接觸式位移測長器的制作方法

專利名稱：接觸式位移測長器的制作方法
技術領域：
本發明涉及接觸式位移測長器，特別是使安裝在測量軸前端的測量頭向被測量物以低測量力接觸，而且在測量軸的動作范圍內使其測量力保持一定的狀態，對被測量物進行測量的接觸式位移測長器。
背景技術：
以往，作為接觸式位移測長器，公知有如下構成的裝置，即具有用于測出測量軸前端與被測量物的接觸的測量力測出部，具有用于測出測量軸中央部的測量軸位移的位置測出部，還具有用于使測量軸在測量軸的后端向軸線方向可動的直線運行執行元件(例如，參照非專利文獻1)。在這樣構成的接觸式位移測長器中，介于測量力測出部通過位置測出部，進行被測量物的測量。
圖13是表示上述非專利文獻1所開示的接觸式位移測長器構成的概略圖。如圖13所示，在框架100的中央部設有向垂直方向移動的測量軸101。在測量軸101的前端部上，介于使其產生微小位移的壓電元件102，而安裝有靜電電容式位移檢測器103和測頭104。測頭104，以支撐點為振動節點，將兩端作為振動腹體，以一次模式共振的振動器而構成。共振狀態所有的振動器的喇叭形前端一旦與被測量物150接觸而受到限制，測頭104的共振狀態就發生變化。
通過測出用電極測出這個共振狀態的變化，檢測出測頭104的前端與被測量物150的接觸。另外，在測量軸101的后端部上，配置有使其產生粗大位移的可動線圈型驅動器105。具有由該可動線圈型驅動器105的粗驅動方式和由壓電元件102的精驅動方式即，由壓電元件102進行使測頭104的前端追隨被測量物形狀微小的位移，而由可動線圈型驅動器105進行大的位移。
作為被測量物形狀的Z軸方向(與測頭104前端的接觸面垂直的方向)的測量量，采用由靜電電容式位移檢測器103測出的值。另外，作為測量被測量面的表面形狀的表面形狀測量裝置，在可進行微小移動的移動體的下面有平行彈簧，在該平行彈簧的一端部上，具有與被測量面接觸的接觸針，具有用于測出移動體的位移量的移動體位移測出裝置，和測出平行彈簧的位移量的彈性體位移測出裝置而構成的裝置已為周知(例如，參照專利文獻1)。
專利文獻1特開平6-147886號公報非專利文獻1西村國俊，外7名“非破壞表面形狀納諾測量器的開發”，[online]，新能源、產業技術綜合開發機構，[平成16年1月30日檢索]，互連網<URLhttp//www.nedo.go.jp/itd/teian/ann-mtg/fyll/seika/98y28001/98y28001s.html>
然而，在上述非專利文獻1所公開的接觸式位移測長器中，如果測頭的前端接觸被測量物而振動器的振動模式發生變化，就會在測量力測出部上產生失真，測量力測出部自身的尺寸也會發生變化。因此，存在在測量被測量物時產生誤差，不能得到正確的測量結果或具有再現性測量結果的問題。另外，由于與被測量物接觸部分由測頭構成，所以就存在所謂不能在一般的接觸式位移測長器中，將所采用的適合被測量物形狀的測量頭，安裝在測量軸的前端進行測量的問題。
另外，在上述專利文獻1所公開的表面形狀測量裝置中，接觸針跟隨測量面的表面形狀而上下移動，由于伴隨這種情況平行彈簧產生彎曲，所以安裝在平行彈簧前端的接觸針的橫向位置，就會偏向平行彈簧的基端一側。因此，就存在所謂產生測量結果誤差的問題。

發明內容
本發明，為了解決上述現有的技術問題，其目的在于提供一種可取得正確的具有再現性測量結果的接觸式位移測長器。
為了解決上述課題，達到目的，本發明的接觸式位移測長器，其特征在于，具有第一移動體，其可在第一直線方向往返移動；驅動部，其驅動上述第一移動體；第二移動體，其與上述第一移動體的移動聯動并可在與上述第一直線方向不同的第二直線方向往返移動；測量頭，其安裝在上述第二移動體前端；測量力測出部，其在上述測量頭與被測量物接觸的狀態時在上述第二移動體的后端上測出波及該被測量物的測量力；位置測出部，其在上述測量頭與上述測量力之間測出上述第二移動體的移動量；控制裝置，其對應上述測量力測出部的輸出使上述測量力保持一定地控制上述第一移動體的移動量。
