形狀測量機、形狀測量機的調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、形狀測量機的調整方法以及形狀測量方法。形狀測量機（1）用于對旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，其包括：旋轉臺（10），其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部（20），其用于測量被載置在上述旋轉臺（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；以及對準調整機構（40），其用于使上述直線仿形測量部（30）和上述旋轉臺（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）和上述旋轉臺（10）調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置。
【專利說明】形狀測量機、形狀測量機的調整方法以及形狀測量方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及形狀測量機、形狀測量機的調整方法以及形狀測量方法，涉及一種連續(xù)進行所謂的圓度的測量和輪廓形狀的測量的技術。
【背景技術】
[0002]以往，對非球面透鏡等形狀復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，采用了如下方法:利用直線移動式的形狀測量機對工件的表面進行直線仿形測量，由此測量出沿著仿形軸線的輪廓形狀(參照文獻1:日本特開 2010 — 164532 號公報)。
[0004]此外，對非球面透鏡等旋轉體形狀的工件采用了如下方法:利用具有旋轉臺的形狀測量機或者圓度測量機進行旋轉仿形測量，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2 (日本特開2010 - 185804號公報)或者文獻3:日本特開2011 — 208994 號公報)。
[0005]如上所述，針對非球面透鏡等旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量這兩者。
[0006]其中，在進行旋轉仿形測量時，使用了具有旋轉臺的圓度測量機，在進行直線仿形測量時，使用了直線移動式的形狀測量機。
[0007]這樣，對同一工件需要利用圓度測量機和形狀測量機這兩種不同的測量機來進行測量，從而，在每次將工件安裝于各測量機時都需要進行工件位置調整。
[0008]在進行旋轉仿形測量時，需要利用圓度測量機對旋轉臺的旋轉軸與工件的中心軸之間的偏移(偏心)和傾斜進行調節(jié)。因此，在進入本來的旋轉仿形測量之前，需要重復進行預測量來進行使偏心量歸零的調整或者使傾斜歸零的調整(定心)。此外，將偏心量的調整視為定心、將傾斜的調整視為水平調整而有所區(qū)分，但是，在以下的說明中，技術用語“定心”是指合并了狹義的定心和水平調整的意思。
[0009]形狀測量機多用于沿著工件直徑的直線仿形測量，因此，在進入本來的直線仿形測量之前，需要進行調整(對準調整(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，重復進行預測量，將兩個軸線的偏移量調整為零，然后將傾斜調整為歸零。另外，將兩個軸線的偏移量調整為零的動作視作對準調整、將傾斜的調整視作水平調整而有所區(qū)分，但是，在以下的說明中，技術用語“對準調整”是指合并了狹義的對準調整和水平調整的意思。
[0010]這樣，由于將同一工件依次安裝在圓度測量機和形狀測量機上來進行測量，因此無論對圓度測量機還是對形狀測量機來講，為了對工件進行位置調整都需要重復繁雜的預測量作業(yè)，在改善作業(yè)效率方面存在障礙。
【發(fā)明內容】
[0011]本發(fā)明的目的在于，提供能夠簡化工件位置調整而提高作業(yè)效率的形狀測量機、形狀測量機的調整方法以及形狀測量方法。
[0012]本發(fā)明的形狀測量機用于對旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，其特征在于，該形狀測量機包括:旋轉臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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；以及對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉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臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置。
