JP3536020B2 - 真直度誤差校正方法および測定治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真直度誤差校正方
法および測定治具に関する。詳しくは、回転テーブルお
よびこの回転テーブルの回転中心軸線と平行な方向へ検
出器を移動させるための直動機構を有する測定機を用い
て、真直度ゲージなどの測定対象物の真直度誤差を校正
する真直度誤差校正方法およびこの方法に使用する測定
治具に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、真直度ゲージの真直度誤差校正方法
としては、（Ａ）真直度マスタを使用した比較測定法の
ほか、（Ｂ）専用の真直度測定機を用いて、３個の被測
定物を測定し、その測定結果から３元連立一次方程式を
解き、各々の真直度を求める方法（特開平2-253114号）
が知られている。

【０００３】一方、真円度測定機のコラムの真直度校正
方法として、（Ｃ）反転法を真円度測定機に組み合わせ
て用いる方法（特開平5-187868号）が知られている。こ
れは、回転台上に真直度チェックゲージを載置し、この
真直度チェックゲージの一側面に沿って検出器を移動さ
せながらその一側面の表面位置を検出し、これを第１の
データとして保存し、続いて、回転台を１８０度回転さ
せ、この状態において検出器により真直度チェックゲー
ジの一側面と同一面の表面位置を検出し、これを第２の
データとして保存したのち、これら第１のデータと第２
のデータとに基づいて、検出器を移動可能に保持するコ
ラムの真直度誤差補正量を演算する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した
（Ａ）および（Ｂ）の方法では、高価な真直度マスタや
専用の真直度測定機が必要になるという問題があった。
また、（Ｃ）の方法では、最初の測定と反転後の測定と
では、コラムから検出器までの長さが各々の測定で異な
るため、アッベ誤差（コラムガイド面から検出器が離れ
るに従って誤差が増大する）が同一とならず、コラムの
正しい真直度を得ることができないという問題点があっ
た。さらに、各々の測定時に検出器が同一ラインを測定
しているか否かの確認が困難であり、正しく反転法の原
理に従った測定ができているか否かの判断が難しかっ
た。

【０００５】本発明の目的は、高価な真直度マスタや専
用の真直度測定機を用いることなく高精度に測定対象物
の真直度誤差の校正を行うことができる真直度誤差校正
方法およびその方法に用いる測定治具を提供することに
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、本発明の真直度誤差校正方法および測定治具は、次
の構成を採用する。請求項１に記載の真直度誤差校正方
法は、回転テーブルおよびこの回転テーブルの回転中心
軸線と平行な方向へ検出器を移動させるための直動機構
を有する測定機を用いて、測定対象物の真直度誤差を校
正する真直度誤差校正方法であって、前記測定対象物の
真直面を前記回転テーブルの回転中心軸線に略一致させ
た状態で測定対象物を回転テーブル上に設置する設置工
程と、前記測定機の直動機構を使って検出器を移動させ
ながら、前記測定対象物の真直面を測定し、この測定デ
ータを第１のデータとして保存する第１の測定工程と、
前記回転テーブルを１８０度回転させたのち、前記測定
機の直動機構を使って検出器を移動させながら、前記測
定対象物の真直面を再度測定し、この測定データを第２
のデータとして保存する第２の測定工程と、前記第１の
データと前記第２のデータとに基づいて測定対象物の真
直度誤差校正値を求める演算工程とを備えることを特徴
とする。

【０００７】この構成によれば、まず、測定対象物の真
直面が回転テーブルの回転中心軸線に略一致するよう
に、測定対象物を回転テーブル上に設置する。続いて、
直動機構を使って検出器を移動させながら測定対象物の
真直面を測定し、この測定データを第１のデータとして
保存する。次に、回転テーブルを１８０度回転させて測
定対象物の真直面を反転させたのち、測定対象物の真直
面を再度同様の方法で測定し、この測定データを第２の
データとして保存する。こののち、この２つのデータ、
つまり、第１のデータと第２のデータとに基づいて測定
対象物の真直度誤差校正値を求める。たとえば、第１の
データをｍ１、第２のデータをｍ２とすると、真直度誤
差校正値Ｙiを Ｙi＝（ｍ１＋ｍ２）／２ から求める。つまり、第１の測定工程で得られたデータ
と第２の測定工程で得られたデータとを加算したのち、
２で除算する。

