JP2991558B2 - 最小領域法による円筒度測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、最小領域法（又は最小
領域中心法）による円筒度測定方法に関し、特に変形し
た円筒状ワークの円筒度をより正確に測定する方法に関
する。真円度測定機または座標測定機において、ＪＩＳ
に規定されている円筒度の定義に近い方法で、簡単に円
筒度を算出することが求められている。

【０００２】円筒度とは基準軸心（ワークの軸心）に対
する各測定断面の最大内接円と最小外接円の半径差をい
う。円筒度は小さければ小さい程、ワークの形状は真の
円筒に近い。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来の円筒度測定方法を説明する
図である。同図において、回転台１の上に円筒状のワー
ク２が載置されている。回転台１は回転軸３を中心に回
転し、それによりワーク２が回転する。ワーク２の円筒
表面には一つまたは複数の検出器４が当接するようにな
っており、検出器４はワークの回転により回転軸に直交
する断面の周辺の位置を測定する。図においては４つの
検出器４により、４つの断面の形状が図の下方に描かれ
ている。一つの検出器を移動させて４つの測定位置で測
定することにより、４つの断面の形状を得てもよい。ワ
ークの加工上の理由から、各測定点においてワーク２の
断面形状が微妙に異なるので、４つの断面は完全には一
致しない。理解を容易にするために、図においてはその
不一致を誇張して描いてある。

【０００４】従来の円筒度測定方法の一つに判定板を用
いる方法がある。この方法によれば、極座標記録紙に測
定断面を重ね書きし、透明な判定板を用いて測定断面に
内接および外接する同心円を手作業で求め、その円の半
径差を円筒度とする。円筒度を求める従来の他の方法と
して、回転軸３が通る一点Ｏを中心にして、その中心か
ら上記４つの断面の周辺までの距離が最大の点を通る第
１の円Ｃ１と、その中心から上記４つの断面の周辺まで
の距離が最小の点を通る第２の円Ｃ２とを描き、その半
径の差を円筒度とする方法がある。

【０００５】ところが、図５に示すように、ワーク２の
軸心（基準軸）５が回転軸３に対して傾いている場合が
ある。この場合、４つの断面の不一致は図４の場合に比
べて大きくなり、各断面の中心が基準点Ｏから大きくず
れてしまう。この場合にも、上記と同様にして円筒度を
求めると、図示のように第１の円Ｃ３の半径と第２の円
Ｃ４の半径との差が図４に比べて極めて大きい値になっ
てしまう。

【０００６】そこで、従来は各断面を測定した後にワー
ク２の軸心５が第１の中心軸３に一致するように補正を
していた。この補正は、２つの測定点での断面形状の中
心を結ぶ線をワーク２の軸心とし、この軸心と中心軸３
との間の角度を求め、この傾斜角に基づいて、各断面の
測定周辺位置を補正することにより行われる。この方法
によれば、各断面の周辺の位置の測定値を傾斜角に応じ
て補正した後に図４で説明した方法で円筒度を求めるの
で、図４と同程度の円筒度が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記判
定板を用いる方法では、手作業の為、測定に個人差がで
るばかりでなく、測定に要する時間が長く且つ多大の労
力を要するという問題がある。また、図５で説明したよ
うに傾斜角に応じて補正をしても、満足すべき円筒度が
得られない場合がある。例えば、図６に示すように、ワ
ーク２が変形している場合である。この場合も、各測定
断面は回転軸３を通る点Ｏから偏心しているので、第１
の円Ｃ５と第２の円Ｃ６との半径差は、実際の円筒度よ
り大きな値となってしまう。このように、選ばれた２つ
の測定点での断面形状の中心を結ぶ線が真の軸心とはな
らない場合は、傾斜角に応じた補正をしただけでは正し
い円筒度が得られない。

