JP2863070B6

JP2863070B6 - Roundness measuring device

Info

Publication number: JP2863070B6
Application number: JP1993249952A
Authority: JP
Inventors: 幸寛坂田; 義幸大森; 亮介渡辺
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 2007-11-14

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は真円度測定装置、特に被測定回転物と回転テーブルの回転軸の角度を一致させる機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円柱、円筒等の被測定回転物について、真円度、同心度あるいは同軸度などの真円度に関する各種データを採取するため、真円度測定装置が周知である。該真円度測定装置においては、回転テーブル上に被測定回転物を載置し、被測定回転物の表面位置を接触プローブ等で検出しつつ、回転テーブルを回転させることで、被測定回転物の表面位置データを集積し、真円度を測定・算出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の真円度測定装置においては、事実上回転テーブルの回転軸を基準とし、該テーブル回転軸から被測定回転物の表面検出位置までの距離に基づき真円度を算出している。このため、真円度の測定にあたってはテーブル回転軸と被測定回転物の中心軸とを一致させる、いわゆるレベリング作業が必要となる。
【０００４】
このレベリング作業に当っては、従来回転テーブルに載置されている被測定回転物の異なる高さ位置において、それぞれの断面円の中心点を求め、これらの中心を結んでできる中心線のテーブル回転軸に対する傾きに基づき、試行錯誤的に傾き補正を行なうことで、被測定回転物の中心線を回転テーブルの回転軸に一致させていた。
【０００５】
このため、レベリング作業が極めて繁雑かつ熟練を要する作業となり、その簡易化が強く求められていた。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、その目的は被測定回転物の中心線と回転テーブルの回転軸を容易に一致させることのできる真円度測定装置を提供することにある。
【０００６】
【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真円度測定装置は、被測定回転物を載置する回転テーブルと、前記載置テーブル上の被測定回転物表面位置を検出する検出手段と、前記検出手段を前記回転テーブルの回転軸方向に移動させる移動手段と、前記検出手段によって検出された被測定回転物表面の複数点の位置データより前記被測定回転物の中心軸を演算する中心軸演算手段と、前記中心軸演算手段より出力される被測定回転物の中心軸と、前記回転テーブルの回転軸との角度ズレを下記（１）、および（２）式により演算する角度ズレ演算手段と、前記角度ズレ演算手段の出力より前記回転テーブルの回転軸の角度を被測定回転物の中心軸と一致させるよう前記回転テーブルの載置面の傾斜補正指示を与える傾斜補正指示手段と、を備えたことを特徴とする。
ｔａｎθ _Ｘ＝（Ｘ _ｍ−Ｘ _ｎ）／Ｌ …（１）式
ｔａｎθ _Ｙ＝（Ｙ _ｍ −Ｙ _ｎ）／Ｌ …（２）式
（ここで、θ _Ｘ、θ _Ｙは被測定回転物の中心軸と回転テーブルの回転軸とのＺ−Ｘ平面、Ｚ−Ｙ平面でのＺ軸からのＸ、Ｙ軸方向への角度ズレを、Ｘ _ｍ、Ｘ _ｎ、Ｙ _ｍ、Ｙ _ｎは回転テーブルの中心軸方向に複数点測定して求めた複数の回転中心位置データの内、ｍ番目とｎ番目の回転中心位置データのＸ座標、Ｙ座標を、ＬはＬ＝Ｚ _ｍ − Ｚ _ｎで表される回転中心位置データ第ｍ番目と第ｎ番目の高さ位置の差を示す。）また本発明に於いて、検出手段を該回転テーブルの回転軸と直交する方向に移動させる第二の移動手段を有しており、中心軸と垂直な上端面を持つ被測定回転物を測定する際には、前記検出手段によって検出された被測定回転物の上端面位置データから上端面の傾きデータを求め、前記傾きデータから角度ズレ演算手段によって、前記回転テーブルの回転軸と被測定回転物の中心軸との角度ズレを演算することが好適である。また本発明に於いて、前記回転テーブルは、基台上に設置された駆動モータの回転軸により回転可能に支持された回転ベースと、前記回転ベースに固定され、傾斜面を有する傾斜リングと、前記傾斜リングの傾斜面に沿って揺動可能に配設された被測定回転物載置テーブルと、前記被測定回転物載置テーブルの一部に変位を与えて、該被測定回転物載置テーブルを揺動させる揺動手段と、前記揺動手段にて操作された揺動量を表示する揺動量表示手段とを、含むことが好適である。
【０００７】
【作用】
本発明にかかる真円度測定装置は、前述したようにまず中心軸演算手段により被測定回転物の中心軸を算出する。この中心軸とテーブルの回転軸との角度ズレを角度ズレ演算手段により演算し、そのズレ量に基づきテーブルの被測定回転物載置面の傾斜補正量を補正指示手段が指示する。このため、操作者は前記補正指示手段が指示する補正量に基づき、手動によりテーブルの傾きを操作し、あるいは自動により補正が行なわれる。以上のように従来試行錯誤的に行なわれていたレベリング作業を、補正量指示に基づき定量的に行なうことが可能となり、その著しい簡易化が図られる。
【０００８】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施例について説明する。図１には本発明の一実施例にかかる真円度測定装置の外観図が示されている。同図において、真円度測定装置１０は、基台１１と、該基台１１上に回転可能に設置された回転テーブル１２と、該回転テーブル１２のＸ方向位置を調整する位置調整手段１６及びＹ方向位置を調整する位置調整手段１８と、前記載置面１４のＸ方向傾きを調整する傾斜調整手段２０及びＹ方向傾き量を調整する傾斜調整手段２２と、該回転テーブル１２上に載置された被測定回転物２４の表面位置を接触検出可能な検出手段としてのプローブ２６と、該プローブ２６をＸ軸方向に移動可能なＸ軸プローブ移動手段２８と、前記プローブ２６をプローブ移動手段２８ごとＺ軸（上下）方向に移動可能なＺ軸プローブ移動手段３０とを含む。
