JP2021148498A - Inner surface shape measurement machine and alignment method for the same - Google Patents

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秀樹 森井
Hideki Morii
秀樹 森井
克文 森山
Katsufumi Moriyama
克文 森山
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Abstract

To provide an inner surface shape measurement machine for properly aligning a position of a hole, and an alignment method for the same.SOLUTION: In a linear tilting stage 16 supported by a rotation body 14 rotating about a rotation axis AR in parallel to a first direction, a workpiece is fixed to the linear tilting stage in which a position in a plane orthogonal to a direction with respect to the rotation body and inclination with respect to the plane are changeable. An amount of light emitted from a light source 19 in a first direction and incoming from a first opening of a narrow hole H of a workpiece W and passing through the narrow hole is acquired, and deviation information between a center axis of a fine hole and a rotation shaft based on the acquired amount of light is output.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ワークに形成された細穴の内面形状を測定するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the inner surface shape of a small hole formed in a work.

接触式又は非接触式のプローブとワークとを相対移動させることでワークの形状を測定する形状測定装置において、回転軸を中心にワークを回転させてワークの真円度を測定する内面形状測定機が知られている。内面形状測定機では、回転軸とワークの軸心とを一致させる必要がある。 An inner surface shape measuring machine that measures the roundness of a work by rotating the work around a rotation axis in a shape measuring device that measures the shape of the work by moving the contact type or non-contact type probe and the work relative to each other. It has been known. In the inner surface shape measuring machine, it is necessary to match the axis of rotation with the axis of the work.

特許文献1には、回転テーブル上に載置されたワークの孔の内周部に検出器の接触子を当接させて孔の真円度を測定する技術が開示されている。特許文献1に記載の技術では、検出器の接触子をワークの外周面に当接させ、回転テーブルを回転させながら低倍率でワークの振れを見て、振れが小さくなるようにワークの載置位置を調整している。 Patent Document 1 discloses a technique for measuring the roundness of a hole by bringing a contactor of a detector into contact with an inner peripheral portion of a hole of a work placed on a rotary table. In the technique described in Patent Document 1, the contactor of the detector is brought into contact with the outer peripheral surface of the work, the runout of the work is observed at a low magnification while rotating the rotary table, and the work is placed so that the runout is reduced. The position is being adjusted.

特開2006−145344号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-145344

内面形状測定機を用いて極小径穴を測定する場合、極小径穴のアライメントが課題となる。即ち、プローブを極小径穴に挿入してワークを回転させると、プローブと穴壁とが衝突するという課題があった。 When measuring a very small diameter hole using an inner surface shape measuring machine, alignment of the very small diameter hole becomes an issue. That is, when the probe is inserted into the extremely small diameter hole and the work is rotated, there is a problem that the probe and the hole wall collide with each other.

これに対し、特許文献1に記載の技術のように、穴と同軸形状部分を利用してアライメントする場合は、測定可能な測定対象物の形状に制限があった。 On the other hand, in the case of alignment using the hole and the coaxial shape portion as in the technique described in Patent Document 1, there is a limitation on the shape of the measurable object to be measured.

また、作業者が観察顕微鏡で確認しながら挿入する場合には、作業者の熟練が必要となる。この場合、自動化が困難であり、操作ミスによってプローブと穴壁とが衝突する可能性があった。 In addition, when the operator inserts while checking with an observation microscope, the skill of the operator is required. In this case, automation is difficult, and there is a possibility that the probe and the hole wall collide with each other due to an operation error.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、穴の位置を適切にアライメントする内面形状測定機、及び内面形状測定機のアライメント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 an object of the present invention is to provide an inner surface shape measuring machine for appropriately aligning the positions of holes, and an alignment method for the inner surface shape measuring machine.

上記目的を達成するための内面形状測定機の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、光源から第1の方向に出射した光であって、ワークの細穴の第1の開口から入射して細穴を通過した光の光量を取得する光量取得部と、取得した光量に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、を備える内面形状測定機である。 One aspect of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates about a rotation axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A first-order probe that includes a linear tilt stage that can change its position in a plane perpendicular to the body and its tilt with respect to the plane, and a contact or non-contact probe that extends parallel to the first direction. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that is fixed to the linear motion tilting stage and rotates with the rotating body by a probe that can move in the first direction by the linear motion mechanism, and the first from the light source. A light amount acquisition unit that acquires the amount of light emitted in a direction and that is incident from the first opening of the small hole of the work and has passed through the small hole, and the central axis and rotation of the small hole based on the acquired light amount. It is an inner surface shape measuring machine provided with an output unit that outputs deviation information from the shaft.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

ずれ情報に基づいて直動傾斜ステージを制御し、細穴の中心軸と回転軸とのずれを目標値以内にするステージ制御部を備えることが好ましい。これにより、穴の位置を自動的にアライメントすることができる。 It is preferable to provide a stage control unit that controls the linear motion tilting stage based on the deviation information and keeps the deviation between the central axis and the rotation axis of the small hole within the target value. As a result, the positions of the holes can be automatically aligned.

光源と第1の方向に沿って互いに対向して配置される受光部を備え、受光部は、第1の開口とは異なる第2の開口から出射する出射光を受光することが好ましい。これにより、細穴を通過して第2の開口から出射する光を受光部に適切に受光させることができる。 It is preferable that the light receiving unit includes a light source and a light receiving unit arranged so as to face each other along the first direction, and the light receiving unit receives emitted light emitted from a second aperture different from the first opening. As a result, the light receiving portion can appropriately receive the light emitted from the second opening through the narrow hole.

直動傾斜ステージに固定され、ワークが設置されるワーク設置治具を備え、光源がワーク設置治具に配置されることが好ましい。これにより、光源からワークの細穴の第1の開口に適切に光を入射させることができる。 It is preferable that the work installation jig is fixed to the linear motion tilting stage and the work is installed, and the light source is arranged on the work installation jig. As a result, light can be appropriately incident on the first opening of the narrow hole of the work from the light source.

直動傾斜ステージの傾斜を変更するための傾斜軸の位置と光源の位置とが一致することが好ましい。これにより、第1の方向に直交する平面に対する傾斜によらず光源からワークの細穴の第1の開口に入射させる光を均一にすることができる。 It is preferable that the position of the tilt axis for changing the tilt of the linear motion tilt stage and the position of the light source match. Thereby, the light incident on the first opening of the narrow hole of the work from the light source can be made uniform regardless of the inclination with respect to the plane orthogonal to the first direction.

直動傾斜ステージに固定され、ワークが設置されるワーク設置治具と、光を受光する受光部と、受光部の受光方向に対して同軸に光源からの光を出射する同軸照明光学系と、を備え、ワーク設置治具は、第1の開口とは異なる第2の開口から出射した光を反射して第2の開口に入射させる乱反射体を備えることが好ましい。これにより、細穴を通過して第2の開口から出射する光を乱反射体によって反射して第2の開口に入射させ、再度細穴を通過して第1の開口から出射する光を受光部によって適切に受光することができる。 A work installation jig fixed to a linear motion tilting stage on which a work is installed, a light receiving part that receives light, and a coaxial illumination optical system that emits light from a light source coaxially with the light receiving direction of the light receiving part. The work installation jig preferably includes a diffuse reflector that reflects light emitted from a second opening different from the first opening and causes it to enter the second opening. As a result, the light that has passed through the small hole and emitted from the second opening is reflected by the diffuse reflector to be incident on the second opening, and the light that has passed through the small hole again and is emitted from the first opening is received by the light receiving unit. Can properly receive light.

上記目的を達成するための内面形状測定機の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、圧力気体源から発生した気体流であって、ワークの細穴の第1の開口から流入して第1の開口とは異なる第2の開口から流出した気体流の第1の方向の指向性を選別して流量を取得する流量取得部と、取得した流量に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、を備える内面形状測定機である。 One aspect of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates around a rotating axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A linear tilt stage capable of changing its position in a plane orthogonal to a first direction with respect to a body and its inclination with respect to a plane, and a contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction. Generated from a displacement detector that detects the displacement of the inner surface of a small hole of a workpiece that is fixed to a linear motion tilt stage and rotates with a rotating body by a probe that can be moved in the first direction by a linear motion mechanism, and a pressure gas source. The flow rate is determined by selecting the directionality of the gas flow that flows in from the first opening of the narrow hole of the work and flows out from the second opening that is different from the first opening in the first direction. It is an inner surface shape measuring machine including a flow rate acquisition unit for acquisition and an output unit for outputting deviation information between the central axis and the rotation axis of the small hole based on the acquired flow rate.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

上記目的を達成するための内面形状測定機の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、超音波発生源から発生した超音波であって、ワークの細穴の第1の開口から流入して第1の開口とは異なる第2の開口から流出した超音波の第1の方向の指向性を選別して強度を取得する強度取得部と、取得した強度に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、を備える内面形状測定機である。 One aspect of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates around a rotating axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A linear tilt stage capable of changing its position in a plane orthogonal to a first direction with respect to a body and its inclination with respect to a plane, and a contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction. From the displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that is fixed to the linear motion tilt stage and rotates with the rotating body by the probe that can move in the first direction by the linear motion mechanism, and from the ultrasonic source. The intensity of the generated ultrasonic waves by selecting the directivity in the first direction of the ultrasonic waves that flow in from the first opening of the narrow hole of the work and flow out from the second opening different from the first opening. It is an inner surface shape measuring machine including a strength acquisition unit for acquiring the above strength and an output unit for outputting deviation information between the central axis and the rotation axis of the small hole based on the acquired strength.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

上記目的を達成するための内面形状測定機のアライメント方法の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、光源から第1の方向に出射した光であって、ワークの細穴の第1の開口から入射して細穴を通過した光の光量を取得する光量取得工程と、取得した光量に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、を備える内面形状測定機のアライメント方法である。 One aspect of the alignment method of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates around a rotating axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A linear tilt stage capable of changing the position in a plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilt with respect to the plane, and a contact type or non-contact type probe extending parallel to the first direction. A displacement detector for detecting the displacement of the inner surface of a small hole of a workpiece fixed to a linear motion tilting stage and rotating with a rotating body by a probe that can be moved in a first direction by a first linear motion mechanism. A method of aligning an inner surface shape measuring machine, which is a light amount emitted from a light source in a first direction and obtains the amount of light incident from a first opening of a small hole of a work and passing through the small hole. It is an alignment method of an inner surface shape measuring machine including an acquisition step and an output step of outputting displacement information between the central axis and the rotation axis of a small hole based on the acquired light amount.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

上記目的を達成するための内面形状測定機のアライメント方法の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、圧力気体源から発生した気体流であって、ワークの細穴の第1の開口から流入して第1の開口とは異なる第2の開口から流出した気体流の第1の方向の指向性を選別して流量を取得する流量取得工程と、取得した流量に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、を備える内面形状測定機のアライメント方法である。 One aspect of the alignment method of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates around a rotating axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A linear tilt stage capable of changing the position in a plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilt with respect to the plane, and a contact type or non-contact type probe extending parallel to the first direction. A displacement detector for detecting the displacement of the inner surface of a small hole of a workpiece fixed to a linear motion tilting stage and rotating with a rotating body by a probe that can be moved in a first direction by a first linear motion mechanism. It is an alignment method of the inner surface shape measuring machine, which is a gas flow generated from a pressure gas source, which flows in from the first opening of the narrow hole of the work and flows out from the second opening different from the first opening. An inner surface including a flow rate acquisition step of selecting the directionality of the gas flow in the first direction and acquiring the flow rate, and an output process of outputting displacement information between the central axis and the rotation axis of the small hole based on the acquired flow rate. This is an alignment method for shape measuring machines.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

上記目的を達成するための内面形状測定機のアライメント方法の一の態様は、第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、回転体に支持される直動傾斜ステージであって、回転体に対する第1の方向に直交する平面内の位置及び平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって第1の方向に移動可能なプローブにより、直動傾斜ステージに固定されて回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、超音波発生源から発生した超音波であって、ワークの細穴の第1の開口から流入して第1の開口とは異なる第2の開口から流出した超音波の第1の方向の指向性を選別して強度を取得する強度取得工程と、取得した強度に基づく細穴の中心軸と回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、を備える内面形状測定機のアライメント方法である。 One aspect of the alignment method of the inner surface shape measuring machine for achieving the above object is a rotating body that rotates around a rotating axis parallel to the first direction, and a linear motion tilting stage supported by the rotating body. A linear tilt stage capable of changing the position in a plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilt with respect to the plane, and a contact type or non-contact type probe extending parallel to the first direction. A displacement detector for detecting the displacement of the inner surface of a small hole of a workpiece fixed to a linear motion tilting stage and rotating with a rotating body by a probe that can be moved in a first direction by a first linear motion mechanism. An alignment method for an inner surface shape measuring machine, which is an ultrasonic wave generated from an ultrasonic source, which flows in from a first opening of a fine hole of a work and flows out from a second opening different from the first opening. It includes a strength acquisition step of selecting the directivity of the ultrasonic waves in the first direction to acquire the intensity, and an output process of outputting displacement information between the central axis and the rotation axis of the small hole based on the acquired intensity. This is an alignment method for the inner surface shape measuring machine.

