JPH01161156A - 回転運動精度の測定方法 - Google Patents
回転運動精度の測定方法Info
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- JPH01161156A JPH01161156A JP31752987A JP31752987A JPH01161156A JP H01161156 A JPH01161156 A JP H01161156A JP 31752987 A JP31752987 A JP 31752987A JP 31752987 A JP31752987 A JP 31752987A JP H01161156 A JPH01161156 A JP H01161156A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 abstract 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
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- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は工作機械等における回転体の回転運動精度を測
定する方法に関ずろ。
定する方法に関ずろ。
〈従来の技術〉
近年、機械加工された部品への要求精度が急速に高まっ
ており、これに伴って工作機械自身にも高い精度が要求
されはしめている。
ており、これに伴って工作機械自身にも高い精度が要求
されはしめている。
加工部品の精度に影響を及ぼず機械精度としては種々の
ものがあるが、非常に重要な要素の1つとして、主軸の
回転運動精度、つまり回転中の振れ回り精度がある。
ものがあるが、非常に重要な要素の1つとして、主軸の
回転運動精度、つまり回転中の振れ回り精度がある。
そのため、高い回転運動精度を有する主軸を製作するこ
と、及び、回転運動精度を正しく評価する技術を確立す
ることが要望されている。
と、及び、回転運動精度を正しく評価する技術を確立す
ることが要望されている。
主軸の回転連動精度を測定するには、従来から各種の方
法が実行されている。その中で最も一般的に実行されて
いる方法を、第3図を参照して説明する。
法が実行されている。その中で最も一般的に実行されて
いる方法を、第3図を参照して説明する。
第3図において、工作機械の主軸6の軸端に測定の基準
対象物として十分な精度を有する鋼球7を取付け、変位
検出N8を鋼球7どの隔たり量を測定するように、不動
の取付治具8a上に載置しである。測定としては、主軸
6の回転に伴って変位検出器8の測定値の変化を調べる
。鋼球7が十分な精度を有しているから、主軸6に振れ
回りがあると測定値を変化させる。従って変位検出器8
の測定値から主軸6の回転運動精度即ち振れ回り精度を
評価することができる。
対象物として十分な精度を有する鋼球7を取付け、変位
検出N8を鋼球7どの隔たり量を測定するように、不動
の取付治具8a上に載置しである。測定としては、主軸
6の回転に伴って変位検出器8の測定値の変化を調べる
。鋼球7が十分な精度を有しているから、主軸6に振れ
回りがあると測定値を変化させる。従って変位検出器8
の測定値から主軸6の回転運動精度即ち振れ回り精度を
評価することができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
第3図に示した従来方法は、測定システムが比較的簡単
であるという利点を有しているが、下記■〜■の欠点が
ある。
であるという利点を有しているが、下記■〜■の欠点が
ある。
■ 高精度の鋼球7を主軸6の軸端に高精度に取付ける
必要がある。
必要がある。
■ 従って、加工物や工具を取付けた実際の加工中には
主軸6の回転連動精度を測定することができない。
主軸6の回転連動精度を測定することができない。
■ また、軸端を利用できない主軸の場合は、測定でき
ない。
ない。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み、鋼球等の基
準対象物を回転体に取付けることなく、実使用状態にお
いても回転体の回転運動精度を高精度に評価できる測定
方法を提供することを目的とする。
準対象物を回転体に取付けることなく、実使用状態にお
いても回転体の回転運動精度を高精度に評価できる測定
方法を提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
本発明による回転運動精度の測定方法は、略円形の断面
を有する回転体の被測定面に対向させて、被測定面の表
面凹凸を測定する3個以上の検出器を、各検出器の検出
感度方向が同一平面上で且つ互いに所定の角度をなして
前記回転体の回転中心近傍で交わるように配置して固定
すること、 前記回転体の回転に伴って、前記各検出器により、回転
