CN107796352B

CN107796352B - 圆度测量装置

Info

Publication number: CN107796352B
Application number: CN201710775342.4A
Authority: CN
Inventors: 中山树; 石桥一成
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: US20180058836A1; DE102017214462A1; CN107796352A; US10323921B2; JP2018036130A; JP6784539B2

Abstract

一种圆度测量装置，包括：角度检测器，用于检测载物台相对于X轴方向的当前转动角度；操纵杆(外部操作器)，用于指示载物台的转动轴线的操作量；定心控制器，用于根据操作量和转动角度来计算CX轴移动量和CY轴移动量，并且基于所计算出的CX轴移动量和CY轴移动量来移动CX轴移动机构和CY轴移动机构；以及水平调整控制器，用于根据操作量和转动角度来计算LX轴倾斜量和LY轴倾斜量，并且基于所计算出的LX轴倾斜量和LY轴倾斜量来移动LX轴移动机构和LY轴移动机构。

Description

圆度测量装置

技术领域

本发明涉及一种圆度测量装置。

背景技术

使用圆度测量装置作为用于测量工件的圆度的测量器。圆度测量装置在基底上包括能够绕垂直转动轴线(Z轴)转动并且可以将工件放置于其上的载物台、以及用于转动载物台的转动驱动机构。圆度测量装置还包括竖直立在基底上的柱体、能够沿柱体在上/下方向上升和下降的升降滑块、被升降滑块支撑并且能够沿水平方向滑动的滑动臂、以及安装至滑动臂的前端的检测装置。该检测装置能够输出用于触摸工件的触针的位置变化作为电信号。利用这种圆度测量装置，可以通过在使检测装置与要测量的工件的外周面上的预定高度位置相接触的同时、在使工件位于载物台上的状态下转动该工件，来测量在所接触的高度位置处的工件的圆周形状。

在圆度测量装置中，在进行测量操作时，需要用于调整工件的转动轴线的已知为定心操作(centering operation)和水平调整操作(leveling operation)(一起称为定心/水平调整操作)的操作。定心操作是指用于对载物台的转动轴线和工件的中心轴线之间的水平方向偏移进行机械校正的操作。水平调整操作是指用于机械地校正成载物台的上表面呈水平的状态的操作、即用于对载物台的转动轴线和工件的中心轴线之间的倾斜进行机械校正的操作。在定心操作和水平调整操作已经结束的状态下，使载物台的转动轴线与工件的中心轴线对齐，以工件的中心轴线为中心通过载物台来转动工件，并且可以在圆周面的任何高度位置处测量精确的圆度。

在传统的圆度测量装置中，为了进行上述的定心操作和水平调整操作，使用安装了专用调整机构的载物台(向心载物台)(参见日本专利3511494)。为了进行定心操作，针对向心载物台来定义利用在载物台的转动轴线为原点的状态下水平延伸的CX轴和CY轴的直角坐标系。另外，为了改变载物台上所放置的工件在CX轴方向和CY轴方向上的位置，设置CX轴调整机构和CY轴调整机构。CX轴调整机构和CY轴调整机构可以例如通过相对于载物台主体沿CX轴方向和CY轴方向移动工件所位于的载置板，来分别调整工件相对于转动轴线的CX轴方向位置和CY轴方向位置。

为了进行水平调整操作，针对向心载物台来定义利用在载物台的转动轴线为原点的状态下水平延伸的LX轴和LY轴的直角坐标系。另外，为了使放置在载物台上的工件在LX轴方向和LY轴方向倾斜，设置LX轴调整机构和LY轴调整机构。LX轴调整机构和LY轴调整机构可以通过例如相对于载物台主体使工件位于的载置板的LX轴方向侧和LY轴方向侧其中一方上升，来分别使载置板相对于LX轴方向和LY轴方向倾斜，由此可以分别调整工件相对于转动轴线的LX轴方向倾斜和LY轴方向倾斜。可以使用与千分尺头类似的机构来手动驱动或者可以使用马达来驱动CX、CY、LX和LY轴调整机构中的各机构。

在包括上述的向心载物台的圆度测量装置中，在测量操作之前进行工件的定心操作和水平调整操作(定心/水平调整操作)。在定心/水平调整操作中，向心载物台的CX轴、CY轴、LX轴和LY轴各自顺次与圆度测量装置的X轴(利用滑动臂的检测装置的移动轴)一致，并且在该状态下，手动转动各轴调整机构(CX轴、CY轴、LX轴和LY轴)的手柄，以进行调整。在该情形下，对于定心操作，交替调整CX轴手柄和CY轴手柄。此外，对于水平调整操作，交替调整LX轴手柄和LY轴手柄。因此，由于在位于交叉方向的两个轴之间进行移动的同时进行调整，导致定心操作和水平调整操作可能变得复杂。

为了避免这种复杂操作，在圆度测量装置的一部分中，开发了自动进行上述定心操作和水平调整操作的圆度测量装置。然而，为了向已经运转的圆度测量装置添加自动的定心/水平调整，必须马达驱动各轴调整机构，并且必须更新用于执行调整操作的控制软件。这涉及大规模的构造和成本需求，这对实施而言是一种妨碍。

