CN117990030A - 自动内径测量设备 - Google Patents

Abstract

一种自动内径测量设备。自动测量设备包括测量工件内径的内径测量单元、机器臂部和控制单元。在末端侧朝上的状态下安装内径测量单元。在内径测量单元的末端处设置有锥状引导锥。工件止动件附接到内径测量单元的外侧。用作放置工件的放置面的支撑面由弹簧支撑，并且支撑面的倾斜度和位置跟随工件的姿势和位置的改变而改变。

Description

自动内径测量设备

通过引用合并

本申请基于2022年11月3日提交的日本特愿2022-176819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。

技术领域

本发明涉及一种自动内径测量设备。

背景技术

用于测量孔的内径的测量装置是诸如孔测试件、筒径规和Borematic(注册商标)(参见例如日本特开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，因为其接触点必须前后移动或在将内径测量装置插入孔中时一定程度地进行定心。因此，用这样的内径测量装置来检查孔的加工精度花费大量的人力和时间。

作为手动测量的替代，空气测微计是一种内径测量设备，其在生产现场使内径测量自动化(参见例如日本特开平8-14871)。简单地插入孔中并吹出空气的空气测微计是目前的选择中的用于使内径测量自动化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重复精度有限，测量范围极短(数百微米)。

使用手动测量装置的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、易于使用且能够自动测量的测量单元。例如，需要一种低成本、易于使用且能够使孔径测量自动化的内径测量单元。

根据本发明的示例性实施方式的自动内径测量设备包括：

内径测量部；

移动手段，其用于使具有待测孔的工件相对于所述内径测量部相对地移动，以使所述内径测量部插入所述待测孔以及从所述待测孔退避；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部和所述移动手段的操作，其中，

所述内径测量部包括：

接触点，其被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动；

电动驱动单元，其被构造为使所述接触点向前和向后移动；和

位移检测部，其被构造为检测所述接触点的位移。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，在所述末端侧朝上的状态下安装所述内径测量部。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，具有支撑所述工件的支撑面的工件止动件设置于所述筒壳体部的外侧，并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述工件止动件的支撑面是弹性构件或由弹性构件支撑。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述工件止动件被构造为跟随所述工件的姿势或位置的改变，以允许所述支撑面的倾斜度或位置改变。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述工件止动件包括：

圆筒形外壳部，其固定到所述内径测量部的外侧；和

弹簧，其以包围所述内径测量部的外侧的方式设置在所述外壳部内侧，并且

所述支撑面由所述弹簧支撑。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，直径小于所述筒壳体部的末端面的直径的引导构件设置在所述筒壳体部的末端面上。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，所述引导构件为圆锥形。

根据本发明的示例性实施方式的自动测量设备包括：

上述的自动内径测量设备；和

外径测量部，其被构造为测量所述工件的外部尺寸，其中，

所述外径测量部包括：

可移动元件，其被设置为能相对于固定元件移位，并且被构造为向前和向后移动以接触或远离所述工件的外表面；

位移检测部，其被构造为检测所述可移动元件的位移；和

自动操作单元，其被构造为通过动力使所述可移动元件的向前和向后移动自动化。

根据本发明的示例性实施方式的内径测量设备包括：

内径测量部，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点以及被构造为检测所述接触点的位移的位移检测部；和

工件止动件，其设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧，其中，

所述工件止动件具有在所述筒壳体部外侧支撑工件的支撑面；

所述工件止动件的支撑面是弹性构件或由弹性构件支撑；并且

所述工件止动件被构造为跟随所述工件的姿势或位置的改变，以允许所述支撑面的倾斜度或位置改变。

在本发明的示例性实施方式中，优选的是，直径小于所述筒壳体部的末端面的直径的引导构件设置在所述筒壳体部的末端面上。

根据本发明的示例性实施方式的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，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点、被构造为使所述接触点向前和向后移动的电动驱动单元和被构造为检测所述接触点的位移的位移检测部；

移动手段，其用于使具有待测孔的工件相对于所述内径测量部相对地移动，以使所述内径测量部插入所述待测孔以及从所述待测孔退避；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部和所述移动手段的操作，

所述控制方法包括：

通过所述控制单元驱动控制所述移动手段，以使得引导构件插入所述工件中的孔的方式将所述工件在所述筒壳体部上方释放，其中所述引导构件的直径小于所述筒壳体部的末端面的直径并且设置在所述筒壳体部的末端面上；并且

通过所述控制单元使所述内径测量部测量由工件止动件支撑的所述工件，所述工件止动件具有支撑所述工件的支撑面、设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧，其中，

