JPH06229705A - 座標測定機の温度補正装置 - Google Patents

座標測定機の温度補正装置

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JPH06229705A
JPH06229705A JP1465393A JP1465393A JPH06229705A JP H06229705 A JPH06229705 A JP H06229705A JP 1465393 A JP1465393 A JP 1465393A JP 1465393 A JP1465393 A JP 1465393A JP H06229705 A JPH06229705 A JP H06229705A
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temperature correction
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Toru Nakamata
透 中俣
Toyoji Fukui
豊治 福井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度補正ユニットを座標測定機に設け、その
長さを測定するだけで温度補正係数を求めることができ
るので、構造の簡素化や安価化を図る。 【構成】 温度補正ユニット24は円柱体28、筒体3
0及びベース26を備えている。円柱体28は熱膨張率
が実質的に零の部材で形成され、筒体30は熱膨張変形
可能な部材で形成されている。円柱体28、筒体0の各
々の端部はベース26の基準面に平行に設けられてい
る。そして、温度補正ユニット24は三次元座標測定機
10の測定範囲内に配置され、かつ、温度補正ユニット
24の円柱体28、筒体30は三次元座標測定機10の
座標軸にほぼ平行に位置決めされている。また、制御部
36には基準温度における円柱体28、筒体30の基準
長さ及び筒体30の熱膨張係数が予め記憶されている。
さらに、制御部36は予め記憶されたデータとプローブ
で測定した円柱体28、筒体30の測定長さから測定時
の温度補正係数を計算し、さらに三次元座標測定機10
やワークの温度補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は座標測定機の温度補正
装置に係り、特に周囲温度の変化に対応して測定精度を
維持するための座標測定機の温度補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】三次元座標測定機の周囲温度が測定精度
を維持する上で無視できない程大きく変化した場合、測
定精度を維持するために温度補正を行う必要がある。そ
して、温度補正は次の手順で行われる。先ず、温度計で
定期的に三次元座標測定機のスケール部材、機構部材な
ど、温度の変化が測定精度に影響すると思われる部位の
温度を測定する。また、測定するワークの温度も測定す
る。次に、測定して求められた測定温度と三次元座標測
定機のスケール部材、機構部材などの熱膨張係数から、
それらの部材の伸縮尺率を計算で求めて更に各部材の変
形率を計算で求め、三次元座標測定機の温度補正を行
う。次いで、三次元座標測定機でワーク形状等を測定す
ると同時にワークの温度補正を行う。これにより、三次
元座標測定機で測定されたワーク形状等の測定精度が維
持される。
【0003】従って、温度補正を行う上で周囲温度や各
部材の温度を正確に測定することと、複雑な温度補正係
数を算出することが重要であり、そのために、温度計と
測定した温度をコンピュータに送るインターフェース、
そして、複雑な温度補正係数を計算するソストウェアか
ら構成されている温度計システムが使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、温度補正
システムは温度計及びコンピュータのインターフェース
等から構成されているので、複雑な構造で、かつ高価で
あるという問題がある。本発明はこのような事情に鑑み
てなされたもので、簡素な構造で、かつ安価な座標測定
機の温度補正装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、座標軸方向に移動自在に設けられたプロー
ブでワークの形状等を測定する座標測定機において、熱
膨張率が実質的に零の部材で形成された第1補正部材及
び熱膨張可能な部材で形成された第2補正部材が互いに
平行にベースの基準面に設けられた温度補正ユニット
と、基準温度における第1、2の補正部材の基準長さ及
び第2の補正部材の熱膨張係数が予め記憶され、該予め
記憶されたデータと前記プローブで測定した第1、2の
補正部材の測定長さから測定時の温度補正係数を計算す
る制御部と、を備え、前記温度補正ユニットを座標測定
機の測定範囲内に配置し、かつ、前記温度補正ユニット
