JPH10221039A - 移動軸直角度測定方法 - Google Patents

移動軸直角度測定方法

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JPH10221039A
JPH10221039A JP2279897A JP2279897A JPH10221039A JP H10221039 A JPH10221039 A JP H10221039A JP 2279897 A JP2279897 A JP 2279897A JP 2279897 A JP2279897 A JP 2279897A JP H10221039 A JPH10221039 A JP H10221039A
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JP
Japan
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axis
moving
laser
laser interference
measuring
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Application number
JP2279897A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Osawa
信之 大澤
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Tokyo Seimitsu Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Seimitsu Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動軸の直角度を容易に測定できる方法の実
現。 【解決手段】 第1の部分11と第2の部分12の間の
距離変化を測定する測長器20を使用して2つの移動軸
の直角度を測定する移動軸直角度測定方法であって、2
つの移動軸のなす平面内で2つの移動軸以外の所定の方
向に移動した場合の移動量を測定するように、第1の部
分11と第2の部分12を配置する工程と、移動方向が
所定の方向になるように、2つの移動軸のそれぞれの方
向に所定量だけ移動する工程と、第1の部分11と第2
の部分12の相対的な移動量を検出する工程と、検出し
た相対的な移動量と2つの移動軸のそれぞれの所定の移
動量から2つの移動軸の直角からのずれを算出する工程
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の互いに直角
な移動軸を有する装置において、2つの移動軸の直角度
を測定する移動軸直角度測定方法に関し、特にレーザ干
渉測長器等の2つの部分の間の距離の変化を測定できる
測長器を使用して2つの移動軸の直角度を測定する移動
軸直角度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】XYの2軸方向やXYZの3軸方向に移
動可能な移動機構が広く使用されている。このような移
動機構の例としては、例えば、3次元測定機や、載物台
等がある。また、工作機械ではワークを載せるテーブル
がXYの2軸方向に移動可能で、ツールを取り付けるZ
軸がXYの2軸方向に直角な方向に移動可能であるのが
一般的である。このような移動機構では、各軸方向に移
動信号で指示された量と実際の移動量の差である位置決
め誤差や、移動に伴って移動部材が回転するヨーイング
やピッチング、各移動軸の真直度、移動軸間の直角度に
ついて仕様が定められている。そのため、製造工程でこ
れらの項目について試験を行い、仕様を満たすことを確
認している。本発明は、これらの測定項目のうちの移動
軸間の直角度の測定方法に関する。本発明は、3次元測
定機や載物台等の移動機構についても適用可能である
が、ここでは、工作機械を例として説明を行う。
【0003】図1は、工作機械の移動軸の一般的な構成
例を示す図である。図1において、参照番号3はワーク
を載せる載物台であり、X軸移動機構2によりその上を
X軸方向に移動可能になっている。更に、X軸移動機構
2はY軸移動機構1によりその上をY軸方向に移動可能
になっている。従って、載物台3はXYの2軸方向に移
動可能である。4は取り付けられた加工ツールを回転す
るツール軸であり、Z軸移動機構により先端の位置がZ
軸方向に移動可能になっている。このようにして3軸方
向の移動機構が構成されている。このような移動機構に
おいては、XYZの3軸は相互に直角をなすように構成
されており、製造工程で各軸間の直角度を測定して誤差
が所定の範囲内であることを確認する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】各軸間の直角度を測定
する方法としてはよい方法がなく、従来はレーザビーム
を使用する方法が用いられていた。このレーザビームを
使用する方法についての詳しい説明は省略するが、この
方法を行うには、レーザビームを正確に90°偏向する
ペンタプリズムや、2本の平行なレーザビームが所定角
度をなすように偏向する偏向プリズムや、この所定角度
をなす2本のレーザビームをそれぞれ逆方向に反射する
反射プリズム等が必要で、それらをセッティングして調
