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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktartformmessinstrument und ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalie eines Kontaktsensors in dem Formmessinstrument.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Herkömmlicherweise ist ein Kontaktartformmessinstrument zum Messen einer Form, einer Abmessung und dergleichen eines zu messenden Gegenstands bekannt (zum Beispiel Patentliteratur 1:
JP 2007-279012 A ). Dieses Formmessinstrument weist auf: eine Kontaktspitze, die konfiguriert ist, um einen zu messenden Gegenstand zu berühren, und einen Kontaktsensor zum Erfassen eines Kontaktbetrags (zum Beispiel eine Druckkraft oder einen gedrückten Betrag) der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand; und misst den zu messenden Gegenstand, während ein Kontaktzustand der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand basierend auf dem Kontaktbetrag, das von dem Kontaktsensor erfasst wird, gesteuert wird.
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Aufgrund einiger Anomalien, die zum Beispiel an der Kontaktspitze oder dem Kontaktsensor auftreten, kann sich jedoch die Empfindlichkeit des Kontaktsensors verringern. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass der Kontaktzustand der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand nicht geeignet gesteuert werden kann, um zu bewirken, dass die Kontaktspitze den zu messenden Gegenstand stark berührt, wodurch die Kontaktspitze und der Kontaktsensor beschädigt werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ein Ziel der Erfindung ist, ein Formmessinstrument, das konfiguriert ist, um eine Anomalie der Empfindlichkeit eines Kontaktsensors zu erfassen, und ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalie bereitzustellen.
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Ein Formmessinstrument gemäß einem Aspekt der Erfindung weist auf: eine Kontaktspitze, die konfiguriert ist, um einen zu messenden Gegenstand zu berühren; einen Bewegungsmechanismus, der konfiguriert ist, um eine relative Bewegung der Kontaktspitze bezüglich des zu messenden Gegenstands zu bewirken; eine Bewegungssteuereinheit, die konfiguriert ist, um den Bewegungsmechanismus zu steuern; einen Kontaktsensor, der konfiguriert ist, um einen Kontaktbetrag der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand zu erfassen und ein Erfassungssignal auszugeben, das dem Kontaktbetrag entspricht; und eine Anomalie-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors basierend auf einer Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor während einem Betrieb des Bewegungsmechanismus ausgegeben wird, bei welchem die Kontaktspitze gegen den zu messenden Gegenstand gedrückt wird, zu bestimmen.
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Bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors anormal ist, ist die Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor während dem Betrieb des Bewegungsmechanismus ausgegeben wird, bei welchem die Kontaktspitze gegen den zu messenden Gegenstand gedrückt wird, geringer als jene für die normale Empfindlichkeit. Dementsprechend kann die Anomalie-Bestimmungseinheit die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors durch Durchführen von Operationen, wie etwa dem Überwachen der Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor während dem Betrieb des Bewegungsmechanismus ausgegeben wird, und dem Vergleichen dieser Veränderung mit der Veränderung für die normale Empfindlichkeit, bestimmen.
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Bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung kann die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors erfasst werden, bevor die Kontaktspitze oder der Kontaktsensor beschädigt wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Kontaktbetrag der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand einen Grad des Kontakts der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand darstellen kann, wie etwa eine Druckkraft oder ein gedrückter Betrag der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand und eine Beanspruchung, die auf die Kontaktspitze aufgebracht wird.
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Bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung kann die Anomalie-Bestimmungseinheit einen Veränderungsbetrag des Erfassungssignals für eine vorbestimmte Zeit mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen, um die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors zu bestimmen.
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Alternativ kann bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung die Anomalie-Bestimmungseinheit eine benötigte Zeit für einen vorbestimmten Veränderungsbetrag des Erfassungssignals mit einem vorbestimmten Schwellenwert zum Bestimmen der Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors vergleichen.
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Mit der vorherigen Anordnung kann die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors auf geeignete Weise erfasst werden.
