JPH0660817B2 - 真直度測定方法及び装置 - Google Patents

真直度測定方法及び装置

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JPH0660817B2
JPH0660817B2 JP7471989A JP7471989A JPH0660817B2 JP H0660817 B2 JPH0660817 B2 JP H0660817B2 JP 7471989 A JP7471989 A JP 7471989A JP 7471989 A JP7471989 A JP 7471989A JP H0660817 B2 JPH0660817 B2 JP H0660817B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、被測定物の真直度を測定する方法及び装置に
係り、特に、真直の基準を用いることなく、被測定物の
真直度を高精度に測定し得る真直度測定方法及び装置に
関する。
【従来の技術】
従来、真直度の測定には、第7図に概略を示す如き、直
定規45に従つて移動する検出器(電気マイクロメータ
等)33を被測定物46に沿つて動かしながら、その面
の真直度を測定する装置が用いられ、このような直定規
といつた真直基準に対して被測定物を比較して、被測定
物の真直度を測定していた。 しかしながら、上述の如く、従来の真直度測定装置で
は、真直基準として直定規等を用いているので、直定規
等自体に存在する真直誤差が測定結果に含まれることと
なり、そのために被測定物46の真直度測定を高精度に
行うことができないという問題があつた。 このような問題を解決するべく、昭和43年度精機学会
春季大会学術講演前刷の第327頁〜第328頁には、
第8図に示す如く、被測定物46の測定面46Aとパス
ラインP上を移動する検出器間の距離 m1 を測定(1回
目)した後、被測定物を長手方向にずらすことなく18
0゜反転して、反転した被測定物46′の測定面46B
と前記パスラインP上を再び移動する検出器間の距離 m
2 を測定(2回目)し、1回目の測定面46Aと2回目
の反転測定面46Bが仮想軸Xを中心として対称形とな
ることを利用して、次式により、X軸に対する被測定物
形状y′i(真直度)及び検出器のパスライン形状yi
を決める反転法が提案されている。 y′i=( m1 + m2 )/2 ……(1) yi=( m2 − m1 )/2 ……(2)
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、検出器の運動の再現性は通常0.3μm
程度しかなく、そのパスラインが1回目と2回目の測定
で変化するため、測定精度を前記運動の再現性より高め
るのは困難であつた。 本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、真
直基準を用いることなく被測定物の真直度測定を行うこ
とが可能であり、しかも、パスライン変動等の測定装置
の運動の再現性の影響を受けることなく、高精度で真直
度を測定することが可能な真直度測定方法及び装置を提
供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
本発明は、3つの被測定物A、B及びCで構成される、
互いに異なる3組の被測定物対(A、B)、(A、C)
及び(B、C)のそれぞれについて、各被測定物を測定
毎に同一位置で測定面を対向して配置し、複数の測定点
iについて測定面間距離L(A、B)、L(A、
C)及びL(B、C)を測定し、各測定面間距離が、
その測定点における仮想線から各測定面までの距離の和
に等しいとして得られる3元連立一次方程式 a+b=L(A、B) a+c=L(A、C) b+c=L(B、C) (a、b及びcは、それぞれ、測定点iにおける
仮想線から被測定物A、B及びCの測定面までの距離) を解くことにより、複数の測定点iにおける仮想線から
各測定面までの距離a、b及びcを算出し、各測
定面毎に算出した仮想線からの距離に基づいて、被測定
物A、B及びCそれぞれの真直度を算出することによ
り、前記課題を達成したものである。 又、本発明は、上記本発明方法を実施するに好適な真直
度測定装置として、測定面を対向させて1対の被測定物
を位置決めするためのストツパがそれぞれ設けられた1
対の揺動テーブル、及び該ストツパで位置決めされた被
測定物の測定面に垂直な方向に上記揺動テーブルを移動
させ、各被測定物を同一位置に位置決めするための押ね
じを含む位置決め調整部を有する測定部と、対向して配
置した両被測定物の測定面間距離を実測する検出器を有