【０００８】本発明の目的は、上記図６のように変形し
た円筒状ワークにおける正確な円筒度を手作業なしに簡
単に測定する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】図１は本発明の原理説明
図である。なお、以下の記載で各参照番号は図６で用い
たものと同一である。同図において、本発明による最小
領域法による円筒度算出方法によれば、ステップ１０
で、回転台１からの高さが異なる複数の位置で円筒状ワ
ークの表面に当接するように設けられた１個以上の検出
器４により、上記複数の位置を含み回転軸３に直交する
複数の断面のそれぞれと円筒状ワーク２の表面との交点
位置を測定する。 次いでステップ１１で、回転軸３に対
する円筒状ワーク２の軸心の傾きが零になるように測定
された交点位置を検出器の回転台からの高さに応じて補
正する。 次いでステップ１２で、補正後の交点位置を回
転軸に直角な一平面に投影して円筒状ワーク２の複数の
投影断面を形成し、複数の投影断面に共通の内部の任意
の基準点から複数の投影断面の周囲までの距離を測定す
る。 次いでステップ１３で、複数の投影円状断面の全て
において測定された距離のうち回転軸に直角な一方向に
おいて測定された距離の中の最大値と最小値を求める処
理を、回転軸に直角な全ての方向について行い、全ての
方向での最大値の中の最大距離を半径とし、基準点を中
心とする第１の円と、全ての方向での最小値の中の最小
距離を半径とし、基準点を中心とする第２の円とを形成
する。 次いでステップ１４で、最小領域法により第１の
円と第２の円の半径差が最小となるように基準点を移動
して、移動した基準点を中心とし、全ての方向での最大
値の中の最大距離を半径とする第３の円と、全ての方向
での最小値の中の最小距離を半径とする第４の円とを形
成する。 次いでステップ１５で、移動後の第３の円と移
動後の第４の円の半径差を円筒度とする。

【００１０】

【作用】最小領域法により、第１の円と第２の円の半径
差が最小となる最適の基準点を中心とする最大半径の第
３の円と最小半径の第４の円の半径差を円筒度とするの
で、ワークが変形した円筒状であっても、真の円筒度に
近い値が得られる。

【００１１】

【実施例】図２（ａ）は図６の場合と同様に従来の方式
で回転軸を通る基準点Ｏを中心とする第１の円と第２の
円の半径差から円筒度を求める図である。この方式で
は、図６について説明したように、算出される円筒度は
真の円筒度からかけ離れた大きな値となってしまう。そ
こで、本発明の実施例では、図２（ｂ）に示すように基
準点Ｏから各断面の周辺までの距離を測定し、回転台１
の回転軸３に直角な各方向について最大距離となる点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，．．．と最小距離となる点Ｖ１，Ｖ
２，Ｖ３，．．．をとり、この最大距離の点と最小距離
の点のなかから、基準点Ｏを移動した場合の最大距離と
なる点および最小距離となる点をそれぞれ選び、その点
を中心として２つの円を描きながら、最小領域法により
第１の円と第２の円の半径差が最小となる点Ｃを求め
る。この点を中心にして、４つの断面形状の周辺までの
最大距離を半径とする第３の円Ｃ７と、４つの断面形状
の周辺までの最小距離を半径とする第４の円Ｃ８を描
き、その半径差を円筒度とする。

【００１２】図３は本発明の実施例を説明するマイクロ
プロセッサの動作のフローチャートである。回転台１、
ワーク２、回転軸３、検出器４は図６に示したものと同
一とする。図３において、ステップ３１で検出器４によ
りワーク２の各測定断面の周辺（ほぼ円周上）の位置の
測定値をマイクロプロセッサに入力する。ステップ３２
で基準となる２つの断面を選び、ワーク２の軸心を求め
てその軸心の回転軸３に対する傾斜角を算出する。この
場合、基準となる２つの断面は、例えば、図６において
最上位の検出器４と最下位の検出器４により得られる断
面であり、これらの断面の中心を結ぶ線がワーク２の軸
心となる。ついで、測定断面の周辺の測定値を、各測定
断面の回転台１からの高さに応じて上記傾斜角により補
正する。これにより、図５にて説明した従来技術と同様
に、ワーク２の軸心が回転軸に対して傾いていても、傾
斜していない場合と同等の比較的正確な円筒度を測定で
きる。ステップ３３で基準点、例えば、回転軸３上の点
Ｏから各測定断面の周辺位置までの距離を算出する。基
準点は、回転軸状の点Ｏに限らず、複数の断面に共通の
内側の任意の点でよい。ステップ３４で、回転台１の回
転軸３に直角な一方向について、ステップ３３で求めた
距離のうち最大値と最小値を求め、この処理を回転台１
の回転軸３に直角な全ての方向について行う。ステップ
３５で、全角 度についての上記最大値の中の最大距離を
半径とし、基準点を中心とする第１の円と、全角度につ
いての上記最小値の中での最小距離を半径とし、基準点
を中心とする第２の円を描く。ついで、ステップ３６で
最小領域中心法により、第１の円と第２の円の半径差が
最小となるように基準点を移動して、移動した基準点を
中心とし、最小半径差の第３の円および第４の円を描
く。そして、ステップ３７で、第３の円と第４の円の半
径差、即ち、最小となった半径差を円筒度とする。

