JPH09280819A - System for measuring accuracy of rotation - Google Patents

System for measuring accuracy of rotation

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JPH09280819A
JPH09280819A JP8088523A JP8852396A JPH09280819A JP H09280819 A JPH09280819 A JP H09280819A JP 8088523 A JP8088523 A JP 8088523A JP 8852396 A JP8852396 A JP 8852396A JP H09280819 A JPH09280819 A JP H09280819A
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rotation accuracy
rotation
measuring system
reflection
mirror
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JP8088523A
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Japanese (ja)
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Yutaka Uda
豊 宇田
Hideki Takizawa
英樹 滝沢
Kimiyuki Mitsui
公之 三井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the radial motions and angular motion of a revolving shaft with high accuracy. SOLUTION: This system has a mirror 10 which has a central region (a) and peripheral region (b) varying in focal lengths from each other, an optical sensor 11 which detects the out-of-focus of laser beams and a processing device 17 which calculates the accuracy of rotation of the revolving shaft A from the output of the optical sensor 11. Namely, the laser beams c1 , c2 reflected in the respective regions (a), (b) of the mirror 10 are so adjusted as to be respectively condensed to the centers of the different quadrisected photodiodes 13a, 13b in a state where the main axis is still. The radial motions at the respective condensing points are calculated from the outputs of the respective quadrisected photodiodes 13a, 13b. Further, the ratio of the differences between both radiation motions with respect to the difference in the distances from the respective regions (a), (b) of the mirror 10 to the respective condensing points is calculated as the angular motion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸の回転の回
転精度、特に工作機械の主軸等の回転精度の測定に好適
な回転精度測定システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotation accuracy measuring system suitable for measuring the rotation accuracy of rotation of a rotary shaft, particularly the rotation accuracy of a spindle of a machine tool or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械等の主軸の回転精度は、通常、
加工精度に悪影響を及ぼす主軸の軸心の動きの程度、即
ち、アキシャルモーション、アンギュラモーション及び
ラジアルモーションの3つのエラーモーションとして定
義される。さて、一般に、3つのエラーモーションの
内、ラジアルモーションとアンギュラモーションとが加
工精度に支配的な影響を与え、残りのアキシャルモーシ
ョンは、端面加工を除く機械加工に於いては2次的な影
響しか与えないことが知られている。即ち、加工精度と
の関係においては、アンギュラモーションとラジアルモ
ーションが、より重要となる。さて、アンギュラモーシ
ョンやラジアルモーションは、通常、主軸の回転に伴
う、主軸端に固定された基準物体の変位量に基づいて算
出される。具体的には、以下に示す2つの方法が知られ
ている。
2. Description of the Related Art The rotation accuracy of a spindle of a machine tool is usually
It is defined as the degree of movement of the axis of the spindle that adversely affects machining accuracy, that is, three error motions of axial motion, angular motion and radial motion. Now, generally, of the three error motions, radial motion and angular motion have a dominant effect on machining accuracy, and the remaining axial motion has only a secondary effect in machining except for end face machining. It is known not to give. That is, the angular motion and the radial motion are more important in relation to the processing accuracy. Now, the angular motion and the radial motion are usually calculated based on the displacement amount of the reference object fixed to the end of the main shaft due to the rotation of the main shaft. Specifically, the following two methods are known.

【0003】第一の方法は、図11に示すような、基準
物体である形状偏差(真球度)の小さな2つのマスタ球
110a,110bを保持した部材111を使用して、
主軸Aのラジアルモーション量とアンギュラモーション
量とを同時に検出する方法である(垣野義昭「工作機械
主軸の回転精度」機械学会誌83巻742号,198
0,9,1172記載)。詳細には、主軸の軸心B上に
2つのマスタ球110a,110bが一列に位置するよ
うに、部材111を主軸端A1に固定し、主軸Aの回転
に伴う各マスタ球110a,110bの変位量をそれぞ
れ静電容量型変位計112a,112bで検出する。そ
して、主軸の回転角θの関数として検出される各マスタ
球110a,110bの変位量Ra(θ),Rb(θ)を極座
標表示し、これを各マスタ球110a,110b位置に
おけるラジアルモーションとする。更に、各マスタ球1
10a,110bの位置の変位量Ra(θ),Rb(θ)の差
分(Ra(θ)−Rb(θ))を算出した後、2つのマスタ球
110a,110bの中心間の距離sに対する前記変位
量の差分の比((Ra(θ)−Rb(θ))/s)を算出す
る。そして、ここで算出した比(主軸Aの軸心Bの振れ
角の正接)を極座標表示し、これを主軸Aのアンギュラ
モーションとする。
The first method uses a member 111 that holds two master balls 110a and 110b, which are reference objects and have a small shape deviation (sphericity), as shown in FIG.
This is a method for simultaneously detecting the radial motion amount and the angular motion amount of the spindle A (Yoshiaki Kakino, "Rotation Accuracy of Machine Tool Spindles", Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers, Vol. 83, No. 742, 198).
0, 9, 1172). Specifically, the member 111 is fixed to the spindle end A 1 so that the two master spheres 110a and 110b are located in a line on the axis B of the spindle, and the master spheres 110a and 110b are rotated by the rotation of the spindle A. The displacement amount is detected by the capacitance displacement meters 112a and 112b, respectively. Then, the displacement amounts Ra (θ) and Rb (θ) of the master spheres 110a and 110b detected as a function of the rotation angle θ of the main axis are displayed in polar coordinates, and this is taken as the radial motion at the positions of the master spheres 110a and 110b. . Furthermore, each master ball 1
After calculating the difference (Ra (θ) −Rb (θ)) between the displacement amounts Ra (θ) and Rb (θ) at the positions of 10a and 110b, the distance s between the centers of the two master balls 110a and 110b is calculated as described above. The ratio ((Ra (θ) −Rb (θ)) / s) of the difference between the displacement amounts is calculated. Then, the ratio (tangent of the deflection angle of the axis B of the main axis A) calculated here is displayed in polar coordinates, and this is set as the angular motion of the main axis A.

