JP2539461B2 - 真直度計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、変位検出器をその測定方向に対して直交
する方向に移動して被測定物の真直度を測定する方式の
真直度計に関するものである。

〔従来の技術〕

物体の直線部分の真直度を測定する方法としては、被
測定物の大きさ、形状や要求される測定精度によって種
々の方法が用いられているが、一般には測定の基準とな
る直定規を用いて、この直定規に対する被測定物の測定
しようとする直線部各点の距離を測定し、これら各点の
距離の差によって真直度を求めることが行なわれてい
る。

従来、上記方法により真直度を求める真直度計として
は、例えば真直度測定の基準となる細幅の基準面を有す
る長方形断面直定規と、この基準面上に摺動可能に設け
られた移動台と、この移動台にその測定方向が基準面に
対して垂直となるように固定された変位検出器とを具備
した構成の真直度計が知られている。

上記構成の真直度計を用いて真直度を求めるには、先
ず直定規の基準面が被測定物の測定しようとする直線部
分を含む平面と平行になるように、且つ移動台の移動方
向が測定しようとする真線部と一致するように真直度計
を設置する。

次に、変位検出器の測定片が測定しようとする直線部
分の測定開始点に一致するまで移動台を移動し、そして
この時の変位検出器の検出量を記録する。ついで、前記
測定片が被測定物の直線部分をなぞるように移動台を移
動させ、測定片が測定終了点に到るまで変位検出器の検
出量を逐次記録していく。

こうして得られた測定開始点から測定終了点迄の検出
量の最大値と最小値の差を求めれば、その値が求める真
直度となるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記構成の真直度計においては、移動台を
基準面上で摺動させる構成としたため、以下に述べるよ
うな欠点があった。

移動台を基準面上で摺動させた場合、移動台の摺動面
や直定規の基準面の形状誤差、あるいは基準面上の油膜
等の表面状態の変化による摺動抵抗の変動、さらには変
位検出器の測定反力や移動台自重による移動台や直定規
の弾性変形が要因となって移動台は基準面上を不規則に
蛇行しながら摺動していく。このため、移動台に固定さ
れた変位検出器の測定片は正確に測定対象の直線部上を
なぞることができず、変位検出器の検出量には不規則な
移動誤差が含まれることになってしまう。

この移動誤差を減少させるには、移動台摺動面や直定
規の基準面の精度を向上させたり、精密直線運動軸受を
使用したり、また移動台や直定規の剛性を大きくすれば
よいのであるが、これら手段を用いたとしても移動誤差
に対する解決策とは成り得ないものである。

すなわち、移動台摺動面や直定規基準面の精度を向上
させたり、使用する直線運動軸受の精度を向上させたり
すればこれに要するコストは大幅に上昇し、真直度計全
体のコストを追し上げる要因となってしまう。従って適
正なコスト範囲内で真直度計を製作するにはある程度誤
差を許さざるを得ない。

また、移動台や直定規の剛性を大きくすれば移動台や
直定規の大きさが大きくなったり重量増加を招いたりす
るので、これに合わせて真直度計の他の部分も剛性を大
きくする必要があり、剛性を大きくするにつれて真直度
計の大きさが際限なく大きくなってしまう。従って真直
度計の有効測定範囲に適した大きさの範囲内で得られる
移動台や直定規の剛性は自ずと制限を受けるものであ
る。

本発明では、上記の事情に鑑み、構成部品の精度を従
来通りとし、且つその大きさも必要最小限の増加に止め
た上で、移動台の移動に伴なう移動誤差の影響のより小
さい真直度計を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の真直度計は、平坦な基準真直部を有する基
準ゲージと、前記基準真直部と平行な方向に長手方向を
有する案内レールと、前記基準真直部と平行に前記案内
レール上を移動可能に設けられた移動台と、該移動台に
固定され移動台に対する被測定物の直線部分の変位を検
出する第一の変位検出器と、前記移動台に固定され前記
基準真直部に対する移動台の変位を検出する第二の変位
検出器と、前記第一の変位検出器の検出量を第二の変位
検出器の検出量に基づいて補正し前記基準真直部に対す
る被測定物の直線部分の変位を算出する演算器とを具備
している。