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Bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung ist es bevorzugt, dass die Anomalie-Bestimmungseinheit den Schwellenwert verwendet, der je nach einer Geschwindigkeit der relativen Bewegung der Kontaktspitze, die gegen den zu messenden Gegenstand gedrückt wird, unterschiedlich ist.
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Mit anderen Worten ist bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung die Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor während dem Betrieb des Bewegungsmechanismus ausgegeben wird, bei welchem die Kontaktspitze gegen den zu messenden Gegenstand gedrückt wird, je nach der Geschwindigkeit der relativen Bewegung der Kontaktspitze, die bei dem Bewegungsmechanismus bestimmt wird, unterschiedlich. Dementsprechend kann die Anomalie-Bestimmungseinheit die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors durch Bestimmen der Anomalie unter Verwendung des Schwellenwerts, der für die Geschwindigkeit der relativen Bewegung der Kontaktspitze geeignet ist, genauer erfassen.
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Bei dem Formmessinstrument mit der vorherigen Anordnung ist es bevorzugt, dass die Bewegungssteuereinheit den Betrieb des Bewegungsmechanismus als Reaktion auf eine Bestimmung durch die Anomalie-Bestimmungseinheit, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors anormal ist, stoppt.
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Mit der vorherigen Anordnung kann verhindert werden, dass die Kontaktspitze den zu messenden Gegenstand während dem Messen des zu messenden Gegenstands stark berührt. Folglich kann verhindert werden, dass die Kontaktspitze und der Kontaktsensor beschädigt werden.
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Ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalie gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, welches bei einem Formmessinstrument verwendet wird, das eine Kontaktspitze, die konfiguriert ist, um einen zu messenden Gegenstand zu berühren, und einen Kontaktsensor, der konfiguriert ist, um einen Kontaktbetrag der Kontaktspitze mit dem zu messenden Gegenstand zu erfassen und ein Erfassungssignal auszugeben, das dem Kontaktbetrag entspricht, aufweist, umfasst: Berühren durch Drücken der Kontaktspitze gegen den zu messenden Gegenstand; und Bestimmen der Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors basierend auf einer Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor während dem Berühren ausgegeben wird.
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Gemäß dem vorherigen Verfahren zum Erfassen der Anomalie kann ein ähnlicher Effekt wie der vorherige Effekt des Formmessinstruments erzielt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Formmessinstrument gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Struktur eines Messmaschinenkörpers gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt.
- 3 ist eine Veranschaulichung, die schematisch zeigt, wie eine Kontaktspitze gegen einen zu messenden Gegenstand gedrückt wird.
- 4 ist eine Grafik, die eine Veränderung eines Erfassungssignals, das von einem Kontaktsensor ausgegeben wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt.
- 5 ist eine Grafik, die die Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor ausgegeben wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt und ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors veranschaulicht.
- 6 ist eine Grafik, welche die Veränderung des Erfassungssignals, das von dem Kontaktsensor ausgegeben wird, gemäß der beispielhaften Ausführungsform zeigt und ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Bestimmen einer Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, weist ein Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform, welches eine Koordinatenmessmaschine zum Messen einer Form und dergleichen eines Werkstücks W ist, auf: einen Messmaschinenkörper 2, auf welchem das Werkstück W platziert wird; und eine Steuervorrichtung 9 zum Durchführen von Operationen wie dem Steuern des Messmaschinenkörpers 2 und Analysieren der Messergebnisse.
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Struktur des Messmaschinenkörpers 2
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Wie in 1 gezeigt, weist der Messmaschinenkörper 2 auf: einen Bewegungsmechanismus 4, der auf einem Gestell 3 angeordnet ist; eine Sonde 5, die in drei Achsenrichtungen (d. h., einer X-Achsenrichtung, einer Y-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung) durch den Bewegungsmechanismus 4 bewegt werden kann; und eine Steuerung 7 (siehe 2), die zum Beispiel innerhalb des Messmaschinenkörpers 2 bereitgestellt ist.
