形狀測量機(jī)、形狀測量機(jī)的調(diào)整方法以及形狀測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種形狀測量機(jī)、形狀測量機(jī)的調(diào)整方法以及形狀測量方法。形狀測量機(jī)（1）用于對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，其包括：旋轉(zhuǎn)臺（10），其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部（20），其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺（10）上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部（30），其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺（10）上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)（40），其用于使上述直線仿形測量部（30）和上述旋轉(zhuǎn)臺（10）向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，將上述直線仿形測量部（30）和上述旋轉(zhuǎn)臺（10）調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置。
【專利說明】形狀測量機(jī)、形狀測量機(jī)的調(diào)整方法以及形狀測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形狀測量機(jī)、形狀測量機(jī)的調(diào)整方法以及形狀測量方法，涉及一種連續(xù)進(jìn)行所謂的圓度的測量和輪廓形狀的測量的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，對非球面透鏡等形狀復(fù)雜且要求高精度的產(chǎn)品來講，需要以較高的精度測量其表面形狀。
[0003]在測量這樣的產(chǎn)品(工件)時(shí)，采用了如下方法:利用直線移動式的形狀測量機(jī)對工件的表面進(jìn)行直線仿形測量，由此測量出沿著仿形軸線的輪廓形狀(參照文獻(xiàn)1:日本特開 2010 — 164532 號公報(bào))。
[0004]此外，對非球面透鏡等旋轉(zhuǎn)體形狀的工件采用了如下方法:利用具有旋轉(zhuǎn)臺的形狀測量機(jī)或者圓度測量機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，從而測量出工件的相對于中心軸線的圓度即工件表面的形狀變化(參照文獻(xiàn)2 (日本特開2010 - 185804號公報(bào))或者文獻(xiàn)3:日本特開2011 — 208994 號公報(bào))。
[0005]如上所述，針對非球面透鏡等旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量這兩者。
[0006]其中，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量時(shí)，使用了具有旋轉(zhuǎn)臺的圓度測量機(jī)，在進(jìn)行直線仿形測量時(shí)，使用了直線移動式的形狀測量機(jī)。
[0007]這樣，對同一工件需要利用圓度測量機(jī)和形狀測量機(jī)這兩種不同的測量機(jī)來進(jìn)行測量，從而，在每次將工件安裝于各測量機(jī)時(shí)都需要進(jìn)行工件位置調(diào)整。
[0008]在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量時(shí)，需要利用圓度測量機(jī)對旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸與工件的中心軸之間的偏移(偏心)和傾斜進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，在進(jìn)入本來的旋轉(zhuǎn)仿形測量之前，需要重復(fù)進(jìn)行預(yù)測量來進(jìn)行使偏心量歸零的調(diào)整或者使傾斜歸零的調(diào)整(定心)。此外，將偏心量的調(diào)整視為定心、將傾斜的調(diào)整視為水平調(diào)整而有所區(qū)分，但是，在以下的說明中，技術(shù)用語“定心”是指合并了狹義的定心和水平調(diào)整的意思。
[0009]形狀測量機(jī)多用于沿著工件直徑的直線仿形測量，因此，在進(jìn)入本來的直線仿形測量之前，需要進(jìn)行調(diào)整(對準(zhǔn)調(diào)整(日文:通D出L.))以使仿形軸線重合于工件的直徑(穿過工件的中心軸的軸線)而使傾斜歸零。具體地講，重復(fù)進(jìn)行預(yù)測量，將兩個(gè)軸線的偏移量調(diào)整為零，然后將傾斜調(diào)整為歸零。另外，將兩個(gè)軸線的偏移量調(diào)整為零的動作視作對準(zhǔn)調(diào)整、將傾斜的調(diào)整視作水平調(diào)整而有所區(qū)分，但是，在以下的說明中，技術(shù)用語“對準(zhǔn)調(diào)整”是指合并了狹義的對準(zhǔn)調(diào)整和水平調(diào)整的意思。
