JP2017161244A - Flatness measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真円度測定機を用いてワークの被測定面の平面度を測定する平面度測定方法に関する。 The present invention relates to a flatness measuring method for measuring the flatness of a surface to be measured of a workpiece using a roundness measuring machine.
真円度測定機は、テーブル上に載置されたワーク(被測定物)の表面に検出器の測定子を接触させ、テーブル又は検出器を回転させてワークに対して検出器を相対的に回転させることによって、ワークの真円度を測定する装置として知られている。 The roundness measuring machine makes the detector probe contact the surface of the workpiece (object to be measured) placed on the table and rotate the table or detector to move the detector relative to the workpiece. It is known as a device that measures the roundness of a workpiece by rotating it.
また、真円度測定機は、ワークの真円度だけでなく、平面度、同軸度、円筒度等の形状精度に関する評価を行うためのワークの形状データの測定を行うことができる(例えば、特許文献1、2参照)。これらの測定を行う場合には、作業者は測定対象に応じて検出器(測定子)の向きを変更し、ワークと検出器との相対的な位置合わせを行う必要がある。
Further, the roundness measuring machine can measure not only the roundness of the workpiece but also the shape data of the workpiece for evaluating the shape accuracy such as flatness, coaxiality, and cylindricity (for example, (See
従来、真円度測定機を用いた平面度測定方法として、例えば、ワークと検出器との相対的な回転の回転中心となる回転軸が鉛直方向であるとすると、ワークの被測定面が上面である場合には、検出器(測定子)の向きを下向きに設定するとともに、ワークと検出器との相対的な位置合わせを行い、ワークの上面に測定子を接触させた状態で、ワークに対して検出器を相対的に回転させ、検出器で測定子の変位を検出する。これによって、ワークの被測定面(上面)の基準点からの変位(凹凸)を示す測定データを取得し、この測定データの最大値と最小値との幅を平面度として求めることができる。 Conventionally, as a flatness measuring method using a roundness measuring machine, for example, when a rotation axis that is a rotation center of relative rotation between a workpiece and a detector is a vertical direction, a surface to be measured of the workpiece is an upper surface. In this case, set the direction of the detector (measuring element) downward, perform relative alignment between the work and the detector, and place the measuring element in contact with the upper surface of the work. On the other hand, the detector is relatively rotated, and the displacement of the probe is detected by the detector. Thereby, measurement data indicating the displacement (unevenness) from the reference point of the surface to be measured (upper surface) of the workpiece can be acquired, and the width between the maximum value and the minimum value of the measurement data can be obtained as flatness.
また、このような平面度測定方法において、検出器を水平方向に移動させてワークに接触させる測定子の位置をワークの径方向に変えることにより、ワークの被測定面の複数箇所における測定データをそれぞれ取得し、全ての測定データの最大値と最小値の幅を平面度として求める方法が知られている。この方法によれば、ワークの被測定面の複数箇所における測定データから平面度が算出されるため、1箇所の測定データから平面度を算出す場合に比べて、ワークの被測定面の径方向におけるばらつきも考慮して平面度を精度よく評価することが可能となる。 Further, in such a flatness measurement method, the measurement data at a plurality of locations on the surface to be measured of the workpiece can be obtained by moving the detector in the horizontal direction and changing the position of the probe to be in contact with the workpiece in the radial direction of the workpiece. A method is known in which each is acquired and the width of the maximum value and the minimum value of all measurement data is obtained as flatness. According to this method, since the flatness is calculated from the measurement data at a plurality of locations on the surface to be measured of the workpiece, the radial direction of the surface to be measured of the workpiece is compared with the case where the flatness is calculated from the measurement data at one location. Therefore, it is possible to accurately evaluate the flatness in consideration of the variation in.
しかしながら、上述した平面度測定方法においては、ワークの被測定面の複数箇所における測定データを取得するために、検出器を移動させてワークに接触させる測定子の位置をワークの径方向に変えているため、ワークと検出器との相対的な回転の回転中心となる回転軸(以下、ワーク回転軸という。)と検出器の移動軸(以下、検出器移動軸という。)との直角度に高い精度が要求される。 However, in the flatness measurement method described above, in order to obtain measurement data at a plurality of locations on the surface to be measured of the workpiece, the position of the probe that moves the detector and contacts the workpiece is changed in the radial direction of the workpiece. Therefore, the perpendicular angle between the rotation axis (hereinafter referred to as workpiece rotation axis) and the movement axis (hereinafter referred to as detector movement axis) of the detector, which is the rotation center of the relative rotation between the workpiece and the detector. High accuracy is required.
すなわち、ワーク回転軸と検出器移動軸との直角度にずれが生じた状態で平面度の測定が行われた場合、検出器を検出器移動軸に沿って移動させたとき、各位置に移動した検出器(測定子)がワーク回転軸方向の位置ずれが生じ、この位置ずれに応じたオフセット誤差が測定データに重畳されてしまい、その結果、平面度の測定結果に影響を与えるという問題がある。 That is, when flatness is measured with a deviation in the perpendicularity between the workpiece rotation axis and the detector movement axis, the detector moves to each position when the detector is moved along the detector movement axis. The detected detector (measuring element) is displaced in the direction of the workpiece rotation axis, and an offset error corresponding to this displacement is superimposed on the measurement data. As a result, the measurement result of flatness is affected. is there.
従来、このような影響を小さくするために、ワーク回転軸と検出器移動軸との直角度の補正を行っていたが、経年変化などの影響で再補正が必要になる場合があり、十分な直角度を保持することが困難であった。 Conventionally, in order to reduce this effect, the perpendicularity between the workpiece rotation axis and the detector movement axis has been corrected. However, there is a case where recorrection is necessary due to the influence of secular change, etc. It was difficult to maintain the squareness.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワーク回転軸と検出器移動軸との直角度の影響を受けることなく、ワークの被測定面の平面度を再現性がよく高精度に測定を行うことができる平面度測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the flatness of the surface to be measured of the workpiece is highly reproducible and highly accurate without being affected by the perpendicularity between the workpiece rotation axis and the detector movement axis. An object of the present invention is to provide a flatness measuring method capable of performing measurement.
