JPH039209A - 位置決め装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、被測定物が円柱、球体といった回転体でそ
の回転体を回転の中心軸を軸として回転させて回転方向
の表面粗さを測定する際に、被測定回転体と表面粗さ測
定手段との相対位置を位置決めする位置決め装置に関す
る。

は、従来、まず最初に表面粗さ検出の方向と被測定回転
体の同心軸とがほぼ一致していると考えられる状態で被
測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置を位置決め
し、次に表面粗さ測定手段と被測定回転体とを回転の中
心軸と直交する正逆の方向にズラして相対位置を移動さ
せ、その移動の際に測定して得られる静止状態の被測定
回転体の検出器に対応する部位の面高さに基づいて測定
手段の表面粗さ検出の方向と被測定回転体の同心方向と
が一致する、もしくは一致した状態に極めて近い状態を
求めることによって、被測定回転体と表面粗さ測定手段
との相対位置を決めていた。

［従来の技術］ 円柱、円筒体、球体といった回転体の回転方向の表面粗
さを測定する際には、表面粗さ検出の方向が被測定回転
体の向心力向と一致するように、被測定回転体と表面粗
さ測定手段との相対位置を位置決めすることが大切であ
る。

被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置［発明が
解決しようとする課題］ 従来の被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置の
位置決めでは、位置決めの試行に多くの時間や手間がか
かり、短時間で簡単に位置決め状態を得るには熟練を要
するという問題がある。又、測定が接触式の場合では試
行が多いと被測定回転体をその多い分だけ傷つけて、真
の被測定表面粗さを得ることがより損われるという問題
がある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、被
測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置の位置決め
を熟練を必要とせずに簡便に短時間でおこない、得る方
法及び装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、まず最初に移動手段を作動させて被測定回
転体と表面粗さ測定手段との相対位置を特定距離だけづ
つ移動させることによって、被測定回転体と表面粗さ測
定手段との連続する二つの相対位置において検出した前
ステップの面高さが後ステップの面高さよりも高いもし
くは等しくなる状態を得、次に被測定回転体と表面粗さ
測定手段との連続する二つの相対位置における検出の各
面高さのうちより高い相対位置をとるように移動距離を
前記特定距離よりも短い値で移動手段を作動させるよう
に構成された位置決め装置である。

その詳細な方法の構成は、被測定物が円柱、球体といっ
た回転体であって、その被測定回転体を回転させ且つ表
面粗さ測定手段を固定側として被測定回転体の回転する
方向の表面粗さを測定する際に、被測定回転体と表面粗
さ測定手段との相対位置を位置決めする位置決め装置で
あって、被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置
を被測定回転体の回転の中心軸に対して直交する方向に
移動させ得る移動手段と、被測定回転体の平均的な半径
とその被測定回転体の表面粗さのレンジとの積を二倍し
、その値を二分の一乗して得られる値より実質的に僅か
に大きな値である特定距離、及び相対位置が位置決めさ
れた表面粗さ測定手段の検出部に対応する被測定回転体
の部位における面高さを記憶する記憶部と、その記憶部
に記憶されている面高さと表面粗さ測定手段が測定する
被測定回転体の面高さの比較をおこなう演算部と、被測
定回転体と表面粗さ測定手段とがある特定の相対位置に
位置決めされてその際の面高さが測定されると、前記特
定の相対位置から被測定回転体と表面粗さ測定手段との
相対位置を前記特定距離だけ移動させ、続いてその移動
の後の面高さが測定されるとその連続する二つの相対位
置におけるそれぞれの面高さを演算部が比較し、被測定
回転体と表面粗さ測定手段との連続する二つの相対位置
における前ステップの面高さが後ステップの面高さより
も高いもしくは等しくなるまで移動手段及び演算部にそ
れぞれ繰返して作動をおこなわすための制御信号を出力
し、その後更に移動手段の移動距離を前記特定距離より
短いものにして相対位置の移動と面高さの比較を繰返し
て、被測定回転体と表面粗さ測定手段との連続する二つ
の相対位置において、前後ステップの各面高さの比較結
果に基づき面高さがより高い相対位置をとり得るように
、移動手段及び演算手段にそれぞれ制御信号を出力する
制御部を備えてなる位置決め装置である。

