測定補助器具およびそれを用いた直径測定方法
【課題】 円形材料等の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することを可能にする測定補助器具を提供する。
【解決手段】 測定補助器具２０は、ターゲットＴｇを設置するターゲット設置部材２１と、その下側に位置固定で設けられ測定対象物Ｗの上端面に接触させる上端面接触部材２２と、その下方に配置され測定対象物Ｗの周面に接触させる周面接触部材２３と、上面接触部材２２に対する周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構２４とを備える。レーザトラッカー１により、測定対象物Ｗに設けられたターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを照射し、その反射光からターゲットＴｇの空間座標を求める。求められた空間座標から、測定対象物Ｗの外周面における周面接触部材２３との接触箇所の空間座標を得る。
【解決手段】 測定補助器具２０は、ターゲットＴｇを設置するターゲット設置部材２１と、その下側に位置固定で設けられ測定対象物Ｗの上端面に接触させる上端面接触部材２２と、その下方に配置され測定対象物Ｗの周面に接触させる周面接触部材２３と、上面接触部材２２に対する周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構２４とを備える。レーザトラッカー１により、測定対象物Ｗに設けられたターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを照射し、その反射光からターゲットＴｇの空間座標を求める。求められた空間座標から、測定対象物Ｗの外周面における周面接触部材２３との接触箇所の空間座標を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業、計測分野において、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する際に補助的に使用される測定補助器具、およびそれを用いた直径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイドとなるレーザ光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させ、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得るレーザトラッキング技術が古くから知られている。このレーザトラッキング技術では、それぞれモータに取付けられた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向（角度）を知ることができる。ターゲットは、レトロリフレクタあるいは単にリフレクタと呼ばれる、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクタは、どのような場合でも、入射した方向に光を返すことができる。
また、レーザで距離を測る技術は確立されており、例えばレーザ干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる。
【０００３】
上記２つの技術を組み合わせた装置がレーザトラッカー（例えば特許文献１）であり、このレーザトラッカーは、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度とを、レーザ干渉計とエンコーダとでそれぞれ測定し、その測定値から、装置を基準としたターゲットの空間位置を特定する。このレーザトラッカーを用いて、軸受の内輪や外輪の直径等を測定することが試みられている。測定は、以下の手順で行う。
【０００４】
（１）測定対象物（軸受の内輪、外輪等）の近傍にレーザトラッカーを設置する。
（２）ターゲットを測定対象物の外周面や内周面に接触させる。
（３）レーザトラッカーからレーザ光をターゲットに向け出射し、ターゲットで反射した光を再びレーザトラッカーで受け取る。このときのエンコーダの値とレーザ干渉計の値とから、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得る。
（４）上記（２）、（３）の操作を最低３回繰り返し、３点以上の空間座標を求め、それらから測定対象物の直径を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の直径測定方法では、図８に示すように、ターゲットＴｇがレーザトラッカー１から見て測定対象物Ｗの反対側（裏側）にある場合、レーザトラッカー１から出射したレーザ光Ｌｂが測定対象物Ｗに遮断され、ターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂが届かない。つまり、レーザトラッカー１から見て、測定対象物Ｗの手前側の面の空間座標は測定できるが、反対側の面の空間座標が測定できない。
【０００７】
レーザ光Ｌｂが遮断されないようにする方法として、測定対象物ＷとターゲットＴｇ間に市販の測定補助器具（例えば、ＢＲＵＮＳＯＮ社製ターゲットアダプタ）を設ける方法がある。しかし、現在市販されている測定補助器具は、非常に簡単なものであり、測定する箇所が測定補助器具の寸法や形状で決まってしまい、任意に指定された箇所を測定することができない。例えば、測定対象物Ｗが軸受の内輪や外輪である場合、図４に示すように、内輪または外輪である測定対象物Ｗの上端面Ｗａから定められた距離ａ（ｍｍ）だけ離れた位置の直径が図面に指定されるが、この位置の直径を測定することができないのである。
