DE10052206B4

DE10052206B4 - Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung, Nivelliergerät für eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung und ein Verfahren zur Orientierungseinstellung eines Werkstückes einer Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE10052206B4
Application number: DE10052206A
Authority: DE
Inventors: Minoru Katayama; Hideki Mishima; Toshihiro Kanematsu; Hiroomi Honda; Hiroyuki Hidaka; Kazushige Ishibashi
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2020-10-21
Also published as: US6745616B1; DE10052206A1

Abstract

Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung zum Messen einer Oberflächenbeschaffenheit eines auf einer Werkstückorientierungsjustierhalterung gehaltenen Werkstückes, wobei das Werkstück eine Randlinie aufweist und in einer Messrichtung in X-Achsenrichtung und in einer Richtung in Y-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene bewegbar und in einer X-Y-Ebene drehbar ist, wobei das Werkstück um die Y-Achse schwenkbar in einer Richtung in Z-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer senkrechten Ebene bewegbar ist, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks von einem in der X-Achsenrichtung bewegbaren Sensor nach Justierung der Orientierung des Werkstückes abgetastet wird, wobei die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung umfasst: einen Messkontroller zum Justieren der Orientierung des Werkstückes; und eine von dem Messkontroller gesteuerte Messeinrichtung, wobei der Messkontroller umfasst: einen Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller zum Messen der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes; eine X-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Eingeben von X-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und an einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung der Werkstückorientierungsjustierhalterung; eine Y-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Eingeben von Y-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und an einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung der Werkstückorientierungsjustierhalterung ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung zum Messen einer Oberflächenrauhigkeit, einer Welligkeit, eines Profits und dergleichen, ein Nivelliergerät für die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung und ein Orientierungseinstellverfahren für ein Werkstück, das an einer Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung angeordnet ist, das insbesondere zur Korrektur der relativen Neigung zwischen dem Werkstück und der Messrichtung eines Sensors vor der eigentlichen Messung verwendet wird, wobei das Werkstück konvex oder konkav sein kann und eine Randlinie, etwa eine zylindrische Form oder eine konische Form, aufweisen kann.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Konventionellerweise ist ein Formmessgerät zum Messen einer Oberflächenrauhigkeit oder eines Profils eines Werkstückes mit zylindrischer Form, konischer Form und dergleichen bekannt (offenbarte japanische Patentanmeldung Hei 8-29153 ).
Das Formmessgerät besitzt einen Antriebsmechanismus zum Bewegen eines Werkstückes relativ zu einem Sensor, wobei eine Orientierung des auf einer Halterung ruhenden Werkstückes automatisch zu einer Referenzorientierung (Orientierung, in der die tatsächliche Messung ausgeführt wird) vor der eigentlichen Messung korrigiert wird, wodurch eine Position zum Zentrieren oder Nivellieren des Werkstückes definiert wird.
Das oben beschriebene Formmessgerät benötigt jedoch eine Antriebsquelle, wie etwa einen Motor, zum Bewegen der Halterung in der X-Achsenrichtung (Messrichtung), in der Y-Achsenrichtung (eine Richtung senkrecht zur Messrichtung in einer horizontalen Ebene) und in der Z-Achsenrichtung (eine Richtung senkrecht zur Messrichtung in einer senkrechten Ebene). Demzufolge wird Platz zum Anbringen mehrerer Motoren benötigt, wodurch der Aufbau des Geräts kompliziert wird, so dass die Größe der Messvorrichtung anwächst.
Da ferner die Messvorrichtung die mehreren Motore benötigt, können sich die Schwingungen von jeweiligen Motoren zur Erzeugung einer großen Schwingung überlagern, wodurch ein hochgenaues Messen erschwert wird. Um das Schwingen zu verhindern, ist die Steifigkeit der Grundeinheit, etwa der Halterung, zu erhöhen, wodurch die Größe des Geräts weiterhin anwächst. Ferner kann, da das Gerät mehrere Motoren benötigt, dieses teuer sein.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung, ein Nivelliergerät für die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung und ein Orientierungsjustierverfahren für ein Werkstück der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung bereitzustellen, wobei die Orientierung des Werkstückes in einfacher Weise justiert werden kann, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen, wobei die Größe und die Kosten des Gerätes verringert werden können und eine hochgenaue Messung möglich ist.
In der vorliegenden Erfindung wird die obige Aufgabe erfüllt, indem eine Werkstückorientierungsjustierhalterung in Übereinstimmung mit einem berechneten Orientierungskorrekturbetrag des Werkstückes bewegt wird, um die Orientierung des Werkstückes einzustellen, wodurch die Oberflächenstruktur des Werkstückes mittels der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung in genauer Weise abgetastet wird.
Genauer gesagt, dient eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur Messung einer Oberflächenbeschaffenheit eines Werkstückes, das in einer Werkstückorientierungsjustierhalterung gehaltert ist, wobei das Werkstück eine Randlinie aufweist und in einer Messrichtung (X-Achsenrichtung) und in einer Richtung (Y-Achsenrichtung) senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene bewegbar und in einer X-Y-Ebene drehbar ist, wobei das Werkstück in einer Richtung (Z-Achsenrichtung) orthogonal zur X-Achsenrichtung innerhalb einer senkrechten Ebene schwingend bewegt werden kann, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks mittels eines in der X-Achsenrichtung bewegbaren Sensors nach Einstellung der Orientierung des Werkstückes abgetastet wird. Die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie aufweist: einen Messkontroller zum Einstellen der Orientierung des Werkstückes; und eine von dem Messkontroller gesteuerten Messeinrichtung, wobei der Messkontroller umfasst: einen Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller zum Messen der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes; eine X-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Einspeisen von X-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung des Werkstückes; eine Y-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Einspeisen von Y-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung des Werkstückes; eine Schwenkkorrekturwinkelberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Schwenkneigungswinkels (einen Neigungswinkel innerhalb der X-Y-Eben relativ zur X-Achse) und eines Schwenkkorrekturwinkels aus den von der X-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeisten X-Achsenkoordinaten und aus den von der Y-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeisten Y-Koordinaten; und eine Schwenkkorrekturwinkelanzeige zur Anzeige des von der Schwenkkorrekturwinkelberechnungseinrichtung berechneten Schwenkkorrekturwinkels, wobei die Messeinrichtung umfasst: eine Y-Achsenjustiereinrichtung zum Justieren der Orientierung des Werkstückes durch manuelles Verschieben des Werkstückes in der Y-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit dem auf der Schwenkkorrekturwinkelanzeige angezeigten Schwenkkorrekturwinkel; und eine Schwenkjustiereinrichtung zum manuellen Rotieren des Werkstückes innerhalb der X-Y-Ebene, um dessen Orientierung zu justieren.
Das Werkstück mit einer Randlinie schließt auch ein Werkstück mit einer in der Mitte nach oben gekrümmten Form, einer quadratischen pfeilerförmigen Gestalt wie etwa dreieckig pfeilförmig und fünfeckig pfeilförmig, und einer Pyramidenform wie etwa dreieckig pyramidenförmig und fünfeckig pyramidenförmig, sowie mit zylindrischer Form (voll oder hohl) und mit konischer Form ein.
Ferner kann solange das Werkstück auf der Werkstückorientierungseinstellhalterung so angeordnet ist, dass dessen Randlinie zu sehen ist, ein anderes Werkstück mit eckiger Pfeilerform, wie etwa rechteckig pfeilförmig, mit Pyramidenform wie etwa quadratisch pyramidisch und hexagonal pyramidisch gemessen werden.
Ferner kann die Randlinie gekrümmt sein (z. B. wenn das Werkstück eine gekrümmte zylindrische Form aufweist) und die Randlinie muss sich nicht notwendigerweise über die gesamte Länge des Werkstückes fortsetzen, solange ein gewisser Betrag der Länge enthalten ist.
Ferner bezieht sich das Justieren der Orientierung auf das Ausrichten des Werkstückes zu einer Referenzorientierung beim Ausführen der tatsächlichen Messung, die nicht auf eine Orientierung pro ein Werkstück eingeschränkt ist, sondern mehrere Orientierungen repräsentieren kann. Wenn beispielsweise das Stück zylindrisch ist, kann es eine Referenzorientierung geben, die zur Rauhigkeits- und Profilmessung entlang einer axialen Richtung des Zylinders geeignet ist, und eine andere Referenzorientierung, die zur Rauhigkeits- und Profilmessung entlang der radialen Richtung des Zylinders (einer Richtung senkrecht zu dessen Achse) geeignet ist.
Des Weiteren kann als die Halterungseinrichtung eine Halterung für das darauf anzuordnende Werkstück in Form eines V-förmigen Blockes, eines Schraubstocks und einer federnden Klemme oder einer Kombination davon verwendet werden.
Als die Y-Achsenjustiereinrichtung und die Schwenkjustiereinrichtung können eine Mikrometermesseinrichtung und dergleichen, wobei der Korrekturbetrag digital angezeigt wird und die einen Knopf aufweist, vorzugsweise verwendet werden, so dass das Werkstück manuell in der Y-Achsenrichtung und manuell in der X-Y-Ebene gedreht werden kann, wodurch ein Justieren mit hoher Genauigkeit ausgeführt wird. Es ist jedoch eine andere Anordnung möglich, sofern die gleiche Wirkung erhalten werden kann.
