JPS63167205A - 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法 - Google Patents

回転軸の回転誤差のインプロセス測定法

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JPS63167205A
JPS63167205A JP31019686A JP31019686A JPS63167205A JP S63167205 A JPS63167205 A JP S63167205A JP 31019686 A JP31019686 A JP 31019686A JP 31019686 A JP31019686 A JP 31019686A JP S63167205 A JPS63167205 A JP S63167205A
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corner cube
cube prism
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Norimitsu Ozawa
小澤 則光
Tsuguo Kono
河野 嗣男
Yutaka Kitamura
豊 北村
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OKAMOTO KOSAKU KIKAI SEISAKUSHO KK
Okamoto Machine Tool Works Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
OKAMOTO KOSAKU KIKAI SEISAKUSHO KK
Agency of Industrial Science and Technology
Okamoto Machine Tool Works Ltd
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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】 (イ)発明の目的 [産業上の利用分野〕 この発明は工作機械等の回転軸の回転精度を測定するた
めの測定装置に関するものである。
近年の精密光学工業、精密光学工業の分野における要求
加工精度の高まりに伴い、超精密工作機械の開発が盛ん
に試みられるようになってきた。
超精密工作機械においては回転軸は最も重要な構成要素
であり、回転軸の性能のいかんにより加工面の形状精度
、表面粗さの程度が決定されるといっても過言ではない
ので、回転軸を製作し、その回転精度を正しく評価する
技術の確立が要請されている。
また研削盤等の工作機械においても、主軸の回転精度が
被削材の加工精度と密接な関連をもつため、主軸の回転
精度を向上させるために多くの努力が払われてきており
、またこれに伴って主軸の回転精度を測定し主軸の回転
精度が良くなるように設計に反映させることが必要とさ
れる。
[従来の技術] 主軸の回転精度を測定する技術としては従来から各種の
ものが開発°されてきているが、例えば、マスターボー
ルの変位を変位計によって測定する回転精度測定法や3
点法回転精度測定法(特開昭60−111913号公報
参照)がある。
[発明が解決しようとする問題点] しかるに、これら従来の測定法はいずれもマスター(球
等)を被測定回転軸端にとりつけ、これに変位計苫を近
接させて回転誤差によって生ずるマスターの変位量を検
出し、その検出した変位量の中のマスターの形状成分を
分離して回転誤差を求めるものであるために、計測のた
めにマスターを用意することが必要であり、かつ被測定
回転軸端のマスターに1〜3台の変位計を接近させて配
置しなければならず、加工空間がこれら変位計やその取
付台等により占拠されて、加工作業が著しく妨げられる
結果となり、インプロセス測定が困難であった。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、測定にマスターを必要とすることなく、従ってマス
ターの形状成分を考慮する必要がなく、更に、加工空間
を測定i器等で占拠することがなく、また加工の妨げと
なることなく、インプロセス測定が容易な回転誤差の測
定方法を提供することを目的とするものである。
(0)発明の構成 [問題を解決するだめの手段] この目的に対応して、この発明の回転軸の回転W4差の
インプロセス測定法は、被測定回転軸端にコーナーキュ
ーブプリズムを取り付け、前記被測定回転軸の軸方向に
対して傾斜した光軸を形成りるレーザ干渉計で、前記コ
ーナーキューブプリズムからの反射光の光路長の変化を
検出することを特徴としている。
以下、この発明の詳細をその一実施例において使用する
測定装酋とともに説明する。
第1図は研削盤の砥石部を示しており、研削盤1は主軸
2の先端に砥石3を取り付けている。この主軸2がこの
発明の測定法によって軸方向の回転誤差(アキシャルモ
ーション)及び半径方向の回転誤差(ラジアルモーショ
ン)が測定される被測定体である。主軸2の先端にはコ
ーナーキ’1−ププリズム11が反射面を前方(紙面の
右方向)に向けて取付けられている。コーナーキューブ
プリズム11の中心5は主軸2の中心と一致している。
