JP6394970B2 - 測定機の校正方法及び校正用ゲージユニット - Google Patents

Description

本発明は、測定機の校正方法及びその装置に係り、特にアームの先端に下向き触針と上向き触針とを備えた表面粗さ輪郭形状測定機等の測定機の校正方法及び校正に用いる校正用ゲージユニットに関する。

特許文献１及び特許文献２では、表面粗さ輪郭形状測定機において、従来、以下の手法に従って校正を実行している。

すなわち、段差寸法が既知の段差ゲージの２面を測定機の触針にてトレースし、測定機のＬＨ（支点から触針先端までのＸ軸方向（水平方向）の距離（アームの長さ））又は感度によるＺ軸方向（上下方向）の高さを校正している。また、半径寸法が既知のボールゲージの表面を前記触針でトレースし、測定機のＬＶ（支点から触針先端までのＺ軸方向（上下方向）の距離（離触針長さ））によるＸ軸方向の対称性を校正し、触針の先端半径値を校正している。

なお、ここでは、Ｘ軸とは水平軸を意味し、Ｚ軸とは上下（鉛直）軸を意味し、Ｙ軸とはＸ軸に直交する水平軸を意味する。また、Ｘ方向とは水平方向を意味し、Ｚ方向とは上下（鉛直）方向を意味する。

特開平８−４３０７８号公報 特開平１０−３３２３０４号公報

しかしながら、特許文献１と特許文献２の校正方法では、板状の測定ワークの上面を下向き触針にてトレースして得られたデータと、下面を上向き触針にてトレースして得られたデータとに基づいて、測定ワークの厚さを測定する際に、それぞれの触針による測定データを合わせて形状を評価する場合には、十分な測定精度を得ることができないという問題があった。

以下、前記問題の発生原因について説明する。

図５は測定機の測定部の概略図である。同図によれば、アーム１が支点２を介してＺ軸方向に揺動自在に設けられ、アーム１の基端には検出器３が取り付けられ、アーム１の先端には下向き触針４と上向き触針５とが取り付けられている。

このとき、アーム１が水平状態の下向き触針４の先端位置４Ａ、上向き触針５の先端位置５Ａを円弧補正の基準点として、下向き触針４ではＸ軸方向の円弧補正量ΔＸｄを０、Ｚ軸方向の円弧補正量ΔＺｄをＬＶｄとし、上向き触針５ではＸ軸方向の円弧補正量ΔＸｕを０、Ｚ軸方向の円弧補正量ΔＺｕをＬＶｕとしている。なお、「ｄ」は「ｄｏｗｎ」の略字であり、「ｕ」は「ｕｐ」の略字である。

下向き触針４と上向き触針５とを有する触針を用いて、上下それぞれの校正値を従来の校正方法に従い、別々に算出し、下向き触針４と上向き触針５とによって測定したデータを合わせて輪郭解析を行うと、以下の問題が発生した。

厚さが既知（公称値）のブロックゲージの厚さを測定したところ、公称値に対して数十μｍ程度の誤差が発生した。また、半径が既知のボールゲージの半径を測定したところ、最小二乗円の中心のＸ座標、Ｚ座標がそれぞれ数十μｍ程度ずれることを確認した。これでは、下向き触針４のみ、又は上向き触針５のみで測定した場合と比較して精度が低下する。