【０００９】
そして、前記回転テーブル１２の回転量、載置面１４のＸ−Ｙ平面上の移動量、載置面１４のＸ−Ｙ平面に対する傾斜量、プローブ移動手段２８，３０によるプローブの移動量は、それぞれマイクロコンピュータを内蔵した制御装置３２に送られる。前記制御装置３２は図２に示すような制御機構を有している。すなわち、制御装置３２は、表面位置演算手段３３、中心軸演算手段３４、角度ズレ演算手段３６、補正指示手段３８を備える。
【００１０】
ここで、前記表面位置演算手段３３の出力する表面位置データは必要に応じて記憶手段３９に記憶される。前記中心軸演算手段３４はプローブ２６により検出された被測定回転物２４表面のＺ方向に複数点の回転中心位置データより前記被測定回転物２４の中心軸２４ａを演算する。また、角度ズレ演算手段３６は前記中心軸演算手段３４の出力する被測定回転物の中心軸２４ａと、前記回転テーブル１２の回転軸１２ａとの角度ズレを演算する。更に前記補正指示手段３８は、角度ズレ演算手段３６の出力より被測定回転物２４の中心軸２４ａを、前記回転テーブル１２を傾斜することにより回転軸１２ａと被測定回転物２４の中心軸２４ａと一致させるよう指示を与える。
【００１１】
なお、本実施例においては補正指示手段３８は制御装置３２のディスプレイ４０上に前記Ｘ方向およびＹ方向の傾斜補正量をデジタル表示する。一方、傾斜調整手段２０，２２にはそれぞれ調整量表示ディスプレイ４２，４４が設けられており、前記ディスプレイ４０上に表示された傾斜補正量とディスプレイ４２，４４に表示される調整量を一致させることで、レベリングを行なうことができる。
【００１２】
次に、本実施例における具体的なレベリング作用について説明する。まず、制御装置３２の操作パネルで測定条件の設定などを行ない、第一の高さ位置でプローブ２６により被測定回転物２４の表面位置を検出しつつ、回転テーブル１２を回転させる。そして、プローブ２６が複数の回転位置での被測定回転物２４の表面位置データを制御装置３２に送出する。そして、中心軸演算手段３４は被測定回転物２４の第一の高さ位置での中心位置を演算する。
【００１３】
次に、Ｚ軸移動手段によりプローブ２６を第二の高さ位置に移動し、前記第一高さ位置と同様に該第二高さ位置における被測定回転物２４の中心位置を演算する。この第一の高さ位置及び第二の高さ位置における中心位置を結ぶことで、被測定回転物２４の中心軸２４ａを算出する。すなわち、図３においてＺ軸を回転テーブル１２の回転軸として、その平面上でＸ軸及びＹ軸を仮定する。
【００１４】
そして、（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）を前記第１の高さ位置での断面円２４ｂの中心座標、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）を前記第二の高さ位置での断面円２４ｃの中心座標とし、更に前記ｚ₂−ｚ₁＝Ｌ（第１および第２の高さ位置の差）とする。そして、被測定回転物２４の傾斜角をθとした場合、Ｚ−Ｘ平面と、Ｚ−Ｙ平面の角度成分に分け、それぞれθ_X，θ_Yとすると、
【数１】
ｔａｎθ_X＝（ｘ₂−ｘ₁）／Ｌ
【数２】
ｔａｎθ_Y＝（ｙ₂−ｙ₁）／Ｌ
となる。
【００１５】
したがって、このθ_X，θ_Yの傾き量となるように、傾斜調整手段２０，２２を調整すればよい。なお、本実施例において後述する傾斜調整手段２０，２２を用いると、事実上、θ_X，θ_Y≦１゜であるから、その送り量Ｄ_X，Ｄ_Yはそれぞれ、
【数３】
Ｄ_X＝Ｃ・θ_X＝Ｃ・ｔａｎ^-1｛（ｘ₂−ｘ₁）／Ｌ｝
【数４】
Ｄ_Y＝Ｃ・θ_Y＝Ｃ・ｔａｎ^-1｛（ｙ₂−ｙ₁）／Ｌ｝
となる（なお、Ｃは定数）。
【００１６】
一方、本実施例にかかる真円度測定装置１０は、偏心補正機構を有している。すなわち、被測定回転物２４の中心軸と、回転テーブル１２の回転軸を一致させるには、前記被測定回転物２４の中心軸２４ａと回転テーブル１２の回転軸１２ａの角度を一致させるのみでは足りず、両軸の位置すなわち偏心状態の補正を行なわなければならない。そこで本実施例においては、図２において、平均円演算手段４６、中心位置ズレ演算手段４８を備えており、以下に示すような最小二乗法による偏心補正機構を採用している。
【００１７】
すなわち、前記レベリングが終了した後、図４において回転テーブル１２上の被測定回転物２４に関して、回転軸中心Ｏから各測定表面座標点Ｐ_nに至る距離の極大値Ｒおよび該極大値に隣接する極小値ＳからΣ（Ｒ−Ｓ）²を演算し、これが最小となる平均円２４ｄの半径ｒと、その中心座標Ｏ’＝（ｘ_O'，ｙ_O'，ｚO_'）を求める。
【００１８】
ここで、回転テーブル１２の回転中心である原点Ｏと平均円上の点を結ぶ線分Ｓを引き、さらに平均円２４ｄの中心点Ｏ’から前記線分Ｓに垂線をひいたとき、該垂線により分けられた部分線分をＳ_１、Ｓ_２：（Ｓ＝Ｓ_１＋Ｓ_２）とすると、それぞれの部分線分は、
【数５】
Ｓ_１＝ｔ・ｃｏｓ（φ−θ）
【数６】
Ｓ_２＝｛ｒ^２−ｔ ^２・ｓｉｎ^２（φ−θ）｝^１／２
となる。
【００１９】
ここで、
【数７】
Ｓ_２＝［ｒ^２｛１−ｔ^２／ｒ^２・ｓｉｎ^２（φ−θ）｝］^１／２
となる。ｔ＜＜ｒであるから、
【数８】
ｔ ^２／ｒ^２・ｓｉｎ^２（φ−θ）≒０となる。
【００２０】
従って、Ｓ_２＝ｒ
【数９】
Ｓ＝Ｓ_１＋Ｓ_２＝ｔ・ｃｏｓ（φ−θ）＋ｒこの時、
【数１０】
Ｒ−Ｓ＝Ｒ−（ｔ・ｃｏｓ（φ−θ）＋ｒ）従って、
【数１１】