[0010]這樣，由于將同一工件依次安裝在圓度測量機(jī)和形狀測量機(jī)上來進(jìn)行測量，因此無論對圓度測量機(jī)還是對形狀測量機(jī)來講，為了對工件進(jìn)行位置調(diào)整都需要重復(fù)繁雜的預(yù)測量作業(yè)，在改善作業(yè)效率方面存在障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供能夠簡化工件位置調(diào)整而提高作業(yè)效率的形狀測量機(jī)、形狀測量機(jī)的調(diào)整方法以及形狀測量方法。
[0012]本發(fā)明的形狀測量機(jī)用于對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，其特征在于，該形狀測量機(jī)包括:旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，將上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置。
[0013]在本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)仿形測量部采用圓度測量機(jī)的測量部分構(gòu)成即可，能夠使用具有測頭的構(gòu)件等，該測頭與利用旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)的工件的上表面和外周面等相接觸、或者與透鏡等球面狀的工件表面的任意半徑位置相接觸。
[0014]此外，直線仿形測量部采用單軸移動式的形狀測量機(jī)、輪廓測量機(jī)的測量部分構(gòu)成即可，能夠使用具有測頭的構(gòu)件等，該測頭設(shè)置于旋轉(zhuǎn)臺的附近，且與載置在旋轉(zhuǎn)臺上的工件的表面相接觸、同時(shí)以橫越該表面的方式移動。
[0015]這些旋轉(zhuǎn)仿形測量部和直線仿形測量部的測頭不限于接觸式，也可以是光學(xué)式等非接觸式。
[0016]旋轉(zhuǎn)臺采用現(xiàn)有的圓度測量機(jī)所使用的構(gòu)件即可，只要是具有定心和水平調(diào)整的調(diào)整機(jī)構(gòu)的構(gòu)件即可。
[0017]對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)只要是能夠使直線仿形測量部向與測量軸線交叉的方向移動的移動機(jī)構(gòu)即可，除了能夠使用安裝在基臺與旋轉(zhuǎn)臺之間的直線移動機(jī)構(gòu)之外，也可以在直線仿形測量部的支承構(gòu)造上構(gòu)成同向的直線移動機(jī)構(gòu)。
[0018]作為將直線仿形測量部和旋轉(zhuǎn)臺以測量軸線穿過旋轉(zhuǎn)軸線的方式進(jìn)行位置調(diào)整的方法，優(yōu)選的是后述的本發(fā)明的形狀測量機(jī)的調(diào)整方法，但是，也可以事先限定各預(yù)先測量好的測量軸線位置和旋轉(zhuǎn)軸線位置，在組裝時(shí)參照該限定值來進(jìn)行調(diào)整等，只要能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)直線仿形測量部和旋轉(zhuǎn)臺的相對位置即可，也可以是其他方法。
[0019]在制造時(shí)或者設(shè)置時(shí)只要進(jìn)行一次直線仿形測量部和旋轉(zhuǎn)臺之間的位置調(diào)整即可，但為了維持高精度，也可以在定期維護(hù)時(shí)等進(jìn)行。
[0020]在這樣的本發(fā)明中，在對工件進(jìn)行測量之前，事先進(jìn)行使用校正用工件等的虛擬測量，來調(diào)整直線仿形測量部和旋轉(zhuǎn)臺之間的相對位置。
[0021]在對工件進(jìn)行測量時(shí)，首先，將工件載置在旋轉(zhuǎn)臺上進(jìn)行定心。在完成定心之后，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，并獲取由旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量所得到的測量數(shù)據(jù)。在對其他工件進(jìn)行測量時(shí)，在將其載置在旋轉(zhuǎn)臺上并進(jìn)行定心之后，只要依次進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量即可。此時(shí)，也可以顛倒旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量的順序。
[0022]這樣，在本發(fā)明中，能夠省略通常在直線仿形測量之前進(jìn)行的對準(zhǔn)調(diào)整。原因在于，本發(fā)明的形狀測量機(jī)同時(shí)包括旋轉(zhuǎn)仿形測量部和直線仿形測量部，且旋轉(zhuǎn)仿形測量部和直線仿形測量部的位置關(guān)系固定，并且無需將同一工件從旋轉(zhuǎn)臺上取下，使該同一工件共用于旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，因此能夠獲得與通過事先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量部和直線仿形測量部之間的相對位置調(diào)整而進(jìn)行對準(zhǔn)調(diào)整相當(dāng)?shù)男Ч?，因而，能夠省略每次測量時(shí)要進(jìn)行的對準(zhǔn)調(diào)整。
[0023]采用這樣的本發(fā)明，能夠?qū)ぜ来芜M(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，在工件進(jìn)行測量時(shí)所需的調(diào)整是指只要使工件相對于旋轉(zhuǎn)臺進(jìn)行定心即可。因而，在本發(fā)明中，能夠省略像以往那樣在每次對工件進(jìn)行測量時(shí)都需要進(jìn)行的對準(zhǔn)調(diào)整作業(yè)，能夠簡化工件位置調(diào)整而提高作業(yè)效率。
