JPS60203804A - 真直度測定装置 - Google Patents

真直度測定装置

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JPS60203804A
JPS60203804A JP5957384A JP5957384A JPS60203804A JP S60203804 A JPS60203804 A JP S60203804A JP 5957384 A JP5957384 A JP 5957384A JP 5957384 A JP5957384 A JP 5957384A JP S60203804 A JPS60203804 A JP S60203804A
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JP
Japan
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straightness
machine
detector
semiconductor device
laser beam
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JP5957384A
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English (en)
Inventor
Tadashi Rokkaku
正 六角
Keiichi Katayama
圭一 片山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

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】 を測定する装置に関する。
従来、工作機械等の運動の真直度を測定する方法として
は、ストレートエッジ等の真直度の証となる基準面を有
する器具を測定すべき機織の運動の方向に該基準面を合
せて設置し、測定対象機械と該基準面との間の相対変位
を電子マイクロ計等の変位検出器で測定する方法が広く
採用されている。しかしながら、この方法では測定すべ
きスト四一りの長さに応じて基準面の長いストレーI・
エツジ等を用意しなければならず、ストロークが非常に
長い機械ではストレートエッジ等の長さが不足して測定
がてきないという不具合がある。さらにこの測定法では
、変位検出盤の出力に測定基準面の形状の真直度誤差と
機械の運動の真直度誤差の両方が含まれ、目的とする機
械の連動の真直度が正確に算出てきない。
このため、測定基準面の真直度誤差と機械の運動の真直
度誤差とを分離して同時に測定し得る3点式真直度測定
法が一部で用いられている。
この3点式真直度測定法は3個の変位検出器を機械の運
動方向に所定のピッチで配設し、これら3個の変位検出
器によって検出された測定基準面と機械との相対変位の
データを演算処理することによって、測定基準面の形状
の真直度データと機械の運動の真直度データを得ようと
するものである。しかし、この方法には次のような不具
合があり、その普及が妨げられている。
すなわちこの方法では、変位検出器の出力データをサン
プリングして演算処理するためのインターフェイス回路
、演算装置、データ表示装置等を必要とし、かなり高価
な装置となる。また、長い距離を測定する場合には長い
測定基準面が必要であり、大型機械等では全ストローク
にわたって運動の真直度を測定するのが困難である。さ
らに、測定誤差を拾わないようにするためには変位検出
器の取付けに非常に神経を使わねばならず、また専用取
付治具を必要とする。
本発明はこのような従来の不具合に鑑みてなされたもの
であり、比較的安価な装置でありながら長距離の運動の
真直度の測定が可能であるとともに、取扱いが容易で工
作機械等への組込みが可能な真直度測定装置を提供する
ことを目的とするものである。
本発明の真直度測定装置は、運動の真直度を測定すべき
機械の一方のストローク端近傍より2本のレーザー光を
発射するレーザー光発射装置と、前記機械上に設けられ
該2本のレーザー光の一方が入射する受光面を有する第
1の半導体装置検出器と、前記機械の他方のストローク
端近傍に設けられ該2本のレーザー光の他方が入射する
受光面を有する第2の半導体装置検出器とからなるもの
である。そして、前記第1および第2の半導体装置検出
器の各受光面に入射するレーザー光のスポットの2次元
位置をそれぞれの半導体装置検出器て検出し、これら半
導体装置検出器の出力に基づいて機械の運動の真直度を
測定する如く構成されている。
本発明によれば、前述の従来の測定方法における如き真
直度の証となる基準面は不要であり、従って長大なスト
ロークの運動の真直度の測定が可能である。また、演算
処理が簡単で比較的安価に装置を構成でき、取扱いが簡
単で機械への組込みが容易で、しかも測定精度と信頼性
の高い装置を提供し、上述の目的を達成し得たものであ
る。
本発明の真直度測定装置は、例えば工作機械(特に大型
機)のベッド上を摺動自在に案内されるコラム、刃物台
、主軸等の真直度測定に適用し得るものであり、プラノ
ミラー、特にガントリー移動イア6ラノミラーや、横巾
ぐり盤、門型マシニングセンターその他の大型工作機械
に有利に利用することができる。
以下、本発明の構成の詳細を図面に示した実施例に基づ
いて説明する。
第1図は本発明による真直度測定装置の1実施例を示し
た平面配置図である。レーザー光発生源であるレーザー
ヘッド1と、該レーザーヘッド1から発射されたレーザ