ここで、偏心量をゼロとするためには、
【数１２】

を満たす必要がある。
【００２１】
また、
【数１３】

【数１４】

【数１５】

ここで
ｃｏｓ（φ−θ）＝ｃｏｓφｃｏｓθ＋ｓｉｎφｓｉｎθ より

【数１６】
またｘ＝Ｒｃｏｓφ，ｙ＝Ｒｓｉｎφ より

【数１７】

【数１８】
ここで

【数１９】

【数２０】
ｔｃｏｓθ＝ｕより

【数２１】
同様に

以上のようにして算出されたＸ軸方向への移動量ｕ、Ｙ軸方向への移動量ｖだけ回転テーブルの載置面を移動させることで、偏心補正を行うことが可能となる。
【００２２】
次に、図５に基づき、本実施例にかかる真円度測定装置において特徴的な回転テーブルの詳細構造について説明する。同図に示す回転テーブル１２は、基台１１上に図示を省略した駆動モータの回転軸４９により回転可能に支持された回転ベース５０と、該回転ベース５０上にＸ、Ｙ方向に移動および揺動可能に支持された載置面１４と、Ｘ方向位置調整手段１６と、Ｘ方向傾斜調整手段２０とを備える。
【００２３】
そして、前記位置調整手段１６は、スピンドル５２を図中左右方向に送り可能な回転ノブ５４を備え、該回転ノブ５４の基部５６は連結部材５８を介して前記回転ベース５０に固定されている。前記スピンドル５２の先端は、該スピンドル５２に対しコロ軸受けされたヘッド６０を介して当接部材６２に当接しており、該当接部材６２は、前記基台１２に埋め込みボルト６４により立設された支持柱６６に、固定ネジ６８で固定されている。
【００２４】
したがって、前記ノブ５４を回転させスピンドル５２を左右方向に移動させることにより、基台１２に対し回転ベース５０ごと載置面１４が図中左右方向に移動し、載置面１４を所望のＸ方向位置に位置決めすることができる。なお、このＸ方向移動量はＬＣＤ４４上に表示され、前記ディスプレイ４０上に表示されたＸ方向補正量と一致させることで、被測定回転物２４の正確なＸ方向位置調整を行なうことができる。
【００２５】
なお、前記載置面１４の下部には傾斜リング７０が配置されているが、該傾斜リング７０は支柱７２により回転ベース５０に固定されているため、回転ベース５０および載置面１４とともに移動し、位置調整手段１６の作動によっては載置面１４と傾斜リング７０の相対位置は変化しない。
【００２６】
一方、Ｘ方向傾斜手段２０は、スピンドル８０を図中左右方向に送り可能な回転ノブ８２を備え、該回転ノブ８２の基部８４は連結部材８６を介して前記回転ベース５０に固定されている。そして、前記スピンドル８０の先端は、連動部材８８を介して前記載置面１４の支持部９０側面に接している。なお、該連動部材８８はその保持部材９２に摺動自在に保持され、該保持部材９２は前記回転ベース５０に固定されている。また、支持部９０の対向側は、押圧バネ９３により弾性支持された支持部材９５が配置され、前記連動部材８８の押圧力に対向して支持部９０を揺動可能に支持している。
【００２７】
したがって、ノブ８２を操作すると、スピンドル８０および連結部材８６を介して支持部９０が図中左右方向に移動する。しかし、この際には前記位置調整手段１６を作動させた場合と異なり、傾斜リング７０は移動しないため、傾斜リング７０に固定された滑り板７２と載置面１４の相対接触位置が変化し、たとえば載置面１４が図中右方向に移動した場合には、引張りバネ９４による時計周り方向の付勢力に抗して載置面が反時計方向に回動・傾斜し、逆に載置面１４が図中左方向に移動した場合には、引張りバネ９４の付勢力により載置面が時計方向に回動・傾斜する。
【００２８】
この結果、傾斜手段２０のノブ８２の回転操作により、載置面を所望方向に傾斜させることが可能となる。この際のノブ８２の回転操作量は、ディスプレイ４０に表示された要補正量であり、この補正量となるようにＬＣＤ４２を確認しながらノブ操作を行なえばよい。
【００２９】
なお、前記実施例においては、被測定回転物２４の側面（円周面）位置データより中心軸を求め、該中心軸の回転軸に対する傾きを算出したが、たとえば図６に示すように被測定回転物の中心軸に対して該回転物の上端面が直交するものである場合には、その上端面の傾きデータを求め、前記と同様にして傾き補正値を得ることができる。
【００３０】
また、本実施例においては補正指示手段３８の出力する補正指示データをディスプレイ４０上に表示し、該補正値と傾斜調整手段に設けられたＬＣＤの調整値を一致させることとしたが、たとえば図２に示すように前記補正指示手段３８の出力を前記各調整手段に設けられたＬＣＤ上に表示し、その表示値をゼロとするように調整することとしてもよい。この場合には、ディスプレイとＬＣＤを見比べることなく、より簡易に位置および傾斜補正を行なうことができる。さらに、ノブの操作をたとえばステッピングモータあるいはサーボモータにより行なわせ、前記補正指示手段３８の指示で自動的にレベリングあるいは中心位置調整を行なわせてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の真円度測定装置によれば、被測定物表面の複数点の位置データより前記被測定回転物の中心軸を式（１）、（２）により演算し、該中心軸と回転テーブルの回転軸との角度ズレを指示することとしたので、高度な熟練を要することなく、正確なレベリング作業を行うことが可能となる。また請求項２記載の真円度測定装置によれば、中心軸と垂直な上端面を持つ被測定回転物を測定する際に、被測定回転物の上端面の位置データを測定することで、被測定回転物の上端面の傾きデータを求め、該傾きデータより被測定回転物の中心軸と回転テーブルの回転軸との角度ズレを演算することとしたので、中心軸と回転軸を一致させるための測定回数を減らすことができ、短時間でレベリング作業を行うことができる。また請求項３記載の真円度測定装置によれば、回転テーブルが基台上に設置された駆動モータの回転軸により回転可能に支持された回転ベースと、前記回転ベースに固定され、傾斜面を有する傾斜リングと、前記傾斜リングの傾斜面に沿って揺動可能に配設された被測定回転物載置テーブルと、前記被測定回転物載置テーブルの一部に変位を与えて、該被測定回転物載置テーブルを揺動させる揺動手段と、前記揺動手段にて操作された揺動量を表示する揺動量表示手段とを含むこととしたので、載置面を所望の方向に傾斜させることができ、また揺動量を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかる真円度測定装置の外観図である。
【図２】前記図１に示す真円度測定装置の制御機構の説明図である。
【図３】前記図１に示す真円度測定装置の傾斜制御方法の説明図である。
【図４】前記図１に示す真円度測定装置の位置制御方法の説明図である。
【図５】前記図１に示す真円度測定装置のテーブル制御機構の説明図である。
【図６】本発明における他の傾斜制御方法の説明図である。
【符号の説明】
１０真円度測定装置
１２回転テーブル
１４載置面
２０，２２傾斜調整手段
２４被測定回転物
３４中心軸演算手段
３６角度ズレ演算手段
３８補正指示手段[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a roundness measuring device, and more particularly to an improvement in a mechanism for matching an angle of a rotating object to be measured and a rotating shaft of a rotary table.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A roundness measuring apparatus is well known for collecting various data related to roundness such as roundness, concentricity, or coaxiality of a rotating object to be measured such as a cylinder and a cylinder. In the roundness measuring device, a rotating object to be measured is mounted on a rotating table, and the rotating table is rotated while detecting the surface position of the rotating object to be measured with a contact probe or the like. The surface position data is collected and roundness is measured and calculated.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a normal roundness measuring apparatus, the roundness is calculated based on the distance from the rotational axis of the rotary table to the surface detection position of the rotating object to be measured, with reference to the rotational axis of the rotary table. For this reason, when measuring the roundness, a so-called leveling operation is required in which the table rotation axis and the center axis of the rotating object to be measured coincide with each other.