Erfindungsgemäß wird das Werkstück mit der Randlinie an der Werkstückorientierungsjustierhalterung angeordnet und die Werkstückorientierungsjustierhalterung und der Sensor werden relativ zueinander verschoben, um die Orientierung des Werkstükkes in die Referenzorientierung (eine Orientierung während der tatsächlichen Messung) einzustellen. Anschließend wird die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes in der Referenzorientierung gemessen.
Dabei wird zur Justierung der Orientierung des Werkstückes die Orientierung des Werkstückes vorläufig an zwei Punkten an dem Werkstück, das in der Werkstückorientierungsjustierhalterung eingespannt ist, entlang der Messrichtung gemessen. Auf der Grundlage des Messergebnisses der vorläufigen Messung wird ein Fehler in der Orientierung des Werkstückes relativ zur Referenzorientierung mittels der Schwenkkorrekturberechnungseinrichtung berechnet, und der Bediener betätigt manuell die Y-Achsenjustiereinrichtung und die Schwenkjustiereinrichtung, um die Orientierung des Werkstückes zu einer Referenzorientierung auf der Grundlage des an der Schwenkkorrekturbetragsanzeige angezeigten Wertes zu korrigieren.
Folglich kann beim Einstellen der Orientierung der Bediener die Orientierung des Werkstückes in der X-Y-Ebene durch Betätigen der Y-Achsenjustiereinrichtung und der Schwenkjustiereinrichtung gemäß dem Korrekturbetrag einstellen, der aus dem Messstartpunkt und dem Messendpunkt des Werkstückes, das in der Werkstückorientierungsjustierhalterung angeordnet ist, berechnet wurde. Da der Bediener lediglich die jeweilige Justiereinrichtung betätigen muss bis der angezeigte Korrekturbetrag erreicht ist, kann der Betrieb erleichtert und das Orientieren des Werkstückes kann mit hoher Genauigkeit ohne Beeinträchtigung der Funktionalität ausgeführt werden.
Ferner können die jeweiligen Justiereinrichtungen manuell bedient werden, wodurch Antriebsmittel wie etwa ein Motor nicht notwendig sind. Folglich wird kein Platz für das Befestigen des Motors benötigt, wodurch sich der Aufbau des Gerätes vereinfacht und dessen Größe und Kosten sich verringern.
In der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung kann der Messkontroller vorzugsweise umfassen: eine Z-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Einspeisen von Z-Achsenkoordinaten des Werkstückes am Messstartpunkt und am Messendpunkt beim Einstellen der Orientierung des Werkstückes; eine Neigungskorrekturberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Neigungsbetrages innerhalb einer X-Z-Ebene und eines Neigungskorrekturbetrages aus den X-Achsenkoordinaten und den Z-Achsenkoordinaten, die von der Z-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeist werden; und eine Neigungskorrekturanzeige zum Anzeigen eines von der Neigungskorrekturberechnungseinrichtung berechneten Neigungskorrekturbetrages, und die Messeinrichtung kann vorzugsweise eine Neigungsjustiereinrichtung umfassen zum manuellen Verschieben des Werkstückes in der Z-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit dem von der Neigungskorrekturberechnungseinrichtung berechneten Neigungskorrekturbetrages zur Einstellung der Orientierung.
Die obige Z-Achsenjustiereinrichtung ist vorzugsweise eine Mikrometermesseinrichtung, und dergleichen, wobei der Korrekturbetrag daran digital angezeigt wird und die einen Knopf zum einfachen manuellen Bewegen des Werkstückes in Z-Achsenrichtung aufweist und damit ein Justieren mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Es ist jedoch auch eine andere Anordnung möglich, solange die gleiche Wirkung erreicht werden kann.
Aufgrund der Bewegung des Werkstückes in der Z-Achsenrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung, d. h. die Neigung kann justiert werden, kann die Orientierung innerhalb der X-Z-Ebene mit höherer Genauigkeit eingestellt werden, wodurch eine hochgenaue tatsächliche Messung möglich ist.
In der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung umfassen die Y-Achsenjustiereinrichtung, die Schwenkjustiereinrichtung und die Neigungsjustiereinrichtung jeweils vorzugsweise eine Mikrometermesseinrichtung.
Die Mikrometermesseinrichtung umfasst vorzugsweise eine Anzeige zum digitalen darstellen des Korrekturbetrags.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Orientierung durch Betätigen der Mikrometerschraube justiert werden kann, kann die Orientierung mit hoher Genauigkeit ohne Einschränkung der Funktionalität eingestellt werden.
Ein Orientierungseinstellverfahren für ein Werkstück gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung, wobei das Werkstück eine Randlinie aufweist und in einer Messrichtung (X-Achsenrichtung) und einer Richtung (Y-Achsenrichtung) senkrecht zu der X-Achsenrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene bewegbar und in einer X-Y-Ebene drehbar ist, wobei sich das Werkstück in einer Richtung (Z-Achsenrichtung) senkrecht zu der X-Achsenrichtung innerhalb einer senkrechten Ebene schwingend bewegen kann, und wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes mittels eines in der X-Achsenrichtung bewegbaren Sensors nach der Einstellung der Orientierung des Werkstückes abgetastet wird. Das Orientierungsjustierverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es die Schritte umfasst: Messen von Positionen des Werkstückes relativ zu dem Sensor an einem Messstartpunkt und einem Messendpunkt; Berechnen einer Orientierung des Werkstückes aus den Positionen, um einen Orientierungskorrekturwinkel zu erhalten; Anzeigen oder Drucken des Orientierungskorrekturwinkels; und Betätigen einer Justiereinrichtung der Werkstückorientierungsjustierhalterung, um die Orientierung des Werkstückes zu korrigieren.
Erfindungsgemäß kann die Orientierung des Werkstückes eingestellt werden, indem die Y-Achsenjustiereinrichtung und die Schwenkjustiereinrichtung in Übereinstimmung mit dem aus dem Messstartpunkt und dem Messendpunkt des Werkstückes, das auf der Werkstückorientierungsjustierhalterung eingespannt ist, berechneten Korrekturbetrag betätigt werden. Da der Bediener lediglich die jeweiligen Justiereinrichtungen betätigen muss bis der angezeigte Korrekturbetrag erreicht ist, kann deren Betätigung vereinfacht werden und die Orientierung des Werkstückes kann in hochgenauer Weise ausgeführt werden, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen.
Da ferner die jeweiligen Justiereinrichtungen manuell bedient werden, ist ein Antriebsmittel, wie etwa ein Motor, nicht notwendig. Folglich ist Platz zur Befestigung des Motors nicht notwendig, wodurch sich der Aufbau vereinfacht und Größe und Kosten sich verringern.
In dem Orientierungsjustierverfahren wird die Position des Werkstückes an dem Messstartpunkt und die Position des Werkstückes an dem Messendpunkt vorzugsweise als ein Maximalwert oder ein Minimalwert der Z-Achsenkoordinaten innerhalb der Y-Z-Ebene erfasst.
Gemäß der obigen Anordnung kann die vorliegende Erfindung auf ein Werkstück mit einer konkaven Oberfläche, etwa einer inneren Oberfläche eines Zylinders, sowie eine äußere Oberfläche des Zylinders angewendet werden, wodurch sich die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung vergrößert.
In dem erfindungsgemäßen Orientierungsjustierverfahren wird das Orientieren des Werkstückes vorzugsweise durchgeführt, indem das Werkstück in der X-Y-Ebene relativ zu dem Sensor gedreht wird.
Da erfindungsgemäß die Orientierung auf der Grundlage der Drehung innerhalb der X-Y-Ebene eingestellt wird, kann das Werkstück zur Referenzmessrichtung durch lediglich einen kleinen Bewegungswinkel ausgerichtet werden, so dass die Orientierung unmittelbar justiert werden kann.
In dem erfindungsgemäßen Orientierungsjustierverfahren wird die Orientierung des Werkstückes vorzugsweise eingestellt, indem das Werkstück in der X-Z-Ebene wippend relativ zu dem Sensor bewegt wird.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Orientierung des Werkstückes durch schwingendes Bewegen des Werkstückes innerhalb der X-Z-Ebene eingestellt werden kann, kann das Werkstück zu einer Referenzebene durch lediglich einen kleinen Neigungswinkel ausgerichtet werden, wodurch eine unmittelbare Orientierungseinstellung ermöglicht wird.
Ein erfindungsgemäßes Nivelliergerät dient für eine Oberflachenbeschaffenheitsmessvorrichtung und umfasst: eine Verschiebungserfassungseinrichtung, die in einer Messrichtung (X-Achsenrichtung) zum Messen einer Verschiebung an einer Oberfläche eines Werkstückes bewegbar ist; und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Verschiebungserfassungseinrichtung in der Messrichtung, um ein Verschiebesignal aus der Verschiebungserfassungseinrichtung abzutasten, wobei die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung einen Betrag des Werkstückes relativ zu einer Basislinie als einen Bewegungsort der Verschiebungserfassungseinrichtung einstellt. Das Nivelliergerät zeichnet sich dadurch aus, dass es umfasst: einen Drehpunkt während des Messens und Justierens und einen Wirkungspunkt, der relativ zu dem Drehpunkt wirkt; eine Manipulierwertberechnungseinrichtung zum Abtasten der Oberfläche des Werkstückes durch die Verschiebungserfassungseinrichtung und zum Berechnen einer Mittellinie von Messdaten auf der Grundlage eines Verschiebungssignals aus der Verschiebungserfassungseinrichtung, um einen Betätigungsbetrag an dem Wirkungspunkt relativ zum Drehpunkt zu berechnen, der zum Parallelmachen der Mittellinie mit der Basislinie der Bewegungseinrichtung notwendig ist; eine Ausgabeeinrichtung zum Anzeigen, Drucken oder Ausgeben des Betätigungsbetrags als Daten; und eine Neigungsjustiereinrichtung zum manuellen Einstellen einer Neigung mit einem vorbestimmen Betrag.