本態様によれば、出力されたずれ情報に基づいて穴の位置を適切にアライメントすることができる。穴が500μm以下の径を有する極小径穴である場合に特に有効である。 According to this aspect, the positions of the holes can be appropriately aligned based on the output deviation information. This is particularly effective when the hole is a very small diameter hole having a diameter of 500 μm or less.

本発明によれば、穴の位置を適切にアライメントすることができる。 According to the present invention, the positions of the holes can be properly aligned.

図1は、第1の実施形態に係る内面形状測定機の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an inner surface shape measuring machine according to the first embodiment. 図2は、非接触式及び接触式のプローブの一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a non-contact type and a contact type probe. 図3は、内面形状測定機の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the inner surface shape measuring machine. 図4は、光源からZ方向に出射した光であって、ワークの細穴の下側開口から入射して細穴を通過して上側開口から出射する光をカメラで受光する様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing how the camera receives light emitted from the light source in the Z direction, which is incident from the lower opening of the narrow hole of the work, passes through the small hole, and is emitted from the upper opening. be. 図5は、細穴の中心軸とZ方向とが成す角度と、細穴を通過する光量との関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle formed by the central axis of the small hole and the Z direction and the amount of light passing through the small hole. 図6は、内面形状測定機のアライメント方法の処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing of the alignment method of the inner surface shape measuring machine. 図7は、カメラのアライメント工程の処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing in the camera alignment process. 図8は、カメラのアライメント工程を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a camera alignment process. 図9は、細穴のアライメント工程前後の内面形状測定機を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an inner surface shape measuring machine before and after the fine hole alignment process. 図10は、細穴のアライメント工程の処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing in the fine hole alignment step. 図11は、直動傾斜ステージの傾斜の変更前後のカメラと光源との位置関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the positional relationship between the camera and the light source before and after the change in the inclination of the linear motion inclination stage. 図12は、直動傾斜ステージの傾斜の変更前後のカメラと光源との位置関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship between the camera and the light source before and after the tilt change of the linear motion tilt stage. 図13は、第2の実施形態に係る内面形状測定機の構成を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic view showing the configuration of the inner surface shape measuring machine according to the second embodiment. 図14は、内面形状測定機の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing an electrical configuration of the inner surface shape measuring machine. 図15は、同軸落射照明光学系からワークの細穴の上側開口に入射する入射光のうち下側開口から出射する出射光が乱反射体に入射する様子を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing how the emitted light emitted from the lower opening of the incident light incident on the upper opening of the narrow hole of the work from the coaxial epi-illumination optical system is incident on the diffuse reflector. 図16は、カメラによるワークの細穴の下側開口の観察の様子を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a state of observing the lower opening of the narrow hole of the work by the camera. 図17は、ワークの細穴の下側開口側への乱反射体の挿入を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing insertion of a diffuse reflector into the lower opening side of the narrow hole of the work. 図18は、ワークの細穴の下側開口側へのスポンジ状の反射体の挿入を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing insertion of a sponge-like reflector into the lower opening side of the narrow hole of the work. 図19は、ワークの細穴の下側開口側への粘土状の反射体の挿入を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing the insertion of a clay-like reflector into the lower opening side of the narrow hole of the work. 図20は、エアを使用してワークの細穴の回転軸と回転体の回転軸とのずれを検出する場合の概略図である。FIG. 20 is a schematic view in the case of detecting the deviation between the rotation axis of the small hole of the work and the rotation axis of the rotating body by using air. 図21は、超音波を使用してワークの細穴の回転軸と回転体の回転軸とのずれを検出する場合の概略図である。FIG. 21 is a schematic view in the case of detecting the deviation between the rotation axis of the small hole of the work and the rotation axis of the rotating body by using ultrasonic waves.

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詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

〔第1の実施形態〕
<内面形状測定機の構成>
図1は、本実施形態に係る内面形状測定機10の構成を示す概略図である。内面形状測定機10は、ワークWに形成された細穴Hの内面形状(真円度等)を測定する装置である。本例において、細穴Hは、ワークWの中心軸に沿って形成された細穴である。細穴Hの内径は極小径(例えば内径が500μm以下)のものである。図1において、X方向、Y方向、及びZ方向は互いに直交する方向であり、X方向は水平方向、Y方向はX方向に直交する水平方向、Z方向は鉛直方向である。
[First Embodiment]
<Configuration of inner surface shape measuring machine>
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the inner surface shape measuring machine 10 according to the present embodiment. The inner surface shape measuring machine 10 is a device for measuring the inner surface shape (roundness, etc.) of the small hole H formed in the work W. In this example, the small hole H is a small hole formed along the central axis of the work W. The inner diameter of the small hole H is a very small diameter (for example, the inner diameter is 500 μm or less). In FIG. 1, the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other, the X direction is the horizontal direction, the Y direction is the horizontal direction orthogonal to the X direction, and the Z direction is the vertical direction.

図1に示すように、内面形状測定機10は、本体ベース12、回転体14、直動傾斜ステージ16、ワーク設置治具18、コラム20、キャリッジ22、アーム24、変位検出器28、直動傾斜機構33、カメラ34、及びカメラアライメント用変位検出器36を備える。 As shown in FIG. 1, the inner surface shape measuring machine 10 includes a main body base 12, a rotating body 14, a linear motion tilting stage 16, a work installation jig 18, a column 20, a carriage 22, an arm 24, a displacement detector 28, and a linear motion. The tilt mechanism 33, the camera 34, and the displacement detector 36 for camera alignment are provided.

回転体14は、本体ベース12上に固定される。本体ベース12の内部には、回転体14に連結される不図示のモータ、不図示のエンコーダ、及び不図示の高精度回転機構が備えられている。回転体14は、モータの駆動によってZ方向(第1の方向の一例)に平行な回転軸Aを中心に高精度に回転する。また、回転体14は、エンコーダから出力される回転角信号によって回転体14の回転角度が検出される。 The rotating body 14 is fixed on the main body base 12. Inside the main body base 12, a motor (not shown) connected to the rotating body 14, an encoder (not shown), and a high-precision rotation mechanism (not shown) are provided. Rotator 14 rotates with high precision around the rotation axis parallel A R in the Z-direction by a driving motor (an example of a first direction). Further, the rotating body 14 detects the rotation angle of the rotating body 14 by the rotation angle signal output from the encoder.

直動傾斜ステージ16(直動傾斜ステージの一例)は、回転体14に対して相対移動可能に回転体14に支持される。直動傾斜ステージ16は、不図示のモータの駆動によりX方向及びY方向に平行移動する。これにより、直動傾斜ステージ16は、直動傾斜ステージ16に固定されたワークWのZ方向に直交する平面内(XY平面内)の位置を変更可能である。また、直動傾斜ステージ16は、不図示のモータの駆動によりY方向に平行なX方向の傾斜軸A(図11参照)及びX方向に平行な不図示のY方向の傾斜軸を中心にそれぞれ回動する。これにより、直動傾斜ステージ16は、直動傾斜ステージ16に固定されたワークWのXY平面に対する傾斜を変更可能である。 The linear motion tilting stage 16 (an example of the linear motion tilting stage) is supported by the rotating body 14 so as to be movable relative to the rotating body 14. The linear motion tilting stage 16 is translated in the X and Y directions by driving a motor (not shown). As a result, the position of the linear motion tilt stage 16 in the plane (in the XY plane) orthogonal to the Z direction of the work W fixed to the linear motion tilt stage 16 can be changed. Further, linear tilting stage 16, around a tilt axis of the tilt axis A X (see FIG. 11) and the X direction parallel unillustrated Y direction X direction parallel to the Y direction by a motor (not shown) Each rotates. As a result, the linear motion tilt stage 16 can change the tilt of the work W fixed to the linear motion tilt stage 16 with respect to the XY plane.

ワーク設置治具18は、直動傾斜ステージ16に載置される。ワーク設置治具18には、ワークWが設置される。即ち、直動傾斜ステージ16には、ワーク設置治具18を介してワークWが固定される。ワークWは、極小径の細穴Hを有する。細穴Hは、ワークWの内部を上側開口O(図4参照)から下側開口O(図4参照)までを直進して貫通している。 The work installation jig 18 is placed on the linear motion tilting stage 16. The work W is installed on the work installation jig 18. That is, the work W is fixed to the linear motion tilting stage 16 via the work installation jig 18. The work W has a small hole H having a very small diameter. Fine hole H penetrates straight through the interior of the workpiece W from the upper opening O U (see FIG. 4) to the lower opening O D (see FIG. 4).

ワーク設置治具18は、内部に光源19を備える。 The work installation jig 18 includes a light source 19 inside.

内面形状測定機10においてワークWの細穴Hの真円度等の内面形状を測定するには、ワークWの細穴Hの中心軸Aが回転体14の回転軸Aと同軸上となるようにワークWをアライメントする必要がある。このワークWのアライメントについては後述する。図1は、ワークWのアライメント前の様子を示している。アライメントされたワークWは、回転体14とともに回転軸Aを中心に回転する。 To measure the inner shape of the roundness of the small hole H of the workpiece W in the inner surface shape measuring machine 10, the central axis A H of the small hole H of the workpiece W is coaxially with the rotational axis A R of the rotary body 14 It is necessary to align the work W so as to be. The alignment of the work W will be described later. FIG. 1 shows the state of the work W before alignment. Aligned workpiece W is rotated about the axis of rotation A R together with the rotary member 14.

また、本体ベース12上には、Z方向に平行に延びるコラム(支柱)20が立設される。コラム20は、下端部が本体ベース12の上面に固定される。 Further, a column (post) 20 extending in parallel in the Z direction is erected on the main body base 12. The lower end of the column 20 is fixed to the upper surface of the main body base 12.

キャリッジ22は、Z方向に移動可能にコラム20に支持される。キャリッジ22は、不図示のモータの駆動によりZ方向に移動する。キャリッジ22は、変位検出器28及びカメラ34をZ方向に移動させるための垂直直動機構(第1の直動機構の一例)に相当する。 The carriage 22 is supported by the column 20 so as to be movable in the Z direction. The carriage 22 moves in the Z direction by driving a motor (not shown). The carriage 22 corresponds to a vertical linear motion mechanism (an example of the first linear motion mechanism) for moving the displacement detector 28 and the camera 34 in the Z direction.

アーム24は、X方向(第1の方向に直交する方向の一例)に移動可能にキャリッジ22に支持される。アーム24は、不図示のモータの駆動によりX方向に移動する。アーム24は、変位検出器28及びカメラ34をX方向に移動させるための水平直動機構に相当する。 The arm 24 is movably supported by the carriage 22 in the X direction (an example of a direction orthogonal to the first direction). The arm 24 moves in the X direction by driving a motor (not shown). The arm 24 corresponds to a horizontal linear motion mechanism for moving the displacement detector 28 and the camera 34 in the X direction.

変位検出器28は、アーム24に支持される。変位検出器28は、非接触式又は接触式のプローブ30を備えている。 The displacement detector 28 is supported by the arm 24. The displacement detector 28 includes a non-contact or contact probe 30.

図2は、プローブ30の一例を示す概略図である。図2の202Aは、非接触式のプローブ30を示している。非接触式のプローブ30を備える変位検出器28(図1参照)は、検出光を出射する不図示の発光素子と、発光素子から出射される検出光の反射光を受光する不図示の受光素子とを備える。非接触式のプローブ30は、光ファイバ38及び反射ミラー40を備える。変位検出器28(図1参照)の不図示の発光素子から出射された光は、光ファイバ38によって反射ミラー40に導かれ、反射ミラー40の反射面で反射してワークWに入射する。ワークWで反射した反射光は、反射ミラー40に入射し、反射ミラー40の反射面で反射して光ファイバ38に導かれる。光ファイバ38に導かれた反射光は、変位検出器28の不図示の受光素子に入力される。変位検出器28は、受光素子において受光される反射光に基づいてワークWの変位を検出する。 FIG. 2 is a schematic view showing an example of the probe 30. 202A in FIG. 2 shows a non-contact probe 30. The displacement detector 28 (see FIG. 1) including the non-contact probe 30 includes a light emitting element (not shown) that emits detection light and a light receiving element (not shown) that receives reflected light of the detection light emitted from the light emitting element. And. The non-contact probe 30 includes an optical fiber 38 and a reflection mirror 40. The light emitted from the light emitting element (not shown) of the displacement detector 28 (see FIG. 1) is guided to the reflection mirror 40 by the optical fiber 38, reflected by the reflection surface of the reflection mirror 40, and incident on the work W. The reflected light reflected by the work W enters the reflection mirror 40, is reflected by the reflection surface of the reflection mirror 40, and is guided to the optical fiber 38. The reflected light guided to the optical fiber 38 is input to a light receiving element (not shown) of the displacement detector 28. The displacement detector 28 detects the displacement of the work W based on the reflected light received by the light receiving element.

