JP3215354B2 - 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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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３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３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１０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１０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１０）。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１０）。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１１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
２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１１
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１２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１１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
２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１１
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１２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、形状寸法既知の球を有するボールゲージ
と、互いに平行で段差寸法既知の２面を有する段差ゲー
ジとを触針１８でトレースし、得られた測定データとこ
れらのゲージの既知形状寸法値とを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１
８ａの半径の校正行う。
するために、形状寸法既知の球を有するボールゲージ
と、互いに平行で段差寸法既知の２面を有する段差ゲー
ジとを触針１８でトレースし、得られた測定データとこ
れらのゲージの既知形状寸法値とを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１
８ａの半径の校正行う。
【００１５】そして、本発明に係る測定機の校正装置を
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）ボールゲージの球を触針１８でトレースしたとき
の測定データ（球測定データ）及び段差ゲージの平行な
２面をＸ方向に平行に置いて触針１８でトレースしたと
きの測定データ（段差測定データ）を記憶する測定デー
タ記憶部。 （ハ）球測定データからボールゲージの球の計算形状値
（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）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）段差ゲージの平行な２面の計算段差寸法（あらか
じめ正確に求められた既知の段差寸法と区別するために
こう呼ぶ）を、前記段差測定データから算出する段差寸
法算出部。 （チ）算出された計算形状値Ｚ方向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
算段差寸法が既知段差寸法になるようにアーム長さＬａ
を校正するアーム長さ校正部。
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）ボールゲージの球を触針１８でトレースしたとき
の測定データ（球測定データ）及び段差ゲージの平行な
２面をＸ方向に平行に置いて触針１８でトレースしたと
きの測定データ（段差測定データ）を記憶する測定デー
タ記憶部。 （ハ）球測定データからボールゲージの球の計算形状値
（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）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）段差ゲージの平行な２面の計算段差寸法（あらか
じめ正確に求められた既知の段差寸法と区別するために
こう呼ぶ）を、前記段差測定データから算出する段差寸
法算出部。 （チ）算出された計算形状値Ｚ方向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
算段差寸法が既知段差寸法になるようにアーム長さＬａ
を校正するアーム長さ校正部。
【００１６】また、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）ボールゲージの球を触針１８でトレースして球測
定データを求める。 （ハ）計算形状値を球測定データから算出する。 （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）段差ゲージの平行な２面をＸ方向に平行に置き、
触針１８でトレースして段差測定データを求める。 （ト）計算段差寸法を段差測定データから算出する。 （チ）計算段差寸法が既知段差寸法になるようにアーム
長さＬａを校正する。 （リ）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）ボールゲージの球を触針１８でトレースして球測
定データを求める。 （ハ）計算形状値を球測定データから算出する。 （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）段差ゲージの平行な２面をＸ方向に平行に置き、
触針１８でトレースして段差測定データを求める。 （ト）計算段差寸法を段差測定データから算出する。 （チ）計算段差寸法が既知段差寸法になるようにアーム
長さＬａを校正する。 （リ）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。
【００１７】なお、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、ボールゲージの球の既知形状値と計
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、ボールゲージの球の既知形状値と計
算形状値との差から、触針先端１８ａの半径を校正す
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に係る校正方法及びその装
置に用いるボールゲージを図４に、段差ゲージを図５に
示す。ボールゲージ２０は、ブロック２１の上面に支柱
２２が立設され支柱２２の上端に球２３が固着されて構
成されている。球２３の直径及び真球度はあらかじめ正
確に求められている。段差ゲージ３０は、基準ベース３
１の上面にブロックゲージ３２が取り付けられて構成さ
れている。基準ベース３１の上面はＸ方向に平行に置か
れるようになっており、上面は平面度が精密に仕上げら
れている。ブロックゲージ３２の厚さは既知であり、こ
れによって、基準ベース３１の上面とブロックゲージ３
２の上面との距離Ｈｏ（段差寸法）が既知となってい
る。
置に用いるボールゲージを図４に、段差ゲージを図５に
示す。ボールゲージ２０は、ブロック２１の上面に支柱
２２が立設され支柱２２の上端に球２３が固着されて構
成されている。球２３の直径及び真球度はあらかじめ正
確に求められている。段差ゲージ３０は、基準ベース３
１の上面にブロックゲージ３２が取り付けられて構成さ
れている。基準ベース３１の上面はＸ方向に平行に置か
れるようになっており、上面は平面度が精密に仕上げら
れている。ブロックゲージ３２の厚さは既知であり、こ
れによって、基準ベース３１の上面とブロックゲージ３
２の上面との距離Ｈｏ（段差寸法）が既知となってい
る。
【００１９】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、ボールゲージ２０の球２
３を触針１８でトレースしたときの球測定データ及び段
差ゲージ３０のブロックゲージ３２の上面と基準ベース
３１の上面を触針でトレースしたときの段差測定データ
を記憶する。
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、ボールゲージ２０の球２
３を触針１８でトレースしたときの球測定データ及び段
差ゲージ３０のブロックゲージ３２の上面と基準ベース
３１の上面を触針でトレースしたときの段差測定データ
を記憶する。
【００２０】また、形状値算出部５３は球測定データか
