杠杆式检测器、测针和测针自动更换装置的制作方法

专利名称：杠杆式检测器、测针和测针自动更换装置的制作方法
技术领域：
本申请要求2010年1月7日提交的日本专利申请2010-002055号、以及2010年 12月3日提交的日本专利申请2010-269929号的优先权，且在此引用其内容。本发明涉及用于表面性质(surface property)测量装置中的杠杆式检测器、测针和测针自动更换装置。详细而言，涉及装卸自如地安装测针的杠杆式检测器、和自动将测针安装在检测器上或自动自该检测器拆下测针的测针自动更换装置的改良。
背景技术：
公知如下的表面粗糙度测量装置，该装置在使测针与被测量物的表面接触的状态下，使测针沿被测量物的表面移动，检测由被测量物的表面粗糙度引发的测针的位移，根据测针的该位移来测量被测量物的表面粗糙度(例如参照日本特开2000-74616号公报)。安装在日本特开2000-74616号公报的图3和图9所示的表面粗糙度测量装置中的杠杆式检测器包括与被检测物接触的测针和用于装卸自如地保持该测针的测针保持体。在使用表面粗糙度测量装置的情况下，除需要预先准备通常的测针之外，还需预先准备与被测量物的测量部位的形状相对应地准备的各种形状的测针，从而，使用者在更换成与被测量物的测量部位的形状相符的测针之后再进行测量。例如，在测量小孔的表面粗糙度的情况下，将测针更换成小孔测量用测针之后进行测量，或者在测量较深的槽的表面粗糙度的情况下，将测针更换成测针长度较长的深槽测量用测针等之后，进行测量。不仅限定于使用表面粗糙度测量装置，在圆度测量装置、轮廓形状测量装置等表面性质测量装置中，为了应对测量内容的多样化也准备有与被测量物的测量部位相对应地准备的各种形状的测针。以往，由测量者进行测针的更换操作。测量者暂时中断测量操作，在自检测器卸下目前正在使用的测针之后将新的测针安装在检测器上，重新进行测量操作。在以往那样的测针的更换操作中，在暂时中断测量操作后，测量者必须手动进行测针的拆卸操作和测针的安装操作，因此测量操作的中断时间较久，而且测针的拆卸操作和安装操作带给测量者的负担也较大。针对这些情况，近年来对表面性质测量装置的测量的无人化、自动化的需求不断增大。针对该需求，可以考虑将三维测量机等所用的自动探针更换器(auto probe changer)应用在表面性质测量装置中。也就是说，可以将收纳有多种测针的更换架设置在测量装置中，从而能够自动更换检测器的测针。但是，无论是在像以往那样地手动更换测针的情况、还是在使用更换架自动更换测针的情况下，均存在共同的问题，即，由于将原来的测针更换成不同种类的测针，因此杠杆式检测器的平衡被破坏、检测器的测量力发生变化。测量力是指，在测量过程中测针对被测量物施加的力。特别是，在进行精密测量时需要在进行更换后调整测针的平衡。因此，必须在检测器中内置在使用更换架自动更换测针后自动调整平衡的机构。

发明内容
本发明是为了满足对上述以往技术提出的要求而做成的，提供一种通过获得测针的摆动位移来测量被检测物的表面性质的杠杆式检测器，该杠杆式检测器包括测针，其具有用于与被检测物接触的接触部；测针保持体，其用于使上述测针摆动自如地支承该测针； 位移检测部件，其用于检测上述测针的摆动位移。本发明解决的问题在于，提供一种杠杆式检测器和用于该检测器的测针，该检测器在上述测针包括测针主体和落位体的情况下，能够减轻手动更换多种测针的操作的负担，上述测针主体为长条状且其前端具有上述接触部，上述落位体设置在上述测针主体的基端且装卸自如地安装在上述测针保持体上。此外，本发明解决的问题还在于，提供一种测针自动更换装置，该测针自动更换装置能够相对于杠杆式检测器自动更换多种测针。为了解决上述问题，在本发明的杠杆式检测器中，在上述测针保持体上设置有作为上述测针的摆动中心的轴体，处于自上述测针保持体分开的状态的上述测针整体的重心位于上述落位体，且在该落位体上形成有缺口部，在安装上述测针时，该缺口部将上述轴体引导至上述测针的重心处。该缺口部的形状可以是大致U字形、大致V字形、大致L字形等， 没有特别限定。并且，本发明的杠杆式检测器的特征在于，在利用该缺口部将上述轴体引导至上述重心处的状态下，上述落位体被装卸自如地保持于上述测针保持体上，上述测针绕轴体摆动自如。另外，在本发明中设置在测针保持体上的轴体可以旋转自如地支承在该保持体上，也可以固定支承在保持体上。在将该轴体固定支承在保持体上的情况下，后述的摆动体绕被固定的轴体的中心轴线旋转。优选在本发明的杠杆式检测器中，在上述测针的落位体上设置有用于调整上述重心的位置的平衡(counter balance)部，从而使上述测针整体的重心位于在该落位体的缺口部。优选在本发明的杠杆式检测器中，在与被测量物的测量部位相对应地准备的多种上述测针上设置有卡定片部。另外，在用于收容该测针的更换架上设置有被卡定片部，该更换架以能够自其取出测针且能够将测针收纳在其上的方式收容该测针。卡定片部能够与被卡定片部卡定。并且，优选上述卡定片部设置在上述测针的落位体上，且该卡定片部设置在上述轴体的中心轴线方向上与上述平衡部偏置的位置。这里，落位体的卡定片部与更换架的被卡定片部卡定的动作和被保持的测针脱离测针保持体的动作是相关联地执行的。也就是说，在使测针脱离测针保持体时，使测针保持体靠近更换架而首先使卡定片部与被卡定片部卡定。当保持该卡定状态地使检测器自更换架离开时，落位体脱离测针保持体，因此能够将测针收纳在更换架上。相反，当将测针安装在测针保持体上时，使测针保持体靠近更换架而将测针保持体的轴体引导至测针的重心处，从而将测针的落位体安装在测针保持体上。之后，使测针保持体沿解除被卡定片部与卡定片部的卡定的方向移动而自更换架取出测针即可。优选在本发明的杠杆式检测器中，在上述测针保持体上设置有摆动体，该摆动体以可转动的方式支承在上述轴体上。并且，在上述轴体被引导至上述测针的重心处的状态下，上述摆动体和上述落位体沿上述轴体的轴线方向并列配置。在上述摆动体上设置有保持用弹性体和用于支承该保持用弹性体的支承体，该保持用弹性体利用弹性力将上述落位体推压于该摆动体而将该落位体保持于该摆动体。优选该保持用弹性体在其基端旋转自如地支承在上述支承体上，且在将测针安装在测针保持体上时，该保持用弹性体的前端被上述落位体推压而一边旋转一边发生弹性变形，利用所产生的弹性力将上述落位体推压于上述摆动体而将该落位体保持于该摆动体。或者优选上述保持用弹性体在其基端悬臂支承在上述支承体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，该保持用弹性体的前端被上述落位体沿远离上述摆动体的方向推压，产生由弯曲引发的弹性变形，利用所产生的弹性力将上述落位体推压于上述摆动体而将该落位体保持于该摆动体。这里，在将上述测针安装在上述测针保持体上的状态下， 上述落位体在隔着上述缺口部的位置上具有两个朝向上述保持用弹性体侧的凸部。上述保持用弹性体为板状，且一部分悬臂支承在上述支承体上，另一部分被上述两个凸部沿远离上述摆动体的方向推压。优选在本发明的杠杆式检测器中，在将上述测针安装在上述测针保持体上的状态下，上述支承体穿过上述缺口部而自上述摆动体沿上述轴体的轴线方向突出，利用该突出的前端部支承上述保持用弹性体。优选在本发明的杠杆式检测器中，在上述落位体与上述摆动体之间的不在一条直线上的至少三处配置有多个球部，利用该球部来进行上述落位体在上述轴体的中心轴线方向上相对于上述摆动体的的定位。并且优选上述多个球部中的至少两个球部旋转支承在落位体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，上述至少两个球部在上述摆动体的沿将上述轴体引导至上述测针的重心的方向形成的槽上滚动。