JP2696288B2 - 円筒型三次元測定装置における触針摩耗検定及び補正方法 - Google Patents
円筒型三次元測定装置における触針摩耗検定及び補正方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は真円測定器等の円筒座標
型三次元測定装置における触針先端球の摩耗の検定と、
この先端球摩耗による測定誤差の補正方法に関するもの
である。
型三次元測定装置における触針先端球の摩耗の検定と、
この先端球摩耗による測定誤差の補正方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来図１９に示すような円筒座標型三次
元測定装置において、ワークテーブル１０１上に図２０
に示すような半径差の大きいカム形状ワーク１０２を取
付け、ワークを１８０°旋回させてスライダ１０３に設
けた検出器１０４により測定する場合、ワーク旋回角が
変わるたびに触針の接点位置が移動する。このため先端
球１０４ａを有する触針１０４を使用して、連続する先
端球中心の位置関係より先端球１０４ａの接触角αを得
て、先端球半径ｒを考慮して接点座標を得る方法が行わ
れている。
元測定装置において、ワークテーブル１０１上に図２０
に示すような半径差の大きいカム形状ワーク１０２を取
付け、ワークを１８０°旋回させてスライダ１０３に設
けた検出器１０４により測定する場合、ワーク旋回角が
変わるたびに触針の接点位置が移動する。このため先端
球１０４ａを有する触針１０４を使用して、連続する先
端球中心の位置関係より先端球１０４ａの接触角αを得
て、先端球半径ｒを考慮して接点座標を得る方法が行わ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術のカム形状
ワークの測定方法は、先端球１０４ａが摩耗するに従い
測定精度が悪くなり、摩耗が著しい場合には触針を交換
する必要が生じるが、この交換時期が分からず、そのう
え摩耗による誤差を補正する方法も未だ確立されていな
いという問題点を有している。本発明は従来の技術の有
するこのような問題点に鑑みなされたものであり，その
目的とするところは触針の交換時期を明確にする方法
と、先端球の摩耗による誤差を補正する方法とを提供し
ようとするものである。
ワークの測定方法は、先端球１０４ａが摩耗するに従い
測定精度が悪くなり、摩耗が著しい場合には触針を交換
する必要が生じるが、この交換時期が分からず、そのう
え摩耗による誤差を補正する方法も未だ確立されていな
いという問題点を有している。本発明は従来の技術の有
するこのような問題点に鑑みなされたものであり，その
目的とするところは触針の交換時期を明確にする方法
と、先端球の摩耗による誤差を補正する方法とを提供し
ようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明における円筒座標型三次元測定装置における触
針摩耗の検定方法は、ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交
二直線案内軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検
出器のワークに接触する触針先端球の摩耗を検出して交
換時期を明確化する摩耗検定方法において、偏心円断面
形状の検定用基準ワークを前記触針にて測定して得られ
た測定点群から最小二乗誤差円を求め、該最小二乗誤差
円と前記測定群との半径誤差を求め、該半径誤差が予め
設定されている許容限度を越えたときを触針交換時期と
するものである。
に本発明における円筒座標型三次元測定装置における触
針摩耗の検定方法は、ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交
二直線案内軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検
出器のワークに接触する触針先端球の摩耗を検出して交
換時期を明確化する摩耗検定方法において、偏心円断面
形状の検定用基準ワークを前記触針にて測定して得られ
た測定点群から最小二乗誤差円を求め、該最小二乗誤差
円と前記測定群との半径誤差を求め、該半径誤差が予め
設定されている許容限度を越えたときを触針交換時期と
するものである。
【０００５】また円筒座標型三次元測定装置における触
針摩耗の補正方法は、ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交
二直線軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検出器
のワークに接触する触針先端球の摩耗による測定誤差の
自動補正方法において、前記触針で偏心円断面形状の検
定用基準ワークを測定して得られた測定点群から最小二
乗誤差円を算出し、該最小二乗誤差円と前記測定点群と
の半径方向の差より半径誤差曲線を求め、該半径誤差曲
線より先端球の接触角と基準ワーク回転角の関係から先
端球真円度誤差曲線を求め、前記触針で評価ワークを測
定して得られた測定点群の三連続測定点より前記触針先
端球の接触点座標を算出した後、前記先端球真円度誤差
曲線より得られた誤差により前記接触点座標を修正する
ものである。
針摩耗の補正方法は、ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交
二直線軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検出器
