專利名稱：測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量裝置，具體涉及搭載有多種探頭的測量裝置。
背景技術：
例如，在一臺測量裝置中，對被測物的多個測量部位進行測量時，需要 根據測量部位的形狀、測量項目、所要求的測量精度等采用最合適的探頭來 進行測量。因此，提出了一種測量裝置的方案，其中設有收納多個探頭的探 頭盒，從該探頭盒中選擇適于測量的探頭，該測量裝置具有交換所選探頭的 所謂探頭交換功能。
然而，由于在交換探頭之際，每逢交換探頭時，必須使探頭支架移動到 探頭盒位置，然后在探頭盒之間進行探頭交換動作，因此交換需要時間。
于是，最初提出了一種在探頭支架上搭載多個探頭的測量裝置(例如，
參照專利文件1:日本特開平11-142141號/>才艮)。
以往，在探頭支架上搭載多種探頭時，例如，如圖7和圖8所示，將激 光位移探頭9A、接觸探頭9B及圖像探頭9C等的三個探頭搭載在例如設于 三維測量機的Z軸滑塊101的探頭支架102上時，采用了在與探頭支架102 的可動方向(Z軸方向)正交的方向(例如，X軸方向)上，相距一定間隔 并列設置的結構。
然而，如果并列設置三個探頭(激光位移探頭9A、接觸探頭9B及圖像 探頭9C)，由于4罙頭9A， 9B ， 9C向X軸偏移，因此，不僅使在這些探頭 的并列設置方向上，探頭之間能夠共用并測量的范圍變狹窄，而且導致因偏 移而產生的阿貝誤差(Abbe error)的擴大。
另外，如果想要擴大測量范圍，而使探頭9A, 9B ， 9C與被測物之間 的相對移動范圍擴大，則導致產生裝置大型化的課題
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是消除上述課題，并提供一種不會導致裝置的大型化 而能夠維持探頭之間共用并測量的測量范圍的測量裝置。
本發(fā)明的測量裝置，包括放置被測物的工作臺、具有多種探頭的探頭支
架，以及使所述工作臺和所述探頭支架相對移動的相對移動機構；該測量裝 置的特征在于，在所述探頭支架上設有探頭切換機構，所述探頭切換機構為
夠定位且能夠退避地作進退動作。
根據這種結構，通過探頭切換機構，能夠使任一個探頭相對探頭支架的 探頭切換位置進行定位，并且，使剩下的探頭相對探頭支架的探頭切換位置
進行退避。
因而，通過使即將使用的探頭相對探頭支架的探頭切換位置進行定位， 由于使測量時所用的探頭始終位于同一個位置上，因此，不導致裝置的大型 化而能夠維持探頭之間共用并測量的測量范圍。
在本發(fā)明的測量裝置中，所述探頭切換機構的結構優(yōu)選為具有多個導 軌，并且所述探頭沿著所述各導軌能夠進退，所述多個導軌為一端位于所述 探頭切換位置附近，另一端從所述探頭切換位置逐漸離開并且沿著相互離開 的方向延伸。
根據這種結構，由于各探頭通過多個導軌被引導且作進退動作，因此， 能夠將各探頭準確地定位在探頭切換位置上，并且以穩(wěn)定的姿勢作進退動 作，所述多個導軌為一端位于探頭支架的探頭切換位置附近，另一端從探頭 切換位置逐漸離開并且沿著相互離開的方向延伸。
在本發(fā)明的測量裝置中，所述探頭支架具有支持面，所述支持面為圍繞
所述探頭切換位置且相互交叉而形成，所述^:頭切換^L構優(yōu)選為具有兩個導 軌，所述兩個導軌為被設于所述支持面上，并且一端位于所述探頭切換位置 附近，另 一端從所述探頭切換位置逐漸離開并且沿著相互離開的方向傾斜地延伸。
根據這種結構，由于各探頭沿著傾斜地配置在各支持面上的導軌而斜著 作進退動作，因此，能夠使多個探頭在較狹窄的空間內互不干擾而作進退動作。
在本發(fā)明的測量裝置中，所述探頭切換位置優(yōu)選為設定在所述探頭支架 的可動軸線附近。根據這種結構，由于探頭切換位置被設定在探頭支架的可動軸線附近， 因此，能夠盡可能地減小阿貝誤差。
