JP2013234996A5

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Publication number: JP2013234996A5
Application number: JP2013093703A
Authority: JP
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2033-04-26

Description

有利には、前記校正体の温度を温度センサを用いて検知し、前記参照面と前記参照面との間で測定した長さ基準を、前記校正体の温度依存性を考慮して且つ熱膨張係数を考慮して参照温度に対し校正する。

さらに、前記課題は、回転可能な機械要素の形状、位置、サイズに関する特徴を測定する方法においては、
ａ）前記機械要素を回転軸線のまわりに回転させるため、前記機械要素を工作物保持部の少なくとも１つの回転可能な締め付け手段に締め付け固定するステップと、
ｂ）前記機械要素を前記回転軸線のまわりに回転させながら、前記回転軸線に対し直交するように方向づけられた光学式測定ユニットの光路内でシャドーイメージを取得することにより前記機械要素の複数の部分を光学式に測定して、前記シャドーイメージから、軸線方向にプローブ検査可能な面の形状、位置、サイズに関する特徴を検出するステップと、
ｃ）前記光学式測定ユニットに固定され接触式測定子を備えた機械式測定ユニットを位置決めするため、前記光学式測定ユニットによって光学的に検出された、前記機械要素の前記軸線方向にプローブ検査可能な面にしたがって、前記光学式測定ユニットを移動するステップと、
ｄ）前記接触式測定子をプローブ検査される面に対向する直交面内で回動させ、これらプローブ検査される面を前記接触式測定子を用いてプローブ検査することにより、軸線方向に互いに対向しあっている前記機械要素の面の軸線方向間隔値を接触式に測定するステップと、
を含んでいることによって解決される。

さらに、軸線方向に対向しあっている面の接触式測定を次のように行なうことも可能で、すなわち前記軸線方向に対向しあっている面のうちの一方の面の軸線方向位置を光学式測定ユニットを用いて取得し、他方の面を接触式測定子を用いて取得するように行い、その際前記光学式測定ユニットの測定位置と前記機械式測定ユニットの測定位置との間のオフセット値を１つの参照面にて特定することにより、予め前記光学式測定ユニットと前記機械式測定ユニットとを互いに校正する。

本発明による装置の基本構成を測定器の全体図において示した図である。内側へ回動可能な接触式測定子の形態の機械式測定ユニットと組み合わせた光学式ユニットの正面断面図である。内側へ回動中の接触式測定子を備えた組み合わせ測定ユニットの平面図である。プローブ検査運動で内側へ回動する接触式測定子を備えた組み合わせ測定ユニットを示す図である。軸線方向にプローブ検査可能な面を上からプローブ検査する際に内側へ回動する測定子を備えた組み合わせ測定ユニットを示す図である。接触式測定子を用いて軸線方向にプローブ検査可能な面を下からプローブ検査する過程を示す図である。光学式測定ユニットの他側に固定される接触式測定子を用いて軸線方向にプローブ検査可能な面を下からプローブ検査する過程を示す図である。アクセスが困難な軸線方向にプローブ検査可能な面を接触式測定子のプローブ要素を適合させてプローブ検査する第１例を示す図である。軸線方向にプローブ検査可能な２つの面の間の軸線方向間隔値を接触式に測定する第２例を示す図である。接触式測定子と光学式測定ユニットとの間のオフセット値を特定する（校正する）のための１つの可能な実施形態の正面図である。図６ａの平面図である。静的長さ基準部で接触式測定子を測定する（校正する）ための他の実施形態を示す図である。回転する長さ基準部で接触式測定子を測定する（校正する）ための他の実施形態を示す図である。

