專利名稱：工件形狀測定傳感器及工件形狀測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工件形狀測定傳感器及工件形狀測定裝置，具體涉及一種使觸針與螺紋部表面接觸并對工件的形狀進(jìn)行仿形測定的工件形狀測定傳感器及工件形狀測定裝置。
作為測定工件雖然存在多種形狀的工件，例如在具有螺紋形狀的工件的螺紋部(螺紋孔=陰螺紋，螺紋軸=陽螺紋)中，存在規(guī)定其特性的多種參數(shù)(特性值)。例如在圖7所示的螺紋孔100的場合，作為這些參數(shù)例如有螺紋螺距a，有效螺紋部長度b，不完全螺紋部長度c以及螺紋孔深度d等?？刹捎萌鴺?biāo)測量機(jī)進(jìn)行這種螺紋孔100的各參數(shù)a-d的測定。
在用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行螺紋部測定時，有使用接觸信號探針和公知的使用仿形探針的情況。
在使用接觸信號探針的情況下，是使接觸信號探針的接觸部與螺紋部表面接觸并讀取此時的接觸部的坐標(biāo)值，通過重復(fù)該動作并對于任意多個點(diǎn)求得坐標(biāo)值對螺紋部形狀進(jìn)行測定。
另一方面，在使用仿形探針的情況下，是一面使仿形探針的接觸部以一定的測定力與螺紋部表面接觸，一面使仿形探針與螺紋部相對移動，通過連續(xù)地求得此時的接觸部的坐標(biāo)值，對螺紋部形狀進(jìn)行測定。
然而，在上述采用三坐標(biāo)測量機(jī)進(jìn)行螺紋部形狀測定時存在以下問題。
在采用接觸信號探針測定時，必須在一點(diǎn)一點(diǎn)處使接觸信號探針與螺紋部表面接觸，例如在為取得螺紋孔100的各參數(shù)a-d的情況下，必須通過多點(diǎn)測定進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)收集，故存在測定費(fèi)時的問題。
另一方面，在采用仿形探針測定時，與采用接觸信號探針的測定相比，由于不必在一點(diǎn)一點(diǎn)處進(jìn)行使探針與螺紋部表面接觸分開的動作，故能在短時間內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)收集。但仿形探針因包括一面使接觸部以一定的測定力與螺紋部表面接觸一面對接觸部的坐標(biāo)值進(jìn)行連續(xù)檢測的機(jī)構(gòu)、因而存在本身價格昂貴的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種能在短時間內(nèi)對工件表面形狀數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)收集的同時，并能以低廉價格構(gòu)成的工件形狀測定傳感器及工件形狀測定裝置。
本發(fā)明的工件形狀測定傳感器包括具有在一端側(cè)與工件表面接觸的接觸部的觸針和通過接頭保持該觸針的本體，其特征在于，上述接頭構(gòu)成為包含安裝上述觸針的另一端側(cè)的觸針安裝部、與上述本體安裝的本體安裝部、連接觸針安裝部與本體安裝部并能彈性變形的連接部；上述連接部進(jìn)行彈性變形、并允許相應(yīng)于上述工件的表面形狀相對于上述觸針和觸針安裝部的上述本體安裝部變位、且最好設(shè)有對上述連接部的彈性變形量進(jìn)行檢測的變形量檢測裝置。
采用該發(fā)明，在使觸針的接觸部與工件表面接觸的狀態(tài)下使工件與工件形狀測定傳感器沿工件的表面方向相對移動。這樣，由于觸針的接觸部對工件表面形狀進(jìn)行仿形而還沿與上述相對移動方向大致垂直方向變位，故安裝有該觸針的接頭的觸針安裝部也向同一方向變位。另一方面，由于接頭的本體安裝部安裝在沿工件的表面方向相對移動的本體上，其變位的方向只有上述相對移動方向。即，接頭的觸針安裝部相對于本體沿與上述相對移動方向大致垂直的方向變位，由于本體安裝部不變位，故連接這些觸針安裝部與本體安裝部的連接部進(jìn)行彈性變形。因此，觸針安裝部的變位量即觸針接觸部的變位量可由連接部的彈性變形量表示。如通過變形量檢測裝置對該連接部的彈性變形量連續(xù)地進(jìn)行檢測，能在短時間中收集連續(xù)的工件表面形狀的數(shù)據(jù)。
