JP2591696B2 - 平面度の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、構造物などの所望面
の平面度を効率よく、しかも高い精度で測定することが
できる平面度の測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】構造物を機械加工した際には、品質管理
の点からも、その加工面は所定の精度で加工がなされて
いることが要求される。その精度の判断基準の一つとし
て、加工面の平面度が尺度とされる場合があり、例え
ば、１／１００ｍｍ単位で評価がなされる。例えば、Ｊ
ＩＳ Ｂ７５１３で規定されている精密定盤は、性能評
価の一つとして平面度の許容値が示されている。従来、
上記した平面度の測定方法としては、(1) 水準器による
測定、(2) オートコリメータによる測定、(3) 基準面と
の比較による方法が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した測定
方法のうちで、(1)、(2)の方法は、測定作業が面倒で手
間がかかり作業能率が悪いという欠点がある。また、こ
れらの方法では測定結果として測定面の角度が得られる
ので、これを高低差に変換し、さらにその結果に基づい
て平面度を算出する複雑な計算が必要になるという問題
点もある。これに対し、(3)の方法は、(1)、(2)の方法
に比べて、作業にかかる手間は少なく、作業の効率は比
較的良い。しかし、この方法では、測定面の大きさに見
合う基準面が必要となるので、基準面の大きさによって
は測定できる被測定物の大きさに限度があり、大型の被
測定物では基準面の用意が困難で測定を行うことができ
ない場合がある。この発明は、上記事情を背景としてな
されたものであり、大がかりな装置を必要とすることな
く、簡易な作業で効率よく測定を行うことができ、しか
も被測定物の大きさに制限されることなく高い精度で測
定を行うことができる平面度の測定方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のうち第１の発明は、測定面が縦方向に沿
うように被測定物を設置し、前記測定物の上部から測定
面の前方位置に縦用線材を垂下させて、前記縦用線材と
測定面との間の複数位置における間隙量を測定して縦用
線材の基準位置に対する歪み量を求め、さらに測定面の
前方で横用線材を横方向に沿って架設し、この横用線材
と測定面との間の複数位置における間隙量を測定して横
用線材の基準位置に対する歪み量を求め、前記縦用線材
と横用線材のいずれか一方を基準の線材にして、この基
準の線材と他方向の線材との交点における基準の線材の
歪み量に基づいて複数箇所に配置した他方向の線材の歪
み量を修正し、これら歪み量に基づいて平面度を測定す
ることを特徴とする。

【０００５】また、第２の発明は、請求項１記載の間隙
量を測定する測定器は、下面に基準面が形成された基台
上に、レーザ光投光部とレーザ光受光部とが離隔して設
けられた構成からなり、この測定器の基準面を測定面に
合わせるとともに、前記投光部と受光部との間に縦用線
材または横用線材が位置するように測定器を測定面に設
置し、前記投光部から受光部に向けてレーザ光を上下に
走査しつつ照射し、前記基準面と線材との距離を検出し
て前記間隙量を測定することを特徴とする。

【０００６】なお、上記発明における被測定物は平面度
を測定すべき対象物であり、その材質や用途、形状など
が限定されるものではない。そして、その測定面は、縦
方向に位置させるが、できるだけ鉛直方向に位置させる
のが望ましい。ただし、鉛直方向からずれた状態で測定
面を位置させても測定値の補正によって修正が可能であ
り、少なくとも被測定物上部から垂下させた縦用線材が
測定面と干渉することがなく、さらに、縦用線材と測定
面との間隙量を測定できるものであればよい。

【０００７】なお、縦用線材の垂下においては、縦用線
材が正確に鉛直方向に垂れるように下端におもりを取り
付けるのが望ましい。また、横用線材は、なるべく張力
を与えて測定面の両側で架設、支持する。ただし、自重
によるたわみがある場合にも、縦用線材の測定位置を横
用線材との交点にとることで補正可能である。なお、上
記した線材は、平面度の測定に際し、測定が容易な太さ
を有するのが望ましいが、その太さや材質が限定される
ものではない。一般には、ピアノ線が用いられる。上記
線材と測定面との間隙量の測定には、各種の測定器や測
定方法を用いることができる。例えば、インサイドマイ
クロメータによる方法や、レーザ光を用いたデータ処理
方法により測定することができる。