する検出部と、被測定物又は検出器の少なくとも一方を
移動させて測定点を変更する駆動制御部と、3つの被測
定物A、B及びCで構成される3組の被測定物対(A、
B)、(A、C)及び(B、C)について、それぞれが
複数の測定点iで実測した測定面間距離L(A、
B)、L(A、C)及びL(B、C)を記憶するメ
モリと、各被測定物対について実測される測定面間距離
はその測定点における仮想線から各測定面までの距離の
和に等しいとして得られる3元連立一次方程式 a+b=L(A、B) a+c=L(A、B) b+c=L(B、C) (a、b及びcは、それぞれ、測定点iにおける
仮想線から被測定物A、B及びCの測定面までの距離) に、上記測定面間距離を代入し、所定のプログラムに従
つて仮想線から各測定面までの距離a、b及びc
を各測定点について算出し、各測定面毎に算出した仮想
線からの距離に基づいて、被測定物A、B及びCそれぞ
れの真直度を算出する演算部と、を備えた装置を提供す
ることにより、前記課題を解決したものである。
【作用】
本発明は、発明者等が鋭意研究して得られた知見に基づ
いてなされたものであり、例えば第1図(A)に示す如
く、対向して配設された一対の被測定物(A、B)につ
いて、対向して平行に配置されたそれぞれの測定面間距
離を測定点iについて実測し、実測値としてL(A、
B)を得る。この測定面間距離はi=1〜nの複数の点
について測定する。 上述の如き測定面間距離を、第1図(B)、(C)に示
す如く、他の2組の被測定物対(A、C)及び(B、
C)に対しても実測し、実測値としてそれぞれL
(A、C)及びL(B、C)を得る。 次いで、測定点iにおける仮想線から被測定物A、B及
びCの測定面までの距離をそれぞれa、b及びc
とした場合、上記3組の被測定物対に対して成立する3
元連立一次方程式 a+b=L(A、B) a+c=L(A、C) …(3) b+c=L(B、C) から、a、b及びcをそれぞれ算出する。 そして、被測定物Aの場合であれば、i=1〜nのn点
についてaを算出し、例えばaの最大値と最小値を
比較し、その差として真直度を算出する。同様に被測定
物B及びCについても算出することができる。 上述の如く、直定規等の真直基準を用いることなく仮想
線から各被測定物の測定面までの距離を正確に算出する
ことができるため、精度が高く且つ信頼性の高い真直度
測定が可能である。又、一対の被測定物の測定面を同時
に検出して測定面間距離を実測するため、パスライン変
動等の測定装置の運動の再現性に依存せずに真直度の測
定が可能であり、真直度の測定精度を更に向上できる。
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第2図は、本実施例の真直度測定装置の全体斜視図であ
り、第3図は、上記装置の測定部を示す平面図、第4図
は、該測定部の左側面図、第5図は、上記装置の全体構
成の概略を示すブロツク図である。 本実施例の真直度測定装置は、第2図に示すように、測
定手段1と処理手段2とからなり、該測定手段1は、更
に測定部3、検出部4及び駆動制御部5からなる。 前記測定部3は、3つの被測定物(A、B、C)によつ
て構成され得る3組の互いに異なる被測定物対(A−
B、A−C、B−C)のそれぞれについて、被測定物間
距離Liを測定するためのものである。この測定部3
は、第2図乃至第4図に示すように、ベース6上に往復
動可能とされたテーブル7を挾んで、対をなす被測定物
(図ではAとB)が互いに対向配置され得るよう構成さ
れている。 ここに、テーブル7は、第4図に示す如く、その下面に
形成されたV字状及び平面状案内部8、8Aが、それぞ
れベース6の上面に形成されたV字状及び平面状案内部
9、9Aに係合されて、第3図中X方向に摺動案内され
ている。又、テーブル7は、モータ10を駆動制御する
ことによつて、その下面に固定されたナツト部材11
(第4図)とベース6に回動自在に保持された送りねじ
軸12(第3図)とを介して移動されるようになつてい
る。 一方、対をなす被測定物(A、B)は、それぞれ対向配
置されているライザーブロツク13(第4図)及び揺動
テーブル14(第3図)を介してベース6上に載置され
る。このライザーブロツク13は、被測定物を所定の高
さに保持する機能を備えた載置台である。又、揺動テー
ブル14が、ベース6上に立設されたピン15を中心軸
として第3図中R方向に回動自在とされていると共に、
調整機構16によりその回動量を調整可能とされている
ので、各被測定物は、テーブル7の移動方向に対して平
行調整され得るようになつている。 上記調整機構16は、第3図に詳細に示す如く、揺動テ
ーブル14とベース6との間に張架された引張りコイル
