表面性状测量装置的制作方法

本申请要求2017年5月24日递交的日本专利申请no.2017-102609的优先权并且基于该申请，通过引用将其公开的全部内容并入本文。

本发明涉及表面性状测量装置。

背景技术

存在如下表面性状测量装置：其在使触针与测量对象物的表面接触的同时移动触针，以从触针当时的位移获得测量对象物的形状数据(jp5735337b和jp2017-3559a)。

图1是表面性状测量装置10的外观的立体图。

表面性状测量装置10包括测量机主体部20以及测量器70，测量器70能够以安装到测量机主体部20和从测量机主体部20拆卸的方式被更换。

测量机主体部20包括基座30和驱动机构部40。

以立于基座30的方式设置驱动机构部40。

驱动机构部40包括z柱41、z滑动件42、z驱动机构43和x驱动机构50。

以立于基座30的上表面的方式设置z柱41。

以能够沿着z柱41在上下方向(z轴方向)上移动的方式设置z滑动件42。

z驱动机构43设置于z柱41内部并且使z滑动件42在上下方向上移动。作为z驱动机构43的示例，能够使用进给螺杆机构。例如，球螺杆轴与z柱41平行地设置，并且棘爪螺母构件与球螺杆轴螺纹连接。于是，螺母构件联接到z滑动件42。

图2示出了z滑动件42和测量器70的内部机构。

x驱动机构50设置于z滑动件42内部并且使悬挂并支撑于z滑动件42下方的测量器70在x轴线方向上移动。

如图2所示，在z滑动件42的壳体内部，x驱动机构50包括导轨51、x滑动件52和进给机构53。导轨51平行于x轴线方向设置。以能够沿着导轨51在x轴线方向上移动的方式设置x滑动件52。进给机构53使x滑动件52沿着导轨51移动。

进给机构53包括进给螺杆轴54、马达55和传送机构56，并且通过马达55的动力转动进给螺杆轴54。棘爪螺母构件(未示出)与进给螺杆轴54螺纹连接，并且螺母构件联接到x滑动件52。

尽管未示出，但是移动台架可以配置于基座。

如图2所示，测量器70包括壳体71、支架72、测量臂75、触针77和位移检测器78。

支架72悬挂并支撑于x滑动件52。

支架72可以通过螺栓73安装到x滑动件52和从x滑动件52拆卸。支架72支撑测量臂75，使得测量臂75能够使用转动轴76作为支点在上下方向上摆动(弧状地移动)。

触针77设置于测量臂75的顶端。位移检测器78检测测量臂75的弧状移动量(在z轴线方向上的位移量)。

利用以上构造，能够通过驱动机构部40使测量器70相对于测量对象物移动。

在测量器70的触针77与测量表面接触的同时，测量器70沿着测量表面移动。位移检测器78此时检测触针77的微小竖直移动作为测量臂75的摆动量，从而获得测量对象物的形状数据。

在图1和图2中，示出了测量器70的示例，但是可使用用于各种目的的各种类型的测量器70。准备具有不同测量灵敏度(倍率)、测量行程(measurementstrokes)、测量力等的各种测量器70，使用者依据目的更换测量器70进行测量。

例如，在图3中，测量器(轮廓测量器)70a安装到测量机主体部20，并且测量器(粗糙度测量器)70b由台90支撑。

图4是测量器70的立体图。

在图4中，支架72通过螺栓73固定到x滑动件52的悬架60。

悬架60通过螺杆61固定到x滑动件52。

图4为了方便示出了从x滑动件52拆卸的悬架60。然而，使用者通常不从x滑动件52拆卸悬架60，可以将悬架60认为是x滑动件52的一部分。

在支架72的两侧设置锁定/解锁辅助杆74。当锁定/解锁辅助杆74如图4所示地打开时，锁定/解锁辅助杆74的一端(未示出)与悬架60接合，当锁定/解锁辅助杆74如图5所示地关闭时，锁定/解锁辅助杆74从悬架60释放。

简要地说明更换测量器70的过程。

为了更换测量器70，首先，使用者切断测量机主体部20的电力。当测量机主体部20的电力被切断时，从测量机主体部20供应到测量器70的电力停止，并且测量器70的电力也被切断。然后，使用者利用工具(专用的扳钳或扳手)移除螺栓73以从悬架60释放支架72。

接下来，如图5所示，使用者利用一只手支撑测量器70，同时利用另一只手关闭锁定/解锁辅助杆74。

在通过锁定/解锁辅助杆74从悬架60释放支架72的同时，使用者缓慢地拉出测量器70。于是，从悬架60拆卸测量器70。

为了将测量器70安装到测量机主体部20，在切断测量机主体部20的电力的同时，使用者通过使支架72与悬架60接合而将测量器70安装到x滑动件52。然后，使用者利用工具(专用的扳钳或扳手)拧紧螺栓73以将支架72紧固到悬架60。最后，使用者连通测量机主体部20的电力并且重启软件。

