JPH076786B2 - 非接触回転精度測定方法 - Google Patents
非接触回転精度測定方法Info
- Publication number
- JPH076786B2 JPH076786B2 JP58220249A JP22024983A JPH076786B2 JP H076786 B2 JPH076786 B2 JP H076786B2 JP 58220249 A JP58220249 A JP 58220249A JP 22024983 A JP22024983 A JP 22024983A JP H076786 B2 JPH076786 B2 JP H076786B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotation
- rotating body
- displacement
- accuracy
- displacement meter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Testing Of Balance (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 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
めの測定方法に関するものである。
めの測定方法に関するものである。
近年の精密機械工業、精密光学工業の分野における要求
加工精度が高まるのに伴い、超精密工作機械の開発が盛
んに試みられるようになってきた。
加工精度が高まるのに伴い、超精密工作機械の開発が盛
んに試みられるようになってきた。
超精密工作機械においても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っても過言ではな
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。
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っても過言ではな
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。
例えば旋盤等の工作機械においては、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、またこれに伴っ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。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、旋盤に
あっては、測定結果に主軸の回転精度成分（主軸の回転
振れによるもの）と被削材の形状成分（被削材の形状に
原因する振れによるもの）との両者が含まれており、従
って主軸の回転精度成分だけを正確に知ることが困難で
あった。そこで次に真円と見做し得る程度の高精度に加
工した測定用リングあるいは球を主軸に取付け、さらに
回転角度信号を得るためにロータリエンコーダを取付
け、このリング若しくは球の回転を測定する方法が開発
されている。しかしながらこの方法はセンサが測定用リ
ングあるいは球を主軸にとりつけることを必要とし、か
つロータリエンコーダも接触型であるため、測定自体が
触圧により回転軸の回転に影響を与えることになり、ま
た、加工中の回転精度の評価が必ずしも容易でないこと
等の問題があり、なお回転軸の回転精度を正しく測定す
ることが困難であった。
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、またこれに伴っ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。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、旋盤に
あっては、測定結果に主軸の回転精度成分（主軸の回転
振れによるもの）と被削材の形状成分（被削材の形状に
原因する振れによるもの）との両者が含まれており、従
って主軸の回転精度成分だけを正確に知ることが困難で
あった。そこで次に真円と見做し得る程度の高精度に加
工した測定用リングあるいは球を主軸に取付け、さらに
回転角度信号を得るためにロータリエンコーダを取付
け、このリング若しくは球の回転を測定する方法が開発
されている。しかしながらこの方法はセンサが測定用リ
ングあるいは球を主軸にとりつけることを必要とし、か
つロータリエンコーダも接触型であるため、測定自体が
触圧により回転軸の回転に影響を与えることになり、ま
た、加工中の回転精度の評価が必ずしも容易でないこと
等の問題があり、なお回転軸の回転精度を正しく測定す
ることが困難であった。
この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされたものであ
って、非接触で、従って測定自体が回転軸の回転に影響
をあたえることなしに、回転軸の回転精度を正しく評価
することができる工作機械等の回転軸の回転精度測定方
法を提供することを目的とするものである。
って、非接触で、従って測定自体が回転軸の回転に影響
をあたえることなしに、回転軸の回転精度を正しく評価
することができる工作機械等の回転軸の回転精度測定方
法を提供することを目的とするものである。
この目的に対応して、この発明の非接触回転精度測定方
法は、それぞれの測定方向が回転軸に直交する同一平面
内にあってかつ前記平面内で１点で交わっていてそれぞ
れ１次元方向の距離を測定する３個以上の非接触型の変
位計であって回転体の外周面との距離を測定する変位計
を固定位置に配設し、前記回転体の運動を前記変位計に
