JP2008070181A - 真円度測定装置較正治具および真円度測定装置の較正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外周面に、周方向の全周で2周期、50周期および500周期の異なる3つの周期で、2周期の振幅が1.5μm、50周期の振幅が0.2μm、500周期の振幅が0.1μmとなる起伏を有する3つのトラック21を設けて較正治具20を形成する。較正治具20のトラック21の起伏に対応した振幅スペクトルの較正データを取得する。較正対象の真円度測定装置1で較正治具20のトラック21の起伏を測定した測定データの振幅スペクトルと、較正データとを比較し、差分誤差を是正する調整により較正する。
【選択図】図2
Description
この非特許文献1に記載のものは、筒状の全波長標準器と呼ばれ、内周面に、カットオフ周波数(5,15,50,150,500山/回転;UPR)の条件で、それぞれ振幅が異なる凹凸が設けられている。この全波長標準器を用いて、真円度測定装置の感度較正をすることができる。
できる治具が
この発明では、内周面と外周面とのうちの少なくともいずれか一方に設けられた評価面上に、周期および振幅のうちの少なくともいずれか一方が異なる正弦波状の起伏を有する評価トラックを複数設けている。
このことにより、例えば被測定物の表面形状にプローブを接触させて真円度を測定する真円度測定装置での高周波および低周波に対する動的な較正が、複数の周期および振幅のうちの少なくともいずれか一方が異なる正弦波状の起伏を有した複数の評価トラックを設けた簡単な構成で、真円度の測定と同様に複数の評価トラックを測定する簡単な方法で、高精度に実施できる。
この発明では、複数の評価トラックとして、周期が全周で2周期、50周期および500周期の異なる3つの周期の起伏で、かつ2周期の振幅が1.5μm、50周期の振幅が0.2μm、500周期の振幅が0.1μmとしている。
このことにより、被測定物の表面形状の微細な凹凸状況も測定できる高倍率の真円度測定装置でも、3種類の評価トラックを設ける比較的に簡単な構成で高精度な較正が得られる。
この発明では、評価トラックが設けられる評価面の径を30mmとしている。
このため、高周波となる500周期の起伏でも高精度に形成できるとともに、高精度な較正ができる治具を比較的に小型で容易に形成できる。
この発明では、較正対象の真円度測定装置として、検出器から測定により被測定物の表面形状に応じて出力される信号の所定の周波数成分を除去するフィルタ演算部を備えたものとしている。
このことにより、較正対象の真円度測定装置におけるフィルタ演算部で適用されるフィルタのフィルタリング特性を、例えば真円度測定装置較正治具の評価面を測定した検出器からの振幅をフーリエ変換などにより処理して2番目から50番目までの高調波の振幅率と、2番目から500番目までの高調波の振幅率とを、フィルタの対応する値と比較するなどにより、容易に高精度で確認できる。
この発明では、補正対象の真円度測定装置として、被測定物を回転可能に支持する被測定物回転機構を備えたものとしている。
このことにより、較正対象の真円度測定装置における被測定物回転機構の回転動作の定常性を、例えば真円度測定装置較正治具の内周面を測定した検出器からの振幅における測定一回転毎の50番目から500番目までの起伏周辺の振幅の分布状態と、真円度測定装置較正治具の起伏の振幅と比較するなどにより、容易に高精度で認識できる。
この発明では、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の真円度測定装置較正治具の評価面上の評価トラックを周方向で走査して起伏を測定し、測定結果と真円度測定装置較正治具の起伏とを比較し、差分を是正する補正を実施するのみで、高精度な較正が容易に得られる。
この発明では、較正対象の真円度測定装置で真円度測定装置較正治具の評価面を周方向で測定して得られた検出器からの信号をフーリエ変換して得られる振幅スペクトルにおけるにおける第二高調波の振幅を、真円度測定装置較正治具の起伏の振幅で除算処理する。そして、この除算処理により得られた値を、真円度測定装置のプローブ倍率として設定している。
このことにより、真円度測定装置較正治具の所定の起伏を設けた測定面を測定し、得られた振幅スペクトルの2番目の調波の振幅に基づいて、容易なフーリエ変換や除算などの演算処理をするのみで、プローブ倍率の高精度な較正が容易にできる。
なお、本第一実施形態では、本発明の真円度測定装置較正用治具を用いて較正される真円度測定装置を例示するが、例えば、較正のための較正データを記憶して自動的に較正してもよい。
図1は、本実施の一形態における真円度測定装置の概略構成を示すブロック図である。
図1に示すように、真円度測定装置1は、被測定物Wにおける外周面を走査し、真円度を測定する。
