DE112018001621B4

DE112018001621B4 - Detektor, oberflächeneigenschaften-messvorrichtung und rundheitsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112018001621B4
Application number: DE112018001621.8T
Authority: DE
Inventors: Hideki Morii
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: WO2018180900A1; DE112018008040B4; US20190368855A1; JP2018163093A; JP6368986B1; US10724841B2; DE112018001621T5

Abstract

Detektor (24), umfassend:
einen Fühler (102), der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt gebracht wird;
einen Halter (106), der konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten;
einen Messabschnitt (110), der konfiguriert ist, um den Halter (106) mit einer Drehwelle (108) schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters (106) zu erfassen; und
einen Körper (100), der konfiguriert ist, um den Messabschnitt (110) aufzunehmen,
wobei der Halter (106) den Fühler (102) so hält, dass eine Fühlerachse (c), die eine longitudinale Achse des Fühlers (102) ist, und eine Körperachse (b), die eine longitudinale Achse des Körpers (100) ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse (c) und die Körperachse (b) in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse (b) und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (108) versetzt sind, und
ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse (b) und einer Position, in der der Kontakt mit dem Messobjekt (W) in Kontakt gebracht wird, größer ist als ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse (b) und einer Außenumfangsfläche des Körpers (100).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Detektor, eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung und eine Rundheitsmessvorrichtung, und insbesondere eine Technologie zur Beschleunigung und Automatisierung der Messung.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei der Messung einer Außenumfangsfläche eines mit einer Rundheitsmessvorrichtung zu messenden Objekts wird ein Fühler verwendet, dessen Position einen Winkel zu einem Detektorkörper aufweist, um eine Kollision zwischen dem Detektorkörper und dem Messobjekt zu vermeiden. Im Falle einer fortlaufenden Messung einer Innenfläche eines schmalen Lochs des Messobjekts mithilfe eines solchen Detektors ist es erforderlich, die Einstellung des Fühlers so zu ändern, dass der Fühler entlang einer Achsrichtung des Detektors angeordnet ist, um eine Kollision zwischen dem Fühler und dem Messobjekt zu verhindern.
Ferner ist eine ähnliche Positionsänderung erforderlich, wenn eine obere Fläche des Messobjekts und eine obere und untere Fläche einer dünnen Nut, die auf der Außenumfangsoberfläche des Objekts ausgebildet sind, gemessen wird.
Herkömmlicherweise tritt dabei das Problem auf, dass es viel Zeit beansprucht, um eine solche Positionsänderung durchzuführen, weil sie von einem Anwender manuell durchgeführt wird, und es schwierig ist, die Messung automatisch durchzuführen.
In Anbetracht der Probleme wird in der Patentliteratur 1 zum automatischen Durchführen der Positionsänderung eine Rundheitsmessvorrichtung vorgeschlagen, die einen Vorsprung umfasst, der an einem Rundheitsmessvorrichtungskörper derart befestigt ist, dass die Position verändert werden kann, indem der Fühler an dem Vorsprung anliegt.
Zitationsliste
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2016 - 65 751 A .
Aus der US 2004/0 168 332 A1 ist ferner eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung und eine Rundheitsmessvorrichtung mit einem Detektor bekannt, der folgende Merkmale umfasst: einen Fühler, der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts in Kontakt gebracht wird; einen Halter, der konfiguriert ist, um den Fühler zu halten; einen Messabschnitt, der konfiguriert ist, um den Halter mit einer Drehwelle schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters zu erfassen; und einen Körper, der konfiguriert ist, um den Messabschnitt aufzunehmen, wobei der Halter den Fühler so hält, dass eine Achse des Fühlers und eine Achse des Körpers parallel zueinander sind, und die Fühlerachse und die Körperachse in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse und der Drehachse versetzt sind, und wobei ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse und einer Position, in der der Kontakt mit dem Messobjekt in Kontakt gebracht wird, größer ist als ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse und einer Außenumfangsfläche des Körpers.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die in Patentliteratur 1 beschriebene Vorrichtung weist jedoch das Problem auf, dass es zur Durchführung der Positionsänderung erforderlich ist, den Vorsprung hinzuzufügen. Darüber hinaus besteht das Problem, dass das System aufgrund der Steuerung usw., die den Fühler veranlasst, am Vorsprung anzuliegen, und den Fühler so verschiebt, dass er eine beabsichtigte Position einnimmt, komplexer wird, wodurch sich die Kosten erhöhen. Ferner wird für die Durchführung der Lageänderung Zeit benötigt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme konzipiert, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Detektor, eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung und eine Rundheitsmessvorrichtung bereitzustellen, die automatisch mehrere Oberflächen eines Messobjekts messen und die für die Messung erforderliche Zeit verkürzen können.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst der Detektor die Merkmale des Anspruchs 1, 3 oder 6, und somit gemäß einem Aspekt: einen Fühler, der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts in Kontakt gebracht wird; einen Halter (Halteabschnitt), der konfiguriert ist, um den Fühler zu halten; einen Messabschnitt, der konfiguriert ist, um den Halter mit einer Drehwelle schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters zu erfassen; und einen Körper (Körperabschnitt), der konfiguriert ist, um den Messabschnitt aufzunehmen, wobei der Halter den Fühler so hält, dass eine Fühlerachse, die eine longitudinale Achse des Fühlers ist, und eine Körperachse, die eine longitudinale Achse des Körpers ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse und die Körperachse in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (zur Drehachse) versetzt sind.
Wird der Fühler erfindungsgemäß derart gehalten, dass die Fühlerachse als longitudinale Achse des Fühlers und die Körperachse als longitudinale Achse des Körperabschnitts parallel zueinander sind und die Fühlerachse und die Körperachse in der ersten Richtung orthogonal zur Körperachse und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle versetzt sind, so ist es möglich, mehrere Oberflächen des Messobjekts ohne Beeinträchtigung des Körpers und des Messobjekts automatisch zu messen, um dadurch die für die Messung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Ist ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse und einer Position, an der der Kontakt in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht wird, erfindungsgemäß größer als ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse und einer Außenumfangsfläche des Körpers, so wird der Körper nicht in Kontakt mit dem Messobjekt gebracht.
Ist der Körperabschnitt erfindungsgemäß in einer zylindrischen Form ausgebildet, so kann eine Verschiebung einer Innenfläche des Messobjekts in geeigneter Weise erfasst werden.
Vorzugsweise ist die Form des Kontakts eine der folgenden: eine kugelförmige Form, eine konische Form, eine Polygonpyramidenform, eine Scheibenform oder eine Beilklingenform. Folglich kann die Verschiebung des Halters in geeigneter Weise erfasst werden.
Vorzugsweise hält der Messabschnitt den Halter drehbar um die Drehwelle. Folglich kann der Fühler in geeigneter Weise gehalten werden.