[0013]在本發(fā)明中，旋轉仿形測量部采用圓度測量機的測量部分構成即可，能夠使用具有測頭的構件等，該測頭與利用旋轉臺旋轉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、輪廓測量機的測量部分構成即可，能夠使用具有測頭的構件等，該測頭設置于旋轉臺的附近，且與載置在旋轉臺上的工件的表面相接觸、同時以橫越該表面的方式移動。
[0015]這些旋轉仿形測量部和直線仿形測量部的測頭不限于接觸式，也可以是光學式等非接觸式。
[0016]旋轉臺采用現(xiàn)有的圓度測量機所使用的構件即可，只要是具有定心和水平調整的調整機構的構件即可。
[0017]對準調整機構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構即可，除了能夠使用安裝在基臺與旋轉臺之間的直線移動機構之外，也可以在直線仿形測量部的支承構造上構成同向的直線移動機構。
[0018]作為將直線仿形測量部和旋轉臺以測量軸線穿過旋轉軸線的方式進行位置調整的方法，優(yōu)選的是后述的本發(fā)明的形狀測量機的調整方法，但是，也可以事先限定各預先測量好的測量軸線位置和旋轉軸線位置，在組裝時參照該限定值來進行調整等，只要能夠適當?shù)卣{節(jié)直線仿形測量部和旋轉臺的相對位置即可，也可以是其他方法。
[0019]在制造時或者設置時只要進行一次直線仿形測量部和旋轉臺之間的位置調整即可，但為了維持高精度，也可以在定期維護時等進行。
[0020]在這樣的本發(fā)明中，在對工件進行測量之前，事先進行使用校正用工件等的虛擬測量，來調整直線仿形測量部和旋轉臺之間的相對位置。
[0021]在對工件進行測量時，首先，將工件載置在旋轉臺上進行定心。在完成定心之后，進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，并獲取由旋轉仿形測量和直線仿形測量所得到的測量數(shù)據(jù)。在對其他工件進行測量時，在將其載置在旋轉臺上并進行定心之后，只要依次進行旋轉仿形測量和直線仿形測量即可。此時，也可以顛倒旋轉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行的對準調整。原因在于，本發(fā)明的形狀測量機同時包括旋轉仿形測量部和直線仿形測量部，且旋轉仿形測量部和直線仿形測量部的位置關系固定，并且無需將同一工件從旋轉臺上取下，使該同一工件共用于旋轉仿形測量和直線仿形測量，因此能夠獲得與通過事先進行旋轉仿形測量部和直線仿形測量部之間的相對位置調整而進行對準調整相當?shù)男Ч?，因而，能夠省略每次測量時要進行的對準調整。
[0023]采用這樣的本發(fā)明，能夠對工件依次進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，在工件進行測量時所需的調整是指只要使工件相對于旋轉臺進行定心即可。因而，在本發(fā)明中，能夠省略像以往那樣在每次對工件進行測量時都需要進行的對準調整作業(yè)，能夠簡化工件位置調整而提高作業(yè)效率。
[0024]采用本發(fā)明的形狀測量機，除了能夠實現(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。
[0025]即，由于在進行旋轉仿形測量和直線仿形測量時，無需將載置在旋轉臺上的同一工件取下就能夠進行各測量，因此能夠容易地使旋轉仿形測量部與直線仿形測量部之間的坐標系相對應，也能夠容易地應用于這樣的用途:將由旋轉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)合成來進行三維數(shù)據(jù)化等。
[0026]而且，在直線仿形測量過程中，進行隨著沿工件的直徑方向移動的仿形測量，但是，也可以利用旋轉臺使工件旋轉，因而，能夠測量出工件表面的沿著在多個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一點地旋轉微小角度一邊沿著直徑進行仿形測量，并適當?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)明的形狀測量機的調整方法，該形狀測量機包括:旋轉臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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；以及對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，該形狀測量機的調整方法為了對旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量而將上述形狀測量機的上述直線仿形測量部和上述旋轉臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置，其特征在于，該形狀測量機的調整方法包括:準備工序，將校正用工件載置在上述旋轉臺上；定心工序，利用上述旋轉仿形測量部對載置在上述旋轉臺上的上述校正用工件進行旋轉仿形測量，并調整上述校正用工件相對于上述旋轉臺的位置和姿勢，以使上述校正用工件的中心軸線與上述旋轉臺的旋轉軸線對齊；以及對準調整工序，利用上述直線仿形測量部對調整過位置的上述校正用工件進行直線仿形測量，并對上述對準調整機構進行操作來調整上述校正用工件相對于上述旋轉臺的相對位置，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，通過準備工序將校正用工件載置在旋轉臺上，通過定心工序對校正用工件和旋轉臺進行定心，之后，通過對準調整工序對校正用工件和直線仿形測量部進行位置調整。