体の形状成分、回転体の回転連動精度成分、及び、回転
体の回転中心と前記被測定面の中心とのずれ成分を含む
測定値を一3= 得ること、 前記測定値から回転体の形状成分のみを含む第1の信号
と、回転体の形状成分及び回転運動精度成分を含む第2
の信号とを求めること、 並びに前記第1の信号及び第2の信号から回転体の回転
運動精度を評価することを特徴とする。
を有する回転体の被測定面に対向させて、被測定面の表
面凹凸を測定する3個以上の検出器を、各検出器の検出
感度方向が同一平面上で且つ互いに所定の角度をなして
前記回転体の回転中心近傍で交わるように配置して固定
すること、 前記回転体の回転に伴って、前記各検出器により、回転
体の形状成分、回転体の回転連動精度成分、及び、回転
体の回転中心と前記被測定面の中心とのずれ成分を含む
測定値を一3= 得ること、 前記測定値から回転体の形状成分のみを含む第1の信号
と、回転体の形状成分及び回転運動精度成分を含む第2
の信号とを求めること、 並びに前記第1の信号及び第2の信号から回転体の回転
運動精度を評価することを特徴とする。
く作 用〉
上記構成において、表面凹凸を測定する検出器が3個以
上あるから、良く知られた演算処理を各検出器の測定値
に施すことにより、回転体の形状成分のみを含む第1の
信号を得ることができる。また、同しく良く知られた別
の演算処理により、回転体の形状成分と回転運動精度成
分を含む第2の信号を得ることができる。従って、第1
の信号を用いて第2の信号から回転体の形状成分を除去
することにより、回転運動精度成分のみを含む信号が得
られる。この場合、回転体の形状成分は除去されるから
、形状誤差の影響を受けず(こ回転運動精度を評価でき
る。つまり、鋼球のような高精度の基準対象物を高精度
に測定対象の回転軸、例えば主軸に取付けることなく、
回転軸自身を測定したり、あるいは加工物等を測定対象
の回転軸に装着したままの状態で加工物等を利用して、
回転軸の回転運動精度を把握することができる。
上あるから、良く知られた演算処理を各検出器の測定値
に施すことにより、回転体の形状成分のみを含む第1の
信号を得ることができる。また、同しく良く知られた別
の演算処理により、回転体の形状成分と回転運動精度成
分を含む第2の信号を得ることができる。従って、第1
の信号を用いて第2の信号から回転体の形状成分を除去
することにより、回転運動精度成分のみを含む信号が得
られる。この場合、回転体の形状成分は除去されるから
、形状誤差の影響を受けず(こ回転運動精度を評価でき
る。つまり、鋼球のような高精度の基準対象物を高精度
に測定対象の回転軸、例えば主軸に取付けることなく、
回転軸自身を測定したり、あるいは加工物等を測定対象
の回転軸に装着したままの状態で加工物等を利用して、
回転軸の回転運動精度を把握することができる。
く実 施 例〉
本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
第1図において、曲線4は回転体の被測定面における断
面形状を示し、曲線5は被測定面の中心0′を中心とす
る半径r。の真円を示す。従って、曲線4と曲線5との
差分が被測定面での回転体の真円度形状誤差を表わす。
面形状を示し、曲線5は被測定面の中心0′を中心とす
る半径r。の真円を示す。従って、曲線4と曲線5との
差分が被測定面での回転体の真円度形状誤差を表わす。
3つの変位検出器1,2.3は被測定面の表面凹凸を測
定するものであり、回転体の被測定面4に対向させて不
動の治具(図示省略)上に固定しである。各変位検出器
1,2.3の検出感度方向は、同一平面上で且つ角度a
とβをなして回転体の回転中心の近傍の点Oて交わるよ
うに配置しである。図中、角度a。
定するものであり、回転体の被測定面4に対向させて不
動の治具(図示省略)上に固定しである。各変位検出器
1,2.3の検出感度方向は、同一平面上で且つ角度a
とβをなして回転体の回転中心の近傍の点Oて交わるよ
うに配置しである。図中、角度a。
βば変位検出器1を基準にとっている。なお、第1図で
は一例として接触式の変位検出器の場合を示したが、非
接触式のものでも同様である。
は一例として接触式の変位検出器の場合を示したが、非
接触式のものでも同様である。
第1図の測定系の下で、回転体即ち被測定面4を回転し
、変位検出器1,2,3により各々1回転にわたる表面
凹凸を検出する。
、変位検出器1,2,3により各々1回転にわたる表面
凹凸を検出する。
ここで、回転体が成る角度θ(θ−0〜2π)だけ回転
した時の、各変位検出器x、2,3ての測定値をそオ]
それ y、[θ)、y2(θ)、y、(θ) として考える。
した時の、各変位検出器x、2,3ての測定値をそオ]
それ y、[θ)、y2(θ)、y、(θ) として考える。
また、曲線4即ち被測定面での回転体の断面形状を表わ
す関数h(θ)を、点O′を原点として次式(1)のよ
うに表わして考える。
す関数h(θ)を、点O′を原点として次式(1)のよ
うに表わして考える。
