形狀測量機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種形狀測量機(jī)，諸如使用桿式檢測器的形狀測量機(jī)等。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，廣泛使用具有桿式檢測器的形狀測量機(jī)。例如，已知諸如輪廓形狀測量機(jī)、表面形貌測量機(jī)(surface texture measuring machine)和圓度測量機(jī)等的形狀測量機(jī)。
[0003]當(dāng)將十字彈簧(crossed spring)裝入該桿式檢測器的轉(zhuǎn)軸時(shí)，能夠獲得幾乎無滯后且高再現(xiàn)性的測量值。然而，由于測量力隨著測量位置的改變而改變，所述測量值容易發(fā)生偏差。另外，盡管能夠通過低的測量力來進(jìn)行測量，作為一種抑制工件(待測物體)的變形或抑制對工件(待測物體)的破壞的方式，但是存在響應(yīng)性(在掃過工件時(shí)測量觸頭追蹤工件的形狀的速度)的問題。然而，使用低測量力不會使測量精度太劣化。
[0004]相反地，已知用于使測量力穩(wěn)定的技術(shù)，在該技術(shù)中，通過檢測和控制測量力來抑制桿式檢測器的測量力的波動(例如，參見日本特開2000-74616號公報(bào))。
[0005]此外，建議將如下技術(shù)用于使用彈性鉸鏈機(jī)構(gòu)的測量設(shè)備:使用磁體來調(diào)整彈性鉸鏈的復(fù)原特性(例如，參見日本特開平11-141537號公報(bào))。
[0006]然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)關(guān)于上述技術(shù)的問題，討論如下。在日本特開2000-74616號公報(bào)公開的技術(shù)中，控制測量力會產(chǎn)生以熱變形等的方式影響形狀測量機(jī)并且導(dǎo)致測量精度降低的熱。此外，通過執(zhí)行測量力的控制會產(chǎn)生使測量精度進(jìn)一步降低的電噪音。而且，需要在形狀測量機(jī)上搭載控制裝置，這增加了形狀測量機(jī)的成本。
[0007]在日本特開平11-141537號公報(bào)公開的技術(shù)中，沒有將測量力的穩(wěn)定化放在首位考慮；因而，在該技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)下，在形狀測量機(jī)中無法實(shí)現(xiàn)測量力的穩(wěn)定化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述問題而構(gòu)思了本發(fā)明，并且本發(fā)明通過簡單的構(gòu)造使形狀測量機(jī)的測量力穩(wěn)定。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)方面是一種形狀測量機(jī)，其包括:第一構(gòu)件，其設(shè)置有與工件接觸的測量觸頭；第二構(gòu)件，其具有與所述第一構(gòu)件的端部接合的一個(gè)端部；轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部，其用作所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的支點(diǎn)；檢測部，其檢測所述第二構(gòu)件的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的位移量；彈性構(gòu)件，其根據(jù)所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的所述位移量賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件繞所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的軸的扭矩；以及測量力調(diào)整部，其賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件沿所述彈性構(gòu)件產(chǎn)生的扭矩的相反方向的扭矩，所述測量力調(diào)整部產(chǎn)生的所述扭矩是由彼此相對配置的至少兩個(gè)磁性構(gòu)件之間的磁力產(chǎn)生的引力所產(chǎn)生。因此，測量力是由彈性構(gòu)件和測量力調(diào)整部中產(chǎn)生的在相反方向上的兩個(gè)扭矩構(gòu)成的合成扭矩。另外，由于該在相反方向上的兩個(gè)扭矩隨著由檢測部檢測到的位移量的增大而增大，所以能夠不管位移量是大還是小都使由合成扭矩構(gòu)成的測量力穩(wěn)定。
[0010]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述彈性構(gòu)件為裝入所述轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部的十字彈簧，并且在所述十字彈簧未賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件扭矩的情況下，所述測量力調(diào)整部賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件在第一方向上的扭矩，使得所述測量觸頭壓靠待測量的部分。因此，能夠使轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部和彈性構(gòu)件形成為一體，由此能夠使形狀測量機(jī)的構(gòu)造緊湊。
[0011]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中在所述十字彈簧賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件在所述第一方向上的扭矩的情況下，由所述十字彈簧產(chǎn)生的扭矩比由所述測量力調(diào)整部產(chǎn)生的扭矩大，并且在所述十字彈簧賦予所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件在與所述第一方向相反的第二方向上的扭矩的情況下，由所述十字彈簧產(chǎn)生的扭矩比由所述測量力調(diào)整部產(chǎn)生的扭矩小。因此，能夠不管由檢測部檢測到的位移量是大還是小都將恒定方向上的測量力施加到待測物體。