【0004】第二の方法は、図10に示すような軽量で
薄型の凹面鏡71を基準物体として使用し、凹面鏡71
で反射したレーザ光cの焦点eが主軸Aのラジアルモー
ションに応じて移動することを利用して、主軸Aのラジ
アルモーションを検出する方法である(K.Mitui,et.al
Development of an Optical Measuring Method for Rad
ial Spindle Error,Proc.of the 7th Int.Precision E
ngineering Seminar,1993,506記載)。詳細に
は、主軸Aが静止している状態において、レーザダイオ
ード70から照射されたレーザ光cが、コリメータレン
ズ73、ビームエクスパンダー74、ビームスプリッタ
76、対物レンズ75を透過して、凹面鏡71で反射し
た後、対物レンズ75、ビームスプリッタ76を介し
て、4分割フォトダイオード77の中心部に焦点を結ぶ
ように、図10の光学系が調整されている。そして、主
軸Aの回転に伴って4分割フォトダイオード77の各素
子で検出される光量の差分に基づいて、凹面鏡70で反
射したレーザ光cの焦点eの、4分割フォトダイオード
77の受光面の中心からの焦点ずれ量を算出する。そし
て、主軸の回転角θの関数として算出される焦点ずれ量
をR(θ)を極座標表示し、これを、凹面鏡70の曲率
中心の位置におけるラジアルモーションとする。
The second method uses a lightweight and thin concave mirror 71 as a reference object as shown in FIG.
This is a method of detecting the radial motion of the main axis A by utilizing the fact that the focal point e of the laser light c reflected by the object moves according to the radial motion of the main axis A (K.Mitui, et.al.
Development of an Optical Measuring Method for Rad
ial Spindle Error, Proc.of the 7th Int.Precision E
ngineering Seminar, 1993, 506). Specifically, in the state where the main axis A is stationary, the laser light c emitted from the laser diode 70 passes through the collimator lens 73, the beam expander 74, the beam splitter 76, and the objective lens 75, and is then reflected by the concave mirror 71. After reflection, the optical system of FIG. 10 is adjusted so as to focus on the central portion of the four-division photodiode 77 via the objective lens 75 and the beam splitter 76. Then, based on the difference in the amount of light detected by each element of the four-division photodiode 77 as the main axis A rotates, the focus e of the laser light c reflected by the concave mirror 70 on the light-receiving surface of the four-division photodiode 77. The amount of defocus from the center is calculated. The defocus amount calculated as a function of the rotation angle θ of the main axis is displayed in polar coordinates R (θ), and this is taken as the radial motion at the position of the center of curvature of the concave mirror 70.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記第一の方法は、ラ
ジアルモーションとアンギュラモーションとを併せて検
出することができるという利点を有しているが、その反
面、主に、以下に挙げる2つの原因によって測定精度が
低下する場合が多いという欠点を有している。上記第二
の方法の測定精度が低下する原因として挙げられるの
は、(1)基準物体110の取り付け(すなわち、基準
物体111の重量や、主軸の軸心Bからの各マスタ球1
10a,110bの偏差によって生じた偏重心等の影
響)によって主軸Aが撓んで定常的に振れ回ることと、
(2)モータや制御装置等からの電気的ノイズの影響に
よって静電容量型変位計の出力が変動することである。
The first method has the advantage that it is possible to detect both radial motion and angular motion, but on the other hand, the following two methods are mainly used. It has a drawback that the measurement accuracy often decreases depending on the cause. The reasons why the measurement accuracy of the second method is lowered include (1) attachment of the reference object 110 (that is, the weight of the reference object 111 and each master ball 1 from the axis B of the main axis).
The influence of the eccentric center of gravity or the like caused by the deviation of 10a and 110b) causes the main axis A to bend and to steadily swing.
(2) The output of the capacitance displacement meter fluctuates due to the influence of electrical noise from the motor, the control device, and the like.

【0006】一方、上記第二の方法は、ラジアルモーシ
ョンとアンギュラモーションとを併せて検出することが
できないという欠点を有しているが、その反面、主軸A
に撓みを与えにくい基準物体(軽量で薄型の凹面鏡7
0)の使用と、電気的ノイズの影響を受けにくい光学式
の測定系の採用とによって、より信頼性の高い測定を行
うことができるという利点を有している。
On the other hand, the second method has a drawback that it is not possible to detect both radial motion and angular motion, but on the other hand, the spindle A
A reference object that is difficult to bend (light and thin concave mirror 7
The use of 0) and the adoption of an optical measurement system that is less susceptible to electrical noise have the advantage that more reliable measurement can be performed.

【0007】そこで、本発明は、上記第一の方法の利点
と上記第二の方法の利点を兼ね備えた回転精度測定シス
テム、すなわち、加工精度に支配的な影響を及ぼす主軸
のラジアルモーションとアンギュラモーションとを併せ
て高精度に検出することができる回転精度測定システム
を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a rotation accuracy measuring system having the advantages of the first method and the advantages of the second method, that is, the radial motion and the angular motion of the spindle that have a dominant influence on the machining accuracy. It is an object of the present invention to provide a rotation accuracy measuring system capable of detecting with high accuracy.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、回転軸の回転精度を測定する回転精度測
定システムであって、前記回転軸に固定された、互いに
焦点距離の異なる2つの反射領域を有する反射手段と、
前記2つの反射領域を照明する照明光を照射する照明手
段と、前記2つの反射領域で反射した前記照明光が集光
する各集光点の、所定の位置からの変位量をそれぞれ検
出する検出手段と、前記検出手段で検出された前記2つ
の反射領域で反射した前記照明光の各集光点の変位量に
基づいて当該各集光点の位置における前記回転軸のラジ
アルモーション量をそれぞれ算出すると共に、前記回転
軸のアンギュラモーション量として、前記各反射領域か
ら前記各集光点迄の距離の差分に対する前記算出された
前記各焦点の位置におけるラジアルモーション量の差分
の比を算出する算出手段と、前記回転軸の回転精度とし
て、前記算出手段に算出された前記アンギュラモーショ
ン量と、前記各集光点の位置におけるラジアルモーショ
ン量の内の少なくとも一方のラジアルモーション量とを
出力する出力手段とを備えることを特徴とする回転精度
測定システムを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a rotation accuracy measuring system for measuring the rotation accuracy of a rotating shaft, wherein the rotating shafts are fixed to the rotating shaft and have different focal lengths. A reflection means having two reflection areas,
Illumination means for irradiating the two reflection areas with illumination light, and detection for detecting the displacement amount from a predetermined position of each condensing point where the illumination light reflected by the two reflection areas condenses. And a radial motion amount of the rotation axis at the position of each condensing point based on the displacement amount of each condensing point of the illumination light reflected by the two reflection areas detected by the detecting unit. At the same time, as the angular motion amount of the rotation axis, a calculation means for calculating a ratio of a difference between the calculated radial motion amounts at the positions of the respective focal points to a difference between the distances from the respective reflection regions to the respective condensing points. And as the rotation accuracy of the rotation axis, the smaller of the angular motion amount calculated by the calculating means and the radial motion amount at the position of each condensing point is smaller. Also provides rotational accuracy measuring system, characterized by an output means for outputting the one of the radial motion amount.

【0009】[0009]

【実施の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態を、工作機械の主軸の回
転精度の検出に適用した場合を例に挙げて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below as an example with reference to the accompanying drawings, when it is applied to detection of rotational accuracy of a spindle of a machine tool.