Die obige Verschiebungserfassungseinrichtung kann einen beliebigen kontaktartigen oder nichtkontaktartigen Verschiebungssensor umfassen, solange der Sensor die Verschiebung (Höhe) an der Oberfläche des Werkstückes messen und ein Signal ausgeben kann. Ferner kann die Neigungsjustiereinrichtung vorzugsweise eine Mikrometermesseinrichtung einschließlich einer absoluten Mikrometermesseinrichtung zur genauen manuellen Einstellung sein. Es ist jedoch auch eine andere Anordnung möglich, solange die gleiche Wirkung durch manuelles Betätigen erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Mittellinie der Messdaten, die durch das Abtasten der Oberfläche des Werksstückes erhalten werden, durch die Betätigungsbetragsberechnungseinrichtung berechnet. Die Neigung der Mittellinie wird durch die Neigungsjustiereinrichtung in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbetrag, der von der Ausgabeeinrichtung ausgegeben wird, eingestellt, um mit der Basislinie der Bewegungseinrichtung parallel zu sein. Da folglich die Mittellinie der Messdaten relativ zur Basislinie der Bewegungseinrichtung so bewegt wird, um miteinander parallel zu sein, und da der Neigungsjustierbetrag als ein absoluter Wert gegeben ist, kann ein sogenannter Kosinus-Fehler verhindert und der Neigungsjustierfehler eliminiert werden, so dass die Orientierung des Werkstückes in einfacher Weise eingestellt werden kann, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen. Da ferner die Neigung manuell ohne Verwendung eines Motors eingestellt werden kann, können Größe und Kosten des Gerätes reduziert werden.
In dem erfindungsgemäßen Nivelliergerät wird der Betätigungsbetrag vorzugsweise aus einer Neigungsreferenzposition berechnet, an der eine Neigungslinie, die den Drehpunkt und den Wirkungspunkt der Neigungsjustiereinrichtung verbindet, parallel mit der Basislinie der Bewegungseinrichtung ist.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Betätigung relativ zur Neigungsjustierreferenzposition ausgeführt wird, ist es unwahrscheinlich, dass ein sogenannter Kosinus-Fehler hervorgerufen wird, und die Neigung kann mit einer Betätigung eingestellt werden, wodurch die Funktion vereinfacht ist.
In dem erfindungsgemäßen Nivelliergerät umfasst die Neigungsjustiereinrichtung vorzugsweise eine Mikrometermesseinrichtung.
Die die Neigungsjustiereinrichtung bildende Mikrometermesseinrichtung umfasst eine Absolutmikrometermesseinrichtung.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung können die Kosten des Justiermechanismus verringert werden, und wenn insbesondere die Absolutmikrometerschraube verwendet wird, kann die Neigung mit einer geringen Anzahl an Neigungsjustiervorgängen in genauer Weise eingestellt werden.
In dem erfindungsgemäßen Nivelliergerät beinhaltet der Betätigungsbetrag einen Betätigungsbetrag an zwei beliebigen Punkten an der Neigungsjustiereinrichtung, die eine Dreipunktauflage ausführt.
Da erfindungsgemäß die Neigungsjustiereinrichtung unabhängig an zwei Punkten betätigt werden kann, kann die Neigung nicht nur in der X-Achsenrichtung, sondern auch in der Y-Achsenrichtung deine Achse senkrecht zur X-Achsenrichtung in einer horizontalen Ebene) eingestellt werden. Folglich kann die Oberfläche des Werkstückes dreidimensional vermessen werden, wodurch sich der Messbereich vergrößert.
In dem erfindungsgemäßen Nivelliergerät kann ein beliebiges Werkstück vorgesehen sein und die Bewegungseinrichtung ist ebenfalls vorzugsweise vorgesehen.
Da in dem obigen Aufbau die Bewegungseinrichtung vorgesehen ist, kann die Neigung der Bewegungseinrichtung eingestellt werden. Folglich kann die Neigung des Werkstückes in einfacher Weise eingestellt werden, selbst wenn das Werkstück groß ist oder wenn das Werkstück zu schwer ist, um auf die Halterung gesetzt zu werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, das die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung gemäß der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
3 ist eine Darstellung, die ein Prinzip zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine Darstellung, die einen Vorgang zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform darstellt;
5 ist eine Darstellung, die einen Vorgang zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
6 ist eine Darstellung, die einen Vorgang zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine Darstellung, die einen Vorgang zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform darstellt;
8 ist ein Flussdiagramm, das einen Vorgang zur Orientierungseinstellung gemäß der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung der zuvor genannten Ausführungsform darstellt;
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Nivelliergerät gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Vorderansicht, die das Nivelliergerät gemäß der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
11 ist eine Darstellung, die eine Mittellinie zeigt, die aus Messdaten erhalten wird, die von einer Verschiebungserfassungseinrichtung der zuvor genannten Ausführungsform abgetastet sind;
12 ist eine Ansicht, die eine Abhängigkeit zwischen der Mittellinie und der Basislinie der zuvor genannten Ausführungsform zeigt;
13 ist eine Darstellung, die einen Messvorgang der Neigung der Messoberfläche des Werkstückes in der zuvor genannten Ausführungsform darstellt;
14 ist eine Vorderansicht, die ein Nivelliergerät gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
15 ist eine Seitenansicht, die ein Nivelliergerät gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
16 ist eine Vorderansicht, die ein Nivelliergerät gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ist eine Darstellung, die eine Variante der vorliegenden Erfindung zeigt; und
18 ist eine Darstellung, die eine weitere Variante der vorliegenden Erfindung darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden mit Bezug zu den Zeichnungen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Wie in 1 gezeigt ist, besitzt ein Messvorrichtungskörper 1A als eine Messeinrichtung einer Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basiseinheit 11.
An der Basiseinheit 11 ist eine Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 vorgesehen, wobei die Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 eine Y-Achsenhalterung 12, die ein Bewegen in der Y-Achsenrichtung (einer Richtung senkrecht zur X-Achsenrichtung [Messrichtung] in einer horizontalen Ebene) ermöglicht, eine R-Achsenhalterung 13, die an der Y-Achsenhalterung 12 vorgesehen ist, und in der Lage ist, sich in der R-Achsenrichtung (einer Richtung senkrecht zur X-Achsenrichtung in einer senkrechten Ebene) wippend zu bewegen, und eine Drehhalterung 14, die an der R-Achsenhalterung 13 vorgesehen ist und in der θ-Richtung drehbar ist, aufweist. Ferner steht eine Säule 15 an einer rechten Seite rückwärts an der Basiseinheit 11, wie dies dargestellt ist, wobei die Säule 15 ein Z-Achsengleitelement 16 aufweist, das in der Z-Achsenrichtung vertikal bewegbar ist. An dem Z-Achsengleitelement 16 ist ein Messmechanismus 20 vorgesehen, der in der X-Achsenrichtung (Messrichtung) bewegbar ist.
Die Position der Y-Achsenhalterung 12 kann manuell eingestellt werden, indem ein Bewegungselement (nicht gezeigt), das zwischen der X-Achsenhalterung 12 und der Basiseinheit 11 entlang einer Rille 19, die in der Basiseinheit 11 gebildet ist, vorgesehen ist, bewegt wird.
Eine die Y-Achsenjustiereinrichtung bildende Mikrometermesseinrichtung 41 (im Weiteren als Digitalmikrometerschraube bezeichnet) ist an einer Seite der Y-Achsenhalterung 12 an einer Vorderseite, wie dargestellt, vorgesehen. Ein Knopf der digitalen Mikrometerschraube 41 kann manuell gedreht und von einem Bediener betätigt werden, um die Y-Achsenhalterung 12 in der Y-Achsenrichtung zu bewegen. Anders ausgedrückt, die Digitalmikrometerschraube 41 ist ein manuelles Antriebsmittel zum Bewegen der Y-Achsenhalterung 12.
Ferner sind an einer Vorderseite der R-Achsenhalterung 13 eine digitale Schwenkmikrometerschraube 42 als eine Schwenkjustiereinrichtung und eine digitale Neigungsmikrometerschraube 43 als eine Neigungsjustiereinrichtung vorgesehen.
Von den digitalen Mikrometerschrauben kann die digitale Schwenkmikrometerschraube 42 die Orientierung des auf der R-Achsenhalterung 13 ruhenden Werkstückes 17 relativ zur X-Achse in der X-Y-Ebene ändern, wenn der Knopf der digitalen Mikrometerschraube 42 manuell gedreht und von einem Bediener betätigt wird.
Die digitale Neigungsmikrometerschraube 42 kann die Neigung des auf der R-Achsenhalterung 13 ruhenden Werkstücks 17 relativ zur X-Achse in der X-Z-Ebene ändern, wenn der Knopf der digitalen Mirkometerschraube 43 manuell gedreht und von einem Bediener betätigt wird.
An den digitalen Y-Achsenmikrometerschraube, der Schwenkmikrometerschraube und der Neigungsmikrometerschraube 41, 42 und 43 sind jeweils Anzeigen 41A, 42A und 43A vorgesehen, um einen Korrekturbetrag digital anzuzeigen, d. h. einen Wert eines Betätigungsbetrags, wie dies in den 4 bis 7 gezeigt ist. Wenn daher der Orientierungskorrekturbetrag für das Werkstück gegeben ist, kann die Orientierung in einfacher Weise und genau korrigiert werden, indem die Knöpfe von entsprechenden Schrauben 41, 42 und 43 in Übereinstimmung mit dem digital dargestellten Wert manuell bedient werden.
Die minimale Ablesegenauigkeit der entsprechenden digitalen Mikrometerschrauben 41, 42 und 43 beträgt beispielsweise ungefähr 0.001 mm. Ferner kann die Y-Achsenhalterung 12 in der Y-Achsenrichtung mittels der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41 beispielsweise innerhalb eines Bereichs von ±12.5 mm bewegt werden, die Halterungseinrichtung 30 kann in der X-Y-Ebene mittels der digitalen Schwenkmikrometerschraube 42 beispielsweise innerhalb eines Bereichs von ±2° gedreht werden, und die Halterungseinrichtung 30 kann in der X-Z-Ebene mittels der digitalen Neigungsmikrometerschraube 43 beispielsweise innerhalb eines Bereiches von ±1.5° geneigt werden. Folglich ist eine Korrektur der Orientierung mit hoher Genauigkeit möglich.