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Das Werkstück W, welches ein zu messender Gegenstand ist, ist auf dem Gestell 3 platziert.
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Der Bewegungsmechanismus 4, welcher konfiguriert ist, um die Sonde 5 zu bewegen, weist eine Führung 41, eine Säule 42, eine Halterung 43, einen Balken 44, einen X-Schieber 45 und einen Z-Schieber 46 auf.
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Die Führung 41 ist dem Gestell 3 auf einer +X-Seite des Gestells 3 und entlang der Y-Achsenrichtung bereitgestellt. Die Säule 42 ist der Führung 41 derart bereitgestellt, dass sie in der Y-Achsenrichtung verschiebbar ist. Die Halterung 43 ist dem Gestell 3 auf einer -X-Seite des Gestells 3 durch ein Luftlager oder dergleichen bereitgestellt. Der Balken 44 erstreckt sich zwischen der Säule 42 und der Halterung 43 entlang der X-Richtung. Der X-Schieber 45, welcher in einem Zylinder gebildet ist, der sich entlang der Z-Achsenrichtung erstreckt, ist derart bereitgestellt, dass er auf dem Balken 44 entlang der X-Achsenrichtung verschoben werden kann. Der Z-Schieber 46 ist derart bereitgestellt, dass er innerhalb des X-Schiebers 45 entlang der Z-Achsenrichtung verschoben werden kann. Die Sonde 5 ist an einer Spitze des Z-Schiebers 46 befestigt.
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Zusätzlich weist der Bewegungsmechanismus 4 auf: eine Y-Achsenantriebseinheit 41A zum Antreiben der Säule 42 in der Y-Achsenrichtung; eine X-Achsenantriebseinheit 44A zum Antreiben des X-Schiebers 45 in der X-Achsenrichtung; und eine Z-Achsenantriebseinheit 45A zum Antreiben des Z-Schiebers 46 in der Z-Achsenrichtung. Die Y-Achsenantriebseinheit 41A, die X-Achsenantriebseinheit 44A und die Z-Achsenantriebseinheit 45A weisen jeweils auf: eine Antriebsquelle (nicht gezeigt); und einen Antriebsübertragungsmechanismus zum Übertragen einer Antriebskraft, die von der Antriebsquelle geliefert wird.
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Ferner ist der Bewegungsmechanismus 4 mit einem Koordinatenerfassungsmechanismus 48 (siehe 2) zum Erfassen von Positionen der Säule 42, des X-Schiebers 45 und des Z-Schiebers 46 in den jeweiligen Achsenrichtungen, d. h., einer Koordinate der Sonde 5 auf dem Gestell 3, versehen.
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Zum Beispiel ist der Koordinatenerfassungsmechanismus 48 ein Mechanismus, der einen Y-Achsenskalensensor, der für die Säule 42 bereitgestellt ist, einen X-Achsenskalensensor, der für den X-Schieber 45 bereitgestellt ist, und einen Z-Achsenskalensensor, der für den Z-Schieber 46 bereitgestellt ist, aufweist, und gibt Skalensignale Sx, Sy, Sz von den jeweiligen Sensoren aus.
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Wie in 1 gezeigt, weist die Sonde 5 auf: einen Sondenkörper 51, der von dem Bewegungsmechanismus 4 gehalten wird; und einen Stift 52, der abnehmbar an dem Sondenkörper 51 befestigt ist. Eine Spitze des Stifts 52 ist mit einer Kontaktspitze 52A versehen, zum Beispiel in Form einer Kugel.
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Ferner ist die Sonde 5 mit einem Sensorkörper 61 (siehe 2) eines Kontaktsensors 6 zum Erfassen eines Kontaktbetrags der Kontaktspitze 52A mit dem Werkstück W versehen.