整するのに多大の作業時間が必要であった。しかも、直
角度の測定は、XY,YZ,ZXの3つの組みすべてに
ついて行う必要がある。従って、工作機械の直角度の測
定に多大の作業時間を要しており、コストアップの原因
にもなっていた。
【0005】本発明は、このような問題を解決するため
のもので、移動軸の直角度を容易に測定できる方法を実
現することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の移動軸直角度測
定方法は、直角度を測定する2つの移動軸方向に同時に
移動した場合、対角線方向の距離が直角度に応じて異な
ることに着目したもので、レーザ測長器等の独立した2
つの部分の間の距離の変化を測定できる測長器を使用
し、2軸方向に所定量移動した場合の対角線方向の移動
量を測長器で測定し、この測定値から直角度のずれを算
出する。
【0007】すなわち、本発明の移動軸直角度測定方法
は、第1の部分と第2の部分の間の距離変化を測定する
測長器を使用して2つの移動軸の直角度を測定する移動
軸直角度測定方法であって、2つの移動軸のなす平面内
で2つの移動軸以外の所定方向に移動した場合の移動量
を測定するように、第1の部分と第2の部分を配置する
工程と、移動方向が所定の方向になるように、2つの移
動軸のそれぞれの方向に所定量だけ移動する工程と、第
1の部分と第2の部分の相対的な移動量を検出する工程
と、検出した相対的な移動量と2つの移動軸のそれぞれ
の所定の移動量から、2つの移動軸の直角からのずれを
算出する工程とを備えることを特徴とする。
【0008】図2は、本発明の移動軸直角度測定の原理
を説明する図である。図2に示すように、X移動軸とY
移動軸が直角の時には、X軸方向にxだけ移動し、Y軸
方向にyだけ移動した時には、対角線方向の移動量Lの
2乗は、xの2乗とyの2乗の和に等しくなる。図示の
ように、X移動軸とY移動軸が直角から角度αだけずれ
たとすると、X軸方向にxだけ移動し、Y軸方向にyだ
け移動した時には、対角線方向の移動量L’の2乗は、
図示のように、x2+y2+2xysinαとなる。従って、角度α
はsin -1(L'2-x2-y2)/2xy で求められる。従って、対角
線方向の移動量L’が高精度に測定できれば、直角度が
測定できる。
【0009】対角線方向の移動量L’を高精度に測定す
るには、測長器としてはレーザ干渉測長器を使用するこ
とが望ましい。なお、直角度を高精度に測定するために
は、2つの移動軸方向に正確に所定量だけ移動させる必
要があり、直角度を測定する前に各移動軸の真直度や位
置決め精度を測定し、必要に応じて補正できるようにす
る必要がある。
【0010】
【発明の実施の形態】図3は、図1に示した工作機械の
移動機構において、X軸とY軸の直角度を測定する第1
実施例における配置を示す図である。図1と同様に、参
照番号3はワークを載せる載物台であり、2は載物第3
をX軸方向に移動させるX軸移動機構であり、1はX軸
移動機構2をY軸方向に移動させるY軸移動機構であ
り、4はZ軸に相当するツール軸である。この実施例で
は、測長器として光ファイバ結合レーザ干渉測長器を使
用しており、レーザ干渉ユニット11をツール軸4に取
付け、コーナーキューブ12を載物台3に設置する。参
照番号20はレーザ光源を収容しており、光ファイバを
介してレーザ干渉ユニット11にレーザを供給すると共
に、レーザ干渉ユニット11で生成され出力されるレー
ザ干渉信号を光ファイバを介して受け、それを電気信号
に変換してレーザ干渉ユニット11とコーナーキューブ
12の間の距離の変化を算出するレーザ干渉測長器の本
体部である。
【0011】測定時のX軸方向とY軸方向の移動量の比
率を一定とし、この比率で同時に移動すると、コーナー
キューブ12はレーザ干渉ユニット11に対して所定の
方向に移動する。従って、レーザ干渉ユニット11から
出射されるレーザビームをこの方向に向け、コーナーキ
ューブ12をこのレーザビームが入射する位置に配置す
る。その上で、コーナーキューブ12をレーザ干渉ユニ
ット11にもっとも近づけた状態から、移動量が上記の
比率になるようにX軸方向とY軸方向に所定量移動し、
その時のレーザ干渉ユニット11とコーナーキューブ1
2間の距離の変化を測定する。そして、図2に示した式
に従って、X軸とY軸の直角度からのずれを測定する。
レーザ干渉測長器の検出精度は距離にかかわらず一定で
あるから、移動距離が長いほど直角度からのずれの測定
精度が高くなる。
【0012】例えば、X軸方向とY軸方向にそれぞれ1
00mm移動するとすると、レーザ干渉ユニット11か
らはX軸とY軸に対して45°方向にレーザビームが出
射されるようにする。X軸とY軸が直角をなせば、レー
ザ干渉ユニット11とコーナーキューブ12間の距離は
141.421mm変化する。もし、このレーザ干渉ユ
ニット11とコーナーキューブ12間の距離の変化が1
41.5mmであれば、αは0.063°、すなわち
3.8′になる。
【0013】このように、第1実施例では、レーザ干渉
ユニット11とコーナーキューブ12を配置し、移動量
を測定するだけで直角度が測定できるので、測定作業が
非常に簡単になる。なお、レーザ干渉測長器であればサ
ブミクロンオーダーまで測定可能であるが、X軸とY軸
方向の移動量に誤差があると、その分直角度の測定精度
が低下する。そのため、上記の測定を行う前に、X軸と