Der Messabschnitt kann einen Parallelverbindungsmechanismus enthalten, der umfasst: eine feste Verbindung mit einem Paar von Drehwellen; ein Paar beweglicher Verbindungen, deren Enden jeweils durch das Paar der Drehwellen drehbar gelagert sind; und eine Schwenkverbindung, die konfiguriert ist, um den Fühler zu halten, wobei die Schwenkverbindung schwenkbar von Drehwellen gehalten wird, die jeweils in anderen Enden des Paars beweglicher Verbindungen vorgesehen sind. Dadurch kann der Fühler in geeigneter Weise gehalten werden.
Zur Lösung der Aufgabe umfasst eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung gemäß einem Aspekt: einen Detektor mit einem Fühler, der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts in Kontakt gebracht wird, einen Halter, der konfiguriert ist, um den Fühler zu halten, einen Messabschnitt, der konfiguriert ist, um den Halter mit einer Drehwelle schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters zu erfassen, und einen Körper, der konfiguriert ist, um den Messabschnitt aufzunehmen, wobei der Halter den Fühler so hält, dass eine Fühlerachse als longitudinale Achse des Fühlers und eine Körperachse als longitudinale Achse des Körpers parallel zueinander sind, und die Fühlerachse und die Körperachse in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (zur Drehachse) versetzt sind; einen relativ bewegbaren Abschnitt, der konfiguriert ist, um den Kontakt mit einer Messfläche eines Messobjekts in Kontakt zu bringen und das Messobjekt und den Kontakt relativ zu bewegen; und einen Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Oberflächeneigenschaft des Messobjekts auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Detektors zu messen.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt ist es möglich, mehrere Oberflächen des Messobjekts automatisch zu messen, ohne Interferenzen zwischen dem Körper und dem Messobjekt, wodurch die für die Messung erforderliche Zeit verkürzt wird.
Zur Erzielung der Aufgabe ist eine Rundheitsmessvorrichtung derart ausgebildet, dass sie eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung umfasst, umfassend: einen Detektor mit einem Fühler, der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts in Kontakt gebracht wird, einen Halter, der konfiguriert ist, um den Fühler zu halten, einen Messabschnitt, der konfiguriert ist, um den Halter mit einer Drehwelle schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters zu erfassen, und einen Körper, der konfiguriert ist, um den Messabschnitt aufzunehmen, wobei der Halter den Fühler so hält, dass eine Fühlerachse als longitudinale Achse des Fühlers und eine Körperachse als longitudinale Achse des Körpers parallel zueinander sind, und die Fühlerachse und die Körperachse in einer Richtung orthogonal zur Körperachse und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (Drehachse) versetzt sind; einen relativ bewegbaren Abschnitt, der konfiguriert ist, um den Kontakt mit einer Messfläche eines Messobjekts in Kontakt zu bringen und das Messobjekt und den Kontakt relativ zu bewegen; und einen Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Oberflächeneigenschaft des Messobjekts auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Detektors zu messen, wobei der relativ bewegbare Abschnitt einen Drehtisch umfasst, der konfiguriert ist, um ein Messobjekt zu drehen, und der Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt die Rundheit des Messobjekts misst.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt ist es möglich, mehrere Oberflächen des Messobjekts ohne Interferenz zwischen dem Körper und dem Messobjekt automatisch zu messen, um dadurch die für die Messung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mehrere Oberflächen automatisch zu messen und die für die Messung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Figurenliste

1A zeigt ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration einer Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung (einer Rundheitsmessvorrichtung).
1B zeigt ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung (einer Rundheitsmessvorrichtung) darstellt.
1C zeigt ein Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration der Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung (der Rundheitsmessvorrichtung) darstellt.
2 zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines herkömmlichen Detektors.
3A zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in einer vertikalen Position.
3B zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in der vertikalen Position.
3C zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in der vertikalen Position.
4 zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines Detektors in einer geneigten Position.
5A zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in einer geneigten Position.
5B zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in einer geneigten Position.
5C zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks in einer geneigten Position.
6A zeigt ein Diagramm einer Position eines Kontaktpunkts eines Kontakts mit Bezug auf ein Werkstück.
6B zeigt ein Diagramm einer Position eines Kontaktpunkts des Kontakts mit Bezug auf das Werkstück.
7 zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines Detektors gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
8A zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks.
8B zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks.
8C zeigt ein schematisches Diagramm einer Rundheitsmessung eines Arbeitsstücks.
9A zeigt ein vergrößertes Diagramm, das die Umgebung eines Detektors in einer zweiten Position darstellt.
9B zeigt ein vergrößertes Diagramm, das die Umgebung eines Detektors in einer zweiten Position darstellt.
10A zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
10B zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
10C zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11A zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11B zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
11C zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12A zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12B zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12C zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
12D zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
13 zeigt eine Draufsicht einer Messung einer Innenfläche eines zylindrischen Werkstücks.
14 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Bogenkorrektur eines Detektors.
15 zeigt ein Diagramm eines Beispiels einer Konfiguration eines Detektors unter Verwendung eines Parallelverbindungsmechanismus.
16 zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration des Detektors unter Verwendung des Parallelverbindungsmechanismus.
17 zeigt eine Draufsicht einer Messung einer Außenfläche eines säulenförmigen Werkstücks.
18A zeigt eine Draufsicht einer Messung eines Werkstücks mit einem herkömmlichen Detektor.
18B zeigt eine Draufsicht einer Messung des Werkstücks mit dem herkömmlichen Detektor.
19A zeigt eine Draufsicht einer Messung eines Werkstücks mit einem Detektor gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
19B zeigt eine Draufsicht einer Messung des Werkstücks mit dem Detektor gemäß der vorliegenden Ausführungsform.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
<Konfiguration der Rundheitsmessvorrichtung>
1A bis 1C zeigen Zeichnungen einer Gesamtkonfiguration einer Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 1A zeigt eine Vorderansicht und 1B eine Seitenansicht. 1C zeigt eine Seitenansicht der Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung in einem Zustand, in dem eine Position eines Fühlers von einem in 1B gezeigten Zustand geändert wurde. Wie in 1A bis 1C gezeigt, ist eine Rundheitsmessvorrichtung 10 mit einem Drehtisch (einer Drehauflage) 14 auf einem Grundkörper (einer Basisauflage) 12 vorgesehen. Der Drehtisch ist konfiguriert, um darauf ein Werkstück W als Messobjekt anzuordnen. Der Drehtisch 14 wird durch einen Feineinstellknopf in X-Richtung (nicht dargestellt) und einen Feineinstellknopf in Y-Richtung (nicht dargestellt) fein eingestellt. Die Neigung des Drehtisches 14 wird in X-Richtung und in Y-Richtung durch einen Neigungsknopf in X-Richtung (nicht dargestellt) und einen Neigungsknopf in Y-Richtung (nicht dargestellt) eingestellt.
Die X-Richtung, die Y-Richtung und eine Z-Richtung sind Richtungen senkrecht zueinander, wobei die X-Richtung eine horizontale Richtung (eine Bewegungsrichtung eines Arms 20, der später beschrieben wird) ist, die Y-Richtung eine horizontale Richtung senkrecht zur X-Richtung ist und die Z-Richtung eine vertikale Richtung (eine Bewegungsrichtung eines Verfahrschlittens 18, der später beschrieben wird) ist.
