CN116804543A

CN116804543A - 自动内径测量设备的控制方法和自动测量设备的控制方法

Info

Publication number: CN116804543A
Application number: CN202310290327.6A
Authority: CN
Inventors: 小川启太; 山地政吏; 高津佑平; 山本千纮
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2023-03-23
Publication date: 2023-09-26
Also published as: DE102023107303A1; JP2023142304A; US20230304785A1

Abstract

提供了自动内径测量设备的控制方法和自动测量设备的控制方法。提供了能够自动进行内径测量的内径测量单元和用于自动内径测量的控制方法。内径测量部经由浮动接合部被支撑框架部支撑。浮动接合部包括允许内径测量部相对于支撑框架部旋转的旋转允许机构部以及允许内径测量部相对于支撑框架部平移位移的平移允许机构部。内径测量部的测量头部通过机器臂部插入孔中。内径测量部通过接触点推抵孔的内壁的反作用力自主地调整内径测量部的位置和姿态，以使内径测量部的轴线与孔的轴线对准。电动内径测量单元(电动内径测量装置和机器臂部)能够自动地测量孔的内径。

Description

自动内径测量设备的控制方法和自动测量设备的控制方法

通过引用合并

本申请基于2022年3月24日提交的日本特愿2022-049144号，并要求其优先权，该申请所公开的全部内容通过引用并入本文。

本发明的背景

技术领域

本发明涉及内径测量单元、浮动接合机构部和测量单元。

背景技术

用于测量孔的内径的测量装置是诸如孔测试件、筒规和Borematic(注册商标)(参见例如专利文献1：日本特开2010-19783)等的内径测量装置。然而，在使用这种内径测量装置时，不可避免地需要手动测量，因为在内径测量装置插入孔中的过程中其接触点必须一定程度地前后移动或执行定心。因此，用这样的内径测量装置来检查孔的加工精度需要大量的人力和时间。

作为手动测量的替代方法，空气测微计是一种内径测量装置，其可在生产现场自动进行内径测量(参见例如专利文献2：日本特开平8-14871)。简单地插入孔中并吹出空气的空气测微计是目前可供选择的用于自动化内径测量的一种合适的测量设备。

发明内容

然而，空气测微计也有以下缺点。

首先，空气测微计由于其结构而非常昂贵。此外，需要准备和维护空气压缩机。在测量能力方面，空气测微计由于其结构而往返精度有限，测量范围极短(几百微米)。

使用手动测量装置进行手动测量的一个常见问题是要求尽可能低成本地进行自动测量。

需要一种低成本、使用方便、能够自动测量的测量单元以及一种用于自动测量的控制方法。

例如，需要一种低成本、使用方便、能够自动地测量孔径的内径测量单元以及一种用于自动内径测量的控制方法。

根据本发明的示例性实施方式的内径测量单元包括：

内径测量部，其包括被构造为沿垂直于筒壳部的筒轴线的方向前后移动的接触点，所述内径测量部被构造为使在所述内径测量部插入待测孔中的状态下使所述接触点与所述待测孔的内壁接触以测量所述待测孔的内径；

支撑框架部，其被构造为支撑所述内径测量部；以及

浮动接合部，其处于所述支撑框架部与所述内径测量部之间，以允许所述内径测量部相对于所述支撑框架部的相对平移和旋转，其中，

所述浮动接合部包括：

旋转允许机构部，其被构造为允许所述内径测量部相对于所述支撑框架部旋转；及

平移允许机构部，其被构造为允许所述内径测量部相对于所述支撑框架部平移位移；

所述旋转允许机构部包括柔性体，所述柔性体被构造为允许在所述内径测量部倾斜所沿的方向上变形，

所述平移允许机构部包括平移体，所述平移体被构造为允许所述内径测量部沿与所述筒壳部的所述筒轴线相交的方向平移，

所述柔性体的一端联接到所述内径测量部，

所述柔性体的另一端联接到所述平移体，

所述平移体以相对于所述支撑框架部可平移的方式被支撑。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述支撑框架部包括支撑台座部，

所述支撑台座部包括第一插入孔，所述内径测量部穿过所述第一插入孔插入，

所述平移体包括第二插入孔，所述内径测量部穿过所述第二插入孔插入，

所述内径测量部在插入所述第一插入孔和所述第二插入孔的状态下被支撑，

所述浮动接合部包括轴承，所述轴承在所述平移体与所述支撑台座部之间设置在所述第一插入孔和所述第二插入孔周围，以允许所述平移体相对于所述支撑台座部平移。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述第一插入孔的直径大于所述第二插入孔的直径，

所述第一插入孔的直径具有允许所述内径测量部平移的尺寸，并且

所述第二插入孔的直径具有允许所述内径测量部倾斜的尺寸。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述柔性体是设置为在所述内径测量部与所述平移体之间包围所述内径测量部的弹性体。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述弹性体是设置为包围所述内径测量部的弹簧。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述平移体布置在所述支撑台座部上方，

所述柔性体的下端作为所述另一端联接到所述平移体，并且

所述柔性体的上端作为所述一端联接到所述内径测量部。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述柔性体的所述一端联接到所述内径测量部的位置对应于所述内径测量部的重心。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述内径测量单元还包括被构造为前后移动所述接触点的电动驱动单元。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述内径测量单元还包括用于从与所述筒轴线相交的方向夹持所述内径测量部的限制部件，其中，

所述限制部件被构造为：当所述内径测量部未插入所述待测孔时所述限制部件夹持并保持所述内径测量部，当所述内径测量部插入所述待测孔时所述限制部件释放所述内径测量部。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，当所述筒轴线以竖直方向为基准位置取向时，所述内径测量部经由所述浮动接合部被所述支撑框架部支撑。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述支撑框架部将所述内径测量部联接到用于移动所述内径测量部的移动部件。

根据本发明的示例性实施方式的浮动接合机构部是如下的浮动接合机构部，其处于被支撑对象与被构造为支撑所述被支撑对象的支撑框架部之间，所述浮动接合机构部被构造为允许所述被支撑对象相对于所述支撑框架部相对平移和旋转，所述浮动接合机构部包括：

旋转允许机构部，其被构造为允许所述被支撑对象相对于所述支撑框架部旋转；以及

平移允许机构部，其被构造为允许所述被支撑对象相对于所述支撑框架部平移，其中，

所述旋转允许机构部包括柔性体，所述柔性体被构造为允许在所述被支撑对象倾斜所沿的方向上变形，

所述平移允许机构部包括平移体，所述平移体被构造为允许所述被支撑对象平移，

所述柔性体的一端联接到所述被支撑对象，

所述柔性体的另一端联接到所述平移体，并且

所述平移体以相对于所述支撑框架部可平移的方式被支撑。

根据本发明的示例性实施方式的测量单元包括：

测量部，其被构造为使接触点与待测对象接触以测量所述待测对象的尺寸；

支撑框架部，其被构造为支撑所述测量部；以及

浮动接合部，其处于所述支撑框架部与所述测量部之间，以允许所述测量部相对于所述支撑框架部相对平移和旋转，其中，

所述浮动接合部包括：

旋转允许机构部，其被构造为允许所述测量部相对于所述支撑框架部旋转；以及

平移允许机构部，其被构造为允许所述测量部相对于所述支撑框架部平移位移，

所述旋转允许机构部包括柔性体，所述柔性体被构造为允许在所述测量部倾斜所沿的方向上变形，

所述平移允许机构部包括平移体，所述平移体被构造为允许所述测量部平移，

所述柔性体的一端联接到所述测量部，

所述柔性体的另一端联接到所述平移体，

所述平移体以相对于所述支撑框架部可平移的方式被支撑。

根据本发明的示例性实施方式的内径测量单元包括：

内径测量部，其包括被构造为沿垂直于筒壳体部的筒轴线的方向前后移动的接触点，所述内径测量部被构造为在所述内径测量部插入待测孔中的状态下使所述接触点与所述待测孔的内壁接触以测量所述待测孔的内径；

支撑框架部，其被构造为支撑所述内径测量部；以及

所述浮动接合部包括：

联接块，其固定地联接到所述内径测量部并被构造为与所述内径测量部一体地平移和旋转；

旋转允许机构部，其被构造为允许所述联接块相对于所述支撑框架部旋转；以及

平移允许机构部，其被构造为允许所述联接块相对于所述支撑框架部沿与垂直于所述筒轴线的平面平行的方向平移位移，

所述旋转允许机构部包括布置在所述联接块与所述支撑框架部之间的球体，并且

所述平移允许机构部包括：

引导轴，其被设置到所述联接块和所述支撑框架部中的任一者并且沿与垂直于所述筒轴线的平面平行的方向延伸，以及

引导孔，其被设置在所述联接块和所述支撑框架部中的另一者以接收所述引导轴并且允许所述引导轴沿与垂直于所述筒轴线的平面平行的方向滑动。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述引导轴是两个引导轴中的一者，并且

