WO2021166760A1 - ワークの径測定方法及び真円度測定機 - Google Patents

ワークの径測定方法及び真円度測定機 Download PDF

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WO2021166760A1
WO2021166760A1 PCT/JP2021/004945 JP2021004945W WO2021166760A1 WO 2021166760 A1 WO2021166760 A1 WO 2021166760A1 JP 2021004945 W JP2021004945 W JP 2021004945W WO 2021166760 A1 WO2021166760 A1 WO 2021166760A1
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work
diameter
stylus
rotation
center
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貢丞 富田
陵 高梨
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株式会社東京精密
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Definitions

  • the present invention relates to a work diameter measuring method and a roundness measuring machine for measuring the diameter of the peripheral surface of the work.
  • a roundness measuring machine (including a cylindrical shape measuring machine) for measuring the roundness of a cylindrical or cylindrical workpiece is known.
  • the roundness measuring machine is based on the result of detecting the displacement of the stylus with a detector while rotating the rotary table with the stylus in contact with the outer peripheral surface of the workpiece placed on the rotary table. Measure the roundness of the work. Further, by using a roundness measuring machine, the diameter of the peripheral surface of the work can be measured (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • Patent Document 1 describes a rotary table, a first detector, a horizontal arm that guides the contactor of the first detector with respect to the work horizontally and in the radial direction of the work, and horizontal movement of the horizontal arm.
  • a roundness measuring device including a second detector for detecting an amount is disclosed.
  • a master piece having a known diameter is first placed on a rotary table, and the contactor of the first detector is brought into contact with the right side surface of the master piece to read the second detector. After that, the contactor is brought into contact with the left side surface of the master piece to read the second detector.
  • the error value of the roundness measuring machine is calculated based on the two reading results of these second detectors and the known dimensions of the masterpiece.
  • the diameter of the work is measured in the same manner, and the error of the diameter is corrected based on the previously obtained error value.
  • Patent Document 2 the detector is moved in a direction parallel to the measurement bus for a masterpiece having a known diameter value, measurement is performed at two opposite detection points of the masterpiece, and the misalignment is performed based on the measurement difference.
  • a method of calculating the amount is disclosed. According to this method, even if the diameter values of the masterpiece and the work are different, the accurate diameter value of the work can be calculated without being influenced by the amount of misalignment of the roundness measuring machine.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a work diameter measuring method and a roundness measuring machine capable of measuring the diameter of a large-diameter work piece without using a master piece and a long-stroke horizontal arm.
  • the purpose is to do.
  • the work and the detector are placed around the center of rotation in a state where the stylus of the detector is in contact with the peripheral surface of the work placed on the table.
  • the stylus is in contact with the peripheral surface of an uncalibrated reference device placed on the table from one direction in the displacement direction of the stylus.
  • the first detection step which detects the position of the stylus while rotating the reference device and the detector relative to the center of rotation, and the stylus contacting the peripheral surface of the reference device from the other direction in the displacement direction.
  • the second detection step for detecting the position of the stylus and the positions of the stylus detected in the first detection step and the second detection step while rotating the reference device and the detector relative to the center of rotation. Based on the rotation center calculation step that calculates the position of the center of rotation, and the stylus while rotating the work and the detector relative to the center of rotation with the stylus in contact with the work from the other direction side.
  • the position of the center of rotation can be measured using an uncalibrated reference device, so that the center of the work and the center of rotation can be aligned.
  • the diameter of the work can be measured simply by rotating the detector and the work relative to each other around the center of rotation with the stylus in contact with one detection point of the work. It is possible to measure the diameter of a large-diameter workpiece without using an arm. Further, since the position of the center of rotation can be measured regardless of the presence or absence of the eccentricity of the center of the reference device with respect to the center of rotation, the time and effort of the operator can be reduced and the measurement time can be shortened.
  • the reference device and the detector are relatively rotated around the center of rotation, and the position of the detector detected in the first detection step is determined.
  • the work and the detector are relatively rotated around the center of rotation, and the average of the positions of the detectors detected in the third detection step.
  • the work when the work has a first peripheral surface which is a peripheral surface of the work and a second peripheral surface which is concentric with the first peripheral surface, it is a reference.
  • the second peripheral surface is used as the peripheral surface of the vessel. This keeps costs down.
  • the work and the detector are placed around the center of rotation in a state where the stylus of the detector is in contact with the peripheral surface of the work placed on the table.
  • the reference device and the detector are in contact with the stylus from one direction in the displacement direction of the detector with respect to the peripheral surface of the uncalibrated reference device placed on the table. Is in contact with the first detection control unit that detects the position of the stylus and the stylus from the other side of the displacement direction with respect to the peripheral surface of the reference device while rotating the stylus relative to the center of rotation.
  • the present invention makes it possible to measure the diameter of a large-diameter workpiece without using a master piece and a long-stroke horizontal arm.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the roundness measuring machine 10.
  • the XY direction is the horizontal direction and the Z direction is the vertical direction (height direction).
  • the roundness measuring machine 10 measures the roundness and diameter of a work W having a peripheral surface such as a cylindrical shape, a columnar shape, and a disk shape, and also a large-diameter work W. Measure the diameter (outer diameter) of the outer peripheral surface of.
  • the diameter measurement of the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical work W by the roundness measuring machine 10 will be specifically described, and the roundness measurement of the work W is a known technique. Description will be omitted.
  • the roundness measuring machine 10 includes a base 12, a rotary table 14 (also referred to as a mounting table), a motor 15, a column 16 (also referred to as a support column), a carriage 18 (also referred to as a slider), and a horizontal arm 20. , The detector holder 22 and the detector 24 are provided.
  • the base 12 is a support base (base) that supports each part of the roundness measuring machine 10.
  • a rotary table 14 and a column 16 are provided on the upper surface of the base 12. Further, a motor 15 is provided inside the base 12.
  • the rotary table 14 (corresponding to the table of the present invention) is rotatably supported by the motor 15 via a bearing such as an air bearing.
  • a bearing such as an air bearing.
  • the reference device MR is formed in a columnar shape (which may be cylindrical or disk-shaped) having a diameter smaller than the inner diameter of the work W, and is placed inside the work W on the rotary table 14. Unlike the masterpieces described in Patent Documents 1 and 2, this reference device MR is not calibrated (unguaranteed), that is, the diameter value and the like are not guaranteed. Therefore, the reference device MR is cheaper than the masterpiece.
  • the rotary table 14 is provided with a rotation center adjustment mechanism 26 used for adjusting the position of the rotary table 14 in the XY direction (inclination adjustment in the XY direction is also possible).
  • a rotation center adjustment mechanism 26 used for adjusting the position of the rotary table 14 in the XY direction (inclination adjustment in the XY direction is also possible).
  • the motor 15 rotates the rotary table 14 via a drive transmission mechanism (not shown) when measuring the diameter and roundness of the work W under the control of the control device 30 (see FIG. 2) described later.
  • the rotary table 14 may be rotated by using a known rotation drive mechanism other than the motor 15.
  • the column 16 is provided on the upper surface of the base 12 and on the side of the rotary table 14 in the X direction, and has a shape extending in the Z direction.
  • a carriage 18 is provided on the column 16 so as to be movable in the Z direction.
  • a horizontal arm 20 is provided on the carriage 18 so as to be movable in the X direction.
  • the horizontal arm 20 has a shape extending in the X direction, and a detector 24 is provided on the tip side thereof via a detector holder 22.
  • the detector 24 has a stylus 28 and a displacement detection unit such as a differential transformer (not shown).
  • the detector 24 detects the displacement of the stylus 28 that moves back and forth along the X direction (displacement direction), and outputs a displacement detection signal indicating this displacement to the control device 30 (see FIG. 2) described later.
  • a tip ball 28a that comes into contact with the outer peripheral surface of the work W and the reference device MR is provided. Since the configuration of the detector 24 is well known, a specific description thereof will be omitted here.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 30 of the roundness measuring machine 10.
  • the control device 30 is composed of an arithmetic unit such as a personal computer, controls the operation of each part of the roundness measuring machine 10, and controls the operation of the rotation center CP of the rotary table 14. The calculation and the calculation of the diameter and roundness of the work W are performed.
  • the control device 30 includes an arithmetic circuit composed of various processors, memories, and the like.
  • processors include CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and programmable logic devices [for example, SPLD (Simple Programmable Logic Devices), CPLD (Complex Programmable Logic Device), And FPGA (Field Programmable Gate Arrays)] and the like are included.
  • the various functions of the control device 30 may be realized by one processor, or may be realized by a plurality of processors of the same type or different types.
  • control device 30 is connected to an operation unit 32, a position detection unit 34, a display unit 36, and the like.
  • the operation unit 32 uses a keyboard, mouse, operation panel, operation buttons, etc., and receives input of various operations by the operator.
