专利名称：圆度测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种圆度测量设备，并尤其涉及在具有接触型触针(stylus)的探测 器的保护机构中的改进。
背景技术：
为了收集有关被探测物体的与圆形形状的偏离的数据，如圆度、同心度、同轴 度等，圆度测量设备业已公知，其中被测量物体诸如是圆柱、圆筒等。在圆度测量设备 中，被测量物体装载于旋转台上，且然后该旋转台转动，并同时用接触型触针探测被测量 的旋转体的表面位置等，以便收集被测量的旋转体的表面位置的数据，并进而测量/计 算圆度，如在 JP-A-1-259211、JP-A-6-300505、JP-A-2003-302218、JP-A-2004-108787、 JP-A-2007-71726, W02006/008891 和日本专利第 2701141 号中所描述的。然而，当在被测量物体的外周上存在凹坑、尤其是带有边缘(edged)的凹坑等时， 触针落入到凹坑部分中，并且触针被凹坑的边缘部分所卡住。当旋转台按原样继续转动时， 触针被损坏。因此，在现有技术中，当触针到达凹坑部分时，测量程序立即暂停，并然后固定触 针，使得触针不会落入到凹坑部分中。然后，通过转动旋转台使触针越过凹坑部分，并然后 再次开始测量程序。类似的，在进行钻孔的内表面的测量时，也有可能导致触针破损。更具体地说，通 常，用于保持触针的保持件在直径方面比触针大很多。因此，触针被定位成具有一个斜度， 以便保持件的外径部分不会接触被测量的物体。为此原因，触针的顶端不总是位于保持件 的中心线上。在将触针插入到钻孔中时，即使保持件正好位于钻孔上方，被倾斜保持的触针 的顶端也可能会被钻孔的外周所卡住，并因此触针也有可能损坏。因此，在这种情况下，在将触针插入到钻孔中时，测量程序也要立即暂停，然后固 定触针，然后将触针插入到钻孔中，并然后释放触针的固定。

发明内容
鉴于上面的现有技术做出本发明，本发明的目的在于提供一种圆度测量设备，在 对具有凹坑的被测量物体或者钻孔的内表面进行测量时，该圆度测量设备能够进行连续测 量而不暂停测量程度。根据本发明的一个方面，提供了一种圆度测量设备，包括旋转台，被测量物体被 装载于该旋转台上；接触型触针，该接触型触针被构造成倾斜地接触被测量物体的基本上 圆形的被测量表面；保持件，该保持件被构造成在预定行程范围内保持所述触针，使得所述 触针的倾斜角可变；位移探测器，该位移探测器被构造成探测所述触针的倾斜角的位移，该 位移是由触针和被测量表面之间的接触所造成；以及控制器，该控制器被构造成基于位 移探测器的输出估计触针顶端的位置、并且将该位置的最佳行程范围指示给保持件。该触针可以形成为在支点上转动，所述控制器可以构造成通过触针底端部的转动约束来控制保持件。如上所述，根据本发明的圆度测量设备，基于位移探测器的输出来估计触针的顶 端的位置，并然后设定在触针该位置的最佳行程范围。因此，在进行对钻孔内表面或者带有 凹坑的被测量物体的圆度测量时，测量程序暂停以及手动进行行程设定都是不必要的。而 且，作为行程设定基础的触针的顶端位置是基于位移探测器的输出来获得的，而位移探测 器探测在进行圆度测量时由于与被测量物体接触而造成的触针的位移。因此，其他触针位 置获取装置不再需要。


从下面给出的详细描述以及附图，可以更全面理解本发明，附图仅作为图示给出 并因此不限制本发明，图中图1是根据本发明实施方式的圆度测量设备的示意性结构的解释图；图2是图1所示的设备中使用的触针的倾斜角和行程范围的解释图；图3是在本发明中的典型触针、保持件和位移探测器的解释图；图4A到4E是钻孔的内壁表面被本发明的圆度测量设备所测量的状态的解释图； 以及图5A到5E是带有凹坑部分的被测量物体由本发明的圆度测量设备测量的状态的 解释图。
具体实施例方式下面参照附图解释本发明的一个实施方式。在图1中，示出根据本发明实施方式的圆度测量设备的外观图。在图1中，圆度测 量设备10包括底座12、可旋转地设置于底座12上的旋转台14、用于调节旋转台14的X方 向的位置的位置调节装置16以及用于调节旋转台14的Y方向的位置的位置调节装置18、 用于调节装载表面的X方向的倾斜量的倾斜调节装置20以及用于调节装载表面的Y方向 的倾斜量的倾斜调节装置22、作为探测器的触针26，该触针接触旋转台14上所装载的被测 量物体24的表面并且探测其位置、使得触针26沿X轴方向移动的X轴触针移动装置28、以 及在每个X轴触针移动装置28的Z轴方向(竖直)导致触针26移动的Z轴触针移动装置 30。然后，底座12的旋转量、装载表面14a的X-Y平面上的移动量、装载表面14a相对 于X-Y平面的倾斜量、触针26被触针移动装置28和30的移动量、触针26的倾斜角位移被 分别供给到控制器32，在该控制器中装有微型计算机。在本实施方式中，如图2所示，触针26由保持件40所保持。如图2所示，其中装 有位移探测器的保持件40的外形大于触针26的外形。因此，存在这样的可能性，即当触 针26被竖直保持时，保持件40与被测量物体24接触并从而使得触针26不能进行测量。