のワークに接触する触針先端球の摩耗による測定誤差の
自動補正方法において、前記触針で偏心円断面形状の検
定用基準ワークを測定して得られた測定点群から最小二
乗誤差円を算出し、該最小二乗誤差円と前記測定点群と
の半径方向の差より半径誤差曲線を求め、該半径誤差曲
線より先端球の接触角と基準ワーク回転角の関係から先
端球真円度誤差曲線を求め、前記触針で評価ワークを測
定して得られた測定点群の三連続測定点より前記触針先
端球の接触点座標を算出した後、前記先端球真円度誤差
曲線より得られた誤差により前記接触点座標を修正する
ものである。
【０００６】
【作用】触針摩耗検定方法は、検定用基準ワークを偏心
円形状とすることで、先端球の摩耗程度に依存した計測
点群が得られる。この計測点群より最小二乗円を求めて
最小二乗円と計測点部との誤差を求め、許容値とこの誤
差とを比較して、許容値を越えたときを取り換え時期と
認定する。触針摩耗の補正方法は、偏心円検定用基準ワ
ークを測定して得る計測点群から最小二乗円を求めて計
測点群と最小二乗円との差より誤差曲線を求め、誤差曲
線より先端球真円度誤差曲線を求め、評価ワーク測定時
に先端球真円度誤差曲線より得られた誤差により計測点
群の修正を行う。
円形状とすることで、先端球の摩耗程度に依存した計測
点群が得られる。この計測点群より最小二乗円を求めて
最小二乗円と計測点部との誤差を求め、許容値とこの誤
差とを比較して、許容値を越えたときを取り換え時期と
認定する。触針摩耗の補正方法は、偏心円検定用基準ワ
ークを測定して得る計測点群から最小二乗円を求めて計
測点群と最小二乗円との差より誤差曲線を求め、誤差曲
線より先端球真円度誤差曲線を求め、評価ワーク測定時
に先端球真円度誤差曲線より得られた誤差により計測点
群の修正を行う。
【０００７】
【実施例】実施例について図１〜図８を参照して説明す
る。図１，図２の円筒座標型三次元測定装置において、
枠体１にエアベアリング２により回転可能に支持される
垂直方向の旋回中心軸３の上端に、ロータリテーブル４
が同心に固着されており、旋回中心軸３の下端にＣ軸ロ
ータリエンコーダ５の回転軸が同心に嵌着されている。
ロータリテーブル４は枠体１内に固着のＣ軸パルスモー
タ６によりベルト７を介して回転され、ロータリテーブ
ル４上に台８を介して偏心円形状の検定用基準ワークＷ
Ａ又は評価用カム形状ワークＷＢが載置される。枠体１
の後側上にコラム９が立設されており、コラム９の前面
に心押台１０が固着されている。更にコラム９の前面に
設けられたＺ軸方向のガイド１１に沿って移動可能にサ
ドル１２が設けられている。サドル１２はコラム９に固
着のＺ軸パルスモータ１４によりボールねじ１３を介し
て移動位置決めされ、ガイド１１と平行に設けられたＺ
軸リニアエンコーダ１５により位置検出が行われるよう
になっている。
る。図１，図２の円筒座標型三次元測定装置において、
枠体１にエアベアリング２により回転可能に支持される
垂直方向の旋回中心軸３の上端に、ロータリテーブル４
が同心に固着されており、旋回中心軸３の下端にＣ軸ロ
ータリエンコーダ５の回転軸が同心に嵌着されている。
ロータリテーブル４は枠体１内に固着のＣ軸パルスモー
タ６によりベルト７を介して回転され、ロータリテーブ
ル４上に台８を介して偏心円形状の検定用基準ワークＷ
Ａ又は評価用カム形状ワークＷＢが載置される。枠体１
の後側上にコラム９が立設されており、コラム９の前面
に心押台１０が固着されている。更にコラム９の前面に
設けられたＺ軸方向のガイド１１に沿って移動可能にサ
ドル１２が設けられている。サドル１２はコラム９に固
着のＺ軸パルスモータ１４によりボールねじ１３を介し
て移動位置決めされ、ガイド１１と平行に設けられたＺ
軸リニアエンコーダ１５により位置検出が行われるよう
になっている。
【０００８】サドル１２の前面にＸ軸方向のガイド１６
が設けられており、このガイド１６に沿って移動可能に
スライダ１７が設けられている。スライダ１７はサドル
１２に固着のＸ軸パルスモータ１８によりＸ軸ボールね
じ１９を介して移動位置決めされ、ガイド１６と平行に
設けられたＸ軸リニアエンコーダ２１により位置検出が
行われるようになっている。スライダ１７に取付けられ
ている検出器２２は差動トランス型変位計（電気マイク
ロ）が使用され、先端球２０ａを有する触針２０が装着
されており、スライダ１７のＸ軸移動とは別にＸ軸方向
の直線微小変位を検出する。更に枠体１の近傍に演算用
パソコン２３が設置されている。
が設けられており、このガイド１６に沿って移動可能に
スライダ１７が設けられている。スライダ１７はサドル
１２に固着のＸ軸パルスモータ１８によりＸ軸ボールね
じ１９を介して移動位置決めされ、ガイド１６と平行に
設けられたＸ軸リニアエンコーダ２１により位置検出が
行われるようになっている。スライダ１７に取付けられ
ている検出器２２は差動トランス型変位計（電気マイク
ロ）が使用され、先端球２０ａを有する触針２０が装着
されており、スライダ１７のＸ軸移動とは別にＸ軸方向
の直線微小変位を検出する。更に枠体１の近傍に演算用
パソコン２３が設置されている。
【０００９】図３は一部三次元測定装置の構成図を含む
制御システムのブロック線図である。三次元測定装置側
の制御装置２４には、Ｃ軸パルスモータ６を駆動するＣ
軸ドライバ２５、検出器２２の出力信号の受け渡しをす
る検出器インタフェイス２６、Ｘ軸パルスモータ１８を
駆動するＸ軸ドライバ２７、Ｘ軸リニアエンコーダ２１
の出力信号の受け渡しを行うＸ軸リニアエンコーダイン
タフェイス２８、Ｃ軸ロータリエンコーダ２９がそれぞ
れ内蔵されている。演算用パソコン２３には、指令及び
