表面形状测定机转让专利
申请号 : CN201880088133.5
文献号 : CN111670334B
文献日 : 2021-06-22
发明人 : 高梨陵
申请人 : 株式会社东京精密
摘要 :
权利要求 :
1.一种表面形状测定机,其对被测定面的表面形状进行测定,其中,所述表面形状测定机具备:
检测器,所述检测器具备:测头,其被支承为以摆动支点为中心摆动自如;触针,其设置于所述测头的前端部且向相对于所述测头的长度方向垂直或者倾斜的一方向侧延伸;滑动件,其设置于从所述测头的前端部向所述一方向侧分离的位置;及施力构件,其向以所述摆动支点为中心的旋转方向中的、所述触针向所述一方向侧旋转的第一旋转方向对所述测头施力,而使所述触针的前端比所述滑动件向所述一方向侧突出;
第一弹性支承构件,其将所述检测器支承为向所述第一旋转方向及与所述第一旋转方向相反的一侧的第二旋转方向摆动自如;
驱动部,其使所述第一弹性支承构件沿着与所述摆动支点的轴向垂直且与所述被测定面平行的驱动方向移动;
直线状的检测器引导件,其沿着所述被测定面引导由所述驱动部借助所述第一弹性支承构件而驱动的所述检测器;
引导件支承构件,其具有与所述被测定面接触的一个或者多个第一接触点,并将所述检测器引导件支承于与所述检测器的一面侧对置的位置,所述检测器的一面侧是所述检测器的和所述被测定面对置的面侧的相反面侧;以及检测器支承构件,其设置于所述检测器,并使所述检测器被所述检测器引导件支承为沿着所述检测器引导件移动自如。
2.根据权利要求1所述的表面形状测定机,其中,在所述测头克服所述施力构件的作用力而从预定的基准旋转位置向所述第二旋转方向旋转的情况下,所述触针的前端比所述滑动件向所述一方向侧突出直至所述测头的所述第二旋转方向上的旋转角度达到一定角度为止。
3.根据权利要求2所述的表面形状测定机,其中,在所述测头的所述第二旋转方向上的旋转角度达到所述一定角度并进一步对所述滑动件施加所述一方向侧的相反方向侧的力的情况下,所述检测器以所述第一弹性支承构件为基准向所述第二旋转方向旋转。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面形状测定机,其中,所述检测器支承构件具有:
引导件插通孔,其供所述检测器引导件贯穿;以及第二接触点,其设置于构成所述引导件插通孔的所述检测器支承构件的内壁面,且接触于所述检测器引导件的与所述检测器对置的面侧的相反侧的面,所述检测器支承构件借助所述第二接触点而使所述检测器支承于所述检测器引导件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的表面形状测定机,其中,所述表面形状测定机具备:
壳体,其收纳所述检测器的一部分、所述第一弹性支承构件及所述驱动部,并具有相对于所述驱动方向垂直的壳体壁面、及形成于所述壳体壁面且供所述检测器贯穿的检测器插通孔;以及
第二弹性支承构件,其设置于所述壳体,且将所述检测器引导件支承为向所述第一旋转方向和所述第二旋转方向摆动自如。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的表面形状测定机,其中,所述引导件支承构件在三个第一接触点与所述被测定面接触。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的表面形状测定机,其中,所述滑动件具有供所述触针贯穿的触针插通孔。
说明书 :
表面形状测定机
技术领域
背景技术
置的触针等;以及驱动部,其使该检测器沿着被测定面移动。表面形状测定机在使检测器的
触针与被测定面接触的状态下,利用驱动部使检测器与工件在水平方向上相对移动,从而
一边用触针扫描被测定面一边对测头(触针)的位移进行检测。基于该位移检测结果而得到
被测定面的表面形状。
(参照专利文献1)。在该便携式的表面形状测定机中,通过对测头相对于滑动件的位移进行