技术实现要素：

如上所述，花费了许多步骤和时间更换测量器。

此外，当更换测量器时，过程的正确顺序非常重要。这是因为，如果在通电的情况下更换测量器，测量器则无法正确地重新启动。

另外，要求使用者在利用一只手支撑测量器的同时利用另一只手操作锁定/解锁辅助杆，但是在仅用一只手支撑时测量器可能不稳定。

如果使用者需要频繁地更换测量器，则测量效率显著降低，并且上述更换令使用者困扰。

本发明的目的是提供更换测量器容易且安全的表面性状测量装置。

在本发明的示例性实施方式中，表面性状测量装置包括：

测量器，其通过与测量对象物的表面接触或不接触进行扫描测量；以及

测量机主体部，其包括使测量器相对于测量对象物移动的驱动机构部。

测量器被设置为能够通过将测量器安装到驱动机构部和从驱动机构部拆卸测量器而被更换。

测量器包括用于使测量器安装到驱动机构部的支架。

支架包括第一连接器，第一连接器用于将信号传送到测量器和从测量器接收信号以及对测量器给电。

驱动机构部包括支撑框架，支架可拆卸地安装到支撑框架。支撑框架包括电连接到第一连接器的第二连接器。

在第一连接器与第二连接器连接的状态下，信号在第一连接器与第二连接器之间传送和接收，第二连接器对第一连接器给电。

第一连接器和第二连接器能够热插拔。即，当测量器安装到驱动机构部和从驱动机构部拆卸测量器时，测量器和驱动机构部能够在通电的情况下被插入和移除。

在本发明的示例性实施方式中，支架包括以从端面突起的方式设置的轴。

支撑框架包括接收轴并且检测轴是否存在的安装/拆卸检测传感器。

当安装/拆卸检测传感器检测到轴存在时，第二连接器和第一连接器电连接。

当安装/拆卸检测传感器检测到轴不存在时，第二连接器和第一连接器电断开。

在本发明的示例性实施方式中，支架包括以贯通支架的方式设置的轴状的夹持器(clamper)。

夹持器以能够绕着轴线转动且在轴向上不相对于支架向前和向后移动的方式设置。

支撑框架包括用于接收夹持器的夹持孔。

通过夹持器的转动操作夹持器和夹持孔接合和分离。

在本发明的示例性实施方式中，夹持器和夹持孔中的一者包括螺旋槽。

夹持器和夹持孔中的另一者包括由螺旋槽接收的锁定键。

在本发明的示例性实施方式中，夹持器具有端部，该端部具有作为手动操作部件的手柄，并且手柄为杆式以便被握持。

在本发明的示例性实施方式中，还包括台，在该台处更换用的测量器待机，并且台包括支撑框架。

附图说明

图1是现有技术的表面性状测量装置的外观的立体图；

图2是示出现有技术的z滑动件和测量器的内部机构的图；

图3是在现有技术中安装到测量机主体部的轮廓测量器和位于台的待机状态下的粗糙度测量器的图；

图4是现有技术的测量器的立体图；

图5是说明在现有技术中在锁定/解锁辅助杆关闭时安装和拆卸测量器的图；

图6是第一示例性实施方式的立体图；

图7是悬架的背面的图；

图8是移除保护盖之后悬架的背面的图；

图9是说明通过操作夹持器的手柄从悬架拆卸测量器的过程的图；

图10是说明通过操作夹持器的手柄从悬架拆卸测量器的过程的图；

图11是说明通过操作夹持器的手柄从悬架拆卸测量器的过程的图；

图12是说明通过操作夹持器的手柄从悬架拆卸测量器的过程的图；

图13是说明通过操作夹持器的手柄从悬架拆卸测量器的过程的图；以及

图14是功能框图。

具体实施方式

参照附图中指定给构成元件的附图标记图示并说明本发明的示例性实施方式。

(第一示例性实施方式)

图6是示出第一示例性实施方式的立体图。

第一示例性实施方式中的第一特征在于测量器是可热插拔的。

第一示例性实施方式中的第二特征在于通过在夹持器220的端部设置手柄作为手动操作部件并通过使夹持器220转动能够将测量器70安装到悬架100以及从悬架100拆卸测量器70。