另外，通過對因彈性變形而允許觸針變位的連接部即對以一定的測定力使觸針與工件接觸的連接部的彈性變形量進(jìn)行檢測求得工件表面形狀。即由于在通過連接部使接觸部與工件表面以一定的測定力接觸的同時，通過連接部連續(xù)檢測接觸部的變位，故能廉價地構(gòu)成比仿形探針更簡單的機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明的工件形狀測定傳感器中，其特征在于，上述觸針形成大致L字形，并最好具有另一端安裝在上述觸針安裝部并沿上述工件的表面方向的第1臂部，以及從該第1臂部一端折彎形成大致直角且在一端側(cè)具有上述接觸部的第2臂部。
采用該發(fā)明，由于觸針具有另一端安裝在上述觸針安裝部并沿上述工件的表面方向的第1臂部以及從該第1臂部折彎形成大致直角且在一端側(cè)具有上述接觸部的第2臂部，故在能將觸針容易地插入螺紋孔內(nèi)的同時使其接觸部與螺紋孔的谷部可靠地接觸。
在本發(fā)明的工件形狀測定傳感器中，其特征在于，在上述觸針的接觸部與上述工件的表面接觸的同時，該工件與上述本體沿上述工件的表面方向相對移動，上述觸針的接觸部最好配置在與上述相對移動方向大致平行的上述連接部的中心線上。
觸針的接觸部在被測定物表面上進(jìn)行仿形時通常在接觸部與被測定物表面之間多少產(chǎn)生一些摩擦力。該摩擦力根據(jù)在接觸部的測定力及被測定物表面粗糙度而變動?，F(xiàn)參照圖6(A)加以說明。具體地說，例如在使大致L字形的觸針110的一端即接觸部111與被測定物W的表面接觸的同時，使觸針110向圖中空心箭頭方向移動。此時，在接觸部111上作用有測定力Fv和摩擦力Ff，在以第1臂部112的長度作為L1、第2臂部113的長度作為L2的場合，在觸針110的另一端點(diǎn)114上作用的力矩M1以下式表示M1=Fv×L1+Ff×L2這里，在接頭的連接部位于觸針110的另一端點(diǎn)114的場合，力矩M1作用在連接部上而使連接部彈性變形。連接部的彈性變形量隨著接觸部111的變位而變化即隨著被測定物W的表面形狀而變化。因此，通過對該彈性變形量的變化進(jìn)行檢測并連續(xù)記錄而對被測定物W的表面形狀進(jìn)行檢測。即，連接部的彈性變形量的變化最好僅由于接觸部111的變位變化而產(chǎn)生。然而，在圖6(A)中，一旦連接部位于與接觸部111僅分開長度L2的另一端點(diǎn)114(第1臂部112上)，即使由于因變動的摩擦力Ff而產(chǎn)生的力矩也會使連接部的彈性變形量產(chǎn)生變化。
這里，在本發(fā)明中，如圖6(B)所示，觸針110的接觸部111配置在與相對移動方向(圖中空心箭頭方向)大致平行的連接部115的中心線C上。具體地說，觸針110的另一端點(diǎn)114處并不配置連接部，而在與另一端點(diǎn)114(第1臂部112)僅分開長度L2的位置處配置連接部115。另外，連接部115的配置可通過在圖中雙點(diǎn)劃線表示的構(gòu)件116(例如觸針安裝部116)處連接另一端點(diǎn)114和連接部115。這樣，在使觸針110向圖中空心箭頭方向移動時，由于作用在接觸部111上的摩擦力Ff與連接部115的中心線C方向大致平行，摩擦力Ff引起的力矩不作用在連接部115上，作用在連接部115上的力矩M2以下式表示
M2=Fv×L1因此，接觸部111上的摩擦力Ff并不作為朝向與連接部115的上述相對移動方向大致垂直的方向的彈性變形量出現(xiàn)。故能排除因表面粗糙度等而變動的摩擦力Ff的影響，能僅使向與觸針110的上述相對移動方向大致垂直的方向的變位量反映在連接部115的彈性變形量中。
在本發(fā)明的工件形狀測定傳感器中，其特征在于，上述變形量檢測裝置最好構(gòu)成為包含裝于上述連接部的應(yīng)變片。