上記目的を達成するために、本発明に係る平面度測定方法の一態様は、ワークの被測定面に検出器の測定子を接触させ、ワークと検出器とを回転軸周りに相対回転させながら測定子の変位を検出器で検出することにより、ワークの被測定面の平面度を測定する平面度測定方法であって、回転軸から回転軸に垂直な径方向に第1径方向距離だけ離れた第1径方向位置に検出器を移動してワークの被測定面に検出器の測定子を接触させ、相対回転に伴う測定子の変位を検出器で検出することにより、第1径方向位置におけるワークの被測定面の変位を示す第1測定データを取得する第1測定工程と、回転軸から径方向に第1径方向距離とは異なる第2径方向距離だけ離れた第2径方向位置に検出器を移動してワークの被測定面に検出器の測定子を接触させ、相対回転に伴う測定子の変位を検出器で検出することにより、第2径方向位置におけるワークの被測定面の変位を示す第2測定データを取得する第2測定工程と、回転軸に対して第1径方向位置とは対称の位置である第3径方向位置に検出器を移動してワークの被測定面に検出器の測定子を接触させ、相対回転に伴う測定子の変位を検出器で検出することにより、第3径方向位置におけるワークの被測定面の変位を示す第3測定データを取得する第3測定工程と、第1測定データ、第2測定データ、及び第3測定データに基づき、ワークの被測定面の平面度を算出する平面度算出工程と、を備える。 In order to achieve the above object, one aspect of the flatness measuring method according to the present invention is to bring a measuring element of a detector into contact with a surface to be measured of the workpiece, and relatively rotate the workpiece and the detector around a rotation axis. A flatness measurement method for measuring the flatness of a surface to be measured of a workpiece by detecting the displacement of a probe with a detector, and is a first radial distance away from a rotation axis in a radial direction perpendicular to the rotation axis. The first radial position is obtained by moving the detector to the first radial position, bringing the probe of the detector into contact with the surface to be measured of the workpiece, and detecting the displacement of the probe with relative rotation by the detector. A first measurement step for acquiring first measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece, and a second radial position separated from the rotation axis in a radial direction by a second radial distance different from the first radial distance Move the detector to the surface of the workpiece to be measured A second measurement step of acquiring second measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece in the second radial position by touching and detecting the displacement of the probe with relative rotation by the detector; On the other hand, the detector is moved to a third radial position that is symmetrical to the first radial position, and the probe of the detector is brought into contact with the surface to be measured of the workpiece. , A third measurement step of acquiring third measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece at the third radial direction position, the first measurement data, the second measurement data, and the third A flatness calculating step of calculating the flatness of the surface to be measured of the workpiece based on the measurement data.
本発明に係る平面度測定方法の一態様において、回転軸に対して第2径方向位置とは対称の位置である第4径方向位置に検出器を移動してワークの被測定面に検出器の測定子を接触させ、相対回転に伴う測定子の変位を検出器で検出することにより、第4径方向位置におけるワークの被測定面の変位を示す第4測定データを取得する第4測定工程を更に備え、平面度算出工程は、第1測定データ及び第3測定データに基づき、第1径方向位置と第2径方向位置との間の回転軸方向の距離を示す第1オフセット量を算出する第1オフセット量算出工程と、第2測定データ及び第4測定データに基づき、第2径方向位置と第4径方向位置との間における回転軸方向の距離を示す第2オフセット量を算出する第2オフセット量算出工程と、第1オフセット量及び第2オフセット量に基づき、検出器の移動に伴う第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を示す補正値を算出する補正値算出工程と、補正値により第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を補正してワークの被測定面の平面度を算出する演算工程と、を有することが好ましい。 In one aspect of the flatness measuring method according to the present invention, the detector is moved to a fourth radial position that is symmetrical to the second radial position with respect to the rotation axis, and is detected on the surface to be measured of the workpiece. A fourth measurement step of acquiring fourth measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece at the fourth radial position by detecting the displacement of the probe due to relative rotation with a detector. The flatness calculating step calculates a first offset amount indicating a distance in the rotation axis direction between the first radial position and the second radial position based on the first measurement data and the third measurement data. A second offset amount indicating a distance in the rotation axis direction between the second radial position and the fourth radial position is calculated based on the first offset amount calculating step, the second measurement data, and the fourth measurement data. Second offset amount calculating step and first off A correction value calculating step for calculating a correction value indicating an offset error between the first measurement data and the second measurement data accompanying the movement of the detector based on the offset amount and the second offset amount; and the first measurement data based on the correction value And calculating the flatness of the surface to be measured of the workpiece by correcting the offset error between the second measurement data and the second measurement data.
本発明に係る平面度測定方法の一態様において、平面度算出工程は、第1測定データと第3測定データとに基づき、第1径方向位置と第2径方向位置との間の回転軸方向の距離を示す第1オフセット量を算出する第1オフセット量算出工程と、第1オフセット量に基づき、回転軸に対する検出器の移動方向の傾き角度を検出する傾き角度算出工程と、傾き角度に基づき、検出器の移動に伴う第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を示す補正値を算出する補正値算出工程と、補正値により第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を補正してワークの被測定面の平面度を算出する演算工程と、を有する。 In one aspect of the flatness measuring method according to the present invention, the flatness calculating step is based on the first measurement data and the third measurement data, and the rotation axis direction between the first radial position and the second radial position. A first offset amount calculating step of calculating a first offset amount indicating the distance of the first detector, an inclination angle calculating step of detecting an inclination angle of the moving direction of the detector with respect to the rotation axis based on the first offset amount, and an inclination angle A correction value calculating step for calculating a correction value indicating an offset error between the first measurement data and the second measurement data accompanying the movement of the detector, and an offset error between the first measurement data and the second measurement data by the correction value. A calculation step of correcting and calculating the flatness of the surface to be measured of the workpiece.
