JP5854661B2 - Calibration method of probe for shape measurement - Google Patents

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Description

本発明は、回転テーブルに取り付けられた被測定物の形状を測定する形状測定用測定子の校正方法に関する。   The present invention relates to a calibration method for a shape measuring probe that measures the shape of an object to be measured attached to a rotary table.

従来、歯車研削盤によって研削仕上げされた歯車の精度測定は、その歯車研削盤とは別に設けた歯車測定機を使用して行われていた。しかしながら、このように、歯車研削盤と歯車測定機とを別々に設けると、これらの間の歯車の移動や、それぞれの機械での歯車の着脱及び心出し等の段取りが必要となるため、作業性の低下を招いていた。   Conventionally, the accuracy of a gear that has been ground by a gear grinder has been measured using a gear measuring machine provided separately from the gear grinder. However, if a gear grinding machine and a gear measuring machine are provided separately in this way, it is necessary to move gears between them, and to set up and remove gears and center them with each machine. It was causing a decline in sex.

そこで、近年、上述した作業性の向上を図ることを目的として、歯車研削盤上において、加工後の歯車を加工時の取付位置に取り付けた状態で、その加工精度を測定可能とした、歯車研削盤が提供されている。   Therefore, in recent years, for the purpose of improving the above-described workability, gear grinding has been made possible to measure the machining accuracy of the gear grinding machine with the machined gear attached to the mounting position at the time of machining. A board is provided.

また、上述したような、歯車測定機能を有する歯車研削盤では、歯車を高精度に測定するために、必要に応じて、各駆動部を校正することが一般的となっている。例えば、特許文献1には、被測定物となるワークを取り付けるための回転テーブルの校正方法が開示されている。   Moreover, in the above-described gear grinding machine having a gear measurement function, it is common to calibrate each drive unit as necessary in order to measure the gear with high accuracy. For example, Patent Document 1 discloses a method for calibrating a rotary table for attaching a workpiece to be measured.

特開平6−249641号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-249641

同様に、歯車測定機能を有する歯車研削盤では、歯車を測定するための測定子を校正することも重要となっている。一般的に、歯車研削盤においては、その直交座標系の原点が、回転テーブルの中心位置(回転軸)となっているため、測定子の校正は、当該測定子を回転テーブルの中心側に移動させて、測定子の中心と回転テーブルの中心位置とを一致させることにより行われる。   Similarly, in a gear grinding machine having a gear measurement function, it is also important to calibrate a probe for measuring a gear. In general, in a gear grinding machine, the origin of the Cartesian coordinate system is the center position (rotation axis) of the rotary table. Therefore, calibration of the probe moves the probe to the center of the rotary table. Thus, the center of the probe and the center position of the rotary table are made to coincide with each other.

しかしながら、大きな歯車を研削する大形歯車研削盤においては、加工対象物となる歯車が大きな分、これを取り付けるための回転テーブルも、大きくしなければならない。そして、このような大形歯車研削盤に、上述した歯車測定機能を採用しようとすると、機械及び測定子と回転テーブルとの間の干渉等の問題によって、測定子の移動範囲に制限が生じるため、測定子の中心が回転テーブルの中心位置に届かないおそれがある。これにより、特に、歯車測定機能を有する大形歯車研削盤においては、測定子の校正が困難となり、結果的に、歯車の加工精度の低下を招くおそれがある。   However, in a large gear grinder that grinds a large gear, the rotating table for mounting the gear must be enlarged because the gear to be processed is large. And if it is going to employ | adopt the gear measurement function mentioned above to such a large-sized gear grinding machine, the movement range of a measuring element will be restrict | limited by problems, such as interference between a machine and a measuring element, and a rotary table. The center of the probe may not reach the center position of the rotary table. Thereby, especially in a large gear grinding machine having a gear measurement function, it is difficult to calibrate the probe, and as a result, there is a possibility that the processing accuracy of the gear may be lowered.

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、被測定物を取り付けるための回転テーブルの中心位置に測定子の中心が届かなくても、その被測定物の形状を測定する測定子を、高精度に校正することができる形状測定用測定子の校正方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention solves the above-described problem, and provides a measuring element that measures the shape of an object to be measured even if the center of the measuring element does not reach the center position of a rotary table for mounting the object to be measured. An object of the present invention is to provide a calibration method for a shape measuring probe that can be calibrated with high accuracy.