在所述末端侧朝上的状态下安装所述内径测量部。

根据本发明的示例性实施方式的自动测量设备的控制方法，所述自动测量设备包括：

内径测量部，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点、被构造为使所述接触点向前和向后移动的电动驱动单元和被构造为检测所述接触点的位移的第一位移检测部；

外径测量部，其包括被设置为能相对于固定元件移位并被构造为向前和向后移动以接触或远离工件的外表面的可移动元件、被构造为检测所述可移动元件的位移的第二位移检测部以及被构造为通过动力使所述可移动元件的向前和向后移动自动化的自动操作单元；

移动手段，其用于使所述工件相对于所述内径测量部和所述外径测量部相对地移动；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部、所述外径测量部和所述移动手段的操作，

所述控制方法包括：

通过所述内径测量部测量由工件止动件支撑的所述工件的内径，所述工件止动件具有支撑所述工件的支撑面、设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧；以及

通过所述外径测量部测量由所述工件止动件支撑的所述工件的外径，其中，

所述工件止动件还用作将所述工件保持在所述外径测量部的测量区域内的工件保持基部。

附图说明

图1是自动测量设备的外观图；

图2是内径测量单元的外观图；

图3是用于说明内径测量单元的末端侧的内部结构的截面图；

图4是用于说明内径测量单元的末端侧的内部结构的截面图；

图5是工件止动件的外观图；

图6为工件止动件的截面图；

图7是外径测量单元的放大图；

图8为机器手部的放大平面图；

图9是控制单元的功能框图；

图10是示出内径测量步骤的操作过程的流程图；

图11是示出被插入工件中的孔中的内径测量单元的图；

图12是示出姿势被自动调整的工件的示例的图；和

图13是示出工件止动件的变型的图。

具体实施方式

参照分配给附图中的要素的附图标记来图示和说明本发明的示例性实施方式。

(第一示例性实施方式)

以下，说明本发明的第一示例性实施方式。

图1是自动测量设备100的外观图。

本示例性实施方式说明了使工件(待测量对象)的内径(或内部尺寸)和外径(或外部尺寸)的测量自动化的自动测量设备100。

自动测量设备100包括测量设备主体110和控制全体操作的控制单元700。

(测量设备主体)

测量设备主体110包括作为实际测量工件的测量装置的测量单元130和作为用于使工件相对于测量单元130相对地移动的移动手段的多关节机器臂部(移动手段)600。

测量设备主体110包括安装台112，测量单元130和机器臂部600布置在安装台112上。

测量单元130包括测量工件的孔径的内径测量单元(内径测量部)200和测量工件的外径的外径测量单元(外径测量部)500。

(内径测量单元200)

下面说明内径测量单元200。

内径测量单元200的基本构造是现有手动内径测量装置(例如，孔测试件)的杆进给的自动化版本。然而，在本示例性实施方式中，移动(搬送)工件将通过机器臂部600实现自动化。因此，自动测量设备100被设计成即使在工件由机器臂部600而不是由人手搬送时，也能容易地和确实地将内径测量单元200的接触点230插入工件的待测孔中。此外，为了用内径测量装置200准确地测量工件的内径，重要的是要使内径测量单元200与工件的轴线(姿势)对齐。因此，为了准确地测量待测孔，内径测量单元200具有无需人工干预地调整工件的相对姿势的功能(构造)。

图2是内径测量单元200的外观图。

图3和图4是用于说明内径测量单元200的末端侧的内部结构的截面图。

内径测量单元200包括筒壳体部210、杆220、接触点230、套管部240、位移检测部250、电动驱动单元260、引导锥(引导构件)300和工件止动件400。

筒壳体部210作为整体是圆筒形壳体。杆220在筒壳体部210内轴向地向前和向后移动。筒壳体部210包括主体筒部211和头筒部212。

主体筒部211容纳几乎整个杆220。主体筒部211的内周的一部分上具有内螺纹部(未示出)。该内螺纹部与杆220的进给螺纹螺合，并构成随着杆220旋转而使杆220沿轴向进给的进给机构。主体筒部211还容纳检测杆220的向前/向后移动(位移或位置)的位移检测部250。

头筒部212连接到主体筒部211的末端侧，头筒部212构成测量头部。在本示例性实施方式中，末端侧是筒壳体部210的设置有头筒部212的一端。在本示例性实施方式中，内径测量单元200安装有朝上的头筒部212，即测量头部。在此，内径测量单元200由立设的支撑柱120以竖直姿势支撑。

