JP2771064B2 - 真円度測定装置および真円度測定方法 - Google Patents

真円度測定装置および真円度測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は真円度測定装置および真
円度測定方法に関し、特に、歯車やパルスモータのロー
タ、モータのコミュテータ(整流子)、あるいはスプラ
イン状の円筒等の断面の真円度の測定を可能にする真円
度測定装置および真円度測定方法に関する。
【0002】図8に本発明に適用されるシステム構成を
示す。同図において、回転台81に載置された、断面が
円状のワーク82の断面の真円度を測定するために、真
円度測定機の検出器83の先端部84をワーク82の側
面に押し当てることによりワーク82の断面形状を測定
する。測定データは増幅器85を介してA/D変換器8
6によりディジタル情報に変換され、プロセッサ(CP
U)87によりデータ処理されて出力装置88に測定真
円度が出力される。89はデータ処理上で使用されるメ
モリである。
【0003】真円度は図9に示すように、断面形状の中
心Oからの最大距離R1と最小距離R2の差で表され
る。本発明は、図10に示すように、断面の周囲に切り
欠きがあるものの真円度の測定を可能とする真円度測定
装置および真円度測定方法に関する。
【0004】
【従来の技術】従来、切り欠き部を有する円状断面の真
円度測定方法においては、(1)検出器の先端部が断面
の切り欠き部に落ち込んだ場合に検出器が一定の距離以
上は切り欠き部に落ち込まないように、ストッパーを設
けて検出器の破壊を防止する、検出器のフロント調整機
構(メカ機構)を備える方法、(2)取り込んだデータ
のうち一定の値以上(ワークの外径を測定する場合)又
は以下(ワークの内径を測定する場合)のデータを削除
する方法、(3)上記(2)の方法で削除したデータの
削除した位置から指定の角度分のデータも削除する方
法、又は(4)予め削除する範囲を角度指定する方法が
用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記(1)の方法によ
る断面形状の一部を図11に示す。図11において、レ
ベルL1はストッパーにより検出器の動作停止した位置
である。レベルL1以下の距離には、検出器の先端部が
落ち込まないようにストッパーが働く。この方法では、
レベルL1の値は、ストッパーという機械的な手段の性
能に依存するので、充分に小さくすることができず、し
たがって、測定データのピーク・トウ・ピーク値P−P
が大きすぎ、正確な真円度が得られないという問題があ
る。
【0006】上記(2)の方法による断面形状の一部を
図12(a)および(b)に示す。図12(a)に示す
断面形状のデータに対して、ある閾値THを適用し、閾
値TH以下のデータを削除すると、図12(b)に示す
データとなる。この場合は、ピーク・トウ・ピーク値P
−Pは充分に小さくすることが出来る。しかし、図12
(a)のデータの中央部にあった有効データは、図12
(b)では削除されてしまっている。このように、有効
データの一部が欠落することがあるので、上記(2)の
方法ではピーク・トウ・ピーク値P−Pは必ずしも正し
くない。したがって、この方法によっても、正確な真円
度が得られないという問題がある。また、測定データの
立ち上がりや立ち下がりが、切り欠きエッジの「ダレ」
の影響で急峻であったり、なまっていたりするので、閾
値TH以下のデータを削除すると、本来は有効データで
あったものが、単に測定データの立ち上がりのなまりの
ために削除されたり、立ち下がりのなまりのために、本
来無効データとすべきものが有効データとして取り扱わ
れたりする。したがって、この点からも、上記(2)の
方法では、正確な真円度を得られない。
【0007】上記(3)の方法では、切り欠きエッジの
「ダレ」の影響を除去するために、上記(2)の方法
で、閾値TH以下を削除したデータに対して更に、立ち
上がり部と立ち下がり部から指定の角度分のデータも削
除する。この方法により、得られる有効データを図12
(c)に示す。この方法によれば、上記「ダレ」の影響
は防ぐことができるが、有効データの一部が欠落すると
いう問題は依然として残っている。
【0008】上記(4)の方法により、予め削除する範
囲を角度指定する場合を図13に示す。図13(a)に
示す測定データは、レベルL1以上のデータであり、こ
のデータのうち、削除する区間を角度指定して削除した
データが図13(b)に示されている。この方法では、