检测,能够对被测定面的表面粗糙度进行测定来作为被测定面的表面形状。
卸下了滑动件的状态下利用触针扫描被测定面的无滑动件(Skidless)测定。因此,在专利
文献1所记载的表面形状测定机中,通过进行无滑动件测定,能够对被测定面(台阶等)的形
状以及被测定面的起伏等进行测定。
发明内容
测定面(台阶等)的形状以及被测定面的起伏等进行测定。因此,在对表面粗糙度以外的被
测定面的表面形状进行测定的情况下,需要用保证直线度的上一级机种的表面形状测定机
进行测定。
钩挂于该台阶而破损。
表面形状测定机。
心摆动自如;触针,其设置于测头的前端部且向相对于测头的长度方向垂直或者倾斜的一
方向侧延伸;滑动件,其设置于从测头的前端部向一方向侧分离的位置;及施力构件,其向
以摆动支点为中心的旋转方向中的、触针向一方向侧旋转的第一旋转方向对测头施力,而
使触针的前端比滑动件向一方向侧突出;第一弹性支承构件,其将检测器支承为向第一旋
转方向及与第一旋转方向相反的一侧的第二旋转方向摆动自如;驱动部,其使第一弹性支
承构件沿着与摆动支点的轴向垂直且与被测定面平行的驱动方向移动;直线状的检测器引
导件,其沿着被测定面引导由驱动部借助第一弹性支承构件而驱动的检测器;引导件支承
构件,其具有与被测定面接触的一个或者多个第一接触点,并将检测器引导件支承于与检
测器的和被测定面对置的面侧的相反面侧对置的位置;以及检测器支承构件,其设置于检
测器,并使检测器被检测器引导件支承为沿着检测器引导件移动自如。
被测定面的无滑动件测定。并且在被测定面的台阶等的高度高的情况下,能够自动地从无
滑动件测定切换为滑动件测定。
至测头的第二旋转方向上的旋转角度达到一定角度为止。由此,能够利用检测器对被测定
面进行无滑动件测定。
弹性支承构件为基准向第二旋转方向旋转。由此,在被测定面的台阶等的高度高的情况下,
能够自动地从无滑动件测定切换为滑动件测定,因此防止触针的破损。
的内壁面,且接触于检测器引导件的与检测器对置的面侧的相反侧的面,检测器支承构件
借助第二接触点而使检测器支承于检测器引导件。由此,在被测定面的台阶等的高度高的
情况下,解除第二接触点与检测器引导件之间的接触,因此能够自动地从无滑动件测定切
换为滑动件测定。
成于壳体壁面且供检测器贯穿的检测器插通孔;以及第二弹性支承构件,其设置于壳体,且
将检测器引导件支承为向第一旋转方向和第二旋转方向摆动自如。由此,即使在被测定面
为非水平的情况下,也能够将检测器引导件相对于该被测定面大致平行地配置。
附图说明
具体实施方式
面9(参照图3)上并对该被测定面9的表面形状进行测定的便携式(手持式)的测定机。这里
所说的被测定面9的表面形状包括被测定面9的表面粗糙度、以及表面粗糙度以外的表面形
状(例如被测定面9的形状以及起伏等)。
括“大致垂直”。
图4)扫描被测定面9。并且,检测器16向数据处理装置14输出表示测头42(参照图4)的位移
的检测信号。
如地支承于检测器引导件20。
向即被测定面9移动,详细内容见后述。因此,在本实施方式中X轴方向相当于本发明的驱动
方向。
大致平行的姿态被支承,并沿着被测定面9引导由驱动装置18驱动的检测器16。
置有用于与外部设备或者外部存储介质连接的连接器、以及用于电源的接通断开操作的电
源开关等。
置14基于从检测器16输入的测头42(触针48)的位移的检测信号,计算被测定面9的表面形
状(表面粗糙度以及起伏等)的测定数据。
头长度方向上的另一侧[X轴方向(‑)侧]延伸的测头基端部42c。需要说明的是,测头42的形
状不限定于图4所示的形状,也可以适当变更。
触针。
但在外壳49内设置有规定测头42的旋转范围、即规定第一旋转方向SW1的最大角度位置以
及第二旋转方向SW2的最大角度位置的限制构件。
行测头基端部42c的施力。由此,测头42以摆动支点40为中心被施力构件44向第一旋转方向
SW1施力。
线圈46b构成。
非接触的方式插入芯体46a。
的Z轴方向上的位置(位移)的检测信号。其结果是,基于摆动支点40、测头42(触针48)及芯