〔作用〕

上記構成の真直度計を用いて、真直度を求めるには以
下の手順で行なう。

先ず、本構成の真直度計においては、二つの変位検出
器が一つの移動台に固定されているので、移動台が直線
運動に対して誤差を生じた時の各変位検出器の検出量に
は、移動台の形状や各変位検出器の取付位置によって特
有の相関関係が存在する。従って、真直度測定を行なう
前にこの相関関係を明らかにし、第二の変位検出器の検
出量に対する第一の変位検出器の検出量の補正値を決定
しておく。

次に、真直度計を、基準ゲージの基準真直部が被測定
物の測定しようとする直線部分を含む平面と平行になる
ように、且つ移動台の移動方向が測定対象の直線部分と
一致するように設置する。そして、第一の変位検出器が
測定対象の直線部分の測定開始点の変位を検出できる位
置まで移動台を移動し、この時の第一の変位検出器の検
出量を記録し、同時に第二の変位検出器の検出量を記録
する。ついで、第一の変位検出器が測定対象の直線部各
点の変位を逐次検出できるように移動台を移動し、各変
位検出器の検出量を逐次記録していく。そして、第一の
変位検出器が測定対象直線部の測定終了点の変位を検出
したら測定は終了する。

上記測定中においては、第二の変位検出器は基準真直
部各点を検出していくため、移動台がこの基準真直部に
対して正確に平行な直線運動を行なえばその検出量は常
に一定でなければならない。従って、第二の変位検出器
の検出量が測定開始位置の値から変動していればこの変
動値は移動台が蛇行したために生じた値と考えられる。
よって、この変位値を先に求めておいた補正数値により
補正して第一の変位検出器の検出量に換算すれば、第一
の変位検出器によって記録された検出量に含まれる移動
台の移動誤差が求められる。したがって、演算器により
移動台各位置における第二の変位検出器の検出量の変動
値にそれぞれ前述の補正値を加えて第一の変位検出器の
検出量相当分に換算し、これら換算値を移動台各位置に
おける第一の変位検出器の検出量から差し引けば移動誤
差を含まない第一の変位検出器の真の検出量が求められ
る。そして、こうして求められた第一の変位検出器の真
の検出量から数学的に基準線を設け、此の基準線と前記
真の検出量との差の最大値を求めれば、測定対象直線部
の正確な真直度が求められるのである。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本発明の真直度計の一実施例を
示すものである。

図中符号１は測定基準用の基準ゲージであり、第４図
に示すように長方形断面を有する角柱で、その下側の細
幅面には測定基準となる真直部を含んだ平坦な基準面1a
が形成されている。この基準ゲージ１の斜め下方には、
第２図ないし第４図に示すように基準ゲージ１と同形同
寸法の案内レール２が設けられており、これら基準ゲー
ジ１と案内レール２は第２図および第３図に示すように
それぞれの両端部を固定ブロック3a,3bに嵌合させるこ
とによって互いに平行に固定されている。

また、図中符号４は移動台である。第４図に示すよう
にこの移動台４の中央付近には案内レール２の断面寸法
よりわずかに大きい長方形孔4aが形成されており、この
長方形孔4aと案内レール２をはめ合わせることによっ
て、移動台４は基準ゲージ１の基準面1aの長手方向に案
内レール２に沿って摺動可能である。

この移動台４の基準面1aの近傍には、第４図に示すよ
うに基準面1aと直交し、且つ基準面1aの長手方向と平行
な平面部4bが形成されている。この平面部4bには、第１
図に示すように二つのテコ式変位検出器5,6が前記基準
面1aと直交する方向に並列して固定されており、それぞ
れの測定方向は基準面1aに対して直交するようになって
いる。そして、テコ式変位検出器５の測定片5aは、これ
ら変位検出器5,6を挟んで基準面1aと対向する面に当接
可能となるように向けられており、また、テコ式変位検
出器６の測定片6aは基準面1aの基準真直部に当接させら
れている。これら変位検出器5,6はそれぞれの測定片5a,
6aの測定方向微小変位を測定し、これらを電気信号に変
換した上で、後述する演算器に入力し、測定片5a,6aの
変位を記録するためのものである。また、移動台４には
テコ式変位検出器５の傾きを微調整するための調整ねじ
4cが設けられている。