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Der Kontaktsensor 6 gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist ein sogenannter vibrierender Sensor, welcher einen Kontaktbetrag (insbesondere eine Druckkraft) der Kontaktspitze 52A mit dem Werkstück W durch Vibrieren des Stifts 52 und Erfassen der Vibration des Stifts 52 erfasst.
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Wie in 2 gezeigt, weist der Kontaktsensor 6 gemäß der beispielhaften Ausführungsform insbesondere auf: den Sensorkörper 61, der für die Sonde 5 bereitgestellt ist; und eine Sensorschaltung 62 zum Verarbeiten eines Signals, das von dem Sensorkörper 61 ausgegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Sensorschaltung 62 gemäß der beispielhaften Ausführungsform in der Steuerung 7 bereitgestellt ist.
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Der Sensorkörper 61 weist ein Vibrationselement 611 und ein Erfassungselement 612 auf. Das Vibrationselement 611 und das Erfassungselement 612 sind jeweils zum Beispiel in Form eines piezoelektrischen Elements bereitgestellt.
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Das Vibrationselement 611 empfängt ein Anregungssignal von einem Oszillator (nicht gezeigt), der in einem resonanten Zustand anzuregen ist, wodurch der Stift 52 vibriert.
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Das Erfassungselement 612 erfasst die Vibration des Stifts 52 und gibt ein Vibrationssignal Sd1 aus, das eine Vibrationswellenformkomponente aufweist, die einem Vibrationszustand des Stifts 52 entspricht.
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Die Sensorschaltung 62 umfasst zum Beispiel eine Amplitudenextraktionsschaltung. Die Sensorschaltung 62 misst eine Amplitude des Vibrationssignals Sd1, das von dem Sensorkörper 61 eingegeben wird, und gibt ein Erfassungssignal Sd2 aus, das einen Ausgabewert V aufweist, der der Amplitude des Vibrationssignals Sd1 entspricht.
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Wenn die Kontaktspitze 52A das Werkstück W berührt hat, wird hier die Vibration des Stifts 52 durch das Werkstück W beschränkt und wird die Amplitude des Vibrationssignals Sd1, das von dem Erfassungselement 612 ausgegeben wird, gemäß der Druckkraft der Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W abgeschwächt. Mit zunehmender Druckkraft der Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W wird insbesondere die Amplitude des Vibrationssignals Sd1 stark abgeschwächt. Mit zunehmender Druckkraft der Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W wird dementsprechend ein Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2, das von der Sensorschaltung 62 ausgegeben wird, verringert.
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Mit anderen Worten gibt der Kontaktsensor 6 gemäß der beispielhaften Ausführungsform das Erfassungssignal Sd2 aus, das dem Kontaktbetrag (Druckkraft) der Kontaktspitze 52A mit dem Werkstück W entspricht.
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Es sei darauf hingewiesen, dass in der beispielhaften Ausführungsform ein Beispiel der Struktur des Kontaktsensors 6, die den Kontakt in einer beliebigen Richtung (z. B. der X-Achsenrichtung) der X-, Y-, Z-Achsenrichtungen erfasst, zum Vereinfachen der Beschreibung bereitgestellt wird. Der Kontaktsensor 6 kann jedoch eine Struktur aufweisen, die konfiguriert ist, um den Kontakt in den jeweiligen X-, Y-, Z-Achsenrichtungen zu erfassen.
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Die Steuerung 7 weist eine Bewegungssteuereinheit 71, eine Koordinatenerfassungseinheit 72, eine Kontaktbestimmungseinheit 73, eine Messeinheit 74 und eine Anomalie-Bestimmungseinheit 75 zusätzlich zu der vorherigen Sensorschaltung 62 auf.