采用該發(fā)明，由于檢測連接部的彈性變形量的變形量檢測裝置構(gòu)成為包含裝于上述連接部的應(yīng)變片，故能價格便宜地構(gòu)成。
在本發(fā)明的工件形狀測定傳感器中，其特征在于，上述觸針最好由琴鋼絲制成。
采用該發(fā)明，由于上述觸針由琴鋼絲制成，故能價格便宜地構(gòu)成，且能通過對琴鋼絲加以折彎容易地形成與工件形狀對應(yīng)的任意形狀的觸針。
本發(fā)明的工件形狀測定裝置是一種利用上述本發(fā)明的工件形狀測定傳感器的工件形狀測定裝置，其特征在于，具有可裝卸地安裝上述工件形狀測定傳感器的支座，使該支座與上述工件表面沿該工件表面方向相對移動的相對移動機(jī)構(gòu)，對該相對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制裝置。
采用該發(fā)明，能獲得與上述本發(fā)明的工件形狀測定傳感器的作用效果同樣的作用效果。即由于在由連接部使接觸部與工件表面以一定的測定力接觸的同時，由連接部對接觸部的變位進(jìn)行連續(xù)檢測，故能在短時間中收集連續(xù)的工件表面形狀的數(shù)據(jù)并以便宜的價格構(gòu)成。
本發(fā)明的工件形狀測定傳感器能作為測定螺紋部形狀的傳感器。本發(fā)明也可適用于對如螺紋部狀起伏較大的工件表面形狀進(jìn)行測定。
本發(fā)明的工件形狀測定裝置能作為上述工件形狀測定傳感器測定螺紋部形狀的傳感器。這樣，能容易地將上述工件形狀測定傳感器相應(yīng)于螺紋部狀的起伏大小換成最合適尺寸的傳感器。
在本發(fā)明的工件形狀測定裝置中，對于上述支座上最好能可裝卸地安裝在加工對象物上切螺紋并形成上述工件的加工工具。
采用該發(fā)明，首先在支座上安裝例如絲錐，并在加工對象物上形成螺紋孔后，將絲錐由支座卸下并安裝工件形狀測定傳感器進(jìn)行工具形狀測定。
由于是在同一裝置上進(jìn)行工件加工到最終加工形狀的螺紋切削和該螺紋切削后必要的測定，故不必使被測定物(加工對象物)移動。因此不必為測定而進(jìn)行被測定物等的定位或改變位置的分度，可縮短測定時間。
在本發(fā)明的工件形狀測定裝置中，最好在上述支座上能可裝卸地安裝在加工對象物上形成上述工件的螺紋底孔的加工工具。
采用該發(fā)明，能在測定工件形狀的同時進(jìn)行在加工對象物上形成上述工件的一系列加工工序。即能連續(xù)地進(jìn)行從工件的螺紋底孔加工到螺紋切削、工件形狀測定，能縮短加工時間和測定時間。
本發(fā)明的工件形狀測定裝置是一種具有上述工件形狀測定傳感器的工件形狀測定裝置，其特征在于，具有可裝卸地安裝上述工件形狀測定傳感器的支座，使該支座與上述工件表面沿該工件表面方向相對移動的表面方向相對移動機(jī)構(gòu)，使上述支座和上述工件表面向該工件表面的交叉方向相對移動的交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)，對與該表面方向相對移動機(jī)構(gòu)和交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制裝置，該控制裝置將交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)控制成上述變形量檢測裝置的輸出經(jīng)常性為一定。
采用該發(fā)明，在由仿形測定對工件的表面形狀的凹凸進(jìn)行測定的場合，一旦觸針的姿勢相應(yīng)于凹凸而變化且變形量檢測裝置的輸出變化時，控制裝置即對交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制并使相對于工件表面的觸針交叉方向位置變化，并由于控制成相對于工件表面的觸針的姿勢經(jīng)常性為一定，在避免產(chǎn)生觸針的圓弧誤差的同時，并可獲得較大的交叉方向測定范圍。
在上述工件形狀測定裝置中，其特征在于，上述工件形狀測定傳感器為測定螺紋部形狀的傳感器。能相應(yīng)于螺紋部的起伏大小容易地將上述工件形狀測定傳感器換成尺寸最適合的傳感器。
