JPH03128401A - 球面測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は被測定物に形成された球面の曲率半径をΔＩ
ＩＩ定するための球面測定装置に関する。

（従来の技術） 被測定物に形成された球面の曲率半径を測定するには従
来より種々の手段が知られている。たとえば第１の手段
としては三次元７１ｐ１定機によって球表面の任意の複
数の箇所の座陳値を求め、それらの座標値を円の計算式
に代入してその半径を求めるようにした手段がある。

また、第２の手段としてはマイクロメータなどによって
球体の直径を複数箇所測定し、それらの平均値で直径を
求め、また直径の最大差を形状誤差とする手段がある。

さらに、第３の手段としては触針を球の表面に接触させ
、最大径部分をトレースしてその値を二次元座標値とし
、その座標値を円の＝１算式に代入して半径を求め、求
めた半径値の偏差を形状誤差とする手段がある。

しかしながら、上記第１の手段によると、三次元測定機
のＸ、ＹＳＺのそれぞれの軸が高精度で直交することが
要求され、しかも球表面の座標を知るための検出ヘッド
の誤差（再現性）もそのまま７１％１定誤差となるなど
のことがあるため、上記三次元測定機が非常に高価かつ
罠雑になるということがあった。

また、第２の手段によると、球面を中心で切断した場合
の円弧の角度が１８０度以上ないと測定することができ
ず、限られた範囲でしか使えない。

さらに、上記第３の手段によると、部分的な測定データ
を完全な円のデータとして計算するため、わずかな誤差
が拡大され、求められた半径値が実体からかけ離れてし
まうということが多い。さらに、第２の手段と第３の手
段とは、測定に熟練を要するため、作業性が非常に悪く
、しかもＪｌ定誤差が生じやすいなどのことがあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の球面を測定する手段は、三次元測定
機を用いた場合にはその装置が非常に高価かつ複雑とな
り、マイクロメータや触針のトレースで測定するように
したのでは測定に熟練を要するため、作業性が悪く、し
かも測定誤差が生じやすいなどのことがあった。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、比較的簡単な装置で熟練を要するこ
となく高精度に球面のｎ１定を行えるようにした球面Δ
ＰＪ定装蓋装置０（することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）上記課題を解決
するためにこの発明は、被測定物のａｌｌ定される部分
が挿入位置決めされる挿入部が形成された受け座と、上
記挿入部内に先端を臨ませて設けられそれらの先端と上
記挿入部に挿入位置決めされた上記ｍ　ｎＪ定物の測定
される部分との間隔を検出する題数の検出手段と、これ
ら検出手段からの検出信号によって上記被測定物の測定
される部分の曲率半径を求める演算手段とを具備する。

このような構成とすることで被測定物の球面が形成され
た部分を受け座の挿入部に挿入することでその球面の曲
率半径を測定することができるようにした。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図と第２図を参照して
説明する。第１図に示す球面測定装置はベース１を備え
ている。このベース１には取付体２が設けられ、この取
付体２には基台３に垂設された連結部４が連結固定され
ている。

上記基台３は上面が平坦な取付面５に形成され、断面が
ほぼ扇状をなしている。上記取付面５の中央部分には第
２図に示すように四部６が形成され、この四部６は水平
方向の断面形状が円形をなしている。上記取付面５には
下面側の球形部７を上記凹部６に落し込んで受け座８が
接合固定されている。この受け座８の上面中央部には挿
入部９が形成されている。この挿入部９は断面円形で、
下端部が円錐状の位置決め部１１に形成されている。

上記受け座８の上面にはＬ字状のガイド体１２がその一
辺下端を固定して立設されている。このガイド体１２の
上記受け座８と平行な他辺には上記挿入部９と対応する
位置にガイド孔１３が穿設されている。このガイド孔１
３から上記挿入部９へは先端部に側蓋される部分である
球面１４が加工された被測定物１５および先端部に基準
となる曲率半径で球面が形成されたマスタゲージ（図示
せず）が後述するように選択的に挿入されるようになっ
ている。上記挿入部９に挿入された被測定物１５あるい
はマスタゲージの先端部は上記挿入部９の位置決め部１
１の円錐面に当接させることによってＸ、Ｙ、Ｚ方向の
位置決めがなされるようになっている。

上記ガイド体１２の上方には加圧装置としての油圧シリ
ンダ１６が配置されている。この油圧シリンダ１６のロ
ッド１６ａには押圧体１６ｂが設けられ、この押圧体１
６ｂによって上記挿入部９に先端部を挿入した被測定物
１５あるいはマスクゲージの後端が加圧される。それに
よって、これらの先端部が挿入部９の位置決め部１１に
対して一定の状態となるよう加圧保持される。

上記基台３には第１図に矢印Ｘで示す方向と、このＸ方
向と直交するＹ方向（Ｘ方向のみ図示）とに沿ってそれ
ぞれ所定間隔で第１の取付孔１７が各方向に約１２０度
の範囲にわたって放射状に穿設されている。これら第１
の取付孔１７の先端は上記四部６に連通している。この
凹部６に球形部７を落し込んで取付けられた上記受け座
８には、一端を上記第１の取付孔１７と対応させ、他端
を上記挿入部９に連通させた第２の取付孔１８が穿設さ
れている。上記第１の取付孔１７と第２の取付孔１８と
は、マスタゲージの先端部を上記挿入部９に挿入して位
置決めすると、その先端球形部の中心に指向するよう方
向が設定されている。

