CN112304270A - 形状测定装置和形状测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种形状测定装置和形状测定方法。形状测定装置(100)是对包括多个已知形状部和多个未知形状部且已知形状部隔着未知形状部周期性地配置的测定对象进行测定的测定装置。该形状测定装置(100)具备具有能够接触测定对象的触头的仿形测头、使仿形测头移动的移动机构、控制移动机构来实施自主仿形测定的自主仿形测定部(143)、运算仿形测头的移动路径的测定路径计算部(23)以及控制移动机构来使仿形测头沿着移动路径移动并实施设计值仿形测定的设计值仿形测定部(142)，其中，测定路径计算部(23)基于由自主仿形测定部(143)测定出的未知形状部的测定结果和已知形状部的设计数据，来计算针对测定对象的移动路径。
Description
技术领域
本发明涉及一种对以固定周期配置有同一形状的结构体的测定对象进行测定的形状测定装置和形状测定方法。
背景技术
以往，已知有对如齿轮那样以固定的周期配置有多个同一形状的结构体(例如齿轮的齿)的测定对象进行测定的测定装置(例如，参照文献1：大阪精密机械(株)田口哲也、“最新の歯車測定機と測定技術(最新的齿轮测定机和测定技术)”、机械技术2016年8月号、p.56-57)。
该文献1涉及一种测定齿轮的形状的测定机。一般地，齿轮是通过安装有切齿工具的机床而制作出的。切齿工具的齿顶形状为各不相同的形状，根据该切齿工具的齿顶形状、齿轮的加工方法，齿轮的各齿的齿根形状也为根据齿轮而各不相同的形状。因此，通常在齿轮的图中不会记载与齿轮的齿根形状有关的信息。
因此，在文献1所记载的测定机中，使用单轴测头对形状未知的齿根部分实施两次探测测定。然后，根据其测定结果计算齿轮的概要形状，来计算仿形测定用的测定路径。之后，将测定机的测头更换为仿形测头，通过仿形测定来测定齿轮的形状。
然而，在如文献1那样的以往的测定机中，需要实施两次探测测定，并且还需要将单轴测头更换为仿形测头。因此，存在测定所需要的时间变长这个问题。
另外，还考虑实施一边使测头触头以固定的压入量接触形状未知的测定对象一边对该测定对象进行仿形测定的自主仿形测定。在该情况下，不需要更换测头。然而，在自主仿形测定中，由于需要以将压入量维持固定的方式对未知形状的测定对象进行仿形测定，因此需要减小测定速度以避免测头脱离测定对象、或对测定对象过度压入。因此，在进行自主仿形测定的情况下，也存在测定时间变长这个问题。
发明内容
鉴于如上所述的问题，本发明的目的在于提供一种能够针对局部包含未知形状的测定对象迅速地实施形状测定的形状测定装置和形状测定方法。
本发明所涉及的第一方式的形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定装置具备：仿形测头，其具有能够接触所述测定对象的触头；移动机构，其使所述仿形测头移动；自主仿形测定部，其控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；测定路径计算部，其计算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及设计值仿形测定部，其控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，其中，所述测定路径计算部基于由所述自主仿形测定部测定出的所述未知形状部的测定结果和所述已知形状部的设计数据，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
在本方式的形状测定装置中，通过自主仿形测定部对未知形状部实施自主仿形测定。而且，测定路径计算部基于由自主仿形测定部测定出的针对未知形状部的测定结果及与已知形状部对应的设计数据，来计算移动路径。因此，设计值仿形测定部能够还针对包括未知形状部的测定对象实施设计值仿形测定，从而针对测定对象整体实施设计值仿形测定。此时，不需要如以往那样使用单轴测头对未知形状部实施探测测定，也没有与测头更换有关的劳力和时间，因此能够迅速地进行测定。另外，在通过自主仿形测定对测定对象整体进行测定的情况下，测定速度存在极限。与此相对，在本方式中，只要仅对一部分的未知形状部实施自主仿形测定即可，对其它部分实施基于设计值仿形测定的测定。因而，与对测定对象整体实施自主仿形测定的情况相比，能够缩短与测定有关的时间。
在本方式的形状测定装置中，优选的是，所述自主仿形测定部对一个所述未知形状部实施所述自主仿形测定，所述测定路径计算部基于针对一个所述未知形状部的所述测定结果和所述已知形状部的所述设计数据，来计算所述移动路径。
在本方式中，仅对多个未知形状部中的任一个未知形状部实施自主仿形测定即可。由此，能够缩短与自主仿形测定有关的时间，因此还能够缩短与测定对象整体的形状测定有关的时间。