【０００８】これらの測定工程において、測定対象物の
真直面が回転テーブルの回転中心軸線に略一致するよう
に、測定対象物が回転テーブル上に設置されているか
ら、第２の測定工程において、回転テーブルを１８０度
回転させて真直面を反転させても、その真直面から検出
器を移動させるための直動機構のガイド面までの距離
が、第１の測定工程における真直面から直動機構のガイ
ド面までの距離と等しくなるから、アッベ誤差が同一と
なってキャンセルされる。その結果、高価な真直度マス
タや専用の真直度測定機を用いることなく高精度に測定
対象物の真直度誤差の校正を行うことができる。

【０００９】請求項２に記載の真直度誤差校正方法は、
請求項１に記載の真直度誤差校正方法において、前記検
出器を予め設定した測定原点に位置させる測定原点設定
工程を、前記第１および第２の測定工程の前に有するこ
とを特徴とする。この構成によれば、各測定工程の前
に、検出器が予め設定した測定原点に位置されるから、
この測定原点を基準に真直面の測定ラインを設定すれ
ば、最初の測定時と反転後の測定時の測定ラインを同一
にすることができる。従って、同一ラインでの測定が行
えるから、より高精度な真直度誤差の校正を行うことが
できる。ここにおいて、測定原点は、測定対象物の真直
面に直接設定してもよく、あるいは、測定治具を用いて
設定するようにしてもよい。

【００１０】請求項３に記載の真直度誤差校正方法は、
請求項２に記載の真直度誤差校正方法において、前記設
置工程では、前記測定対象物の真直面を前記回転テーブ
ルの回転中心軸線に略一致させた状態で測定対象物を回
転テーブル上に設置するとともに、前記検出器の測定原
点設定用の原点設定部を有する測定治具を前記測定対象
物の上下いずれかの面に積層させ、かつ、原点設定部を
真直面と同一面上に位置させ、前記測定原点設定工程で
は、測定治具の原点設定部に検出器を位置させて測定原
点を設定することを特徴とする。この構成によれば、設
置工程において、測定治具を測定対象物の上下いずれか
の面に積層させ、かつ、原点設定部を測定対象物の真直
面と同一面上に位置させたのち、測定原点設定工程にお
いて、測定治具の原点設定部に検出器を位置させて測定
原点を設定するようにしたので、検出器の原点設定を正
確にかつ容易に行うことができる。しかも、原点設定部
は、測定対象物の真直面ではなく、測定治具に設けられ
ているから、測定対象物の真直面を傷めることもない。

【００１１】請求項４に記載の測定治具は、請求項３に
記載の真直度誤差校正方法において使用する測定治具で
あって、前記測定対象物の上下いずれかの面に積層され
る本体と、この本体の側面に設けられた測定原点設定用
の原点設定部とを有することを特徴とする。この構成に
よれば、測定対象物の上下いずれかの面に積層される本
体と、この本体の側面に設けられた原点設定部とを有す
る構成であるから、きわめて簡易かつ安価に構成でき
る。ここにおいて、原点設定部は、本体の側面に一部を
露出した状態で埋設された基準球や半球でもよく、ある
いは、円柱でもよく、さらには、十字マークの刻印など
でもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 〔第１実施形態〕本実施形態は、真直度ゲージの真直度
誤差校正方法に適用した例である。図１および図２に
は、真円度測定機１０を用いて、測定対象物である真直
度ゲージ２０の真直度誤差を校正する例が示されてい
る。真円度測定機１０は、本体１１と、本体１１の上面
一側寄りに回転可能に設置された回転テーブル１２と、
前記本体１１の上面他側寄りに設置された直動機構１３
と、この直動機構１３によって回転テーブル１２の回転
中心軸線と平行な方向へ移動可能に設けられた検出器１
４とを含んで構成されている。なお、図１中１５は、回
転テーブル１２上において、真直度ゲージ２０設置側と
は反対側に配置されたバランスウエイトである。

【００１３】直動機構１３は、前記本体１１の上面に垂
直（回転テーブル１２の回転中心軸線と平行）に立設さ
れたコラム１３１と、このコラム１３１にその長手方向
および直交方向へ移動可能に設けられたビーム１３３と
を含んで構成されている。なお、１３２は、コラム１３
１に設けられたコラムガイド面１３２である。検出器１
４は、ビーム１３３の先端部に取付られ、真直度ゲージ
２０の真直面２１に接触する測定子１４１を有してい
る。測定子１４１は、真直面２１側へ付勢され、その真
直面２１の表面位置に応じて図１中左右へ揺動され、そ
の揺動量に伴う信号が出力される。真直度ゲージ２０
は、真直度を測定するためのゲージであって、回転テー
ブル１２の上に載置され、真直面２１を有している。