[0024]采用本發(fā)明的形狀測量機(jī)，除了能夠?qū)崿F(xiàn)上述的提高作業(yè)效率之外，在測量數(shù)據(jù)處理方面也能夠獲得優(yōu)異的效果。
[0025]即，由于在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量時(shí)，無需將載置在旋轉(zhuǎn)臺上的同一工件取下就能夠進(jìn)行各測量，因此能夠容易地使旋轉(zhuǎn)仿形測量部與直線仿形測量部之間的坐標(biāo)系相對應(yīng)，也能夠容易地應(yīng)用于這樣的用途:將由旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量所獲得的工件的各測量數(shù)據(jù)合成來進(jìn)行三維數(shù)據(jù)化等。
[0026]而且，在直線仿形測量過程中，進(jìn)行隨著沿工件的直徑方向移動的仿形測量，但是，也可以利用旋轉(zhuǎn)臺使工件旋轉(zhuǎn)，因而，能夠測量出工件表面的沿著在多個(gè)方向上的直徑的輪廓形狀(單軸二維數(shù)據(jù))。例如，通過一邊使工件一點(diǎn)一點(diǎn)地旋轉(zhuǎn)微小角度一邊沿著直徑進(jìn)行仿形測量，并適當(dāng)?shù)乩脭?shù)據(jù)的平滑化處理等，也能夠獲得工件的三維數(shù)據(jù)。
[0027]對于本發(fā)明的形狀測量機(jī)的調(diào)整方法，該形狀測量機(jī)包括:旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，該形狀測量機(jī)的調(diào)整方法為了對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量而將上述形狀測量機(jī)的上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置，其特征在于，該形狀測量機(jī)的調(diào)整方法包括:準(zhǔn)備工序，將校正用工件載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上；定心工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述校正用工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并調(diào)整上述校正用工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的位置和姿勢，以使上述校正用工件的中心軸線與上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線對齊；以及對準(zhǔn)調(diào)整工序，利用上述直線仿形測量部對調(diào)整過位置的上述校正用工件進(jìn)行直線仿形測量，并對上述對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作來調(diào)整上述校正用工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的相對位置，以使上述直線仿形測量部的測量軸線穿過上述校正用工件的中心軸線。
[0028]在這樣的本發(fā)明中，通過準(zhǔn)備工序?qū)⑿Ｕ霉ぜd置在旋轉(zhuǎn)臺上，通過定心工序?qū)πＵ霉ぜ托D(zhuǎn)臺進(jìn)行定心，之后，通過對準(zhǔn)調(diào)整工序?qū)πＵ霉ぜ椭本€仿形測量部進(jìn)行位置調(diào)整。由于校正用工件已相對于旋轉(zhuǎn)臺定心，因此只要調(diào)整為直線仿形測量部的測量軸線穿過校正用工件的中心軸線，就能夠調(diào)整為測量軸線穿過旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線。
[0029]另外，也可以將與實(shí)際要進(jìn)行測量的工件相同的工件用作校正用工件，但是，優(yōu)選的是中心軸線明了那樣的形狀、例如具有圓筒狀的外周面的形狀。此外，在直線仿形測量中，優(yōu)選的是能夠清楚地把握中心軸線的形狀，優(yōu)選的是在中心軸線上具有頂點(diǎn)的圓錐以及其他形狀。
[0030]本發(fā)明的形狀測量方法用于對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，其特征在于，該形狀測量方法使用形狀測量機(jī)，該形狀測量機(jī)包括:旋轉(zhuǎn)臺’其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，事先進(jìn)行位置調(diào)整工序，將上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置，然后進(jìn)行如下工序:載置工序，將上述工件載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上；定心工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并調(diào)整上述工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的位置和姿勢，以使上述工件的中心軸線與上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線對齊；旋轉(zhuǎn)仿形測量工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對調(diào)整過位置和姿勢的上述工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量；以及直線仿形測量工序，利用上述直線仿形測量部對調(diào)整過位置和姿勢的上述工件進(jìn)行直線仿形測量。