本发明的第二方式所涉及的形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定装置具备：仿形测头，其具有能够接触所述测定对象的触头；移动机构，其使所述仿形测头移动；自主仿形测定部，其控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；测定路径计算部，其计算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及设计值仿形测定部，其控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，其中，所述测定路径计算部基于由所述自主仿形测定部测定出的针对所述已知形状部及所述未知形状部的组合的测定结果，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
在本方式的形状测定装置中，通过自主仿形测定部针对一部分的未知形状部和已知形状部实施自主仿形测定。而且，测定路径计算部基于由自主仿形测定部测定出的针对未知形状部和已知形状部的测定结果来计算移动路径。因此，在本方式中，也与第一方式同样地，设计值仿形测定部能够针对包括未知形状部的测定对象整体实施设计值仿形测定。因此能够缩短与测定有关的时间。并且，在本方式中，即使在没有与已知形状部对应的设计数据的情况下，也能够计算移动路径。
在本方式的形状测定装置中，优选的是，所述自主仿形测定部对一组所述未知形状部及所述已知形状部的组合实施所述自主仿形测定，所述测定路径计算部基于针对一组所述未知形状部及所述已知形状部的组合的所述测定结果，来计算所述移动路径。
在本方式中，仅对多个未知形状部及已知形状部的组合中的任一个组合实施自主仿形测定即可。由此，能够缩短与自主仿形测定有关的时间，因此还能够缩短与测定对象整体的形状测定有关的时间。
在第一方式和第二方式的形状测定装置中，优选的是，在沿着所述移动路径进行的测定中，在所述仿形测头的压入量处于规定的容许范围外的情况下，所述设计值仿形测定部输出测定错误信号，在输出了所述测定错误信号时，所述自主仿形测定部再次实施所述自主仿形测定。
在本方式中，在设计值仿形测定的实施过程中产生了测定错误信号的情况下，输出测定错误信号，由此通过自主仿形测定部再次实施自主仿形测定。例如，在第一方式的形状测定装置中，在设计值仿形测定中产生了测定错误信号的情况下，再次对一部分的未知形状部实施自主仿形测定。另外，在第二方式的形状测定装置中，在设计值仿形测定中产生了测定错误信号的情况下，再次对一部分的未知形状部和已知形状部实施自主仿形测定。由此，通过测定路径计算部再次运算移动路径。因此，设计值仿形测定部只要按照再次运算出的移动路径实施设计值仿形测定即可。在该情况下，不会因测定错误信号而中断测定，能够通过自主仿形测定和设计值仿形测定来在维持测定精度的同时迅速地实施测定。
本发明所涉及的第三方式的形状测定方法使用形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述形状测定装置具备具有能够接触所述测定对象的触头的仿形测头和使所述仿形测头移动的移动机构，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定方法实施以下步骤：自主仿形测定步骤，控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；路径运算步骤，运算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及设计值仿形测定步骤，控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，其中，在所述路径运算步骤中，基于通过所述自主仿形测定步骤测定出的所述未知形状部的测定结果和所述已知形状部的设计数据，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
在本方式中，与第一方式同样地，仅对一部分的未知形状部实施自主仿形测定，基于其测定结果，来计算用于实施设计值仿形测定的移动路径。因此，与第一方式同样地，与对测定对象整体实施自主仿形测定的情况相比，能够大幅地缩短与测定有关的时间。
本发明所涉及的第四方式的形状测定方法使用形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述形状测定装置具备具有能够接触所述测定对象的触头的仿形测头和使所述仿形测头移动的移动机构，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定方法实施以下步骤：自主仿形测定步骤，控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；路径运算步骤，运算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及设计值仿形测定步骤，控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，其中，在所述路径运算步骤中，基于通过所述自主仿形测定步骤测定出的针对所述已知形状部及所述未知形状部的组合的测定结果，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
