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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächenform und ein Verfahren zur Messung der Oberflächenform und betrifft eine Technik zur Verwendung eines frei abnehmbaren Schalttisches.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Eine Rundheitsmessvorrichtung zur Messung der Rundheit eines Werkstücks ist als Oberflächenform-Messvorrichtung bekannt. Beispielsweise umfasst eine Rundheitsmessvorrichtung der
JP 2001 - 343 228 A einen Kippkreuztisch, der an einem Rotationsantriebsmechanismus befestigt ist. Ein Werkstück wird auf den Kippkreuztisch gelegt, und dann wird das Werkstück mit Hilfe des Kippkreuztisches so zentriert und gekippt, dass die Mittelachse des Werkstücks und die Rotationsmittelachse des Rotationsantriebsmechanismus miteinander ausgerichtet sind (was auch als Zentriervorgang bezeichnet wird).
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DE 101 02 383 A1 betrifft eine gattungsgemäße Oberflächenform-Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, abgesehen von dem frei abnehmbaren Schalttisch.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Da jedoch ein beweglicher Bereich des Kippkreuztisches im Allgemeinen nur wenige Millimeter von der Rotationsmittelachse entfernt ist, ist es notwendig, das Werkstück in der Nähe der Rotationsmittelachse zu positionieren, wenn das Werkstück platziert wird. Daher ist es nicht einfach, eine Vielzahl von Werkstücken innerhalb des beweglichen Bereichs zu platzieren und kontinuierlich eine Zentrierung an jedem der Vielzahl von Werkstücken durchzuführen.
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Daher ist es denkbar, als Mittel zur Erweiterung des beweglichen Bereichs einen Schalttisch auf den Kippkreuztisch aufzusetzen. Der Schalttisch dient jedoch zum Antrieb des Tisches und verfügt über keinen Mechanismus zur Unterdrückung von Positionsschwankungen eines Schwerpunktes. Wenn eine Formmessung durchgeführt wird, während ein Werkstück auf dem Schalttisch liegt, besteht daher die Sorge, dass sich die Messgenauigkeit aufgrund der Positionsschwankungen des Schwerpunktes verschlechtern kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf solche Umstände konzipiert und es ist eine Aufgabe derselben, eine Oberflächenform-Messvorrichtung und ein Oberflächenform-Messverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Verschlechterung der Messgenauigkeit zu unterdrücken, wenn eine Oberflächenform eines Werkstücks unter Verwendung eines Schalttisches gemessen wird.
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Eine Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem ersten Aspekt umfasst: einen Drehtisch, der so konfiguriert ist, dass er ein Werkstück darauf platziert und frei um eine Rotationsmittelachse drehbar ist; und einen Detektor mit einer Sonde, die mit dem auf dem Drehtisch platzierten Werkstück in Kontakt gebracht wird, wobei der Detektor so konfiguriert ist, dass er eine Verschiebung der Sonde erfasst, wobei der Drehtisch einen Zentriermechanismus aufweist, der so konfiguriert ist, dass er eine Mittelachse des Werkstücks und die Rotationsmittelachse ausrichtet, wobei ein Schalttisch, der frei abnehmbar auf dem Drehtisch montiert ist, vorgesehen ist, wobei der Schalttisch so konfiguriert ist, dass er in der Lage ist, eine Indexierung entlang einer ersten Achse und einer zweiten Achse, die senkrecht zu der Rotationsmittelachse sind, durchzuführen, und ein Mittel zur Aufhebung einer exzentrischen Last, das konfiguriert ist, um eine durch die Indexierung des Schalttisches verursachte Exzentrische Last aufzuheben.
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Eine Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt umfasst ferner einen Sensor, der so konfiguriert ist, dass er einen Neigungsbetrag der Rotationsmittelachse erfasst, um die exzentrische Last zu erfassen.
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Eine Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem dritten Aspekt umfasst ferner: eine gemeinsame Antriebsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie den Drehtisch und den Schalttisch antreibt; einen Schaltkreis, der so konfiguriert ist, dass er die Antriebsschaltung zwischen dem Drehtisch und dem Schalttisch umschaltet; und einen abnehmbaren Mechanismus, der so konfiguriert ist, dass er den Schaltkreis und den Schalttisch elektrisch verbindet.
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In einer Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem vierten Aspekt ist ein maximaler Bewegungsbereich des Schalttisches größer als ein maximaler Bewegungsbereich des Drehtisches.
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In einer Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem fünften Aspekt ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Schalttisches höher als die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehtisches.
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In einer Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem sechsten Aspekt ist das Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last ein Gegengewicht, das am Schalttisch vorgesehen ist, und das Gegengewicht ist beweglich im Schalttisch vorgesehen.