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Die Bewegungssteuereinheit 71 steuert einen Betrieb des Bewegungsmechanismus 4 zum Beispiel gemäß eines Messbefehls, der von der Steuervorrichtung 9 eingegeben wird. Zum Beispiel steuert bei der Berührungsmessung des Werkstücks W die Bewegungssteuereinheit 71 den Betrieb des Bewegungsmechanismus 4, so dass die Kontaktspitze 52A in Kontakt mit dem Werkstück W an Messpunkten gebracht wird, die in einer Messstrecke festgelegt sind. Hier drückt beim Bringen der Kontaktspitze 52A in Kontakt mit dem Werkstück W die Bewegungssteuereinheit 71 die Kontaktspitze 52A in das Werkstück W hinein, bis ein Berührungssignal St von der Kontaktbestimmungseinheit 73, die später beschrieben wird, eingegeben wird.
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Die Koordinatenerfassungseinheit 72 erfasst die Koordinate der Sonde 5 durch Zählen der Skalensignale Sx, Sy, Sz, die von dem Koordinatenerfassungsmechanismus 48 eingegeben werden.
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Die Kontaktbestimmungseinheit 73 bestimmt, ob die Kontaktspitze 52A das Werkstück W geeignet berührt hat, basierend auf dem Erfassungssignal Sd2, das von der Sensorschaltung 62 eingegeben wird. Zum Beispiel vergleicht die Kontaktbestimmungseinheit 73 den Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 mit einem vorbestimmten Zielwert Vt und gibt das Berührungssignal S2 aus, das darstellt, dass die Kontaktspitze 52A das Werkstück W berührt hat, während der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 geringer als oder so groß wie der Zielwert Vt ist.
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Jedes Mal, wenn das Berührungssignal St von der Kontaktbestimmungseinheit 73 eingegeben wird, importiert die Messeinheit 74 die Koordinate der Sonde 5, die von der Koordinatenerfassungseinheit 72 erfasst wird, und gibt die Koordinate an die Steuervorrichtung 9 als einen gemessenen Wert aus.
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Die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen einer Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 basierend auf dem Erfassungssignal Sd2, das von der Sensorschaltung 62 eingegeben wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 in Form von Hardware, wie etwa einer integrierten Schaltung, bereitgestellt werden kann. Alternativ kann bei einem Computer, der eine CPU aufweist, die CPU ein Programm ausführen, das in einem Speicher gespeichert ist, wodurch die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 bereitgestellt wird.
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Verfahren zum Bestimmen von Anomalie
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Es wird ein Verfahren zum Erfassen einer Anomalie bei dem Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform beschrieben.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Berührungsmessung des Werkstücks W an beliebigen Messpunkten nachstehend beschrieben werden wird.
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Zunächst bewegt der Betrieb des Bewegungsmechanismus 4, der von der Bewegungssteuereinheit 71 gesteuert wird, die Sonde 5 zu dem Werkstück W, um die Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W zu drücken (ein Kontaktschritt).
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Hier zeigt 3 schematisch eine Veränderung eines Kontaktzustands, wenn von einem Zustand, wo sich die Kontaktspitze 52A nicht in Kontakt mit dem Werkstück W befindet, zu einem Zustand, wo die Kontaktspitze 52A übermäßig gegen das Werkstück W gedrückt wird, verschoben wird. 4 zeigt eine Veränderung des Ausgabewerts V des Erfassungssignals Sd2 entsprechend jedem Zustand, der in 3 gezeigt ist. Zusätzlich zeigt in 4 eine durchgezogene Linie den Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist, und zeigt eine gestrichelte Linie den Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, befindet sich die Kontaktspitze 52A in einem Nicht-Kontakt-Zustand mit dem Werkstück W zum Zeitpunkt t0 und beginnt die Kontaktspitze 52A zum Zeitpunkt t1, das Werkstück W zu berühren. Darauffolgend wird die Kontaktspitze 52A weiter gegen das Werkstück W gedrückt, so dass der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 schrittweise abnimmt.