在本方式中，与第二方式同样地，仅对一部分的未知形状部及已知形状部的组合实施自主仿形测定，基于其测定结果，运算用于实施设计值仿形测定的测定路径。因此，与第二方式同样地，与对测定对象整体实施自主仿形测定的情况相比，能够大幅地缩短与测定有关的时间。另外，即使没有设计数据，也能够针对包括未知形状部和已知形状部的测定对象实施准确的形状测定。
在本发明中，不需要如以往那样使用单轴测头对未知形状部实施探测测定，也没有与测头更换有关的劳力和时间，因此能够迅速地进行测定。另外，在通过自主仿形测定来对测定对象整体进行测定的情况下，测定速度存在极限，但是在本发明中，仅对一部分的未知形状部实施自主仿形测定即可，对其它部分实施基于设计值仿形测定的测定，因此与对测定对象整体实施自主仿形测定的情况相比，能够大幅地缩短与测定有关的时间。
附图说明
图1是示出第一实施方式的形状测定装置的概要结构的立体图。
图2是示出第一实施方式的形状测定装置的功能结构的框图。
图3是示出第一实施方式中的测定对象的一例即齿轮的概要的图。
图4是表示第一实施方式的形状测定方法的流程图。
图5是表示第二实施方式的形状测定方法的流程图。
具体实施方式
[第一实施方式]
下面，对本发明所涉及的第一实施方式进行说明。
图1是示出第一实施方式的形状测定装置100的概要结构的立体图。图2是示出本实施方式的形状测定装置100的功能结构的框图。
如图1所示，形状测定装置100构成为包括测定机主体1和控制装置2。测定机主体1和控制装置2例如经由线缆3进行连接。此外，在测定机主体1与控制装置2之间，例如也可以经由运动控制器等其它装置，也可以代替线缆3而以能够通过无线通信等进行通信的方式连接。
[测定机主体1的结构]
例如，如图1所示，测定机主体1构成为具备平台11、仿形测头12以及移动机构13，该移动机构13将仿形测头12以能够移动的方式保持。
具体地说，平台11是经由除振台等来设置的平板，具有用于载置测定对象W的水平面(XY平面)。
该平台11的一端部(例如，在图1所示的例子中为+X侧的端部)设置有构成移动机构13的Y驱动机构131。
例如，如图1所示，移动机构13构成为包括Y驱动机构131、第一梁支承体132A、第二梁支承体132B、梁133、X滑动件134以及Z滑动件135。
Y驱动机构131保持第一梁支承体132A，并且使该第一梁支承体132A沿着Y方向移动。在Y驱动机构131设置有省略图示的驱动源、被来自驱动源的驱动力驱动而使第一梁支承体132A沿Y方向移动的驱动传递部以及检测在Y方向上的移动量的Y标尺。
第一梁支承体132A竖立设置于Y驱动机构131，能够通过Y驱动机构131使第一梁支承体132A沿着Y方向移动。
第二梁支承体132B与第一梁支承体132A平行地设置。在第二梁支承体132B与平台11之间设置有空气轴承，第二梁支承体132B能够不受摩擦阻力的影响地相对于平台11沿Y方向移动。
梁133是被架设于第一梁支承体132A与第二梁支承体132B之间的与X方向平行的梁构件。在梁133设置有X滑动件134和X驱动机构133A。
X驱动机构133A例如具备省略图示的驱动源、被来自驱动源的驱动力驱动而使X滑动件134沿X方向移动的驱动传递部以及检测在X方向上的移动量的X标尺。
X滑动件134具备Z驱动机构134A，该Z驱动机构134A将Z滑动件135以能够沿Z方向移动的方式保持，沿着Z方向驱动Z滑动件135。Z驱动机构134A例如设置有省略图示的驱动源、被来自驱动源的驱动力驱动而使Z滑动件135沿Z方向移动的驱动传递部以及检测在Z方向上的移动量的Z标尺。
仿形测头12被固定在Z滑动件135的顶端部。
仿形测头12具备安装于Z滑动件135的省略图示的测头主体以及以能够装卸的方式安装于测头主体的测针121，在测针121的顶端例如设置有球状的顶端球122(触头)。另外，在测头主体设置有检测顶端球122的在X、Y、Z方向上的压入量的位移检测部。
在这种测定机主体1中，当使顶端球122接触平台11上载置的测定对象W并将顶端球122相对于基准位置(中立位置)压入规定的压入量时，位移检测部检测在XYZ方向上的压入量、也就是说顶端球122的XYZ坐标值(从基准位置起的位移量)并输出到控制装置2。
另外，设置于测定机主体1的Y驱动机构131、X驱动机构133A、Z驱动机构134A的各标尺检测由移动机构13产生的在X、Y、Z方向上的移动量并输出到控制装置2。
另外，如图2所示，本实施方式的测定机主体1具备测定机控制部14。测定机控制部14例如由微型计算机等构成，用于控制测定机主体1的动作。
具体地说，如图2所示，该测定机控制部14作为测定切换部141、设计值仿形测定部142以及自主仿形测定部143来发挥功能。
测定切换部141基于来自控制装置2的控制指令，来切换测定机主体1的动作。具体地说，测定切换部141控制自主仿形标志的开启和关闭。
在通过测定切换部141使自主仿形标志关闭的情况下，设计值仿形测定部142对测定对象W实施设计值仿形测定。该设计值仿形测定部142从控制装置2接收测定路径，使仿形测头12按照接收到的测定路径移动，由此对测定对象W实施设计值仿形测定。