由于校正用工件已相對于旋轉臺定心，因此只要調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，就能夠調整為測量軸線穿過旋轉臺的旋轉軸線。
[0029]另外，也可以將與實際要進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體形狀的工件進行旋轉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，該形狀測量機包括:旋轉臺’其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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；以及對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，事先進行位置調整工序，將上述直線仿形測量部和上述旋轉臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置，然后進行如下工序:載置工序，將上述工件載置在上述旋轉臺上；定心工序，利用上述旋轉仿形測量部對載置在上述旋轉臺上的上述工件進行旋轉仿形測量，并調整上述工件相對于上述旋轉臺的位置和姿勢，以使上述工件的中心軸線與上述旋轉臺的旋轉軸線對齊；旋轉仿形測量工序，利用上述旋轉仿形測量部對調整過位置和姿勢的上述工件進行旋轉仿形測量；以及直線仿形測量工序，利用上述直線仿形測量部對調整過位置和姿勢的上述工件進行直線仿形測量。
[0031]在這樣的本發(fā)明中，能夠獲得與上述的在本發(fā)明的形狀測量機中所說明的內容同樣的作用效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是表示本發(fā)明的形狀測量機的一實施方式的俯視圖。
[0033]圖2是表示上述實施方式的主視圖。
[0034]圖3是表示上述實施方式的側視圖。
[0035]圖4是表示上述實施方式的旋轉仿形測量動作的立體圖。
[0036]圖5是表示上述實施方式的直線仿形測量動作的立體圖。
[0037]圖6是表示上述實施方式的形狀測量方法的流程圖。
[0038]圖7是表示上述實施方式的位置調整方法的流程圖。
[0039]圖8是表示利用上述實施方式的位置調整方法進行操作的立體圖。
【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖對本發(fā)明的一實施方式進行說明。
[0041]形狀測暈機
[0042]如圖1、圖2以及圖3所示,形狀測量機I包括:測量機主體2 ；以及用于控制該測量機主體2的控制裝置3。
[0043]測量機主體2具有由除震臺4支承著的基臺5，在該基臺5上包括旋轉臺10、旋轉仿形測量部20、直線仿形測量部30，在旋轉臺10與基臺5之間包括對準調整機構40。
[0044]控制裝置3包括未圖示的驅動控制裝置和運算處理裝置，驅動控制裝置能夠根據(jù)由運算處理裝置執(zhí)行的動作程序來控制測量機主體2的各部，并且，能夠利用運算處理裝置對來自各部的測量數(shù)據(jù)進行處理。
[0045]旋轉臺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自由旋轉的方式支承該載置板11。
[0046]在主體12的下部設置有基部13，旋轉臺10借助該基部13支承在對準調整機構40和基臺5上。
[0047]在主體12中收納有未圖示的電動馬達等驅動源，該驅動源固定于基部13，通過傳遞來自該驅動源的旋轉力，能夠使載置板11相對于基部13旋轉。
[0048]雖均未圖示，但在主體12設置有旋轉軸線位置調整機構和傾斜調整機構，該旋轉軸線位置調整機構用于使載置板11相對于基部13和驅動源向X軸方向和Y軸方向水平移動，該傾斜調整機構用于對載置板11相對于旋轉軸線的向X軸方向和Y軸方向的傾斜進行調整。利用這些旋轉軸線位置調整機構和傾斜調整機構，能夠對載置板11相對于驅動源的旋轉軸線的水平位置(X軸方向、Y軸方向上的位置)以及傾斜進行調整，能夠對載置在載置板11上的工件進行“定心”(包含對水平位置進行調整的狹義的定心和對傾斜進行調整的水平調整)。
[0049]旋轉仿形測量部20采用了現(xiàn)有的圓度測量機的結構。
