JP3215325B2 - 測定機の校正方法及びその装置 - Google Patents
測定機の校正方法及びその装置Info
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ方向移動自在な
検出器にＸＺ面内揺動自在に触針が支持され、その触針
でワークの表面をトレースしたときの検出器の移動量と
触針の変化量から、ワークの表面粗さや輪郭形状を求め
る測定機に係わり、特にその触針の揺動支点から触針先
端のＺ方向距離である触針高さ、Ｘ方向距離であるアー
ム長さ、及び触針先端の半径を校正する装置及びその方
法に関する。本明細書では、検出器の移動方向をＸ方
向、Ｘ方向に直角な方向で触針の検出方向をＺ方向とい
う。
検出器にＸＺ面内揺動自在に触針が支持され、その触針
でワークの表面をトレースしたときの検出器の移動量と
触針の変化量から、ワークの表面粗さや輪郭形状を求め
る測定機に係わり、特にその触針の揺動支点から触針先
端のＺ方向距離である触針高さ、Ｘ方向距離であるアー
ム長さ、及び触針先端の半径を校正する装置及びその方
法に関する。本明細書では、検出器の移動方向をＸ方
向、Ｘ方向に直角な方向で触針の検出方向をＺ方向とい
う。
【０００２】
【従来の技術】ワークの表面粗さを求める測定機として
表面粗さ測定機、ワークの輪郭形状を求める測定機とし
て輪郭形状測定機があるが、両者の基本的な構成は同じ
であるので、輪郭形状測定機を例にして説明する。
表面粗さ測定機、ワークの輪郭形状を求める測定機とし
て輪郭形状測定機があるが、両者の基本的な構成は同じ
であるので、輪郭形状測定機を例にして説明する。
【０００３】一般的な輪郭形状測定機の測定部１０は図
９に示すように、ベース１１に立設されたコラム１２に
送り装置１３が設けられ、触針１８を有し触針１８のＺ
方向（鉛直方向）の変位を検出する検出器１４が、送り
装置１３にＸ方向（水平方向）移動自在に設けられてい
る。送り装置１３には検出器１４のＸ方向の移動量を検
出するスケールが内蔵されている。これによって、ワー
クＷの測定位置に触針１８を当接した状態で検出器１４
をＸ方向に移動させると、触針１８のＺ方向の変位が検
出器１４で検出され、検出器１４のＸ方向の移動量が送
り装置１３のスケールで検出されて、ワークの測定デー
タが得られる。ワークの測定データは図示しないデータ
処理装置で演算され、ワークの輪郭形状が出力される。
９に示すように、ベース１１に立設されたコラム１２に
送り装置１３が設けられ、触針１８を有し触針１８のＺ
方向（鉛直方向）の変位を検出する検出器１４が、送り
装置１３にＸ方向（水平方向）移動自在に設けられてい
る。送り装置１３には検出器１４のＸ方向の移動量を検
出するスケールが内蔵されている。これによって、ワー
クＷの測定位置に触針１８を当接した状態で検出器１４
をＸ方向に移動させると、触針１８のＺ方向の変位が検
出器１４で検出され、検出器１４のＸ方向の移動量が送
り装置１３のスケールで検出されて、ワークの測定デー
タが得られる。ワークの測定データは図示しないデータ
処理装置で演算され、ワークの輪郭形状が出力される。
【０００４】この場合、図４に示すように、触針１８は
検出器１４に設けられた支点１５にＸＺ面内に揺動自在
に支持されたアーム１６の先端に固着されており、アー
ム１６の途中にはアーム１６の変位を検出するセンサー
１７が設けられている。つまり、触針１８の変位量はセ
ンサー１７で検出されるが、支点１５から触針先端１８
ａまでのＸ方向距離（アーム長さ）をＬａ、センサー１
７までの距離をＬｏとすると、センサー１７の検出値が
Ｇａの時の触針１８の変位量Ｚａは、次の式から求めら
れる。 Ｚａ＝Ｇａ×Ｌａ／Ｌｏ……………（１） したがって、Ｌａ／Ｌｏを正確に求めておく必要があ
る。
検出器１４に設けられた支点１５にＸＺ面内に揺動自在
に支持されたアーム１６の先端に固着されており、アー
ム１６の途中にはアーム１６の変位を検出するセンサー
１７が設けられている。つまり、触針１８の変位量はセ
ンサー１７で検出されるが、支点１５から触針先端１８
ａまでのＸ方向距離（アーム長さ）をＬａ、センサー１
７までの距離をＬｏとすると、センサー１７の検出値が
Ｇａの時の触針１８の変位量Ｚａは、次の式から求めら
れる。 Ｚａ＝Ｇａ×Ｌａ／Ｌｏ……………（１） したがって、Ｌａ／Ｌｏを正確に求めておく必要があ
る。
【０００５】また、図４に示すように、触針１８は支点
１５を中心にして回転するので、触針１８がＺ方向に変
位すると触針先端１８ａがＸ方向にも変位するため、円
弧誤差が発生する。基準線（支点１５とセンサー１７の
検出中心位置を結んだ線）Ｈから触針先端１８ａまでの
距離（触針高さ）Ｈａが０の場合、触針１８の回転角度
がθの時の円弧誤差δは次の式で表される。 δ＝Ｌａ（１−cosθ）……………（２） しかし、触針高さＨａを正確に０に設定することは困難
であり、触針高さＨａが正確に求まらないと円弧誤差δ
の補正ができない。
１５を中心にして回転するので、触針１８がＺ方向に変
位すると触針先端１８ａがＸ方向にも変位するため、円
弧誤差が発生する。基準線（支点１５とセンサー１７の
検出中心位置を結んだ線）Ｈから触針先端１８ａまでの
距離（触針高さ）Ｈａが０の場合、触針１８の回転角度
がθの時の円弧誤差δは次の式で表される。 δ＝Ｌａ（１−cosθ）……………（２） しかし、触針高さＨａを正確に０に設定することは困難
であり、触針高さＨａが正確に求まらないと円弧誤差δ
の補正ができない。
【０００６】さらに、触針先端１８ａは計算上はエッジ
の方がよいが、実際には製作上や使用上の理由等から円
弧（ただし、小さいもので半径２５μｍ程度）形状にす
るため、その半径を正確に求めておきワークの輪郭形状
を演算するときに補正する必要がある。
の方がよいが、実際には製作上や使用上の理由等から円
弧（ただし、小さいもので半径２５μｍ程度）形状にす
るため、その半径を正確に求めておきワークの輪郭形状
を演算するときに補正する必要がある。
【０００７】以上のように、ワークの輪郭形状を正確に
算出するためには、Ｌａ／Ｌｏ、触針高さＨａ及び触針
先端１８ａの半径を正確に求め、校正しておく必要があ
る。ただし、通常、触針１８やアーム１６を交換しても