杆220作为整体是长形杆状主体。杆220包括主体杆221和末端杆222。主体杆221是主轴，并且在其基端(本示例性实施方式中的下侧处)的外表面上具有外进给螺纹(未示出)。如上所述，将主体筒部211的内螺纹部与主体杆221的进给螺纹彼此螺合以形成进给机构。

末端杆222布置在头筒部212内部。末端杆222的基端(在此为下端面)与主体杆221的末端(在此为上端面)接触。末端杆222的末端侧(在此为上侧)为圆锥形。

接触点230设置在头筒部212中以在与杆220的轴向垂直(交叉)的方向上向前和向后移动。三个接触点230以120°间隔布置在头筒部212中。每个接触点230的外端均具有由硬质合金(cemented carbide)形成的细圆轴末端231。当每个接触点230沿突出方向向前移动时，使圆轴末端231与待测物体的内壁接触。

每个接触点230的内端侧均形成有渐缩面，并且渐缩面与末端杆222的圆锥面接触。末端杆222的圆锥面和每个接触点230的渐缩面构成用于将力和位移的方向变成直角的位移方向转换手段。

在头筒部212内部，设置有与每个接触点230相对应的弹簧(例如，板簧)232。每个板簧232的一端被固定到头筒部212的内壁，并且每个板簧232的另一端被固定到相对应的接触点230。每个板簧232对相对应的接触点230沿退避到头筒部212中的方向施力。当杆220由于外力而朝向基端侧(向下)移动(下拉)时，板簧232的力使接触点230跟随杆220并在进入头筒部212的方向上移动(向后)。

头筒部212的供接触点230突出和退避的部分(内径测量装置的末端部)也被称为测量头部。

套管部240设置在主体筒部211的基端(本示例性实施方式中的下侧)。套管部240经由棘轮机构(未示出)外嵌到杆220(主体杆221)的基端，并且当套管部240被外力操作旋转时，杆220(主体杆221)与套管部240一起旋转。

棘轮机构(未示出)设置在套管部240和杆220(主体杆221)的基端之间。套管部240或主体杆221的使主体杆221向上移动的旋转方向(使接触点230突出的方向)为正旋转方向。另一方面，套管部240或主体杆221的使杆220向下移动的旋转方向(使接触点230退避的方向)为负旋转方向。棘轮机构允许套管部240相对于主体杆221在正旋转方向上空转，不允许套管部240在负旋转方向上空转。

经由棘轮机构从套管部240传输到主体杆221的力(正向旋转力)存在上限。例如，棘轮机构可以设置有弹簧(负载限制弹性体)，该弹簧限制从套管部240施加到主体杆221的(正旋转)负载的上限。如果主体杆221被迫旋转(沿正向)超过负载的上限，则套管部240由于棘轮机构而相对于主体杆221空转。该棘轮机构构成限制作用于待测物体和接触点230之间的力(测量力)的上限的恒压机构。反之，在工件(待测物体)与接触点230之间产生由棘轮机构限定的预定力(测量力)，并且当接触点230对工件施加预定力(测量力)时，反作用力施加到接触点230、即内径测量单元200。

位移检测部250设置在主体筒部211内部，用于检测主体杆221的位移。例如，位移检测部250是旋转编码器或线性编码器，其检测方法没有特别限制。位移检测部250的示例包括光电编码器、电容编码器、电磁感应编码器、磁性编码器等。根据位移检测部250检测到的主体杆221的位移(位置)来计算接触点230的位移(位置)。

电动驱动单元260是使套管部240旋转的驱动单元。电动驱动单元260设置在套管部240下方。例如，电动驱动单元260是马达，马达的旋转输出经由动力传输机构(齿轮系、联接带、联接轴、联接连杆等)261传输到套管部240。

引导锥300是设置在头筒部212的末端端面上的圆锥(锥状)构件。

图5是工件止动件400的外观图。

图6是工件止动件400的截面图。

工件止动件400包括圆筒形外壳部(外壳部)410、弹簧(例如，螺旋弹簧)(弹性构件)440和支撑板(支撑面)450。

工件止动件400构成支撑工件的支撑面(放置面)，并且允许工件的姿势改变(姿势调整)和工件的位置改变中的至少一者。工件止动件400在筒壳体部210的末端侧固定地附接到筒壳体部210的外侧。工件止动件400的附接位置(附接高度)是如下的位置(高度)：工件止动件400的上端面(或支撑面)位于距内径测量单元200的接触点230预定距离的基端处(在该情况下为下侧)。接触点230与工件止动件400之间在轴向(高度方向)上的距离可以限定工件(待测物体)的测量点。工件止动件400的附接位置(高度)根据测量点距工件端面的期望距离而调整。

