JP2754128B2 - 円筒度測定装置及び測定方法 - Google Patents

円筒度測定装置及び測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は円筒度測定装置及び測定
方法、特にその演算処理の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】被測定物の真円度、円筒度等を測定する
ために円筒度測定機が用いられており、特に被測定物が
ゴム製品、薄肉パイプ、鏡面加工部品等の変形や損傷が
生じやすいものの測定には、レーザ光等を利用した非接
触円筒度測定機が汎用されている。図5には、従来の非
接触円筒度測定機が示されている。同図に示す円筒度測
定機は、測定機本体10に回転可能に設けられた回転テ
ーブル12と、測定機本体10に立設された支柱14
と、支柱14に上下動可能に設けられ、対向配置された
出光部16及び受光部18と、支柱14に設けられ、出
光部16と受光部18の間に配置された測定基準となる
ナイフエッジ部20と、を有している。
【0003】そして、被測定物22の真円度を測定する
場合、該被測定物22を前記回転テーブル12に載置
し、前記出光部16及び受光部18を高さ調節つまみ2
4により真円度を測定する被測定物22の高さに位置す
るよう調節する。この状態において、前記高さにおける
ナイフエッジ部20と被測定物22の表面測定点との間
隙を測定する。すなわち、被測定物22表面の絶対位置
を検出するのが非常に困難なため、被測定物22を回転
させながらナイフエッジ部20と被測定物22表面との
間隙の変化を測定することにより被測定物22の真円度
を求めるのである。
【0004】前記ナイフエッジ部20と被測定物22の
表面測定点との間隙の測定は、出光部16及び受光部1
8によって行う。すなわち、出光部16からレーザ光を
ナイフエッジ部20から被測定物22にかけて通過させ
る。このため、該レーザ光はナイフエッジ部20及び被
測定物22により遮蔽され、ナイフエッジ部20と被測
定物22の間を通過したレーザ光のみが受光部18によ
り受光される。そして、前記受光部18により受光され
た信号から距離演算部26において、前記ナイフエッジ
部20および被測定物22のそれぞれのエッジ位置、及
びナイフエッジ部20と被測定物22の表面測定点との
間隙が演算されるのである。
【0005】従って、被測定物22を回転させながら前
記測定を行い、ナイフエッジ部20と被測定物22表面
との間隙を円周方向に所定角度毎に得ることにより被測
定物22の測定位置の高さにおける図6(A)に示すよ
うな表面形状データを検出することができ、真円度を測
定することが可能となる。一方、被測定物22の円筒度
を測定する場合は、前記真円度測定を被測定物22の測
定位置の高さを変えて所定箇所で行い、それぞれの測定
位置で得られた被測定物22の表面形状のデータを図6
(B)に示すように重ね合わせて円筒度を求めるのであ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記被測定
物22の円筒度を測定する場合、ナイフエッジ部20の
エッジ線と被測定物22の回転中心軸Z(回転テーブル
垂線)とが平行になっていなければならない。すなわ
ち、円筒度の測定は、前述したように被測定物22の所
定箇所の高さにおいて測定した真円度のデータを重ね合
せて求めるため、それぞれの真円度測定における被測定
物22の回転中心点から表面測定点までの距離が必要に
なってくる。
【0007】そして、前記真円度測定は、ナイフエッジ
部20と被測定物22表面との間隙を測定しているた
め、被測定物22の回転中心点から表面測定点までの距
離をそれぞれの高さにおいて正確に得るためには、基準
となる回転中心点からナイフエッジ部20までの距離が
全ての高さにおいて常に一定でなければならないのであ
る。従って、ナイフエッジ部20の傾き等による測定位
置における被測定物22の回転中心点とナイフエッジ部
20との距離のばらつきは、そのまま円筒度の測定誤差
として生じてしまう。
【0008】このため、従来の真円度測定においては、
測定前にナイフエッジ部20のエッジ線20aが被測定
物22の回転中心軸Zと平行となるように図7に示すよ
うにナイフエッジ傾き調整つまみ26により調整し、ナ
イフエッジ直角出し作業を行わなければならず、非常に
効率が悪いという課題があった。また、前記直角出しの
精度には限界があり、さらに直角出しが正確に行われて
もナイフエッジの真直度より精度の高い円筒度の測定は
不可能であるという問題もあった。本発明は前記従来技
術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は極めて
高精度で、かつ容易に被測定物の円筒度測定が可能な円
筒度測定装置及び測定方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明にかかる円筒度測定装置は、距離検出手段と、