  • the position detection unit 34 is, for example, an X-direction linear encoder that detects the position of the horizontal arm 20 that moves the detector 24 in the X direction, and a Z-direction linear that detects the position of the carriage 18 that moves the detector 24 in the Z direction. Includes encoder and.
  • the position detection unit 34 outputs the position detection signal output from each linear encoder to the control device 30. As a result, the control device 30 can detect the position (X-direction position and Z-direction position) of the detector 24 based on the position detection signal input from the position detection unit 34.
  • the display unit 36 displays the calculation result of the position of the rotation center CP of the rotation table 14 calculated by the rotation center calculation unit 46, which will be described later, and the calculation result of the diameter of the work W by the diameter calculation unit 56.
  • the position of the rotation center CP of the rotary table 14 is first measured by using the reference device MR, and the center of the work W and the rotation center CP of the rotary table 14 are aligned based on the measurement result. After that, the diameter of the outer peripheral surface of the work W is measured.
  • the control device 30 measures the position of the rotation center CP of the rotation table 14 by executing a control program (not shown) stored in the storage unit (not shown) to measure the position of the rotation center CP and the outer peripheral surface of the work W. It functions as a diameter measuring unit 50 that measures the diameter of the above. It should be noted that what is described as “-part” of the control device 30 may be “-circuit”, “-device”, or “-equipment”. That is, what is described as "-part” may be composed of firmware, software, hardware, or a combination thereof.
  • the rotation center measurement unit 40 functions as a pre-detection control unit 42, a pre-detection signal acquisition unit 44, and a rotation center calculation unit 46.
  • the pre-detection control unit 42 controls the motor 15, the detector 24, and the position detection unit 34 when measuring the position of the rotation center CP of the rotary table 14.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the control of the motor 15, the detector 24, and the position detection unit 34 by the pre-detection control unit 42.
  • the reference device MR and the work W are placed (set) on the rotary table 14 in advance, and the center and rotation of the reference device MR are performed by a known method using the detector 24, the rotation center adjustment mechanism 26, and the like. It is assumed that the approximate alignment with the central CP (estimated position) has been performed.
  • the operation unit 32 When the detection start operation is input at, the pre-detection control unit 42 functions as the first detection control unit of the present invention and starts the first detection control.
  • the pre-detection control unit 42 drives the motor 15 to rotate the rotary table 14 once during the first detection control.
  • the reference device MR and the detector 24 can be relatively rotated around the rotation center CP with the stylus 28 in contact with the outer peripheral surface of the reference device MR from the one-way side XL.
  • the pre-detection control unit 42 continuously executes the detection of the displacement of the stylus 28 in the X direction by the detector 24 and the output of the displacement detection signal to the pre-detection signal acquisition unit 44 while the rotary table 14 is rotating. Let me.
  • the pre-detection control unit 42 transmits the position detection signal of the detector 24 to the pre-detection signal acquisition unit 44 from the position detection unit 34 at an arbitrary timing before, during, or after the rotation of the rotary table 14. Output. Based on these displacement detection signals and position detection signals, the position of the stylus 28 (position of the tip sphere 28a) while the rotary table 14 is being rotated during the first detection control, that is, any of the roundness measuring machines 10. The position coordinates in the coordinate system are obtained.
  • the operator moves the tip sphere 28a of the stylus 28 from the other direction XR (the side opposite to the one direction side XL) in the X direction which is the displacement direction.
  • the pre-detection control unit 42 functions as the second detection control unit of the present invention and starts the second detection control.
  • the pre-detection control unit 42 drives the motor 15 to rotate the rotary table 14 once even during the second detection control.
  • the reference device MR and the detector 24 can be relatively rotated around the rotation center CP in a state where the stylus 28 is in contact with the outer peripheral surface of the reference device MR from the other direction side XR.
  • the pre-detection control unit 42 causes the detector 24 to continuously output the displacement detection signal to the pre-detection signal acquisition unit 44 while the rotary table 14 is rotating, as in the case of the first detection control described above.
  • the position detection signal is output from the position detection unit 34 to the pre-detection signal acquisition unit 44 at an arbitrary timing as described above. As a result, the position (position coordinates) of the stylus 28 while the rotary table 14 is being rotated during the second detection control can be obtained.
  • the tip ball 28a moves while the rotary table 14 rotates once.
  • the state of contact with the outer peripheral surface of the reference device MR is maintained.
  • the approximate alignment is defined as the center of the reference device MR and the center of rotation CP so that the tip ball 28a is maintained in contact with the outer peripheral surface of the reference device MR during one rotation of the rotary table 14. Is to align.
  • the pre-detection signal acquisition unit 44 receives the displacement detection signal input from the detector 24 and the position detection signal input from the position detection unit 34 during the first detection control and the second detection control. Functions as an interface that accepts ,.
  • the pre-detection signal acquisition unit 44 continuously acquires the displacement detection signal from the detector 24 during one rotation of the rotary table 14 during both the first detection control and the second detection control, and sends the displacement detection signal to the rotation center calculation unit 46.
  • the position detection signal is acquired from the position detection unit 34 at an arbitrary timing and output to the rotation center calculation unit 46.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the rotation center CP of the rotation table 14 by the rotation center calculation unit 46.
  • the rotation table 14 is set to 1 based on the displacement detection signal and the position detection signal input from the pre-detection signal acquisition unit 44 during the first detection control.
  • the average value A of the positions of the stylus 28 (tip sphere 28a) during rotation is calculated.
  • the rotation center calculation unit 46 averages the positions of the stylus 28 during one rotation of the rotary table 14 based on the displacement detection signal and the position detection signal input from the pre-detection signal acquisition unit 44 during the second detection control. Calculate the value B.
  • measurement continuous acquisition of displacement detection signal and acquisition of position detection signal
  • the position of the rotation center CP of the rotary table 14 can be measured. Further, in this case, even if the center of the reference device MR and the rotation center CP of the rotary table 14 do not exactly match, that is, even if the center of the reference device MR is eccentric with respect to the rotation center CP, the rotation center CP The position can be measured. The reason will be described below.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the displacement of the position of the stylus 28 (tip sphere 28a) during the first detection control and the second detection control.
  • the displacement of the position of the stylus 28 when the center of the reference device MR is eccentric with respect to the center CP is shown.
  • FIG. 6 is a graph showing the displacement of the position of the stylus 28 during the first detection control and the second detection control.
  • X1 no eccentricity
  • X1 indicates the displacement of the position of the stylus 28 at the time of the first detection control when the center of rotation CP and the center of the reference device MR coincide with each other.
  • X1 indicates the displacement of the position of the stylus 28 at the time of the first detection control when the center of the reference device MR is eccentric with respect to the rotation center CP.
  • the average value A indicates the average value of X1 (with eccentricity).
  • X2 (no eccentricity) indicates the displacement of the position of the stylus 28 at the time of the second detection control when the center of rotation CP and the center of the reference device MR coincide with each other.
  • X2 (with eccentricity) indicates the displacement of the position of the stylus 28 at the time of the second detection control when the center of the reference device MR is eccentric with respect to the rotation center CP.
  • the average value B (with eccentricity) indicates the average value of X1 (with eccentricity).
  • the average value obtained by averaging X1 (without eccentricity) and the average value A (with eccentricity) do not match.
  • the average value obtained by averaging X2 (without eccentricity) and the average value B (with eccentricity) do not match. That is, depending on the presence or absence of eccentricity of the center of the reference device MR with respect to the rotation center CP of the rotary table 14, there is a difference in the average value A and a difference in the average value B during one rotation of the rotary table 14. Therefore, when the center of the reference device MR is eccentric with respect to the rotation center CP, the position of the rotation center CP can be accurately determined by executing only one of the first detection control and the second detection control. I can't ask.
  • both the first detection control and the second detection control are executed, and the rotation center of the rotary table 14 is calculated from the average value A (with eccentricity) and the average value B (with eccentricity).
  • the rotation center calculation unit 46 causes the display unit 36 to display the measurement result of the position of the rotation center CP of the rotation table 14. As a result, the operator can align the center of the work W with the rotation center CP (measured value) by a known method using the detector 24, the rotation center adjustment mechanism 26, and the like.
  • the diameter measuring unit 50 functions as a detection control unit 52, a detection signal acquisition unit 54, and a diameter calculation unit 56.
  • the detection control unit 52 controls the motor 15, the detector 24, and the position detection unit 34 when measuring the diameter of the work W.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the control of the motor 15, the detector 24, and the position detection unit 34 by the detection control unit 52. As described above, it is assumed that the alignment between the center of the work W and the rotation center CP is completed based on the measurement result of the rotation center CP of the rotation table 14 by the rotation center measurement unit 40.
  • the detection control unit 52 causes the detection control unit 52. It functions as the third detection control unit of the present invention and starts the third detection control.
  • the detection control unit 52 drives the motor 15 to rotate the rotary table 14 once during the third detection control.
  • the work W and the detector 24 can be relatively rotated around the rotation center CP with the stylus 28 in contact with the outer peripheral surface of the work W from the XR on the other direction.