【００１４】図３には、図１および図２に示す真円度測
定機１０を駆動制御するための駆動制御装置のブロック
図が示されている。同駆動制御装置は、検出手段３１、
コラム駆動手段３２、ビーム駆動手段３３、回転テーブ
ル駆動手段３４、演算制御手段３５、記憶手段３６、入
出力手段３７、表示操作手段３８などを備える。ここ
で、演算制御手段３５は、ＣＰＵなどによって構成さ
れ、真円度計算手段３５Ａ、反転法計算手段３５Ｂ、測
定制御手段３５Ｃなどを有する。

【００１５】検出手段３１は、測定子１４１を備えた差
動インダクタンス型の検出器１４と、図示しない検出器
１４の駆動回路、検出回路およびＡ／Ｄ変換回路などで
構成されている。コラム駆動手段３２は、図示しないモ
ータ、モータ駆動回路、コラム移動量検出器および検出
回路などで構成されている。ビーム駆動手段３３および
回転テーブル駆動手段３４も、コラム駆動手段３２と同
様の構成となっている。

【００１６】記憶手段３６は、測定データ、真円度計算
結果、真直度計算結果および測定制御データなどを格納
する。入出力手段３７は、外部からの測定条件の入力
や、外部への計算結果の出力などを行う。表示操作手段
３８は、測定条件の入力や各種の計算結果の数値表示、
それらのグラフ表示などを行う。

【００１７】真円度計算手段３５Ａは、検出手段３１か
ら出力された測定データに基づいて、真円度計算を行
う。反転法計算手段３５Ｂは、検出手段３１から出力さ
れた測定データに基づいて、反転法による真直度計算を
行う。測定制御手段３５Ｃは、コラム１３１、ビーム１
３３、回転テーブル１２の個別の制御を行ったり、測定
準備（芯出し、水平出し）や測定のための一連の測定シ
ーケンスの制御を行う。

【００１８】このような構成において、真直度ゲージ２
０の真直度誤差を校正するには、まず、図１に示すよう
に、真直度ゲージ２０を真円度測定機１０の回転テーブ
ル１２上に設置する。このとき、真直度ゲージ２０の真
直面２１が回転テーブル１２の回転中心軸線に略一致す
るように設置する。ここで、真円度測定機１０は、通常
の真直度測定機能付きの真円度測定機でもよいが、でき
れば心出し機能や水平出し機能を備えていた方が、真直
度ゲージ２０の載置調整が容易である。

【００１９】また、回転テーブル１２の回転中心軸線に
真直度ゲージ２０の真直面２１を一致させるためには、
真直度ゲージ２０を回転テーブル１２の偏心位置に設置
する必要がある。このとき、真直面２１の反転時に回転
中心軸線に傾きが生じる場合は、図１に示すように、回
転テーブル１２の真直度ゲージ２０を載置した反対側に
バランスウエイト１５を載置して調整することが望まし
い。

【００２０】この状態（図１）で、入出力手段３７、表
示操作手段３８を用いて初期条件等を入力する。次い
で、測定制御手段３５Ｃによって検出器１４をコラム１
３１やビーム１３３の駆動によって移動させ、検出器１
４の測定子１４１を真直度ゲージ２０の真直面２１に接
触させた状態で、真直度ゲージ２０の真直面２１を下か
ら上へ測定し、この測定データを第１のデータとして記
憶手段３６に保存する。次に、検出器１４を退避させた
後、回転テーブル１２を１８０度回転させ、真直面２１
を反転させる。この状態（図２）で、第１のデータと同
様に、検出器１４の測定子１４１を真直度ゲージ２０の
真直面２１に接触させた状態で、真直度ゲージ２０の真
直面２１を下から上へ測定し、この測定データを第２の
データとして記憶手段３６に保存する。

【００２１】最後に、第１のデータおよび第２のデータ
を用いて、真円度計算手段３５Ａ、反転法計算手段３５
Ｂによる計算処理によって、真直度ゲージ２０の真直度
誤差校正値Ｙiを Ｙi＝（ｍ１＋ｍ２）／２ から得る。つまり、第１のデータと第２のデータを加算
して、２で除算する。このようにして得られた真直度誤
差校正値Ｙiは、真直度ゲージ２０を基準として真直度
測定を行う場合の補正データとして使用することができ
る。

【００２２】第１実施形態によれば、以下のような効果
がある。 （１）真直度ゲージ２０の真直面２１が回転テーブル１
２の回転中心軸線に略一致するように、真直度ゲージ２
０が回転テーブル１２上に設置されているから、第２の
測定工程（反転測定）において、回転テーブル１２を１
８０度回転させて真直面２１を反転させても、その真直
面２１から検出器１４を移動させるための直動機構１３
のコラムガイド面１３２までの距離Ｌ２が、第１の測定
工程（最初の測定）における真直面２１から直動機構１
３のコラムガイド面１３２までの距離Ｌ１と等しくなる
から（Ｌ１＝Ｌ２）、アッベ誤差が同一となってキャン
セルされる。その結果、高価な真直度マスタや専用の真
直度測定機を用いることなく高精度に測定対象物の真直
度誤差の校正を行うことができる。