【０００８】
この発明の目的は、円形等の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することを可能にする測定補助器具を提供することである。
この発明の他の目的は、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる直径測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであって、前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成の測定補助器具は、ターゲット設置部材にターゲットを設置した状態で、上端面接触部材を測定対象物の上端面に接触させ、かつ周面接触部材を測定対象物の周面における定められた高さ位置に接触させる。そして、測定対象物の近傍に設置したレーザトラッカーから前記ターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求める。ターゲットと周面接触部材との位置関係は予め分かっているので、ターゲットの空間座標から、測定対象物の周面における周面接触部材の接触箇所の空間座標が導き出される。
【００１１】
測定対象物の上端面に接触されられる部材である上端面接触部材よりも上に位置するターゲット設置部材にターゲットが設置されるため、レーザトラッカーから見て反対側に測定補助器具が位置する場合でも、レーザトラッカーから出射されるレーザ光が、測定対象物によって遮断されることなく、ターゲットに当たる。そのため、レーザトラッカーにより、このレーザトラッカーから見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００１２】
また、高さ調整機構により、上端面接触部材に対する周面接触部材の高さを調整可能であるため、周面接触部材を、測定対象物の周面における上端面から任意の距離にある高さ位置に接触させることができる。そのため、任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００１３】
この発明において、前記ターゲット設置部材は、前記ターゲットを載せる円すい状の凹部を上面に有していても良い。
この構成の場合、前記凹部にターゲットを載せるだけで、ターゲットを正確に位置決めして設置できる。
【００１４】
この発明において、前記高さ調整機構は、前記上端面接触部材から下方に延びる上下移動ガイドと、この上下移動ガイドに沿って上下移動可能な上下移動体とを有し、前記上下移動体に前記周面接触部材を一体に設けたものであって良い。
この構成であると、上下移動ガイドに沿って上下移動体を上下移動させることにより、上端面接触部材に対する周面接触部材の高さを容易に調整することができる。
【００１５】
前記高さ調整機構は、電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換して前記上下移動ガイドに沿う前記上下移動体の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構とを有する構成であっても良い。
電動モータを用いると、上端面接触部材に対して周面接触部材を、指定された高さに自動的に位置決めすることができる。
【００１６】
この発明において、測定対象物が磁性体である場合、前記上端面接触部材における測定対象物の上端面に接触させる面に磁石を設けても良い。
上記面に磁石が設けられていると、この磁石が測定対象物の上端面に吸着され、測定補助器具が測定対象物にしっかりと固定される。そのため、安定した測定を実現できる。
【００１７】
この発明において、前記周面接触部材は円板状であり、その中心軸が上下方向に沿い、かつ前記ターゲット設置部材のターゲット設置位置を通るように配置しても良い。
この構成であると、周面接触部材の外周面のどの円周方向箇所を測定対象物の周面に接触させてもよいので、測定対象物に対する測定補助器具の設置が容易である。
【００１８】
前記周面接触部材が円板状である場合、前記周面接触部材の外周面を、前記中心軸を通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状としても良い。
周面接触部材の外周面が円筒状、すなわち中心軸を通る平面で切断した断面において直線形状であると、直角度等の精度が良くない場合、周面接触部材の外周面と測定対象物の周面との接触が不安定となり、測定結果に誤差が生じる可能性がある。しかし、周面接触部材の外周面の断面が外側に凸となる曲線形状であると、周面接触部材の外周面と測定対象物の周面とが常に安定して接触し、測定結果の誤差を抑えることができる。
【００１９】
この発明において、測定対象物は円柱形状または内周面が円筒状のリング形状であって良い。より具体的には、測定対象物は軸受または軸受の軌道輪であって良い。
この発明の測定補助器具は、円柱形状または内周面が円筒状のリング形状である測定対象物に好適に用いられる。
【００２０】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする。
【００２１】