  • the detection control unit 52 continuously outputs the displacement detection signal from the detector 24 to the detection signal acquisition unit 54 during the rotation of the rotary table 14, as in the case of the first detection control and the second detection control described above. Is executed, and the output of the position detection signal from the position detection unit 34 to the detection signal acquisition unit 54 is executed at an arbitrary timing. As a result, the position (position coordinates) of the stylus 28 while the rotary table 14 is being rotated during the third detection control can be obtained.
  • the tip ball 28a is the outer peripheral surface of the work W while the rotary table 14 makes one rotation. The state of contact with is maintained.
  • the detection signal acquisition unit 54 functions as an interface for receiving the displacement detection signal input from the detector 24 and the position detection signal input from the position detection unit 34 during the third detection control. ..
  • the detection signal acquisition unit 54 continuously acquires the displacement detection signal from the detector 24 while the rotary table 14 makes one rotation and outputs the displacement detection signal to the diameter calculation unit 56, and detects the position at an arbitrary timing.
  • the position detection signal is acquired from the unit 34 and output to the diameter calculation unit 56.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the diameter D of the rotary table 14 by the diameter calculation unit 56.
  • the rotary table 14 is set to 1 based on the displacement detection signal and the position detection signal first input from the detection signal acquisition unit 54 during the third detection control.
  • the average value C of the positions of the stylus 28 during rotation is calculated.
  • the diameter calculation unit 56 calculates the approximate radius R of the work W based on the calculation result of the average value C and the calculation results of the average values A and B by the rotation center calculation unit 46 described above. -(A + B) / 2].
  • This approximate radius R is obtained by adding 1/2 of the diameter E of the tip sphere 28a (that is, the radius of the tip sphere 28a) to the actual radius of the work W.
  • the diameter calculation unit 56 displays the calculation result of the diameter D on the display unit 36 and stores it in a storage unit (not shown).
  • FIG. 10 is a flowchart showing a flow of measurement processing of the position of the rotation center CP of the rotary table 14 according to the diameter measurement method of the present invention.
  • the operator first places the reference device MR and the work W on the rotary table 14 (step S1).
  • the work W may be placed after the measurement of the position of the rotation center CP is completed.
  • the operator roughly aligns the center of the reference device MR and the rotation center CP by a known method using the detector 24, the rotation center adjustment mechanism 26, and the like (step S2).
  • step S2 When step S2 is completed, the operator brings the tip sphere 28a of the stylus 28 into contact with the outer peripheral surface of the reference device MR from the one-way side XL as shown by reference numeral 3A in FIG.
  • the detection start operation is input in 32 (step S3).
  • the pre-detection control unit 42 and the like are activated, and the first detection control is started.
  • the pre-detection control unit 42 causes the position detection unit 34 to output the position detection signal of the detector 24 to the pre-detection signal acquisition unit 44.
  • the pre-detection signal acquisition unit 44 acquires the position detection signal and outputs this position detection signal to the rotation center calculation unit 46 (step S4).
  • step S4 may be executed after step S5 or after step S7.
  • the pre-detection control unit 42 drives the motor 15 to start the rotation of the rotary table 14 (step S5), and causes the detector 24 to output the displacement detection signal to the pre-detection signal acquisition unit 44.
  • the pre-detection signal acquisition unit 44 acquires the displacement detection signal of the stylus 28 and outputs this displacement detection signal to the rotation center calculation unit 46 (step S6).
  • step S6 is repeatedly executed until the rotary table 14 makes one rotation, the output of the displacement detection signal from the detector 24, the acquisition of the displacement detection signal by the pre-detection signal acquisition unit 44, and the rotation center calculation unit 46.
  • the output of the displacement detection signal to is repeatedly executed (NO in step S7).
  • step S7 When the rotary table 14 makes one rotation (YES in step S7), the pre-detection control unit 42 stops driving the motor 15 to stop the rotation of the rotary table 14.
  • step S3 to step S7 correspond to the first detection step of this invention.
  • the operator brings the tip sphere 28a of the stylus 28 into contact with the outer peripheral surface of the reference device MR from the other direction side XR, and then detects it by the operation unit 32.
  • the start operation is input (step S8).
  • the pre-detection control unit 42 and the like are activated, and the second detection control is started.
  • the pre-detection control unit 42 causes the position detection unit 34 to output the position detection signal of the detector 24 to the pre-detection signal acquisition unit 44 again.
  • the pre-detection signal acquisition unit 44 acquires the position detection signal and outputs this position detection signal to the rotation center calculation unit 46 (step S9).
  • step S9 may be executed after step S10 or after step S12.
  • step S10 the rotation of the rotary table 14 is started (step S10), and while the rotary table 14 rotates once, the output of the displacement detection signal from the detector 24 and the pre-detection are performed. Acquisition of the displacement detection signal by the signal acquisition unit 44 and output of the displacement detection signal to the rotation center calculation unit 46 are repeatedly executed (NO in steps S11 and S12).
  • steps S8 to S12 correspond to the second detection step of the present invention.
  • the rotation center calculation unit 46 detects the displacement detection signal and the position detected from the pre-detection signal acquisition unit 44 at the time of the first detection control and the second detection control, respectively.
  • the average value A and the average value B are calculated based on the signal.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a flow of measurement processing of the diameter D of the work W according to the diameter measuring method of the present invention.
  • the operator aligns the center of the work W with the rotation center CP by a known method using the detector 24, the rotation center adjustment mechanism 26, and the like. (Step S15, corresponding to the alignment step of the present invention).
  • the operator brings the tip sphere 28a of the stylus 28 into contact with the outer peripheral surface of the work W from the other direction side XR, and then the operation unit 32.
  • the detection start operation is input in (step S16).
  • the detection control unit 52 and the like are activated, and the third detection control is started.
  • the detection control unit 52 causes the position detection unit 34 to output the position detection signal of the detector 24 to the detection signal acquisition unit 54.
  • the detection signal acquisition unit 54 acquires the position detection signal and outputs this position detection signal to the diameter calculation unit 56 (step S17). Note that step S17 may be executed after step S18 or after step S20.
  • the detection control unit 52 drives the motor 15 to start the rotation of the rotary table 14 (step S18), and causes the detector 24 to output the displacement detection signal to the detection signal acquisition unit 54.
  • the output of the displacement detection signal to the calculation unit 56 is repeatedly executed (NO in step S19 and step S20).
  • steps S16 to S20 correspond to the third detection step of the present invention.
  • FIG. 12 is an explanation for explaining the diameter measurement of the work W having a concave cross-sectional shape on the outer peripheral surface.
  • the cross-sectional shape of the outer peripheral surface of the work W is formed to be flat, but as shown in FIG. 12, a concave groove 100 may be formed on the outer peripheral surface along the circumferential direction.
  • the present invention can be applied to the measurement of the diameter D of the bottom surface of such a groove 100.
  • the roundness measuring machine 10 in this case has basically the same configuration as that of the above embodiment except that the stylus 102 is provided instead of the stylus 28. Therefore, those having the same function or configuration as the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the tip 102a of the stylus 102 is formed in a substantially inverted T shape.
  • the tip portions 102a are provided with tips 28b and 28c at intervals in the X direction.
  • the first detection control, the second detection control, and the third detection control are executed in the same manner as in the above embodiment.
  • the above-mentioned approximate radius R deviates by the distance F / 2 from the tip center CS, which is the center of the tip 102a in the X direction, to the tip 28b on the side in contact with the bottom surface of the groove 100. That is, in this case, it is equivalent to the case where the large-diameter tip ball 28a is used in the above embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an example in which a part of the work W is used as a reference device MR to measure the diameter of the work W without separately providing the reference device MR.
  • the work W when the work W is formed in a cylindrical shape, that is, the work W has a concentric inner peripheral surface (corresponding to the first peripheral surface of the present invention) to be measured in diameter (the present invention).
  • the inner peripheral surface of the work W can be used as the peripheral surface of the reference device MR when the second peripheral surface of the work W is provided.
  • the rotary table 14 is rotated once with the tip sphere 28a of the stylus 28 in contact with the inner peripheral surface of the work W from the other direction side XR. 1 Execute the detection control to acquire the position detection signal and the displacement detection signal.
  • the second detection control for rotating the rotary table 14 once with the tip sphere 28a of the stylus 28 in contact with the inner peripheral surface of the work W from the one-way side XL is executed to generate the position detection signal and the displacement detection signal. get.
  • the rotation center CP of the rotary table 14 can be measured in the same manner as in each of the above embodiments.
  • a third detection control is executed in which the rotary table 14 is rotated once in a state where the tip sphere 28a of the stylus 28 is in contact with the outer peripheral surface of the work W from the other direction side XR.
  • the position detection signal and the displacement detection signal are acquired.
  • the diameter D of the work W can be measured in the same manner as in each of the above embodiments.
