數字測量頭的製作方法
2023-06-02 21:22:46 4
專利名稱：數字測量頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量頭，尤其涉及一種用在工具機控制儀表或表面粗糙度輪廓形狀測定機等上的槓桿式的測量頭。
背景技術：
以前，在用於工具機控制儀表或表面粗糙度輪廓形狀測定機等上的槓桿式的測量頭中，在檢測出接觸件的變位的傳感器上使用被稱為LVDT(Linear Voltage Differential Transducer)的線性電壓差動變壓器(通稱差動變壓器)。
圖22是表示這種現行測量頭的示意圖。圖22所示的測量頭110是組合2個槓桿機構的外徑測定用的測量頭。現行的測量頭110如圖22所示，可以支點部件111為中心轉動地被支撐的接觸件114的移動量、由設在與支點部件111的相反方向的LVDT115作為電壓變化檢測出。該LVDT115的檢測值由管制部140進行處理並作為移動量求得。
但是，這種現行的測量頭110，因為在傳感器中使用LVDT，所以具有以下問題。即，因為LVDT的直線範圍窄所以測定範圍窄(通常為1mm程度)，不能進行寬範圍的測定。
另外，為了指示尺寸的校正而必需大環與小環2個校正用校正規。例如，在測定φ30±0.01mm的工件時使用φ30.01(大環)與φ29.99(小環)的校正規來調整靈敏度。
尤其在具有以1臺測量頭與多種工件直徑相對應的尺寸移程功能的測量頭的情況下，對於進行測定的各尺寸必須有大·小環校正規。例如，在對應20mm徑差的情況下，雖然可在20mm的範圍內任意處設定零點，但因為其極限測定範圍為1 mm程度，所以要測定3種工件時必須分別大·小環共6個校正規。這是由於LVDT的線性因位置而不同的緣故。
進一步，由於測量段的更換及基於校正規的校正作業等原因、在用於測定的調整上費時。並且，因溫度特性差而用於其修正的調整或檢查費時，另外，因為電源接通後到成為穩定狀態費時，所以產生啟動特性差的問題。
為了解決這些問題，在實願昭62一078462號公報中提出了一種採用進行直線運動的光學式數字方式的數字測量頭。但是，在其所公開的內容中，必須設置用於將可以支點部件為中心轉動地被支撐的接觸件的移動量變換為直線運動的移動量的機構。
但是，因為將該旋轉運動變換為直線運動的機構為複雜的結構，所以關係到提高成本，並且由於可動部分的質量增加或環支點的磨擦等，故使響應頻率變差，而產生不適用於要求高速響應頻率特性的表面粗糙度測量頭的問題。
發明內容
本發明鑑於上述問題點，其目的在於提供一種可進行寬範圍的測定，啟動特性或溫度特性、進而響應頻率特性優越並且用於指示尺寸的校正的校正規很少即可測定的數字測量頭，另外，本發明的另一目的在於提供一種因可進行寬範圍的測定、且高速響應頻率特性優越、而可在輪廓形狀測定機與表面粗糙度測定機上共用的數字測量頭。
本發明為了實現上述目的，在使接觸件與工件相接觸來測定該工件的測定裝置的測量頭中，其特徵在於具有以支點為中心旋轉地被支撐的臂、前端具有接觸件並被安裝在上述臂前端部的指杆、和被設在上述臂的後端部的標尺或讀取頭，由上述標尺與讀取頭檢測與上述工件相接觸的上述接觸件的變位。
根據本發明，因為由標尺與讀取頭檢測與工件相接觸的接觸件的變位，所以可進行寬範圍的測定，啟動特性或溫度特性、進而響應頻率特性優越，而且用於指示尺寸的校正的校正規可僅在最初調整時使用。
圖1是表示本發明的實施例的數字測量頭的側剖視圖。