ばね17と、揺動テーブル14と隣接してベース6上面
に配設されたホルダ18と、前記コイルばね17の付勢
力に抗して先端が揺動テーブル14に当接するよう前記
ホルダ18に螺合且つ貫通された押ねじ19とからな
る。 本実施例においては、押ねじ19を含む調整機構16を
揺動テーブル14の片側(図の右側)にのみ設けている
ので構成、調整が簡単であるが、調整機構16をテーブ
ル14の両側に設けて、厳密な調整が行えるようにして
もよい。 なお、第3図中、符号20は、送りねじ軸12を回動保
持するための軸受、21は、送りねじ軸12とモータ1
0の出力軸とを連結するための軸継手、22は、モータ
10の回転速度を減速して送りねじ軸に伝達するための
減速機、23は、各ライザーブロツク13上に被測定物
(A、B)を載置し、位置決めするためのストツパーで
ある。 上述の如き構成の測定部3における前記モータ10の駆
動制御は駆動制御部5により行われる。この駆動制御部
5は、テーブル7を測定始点位置と終点位置との間で往
復動させるようモータ10を駆動制御するものであつ
て、第5図に示すように、ロータリーエンコーダ25で
検出されたモータ10の回転量がカウンタ26及びイン
ターフエイス回路27を介してCPU28でモニタされ
つつ、予めROMである駆動プログラム記憶部29に記
憶されたプログラムに従つた駆動指令がCPU28から
出力されるようになつている。そして、前記駆動指令に
従つたモータ10の駆動が、コントローラ30及びドラ
イバ31で行われるようになつている。 3つの被測定物A、B、Cによつて構成され得る3組の
被測定物対の被測定物間距離は、検出部4を構成する検
出器としての一対の電気マイクロメータ32で検出され
る。 各電気マイクロメータ32は、第2図及び第5図に示す
ように、それぞれ検出器取付部材33を介してテーブル
7に固定されており、各電気マイクロメータ32の出力
が増幅器34を介して加算器35に入力するように構成
されている。ここに、電気マイクロメータ32は、水平
方向に揺動自在とされた測定子32Aと、発振器32B
の出力により、該測定子32Aの機械的変位量を電気的
信号として検出する差動トランスデユーサ(図示せず)
とを備えて構成されている。そのため、前記駆動制御部
5の操作によつてテーブル7を測定始点位置から終点位
置まで移動させると、測定子32Aが被測定物の測定面
に追従して変位し、各電気マイクロメータ32からはテ
ーブル7の移動軌跡に対する各被測定物の形状が電気信
号として出力され、加算器35からは両被測定物間の距
離が出力されることとなる。 検出部4では、更に加算器35の出力が零設定回路36
を介してA/Dコンバータ37でデジタル化された後、
計数回路38で計数されてデジタル表示器39に表示さ
れ得るようになつており、被測定物間の距離が検出及び
表示されるようになされている。なお、テーブルのピツ
チング、ヨーイング及びローリングそれぞれにおける測
定誤差はテーブルの傾斜角度の2乗に比例するため、テ
ーブルの移動真直度が測定結果に誤差として加味される
ことはほとんどない。 そうして、前記3組の被測定物対の測定が順次行われ、
被測定物対の測定面間距離がそれぞれ検出されると、処
理手段を構成するCPU28により各被測定物の真直度
が求められる。 処理手段による処理の態様を説明すると、各被測定物対
(被測定物AとB、AとC、BとC)を測定した結果、
検出された測定面間距離をそれぞれL(A、B)、L
(A、C)、L(B、C)とし、両被測定物間に仮
想された仮想線から各被測定物A、B、Cの測定面まで
の距離をそれぞれa、b、c(但し、i=1〜
n)とすると、前述の如く、 a+b=L(A、B) a+c=L(A、C) …(3) b+c=L(B、C) なる3元連立一次方程式(3)が成立する。そして、こ
の連立一次方程式を解くと、各未知数a、b、c
に対して(4)式の解が得られることが理解される。 a=1/2{L(A、B) +L(A、C)−L(B、C)} b=1/2{L(A、B) −L(A、C)+L(B、C)} c=1/2{−L(A、B) +L(A、C)+L(B、C)}…(4) 従つて、CPU28は、前記テーブル7の往動に際し、
所定のピツチ毎にA/Dコンバータ37の出力をインタ
ーフエイス回路40を介して取り込み、RAMである測
定データ記憶部41に記憶する。そして、上記3組全て
の被測定物対の測定が終了した後、そのRAM41に記
憶された測定面間距離L(A、B)、L(A、
C)、L(B、C)を測定点毎に抽出し、前記仮想線
から被測定物A、B、Cまでの距離a、b、c
を、ROMである測定プログラム記憶部42に記憶さ
れている(4)式により求め、更に、得られた距離
