形状测量机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种形状测量机，诸如使用杆式检测器的形状测量机等。
【背景技术】
[0002]现在，广泛使用具有杆式检测器的形状测量机。例如，已知诸如轮廓形状测量机、表面形貌测量机(surface texture measuring machine)和圆度测量机等的形状测量机。
[0003]当将十字弹簧(crossed spring)装入该杆式检测器的转轴时，能够获得几乎无滞后且高再现性的测量值。然而，由于测量力随着测量位置的改变而改变，所述测量值容易发生偏差。另外，尽管能够通过低的测量力来进行测量，作为一种抑制工件(待测物体)的变形或抑制对工件(待测物体)的破坏的方式，但是存在响应性(在扫过工件时测量触头追踪工件的形状的速度)的问题。然而，使用低测量力不会使测量精度太劣化。
[0004]相反地，已知用于使测量力稳定的技术，在该技术中，通过检测和控制测量力来抑制杆式检测器的测量力的波动(例如，参见日本特开2000-74616号公报)。
[0005]此外，建议将如下技术用于使用弹性铰链机构的测量设备:使用磁体来调整弹性铰链的复原特性(例如，参见日本特开平11-141537号公报)。
[0006]然而，本发明的发明人已经发现关于上述技术的问题，讨论如下。在日本特开2000-74616号公报公开的技术中，控制测量力会产生以热变形等的方式影响形状测量机并且导致测量精度降低的热。此外，通过执行测量力的控制会产生使测量精度进一步降低的电噪音。而且，需要在形状测量机上搭载控制装置，这增加了形状测量机的成本。
[0007]在日本特开平11-141537号公报公开的技术中，没有将测量力的稳定化放在首位考虑；因而，在该技术的当前状态下，在形状测量机中无法实现测量力的稳定化。
【发明内容】
[0008]鉴于上述问题而构思了本发明，并且本发明通过简单的构造使形状测量机的测量力稳定。
[0009]本发明的一个方面是一种形状测量机，其包括:第一构件，其设置有与工件接触的测量触头；第二构件，其具有与所述第一构件的端部接合的一个端部；转动支点部，其用作所述第一构件和所述第二构件的转动运动的支点；检测部，其检测所述第二构件的转动运动的位移量；弹性构件，其根据所述转动运动的所述位移量赋予所述第一构件和所述第二构件绕所述转动运动的轴的扭矩；以及测量力调整部，其赋予所述第一构件和所述第二构件沿所述弹性构件产生的扭矩的相反方向的扭矩，所述测量力调整部产生的所述扭矩是由彼此相对配置的至少两个磁性构件之间的磁力产生的引力所产生。因此，测量力是由弹性构件和测量力调整部中产生的在相反方向上的两个扭矩构成的合成扭矩。另外，由于该在相反方向上的两个扭矩随着由检测部检测到的位移量的增大而增大，所以能够不管位移量是大还是小都使由合成扭矩构成的测量力稳定。
[0010]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述弹性构件为装入所述转动支点部的十字弹簧，并且在所述十字弹簧未赋予所述第一构件和所述第二构件扭矩的情况下，所述测量力调整部赋予所述第一构件和所述第二构件在第一方向上的扭矩，使得所述测量触头压靠待测量的部分。因此，能够使转动支点部和弹性构件形成为一体，由此能够使形状测量机的构造紧凑。
[0011]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中在所述十字弹簧赋予所述第一构件和所述第二构件在所述第一方向上的扭矩的情况下，由所述十字弹簧产生的扭矩比由所述测量力调整部产生的扭矩大，并且在所述十字弹簧赋予所述第一构件和所述第二构件在与所述第一方向相反的第二方向上的扭矩的情况下，由所述十字弹簧产生的扭矩比由所述测量力调整部产生的扭矩小。因此，能够不管由检测部检测到的位移量是大还是小都将恒定方向上的测量力施加到待测物体。
