CN115683025A - 圆度测量仪 - Google Patents

Abstract

一种圆度测量仪，具有：旋转台，其载置工件；位移检测器，其检测出测针的位移；立柱，其设置在与旋转台共用的基座上；Z轴滑动件，其由立柱支承且向上下延伸的Z轴方向可移动；X轴滑动件(6)，其由Z轴滑动件支承且向与Z轴方向交叉的X轴方向可移动；姿态调整机构(20)，其设置在X轴滑动件(6)上，支承位移检测器(10)使其姿态可调整，姿态调整机构(20)具有：Y轴滑动件(22)，其由X轴滑动件(6)支承且向与Z轴方向及X轴方向交叉的Y轴方向可移动；检测器支架(23)，其由Y轴滑动件(22)支承且支承位移检测器(10)使其绕X轴方向可旋转。

Description

圆度测量仪

技术领域

本发明涉及一种圆度测量仪。

背景技术

为了测量旋转体状的工件(被测量物)的圆度，使用圆度测量仪。

圆度测量仪具有：旋转台，其载置工件；位移检测器，其使用摆动自如的臂来检测前端的测针的位移；移动机构，其使位移检测器移动而使测针与工件的表面接触，通过用测针对旋转的工件的表面进行仿形测量来检测工件的圆度等。

移动机构具有：立柱，其设置在与旋转台共用的基座上；升降滑动件，其由立柱支承且沿上下方向(Z轴方向)可移动；以及水平臂，其由升降滑动件支承且沿水平方向(X轴方向)可移动，在水平臂的前端安装有位移检测器。

因此，通过利用移动机构使位移检测器沿X轴方向和Z轴方向移动，能够使测针与工件表面的任意位置接触。

进而，在圆度测量仪中，在水平臂与位移检测器之间设置有追加的姿态调整机构(参照文献1：日本特许4163545号公报、及文献2：日本特许5451180号公报)

在文献1的圆度测量仪中，除了使位移检测器沿X轴方向及Z轴方向移动的立柱以及第一水平臂之外，为了进行基于基准球的测量的原点位置的校正，在第一水平臂的前端设置有能够绕X轴旋转的转动部件及第二水平臂，位移检测器能够绕Z轴旋转的方式支承在第二水平臂的前端。

位移检测器通过旋转部件绕X轴的旋转，能够使位移检测器及其摆动臂的延伸方向以第一水平臂(X轴方向)为中心变更180度。另外，通过位移检测器的旋转，测针的朝向能够以摆动臂(基本是Z轴方向，但根据绕X轴的旋转而变化)为中心变更180度。

在这样的文献1的圆度测量仪中，为了与工件的各种测量部位对应，除了基本的X轴方向和Z轴方向的移动之外，位移检测器还能够绕X轴旋转和绕Z轴旋转，由此，能够从任意方向与基准球的整个周面接触。

在文献2的圆度测量仪中，除了使位移检测器在X轴方向和Z轴方向上移动的立柱及滑动臂之外，为了进行对设置在立柱旁边的测针储存器的测针自动更换，在滑动臂的前端设置有第二滑动机构，第二滑动机构能够使位移检测器在其摆动臂的延伸方向(测量动作时的Z轴方向)上可移动，并且，通过设置在滑动臂上的旋转驱动机构，使第二滑动机构及测针能够绕X轴正负各转动90度。

在这样的文献2的圆度测量仪中，除了基本的X轴方向和Z轴方向的移动之外，在测量状态下通过旋转驱动机构使沿Z轴方向延伸的位移检测器的测针转动到水平的状态(成为与Z轴和X轴交叉的Y轴方向)，并通过第二滑动机构将测针水平地送出，由此实现对测针储存器的测针自动更换。

在上述文献1的圆度测量仪中，使测针绕X轴和Z轴旋转，进行使用基准球的校正，由此实现高精度的测量动作。但是，在测量工件时，如果测针的接触位置不在工件的直径位置，则存在测量结果产生误差的问题。

即，在通常的圆度测量中，在工件的任意的Z轴方向位置，在成为工件的水平截面的圆的X轴方向+侧最大位置，使测针与工件的表面接触，检测出伴随工件的旋转的该位置的位移。此时，如果测针相对于工件的X轴方向+侧最大位置向Y轴方向偏移，则检测出的位移量比本来的最大位置处的位移量小等，成为具有误差的检测值。于是，通常的圆度测量仪具有手动或自动地调整Y轴方向的偏移的功能。