[0031]在這樣的本發(fā)明中，能夠獲得與上述的在本發(fā)明的形狀測量機(jī)中所說明的內(nèi)容同樣的作用效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是表示本發(fā)明的形狀測量機(jī)的一實(shí)施方式的俯視圖。
[0033]圖2是表示上述實(shí)施方式的主視圖。
[0034]圖3是表示上述實(shí)施方式的側(cè)視圖。
[0035]圖4是表示上述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)仿形測量動作的立體圖。
[0036]圖5是表示上述實(shí)施方式的直線仿形測量動作的立體圖。
[0037]圖6是表示上述實(shí)施方式的形狀測量方法的流程圖。
[0038]圖7是表示上述實(shí)施方式的位置調(diào)整方法的流程圖。
[0039]圖8是表示利用上述實(shí)施方式的位置調(diào)整方法進(jìn)行操作的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照附圖對本發(fā)明的一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0041]形狀測暈機(jī)
[0042]如圖1、圖2以及圖3所示,形狀測量機(jī)I包括:測量機(jī)主體2 ；以及用于控制該測量機(jī)主體2的控制裝置3。
[0043]測量機(jī)主體2具有由除震臺4支承著的基臺5，在該基臺5上包括旋轉(zhuǎn)臺10、旋轉(zhuǎn)仿形測量部20、直線仿形測量部30，在旋轉(zhuǎn)臺10與基臺5之間包括對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40。
[0044]控制裝置3包括未圖示的驅(qū)動控制裝置和運(yùn)算處理裝置，驅(qū)動控制裝置能夠根據(jù)由運(yùn)算處理裝置執(zhí)行的動作程序來控制測量機(jī)主體2的各部，并且，能夠利用運(yùn)算處理裝置對來自各部的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0045]旋轉(zhuǎn)臺10具有:圓盤狀的載置板11，在其上表面能夠載置工件；以及主體12，其以能夠使該載置板11自由旋轉(zhuǎn)的方式支承該載置板11。
[0046]在主體12的下部設(shè)置有基部13，旋轉(zhuǎn)臺10借助該基部13支承在對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40和基臺5上。
[0047]在主體12中收納有未圖示的電動馬達(dá)等驅(qū)動源，該驅(qū)動源固定于基部13，通過傳遞來自該驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)力，能夠使載置板11相對于基部13旋轉(zhuǎn)。
[0048]雖均未圖示，但在主體12設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸線位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)，該旋轉(zhuǎn)軸線位置調(diào)整機(jī)構(gòu)用于使載置板11相對于基部13和驅(qū)動源向X軸方向和Y軸方向水平移動，該傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)用于對載置板11相對于旋轉(zhuǎn)軸線的向X軸方向和Y軸方向的傾斜進(jìn)行調(diào)整。利用這些旋轉(zhuǎn)軸線位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)，能夠?qū)d置板11相對于驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)軸線的水平位置(X軸方向、Y軸方向上的位置)以及傾斜進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)d置在載置板11上的工件進(jìn)行“定心”(包含對水平位置進(jìn)行調(diào)整的狹義的定心和對傾斜進(jìn)行調(diào)整的水平調(diào)整)。
[0049]旋轉(zhuǎn)仿形測量部20采用了現(xiàn)有的圓度測量機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0050]旋轉(zhuǎn)仿形測量部20設(shè)置于基臺5的上表面、且與旋轉(zhuǎn)臺10的Y軸+方向相鄰的部位。在基臺5的上表面設(shè)置有鉛垂(Z軸方向)延伸的立柱21，在該立柱21上安裝有滑塊22。在滑塊22安裝有沿Y軸一方向延伸的臂23，在該臂23的頂端支承有沿與臂23正交的方向延伸的觸頭24。
[0051]臂23能夠調(diào)整繞其長度方向軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)位置，通過該調(diào)整，能夠?qū)⒂|頭24保持在鉛垂方向(Z軸方向)上或者水平方向(X軸方向)上或者保持為介于上述兩個(gè)方向之間的傾斜狀態(tài)。另外，圖1?圖3表示的是將觸頭24保持在水平方向(X軸方向)上的狀態(tài)。