距離演算手段と、真円度演算手段と、円筒度演算手段と
を備えたことを特徴とする。前記距離検出手段は、測定
基準手段から被測定物表面の測定点までの距離、及び被
測定物の径を検出する。前記距離演算手段は、被測定物
の回転中心軸との直交面における、前記測定基準手段か
ら被測定物表面の180度相対する第一測定点及び第二
測定点までのそれぞれの距離、及び該第一測定点と第二
測定点を結んだ被測定物の径の測定値に基づき、被測定
物の回転中心点から前記第一測定点までの距離Xを、
【0010】
【数3】X=(R+r180−r0)/2 但し、R:第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の
径 r0:測定基準手段から第一測定点までの距離 r180:測定基準手段から第二測定点までの距離 により演算する。前記真円度演算手段は、前記距離演算
手段により得られた被測定物の回転中心点から被測定物
表面までの距離に基づき被測定物の前記直交面における
真円度を演算する。円筒度演算手段は、前記真円度演算
手段により得られた被測定物の所定箇所の高さにおける
真円度に基づき被測定物の円筒度を演算する。
【0011】また、本発明にかかる円筒度測定方法は、
距離検出工程と、距離演算工程と、真円度演算工程と、
円筒度演算工程とを備えたことを特徴とする。前記距離
検出工程は、測定基準手段から被測定物表面の測定点ま
での距離、及び被測定物の径を検出する。前記距離演算
工程は、被測定物の回転中心軸との直交面における、前
記測定基準手段から被測定物表面の180度相対する第
一測定点及び第二測定点までのそれぞれの距離、及び該
第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の径の測定値
に基づき、被測定物の回転中心点から前記第一測定点ま
での距離Xを、
【0012】
【数4】X=(R+r180−r0)/2 但し、R:第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の
径 r0:測定基準手段から第一測定点までの距離 r180:測定基準手段から第二測定点までの距離 により演算する。前記真円度演算工程は、前記距離演算
工程により得られた被測定物の回転中心点から被測定物
表面までの距離に基づき被測定物の前記直交面における
真円度を演算する。円筒度演算工程は、前記真円度演算
工程により得られた被測定物の所定箇所の高さにおける
真円度に基づき被測定物の円筒度を演算する。
【0013】
【作用】本発明にかかる円筒度測定装置及び測定方法
は、前述したように測定基準手段から被測定物表面の1
80度相対する第一測定点及び第二測定点までのそれぞ
れの距離、及び該第一測定点と第二測定点を結んだ被測
定物の径の測定値に基づき、被測定物の回転中心点から
前記第一測定点までの距離Xを、
【0014】
【数5】X=(R+r180−r0)/2 但し、R:第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の
径 r0:測定基準手段から第一測定点までの距離 r180:測定基準手段から第二測定点までの距離 により演算する。従って、被測定物の回転中心点から測
定基準手段までの距離が一定でなくとも該回転中心点か
ら被測定物の表面測定点までの距離を正確に求めること
ができる。
【0015】すなわち、本発明においては前記r180
0の差及びRのデータを演算することにより回転中心
点から被測定物表面までの距離を求めているため、測定
位置の高さによって被測定物の回転中心点から測定基準
手段までの距離にばらつきがあっても、該ばらつきは前
記r0とr180とに同量含まれており、相殺されてしま
う。従って、前記R、r0、r180の測定、及び前記数5
の演算を被測定物の所定角度毎に行って真円度を測定
し、該真円度測定を所定箇所の高さにおいて行ったデー
タより円筒度を求めれば、測定位置の高さによって被測
定物の回転中心点から測定基準手段までの距離にズレが
生じても正確な円筒度測定が可能となる。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。図1には、本発明の一実施例にかかる円筒度
測定装置の外観斜視図が示されている。なお、前記従来
技術と対応する部分には符号100を加えて示し説明を
省略する。同図に示す円筒度測定装置は、測定機本体1
10に回転可能に設けられ、被測定物122が載置され
る回転テーブル112と、前記測定機本体110に立設
された支柱114と、該支柱114に上下動可能に設け
られ、前記被測定物122の両側に対面配置された距離
検出手段としての出光部116及び受光部118と、該
出光部116と受光部118の間に配置され出光部11
6及び受光部118と共に上下動する測定基準手段とし
ての変位基準エッジ130と、を有している。