ら球２３の計算形状値を算出する。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５６は、算出された計算形状値のＺ方向上
下の差を算出する。さらに、段差寸法算出部５８は、段
差ゲージ３０の計算段差寸法を段差測定データから算出
する。アーム長さ校正部５７は、球２３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、算出された計算段差寸法からアーム長さＬａを校
正する。
ら球２３の計算形状値を算出する。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５６は、算出された計算形状値のＺ方向上
下の差を算出する。さらに、段差寸法算出部５８は、段
差ゲージ３０の計算段差寸法を段差測定データから算出
する。アーム長さ校正部５７は、球２３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、算出された計算段差寸法からアーム長さＬａを校
正する。
【００２１】さらに、触針先端半径校正部５９は、球２
３の既知形状値に対する最終的に算出された球２３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。
３の既知形状値に対する最終的に算出された球２３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。
【００２２】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、ボールゲージ２０をベース１１に設置し、図４に
示すように、球２３の上側を触針１８でトレースして球
測定データを求める（ステップ３２）。得られた球測定
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、ボールゲージ２０をベース１１に設置し、図４に
示すように、球２３の上側を触針１８でトレースして球
測定データを求める（ステップ３２）。得られた球測定
データは測定データ記憶部５２に記憶される。
【００２３】球測定データが得られると、設計値入力部
５１に入力された設計値を用いて、測定データから球２
３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いる。
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。
５１に入力された設計値を用いて、測定データから球２
３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いる。
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。
【００２４】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。
【００２５】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Ｄ
ｕの範囲の上側の測定データとそこからＤｄ（ＤｕとＤ
ｄ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Ｄ
ｕの範囲の上側の測定データとそこからＤｄ（ＤｕとＤ
ｄ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。
【００２６】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。
【００２７】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２３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、次に、ボールゲージ
２０の代わりに段差ゲージ３０をベース１１に載置し
て、図５に示すように触針１８でトレースする（ステッ
プ４０）。そして、得られた段差測定データから計算段
差寸法を算出し（ステップ４１）、算出された計算段差
寸法が既知の段差寸法Ｈｏになるようにアーム長さＬａ
を校正する（ステップ４２）。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２３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、次に、ボールゲージ
２０の代わりに段差ゲージ３０をベース１１に載置し
て、図５に示すように触針１８でトレースする（ステッ
プ４０）。そして、得られた段差測定データから計算段
差寸法を算出し（ステップ４１）、算出された計算段差
寸法が既知の段差寸法Ｈｏになるようにアーム長さＬａ
を校正する（ステップ４２）。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）
【００２８】アーム長さＬａが正確に校正されると、改
めて、３４から３６までと同様にステップ３２で得られ
た球測定データから計算形状値の左右の差を算出し（ス
テップ４３）、その差を判別して（ステップ４４）、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４５）。これによって、触針高さＨ
ａとアーム長さＬａの校正が完了する。
めて、３４から３６までと同様にステップ３２で得られ
た球測定データから計算形状値の左右の差を算出し（ス
テップ４３）、その差を判別して（ステップ４４）、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４５）。これによって、触針高さＨ
ａとアーム長さＬａの校正が完了する。
【００２９】この結果、球２３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２３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４６）。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２３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４６）。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。
【００３０】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、ボールゲージ２０の球２３の寸法
や段差ゲージ３０の段差寸法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、ボールゲージ２０の球２３の寸法
や段差ゲージ３０の段差寸法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。
【００３１】
【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、形状寸法
既知の球を有するボールゲージと、平行な２面の段差寸
法が既知の段差ゲージとを触針１８でトレースし、得ら
れた測定データとこれらのゲージの既知形状寸法値とを
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の半径の校正行うようにした。
また、その後にボールゲージの球を測定して得られた測
定データと既知形状寸法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、５角ゲージを使
用した校正方法のように触針１８のトレース方向に対し
て正確にゲージを設置する必要がないとともに、３種類
の校正値を求める度にゲージの設定を変えなくてもよい
ので、アーム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１８
ａの半径を、容易に短時間で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、形状寸法
既知の球を有するボールゲージと、平行な２面の段差寸
法が既知の段差ゲージとを触針１８でトレースし、得ら
れた測定データとこれらのゲージの既知形状寸法値とを
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の半径の校正行うようにした。
また、その後にボールゲージの球を測定して得られた測
定データと既知形状寸法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、５角ゲージを使
用した校正方法のように触針１８のトレース方向に対し
て正確にゲージを設置する必要がないとともに、３種類
の校正値を求める度にゲージの設定を変えなくてもよい
ので、アーム長さＬａ、触針高さＨａ及び触針先端１８
ａの半径を、容易に短時間で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】検出器の模式図