[0052]臂23能夠利用內(nèi)置于滑塊22內(nèi)的未圖示的Y軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)相對于滑塊22在長度方向(Y軸方向)上移動?；瑝K22能夠利用未圖不的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)相對于立柱21在鉛垂方向(Z軸方向)上移動。在臂23與觸頭24之間設(shè)置有未圖示的進(jìn)退移動機(jī)構(gòu)，能夠使觸頭24相對于臂23在觸頭24的長度方向(Z軸方向、X軸方向、其他與Y軸交叉的方向)上進(jìn)退。
[0053]由此，旋轉(zhuǎn)仿形測量部20能夠調(diào)整觸頭24相對于旋轉(zhuǎn)臺10在X軸、Y軸、Z軸等各軸上的位置，通過調(diào)整這些在各軸上的位置，能夠使觸頭24與載置在旋轉(zhuǎn)臺10上的工件的表面的任意位置相接觸，從而能夠?qū)ぜ砻孢M(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量(參照圖4)。
[0054]在圖4中，工件W是非球面透鏡。在使觸頭24與自工件W的表面的中心軸線起規(guī)定半徑的位置相接觸的狀態(tài)下，通過使旋轉(zhuǎn)臺10旋轉(zhuǎn)，觸頭24的接觸位置能夠在工件W的表面繪出圓形的軌跡，從而能夠?qū)ぜ進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量。
[0055]直線仿形測量部30采用了現(xiàn)有的輪廓測量機(jī)的結(jié)構(gòu)。
[0056]直線仿形測量部30設(shè)置于基臺5的上表面、且與旋轉(zhuǎn)臺10的X軸+方向相鄰的部位。在基臺5的上表面設(shè)置有鉛垂(沿Z軸方向)延伸的立柱31，在該立柱31上安裝有滑塊32。在滑塊32安裝有沿X軸一方向延伸的臂33，在臂33的頂端支承有鉛垂朝下(Z軸一方向)延伸的觸頭34。
[0057]臂33能夠利用內(nèi)置于滑塊32內(nèi)的未圖示的X軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)相對于滑塊32在長度方向(X軸方向)上移動?；瑝K32能夠利用未圖不的Z軸驅(qū)動機(jī)構(gòu)相對于立柱31在鉛垂方向(Z軸方向)上移動。
[0058]由此，直線仿形測量部30能夠調(diào)整觸頭34相對于旋轉(zhuǎn)臺10在X軸、Z軸等各軸上的位置，能夠在觸頭34與載置在旋轉(zhuǎn)臺10上的工件的表面接觸的狀態(tài)下，使該觸頭34沿著X軸方向(測量軸線)移動。通過這樣的移動使觸頭34沿著工件表面在Z軸方向上位移，能夠?qū)ぜ砻孢M(jìn)行直線仿形測量(參照圖5)。
[0059]在圖5中，工件W是非球面透鏡。通過使觸頭34接觸工件W的表面、同時(shí)沿著工件W的直徑移動來進(jìn)行直線仿形測量，能夠獲得工件W的截面形狀(輪廓形狀)。
[0060]對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40在箱狀的主體41的上表面具有載置臺42，該載置臺42能夠被內(nèi)置于主體41內(nèi)的未圖不的驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動，能夠相對于主體41向Y軸方向移動。
[0061]主體41設(shè)置于基臺5的上表面，在載置臺42的上表面支承有旋轉(zhuǎn)臺10。在使載置臺42相對于主體41移動時(shí)，旋轉(zhuǎn)臺10相對于基臺5向Y軸方向移動。通過這樣的移動，能夠?qū)πD(zhuǎn)臺10和直線仿形測量部30的在Y軸方向上的相對位置進(jìn)行調(diào)整。
[0062]直線仿形測量部30以X軸方向?yàn)闇y量軸線，對觸頭34在Z軸方向上的位移進(jìn)行檢測，由直線仿形測量部30在Y軸方向上的位置調(diào)整來進(jìn)行相對于載置在旋轉(zhuǎn)臺10上的工件的對準(zhǔn)調(diào)整。因而，利用能夠進(jìn)行在Y軸方向上的移動的對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40，能夠?qū)崿F(xiàn)直線仿形測量部30的對準(zhǔn)調(diào)整(狹義的對準(zhǔn)調(diào)整)。
[0063]另外，雖然省略了圖示，但直線仿形測量部30具有用于調(diào)整測量軸線的在X軸方向上的傾斜的機(jī)構(gòu)，能夠?qū)y量軸線的相對于旋轉(zhuǎn)臺10的傾斜進(jìn)行調(diào)整(水平調(diào)整)。在以下的說明中出現(xiàn)了 “對準(zhǔn)調(diào)整”的情況下，包含上述的由對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40進(jìn)行的狹義的對準(zhǔn)調(diào)整和由直線仿形測量部30自身進(jìn)行的水平調(diào)整。
[0064]形狀測暈方法
[0065]在本實(shí)施方式的形狀測量機(jī)I中，通過利用控制裝置3對測量機(jī)主體2進(jìn)行控制，來對工件的形狀進(jìn)行測量。圖6表示具體的步驟。
[0066]如圖6所示，在利用形狀測量機(jī)I對工件進(jìn)行測量時(shí)，事先將直線仿形測量部30和旋轉(zhuǎn)臺10調(diào)整為直線仿形測量部30的測量軸線穿過旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置(位置調(diào)整工序，圖6的處理SI)。關(guān)于該位置調(diào)整工序，之后利用圖7詳細(xì)地描述優(yōu)選的步驟。