另外，设计值仿形测定部142在设计值仿形测定的实施过程中仿形测头12的顶端球122的压入量处于规定的容许范围外的情况下，输出测定错误信号。也就是说，在由位移检测部检测出超过规定的上限值的压入量的情况下、或在因顶端球122脱离测定对象W而检测不到压入量的情况下，输出测定错误信号。
此外，当输出测定错误信号时，测定切换部141将自主仿形标志切换为开启。
在通过测定切换部141使自主仿形标志开启的情况下，自主仿形测定部143对测定对象W实施自主仿形测定。该自主仿形测定部143如下进行测定：以使仿形测头12的压入量为规定的固定值的方式使顶端球122对测定对象W推压，在将仿形测头12的压入量维持固定值的状态下进行仿形测定。在自主仿形测定中，不需要基于设计数据得到的测定路径，但是为了将压入量维持固定值，而对仿形测头12的移动速度进行较大的限制。
[控制装置2的结构]
控制装置2例如由个人计算机等计算机构成，对测定机主体1输出测定指令，对从测定机主体1输入的针对测定对象W的测定结果进行评价。
具体地说，控制装置2具备由存储器等构成的存储部以及由CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)等构成的运算部。而且，运算部通过读入并执行存储部中存储的软件程序，来作为如图2所示的设计数据获取部21、测定方法获取部22、测定路径计算部23、测定结果运算部24、测定结果评价部25、测定结果显示部26等发挥功能。
设计数据获取部21获取由用户输入的测定对象W的设计数据。关于设计数据，例如可以从光学记录介质等记录介质获取，也可以经由因特网等通信线路来获取。
测定方法获取部22获取由用户设定的测定方法。在本实施方式中，在测定对象W为齿轮等具有规定形状的对象物的情况下，实施使用自主仿形测定和设计值仿形测定这两方的组合测定。在后面记述关于该形状测定方法的详细内容。另一方面，在本实施方式中，也能够由用户指定测定方法，在该情况下，测定方法获取部22基于用户的输入操作来获取测定方法。因而，也能够对齿轮进行仅基于设计值仿形测定的形状测定、仅基于自主仿形测定的形状测定。
测定路径计算部23运算仿形测头12在实施设计值仿形测定时的移动路径(测定路径)。例如，在仅通过设计值仿形测定来对测定对象W实施形状测定的情况下，测定路径计算部23基于从设计数据获取部21获取到的测定对象W的设计数据来计算测定路径。另外，在测定对象W为齿轮等具有规定形状的对象物、且进行使用自主仿形测定和设计值仿形测定这两方的形状测定的情况下，测定路径计算部23除了使用设计数据以外，还使用通过自主仿形测定得到的测定结果来运算测定路径。
测定结果运算部24基于从测定机主体1输入的测定数据、也就是说由Y标尺、X标尺、Z标尺测量出的仿形测头12的在XYZ方向上的移动量和由位移检测部检测出的顶端球122的在XYZ方向上的压入量来对测定对象W的形状进行测定。
测定结果评价部25对由测定结果运算部24测定出的测定结果进行评价。具体地说，测定结果评价部25判定测定数据是否未表示异常值。
测定结果显示部26根据测定结果评价部25的评价结果来输出测定结果。例如，使与控制装置2连接的显示器显示测定结果、或者使与控制装置2连接的打印机打印测定结果。
[形状测定方法]
接着，对本实施方式的形状测定装置100的形状测定方法进行说明。
在本实施方式的形状测定装置100中，能够将多种多样的对象物作为测定对象W来测定其形状，特别是能够针对如齿轮那样包括形状已知的已知形状部和形状未知的未知形状部的测定对象W较佳地实施形状测定。在此，说明针对如上述那样的包括已知形状部和未知形状部的测定对象W的形状测定方法、更具体地说针对齿轮的形状测定。
在此，对测定对象W的一例即齿轮进行说明。
图3是示出本实施方式中的测定对象W的一例即齿轮40的概要的图。
如图3所示，齿轮40的形状为：包括多个齿形部41和多个齿根部42，齿形部41以固定间隔周期性地配置，在相邻的齿形部41之间配置一个齿根部42。这种齿轮40一般是使用切齿工具制造出的。
在此，齿形部41是与齿轮40的啮合对象相啮合的部分，是基于规定的设计数据通过切齿工具高精度地形成的。即，齿形部41为形状已知的已知形状部。
另一方面，一般根据齿轮的加工方法、切齿工具的齿顶形状而齿根部42的形状存在微小的不同，不会是基于设计数据的形状。即，齿根部42为形状未知的未知形状部。
另外，以往，在使用三维测定进行的齿轮40的形状测定中，齿根部42的形状并未受到重视。然而，近年来，明确了齿根部42的形状在分析齿轮40的强度的方面是重要的因素，不仅准确地对齿形部41的形状进行形状测定受到重视，准确地对齿根部42的形状进行形状测定也受到重视。
可是，在以往的三维测定装置中，只能选择自主仿形测定和设计值仿形测定中的任一方。在通过设计值仿形测定来测定齿轮40的情况下，如上所述，由于齿根部42的形状未知，因此无法准确地设定测头路径。也就是说，由于测头路径而存在使顶端球122对齿轮40过度压入、或者顶端球122脱离齿轮40的情况，在该情况下，导致测定被中断。另外，在自主仿形测定中，针对形状未知的部分也能够进行高精度的测定，但是需要在将压入量维持在固定范围内的状态下使仿形测头12移动，因此仿形测头12的移动速度变慢，导致与测定有关的时间变长。