尚、被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置を移
動させる際の特定距離は、被測定回転体の平均的な半径
と表面粗さのレンジとの積を二倍し、その値を二分の一
乗して得られる値より実質的に僅かに大きい値とあるが
、実質的に僅かに大きいとは被測定回転体の平均的な半
径と表面粗さのレンジとの積を二倍した値を二分の一乗
して得られる値が不等号のみが成立つ臨界的な値である
ことを意味する。

又、以下において、特定距離の持つ意味を説明する。つ
まり、まず、被測定回転体の同心軸に表面粗さ測定装置
の検出方向がより近い位置となるように相対位置の移動
をおこなう際に、移動の距離が大き過ぎて表面粗さ測定
手段の検出方向が被測定回転体の向心軸の位置を越えて
移動前に比べて向心軸からより遠い位置となっては移動
そのものが意味を持たないことになるから、移動の距離
は小さいのが望ましい。

次に、第４図に示すように被測定回転体７ａの平均半径
がＲであって、且つ表面粗さのレンジがｄであり、加え
て表面粗さの検出方向が上下方向である際に、被測定回
転体７ａの回転の中心から最も内側に位置する点Ｐ（χ
、ｉρ丁＝７１７−Ｒ）から、被測定回転体７ａの回転
の中心から最も外側に位置し、しかも被測定回転体７ａ
の上下方向に伸びる同心軸ｙに対して点Ｐより遠い位置
にある点Ｑ（χ＋χ。１　　＋ｄ　　−χ＋χ。−Ｒ）
に最短となる特定距離χ。（〉０）だけ水平方向に移動
した時においても、点Ｐの高さが点Ｑの高さより高くな
り得る場合を考えてみる。この関係を、不等式であられ
すと、次式が得られる。

ｆ丁可了Ｙ］７−Ｒ〉　　十　　−χ＋χ。−Ｒこの不
等式を特定距離χ。について解くと、χ０〉−χ＋ＪＴ
耳Ｔ可　（χ〉０）が得られる。

ここで、ｆ（χ戸ＪＴ「■７７−χと定義すると、次式
を得る。

χ。＞　ｆ（χ） 又、ｆ（χ）の増減を調べるために両辺を微分して、次
式を得る。

ｆ’（χ）・χ／ＪＭゴ１７−１ ところで、χ〈ｆ丁ゴロ７であることよりχ／ｆ■コ］
７＜　１であり、全てのχに対してｆ’（χ）は常に負
であることよりｆ（χ）は減少関数である。

よって、点Ｐが少なくとも向心軸ｙ上にある場合までを
高低差判定の要請範囲とするならば、ｆ（χ）はχ：０
の場合に臨界的に最大値をとることになる。

従って、求めるχの最小値については、次の関係を得る
。

χ。＞ｆ（０）＝、／ＴＦ”ゴ つまり、求める距離χは、臨界的に、／’ＴＦ７をとる
のが妥当となる。

加えて、特定距離は、予め被測定回転体の半径及び表面
粗さのレンジが例えば経験等によって知られている場合
では、その知られている二つの値から適当と考えられる
値を想定して与えることができる。又、被測定回転体の
表面粗さのレンジの凡その値を上記表面粗さ測定手段に
よって、被測定回転体の半径をノギスやマイクロメータ
といった測長機器によってそれぞれ求め、求めた値に基
づいて特定距離を与えることができる。

又、移動距離が特定距離よりも短い値である第二の移動
プロセス以降においては、具体的には、その短い移動距
離の値として特定距離を二分の−ずつ減少させた値であ
って、且つ少なくとも各移動プロセスの最初の移動の方
向が、前段階移動プロセスの最後の移動の方向と逆方向
である移動が挙げられる。つまり、第二の移動プロセス
の最初の移動距離を特定距離の二分の−とし、それ以降
の移動プロセスの移動距離を順次に二分の−ずつ減少さ
せた値とし、しかも移動プロセスが変わるたびに移動の
方向が逆になるのである。

ところで、第一の移動ステップにおける最後の移動及び
最後から二番目の移動によって得られる二つの相対位置
の間に検出方向が向心方向と一致する相対位置があるか
ら、第二の移動ステップの移動によって検出方向が同心
方向により近い状態となる被測定回転体と表面粗さ測定
手段との相対位置をとることができる。