本发明的测针的特征在于，该测针装卸自如地安装在上述杠杆式检测器上。本发明的测针的自动更换装置的特征在于，包括更换架，其以能自更换架取下测针且能将测针收纳在更换架上的方式收容有与被测量物的测量部位相对应地准备的多种测针；检测器驱动机构，其沿使上述杠杆式检测器靠近、离开上述更换架的方向驱动该杠杆式检测器；控制装置；上述控制装置在接收到测针更换指令时，一边控制上述检测器驱动机构一边在上述测针保持体与上述更换架之间执行测针的更换动作。优选在本发明的测针的自动更换装置中，上述测针的上述落位体形成为板状，上述更换架包括被卡定片部，在使上述杠杆式检测器在上述落位体的平坦面上沿与上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向正交的方向移动时，该被卡定部一边在上述落位体的平坦面上与设置在上述落位体上的卡定片部卡定，一边将上述测针引导至收纳位置，该被卡定片部沿上述杠杆式检测器的移动方向延伸；限制片部，其在上述测针位于收纳位置的状态下，限制上述测针沿上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动，在上述测针位于收纳位置的状态下，上述检测器沿上述轴体被引导至上述测针的重心的方向移动，从而只将上述测针收纳在上述更换架上。
或者优选，在本发明的测针的自动更换装置中，上述测针的上述落位体形成为板状，上述更换架包括被卡定片部，在使上述杠杆式检测器沿与上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动时，该被卡定部一边在上述落位体的平坦面上与设置在上述落位体上的卡定片部卡定，一边将上述测针引导至收纳位置，该被卡定片部沿上述杠杆式检测器的移动方向延伸；限制片部，其在上述测针位于收纳位置的状态下，限制上述测针沿上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动，上述限制片部能够在卡定位置与解除位置之间进退，在该卡定位置，上述限制片部将上述落位体卡定，以限制上述测针的移动，在上述解除位置，解除上述限制片部对上述落位体的卡定，在上述测针位于收纳位置的状态下，上述限制片部被维持在卡定位置，通过使上述检测器沿上述轴体被引导至上述测针的重心的方向移动，只将上述测针收纳在上述更换架上。根据本发明的杠杆式检测器的结构，在测针的与接触部相反的一侧的基端一体地形成落位体。该测针的落位体是能装卸地保持在测针保持体上的构件，“一体地形成”包含将分别独立地制成的测针保持体和落位体组装起来而使它们一体化的意思。在本发明中，上述测针的落位体形成有缺口部，该缺口部用于将作为测针的摆动轴的轴体引导至测针的重心处。在将上述测针安装在上述测针保持体上时，轴体能够穿过该缺口部而接近测针的重心。因而，无论是哪种测针，均能将该测针的重心与作为检测器的摆动中心的轴体设置在同一轴线上，因此即使在更换成不同种类的测针之后，具有摆动体的测针整体的平衡也不会被破坏，能够以与更换前相同的测量力继续进行测量。特别是，在进行精密测量时无需对更换后的测针的平衡进行调整，因此也不用在检测器中内置平衡调整用机构。根据本发明的结构，在上述测针的落位体上设置有平衡部，该平衡部用于在该落位体上调整重心的位置，从而使测针整体的重心位于落位体的缺口部内。例如，有将第一测针的测针主体的长度、接触部的形状、该测针主体、接触部的材质等改变后得到的第二测针，有些情况下使用两测针。根据第一测针的重心形成第一测针的落位体，即使与第一测针的落位体相同地形成与第一测针不同种类的第二测针的落位体，由于在第二测针的落位体上设置有平衡部，因此能够将第二测针的重心设定在与第一测针的落位体相同的位置上。 即，通过设置平衡部，能够将不同种类的测针的落位体的基本形状形成为同一形状。根据本发明的结构，设于测针的落位体上的卡定片部在摆动轴线方向上相对于该落位体的平衡部偏置设置，因此在制作特殊形状的测针的情况下，扩大、缩小平衡部的自由度增大，从而能够容易地制作特殊形状的测针。在本发明中，采用了利用弹性力保持测针的机构。即，在摆动体上设置了利用弹性力将落位体推压于摆动体而保持该落位体的保持用弹性体，因此能够使测针的保持机构变成简单的结构，且与利用了磁力的保持机构相比能够实现轻量化。另外，该保持用弹性构件在其基端旋转自如地支承在支承体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，该保持用弹性构件的前端被落位体推压而一边旋转一边发生弹性变形，利用所产生的弹性力将落位体推压于该摆动体而将该落位体保持于该摆动体。 因此，仅插入落位体就能将落位体保持在摆动体上，而且仅拉出落位体就能使该落位体自摆动体脱离。这样，通过利用所谓的肘式机构(toggle joint)构成测针的保持机构，易于进行更换操作。此外，在弹性体的前端被落位体推压之前，在弹性体中不产生弹性力，当弹性体的前端被落位体推压时，弹性体一边旋转一边弹性变形，作用于落位体的弹性力逐渐增大。然后，当弹性体到达规定的旋转位置时，以规定的保持力将落位体保持在摆动体上。在上述那样的肘式机构的动作中，测针的落位体在与弹性体的前端接触后前进较短的移动距离，而后被完全保持在摆动体上。在前进该较短的移动距离的期间内，例如通过进行摆动体和落位体的定位，能够在准确地定位测针后保持该测针。或者，在不利用肘式机构构成测针的保持机构而是采用简单的板簧式装卸机构时，能够更大程度地实现轻量化，进一步提高测针的自动更换的可靠性和使用性能。根据本发明，在测针的落位体与摆动体之间的不在一条直线上的至少三处配置有多个球部，利用该球部进行上述落位体相对于上述摆动体的定位，因此能够准确进行沿轴体的中心轴线方向的定位。此外，多个球部中的至少2个能旋转地支承在落位体上，且在安装测针时，该两个球部沿形成在摆动体上的槽被引导，因此能够将轴体准确地引导至测针的重心处。因而，能够准确地再现摆动体与落位体的位置关系，从而能够减小由更换测针而产生的测量值的偏差。采用本发明的测针的自动更换装置的结构，在自动更换测针时无需调整测针的平衡，能够获得即使更换成不同种类的测针也能以与更换前相同的测量力继续测量等与上述相同的作用效果。如上所述，采用本发明的杠杆式检测器和测针，能够减轻手动更换多种测针的操作的负担，此外采用本发明的测针的自动更换装置，对于杠杆式检测器能够自动更换多种测针。


图1是表示第一实施方式的圆度测量装置的立体图。图2的(A)是上述圆度测量装置的检测器的立体图，图2的(B)是表示内部构造的立体图。图3的㈧是上述检测器的摆动体的立体图，图3的(B)、图3的(C)是从不同方向观察而得到的测针的立体图。图4的(A)是将测针安装在上述检测器的测针保持体上之前的局部剖视图，图4 的(B)是将测针安装在上述检测器的测针保持体上之后的局部剖视图。图5是上述测针保持体的板簧支承在摆动体上的状态的立体图。图6的㈧ 图6的(C)是放大表示图4的(B)的范围I的局部剖视图，图6的 (A)是表示上述板簧的旋转动作的初始状态的图，图6的(B)是板簧旋转了规定角度的状态的图，图6的(C)是表示板簧旋转至产生规定的保持力的状态的图。图7是说明各种测针的重心位置的图。