与此相对，本实施方式的形状测定装置100针对如齿轮40那样的周期性地配置有已知形状部和未知形状部的测定对象W，基于针对一部分的未知形状部的自主仿形测定以及已知形状部的设计数据，计算仿形测头12在通过设计值仿形测定来测定齿轮40时的移动路径，来实施形状测定。下面，具体地说明该方法。
图4是表示本实施方式的形状测定方法的流程图。
首先，控制装置2的设计数据获取部21获取与作为测定对象W的齿轮40对应的设计数据(步骤S1)。在步骤S1中，例如通过用户操作控制装置2来输入设计数据，由此设计数据获取部21获取到设计数据。
接着，测定路径计算部23基于所输入的设计数据，计算齿轮40的设计值(步骤S2)。也就是说，根据CAD数据等设计数据计算齿轮的齿形部41的形状设计值。
之后，测定方法获取部22获取针对测定对象W的测定方法(步骤S3)。也就是说，用户能够选择在测定对象W整体为未知形状部的情况下实施的自主仿形测定、在测定对象W整体为已知形状部的情况下实施的设计值仿形测定、以及在测定对象W包括已知形状部和未知形状部的情况下实施的复合测定中的任一个。测定方法获取部22基于用户的输入操作来获取测定方法。此外，在此，在步骤S2之后实施步骤S3，但是也可以在步骤S1、步骤S2之前实施步骤S3。
之后，测定路径计算部23根据在步骤S3中获取到的测定方法，对测定机主体1输出测定指令。
在步骤S3中获取到“自主仿形测定”的情况下，测定路径计算部23对测定机主体1指示对测定对象W进行基于自主仿形测定的测定。在该情况下，测定机控制部14的测定切换部141将自主仿形标志设定为开启。由此，在测定机主体1中，实施仅基于自主仿形测定的形状测定。
在步骤S3中获取到“设计值仿形测定”的情况下，测定路径计算部23基于设计值计算仿形测头12的移动路径，向测定机主体1输出测定指令和移动路径。
此外，只有自主仿形测定的形状测定及只有设计值仿形测定的形状测定与以往的形状测定方法相同，在此省略说明。
在步骤S3中获取到“复合测定”的情况下，测定路径计算部23计算仿形测头12的移动路径(步骤S4：路径运算步骤)。
在初次的步骤S4中，基于通过步骤S2计算出的设计值来计算仿形测头12的移动路径。也就是说，仅基于齿形部41的设计值，仅对针对齿形部41的移动路径进行计算。
接着，测定路径计算部23判定移动路径是否明确(步骤S5)。也就是说，测定路径计算部23判定是否未生成夹着形状未知的部分的移动路径。在初次的步骤S4中，只运算针对齿形部41的移动路径，没有设定针对齿根部42的移动路径，因此测定路径计算部23在步骤S5中判定为“否”。
在步骤S5中判定为“否”的情况下，测定路径计算部23将自主仿形测定指令输出到测定机主体1。由此，测定机控制部14的测定切换部141将自主仿形标志设为开启，由自主仿形测定部143对一个齿根部42实施形状测定(步骤S6：自主仿形测定步骤)。此时，根据步骤S2的设计值明确了相邻的齿形部41的端部。因此，测定路径计算部23只要以针对齿形部41的端部之间实施自主仿形测定的方式输出测定指令即可，由此能够对一个齿根部42实施测定。
在步骤S6之后返回到步骤S4。
也就是说，通过步骤S6将自主仿形测定的测定数据输入到控制装置2。由此，测定结果运算部24基于测定数据运算出与齿根部42对应的形状数据，并将运算出的形状数据输出到测定路径计算部23。然后，在第二次以后的步骤S4中，测定路径计算部23将通过步骤S2得到的齿形部41的设计数据与通过步骤S6得到的同齿根部42对应的形状数据进行合成，来计算出仿形测头12的使针对齿形部41的移动路径与针对齿根部42的移动路径连续的移动路径。
此时，测定路径计算部23利用通过步骤S6得到的形状数据填充在基于设计数据的各齿形部41之间来计算移动路径。因此，在步骤S6中不需要对所有的齿根部42进行自主仿形测定，只要如上述那样仅对一个齿根部42实施测定即可。
此外，在步骤S6的形状测定中由于测定错误的发生等而针对齿根部42进行的形状测定的精度降低的情况下，无法用形状数据来连结一对齿形部41的设计数据。在该情况下，针对齿形部41的移动路径与针对齿根部42的移动路径是不连续的，因此在步骤S5中再次判定为“否”，针对齿根部42再次实施自主仿形测定。
另外，在本实施方式中，将相邻的齿形部41的设计数据之间用与一个齿根部42对应的形状数据连结来计算出移动路径，但是未必能够使形状数据适合所有的齿形部41之间。例如，在一部分的组中，也存在以下情况：即使应用所测定出的齿根部42的设计数据，基于设计数据的移动路径与基于形状数据的移动路径也不连续。在该情况下，也在步骤S5中判定为“否”，但是此时也可以在步骤S6中以属于该一部分的组的齿根部42为对象来实施自主仿形测定。也就是说，测定路径计算部23可以基于与齿形部41对应的设计数据及通过初次的自主仿形测定得到的齿根部42的形状数据来计算移动路径，仅针对形状数据不适合的齿根部42，使用通过再次的自主仿形测定得到的形状数据来计算移动路径。
然后，当在步骤S5中判定为“是”时，测定路径计算部23对测定机主体1输出用于指示基于所计算出的移动路径进行设计值仿形测定的测定指令(步骤S7)。
由此，在测定机主体1中，通过测定切换部141将自主仿形标志切换为关闭，设计值仿形测定部142基于所输入的移动路径使仿形测头12移动，开始设计值仿形测定(步骤S8)。