Das Werkstück 17 wird unmittelbar auf der Drehhalterung 14 angeordnet, oder alternativ kann das Werkstück 17 an der Drehhalterung 14 mittels einer Aufspannvorrichtung wie etwa einem V-förmigen Block 18 angeordnet werden, wie dies dargestellt ist.
Die Drehhalterung 14 und die Aufspannvorrichtung, etwa ein nach Bedarf verwendeter V-förmiger Block 18, bilden die Halterungseinrichtung 30, und die Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 ist so aufgebaut, um die Halterungseinrichtung 30, die Y-Achsenhalterung 12 und die R-Achsenhalterung 13 mit einzuschließen.
Ferner kann der V-förmige Block 18 alternativ eine stationäre Aufspannvorrichtung sein.
Der Messmechanismus 20 besitzt ein X-Achsenantriebselement, das in der X-Achsenrichtung relativ zu dem Z-Achsengleitelement 16 bewegbar ist, einen an dem in der X-Achsenrichtung bewegbaren X-Achsenantriebselement 21 angebrachten Messarm 22, und einen Kontaktsensor 24, der an einem Ende des Messarms 22 angebracht ist und einen Taststift (Kontaktstück) 23 an dessen entfernten Ende aufweist.
Der Messmechanismus 20 verschiebt den Taststift 23 in Übereinstimmung mit einer Irregularität des Oberflächenprofils des Werkstücks 17, indem der Messarm 22 in der X-Achsenrichtung bewegt wird, während der Taststift 23 mit dem auf der Drehhalterung 14 gehaltenen Werkstück 17 in Kontakt gehalten wird, so dass die Schwingung des Taststifts 23 zu dem Zeitpunkt erfasst, wodurch auf der Grundlage der Schwingung die Profilgestalt, die Oberflächenrauhigkeit, etc. des Werkstücks 17 gemessen wird.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung 1 den Messvorrichtungskörper 1A und einen Messkontroller 51 zum Steuern des Messvorrichtungskörpers 1A zur Einstellung der Orientierung des Werkstückes 17 auf.
Der Messkontroller 50 besitzt zusätzlich zu einem gewöhnlichen Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller 51 eine X-Koordinateneingabeeinrichtung 52 zum Einspeisen bei der Messung des Werkstücks 17 erhaltene X-Koordinaten zur Einstellung der Orientierung, eine Y-Koordinateneingabeeinrichtung 53 zum Einspeisen von Y-Koordinatenwerten, eine Z-Koordinateneingabeeinrichtung 54 zum Einspeisen von Z-Koordinatenwerten, eine Schwenkkorrekturberechnungseinrichtung 55 zum Berechnen einer Schwenkneigung und eines Korrekturbetrags davon aus den X-Koordinaten und den Y-Koordinaten, eine Schwenkkorrekturanzeigeeinrichtung 56 zum Anzeigen und Drucken der berechneten Schwenkkorrektur, eine Neigungskorrekturberechnungseinrichtung 57 zum Berechnen einer Neigung und einer Korrektur davon aus den X-Koordinaten und den Z-Koordinaten, und eine Neigungskorrekturanzeige zum Darstellen und Drucken des Korrekturbetrags, wobei sich der Messkontroller beispielsweise aus einem Mirkocomputer oder einem Datenprozessor und diversen darin installierten Programmen zusammensetzt.
Als nächstes wird ein Justiervorgang zum Einstellen der Orientierung des Werkstückes als ein vorläufiger Schritt zur Rauhigkeitsmessung einer Kante des zylindrischen Werkstückes 17 mit Verwendung der Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 mit Bezug zu den Blockdiagrammen der 4 bis 7 und dem Flussdiagramm aus 8 beschrieben.
Wie in 8 gezeigt ist, wird wenn die Einstellung der Orientierung des Werkstückes im Schritt 100 begonnen wird, der „Wegsuchmodus” von der in dem Kontroller der Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung 1 installierten Software im Schritt 110 ausgewählt.
Im Schritt 120 bewegt, wie in 4 gezeigt ist, der Bediener manuell den Sensor 24 in der X-Achsenrichtung zum Messstartpunkt A, um den Taststift 23 an einen ungefähren Mittelpunkt (in Y-Achsenrichtung) des Werkstückes 17 zu platzieren.
Im Schritt 130 dreht der Bediener den Knopf der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41, um die Y-Achsenhalterung 12 vor- und zurückzubewegen, wodurch eine Position des Werkstückes 17 erfasst wird, an der die auf einem CRT oder dergleichen dargestellten Z-Koordinaten maximal werden.
Im Schritt 140 werden die X-Koordinaten und Y-Koordinaten der Position, an der die Z-Koordinaten maximal sind, mittels Tastatur in den Messkontroller 50 eingegeben. Dabei wird ein auf der Anzeige 41A der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41 angezeigter Wert als die Y-Koordinaten eingegeben. Die X-Koordinaten werden automatisch in den Messkontroller 50 eingegeben.
Im Schritt 150 bewegt, wie in 5 gezeigt ist, der Bediener manuell oder automatisch den Sensor 24 in der X-Achsenrichtung zum Messendpunkt B, um den Taststift 23 näherungsweise in der Mitte (in der Y-Achsenrichtung) des Werkstücks 17 zu platzieren.
Im Schritt 160 dreht der Bediener manuell den Knopf der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41, um die Y-Achsenhalterung 12 vor- und zurückzubewegen, um damit eine Position des Werkstücks 17 zu erfassen, an der die Z-Koordinaten des Werkstücks 17, die an einem CRT und dergleichen angezeigt werden, maximal werden.
Im Schritt 170 werden die X-Koordinaten und die Y-Koordinaten der Position, an der die Z-Koordinaten maximal sind, mittels Tastatur in den Messkontroller 50 eingegeben. Dabei wird ein auf der Anzeige 41A der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41 angezeigter Wert als die Y-Koordinaten eingegeben. Die X-Koordinaten werden automatisch in den Messkontroller 50 eingegeben.
Im Schritt 180 wird auf der Basis der in den Schritten 140 und 170 erhaltenen Werte (Xs, Ys) und (Xe, Ye) ein Schwenkneigungswinkel α entsprechend der Formel berechnet: tanα = (Ye – Ys)/(Xe – Xs) und ferner wird der Schwenkkorrekturwinkel ds erhalten.
Der Schwenkkorrekturwinkel ds wird wie folgt erhalten.
Wie in 3 gezeigt ist, kann, wenn die Entfernung zwischen dem Drehpunkt A der Schwenkplatte und einem Manipulierpunkt B (eine Position, an der die Schwenkplatte geschoben und gezogen wird) der digitalen Schwenkmikrometerschraube 42 L ist und der Neigungswinkel der Schwenkplatte gleich α ist, da tanα = (ds/L) ist, der Betätigungsbetrag ds der digitalen Schwenkmikrometerschraube wie folgt dargestellt werden: ds = Ltanα
Der auf diese Weise erhaltene Schwenkbetätigungsbetrag ds wird an einem CRT, einer LCD-Anzeige oder dergleichen angezeigt oder auf einem Drucker ausgegeben.
Im Schritt 190 dreht, wie in 6 gezeigt ist, der Bediener den Knopf der digitalen Schwenkmikrometerschraube 42, um die Neigung des Werkstückes 17 in der X-Y-Ebene in Übereinstimmung mit den ermittelten Schwenkbetätigungsbetrag ds zu korrigieren.
Im Schritt 200 bewegt der Bediener erneut manuell oder automatisch den Sensor 24 in der X-Achsenrichtung zu dem Messstartpunkt A und platziert den Taststift 23 ungefähr in der Mitte des Werkstückes (Y-Achsenrichtung).
Im Schritt 210 dreht der Bediener manuell den Knopf der digitalen Y-Achsenmikrometerschraube 41, um die Y-Achsenhalterung vor- und zurückzubewegen, um somit eine Position zu erfassen, an der die an einem CRT oder dergleichen angezeigten Z-Koordinaten des Werkstücks 17 maximal werden.
Im Schritt 220 wird der Kontroller auf den normalen Messmodus umgeschaltet, um das Messen einer Oberflächerauhigkeit oder dergleichen zu beginnen; und
Im Schritt 230 ist die Justierung der Werkstückorientierung abgeschlossen.
In der obigen Beschreibung wird angenommen, dass das Werkstück ein Zylinder ist. Wenn ein Werkstück mit einer konvexen Oberfläche und dergleichen, eine innere Oberfläche des Zylinders gemessen wird, wird ein minimaler Wert anstatt eines maximalen Werts in den obigen Schritten 130, 160 und 210 gemessen. Wenn die Oberfläche des Werkstückes ferner eine nicht einfache Krümmung aufweist, können maximale oder minimale Werte anstelle eines Maximalwerts oder Minimalwerts zur Erreichung des gleichen Ziels verwendet werden.
Obwohl ferner die Schwenkjustierung lediglich in der X-Y-Ebene durchgeführt wird, kann der Korrekturbetrag der digitalen Neigungsmikrometerschraube 43 in ähnlicher Weise durch Neigung des Werkstückes relativ zur X-Achse in der X-Z-Ebene erhalten werden. In diesem Falle werden die Z-Koordinaten gleichzeitig in den Schritten 140 und 170 ermittelt und eingegeben. Und im Schritt 180 kann der Neigungsbetrag und der Neigungskorrekturbetrag entsprechend dem gleichen Prinzip wie im Schritt 180 zur Gewinnung des Neigungsbetrags und des Korrekturwinkels der anzuzeigenden oder zu druckenden Schwenkung gewonnen werden. Anschließend wird im Schritt 190 die digitale Neigungsmikrometerschraube so betätigt, um die Neigung des Werkstückes in der X-Z-Ebene zu korrigieren.
Schließlich wird an den Messmechanismus 20 ein Befehl von dem Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller 51 gesendet, der ein Korrekturabschlusssignal erhalten hat, und der Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller 51 bewegt (zum Abtasten) den Sensor 24 in der X-Achsenrichtung, wodurch das Werkstück 17 in einer Referenzorientierung tatsächlich gemessen wird.
Zum Zeitpunkt der Durchführung der tatsächlichen Messung kann die vertikale Bewegung des Messmechanismus 20 in der Z-Achsenrichtung und eine anfängliche Position des Taststifts 23 des Messmechanismus 20 automatisch von dem Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller 51 in der gleichen Weise gesteuert werden, wie bei der Orientierungseinstellung, oder alternativ kann dies von einem Bediener ausgeführt werden. Da die Orientierung des Werkstücks 17 während der Orientierungsjustierung in genauer Weise erfasst wird, ist es jedoch vorzuziehen, dass der Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller 51 die vertikale Bewegung und die anfängliche Position in Hinsicht auf eine Automatisierung automatisch steuert. Ferner kann der Zeitablauf zum Starten der tatsächlichen Messung vom Bediener, der den Abschluss der Korrektur bestätigt hat, anstatt vom Korrekturabschlusssignal durch den Kontroller befohlen werden.
Erfindungsgemäß können die folgenden Wirkungen erhalten werden.