圆筒形外壳部410是在两端具有开口的短圆筒形体。

圆筒形外壳部410包括几乎外嵌到筒壳体部210中的直径略小的附接筒部420以及直径从附接筒部420以台阶状扩大的直径略大的容纳筒部430。从附接筒部420的外表面拧入附接螺钉421，并将工件止动件400附接和固定到筒壳体部210。

容纳筒部430容纳螺旋弹簧440和支撑板450。

螺旋弹簧440以包围内径测量单元200的筒壳体部210的方式布置在容纳筒部430的内部。螺旋弹簧440具有足够的强度(弹簧常数、弹簧强度、弹性常数)以支撑工件的重量，同时在内径测量单元200对工件施加测量压力时被压缩且一定程度地变形。在附接筒部420和容纳筒部430之间的台阶面上(在容纳筒部430的内端面上)布置环状弹簧保持件441，并且保持螺旋弹簧440的基端侧。然后，支撑板450布置在螺旋弹簧440的末端侧(螺旋弹簧440的上端侧)。

支撑板450为环状板，并且其端面(上端面)是放置工件的面(支撑面)。当工件止动件400附接到内径测量单元200时，支撑板(支撑面)450是与筒壳体部210的轴线垂直(交叉)的面，并且支撑板(支撑面)450看起来像以法兰形状从筒壳体部210外悬。由于支撑板450由螺旋弹簧440支撑，因此支撑板450可以相对于内径测量单元200的筒壳体部210相对地改变倾斜角度(姿势)和位置。(期望地加工支撑板450的支撑面(上端面)，以将磨擦减小到工件可以在支撑面上无阻力地滑动并改变位置的程度。)支撑板450和螺旋弹簧440构成工件姿势/位置改变手段，用于允许工件的姿势改变(姿势调整)和/或位置改变。

除了通过电动驱动单元260进给杆以外，内径测量单元200的操作与现有的手动内径测量装置的操作基本相同。当通过电力向前和向后移动杆220时，接触点230响应于末端杆222的移动从头筒部212突出以及退避到头筒部212中。通过检测当三个接触点230与待测孔的内壁均匀接触时杆220的位移(位置)，获取待测孔的孔径作为测量值。

(外径测量单元)

在例如日本特开2021-188986(日本特许7097925)中，外径测量单元500也被本申请人公开为自动化千分尺。

图7是外径测量单元500的放大图。

外径测量单元500包括支撑外径测量装置(自动千分尺设备)510的支撑基部511、将工件W保持在外径测量装置510的测量区域内的工件保持基部512以及通过马达动力使外径测量装置510的可移动元件(主轴)向前/向后移动自动化的自动操作单元513。

当工件被机器臂部600放置在工件保持基部512上时，自动操作单元513的马达使主轴向前移动，并将工件夹在砧和主轴(接触点)之间。此时，工件保持基部512允许工件的姿势改变(例如，旋转运动)和位置滑动调整，以便工件和主轴(砧)紧密接触。

当主轴(接触点)以预定的测量压力与工件的外表面适当接触(紧密接触)时，编码器(位移检测部)检测主轴的位移(位置)，以获取工件外径的测量值。(如需区分位移检测部，可将内径测量单元200的位移检测部250称为第一位移检测部250，将外径测量单元500的位移检测部称为第二位移检测部。)在日本特开2021-188986(日本特许7097925)中还公开了在自动外径测量装置(自动千分尺设备)510中允许工件的姿势改变和/或位置改变的同时控制主轴的向前/向后移动以便工件和主轴以预定的测量压力彼此紧密接触的示例，并且下面说明对内径测量单元200中的接触点230(或杆220)的向前/向后移动的控制。

除了千分尺外，也可以采用卡尺、数字表盘(测试指示器)或其它测量装置(测量部件)作为外侧(外径)测量装置。

机器臂部600是所谓的多关节机器臂，并且包括在末端抓住工件的机器手部610。

图8是机器手部610的放大平面图。

机器手部610包括两个爪620，两个爪620沿彼此接触或远离的方向移动。为了抓住圆筒形工件，一个爪620具有平坦面621，另一个爪620具有V形槽622。

(控制单元700)