在本發(fā)明的測量裝置中，所述探頭優(yōu)選為具有激光位移探頭、接觸探頭 及圖像探頭中的至少兩個探頭。
才艮據這種結構，由于能夠選擇性地利用適用于#:測物的測量部位的形 狀、測量項目的探頭，因此，能夠高精度且高效地測量這些測量部位。


圖1是表示本發(fā)明的表面特性測量裝置的一實施方式的主視圖； 圖2是表示本發(fā)明的表面特性測量裝置的一實施方式的側視圖； 圖3是表示本發(fā)明的表面特性測量裝置的一實施方式的探頭支架部分 的放大立體圖4是在表示本發(fā)明的表面特性測量裝置的一實施方式中說明探頭的 切換動作的立體圖5是表示本發(fā)明的探頭切換機構的變形例的立體圖6是表示本發(fā)明的探頭切換機構的其他變形例的立體圖7是表示在現(xiàn)有的表面特性測量裝置中搭載有多個探頭的例子的立
體圖8是圖7的主^L圖。
具體實施方式
〈整體結構的說明(參照圖l和圖2)〉
圖l是表示本實施方式的表面特性測量裝置的主視圖，圖2是本實施方 式的表面特性測量裝置的側視圖。
本實施方式的表面特性測量裝置的結構包括機座1; XY載物臺2， 其作為工作臺放置被測物；X軸驅動機構3及Y軸驅動機構4，其使所述 XY載物臺2向水平面內的相互正交的X軸及Y軸方向^f立移；門形4幾架5, 其橫跨機座1的上面而設置；Z軸滑塊6,其設置在所述門形機架5的橫導 軌5A上；Z軸驅動^L構7，其使所述Z軸滑塊6向與X軸及Y軸方向正交 的Z軸方向位移；探頭支架20,其安裝在Z軸滑塊6上；三種不同的探頭 9A、 9B、 9C，經由探頭切換機構30安裝在所述探頭支架20上。
5XY載物臺2具有將被測物放置在上面上的平坦的放置面2A，并且被 設置為在與該放置面2A平行的面內能夠向相互正交的X軸及Y軸方向移動。
X軸驅動機構3及Y軸驅動機構4例如由滾珠絲杠及進給絲杠機構構 成，該進給絲杠機構為具有螺合在該滾珠絲杠上的螺母部件。
Z軸驅動機構7也與X軸驅動機構3和Y軸驅動才幾構4 一樣，例如由 滾珠絲杠及進給絲杠機構構成，該進給絲杠機構為具有螺合在該滾珠絲杠上 的螺母部件。
即，所謂XY載物臺2和探頭支架20，構成為通過包括X軸驅動機構 3、 Y軸驅動機構4及Z軸驅動機構7的相對移動機構向三維方向能夠相對移動。
(探頭支架及探頭切換機構的說明(參照圖3))
探頭支架20具有基板22和立板23,從平面看形成為T形，所述基板 22為安裝在Z軸滑塊6上且與XZ平面平行，所述立板23為在該基板22 的大致中央位置以直角沿Y方向起立。
在基板22的左半部分與立板23之間形成有第一支承面22A和第二支 承面23A，所述第一支承面22A和第二支承面23A為圍繞探頭切換位置CP 且相互正交，所述探頭切換位置CP是為了使測量時被選擇的探頭配置在探 頭支架20的可動軸線(Z軸滑塊6的Z方向可動軸線)附近而預先設定的。 在這些第一支承面22A和第二支承面23A上，經由探頭切換機構30安裝有 探頭9A， 9B。
在基板22的右半部分和立板23之間形成有相互正交的第三支承面22B 和第四支承面23B,在這些第三支承面22B和第四支承面23B上固定有探頭 9C。
探頭切換機構30是選擇性地使兩個探頭9A， 9B相對探頭切換位置CP 能夠定位且能夠退避地作進退動作的機構，由配置在第一支承面22A和第二 支承面23A上的兩個導軌31， 32以及沿著該導軌31， 32使探頭9A， 9B作 進退動作的驅動才幾構(圖示省略)構成。
導軌31, 32被配置為， 一端配置在探頭切換位置CP附近，另一端從 探頭切換位置CP逐漸離開并且沿相互離開的方向傾斜。只要使探頭9A， 9B 保持原來的姿態(tài)沿著導軌31, 32能夠作進退動作，作為驅動機構就可以采用任何機構。例如，可以釆用進給絲杠、摩擦輪驅動機構、線性電機等。 〈探頭的說明〉