ワークを回転台に載置する場合のセット位置がずれた
り、ワークの形状によって削除する角度が異なったりす
るので、やはり正確な真円度の測定が困難である。
【0009】本発明の目的は、上記従来技術における問
題に鑑み、プロセッサが処理可能な演算範囲のデータか
ら有効データを取り出すという構想に基づき、真円度測
定装置および測定方法において、断面に切り欠き等を有
するワークの真円度をより正確に測定することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の第1の態
様の原理ブロック図である。同図において、1は断面が
円状のワークの仮中心を中心とする仮円周から該ワーク
の周囲までの距離を測定する距離測定手段、2は距離測
定手段1により測定された距離のうち、プロセッサが処
理可能な範囲内の距離を第1の有効データとしてこの第
1の有効データの区間を検出する有効データ区間検出手
段、3は有効データ区間の各々の区間内の第1の有効デ
ータに対して移動平均処理を行って移動平均化ピークを
検出する移動平均化ピーク検出手段、4は移動平均化ピ
ークの各々を中心に、有効データ区間内の所定範囲内に
ある第1の有効データを第2の有効データとして検出す
る第2の有効データ検出手段、5は第2の有効データに
対して最小自乗法を適用することによりワークの中心を
求める中心算出手段、6は有効データを上記中心を中心
とする円の円周からの距離データに補正する有効データ
補正手段、7は補正された距離データに基づいてワーク
の真円度を算出する真円度算出手段である。
【0011】本発明により、上記の手段を備えた真円度
測定装置および方法が提供される。図2は本発明の第2
の態様の原理ブロック図である。同図において、図1と
異なる部分は、有効データ区間の各々の区間の中間とな
る位置の仮中心を基準とした角度を求める中間位置算出
手段30およびこの角度を中心に、有効データ区間内の
所定範囲内にある第1の有効データを第2の有効データ
として検出する第2の有効データ検出手段40である。
図2の各手段を備えた真円度測定装置および方法も本発
明により提供される。
【0012】
【作用】採取したデータのうち、プロセッサが処理可能
な範囲のデータを有効データとし、この有効データの区
間内で、移動平均化ピークまたはその区間内の中間点を
中心に第2の有効区間を算出し、この第2の有効データ
から真円度を求めるようにしたので、有効区間のレベル
差が大であっても、有効データを削除することはなくな
り、より正確なピーク・トウ・ピーク値P−Pが求ま
る。また、移動平均化ピークまたは有効区間の中間点の
データ値をピークとすることにより、頂点のみの真円度
も求まり、この真円度はワークの偏心による影響を受け
ない。
【0013】
【実施例】図3および図4は本発明の実施例による真円
度測定方法を説明するフローチャートである。また、図
5は本発明の実施例による真円度測定装置および方法に
おける第1の有効データを説明する図、図6は図5で説
明した第1の有効データ区間の移動平均化ピークから第
2の有効データ区間を得る方法を説明する図、図7は図
5で説明した第1の有効データ区間の中間点から第2の
有効データ区間を得る方法を説明する図である。本発明
の実施例を実現するシステムの構成は図8に示したもの
と同じである。図3〜図8により、本発明の実施例をプ
ロセッサ(CPU)87の動作を中心にして説明する。
【0014】図3において、ステップ31でデータを採
取し、生データとしてメモリに記憶させる。データの採
取は、検出器をワークの側面に当接させながら、回転台
の中心をワークの仮の中心として、その仮の中心を中心
としてワーク周端部に内接する仮の円を描いたとき、そ
の円周からワークの周端部までの距離を求めることによ
り行われる。
【0015】ステップ32では、検出器で検出した距離
データの第1の有効区間を検出する。即ち、メモリに格
納されている生データのうち、CPU87が処理可能な
範囲のデータは演算範囲内のデータであり、この演算範
囲内のデータが第1の有効データである。図5に示すよ
うに、CPU87の演算範囲の上限をUL、下限をLL
とすると、ULとLLの間のデータが第1の有効データ
となる。ステップ32ではまた、第1の有効データの区
間の開始および終了点の角度を検出しメモリ89に記憶
させる。図5において、○印が第1の有効データ区間で
あり、×印が無効区間である。なお、以下の記載で角度
とは、回転台の回転中心を通る基準線と、目的とする点