1) Beim Justieren der Orientierung des Werkstückes kann die Orientierung des Werkstücks 17 durch ledigliches Drehen der Knöpfe der digitalen Y-Achsen-, Schwenk- und Neigungsmikrometerschrauben 41, 42 und 43 in Übereinstimmung mit dem Korrekturwinkel, der im Messstartpunkt A und im Messendpunkt B des auf dem V-förmigen Block 18 an der Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 gehaltenen Werkstücks 17 berechnet ist, eingestellt werden. Da die jeweiligen digitalen Mikrometerschrauben 41–43 die Anzeigen 41A–43A aufweisen, kann der Bediener die Knöpfe drehen bis die digital angezeigten Ziffern erreicht sind, wodurch deren Bedienung vereinfacht ist und die Orientierung des Werkstücks unmittelbar und mit hoher Genauigkeit eingestellt wird.
2) Da die Orientierung des Werkstücks 17 durch Drehen der Knöpfe der jeweiligen digitalen Mikrometerschrauben 41, 42, und 43 in Übereinstimmung mit dem in dem Messstartpunkt A und dem Messendpunkt B berechneten Korrekturwinkel, wie oben beschrieben, eingestellt werden kann, ist ein Antriebsmotor für die Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 beim Justieren der Orientierung nicht erforderlich. Folglich wird kein Platz für den Motor benötigt, wodurch sich die Gerätegröße verringert.
3) Da der Motor nicht notwendig ist, muss die Halterung eine zur Vermeidung von Schwingungen und dergleichen durch den Motor erforderliche Steifigkeit nicht aufweisen, und der Aufbau kann vereinfacht und deren Größe verringert werden, wodurch sich die Kosten des Geräts reduzieren.
4) Da die Werkstückorientierungsjustierhalterung 10 die digitale Y-Achsenmikrometerschraube 41 zum geradlinigen Bewegen der Halterungseinrichtung 30, die digitale Schwenkmikrometerschraube 42 zum Drehen der Halterungseinrichtung 30, und die digitale Neigungsmikrometerschraube 43 zum Neigen und schwingenden Bewegen der Halterungseinrichtung 30 aufweist, kann die Orientierung des Werkstücks 17 sicher zur Referenzorientierung unabhängig von der anfänglichen Orientierung des Werkstücks 17 korrigiert werden, bevor die eigentliche Messung ausgeführt wird.