图8是从其他方向示意性地表示将更换架安装在图1的圆度测量装置上的情况的立体图。图9的(A)、图9的⑶是说明用图8的装置更换测针的步骤的图，图9的㈧是自更换架取下测针之前的立体图，图9的(B)是取下测针后的立体图。图10的(A)、图10的(B)是第二实施方式的检测器的测针保持体的局部侧视图， 图10的(A)是安装测针前的图，图10的(B)是安装测针后的图。图11是表示本发明的变形例的各种测针的落位体的图。图12是表示本发明的第三实施方式的检测器的测针的装卸机构的立体图。图13的(A)是将测针安装在检测器的测针保持体上之前的板状摆动体的局部侧视图，图13的(B)是表示将测针安装在检测器的测针保持体上之后的板状摆动体与落位板体的位置关系的局部侧视图。图14是图13中的范围II的放大图。图15是表示自存放装置取下测针之前的存放装置与检测器的位置关系的立体图。图16是说明测针的更换步骤的图，图16的(A)是自存放装置取下测针前的立体图，图16的⑶是将测针安装在板状摆动体上的状态的立体图，图13的(C)是自存放装置取下测针后的立体图。图17是说明存放装置的上侧保持工具的动作的图，图17的㈧是表示解除位置的立体图，图17的(B)是表示卡定位置的立体图。图18是表示存放装置的上侧保持工具的驱动装置的后视图。
具体实施例方式第一实施方式图1是表示本发明的第一实施方式的圆度测量装置的立体图。本实施方式的圆度测量装置如图1所示，包括基座10、旋转台20、杠杆式检测器 30、检测器驱动机构40和控制装置50，上述旋转台20能够以铅垂轴线L为中心旋转地设置在该基座10上的一侧，用于在其上表面载置被测量物W，上述检测器驱动机构40沿铅垂轴线L方向驱动该检测器30及与铅垂轴线L正交的方向且沿使该检测器30靠近、离开旋转台20的方向驱动该检测器30。旋转台20在内置于其中的未图示的旋转台驱动机构21的作用下能以铅垂轴线L 为中心旋转。旋转台驱动机构21由对旋转台20进行旋转驱动的电动机、或将来自电动机的旋转经由减速器传递至旋转台20的机构等构成。检测器30是杠杆式检测器，包括测针31和作为检测器主体的测针保持体32，上述测针31与被测量物W接触，上述测针保持体32装卸自如地保持该测针31，且将测针31的位移作为电信号进行检测。另外，以设置在测针保持体32上的摆动轴为中心摆动自如地支承测针31。因此，所检测的测针31的位移是测针31的旋转位移量，但由于该位移量与测针31的旋转半径相比是微小的量，因此所检测的位移是测针31的在与长度方向正交的方向上的位移。检测器驱动机构40包括立柱41，其竖立设置在基座10上的另一侧；升降驱动机构43，其用于沿上下方向(Z方向)相对于该立柱41驱动升降滑动件42;第一滑动驱动机构45，其在与铅垂轴线L正交的方向上驱动滑动臂44且沿使滑动臂44靠近、离开旋转台 20的方向(X方向)相对于升降滑动件42驱动滑动臂44 ；检测器臂46，其设置在滑动臂44 的前端且保持检测器30 ；回转驱动机构47(未图示)，其使检测器臂46以滑动臂44的滑动轴线为中心回转而改变检测器30的姿势。升降驱动机构43只要是能够沿上下方向驱动升降滑动件42的机构即可，可以是任意构造。例如，升降驱动机构43可以是包括下述的丝杠、电动机和螺母构件的进给机构等，上述滚珠丝杠轴沿上下方向竖立设置在立柱41上，上述电动机使该滚珠丝杠轴旋转， 上述螺母构件与升降滑动件42相连结，该升降滑动件42与滚珠丝杠轴螺纹配合。同样，对于第一滑动驱动机构45，只要是能够在与铅垂轴线L正交的方向上驱动滑动臂44且沿使滑动臂44靠近、离开旋转台20的方向驱动滑动臂44的机构即可，可以是任意机构。例如，第一滑动驱动机构45可以是下述结构，即，沿滑动臂44的长度方向形成齿条(rack)，在升降滑动件42内设置有与该齿条啮合的小齿轮和使该小齿轮旋转的电动机等。测量装置的动作当存储在控制装置50的程序存储部51中的测量程序向控制装置50发送测量指令时，检测器驱动机构40被驱动。也就是说，由于升降驱动机构43和第一滑动驱动机构45 被驱动，从而使检测器30沿靠近被测量物W的方向移动，检测器30的测针31与被测量物W 接触。另外，依据需要依靠回转驱动机构47的驱动来改变检测器30的姿势。在该状态下， 当驱动旋转台20被驱动旋转时，检测器30的测针31依据被测量物W的圆度而进行位移， 因此该测针31的位移被测针保持体32作为电信号检测到，之后被控制装置50读入。控制装置50在将所读入的测量数据存储在数据存储部52中后，根据这些数据计算被测量物W 的圆度，将结果显示在显示装置53上，且依据需要打印输出该结果。杠杆式检测器的测针装卸机构接下来，根据图2 图7说明本发明的特征的检测器30的测针装卸机构。首先， 图2的(A)表示检测器30的立体图，图2的(B)表示该检测器30的内部构造。如图2的(A)所示，检测器30具有测针31，该测针31绕设置于测针保持体32的摆动轴承32A摆动自如地被支承。并且，检测器30还具有用于装卸测针31的机构。因此， 如图2的(B)所示，检测器30具有绕作为摆动轴的轴体36被旋转支承的板状摆动体37。 该板状摆动体37形成为用于装卸自如地保持测针31的构造。图3的⑶、(C)表示从不同方向观察测针31 (测量触头)而得到的立体图。测针 31由在前端具有接触部33A的长条状的测针主体33和一体地形成于该测针主体33的基端的落位板体34构成。测针主体33为长条的圆柱形状，在测针主体33的圆柱前端固定有作为接触部33A 的2个硬质合金球(cemented carbide balls)。2个硬质合金球间隔180度且约一半被埋入地固定在圆柱前端的侧周面上。图示的测针31只不过是各种测针31的一个例子，测针主体33的长度方向的长度尺寸和圆柱的直径尺寸根据测针31的种类的不同而不同。另外， 也有接触部33A为下述结构的测针，即，例如在圆柱前端只固定有1个硬质合金球。另外， 接触部33A的形状也不限定于是球状，还可以是前端为球状的圆锥形状。另外，接触部33A的材质也可以是蓝宝石等。落位板体34是大致为矩形的板体，该落位板体34的中心轴线与测针主体33的中心轴线处于同一条直线上。落位板体34相当于本发明的落位体，包括主体部34A、长度不同的2个卡定片部34B和作为球部的三个由钢制成的定位用球34C(参照图3的(C))。亦如图7的(A)所示，考虑到包括该落位板体34和测针主体33在内的测针31整体的重心位置，将落位板体34的形状设定为使测针31整体的重心位于落位板体34。在图 7的(A)中用黑色圆点表示测针31的重心。在落位板体34的主体部34A的平坦面上形成有大致为U字形的缺口部34E。如图 7的(A)所示，该缺口部34E形成在包括测针31的重心在内的范围内。换言之，测针31整体的重心位于大致为U字形的缺口部34E中。另外，缺口部34E的与中心轴线M正交的方向的宽度尺寸P大于测针保持体32的圆柱状轴体36的直径尺寸。此外，由于缺口部34E的中心轴线M与测针主体33的中心轴线一致，因此在将测针31安装在测针保持体32上时， 缺口部34E能够将轴体36引导至测针31的重心。另外，在本实施方式中将缺口部34E的形状形成为大致U字形，但缺口部34E的形状也可以是大致V字形、大致L字形等，只要是至少能够将轴体36引导至测针31的重心的形状即可。如图3所示，将通过测针31整体的重心且与落位板体34的厚度方向平行的轴线称作测针的重心轴线N。若利用该重心轴线N来说明上述缺口部34E的话，则可以说是以下述方式形成缺口部34E的，即，对落位板体34的从周侧面(图中的上表面)直到测针的重心轴线N的范围进行切除，从而至少使重心轴线N不与落位板体34的主体部34A干涉地贯穿落位板体34。在缺口部34E的大致为U字形的内侧的彼此面对的两侧面上形成有一对凹陷部 34F。凹陷部34F的宽度尺寸Q大于缺口部34E的宽度尺寸P(参照图7的(A))。