、b、cのそれぞれについて、その最大値(a
max、b max、c max)と最小値(a min、b
min、c min)との差(a max−a min、b
max−b min、c max−c min)を演算して各被
測定物A、B、Cの真直度を求める。そうして、各被測
定物に対する真直度が求められると、CRT43には、
その真直度と前記距離とが測定結果として表示される。
又、その結果がプリンタ44にプリントアウトされる。 なお、各被測定物対の測定に際し、前述の(3)式が成
立するためには、第1図に示すように、各測定点(i=
1〜n)に対し、各被測定物の1回目の測定における前
記距離(ai1、bi1、ci1)と2回目の測定にお
ける前記距離(ai2、bi2、ci2)とが同等の値
でなければならない(a=ai1=ai2、b=b
i1=bi2、c=ci1=ci2)。そのため、本
実施例では、前述の測定作業に先立つて、最初に測定対
象となる被測定物対(第1図では被測定物AとB)のそ
れぞれ被測定物について、対応する一方の検出器の測定
始点での出力値(a11、 b11)と測定終点での出力値
(an1、bn1)とを等しく(a11=an1、 bn1)する
ために、前記押ねじ19により調整し、電気マイクロメ
ータ32の零設定を行い、それと共に、各被測定物対の
測定の際には、順次、一方の被測定物を共有しつつ、他
方の被測定物を交換して測定して、極力交換に伴う誤差
の発生を防止し、更に、1回目の測定と2回目の測定と
で異なるライザーブロツク13に載置される被測定物
(B)については、上下面を反転して載置し、始点を合
せるようにする。そうして、前述(3)式を満足させ得
るテーブル7の測定始点位置と終点位置とを結ぶ直線と
平行な、即ちa=b=c=a=b=cとな
る仮想線を得る。 次に、上述の装置を用いて行う真直度測定方法を、第6
図のCPU28の動作を示すフローチャートを参照しな
がら詳述する。 まず、3つの被測定物A、B、Cのうち、対をなす被測
定物A、Bをライザーブロツク13上に載置する。そし
て、一対の電気マイクロメータ32のうち、一方のみを
増幅器34に接続し、テーブル7を往復動させつつ、測
定始点と終点との検出値が一致( a11= an1)するよ
う、調整機構の押ねじ19により調整する。次に、他方
の検出器33のみを増幅器34に接続し、同様にして測
定始点と終点との検出値を一致( b11= bn1)させる。 このようにして、測定準備が完了したら、キーボード4
5のスタートキーを操作して、両被測定物間の測定面間
距離を測定する。ここに、スタートキーを操作すると、
CPU28は第6図に示すように、テーブル7を低速で
往動させつつ、所定ピツチ毎に測定面間距離L(A、
B)をRAM41に記憶する(ステツプ1〜4)。そし
て、測定終点位置に到達したテーブル7を停止させ(ス
テツプ5〜6)、所定時間後、高速で復動させて測定始
点位置で待機させる(ステツプ7〜10)。 そして、被測定物A及びBに対する測定が完了したら、
被測定物Bを被測定物Cと交換し、A及びBの対の場合
と同様にして、被測定物対A及びCに対する測定を行
い、測定面間距離L(A、C)をRAM41に記憶す
る。 次に、被測定物Aを被測定物Bと交換するが、このと
き、被測定物Bの測定点を前回の測定と一致させるた
め、被測定物Bを上下面反転してライザーブロツク13
上に載置する。そうして、前述と同様にスタートキーを
操作して被測定物対B及びCに対する測定を行い、測定
面間距離L(B、C)を記憶する。 以上の如くして3組の被測定物対に対する測定が完了し
たら、CPU28は、それを判断し(ステツプ11)、
(4)式に基づいて、仮想線から各被測定物までの距離
、b、cを、各測定点について求めて記憶し
(ステツプ12)、更に得られた距離a、b、c
からそれぞれ基直度を求めて記憶し(ステップ13)、
上記それぞれの測定・演算結果をCRT43、プリンタ
44に出力し(ステツプ14)、測定が完了する。 以上、本発明について実施例に基づいて具体的に説明し
たが、本発明は前記実施例に限られるものでない。 例えば、本発明の真直度測定装置は、前記実施例の如く
検出部が電気マイクロメータで構成されている装置に限
らず、検出部が静電容量形検出器、干渉計、リニヤゲー
ジ、ダイヤルゲージ、テコ式インジケータ等で構成され
ている装置であつてもよい。 又、本発明方法に適用可能な装置としては、上記装置以
外に測定面間距離を正確に測定することができる検出手
段を備えたものを任意に適用できる。なお、適用可能な
装置としては、測定面間距離を実測した後の演算を行う
演算処理部が連結されているものに限らない。 又、被測定物としては、高精度真直面を有するものであ