Y軸方向の位置決め精度を測定し、誤差分を補正する必
要がある。
【0014】また、第1実施例では、光ファイバ結合レ
ーザ干渉測長器を使用したが、レーザ光源から出力され
るレーザビームを直接レーザ干渉ユニットに入射させる
方式のレーザ干渉測長器を使用することも可能であり、
更にレーザ干渉ユニット11をツール軸4に固定せず
に、外部に固定してもよい。更に、対角線方向の移動量
が測定できるならば、レーザ干渉測長器以外の測長器を
使用することも可能である。
【0015】第1実施例ではX軸とY軸の直角度を測定
したが、X軸とZ軸、又はY軸とZ軸の直角度も測定す
ることができる。第2実施例は、X軸とZ軸の直角度を
測定する。図4は第2実施例におけるレーザ干渉ユニッ
ト11とコーナーキューブ12の配置と移動の様子を示
す図である。第2実施例では、治具13を使用してレー
ザ干渉ユニット11から出力されるレーザビームの方向
が、Z軸に対して所定の角度になるようにしている。こ
の所定の角度は、測定時のX軸方向とZ軸方向の移動量
で決定される角度であり、ここではX軸方向とZ軸方向
の移動量が等しく、Z軸に対して45°方向にレーザビ
ームが出射されるようにしている。そして、コーナーキ
ューブ12をこのレーザビームが入射するように載物台
3上に配置する。レーザ干渉ユニット11をZ軸方向に
降下させ、図4の上部に示すように、レーザ干渉ユニッ
ト11とコーナーキューブ12が近接するようにする。
この状態からレーザ干渉ユニット11をZ軸方向に上昇
させ、コーナーキューブ12をX軸方向の右側に移動す
ると、レーザ干渉ユニット11とコーナーキューブ12
の相対位置は、図4の下部に示すようになる。この時の
X軸方向とZ軸方向の移動量と、レーザ干渉ユニット1
1とコーナーキューブ12間の距離の変化を測定する。
X軸とZ軸の直角度からのずれは、第1実施例と同様に
測定できる。
【0016】Y軸とZ軸の直角度を測定する場合は、レ
ーザビームの方向を変えるだけで、第2実施例と同様に
行える。また、載物台がXYZの3軸方向に移動する場
合には、レーザ干渉ユニット11をベースに対して固定
し、レーザビームの出射方向を測定する2つの軸に応じ
て変えればよい。また、レーザ干渉ユニット11とコー
ナーキューブ12は逆に配置することも可能である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動軸の直角度が非常に容易に測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】工作機械の移動機構の基本構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の移動軸の直角度測定の原理を説明する
図である。
【図3】第1実施例におけるレーザ干渉ユニットとコー
ナーキョーブの配置を示す図である。
【図4】第1実施例におけるレーザ干渉ユニットとコー
ナーキョーブの配置を示す図である。
【符号の説明】
1…Y軸移動機構 2…X軸移動機構 3…載物台 4…ツール軸 11…レーザ干渉ユニット 12…コーナーキューブ 20…レーザ干渉測器本体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の部分(11)と第2の部分(1
    2)の間の距離変化を測定する測長器(20)を使用し
    て2つの移動軸の直角度を測定する移動軸直角度測定方
    法であって、 前記2つの移動軸のなす平面内で前記2つの移動軸以外
    の所定の方向に移動した場合の移動量を測定するよう
    に、前記第1の部分(11)と前記第2の部分(12)
    を配置する工程と、 移動方向が前記所定の方向になるように、前記2つの移
    動軸のそれぞれの方向に所定量だけ移動する工程と、 前記第1の部分(11)と前記第2の部分(12)の相
    対的な移動量を検出する工程と、 検出した前記相対的な移動量と前記2つの移動軸のそれ
    ぞれの所定の移動量から、前記2つの移動軸の直角から
    のずれを算出する工程とを備えることを特徴とする移動
    軸直角度測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の移動軸直角度測定方法
    であって、 前記測長器はレーザ干渉測長器であり、前記第1の部分
    (11)はレーザ干渉ユニット又はコーナーキューブの
    一方であり、前記第2の部分(12)はレーザ干渉ユニ
    ット又はコーナーキューブの他方である移動軸直角度測
    定方法。
JP2279897A 1997-02-05 1997-02-05 移動軸直角度測定方法 Pending JPH10221039A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012107900A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 Okuma Corp 幾何誤差計測システム
KR101373139B1 (ko) * 2012-05-18 2014-03-11 경북대학교 산학협력단 레이저 간섭계를 이용한 직각도 측정 방법

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Effective date: 20050426