另外，其特征在于上述第二直線方向，與上述第一直線方向平行。另外，其特征在于使上述第二移動體可向上述第二直線方向移動地支撐的支撐部，與上述第一移動體一體化，介于在第二移動體上施加向上述第二直線方向的一方的力的第一螺旋彈簧，以及在第二移動體上施加與上述一方的相反方向的力的第二螺旋彈簧，而將上述第二移動體支撐在上述支撐部上。
另外，其特征在于所述測量力測出部，具有由固定在所述第一移動體上的差動變壓器主體和設在所述第二移動體后端的芯軸構成的差動變壓器，并通過所述第一螺旋彈簧與所述第二螺旋彈簧的變形，所述芯軸與所述第二移動體一起移動，通過由所述差動變壓器主體測出該芯軸的移動量，從而測出測量力。
另外，其特征在于上述測量力測出部，具有薄板，其固定于上述第一移動體，并且還固定在上述第二移動體的后端；粘在該薄板上的失真量規，通過上述第一螺旋彈簧與上述第二螺旋彈簧的變形，使上述第二移動體移動，因該第二移動體的移動使上述薄板產生歪斜，并通過由上述失真量規測出那個薄板的失真量來測出測量力。
另外，其特征在于上述測量力測出部，具有第一導電體，其固定在上述第一移動體上；第二導電體，其與該第一導電體分離并固定在上述第二移動體后端，并通過上述第一螺旋彈簧與上述第二螺旋彈簧的變形，使上述第二移動體移動，因第二移動體的移動使上述第一導電體與上述第二導電體之間的距離發生變化，并通過測出伴隨著該導電體之間距離變化而變化的靜電電容的變化量來測出測量力。
另外，其特征在于上述控制裝置，具有補正機構，其補正根據上述第二移動體的姿勢而變化的測量力。另外，其特征在于上述測量頭，可拆裝地安裝在上述第二移動體上。
另外，本發明里的接觸式位移測長器，其特征在于，具有移動體，其可在直線方向往返移動；驅動上述移動體的驅動部；安裝在上述移動體前端的測量頭；測量力測出部，其在上述測量頭接觸被測量物的狀態時測出波及該被測量物的測量力；測出上述移動體的移動量的位置測出部；控制裝置，其按照上述測量力測出部的輸出使上述測量力保持一定地控制上述移動體的移動量。
另外，其特征在于上述測量力測出部，在上述移動體后端上測出上述測量力。另外，其特征在于上述位置測出部，在上述測量頭與上述測量力測出部之間測出上述移動體的移動量。
另外，其特征在于上述移動體，由可在第一直線方向往返移動的第一移動體、與上述第一移動體的移動聯動并可在與上述第一直線方向不同的第二直線方向往返移動的第二移動體而構成。另外，其特征在于上述第二直線方向，與上述第一直線方向平行。
根據本發明，由于通過在測量頭與測量力測出部之間設置位置測出部，可防止測量力測出部的失真影響波及位置測出部，所以可得到不含因測量力測出部失真的誤差的測量結果。另外，由于在第一移動體的移動范圍中測量力以一定的低值，施加在被測量物的負荷小，所以可抑制因測量頭接觸被測量物的變形。因此，可得到更正確的有再現性的測量結果。另外，通過支撐部從第一移動體獨立，因為可防止因伴隨著第一移動體的移動而產生的摩擦變動等的負荷變化的影響波及測量力測出部，所以可保持穩定的測量力。
另外，由于通過第二移動體由支撐部兩端的第一螺旋彈簧與第二螺旋彈簧支撐，可取得第二移動體與測量頭結合的重量均衡，所以可對被測量物施加適當的測量力。另外，通過適當選擇第一螺旋彈簧與第二螺旋彈簧的彈簧定數和初期彈性變形量，在第二移動體的移動量和差動變壓器的輸出值的關系中，利用高范圍的線性度，可進行被測量物的測量。
另外，第二移動體的姿勢，即按照第二移動體的傾斜度情況，第二移動體與測量頭結合的重量的垂直成分發生變化，雖然以此原因測量力發生了變化，但可對變化的部分加以修正。因此，例如可對被測量物將測量頭從下方觸及、從橫向觸及等，以各種姿勢對被測量物進行測量。另外，可采用在一般的接觸式位移測長器中所用的適合被測量物形狀的測量頭對被測量物進行測量。
根據本發明的接觸式位移測長器，以被測量物不變形程度的一定低的測量力對被測量物進行測量，可取得正確的有再現性的測量結果方面非常奏效。