【００２３】〔第２実施形態〕図４および図５には、本
発明の第２実施形態が示されている。図４において、真
円度測定機１０の回転テーブル１２上に、真直度ゲージ
２０と測定治具４１とが積層して載置されている。測定
治具４１は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、短円柱を
中心から半分に切断した半円柱状の本体４２と、この本
体４２の切断された基準垂直面４３の中心位置に半分だ
け埋設された原点設定部としての基準球４４とを備え
る。ここで、本体４２の外周輪郭が、基準球４４の頂点
を中心とする円と一致するように構成されている。その
他は、第１実施形態と同じである。

【００２４】このような構成において、真直度ゲージ２
０の真直度誤差を校正するには、まず、図４に示すよう
に、回転テーブル１２上に測定治具４１を設置する。こ
のとき、基準球４４の頂点が回転テーブル１２の回転中
心軸線に一致するように設置することが望ましい。具体
的には、測定治具４１を回転テーブル１２上に設置した
のち、本体４２の半円柱状輪郭部材の真円度測定を行
い、その結果から回転テーブル１２の図示しない心出し
を行う。このようにして、本体４２の半円柱状輪郭部材
が回転テーブル１２の回転中心軸線に対して同心状態に
調整されると、前述の通り、基準球４４の頂点は回転テ
ーブル１２の回転中心軸線に一致することとなる。続い
て、測定治具４１上に真直度ゲージ２０を設置する。こ
のとき、真直度ゲージ２０の真直面２１が、回転テーブ
ル１２の回転中心軸線に略一致する状態で、かつ、測定
治具４１の基準球４４の頂点と一致するように、真直度
ゲージ２０を回転テーブル１２上に設置する。換言する
と、真直度ゲージ２０の真直面２１を回転テーブル１２
の回転中心軸線に略一致させた状態で真直度ゲージ２０
を回転テーブル１２上に設置するに際して、測定治具４
１を真直度ゲージ２０の下面に積層させ、かつ、基準球
４４を真直面２１と同一面上に位置させる。

【００２５】ここで、検出器１４の測定子１４１を基準
球４４に接触させ、測定子１４１が上下および前後とも
基準球４４の頂点を捕らえるように、検出器１４の位置
を調整する。こののち、各カウンタ（高さ方向のカウン
タなど）を「０」にセット（原点セット）してから、検
出器１４の測定子１４１をその測定原点から真上の真直
度ゲージ２０の真直面２１上へ移動して、真直面２１の
全長を測定する。つまり、最初の測定を行い、その測定
データを第１のデータとして記憶手段３６に保存する。

【００２６】次に、検出器１４を退避させた後、回転テ
ーブル１２を１８０度回転させ、真直面２１を反転させ
たのち、検出器１４の測定子１４１を基準球４４に接触
させて、測定原点の設定を行ったのち、第１のデータと
同様に、検出器１４の測定子１４１を真直度ゲージ２０
の真直面２１に接触させた状態で、真直度ゲージ２０の
真直面２１を測定し、この測定データを第２のデータと
して記憶手段３６に保存する。以後は、第１実施形態と
同じである。

【００２７】第２実施形態によれば、次の効果が期待で
きる。 （２）最初の測定や反転後の測定の前に、検出器１４の
測定原点の設置を行い、その測定原点を基準に真直面２
１の測定ラインを設定するようにしたから、最初の測定
時と反転後の測定時の測定ラインを同一にすることがで
きる。従って、同一ラインでの測定が行えるから、より
高精度な真直度誤差の校正を行うことができる。

【００２８】（３）真直度ゲージ２０を回転テーブル１
２上に設置するにあたって、測定治具４１を真直度ゲー
ジ２０の下面に積層させ、かつ、基準球４４を真直面２
１と同一面上に位置させたのち、各測定（最初の測定、
反転後の測定）の前に、測定治具４１の基準球４４に検
出器１４を位置させて測定原点を設定するようにしたの
で、検出器１４の原点設定を正確にかつ容易に行うこと
ができる。しかも、基準球４４は、真直度ゲージ２０の
真直面２１ではなく、測定治具４１に設けられているか
ら、測定対象物を傷めることもない。