图9是控制单元700的功能框图。

控制单元700通过集成到通过有线或无线通信连接到测量设备主体110的计算机(包括中央处理单元(CPU)和存储预定程序的ROM或RAM的计算机终端)中的硬件或软件来实施。操作控制程序(测量部程序)安装在计算机终端中，通过执行该程序来控制测量设备主体110的测量操作。提供该程序的方法不受限制。可以通过将记录该程序的(非易失性)记录介质直接插入计算机来安装该程序，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从而将该程序从该读取装置安装到计算机中。可替代地，可以经由诸如互联网、LAN线缆或电话线路的通信线路或无线地将程序提供给计算机。

控制单元700包括测量操作控制单元710、机器臂驱动控制单元740和中央控制单元750。

测量操作控制单元710控制电动内径测量单元200的测量操作。测量操作控制单元710包括驱动控制单元720和测量值获取单元730。

驱动控制单元720控制电动驱动单元260的驱动并且控制杆220、即接触点230的向前/向后移动。测量值获取单元730获取内径测量单元200的测量值。即，测量值获取单元730接收位移检测部250的检测值，以从杆220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740控制机器臂部600的操作。中央控制单元750整体地控制测量操作控制单元710和机器臂驱动控制单元740。

(内径测量操作)

下面说明用内径测量单元200测量工件内径的操作。

图10是示出内径测量步骤(ST100)的操作过程的流程图。

在内径测量步骤(ST100)中，首先搬送工件(ST110)。具体地，机器臂部600的机器手部610抓住并提起工件，并将工件移动到内径测量单元200的正上方(ST110)。用机器手部610抓住和移动工件时的机器手部610的位置可以通过例如用相机进行图像识别或激光测距或通过对移动轨迹的坐标进行预编程来控制。如图11的(A)所示，当工件中的孔在引导锥300的末端的略微上方时，换言之，当引导锥300的上端(末端)略微进入工件中的孔中时，机器手部610释放工件(释放步骤ST111)。然后，工件通过重力下落并且被工件止动件400的支撑板450捕获，如图11的(B)所示。现在，内径测量单元200的测量头部(头筒部212)在工件中的孔(待测孔)中。

工件中的孔与测量头部之间的间隙仅几毫米，在机器臂部600的控制下，将测量头部完全插入工件中的孔中有些困难。在这方面，本示例性实施方式中设置了引导锥300。因此，一旦引导锥300的末端进入工件中的孔中，则测量头部被引导锥300的斜面引导到工件中的孔中。这允许机器臂部600的略微粗放的控制精度。在本示例性实施方式中，在测量头部朝上的状态下安装内径测量单元200。因此，一旦引导锥300的上端(末端)略微进入工件中的孔中而机器手部610释放工件时，工件就通过重力向下移动并且被放置在工件止动件400上。

如果机器臂部600(机器手部610)在抓住工件的状态下移动工件以将内径测量单元200插入工件中的孔中，则在工件被机器臂部600(机器手部610)抓住的状态下，工件与内径测量单元200可能彼此接触或碰撞。

如果在工件被机器臂部600(机器手部610)抓住的状态下工件与内径测量单元200接触，则施加到工件与内径测量单元200的力较大。这可能导致诸如损坏工件或内径测量单元200的事故。在这方面，在本示例性实施方式中，工件在内径测量单元200的略微上方释放，而不是在机器臂部600的控制下将内径测量单元200完全插入工件中的孔中。因此，不易于发生诸如工件与内径测量装置200之间以较大的力碰撞的事故。

现在，当工件被放置在支撑板450上时，工件经由支撑板450由螺旋弹簧440支撑。此时，螺旋弹簧440由于工件的重量而略微压缩和变形，并且支撑板450因螺旋弹簧440的压缩而略微下沉。此外，当工件被放置在支撑板450上时，工件的中心轴线与支撑板450的中心轴线可能错开。另外，工件的端面并不总是完全垂直于工件的中心轴线。如果工件的端面不垂直于工件的中心轴线，则工件可能向任意一侧倾斜。

在该状态下，控制单元700的驱动控制单元720传输驱动信号，以驱动电动驱动单元260，从而使接触点230与工件的内壁接触。

首先，执行第一向前移动步骤(ST120)。第一向前移动步骤(ST120)是使接触点230向前移动直到使接触点230与待测孔的内壁第一次接触的步骤。驱动电动驱动单元260(例如，马达)以使杆220向前(在该情况下，向上)移动，从而使接触点230朝向孔的内壁向前移动。在第一向前移动步骤(ST120)中，以高速驱动马达从而使杆220和接触点230尽可能快地移动，以提高测量效率。(例如，如果杆220是螺纹进给，则杆220的转速为100rpm至200rpm。就杆220或接触点230移动的速度而言，速度可以是1mm/s至2mm/s。)