圖1是表示本發明的接觸式位移測長器構成的概略圖。
圖2是表示圖1所示的檢測器的一個例子的主要部分的立體圖。
圖3是分解表示圖2所示的檢測器的立體圖。
圖4是表示檢測器的測量力測出部的輸出特性的特性圖。
圖5是表示檢測器及控制裝置構成的方塊圖。
圖6是說明檢測器及控制裝置動作的流程圖。
圖7是繼續表示圖6的流程圖。
圖8是表示測量力設定處理子程序的流程圖。
圖9是表示測量力測出部的其他例子的正視圖。
圖10是表示測量力測出部的另外其他例子的正視圖。
圖11是表示檢測器的別的例子的主要部分的立體圖。
圖12是表示檢測器的另外其他例子的主要部分的立體圖。
圖13是表示現有的接觸式位移測長器構成的概略圖。
圖中2、82-第一移動體，3、73、83-驅動部，4-第二移動體，5-支撐部，6-第一螺旋彈簧，7-第二螺旋彈簧，8-測量頭，9、59、69-測量力測出部，10-位置測出部，21-芯軸，29-差動變壓器主體，52-薄板，54-失真量規，62、63-導電體，200-檢測器，300-控制裝置。
具體實施例方式
以下參照所附圖紙，詳細說明本發明適于接觸式位移測長器的實施方式。再者，在以下的實施方式的說明及所附圖紙中，同樣的構成采用相同的符號，并省略所重復的說明。
圖1是表示本發明的接觸式位移測長器構成的概略圖。如圖1所示，實施方式的接觸式位移測長器，由未圖示的接觸被測量物的檢測器200，和控制檢測器200的控制裝置300構成。檢測器200與控制裝置300通過電纜400連接。另外，在控制裝置300上，通過電纜600連接用于表示通過檢測器200取得的測量結果并記錄的計算機500。
首先，對檢測器200的構成進行說明。關于控制裝置300后述。圖2是表示檢測器200的一個例子的主要部分的立體圖。如圖2所示，在框架1內，收納有可在第一直線方向往返移動的第一移動體2、驅動這個第一移動體2的驅動部3、第二移動體4。第二移動體4，通過固定在第一移動體2的支撐部5，和設置在該支撐部5兩端的壓縮螺旋彈簧6、7，以可在第二直線方向往返移動的狀態受到支撐。
第二移動體4，介于支撐部5及壓縮螺旋彈簧6、7，與第一移動體2的移動聯動地進行移動。第一直線方向與第二直線方向，雖然不一致但平行。在第二移動體4的前端，可拆裝地安裝有測量頭8。測量頭8按照未圖示的被測量物形狀等可更換為最合適的測量頭8。
另外，在框架1內，收納有測量力測出部9，其在測量頭8接觸被測量物狀態時測出波及被測量物的測量力；位置測出部10，其測出第二移動體4的移動量。測量力測出部9，在第二移動體4后端測出測量力。位置測出部10，在測量頭8與測量力測出部9之間，即在比測量力測出部9更接近測量頭8的一側測出第二移動體4的移動量。第二移動體4的前端，通過設置在框架1的軸桿11內部向框架1外突出。
框架1的開口部，由未圖示的蓋子封堵。在該接觸式位移測長器中，后述的控制裝置300(參照圖1)，使由測量力測出部9測出的測量力保持一定地控制通過驅動部3的第一移動體2的移動，由此用一定的測量力對被測量物進行測量。檢測器200，介于連接在框架1內省略圖示的電路基板(參照圖3)的未圖示電纜與控制裝置300連接(參照圖1)。其電纜介于設置在框架1的電纜取出口12，向框架1外引出。
圖3是圖2所示的檢測器200的分解立體圖。如圖3所示，驅動部3是直線運行執行元件的一種，例如由E字形軛鐵13、磁鐵14、線圈15組成的音圈型直線電動機(VCM)構成。線圈15，介于未圖示的電纜連接控制裝置300(參照圖1)。在線圈15上，固定例如棒狀的第一移動體2的一端。第一移動體2的另外一端，與上述支撐部5一起固定在直線導軌16上。
直線導軌16，由設置在直線導軌安裝板17上的直線裝導軌18引導，在上述第一直線方向往返移動。也就是說，第一移動體2，對應驅動部3的驅動力，由直線導軌16及導軌18引導在第一直線方向往返移動。隨著第一移動體2的移動，第二移動體4在測量范圍內向第二直線方向移動。