上記課題を解決する第1の発明に係る形状測定用測定子の校正方法は、
回転テーブルに取り付けられた被測定物の形状を測定する形状測定用測定子の校正方法において、
前記回転テーブルの回転軸から所定の軸間距離に配置された校正用の基準円筒を、前記回転テーブルの回転軸周りに旋回可能に設け、
前記測定子の径、前記基準円筒の径、前記回転テーブルの回転軸と直交する基準軸から左右両方向への前記基準円筒の旋回角度に基づいて、前記基準軸に対して左右一対となる前記測定子の理論中心位置を設定し、
前記理論中心位置に位置決めした前記測定子と、前記旋回角度に旋回させた前記基準円筒とが接触する理論接触位置にあるときの理論旋回角度を求め、
前記理論中心位置に位置決めした前記測定子に対して、前記基準円筒を前記旋回角度に旋回させて接触させたときの実接触位置にあるときの実旋回角度を求め、
前記理論旋回角度と前記実旋回角度との差である旋回角度誤差を求め、
前記軸間距離、前記測定子の径、前記基準円筒の径、前記旋回角度誤差に基づいて、前記理論接触位置と前記実接触位置との間の接触位置誤差を求め、
前記接触位置誤差に応じて、前記測定子を校正する
ことを特徴とする。
The calibration method for the shape measuring probe according to the first invention for solving the above-described problems is as follows.
In the calibration method of the shape measuring probe for measuring the shape of the object to be measured attached to the rotary table,
A calibration reference cylinder disposed at a predetermined inter-axis distance from the rotation axis of the rotary table is provided so as to be rotatable around the rotation axis of the rotary table,
Based on the diameter of the measuring element, the diameter of the reference cylinder, and the turning angle of the reference cylinder in both the left and right directions from the reference axis orthogonal to the rotation axis of the rotary table, the measurement becomes a pair of left and right with respect to the reference axis Set the theoretical center position of the child,
The calculated and the measuring element which is positioned at the theoretical center position, the theoretical swivel angle when in the theoretical contact position and said reference cylinder was pivoted to said turning angle is in contact,
With respect to the measuring element positioned at the theoretical center position, obtain an actual turning angle when the reference cylinder is in an actual contact position when the reference cylinder is turned to the turning angle and brought into contact with the measuring element.
Obtaining a turning angle error which is a difference between the theoretical turning angle and the actual turning angle ;
Based on the distance between the axes, the diameter of the probe, the diameter of the reference cylinder, and the turning angle error, a contact position error between the theoretical contact position and the actual contact position is obtained.
The measuring element is calibrated in accordance with the contact position error.

上記課題を解決する第2の発明に係る形状測定用測定子の校正方法は、
前記基準円筒を、複数の異なった旋回角度に旋回させ、
その複数の異なった旋回角度ごとに、接触位置誤差を求め、
それらの前記接触位置誤差に応じて、前記測定子を校正する
ことを特徴とする。
The calibration method for the shape measuring probe according to the second invention for solving the above-described problems is as follows.
Swiveling the reference cylinder to a plurality of different swivel angles;
The contact position error is obtained for each of the plurality of different turning angles,
The measuring element is calibrated in accordance with the contact position error.

従って、本発明に係る形状測定用測定子の校正方法によれば、理論中心位置に位置決めした測定子に対して、校正用の基準円筒を所定の旋回角度に旋回させて接触させることにより、それらの間の接触位置誤差を求めた後、この求めた接触位置誤差に応じて、測定子を校正することにより、回転テーブルの中心位置に測定子の中心が届かなくても、当該測定子を高精度に校正することができる。   Therefore, according to the calibration method of the shape measuring probe according to the present invention, the calibration reference cylinder is swung at a predetermined turning angle and brought into contact with the measuring member positioned at the theoretical center position. After obtaining the contact position error between the two, the calibration point is calibrated according to the obtained contact position error, so that the measurement point can be raised even if the center of the measurement point does not reach the center position of the rotary table. It can be calibrated to accuracy.

歯車測定機能を有する大形歯車研削盤において、ワークを測定器により測定する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that a workpiece | work was measured with a measuring device in the large gear grinding machine which has a gear measurement function. 本発明の一実施例に係る形状測定用測定子の校正方法を示した概略図である。It is the schematic which showed the calibration method of the measuring element for a shape measurement which concerns on one Example of this invention. 旋回させた基準円筒が位置決めした測定子に接触したときの様子を示した図である。It is the figure which showed a mode when the rotated reference | standard cylinder contacted the measuring element positioned. 位置決めした測定子と旋回させた基準円筒との間の接触位置のずれ量を示した図である。It is the figure which showed the deviation | shift amount of the contact position between the positioning probe and the reference | standard cylinder made to rotate. 基準円筒の旋回角度を段階的に変更したときの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode when the turning angle of a reference | standard cylinder was changed in steps. 本発明の一実施例に係る形状測定用測定子の校正方法の手順を示したフローチャート図である。It is the flowchart figure which showed the procedure of the calibration method of the measuring element for shape measurement which concerns on one Example of this invention.