ー光2を分光、変向するビームスプリッタ−3と、該ビ
ームスプリッタ−からの直進レーザー光を変向するビー
ムベンダー4とが、熱膨張率が小さく剛性の高い材質、
例えばアンバーあるいは炭素繊維強化複合プラスチック
等からなる取付部材5上に設置され、レーザーヘッド1
、ビームスプリッタ−3、ビームベンダー4の相対位置
が変わらないように強固に固定されてレーザー光発射装
置6が形成されている。
レーザーヘッド1から発射されたレーザー光2は、ビー
ムスプリッタ−3、ビームベンクー4によって2本の平
行なレーザー光路7a、7bとなる。運動の真直度を測
定すべき機械8 (例えば工作機械のコラム、刃物台等
)は、摺動面9 (例えば工作機械のベッド等)に案内
され、図示しない駆動機構によって前記レーサー光路7
a、7bに平行な方向に駆動、位置決めされる。。・ 前記機械8上には第1の半導体装置検出器10が設置さ
れ、また前記レーザー光発射装置6が設けられた側と反
対側の機械8のストローク端近傍に固設された取付台1
1上には第2の半導体位置検出語12が設置されている
。前記2本のレーザー光路の一方7aは前記第1の半導
体装置検出器10の受光面に入射し、また他方7bは前
記第2の一半導体装置検出譜12の受光面に入射するよ
うになっている。前記レーザー光発射装置6と取付台1
1とは、前記摺動面9を挾んでそれぞれ機械8の運動ス
トロークの始端および終端近傍に配置されているもので
ある。
半導体装置検出器10および12はシリコンダイオード
を応用した光スポットの位置検出器で、その受光面に入
射する光スポットの2次元位置を高精度(例えば10μ
組の分解能)で検出するものである。これら半導体装置
検出器10.12の出力に基づいて機w、8の運動の真
直度が算出されるものであるが、その作用は以下の説明
により明らかとなろう。なお、半導体装置検出器10.
12の受光面に工場の照明灯等の光が入って外乱となる
場合には、受光面にフィルターを設置してレーザー光の
周波数の光のみが通過するようにしてやれば114mは
ない。
前記レーザー光路7a、7bとの平行度に関する精度出
し調整は次のようにして行うことができ、また平行度に
多少の狂いがあっても支障がない。これを第2図によっ
て説明する。
第2図は第1図に示した本発明の真直度測定装置の調整
要領を示した平面配置図である。本図においては、機械
8はストロークの終端まて移動せしめられており、調整
用の2個の半導体装置検出器13a、13bが設置され
た治具14が前記摺動面9上に載置され、前記レーザー
光路7a、7bがこの半導体装置検出器13a。
13bの受光面にそれぞれ入射するようになっている。
ここで上記治具14を摺動面9て案内して図中Aの位置
からBの位置まで移動させ、その前後における半導体装
置検出器i 3a、 13bの出力データを見れば、レ
ーザー光路7a、、7b相互の平行度や摺動面9に対す
る平行度を知ることができ、これらに基づいて前記ビー
ムスフリツタ−3およびビームベンター4の取付位置、
角度等の調整を行う。調整終了後は接着剤等てこれらを
固定すればよい。なおこの調整は、機械8がストローク
の始端から終端まで移動した際に前記レーザー光路7a
が第1の半導体装置検出器10の受光面(例えば10m
m X 10wmの大きさ)から外れない程度でよい。
また、レーザー光路7bの調整もそれ程厳しい精度は必
要としない。その理由は、後述するように該レーザー光
路7bと第2の半導体装置検出器12は、その光路変位
量を把握して真直度の測定精度を高めろとともに安定性
をモニターして信頼性を高めるために設けられているか
らである。
図において、機械8は図示されないNC装置で制御され
るものとし、摺動図9で案内されて矢印Cの方向に運動
するとき、ビームスプリッタ−3の反射点P0と第1の
半導体装置検出器10の受光点P2との距aX <第1
図参照)はNG座標値から割り出すことができる。そし
て第1の半導体装置検出器10の出力から、レーザー光
路7aに対する機械8の2次元変位量(矢印Cと直角方
向の)を移動距離に対応してめることができ、従って機
械8の運動の真直度を知ることができる。
この場合、上記第1の半導体装置検出器10の出力のみ
でも(第2の半導体装置検出装置12がなくても)機械
8の運動の真直度が測定できるように思われるが、これ
では測定精度と信頼性に問題があり、特に大型工作機械
等の運動の真直度を測定する場合にはこれが顕著となる
何となれば、工場内のクレーンが走行中の場合や機械8
0重量が大きい場合等においては、前記レーザー光発射
装置1の取付部材5にレベル変化が生し、それによって
レーザー光路7aも傾いて変化する。特に長距離にわた
る測定を行う場合には、レーザー光路7aの小さな傾き
による変位も、第1の半導体装置検出器10の大きな出
力変化となって現われる。すなわち、機械8の運動の真
直度に関係のない変位が第1の半導体装置検出器10か
ら出力されることとなるのである。また、前記取付部材
5に外部から何らかの衝撃が加わってレーザー光路7a
の光路が変動しtコ場合も同様で、機械8が変位しtコ
のか光路変動があったのかの判別ができない。
そこで、本発明による真直度測定装置では、前記レーザ
ー光路7aと平行なもう一つのレーザー光路7bを設け
るとともに、該レーザー光路7bの光路変動を常時第2
の半導体装置検出器12で検知するようにしているので
ある。前記ビームスプリッタ−3とビームベンダー4と
は取付部材5上で相対位置が変化しないように強固に固