直線導軌安裝板17固定在框架1上。指示部5，通過安裝在直線導軌安裝板17一端的拉伸彈簧19吊向驅動部3一側。這是為了抑制驅動部3在非通電狀態時因第二移動體4的自重而自由移動。
第二移動體4，由棒狀的測量軸20、設置在后端的磁性體形成的芯軸21構成。測量軸20，通過上述壓縮螺旋彈簧6、7和支撐部5，固定在保持標尺22的標尺架23上。支撐部5在標尺架23上通過壓縮螺旋彈簧6、7的彈性返回力相對標尺架23可移動地安裝。支撐部5由球式滑塊構成，使測量軸20按照測量力發生移動。
另外，在直線導軌安裝板17上，LED等發光元件24、在光電二極管上燒結標尺圖形的受光IC25，夾持標尺22地對向安裝。位置測出部10，是由這些發光元件24、受光IC25及標尺22構成的光學式編碼器。在標尺22上，對第二直線方向形成向垂直方向延伸的明部和暗部與第二直線方向交替排列的條紋。
然后，隨著測量軸20的移動當標尺22在發光元件24和受光IC25之間移動時，從發光元件24發出的光就以閃爍的狀態到達受光IC25。受光IC25，將接收的閃爍光轉換為明(“1”)與暗(“0”)2個數值組成的數字信號并輸出。通過計數這個數字信號的脈沖數，并將計數的數與預先設定的相當于1個計數的移動量相乘，測出測量軸20的移動量。對于位置測出部10的分辨率，即相當于每1個計數的測量軸20的移動量，不做特別限定，例如是0.1μm。
受光IC25，介于柔軟型印刷電路板(FPC)26與電路基板27連接。在電路基板27上，設置有連接柔軟型印刷電路板26的聯接器28。受光IC25的受光信號，介于柔軟型印刷電路板26被傳送到電路基板27，并介于電路基板27連接的未圖示的電纜被傳送給控制裝置300(參照圖1)。
測量力測出部9，由具有2個線圈的差動變壓器主體29及由測量軸20后端的芯軸21組成的差動變壓器，和上述壓縮螺旋彈簧6、7構成。差動變壓器主體29，通過托架固定在第一移動體2上，與第一移動體2一起移動。芯軸21通過測量軸20的移動，移動到差動變壓器主體29的2個線圈附近。對于芯軸21對差動變壓器主體29的可移動范圍，不做特別限定，例如是大約1mm。對此，差動變壓器主體29的可移動范圍，即第一移動體2的可移動范圍，比芯軸21的可移動范圍大。
在以向差動變壓器主體29的2個線圈施加交流電壓的勵磁狀態下，芯軸21一旦移動，2個線圈的電抗就發生變化，從而能夠得到對應芯軸21移動量的輸出電壓。根據這個輸出電壓測出測量力。測量力測出部9的輸出信號，介于無圖示的電纜傳送給電路基板27，并介于連接電路基板27的無圖示的電纜傳送給控制裝置300(參照圖1)。
測量軸20的位置，由測量軸20、測量頭8、芯軸21、標尺22及標尺架23加在一起的重量，與夾持支撐部5的2個壓縮螺旋彈簧6、7的彈性返回力的均衡而決定。這些，例如檢測器的姿勢，不僅在測量頭8從上面觸及測量物的姿勢(以下稱正姿勢)的情況下，而且在從下面觸及的姿勢(以下稱逆姿勢)，從橫向觸及的姿勢(以下稱橫姿勢)，從斜下方向或斜上方觸及的姿勢(以下稱斜姿勢)的情況也都相同。
在以正姿勢進行測量的情況下，位于測量頭8一側的第一壓縮螺旋彈簧6支撐測量軸20等的負荷。另一方面，在以逆姿勢進行測量的情況下，位于芯軸21一側的第二壓縮螺旋彈簧7支撐測量軸20等的負荷。在以橫姿勢或斜姿勢進行測量的情況下，2個壓縮螺旋彈簧6、7保持均衡狀態。
在這里，通過適當選擇夾持支撐部5的2個壓縮螺旋彈簧6、7的彈簧定數或初期彈性變形量，就可以利用測量軸20的移動量與差動變壓器輸出值的關系具有很高的線性度的范圍而對被測量物進行測量。例如圖4，在適當選擇壓縮螺旋彈簧6、7的彈簧定數與初期彈性變形量的情況下對測量軸20的移動量，將差動變壓器的輸出電壓值(放大值)與其變化量的一個例子畫成曲線的特性圖。
