JPS5952764B2 - 三点式真円度測定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は三点式真円度測定法に関するものである。

従来の真円度測定法としては、半径法、直径法、３点法
等があり、このうち半径法は最も厳密なもので主として
精密測定室等で実施されてい）−Ｒｏ（θ））＋÷（ｒ
ｌ−に２）た。

ところがこの半径法では、その測定基準となるべき回転
軸の実現に多大の費用、高度の技術を要し、しかも真円
度測定機の仕様により、被測定物寸法が制限され、大型
部品の測定は不可能であつた。そして、加工現場に於て
簡便に測定することも出来ない為、現場ではこれまで主
として直径法、３点法等の真円の属性を利用した測定法
を採用されていたが、これらの方法もある特定の山数に
ついては検出が不能になつたりして、真円度測定法とし
ては完全なものではなかつた。この発明は従来の上記欠
点に鑑み、これを改良除去するものであつて、即ち、３
個の検出子を用いて、それらの配置角を被測定物中心の
偏心による影響をとり除き、しかもあらゆる山数に対し
ても検出効率を等しくし、被測定点の３点によつて定義
される円の平均半径なる概念を導入することによつて、
真円度測定の極座標表示の計算過程を簡単化した測定法
及び測定装置を開発した。

本出願人は先に出願した（特許昭５１−４３９９号）に
於て、測定器本体に設けられた３個の変位検出器により
、被測定物内外径上の３点との各々の間隙量を検出し、
付帯の演算回路により、測定器本体の中心と上記内外径
上の３点により一義的に決められる円（以後は平均円と
略称）の中心との間に偏心等による中心の不一致があつ
てもこれに影響されることなく、正確かつ能率的に内外
径の平均直径の精密測定を可能ならしめたことを特徴と
する被加工物の内外径の精密測定法及びとの装置を提示
した。即ち、第１図に示すように、３個の変位検出器（
例えば、空気マイクロメータ、電気マイクロメータ、静
電容量変位計等）を有した測定器本体の中心αが被測定
物の内径上の３点Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３で定義される平均円
の中心０とｅだけの偏心を有して、平均円直径を測定す
る場合を考える。

３個の検出器の配置角を各々図の如くσ、φとし、これ
らの検出器により測定される間隙量はｙ１、Ｙ２、Ｙ３
で与えられる。

尚、測定器本体の径は既知であり、その半径をＲとする
。検出器により間隙ｙ１、Ｙ２、Ｙ３が測定され、測定
器本体の半径Ｒは既知であるので、本測定器によりＹ１
＝Ｒ＋ｙ１、Ｙ２＝Ｒ＋Ｙ２、Ｙ３＝Ｒ＋Ｙ３の値が読
み取られ、これから平均円半径ＲＯは、
※で与えられ、これを２倍すれば平均円
直径が求められることを示した。ここで、Ａ．ｂは検出
器配置角τ、φによつて決まる重み定数である。

この発明は、（１）式で与えられる平均円半径値を用い
て、穴及び円筒工作物の真円度プロフイルを簡便に求め
る方法を提示するもので、以下にその詳細を示す。

第２図に於て、（１）式と同様に回転角θでの平均円半
径値を求める。

この場合、検出器配置角σ＝φの対称とし、以後角度σ
で代表させると、回転角θでの平均円半径ＲＯ（θ）は
次式で表わされる。更に、測定器本体が回転角θからσ
だけ反時計方向に回転した場合を考えると、Ｗ２、Ｗ４
、Ｗ１の３点で平均円半径が測定されることになり、（
２）式と同様にして、が与えられる。

ここで、ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は真円度プロフイルに
より一義的に決められる最小二乗円中心Ｃからの被測定
点Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４までの各々の半径値である。
そこで、最小二乗円中心Ｃからの半径値の変動、即ち刻
み角ψ間での半径値の差分△Ｒ４を考えると、（２），
（３）式より次式が導かれる。

ところで、被測定点Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３の三点で決まる平
均円中心０１及び被測定点Ｗ２、Ｗ４、Ｗ１の三点で決
まる平均円中心０２は、いずれも最小二乗円中心Ｃの極
めて近傍に位置していると考えられるので、ｒ１キＲ２
とすると（４）式の右辺第２項は、第１項に比べて無視
し得る程微小となり結局次式を得る。このようにして、
角度γ間隔での平均円半径値の差から、刻み角ψ間での
半径値の差分が（５）式を用いて代表的に計算される。