随着接触点230朝向孔的内壁向前移动，接触点230与孔的内壁接触。在此，在本示例性实施方式中，接触点230的数量为3。如果内径测量单元200的轴线与待测孔的轴线完全对齐，则可以同时使三个接触点230与孔的内壁接触，但工件可以在上述支撑板450上略微倾斜。在这种状态下，使三个接触点230依次与孔的内壁接触。当检测到接触点230已与孔的内壁接触时(ST130：是)，停止第一向前移动步骤(ST120)，并且过程前进到第一向后移动步骤(ST140)。为了确定接触点230已与孔的内壁接触，例如，通过根据马达的施加电流(施加电压)来计算马达转矩，当转矩超过预定值时，可以确定接触点230已与孔的内壁接触。可替代地，通过监测位移检测部250的检测值，当虽然传输了驱动信号但检测值仍增大时，可以确定接触点230已与孔的内壁接触。

在第一向后移动步骤(ST140)中，杆220和接触点230在相反方向上略微向后移动。这避免了接触点230在第一向前移动步骤(ST120)中已与孔的内壁接触后由于接触点230的动量而掘入(dig into)孔的内壁。

在第一向后移动步骤(ST140)中，接触点230向后移动的距离非常小，例如为0.01mm至0.02mm。

在第一向后移动步骤(ST140)中，接触点230的向后移动速度可以尽可能地快。例如，如果杆220是螺纹进给，则杆220的转速为100rpm至200rpm。就杆220或接触点230移动的速度而言，速度可以是1mm/s至2mm/s。

接触点230在第一向后移动步骤(ST140)中略微向后移动后，接触点230在第二向前移动步骤(ST150)中再次向前移动。在第二向前移动步骤(ST150)中，接触点230缓慢向前移动(以低速微动)。

接触点230在第二向前移动步骤(ST150)中的进给速度优选地缓慢(微运动)。例如，如果杆220是螺纹进给，则杆220的转速为10rpm至20rpm。就杆220或接触点230移动的速度而言，速度可以是0.1mm/s至0.2mm/s。

工件的位置和倾斜度通过接触点230推靠孔的内壁的力而自动地(自主地)调整。此时，支撑板450由螺旋弹簧440支撑，并且支撑板450的位置和倾斜度也跟随工件的位置和姿势的改变而自动地(自主地)调整。因此，工件的中心轴线与内径测量单元200的轴线对齐，如图12所示。于是，当三个接触点230以预定的测量压力与孔的内壁均匀接触时，工件的位置和倾斜度的自动(自主)调整完成。当三个接触点230以预定的测量压力与孔的内壁接触时，棘轮机构(恒压机构)被致动。即，电动驱动单元260旋转并驱动套管部240直到棘轮机构(恒压机构)被致动，这导致接触点230以预定的测量压力与孔的内壁均匀接触。

第二向前移动步骤(ST150)可以重新表述为自动(自主)调整步骤。

在该状态下，位移检测部250检测杆220的位移(位置)。测量值获取单元730根据杆220的位移(位置)获取孔的内径的测量值(ST160)。

在获取测量值后，接触点230在第二向后移动步骤(ST170)中向后移动以使接触点230与孔的内壁分离。现在，获取了一个孔的内径的测量值。

机器手部610抓住并提起工件并且移动工件(搬送工件ST180)。这就完成了一个工件的内径测量。此时，工件的位置和倾斜度通过接触点230均匀推靠孔的内壁的力自动地(自主地)调整，并且工件的中心轴线和内径测量单元200(筒壳体部210)的中心轴线对齐，即，确保了工件的内周与内径测量单元200(筒壳体部210)之间的间隙。因此，通过用机器手部610抓住工件并将工件直线向上提起，工件可以从内径测量单元200(筒壳体部210)移除，而工件的内面与内径测量单元200(筒壳体部210)之间不会发生任何碰撞。

此后，当要测量工件的外径时，机器臂部600将工件移动到外径测量单元500的工件保持基部512以执行外径测量。

过程返回到ST110，并重复ST110至ST180，直到完成所有工件的待测孔的测量。

如上所述，根据本示例性实施方式，电动内径测量单元200(电动内径测量装置200和机器臂部600)可以自动地测量孔的内径，而不需要人手保持和操作内径测量装置。

(第一变型)