以下、本発明に係る形状測定用測定子の校正方法について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, a method for calibrating a shape measuring probe according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、歯車研削盤(図示省略)には、円形の回転テーブル11がテーブル回転軸C周りに回転可能に支持されており、この回転テーブル11の上面には、ワーク(被加工歯車、被測定物、被測定歯車)Wが着脱可能となっている。そして、歯車研削盤の座標系は、X軸(基準軸)、Y軸、Z軸の直進軸、及び、それぞれの軸周りの回転軸を有する直交座標系となっており、その直交座標系の原点は、回転テーブル11の中心位置(テーブル回転軸C上)に設定されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a circular rotary table 11 is supported by a gear grinding machine (not shown) so as to be rotatable around a table rotation axis C. (Workpiece gear, object to be measured, gear to be measured) W is detachable. The coordinate system of the gear grinding machine is an orthogonal coordinate system having an X axis (reference axis), a Y axis, a Z axis rectilinear axis, and a rotation axis around each axis. The origin is set at the center position of the rotary table 11 (on the table rotation axis C).

また、歯車研削盤は、当該歯車研削盤上において、研削後のワークWの精度測定を可能とする歯車測定機能(歯車測定装置)を有するものであって、歯車測定用(座標測定用)の測定器21を備えている。この測定器21は、歯車研削盤上において、X軸、Y軸、Z軸方向に移動可能に支持されており、球状の測定子22を有している。   The gear grinder has a gear measurement function (gear measurement device) that enables the accuracy measurement of the workpiece W after grinding on the gear grinder, and is used for gear measurement (for coordinate measurement). A measuring device 21 is provided. This measuring instrument 21 is supported on a gear grinding machine so as to be movable in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and has a spherical measuring element 22.

従って、測定器21をX軸、Y軸、Z軸方向に移動させることにより、測定子22を、回転テーブル11に取り付けられたワークWの歯面に点接触させることができる。このとき、測定子22の中心位置(座標)が検出されることにより、ワークWの形状(歯形、歯すじ、ピッチ等)が測定される。   Therefore, by moving the measuring instrument 21 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, the measuring element 22 can be brought into point contact with the tooth surface of the workpiece W attached to the rotary table 11. At this time, by detecting the center position (coordinates) of the probe 22, the shape (tooth profile, tooth trace, pitch, etc.) of the workpiece W is measured.

即ち、歯車研削盤においては、ワークWの研削前に、当該ワークWを回転テーブル11に取り付けていない状態で、測定子22を校正すると共に、ワークWの研削後に、当該ワークWを研削加工時の取付位置に取り付けた状態で、そのワークWの形状を測定子22により測定するようになっている。   That is, in the gear grinding machine, before grinding the workpiece W, the measuring element 22 is calibrated in a state where the workpiece W is not attached to the rotary table 11, and after grinding the workpiece W, the workpiece W is ground. The shape of the workpiece W is measured by the probe 22 in a state of being attached at the attachment position.

次に、測定子22の校正方法について、図2乃至図5を用いて説明する。   Next, a method for calibrating the probe 22 will be described with reference to FIGS.

先ず、図2に示すように、回転テーブル11上に、校正用治具としての基準円筒30を設置する。このとき、基準円筒30は、その中心と回転テーブル11のテーブル回転軸Cとの間の距離が、所定の軸間距離Lとなるように配置されている。   First, as shown in FIG. 2, a reference cylinder 30 as a calibration jig is installed on the rotary table 11. At this time, the reference cylinder 30 is arranged such that the distance between the center of the reference cylinder 30 and the table rotation axis C of the turntable 11 is a predetermined inter-axis distance L.

従って、回転テーブル11を回転させることにより、基準円筒30を、テーブル回転軸C周りに旋回させることができる。即ち、回転テーブル11を、回転基準軸としたX軸から左右両回転方向に向けて、所定の回転角度αtに回転させることにより、基準円筒30を、旋回基準軸としたX軸から左右両方向に向けて、旋回角度αtに旋回させることができる。 Therefore, the reference cylinder 30 can be turned around the table rotation axis C by rotating the turntable 11. That is, by rotating the turntable 11 at a predetermined rotation angle α t from the X axis as the rotation reference axis in both the left and right rotation directions, the reference cylinder 30 is moved in both the left and right directions from the X axis as the turning reference axis. Towards the turning angle α t .

次いで、X軸上に配置した測定子22の中心位置に対して、左側(Y軸のマイナス側)及び右側(Y軸のプラス側)に配置される左右一対の理論中心位置OL,ORを設定する。 Then, with respect to the center position of the measuring element 22 disposed on the X axis, the left side (minus side of the Y-axis) and the right pair of the theoretical center position disposed (Y-axis positive side of) O L, O R Set.

なお、理論中心位置OL,ORは、旋回角度αtに旋回させた基準円筒30と接触した測定子22の理論上の中心位置となるものであって、測定子22の半径r、基準円筒30の半径R及び旋回角度αtに基づいて、設定されている。 The theoretical center position O L, O R is a made of a center position of the theoretical swivel angle α measuring element 22 in contact with the reference cylinder 30 to pivot t, the radius r, the reference of the probe 22 It is set based on the radius R and the turning angle α t of the cylinder 30.