情報を入力するキーボード入力部３１、後述の各演算を
行う演算処理部３２、演算結果等を表示する演算結果表
示部３３、前記制御装置２４と演算処理部３２間の信号
制御を行う制御処理部３４がそれぞれ内蔵されている。
制御システムのブロック線図である。三次元測定装置側
の制御装置２４には、Ｃ軸パルスモータ６を駆動するＣ
軸ドライバ２５、検出器２２の出力信号の受け渡しをす
る検出器インタフェイス２６、Ｘ軸パルスモータ１８を
駆動するＸ軸ドライバ２７、Ｘ軸リニアエンコーダ２１
の出力信号の受け渡しを行うＸ軸リニアエンコーダイン
タフェイス２８、Ｃ軸ロータリエンコーダ２９がそれぞ
れ内蔵されている。演算用パソコン２３には、指令及び
情報を入力するキーボード入力部３１、後述の各演算を
行う演算処理部３２、演算結果等を表示する演算結果表
示部３３、前記制御装置２４と演算処理部３２間の信号
制御を行う制御処理部３４がそれぞれ内蔵されている。
【００１０】続いて本実施例の作用について説明する。
最初に半径方向の差の大きい偏心円形状の基準ワークＷ
Ａ又は評価ワークＷＢ等カム形状ワークのサンプリング
手順について図４のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１において、ロータリテーブルの回転指令が
出て、ロータリテーブル４に単位角度（１°）の回転を
実施させ、Ｃ軸ロータリエンコーダ５により回転角を検
出する。ステップＳ２において、電気マイクロ（検出
器）２２の検出範囲（±0.2 ｍｍ）内かが確認され、Ｎ
Ｏの場合はステップＳ３において、再び遠いかが確認さ
れ、ＮＯの場合にはステップＳ４において、Ｘ軸基準量
（0.36ｍｍ）だけスライダ１７を遠ざけ、ＹＥＳの場合
にはステップＳ５において、Ｘ軸基準量だけ近づけて検
出器の測定範囲内とする。またステップＳ２において、
ＹＥＳの場合にはステップＳ３〜Ｓ５を飛ばす。
最初に半径方向の差の大きい偏心円形状の基準ワークＷ
Ａ又は評価ワークＷＢ等カム形状ワークのサンプリング
手順について図４のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１において、ロータリテーブルの回転指令が
出て、ロータリテーブル４に単位角度（１°）の回転を
実施させ、Ｃ軸ロータリエンコーダ５により回転角を検
出する。ステップＳ２において、電気マイクロ（検出
器）２２の検出範囲（±0.2 ｍｍ）内かが確認され、Ｎ
Ｏの場合はステップＳ３において、再び遠いかが確認さ
れ、ＮＯの場合にはステップＳ４において、Ｘ軸基準量
（0.36ｍｍ）だけスライダ１７を遠ざけ、ＹＥＳの場合
にはステップＳ５において、Ｘ軸基準量だけ近づけて検
出器の測定範囲内とする。またステップＳ２において、
ＹＥＳの場合にはステップＳ３〜Ｓ５を飛ばす。
【００１１】次いでステップＳ６において、電気マイク
ロ２２の値を検出器インタフェイス２６を経て制御処理
部３４に読み込み、ステップＳ７において、Ｘ軸リニア
エンコーダ２１の値をインタフェイス２８を経て制御処
理部３４に読み込む。ステッフＳ８において、演算処理
部３２にて電気マイクロ２２の値とＸ軸リニアエンコー
ダ２１の和を求めて検出点中心座標を算出する。次いで
ステップＳ９において、ロータリエンコーダ５の値即ち
ワークテーブル４の回転角を読み込み、ステップＳ１０
において点群（Ｘ，Ｃ）の値を登録する。ステップＳ１
１において、１回転（３６０°）完了したかが確認さ
れ、ＮＯのばあいにはステップＳ１に戻され、ＹＥＳの
場合にはサンプリング終了となる。
ロ２２の値を検出器インタフェイス２６を経て制御処理
部３４に読み込み、ステップＳ７において、Ｘ軸リニア
エンコーダ２１の値をインタフェイス２８を経て制御処
理部３４に読み込む。ステッフＳ８において、演算処理
部３２にて電気マイクロ２２の値とＸ軸リニアエンコー
ダ２１の和を求めて検出点中心座標を算出する。次いで
ステップＳ９において、ロータリエンコーダ５の値即ち
ワークテーブル４の回転角を読み込み、ステップＳ１０
において点群（Ｘ，Ｃ）の値を登録する。ステップＳ１
１において、１回転（３６０°）完了したかが確認さ
れ、ＮＯのばあいにはステップＳ１に戻され、ＹＥＳの
場合にはサンプリング終了となる。
【００１２】次に触針２０の摩耗検定動作の入った評価
ワークの測定動作手順について図５のフローチャートの
順に説明する。ステップＳ１２において、触針摩耗検定
を実施するかが確認され、ＹＥＳの場合にはステップＳ
１３において、ロータリテーブル１４上に図６に示すよ
うな偏心円形状の検定用基準ワークＷＡを取付け、ステ
ップＳ１４において、前述のカム形状ワークのサンプリ
ング手順と同一方法で基準ワーク形状点群の測定を行
う。次いでステップＳ１５において、図７に示すように
基準ワーク測定点群の最小二乗誤差円を求め、ステップ
Ｓ１６において、この最小二乗円誤差に対する測定点部
の誤差Δｒを計算し、図８に示すようにΔｒをたて軸
に、基準ワーク回転角θを横軸とした誤差曲線を作る。
この誤差曲線は先端球２０ａの摩耗が大きくなるに従っ
て図９に示すように曲線の振幅が大きくなる。
ワークの測定動作手順について図５のフローチャートの
順に説明する。ステップＳ１２において、触針摩耗検定
を実施するかが確認され、ＹＥＳの場合にはステップＳ
１３において、ロータリテーブル１４上に図６に示すよ
うな偏心円形状の検定用基準ワークＷＡを取付け、ステ
ップＳ１４において、前述のカム形状ワークのサンプリ
ング手順と同一方法で基準ワーク形状点群の測定を行
う。次いでステップＳ１５において、図７に示すように
基準ワーク測定点群の最小二乗誤差円を求め、ステップ