在圖4所示特性的情況下，例如檢測器200為橫姿勢時，使測量軸20從差動變壓器原來的零點位于偏離1.5mm的地方而選擇壓縮螺旋彈簧6、7即可。在這種情況下不做特別限定，例如對應檢測器200的姿勢，如果設計測量軸20的位置在±0.2mm左右位移，差動變壓器的輸出電壓值(放大值)就會在±500mv左右變化，但在圖4所示的例子中，這個變化范圍卻充分包含在線性度很高的范圍內。
下面對控制裝置300進行說明。圖5是表示檢測器200及控制裝置300構成的方塊圖。在圖5中，在連接各個塊的線內，雙線表示機械的結合，箭頭線表示電結合，箭頭指向表示信號的流動方向。在檢測器200中，驅動部3、測量力測出部9、位置測出部10、測量軸20及測量頭8的機械的結合結構如上所述。
在檢測器200的電路基板27上，設置檢波器31、放大器32及波形發生器33。另一方面，在控制裝置300中，設置功率放大器34、數字-模擬轉換器(D/A)35、模擬-數字轉換器(A/D)36、CPU37、計數器38及主機接口(主機·I/F)39。
波形發生器33生成交流信號并供給測量力測出部9。測量力測出部9的線圈，由這個交流信號勵磁。檢波器31，通過測量頭8觸及被測量物時測量軸20受到的推力，對從測量力測出部9輸出的測量力測出信號進行檢波。放大器32放大檢波器31的輸出信號。由這個放大器32放大的信號，就是圖4所示在差動變壓器特性圖中的差動變壓器的輸出電壓值(放大值)。
由放大器32放大的信號，被傳送到控制裝置300的模擬-數字轉換器36。模擬-數字轉換器36，將從放大器32接收的模擬信號轉換為數字信號并供給CPU37。CPU37根據從模擬-數字轉換器36接收的信號，生成為了使測量力為一定的低值地控制測量軸20位置的控制信號。該控制信號供給數字-模擬轉換器35。
數字-模擬轉換器35，將從CPU37供給的控制信號(數字信號)轉換為模擬信號。這時操作員，可對數字-模擬轉換器35中的數字-模擬變換量(取樣量)進行任意設定，從而可據此調節測量軸20的移動速度。功率放大器34，將通過數字-模擬轉換器35轉換的模擬信號，放大到驅動檢測器200的驅動部3的水平，并向檢測器200的驅動部3供給。驅動部3，根據功率放大器34供給的驅動信號，驅動測量軸20等構件。
另一方面，伴隨著測量軸20的位移從位置測出部10輸出的位置測出信號，被傳送給控制裝置300的計數器38。計數器38，計數從位置測出部10接收的數字信號的脈沖數。但在被測量物的測量開始時，計數器38的值返回到初始值。
計數器38將計數值供給CPU37。CPU37介于檢波器31、放大器32及模擬-數字轉換器36，將由測量力測出部9供給的測量力測出信號，和介于計數器38由位置測出部10供給的位置測出信號，介于RS232C和RS485等串行通信用的主接口39，傳送給主計算機500。計算機500，將傳送來的測量數據顯示器在畫面501(參照圖1)上，或紀錄在硬盤等的記錄裝置內。另外，由計算機500可進行檢測器200的動作開始和停止而成。
下面，參照圖6～圖8所示的流程圖，對檢測器200及控制裝置300的動作進行說明。操作員投入控制裝置300的電源，CPU37從CPU37的內置存儲器讀出被測量物的測量處理程序，開始被測量物的測量處理。測量處理一旦開始，首先CPU37將從測量力測出部9輸出的模擬的測量力測出信號介于檢波器31、放大器32及模擬-數字轉換器36轉換為數字信號并讀入(圖6，步驟S1)。
接著判定測量力。即，CPU37，在步驟S1將由讀入的測量力測出值組成的測量力測出信號與CPU37的內置存儲器預先設定的數值(以下稱設定值)進行比較，判斷測量頭8上有無過大負荷(圖6，步驟S2)。其結果如果步驟S1讀入的測量力測出值比設定值高(步驟S2“H”)，CPU37就判斷為發生了某些異常情況，測量頭8上的負荷過大，并向計算機500發送錯誤信號。并且，計算機500在顯示器畫面501(參照圖1)上顯示錯誤信息(圖6，步驟S8)。