上記誤差の発生原因は、図６の測定部の概略図に示すように、下向き触針４及び上向き触針５の、矢印Ａで示すＹ軸回りの傾きによって、ＬＨｄとＬＨｕに差ΔＬＨが生じるとき、特許文献１と特許文献２の校正方法による円弧補正では、下向き触針４と上向き触針５のＸ軸方向の原点にずれが生じるからである。つまり、特許文献１と特許文献２の校正方法では、Ｘ軸方向の原点と、Ｚ軸方向の原点を一致させることができないので、高精度な測定を行うことができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、下向き触針と上向き触針とから得られた測定精度を保持しつつ、下向き触針と上向き触針とを合わせた測定においても、高精度な測定を行うことができる測定機の校正方法及び校正用ゲージユニットを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、水平方向に移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点に上下方向に揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ前記アームの揺動方向に向けて延設された下向き触針及び上向き触針と、が備えられ、前記下向き触針及び前記上向き触針にてワークの表面をトレースしたときの前記検出器の水平方向移動量及び前記下向き触針及び前記上向き触針の上下方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を測定する測定機の校正方法において、半径値が既知のボールゲージの上側表面を前記下向き触針によってトレースして得られた真円度を示す第１のデータと円の対称性を示す第２のデータと、前記ボールゲージの下側表面を前記上向き触針によってトレースして得られた真円度を示す第３のデータと円の対称性を示す第４のデータと、段差寸法が既知の第１の段差ゲージを前記下向き触針によってトレースして得られた段差の偏差を示す第５のデータと、段差寸法が既知の第２の段差ゲージを前記上向き触針によってトレースして得られた段差の偏差を示す第６のデータと、対向する上下の測定面が上下方向に傾斜して配置され、厚さ寸法が既知の第１のブロックゲージの上面及び下面の前記測定面を、それぞれ前記下向き及び上向き触針によってトレースして得られた厚さの偏差を示す第７のデータと、対向する上下の測定面が水平方向に配置され、厚さ寸法が既知の第２のブロックゲージの上面及び下面の前記測定面を、それぞれ前記下向き及び上向き触針によってトレースして得られた厚さの偏差を示す第８のデータと、に基づき、前記第１のデータから前記第８のデータの二乗和が最小となるように、前記アームが水平状態における前記支点から前記下向き触針の先端までの水平方向の距離、前記支点から前記下向き触針の先端までの上下方向の距離である前記下向き触針の触針長さ、前記アームが水平状態における前記支点から前記上向き触針の先端までの水平方向の距離、及び前記支点から前記上向き触針の先端の上下方向の距離である前記上向き触針の触針長さを校正することを特徴とする測定機の校正方法を提供する。

本発明は、前記目的を達成するために、水平方向に移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点に上下方向に揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ前記アームの揺動方向に向けて延設された下向き触針及び上向き触針と、が備えられ、前記下向き触針及び前記上向き触針にてワークの表面をトレースしたときの前記検出器の水平方向移動量及び前記下向き触針及び前記上向き触針の上下方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を測定する測定機の校正用ゲージユニットにおいて、前記下向き触針によって上側表面がトレースされるとともに前記上向き触針によって下側表面がトレースされる半径値が既知のボールゲージと、前記下向き触針によってトレースされる段差寸法が既知の第１の段差ゲージと、前記上向き触針によってトレースされる段差寸法が既知の第２の段差ゲージと、対向する上下の測定面が上下方向に傾斜して配置され、厚さ寸法が既知の第１のブロックゲージであって、上面の前記測定面が前記下向き触針によってトレースされるとともに、下面の前記測定面が前記上向き触針によってトレースされる第１のブロックゲージと、対向する上下の測定面が水平方向に配置され、厚さ寸法が既知の第２のブロックゲージであって、上面の前記測定面が前記下向き触針によってトレースされるとともに、下面の前記測定面が前記上向き触針によってトレースされる第２のブロックゲージと、を備えたことを特徴とする測定機の校正用ゲージユニットを提供する。

本発明では粗さ輪郭形状測定機等の測定機において、以下のパラメータをより高精度に校正する校正方法及び校正用ゲージユニットを提案する。

ａ）ＬＨ１（アームが水平状態における支点から下向き触針の先端までの水平方向の距離又は上下方向感度）
ｂ）ＬＶ１（支点から下向き触針の先端までの上下方向の距離である下向き触針の触針長さ）
ｃ）ＬＨ２（アームが水平状態における支点から上向き触針の先端までの水平方向の距離又は上下方向感度）
ｄ）ＬＶ２（支点から上向き触針の先端までの上下方向の距離である上向き触針の触針長さ）
ｅ）下向き触針と上向き触針の測定データの座標原点のずれ
ｆ）下向き触針の先端半径値
ｇ）上向き触針の先端半径値
本発明の一態様によれば、第１のデータから第８のデータの二乗和が最小となるように、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、及びＬＶ２を校正し、以下の校正値を得る。