另外，设计值仿形测定部142监视通过测定得到的测定数据，在顶端球122的压入量处于规定的容许范围外的情况下，输出测定错误信号。测定切换部141判定是否从设计值仿形测定部142输出了测定错误信号(步骤S9)。
然后，在输出了测定错误信号而在步骤S9中判定为“是”的情况下，测定切换部141将自主仿形测定标志设为开启，由自主仿形测定部143对产生了测定错误信号的部分实施自主仿形测定(步骤S10)。在该情况下，返回到步骤S4，与步骤S6的自主仿形测定时同样地，基于设计数据和通过自主仿形测定得到的形状数据，再次计算移动路径。
在步骤S9中判定为“否”的情况下，测定机控制部14判定针对测定对象W的测定是否完成(步骤S11)。在步骤S11中判定为“否”的情况下，继续进行测定，返回到步骤S9。
在步骤S11中判定为“是”的情况下，测定结果运算部24基于从测定机主体1输入的测定数据来对测定对象W的形状进行测定，实施测定结果评价部25对测定结果的评价处理以及测定结果显示部26对测定结果的输出处理，结束对测定对象W的形状测定处理。
此外，上述的形状测定方法是以齿轮40为测定对象W的例子，例如也能够针对齿形部和齿根部配置在直线上的齿条等具备多个已知形状部和配置于多个已知形状部之间的未知形状部的对象物通过同样的方法来实施形状测定。
[本实施方式的作用效果]
本实施方式的形状测定置100用于对测定对象W的形状进行测定，该测定对象W包括多个已知形状部(齿形部41)和多个未知形状部(齿根部42)，且已知形状部(齿形部41)隔着未知形状部(齿根部42)周期性地配置。该形状测定装置100的测定机主体1具备：仿形测头12，其具有能够接触测定对象W的表面的顶端球122；移动机构13，其用于使仿形测头12移动；以及测定机控制部14，其控制移动机构13来对测定对象W实施测定。另外，测定机控制部14具备：自主仿形测定部143，其通过自主仿形测定来对测定对象W的形状进行测定；以及设计值仿形测定部142，其使仿形测头12沿着基于设计数据得到的移动路径移动，来通过设计值仿形测定对测定对象W的形状进行测定。另外，形状测定装置100的控制装置2具备测定路径计算部23，该测定路径计算部23运算仿形测头12在对测定对象W进行设计值仿形测定时的移动路径。该测定路径计算部23根据基于由自主仿形测定部143测定出的未知形状部(齿根部42)的测定结果得到的形状数据以及已知形状部(齿形部41)的设计数据，来针对测定对象W计算仿形测头12的移动路径。
因此，在本实施方式中，即使在测定对象W中存在未知形状部(齿根部42)的情况下，也能够设定移动路径，设计值仿形测定部142能够对测定对象W整体实施设计值仿形测定。
另外，在本实施方式中，不需要如以往那样使用单轴测头对未知形状部(齿根部42)实施探测测定，也不需要与测头更换有关的劳力和时间。另外，由于只要对一部分的齿根部42实施自主仿形测定即可，因此与通过自主仿形测定对测定对象W整体进行测定的情况相比，能够大幅地缩短与形状测定有关的时间。
在本实施方式中，自主仿形测定部143对一个未知形状部(齿根部42)实施自主仿形测定，测定路径计算部23根据基于一个未知形状部(齿根部42)的测定结果得到的形状数据、以及设计数据来计算移动路径。
因而，只要由自主仿形测定部143仅对多个未知形状部(齿根部42)中的任一个未知形状部(齿根部42)实施自主仿形测定即可，能够进一步缩短与形状测定有关的时间。
另外，在本实施方式中，设计值仿形测定部142在使仿形测头12沿着移动路径移动时，在仿形测头12的压入量处于规定的容许范围外的情况下，输出测定错误信号。然后，在输出了测定错误信号时，自主仿形测定部143再次实施自主仿形测定。
由此，在输出了测定错误信号的情况下，对输出了该测定错误信号的部位再次实施针对未知形状部(齿根部42)的自主仿形测定，由测定路径计算部23基于其结果再次计算移动路径。因此，不会因测定错误信号而中断对测定对象W的形状测定，能够通过自主仿形测定和设计值仿形测定来在维持测定精度的同时迅速地实施测定。
[第二实施方式]
接着，对第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中，通过自主仿形测定来对齿根部42实施测定，计算出其形状数据，测定路径计算部23使用齿根部42的形状数据和齿形部41的设计数据计算出仿形测头12的移动路径。
与此相对，在第二实施方式中，与上述第一实施方式的不同点在于，测定路径计算部23不使用齿形部41的设计数据，仅使用基于自主仿形测定的测定结果得到的形状数据来设定测定对象W的移动路径。
此外，在以后的说明中，对已经说明的事项标注相同的标记，并省略或简化其说明。
本实施方式的形状测定装置100具有与图1及图2所示的第一实施方式同样的结构，构成为具备测定机主体1和控制装置2。
在此，在第一实施方式中，在实施复合测定时，测定路径计算部23需要与齿形部41有关的设计数据。与此相对，本实施方式的测定路径计算部23不需要与测定对象W对应的设计数据。具体地说，在本实施方式中，自主仿形测定部143对齿轮40的与一个齿相应的齿形部41及齿根部42实施自主仿形测定。由此，测定结果运算部24根据针对该与一个齿相应的齿形部41至齿根部42的测定结果，生成与一个齿相应的形状数据。然后，测定路径计算部23将与一个齿相应的形状数据组合来计算齿轮40的形状，从而计算仿形测头12的移动路径。