所述两个引导轴在垂直于所述筒轴线的平面中被设置在相互正交的方向上。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述支撑框架部包括支撑环部，所述支撑环部在垂直于所述筒轴线的平面中包围所述联接块，

所述支撑环部设置有所述两个引导轴，并且

所述联接块包括被构造为接收所述两个引导轴并且允许所述联接块平移和旋转的引导孔。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述联接块布置在所述内径测量部的上端上方，并且

所述内径测量部在经由所述浮动接合部自所述支撑框架部垂下的情况下被所述支撑框架部支撑。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述两个引导轴相交的位置位于所述内径测量部的筒轴线的延长线上。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述内径测量单元还包括限制部件，所述限制部件用于夹持所述内径测量部或所述联接块以保持所述内径测量部，其中，

所述限制部件被构造为：当所述内径测量部未插入待测孔时所述限制部件保持所述内径测量部，当所述内径测量部插入所述待测孔时所述限制部件释放所述内径测量部。

联接块，其固定地联接到所述被支撑对象并且被构造为与所述被支撑对象一体地平移和旋转；

平移允许机构部，其被构造为允许所述联接块相对于所述支撑框架部平移位移，

所述平移允许机构部包括：

引导轴，其被设置到所述联接块和所述支撑框架部中的任一者并且沿引导平移的方向延伸；以及

引导孔，其被设置在所述联接块和所述支撑框架部中的另一者以接收所述引导轴并且允许所述引导轴滑动。

根据本发明的示例性实施方式的测量单元包括：

支撑框架部，其被构造为支撑所述测量部；以及

所述浮动接合部包括：

联接块，其固定地联接到所述测量部并且被构造为与所述测量部一体地平移和旋转；

所述平移允许机构部包括：

根据本发明的示例性实施方式的内径测量单元包括：

内径测量部，其包括被构造为沿垂直于筒壳部的筒轴线的方向前后移动的接触点，所述内径测量部被构造为在插入待测孔中的状态下，使所述接触点与待测孔的内壁接触以测量所述待测孔的内径；

支撑框架部，其被构造为支撑所述内径测量部；以及

所述浮动接合部包括：

第一浮动联接体，其固定地联接到所述内径测量部并且被构造为与所述内径测量部一体地平移和旋转；

第二浮动联接体，其被构造为支撑所述第一浮动联接体以允许所述第一浮动联接体的平移和旋转；以及

第三浮动联接体，其被构造为支撑所述第二浮动联接体以允许所述第二浮动联接体的平移和旋转，并且

所述第三浮动联接体固定地附接到所述支撑框架部。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述第二浮动联接体经由第一联接轴支撑所述第一浮动联接体，所述第一联接轴在与垂直于所述筒轴线的平面平行的第一方向上延伸，所述第一联接轴被构造为允许轴向地前后移动和绕轴旋转，并且

所述第三浮动联接体经由第二联接轴支撑所述第二浮动联接体，所述第二联接轴沿与垂直于所述筒轴线的平面中的第一方向垂直的方向延伸，所述第二联接轴被构造为允许轴向地前后移动和绕轴旋转。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述第一浮动联接体为环状或筒状，并且设置为在垂直于所述筒轴线的方向上包围所述内径测量部，并且

所述第二浮动联接体为环状或筒状，并且被设置为在垂直于所述筒轴线的方向上包围所述第一浮动联接体。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，第一虚拟直线(所述第一联接轴的虚拟延长线)和第二虚拟直线(所述第二联接轴的虚拟延长线)相交的位置基本上与所述内径测量部的重心对准。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述内径测量单元还包括限制部件，所述限制部件用于从与所述筒轴线相交的方向夹持所述内径测量部，其中，

所述限制部件被构造为：当所述内径测量部未插入待测孔时，所述限制部件夹持并保持所述内径测量部，当所述内径测量部插入所述待测孔时，所述限制部件释放所述内径测量部。

根据本发明的示例性实施方式的浮动接合机构部是处于被支撑对象与支撑框架部之间的浮动接合机构部，所述支撑框架部被构造为支撑所述被支撑对象，所述浮动接合机构部被构造为允许所述被支撑对象相对于所述支撑框架部的相对平移和旋转，所述浮动接合机构部包括：

第一浮动联接体，其固定地联接到所述被支撑对象并且被构造为与所述被支撑对象一体地平移和旋转；

第三浮动联接体，其被构造为支撑所述第二浮动联接体以允许所述第二浮动联接体的平移和旋转，其中，

所述第三浮动联接体固定地附接到所述支撑框架部。

根据本发明的示例性实施方式的测量单元包括：

支撑框架部，其被构造为支撑所述测量部，以及

浮动接合部，其处于所述支撑框架部与所述测量部之间，以允许所述测量部相对于所述支撑框架部的相对平移和旋转，其中，

所述浮动接合部包括：

第一浮动联接体，其固定地联接到所述测量部并且被构造为与所述测量部一体地平移和旋转；

第三浮动联接体，其被构造为支撑所述第二浮动联接体以允许所述第二浮动联接体的平移和旋转，并且，

所述第三浮动联接体固定地附接到所述支撑框架部。

一种自动内径测量设备的控制方法，所述自动内径测量设备包括：

内径测量部，其包括被构造为沿垂直于筒壳体部的筒轴线的方向前后移动的接触点、被构造为前后移动所述接触点的电动驱动单元以及被构造为检测所述接触点的位移的位移检测部；

移动部件，其用于使所述内径测量部相对于待测对象相对地移动，以使所述内径测量部相对于待测孔插入和退避；以及

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部和所述移动部件的操作，

所述控制方法包括：

孔插入步骤，其中，通过所述移动部件将所述内径测量部插入所述待测孔中；

测量步骤，其中，使所述接触点与所述待测孔的内壁接触以测量所述待测孔的内径；以及

孔退避步骤，其中，通过所述移动部件使所述内径测量部从所述待测孔退避。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述自动内径测量设备还包括：

支撑框架部，其被构造为支撑所述内径测量部并且将所述内径测量部联接到所述移动部件；以及

浮动接合部，其处于所述支撑框架部与所述内径测量部之间，以允许所述内径测量部相对于所述支撑框架部相对平移和旋转，

所述孔插入步骤包括在通过所述移动部件将所述内径测量部插入所述待测孔之后暂时停止所述移动部件的驱动，并且

所述测量步骤包括自主调整步骤，在所述自主调整步骤中：当所述电动驱动单元使所述接触点前进并且使所述接触点与所述待测孔的内壁接触时，通过从所述待测孔的内壁施加到所述内径测量部的反作用力，在所述内径测量部相对于所述支撑框架部相对地位移的状态下，通过所述内径测量部自主地调整所述内径测量部自身的位置和姿势来使所述筒壳体部的筒轴线与所述待测孔的轴线对准。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述自动内径测量设备还包括用于从与所述筒轴线相交的方向夹持所述内径测量部的限制部件，

所述限制部件被构造为，通过执行夹持和限制所述内径测量部的保持步骤和释放所述内径测量部的限制的释放步骤，在所述内径测量部的保持状态和释放状态之间切换，

所述限制部件在所述孔插入步骤和所述孔退避步骤期间维持所述内径测量部的保持状态，并且

所述测量步骤包括：在所述自主调整步骤之前，通过所述限制部件执行所述释放步骤，以释放对所述内径测量部的限制。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述控制单元包括被构造为控制所述电动驱动单元的驱动控制单元，

所述测量步骤包括：

第一前进步骤，其中，通过所述驱动控制单元使所述接触点前进直到所述接触点与所述待测孔的内壁首次接触；

后退步骤，其中，在所述第一前进步骤之后，通过所述驱动控制单元使所述接触点沿相反方向略微后退；以及

第二前进步骤，其中，在所述后退步骤之后，通过所述驱动控制单元再次使所述接触点前进以执行所述自主调整步骤。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，在所述第一前进步骤之前执行所述释放步骤。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，在所述第一前进步骤之后执行所述释放步骤。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

在从所述电动驱动单元到所述接触点的力传递路径中设置恒压机构，所述恒压机构被构造为规制从所述待测孔的内壁施加到所述接触点的反作用力的上限，并且

当所述恒压机构被激活时，所述驱动控制单元终止所述第二前进步骤。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述自动内径测量设备还包括碰撞检测部，所述碰撞检测部被构造为检测所述内径测量部已经与对象碰撞，并且

当所述碰撞检测部检测到碰撞时，停止所述孔插入步骤。

一种自动测量设备的控制方法，所述自动测量设备包括：

测量部，其包括被设置成相对于固定元件前后移动的接触点、被构造为前后移动所述接触点的电动驱动单元以及被构造为检测所述接触点的位置的位移检测部；

移动部件，其用于使所述测量部相对于待测对象相对地移动，以使所述测量部靠近或接触所述待测对象；以及

控制单元，其被构造为控制所述测量部和所述移动部件的操作，

所述控制方法包括：

接近步骤，其中，通过所述移动部件使所述测量部靠近所述待测对象；

测量步骤，其中，使所述接触点与所述待测对象接触以测量所述待测对象的尺寸；以及

退避步骤，其中，通过所述移动部件使所述测量部从所述待测对象退避。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，