〔校正値〕
ａ）ＬＨｄ（ＬＨ１の校正値）
ｂ）ＬＶｄ（ＬＶ１の校正値）
ｃ）ＬＨｕ（ＬＨ２の校正値）
ｄ）ＬＶｕ（ＬＶ２の校正値）
ｅ）Ｒｄ（下向き触針の先端半径値の校正値）
ｆ）Ｒｕ（上向き触針の先端半径値の校正値）
ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、及びＬＶ２の校正値（ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕ）を用いることで、下向き触針と上向き触針の水平方向の原点のずれを抑えることができる。よって、下向き触針と上向き触針とから得られた測定精度を保持しつつ、下向き触針と上向き触針とを合わせた測定においても、高精度な測定を行うことができる。

本発明の一態様は、前記第１のデータに基づいて前記下向き触針の先端半径値の校正を行い、前記第２のデータに基づいて前記上向き触針の先端半径値の校正を行うことが好ましい。

本発明の測定機の校正方法及び校正用ゲージユニットによれば、下向き触針と上向き触針とから得られた測定精度を保持しつつ、下向き触針と上向き触針とを合わせた測定においても、高精度な測定を行うことができる。

本発明が適用された表面粗さ輪郭形状測定機の測定部の構成図 図１に示した測定部の概略構成を示した側面図 実施形態の校正用ゲージユニットの全体斜視図 図３に示した校正用ゲージユニットを使用して校正値を取得する手順を示した説明図 測定機の測定部の概略構造図 触針がＹ軸回りに傾いた状態を示す測定部の概略構造図 実施例における校正値比較を示した表図 下向き触針によるボールゲージの測定結果を示した表図 下向き触針による段差ゲージの測定結果を示した表図 上向き触針によるボールゲージの測定結果を示した表図 上向き触針による段差ゲージの測定結果を示した表図 斜面ブロックゲージの測定結果を示した表図 水平ブロックゲージの測定結果を示した表図

以下、添付図面に従って本発明に係る測定機の校正方法及び校正用ゲージユニットの好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明が適用された表面粗さ輪郭形状測定機の測定部１０の構成図である。

〔測定部１０〕
測定部１０は、ベース１２に立設されたコラム１４に送り装置１６がＺ軸（上下）方向に移動自在に設けられている。また、触針１８を有し触針１８のＺ軸方向の変位を検出する検出器２０が送り装置１６にＸ軸（水平）方向移動自在に設けられている。

送り装置１６には、検出器２０のＸ軸方向の移動量を検出するスケール２２が内蔵されている。これによって、不図示のワークの測定位置に触針１８を当接した状態で検出器２０をＸ軸方向に移動させ、ワークをトレースすると、触針１８のＺ軸方向の変位が検出器２０にて検出され、かつ検出器２０のＸ軸方向の移動量が送り装置１６のスケール２２にて検出されて、ワークの測定データが得られる。

ワークの測定データは、データ処理装置２４によって演算され、ワークの輪郭形状を示す信号がコンピュータ２６のディスプレイ２８に出力され、ディスプレイ２８に前記輪郭形状が表示される。

触針１８は、アーム３２の先端にＴ字状をなして固定されている。また、アーム３２は、検出器２０に設けられた支点３０に上下方向に揺動自在に支持されている。触針１８は、アーム３２の揺動方向に向けて延設された下向き触針３４と上向き触針３６とから構成される。