と回転中心を結ぶ線との間の角度をいう。
【0016】ステップ33で、第1の実施例による処理
を選択するか、第2の実施例による処理を選択するかを
判別する。第1の実施例による処理を選択する場合は、
ステップ34に進み、第2の実施例による処理を選択す
る場合は図4の処理に進む。第1の実施例による場合、
ステップ34で移動平均化処理を行う。第1の有効デー
タの各々には、例えば図6に示すようにピークが複数存
在する場合がある。この場合、各有効データ区間で一つ
のピークを決定する手法として、移動平均化処理を用い
る。周知のように、移動平均化処理によれば、区間内の
各サンプル点のデータを区間の連続する複数のサンプル
点の平均で置き換える処理である。例えば、区間内の5
点の平均で置き換える場合、(n−2),(n−1),
n,(n+1),(n+2)の点のデータを加算して5
で割った値をn点のデータで置き換える、という処理を
区間内のすべてのnについて行う。この移動平均化処理
により、各区間内のデータは円滑になり、例えば図6の
中央部に示すように、ピークが一つだけになる。こうし
て求められたピークの位置の角度を求めて、メモリに格
納する。
【0017】次いで、ステップ36ではステップ31で
求めた生データに対してステップ35で求めた各有効デ
ータ区間内のピーク位置の角度±ΔΔ度を第2の有効デ
ータとしてメモリに記憶させる。具体的には、例えば図
6の右側の図で実線で示した分のデータを第2の有効デ
ータとする。次に、ステップ37で第2の有効データを
偏心補正する。即ち、回転中心を仮の中心としていた
が、第2の有効データを利用して最小自乗法によりワー
クの真の中心を求め、仮中心を中心として得られた第2
の有効データを、真の中心からみた第2の有効データに
補正する。そして、この補正された第2の有効データの
最大値と最小値をそれぞれ検出し、それらの差を演算す
ることにより、ワークの真円度を求める。
【0018】ステップ33の判断において、第2の実施
例により、真円度を演算する場合は、図4のステップ4
1に進み、各有効データ区間の中間となる位置の角度を
求める。例えば図7の左にに示すような有効データ区間
に対して、図7の中央部に示すような中間の位置Mの角
度を求める。ついでステップ42で、中間位置Mから予
め指定された角度±ΔΔ度の範囲を第2の有効データ区
間とし、その区間のデータを第2の有効データとしてメ
モリに記憶させる。
【0019】そして、図3のステップ37と同様の処理
をおこなうことにより真円度を求める。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、プロセッサが処理可能な演算範囲の有効デー
タを取り出すようにしたので、真円度測定装置および測
定方法において、有効データのレベル差が比較的大きく
ても一律に有効データを削除することはなく、回転台上
へのワークのセッティングにおけるずれの影響をうける
ことが少なく、且つ、ワークの偏心により生ずるデータ
の角度誤差を無視できるので、より正確な真円度の測定
が可能になる。更に、第1の実施例においては、各有効
データ区間内のピークに対する第2の有効データ区間の
指定を極力小さくすることにより、ワークの偏心による
影響を受けることなく、ピーク近傍のみの真円度を求め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の態様の原理ブロック図である。
【図2】本発明の第2の態様の原理ブロック図である。
【図3】本発明の第1の実施例を説明するフローチャー
トである。
【図4】本発明の第2の実施例を説明するフローチャー
トである。
【図5】本発明の実施例における第1の有効データ区間
の説明図である。
【図6】本発明の第1の実施例における移動平均化処理
の説明図である。
【図7】本発明の第2の実施例における中間値による第
2の有効データ区間の説明図である。
【図8】本発明に適用されるシステム構成図である。
【図9】真円度を説明する図である。
【図10】切り欠きのある断面を示す図である。
【図11】フロント調整機構による従来の測定方法の問
題点を示す図である。
【図12】一定値以下のデータを削除する従来方法の問
題点を示す図である。
【図13】削除範囲を角度指定する従来方法の問題点を
示す図である。
【符号の説明】
1…距離測定手段 2…有効データ区間検出手段 3…移動平均化ピーク検出手段 4…第2の有効データ検出手段 5…中心算出手段 6…有効データ補正手段 7…真円度算出手段 30…中間位置検出手段 40…第2の有効データ検出手段