非接触式の変位検出器28の方式として、レーザー干渉計、白色干渉計、SD−OCT(Spectral Domain-Optical Coherence Tomography)、SS−OCT(Swept Source-Optical Coherence Tomography)等の既知の手法を適用することができる。 As a method of the non-contact type displacement detector 28, known methods such as a laser interferometer, a white interferometer, SD-OCT (Spectral Domain-Optical Coherence Tomography), and SS-OCT (Swept Source-Optical Coherence Tomography) are applied. can do.

なお、変位検出器28は、接触式でワークWの変位を検出してもよい。図2の202Bは、接触式のプローブ30を示している。接触式のプローブ30は、先端にワークWに向けて付勢される接触子42を備える。接触子42がワークWに接触すると、ワークWの形状に応じて接触子42が変位する。接触子42の変位は、プローブ30を介して変位検出器28に伝達される。変位検出器28は、接触子42の変位に基づいてワークWの変位を検出する。 The displacement detector 28 may detect the displacement of the work W by a contact type. 202B in FIG. 2 shows a contact probe 30. The contact probe 30 includes a contact 42 at its tip that is urged toward the work W. When the contactor 42 comes into contact with the work W, the contactor 42 is displaced according to the shape of the work W. The displacement of the contactor 42 is transmitted to the displacement detector 28 via the probe 30. The displacement detector 28 detects the displacement of the work W based on the displacement of the contactor 42.

接触式の変位検出器28の変位検出機構としては、LVDT(Linear Variable Differential Transformer)、干渉計、光三角測量方式、薄膜歪み測定等の既知の機構を適用することができる。更に、変位検出器28として、共振周波数で接触子42を加振しておき、接触によって共振点が変化することを利用する方式を適用してもよい。 As the displacement detection mechanism of the contact type displacement detector 28, known mechanisms such as LVDT (Linear Variable Differential Transformer), interferometer, optical triangulation method, and thin film strain measurement can be applied. Further, as the displacement detector 28, a method may be applied in which the contactor 42 is vibrated at the resonance frequency and the resonance point is changed by the contact.

図1の説明に戻り、内面形状測定機10においてワークWの細穴Hの真円度を測定する際には、プローブ30はキャリッジ22により変位検出器28とともにZ方向に移動され、ワークWの細穴Hに挿入される。変位検出器28は、プローブ30により細穴Hの穴壁(内側面)の変位を検出する。 Returning to the description of FIG. 1, when measuring the roundness of the small hole H of the work W with the inner surface shape measuring machine 10, the probe 30 is moved by the carriage 22 together with the displacement detector 28 in the Z direction, and the work W is moved. It is inserted into the small hole H. The displacement detector 28 detects the displacement of the hole wall (inner side surface) of the small hole H by the probe 30.

また、アーム24は、直動傾斜機構33を支持する。直動傾斜機構33は、カメラ34の光軸A(図8参照)をZ方向の下方に向けて、カメラ34を固定する。直動傾斜機構33は、アーム24に対して相対移動可能にアーム24に支持される。直動傾斜機構33は、不図示のモータの駆動によりX方向及びY方向に平行移動する。これにより、直動傾斜機構33は、直動傾斜機構33に固定されたカメラ34のXY平面内の位置を変更可能である。また、直動傾斜機構33は、不図示のモータの駆動によりX方向に平行な軸及びY方向に平行な軸を中心に回動する。これにより、直動傾斜機構33は、直動傾斜機構33に固定されたカメラ34のXY平面に対する傾斜を変更可能である。 Further, the arm 24 supports the linear motion tilting mechanism 33. The linear motion tilting mechanism 33 fixes the camera 34 with the optical axis AC (see FIG. 8) of the camera 34 directed downward in the Z direction. The linear motion tilting mechanism 33 is supported by the arm 24 so as to be relatively movable with respect to the arm 24. The linear motion tilting mechanism 33 moves in parallel in the X direction and the Y direction by driving a motor (not shown). As a result, the linear motion tilt mechanism 33 can change the position of the camera 34 fixed to the linear motion tilt mechanism 33 in the XY plane. Further, the linear motion tilting mechanism 33 rotates about an axis parallel to the X direction and an axis parallel to the Y direction by driving a motor (not shown). As a result, the linear motion tilt mechanism 33 can change the tilt of the camera 34 fixed to the linear motion tilt mechanism 33 with respect to the XY plane.

カメラ34(受光部の一例)は、被観察物を拡大投影する拡大光学系(顕微鏡)を含む。カメラ34は、被観察物の拡大画像を撮影することができる。また、カメラ34は、カメラ34の光軸Aと同軸の円筒面34Aを有する。カメラ34は、Z方向の下方から入射する光を受光する受光部に相当する。カメラ34に代えて、フォトダイオードなどの受光素子を配置してもよい。 The camera 34 (an example of a light receiving unit) includes a magnifying optical system (microscope) that magnifies and projects an object to be observed. The camera 34 can capture a magnified image of the object to be observed. The camera 34 has an optical axis A C is coaxial with the cylindrical surface 34A of the camera 34. The camera 34 corresponds to a light receiving unit that receives light incident from below in the Z direction. A light receiving element such as a photodiode may be arranged instead of the camera 34.

カメラアライメント用変位検出器36は、直動傾斜ステージ16に配置される。カメラアライメント用変位検出器36は、接触式の変位検出機構を有する。カメラアライメント用変位検出器36は、回転体14とともに回転軸Aを中心に回転し、接触式でカメラ34の円筒面34Aの変位を検出することで、カメラ34の光軸Aの変位を検出する。カメラアライメント用変位検出器36は、非接触式の変位検出機構や画像測定方式を用いてもよい。 The camera alignment displacement detector 36 is arranged on the linear motion tilt stage 16. The displacement detector 36 for camera alignment has a contact-type displacement detection mechanism. Camera alignment displacement detector 36, rotates around a rotational axis A R together with the rotary member 14, by detecting the displacement of the cylindrical surface 34A of the camera 34 with a contact-type, the displacement of the optical axis A C of the camera 34 To detect. The displacement detector 36 for camera alignment may use a non-contact displacement detection mechanism or an image measurement method.

このように構成された内面形状測定機10において、ワークWをアライメントし、プローブ30をワークWの細穴Hに挿入し、回転体14を回転させてワークWとプローブ30とを相対的に移動させ、変位検出器28において細穴Hの穴壁の変位を検出することで、細穴Hの真円度を測定することができる。 In the inner surface shape measuring machine 10 configured in this way, the work W is aligned, the probe 30 is inserted into the small hole H of the work W, and the rotating body 14 is rotated to relatively move the work W and the probe 30. By detecting the displacement of the hole wall of the small hole H with the displacement detector 28, the roundness of the small hole H can be measured.

<内面形状測定機の電気的構成>
図3は、内面形状測定機10の電気的構成を示すブロック図である。内面形状測定機10は、制御装置50を備える。
<Electrical configuration of inner surface shape measuring machine>
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the inner surface shape measuring machine 10. The inner surface shape measuring machine 10 includes a control device 50.

制御装置50は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータ等の汎用のコンピュータによって実現されるものである。制御装置50は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェース等を備えている。制御装置50では、ROMに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがRAMに展開され、RAMに展開されたプログラムがCPUによって実行されることにより、内面形状測定機10内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。 The control device 50 is realized by a general-purpose computer such as a personal computer or a microcomputer. The control device 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface, and the like. In the control device 50, various programs such as control programs stored in the ROM are expanded in the RAM, and the programs expanded in the RAM are executed by the CPU to realize the functions of each part in the inner surface shape measuring machine 10. Then, various arithmetic processes and control processes are executed via the input / output interface.

図3に示すように、制御装置50は、測定制御部52、変位取得部54、真円度計算部56、カメラ変位取得部57、カメラ位置傾斜制御部59、光量取得部61、ステージ制御部62、及び出力部63を含む。 As shown in FIG. 3, the control device 50 includes a measurement control unit 52, a displacement acquisition unit 54, a roundness calculation unit 56, a camera displacement acquisition unit 57, a camera position tilt control unit 59, a light amount acquisition unit 61, and a stage control unit. 62 and the output unit 63 are included.

測定制御部52は、キャリッジ22、アーム24、及び回転体14にそれぞれ連結される不図示のモータを制御し、変位検出器28のプローブ30とワークWの細穴Hとの相対位置を制御する。 The measurement control unit 52 controls a motor (not shown) connected to the carriage 22, the arm 24, and the rotating body 14, respectively, and controls the relative position between the probe 30 of the displacement detector 28 and the small hole H of the work W. ..

変位取得部54は、変位検出器28を制御し、変位検出器28が検出した細穴Hの穴壁の変位を取得する。 The displacement acquisition unit 54 controls the displacement detector 28 and acquires the displacement of the hole wall of the small hole H detected by the displacement detector 28.

真円度計算部56は、測定制御部52から取得したプローブ30とワークWとの相対位置、及び変位検出器28が検出した変位から、細穴Hの真円度を算出する。 The roundness calculation unit 56 calculates the roundness of the small hole H from the relative position between the probe 30 and the work W acquired from the measurement control unit 52 and the displacement detected by the displacement detector 28.

カメラ変位取得部57は、カメラアライメント用変位検出器36を制御し、カメラ34の光軸Aの変位を取得する。カメラ位置傾斜制御部59は、カメラ変位取得部57が取得したカメラ34の光軸Aの変位に基づいて直動傾斜機構33を駆動する不図示のモータを制御し、カメラ34のXY平面内の位置及びXY平面に対する傾斜を変更する。 Camera displacement acquiring unit 57 controls the camera alignment displacement detector 36 obtains the displacement of the optical axis A C of the camera 34. Camera position tilt control unit 59 controls the motor (not shown) for driving the linear motion tilting mechanism 33 based on the displacement of the optical axis A C of the camera 34 to camera displacement acquiring unit 57 has acquired, the XY plane of the camera 34 Change the position of and the inclination with respect to the XY plane.

光量取得部61は、カメラ34を制御し、カメラ34に入射する光量を取得する。ステージ制御部62は、光量取得部61が取得した光量に基づいて直動傾斜ステージ16を駆動する不図示のモータを制御し、直動傾斜ステージ16のXY平面内の位置及びXY平面に対する傾斜を変更する。出力部63は、光量取得部61から取得した光量に基づく情報を不図示の出力インターフェースに出力する。 The light amount acquisition unit 61 controls the camera 34 and acquires the amount of light incident on the camera 34. The stage control unit 62 controls a motor (not shown) that drives the linear motion tilt stage 16 based on the light intensity acquired by the light intensity acquisition unit 61, and determines the position of the linear motion tilt stage 16 in the XY plane and the tilt with respect to the XY plane. change. The output unit 63 outputs information based on the light amount acquired from the light amount acquisition unit 61 to an output interface (not shown).

<アライメント方法>
前述したように、ワークWの細穴Hの真円度等の内面形状を測定するためには、細穴Hの中心軸Aを回転体14の回転軸Aに一致させるアライメントが必要である。アライメントには、XY平面内の位置を調整するセンタリングと、XY平面に対する傾斜を調整するチルチングとがある。内面形状測定機10は、直動傾斜ステージ16によってセンタリングとチルチングとが可能である。
<Alignment method>
As described above, in order to measure the inner shape of the roundness of the small hole H of the workpiece W is required alignment to match the central axis A H of the fine hole H to the rotation axis A R of the rotary body 14 be. Alignment includes centering that adjusts the position in the XY plane and tilting that adjusts the inclination with respect to the XY plane. The inner surface shape measuring machine 10 can be centered and chilled by the linear motion tilting stage 16.