図２は、触針１８、検出器２０、及びアーム３２の構成を示した側面図である。

実施形態の測定部１０では、データ処理装置２４（図１参照）に予め記憶されている以下の設計値を校正することにより、高精度な測定を行う。

〔設計値〕
ａ）ＬＨ１（アーム３２が水平状態における支点３０から下向き触針３４の先端３４Ａまでの水平方向の距離又は上下方向感度）
ｂ）ＬＶ１（支点３０から下向き触針３４の先端３４Ａまでの上下方向の距離である下向き触針３４の触針長さ）
ｃ）ＬＨ２（アーム３２が水平状態における支点３０から上向き触針３６の先端３６Ａまでの水平方向の距離又は上下方向感度）
ｄ）ＬＶ２（支点３０から上向き触針３６の先端３６Ａの上下方向の距離である上向き触針３６の触針長さ）
ｅ）下向き触針３４と上向き触針３６の測定データの座標原点のずれ
ｆ）下向き触針３４の先端半径値
ｇ）上向き触針３６の先端半径値
図３は、実施形態の校正用ゲージユニット４０の斜視図である。校正用ゲージユニット４０を用いることにより、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、及びＬＶ２を校正し、校正値であるＬＨｄ（ＬＨ１の校正値）、ＬＶｄ（ＬＶ１の校正値）、ＬＨｕ（ＬＨ２の校正値）、及びＬＶｕ（ＬＶ２の校正値）を得る。

実施形態の校正用ゲージユニット４０は、図１に示した測定部１０のベース１２に載置される基台４２を有し、基台４２にはコラム４４が上下方向に立設されている。コラム４４の上端には、水平方向に延設されたゲージ保持部４６が固定され、ゲージ保持部４６には、マスターボール（ボールゲージ）４８、第１の段差ゲージ５０、第２の段差ゲージ５２、斜面ブロックゲージ（第１のブロックゲージ）５４、及び水平ブロックゲージ（第２のブロックゲージ）５６が水平方向に並設されている。

図４は、図３に示した校正用ゲージユニット４０を使用して、校正値（ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、及びＬＶｕ）を取得する手順を示した説明図である。

〈マスターボール４８及びマスターボール４８の測定方法〉
マスターボール４８は、半径値が既知のボールゲージである。

マスターボール４８の上側表面を、下向き触針３４によってトレースし、これによって得られた測定データ（ａ）を、評価関数の項（１）、（２）の如く、真円度（第１のデータ）及び円の対称性（第２のデータ）として取得する。また、マスターボール４８の下側表面を、上向き触針３６によってトレースし、これによって得られた測定データ（ｂ）を、評価関数の項（３）、（４）の如く、真円度（第３のデータ）及び円の対称性（第４のデータ）として取得する。

〈第１の段差ゲージ５０及び第２の段差ゲージ５２及び第１の段差ゲージ５０及び第２の段差ゲージ５２の測定方法〉
第１の段差ゲージ５０及び第２の段差ゲージ５２は、中央に配置されたブロックゲージ５８を共用する上下一対のブロックゲージ６０、６２を備える。第１の段差ゲージ５０を構成するブロックゲージ５８、６０の上下方向の段差寸法は既知であり、第２の段差ゲージ５２を構成するブロックゲージ５８、６２の上下方向の段差寸法も既知である。

ブロックゲージ５８の上面を、下向き触針３４にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｃ）と、ブロックゲージ６０の上面を、下向き触針３４にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｄ）とに基づき、評価関数の項（５）の如く、段差の偏差（第５のデータ）として取得する。

また、ブロックゲージ５８の下面を、上向き触針３６にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｅ）と、ブロックゲージ６２の下面を、上向き触針３６にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｆ）とに基づき、評価関数の項（６）の如く、段差の偏差（第６のデータ）として取得する。

〈斜面ブロックゲージ５４及び斜面ブロックゲージ５４の測定方法〉
斜面ブロックゲージ５４は、厚さ寸法が既知のブロックゲージであり、任意の角度（たとえば上下方向において３０度）に傾斜して配置される。