圖2是表示∑型的外徑測定用測量頭的側剖視圖。
圖3是表示支撐部件的立體圖。
圖4是進行齒輪測定說明的示意圖。
圖5是表示衍射幹涉型標尺單元的立體圖。
圖6是表示幹涉條紋標尺單元的立體圖。
圖7是說明圓弧形標尺的示意圖。
圖8是表示幹涉條紋標尺單元的結構圖。
圖9是說明幹涉條紋的讀取的示意圖。
圖10是表示幹涉條紋的俯視圖。
圖11是說明零位條紋型標尺的示意圖。
圖12是說明標尺配置的示意圖。
圖13是表示本發明實施例的變形例的立體圖。
圖14是表示本發明的另一變形例的示意圖。
圖15是說明緩衝器的原理的剖視圖。
圖16是說明本實施例的緩衝器的剖視圖。
圖17是說明緩衝器的變形例的剖視圖。
圖18是說明活塞的變形例的示意圖。
圖19是說明圓弧誤差的示意圖。
圖20是說明偏芯誤差的曲線圖。
圖21是說明圓弧誤差的修正值的曲線圖。
圖22是表示現行測量頭的示意圖。
圖中10-數字測量頭，11-支點部件，12-臂，13-指杆(finger)，14-接觸件，15-標尺(scale)，16-讀取頭，17-加壓部件，18-緩衝器(damper)，19-保護套(boots)，20-支架，21-基座，22-箱體，30-A/D變換部，40-管制部，W-工件。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的數字測量頭的優選實施例進行詳細說明。此外，在各圖中，對於相同的部件使用同一標號或符號。
圖1是表示本發明的數字測量頭的結構的側剖視圖。數字測量頭10如圖1所示，由基座21、支點部件11、臂12、指杆13、接觸件14、標尺15、未圖示的讀取頭、加壓部件17、緩衝器18、保護套19、及箱體22等構成。
支撐部件11被支撐在支架20上並安裝在基座21上。臂21被保持在支點部件11上，可以支點部件11為中心自由地進行槓桿轉動。在臂12的一端以螺釘固定著指杆13，在指杆13的前端安裝著與工件W相接觸的接觸件14。另一方面，在臂12的另一端安裝有作為傳感器的標尺15。另外，讀取標尺15的刻度的讀取頭被固定在基座21上。
在臂12上設置有向工件W按壓接觸件的加壓部件17。雖在該加壓部件上使用壓縮彈簧，但拉伸彈簧或其他的彈性部件等，只要是可對臂12產生旋轉力的無論哪種均可。並且，在臂12上設置有緩衝器18，來抑制接觸件14的跳動或振動。
除臂12的前端部、指杆13及接觸件14之外的其他部件，均被箱體22所包覆。在該箱體22上有開口部並從該開口部伸出臂12的前端部。另外，在該開口部設置有保護套19，以防止灰塵或霧氣進入箱體22內部。
下面，對這樣構成的數字測量頭10的作用進行說明。首先，對數字測量頭10相對工件W進行設置。因為接觸件14由加壓部件17按壓在工件W上，所以可根據工件W的尺寸以支點部件11為中心進行轉動變位。若接觸件14轉動變位，則安裝在臂上的標尺15也進行轉動變位。該標尺15的變位量由讀取頭檢測、檢測信號由A/D變換部30進行處理，並送至管制部40求出工件W的尺寸。
此時，因為在臂12上設置有緩衝器18，所以可防止接觸件14的跳動或振動。另外，因為在箱體22的開口部安裝有保護套19，所以不會產生加工液或霧氣及其他灰塵等浸入箱體22內的事情。