所述自动测量设备还包括：

支撑框架部，其被构造为支撑所述测量部并将所述测量部联接到所述移动部件；以及

浮动接合部，其处于所述支撑框架部与所述测量部之间，以允许所述测量部相对于所述支撑框架部相对平移和旋转，

所述接近步骤包括在通过所述移动部件使所述测量部靠近或接触所述待测对象之后暂时停止所述移动部件的驱动，并且

所述测量步骤包括自主调整步骤，在所述自主调整步骤中：当所述电动驱动单元使所述接触点前进并且使所述接触点与所述待测对象接触时，通过从所述待测对象施加到所述测量部的反作用力，在所述测量部相对于所述支撑框架部相对地位移的状态下，通过所述测量部自主地调整所述测量部自身的位置和姿势。

附图说明

图1是整个自动内径测量设备的外观图；

图2是从略微前侧观察时的电动内径测量单元的外观立体图；

图3是从略微后侧观察时的电动内径测量单元的侧面的外观立体图；

图4是电动内径测量单元的主视图；

图5是用于示出电动内径测量装置的内部结构的截面图；

图6是根据第一示例性实施方式的浮动接合部的分解图；

图7是根据第一示例性实施方式的浮动接合部的截面图；

图8是用于解释浮动接合部的用于调整根据第一示例性实施方式的电动内径测量装置的位置和姿势的功能的图；

图9是用于解释浮动接合部的用于调整根据第一示例性实施方式的电动内径测量装置的位置和姿势的功能的图；

图10是用于解释浮动接合部的用于调整根据第一示例性实施方式的电动内径测量装置的位置和姿势的功能的图；

图11是用于解释浮动接合部的用于调整根据第一示例性实施方式的电动内径测量装置的位置和姿势的功能的图；

图12是用于解释浮动接合部的用于调整根据第一示例性实施方式的电动内径测量装置的位置和姿势的功能的图；

图13是碰撞检测部的分解图；

图14是从略微后侧观察时的碰撞检测部的立体图；

图15是控制单元的功能框图；

图16是自动内径测量操作整体的流程图；

图17是示出孔插入步骤(ST100)的操作过程的流程图；

图18是示出测量步骤(ST200)的操作过程的流程图；

图19是示出孔退避步骤(ST300)的操作过程的流程图；

图20是示出根据第二示例性实施方式的测量步骤的操作过程的流程图；

图21是示出根据第三示例性实施方式的测量步骤的操作过程的流程图；

图22是根据第四示例性实施方式的电动内径测量单元的主视图；

图23是根据第四示例性实施方式的浮动接合部的俯视图(平面图)；

图24是沿着图23中的XXIV-XXIV线截取的截面图；

图25是当根据第四示例性实施方式的联接块相对于支撑框架部(支撑台座部)旋转和位移时的立体图；

图26是当根据第四示例性实施方式的联接块相对于支撑框架部(支撑台座部)旋转和位移时的截面图；

图27是当根据第四示例性实施方式的联接块水平平移时的俯视图(平面图)；

图28是根据第五示例性实施方式的电动内径测量单元的立体图；

图29是根据第五示例性实施方式的电动内径测量单元的俯视图(平面图)；

图30是当根据第五示例性实施方式的第一浮动联接杯围绕X轴旋转时的图；

图31是当根据第五示例性实施方式的第一浮动联接杯在水平面上平移时的图；

图32是根据第六示例性实施方式的外观侧视图；以及

图33是根据第六示例性实施方式的浮动接合部的放大截面图。

具体实施方式

本发明的示例性实施方式通过参照分配给附图中各要素的附图标记来图示和说明。

(第一示例性实施方式)

在下文中，说明了本发明的第一示例性实施方式。

本示例性实施方式说明了一种自动内径测量设备100，其自动测量待测孔的内径(孔径)。

(自动内径测量设备)

图1是整个自动内径测量设备100的外观图。

自动内径测量设备100包括测量设备主体110和控制整体操作的控制单元140。

(测量设备主体110)

测量设备主体110包括测量待测对象的孔径的电动内径测量单元120和作为用于移动电动内径测量单元120的移动部件的多关节机器臂部(机器臂部)130。

(电动内径测量单元120)

电动内径测量单元120附接到手部131(机器臂部130的前端)并由手部131保持。电动内径测量单元120插入作为待测对象的孔中以测量内径。此外，电动内径测量单元120具有以下功能：自主地调整自身的位置和姿势以精确地测量作为待测对象的孔。

说明电动内径测量单元120的构造。

图2是从略微前侧观察时的电动内径测量单元120的外观立体图。

图3是从略微后侧观察时的电动内径测量单元120的侧面的外观立体图。

图4是电动内径测量单元120的主视图。

电动内径测量单元120包括电动内径测量装置(被支撑对象)200、支撑框架部300、浮动接合部(浮动接合机构部)400、限制部件500、碰撞检测部600以及力传感器部132。

(电动内径测量装置200)

电动内径测量装置200是将现有的手动内径测量装置(例如，Hole test)的杆进送功能电动化的版本。

图5是用于示出电动内径测量装置200的内部结构的截面图。

电动内径测量装置200包括筒壳部(固定元件)210、杆230、套管部240、接触点(可移动元件)250、位移检测部260、外壳部270、显示单元273和电动驱动单元280。

筒壳部210是整体上为筒状的壳。

杆230在筒壳部210内部轴向地前后移动。

筒壳部210包括构成上部的上筒壳部211、构成中部的中筒壳部213、构成下部的下筒壳部214以及构成测量头部220的头筒部215。

中筒壳部213附接到上筒壳部211的下端，下筒壳部214附接到中筒壳部213的下端，并且头筒部215附接到下筒壳部214的下端。

杆230整体上是长棒状体。杆230包括上杆231和下杆233。上杆231为主轴并且其基端(上端侧)的外表面上具有进送丝杠(阳螺纹)232。上筒壳部211具有阴螺纹212，并且进送丝杠232与阴螺纹212螺合。

套管部240设置在上杆231的基端(上端侧)。

套管部240包括套管套241、棘轮套242和螺旋弹簧243。

套管套241通过锥面嵌合的方式外嵌到上杆231(杆230)的基端，并固着到上杆231(杆230)的基端。

棘轮套242是设置在套管套241上方的筒体，并且螺旋弹簧243处于套管套241与棘轮套242之间。推压丝杠螺合到上杆231的基端面上，并且棘轮套242由推压丝杆的头部凸缘推动。此时，螺旋弹簧243被夹在棘轮套242与套管套241之间。

在棘轮套242和套管套241之间设置有棘轮机构(未示出)。在此，棘轮套242、套管套241或杆230在向下进送杆230的方向(接触点250突出的方向)上的旋转方向为正旋转方向。相反地，棘轮套242、套管套241或杆230在向上进送杆230的方向(接触点250向后移动的方向)上的旋转方向为负旋转方向。棘轮机构允许棘轮套242在正旋转方向上针对套管套241空转，不允许棘轮套242在负旋转方向上空转。

当棘轮套242经受(正)旋转操作时，棘轮套242的旋转经由螺旋弹簧243和套管套241传递到杆230。

从棘轮套242传递到杆230的力(旋转力)存在上限。即，如果试图以超过作用在棘轮套242、螺旋弹簧(负载规制弹性体)243与套管套241之间的摩擦力(静摩擦力)的力来旋转杆230，则棘轮机构使棘轮套242针对套管套241空转。套管部240构成恒压机构，其规制作用在待测对象与接触点250之间的力(测量力)的上限。反之，可以由推压丝杠的压痕量(indentation amount)来定义在待测对象与接触点250之间产生的预定力(测量力)，并且当接触点250对待测对象施加预定力(测量力)时，反作用力被施加到接触点250，即，反作用力被施加到电动内径测量装置200。

下杆233设置在头筒部215内部。

下杆233的上端与上杆231的下端接触。下杆233的下端为圆锥形。

接触点250设置在头筒部215中，沿垂直于杆230的轴向的方向前后移动。

在头筒部215中以120°的间隔设置三个接触点250。各接触点250在其外端处均具有由碳化物制成的细的圆轴尖端252。当各接触点250均沿突出方向前进时，圆轴尖端252与待测对象的内壁接触。

各接触点250的内端侧均形成有锥面251，锥面251与下杆233的圆锥面接触。下杆233的圆锥面和各接触点250的锥面251构成位移方向转换部件，用于将位移和力的方向向直角改变。