另一方面，當步驟S2的判斷結果為測量頭8沒有過大負荷時，即在步驟S1讀入的測量力測出值比設定值低的情況下(步驟S2“L”)，CPU37就將檢測器200處于待用狀態(測量可開始的狀態)通知操作員(圖6，步驟S3)。作為通知的裝置，例如可以使連接CPU37輸出入端口的發光二極管(圖1和圖5省略)亮燈，也可以在計算機500的顯示器畫面501(參照圖1)上將待用狀態的通知以短信或符號等顯示。或者也可以用聲音等通知操作員。
接著，操作員確認在待用狀態后，操縱計算機500指示測量開始，操作控制裝置300的開始開關(圖1和圖5省略)(圖6，步驟S4)。由此，CPU37進行圖8所示的測量力設置處理的子程序(圖6，步驟S5)。在測量力設置處理的子程序中，CPU37再次從測量力測出部9讀入測量力測出值，并將該數值設為基準值(零點)(圖8，步驟S19)。這時，CPU37將計數器38的值返回到初始值。
然后，CPU37在步驟S19對設定的測量力基準值加上一個數值作為測量力比較值(圖8，步驟S20)。操作員可任意決定加在基準值上的數值。之所以這樣設定測量力的基準值，是因為采用該基準值設定測量力的比較值，對應檢測器200的姿勢(正姿勢、逆姿勢、橫姿勢或斜姿勢)測量軸20的初期位置不同，由此其測量力不同，所以在測量時的檢測器200的姿勢中將測量軸20在初期位置時的測量力作為基準。這樣，控制裝置300對應測量被測量物時檢測器200的姿勢，具有補正變化的測量力的裝置。
設定測量力比較值后，CPU37就從測量力測出部9讀入測量力測出值(圖6，步驟S6)。并且，CPU37再次將步驟S6讀入的測量力測出值與CPU37的內置存儲器的設定值進行比較，判斷測量頭8有無過大的負荷(圖6，步驟S7)。其結果，如果測量頭8有過大負荷(步驟S7“H”)，就進入步驟S8，CPU37在計算機500的顯示器畫面501(參照圖1)上顯示錯誤信息。
如果步驟S7的判斷結果，測量頭8沒有過大負荷時(步驟S7“L”)，CPU37就使測量軸20向被測量物一側移動，即生成進行行進動作的控制信號。這個控制信號，在數字-模擬轉換器35被轉換為模擬信號，由功率放大器34放大到驅動檢測器200的驅動部3的水平，并供給驅動部3。由此，對驅動部3進行驅動，測量軸20向被測量物一側移動(圖7，步驟S12)。
接著，CPU37從測量力測出部9讀入測量力測出值(圖7，步驟S13)。并且，CPU37判定讀入的測量力測出值是否在CPU37內置存儲器的設定值容許范圍內(圖7，步驟S14)。判斷結果，如果測量力測出值不在設定值的容許范圍內(不是“MID”的情況下)，就判定其測量力測出值比設定值的容許范圍的最大值大，還是比最小值小(圖7，步驟S17)。
其判斷結果，如果比測量力測出值設定值的容許范圍的最大值大(步驟S17“H”的情況下)，CPU37就使測量軸20向測量力測出部9一側移動，即生成進行恢復動作的控制信號。這個控制信號通過數字-模擬轉換器35及功率放大器34供給檢測器200的驅動部3。由此，對驅動部3進行驅動，測量軸20向測量力測出部9一側移動(圖7，步驟S18)。此后，進入步驟S13，進行測量力測出值的讀入，進行步驟S14的判斷。
另一方面，如果步驟S17的判斷結果，測量力測出值比設定值的容許范圍的最小值小(步驟S17“L”)，就進入步驟S12，進行測量軸20的行進動作之后進入步驟S13，進行測量力測出值的讀入，進行步驟S14的判斷。如果步驟S14的判斷結果，測量力測出值進入設定值的容許范圍(“MID”的情況下)，CPU37就判斷測量力的大小適當，將這時的測量力測出值和位置測出值在控制裝置300的指示部301、302(參照圖1)上顯示的同時，傳送給計算機500。計算機500在顯示器畫面501上顯示傳送來的測量力測出值和位置測出值(參照圖1)，或紀錄在硬盤等記錄裝置內(圖7，步驟S15)。
此后，CPU37準許中斷(圖7，步驟S16)，返回步驟S13。其后直到發生中斷為止重復步驟S12～S18，繼續對被測量物進行測量。在繼續測量當中，或是操作員操縱計算機500指示測量完成，或是操作控制裝置300的結束開關(圖1和圖5省略)，而發生中斷(圖6，步驟S9)。
