专利名称：接触式测量装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种接触式测量装置，特别是关于一种具较小测量压力的接触式测量装置。
背景技术：
一种现有接触式测量装置，需与产品表面接触以实现精密测量，其被广泛应用于光学元 件等精密工业元件的形状测量领域。该种接触式测量装置在测量时，通常具有一个垂直于水 平面的测量压力，故当被测面为倾斜面时，该测量压力会迫使测量端子产生弯曲及压縮，从 而导致测量误差的产生。另外，测量压力过大也会使测量端子产生变形。因此，这种接触式 测量装置不适于进行高精度测量，例如对镜片的倾斜角等部位的高精度测量。
现有用于减小测量压力的方法有(l)将设有测量端子的轴倾斜设置，用该轴的重力分 力作为测量压力进行测量；(2)使用弹簧对设有测量端子的轴施加压力。但是上述二方法有 如下缺点利用轴重力的分力作为测量压力时，需靠轴的倾斜程度来改变测量压力，会降低 测量精度、增加轴的调节难度；利用弹簧的弹力作为测量压力时，测量压力会随着弹簧的压 縮而增加，所以会增大测量误差。
目前还有一种接触式测量装置，该接触式测量装置使用后端部设有环状受压部的台阶轴 ，该环状受压部用于接受驱动装置(例如气泵)的气体压力。然而，由于气泵的脉动，所以很 难得到较小且稳定的测量压力。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种具较小且稳定的测量压力的接触式测量装置。 一种接触式测量装置，其包括测量端子及用于驱动该测量端子的至少一个驱动轴，该测 量端子在驱动轴驱动下可沿一方向移动，且该测量端子接触被测量物表面以进行测量，该驱 动轴具有锥度，且其尺寸沿着测量端子被驱动的方向逐渐增大，该驱动轴由作用在该驱动轴 外侧壁上的气体驱动。
相对于现有技术，所述接触式测量装置的驱动轴具有锥度，且其尺寸沿着测量端子被驱 动的方向逐渐增大，所以作用在该驱动轴外侧壁上的气体对该驱动轴的压力具有一个推动该 驱动轴沿其轴向移动的分量，通过调节作用在该驱动轴外侧壁上的气体的压强，可使该测量 端子获得较小的驱动压力，以与被测量物轻轻接触。因此，无论测量位置如何变化，测量端 子均具有稳定且较小的测量压力，所以其可对设有倾斜部的被测量物或较为脆弱的被测量物进行精密测量。另外，通过改变驱动轴的锥度，还可使该测量端子获得不同的测量压力。
图l是本发明第一实施例的接触式测量装置的横断面图。
图2是图1所示接触式测量装置的纵断面图。
图3是图1所示接触式测量装置的驱动轴表面受力分析图。
图4是本发明接触式测量装置的应用实例的立体图。
图5是本发明第二实施例的接触式测量装置除去盖体后的横断面图。
具体实施例方式
下面将结合附图及实施例对本发明的接触式测量装置做进一步详细说明。
请同时参阅图1及图2，本发明第一实施例提供一种接触式测量装置IO，其包括一个基座 11、 一个导引块12、两个驱动轴13、 一个第一固定件14、 一个第二固定件15、 一个测量端子 16、 一个光学标尺17、 一个传感器18及多根气体导管19。
该导引块12固设于基座11上，其沿轴向开设有两个相互平行的导引孔121。围成该导引 孔121的侧壁上开设有一个环形凹槽122，且该围成导引孔121的侧壁上还粘着有一多孔碳材 料层123，该多孔碳材料层123封闭该环形凹槽122。该驱动轴13呈空心圆台状，其尺寸均沿 着X轴负向逐渐增大。该两个驱动轴13分别插入该两导引孔121中。该驱动轴13的外周壁与多 孔碳材料层123之间存在间隙，向该间隙里充入气体即可形成气体轴承。多个气体导管19间 隔一定距离地穿插于该导引块12上，并与该环形凹槽122相通。
该驱动轴13的两端部分别固设于第一固定件l4和第二固定件l5，以使驱动轴13仅能相对 该导引块12平行地前后移动，而不能相对导引块12旋转。其中，该测量端子16固设于第一固 定件14的中部，光学标尺17固设于第二固定件15的中部。该测量端子16可在驱动轴13的驱动 下沿着X轴负向移动。该传感器18设置于基座11上且与该光学标尺17相对应以读取该光学标 尺17的刻度。由于该光学标尺17与测量端子16通过第一固定件14、驱动轴13及第二固定件 15相连，故该光学标尺17可与测量端子16—起运动，而测量端子16的位移反映的是被测物形 貌的变化，则该传感器18感测到的光学标尺17刻度变化即为被测物形貌的变化。在此，该光 学标尺17和传感器18也可互相换位设置。
该第一接触式测量装置10还包括一个盖体102，该盖体102扣合于基座11上。该盖体102 前端开设有使测量端子16的端部伸出的开口 (图未标)，中部设置有多个容纳气体导管19的通 孔(图未标)。
当向气体导管19内吹入气体时，气体首先进入该环形凹槽122内。随着气体不断吹入，该环形凹槽122内气压不断升高，气体将通过该多孔碳材料层123进入驱动轴13的外周壁与多 孔碳材料层123之间的间隙，从形成一个具有一定压强的气体轴承。请同时参阅图3，由于该 驱动轴13具有锥度，且其尺寸沿着X轴负向逐渐增大，该具有一定压强的气体轴承会对该驱 动轴13与该气体轴承相接触的表面，产生多个垂直该表面的气体压力Fn。该气体压力Fn可分 解为与驱动轴13的轴线平行的力Fm及与驱动轴13的轴线垂直的力Fn2。该驱动轴13受到的多 个与驱动轴13的轴线垂直的力Fn2可相互抵消，以使该驱动轴13在Y轴方向保持平衡。该多个 与驱动轴13轴线平行的力Fm可共同推动该驱动轴沿X轴负向运动。而由于部分气体可从驱动 轴13的外周壁与多孔碳材料层123之间的间隙排出，所以该气体轴承内的压强通常较小，即 使得与驱动轴13轴线平行的多个力Fm的合力较小，从而实现对驱动轴13产生较小且稳定的 驱动压力。另外，通过改变驱动轴13的锥度，还可使该测量端子16获得不同的测量压力。