【0010】最初に、図1により本実施の形態に係るシ
ステムの構成を説明する。
First, the configuration of the system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0011】本システムは、主軸端A1に固定された基
準物体であるミラー10と、ミラー10で反射したレー
ザ光cを検出する光学式センサ11と、光学式センサ1
1の出力から主軸Aの回転精度を算出する処理装置17
とにより構成される。尚、光学式センサ11の設置箇所
を特に限定する必要はないが、例えば、刃物台に光学式
センサ11を設置しておけば、刃物台の移動機構を利用
して、主軸Aに対する光学式センサ11の位置決めをス
ムーズに行うことができる。
This system comprises a mirror 10, which is a reference object fixed to the spindle end A 1 , an optical sensor 11 for detecting a laser beam c reflected by the mirror 10, and an optical sensor 1.
Processing device 17 for calculating the rotation accuracy of the spindle A from the output of 1
It is composed of The location of the optical sensor 11 need not be particularly limited. For example, if the optical sensor 11 is installed on the tool post, the optical sensor for the spindle A can be used by using the tool post moving mechanism. The positioning of 11 can be performed smoothly.

【0012】次に、図2により、図1のミラー10の構
造について説明する。
Next, the structure of the mirror 10 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0013】ミラー10の表面には、互いに曲率の異な
る球面形状の領域a,bが形成されており、一方の領域
bが他方の領域aを囲むように形成されている。従っ
て、ミラー10を照明する光cは、各領域a,bで反射
した後、ミラー10の各領域a,bによって光源位置
(図4では、無限遠方としている)と共役関係におかれ
る位置E1,E2にそれぞれ集光する。つまり、ミラー1
0の各領域a,bで反射した光cは、各領域a,bの焦
点距離によって定まる異なる2つの位置E1,E2にそれ
ぞれ集光する。
On the surface of the mirror 10, spherical regions a and b having different curvatures are formed, and one region b is formed so as to surround the other region a. Therefore, the light c illuminating the mirror 10 is reflected by each of the areas a and b, and then is positioned by the areas a and b of the mirror 10 in a conjugate relationship with the light source position (infinity in FIG. 4). Focus on 1 and E 2 , respectively. That is, mirror 1
The light c reflected by each of the areas a and b of 0 is focused on two different positions E 1 and E 2 determined by the focal lengths of the areas a and b, respectively.

【0014】次に、図1の光学式センサ11の光学系に
ついて説明する。
Next, the optical system of the optical sensor 11 shown in FIG. 1 will be described.

【0015】光学式センサ11は、ミラー10を照明す
るレーザ光cを照射するレーザダイオード12と、ミラ
ー10の中央領域aで反射したレーザ光c1を検出する
4分割フォトダイオード13aと、ミラー10の周辺領
域bで反射したレーザ光cを検出する4分割フォトダ
イオード13bとを備える。詳細には、光学式センサ1
1の光学系は、主軸Aが静止している状態において、レ
ーザダイオード12から照射されたレーザ光cが、コリ
メータレンズ14、ビームエクスパンダー15、対物レ
ンズ18を透過して、ミラー10の中央領域aと周辺領
域bとで反射した後、対物レンズ18、ビームスプリッ
タ16、入射光を透過光と反射光とに分割するビームス
プリッタ19を介して、各4分割フォトダイオード13
a,13bの受光面で集光するように調整されている。
つまり、ミラー10の中央領域aで反射したレーザ光c
は、一方の4分割フォトダイオード13aの受光面の
中心O1で集光し(図3参照)、且つ、ミラー10の周
辺領域bで反射したレーザ光c2は、他方の4分割フォ
トダイオード13bの受光面の中心O2で集光するよう
になっている(図4参照)。
The optical sensor 11 includes a laser diode 12 for irradiating the laser light c for illuminating the mirror 10, a four-division photodiode 13a for detecting the laser light c 1 reflected by the central area a of the mirror 10, and a mirror 10. and a quadrant photodiode 13b for detecting the laser beam c 2 reflected by the peripheral region b of. Specifically, the optical sensor 1
In the optical system of No. 1, the laser beam c emitted from the laser diode 12 is transmitted through the collimator lens 14, the beam expander 15 and the objective lens 18 in the state where the main axis A is stationary, and the central region of the mirror 10 is obtained. After being reflected by a and the peripheral region b, each four-division photodiode 13 is passed through the objective lens 18, the beam splitter 16, and the beam splitter 19 which divides the incident light into transmitted light and reflected light.
The light receiving surfaces of a and 13b are adjusted to collect light.
That is, the laser light c reflected by the central region a of the mirror 10
1 is focused at the center O 1 of the light receiving surface of one of the four-divided photodiodes 13a (see FIG. 3), and the laser beam c 2 reflected by the peripheral region b of the mirror 10 is the other of the four-divided photodiodes 13a. The light is condensed at the center O 2 of the light receiving surface of 13b (see FIG. 4).

【0016】ところで、各領域a,bの焦点距離が後述
の事項を考慮して決定されているので、焦点距離の短い
中央領域aで反射したレーザ光c1は、4分割フォトダ
イオード13bの手前で集光した後に発散し、4分割フ
ォトダイオード13bの受光面を図4に示すように常に
均一に照明するようになっている。つまり、4分割フォ
トダイオード13bの受光面に配置された4つの素子1
3b1,13b2,13b3,13b4の出力は、焦点距離
の短い中央領域aで反射したレーザ光c1に影響を及ぼ
されない。従って、4分割フォトダイオード13bの受
光面に配置された各素子13b1,13b2,13b3
13b4の出力には、周辺領域bで反射したレーザ光c2
のスポットe2’の移動量に応じた差分が表れる。すな
わち、4分割フォトダイオード13bの受光面に配置さ
れた各素子13b1,13b2,13b3,13b4の出力
の差分に基づいて、周辺領域bで反射したレーザ光c2
の集光点におけるスポットe2’の移動量が算出できる
ことを意味する。尚、ここでいうスポットe2’の移動
量とは、4分割フォトダイオード13bの受光面の中心
2から移動量のことである。
By the way, since the focal lengths of the respective regions a and b are determined in consideration of the matters described later, the laser light c 1 reflected by the central region a having a short focal length is in front of the 4-division photodiode 13b. The light is then diverged after being condensed at 1, and the light receiving surface of the four-division photodiode 13b is always illuminated uniformly as shown in FIG. That is, the four elements 1 arranged on the light receiving surface of the four-divided photodiode 13b
The outputs of 3b 1 , 13b 2 , 13b 3 and 13b 4 are not affected by the laser light c 1 reflected by the central region a having a short focal length. Therefore, the elements 13b 1 , 13b 2 , 13b 3 , arranged on the light receiving surface of the four-division photodiode 13b,
The laser beam c 2 reflected by the peripheral region b is output to the output 13 b 4.
The difference corresponding to the movement amount of the spot e 2 'of That is, the laser beam c 2 reflected in the peripheral region b is based on the difference between the outputs of the elements 13b 1 , 13b 2 , 13b 3 , 13b 4 arranged on the light-receiving surface of the 4-division photodiode 13b.
This means that the amount of movement of the spot e 2 'at the focus point of can be calculated. The amount of movement of the spot e 2 'here is the amount of movement from the center O 2 of the light receiving surface of the four-divided photodiode 13b.