凹陷部 34F并非沿缺口部34E的中心轴线M形成在整个切口部上，而是形成在从图7的(A)的上侧的开口部沿中心轴线M直到缺口部34E的大致中央的范围内。另外，如图3所示，凹陷部 34F并非沿重心轴线N形成在落位板体34的整个厚度方向上，而是形成在落位板体34的从设置有卡定片部34B的表面沿重心轴线N直到落位板体34的厚度尺寸的80%左右的范围内。因此，如图6的(C)中放大表示的那样，凹陷部34F的内侧面形成有第一抵接面34G 和第二抵接面34H。第一抵接面34G在凹陷部34F中是与缺口部34E的中心轴线M正交的面，第二抵接面34H在凹陷部34F中是与测针31的重心轴线N正交的面。如图3的(C)所示，定位用球34C旋转自如地支承在落位板体34的一侧的平坦面上。三个定位用球34C配置在不同的三处位置，其中的两个定位球34C相对于另一个定位球34C隔着大致为U字形的缺口部34E地配置。在将落位板体34插入在测针保持体32中而安装了测针31的状态下，三个定位用球34C被夹在落位板体34与测针保持体32的板状摆动体37之间，因此三个定位用球34C作为使落位板体34沿轴体36的中心轴线方向相对于板状摆动体37定位、以及维持落位板体34与板状摆动体37的平行度的定位部件而发挥功能。两个定位用球34C以与大致为U字形的缺口部34E的中心轴线M(参照图7的(A)、 图7的(B))平行的方式并列配置。在安装测针31时，上述两个定位用球34C沿形成在测针保持体32的板状摆动体37上的V形槽37C滚动。
另一方面，隔着缺口部34E配置在落位板体34的与上述两个定位用球34C的相反一侧的一个定位用球34C沿与V形槽37C平行地形成的定位用平面部37D滚动。如图2所示，测针保持体32包括保持体主体35、支承于该保持体主体35的轴体 36、绕该轴体36旋转自如的板状摆动体37、作为用于保持测针31的落位板体34的保持用弹性体的板簧38、用于支承该板簧38的板簧支承体39、用于检测板状摆动体37的旋转位移的位移检测部件71 (未图示)和对板状摆动体37施加转矩的转矩施加部件72 (未图示)。保持体主体35大致为圆筒状，具有用于收容板状摆动体37、位移检测部件71和转矩施加部件72的内部空间。大致为圆筒状的保持体主体35的基端(图中的上端)固定在图1的检测器臂46上。另外，对于大致为圆筒状的保持体主体35的另一端，将该另一端的截面切削成大致二字形，从而即使板状摆动体37和测针31以轴体36为中心一体地旋转也不会彼此干涉。截面大致为二字形是指当用与大致为圆筒状的保持体主体35的中心轴线和轴体36的摆动轴均平行的平面进行切割时的保持体主体35的截面形状。轴体36的中心轴线平行于和保持体主体35的中心轴线正交的方向，且轴体36旋转自如地轴支承在保持体主体35的另一端附近。另外，轴体36也可以固定支承于保持体主体35。在该情况下，板状摆动体37绕轴体36的中心轴线旋转自如地被支承。图3的(A)表示板状摆动体37的立体图。另外，图4的(A)表示将测针31安装于测针保持体32之前的板状摆动体37和落位板体34的局部剖视图，图4的(B)表示将测针31安装在测针保持体32上之后的板状摆动体37和落位板体34的局部剖视图。板状摆动体37是测针31的安装部，且包括用于固定轴体36的宽幅的板部37A、与该宽幅的板部37A—体地形成的窄幅的板部37B(图中只表示一部分)。如图4的(B)所示，在将测针31安装在测针保持体32上之后的状态下，落位板体34与宽幅的板部37A沿轴体36的轴线方向并列配置。另外，利用位移检测部件71检测窄幅的板部37B的旋转位移。使用差动变压器作为位移检测部件71，但除此之外也可以选择使用应变仪、电容式传感器等不会成为测针31 的动作的负荷的构件。利用转矩施加部件72对窄幅的板部37B施加绕轴体36的转矩。使用弹簧作为转矩施加部件72，但除此之外也可以选择使用电动机、利用由磁铁和线圈构成的音圈马达构成的驱动器等。如图3的(A)所示，板簧支承体39与宽幅的板部37A连续地形成。板簧支承体39 在宽幅的板部37A上位于自轴体36靠向窄幅的板部37B—侧的位置。如图4的(A)的剖视图所示，板簧支承体39包括自宽幅的板部37A沿轴体36的轴线方向突出的第一支承构件39A和自该第一支承构件39A的突出端向轴体36呈悬臂(cantilever)状地延伸的第二支承构件39B。如图5所示，在第二支承构件39B的前端固定有用于旋转自如地支承板簧 38的板簧轴件39C。板簧轴件39C平行于和板状摆动体37的摆动轴正交的方向，且与宽幅的板部37A的宽度方向平行。板簧38由第一弹簧片38A和第二弹簧片38B构成，且弯曲形成为大致L字形。为了能使板簧38相对于板簧支承体39旋转自如，将第一弹簧片38A的一端部在板簧支承体 39的板簧轴件39C上只卷绕大概一圈的量，从而使板簧38相对于板簧轴件39C旋转自如。在将测针31安装在测针保持体32上之前的状态下，第一弹簧片38A如图5中实线所示自板簧轴件39C向宽幅的板部37A延伸，第二弹簧片38B自第一弹簧片38A的另一端部与宽幅的板部37A的表面平行地向轴体36延伸。测针装卸机构的动作接下来，根据图4和图6说明装卸机构的动作。图6是将图4的⑶的范围I放大表示的图。这里，说明如图4的(A)、(B)所示的使测针保持体32靠近静止的测针31而安装测针31的情况。在操作人员手动安装测针31的情况下，使测针31靠近静止的测针保持体 32，但装卸机构的动作实际上并不发生变化。如图4的(A)所示，最初，以如下方式相对于测针31配置保持体32，即，使大致为圆筒状的保持体主体35的中心轴线与测针31的缺口部34E的中心轴线M(参照图7)位于同一条直线上且使轴体36的摆动轴与测针31的重心轴线N平行。首先，使测针保持体32靠近测针31而使轴体36插入落位板体34的缺口部34E 的上侧开口部中。此时，将落位板体34的定位用球34C载置在板状摆动体37的V形槽37C 和定位平面部37D上，使球34C沿V形槽37C和平面部37D滚动，从而轴体36不与落位板体34干涉地顺利地沿大致为U字形的缺口部34E被引导至测针31的重心处。然后，将落位板体34插入板状摆动体37的宽幅的板部37A与板簧支承体39的第二支承构件39B之间。并且，继轴体36之后，板簧支承体39的第一支承构件39A插入大致为U字形的缺口部34E中(参照图4的(B))。在轴体36就要到达测针31的重心时，板簧38的前端(第二弹簧片38B的前端) 与形成在缺口部34E的凹陷部34F中的第一抵接面34G抵接(参照图6的(A))。于是，板簧38的前端被第一抵接面34G推压，板簧38开始绕板簧轴件39C旋转。在板簧38旋转了规定角度后，板簧38的前端也与第二抵接面34H抵接(参照图6的(B))。也就是说，板簧 38的前端移动到第一抵接面34G与第二抵接面34H之间的拐角部分。在该状态下，当板簧 38进一步被第一抵接面34G推压时，板簧38开始发生弹性变形，第一弹簧片38A与第二弹簧片38B所成的夹角逐渐变小。在将图6的(A)所示的从板簧38的旋转中心到板簧38的前端的尺寸设定为S时， 在轴体36被引导至测针31的重心处的状态(参照图6的(C))下，尺寸S变小，能够获得规定的弹性变形。另外，在图6的(C)中，连接板簧38的旋转中心和板簧38的前端的线大致与板状摆动体37的平坦面正交，因此板簧38的弹性力沿将落位板体34推压于板状摆动体37的方向进行作用，产生如箭头所示的保持力。在插入落位板体34的过程中，板簧38能够获得不对落位板体34施加作用力的状态和对落位板体34施加作用力的状态，因此板状摆动体37能够在板簧38的弹性力的作用下顺利地保持落位板体34。另一方面，在自板状摆动体37与第二支承构件39B之间拉出落位板体34的情况下，板簧38以相反的顺序进行动作而使落位板体34脱离板状摆动体37，从而能够容易地自测针保持体32卸下测针31。采用本实施方式的结构，在将测针31安装在测针保持体32上时，使轴体36经过形成于落位板体34上的大致为U字形的缺口部34E中，从而能够使轴体36到达测针31的重心处。也就是说，无论是哪种测针31，只要被安装在测针保持体32上，该测针31的重心