上記第１の取付孔１７にはそれぞれ検出手段としての電
気マイクロメータ１９が挿入され、各電気マイクロメー
タ１９は基台３の外面に設けられたホルダ２１によって
それぞれ保持固定されている。各電気マイクロメータ１
つの先端部に設けられた検知部２２は上記第２の取付孔
１８に挿通され、それによって上記挿入部９に臨んでい
る。したかって、各電気マイクロメータ１９の検知部２
２は、挿入部９に挿入されて位置決めされたマスターゲ
ージあるいは被測定物１５の先端部表面までの距離を測
定することができるようになっている。

上記各電気マイクロメータ１９の検知部２２によって測
定された測定値は増幅回路装置２３に入力される。この
増幅回路装置２３には、ここで増幅された電気マイクロ
メータ１９からの測定値を演算処理するデイスプレィ付
きの計算装置２４が接続され、この計算装置２４にはプ
リンタ２５が接続されている。

つぎに、上記構成の球面測定装置によって被測定物１５
の先端部に形成された球面１４を測定する手順を説明す
る。まず、マスタゲージの先端部をガイド体１２のガイ
ド孔１３から受け座８に形成された挿入部９に挿入した
ならば、油圧シリンダ１６を作動させて上記マスタゲー
ジを所定の圧力で押圧保持する。それによって、マスク
ゲージの先端部を位置決め部１１に圧接させてＸ、Ｙ。

Ｚ方向の位置決めをする。そして、その状態で各電気マ
イクロメータ１９によりそれらの検知部２２からマスク
ゲージの下端部に形成された球面の表面までの距離を検
出すると、それらの検出値が基準値として計算装置２４
に記憶される。

つぎに、挿入部９にマスタゲージに代わり被測定物１．
５の球面１４が加工された先端部を挿入したならば、油
圧シリンダ１６の抑圧体１６ｂで加圧して位置決め保持
する。その状態で各電気マイクロメータ１つの検知部２
２から上記球面１４までの距離を測定すると、その測定
値が増幅回路装置２３を介して計算装置２４へ入力され
、ここでマスクゲージの球面を測定したときの基準値と
比較される。それによって、測定値と基準値との偏差が
検出され、その偏差から最小二乗法によって被測定物１
５の球１ｊ１４の曲率半径が求めるられることになる。

また、基準値と検出値との偏差の最大値と最小値との差
によって被測定物１５の球面１４の輪郭度を求めること
ができる。

上記計算装置２４は上述したように被測定物１５の球面
１４の曲率半径を演算すると同時に、その値が許容の範
囲内であるか否やかを判定して計算装置２４のデイスプ
レィに表示され、またプリンタ２５からプリントアウト
される。したがって、球面１４の測定結果を一目で判別
することができる。

この発明は上記一実施例に限定されず、たとえばセンサ
ーとしては電気マイクロメータに代わり光センサーや静
電容量センサーなどであってもよく、要は被測定物の表
面までの距離をＤＩ定することができればよい。

また、被測定物の両端部に球面が形成されている場合、
一対の球面測定装置を離間対向させて配置し、各測定装
置の挿入部にそれぞれ球面が形成された被測定物の端部
を挿入すれば、両端の球面を同時に測定することができ
る。

また、受け座の挿入部に先端を臨ませて設けられるセン
サーの配置を変えることによって円弧の角度が１８０度
以下の小さな球面、たとえば９０度程度の球面であって
も測定することができ、逆に１８０度以上の球面であっ
ても測定が可能となる。

第３図はこの発明の他の実施例を示す。つまり、この実
施例は被測定物１５に形成された被測定形状が同図中鎖
線で示す被測定物１５の球面１４に対して大き（異なる
ｎ」定面１４ａを有する場合で、このような場合は測定
面１４ａを同図にａ、ｂ。

Ｃで示すように曲率半径が大きく異なる３つの範囲に分
割して測定すれば、これらの測定値がら測定面１４ａの
形状をほぼ特定することができる。

なお、各範囲ａ、ｂＳｃの曲率半径はａｒｃ＞ｂである
。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、受け座に被７Ｉｐｊ定物
の測定される部分が挿入されて位置決めされる挿入部を
形成し、この挿入部に挿入されて位置決めされた上記ｉ
’１ｌｌｌ定される部分との間隔を上記挿入部に先端を
臨ませて設けられた複数の検出手段によって検出し、各
検出手段からの検出値で上記球面の曲率半径を演算する
ようにした。したがって、従来の三次元測定機に比べて
構成が簡単であり、しかも被測定物の球面が形成された
部分を上記挿入部に挿入するだけでよいから、そのａＰ
ｊ定作業を熟練を要することなく容易かつ確実に行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
装置全体の概略的構成図、第２図は受け座に形成された
挿入部の部分の拡大断面図、第３図は披１１１１１定物
の彼４１す定形状か球面と大きく異なる場合の１ｌｌｌ
＋定方法の説明図である。 ８・・・受け座、９・・・挿入部、１４・・・球面、１
５・・・被測定物、１つ・・・電気マイクロメータ（セ
ンサー）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被測定物の測定される部分が挿入位置決めされる挿入
   部が形成された受け座と、上記挿入部内に先端を臨ませ
   て設けられそれらの先端と上記挿入部に挿入位置決めさ
   れた上記被測定物の測定される部分との間隔を検出する
   複数の検出手段と、これら検出手段からの検出信号によ
   って上記被測定物の測定される部分の曲率半径を求める
   演算手段とを具備したことを特徴とする球面測定装置。