JPS59100809A - 真円度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 従来より真円度測定方法としては、大きく分けるとの半
径法、■直径法、０８点法が知られている。しかし前記
それぞれの測定法には一長一短があり、測定対象、測定
場所等によって、方法を選択する必要があった。以下に
従来の各測定法について説明する。

■、半径法 第１図によって説明すると、（１）は測定対象物（円形
断面を有する測定対象物の１つの軸直角断面を示してい
る。以下同様）であり、（２）は測定対象物表面の凹凸
量を測定する変位検出器である（第１図では接触式の変
位検出器を示したが、非接触式の変位検出器の使用も可
能である。このことは第２図、第３図、第４図について
も同様である）０ さて測定対象物（１）を回転させ、］ｉｌｉｌの変位検
出器（２）によって一定回転角毎の凹凸量を測定する。

この凹凸量は測定対象物（１）の回転中心に対する凹凸
量であり、物理的な中心（物体中心）に対する凹凸量で
はない（即ち、ＪＩＳによる定義にもとづいた真円度形
状ではない）。従って測定値を演算処理して、物体中心
に対する凹凸量に換算する必要がある。

半径法は換算後の凹凸量の自乗平均１区が最小となるよ
うな点を物体中心とみなして、その点からの凹凸量を求
める方法であり、次の様な特徴をＭしている。

■、ＪＩＳによって定義された真円度と同じ値となる。

◎。演算も単純で、測定装置の構成も比較的簡単になる
。

θ、■、◎の理由から、従来市販されている真円度測定
装置は殆んどすべて、半径法によるものである。

Ｏ９前述のように、測定対象物の偏心（回転中心と物体
中心の芯ずれ）による測定誤差を補正することができる
が、回転軸の振れ回りによる誤差は補正できない。従っ
て測定装置には高精度の回転テーブルが要求される０ ■、Ｏの理由から、大型の回転テーブルが必要となる大
型ワークの測定、あるいは、回転軸に振れ回りの発生す
る機上での測定には不向きである。

■、直径法 第２図によって説明すると、（１）は測定対象物であり
、（２ンは測定対象物表面の凹凸量を測定する２個の変
位検出器である。２個の変位検出器（２）を測定対象物
（１）の直径方向に設定する。測定対象物＋１）を回転
させ、多方向の直径（実際には２個の変位検出器の出力
の和）を測定し、その最大値と最小値の差で真円度を表
わす２個の変位検出器（２）を対向させることによって
、回転軸の振れ回りの影響を受けない測定が可能であり
、次のような特徴を有している。

■１円形部分を２本の平行線ではさんだ時の、その２直
線間の距離の最大値と最小値の差で表わしたものである
。

◎、前述のように、回転軸の振れ回りの影響は無視でき
るが、回転中心と物体中心の芯ずれによる測定誤差は補
正できない。

θ０等径歪円の真円度は測定できない。

ｏ、現場での簡単な測定には適しているが、高精度測定
には不向きである。

０．３点法 第８図によって説明すると、（１）は測定対象物であり
、（２）は測定対象物表面の凹凸量を測定する８個の変
位検出器である。８個の変位検出器（２）を図のように
、検出感度方向が互いにある中心角（ここではα、β）
をもって測定対象物（１）の回転中心上で交わるように
配置する（なお、詳細は省略するが、８個の変位検出器
（２）の感度方向が測定対象物（１）の回転中心上で交
わらない場合でも、その誤差が僅かであれば、大きな測
定誤差は発生しない）。

また測定対象物（１）を回転させながら、測定対象部分
の凹凸を８個の変位検出器（２）で同時に順次測定する
。各検出器からの測定量にそれぞれ倍率１、α、ｂを乗
じて加算し、信号処理（フーリエ展開と合成）を施こす
。それによって、回転中心の偏心と振れ回りに起因した
誤差分を抑制し、真円度形状のみを抽出することができ
る方法であり、次のような特徴を有している（なお、前
述の倍率α、ｂは第３図中の角度α、βの関数である）
。

■・回転中心の偏心と振れ回りによる測定誤差を抑制し
、真円度形状のみを抽出することができる。

◎、フーリエ展開、逆フーリエ展開などの信号処理を行
なう為の演算装置が必要であるが、工作機上での高精度
測定に適した方法である。

前述のように、３点法真円度測定法は、工作機上での高
精度測定に適した方法として注目されている。しかし装
置の構成が比較的複雑になること、高級な演算処理装置
が必要となることなどの理由から、工場現場での使用に
耐え得る装置として実現されたものはない。