4は被削材である。コーナーキュー17リズム11は第
2図に示す測定波M10の光学系の一部材を構成してい
る。測定波!!10は第2図に示すように、測定光学系
12.13及び14とビーム生成光学系18とを備えて
いる。
測定光学系12はコーナーキューブプリズム11の中心
5と平行な往復光路15に沿って設番プられた干渉計I
M   レシーバR6を備えている。
Oゝ 測定光学系13はコーナーキューブプリズム11の中心
5と角度θ1をなす往復光路16に沿って設けられた干
渉計IM1、レシーバR1を備えている。
測定光学系14はコーナーキューブプリズム11の中心
5と角度θ2をなす往復光路17に沿って設けられた干
渉計IM   レシーバR2を備えている。
但し中心5方向の往復光路15に沿った測定光学系12
は、コーナーキューブプリズム11の取り付けその他の
装置のアライメント(^LIGNH[NT )を行った
り、或いは測定光学系13.14での測定結果を検証し
たりする場合に使用すると便利であるが、回転誤差の直
接の測定には必ずしも必要ではないので、省略してもよ
い。また、この第2図に示す装置はX軸方向の回転誤差
であるアキシャルモーションと、Y軸方向の回転誤差で
あるラジアルモーションを測定することを想定した構成
であるが、これに加えて、X軸、Y軸に直角なZ軸方向
の回転lR差であるラジアルモーションを測定する場合
には、コーナーキューブプリズム11のXY面に対して
傾斜して入射、反射する往復光路及びそれに沿った測定
光学系を準備す必要がある。それぞれの往復光路15.
16.17を構成するコーナーキューブプリズム11へ
の入射光21とコーナーキューブプリズム11からの反
射光22とはコーナーキュー17リズム11の反射面の
特性により平行である。
入射光21はビーム生成光学系18によって生成される
ビーム生成光学系18はレーザ光源23とビームスプリ
ッタBS1.BS2、ビームベンダ881.882 、
光路折曲用ミラーM1G” 11゜M2o0M21を備
えていて、レーザ光源23で発生したレーザビームを3
本の入射光21に分割生成する。
[作用] このように構成され測定装ff110を用いた回転軸の
回転誤差のインプロセス測定は次のようにしてなされる
被削材4の研削時に砥石3を支持している主軸2が回転
する。主軸2の先端にはコーナーキューブプリズム11
が取付けられていて回転する。レーザ光源23を作動さ
せ、発生したレーザ光を2つのビームスプリッタBS、
BS2で分割して3木の入射光21を生成し、コーナー
キューブプリズム11に入射する。コーナーキューブプ
リズム11からの反射光22は入射光21と同じ方向に
反射する。
往復光路15における反射光22は干渉計IMoに入っ
て入射光21と干渉して干渉縞を形成し、その干渉縞は
レシーバR8で計測される。
同様に往復光路16における反射光22は干渉計1M1
に入って入射光21と干渉して干渉縞を形成し、その干
渉縞はレシーバR1で計測される。
また同様に、往復光路17における反射光22は干渉計
IM2に入って入射光21と干渉して干渉縞を形成いそ
の干渉縞はレシーバR1で計測される。
主軸2の回転誤差により、コーナーキューブプリズム1
1が変位し、これによって入射光と反射光の光路長が変
化し、これによりレシーバR8、R1,R2の干渉縞の
測定から、コーナーキューブプリズム11との距離変化
隋を検出することができる。距離変化mが検出されれば
、下記の(9)式、(10)式のような計算式で演算し
てコーナーキューブプリズム11のx軸方向変位X及び
Y軸方向変位yを求めることができる。
すなわち、コーナーキューブプリズム11の中心を原点
0とし、原点Oを中心にした3つの座標系(X、Y)、
 (U  、V  )、 (tJ2.V2)を第3図、
第4図、第5図に示すように考える。
(設定) 1)XY平面内での砥石軸の回転中心0゜(0,O)の
変位をP(x、y)とする。
2)光源1からコーナーキューブまでの光路(光軸)・
・・I1 3)光源2からコーナーキューブまでの光路(光軸)・
・・I2 4)光源1からコーナーキューブへの入射光とX軸とな
す角度             ・・・θ15)光源
2からコーナーキューブへの入射光とX軸となず角度 
            ・・・θ26)OPの長さ 
            ・・・r(測定するもの) 1)コーナーキューブからの反射光(11軸方向)の増
分              ・・・ΔR12)コー
ナーキューブからの反射光(■2@方向)の増分   
           ・・・ΔR2(求めるもの) 1)砥石軸心のラジアルモーション   〜・・・y2
)砥石軸心のアキシセルモーション    ・・・Xと
すると、 第3図、第4図及び第5図から幾何学的に次の関係式が
成立つ y=rsinβ             ・・・(1
)x=rcosβ             ・(2)
ΔR=rCO3(β+θ1)      ・ (3)Δ
R=rCO3(β−02)     ・・・(4)よっ
て sinβ−(ΔRcosθ −ΔRCO2O3)/(r
sin(θ1+θ2))   −(5)cosβ=(Δ
R25tnθ1+ΔR15inθ2)/(rstn(θ
1+θ2)>   ・ (6)これより x=(ΔRsinθ +ΔRsinθ2)/(sin(