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In einer Oberflächenform-Messvorrichtung gemäß einem siebten Aspekt ist das Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last eine Bewegung des Drehtisches.
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Ein Oberflächenform-Messverfahren gemäß einem achten Aspekt ist ein Verfahren zur Messung der Oberflächenform unter Verwendung der zuvor erwähnten der Oberflächenform-Messvorrichtung, wobei das Verfahren zur Messung der Oberflächenform Folgendes umfasst: einen Platzierungsschritt zum Platzieren eines Werkstücks entweder auf dem Drehtisch oder dem Schalttisch, einen Erfassungsschritt zum Erfassen einer Verschiebung der Sonde, die durch den Detektor in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, und einen Aufhebungsschritt zum Aufheben einer exzentrischen Last vor dem Erfassungsschritt, wenn das Werkstück auf dem Schalttisch platziert wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Verschlechterung der Messgenauigkeit in einem Fall zu unterdrücken, in dem ein Schalttisch auf einem Drehtisch montiert ist, um eine Oberflächenform eines Werkstücks zu messen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration einer Rundheitsmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Ansicht von der Oberseite eines Drehtisches der Rundheitsmessvorrichtung in 1.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Gesamtkonfiguration des Rundheitsmessgeräts mit einem Schalttisch zeigt.
- 4 ist eine Draufsicht, die eine Positionsbeziehung zwischen dem Drehtisch und dem Schalttisch zeigt.
- 5 ist ein konzeptionelles Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Werkstück auf die Rundheitsmessvorrichtung in 1 gelegt wird.
- 6A und 6B sind konzeptionelle Diagramme, die einen Zentriervorgang für das Werkstück zeigen.
- 7 ist ein konzeptionelles Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Werkstück auf die Rundheitsmessvorrichtung in 3 gelegt wird.
- 8A und 8B sind konzeptionelle Diagramme, die die Funktionsweise der in 7 dargestellten Rundheitsmessvorrichtung zeigen.
- 9 ist ein konzeptionelles Diagramm, das den Betrieb der Rundheitsmessvorrichtung zeigt, wenn eine Vielzahl von Werkstücken gemessen wird.
- 10 ist ein konzeptionelles Diagramm, das den Betrieb der Rundheitsmessvorrichtung bei der Messung eines Werkstücks zeigt, dessen Messposition von der Position des Schwerpunkts entfernt ist.
- 11 ist ein konzeptionelles Diagramm, das den Betrieb einer Rundheitsmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Eine Rundheitsmessvorrichtung, die eine der Oberflächenform-Messvorrichtungen der vorliegenden Erfindung ist, wird als Beispiel beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Rundheitsmessvorrichtung 10. Die Rundheitsmessvorrichtung 10 umfasst eine kastenförmige Basis 12 zum Tragen der gesamten Vorrichtung und einen Drehtisch 14, der auf der Basis 12 vorgesehen und so konfiguriert ist, dass er frei um eine Rotationsmittelachse A drehbar ist. Wie später beschrieben, wird ein Werkstück W (nicht dargestellt) auf die Oberseite des Drehtisches 14 gelegt.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst der Drehtisch 14: einen CX-Achsenbewegungsmechanismus 14A; einen CY-Achsenbewegungsmechanismus 14B; einen TX-Achsenbewegungsmechanismus 14C; und einen TY-Achsenbewegungsmechanismus 14D. Bei Koordinatenachsen, die aus einer CX-Achse parallel zu einer X-Richtung und einer CY-Achse parallel zu einer Y-Richtung und senkrecht zur CX-Achse mit der Rotationsmittelachse A als Ursprung gebildet sind, bewegen der CX-Achsenbewegungsmechanismus 14A und der CY-Achsenbewegungsmechanismus 14B den Drehtisch 14 in einer horizontalen Richtung in Bezug auf die CX-Achse und die CY-Achse. Ferner wird der Drehtisch 14 bei Koordinatenachsen, die aus einer zur X-Richtung parallelen TX-Achse und einer zur Y-Richtung parallelen TY-Achse gebildet sind und senkrecht zur TX-Achse mit der Rotationsmittelachse A als Ursprung stehen, durch den TX-Achsenbewegungsmechanismus 14C und den TY-Achsenbewegungsmechanismus 14D in Bezug auf die TX-Achse und die TY-Achse geneigt.
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Wie in 1 dargestellt, sind ein Drehlager 16 und eine vom Drehlager 16 getragene Drehwelle (nicht dargestellt) im Inneren der Basis 12 angeordnet. Der Drehtisch 14 wird durch die Drehung der Drehwelle in Drehung versetzt. Die Drehwelle entspricht der Rotationsmittelachse A. Die Drehwelle wird z. B. durch einen Motor (nicht dargestellt) oder ähnliches in Drehung versetzt. Das Drehlager 16 ist z. B. ein Luftlager.