h(θ)=ro44、C,−cno(jθ+’/’、)
式(1)今、測定中の成る瞬間の状態につい
て、例丸ば第1図に示すように回転中に被測定面4の中
心O′が点OからGだけすねた状態について考えると、
各変位検出器1,2,3ての測定値y、(θ)、y2(
θ)、y3(θ)は次式(2] 、 (3) 、 (4
)のようになってし)ろ。
式(1)今、測定中の成る瞬間の状態につい
て、例丸ば第1図に示すように回転中に被測定面4の中
心O′が点OからGだけすねた状態について考えると、
各変位検出器1,2,3ての測定値y、(θ)、y2(
θ)、y3(θ)は次式(2] 、 (3) 、 (4
)のようになってし)ろ。
y工(θl−r。+、冬、C1・(9)(Jθ+ψ、)
十G・(9)φ」−k。
十G・(9)φ」−k。
式2)
%式%(2
式3)
y3[θ]−r。+j C,C5b(、i (θ−β)
+?、)+G 媚φ−β)十に3式4) 各式(2)〜(4)において、右辺第1項及び第2項が
回転体の形状成分の項であり、第3項か回転運動精度成
分及び回転中心と被測定面4の中心0′とのすれ成分に
関する項である。なお、第4項F k、 、 C2,C
3)は変位検出器1゜2.3の取付位置及び電気的オフ
セットにより決まる定数である。
+?、)+G 媚φ−β)十に3式4) 各式(2)〜(4)において、右辺第1項及び第2項が
回転体の形状成分の項であり、第3項か回転運動精度成
分及び回転中心と被測定面4の中心0′とのすれ成分に
関する項である。なお、第4項F k、 、 C2,C
3)は変位検出器1゜2.3の取付位置及び電気的オフ
セットにより決まる定数である。
上記の回転体の1回転にわたって得られた測定値y、(
θ)、y2(θ)、y3(θ)から、良く知られている
2種類の演算処理によって、 ■ 回転体の被測定面の形状成分のみを含む第1の信号
と、 O回転体の被測定面の形状成分及び回転運動精度成分を
含む第2の信号 とを得ることができる。以下、原理説明は割愛するが、
2種類の演算処理の手順の概要を説明する。
θ)、y2(θ)、y3(θ)から、良く知られている
2種類の演算処理によって、 ■ 回転体の被測定面の形状成分のみを含む第1の信号
と、 O回転体の被測定面の形状成分及び回転運動精度成分を
含む第2の信号 とを得ることができる。以下、原理説明は割愛するが、
2種類の演算処理の手順の概要を説明する。
[1]3点法真円度演算法による第1の信号の抽出
(i) 測定系の変位検出器間の角度α、βにによっ
て定まる定数a、bとして、 a = −o謙β/べn(α+β) b=−一がnα/ρIn (α+β) を求める。
て定まる定数a、bとして、 a = −o謙β/べn(α+β) b=−一がnα/ρIn (α+β) を求める。
(11)上記の定数a、bを用いて、3つの変位検出器
1,2,3での測定値y1(θ)、y2(θ)、y3(
θ)を重みを付して加算した値y(θ)として、 y(θ)−= y 、(θ)H−a・y2(θl+b−
y3(θ)を計算する。
1,2,3での測定値y1(θ)、y2(θ)、y3(
θ)を重みを付して加算した値y(θ)として、 y(θ)−= y 、(θ)H−a・y2(θl+b−
y3(θ)を計算する。
011)被測定面4の1回転にわたって計算したy(θ
)(θ−0〜2π)を、フーリエ級数の和の形に変換し
、そのときの(9)2C1n成分の係数F 、G (
j=2,3−)を求める。
)(θ−0〜2π)を、フーリエ級数の和の形に変換し
、そのときの(9)2C1n成分の係数F 、G (
j=2,3−)を求める。
(lψ 求めた係数F、Gを用いることにより、被測定
面4即ち回転体の形状成分h(θ)即ち第1の信号が次
式(5)として求まる。
面4即ち回転体の形状成分h(θ)即ち第1の信号が次
式(5)として求まる。
h(θ)=ro+玉、、U((F; −cno6、−G
、・C1・δ、)−cnoje+(F、・C1nδ、+
G、・隨δ、)・ρ町θ)式5) %式% ] [21半径法真円度演算法による第2のイ:号の抽出 一例として、変位検出器1ての測定値y1(θ)を用い
る場合について説明する。
、・C1・δ、)−cnoje+(F、・C1nδ、+
G、・隨δ、)・ρ町θ)式5) %式% ] [21半径法真円度演算法による第2のイ:号の抽出 一例として、変位検出器1ての測定値y1(θ)を用い
る場合について説明する。
(1) ます、次式(6) 、 (7) 、 (8)
により値s、t。
により値s、t。
Uを求める。
n
5−−Σ y (θ、)・(9)θ1 式(6
)%式% t−−Σ y、(θ、)・かnθ、 式(7)
υ−−Σy、(θ、) 式(8)(11
)真円度形状g、(θ)〆次式(9)で求まる。
)%式% t−−Σ y、(θ、)・かnθ、 式(7)
υ−−Σy、(θ、) 式(8)(11
)真円度形状g、(θ)〆次式(9)で求まる。
g、(θ]= y 、(θ]−(sCMθ十仁ρlnθ
+U) 式(9)ここて、形状g、(θ)の中には、良