Ｓ１６において、この最小二乗円誤差に対する測定点部
の誤差Δｒを計算し、図８に示すようにΔｒをたて軸
に、基準ワーク回転角θを横軸とした誤差曲線を作る。
この誤差曲線は先端球２０ａの摩耗が大きくなるに従っ
て図９に示すように曲線の振幅が大きくなる。
【００１３】そしてステップＳ１７において、誤差曲線
の振幅が予め設定されている許容値内かが確認され、Ｎ
Ｏの場合にはステップＳ１８において、触針２０の交換
表示が行われる。またステップＳ１７がＹＥＳの場合に
はステップＳ１９において、評価ワークＷＢの設計上の
理想形状点群データが入力され、ステップＳ２０におい
て、ロータリテーブル４上に図１０に示すようなカム形
状の評価ワークを取付け、ステップＳ２１において、評
価ワークＷＢの形状点群の測定を行う。次いでステップ
Ｓ２２において、後述の触針先端球補正処理の手順に従
って触針先端球補正が行われる。次いでステップＳ２３
において、ワーク形状誤差即ちワーク形状と理想形状と
の差を算出し、ステップＳ４においてこのワーク形状誤
差を表示する。
の振幅が予め設定されている許容値内かが確認され、Ｎ
Ｏの場合にはステップＳ１８において、触針２０の交換
表示が行われる。またステップＳ１７がＹＥＳの場合に
はステップＳ１９において、評価ワークＷＢの設計上の
理想形状点群データが入力され、ステップＳ２０におい
て、ロータリテーブル４上に図１０に示すようなカム形
状の評価ワークを取付け、ステップＳ２１において、評
価ワークＷＢの形状点群の測定を行う。次いでステップ
Ｓ２２において、後述の触針先端球補正処理の手順に従
って触針先端球補正が行われる。次いでステップＳ２３
において、ワーク形状誤差即ちワーク形状と理想形状と
の差を算出し、ステップＳ４においてこのワーク形状誤
差を表示する。
【００１４】次に触針先端球補正処理の手順を図１１の
フローチャートの順に説明する。ステップＳ２５におい
て、評価ワークＷＢの計測点群Ｏｉを読み込む。但しＯ
ｉ＝（Ｒ´ｉ，θｉ） ｉ＝０，１……Ｎとする。ステ
ップＳ２６において、図１３に示すような計測点群のう
ち連続３点 Ｏi-1 , Ｏi ，Ｏi+1 より曲率中心Ｏ´i の座標（三点
通過円の中心座標） 及び半径Ｒｉを求める。これを求めるための算式は次の
よりにして誘導される。まず３測定点の座標値をそれぞ
れ Ｏi-1 ＝（Ｘi-1 , Ｙi-1 ） Ｏi ＝（Ｘi ，Ｙi ） Ｏi+1 ＝（Ｘi+1 ，Ｙi+1 ）とし、
フローチャートの順に説明する。ステップＳ２５におい
て、評価ワークＷＢの計測点群Ｏｉを読み込む。但しＯ
ｉ＝（Ｒ´ｉ，θｉ） ｉ＝０，１……Ｎとする。ステ
ップＳ２６において、図１３に示すような計測点群のう
ち連続３点 Ｏi-1 , Ｏi ，Ｏi+1 より曲率中心Ｏ´i の座標（三点
通過円の中心座標） 及び半径Ｒｉを求める。これを求めるための算式は次の
よりにして誘導される。まず３測定点の座標値をそれぞ
れ Ｏi-1 ＝（Ｘi-1 , Ｙi-1 ） Ｏi ＝（Ｘi ，Ｙi ） Ｏi+1 ＝（Ｘi+1 ，Ｙi+1 ）とし、
【００１５】この３点通過円の式を式１とすれば、 Ｘ2 ＋Ｙ2 ＋ａＸ＋ｂＹ＋Ｃ＝０ …………式１ これに３点の座標値を代入すると式２〜式４となる。 Ｘi-1 2＋Ｙi-1 2＋ａＸi-1 ＋ｂＹi-1 ＋Ｃ＝０ …………式２ Ｘi 2 ＋Ｙi 2 ＋ａＸi ＋ｂＹi ＋Ｃ＝０ …………式３ Ｘi+1 2 ＋Ｙi+1 2 ＋ａＸi+1 ＋ｂＹi+1 ＋Ｃ＝０ …………式４
【００１６】 次に式２−式３より式５、式３−式４よ
り式６を得られる。 （Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）＋（Ｘi-1 −Ｘi ）ａ＋（Ｙi-1 − Ｙi ）ｂ＝０ …………式５ （Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）＋（Ｘi −Ｘi+1 ）ａ＋（Ｙi −Ｙi+1 ）ｂ＝０ …………式６ 次に式５、式６を連立させて解くと数１になり、
り式６を得られる。 （Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）＋（Ｘi-1 −Ｘi ）ａ＋（Ｙi-1 − Ｙi ）ｂ＝０ …………式５ （Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）＋（Ｘi −Ｘi+1 ）ａ＋（Ｙi −Ｙi+1 ）ｂ＝０ …………式６ 次に式５、式６を連立させて解くと数１になり、
【数１】 数１を解くと数２となる。
【数２】 但し Ｄ＝（Ｘi-1 −Ｘi ）（Ｙi −Ｙi+1 ）−（Ｘi −Ｘi+1 ）（Ｙi-1 −Ｙi ） とする。
【００１７】従って数２より式７及び式８が誘導でき
る。 ａ＝〔−（Ｙi −Ｙi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝＋（ Ｙi-1 −Ｙi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／Ｄ …………式７ ｂ＝〔（Ｘi −Ｘi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝−（Ｘ i-1 −Ｘi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／Ｄ …………式８