附圖簡單說明圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的工件形狀測定裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2為示出上述實(shí)施形態(tài)的工件形狀測定傳感器的部分剖切的側(cè)面圖。
圖3為示出上述實(shí)施形態(tài)的工件形狀測定傳感器的接頭的放大立體圖。
圖4為表示上述實(shí)施形態(tài)的工件形狀測定裝置的作用的圖。
圖5為表示上述實(shí)施形態(tài)的工件形狀測定裝置的其他作用的圖。
圖6(A)、圖6(B)為用于說明本發(fā)明的作用的模式圖。
圖7為表示作為測定對象的螺紋孔的模式圖。
以下根據(jù)


本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)。
本實(shí)施例為根據(jù)本發(fā)明的工件形狀測定裝置，采用螺紋部形狀測定裝置1對形成加工對象物的螺紋部(螺紋孔100)的螺紋形狀進(jìn)行仿形測定的例子。
圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的螺紋部形狀測定裝置1的概略構(gòu)成圖。該螺紋部形狀測定裝置1包括在加工對象物上形成螺紋孔100的同時進(jìn)行所形成的螺紋孔100的形狀測定的裝置本體10，對該裝置本體10進(jìn)行控制的計算機(jī)20，容置用于螺紋孔100加工和測定所必要的各種工具31-33的工具箱30。
裝置本體10包括放置被測定物(加工對象物)的工作臺11，豎立設(shè)置在該工作臺11上的門式框架12。其中，門式框架12具有豎立設(shè)置在該工作臺11上的一對支柱121，在這些支柱121之間大致水平地架設(shè)有橫梁部122，在該橫梁部122上沿長度方向滑動自如地設(shè)有第1滑動體13。
第1滑動體13中可升降地設(shè)有第2滑動體14，該第2滑動體14中可旋轉(zhuǎn)地設(shè)有下端具有支座15的回轉(zhuǎn)軸(未圖示)。支座15中可裝卸地安裝鉆頭31、絲錐32和螺紋部形狀測定傳感器33等各種工具31-33。
支座15能通過第1滑動體13和第2滑動體14向水平方向和垂直方向移動，并能通過回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。這些第1滑動體13、第2滑動體14和回轉(zhuǎn)軸分別由未圖示的驅(qū)動系統(tǒng)加以驅(qū)動，這些驅(qū)動系統(tǒng)由作為控制裝置的計算機(jī)20加以控制。即，通過在計算機(jī)20中輸入設(shè)定坐標(biāo)值或轉(zhuǎn)速等使各驅(qū)動系統(tǒng)動作，并使安裝在支座15上的各工具31-32進(jìn)行各種動作(向水平和垂直方向的移動及旋轉(zhuǎn))。另外，本發(fā)明的相對移動機(jī)構(gòu)構(gòu)成為包含第2滑動體14和使該第2滑動體14向垂直方向移動的驅(qū)動系統(tǒng)。
在容置于工具箱30的工具31-33中有作為在加工對象物中形成螺紋孔100的螺紋底孔的加工工具的鉆頭31，作為進(jìn)行底孔的螺紋切削的加工工具的絲錐32，對螺紋孔100進(jìn)行形狀測定的螺紋部形狀測定傳感器33。其中，鉆頭31和絲錐32與通常用于螺紋孔加工的工具相同，在這些鉆頭31和絲錐32上分別設(shè)有用于安裝在支座15中的安裝部311、321。
如圖2中放大的表示那樣，螺紋部形狀測定傳感器33包括具有在一端側(cè)與螺紋孔100的內(nèi)周面接觸的接觸部42A的觸針40，以及通過接頭50保持該觸針40的本體60。
觸針40系通過將琴鋼絲折彎而形成L字狀。具體地說包括另一端側(cè)安裝在接頭50上的第1臂部41，以及從該第1臂部41的一端側(cè)折彎形成大致直角且在一端側(cè)具有接觸部42A的第2臂部42。