图5是表示本实施方式的形状测定装置100的形状测定方法的流程图。
在本实施方式的形状测定装置100中，与第一实施方式同样地，通过实施步骤S3，用户能够从自主仿形测定、设计值仿形测定以及复合测定中选择对测定对象W的测定方法。此外，作为测定方法，省略关于选择了自主仿形测定或设计值仿形测定的情况的说明。
在通过步骤S3获取到复合测定来作为测定方法的情况下，测定路径计算部23首先对测定机主体1输出自主仿形测定的测定指令。
由此，测定机控制部14的测定切换部141将自主仿形标志设为开启，由自主仿形测定部143对与一个齿相应的齿形部41及齿根部42实施形状测定(步骤S12：自主仿形测定步骤)。
当通过步骤S12将自主仿形测定的测定数据输入到控制装置2时，测定结果运算部24基于测定数据运算与齿形部41及齿根部42对应的形状数据，将运算出的形状数据输出到测定路径计算部23。
由此，测定路径计算部23通过将多个与一个齿相应的齿形部41及齿根部42所对应的形状数据进行合成，来计算仿形测头12的移动路径(步骤S4A：路径运算步骤)。
关于以后的处理，与第一实施方式相同。
[本实施方式的作用效果]
在本实施方式的形状测定装置100中，与第一实施方式同样地，具备测定机主体1和控制装置2，测定机主体1具备仿形测头12、移动机构13、以及作为设计值仿形测定部142及自主仿形测定部143来发挥功能的测定机控制部14。另外，控制装置2具备测定路径计算部23。而且，在本实施方式中，测定路径计算部23使用基于由自主仿形测定部143测定出的未知形状部(齿根部42)和已知形状部(齿形部41)的测定结果得到的形状数据，来针对测定对象W计算仿形测头12的移动路径。
因此，在本实施方式中，即使在无法准备与测定对象W对应的设计数据的情况下，也能够仅通过对测定对象W的一部分的已知形状部(齿形部41)和未知形状部(齿根部42)实施自主仿形测定，来计算仿形测头12的用于实施设计值仿形测定的移动路径。因此，与通过自主仿形测定对测定对象W整体进行测定的情况相比，能够缩短测定所需要的时间。
在本实施方式中，自主仿形测定部143对一组已知形状部(齿形部41)及未知形状部(齿根部42)的组合实施自主仿形测定，测定路径计算部23使用基于一组已知形状部(齿形部41)及未知形状部(齿根部42)的组合的测定结果得到的形状数据计算移动路径。
因而，与由自主仿形测定部143测定多组的已知形状部(齿形部41)及未知形状部(齿根部42)的情况相比，能够实现测定时间的缩短。
[变形例]
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改进等包含在本发明中。
在上述第一实施方式中，示出如下的例子：当在步骤S8中开始设计值仿形测定之后输出了测定错误信号时，如步骤S10那样切换为自主仿形测定，测定路径计算部23基于步骤S10的自主仿形测定的测定结果来再次进行步骤S4的移动路径的计算。
与此相对，也可以为，在从设计值仿形测定部142输出了测定错误信号的情况下，将以后的测定处理切换为自主仿形测定。在该情况下，在输出测定错误信号之前，使用通过设计值仿形测定得到的测定数据，在输出测定错误信号之后，使用通过自主仿形测定得到的测定数据对测定对象W的形状进行测定。
在第二实施方式中也同样，也可以在输出了测定错误信号时，不返回步骤S4A，而继续通过自主仿形测定来进行形状测定。
在第一实施方式中，在步骤S6中，对一个齿根部42实施自主仿形测定，在步骤S4中，测定路径计算部23使用与多个齿形部41对应的设计数据以及与一个齿根部42对应的基于自主仿形测定的测定结果的形状数据，计算出移动路径。与此相对，也可以为，在步骤S6中，对设置于齿轮40的所有齿根部42中的一部分(多个)齿根部42实施自主仿形测定。第二实施方式的步骤S12也同样，也可以对所有的齿形部41及齿根部42的组合中的一部分(多组)实施自主仿形测定。
在上述实施方式中，作为测定机主体1，设为具备将仿形测头12以能够沿XYZ方向移动的方式保持的移动机构13的结构，但是作为移动机构13的结构，不限定于上述实施方式。例如，也可以设为如下结构：通过多关节臂等来保持仿形测头12，通过自动控制多关节臂的角度，来使仿形测头12移动。另外，将仿形测头12的移动方向设为X方向、Y方向以及Z方向，但是例如也可以设为能够仅在X方向和Z方向这两个轴向上移动。
在上述第一实施方式中，示出齿根部42为未知形状部、齿形部41为已知形状部的例子，但是不限定于此。例如，也可以为，在齿形部41为未知形状部、齿根部42为已知形状部的情况下，使用对齿形部41实施的自主仿形测定的测定结果和基于设计数据得到的齿根部42的形状设计值来计算仿形测头12的移动路径。另外，只有齿形部41中的一部分齿形部41为未知形状部的情况、只有齿根部42中的一部分齿根部42为未知形状部的情况也同样，只要使用对该未知形状部的自主仿形测定的测定结果和已知形状部的形状设计值来计算仿形测头12的移动路径即可。