斜面ブロックゲージ５４の上面（測定面）を、下向き触針３４にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｇ）と、斜面ブロックゲージ５４の下面（測定面）を、上向き触針３６にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｈ）とに基づき、評価関数の項（７）の如く、厚さの偏差（第７のデータ）として取得する。前記上面及び前記下面は対向されている。

〈水平ブロックゲージ５６及び水平ブロックゲージ５６の測定方法〉
水平ブロックゲージ５６は、厚さ寸法が既知のブロックゲージであり、その上面及び下面が水平方向に配置される。

水平ブロックゲージ５６の上面（測定面）を、下向き触針３４にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｉ）と、水平ブロックゲージ５６の下面（測定面）を、上向き触針３６にてトレースし、これによって得られた測定データ（ｊ）とに基づき、評価関数の項（８）の如く、厚さの偏差（第８のデータ）として取得する。前記上面及び前記下面は対向されている。

〈データ処理装置２４〉
図１のデータ処理装置２４は、以下の１）〜５）の構成及び機能を備える。

１）ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２、下向き触針３４の先端半径値、及び上向き触針３６の先端半径値のそれぞれの設計値を入力するキーボード３８とマウス３９。

２）取得した図４の項（１）〜（８）の各測定データ（第１のデータから第８のデータ）を記憶する記憶部。

３）取得した図４の項（１）〜（８）の各測定データ（第１のデータから第８のデータ）の二乗和が最小となるようにＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２の校正値であるＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕを計算する計算部。

４）図４のデータ（ａ）に基づき下向き触針３４の先端半径値、及びデータ（ｂ）に基づき上向き触針３６の先端半径値の各校正値を計算する計算部。

５）各計算部によって計算された校正値を記憶し、以降の測定において、校正値を考慮した測定を行うためのデータ処理部。

〔実施形態の校正用ゲージユニット４０を用いた校正方法〕
実施形態の測定機では、データ処理装置２４に入力されたＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２のパラメータをより高精度に校正する。

すなわち、図４の項（１）〜（８）の各測定データ（第１のデータから第８のデータ）の二乗和が最小となるように、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、及びＬＶ２を校正計算し、ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕを得る。

得られた各校正値（ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕ）を用いることによって、下向き触針３４と上向き触針３６の水平方向の原点のずれを抑えることができる。よって、下向き触針３４と上向き触針３６とから得られた測定精度を保持しつつ、下向き触針３４と上向き触針３６とを合わせた測定においても、高精度な測定を行うことができる。

以下、各校正の内容について詳説する。

〔マスターボール４８を使用した校正〕
下向き触針３４と上向き触針３６のそれぞれの測定における、水平方向の対称性を校正する。校正パラメータのうち、特にＬＶ１、ＬＶ２に誤差がある場合には、ボール状の形状の測定データ（ａ）、（ｂ）が、頂点を中心に左右に非対称な歪が生じる。そこで、マスターボール４８の測定データ（ａ）、（ｂ）が、真円となるように校正パラメータを算出することで、歪を解消する。

〔第１の段差ゲージ５０及び第２の段差ゲージ５２を使用した校正〕
下向き触針３４と上向き触針３６のそれぞれの測定における、上下方向の指示精度を校正する。校正パラメータのうち、特にＬＨ１、ＬＨ２に誤差がある場合には、上下方向の感度に誤差が生じるので、高さ測定に誤差が生じる。そこで、第１の段差ゲージ５０及び第２の段差ゲージ５２の測定データ（ｃ）〜（ｆ）が、既知の段差量（公称値）と等しくなるように校正パラメータを算出することで、高さ測定の誤差を解消する。

〔水平ブロックゲージ５６を使用した校正〕
下向き触針３４と上向き触針３６とによって測定した測定データ（ｉ）、（ｊ）の相互の上下方向の空間精度を校正する。校正パラメータのうち、特にＬＶｄとＬＶｕに誤差がある場合には、水平に設置した水平ブロックゲージ５６の厚さを下向き触針３４と上向き触針３６とによって挟んで測定した測定データ（ｉ）、（ｊ）の厚さに誤差が生じる。そこで、水平ブロックゲージ５６の厚さの測定データ（ｉ）、（ｊ）が、既知の厚さ（公称値）と等しくなるように校正パラメータを算出することで、測定データ（ｉ）、（ｊ）の誤差を解消する。