如圖3中放大的表示那樣，接頭50構(gòu)成為包含安裝有觸針40的第1臂部41的觸針安裝部51，安裝于本體60的本體安裝部52，連接這些觸針安裝部51和本體安裝部52并可彈性變形的連接部53，這些觸針安裝部51、本體安裝部52和連接部53通過例如硬鋁一體形成。
觸針安裝部51上固定有觸針40的第1臂部41。該觸針40與觸針安裝部51的固定雖未圖示，但系例如將第1臂部41插入形成于觸針安裝部51中的插通孔中，并采用螺紋等緊固件或粘接及焊接等進(jìn)行的。
另一方面，本體安裝部52安裝到本體60上系采用螺釘?shù)染o固件或粘接及焊接等進(jìn)行。
連接部53形成可向表背方向彈性變形的薄板狀，相對的一對端緣分別連接觸針安裝部51和本體安裝部52。
連接部53的中心線C(從觸針安裝部51朝向本體安裝部52的中心線C)和觸針40的第1臂部41隔開一定的間隔平行配置。該隔開一定間隔的方向即為連接部53的表背方向。另一方面，第2臂部42與連接部53的表背方向大致平行，接觸部42A配置在連接部53的中心線C上。
連接部53通過向表背面方向的彈性變形允許觸針40和觸針安裝部51相對本體安裝部52的變位(向連接部53的表背面方向的變位)。
另外，在螺紋部形狀測定傳感器33上設(shè)有對連接部53的彈性變形量進(jìn)行檢測的變形量檢測裝置70。
變形量檢測裝置70對接頭50的連接部53的表背面方向的彈性變形量即彎曲應(yīng)變量進(jìn)行檢測，并構(gòu)成為包含分別裝在連接部53的表背面的一對應(yīng)變片71。這些應(yīng)變片71雖未圖示，但通過分別連接導(dǎo)線并組成任意的橋式電路而能對連接部53的表背面方向的彈性變形量進(jìn)行檢測。
以下說明本實(shí)施形態(tài)的作用。
首先在加工對象物上形成螺紋孔100。
具體地說，在將加工對象物置于工作臺11上并定位后，將鉆頭31安裝在支座15中。這里，工具31-33的安裝及交換等也可通過手工進(jìn)行，通常也可通過用于加工中心等的工具交換裝置等自動進(jìn)行。將鉆頭31安裝在支座15中后，即在加工對象物上加工螺紋底孔(參照圖4)，然后將鉆頭31從支座15中卸下并裝入絲錐32，加工螺紋(參照圖5)，并形成螺紋孔100。
其次，在形成螺紋孔100后，進(jìn)行該螺紋孔100的形狀測定，并求得各參數(shù)a-d。
具體地說，在支座15中裝入螺紋部形狀測定傳感器33并使該測定傳感器33移動到螺紋孔100正上方。然后使測定傳感器33下降并將觸針40插入螺紋孔100內(nèi)。其次，將測定傳感器33向水平方向即觸針40的接觸部42A與螺紋孔100的內(nèi)周面接觸方向移動成連接部53的中心線C位于與螺紋孔100的內(nèi)周面相比的外周側(cè)。因此，觸針40的接觸部42A與螺紋孔100的內(nèi)周面接觸。在該狀態(tài)下使測定傳感器33上升，并通過變形量檢測裝置70連續(xù)檢測隨著此時的觸針40的變位產(chǎn)生的連接部53的彈性變形量，求得螺紋孔100的內(nèi)周面的形狀。由此并能求得螺距a、有效螺紋部長度b、不完全螺紋部長度c和螺紋孔深度d。
采用上述的本實(shí)施形態(tài)具有以下的效果。
即，在本實(shí)施形態(tài)中，是在使觸針40的接觸部42A與螺紋孔100的表面接觸的狀態(tài)下使螺紋孔100和螺紋部形狀測定傳感器33沿螺紋孔100的軸方向(上下方向)相對移動。一旦這樣，由于觸針40的接觸部42A模仿螺紋孔100的內(nèi)周面的形狀而向與相對移動方向大致垂直方向變位，故安裝該觸針40的接頭50的觸針安裝部51也向同一方向變位。另一方面，由于接頭50的本體安裝部52是朝向沿螺紋孔100的軸方向相對移動的本體60進(jìn)行安裝，其變位的方向僅為相對移動方向。即，對于本體60而言，由于接頭50的觸針安裝部51為向與相對移動方向大致垂直方向變位，而本體安裝部52并不變位，故連接這些觸針安裝部51和本體安裝部52的連接部53產(chǎn)生彈性變形。因此，觸針安裝部51的變位量即觸針40的接觸部42A的變位量可通過連接部53的彈性變形量表示。采用由變形量檢測裝置70連續(xù)檢測該連接部53的彈性變形量，能在短時間中收集連續(xù)的螺紋孔100的內(nèi)周面形狀數(shù)據(jù)。