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセッサ(87)を用いてワークの断
    面の真円度を測定する装置において、 該ワークの仮中心を中心とする仮円周から該ワークの周
    囲までの距離を測定する距離測定手段(1)、 該距離測定手段により測定された距離のうち、該プロセ
    ッサが処理可能な範囲内の距離を第1の有効データとし
    て該第1の有効データの区間を検出する有効データ区間
    検出手段(2)、 該有効データ区間の各々の区間内の該第1の有効データ
    に対して移動平均化処理を行って移動平均化ピークを検
    出する移動平均化ピーク検出手段(3)、 該移動平均化ピークの各々を中心に、該有効データ区間
    内の所定範囲内にある該第1の有効データを第2の有効
    データとして検出する第2の有効データ検出手段
    (4)、 該第2の有効データに対して最小自乗法を適用すること
    により該ワークの中心を求める中心算出手段(5)、 該有効データを該中心を中心とする円の円周からの距離
    データに補正する有効データ補正手段(6)、および該
    補正された距離データに基づいて該ワークの真円度を算
    出する真円度算出手段(7)、を具備する真円度測定装
    置。
  2. 【請求項2】 プロセッサを用いてワークの断面の真円
    度を測定する方法において、 該ワークの仮中心を中心とする仮円周から該ワークの周
    囲までの距離を測定し、 該測定された距離のうち、該プロセッサが処理可能な範
    囲内の距離を第1の有効データとして該有効データの区
    間を検出し、 該有効データ区間の各々の区間内の該第1の有効データ
    に対して移動平均化処理を行って移動平均化ピークを検
    出し、 該移動平均化ピークの各々を中心に、該有効データ区間
    内の所定範囲内にある該第1の有効データを第2の有効
    データとして検出し、 該第2の有効データに対して最小自乗法を適用すること
    により該ワークの中心を求め、 該有効データを該中心を中心とする円の円周からの距離
    データに補正し、 該補正された距離データに基づいて該ワークの真円度を
    算出することを特徴とする真円度測定方法。
  3. 【請求項3】 プロセッサ(87)を用いてワークの断
    面の真円度を測定する方法において、 該ワークの仮中心を中心とする仮円周から該ワークの周
    囲までの距離を測定する距離測定手段(1)、 該距離測定手段により測定された距離のうち、該プロセ
    ッサが処理可能な範囲内の距離を第1の有効データとし
    て該有効データの区間を検出する有効データ区間検出手
    段(2)、 該有効データ区間の各々の区間の中間となる位置の該仮
    中心を基準とした角度を求める中間位置算出手段(3
    0)、 該角度を中心に、該有効データ区間内の所定範囲内にあ
    る該第1の有効データを第2の有効データとして検出す
    る第2の有効データ検出手段(40)、 該第2の有効データに対して最小自乗法を適用すること
    により該ワークの中心を求める中心算出手段(5)、 該有効データを該中心を中心とする円の円周からの距離
    データに補正する有効データ補正手段(6)、および該
    補正された距離データに基づいて該ワークの真円度を算
    出する真円度算出手段(7)、を具備する真円度測定装
    置。
  4. 【請求項4】 プロセッサを用いてワークの断面の真円
    度を測定する方法において、 該ワークの仮中心を中心とする仮円周から該ワークの周
    囲までの距離を測定し、 該測定された距離のうち、処理可能な範囲内の距離を第
    1の有効データとして該有効データの区間を検出し、 該有効データ区間の各々の区間の中間となる位置の該仮
    中心を基準とした角度を求め、 該角度を中心に、該有効データ区間内の所定範囲内にあ
    る該第1の有効データを第2の有効データとして検出
    し、 該第2の有効データに対して最小自乗法を適用すること
    により該ワークの中心を求め、 該有効データを該中心を中心とする円の円周からの距離
    データに補正し、 該補正された距離データに基づいて該ワークの真円度を
    算出することを特徴とする真円度測定方法。
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