〔斜面ブロックゲージ５４を使用した校正〕
下向き触針３４と上向き触針３６とによってそれぞれ別々に測定した測定データ（ｇ）、（ｈ）の相互の水平方向の空間精度を校正する。校正パラメータのうち、ＬＨｄ、ＬＨｕ、ＬＶｄ、ＬＶｕに誤差がある場合には、斜面ブロックゲージ５４の厚さの測定データ（ｇ）、（ｈ）に誤差が生じる。斜面ブロックゲージ５４は、斜めに配置されているため、本来、水平軸と上下軸の双方の空間精度の誤差が、測定データ（ｇ）、（ｈ）の誤差要因となるが、上下方向の空間精度は、前述の〔水平ブロックゲージ５６の厚さ〕によって校正されるため、誤差要因は水平方向のみの空間精度の誤差であると推定できる。そこで、斜面ブロックゲージ５４の厚さの測定データ（ｇ）、（ｈ）が、既知の厚さ（公称値）と等しくなるように校正パラメータを算出することで、測定データ（ｇ）、（ｈ）の誤差を解消する。

上記の如く、マスターボール４８、第１の段差ゲージ５０、第２の段差ゲージ５２、斜面ブロックゲージ５４、及び水平ブロックゲージ５６を使用して、ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、及びＬＶ２の値を校正することにより、下向き触針３４と上向き触針３６とを合わせた測定においても、高精度な測定を行うことができる。

また、実施形態の校正方法によれば、図４のデータ（ａ）に基づき下向き触針３４の先端半径値の校正値を得ることができ、データ（ｂ）に基づき上向き触針３６の先端半径値の校正値を得ることができる。

〔実施例〕
図７は、実施例における校正値比較を示した表図である。すなわち、校正前の設計値ＬＨ１、ＬＶ１、ＬＨ２、ＬＶ２に対する、従来手法による校正値（ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕ）と本発明による校正値（ＬＨｄ、ＬＶｄ、ＬＨｕ、ＬＶｕ）がそれぞれ示されている。

図７によれば、設計値が３５０．０００ｍｍである、従来手法によるＬＨ１の校正値ＬＨｄ（ｍｍ）は３５０．２３７ｍｍであり、本発明による校正値ＬＨｄ（ｍｍ）は３５０．２４４ｍｍであった。

また、設計値が−１６．０００ｍｍである、従来手法によるＬＶ１の校正値ＬＶｄ（ｍｍ）は−１４．０３１ｍｍであり、本発明による校正値ＬＶｄ（ｍｍ）は１３．９８１ｍｍであった。

また、設計値が３５０．０００ｍｍである、従来手法によるＬＨ２の校正値ＬＨｕ（ｍｍ）は３５０．２２５ｍｍであり、本発明による校正値ＬＨｕ（ｍｍ）は３５０．２１９ｍｍであった。

また、設計値が１６．０００ｍｍである、従来手法によるＬＶ２の校正値ＬＶｕ（ｍｍ）は１８．０３５ｍｍであり、本発明による校正値ＬＶｕ（ｍｍ）は１８．０４６ｍｍであった。

図８は、下向き触針によるボールゲージの測定結果を示した表図である。

図８は、半径値が既知（６．３５００ｍｍ）のボールゲージに対する校正前の半径値、及び真円度が示され、また、従来手法による半径値と真円度の校正値が示され、更に、本発明による半径値と真円度の校正値が示されている。

同図によれば、校正前の半径値は、６．３５４１ｍｍであり、真円度は、０．０１１１ｍｍであった。従来手法による半径値の校正値は、６．３５００ｍｍであり、真円度の校正値は、０．０００４ｍｍであった。本発明による半径値の校正値は、６．３５００ｍｍであり、真円度の校正値は、０．０００４ｍｍであった。