体46a的位置关系、以及由检测传感器46检测到的芯体46a的Z轴方向上的位置,能够对测头
42(触针48)的Z轴方向上的位移进行检测。
壳22,在从收容空间向Z轴方向(‑)侧分离的位置、即从测头前端部42b的前端部分向Z轴方
向(‑)侧分离的位置设置有滑动件24。并且,在测头管壳22,在从收容空间向Z轴方向(+)侧
分离的位置形成有引导件插通孔26。
24的滑动件底面24a向Z轴方向(‑)侧突出。触针48从该滑动件底面24a的突出持续直至测头
42克服施力构件44的作用力而从预定的后述的基准旋转位置向第二旋转方向SW2旋转一定
角度为止。并且,当测头42的第二旋转方向SW2上的旋转角度达到一定角度时,成为触针48
的前端的Z轴方向位置与滑动件底面24a的Z轴方向位置一致的一致状态,且滑动件底面24a
与被测定面9接触。
42的第一旋转方向SW1上的最大旋转位置作为基准旋转位置,对该基准旋转位置没有特别
限定。
26的Z轴方向上的孔径形成得比检测器引导件20的Z轴方向上的厚度大。另外,在构成引导
件插通孔26的测头管壳22的内壁面设置有与检测器引导件20的Z轴方向(+)侧的引导件上
表面20a接触的引导件接触点50(相当于本发明的第二接触点)。
描完成时)的状态。
49)的X轴方向(‑)侧的基端部、以及检测器连接部16a。因此,在位于壳体56的X轴方向(+)侧
且与X轴方向垂直的壳体壁面56a,形成有供检测器16沿着X轴方向进退自如地贯穿的检测
器插通孔66。
轴方向上移动。
方向(‑)侧的基端部与滑块60连接。该板簧64将检测器16以及检测器连接部16a(以下,简称
为检测器16等)支承为相对于滑块60(驱动装置18)向已述的第一旋转方向SW1和第二旋转
方向SW2摆动自如。
数据处理装置14的控制下,驱动部62使检测器16等从X轴方向(+)侧向X轴方向(‑)侧移动,
由此利用检测器16的触针48沿着X轴方向扫描被测定面9。
于比壳体56的壳体壁面56a靠X轴方向(+)侧的位置。另外,检测器引导件20借助三个引导件
设置点28而支承于在Z轴方向上与检测器16的和被测定面9对置的面侧的相反面侧对置、即
与检测器16的Z轴方向(+)侧的面对置的位置。
X轴方向上延伸的大致平面形状。由此,检测器引导件20借助板簧70而被支承为相对于驱动
装置18在已述的第一旋转方向SW1和第二旋转方向SW2上摆动自如。其结果是,在被测定面9
为非水平的情况下,通过以板簧70为基准使检测器引导件20旋转,能够使检测器引导件20
相对于被测定面9大致平行(参照图6)。
的X轴方向(+)侧的前端部,且引导件设置点28的剩余的两个设置为在检测器引导件20的X
轴方向(‑)侧的基端部处在Y轴方向上夹着检测器16。由此,各引导件设置点28作为本发明
的引导件支承构件而发挥功能,并在比检测器16靠Z轴方向(+)侧的位置上将检测器引导件
20三点支承于被测定面9上。
大致平行(参照图6)。
向上的高度位置。另外,通过单独调整各引导件设置点28各自的前端位置,即使假设被测定
面9为非水平的情况下(参照图6),也能够使检测器引导件20与被测定面9大致平行。
反侧的面、即引导件上表面20a。由此,检测器引导件20借助引导件接触点50(测头管壳22)
而将已述的检测器16支承为沿着引导件上表面20a移动自如。
此,检测器16的触针48沿着相对于被测定面9大致平行的检测器引导件20扫描被测定面9,
因此能够进行利用检测器引导件20的在工件基准(被测定面基准)下的被测定面9的表面形
状的测定。另外,在该情况下,能够以与检测器引导件20的直线度相应的精度进行表面形状
的测定。
件是指,在滑动件24与被测定面9之间形成间隙,且触针48从滑动件底面24a向Z轴方向(‑)
侧突出,此外测头42位于其旋转范围(检测范围)的大致中央。由此,测定装置12在被测定面
9的表面形状的测定开始时最初执行无滑动件测定。