14处必定与轴体36同轴。因而，即使将不同种类的测针31安装在板状摆动体37上，包括板状摆动体37在内的测针31整体的平衡也不会被破坏，能够以与更换前相同的测量力继续进行测量。特别是，在进行精密测量时，无需对更换后的测针31的平衡进行调整。另外，仅通过插入落位板体34就能将该落位板体34保持于板状摆动体37，而且仅通过拉出落位板体34就能使该落位板体34脱离板状摆动体37，因此能够将测针31装卸自如地安装在测针保持体32上。由于板状摆动体37能够在板簧38的弹性力的作用下保持落位板体34，因此能够简单地构成测针31的保持机构，且能够比利用了磁力的保持机构轻型地构成该保持机构。另外，在安装测针31时，首先，当板簧38的前端被落位板体34的第一抵接面34G 推压时，板簧38 —边旋转一边弹性变形，所产生的弹性力将落位板体34的第二抵接面34H 推压于板状摆动体37。S卩，由于利用所谓的肘式机构构成测针31的保持机构，因此易于进行测针31的更换操作。在该种肘式机构中，在板簧38的前端与第二抵接面34H抵接之前，板簧38不会产生弹性力。另外，在板簧38与第二抵接面34H抵接后，测针保持体32前进较短的移动距离后，推压第二抵接面34H的弹性力达到最大，完成对测针31的保持。由于在测针保持体32 前进该较短的移动距离前能够定位落位板体34与板状摆动体37，因此能够在将测针31准确地定位在测针保持体32上的状态下完成保持测针31的步骤。关于在安装测针31时的对测针31的定位，在落位板体34与板状摆动体37之间的不在一条直线上的至少三处配置三个定位用球34C，利用该球34C进行落位板体34的相对于板状摆动体37的定位，因此能够准确地进行沿轴体36的中心轴线方向的定位。另外，在安装测针31时，沿板状摆动体37的V形槽37C引导三个球34C中的两个球34C，因此能够将轴体36准确地引导至测针31的重心处。也就是说，能够使轴体36的中心轴线与测针31的重心轴线N —致，从而能够在更换前后准确地再现板状摆动体37与落位板体34的位置关系。另外，在本实施方式中将定位用球34C的数量设定为三个，但将至少三个的球34C 配置在不在一条直线上的三处即可。另外，只要使多个球34C中的至少两个球34C配置为能够沿V形槽37C滚动即可。另外，也可以不将定位用球34C旋转自如地设置在落位板体34上，而是通过压入或粘接而将定位用球34C固定在落位板体34上。另外，在图7的(B)中，与图7的㈧相同地示出了不同种类的测针31A的重心位置。该测针31A沿与测针主体33的长度方向正交的方向形成有大致为U字形的缺口部 34E，作为落位板体34的基座的形状与图7的(A)的落位板体34相同。并且，在测针31A 的落位板体34上设置有用于调整重心位置的平衡部34D，从而在该测针31A中同样使测针 31A整体的重心位于落位板体34的缺口部34E内。由于在落位板体34上设置平衡部34D 而根据测针的种类来调整测针的重心，因此能够将不同种类的测针31A的落位板体34的基本形状形成为同一形状。图7的⑶中的测针31A被称作曲柄(crank)状测量触头，该测针能够有效地测量狭窄的圆周部槽内的表面。在曲柄状测量触头中，在测针主体33的前端与测针主体33正交地还设置有小径的较短的柱杆33B，在该柱杆33B的端部形成有接触部33C。接触部33C的形状是前端为球状的圆锥形状。测针的自动更换装置接下来说明对检测器30的测针31进行自动更换的情况。图8是将更换架60安装在图1的圆度测量装置上而从其他方向进行观察后得到的立体图。该圆度测量装置的检测器臂46的形状与图1的装置的检测器臂不同，但基本结构是相同的，相当于本发明的测针自动更换装置。图9是说明测针31的更换步骤的图，图9的(A)是自更换架60取下测针31之前的立体图，图9的(B)是取下测针31后的立体图。如图8所示，更换架60配置在基座10的位于旋转台20与立柱41之间的部位上。 借助升降驱动机构43和第一滑动驱动机构45的动作能够使检测器30移动至该更换架60 的位置。更换架60包括架台61、在架台61上沿Y方向移动的架滑动件62和竖立设置在该架滑动件62上的三个存放装置63。在图8中将第一存放装置63A定位在装卸位置上，但也可以通过使架滑动件62移动而将第二存放装置63B和第三存放装置63C依次定位在装卸位置上。在第二存放装置63B中收纳有不同种类的测针31A。如图9所示，各个存放装置63包括竖立设置在架滑动件62上的矩形的存放装置主体64和固定在该存放装置主体64上的上侧保持工具65及下侧保持工具66。上侧保持工具65相当于本发明的限制片部，下侧保持工具66相当于本发明的被卡定片部。上侧保持工具65具有沿X-方向突出的上侧突板65A，下侧保持工具66具有同样沿X-方向突出的下侧突板66A，下侧突板66A的突出长度大于上侧突板65A的突出长度。另外，在Z方向上隔开一定间隔地配置两个突板65A、66A。也就是说，两个突板与设置在测针31的落位板体 34的上下一对的卡定片部34B卡定。如图3的(B)所示，在测针31的落位板体34上形成有上侧槽部73和下侧槽部 74。通过在落位板体34的主体部34A上一体地形成截面为L字形的卡定片部34B而形成上述槽部73、74。一对卡定片部34B在落位板体34上自与支承有定位用球34C的面的相反一侧的面沿重心轴线N的方向突出。即，在轴体36的中心轴线方向上相对于落位板体34的主体部 34A偏置地设置各个卡定片部34B。两个卡定片部34B的长度不同，较长的卡定片部34B在落位板体34的Z-方向上，较短的卡定片部34B在落位板体34的Z+方向上，两卡定片34B、 34B间隔一定间隔地配置。各卡定片部34B的长度方向与大致为U字形的缺口部34E的中心轴线的正交方向平行。当将存放装置63的上下突板65A、66A插入到上述那样形成的测针31的上下槽部 73、74中时，测针31的Z方向的移动受到限制，因此在测针保持体32沿Z+方向移动的情况下，能够只将测针31收纳在存放装置63中。另外，由于设置在测针31的落位板体34上的卡定片部34B沿重心轴线N方向相对于落位板体34的主体部34A偏置设置，因此在制作例如图7的(B)那样的特殊形状的测针31A的情况下，扩大或缩小平衡部34D的自由度增大，从而能够容易地制作特殊形状的测针 31A。测针自动更换的动作