在头筒部215内部，设置有对应于各接触点250的弹簧216(例如，板簧)，板簧216的一端固定到头筒部215的内壁，并且板簧216的另一端固定到接触点250。

各板簧216均在使相应的接触点250被容纳到头筒部215中的方向上施力。当通过外力向上拉动杆230时，板簧216的力使接触点250跟随杆230并在进入头筒部215的方向上移动。

头筒部215的接触点250突出和被容纳的部分(内径测量装置的前端部)也被称为测量头部220。

位移检测部260设置在中筒壳部213内部，用于检测上杆231的位移。

位移检测部260是所谓的旋转编码器，其包括信号处理计算单元(未示出)、设置成与上杆231一体地旋转的转子261以及对转子261的旋转进行计数的定子262。位移检测部260的检测方法没有特别限制，并且位移检测部260的示例包括光电编码器、电容编码器、电磁感应编码器、磁编码器等。

外壳部270是覆盖筒壳部210的外侧的外筒部。外壳部270被设置为在下筒壳部214的中部上方覆盖电动内径测量装置200。外壳部270由将中部容纳于内的外壳本体部271和将上部容纳于内的外壳上部272这两部分构成。外壳本体部271是筒体，其覆盖下筒壳部214的上端侧、上筒壳部211的下端侧以及对应于电动内径测量装置200的中部的整个中筒壳部213。

外壳上部272是如下的筒体：该筒体连接到外壳本体部271的上端并且覆盖构成电动内径测量装置200的上部的上筒壳部211。

显示单元273包括显示部274并附接到中筒壳部213和外壳本体部271的侧开口以封闭这些开口。显示部274是嵌合到显示单元273的中央区域的数字显示部274(例如，液晶显示面板或有机EL显示面板)。显示部274示出信号处理计算单元(未示出)计算出的测量值和其它信息。

显示单元273设置有连接器，由信号处理计算单元(未示出)计算出的测量值输出到外部。

电动驱动单元280是使套管部240的棘轮套242旋转的驱动单元。电动驱动单元280附接在外壳上部272上方。电动驱动单元280例如为马达，并且马达的旋转输出经由动力传动机构(齿轮系、联接带、联接轴、联轴链等)传递到棘轮套242。

除了杆是由电动驱动单元280进送以外，电动内径测量装置200的操作与现有的手动内径测量装置的操作基本相同。

当杆230通过电力前后移动时，接触点250根据下杆233的移动从头筒部215突出以及被容纳在头筒部215中。当三个接触点250与待测孔的内壁均匀接触时，通过检测杆230的位移(位置)，获得作为测量值的待测孔的内径。

(支撑框架部300)

支撑框架部300在侧视图中为L形构件，并且包括支撑柱部310和支撑台座部320。支撑台座部320在竖直方向上以直角附接到支撑柱部310的下端。

支撑柱部310与电动内径测量装置200相邻并平行。限制部件500设置在支撑柱部310的正面侧，并且限制部件500在保持与释放电动内径测量装置200之间切换。这一点将在后面说明。

支撑台座部320通过从支撑柱部310的下端朝向电动内径测量装置200弯曲成L状来设置。

支撑台座部320包括第一插入孔321，电动内径测量装置200的头筒部215插入穿过该第一插入孔321。在头筒部215已经穿过第一插入孔321的情况下，电动内径测量装置200以下筒壳部214上方的上部经由浮动接合部400放置在支撑台座部320上的方式附接。

(浮动接合部400)

说明浮动接合部400。

图6是浮动接合部400的分解图。

图7是浮动接合部400的截面图。

浮动接合部400是允许电动内径测量装置200相对于支撑框架部300旋转并且还允许电动内径测量装置200相对于支撑框架部300水平平移的接合件(或联接机构)。即使电动内径测量装置200与待测孔之间存在轴向未对准(倾斜和扭曲)，允许旋转和平移的浮动接合部400仍允许电动内径测量装置200自主地调整自身的位置和姿势。

浮动接合部400包括旋转允许机构部410和平移允许机构部420。

旋转允许机构部410包括第一弹簧保持件411、弹簧(螺旋弹簧)412(柔性体或弹性体)和第二弹簧保持件413。第一弹簧保持件411和第二弹簧保持件413大体上为环状，且具有从环径向向外延伸的凸缘。

如图7中的截面图所示，第一弹簧保持件411在下筒壳部214的上侧外嵌到下筒壳部214的外表面，并且第一弹簧保持件411因此固定地附接到电动内径测量装置200。在此，外壳本体部271的下端面与第一弹簧保持件411是连续一体的，并且固定地规制第一弹簧保持件411附接到电动内径测量装置200的位置。

作为一个实施方式，可以以使得第一弹簧保持件411的高度(位置)对应于电动内径测量装置200的重心的高度(位置)的方式来装设第一弹簧保持件411。例如，以使得第一弹簧保持件411的高度(位置)与电动内径测量装置200的重心的高度(位置)大致相同的方式来装设第一弹簧保持件411。可替代地，可以以使得第一弹簧保持件411的高度(位置)在电动内径测量装置200的重心的高度(位置)的上方或下方的(电动内径测量装置在竖直方向上的长度的)20％、15％、10％或5％以内的方式来装设第一弹簧保持件411。

第一弹簧保持件411接收螺旋弹簧412的上端，同时螺旋弹簧412将下筒壳部214(电动内径测量装置200)容纳于内。第二弹簧保持件413接收螺旋弹簧412的下端。

作为一个实施方式，代替一个螺旋弹簧412，可以设置多个弹性体或弹簧来包围电动内径测量装置200(等角度间隔)。

尽管弹簧直径越大(弹簧与电动内径测量装置的中心轴线之间的距离越大)越有利于支撑电动内径测量装置，但是如果弹簧直径过大(弹簧与电动内径测量装置的中心轴线之间的距离过大)，则内径测量装置自身的测量压力无法自主地调整电动内径测量装置的姿势以扫描孔的轴线。如果要增大弹簧直径(增大弹簧与电动内径测量装置的中心轴线之间的距离)，则应减小弹簧常数(弹性模量)。如果要减小弹簧直径(减小弹簧与电动内径测量装置的中心轴线之间的距离)，则可以略微增大弹簧常数(弹性模量)。尽管在示例性实施方式中说明了弹性弹簧，但是联接第一弹簧保持件411和第二弹簧保持件413的构件可以是无弹性的柔性构件(而不是螺旋弹簧412)，只要允许电动内径测量装置的旋转方向上的姿势调整即可。

第二弹簧保持件413联接到平移允许机构部420。

如图7的截面图所示，第二弹簧保持件413的环孔414在轴向上略微具有长度(高度)，并且环孔414的直径略微大于电动内径测量装置200的筒壳部210(下筒壳部214)，以允许电动内径测量装置200倾斜。环孔414可以是环孔的直径朝向上侧或下侧增大的锥形孔414。

平移允许机构部420包括水平板(平移体)421和滚珠(轴承)423。

水平板421是设置在支撑台座部320上方的板。水平板421包括第二插入孔422，电动内径测量装置200(下筒壳部214)插入穿过第二插入孔422。第二弹簧保持件413从上方嵌合到第二插入孔422中。即，旋转允许机构部410在水平板421上，并且电动内径测量装置200由旋转允许机构部410支撑。换言之，在旋转允许机构部410处于电动内径测量装置200与水平板421之间的情况下，电动内径测量装置200被支撑在水平板421上。

滚珠423设置在支撑台座部320的顶面上。在此，在第一插入孔321和第二插入孔422周围以90度的间隔装设有四个滚珠423，并且水平板421放置在滚珠423上。

可以用很小的力几乎没有摩擦地水平移动放置在滚珠423上的水平板421。另一方面，使作为旋转允许机构部410的螺旋弹簧412(弹性体)变形需要一定的力来抵抗弹性力。因此，在本示例性实施方式中，当力(旋转或平移力)作用于电动内径测量装置200时，平移允许机构部420相对优先位移。

参照图8至图12说明通过浮动接合部400的作用来调整电动内径测量装置200的位置和姿势的操作。

例如，图8示出了一种情况，假设待测孔已经被加工成偏离设计值，导致本应竖直钻出的孔倾斜，并且在图中相对于设计值的位置略微向右偏离。电动内径测量单元120通过机器臂部130移动到孔，并且测量头部220插入孔中。即使机器臂部130的驱动控制是精确的，但是由于待测孔偏离了设计值，所以电动内径测量装置200的轴线与待测孔的轴线之间仍存在位置和角度偏离。

现在，为了精确地测量待测孔的内径，需要使三个接触点250都与待测孔的内壁均匀接触。

首先，电动驱动单元280驱动杆230以向下移动杆230。然后，下杆233的尖端(圆锥)推出接触点250，三个接触点250中的靠近待测孔的内壁的一者与待测孔的内壁接触。

