JP2965113B2 - 直線運動角度誤差測定方法 - Google Patents

直線運動角度誤差測定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直線運動角度誤差測定方
法に係り、特に直線運動を提供する3本のガイドを互い
に直交させ該ガイドに沿って測定子を移動させることに
よって三次元空間の座標を測定できる機能を持つ装置の
各ガイドの上下方向、左右方向、及び回転方向の角度誤
差を測定する直線運動角度誤差測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に示す装置10は、X軸ガイド14
A、Y軸ガイド14B、Z軸ガイド14Cに沿って各々
X方向、Y方向、Z方向に移動することによりプローブ
16を所定の位置に移動し、フィーラ18A、18B、
18C等の各先端部に取り付けられた測定子20A、2
0B、20C等のうち選択された測定子を測定テーブル
22上に固定された図示しないワークに当接してそのワ
ークの三次元座標を測定する。
【0003】各ガイド14A、14B、14Cの直線運
動角度誤差は、例えば、X軸ガイド14Aの場合には、
図5に示すY軸ガイド14B回りの角度(ピッチング)
成分(Εx)yと、図6に示すZ軸ガイド14C回りの
角度(ヨーイング)成分(Εx)z、そして、図7に示
すX軸ガイド14A回りの角度(ローリング)成分(Ε
x)xがあり、Y軸ガイド14B、及びZ軸ガイド14
Cについても同様な角度誤差成分がある。
【0004】これらのガイド14A、14B、14Cの
直線運動角度誤差を測定する方法としては、水準器やオ
ートコリメータ、レーザ測長機等の測定機器を駆使する
ことによって行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、X軸ガ
イド14Aの場合、水準器ではZ軸ガイド14C回りの
角度成分(Εx)zを測定できず、オートコリメータで
はX軸ガイド14A回りの角度成分(Εx)xを測定す
ることができないので、1種類の測定機器で測定を行う
ことができないという問題がある。
【0006】また、Z軸ガイド14CのZ軸ガイド14
C回りの角度成分は、水準器やオートコリメータでは測
定できないので、別の測定機器が必要になる。本発明
は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガイドの
直線運動角度誤差を特別な測定機器を用いないで容易に
測定することができる直線運動角度誤差測定方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、直線運動を提供する3本のガイドを互いに
直交させ該ガイドに沿って測定子を移動させることによ
って三次元空間の座標を測定できる機能を持つ装置に於
ける各ガイドの直線運動角度誤差を測定する方法に於い
て、前記ガイドと略平行に所定の間隔で複数の被測定部
材を配置し、前記複数の被測定部材毎に、前記測定子の
うち、ガイドに対して略直角平面を構成できるように配
置された3本の測定子を当接して、前記被測定部材1個
当たり前記3本の測定子のそれぞれで測定された3点の
三次元座標を各々求め、その求められた3点の三次元座
標を含む平面に対する法線の法線単位ベクトルを求める
と共に、その求められた3点の三次元座標のうち選択さ
れた2点の三次元座標を結ぶ1本の辺の辺ベクトルを求
め、前記法線単位ベクトルの三次元成分から求められた
該法線単位ベクトルの傾き角度と、前記辺ベクトルの三
次元成分から求められた該辺ベクトルの傾き角度につい
て、選択された1つの被測定部材に於ける該傾き角度に
対する差を算出することにより装置を構成する各ガイド
の直線運動の角度誤差を測定することを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明によれば、装置を構成する3本のガイド
のうち1本のガイドについて直線運動の角度誤差を求め
る場合、先ず、プローブの測定子のうち3本の測定子
を、複数の被測定部材のうち選択した被測定部材に順に
当接し、3点の三次元座標を各々求める。
【0009】次に、求められた3点の三次元座標を含む