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Wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist, berührt zum Zeitpunkt t2 die Kontaktspitze 52A das Werkstück W mit einer geeigneten Druckkraft, so dass der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 den Zielwert Vt erreicht. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Kontaktbestimmungseinheit 73, das Berührungssignal St auszugeben, das darstellt, dass die Kontaktspitze 52A das Werkstück W berührt hat. Die Messeinheit 74, in welche das Berührungssignal St eingegeben wird, importiert die Koordinate der Kontaktspitze 52A, die von dem Koordinatenerfassungsmechanismus 48 erfasst wird, und gibt die Koordinate an die Steuervorrichtung 9 als einen gemessenen Wert aus. Ferner stoppt die Bewegungssteuereinheit 71, in welche das Berührungssignal St eingegeben wird, die Bewegung der Sonde 5 hin zu dem Werkstück durch Steuern des Bewegungsmechanismus 4. Mit anderen Worten stoppt die Bewegungssteuereinheit 71 das Drücken der Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W.
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Wenn andererseits die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist, ist eine Neigung der Veränderung des Erfassungssignals Sd2, während die Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W gedrückt gehalten wird, geringer als wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist. Dementsprechend erreicht der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 nicht den Zielwert Vt, selbst wenn die Kontaktspitze 52A das Werkstück W mit einer geeigneten Druckkraft zum Zeitpunkt t2 berührt hat.
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In solch einem Fall fährt bei einer typischen Technik die Bewegung der Sonde 5 hin zu dem Werkstück W selbst nach dem Zeitpunkt t2 fort. Ferner erreicht zum Zeitpunkt t3 auf den Zeitpunkt t2 folgend das Erfassungssignal Sd2 den Zielwert Vt, wird jedoch die Kontaktspitze 52A übermäßig stark gegen das Werkstück W gedrückt.
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Dementsprechend überwacht in der beispielhaften Ausführungsform die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 die Veränderung des Ausgabewerts V des Erfassungssignals Sd2 während dem Kontaktschritt und bestimmt das Vorhandensein oder Fehlen der Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 basierend auf der Veränderung des Ausgabewerts V (ein Anomalie-Bestimmungsschritt).
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Wie in 5 gezeigt, berechnet die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 insbesondere einen Veränderungsbetrag ΔV des Ausgabewerts V während einer vorbestimmten Zeit ΔTa bei oder nach t11, wenn der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 einen Veränderungsinitiierungsbestimmungswert Vs erreicht; und vergleicht diesen Veränderungsbetrag ΔV mit einem vorbestimmten Schwellenwert ΔVth.
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Hier ist der Veränderungsinitiierungsbestimmungswert Vs ein Wert zum Erfassen, dass die Kontaktspitze 52A begonnen hat, das Werkstück W zu berühren, und muss somit nur als ein Wert bestimmt werden, der von dem Ausgabewert V unterschieden werden kann, der erhalten wird, wenn sich die Kontaktspitze 52A in einem Nicht-Kontakt-Zustand mit dem Werkstück W befindet.
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Ferner wird der Schwellenwert ΔVth vorzugsweise je nach einer Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde 5 (die Geschwindigkeit der relativen Bewegung der Kontaktspitze 52A) in dem Kontaktschritt bestimmt. Insbesondere, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist, kann der Schwellenwert ΔVth als eine untere Grenze eines tolerierbaren Bereichs des Veränderungsbetrags ΔV basierend auf dem Veränderungsbetrag ΔV des Erfassungssignals Sd2 bestimmt werden, der durch Bewegen der Sonde 5 mit einer festgelegten Geschwindigkeit für die vorbestimmte Zeit ΔTa erhalten wird.
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Zusätzlich ist in 5 die vorbestimmte Zeit ΔTa derart gezeigt, dass sie eine große Breite zur Beschreibung besitzt. Die vorbestimmte Zeit ΔTa ist jedoch vorzugsweise eine minimale Einheitszeit, anhand von welcher der Veränderungsbetrag ΔV berechnet werden kann.
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Wenn der berechnete Veränderungsbetrag ΔV größer als oder so groß wie der Schwellenwert ΔVth ist (siehe die durchgezogene Linie in 5), bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 75, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist und überwacht weiter die Veränderung des Ausgabewerts V des Erfassungssignals Sd2.