よって測定し、フーリェ計算により前記回転体の前記回
転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む前記変
位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別し、前
記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基づく変
位について補正することによって前記回転体の前記回転
軸の回転精度を測定する回転軸の回転精度測定方法であ
って、非接触型センサにより１回転１パルス信号を検出
し、前記信号を逓倍回路により前記回転体の回転に同期
したサンプルクロック信号を発生させ、前記サンプルク
ロック信号により前記変位計からの出力をサンプルする
ように構成したことを特徴としている。
法は、それぞれの測定方向が回転軸に直交する同一平面
内にあってかつ前記平面内で１点で交わっていてそれぞ
れ１次元方向の距離を測定する３個以上の非接触型の変
位計であって回転体の外周面との距離を測定する変位計
を固定位置に配設し、前記回転体の運動を前記変位計に
よって測定し、フーリェ計算により前記回転体の前記回
転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む前記変
位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別し、前
記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基づく変
位について補正することによって前記回転体の前記回転
軸の回転精度を測定する回転軸の回転精度測定方法であ
って、非接触型センサにより１回転１パルス信号を検出
し、前記信号を逓倍回路により前記回転体の回転に同期
したサンプルクロック信号を発生させ、前記サンプルク
ロック信号により前記変位計からの出力をサンプルする
ように構成したことを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図及び第２図はこの発明を回転軸のラジアルモーシ
ョンに関する回転精度の測定に適用した実施例を示して
いる。
ョンに関する回転精度の測定に適用した実施例を示して
いる。
第１図において、１は回転精度を測定しようとする回転
軸２に取り付けられた被削材であり、被削材１の特定断
面を含む平面内に３個の変位計Ａ、Ｂ及びＣを配置す
る。変位計Ａ、Ｂ、及びＣとしては静電容量型変位計、
渦電流形変位計、その他任意の変位計を使用することが
できる。回転中の被削材１の運動を変位計Ａ、Ｂ、Ｃに
よって測定する。変位計Ａ、Ｂ、及びＣの出力には回転
軸の回転精度成分だけでなく被削材１の形状成分も含ま
れる。変位計の出力から形状成分を検出し、その分を変
位計の出力について補正する。この実施例では被削材形
状の検出に３点法真円度測定法を応用し、したがって被
削材の形状の検出は次の演算によってなされる。
軸２に取り付けられた被削材であり、被削材１の特定断
面を含む平面内に３個の変位計Ａ、Ｂ及びＣを配置す
る。変位計Ａ、Ｂ、及びＣとしては静電容量型変位計、
渦電流形変位計、その他任意の変位計を使用することが
できる。回転中の被削材１の運動を変位計Ａ、Ｂ、Ｃに
よって測定する。変位計Ａ、Ｂ、及びＣの出力には回転
軸の回転精度成分だけでなく被削材１の形状成分も含ま
れる。変位計の出力から形状成分を検出し、その分を変
位計の出力について補正する。この実施例では被削材形
状の検出に３点法真円度測定法を応用し、したがって被
削材の形状の検出は次の演算によってなされる。
３個の変位計Ａ、Ｂ、Ｃの中心をＯとし、変位計間の角
度をφ、τとする。また点Ｏを通る直角座標系をｘ−ｙ
とし、ｙ軸からの軸の回転角度をθとする。被削材の回
転中心Ｏ′は一般にはＯ点と一致しないがＯ′はＯ点の
近傍にあたるため、被削材の平均半径をroとして、被削
材の形状は次のように表わされる。
度をφ、τとする。また点Ｏを通る直角座標系をｘ−ｙ
とし、ｙ軸からの軸の回転角度をθとする。被削材の回
転中心Ｏ′は一般にはＯ点と一致しないがＯ′はＯ点の
近傍にあたるため、被削材の平均半径をroとして、被削
材の形状は次のように表わされる。
このとき各変位計の出力Sa、Sb、Scは次のように与えら
れる。
れる。
Sa（θ）＝Ra−ｒ（θ）−ｙ …（２） Sb（θ）＝Rb−ｒ（θ−φ）−y cosφ＋x sinφ …（３） Sc（θ）＝Rc−ｒ（θ＋τ）−y cosτ−x sinτ …（４） ここでRa、Rb、Rcは各変位計と点Ｏの間の距離、x,yは
被削材の変位成分、すなわち軸の回転精度成分に対応す
るものである。次に各変位計の出力に係数１、ａ、ｂを
乗じ加え合わせると、合計出力は次のようになる。
被削材の変位成分、すなわち軸の回転精度成分に対応す
るものである。次に各変位計の出力に係数１、ａ、ｂを
乗じ加え合わせると、合計出力は次のようになる。
ここで となるようにａ、ｂ、φ、τを選択すれば式（５）はx,
yと無関係となる。さらに と変換すれば、式（５）は次式のようになる。
yと無関係となる。さらに と変換すれば、式（５）は次式のようになる。
Ｓ（θ）のフーリェ係数をFk、Gkとおくと であるから、これにより被削材形状のフーリェ係数が求
められる。すなわち 式（10）により求められたAk、Bkを式（１）に代入して
求められるｒ（θ）の推定量を とし、直流分ro、Ra、Rb、Rcを除去すると式（２）、
（３）、（４）は次のように表わされる。
められる。すなわち 式（10）により求められたAk、Bkを式（１）に代入して
求められるｒ（θ）の推定量を とし、直流分ro、Ra、Rb、Rcを除去すると式（２）、