そして、図3に示すように、測定子22を理論中心位置OLに位置決めした後、この位置決めした測定子22に対して、基準円筒30を旋回角度αtに旋回させて接触させる。 Then, as shown in FIG. 3, after positioning the measuring element 22 to the theoretical center position O L, with respect to measuring element 22 that this positioning, contacting swirled the reference cylinder 30 to pivot the angle alpha t.

ここで、実際に位置決めした測定子22の中心位置が、予め設定された理論中心位置OLと同じ位置となる場合、即ち、実際に位置決めした測定子22の中心位置に誤差がない場合には、測定子22と基準円筒30とは、理論接触位置PLで接触する。 Here, if the actual center position of the positioning the measuring element 22 becomes the same position as the preset theoretical center position O L, i.e., if there is no error in the actual center position of the positioning the measuring element 22 is The probe 22 and the reference cylinder 30 are in contact at the theoretical contact position P L.

なお、理論接触位置PLは、理論中心位置OLに位置決めした測定子22に対して、旋回角度αtに旋回させた基準円筒30が、Y軸方向から接触する理論上の接触位置となるものであって、測定子22の半径r及び理論中心位置OLから求められる。即ち、測定子22の理論中心位置OLと、旋回角度αtに旋回させた基準円筒30の中心位置とを結んだ接触方向は、Y軸方向と平行となる。 The theoretical contact position P L, to the measuring element 22 has been positioned to the theoretical center position O L, turning angle α reference cylinder 30 to pivot t becomes the contact position of theoretical contact the Y-axis direction It is those determined from the radius r and the theoretical center position O L of the probe 22. In other words, the theoretical center position O L of the probe 22, the contact direction connecting the center position of the reference cylinder 30 to pivot the turning angle alpha t is parallel to the Y-axis direction.

一方、実際に位置決めした測定子22の中心位置が、予め設定された理論中心位置OLと異なった位置となる場合、即ち、実際に位置決めした測定子22の中心位置に誤差がある場合には、測定子22と基準円筒30とは、実接触位置PL´で接触する。 On the other hand, actually the center position of the positioning the measuring element 22, if a preset theoretical center position O L a different position, i.e., when there is an error in the actual center position of the positioning the measuring element 22 is The measuring element 22 and the reference cylinder 30 are in contact with each other at the actual contact position P L ′.

このとき、理論中心位置OLに対する実際に位置決めした測定子22の中心位置誤差として、実際の軸間距離が予め設定された軸間距離Lよりも長くなるような、誤差となる場合には、実接触位置PL´が、理論接触位置PLよりも、X軸のプラス方向にずれることになる。また、理論中心位置OLに対する実際の位置決めした測定子22の中心位置誤差として、実際の軸間距離が予め設定された軸間距離Lよりも短くなるような、誤差となる場合には、実接触位置PL´が、理論接触位置PLよりも、X軸のマイナス方向にずれることになる。 At this time, as the center position error of the probe 22 which actually positioned with respect to the theoretical center position O L, between the actual axial distance such is longer than the distance L between the predetermined axis, when the error is The actual contact position P L ′ is shifted in the positive direction of the X axis from the theoretical contact position P L. Further, as the center position error of the gauge head 22 of actual positioning with respect to the theoretical center position O L, such as between the actual axial distance is shorter than the distance L between the predetermined axis, when the error is real The contact position P L ′ is shifted in the minus direction of the X axis from the theoretical contact position P L.

更に、上述したように、実際に位置決めした測定子22の中心位置が、予め設定された理論中心位置OLと異なった位置になると、基準円筒30の旋回角度αtにも、誤差が生じることになる。 Further, as described above, actually the center position of the positioning the measuring element 22 is equal to or preset theoretical center position O L a different position, even the turning angle alpha t of the reference cylinder 30, an error may occur become.

そこで、図4に示すように、旋回角度αtに生じた旋回角度誤差ΔαtLを求めた後、軸間距離L、測定子22の半径r、基準円筒30の半径R及び旋回角度誤差ΔαtLに基づいて、理論接触位置PLに対する実接触位置PL´のX軸方向の接触位置誤差ΔXL及びY軸方向の接触位置誤差ΔYLを求めるようにする。 Therefore, as shown in FIG. 4, after obtaining the turning angle error Δα tL generated at the turning angle α t , the inter-axis distance L, the radius r of the probe 22, the radius R of the reference cylinder 30 and the turning angle error Δα tL. Based on the above, the contact position error ΔX L in the X-axis direction and the contact position error ΔY L in the Y-axis direction of the actual contact position P L ′ with respect to the theoretical contact position P L are obtained.