  • the work W can also be used as the reference device MR, so that the cost can be suppressed as compared with each of the above embodiments. Further, particularly when the inner diameter of the work W is small, the diameter (outer diameter) of the work W can be measured without using the long-stroke horizontal arm 20 as in each of the above embodiments.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical work W is used as a reference device MR to measure the diameter D of the outer peripheral surface of the work W, but conversely, the outer peripheral surface of the work W (second).
  • the peripheral surface) can also be used as a reference device MR to measure the diameter D of the inner peripheral surface (first peripheral surface) of the work W.
  • the diameter (outer diameter) of the outer peripheral surface of the cylindrical work W is measured, but the diameter (outer diameter) of the outer peripheral surface of the cylindrical work W can be measured or the cylindrical work W can be measured.
  • the peripheral surface of the work W of various shapes such as measuring the diameter (inner diameter) of the inner peripheral surface of the work W and measuring the diameter or radius of an arbitrary peripheral surface of the work W having a multi-cylindrical structure.
  • the present invention can be applied to the measurement of the diameter (including the case where it is a peripheral surface). Further, the radius of each peripheral surface may be measured together with the measurement of the diameter of each peripheral surface or instead of the measurement of the diameter.
  • the tip sphere 28a of the stylus 28 is brought into contact with the two detection points on the outer peripheral surface of the cylindrical reference device MR, but on the outer peripheral surface of the cylindrical reference device MR.
  • the tip sphere 28a may be brought into contact with the two detection points on the inner peripheral surface.
  • the operator manually executes the alignment with the center CP it may be automatically performed by using a known measurement program or the like.
  • the rotary table 14 is rotated once during the first detection control, the second detection control, and the third detection control, but the rotation speed of the rotary table 14 is not particularly limited.
  • the work W or the reference device MR and the detector 24 are rotated around the rotation center CP by rotating the rotary table 14 on which the work W and the reference device MR are placed.
  • the present invention also applies to a detector rotation type roundness measuring machine 10 in which the detector 24 rotates around the rotation center CP instead of rotating the table on which the work W and the reference device MR are placed, although the relative rotation is performed. Is applicable.

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Abstract

マスターピース及び長ストロークの水平アームを用いることなく大径のワークの径測定が可能なワークの径測定方法及び真円度測定機を提供する。未校正の基準器の周面に対して測定子の変位方向の一方向側から測定子を接触させた状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第１検出ステップと、基準器の周面に対して変位方向の他方向側から測定子を接触させた状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第２検出ステップと、第１検出ステップ及び第２検出ステップで検出された測定子の位置に基づき、回転中心の位置を演算する回転中心演算ステップと、ワークに対して他方向側から測定子を接触させた状態でワークと検出器とを回転中心の周りに相対回転させる第３検出ステップと、ワークの周面の径を演算する径演算ステップと、を有する。

Description

ワークの径測定方法及び真円度測定機
　本発明は、ワークの周面の径を測定するワークの径測定方法及び真円度測定機に関する。
　円柱状又は円筒状のワークの真円度を測定する真円度測定機（円筒形状測定機を含む）が知られている。真円度測定機は、回転テーブル上に載置されたワークの外周面に対して測定子を接触させた状態で回転テーブルを回転させながら、検出器で測定子の変位を検出した結果に基づきワークの真円度を測定する。また、真円度測定機を用いることで、ワークの周面の直径を測定可能である（特許文献１及び特許文献２参照）。
　特許文献１には、回転テーブルと、第１の検出器と、ワークに対して第１の検出器の接触子を水平に且つワークの直径方向に案内する水平アームと、この水平アームの水平移動量を検出する第２の検出器と、を備える真円度測定機が開示されている。この真円度測定機では、最初に直径が既知のマスターピースを回転テーブル上に載置し、第１の検出器の接触子をマスターピースの右側面に接触させて第２の検出器の読み取りを行った後、接触子をマスターピースの左側面に接触させて第２の検出器の読み取りを行う。次いで、これら第２の検出器の２つの読み取り結果とマスターピースの既知寸法とに基づき真円度測定機の誤差値を算出する。そして、マスターピースの代わりにワークを回転テーブル上に載置した後、同様にしてワークの直径寸法を測定すると共に、先に求めた誤差値に基づき直径寸法の誤差補正を行う。
　特許文献２には、直径値が既知のマスターピースに対して検出器を測定母線と平行な方向に移動してマスターピースの対向する２つの検出点でそれぞれ測定を行い、その測定差に基づいて心ずれ量を算出する方法が開示されている。この方法によれば、マスターピースとワークとの直径値が異なる場合であっても、真円度測定機の心ずれ量に左右されることなくワークの正確な直径値を算出することができる。
特開平１－２５９２１１号公報 特開２０１２－１４５４９４号公報
　ところで、上記特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、ワークの直径を測定するためにマスターピースが必要となるが、マスターピースはその直径値の保証が必要となるので高価である。また、上記特許文献１及び特許文献２に記載の方法では、ワークの対向する２つの検出点に測定子を接触させるために、ワークの直径（外径）よりも長ストロークの水平アームを用意する必要があるが、このような水平アームは高価で且つ重いという問題がある。このため、従来の真円度測定機では大径のワークの直径測定が困難である。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、マスターピース及び長ストロークの水平アームを用いることなく大径のワークの径測定が可能なワークの径測定方法及び真円度測定機を提供することを目的とする。