の第1、2の補正部材を座標測定機の座標軸にほぼ平行
に位置決めすることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明によれば、温度補正ユニットは第1、第
2補正部材及びベースを備えている。第1補正部材は熱
膨張率が実質的に零の部材で形成され、第2補正部材は
熱膨張可能な部材で形成されている。第1、第2補正部
材は互いに平行にベースの基準面に設けられている。そ
して、温度補正ユニットは座標測定機の測定範囲内に配
置され、かつ、温度補正ユニットの第1、2の補正部材
は座標測定機の座標軸に平行に位置決めされている。ま
た、制御部には基準温度における第1、2の補正部材の
基準長さ及び第2の補正部材の熱膨張係数が予め記憶さ
れている。さらに、制御部は予め記憶されたデータとプ
ローブで測定した第1、2の補正部材の測定長さから測
定時の温度補正係数を計算する。
【0007】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る座標測定
機の温度補正装置について詳説する。図1には本発明に
係る座標測定機の温度補正装置が使用されている三次元
座標測定機の斜視図が示されている。同図に示すように
三次元座標測定機10の本体12には一対のYキャリッ
ジ14がY軸方向に移動自在に設けられている。一対の
Yキャリッジ14の上端部にはX梁16が固定されてい
て、X梁16にはXキャリッジ18がX梁16に沿って
(X軸方向に)移動自在に設けられている。また、Xキ
ャリッジ18にはZキャリッジ20がZ軸方向に移動自
在に設けられている。Zキャリッジ20の下端部にはプ
ローブ22が設けられている。従って、プローブ22は
X、Y、Z軸の3軸方向に移動することができるので、
プローブ22でワークの形状等を測定することができ
る。
【0008】図2には本発明に係る座標測定機の温度補
正装置24が示されている。同図に示すようにベース2
6の中央部に円柱体28の端部が取り付けられている。
円柱体28は熱膨張率が実質的に零の部材、一例として
ガラスセラミック製の「ZERODUR」(商品名)、
で形成されている。また、円柱体28の周囲には同軸上
に筒体30が配置されていて、筒体30の端部はベース
26に取り付けられている。筒体30は熱膨張係数が知
られているアルミ材等で形成されている。この筒体30
は円柱体28を収納しているので、円柱体28は筒体3
0によって損傷しないように保護される。そして、座標
測定機の温度補正装置24は座標測定機の測定範囲内に
配置され、さらに、円柱体28及び筒体30は座標測定
機の各軸にほぼ平行に位置決めされている。従って、座
標測定機が三次元座標測定機の場合、座標測定機の温度
補正装置24が3個必要になる。
【0009】前記の如く構成された本発明に係る座標測
定機の温度補正装置を三次元座標測定機で使用する場合
の作用について説明する。3個の温度補正装置24が三
次元座標測定機10の測定範囲内に配置され、かつ、各
々の円柱体28及び筒体30が三次元座標測定機10の
X、Y、Z軸の3軸方向にほぼ平行に位置決めされてい
る(図1参照)。この場合、3個の温度補正装置24は
温度が20°(以下、基準温度と称す。)の状態で円柱
体28及び筒体30の長さが予め測定されている。すな
わち、円柱体28及び筒体30の各々の長さはベース2
6の表面を基準にして円柱体28及び筒体30のそれぞ
れの自由端28A、30Aまでの長さで求められる。そ
して、求められた円柱体28及び筒体30の長さL1
2 を基準長さと設定して、三次元座標測定機10の制
御部36(図1参照)に記憶する。
【0010】そして、ステップ100において三次元座
標測定機10の周囲温度が変化した場合、三次元座標測
定機10のプローブ22でX軸にほぼ平行に配置されて
いる円柱体28及び筒体30の各々の長さL1 ′、
2 ′を測定する。次に、ステップ102において各々
の測定長さL1 ′、L2 ′は三次元座標測定機10の制
御部36に入力され、この制御部36は、円柱体28の
測定長さL1 ′から円柱体28の基準長さL1 を差し引
いた値D1 と、筒体30の測定長さL2 ′から筒体30
の基準長さL2 を差し引いた値D2 を算出する。
【0011】さらに、ステップ104において三次元座
標測定機10のX、Y、Z軸の各軸の温度補正係数
αX 、αY 、αZ を次式(1)、(2)、(3)に基づ
いて求める。 αX =D1X/L1X … (1) αY =D1Y/L1Y … (2) αZ =D1Z/L1Z … (3) 次に、ステップ106において制御部36が次式(4)
に基づいて温度TX を次の近似式で計算する。
【0012】 但し、ρは筒体30の熱膨張係数であり、筒体30の熱
膨張係数ρは三次元座標測定機10の制御部36に予め
記憶されている。
【0013】以下同様にY軸方向及びZ軸方向の温度T