先に説明したように、測定補助器具を用いることにより、レーザトラッカーによって、円形である測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。そのため、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えても、対象物の外周面における任意の高さの空間座標を取得することが可能で、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を容易にかつ精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであって、前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えるため、円形等の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００２３】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算するため、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す図である。
【図２】レーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【図３】同測定補助器具の斜視図である。
【図４】測定対象物の一例である軸受の内輪または外輪の斜視図である。
【図５】この発明の第２の実施形態にかかる測定補助器具の斜視図である。
【図６】この発明の第３の実施形態にかかる測定補助器具の一部破断側面図および測定対象物の一部分の断面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態にかかる測定補助器具の一部破断側面図および測定対象物の一部分の断面図である。
【図８】図２とは異なる状態におけるレーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１はこの発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す図である。この測定補助器具２０は、測定対象物Ｗの空間座標を測定するレーザトラッカー１の補助として用いられる器具であり、特に測定対象物Ｗが円形である場合に、その測定対象物Ｗの直径を測定するのに好適である。
【００２６】
まず、図２と共にレーザトラッカー１について説明する。
レーザトラッカー１は、測定対象物Ｗに設置されたターゲットＴｇの動きに追従し、測定対象物Ｗの空間座標を求める装置である。ターゲットＴｇは、測定対象物Ｗまたはこの測定対象物Ｗに位置固定された測定補助器具２０（図１）の一箇所に、静止した状態で設置される。図２では、ターゲットＴｇが測定対象物Ｗに直接設置されている。ターゲットＴｇとしては、例えば球状のレトロリフレクタが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクタに限定されるものではない。
【００２７】
レーザトラッカー１は、主に、レーザ光源２ａ、測長器２ｂ、受光部３、角度調整手段４、制御手段５、および演算手段６を有する。
【００２８】
レーザ光源２ａは、ターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを照射させるものであり、測長器２ｂは、前記ターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。測長器２ｂとして、例えば、干渉計または絶対距離計等からなる測長器が使用される。この例では、レーザ光源２ａと測長器２ｂとが一体化されて、レーザ測長器２として構成されている。このレーザ測長器２は、筒状のケーシング７の内部に収容されている。
【００２９】
受光部３は、レーザ光Ｌｂの反射光の位置情報を認識するものであり、例えば、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオード等により構成される。この受光部３も、ケーシング７の内部に収容されている。
【００３０】
角度調整手段４は、ハーフミラー８、θ軸モータ９、θ軸エンコーダ１０、ψ軸モータ１１、ψ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。θ軸モータ９におけるθ軸、およびψ軸モータ１１におけるψ軸は互いに直交する軸である。θ軸は、前記ケーシング７の軸心と平行に配置される。
【００３１】
ケーシング７の上端部には、回転体１４がθ軸回りに角変位可能に支持されている。この回転体１４は、前記θ軸モータ９により回転駆動される。回転体１４の角変位は、前記θ軸エンコーダ１０に検出される。また、回転体１４の上部に、凹形状のフレーム１５を介して前記ψ軸モータ１１およびψ軸エンコーダ１２が支持されている。そして、ψ軸モータ１１で回転させられる回転軸１１ａに、前記ミラー１３が支持されている。ψ軸モータ１１の回転駆動により、ミラー１３が角変位される。ミラー１３の角変位は、ψ軸エンコーダ１２により検出される。なお、ケーシング７の上端部、回転体１４、およびフレーム１５には、レーザ光（反射光も含む）Ｌｂを通す孔ｈが形成されている。
【００３２】