（３）、（４）は次のように表わされる。
式（11）より被削材の変位成分、すなわち主軸の回転誤
差成分の推定量が次のように求められる。
差成分の推定量が次のように求められる。
主軸の回転角の検出には回転角度検出装置11を使用す
る。回転角度検出装置11は第２図に示すように、非接触
型のものを使用する。非接触型回転角度検出装置11とし
ては電磁式ピックアップその他の各種のものを使用し得
るが、ここでは反射テープ12とオプチカルセンサ13を備
えたものを使用している。
る。回転角度検出装置11は第２図に示すように、非接触
型のものを使用する。非接触型回転角度検出装置11とし
ては電磁式ピックアップその他の各種のものを使用し得
るが、ここでは反射テープ12とオプチカルセンサ13を備
えたものを使用している。
反射テープ12は被削材１を保持するチャック14上に貼り
付けられ、この反射テープ12の回転軌跡上の１ケ所に対
向してオプチカルセンサ13がチャック14とは非接触状態
で配設されている。
付けられ、この反射テープ12の回転軌跡上の１ケ所に対
向してオプチカルセンサ13がチャック14とは非接触状態
で配設されている。
オプチカルセンサ13はチャック14の回転を１回転ごとに
反射テープ12からの反射光によって検出し、その信号を
光電変換装置15を介して処理装置16に入力する。一方変
位計Ａ、Ｂ及びＣからの信号を増幅器17を介して処理装
置16に入力する。処理装置16では内蔵の逓倍回路によ
り、１回転１パルスの信号から、回転に同期したサンプ
ルクロックを発生し、これにより３チャンネルの変位計
Ａ、Ｂ及びＣからの出力をサンプルし、３点法回転精度
測定法により処理して、回転精度を測定する。
反射テープ12からの反射光によって検出し、その信号を
光電変換装置15を介して処理装置16に入力する。一方変
位計Ａ、Ｂ及びＣからの信号を増幅器17を介して処理装
置16に入力する。処理装置16では内蔵の逓倍回路によ
り、１回転１パルスの信号から、回転に同期したサンプ
ルクロックを発生し、これにより３チャンネルの変位計
Ａ、Ｂ及びＣからの出力をサンプルし、３点法回転精度
測定法により処理して、回転精度を測定する。
測定結果はＸ−Ｙプロッタ18によりハードコピーとして
入手することができる。
入手することができる。
以上の処理の手法については昭和55年特許出願公開第82
008号公報に詳細に記載されており、またここで用いる
逓倍回路としては任意のものを用いることができ、例え
ば、昭和50年特許出願公告第38546号公報及び昭和51年
特許出願公告第16250号公報に記載されたもの等を用い
ることができる。
008号公報に詳細に記載されており、またここで用いる
逓倍回路としては任意のものを用いることができ、例え
ば、昭和50年特許出願公告第38546号公報及び昭和51年
特許出願公告第16250号公報に記載されたもの等を用い
ることができる。
以上のように構成されたこの発明の回転軸の回転精度測
定方法では、回転精度の解析に必要な回転軸の回転角度
の信号を得るのに、逓倍回路を使用することにより、ロ
ータリーエンコーダ等を主軸に取付ける必要がなく、非
接触型の変位計や回転角度検出装置の使用とあいまっ
て、完全に非接触で回転精度や回転体の真円度を測定す
ることができる。
定方法では、回転精度の解析に必要な回転軸の回転角度
の信号を得るのに、逓倍回路を使用することにより、ロ
ータリーエンコーダ等を主軸に取付ける必要がなく、非
接触型の変位計や回転角度検出装置の使用とあいまっ
て、完全に非接触で回転精度や回転体の真円度を測定す
ることができる。
以上の説明から明らかな通りこの発明によれば回転軸の
角度的な振れや軸の軸心方向の出入の測定が可能で回転
軸の回転精度を正しく評価することができる回転軸の回
転精度測定方法を得ることができる。
角度的な振れや軸の軸心方向の出入の測定が可能で回転
軸の回転精度を正しく評価することができる回転軸の回
転精度測定方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は被削材と変位計との配設関係を示す説明図、及
び第２図はこの発明の一実施例に係わる回転軸の回転精
度測定装置を示す構成説明図である。 １……被削材、２……回転軸、11……回転角度検出装
置、12……反射テープ、13……オプチカルセンサ、15…
…光電変換装置、16……処理装置、17……増幅器
び第２図はこの発明の一実施例に係わる回転軸の回転精
度測定装置を示す構成説明図である。 １……被削材、２……回転軸、11……回転角度検出装
置、12……反射テープ、13……オプチカルセンサ、15…
…光電変換装置、16……処理装置、17……増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 三谷 浩 審判官 柏木 悠三 審判官 山川 雅也 (56)参考文献 特開 昭55−82008（ＪＰ，Ａ) 特公 昭51−16250（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭50−38546（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】それぞれの測定方向が回転軸に直交する同
一平面内にあってかつ前記平面内で１点で交わっていて
それぞれ１次元方向の距離を測定する３個以上の非接触
型の変位計であって回転体の外周面との距離を測定する
変位計を固定位置に配設し、前記回転体の運動を前記変
位計によって測定し、フーリェ計算により前記回転体の
前記回転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む