因此,在滑动件24的滑动件底面24a与被测定面9接触的状态下,在进一步从被测定面9对滑
动件底面24a(包括触针48)施加Z轴方向(+)侧的力(本发明的相反方向侧的力)时,引导件
上表面20a与引导件接触点50之间的接触被解除,检测器16等以板簧64为基准向第二旋转
方向SW2旋转。由此,例如在被测定面9的台阶大的情况下,利用测定装置12的测定从无滑动
件测定自动地切换为滑动件测定(参照图7)。需要说明的是,通过调整滑动件24的Z轴方向
位置,能够任意地调整从无滑动件测定向滑动件测定的切换时机。
形状测定机10的测定完成时(扫描完成时)的状态。
面9上。由此,在非水平的被测定面9上由各引导件设置点28三点支承检测器引导件20,因此
检测器引导件20相对于非水平的被测定面9大致平行。其结果是,通过使检测器16等沿着该
检测器引导件20移动,能够以非水平的被测定面9为基准用检测器16的触针48扫描该被测
定面9。
测定装置12。由此,如已述的图5所示,各引导件设置点28与被测定面9接触,在该被测定面9
上由各引导件设置点28三点支承检测器引导件20。其结果是,检测器引导件20相对于被测
定面9大致平行。
一旋转方向SW1或者第二旋转方向SW2旋转。由此,能够使检测器引导件20相对于非水平的
被测定面9大致平行。
各引导件设置点28来调整检测器引导件20的Z轴方向上的高度位置,以使得在滑动件24与
被测定面9之间形成间隙,且触针48从滑动件底面24a向Z轴方向(‑)侧突出,此外测头42位
于其旋转范围的大致中央。由此,在测定开始时,仅触针48与被测定面9接触,因此测定装置
12能够进行被测定面9的无滑动件测定。
方向(+)侧向X轴方向(‑)侧移动。由此,检测器16借助板簧64等而沿着与被测定面9大致平
行的检测器引导件20向X轴方向(‑)侧移动。其结果是,以被测定面9(工件)为基准,开始检
测器16的触针48扫描该被测定面9的无滑动件测定。
号、以及由驱动装置18引起的检测器16的移动量,以公知的方法计算被测定面9的表面形
状。此时,在表面形状测定机10(测定装置12)中,进行不使滑动件24与被测定面9接触而利
用触针48扫描被测定面9的无滑动件测定,因此不仅能够测定被测定面9的表面粗糙度,还
能够同时测定通过被测定面9的台阶的形状以及起伏等由无滑动件测定得到的被测定面9
的各种表面形状。另外,该表面形状的测定精度取决于检测器引导件20的直线度,因此能够
在不使用大规模的测定机的情况下以低成本且高精度进行被测定面9的表面形状的测定。
VIIB所示,当测头42从已述的基准旋转位置向第二旋转方向SW2旋转到一定角度时,成为触
针48的前端的Z轴方向位置与滑动件底面24a的Z轴方向位置一致的一致状态。由此,滑动件
24的滑动件底面24a与被测定面9接触。
此,检测器引导件20的引导件上表面20a与测头管壳22的引导件接触点50之间的接触被解
除,并且检测器16等以板簧64为基准向第二旋转方向SW2旋转。其结果是,由表面形状测定
机10(测定装置12)进行的测定从无滑动件测定切换为滑动件测定。
破损的情况。
基准进行利用检测器16的被测定面9的无滑动件测定。其结果是,能够同时测定被测定面9
的表面粗糙度、以及被测定面9的表面粗糙度以外的表面形状(形状以及起伏等)。另外,在
被测定面9的台阶等的高度高的情况下,能够自动地从无滑动件测定切换为滑动件测定,因
此能够可靠地防止触针48的破损。并且,能够得到与检测器引导件20的直线度相应的测定
精度,因此能够以低成本且高精度对被测定面9的表面形状进行测定。
置点28的数量可以是一个,或者也可以是两个、或四个以上的多个。另外,引导件设置点28
的形状也不限定于销形状,也可以适当变更。
触针48,但触针48也可以不贯穿滑动件24(参照上述专利文献1)。
助测头管壳22而使检测器16被检测器引导件20支承为移动自如,但只要能够将检测器16支
承为相对于检测器引导件20移动自如,则也可以使用各种检测器支承构件。