在上述实施方式中，作为工件止动件400，螺旋弹簧440支撑支撑板450，并且支撑板450跟随工件的姿势(倾斜度)和位置的改变以支撑工件。作为第一变型，例如，当工件的端面垂直于工件的中心轴线并且不需要对工件进行倾斜度调整时，如图13所示，可以省略螺旋弹簧(弹性体)440和支撑板450，并且可以采用在末端侧(上端侧)具有平坦支撑面811的圆筒形工件止动件810。在该情况下，期望支撑面811足够平滑，以允许工件在支撑面上滑动和改变位置。

此外，工件止动件810的支撑面811可以设置有厚层软树脂作为弹性构件，以允许工件由于树脂的变形而改变姿势和/或位置。

(第二变型)

引导锥300的形状不限于圆锥，而可以是具有倾斜面的任何锥状。可替代地，引导构件不必是锥(锥状)，并且可以是销(细杆状体(轴))，只要该形状具有直径小于头筒部212的直径的部分即可。

(第三变型)

外径测量单元500可以安装为靠近内径测量单元200，并且内径测量单元200的工件止动件400还可用作外径测量单元500的工件保持基座。在内径测量单元200的内径测量操作之后，可以继续外径测量单元500的外径测量操作而不移动工件。该顺序可以颠倒，使得在外径测量单元500的外径测量操作之后，可以继续内径测量单元200的内径测量操作而不移动工件。可替代地，可以同时(几乎同时)对工件止动件400上的工件执行内径测量和外径测量。图1和图7示出了外径测量单元的千分尺架竖直地立设并且以水平位置测量圆筒形工件，但可以改变千分尺的安装姿势，将千分尺架水平放置，从而在中心轴线处于竖直位置的状态下测量工件。

本发明不限于上述示例性实施方式，并且可以在不脱离主旨的情况下适当变型。

当要驱动杆220时，除了通过旋转的螺纹进给外，还可以使用直线运动来升降杆220。

在上述示例性实施方式中，将多关节机器臂部600说明为移动手段的示例，但移动手段不需要是大型装置，而可以是一维或二维驱动设备。例如，一维或二维驱动设备包括柱、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输机构(滚珠丝杠、皮带轮等)。

在上述实施方式中，内径测量单元200朝上安装，但内径测量单元200的取向(姿势)不受限制。例如，内径测量单元200可以朝向侧面或朝下安装。

在上述示例性实施方式中，作为内径测量部的结构的示例，说明了所谓的孔测试件(Borematic(注册商标))，但是具有与杆220联动地向前和向后移动从而与内壁接触的接触点230的任何内径测量装置都是适用的。例如，在筒径规的头部的情况下，该头部包括一个向前和向后移动的接触点、用于定心的与接触点同轴相对的砧以及位于垂直方向两侧的引导头。

在本申请中，内径测量中的内径应解释为不仅意味着圆孔的内径，广义上还可以解释为工件的内部尺寸。例如，在工件中，彼此相对的两个面(或两个点)之间的距离(内部尺寸)被称为工件的内径。同样地，外径测量中的外径应解释为不仅意味着圆形工件的外径，还应可以是工件的外部尺寸。

100 自动测量设备

110 测量设备主体

120 支撑柱

130 测量单元

200 内径测量单元

210 筒壳体部

211 主体筒部

212 头筒部

220 杆

221 主体杆

222 末端杆

230 接触点

240 套管部

250 位移检测部

260 电动驱动单元

261 动力传输机构

300 引导锥

400 工件止动件

410 圆筒形外壳部

420 附接筒部

421 附接螺钉

430 容纳筒部

440 螺旋弹簧

450 支撑板

500 外径测量单元

510 外径测量装置

511 支撑基部

512 工件保持基部

513 自动操作单元

600 机器臂部

610 机器手部

620 爪

621 平坦面

622 V形槽

700 控制单元

710 测量操作控制单元

720 驱动控制单元

730 测量值获取单元

740 机器臂驱动控制单元

750 中央控制单元

810 工件止动件

811 支撑面。

Claims (13)

1.一种自动内径测量设备，包括：

内径测量部；

移动手段，其用于使具有待测孔的工件相对于所述内径测量部相对地移动，以使所述内径测量部插入所述待测孔以及从所述待测孔退避；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部和所述移动手段的操作，其中，

