JPH05642B2 - - Google Patents
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- JPH05642B2 JPH05642B2 JP31019686A JP31019686A JPH05642B2 JP H05642 B2 JPH05642 B2 JP H05642B2 JP 31019686 A JP31019686 A JP 31019686A JP 31019686 A JP31019686 A JP 31019686A JP H05642 B2 JPH05642 B2 JP H05642B2
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- optical path
- cube prism
- measurement
- measuring
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 10
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003462 Bender reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は工作機械等の回転軸の回転精度を測
定するための測定装置に関するものある。
定するための測定装置に関するものある。
近年の精密機械工業、精密光学工業の分野にお
ける要求加工精度の高まりに伴い、超精密工作機
械の開発が盛んに試みられるようになつてきた。
ける要求加工精度の高まりに伴い、超精密工作機
械の開発が盛んに試みられるようになつてきた。
超精密工作機械においては回転軸は最も重要な
構成要素であり、回転軸の性能のいかんにより加
工面の形状精度、表面粗さの程度が決定されると
いつても過言ではないので、回転軸を製作し、そ
の回転精度を正しく評価する技術の確立が要請さ
れている。
構成要素であり、回転軸の性能のいかんにより加
工面の形状精度、表面粗さの程度が決定されると
いつても過言ではないので、回転軸を製作し、そ
の回転精度を正しく評価する技術の確立が要請さ
れている。
また研削盤等の工作機械においても、主軸の回
転精度が被削材の加工精度と密接な関連をもつた
め、主軸の回転精度を向上させるために多くの努
力が払われてきており、またこれに伴つて主軸の
回転精度を測定し主軸の回転精度が良くなるよう
に設計に反映させることが必要とされる。
転精度が被削材の加工精度と密接な関連をもつた
め、主軸の回転精度を向上させるために多くの努
力が払われてきており、またこれに伴つて主軸の
回転精度を測定し主軸の回転精度が良くなるよう
に設計に反映させることが必要とされる。
［従来の技術］
主軸の回転精度を測定する技術としては従来か
ら各種のものが開発されてきているが、例えば、
マスターボールの変位を変位計によつて測定する
回転精度測定法や３点法回転精度測定法（特開昭
60−111913号公報参照）がある。
ら各種のものが開発されてきているが、例えば、
マスターボールの変位を変位計によつて測定する
回転精度測定法や３点法回転精度測定法（特開昭
60−111913号公報参照）がある。
［発明が解決しようとする問題点］
しかるに、これら従来の測定法はいずれもマス
ター（球等）を被測定回転軸端にとりつけ、これ
に変位計等を近接させて回転誤差によつて生ずる
マスターの変位量を検出し、その検出した変位量
の中のマスターの形状成分を分離して回転誤差を
求めるものであるために、計測のためにマスター
を用意することが必要であり、かつ被測定回転軸
端のマスターに１〜３台の変位計を接近させて配
置しなければならず、加工空間がこれら変位計や
その取付台等により占拠されて、加工作業が著し
く妨げられる結果となり、インプロセス測定が困
難であつた。
ター（球等）を被測定回転軸端にとりつけ、これ
に変位計等を近接させて回転誤差によつて生ずる
マスターの変位量を検出し、その検出した変位量
の中のマスターの形状成分を分離して回転誤差を
求めるものであるために、計測のためにマスター
を用意することが必要であり、かつ被測定回転軸
端のマスターに１〜３台の変位計を接近させて配
置しなければならず、加工空間がこれら変位計や
その取付台等により占拠されて、加工作業が著し
く妨げられる結果となり、インプロセス測定が困
難であつた。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、測定にマスターを必要とすることな
く、従つてマスターの形状成分を考慮する必要が
なく、更に、加工空間を測定機器等で占拠するこ