随着下杆233继续推出接触点250，从孔的内壁向接触点250施加反作用力。该反作用力使电动内径测量装置200沿相反方向被推动。该反作用力从接触点250推压下杆233的下端附近，但在旋转允许机构部410的螺旋弹簧412的变形之前首先发生水平板421的位移。因此，如图9和图10所示，水平板421的位移首先抵消了电动内径测量装置200与待测孔之间的轴向未对准。

支撑台座部320的第一插入孔321的直径大到足以允许电动内径测量装置200水平移动。

在图9(图10)时，电动内径测量装置200与待测孔之间的轴向倾斜尚未对准。当下杆233继续使接触点250从图9所示(图10)的状态突出时，接触点250的尖端(圆轴)与孔的内壁接触，在此时(因为三个圆轴的长度)，从待测孔的内壁施加到电动内径测量装置200的反作用力具有旋转力矩。此时，来自孔的内壁的反作用力使旋转允许机构部410的螺旋弹簧412变形，如图11和图12所示，并且将电动内径测量装置200的倾斜调整到使电动内径测量装置200的轴线与待测孔的轴线对准。第二弹簧保持件413的环孔414允许电动内径测量装置200倾斜。

最终，当三个接触点250以预定的测量压力推抵靠待测孔的内壁时，浮动接合部400(旋转允许机构部410和平移允许机构部420)允许电动内径测量装置200自主地调整自身的位置和姿势，以精确地测量待测孔的内径。换言之，一旦机器臂部130能够将电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔中，就可以通过自动姿势调整而无需手动地靠感觉调整或高级反馈控制来精确地测量孔的内径。

(限制部件500)

限制部件500被设置到支撑框架部300(支撑柱部310)以保持并支撑电动内径测量装置200。限制部件500包括两个夹持件510，夹持件510从垂直于例如图2和图3所示的轴线的方向夹持电动内径测量装置200。在此，夹持件510从两侧夹持外壳本体部271。夹持件510是可移动的，并且限制部件500可以在电动内径测量装置200的保持状态与保持被释放的释放状态之间切换。

虽然打开夹持件510以释放电动内径测量装置200，但是各夹持件510与电动内径测量装置200之间的间隙优选地限制到预定上限(大约5mm或10mm)，以规制电动内径测量装置200的超出限制的任何较大位移(平移或倾斜)。

电动内径测量装置200经由浮动接合部400放置在支撑台座部320(支撑框架部300)上。

为了使电动内径测量装置200能够利用自身的测量压力根据待测孔来自主地调整其姿势，浮动接合部900需要是柔软的(柔软性或柔性)。因此，如果将电动内径测量装置200简单地放置在浮动接合部400上，则依据浮动接合部400的刚性(柔软性)，电动内径测量装置200可能不稳定地摇晃、大幅度倾斜或倒下。

从安全角度来看，不期望电动内径测量装置200摇晃或倒下。此外，如果电内径测量装置200的姿势不固定，则测量头部220的位置不稳定，机器臂部130无法将电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔中。

出于这些原因，当电动内径测量装置200并未插入待测孔时，限制部件500夹持并保持电动内径测量装置200。然后，当电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔时，限制部件500释放电动内径测量装置200，以使电动内径测量装置200能够通过浮动接合部400自主地改变并调整姿势(执行自主调整)。

(碰撞检测部600)

碰撞检测部600检测电动内径测量装置200已经以大于预定力的力与某物碰撞。

图13是碰撞检测部的分解图。

图14是从略微后侧观察时的碰撞检测部的立体图。

碰撞检测部600设置在支撑柱部310的后侧与机器臂部130的手部131之间。在此，当电动内径测量装置200从对象上方接近对象(例如，工件)并与工件碰撞时，碰撞检测部600检测到电动内径测量装置200在Z方向(竖直方向)上从下方往上被推动的方向上被施加了较大的力。即，碰撞检测部600的碰撞检测方向几乎平行于电动内径测量装置200接近待测孔时的方向。

碰撞检测部600包括固定板601、安装板602、线性引导件610、施力装置620和接触传感器630。

固定板601直接或间接地附接到机器手部131，并固定地设置到手部131。在此，力传感器部132设置在机器手部131与碰撞检测部600之间。因此，碰撞检测部600经由力传感器部132附接到机器臂部130的手部131。

安装板602直接或间接附接到支撑柱部310的背面，并固定地设置到支撑柱部310(支撑框架部300)。线性引导件610设置在固定板601与安装板602之间，并在竖直方向上引导安装板602相对于固定板601的移动方向。线性引导件610包括具有沿竖直方向的槽的槽框体611和沿竖直方向在槽框体的槽中滑动的滑动体612。在此，槽框体611附接到固定板601，滑动体612附接到安装板602。

施力装置是两个螺旋弹簧620。

各螺旋弹簧620的一端均被紧固到固定板601，并且螺旋弹簧620的另一端被紧固到安装板602。各螺旋弹簧620相对于固定板601均在下拉安装板602的方向上不断地对安装板602施力。即，当安装板602因其自重、电动内径测量装置200的重量和螺旋弹簧620的力相对于固定板601竖直向下下降时，安装板602的位置是基准位置。

接触传感器630包括设置到固定板601的接触检测块631和设置到安装板602的球柱塞632。如图14所示，当安装板602相对于固定板601处于基准位置时，安装板602上的球柱塞632与接触检测块631接触(嵌合到接触检测块631中)。

在此，例如假设在工件中加工的孔的位置显著地偏离设计值。

在这种状态下，当机器臂部130试图从上方将电动内径测量装置200插入待测孔时，电动内径测量装置200的测量头部220触碰工件。电动内径测量装置200(测量头部220)偏离孔并触碰工件，电动内径测量装置200(测量头部220)被进一步推入工件中。然后，当超过电动内径测量装置200的重力和施力部件(螺旋弹簧620)的施力的力被施加到碰撞检测部600时，安装板602向上滑动并且安装板602的球柱塞632从接触检测块631移除。当接触检测块631检测到球柱塞632的分离时(或当接触检测块631不再能够检测到球柱塞632的接触时)，接触传感器630会传递信号(碰撞检测信号)。

当碰撞检测部600检测到电动内径测量装置200已经与某物碰撞时，控制单元140立即停止机器臂部130的操作。

(力传感器部132)

力传感器部132是例如6轴线(3个正交的轴向上的力和绕轴线的旋转力)力传感器。尽管碰撞检测部600专门用于检测在竖直方向(Z方向)上从下方往上推动的力，但是力传感器部132检测在所有方向上施加到电动内径测量装置200的力。

多关节机器臂部130是所谓的机器臂，并且以竖直和水平的旋转驱动轴线三维地移动作为机器臂部130的前端的手部131。机器臂部130的手部131经由力传感器部132和碰撞检测部600联接到支撑框架部300。力传感器部132检测电动内径测量装置200已经在碰撞检测部600不检测碰撞的方向(即，在竖直方向(Z方向)以外的方向)上以超过了预定力的意外力与对象碰撞。当力传感器部132检测到电动内径测量装置200的意外碰撞时，控制单元140立即停止机器臂部130的操作。这进一步确保了安全性。

(控制单元140)

图15是控制单元140的功能框图。

控制单元140可以通过并入计算机(包括中央处理单元(CPU)、存储预定程序的ROM或RAM的计算机终端)的硬件或软件来实现，该计算机通过有线或无线通信连接到测量设备主体110。

在计算机终端中装设有操作控制程序(测量部程序)，通过执行该程序控制测量设备主体110的测量操作。提供程序的方法不受限制。可以通过插入(非易失性)记录介质直接将程序记录到计算机中来装设程序，或者可以将读取记录介质上的信息的读取装置从外部附接到计算机以从读取装置将程序装设到计算机中。可替代地，程序可以经由通信线路(诸如因特网、局域网线缆、电话线或无线)提供给计算机。

控制单元140包括测量操作控制单元150、机器臂驱动控制单元160和中央控制单元170。

测量操作控制单元150控制电动内径测量装置200的测量操作。

测量操作控制单元150包括限制控制单元151、驱动控制单元152和测量值获取单元153。

限制控制单元151控制限制部件500的夹持件510的打开和关闭操作，以控制电动内径测量装置200的保持和释放的时机。

驱动控制单元152控制电动驱动单元280的驱动以控制杆230的前后移动，即，接触点250的前后移动。

测量值获取单元153获取电动内径测量装置200的测量值。即，测量值获取单元153接收位移检测部260的传感器值，以从杆230的位移(位置)获取待测孔的内径的测量值。

机器臂驱动控制单元160控制机器臂部130的操作。

中央控制单元170整体地控制测量操作控制单元150和机器臂驱动控制单元160。

(控制自动内径测量设备100的操作)