所述内径测量部包括：

接触点，其被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动；

电动驱动单元，其被构造为使所述接触点向前和向后移动；和

位移检测部，其被构造为检测所述接触点的位移。

2.根据权利要求1所述的自动内径测量设备，其特征在于，在所述末端侧朝上的状态下安装所述内径测量部。

3.根据权利要求1所述的自动内径测量设备，其特征在于，具有支撑所述工件的支撑面的工件止动件设置于所述筒壳体部的外侧，并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧。

4.根据权利要求3所述的自动内径测量设备，其特征在于，所述工件止动件的支撑面是弹性构件或由弹性构件支撑。

5.根据权利要求3所述的自动内径测量设备，其特征在于，所述工件止动件被构造为跟随所述工件的姿势或位置的改变，以允许所述支撑面的倾斜度或位置改变。

6.根据权利要求3所述的自动内径测量设备，其特征在于，

所述工件止动件包括：

圆筒形外壳部，其固定到所述内径测量部的外侧；和

弹簧，其以包围所述内径测量部的外侧的方式设置在所述外壳部内侧，并且

所述支撑面由所述弹簧支撑。

7.根据权利要求1所述的自动内径测量设备，其特征在于，直径小于所述筒壳体部的末端面的直径的引导构件设置在所述筒壳体部的末端面上。

8.根据权利要求7所述的自动内径测量设备，其特征在于，所述引导构件为圆锥形。

9.一种自动测量设备，包括：

根据权利要求1至8中的任一项所述的自动内径测量设备；和

外径测量部，其被构造为测量所述工件的外部尺寸，其中，

所述外径测量部包括：

可移动元件，其被设置为能相对于固定元件移位，并且被构造为向前和向后移动以接触或远离所述工件的外表面；

位移检测部，其被构造为检测所述可移动元件的位移；和

自动操作单元，其被构造为通过动力使所述可移动元件的向前和向后移动自动化。

10.一种内径测量设备，包括：

内径测量部，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点以及被构造为检测所述接触点的位移的位移检测部；和

工件止动件，其设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧，其中，

所述工件止动件具有在所述筒壳体部外侧支撑工件的支撑面；

所述工件止动件的支撑面是弹性构件或由弹性构件支撑；并且

所述工件止动件被构造为跟随所述工件的姿势或位置的改变，以允许所述支撑面的倾斜度或位置改变。

11.根据权利要求10所述的内径测量设备，其特征在于，直径小于所述筒壳体部的末端面的直径的引导构件设置在所述筒壳体部的末端面上。

12.一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，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点、被构造为使所述接触点向前和向后移动的电动驱动单元和被构造为检测所述接触点的位移的位移检测部；

移动手段，其用于使具有待测孔的工件相对于所述内径测量部相对地移动，以使所述内径测量部插入所述待测孔以及从所述待测孔退避；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部和所述移动手段的操作，

所述控制方法包括：

通过所述控制单元驱动控制所述移动手段，以使得引导构件插入所述工件中的孔的方式将所述工件在所述筒壳体部上方释放，其中所述引导构件的直径小于所述筒壳体部的末端面的直径并且设置在所述筒壳体部的末端面上；并且

通过所述控制单元使所述内径测量部测量由工件止动件支撑的所述工件，所述工件止动件具有支撑所述工件的支撑面、设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧，其中，

在所述末端侧朝上的状态下安装所述内径测量部。

13.一种自动测量设备的控制方法，所述自动测量设备包括：

内径测量部，其包括被构造为沿与筒壳体部的筒轴线交叉的方向在所述筒壳体部的末端侧向前和向后移动的接触点、被构造为使所述接触点向前和向后移动的电动驱动单元和被构造为检测所述接触点的位移的第一位移检测部；

外径测量部，其包括被设置为能相对于固定元件移位并被构造为向前和向后移动以接触或远离工件的外表面的可移动元件、被构造为检测所述可移动元件的位移的第二位移检测部以及被构造为通过动力使所述可移动元件的向前和向后移动自动化的自动操作单元；

移动手段，其用于使所述工件相对于所述内径测量部和所述外径测量部相对地移动；和

控制单元，其被构造为控制所述内径测量部、所述外径测量部和所述移动手段的操作，

所述控制方法包括：

通过所述内径测量部测量由工件止动件支撑的所述工件的内径，所述工件止动件具有支撑所述工件的支撑面、设置在所述筒壳体部的外侧并且比设置所述接触点的位置靠近基端侧；以及

通过所述外径测量部测量由所述工件止动件支撑的所述工件的外径，其中，

所述工件止动件还用作将所述工件保持在所述外径测量部的测量区域内的工件保持基部。