本発明に係る平面度測定方法の一態様は、平面度算出工程は、補正値が予め設定した閾値よりも大きいか否かを判定する判定工程を有し、演算工程は、判定工程により補正値が閾値よりも大きいと判定された場合には第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を補正してワークの被測定面の平面度を算出し、判定工程により補正値が閾値よりも小さいと判定された場合には第1測定データと第2測定データとのオフセット誤差を補正せずにワークの被測定面の平面度を算出する。 In one aspect of the flatness measurement method according to the present invention, the flatness calculation step includes a determination step of determining whether the correction value is greater than a preset threshold value, and the calculation step includes a correction value determined by the determination step. Is determined to be larger than the threshold value, the offset error between the first measurement data and the second measurement data is corrected to calculate the flatness of the surface to be measured of the workpiece. If it is determined to be small, the flatness of the surface to be measured of the workpiece is calculated without correcting the offset error between the first measurement data and the second measurement data.
本発明によれば、ワーク回転軸と検出器移動軸との直角度の影響を受けることなく、ワークの被測定面の平面度を再現性がよく高精度に測定を行うことができる。 According to the present invention, the flatness of the surface to be measured of the workpiece can be measured with high reproducibility and high accuracy without being affected by the perpendicularity between the workpiece rotation axis and the detector movement axis.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る真円度測定機を示した全体構成図である。図1に示すように、本実施形態における真円度測定機は、台状のベース1と、ベース1に設けられた回転可能な回転テーブル2と、回転テーブル2を回転駆動するためのモータ等を有する回転駆動部3と、ベース1に設けられたコラム4と、コラム4に沿って移動可能なキャリッジ5と、キャリッジ5に対して移動可能なアーム6と、アーム6の先端部に取り付けられた検出器ホルダ7と、検出器ホルダ7に取り付けられた検出器8と、コンピュータ等で構成される演算処理部12と、モニタ等で構成される表示部14と、を有する。検出器8は、測定子9と、差動トランス等の変位検出部と、を有し、測定子9の変位を示す電気信号を出力する。演算処理部12は、検出器8からの出力信号を処理して、各種測定を行うためのワークの形状データを作成する。表示部14は、演算処理部12に接続されており、演算処理部12で演算されたワーク形状(真円度や平面度等)の演算結果を表示する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a roundness measuring machine according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the roundness measuring machine in this embodiment includes a
ワーク10は、回転テーブル2上に、ワーク10の円筒面の中心軸が回転テーブル2の回転軸にほぼ一致するように載置され、回転される。コラム4は、回転テーブル2の回転軸に平行に伸びる柱である。キャリッジ5は、コラム4に沿って移動可能であり、一般に移動はコラム4の案内面に沿って移動される。アーム6はキャリッジ5の案内面に沿って移動される。検出器ホルダ7は、L字型の部材で、一方の端がアーム6の先端に取り付けられ、他方の端に検出器8が取り付けられる。
The
測定を行う場合には、ワーク10は、回転テーブル2上に、ワーク10の円筒面の中心軸が回転テーブル2の回転軸L(以下、ワーク回転軸Lという。)にほぼ一致するように載置する。測定子9がワーク10の測定する位置に接触するように、キャリッジ5を移動して上下方向(Z方向)の位置を調整し、アーム6を移動して径方向(X方向)の位置を調整する。この状態で、ワーク10の真円度を測定する。
When performing measurement, the
このように構成される真円度測定機を用いてワーク10の被測定面(つば部分の上面)の平面度を測定する場合には、図2に示すように、L字型の検出器ホルダ7のアーム6の先端(ホルダ固定部)に対する取り付け方向を90度回転し、キャリッジ5やアーム6を移動させることにより、ワーク10と検出器8との相対的な位置合わせを行い、測定子9がワーク10の被測定面に接触するように配置する。これにより、ワーク10の被測定面の平面度を測定開始可能な状態となる。
When measuring the flatness of the surface to be measured (the upper surface of the collar portion) of the
ここで、従来の真円度測定方法における問題点について詳しく説明する。 Here, problems in the conventional roundness measurement method will be described in detail.