【0017】また、焦点距離の長い周辺領域bで反射し
たレーザ光c2は、図3に示すように、4分割フォトダ
イオード13aの受光面の外部を照明する。つまり、4
分割フォトダイオード13aに配置された4つの素子1
3a1,13a2,13a3,13a4の出力は、焦点距離
の長い周辺領域bで反射したレーザ光c2により影響を
及ぼされない。従って、4分割フォトダイオード13a
の受光面に配置された各素子13a1,13a2,13a
3,13a4の出力には、中央領域aで反射したレーザ光
1のスポットe1’の移動に応じた差分が表れる。すな
わち、4分割フォトダイオード13aの受光面に配置さ
れた各素子13a1,13a2,13a3,13a4の出力
の差分に基づいて、中央領域aで反射したレーザ光c1
の集光点におけるスポットe1’の移動量が算出できる
ことを意味する。尚、ここでいうスポットe1’の移動
量とは、4分割フォトダイオード13bの受光面の中心
2からの移動量のことである。
Further, the laser beam c 2 reflected by the peripheral region b having a long focal length illuminates the outside of the light receiving surface of the four-division photodiode 13a as shown in FIG. That is, 4
Four elements 1 arranged in the divided photodiode 13a
The outputs of 3a 1 , 13a 2 , 13a 3 and 13a 4 are not affected by the laser light c 2 reflected by the peripheral region b having a long focal length. Therefore, the four-division photodiode 13a
Each element 13a 1 , 13a 2 , 13a arranged on the light receiving surface of
Differences appearing in the outputs of 3 and 13a 4 according to the movement of the spot e 1 ′ of the laser light c 1 reflected in the central area a. That is, the laser beam c 1 reflected in the central region a is based on the difference between the outputs of the elements 13a 1 , 13a 2 , 13a 3 and 13a 4 arranged on the light receiving surface of the four-division photodiode 13a.
It means that the movement amount of the spot e 1 ′ at the light condensing point can be calculated. The amount of movement of the spot e 1 'here is the amount of movement from the center O 2 of the light receiving surface of the four-divided photodiode 13b.

【0018】ここで、前述の各領域a,bの焦点距離を
決定する際に考慮すべき事項について説明する。
Here, matters to be considered when determining the focal lengths of the above-mentioned areas a and b will be described.

【0019】各領域a,bで反射したレーザ光c1,c2
を、それぞれ、図3及び図4を用いて説明したように各
4分割フォトダイオード13a,13bの受光面に入射
させるためには、ミラー10の中央領域aの焦点距離と
周辺領域bの焦点距離とを独立に決定するのではなく、
各4分割フォトダイオード13a,13bの受光面の面
積との関係を考慮しなければならない。つまり、ミラー
10の中央領域aと周辺領域bの焦点距離の差が所定の
値よりも小さければ、ミラー10の中央領域aで反射し
たレーザ光c1が、4分割フォトダイオード13bの受
光面の一部のみを照明したり、ミラー10の周辺領域b
で反射したレーザ光c2が、4分割フォトダイオード1
3aの受光面に入射する等の不都合を生じる。また、こ
れとは逆に、ミラー10の中央領域aと周辺領域bの焦
点距離の差分が過度に大きければ、光学式センサ11の
光学系が大きくなるので好ましくない。
Laser beams c 1 and c 2 reflected by the areas a and b
Are incident on the light receiving surfaces of the four-divided photodiodes 13a and 13b as described with reference to FIGS. 3 and 4, respectively, the focal length of the central region a and the focal length of the peripheral region b of the mirror 10 are Rather than independently
The relationship with the area of the light-receiving surface of each of the four-divided photodiodes 13a and 13b must be taken into consideration. That is, if the difference between the focal lengths of the central region a and the peripheral region b of the mirror 10 is smaller than a predetermined value, the laser light c 1 reflected by the central region a of the mirror 10 is reflected by the light receiving surface of the four-division photodiode 13b. Illuminate only a part or the peripheral area b of the mirror
The laser light c 2 reflected by the
This causes inconvenience such as incidence on the light receiving surface of 3a. On the contrary, if the difference between the focal lengths of the central region a and the peripheral region b of the mirror 10 is excessively large, the optical system of the optical sensor 11 becomes large, which is not preferable.

【0020】従って、ミラー10の中央領域aの焦点距
離と周辺領域bの焦点距離を決定する際には、以上の不
都合が生じないように、各4分割フォトダイオード13
a,13bの受光面の面積との関係を必ず考慮に入れる
必要がある。
Therefore, when determining the focal length of the central region a and the focal length of the peripheral region b of the mirror 10, each of the four-divided photodiodes 13 is arranged so as not to cause the above inconvenience.
It is necessary to take into consideration the relationship with the area of the light receiving surface of a and 13b.

【0021】以上で、図1の光学式センサ11の光学系
の説明を終る。
This is the end of the description of the optical system of the optical sensor 11 shown in FIG.

【0022】次に、処理装置17で行われる主軸Aの回
転精度の算出処理については説明する。
Next, the calculation processing of the rotation accuracy of the spindle A performed by the processing device 17 will be described.

【0023】まず、以下の手順に従って、4分割フォト
ダイオード13aの受光面に配置された各素子13
1,13a2,13a3,13a4の出力S1,S2
3,S4に基づいて、4分割フォトダイオード13aの
位置におけるラジアルモーション量R1を算出する。
First, according to the following procedure, each element 13 arranged on the light receiving surface of the four-divided photodiode 13a.
a 1, 13a 2, 13a 3 , the output of 13a 4 S 1, S 2,
The radial motion amount R 1 at the position of the 4-division photodiode 13a is calculated based on S 3 and S 4 .