る。 ａ＝〔−（Ｙi −Ｙi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝＋（ Ｙi-1 −Ｙi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／Ｄ …………式７ ｂ＝〔（Ｘi −Ｘi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝−（Ｘ i-1 −Ｘi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／Ｄ …………式８
【００１８】一方３点通過円の式１を変形して式９とし
て、 ｛Ｘ＋（ａ／２）｝＋｛Ｙ＋（ｂ／２）｝2 ＝（ａ／２）2 ＋（ｂ／２）2 −Ｃ …………式９ 従って中心点Ｏ´i （Ｘ´i ，Ｙ´i ）は、式１０、式
１１によりそれぞれ求めることができ、 Ｘ´i ＝−（ａ／２） …………式１０ Ｙ´i ＝−（ｂ／ｂ） …………式１１
て、 ｛Ｘ＋（ａ／２）｝＋｛Ｙ＋（ｂ／２）｝2 ＝（ａ／２）2 ＋（ｂ／２）2 −Ｃ …………式９ 従って中心点Ｏ´i （Ｘ´i ，Ｙ´i ）は、式１０、式
１１によりそれぞれ求めることができ、 Ｘ´i ＝−（ａ／２） …………式１０ Ｙ´i ＝−（ｂ／ｂ） …………式１１
【００１９】式１０、式１１に式７、式８を代入すれば
中心点の座標Ｘ´i ，Ｙ´i は式１２、式１３で求める
ことができる。 Ｘ´i ＝〔（Ｙi −Ｙi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝−（ Ｙi-1 −Ｙi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／〔２｛（ Ｘi-1 −Ｘi ）（Ｙi −Ｙi+1 ）−（Ｘi −Ｘi+1 ）（Ｙi-1 −Ｙi ) ｝〕 …………式１２ Ｙ´i ＝〔−（（Ｘi −Ｘi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝ ＋（Ｘi-1 −Ｘi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／〔２ ｛（Ｘi-1 −Ｘi ）（Ｙi −Ｙi+1 ）−（Ｘi −Ｘi+1 ）（Ｙi-1 −Ｙi ）｝〕 …………式１３
中心点の座標Ｘ´i ，Ｙ´i は式１２、式１３で求める
ことができる。 Ｘ´i ＝〔（Ｙi −Ｙi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝−（ Ｙi-1 −Ｙi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／〔２｛（ Ｘi-1 −Ｘi ）（Ｙi −Ｙi+1 ）−（Ｘi −Ｘi+1 ）（Ｙi-1 −Ｙi ) ｝〕 …………式１２ Ｙ´i ＝〔−（（Ｘi −Ｘi+1 ）｛（Ｘi-1 2−Ｘi 2 ）＋（Ｙi-1 2−Ｙi 2 ）｝ ＋（Ｘi-1 −Ｘi ）｛（Ｘi 2 −Ｘi+1 2 ）＋（Ｙi 2 −Ｙi+1 2 ）｝〕／〔２ ｛（Ｘi-1 −Ｘi ）（Ｙi −Ｙi+1 ）−（Ｘi −Ｘi+1 ）（Ｙi-1 −Ｙi ）｝〕 …………式１３
【００２０】また半径Ｒi は点Ｏi と３点通過円の中心
点Ｏ´の距離として求められるので式１４により求める
ことができる。 Ｒi ＝√｛（Ｘi −Ｘ´i ）2 ＋（Ｙi −Ｙ´i ）2 ｝ …………式１４ 次にステップＳ２７において接触点（Ｐi ）の座標（Ｘ
ci ,Ｙci）を式１５，式１６により求める。 Ｘci＝（ｒ／Ｒi ）Ｘ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｘi ………式１５ Ｙci＝（ｒ／Ｒi ）Ｙ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｙi ………式１６ ステップＳ２８において、全点完了かが確認され、ＮＯ
の場合にはステップＳ２６に戻され、ＹＥＳの場合には
完了となる。
点Ｏ´の距離として求められるので式１４により求める
ことができる。 Ｒi ＝√｛（Ｘi −Ｘ´i ）2 ＋（Ｙi −Ｙ´i ）2 ｝ …………式１４ 次にステップＳ２７において接触点（Ｐi ）の座標（Ｘ
ci ,Ｙci）を式１５，式１６により求める。 Ｘci＝（ｒ／Ｒi ）Ｘ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｘi ………式１５ Ｙci＝（ｒ／Ｒi ）Ｙ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｙi ………式１６ ステップＳ２８において、全点完了かが確認され、ＮＯ
の場合にはステップＳ２６に戻され、ＹＥＳの場合には
完了となる。
【００２１】次に触針先端球摩耗補正を含む評価ワーク
の測定手順を図１２のフローチャートの順に説明する。
尚、図５のフローチャートと同一個所は詳細な説明を省
略する。ステップＳ２９において、触針摩耗補正を実施
するかが確認され、ＹＥＳの場合には偏心基準ワークＷ
Ａをロータリテーブル上に取付け、ステップＳ３１にお
いて、最小二乗誤差円を求める。次いでステップＳ３３
において、最小二乗誤差円に対する測定点群の誤差の計
算を行い、ステップＳ３４において、図６に示すように
偏心基準ワークＷＡと先端球２０ａとの接触角αと、偏
心基準ワークＷＡの回転角θとの関係式、式１７，式１
８を用いて図１４に示すような先端球２０ａの摩耗量
を、図１５に示すような基準ワークＷＡ１回転に対する
真円度誤差曲線として求め、更にこれを図１６に示すよ
うな接触角αに対する誤差曲線とする。
の測定手順を図１２のフローチャートの順に説明する。
尚、図５のフローチャートと同一個所は詳細な説明を省