在上述文献2的圆度测量仪中，在进行测针更换的水平姿态时能够使测针向Y轴方向移动，将其用于消除由上述Y轴方向的偏移引起的误差。但是，在文献2的圆度测量仪中，测针的Y轴方向移动以测针自动更换为目的，没有考虑用于防止误差的微小移动，实际上难以转用。另外，在文献2的圆度测量仪中，测针配置在Y轴方向的情况是测针自动更换模式，在使测针朝向Z轴方向的本来的测量姿态下，测针向Z轴方向可移动，而向Y轴方向不可移动，不能用于测量时的偏移消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆度测量仪，该圆度测量仪即使在测量动作时也能够消除工件与测针(stylus)在Y轴方向上的偏移。

本发明的圆度测量仪的特征在于，具有：旋转台，其载置工件；位移检测器，其检测摆动臂的前端的测针的位移；立柱，其设置在与所述旋转台共用的基座上；Z轴滑动件，其由所述立柱支承且沿上下延伸的Z轴方向可移动；X轴滑动件，其由所述Z轴滑动件支承且沿与所述Z轴方向交叉的X轴方向可移动；姿态调整机构，其设置在所述X轴滑动件上，支承所述位移检测器使其姿态可调整，所述姿态调整机构具有：Y轴滑动件，其由所述X轴滑动件支承且向与所述Z轴方向及所述X轴方向交叉的Y轴方向可移动；检测器支架，其由所述Y轴滑动件支承且支承所述位移检测器使其绕所述X轴方向可旋转。

在这样的本发明中，由立柱、Z轴滑动件以及X轴滑动件构成移动机构，使位移检测器的测针与旋转台上的工件的表面接触，能够测量工件的圆度等。

在进行测量时，利用姿态调整机构调整位移检测器的姿态，使测针成为沿着上下方向(Z轴方向)的姿态，由此能够成为与一般的圆度测量仪相同的测量状态。

进而，通过利用姿态调整机构使位移检测器绕X轴方向旋转90度，能够使测针成为沿着Y轴方向的水平姿态、或者也能够成为其中间的角度。通过在测针沿着水平方向的姿态下使测针与工件的上表面接触，也能够进行工件上表面的测量。

在测量时，能够通过Y轴滑动件使检测器支架或位移检测器向Y轴方向位移，能够将测针所接触的工件的表面的位置设定在适当的位置。本发明的Y轴滑动件能够与基于上述检测器支架的位移检测器的旋转姿态无关地始终进行Y轴方向的位置调整，在测量动作时也能够消除工件与测针之间的Y轴方向的偏移。