【0024】すなわち、次式に従って、4分割フォトダ
イオード13aの受光面に配置された各素子13a1
13a2,13a3,13a4の出力の差分Vx,Vyを
それぞれ算出する。
That is, according to the following equation, each element 13a 1 arranged on the light receiving surface of the four-division photodiode 13a,
Differences Vx and Vy of the outputs of 13a 2 , 13a 3 and 13a 4 are calculated respectively.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】[0026]

【数2】 [Equation 2]

【0027】本実施の形態では、数式1及び数式2で算
出される差分Vx,Vyと、4分割フォトダイオード1
3aの受光面におけるレーザ光c1のスポットe1’の移
動量とが線形となる範囲を測定対象としているため、数
式1及び数式2で算出された差分Vx,Vyから、それ
ぞれ、4分割フォトダイオード13aの受光面における
レーザ光c1のスポットe1’のXY方向への移動量をそ
れぞれ算出することができる。
In this embodiment, the difference Vx and Vy calculated by the equations 1 and 2 and the 4-division photodiode 1 are used.
Since the measurement target is a range in which the movement amount of the spot e 1 ′ of the laser light c 1 on the light receiving surface of 3a is linear, the difference Vx and Vy calculated by the mathematical formulas 1 and 2 are respectively divided into four divided photos. The amount of movement of the spot e 1 'of the laser light c 1 on the light receiving surface of the diode 13a in the XY directions can be calculated.

【0028】更に、従来技術の欄で説明した第二の方法
と同様に、エンコーダ(不図示)で検出された主軸Aの
回転角θと、レーザ光c1の集光点におけるスポット
1’の移動量とを対応付けて極座標表示を作成し、こ
れを、4分割フォトダイオード13aの位置におけるラ
ジアルモーションR1(θ)とする。更に、周知の最小領
域中心法を用いて前記極座標表示から半径差を算出し、
これを、4分割フォトダイオード13aの位置における
ラジアルモーションR1(θ)を定量化したラジアルモー
ション量R1とする。
Further, similarly to the second method described in the section of the prior art, the rotation angle θ of the main axis A detected by the encoder (not shown) and the spot e 1 'at the condensing point of the laser beam c 1 The polar coordinate display is created by associating it with the amount of movement of, and this is taken as the radial motion R 1 (θ) at the position of the four-divided photodiode 13a. Further, using the well-known minimum area center method to calculate the radius difference from the polar coordinate display,
This is defined as the radial motion amount R 1 that quantifies the radial motion R 1 (θ) at the position of the four-divided photodiode 13a.

【0029】尚、同様な手順に従って、他方の4分割フ
ォトダイオード13bの位置におけるラジアルモーショ
ンR2(θ)及びラジアルモーション量R2も算出する。
In accordance with the same procedure, the radial motion R 2 (θ) and the radial motion amount R 2 at the position of the other four-divided photodiode 13b are also calculated.

【0030】以上の手順に従って、各4分割フォトダイ
オード13a,13bの位置におけるラジアルモーショ
ンR1(θ),R2(θ)をそれぞれ算出した後、更に、以下
に示す手順に従って、主軸AのアンギュラモーションK
(θ)及びアンギュラモーション量Kを算出する。
After the radial motions R 1 (θ) and R 2 (θ) at the positions of the four-divided photodiodes 13a and 13b are calculated according to the above procedure, the angular motion of the spindle A is further followed according to the following procedure. Motion k
(θ) and the angular motion amount K are calculated.

【0031】すなわち、従来技術の欄で説明した第二の
方法と同様に、各4分割フォトダイオード13a,13
bの位置におけるラジアルモーションの差分(R1(θ)
−R2(θ))を算出し、更に、主軸端A1から両4分割フ
ォトダイオード13a,13b迄の距離の差に対する前
記ラジアルモーションの差分(R1(θ)−R2(θ))の比
(主軸Aの軸心の振れ角の正接を表す)を算出する。そ
して、ここで算出した比を極座標表示して、これを主軸
AのアンギュラモーションK(θ)とする。更に、周知の
最小領域中心法を用いて前記極座標表示から半径差を算
出し、これを、主軸AのアンギュラモーションK(θ)を
定量化したアンギュラモーション量Kとする。尚、主軸
端A1から各4分割フォトダイオード13a,13b迄
の距離の差(即ち、主軸端A1から各レーザ光c1,c2
が集光する位置E1,E2迄の距離の差)は、ミラー10
と対物レンズ18との間の距離と、ミラー10の各領域
a,bの焦点距離と、対物レンズ18の焦点距離とから
算出すればよい。
That is, similarly to the second method described in the section of the prior art, each of the four-divided photodiodes 13a and 13a.
Radial motion difference at position b (R 1 (θ)
-R 2 (θ)) is calculated, and the difference in the radial motion with respect to the difference in the distance from the spindle end A 1 to both the four-divided photodiodes 13a and 13b (R 1 (θ) -R 2 (θ)). (Representing the tangent of the deflection angle of the axis of the main axis A) is calculated. Then, the ratio calculated here is displayed in polar coordinates, and this is set as the angular motion K (θ) of the main axis A. Further, the radius difference is calculated from the polar coordinate display using the well-known minimum area center method, and this is used as the angular motion amount K that quantifies the angular motion K (θ) of the main axis A. The difference in distance from the spindle end A 1 to each of the four-divided photodiodes 13a and 13b (that is, from the spindle end A 1 to the laser beams c 1 and c 2 respectively).
Is the difference between the distances E 1 and E 2 where
It can be calculated from the distance between the objective lens 18 and the objective lens 18, the focal lengths of the regions a and b of the mirror 10, and the focal length of the objective lens 18.

【0032】尚、以上の算出過程に、更に、主軸端A1
に対するミラー10の取付の不具合が原因となって光学
式センサ11の出力に生じる誤差を補正する周知の処理
を加えれば、より適正なアンギュラモーションK(θ)及
びラジアルモーションR1(θ),R2(θ)を算出すること
ができる。
In the above calculation process, the spindle end A 1
If a well-known process for correcting an error that occurs in the output of the optical sensor 11 due to the mounting failure of the mirror 10 with respect to the above is applied, more appropriate angular motion K (θ) and radial motion R 1 (θ), R 2 (θ) can be calculated.

【0033】このように、本回転精度測定システムによ
れば、アンギュラモーションK(θ)を算出するために必
要とされる、主軸端A1からの距離が異なる2つの位置
におけるラジアルモーションR1(θ),R2(θ)を検出す
ることができる。即ち、本回転精度測定システムによれ
ば、主軸の回転精度の評価に必要とされるラジアルモー
ションR1(θ),R2(θ)とアンギュラモーションK(θ)
とを併せて得ることができる。
As described above, according to the rotation accuracy measuring system, the radial motion R 1 (at the two positions different in distance from the spindle end A 1 required for calculating the angular motion K (θ)). θ) and R 2 (θ) can be detected. That is, according to the present rotation accuracy measuring system, the radial motions R 1 (θ) and R 2 (θ) and the angular motion K (θ) required for evaluating the rotation accuracy of the spindle are provided.
And can be obtained together.