略する。ステップＳ２９において、触針摩耗補正を実施
するかが確認され、ＹＥＳの場合には偏心基準ワークＷ
Ａをロータリテーブル上に取付け、ステップＳ３１にお
いて、最小二乗誤差円を求める。次いでステップＳ３３
において、最小二乗誤差円に対する測定点群の誤差の計
算を行い、ステップＳ３４において、図６に示すように
偏心基準ワークＷＡと先端球２０ａとの接触角αと、偏
心基準ワークＷＡの回転角θとの関係式、式１７，式１
８を用いて図１４に示すような先端球２０ａの摩耗量
を、図１５に示すような基準ワークＷＡ１回転に対する
真円度誤差曲線として求め、更にこれを図１６に示すよ
うな接触角αに対する誤差曲線とする。
【００２２】図１６より（Ｒ＋ｒ）／Sin θ＝ｅ／Sin
αが成立する。よって Sin α＝｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝Sin θ …………式１７ 但し０≦θ≦３６０°より、基準ワーク１回転を想定す
ると−１≦Sin θ≦１となる。よって−｛ｅ／（Ｒ＋
ｒ）｝≦Sin α≦｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝となり、接触角は
９０°を越えると接触不可能で、−９０°＜α＜９０°
であるため次のようになる。 −Sin -1｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝≦α≦Sin -1｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝………式１８
αが成立する。よって Sin α＝｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝Sin θ …………式１７ 但し０≦θ≦３６０°より、基準ワーク１回転を想定す
ると−１≦Sin θ≦１となる。よって−｛ｅ／（Ｒ＋
ｒ）｝≦Sin α≦｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝となり、接触角は
９０°を越えると接触不可能で、−９０°＜α＜９０°
であるため次のようになる。 −Sin -1｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝≦α≦Sin -1｛ｅ／（Ｒ＋ｒ）｝………式１８
【００２３】またステップＳ２９において、ＮＯの場合
にはステップＳ３０〜ステップＳ３４まで飛ばされる。
次いでステップＳ３５において、理想形状点群データの
入力が行われ、ステップＳ３６において、評価ワークＷ
Ｂがロータリテーブル上に取付けられ、ステップＳ３７
において、ワーク形状点群の測定が行われる。次いでス
テップＳ３８において、後述の手順に従って触針先端球
及び先端摩耗補正処理が行われる。ステップＳ３９にお
いて、ワーク形状誤差の算出が行われ、ステップＳ４０
において、ワーク形状誤差の表示が行われる。
にはステップＳ３０〜ステップＳ３４まで飛ばされる。
次いでステップＳ３５において、理想形状点群データの
入力が行われ、ステップＳ３６において、評価ワークＷ
Ｂがロータリテーブル上に取付けられ、ステップＳ３７
において、ワーク形状点群の測定が行われる。次いでス
テップＳ３８において、後述の手順に従って触針先端球
及び先端摩耗補正処理が行われる。ステップＳ３９にお
いて、ワーク形状誤差の算出が行われ、ステップＳ４０
において、ワーク形状誤差の表示が行われる。
【００２４】次に触針先端球補正及び触診摩耗補正処理
の手順について図１７のフローチャートの順に説明す
る。ステップＳ４１において、評価ワークの計測点群を
読み込み、ステップＳ４２において、連続３点
（０i-1 , ０i , ０i+1 ）より曲率点座標０´i を求
め、ステップＳ４３において、図１８に示すように
０i , ０´i を通る直線の傾向角よりワーク回転角θi
を差し引くと触針接触角αi が得られるので、式１９に
よりαi を求める。 αi ＝tan -1｛（Ｙi −Ｙ´i ）／（Ｘi −Ｘ´i ）｝−θi ………式１９
の手順について図１７のフローチャートの順に説明す
る。ステップＳ４１において、評価ワークの計測点群を
読み込み、ステップＳ４２において、連続３点
（０i-1 , ０i , ０i+1 ）より曲率点座標０´i を求
め、ステップＳ４３において、図１８に示すように
０i , ０´i を通る直線の傾向角よりワーク回転角θi
を差し引くと触針接触角αi が得られるので、式１９に
よりαi を求める。 αi ＝tan -1｛（Ｙi −Ｙ´i ）／（Ｘi −Ｘ´i ）｝−θi ………式１９
【００２５】次いでステップＳ４４において触針接触角
αi に相当する触針先端球の摩耗により変わった半径ｒ
i を式２０により求める。 ｒi ＝ｒ−δ（αi ） ………式２０ 但し ｒ＝先端球の公称半径 δ（αi ）＝図１４の摩耗量で接触角αi に対する摩耗
量とする。 ステップＳ４５において、図１８に示すようにθi ，θ
´i 間の内分点Ｐi を式２１により求め、 Ａ：Ｂ＝ｒi ：（Ｒi −ｒi ） ………式２1 但し Ａ＝θi ，Ｐi 間距離、Ｂ＝Ｒi ，θ´i 間距離
とする。
αi に相当する触針先端球の摩耗により変わった半径ｒ
i を式２０により求める。 ｒi ＝ｒ−δ（αi ） ………式２０ 但し ｒ＝先端球の公称半径 δ（αi ）＝図１４の摩耗量で接触角αi に対する摩耗
量とする。 ステップＳ４５において、図１８に示すようにθi ，θ
´i 間の内分点Ｐi を式２１により求め、 Ａ：Ｂ＝ｒi ：（Ｒi −ｒi ） ………式２1 但し Ａ＝θi ，Ｐi 間距離、Ｂ＝Ｒi ，θ´i 間距離