【０００８】

【作用】すなわち、本願発明のうち、第一の発明によれ
ば、縦用線材は垂下において、自重により正確に鉛直方
向に沿って位置する。また、横方向に架設した横用線材
の自重の影響によるたわみは、横用線材と測定面との間
隙量に影響しない。したがって、これら線材を基準とし
て測定面と線材との間隙量を測定し、各線材の基準位置
に対する歪み量を求めることによって測定面の平坦度が
正確かつ容易に測定される。次いで、横用線材と縦用線
材との交点を基準として一方の線材の歪み量で他方向の
線材の歪み量を修正することにより、他方向の線材の歪
み量の誤差が修正される。これは複数箇所に線材を配置
した場合、線材の各基準点の位置にばらつきがある等し
て求めた歪み量に誤差がある可能性があり、前記修正に
よってこの誤差を解消するためである。 上記に歪み量に
よって測定面の平面度が得られる。

【０００９】また、第２の発明によれば、前記間隙量を
測定する測定器を測定面の所望位置に容易に設置でき、
測定器のレーザ投光部とレーザ受光部間におけるレーザ
光の照射、走査によって、レーザ光の走査範囲内におけ
る線材の位置が導き出される。その結果を用いて、さら
に基準面との間の距離が導き出され、線材と測定面との
間隙量が容易かつ正確に測定される。なお、測定位置の
変更は、測定器を測定面に沿って移動させることにより
容易に行うことができ、この移動によって測定精度が損
なわれることもない。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、第１図〜第３図
に基づいて説明する。鋼材からなる大型の直方体構造物
１は、例えば、幅×奥行き×高さで、８１００×３１６
０×３５００ｍｍの寸法を有し、縦フライス盤によって
縦面２に機械加工が施されており、この縦面２を測定面
として、その平面度の測定を行った。上記構造物１は、
縦面２がほぼ鉛直方向に沿うように土台３上に設置され
ている。そして平面度の測定において、縦面２の上端に
所定の径を有するローラー４が配置されており、構造物
１の上面には固定用マグネット５により縦用線材である
ピアノ線６の一端が固定されている。上記ピアノ線６は
ローラー４を超えて縦面２の前方に垂下されており、ピ
アノ線６の垂下された側の先端には、ピアノ線６が十分
に張った状態になるようにおもり７が取り付けられてい
る。なお、おもり７の下部は、油７ａ内につけられてい
る。上記したローラー４、固定用マグネット５、ピアノ
線６およびおもり７によって１セットの縦用測定具が構
成されており、構造物１の上面で固定用マグネット５に
よる固定位置を変えることにより、または複数セットの
上記縦用測定具を用意することによって複数箇所（Ｔ１
〜Ｔ３）に配置している。

【００１１】また、横方向にピアノ線を配置するため
に、横用線材であるピアノ線８と１組のローラー４、４
と固定用マグネット５、５とを用意し、構造物１の両側
壁９、９においてそれぞれピアノ線８の端部を固定用マ
グネット５、５で固定し、構造物１の縦面２の両端に配
置したローラー４、４間に前記ピアノ線８を掛け渡して
架設する。このときにピアノ線８が自重で垂れないよう
になるべく張力を与えた状態で架設するのが望ましい。

【００１２】次に、上記したピアノ線６、８と縦面２と
の間の間隙量を測定する測定器を説明する。この測定器
は市販のレーザ外径測定器を改良して平面度の測定に使
用可能としたものである。具体的には、第３図に示すよ
うに基台１０の上部両側にレーザ光投光部１１とレーザ
光受光部１２とが離隔して、しかも対向するように設け
られている。また、基台１の両側面には補正板１３、１
３がビス１４〜１４によって取り付けられており、高精
度で形成された補正板１３の下面は基台１の下面側に僅
かに突出して、基準面１５を構成している。

【００１３】上記測定器では、レーザ光投光部１１から
レーザ光受光部１２に向けてレーザ光が上下に走査しつ
つ照射されており、レーザ光受光部１２では、受けた光
の明暗に応じた電気信号に変換される。したがって、レ
ーザ光の照射域内にピアノ線を配置することによりピア
ノ線のエッジが検出できる。レーザ光の照射域は、予
め、前記した基準面１５に対する相対的な位置が与えら
れており、ピアノ線の下端エッジの検出により、演算部
（図示しない）ではピアノ線と基準面との距離が算出さ
れる。