换言之，根据第一示例性实施方式，能够仅通过不使用工具的一次操作(使夹持器220转动)将测量器70安装到悬架100以及从悬架100拆卸测量器70。

在本示例性实施方式中的测量器70的更换机构被称为“一次动作安装/拆卸机构”。

以下，说明一次动作安装/拆卸机构。

首先，说明悬架100的构造。

注意，除了作为支撑框架的悬架100，测量机主体部20的构造可以与背景技术中的构造相同，以下主要说明悬架100的构造。

另外，除了支架200，测量器70的构造可以与背景技术中的构造相同，以下主要说明支架200的构造。

在图6中，悬架100的供支架200安装的一侧(-y侧)的面被称为悬架100的正面，并且另一侧(+y侧)的面被称为背面。

因此，图7和图8示出了悬架100的背面。

悬架100设置有作为第二连接器的连接器的插口110，并且插口110连接到作为第一连接器的设置于测量器70的排针连接器210。

悬架100设置有贯通正面到背面的通孔。通孔用于锁定和释放夹持器220，因而被称为夹持孔120。锁定键121以突出的方式设置于夹持孔120的内侧。

如图9至图11、图13的截面图所示，锁定键121是配置于夹持孔120内侧的球121。这里，以彼此面对的方式设置作为锁定键121的两个球121。

另外，两个支撑销130以突出的方式设置于悬架100的正面。

图7示出了悬架100的背面。图8以容易观察的方式示出了移除保护盖140之后的传感器部分。如图8所示，u字形的光遮断器150以夹住夹持孔120的开口的方式配置于悬架100的背面，并且用作安装/拆卸检测传感器。

光遮断器150包括位于一端的发光部151和位于另一端的光接收部152，并且检测在发光部151与光接收部152之间是否存在物体。光遮断器150的检测信号将通过线缆153传送到外部控制单元。

在图8中，夹持器220的顶端222a从夹持孔120突出。此时，来自发光部151的光被夹持器220的顶端222a遮挡，并且不到达光接收部152。

当光接收部152未检测到光时，测量器70连接到悬架100。因而，光接收部152的低电位信号(low-levelsignal)被称为连接检测信号。

接下来，说明支架200。

排针连接器210设置于支架200的背面。当排针连接器210连接到插口110时，测量机主体部20和测量器70电连接，并且能够交换电力和信号。

支架200设置有夹持器220。

夹持器220包括手柄221和夹持轴222。

手柄221优选地为杆式以使使用者稳定地握持。例如，手柄221优选地为如同本示例性实施方式中例示的通过被稳定地握持而向上或向下移动的手柄，而不是如同扭手锁芯式(thumbturn)的利用手指转动的手柄(无需赘言，不排除扭手锁芯式)。

如图9至图11、图13所示，夹持轴222插入夹持孔120。

以从支架200的正面突出并贯通背面的方式设置夹持轴222。在支架200的内部，朝向夹持轴222设置销230。夹持轴222在周向上设置有键槽223，并且销230的顶端配合到键槽223中以便使夹持轴222不从支架200脱离。即，夹持轴222可转动，但是夹持轴222不会在轴向(y轴线方向)上相对于支架200向前和向后移动(这意味着不会发生相对位移)。

夹持轴222的顶端侧设置有花键槽224(螺旋槽)。

设置花键槽224以接收作为锁定键121的球121。通过握持手柄221并转动夹持器220，花键槽224和球121的接合将夹持器220拉入夹持孔120，或者将夹持器220推出夹持孔120。由于设置了两个球121，所以相应地设置了两个花键槽224。

支架200设置有用于接收悬架100的两个支撑销130的两个支撑孔240。

参照图9至图12，说明了通过操作夹持器220的手柄从悬架100拆卸测量器70的过程。

如图6和图7所示，当手柄221的杆为水平时，测量器70的支架200安装到悬架100。

假定手柄221的该位置(水平位置)为0°。

当在逆时针方向上使手柄221转动180°并且相反地定位(位于图6中的箭头a的位置处)时，测量器70的支架200从悬架100脱离。

假定手柄221的该位置为180°。为了将测量器70安装到悬架100和从悬架100拆卸测量器70，仅需要使用者简单地使手柄221转动180°。通过转动手柄221，供应到测量器70的电力通过热插拔自动连通或切断。另外，通过转动手柄221，测量器70被自动拉入悬架100或从悬架100推出。

首先，图9示出了测量器70的支架200安装到悬架100。即，手柄221位于0°的位置处。

夹持轴222的顶端222a从夹持孔120突出以位于光遮断器150之间，并且遮挡来自发光部151的光。因此，光遮断器150能够检测到测量器70安装于悬架100。

另外，测量器70的排针连接器210插入悬架100的插口110，从而电力从测量机主体部20供应到测量器70，并且来自测量器70的信号通过测量机主体部20输出到外部控制单元。