[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 9–13 beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform richtet sich an ein Nivelliergerät 60, das mit einer Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung 1 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zum Messen der Neigung des Werkstückes 17 mittels des Messmechanismus 20 und zum genauen Einstellen der Orientierung des Werkstückes auf der Grundlage der Messdaten vorgesehen ist. Anders ausgedrückt, das Nivelliergerät 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Halterungseinrichtung 30 mit der R-Achsenhalterung 13 und der digitalen Neigungsmikrometerschraube 43, und kann an der Basiseinheit 11 anstelle der Halterungseinrichtung 30 gehalten werden.
Wie in 9 gezeigt ist, umfasst das Nivelliergerät 60 eine Betätigungsbetragsberechnungseinrichtung 63 zum Berechnen eines Betätigungsbetrags zur Neigungsjustierung auf der Grundlage einer Information aus einer Verschiebungserfassungseinrichtung 61 und einer Bewegungseinrichtung 62, eine Ausgabeeinrichtung 64 zum Anzeigen oder Drucken oder Datenausgeben des berechneten Betätigungsbetrags, und eine Neigungsjustiereinrichtung 65 um eine kleine Verschiebung relativ zum Wirkungspunkt vorzugeben, um die Neigung zu justieren.
Die Verschiebungserfassungseinrichtung 61 ist aus einem kontaktartigen oder nichtkontaktartigen Verschiebungssensor aufgebaut und verfügt über einen Höhen-(Verschiebungs-)Sensor der Werkstückoberfläche, der dem Sensor 24 des Messmechanismus 20 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht. Somit folgt die Verschiebungserfassungseinrichtung 61 der Oberfläche des Werkstücks, um eine Reihe von Messdaten auszugeben.
Die Betätigungsbetragsberechnungseinrichtung 63 ermittelt eine Mittellinie der Messdaten, berechnet den Neigungsbetrag zwischen der Mittellinie und einer Basislinie der Bewegungseinrichtung 63, und berechnet ferner einen Betätigungsbetrag, der notwendig ist, um die Mittellinie und die Basislinie parallel zu machen, um den Neigungsbetrag zu null festzulegen.
Wie in 10 gezeigt ist, besitzt das Nivelliergerät 60 ein Basiselement 67, einen Ständer 68 und einen Halter 69, die an einer oberen Seite des Basiselements 67 mit einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen sind, eine an dem Halter 69 angebrachte Mikrometerschraube 70, die mit dem Halter 69 eine Neigungsjustiereinrichtung 65 bildet, und eine über den Ständer 68 und den Halter 69 vorgesehene Halterung 71, um das Werkstück 17 daran anzubringen.
Ein im Wesentlichen halbkugelförmiges Drehelement 72 zum drehbaren Befestigen der Halterung 71 ist an einer Position an einer unteren Seite der Halterung 71 entsprechend zu dem Ständer 68 befestigt. Und ein im Wesentlichen halbkugelförmiges Wirkungspunktselement 73 ist an einer Position an dem Halter 69 entsprechend zu der Mikrometerschraube 70 befestigt.
Ein Haltebereich 68A mit einer V-Form oder einem konischen Querschnitt ist an einer oberen Seite des Ständers 68 zum Aufnehmen des sphärischen Bereichs des Drehelements 72 ausgebildet. Obwohl der Haltebereich 68A so gebildet ist, um eine Tiefe aufzuweisen, an der die horizontale Mittellinie des sphärischen Bereichs des Drehelements 72 gleich der Höhe der oberen Seite des Ständers 68 ist, muss die Mittellinienposition nicht gleich der Höhe der oberen Seite sein. Wenn das Drehelement 72 von dem Haltebereich 68A gehalten wird, kann die Mittelposition der Kugel des Drehelements 72 der Drehpunkt A sein.
Die Größe des halbkugelförmigen Bereichs des Wirkungspunktselements 73 ist kleiner als jene des Drehelements 72. Wenn das entfernte Ende des Wirkungspunktselements 73 in Kontakt mit dem flachen entfernten Ende der Mikrometerschraube 70 ist, wird das entfernte Ende des Wirkungspunktselements 73 zu einem Wirkungspunkt B. Die die entfernten Enden des Wirkungspunktselements 73 und des Drehpunkts A verbindende Linie ist eine Neigungslinie C des Nivelliergeräts 60.
Ferner ist die Gestalt des Wirkungspunktselements 73 vorzugsweise so ausgebildet, dass der senkrechte Projektionsbetrag des Wirkungspunktselements 73 in Hinsicht auf eine Fehlervermeidung immer gleich ist, unabhängig vom Drehwinkel der Halterung 71.
Eine Mittellinie M wird anfänglich beim Messen der Oberfläche des Werkstücks 17 mittels des Nivelliergeräts 60 erhalten.
In 11 ist ein Beispiels gezeigt, in dem die Mittellinie M aus den Messdaten erhalten wird, die von dem Verschiebesensor der Verschiebungserfassungseinrichtung abgetastet wurden. In der Zeichnung zeigt die X-Achse eine Bewegungsrichtung des Verschiebesensors (parallel zur Basislinie N der Bewegungseinrichtung 62). In diesem Beispiel wird die Mittellinie durch das Verfahren der kleinsten Quadrate erhalten.
Wenn die Oberfläche des Werkstücks 17 geneigt wird und die Mittellinie M und die Basislinie N der Bewegungseinrichtung 62 nicht parallel sind, steigt die Mittellinie M nach rechts an, wie in 11 gezeigt ist, oder alternativ fällt nach rechts ab (nicht gezeigt).
Andererseits besitzt der Verschiebesensor der Verschiebungserfassungseinrichtung 61 eine gewisse Begrenzung hinsichtlich der Auflösung und des Messbereichs. Insbesondere wenn die Auflösung erhöht wird, kann der Messbereich eingeengt werden. Um den Messbereich auszuweiten, kann die Auflösung verringert werden. Wenn die Mittellinie M geneigt ist, wie oben beschrieben wurde, muss der Messbereich erweitert werden, so dass eine Messung mit hoher Auflösung nicht durchgeführt werden kann.
In der vorliegenden Erfindung werden die Mittellinie M und die Basislinie N durch das Nivelliergerät 60 parallel gemacht, so dass die Messung mit der höchsten verfügbaren Auflösung für das Werkstück 17 durchgeführt werden kann.
Da die Neigungsjustiereinrichtung 75, die in 10 gezeigt ist, eine kleine lineare vertikale Verschiebung gegenüber dem Wirkungspunkt B ausübt, um die Halterung 71 relativ zum Drehpunkt A zu drehen, kann ein genauer Neigungsjustierwinkel (Betätigungsbetrag) gemäß dem anfänglichen Neigungswinkel der Halterung 71 beim Messen der Neigung nicht erhalten werden.
Insbesondere wenn, wie in 12 gezeigt ist, der anfängliche Neigungswinkel der Halterung 71, d. h. die Neigungslinie C ist parallel zur Basislinie N und der Winkel der Mittellinie M relativ zur Basislinie ist θ1, kann ein genauer Betätigungsbetrag Δh erhalten werden gemäß der Formel: Δh = r × sinθ1. Hierbei stellt r einen Abstand vom Drehpunkt A der Halterung 71 zum Wirkungspunkt B dar.
Wenn andererseits die Neigungslinie C der Halterung 71 nicht parallel zur Basislinie N ist sondern nach rechts relativ zur Basislinie N ansteigend ist, kann ein entsprechender Drehwinkel als θ2, wie in 12 gezeigt, dargestellt werden. Wenn die Halterung um Δh von einer Position, die von der Basislinie N entfernt ist, bewegt wird, wird die Halterung an einer steileren Position um einen Winkel, der von der Basislinie N wegzeigt, bewegt, im Vergleich zur Bewegung um Δh aus einer horizontalen Position, so dass θ2 kleiner als θ1 wird (θ1 > θ2).
Wenn folglich der anfängliche Neigungswinkel der Halterung 71 nicht parallel zur Basislinie N ist, kann die Beziehung zwischen dem Betätigungsbetrag und dem Drehwinkel nicht einheitlich ermittelt werden, wodurch ein Neigungsjustierfehler bewirkt wird.
Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Position des Wirkungspunkts B, an dem die den Drehpunkt A und den Wirkungspunkt B der Halterung 71 des Nivelliergeräts 60 verbindenden Neigungslinie C parallel zur Basislinie N der Bewegungseinrichtung 62 ist, als die Neigungsjustierreferenzposition P festgelegt und der Betätigungsbetrag ist als eine absolute Größe von der Neigungsjustierreferenzposition P definiert, so dass ein derartiger Fehler vermieden wird.
Anders ausgedrückt, da der Betätigungsbetrag nicht als relative Größe gegeben ist, sondern ständig als eine absolute Größe aus der Neigungsjustierreferenzposition P gegeben ist, kann der Neigungsjustierfehler vermieden werden.
Die Neigungsjustierreferenzposition P kann wie folgt erhalten werden. Zunächst werden die Dicke der Halterung 71, die Projektion des Wirkungspunktselements 73 und die Projektion des Drehpunkts A an der Mitte des sphärischen Drehelements 72 (d. h. der Verschiebebetrag von einer unteren Oberfläche der Halterung) im Voraus gemessen. Anschließend wird die Neigung der oberen Oberfläche der Halterung 71 gemessen. Aus der Messung ergibt sich die Position, an der der Wirkungspunkt B der Neigungsjustierreferenzposition P entspricht. Durch gleichmäßiges Gestalten der Dicke der Halterung 71 und durch Angleichen der Projektion des Wirkungspunktselements 73 und des Verschiebebetrags des Drehpunkts von der unteren Oberfläche der Halterung 71 entspricht der Wirkungspunkt B der Neigungsjustierreferenzposition P, wenn die Neigung der oberen Oberfläche der Halterung 71 parallel mit der Basislinie N ist. Somit kann die Neigungsjustierreferenzposition erhalten werden.
13(A) zeigt eine Messung einer Neigung einer Messoberfläche des Werkstückes, wobei die anfängliche Neigung der Neigungslinie C nach rechts um eine absolute Größe ht relativ zur Neigungsjustierreferenzposition P abfällt. Da der Neigungswinkel der Neigungslinie C relativ zur Basislinie N einschließlich der Neigungsjustierreferenzposition P et und der Neigungswinkel der Messoberfläche des Werkstückes relativ zur Basislinie N einschließlich der Neigungsjustierreferenzposition gleich θw ist, ist es notwendig, die Halterung 71 relativ um θw zu drehen. Da jedoch wie oben erwähnt wurde ein Fehler auftreten kann, kann die relative kleine Verschiebung des Wirkungspunkts B zum Drehen lediglich um θw relativ zur Basislinie N nicht in einheitlicher Weise ermittelt werden.
In diesem Falle kann, wie in 13(B) gezeigt ist, die Neigung der Messoberfläche des Werkstücks (Mittellinie) ohne Fehler in Übereinstimmung mit der Basislinie gebracht werden, indem der manipulierte Wert hc gleich einem Absolutwert von P, wo der Drehwinkel gleich θc(= θt + θw) ist, festgelegt wird.
Der Drehwinkel der Halterung 71 wird durch die Mikrometerschraube 70 der Neigungsjustiereinrichtung 75 eingestellt, wobei eine kleine Verschiebung (Betätigungsbetrag) am Wirkungspunkt B den Drehwinkel definiert. Um folglich die Oberflächenneigung des Werkstücks 17 auf der Halterung 71 einzustellen, wird ein Neigungsbetrag zwischen der Mittellinie M, der Messdaten und der Basislinie N der Bewegungseinrichtung 62 gemessen, um einen zur Parallelisierung eines M und N notwendigen Betätigungsbetrag zu erhalten, und eine kleine Verschiebung entsprechend dem Betätigungsbetrag wird durch die Neigungsjustiereinrichtung 75 vorgegeben, so dass die Neigung an der Oberfläche des Werkstücks 17 parallel relativ zur Basislinie M der Bewegungseinrichtung 62 gemacht werden kann. Als Folge kann der Verschiebesensor der Verschiebungserfassungseinrichtung 61 die Oberfläche des Werkstücks 17 mit der maximalen Auflösung abtasten.
Gemäß der zweiten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erreicht werden.