Ein Motor (nicht dargestellt), der mit dem Drehtisch 14 verbunden ist, ist im Basiskörper 12 angeordnet. Der Drehtisch 14 dreht sich um eine Drehachse, die parallel zur Z-Richtung verläuft.
Das Werkstück W wird auf eine Oberseite des Drehtischs 14 gelegt. Das in 1A und 1B gezeigte Werkstück W weist eine Zylinderform mit einem bestimmten Außendurchmesser und einem bestimmten Innendurchmesser auf. Das Werkstück W wird derart angeordnet, dass die Mittelachse koaxial zur Drehachse des Drehtisches 14 ist. Das auf dem Drehtisch 14 angeordnete Werkstück W dreht sich zusammen mit dem Drehtisch 14 um die Drehachse.
Eine Säule (eine Stützsäule) 16 ist vertikal auf dem Basiskörper 12 aufgerichtet, um sich in der vertikalen Richtung (Z-Richtung) zu erstrecken, und der Verfahrschlitten 18 wird von der Säule 16 getragen, um in vertikaler Richtung (der Z-Richtung) beweglich zu sein. Der Verfahrschlitten 18 bewegt sich durch einen Motorantrieb (nicht dargestellt) in Z-Richtung.
Der Arm 20 (die radial bewegliche Welle) wird von dem Verfahrschlitten 18 getragen, um in horizontaler Richtung (der X-Richtung) beweglich zu sein. Der Arm 20 bewegt sich durch einen Motorantrieb (nicht dargestellt) in X-Richtung.
Der Arm 20 wird so gehalten, dass er sich parallel zur X-Richtung um eine Drehachse drehen kann.
Ein Detektorhalter 22 ist an einem Spitzenende des Arms 20 angeordnet, und ein Detektor 24 ist abnehmbar an dem Detektorhalter 22 befestigt. Es wird beispielsweise ein elektrischer Mikrometer, der einen Differentialtransformator verwendet, als Detektor 24 verwendet. Die Einzelheiten des Detektors 24 werden später beschrieben.
Die Positionen des Detektors 24 in der Z-Richtung und der X-Richtung können durch die Bewegung des Verfahrschlittens 18 in der Z-Richtung und mit der Bewegung des Arms 20 in der X-Richtung geändert werden. Eine Richtung des Detektors 24 kann durch Drehen des Arms 20 geändert werden.
Eine Detektorachse a des Detektors 24 verläuft parallel zur Z-Richtung in einem in 1B gezeigten Zustand. Die Position des Detektors 24, der in 1B gezeigt ist, wird als erste Position bezeichnet. 1C zeigt einen Zustand, in dem der Arm 20 in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn in 1C um 90 Grad aus dem in 1B gezeigten Zustand gedreht wird. In diesem Zustand verläuft die Detektorachse a des Detektors 24 parallel zur Y-Richtung und die Position des Detektors 24 wird als eine zweite Position bezeichnet.
Bei der Rundheitsmessvorrichtung 10 mit dieser Konfiguration werden das Werkstück W und der Detektor 24 relativ zueinander bewegt, indem der Drehtisch 14 (ein Beispiel des relativ bewegbaren Abschnitts) gedreht wird. Es ist möglich, eine Oberflächeneigenschaft des Werkstücks W auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Detektors 24 zu messen (ein Beispiel eines Oberflächeneigenschaften-Messabschnitts). Insbesondere ist es in der ersten Position des Detektors 24 möglich, die Rundheit einer Außenfläche, einer Innenfläche und einer Innenfläche eines schmalen Lochs des zylindrischen Werkstücks W zu messen. In der zweiten Position ist es möglich, die Oberflächeneigenschaften einer oberen Fläche und einer oberen-und-unteren Fläche einer schmalen Nut des Werkstücks W messen.
<Probleme des herkömmlichen Detektors>
2 zeigt ein Diagramm eines Konfigurationsbeispiels eines herkömmlichen Detektors.
Ein Detektor 24 umfasst: einen Fühler 102, der eine Stabform aufweist und sich von einem unteren Ende 100A eines zylindrischen Detektorkörpers 100 erstreckt; und einen Verschiebungserfassungsabschnitt (nicht dargestellt), der konfiguriert ist, um eine Verschiebungsgröße des Fühlers 102 mit einem Differentialtransformator oder dergleichen zu erfassen und die erfasste Verschiebungsgröße als elektrisches Signal auszugeben. Der Verschiebungserfassungsabschnitt ist im Detektorkörper 100 angeordnet.
Der Fühler 102 weist einen Kontakt (Kontaktstück) 104 an einem Spitzenende auf, und der Kontakt 104 ist konfiguriert, um mit einer Oberfläche eines Werkstücks W in Kontakt gebracht zu werden. Der Fühler 102 wird durch den Detektorkörper 100 gestützt, um in beide Richtungen entlang einer X-Richtung verschoben werden zu können, und wird in beide Richtungen entlang der X-Richtung mit einem Druckelement, wie beispielsweise einer Feder, gedrückt.
Darüber hinaus ist der Fühler 102 so konfiguriert, dass er in der Lage ist, um die Position durch Ändern eines Winkels des Fühlers 102 in Bezug auf die Drehachse eines Drehtisches 14 zu ändern. 2 zeigt den Detektor 24, wenn sich der Fühler 102 in einer vertikalen Position befindet, in der der Fühler 102 parallel zur Z-Richtung ist.
3A bis 3C zeigen schematische Diagramme der Rundheitsmessung des Arbeitsstücks W in der vertikalen Position. Die vertikale Position ist, wie in 3A gezeigt, für eine Rundheitsmessung einer Innenfläche eines schmalen Lochs des Werkstücks W geeignet. Die vertikale Position weist jedoch das Problem auf, dass das untere Ende 100A des Detektorkörpers 100 mit dem Werkstück W kollidieren kann, wenn eine Außenfläche des zylindrischen Werkstücks W, wie in 3B gezeigt, und eine Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W, wie in 3C gezeigt, gemessen werden.
Andererseits zeigt 4 ein Diagramm, das den Detektor 24 veranschaulicht, beidem der Fühler 102 in einer geneigten Position angeordnet ist, in der der Fühler 102 mit Bezug auf die Z-Achse einen bestimmten Neigungswinkel aufweist.
5A bis 5C zeigen schematische Diagramme, die die Rundheitsmessung des Werkstücks W in der geneigten Position darstellen. Die geneigte Position ist für die Messung einer Außenfläche des säulenförmigen Werkstücks W, wie in 5A gezeigt, und für die Messung einer Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W, wie in 5B gezeigt, geeignet. Die geneigte Position weist jedoch das Problem auf, dass der Fühler 102 mit dem Werkstück W kollidieren kann, wenn eine Innenfläche eines schmalen Lochs des Werkstücks W, wie in 5C gezeigt, gemessen wird.
Somit ist es bei einem herkömmlichen Detektor 24 erforderlich, die Position des Fühlers 102 in Abhängigkeit von der Messfläche des Werkstücks W zu ändern.