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Wenn andererseits der Veränderungsbetrag ΔV geringer als der Schwellenwert ΔVth ist (siehe die gestrichelte Linie in 5), bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 75, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist und gibt ein Anomaliebestimmungssignal an die Bewegungssteuerungseinheit 71 aus.
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Wenn das Anomaliebestimmungssignal von der Anomalie-Bestimmungseinheit 75 eingegeben wird, stoppt die Bewegungssteuereinheit 71 den Betrieb des Bewegungsmechanismus 4, um den Kontaktschritt zu unterbrechen. Dementsprechend wird verhindert, dass die Kontaktspitze 52A übermäßig stark gegen das Werkstück W gedrückt wird.
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Ferner kann die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 das Anomaliebestimmungssignal an die Steuervorrichtung 9 ausgeben. Wenn das Anomaliebestimmungssignal von der Anomalie-Bestimmungseinheit 75 eingegeben wird, kann die Steuervorrichtung 9 einen Alarm oder eine Anzeige oder dergleichen anzeigen, um einem Betreiber die Anomalie mitzuteilen.
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Auswirkung(en) der beispielhaften Ausführungsform
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Wie zuvor beschrieben, kann bei dem Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 durch Überwachen der Veränderung des Erfassungssignals Sd2, das von dem Kontaktsensor 6 während dem Betrieb des Bewegungsmechanismus 4 ausgegeben wird, bestimmen und diese Veränderung mit der Veränderung für die normale Empfindlichkeit vergleichen.
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Dementsprechend kann das Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 erfassen, bevor die Kontaktspitze 52A oder der Kontaktsensor 6 beschädigt ist.
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Ferner bestimmt die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 gemäß der beispielhaften Ausführungsform, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist, wenn der Veränderungsbetrag ΔV des Erfassungssignals Sd2 für die vorbestimmte Zeit ΔTa geringer als der Schwellenwert ΔVth ist. Dementsprechend kann die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 geeignet erfasst werden,
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Zusätzlich bestimmt bei dem Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 die Anomalie unter Verwendung des Schwellenwerts ΔVth, der für die Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde 5 in dem Kontaktschritt geeignet ist, und kann somit die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 genauer erfassen.
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Ferner stoppt bei dem Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform, wenn die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 bestimmt, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist, die Bewegungssteuereinheit 71 den Betrieb des Bewegungsmechanismus 4. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Kontaktspitze 52A das Werkstück W während dem Messen des Werkstücks W stark berührt. Folglich kann verhindert werden, dass die Kontaktspitze 52A und der Kontaktsensor 6 beschädigt werden.
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Da der Kontaktsensor 6 gemäß der beispielhaften Ausführungsform ein vibrierender Sensor ist, kann insbesondere die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 aufgrund einer Verringerung eines Grads der Abschwächung der Vibration des Stifts 52 in größerem Maße als ursprünglich beabsichtigt abnehmen, wobei die Verringerung durch Eigenschaften und den Zustand einer Oberfläche des Werkstücks W und das Anhaften von Staub an der Oberfläche des Werkstücks W bewirkt wird. Das Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann auch solch eine Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 geeignet erfassen.
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Modifikation(en)
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Der Schutzumfang der Erfindung ist nicht auf die vorherige beispielhafte Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen, Verbesserungen usw. sind im Schutzumfang der Erfindung aufgenommen, solange sie mit einem Ziel der Erfindung kompatibel sind.
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Zum Beispiel wird die Bewegung der Sonde 5 in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform gesteuert, jedoch kann die Bewegung des Gestells 3, auf welchem das Werkstück W platziert ist, gesteuert werden.
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Ferner verwendet die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 den Veränderungsbetrag ΔV des Erfassungssignals Sd2 während der vorbestimmten Zeit ΔTa als einen Index zum Überwachen der Veränderung des Erfassungssignals Sd2 in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform, wenngleich andere Indexe verwendet werden können.