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Im Inneren der Basis 12 ist eine Antriebsschaltung 20 angeordnet. Die Antriebsschaltung 20 steuert den Antrieb eines Zentriermechanismus im Drehtisch 14 und eines später beschriebenen Schalttisches 60 (siehe 3). Der Drehtisch 14 ist mit einem Schaltkreis 22 ausgestattet. Der Schaltkreis 22 schaltet die Antriebsschaltung 20 zwischen dem Drehtisch 14 und dem Schalttisch 60 um. Die Antriebsschaltung 20 funktioniert über den Schaltkreis 22 als gemeinsame Antriebsschaltung 20 für den Drehtisch 14 und den Schalttisch 60. Ein erster Anschluss 24 ist über ein erstes Kabel 26 mit dem Schaltkreis 22 verbunden.
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Die Rundheitsmessvorrichtung 10 umfasst eine Säule 30, die an der Oberseite der Basis 12 vorgesehen ist und sich in Z-Richtung (vertikale Richtung) erstreckt. Die Säule 30 trägt einen Schlitten 32, der in der Z-Richtung entlang der Säule 30 beweglich ist. Der Schlitten 32 kann in einer Auf- und Abwärtsrichtung bewegt werden, z. B. durch den Antrieb eines Motors, oder er kann manuell durch die Drehung eines Knopfes oder dergleichen bewegt werden.
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Ein Ende eines Schwenkarms 34 wird von dem Schlitten 32 getragen. Der Schwenkarm 34 ist an dem einen Ende des Schwenkarms 34 durch den Schlitten 32 so gelagert, dass er als Schwenkmittelpunkt frei um die X-Richtung schwenken (drehen) kann.
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Das andere Ende des Schwenkarms 34 trägt einen horizontalen Arm 36. Der horizontale Arm 36 ist so konfiguriert, dass er sich in X-Richtung erstreckt und in X-Richtung (horizontale Richtung) beweglich ist. An einer Spitze des horizontalen Arms 36 ist ein Detektorhalter 38 befestigt. Ein Detektor 40 ist frei abnehmbar am Detektorhalter 38 befestigt. Der Detektor 40 verfügt über eine Sonde 42 und einen Verschiebungsdetektor, wie z. B. einen Differenzialtransformator (nicht dargestellt), an einer Spitzenseite des Detektors 40. Der Detektor 40 erfasst eine Verschiebung der Sonde 42, die in Kontakt mit einem Werkstück (nicht dargestellt) ist, und gibt ein Verschiebungserfassungssignal (elektrisches Signal), das die Verschiebung anzeigt, an eine Datenverarbeitungsvorrichtung 50 aus.
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Wie in 3 gezeigt, ist bei der Ausführungsform der Rundheitsmessvorrichtung 10 der Schalttisch 60 frei abnehmbar auf dem Drehtisch 14 installiert. Die Montage erfolgt beispielsweise durch Einsetzen eines Positionierungselements des Schalttisches 60 in eine Nut, ein Loch oder dergleichen, das zuvor in dem Drehtisch 14 vorgesehen wurde. Die Montage ist jedoch nicht auf dieses Montageverfahren beschränkt.
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Der Schalttisch 60 der vorliegenden Ausführungsform umfasst: einen ersten Tisch 62, dessen Oberseite eine große Fläche aufweist; und einen zweiten Tisch 64, der beweglich auf dem ersten Tisch 62 montiert ist. Der zweite Tisch 64 kann auf dem ersten Tisch 62 mit Hilfe eines Motors (nicht dargestellt) oder ähnlichem eine Indexierung (Indexierungsvorschub) in einer ersten Achse (X-Richtung) und einer zweiten Achse (Y Richtung) durchführen, die senkrecht zur Rotationsmittelachse A verlaufen. Obwohl der Fall dargestellt ist, in dem die erste Achse und die zweite Achse senkrecht zueinander sind, kann jeder Aspekt möglich sein, wenn die erste Achse und die zweite Achse nicht parallel zueinander sind.
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Ein zweiter Verbinder 66 ist über ein zweites Kabel 68 mit dem Schalttisch 60 verbunden. Wenn der erste Verbinder 24 und der zweite Verbinder 66 miteinander verbunden sind, sind der Schaltkreis 22 und der Schalttisch 60 elektrisch miteinander verbunden. Der erste Verbinder 24 und der zweite Verbinder 66 sind frei abnehmbar. In der vorliegenden Ausführungsform bilden der erste Verbinder 24 und das erste Kabel 26 sowie der zweite Verbinder 66 und das zweite Kabel 68 einen abnehmbaren Mechanismus. Durch den Schaltkreis 22 und den lösbaren Mechanismus ist es möglich, auf einfache Weise eine nachträgliche Einführung des Schalttisches 60, ein sogenanntes Retrofitting, in die in 1 dargestellten Rundheitsmessvorrichtung 10 vorzunehmen.