[0050]旋轉仿形測量部20設置于基臺5的上表面、且與旋轉臺10的Y軸+方向相鄰的部位。在基臺5的上表面設置有鉛垂(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能夠調整繞其長度方向軸線旋轉的旋轉位置，通過該調整，能夠將觸頭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能夠利用內置于滑塊22內的未圖示的Y軸驅動機構相對于滑塊22在長度方向(Y軸方向)上移動?；瑝K22能夠利用未圖不的Z軸驅動機構相對于立柱21在鉛垂方向(Z軸方向)上移動。在臂23與觸頭24之間設置有未圖示的進退移動機構，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)上進退。
[0053]由此，旋轉仿形測量部20能夠調整觸頭24相對于旋轉臺10在X軸、Y軸、Z軸等各軸上的位置，通過調整這些在各軸上的位置，能夠使觸頭24與載置在旋轉臺10上的工件的表面的任意位置相接觸，從而能夠對工件表面進行旋轉仿形測量(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，通過使旋轉臺10旋轉，觸頭24的接觸位置能夠在工件W的表面繪出圓形的軌跡，從而能夠對工件W進行旋轉仿形測量。
[0055]直線仿形測量部30采用了現(xiàn)有的輪廓測量機的結構。
[0056]直線仿形測量部30設置于基臺5的上表面、且與旋轉臺10的X軸+方向相鄰的部位。在基臺5的上表面設置有鉛垂(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能夠利用內置于滑塊32內的未圖示的X軸驅動機構相對于滑塊32在長度方向(X軸方向)上移動?；瑝K32能夠利用未圖不的Z軸驅動機構相對于立柱31在鉛垂方向(Z軸方向)上移動。
[0058]由此，直線仿形測量部30能夠調整觸頭34相對于旋轉臺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，能夠對工件表面進行直線仿形測量(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、同時沿著工件W的直徑移動來進行直線仿形測量，能夠獲得工件W的截面形狀(輪廓形狀)。
[0060]對準調整機構40在箱狀的主體41的上表面具有載置臺42，該載置臺42能夠被內置于主體41內的未圖不的驅動機構驅動，能夠相對于主體41向Y軸方向移動。
[0061]主體41設置于基臺5的上表面，在載置臺42的上表面支承有旋轉臺10。在使載置臺42相對于主體41移動時，旋轉臺10相對于基臺5向Y軸方向移動。通過這樣的移動，能夠對旋轉臺10和直線仿形測量部30的在Y軸方向上的相對位置進行調整。
[0062]直線仿形測量部30以X軸方向為測量軸線，對觸頭34在Z軸方向上的位移進行檢測，由直線仿形測量部30在Y軸方向上的位置調整來進行相對于載置在旋轉臺10上的工件的對準調整。因而，利用能夠進行在Y軸方向上的移動的對準調整機構40，能夠實現(xiàn)直線仿形測量部30的對準調整(狹義的對準調整)。
[0063]另外，雖然省略了圖示，但直線仿形測量部30具有用于調整測量軸線的在X軸方向上的傾斜的機構，能夠對測量軸線的相對于旋轉臺10的傾斜進行調整(水平調整)。在以下的說明中出現(xiàn)了 “對準調整”的情況下，包含上述的由對準調整機構40進行的狹義的對準調整和由直線仿形測量部30自身進行的水平調整。
[0064]形狀測暈方法
[0065]在本實施方式的形狀測量機I中，通過利用控制裝置3對測量機主體2進行控制，來對工件的形狀進行測量。圖6表示具體的步驟。
[0066]如圖6所示，在利用形狀測量機I對工件進行測量時，事先將直線仿形測量部30和旋轉臺10調整為直線仿形測量部30的測量軸線穿過旋轉臺10的旋轉軸線的相對位置(位置調整工序，圖6的處理SI)。關于該位置調整工序，之后利用圖7詳細地描述優(yōu)選的步驟。
[0067]在通過位置調整工序進行了位置調整之后的形狀測量機I中，將工件載置在旋轉臺10上(載置工序，圖6的處理S2)，事先利用旋轉仿形測量部20對載置在旋轉臺10上的工件進行旋轉仿形測量(虛擬測量)，調整工件相對于旋轉臺10的位置和姿勢，以使工件的中心軸線與旋轉臺10的旋轉軸線對齊(定心工序，圖6的處理S3)。
[0068]在對工件進行定心之后，利用旋轉仿形測量部20進行旋轉仿形測量，并且利用直線仿形測量部30進行直線仿形測量。在本實施方式中，先進行旋轉仿形測量，接著再進行直線仿形測量。
[0069]在旋轉仿形測量工序(圖6的處理S4)中，使旋轉仿形測量部20的觸頭24與工件的表面接觸，并在該狀態(tài)下使旋轉臺10旋轉來進行旋轉仿形測量(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(旋轉仿形測量時的半徑)發(fā)生變化來進行多次該旋轉仿形測量，直到在所有半徑位置處的旋轉仿形測量結束為止，都重復同樣的處理(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行直線仿形測量(參照圖5)。