く知られているように、回転中心と被測定面の中心との
ずれ量に起因ずろ誤差は含まれないが、回転中心の振れ
回りによる誤差、即ち回転運動精度成分は補正されずに
残っている。
+U) 式(9)ここて、形状g、(θ)の中には、良
く知られているように、回転中心と被測定面の中心との
ずれ量に起因ずろ誤差は含まれないが、回転中心の振れ
回りによる誤差、即ち回転運動精度成分は補正されずに
残っている。
即ちg、(θ)は被測定面4の形状h(θ)、及び、変
位検出器1の検出感度方向の被測定面の振れ回り成分を
含んだ信号である。
位検出器1の検出感度方向の被測定面の振れ回り成分を
含んだ信号である。
伯0 同様に上記fil、 (i)の演算処理を他の変
位検出器2,3での測定値y2(θ)、y3(θ)につ
いても行うことにより、真円度形状g2(θ)、g3(
θ)が求まる。
位検出器2,3での測定値y2(θ)、y3(θ)につ
いても行うことにより、真円度形状g2(θ)、g3(
θ)が求まる。
但し、g2(θ)は被測定面の形状h(θ十α)、及び
、変位検出器2の検出感度方向の被測定面の振れ回り成
分を含んだ信号である。
、変位検出器2の検出感度方向の被測定面の振れ回り成
分を含んだ信号である。
また、g3(θ)は被測定面の形状h(θ−β)、及び
、変位検出器3の検出感度方向の被測定面の振れ回り成
分を含んだ信号である。
、変位検出器3の検出感度方向の被測定面の振れ回り成
分を含んだ信号である。
[31回転運動精度の評価手順
上述した[11の3点法真円度演算法によって得た第1
の信号、即ち被測定面の形状成分h(θ)と、[2]の
半径法真円度演算法によって得た第2の信号、即ちg、
(θ]、 g2(θ)、g、(θ)−11= とから、例えば以下に示す手順により被測定面の回転運
動精度を評価することができる。
の信号、即ち被測定面の形状成分h(θ)と、[2]の
半径法真円度演算法によって得た第2の信号、即ちg、
(θ]、 g2(θ)、g、(θ)−11= とから、例えば以下に示す手順により被測定面の回転運
動精度を評価することができる。
(1)3点法真円度演算法により求めた第1の信号h(
θ)から、それぞれta1及び、−βだけ位相がずれた
信号h(θ十〇)、及びh (θ−β)を求める。これ
ら+、i前式(5)を計算する際に、θをθ十〇とし、
また、θをθ−βとして求めても良い。
θ)から、それぞれta1及び、−βだけ位相がずれた
信号h(θ十〇)、及びh (θ−β)を求める。これ
ら+、i前式(5)を計算する際に、θをθ十〇とし、
また、θをθ−βとして求めても良い。
(11) 次式(log、 CILL f121によ
り、信号g工′(θ)pg2’(θ)、g3′(θ)を
求める。
り、信号g工′(θ)pg2’(θ)、g3′(θ)を
求める。
g1′(θ)−gl(θ)−h(θ) 式(1
0)g2′(θ)=g2(θ)−h(θ十a) −式(
11)g、′(θ]−g、(θ) −h (θ−β)
式(12)各信号g1′(θl、 g2’(θ)、
g3′(θ)はそれぞれ、変位検出器1の検出感度方向
の被測定面の振れ回り成分、変位検出器2′の検出感度
方向の被測定面の振れ回り成分、変位検出器3の検出感
度方向の被測定面の振れ回り成分を表わしている。
0)g2′(θ)=g2(θ)−h(θ十a) −式(
11)g、′(θ]−g、(θ) −h (θ−β)
式(12)各信号g1′(θl、 g2’(θ)、
g3′(θ)はそれぞれ、変位検出器1の検出感度方向
の被測定面の振れ回り成分、変位検出器2′の検出感度
方向の被測定面の振れ回り成分、変位検出器3の検出感
度方向の被測定面の振れ回り成分を表わしている。
(Ilθ 被測定面の振れ回り評価のため、例えば第2
図に示すX、Y直角座標を基準座標系にとれば、回転角
θのときの被測定面の振れ回り量のX、Y軸成分刈θ)
、Y(θ)は次式(taまたは(141で求まる。図中
、Y軸は変位検出器1の検出感度方向としである。
図に示すX、Y直角座標を基準座標系にとれば、回転角
θのときの被測定面の振れ回り量のX、Y軸成分刈θ)
、Y(θ)は次式(taまたは(141で求まる。図中
、Y軸は変位検出器1の検出感度方向としである。
(a) g、’(θ)とg3′(θ)がら求める場合
(b) g 、 ’(θ)とg2′(θ)から求める
場合なお、被測定面の振れ回り量X(θ)、Y(θ)の
評価としては、削成(131,(+4)いずれでも可能
であり、また、これらの平均値として評価することも可
能である。更に、変位検出器の他の組合せによる評価、
例えば変位検出器2,3での測定値がら得た信号g2′
(θ)とg3′(θ)による評価ももちろん可能である
。
(b) g 、 ’(θ)とg2′(θ)から求める
場合なお、被測定面の振れ回り量X(θ)、Y(θ)の
評価としては、削成(131,(+4)いずれでも可能
であり、また、これらの平均値として評価することも可
能である。更に、変位検出器の他の組合せによる評価、