とがなく、また加工の妨げとなることなく、イン
プロセス測定が容易な回転誤差の測定方法を提供
することを目的とするものである。
のであつて、測定にマスターを必要とすることな
く、従つてマスターの形状成分を考慮する必要が
なく、更に、加工空間を測定機器等で占拠するこ
とがなく、また加工の妨げとなることなく、イン
プロセス測定が容易な回転誤差の測定方法を提供
することを目的とするものである。
(ロ) 発明の構成
［問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の回転軸の回転
誤差のインプロセス測定法は、被測定回転軸にコ
ーナーキユーブプリズムを取り付け、被測定回転
軸の軸方向に対して傾斜した光軸を形成する２つ
のレーザ干渉計で、コーナーキユーブプリズムと
それぞれのレーザ干渉計との間の光路長の変化量
を検出し、両光路長の変化量から回転誤差を求め
ることを特徴としている。
誤差のインプロセス測定法は、被測定回転軸にコ
ーナーキユーブプリズムを取り付け、被測定回転
軸の軸方向に対して傾斜した光軸を形成する２つ
のレーザ干渉計で、コーナーキユーブプリズムと
それぞれのレーザ干渉計との間の光路長の変化量
を検出し、両光路長の変化量から回転誤差を求め
ることを特徴としている。
以下、この発明の詳細をその一実施例において
使用する測定装置とともに説明する。
使用する測定装置とともに説明する。
第１図は研削盤の砥石部を示しており、研削盤
１は主軸２の先端に砥石３を取り付けている。こ
の主軸２がこの発明の測定法によつて軸方向の回
転誤差（アキシヤルモーシヨン）及び半径方向の
回転誤差（ラジアルモーシヨン）が測定される被
測定体である。主軸２の先端にはコーナーキユー
ブプリズム１１が反射面を前方（紙面の右方向）
に向けて取付けられている。コーナーキユーブプ
リズム１１の中心５は主軸２の中心と一致してい
る。４は被削材である。コーナーキユーブプリズ
ム１１は第２図に示す測定装置１０の光学系の一
部材を構成している。測定装置１０は第２図に示
すように、測定光学系１２，１３及び１４とビー
ム生成光学系１８とを備えている。
１は主軸２の先端に砥石３を取り付けている。こ
の主軸２がこの発明の測定法によつて軸方向の回
転誤差（アキシヤルモーシヨン）及び半径方向の
回転誤差（ラジアルモーシヨン）が測定される被
測定体である。主軸２の先端にはコーナーキユー
ブプリズム１１が反射面を前方（紙面の右方向）
に向けて取付けられている。コーナーキユーブプ
リズム１１の中心５は主軸２の中心と一致してい
る。４は被削材である。コーナーキユーブプリズ
ム１１は第２図に示す測定装置１０の光学系の一
部材を構成している。測定装置１０は第２図に示
すように、測定光学系１２，１３及び１４とビー
ム生成光学系１８とを備えている。
測定光学系１２はコーナーキユーブプリズム１
１の中心５と平行な往復光路１５に沿つて設けら
れた干渉計IM0、レシーバR0を備えている。測定
光学系１３はコーナーキユーブプリズム１１の中
心５と角度θ1をなす往復光路１６に沿つて設けら
れた干渉計IM1、レシーバR1を備えている。
１の中心５と平行な往復光路１５に沿つて設けら
れた干渉計IM0、レシーバR0を備えている。測定
光学系１３はコーナーキユーブプリズム１１の中
心５と角度θ1をなす往復光路１６に沿つて設けら
れた干渉計IM1、レシーバR1を備えている。
測定光学系１４はコーナーキユーブプリズム１
１の中心５と角度θ2をなす往復光路１７に沿つて
設けられた干渉計IM2、レシーバR2を備えてい
る。
１の中心５と角度θ2をなす往復光路１７に沿つて
設けられた干渉計IM2、レシーバR2を備えてい
る。
但し中心５方向の往復光路１５に沿つた測定光
学系１２は、コーナーキユーブプリズム１１の取
り付けその他の装置のアライメント
（ALIGNMENT）を行つたり、或いは測定光学
系１３，１４での測定結果を検証したりする場合
に使用すると便利であるが、回転誤差の直接の測
定には必ずもし必要ではないので、省略してもよ
い。また、この第２図に示す装置はＸ軸方向の回
転誤差であるアキシヤルモーシヨンと、Ｙ軸方向
の回転誤差であるラジアルモーシヨンを測定する
ことを想定した構成であるが、これに加えて、Ｘ
軸，Ｙ軸に直角なＺ軸方向の回転誤差であるラジ
アルモーシヨンを測定する場合には、コーナーキ
ユーブプリズム１１のXY面に対して傾斜して入
射、反射する往復光路及びそれに沿つた測定光学
系を準備す必要がある。それぞれの往復光路１
５，１６，１７を構成するコーナーキユーブプリ
ズム１１への入射光２１とコーナーキユーブプリ
ズム１１からの反射光２２とはコーナーキユーブ
プリズム１１の反射面の特性により平行である。