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Bevor der Schalttisch 60 und der Schaltkreis 22 durch den lösbaren Mechanismus elektrisch miteinander verbunden sind, treibt die Antriebsschaltung 20 den Drehtisch 14 an. Nachdem der Schalttisch 60 und der Schaltkreis 22 durch den lösbaren Mechanismus elektrisch miteinander verbunden sind, treibt die Antriebsschaltung 20 den Schalttisch 60 an. Auch nach der oben beschriebenen elektrischen Verbindung kann die Antriebsschaltung 20 optional den Antrieb zwischen dem Drehtisch 14 und dem Schalttisch 60 umschalten.
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Der Schalttisch 60 umfasst vier Gegengewichte 70 auf der oberen Fläche des ersten Tisches 62 entlang der jeweiligen Seiten des ersten Tisches 62. Die Gegengewichte 70 sind so vorgesehen, dass sie entlang der jeweiligen Seiten innerhalb des Schalttisches 60 beweglich sind. Die Gegengewichte 70 können an der Unterseite oder den Seitenflächen des ersten Tisches 62 angebracht sein. Die Gegengewichte 70 werden später beschrieben.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 ist z. B. eine Recheneinheit wie ein PC. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 steuert umfassend den Antrieb der einzelnen Teile der Rundheitsmessvorrichtung 10. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 steuert den Antrieb des Schlittens 32, des Schwenkarms 34, des horizontalen Arms 36, des Drehtisches 14, der Antriebsschaltung 20, des Schalttisches 60 und dergleichen.
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Wie in 4 gezeigt, werden Koordinatenachsen, bestehend aus einer CX1-Achse parallel zur X-Richtung und einer CY1-Achse parallel zur Y-Richtung mit dem Mittelpunkt des Schalttisches 60 als Ursprung, auf den Schalttisch 60 gesetzt. Koordinatenachsen, bestehend aus einer CX-Achse und einer CY-Achse, werden auf den Drehtisch 14 eingestellt. Vorzugsweise sind der Drehtisch 14 und der Schalttisch 60 so montiert, dass die Koordinatenachsen (CX-Achse, CY-Achse) des Drehtisches 14 und die Koordinatenachsen (CX1-Achse, CY1-Achse) des Schalttisches 60 dieselbe Position aufweisen.
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Als nächstes wird eine Rundheitsmessung (Oberflächenform-Messverfahren) des Werkstücks durch die in den 1 und 4 gezeigte Rundheitsmessvorrichtung 10 unter Bezugnahme auf die 5 bis 10 beschrieben. Die 5 bis 10 zeigen konzeptionell die Rundheitsmessvorrichtung 10.
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5 ist die in 1 gezeigte Rundheitsmessvorrichtung 10 und zeigt einen Zustand, in dem ein Werkstück W auf dem Drehtisch 14 der Rundheitsmessvorrichtung 10 platziert ist. Im Inneren der Basis 12 sind eine Leistungssignalleitung 52 zur Übertragung von Leistung und eines Ansteuersignals von der Antriebsschaltung 20 sowie ein Schleifring 54 angeordnet. Im Drehtisch 14 ist ein Motor 56 vorgesehen. Über den Schleifring 54 werden Energie und ein Antriebssignal an den Drehtisch 14 übertragen. Der Motor 56 kann den Drehtisch 14 horizontal entlang der CX-Achse und der CY-Achse bewegen (siehe 2), wie durch Pfeile angezeigt.
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Wenn das Werkstück W von der Rundheitsmessvorrichtung 10 gemessen wird, wird vor der Messung eine Zentrierung durch den Zentriermechanismus durchgeführt, wie in den 6A und 6B gezeigt. „Zentrieren“ bedeutet, dass die Mittelachse des Werkstücks W und die Rotationsmittelachse A des Drehtischs 14 so eingestellt werden, dass sie übereinstimmen.
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Wie in 6A gezeigt, wird der Drehtisch 14 in Richtung der CX-Achse und der CY-Achse durch den CX-Achsenbewegungsmechanismus 14A und den CY-Achsenbewegungsmechanismus 14B (siehe 2) vorsichtig in Richtung der CX-Achse und der CY-Achse bewegt, um in horizontaler Richtung bewegt zu werden, wenn die Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W und die Rotationsmittelachse A nicht übereinstimmen (ein Diagramm auf der linken Seite von 6A). Infolge der Bewegung des Drehtisches 14 in horizontaler Richtung stimmen die Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W und die Rotationsmittelachse A überein (siehe Diagramm auf der rechten Seite von 6A). Der Bewegungsbereich des Drehtisches 14 durch den CX-Achsenbewegungsmechanismus 14A und den CY- Achsenbewegungsmechanismus 14B ist jedoch im Allgemeinen nur einige mm klein.