圖1所示的數字測量頭10為對工件W的厚度或階梯部、輪廓形狀及表面狀態進行測定的測量頭(以下稱為Γ型測量頭)，但圖2所示的數字測量頭10，是對稱組合2個圖1中所示的結構、來測定工件W的外徑的測量頭。在該測量頭中，除了用於圖2所示的外徑測定外，也有反向安裝接觸件14並將加壓部件17的加壓方向反向的內徑測定用測量頭。外徑測定用測量頭及內徑測定用測量頭(以下稱為∑型測量頭)的動作作用、因為基本上與圖1所示的Γ型測量頭相同，所以省略其說明。
下面，對於各部分更加詳細地進行說明。首先數字測量頭10的主體結構，由將除指杆13與接觸件14以外的各主要結構要件全部安裝在基座21上成為1個單元後、再安裝在箱體22內構成。由於基座21為與工件W相同的材質或相同熱膨脹係數的材質，故形成為溫度特性優越的測量頭。這是因為若環境溫度變化則工件W進行膨脹或收縮。此時，如果是相同的線膨脹係數，則由於基座21以固定的螺釘部為基點與工件相同地進行伸縮，故可減小測定誤差。另外，即使是相同材質，在將各要件固定在箱體22的不同的位置處時，也會因位置不同而變化量不同而產生大的誤差。∑型測量頭如圖2所示，被形成為不易受熱影響的對稱結構。
支點部件11，使用如圖3(a)所示的十字彈簧支點。十字彈簧支點也可為如圖3(a)左側的圖所示的交叉排列2片板簧的結構。在本實施例中，使用如圖3(a)右側的圖所示的、由金屬線切割加工切削成一體化的結構。該一體化的十字彈簧支點，雖然加工費高但因為具有剛性、能反覆使用、精度又好，所以適用於高精度的支點。
支點部件11除上述之外也可使用圖3(b)所示的L字彈簧支點、圖3(c)所示的彈性支點、以及軸承或樞軸支點等。L字彈簧支點雖然精度不如十字彈簧但廉價，是一般被廣泛應用的支點。但是，具有隨著迴旋運動而支點中心移動的缺點，在傳感器中使用LVDT的情況還不會到產生問題的程度，但傳感器為標尺的情況就成為不容忽視的誤差。由此，計算求得迴旋運動與支點中心的移動量的關係，並利用程序系統進行修正。
彈性支點，因為雖是高精度但只能取少許的迴旋角度，所以可在測定範圍窄的情況下廉價地使用。雖然軸承支點不受迴旋角度的限制，但由於因磨耗而產生精度降低，因此必須定期更換。
指杆13，為了能夠配合工件的形狀進行更換，而與臂12相獨立，並由螺釘固定在臂12上，但即使與臂設成一體也沒有問題。另外，指杆13的材質為不鏽鋼，但也可使用在鐵上施以防鏽鍍而得到的材質或陶瓷等。對於截面形狀，在邊加冷卻液邊進行加工的工件W進行測定時，由於冷卻液也影響指杆13，故為了減小冷卻液的壓力給測定帶來的影響，而成為圓形的截面。但並不限於圓形也可使用方形截面、橢圓形截面等。
接觸件14如圖1及圖2所示，使用螺釘式的接觸件14，以能夠進行高度方向的微調整。此外，也可為直接將接觸件14嵌入指杆13上、高度方向的調整由指杆的安裝部實現的結構。另外，在Γ型測量頭的情況下也可移動測量頭整體來進行高度方向的調整。
在與工件W相接觸的接觸件14的前端部分鑲嵌著硬質鋼或金剛石。該前端部分必須耐磨損強，一般使用硬質鋼、金剛石、紅寶石等。但因工件W的材質不同也區分使用。
在測定鐵或不鏽鋼等硬材質時，使用價格便宜的硬質鋼，但在測定旋轉的工件W時，而使用更加強耐磨損的金剛石。另外，在測定鋁、銅、軟質玻璃等柔軟的材質時，使用潤滑好的金剛石，減小測定力或減緩從回程狀態的下落速度，以防止產生損傷或凹陷。
接觸件14的前端形狀，通常使用R形狀。R的大小有多種，但尤其在加工過程中測定加工中的工件W時，為了不夾入切屑而採用R0.5～R1.5mm左右的R的小的前端形狀。