下文说明了测量设备主体110(电动内径测量单元120和机器臂部130)在控制单元140的控制下自动地测量待测孔的内径的一系列操作。

图16是自动内径测量的整体操作(自动内径测量操作)的流程图。

具有孔(待测孔)的工件(待测对象)在生产线上由运送带或轨道运送，并被送到测量设备主体110(电动内径测量单元120和机器臂部130)正面的预定位置。

自动内径测量设备100自动地依次对被运送工件(待测对象)中的被指定(设定)为待测对象的孔的内径执行内径测量。工件(待测对象)中的待测孔的位置(坐标)已经作为测量部程序的一部分设定(存储)在中央控制单元170中。可替代地，可以在使用独立的相机等通过图像识别搜索待测孔的情况下自动地依次执行内径测量。

第一示例性实施方式假设待测孔是钻成在竖直方向上的顶面上具有开口的孔，并且电动内径测量装置200在维持大体上竖直取向的情况下从上方插入孔中。

自动内径测量操作包括孔插入步骤(接近步骤)(ST100)、测量步骤(ST200)和孔退避步骤(退避步骤)(ST300)。

孔插入步骤(ST100)是通过机器臂部130移动电动内径测量单元120，并将电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔中(换言之，从工件上方接近工件)的步骤。

图17是示出孔插入步骤(ST100)的操作过程的流程图。

在孔插入步骤(ST100)中，首先，通过机器臂部130将电动内径测量装置200的目的地(目标坐标)设定到待测孔(ST110)。

然后，确认电动内径测量装置200被限制部件500限制(ST120)。

在本示例性实施方式中，限制部件500限制(保持)电动内径测量装置200的状态是默认状态(其可以被解释为标准状态或基准状态)。然而，由于在维护或更换电动内径测量装置200之后，可能释放了限制部件500的保持，所以需要确认保持状态。然后，当电动内径测量装置200未被保持(ST120：NO)时，限制控制单元151传递信号以通过限制部件500执行保持步骤(ST130)。在机器臂部130移动电动内径测量单元120的状态下，通过限制(保持)电动内径测量装置200，机器臂部130能够稳定且安全地移动电动内径测量装置200。

开始驱动机器臂部130(ST140)以移动电动内径测量单元120，并且将电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔中。

此时，例如，如果待测孔的加工位置偏离设计值，则电动内径测量装置200(测量头部220)可能意外地与工件碰撞。

在这方面，机器臂驱动控制单元160监测来自碰撞检测部600和力传感器部132的信号(ST150)。如果检测到电动内径测量装置200(测量头部220)与工件之间的碰撞(ST150：YES)，则立即停止机器臂部130的驱动(紧急停止)(ST180)。此后，中央控制单元170可以向操作员报告异常。

当电动内径测量装置200的测量头部220插入待测孔并到达目标坐标时，暂时停止机器臂部130的驱动(ST170)。

接下来，该过程进行到测量步骤(ST200)。

图18是示出测量步骤(ST200)的操作过程的流程图。

在测量步骤(ST200)中，首先释放限制部件500的保持，以将电动内径测量装置200置于释放状态(ST211)。这使得电动内径测量装置200处于经由浮动接合部400被支撑框架部300支撑、允许自主调整电动内径测量装置200的位置和姿势的状态。

然后，驱动控制单元152将驱动信号传递到电动驱动单元280。

首先，执行第一前进步骤(ST220)。第一前进步骤(ST220)是将接触点250向前移动直到接触点250与待测孔的内壁首次接触的步骤。驱动电动驱动单元280(例如，马达)向前(在这种情况下，向下)移动杆230以朝向孔的内壁向前移动接触点250。在第一前进步骤(ST220)中，以高速驱动马达，使杆230和接触点250尽可能快地移动，以改善测量效率。(例如，如果杆230为丝杠进送式的，则杆230的转速为100rpm至200rpm。在杆230或接触点250的移动速度方面，速度可以是10μm/s至20μm/s。)

当接触点250朝向孔的内壁前进时，使接触点250与孔的内壁接触。

在此，在本示例性实施方式中，接触点250的数量为三个。如果电动内径测量装置200的轴线和待测孔的轴线完全对准，则可以使三个接触点250同时与孔的内壁接触，但是因为机器壁部130的驱动误差和工件的加工误差，电动内径测量装置200的轴线与待测孔的轴线之间存在间隙。在这种情况下，使三个接触点250中的任何一者首先与孔的内壁接触。当已经使三个接触点250中的任一者与孔的内壁接触(ST213：YES)时，立即停止第一前进步骤(ST212)，并且该过程进行到第一后退步骤(ST214)。可以通过例如以下方式确认接触点250已经与孔的内壁接触的事实：当转矩超过预定值时，根据马达所施加的电流(所施加的电压)计算马达转矩以确定(一个或多个)接触点已经与孔的内壁接触。

在第一后退步骤(ST214)中，杆230和接触点250沿相反方向略微后退。这避免了接触点250在第一前进步骤(ST212)中与孔的内壁接触之后由于接触点250的动量而深入孔的内壁中。

在第一后退步骤(ST214)中，接触点250后退的距离非常小，例如0.001mm至0.01mm。

接触点250在第一后退步骤(ST214)中的后退速度可以尽可能快。例如，如果杆230是丝杠进送式的，则杆230的转速为100rpm至200rpm。在杆230或接触点250的移动速度方面，速度可以是10μm/s至20μm/s。

在第一后退步骤(ST214)中，在接触点250略微后退之后，接触点250在第二前进步骤(ST215)中再次前进。在第二前进步骤(ST215)中，接触点250缓慢前进(低速、微动)。

接触点250在第二前进步骤(ST215)中的进送速度优选是缓慢的(微动)。例如，如果杆230是丝杠进送式的，则杆230的转速为10rpm至20rpm。在杆230或接触点250的移动速度方面，速度可以是1μm/s至2μm/s。

电动内径测量装置200的位置和倾斜由接触点250推抵孔的内壁的反作用力自主调整。通过允许平移和旋转的浮动接合部400对电动内径测量装置200的位置和倾斜的自主调整的作用如上所述。

当三个接触点250以预定测量压力与孔的内壁均匀接触时，电动内径测量装置200的位置和倾斜的自主调整完成。当三个接触点250均以预定测量压力与孔的内壁接触时，棘轮机构(恒压机构)被激活。即，电动驱动单元280旋转并驱动套管部240(棘轮套242)，直到棘轮机构(恒压机构)被激活，这使得接触点250以预定的测量压力与孔的内壁均匀接触。

第二前进步骤(ST215)可以重新表述为自主调整步骤。

在这种状态下，位移检测部260检测杆230的位移(位置)。测量值获取单元153从杆230的位移(位置)获取孔的内径(ST216)。

获取测量值之后，接触点250在第二后退步骤(ST217)中后退，以使接触点250与孔的内壁分离。

在测量步骤(ST200)之后，电动内径测量装置200在孔退避步骤(ST300)中从待测孔退避。

图19是示出孔退避步骤(ST300)的操作过程的流程图。在孔退避步骤(ST300)中，首先，通过限制部件500限制(保持)电动内径测量装置200(ST320)，然后，机器臂部130移动电动内径测量单元120从而从孔退避(ST330)。

这就完成了一个孔的内径的测量。重复ST100至ST300直到完成所有待测孔的测量(ST400)。

以此方式，根据本示例性实施方式，能够通过电动内径测量单元(电动内径测量装置200和机器臂部130)自动地测量孔的内径，而无需人来保持和操作内径测量装置。

(第二示例性实施方式)

以上第一示例性实施方式假设待测孔沿竖直方向钻出。

第二示例性实施方式说明了自动内径测量设备100即使在待测孔相对于竖直方向倾斜时也自动地测量待测孔的内径的情况。

图20是示出根据第二示例性实施方式的测量步骤的操作过程的流程图。

由于待测孔相对于竖直方向倾斜，因此在通过机器臂部130将电动内径测量装置200插入孔中的孔插入步骤(ST100)中，电动内径测量装置200在被倾斜成对准孔的倾斜程度的状态下插入孔中。然后，由于电动内径测量装置200倾斜，因此如果限制部件500释放对电动内径测量装置200的保持，则电动内径测量装置200可能因浮动接合部400的柔性而大幅度位移(平移和倾斜)。

如果电动内径测量装置200大幅度位移(平移和倾斜)，则测量头部220也可能触碰孔的内壁。此外，一旦电动内径测量装置200在重力方向上大幅度位移(平移和倾斜)，则仅通过测量压力的反作用力从位移(平移和倾斜)自主地恢复是费时且困难的。

因此，在根据第二示例性实施方式的测量步骤中，在释放步骤(ST224)之前执行第一前进步骤(ST221)。即，在执行第一前进步骤(ST221)并检测到接触点250(接触点250中的一者)与孔的内壁接触(ST222：YES)之后，接触点250略微后退(第一后退步骤(ST223))。在这种状态下执行释放步骤(ST224)。

通过首先执行第一前进步骤(ST221)，接触点250与孔的内壁接触。由于至少一个接触点250与孔的内壁接触，因此可以预期的是即使释放限制部件500的保持，电动内径测量装置200也不会大幅度位移(平移和倾斜)。这允许即使对于倾斜的待测孔也能够正确地执行自动内径测量。