这里，假定使用者握持手柄221并在逆时针方向上转动手柄221以更换测量器70(图10)。(如上所述，此时使用者不需要为了更换而作出诸如切断电力的任何准备。)当使用者握持手柄221并转动夹持器220时，根据花键槽224与锁定键121(球121)之间的关系推出夹持轴222。

参照图10，支架200与夹持器220一起在右方向(-y方向)上轻微移动。

在图10的状态下，由于手柄221未充分转动，所以夹持轴222的顶端222a仍然位于光遮断器150之间，并且排针连接器210和插口110电连接。

现在，假定使用者进一步转动手柄221并且使手柄221转动90°(从0°到90°)(图11和图12)。

于是，根据花键槽224与锁定键121(球121)之间的关系进一步一起推出支架200和夹持轴222。此时，夹持轴222的顶端222a从光遮断器150之间移开，并且来自发光部151的光进入光接收部152。于是，光遮断器150检测到测量器70被从悬架100拆卸。此时，来自光接收部152的信号被称为“移除检测信号”。

移除检测信号通过线缆153传送到控制单元，并且控制单元在接收移除检测信号时指示测量机主体部20和测量器70自身断电。因此，测量机主体部20和测量器70进行断电处理。测量机主体部20首先停止对测量器70的电力供应，然后停止自身的操作。

另一方面，当如图11所示地使手柄221转动90°时(当夹持轴222的顶端从光遮断器150之间移除时)，排针连接器210和插口110仍然电连接。

换言之，排针连接器210和插口110的接合深度比夹持轴222的顶端222a在光遮断器150中的插入深度长。

到这时，已经切断了测量机主体部20和测量器70的电力，并且使用者仅需要将测量器70从悬架100拉出。此时，使用者不特意地拉出测量器70，而是进一步以提起手柄221的方式在逆时针方向(图6中的箭头a的方向)上使手柄221转动90°(从90°到180°)。于是，根据花键槽224与锁定键121(球121)之间的关系推出夹持轴222，测量器70从悬架100自动脱离(图13)。

由于此时使用者握持手柄221并且以提起手柄221的方式在逆时针方向上转动手柄221，所以使用者不需要担心在测量器70从悬架100移除时测量器70掉落。

将测量器70安装到悬架100的过程与以上说明相反，省略冗余说明。

为了将测量器70安装到悬架100，在顺时针方向(图6中的箭头b的方向)上转动夹持器220，即，从180°到90°，然后，从90°到0°，夹持轴222的顶端222a插入光遮断器150之间，并且连接检测信号从光遮断器150传送到控制单元。控制单元在接收连接检测信号时连通测量机主体部20和测量器70的电力。由于控制单元通过测量机主体部20电连接到测量器70，所以控制单元需要所连接的测量器70的识别信号以自动启动相应的软件。

如上所述，根据本示例性实施方式，光遮断器150检测夹持轴222的顶端222a的位置，这使热插拔成为可能。因而，使用者无须在更换测量器70时切断电力以及终止和启动软件。使用者能够通过操作夹持器220的手柄容易地安装和拆卸测量器70，并且使用者能够在不使用工具(专用的扳钳和扳手)的情况下简单地更换测量器70。

由于使用者在稳定地握持作为手柄221的杆的同时安装和拆卸测量器70，即，使用者在用双手支撑测量器70的同时更换测量器70，所以使用者几乎不需要担心在更换等时测量器70掉落。

(变型例1)

在以上示例性实施方式中，一次动作安装/拆卸机构设置于使测量机主体部20联接到测量器70的悬架100和支架200。此外，优选的是，一次动作安装/拆卸机构还设置于台90。在传统技术中，尽管不需要切断电力，但是将待机的测量器70安装到台90和从台90拆卸待机的测量器70花费了许多步骤。

在这一点上，如果以上示例性实施方式中说明的一次动作安装/拆卸机构还设置于台90(即，上述悬架100配置于台90)，则能够仅通过操作夹持器220的手柄将测量器70容易地安装到台90和从台90容易地拆卸测量器70。

此外，能够使在台90上待机的测量器70通电。

如图14的功能框图所示，不仅测量机主体部20而且台90均设置有用于测量器70b的给电用电源91和给电开关92。于是，根据来自光遮断器150的安装/拆卸检测信号，通过打开或关闭给电开关92能够使待机的测量器70b通电。这产生了如下效果：不需要在更换之后等待测量器的暖机时间。因而，能够在较短时间内容易地更换测量器，并且显著地改善测量效率。

注意，本发明不限于以上示例性实施方式并且能够在不脱离本发明的范围的情况下适当地变形。