Ｌｏは変化しないので、Ｌａ／Ｌｏについてはアーム長
さＬａのみを校正すればよい。
算出するためには、Ｌａ／Ｌｏ、触針高さＨａ及び触針
先端１８ａの半径を正確に求め、校正しておく必要があ
る。ただし、通常、触針１８やアーム１６を交換しても
Ｌｏは変化しないので、Ｌａ／Ｌｏについてはアーム長
さＬａのみを校正すればよい。
【０００８】そこで、従来、一例として次のような方法
が採られている。まず、図１２に示すような５角形の基
準ゲージ（５角ゲージ）を用意する。この５角ゲージ６
１は平行な２面６１ａと６１ｂ、この２面に直角な面６
１ｃ、面６１ａとαの角度をなす傾斜面６１ｄ、面６１
ｂとαの角度をなす傾斜面６１ｅとから構成された５角
形となっている。
が採られている。まず、図１２に示すような５角形の基
準ゲージ（５角ゲージ）を用意する。この５角ゲージ６
１は平行な２面６１ａと６１ｂ、この２面に直角な面６
１ｃ、面６１ａとαの角度をなす傾斜面６１ｄ、面６１
ｂとαの角度をなす傾斜面６１ｅとから構成された５角
形となっている。
【０００９】校正は次のように行う。まず、５角ゲージ
６１の面６１ｂを下にし、面６１ａに寸法既知のブロッ
クゲージ６２を載せてセットする（図１３）。そして、
検出器１４によって（触針１８を面６１ａとブロックゲ
ージ６２の上面に当接させて）、面６１ａとブロックゲ
ージ６２の上面との距離を検出する。これによって、ブ
ロックゲージ６２の寸法をＺｏ、センサー１７の検出量
をＧｏとすると、（１）式と同様にアーム長さＬａが次
の式から求められ、校正される。 Ｌａ＝Ｌｏ×Ｚｏ／Ｇｏ……………（３）
６１の面６１ｂを下にし、面６１ａに寸法既知のブロッ
クゲージ６２を載せてセットする（図１３）。そして、
検出器１４によって（触針１８を面６１ａとブロックゲ
ージ６２の上面に当接させて）、面６１ａとブロックゲ
ージ６２の上面との距離を検出する。これによって、ブ
ロックゲージ６２の寸法をＺｏ、センサー１７の検出量
をＧｏとすると、（１）式と同様にアーム長さＬａが次
の式から求められ、校正される。 Ｌａ＝Ｌｏ×Ｚｏ／Ｇｏ……………（３）
【００１０】次に、ブロックゲージ６２を取り外した
後、図１４の左図のように面６１ａから斜面６１ｄにか
けてトレースする。これによって得られたデータについ
て、触針高さＨａが０であると仮定して演算した値は、
触針高さＨａが基準線Ｈから下側に出ている場合、図１
５の左図に示すように面６１ａと傾斜面６１ｄとがなす
角度αより小さな角度βとなる。そこで、今度は図１４
の右図のように逆に斜面６１ｄから面６１ａにかけてト
レースし、同様に演算すると図１４の右図のように角度
αより大きな角度γとなるので、両方の角度βと角度γ
とが等しくなるような触針高さＨａを算出し、算出され
た値に触針高さＨａを校正する。
後、図１４の左図のように面６１ａから斜面６１ｄにか
けてトレースする。これによって得られたデータについ
て、触針高さＨａが０であると仮定して演算した値は、
触針高さＨａが基準線Ｈから下側に出ている場合、図１
５の左図に示すように面６１ａと傾斜面６１ｄとがなす
角度αより小さな角度βとなる。そこで、今度は図１４
の右図のように逆に斜面６１ｄから面６１ａにかけてト
レースし、同様に演算すると図１４の右図のように角度
αより大きな角度γとなるので、両方の角度βと角度γ
とが等しくなるような触針高さＨａを算出し、算出され
た値に触針高さＨａを校正する。
【００１１】アーム長さＬａと触針高さＨａが校正され
ると、今度は、５角ゲージ６１を面６１ｃを下にして、
斜面６１ｄから斜面６１ｅにかけてトレースする。この
２面が交わる稜線は精密にエッジ状（その形状の半径は
触針先端１８ａの半径より十分小さい）に仕上げられて
いるので、触針先端１８ａを当接したデータから、斜面
６１ｄと斜面６１ｅ及びそれらの稜線部分を基準にし
て、触針先端１８ａの半径を求めることができる。
ると、今度は、５角ゲージ６１を面６１ｃを下にして、
斜面６１ｄから斜面６１ｅにかけてトレースする。この
２面が交わる稜線は精密にエッジ状（その形状の半径は
触針先端１８ａの半径より十分小さい）に仕上げられて
いるので、触針先端１８ａを当接したデータから、斜面
６１ｄと斜面６１ｅ及びそれらの稜線部分を基準にし
て、触針先端１８ａの半径を求めることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、５角ゲージ６１を触針１８のトレース方向に対
して正確に設置する（特に、触針高さＨａの校正の場
合）必要があるとともに、３種類の校正値を求める度に
５角ゲージ６１の設定を変えなければならない。また、
触針高さＨａの校正の場合は、一度では正確な校正がで
きないので一般的には３回以上測定を繰り返す。したが
って、校正が面倒で時間がかかるという問題がある。
法では、５角ゲージ６１を触針１８のトレース方向に対
して正確に設置する（特に、触針高さＨａの校正の場
合）必要があるとともに、３種類の校正値を求める度に
５角ゲージ６１の設定を変えなければならない。また、
触針高さＨａの校正の場合は、一度では正確な校正がで
きないので一般的には３回以上測定を繰り返す。したが
って、校正が面倒で時間がかかるという問題がある。
【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ワークの表面粗さや輪郭形状を求める測定機に
おいて、アーム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１
８ａの半径を、容易に短時間で校正できる方法及びその
装置を提供することを目的とする。
もので、ワークの表面粗さや輪郭形状を求める測定機に
おいて、アーム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１
８ａの半径を、容易に短時間で校正できる方法及びその
装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、次に述べる基準ゲージを触針１８でトレー
スし、得られた測定データを基準ゲージのマスター形状
部の既知形状寸法値と比較演算することによって、アー
ム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１８ａの半径の