この真円度測定装置1は、ベース2と、このベース2の上面一側に配置され被測定物Wを回転駆動させる被測定物回転機構3と、ベース2の上面他側に配置され被測定物Wの外表面位置を検出する位置検出機構7と、などを備えて構成されている。
回転テーブル4は、ベース2に図示省略の回転駆動機構を介して回転可能に設けられている。XYテーブル5は、回転テーブル4の上面に配置され、被測定物Wを載置する。
また、回転テーブル4には、XYテーブル5を回転テーブル4の回転中心軸Zに対して直交し、かつ互いに直交する方向(XおよびY方向)へ移動させる調整つまみ6A,6Bがそれぞれ設けられている。さらに、回転テーブル4には、XYテーブル5の上面(被測定物載置面)を傾ける傾斜つまみ(図示省略)が設けられている。
支柱8は、ベース2に垂直(Z軸と平行)に立設されている。スライダ9は、支柱8に昇降可能に設けられている。第1水平アーム10は、スライダ9に支柱8に対して直交する方向(Z軸に対して直交する方向であるX軸方向)へ摺動可能に設けられている。回動部材11は、第1水平アーム10の先端側に、この第1水平アーム10の軸線Aに対して回動可能に設けられている。第2水平アーム12は、回動部材11に取り付けられ、第1水平アーム10と平行に設けられている。プローブホルダ13は、第2水平アーム12に回転軸Bに対して180度反転可能に設けられている。プローブ14は、プローブホルダ13に設けられ、センサである触針としてのスタイラス14Aを有している。すなわち、プローブ14は、被測定物Wの表面にスタイラス14Aがばねにより付勢され、被測定物Wの表面の凹凸に応じて信号を出力する図示しない電子マイクロメータからなる検出センサを備えている。モータ15は、プローブホルダ13を回転させて向きを変える。すなわち、モータ15を駆動させることにより、プローブホルダ13が所定角度(例えば180度反対位置の2位置)に回動され、プローブホルダ13の姿勢を、スタイラス14Aで被測定物Wの外径を測定する外径測定時姿勢と、内径を測定する内径測定時姿勢とに反転させることができるようになっている。
次に、上述した真円度測定装置1を較正するための本発明における真円度測定装置較正治具である較正治具20について、図面を参照して説明する。
図2は、較正治具の概略構成を示す斜視図である。なお、図2は、説明の都合上、トラックの起伏を概念的に示す。
較正治具20の外周面には、周方向に例えば3本のトラック21が軸方向で略平行に設けられ、これらトラック21には正弦波状に周方向で周期的な図示しない起伏が設けられている。各トラック21の起伏は、較正治具20の周方向の全周で、例えば、2周期、50周期および500周期の異なる3つの周期で、かつ2周期の振幅が1.5μm、50周期の振幅が0.2μm、500周期の振幅が0.1μmとなる状態に形成されている。すなわち、これら起伏が設けられた較正治具20は、高分解能の真円度測定装置1に適している。
なお、2周期、15周期および150周期の異なる3つの周期で、かつ2周期の振幅が1.5μm、15周期の振幅が0.2μm、150周期の振幅が0.1μmとなる状態に形成したトラック21を有するいわゆる標準タイプのものなどに設計してもよい。
この較正治具20は、例えば高周波誘導加熱などにより少なくともトラック21の部分が焼入れ硬化されている。そして、較正治具20は、製造された後、あらかじめ較正された基準真円度測定装置1にてトラック21の外周面の起伏状態が測定され、測定により起伏に対応した振幅スペクトルがあらかじめ開示される。すなわち、較正治具20における起伏の振幅スペクトルを、較正治具20毎に較正データとしてあらかじめ取得される。
次に、上記真円度測定装置1の動作として、較正治具20を用いた真円度測定装置1の較正方法について説明する。
この較正は、例えば真円度測定装置1の出荷前、あるいは真円度測定装置1の定期的な保守管理時などに実施される。
そして、被測定物Wの内周面の真円度の測定動作と同様に、回転テーブル4を回転しつつプローブ14を較正治具20の外周面で周方向に相対的に滑動する状態に走査させ、較正治具20のトラック21の起伏の測定による振幅スペクトルを検出させて測定データを得る。
この後、得られた測定データの振幅スペクトルと、あらかじめ開示されている較正治具20の較正データとを比較し、差分誤差を評価する。
具体的には、各周期のトラック21の振幅に対応した信号をフーリエ変換して得られる振幅スペクトルにおける第二高調波の測定振幅と、各周期のトラック21の較正データの振幅とを比較することにより、真円度測定装置1のプローブ倍率が較正可能である。
上述したように、上記実施の形態では、周期および振幅がそれぞれ異なる正弦波状の起伏を有するトラック21を外周面に複数設けている。
このため、例えば被測定物Wの表面形状にプローブ14を接触させて真円度を測定する真円度測定装置1での高周波および低周波に対する動的な較正が、それぞれ複数の異なる周期および振幅の正弦波状の起伏を有した複数のトラック21を設けた簡単な構成で、真円度の測定と同様に複数のトラック21を測定する簡単な方法で、高精度に実施できる。