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Wie in 6 gezeigt, kann zum Beispiel die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 die Veränderung des Erfassungssignals Sd2 unter Verwendung einer benötigten Zeit ΔT für den vorbestimmten Veränderungsbetrag ΔVa des Erfassungssignals Sd2 bei oder nach einem Zeitpunkt, wenn das Erfassungssignal Sd2 den Veränderungsinitiierungsbestimmungswert Vs erreicht, überwachen. Wenn die benötigte Zeit ΔT länger als ein vorbestimmter Schwellenwert ΔTth ist, kann in diesem Fall die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 bestimmen, dass die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass, ähnlich wie bei 5, in 6 eine durchgezogene Linie die Veränderung des Erfassungssignals Sd2 zeigt, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 normal ist, und eine gestrichelte Linie die Veränderung des Erfassungssignals Sd2 zeigt, wenn die Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 anormal ist.
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Zusätzlich ist der Schwellenwert ΔTth vorzugsweise ein Wert, der je nach der Bewegungsgeschwindigkeit der Sonde 5 ähnlich wie die vorherige beispielhafte Ausführungsform bestimmt wird.
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Der erfindungsgemäße Kontaktsensor ist nicht auf einen vibrierenden Kontaktsensor beschränkt, wie er in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform beschrieben ist. Mit anderen Worten kann der erfindungsgemäße Kontaktsensor ein beliebiger Sensor sein, der eine physikalische Menge erfasst, die einen Kontaktgrad der Kontaktspitze mit einem zu messenden Gegenstand, wie etwa einen gedrückten Betrag gegen den zu messenden Gegenstand und eine Beanspruchung, die auf die Kontaktspitze aufgebracht wird, als einen Kontaktbetrag der Kontaktspitze 52A mit dem Werkstück W, darstellt.
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Zum Beispiel kann der Kontaktsensor 6 den gedrückten Betrag der Kontaktspitze 52A gegen das Werkstück W basierend auf einem Verschiebungsbetrag des Stifts 52 bezüglich des Sondenkörpers 51 in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform erfassen. Ferner kann der Kontaktsensor 6 die Beanspruchung, die auf die Kontaktspitze 52A aufgebracht wird, basierend auf einem Verformungsbetrag des Stifts 52 erfassen.
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Ein Anomaliebestimmungsprozess bei der Berührungsmessung des Werkstücks W ist in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform beschrieben, jedoch kann der vorherige Anomaliebestimmungsprozess auch bei einer Abtastmessung des Werkstücks W durchgeführt werden.
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Wenn zum Beispiel das Formmessinstrument 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform die Abtastmessung des Werkstücks W durchführt, steuert die Bewegungssteuereinheit 71 den Betrieb des Bewegungsmechanismus 4, so dass der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2 von dem Kontaktsensor 6 auf dem Zielwert Vt verbleibt, wobei die Kontaktspitze 52A das Werkstück W mit einer konstanten Messkraft abtastet. Wenn die Kontaktspitze 52A beginnt, das Werkstück W zu berühren, bewegt hier die Bewegungssteuereinheit 71 die Sonde 5 hin zu dem Werkstück W, bis der Ausgabewert V des Erfassungssignals Sd2, das von dem Kontaktsensor 6 ausgegeben wird, den Zielwert Vt erreicht. Bei dieser Operation kann die Anomalie-Bestimmungseinheit 75 die Anomalie der Empfindlichkeit des Kontaktsensors 6 durch Überwachen der Veränderung des Ausgabewerts V des Erfassungssignals Sd2 ähnlich wie bei der vorherigen beispielhaften Ausführungsform bestimmen.
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Die Struktur der Koordinatenmessmaschine in einer Form des Formmessinstruments 1 ist in der vorherigen beispielhaften Ausführungsform beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Koordinatenmessmaschine beschränkt und kann bei verschiedenen Formmessinstrumenten angewendet werden, für welche ein Kontaktsensor verwendet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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