接触位置誤差ΔXL,ΔYLの具体的な演算方法としては、測定子22の中心位置周りにおける理論接触位置PLから実接触位置PL´までの角度を、接触角度誤差βLとすると、下記の式(1)に示すような関係式が得られる。これにより、式(1)から下記の式(2)を得られるため、接触角度誤差βLが求められる。 As a specific calculation method of the contact position errors ΔX L and ΔY L , if the angle from the theoretical contact position P L to the actual contact position P L ′ around the center position of the probe 22 is a contact angle error β L , A relational expression as shown in the following expression (1) is obtained. Thereby, since the following formula (2) can be obtained from the formula (1), the contact angle error β L is obtained.

(r+R)・sin(βL/2)=L・sin(ΔαtL/2) ・・・(1)
βL=2sin-1{[L/(r+R)]・sin(ΔαtL/2)} ・・・(2)
(R + R) · sin (β L / 2) = L · sin (Δα tL / 2) (1)
β L = 2sin −1 {[L / (r + R)] · sin (Δα tL / 2)} (2)

次いで、上記の式(2)から求められた接触角度誤差βLを用いれば、下記の式(3),(4)から、接触位置誤差ΔXL,ΔYLが求められる。 Next, using the contact angle error β L obtained from the above equation (2), the contact position errors ΔX L and ΔY L can be obtained from the following equations (3) and (4).

ΔXL=r・sinβL ・・・(3)
ΔYL=r・(1−cosβL) ・・・(4)
ΔX L = r · sinβ L (3)
ΔY L = r · (1-cosβ L ) (4)

また、測定子22と基準円筒30との接触は、測定子22が理論中心位置OL,ORに位置決めされたときの左右両側で行われるため、上述した演算方法と同じようにして、旋回角度誤差ΔαtR及び接触角度誤差βRを用いて、理論接触位置PRに対する実接触位置PR´のX軸方向の接触位置誤差ΔXR及びY軸方向の接触位置誤差ΔYRを求めるようにする。 The contact between the measuring element 22 and the reference cylinder 30, since the measuring element 22 is performed in the left and right sides when it is positioned in the theoretical center position O L, O R, in the same way as calculation method described above, the turning using angle error [Delta] [alpha] tR and contact angle error beta R, to determine the theoretical contact position P X-axis direction of the contact position error of the actual contact position P R 'for R [Delta] X R and Y-axis direction of the contact position error [Delta] Y R To do.

そして、最終的な測定子22のX軸方向の位置誤差ΔX及びY軸方向の位置誤差ΔYは、左側の接触位置誤差ΔXL,ΔYLと、右側の接触位置誤差ΔXR,ΔYRとを用いることにより求められ、これら位置誤差ΔX,ΔYが、XY平面内における測定子22の校正値となる。 Then, the position error ΔX in the X-axis direction and the position error ΔY in the Y-axis direction of the final measuring element 22 are the left contact position errors ΔX L and ΔY L and the right contact position errors ΔX R and ΔY R. These position errors ΔX and ΔY are obtained by use, and become calibration values of the probe 22 in the XY plane.

即ち、下記の式(5),(6)に示すように、位置誤差ΔXは、左右両側の接触位置誤差ΔXL,ΔXRの平均値となると共に、位置誤差ΔYは、左右両側の接触位置誤差ΔYL,ΔYRの差分値となる。 That is, as shown in the following formulas (5) and (6), the position error ΔX is an average value of the left and right contact position errors ΔX L and ΔX R , and the position error ΔY is the left and right contact positions. This is the difference value between the errors ΔY L and ΔY R.

ΔX=(ΔXL+ΔXR)/2 ・・・(5)
ΔY=ΔYL−ΔYR ・・・(6)
ΔX = (ΔX L + ΔX R ) / 2 (5)
ΔY = ΔY L −ΔY R (6)

従って、位置誤差ΔX,ΔYに応じて、測定子22を校正することにより、ワークWを測定子22によって高精度に測定することができる。   Therefore, the workpiece W can be measured with high accuracy by the measuring element 22 by calibrating the measuring element 22 according to the position errors ΔX and ΔY.

更に、上述したように、校正値となる位置誤差ΔX,ΔYは、基準円筒30の旋回角度誤差ΔαtL,ΔαtRを用いて求められるものであるため、基準円筒30の旋回精度、即ち、回転テーブル11の割り出し精度(位置決め精度)が、そのまま、校正精度に影響を与えることになる。つまり、回転テーブル11の割り出し精度を向上させることにより、位置誤差ΔX,ΔYの演算精度を向上させることができるが、回転テーブル11の割り出し精度の向上にも限界がある。 Further, as described above, the position errors ΔX and ΔY serving as calibration values are obtained using the turning angle errors Δα tL and Δα tR of the reference cylinder 30, so that the turning accuracy of the reference cylinder 30, that is, rotation The indexing accuracy (positioning accuracy) of the table 11 directly affects the calibration accuracy. That is, by improving the indexing accuracy of the rotary table 11, the calculation accuracy of the position errors ΔX and ΔY can be improved, but there is a limit to improving the indexing accuracy of the rotary table 11.