校正行う。
するために、次に述べる基準ゲージを触針１８でトレー
スし、得られた測定データを基準ゲージのマスター形状
部の既知形状寸法値と比較演算することによって、アー
ム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１８ａの半径の
校正行う。
【００１５】基準ゲージは、触針の検出方向（Ｚ方向）
の軸に対称な形状を有するマスター形状部を有し、その
形状値があらかじめ正確に求められているとともに、マ
スター形状部とは別に高さ基準部が設けられ、その高さ
基準部からマスター形状部の頂点（マスター形状部が凹
面形状の場合は谷底）までのＺ方向距離（基準高さ）が
あらかじめ正確に求められている。マスター形状部に
は、球、円柱、凹面半球、半円筒溝等、種々の形状が設
定でき、高さ基準部も、平面に限らず、球、円柱、凹面
半球、半円筒溝等、種々の形状が設定できる。したがっ
て、基準ゲージは、マスター形状部と高さ基準部の形状
の組み合わせによって種々のものが設定できる。
の軸に対称な形状を有するマスター形状部を有し、その
形状値があらかじめ正確に求められているとともに、マ
スター形状部とは別に高さ基準部が設けられ、その高さ
基準部からマスター形状部の頂点（マスター形状部が凹
面形状の場合は谷底）までのＺ方向距離（基準高さ）が
あらかじめ正確に求められている。マスター形状部に
は、球、円柱、凹面半球、半円筒溝等、種々の形状が設
定でき、高さ基準部も、平面に限らず、球、円柱、凹面
半球、半円筒溝等、種々の形状が設定できる。したがっ
て、基準ゲージは、マスター形状部と高さ基準部の形状
の組み合わせによって種々のものが設定できる。
【００１６】本発明に係る測定機の校正装置は次の各部
から構成する。 （イ）触針高さＨａ、アーム長さＬａ及び触針先端１８
ａの半径の各設計値を入力する設計値入力部。 （ロ）基準ゲージを触針１８でトレースしたときの測定
データを記憶する測定データ記憶部。 （ハ）測定データからマスター形状部の計算形状値（あ
らかじめ正確に求められた既知の形状値と区別ためにこ
う呼ぶ）を算出する形状値算出部。 （ニ）算出された計算形状値の頂点を境とするＸ方向左
右の差を算出する形状値左右差算出部。 （ホ）算出された左右の差が小さくなるように、触針高
さＨａを校正する触針高さ校正部。 （ヘ）マスター形状部の計算形状値のＺ方向上下の差を
算出する形状値上下差算出部。 （ト）高さ基準部から計算形状値の頂点までのＺ方向距
離である計算基準高さ（あらかじめ正確に求められた既
知の基準高さと区別のためにこう呼ぶ）を測定データか
ら算出する基準高さ算出部。 （チ）算出された上下の差が小さくなるようにアーム長
さＬａを仮校正した後、算出された計算基準高さを用い
てアーム長さＬａを校正するアーム長さ校正部。
から構成する。 （イ）触針高さＨａ、アーム長さＬａ及び触針先端１８
ａの半径の各設計値を入力する設計値入力部。 （ロ）基準ゲージを触針１８でトレースしたときの測定
データを記憶する測定データ記憶部。 （ハ）測定データからマスター形状部の計算形状値（あ
らかじめ正確に求められた既知の形状値と区別ためにこ
う呼ぶ）を算出する形状値算出部。 （ニ）算出された計算形状値の頂点を境とするＸ方向左
右の差を算出する形状値左右差算出部。 （ホ）算出された左右の差が小さくなるように、触針高
さＨａを校正する触針高さ校正部。 （ヘ）マスター形状部の計算形状値のＺ方向上下の差を
算出する形状値上下差算出部。 （ト）高さ基準部から計算形状値の頂点までのＺ方向距
離である計算基準高さ（あらかじめ正確に求められた既
知の基準高さと区別のためにこう呼ぶ）を測定データか
ら算出する基準高さ算出部。 （チ）算出された上下の差が小さくなるようにアーム長
さＬａを仮校正した後、算出された計算基準高さを用い
てアーム長さＬａを校正するアーム長さ校正部。
【００１７】そして、測定機の校正を次のように行う。 （イ）触針高さＨａ、アーム長さＬａ及び触針先端１８
ａの半径の各設計値を入力する。 （ロ）基準ゲージのマスター形状部及び高さ基準部を触
針１８でトレースして測定データを求める。 （ハ）測定データからマスター形状部の計算形状値を算
出する。 （ニ）計算形状値の頂点を境とする左右の差を算出し、
その差が小さくなるように触針高さＨａを仮校正する。 （ホ）計算形状値のＺ方向上下の差を算出するととも
に、その差が小さくなるようにアーム長さＬａを仮校正
する。 （ヘ）計算基準高さを測定データから算出する。 （ト）その計算基準高さを用いてアーム長さＬａを校正
する。 （チ）計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算
出し、その差が小さくなるように、改めて触針高さＨａ
を校正する。
ａの半径の各設計値を入力する。 （ロ）基準ゲージのマスター形状部及び高さ基準部を触
針１８でトレースして測定データを求める。 （ハ）測定データからマスター形状部の計算形状値を算
出する。 （ニ）計算形状値の頂点を境とする左右の差を算出し、
その差が小さくなるように触針高さＨａを仮校正する。 （ホ）計算形状値のＺ方向上下の差を算出するととも
に、その差が小さくなるようにアーム長さＬａを仮校正
する。 （ヘ）計算基準高さを測定データから算出する。 （ト）その計算基準高さを用いてアーム長さＬａを校正
する。 （チ）計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算
出し、その差が小さくなるように、改めて触針高さＨａ
を校正する。
【００１８】また、触針先端１８ａがルビーボールのよ
うに真球度が高く半径が正確に求まっている場合は、以
上の方法あるいは装置でよいが、そうでない場合は触針
先端半径校正部を設け、触針高さＨａとアーム長さＬａ
が校正された後に、マスター形状部の既知形状値と計算
形状値との差から触針先端１８ａの半径を校正する。
うに真球度が高く半径が正確に求まっている場合は、以
上の方法あるいは装置でよいが、そうでない場合は触針
先端半径校正部を設け、触針高さＨａとアーム長さＬａ
が校正された後に、マスター形状部の既知形状値と計算
形状値との差から触針先端１８ａの半径を校正する。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明に係る校正方法及びその装