図4は、光源19(図4では不図示)からZ方向に出射した光であって、ワークWの細穴Hの下側開口Oから入射し、細穴Hを通過して上側開口Oから出射する光をカメラ34で受光する様子を示す図である。図4では、ワークWを断面で示している。図4の204Aに示すワークWと図4の204Bに示すワークWとでは、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が異なっており、204Bに示すワークWの方が細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい。 Figure 4 is a light emitted in the Z direction from the light source 19 (not shown in FIG. 4), it enters from the lower opening O D of small holes H of the workpiece W, the upper opening O through the small hole H It is a figure which shows the state that the light emitted from U is received by the camera 34. In FIG. 4, the work W is shown in cross section. The angle formed by the central axis AH of the small hole H and the Z direction is different between the work W shown in 204A of FIG. 4 and the work W shown in 204B of FIG. 4, and the work W shown in 204B has a smaller hole. The angle formed by the central axis A H of H and the Z direction is relatively small.

204Aに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に大きい場合は、細穴Hの内壁(内側面)での多重散乱により、上側開口Oから出射する出射光の光量は相対的に小さくなる。また、204Bに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい場合は、細穴Hの内壁での反射が少なく、上側開口Oから出射する出射光の光量は相対的に大きくなる。 As shown in 204A exit, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively large, by multiple scattering at the inner wall (inner surface) of the small hole H, the upper opening O U The amount of emitted light is relatively small. Further, as shown in 204B, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively small, less reflection at the inner wall of the small hole H, output emitted from the upper opening O U The amount of light emitted is relatively large.

図5は、図4に示す構成において、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度(単位:°)と、上側開口Oから出射する出射光の光量(単位:arbitrary、任意単位)との関係を示すグラフである。図5は、細穴Hの下側開口Oに入射する光が平行光であり、細穴Hの上側開口O及び下側開口Oの穴径と上側開口Oから下側開口Oまでの長さとのアスペクト比が1:20であり、細穴Hの内側面の反射率が0.5であり、内側面での乱反射の発生がないと仮定した場合を示している。図5に示すように、細穴Hの上側開口Oから出射する出射光の光量を測定することで、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度を推定することができる。 5, in the configuration shown in FIG. 4, the fine hole H central axis A H and Z direction and forms an angle (unit: °) with the light quantity of the outgoing light emitted from the upper opening O U (unit: arbitrary, optionally It is a graph which shows the relationship with a unit). Figure 5 is an optical parallel light incident on the lower opening O D of the fine hole H, the fine hole H upper opening O U and the lower opening O D lower opening O of the hole diameter and the upper opening O U of The case where the aspect ratio with the length up to D is 1:20, the reflectance of the inner surface of the small hole H is 0.5, and no diffused reflection occurs on the inner surface is shown. As shown in FIG. 5, by measuring the quantity of the outgoing light emitted from the upper opening O U of small holes H, it is possible to estimate the angle between the central axis A H and Z direction fine hole H.

内面形状測定機10は、光源19からワークWの細穴Hの第1の開口に相当する下側開口Oに入射した入射光のうち細穴Hを通過して第2の開口に相当する上側開口Oから出射した出射光をカメラ34により受光し、受光量が大きくなるように直動傾斜ステージ16の傾斜を変更することで、細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にする。 Inner shape measuring machine 10 corresponds from the light source 19 to the second opening through the small hole H of the incident light entering the lower opening O D corresponding to the first opening of the small hole H of the workpiece W the emitted light from the upper opening O U received by the camera 34, by changing the inclination of the linear tilting stage 16 so that the light receiving amount is large, the rotation of the rotating body 14 and the central axis a H of the small hole H the deviation of the axis a R is within the target value.

図6は、内面形状測定機10のアライメント方法の処理の一例を示すフローチャートである。図6に示すように、内面形状測定機10のアライメント方法は、ステップSAのカメラ34のアライメント工程と、ステップSBの細穴Hのアライメント工程とを含む。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing of the alignment method of the inner surface shape measuring machine 10. As shown in FIG. 6, the alignment method of the inner surface shape measuring machine 10 includes an alignment step of the camera 34 in step SA and an alignment step of the small hole H in step SB.

図7は、カメラ34のアライメント工程の処理の一例を示すフローチャートである。また、図8は、カメラ34のアライメント工程を説明するための図である。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing of the alignment process of the camera 34. Further, FIG. 8 is a diagram for explaining an alignment process of the camera 34.

ステップS1では、カメラ変位取得部57は、カメラアライメント用変位検出器36によってカメラ34の光軸Aと同軸の円筒面34Aの変位を取得する。ここでは、図8の208Aに示すように、カメラアライメント用変位検出器36は、Z方向の高さがLの測定高さの円筒面34Aの変位を検出する。Z方向の高さは、基準となる位置からのZ方向の距離であり、ここではカメラ34の上端からのZ方向の距離とする。 In step S1, the camera displacement acquiring unit 57 acquires the displacement of the optical axis A C is coaxial with the cylindrical surface 34A of the camera 34 by the camera alignment displacement detector 36. Here, as shown in 208A in FIG. 8, the camera alignment displacement detector 36, the height of the Z direction to detect the displacement of the cylindrical surface 34A of the measurement height of L 1. The height in the Z direction is the distance in the Z direction from the reference position, and here, it is the distance in the Z direction from the upper end of the camera 34.

ステップS2では、カメラ変位取得部57は、カメラアライメント用変位検出器36によってカメラ34の光軸Aと同軸の円筒面34Aの変位を取得する。ここでは、図8の208Bに示すように、カメラアライメント用変位検出器36は、Z方向の高さがLの測定高さの円筒面34Aの変位を検出する。 In step S2, the camera displacement acquiring unit 57 acquires the displacement of the optical axis A C is coaxial with the cylindrical surface 34A of the camera 34 by the camera alignment displacement detector 36. Here, as shown in 208B of FIG. 8, the camera alignment displacement detector 36 detects the displacement of the cylindrical surface 34A having the measured height L 2 in the Z direction.

ステップS3では、カメラ変位取得部57は、ステップS1で取得した測定高さLの円筒面34Aの変位とステップS2で取得した測定高さLの円筒面34Aの変位とから、カメラ34の光軸Aの位置及び傾斜を計算する。さらに、カメラ変位取得部57は、回転体14の回転軸Aとカメラ34の光軸Aとのずれ量を計算する。 In step S3, the camera displacement acquisition part 57 from the acquired displacement of the measurement height L 1 of the cylindrical surface 34A of the displacement and the cylindrical surface 34A of the obtained measured height L 2 in step S2 in the step S1, the camera 34 calculate the position and inclination of the optical axis a C. Furthermore, the camera displacement acquiring unit 57 calculates the amount of deviation between the optical axis A C axis of rotation A R and the camera 34 of the rotating body 14.

最後に、ステップS4では、カメラ位置傾斜制御部59は、ステップS3で計算した回転体14の回転軸Aとカメラ34の光軸Aとのずれ量に基づいて直動傾斜機構33の不図示のモータを駆動し、図8の208Cに示すように、カメラ34の光軸Aを回転体14の回転軸Aと同軸とする。この状態では、光源19とカメラ34とは、Z方向に沿って互いに対向して配置されている。回転体14の回転軸Aとカメラ34の光軸Aとのずれ量に基づいて、ユーザが手動でカメラ34の光軸Aを回転体14の回転軸Aと同軸としてもよい。 Finally, in step S4, the camera position tilt control section 59, based on the amount of deviation between the optical axis A C axis of rotation A R and the camera 34 of the rotating body 14 calculated in step S3 of the linear tilt mechanism 33 not It drives the illustrated motor, as shown in 208C of FIG. 8, the optical axis a C of the camera 34 and the rotation axis a R and coaxially of the rotating body 14. In this state, the light source 19 and the camera 34 are arranged so as to face each other along the Z direction. Based on the amount of deviation between the optical axis A C axis of rotation A R and the camera 34 of the rotating body 14, the optical axis A C of the camera 34 may be a rotational axis A R and coaxially of the rotating body 14 manually by the user.

以上により、ステップSAのカメラ34のアライメント工程が終了する。続いて、ステップSBの細穴Hのアライメント工程を行う。細穴Hのアライメント工程を行うには、最初にユーザがワーク設置治具18にワークWを設置する。 With the above, the alignment step of the camera 34 in step SA is completed. Subsequently, the alignment step of the small hole H in step SB is performed. In order to perform the alignment step of the small hole H, the user first installs the work W on the work installation jig 18.

図9は、細穴のアライメント工程前後の内面形状測定機10を示す図である。図9の209Aは細穴のアライメント工程を行う前の内面形状測定機10を示している。209Aに示すように、細穴のアライメント工程前ではワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとがずれている。 FIG. 9 is a diagram showing an inner surface shape measuring machine 10 before and after the fine hole alignment step. 209A of FIG. 9 shows the inner surface shape measuring machine 10 before performing the fine hole alignment step. As shown in 209A, the alignment step prior to the fine hole is deviated and the rotation axis A R of the rotary body 14 and the central axis A H of the small hole H of the workpiece W.

図10は、細穴Hのアライメント工程の処理の一例を示すフローチャートである。ステップS11では、光量取得部61は、通過光発生光源である光源19を点灯させる。 FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing of the alignment step of the small hole H. In step S11, the light amount acquisition unit 61 turns on the light source 19 which is a passing light generating light source.

ステップS12(光量取得工程の一例)では、測定制御部52は、ワークWの細穴Hの上側開口Oがカメラ34の撮影範囲に入るように、キャリッジ22及びアーム24のそれぞれの不図示のモータを駆動し、カメラ34を移動させる。さらに、光量取得部61は、カメラ34を制御し、カメラ34への入射光量Pを測定する。 In step S12 (an example of a light quantity acquisition step), the measurement control unit 52, such that the upper opening O U of small holes H of the workpiece W enters the shooting range of the camera 34, respectively (not shown) of the carriage 22 and the arm 24 The motor is driven to move the camera 34. Furthermore, light quantity acquisition unit 61 controls the camera 34 to measure the amount of incident light P 1 to the camera 34.

入射光量Pは、例えばカメラ34の不図示の絞りを一定とし、電子シャッタ機能により不図示の撮像素子の電荷を放電してから一定期間電荷を蓄積させ、蓄積した電荷量によって測定する。 The incident light amount P 1 is measured by, for example, keeping the aperture of the camera 34 (not shown) constant, discharging the charge of the image pickup element (not shown) by the electronic shutter function, accumulating the charge for a certain period of time, and measuring the accumulated charge amount.

出力部63は、光量取得部61が取得した入射光量P(細穴の中心軸と回転体の回転軸とのずれ情報の一例)をステージ制御部62に出力する(出力工程の一例)。 The output unit 63 outputs the incident light amount P 1 (an example of deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis of the rotating body) acquired by the light amount acquisition unit 61 to the stage control unit 62 (an example of the output process).

ステップS13(ステージ制御工程の一例)では、ステージ制御部62は、直動傾斜ステージ16を駆動する不図示のモータを制御し、直動傾斜ステージ16の傾斜を設定方向にステップ角だけ変更する。ここでは、直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜を変更するものとする。設定方向は、例えばX方向の図9に示す左方向であり、ステップ角は、例えば角度θである。 In step S13 (an example of the stage control step), the stage control unit 62 controls a motor (not shown) that drives the linear motion tilt stage 16, and changes the tilt of the linear motion tilt stage 16 by the step angle in the set direction. Here, it is assumed that the inclination of the linear motion inclination stage 16 in the X direction is changed. The setting direction is, for example, the left direction shown in FIG. 9 in the X direction, and the step angle is, for example, an angle θ 1 .

ステップS14(光量取得工程の一例)では、光量取得部61は、カメラ34を制御し、カメラ34への入射光量Pを測定する。入射光量Pは、入射光量Pの測定と同じ条件で測定する。出力部63は、光量取得部61が取得した入射光量Pをステージ制御部62に出力する。 In step S14 (an example of a light quantity acquisition step), the light quantity acquiring unit 61 controls the camera 34 to measure the amount of incident light P 2 to the camera 34. The incident light amount P 2 is measured under the same conditions as the measurement of the incident light amount P 1. The output unit 63 outputs the incident light amount P 2 of light quantity acquisition unit 61 has acquired to the stage control unit 62.

ステップS15では、ステージ制御部62は、入射光量P>入射光量Pであるかを判定する。入射光量P≦入射光量Pである場合、すなわち直動傾斜ステージ16の傾斜の変更によって入射光量が増加した場合、又は変化しない場合は、制御装置50はステップS12の処理を行う。すなわち、入射光量が減少するまでステップS12〜ステップS14の処理を繰り返す。 In step S15, the stage control unit 62 determines whether the incident light amount P 1 > the incident light amount P 2. When the incident light amount P 1 ≤ the incident light amount P 2, that is, when the incident light amount increases or does not change due to the change in the inclination of the linear motion tilt stage 16, the control device 50 performs the process of step S12. That is, the processes of steps S12 to S14 are repeated until the amount of incident light decreases.