［作用］ 移動手段は、まず最初に被測定回転体と表面粗さ測定装
置との相対位置を特定距離ずつだけ移動することによっ
て、その相対位置に表面粗さ測定装置の検出方向が回心
方向と一致する相対位置を間に挟む連続する二つの相対
位置を取らせ、然る後に前記特定距離よりも短い距離で
相対位置を移動することによって、面高さのより高い相
対位置を取らせる。

［実施例］ この発明を、第１〜３図に示す実施例に基づき詳述する
。しかし、この実施例によって、この発明が限定される
ものではない。

位置決め装置１は第１図に示すように、表面粗さ測定装
置２に組込まれている。

表面粗さ測定装置２は、接触タイプの表面粗さ測定手段
３と、表面粗さ測定手段３を水平前後方向である矢印Ａ
方向に移動させ得る移動手段４と、移動手段４を上下方
向である矢印Ｂ方向にスライドさせ得るスライド手段５
と、表面粗さ測定手段３が検出する値を所定の形に演算
表示する演算表示手段６と、表面粗さ測定手段３に対し
て被測定回転体７の被測定部位が連続的に移動するよう
に被測定回転体である球体７を回転駆動するための回転
駆動手段８と、基台９とを備えて構成されている。

表面粗さ測定手段３は、回転駆動手段８によって回転駆
動されている被測定回転体７がその回転の中心軸にそっ
て揺動する際に、球体７に当接する二つのスキッド（図
示省略）がその揺動に追従するように、表面粗さ測定手
段本体１０に対して揺動可能で前記二つのスキッドを保
持するノーズピース１１が備えられている。

移動手段４は、出力モータ１２と出力モータ１２で作動
するボールネジ１３と、ガイド部材１４と、ボールネジ
１３のナツト側に連結され、且つガイド部材１４に案内
されて矢印Ａ方向に移動するスライダ１５と、スライダ
１５に一体化し表面粗さ測定手段３を保持するホルダ１
６とが備えられている。

スライド手段５は、基台９に垂直上方に立設された支柱
１７と、支柱１７の上下方向（矢印Ｂ方向）にスライド
するリフト１８と、リフト１８をスライドさせるための
出力モータ１９及びボールネジ２０とを備えて構成され
ている。

演算表示手段６には、演算部２１と、制御部２２と、記
憶部２３と、液晶表示部２４及びプリンタ２５が備えら
れている。記憶部２３には、移動手段４の移動する距離
が記憶される。演算表示手段６の上面には、操作パネル
２６が配設されている。

回転駆動手段８は、出力モータ２７と、被測定回転体を
載置支持して回転するローラ２８，２９と、出力モータ
２７の回転駆動力をローラ２８２９に摩擦伝動によって
伝える摩擦伝動手段（図示省略）を備えて構成されてい
る。３０は、被測定回転体が球体である際にその球体を
所定位置で回転させるためのクビレ部である。

以下において、位置決め装置１を用いて、球体７に対す
る表面粗さ測定手段３の相対位置を決める位置決め方法
を説明する。

まず、球体７を、回転駆動手段８のローラ２８とローラ
２９のクビレ部３０に載置する。この状態で球体７を載
置した回転駆動手段８を、ローラ２８．２９の軸方向と
表面粗さ測定手段３の伸長方向とが直交し、且つ表面粗
さ測定手段３の検出部（図示省略）が球体７のほぼ頂点
の上方に位置するように位置決めする。

次に、操作パネル２６を操作して、表面粗さ測定装置２
の作動をスタートさせる。このスタートによって、制御
部２２が出力モータ１９に出力開始のための制御信号を
、移動手段４に移動方向が矢印入方向後方（第２図にお
いて、矢印Ａ右方向）になるための制御信号をそれぞれ
送る。出力モータ１９の出力によってスライド手段５が
作動し、移動手段４に保持されている表面粗さ測定手段
３は矢印Ｂ方向下方にスライドする。スライドして下降
して来た表面粗さ測定手段３の検出部が球体７に接触す
ると、表面粗さ測定手段３はこの接触したことを検出信
号で演算部２１を介して制御部２２に送り、その検出信
号を受けた制御部２２は出力モータ１９に出力停止の制
御信号を送る。制御信号を受けてスライド手段５が停止
すると、測定者は表面粗さ測定手段３の検出方向が鉛直
方向となるように表面粗さ測定手段３の高さ位置を調整
する。ここで、表面粗さ測定手段３の矢印Ｂ方向の位置
は決められた状態になる。又、この時、表面粗さ測定手
段３の検出部は球体７に接触しているが、表面粗さ測定
手段３がこの接触している球体７の部位の第一の面高さ
を検出（測定）する。