置に用いる基準ゲージの実施の形態を図３、図１０及び
図１１に示す。基準ゲージの条件は前述したとおりであ
るので、種々の形状が考えられる。図３に示したのは平
面部２１に球２２を固着した基準ゲージ２０ａで、平面
部２１を高さ基準部とするものである。図１０に示した
のは平面部２１に球２２及び小球２３を固着した基準ゲ
ージ２０ｂで、小球２３の頂点を高さ基準部とするもの
である。図１１に示したのは平面部２１に円柱２４を固
着した基準ゲージ２０ｃで、平面部２１を高さ基準部と
するものである。以下、基準ゲージ２０ａを用いた場合
について説明する。また、従来の技術で説明したように
検出器１４の模式図を図４に示す。
置に用いる基準ゲージの実施の形態を図３、図１０及び
図１１に示す。基準ゲージの条件は前述したとおりであ
るので、種々の形状が考えられる。図３に示したのは平
面部２１に球２２を固着した基準ゲージ２０ａで、平面
部２１を高さ基準部とするものである。図１０に示した
のは平面部２１に球２２及び小球２３を固着した基準ゲ
ージ２０ｂで、小球２３の頂点を高さ基準部とするもの
である。図１１に示したのは平面部２１に円柱２４を固
着した基準ゲージ２０ｃで、平面部２１を高さ基準部と
するものである。以下、基準ゲージ２０ａを用いた場合
について説明する。また、従来の技術で説明したように
検出器１４の模式図を図４に示す。
【００２０】図２に示したのは本発明に係る校正装置の
ブロック図である。設計値入力部５１は、触針高さＨ
ａ、アーム長さＬａ及び触針先端１８ａの半径の各設計
値を入力する。１０は図９に示した輪郭形状測定機であ
る。測定データ記憶部５２は、基準ゲージ２０ａの球２
２の上側及び平面部２１を触針１８でトレースしたとき
の測定データを記憶する。形状値算出部５３は、測定デ
ータから球２２の計算形状値を算出する。
ブロック図である。設計値入力部５１は、触針高さＨ
ａ、アーム長さＬａ及び触針先端１８ａの半径の各設計
値を入力する。１０は図９に示した輪郭形状測定機であ
る。測定データ記憶部５２は、基準ゲージ２０ａの球２
２の上側及び平面部２１を触針１８でトレースしたとき
の測定データを記憶する。形状値算出部５３は、測定デ
ータから球２２の計算形状値を算出する。
【００２１】また、形状値左右差算出部５４は、算出さ
れた計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算出
し、触針高さ校正部５５は、その左右の差が小さくなる
ように触針高さＨａを校正する。形状値上下差算出部５
６は、算出された計算形状値のＺ方向上下の差を算出
し、基準高さ算出部５８は、平面部２１からの球２２の
頂点までのＺ方向距離（基準高さ）を測定データから算
出する。アーム長さ校正部５７は、球２２の計算形状値
の上下の差が小さくなるようにアーム長さＬａを仮校正
した後、算出された計算基準高さからアーム長さＬａを
校正する。
れた計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算出
し、触針高さ校正部５５は、その左右の差が小さくなる
ように触針高さＨａを校正する。形状値上下差算出部５
６は、算出された計算形状値のＺ方向上下の差を算出
し、基準高さ算出部５８は、平面部２１からの球２２の
頂点までのＺ方向距離（基準高さ）を測定データから算
出する。アーム長さ校正部５７は、球２２の計算形状値
の上下の差が小さくなるようにアーム長さＬａを仮校正
した後、算出された計算基準高さからアーム長さＬａを
校正する。
【００２２】さらに、触針先端半径校正部５６は、球２
２の既知形状値に対する最終的に算出された球２２の計
算形状値の差から触針先端１８ａの半径を算出し校正す
る。
２の既知形状値に対する最終的に算出された球２２の計
算形状値の差から触針先端１８ａの半径を算出し校正す
る。
【００２３】次に、図１のフローチャート及びその他の
図を用いて校正方法を説明する。まず、設計値入力部５
１から、触針高さＨａ、アーム長さＬａ及び触針先端１
８ａの半径の各設計値を入力する（ステップ３１）。そ
して、図５に示すように、基準ゲージ２０ａの平面部２
１を水平面内に設置し、基準ゲージ２０ａの球２２の上
側及び平面部２１を触針１８でトレースして測定データ
を求める（ステップ３２）。得られた測定データは測定
データ記憶部５２に記憶される。
図を用いて校正方法を説明する。まず、設計値入力部５
１から、触針高さＨａ、アーム長さＬａ及び触針先端１
８ａの半径の各設計値を入力する（ステップ３１）。そ
して、図５に示すように、基準ゲージ２０ａの平面部２
１を水平面内に設置し、基準ゲージ２０ａの球２２の上
側及び平面部２１を触針１８でトレースして測定データ
を求める（ステップ３２）。得られた測定データは測定
データ記憶部５２に記憶される。
【００２４】測定データが得られると、設計値入力部５
１に入力された設計値を用いて、測定データから球２２
の計算形状値（図６及び図７）が算出される（ステップ
３３）。図６はアーム長さＬａが正しく触針高さＨａが
正しくないとき、図７は触針高さＨａが正しくアーム長
さＬａが正しくないときの計算形状値を表しており、実
際の計算形状値は両方を合わせたようなものになるが、
説明のために分離して示している。
１に入力された設計値を用いて、測定データから球２２
の計算形状値（図６及び図７）が算出される（ステップ
３３）。図６はアーム長さＬａが正しく触針高さＨａが
正しくないとき、図７は触針高さＨａが正しくアーム長
さＬａが正しくないときの計算形状値を表しており、実
際の計算形状値は両方を合わせたようなものになるが、
説明のために分離して示している。
【００２５】次に、左側の計算形状値Ｍｌと右側の計算
形状値Ｍｒとの差が算出される（ステップ３４）。この
場合、計算形状値は頂点Ｍｏを境にしてＸ方向の左側と
右側に分割し、頂点Ｍｏから左右同数の測定データの範
囲Ｄｌ及びＤｒによって各々最小自乗法で円を求め、そ
の円の半径差を計算形状値の差とする。理論上は、触針
先端１８ａが基準線Ｈから外れていると、計算形状値は
斜めに傾いた楕円形状（図６に示した例は、左斜め上か
ら右斜め下方向に長軸を有する楕円形状）になる。計算