Ferner wird ein Fall betrachtet, bei dem ein im Wesentlichen sphärischer Kontakt 104 ungleichmäßig abgenutzt wird. 6A und 6B zeigen schematische Diagramme, die eine Position eines Kontaktpunkts zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W darstellen. 6A zeigt einen Fall, bei dem sich der Fühler 102 in der vertikalen Position befindet, und 6B zeigt einen Fall, bei dem sich der Fühler 102 in der geneigten Position befindet.
In der vertikalen Position ist ein Abstand von einem Kontaktpunkt P₁ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W und einem Mittelpunkt O₁ des Kontakts 104, wie in 6A gezeigt, R₁. Andererseits ist in der geneigten Position ein Abstand von einem Kontaktpunkt P₂ zu dem Mittelpunkt O₁ des Kontakts 104, wie in 6B gezeigt, R₂.
Dabei gilt in einem Fall, in dem der Kontakt 104 ungleichförmig abgenutzt ist, R₁ ≠ R₂. Dementsprechend ändert sich in einem Fall, in dem der Kontakt 104 ungleichförmig abgenutzt wird, bei der Änderung der Lage des Fühlers 102 das Messergebnis in Abhängigkeit von der Lage des Fühlers 102. Dabei tritt das Problem auf, dass es schwierig ist, eine Messung mit hoher Reproduzierbarkeit zu erhalten.
<Konfiguration des Detektors>
7 zeigt ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Detektors 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Der Detektor 24 umfasst einen zylindrischen Detektorkörper 100, einen Fühler 102, einen Kontakt 104, einen Halteabschnitt (Halter) 106, eine Drehwelle 108, einen Messabschnitt 110 und einen Armabschnitt (Arm) 112.
Der Detektor 24 weist eine Detektorachse a auf, die eine Achse senkrecht zu einer Hauptverschiebungsrichtung (einer X-Richtung) des Kontakts 104, wenn sich der Fühler 102 dreht/verschiebt, und der Drehwelle 108 ist.
Der Detektorkörper 100 (ein Beispiel eines Körperabschnitts) ist in eine zylindrische Form geformt und weist eine Körperachse b als Mittelachse auf. Der Detektorkörper 100 nimmt den Halteabschnitt 106 und den Messabschnitt 110 auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Detektorachse a koaxial zu (konform mit) der Körperachse b.
Der Halteabschnitt 106 hält den Fühler 102 und wird von der Drehwelle 108 schwenkbar gehalten. Dabei wird der Halteabschnitt 106 vom Detektorkörper 100 drehbar (schwenkbar) um die Drehwelle 108 gestützt, die senkrecht zur (parallel zur) Y-Richtung einer Fläche der Seite ist, auf der die 7 abgebildet ist. Der Fühler 102 wird in der Figur (die X-Achse senkrecht zu der Detektorachse a) durch eine nicht dargestellte Feder in die Links-Rechts-Richtung gedrückt.
Der Fühler 102, der von dem Halteabschnitt 106 gehalten wird, erstreckt sich von dem Detektorkörper 100. Der Fühler 102 hält an einem Spitzenende davon den Kontakt 104, der mit einer Oberfläche des Werkstücks W in Kontakt gebracht wird. Zwischen dem Fühler 102 und dem Kontakt 104 kann ein Zwischenelement angeordnet sein.
Der Fühler 102 umfasst: einen ersten Abschnitt 102a, der sich in der Figur (die gleiche Richtung wie die Detektorachse a) von einem Ende mit dem Kontakt 104 nach oben erstreckt; und einen zweiten Abschnitt 102B, der mit dem ersten Abschnitt 102A am anderen Ende des ersten Abschnitts 102A verbunden ist und von dem Halteabschnitt 106 gehalten wird.
Eine Fühlerachse c als eine Mittelachse des ersten Abschnitts 102A verläuft parallel mit der Körperachse b. Die Fühlerachse c ist auf einer virtuellen Verlängerungsfläche S angeordnet, die sich in der Figur entlang einer Außenumfangsfläche des Detektorkörpers 100 nach unten erstreckt (die gleiche Richtung wie die Körperachse b).
Das heißt, der Halteabschnitt 106 hält den Fühler 102 derart, dass die Fühlerachse c und die Körperachse b (die Detektorachse a) parallel zueinander sind, und die Fühlerachse c und die Körperachse b (die Detektorachse a) verlaufen in einer Richtung (ein Beispiel der ersten Richtung) senkrecht zur Körperachse b (die Detektorachse a) und der Drehwelle 108 versetzt zueinander. Der Versetzungswert entspricht einem Radius des zylindrischen Detektorkörpers 100.
Der zweite Abschnitt 102B umfasst einen dritten Abschnitt 102C und einen vierten Abschnitt 102D. Der dritte Abschnitt 102C ist mit dem ersten Abschnitt 102A verbunden und erstreckt sich in der Figur nach rechts. Der vierte Abschnitt 102D ist mit dem dritten Abschnitt 102C verbunden, erstreckt sich in der Figur nach oben und wird von dem Halteabschnitt 106 gehalten. Hier sind der erste Abschnitt 102A und der zweite Abschnitt 102B einstückig ausgebildet, können aber auch aus verschiedenen Elementen gebildet sein.
Der Kontakt 104 wird mit dem Werkstück W in einer Richtung von rechts nach links (die X-Richtung) in der Figur in Kontakt gebracht. Ein Kontaktpunkt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 in Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S. Das heißt, ein Abstand in horizontaler Richtung (der ersten Richtung) von der Körperachse b zum Kontaktpunkt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W ist größer als ein Abstand in horizontaler Richtung von der Körperachse b zur Außenumfangsfläche des Detektorkörpers 100.
Der Halteabschnitt 106 ist mit dem Armabschnitt 112 ausgebildet, der sich bei Drehung des Halteabschnitts 106 verschiebt. Der Halteabschnitt 106 dreht/verlagert sich mit der Drehbewegung des Fühlers 102, und diese Verschiebung wird über den Armabschnitt 112 auf den Messabschnitt 110 übertragen.
Der Messabschnitt 110 verwendet einen sogenannten Hebeldetektor. Der Messabschnitt 110 misst eine Verschiebung des Kontakts 104 in der Links-Rechts-Richtung in der Figur auf der Grundlage einer Verschiebungsgröße des Armabschnitts 112, das heißt, einer Drehverschiebungsgröße des Fühlers 102, mit einem nicht dargestellten Sensor. Beispielsweise ist die Ausgabe der Messung an einer Position, an der der Armabschnitt 112 parallel mit der Detektorachse a ist, als 0 (Null) definiert. In einem Fall, in dem sich der Armabschnitt 112 in Richtung der rechten Seite in 7 verschiebt, wird ein Pluswert ausgegeben, und in einem Fall, in dem sich der Armabschnitt 112 in Richtung der linken Seite in 7 verschiebt, wird ein Minuswert ausgegeben.