一方、第１図ないし第２図に示すように前記固定ブロ
ック3aの側面には移動台４を直線運動させるためのモー
タ７がその回転軸7aを前記基準面1aと直交させて固定さ
れており、その回転軸7a先端には駆動プーリー８が固定
されている。さらに、第１図ないし第３図に示すように
固定ブロック3a,3bの外側側面には従動プーリー９が、
それぞれの回転面が前記駆動プーリー８の回転面と同一
面となるように、回転自在に配置され、そして、これら
駆動プーリー８および従動プーリー９には、前記固定ブ
ロック3a,3b及び前記移動台４を貫いて鋼線10が巻回さ
れている。なお、この鋼線10はモータ７のトルク変動に
よって伸縮しないように適度の張力を与えた状態で巻回
されている。そして、この鋼線10はその前記移動台４の
貫通部を止ねじ4dによって押え込むことによって移動台
４と一体に結合されており、以上によりモータ７の回転
運動は移動台４の直線運動に変換される。

また、前記固定ブロック3a,3bの下面には当該真直度
計を支えるための先端円錐状の支持脚11,12が設けられ
ている。この支持脚11,12の先端部は前記テコ式変位検
出器５の測定片5aの自由位置よりわずかに高くなってお
り、被測定物の測定対象直線部14を含む平面上に支持脚
11,12を当接させたとき、測定片5aを測定対象直線部14
に当接させることができるようになっている。また、支
持脚12の上部は調整ねじ13と連結されており、この調整
ねじ13を回すことによって支持脚12は上下に移動可能で
ある。これは、当該真直度計を測定対象直線部14を含む
平面上に設置する場合に基準ゲージ１の基準面1aと直線
部14が正確に平行となるように、当該真直度計の傾斜を
微調整するためのものである。

上記構成からなる真直度計用いて真直度を求めるに
は、以下の手順で行なう。

先ず、真直度計を被測定物平面上に設置し、移動台４
の移動によってテコ式変位検出器５の測定片5aが直線部
14をなぞることができるように真直度計の位置を調整す
る。そして、真直度計の基準ゲージ１の基準面1aと直線
部14との平行を、調整ねじ13によって調整する。

次に、モータ７を起動させ、測定片5aを直線部14の測
定開始点と一致させ、測定を開始する。そして、モータ
７を一定速度で回転させることによって移動台４を測定
終了点に向けて一定速度で移動させれば測定片5aは直線
部14上を、測定片6aは基準面1aの基準真直部上を一定速
度でなぞって行き、測定片5aが測定終了点に到れば測定
は終了する。

上記測定中においては、各変位検出器5,6は図示しな
い演算器に接続され、逐次その検出量は処理され、演算
器からは変位検出器５の測定片5aの測定方向変位から移
動台４の移動誤差を取り除いた正確な変位量が出力され
る。

すなわち、移動台４は基準面1aに対して平行に直線運
動をするものであるから、テコ式変位検出器６から検出
される検出量は測定開始から終了まで常に一定の値を示
すはずであり、従ってテコ式変位検出器６の検出量が測
定開始点における値から変動をしていれば、この変動値
は移動台４が各変位検出器5,6の測定方向に蛇行をした
ために発生した値であると考えられる。一方、テコ式変
位検出器5,6は移動台４と一体となるよう取り付けられ
ているため、移動台４が蛇行運動をした時に各変位検出
器5,6から検出器される変動値には一定の相関関係が存
在する。従って、この相関関係を明らかにしてテコ式変
位検出器６の検出量の変動値をテコ式変位検出器５の変
動値に換算するための補正値を決定し、テコ式変位検出
器６の変動値をこの補正値により補正してテコ式変位検
出器５の変動値に換算し、この換算値をテコ式変位検出
器５の検出量から差し引けばテコ式変位検出器５の正確
な検出量が得られることになる。

よって、前記演算器で、テコ式変位検出器６の検出量
の測定開始点における検出量からの変動値を逐次求め、
この変動値を前述の補正値により補正して第一の変位検
出器の検出量相当分に換算し、この換算値をテコ式変位
検出器５の検出量から差し引く処理を行ない、この差し
引かれた値を出力させて記録計にて連続的に記録してい
けば移動台４の移動誤差を含まない直線部14の正確な形
状曲線が求められ、この曲線に数学的な基準線を設け、
この基準線と前記曲線との差の最大値が求める真直度と
なるのである。