形状値の左右の差が算出されるとその差が判別され（ス
テップ３５）、所定値より大きいと小さくなるような触
針高さＨａが計算されて、その値に触針高さＨａが仮校
正される（ステップ３６）。触針高さＨａが仮校正され
た場合は計算形状値の左右の差が再度判別され確認され
る。
形状値Ｍｒとの差が算出される（ステップ３４）。この
場合、計算形状値は頂点Ｍｏを境にしてＸ方向の左側と
右側に分割し、頂点Ｍｏから左右同数の測定データの範
囲Ｄｌ及びＤｒによって各々最小自乗法で円を求め、そ
の円の半径差を計算形状値の差とする。理論上は、触針
先端１８ａが基準線Ｈから外れていると、計算形状値は
斜めに傾いた楕円形状（図６に示した例は、左斜め上か
ら右斜め下方向に長軸を有する楕円形状）になる。計算
形状値の左右の差が算出されるとその差が判別され（ス
テップ３５）、所定値より大きいと小さくなるような触
針高さＨａが計算されて、その値に触針高さＨａが仮校
正される（ステップ３６）。触針高さＨａが仮校正され
た場合は計算形状値の左右の差が再度判別され確認され
る。
【００２６】ステップ３５で計算形状値の左右の差が所
定値より小さいと判別されると、今度は、上側の計算形
状値Ｍｕと下側の計算形状値Ｍｄとの差が算出される
（ステップ３７）。この場合、計算形状値は頂点Ｍｏか
らＤｕの範囲の上側の測定データとそこからＤｄ（Ｄｕ
とＤｄは同数）の範囲の下側の測定データに分割し、上
側と下側各々の測定データごとに最小自乗法で円を求
め、その円の半径差を計算形状値の差とする。理論上
は、算出されたアーム長さが入力された設計値と異なる
と、計算形状値は上下方向に長軸又は短軸を有する楕円
形状（図７に示した例は、上下方向に長軸を有する楕円
形状）になる。
定値より小さいと判別されると、今度は、上側の計算形
状値Ｍｕと下側の計算形状値Ｍｄとの差が算出される
（ステップ３７）。この場合、計算形状値は頂点Ｍｏか
らＤｕの範囲の上側の測定データとそこからＤｄ（Ｄｕ
とＤｄは同数）の範囲の下側の測定データに分割し、上
側と下側各々の測定データごとに最小自乗法で円を求
め、その円の半径差を計算形状値の差とする。理論上
は、算出されたアーム長さが入力された設計値と異なる
と、計算形状値は上下方向に長軸又は短軸を有する楕円
形状（図７に示した例は、上下方向に長軸を有する楕円
形状）になる。
【００２７】計算形状値の上下の差が算出されると、そ
の差が判別され（ステップ３８）、所定値より大きいと
小さくなるようにアーム長さＬａが計算されて、その値
にアーム長さＬａが仮校正される（ステップ３９）。ア
ーム長さＬａが仮校正された場合は計算形状値の上下の
差が再度判別され確認される。
の差が判別され（ステップ３８）、所定値より大きいと
小さくなるようにアーム長さＬａが計算されて、その値
にアーム長さＬａが仮校正される（ステップ３９）。ア
ーム長さＬａが仮校正された場合は計算形状値の上下の
差が再度判別され確認される。
【００２８】ここまでの処理で触針高さＨａとアーム長
さＬａが真値に近づき、球２２の計算形状値がより正確
に既知形状値に近くなる。そこで、この段階で平面部２
１から球２２の計算形状値の頂点ＭｏまでのＺ方向距離
（計算基準高さ）を測定データから算出し（ステップ４
０）、算出された計算基準高さが既知の基準高さＨｏに
なるようにアーム長さＬａを校正する（ステップ４
１）。校正方法は従来の技術で説明した式（３）と同様
にセンサー１７の検出量をＧｏとすると、次の式によ
る。 Ｌａ＝Ｌｏ×Ｈｏ／Ｇｏ……………（４）
さＬａが真値に近づき、球２２の計算形状値がより正確
に既知形状値に近くなる。そこで、この段階で平面部２
１から球２２の計算形状値の頂点ＭｏまでのＺ方向距離
（計算基準高さ）を測定データから算出し（ステップ４
０）、算出された計算基準高さが既知の基準高さＨｏに
なるようにアーム長さＬａを校正する（ステップ４
１）。校正方法は従来の技術で説明した式（３）と同様
にセンサー１７の検出量をＧｏとすると、次の式によ
る。 Ｌａ＝Ｌｏ×Ｈｏ／Ｇｏ……………（４）
【００２９】アーム長さＬａが正確に校正されると、改
めて、ステップ３４から３６までと同様に計算形状値の
左右の差を算出し（ステップ４２）、その差を判別して
（ステップ４３）、所定値より大きい場合は小さくなる
ように触針高さＨａを校正する（ステップ４４）。これ
で、触針高さＨａとアーム長さＬａの校正が完了する。
めて、ステップ３４から３６までと同様に計算形状値の
左右の差を算出し（ステップ４２）、その差を判別して
（ステップ４３）、所定値より大きい場合は小さくなる
ように触針高さＨａを校正する（ステップ４４）。これ
で、触針高さＨａとアーム長さＬａの校正が完了する。
【００３０】この結果、球２２の計算形状値が正確に算
出されるので、図８に示すように、球２２の既知形状値
Ｎと計算形状値Ｍとの差ｒを触針先端１８ａの半径とし
て設定し、触針先端１８ａの半径をその値に校正する
（ステップ４５）。この場合、触針先端１８ａが摩耗し
ていたりしていると、既知形状値Ｎと計算形状値Ｍとの
差ｒが測定位置によってばらつくので、そのときは触針
先端１８ａの半径の校正はせず、「触針を交換してくだ
さい。」等というメッセージを出して注意するようにす
る。
出されるので、図８に示すように、球２２の既知形状値
Ｎと計算形状値Ｍとの差ｒを触針先端１８ａの半径とし
て設定し、触針先端１８ａの半径をその値に校正する
（ステップ４５）。この場合、触針先端１８ａが摩耗し
ていたりしていると、既知形状値Ｎと計算形状値Ｍとの
差ｒが測定位置によってばらつくので、そのときは触針
先端１８ａの半径の校正はせず、「触針を交換してくだ
さい。」等というメッセージを出して注意するようにす
る。
【００３１】なお、図１０に示した基準ゲージ２０ｂを
用いた場合の計算基準高さＨａは、球２２と同様に小球
２３の上側をトレースしその計算形状値から小球２３の
頂点を求めて算出する。図１１に示した基準ゲージ２０
ｃを用いた場合は、円柱２４の軸がＸ方向及びＺ方向と
直角な方向（Ｙ方向）に設定することが必要であるが、
円柱２４の計算形状値の表れ方は前述した基準ゲージ２
０ａを用いた場合と同様である。球や円柱の場合は、マ
スター形状部として用いるのは上半分であり下側は使用