探頭9A， 9B， 9C由激光位移探頭9A、接觸探頭9B、圖像探頭9C構成。
激光位移探頭9A例如由激光照射機構及激光位移計等構成，所迷激光 照射機構為對被測物傾斜地照射激光，所述激光位移計為具有接受被測物反 射的光的受光元件。受光元件輸出的輸出信號輸入到運算處理裝置等，在運
算處理裝置中，以受光元件輸出的輸出信號為基礎求出被測物的高度位置信
臺
接觸探頭9B例如采用對觸針接觸到被測物時的觸針的位移、撓度進行 電檢測并檢測觸針的接觸位置的結構，或者采用檢測振動的觸針接觸到被測 物時產生的振動的衰減而檢測觸針的接觸位置的結構等。
圖像探頭9C例如由CCD照相機等構成，但是并不限于此。只要是能 夠攝影被測物的圖像的探頭，就可以采用其他探頭。 〈測量動作的說明(參照圖4)〉
在進行測量之前，首先選擇在測量中使用的探頭。
例如，在選擇圖傳4罙頭9C時，驅動X軸驅動才幾構3和Y軸驅動4幾構4, 而使被測物的測量部位位于該圖像探頭9C的正下方，從而使XY載物臺2 向X軸方向和Y軸方向位移，同時進行圖像測量。
另外，在選擇激光位移探頭9A和接觸探頭9B中的任一情況下，首先 將被選擇的探頭位于探頭切換位置CP。例如，在選擇激光位移探頭9A時， 如圖4所示，使激光位移探頭9A朝向探頭切換位置CP進出而位于探頭切 換位置CP。此時，由于接觸探頭9B從探頭切換位置CP退避，因此能夠防 止在激光位移探頭9A和接觸探頭9B之間產生干擾。
在該狀態(tài)下，驅動X軸驅動機構3和Y軸驅動機構4，使XY載物臺2 向X軸方向和Y軸方向位移，同時進4亍高度測量。
另外，在選擇接觸探頭9B時，將激光位移探頭9A從探頭切換位置CP 退避之后，將接觸探頭9B朝向探頭切換位置CP進出而位于探頭切換位置 CP。
在該狀態(tài)下，驅動X軸驅動4幾構3和Y軸驅動4幾構4，使XY載物臺2 向X軸方向和Y軸方向位移，同時進^f亍形狀測量〈實施方式的效果〉
根據本實施方式，通過探頭切換機構30能夠使激光位移探頭9A和接 觸探頭9B中的任一個探頭相對探頭切換位置CP進行定位，并且使剩下的 探頭相對探頭切換位置CP進行退避。
因而，通過使即將使用的探頭相對探頭切換位置CP進行定位，由于測
量時使用的探頭始終位于同一個位置上，因此不導致裝置的大型化，而能夠 維持探頭之間共用并測量的測量范圍。
另外，由于探頭切換機構30構成為具有多個導軌31， 32，并且探頭9A, 9B沿著該各導軌31， 32能夠進退，即由于探頭9A， 9B沿著導軌31, 32 被引導同時作進退動作，因此，使探頭9A， 9B能夠準確地定位在探頭切換 位置CP上，并且以穩(wěn)定的姿勢進行進退動作，所述多個導軌31, 32為一端 位于探頭切換位置CP附近，另一端從探頭切換位置CP逐漸離開且沿著相 互離開的方向延伸。
并且，由于這些導軌31， 32在基板22和立板23正交的第一支承面22A 和第二支承面23A上配置為 一端位于探頭切換位置CP附近，另一端從探 頭切換位置CP逐漸離開且沿著相互離開的方向傾斜，即，由于探頭9A, 9B 沿著傾斜地配置的導軌31, 32斜著作進退動作，因此，能夠使探頭9A， 9B 在較狹窄的空間內互不干擾而作進退動作。
另外，由于探頭切換位置CP設定在探頭支架20的可動軸線即Z軸滑 塊6的可動軸線(Z方向軸線)附近，因此能夠盡可能地減小阿貝誤差。
另外，由于探頭包括激光位移探頭9A、接觸探頭9B及圖像探頭9C， 因此，通過選擇性地利用適于被測物的測量部位、測量項目的探頭，能夠高 精度且高效地測量這些測量部位。 〈變形例〉
本發(fā)明并不局限于前述的實施方式，在能夠達到本發(fā)明的目的的范圍內 所進行的變形、改進等均包含在本發(fā)明中。