Y 、TZ を計算する。そして、ステップ108において
次式(5)に基づいて筒体30の温度Tが求められ、求
められた筒体30の温度Tを制御部36に記憶する。 そして、求められたX、Y、Z軸の各軸の温度補正係数
αX 、αY 、αZ は三次元座標測定機10の制御部36
に記憶される。制御部36は記憶された温度補正係数α
X 、αY 、αZ に基づいてワークの測定中に測定値の温
度補正をおこなう。
【0014】また、ステップ110においてワークの熱
膨張係数が三次元座標測定機10の制御部36に予め記
憶されているので、制御部36は筒体30の温度Tをワ
ークの温度と設定してワークの温度補正係数を求めるこ
とができる。従って、ワークの測定中に求められた温度
補正係数に基づいて測定値の温度補正を行う。前記ステ
ップ100乃至110の工程を制御部36内のプログラ
ムに基づいて自動的に行う。
【0015】また、前記実施例では基準長さと設定した
円柱体28及び筒体30の長さL1、L2 を三次元座標
測定機10の制御部36に記憶する場合のみについて説
明したが、これに限らず、基準長さL1 、L2 を制御部
36に記憶すると共に円柱体28等に刻印しておいても
よい。さらに、前記実施例では三次元座標測定機10の
周囲温度が変化した場合に温度補正する場合について説
明したが、これに限らず、周囲温度の変化にかかわらず
定期的な校正サイクルにおいて温度補正してもよい。
【0016】尚、前記実施例では熱膨張率が実質的に零
の部材で円柱体28を形成して、熱膨張係数が知られて
いるアルミ材等で筒体30を形成した。そして、円柱体
28を筒体30内に収納して、円柱体28の損傷等を防
止するようにしたが、これに限らず、筒体30を円柱体
等に形成して円柱体28と平行にベース26に取り付け
てもよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る座標測
定機の温度補正装置によれば、温度補正ユニットは第
1、第2補正部材及びベースを備えている。第1補正部
材は熱膨張率が実質的に零の部材で形成され、第2補正
部材は熱膨張可能な部材で形成されている。第1、第2
補正部材の各々の端部は互いに平行にベースの基準面に
設けられている。そして、温度補正ユニットは座標測定
機の測定範囲内に配置され、かつ、温度補正ユニットの
第1、2の補正部材は座標測定機の座標軸にほぼ平行に
位置決めされている。また、制御部には基準温度におけ
る第1、2の補正部材の基準長さ及び第2の補正部材の
熱膨張係数が予め記憶されている。さらに、制御部は予
め記憶されたデータとプローブで測定した第1、2の補
正部材の測定長さから測定時の三次元座標測定機とワー
クの温度補正係数を求め、さらに三次元座標測定機やワ
ークの温度補正を行う。
【0018】従って、温度補正ユニットを座標測定機に
設け、その長さを測定するだけで温度補正係数を求める
ことができるので、構造の簡素化や安価化を図ることが
できる。また、温度の影響を受けて複雑に変化し解析的
に求めることが困難な温度補正係数を直接求めることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る本発明に係る座標測定機の温度補
正装置が使用された三次元座標測定機の斜視図
【図2】本発明に係る座標測定機の温度補正装置の要部
拡大図
【図3】本発明に係る座標測定機の温度補正装置の作動
を説明するフローチャート
【符号の説明】
10…三次元座標測定機 22…プローブ 24…温度補正ユニット 26…ベース 28…円柱体 30…筒体 36…制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 座標軸方向に移動自在に設けられたプロ
    ーブでワークの形状等を測定する座標測定機において、 熱膨張率が実質的に零の部材で形成された第1補正部材
    及び熱膨張可能な部材で形成された第2補正部材が互い
    に平行にベースの基準面に設けられた温度補正ユニット
    と、 基準温度における第1、2の補正部材の基準長さ及び第
    2の補正部材の熱膨張係数が予め記憶され、該予め記憶
    されたデータと前記プローブで測定した第1、2の補正
    部材の測定長さから測定時の温度補正係数を計算する制
    御部と、 を備え、前記温度補正ユニットを座標測定機の測定範囲
    内に配置し、かつ、前記温度補正ユニットの第1、2の
    補正部材を座標測定機の座標軸にほぼ平行に位置決めす
    ることを特徴とする座標測定機の温度補正装置。
  2. 【請求項2】 前記第1、2の補正部材はそれぞれ円柱
    体及び筒体に形成され、該円柱体は筒体内に収納された
    ことを特徴とする請求項1の座標測定機の温度補正装
    置。
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