【００１３】最小領域中心法とは、既に知られている方
法であり、この方法は外接円を求める場合はステップ３
４で求めた最大距離を用い、内接円を求める場合はステ
ップ３４で求めた最小距離を用いて、あたかも１円周の
最小領域中心を求めるようにして全測定断面について半
径差が最小となる２つの円の中心を求めるものである。

【００１４】上記の実施例は真円度測定機に応用される
が、円筒度を求める他の装置、例えば座標測定機に適用
することも可能である。

【００１５】

【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、円筒状ワークが変形していても正確な円筒度
を求めることが可能である。また、測定断面数が膨大と
なっても、最大距離と最小距離のデータは１断面分のデ
ータの２倍で済む。このため、最小領域法による円筒度
の算出処理に要する時間は断面数に比例して増大するこ
とはない。即ち、円筒状ワーク２の軸心はその傾斜角を
一義的に決定するためだけに用い、円筒度の中心とはし
ないで、円筒度は各断面データより最小領域法で求める
ので、測定断面数×１周辺当たりのデータ点数のデータ
を必要としないで円筒度を求めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の実施例による円筒度測定方法の説明図
である。

【図３】本発明の実施例による円筒度測定方法を説明す
るフローチャートである。

【図４】従来の円筒度測定方法を説明する図である。

【図５】従来の円筒度測定方法における傾斜補正を説明
する図である。

【図６】従来の円筒度測定方法における問題を説明する
図である。

【符号の説明】

１…回転台 ２…ワーク ３…回転軸 ４…検出器 Ｃ１〜Ｃ８…円

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転台上の円筒状ワークの円筒度を測定
   する方法であって、該回転台からの高さが異なる複数の位置で該円筒状ワー
   クの表面に当接するように設けられた１個以上の検出器
   により、該複数の位置を含み該 回転台の回転軸に直交す
   る複数の平面のそれぞれと該円筒状ワークの表面との交
   点位置を測定し、 該回転軸に対する該円筒状ワークの軸心の傾きが零にな
   るように該測定された交点位置を該検出器の該回転台か
   らの高さに応じて補正し、該補正後の交点位置を該回転軸に直角な一平面に投影し
   て該円筒状ワークの複数の投影断面を形成し、 該複数の投影 断面の内部の共通位置にある任意の基準点
   から該複数の投影断面の周囲までの距離を測定し、該複数の投影断面の全てにおいて該測定された 距離のう
   ち該回転軸に直角な一方向において測定された距離の中
   の最大値と最小値を求める処理を、該回転軸に直角な全
   ての方向について行い、 該全ての方向での該最大値の中の 最大距離を半径とし、
   該基準点を中心とする第１の円と、該全ての方向での該
   最小値の中の最小距離を半径とし、該基準点を中心とす
   る第２の円とを形成し、 最小領域法により該第１の円と該第２の円の半径差が最
   小となるように該基準点を移動して、該移動した基準点
   を中心とし、該全ての方向での最大値の中の最大距離を
   半径とする第３の円と、該全ての方向での最小値の中の
   最小距離を半径とする第４の円とを形成し、 該第３の円と該移動後の該第４の円の 半径差を円筒度と
   することを特徴とする最小領域法による円筒度測定方
   法。