とする。
【００２６】次に式２２、式２３により接触点Ｐi の座
標Ｘci ,Ｙciを求める。 Ｘci＝（ｒi ／Ｒi ）Ｘ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｘi ………式２２ Ｙci＝（ｒi ／Ｒi ）Ｙ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｙi ………式２３ ステップＳ４６において、全点完了かが確認され、ＮＯ
の場合にステップＳ４２に戻され、ＹＥＳの場合には終
了となる。
標Ｘci ,Ｙciを求める。 Ｘci＝（ｒi ／Ｒi ）Ｘ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｘi ………式２２ Ｙci＝（ｒi ／Ｒi ）Ｙ´i ＋｛（Ｒi −ｒ）／Ｒi ｝Ｙi ………式２３ ステップＳ４６において、全点完了かが確認され、ＮＯ
の場合にステップＳ４２に戻され、ＹＥＳの場合には終
了となる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で次に記載する効果を奏する。偏心円筒形状の基準ワー
クを測定し、このときの誤差曲線が触針先端球の摩耗量
に依存することを利用して摩耗の進行状態を知り、触針
の交換時期を明確化したので、交換時期を知らずに摩耗
した触針で評価ワークを測定し、誤った評価結果がでる
のを未然に防止することができる。また基準ワークを測
定したときの誤差曲線から触針先端球の真円度曲線を求
めて触針摩耗量を評価ワーク測定結果に見込むようにし
たので、摩耗による測定精度の低下を防ぐことができ、
触針の寿命が延長する。
で次に記載する効果を奏する。偏心円筒形状の基準ワー
クを測定し、このときの誤差曲線が触針先端球の摩耗量
に依存することを利用して摩耗の進行状態を知り、触針
の交換時期を明確化したので、交換時期を知らずに摩耗
した触針で評価ワークを測定し、誤った評価結果がでる
のを未然に防止することができる。また基準ワークを測
定したときの誤差曲線から触針先端球の真円度曲線を求
めて触針摩耗量を評価ワーク測定結果に見込むようにし
たので、摩耗による測定精度の低下を防ぐことができ、
触針の寿命が延長する。
【図１】本実施例の円筒座標型三次元測定装置の斜視姿
図である。
図である。
【図２】本実施例の円筒座標型三次元測定装置の正面図
である。
である。
【図３】本実施例の円筒座標型三次元測定装置の構成図
である。
である。
【図４】カム形状ワークのサンプリング手順のフローチ
ャート図である。
ャート図である。
【図５】触針の摩耗検定動作を含む評価ワーク測定動作
のフローチャート図である。
のフローチャート図である。
【図６】触針による偏心円基準ワークの計測状態を示す
図である。
図である。
【図７】測定点群と最小二乗誤差円とを示す図である。
【図８】たて軸に誤差を横軸にワーク角度を表した誤差
曲線の図である。
曲線の図である。
【図９】触針先端球の摩耗による誤差の許容限界を示す
図である。
図である。
【図１０】触針によるカム形状評価ワークの計測状態を
示す図である。
示す図である。
【図１１】触針先端球補正処理手順のフローチャート図
である。
である。
【図１２】触針摩耗補正を含む評価ワーク測定動作のフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
【図１３】連結３測定点より３点通過円を求める式の説
明図である。
明図である。
【図１４】摩耗した触針とワークを表す図である。
【図１５】ワーク回転角度に対する摩耗による誤差曲線
を表す図である。
を表す図である。
【図１６】触針接触角に対する誤差曲線を表す図であ
る。
る。
【図１７】触針先端球補正及び触針摩耗補正処理手順の
フローチャート図である。
フローチャート図である。
【図１８】触針接触角αi ，接触点Ｐi を求める式の説
明図である。
明図である。
【図１９】従来の技術説明用の円筒座標型三次元測定装
置の斜視姿図である。
置の斜視姿図である。
【図２０】従来の技術説明用の評価ワークと触針を表す
図である。
図である。
４ ロータリテーブル １２ サドル １７ スライダ ２０ 触針 ２０ａ 先端球 ２１ Ｘ軸リニ
アエンコーダ ２２ 検出器 ２３ 演算用パ
ソコン ２４ 制御装置
アエンコーダ ２２ 検出器 ２３ 演算用パ
ソコン ２４ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交二直線
案内軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検出器の
ワークに接触する触針先端球の摩耗を検出して交換時期
を明確化する摩耗検定方法において、偏心円断面形状の
検定用基準ワークを前記触針にて測定して得られた測定
点群から最小二乗誤差円を求め、該最小二乗誤差円と前
記測定点群との半径誤差を求め、該半径誤差が予め設定
されている許容限度を越えたときを触針交換時期とする
ことを特徴とする円筒型三次元測定装置における触針摩
耗検定方法。 - 【請求項２】 ロータリテーブル（Ｃ軸）と直交二直線
軸（Ｘ・Ｚ軸）からなる三次元測定装置の検出器のワー
クに接触する触針先端球の摩耗による測定誤差の自動補
正方法において、前記触針で偏心円断面形状の検定用基
準ワークを測定して得られた測定点群から最小二乗誤差
円を算出し、該最小二乗誤差円と前記測定点群との半径
方向の差より半径誤差曲線を求め、該半径誤差曲線より
先端球の接触角と基準ワーク回転角の関係から先端球真
