JP6518146B2 - 形状測定装置の原点ゲージ - Google Patents
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Description
まず、プローブ14の向きを外径測定姿勢とし、プローブ14で原点ボール23をZ方向(高さ方向)にスキャンする。このようにして求めた原点ボール23の中心座標が外径測定姿勢での基準原点である。
図2では、プローブ14だけでなく、真円度測定装置1の全体を描いている。真円度測定装置1は、回転テーブル4の脇に座標測定部を有し、座標測定部がアーム10をX軸に沿って進退させるようになっている。そして、アーム10の先端にプローブ14が保持されている。
図2を見てわかるように、内径測定姿勢で原点ボール23を測定しようとすると、アーム10をかなり伸ばさなければならない。ところが、アーム10はZコラム8で片持ち梁のように支持されているので、アーム10を伸ばしすぎるとたわんだり、傾いたりする虞がある(図2中の矢印A)。
形状測定装置の原点を校正するための原点ゲージであって、
円板形状の台座部と、
この台座部の上方に配設され、原点を校正するための基準球と、有し、
前記基準球は、前記台座部の中心軸線からずれた位置に配設されており、
前記基準球を前記台座部の中心軸線に直交する仮想面に投影したとき、前記中心軸線から前記基準球の中心までの距離L0が既知であり、
前記基準球を前記台座部の中心軸線上に投影したとき、前記台座部の上面から前記基準球の中心までの高さh2が既知であり、
前記基準球の半径r2が既知である
ことを特徴とする。
形状測定装置の原点校正方法であって、
前記形状測定装置は、
被測定物を載置するとともにZ軸に平行な軸を回転軸として回転可能な回転テーブルと、
被測定物を検出する測定子を有し、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸のうちのX軸に平行な方向に前記測定子を進退させて、前記測定子により前記被測定物表面に沿った倣い測定を実行する座標測定部と、を備え、前記測定子は、外側測定姿勢と内側測定姿勢とを変更可能であって、
当該原点校正方法は、
円板形状の台座部と、前記台座部の上方且つ前記台座部の中心軸線からずれた位置に配設された基準球とを備えた原点ゲージを前記回転テーブル上に載置し、
前記原点ゲージの心出しおよび水平出しを行い、
前記測定子を前記内側測定姿勢とし、
前記X軸線上であって前記回転テーブルの回転軸よりも前記座標測定部に近い側に前記基準球がくるように前記回転テーブルを回転させ、
前記測定子で前記基準球をZ方向に走査し、
前記測定子のX方向変位が最大になるときのZ座標値Z2を取得し、
このZ座標値Z2を参照してZ軸原点を校正する
ことを特徴とする。
前記測定子のX方向変位が最大になる前記Z座標値Z2の高さで前記測定子を一定として前記回転テーブルを回転させながら前記基準球の表面を検出し、
前記測定子のX方向変位が最大になるときの前記回転テーブルの角度θpを特定し、
前記回転テーブルの角度がθpのときの前記基準球の表面のX座標値X2を取得し、
このX座標値X2を参照してX軸原点を校正する
ことが好ましい。
形状測定装置の原点を校正するための原点ゲージであって、
台座部と、
前記台座部の上方に配設された第1基準球と、
前記台座部の上方に配設された第2基準球と、有し、
前記台座部は円板形状であって、この台座部の中心軸上に前記第1基準球の中心があり、
前記第2基準球の中心は、前記台座部の中心軸からずれた位置にあり、かつ、前記第1基準球の中心点と前記第2基準球の中心点との相対位置関係が既知である
ことを特徴とする。
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線に直交する仮想面に投影したとき、第1基準球と第2基準球とは中心間距離L0が既知である
ことが好ましい。
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線上に投影したとき、前記第1基準球の中心と前記第2基準球の中心との高さの差Δhは既知である
ことが好ましい。
前記第2基準球は、前記台座部の外縁寄りに配設されている
ことが好ましい。
前記第2基準球の高さは、前記第1基準球の高さよりも低い
ことが好ましい。
校正対象となる前記形状測定装置は、
被測定物を載置するとともにZ軸に平行な軸を回転軸として回転可能な回転テーブルと、