しないので、平面部２１に凹部を設けて埋め込んでもよ
い。
用いた場合の計算基準高さＨａは、球２２と同様に小球
２３の上側をトレースしその計算形状値から小球２３の
頂点を求めて算出する。図１１に示した基準ゲージ２０
ｃを用いた場合は、円柱２４の軸がＸ方向及びＺ方向と
直角な方向（Ｙ方向）に設定することが必要であるが、
円柱２４の計算形状値の表れ方は前述した基準ゲージ２
０ａを用いた場合と同様である。球や円柱の場合は、マ
スター形状部として用いるのは上半分であり下側は使用
しないので、平面部２１に凹部を設けて埋め込んでもよ
い。
【００３２】また、マスター形状部に凹面半球や半円筒
溝の基準ゲージを用いた場合は、計算形状値の表れ方が
前述したものと逆になる他は同様である。高さ基準部に
凹面半球や半円筒溝を用いた場合はその部分をトレース
しその計算形状値から谷底を求めて計算基準高さ算出す
る。
溝の基準ゲージを用いた場合は、計算形状値の表れ方が
前述したものと逆になる他は同様である。高さ基準部に
凹面半球や半円筒溝を用いた場合はその部分をトレース
しその計算形状値から谷底を求めて計算基準高さ算出す
る。
【００３３】なお、実施の形態では、輪郭形状測定機の
場合について説明したが、表面粗さ測定機にも本発明は
同様に適用できる。表面粗さ測定機の場合はＺ方向の測
定範囲が小さいので、基準ゲージのマスター形状部や基
準高さを小さくする必要がある。また、検出器の移動方
向は通常水平方向であるが、鉛直方向に設定した場合に
も本発明は適用できる。
場合について説明したが、表面粗さ測定機にも本発明は
同様に適用できる。表面粗さ測定機の場合はＺ方向の測
定範囲が小さいので、基準ゲージのマスター形状部や基
準高さを小さくする必要がある。また、検出器の移動方
向は通常水平方向であるが、鉛直方向に設定した場合に
も本発明は適用できる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、表
面粗さや輪郭形状を測定する測定機において、触針の検
出方向（Ｚ方向）の軸に対称な形状のマスター形状部を
有する基準ゲージを触針でトレースして測定データを求
めると、測定データからマスター形状部の計算形状値が
算出されるとともに、計算形状値のＸ方向左右の差が小
さくなるように触針高さが仮校正され、計算形状値のＺ
方向上下の差が小さくなるようにアーム長さが仮校正さ
れ、さらに、基準ゲージの基準高さが測定データから算
出されてアーム長さが校正され、再度、計算形状値のＸ
方向左右の差が小さくなるように触針高さが校正される
ようにした。また、その後にマスター形状部の既知形状
値と計算形状値との差から触針先端の半径が校正される
ようにした。 これによって、アーム長さＬａ、触針高
さＨａ及び触針先端１８ａの半径を、容易に短時間に校
正することができる。
面粗さや輪郭形状を測定する測定機において、触針の検
出方向（Ｚ方向）の軸に対称な形状のマスター形状部を
有する基準ゲージを触針でトレースして測定データを求
めると、測定データからマスター形状部の計算形状値が
算出されるとともに、計算形状値のＸ方向左右の差が小
さくなるように触針高さが仮校正され、計算形状値のＺ
方向上下の差が小さくなるようにアーム長さが仮校正さ
れ、さらに、基準ゲージの基準高さが測定データから算
出されてアーム長さが校正され、再度、計算形状値のＸ
方向左右の差が小さくなるように触針高さが校正される
ようにした。また、その後にマスター形状部の既知形状
値と計算形状値との差から触針先端の半径が校正される
ようにした。 これによって、アーム長さＬａ、触針高
さＨａ及び触針先端１８ａの半径を、容易に短時間に校
正することができる。
【図１】本発明に係る校正方法の実施の形態のフローチ
ャート
ャート
【図２】本発明に係る校正装置の実施の形態のブロック
図
図
【図３】本発明に係る実施の形態の平面と球の基準ゲー
ジ
ジ
【図４】検出器の模式図
【図５】本発明に係る実施の形態の基準ゲージの測定説
明図
明図
【図６】本発明に係る実施の形態の基準ゲージの計算形
状値説明図（触針高さの校正）
状値説明図（触針高さの校正）
【図７】本発明に係る実施の形態の基準ゲージの計算形
状値説明図（アーム長さの校正）
状値説明図（アーム長さの校正）
【図８】本発明に係る実施の形態の基準ゲージの触針先
端半径の校正説明図
端半径の校正説明図
【図９】一般的な輪郭形状測定機の測定部の説明図
【図１０】本発明に係る実施の形態の球と球の基準ゲー
ジ
ジ
【図１１】本発明に係る実施の形態の平面と円柱の基準
ゲージ
ゲージ
【図１２】従来の基準ゲージ（５角ゲージ）
【図１３】従来のアーム長さ校正の測定説明図
【図１４】従来の触針高さ校正の測定説明図
【図１５】従来の基準ゲージの形状値説明図（触針高さ
の校正）
の校正）
３１……設計値入力ステップ ３２……基準ゲージ測定ステップ ３３……計算形状値算出ステップ ３４……形状値左右差算出ステップ ３５……形状値左右差判別ステップ ３６……触針高さ仮校正ステップ ３７……形状値上下差算出ステップ ３８……形状値上下差判別ステップ ３９……アーム長さ仮校正ステップ ４０……基準高さ算出ステップ ４１……アーム長さ校正ステップ ４２……形状値左右差算出ステップ ４３……形状値左右差判別ステップ ４４……触針高さ校正ステップ ４５……触針先端半径校正ステップ
Claims (10)
- 【請求項１】Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、そ
の検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持
された触針とが備えられ、前記触針でワークの表面をト
レースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触
針のＺ方向変化量から、ワークの表面粗さや輪郭形状を
求める測定機において、 Ｚ方向の軸に対称で形状値既知のマスター形状部を有す
るとともに、高さ基準部を有し、その高さ基準部から前
記マスター形状部の頂点までのＺ方向距離である基準高
さが既知の基準ゲージを備え、 前記支点からの前記触針先端のＺ方向距離である触針高
さの設計値、前記支点からの前記触針先端のＸ方向距離
であるアーム長さの設計値及び前記触針の先端半径の設