定されているとともに、該取付部材5自体が剛性が高く
熱膨張率の低い材質で形成されているので、前記第2の
半導体装置検出器12によって検知されたレーザー光路
7bの光路変動は同様にレーザー光路7aにも生じてい
るものと考えてよく、第1および第2の半導体装置検出
器10.12の出力と市記可1の距離Xならびに図中の
しくビームベンダー4の反射点Q□と第2の半導体装置
検出器12の受光点ことの距離)から、機械8の運動の
真直度を精度よく測定することができるのである。
以上の説明より明らかなとおり、本発明による真直度測
定装置ではレーザー光を証にして機械の連動の真直度を
測定するから長尺ストロークにおける真直度測定が可能
であるのみならず、工場のレベル変化等に起因するレー
ザー光路の方向の変動量を常時検知する手段が設けられ
ているので、精度と信頼性の高い真直度の測定が可能と
なっている。
なお上記に説明した実施例では、2本の平行なレーザー
光路を形成するのにビームスプリッタ−とビームベンダ
ーを使用しているが、これは装置をコンパクトにするた
めに採用したもので、本発明は特にこれに限定されるも
のではなく、例えばレーザーヘッドを2個使用して2本
の平行なレーザー光路を形成してもよい。
また、前記レーザー光路7a、7bの光路変動を把握す
るのに前記取付部材5上に電気し・ベル計を設置する方
法も考えられるが、電気レベル計は長時間使用すると原
点ドリフトが生しること、」1記レーザー光路変動は例
えば1μm+/mの如き高感度で測定する必要がありそ
の場合振動等によって出力が安定しないこと、鉛直線ま
わりの回転変位が測定できない等の不具合があり、実用
的でない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による真直度測定装置の1実施例を示す
平面配置図、第2図はその調整要領を示した平面配置図
である。 図 面 中、 ■はレーザーl\ツト、 2はレーザー光、 3はレーザースプリッター、 4はレーサーベンダー、 5は取付部材、 6はレーザー光発射装置、 7a、7bはレーザー光路、 8は機械、 9は摺動面、 ioは第1の半導体装置検出器、 11は取付台、 12は第2の半導体装置検出器、 13 a、 13 bは調整用半導体装置検出器。 14は治具である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復 代 理 人 弁理士 光 石 士 部 ′ (他1名)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 運動の真直度を測定すべき機械の一方のストローク端近
    傍より2本の平行なレーザー光を発射するレーザー光発
    射装置と、前記機械上に設けられ該2本のレーザー光の
    一方が入射する受光面を有する第1の半導体装置検出器
    と、前記機械の他方のストローク端近傍に設けられ該2
    本のレーザー光の他方が入射する受光面を有する第2の
    半導体装置検出器とからなり、前記受光面に入射するレ
    ーサー光のスポットの2次元位置を前記第1および第2
    の半導体検出器で検出し、これら半導体装置検出器の出
    力に基づいて機械の運動の真直度を測定する如(構成し
    たことを特徴とする真直度測定装置。
JP5957384A 1984-03-29 1984-03-29 真直度測定装置 Pending JPS60203804A (ja)

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JP5957384A JPS60203804A (ja) 1984-03-29 1984-03-29 真直度測定装置

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ID=13117107

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04319608A (ja) * 1991-04-18 1992-11-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 光ビームによる真直度・面内変位の測定方法及び装置
JP2015530587A (ja) * 2012-09-27 2015-10-15 マッパー・リソグラフィー・アイピー・ビー.ブイ. 多軸微分干渉計
US9678443B2 (en) 2011-03-30 2017-06-13 Mapper Lithography Ip B.V. Lithography system with differential interferometer module

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US9690215B2 (en) 2011-03-30 2017-06-27 Mapper Lithography Ip B.V. Interferometer module
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US9551563B2 (en) 2012-09-27 2017-01-24 Mapper Lithography Ip B.V. Multi-axis differential interferometer

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