被測定物を検出する測定子を有し、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸のうちのX軸に平行な方向に前記測定子を進退させて、前記測定子により前記被測定物表面に沿った倣い測定を実行する座標測定部と、を備え、前記測定子は、外側測定姿勢と内側測定姿勢とを変更可能であって、
前記第1基準球は、前記外側測定姿勢の校正用であり、
前記第2基準球は、前記内側測定姿勢の校正用である
ことが好ましい。
前記原点ゲージを用いて形状測定装置の原点を校正する原点校正方法であって、
前記測定子を外径測定姿勢にして前記第1基準球を測定した結果に基づいて外径測定姿勢の原点を校正し、
前記測定子を内径測定姿勢にして前記第2基準球を測定した結果に基づいて内径測定姿勢の原点を校正する
ことを特徴とする。
前記内径測定姿勢の原点は、
前記測定子を内径測定姿勢にして前記第2基準球を測定した結果と、前記第1基準球の中心点と前記第2基準球の中心点との前記相対位置関係と、を用いて校正される
ことが好ましい。
前記原点ゲージのパラメータとして、
前記第1基準球の半径r1、
前記第2基準球の半径r2、
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線に直交する仮想面に投影したときの第1基準球と第2基準球との中心間距離L0、および、
前記第1基準球の中心と前記第2基準球の中心との高さの差Δh、を格納したメモリを有するコンピュータに、
前記形状測定装置の原点校正方法を実行させる
ことを特徴とする。
(第1実施形態)
第1実施形態に係る原点ゲージ300を図4から図6に示す。
原点ゲージ300は、台座部310と、第1基準球100と、第2基準球200と、を有する。
簡単にだけ説明しておく。
台座部310は、真円度測定装置1の回転テーブル4上に取り外し自在に設置されるものである。台座部310は、円板状であり、その真円度および円筒度は精密に仕上げられている。さらには、上面および下面も平坦面に仕上げられており、側面311に対して、上面および下面は垂直である。すなわち、この側面311を基準に原点ゲージ300の心出しおよび水平出しを行えるようになっている。
第1基準球100は、その中心点が台座部310の中心軸上に位置するように配置されている。すなわち、回転テーブル4上で台座部310の心出しを行うと、第1基準球100の中心点は回転テーブル4の回転軸線上に位置するようになる。
第2基準球200は、台座部310の上部に配設されている。すなわち、台座部310の上面312において、外縁寄りに支柱210が立設され、支柱210の先端に第2基準球200が配設されている。
第2基準球200の半径r2は、既知であり、高い精度で保証されている。さらに、第2基準球200の中心点と第1基準球100の中心点との相対位置関係は既知であり、高い精度で保証されている。
言い換えると、水平方向において、第2基準球200と第1基準球100とは中心間距離L0が保証されている。
台座部310の上面と第1基準球100の中心点との間の距離h1は既知であるので、結果として、第1基準球100の中心点と第2基準球200の中心点との間の高さ(Z方向)の差Δh(=h1−h2)は既知となる。
図6に示すように、第1基準球100の高さH1よりも第2基準球200の高さH2を低くすることが好ましい。第2基準球200の中心点の高さh2を正確に保証しなければならない都合上、第2基準球200の高さH2を低くした方が管理しやすい。加えて、支柱210が短い方が線膨張も小さいというメリットもある。
原点ゲージ300を用いた原点校正の手順を説明する。
図7は、原点校正の全体の手順を示すフローチャートである。
まず、原点ゲージ300を回転テーブル4上に設置する(ST100)。このとき、できる限り、台座部310の中心(すなわち第1基準球100)が回転テーブル4の回転軸上にくるようにする。
そして、原点ゲージ300の心出しおよび水平出しを行う(ST120)。すなわち、プローブ14を外径測定姿勢にし(ST110)、台座部310の側面311を測定する。
これにより、原点ゲージ300の偏心および傾斜がわかる。調整つまみ6A、6Bを回してずれを直し、原点ゲージ300の心出しおよび水平出しを正確に行っておく(ST120)。
簡単にだけ説明しておく。
外径測定姿勢のプローブ14で第1基準球100をZ軸方向に走査する(例えば図1を参照されたい)。このとき、X方向変位が最大になる点(Z2)が外径測定姿勢のZ軸基準原点(Z0O)である。