一方、入射光量P>入射光量Pである場合、すなわち直動傾斜ステージ16の傾斜の変更によって入射光量が減少した場合は、制御装置50はステップS16の処理を行う。 On the other hand, when the incident light amount P 1 > the incident light amount P 2, that is, when the incident light amount is reduced due to the change in the inclination of the linear motion tilt stage 16, the control device 50 performs the process of step S16.

ステップS16では、ステージ制御部62は、ステップS13における設定方向を反転させる。例えば、ステップS13における設定方向がX方向の図9に示す左方向であれば、ここで設定される設定方向はX方向の図9に示す右方向となる。また、ステージ制御部62は、設定方向の反転回数をインクリメントする。 In step S16, the stage control unit 62 reverses the setting direction in step S13. For example, if the setting direction in step S13 is the left direction shown in FIG. 9 in the X direction, the setting direction set here is the right direction shown in FIG. 9 in the X direction. Further, the stage control unit 62 increments the number of inversions in the setting direction.

ステップS17では、ステージ制御部62は、設定方向の反転回数が2回を超えたか否かを判定する。設定方向の反転回数が2回を超えていない場合は、制御装置50はステップS12の処理を行う。すなわち、入射光量が減少するまでステップS12〜ステップS14の処理を繰り返す。一方、設定方向の反転回数が2回を超えた場合は、制御装置50はステップS18の処理を行う。 In step S17, the stage control unit 62 determines whether or not the number of inversions in the setting direction exceeds two times. If the number of inversions in the setting direction does not exceed two, the control device 50 performs the process of step S12. That is, the processes of steps S12 to S14 are repeated until the amount of incident light decreases. On the other hand, when the number of inversions in the setting direction exceeds two, the control device 50 performs the process of step S18.

ステップS18では、ステージ制御部62は、ステップS13におけるステップ角を相対的に小さいステップ角に設定する。例えば、ステップS13におけるステップ角が角度θであれば、ここで設定されるステップ角は例えば角度θ(<θ)である。続くステップS19では、ステージ制御部62は、設定方向の反転回数を0回にリセットする。 In step S18, the stage control unit 62 sets the step angle in step S13 to a relatively small step angle. For example, if the step angle in step S13 is the angle θ 1 , the step angle set here is, for example, the angle θ 2 (<θ 1 ). In the following step S19, the stage control unit 62 resets the number of inversions in the setting direction to 0.

ステップS20では、ステージ制御部62は、ステップS18で設定されたステップ角が、規定値である角度θTHを下回ったか否かを判定する。ステップ角が角度θTHを下回っていない場合は、制御装置50はステップS12の処理を行う。一方、ステップ角が角度θTHを下回った場合は、制御装置50は本フローチャートの処理を終了する。 In step S20, the stage control unit 62 determines whether or not the step angle set in step S18 is less than the specified value of the angle θ TH. If the step angle is not less than the angle θ TH , the control device 50 performs the process of step S12. On the other hand, when the step angle is less than the angle θ TH , the control device 50 ends the process of this flowchart.

以上のように、直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜を変更してカメラ34で受光する光量が大きくなる位置を探索することで、ワークWの細穴Hの中心軸AとZ方向とが成すX方向の角度を目標値以内にすることができる。Y方向についても同様に、直動傾斜ステージ16のY方向の傾斜を変更してカメラ34で受光する光量が大きくなる位置を探索することで、ワークWの細穴Hの中心軸AとZ方向とが成すY方向の角度を目標値以内にすることができる。 As described above, by changing the inclination of the linear motion inclination stage 16 in the X direction and searching for a position where the amount of light received by the camera 34 increases, the central axes A H and Z directions of the small hole H of the work W can be determined. The angle in the X direction formed by can be set within the target value. Similarly, in the Y direction, by changing the tilt of the linear motion tilt stage 16 in the Y direction and searching for a position where the amount of light received by the camera 34 increases, the central axes A H and Z of the narrow hole H of the work W The angle in the Y direction formed by the direction can be set within the target value.

同様に、直動傾斜ステージ16のX方向及びY方向の位置を変更してカメラ34で受光する光量が大きくなる位置を探索することで、ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にすることができる。 Similarly, by changing the positions of the linear motion tilting stage 16 in the X and Y directions and searching for a position where the amount of light received by the camera 34 increases, the central axis A H and the rotating body of the small hole H of the work W The deviation of the rotation axis A of 14 can be within the target value.

図9の209Bに示すように、細穴のアライメント工程後は、細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとが同軸になっている。 As shown in 209B of FIG. 9, after the small hole of the alignment process, the central axis A H of the small hole H and the rotational axis A R of the rotary body 14 is turned coaxially.

なお、ワークWの細穴Hの中心軸AとZ方向とが成すX方向及びY方向の角度を目標値以内にした後、カメラ34によってワークWの細穴Hの上側開口Oを観察し、カメラ34の撮影範囲の中心に上側開口Oが位置するように直動傾斜ステージ16のX方向及びY方向の位置を変更することで、ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にしてもよい。 Note that after the central axis A H and the angle in the Z-direction and X-direction and Y-direction formed by the small holes H of the workpiece W within the target value, observing the upper opening O U of small holes H of the workpiece W by the camera 34 and, by changing the position of the X and Y directions of the linear tilting stage 16 such that the upper opening O U in the center of the shooting range of the camera 34 is located, the central axis a H of the small hole H of the workpiece W deviation between the rotational axis a R of the rotary body 14 may be within the target value.

このように、本実施形態に係るアライメント方法によれば、細穴Hの中心軸Aを回転体14の回転軸Aにアライメントすることができる。本実施形態に係るアライメント方法は、細穴Hが500μm以下の径の極小径穴である場合に有効である。さらに、細穴Hの径が200μm以下であり、プローブ30の径が100μm以下である場合に、特に有効である。なお、径が500μmより大きい細穴Hであってもよい。 Thus, according to the alignment method according to the present embodiment, it is possible to align the center axis A H of the fine hole H to the rotation axis A R of the rotary body 14. The alignment method according to the present embodiment is effective when the small hole H is a very small hole having a diameter of 500 μm or less. Further, it is particularly effective when the diameter of the small hole H is 200 μm or less and the diameter of the probe 30 is 100 μm or less. The small hole H having a diameter larger than 500 μm may be used.

なお、出力部63は、光量取得部61から取得した入射光量Pに基づく細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれ情報を不図示の出力インターフェースなどに出力(出力工程の一例)してもよい。ユーザは、出力されたずれ情報に基づいて直動傾斜ステージ16を手動で動作させることで、ワークWの細穴Hの中心軸Aを回転体14の回転軸Aにアライメントすることができる。 The output unit 63 outputs the deviation information between the central axis A H of the small hole H based on the amount of incident light P 1 obtained from the light quantity acquisition unit 61 and the rotation axis A R of the rotary body 14, such as a not shown output interface (Example of output process) may be used. User, a linear tilting stage 16 by operating manually, it is possible to align the center axis A H of the small hole H of the workpiece W to the rotation axis A R of the rotary body 14 based on the output displacement information ..

<光源及びワークの下側開口の位置>
光源19及びワークWの下側開口Oの位置を、直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜軸A及びY方向の傾斜軸の位置に一致させる構成が好ましい。
<Position of light source and lower opening of work>
The position of the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W, configured to match the position of the tilt axis of the tilt axis A X and Y directions of the X direction of the linear motion tilting stage 16 is preferred.

図11及び図12は、それぞれ直動傾斜ステージ16の傾斜の変更前後のカメラ34と光源19との位置関係を示す図である。図11及び図12では、ワークWを断面で示している。図11では、光源19及びワークWの下側開口Oの位置と直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜軸Aの位置とが相対的に離れている場合を示している。また、図12では、光源19及びワークWの下側開口Oの位置と直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜軸Aの位置とが一致している場合を示している。 11 and 12 are diagrams showing the positional relationship between the camera 34 and the light source 19 before and after the tilt change of the linear motion tilt stage 16, respectively. In FIGS. 11 and 12, the work W is shown in cross section. 11 shows a case where the position of the tilt axis A X of the X direction of the lower opening O D position and linear motion tilting stage 16 of the light source 19 and the workpiece W is relatively distant. Further, FIG. 12 shows a case where the position of the tilt axis A X of the X direction of the light source 19 and the position and linear motion tilting stage 16 of the lower opening O D of the workpiece W match.

図11の211Aに示した状態では、カメラ34の光軸A上に光源19及びワークWの下側開口Oが配置されている。また、図11の211Bは、211Aに示した状態から直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜を変更した状態を示している。211Bに示すように、光源19及びワークWの下側開口Oは、カメラ34の光軸A上から外れてしまう。 In the state shown in 211A in FIG. 11, the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W on the optical axis A C of the camera 34 is disposed. Further, 211B in FIG. 11 shows a state in which the inclination of the linear motion inclination stage 16 in the X direction is changed from the state shown in 211A. As shown in 211B, the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W is deviated from the optical axis A C of the camera 34.

これに対し、図12の212Aに示した状態では、図11の211Aと同様に、カメラ34の光軸A上に光源19及びワークWの下側開口Oが配置されている。また、図12の212Bは、212Aに示した状態から直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜を変更した状態を示している。212Bに示すように、直動傾斜ステージ16の傾斜が変更されても、光源19及びワークWの下側開口Oは、カメラ34の光軸A上から移動しない。 In contrast, in the state shown in 212A in FIG. 12, as with 211A of FIG. 11, the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W on the optical axis A C of the camera 34 is disposed. Further, 212B in FIG. 12 shows a state in which the tilt of the linear motion tilt stage 16 in the X direction is changed from the state shown in 212A. As shown in 212B, be changed slope of the linear tilting stage 16, the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W is not moved from the optical axis A C of the camera 34.

このように、光源19及びワークWの下側開口Oの位置と直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜軸Aとを一致させることで、直動傾斜ステージ16のX方向の傾斜を変更した場合であっても光源19及びワークWの下側開口Oがカメラ34の光軸A上から移動しないため、光量測定への影響が少なく、より高精度にワークWの細穴Hを位置決めすることが可能となる。同様に、光源19及びワークWの下側開口Oの位置と直動傾斜ステージ16のY方向の傾斜軸とを一致させることで、直動傾斜ステージ16のY方向の傾斜を変更した場合であっても光源19及びワークWの下側開口Oがカメラ34の光軸A上から移動しないため、光量測定への影響が少なく、より高精度にワークWの細穴Hを位置決めすることが可能となる。 Thus, by matching the tilt axis A X of the X direction of the light source 19 and below the workpiece W side opening O D position and linear motion tilting stage 16, changing the inclination of the X-direction of the linear motion tilting stage 16 since the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W even when no movement from the optical axis a C of the camera 34, less affected by the light amount measurement, the small hole H of the workpiece W more accurately It becomes possible to position. Similarly, by matching the tilt axis position and Y-direction of the linear motion tilting stage 16 of the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W, or when changing the inclination of the Y-direction of the linear motion tilting stage 16 since the lower opening O D of the light source 19 and the workpiece W even when not moved from the optical axis a C of the camera 34, the influence of the light amount measurement is small, to position the small hole H of the workpiece W more accurately Is possible.

<光源の他の態様>
ワークWの形状によっては、下側開口Oをワーク設置治具18と対向させることができない場合がある。図13は、特殊な形状のワークWをワーク設置治具18に載置した様子を示す図である。図13では、ワークWを断面で示している。図13に示すワークWは、細穴Hの下側開口O側にワークWの他の部分が配置されている。このため、ワーク設置治具18に配置された光源19からZ方向の上方に光を出射しても、細穴Hの下側開口Oから光を入射させることができない。
<Other aspects of light source>
Depending on the shape of the workpiece W, it may not be possible to face the workpiece setting jig 18 a lower opening O D. FIG. 13 is a diagram showing a state in which a work W having a special shape is placed on the work installation jig 18. In FIG. 13, the work W is shown in cross section. Workpiece W shown in FIG. 13, other portions of the workpiece W is disposed on the lower opening O D side of the small hole H. Therefore, even when emitted light above the Z-direction from the light source 19 disposed on the workpiece setting jig 18 can not be made incident light from the lower opening O D of the fine hole H.

また、図13に示すワークWは、細穴Hの下側開口O側の空間が狭い。このため、光源を挿入するスペースが不足しており、下側開口O側に光源を配置することができない。 Further, the workpiece W shown in FIG. 13, a narrow lower opening O D side of the space of the small hole H. Therefore, space for inserting the light source and is insufficient, it is impossible to place the light source on the lower opening O D side.