由于觸針40包括安裝在觸針安裝部51上并沿螺紋孔100的軸方向的第1臂部41，以及從該第1臂部41折彎形成大致直角且具有接觸部42A的第2臂部42，故在能容易地將觸針40插入螺紋孔100內(nèi)的同時，并能使其接觸部42A可靠地與螺紋孔100的內(nèi)周面接觸。
觸針40的接觸部42A配置在與相對移動方向大致平行的連接部53的中心線C上。因此，接觸部42A處向連接部53的軸線方向的摩擦力并不作為朝與連接部53的相對移動方向大致垂直方向的彈性變形量出現(xiàn)。因此能排除因被測定物的表面粗糙度等而變動的摩擦力的影響，并能僅使與觸針40的相對移動方向大致垂直方向的變形量反映在連接部53的彈性變形量中。
由于檢測連接部53的彈性變形量的變形量檢測裝置70構(gòu)成為包含裝于連接部53上的應(yīng)變片71，故能價格便宜地構(gòu)成。
由于觸針40用琴鋼絲制成，故能價格便宜地構(gòu)成，并能通過對琴鋼絲的折彎容易地形成與螺紋部形狀對應(yīng)的任意形狀的觸針40。
首先，將絲錐32安裝在支座15中，并在加工對象物上形成螺紋孔100后將絲錐32從支座15中卸下，并安裝螺紋部形狀測定傳感器33進(jìn)行螺紋孔100的形狀測定。
由于在同一裝置上進(jìn)行螺紋孔100加工成最終加工形狀的螺紋切削和該螺紋切削后必要的測定，故不必使被測定物(加工對象物)移動。因此不必為測定而進(jìn)行被測定物的定位或移動，可縮短測定時間。
在進(jìn)行螺紋孔100的形狀測定的同時，還能進(jìn)行在加工對象物上形成螺紋孔100的一系列加工工序。即，能在一系列工序中進(jìn)行從螺紋孔100的底孔加工、螺紋切削直至螺紋孔100的形狀測定，大大縮短加工時間和測定時間。
測定傳感器能按照測定對象(螺紋形狀)的形狀、大小容易地?fù)Q成最適合的形狀和大小的傳感器。
以下說明本發(fā)明的不同實(shí)施形態(tài)。
在本實(shí)施形態(tài)中，螺紋部形狀測定裝置1的結(jié)構(gòu)等與上述圖1的實(shí)施形態(tài)相同，在此說明從略。在本實(shí)施形態(tài)中，在螺紋部的仿形形狀測定時進(jìn)行使接觸壓力為一定的控制。
即，在本實(shí)施形態(tài)中，在使測定傳感器33下降并將觸針40插入螺紋孔100內(nèi)后直到使觸針40的接觸部42A與螺紋孔100的內(nèi)周面接觸處均相同。
然后，將接觸部42A壓向加工對象物的測定面并給予測定壓力以使變形量檢測裝置70的輸出為預(yù)定值。在該狀態(tài)下，通過使第2滑動體14上升而使測定傳感器33沿加工對象物的測定面(螺紋部)上升。此時，接觸部42A雖然相應(yīng)于加工對象物的測定面(螺紋面)的形狀進(jìn)行變位，該接觸部42A的變位使連接部53的彈性變形量變化，其結(jié)果是變形量檢測裝置70的輸出變化。計算機(jī)20讀取該輸出的變化，將第1滑動體13控制成該輸出為上述預(yù)定值，并使測定傳感器33沿左右方向(相對于加工對象物測定面垂直方向)移動。其結(jié)果是變形量檢測裝置70的輸出回到上述預(yù)定值，上述測定壓力也回到同一值。這樣，一面將第1滑動體13控制成變形量檢測裝置70的輸出保持預(yù)定值并使測定傳感器33沿左右方向移動，一面使測定傳感器33沿加工對象物的測定面方向上升，并從未圖示的標(biāo)尺等連續(xù)讀取此時的第1滑動體13和第2滑動體14的變位作為坐標(biāo)值數(shù)據(jù)，并記錄、保存在計算機(jī)20中。由于測定傳感器33的接觸部42A與公知的仿形探針同樣是模仿測定面的形狀進(jìn)行移動，故上述坐標(biāo)值數(shù)據(jù)表示測定面的形狀。因此能求得螺距a、有效螺紋部長度b、不完全螺紋部長度c和螺紋孔深度d等螺紋參數(shù)。