レーザ光源２ａから発せられたレーザ光Ｌｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後、前記ターゲットＴｇに到達する。このターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂつまり反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザトラッカー１に戻り、ケーシング７内の前記ハーフミラー８で反射されて、受光部３に到達する。
【００３３】
制御手段５は、受光部３からの信号に基づき、前記受光部３に到達した反射光が常に同受光部３の中心に戻るように、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１の各ドライバ（図示せず）に指令を出す。この指令に基づき、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１が、ミラー１３を互いに直交するθ軸、ψ軸回りに角変位させる。これにより、ミラー１３を常に適切な方向に向ける。
【００３４】
レーザトラッカー１に戻ったレーザ光Ｌｂの一部は、ハーフミラー８で反射されずに測長器２ｂに入る。測長器２ｂは、レーザ光Ｌｂの反射光を受光し、レーザ光源２ａの投光するレーザ光Ｌｂと受光した反射光とから、ターゲットＴｂまでの距離を測定する。
【００３５】
演算手段６は、前記測長器２ｂにより測定された距離の測定値と、θ軸エンコーダ１０およびψ軸エンコーダ１２の測定値とより、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を求める。
【００３６】
次に、図３と共に測定補助器具２０について説明する。測定補助器具２０は、ターゲット設置部材２１と、上端面接触部材２２と、周面接触部材２３と、高さ調整機構２４とを備える。
【００３７】
ターゲット設置部材２１は、前記ターゲットＴｇを設置するための部材であり、ターゲットＴｇを載せる円すい状の凹部２１ａを上面に有する。凹部２１ａにターゲットＴｇを載せるだけで、ターゲットＴｇを正確に位置決めして設置できる。
【００３８】
上端面接触部材２２は、その底面２２ａを測定対象物Ｗの上端面に接触させる部材であり、前記ターゲット設置部材２１の下側に位置固定で設けられる。この例では、上端面接触部材２２は円板状とされている。
【００３９】
周面接触部材２３は、その外周面２３ａを測定対象物Ｗの周面に接触させる部材であり、前記上端面接触部材２２の下方に位置する。周面接触部材２３は、上端面接触部材２２よりも小径の円板状である。周面接触部材２３の中心軸Ｏは、上下方向に沿い、かつターゲット設置部材２１のターゲット設置位置である前記凹部２１ａの中心を通るように配置されている。
【００４０】
高さ調整機構２４は、上端面接触部材２２に対する周面接触部材２３の高さを調整するものであり、上端面接触部材２２から下方に延びる上下移動ガイド２５と、この上下移動ガイド２５に沿って上下移動可能な上下移動体２６とを備え、上下移動体２６に周面接触部材２３が一体に取付けられている。例えば手動操作により、上下移動ガイド２５に沿って上下移動体２６を移動させることで、周面接触部材２３の高さを調整する。この例では、前記上下移動ガイド２５は角柱状とされている。そのため、上下移動ガイド２５の軸心回りの上下移動体２６の回転を規制できる。上下移動ガイド２５と上下移動体２６とは、互いに別体とせずに、一体物としても良い。なお、上下移動体２６は、上下移動ガイド２５の略半周を囲む形状としてあるが、全周を囲む形状であってもよい。
【００４１】
上記レーザトラッカー１と測定補助部材２０とを使用した、円形である測定対象物Ｗの直径を測定する直径測定方法を共に説明する。図４に示すように、測定対象物Ｗは例えば軸受、または軸受の軌道輪である内輪や外輪であり、上端面Ｗａからａ（ｍｍ）の高さ位置における外周の直径ΦＤ２を測定するものとする。測定は、以下の方法で行う（図１参照）。
【００４２】
（１）レーザトラッカー１を測定対象物Ｗの近傍に設置する
（２）測定補助器具２０を、上端面接触部材２２の底面２２ａが測定対象物Ｗの上端面Ｗａに接触し、かつ周面接触部材２３の外周面２３ａが測定対象物Ｗの外周面Ｗｂに接触するように設置する。
（３）上下移動ガイド２５に沿って上下移動体２６を上下動させて、周面接触部材２３の上下中心が測定対象物Ｗの外周面Ｗｂにおける上端からａ（ｍｍ）の高さになるように調整する。
（４）測定補助器具２０のターゲット設置部材２１にターゲットＴｇを設置する。
（５）レーザトラッカー１からレーザ光ＬｂをターゲットＴｇに出射させて、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を取得する。
（６）測定対象物Ｗに対する測定補助器具２０の円周方向位置を変えて、（２）〜（５）の操作を３回以上行う。
（７）取得した３点以上の空間座標から、ターゲットＴｇの位置での直径ΦＤ１を演算する。
（８）（７）で求めた直径ΦＤ１から、測定対象物Ｗに対するターゲットＴｇの径方向のオフセット量Ｌを引いて、測定対象物Ｗの直径ΦＤ２を求める（式１）。
ΦＤ２＝ΦＤ１−（２×Ｌ）・・・式１
【００４３】
周面接触部材２３は円板状であり、その中心軸Ｏが上下方向に沿い、かつターゲット設置部材２１のターゲット設置位置を通るように配置されているため、周面接触部材２３の外周面２３ａのどの円周方向箇所を測定対象物Ｗの外周面Ｗｂに接触させても良い。そのため、測定対象物Ｗに対する測定補助器具２０の設置が容易である。
【００４４】