次に、本発明をいくつかの実施形態を用いて詳細に説明する。
本発明による装置は、基本的には、図１に示したように構成されている。本発明による装置は機械的に安定な機械台１を含み、該機械台に工作物保持部２と光学式測定ユニット３とが可動に配置されている。回転軸線６を形成している工作物保持部２は、駆動されるセンタ２２と、連動するセンタ２４とを有し、これらセンタの間に機械要素５を回転軸線６に沿って受容可能である。回転軸線６の両側には、機械要素５に対向するように光学式測定ユニット３が配置されている。機械要素５を光学測定するため、光学式測定ユニット３は、回転軸線６の片側に照明モジュール３１を有し、回転軸線６の他側にカメラモジュール３３を有している。光学式測定ユニット３の片側には回動機構４１が固設されている。回動機構４１は、回転軸線６に対して直交して回動可能な機械的測定ユニット４を有している。

Claims

回転可能な機械要素の形状、位置またはサイズに関する特徴を測定するための装置であって、
機械台に沿って配置されるリニアガイド（１１）と、該リニアガイド（１１）に対し平行に配置されるリニアガイドシステム（１２）とを備えた、機械的に安定な前記機械台と、
機械要素（５）を該機械要素（５）の回転軸線（６）のまわりに回転可能に受容する工作物保持部（２）にして、前記機械要素（５）を前記回転軸線（６）のまわりで回転するための、前記リニアガイド（１１）で受容された少なくとも１つの締め付け手段（２２，２４；２５）を有する、工作物保持部（２）と、
照明モジュール（３１）とカメラモジュール（３３）とを備え、前記リニアガイドシステム（１２）に可動に配置され、前記照明モジュール（３１）と該照明モジュール（３１）に対向している前記カメラモジュール（３３）との間に回転可能に配置される前記機械要素（５）の２次元のシャドーイメージを撮影可能にする光学式測定ユニット（３）と、
を含んでいる前記装置において、
前記光学式測定ユニット（３）が、前記機械要素（５）を軸線方向に測定するための接触式測定子（４２）を備えた補助的な機械式測定ユニット（４）を有し、
前記機械式測定ユニット（４）が、前記光学式測定ユニット（３）に固定され、且つ前記接触式測定子（４２）を前記機械要素（５）の前記回転軸線（６）に対し直交する直交面内で回動させるための回動機構（４１）を有している、
ことを特徴とする装置。
前記接触式測定子（４２）が前記機械要素（５）の前記回転軸線（６）に対し平行な２つの方向において測定する１次元の測定値収集器（４２１）を有し、該測定値収集器（４２１）がスタイラスアーム（４２２）と少なくとも１つのプローブ要素（４２３）とを備え、前記スタイラスアーム（４２２）の長さは、前記接触式測定子（４２）の回動の際に前記少なくとも１つのプローブ要素（４２３）が少なくとも前記機械要素（５）の前記回転軸線（６）を横切る円弧を描くように選定されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記接触式測定子（４２）が、前記機械要素（５）の前記回転軸線（６）に対し平行な方向に間隔をもって位置する２つのプローブ球（４２３）を備えたスタイラスアーム（４２２）を有し、その結果、取り囲んでいる材料によって隠れた面が軸線方向に測定可能であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記回動機構（４１）が、前記接触式測定子（４２）の少なくとも１つの前記プローブ球（４２３）を位置決めするため、前記回転軸線（６）に関し半径方向に無段階に位置調整可能であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
前記接触式測定子（４２）が、前記リニアガイドシステム（１２）に沿った前記光学式測定ユニット（３）の移動により前記機械要素（５）のどの軸線方向位置にも位置決め可能であり、軸線方向にプローブ検査可能な面においてプローブ検査運動が実施可能であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
前記回転軸線（６）の軸線方向に前記接触式測定子（４２）の校正を行なうための校正体（７；８）が設けられ、該校正体が、前記回転軸線（６）に対し直交し且つ互いに軸線方向に対向しあっている少なくとも２つの参照面（Ｒ１，Ｒ２）を有し、且つ前記工作物保持部（２）に固定され、前記少なくとも２つの参照面（Ｒ１，Ｒ２）のうちそれぞれ少なくとも１つが前記光学式測定ユニット（３）と前記機械式測定ユニット（４）とによってプローブ検査可能であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置。