平面に対する法線の法線単位ベクトルと、3点の三次元
座標を結ぶ3本の辺のうち選択された1本の辺の辺ベク
トルを求める。次いで、前記法線単位ベクトルの三次元
成分から、この法線単位ベクトルの傾き角度を求めると
共に、前記辺ベクトルの三次元成分から、この辺ベクト
ルの傾き角度を算出する。更に、選択された1つの被測
定部材における該法線ベクトルに対する他の被測定部材
における該法線ベクトルとの傾き角度の差を求める。ま
た、辺ベクトルについても同様に傾き角度の差を求め
る。これにより、該傾き角度の差を前記選択した被測定
部材の位置におけるガイドの直線運動角度誤差として測
定できる。
【0010】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る直線運動
角度誤差測定方法の好ましい実施例を詳説する。図1に
は装置の模式図を示し、図4で説明した従来例中と同
一、若しくは類似の部材については同一の符号を付し、
X軸ガイドの直線運動の場合について説明する。
【0011】前記装置は、X軸ガイド14A、Y軸ガイ
ド14B、Z軸ガイド14Cに沿ってプローブ16をX
方向、Y方向、Z方向に移動できるようになっている。
前記プローブ16は、3本のフィーラ18A、18B、
18Cを有し、これらのフィーラ18A、18B、18
Cの各先端部には、測定子20A、20B、20Cが固
着されている。この測定子20A、20B、20Cは、
それらを含む仮想平面がX軸ガイド14Aに対して略直
角となるように配置されている。
【0012】装置の測定テーブル22の表面には、X軸
ガイド14Aと略平行に被測定部材としての球BO 、B
i …Bn が所定の間隔で、且つ、前記測定子20A、2
0B、20Cが当接可能な位置に立設されている。次
に、X軸ガイド14Aの直線運動誤差測定方法について
図2、図3を参照しながら説明する。
【0013】先ず、前記測定子20A、20B、20C
を前記球BO に順に当接し、これらの測定子20A、2
0B、20Cの三次元座標(PO1、PO2、P O3 )を図
2に示すように求める。次に、前記3点の三次元座標
(PO1、PO2、P O3 )を含む平面に対する法線
【0014】 のY軸ガイド14B回りの角度成分(Εx)y0 と、Z
軸ガイド14C回りの角度成分(Εx)zO を求める。
図3に示すように前記角度成分(Εx)y0 、(Εx)
O は、次式(1)、(2)式で算出することができ
る。
【0015】 (Εx)y0 =tan-1(zO /xO ) …(1) (Εx)zO =tan-1(yO /xO ) …(2) xO …法線の単位ベクトルのX方向の長さ yO 、zO …法線の単位ベクトルのY軸、Z軸における
三次元成分 また、X軸ガイド14AのX軸ガイド14A回りの角度
成分(Εx)x0 を求 角度を求めれば良い。
【0016】即ち、前記角度成分(Εx)x0 は次式
(3)式で算出することができる。 (Εx)x0 =tan-1(zO1/yO1) …(3) yO1、zO1…辺のベクトルの三次元成分 これにより、球BO の位置に対応する位置におけるX軸
ガイド14Aの測定子20A、20B、20Cによる各
角度成分(Εx)y0 、(Εx)zO 、(Εx)x0
特別な測定機器を用いることなく測定することができ
る。
【0017】また、他の球Bi の位置に対応するX軸ガ
イド14Aの各角度成分も前述した手順で測定するれば
よい。更に、球BO の位置で測定した各角度成分(Ε
x)y0 、(Εx)zO 、(Εx)x0 を基準とする前
記球Bi の位置の各角度成分(Εx)yi0 、(Εx)
i0 、(Εx)xi0 は、球Bi の位置で実測された
各角度成分(Εx)yi、(Εx)zi 、(Εx)xi
から、前記球BO の位置の各角度成分(Εx)y 0
(Εx)zO 、(Εx)x0 を次式(4)〜(6)に示
すように各々減算によって、球BO の位置に対する球B
i のそれぞれの位置における角度誤差を求めることがで
きる。
【0018】 (Εx)yi0=(Εx)yi −(Εx)y0 …(4) (Εx)zi0=(Εx)zi −(Εx)zO …(5) (Εx)xi0=(Εx)xi −(Εx)x0 …(6) また、同様に他の球についても球BO との角度誤差を求