[0004]
In this leveling operation, the center point of each cross-sectional circle is obtained at different height positions of the rotating object to be measured placed on the conventional rotary table, and the center line is rotated by connecting the centers. The center line of the rotating object to be measured was made to coincide with the rotation axis of the rotary table by correcting the inclination by trial and error based on the inclination with respect to the axis.
[0005]
For this reason, the leveling work is extremely complicated and requires skill, and there has been a strong demand for simplification. The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a roundness measuring device capable of easily matching the center line of the rotating object to be measured and the rotating shaft of the rotary table. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a roundness measuring apparatus according to the present invention comprises a rotary table for placing a rotating object to be measured, a detecting means for detecting a surface of the rotating object to be measured on the mounting table, and A moving means for moving the detecting means in the direction of the rotation axis of the rotary table, and a central axis calculation for calculating the central axis of the rotating object to be measured from position data of a plurality of points on the surface of the rotating object to be measured detected by the detecting means And an angle deviation calculating means for calculating an angle deviation between the center axis of the rotating object to be measured output from the center axis calculating means and the rotation axis of the rotary table according to the following equations (1) and (2): And an inclination correction instruction means for giving an inclination correction instruction for the mounting surface of the rotary table so that the angle of the rotation axis of the rotary table coincides with the center axis of the rotating object to be measured from the output of the angle deviation calculation means. It is characterized by that.
tan θ _X = ( X _m −X _n ) / L (1)
tan θ _Y = (Y _m −Y _n ) / L (2) Equation (where θ _X and θ _Y are Z-X planes of the center axis of the rotating object to be measured and the rotation axis of the rotary table, ZY Z axis or these X in a plane, the angular deviation of the Y-axis direction, X _{m, X} _n, Y _m, Y _n is the plurality of the rotation center position calculated by measuring multiple points along the central axis of the turntable among the data, X coordinate of the m-th and n-th rotation center position data, the Y-coordinate, L is L = Z _m - Z rotation center position data the m-th represented by _n and the n-th height In the present invention, there is also provided a second moving means for moving the detecting means in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotary table, and has an upper end surface perpendicular to the central axis. When measuring the measurement rotating object, the inclination of the upper end surface from the upper end surface position data of the measured rotating object detected by the detection means. Seeking over data, the angular deviation calculating means from the slope data, it is preferable to calculating an angle deviation between the center axis of the rotary shaft and the measured rotation of the rotary table. In the present invention, the rotary table includes a rotary base that is rotatably supported by a rotary shaft of a drive motor installed on a base, an inclined ring that is fixed to the rotary base and has an inclined surface, A rotating object mounting table to be measured disposed so as to be swingable along the inclined surface of the inclined ring, and a part of the rotating object mounting table to be measured is displaced to place the rotating object to be measured. It is preferable to include swing means for swinging the table, and swing amount display means for displaying the swing amount operated by the swing means.