可以理解，该接触式测量装置10也可根据具体情况设置一个或两个以上的驱动轴13;该 驱动轴13也可为其它几何体状，如长方体，且该驱动轴13也可为实心圆台状，但这样会耗费 较多材料；围成该导引孔121的侧壁上的环形凹槽122也可被多个相互间隔的凹槽所取代，但 该多个四槽需被多孔碳材料层123封闭。另外，该多孔碳材料层123也可为其他的多孔材料层 ，如铁镍合金材料层。
请参阅图1及图4，下面说明本发明的接触式测量装置10的使用方法及工作原理。使用该 接触式测量装置10时，首先将该接触式测量装置10设置在安装有被测量物的加工设备100的 一侧，且将气体导管19通过软管与气体供给源连接。
当气体依次经过气体导管19、环形凹槽122、多孔碳材料层123进入导引孔121内，气体 的压力将作用于驱动轴13的外侧壁上，驱动轴13沿着X轴负向缓慢前进，从而带动测量端子 16沿着X轴负向缓慢前进。当该测量端子16与被测量物体接触时，驱动轴13及测量端子16停 止移动。又因驱动轴13的后端部连接有光学标尺17，该光学标尺17也随驱动轴13—同移动， 当光学标尺17移动时，传感器18感测光学标尺17的移动距离，亦即测量端子16的移动距离， 并将相应数据传送给处理装置(图未标)。
请参阅图5，本发明第二实施例提供一种接触式测量装置30，其与第一实施例中的接触 式测量装置10具有相似的结构，其不同在于该接触式测量装置30的两个驱动轴33A、 33B平行 但相互错开地前后设置，且该二驱动轴33A、 33B分别插入第一导引块12A及第二导引块12B的 导引孔中，该二驱动轴33A、 33B均具有锥度，且其尺寸均沿着X轴负向，即测量端子36的移 动方向逐渐增大。由于驱动轴73A及73B前后错开设置，所以会增加测量方向上的导引距离， 实现更为稳定的测量。另外，该接触式测量装置70的两个驱动轴33A、 33B中，也可仅有一个驱动轴具有锥度，另一个驱动轴不具有锥度，其同样可实现稳定的测]
权利要求
1.一种接触式测量装置，其包括测量端子及用于驱动该测量端子的至少一个驱动轴，该测量端子在驱动轴驱动下可沿一方向移动，且该测量端子接触被测量物表面以进行测量，其特征在于该驱动轴具有锥度，且其尺寸沿着测量端子被驱动的方向逐渐增大，该驱动轴由作用在该驱动轴外侧壁上的气体驱动。
2.权利要求2如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该接触式测 量装置还包括至少一个导引块，该导引块上开设有至少一个导引孔，驱动轴穿插于该导引孔 内，该导引块与驱动轴之间的气体部分排出而使该驱动轴具有较小的驱动压力。
3.权利要求3如权利要求2所述的接触式测量装置，其特征在于围成该导引 孔的侧壁上开设有至少一个凹槽，且上述侧壁上还连接有一个多孔材料层，该多孔材料层封 闭该至少一个凹槽。
4.权利要求4如权利要求3所述的接触式测量装置，其特征在于该导引块上 插设有多根气体导管，且该气体导管与上述凹槽相连通。
5.权利要求5如权利要求3所述的接触式测量装置，其特征在于该驱动轴的 外侧壁与该多孔材料层之间存在间隙，向该间隙中内吹入气体可使驱动轴的外侧壁与多孔材 料层之间形成气体轴承。
6.权利要求6如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该接触式测 量装置还包括一个固定件，该固定件固设于驱动轴的端部，该测量端子固设于该固定件上。
7.权利要求7如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该驱动轴为圆台状。
8.权利要求8如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该接触式测 量装置包括至少两个驱动轴，该至少两个驱动轴平行并排设置。
9.权利要求9如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该接触式测 量装置包括至少两个驱动轴，该至少两个驱动轴前后平行错开设置。
10.权利要求IO如权利要求l所述的接触式测量装置，其特征在于该接触式测量装置还包括光学标尺和传感器，该光学标尺和传感器之一可与测量端子一起移动，该传感 器用于读取该光学标尺刻度。
全文摘要
本发明公开一种接触式测量装置，其包括测量端子及用于驱动该测量端子的至少一个驱动轴，该测量端子在驱动轴驱动下可沿一方向移动，且该测量端子接触被测量物表面以进行测量，该驱动轴具有锥度，且其尺寸沿着测量端子被驱动的方向逐渐增大，该驱动轴由作用在该驱动轴外侧壁上的气体驱动。
文档编号G01B21/20GK101408418SQ20071020203
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月12日 优先权日2007年10月12日
发明者庆 刘, 孔建斌 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司