学系１２は、コーナーキユーブプリズム１１の取
り付けその他の装置のアライメント
（ALIGNMENT）を行つたり、或いは測定光学
系１３，１４での測定結果を検証したりする場合
に使用すると便利であるが、回転誤差の直接の測
定には必ずもし必要ではないので、省略してもよ
い。また、この第２図に示す装置はＸ軸方向の回
転誤差であるアキシヤルモーシヨンと、Ｙ軸方向
の回転誤差であるラジアルモーシヨンを測定する
ことを想定した構成であるが、これに加えて、Ｘ
軸，Ｙ軸に直角なＺ軸方向の回転誤差であるラジ
アルモーシヨンを測定する場合には、コーナーキ
ユーブプリズム１１のXY面に対して傾斜して入
射、反射する往復光路及びそれに沿つた測定光学
系を準備す必要がある。それぞれの往復光路１
５，１６，１７を構成するコーナーキユーブプリ
ズム１１への入射光２１とコーナーキユーブプリ
ズム１１からの反射光２２とはコーナーキユーブ
プリズム１１の反射面の特性により平行である。
入射光２１はビーム生成光学系１８によつて生
成される。
成される。
ビーム生成光学系１８はレーザ光源２３とビー
ムスプリツタBS1，BS2、ビームベンダBB1，
BB2、光路折曲用ミラーM10，M11，M20，M21を
備えていて、レーザ光源２３で発生したレーザビ
ームを３本の入射光２１に分割生成する。
ムスプリツタBS1，BS2、ビームベンダBB1，
BB2、光路折曲用ミラーM10，M11，M20，M21を
備えていて、レーザ光源２３で発生したレーザビ
ームを３本の入射光２１に分割生成する。
［作用］
このように構成され測定装置１０を用いた回転
軸の回転誤差のインプロセス測定は次のようにし
てなされる。
軸の回転誤差のインプロセス測定は次のようにし
てなされる。
被削材４の研削時に砥石３を支持している主軸
２が回転する。主軸２の先端にはコーナーキユー
ブプリズム１１が取付けられていて回転する。レ
ーザ光源２３を作動させ、発生したレーザ光を２
つのビームスプリツタBS1，BS2で分割して３本
の入射光２１を生成し、コーナーキユーブプリズ
ム１１に入射する。コーナーキユーブプリズム１
１からの反射光２２は入射光２１と同じ方向に反
射する。
２が回転する。主軸２の先端にはコーナーキユー
ブプリズム１１が取付けられていて回転する。レ
ーザ光源２３を作動させ、発生したレーザ光を２
つのビームスプリツタBS1，BS2で分割して３本
の入射光２１を生成し、コーナーキユーブプリズ
ム１１に入射する。コーナーキユーブプリズム１
１からの反射光２２は入射光２１と同じ方向に反
射する。
往復光路１５における反射光２２は干渉計IM0
に入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成し、
その干渉縞はレシーバR0で計測される。同様に
往復光路１６における反射光２２は干渉計IM1に
入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成し、そ
の干渉縞はレシーバR1で計測される。また同様
に、往復光路１７における反射光２２は干渉計
IM2に入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成
し、その干渉縞はレシーバR1で計測される。
に入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成し、
その干渉縞はレシーバR0で計測される。同様に
往復光路１６における反射光２２は干渉計IM1に
入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成し、そ
の干渉縞はレシーバR1で計測される。また同様
に、往復光路１７における反射光２２は干渉計
IM2に入つて入射光２１と干渉して干渉縞を形成
し、その干渉縞はレシーバR1で計測される。
主軸２の回転誤差により、コーナーキユーブプ
リズム１１が変位し、これによつて入射光と反射
光の光路長が変化し、これによりレシーバR0，
R1，R2の干渉縞の測定から、コーナーキユーブ
プリズム１１との距離変化量を検出することがで
きる。距離変化量が検出されれば、下記(9)式，(10)
式のような計算式で演算してコーナーキユーブプ
リズム１１のＸ軸方向変位ｘ及びＹ軸方向変位ｙ
を求めることができる。
リズム１１が変位し、これによつて入射光と反射
光の光路長が変化し、これによりレシーバR0，
R1，R2の干渉縞の測定から、コーナーキユーブ
プリズム１１との距離変化量を検出することがで
きる。距離変化量が検出されれば、下記(9)式，(10)
式のような計算式で演算してコーナーキユーブプ
リズム１１のＸ軸方向変位ｘ及びＹ軸方向変位ｙ