在本发明的圆度测量仪中，优选所述检测器支架支承所述位移检测器，使其能够绕所述摆动臂的延伸方向可旋转。

在这样的本发明中，通过使位移检测器绕摆动臂的延伸方向旋转，能够变更摆动臂的前端的测针的朝向。

例如，与一般的圆度测量仪相同，在位移检测器为上下方向的姿态下，通过改变测针的朝向，适合于与工件的不同方向的侧面接触的情况。

另外，在位移检测器为水平方向的姿态下，通过使测针朝下，适合于工件的上表面的仿形测量。

在本发明的圆度测量仪中，优选所述姿态调整机构具有：Y轴臂，其固定在所述X轴滑动件上并向所述Y轴方向延伸；以及所述Y轴滑动件，其能够沿着所述Y轴臂可移动。

在这样的本发明中，通过固定在X轴滑动件上的Y轴臂，能够正确地维持Y轴滑动件的移动方向。

根据本发明，能够提供一种圆度测量仪，该圆度测量仪在测量动作时也能够消除工件与测针之间的Y轴方向的偏移。

附图说明

图1是表示本发明的圆度测量仪的一实施方式的立体图。

图2是表示上述实施方式的姿态调整机构的垂直外表面测量姿态的立体图。

图3是表示上述实施方式的姿态调整机构的Y轴移动的立体图。

图4是表示上述实施方式的姿态调整机构的水平外表面测量姿态的立体图。

图5是表示上述实施方式的姿态调整机构的水平上下表面测量姿态的立体图。

图6是表示上述实施方式的姿态调整机构的测针更换姿态的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

在图1中，圆度测量仪1在基座2的上表面具有旋转台3，在旋转台3的上表面载置有作为测量对象物的工件W。

旋转台3通过设置在基座2内的未图示的驱动电动机而可旋转。

在基座2的上表面设置有立柱4。在立柱4的侧面支承有Z轴滑动件5。在Z轴滑动件5上支承有水平的臂状的X轴滑动件6。

Z轴滑动件5通过设置在立柱4的内部的未图示的升降机构，而向垂直的Z轴方向可移动。

X轴滑动件6通过设置在Z轴滑动件5的内部的未图示的驱动机构，而向水平的X轴方向可移动。

由这些立柱4、Z轴滑动件5以及X轴滑动件6构成移动机构7，能够使安装在X轴滑动件6的前端的位移检测器10向任意位置可移动。

如图2所示，在位移检测器10上支承有测量用的臂11(摆动臂)使其摆动自如，在其前端形成有能够与工件W可接触的测针12。

在位移检测器10的内部设置有沿摆动方向对臂11施力的接触力施加单元，以在测针12与工件W的表面接触的状态下在测针12与工件W的表面之间产生规定的接触力，并且，还设置有根据臂11的摆动角度来检测出测针12的位移的未图示的标尺。

在位移检测器10与X轴滑动件6的前端之间设置有姿态调整机构20。

姿态调整机构20具有：固定在X轴滑动件6的前端的Y轴臂21、由Y轴臂21支承的Y轴滑动件22、以及由Y轴滑动件22支承的检测器支架23。

Y轴臂21是沿着与Y轴平行的轴线B延伸的箱状的臂，在其侧面支承有Y轴滑动件22。Y轴臂21能够通过设置在内部的引导机构沿轴线B引导Y轴滑动件22。在Y轴臂21的端部设置有Y轴驱动电动机24，Y轴驱动电动机24经由Y轴臂21内部的进给驱动机构与Y轴滑动件22连接。因此，通过Y轴驱动电动机24，能够使Y轴滑动件22沿着轴线B向Y轴臂21的任意位置可移动。

Y轴滑动件22支承检测器支架23使其绕与X轴平行的轴线A旋转自如。在Y轴滑动件22上设置有α轴驱动电动机25，能够经由未图示的传递机构绕轴线A可旋转驱动检测器支架23。

检测器支架23支承位移检测器10使其向臂11延伸的方向(设为轴线S)旋转自如。在检测器支架23上设置有β轴驱动电动机26，能够经由未图示的传递机构绕臂11的延伸方向(轴线S)可旋转驱动位移检测器10。

返回图1，在圆度测量仪1上连接有控制上述移动机构7、姿态调整机构20以及位移检测器10的控制装置30。

控制装置30通过执行规定的动作程序来进行圆度测量仪1的控制，由控制装置30分别执行：由移动机构7进行的位移检测器10的移动；由姿态调整机构20进行的位移检测器10的姿态调整；由位移检测器10进行的检测数据的处理。

在基座2的上表面，与立柱4邻接地设置有测针储存器8。在测针储存器8中收纳有多个安装于位移检测器10上的臂11的前端部分(包括测针12)。

通过控制装置30的控制，使位移检测器10接近或离开测针储存器8，由此能够自动更换位移检测器10的臂11。

在本实施方式的圆度测量仪1中，通过如下所述地进行位移检测器10的姿态调整，能够采用多种测量方式。

在上述图2中，通过姿态调整机构20，使位移检测器10位于Y轴负侧的端部附近(Y轴臂21与X轴滑动件6的连接位置)，位移检测器10的臂11的延伸方向(轴线S)朝向Z轴方向负侧(朝下)，测针12朝向X轴的负方向(与X轴滑动件6相反的朝向)。在本实施方式中，该姿态成为“垂直外表面测量姿态”。

在垂直外表面测量姿态(参照图2)中，通过移动机构7使位移检测器10移动，使臂11的前端从工件W的X轴方向的正侧接近，而能够使测针12与工件W的周面接触。通过在测针12接触的状态下使工件W旋转，能够仿形测量工件W的周面的圆度。

