CN1538145A

CN1538145A - 测量仪

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Publication number: CN1538145A
Application number: CNA2004100338777A
Authority: CN
Inventors: С��ʤ��; 小仓胜行
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP2004317243A; DE602004019004D1; EP1469277A2; US20040205974A1; EP1469277A3; US7051448B2; CN100476353C; EP1469277B1

Abstract

一种测量仪，其中，具有控制移动体(5)滑动的导向面的导轨(21)与测量仪(1)的底座(2)形成为一体。在导向面形成有防锈的覆盖膜。因此，对于底座(2)，由于无需安装作为其它部件形成的导轨(21)，从而可以削减底座(2)的制造工序以及制造成本。而且，因为底座(2)和导轨(21)是由同一材料构成，所以不会发生双金属效应，从而能确保底座(2)长期的稳定性。

Description

测量仪

技术领域

本发明涉及一种测量仪。具体地说，该测量仪具有底座、设在该底座上且具有导向面的导轨、和经由空气轴承装置可以自由移动地设置在上述导轨的导向面上的移动体。

背景技术

历来，采用对表面尺寸、或表面轮廓、或表面特性等进行测量的测量仪来测量被测量物的尺寸、轮廓形状、表面特性等。被广泛熟知的测量三维数据用的三维数据测量仪(例如，参照特开2000-65561号公报)是这种测量仪的代表。在这种三维测量仪中，有这样一种测量仪，其通过测量元件沿水平方向的一个方向(X轴方向)和与之正交的重力方向(Z轴方向)移动，以及载有被测量物的工作台沿着设置在底座上的导轨沿与上述X轴以及Z轴方向正交的Y轴方向的移动，测量被测量物的三维数据。

以前，这种三维测量仪中，为了尽量控制随时间而发生的变化底座和工作台采用铸件。另外，为了防止生锈导轨采用不锈钢。例如，如图4所示，为了防锈而主要由不锈钢材制造的导轨92配置在底座91上。

对于以前的这种三维测量仪，由于必须将作为其它部件加工而成的导轨与底座通过螺钉固定来进行组装，从而在三维测量仪的制作上存在工序多和成本高的问题。

另外，由于底座91和导轨92的材质不同产生的线膨胀系数的细微差异，从而出现双金属效应，使得底座91发生微小的变形。由此导致测量仪产生误差等性能恶化。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种构造简单而且可以提高底座的温度的稳定性、确保导向面的长期稳定性的测量仪。

本发明的测量仪，备有底座、设置于该底座上并且具有导向面的导轨、以及经由空气轴承装置可以自由移动地设置在上述导轨的导向面上的移动体，其特征在于：上述导轨与上述底座形成为一体，并且在上述导向面形成有防锈的覆盖膜。

这里所说的底座是指可以自由移动地支承移动体的部件以及构造体。

本发明中，由于导轨与底座形成为一体，所以对于该底座在被制造完成后，无需再安装作为其它部件形成的导轨。这样可以削减底座制造的工序以及制造成本，提高底座制造的效率。

而且，由于底座与导轨形成为一体，所以底座和导轨的材料是统一的。因此，它可以防止由膨胀系数不同材料构成的部件的接合而产生的双金属效应。由此能抑制底座的变形，确保了底座的长期稳定性。

另外，导轨的导向面形成有防锈的覆盖膜。这里为了保持底座的长期稳定性，底座的材料使用了铸造材料，但铸造材料可能会生锈。当导向面产生了锈迹时，不但导向面的形态发生变化，由导向面导向的移动体的滑动也会变得不稳定。因此，通过在导向面形成防锈的覆盖膜就可以防止导向面产生锈迹，从而可以保持导向面的形态、确保移动体的滑动的长期稳定性。进而，移动体经由空气轴承进行滑动，这样可以抑制滑动时振动的发生。

本发明中的上述覆盖膜的构成材料最理想的是陶瓷材料。

本发明中，陶瓷材料的覆盖膜形成在导向面，可以达到良好的表面粗糙度。即，通过将陶瓷材覆盖在导向面，即可形成无凹凸不平的均匀而平坦的导向面。这样由空气轴承输出的空气，可以使移动体和导向面之间形成的空气间隙随时保持在稳定状态。另外，由于空气轴承输出空气的导向面为平坦面，所以来自空气轴承的空气压可以保持一定。因此，空气轴承可以使移动体的滑动保持稳定。