另外，在測定面粗糙時，因為測定細微的粗糙度值會有誤差，所以意在平均化而採用R大的前端形狀。在這種情況下，按標準使用R3～R6mm左右的前端R。軟質工件W的情況也意在減小接觸時的工件W的凹陷而選用R3mm以上、按標準使用R3～R6mm左右的R。
在測定如齒輪那樣的不連續面時，如圖4所示，取跨過槽的大的R，與槽平行的方向的R取R1.5左右，使用整體上為船形的接觸件14。
在測定旋轉的齒輪的外徑的情況下，由於用小的接觸件14落入與跳起的量大、測定值有誤差，故必須為從槽到齒過渡好的結構。另外，即使取跨過槽的結構，也不能完全抑制落入或跳起，旋轉越快晃蕩越大或因跳起而成為幾乎不接觸的狀態，因此，在增強緩衝器18的效果的同時，還必須限制工件W的圓周速度或接觸、非接觸時間。測定採用使工件W旋轉一周以上記錄最大值的方法。
除此之外，也可使用圓筒狀的硬質鋼製作接觸件14。這時，分開插入指杆13的接觸件插孔中，以分別緊固的方式進行固定。另外，與工件W的接觸部若有所磨損，則使其旋轉重新固定，使用未使用的面以延長壽命。但是，因為該圓筒狀的接觸件14很難與工件W平行離開，所以被用在如狹窄且不能使用R型端子的情況的那種特殊的條件下。
此外，在輪廓形狀測定器的情況下，接觸件14的前端形狀通常為R0.01～R1.0mm，另外，在表面粗糙度測定器的情況下通常為R0.002～R0.010mm。
圖5是說明標尺部的結構的立體圖。標尺部如圖5所示，由標尺15與讀取頭16組成。標尺15使用利用光衍射幹涉的反射型標尺，並被固定在以支點部件11為中心轉動的臂12上。在標尺15附近配置讀取頭16，以檢測出標尺15的移動量。讀取頭16由作為未圖示的光源的發光元件、視準透鏡或聚光透鏡、及作為受光裝置的受光元件組成。
圖6是表示在標尺15上使用透過型的幹涉條紋標尺的情況下的結構的立體圖。在透過型幹涉條紋標尺的情況下，被固定在臂12上的標尺15為主標尺，讀取頭16由靠近主標尺配置的指示標尺16A、作為光源的發光元件16C、視準透鏡16D、及作為受光裝置的受光元件16B組成。
此外，在上述實施例中，作為標尺15示出了利用衍射幹涉的反射型標尺或透過型幹涉條紋標尺，但本發明並不限於此，也可使用利用衍射幹涉的透過型標尺、或反射型的幹涉條紋標尺等各種標尺。
標尺15無論反射型標尺的情況、還是透過型標尺的情況、任何一種方式均是標尺圖案形成在圓弧上。因此，如圖7(a)所示，以讀取點的圓弧中心與臂12的旋轉中心的支點部件11的中心相一致的方式進行配置。因為若定位不準確就會產生偏心誤差，所以要正確地進行調整。
由於標尺圖案為圓弧狀，故因讀取位置不同圖案間距就不同。圖7(b)是放大標尺15的圓弧圖案的圖，但如該圖所示，因半徑方向的位置不同則圖案間距就如a、b、c那樣各不相同。因此，應在讀取位置設計成為理想的間距。
相對讀取標尺15的原點，也可設置限位開關等的機械原點，但在本實施例中，如圖7(a)所示，在標尺上設置有原點。是在標尺的原點上事先形成1個縫隙在標尺上、光學地檢測是否通過該縫隙的方式。但也可不是1個縫隙來形成圖案。對於不形成原點的標尺15，在因噪聲等而產生誤算時，必須通過校正規重新調零，而對於帶原點的情況，只要通過一次原點則能夠復位。
在上述實施例中，設為讀取頭16固定、標尺15迴旋運動的結構，但並不限於此，也可成為標尺15固定、讀取頭16迴旋運動的結構。這時，必須在從讀取頭16輸出的信號線的布線處理上下功夫。
幹涉條紋標尺方式如圖8所示，由視準透鏡16D使從作為發光元件16C的LED發出的光成為平行光線、對指示標尺16A與作為主標尺的標尺15進行照明。由作為受光元件16B光電二極體讀取由指示標尺16A與作為主標尺的標尺15的組合產生的幹涉條紋。