前記変位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別
し、前記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基
づく変位について補正することによって前記回転体の前
記回転軸の回転精度を測定する回転軸の回転精度測定方
法であって、非接触型センサにより１回転１パルス信号
を検出し、前記信号を逓倍回路により前記回転体の回転
に同期したサンプルクロック信号を発生させ、前記サン
プルクロック信号により前記変位計からの出力をサンプ
ルするように構成したことを特徴とする非接触回転精度
測定方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58220249A JPH076786B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 非接触回転精度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58220249A JPH076786B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 非接触回転精度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60111913A JPS60111913A (ja) | 1985-06-18 |
| JPH076786B2 true JPH076786B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16748225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58220249A Expired - Lifetime JPH076786B2 (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 非接触回転精度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076786B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6373608U (ja) * | 1986-10-31 | 1988-05-17 | ||
| JPH07119587B2 (ja) * | 1987-02-06 | 1995-12-20 | 三菱原子燃料株式会社 | ペレツト欠け検知装置 |
| JPH02105007A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-17 | Topy Ind Ltd | ホイールリム等の形状測定方法およびその装置 |
| JP4667186B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2011-04-06 | 学校法人慶應義塾 | 回転精度測定方法 |
| KR101508594B1 (ko) * | 2014-03-26 | 2015-04-08 | 주식회사 져스텍 | 회전시스템의 런아웃 측정장치 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4956664A (ja) * | 1972-09-29 | 1974-06-01 | ||
| US3954640A (en) * | 1973-06-27 | 1976-05-04 | Xerox Corporation | Electrostatic printing inks |
| JPS5116250A (ja) * | 1974-07-31 | 1976-02-09 | Kobe Steel Ltd | Joshinjidoyosetsusochi |
| JPS5288054A (en) * | 1976-01-16 | 1977-07-22 | Osaka Kiko Co Ltd | Method of and apparatus for accurately measuring inner and outer diameter of work |
| JPS5853843B2 (ja) * | 1978-11-14 | 1983-12-01 | 工業技術院長 | 回転軸の回転精度測定方法 |
| JPS5698602A (en) * | 1980-01-11 | 1981-08-08 | Mitsubishi Electric Corp | Shape measurement method for cylinder or column |
| JPS5752808A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-29 | Taihei Mach Works Ltd | Centering method for stock wood |
| JPS589011A (ja) * | 1981-07-08 | 1983-01-19 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | 円弧形状測定方法と装置 |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP58220249A patent/JPH076786B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60111913A (ja) | 1985-06-18 |
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