5) Wenn die Oberfläche des Werkstücks 17 vermessen wird und als geneigt eingestuft wird, kann die Mikrometerschraube 70 gedreht werden, bis die Mittellinie M der Messdaten S parallel zur Basislinie N der Bewegungseinrichtung 62 ist. Da die Neigungsjustierung als eine absolute Größe gegeben ist, kann zu dieser Zeit ein sogenannter „Kosinusfehler” vermieden und ein Neigungsjustierfehler eliminiert werden, und die Neigung kann in einem einzigen Vorgang eingestellt werden, wodurch der Justiervorgang des Orientierens des Werkstückes ohne Beeinträchtigung der Funktionalität vereinfacht wird.
6) Da die Neigung des Werkstücks 17 manuell beispielsweise durch Drehen der Mikrometerschraube 70 ohne Verwendung eines Motors eingestellt werden kann, können die Größe und Kosten für das Gerät verringert werden.
7) Da die Neigung des Werkstücks 17 durch Betätigen der Mikrometerschraube 70 der Neigungsjustiereinrichtung 75 eingestellt werden kann, kann die Neigung mit hoher Genauigkeit justiert werden.

[Dritte Ausführungsform]
Im Folgenden wird die dritte Ausführungsform der Erfindung mit Bezug zu 14 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform und in den folgend beschriebenen vierten und fünften Ausführungsformen werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Komponenten wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform verwendet, um deren detaillierte Erläuterung wegzulassen oder zu vereinfachen.
Ein Nivelliergerät 80 der vorliegenden Ausführungsform weist eine Neigungsjustiereinrichtung 85 auf, die als eine Absolutmikrometerschraube 81 mit einem Neigungsstück 82 an deren entfernten Ende zusammengesetzt ist, wobei die Mikrometerschraube 81 an einem Halter 79 befestigt ist.
Insbesondere ist das Neigungsstück 82 mit dem entfernten Ende der Absolutmikrometerschraube verbunden und in der mit Pfeil gekennzeichneten X-Richtung bewegbar und besitzt eine geneigte Oberfläche an einer Seite, die mit dem in Richtung zur Mikrometerschraube 81 abfallenden Wirkungspunktelement 73 in Kontakt ist. Wenn folglich der Knopf der Mikrometerschraube 81 manuell gedreht wird, wird das Neigungsstück 82 vor- und zurückbewegt, so dass das Wirkungspunktselement 73 mittels der geneigten Oberfläche des Neigungsstücks 82 vertikal bewegt wird, wodurch der Betrag der Oberfläche der Halterung 71 und damit das Werkstück 17 justiert wird.
Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform können die folgenden Wirkungen sowie die oben erwähnten Vorteile 5) bis 7) erzielt werden.

8) Da die Absolutmikrometerschraube 81 insbesondere als die Neigungsjustiereinrichtung verwendet wird, kann das Bedienen aus der Referenzposition P heraus erleichtert werden, so dass die Neigung mit hoher Genauigkeit bei einer geringen Anzahl an Neigungsjustiervorgängen eingestellt werden kann.

[Vierte Ausführungsform]
Im Folgenden wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 15 beschrieben.
Ein Nivelliergerät 90 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann dessen Neigung in dreidimensionaler Art einstellen.
Insbesondere hat, wie in der Vorderansicht in 15 gezeigt ist, das Nivelliergerät 90 zwei Mikrometerschrauben 70, die an dem Halter 69 befestigt sind, um die Neigungsjustiereinrichtung 95 zu bilden, wohingegen lediglich eine einzige Mikrometerschraube 70 in der zweiten Ausführungsform verwendet ist. Folglich wird die Halterung 71 an drei Punkten gehalten, d. h. an dem Drehelement 72 und zwei Wirkungspunktselementen 73.
Die zwei Mikrometerschrauben 70 können unabhängig eingestellt werden. Folglich kann die Neigung nicht nur in der X-Achsenrichtung sondern auch in der Y-Achsenrichtung (eine Achse senkrecht zu sowohl zu der X-Achse als auch der Z-Achse) justiert werden, wodurch die Oberfläche des Werkstücks 17 dreidimensional abgetastet wird.
Gemäß der vierten Ausführungsform wird die folgende Wirkung sowie die Vorteile 5) bis 7) erhalt.

9) Da die Neigungsjustiereinrichtung 90 unabhängig an zwei Punkten betätigt werden kann, kann die Neigung nicht nur in der X-Achsenrichtung sondern auch in der Y-Achsenrichtung (eine Achse senkrecht zur X-Achsenrichtung in einer horizontalen Ebene) eingestellt werden. Folglich kann die Oberfläche des Werkstückes dreidimensional abgetastet werden, wodurch sich der Messbereich vergrößert.

[Fünfte Ausführungsform]
Im Folgenden wird die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 16 beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Neigung der Bewegungseinrichtung 62 eingestellt, wohingegen die Nivelliergeräte 60, 80 und 90 in der zweiten bis vierten Ausführungsform die Neigung der Halterung 71 einstellen, wobei das Werkstück 17 daran befestigt ist, um die Neigung der Oberfläche des Werkstücks 17 zu justieren.
Insbesondere verwendet die vorliegende Ausführungsform das Nivelliergerät 60 der zweiten Ausführungsform, und eine Bewegungseinrichtung 62 ist an der Halterung 71 vorgesehen. Die Neigung der Bewegungseinrichtung 62 wird durch das Drehelement 72 und das Wirkungspunktselement 73, das durch die Mikrometerschraube 70 angetrieben wird, eingestellt. Die Verschiebungserfassungseinrichtung 61 ist in der mit Pfeil gekennzeichneten X-Richtung mittels der Bewegungseinrichtung 62 bewegbar.
Die vorliegende Ausführungsform kann bevorzugt angewendet werden, wenn die Abmessung des Werkstücks 17 groß ist oder wenn das Werkstück zu schwer ist, um an der Halterung 71 befestigt zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Werkstück 17 benachbart zu dem Nivelliergerät 60 angeordnet.
Gemäß der fünften Ausführungsform kann die folgende Wirkung sowie die Effekte 5) bis 7) erhalten werden.

10) Da die Bewegungseinrichtung 62 an der Halterung 71 des Nivelliergeräts 60 befestigt ist, kann die Neigung der Bewegungseinrichtung 62 eingestellt werden. Folglich kann die Neigung des Werkstücks 17 in einfacher Weise eingestellt werden, selbst wenn die Abmessung des Werkstücks 17 groß ist oder wenn das Werkstück 17 zu schwer zur Befestigung auf der Halterung 71 ist.

[Modifikationen]
Ferner ist der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen beschränkt, sondern umschließt andere Anordnungen, solange eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt werden kann, einschließlich der unten beschriebenen Modifikationen.
Obwohl in der ersten Ausführungsform der Sensor 24 ein Kontaktsensor mit einem Taststift 23 ist, der mit dem Werkstück 17 zu deren Gestaltabtastung in Kontakt ist, ist der in der tatsächlichen Messung oder der vorläufigen Messung verwendete Sensor nicht auf eine derartige Anordnung eingeschränkt, sondern kann beispielsweise ein optischer nichtkontaktartiger Sensor sein.
Obwohl das Werkstück 17 in der ersten Ausführungsform eine zylindrische Form aufweist, ist ferner die Gestalt des Werkstücks nicht eingeschränkt und ein beliebiges Werkstück mit einer beliebigen Radlinie kann gemessen werden.
Wie beispielsweise in 17 gezeigt ist, kann ein quadratisch säulenförmiges Werkstück 97 gemessen werden, indem dieses in die Halterungseinrichtung 96 eingelegt wird, während die Randlinie davon freigelegt ist.
Ferner muss die Kantenlinie des Werkstücks nicht eine gerade Linie wie in den Ausführungsformen sein, sondern kann gekrümmt sein. Wie beispielsweise in 18 gezeigt ist, kann die Textur eines gebogenen zylindrischen Werkstücks 98 gemessen werden. in diesem Falle kann die Orientierung des Werkstücks 98 genauer in eine gewünschte Orientierung korrigiert werden (Referenzorientierung), indem die Anzahl von Messpunkten des Sensors 24 vergrößert wird.
Obwohl der Sensor 24 des Messmechanismus 20 in der X-Achsenrichtung relativ zur Basiseinheit 11 mittels des X-Achsenantriebselements 21 bewegt wird, kann ferner das Werkstück 17 (Halterungseinrichtung 30) in der X-Achsenrichtung relativ zum Basiselement 11 bewegt werden. Anders ausgedrückt, das Werkstück kann während der Messung (Messung bei der tatsächlichen Messung oder bei der Orientierungseinstellung) abgetastet werden, solange der Sensor 24 und das Werkstück 17 relativ zueinander in der X-Achsenrichtung bewegt werden können (Messrichtung).
Obwohl in der zweiten, vierten und fünften Ausführungsform die Mikrometerschraube 70 als die Neigungsjustiereinrichtung verwendet ist, kann die Absolutmikrometerschraube 81 als die Mikrometerschraube 70 in der dritten Ausführungsform verwendet werden. Alternativ kann die Mikrometerschraube 70 anstelle der Absolutmikrometerschraube 81 in der dritten Ausführungsform verwendet werden.
Obwohl in der fünften Ausführungsform eine Bewegungseinrichtung 62 an der Halterung 71 vorgesehen ist, kann die Halterung 71 ebenso mit einem Referenzebenen-Element, das in der Bewegungseinrichtung 62 mit eingeschlossen ist, verwendet werden.
Obwohl in der fünften Ausführungsform das Nivelliergerät 60 der zweiten Ausführungsform als ein Nivelliergerät zum Bereitstellen der Bewegungseinrichtung 62 verwendet ist, können ebenso die Nivelliergeräte 80 und 90 der dritten und vierten Ausführungsformen verwendet werden.