そこで、左右一対の接触による校正値演算を、旋回角度αtを段階的に変更しながら、複数回に亘って行い、各旋回角度αtごとに位置誤差ΔX,ΔYを求めた後、それらを平均化しても構わない。 Therefore, the calibration value calculation by the pair of left and right contacts is performed a plurality of times while changing the turning angle α t in stages, and after obtaining the position errors ΔX and ΔY for each turning angle α t , You may average.

例えば、図5に示すように、3つの旋回角度αt1,αt2,αt3を設定した後、これら各旋回角度αt1,αt2,αt3ごとに、位置誤差ΔX1,ΔX2,ΔX3及び位置誤差ΔY1,ΔY2,ΔY3を求める。更に、位置誤差ΔX1,ΔX2,ΔX3及び位置誤差ΔY1,ΔY2,ΔY3を、それぞれ平均化して、最終的な位置誤差ΔX,ΔYを求めるようにする。 For example, as shown in FIG. 5, after setting three turning angles α t1 , α t2 , and α t3 , the position errors ΔX1, ΔX2, ΔX3 and the position are set for each of the turning angles α t1 , α t2 , α t3. Errors ΔY1, ΔY2, and ΔY3 are obtained. Further, the position errors ΔX1, ΔX2, ΔX3 and the position errors ΔY1, ΔY2, ΔY3 are averaged to obtain final position errors ΔX, ΔY.

これにより、回転テーブル11の割り出しにおいては、割り出し角度が変わると、その割り出し精度内で、割り出し角度誤差が発生し、更に、この割り出し角度誤差にもばらつきが生じるため、複数の割り出し角度(旋回角度)を設定することにより、回転テーブル11の割り出し角度誤差を容易に抽出することができる。そして、位置誤差ΔX1,ΔX2,ΔX3及び位置誤差ΔY1,ΔY2,ΔY3を、それぞれ平均化することにより、回転テーブル11の各割り出し角度誤差も平均化されるため、最終的な位置誤差ΔX,ΔYに対して、回転テーブル11の割り出し角度誤差の影響を極力小さくすることができる。この結果、位置誤差ΔX,ΔYの演算精度、即ち、測定子22の校正精度を向上させることができる。   Thereby, in the indexing of the rotary table 11, when the indexing angle changes, an indexing angle error occurs within the indexing accuracy, and further, the indexing angle error also varies. ), The indexing angle error of the rotary table 11 can be easily extracted. Then, by averaging the position errors ΔX1, ΔX2, ΔX3 and the position errors ΔY1, ΔY2, ΔY3, each index angle error of the rotary table 11 is also averaged, so that the final position errors ΔX, ΔY are obtained. On the other hand, the influence of the index angle error of the rotary table 11 can be minimized. As a result, the calculation accuracy of the position errors ΔX and ΔY, that is, the calibration accuracy of the probe 22 can be improved.

次に、測定子22の校正方法の手順について、図6を用いて説明する。   Next, the procedure of the calibration method of the probe 22 will be described with reference to FIG.

先ず、ステップS1で、軸間距離L、測定子22の半径r、基準円筒30の半径R及び旋回角度αt、測定回数Nを入力する。 First, in step S1, the inter-axis distance L, the radius r of the measuring element 22, the radius R of the reference cylinder 30, the turning angle α t , and the number of measurements N are input.

次いで、ステップS2で、測定子22の半径r、基準円筒30の半径R及び旋回角度αtに基づいて、測定子22の理論中心位置OL,ORを設定した後、これを用いて、理論接触位置PL,PRを求める。 Then, in step S2, based on the radius r, the radius of the reference cylindrical 30 R and the turning angle alpha t of the probe 22, the theoretical center position O L of the probe 22, after setting the O R, with this, The theoretical contact positions P L and P R are obtained.

そして、ステップS3で、回転テーブル11を回転させ、基準円筒30を、その中心位置がX軸上に配置されるように、位置決めする。   In step S3, the rotary table 11 is rotated, and the reference cylinder 30 is positioned so that the center position thereof is arranged on the X axis.

次いで、ステップS4で、基準円筒30を左右両方向に向けて旋回角度αtに旋回させて、予め理論中心位置OL,ORに位置決めしておいた測定子22に接触させる。これにより、基準円筒30が、左右両側の測定子22に均等に接触するか否かが判定される。 Then, in step S4, the reference cylinder 30 by turning the turning angle alpha t toward both left and right, into contact with the measuring element 22 which has been pre-positioned theoretical center position O L, the O R. Thus, it is determined whether or not the reference cylinder 30 is in contact with the left and right measuring elements 22 evenly.