[0007]
[Action]
As described above, the roundness measuring apparatus according to the present invention first calculates the central axis of the rotating object to be measured by the central axis calculating means. The angle deviation between the central axis and the rotation axis of the table is calculated by the angle deviation calculation means, and the correction instruction means instructs the inclination correction amount of the measured object mounting surface of the table based on the deviation amount. For this reason, the operator manually operates the tilt of the table or automatically performs correction based on the correction amount instructed by the correction instruction means. As described above, it is possible to quantitatively perform the leveling work that has been conventionally performed by trial and error based on the correction amount instruction, and the simplification can be achieved.
[0008]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a roundness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a roundness measuring apparatus 10 includes a base 11, a rotary table 12 rotatably installed on the base 11, a position adjusting means 16 for adjusting the X-direction position of the rotary table 12, and The position adjusting means 18 for adjusting the Y direction position, the inclination adjusting means 20 for adjusting the X direction inclination of the mounting surface 14, the inclination adjusting means 22 for adjusting the Y direction inclination amount, and the rotary table 12 are mounted. A probe 26 as detection means capable of detecting the surface position of the measured rotating object 24, an X-axis probe moving means 28 capable of moving the probe 26 in the X-axis direction, and the probe 26 as probe moving means 28 And a Z-axis probe moving means 30 that can move in the Z-axis (vertical) direction.
[0009]
The amount of rotation of the rotary table 12, the amount of movement of the mounting surface 14 on the XY plane, the amount of inclination of the mounting surface 14 with respect to the XY plane, and the amount of movement of the probe by the probe moving means 28, 30 are: Each is sent to a control device 32 incorporating a microcomputer. The control device 32 has a control mechanism as shown in FIG. That is, the control device 32 includes a surface position calculation unit 33, a central axis calculation unit 34, an angle deviation calculation unit 36, and a correction instruction unit 38.
[0010]
Here, the surface position data output from the surface position calculation means 33 is stored in the storage means 39 as necessary. The central axis calculating means 34 calculates the central axis 24 a of the rotating object 24 to be measured from the rotation center position data of a plurality of points in the Z direction on the surface of the rotating object 24 to be measured detected by the probe 26. Further, the angle deviation calculation means 36 calculates the angle deviation between the center axis 24 a of the rotating object to be measured output from the center axis calculation means 34 and the rotation axis 12 a of the rotary table 12. Further, the correction instructing means 38 causes the rotation axis 12 a and the rotation axis 12 a to be measured with the central axis 24 a of the measured rotating object 24 by tilting the rotary table 12 from the output of the angle deviation calculating means 36. Give instructions to match.
[0011]
In the present embodiment, the correction instruction means 38 digitally displays the X and Y direction tilt correction amounts on the display 40 of the control device 32. On the other hand, the tilt adjustment means 20 and 22 are provided with adjustment amount display displays 42 and 44, respectively, so that the tilt correction amount displayed on the display 40 and the adjustment amount displayed on the