[0067]在通過位置調(diào)整工序進(jìn)行了位置調(diào)整之后的形狀測量機(jī)I中，將工件載置在旋轉(zhuǎn)臺10上(載置工序，圖6的處理S2)，事先利用旋轉(zhuǎn)仿形測量部20對載置在旋轉(zhuǎn)臺10上的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量(虛擬測量)，調(diào)整工件相對于旋轉(zhuǎn)臺10的位置和姿勢，以使工件的中心軸線與旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線對齊(定心工序，圖6的處理S3)。
[0068]在對工件進(jìn)行定心之后，利用旋轉(zhuǎn)仿形測量部20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并且利用直線仿形測量部30進(jìn)行直線仿形測量。在本實(shí)施方式中，先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，接著再進(jìn)行直線仿形測量。
[0069]在旋轉(zhuǎn)仿形測量工序(圖6的處理S4)中，使旋轉(zhuǎn)仿形測量部20的觸頭24與工件的表面接觸，并在該狀態(tài)下使旋轉(zhuǎn)臺10旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量(參照圖4)。
[0070]也可以使觸頭24的接觸位置的距工件中心軸線的距離(旋轉(zhuǎn)仿形測量時(shí)的半徑)發(fā)生變化來進(jìn)行多次該旋轉(zhuǎn)仿形測量，直到在所有半徑位置處的旋轉(zhuǎn)仿形測量結(jié)束為止，都重復(fù)同樣的處理(圖6的處理S5)。
[0071]在直線仿形測量工序(圖6的處理S6)中，使直線仿形測量部30的觸頭34與工件的表面接觸，并使觸頭34沿著工件W的直徑方向上的測量軸線移動來進(jìn)行直線仿形測量(參照圖5)。
[0072]也可以利用旋轉(zhuǎn)臺10使工件W旋轉(zhuǎn)而沿著多個(gè)方向上的直徑進(jìn)行該直線仿形測量，直至在所有方位進(jìn)行的直線仿形測量結(jié)束為止，都重復(fù)同樣的處理(圖6的處理S7)。
[0073]當(dāng)這些旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量全部結(jié)束之后，若為移到對下一工件進(jìn)行測量的情況，重復(fù)處理S2以后的步驟，若不繼續(xù)進(jìn)行測量，則結(jié)束測量(圖6的處理S8)。
[0074]形狀測暈機(jī)的調(diào)整方法
[0075]在本實(shí)施方式的形狀測量機(jī)I中，在對工件進(jìn)行測量之前，先進(jìn)行位置調(diào)整工序(圖6的處理SI)，位置調(diào)整工序是指調(diào)整為直線仿形測量部30的測量軸線穿過旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線。圖7表示該位置調(diào)整工序的優(yōu)選的步驟。
[0076]如圖7所示，位置調(diào)整工序的優(yōu)選的步驟包含如下各步驟:將校正用工件載置在旋轉(zhuǎn)臺10上(處理Sll);對校正用工件進(jìn)行定心(處理S12?S14)，并且使校正用工件與直線仿形測量部30進(jìn)行對準(zhǔn)調(diào)整(處理S15?S17);以及將校正用工件取下(處理S18)。
[0077]在對校正用工件進(jìn)行定心(處理S12?S14)的過程中，利用旋轉(zhuǎn)仿形測量部20對校正用工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，檢測測量結(jié)果所顯示出來的變化(因校正用工件的中心軸線與旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線相互偏移而導(dǎo)致)(處理S12)，并判定測量結(jié)果的變化是否屬于容許范圍內(nèi)(處理S13)，若不在容許范圍內(nèi)，則利用旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線位置調(diào)整機(jī)構(gòu)和傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)對校正用工件的中心軸線相對于旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線的位置和傾斜進(jìn)行調(diào)整(處理S14)。然后，再次通過旋轉(zhuǎn)仿形測量來檢測上述兩個(gè)軸線相互偏移的情況(處理S12)，并進(jìn)行判定(處理S13 )，若判定為在容許范圍內(nèi)，則結(jié)束校正用工件的定心。