Hierin wird ein Fall beschrieben, in dem der Messabschnitt 110 ein bidirektionaler Detektor ist, wobei jedoch der Messabschnitt 110 nicht darauf beschränkt ist. Der Messabschnitt 110 kann aus einem unidirektionalen Detektor gebildet sein, der eine Funktion zur Erfassung lediglich einer Detektion aufweist. In diesem Fall kann eine Richtung des Detektors 24 in Abhängigkeit von einer Richtung (einer Orientierung) geändert werden, in der der Kontakt 104 in Kontakt mit der Messoberfläche des Werkstücks W gebracht wird.
Gemäß dem Detektor 24 mit der obigen Konfiguration ist es möglich, die Rundheitsmessung der Innenfläche eines schmalen Lochs des Werkstücks W, die Messung der Außenfläche des säulenförmigen Werkstücks W und die Messung der Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W zu messen, ohne die Position des Fühlers 102 zu ändern. Das heißt, wie in 8A gezeigt, gibt es keinen Zusammenstoß zwischen dem Fühler 102 und dem Werkstück W bei der Rundheitsmessung der Innenfläche eines schmalen Lochs des Werkstücks W, und wie in 8B und 8C gezeigt, gibt es keinen Zusammenstoß zwischen dem unteren Ende 100A des Detektorkörpers 100 und dem Werkstück W bei der Messung der Außenfläche und bei der Messung der Innenfläche des Werkstücks W.
Da es somit nicht notwendig ist, die Position des Detektors 24 manuell zu ändern, können mehrere Flächen des Werkstücks W automatisch gemessen werden, um die für die Messung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Da sich der Kontaktpunkt P₁ (siehe 6A) zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W immer an der gleichen Position des Kontakts 104 befindet, kann eine hohe Messgenauigkeit unabhängig von einer verschleißbedingten Änderung des Kontakts 104 beibehalten werden.
Da die später beschriebene Bogenkorrektur konstant wird, kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden.
9A und 9B zeigen vergrößerte Diagramme der Umgebung des Detektors 24 in der zweiten Position. In der zweiten Position hält der Detektorhalter 22 den Detektor 24 in einem Zustand, in dem der Detektor 24 um 90 Grad aus einem in 1 B gezeigten Zustand gedreht wird und die Fühlerachse c von der Detektorachse a nach unten verschoben wird. Wie in 9A gezeigt, wird der Kontakt 104 in Kontakt mit dem Werkstück W in einer Richtung von oben nach unten in 9A (senkrecht zu der Detektorachse a) gebracht. Der erste Abschnitt 102A des Fühlers 102 erstreckt sich von dem Kontakt 104 in der Figur nach links (in die gleiche Richtung wie die Detektorachse a) entlang der oberen Fläche des Werkstücks W.
Dementsprechend gibt es einen Kontaktpunkt P₃ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S, die eine Verlängerungsfläche der Außenumfangsfläche des Detektorkörpers 100 nach rechts in der Figur ist.
Gemäß dem so konfigurierten Detektor 24, der sich in der zweiten Position befindet, ist es möglich, nicht nur die obere Fläche des Werkstücks W, sondern auch die obere-unduntere Fläche der schmalen Nut des Werkstücks W, wie in 9B gezeigt, zu messen. Da sich der Kontaktpunkt P₃ immer an der gleichen Position befindet, wird die Messung nicht durch ungleichmäßige Abnutzung beeinträchtigt.
<Weitere Ausführungsformen des Detektors>
10A bis 12D zeigen jeweils Diagramme, die ein Beispiel der Konfiguration eines Detektors 24 gemäß weiteren Ausführungsformen darstellen. Gleiche Komponenten wie die des in 7 gezeigten Detektors 24 werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird auf eine wiederholte ausführliche Beschreibung verzichtet. Bei den in 10A bis 11C gezeigten Detektoren 24 weisen die Fühler 102 unterschiedliche Formen auf. Bei den in 12A bis 12D gezeigten Detektoren 24 weisen die Kontakte 104 unterschiedliche Formen auf.
Bei dem Fühler 102 des Detektors 24 in 10A umfasst der zweite Abschnitt 102B einen dritten Abschnitt 102C, der sich in der Figur nach rechts erstreckt und von einem Halteabschnitt 106 gehalten wird.
Bei dem Fühler 102 des Detektors 24 in 10B ist ein erster Abschnitt 102A auf der Seite des Halteabschnitts 106 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S angeordnet, und ein Kontaktpunkt befindet sich zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S.
Bei dem Fühler 102 des Detektors 24 in 10C ist ein dritter Abschnitt 102C länger als ein dritter Abschnitt 102C des Detektors 24 in 7 Das heißt, eine Versetzungsgröße zwischen der Fühlerachse c und der Körperachse b ist größer als der in 7 gezeigte Detektor 24.
Bei dem Fühler 102 des Detektors 24 in 11A ist ein dritter Abschnitt 102C länger als der dritte Abschnitt 102C des in 10C gezeigten Detektors 24.
Ist ein Abstand von der virtuellen Verlängerungsfläche S zu dem Kontaktpunkt P₁ (siehe 6A) zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W groß, wird der Einfluss einer Bogenkorrektur, die später beschrieben wird, groß. Dadurch verschlechtert sich die Messgenauigkeit. Dementsprechend ist vorzugsweise der Kontaktpunkt P₁ auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S vorhanden, und der Abstand von der virtuellen Verlängerungsfläche S zum Kontaktpunkt P₁ ist so gering wie möglich.
Im Fühler 102 des Detektors 24 in 11B erstreckt sich ein dritter Abschnitt 102C in Richtung eines vierten Abschnitts 102D von einem ersten Abschnitt 102A in der Figur nach rechts oben. Im Fühler 102 des Detektors 24 in 11C erstreckt sich ein dritter Abschnitt 102C in Richtung eines vierten Abschnitts 102D von einem ersten Abschnitt 102A in der Figur nach rechts unten. Auf diese Weise muss die Erstreckungsrichtung des dritten Abschnitts 102C nicht eine Richtung parallel zur X-Achse sein.
In dem Fühler 102 des Detektors 24 in 12A bis 12D ist ein erster Abschnitt 102A auf der Seite des Halteabschnitts 106 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S angeordnet, und ein Teil des Kontakts 104 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S.
Ein Kontakt 104 des Detektors 24 in 12A weist eine im Wesentlichen sphärische Form auf und hat einen größeren Durchmesser als der in 7 gezeigte Kontakt 104 des Detektors 24.
Ein Kontakt 104 des Detektors 24 in 12B weist eine dreieckige Pyramidenform auf, und ein Scheitelpunkt des Kontakts 104 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 in Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S. Hier weist der Kontakt 104 die dreieckige Pyramidenform auf, kann aber auch eine konische Form oder eine Polygonpyramidenform aufweisen
Ein Kontakt 104 des Detektors 24 in 12C weist eine Scheibenform auf, und ein Kontakt 104 des Detektors 24 in 12D weist eine Beilklingenform (eine Fächerform) auf.