θ1+θ2))     ・ (7)y=(ΔR2CO
3θ1−ΔR1CO5θ2)/(stn(θ1+θ2)
)     ・ (8)特に、θ1=θ2−θのとき x=(△R+ΔR)/2cosθ    ・ (9)y
=(ΔR2−ΔR1)/2 sinθ   ・(10)
これらの式より、(x、y)の座標は光軸11゜■ 方
向の増分ΔR、ΔR2により求められる。
(ハ)発明の効果 第6図(a)はこの発明の測定法において、電動機軸心
(600rl)l)のアキシャルモーションを斜光軸の
干渉計IM、IM2によって測定しま た測定結果を示すグラフであるが、同じものを光軸中心
の干渉計[Moによる測定結果を示す第6図(b)と比
較すると両結果はよく一致していることがわかる。
第7図はこの発明の測定法において、電動機軸心(60
0rp議)のラジアルモーションを斜光軸の干渉計IM
、IM2によって測定した測定結果を示すグラフであり
、ラジアルモーションが高精度に測定されていることが
わかる。
このように、この発明によれば測定にマスターを必要と
することなく、従ってマスターの形状成分を考慮する必
要がなく、更に加工空間を測定機器等で占拠することが
なく、加工の妨げとなることがなく、インプロセス測定
が容易な回転誤差の測定法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はコーナーキューブプリズムを研削盤の主軸に取
付けた状態を示す正面説明図、第2図はこの発明におい
て使用する測定装置の光学系を示すブロック図、第3図
はコーナーキューブプリズム中心を原点とした(X、Y
)座標上の光路を示す説明図、第4図はコーナーキュー
ブプリズムの中心を原点とした(Ul、Vl)座標上の
光路な示す説明図、第5図はコーナーキューブプリズム
の中心を原点とした(U2 、 V2 )座標上の光路
を示す説明図、第6図は電動機軸心のアキシャルモーシ
ョンの測定例を示すグラフ、及び第7図は電動機軸心の
ラジアルモーラ1ンの測定例を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被測定回転軸にコーナーキューブプリズムを取り付け、
    前記被測定回転軸の軸方向に対して傾斜した光軸を形成
    するレーザ干渉計で、前記コーナーキューブプリズムか
    らの反射光の光路長の変化を検出することを特徴とする
    回転軸の回転誤差のインプロセス測定法
JP31019686A 1986-12-27 1986-12-27 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法 Granted JPS63167205A (ja)

Priority Applications (1)

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JP31019686A JPS63167205A (ja) 1986-12-27 1986-12-27 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法

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JP31019686A JPS63167205A (ja) 1986-12-27 1986-12-27 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法

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JPS63167205A true JPS63167205A (ja) 1988-07-11
JPH05642B2 JPH05642B2 (ja) 1993-01-06

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ID=18002327

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JP31019686A Granted JPS63167205A (ja) 1986-12-27 1986-12-27 回転軸の回転誤差のインプロセス測定法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101927403A (zh) * 2010-08-02 2010-12-29 东阳市双燕设备有限公司 一种恒定式飞行光路激光切割机
CN102322795A (zh) * 2011-05-19 2012-01-18 浙江大学 主轴五自由度回转误差的光学测量方法与装置

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CN101927403A (zh) * 2010-08-02 2010-12-29 东阳市双燕设备有限公司 一种恒定式飞行光路激光切割机
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JPH05642B2 (ja) 1993-01-06

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