このような課題に対し、ワークWの細穴Hの下側開口O側に柔軟性を有する散乱体を挿入して、散乱体に光を入射させることで下側開口Oから光を入射させてもよい。 For such problems, by inserting a scatterer having a flexible lower opening O D side of the small hole H of the workpiece W, the incident light from the lower opening O D by light is incident on the scatterer You may let me.

図14は、ワークWの細穴Hの下側開口O側への散乱体84の挿入を示す図である。図14では、ワークWを断面で示している。図14の214Aは散乱体84の挿入前を示し、214Bは挿入後を示している。 Figure 14 is a diagram showing the insertion of the scattering body 84 to the lower opening O D side of the small hole H of the workpiece W. In FIG. 14, the work W is shown in cross section. 214A in FIG. 14 shows before the insertion of the scatterer 84, and 214B shows after the insertion.

散乱体84は、弾性及び柔軟性を有する連続気泡構造体のスポンジである。散乱体84は、細穴Hの下側開口O側に配置される。散乱体84は柔軟性を有するので、下側開口O側の狭いスペースに挿入することができる。散乱体84には、光源70が取り付けられる。光源70は、散乱体84に光を入射させる。光源70から散乱体84に入射された光は、散乱体84の内部を多重散乱し、下側開口Oに入射される。 The scatterer 84 is a sponge of an open cell structure having elasticity and flexibility. Scatterer 84 is disposed below the opening O D side of the small hole H. Because the scatterer 84 has flexibility, it can be inserted into the narrow space under the opening O D side. A light source 70 is attached to the scatterer 84. The light source 70 causes light to enter the scatterer 84. Light incident on the scatterer 84 from the light source 70, the inside of the scattering medium 84 and multiple scattering is incident on the lower opening O D.

このような散乱体84を下側開口O側に配置することで、散乱体84が多重散乱による面光源を形成することができる。したがって、ワークWの細穴Hの下側開口Oから光を適切に入射させることができる。また、散乱体84は、下側開口O側のワークWの形状に沿って変形するため、厳密な形状成形や位置決めが不要であり、低コストであるという効果がある。さらに、散乱体84は、柔軟性を有するためにワークWを傷つける懸念がないという効果がある。 Such scatterer 84 by arranging the lower opening O D side, it is possible scatterers 84 to form a surface light source due to multiple scattering. Therefore, it is possible to appropriately light enters from the lower opening O D of small holes H of the workpiece W. Also, the scatterer 84 to deform along the shape of the lower opening O D side of the workpiece W, it is unnecessary to exact shape molding and positioning, there is an effect that a low cost. Further, since the scatterer 84 has flexibility, there is no concern that the work W will be damaged.

〔第2の実施形態〕
図15は、第2の実施形態に係る内面形状測定機74の構成を示す概略図である。内面形状測定機10と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図15に示すように、内面形状測定機74は、ワーク設置治具18の上面に乱反射体76を備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 15 is a schematic view showing the configuration of the inner surface shape measuring machine 74 according to the second embodiment. The same reference numerals are given to the parts common to the inner surface shape measuring machine 10, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 15, the inner surface shape measuring machine 74 includes a diffuse reflector 76 on the upper surface of the work installation jig 18.

乱反射体76は、ワーク設置治具18に設置されたワークWの下側開口Oから出射した光を反射して再びワークWの下側開口Oに入射させるための反射部材である。乱反射体76は、方向性を持たせないため、反射面に入射した入射光の反射角がランダムになるように反射面が構成されている。乱反射体76は、光の反射率の高い、白色等の色を有することが望ましい。 Diffuse reflection member 76 is a reflective member for entering the lower opening O D again workpiece W by reflecting the light emitted from the lower opening O D of the installed workpiece W to workpiece setting jig 18. Since the diffused reflector 76 does not have directionality, the reflecting surface is configured so that the reflecting angles of the incident light incident on the reflecting surface are random. It is desirable that the diffuse reflector 76 has a color such as white, which has high light reflectance.

図16は、内面形状測定機74の電気的構成を示すブロック図である。内面形状測定機10と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図16に示すように、内面形状測定機74は、カメラ34に同軸落射照明光学系35を含む。同軸落射照明光学系35(同軸照明光学系の一例)は、不図示の照明光源と、照明光源からの光をカメラ34の光軸A(受光部の受光方向の一例)と同軸の照明光として出射する不図示のハーフミラーと、を備える。 FIG. 16 is a block diagram showing an electrical configuration of the inner surface shape measuring machine 74. The same reference numerals are given to the parts common to the inner surface shape measuring machine 10, and detailed description thereof will be omitted. As shown in FIG. 16, the inner surface shape measuring machine 74 includes a coaxial epi-illumination optical system 35 in the camera 34. Coaxial (an example of a coaxial illumination optical system) incident-light illumination optical system 35 includes an illumination light source (not shown) (an example of a light receiving direction of the light receiving portion) optical axis A C of the light from the illumination light source camera 34 and coaxial illumination light It is provided with a half mirror (not shown) that emits light as.

図17は、同軸落射照明光学系35(図17では不図示)からワークWの細穴Hの上側開口Oに入射する入射光のうち、細穴Hを通過して下側開口Oから出射する出射光が乱反射体76に入射する様子を示す図である。図17では、ワークWを断面で示している。図17の217Aに示すワークWと217Bに示すワークWとでは、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が異なっており、217Bに示すワークWの方が細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい。 17, among the light incident from the coaxial incident illumination optical system 35 (in FIG. 17 not shown) to the upper opening O U of small holes H of the workpiece W, from the lower opening O D passes through the small hole H It is a figure which shows the state which the emitted light is incident on the diffuse reflector 76. In FIG. 17, the work W is shown in cross section. The angle formed by the central axis AH of the small hole H and the Z direction is different between the work W shown in 217A of FIG. 17 and the work W shown in 217B, and the work W shown in 217B is the center of the small hole H. The angle formed by the axes A H and the Z direction is relatively small.

217Aに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に大きい場合は、細穴Hの内壁での多重散乱により、下側開口Oから出射する出射光の光量が相対的に小さくなる。このため、下側開口Oから出射する出射光のうち乱反射体76によって反射して再び下側開口Oに入射する光の光量も相対的に小さくなり、上側開口Oから出射する出射光の光量も相対的に小さくなる。 As shown in 217A, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively large, by multiple scattering at the inner wall of the small hole H, the outgoing light emitted from the lower opening O D The amount of light is relatively small. Therefore, the amount of light incident on the lower opening O D again reflected by the diffuse reflection 76 of the outgoing light emitted from the lower opening O D becomes relatively small, the emission light emitted from the upper opening O U The amount of light is also relatively small.

また、217Bに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい場合は、細穴Hの内壁での反射が少なく、下側開口Oから出射する出射光の光量が相対的に大きくなる。このため、下側開口Oから出射する出射光のうち乱反射体76によって反射して再び下側開口Oに入射する光の光量も相対的に大きくなり、上側開口Oから出射する出射光の光量も相対的に大きくなる。 Further, as shown in 217B, the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H be relatively small, less reflection at the inner wall of the small hole H, exiting the lower opening O D The amount of emitted light becomes relatively large. Therefore, the amount of light incident on the lower opening O D again reflected by the diffuse reflection 76 of the outgoing light emitted from the lower opening O D also becomes relatively large, the outgoing light emitted from the upper opening O U The amount of light is also relatively large.

内面形状測定機74は、同軸落射照明光学系35からワークWの細穴Hの第1の開口に相当する上側開口Oに入射した入射光のうち細穴Hを通過して第2の開口に相当する下側開口Oから出射し、乱反射体76によって反射して再び下側開口Oに入射し、細穴Hを通過して上側開口Oから出射した出射光をカメラ34により受光し、受光量が大きくなるように直動傾斜ステージ16の傾斜を変更することで、細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にする。 Inner surface profile measuring instrument 74, the second opening passes through the small hole H of the incident light incident from the coaxial incident illumination optical system 35 to the upper opening O U corresponding to the first opening of the small hole H of the workpiece W emitted from the lower opening O D corresponding to incident on the lower opening O D again reflected by the diffuse reflection member 76, receiving the emitted light from the upper opening O U through the small hole H by the camera 34 and, by changing the inclination of the linear tilting stage 16 so that the light receiving amount is large, the deviation between the center axis a H of the small hole H and the rotation axis a R of the rotary body 14 within the target value.

ワーク設置治具18に配置した反射部材が鏡面反射体である場合には、反射光に指向性が生じるため、直動傾斜ステージ16の傾斜を変更した際に反射部材の向きが変わってしまうことによる効果を含んでカメラ34への入射光量が変化する。内面形状測定機74では、反射部材として乱反射する乱反射体76を用いたため、ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれに応じたカメラ34への入射光量の変化を測定することができる。 When the reflective member arranged on the work installation jig 18 is a specular reflector, the reflected light has directivity, so that the orientation of the reflective member changes when the tilt of the linear motion tilt stage 16 is changed. The amount of light incident on the camera 34 changes, including the effect of. In the inner surface profile measuring instrument 74, for using a diffuse reflection member 76 to diffuse as a reflection member, incident to the camera 34 in accordance with the deviation between the central axis A H of the small hole H of the workpiece W with the rotational axis A R of the rotary body 14 The change in the amount of light can be measured.

なお、図13に示したワークWは、細穴Hの下側開口O側にワークWの他の部分が配置されている。このため、同軸落射照明光学系35(図13では不図示)からワークWの細穴Hの上側開口Oに光を入射させても、細穴Hを通過して下側開口Oから出射した光をワーク設置治具18の上面の乱反射体76に入射させることができない。 Incidentally, the work W shown in FIG. 13, other portions of the workpiece W is disposed on the lower opening O D side of the small hole H. Therefore, emitted from a coaxial epi-illumination optical system 35 (not shown in FIG. 13) even if light is incident on the upper opening O U of small holes H of the workpiece W, from the lower opening O D passes through the small hole H The light cannot be incident on the diffused reflector 76 on the upper surface of the work installation jig 18.

また、図13に示すワークWは、細穴Hの下側開口O側の空間が狭いが、下側開口O側に乱反射体76を挿入することは可能である。しかしながら、下側開口O側の空間が狭いために精密な位置決めが必要となる。また、乱反射体76とワークWとが衝突し、ワークWを傷つけてしまう可能性がある。 Further, the workpiece W shown in FIG. 13, although the narrow lower opening O D side of the space of the small hole H, it is possible to insert the diffuse reflection member 76 to the lower opening O D side. However, it is necessary to precisely positioned for a narrow space of the lower opening O D side. Further, the diffuse reflector 76 and the work W may collide with each other and damage the work W.

このような課題に対し、ワークWの細穴Hの下側開口O側に柔軟性を有する反射体を挿入してもよい。 For such problems, it may be inserted reflector having a flexible lower opening O D side of the small hole H of the workpiece W.

図18は、ワークWの細穴Hの下側開口O側へのスポンジ状の反射体80の挿入を示す図である。図18では、ワークWを断面で示している。図18の218Aはスポンジ状の反射体80の挿入前を示し、218Bは挿入後を示している。 Figure 18 is a diagram showing the insertion of a sponge-like reflector 80 to the lower opening O D side of the small hole H of the workpiece W. In FIG. 18, the work W is shown in cross section. 218A in FIG. 18 shows before the sponge-like reflector 80 is inserted, and 218B shows after the insertion.

スポンジ状の反射体80は、弾性及び柔軟性を有する光反射部材である。スポンジ状の反射体80は、細穴Hの上側開口Oから入射した光を下側開口O側において細穴Hに反射させる。スポンジ状の反射体80は、光の反射率の高い、白色等の色を有することが望ましい。スポンジ状の反射体80は柔軟性を有するので、下側開口O側の狭いスペースに挿入することができる。 The sponge-like reflector 80 is a light reflecting member having elasticity and flexibility. Spongy reflector 80 reflects the small hole H light incident from the upper opening O U of small holes H in the lower opening O D side. It is desirable that the sponge-like reflector 80 has a color such as white, which has high light reflectance. Since the sponge-like reflector 80 has flexibility, it can be inserted into the narrow space under the opening O D side.