发明内容

本发明提供一种容易实施且可以简化转动轴线调整操作的圆度测量装置。

根据本发明的一种圆度测量装置，其包括：载物台，其设置有要放置工件的载置板，其中所述载物台能够绕转动轴线转动并使放置在所述载置板上的工件转动；以及检测装置，其设置有能够与放置在所述载置板上的工件接触的触针，其中所述检测装置被配置为检测所述触针的位置变化，所述圆度测量装置在所述载物台转动时使所述触针与所述工件的周面接触，并且根据所述检测装置所检测到的所述触针的位置变化来进行所述工件的圆形形状的测量。所述圆度测量装置还包括：第一移动机构和第二移动机构，其安装在所述载物台上，其中所述第一移动机构和所述第二移动机构使所述载置板分别沿与所述转动轴线垂直的第一移动轴方向和第二移动轴方向移动；角度检测器，其被配置为检测所述载物台的当前的转动角度；外部操作器，其被配置为指示放置在所述载置板上的工件的操作量，其中所述操作量是沿与所述转动轴线垂直的操作方向进行的操作量；以及定心控制器，其被配置为根据所述操作量和所述转动角度来计算沿所述第一移动轴方向的第一移动量和沿所述第二移动轴方向的第二移动量，并且基于所计算出的所述第一移动量和所述第二移动量来分别驱动所述第一移动机构和所述第二移动机构。

在本发明中，可以使用能够调整至少一个变量的任何装置作为诸如外部连接至装置主体的操纵杆或具有滑动量的操作装置等的外部操作器，并且可以通过有线或无线连接将该外部操作器连接至装置主体。还可以将外部操作器安装至装置主体的外部。在本发明中，用于根据操作量dX和转动角度θ来计算第一移动量和第二移动量的过程可以进行任何通常的几何算术运算。可以使用根据角度θ将操作量dX分配成分量的操作。例如，在将第一移动轴和第二移动轴指定为载物台的CX轴和CY轴的情况下，可以分别通过dCX＝dX·cos(θ)和dCY＝dX·sin(θ)等来计算CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY(第一移动量和第二移动量)。在本发明中，角度检测器可以使用圆度测量装置的没有进行修改的现有结构。

在本发明中，如下这样进行定心操作。首先，例如，将圆柱状的工件放置在载物台的载置板上，并且在触针与工件的周面接触的状态下使载物台转动。伴随着载物台的转动，触针追踪工件的周面，并且可以测量触针接触的高度(例如，Z轴位置)处的工件的形状。在工件的几何中心轴线相对于载物台的转动轴线发生偏移的情况下，触针的接触位置的水平方向位置(例如，X轴位置)可能随着工件的转动(即，根据转动角度)而增大或减小(振荡)。有鉴于此，作业者使载物台转动，找到触针与工件接触的X轴位置最大(或最小)的位置，并且使载物台在该位置停止。此时，工件的最大中心偏移朝向X轴方向，这意味着X轴方向是必须调整中心偏移的操作方向。将载物台在该状态下的角度位置指定为转动角度θ。另外，作为用以调整定心的操作，进行调整，以使得触针与工件接触的X轴位置等于最大值和最小值之间的中间值。

具体地，在触针与工件相接触的状态下(在X轴位置是最大值或最小值的状态下)，对外部操作器(诸如操纵杆等)进行操作。通过这种操作，指示与载置板相对于载物台的转动轴线的移动量相对应的操作量dX。通过定心控制器来参考所指示的操作量dX。在对外部操作器进行操作并且指示操作量dX时，定心控制器从角度检测器获得载物台在该时刻的转动角度θ，并且根据操作量dX(与操作量dX相对应的距离的移动量)和转动角度θ来计算第一移动量和第二移动量(例如，CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY)。然后，定心控制器使CX轴移动机构(第一移动机构/移动器)基于所计算出的第一移动量(CX轴移动量dCX)来进行移动，以及使CY轴移动机构(第二移动机构/移动器)基于所计算出的第二移动量(CY轴移动量dCY)来进行移动。通过在第一移动轴和第二移动轴这两者上同时移动，可以使载置板和工件相对于载物台的转动轴线沿操作方向(X轴方向)移动了操作量dX。在该状态下，上述的工件的中心轴线的偏移变成操作方向(X轴方向)上的位置变化。因此，通过移动与操作量dX相对应的距离，可以减小工件的中心轴线的偏移。此外，在重复多次进行使用外部操作器移动与操作量dX相对应的距离并且触针与工件接触的操作方向位置(X轴位置)等于上述的最大值和最小值的中间值(中心轴线的振荡量的中间值)的情况下，定心操作在该位置处结束。

这样，根据本发明，在触针与工件相接触的状态下，通过转动载物台并检测工件的中心轴线的偏移，并且在观看触针所检测到的工件的当前位置的同时对外部操作器进行操作，可以逐渐减小工件的中心轴线的偏移，并且通过最终消除该偏移，可以进行定心操作。因此，根据本发明，不需要分开调整第一移动轴和第二移动轴的操作，并且可以简化定心操作。此外，基于本发明的定心操作例如与沿表现最大偏移的操作方向逐渐移动中心位置发生偏移的工件的操作类似，并且作业者可以容易且直观地把握该操作。此外，第一移动机构和第二移动机构是马达驱动的，并且在将定心控制器并入控制装置中并连接外部操作器的情况下，可以容易地实施本发明。特别地，不需要如现有的自动定心/水平调整那样转换成全自动的大型软件，从而便于实施。