本発明は、８点法による真円度測定の、現場での使用に
耐え得る装置として提供されたもので、はぼ円形の断面
の被測定物の回転角度を検出する角度検出器と、回転の
基準位置を検出する原点検出器と、前記被測定物の回転
軸と直交する同−千面内に位置し、回転軸を指向して被
測定物表面の凹凸を夫々検出する８組の表面凹凸量検出
器と、前記被測定物が原点より所足角度回転した都度の
８組の表面凹凸量検出器の出力を受け、被測定物の真円
度を演算する演算処理器とからなることを特徴とする真
円度測定装置であり、従来の欠点を完全に除去できるも
のである。

以下本発明の実施例を図面について説明すると、本発明
の実施例装置を第４図によって説明する。

図において（１）は測定対象物であり、図には示さなか
った搭載装置（例えば旋盤）上に載置されているものと
する。

図においてＡは測定対象物（１）の回転角を検出する回
転角検出装置であり、前記搭載装置に着脱自在に取付け
られている。回転角検出装置Ａは、測定対象物（１）と
一定比で回転する前記搭載装置中の円形断面を有する回
転部（この図では測定対象物（１）の側面に直接）に押
し付けられ、当該側面と摩擦、共回りする摩擦円板（３
）と、この摩擦円板の回転角をパルスに変換するパルス
発生器（４）から構成されている。また（５）はパルス
発生器（４）からの信号例を示したものである。

Ｂは測定対象物（１）の１回転を検出する原点検出装置
であり、前記搭載装置に着脱自在に取付けられている。

（６）は測定対象物（１）上に着脱自在に取付けられて
おり、原点検出装置Ｂによって検知される検知対象物で
ある。検知対象物（６）の仕様は原点検出装置Ｂの形式
により選定される（反射テープ、磁石、金属凸部、凹部
など）。

（力は原点検出装置Ｂからの出力信号の一例であり、測
定対象物１回転あたりｌパルス出力されている。またＣ
は、測定対象物（１）の表面凹凸量を検知する８個の変
位検出器（２）から成る表面凹凸量検出装置であり、前
記搭載装置に着脱自在に取付けられている。

ここで８個の変位計（２つ（２の（２Ｃ）は、測定対象
物（１）の１つの軸直角断面を含む平面上で、その感度
方向が互いにある中心角をもって測定対象物（１）の回
転中心上で交わるように配置されている（第４図ではα
及びβの中心角となっている）　ｏ　（８Ｊは表面凹凸
量検出装置Ｃからの出力信号の１−列である。なお、表
面凹凸量を電気的処理が可能な信号（例えば電圧信号）
に変換する為の変挨器は、勿論必要であるが、図では省
略しである。

Ｄは演算処理装置であり、回転角検出装置Ａ。

原点検出装置Ｂ、表面凹凸量検出装置Ｃからの信号をも
とに、データの採集、物理量への換算、前記軸直角断面
形状（真円度形状）の演算、出力を行なう。

以下にこれらの装置によって実行される３点法真円度測
定の手順を述べ、全体装置の作用を説明する（３点法そ
のものの詳細原理については割愛する）。

（Ｉ）、各装置の装着 測定対象物（１）が載置される搭載装置に装置Ａ１Ｂ、
Ｃを装着し、装置りとの結線を行なうｏｌた検知対象物
（６）を測定対象物（１）上にセットする。

（ｎ）。総パルス数の測定（演算処理装置りの機能）測
定対象物（１）を回転させながら、測定対象物（１）の
１回転に１パルス発生している信号（力の２（ルスとパ
ルスの間の信号（５）のパルス数をカウントする０即ち
、測定対象物（１）の一回転に対する総ノくルス数をカ
ウントし表示する。この値をＮとしておく０Ｑｌｌ）。

条件の設定（演算処理装置りの機能）図には示さなかっ
た演算処理装置り中の条件設定部によって、表面凹凸量
データの採集真円贋形状の演算、出力に必要な条件をセ
ットする０σ■）、データの採集（演算処理装置りの機
能）測定対象物（１）を回転させ、その全周をル分割し
た位置での表面凹凸量データを採集する。これは、原点
検出装置Ｂが検知対象物（６）を検知した時を基準とし
て実行される。なお、ルは図には示さなかった前記条件
設定部にて設定されるデータ総数である。