另外，陶瓷材料是一种具有耐腐蚀以及耐热等特性的材料。使用这种材料将导轨的导向面覆盖，形成由陶瓷材料形成的覆盖膜则可以进一步耐腐蚀及耐热。

本发明中的上述覆盖膜最理想的是通过等离子喷镀的方式形成。

根据本发明，可以防止覆盖膜从导向面上脱落。即，通过等离子喷镀，形成覆盖膜的粒子间以及粒子和材料之间可以得到很强的结合力。这样就可以提高覆盖膜和底座之间的紧密接触性，进而可以防止覆盖膜的脱落。

在进行等离子喷镀时，增大等离子的输出可以提高粒子的附着效率，能使气孔率的减少并且能使覆盖膜断面的维氏硬度。这样不但可以形成气孔率少厚度均匀的覆盖膜，而且可以增加覆盖膜的硬度。这样由于通过形成于导向面的覆盖膜可以形成均匀的高硬度平坦的表面，所以由导向面导向的移动体的滑动可以变得稳定。

进而，对于等离子喷镀中所采用的等离子燃气的温度而言，从理论上讲不存在上限。由此，能进行高熔点材料的喷镀。进而，提高形成覆盖膜所用材料的选择自由度。

附图说明

图1是涉及本发明一具体实施方式的三维测量仪的概要透视图。

图2是上述具体实施方式的底座的概要透视图。

图3是上述具体实施方式的底座以及工作台的局部的主视图。

图4是现有的三维测量仪的底座和导轨的概要透视图。

具体实施方式

以下参照本发明的一具体实施方式的附图进行说明。

图1表示本实施方式的三维测量仪。

该图中，三维测量仪1设置有具有Y轴导向部21的底座2、门型柱体3、设有图中未示出的作为测量元件的探头的滑块4和形成有载物面51的工作台5探头。另外，关于底座2的构成在后面会详细叙述。

门型柱体3从底座2的上面竖立而形成。该门型柱体3能使滑块4沿三维测量仪1的横向方向、亦即图1中由X所表示的X轴方向进退。门型柱体3具有2个柱体31、X轴导向部32和滑块驱动机构33。

2个柱体31形成了门型柱体3的脚部，其在底座2的上面的纵向略中央的位置从横向方向两端部略垂直地竖立而成。X轴导向部32以略水平地架设于2个柱体31之间的方式配置在柱体31的上端。该X轴导向部32引导滑块4在X轴方向进行进退，其由横向(X轴方向)尺寸大于纵向(Z轴方向)尺寸的略呈矩形的铸造材料形成。

X轴导向部32的上面设置有使滑块4沿X轴方向进退的驱动机构33。该滑块驱动机构33包括图中未标示出的驱动机构(马达、带轮、带等、X轴导向轴331和固定部332。X轴导向轴331将驱动机构的驱动力传达给滑块4，固定部332以使X轴导向轴33沿轴方向自由旋转的方式将其支承于X轴导向部32的上面1。

滑块4包含图中未标示的探头，其使探头沿纵向方向，即、图1中用Z所表示的Z轴方向进退。除探头外，滑块4还包括滑块主体41、轴42和探头安装头43。

滑块主体41由钢制的壳体覆盖。轴42同图中未标示出的驱动机构一起，可以自由沿Z轴方向进退地安装在该滑块主体41的下端。轴42的前端部设有将探头安装于轴42的探头安装头43。该探头安装头43上可以安装各种的探头。而且，对于探头安装头43，其也具有可以装卸自由地更换的结构。另外，对于所安装的探头而言，可以是接触式探头或者非接触式探头。

工作台5是内部装备有肋的呈略矩形的铸造部件，其上面形成有载置被测量物的载物面51。工作台5配置在底座2上，沿三维测量仪1的纵向，即，图1中用Y所表示的Y轴方向在底座2上滑动。另外，在后面部分会对工作台5的构造以及工作台5在底座2上的配置详细的说明。

图2中，表示了三维测量仪1的底座2。

底座2是三维测量仪1的基座，其由主要成分为铁的金属铸造材料制成。该图中，Y轴导向部21与底座2被铸造成一体地形成于底座2的上面。该Y轴导向部21对工作台5沿图1中用Y所表示的Y轴方向的滑动进行导向，由沿底座2的纵向(Y轴方向)，相互大致平行的2个呈略凸状的轨道211构成。