上端面接触部材２２よりも上に位置するターゲット設置部材２１にターゲットＴｇが設置されるため、レーザトラッカー１から見て反対側に測定補助器具２０が位置する場合でも、レーザトラッカー１から出射されるレーザ光Ｌｂが、測定対象物Ｗによって遮断されることなく、ターゲットＴｇに当たる。そのため、レーザトラッカー１により、このレーザトラッカー１から見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００４５】
また、上下移動ガイド２５と上下移動体２６とでなる高さ調整機構２４により、上端面接触部材２２に対して周面接触部材２３を上下移動可能であるため、周面接触部材２３を、測定対象物Ｗの外周面Ｗｂにおける上端から任意の距離ａ（ｍｍ）にある高さ位置に接触させることができる。そのため、任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００４６】
上記測定例では、リング形状である測定対象物Ｗの測定対象周面が外周面Ｗｂであり外周直径を測定する場合を示すが、測定対象周面を内周面Ｗｃとして内周直径を測定することもできる。その場合、測定補助器具２０を、周面接触部材２３の外周面２３ａが測定対象物Ｗの内周面Ｗｃに接触するように設置する。他は、外周直径を測定する場合と同じである。つまり、円柱形状やリング形状等の円形である測定対象物Ｗの外周直径や内周直径を測定する場合、本発明の測定補助器具２０を使用することで、測定対象物Ｗの端面から指定された任意の位置での直径を測定することができる。
【００４７】
図５は、この発明の第２の実施形態を示す。この測定補助器具２０の高さ調整機構２４は、電動モータ２７と、この電動モータ２７の回転を直線運動に変換して上下移動ガイド２５に沿う上下移動体２６の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構２８とを有する。電動モータ２７は、取付部材２９を介して上下移動ガイド２５に位置固定状態に取付けられる。回転・直線運動変換機構２８は、上下移動体２６を上下に貫通して設けられ、前記電動モータ２７により回転駆動されるねじ軸２８ａと、このねじ軸２８ａが螺合するナット２８ｂとでなるボールねじからなる。ナット２８ｂは、上下移動体２６の内部に設けられている。回転・直線運動変換機構２８は、他の機構、例えばラックとピニオンを組み合わせた機構、ウォームとウォームホイールとを組み合わせた機構としても良い。
【００４８】
図５の例の場合、電動モータ２７の駆動でねじ軸２８ａを回転させると、ナット２８ｂが設けられた上下移動体２６が上下動し、上端面接触部材２２に対する周面接触部材２３の高さが調整される。電動モータ２７を制御装置（図示せず）で制御すれば、周面接触部材２３を、測定外対象物Ｗの上端から指定された任意の位置に自動的に位置決めすることができる。
【００４９】
図６は、この発明の第３の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、上端面接触部材２２における測定対象物Ｗの上端面Ｗａに接触させる面である底面２２ａに磁石３０を埋め込み状態に設けてある。測定対象物Ｗが磁性体である場合、磁石３０が測定対象物Ｗの上端面Ｗａに吸着され、測定補助器具２０が測定対象物Ｗにしっかりと固定される。それにより、安定した測定を実現できる。
【００５０】
図７は、この発明の第４の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、周面接触部材２３の外周面２３ａが、中心軸Ｏを通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状とされている。図の例では、曲線は円弧であるが、円弧以外の曲線であっても良い。周面接触部材２３の外周面２３ａが、第１ないし第３の実施形態のような円筒状、すなわち中心軸Ｏを通る平面で切断した断面において直線形状であると、直角度等の精度が良くない場合、周面接触部材２３の外周面２３ａと測定対象物Ｗの周面との接触が不安定となり、測定結果に誤差が生じる可能性がある。しかし、周面接触部材２３の外周面２３ａの断面が、この実施形態のように外側に凸となる曲線形状であると、周面接触部材２３の外周面２３ａと測定対象物Ｗの周面とが常に安定して接触し、測定結果の誤差を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…レーザトラッカー
２０…測定補助器具
２１…ターゲット設置部材
２１ａ…凹部（ターゲット設置位置）
２２…上端面接触部材
２３…周面接触部材
２３ａ…外周面
２４…高さ調整機構
２５…上下移動ガイド
２６…上下移動体
２７…電動モータ
２８…回転・直線運動変換機構
３０…磁石
Ｌｂ…レーザ光
Ｏ…中心軸
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定対象物
Ｗａ…上端面
Ｗｂ…外周面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、産業、計測分野において、生産物や建築物、自然物等の物体の空間的座標を測定する際に補助的に使用される測定補助器具、およびそれを用いた直径測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガイドとなるレーザ光の方向を、２軸のモータで制御し、移動するターゲットに追従させ、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得るレーザトラッキング技術が古くから知られている。このレーザトラッキング技術では、それぞれモータに取付けられた２軸のエンコーダを用いて、移動するターゲットの空間的な方向（角度）を知ることができる。ターゲットは、レトロリフレクタあるいは単にリフレクタと呼ばれる、それぞれ直交する３枚の鏡を使用した反射鏡を用いるのが一般的である。このリフレクタは、どのような場合でも、入射した方向に光を返すことができる。