このようなスポンジ状の反射体80を下側開口O側へ挿入することで、特殊な形状のワークWであっても下側開口Oから出射した光を反射して再びワークWの下側開口Oに入射させることができる。したがって、内面形状測定機74は、カメラ34の受光量が大きくなるように直動傾斜ステージ16の傾斜を変更することで、細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にすることができる。スポンジ状の反射体80は、下側開口O側のワークWの形状に沿って変形するため、厳密な形状成形や位置決めが不要であり、低コストであるという効果がある。さらに、スポンジ状の反射体80は、柔軟性を有するためにワークWを傷つける懸念がないという効果がある。 Under such a sponge-like reflector 80 by inserting into the lower opening O D side, again workpiece W by reflecting the light emitted from the lower opening O D be a workpiece W specially shaped it can be incident on the side opening O D. Accordingly, the inner surface shape measuring machine 74, that the received light quantity of the camera 34 to change the inclination of the linear tilting stage 16 so as to increase a rotating shaft A R of the rotary body 14 and the central axis A H of the small hole H The deviation can be within the target value. Spongy reflector 80 to deform along the shape of the lower opening O D side of the workpiece W, it is unnecessary to exact shape molding and positioning, there is an effect that a low cost. Further, since the sponge-like reflector 80 has flexibility, there is an effect that there is no concern of damaging the work W.

また、図19は、ワークWの細穴Hの下側開口O側への粘土状の反射体82の挿入を示す図である。図19では、ワークWを断面で示している。図19の219Aは粘土状の反射体82の挿入前を示し、219Bは挿入後を示している。 Further, FIG. 19 is a diagram showing the insertion of a clay-like reflector 82 to the lower opening O D side of the small hole H of the workpiece W. In FIG. 19, the work W is shown in cross section. 219A in FIG. 19 shows before the insertion of the clay-like reflector 82, and 219B shows after the insertion.

粘土状の反射体82は、可塑性及び柔軟性を有する光反射部材である。粘土状の反射体82は、細穴Hの上側開口Oから入射した光を下側開口O側において細穴Hに反射させる。粘土状の反射体82は、光の反射率の高い、白色等の色を有することが望ましい。粘土状の反射体82は柔軟性を有するので、下側開口O側の狭いスペースに挿入することができる。 The clay-like reflector 82 is a light reflecting member having plasticity and flexibility. Clay-like reflector 82 reflects the small hole H light incident from the upper opening O U of small holes H in the lower opening O D side. It is desirable that the clay-like reflector 82 has a color such as white, which has high light reflectance. Since clay-like reflector 82 has flexibility, it can be inserted into the narrow space under the opening O D side.

このような粘土状の反射体82を下側開口O側へ挿入することで、特殊な形状のワークWであっても下側開口Oから出射した光を反射して再びワークWの下側開口Oに入射させることができる。したがって、内面形状測定機74は、カメラ34の受光量が大きくなるように直動傾斜ステージ16の傾斜を変更することで、細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを目標値以内にすることができる。粘土状の反射体82は、下側開口O側のワークWの形状に沿って変形するため、厳密な形状成形や位置決めが不要であり、低コストであるという効果がある。さらに、粘土状の反射体82は、柔軟性を有するためにワークWを傷つける懸念がないという効果がある。 Under such a clay-like reflector 82 by inserting into the lower opening O D side, again workpiece W by reflecting the light emitted from the lower opening O D be a workpiece W specially shaped it can be incident on the side opening O D. Accordingly, the inner surface shape measuring machine 74, that the received light quantity of the camera 34 to change the inclination of the linear tilting stage 16 so as to increase a rotating shaft A R of the rotary body 14 and the central axis A H of the small hole H The deviation can be within the target value. Clay-like reflector 82 to deform along the shape of the lower opening O D side of the workpiece W, it is unnecessary to exact shape molding and positioning, there is an effect that a low cost. Further, since the clay-like reflector 82 has flexibility, there is an effect that there is no concern of damaging the work W.

〔第3の実施形態〕
ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを検出する他の実施形態として、エアを使った方式、及び超音波を使った方式が考えられる。
[Third Embodiment]
As another embodiment for detecting the deviation between the center axis A H of the small hole H of the workpiece W with the rotational axis A R of the rotary body 14, a method that uses air, and method using ultrasonic waves is considered.

図20は、エアを使用してワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを検出する場合の概略図である。図20では、ワークWを断面で示している。 Figure 20 is a schematic diagram in the case of detecting a shift between the rotation axis A R of the central axis A H of the small hole H of the workpiece W rotating member 14 using air. In FIG. 20, the work W is shown in cross section.

ワークWは、ワーク保持部材86の内部に第1の開口に相当する下側開口O側が部分的に挿入されて保持される。図20では、ワーク保持部材86を断面で示している。ワークWとワーク保持部材86との間には環状のガスケット88が配置され、ワーク保持部材86の内部の空間は気密性が保たれる。 Workpiece W, the lower opening O D side which corresponds to the first opening in the interior of the workpiece holding member 86 is held by being inserted partially. In FIG. 20, the work holding member 86 is shown in cross section. An annular gasket 88 is arranged between the work W and the work holding member 86, and the space inside the work holding member 86 is maintained in airtightness.

ワーク保持部材86は、空気供給穴86Aを有する。空気供給穴86Aには、圧力空気源90が接続される。圧力空気源90(圧力気体源の一例)は、空気供給穴86Aを介してワーク保持部材86の内部の空間にコンプレッサで圧縮した空気(気体の一例)を供給する。圧力空気源90は、窒素ガスなどの不活性ガスやアルゴンガスなどの炭酸ガスを供給するガスボンベであってもよい。 The work holding member 86 has an air supply hole 86A. A compressed air source 90 is connected to the air supply hole 86A. The pressure air source 90 (an example of a pressure gas source) supplies air compressed by a compressor (an example of a gas) to the space inside the work holding member 86 through the air supply hole 86A. The pressure air source 90 may be a gas cylinder that supplies an inert gas such as nitrogen gas or a carbon dioxide gas such as argon gas.

ワーク保持部材86に保持されたワークWの第2の開口に相当する上側開口O側には、両端が開口し内部が空洞の筒92が配置される。図20では、筒92を断面で示している。筒92は、空洞の中心軸が回転体14の回転軸Aと同軸上にアライメントされている。筒92のアライメントは、カメラ34のアライメント工程と同様に調整することができる。 The upper opening O U side corresponding to the second opening of the workpiece W held by the workpiece holding member 86, both ends open internal are arranged cylinder 92 of the cavity. In FIG. 20, the cylinder 92 is shown in cross section. Cylinder 92, the central axis of the cavity is aligned coaxially with the rotation axis A R of the rotary body 14. The alignment of the cylinder 92 can be adjusted in the same manner as the alignment process of the camera 34.

筒92の内部には、熱式の気体流量計94が配置される。熱式の気体流量計94は、筒92の内部を通過する気体が高温の金属配線を冷却することによる金属配線の電気抵抗の変化を気体の流量の変化として検出する。気体流量計94は熱式に限定されず、浮き子式、羽根車式、オリフィス式などの既知の手法を適用することができる。筒92及び気体流量計94により、Z方向の指向性を選別して気体の流量を取得する。 A thermal gas flow meter 94 is arranged inside the cylinder 92. The thermal gas flow meter 94 detects a change in the electrical resistance of the metal wiring due to the gas passing through the inside of the cylinder 92 cooling the high-temperature metal wiring as a change in the flow rate of the gas. The gas flow meter 94 is not limited to the thermal type, and known methods such as a float type, an impeller type, and an orifice type can be applied. The directivity in the Z direction is selected by the cylinder 92 and the gas flow meter 94 to obtain the gas flow rate.

圧力空気源90からワーク保持部材86に供給された空気は、ワークWの下側開口Oから細穴Hに流入し、細穴Hを通過して上側開口Oから流出する。上側開口Oから流出した空気は筒92に流入し、筒92に流入した空気の流量が気体流量計94(流量取得部の一例)によって測定される(流量取得工程の一例)。 The air supplied to the workpiece holding member 86 from the pressure air source 90 flows from the lower opening O D of the workpiece W in the fine hole H, and flows out from the upper opening O U through the small hole H. Air flowing from the upper opening O U flows into the cylinder 92, the flow rate of air flowing into the cylinder 92 is measured by the gas flow meter 94 (an example of a flow obtaining unit) (an example of a flow obtaining step).

ここで、筒92の中心軸は回転体14の回転軸Aと同軸であるため、ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれが小さいほど筒92に流入する空気が増加する。 Since the central axis of the cylinder 92 is the rotation axis A R and coaxial with the rotary body 14, as the deviation of the rotation axis A R of the central axis A H of the small hole H of the workpiece W rotating body 14 is smaller cylinder The air flowing into 92 increases.

図20の220Aに示すワークWと220Bに示すワークWとでは、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が異なっており、220Bに示すワークWの方が細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい。 The angle formed by the central axis A H of the small hole H and the Z direction is different between the work W shown in 220A and the work W shown in 220B, and the work W shown in 220B is the center of the small hole H. The angle formed by the axes A H and the Z direction is relatively small.

220Aに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に大きい場合は、ワークWの上側開口Oから流出して筒92の内部に流入した空気は、筒92の空洞の内壁にぶつかり、流れが阻害される。このため、気体流量計94によって測定される流量が相対的に小さくなる。 As shown in 220A, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively large, air flowing flows out of the upper opening O U of the workpiece W inside the cylinder 92, It hits the inner wall of the cavity of the cylinder 92 and the flow is obstructed. Therefore, the flow rate measured by the gas flow meter 94 becomes relatively small.

また、220Bに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい場合は、ワークWの上側開口Oから流出して筒92の内部に流入した空気は、筒92の空洞の内壁によって流れが阻害される量が減少する。このため、気体流量計94によって測定される流量が相対的に大きくなる。 Further, as shown in 220B, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively small, has flowed to flow out from the upper opening O U of the workpiece W inside the cylinder 92 the air Reduces the amount of flow obstructed by the inner wall of the cavity of the cylinder 92. Therefore, the flow rate measured by the gas flow meter 94 becomes relatively large.

このように、筒92及び気体流量計94により空気流の指向性を選別することで、ワークWの細穴Hの回転軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを検出することができる。エアを使用する方式は、構成が簡単であり、低コストで実現可能である。 Thus, by selecting the directivity of the air stream by the cylinder 92 and the gas flow meter 94, detecting a deviation of the rotation axis A H of the small hole H of the workpiece W with the rotational axis A R of the rotary body 14 Can be done. The method using air is simple in configuration and can be realized at low cost.

〔第4の実施形態〕
図21は、超音波を使用してワークWの細穴Hの回転軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを検出する場合の概略図である。図21では、ワークWを断面で示している。
[Fourth Embodiment]
Figure 21 is a schematic view when using ultrasound to detect the deviation of the rotation axis A R of the rotary body 14 and the rotation axis A H of the small hole H of the workpiece W. In FIG. 21, the work W is shown in cross section.

ワークWの第1の開口に相当する下側開口O側には、超音波発生源96が配置される。超音波発生源96は、Z方向の上方に向けて超音波を出射する。超音波とは、人間の耳には聞こえない20kHz以上数GHz以下の周波数の音波である。 The lower opening O D side which corresponds to the first aperture of the workpiece W, ultrasonic transducer 96 is disposed. The ultrasonic wave generation source 96 emits ultrasonic waves upward in the Z direction. Ultrasound is a sound wave having a frequency of 20 kHz or more and several GHz or less, which is inaudible to the human ear.

ワークWの第2の開口に相当する上側開口O側には、両端が開口し内部が空洞の筒97が配置される。図21は、筒97を断面で示している。筒97は、空洞の中心軸が回転体14の回転軸Aと同軸上にアライメントされている。筒97のアライメントは、カメラ34のアライメント工程と同様に調整することができる。 The upper opening O U side corresponding to the second opening of the workpiece W, both ends open internal are arranged cylinder 97 of the cavity. FIG. 21 shows the cylinder 97 in cross section. Cylinder 97, the central axis of the cavity is aligned coaxially with the rotation axis A R of the rotary body 14. The alignment of the cylinder 97 can be adjusted in the same manner as the alignment process of the camera 34.

筒97の内部には、超音波検出器98が配置される。超音波検出器98は、筒97に入射した超音波の強度を検出する。超音波発生源96及び超音波検出器98としては、圧電セラミックスを利用した方式などの既知の構成を適用することができる。筒97及び超音波検出器98により、Z方向の指向性を選別して超音波の強度を取得する。 An ultrasonic detector 98 is arranged inside the cylinder 97. The ultrasonic detector 98 detects the intensity of the ultrasonic waves incident on the cylinder 97. As the ultrasonic wave generation source 96 and the ultrasonic wave detector 98, known configurations such as a method using piezoelectric ceramics can be applied. The directivity in the Z direction is selected by the cylinder 97 and the ultrasonic detector 98 to acquire the intensity of ultrasonic waves.