[0012]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述测量力调整部包括:第一固定部，其与所述第二构件接合；第二固定部，其相对于所述转动支点部的相对位置是固定的；第一磁性构件，其固定于所述第一固定部；第二磁性构件，其固定于所述第二固定部，使得在所述第一磁性构件和所述第二磁性构件之间产生所述转动运动的周向上的引力；第三磁性构件，其固定于所述第一固定部；以及第四磁性构件，其固定于所述第二固定部，使得在所述第三磁性构件和所述第四磁性构件之间产生所述转动运动的周向上的引力。所述第三磁性构件经由所述第一固定部被配置成在所述转动运动的周向面对所述第一磁性构件。因此，能够在两个彼此相对的磁性构件之间产生引力，并且能够通过改变这两个磁性构件之间的距离来改变引力的大小。因而，能够产生在由弹性构件所产生的扭矩相反方向上的扭矩，并且该在相反方向上的扭矩的大小能够随着由弹性构件产生的扭矩的大小的改变而改变。
[0013]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述第一磁性构件和所述第二磁性构件中的至少一个具有截面朝向另一个磁性构件变小的锥形形状，并且所述第三磁性构件和所述第四磁性构件中的至少一个具有截面朝向另一个磁性构件变小的锥形形状。因此，能够通过磁性构件的形状来调整两个彼此相对的磁性构件之间的引力的改变。因而，例如，能够使两个彼此相对的磁性构件之间的引力随着这两个磁性构件之间的距离的改变而更线性地改变。
[0014]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述第一磁性构件和所述第二磁性构件中的至少一个为永久磁体，并且所述第三磁性构件和所述第四磁性构件中的至少一个为永久磁体。因此，能够在两个彼此相对的磁性构件之间产生引力。
[0015]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述第一磁性构件和所述第二磁性构件之间的距离以及所述第三磁性构件和所述第四磁性构件之间的距离中的至少一个能够随着测量条件的改变而改变并且在测量所述工件时是恒定的。因此，能够设定两个彼此相对的磁性构件之间的距离，并且能够在开始测量工件之前调整测量力的大小。因而，能够根据所需测量条件来调整测量的响应性。
[0016]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述测量力调整部包括:第五磁性构件，其与所述第二构件接合；以及第六磁性构件，其与所述第五磁性构件分离并且被配置为在所述第五磁性构件和所述第六磁性构件之间产生在与所述转动运动的周向交叉的方向上的引力。所述第六磁性构件相对于所述转动支点部的相对位置是固定的。所述第五磁性构件和所述第六磁性构件之间的距离在所述第六磁性构件的所述转动运动的周向上的中央部面对所述第五磁性构件时最大，并且所述第五磁性构件和所述第六磁性构件之间的距离随着面对所述第五磁性构件的所述第六磁性构件沿所述转动运动的周向远离所述第五磁性构件而变小。因此，能够在两个彼此相对的磁性构件之间产生引力，并且能够通过改变这两个磁性构件之间的距离来改变引力的大小。因而，能够产生在由弹性构件产生的扭矩的相反方向上的扭矩，并且该在相反方向上的扭矩的大小能够随着由弹性构件产生的扭矩的大小的改变而改变。
[0017]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述形状测量机还包括插在所述第五磁性构件和所述第六磁性构件之间的磁性流体。因此，能够使两个彼此相对的磁性构件之间的引力增大。
[0018]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述第五磁性构件和所述第六磁性构件中的至少一个为永久磁体。因此，能够在两个彼此相对的磁性构件之间产生引力。
[0019]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述第五磁性构件和所述第六磁性构件之间的距离能够随着测量条件的改变而改变并且在测量所述工件时是恒定的。因此，能够设定两个彼此相对的磁性构件之间的距离，并且能够在开始测量工件之前调整测量力的大小。因而，能够根据所需测量条件来调整测量的响应性。
[0020]本发明的另一方面是上述形状测量机，其中所述形状测量机还包括:第七磁性构件，其与所述第五磁性构件分离并且被配置为在所述第五磁性构件和所述第七磁性构件之间产生在与所述转动运动的周向交叉的方向上的引力。所述第七磁性构件相对于所述转动支点部的相对位置是固定的。所述第五磁性构件和所述第七磁性构件之间的距离在所述第七磁性构件的所述转动运动的周向上的中央部面对所述第五磁性构件时