在根据本发明的圆度测量装置中，优选地，在所述载物台上还安装有第一倾斜机构和第二倾斜机构，所述第一倾斜机构和所述第二倾斜机构分别调整所述载置板相对于与所述转动轴线垂直的第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向的倾斜；以及所述圆度测量装置还设置有水平调整控制器，其中所述水平调整控制器用于根据所述操作量和所述转动角度θ来计算相对于所述第一倾斜轴方向的第一倾斜量和相对于所述第二倾斜轴方向的第二倾斜量，并且基于所计算出的所述第一倾斜量和所述第二倾斜量来驱动所述第一倾斜机构和所述第二倾斜机构。

在本发明中，在根据本发明的上述定心操作(第一移动轴位置和第二移动轴位置的调整)之后，在工件上的不同高度(Z轴位置)处进行同样的操作，由此可以调整工件相对于第一倾斜轴和第二倾斜轴(例如，LX轴和LY轴)的倾斜。换句话说，即使在上述定心操作在工件的预定高度位置处结束的状态下，在工件的中心轴线相对于载物台的转动轴线发生倾斜的情况下，在工件的不同高度位置处也会出现中心轴线的偏移。在该偏移与X轴方向一致并且被指定为操作方向的状态下，例如，通过移动了与上述定心操作同样的操作量dX，可以利用第一倾斜机构和第二倾斜机构(例如，LX轴倾斜机构和LY轴倾斜机构)来使载置板倾斜，由此可以减小工件的中心轴线的倾斜，结果可以进行载物台的水平调整操作。

具体地，在触针与工件相接触的状态下(在X轴方向(操作方向)上的位置是最大值或最小值的状态下)，对外部操作器(诸如操纵杆等)进行操作。通过上述操作，可以指示使载置板相对于载物台的转动轴线倾斜的操作量dX。通过水平调整控制器来参考所指定的操作量dX。在对外部操作器进行操作并且指示操作量dX时，水平调整控制器从角度检测器获得载物台在该时刻的转动角度θ，并且根据操作量dX和转动角度θ来计算第一倾斜量和第二倾斜量(LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY)。水平调整控制器进一步使LX轴倾斜机构基于所计算出的LX轴倾斜量φLX使载置板倾斜，并且使LY轴倾斜机构基于所计算出的LY轴倾斜量φLY使载置板倾斜。通过LX轴和LY轴两者的同时倾斜，改变了载置板的倾斜，并且将在触针接触的高度位置处的工件的中心轴线的位置沿X轴方向移动了与操作量dX相对应的移动量。工件的中心轴线相对于载物台的转动轴线的倾斜表现为触针接触的高度位置处的工件的中心轴线的偏移，并且该偏移变成X轴方向的位置变化。因此，通过移动与操作量dX相对应的距离，可以减小工件上的不同高度位置处的工件的中心轴线的偏移(即，中心轴线的倾斜)。此外，在重复多次进行使用外部操作器移动与操作量dX相对应的距离并且触针与工件接触的X轴位置(操作方向位置)等于上述的最大值和最小值的中间值(中心轴线的振荡量的中间值)的情况下，水平调整操作在该位置处结束。

这样，根据本发明，在触针与工件相接触的状态下，通过转动载物台并且检测工件的中心轴线的偏移，并且在观看触针所检测到的工件的当前位置的同时对外部操作器进行操作，可以逐渐减小工件的中心轴线的偏移，并且通过最终消除该偏移，可以进行水平调整操作。因此，根据本发明，不需要分开调整第一倾斜轴和第二倾斜轴(LX轴和LY轴)的操作，并且可以简化水平调整操作。此外，基于本发明的水平调整操作例如与沿操作方向(X轴方向)逐渐校正中心位置发生倾斜的工件的倾斜、从而校正该倾斜的操作类似，并且作业者可以容易且直观地把握该操作。此外，第一倾斜机构和第二倾斜机构(LX轴倾斜机构和LY轴倾斜机构)是马达驱动的，并且在将水平调整控制器并入控制装置并且连接外部操作器的情况下，可以容易地实施本发明。特别地，不需要如现有的自动定心/水平调整那样转换成全自动的大型软件，从而便于实施。

根据本发明的一种圆度测量装置，其包括：载物台，其设置有要放置工件的载置板，其中所述载物台被配置为能够绕转动轴线转动并使放置在所述载置板上的工件转动；以及检测装置，其设置有能够与放置在所述载置板上的工件接触的触针，其中所述检测装置被配置为检测所述触针的位置变化，所述圆度测量装置在所述载物台转动时使所述触针与所述工件的周面接触，并且根据所述检测装置所检测到的所述触针的位置变化来进行所述工件的圆形形状的测量。所述圆度测量装置还包括：第一倾斜机构和第二倾斜机构，其安装在所述载物台上，所述第一倾斜机构和所述第二倾斜机构被配置为分别调整所述载置板相对于第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向的倾斜；角度检测器，其被配置为检测所述载物台的当前的转动角度；外部操作器，其被配置为指示放置在所述载置板上的工件的操作量，其中所述操作量是沿与所述转动轴线垂直的操作方向进行的操作量；以及水平调整控制器，其被配置为根据所述操作量和所述转动角度来计算相对于所述第一倾斜轴方向的第一倾斜量和相对于所述第二倾斜轴方向的第二倾斜量，并且基于所计算出的所述第一倾斜量和所述第二倾斜量来分别驱动所述第一倾斜机构和所述第二倾斜机构。