Selbst in den in 10A bis 12D dargestellten Detektoren 24 ist es möglich, die Rundheitsmessung der Innenfläche eines schmalen Lochs des Werkstücks W, die Messung der Außenfläche des säulenförmigen Werkstücks W und die Messung der Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W, ohne Änderung der Position durchzuführen. Somit können die Vielzahl von Flächen des Werkstücks W automatisch gemessen werden, wodurch sich die für die Messung erforderliche Zeit verkürzt.
Die Form des Detektorkörpers 100 weist vorzugsweise eine Zylinderform mit einem Durchmesser auf, der so gering wie möglich ist. 13 zeigt eine Draufsicht der 8C, die die Messung der Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W darstellt. Wie in 13 gezeigt, tritt der Detektorkörper 100 in das Innere des zylindrischen Werkstücks Wein, so dass die Messung des Bodens (in 8C nach unten) der Innenfläche möglich ist.
Die Form des Detektorkörpers 100 kann eine polygonale Säulenform, eine zylindrische Form mit einem kleinen Vorsprung oder dergleichen sein.
<Bogen korrektur>
14 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung einer Bogenkorrektur des Detektors 24.
Statische Parameter des Detektors 24 umfassen: ein Winkel θ, der durch die vertikale Achse (die Z-Richtung) und eine Gerade gebildet wird, die die Mitte des Kontakts 104 mit der Drehwelle 108 verbindet; eine Entfernung L_D zwischen der Drehwelle 108 und dem Messabschnitt 110; und eine Entfernung L_S zwischen der Mitte des Kontakts 104 und der Drehwelle 108.
Ferner umfassen die Verschiebungsparameter, die durch den Kontakt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W erzeugt werden: eine Verschiebung ΔD in der in der vom Messabschnitt 110 beobachteten X-Achse, einen Verschiebungswinkel Δθ des Armabschnitts 112; eine Verschiebung ΔC des Kontakts 104 in der Drehrichtung; und eine X-Richtungskomponente ΔX der Verschiebung des Kontakts 104.
Der Detektor 24 erhält ΔX der X-Richtungskomponente der Verschiebung des Kontakts 104 aus ΔD der Verschiebung in der X-Richtung, die vom Messabschnitt 110 beobachtet wird.
Die nachfolgenden Beziehungsausdrücke sind in Bezug auf diese Parameter definiert. $Δ θ = Δ {D/L}_{D}$
$Δ θ = Δ {C/L}_{S}$
$Δ X = Δ C \times cos θ$
Der nachfolgende Ausdruck ist gemäß den Ausdrücken 1 bis 3 definiert. $Δ X = Δ D \times (L_{S} {/L}_{D}) \times cos θ$
Hierbei ist cosθ der Term für die Bogenkorrektur.
Im Falle der Verwendung eines Hebeldetektors als Messabschnitt 110 führt der Kontakt 104 keine lineare Bewegung durch, sondern führt eine exakte Kreisbewegung durch. Mit der Korrektur (der Bogenkorrektur) des Effekts durch diese Kreisbewegung kann die Messung mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden.
Beim herkömmlichen Detektor 24 ist es erforderlich, die Bogenkorrektur in Abhängigkeit von der Positionsänderung des Fühlers 102 durchzuführen. Insbesondere bei der manuellen Durchführung der Positionsänderung ist es notwendig, die Bogenkorrektur in Abhängigkeit von einer Differenz in einem festgelegten Winkel für jeden Zeitpunkt durchzuführen.
Gemäß dem Detektor 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es nicht erforderlich, eine Positionsänderung des Fühlers 102 durchzuführen, und indem immer die gleiche Bogenkorrektur durchgeführt wird, ist es möglich, auf einfache Weise eine Messung mit höherer Genauigkeit durchzuführen.
<Detektor mit Parallelverbindungsmechanismus>
An dieser Stelle wird auf einen Fall der Verwendung des Hebeldetektors als Messabschnitt 110 Bezug genommen, wobei der Messabschnitt 110 nicht auf den Hebeldetektor beschränkt ist. So kann beispielsweise ein Detektor mit einem Parallelverbindungsmechanismus verwendet werden.
15 zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Konfiguration eines Detektors 24, der einen Parallelverbindungsmechanismus als einen Messabschnitt 110 verwendet.
Wie in 15 gezeigt, umfasst der Detektor 24 einen zylindrischen Detektorkörper 100, einen Fühler 102, einen Kontakt 104, Drehwellen 120A, 120B, 120C, 120D, eine feste Verbindung 122, bewegliche Verbindungen 124A, 124B, eine schwenkbare Verbindung 126 und einen Verschiebungssensor 128.
Der Detektorkörper 100 ist entlang einer Z-Richtung in einer zylindrischen Form ausgebildet. Der Fühler 102 wird durch eine nicht dargestellte Feder innerhalb des Detektorkörpers 100 in der Figur nach links gedrückt.
Der Fühler 102 erstreckt sich aus dem Detektorkörper 100. Der Fühler 102 ist an seinem Spitzenende mit dem Kontakt 104 ausgebildet.
Der Fühler 102 umfasst: einen ersten Abschnitt 102A, der sich von dem Kontakt 104 in der Figur nach oben erstreckt (in die gleiche Richtung wie die Detektorachse a); und einen zweiten Abschnitt 102B, der mit dem ersten Abschnitt 102A verbunden ist und durch die Schwenkverbindung 126 gehalten wird.
Der erste Abschnitt 102A erstreckt sich derart, dass er eine virtuelle Verlängerungsfläche S erreicht, die eine Verlängerungsfläche auf einer Außenumfangsfläche des Detektorkörpers 100 nach unten in der Figur ist. Der zweite Abschnitt 102B umfasst: einen dritten Abschnitt 102C, der mit dem ersten Abschnitt 102A verbunden ist und sich nach rechts in der Figur erstreckt; und einen vierten Abschnitt 102D, der mit dem dritten Abschnitt 102C verbunden ist und sich nach oben in der Figur erstreckt, um von einem Halteabschnitt 106 gehalten zu werden.
Der Kontakt 104 wird in einer Richtung von rechts nach links in der Figur mit dem Werkstück W in Kontakt gebracht. Ein Kontaktpunkt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S.
Die feste Verbindung 122 ist an einem Paar der Drehwellen 120A und 120B, die an beiden Enden der festen Verbindung 122 vorgesehen sind, befestigt. Ein Ende des Paars der beweglichen Verbindungen 124A und 124B wird jeweils durch die Drehwellen 120A und 120B drehbar gehalten.
Die anderen Enden der bewegbaren Verbindungen 124A und 124B sind mit den Drehwellen 120C und 120D ausgebildet. Beide Enden der Schwenkverbindung 126 werden durch die Drehwellen 120C und 120D schwenkbar gehalten. Die Schwenkverbindung 126 wirkt als der Halteabschnitt 106, der ausgebildet ist, um den vierten Abschnitt 102D des Fühlers 102 zu halten. Dementsprechend befindet sich der Kontaktpunkt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 in Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S.