[0012]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述測量力調(diào)整部包括:第一固定部，其與所述第二構(gòu)件接合；第二固定部，其相對于所述轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部的相對位置是固定的；第一磁性構(gòu)件，其固定于所述第一固定部；第二磁性構(gòu)件，其固定于所述第二固定部，使得在所述第一磁性構(gòu)件和所述第二磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向上的引力；第三磁性構(gòu)件，其固定于所述第一固定部；以及第四磁性構(gòu)件，其固定于所述第二固定部，使得在所述第三磁性構(gòu)件和所述第四磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向上的引力。所述第三磁性構(gòu)件經(jīng)由所述第一固定部被配置成在所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向面對所述第一磁性構(gòu)件。因此，能夠在兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生引力，并且能夠通過改變這兩個(gè)磁性構(gòu)件之間的距離來改變引力的大小。因而，能夠產(chǎn)生在由彈性構(gòu)件所產(chǎn)生的扭矩相反方向上的扭矩，并且該在相反方向上的扭矩的大小能夠隨著由彈性構(gòu)件產(chǎn)生的扭矩的大小的改變而改變。
[0013]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述第一磁性構(gòu)件和所述第二磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)具有截面朝向另一個(gè)磁性構(gòu)件變小的錐形形狀，并且所述第三磁性構(gòu)件和所述第四磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)具有截面朝向另一個(gè)磁性構(gòu)件變小的錐形形狀。因此，能夠通過磁性構(gòu)件的形狀來調(diào)整兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間的引力的改變。因而，例如，能夠使兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間的引力隨著這兩個(gè)磁性構(gòu)件之間的距離的改變而更線性地改變。
[0014]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述第一磁性構(gòu)件和所述第二磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)為永久磁體，并且所述第三磁性構(gòu)件和所述第四磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)為永久磁體。因此，能夠在兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生引力。
[0015]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述第一磁性構(gòu)件和所述第二磁性構(gòu)件之間的距離以及所述第三磁性構(gòu)件和所述第四磁性構(gòu)件之間的距離中的至少一個(gè)能夠隨著測量條件的改變而改變并且在測量所述工件時(shí)是恒定的。因此，能夠設(shè)定兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間的距離，并且能夠在開始測量工件之前調(diào)整測量力的大小。因而，能夠根據(jù)所需測量條件來調(diào)整測量的響應(yīng)性。
[0016]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述測量力調(diào)整部包括:第五磁性構(gòu)件，其與所述第二構(gòu)件接合；以及第六磁性構(gòu)件，其與所述第五磁性構(gòu)件分離并且被配置為在所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生在與所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向交叉的方向上的引力。所述第六磁性構(gòu)件相對于所述轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部的相對位置是固定的。所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件之間的距離在所述第六磁性構(gòu)件的所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向上的中央部面對所述第五磁性構(gòu)件時(shí)最大，并且所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件之間的距離隨著面對所述第五磁性構(gòu)件的所述第六磁性構(gòu)件沿所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向遠(yuǎn)離所述第五磁性構(gòu)件而變小。因此，能夠在兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生引力，并且能夠通過改變這兩個(gè)磁性構(gòu)件之間的距離來改變引力的大小。因而，能夠產(chǎn)生在由彈性構(gòu)件產(chǎn)生的扭矩的相反方向上的扭矩，并且該在相反方向上的扭矩的大小能夠隨著由彈性構(gòu)件產(chǎn)生的扭矩的大小的改變而改變。
[0017]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述形狀測量機(jī)還包括插在所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件之間的磁性流體。因此，能夠使兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間的引力增大。
[0018]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件中的至少一個(gè)為永久磁體。因此，能夠在兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生引力。
[0019]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述第五磁性構(gòu)件和所述第六磁性構(gòu)件之間的距離能夠隨著測量條件的改變而改變并且在測量所述工件時(shí)是恒定的。因此，能夠設(shè)定兩個(gè)彼此相對的磁性構(gòu)件之間的距離，并且能夠在開始測量工件之前調(diào)整測量力的大小。因而，能夠根據(jù)所需測量條件來調(diào)整測量的響應(yīng)性。
[0020]本發(fā)明的另一方面是上述形狀測量機(jī)，其中所述形狀測量機(jī)還包括:第七磁性構(gòu)件，其與所述第五磁性構(gòu)件分離并且被配置為在所述第五磁性構(gòu)件和所述第七磁性構(gòu)件之間產(chǎn)生在與所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向交叉的方向上的引力。所述第七磁性構(gòu)件相對于所述轉(zhuǎn)動支點(diǎn)部的相對位置是固定的。所述第五磁性構(gòu)件和所述第七磁性構(gòu)件之間的距離在所述第七磁性構(gòu)件的所述轉(zhuǎn)動運(yùn)動的周向上的中央部面對所述第五磁性構(gòu)件時(shí)