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In 6A wird die Einstellung wie folgt vorgenommen. Zunächst wird das Werkstück W so auf dem Drehtisch 14 platziert, dass die Mittelachse der zylindrischen Oberfläche des Werkstücks W ungefähr mit der Mitte der Rotationsmittelachse A übereinstimmt. Als nächstes wird die Position der Sonde 42 so eingestellt, dass die Sonde 42 mit einer Messposition des Werkstücks W in Kontakt kommt. Das Werkstück W wird in diesem Zustand gedreht, und ein exzentrischer Abstand zwischen der Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W und der Rotationsmittelachse A des Drehtisches 14 wird gemessen. Der CX-Achsenbewegungsmechanismus 14A und der CY-Achsenbewegungsmechanismus 14B können durch den Motor 56 oder dergleichen auf der Grundlage eines Messergebnisses bewegt werden.
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Als nächstes wird, wie in 6B gezeigt, in einem Fall, in dem die Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W und die Rotationsmittelachse A nicht parallel zueinander sind (das Diagramm auf der linken Seite von 6B), der Drehtisch 14 in Bezug auf die TX-Achsenrichtung und die TY-Achsenrichtung durch den TX-Achsenbewegungsmechanismus 14C und den TY-Achsenbewegungsmechanismus 14D vorsichtig geneigt (siehe 2). Durch das Kippen des Drehtisches 14 werden die Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W und die Rotationsmittelachse A parallel zueinander (siehe das Diagramm auf der rechten Seite von 6B).
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Wenn die Rundheit des Werkstücks W von der Rundheitsmessvorrichtung 10 der 1 gemessen wird, werden der Schlitten 32, der Schwenkarm 34 und der horizontale Arm 36 angetrieben, um die Sonde 42 in Kontakt mit der Messposition des Werkstücks W (der Außenumfangsfläche des Werkstücks W) zu bringen, das auf dem Drehtisch platziert ist. Anschließend wird ein Verschiebungserfassungssignal vom Detektor 40 erfasst, während das Werkstück W über das Drehlager 16 und den Drehtisch 14 gedreht wird, und das Verschiebungserfassungssignal für eine Umdrehung des Werkstücks W wird an die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 ausgegeben. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 verarbeitet (analysiert) das von dem Detektor 40 eingegebene Verschiebungserfassungssignal, um Messdaten zu erzeugen, die die Rundheit des Werkstücks W anzeigen.
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7 zeigt die in 3 dargestellte Rundheitsmessvorrichtung 10. 7 zeigt die Rundheitsmessvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem der Schalttisch 60 auf dem Drehtisch 14 montiert ist und das Werkstück W auf dem Schalttisch 60 der Rundheitsmessvorrichtung 10 platziert ist. Der erste Verbinder 24 und der zweite Verbinder 66 sind miteinander verbunden. Das zweite Kabel 68 ist mit einem Motor 72 verbunden, der im ersten Tisch 62 des Schalttisches 60 vorgesehen ist.
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Da der Schalttisch 60 auf dem Drehtisch 14 montiert ist, ist es möglich, den Bereich, in dem die Zentrierung durchgeführt werden kann, zu erweitern. Wie in 7 gezeigt, ist ein maximaler Bewegungsbereich M2 des Schalttisches 60 größer als ein maximaler Bewegungsbereich M 1 des Drehtisches 14. Der bewegliche Bereich, in dem die Zentrierung durchgeführt werden kann, ist die Summe aus dem beweglichen Bereich M1 des Zentriermechanismus des Drehtisches 14 und dem beweglichen Bereich M2 des Schalttisches 60. Diese Konfiguration ermöglicht es, eine Vielzahl von Werkstücken W auf den Schalttisch 60 zu legen und nacheinander die Formen der Vielzahl von Werkstücken W zu messen.
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Die Antriebsschaltung 20 des Zentriermechanismus des Drehtisches 14 wird auch als die Antriebsschaltung 20 des Schalttisches 60 verwendet, so dass der Schalttisch 60 keine eigene Antriebsschaltung benötigt. In einem Fall, in dem die Antriebsschaltung im Schalttisch 60 vorgesehen ist, führt die von der Antriebsschaltung erzeugte Wärme zu einer Verschlechterung der Genauigkeit. Da der Schalttisch 60 jedoch durch die in der Basis 12 vorgesehene Antriebsschaltung 20 angetrieben wird, ist es möglich, die Wärmeentwicklung zu minimieren, die den Schalttisch 60 beeinträchtigt. Da die Antriebsschaltung 20 vom Schaltkreis 22 mitbenutzt werden kann, lässt sich ein vorhandenes Rundheitsmessgerät mit geringem Aufwand so modifizieren, dass der Schalttisch 60 verwendet werden kann.