Claims

Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung zum Messen einer Oberflächenbeschaffenheit eines auf einer Werkstückorientierungsjustierhalterung gehaltenen Werkstückes, wobei das Werkstück eine Randlinie aufweist und in einer Messrichtung in X-Achsenrichtung und in einer Richtung in Y-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene bewegbar und in einer X-Y-Ebene drehbar ist, wobei das Werkstück um die Y-Achse schwenkbar in einer Richtung in Z-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer senkrechten Ebene bewegbar ist, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks von einem in der X-Achsenrichtung bewegbaren Sensor nach Justierung der Orientierung des Werkstückes abgetastet wird, wobei die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung umfasst: einen Messkontroller zum Justieren der Orientierung des Werkstückes; und eine von dem Messkontroller gesteuerte Messeinrichtung, wobei der Messkontroller umfasst: einen Oberflächenbeschaffenheitsmesskontroller zum Messen der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes; eine X-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Eingeben von X-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und an einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung der Werkstückorientierungsjustierhalterung; eine Y-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Eingeben von Y-Achsenkoordinaten an einem Messstartpunkt und an einem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung der Werkstückorientierungsjustierhalterung; eine Schwenkkorrekturwinkelberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Schwenkwinkels innerhalb der X-Y-Ebene relativ zur X-Achse und eines Schwenkkorrekturwinkels in Form eines Absolutwertes relativ zu der X-Achse aus den mittels der X-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeisten X-Achsenkoordinaten und den mittels der Y-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeisten Y-Achsenkoordinaten; und eine Schwenkkorrekturwinkelanzeige zum Darstellen des Schwenkkorrekturwinkels, der mittels der Schwenkkorrekturwinkelberechnungseinrichtung berechnet ist, wobei die Messeinrichtung umfasst: eine Schwenkjustiereinrichtung, die der Betreiber manuell betreiben kann, zum Drehen des Werkstückes innerhalb der X-Y-Ebene, um dessen Orientierung einzustellen in Übereinstimmung mit dem Schwenkkorrekturwinkel, der an der Schwenkkorrekturwinkelanzeige dargestellt ist; und eine Y-Achsenjustiereinrichtung, die der Betreiber manuell betreiben kann, zum Justieren der Orientierung der Werkstückorientierungsjustierhalterung durch Verschieben der Werkstückorientierungsjustierhalterung in der Y-Achsenrichtung, wobei die Y-Achsenjustiereinrichtung und die Schwenkjustiereinrichtung jeweils eine Mikrometermesseinrichtung aufweisen.
Die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Messkontroller weiterhin umfasst: eine Z-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung zum Eingeben von Z-Achsenkoordinaten des Werkstückes an dem Messstartpunkt und dem Messendpunkt beim Justieren der Orientierung des Werkstückes; eine Neigungskorrekturberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Neigungswinkels innerhalb einer X-Z-Ebene und eines Neigungskorrekturbetrags aus den X-Achsenkoordinaten und den mittels der Z-Achsenkoordinateneingabeeinrichtung eingespeisten Z-Achsenkoordinaten; und eine Neigungskorrekturanzeige zum Darstellen eines Neigungskorrekturbetrags, der durch die Neigungskorrekturberechnungseinrichtung berechnet wird, wobei die Messeinrichtung ferner eine Neigungsjustiereinrichtung zur manuellen Verschiebung des Werkstückes in der Z-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit dem Neigungskorrekturbetrag, der durch die Neigungskorrekturberechnungseinrichtung berechnet wird, zur Justierung der Orientierung aufweist.
Die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Neigungsjustiereinrichtung eine Mikrometermesseinrichtung aufweist.
Orientierungsjustierverfahren für ein Werkstück, das auf einer Werkstückorientierungsjustierhalterung gehalten wird, unter Verwendung einer Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung, wobei das Werkstück eine Randlinie aufweist und in einer Messrichtung in X-Achsenrichtung und in einer Richtung in Y-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer horizontalen Ebene bewegbar und in einer X-Y-Ebene drehbar ist, wobei das Werkstück in einer Richtung in Z-Achsenrichtung senkrecht zur X-Achsenrichtung innerhalb einer senkrechten Ebene um die Y-Achse schwenkbar bewegbar ist, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks durch einen in der X-Achsenrichtung bewegbaren Sensor nach Justierung der Orientierung des Werkstücks abgetastet wird, wobei das Orientierungsjustierverfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen einer Mikrometermesseinrichtung als eine Neigungsjustiereinrichtung zum Einstellen einer Neigung der Werkstückorientierungsjustierhalterung; Messen von Positionen des Werkstücks relativ zu dem Sensor an einem Messstartpunkt und einem Messendpunkt; Berechnen einer Orientierung des Werkstücks aus den Positionen, um einen Orientierungskorrekturbetrag zu erhalten; Anzeigen oder Drucken des Orientierungskorrekturbetrags; und Betätigen der Neigungsjustiereinrichtung der Werkstückorientierungsjustierhalterung entsprechend dem Orientierungskorrekturbetrag, um die Orientierung des Werkstücks zu korrigieren.
Das Orientierungsjustierverfahren nach Anspruch 4, wobei die Position des Werkstücks an dem Messstartpunkt und die Position des Werkstücks an dem Messendpunkt als ein Maximalwert oder ein Minimalwert der Z-Achsenkoordinaten innerhalb der Y-Z-Ebene erfasst werden.
Das Orientierungsjustierverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Orientierung des Werkstücks durch Drehen des Werkstücks in der X-Y-Ebene relativ zu dem Sensor eingestellt wird.
Das Orientierungsjustierverfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Orientierung des Werkstücks durch schwingendes Bewegen des Werkstücks in der X-Z-Ebene relativ zu dem Sensor justiert wird.
Nivelliergerät für eine Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung, wobei die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung umfasst: eine Verschiebungserfassungseinrichtung, die in einer Messrichtung in X-Achsenrichtung bewegbar ist, zum Messen einer Verschiebung an einer Oberfläche eines Werkstücks; und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Verschiebungserfassungseinrichtung in der Messrichtung, um ein Verschiebesignal aus der Verschiebungserfassungseinrichtung zu ertasten, wobei die Oberflächenbeschaffenheitsmessvorrichtung einen Betrag des Werkstücks relativ zu einer Basislinie als einen Bewegungsort der Verschiebungserfassungseinrichtung einstellt, wobei das Nivelliergerät umfasst: einen Drehpunkt während der Messung und der Justierung und einen Wirkungspunkt, der relativ zu dem Drehpunkt wirkt; eine Manipulationswertberechnungseinrichtung zum Abtasten der Oberfläche des Werkstückes mittels der Verschiebungserfassungseinrichtung und zum Berechnen einer Mittellinie von Messdaten auf der Grundlage eines Verschiebesignals von der Verschiebungserfassungseinrichtung, um einen Betätigungsbetrag am Wirkungspunkt relativ zu dem Drehpunkt zu erhalten, der notwendig ist, um die Mittellinie mit der Basislinie der Bewegungseinrichtung parallel zu machen; eine Ausgabeeinrichtung zum Anzeigen, Drucken oder Datenausgeben des Betätigungsbetrags; und eine Neigungsjustiereinrichtung zum manuellen Justieren einer Neigung um einen vorbestimmten Betrag, wobei die Neigungsjustiereinrichtung eine Mikrometermesseinrichtung umfasst.
Das Nivelliergerät gemäß Anspruch 8, wobei der Betätigungsbetrag aus einer Neigungsreferenzposition berechnet wird, an der eine den Drehpunkt und den Wirkungspunkt der Neigungsjustiereinrichtung verbindende Neigungslinie parallel zur Basislinie der Bewegungseinrichtung ist.
Das Nivelliergerät gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Neigungsjustiereinrichtung ausgelegt ist, eine Dreipunkthaltefunktion auszuüben, und wobei der Betätigungsbetrag einen Betätigungsbetrag an beliebigen zwei Punkten der drei Punkte zum Halten der Neigungsjustiereinrichtung einschließt.
Das Nivelliergerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei entweder das Werkstück oder die Bewegungseinrichtung auf dem Nivelliergerät bereitgestellt ist.