刻み角ψは検出器配置角γによつて決まるもので゛、で
゛与えられるもので゛、（５）式を用いて刻み角ψ間で
の半径値の差分を２π／ψ回、順次とつてゆくことによ
り、真円度プロフイルが求められることになる。

以上がこの発明三点式真円度測定法であつて、これを測
定原理として工作物内径の真円度を測定する測定装置の
実施例をあられしたのが第３図及び第４図で、１は被測
定物、２は測定器本体、３は検出子、４は支持体、５は
基準板、６は目盛板、７はガイドリングである。

尚、以上の説明では穴形状の測定について述べたが、穴
形状だけでなく、円筒工作物の真円度測定についてもこ
の発明は適用が可能である。

以上説明したようにこの発明は既知半径Ｒをもつ測定器
本体に３個の検出器を１つを基準として他の２つを夫々
σ、φ （σ及びφは、同時に１２０゜に等しくなく、
１２０゜に近い値）の角度で配置し、これら３個の検出
器による被測定物の内径の任意の位置での測定値をＹ１
、Ｙ２、Ｙ３とするとき、その平均円半径Ｒ。を： （
但し、ａ及びｂは１でない定数）で与えるようにした三
点式真円度測定法において、上記検出器配置角τ及びφ
をτ＝φとなし、測定器本体の任意の回転角θのときの
平均円半径Ｒ。

（θ）をとして求め、次に、その状態から測定器本体を
検出器配置角σだけ反時計方向に回転させたときに得ら
れる平均円半径Ｒ。（θ＋τ）がとなり、ここで前回と
今回での３個の検出位置が１つだけ異なり、その異なる
位置での測定値の差、即ちが測定刻み角ψ（＝３τ−３
π）間での最小二乗円中心からの半径値の差分となるこ
とを利用し、測定器本体を前記角度τづつ２π／ψ回反
復して回転させ、その都度、前回と今回での前記差を求
めさせて、被測定物の真円度フ治プールを求めるように
したから、従来の半径法真円度測定機に必須の高精度回
転軸が必要でなくなり、又半径法真円度測定機で測定で
きない大型部品の測定が可能であり、更に現場等に於て
も簡便に真円形状を測定することが可能であり、そして
更に従来の３点法のように形状の特定の山数に影響され
ない等の利点を有し、工作物等の真円度測定の方法とし
て優秀な性質を発揮し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に導入する平均円半径の測定原理を示
す概略図、第２図はこの発明に係る三点式真円度の測定
原理を示す概略図、第３図及び第４図はこの発明に係る
三点式真円度測定装置の実施例で、第３図は平面図、第
２図は平面図中央横断正面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 既知半径Ｒをもつ測定器本体に３個の検出器を１つ
   を基準として他の２つを夫々σ、φ（σ及びφは、同時
   に１２０°に等しくなく、１２０°に近い値）の角度で
   配置し、これら３個の検出器による被測定物の内径の任
   意の位置での測定値をＹ＿１、Ｙ＿２、Ｙ＿３とすると
   き、その平均円半径Ｒ＿０をＲ＿０＝（Ｙ＿１＋ａＹ＿
   ２＋ｂＹ＿３）／（１＋ａ＋ｂ）（但し、ａ及びｂは１
   でない定数）で与えるようにした三点式真円度測定法に
   おいて、上記検出器配置角σ及びφをσ＝φとなし、測
   定器本体の任意の回転角θのときの平均円半径Ｒ＿０（
   θ）をＲ＿０（θ）＝（ｒ＿１＋ａｒ＿２＋ａｒ＿３）
   ／（１＋２ａ）として求め、次に、その状態から測定器
   本体を検出器配置角σだけ反時計方向に回転させたとき
   に得られる平均円半径Ｒ＿０（θ＋σ）がＲ＿０（θ＋
   τ）＝（ｒ＿２＋ａｒ＿４＋ａｒ＿１）／（１＋２ａ）
   となり、ここで前回と今回での３個の検出器の検出位置
   が１つだけ異なり、その異なる位置での測定値の差、即
   ち、▲数式、化学式、表等があります▼ が測定刻み角ψ（＝３τ−２π）間での最少二乗円中心
   からの半径値の差分となることを利用し、測定器本体を
   前記角度τづつ２π／ψ回反復して回転させ、その都度
   、前回と今回での前記差を求めさせて、被測定物の真円
   度プロフィルを求めることを特徴とする三点式真円度測
   定法。