図3A及び図3Bは、従来の真円度測定方法によりワーク10の被測定面の平面度を測定する場合の手順を説明するための図であり、図3Aは真円度測定機を上側から見たときの上面図、図3Bは真円度測定機を正面側から見たときの正面図である。
3A and 3B are diagrams for explaining a procedure in the case where the flatness of the surface to be measured of the
従来の真円度測定方法では、まず、図3A及び図3Bに実線で示すように、アーム6の移動により検出器8を第1径方向位置に移動してワーク10の被測定面に測定子9を接触させた状態で、ワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。次に、図3A及び図3Bに破線で示すように、アーム6の移動により検出器8を第1径方向位置とは異なる第2径方向位置に移動してワーク10の被測定面に測定子9を接触させた状態で、ワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。各径方向位置においてワーク10の回転に伴い検出器8から出力される検出信号は演算処理部12に入力される。演算処理部12は検出器8からの検出信号を処理して、全ての測定データの最大値と最小値の幅を平面度(この平面度を「平面度(複)」と称する場合もある。)として求める。
In the conventional roundness measurement method, first, as shown by a solid line in FIGS. 3A and 3B, the
ところで、従来の真円度測定方法によって平面度測定が行われる場合において、例えば、図4に示すように、温度変化によるベース1(図1、2参照)の膨張やアーム6を支えるコラム4の倒れやなどによって、ワーク回転軸(回転テーブル2の回転軸)Lに対する検出器移動軸(アーム6の移動軸)Mの直角度がずれていると、平面度の測定結果に次のような影響が生じる。
By the way, when flatness measurement is performed by the conventional roundness measurement method, for example, as shown in FIG. 4, the expansion of the base 1 (see FIGS. 1 and 2) due to a temperature change and the
図5A及び図5Bは、真円度測定機によるワーク10の平面度の測定結果に与える影響を説明するための図である。図5Aは直角度にずれがない場合、図5Bは直角度にずれがある場合の測定結果をそれぞれ示している。なお、図5A及び図5Bにおいて、「測定結果A」は検出器8を第1径方向位置に移動させたときに得られる測定データを示し、「測定結果B」は検出器8を第2径方向位置に移動させたときに得られる測定データを示している。
5A and 5B are diagrams for explaining the influence on the measurement result of the flatness of the
従来の真円度測定方法による平面度測定では、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度にずれがある場合には、図4に示すように、アーム6の移動により検出器8が検出器移動軸Mに沿って移動すると、ワーク10の被測定面に対する検出器8の高さ位置が相対的に変化する。そのため、図5Bに示すように、検出器8を第2径方向位置に移動させたときに得られる測定データ(測定結果B)には、直角度にずれがない場合に得られるはずの測定データ(測定結果B’)よりも直角度のずれ量に応じたオフセット誤差が重畳される。その結果、図5Aに示すように直角度にずれがない場合に算出される平面度Y1に比べて、図5Bに示すように直角度にずれがある場合に算出される平面度Y2は相対的に大きく(又は小さく)なり、そのオフセット誤差はワーク回転軸Lに対する検出器移動軸Mの直角度のずれ量に比例して大きくなる。
In the flatness measurement by the conventional roundness measurement method, when there is a deviation in the perpendicularity between the workpiece rotation axis L and the detector movement axis M, as shown in FIG. Moves along the detector movement axis M, the height position of the
そこで、本実施形態における真円度測定機を用いた平面度測定方法は、従来の平面度測定方法において問題となっている、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれ量に応じたオフセット誤差による影響をなくして、再現性のよい高精度な平面度測定を可能とすることを課題としたものである。以下、詳しく説明する。 Therefore, the flatness measurement method using the roundness measuring machine in the present embodiment is a problem in the conventional flatness measurement method, and the deviation amount of the perpendicularity between the workpiece rotation axis L and the detector movement axis M. It is an object of the present invention to eliminate the influence of an offset error according to the above and to enable highly accurate flatness measurement with good reproducibility. This will be described in detail below.
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態に係る平面度測定方法について説明する。
(First embodiment)
First, the flatness measuring method according to the first embodiment will be described.
図6は、第1の実施形態に係る平面度測定方法の一例を示したフローチャートである。図7A〜図7Dは、第1の実施形態に係る平面度測定方法における測定手順を説明するための図である。図8は、第1の実施形態に係る真円度測定方法における測定原理を説明するための図である。図9A〜図9Cは、第1の実施形態に係る真円度測定方法で得られる測定結果の一例を示した図である。なお、図6に示したフローチャートの開始にあたっては、図2に示すように、ワーク10の円筒面の中心軸が回転テーブル2の回転軸にほぼ一致するように載置されるとともに、L字型の検出器ホルダ7のアーム6の先端(ホルダ固定部)に対する取り付け方向が90度回転され、キャリッジ5やアーム6を移動させることにより、検出器8とワーク10との相対的な位置合わせが行われているものとする。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flatness measurement method according to the first embodiment. 7A to 7D are diagrams for explaining a measurement procedure in the flatness measurement method according to the first embodiment. FIG. 8 is a diagram for explaining the measurement principle in the roundness measurement method according to the first embodiment. 9A to 9C are diagrams illustrating examples of measurement results obtained by the roundness measurement method according to the first embodiment. At the start of the flowchart shown in FIG. 6, as shown in FIG. 2, the
(ステップS10)
まず、図7Aに示すように、ワーク回転軸Lから一方側(プラス極性側)に第1径方向距離R1だけ離れた第1径方向位置r1(例えば、+30mmの位置)に検出器8を移動して測定子9を接触させ、回転テーブル2によりワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。検出器8から出力された検出信号は演算処理部12で処理され、第1径方向位置r1におけるワーク10の被測定面の変位を示す第1測定データ(測定結果A)が取得される(図9A参照)。なお、ステップS10は第1測定工程の一例である。
(Step S10)
First, as shown in FIG. 7A, the
(ステップS12)
次に、図7Bに示すように、ワーク回転軸Lから一方側(プラス極性側)に第1径方向距離R1とは異なる第2径方向距離R2だけ離れた第2径方向位置r2(例えば、+10mmの位置)に検出器8を移動して測定子9を接触させ、回転テーブル2によりワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。検出器8から出力された検出信号は演算処理部12で処理され、第2径方向位置r2におけるワーク10の被測定面の変位を示す第2測定データ(測定結果B)が取得される(図9A参照)。なお、ステップS12は第2測定工程の一例である。
(Step S12)
Next, as shown in FIG. 7B, a second radial position r2 (for example, a second radial distance R2 different from the first radial distance R1 on one side (positive polarity side) from the workpiece rotation axis L (for example, The
(ステップS14)