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Auch wenn sich der Drehtisch 14 und der Schalttisch 60 die Antriebsschaltung 20 teilen, ist es möglich, den Drehtisch 14 und den Schalttisch 60 zu steuern, indem das Anbringen/Abnehmen des ersten Verbinders 24 und des zweiten Verbinders 66 automatisch per Software erkannt und die Steuerauflösung der Antriebsschaltung 20 geändert wird. Im Falle einer hohen Steuerauflösung ist die Bewegungsstrecke für ein Ansteuersignal klein, und die hohe Steuerauflösung wird auf die Steuerung des Drehtisches 14 angewendet. Mit anderen Worten, der Drehtisch 14 wird durch den Motor 56 des Zentriermechanismus oder dergleichen feinfühlig bewegt. Andererseits ist im Falle einer niedrigen Steuerauflösung die Bewegungsstrecke für ein Antriebssignal groß, und die niedrige Steuerauflösung wird auf die Steuerung des Schalttisches 60 angewendet. Mit anderen Worten, der Schalttisch 60 kann durch den Motor 72 stärker bewegt werden als der Drehtisch 14. In einem Fall, in dem die Antriebsschaltung 20 gemeinsam genutzt wird, wie in 4 gezeigt, werden die Koordinatenachsen des Drehtisches 14 mit den Koordinatenachsen des Schalttisches 60 in Übereinstimmung gebracht, so dass der Drehtisch 14 und der Schalttisch 60 nur durch Änderung der Steuerauflösung gesteuert werden können. Aber auch in einem Fall, in dem die Koordinatenachsen des Drehtisches 14 nicht mit den Koordinatenachsen des Schalttisches 60 übereinstimmen, können der Drehtisch 14 und der Schalttisch 60 durch Erzeugung eines Korrektursignals gesteuert werden.
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Wenn der bewegliche Bereich durch Anwendung des Schalttisches 60 erweitert wird, besteht die Sorge, dass der Schwerpunkt der Lasten (der Drehtisch 14, der Schalttisch 60 und das Werkstück W), die auf dem Drehlager 16 montiert sind, und die Rotationsmittelachse A voneinander beabstandet sind. In einem Fall, in dem es eine Abweichung zwischen dem Schwerpunkt und der Rotationsmittelachse A gibt, d.h. eine exzentrische Last, verschlechtert sich die Rotationsgenauigkeit, wodurch eine Verschlechterung der Messgenauigkeit verursacht wird. Daher enthält die Rundheitsmessvorrichtung 10 ein Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last, um die erzeugte exzentrische Last zu kompensieren. Wie in den 3 und 7 dargestellt, umfasst die Rundheitsmessvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform vier Gegengewichte 70, die auf dem Schalttisch 60 als Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last vorgesehen sind, und jedes Gegengewicht 70 ist so vorgesehen, dass es entlang der Seite des ersten Tisches 62 beweglich ist. Hier kann die Aufhebung der exzentrischen Last so durchgeführt werden, dass die exzentrische Last vor und nach dem Betrieb des Mittels zur Aufhebung der exzentrischen Last unterdrückt (oder reduziert) wird. Das Gegengewicht 70 ist auf der Grundlage eines Steuersignals von der Datenverarbeitungsvorrichtung 50 durch eine Antriebsvorrichtung, die beispielsweise einen Motor und eine Kugelumlaufspindel oder ähnliches umfasst, frei beweglich.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise des Mittels zur Aufhebung der exzentrischen Last unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben. Wie in 8A gezeigt, wird das Werkstück W auf den zweiten Tisch 64 des Schalttisches 60 gelegt. Die Rotationsmittelachse A und die Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W stimmen nicht überein. Um die Rotationsmittelachse A mit der Werkstückmittelachse WA zur Deckung zu bringen, führt der zweite Tisch 64 einen Indexierungsvorschub in Pfeilrichtung aus.
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Wie in 8B dargestellt, führt der zweite Tisch 64 den Indexierungsvorschub so aus, dass die Rotationsmittelachse A mit der Werkstückmittelachse WA übereinstimmt. Da sich der zweite Tisch 64 jedoch auf dem ersten Tisch 62 bewegt, verschiebt sich die Position des Schwerpunkts der auf dem Drehlager 16 montierten Lasten zum Schwerpunkt G1. Da der Schwerpunkt G1 nicht mit der Rotationsmittelachse A übereinstimmt, tritt eine exzentrische Last auf. Um die außermittige Last aufzuheben, werden die jeweiligen Gegengewichte 70 in Pfeilrichtung bewegt. Infolgedessen ändert sich die Position des Schwerpunkts der Lasten vom Schwerpunkt G1 zum Schwerpunkt G2, so dass die Rotationsmittelachse A und der Schwerpunkt G2 übereinstimmen.