圖9是線型幹涉條紋標尺的情況的說明圖。通過相對於主標尺傾斜指示標尺16A而產生幹涉條紋。該幹涉條紋的間距依賴於圖案的間距與兩標尺之間的傾角。為了從該幹涉條紋獲得0°、90°、180°、及270°4相信號，而使用4個光電二極體來調整幹涉條紋與光電二極體的位置關係。此外，光電二極體不限於4個，例如，也可使用24個，從得到4相信號的6組信號中進行平均化。
圓弧標尺的情況也相同，同樣形成主標尺與指示標尺16A的圖案，若傾斜配置二者，則如圖10所示，沿與圖案相垂直的方向形成圓弧的幹涉條紋。另外，若沿半徑方向錯開配置具有相同圓弧圖案的主標尺與指示標尺16A，則沿與圖案相平行的方向形成幹涉條紋。並且，以不同的圖案形成主尺與刻度的圖案間距或圓弧半徑，即使同樣錯開半徑方向也可產生與圖案相平行的幹涉條紋。
除上述外，在線型中具有在指示標尺16A上形成相位不同的多個格子，以各相位與主標尺的組合而構成明及暗變化其相位的整體位置的零位條紋型，並在相位錯開的各格子的後面配置光電二極體元件(Cell)的方式。在將該零位條紋型應用到圓弧標尺上時，由於必須在指示標尺16A的圓弧半徑不同的多個位置錯開相位形成圖案，故如圖11所示，對應圓弧半徑不同的位置在改變相位的同時間距也改變來形成。
在圖12中示出了3種標尺15的安裝位置的實例。圖12(a)表示與指杆13設在同一直線上的情況、圖12(b)表示與指杆13沿45°方向設置的情況、圖12(c)表示與指杆13呈直角方向設置的情況。標尺15的安裝位置，只要支點部件11的旋轉中心與標尺15的圓弧圖案的圓弧中心相一致，則無論哪種角度均可，臂12或指杆13在中間也可以為任意形狀。但當在接觸件14上施加如圖12(a)的箭頭方向的力時，在圖12(a)中幾乎不會產生誤差，但在圖12(c)中直接關係到讀取誤差。
圖13表示在∑型測量頭中，共用1個標尺單元的情況。在該實施例中，如圖14所示，在上側的接觸件14用臂12上安裝標尺15，在下側的接觸件14用的臂12上安裝讀取頭16。並且，兩者的臂12、12的支點部件11、11以旋轉中心位於同一直線上的方式進行配置。在這種結構的情況下，結構上設置1個標尺單元即可，不但廉價，並具有讀取的解析度成為2倍的優點。
此外，上述結構也包括將接觸件14、14反向並將測定壓的施加方向反向的內徑用測量頭的變形例。
作為標尺單元的配置結構的變形例，如圖14所示，以在具有設在臂12後端的R面的部件上形成格子的方式、或以在R面上粘貼標尺帶的方式、在與R面相對向的位置配置幹涉計。對於這種變形例的情況，可減薄測量頭整體的厚度，但長方向的尺寸增加。
圖15是表示緩衝器18的原理的剖視圖。緩衝器18用於衰減工作旋轉時的接觸件14的跳動，尤其在測定如齒輪那樣的不連續面時是必需的構件。緩衝器18是減震筒型緩衝器，安裝在軸18C上的活塞18B在填充有緩衝材18E的缸筒18A內進行活塞運動。在隨著缸筒18A的移動而緩衝材18E通過狹窄的流路進行移動時，基於流路的阻力，在活塞18B的兩側產生壓力差，其作用在活塞面上並給活塞運動以阻力。圖15(a)表示形成在活塞18B上的孔18D成為流路的情況、圖15(b)表示活塞18B與缸筒18A的間隙成為流路的情況。