[0072]也可以利用旋轉臺10使工件W旋轉而沿著多個方向上的直徑進行該直線仿形測量，直至在所有方位進行的直線仿形測量結束為止，都重復同樣的處理(圖6的處理S7)。
[0073]當這些旋轉仿形測量和直線仿形測量全部結束之后，若為移到對下一工件進行測量的情況，重復處理S2以后的步驟，若不繼續(xù)進行測量，則結束測量(圖6的處理S8)。
[0074]形狀測暈機的調整方法
[0075]在本實施方式的形狀測量機I中，在對工件進行測量之前，先進行位置調整工序(圖6的處理SI)，位置調整工序是指調整為直線仿形測量部30的測量軸線穿過旋轉臺10的旋轉軸線。圖7表示該位置調整工序的優(yōu)選的步驟。
[0076]如圖7所示，位置調整工序的優(yōu)選的步驟包含如下各步驟:將校正用工件載置在旋轉臺10上(處理Sll);對校正用工件進行定心(處理S12?S14)，并且使校正用工件與直線仿形測量部30進行對準調整(處理S15?S17);以及將校正用工件取下(處理S18)。
[0077]在對校正用工件進行定心(處理S12?S14)的過程中，利用旋轉仿形測量部20對校正用工件進行旋轉仿形測量，檢測測量結果所顯示出來的變化(因校正用工件的中心軸線與旋轉臺10的旋轉軸線相互偏移而導致)(處理S12)，并判定測量結果的變化是否屬于容許范圍內(處理S13)，若不在容許范圍內，則利用旋轉臺10的旋轉軸線位置調整機構和傾斜調整機構對校正用工件的中心軸線相對于旋轉臺10的旋轉軸線的位置和傾斜進行調整(處理S14)。然后，再次通過旋轉仿形測量來檢測上述兩個軸線相互偏移的情況(處理S12)，并進行判定(處理S13 )，若判定為在容許范圍內，則結束校正用工件的定心。
[0078]在與直線仿形測量部30的對準調整(處理S15?S17)的過程中，通過一邊使測量軸線一點一點地挪動微小尺寸一邊進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行對準調整。即，重復如下的步驟:利用直線仿形測量部30對校正用工件進行直線仿形測量(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)，并利用對準調整機構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中能夠確認穿過校正用工件的中心軸線，則在該時間點結束重復動作。由于在該時間點直線仿形測量部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)處于與旋轉臺10的旋轉軸線對齊的狀態(tài))的狀態(tài)，因此，由此結束與直線仿形測量部30的對準調整。
[0079]通過以上的步驟，通過對校正用工件進行定心(處理S12?S14)，能夠使校正用工件的中心軸線成為與旋轉臺10的旋轉軸線對齊的狀態(tài)，通過與直線仿形測量部30的對準調整(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)、即穿過旋轉臺10的旋轉軸線的狀態(tài)，其結果，完成了直線仿形測量部30相對于旋轉臺10的位置調整。
[0080]之后，將校正用工件從旋轉臺10去除(處理S18)，通過以上步驟能夠實現(xiàn)位置調整工序所需的功能。
[0081]此外，上述的在位置調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，通過使旋轉仿形測量部20的觸頭24與接觸部63的赤道位置接觸來進行旋轉仿形測量，并調整為不會發(fā)生抖動，從而能夠相對于旋轉臺10進行定心。
[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、同時以沿著接觸部63的上表面的方式自接觸部63的一側的側表面移動至相反的一側的側表面，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，從而能夠實現(xiàn)對準調整。
[0085]實施方式的效果
[0086]采用上述那樣的實施方式，能夠對工件依次進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，在工件進行測量時所需的調整是指只要進行使工件相對于旋轉臺的定心即可。因而，能夠省略像以往那樣在每次對工件進行測量時都需要進行的對準調整作業(yè)，能夠簡化工件位置調整而提聞作業(yè)效率。
[0087]而且，在本實施方式中，除了能實現(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，由于在進行旋轉仿形測量和直線仿形測量時，無需將載置在旋轉臺10上的同一工件取下就能夠進行各測量，因此能夠容易地使旋轉仿形測量部20與直線仿形測量部30之間的坐標系相對應，也能夠容易地應用于這樣的用途:將由旋轉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)合成來進行三維數(shù)據(jù)化等。