因此，如图2所示，保持件40这样保持触针26，使得倾斜角可以在预定角度范围内 变化。而且，触针26被驱动装置(energizing means)(其图示省略)驱动而具有最大倾斜 角。结果，从触针26的顶端到保持件40的标准垂线Z的距离对应于触针26的可移动行程 (在这样的触针与被测量物体接触时触针可以避开的范围)。
本发明的特有的特征在于将触针位置的最佳行程范围通知给保持件。也就是，如图3所示，根据本实施方式的保持件40配备有位移探测器42，用于探 测触针26的倾斜角的位移，并配备有倾斜角改变机构44，用于改变倾斜角。而且，倾斜角 改变机构44具有减速齿轮48、50和52以及行程约束螺钉54。而且，根据电机46的转动， 行程约束螺钉54通过减速齿轮48、50和52在图3中前后移动。当螺钉54在图3中向前， 即向左走时，触针26的行程S被设定为较短，而当螺钉54在图3中向后、即向右走时，触针 26的行程S被设定为较长。在本实施方式中，作为触针26，采用杠杆形式，S卩，其可以在作为旋转中心的支点 26a上转动。顶端26b可以接触被测量物体。而且，底端部26c接触约束螺钉54，以实现触 针26的转动约束，即倾斜角变化和行程变化。而且，借助于控制器32通过驱动电机46来实现行程S的设定。在本发明中，控制 器32基于位移探测器42的倾斜角的信息来设定行程S。也就是说，位移探测器42基本上 探测正与被测量物体24接触的触针26的倾斜角度随着被测量物体24的表面轮廓而变化。 在本发明中，位移探测器42也被用来探测在由电机46强制执行行程S变化(触针26的倾 斜角的变化)时行程的被调节的长度。在图4A到4E中，示意性示出利用根据本实施方式的圆度测量设备测量钻孔的内 壁面的状态。如图4A所示，当触针26在触针26的行程被保持较大的状态下靠近钻孔60时，即 使保持件40正位于钻孔60上方，触针26的顶端也不会到达钻孔60。当保持器40在这种 情况下下降时，在某些情况下会造成触针断裂，如图4B所示。为此，在本实施方式中，当保持件40到达钻孔60正上方的位置时，触针26的行程 被约束为较小，如图4C所示。结果，触针26的顶端被限制在钻孔60的范围内，且当触针26 如图4D所示被放下时，触针26接触钻孔60的内表面，然后触针26的行程被稍微增大，使 得可以进行圆度测量。此时，控制器32基于来自位移探测器42的倾斜角A的测量结果来估计触针26的 顶端的位置。然后，控制器32可以根据估计值通过调节行程约束螺钉54的延伸量来获得 理想的行程S。然后，如图4E所示，通过向左移动行程约束螺钉54，行程S可以较小，而通 过向右移动行程约束螺钉54，行程S可以较大。图5A到5E示意性示出利用根据本实施方式的圆度测量设备对在被测量表面上带 有凹坑的被测量物体进行测量的状态。在本测量实施例中，凹坑部分62设置在圆柱形被测量物体的外周表面上。在普通 圆度测量中，当被朝向被测量物体驱动的触针26来到凹坑部分62时，触针26的顶端落入 凹坑部分62中。在这种状态下，当被测量物体24的旋转仍继续时，触针26撞击凹坑部分 62的壁。存在触针26被损坏的一些情况，如图5B所示。相反，根据本实施方式的圆度测量设备，当触针26来到凹坑部分62时，如图5C所 示，基于来自控制器32的指令，触针26的行程S被约束得较小，使得触针26不会落入凹坑 部分62中，如图5D所示。然后，在触针26穿过凹坑部分内62之后，控制器32立即再次延长行程S，并且重 新开始圆度测量，如图5E所示。
在本实施方式中，被测量物体24的轮廓信息事先存储在测量程序中，因此，当触 针26的偏移超出圆度测量中预测的变化范围时，控制器32确定触针26来到凹坑部分62， 并然后缩短行程S，当触针26穿过由轮廓信息所给出的凹坑宽度时，立即延长行程S，然后 重新开始圆度测量。虽然上面已经描述了根据本发明的一个实施方式，但是本发明并不局限于上述实 施方式，而是在不背离如所附权利要求书陈述的本发明的范围的前提下可以做出各种设计变动。
权利要求
一种圆度测量设备，包括旋转台，被测量物体被装载于该旋转台上；接触型触针，该接触型触针被构造成倾斜地接触被测量物体的基本上圆形的被测量表面；保持件，该保持件被构造成在预定行程范围内保持所述触针，使得所述触针的倾斜角可变；位移探测器，该位移探测器被构造成探测所述触针的倾斜角的位移，该位移是由触针和被测量表面之间的接触所造成；以及控制器，该控制器被构造成基于位移探测器的输出估计触针顶端的位置；以及在该位置的最佳行程范围中控制保持件。
2.如权利要求1所述的圆度测量设备，其中 所述触针被构造成在支点上转动；且所述控制器被构造成通过触针底端部的转动约束来控制保持件。
全文摘要
本发明公开了一种圆度测量设备，包括旋转台，被测量物体被装载于该旋转台上；接触型触针，该接触型触针被构造成倾斜地接触被测量物体的基本上圆形的被测量表面；保持件，该保持件被构造成在预定行程范围内保持所述触针，使得所述触针的倾斜角可变；位移探测器，该位移探测器被构造成探测所述触针的倾斜角的位移，该位移是由触针和被测量表面之间的接触所造成；以及控制器，该控制器被构造成基于位移探测器的输出估计触针顶端的位置；以及将该位置的最佳行程范围指示给保持件。
文档编号G01B21/20GK101922925SQ20101020298
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者中山树, 进藤秀树 申请人:株式会社三丰