根据上述本发明，可以与上述定心独立地实现根据本发明的上述水平调整。

在根据本发明的圆度测量装置中，优选地，所述第一移动量和所述第二移动量是根据所述转动角度将与沿所述操作方向的操作量相对应的距离分配成沿所述第一移动轴方向和所述第二移动轴方向的分量而得到的值，以使得所述第一移动量和所述第二移动量合成而得到的移动量等于与所指示的沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离。在本发明中，可以将定心期间用于驱动第一移动机构和第二移动机构的操作量dX与触针的预定高度位置处的沿操作方向的移动量相关联(例如，成比例)，并且可以可靠地进行预期调整。

在根据本发明的圆度测量装置中，优选地，所述第一倾斜量和所述第二倾斜量是在所述触针的转动轴线方向位置处的沿所述操作方向的移动量，以及所述第一倾斜量和所述第二倾斜量是根据所述转动角度而分配成所述第一倾斜轴方向和所述第二倾斜轴方向的分量而得到的值，以使得所述第一倾斜量和所述第二倾斜量合成而得到的倾斜量等于与所指示的在所述触针在所述转动轴线方向的位置处的沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离。在本发明中，可以将水平调整期间用于驱动第一倾斜机构和第二倾斜机构的操作量dX与在触针的预定高度位置处的沿操作方向的移动量相关联(例如，成比例)，并且可以可靠地进行预期调整。

根据本发明，可以提供容易实施并且可以简化转动轴线调整操作的圆度测量装置。

附图说明

在以下的详细说明中，通过本发明的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述的多个附图来进一步说明本发明，其中在附图的几个视图中，相同的附图标记表示相似的部件，并且其中：

图1是示出根据本发明的圆度测量装置的实施例的立体图；

图2是示出根据实施例的圆度测量装置的平面图；

图3是示出根据实施例的圆度测量装置的控制装置的框图；

图4是示出实施例所进行的计算的示意图；

图5是示出根据实施例的定心操作的流程图；

图6是示出根据实施例的定心操作的结果的示意图；

图7是示出根据实施例的水平调整操作的流程图；以及

图8是示出根据实施例的水平调整操作的结果的示意图。

具体实施方式

这里所示的细节是举例，并且仅用于例示性地论述本发明的实施例的目的，并且是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在这方面，没有尝试以比本发明的基本理解所需的细节更详细的方式示出本发明的结构细节，其中利用附图所进行的说明使得在实践中如何能够实现本发明的各种形式对于本领域技术人员而言是明显的。

圆度测量装置

图1和2示出基于本发明的圆度测量装置1。根据本实施例的圆度测量装置1包括作为装置主体的基底10以及安装在基底10的上面的载物台20。载物台20被驱动机构(附图中未示出)驱动，以相对于基底10转动。载物台20的转动轴线L被指定为基底10的Z轴方向(垂直方向)。工件W放置在载物台20的上面。工件W的中心轴线C位于沿着载物台20的转动轴线L延伸的位置。

检测装置移动机构30与载物台20相邻地安装在基底10的上面，并且在检测装置移动机构30上支撑检测装置(检测器)40。检测装置移动机构30包括用于使得能够沿基底10的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的各轴的移动机构(附图中未示出)。检测装置移动机构30能够使检测装置40沿X、Y和Z轴方向中的各方向移动至任何期望位置。检测装置40包括用于检测触针41以及触针41的位置变化的转换器(附图中未示出)。检测装置40能够进行针对触针41接触的表面的轮廓形状的信号输出。检测装置40可以通过检测装置移动机构30移动，并且可以使触针41与放置在载物台20上的工件W的周面上的期望高度位置相接触。

转动轴线调整机构

针对载物台20设置调整机构，其中，该机构进行用于使载物台20的转动轴线L与工件W的中心轴线C对齐的操作(定心操作和水平调整操作)。载物台20包括以使得能够转动的方式安装在基底10上的圆柱形的主体21，并且包括以使得能够沿水平方向移动的方式安装在主体21的上面的盘状的载置板22。

向主体21的侧面设置有：用于使载置板22沿CX轴方向和CY轴方向移动的CX轴移动机构26和CY轴移动机构27，其中，CX轴方向和CY轴方向这两者均与垂直转动轴线L垂直，并且相互垂直；以及用于调整载置板22的CX轴方向倾斜(LX轴方向)和CY轴方向倾斜(LY轴方向)的LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29。

CX轴移动机构26和CY轴移动机构27是经由来自马达的驱动使载置板22分别沿CX轴方向和CY轴方向滑动的构造。CX轴方向和CY轴方向分别与本发明的第一移动轴方向和第二移动轴方向相对应，以及CX轴移动机构26和CY轴移动机构27分别与本发明的第一移动机构和第二移动机构相对应。LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29是经由来自马达的驱动使载置板22分别在LX轴方向和LY轴方向倾斜的构造。LX轴方向和LY轴方向分别与本发明的第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向相对应，以及LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29分别与本发明的第一倾斜机构(第一倾斜器)和第二倾斜机构(第二倾斜器)相对应。

控制装置

圆度测量装置1包括用于进行对包括工件W的圆度测量的各部分的操作控制的控制装置50。本实施例的控制装置50包括个人计算机，并且基于内部存储的操作程序来进行各部分的控制。在本实施例中，控制装置50与基底10(装置主体)分开，但是控制装置50还可以与装置主体合并。