圖16是說明本實施例的緩衝器18的側剖視圖。緩衝器18如圖16所示，由缸筒18A、活塞18B、軸18C、緩衝劑18E、保護套18F、鉸鏈銷18G等組成。缸筒18A為圓筒形狀，在內部填充有作為緩衝劑18E的矽油。活塞18B為比缸筒18A內徑稍小的球狀體、與軸18C的一端相連接並在缸筒18A內進行往復移動。
軸18C的另一端經鉸鏈銷18G與臂12可自由轉動地相連接。另外，在缸筒18A的上部安裝有保護套18F，以使填充在內部的緩衝劑18E不漏出。該緩衝劑18E並不限於矽油，水或發動機油等均可，另外也可以是空氣。在提高緩衝效果時要使用粘度高的緩衝劑。
此外，將軸18C經鉸鏈銷18G與臂12可自由轉動地相連接，但因為活塞18B是球狀體，所以在測定行程小的測量頭的情況下，即使省略鉸鏈銷18G、將軸18C固定在臂12上也能得到緩衝效果。
圖16(a)表示臂12右邊抬高的狀態、圖16(b)表示臂12為水平的狀態、圖16(c)表示臂12右邊下降的狀態。如圖所示，由保護套18F的膨脹收縮來吸收隨軸18C的出入所帶來的體積變化。
圖17表示緩衝器18的變形例。該變形例是在球狀的活塞18B的兩側分別設置相同直徑的軸18C、18C，保護套18F也被安裝在兩側。根據該變形例，因為軸18C被推入的部分由相反側的軸18C凸出、或者軸18C被拉出的部分由相反側的軸18C進入，所以體積沒有變化，因為保護套18F無需膨脹收縮，所以增大保護套18F的耐久性。
為了實現微妙的緩衝效果，而必須考慮空洞現象。這是在流動中形成壓力低的場所時產生氣泡或空洞的現象，在流體的粘度、間隙與速度滿足某一條件時發生。尤其在粘度高、間隙窄、速度快時易產生，在要提高緩衝效果且要與接觸件14的劇烈變位對應時成為阻礙。
圖18是表示在球狀的活塞18B表面呈放射狀形成多個槽的狀態，是不使上述的空洞現象產生的變形例。圖18(a)是側視圖、圖18(b)是俯視圖。這時，稍微減小球狀的活塞18B的直徑、擴大間隙，則增加那部分基於槽的粘性阻力。但因為基於粘性阻力的阻力與基於間隙的阻力相比要小，所以提高了緩衝劑18E的粘度。
此外，在上述實施例中，將活塞18B設為球狀，但也可切割球的上下部分僅將側面設為球面，或也可為桶型形狀，只要是可與軸18C的傾角相對應的形狀，可使用各種形狀。
下面，對在槓桿式的測量頭中成為問題的圓弧誤差的修正進行說明。通過在傳感器中使用標尺15、可進行寬範圍測定，但例如在外徑測定上，如圖19所示，隨著接觸件14的圓弧運動，接觸件14的與工件W的觸點自工件W的軸心錯開。若從工件W的最小逕到最大徑呈直線地進行變化，則只要用最小徑與最大徑的2個校正規進行校正即可，但由於實際上呈3次曲線狀變化，故由軟體系統進行修正。由臂12的支點與工件W的位置關係，可計算出接觸件14的與工件W的觸點的軌跡，並計算並修正以標尺零點為基準的各測定徑的誤差。
圖20示出了工件W的半徑R1＝4mm、接觸件14的前端半徑R2＝1.5mm時的外徑測定時的偏芯誤差的曲線圖。另外，在圖21的曲線圖中示出了以其為基準、在從支點部件11的中心到接觸件14的前端的距離為155mm時算出的修正值。
另外，在∑型測量頭中，沒有上下接觸件14、14的接觸點的錯位，通過對正工件W的軸心高度與∑型測量頭的上下方向中心位置，能夠使用1個校正規進行校正，並且僅在工場調整時使用，對於客戶可不使用校正規。
在本發明的數字測量頭10中，設置有未圖示的回程裝置。回程裝置是在使數字測量頭10向測定點移動時使指杆13成為開或閉狀態的釋放機構。該回程裝置使用由氣缸或鎖固螺線管對杆進行推拉的機構。