(第三示例性实施方式)

在第二示例性实施方式(图20中的流程图)中，在第一后退步骤(ST223)之后执行释放步骤(ST224)，但是也可以在第一后退步骤(ST223)之前执行释放步骤(ST224)。

如图21中的流程图所示，当在第一前进步骤(ST231)中检测到接触点250已经与孔的内壁接触(ST232：YES)时，立即停止接触点250的前进。

在这种状态下，执行释放步骤(ST233)。然后，在接触点250一旦后退(第一后退步骤(ST234))之后，再次使接触点250前进，以使接触点250以预定的测量压力与孔的内壁均匀接触，同时触发电动内径测量装置200的位置和姿势的自主调整。以这种操作顺序，仍然能够对待测倾斜孔的内径正确地执行自动内径测量，如在第二示例性实施方式中那样。

(第四示例性实施方式)

说明第四示例性实施方式。

第四示例性实施方式中的基本构造类似于第一示例性实施方式中的基本构造，但其特征是浮动接合部(浮动接合机构部)800的结构。

图22是根据第四示例性实施方式的电动内径测量单元120的主视图。

图23是根据第四示例性实施方式的浮动接合部800的俯视图(平面图)。

图24是沿着图23中的线XXIV-XXIV截取的截面图。

在第四示例性实施方式中，电动内径测量装置200以其轴线(筒轴线或杆轴线)为竖直的姿势经由浮动接合部800悬挂于支撑框架部300而被支撑。

如在第一示例性实施方式中那样，第四示例性实施方式中的支撑框架部300在侧视图中是L形构件，并且包括支撑柱部310和支撑台座部710。

在此，支撑台座部710具有环形形状，其具有与水平方向正交的壁以形成竖直孔(筒状孔)。

由于环形壁包围并支撑浮动接合部800，因此环形壁被称为支撑环部720。在支撑环部720的下侧面设置有在前后方向和左右方向上桥接并十字相交的两个梁721。如图24中的截面图所示，在梁721的相交处设置有凹部722。

根据第四示例性实施方式的浮动接合部800包括联接块810。

联接块810固定联接到电动内径测量装置200，并与电动内径测量装置200一体地平移和旋转。

联接块810设置在支撑环部720内部，并在梁721上被支撑环部720的壁包围。联接块810是四角柱形状(立方体或长方体)。从联接块810下端面的四个角竖直地悬挂四个悬杆811，并且悬杆811联接到电动内径测量装置200的上端。即，电动内径测量装置200经由悬杆811悬挂于联接块810。

在联接块810与支撑台座部710之间设置有球体820，作为浮动接合部800的旋转允许机构部。

球体820被放置在支撑台座部710的凹部722中，并且联接块810被放置在球体820的顶上。

将联接块810放置在球体820上以允许联接块810旋转。

图25是当联接块810相对于支撑框架部300(支撑台座部710)旋转和位移时的立体图。

图26是当联接块810相对于支撑框架部300(支撑台座部710)旋转和位移时的截面图。

联接块810的底面设置有平台(环状突出边缘)，以防止联接块810从球体820脱落。如果仅允许联接块810的旋转，则可以使用销来代替球体，但是优选地使用球体820，这是因为它不会阻碍联接块810的平移。

支撑环部720设置有两个水平延伸并十字相交的引导轴723。联接块810在前后方向和左右方向上设置有两个引导孔812，用于接收十字状的两个引导轴723。引导孔812形成为长孔，以允许引导轴723引导联接块810的水平平移。

图27是当联接块810沿水平方向平移时的俯视图(平面图)。

为了使引导轴723不阻碍联接块810的旋转，引导孔812在高度方向上也具有一定宽度。

为了使联接块810的正常位置处于中心(平衡)，四个弹簧(螺旋弹簧)724处于联接块810与支撑环部720的内壁之间。在此，通过使弹簧(螺旋弹簧)724绕引导轴723卷绕，将弹簧(螺旋弹簧)724布置在联接块810与支撑环部720的内壁之间。

在此，引导轴723和引导孔812构成平移允许机构部，其允许联接块810平移。

可以通过将引导轴设置到联接块810并且在支撑环部720中设置引导孔来构成平移允许机构部。

限制部件500可以通过夹持件510夹持电动内径测量装置200本身来直接地限制电动内径测量装置200，如在第一示例性实施方式中那样，或者可以例如通过限制联接块810来间接地限制电动内径测量装置200。

根据第四示例性实施方式的浮动接合部800也允许电动内径测量装置200相对于支撑框架部300的平移和旋转。即，即使电动内径测量装置200与待测孔之间存在轴向未对准(倾斜和扭曲)，允许旋转和平移的浮动接合部800也允许电动内径测量装置200自主地调整自身的位置和姿势。

与根据第一示例性实施方式的浮动接合部400相比，由于联接块810是结合旋转和平移的块，因此根据第四示例性实施方式的浮动接合部800具有较少的零件。

即使根据第四示例性实施方式的浮动接合部800被附接到电动内径测量装置200，也能够抑制整体尺寸的增大。例如，由于根据第四示例性实施方式的浮动接合部800尺寸较小，因此即使根据第四示例性实施方式的浮动接合部800被布置在电动内径测量装置200上方，电动内径测量单元120的整体尺寸的增大也会被抑制并且不会对重心的变化产生极端的影响。因此，通过将浮动接合部800布置在电动内径测量装置200上方，而不是将浮动接合部布置在电动内径测量装置200的侧面，根据第四示例性实施方式的自动内径测量设备100适用于深孔的自动内径测量，诸如深孔底部附近的内径测量。

(第五示例性实施方式)

说明第五示例性实施方式。

第五示例性实施方式中的基本构造类似于第一示例性实施方式中的基本构造，但其特征是浮动接合部(浮动接合机构部)900的结构。

图28是根据第五示例性实施方式的电动内径测量单元120的立体图。

图29是根据第五示例性实施方式的电动内径测量单元120的俯视图(平面图)。

在第五示例性实施方式中，电动内径测量装置200以其轴线(筒轴线或杆230的轴线)为竖直的姿势经由浮动接合部900被支撑框架部300支撑。

下面说明根据第五示例性实施方式的浮动接合部900的结构。

浮动接合部900包括第一浮动联接体910、第二浮动联接体920和第三浮动联接体930。

第一浮动联接体910为杯状，并被称为第一浮动联接杯910。电动内径测量装置200被接收在杯状内部，第一浮动联接杯910与电动内径测量装置200固定地联接。对应于电动内径测量装置200的下筒壳部214和头筒部215的测量头部220从第一浮动联接杯910的底部向下突出。第一浮动联接杯910包括在前后方向(Y轴)上的两侧突出的第一联接轴911。

第二浮动联接体920为环状构件，并被称为第二浮动联接环920。第二浮动联接环920被设置为在垂直于电动内径测量装置200的轴线的方向上包围第一浮动联接杯910。第二浮动联接环920包括设置在前后方向(Y轴方向)上的孔。该孔用于支承第一浮动联接杯910的第一联接轴911，并被称为第一联接孔921。第一联接孔921允许第一联接轴911绕轴线旋转，并允许第一联接轴911沿轴向滑动。即，电动内径测量装置200和第一浮动联接杯910可以沿前后方向(Y轴方向)平移，并相对于第二浮动联接环920围绕Y轴旋转。

第二浮动联接环920设置有在左右方向(X轴)上的两侧突出的第二联接轴922。

第三浮动联接体930是与水平方向平行的板构件，其支撑第二浮动联接环920以允许第二浮动联接环920的平移和旋转，并被称为第三浮动联接板930。第三浮动联接板930包括U形凹陷(凹)弯曲部931以在水平方向上接收电动内径测量装置200。在构成弯曲部931的两侧的臂的前端，设置有沿左右方向(X轴)钻出的孔。

各孔均用于支承第二浮动联接环920的第二联接轴922，并被称为第二联接孔932。

第二联接孔932允许第二联接轴922绕轴线旋转，并且允许第二联接轴922沿轴向滑动。即，电动内径测量装置200、第一浮动联接杯910和第二浮动联接环920可以沿左右方向(X轴方向)平移并相对于第三浮动联接板930绕X轴旋转。

第三浮动联接板930联接到支撑框架部300的支撑台座部710。

当考虑作为第一联接轴911的虚拟延长线的第一虚拟直线和作为第二联接轴922的虚拟延长线的第二虚拟直线时，第一虚拟直线和第二虚拟直线的交点优选基本上与电动内径测量装置200的重心一致。

根据第四示例性实施方式的浮动接合部900也允许电动内径测量装置200相对于支撑框架部300的平移和旋转。即，即使电动内径测量装置200与待测孔之间存在轴向未对准(倾斜和扭曲)，允许旋转和平移的浮动接合部900也允许电动内径测量装置200自主地调整自身的位置和姿势。