当根据存储在程序存储部中的测针自动更换程序将测针更换指令发送给控制装置50时，检测器驱动机构40被驱动。也就是说，由于升降驱动机构43、第一滑动驱动机构 45和回转驱动机构47被驱动，使得检测器30移动，从而在测针保持体32与更换架60之间执行测针更换动作。例如，如图8所示，假设在将测针31安装在检测器30上的状态下，将测针31更换指定发送给控制装置50。在检测器30不是铅垂姿势的情况下，检测器30在回转驱动机构 47的驱动下适当地回转而被设定成铅垂姿势。然后利用升降驱动机构43的驱动将检测器 30定位在用于收纳的更换架60的存放装置63的高度位置，然后依次执行下述动作。(A)在第一滑动驱动机构45的驱动下，检测器30沿X+方向移动，使测针31的落位板体34的上下槽部73、74靠近存放装置63至与存放装置63的上下突板65A、66A相对应的位置。于是，上下突板部插入上述槽部中，上下突板部和上述槽部形成为卡定状态。(B)在升降驱动机构43的驱动下，检测器30沿Z+方向移动而离开更换架60。于是，测针31因为被卡定而被限制沿Z方向移动，因此测针保持体32在将测针31留在存放装置63中的状态下继续沿Z+方向移动。由此，将检测器30的测针31收纳在更换架60上。然后，在欲将新的测针31安装在测针保持体32上的情况下，使架滑动件62滑动地移动而将收纳有新的测针31的存放装置63定位至安装位置，之后执行下述动作。(C)在升降驱动机构43的驱动下，测针保持体32沿Z-方向移动而靠近更换架60。 于是，测针保持体32的轴体36被引导至测针31的重心，将落位板体34安装在测针保持体 32的板状摆动体37上。S卩，新的测针31被安装在测针保持体32上(参照图9的(A))。(D)在第一滑动驱动机构45的驱动下，检测器30沿X-方向移动而离开更换架60。 于是，存放装置63的上下突板65A、66A脱离测针31的上下槽部73、74，卡定解除，因此能够自更换架60取出测针31 (参照图9的(B))。(E)在升降驱动机构43的驱动下，检测器30沿Z+方向移动而复位到原来的位置。 之后，利用回转驱动机构47的驱动使检测器30回转到规定姿势，然后执行新的对测量部位进行测量的操作。这样，以能够自存放装置63取出且能够收纳在存放装置63中的方式将测针31收容在存放装置63中。这里，除了能够收纳标准的测针31之外，还能收纳长度不同的测针等与被测量物W的测量部位相对应地准备的多种测针。采用本实施方式，当将测针更换指令发送给控制装置时，在检测器驱动机构40的驱动下，测针保持体32进行相对移动，在测针保持体32与存放装置63之间执行测针更换动作，因此，在预先依据被测量物W的测量部位的形状发送测针更换动作的指令时，能够在测针保持体32与存放装置63之间自动执行测针更换动作。因而，能够不中断地连续进行测量操作，因此能够减轻测量者的负担，并且能够高效地进行测量操作。第二实施方式图10是本发明的第二实施方式的检测器的测针保持体的局部侧视图，(A)是安装测针前的图，(B)是安装测针后的图。图10对应于第一实施方式的图4。检测器的结构与上述的检测器基本相同，但测针的保持机构的结构与上述的检测器不同。下面，说明用于保持测针的落位板体34的保持用弹性体的结构和用于支承该保持用弹性体的支承体的结构。
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支承体81与板状摆动体37连续地形成在板状摆动体37上，且自板状摆动体37 沿轴体36的轴线方向突出。作为保持用弹性体的板簧82，其一端被定位螺钉83固定在该支承体81的突出端。板簧82弯曲成大致L字形，且由较长的第一弹簧片82A和较短的第二弹簧片82B 构成。与上述实施方式相同，在本实施方式中同样是利用板簧82的弹性变形来产生将落位板体34推压于板状摆动体37的保持力。第一弹簧片82A的一端固定在支承体81上，第一弹簧片82A的另一端向配置在图中下侧的轴体36(未图示)延伸。第二弹簧片82B自第一弹簧片82A的另一端向板状摆动体37延伸设置。在该板簧82的弯曲部的内侧与板状摆动体37的宽度方向平行地设置有轴件85。轴件85以使与板簧82独立设置的L字形构件84旋转自如的方式支承该L字形构件84。L字形构件84由第一构件84A和第二构件84B构成，其具有大于板簧82的刚性。 L字形构件84的第一构件84A的一端可转动地支承于轴件85。在未安装测针的状态下，如图10的(A)所示，第一构件84A的另一端与板簧82的第二弹簧片82B平行，第二构件84B 与板状摆动体37平行。在安装测针时，与上述实施方式同样，使测针保持体靠近测针而将落位板体34插入板状摆动体37与板簧82之间的间隙中。于是，L字形构件84的前端(第二构件84B的前端)与形成于落位板体34的凹陷部34F的第一抵接面34G抵接，L字形构件84的前端被第一抵接面34G推压而绕轴件85旋转。当L字形构件84旋转规定角度时，第二构件84B 的前端也与第二抵接面34H抵接。也就是说，L字形构件84的前端移动到第一抵接面34G 与第二抵接面34H之间的拐角部分。在该状态下，当L字形构件84的前端进一步被第一抵接面34G推压时，L字形构件84维持L字形不变地向使轴件85离开板状摆动体37的方向推压轴件85。由此，板簧82发生弹性变形而产生欲将轴件85推回到原来的位置的力。该力经由L字形构件84沿将落位板体34推压于板状摆动体37的方向进行作用，从而形成图 10的(B)中箭头所示的保持力。这样，在本实施方式中，同样将测针的保持机构形成为肘式机构，因此测针31的更换操作变得容易。变形例在上述实施方式中，说明了板状摆动体37在弹性体的弹性力的作用下装卸自如地保持落位板体34的机构，但本发明并不限定于此，也可以利用磁铁使落位板体34装卸自如地与板状摆动体37结合。或者也可以采用利用空气的抽吸将落位板体34装卸自如地保持于摆动体37的构造。图11是表示本发明的变形例的各种测针31B、31C的落位体34的图。在落位板体 34上可以形成如图11的㈧的测针31B所示中心轴线M弯曲的缺口部34E，也可以形成如图11的⑶的测针3IC所示大致为V字形的缺口部34E。另外，在上述实施方式中，说明了使用板簧38、82作为保持用弹性体而将装卸机构形成为肘式机构的情况，但本发明并不限定于此，也可以使用其他结构的保持用弹性体以相同的方法构成肘式机构。例如，作为保持用弹性体，也可以采用弹簧柱塞那样的含有弹性构件的弹性力产生零件。弹簧柱塞由螺旋弹簧、用于将螺旋弹簧收纳在内部的圆筒状外壳、和沿外壳内的轴线方向进退自如地收纳在外壳内的进退构件构成。进退构件的前端部自圆筒状外壳突出， 当突出的前端部受到外力而被推入到外壳内时，螺旋弹簧压缩，其反作用力作用于进退构件。当旋转自如地支承该种弹簧柱塞的一端来代替旋转自如地支承上述实施方式的板簧38的一端时，与板簧38同样地进行肘式机构的动作。即，进退构件的前端部推压于落位板体34，从而一边使弹簧柱塞转动一边使螺旋弹簧压缩。然后，进退构件在由压缩产生的弹性力的作用下将落位板体34推压于板状摆动体37。第三实施方式在上述实施方式中，说明的是利用了肘式机构的测针的装卸机构，但也可以使用图12 图14所示那样的未采用肘式机构的装卸机构。图12是表示本发明的第三实施方式的检测器的测针的装卸机构的立体图。另外，图13的(A)是将测针安装在检测器的测针保持体上之前的板状摆动体137的局部侧视图，图13的(B)表示将测针安装在检测器的测针保持体上之后的板状摆动体137与落位板体134的位置关系的局部侧视图，图13对应于第一实施方式的图4。图14是图13中的范围II的放大图。检测器的结构与上述的检测器基本相同，但测针131的保持机构的结构与上述的检测器不同。下面，说明用于保持测针131的落位板体134的、设置在板状摆动体137上的板簧138和用于支承该板簧138的板簧支承体139。首先，如图12所示，与上述的板状摆动体37相同，板状摆动体137包括宽幅的板部37A和窄幅的板部37B，轴体36固定于宽幅的板部37A。板簧支承体139连续地形成于宽幅的板部37A的比轴体36靠窄幅的板部37B侧的位置。板簧支承体139自宽幅的板部37A与轴体36的轴线方向平行地突出。板簧138 被螺钉固定且以悬臂状态支承在该板簧支承体139的突出的前端部。以板簧138与宽幅的板部37A大致平行的状态将该板簧138的基端螺钉固定在板簧支承体139上。另外，板簧138自基端向轴体36延伸。