采用本實(shí)施形態(tài)具有以下效果。
即，雖然是在使觸針40的接觸部42A與螺紋孔100表面接觸的狀態(tài)下使螺紋孔100和螺紋部形狀測定傳感器33沿螺紋孔100的軸方向(上下方向)相對移動，但此時使第1滑動體13同時沿左右方向移動成使變形量檢測裝置70的輸出為預(yù)定值。即，一旦接觸部42A相應(yīng)于螺紋孔100表面的形狀向與相對移動方向(上下方向)大致垂直的方向(左右方向=測定面垂直方向)變位，連接觸針安裝部51和本體安裝部52的連接部53即彈性變形，變形量檢測裝置70的輸出值變化，其結(jié)果是測定傳感器33沿左右方向移動。即，觸針40的接觸部42A的變位量(上下方向、左右方向)能通過第1滑動體13和第2滑動體14的變位量表示。因此如將這些變位量作為坐標(biāo)值數(shù)據(jù)連續(xù)地檢測、收集，則能在短時間中收集連續(xù)的螺紋孔100內(nèi)周面形狀的數(shù)據(jù)。此時，由于觸針40相對于測定面平行移動，故與通過觸針40的回轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行測定相比，可不產(chǎn)生回轉(zhuǎn)誤差(所謂圓弧誤差相應(yīng)于接觸部與測定對象的基準(zhǔn)面分離而在測定面方向產(chǎn)生的位置誤差)，能進(jìn)行高精度的測定。另外，由于沒有回轉(zhuǎn)運(yùn)動，而是通過平行移動進(jìn)行測定，沒有測定范圍(所謂量程)的限制，故能以高精度進(jìn)行在大范圍進(jìn)行測定。還能進(jìn)行連續(xù)的仿形測定。
另外，本發(fā)明并不限于上述各實(shí)施形態(tài)，凡在能達(dá)到本發(fā)明目的范圍內(nèi)的變形、改進(jìn)均應(yīng)包含在本發(fā)明中。
例如，雖然在上述實(shí)施形態(tài)中是以觸針40本身無彈性變形的情況說明的，但即使在觸針40的剛性低而在螺紋部的形狀測定時產(chǎn)生彈性變形的場合也能獲得同樣的測定性能。
具體地說，在觸針40和連接部53兩方因中心線C垂直方向的接觸部42A的變位而彈性變形的場合，雖然不能通過應(yīng)變片71正確地測定接觸部42A的中心線C垂直方向的變位量，但該變位量可通過觸針40和連接部53兩方的彈性變形加以吸收。因此能通過應(yīng)變片71對接觸部42A是否在中心線C垂直方向變位或其變位的大小進(jìn)行檢測。如圖7所示，由于所求的螺紋孔100的參數(shù)為沿螺紋孔100的軸方向的各種參數(shù)a-d，如能檢測接觸部42A是否在中心線C垂直方向變位或其變位的大小，即使在這種場合，也能正確地求得螺紋孔100的參數(shù)a-d。
另外，如預(yù)先測定觸針40和連接部53兩方的彈性變形比率，則也能由應(yīng)變片71的檢測值校正并求得接觸部42A的變位量。
雖然在上述實(shí)施形態(tài)中是通過螺紋部形狀測定傳感器33移動使螺紋部形狀測定傳感器33與螺紋孔100沿螺紋孔100的軸方向相對移動，但并不限于此，也可使作為測定對象的螺紋孔移動，或者使螺紋部形狀測定傳感器和螺紋孔兩方均移動，重要的是使螺紋部形狀測定傳感器與螺紋孔作相對移動即可。
雖然在上述實(shí)施形態(tài)中是例舉以螺紋孔100作為測定對象的螺紋部，但本發(fā)明中的螺紋部并不限于螺紋孔，也可以是螺紋軸。
還有，測定對象并不限于螺紋形狀，也可以是一般的二維形狀測定對象或三維形狀測定對象。
權(quán)利要求
1．一種工件形狀測定傳感器，包括具有在一端側(cè)與工件表面接觸的接觸部的觸針和通過接頭保持該觸針的本體，其特征在于，所述接頭構(gòu)成為包含安裝所述觸針的另一端側(cè)的觸針安裝部、與所述本體安裝的本體安裝部、連接所述觸針安裝部與本體安裝部并能彈性變形的連接部；所述連接部進(jìn)行彈性變形，并允許相應(yīng)于所述工件的表面形狀相對于所述觸針和觸針安裝部的所述本體安裝部變位；設(shè)有對所述連接部的彈性變形量進(jìn)行檢測的變形量檢測裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的工件形狀測定傳感器，其特征在于，所述觸針形成大致L字形，并具有另一端安裝在所述觸針安裝部并沿所述工件的表面方向的第1臂部，以及從所述第1臂部的一端折彎形成直角且在一端側(cè)具有所述接觸部的第2臂部。