尚、表面粗さ測定手段３が矢印Ｂ方向に位置決めされた
際に、検出結果が表面粗さ測定手段３の検出可能なレン
ジ外にある場合には、制御部２２は液晶表示部２４にオ
ーバーレンジの表示をするための制御信号を送る。液晶
表示部２４にオーバーレンジの表示がでると、制御部２
２は演算部２１、記憶部２３及び移動手段４に作動スト
ラフの制御信号を送る。一方、測定者はスライド手段５
を作動させ、その後表面粗さ測定手段３と回転駆動手段
８との矢印入方向の相対位置を調節して表面粗さ測定手
段３がオーバーレンジとならない位置に位置決めし、表
面粗さ測定装置２を再スタートさせる。

表面粗さ測定手段３が検出した球体７面高さが検出可能
なレンジ内にある場合には、制御部２２は、記憶部２３
か第一の面高さを記憶するための制御信号を、演算部２
１及び記憶部２３に出力する。

続いて、制御部２２が、表面粗さ測定手段３を矢印Ａ方
向後方（第２図において、矢印Ａ右方向）に第一の特定
距離だけ移動させるための制御信号を、移動手段４の出
力モータ１２に送る。尚、第一の特定距離とは、球体７
の平均的な半径と球体７の表面粗さのレンジとの積を二
倍し、その値を二分の一乗して得られる値より実質的に
僅かに大きな値である。

移動手段４が移動すると制御部２２は、記憶部２３がそ
の移動の回数、つまり出力モータ１２の出力回数を記憶
するための制御信号を、記憶部２３に送る。

制御信号に基づく移動手段４の作動により表面粗さ測定
手段３が矢印Ａ方向後方に第一の特定距離だけ移動する
と、表面粗さ測定手段３の検出部がこの移動後に接触す
る球体７の部位の第二の面高さを測定し、更に制御部２
２の作動によってその測定で得られた第二の面高さは演
算部２１に送られる。

ここで、演算部２１は第一の面高さと第二の面高さを比
較し、その比較結果を信号で制御部２２に送る。

制御部２２は、演算部２１からの比較結果に基づき、第
二の面高さが第一の面高さより高い場合には検出値が検
出可能なレンジ内にあるか否かを判断するステップ以降
を繰返させるための制御信号を出力する。他方、第一の
面高さが第二の面高さより高いもしくは等しい場合には
、表面粗さ測定手段３の移動方向を反転、つまり矢印Ａ
方向前方（第二図において、矢印Ａ左方向）に移動させ
るための制御信号を移動手段４に送り、続いて移動手段
４の作動回数を確認するための制御信号を記憶部２３に
送る。

ここで、移動手段４の作動回数が１であるならば、制御
部２２は、検出値が検出可能なレンジ内にあるか否かを
判断するステップ以降を繰返させるための制御信号を、
移動手段４、演算部２１及び記憶部２３に送る。他方、
移動手段４の作動回数が２以上ならば、表面粗さ測定手
段３を前記特定距離の半分の距離である第二の特定距離
だけ移動させるための制御信号を、移動手段４に送る。

移動手段４が表面粗さ測定手段３を第二の特定距離だけ
移動すると、表面粗さ測定手段３はその状態に対応する
被測定回転体７の面高さを測定し、その値を演算部２１
に送る。ここで制御部２２は、この送られて来た値と、
第二の特定距離だけ移動する前の被測定回転体７の面高
さとを比較させるための制御信号を、演算部２１に送る
。

ここで、表面粗さ測定手段３が第二の移動距離だけ移動
した後の面高さが移動する前の面高さより高い場合には
、検出値が検出可能なレンジ内にあるか否かを判断する
ステップ以降を繰返させるための制御信号を、制御部２
２が移動手段４、演算部２１及び記憶部２３に送る。他
方、表面粗さ測定手段３が第二の移動距離だけ移動する
前の面高さが移動した後の面高さより高い、もしくは等
しい場合には、被測定回転体７と表面粗さ測定手段３と
の相対位置の位置決めが終了したことを表示させるため
の制御信号を、制御部２２が演算表示手段６の液晶表示
部２４に送る。