　本発明の目的を達成するためのワークの径測定方法は、テーブルに載置されたワークの周面に対して検出器の測定子を接触させた状態でワークと検出器とを回転中心の周りに相対回転させる真円度測定機によるワークの径測定方法において、テーブルに載置された未校正の基準器の周面に対して測定子の変位方向の一方向側から測定子が接触した状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第１検出ステップと、基準器の周面に対して変位方向の他方向側から測定子が接触した状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第２検出ステップと、第１検出ステップ及び第２検出ステップで検出された測定子の位置に基づき、回転中心の位置を演算する回転中心演算ステップと、ワークに対して他方向側から測定子を接触させた状態でワークと検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第３検出ステップと、第１検出ステップ、第２検出ステップ、及び第３検出ステップで検出された測定子の位置に基づき、ワークの周面の径を演算する径演算ステップと、を有する。
　このワークの径測定方法によれば、未校正の基準器を用いて回転中心の位置を測定することができるので、ワークの中心と回転中心との位置合わせが可能となる。その結果、測定子をワークの１つの検出点に接触させた状態で検出器とワークとを回転中心の周りに相対回転させるだけでワークの径測定が可能となるので、マスターピース及び長ストロークの水平アームを用いることなく大径のワークの径測定が可能となる。また、回転中心に対する基準器の中心の偏心の有無に関わらず、回転中心の位置を測定することができるので、オペレータの手間を減らし且つ測定時間を短縮させることができる。
　本発明の他の態様に係るワークの径測定方法において、テーブルを回転させることで基準器と検出器とが回転中心の周りに相対回転され、第１検出ステップで検出された検出器の位置の平均値をＡとし、第２検出ステップで検出された検出器の位置の平均値をＢとした場合において、回転中心演算ステップでは、回転中心の位置ＣＰを数式［ＣＰ＝Ａ＋（Ｂ－Ａ）／２＝（Ａ＋Ｂ）／２］により演算する。これにより、回転中心に対する基準器の中心の偏心の有無に関わらず回転中心の位置を測定することができる。
　本発明の他の態様に係るワークの径測定方法において、テーブルを回転させることでワークと検出器とが回転中心の周りに相対回転され、第３検出ステップで検出された検出器の位置の平均値をＣとし、測定子の先端球の直径をＥとした場合に、径演算ステップは、ワークの概略半径Ｒを数式［Ｒ＝Ｃ－（Ａ＋Ｂ）／２］により演算し、ワークの周面の径Ｄを数式［Ｄ＝（Ｒ－Ｅ／２）×２］により演算する。これにより、マスターピース及び長ストロークの水平アームを用いることなく大径のワークの径測定が可能となる。
　本発明の他の態様に係るワークの径測定方法において、ワークが、ワークの周面となる第１周面と、第１周面と同心円状の第２周面と、を有する場合において、基準器の周面として第２周面を用いる。これにより、コストが抑えられる。
　本発明の目的を達成するための真円度測定機は、テーブルに載置されたワークの周面に対して検出器の測定子が接触した状態でワークと検出器とを回転中心の周りに相対回転させる真円度測定機において、テーブルに載置された未校正の基準器の周面に対して検出器の変位方向の一方向側から測定子が接触した状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第１検出制御部と、基準器の周面に対して変位方向の他方向側から測定子を接触させた状態で基準器と検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第２検出制御部と、第１検出制御部及び第２検出制御部が検出した測定子の位置に基づき、回転中心の位置を演算する回転中心演算部と、ワークに対して他方向側から測定子を接触させた状態でワークと検出器とを回転中心の周りに相対回転させながら、測定子の位置を検出する第３検出制御部と、第１検出制御部、第２検出制御部、及び第３検出制御部が検出した測定子の位置に基づき、ワークの周面の径を演算する径演算部と、を備える。
　本発明は、マスターピース及び長ストロークの水平アームを用いることなく大径のワークの径測定が可能になる。
真円度測定機の外観斜視図である。 真円度測定機の制御装置の機能ブロック図である。 プレ検出制御部によるモータ、検出器、及び位置検出部の制御を説明するための説明図である。 回転中心演算部による回転テーブルの回転中心の演算を説明するための説明図である。 第１検出制御時及び第２検出制御時における測定子の位置の変位を示した説明図である。 第１検出制御時及び第２検出制御時における測定子の位置の変位を示したグラフである。 図６中の平均値Ａ、Ｂ（偏心有）に基づき求められる回転中心の位置を説明するための説明図である。 検出制御部によるモータ、検出器、及び位置検出部の制御を説明するための説明図である。 径演算部による回転テーブルの直径の演算を説明するための説明図である。 回転テーブルの回転中心の位置の測定処理の流れを示すフローチャートである。 ワークの直径の測定処理の流れを示すフローチャートである。 外周面の断面形状が凹状のワークの直径測定を説明するための説明である。 ワークの一部を基準器として利用することで、基準器を別途設けることなくワークの直径測定を行う例を説明するための説明図である。
　［真円度測定機の全体構成］
　図１は、真円度測定機１０の外観斜視図である。なお、図中の互いに直交するＸＹＺ方向の中でＸＹ方向は水平方向であり且つＺ方向は上下方向（高さ方向）である。図１に示すように、真円度測定機１０は、円筒状、円柱状、及び円板状等の周面を有するワークＷの真円度及び直径を測定する他に、大径のワークＷの外周面の直径（外径）の測定を行う。以下、本実施形態では、真円度測定機１０による大径の円筒状のワークＷの外周面の直径測定について具体的に説明し、ワークＷの真円度測定については公知技術であるので具体的な説明は省略する。
　真円度測定機１０は、ベース１２と、回転テーブル１４（載物台ともいう）と、モータ１５と、コラム１６（支柱ともいう）と、キャリッジ１８（スライダともいう）と、水平アーム２０と、検出器ホルダ２２と、検出器２４と、を備える。
　ベース１２は、真円度測定機１０の各部を支持する支持台（基台）である。ベース１２の上面には、回転テーブル１４及びコラム１６が設けられている。また、ベース１２の内部にはモータ１５が設けられている。
　回転テーブル１４（本発明のテーブルに相当）は、エアベアリング等の軸受を介してモータ１５により回転可能に支持されている。この回転テーブル１４の上面には、直径測定の対象となる大径の円筒状（環状）のワークＷと、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの測定に用いられる基準器ＭＲとが載置される。
　基準器ＭＲは、ワークＷの内径よりも小径の円柱状（円筒状及び円板状でも可）に形成されており、回転テーブル１４上においてワークＷの内側に載置されている。この基準器ＭＲは、上記特許文献１及び２に記載のマスターピースとは異なり未校正（未保証）、すなわち直径値等の保証がされていない。このため、基準器ＭＲはマスターピースよりも安価である。
　また、回転テーブル１４には、回転テーブル１４のＸＹ方向の位置調整（ＸＹ方向の傾斜調整も可）に用いられる回転中心調整機構２６が設けられている。この回転中心調整機構２６等を操作することで、ワークＷの中心と回転テーブル１４の回転中心ＣＰとの位置合わせが可能になる。
　モータ１５は、後述の制御装置３０（図２参照）の制御の下、ワークＷの直径測定時及び真円度測定時において、不図示の駆動伝達機構を介して回転テーブル１４を回転させる。なお、モータ１５以外の公知の回転駆動機構を用いて回転テーブル１４を回転させてもよい。
　コラム１６は、ベース１２の上面で且つ回転テーブル１４のＸ方向側方側に設けられており、Ｚ方向に延びた形状を有している。このコラム１６には、キャリッジ１８がＺ方向に移動自在に設けられている。
　キャリッジ１８には、水平アーム２０がＸ方向に移動自在に設けられている。水平アーム２０は、Ｘ方向に延びた形状を有しており、且つその先端側には検出器ホルダ２２を介して検出器２４が設けられている。
　検出器２４は、測定子２８と、不図示の差動トランス等の変位検出部と、を有する。検出器２４は、Ｘ方向（変位方向）に沿って前後移動する測定子２８の変位を検出して、この変位を示す変位検出信号を後述の制御装置３０（図２参照）へ出力する。この測定子２８の先端部には、ワークＷ及び基準器ＭＲの外周面に接触する先端球２８ａが設けられている。なお、検出器２４の構成については周知であるので、ここでは具体的な説明は省略する。
　図２は、真円度測定機１０の制御装置３０の機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置３０は、例えばパーソナルコンピュータのような演算装置により構成されており、真円度測定機１０の各部の動作を統括制御すると共に、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの演算とワークＷの直径及び真円度等の演算とを行う。この制御装置３０は、各種のプロセッサ（Processor）及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置３０の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。
　制御装置３０には、既述のモータ１５及び検出器２４の他に、操作部３２、位置検出部３４、及び表示部３６等が接続されている。
　操作部３２は、キーボード、マウス、操作パネル、及び操作ボタン等が用いられ、オペレータによる各種操作の入力を受け付ける。
　位置検出部３４は、例えば、検出器２４をＸ方向に移動させる水平アーム２０の位置を検出するＸ方向リニアエンコーダと、検出器２４をＺ方向に移動させるキャリッジ１８の位置を検出するＺ方向リニアエンコーダと、を含む。位置検出部３４は、各リニアエンコーダから出力された位置検出信号を制御装置３０へ出力する。これにより、制御装置３０は、位置検出部３４から入力される位置検出信号に基づき、検出器２４の位置（Ｘ方向位置及びＺ方向位置）を検出することができる。
　表示部３６は、公知の各種モニタが用いられる。この表示部３６は、後述の回転中心演算部４６により演算される回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置の演算結果、及び径演算部５６によるワークＷの直径の演算結果等を表示する。