【図４】本発明に係る実施の形態のボールゲージの説明
図
図
【図５】本発明に係る実施の形態の段差ゲージの説明図
【図６】本発明に係る実施の形態のボールゲージの球の
計算形状値説明図（触針高さの校正）
計算形状値説明図（触針高さの校正）
【図７】本発明に係る実施の形態のボールゲージの球の
計算形状値説明図（アーム長さの校正）
計算形状値説明図（アーム長さの校正）
【図８】本発明に係る実施の形態の触針先端半径の校正
説明図
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】従来のアーム長さ校正の測定説明図
【図１１】従来の触針高さ校正の測定説明図
【図１２】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……ボール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……段差ゲージ測定ステップ ４１……計算段差寸法算出ステップ ４２……アーム長さ校正ステップ ４３……形状値左右差算出ステップ ４４……形状値左右差判別ステップ ４５……触針高さ校正ステップ ４６……触針先端半径校正ステップ
Claims (5)
- 【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、 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、 形状寸法既知の球を有するボールゲージの、その球を前
記触針でトレースして球測定データを求め、 前記球測定データから前記ボールゲージの球の計算形状
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、 互いに平行で段差寸法が既知の２面を有する段差ゲージ
の、その２面をＸ方向に平行に置き、前記触針でトレー
スして段差測定データを求め、 前記段差ゲージの平行な２面の計算段差寸法を、前記段
差測定データから算出し、 前記計算段差寸法が既知段差寸法になるように前記アー
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、前記ボールゲージの球の既知形状値と前記計算
形状値との差から前記触針の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】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、 形状寸法既知の球を有するボールゲージと、 互いに平行で段差寸法既知の２面を有する段差ゲージ
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、 前記ボールゲージの球を前記触針でトレースしたときの
球測定データを記憶するとともに、前記段差ゲージの平
行な２面をＸ方向に平行に置き、その２面を前記触針で
トレースしたときの段差測定データを記憶する測定デー
タ記憶部と、 前記球測定データから前記ボールゲージの球の計算形状
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、 前記段差ゲージの平行な２面の計算段差寸法を、前記段
差測定データから算出する段差寸法算出部と、 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、前記計算段差寸法が既知
段差寸法になるように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４】前記ボールゲージの球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
３に記載の測定機の校正装置。 - 【請求項５】前記段差ゲージが、基準ベースに寸法既知
のブロックゲージが取り付けられて構成されたことを特
徴とする請求項３又は請求項４に記載の測定機の校正装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16334597A JP3215354B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP16334597A JP3215354B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 測定機の校正方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332304A JPH10332304A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3215354B2 true JP3215354B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=15772123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16334597A Expired - Fee Related JP3215354B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 測定機の校正方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3215354B2 (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| JP2015175704A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社東京精密 | 測定機の校正方法及びその装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5108243B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-12-26 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定装置および表面性状測定方法 |
| JP5032888B2 (ja) * | 2007-05-23 | 2012-09-26 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定装置および表面性状測定方法 |
| EP3346228B1 (en) * | 2013-04-26 | 2019-12-04 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Shape measurement device |
| JP6394970B2 (ja) * | 2015-02-18 | 2018-09-26 | 株式会社東京精密 | 測定機の校正方法及び校正用ゲージユニット |
| JP6848168B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2021-03-24 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定機の校正装置 |
| JP7261560B2 (ja) * | 2018-10-31 | 2023-04-20 | 株式会社ミツトヨ | 表面性状測定方法および表面性状測定装置 |
| DE102019105059A1 (de) * | 2018-12-19 | 2020-06-25 | Jenoptik Industrial Metrology Germany Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Oberflächenmessgeräts |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP16334597A patent/JP3215354B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| 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 |
| CN100371672C (zh) * | 2003-05-08 | 2008-02-27 | 株式会社三丰 | 表面特性测量机及其校正方法 |
| JP2015175704A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社東京精密 | 測定機の校正方法及びその装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10332304A (ja) | 1998-12-18 |
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| JPH0244002B2 (ja) | ||
| JPH03118412A (ja) | 形状測定機の測定方法 |
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