を求めることができる。
すなわち、コーナーキユーブプリズム１１の中
心を原点Ｏとし、原点Ｏを中心にした３つの座標
系（Ｘ，Ｙ），（U1，V1），（U2，V2）を第３図，
第４図，第５図に示すように考える。
心を原点Ｏとし、原点Ｏを中心にした３つの座標
系（Ｘ，Ｙ），（U1，V1），（U2，V2）を第３図，
第４図，第５図に示すように考える。
（設定）
１ XY平面内での砥石軸の回転中心O0（Ｏ，Ｏ）
の変位をＰ（ｘ，ｙ）とする。
の変位をＰ（ｘ，ｙ）とする。
２ 光源１からコーナーキユーブまでの光路（光
軸） …I1 ３ 光源２からコーナーキユーブまでの光路（光
軸） …I2 ４ 光源１からコーナーキユーブへの入射光とＸ
軸となす角度 …θ1 ５ 光源２からコーナーキユーブへの入射光とＸ
軸となす角度 …θ2 ６ OPの長さ …ｒ （測定するもの） １ コーナーキユーブからの反射光（I1軸方向）
の増分 …ΔR1 ２ コーナーキユーブからの反射光（I2軸方向）
の増分 …ΔR2 （求めるもの） １ 砥石軸心のラジアルモーシヨン …ｙ ２ 砥石軸心のアキシヤルモーシヨン …ｘ とすると、 第３図，第４図及び第５図から幾何学的に次の
関係式が成立つ ｙ＝ｒ sinβ …(1) ｘ＝ｒ cosβ …(2) ΔR1＝ｒ cos（β＋θ1） …(3) ΔR2＝ｒ cos（β−θ2） …(4) よつて sinβ＝（ΔR2cosθ1−ΔR1cosθ2） ／（ｒ sin（θ1＋θ2）） …(5) cosβ＝（ΔR2sinθ1＋ΔR1sinθ2） ／（ｒ sin（θ1＋θ2）） …(6) これより ｘ＝（ΔR2sinθ1＋ΔR1sinθ2） ／（sin（θ1＋θ2）） …(7) ｙ＝（ΔR2cosθ1−ΔR1cosθ2） ／（sin（θ1＋θ2）） …(8) 特に、θ1＝θ2＝θのとき Ｘ＝（ΔR2＋ΔR1）／2cosθ …(9) ｙ＝（ΔR2−ΔR1）／2sinθ …(10) これらの式より、（ｘ，ｙ）の座標は光軸I1，
I2方向の変化量ΔR1，ΔR2により求められる。
軸） …I1 ３ 光源２からコーナーキユーブまでの光路（光
軸） …I2 ４ 光源１からコーナーキユーブへの入射光とＸ
軸となす角度 …θ1 ５ 光源２からコーナーキユーブへの入射光とＸ
軸となす角度 …θ2 ６ OPの長さ …ｒ （測定するもの） １ コーナーキユーブからの反射光（I1軸方向）
の増分 …ΔR1 ２ コーナーキユーブからの反射光（I2軸方向）
の増分 …ΔR2 （求めるもの） １ 砥石軸心のラジアルモーシヨン …ｙ ２ 砥石軸心のアキシヤルモーシヨン …ｘ とすると、 第３図，第４図及び第５図から幾何学的に次の
関係式が成立つ ｙ＝ｒ sinβ …(1) ｘ＝ｒ cosβ …(2) ΔR1＝ｒ cos（β＋θ1） …(3) ΔR2＝ｒ cos（β−θ2） …(4) よつて sinβ＝（ΔR2cosθ1−ΔR1cosθ2） ／（ｒ sin（θ1＋θ2）） …(5) cosβ＝（ΔR2sinθ1＋ΔR1sinθ2） ／（ｒ sin（θ1＋θ2）） …(6) これより ｘ＝（ΔR2sinθ1＋ΔR1sinθ2） ／（sin（θ1＋θ2）） …(7) ｙ＝（ΔR2cosθ1−ΔR1cosθ2） ／（sin（θ1＋θ2）） …(8) 特に、θ1＝θ2＝θのとき Ｘ＝（ΔR2＋ΔR1）／2cosθ …(9) ｙ＝（ΔR2−ΔR1）／2sinθ …(10) これらの式より、（ｘ，ｙ）の座標は光軸I1，
I2方向の変化量ΔR1，ΔR2により求められる。
(ハ) 発明の効果
第６図ａはこの発明の測定法において、電動機
軸心（600rpm）のアキシヤルモーシヨンを斜光
軸の干渉計IM1，IM2によつて測定した測定結果
を示すグラフであるが、同じものを光軸中心の干
渉計IM0による測定結果を示す第６図ｂと比較す
ると両結果はよく一致していることがわかる。
軸心（600rpm）のアキシヤルモーシヨンを斜光
軸の干渉計IM1，IM2によつて測定した測定結果
を示すグラフであるが、同じものを光軸中心の干
渉計IM0による測定結果を示す第６図ｂと比較す
ると両結果はよく一致していることがわかる。
第７図はこの発明の測定法において、電動機軸
心（600rpm）のラジアルモーシヨンを斜光軸の
干渉計IM1，IM2によつて測定した測定結果を示
すグラフであり、ラジアルモーシヨンが高精度に
測定されていることがわかる。
心（600rpm）のラジアルモーシヨンを斜光軸の
干渉計IM1，IM2によつて測定した測定結果を示
すグラフであり、ラジアルモーシヨンが高精度に
測定されていることがわかる。
このように、この発明によれば測定にマスター
を必要とすることなく、従つてマスターの形状成