在图3中，控制装置50包括作业者P可以操作圆度测量装置1并读取信息的键盘51和显示器52。还可以包括用以提供输入的诸如鼠标或触摸板等的定点装置。此外，在控制装置50上安装操纵杆53作为根据本发明的外部操作器。

控制装置50包括测量控制器54以进行对工件W的诸如圆度等的轮廓形状的测量。测量控制器54是用于描述预定的操作过程的程序，并且通过在工件W位于载物台20上的状态下启动测量控制器54，可以检测工件W的周面的轮廓形状和圆度。

具体地，测量控制器54经由移动控制器55使载物台20转动，并且使用检测装置移动机构30使检测装置40与工件W的周面接触。另外，通过角度检测器56读取载物台20的当前转动角度θ(以下称为角度θ)，通过接触位置检测器57读取从检测装置40输出的表示触针41的位置变化T的信号，并且记录针对各角度θ的位置变化T。结果，可以测量针对整个周面(即，针对角度θ＝0～360°)的位置变化T(θ)，并且可以通过处理该数据来检测工件W的周面的轮廓形状和圆度。

控制装置50包括用于在测量控制器54进行工件W的测量之前进行载物台20的定心操作和水平调整操作的定心控制器58和水平调整控制器59。定心控制器58和水平调整控制器59各自是用于说明预定操作过程的程序。

在作业者P向控制装置50发出指示以进行定心操作时启动定心控制器58，并且定心控制器58根据经由操纵杆53输入的X轴方向(本发明的操作方向)的操作量dX以及角度检测器56所获得的当前角度θ，来计算CX轴移动量dCX(本发明中的第一移动量)和CY轴移动量dCY(本发明中的第二移动量)。定心控制器58计算CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY，以使得在进行合成时X轴方向的移动量是操作量dX。在本实施例中，如图4所示，在将角度检测器56所检测到的载物台20的当前角度θ定义为CX轴相对于X轴的角度时，通过dCX＝dX·cos(θ)来计算CX轴移动量dCX、并且通过dCY＝dX·sin(θ)来计算CY轴移动量dCY。

此外，定心控制器58基于所计算出的CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY来使载物台20的CX轴移动机构26和CY轴移动机构27动作。因此，改变载物台20的载置板22的水平位置，并且忽略角度θ，使载物台20沿X轴方向移动了作为CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY的合成的移动量dX(即，操作量dX)。

在作业者P向控制装置50发出指示以进行水平调整操作时启动水平调整控制器59，并且水平调整控制器59根据经由操纵杆53输入的操作量dX和角度检测器56所获得的当前角度θ，在用于水平调整操作的触针41接触的高度位置处计算LX轴倾斜量φLX(本发明中的第一倾斜量)和LY轴倾斜量φLY(本发明中的第二倾斜量)。水平调整控制器59计算LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY，以使得在进行合成时X轴方向的移动量是操作量dX。

与上述的CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY相比，LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY是复杂的，但是可以通过几何算术运算来计算。概述的计算可以参考CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY并且如图4所示，将LX轴移动量dLX定义为dLX＝dX·cos(θ)、并将LY轴移动量dLY定义为dLY＝dX·sin(θ)。此外，在将触针41接触的高度位置和载置板22的水平调整转动的中心之间的高度(Z轴)方向距离指定为dZ、并将中心轴线C和转动轴线L之间的角度指定为φ(载置板22由于操作量dX而倾斜的角度)的情况下，可以通过以下方式来求出LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY。

φLX＝tan^-1(dLX/dZ)

＝tan^-1(dX·cos(θ)/dZ)

φLY＝tan^-1(dLY/dZ)

＝tan^-1(dX·sin(θ)/dZ)

此外，水平调整控制器59基于所计算出的LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY来使载物台20的LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29动作。因此，在用于水平调整操作的触针41接触的高度位置处、即在该高度的水平面内，忽略角度θ，使载物台20沿X轴方向移动了作为(分别与LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY相对应的)LX轴移动量dLX和LY轴移动量dLY的合成的操作量dX。结果，使载置板22倾斜，以使得相对于载置板22的定心状态没有发生改变，但是在触针41接触的高度位置处沿X轴方向移动了操作量dX，从而使得中心轴线C的上侧沿-X方向移动。结果，倾斜基于LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY而发生改变(参见图8；后面详细描述)。

定心操作

根据本实施例的定心操作的具体过程如下。在进行定心操作的情况下，预先将圆柱形的工件W放置在载物台20上。定心操作中所使用的工件W不限于圆柱形状，代替地可以是圆锥状，或者可以是具有与中心轴线C交叉的圆形截面的任意形状(即，可以绕中心轴线C而获得圆形轮廓形状的任意形状)。接着，作业者P向控制装置50发出用以执行定心操作的指示。在控制装置50中，启动定心控制器58。在这种状态下，进行图5所示的过程。

在图5中，作业者P利用检测装置移动机构30使检测装置40沿-X方向移动(图2中的向左移动)，并且使检测装置40的触针41与工件W的周面接触(图5中的处理S51)。触针41与工件W的周面接触的高度位置(Z轴位置)可以是任意期望高度。然而，优选工件W上的尽可能接近载置板22的低位置。

在触针41与工件W的周面相接触的状态下，作业者P向控制装置50发出指示，并使载物台20转动。伴随着载物台20的转动，触针41追踪工件W的周面。因此，在控制装置50中，从接触位置检测器57获得触针41当前接触的周面的位置变化T，并且测量触针41接触的高度位置(Z轴位置)的工件W的轮廓形状。以针对角度θ＝0～360°的位置变化T(θ)的形式记录该轮廓形状。