前記校正体がＵ字状プロファイル部材（７）であり、該Ｕ字状プロファイル部材が、前記回転軸線（６）に対し直交するように参照面（Ｒ１；Ｒ２）として配置される２つの平行な内面を有していることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記校正体が前記回転軸線（６）に対し同心に配置される回転体（８）であり、該回転体が周回するように延在する長方形溝を備え、該長方形溝の、互いに平行に対向しあっている内面が、前記回転軸線（６）に対し直交するように配置される前記参照面（Ｒ１；Ｒ２）であり、前記回転体（８）が締め付け手段に同心に固定されていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記校正体（７；８）の温度を温度センサにより検知し、前記参照面（Ｒ１）と前記参照面（Ｒ２）との間で測定した長さ基準を、前記校正体（７；８）の温度依存性を考慮して且つその熱膨張係数を考慮して参照温度に対し校正することを特徴とする、請求項６から８までのいずれか一項に記載の装置。
回転可能な機械要素の形状、位置、サイズに関する特徴を測定する方法であって、
ａ）機械要素（５）を回転軸線（６）のまわりに回転させるため、前記機械要素（５）を工作物保持部（２）の少なくとも１つの回転可能な締め付け手段に締め付け固定するステップと、
ｂ）前記機械要素（５）を前記回転軸線（６）のまわりに回転させながら、前記回転軸線（６）に対し直交するように方向づけられた光学式測定ユニット（３）の光路内でシャドーイメージを取得することにより前記機械要素（５）の複数の部分を光学式に測定して、前記シャドーイメージから、軸線方向にプローブ検査可能な面の形状、位置、サイズに関する特徴を検出するステップと、
ｃ）接触式測定子（４２）を備えた機械式測定ユニット（４）であって、前記光学式測定ユニット（３）に固定された機械式測定ユニット（４）を位置決めするため、前記光学式測定ユニット（３）によって光学的に検出された、前記機械要素（５）の前記軸線方向にプローブ検査可能な面にしたがって、前記光学式測定ユニット（３）を移動するステップと、
ｄ）前記接触式測定子（４２）をプローブ検査される面に対向する直交面内で回動させ、これらプローブ検査される面を前記接触式測定子（４２）を用いてプローブ検査することにより、軸線方向に互いに対向しあっている前記機械要素（５）の面の軸線方向間隔値（Ｍ）を接触式に測定するステップと、
を含んでいる前記方法。
軸線方向に対向しあって空気により互いに分離されている面の接触式測定を次のように行い、すなわち前記軸線方向に対向しあっている面の、前記回転軸線（６）から半径方向に同じ間隔を有し且つ選定したそれぞれの半径方向の間隔に対し長さ測定値を表わす点を、前記接触式測定子（４２）を用いて交互にプローブ検査するように行い、その際、校正された長さ基準部（７）で、予め前記接触式測定子（４２）を、互いに平行に対向しあって前記回転軸線（６）に対し直交するように方向づけられた２つの参照面（Ｒ）を用いて校正することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
軸線方向に対向しあっている面の接触式測定を次のように行い、すなわち前記軸線方向に対向しあっている面のうちの一方の面の軸線方向位置を光学式測定ユニット（３）によって取得し、他方の面の軸線方向位置を接触式測定子（４２）によって取得するように行い、その際、前記光学式測定ユニット（３）の測定位置と前記機械式測定ユニット（４）の測定位置との間のオフセット値（Ｏ）を１つの参照面（Ｒ）にて特定することにより、予め前記光学式測定ユニット（３）と前記機械式測定ユニット（４）とを互いに校正することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
前記回転軸線（６）に対し同心の１つまたは複数の軌道内で前記接触式測定子（４２）の測定値を収集して形状に関する特徴の算出に使用し、その際、前記機械要素（５）を前記回転軸線（６）のまわりに回転させることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
前記校正された長さ基準部（７）を、少なくとも光学式測定の開始前に、少なくとも１つの校正ステップのために使用することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。