【0034】また、従来技術の欄で説明した第一の方法
と比較して、本回転精度測定システムは、モータや制御
装置等からの電気ノイズの影響を受けにくい光学式セン
サを使用し、且つ、主軸Aに変形を与えにくい基準物体
(即ち、軽量、且つ、偏重心が生じ難い薄型のミラー)
を使用しているため、高精度な測定を行うことができ
る。
Further, as compared with the first method described in the section of the prior art, the present rotation accuracy measuring system uses an optical sensor which is not easily affected by electric noise from a motor, a control device and the like, and , A reference object that does not easily deform the main axis A (that is, a thin mirror that is lightweight and that does not easily cause an eccentricity)
Since, is used, highly accurate measurement can be performed.

【0035】従って、こうした回転精度測定システムに
よって得られるラジアルモーションR1(θ),R2(θ)と
アンギュラモーションK(θ)とを参照すれば、より適正
に主軸の回転運動を評価することができる。尚、本回転
精度測定システムは、工作機械の主軸に限らず、適当な
軸を回転中心とする回転体のラジアルモーションとアン
ギュラモーションを測定対象とすることも可能である。
Therefore, referring to the radial motions R 1 (θ) and R 2 (θ) and the angular motion K (θ) obtained by such a rotation accuracy measuring system, the rotational motion of the spindle can be evaluated more properly. You can The rotation accuracy measuring system is not limited to the main shaft of the machine tool, but can also measure radial motion and angular motion of a rotating body having an appropriate axis as a rotation center.

【0036】尚、本実施の形態では、中央領域aの方が
周辺領域bよりも焦点距離が短くなるように各領域a,
bの球面形状の曲率を適当に決定しているが、これとは
逆に、周辺領域bの方が中央領域aよりも焦点距離が短
くなるように各領域a,bの球面形状の曲率を決定して
も構わない。但し、この場合にも、各領域a,bで反射
したレーザ光の各焦点と各4分割フォトダイオード13
a,13aとが前述した位置関係となるように、各4分
割フォトダイオード13a,13aの位置をそれぞれ適
当に調整する必要がある。
In the present embodiment, each of the regions a, so that the central region a has a shorter focal length than the peripheral region b.
Although the curvature of the spherical shape of b is appropriately determined, conversely, the curvature of the spherical shape of each of the regions a and b is set so that the peripheral region b has a shorter focal length than the central region a. You may decide. However, also in this case, each focus of the laser light reflected by each of the areas a and b and each of the four-division photodiodes 13
It is necessary to properly adjust the positions of the four-divided photodiodes 13a and 13a so that the positions a and 13a have the above-described positional relationship.

【0037】また、各4分割フォトダイオード13a,
13bは、ミラー10の各領域a,bで反射したレーザ
光c1,c2が集光する位置に配置されていればよいの
で、例えば、ミラー10の各領域a,bで反射したレー
ザ光c1,c2が最初に集光する位置E1,E2に、各4分
割フォトダイオード13a,13bを配置されていても
構わない。
In addition, each four-division photodiode 13a,
Since 13b may be arranged at a position where the laser beams c 1 and c 2 reflected by the respective regions a and b of the mirror 10 are condensed, for example, the laser beam reflected by the respective regions a and b of the mirror 10 is provided. to position E 1, E 2 where c 1, c 2 is first condensed each quadrant photodiode 13a, may be arranged to 13b.

【0038】ところで、本回転精度測定システムに使用
する基準物体は、中央領域a2の焦点距離と周辺領域b2
の焦点距離とが異なるものであれば、必ずしも、図2に
示したような、互いに曲率の異なる2つの球面形状の領
域a,bを有するミラー10である必要はない。例え
ば、図5に示すような曲率の異なる放物面形状の中央領
域a1と周辺領域b1を有するミラーや、図6に示すよう
な、輪帯の間隔の規則性が互いに異なる領域a,bを有
する反射型ゾーンプレートであっても構わない。尚、焦
点距離の長い放物面形状のミラーを作成するのは比較的
容易であるため、図7に示すように、図5のミラーの各
領域a1,b1で反射した各レーザ光c1,c2を、4分割
フォトダイオード13a,13bの配置に不都合を生じ
ない適当な位置に集光させることが可能である。従っ
て、図5のミラーを基準物体として使用すれば、図2の
ミラー10を使用する場合に使用される対物レンズ(図
1の18)は不要となり、光学センサ11の光学系を、
よりコンパクトな構成とすることができる。また、図8
の光学系と比較した場合、測定感度に影響を及ぼすパラ
メータが少ないという利点も挙げられる(図8の光学系
における測定感度に影響を及ぼすパラメータには、当
然、対物レンズの焦点距離が含まれる)。従って、測定
空間が制限されている場合等には、図5に示した基準物
体の使用が適している。一方、図6の反射型ゾーンプレ
ートの各領域a,bの焦点距離は輪帯の間隔の規則性の
みで定まるため、反射型ゾーンプレートの形状や厚さ等
の設計に関しては自由度が大きい。従って、主軸Aに取
付け可能な規準物体の大きさや重量等が制限されている
場合等にも柔軟に対応することができる。尚、図6の反
射型ゾーンプレートを基準物体として使用する場合に
は、図8に示すように、図2のミラー10を基準物体と
して使用する場合の光学センサ11の光学系の構成を変
更する必要はない。
By the way, the reference object used in this rotation accuracy measuring system is the focal length of the central area a 2 and the peripheral area b 2.
2, the mirror 10 does not necessarily have to have two spherical regions a and b having different curvatures as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, a mirror having a central region a 1 and a peripheral region b 1 each having a paraboloidal shape with different curvatures, or as shown in FIG. It may be a reflective zone plate having b. Since it is relatively easy to create a parabolic mirror having a long focal length, as shown in FIG. 7, each laser beam c reflected by each area a 1 and b 1 of the mirror of FIG. It is possible to condense 1 and c 2 at appropriate positions that do not cause any inconvenience in the arrangement of the four-division photodiodes 13a and 13b. Therefore, if the mirror of FIG. 5 is used as a reference object, the objective lens (18 of FIG. 1) used when using the mirror 10 of FIG. 2 is unnecessary, and the optical system of the optical sensor 11 is
A more compact structure can be achieved. FIG.
Compared with the optical system of No. 2, there is an advantage that there are few parameters that affect the measurement sensitivity (of course, the parameters that affect the measurement sensitivity in the optical system of FIG. 8 include the focal length of the objective lens). . Therefore, the use of the reference object shown in FIG. 5 is suitable when the measurement space is limited. On the other hand, since the focal lengths of the regions a and b of the reflection type zone plate of FIG. 6 are determined only by the regularity of the intervals of the ring zones, the degree of freedom in designing the shape and thickness of the reflection type zone plate is large. Therefore, it is possible to flexibly deal with the case where the size, weight, etc. of the reference object that can be attached to the spindle A are limited. When the reflective zone plate of FIG. 6 is used as the reference object, the configuration of the optical system of the optical sensor 11 when the mirror 10 of FIG. 2 is used as the reference object is changed as shown in FIG. No need.