Der Verschiebungssensor 128 fungiert als Messabschnitt 110, der konfiguriert ist, um eine Verschiebung des Kontakts 104 nach links und rechts in der Figur auf der Grundlage einer Schwenkgröße der Schwenkverbindung 126 zu messen. Wie in 16 gezeigt, schwenkt die Schwenkverbindung 126 in die X-Richtung, wenn der Kontakt 104 in die X-Richtung verschoben wird, während die Form, die durch die feste Verbindung 122, die bewegbaren Verbindungen 124A und 124B und die Schwenkverbindung 126 gebildet wird, ein Parallelogramm bleibt. Der Verschiebungssensor 128 misst die Verschiebung des Kontakts 104 in die Links-Rechts-Richtung in der Figur auf der Grundlage der Schwenkgröße der Schwenkverbindung 126.
Auf diese Weise befindet sich auch in dem Detektor 24, der den Parallelverbindungsmechanismus verwendet, der Kontaktpunkt zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf der gegenüberliegenden Seite des Detektorkörpers 100 mit Bezug auf die virtuelle Verlängerungsfläche S. Somit ist es möglich, die Rundheitsmessung der Innenfläche des schmalen Lochs des Werkstücks W, die Messung der Außenfläche des säulenartigen Werkstücks W und die Messung der Innenfläche des zylindrischen Werkstücks W durchzuführen, ohne die Position des Fühlers 102 zu ändern. Dementsprechend können mehrere Flächen des Werkstücks W automatisch gemessen werden, um die für die Messung erforderliche Zeit zu verkürzen.
Da sich der Kontaktpunkt P₁ (siehe 6A und 6B) zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W immer an der gleichen Position des Kontakts 104 befindet, kann die hochpräzise Messung unabhängig von einer verschleißbedingten Änderung des Kontakts 104 beibehalten werden.
<Bestimmter Effekt der Rundheitsmessvorrichtung>
Der bisher erläuterte Detektor 24 kann in der Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung verwendet werden. Wenn jedoch der Detektor 24 insbesondere für das Rundheitsmessvorrichtung verwendet wird, wird der nachfolgende bestimmte Effekt erzielt.
Wenn die Messung an einer Position durchgeführt wird, an der eine Richtung, in der sich die Detektorachse a und der erste Abschnitt 102A des Fühlers 102 erstrecken, im Wesentlichen parallel zu einer Drehrichtung (eine Drehwelle des Detektors 24 in einem Detektor vom Drehtyp) des Drehtisches 14 des Werkstücks W ist, ist es möglich, das schmale Loch des Arbeitsstücks W zu messen. Insbesondere ist es möglich, eine tiefe Position mit einem relativ kleinen Innendurchmesser zu messen, und außerdem ist es möglich, einen Außendurchmesser zu messen.
Wenn die Messung an einer Position durchgeführt wird, an der eine Richtung, in der sich die Detektorachse a und der erste Abschnitt 102A des Fühlers 102 erstrecken, im Wesentlichen orthogonal zur Drehrichtung (die Drehwelle des Detektors 24 in dem Detektor vom Drehtyp) des Drehtisches 14 ist, ist es möglich, eine schmale Nut auf einer Seitenfläche des Werkstücks W und eine obere Fläche des Werkstücks W zu messen.
In der Rundheitsmessvorrichtung 10 ist es erforderlich, die Messung an der Messposition durchzuführen, die sich auf einer Linie befindet, die durch die Mitte des zylindrischen Werkstücks W verläuft. Diese Funktion bewirkt auch den nachfolgenden bestimmten Effekt.
17 zeigt eine Draufsicht der Messung der Außenfläche des säulenförmigen Werkstücks W derFig. 8B. Wie in 17 gezeigt, befindet sich ein Kontaktpunkt P4 zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf einer Geraden L, die durch einen Mittelpunkt O₂ des Werkstücks W und parallel mit der X-Richtung verläuft.
Im Nachfolgenden erfolgt eine Erläuterung mit Bezug auf 18A und 18B für einen Fall, in dem der herkömmliche Detektor 24 verwendet wird und die Position des Fühlers 102 derart geändert wurde, dass die Fühlerachse c (im Nachfolgenden eine positionsveränderte Achse) des Fühlers 102 mit Bezug auf die Gerade L geneigt ist.
18A zeigt eine Draufsicht der Messung der Außenfläche des Werkstücks W der 5A. Wie in 18A gezeigt, befindet sich ein Kontaktpunkt P₅ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf einer Geraden L, die durch einen Mittelpunkt O₂ des Werkstücks W und parallel zur X-Richtung verläuft.
Andererseits zeigt 18B eine Draufsicht der Messung der Innenfläche des Werkstücks W der 3C. Hier ist nach der Positionsänderung die Achse des Fühlers 102 mit Bezug auf die Gerade L geneigt. Somit befindet sich ein Kontaktpunkt P₆ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W, wie in 18B gezeigt, außerhalb der Geraden L.
In einem Fall, in dem die Position derart geändert wird, dass die Achse des Fühlers 102 mit Bezug auf die Gerade L geneigt ist, tritt das Problem auf, dass sich die Messposition aufgrund der Positionsänderung des Fühlers 102 ändert.
Im Nachfolgenden erfolgt eine Erläuterung in Bezug 19A und 19B für einen Fall, in dem der Detektor 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, und in dem eine Richtung, in der sich der zweite Abschnitt 102B des Fühlers 102 auf der XY-Ebene erstreckt, mit Bezug auf die Gerade L geneigt ist.
19A zeigt eine Draufsicht der Messung der Außenfläche des Werkstücks W der 8B. Wie in 19A gezeigt, befindet sich ein Kontaktpunkt P₇ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf einer Geraden L.
Darüber hinaus zeigt 19B eine Draufsicht der Messung der Innenfläche des Werkstücks W der 8C. Wie in 19B gezeigt, befindet sich ein Kontaktpunkt P₈ zwischen dem Kontakt 104 und dem Werkstück W auf der Geraden L, da sich das Werkstück W parallel zur X-Richtung von einer Position des Detektors 24 in 19A bewegt.
Da dabei die Positionsänderung des Fühlers 102 unnötig ist, entsteht auf diese Weise keine Instabilität, die sich aus der Änderung der Messposition ergibt. Dadurch kann die Zeit für die Einstellung der Messposition verkürzt und die Messgenauigkeit verbessert werden.
<Andere>
Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Komponenten und dergleichen in den jeweiligen Ausführungsformen können unter den jeweiligen Ausführungsformen nach Bedarf in einem Umfang kombiniert werden, der nicht vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abweicht.