图30是当第一浮动联接杯910绕X轴旋转时的图。

图31是当第一浮动联接杯910在水平面上平移时的图。

为了便于观察附图，图30和图31中省略了电动内径测量装置200。

利用根据第五示例性实施方式的浮动接合部900的结构，更容易使旋转轴线和平移轴线与电动内径测量装置200的重心对准。这使得电动内径测量装置200的姿势更加稳定。

如上所述，根据本发明，可以使曾经需手动操作的内径测量自动化，这能使内径测量完全自动化。可在加工工厂等引入孔径的自动在线测量，并且有望显著地改善生产效率。

(第六示例性实施方式)

说明第六示例性实施方式。

图32是根据第六示例性实施方式的总体外观的侧视图。

第六示例性实施方式中的基本构造类似于第一示例性实施方式中的基本构造，但是在第六示例性实施方式中，电动内径测量装置200上方布置有浮动接合部400。即，电动内径测量装置200经由浮动接合部400悬挂于支撑框架部300而被支撑。除了几乎整个电动内径测量装置200都在支撑框架部300下方并且悬挂于支撑框架部300并被支撑以外，该构造基本上与第一示例性实施方式中的构造相同。在第六示例性实施方式中(图32和图33)，为对应于第一示例性实施方式的要素分配了相同的附图标记。

在图32和图33中，用于悬挂电动内径测量装置200的悬杆430朝向电动内径测量装置200的顶部延伸。悬杆430位于电动内径测量装置200的中心轴线上，并且悬杆430固定地联接到电动内径测量装置200。(电动内径测量装置(电动内径测量部)200可以被解释为包括悬杆430。)悬杆430穿过支撑台座部320的第一插入孔321，并且第一弹簧保持件411联接到悬杆430的上端。在第一弹簧保持件411与支撑台座部320之间构成浮动接合部400。即，浮动接合部400大体上由设置于支撑台座部320的滚珠423、被设置成通过滚珠423平移的水平板(平移体)421、设置在水平板(平移体)421的第二插入孔422中的第二弹簧保持件413以及布置在第一弹簧保持件411与第二弹簧保持件413之间的螺旋弹簧412构成。

与第一示例性实施方式类似，具有该构造和配置的第六示例性实施方式能够通过浮动接合部400的作用使自主地调整电动内径测量装置200的位置和姿势的操作成为可能。此外，根据第六示例性实施方式，浮动接合部400布置在电动内径测量装置200上方，这使得其适用于深孔的自动内径测量，诸如深孔底部附近的内径的测量。

本发明不限于以上示例性实施方式，并且可以在不脱离主旨的情况下进行适当的变型。

在以上示例性实施方式的说明中，当杆230被驱动时，除了通过旋转来进送丝杠之外，还可以使用线性运动来上下推动杆230。

在以上示例性实施方式中，作为移动部件的示例说明了多关节机器臂，但移动部件不必是大型器件，而可以是具有上下升降机构的一维驱动设备。例如，一维驱动设备包括柱、沿着柱滑动的滑块、驱动滑块的马达以及联接马达和滑块的动力传动机构(滚珠丝杠、皮带轮等)。

在以上示例性实施方式中，作为内径测量部的前端结构的示例说明了所谓的孔测试(Borematic(注册商标))，但是任何具有与杆230连动地前后移动以与内壁接触的接触点250的内径测量装置都是可适用的。例如，在使用筒规的头部的情况下，该头部包括一个前后移动的接触点250、与接触点250同轴反向的用于定心的砧以及在正交方向上的两侧的引导头。

在以上示例性实施方式中，作为测量装置(测量部)的示例说明了内径测量装置(内径测量部)。然而，可以使用测量工件(待测对象)的尺寸(内侧尺寸、外侧尺寸)的接触式测量装置(测量部)来代替内径测量装置(内径测量部)。

如果测量装置(测量部)设置有相对于固定元件可位移的可移动元件(被不同地称为接触点、测量爪、主轴等)，并且通过使接触点与工件接触或通过用接触点夹持工件来测量工件的尺寸，则这样的测量装置适用于以上示例性实施方式。当接触点以预定测量压力与工件接触时，或当接触点以预定测量压力夹持工件时，测量装置(测量部)能够通过浮动接合部(浮动接合机构部)使用从工件施加到接触点的反作用力来自主地调整测量装置的位置或姿势。(因此，平移允许机构部允许被支撑对象(测量装置)平移的方向大致平行于接触点与工件接触的方向(或大致平行于从工件施加到测量装置的反作用力的方向))。测量装置(测量部)的示例包括卡尺、测微计头、测微计、数字千分表(指示器)、测试指示器(杆式千分表)等。

在第一示例性实施方式、第四示例性实施方式和第五示例性实施方式中，分别说明了不同类型的浮动接合部400、800和900。它们可以被单独使用或组合使用。

例如，可以将根据第一示例性实施方式的浮动接合部400装设在电动内径测量装置200的侧面，还可以将根据第四示例性实施方式的浮动接合部800装设在电动内径测量装置200上方。

类似地，例如，可以将根据第五示例性实施方式的浮动接合部900装设在电动内径测量装置200的侧面，还可以将根据第四示例性实施方式的浮动接合部800装设在电动内径测量装置200上方。

由于内径测量装置的长度，如果内径测量装置由柔性接合件支撑，则内径测量装置会不稳定地摆动、大幅度倾斜或者前后左右滑动，难以稳定。

另一方面，如果接合件的刚性增大，仅利用较弱的测量压力无法执行自主的位置和姿势调整，需要引入高级反馈控制等。然而，这需要引入昂贵的系统，并且需要长时间来调整位置和姿势。因此，通过在内径测量装置的侧部和顶部的两个点位用适当的浮动接合部联接和支撑内径测量装置，有望能够在维持接合件的柔性的同时实现稳定性。

以上示例性实施方式假设电动内径测量装置在维持近乎竖直的姿势的状态下从孔的顶部插入孔中，但是电动内径测量装置也可以以水平姿势以及竖直姿势来使用，或者它可以以上下倒置的竖直姿势从下到上接近工件(待测孔)。

100 自动内径测量设备

110 测量设备主体

120 电动内径测量单元

200 电动内径测量装置

210 筒壳部

211 上筒壳部

212 阴螺纹

213 中筒壳部

214 下筒壳部

215 头筒部

216 板簧

220 测量头部

230 杆

231 上杆

232 进送丝杠

233 下杆

240 套管部

241 套管套

242 棘轮套

243螺旋弹簧(负载规制弹性体)

250 接触点

251 锥面

252 圆轴尖端

260 位移检测部

261 转子

262 定子

270 外壳部

271 外壳本体部

272 外壳上部

273 显示单元

274 显示部

280 电动驱动单元

300 支撑框架部

310 支撑柱部

320 支撑台座部

321 第一插入孔

400浮动接合部(浮动接合机构部)

410 旋转允许机构部

411 第一弹簧保持件

412 螺旋弹簧

413 第二弹簧保持件

414 环孔

420 平移允许机构部

421 水平板

422 第二插入孔

423 滚珠

430 悬杆

500 限制部件

510 夹持件

600 碰撞检测部

601 固定板

602 安装板

610 线性引导件

611 槽框体

612 滑动体

620 螺旋弹簧

630 接触传感器

631 接触检测块

632 球柱塞

132 力传感器部

130多关节机器臂部(机器臂部)

131 手部

140 控制单元

150 测量操作控制单元

151 限制控制单元

152 驱动控制单元

153 测量值获取单元

160 机器臂驱动控制单元

170 中央控制单元

710 支撑台座部

720 支撑环部

721 梁

722 凹部

723 引导轴

724弹簧(螺旋弹簧)

800浮动接合部(浮动接合机构部)

810 联接块

811 悬杆

812 引导孔

820 球体

900浮动接合部(浮动接合机构部)

910第一浮动联接杯(第一浮动联接体)

911第一联接轴

920第二浮动联接环(第二浮动联接体)

921 第一联接孔

922 第二联接轴

930第三浮动联接板(第三浮动联接体)

931 弯曲部

932 第二联接孔

Claims

1.一种自动内径测量设备的控制方法，所述自动内径测量设备包括：

所述控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

所述自动内径测量设备还包括：

3.根据权利要求2所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

4.根据权利要求3所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

所述测量步骤包括：

5.根据权利要求4所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

在所述第一前进步骤之前执行所述释放步骤。

6.根据权利要求4所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

在所述第一前进步骤之后执行所述释放步骤。

7.根据权利要求4所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

8.根据权利要求1所述的自动内径测量设备的控制方法，其中，

当所述碰撞检测部检测到碰撞时，停止所述孔插入步骤。

9.一种自动测量设备的控制方法，所述自动测量设备包括：

所述控制方法包括：

10.根据权利要求9所述的自动测量设备的控制方法，其中，

所述自动测量设备还包括：