円度誤差曲線を求め、前記触針で評価ワークを測定して
得られた測定点群の三連続測定点より前記触針先端球の
接触点座標を算出した後、前記先端球真円度誤差曲線よ
り得られた誤差により前記接触点座標を修正することを
特徴とする円筒型三次元測定装置における触針摩耗補正
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9866292A JP2696288B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 円筒型三次元測定装置における触針摩耗検定及び補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9866292A JP2696288B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 円筒型三次元測定装置における触針摩耗検定及び補正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269649A JPH05269649A (ja) | 1993-10-19 |
| JP2696288B2 true JP2696288B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=14225730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9866292A Expired - Lifetime JP2696288B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 円筒型三次元測定装置における触針摩耗検定及び補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2696288B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105157655A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-12-16 | 王灿 | 一种基于区域搜索的圆度误差快速评定方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5014152B2 (ja) * | 2005-12-05 | 2012-08-29 | 株式会社東京精密 | 真円度測定装置及び先端子良否判定方法 |
| JP2008292199A (ja) | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Mitsutoyo Corp | 真円度測定装置、真円度測定方法、及び真円度測定プログラム |
| JP5203028B2 (ja) * | 2007-05-30 | 2013-06-05 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定機構の異常検出方法及び形状測定機構 |
| JP5272248B2 (ja) * | 2009-05-08 | 2013-08-28 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定装置、表面性状測定方法、及びプログラム |
| JP5349364B2 (ja) | 2010-02-16 | 2013-11-20 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定機 |
| JP5984418B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2016-09-06 | 三菱重工工作機械株式会社 | 測定器の校正方法 |
| JP6170385B2 (ja) * | 2013-09-09 | 2017-07-26 | キヤノン株式会社 | 測定装置、測定方法および物品の製造方法 |
| JP6844462B2 (ja) * | 2017-07-21 | 2021-03-17 | 株式会社デンソーウェーブ | 角度検出器の偏心誤差補正方法、ロボットシステム |
| JP7137059B2 (ja) * | 2018-09-13 | 2022-09-14 | 株式会社東京精密 | 異常検出方法及び三次元測定機 |
| JP7308402B2 (ja) * | 2018-09-13 | 2023-07-14 | 株式会社東京精密 | 異常検出方法及び三次元測定機 |
| CN111272319B (zh) * | 2018-12-05 | 2022-06-24 | 上海东培企业有限公司 | 接触式测量头的张力测量装置 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP9866292A patent/JP2696288B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105157655A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-12-16 | 王灿 | 一种基于区域搜索的圆度误差快速评定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05269649A (ja) | 1993-10-19 |
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