以上の作動によって、表面粗さ測定手段３の検出方向が
球体７の向心軸と一致、もしくは一致していると言って
よいほど近傍となる表面粗さ測定手段３と球体７との相
対位置が得られる。

そうして、この相対位置の位置決めにおいても、熟練を
必要とせず簡便におこなうことができる。

又、球体７を必要以上にトレースすることはなく、元の
表面性状をより保つことが可能になっている。

上記の実施例において、表面粗さ測定装置２では表面粗
さ測定手段３が接触タイプのものであるが、この発明は
非接触タイプのものであってもよい。

又、位置決め装置１では、第二の移動プロセス以降は移
動手段４の移動距離を二分の−ずつ減少させる構成にな
っているが、例えば十分の−ずつ減少させるといったよ
うに他の値であってもよい。

加えて、実施例では被測定回転体が球体であるが、他に
円筒、丸棒、円柱といったものであってもよい。

［発明の効果］ この発明によれば、検出方向を被測定回転体の向心軸に
一致させる、もしくは一致していると言ってよいほどに
近い位置とさせ得るように被測定回転体と表面粗さ測定
装置との相対位置を移動して位置決めする際に、その相
対位置の移動を特定の距離だけづつおこなわせる構成と
したことにより、熟練を必要とせずに簡便に目的とする
相対位置を得ることができるという効果が得られている
。

又、表面粗さ測定手段が接触タイプの場合では、被測定
回転体を必要以上にトレースすることがないから、その
被測定回転体を必要以上に傷つけることがなく測定後に
おいても表面性状をよく保たせるという効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の位置決め装置の実施例の一部切り欠
を含む斜視図、第２図はこの実施例の構成説明図、第３
図はこの実施例の作動を説明するフローチャー１・、第
４図はこの発明の特定距離の由来を示す構成説明図であ
る。 １・・・位置決め装置、 ２・・・表面粗さ測定装置、３・・・表面粗さ測定手段
、４・・・移動手段、　　　　５・・・スライド手段、
６・・・演算表示部、　　　７・・・球体（被測定回転
体） ８・・・回転駆動手段、　　２１・・・演算部、２２・
・・制御部、　　　　２３・・・記憶部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定物が円柱、球体といった回転体であって、そ
   の被測定回転体を回転させ且つ表面粗さ測定手段を固定
   側として被測定回転体の回転する方向の表面粗さを測定
   する際に、被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位
   置を位置決めする位置決め装置であって、 被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置を被測定
   回転体の回転の中心軸に対して直交する方向に移動させ
   得る移動手段と、被測定回転体の平均的な半径とその被
   測定回転体の表面粗さのレンジとの積を二倍し、その値
   を二分の一乗して得られる値より実質的に僅かに大きな
   値である特定距離、及び相対位置が位置決めされた表面
   粗さ測定手段の検出部に対応する被測定回転体の部位に
   おける面高さを記憶する記憶部と、その記憶部に記憶さ
   れている面高さと表面粗さ測定手段が測定する被測定回
   転体の面高さの比較をおこなう演算部と、被測定回転体
   と表面粗さ測定手段とがある特定の相対位置に位置決め
   されてその際の面高さが測定されると、前記特定の相対
   位置から被測定回転体と表面粗さ測定手段との相対位置
   を前記特定距離だけ移動させ、続いてその移動の後の面
   高さが測定されるとその連続する二つの相対位置におけ
   るそれぞれの面高さを演算部が比較し、被測定回転体と
   表面粗さ測定手段との連続する二つの相対位置における
   前ステップの面高さが後ステップの面高さよりも高いも
   しくは等しくなるまで移動手段及び演算部にそれぞれ繰
   返して作動をおこなわすための制御信号を出力し、その
   後更に移動手段の移動距離を前記特定距離より短いもの
   にして相対位置の移動と面高さの比較を繰返して、被測
   定回転体と表面粗さ測定手段との連続する二つの相対位
   置において、前後ステップの各面高さの比較結果に基づ
   き面高さがより高い相対位置をとり得るように、移動手
   段及び演算手段にそれぞれ制御信号を出力する制御部を
   備えてなる位置決め装置。