図８から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、ボールゲージの測定結果に差異は無いと言える。

図９は、下向き触針による段差ゲージの測定結果を示した表図である。

図９は、段差寸法が既知（２５．００００ｍｍ）の段差ゲージに対する校正前の段差が示され、また、従来手法による段差の校正値が示され、更に、本発明による段差の校正値が示されている。

同図によれば、校正前の段差は、２４．９８３１ｍｍであった。従来手法による段差の校正値は、２４．９９９７ｍｍであった。本発明による段差の校正値は、２５．０００２ｍｍであった。

図９から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、段差ゲージの測定結果は、既知の段差寸法に対する誤差がそれぞれ、|0.5|μmを下回る程度であるため、差異は無いと言える。

図１０は、上向き触針によるボールゲージの測定結果を示した表図である。

図１０は、半径値が既知（６．３５００ｍｍ）のボールゲージに対する校正前の半径値、及び真円度が示され、また、従来手法による半径値と真円度の校正値が示され、更に、本発明による半径値と真円度の校正値が示されている。

同図によれば、校正前の半径値は、６．３５１７ｍｍであり、真円度は、０．０１１４ｍｍであった。従来手法による半径値の校正値は、６．３５００ｍｍであり、真円度の校正値は、０．０００５ｍｍであった。本発明による半径値の校正値は、６．３５００ｍｍであり、真円度の校正値は、０．０００５ｍｍであった。

図８から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、ボールゲージの測定結果に差異は無いと言える。

図１１は、上向き触針による段差ゲージの測定結果を示した表図である。

図１１は、段差寸法が既知（２５．００００ｍｍ）の段差ゲージに対する校正前の段差が示され、また、従来手法による段差の校正値が示され、更に、本発明による段差の校正値が示されている。

同図によれば、校正前の段差は、２４．９８４５ｍｍであった。従来手法による段差の校正値は、２５．０００１ｍｍであった。本発明による段差の校正値は、２４．９９９７ｍｍであった。

図１１から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、段差ゲージの測定結果は、既知の段差寸法に対する誤差がそれぞれ、|0.5|μmを下回る程度であるため、差異は無いと言える。

図１２は、斜面ブロックゲージの測定結果を示した表図である。

図１２は、厚さが既知（４．００００ｍｍ）の斜面ブロックゲージに対する校正前の厚さが示され、また、従来手法による厚さの校正値が示され、更に、本発明による厚さの校正値が示されている。

同図によれば、校正前の厚さは、３．８４４９ｍｍであった。従来手法による厚さの校正値は、３．９６１８ｍｍであった。本発明による厚さの校正値は、４．０００１ｍｍであった。

図１２から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、斜面ブロックゲージの測定結果は、既知の厚さ寸法に対する誤差が、従来手法では−３８．２μｍなのに対し、本発明手法では０．１μｍであり、大幅に改善していることがわかる。

図１３は、水平ブロックゲージの測定結果を示した表図である。

図１３は、厚さが既知（４．００００ｍｍ）の水平ブロックゲージに対する校正前の厚さが示され、また、従来手法による厚さの校正値が示され、更に、本発明による厚さの校正値が示されている。

同図によれば、校正前の厚さは、４．００６０ｍｍであった。従来手法による厚さの校正値は、３．９６１６ｍｍであった。本発明による厚さの校正値は、４．０００１ｍｍであった。

図１３から、従来手法と本発明により算出した校正値をそれぞれ用いた、水平ブロックゲージの測定結果は、既知の厚さ寸法に対する誤差が、従来手法では−３８．４μｍなのに対し、本発明手法では０．１μｍであり、大幅に改善していることがわかる。