　真円度測定機１０では、最初に基準器ＭＲを用いて回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置を測定し、この測定結果に基づきワークＷの中心と回転テーブル１４の回転中心ＣＰとを位置合わせした後、ワークＷの外周面の直径の測定を行う。
　［制御装置］
　制御装置３０は、不図示の記憶部に記憶されている不図示の制御プログラムを実行することで、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置の測定を行う回転中心測定部４０及びワークＷの外周面の直径の測定を行う径測定部５０として機能する。なお、制御装置３０の「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。
　＜回転中心の位置測定＞
　回転中心測定部４０は、プレ検出制御部４２、プレ検出信号取得部４４、及び回転中心演算部４６として機能する。
　プレ検出制御部４２は、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置の測定時において、モータ１５、検出器２４、及び位置検出部３４を制御する。
　図３は、プレ検出制御部４２によるモータ１５、検出器２４、及び位置検出部３４の制御を説明するための説明図である。なお、基準器ＭＲ及びワークＷについては予め回転テーブル１４上に載置（セット）されており、さらに検出器２４及び回転中心調整機構２６等を用いた公知の手法で基準器ＭＲの中心と回転中心ＣＰ（推定位置）との概略の位置合わせが行われているものとする。
　図３の符号３Ａに示すように、オペレータが測定子２８の先端球２８ａをその変位方向であるＸ方向の任意の一方向側ＸＬから基準器ＭＲの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力すると、プレ検出制御部４２が本発明の第１検出制御部として機能し、第１検出制御を開始する。
　プレ検出制御部４２は、第１検出制御時にはモータ１５を駆動して回転テーブル１４を１回転させる。これにより、測定子２８を一方向側ＸＬから基準器ＭＲの外周面に接触させた状態で基準器ＭＲと検出器２４とを回転中心ＣＰの周りに相対回転させることができる。また、プレ検出制御部４２は、回転テーブル１４の回転中の間、検出器２４による測定子２８のＸ方向の変位の検出とプレ検出信号取得部４４への変位検出信号の出力とを連続的に実行させる。さらに、プレ検出制御部４２は、回転テーブル１４の回転前、回転中、或いは回転後の任意のタイミングで、位置検出部３４からプレ検出信号取得部４４に対して検出器２４の位置検出信号を出力させる。これら変位検出信号及び位置検出信号に基づき、第１検出制御時において回転テーブル１４が回転されている間の測定子２８の位置（先端球２８ａの位置）、すなわち真円度測定機１０の任意の座標系における位置座標が得られる。
　図３の符号３Ｂに示すように、第１検出制御の完了後、オペレータが測定子２８の先端球２８ａを変位方向であるＸ方向の他方向側ＸＲ（一方向側ＸＬとは反対側）から基準器ＭＲの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力すると、プレ検出制御部４２が本発明の第２検出制御部として機能し、第２検出制御を開始する。
　プレ検出制御部４２は、第２検出制御時においてもモータ１５を駆動して回転テーブル１４を１回転させる。これにより、測定子２８を他方向側ＸＲから基準器ＭＲの外周面に接触させた状態で基準器ＭＲと検出器２４とを回転中心ＣＰの周りに相対回転させることができる。また、プレ検出制御部４２は、既述の第１検出制御時と同様に、回転テーブル１４の回転中に検出器２４からプレ検出信号取得部４４に対する変位検出信号の連続出力を実行させると共に、既述の任意のタイミングで位置検出部３４からプレ検出信号取得部４４に対する位置検出信号の出力を実行させる。これにより、第２検出制御時において回転テーブル１４が回転されている間の測定子２８の位置（位置座標）が得られる。
　なお、第１検出制御時及び第２検出制御時において、基準器ＭＲの中心と回転中心ＣＰとの概略の位置合わせは行われているので、回転テーブル１４が１回転する間、先端球２８ａが基準器ＭＲの外周面に接触した状態は維持される。換言すると、概略の位置合わせとは、回転テーブル１４が１回転する間に先端球２８ａが基準器ＭＲの外周面に接触した状態が維持される程度に、基準器ＭＲの中心と回転中心ＣＰとの位置合わせを行うことである。
　図２に戻って、プレ検出信号取得部４４は、第１検出制御時及び第２検出制御時において、検出器２４からの変位検出信号の入力と位置検出部３４からの位置検出信号の入力と、を受け付けるインタフェースとして機能する。プレ検出信号取得部４４は、第１検出制御時及び第２検出制御時の双方において、回転テーブル１４が１回転する間に検出器２４から変位検出信号を連続取得して回転中心演算部４６へ出力すると共に、任意のタイミングで位置検出部３４から位置検出信号を取得して回転中心演算部４６へ出力する。
　図４は、回転中心演算部４６による回転テーブル１４の回転中心ＣＰの演算を説明するための説明図である。図４及び既述の図２に示すように、回転中心演算部４６は、第１検出制御時にプレ検出信号取得部４４から入力された変位検出信号及び位置検出信号に基づき、回転テーブル１４が１回転する間の測定子２８（先端球２８ａ）の位置の平均値Ａを算出する。また、回転中心演算部４６は、第２検出制御時にプレ検出信号取得部４４から入力された変位検出信号及び位置検出信号に基づき、回転テーブル１４が１回転する間の測定子２８の位置の平均値Ｂを算出する。
　次いで、回転中心演算部４６は、平均値Ａと平均値Ｂとに基づき、上述の座標系における回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置を数式［ＣＰ＝Ａ＋（Ｂ－Ａ）／２＝（Ａ＋Ｂ）／２］により演算する。
　以上のように本実施形態では、第１検出制御及び第２検出制御により、Ｘ方向において対向する２つの検出点での測定（変位検出信号の連続取得及び位置検出信号の取得）を実行することで、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置を測定することができる。さらにこの場合には、基準器ＭＲの中心と回転テーブル１４の回転中心ＣＰとが厳密に一致してなくとも、すなわち回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心していても回転中心ＣＰの位置を測定することができる。以下、その理由について説明する。
　図５は、第１検出制御時及び第２検出制御時における測定子２８（先端球２８ａ）の位置の変位を示した説明図である。ここで、図５の符号５Ａは回転テーブル１４の回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心とが一致している場合（偏心量＝０）の測定子２８の位置の変位を示し、符号５Ｂは回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心している場合の測定子２８の位置の変位を示す。
　図５の符号５Ａに示すように、回転テーブル１４の回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心とが一致している場合には、回転テーブル１４が１回転する間の測定子２８の位置はほぼ一定である。一方、図５の符号５Ｂに示すように、回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心している場合には、回転テーブル１４が１回転する間に測定子２８の位置はＸ方向にΔＸだけ変位する。
　図６は、第１検出制御時及び第２検出制御時における測定子２８の位置の変位を示したグラフである。なお、Ｘ１（偏心無）は、回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心とが一致している場合の第１検出制御時における測定子２８の位置の変位を示す。Ｘ１（偏心有）は、回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心している場合の第１検出制御時における測定子２８の位置の変位を示す。平均値Ａ（偏心有）は、Ｘ１（偏心有）の平均値を示す。Ｘ２（偏心無）は、回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心とが一致している場合の第２検出制御時における測定子２８の位置の変位を示す。Ｘ２（偏心有）は、回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心している場合の第２検出制御時における測定子２８の位置の変位を示す。平均値Ｂ（偏心有）は、Ｘ１（偏心有）の平均値を示す。
　図７は、図６中の平均値Ａ、Ｂ（偏心有）に基づき求められる回転中心ＣＰの位置［ＣＰ＝（Ａ＋Ｂ）／２］を説明するための説明図である。
　図６に示すように、Ｘ１（偏心無）を平均した平均値と、平均値Ａ（偏心有）とは一致しない。また、Ｘ２（偏心無）を平均した平均値と、平均値Ｂ（偏心有）とも一致しない。すなわち、回転テーブル１４の回転中心ＣＰに対する基準器ＭＲの中心の偏心の有無に応じて、回転テーブル１４が１回転する間の平均値Ａに差が生じると共に平均値Ｂに差が生じてしまう。このため、回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心している場合には、第１検出制御及び第２検出制御のいずれか一方のみを実行するだけでは、回転中心ＣＰの位置を正確に求めることができない。
　これに対して図７に示すように、第１検出制御及び第２検出制御の両方を実行して、平均値Ａ（偏心有）と平均値Ｂ（偏心有）とから回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置を求めることで、回転中心ＣＰに対する基準器ＭＲの中心の偏心の影響を無視できる。その結果、回転中心ＣＰに対して基準器ＭＲの中心が偏心していても回転中心ＣＰの位置を測定可能である。これにより、回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心との厳密な位置合わせが不要になるので、オペレータの手間を減らし且つ測定時間を短縮させることができる。