ここで、可であれば、基準円筒30がX軸上に位置決めされていると判定され、次のステップS5に進む。また、否であれば、基準円筒30がX軸上に位置決めされていないと判定され、前のステップS3に戻る。   If yes, it is determined that the reference cylinder 30 is positioned on the X-axis, and the process proceeds to the next step S5. If NO, it is determined that the reference cylinder 30 is not positioned on the X axis, and the process returns to the previous step S3.

そして、ステップS5で、位置誤差測定動作を開始する。   In step S5, the position error measurement operation is started.

次いで、ステップS6で、カウント数Iを1とし、総カウント数を2とする。   In step S6, the count number I is set to 1 and the total count number is set to 2.

そして、ステップS7で、測定子22を左側の理論中心位置OLに位置決めする。 Then, in step S7, positioning the measuring element 22 to the left of the theoretical center position O L.

次いで、ステップS8で、基準円筒30を旋回角度αtに旋回させる。 Then, in step S8, pivoting the reference cylinder 30 to pivot the angle alpha t.

そして、ステップS9で、基準円筒30が測定子22に接触したら、実接触位置PL´を求めた後、更に、旋回角度誤差ΔαtLを求める。 In step S9, when the reference cylinder 30 comes into contact with the probe 22, the actual contact position P L ′ is obtained, and then the turning angle error Δα tL is obtained.

次いで、ステップS10で、測定子22を右側の理論中心位置ORに位置決めする。 Then, in step S10, positioning the measuring element 22 to the right of the theoretical center position O R.

そして、ステップS11で、基準円筒30を旋回角度αtに旋回させる。 Then, in step S11, turning the reference cylinder 30 to pivot the angle alpha t.

次いで、ステップS12で、基準円筒30が測定子22に接触したら、実接触位置PR´を求めた後、更に、旋回角度誤差ΔαtRを求める。 Next, when the reference cylinder 30 contacts the measuring element 22 in step S12, the actual contact position P R ′ is obtained, and then the turning angle error Δα tR is obtained.

そして、ステップS13で、測定回数Nが総カウント数I未満であるか否かが判定される。ここで、可であれば、現在の測定回数が予め設定した測定回数Nに達したと判定され、次のステップS14に進む。また、否であれば、現在の測定回数が予め設定した測定回数Nに達していないと判定され、前のステップS5に戻る。   Then, in step S13, it is determined whether or not the number of measurements N is less than the total count number I. If yes, it is determined that the current number of measurements has reached a preset number of measurements N, and the process proceeds to the next step S14. If not, it is determined that the current number of measurements has not reached the preset number of measurements N, and the process returns to the previous step S5.

次いで、ステップS14で、軸間距離L、測定子22の半径r、基準円筒30の半径R及び旋回角度誤差ΔαtL,ΔαtRに基づいて、接触角度誤差βL,βRを求めた後、この接触角度誤差βL,βRを用いて、左側の接触位置誤差ΔXL,ΔYLと、右側の接触位置誤差ΔXR,ΔYRとを求める。これにより、最終的な、測定子22の位置誤差ΔX,ΔYがもとめられる。 Next, after obtaining the contact angle errors β L and β R based on the inter-axis distance L, the radius r of the probe 22, the radius R of the reference cylinder 30 and the turning angle errors Δα tL and Δα tR in step S14, Using the contact angle errors β L and β R , the left contact position errors ΔX L and ΔY L and the right contact position errors ΔX R and ΔY R are obtained. As a result, the final position errors ΔX and ΔY of the probe 22 are obtained.

そして、ステップS15で、位置誤差ΔX,ΔYに応じて、測定子22を校正する。   In step S15, the probe 22 is calibrated according to the position errors ΔX and ΔY.

従って、本発明に係る形状測定用測定子の校正方法によれば、理論中心位置OL,ORに位置決めした測定子22に対して、校正用の基準円筒30を旋回角度αtに旋回させて接触させることにより、測定子22の位置誤差ΔX,ΔYを容易に求めることができる。そして、その位置誤差ΔX,ΔYに応じて、測定22子を校正することにより、回転テーブル11の中心位置(テーブル回転軸C)に測定子22に中心が届かなくても、当該測定子22を高精度に校正することができる。 Therefore, according to the calibration method of a shape measuring for measuring element according to the present invention, the theoretical center position O L, with respect to measuring element 22 has been positioned in the O R, pivots the reference cylinder 30 for correction to the turning angle alpha t Thus, the position errors ΔX and ΔY of the measuring element 22 can be easily obtained. Then, by calibrating the measuring element 22 in accordance with the position errors ΔX and ΔY, the measuring element 22 can be moved even if the center does not reach the center position (table rotation axis C) of the rotary table 11. It can be calibrated with high accuracy.