在本示例中，在工件W的中心轴线C和载物台20的转动轴线L发生偏移的情况下，触针41的接触位置的X轴位置(位置变化T)可能随着工件W的转动(即，根据转动的角度θ)而增大或减小(振荡)。因此，在上述的位置变化T(θ)中，存在+X方向上振荡最远的X轴方向位置变化的最大值Xt以及-X方向上振荡最远的X轴方向位置变化的最小值Xb。作业者P记录最大值Xt和最小值Xb(处理S52)。

接着，作业者P将触针41与工件W接触的当前X轴位置(从接触位置检测器57获得的位置变化T)显示在显示器52上，在观看显示器52的同时手动转动载物台20，使载物台20在当前位置变化T是最大值Xt(最大值Xt和最小值Xb之一)的角度位置处停止，并且保持载物台20处于该状态(处理S53)。

图6示出在载物台20的载置板22的高度位置处(工件W的下面)中心轴线C与载物台20的转动轴线L对齐的工件W的状态(点划线所示)。与此相对，实线所示的工件W处于中心轴线C相对于载物台20的转动轴线L发生偏移的状态(中心偏移状态)，并且在图6所示的状态下，该偏移量是最大值Xt，并且偏移方向是+X方向。因此，在工件W沿-X方向移动最大值Xt(偏移量)的情况下，可以实现图6中的点划线所示的定心状态。为此，在观看显示器52上所显示的触针41的当前X轴位置(从接触位置检测器57获得的位置变化T)的同时，作业者P通过使用操纵杆53使载物台20的载置板22(工件W)仅移动操作量dX的递增量。

换句话说，在对操纵杆53进行操作时，指示与杆的倾斜相对应的操作量dX(处理S54)。将所指示的操作量dX输入至定心控制器58。在定心控制器58检测到该操作量dX时，从角度检测器56获得该时刻的载物台20的角度θ，并且根据操作量dX和角度θ来计算CX轴移动量dCX和CY轴移动量dCY(处理S55)。

然后，定心控制器58使CX轴移动机构26基于所计算出的CX轴移动量dCX来进行移动，并且使CY轴移动机构27基于CY轴移动量dCY来进行移动。通过沿CX轴和CY轴两者的同时移动，使载置板22沿CX轴方向和CY轴方向移动，并且使工件W相对于载物台20的转动轴线L沿-X方向移动了操作量dX(处理S56)。如上所述，工件W的中心轴线C的偏移变成X轴方向上的位置变化(参见图6)。因此，通过移动操作量dX，使工件W的中心轴线C和载物台20的转动轴线L之间的偏移减小了操作量dX。

在重复多次进行使用操纵杆53的操作量dX的这种移动并且触针41与工件W接触的X轴位置(显示器52上所显示的位置变化T)等于上述的最大值Xt和最小值Xb的中间值(中心轴线C的振荡量的中间值)(Xt+Xb)/2的情况下(处理S57)，定心操作在该位置处结束。在图6中，在定心操作结束的状态下，在载物台20的载置板22的高度位置(工件W的下面)处，使载物台20的转动轴线L和实线所示的工件W的中心轴线C对齐。

水平调整操作

根据本实施例的水平调整操作的具体过程如下。在通过上述定心操作(参见图5)在载物台20的载置板22的高度位置(工件W的下面)处使载物台20的转动轴线L和工件W的中心轴线C对齐的状态(图6的实线所示的状态)下，进行根据本实施例的水平调整操作。在上述定心操作之后，作业者P向控制装置50发出用以执行水平调整操作的指示。在控制装置50中，启动水平调整控制器59。在该状态下，进行图7所示的过程。

在图7中，作业者P使检测装置40的触针41与工件W的周面相接触(图7中的处理S71)。触针41与工件W的周面相接触的高度位置(Z轴位置)应当是与定心操作的高度位置不同的高度位置，并且优选是工件W上较高的且远离载置板22的位置。

在触针41与工件W的周面相接触的状态下，作业者P向控制装置50发出指示，并且使载物台20转动。伴随着载物台20的转动，触针41追踪工件W的周面。因此，在控制装置50中，从接触位置检测器57获得触针41当前接触的周面的位置变化T，并且测量触针41接触的高度位置(Z轴位置)处的工件W的轮廓形状。以针对角度θ＝0～360°的位置变化T(θ)的形式记录该轮廓形状。

在本示例中，即使在载物台20的转动轴线L与工件W的中心轴线C在载物台20的载置板22的高度位置(工件W的下面)处对齐的情况下，在工件W的中心轴线C相对于载物台20的转动轴线L发生倾斜时，触针41的接触位置的X轴位置(位置变化T)也可能随着工件W的转动(即，根据转动的角度θ)而增大或减小(振荡)。因此，在上述的位置变化T(θ)中，存在+X方向上振荡最远的X轴方向位置变化的最大值Xt以及-X方向上振荡最远的X轴方向位置变化的最小值Xb。作业者P记录最大值Xt和最小值Xb(处理S72)。

接着，作业者P将触针41与工件W接触的当前X轴位置(从接触位置检测器57获得的位置变化T)显示在显示器52上，在观看显示器52的同时手动转动载物台20，使载物台20在当前位置变化T是最大值Xt(最大值Xt和最小值Xb之一)的角度位置处停止，并且保持载物台20处于该状态(处理S73)。