displays

42 and 44 are matched. With this, leveling can be performed.
[0012]
Next, a specific leveling operation in the present embodiment will be described. First, measurement conditions are set on the operation panel of the control device 32, and the rotary table 12 is rotated while the surface position of the rotating object 24 to be measured is detected by the probe 26 at the first height position. Then, the probe 26 sends the surface position data of the rotating object 24 to be measured to a control device 32 at a plurality of rotational positions. Then, the center axis calculation means 34 calculates the center position of the rotating object 24 to be measured at the first height position.
[0013]
Next, the probe 26 is moved to the second height position by the Z-axis moving means, and the center position of the rotating object 24 to be measured at the second height position is calculated in the same manner as the first height position. By connecting the center positions of the first height position and the second height position, the center axis 24a of the rotating object 24 to be measured is calculated. That is, the X axis and the Y axis are assumed on the plane with the Z axis as the rotation axis of the turntable 12 in FIG.
[0014]
(X ₁ , y ₁ , z ₁ ) is the center coordinate of the cross-sectional circle 24b at the first height position, and (x ₂ , y ₂ , z ₂ ) is the cross-section at the second height position. The center coordinates of the circle 24c are set, and z ₂ −z ₁ = L (difference between the first and second height positions). When the inclination angle of the rotating object 24 to be measured is θ, it is divided into angle components of the Z-X plane and the Z-Y plane, and θ _X and θ _Y respectively.
[Expression 1]
tan θ _X = (x ₂ −x ₁ ) / L
[Expression 2]
tan θ _Y = (y ₂ −y ₁ ) / L
It becomes.
[0015]
Therefore, the inclination adjusting means 20 and 22 may be adjusted so that the inclination amounts of θ _X and θ _Y are obtained. In addition, when the inclination adjusting means 20 and 22 described later in this embodiment are used, since θ _X and θ _Y ≦ 1 °, the feed amounts D _X and D _Y are respectively
[Equation 3]
D _X = C · θ _X = C · tan ⁻¹ {(x ₂ −x ₁ ) / L}
[Expression 4]
D _Y = C · θ _Y = C · tan ⁻¹ {(y ₂ −y ₁ ) / L}
(C is a constant).
[0016]
On the other hand, the roundness measuring apparatus 10 according to the present embodiment has an eccentricity correction mechanism. That is, in order to make the central axis of the rotating object 24 to be measured and the rotating shaft of the rotary table 12 coincide with each other, it is sufficient to make the angle of the central axis 24a of the rotating object 24 to be measured and the rotating shaft 12a of the rotary table 12 coincide. First, the position of both axes, that is, the eccentric state must be corrected. Therefore, in this embodiment, in FIG. 2, an average circle calculation means 46 and a center position deviation calculation means 48 are provided, and an eccentricity correction mechanism by the least square method as described below is adopted.
[0017]
That is, after the leveling is completed, the maximum value R of the distance from the rotation axis center O to each measurement surface coordinate point P _n and the maximum value are adjacent to the rotating object 24 to be measured on the rotary table 12 in FIG. Σ (R−S) ² is calculated from the minimum value S, and the radius r of the average circle 24d that minimizes this and the center coordinates O ′ = (x _{O ′} , y _{O ′} , zO _′ ) are obtained.
[0018]
Here, when a line segment S connecting the origin O which is the rotation center of the turntable 12 and a point on the average circle is drawn, and a perpendicular line is drawn from the center point O ′ of the average circle 24d to the line segment S, the perpendicular line is drawn. If the partial line segments divided by S ₁ and S ₂ : (S = S ₁ + S ₂ ), each partial line segment is
[Equation 5]
S ₁ = t · cos (φ−θ)
[Formula 6]
S ₂ = {r ² −t ² · sin ² (φ−θ)} ^1/2
It becomes.
[0019]
here,
[Expression 7]
S ₂ = [r ² {1-t ² / r ² · sin ² (φ−θ)}] ^1/2
It becomes. Since t << r,
[Equation 8]
t ² / r ² · sin ² (φ−θ) ≈0.
[0020]
Therefore, S ₂ = r
[Equation 9]
S = S ₁ + S ₂ = t · cos (φ−θ) + r
[Expression 10]
R−S = R− (t · cos (φ−θ) + r) Therefore,
[Expression 11]