めることができる。尚、本実施例では、X軸ガイド14
Aに於ける直線運動の角度誤差測定方法について述べた
が、Y軸ガイド14B、及びZ軸ガイド14Cについて
も同様な手順で各角度誤差を求めれば良い。
【0019】即ち、Y軸ガイド14Bの直線運動誤差を
測定する際には、前記球BO 、Bi…Bn をY軸ガイド
14Bと略平行に配置し、測定子20A、20B、20
Cはそれを含む仮想平面がY軸ガイド14Bと略直角と
なるように配置して、X軸ガイド14Aと同様な操作、
演算を行えば良い。また、Z軸ガイド14Cの直線運動
の角度誤差を測定する際には、前記球BO、Bi 、Bn
をZ軸ガイド14Cと略平行に配置し、測定子20A、
20B、20Cはそれを含む仮想平面がZ軸ガイド14
Cと略直角となるように配置して、X軸ガイド14Aと
同様な操作、演算を行えば良い。
【0020】従って、本実施例の装置の直線運動角度誤
差測定方法によれば、ガイド14A、14B、14Cの
直線運動角度誤差を特別な測定機器を用いることなく、
直線運動における角度誤差を測定することができる。ま
た、装置の三次元測定機能を利用して直線運動角度誤差
を測定するので、容易に且つ短時間で測定できる。この
ような直線運動角度誤差測定方法が適応される装置とし
て、三次元座標測定機や工作機械等がある。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る直線運
動角度誤差測定方法によれば、プローブの測定子で測定
された複数の被測定部材の座標に基づいて求められた法
線単位ベクトルと辺ベクトルとの傾き角度について複数
の被測定部材間における差を求めることによりガイドの
直線運動角度誤差を測定するようにしたので、ガイドの
直線運動角度誤差を特別な測定機器を用いないで容易に
測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直線運動角度誤差測定方法に適用
された装置の概略構造を示す斜視図
【図2】装置のプローブで測定された3点の空間座標を
示す斜視図
【図3】法線単位ベクトルと辺ベクトルの角度成分を示
す説明図
【図4】装置の斜視図
【図5】装置のXガイド軸のYガイド軸回りの角度誤差
を示す説明図
【図6】装置のXガイド軸のZガイド軸回りの角度誤差
を示す説明図
【図7】装置のXガイド軸のXガイド軸回りの角度誤差
を示す説明図
【符号の説明】
14A…X軸ガイド 14B…Y軸ガイド 14C…Z軸ガイド 16…プローブ 20A、20B、20C…測定子 BO 、Bi 、Bn …球

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線運動を提供する3本のガイドを互い
    に直交させ該ガイドに沿って測定子を移動させることに
    よって三次元空間の座標を測定できる機能を持つ装置に
    於ける各ガイドの直線運動角度誤差を測定する方法に於
    いて、 前記ガイドと略平行に所定の間隔で複数の被測定部材を
    配置し、 前記複数の被測定部材毎に、前記測定子のうち、ガイド
    に対して略直角平面を構成できるように配置された3本
    の測定子を当接して、前記被測定部材1個当たり前記3
    本の測定子のそれぞれで測定された3点の三次元座標を
    各々求め、 その求められた3点の三次元座標を含む平面に対する法
    線の法線単位ベクトルを求めると共に、その求められた
    3点の三次元座標のうち選択された2点の三次元座標を
    結ぶ1本の辺の辺ベクトルを求め、 前記法線単位ベクトルの三次元成分から求められた該法
    線単位ベクトルの傾き角度と、前記辺ベクトルの三次元
    成分から求められた該辺ベクトルの傾き角度について、
    選択された1つの被測定部材に於ける該傾き角度に対す
    る差を算出することにより装置を構成する各ガイドの直
    線運動の角度誤差を測定することを特徴とする直線運動
    角度誤差測定方法。
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