在图8中，实线所示的工件W处于中心轴线C与载物台20的转动轴线L对齐的状态(实现定心和水平调整的状态)。与此相对，对于点划线所示的工件W，中心轴线C与载物台20的转动轴线L在载物台20的载置板22的高度位置(工件W的下面)处对齐，但是工件W的中心轴线C相对于载物台20的转动轴线L发生了倾斜。因此，在工件W的高位置处，中心轴线C沿+X方向相对于载物台20的转动轴线L偏移了最大值Xt。

因此，在工件W沿-X方向移动最大值Xt(偏移量)的情况下，可以实现图6中的点划线所示的定心状态。为此，在观看显示器52上所显示的触针41的当前X轴位置(从接触位置检测器57获得的位置变化T)的同时，作业者P使用操纵杆53使载物台20仅移动操作量dX的递增量。

换句话说，在对操纵杆53进行操作时，指示与杆的倾斜相对应的操作量dX(处理S74)。将所指示的操作量dX输入至水平调整控制器59。在水平调整控制器59检测到操作量dX时，从角度检测器56获得载物台20在该时刻的角度θ，并且根据操作量dX和角度θ来计算LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY(处理S75)。

水平调整控制器59进一步地基于所计算出的LX轴倾斜量φLX使LX轴倾斜机构28动作，并且基于LY轴倾斜量φLY使LY轴倾斜机构29动作。通过两个轴的同时操作，使载物台20的载置板22在LX轴和LY轴各自上发生倾斜。另外，合成各倾斜(参见图4)，以实现在工件W上的触针41接触的高度位置处使工件W的中心轴线C相对于转动轴线L沿-X方向移动了操作量dX的倾斜(处理S76)。

在重复多次进行使用操纵杆53的操作量dX的这种移动并且触针41与工件W接触的X轴位置(显示器52上所显示的位置变化T)等于上述的最大值Xt和最小值Xb的中间值(中心轴线C的振荡量的中间值)(Xt+Xb)/2的情况下(处理S77)，水平调整操作在该位置处结束。在图8中，在上述定心操作之后结束水平调整操作的状态下，使载物台20的转动轴线L与实线所示的工件W的中心轴线C对齐。

实施例的效果

在本实施例中，在触针41与工件W接触的状态下，通过使载物台20转动并且检测工件W的中心轴线C的偏移，并且在观看触针41所检测到的工件W的当前位置(位置变化T)的同时对操纵杆53(外部操作器)进行操作，可以逐渐减小工件W的中心轴线C相对于载物台20的转动轴线L的偏移，并且可以通过最终消除该偏移来进行定心操作。

因此，根据本实施例，不需要分开调整CX轴和CY轴的操作，并且可以简化定心操作。此外，基于本实施例的定心操作(使用操纵杆53(外部操作器)沿操作方向的操作量的输入)与例如在工件W的中心轴线C相对于载物台20的转动轴线L发生偏移时逐渐沿X轴方向移动工件W的操作类似，并且作业者P可以容易且直观地把握该操作。此外，CX轴移动机构26和CY轴移动机构27是马达驱动的。通过将定心控制器58并入控制装置50并且通过连接操纵杆53作为外部操作器，可以容易地实施定心操作。

在本实施例中，可以通过在工件W上的不同高度位置处重复与上述定心操作的过程同样的过程，来进行水平调整操作。因此，根据本实施例，不需要分开调整LX轴和LY轴的操作，并且可以简化定心操作。此外，基于本实施例的水平调整操作(使用操纵杆53(外部操作器)沿操作方向的操作量的输入)与例如在工件W的中心轴线C发生倾斜时沿X轴方向逐渐校正工件W的倾斜的操作类似，并且作业者P可以容易且直观地把握该操作。此外，LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29是马达驱动的。通过将水平调整控制器59并入控制装置50中并且通过连接操纵杆53作为外部操作器，可以容易地实施水平调整操作。

变形例

本发明不限于上述实施例，并且包括在能够实现本发明的优点的范围内的变形。在上述实施例中，使用操纵杆53作为外部操作器。然而，例如，可以使用诸如具有滑动量的操作装置等的用于调整至少一个变量(沿操作方向的操作量)的任何装置作为外部操作器，并且可以通过有线或无线连接将该外部操作器连接至装置主体。还可以将外部操作器安装至装置主体的外部。例如，可以将操纵杆53安装在基底10的正面。在上述实施例中，控制装置50与基底10分开，但是也可以将控制装置50并入基底10中。在这种情况下，可以在基底10的正面安装键盘51和显示器52。

在上述实施例中，在定心操作和水平调整操作中，使载物台20在当前位置变化T是最大值Xt的角度位置处停止，并且将载物台20保持在该位置(步骤S53和S73)。然而，使载物台20停止的角度位置可以是最大值Xt和最小值Xb中的任一个。在使用最小值Xb的情况下，操作量dX仅是具有相反的方向，而其它可以被认为相同。

在上述实施例中，用于根据操作量dX和角度θ来计算CX轴移动量dCX、CY轴移动量dCY、LX轴倾斜量φLX和LY轴倾斜量φLY的过程可以是其它计算过程，并且可以使用基于通常的几何算术运算、根据角度θ来将操作量dX分配成分量的操作。

