施力以使所述臂朝向铅垂方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：舟桥隆宪，荒木贵久，八日市屋元男，
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]