このため、ワークWの表面形状の微細な凹凸状況も測定できる高倍率(高分解能)の真円度測定装置1でも、3種類のトラック21を設ける比較的に簡単な構成で高精度な較正が得られる。
このため、高周波となる500周期の起伏でも高精度に形成できるとともに、高精度な較正ができる較正治具20を比較的に小型で容易に形成できる。
また、外周面に起伏を設けたため、外部からの衝撃により起伏22が損傷するなどの不都合も生じにくく、取扱性も向上し、良好な高精度の較正が容易に得られる。
すなわち、既知である実際の較正治具20のトラック21の起伏が再現されるように、較正治具20のトラック21の凹凸を測定して比較する簡単な作業・処理で、高精度な較正が得られる。
なお、以上に説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造および形状などは、本発明の目的および効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状などとしても問題はない。
さらに、2周期、50周期、500周期の3種類のトラック21を設けて説明したが、上述したように、例えば2周期、15周期、150周期の3種類のトラック21を設けてもよく、さらに他の周期の組み合わせでもよい。
また、トラック21を外周面に設けて説明したが、例えば図3に示すように、内周面に設けてもよい。具体的には、図3に示す較正治具21は、円筒状に形成され、内周面に周方向にリブ状に内周面が評価面となる評価部22が設けられ、この評価部22の内周面に、周期および振幅が異なる複数のトラック21が設けられている。なお、図3は、説明の都合上、1つのトラック21の起伏様に起伏を概念的に示す。
さらに、較正治具20は、トラック21を外周面および内周面の双方に設けてもよい。
また、周期および振幅のそれぞれが異なる起伏としたが、周期または振幅の一方のみが異なる正弦波状としてもよい。
3……被測定物回転機構
14……検出器としてのプローブ
14A…触針としてのスタイラス
20……真円度測定装置較正治具としての較正治具
21……評価トラックであるトラック
W……被測定物
Claims (7)
- 真円度測定装置を較正するための真円度測定装置較正治具であって、
内周面と外周面とのうちの少なくともいずれか一方に設けられた評価面上に、周方向で正弦波状の起伏を有する評価トラックを複数備え、
これら評価トラックは、正弦波状の起伏における周期および振幅のうちの少なくともいずれか一方が異なる
ことを特徴とする真円度測定装置較正治具。 - 請求項1に記載の真円度測定装置較正治具であって、
前記評価トラックは、3種の起伏で設けられ、かつ、周期が全周で2周期、50周期および500周期で、かつ2周期の振幅が1.5μm、50周期の振幅が0.2μm、500周期の振幅が0.1μmである
ことを特徴とする真円度測定装置較正治具。 - 請求項1または請求項2に記載の真円度測定装置較正治具であって、
前記評価面の径が30mmである
ことを特徴とする真円度測定装置較正治具。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の真円度測定装置較正治具であって、
前記真円度測定装置は、検出器から被検出物の表面形状に対応して出力される信号の所定の周波数成分を除去するフィルタ演算部を備える
ことを特徴とする真円度測定装置較正治具。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の真円度測定装置較正治具であって、
前記真円度測定装置は、前記被測定物を回転可能に支持する被測定物回転機構を備える
ことを特徴とする真円度測定装置較正治具。 - 真円度測定装置の較正方法であって、
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の真円度測定装置較正治具の内周面と外周面とのうちの少なくともいずれか一方の前記評価面上の評価トラックを、周方向で走査して測定した前記検出器から出力される振幅と、前記真円度測定装置較正治具の起伏の振幅とを比較して差分を補正する
ことを特徴とする真円度測定装置の較正方法。 - 請求項6に記載の真円度測定装置の較正方法であって、
前記真円度測定装置較正治具の測定で得られた前記検出器からの信号をフーリエ変換して得られる振幅スペクトルにおける第二高調波の振幅を、前記真円度測定装置較正治具の起伏の振幅で除算処理し、この除算処理により得られた値を前記真円度測定装置のプローブ倍率として設定する
ことを特徴とする真円度測定装置の較正方法。
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