在上述实施例中，分别将第一移动轴方向和第二移动轴方向指定为CX轴方向和CY轴方向，以及分别将CX轴移动机构26和CY轴移动机构27设置为第一移动机构和第二移动机构。此外，分别将第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向指定为LX轴方向和LY轴方向，以及分别将LX轴倾斜机构28和LY轴倾斜机构29设置为第一倾斜机构和第二倾斜机构。然而，本发明不限于这种配置。例如，可以在其它实施例中设置具有不同结构的CX轴移动机构、CY轴移动机构、LX轴倾斜机构和LY轴倾斜机构，并且可以指定其它轴方向作为移动轴方向和倾斜轴方向。此外，本发明不限于包括第一移动机构和第二移动机构以及第一倾斜机构和第二倾斜机构这两方的结构，并且代替地可以具有包括第一移动机构和第二移动机构而不包括第一倾斜机构和第二倾斜机构的结构、或者包括第一倾斜机构和第二倾斜机构而不包括第一移动机构和第二移动机构的结构。

可以使用本发明作为容易实现且具有简单转动轴线调整操作的圆度测量装置。

注意，已提供的上述示例仅用于说明的目的，并且决没有被构造成对本发明的限制。尽管已参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，这里已使用的词语是用于描述和说明的词语，而不是用于进行限制的词语。在没有背离本发明的各方面的精神和范围的情况下，可以在如当前陈述和修改的权利要求书的界限内进行改变。尽管这里已参考特定结构、材料和实施例说明了本发明，但本发明并不意图局限于这里所公开的细节；相反，本发明扩展至诸如处于所附权利要求书的范围内等的在功能上等同的所有结构、方法和用途。

本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims

1.一种圆度测量装置，包括：

载物台，其设置有要放置工件的载置板，其中所述载物台被配置为能够绕转动轴线转动并使放置在所述载置板上的工件转动；

检测器，其设置有能够与放置在所述载置板上的工件接触的触针，其中所述检测器被配置为检测所述触针的位置变化，其中：

在所述载物台转动时，使所述触针与所述工件的周面接触，以及

根据所述检测器所检测到的所述触针的位置变化来进行所述工件的圆形形状的测量；

第一移动器和第二移动器，其安装在所述载物台上，其中所述第一移动器和所述第二移动器被配置为使所述载置板分别沿与所述转动轴线垂直的第一移动轴方向和第二移动轴方向移动；

角度检测器，其被配置为检测所述载物台的当前的转动角度；

外部操作器，其被配置为指示放置在所述载置板上的工件的操作量，其中所述操作量是沿与所述转动轴线垂直的操作方向的操作量；以及

定心控制器，其被配置为根据所述操作量和所述转动角度来计算沿所述第一移动轴方向的第一移动量和沿所述第二移动轴方向的第二移动量，其中所述定心控制器进一步被配置为基于所计算出的所述第一移动量和所述第二移动量来分别驱动所述第一移动器和所述第二移动器。

2.根据权利要求1所述的圆度测量装置，其中，在所述载物台上还安装第一倾斜器和第二倾斜器，其中所述第一倾斜器和所述第二倾斜器用于分别调整所述载置板相对于与所述转动轴线垂直的第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向的倾斜，以及

所述圆度测量装置还设置水平调整控制器，所述水平调整控制器用于根据所述操作量和所述转动角度来计算相对于所述第一倾斜轴方向的第一倾斜量和相对于所述第二倾斜轴方向的第二倾斜量，并且基于所计算出的所述第一倾斜量和所述第二倾斜量来分别驱动所述第一倾斜器和所述第二倾斜器。

3.根据权利要求1所述的圆度测量装置，其中，所述第一移动量和所述第二移动量是根据所述转动角度将与所指示的沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离分配成沿所述第一移动轴方向和所述第二移动轴方向的分量而得到的值，以使得所述第一移动量和所述第二移动量合成得到的移动量等于与沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离。

4.根据权利要求2所述的圆度测量装置，其中，所述第一移动量和所述第二移动量是根据所述转动角度将与所指示的沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离分配成沿所述第一移动轴方向和所述第二移动轴方向的分量而得到的值，以使得所述第一移动量和所述第二移动量合成得到的移动量等于与沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离。

5.根据权利要求2所述的圆度测量装置，其中，

所述第一倾斜量和所述第二倾斜量是在所述触针的转动轴线方向的位置处的沿所述操作方向的移动量，以及

所述第一倾斜量和所述第二倾斜量是根据所述转动角度而分配成所述第一倾斜轴方向和所述第二倾斜轴方向的分量而得到的值，以使得所述第一倾斜量和所述第二倾斜量合成得到的倾斜量等于与所指示的在所述触针在所述转动轴线方向的位置处的沿所述操作方向的所述操作量相对应的距离。

6.一种圆度测量装置，包括：

第一倾斜器和第二倾斜器，其安装在所述载物台上，其中所述第一倾斜器和所述第二倾斜器被配置为分别调整所述载置板相对于第一倾斜轴方向和第二倾斜轴方向的倾斜；

水平调整控制器，其被配置为根据所述操作量和所述转动角度来计算相对于所述第一倾斜轴方向的第一倾斜量和相对于所述第二倾斜轴方向的第二倾斜量，并且进一步被配置为基于所计算出的所述第一倾斜量和所述第二倾斜量来分别驱动所述第一倾斜器和所述第二倾斜器。

7.根据权利要求6所述的圆度测量装置，其中，