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Wenn die Rundheit des Werkstücks W von der Rundheitsmessvorrichtung 10 der 3 gemessen wird, werden der Schlitten 32, der Schwenkarm 34 und der horizontale Arm 36 angetrieben, um die Sonde 42 in Kontakt mit der Messposition des Werkstücks W (der Außenumfangsfläche des Werkstücks W) zu bringen, das auf dem Schalttisch 60 angeordnet ist. Als nächstes wird ein Verschiebungserfassungssignal von dem Detektor 40 erfasst, während das auf dem Schalttisch 60 platzierte Werkstück W über das Drehlager 16 und den Drehtisch 14 gedreht wird, und das Verschiebungserfassungssignal für eine Drehung des Werkstücks W wird an die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 ausgegeben. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 50 verarbeitet (analysiert) das von dem Detektor 40 eingegebene Verschiebungserfassungssignal, um Messdaten zu erzeugen, die die Rundheit des Werkstücks W anzeigen (siehe 3 und 7).
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In den 8A und 8B ist nur ein Werkstück W auf dem Schalttisch 60 platziert. Wie in 9 gezeigt, kann jedoch eine Vielzahl von Werkstücken W auf dem Schalttisch 60 platziert werden. Im Falle der Messung der Oberflächenformen der mehreren Werkstücke W führt der zweite Tisch 64 nach der Messung der Oberflächenform eines Werkstücks W einen Indexierungsvorschub durch, so dass die Rotationsmittelachse A mit der Werkstückmittelachse WA des Werkstücks W übereinstimmt. Danach wird die Oberflächenform eines Werkstücks W gemessen. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von Werkstücken W auf dem Schalttisch 60 nacheinander vermessen werden.
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Da die Master-Kalibrierungsgeräte 80 (80A, 80B) auf dem Schalttisch 60 angeordnet sind, ist es möglich, die Genauigkeitsprüfung und die Kalibrierung zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der sequenziellen Messung der Werkstücke W durchzuführen. Wie in 9 gezeigt, kann die Kalibrierung mit hoher Genauigkeit und ohne Beeinträchtigung durch die exzentrische Last durchgeführt werden, da das Master-Kalibrierungsgerät 80A in der Mitte des Schalttisches 60 angeordnet ist.
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Ferner können die Master-Kalibrierungsgeräte 80B auch an den Endteilen des Schalttisches 60 angeordnet sein. Die exzentrische Last kann aus den Kalibrierungsdaten der Master-Kalibrierungsgeräte 80B erfasst werden, während die Werkstücke W nacheinander gemessen werden. Die außermittige Last kann durch Verschieben der Gegengewichte 70 auf der Grundlage der erfassten außermittigen Last aufgehoben werden. Die exzentrische Last kann aus der Differenz zwischen den Kalibrierungsdaten der beiden Master-Kalibrierungsgeräte 80B, die sich an den beiden Endteilen befinden, ermittelt werden.
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9 zeigt einen Fall, in dem eine exzentrische Last online, d. h. während der Messung, erfasst wird. Die exzentrische Last kann jedoch im Voraus offline aus den Kalibrierungsdaten ermittelt werden, und die Gegengewichte 70 können auf der Grundlage der exzentrischen Last so bewegt werden, dass die exzentrische Last aufgehoben wird.
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Des Weiteren kann ein Sensor (nicht dargestellt) im Drehlager 16 vorgesehen sein, um eine Neigung der Rotationsmittelachse A in Bezug auf eine Mittelachse des Drehlagers 16 zu erfassen, um die exzentrische Last zu erfassen.
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10 ist ein konzeptionelles Diagramm, das den Betrieb der Rundheitsmessvorrichtung in einem Fall zeigt, in dem ein Werkstück, dessen Messposition von der Position des Schwerpunkts entfernt ist. Wie in 10 dargestellt, sind der Schwerpunkt G1 des Werkstücks W und die Messposition voneinander beabstandet. Die Gegengewichte 70 werden so bewegt, dass die Rotationsmittelachse A und der Schwerpunkt G2 des Werkstücks W aufeinander abgestimmt werden können. Durch die Verwendung des Schalttisches 60 ist es möglich, ein Werkstück W zu platzieren, auf das eine exzentrische Last aufgebracht wird, die einen zulässigen Wert des Bewegungsbereichs des normalen Drehtisches 14 überschreitet. Die exzentrische Last kann durch Verschieben der Gegengewichte 70 in Bezug auf das Werkstück W aufgehoben werden. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Gegengewichte 70 in Abhängigkeit von der Größe des Werkstücks W, der Anzahl der Werkstücke W und dem Zweck der Messung austauschbar sind.