此时，若测针12相对于工件W的周面的接触位置相对于工件W的X轴方向+侧最大位置在Y轴方向上偏移，则无法检测出工件W的正确的轮廓或圆度。

这样的偏移能够在控制装置30中根据工件W的基准尺寸等进行检测。在存在偏移的情况下，控制装置30控制姿态调整机构20，使Y轴滑动件22沿着Y轴臂21向Y轴方向微小移动，由此能够消除偏移。

从垂直外表面测量姿态，通过使Y轴滑动件22进一步向Y轴方向移动，而成为图3的状态。

在图3中，位移检测器10在以臂11的延伸方向(轴线S)为Z轴方向的状态下被支承在Y轴臂21的Y轴正侧端附近。

从该状态，通过α轴驱动电动机25使位移检测器10绕轴线A旋转90度(参照箭头α)，从而成为图4的状态。

在图4中，位移检测器10成为臂11的前端朝向Y轴负方向，臂11的延伸方向(轴线S)为沿着Y轴方向的水平的状态。此时，测针12保持朝向X轴负方向的状态。在本实施方式中，该姿态成为“水平外表面测量姿态”。

在水平外表面测量姿态(参照图4)中，也通过移动机构7使位移检测器10移动，使臂11的前端从工件W的X轴方向的正侧接近，而能够使测针12与工件W的周面接触。通过在测针12接触的状态下使工件W旋转，能够仿形测量工件W的周面的圆度。

而且，在测针12相对于工件W的周面的接触位置沿Y轴方向偏移时，通过使Y轴滑动件22沿Y轴臂21向Y轴方向微小移动，而能够消除偏移。

从水平外表面测量姿态，通过检测器支架23和β轴驱动电动机26使位移检测器10绕轴线S旋转，从而成为图5的状态。

在图5中，位移检测器10是臂11朝向Y轴负方向的状态。通过使位移检测器10旋转(参照箭头β)，使测针12的方向从X轴负方向变更为Z轴负方向(朝下)。在本实施方式中，该姿态成为“水平上下表面测量姿态”。

在水平上下表面测量姿态(参照图5)下，通过移动机构7使位移检测器10移动，使臂11的前端从工件W的上方(Z轴方向正侧)接近，能够使测针12与工件W的上表面的任意的半径位置接触。通过在测针12接触的状态下使工件W旋转，能够仿形测量工件W的上表面的任意的半径位置的平面度。

在不是将工件W载置在旋转台3上，而是悬吊支承工件W并使其旋转的情况下，使测针12与工件W的下表面接触，能够仿形测量下表面的平面度。

在这样的工件W的上下表面测量中，在测针12相对于工件W在Y轴方向上偏移时，通过使Y轴滑动件22沿着Y轴臂21向Y轴方向微小移动，而能够消除偏移。

从水平上下表面测量姿态，通过α轴驱动电动机25使位移检测器10绕轴线A旋转180度(参照图6的箭头α)，从而成为图6的状态。

在图6中，位移检测器10成为臂11的前端朝向Y轴正方向，臂11的延伸方向(轴线S)为沿着Y轴方向的水平的状态。在本实施方式中，该姿态成为“测针更换姿态”。

在测针更换姿态下，当Y轴滑动件22位于Y轴臂21的Y轴正方向移动极限时，位移检测器10的臂11的前端部(包括测针12在内的可拆卸的部分)配置在测针储存器8的臂支承部分81上。而且，在用臂支承部分81夹紧臂11的前端部的状态下，通过使Y轴滑动件22向Y轴负方向移动，能够将当前安装中的臂11的前端部交付给测针储存器8。在测针储存器8中，取出下一个要安装的臂11的前端部，使Y轴滑动件22再次向Y轴正方向移动，由此能够将新的臂11的前端部安装到位移检测器10上。由此，能够执行测针自动更换动作。

根据本实施方式，能够得到以下的效果。

在本实施方式的圆度测量仪1中，由立柱4、Z轴滑动件5以及X轴滑动件6构成移动机构7，使位移检测器10的测针12与旋转台3上的工件W的表面接触，从而能够测量工件W的圆度等。