【0039】尚、いずれのタイプの基準物体も、測定空
間を考慮して各領域の焦点距離に設定されていることが
望ましい。
It is desirable that the reference object of any type is set to the focal length of each area in consideration of the measurement space.

【0040】また、本実施例では、各レーザ光c1,c2
の集光点におけるスポットe1’,e2’の移動量を検出
するために、2つの4分割フォトダイオード検出器13
a,13bを使用しているが、ビームスプリッタ19を
外してから、2つの4分割フォトダイオード検出器13
a,13bの代用として、4分割フォトダイオード13
aの位置にCCDカメラを配置しても構わない。この場
合には、CCDカメラで撮影される画像(図9参照)に
基づいてラジアルモーションR1(θ)とアンギュラモー
ションK(θ)とを検出すればよい。すなわち、レーザ光
1の集光点におけるスポットe1’の画像の中心o
1が、画像上の所定位置から移動した距離を検出した
後、当該距離を主軸Aの回転角θに対応付けて極座標表
示し、これを、一方の所定の位置におけるラジアルモー
ションR1(θ)とする。一方、レーザ光c2のスポットe
2’の画像の近似円の中心o2が、画像上の所定位置から
移動した距離を検出した後、当該距離に、幾何光学によ
り定まる所定の係数(対物レンズ18からレーザ光c2
の集光点までの距離/対物レンズ18からCCDカメラ
の位置迄の距離)を乗じてから、主軸Aの回転角θに対
応付けて極座標表示し、これを、他方の所定の位置にお
けるラジアルモーションR2(θ)とする。更に、2つの
ラジアルモーションR1(θ),R2(θ)とから、前述の場
合と同様に、主軸AのアンギュラモーションK(θ)を算
出する。
Further, in the present embodiment, each laser light c 1 , c 2
In order to detect the amount of movement of the spots e 1 'and e 2 ' at the focal point of
a and 13b are used, but after removing the beam splitter 19, the two four-division photodiode detectors 13
As a substitute for a and 13b, a four-division photodiode 13
A CCD camera may be arranged at the position a. In this case, the radial motion R 1 (θ) and the angular motion K (θ) may be detected based on the image captured by the CCD camera (see FIG. 9). That is, the center o of the image of the spot e 1 'at the condensing point of the laser light c 1
After 1 detects the distance moved from a predetermined position on the image, the distance is associated with the rotation angle θ of the main axis A and displayed in polar coordinates, which is the radial motion R 1 (θ) at one predetermined position. And On the other hand, the spot e of the laser beam c 2
After detecting the distance at which the center o 2 of the approximate circle of the 2 ′ image moves from a predetermined position on the image, a predetermined coefficient (geometry from the objective lens 18 to the laser beam c 2
To the position of the CCD camera from the objective lens 18), and then the polar coordinates are displayed in association with the rotation angle θ of the main axis A. This is the radial motion at the other predetermined position. Let R 2 (θ). Further, from the two radial motions R 1 (θ) and R 2 (θ), the angular motion K (θ) of the spindle A is calculated as in the case described above.

【0041】或いは、2つの4分割フォトダイオード1
3a,13bの位置に各々CCDカメラを配置しても構
わない。この場合には、一方の4分割フォトダイオード
13aの位置に配置されたCCDカメラで撮影される画
像から、基準物体の中心領域aで反射したレーザ光c1
の集光点におけるスポットe1’の画像の中心o1の移動
量を求め、他方の4分割フォトダイオード13bの位置
に配置されたCCDカメラで撮影される画像から、基準
物体の周辺領域bで反射したレーザ光c2の集光点にお
けるスポットe2’の画像の中心の移動量を求め、当初
に説明した手順に従って、異なる2つの位置におけるラ
ジアルモーションR1(θ),R2(θ)と、主軸Aのアンギ
ュラモーションK(θ)とを算出すればよい。
Alternatively, two quadrant photodiodes 1
CCD cameras may be arranged at the positions of 3a and 13b, respectively. In this case, the laser light c 1 reflected by the central area a of the reference object is detected from the image captured by the CCD camera arranged at the position of the one of the four-divided photodiodes 13a.
The amount of movement of the center o 1 of the image of the spot e 1 'at the condensing point is obtained, and from the image taken by the CCD camera arranged at the position of the other four-division photodiode 13b, in the peripheral area b of the reference object. The amount of movement of the center of the image of the spot e 2 'at the condensing point of the reflected laser light c 2 is obtained, and the radial motions R 1 (θ) and R 2 (θ) at two different positions according to the procedure described at the beginning. And the angular motion K (θ) of the main axis A may be calculated.

【0042】[0042]

【発明の効果】本回転精度測定システムによれば、ラジ
アルモーションとアンギュラモーションとを併せて検出
することができる。また、本回転精度測定システムで
は、モータや制御装置等からの電気ノイズの影響を受け
にくい光学式の測定系を採用し、且つ、主軸に変形を与
えにくい基準物体(即ち、軽量、且つ、偏重心が生じに
くい薄型のミラー)を使用しているため、より高精度な
測定を行うことができる。
According to the rotation accuracy measuring system of the present invention, it is possible to detect both radial motion and angular motion. In addition, this rotation accuracy measurement system uses an optical measurement system that is not easily affected by electrical noise from the motor, control device, etc., and is a reference object (that is, lightweight and deviated Since a thin mirror that does not cause a heart easily is used, more accurate measurement can be performed.

【0043】従って、こうした回転精度測定システムに
よって得られるラジアルモーションとアンギュラモーシ
ョンとを参照すれば、より適正に主軸の回転運動を評価
することができる。
Therefore, by referring to the radial motion and the angular motion obtained by such a rotation accuracy measuring system, the rotary motion of the spindle can be evaluated more appropriately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の一形態に係るシステムの構成を
示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の基準物体の形状の一例を説明するための
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a shape of a reference object in FIG.

【図3】図1の、一方の4分割フォトダイオードの分割
検出部を照明するレーザ光を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a laser beam that illuminates a division detection unit of one of the four-division photodiodes in FIG.

【図4】図1の、他方の4分割フォトダイオードの分割
検出部を照明するレーザ光を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a laser beam that illuminates a division detection unit of the other four-division photodiode in FIG.

【図5】本発明に係る基準物体の形状の一例を説明する
ための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the shape of a reference object according to the present invention.