計値を入力し、 前記基準ゲージの前記マスター形状部及び前記高さ基準
部を前記触針でトレースして測定データを求め、 前記測定データから前記マスター形状部の計算形状値を
算出し、 前記計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算出
するとともに、その差が小さくなるように前記触針高さ
を仮校正し、 前記計算形状値のＺ方向上下の差を算出するとともに、
その差が小さくなるように前記アーム長さを仮校正し、 前記高さ基準部から前記計算形状値の頂点までのＺ方向
距離である計算基準高さを前記測定データから算出し、 前記計算基準高さを用いて前記アーム長さを校正し、 前記計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算出
するとともに、その差が小さくなるように前記触針高さ
を校正することを特徴とする測定機の校正方法。 - 【請求項２】前記触針高さと前記アーム長さが校正され
た後に、前記マスター形状部の既知形状値と前記計算形
状値との差から前記触針先端の半径を校正することを特
徴とする請求項１に記載の測定機の校正方法。 - 【請求項３】前記基準ゲージの前記マスター形状部が球
で、前記高さ基準部が平面であることを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の測定機の校正方法。 - 【請求項４】前記基準ゲージの前記マスター形状部が球
で、前記高さ基準部が球であることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の測定機の校正方法。 - 【請求項５】前記基準ゲージの前記マスター形状部が円
柱で、前記高さ基準部が平面であることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の測定機の校正方法。 - 【請求項６】Ｘ方向移動自在に設けられた検出器と、そ
の検出器に設けられた支点にＸＺ面内に揺動自在に支持
された触針とが備えられ、前記触針でワークの輪郭をト
レースしたときの前記検出器のＸ方向移動量及び前記触
針のＺ方向変化量から、ワークの表面粗さや輪郭形状を
求める測定機において、 Ｚ方向の軸に対称で形状値既知のマスター形状部を有す
るとともに、高さ基準部を有し、その高さ基準部から前
記マスター形状部の頂点までのＺ方向距離である基準高
さが既知の基準ゲージと、 前記支点からの前記触針先端のＺ方向距離である触針高
さの設計値、前記支点からの前記触針先端のＸ方向距離
であるアーム長さの設計値及び前記触針先端半径の設計
値を入力する設計値入力部と、 前記基準ゲージの前記マスター形状部及び前記高さ基準
部を前記触針でトレースしたときの測定データを記憶す
る測定データ記憶部と、 前記測定データから前記マスター形状部の計算形状値を
算出する形状値算出部と、 前記計算形状値の頂点を境とするＸ方向左右の差を算出
する形状値左右差算出部と、 前記左右の差が小さくなるように前記触針高さを校正す
る触針高さ校正部と、 前記計算形状値のＺ方向上下の差を算出する形状値上下
差算出部と、 前記高さ基準部から前記計算形状値の頂点までのＺ方向
距離である計算基準高さを前記測定データから算出する
基準高さ算出部と、 前記計算形状値のＺ方向上下の差が小さくなるように前
記アーム長さを仮校正した後、前記計算基準高さを用い
て前記アーム長さを校正するアーム長さ校正部と、から
構成されたことを特徴とする測定機の校正装置。 - 【請求項７】前記マスター形状部の既知形状値と前記計
算形状値との差から前記触針先端の半径を校正する触針
先端半径校正部が備えられたことを特徴とする請求項６
に記載の測定機の校正装置。 - 【請求項８】前記基準ゲージの前記マスター形状部が球
で、前記高さ基準部が平面であることを特徴とする請求
項６又は請求項７に記載の測定機の校正装置。 - 【請求項９】前記基準ゲージの前記マスター形状部が球
で、前記高さ基準部が球あることを特徴とする請求項６
又は請求項７に記載の測定機の校正装置。 - 【請求項１０】前記基準ゲージの前記マスター形状部が
円柱で、前記高さ基準部が平面あることを特徴とする請
求項６又は請求項７に記載の測定機の校正装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16819496A JP3215325B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 測定機の校正方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16819496A JP3215325B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 測定機の校正方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329402A JPH09329402A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3215325B2 true JP3215325B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=15863537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16819496A Expired - Fee Related JP3215325B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 測定機の校正方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215325B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1475603A2 (en) | 2003-05-08 | 2004-11-10 | Mitutoyo Corporation | Calibration method for a surface texture measuring instrument and said instrument |