【００１４】上記測定器を用いて表面度の測定を行う手
順を説明すると、図２に示すように先ず、横にピアノ線
８を配置して、上端部測定位置（Ａ，Ｈ，Ｄ点）におけ
る縦面２とピアノ線８との間隙量を上記測定器によって
測定する。なお、測定器では、ピアノ線と基準面との距
離が上記間隙量として表現されており、Ａ、Ｄ点を基準
位置とすると、横線の配置に基づいてＨ点の歪み量が求
められる。これらが表１に示されている。（単位μ
ｍ）。次に、縦にピアノ線６を配置した測定具の固定箇
所を変えることによって、構造物１の中央と両端にピア
ノ線６を配置し、それぞれ縦面２の左端部（Ａ，Ｅ，Ｂ
点）、中央部（Ｈ，Ｘ，Ｆ点）、右端部（Ｄ，Ｇ，Ｃ
点）における縦面２とピアノ線６との間隙量を、上記測
定器によって測定する。この時、横線の測定点Ａ，Ｈ，
Ｄと、縦線の測定点Ａ，Ｈ，Ｄとは一致させる。ここで
各線でＡ，Ｈ，Ｄ点をそれぞれ基準として各点の歪み量
が求められる。各歪み量は表２に示されている（単位μ
ｍ）。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表１のＡ、Ｈ、Ｄ点の値（歪み量）を基に
して、縦にピアノ線を配置したときの測定値（歪み量）
を修正すると、Ｔ２位置のピアノ線の各測定値に０．０
１が加算されて、各点における値は表３のとおりになる
（単位μｍ）。

【００１８】

【表３】

【００１９】この結果、縦面の平面度は、最大０．０４
μｍとして与えられる。なお、上記実施例では、レーザ
光を利用した測定器によってピアノ線と縦面との距離を
測定したが、本願の第一の発明においてはこれに限定さ
れるものではなく、第４図に示すインサイドマイクロメ
ータ２０を用いて測定することも可能である。

【００２０】このインサイドマイクロメータ２０は、下
部に精密下面を有するベース２１上に設置されており、
中央部に設けたダイヤル付き回転調整器２２によって、
上部に上下移動可能に設けられている接触部２３の突出
量を調整できるように構成されている。実際の測定時に
は、ベース２１を縦面に置き、回転調整器２２を回転さ
せつつ接触部２３を上昇させ、この接触部２３がピアノ
線６、８の下部に接触する瞬間を目視で確認したり、ピ
アノ線６、８と接触部２３間に電圧をかけ、接触時の電
流変化を観察する方法などによって接触を確認し、その
時のダイアル数値を読み取ってピアノ線６、８と縦面２
との間隙量を測定する。各位置での測定後は、前記実施
例と同様にして平面度を求める。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の平面度
の測定方法によれば、縦に配置した測定面に対し、線材
を縦および横方向に沿ってに配置し、この線材と測定面
との間隙量を測定して平面度を測定するものとしたの
で、線材にかかる自重を利用して線材の位置を正確に規
制することができ、測定操作が簡略化されるとともに測
定精度も向上する効果がある。また、測定面の大きさに
制限されることなく測定することができるので、被測定
物の大きさが制限されない効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例の側面図である。

【図２】図２は、同じく正面図である。

【図３】図３は、測定器の斜視図である。

【図４】図４は、他の測定器の正面図である。

【符号の説明】

１ 被測定物 ２ 測定面 ６ ピアノ線 ８ ピアノ線 １０ 基台 １１ レーザ光投光部 １２ レーザ光受光部 １５ 基準面 ２０ インサイドマイクロメータ ２３ 接触部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定面が縦方向に沿うように被測定物を
   設置し、前記測定物の上部から測定面の前方位置に縦用
   線材を垂下させて、前記縦用線材と測定面との間の複数
   位置における間隙量を測定して縦用線材の基準位置に対
   する歪み量を求め、さらに測定面の前方で横用線材を横
   方向に沿って架設し、この横用線材と測定面との間の複
   数位置における間隙量を測定して横用線材の基準位置に
   対する歪み量を求め、前記縦用線材と横用線材のいずれ
   か一方を基準の線材にし、この基準の線材と他方向の線
   材との交点における基準の線材の歪み量に基づいて複数
   箇所に配置した他方向の線材の歪み量を修正し、これら
   歪み量に基づいて平面度を測定することを特徴とする平
   面度の測定方法
2. 【請求項２】 請求項１記載の間隙量を測定する測定器
   は、下面に基準面が形成された基台上に、レーザ光投光
   部とレーザ光受光部とが離隔して設けられた構成からな
   り、この測定器の基準面を測定面に合わせるとともに、
   前記投光部と受光部との間に縦用線材または横用線材が
   位置するように測定器を測定面に設置し、前記投光部か
   ら受光部に向けてレーザ光を上下に走査しつつ照射し、
   前記基準面と線材との距離を検出して前記間隙量を測定
   することを特徴とする請求項１記載の平面度の測定方法