板簧138的前端向外侧弯曲。另外，板簧138的前端的宽度大于基端的宽度，且前端的宽度尺寸大于落位板体134的缺口部 34E的宽度尺寸。在安装了测针131的状态下，宽幅的板部37A与落位板体134沿轴体36的轴线方向并列配置。并且，与上述实施方式相同，在宽幅的板部37A与落位板体134之间设置有三个定位用球，从而定位落位板体134以及维持落位板体134平行度、且用于在安装测针131 时将轴体36顺利地引导至测针131的重心处。另一方面，在落位板体134的与定位用球相反一侧的平坦面上，在隔着缺口部34E 的位置上形成有两个凸部34J。两个凸部34J各由一个钢球构成，钢球的一部分埋入在落位板体134的平坦面中。凸部34J可以与定位用球同样地由硬质合金球构成，但本发明并不限定于此。另外，由于板簧138与落位板体134的凸部34J抵接而保持测针131，因此不用在落位板体134上形成第一实施方式所示那样的凹陷部34F。测针装卸机构的动作装卸机构的基本动作与上述实施方式相同。这里，根据图13的(A)、(B)重点说明与上述实施方式的不同点。在安装测针131时，轴体36沿落位板体134的缺口部34E被引导至测针131的重心处。与上述实施方式相同，轴体36和板簧支承体139沿引导轴体的方向(引导方向)并列配置。因此，继轴体36之后板簧支承体139也被插入缺口部34E中。在轴体36就要到达测针131的重心之前，两个凸部34J与板簧138的前端(向外侧弯曲的部分)抵接。于是，板簧138弯曲，其前端被凸部34J推向外侧。在轴体36被引导至测针131的重心的状态下，宽幅的板部37A与板簧138的前端之间的间隔变大，由板簧 138的弹性变形产生的弹性力作用于两个凸部34J，从而将落位板体134推压于板状摆动体 137。这样，产生用于保持测针131的保持力。这里，板簧138的前端被推向外侧是指，沿远离板状摆动体137的方向推压板簧138的前端。采用本实施方式，通过使用简单的板簧式装卸机构，能够更大程度地实现装卸机构的轻量化，进一步提高测针131的自动更换的可靠性和使用性能。如图14所示，在板簧支承体139的突出的前端部还形成有稍稍突出的突部139A。 该突部139A在板簧支承体139的突出的前端部只形成在最靠近轴体36的部分上。因此， 板簧138在该突部139A的作用下以稍稍向外侧弯曲的状态被螺钉固定于板簧支承体139。 另外，将板簧138划分成宽幅部138B、包括基端在内的窄幅部138A和向外侧弯曲的前端部 138C来说明该板簧138的话，板簧138与突部139A抵接的位置位于宽幅部138B的大致中央。这样，通过设置突部139A，即使在安装测针之前的状态下板簧138也发生弹性变形，因此在安装测针时，板簧138进一步弹性变形而使较大的弹性力作用于测针。因而，即使因安装测针而仅使板簧138发生了微小的弹性变形，也能够利用规定的保持力保持测针。测针的自动更换装置本实施方式的测针131的自动更换装置与上述实施方式相同也是图8所示的具有更换架60的圆度测量装置，但构成更换架60的存放装置163的结构与上述实施方式不同。 根据图15 图18说明该存放装置163。图15是表示自存放装置163取下测针131之前的存放装置163与检测器130的位置关系的立体图，图15对应于第一实施方式的图9的(A)。 图16是说明测针131的更换步骤的图，其中(A)是自存放装置163取下测针131前的立体图，⑶是将测针131安装在板状摆动体137上的状态的立体图，(C)是自存放装置163取下测针131后的立体图。存放装置163包括矩形的存放装置主体164、以能够相对于该存放装置主体164移动的方式被支承的上侧保持工具165、以及下侧保持工具166。上侧保持工具165相当于本发明的能进退的限制片部，下侧保持工具166相当于本发明的被卡定片部。首先，参照图16的(C)说明下侧保持工具166。下侧保持工具166自存放装置主体164沿X-方向突出，该突出部分为板状。在本实施方式中，下侧保持工具166的平坦面与X-Z平面平行。下侧保持工具166自Z+方向的端部沿Z-方向形成有大致为正方形的缺口。这里，将下侧保持工具166分成作为缺口的两侧的侧板166A、166B和连接该侧板166A、 166B的下板166C来进行说明。如图15所示，在测针131的落位板体134上设置有一个下侧卡定片部34K和截面为L字形的两个上侧卡定片部34L，该上侧卡定片部34L和下侧卡定片部34K与落位板体 134 一体地形成在落位板体134上。两个上侧卡定片部34L设置在隔着落位板体134的缺口部34E的位置上。在该卡定片部34L上形成有用于卡定侧板166A、166B的沿Z方向延伸的槽部。下侧卡定片部34K设置在比缺口部34E靠Z-方向侧。在该卡定片部34K上形成有三个方向的槽部。即，用于卡定侧板166A、166B的沿Z方向延伸的槽部和用于卡定下板 166C的沿X方向延伸的槽部。另一方面，上侧保持工具165与下侧保持工具166—同沿Z方向并列配置，且上侧保持工具165自存放装置主体164沿X-方向突出。上侧保持工具165的突出量与下侧保持工具166的侧板166A的突出量大致相同。另外，如图17所示，上侧保持工具165设置为能够沿X方向进退。图17是说明自存放装置163取出测针131时的上侧保持工具165的动作的图，其中(A)是表示上侧保持工具165后退至解除位置的状态的立体图，(B)是表示上侧保持工具165前进至卡定位置的状态的立体图。图18是将存放装置主体164的侧盖168拆下后的状态的图，且是表示上侧保持工具165的驱动装置172的后视图。也就是说，上侧保持工具165支承在电磁式驱动装置172的驱动轴174的前端，且能沿X方向进退。在卡定位置，上侧保持工具165的前端与一个上侧卡定片部34L卡定。驱动轴174的移动行程为数mm，在卡定位置，如图17的
(B)所示上侧保持工具165与上侧卡定片部34L钩挂。测针自动更换的动作 与上述的实施方式相同，当由测针自动更换程序将测针更换指令发送给控制装置 50时，检测器驱动机构40被驱动，在测针保持体132与更换架60之间执行测针更换动作。在本实施方式中，如图15所示，未安装测针131的检测器130相对于被收纳在存放装置163中的测针131处于如下位置关系，即，测针131的长度方向与测针保持体132的中心轴线一致。如图16的(A)所示，在欲将新的测针131安装在测针保持体132上的情况下，在升降驱动机构43的驱动下，检测器130沿Z-方向移动而靠近存放装置163。于是，测针保持体132的轴体36被引导至测针131的重心处，从而将落位板体134安装在测针保持体132 的板状摆动体137上(参照图16的(B))。然后，在升降驱动机构43的驱动下，检测器130沿Z+方向移动而离开更换架60。 于是，存放装置163的侧板166A、166B和下板166C脱离测针131的各卡定片部34L、34K的各槽部，从而自更换架60取出测针131 (参照图16的(C))。另一方面，在将测针131收纳在存放装置163上的情况下，可以按照图16的
(C)— (B) — (A)的顺序使检测器130移动，当如图16的(B)所示地将测针131引导至存放装置163的收纳位置时，在电磁式驱动装置172的作用下，上侧保持工具165自解除位置移动至卡定位置。之后，在升降驱动机构43的驱动下，检测器130沿Z+方向移动而离开更换架60。于是，测针131的卡定片部34L与上侧保持工具165的前端卡定，因此测针131的沿Z方向的移动受到限制，从而，测针保持体132在将测针131留在存放装置163中的状态下继续沿Z+方向移动。由此，将检测器130的测针131收纳在更换架60上。采用本实施方式，能够将更换测针时的检测器130的移动方向控制为只沿Z方向移动，因此检测器130无需沿X方向移动，所以能够简化测针的更换装置的结构。本发明并不限定于应用在圆度测量装置中，能够广泛应用在表面粗糙度测量装置、轮廓形状测量装置等表面性质测量装置中。