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Es ist möglich, selektiv einen genauen Bewegungsvorgang und einen groben Bewegungsvorgang durch willkürliches Umschalten des Antriebs des Drehtischs 14 und des Antriebs des Schalttischs 60 zu verwenden, um einen hohen Geschwindigkeitsantrieb und eine hochpräzise Ausrichtung zu erreichen. Mit anderen Worten, im Falle einer hohen Steuerauflösung kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehtisches 14 reduziert werden, und im Falle einer niedrigen Steuerauflösung kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Schalttisches 60 erhöht werden. Zum Beispiel wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehtisches 14, der genau bewegt wird, auf einige mm/s eingestellt, und die Bewegungsgeschwindigkeit des Schalttisches 60, der grob bewegt wird, wird auf einige zehn bis einige hundert mm/s eingestellt.
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[Zweite Ausführungsform]
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Eine Rundheitsmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Es werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Konfigurationen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, und die Beschreibung dieser Konfigurationen entfällt. Wie in 11 dargestellt, enthält die Rundheitsmessvorrichtung 100 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform keine Gegengewichte 70. Hinsichtlich der anderen Konfigurationen sind die Konfiguration der Rundheitsmessvorrichtung 100 gemäß der zweiten Ausführungsform und die Konfiguration der Rundheitsmessvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen identisch miteinander.
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In der zweiten Ausführungsform wird der Drehtisch 14 in Pfeilrichtung bewegt, um die exzentrische Last aufzuheben und die Position des Schwerpunkts vom Schwerpunkt G1 zum Schwerpunkt G2 zu verschieben. Es sollte beachtet werden, dass sich der Schalttisch 60 zusammen mit der Bewegung des Drehtisches 14 bewegt. Daher wird in einem Fall, in dem die Rotationsmittelachse A und die Werkstückmittelachse WA aufgrund der Bewegung des Drehtisches 14 nicht miteinander übereinstimmen, der Schalttisch 60 bewegt, um das Werkstück W zu bewegen. Der Drehtisch 14 und der Schalttisch 60 werden nacheinander bewegt, wodurch die Rotationsmittelachse A, die Werkstückmittelachse WA und der Schwerpunkt G2 schließlich miteinander übereinstimmen.
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In der zweiten Ausführungsform kann, wie in der ersten Ausführungsform, eine Vielzahl von Werkstücken gemessen werden, und die exzentrische Last kann online und offline unter Verwendung des Master-Kalibrierungsgeräts erfasst werden. Die außermittige Last kann durch den Sensor erfasst werden. Der Drehtisch 14 wird auf der Grundlage der erfassten exzentrischen Last so bewegt, dass die exzentrische Last aufgehoben werden kann.
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Als Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last sind die Gegengewichte in der ersten Ausführungsform und die Bewegung des Drehtisches in der zweiten Ausführungsform als Beispiele dargestellt. Die erste Ausführungsform und die zweite Ausführungsform können jedoch auch in Kombination als Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last verwendet werden. Außerdem ist das Mittel zur Aufhebung der exzentrischen Last nicht auf die erste und die zweite Ausführungsform beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rundheitsmessgerät,
- 12
- Basis,
- 14
- Drehtisch,
- 14A
- CX-Achsenbewegungsmechanismus,
- 14B
- CY-Achsenbewegungsmechanismus,
- 14C
- TX-Achsenbewegungsmechanismus,
- 14D
- TY-Achsenbewegungsmechanismus,
- 16
- Drehlager,
- 20
- Antriebsschaltung,
- 22
- Schaltkreis,
- 24
- erster Verbinder,
- 26
- erstes Kabel,
- 30
- Säule,
- 32
- Schlitten,
- 34
- Schwenkarm,
- 36
- Horizontalarm,
- 38
- Detektorhalter,
- 40
- Detektor,
- 42
- Sonde,
- 50
- Datenverarbeitungsvorrichtung,
- 52
- Leistungssignalleitung,
- 54
- Schleifring,
- 56
- Motor,
- 60
- Schalttisch,
- 62
- erster Tisch,
- 64
- zweiter Tisch,
- 66
- zweiter Verbinder,
- 68
- zweites Kabel,
- 70
- Gegengewicht,
- 72
- Motor,
- 80, 80A, 80B
- Master-Kalibrierungsgerät,
- 100
- Rundheitsmessgerät,
- A
- Rotationsmittelachse,
- G1
- Schwerpunkt,
- G2
- Schwerpunkt,
- W
- Werkstück,
- WA
- Werkstück-mittelachse