在进行测量时，利用姿态调整机构20调整位移检测器10的姿态，使测针12成为沿着上下方向(Z轴方向)的姿态(垂直外表面测量姿态)，由此能够成为与一般的圆度测量仪相同的测量状态。

进而，通过利用姿态调整机构20使位移检测器10绕X轴方向旋转90度，能够使测针12成为沿着水平的Y轴方向的姿态(水平外表面测量姿态)。另外，也可以是臂11的轴线S成为例如45度等中间角度的倾斜姿态。

在本实施方式的圆度测量仪1中，由于检测器支架23以能够绕臂11的延伸方向(轴线S)可旋转的方式支承位移检测器10，因此，通过使位移检测器10旋转，能够变更臂11的前端的测针12的朝向。

例如，与一般的圆度测量仪同样地，在位移检测器10成为上下方向的姿态(垂直外表面测量姿态)下，通过改变测针12的朝向，能够使其与工件W的不同方向的侧面接触。这样的测针12从整周方向的接触能够用于相对于基准球的校正动作。

另外，在位移检测器10成为水平方向的姿态(水平外表面测量姿态)下，通过使测针12朝下，能够进行工件W的上表面的仿形测量。

在本实施方式的圆度测量仪1中，在测量时，能够利用Y轴滑动件22使检测器支架23或位移检测器10向Y轴方向位移，能够将测针12所接触的工件W的表面的位置设定在适当的位置。

Y轴滑动件22能够始终进行Y轴方向的位置调整，而与基于上述检测器支架23的位移检测器10的旋转姿态无关，在测量动作时也能够消除工件W与测针12之间的Y轴方向的偏移。

本实施方式的姿态调整机构20构成为使用固定在X轴滑动件6上且向Y轴方向延伸的Y轴臂21和能够沿着Y轴臂21可移动的Y轴滑动件22，因此，能够通过固定在X轴滑动件6上的Y轴臂21准确地维持Y轴滑动件22的移动方向。

另外，本发明不限于上述的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形等也包含在本发明中。

在上述实施方式中，使用了在前端具有向交叉方向突出的测针12的臂11，但在使用例如在前端具有球状的触头的臂的情况下，不需要利用检测器支架23和β轴驱动电动机26来改变臂11的朝向。另外，即使在使用前端具有向交叉方向突出的测针12的臂11的情况下，在不需要测量工件W的上下表面的情况下，也可以省略由检测器支架23和β轴驱动电动机26实现的臂11的朝向变更功能。

在上述实施方式中，在圆度测量仪1上设置测针储存器8来进行测针12(臂11的前端部)的自动更换，但该功能在本发明中不是必须的，也可以适当省略。

在上述实施方式中，作为姿态调整机构20，采用了具有固定在X轴滑动件6上并向Y轴方向延伸的Y轴臂21和能够沿着Y轴臂21移动的Y轴滑动件22的结构，但也可以采用将Y轴臂21和Y轴滑动件22一体化，Y轴臂21以能够向Y轴方向移动的方式支承在X轴滑动件6的前端的结构。

Claims (3)

1.一种圆度测量仪，其特征在于，具有：旋转台，其载置工件；位移检测器，其检测摆动臂前端的测针的位移；立柱，其设置在与所述旋转台共用的基座上；Z轴滑动件，其由所述立柱支承且向上下延伸的Z轴方向可移动；X轴滑动件，其由所述Z轴滑动件支承且向与所述Z轴方向交叉的X轴方向可移动；姿态调整机构，其设置在所述X轴滑动件上，支承所述位移检测器使所述位移检测器姿态可调整，

所述姿态调整机构具有：Y轴滑动件，其由所述X轴滑动件支承且向与所述Z轴方向及所述X轴方向交叉的Y轴方向可移动；检测器支架，其由所述Y轴滑动件支承且支承所述位移检测器使所述位移检测器绕所述X轴方向可旋转。

2.如权利要求1所述的圆度测量仪，其特征在于，

所述检测器支架支承所述位移检测器，使所述位移检测器绕所述摆动臂的延伸方向可旋转。

3.如权利要求1或2所述的圆度测量仪，其特征在于，

所述姿态调整机构具有：固定于所述X轴滑动件上并向所述Y轴方向延伸的Y轴臂；沿着所述Y轴臂可移动的所述Y轴滑动件。

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