在所述實施方式中，通過探頭切換機構30使激光位移探頭9A和接觸 探頭9B斜著作進退動作，但是，并不局限于此。例如，如圖5所示，可以 構成為在探頭支架20的基板22上沿著X軸方向以直線狀配置兩個導軌31 ， 32，沿著該導軌31， 32使探頭9A, 9B朝向X方向能夠進退。在這種情況 下，導軌31， 32可以由一個導軌構成。或者，如圖6所示，也可以構成為在基板22的第一支承面22A上沿著 X軸方向以直線狀配置導軌31，而在立板23的第二支岸義面23A上沿著Z軸 方向以直線狀配置導軌32,并且沿著這些導軌31, 32使:探頭9A, 9B能夠 進行進退。即，即使構成為使探頭9A， 9B沿著相互正交的X軸方向和Z軸 方向能夠進退，也可以期待與所述實施方式同樣的效果。
在所述實施方式中，采用了 XY載物臺2沿X軸、Y軸方向能夠移動， 并且，安裝有探頭9A， 9B, 9C的探頭支架20沿Z軸方向能夠移動的結構， 但是，并不局限于此。例如，也可以構成為載物臺2沿Y軸方向能夠移動， 并且，探頭支架20沿X軸方向和Z軸方向能夠移動?？傊?，只要構成為載 物臺2和探頭支架20能夠相對移動，就可以采用載物臺2和探頭支架20中 任一個移動的結構。
在所述實施方式中，對作為探頭搭載有激光位移探頭9A、接觸探頭9B、 圖像探頭9C等三種探頭的例子進行了說明，但是，并不局限于此。例如， 也可以搭載表面粗糙度探頭等。
權利要求
1. 一種測量裝置，包括放置被測物的工作臺、具有多種探頭的探頭支架以及使所述工作臺和所述探頭支架相對移動的相對移動機構，該測量裝置的特征在于，在所述探頭支架上設有探頭切換機構，所述探頭切換機構為選擇性地使至少兩個以上的所述探頭相對所述探頭支架的探頭切換位置能夠定位且能夠退避地作進退動作。
2. 如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述探頭切換機構構成 為具有多個導軌，并且所述探頭沿著該各導軌能夠進退，所述多個導軌為一 端位于所述探頭切換位置附近，另一端從所述探頭切換位置逐漸離開且沿著 相互離開的方向延伸。
3. 如權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述探頭支架具有支持 面，所述支持面為圍繞所述^J冢頭切換位置且相互交叉而形成，所述探頭切換機構具有兩個導軌，所述兩個導軌為被設于所述支持面上，并且一端位于所述^:頭切換位置附近，另一端>^人所述探頭切換位置逐漸 離開且沿著相互離開的方向傾斜地延伸。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述探頭 切換位置被設定在所述探頭支架的可動軸線附近。
5. 如權利要求1至3中任一項所述的測量裝置，其特征在于，所述探頭 具有激光位移探頭、接觸探頭及圖像探頭中的至少兩個探頭。
6. 如權利要求4所述的測量裝置，其特征在于，所述探頭具有激光位移 探頭、接觸探頭及圖像探頭中的至少兩個探頭。
全文摘要
一種測量裝置，其包括放置被測物的XY載物臺、具有多種探頭(9A，9B，9C)的探頭支架(20)以及使XY載物臺和探頭支架(20)相對移動的相對移動機構。在探頭支架(20)上設有探頭切換機構(30)，該探頭切換機構(30)為具有傾斜配置的兩個導軌(31，32)，并且，選擇性地使至少兩個以上的探頭(9A，9B)相對探頭切換位置(CP)可定位且可退避地進退。
文檔編號G01B21/30GK101532832SQ20091012744
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權日2008年3月11日
發(fā)明者山本武, 石津千裕 申請人:三豐株式會社