　図２に戻って、回転中心演算部４６は、回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置の測定結果を表示部３６に表示させる。これにより、オペレータは、検出器２４及び回転中心調整機構２６等を用いた公知の手法でワークＷの中心と回転中心ＣＰ（測定値）と、の位置合わせを行うことができる。
　＜ワークの直径測定＞
　径測定部５０は、検出制御部５２、検出信号取得部５４、及び径演算部５６として機能する。
　検出制御部５２は、ワークＷの直径測定時において、モータ１５、検出器２４、及び位置検出部３４を制御する。
　図８は、検出制御部５２によるモータ１５、検出器２４、及び位置検出部３４の制御を説明するための説明図である。なお、既述の通り、回転中心測定部４０による回転テーブル１４の回転中心ＣＰの測定結果に基づき、ワークＷの中心と回転中心ＣＰとの位置合わせが完了しているものとする。
　図８に示すように、オペレータが測定子２８の先端球２８ａを他方向側ＸＲからワークＷの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力すると、検出制御部５２が本発明の第３検出制御部として機能し、第３検出制御を開始する。
　検出制御部５２は、第３検出制御時にはモータ１５を駆動して回転テーブル１４を１回転させる。これにより、測定子２８を他方向側ＸＲからワークＷの外周面に接触させた状態でワークＷと検出器２４とを回転中心ＣＰの周りに相対回転させることができる。また同時に、検出制御部５２は、既述の第１検出制御時及び第２検出制御時と同様に、回転テーブル１４の回転中に検出器２４から検出信号取得部５４に対する変位検出信号の連続出力を実行させると共に、任意のタイミングで位置検出部３４から検出信号取得部５４に対する位置検出信号の出力を実行させる。これにより、第３検出制御時において回転テーブル１４が回転されている間の測定子２８の位置（位置座標）が得られる。
　なお、第３検出制御時において、ワークＷの中心と回転テーブル１４の回転中心ＣＰとの位置合わせは行われているので、回転テーブル１４が１回転する間、先端球２８ａがワークＷの外周面に接触した状態が維持される。
　図２に戻って、検出信号取得部５４は、第３検出制御時において、検出器２４からの変位検出信号の入力と位置検出部３４からの位置検出信号の入力と、を受け付けるインタフェースとして機能する。検出信号取得部５４は、第３検出制御時において、回転テーブル１４が１回転する間に検出器２４から変位検出信号を連続取得して径演算部５６へ出力すると共に、任意のタイミングで位置検出部３４から位置検出信号を取得して径演算部５６へ出力する。
　図９は、径演算部５６による回転テーブル１４の直径Ｄの演算を説明するための説明図である。図９及び既述の図２に示すように、径演算部５６は、最初に第３検出制御時に検出信号取得部５４から入力された変位検出信号及び位置検出信号に基づき、回転テーブル１４が１回転する間の測定子２８の位置の平均値Ｃを算出する。
　次いで、径演算部５６は、平均値Ｃの算出結果と既述の回転中心演算部４６による平均値Ａ，Ｂの演算結果と、に基づき、ワークＷの概略半径Ｒを、数式［Ｒ＝Ｃ－（Ａ＋Ｂ）／２］により演算する。この概略半径Ｒは、ワークＷの実際の半径に先端球２８ａの直径Ｅの１／２（すなわち先端球２８ａの半径）を加算したものである。そして、径演算部５６は、概略半径Ｒと既知の先端球２８ａの直径Ｅとに基づき、ワークＷの直径Ｄを数式［Ｄ＝（Ｒ－Ｅ／２）×２］により演算する。径演算部５６は、直径Ｄの演算結果を表示部３６に表示させると共に、不図示の記憶部に記憶させる。
　［本実施形態の作用］
　＜回転中心の位置測定＞
　図１０は、本発明の径測定方法に係る回転テーブル１４の回転中心ＣＰの位置の測定処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、オペレータは、最初に回転テーブル１４上に基準器ＭＲ及びワークＷを載置する（ステップＳ１）。なお、ワークＷの載置は、回転中心ＣＰの位置の測定完了後であってもよい。次いで、オペレータは、検出器２４及び回転中心調整機構２６等を用いた公知の手法で基準器ＭＲの中心と回転中心ＣＰとの概略の位置合わせを行う（ステップＳ２）。既述の図６及び図７で説明したように、回転中心ＣＰと基準器ＭＲの中心との厳密な位置合わせは不要なため、オペレータの手間を減らし且つ測定時間を短縮させることができる。
　ステップＳ２が完了すると、オペレータは、既述の図３の符号３Ａに示したように、測定子２８の先端球２８ａを一方向側ＸＬから基準器ＭＲの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力する（ステップＳ３）。この検出開始操作を受けてプレ検出制御部４２等が作動し、第１検出制御が開始される。
　プレ検出制御部４２は、位置検出部３４からプレ検出信号取得部４４に対して検出器２４の位置検出信号を出力させる。これにより、プレ検出信号取得部４４が位置検出信号を取得し、この位置検出信号を回転中心演算部４６へ出力する（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４は、ステップＳ５の後又はステップＳ７の後に実行してもよい。
　また、プレ検出制御部４２は、モータ１５を駆動して回転テーブル１４の回転を開始させると共に（ステップＳ５）、検出器２４からプレ検出信号取得部４４に対する変位検出信号の出力を実行させる。これにより、プレ検出信号取得部４４が測定子２８の変位検出信号を取得し、この変位検出信号を回転中心演算部４６へ出力する（ステップＳ６）。
　以下、回転テーブル１４が１回転するまで、ステップＳ６の処理が繰り返し実行され、検出器２４からの変位検出信号の出力と、プレ検出信号取得部４４による変位検出信号の取得及び回転中心演算部４６への変位検出信号の出力と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＮＯ）。
　回転テーブル１４が１回転すると（ステップＳ７でＹＥＳ）、プレ検出制御部４２は、モータ１５の駆動を停止して回転テーブル１４の回転を停止させる。なお、ステップＳ３からステップＳ７は、本発明の第１検出ステップに相当する。
　次いで、オペレータは、既述の図３の符号３Ｂに示したように、測定子２８の先端球２８ａを他方向側ＸＲから基準器ＭＲの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力する（ステップＳ８）。この検出開始操作を受けてプレ検出制御部４２等が作動し、第２検出制御が開始される。
　プレ検出制御部４２は、再び位置検出部３４からプレ検出信号取得部４４に対して検出器２４の位置検出信号を出力させる。これにより、プレ検出信号取得部４４が位置検出信号を取得し、この位置検出信号を回転中心演算部４６へ出力する（ステップＳ９）。なお、ステップＳ９は、ステップＳ１０の後又はステップＳ１２の後に実行してもよい。
　以下、上述の第１検出制御と同様に、回転テーブル１４の回転が開始され（ステップＳ１０）、この回転テーブル１４が１回転する間に、検出器２４からの変位検出信号の出力と、プレ検出信号取得部４４による変位検出信号の取得及び回転中心演算部４６への変位検出信号の出力と、が繰り返し実行される（ステップＳ１１、ステップＳ１２でＮＯ）。
　回転テーブル１４が１回転すると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、プレ検出制御部４２は、モータ１５の駆動を停止して回転テーブル１４の回転を停止させる。なお、ステップＳ８からステップＳ１２は、本発明の第２検出ステップに相当する。
　次いで、回転中心演算部４６が、既述の図４に示したように、第１検出制御時及び第２検出制御時の各々においてプレ検出信号取得部４４から入力された変位検出信号及び位置検出信号に基づき、平均値Ａ及び平均値Ｂを演算する。そして、回転中心演算部４６は、平均値Ａ及び平均値Ｂに基づき、回転中心ＣＰの位置［ＣＰ＝（Ａ＋Ｂ）／２］を演算し、その演算結果を表示部３６に表示させる（ステップＳ１３、本発明の回転中心演算ステップに相当）。
　＜ワークの直径測定＞
　図１１は、本発明の径測定方法に係るワークＷの直径Ｄの測定処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように、オペレータは、回転中心ＣＰの位置の測定結果に基づき、検出器２４及び回転中心調整機構２６等を用いた公知の手法でワークＷの中心と回転中心ＣＰとの位置合わせを行う（ステップＳ１５、本発明の位置合わせステップに相当）。
　この概略の位置合わせが完了すると、オペレータは、既述の図８に示したように、測定子２８の先端球２８ａを他方向側ＸＲからワークＷの外周面に接触させた後、操作部３２にて検出開始操作を入力する（ステップＳ１６）。この検出開始操作を受けて検出制御部５２等が作動し、第３検出制御が開始される。
　検出制御部５２は、位置検出部３４から検出信号取得部５４に対して検出器２４の位置検出信号を出力させる。これにより、検出信号取得部５４が位置検出信号を取得し、この位置検出信号を径演算部５６へ出力する（ステップＳ１７）。なお、ステップＳ１７は、ステップＳ１８の後又はステップＳ２０の後に実行してもよい。
　また、検出制御部５２は、モータ１５を駆動して回転テーブル１４の回転を開始させると共に（ステップＳ１８）、検出器２４から検出信号取得部５４に対する変位検出信号の出力を実行させる。以下、第１検出制御及び第２検出制御と同様に、回転テーブル１４が１回転する間に、検出器２４からの変位検出信号の出力と、検出信号取得部５４による変位検出信号の取得及び径演算部５６への変位検出信号の出力と、が繰り返し実行される（ステップＳ１９、ステップＳ２０でＮＯ）。
　回転テーブル１４が１回転すると（ステップＳ２０でＹＥＳ）、検出制御部５２は、モータ１５の駆動を停止して回転テーブル１４の回転を停止させる。なお、ステップＳ１６からステップＳ２０は、本発明の第３検出ステップに相当する。
　次いで、径演算部５６が、既述の図９に示したように、第３検出制御時において検出信号取得部５４から入力された変位検出信号及び位置検出信号に基づき、平均値Ｃを演算する。そして、径演算部５６は、平均値Ｃと、先に回転中心演算部４６により演算された平均値Ａ，Ｂとに基づきワークＷの概略半径Ｒ［Ｒ＝Ｃ－（Ａ＋Ｂ）／２］を演算し、概略半径Ｒの演算結果と既知の先端球２８ａの直径Ｅとに基づきワークＷの直径Ｄ［Ｄ＝（Ｒ－Ｅ／２）×２］を演算する（ステップＳ２１、本発明の径演算ステップに相当）。この直径Ｄの演算結果は表示部３６に表示されると共に不図示の記憶部に記憶される。