为工作台5的滑动导向的导向面212形成于轨道211上。该导向面212形成于各自的轨道211的上面以及在轨道211之相向的侧面上。导向面212中覆盖有陶瓷材料，由此形成覆盖膜。亦即，通过在作为导向面212的材料的铸造材料上等离子喷镀陶瓷材料，使其覆盖于导向面212上。进行覆盖时的等离子的输出被设定在很高，以提高陶瓷材料粘着于导向面212的效率。对于该陶瓷材料，应选用具有防锈效果，并且能耐腐蚀、耐高温的材料。本实施方式使用了铝类的陶瓷材料，当然也可以使用其它适合的材料。

图3是表示底座2和工作台5的一部分的主视图。

该图中，工作台5包括向下方延伸的中央部52和在工作台5的宽度方向(X轴方向)的两端形成的架设部53，由此，从三维测量仪1的正面看，工作台5的结构略呈T字状。

工作台5以中央部52的侧面以及架设部53的底面与形成在底座2的导向面212相向的方式配置。在该中央部52的侧面以及架设部53的底面设置了若干个空气轴承54，这些空气轴承54在能自由移动地支持工作台的同时，还能抑制摩擦以及摆动。

因而本实施方式中的Y轴导向部21与底座2形成为一体。所以就无需将Y轴导向部21作为分体的部件安装于底座2。这样就可以削减底座2的制造工序以及制造成本，提高底座2的制造效率。

而且，由于底座2和Y轴导向部21形成为一体，所以底座2和Y轴导向部21的材料统一。这样可以防止由线膨胀系数的不同而引起的双金属效应，避免了底座2的变形。底座2的变形问题排除后，不但可以确保底座2长期的稳定性，还能提高测量仪的测量精度。

在Y轴导向部21的导向面212覆盖有带防锈效果的陶瓷材料。因此，它可以防止导向面212上产生锈迹，而且可以确保通过Y轴导向部21导向的工作台5的滑动的长期稳定性。

于是，由于工作台5是经由空气轴承54进行滑动，从而可以抑制由工作台5的滑动而引起的振动现象。

另外，根据本实施方式，由于在导向面212形成有陶瓷材料的覆盖膜，所以导向面212可以做成无凹凸不平的均匀而平坦的面。这样从空气轴承54的气垫输出的空气，可以使气垫和导向面212之间形成的空气间隙随时保持在稳定状态。还可以使从空气轴承54输出的空气压保持固定。因此，使经由空气轴承54的工作台5的滑动稳定化，提高直线精度。

而且由于采用了能实现耐腐蚀以及耐高温的钛类陶瓷材料，从而可以更一步提高导向面212的耐腐蚀性以及耐高温性。

本实施方式中，由于通过等离子喷镀的方式对导向面212进行了陶瓷材料的覆盖，这样就提高了覆盖膜和导向面212之间的紧密接触性。从而可以防止覆盖膜的脱落。

由于增大了等离子的输出，可以进一步提高对陶瓷材料的导向面212的附着效率，可以形成气孔率少且没有不均匀的厚度均匀的覆盖膜。因此，由于通过形成于导向面212的覆盖膜而形成了均匀且平坦的表面，这样可以使由导向面212导向的工作台5的滑动变得稳定。另外，由于可以增加形成的覆盖膜的硬度，这样就可以确保覆盖膜以及Y轴导向部21的长期稳定性，从这点来看它也可以保持工作台5的稳定滑动。

而且，由于可以进行高熔点材料的喷镀，这样其材料则不用局限于本实施方式中使用的钛类陶瓷材料，还可以选择其它的适合的材料。因此覆盖膜形成材料的选择的自由度增强了。

另外，本发明也不局限于上述的实施方式，它还包括在能达成本发明的目的的范围内的变形、改良等的。

上述实施方式中，Y轴导向部21的导向面212的陶瓷材料的覆盖是通过等离子喷镀的方式进行的，在本发明中不局限于此。例如，还可以采用火焰喷镀、电弧喷镀、激光喷镀等的喷镀法。而通过等离子喷镀的陶瓷材料的选择范围比较广，可以选择使用多种陶瓷材料。还具有如防止陶瓷材覆盖膜的脱落，确保覆盖膜的稳定性等的优点。