次に、演算処理部12は、ステップS10で得られた測定結果AとステップS12で得られた測定結果Bとからワーク10の被測定面の平面度Yを算出する。具体的には、図9Aに示すように、測定結果A及び測定結果Bからなる全ての測定データの最小値と最大値の幅を平面度Yとして算出する。なお、このステップS14で算出された平面度Yは、従来の真円度測定方法によって求められる平面度に相当するものである。後述するステップS30において、ステップS14で算出した平面度Yを出力する必要がない場合には、ステップS14の処理を省略するようにしてもよい。
(Step S14)
Next, the
(ステップS16)
次に、図7Cに示すように、ワーク回転軸Lから他方側(マイナス極性側)に第1径方向距離R1だけ離れた位置、すなわち、ワーク回転軸Lに対して第1径方向位置r1に対称な位置である第3径方向位置r1’(例えば、−30mmの位置)に検出器8を移動して測定子9を接触させ、回転テーブル2によりワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。検出器8から出力された検出信号は演算処理部12で処理され、第3径方向位置r1’におけるワーク10の被測定面の変位を示す第3測定データ(測定結果A’)が取得される(図9B参照)。このとき取得される第3測定データ(測定結果A’)は、ワーク回転軸Lに対して第1径方向位置r1に対称な位置である第3径方向位置r1’で測定されたものなので、演算処理部12で180度位相をずらした処理が行われるものとする。なお、ステップS16は第3測定工程の一例である。
(Step S16)
Next, as shown in FIG. 7C, the first rotational direction position R1 with respect to the work rotation axis L, that is, the position away from the work rotation axis L by the first radial distance R1 on the other side (minus polarity side). The
(ステップS18)
次に、演算処理部12は、ステップS10で得られた第1測定データ(測定結果A)とステップS16で得られた第3測定データ(測定結果A’)とに基づき、第1径方向位置r1と第3径方向位置r1’との間のワーク回転軸L方向の距離を示す第1オフセット量P1を算出する(図8参照)。具体的には、第1測定データ(測定結果A)と第3測定データ(測定結果A’)における同角度位置の測定値の差を第1オフセット量P1として算出する。なお、ステップS18は第1オフセット量算出工程の一例である。
(Step S18)
Next, based on the first measurement data (measurement result A) obtained in step S10 and the third measurement data (measurement result A ′) obtained in step S16, the
(ステップS20)
次に、図7Dに示すように、ワーク回転軸Lから他方側(マイナス極性側)に第2径方向距離R2だけ離れた位置、すなわち、ワーク回転軸Lに対して第2径方向位置r2に対称な位置である第4径方向位置r2’(例えば、−10mmの位置)に検出器8を移動して測定子9を接触させ、回転テーブル2によりワーク10を回転し、検出器8で測定子9の変位を検出する。検出器8から出力された検出信号は演算処理部12で処理され、第4径方向位置r2’におけるワーク10の被測定面の変位を示す第4測定データ(測定結果B’)が取得される(図9B参照)。このとき取得される第4測定データ(測定結果B’)は、ワーク回転軸Lに対して第2径方向位置r2に対称な位置である第4径方向位置r2’で測定されたものなので、演算処理部12で180度位相をずらした処理が行われるものとする。なお、ステップS20は第4測定工程の一例である。
(Step S20)
Next, as shown in FIG. 7D, the workpiece is separated from the workpiece rotation axis L by the second radial distance R2 on the other side (negative polarity side), that is, at the second radial position r2 with respect to the workpiece rotation axis L. The
(ステップS22)
次に、演算処理部12は、ステップS12で得られた第2測定データ(測定結果B)とステップS20で得られた第4測定データ(測定結果B’)とに基づき、第2径方向位置r2と第4径方向位置r2’との間のワーク回転軸L方向の距離を示す第2オフセット量P2を算出する。具体的には、第2測定データ(測定結果B)と第4測定データ(測定結果B’)における同角度位置の測定値の差を第2オフセット量P2として算出する。なお、ステップS22は第2オフセット量算出工程の一例である。
(Step S22)
Next, the
(ステップS24)
次に、演算処理部12は、ステップ18で算出した第1オフセット量P1とステップS22で算出した第2オフセット量P2とに基づき、第1径方向位置r1と第2径方向位置r2との間のワーク回転軸L方向の距離を示す第3オフセット量P3を算出する(図8参照)。具体的には、次式(1)によって第3オフセット量P3を算出する。なお、ステップS24は補正値算出工程の一例である。
P3=(P1−P2)/2 ・・・(1)
(Step S24)
Next, the
P3 = (P1-P2) / 2 (1)
(ステップS26)
次に、演算処理部12は、ステップS24で算出した第3オフセット量P3を補正値として、ステップS12で得られた第2測定データ(測定結果B)を補正する。具体的には、第2測定データ(測定結果B)の各角度位置における測定値から第3オフセット量P3を減算する。これにより、図9Cに示すように、補正後の第2測定データ(測定結果B0)が得られる。すなわち、このステップS26では、検出器8の移動に伴う第1測定データ(測定結果A)と第2測定データ(測定結果B)とのオフセット誤差が補正される。
(Step S26)
Next, the
(ステップS28)
次に、演算処理部12は、ステップS10で得られた第1測定データ(測定結果A)とステップS26で得られた補正後の第2測定データ(測定結果B0)とに基づき、補正後の平面度Y’を算出する。これにより、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度にずれがない場合と同様の平面度の測定結果が得られる。なお、ステップS26及びステップS28は演算工程の一例である。また、ステップS18からステップS28までの処理は平面度算出工程の一例である。
(Step S28)
Next, based on the first measurement data (measurement result A) obtained in step S10 and the corrected second measurement data (measurement result B0) obtained in step S26, the
(ステップS30)
次に、演算処理部12は、平面度の測定結果として、ステップS28で算出された補正後の平面度Y’を表示部14に対して出力する処理を行う。これにより、表示部14には補正後の平面度Y’が表示され、平面度の測定処理は終了となる。
(Step S30)
Next, the
なお、ステップS30において、演算処理部12は、平面度の測定結果として、ステップS28で算出された補正後の平面度Y’だけでなく、ステップS14で算出された平面度Yを出力するようにしてもよい。これにより、表示部14には、平面度Yと補正後の平面度Y’とを比較できるように同時に表示したり、あるいは作業者の切替操作に応じて選択的に表示することができるので、作業者は、ワーク10の被測定面の平面度の測定結果の効果を確認できるとともに、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれの状態を把握することが可能となる。
In step S30, the
このように第1の実施形態に係る平面度測定方法によれば、従来の平面度測定方法と同様な方法で測定を行った後、さらに、ワーク回転軸Lに対して対称な位置(対径位置)でも同様な方法で測定を行い、これらの測定結果から同角度位置の測定値を比較することで、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれ量に応じたオフセット誤差を補正することができる。したがって、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれによる影響を受けることなく、ワーク10の被測定面の平面度を再現性がよく高精度に測定することが可能となる。
As described above, according to the flatness measuring method according to the first embodiment, after measurement is performed by the same method as the conventional flatness measuring method, a position symmetrical to the workpiece rotation axis L (diameter to the opposite) is further obtained. Position) is also measured in the same manner, and the measurement results at the same angular position are compared from these measurement results, so that an offset error corresponding to the amount of perpendicularity between the workpiece rotation axis L and the detector movement axis M is obtained. Can be corrected. Therefore, the flatness of the surface to be measured of the
(第2実施形態)
次に、第2の実施形態に係る平面度測定方法について説明する。以下、上述した実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, a flatness measurement method according to the second embodiment will be described. Hereinafter, description of parts common to the above-described embodiment will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.
