[发明专利]接触式计测装置

说明书

技术领域

本发明涉及探针的具有接触力调整装置的接触式计测装置。

背景技术

在机床上对被加工件的三维形状进行计测在进行高精度的加工方面是非 常重要的。作为计测被加工件的形状的技术，一直以来公知的有使形状探针的 前端与被加工件的表面接触，计测被加工件的三维形状的触针式形状计测传感 器。

触针式形状计测传感器的计测探针用轴承或气动滑板可移动地支撑在探 针轴的轴向，并且，用弹簧或空气压力对探针向被计测件施加预压力。因此， 计测的接触压力随着其位置变化而变动，而且，其接触压力过大，要进一步调 整其接触压力是困难的。

为了调整与被计测件接触的探针的接触力，在日本特开2007-155440号公 报中记载了在探针的轴承部分设有加力空间，并向该空间供给压缩空气的接触 式计测装置。该接触式计测装置包括以下各部分：向加力空间供给压缩空气朝 向被计测件对探针轴加力而使探针轴移动的加力装置，检测接触头与被计测件 的微小接触压力的微力计测装置，基于由微力计测装置检测到的接触压力控制 加力装置的加力的控制部，计测与被计测件接触的接触头的位置的位移量计测 装置。该接触式计测装置为了进行微小接触力的调整需要控制微小的空气压 力，但容易受到空气压微小脉动的影响。

除了对设在探针的轴承部的加力空间供给压缩空气的上述接触式计测装 置外，公知的还有使用电磁铁和永久磁铁调整探针的接触力的接触式计测装 置。对于这种类型的接触式计测装置，为调整接触力，需要分别控制向探针的 前方和后方的各个电磁铁供给的电流，需要电流控制用的附加装置。并且，由 于电磁铁容易发热，并因其发热而引起探针的膨胀，因而要利用于需要亚微米 以下的微小计测的计测装置是困难的。

在利用探针的接触式计测装置中，探针对计测对象的接触力需要按照探针 的移动速度及计测对象的形状、材质进行调整。另外，在将探针安装在铅直方 向的场合，若不抵消探针自身重量的影响就能得到微小的接触力。

发明内容

于是，本发明的目的在于提供一种能对探针的接触力进行微调，并具有抵 消探针自重的影响的机构的接触式计测装置。

为了达到上述目的，本发明的在探针的接触头与计测对象的面接触了的状 态下，利用该探针的位移进行计测的接触式计测装置具有：用流体轴承支撑上 述探针的探针主体，控制上述探针主体内的流体压力并对上述探针施加拉力或 推压力的流体压力控制机构，安装在上述探针主体上的距离调整机构。并且， 在上述距离调整机构的可动部一侧安装有永久磁铁，另一方面，在上述探针一 侧，安装有在与该永久磁铁之间可以产生吸力或斥力的材料板状部件或嵌入永 久磁铁的板状部件。此外，也可以在上述距离调整机构的可动部一侧安装有磁 性体来代替永久磁铁，另一方面，在上述探针一侧，安装有永久磁铁或嵌入永 久磁铁的板状部件。

上述流体压力控制机构可以具有：调整向上述探针主体内供给的流体压力 的压力调整机构或调整上述探针主体内的真空度的真空度调整机构；以及利用 阀对向上述探针主体内流入或流出的流体进行微调的压力微调机构。

上述压力调整机构可以通过利用调节器的压力调整来调整向安装在上述 探针上的上述板状部件存在的空间供给的流体压力。上述真空度调整机构可以 利用真空泵来进行上述板状部件存在的空间的真空度的调整。另外，上述压力 微调机构可以通过利用排气阀开闭状态进行的排气量的调整来对由上述调节 器调整的流体压力进行微调，或者通过利用吸气阀开闭状态进行的吸气量的调 整来对由真空泵达到的真空度进行微调。也可以通过利用上述压力调整机构和 上述压力微调机构或上述真空度调整机构和上述压力微调机构来调整对探针 的推压力或拉力，以及利用上述距离调整机构来调整拉力或推压力这两种调整 的组合来进行上述探针的接触头对计测对象面的接触力的调整。

上述距离调整机构为测微计，也可以将上述测微计安装在上述探针主体 上，从而使其可动部的位移方向与上述探针的移动方向为同一方向。这样，通 过利用上述测微计的可动部的位移调整来调整安装在上述可动部上的永久磁 铁和安装在上述探针上的上述板状部件的距离，从而进行上述永久磁铁对上述 探针的拉力或推压力的调整。

在上述探针的自重影响探针对计测对象的面的接触力的情况下，利用与自 重的方向成为相反方向的上述推压力或上述拉力来抵消探针的自重。