[0078]在與直線仿形測量部30的對準(zhǔn)調(diào)整(處理S15?S17)的過程中，通過一邊使測量軸線一點(diǎn)一點(diǎn)地挪動微小尺寸一邊進(jìn)行多次直線仿形測量，推斷貫穿校正用工件的中心軸線來進(jìn)行對準(zhǔn)調(diào)整。即，重復(fù)如下的步驟:利用直線仿形測量部30對校正用工件進(jìn)行直線仿形測量(處理S15)，并在每次測量之后將上次測量數(shù)據(jù)與本次測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較(例如，根據(jù)發(fā)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)中的最高位置即Z軸坐標(biāo)值的最大值的相對最大(日文:極大)等)來判定是否穿過校正用工件的中心軸線(處理S16)，并利用對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40使直線仿形測量部30的測量軸線(X軸方向)在Y軸方向上挪動微小尺寸(處理S17 )。若在此期間，在處理S16中能夠確認(rèn)穿過校正用工件的中心軸線，則在該時(shí)間點(diǎn)結(jié)束重復(fù)動作。由于在該時(shí)間點(diǎn)直線仿形測量部30的測量軸線為穿過校正用工件的中心軸線(通過之前的定心步驟已經(jīng)處于與旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線對齊的狀態(tài))的狀態(tài)，因此，由此結(jié)束與直線仿形測量部30的對準(zhǔn)調(diào)整。
[0079]通過以上的步驟，通過對校正用工件進(jìn)行定心(處理S12?S14)，能夠使校正用工件的中心軸線成為與旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線對齊的狀態(tài)，通過與直線仿形測量部30的對準(zhǔn)調(diào)整(處理S15?S17)，能夠使直線仿形測量部30的測量軸線成為穿過校正用工件的中心軸線的狀態(tài)、即穿過旋轉(zhuǎn)臺10的旋轉(zhuǎn)軸線的狀態(tài)，其結(jié)果，完成了直線仿形測量部30相對于旋轉(zhuǎn)臺10的位置調(diào)整。
[0080]之后，將校正用工件從旋轉(zhuǎn)臺10去除(處理S18)，通過以上步驟能夠?qū)崿F(xiàn)位置調(diào)整工序所需的功能。
[0081]此外，上述的在位置調(diào)整工序中所使用的校正用工件能夠使用圖8所示的那樣的專用的校正用工件60。
[0082]如圖8所示，校正用工件60具有:能夠載置在旋轉(zhuǎn)臺10的載置板11上的圓柱狀的壓鐵部61、自壓鐵部61的上表面以偏心的方式立起的支承部62、以及固定在支承部62的上端且中心位置位于壓鐵部61的中心軸線上的球狀的接觸部63。
[0083]就這樣的校正用工件60而言，通過使旋轉(zhuǎn)仿形測量部20的觸頭24與接觸部63的赤道位置接觸來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并調(diào)整為不會發(fā)生抖動，從而能夠相對于旋轉(zhuǎn)臺10進(jìn)行定心。
[0084]然后，通過使直線仿形測量部30的觸頭34接觸接觸部63的上表面、同時(shí)以沿著接觸部63的上表面的方式自接觸部63的一側(cè)的側(cè)表面移動至相反的一側(cè)的側(cè)表面，能夠測量出接觸部63的輪廓形狀數(shù)據(jù)，只要選擇出表示最高頂點(diǎn)的狀態(tài)，就能夠獲得穿過校正用工件60的中心軸線的直徑方向上的測量軸線，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對準(zhǔn)調(diào)整。
[0085]實(shí)施方式的效果
[0086]采用上述那樣的實(shí)施方式，能夠?qū)ぜ来芜M(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，在工件進(jìn)行測量時(shí)所需的調(diào)整是指只要進(jìn)行使工件相對于旋轉(zhuǎn)臺的定心即可。因而，能夠省略像以往那樣在每次對工件進(jìn)行測量時(shí)都需要進(jìn)行的對準(zhǔn)調(diào)整作業(yè)，能夠簡化工件位置調(diào)整而提聞作業(yè)效率。
[0087]而且，在本實(shí)施方式中，除了能實(shí)現(xiàn)上述的提高作業(yè)效率之外，在測量數(shù)據(jù)處理方面也能夠獲得優(yōu)異的效果。
[0088]S卩，由于在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量時(shí)，無需將載置在旋轉(zhuǎn)臺10上的同一工件取下就能夠進(jìn)行各測量，因此能夠容易地使旋轉(zhuǎn)仿形測量部20與直線仿形測量部30之間的坐標(biāo)系相對應(yīng)，也能夠容易地應(yīng)用于這樣的用途:將由旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量所獲得的工件的各測量數(shù)據(jù)合成來進(jìn)行三維數(shù)據(jù)化等。
[0089]而且，在直線仿形測量過程中，進(jìn)行隨著沿工件的直徑方向移動的仿形測量，但是，也可以利用旋轉(zhuǎn)臺10使工件旋轉(zhuǎn)，因而，能夠測量出工件表面的沿著在多個(gè)方向上的直徑的輪廓形狀(單軸二維數(shù)據(jù))。例如，如圖6的處理S6?S7所述，通過一邊使工件一點(diǎn)一點(diǎn)地旋轉(zhuǎn)微小角度一邊沿著直徑進(jìn)行仿形測量，并適當(dāng)?shù)乩脭?shù)據(jù)的平滑化處理等，也能夠獲得工件的三維數(shù)據(jù)。
[0090]奪形例
[0091]此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)進(jìn)行的變形等均包含于本發(fā)明。
[0092]例如，旋轉(zhuǎn)臺10、旋轉(zhuǎn)仿形測量部20以及直線仿形測量部30分別采用現(xiàn)有的圓度測量機(jī)或者單軸移動式的形狀測量機(jī)、輪廓測量機(jī)的一部分來構(gòu)成即可，這些旋轉(zhuǎn)仿形測量部和直線仿形測量部的測頭不限于接觸式，也可以是光學(xué)式等非接觸式。