3．如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器，其特征在于，在所述觸針的接觸部與所述工件的表面接觸的同時，所述工件與所述本體沿所述工件的表面方向相對移動；所述觸針的接觸部配置在與所述相對移動方向大致平行的所述連接部的中心線上。
4．如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器，其特征在于，所述變形量檢測裝置構(gòu)成為包含裝于所述連接部的應(yīng)變片。
5．如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器，其特征在于，所述觸針由琴鋼絲制成。
6．如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器，其特征在于，所述工件形狀測定傳感器為測定螺紋部形狀的傳感器。
7．一種具有如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器的工件形狀測定裝置，其特征在于，具有可裝卸地安裝所述工件形狀測定傳感器的支座，使該支座與所述工件表面沿該工件表面方向相對移動的相對移動機(jī)構(gòu)，對該相對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制裝置。
8．如權(quán)利要求7所述的工件形狀測定裝置，其特征在于，所述工件形狀測定傳感器為測定螺紋部形狀的傳感器。
9．如權(quán)利要求8所述的工件形狀測定裝置，其特征在于，在所述支座上能可裝卸地安裝在加工對象物上切螺紋并形成所述螺紋部的加工工具。
10．如權(quán)利要求6所述的工件形狀測定裝置，其特征在于，在所述支座上可裝卸地安裝有在加工對象物上形成所述工件的螺紋底孔的加工工具。
11．一種具有如權(quán)利要求1或2所述的工件形狀測定傳感器的工件形狀測定裝置，其特征在于，具有可裝卸地安裝所述工件形狀測定傳感器的支座，使該支座與所述工件表面沿該工件表面方向相對移動的表面方向相對移動機(jī)構(gòu)，使所述支座和所述工件表面向與該工件表面的交叉方向相對移動的交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)，對與該表面方向相對移動機(jī)構(gòu)和交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的控制裝置，該控制裝置將交叉方向相對移動機(jī)構(gòu)控制成所述變形量檢測裝置的輸出經(jīng)常性為一定。
12．如權(quán)利要求11所述的工件形狀測定傳感器的工件形狀測定裝置，其特征在于，所述工件形狀測定傳感器為測定螺紋部形狀的傳感器。
全文摘要
工件形狀測定傳感器(33)包括觸針(40)和通過接頭(50)保持該觸針的本體(60),接頭包括安裝觸針的觸針安裝部(51)安裝于本體的本體安裝部(52)、連接觸針安裝部與本體安裝部并能彈性變形的連接部(53)。一旦使傳感器(33)與螺紋孔(100)相對移動,連接部即通過彈性變形允許隨著螺紋孔的表面形狀的觸針的變位。故能通過用應(yīng)變片(71)檢測連接部的彈性變形量來檢測接觸部(42A)的變位量,能在短時間中收集連續(xù)的螺紋孔的形狀數(shù)據(jù)。
文檔編號G01B7/012GK1321871SQ01117609
公開日2001年11月14日 申請日期2001年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月1日
發(fā)明者松宮貞行, 吉岡晉 申請人:株式會社三豐