上述实施方式中使用的陶瓷材料是钛类的陶瓷材料，但本发明不局限于此。亦即，由覆盖形成的覆盖膜，只要具有防锈效果即可。例如，氧化锆类、氧化铝类、不锈钢类、多铝红柱石类、氧化镁类等的陶瓷材料，这些都可以使用。

上述实施方式中，导向面212形成于轨道211的上面以及两个轨道211之间相向的侧面上，但本发明不局限于此。例如，导向面212也可以形成在轨道211的上面以及外侧的两侧面上，这种情况只要各自的导向面212上形成有覆盖膜即可。另外，这种情况下也可以使工作台5的架设部53向下开口地形成凹状，以覆盖轨道211的方式配置工作台5，并将空气轴承54配置在与轨道211的导向面212相向的面上。这种构成可以可靠地抑制工作台5滑动时的阻力以及摆动。

上述实施方式中，底座2、工作台5以及X轴导向部32是由铸造材料形，但本发明不局限于此，也可以使用钢制部件或特定的岩石等。另外，如果使用铸造材料形成底座2、工作台5以及X轴导向部32，由于铸造材料在长时期内出现的变形很小，所以能防止底座2、工作台5以及X轴导向部32在长期使用过程中的变形。还可以确保滑块4以及工作台5的滑动的长期稳定性。

上述实施方式中，被测量物的Y轴的测量是通过载置了被测量物的工作台5的Y轴方向的滑动进行的，本发明中也可以为，工作台5为固定的，而通过门型柱体沿Y轴方向滑动来进行测量的构成。这种情况，门型柱体3可以沿设置在底座2上的Y轴导向部21滑动。另外，如果是工作台5沿Y轴方向进退的结构，与由质量大的门型3进退的情况相比，能抑制测量时的振动、误差。

上述实施方式中，三维测量仪1配置有门型柱体3，但本发明不局限于此，也可以采用装置有单臂柱体的三维测量仪等。另外，本实施方式中仅对三维测量仪进行了说明，但并不局限于此，它也可以是图像测量仪等的其它的测量仪。即，只要是装备有底座和导轨的测量仪即可实施本发明。

上述实施方式中，在三维测量仪1的基础部分即底座2上设置了轨道211，这里仅对在该轨道211形成防锈的覆盖膜的例子进行了说明，但这以外的其它底座和导轨也可以实施本发明。即，也可以对形成有控制移动体的进退的导轨部件和构造体实施本发明。例如，这里省略了说明以及图示，在X轴导向部32上也设置了同样的导轨，由空气轴承装置能自由进退地支承滑块4。因此，对于作为移动体的滑块4所对应的底座的X轴导向部32和导轨，可以采用本发明。

上述实施方式中，也可以是采用将三维测量仪1连接于计算机等，然后通过计算机等控制被测量物的测量的构造。

Claims

1.一种测量仪，该测量仪备有底座、设置于该底座上并且具有导向面的导轨、以及经由空气轴承装置可以自由移动地设置在上述导轨的导向面上的移动体，其特征在于：上述导轨与上述底座形成为一体，并且在上述导向面形成有防锈的覆盖膜。

2.如上述权利要求1中记载的测量仪，其特征在于：上述覆盖膜为陶瓷材料构成。

3.如上述权利要求1中记载的测量仪，其特征在于：上述覆盖膜是通过等离子喷镀而成的。

4.如上述权利要求1中记载的测量仪，其特征在于：上述底座的表面形成平坦的导向面，通过该导向面形成与上述底座一体化的导轨。

5.如上述权利要求1中记载的测量仪，其特征在于：上述导轨具有夹着棱边的邻接的2个导向面。

6.如上述权利要求5中记载的测量仪，其特征在于：上述导轨的2个导向面中一个为水平方向的导向面，另一个为垂直方向的导向面。

7.如上述权利要求6中记载的测量仪，其特征在于：上述导轨平行地设置有一对，各水平方向的导向面配置在同一平面内，各垂直方向的导向面相互相向配置。

8.如上述权利要求1～7中任一项所记载的测量仪，其特征在于：测量探头以及对其进行支承的柱体设置在上述底座上，上述移动体为固定上述测量探头的测量对象物的工作台。

9.如上述权利要求8中记载的测量仪，其特征在于：是通过上述底座以及移动体对上述测量对象物的表面形状、或表面尺寸、或表面特性等进行测量的测量仪器。