Here, in order to make the amount of eccentricity zero,
[Expression 12]

It is necessary to satisfy.
[0021]
Also,
[Formula 13]

[Expression 14]

[Expression 15]

Where cos (φ−θ) = cosφcosθ + sinφsinθ

[Expression 16]
From x = Rcosφ, y = Rsinφ

[Expression 17]

[Formula 18]
here

[Equation 19]

[Expression 20]
From tcosθ = u

[Expression 21]
As well

Eccentricity correction can be performed by moving the mounting surface of the rotary table by the movement amount u in the X-axis direction and the movement amount v in the Y-axis direction calculated as described above.
[0022]
Next, based on FIG. 5 , the detailed structure of the rotary table characteristic in the roundness measuring apparatus according to the present embodiment will be described. The rotary table 12 shown in FIG. 1 has a rotary base 50 rotatably supported on a base 11 by a rotary shaft 49 of a drive motor (not shown), and moves and swings in the X and Y directions on the rotary base 50. includes a mounting surface 14 which is rotatably supported, the X-direction position adjusting means 16, the X-direction inclination swash adjusting means 20.
[0023]
The position adjusting means 16 includes a rotation knob 54 capable of feeding the spindle 52 in the left-right direction in the figure, and a base portion 56 of the rotation knob 54 is fixed to the rotation base 50 via a connecting member 58. The tip of the spindle 52 is in contact with a contact member 62 via a head 60 that is roller-bearing with respect to the spindle 52, and the contact member 62 is erected on the base 12 by an embedded bolt 64. The support column 66 is fixed with a fixing screw 68.
[0024]
Therefore, by rotating the knob 54 and moving the spindle 52 in the left-right direction, the mounting surface 14 moves in the left-right direction in the drawing together with the rotation base 50 with respect to the base 12, and the mounting surface 14 is moved in the desired X direction. Can be positioned. The amount of movement in the X direction is displayed on the LCD 44, and by making the X direction movement amount coincide with the amount of X direction correction displayed on the display 40, the X-direction position of the rotating object 24 to be measured can be accurately adjusted.
[0025]
An inclined ring 70 is disposed at the lower portion of the mounting surface 14 described above. Since the inclined ring 70 is fixed to the rotating base 50 by a support 72, the inclined ring 70 moves together with the rotating base 50 and the mounting surface 14. Depending on the operation of the position adjusting means 16, the relative position of the mounting surface 14 and the inclined ring 70 does not change.
[0026]
On the other hand, the X-direction tilting means 20 includes a rotation knob 82 capable of feeding the spindle 80 in the left-right direction in the drawing, and a base 84 of the rotation knob 82 is fixed to the rotation base 50 via a connecting member 86. The tip of the spindle 80 is in contact with the side surface of the support portion 90 of the mounting surface 14 via the interlocking member 88. The interlocking member 88 is slidably held by the holding member 92, and the holding member 92 is fixed to the rotating base 50. Further, a support member 95 elastically supported by a pressing spring 93 is disposed on the opposite side of the support portion 90, and supports the support portion 90 so as to be able to swing against the pressing force of the interlocking member 88.
[0027]
Therefore, when the knob 82 is operated, the support portion 90 moves in the left-right direction in the drawing via the spindle 80 and the connecting member 86. However, in this case, unlike the case where the position adjusting means 16 is operated, the inclined ring 70 does not move, so that the relative contact position between the sliding plate 72 fixed to the inclined ring 70 and the mounting surface 14 changes, For example, when the placement surface 14 moves in the right direction in the figure, the placement surface rotates and tilts counterclockwise against the urging force in the clockwise direction by the tension spring 94, and conversely the placement surface. When 14 moves in the left direction in the figure, the mounting surface is rotated and inclined clockwise by the urging force of the tension spring 94.
[0028]
As a result, the mounting surface can be tilted in a desired direction by rotating the knob 82 of the tilting means 20. The rotational operation amount of the knob 82 at this time is a necessary correction amount displayed on the display 40, and the knob operation may be performed while checking the LCD 42 so as to be the correction amount.
[0029]
In the above embodiment, the central axis is obtained from the side surface (circumferential surface) position data of the rotating object 24 to be measured, and the inclination of the central axis with respect to the rotating axis is calculated. For example, as shown in FIG. When the upper end surface of the rotating object is perpendicular to the center axis of the rotating object, inclination data of the upper end surface is obtained, and an inclination correction value can be obtained in the same manner as described above.
[0030]
In this embodiment, the correction instruction data output from the correction instruction means 38 is displayed on the display 40, and the correction value and the adjustment value of the LCD provided in the tilt adjustment means are made to coincide. As shown in FIG. 2, the output of the correction instruction means 38 may be displayed on an LCD provided in each adjustment means, and the display value may be adjusted to zero. In this case, position and tilt correction can be performed more easily without comparing the display and the LCD. Further, the knob may be operated by, for example, a stepping motor or a servo motor, and leveling or center position adjustment may be automatically performed according to an instruction from the correction instruction means 38.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the roundness measuring apparatus of the first aspect, the central axis of the rotating object to be measured is calculated by the equations (1) and (2) from the position data of a plurality of points on the surface of the object to be measured. In addition, since the angle deviation between the central axis and the rotation axis of the rotary table is instructed, it is possible to perform an accurate leveling operation without requiring a high level of skill. Further, according to the roundness measuring apparatus according to claim 2, when measuring the rotating object to be measured having the upper end surface perpendicular to the central axis, by measuring the position data of the upper end surface of the rotating object to be measured, Since the inclination data of the upper end surface of the rotating object to be measured is obtained, and the angle deviation between the central axis of the rotating object to be measured and the rotating shaft of the rotary table is calculated from the inclination data, the central axis and the rotating axis are matched. Therefore, the number of measurements can be reduced, and the leveling operation can be performed in a short time. According to the roundness measuring apparatus according to claim 3, a rotary base is rotatably supported by a rotary shaft of a drive motor installed on a base, and is fixed to the rotary base and has an inclined surface. A tilting ring having a measuring object, a rotating object mounting table to be measured disposed so as to be swingable along the inclined surface of the tilting ring, and a part of the rotating object mounting table to be measured being displaced, Since it includes rocking means for rocking the rotating object mounting table to be measured and rocking amount display means for displaying the rocking amount operated by the rocking means, the mounting surface is set in a desired direction. It can be tilted and the amount of rocking can be confirmed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a roundness measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a control mechanism of the roundness measuring apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a tilt control method of the roundness measuring apparatus shown in FIG. 1;
4 is an explanatory diagram of a position control method of the roundness measuring apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a table control mechanism of the roundness measuring apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 6 is an explanatory diagram of another tilt control method in the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Roundness measuring apparatus 12 Rotary table 14 Mounting