そして、Z軸基準原点(Z0O)の高さで第1基準球100の表面を検出し、そのときのX座標値(Xr1O)を取得する。このX座標値(Xr1O)から第1基準球100の半径(r1)を減じると、外径測定姿勢のX軸基準原点(X0O)となる。
まずは、プローブ14を180度回転させて内径測定姿勢にする(ST300)。そして、第2基準球200が測定範囲内にくるようにする。より具体的には、必要であれば回転テーブル4を回転させ、第2基準球200がX軸線上(のプラス側)にくるようにする(図9参照)。
内径測定姿勢のZ軸原点(Z0I)は、Z0I=Z2−h2+h1、で校正される。
先ほど取得したX方向変位が最大になる点(Z2)に戻り、Z=Z2で第2基準球200を部分円測定する(図10参照)。すなわち、回転テーブル4を回転させながら、X方向変位がピークになるテーブル角度θpをサーチする(ST450)。
内径測定姿勢のX軸原点(X0I)は、X0I=X2+r2−L0、で校正される。
原点ゲージ300は、第1基準球100とは別に第2基準球200を有している。第2基準球200は真円度測定装置1の測定範囲内にあるので、第2基準球を用いて正確に内径測定姿勢の原点校正を行うことができる。つまり、回転テーブル4の回転軸を超えて無理にアーム10を伸ばす必要はなくなるため、アーム10のたわみなどの誤差要因を排除することができる。
上記実施形態では、原点ゲージ300は第1基準球100と第2基準球200との両方を有していたが、内径測定姿勢の校正を専用とする原点ゲージとするのであれば、第1基準球100は無しにして、台座部310に第2基準球200が設けられているだけのシンプルな構成であってもよい。
すでに従来タイプ(例えば図1)の原点ゲージを保有しているユーザにとっては、第1基準球100と第2基準球200との両方が付いた原点ゲージは、第1基準球の部分が冗長であるとも考えられる。
従来タイプ(例えば図1)の原点ゲージを外径測定姿勢および横姿勢の校正用とし、第2基準球200だけを有するタイプの原点ゲージを内径測定姿勢の校正用とし、ワークに応じて使い分けてもよい。
第1実施形態のように第1基準球100と第2基準球200との両方があると、第1基準球の下面を用いた横姿勢の校正時に第2基準球をうまく避けなければならないという手間が少し生じる。この点、それぞれの専用ゲージとしておけば、前記のような手間は生じなくなる。
上記実施形態では、真円度測定装置の原点校正を例示したが、本発明は、回転テーブルを有する形状測定装置(例えば、輪郭測定機、表面粗さ測定機(表面性状測定機)など)の原点校正に広く適用できる。したがって、形状測定装置の測定対象は、外径/内径に限らず、ワークの外側面/内側面である。
ST120以降の校正手順を校正プログラムとし、原点ゲージのパラメータ(r1、r2、Δh、L0)をメモリに格納しておけば、コンピュータ(ホストコンピュータ)による自動制御で形状測定装置の原点校正を自動化できる。
100…第1基準球、110…脚部、120…首部、
200…第2基準球、210…支柱、
300…原点ゲージ、
310…台座部、311…側面、312…上面。
Claims (11)
- 形状測定装置の原点校正方法であって、
前記形状測定装置は、
被測定物を載置するとともにZ軸に平行な軸を回転軸として回転可能な回転テーブルと、
被測定物を検出する測定子を有し、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸のうちのX軸に平行な方向に前記測定子を進退させて、前記測定子により前記被測定物表面に沿った倣い測定を実行する座標測定部と、を備え、前記測定子は、外側測定姿勢と内側測定姿勢とを変更可能であって、
当該原点校正方法は、
円板形状の台座部と、前記台座部の上方且つ前記台座部の中心軸線からずれた位置に配設された基準球とを備えた原点ゲージを前記回転テーブル上に載置し、
前記原点ゲージの心出しおよび水平出しを行い、
前記測定子を前記内側測定姿勢とし、
前記X軸線上であって前記回転テーブルの回転軸よりも前記座標測定部に近い側に前記基準球がくるように前記回転テーブルを回転させ、
前記測定子で前記基準球をZ方向に走査し、
前記測定子のX方向変位が最大になるときのZ座標値Z2を取得し、
このZ座標値Z2を参照してZ軸原点を校正する
ことを特徴とする形状測定装置の原点校正方法。 - 請求項1に記載の形状測定装置の原点校正方法において、
前記測定子のX方向変位が最大になる前記Z座標値Z2の高さで前記測定子を一定として前記回転テーブルを回転させながら前記基準球の表面を検出し、