[0089]而且，在直線仿形測量過程中，進行隨著沿工件的直徑方向移動的仿形測量，但是，也可以利用旋轉臺10使工件旋轉，因而，能夠測量出工件表面的沿著在多個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一點地旋轉微小角度一邊沿著直徑進行仿形測量，并適當?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施方式，在能夠實現(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內進行的變形等均包含于本發(fā)明。
[0092]例如，旋轉臺10、旋轉仿形測量部20以及直線仿形測量部30分別采用現(xiàn)有的圓度測量機或者單軸移動式的形狀測量機、輪廓測量機的一部分來構成即可，這些旋轉仿形測量部和直線仿形測量部的測頭不限于接觸式，也可以是光學式等非接觸式。
[0093]對準調整機構40不限于安裝在基臺5與旋轉臺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具有能夠用作對準調整機構40的移動機構，則也可以將該移動機構用作對準調整機構。
【權利要求】
1.一種形狀測量機，其用于對旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量，其特征在于， 該形狀測量機包括: 旋轉臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉； 旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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 對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉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臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置。
2.一種形狀測量機的調整方法，其中，該形狀測量機包括:旋轉臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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；以及對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動，該形狀測量機的調整方法為了對旋轉體形狀的工件進行旋轉仿形測量和直線仿形測量而將上述形狀測量機的上述直線仿形測量部和上述旋轉臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置，其特征在于， 該形狀測量機的調整方法包括: 準備工序，將校正用工件載置在上述旋轉臺上； 定心工序，利用上述旋轉仿形測量部對載置在上述旋轉臺上的上述校正用工件進行旋轉仿形測量，并調整上述校正用工件相對于上述旋轉臺的位置和姿勢，以使上述校正用工件的中心軸線與上述旋轉臺的旋轉軸線對齊；以及 對準調整工序，利用上述直線仿形測量部對調整過位置的上述校正用工件進行直線仿形測量，并對上述對準調整機構進行操作來調整上述校正用工件相對于上述旋轉臺的相對位置，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，其用于對旋轉體形狀的工件進行旋轉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，該形狀測量機包括:旋轉臺，其用于載置上述工件，并且能夠繞規(guī)定的旋轉軸線旋轉；旋轉仿形測量部，其用于測量被載置在上述旋轉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；以及對準調整機構，其用于使上述直線仿形測量部和上述旋轉臺向與上述測量軸線交叉的方向相對移動， 事先進行位置調整工序，將上述直線仿形測量部和上述旋轉臺調整為上述測量軸線穿過上述旋轉軸線的相對位置， 然后進行如下工序: 載置工序，將上述工件載置在上述旋轉臺上； 定心工序，利用上述旋轉仿形測量部對載置在上述旋轉臺上的上述工件進行旋轉仿形測量，并調整上述工件相對于上述旋轉臺的位置和姿勢，以使上述工件的中心軸線與上述旋轉臺的旋轉軸線對齊； 旋轉仿形測量工序，利用上述旋轉仿形測量部對調整過位置和姿勢的上述工件進行旋轉仿形測量；以及 直線仿形測量工序，利用上述直線仿形測量部對調整過位置和姿勢的上述工件進行直線仿 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)先權日:2012年10月18日
【發(fā)明者】進藤秀樹, 大森義幸 申請人:株式會社三豐