Claims (7)
1.一种形状测定装置，对测定对象的形状进行测定，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定装置具备：
仿形测头，其具有能够接触所述测定对象的触头；
移动机构，其使所述仿形测头移动；
自主仿形测定部，其控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；
测定路径计算部，其计算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及
设计值仿形测定部，其控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，
其中，所述测定路径计算部基于由所述自主仿形测定部测定出的所述未知形状部的测定结果和所述已知形状部的设计数据，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，
所述自主仿形测定部对一个所述未知形状部实施所述自主仿形测定，
所述测定路径计算部基于针对一个所述未知形状部的所述测定结果和所述已知形状部的所述设计数据，来计算所述移动路径。
3.一种形状测定装置，对测定对象的形状进行测定，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定装置具备：
仿形测头，其具有能够接触所述测定对象的触头；
移动机构，其使所述仿形测头移动；
自主仿形测定部，其控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；
测定路径计算部，其计算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及
设计值仿形测定部，其控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，
其中，所述测定路径计算部基于由所述自主仿形测定部测定出的针对所述已知形状部及所述未知形状部的组合的测定结果，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
4.根据权利要求3所述的形状测定装置，其特征在于，
所述自主仿形测定部对一组所述未知形状部及所述已知形状部的组合实施所述自主仿形测定，
所述测定路径计算部基于针对一组所述未知形状部及所述已知形状部的组合的所述测定结果，来计算所述移动路径。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的形状测定装置，其特征在于，
在沿着所述移动路径进行的测定中，在所述仿形测头的压入量处于规定的容许范围外的情况下，所述设计值仿形测定部输出测定错误信号，
在输出了所述测定错误信号时，所述自主仿形测定部再次实施所述自主仿形测定。
6.一种形状测定方法，使用形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述形状测定装置具备具有能够接触所述测定对象的触头的仿形测头和使所述仿形测头移动的移动机构，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定方法的特征在于，实施以下步骤：
自主仿形测定步骤，控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；
路径运算步骤，运算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及
设计值仿形测定步骤，控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，
其中，在所述路径运算步骤中，基于通过所述自主仿形测定步骤测定出的所述未知形状部的测定结果和所述已知形状部的设计数据，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
7.一种形状测定方法，使用形状测定装置对测定对象的形状进行测定，所述形状测定装置具备具有能够接触所述测定对象的触头的仿形测头和使所述仿形测头移动的移动机构，所述测定对象具备形状已知的多个已知形状部，所述已知形状部隔着形状未知的未知形状部周期性地配置，所述形状测定方法实施以下步骤：
自主仿形测定步骤，控制所述移动机构来对所述测定对象实施自主仿形测定，所述自主仿形测定是一边使所述仿形测头以规定的压入量推压所述测定对象一边使所述仿形测头沿着所述测定对象移动来测定所述测定对象的形状；
路径运算步骤，运算所述仿形测头在对所述测定对象进行仿形测定时的移动路径；以及
设计值仿形测定步骤，控制所述移动机构来实施设计值仿形测定，所述设计值仿形测定是使所述仿形测头沿着所述移动路径移动来测定所述测定对象的形状，
其中，在所述路径运算步骤中，基于通过所述自主仿形测定步骤测定出的针对所述已知形状部及所述未知形状部的组合的测定结果，来计算针对所述测定对象的所述移动路径。
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