以上述べたように、本実施例の真直度計においては、
基準面1aに当接させる測定片6aを有するテコ式変位検出
器６をテコ式変位検出器５と共に移動台４に固定したた
め、移動台４の移動誤差が検出可能であり、この移動誤
差に対応してテコ式変位検出器５の検出量を補正するこ
とができる。従って基準ゲージ１の基準面1aは従来の直
定規の基準面と同等の精度で足り、また案内レール２や
移動台４の長方形穴4aの形状誤差はなんら問題としな
い。そして、その大きさも案内レール２とテコ式変位検
出器６の増加分に止めることができ、真直度計の有効測
定範囲からみて十分妥当な大きさである。また、移動台
４は案内レール２によって支持されているため、基準ゲ
ージ１には移動台４の自重が掛からず、よって移動台４
の移動による基準ゲージ１の弾性変形は生じ得ず、従来
の直定規に比して剛性の小さい、すなわち断面寸法の小
さい基準ゲージを使用することが可能であり、真直度計
全体の大きさの増加をさらに少なくすることができる。
さらに、本実施例においては基準ゲージ１の基準面1aを
被測定物の平面と対向させ、この間に二つのテコ式変位
検出器5,6を基準面1aと直交する方向に並設したので各
変位検出器5,6の測定反力は互いに打ち消し合う方向に
作用し、移動台４の弾性変形を減少させることが可能で
ある。また、基準ゲージ１は固定ブロック3a,3bに嵌合
されているのみであるため真直度計の用途に応じて基準
ゲージを容易に交換することもできる。

尚、前記接触式検出器5,6の代りに非接触式検出器も
使用可能であり、前記基準面1aの代りにレーザー光線等
光学的真直部を基準真直部とすることも容易に考えられ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の真直度計においては、
基準ゲージの基準真直部と平行な方向に長手方向を有す
る案内レールを設け、この案内レール上に移動台を摺動
可能となるように配置し、この移動台に、移動台に対す
る被測定物の直線部分の変位を検出する第一の変位検出
器と、前記移動台に固定され前記基準真直部に対する移
動台の変位を検出する第二の変位検出器とを共に固定
し、前記第一の変位検出器の検出量を第二の変位検出器
の検出量に基づいて補正し前記基準真直部に対する被測
定物の直線部分の変位を算出する演算器を備えた構成と
したため、以下に述べるような効果を得ることができ
る。

先ず、移動台が案内レール上を正しく直線運動しなか
った場合の移動誤差が第二の変位検出器によって検出で
き、これを換算して第一の変位検出器の検出量を補正す
ることによって移動台の蛇行運動に伴なう移動誤差を取
り除くことが可能である。よって、基準真直部の真直精
度は従来の真直度がその基準としていた真直部分の精度
と同等でよく、また案内レールや移動台の摺動面の形状
誤差はなんら問題としない。そして、基準ゲージには移
動台の自重の影響がないので基準ゲージの剛性を小さく
することも可能であり、案内レールと第二の変位検出器
が増設されても真直度計全体の大きさの増加を小さくす
ることができる。従って、従来の真直度計の構成部品の
精度をなんら向上させることなく、且つその大きさも必
要最小限の増加に止めた上で、真直度計によって得られ
る真直度の精度を向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は真直度計の正面図、第２図は真直度計の平
面図、第３図は真直度計の右側面図、第４図は第１図の
Ａ−Ａ線における断面図である。 １……基準ゲージ、1a……測定基準面、２……案内レー
ル、４……移動台、5,6……テコ式変位検出器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準真直部を有する基準ゲージと、前記基
   準真直部と平行な方向に長手方向を有する案内レール
   と、前記基準真直部と平行に前記案内レール上を移動可
   能に設けられた移動台と、該移動台に固定され移動台に
   対する被測定物の直線部分の変位を検出する第一の変位
   検出器と、前記移動台に固定され前記基準真直部に対す
   る移動台の変位を検出する第二の変位検出器と、前記第
   一の変位検出器の検出量を第二の変位検出器の検出量に
   基づいて補正し前記基準真直部に対する被測定物の直線
   部分の変位を算出する演算器とを具備してなることを特
   徴とする真直度計。