【００２９】（４）測定治具４１は、半円柱状の本体４
２と、この本体４２の切断された基準垂直面４３の中心
位置に半分だけ埋設された基準球４４とから構成されて
いるから、きわめて簡易かつ安価に構成できる。しか
も、本体４２の外周輪郭が、基準球４４の頂点を中心と
する円と一致するように構成されているから、測定治具
４１の基準球４４を回転テーブルの中心位置に一致させ
やすい。

【００３０】なお、第１実施形態では、第１のデータと
第２のデータを加算して、２で除算して真直度誤差校正
値Ｙiを求めたが、検出器の符号の取り方によっては、
第１のデータと第２のデータの差を求め、更に、２で除
算して真直度誤差校正値Ｙiを求めるようにすることも
できるので、各種の検出器が使用できる。また、第１実
施形態では、検出器１４は接触式の測定子１４１を備え
ているが、検出器１４として、光式、静電容量式、その
他の非接触式検出器を用いてもよい。このようにすれ
ば、測定対象物を傷めることがほとんどなくなる。

【００３１】また、第２実施形態における測定治具４１
の真直度ゲージ載置面に、たとえば、直交２軸からなる
微動機構を備えたものであってもよい。このようにすれ
ば、真直度ゲージの位置調整がきわめて容易になる。ま
た、第２実施形態では、原点設定部として基準球４４を
使用したが、円柱などでもよく、さらには、十字マーク
の刻印などを設けて原点としてもよい。また、測定治具
４１を用いることなく、真直度ゲージ２０の真直面２１
上に測定原点設定用の原点設定部を設けるようにしても
よい。また、第２実施形態では、真直度ゲージ２０を測
定治具４１を介して載置したが、回転テーブル１２上に
真直度ゲージ２０を載置し、この真直度ゲージ２０の上
に測定治具４１を載置してもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の真直度誤差校正方法によれば、
高価な真直度マスタや専用の真直度測定機を用いること
なく高精度に測定対象物の真直度誤差の校正を行うこと
ができる。本発明の測定治具によれば、簡易かつ安価に
校正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。

【図２】同上実施形態において、回転テーブルを回転さ
せて真直度ゲージを反転させた状態を示す図である。

【図３】同上実施形態の駆動制御装置を示すブロック図
である。

【図４】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図５】同上実施形態における測定治具を示す側面図お
よび正面図である。

【符号の説明】

１０ 真円度測定機（測定機） １２ 回転テーブル １３ 直動機構 １４ 検出器 ２０ 真直度ゲージ（測定対象物） ２１ 真直面 ４１ 測定治具 ４２ 本体 ４３ 基準垂直面 ４４ 基準球（原点設定部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/00 - 21/32

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転テーブルおよびこの回転テーブルの
   回転中心軸線と平行な方向へ検出器を移動させるための
   直動機構を有する測定機を用いて、測定対象物の真直度
   誤差を校正する真直度誤差校正方法であって、 前記測定対象物の真直面を前記回転テーブルの回転中心
   軸線に略一致させた状態で測定対象物を回転テーブル上
   に設置する設置工程と、 前記測定機の直動機構を使って検出器を移動させなが
   ら、前記測定対象物の真直面を測定し、この測定データ
   を第１のデータとして保存する第１の測定工程と、 前記回転テーブルを１８０度回転させたのち、前記測定
   機の直動機構を使って検出器を移動させながら、前記測
   定対象物の真直面を再度測定し、この測定データを第２
   のデータとして保存する第２の測定工程と、 前記第１のデータと前記第２のデータとに基づいて測定
   対象物の真直度誤差校正値を求める演算工程とを備える
   ことを特徴とする真直度誤差校正方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の真直度誤差校正方法に
   おいて、 前記検出器を予め設定した測定原点に位置させる測定原
   点設定工程を、前記第１および第２の測定工程の前に有
   することを特徴とする真直度誤差校正方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の真直度誤差校正方法に
   おいて、 前記設置工程では、前記測定対象物の真直面を前記回転
   テーブルの回転中心軸線に略一致させた状態で測定対象
   物を回転テーブル上に設置するとともに、前記検出器の
   測定原点設定用の原点設定部を有する測定治具を前記測
   定対象物の上下いずれかの面に積層させ、かつ、原点設
   定部を真直面と同一面上に位置させ、 前記測定原点設定工程では、測定治具の原点設定部に検
   出器を位置させて測定原点を設定することを特徴とする
   真直度誤差校正方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の真直度誤差校正方法に
   おいて使用する測定治具であって、 前記測定対象物の上下いずれかの面に積層される本体
   と、この本体の側面に設けられた測定原点設定用の原点
   設定部とを有することを特徴とする測定治具。