[發明專利]球形狀測定方法和裝置

有效

• 申請號: 201510425225.6
• 申請日: 2015-07-17
• 公開（公告）號: CN105277134B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 萩野鍵;橫山雄一郎;栗山豊
• 申請（專利權）人: 株式會社三豐
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明提供球形狀測定方法和裝置。一種球形狀測定方法，使被測定球(10)能夠自如地旋轉，在各個旋轉位置針對以彼此相鄰的測定區域之間具有重復區域的方式設定的每個測定區域測定局部的球面形狀，基于這些重復區域的形狀來通過拼接運算將各個局部的球面形狀接合，由此測定表面形狀，在該球形狀測定方法中，在從能夠自由地保持或釋放被測定球(10)的球保持機構(50)釋放了被測定球(10)的狀態下能夠通過球支承臺(52)保持球，通過轉換對球進行保持的位置，能夠高精度地測定球整體的形狀。

2014年7月17日提交的日本專利申請2014-147226的包括說明書、附圖和權利要求書的全部內容通過引用而被包含于此。

技術領域

本發明涉及一種球形狀測定方法和裝置，特別是涉及一種能夠高精度地測定球整體的形狀的球形狀測定方法和裝置。

背景技術

軸承的球、作為測定儀的基準的參照球、透鏡等球或局部具有球形狀的部件在產業界被廣泛利用。為了測定這些具有球形狀的部件的形狀，提出了很多的表面形狀測定方法、裝置。干涉儀裝置為其代表性的一例，能夠高精度且高密度地測定這些球的表面形狀。并且，為了測定超出表面形狀測定裝置所能夠測定的面內區域的球面形狀，還提出了具備表面形狀測定單元以及用于保持測定對象的球面且變更測定位置的位置變更單元的裝置(美國專利6,956,657B2號公報(以下為專利文獻1)以及《光波干渉による真球度の測定》、2011年度精密工學會秋季大會學術演講會演講論文集P868-869(以下為非專利文獻1))。

這些裝置通過位置變更單元使測定對象的球面移動來變更測定位置，并且通過表面形狀測定單元測定多個局部區域的形狀。通過被稱為拼接的運算來將這些多個區域的測定形狀連接，由此測定出廣范圍的球面形狀。

在此，說明非專利文獻1所示的球形狀測定裝置的概要。在圖1中示出表示裝置的結構的側視圖。測定裝置包含形成表面形狀測定單元的由例如斐索(Fizeau)干涉儀構成的激光干涉儀20的部分和作為位置變更單元的位置變更機構40的部分。在該裝置中使用的激光干涉儀20是通過使用具有球面形狀的參照球面22并將由激光光源24產生的激光光線26的波長作為標準與參照球面22進行比較來測定被測定球10的表面形狀的裝置。在圖中，28是分束器，30是用于使激光光線26平行光線化的準直透鏡，32是用于檢測通過分束器28合成得到的干涉光的攝像元件。

被測定球(以下，也被簡稱為球)10被設置在參照球面22的焦點位置處。通過激光干涉儀20測定的區域是激光光線26所照射的球10的表面上的一部分，因此為了測定更廣的區域而需要使激光干涉儀20主體或被測定球10的位置移動的單元。非專利文獻1所示的裝置具備位置變更機構40，該位置變更機構40將被測定球10和支承軸12固定，將具有軸的球設為對象，通過支承軸12對被測定球10進行保持的同時，通過θ旋轉軸42以及與θ旋轉軸42正交的φ旋轉軸44的二軸旋轉機構將球10的任意的面向激光干涉儀20的測定范圍移動。

在圖2中表示非專利文獻1的裝置的俯視圖。φ旋轉軸44與測定光軸成直角(圖2中的紙面垂直方向)，在該軸上參照球面22的焦點被調整為一致。當使φ旋轉軸44旋轉時，能夠使支承θ旋轉軸42的支架46繞φ軸旋轉。θ旋轉軸42在此基礎上能夠旋轉360度以上。此時，通過調整支承軸12、支架46的臂的長度使得被測定球10的中心位置在φ旋轉軸44上，由此被測定球10能夠在參照球面22的焦點位置旋轉為任意的角度。在這樣的結構中，為了通過激光干涉儀20測定被測定球10的半球所涉及的區域，只要使被測定球10繞θ旋轉軸42旋轉360度并繞φ旋轉軸44在從支承軸12與測定光軸正交的位置到支承軸12與測定光軸平行的位置為止90度的范圍內旋轉。