図10は、第2の実施形態に係る平面度測定方法を示したフローチャートである。なお、図10は、図6に示したステップS20、ステップS22、ステップS24に代えて、ステップS32、ステップS34、ステップS36を追加したものであり、共通する処理は説明を簡略化または省略する。 FIG. 10 is a flowchart showing a flatness measurement method according to the second embodiment. In FIG. 10, steps S32, S34, and S36 are added instead of steps S20, S22, and S24 shown in FIG. 6, and descriptions of common processes are simplified or omitted.
(ステップS10〜ステップS18)
ステップS10〜ステップS18における各処理は、第1の実施形態に係る平面度測定方法と同様にして行われる。
(Step S10 to Step S18)
Each process in step S10 to step S18 is performed in the same manner as the flatness measurement method according to the first embodiment.
すなわち、演算処理部12は、第1径方向位置r1、第2径方向位置r2にそれぞれ検出器8を移動して測定が行われたときの第1測定データ(測定結果A)及び第2測定データ(測定結果B)を順次取得し(ステップS10、ステップS12)、これらの測定結果A、Bから平面度Yを算出する(ステップS14)。
That is, the
演算処理部12はさらに、ワーク回転軸Lに対して第1径方向位置r1に対称な位置となる第3径方向位置r1’に検出器8を移動して測定が行われたときの第3測定データ(測定結果A’)を取得する(ステップS16)。そして、第1測定データ(測定結果A)と第3測定データ(測定結果A’)とに基づき、第1径方向位置r1と第3径方向位置r1’との間のワーク回転軸L方向の距離を示す第1オフセット量P1(図8参照)を算出する(ステップS18)。
The
(ステップS32)
次に、演算処理部12は、ステップS18で算出した第1オフセット量P1と第1径方向位置r1と第3径方向位置r1’との間のワーク回転軸Lに垂直な径方向の距離(第1径方向距離2×R1)とから、回転テーブル2の回転軸Lに対する検出器移動軸Mの傾き角度θを算出する(図8参照)。具体的には、次式(2)によって傾き角度θを算出する。なお、ステップS32は傾き角度算出工程の一例である。
θ=tan-1(P1/(2×R1)) ・・・(2)
(Step S32)
Next, the
θ = tan −1 (P1 / (2 × R1)) (2)
(ステップS34)
次に、演算処理部12は、第1径方向距離R1と第2径方向距離R2との差から、第1径方向位置r1と第2径方向位置r2との間のワーク回転軸Lに垂直な径方向の距離である第3径方向距離R3を算出する(図8参照)。具体的には、次式(3)によって第3径方向距離R3を算出する。
R3=R1−R2 ・・・(3)
(Step S34)
Next, the
R3 = R1-R2 (3)
(ステップS36)
次に、演算処理部12は、ステップS32で算出した傾き角度θとステップS34で算出した第3径方向距離R3とから、第1径方向位置r1と第2径方向位置r2との間のワーク回転軸L方向の距離を示す第3オフセット量P3を算出する。具体的には、次式(4)によって第3オフセット量P3を算出する。なお、ステップS36は補正値算出工程の一例である。
P3=R3×tanθ ・・・(4)
(Step S36)
Next, the
P3 = R3 × tanθ (4)
(ステップS26〜ステップS30)
ステップS26〜ステップS30における各処理は、第1の実施形態に係る平面度測定方法と同様にして行われる。
(Step S26 to Step S30)
Each process in step S26 to step S30 is performed in the same manner as the flatness measurement method according to the first embodiment.
すなわち、演算処理部12は、ステップS36で算出した第3オフセット量P3を補正値として、ステップS12で得られた第2測定データ(測定結果B)を補正する(ステップS26)。これにより、補正後の第2測定データ(測定結果B0)が得られる。
That is, the
演算処理部12はさらに、ステップS10で得られた第1測定データ(測定結果A)とステップS26で得られた補正後の第2測定データ(測定結果B0)とから補正後の平面度Y’を算出し(ステップS28)、平面度の測定結果を表示部14に出力する(ステップS30)。これにより、平面度の測定処理は終了となる。
The
このように第2の実施形態に係る平面度測定方法によれば、第1の実施形態と同様の効果が得られるとともに、第1の実施形態よりも検出器8の移動回数を減らして全体の測定回数を削減することができるので、平面度の測定効率を向上させることが可能となる。
As described above, according to the flatness measurement method according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the number of movements of the
(第3実施形態)
次に、第3の実施形態に係る平面度測定方法について説明する。以下、上述した実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的部分を中心に説明する。
(Third embodiment)
Next, a flatness measurement method according to the third embodiment will be described. Hereinafter, description of parts common to the above-described embodiment will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.