surface

20, 22 Inclination adjustment means 24 Rotation object to be measured 34 Center axis calculation means 36 Angle deviation calculation means 38 Correction instruction means

Claims

A rotary table for placing a rotating object to be measured;
Detecting means for detecting the surface position of the rotating object to be measured on the table;
Moving means for moving the detection means in the direction of the rotation axis of the rotary table;
Center axis calculating means for calculating the center axis of the rotating object to be measured from the position data of a plurality of points on the surface of the rotating object to be measured detected by the detecting means;
An angle deviation calculation means for calculating an angle deviation between the central axis of the rotating object to be measured output from the central axis calculation means and the rotation axis of the rotary table by the following equations (1) and (2) ;
Inclination correction instruction means for giving an inclination correction instruction for the mounting surface of the rotary table so that the angle of the rotation axis of the rotary table coincides with the central axis of the rotating object to be measured from the output of the angle deviation calculation means. A roundness measuring device characterized by that.
tan θ _X = ( X _m −X _n ) / L (1)
tan θ _Y = (Y _m −Y _n ) / L (2) Equation (where θ _X and θ _Y are Z-X planes of the center axis of the rotating object to be measured and the rotation axis of the rotary table, ZY Z axis or these X in a plane, the angular deviation of the Y-axis direction, X _{m, X} _n, Y _m, Y _n is the plurality of the rotation center position calculated by measuring multiple points along the central axis of the turntable Among the data, the X and Y coordinates of the m-th and n-th rotation center position data, L is the rotation center position data represented by Z _m −Z _n = L, and the m-th and n-th height positions. Indicates the difference .)

The apparatus according to claim 1, further comprising second moving means for moving the detecting means in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotary table,
When measuring the rotating object to be measured having the upper end surface perpendicular to the central axis, the inclination data of the upper end surface is obtained from the upper end surface position data of the measured rotating object detected by the detecting means, and the angle is determined from the inclination data. A roundness measuring apparatus, wherein a deviation calculating means calculates an angle deviation between a rotation axis of the rotary table and a central axis of a rotating object to be measured.

The rotary table is
A rotation base rotatably supported by a rotation shaft of a drive motor installed on the base;
An inclined ring fixed to the rotating base and having an inclined surface;
A rotating object mounting table to be measured disposed so as to be swingable along the inclined surface of the inclined ring;
Oscillating means for displacing a part of the rotating object mounting table to be measured to swing the rotating object mounting table to be measured;
A swing amount display means for displaying a swing amount operated by the swing means;
The roundness measuring device according to claim 1, wherein the roundness measuring device is included.