[0093]對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40不限于安裝在基臺5與旋轉(zhuǎn)臺10之間，也可以安裝在直線仿形測量部30與基臺5之間，若直線仿形測量部30具有能夠用作對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)40的移動機(jī)構(gòu)，則也可以將該移動機(jī)構(gòu)用作對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種形狀測量機(jī)，其用于對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，其特征在于， 該形狀測量機(jī)包括: 旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)； 旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移； 直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及 對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動， 將上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置。
2.一種形狀測量機(jī)的調(diào)整方法，其中，該形狀測量機(jī)包括:旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，該形狀測量機(jī)的調(diào)整方法為了對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量而將上述形狀測量機(jī)的上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置，其特征在于， 該形狀測量機(jī)的調(diào)整方法包括: 準(zhǔn)備工序，將校正用工件載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上； 定心工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述校正用工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并調(diào)整上述校正用工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的位置和姿勢，以使上述校正用工件的中心軸線與上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線對齊；以及 對準(zhǔn)調(diào)整工序，利用上述直線仿形測量部對調(diào)整過位置的上述校正用工件進(jìn)行直線仿形測量，并對上述對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作來調(diào)整上述校正用工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的相對位置，以使上述直線仿形測量部的測量軸線穿過上述校正用工件的中心軸線。
3.一種形狀測量方法，其用于對旋轉(zhuǎn)體形狀的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量和直線仿形測量，其特征在于， 該形狀測量方法使用形狀測量機(jī)，該形狀測量機(jī)包括:旋轉(zhuǎn)臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的位移；直線仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件的表面的沿著規(guī)定的測量軸線的輪廓形狀；以及對準(zhǔn)調(diào)整機(jī)構(gòu)，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動， 事先進(jìn)行位置調(diào)整工序，將上述直線仿形測量部和上述旋轉(zhuǎn)臺調(diào)整為上述測量軸線穿過上述旋轉(zhuǎn)軸線的相對位置， 然后進(jìn)行如下工序: 載置工序，將上述工件載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上； 定心工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對載置在上述旋轉(zhuǎn)臺上的上述工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量，并調(diào)整上述工件相對于上述旋轉(zhuǎn)臺的位置和姿勢，以使上述工件的中心軸線與上述旋轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線對齊； 旋轉(zhuǎn)仿形測量工序，利用上述旋轉(zhuǎn)仿形測量部對調(diào)整過位置和姿勢的上述工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)仿形測量；以及 直線仿形測量工序，利用上述直線仿形測量部對調(diào)整過位置和姿勢的上述工件進(jìn)行直線仿 形測量。
【文檔編號】G01B5/20GK103776346SQ201310489579
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月18日
【發(fā)明者】進(jìn)藤秀樹, 大森義幸 申請人:株式會社三豐