図11は、第3の実施形態に係る平面度測定方法を示したフローチャートである。なお、図11は、図6に示した処理内容にステップS38を追加したものであり、共通する処理は説明を簡略化または省略する。 FIG. 11 is a flowchart showing a flatness measurement method according to the third embodiment. Note that FIG. 11 is obtained by adding step S38 to the processing content shown in FIG. 6, and description of common processing will be simplified or omitted.
第3の実施形態では、図11に示すように、第1の実施形態と同様にして、ステップ10〜ステップS24の各処理が行われた後、演算処理部12は、第3オフセット量P3が予め設定された閾値よりも大きいか否かを判定する(ステップS38)。なお、ステップS38は判定工程の一例である。
In the third embodiment, as shown in FIG. 11, after each processing of
ステップS38において、第3オフセット量P3が閾値よりも大きいと判定された場合(Yesの場合)には、演算処理部12は、第1の実施形態と同様に、第3オフセット量P3を補正値として、ステップS12で得られた第2測定データ(測定結果B)を補正し(ステップS26)、演算処理部12は、ステップS10で得られた第1測定データ(測定結果A)とステップS26で得られた補正後の第2測定データ(測定結果B0)とに基づき、補正後の平面度Y’を算出し(ステップS28)、平面度の測定結果として、補正後の平面度Y’を表示部14に出力する処理を行う(ステップS30)。なお、第1の実施形態と同様に、ステップS14で算出された平面度Yを補正後の平面度Y’とともに表示部14に出力するようにしてもよい。
In step S38, when it is determined that the third offset amount P3 is larger than the threshold value (in the case of Yes), the
一方、第3オフセット量P3が閾値よりも小さいと判定された場合(Noの場合)には、演算処理部12は、ステップS26及びステップS28における各処理は行わず、ステップS30に移行し、平面度の測定結果として、ステップS14で算出した平面度Yを表示部14に出力する処理を行う(ステップS30)。
On the other hand, when it is determined that the third offset amount P3 is smaller than the threshold value (in the case of No), the
このように第3の実施形態によれば、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれに伴うオフセット誤差(第3オフセット量P3)が予め設定された閾値よりも大きい場合には第1の実施形態と同様にして第2測定データ(測定結果B)の補正が行われる一方で、オフセット誤差(第3オフセット量P3)が閾値よりも小さい場合、すなわち、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度のずれによる影響が無視できる程度にオフセット誤差(第3オフセット量P3)が小さい場合には第2測定データ(測定結果B)の補正が行われない。したがって、ワーク回転軸Lと検出器移動軸Mとの直角度の精度が高い場合には、平面度の測定処理を簡素化することが可能となる。 As described above, according to the third embodiment, when the offset error (third offset amount P3) due to the perpendicularity deviation between the workpiece rotation axis L and the detector movement axis M is larger than a preset threshold value. In the same manner as in the first embodiment, the second measurement data (measurement result B) is corrected, while the offset error (third offset amount P3) is smaller than the threshold value, that is, the workpiece rotation axis L and When the offset error (third offset amount P3) is small enough to ignore the influence of the perpendicularity with respect to the detector moving axis M, the second measurement data (measurement result B) is not corrected. Therefore, when the accuracy of perpendicularity between the workpiece rotation axis L and the detector movement axis M is high, the flatness measurement process can be simplified.
なお、第3の実施形態では、第1の実施形態に対してステップS38の処理を追加した場合について説明したが、これに限らず、第2の実施形態に対してステップS38の処理を追加することも可能であり、同様の効果を得ることができる。 In the third embodiment, the case where the process of step S38 is added to the first embodiment has been described. However, the present invention is not limited to this, and the process of step S38 is added to the second embodiment. The same effect can be obtained.
(その他)
上述した各実施形態では、本発明をテーブル回転型の真円度測定機に適用した場合について説明したが、これに限らず、ワークの周りを検出器が回転する検出器回転型の真円度測定機に対しても本発明を適用することができ、同様な効果を得ることができる。
(Other)
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a table rotation type roundness measuring device has been described. The present invention can also be applied to a measuring machine, and similar effects can be obtained.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the above example, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed. It is.