前記測定子のX方向変位が最大になるときの前記回転テーブルの角度θpを特定し、
前記回転テーブルの角度がθpのときの前記基準球の表面のX座標値X2を取得し、
このX座標値X2を参照してX軸原点を校正する
ことを特徴とする形状測定装置の原点校正方法。 - 形状測定装置の原点を校正するための原点ゲージであって、
台座部と、
前記台座部の上方に配設された第1基準球と、
前記台座部の上方に配設された第2基準球と、有し、
前記台座部は円板形状であって、この台座部の中心軸上に前記第1基準球の中心があり、
前記第2基準球の中心は、前記台座部の中心軸からずれた位置にあり、かつ、前記第1基準球の中心点と前記第2基準球の中心点との相対位置関係が既知である
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3に記載の原点ゲージにおいて、
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線に直交する仮想面に投影したとき、第1基準球と第2基準球とは中心間距離L0が既知である
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3または請求項4に記載の原点ゲージにおいて、
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線上に投影したとき、前記第1基準球の中心と前記第2基準球の中心との高さの差Δhは既知である
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3から請求項5のいずれかに記載の原点ゲージにおいて、
前記第2基準球は、前記台座部の外縁寄りに配設されている
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3から請求項6のいずれかに記載の原点ゲージにおいて、
前記第2基準球の高さは、前記第1基準球の高さよりも低い
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3から請求項7のいずれかに記載の原点ゲージにおいて、
校正対象となる前記形状測定装置は、
被測定物を載置するとともにZ軸に平行な軸を回転軸として回転可能な回転テーブルと、
被測定物を検出する測定子を有し、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸のうちのX軸に平行な方向に前記測定子を進退させて、前記測定子により前記被測定物表面に沿った倣い測定を実行する座標測定部と、を備え、前記測定子は、外側測定姿勢と内側測定姿勢とを変更可能であって、
前記第1基準球は、前記外側測定姿勢の校正用であり、
前記第2基準球は、前記内側測定姿勢の校正用である
ことを特徴とする原点ゲージ。 - 請求項3から請求項8のいずれかに記載の原点ゲージを用いて形状測定装置の原点を校正する形状測定装置の原点校正方法であって、
前記測定子を外径測定姿勢にして前記第1基準球を測定した結果に基づいて外径測定姿勢の原点を校正し、
前記測定子を内径測定姿勢にして前記第2基準球を測定した結果に基づいて内径測定姿勢の原点を校正する
ことを特徴とする形状測定装置の原点校正方法。 - 請求項9に記載の形状測定装置の原点校正方法において、
前記内径測定姿勢の原点は、
前記測定子を内径測定姿勢にして前記第2基準球を測定した結果と、前記第1基準球の中心点と前記第2基準球の中心点との前記相対位置関係と、を用いて校正される
ことを特徴とする形状測定装置の原点校正方法。 - 前記原点ゲージのパラメータとして、
前記第1基準球の半径r1、
前記第2基準球の半径r2、
前記第1基準球と前記第2基準球とを前記台座部の中心軸線に直交する仮想面に投影したときの第1基準球と第2基準球との中心間距離L0、および、
前記第1基準球の中心と前記第2基準球の中心との高さの差Δh、を格納したメモリを有するコンピュータに、
請求項9または請求項10に記載の形状測定装置の原点校正方法を実行させる原点校正プログラム。
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JP2015129738A Active JP6518146B2 (ja) | 2015-06-29 | 2015-06-29 | 形状測定装置の原点ゲージ |
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