また、レーザで距離を測る技術は確立されており、例えばレーザ干渉計では、数メートルの距離を、ナノメートル単位の分解能で測定することができる。
【０００３】
上記２つの技術を組み合わせた装置がレーザトラッカー（例えば特許文献１）であり、このレーザトラッカーは、その装置からターゲットまでの距離と空間的な角度とを、レーザ干渉計とエンコーダとでそれぞれ測定し、その測定値から、装置を基準としたターゲットの空間位置を特定する。このレーザトラッカーを用いて、軸受の内輪や外輪の直径等を測定することが試みられている。測定は、以下の手順で行う。
【０００４】
（１）測定対象物（軸受の内輪、外輪等）の近傍にレーザトラッカーを設置する。
（２）ターゲットを測定対象物の外周面や内周面に接触させる。
（３）レーザトラッカーからレーザ光をターゲットに向け出射し、ターゲットで反射した光を再びレーザトラッカーで受け取る。このときのエンコーダの値とレーザ干渉計の値とから、ターゲットの空間座標（３次元位置情報）を得る。
（４）上記（２）、（３）の操作を最低３回繰り返し、３点以上の空間座標を求め、それらから測定対象物の直径を演算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記従来の直径測定方法では、図８に示すように、ターゲットＴｇがレーザトラッカー１から見て測定対象物Ｗの反対側（裏側）にある場合、レーザトラッカー１から出射したレーザ光Ｌｂが測定対象物Ｗに遮断され、ターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂが届かない。つまり、レーザトラッカー１から見て、測定対象物Ｗの手前側の面の空間座標は測定できるが、反対側の面の空間座標が測定できない。
【０００７】
レーザ光Ｌｂが遮断されないようにする方法として、測定対象物ＷとターゲットＴｇ間に市販の測定補助器具（例えば、ＢＲＵＮＳＯＮ社製ターゲットアダプタ）を設ける方法がある。しかし、現在市販されている測定補助器具は、非常に簡単なものであり、測定する箇所が測定補助器具の寸法や形状で決まってしまい、任意に指定された箇所を測定することができない。例えば、測定対象物Ｗが軸受の内輪や外輪である場合、図４に示すように、内輪または外輪である測定対象物Ｗの上端面Ｗａから定められた距離ａ（ｍｍ）だけ離れた位置の直径が図面に指定されるが、この位置の直径を測定することができないのである。
【０００８】
この発明の目的は、円形等の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することを可能にする測定補助器具を提供することである。
この発明の他の目的は、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる直径測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであって、前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成の測定補助器具は、ターゲット設置部材にターゲットを設置した状態で、上端面接触部材を測定対象物の上端面に接触させ、かつ周面接触部材を測定対象物の周面における定められた高さ位置に接触させる。そして、測定対象物の近傍に設置したレーザトラッカーから前記ターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求める。ターゲットと周面接触部材との位置関係は予め分かっているので、ターゲットの空間座標から、測定対象物の周面における周面接触部材の接触箇所の空間座標が導き出される。
【００１１】
測定対象物の上端面に接触されられる部材である上端面接触部材よりも上に位置するターゲット設置部材にターゲットが設置されるため、レーザトラッカーから見て反対側に測定補助器具が位置する場合でも、レーザトラッカーから出射されるレーザ光が、測定対象物によって遮断されることなく、ターゲットに当たる。そのため、レーザトラッカーにより、このレーザトラッカーから見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００１２】
また、高さ調整機構により、上端面接触部材に対する周面接触部材の高さを調整可能であるため、周面接触部材を、測定対象物の周面における上端面から任意の距離にある高さ位置に接触させることができる。そのため、任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００１３】
この発明において、前記ターゲット設置部材は、前記ターゲットを載せる円すい状の凹部を上面に有していても良い。
この構成の場合、前記凹部にターゲットを載せるだけで、ターゲットを正確に位置決めして設置できる。
【００１４】
この発明において、前記高さ調整機構は、前記上端面接触部材から下方に延びる上下移動ガイドと、この上下移動ガイドに沿って上下移動可能な上下移動体とを有し、前記上下移動体に前記周面接触部材を一体に設けたものであって良い。