分を考慮する必要がなく、更に加工空間を測定機
器等で占拠することがなく、加工の妨げとなるこ
とがなく、インプロセス測定が容易な回転誤差の
測定法を得ることができる。
を必要とすることなく、従つてマスターの形状成
分を考慮する必要がなく、更に加工空間を測定機
器等で占拠することがなく、加工の妨げとなるこ
とがなく、インプロセス測定が容易な回転誤差の
測定法を得ることができる。
第１図はコーナーキユーブプリズムを研削盤の
主軸に取付けた状態を示す正面説明図、第２図は
この発明において使用する測定装置の光学系を示
すブロツク図、第３図はコーナーキユーブプリズ
ム中心を原点とした（Ｘ，Ｙ）座標上の光路を示
す説明図、第４図はコーナーキユーブプリズムの
中心を原点とした（U1，V1）座標上の光路を示
す説明図、第５図はコーナーキユーブプリズムの
中心を原点とした（U2，V2）座標上の光路を示
す説明図、第６図は電動機軸心のアキシヤルモー
シヨンの測定例を示すグラフ、及び第７図は電動
機軸心のラジアルモーシヨンの測定例を示すグラ
フである。 １…研削盤、２…主軸、３砥石、４…被削材、
５…中心、１０…測定装置、１１…コーナーキユ
ーブプリズム、１２…測定光学系、１３…測定光
学系、１４…測定光学系、１５…往復光路、１６
…往復光路、１７…往復光路、１８…ビーム生成
光学系、２１…入射光、２２…反射光、２３…レ
ーザ光源。
主軸に取付けた状態を示す正面説明図、第２図は
この発明において使用する測定装置の光学系を示
すブロツク図、第３図はコーナーキユーブプリズ
ム中心を原点とした（Ｘ，Ｙ）座標上の光路を示
す説明図、第４図はコーナーキユーブプリズムの
中心を原点とした（U1，V1）座標上の光路を示
す説明図、第５図はコーナーキユーブプリズムの
中心を原点とした（U2，V2）座標上の光路を示
す説明図、第６図は電動機軸心のアキシヤルモー
シヨンの測定例を示すグラフ、及び第７図は電動
機軸心のラジアルモーシヨンの測定例を示すグラ
フである。 １…研削盤、２…主軸、３砥石、４…被削材、
５…中心、１０…測定装置、１１…コーナーキユ
ーブプリズム、１２…測定光学系、１３…測定光
学系、１４…測定光学系、１５…往復光路、１６
…往復光路、１７…往復光路、１８…ビーム生成
光学系、２１…入射光、２２…反射光、２３…レ
ーザ光源。
Claims (1)
- １ 被測定回転軸にコーナーキユーブプリズムを
取り付け、前記被測定回転軸の軸方向に対して傾
斜した光軸を形成する２つのレーザ干渉計で、前
記コーナーキユーブプリズムとそれぞれのレーザ
干渉計との間の光路長の変化量を検出し、前記両
光路長の変化量から回転誤差を求めることを特徴
とする回転軸の回転誤差のインプロセス測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31019686A JPS63167205A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31019686A JPS63167205A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167205A JPS63167205A (ja) | 1988-07-11 |
| JPH05642B2 true JPH05642B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=18002327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31019686A Granted JPS63167205A (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63167205A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101927403A (zh) * | 2010-08-02 | 2010-12-29 | 东阳市双燕设备有限公司 | 一种恒定式飞行光路激光切割机 |
| CN102322795B (zh) * | 2011-05-19 | 2013-06-05 | 浙江大学 | 主轴五自由度回转误差的光学测量方法与装置 |
-
1986
- 1986-12-27 JP JP31019686A patent/JPS63167205A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63167205A (ja) | 1988-07-11 |
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