Bezugszeichenliste

10: Rundheitsmessvorrichtung
12: Grundkörper
14: Drehtisch
16: Säule
18: Verfahrschlitten
20: Arm
22: Detektorhalter
24: Detektor
100: Detektorkörper
100A: unteres Ende
102: Fühler
102A: erster Abschnitt
102B: zweiter Abschnitt
102C: dritter Abschnitt
102D: vierter Abschnitt
104: Kontakt
106: Halteabschnitt
108: Drehwelle
110: Messabschnitt
112: Armabschnitt
120A: Drehwelle
120B: Drehwelle
120C: Drehwelle
120D: Drehwelle
122: feste Verbindung
124A: bewegliche Verbindung
124B: bewegliche Verbindung
126: Schwenkverbindung
128: Verschiebungssensor
O1: Mittelpunkt
O2: Mittelpunkt
P1: Kontaktpunkt
P2: Kontaktpunkt
P3: Kontaktpunkt
P4: Kontaktpunkt
P5: Kontaktpunkt
P6: Kontaktpunkt
P7: Kontaktpunkt
P8: Kontaktpunkt
S: Virtuelle Erweiterungsfläche
W: Arbeitsstück
a: Detektorachse
b: Körperachse
c: Fühlerachse

Claims

Detektor (24), umfassend: einen Fühler (102), der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt gebracht wird; einen Halter (106), der konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten; einen Messabschnitt (110), der konfiguriert ist, um den Halter (106) mit einer Drehwelle (108) schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters (106) zu erfassen; und einen Körper (100), der konfiguriert ist, um den Messabschnitt (110) aufzunehmen, wobei der Halter (106) den Fühler (102) so hält, dass eine Fühlerachse (c), die eine longitudinale Achse des Fühlers (102) ist, und eine Körperachse (b), die eine longitudinale Achse des Körpers (100) ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse (c) und die Körperachse (b) in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse (b) und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (108) versetzt sind, und ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse (b) und einer Position, in der der Kontakt mit dem Messobjekt (W) in Kontakt gebracht wird, größer ist als ein Abstand in der ersten Richtung zwischen der Körperachse (b) und einer Außenumfangsfläche des Körpers (100).
Detektor (24) nach Anspruch 1, wobei der Körper (100) in einer zylindrischen Form ausgebildet ist.
Detektor (24), umfassend: einen Fühler (102), der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt gebracht wird; einen Halter (106), der konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten; einen Messabschnitt (110), der konfiguriert ist, um den Halter (106) mit einer Drehwelle (108) schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters (106) zu erfassen; und einen Körper (100) mit einer zylindrischen Form, der konfiguriert ist, um den Messabschnitt (110) aufzunehmen, wobei der Halter (106) den Fühler (102) so hält, dass eine Fühlerachse (c), die eine longitudinale Achse des Fühlers (102) ist, und eine Körperachse (b), die eine longitudinale Achse des Körpers (100) ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse (c) und die Körperachse (b) in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse (b) und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (108) versetzt sind.
Detektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Messabschnitt (110) den Halter (106) drehbar um die Drehwelle (108) hält.
Detektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Messabschnitt (110) einen Parallelverbindungsmechanismus enthält, der umfasst: eine feste Verbindung (122) mit einem Paar von Drehwellen (120A, 120B); ein Paar beweglicher Verbindungen (124A, 124B), deren Enden jeweils durch das Paar der Drehwellen (120A, 120B) drehbar gelagert sind; und eine Schwenkverbindung (126), die konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten, wobei die Schwenkverbindung (126) schwenkbar von Drehwellen (120A, 120B) gehalten wird, die jeweils in anderen Enden des Paares beweglicher Verbindungen (124A, 124B) vorgesehen sind.
Detektor (24), umfassend: einen Fühler (102), der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt gebracht wird; einen Halter (106), der konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten; einen Messabschnitt (110), der konfiguriert ist, um den Halter (106) mit einer Drehwelle (108) schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters (106) zu erfassen; und einen Körper (100), der konfiguriert ist, um den Messabschnitt (110) aufzunehmen, wobei der Halter (106) den Fühler (102) so hält, dass eine Fühlerachse (c), die eine longitudinale Achse des Fühlers (102) ist, und eine Körperachse (b), die eine longitudinale Achse des Körpers (100) ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse (c) und die Körperachse (b) in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse (b) und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (108) versetzt sind, und wobei der Messabschnitt (110) einen Parallelverbindungsmechanismus enthält, der umfasst: eine feste Verbindung (122) mit einem Paar von Drehwellen (120A, 120B); ein Paar beweglicher Verbindungen (124A, 124B), deren Enden jeweils durch das Paar der Drehwellen (120A, 120B) drehbar gelagert sind; und eine Schwenkverbindung (126), die konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten, wobei die Schwenkverbindung (126) schwenkbar von Drehwellen (120A, 120B) gehalten wird, die jeweils in anderen Enden des Paares beweglicher Verbindungen (124A, 124B) vorgesehen sind.
Detektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Form des Kontakts eine kugelförmige Form, eine konische Form, eine Polygonpyramidenform, eine Scheibenform, oder eine Beilklingenform ist.
Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung (10), umfassend: den Detektor (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; einen relativ bewegbaren Abschnitt (14), der konfiguriert ist, um den Kontakt mit einer Messfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt zu bringen und das Messobjekt (W) und den Kontakt relativ zu bewegen; und einen Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Oberflächeneigenschaft des Messobjekts (W) auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Detektors (24) zu messen.
Rundheitsmessvorrichtung (10), die konfiguriert ist, um die Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung nach Anspruch 8 aufzunehmen, wobei der relativ bewegbare Abschnitt (14) einen Drehtisch umfasst, der konfiguriert ist, um ein Messobjekt (W) zu drehen, und der Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt die Rundheit des Messobjekts (W) misst.
Rundheitsmessvorrichtung (10), die konfiguriert ist, um eine Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung zu umfassen, wobei die Oberflächeneigenschaften-Messvorrichtung umfasst: einen Detektor (24), umfassend einen Fühler (102), der konfiguriert ist, um einen Kontakt zu halten, der mit einer Oberfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt gebracht wird; einen Halter (106), der konfiguriert ist, um den Fühler (102) zu halten; einen Messabschnitt (110), der konfiguriert ist, um den Halter (106) mit einer Drehwelle (108) schwenkbar zu halten und eine Verschiebung des Halters (106) zu erfassen; und einen Körper (100), der konfiguriert ist, um den Messabschnitt (110) aufzunehmen, wobei der Halter (106) den Fühler (102) so hält, dass eine Fühlerachse (c), die eine longitudinale Achse des Fühlers (102) ist, und eine Körperachse (b), die eine longitudinale Achse des Körpers (100) ist, parallel zueinander sind, und die Fühlerachse (c) und die Körperachse (b) in einer ersten Richtung orthogonal zur Körperachse (b) und zu einer longitudinalen Achse der Drehwelle (108) versetzt sind; einen relativ bewegbaren Abschnitt (14), der konfiguriert ist, um den Kontakt mit einer Messfläche eines Messobjekts (W) in Kontakt zu bringen und das Messobjekt (W) und den Kontakt relativ zu bewegen; und einen Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt, der konfiguriert ist, um eine Oberflächeneigenschaft des Messobjekts (W) auf der Grundlage eines Erfassungsergebnisses des Detektors (24) zu messen, wobei der relativ bewegbare Abschnitt (14) einen Drehtisch umfasst, der konfiguriert ist, um ein Messobjekt (W) zu drehen, und der Oberflächeneigenschaften-Messabschnitt die Rundheit des Messobjekts (W) misst.