データの採集は、例えば次のように実行されるＯ信号（
５）をそのタイミングの基準とし、そのベパルス毎にデ
ータを採集し記憶する。ここで一般にシは整数にはなら
ないが、この時は次のようｎ。

に処理することができる。

一＝　ｍ、あまりＰとする時、 データ採集は信号（５）のｍパルス毎に実行するが、ル
をＰ分割したデータ番号に対応する位置では、ｍ　＋１
パルスの間隔で採集する（信号（５）のノくルス間隔が
十分に密であれば、このようにデータ採集間隔がごくわ
ずか変動することは、真円度形状の演算精度には殆んど
影響を及ぼさない）０■）、真円度形状の演算と出力（
演算処理装置りの機能） ８個の変位検出器（２）に番号付けを行ない、第４図に
示すように（２α）　（２ｂ）　Ｃ２０）としておく。

３個の変位検出器（２α）　Ｃ２ｈ）　（２０）の出力
として採集したデータ（凹凸量測定１匝）をそれぞれｙ
□（φｉ）、ｙ２（φｔ）、ｙｓｃφｚ）　　（ｂ　”
、　１．２．−０９．。ル）とする。

φ番：　測定対象物（１）の回転角を示す、０≦φ番≦
”１ｒｃ（ｎ−１） （１）式を満足するα、ｂを用いて、これらの加算量 Ｙ岨）　＝ｙ、（φ番）＋αす、（φｉ）　＋　ｂ−’
／　ｓ　（φ番）シー１．２．　、、、ルを求める。

α、β：第４図中の角度 この加算ｔＹ（φｚ’）　（ｉ　＝　１．２．　、、、
、、　ｒＬ）をｌりの信号系列として、クー　ＩＪ工工
数数和に展開する。その時のｃｏｓ　、ｓｉｎ成分の係
数をそれぞれＦノ’、Ｇノ（）：フーリエ展開の次数）
とすれば、求めるべき真円度形状は（２）式から求めら
れる。

十（Ｆｊ−８Ｌｎす°−１−Ｑ、’　−ｃｏＪ？す’）
ａｓｉルノθ　）・・・・・・・・・・・・・・・（２
）ｈ（θ）：測定対象物（１）の位置θでの平均円との
誤差量これをθ〜２πにわたって ん（θ）を必要な形式のグラフとして出力すれば、それ
が求めるべき形状となる。

以上説明したように、本発明による装置構成によって実
機工作機上での高精度な真円度形状の把握が可能となり
、本発明の真円度測定装置は工場現場での測定作業に適
用してきわめて有効である。

なお、第４図中の角度α、βは、表面凹凸量検出装置Ｃ
の設計図面上の値を利用することもできるが、次のよう
に演算によって求められるようにしておくことも可能で
あろう。

測定対象物（１）の円周上に１つの目安位置を設ける（
例えば人工的に取付けた凸部）。測定対象物（１）を回
転させ、前記目安位置が第４図中の検使検出器（２つか
ら（２つまで回転する間の信号（５）のパルス数ルβ、
（２りから（２ｈ）までのその値ルα　を測定す

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第８図は夫々従来の真円度測定方法
を示す説明図、第４図は本発明の実施例を示す真円度測
定装置のシステム図である。 図の主要部分の説明 ■・・・測定対象物 ２α、２１１．２０　　・・、変位検出器（表面凹凸量
検出器）８・・・摩擦円板　　　　４・・・パルス発生
器５・・・信号　　　　　　６・・・検知対象物７・・
・信号　　　　　　８・・・出力信号Ａ・・・回転角検
出装置（角度検出器）Ｂ・・・原点検出器 Ｃ・・・表面凹凸量検出器 Ｄ・・・演算処理器 特許　出願人　三菱重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はぼ円形の断面の被測定物の回転角度を検出する角度検
   出器と、回転の基準位置を検出する原点検出器と、前記
   被測定物の回転軸と直交する同一平面内に位置し、回転
   軸を指向して被測定物表面の凹凸を夫々検出する８組の
   表面凹凸量検出器と、前記被測定物が原点より所定角度
   回転した都度の８組の表面凹凸量検出器の出力を受け、
   被測定物の真円度を演算する演算処理器とからなること
   を特徴とする真円度測定装置。