１０…測定部、１２…ベース、１４…コラム、１６…送り装置、１８…触針、２０…検出器、２２…スケール、２４…データ処理装置、２６…コンピュータ、２８…ディスプレイ、３０…支点、３２…アーム、３４…下向き触針、３６…上向き触針、３８…キーボード、３９…マウス、４０…校正用ゲージユニット、４２…基台、４４…コラム、４６…ゲージ保持部、４８…マスターボール、５０…第１の段差ゲージ、５２…第２の段差ゲージ、５４…斜面ブロックゲージ、５６…水平ブロックゲージ、５８、６０、６２…ブロックゲージ

Claims (3)

1. 水平方向に移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点に上下方向に揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ前記アームの揺動方向に向けて延設された下向き触針及び上向き触針と、が備えられ、前記下向き触針及び前記上向き触針にてワークの表面をトレースしたときの前記検出器の水平方向移動量及び前記下向き触針及び前記上向き触針の上下方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を測定する測定機の校正方法において、
   半径値が既知のボールゲージの上側表面を前記下向き触針によってトレースして得られた真円度を示す第１のデータと円の対称性を示す第２のデータと、
   前記ボールゲージの下側表面を前記上向き触針によってトレースして得られた真円度を示す第３のデータと円の対称性を示す第４のデータと、
   段差寸法が既知の第１の段差ゲージを前記下向き触針によってトレースして得られた段差の偏差を示す第５のデータと、
   段差寸法が既知の第２の段差ゲージを前記上向き触針によってトレースして得られた段差の偏差を示す第６のデータと、
   対向する上下の測定面が上下方向に傾斜して配置され、厚さ寸法が既知の第１のブロックゲージの上面及び下面の前記測定面を、それぞれ前記下向き及び上向き触針によってトレースして得られた厚さの偏差を示す第７のデータと、
   対向する上下の測定面が水平方向に配置され、厚さ寸法が既知の第２のブロックゲージの上面及び下面の前記測定面を、それぞれ前記下向き及び上向き触針によってトレースして得られた厚さの偏差を示す第８のデータと、
   に基づき、前記第１のデータから前記第８のデータの二乗和が最小となるように、前記アームが水平状態における前記支点から前記下向き触針の先端までの水平方向の距離、前記支点から前記下向き触針の先端までの上下方向の距離である前記下向き触針の触針長さ、前記アームが水平状態における前記支点から前記上向き触針の先端までの水平方向の距離、及び前記支点から前記上向き触針の先端の上下方向の距離である前記上向き触針の触針長さを校正することを特徴とする測定機の校正方法。
2. 前記第１のデータに基づいて前記下向き触針の先端半径値の校正を行い、前記第２のデータに基づいて前記上向き触針の先端半径値の校正を行う請求項１に記載の測定機の校正方法。
3. 水平方向に移動自在に設けられた検出器と、前記検出器に設けられた支点に上下方向に揺動自在に支持されたアームと、前記アームの先端に設けられ前記アームの揺動方向に向けて延設された下向き触針及び上向き触針と、が備えられ、前記下向き触針及び前記上向き触針にてワークの表面をトレースしたときの前記検出器の水平方向移動量及び前記下向き触針及び前記上向き触針の上下方向変化量に基づき、ワークの表面粗さ及び輪郭形状を測定する測定機の校正用ゲージユニットにおいて、
   前記下向き触針によって上側表面がトレースされるとともに、前記上向き触針によって下側表面がトレースされる半径値が既知のボールゲージと、
   前記下向き触針によってトレースされる段差寸法が既知の第１の段差ゲージと、
   前記上向き触針によってトレースされる段差寸法が既知の第２の段差ゲージと、
   対向する上下の測定面が上下方向に傾斜して配置され、厚さ寸法が既知の第１のブロックゲージであって、上面の前記測定面が前記下向き触針によってトレースされるとともに、下面の前記測定面が前記上向き触針によってトレースされる第１のブロックゲージと、
   対向する上下の測定面が水平方向に配置され、厚さ寸法が既知の第２のブロックゲージであって、上面の前記測定面が前記下向き触針によってトレースされるとともに、下面の前記測定面が前記上向き触針によってトレースされる第２のブロックゲージと、
   を備えたことを特徴とする測定機の校正用ゲージユニット。