また、旋回角度αtを、複数の異なった旋回角度で段階的に設定することにより、位置誤差ΔX,ΔYに対して、回転テーブル11の割り出し角度誤差の影響を十分に小さくすることができる。これにより、測定子22を更に高精度に校正することができる。 Further, by setting the turning angle α t stepwise at a plurality of different turning angles, it is possible to sufficiently reduce the influence of the index angle error of the rotary table 11 on the position errors ΔX and ΔY. Thereby, the measuring element 22 can be calibrated with higher accuracy.

本発明は、形状測定用の測定子を、回転テーブルによって回転する被測定物に接触させながら、その被測定物の三次元形状を測定する三次元測定機の校正方法に適用可能である。   The present invention can be applied to a calibration method for a three-dimensional measuring machine that measures a three-dimensional shape of a measurement object while bringing a measuring element for shape measurement into contact with the measurement object rotated by a rotary table.

11 回転テーブル
21 測定器
22 測定子
30 基準円筒
W ワーク
C テーブル回転軸
r 測定子の半径
R 基準円筒の半径
L 軸間距離
L,OR 理論中心位置
L,PR 理論接触位置
L´,PR´ 実接触位置
αt 旋回角度
ΔαtL,ΔαtR 旋回角度誤差
βL,βR 接触角度誤差
ΔXL,ΔYL,ΔXR,ΔYR 接触位置誤差
ΔX,ΔY 位置誤差
11 radius L between axis distance of the rotary table 21 meter 22 measuring element 30 reference cylinder W radius R criteria cylindrical workpiece C table rotation axis r feeler O L, O R theoretical center position P L, P R theoretical contact position P L ', P R ' actual contact position α t turning angle Δα tL , Δα tR turning angle error β L , β R contact angle error ΔX L , ΔY L , ΔX R , ΔY R contact position error ΔX, ΔY position error

Claims (2)

回転テーブルに取り付けられた被測定物の形状を測定する形状測定用測定子の校正方法において、
前記回転テーブルの回転軸から所定の軸間距離に配置された校正用の基準円筒を、前記回転テーブルの回転軸周りに旋回可能に設け、
前記測定子の径、前記基準円筒の径、前記回転テーブルの回転軸と直交する基準軸から左右両方向への前記基準円筒の旋回角度に基づいて、前記基準軸に対して左右一対となる前記測定子の理論中心位置を設定し、
前記理論中心位置に位置決めした前記測定子と、前記旋回角度に旋回させた前記基準円筒とが接触する理論接触位置にあるときの理論旋回角度を求め、
前記理論中心位置に位置決めした前記測定子に対して、前記基準円筒を前記旋回角度に旋回させて接触させたときの実接触位置にあるときの実旋回角度を求め、
前記理論旋回角度と前記実旋回角度との差である旋回角度誤差を求め、
前記軸間距離、前記測定子の径、前記基準円筒の径、前記旋回角度誤差に基づいて、前記理論接触位置と前記実接触位置との間の接触位置誤差を求め、
前記接触位置誤差に応じて、前記測定子を校正する
ことを特徴とする形状測定用測定子の校正方法。
In the calibration method of the shape measuring probe for measuring the shape of the object to be measured attached to the rotary table,
A calibration reference cylinder disposed at a predetermined inter-axis distance from the rotation axis of the rotary table is provided so as to be rotatable around the rotation axis of the rotary table,
Based on the diameter of the measuring element, the diameter of the reference cylinder, and the turning angle of the reference cylinder in both the left and right directions from the reference axis orthogonal to the rotation axis of the rotary table, the measurement becomes a pair of left and right with respect to the reference axis Set the theoretical center position of the child,
The calculated and the measuring element which is positioned at the theoretical center position, the theoretical swivel angle when in the theoretical contact position and said reference cylinder was pivoted to said turning angle is in contact,
With respect to the measuring element positioned at the theoretical center position, obtain an actual turning angle when the reference cylinder is in an actual contact position when the reference cylinder is turned to the turning angle and brought into contact with the measuring element.
Obtaining a turning angle error which is a difference between the theoretical turning angle and the actual turning angle ;
Based on the distance between the axes, the diameter of the probe, the diameter of the reference cylinder, and the turning angle error, a contact position error between the theoretical contact position and the actual contact position is obtained.
The shape measuring probe calibration method, wherein the measuring probe is calibrated according to the contact position error.
請求項1に記載の形状測定用測定子の校正方法において、
前記基準円筒を、複数の異なった旋回角度に旋回させ、
その複数の異なった旋回角度ごとに、接触位置誤差を求め、
それらの前記接触位置誤差に応じて、前記測定子を校正する
ことを特徴とする形状測定用測定子の校正方法。
In the calibration method of the shape measuring probe according to claim 1,
Swiveling the reference cylinder to a plurality of different swivel angles;
The contact position error is obtained for each of the plurality of different turning angles,
The measuring element is calibrated in accordance with the contact position error. A calibration method for a shape measuring measuring element.
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