而且，例如如果在步驟S3使發光二極管亮燈，其發光二極管就熄燈(圖6，步驟S10)。或是，也可以使計算機500的顯示器畫面501(參照圖1)顯示通知測量完成的短信和符號等，或發出聲音等。此后，測量軸20返回(圖6，步驟S11)，結束測量。
如以上說明，根據實施方式，通過在測量頭8與測量力測出部9之間設置位置測出部10，可防止因測量力測出部9失真的影響波及到位置測出部10，所以可得到不含因測量力測出部9失真誤差的測量結果。另外，在測量軸20的移動范圍內由于測量力為一定低的數值，施加在被測量物的負荷小，所以可抑制因測量頭8接觸所產生的被測量物的變形。因此，可得到更正確且有再現性的測量結果。
另外，由于通過使支撐部5從第一移動體2獨立，可防止伴隨著第一移動體2的移動因直線導軌16等產生的摩擦變動等負載變化的影響波及到測量力測出部9，所以可保持穩定的測量力。另外，通過支撐第二移動體4的支撐部5的2個壓縮螺旋彈簧6、7的支撐，可使第二移動體4和測量頭8結合的重量保持均衡，所以可對被測量物施加適當的測量力。
在以上本發明中，不局限于上述實施方式，可進行種種變更。例如圖9所示，也可以采用在未圖示的第一移動體2上介于托架固定支撐構件51，將薄板52通過粘著劑53固定在支撐構件51上，在薄板52的兩面粘貼失真量規54，將測量軸20的后端通過螺絲構件55固定在薄板52上構成測量力測出部59。根據這個測量力測出部59，測量頭8接觸被測量物一旦測量軸20受到推力，薄板52就會如二點鎖線56所示那樣彎曲，通過在失真量規54上產生向彎曲方向的應力，可測出測量力。
或如圖10所示，也可以采用在無圖示的第一移動體2上介于托架固定支撐構件61，將一對導電體62、63空開間隙用粘著劑64固定在那個支撐構件61上，測量軸20可使一方的導電體62位移而構成測量力測出部69。根據這個測量力測出部69，測量頭8接觸被測量物一旦測量軸20受到推力，一對導電體62、63的間隙就會發生變化，通過靜電電容的變化，可測出測量力。
另外，如圖11所示，也可以將軛鐵的形狀做成“日”字形的音圈型直線電動機而構成的驅動部73。或是也可以如圖12所示，由步進電動機81通過使轉球螺釘84旋轉，使與轉球螺釘84螺合的第一移動體82移動而構成驅動部83。另外，在實施方式中所記載的移動量和電壓值等數值只是一個例子，本發明不對那些數值進行限定。
(工業上利用的可能性)如上述，本發明的接觸式位移測長器，在測量各種制造物的零構件等尺寸的裝置中很有用。
權利要求
1.一種接觸式位移測長器，其特征在于，具有第一移動體，其可在第一直線方向上往返移動；驅動部，其驅動所述第一移動體；第二移動體，其與所述第一移動體的移動聯動并可在與所述第一直線方向不同的第二直線方向上往返移動；測量頭，其安裝在所述第二移動體的前端；測量力測出部，其在所述測量頭與被測量物接觸的狀態時在所述第二移動體的后端，測出涉及該被測量物的測量力；位置測出部，其在所述測量頭與所述測量力之間，測出所述第二移動體的移動量；控制裝置，其根據所述測量力測出部的輸出，使所述測量力保持一定地控制所述第一移動體的移動量。
2.根據權利要求1所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述第二直線方向，與所述第一直線方向平行。
3.根據權利要求1或2所述的接觸式位移測長器，其特征在于，將所述第二移動體可在所述第二直線方向上移動地支撐的支撐部，與所述第一移動體一體化，通過在第二移動體上施加向所述第二直線方向的一方的力的第一螺旋彈簧，以及在第二移動體上施加與所述一方的相反方向的力的第二螺旋彈簧，而將所述第二移動體支撐在所述支撐部上。
4.根據權利要求3所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述測量力測出部，具有由固定在所述第一移動體上的差動變壓器主體和設在所述第二移動體后端的芯軸構成的差動變壓器，并通過所述第一螺旋彈簧與所述第二螺旋彈簧的變形，所述芯軸與所述第二移動體一起移動，通過由所述差動變壓器主體測出該芯軸的移動量，從而測出測量力。