除氣缸或鎖固螺線管之外，也可使用馬達或另外設置與數字測量頭10的出入動作連動的、推拉杆的機構。另外，在必須控制自回程狀態的接觸件14的下落速度時，在氣缸上設置節流器由氣體的流量進行控制。另外，該回程裝置也可為搭載在數字測量頭10內部的內置型、或設在外部的外設型。
若在數字測量頭10上施以劇烈的溫度變化，則會產生結露。這時，產生布線部分的電絕緣不良與生鏽、進而產生標尺15的光學讀取不良或信號等級的降低等不良現象。這樣，在本實施例中，要採用氣洗方式。這是在數字測量頭10的標尺22內部送入乾燥空氣來防止結露的方式。這時，也可將在回程裝置中所用的氣體分支使用。另外，除氣洗方式之外也可利用二層箱結構方式、組裝加熱器方式等。
作為基於本發明的數字測量頭10的測定項目，有外徑、內徑、階梯(高度)、厚度等尺寸測定；另外，粗糙度、波紋等表面測定；另外，形狀測定；另外，位置測定；進而，同軸度、同心度、直線度、圓筒度、垂直度、平行度、錐度、線輪廓、面輪廓、傾斜度、位置度、對稱度、圓周振擺、整體振擺等幾何公差測定等。
(發明效果)如上所述，根據本發明的數字測量頭，因為在傳感器中使用標尺，所以與在傳感器中使用LVDT時的測定範圍為1mm程度相比，實際上得到了數十mm的測定範圍，可進行寬範圍測定。另外，因為無需對尺寸換位的各直徑分別準備校正用的校正規，可減少校正規數，所以可縮短設定時間或分段的準備時間，能簡單地與改變機種、改變產量生產相對應。校正規的減少，無論對製造側還是使用側，均在校正規的製造、管理、交付期、價格等方面具有優點。
另外，因為LVDT是模擬信號，所以具有零點錯位與漂移，必需等待其穩定，所以需要時間，但因為在本發明的數字測量頭中使用標尺，所以在讀取標尺後馬上變換為數字，因此最好進行信號處理的電路也為數字處理系統，能夠進行啟動測定(冷啟動)、提高啟動特性。
並且，溫度特性與LVDT相比明顯提高。而且由於LVDT儀器誤差大，故進行修正時必須逐個對修正量進行確認修正，費時，反之，因標尺幾乎沒有儀器誤差，所以能夠大幅度地削減調整及檢查工時。
另外，在採用直線運動的光學數字方式的數字測量頭時，需要用於將接觸件的旋轉移動量轉換為直線運動的移動量的複雜機構，與因可動部分的質量的增加或環支點的磨擦等而響應頻率變差相對，本發明的數字測量頭可進行寬範圍的測定，並且因高速響應頻率特性優越，因此可共用在輪廓形狀測定器或表面粗糙度測定器等上。
權利要求
1.一種數字測量頭，是使接觸件與工件相接觸來測定該工件的測定裝置的測量頭，其特徵在於，具有以支點為中心旋轉地被支撐的臂、前端具有接觸件並被安裝在所述臂前端部的指杆、和被設在所述臂的後端部的標尺或讀取頭，由所述標尺與讀取頭檢測與所述工件相接觸的所述接觸件的變位。
全文摘要
一種數字測量頭，該使接觸件(14)與工件(W)相接觸來進行測定的測定裝置的測量頭結構，由以支點為中心旋轉地被支撐的臂(12)、前端具有接觸件(14)並被安裝在臂的前端部的指杆(13)、和被設在臂(12)的後端部的標尺(15)或讀取頭(16)構成，並由標尺(15)與讀取頭(16)檢測與工件(W)相接觸的接觸件(14)的變位。這種數字測量頭，可進行寬範圍的測定，啟動特性和溫度特性優越，並且用於指示尺寸的校正的校正規、僅在最初調整時使用。
文檔編號G01D5/38GK1483992SQ0312746
公開日2004年3月24日 申請日期2003年8月7日 優先權日2002年8月7日
發明者小慄正明 申請人:株式會社東京精密