权利要求
1.一种杠杆式检测器，该检测器包括测针，其具有用于与被检测物接触的接触部；测针保持体，其用于以使上述测针摆动自如的方式支承该测针；位移检测部件，其用于检测上述测针的摆动位移；该检测器通过获得上述测针的摆动位移来测量被检测物的表面性质，其特征在于， 上述测针包括测针主体，其为长条状，在其前端具有上述接触部；落位体，其设置在该测针主体的基端且装卸自如地安装在上述测针保持体上，在上述测针保持体上设置有作为上述测针的摆动中心的轴体， 处于自上述测针保持体脱离的状态的上述测针整体的重心位于上述落位体，且在该落位体上形成有缺口部，在安装上述测针时，该缺口部用于将上述轴体引导至上述测针的重心处；在利用该缺口部将上述轴体引导至上述重心处的状态下，上述落位体装卸自如地保持于上述测针保持体，上述测针绕轴体摆动自如。
2.根据权利要求1所述的杠杆式检测器，其特征在于，在上述测针的落位体上设置有平衡部，该平衡部用于对上述重心的位置进行调整，从而使上述测针整体的重心位于该落位体的缺口部内。
3.根据权利要求2所述的杠杆式检测器，其特征在于，在与被测量物的测量部位相对应地准备的多种上述测针上设置有能够与设置在更换架上的被卡定片部卡定的卡定片部，该更换架用于以能自该更换架取出测针且能够将测针收纳于该更换架上的方式收容该测针，上述卡定片部设置在上述测针的落位体上，且该卡定片部设置于在上述轴体的中心轴线方向上相对于上述平衡部偏置的位置上。
4.根据权利要求1所述的杠杆式检测器，其特征在于，在上述测针保持体上设置有以能够转动的方式支承在上述轴体上的摆动体； 在上述轴体被引导至上述测针的重心处的状态下，上述摆动体和上述落位体沿上述轴体的轴线方向并列配置；在上述摆动体上设置有保持用弹性体和用于支承该保持用弹性体的支承体，该保持用弹性体利用弹性力将上述落位体推压于该摆动体而将该落位体保持于该摆动体。
5.根据权利要求4所述的杠杆式检测器，其特征在于，上述保持用弹性体在其基端旋转自如地支承在上述支承体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，该保持用弹性体的前端被上述落位体推压而一边旋转一边发生弹性变形，利用所产生的弹性力将上述落位体推压于该摆动体而将该落位体保持于该摆动体。
6.根据权利要求4所述的杠杆式检测器，其特征在于，上述保持用弹性体在其基端悬臂支承在上述支承体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，该保持用弹性体的前端被上述落位体沿远离上述摆动体的方向推压，产生由弯曲引发的弹性变形，利用所产生的弹性力将上述落位体推压于上述摆动体而将该落位体保持于该摆动体。
7.根据权利要求6所述的杠杆式检测器，其特征在于，在将上述测针安装在上述测针保持体上的状态下，上述落位体在隔着上述缺口部的位置上具有两个朝向上述保持用弹性体侧的凸部；上述保持用弹性体为板状，其一部分悬臂支承在上述支承体上，另一部分被上述两个凸部沿远离上述摆动体的方向推压。
8.根据权利要求4所述的杠杆式检测器，其特征在于，在将上述测针安装在上述测针保持体上的状态下，上述支承体穿过上述缺口部而自上述摆动体沿上述轴体的轴线方向突出，利用该突出的前端部支承上述保持用弹性体。
9.根据权利要求4所述的杠杆式检测器，其特征在于，在上述落位体与上述摆动体之间的不在一条直线上的至少三处配置有多个球部，利用该球部进行上述落位体的沿上述轴体的中心轴线方向相对于上述摆动体的定位。
10.根据权利要求9所述的杠杆式检测器，其特征在于，上述多个球部中的至少两个球部以能够旋转的方式支承在上述落位体上，且在将上述测针安装在上述测针保持体上时，上述至少两个球部在上述摆动体上的沿将上述轴体被引导至上述测针的重心的方向形成的槽上滚动。
11.一种测针，其特征在于，该测针装卸自如地安装在权利要求1所述的杠杆式检测器上。
12.—种测针的自动更换装置，其特征在于， 该装置包括权利要求1所述的杠杆式检测器；更换架，其以能自更换架取出测针且能将测针收纳在更换架上的方式收容有与被测量物的测量部位相对应地准备的多种测针；检测器驱动机构，其沿使上述杠杆式检测器靠近、离开上述更换架的方向驱动该杠杆式检测器； 控制装置；上述控制装置在接收到测针更换指令时，其一边控制上述检测器驱动机构一边在上述测针保持体与上述更换架之间执行测针更换动作。
13.根据权利要求12所述的测针的自动更换装置，其特征在于， 上述测针的上述落位体形成为板状；上述更换架包括被卡定片部，在使上述杠杆式检测器沿与上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向正交的方向移动时，该被卡定片部一边在上述落位体的平坦面上与设置在上述落位体上的卡定片部卡定，一边将上述测针引导至收纳位置，该被卡定片部沿上述杠杆式检测器的移动方向延伸；限制片部，其在上述测针位于收纳位置的状态下，用于限制上述测针沿上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动，在上述测针位于收纳位置的状态下，上述检测器沿上述轴体被引导至上述测针的重心处时该轴体移动的方向移动，从而只将上述测针收纳在上述更换架上。
14.根据权利要求12所述的测针的自动更换装置，其特征在于， 上述测针的上述落位体形成为板状；上述更换架包括被卡定片部，在使上述杠杆式检测器沿上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动时，该被卡定片部一边在上述落位体的平坦面上与设置在上述落位体上的卡定片部卡定，一边将上述测针引导至收纳位置，该被卡定片部沿上述杠杆式检测器的移动方向延伸；限制片部，其在上述测针位于收纳位置的状态下，用于限制上述测针沿上述轴体被引导至上述测针的重心处过程中该轴体移动的方向移动，上述限制片部能够在卡定位置与解除位置之间进退，在该卡定位置，上述限制片部将上述落位体卡定，以限制上述测针的移动，在上述解除位置，解除上述限制片部对上述落位体的卡定；在上述测针位于收纳位置的状态下，上述限制片部被维持在卡定位置，使上述检测器沿上述轴体被引导至上述测针的重心的方向移动，从而只将上述测针收纳在上述更换架上。
全文摘要
本发明提供能够减轻杠杆式检测器的更换多种测针的操作的负担、且能够自动更换多种测针的杠杆式检测器、测针和测针自动更换装置。在为了将测针(31)安装在测针保持体上而使测针主体(33)的长度方向与相对于保持体的轴体(36)的中心轴线正交的方向一致、且使设置在测针主体(33)上的落位板体(34)沿与轴体(36)的中心轴线正交的方向移动的情况下，大致为U字形的缺口部(34E)将轴体(36)引导至位于该落位板体(34)的测针(31)整体的重心(重心轴线N)处，该缺口部(34E)形成于该落位板体(34)。在利用缺口部(34E)将轴体(36)引导至上述重心处的状态下，板状摆动体(37)能装卸地保持落位板体(34)。
文档编号G01B5/20GK102168941SQ20111000908
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月7日
发明者山本武, 岛冈敦 申请人:株式会社三丰