　［本実施形態の効果］
　以上のように本実施形態では、基準器ＭＲを用いて第１検出制御及び第２検出制御を実行することで、回転テーブル１４の回転中心ＣＰに対する基準器ＭＲの中心の偏心の有無に関わらず、回転中心ＣＰの位置を測定することができる。これにより、ワークＷの中心と回転中心ＣＰとの位置合わせが可能になるので、測定子２８をワークＷの１つの検出点に接触させた状態で回転テーブル１４を１回転させるだけでワークＷの直径Ｄを測定することができる。すなわち、従来のようにワークＷの対向する２つの検出点に測定子２８を接触させる必要が無くなる。その結果、マスターピース及び長ストロークの水平アーム２０を用いることなく大径のワークＷの径測定を行うことができる。
　［他実施形態１］
　図１２は、外周面の断面形状が凹状のワークＷの直径測定を説明するための説明である。上記実施形態ではワークＷの外周面の断面形状が平面状に形成されているが、図１２に示すように外周面にその周方向に沿って凹状の溝１００が形成されている場合もあり、このような溝１００の底面の直径Ｄの測定に本発明を適用可能である。この場合の真円度測定機１０は、測定子２８の代わりに測定子１０２を備える点を除けば上記実施形態と基本的に同じ構成である。このため、上記実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。
　測定子１０２は、その先端部１０２ａが略逆Ｔ字型に形成されている。この先端部１０２ａにはＸ方向に間隔を空けて先端２８ｂ，２８ｃが設けられている。
　測定子１０２を用いて溝１００の底面の直径Ｄを測定する場合には、上記実施形態と同様に第１検出制御、第２検出制御、及び第３検出制御を実行する。この場合に既述の概略半径Ｒは、先端部１０２ａのＸ方向の中心である先端部中心ＣＳから溝１００の底面に接触している側の先端２８ｂまでの距離Ｆ／２だけずれる。すなわち、この場合には，上記実施形態において大径の先端球２８ａを用いる場合と等価である。これにより、径演算部５６は、溝１００の底面の直径Ｄを数式［（Ｒ－Ｆ／２）×２＝（Ｄ／２）×２］により求められる。
　［他実施形態２］
　図１３は、ワークＷの一部を基準器ＭＲとして利用することで、基準器ＭＲを別途設けることなくワークＷの直径測定を行う例を説明するための説明図である。図１３に示すように、ワークＷが円筒状に形成されている場合、すなわちワークＷが直径測定対象の外周面（本発明の第１周面に相当）と同心円状の内周面（本発明の第２周面に相当）を有する場合には、基準器ＭＲの周面としてワークＷの内周面を利用することができる。
　具体的には図１３の符号１３Ａに示すように、最初に、測定子２８の先端球２８ａを他方向側ＸＲからワークＷの内周面に接触させた状態で回転テーブル１４を１回転させる第１検出制御を実行して位置検出信号及び変位検出信号を取得する。次いで、測定子２８の先端球２８ａを一方向側ＸＬからワークＷの内周面に接触させた状態で回転テーブル１４を１回転させる第２検出制御を実行して位置検出信号及び変位検出信号を取得する。これにより、上記各実施形態と同様に回転テーブル１４の回転中心ＣＰを測定可能である。
　そして、図１３の符号１３Ｂに示すように、測定子２８の先端球２８ａを他方向側ＸＲからワークＷの外周面に接触させた状態で回転テーブル１４を１回転させる第３検出制御を実行して位置検出信号及び変位検出信号を取得する。これにより、上記各実施形態と同様にワークＷの直径Ｄを測定可能である。
　このように他実施形態２では、ワークＷを基準器ＭＲとしても利用することができるので、上記各実施形態よりもコストが抑えられる。また、特にワークＷの内径が小径であれば上記各実施形態と同様に、長ストロークの水平アーム２０を用いることなくワークＷの直径（外径）を測定することができる。
　なお、他実施形態２では、円筒状のワークＷの内周面を基準器ＭＲとして利用してワークＷの外周面の直径Ｄを測定しているが、逆にワークＷの外周面（第２周面）を基準器ＭＲとして利用してワークＷの内周面（第１周面）の直径Ｄを測定することもできる。
　［その他］
　上記各実施形態では、円筒状のワークＷの外周面の直径（外径）を測定しているが、円柱のワークＷの外周面の直径（外径）を測定したり或いは円筒状のワークＷの内周面の直径（内径）を測定したり、多重円筒構造のワークＷの任意の周面の直径又は半径を測定したりなどの各種形状のワークＷの周面（ワークＷの一部が周面である場合も含む）の直径の測定に本発明を適用することができる。また、各周面の直径の測定と共に或いは直径の測定に代えて各周面の半径の測定を行ってもよい。
　上記実施形態及び他実施形態１では、円柱状の基準器ＭＲの外周面上の２つの検出点に測定子２８の先端球２８ａを接触させているが、円筒状の基準器ＭＲの外周面上又は内周面上の２つの検出点に先端球２８ａを接触させてもよい。
　上記各実施形態では、ワークＷ及び基準器ＭＲへの測定子２８の先端球２８ａの接触、基準器ＭＲの中心と回転テーブル１４の回転中心ＣＰとの概略位置合わせ、及びワークＷの中心と回転中心ＣＰとの位置合わせをオペレータが手動で実行しているが、公知の測定プログラム等を利用して自動で行ってもよい。
　上記各実施形態では、第１検出制御時、第２検出制御時、及び第３検出制御時において回転テーブル１４を１回転させているが、回転テーブル１４の回転数については特に限定はされない。
　上記各実施形態の真円度測定機１０は、ワークＷ及び基準器ＭＲを載置した回転テーブル１４が回転することで、ワークＷ又は基準器ＭＲと検出器２４とを回転中心ＣＰの周りに相対回転させているが、ワークＷ及び基準器ＭＲを載置したテーブルを回転させる代わりに検出器２４が回転中心ＣＰを中心として回転する検出器回転型の真円度測定機１０にも本発明を適用可能である。
１０　真円度測定機
１２　ベース
１４　回転テーブル
１５　モータ
１６　コラム
１８　キャリッジ
２０　水平アーム
２２　検出器ホルダ
２４　検出器
２６　回転中心調整機構
２８　測定子
２８ａ　先端球
２８ｂ、２８ｃ　先端
３０　制御装置
３２　操作部
３４　位置検出部
３６　表示部
４０　回転中心測定部
４２　プレ検出制御部
４４　プレ検出信号取得部
４６　回転中心演算部
５０　径測定部
５２　検出制御部
５４　検出信号取得部
５６　径演算部
１００　溝
１０２　測定子
１０２ａ　先端部
Ａ，Ｂ，Ｃ　平均値
ＣＰ　回転中心
ＣＳ　先端部中心
ＭＲ　基準器
Ｒ　概略半径
Ｗ　ワーク
ＸＬ　一方向側
ＸＲ　他方向側

Claims (5)

  1. 　テーブルに載置されたワークの周面に対して検出器の測定子を接触させた状態で前記ワークと前記検出器とを回転中心の周りに相対回転させる真円度測定機による前記ワークの径測定方法において、
    　前記テーブルに載置された未校正の基準器の周面に対して前記測定子の変位方向の一方向側から前記測定子が接触した状態で前記基準器と前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第１検出ステップと、
    　前記基準器の周面に対して前記変位方向の他方向側から前記測定子が接触した状態で前記基準器と前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第２検出ステップと、
    　前記第１検出ステップ及び前記第２検出ステップで検出された前記測定子の位置に基づき、前記回転中心の位置を演算する回転中心演算ステップと、
    　前記ワークに対して前記他方向側から前記測定子を接触させた状態で前記ワークと前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第３検出ステップと、
    　前記第１検出ステップ、前記第２検出ステップ、及び前記第３検出ステップで検出された前記測定子の位置に基づき、前記ワークの周面の径を演算する径演算ステップと、
    　を有するワークの径測定方法。
  2. 　前記テーブルを回転させることで前記基準器と前記検出器とが前記回転中心の周りに相対回転され、
    　前記第１検出ステップで検出された前記検出器の位置の平均値をＡとし、前記第２検出ステップで検出された前記検出器の位置の平均値をＢとした場合において、前記回転中心演算ステップでは、前記回転中心の位置ＣＰを数式［ＣＰ＝Ａ＋（Ｂ－Ａ）／２＝（Ａ＋Ｂ）／２］により演算する請求項１に記載のワークの径測定方法。
  3. 　前記テーブルを回転させることで前記ワークと前記検出器とが前記回転中心の周りに相対回転され、
    　前記第３検出ステップで検出された前記検出器の位置の平均値をＣとし、前記測定子の先端球の直径をＥとした場合に、前記径演算ステップは、前記ワークの概略半径Ｒを数式［Ｒ＝Ｃ－（Ａ＋Ｂ）／２］により演算し、前記ワークの周面の径Ｄを数式［Ｄ＝（Ｒ－Ｅ／２）×２］により演算する請求項２に記載のワークの径測定方法。
  4. 　前記ワークが、前記ワークの周面となる第１周面と、前記第１周面と同心円状の第２周面と、を有する場合において、前記基準器の周面として前記第２周面を用いる請求項１から３のいずれか１項に記載のワークの径測定方法。
  5. 　テーブルに載置されたワークの周面に対して検出器の測定子を接触させた状態で前記ワークと前記検出器とを回転中心の周りに相対回転させる真円度測定機において、
    　前記テーブルに載置された未校正の基準器の周面に対して前記検出器の変位方向の一方向側から前記測定子が接触した状態で前記基準器と前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第１検出制御部と、
    　前記基準器の周面に対して前記変位方向の他方向側から前記測定子が接触した状態で前記基準器と前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第２検出制御部と、
    　前記第１検出制御部及び前記第２検出制御部が検出した前記測定子の位置に基づき、前記回転中心の位置を演算する回転中心演算部と、
    　前記ワークに対して前記他方向側から前記測定子を接触させた状態で前記ワークと前記検出器とを前記回転中心の周りに相対回転させながら、前記測定子の位置を検出する第３検出制御部と、
    　前記第１検出制御部、前記第２検出制御部、及び前記第３検出制御部が検出した前記測定子の位置に基づき、前記ワークの周面の径を演算する径演算部と、
    　を備える真円度測定機。
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