5.根據權利要求3所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述測量力測出部，具有薄板，其固定在所述第一移動體上，并且還固定在所述第二移動體后端；失真量規，其粘在該薄板上，通過所述第一螺旋彈簧與所述第二螺旋彈簧的變形，使所述第二移動體移動，因該第二移動體的移動使所述薄板產生歪斜，通過由所述失真量規測出那個薄板的失真量，從而測出測量力。
6.根據權利要求3所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述測量力測出部，具有第一導電體，其固定在所述第一移動體上；第二導電體，其與該第一導電體分離并固定在所述第二移動體后端，并通過所述第一螺旋彈簧與所述第二螺旋彈簧的變形，使所述第二移動體移動，因第二移動體的移動使所述第一導電體與所述第二導電體之間的距離發生變化，并通過測出伴隨著該導電體之間距離變化而變化的靜電電容的變化量來測出測量力。
7.根據權利要求1或2所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述控制裝置，具有補正機構，其補正根據所述第二移動體的姿勢而變化的測量力。
8.根據權利要求1或2所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述測量頭，可拆裝地安裝在所述第二移動體上。
9.一種接觸式位移測長器，其特征在于，具有移動體，其可在直線方向上往返移動；驅動所述移動體的驅動部；測量頭，其安裝在所述移動體的前端；測量力測出部，其在所述測量頭接觸被測量物的狀態時測出涉及該被測量物的測量力；位置測出部，其測出所述移動體的移動量；控制裝置，其根據所述測量力測出部的輸出，以使所述測量力保持一定的方式控制所述移動體的移動量。
10.根據權利要求9所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述測量力測出部，在所述移動體后端測出所述測量力。
11.根據權利要求10所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述位置測出部，在所述測量頭與所述測量力測出部之間，測出所述移動體的移動量。
12.根據權利要求9～11的任意一項所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述移動體，由可在第一直線方向上往返移動的第一移動體、和與所述第一移動體的移動聯動并可在與所述第一直線方向不同的第二直線方向上往返移動的第二移動體構成。
13.根據權利要求12所述的接觸式位移測長器，其特征在于，所述第二直線方向，與所述第一直線方向平行。
全文摘要
一種接觸式位移測長器，在以接觸式位移測長器對被測量物進行的測量中，可得到正確且有再現性的測量結果。具有可向第一直線方向往返移動的第一移動體(2)、驅動第一移動體(2)的驅動部(3)、與第一移動體(2)的移動聯動并可向與第一直線方向平行的第二直線方向往返移動的第二移動體(4)、在第二移動體(4)的前端安裝可交換的測量頭(8)、在測量頭(8)與被測量物接觸的狀態時在第二移動體(4)的后端測出波及被測量物的測量力的測量力測出部(9)、在測量頭(8)與測量力測出部(9)之間測出第二移動體(4)的移動量的位置測出部(10)、對應測量力測出部(9)的輸出使測量力保持一定地控制第一移動體(2)的移動量的控制裝置(300)。
文檔編號G01B21/02GK1837748SQ20061006738
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月22日 優先權日2005年3月24日
發明者三橋正 申請人:西鐵城時計株式會社