【0017】前記出光部116は、図示を省略したビー
ム発生機、該ビーム発生機からのレーザビームを走査ビ
ームに変換する変換手段及び該走査ビームを平行走査ビ
ームとするコリメータレンズ等を含み構成される。ま
た、前記受光部118は前記変位基準エッジ130及び
被測定物122を通過した平行走査ビームの明暗を検出
する計測用受光装置を含み構成される。そして、前記平
行走査ビームが変位基準エッジ130及び被測定物12
2によって遮蔽されて生じる暗部又は明部の長さから該
変位基準エッジ130と被測定物122の間隙の距離及
び被測定物122の径の測定値を求めるものである。
【0018】また、前記距離検出手段及び測定機本体1
10には距離演算手段、真円度演算手段及び円筒度演算
手段としてのコンピュータ部132が接続されている。
そして、前記コンピュータ部132において、キーボー
ド134により各種測定条件を入力し、該測定条件に基
づく距離検出部からのデータを演算処理し、真円度及び
円筒度を求めるのである。以上が本実施例にかかる円筒
度測定装置の概略構成であり、次に測定方法について説
明する。被測定物122の真円度及び円筒度を測定する
場合、まず該被測定物122を回転テーブル112上に
載置する。次に、前記出光部116及び受光部118を
被測定物122の所定の測定位置の高さとなるように高
さ調節つまみ124を操作して調節する。
【0019】そして、前記測定高さにおいて、図2
(A)に示すように被測定物122の回転中心点Oと変
位基準エッジ130のエッジ部とを結ぶ線上にある被測
定物122表面の第一測定点n0と変位基準エッジ13
0の間隙の距離r0及び被測定物122の径R0を前記距
離検出手段により検出する。さらに、被測定物122を
180度回転させ、図2(B)に示すように前記第一測
定点n0と180度相対する被測定物122表面の第二
測定点n180と変位基準エッジ130との間隙の距離r
180を測定する。
【0020】そして、本実施例においては、前記測定値
0、R0、及びr180に基づきコンピュータ部132に
おいて演算処理を行うことにより被測定物122の回転
中心点Oから第一測定点n0までの距離Xを求める。す
なわち、図3(A)に示すように第一測定点n0が測定
位置にある状態において、被測定物122の回転中心点
Oから変位基準エッジ130までの距離xは、
【0021】
【数6】x=X+r0 で表せる。また、図3(B)に示すように第二測定点n
180が測定位置にある状態においては、被測定物122
の回転中心点Oから変位基準エッジ130までの距離x
は、
【0022】
【数7】x=R−X+r180 で表せる。すなわち、
【0023】
【数8】X+r0=R−X+r180 となり、従って
【0024】
【数9】X=(R+r180−r0)/2 の演算式により被測定物122の回転中心点Oから第一
測定点n0までの距離Xが求められるのである。従っ
て、前記回転中心点Oから変位基準エッジ130までの
距離xにかかわらず、回転中心点Oから第一測定点n0
までの距離Xを求めることが可能となる。そして、前述
した測定及び演算を被測定物122を回転させながら円
周方向に行うことにより測定高さにおける被測定物12
2の表面形状が検出され、該表面形状に基づき真円度を
測定することができる。
【0025】すなわち、被測定物122を前記第一測定
点n0から所定角度θiづつ回転させたそれぞれの第一測
定点niと変位基準エッジ130の距離ri及び径Riを
測定し、さらに該第一測定点niとそれぞれ180度相
対する第二測定点ni'と変位基準エッジ130の距離r
i'を測定する。そして、前記数9の演算式に基づき、そ
れぞれの第一測定点と回転中心点Oとの距離を演算し求
めるのである。次に、被測定物122の円筒度を測定す
るために、前記出光部116及び受光部118を上下動
させ、被測定物122の所定箇所の高さにおいて前記測
定及び演算を行う。そして、該所定箇所の高さにおける
被測定物122のそれぞれの表面形状を検出し、該検出
データに基づきコンピュータ部132において演算処理
が行われ、円筒度が求められる。
【0026】ここで、前述したように本実施例において
は、被測定物122の回転中心点Oから表面測定点まで
の距離Xを前記数9の演算式により求めているため、回
転中心点Oから変位基準エッジ130までの距離xが変
化しても距離Xの算出には影響を与えることがない。従
って、図4に示すように被測定物122の測定位置の高
さによって、回転中心軸Zと平行な基準線Z'から変位
基準エッジ130にズレを生じても、それぞれの高さに
おいて正確な表面形状が測定でき、極めて精度の高い円
筒度を得ることが可能となる。
【0027】以上説明したように、本実施例にかかる円
筒度測定装置及び測定方法は、変位基準エッジ130の
上下動における傾きや真直度が円筒度測定に影響しない
ため、従来の円筒度測定において必要であったナイフエ
ッジ部の直角出し作業はもとより、ナイフエッジ部その