| JP2007316046A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-12-06 | Mitsutoyo Corp | 補正プログラム、及び測定装置 |
| US7539586B2 (en) | 2006-05-08 | 2009-05-26 | Mitutoyo Corporation | Correction method and measuring instrument |
| JP2016090479A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
| JP2016090478A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
| US9921059B2 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-20 | Mitutoyo Corporation | Measurement value correction method, computer-readable recording medium, and measurement device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3462180B2 (ja) | 2000-02-22 | 2003-11-05 | 株式会社浅沼技研 | 検査用マスタブロック及びその製造方法 |
| JP3516630B2 (ja) * | 2000-03-29 | 2004-04-05 | 株式会社ミツトヨ | 形状測定機及び形状測定方法 |
| JP2005337921A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Olympus Corp | ３次元形状測定方法及び３次元形状測定装置 |
| JP4689988B2 (ja) * | 2004-08-25 | 2011-06-01 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定機の校正標本 |
| JP5064725B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2012-10-31 | キヤノン株式会社 | 形状測定方法 |
| JP5297906B2 (ja) * | 2009-06-18 | 2013-09-25 | 株式会社ミツトヨ | 画像プローブの校正方法および形状測定機 |
| JP5823306B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2015-11-25 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定機の校正方法 |
| JP5946259B2 (ja) * | 2011-10-20 | 2016-07-06 | 東芝機械株式会社 | 測定装置、測定方法およびタッチプローブ |
| JP5756582B2 (ja) * | 2013-04-26 | 2015-07-29 | 株式会社東京精密 | 形状測定機 |
| JP6197261B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2017-09-20 | 株式会社東京精密 | 測定機の校正方法及びその装置 |
| JP7138283B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2022-09-16 | 株式会社東京精密 | 校正ユニット、及び形状測定機校正装置 |
| CN118559514A (zh) * | 2024-07-30 | 2024-08-30 | 湖南二零八先进科技有限公司 | 一种微半球研磨校准方法 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP16819496A patent/JP3215325B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1475603A2 (en) | 2003-05-08 | 2004-11-10 | Mitutoyo Corporation | Calibration method for a surface texture measuring instrument and said instrument |
| JP2007316046A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-12-06 | Mitsutoyo Corp | 補正プログラム、及び測定装置 |
| US7539586B2 (en) | 2006-05-08 | 2009-05-26 | Mitutoyo Corporation | Correction method and measuring instrument |
| JP2016090479A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
| JP2016090478A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 株式会社ミツトヨ | 測定値補正方法、測定値補正プログラム及び測定装置 |
| US9921059B2 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-20 | Mitutoyo Corporation | Measurement value correction method, computer-readable recording medium, and measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09329402A (ja) | 1997-12-22 |
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