れば特に制限はなく、具体的には真直基準ゲージ(直定
規)、空気ベアリングのガイド、座標測定機のレール、
測定機のガイド等を挙げることができ、その形状も測定
面が平坦なものに限らず、丸棒、円筒スコヤ等のように
局面形状であつてもよい。 又、測定に際しては、被測定物の1つ又は2つのダミー
として用い、2つ又は1つの被測定物についての真直度
を測定することもできる。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、真直基準を用いる
ことなく被測定物の真直度を測定可能であり、しかも、
パスライン変動等の測定装置の運動の再現性の影響を受
けることなく、高精度で真直度を測定することが可能に
なるという優れた作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(B)、(C)は、本発明の原理を説明
するための略示平面図、 第2図は、本発明に係る実施例の真直度測定装置の全体
を示す概略斜視図、 第3図は、上記装置の測定部を示す平面図、 第4図は、上記測定部の左側面図、 第5図は、上記装置の全体構成の概略を示すブロツク
図、 第6図は、本発明方法の実施例を示すフローチヤート、 第7図は、従来の真直度測定装置の一例を示す概略斜視
図、 第8図は、従来の真直度測定方法の他の例の原理を説明
するための略示平面図である。 A、B、C……被測定物、 1……測定手段、 2……処理手段、 3……測定部、 4……検出部、 5……駆動制御部、 6……ベース、 7……テーブル、 10……モータ、 12……送りねじ軸、 13……ライザーブロツク(載置部)、 25……ロータリーエンコーダ、 28……CPU、 32……電気マイクロメータ(検出器)、 41……RAM(測定データ記憶部)、 42……ROM(測定プログラム記憶部)、 43……CRT、 44……プリンタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3つの被測定物A、B及びCで構成され
    る、互いに異なる3組の被測定物対(A、B)、(A、
    C)及び(B、C)のそれぞれについて、各被測定物を
    測定毎に同一位置で測定面を対向して配置し、複数の測
    定点iについて測定面間距離L(A、B)、L
    (A、C)及びL(B、C)を測定し、 各測定面間距離が、その測定点における仮想線から各測
    定面までの距離の和に等しいとして得られる3元連立一
    次方程式 a+b=L(A、B) a+c=L(A、C) b+c=L(B、C) (a、b及びcは、それぞれ、測定点iにおける
    仮想線から被測定物A、B及びCの測定面までの距離) を解くことにより、複数の測定点iにおける仮想線から
    各測定面までの距離a、b及びcを算出し、 各測定面毎に算出した仮想線からの距離に基づいて、被
    測定物A、B及びCそれぞれの真直度を算出することを
    特徴とする真直度測定方法。
  2. 【請求項2】測定面を対向させて1対の被測定物を位置
    決めするためのストツパがそれぞれ設けられた1対の揺
    動テーブル、及び該ストツパで位置決めされた被測定物
    の測定面に垂直な方向に上記揺動テーブルを移動させ、
    各被測定物を同一位置に位置決めするための押ねじを含
    む位置決め調整部を有する測定部と、 対向して配置した両被測定物の測定面間距離を実測する
    検出器を有する検出部と、 被測定物又は検出器の少なくとも一方を移動させて測定
    点を変更する駆動制御部と、 3つの被測定物A、B及びCで構成される3組の被測定
    物対(A、B)、(A、C)及び(B、C)について、
    それぞれ複数の測定点iで実測した測定面間距離L
    (A、B)、L(A、C)及びL(B、C)を記
    憶するメモリと、 各被測定物対について実測される測定面間距離はその測
    定点における仮想線から各測定面までの距離の和に等し
    いとして得られる3元連立一次方程式 a+b=L(A、B) a+c=L(A、C) b+c=L(B、C) (a、b及びcは、それぞれ、測定点iにおける
    仮想線から被測定物A、B及びCの測定面までの距離) に、上記測定面間距離を代入し、所定のプログラムに従
    つて仮想線から各測定面までの距離a、b及びc
    を各測定点について算出し、各測定面毎に算出した仮想
    線からの距離に基づいて、被測定物A、B及びCそれぞ
    れの真直度を算出する演算部と、 を備えたことを特徴とする真直度測定装置。
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