超音波発生源96からZ方向の上方に向けて出射された超音波は、ワークWの下側開口Oから細穴Hに入射し、細穴Hを通過して上側開口Oから出射する。上側開口Oから出射した超音波は筒97に入射し、筒97に入射した超音波の強度が超音波検出器98(強度取得部の一例)によって測定される(強度取得工程の一例)。 The ultrasonic wave emitted toward the ultrasonic transducer 96 above the Z-direction is incident from the lower opening O D of the workpiece W in the fine hole H, emitted from the upper opening O U through the small hole H .. Ultrasound emitted from the upper opening O U enters the cylinder 97, the intensity of the ultrasonic wave incident on the cylindrical 97 is measured by the ultrasonic detector 98 (an example of the intensity obtaining section) (an example of the intensity obtaining step).

ここで、筒97の中心軸は回転体14の回転軸Aと同軸であるため、ワークWの細穴Hの中心軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれが小さいほど筒97に入射する超音波が増加する。 Since the central axis of the cylinder 97 is the rotation axis A R and coaxial with the rotary body 14, as the deviation of the rotation axis A R of the central axis A H of the small hole H of the workpiece W rotating body 14 is smaller cylinder The ultrasonic waves incident on 97 increase.

図21の221Aに示すワークWと221Bに示すワークWとでは、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が異なっており、221Bに示すワークWの方が細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい。 The angle formed by the central axis A H of the small hole H and the Z direction is different between the work W shown in 221A of FIG. 21 and the work W shown in 221B, and the work W shown in 221B is the center of the small hole H. The angle formed by the axes A H and the Z direction is relatively small.

221Aに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に大きい場合は、ワークWの上側開口Oから出射して筒97の内部に入射した超音波は、筒97の空洞の内壁にぶつかり、減衰する。このため、超音波検出器98によって測定される超音波の強度が相対的に小さくなる。 As shown in 221A, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively large, the ultrasonic incident is emitted from the upper opening O U of the workpiece W inside the cylinder 97 , It hits the inner wall of the cavity of the cylinder 97 and attenuates. Therefore, the intensity of the ultrasonic wave measured by the ultrasonic detector 98 becomes relatively small.

また、221Bに示すように、細穴Hの中心軸AとZ方向とが成す角度が相対的に小さい場合は、上側開口Oから出射して筒92の内部に入射した空気は、細穴Hの空洞の内壁によって減衰する量が減少する。このため、超音波検出器98によって測定される超音波の強度が相対的に大きくなる。 Further, as shown in 221B, when the angle formed by the center axis A H and Z direction fine hole H is relatively small, the air that enters the interior of the tube 92 is emitted from the upper opening O U, fine The amount of attenuation is reduced by the inner wall of the cavity in the hole H. Therefore, the intensity of the ultrasonic wave measured by the ultrasonic detector 98 becomes relatively high.

このように、筒97及び超音波検出器98により超音波の指向性を選別することで、ワークWの細穴Hの回転軸Aと回転体14の回転軸Aとのずれを検出することができる。超音波を使用する方式は、エアを使用する方式と同様に、構成が簡単であり、低コストで実現可能である。 Thus, by selecting the ultrasonic directivity by the cylinder 97 and the ultrasonic detector 98, for detecting a deviation of the rotation axis A H of the small hole H of the workpiece W with the rotational axis A R of the rotary body 14 be able to. Similar to the method using air, the method using ultrasonic waves has a simple configuration and can be realized at low cost.

〔その他〕
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
〔others〕
The technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. The configurations and the like in each embodiment can be appropriately combined between the respective embodiments without departing from the spirit of the present invention.

10…内面形状測定機
12…本体ベース
14…回転体
16…直動傾斜ステージ
18…ワーク設置治具
19…光源
20…コラム
22…キャリッジ
24…アーム
28…変位検出器
30…プローブ
33…直動傾斜機構
34…カメラ
35…同軸落射照明光学系
36…カメラアライメント用変位検出器
38…光ファイバ
40…反射ミラー
42…接触子
50…制御装置
52…測定制御部
54…変位取得部
56…真円度計算部
57…カメラ変位取得部
59…カメラ位置傾斜制御部
61…光量取得部
62…ステージ制御部
63…出力部
74…内面形状測定機
76…乱反射体
80…スポンジ状の反射体
82…粘土状の反射体
84…散乱体
86…ワーク保持部材
86A…空気供給穴
88…ガスケット
90…圧力空気源
92…筒
94…気体流量計
96…超音波発生源
97…筒
98…超音波検出器
…光軸
…中心軸
…回転軸
…X方向の傾斜軸
H…細穴
…下側開口
…上側開口
SA、SB、S1〜S4、S11〜S20…内面形状測定機のアライメント方法の処理の各ステップ
W…ワーク
10 ... Inner surface shape measuring machine 12 ... Main body base 14 ... Rotating body 16 ... Linear tilt stage 18 ... Work installation jig 19 ... Light source 20 ... Column 22 ... Carriage 24 ... Arm 28 ... Displacement detector 30 ... Probe 33 ... Linear motion Tilt mechanism 34 ... Camera 35 ... Coaxial epi-illumination optical system 36 ... Displacement detector for camera alignment 38 ... Optical fiber 40 ... Reflection mirror 42 ... Contact 50 ... Control device 52 ... Measurement control unit 54 ... Displacement acquisition unit 56 ... Perfect circle Degree calculation unit 57 ... Camera displacement acquisition unit 59 ... Camera position tilt control unit 61 ... Light amount acquisition unit 62 ... Stage control unit 63 ... Output unit 74 ... Inner surface shape measuring machine 76 ... Diffuse reflector 80 ... Sponge-like reflector 82 ... Clay Reflector 84 ... Scatterer 86 ... Work holding member 86A ... Air supply hole 88 ... Gasket 90 ... Pressure air source 92 ... Cylinder 94 ... Gas flow meter 96 ... Ultrasonic source 97 ... Cylinder 98 ... Ultrasonic detector A C ... optical axis a H ... central axis a R ... rotational axis a X ... tilt axis H ... fine hole O D ... lower opening O of the X-direction U ... upper opening SA, SB, S1~S4, S11~S20 ... inner surface Each step of the process of the alignment method of the shape measuring machine W ... Work

Claims (11)

第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
光源から前記第1の方向に出射した光であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から入射して前記細穴を通過した光の光量を取得する光量取得部と、
前記取得した光量に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、
を備える内面形状測定機。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
A light amount acquisition unit that acquires the amount of light emitted from the light source in the first direction and that is incident from the first opening of the small hole of the work and has passed through the small hole.
An output unit that outputs deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired light amount, and
Inner surface shape measuring machine equipped with.
前記ずれ情報に基づいて前記直動傾斜ステージを制御し、前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれを目標値以内にするステージ制御部を備える請求項1に記載の内面形状測定機。 The inner surface shape measuring machine according to claim 1, further comprising a stage control unit that controls the linear motion tilting stage based on the deviation information and keeps the deviation between the central axis of the small hole and the rotation axis within a target value. 前記光源と前記第1の方向に沿って互いに対向して配置される受光部を備え、
前記受光部は、前記第1の開口とは異なる第2の開口から出射する出射光を受光する請求項1又は2に記載の内面形状測定機。
The light source and the light receiving portion arranged so as to face each other along the first direction are provided.
The inner surface shape measuring device according to claim 1 or 2, wherein the light receiving unit receives light emitted from a second opening different from the first opening.
前記直動傾斜ステージに固定され、前記ワークが設置されるワーク設置治具を備え、
前記光源が前記ワーク設置治具に配置される請求項3に記載の内面形状測定機。
A work installation jig fixed to the linear motion tilting stage and on which the work is installed is provided.
The inner surface shape measuring machine according to claim 3, wherein the light source is arranged on the work installation jig.
前記直動傾斜ステージの前記傾斜を変更するための傾斜軸の位置と前記光源の位置とが一致する請求項4に記載の内面形状測定機。 The inner surface shape measuring machine according to claim 4, wherein the position of the tilt axis for changing the tilt of the linear motion tilt stage and the position of the light source match. 前記直動傾斜ステージに固定され、前記ワークが設置されるワーク設置治具と、
光を受光する受光部と、
前記受光部の受光方向に対して同軸に前記光源からの光を出射する同軸照明光学系と、
を備え、
前記ワーク設置治具は、前記第1の開口とは異なる第2の開口から出射した光を反射して前記第2の開口に入射させる乱反射体を備える請求項1又は2に記載の内面形状測定機。
A work installation jig fixed to the linear motion tilting stage and on which the work is installed,
A light receiving part that receives light and
A coaxial illumination optical system that emits light from the light source coaxially with the light receiving direction of the light receiving unit.
With
The inner surface shape measurement according to claim 1 or 2, wherein the work installation jig includes a diffuse reflector that reflects light emitted from a second opening different from the first opening and causes it to enter the second opening. Machine.
第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
圧力気体源から発生した気体流であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から流入して前記第1の開口とは異なる第2の開口から流出した気体流の前記第1の方向の指向性を選別して流量を取得する流量取得部と、
前記取得した流量に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、
を備える内面形状測定機。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
The first direction of the gas flow generated from the pressure gas source and flowing out from the first opening of the narrow hole of the work and flowing out from the second opening different from the first opening. A flow rate acquisition unit that selects the directivity of the gas and acquires the flow rate,
An output unit that outputs deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired flow rate, and
Inner surface shape measuring machine equipped with.
第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
超音波発生源から発生した超音波であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から流入して前記第1の開口とは異なる第2の開口から流出した超音波の前記第1の方向の指向性を選別して強度を取得する強度取得部と、
前記取得した強度に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力部と、
を備える内面形状測定機。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
The first ultrasonic wave generated from an ultrasonic source and flowing out from a first opening of the narrow hole of the work and flowing out from a second opening different from the first opening. A strength acquisition unit that selects the directivity of the direction and acquires the strength,
An output unit that outputs deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired strength, and
Inner surface shape measuring machine equipped with.
第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、
光源から前記第1の方向に出射した光であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から入射して前記細穴を通過した光の光量を取得する光量取得工程と、
前記取得した光量に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
It is an alignment method of an inner surface shape measuring machine equipped with
A light amount acquisition step of acquiring the amount of light emitted from a light source in the first direction and incident from the first opening of the small hole of the work and passing through the small hole.
An output step of outputting deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired light amount, and
Alignment method of the inner surface shape measuring machine provided with.
第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、
圧力気体源から発生した気体流であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から流入して前記第1の開口とは異なる第2の開口から流出した気体流の前記第1の方向の指向性を選別して流量を取得する流量取得工程と、
前記取得した流量に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
It is an alignment method of an inner surface shape measuring machine equipped with
The first direction of the gas flow generated from the pressure gas source and flowing out from the first opening of the narrow hole of the work and flowing out from the second opening different from the first opening. The flow rate acquisition process, which selects the directivity of the gas and acquires the flow rate,
An output process that outputs deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired flow rate, and
Alignment method of the inner surface shape measuring machine provided with.
第1の方向に平行な回転軸を中心に回転する回転体と、
前記回転体に支持される直動傾斜ステージであって、前記回転体に対する前記第1の方向に直交する平面内の位置及び前記平面に対する傾斜を変更可能な直動傾斜ステージと、
前記第1の方向に平行に延びる接触式又は非接触式のプローブであって、第1の直動機構によって前記第1の方向に移動可能なプローブにより、前記直動傾斜ステージに固定されて前記回転体とともに回転するワークの細穴の内側面の変位を検出する変位検出器と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法であって、
超音波発生源から発生した超音波であって、前記ワークの前記細穴の第1の開口から流入して前記第1の開口とは異なる第2の開口から流出した超音波の前記第1の方向の指向性を選別して強度を取得する強度取得工程と、
前記取得した強度に基づく前記細穴の中心軸と前記回転軸とのずれ情報を出力する出力工程と、
を備える内面形状測定機のアライメント方法。
A rotating body that rotates around a rotation axis parallel to the first direction,
A linear tilting stage supported by the rotating body, wherein the position in the plane orthogonal to the first direction with respect to the rotating body and the tilting with respect to the plane can be changed.
A contact-type or non-contact-type probe extending parallel to the first direction, which is fixed to the linear motion tilting stage by a probe that can move in the first direction by the first linear motion mechanism. A displacement detector that detects the displacement of the inner surface of the small hole of the workpiece that rotates with the rotating body,
It is an alignment method of an inner surface shape measuring machine equipped with
The first ultrasonic wave generated from an ultrasonic source and flowing out from a first opening of the narrow hole of the work and flowing out from a second opening different from the first opening. The strength acquisition process to select the directivity of the direction and acquire the strength,
An output step for outputting deviation information between the central axis of the small hole and the rotation axis based on the acquired strength, and
Alignment method of the inner surface shape measuring machine provided with.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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