例えば変位検出器2,3での測定値がら得た信号g2′
(θ)とg3′(θ)による評価ももちろん可能である
。
〈発明の効果〉
本発明によれば、測定対象物の形状誤差の影響を受けず
に回転運動精度を評価できるため、鋼球のような高精度
の基準対象物を高精度に測定対象の回転軸に取付けるこ
となく、回転軸自身を測定したり、あるいは加工物を測
定対象の回転軸に装着したままの状態で加工物を利用し
て、回転軸の回転運動精度を把握することができる。
に回転運動精度を評価できるため、鋼球のような高精度
の基準対象物を高精度に測定対象の回転軸に取付けるこ
となく、回転軸自身を測定したり、あるいは加工物を測
定対象の回転軸に装着したままの状態で加工物を利用し
て、回転軸の回転運動精度を把握することができる。
第1図は本発明の一実施例を示す測定系の構成図、第2
図は振れ回り評価の説明図、第3図は従来技術の説明図
である。 図面中、1,2.3は変位検出器、4は回転体の被測定
面の断面形状を示す曲線、5は真円を示す曲線である。 第1図
図は振れ回り評価の説明図、第3図は従来技術の説明図
である。 図面中、1,2.3は変位検出器、4は回転体の被測定
面の断面形状を示す曲線、5は真円を示す曲線である。 第1図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 略円形の断面を有する回転体の被測定面に対向させて、
被測定面の表面凹凸を測定する3個以上の検出器を、各
検出器の検出感度方向が同一平面上で且つ互いに所定の
角度をなして前記回転体の回転中心近傍で交わるように
配置して固定すること、 前記回転体の回転に伴って、前記各検出器により、回転
体の形状成分、回転体の回転運動精度成分、及び、回転
体の回転中心と前記被測定面の中心とのずれ成分を含む
測定値を得ること、前記測定値から回転体の形状成分の
みを含む第1の信号と、回転体の形状成分及び回転運動
精度成分を含む第2の信号とを求めること、並びに前記
第1の信号及び第2の信号から回転体の回転運動精度を
評価することを特徴とする回転運動精度の測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31752987A JPH01161156A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 回転運動精度の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31752987A JPH01161156A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 回転運動精度の測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01161156A true JPH01161156A (ja) | 1989-06-23 |
Family
ID=18089263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31752987A Pending JPH01161156A (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 回転運動精度の測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01161156A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103712545A (zh) * | 2012-10-09 | 2014-04-09 | 首都航天机械公司 | 大直径铆接部段圆度控制及测量工艺方法 |
CN106123838A (zh) * | 2016-07-28 | 2016-11-16 | 无锡乐华自动化科技有限公司 | 电力铁塔钢管圆截面轮廓检测装置 |
CN108267106A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-07-10 | 唐哲敏 | 一种快稳简的圆柱度误差评定方法 |
CN108286957A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-07-17 | 唐哲敏 | 一种快稳简的平面度误差评定方法 |
CN108562258A (zh) * | 2017-12-30 | 2018-09-21 | 唐哲敏 | 一种快稳简的最大内接圆柱直径评定方法 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP31752987A patent/JPH01161156A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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