1…ベース、2…回転テーブル、3…回転駆動部、4…コラム、5…キャリッジ、6…アーム、7…検出器ホルダ、8…検出器、9…測定子、10…ワーク、12…演算処理部、14…表示部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記回転軸から前記回転軸に垂直な径方向に第1径方向距離だけ離れた第1径方向位置に前記検出器を移動して前記ワークの被測定面に前記検出器の測定子を接触させ、前記相対回転に伴う前記測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記第1径方向位置における前記ワークの被測定面の変位を示す第1測定データを取得する第1測定工程と、
前記回転軸から前記径方向に前記第1径方向距離とは異なる第2径方向距離だけ離れた第2径方向位置に前記検出器を移動して前記ワークの被測定面に前記検出器の測定子を接触させ、前記相対回転に伴う前記測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記第2径方向位置における前記ワークの被測定面の変位を示す第2測定データを取得する第2測定工程と、
前記回転軸に対して前記第1径方向位置とは対称の位置である第3径方向位置に前記検出器を移動して前記ワークの被測定面に前記検出器の測定子を接触させ、前記相対回転に伴う前記測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記第3径方向位置における前記ワークの被測定面の変位を示す第3測定データを取得する第3測定工程と、
前記第1測定データ、前記第2測定データ、及び前記第3測定データに基づき、前記ワークの被測定面の平面度を算出する平面度算出工程と、
を備える平面度測定方法。 By contacting the measuring element of the detector with the surface to be measured of the workpiece, and detecting the displacement of the measuring element with the detector while relatively rotating the workpiece and the detector around the rotation axis, A flatness measurement method for measuring flatness of a measurement surface,
The detector is moved to a first radial position separated from the rotary shaft by a first radial distance in a radial direction perpendicular to the rotary shaft, and the probe of the detector is brought into contact with the surface to be measured of the workpiece. A first measurement step of acquiring first measurement data indicating a displacement of a surface to be measured of the workpiece at the first radial position by detecting a displacement of the probe with the relative rotation by the detector; ,
The detector is moved to a surface to be measured of the workpiece by moving the detector to a second radial position that is separated from the rotation axis in the radial direction by a second radial distance different from the first radial distance. The second measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece at the second radial position is acquired by contacting the probe and detecting the displacement of the probe with the relative rotation by the detector. Two measurement steps;
Moving the detector to a third radial position that is symmetrical to the first radial position with respect to the rotation axis to bring the measuring element of the detector into contact with the surface to be measured of the workpiece; A third measurement step of acquiring third measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece at the third radial position by detecting the displacement of the probe with relative rotation by the detector;
A flatness calculation step of calculating flatness of the surface to be measured of the workpiece based on the first measurement data, the second measurement data, and the third measurement data;
A flatness measuring method comprising:
前記平面度算出工程は、
前記第1測定データ及び前記第3測定データに基づき、前記第1径方向位置と前記第2径方向位置との間の前記回転軸方向の距離を示す第1オフセット量を算出する第1オフセット量算出工程と、
前記第2測定データ及び前記第4測定データに基づき、前記第2径方向位置と前記第4径方向位置との間における前記回転軸方向の距離を示す第2オフセット量を算出する第2オフセット量算出工程と、
前記第1オフセット量及び前記第2オフセット量に基づき、前記検出器の移動に伴う前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を示す補正値を算出する補正値算出工程と、
前記補正値により前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を補正して前記ワークの被測定面の平面度を算出する演算工程と、
を有する、請求項1に記載の平面度測定方法。 Moving the detector to a fourth radial position that is symmetrical to the second radial position with respect to the rotation axis to bring the probe of the detector into contact with the surface to be measured of the workpiece; A fourth measurement step of acquiring fourth measurement data indicating the displacement of the surface to be measured of the workpiece at the fourth radial position by detecting the displacement of the probe with relative rotation by the detector. ,
The flatness calculation step includes
Based on the first measurement data and the third measurement data, a first offset amount for calculating a first offset amount indicating a distance in the rotation axis direction between the first radial position and the second radial position. A calculation process;
Based on the second measurement data and the fourth measurement data, a second offset amount for calculating a second offset amount indicating a distance in the rotation axis direction between the second radial position and the fourth radial position. A calculation process;
A correction value calculating step of calculating a correction value indicating an offset error between the first measurement data and the second measurement data associated with movement of the detector based on the first offset amount and the second offset amount;
A calculation step of calculating a flatness of a surface to be measured of the workpiece by correcting an offset error between the first measurement data and the second measurement data by the correction value;
The flatness measuring method according to claim 1, comprising:
前記第1測定データと前記第3測定データとに基づき、前記第1径方向位置と前記第2径方向位置との間の前記回転軸方向の距離を示す第1オフセット量を算出する第1オフセット量算出工程と、
前記第1オフセット量に基づき、前記回転軸に対する前記検出器の移動方向の傾き角度を検出する傾き角度算出工程と、
前記傾き角度に基づき、前記検出器の移動に伴う前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を示す補正値を算出する補正値算出工程と、
前記補正値により前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を補正して前記ワークの被測定面の平面度を算出する演算工程と、
を有する、請求項1に記載の平面度測定方法。 The flatness calculation step includes
A first offset for calculating a first offset amount indicating a distance in the rotational axis direction between the first radial position and the second radial position based on the first measurement data and the third measurement data. A quantity calculation step;
An inclination angle calculation step of detecting an inclination angle of the moving direction of the detector with respect to the rotation axis based on the first offset amount;
A correction value calculation step of calculating a correction value indicating an offset error between the first measurement data and the second measurement data according to the movement of the detector based on the tilt angle;
A calculation step of calculating a flatness of a surface to be measured of the workpiece by correcting an offset error between the first measurement data and the second measurement data by the correction value;
The flatness measuring method according to claim 1, comprising:
前記補正値が予め設定した閾値よりも大きいか否かを判定する判定工程を有し、
前記演算工程は、前記判定工程により前記補正値が前記閾値よりも大きいと判定された場合には前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を補正して前記ワークの被測定面の平面度を算出し、前記判定工程により前記補正値が前記閾値よりも小さいと判定された場合には前記第1測定データと前記第2測定データとのオフセット誤差を補正せずに前記ワークの被測定面の平面度を算出する、
請求項2又は3に記載の平面度測定方法。 The flatness calculation step includes
A determination step of determining whether or not the correction value is greater than a preset threshold;
The calculation step corrects an offset error between the first measurement data and the second measurement data when the correction value is determined to be larger than the threshold value by the determination step, and the surface to be measured of the workpiece The flatness of the workpiece is calculated, and when the determination step determines that the correction value is smaller than the threshold value, the offset error between the first measurement data and the second measurement data is not corrected. Calculate the flatness of the measured surface,
The flatness measuring method according to claim 2 or 3.
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