ものが必要なくなる。従って、構成が簡単な円筒測定装
置が得られ、かつ容易に精度の高い円筒度測定が可能と
なる。なお、本実施例においては、レーザビームを利用
した非接触円筒度測定装置を用いたが、接触式検出器を
二個用いて、被測定物の180度相対する表面位置及び
径を測定することも可能である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる円筒
度測定装置及び測定方法によれば、被測定物の回転中心
点から表面測定点までの距離の演算に被測定物の回転中
心点から測定基準手段までの距離を必要としないため、
被測定物の測定高さによって該被測定物の回転中心点か
ら測定基準手段までの距離にズレが生じても正確な表面
形状が検出でき、容易かつ高精度な円筒度測定が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる円筒度測定装置の外
観斜視図である。
【図2】本実施例にかかる円筒度測定方法の説明図であ
る。
【図3】本実施例にかかる円筒度測定の測定原理の説明
図である。
【図4】本実施例にかかる変位基準エッジの移動状態の
説明図である。
【図5】従来の円筒度測定装置の外観斜視図である。
【図6】真円度及び円筒度の測定データの説明図であ
る。
【図7】ナイフエッジ部の直角出し作業の説明図であ
る。
【符号の説明】
10,110 … 測定機本体 12,112 … 回転テーブル 14,114 … 支柱 16,116 … 出光部 18,118 … 受光部 130 … 変位基準エッジ 132 … コンピュータ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 11/08 G01B 11/30 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基台に立設された支柱と、 前記基台に回動可能に設けられ、被測定物が載置される
    回転テーブルと、 前記支柱に設けられ、回転テーブルに載置された被測定
    物表面の測定点までの距離の測定基準となる測定基準手
    段と、 前記測定基準手段から被測定物表面の測定点までの距
    離、及び被測定物の径を検出する距離検出手段と、 前記被測定物の回転中心軸との直交面における、前記測
    定基準手段から被測定物表面の180度相対する第一測
    定点及び第二測定点までのそれぞれの距離、及び該第一
    測定点と第二測定点を結んだ被測定物の径の測定値に基
    づき、被測定物の回転中心点から前記第一測定点までの
    距離Xを、 【数1】X=(R+r180−r0)/2 但し、R:第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の
    径 r0:測定基準手段から第一測定点までの距離 r180:測定基準手段から第二測定点までの距離 により演算する距離演算手段と、 前記距離演算手段により得られた被測定物の回転中心点
    から被測定物表面までの距離に基づき被測定物の前記直
    交面における真円度を演算する真円度演算手段と、 前記真円度演算手段により得られた被測定物の所定箇所
    の高さにおける真円度に基づき被測定物の円筒度を演算
    する円筒度演算手段と、を備えたことを特徴とする円筒
    度測定装置。
  2. 【請求項2】 基台に立設された支柱と、 前記基台に回動可能に設けられ、被測定物が載置される
    回転テーブルと、 前記支柱に設けられ、回転テーブルに載置された被測定
    物表面の測定点までの距離の測定基準となる測定基準手
    段と、を有する真円度測定装置において、 前記測定基準手段から被測定物表面の測定点までの距
    離、及び被測定物の径を検出する距離検出工程と、 前記被測定物の回転中心軸との直交面における、前記測
    定基準手段から被測定物表面の180度相対する第一測
    定点及び第二測定点までのそれぞれの距離、及び該第一
    測定点と第二測定点を結んだ被測定物の径の測定値に基
    づき被測定物の回転中心点から前記第一測定点までの距
    離Xを、 【数2】X=(R+r180−r0)/2 但し、R:第一測定点と第二測定点を結んだ被測定物の
    径 r0:測定基準手段から第一測定点までの距離 r180:測定基準手段から第二測定点までの距離 により演算する距離演算工程と、 前記距離演算工程により得られた被測定物の回転中心点
    から被測定物表面までの距離に基づき被測定物の前記直
    交面における真円度を演算する真円度演算工程と、 前記真円度演算工程により得られた被測定物の所定箇所
    の高さにおける真円度に基づき被測定物の円筒度を演算
    する円筒度演算工程と、を備えたことを特徴とする円筒
    度測定方法。
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