【図6】本発明に係る基準物体の形状の一例を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the shape of a reference object according to the present invention.

【図7】図5の基準物体を使用した場合の、本発明の実
施の一形態に係るシステムの構成を示した図である。
7 is a diagram showing a configuration of a system according to an embodiment of the present invention when the reference object of FIG. 5 is used.

【図8】図6の基準物体を使用した場合の、本発明の実
施の一形態に係るシステムの構成を示した図である。
8 is a diagram showing a configuration of a system according to an embodiment of the present invention when the reference object of FIG. 6 is used.

【図9】4分割フォトダイオードの代用であるCCDカ
メラにより撮影されるレーザ光の画像を示した図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing an image of laser light taken by a CCD camera which is a substitute for a four-division photodiode.

【図10】従来の測定システムの光学系を説明するため
の図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an optical system of a conventional measurement system.

【図11】従来の測定システムの測定系を説明するため
の図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a measurement system of a conventional measurement system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…基準物体であるミラー 11…光学式センサ 12…光学式センサ11のレーザダイオード 13a,13b…4分割フォトダイオード 14…コリメータレンズ 15…ビームエクスパンダー 16…ビームスプリッタ 17…処理装置 18…対物レンズ 19…ビームスプリッタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mirror which is a reference object 11 ... Optical sensor 12 ... Laser diode 13a of optical sensor 11, 13b ... Four division photodiode 14 ... Collimator lens 15 ... Beam expander 16 ... Beam splitter 17 ... Processing device 18 ... Objective lens 19 ... Beam splitter

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】回転軸の回転精度を測定する回転精度測定
システムであって、 前記回転軸に固定された、互いに焦点距離の異なる2つ
の反射領域を有する反射手段と、 前記2つの反射領域を照明する照明光を照射する照明手
段と、 前記2つの反射領域で反射した前記照明光が集光する各
集光点の、所定の位置からの変位量をそれぞれ検出する
検出手段と、 前記検出手段で検出された前記2つの反射領域で反射し
た前記照明光の各集光点の変位量に基づいて当該各集光
点の位置における前記回転軸のラジアルモーションをそ
れぞれ算出すると共に、前記回転軸のアンギュラモーシ
ョンとして、前記各反射領域から前記各集光点迄の距離
の差分に対する前記算出された前記各集光点の位置にお
けるラジアルモーションの差分の比を算出する算出手段
と、 前記回転軸の回転精度として、前記算出手段に算出され
た前記アンギュラモーション量と、前記各集光点の位置
におけるラジアルモーションの内の少なくとも一方のラ
ジアルモーションとを出力する出力手段とを備えること
を特徴とする回転精度測定システム。
1. A rotation accuracy measuring system for measuring the rotation accuracy of a rotating shaft, comprising: a reflecting means fixed to the rotating shaft and having two reflecting regions having different focal lengths; Illuminating means for irradiating the illuminating light for illuminating, detecting means for respectively detecting a displacement amount from a predetermined position of each condensing point where the illuminating light reflected by the two reflection areas is condensed, and the detecting means. The radial motion of the rotation axis at the position of each converging point is calculated based on the displacement amount of each converging point of the illumination light reflected by the two reflection areas detected in As an angular motion, a calculator for calculating the ratio of the difference in the radial motion at the calculated position of each condensing point to the difference in the distance from each reflection region to each condensing point. A step, and as the rotation accuracy of the rotation axis, an output unit that outputs the angular motion amount calculated by the calculation unit and at least one radial motion of the radial motions at the positions of the respective focal points. A rotation accuracy measuring system characterized by comprising.
【請求項2】請求項1記載の回転精度測定システムであ
って、 前記2つ反射領域の内の一方の反射領域は、他方の反射
領域の反射領域の周囲に配置され、 前記2つ反射領域で反射した前記照明光の各集光点は、
前記回転軸の軸心上に位置することを特徴とする回転精
度測定システム。
2. The rotation accuracy measuring system according to claim 1, wherein one of the two reflection areas has a reflection area disposed around a reflection area of the other reflection area. Each condensing point of the illumination light reflected by
A rotation accuracy measuring system, wherein the rotation accuracy measuring system is located on the axis of the rotation shaft.
【請求項3】請求項1または2記載の回転精度測定シス
テムであって、 前記2つの反射領域は、互いに曲率の異なる球面形状の
鏡面で形成されることを特徴とする回転精度測定システ
ム。
3. The rotation accuracy measuring system according to claim 1, wherein the two reflection areas are formed by spherical mirror surfaces having different curvatures.
【請求項4】請求項1または2記載の回転精度測定シス
テムであって、 前記2つの反射領域は、反射型のゾーンプレートで形成
されることを特徴とする回転精度測定システム。
4. The rotation accuracy measurement system according to claim 1, wherein the two reflection areas are formed of reflection type zone plates.
【請求項5】請求項1または2記載の回転精度測定シス
テムであって、 前記2つの反射領域は、互いに曲率の異なる放物面形状
の鏡面で形成されることを特徴とする回転精度測定シス
テム。
5. The rotation accuracy measurement system according to claim 1, wherein the two reflection areas are formed by parabolic mirror surfaces having different curvatures. .
【請求項6】請求項1、2、3、4または5記載の回転
精度測定システムであって 前記検出手段は、 前記2つの反射領域で反射した前記照明光の各集光点の
位置毎に配置された4分割フォトダイオードと、 前記各4分割フォトダイオードで検出された光量に応じ
てそれぞれ前記照明光の各集光点の正規の位置からの変
位量を検出する手段とを備えることを特徴とする回転精
度測定システム。
6. The rotation accuracy measuring system according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the detection means is provided at each position of each condensing point of the illumination light reflected by the two reflection areas. It is provided with four-division photodiodes arranged and means for detecting the amount of displacement of each condensing point of the illumination light from the normal position in accordance with the amount of light detected by each of the four-division photodiodes. Rotation accuracy measurement system.
【請求項7】請求項1、2、3、4または5記載の回転
精度測定システムであって、 前記検出手段は、 前記2つの反射領域で反射した前記照明光の各スポット
の画像を撮影する撮影手段と、 前記照明光の各集光点の正規の位置からの変位量とし
て、前記撮影手段が撮影した前記照明光の各スポットの
画像の所定の位置からの移動量をそれぞれ検出する手段
とを備えることを特徴とする回転精度測定システム。
7. The rotation accuracy measuring system according to claim 1, 2, 3, 4, or 5, wherein the detection means captures an image of each spot of the illumination light reflected by the two reflection areas. Photographing means, and means for respectively detecting a movement amount from a predetermined position of an image of each spot of the illumination light photographed by the photographing means as a displacement amount of each condensing point of the illumination light from a normal position. A rotation accuracy measuring system comprising:
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