この構成であると、上下移動ガイドに沿って上下移動体を上下移動させることにより、上端面接触部材に対する周面接触部材の高さを容易に調整することができる。
【００１５】
前記高さ調整機構は、電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換して前記上下移動ガイドに沿う前記上下移動体の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構とを有する構成であっても良い。
電動モータを用いると、上端面接触部材に対して周面接触部材を、指定された高さに自動的に位置決めすることができる。
【００１６】
この発明において、測定対象物が磁性体である場合、前記上端面接触部材における測定対象物の上端面に接触させる面に磁石を設けても良い。
上記面に磁石が設けられていると、この磁石が測定対象物の上端面に吸着され、測定補助器具が測定対象物にしっかりと固定される。そのため、安定した測定を実現できる。
【００１７】
この発明において、前記周面接触部材は円板状であり、その中心軸が上下方向に沿い、かつ前記ターゲット設置部材のターゲット設置位置を通るように配置しても良い。
この構成であると、周面接触部材の外周面のどの円周方向箇所を測定対象物の周面に接触させてもよいので、測定対象物に対する測定補助器具の設置が容易である。
【００１８】
前記周面接触部材が円板状である場合、前記周面接触部材の外周面を、前記中心軸を通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状としても良い。
周面接触部材の外周面が円筒状、すなわち中心軸を通る平面で切断した断面において直線形状であると、直角度等の精度が良くない場合、周面接触部材の外周面と測定対象物の周面との接触が不安定となり、測定結果に誤差が生じる可能性がある。しかし、周面接触部材の外周面の断面が外側に凸となる曲線形状であると、周面接触部材の外周面と測定対象物の周面とが常に安定して接触し、測定結果の誤差を抑えることができる。
【００１９】
この発明において、測定対象物は円柱形状または内周面が円筒状のリング形状であって良い。より具体的には、測定対象物は軸受または軸受の軌道輪であって良い。
この発明の測定補助器具は、円柱形状または内周面が円筒状のリング形状である測定対象物に好適に用いられる。
【００２０】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする。
【００２１】
先に説明したように、測定補助器具を用いることにより、レーザトラッカーによって、円形である測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。そのため、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えても、対象物の外周面における任意の高さの空間座標を取得することが可能で、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を容易にかつ精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の測定補助器具は、測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられるものであって、前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えるため、円形等の測定対象物に対し、レーザトラッカーから見て反対側の面の空間座標を測定すること、並びに外周面における任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００２３】
この発明の直径測定方法は、前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する方法であって、前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算するため、円形である測定対象物の直径を容易にかつ精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す図である。
【図２】レーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【図３】同測定補助器具の斜視図である。
【図４】測定対象物の一例である軸受の内輪または外輪の斜視図である。
【図５】この発明の第２の実施形態にかかる測定補助器具の斜視図である。
【図６】この発明の第３の実施形態にかかる測定補助器具の一部破断側面図および測定対象物の一部分の断面図である。
【図７】この発明の第４の実施形態にかかる測定補助器具の一部破断側面図および測定対象物の一部分の断面図である。
【図８】図２とは異なる状態におけるレーザトラッカーおよび測定対象物の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１はこの発明の第１の実施形態にかかる測定補助器具の使用状態を示す図である。この測定補助器具２０は、測定対象物Ｗの空間座標を測定するレーザトラッカー１の補助として用いられる器具であり、特に測定対象物Ｗが円形である場合に、その測定対象物Ｗの直径を測定するのに好適である。
【００２６】
まず、図２と共にレーザトラッカー１について説明する。
レーザトラッカー１は、測定対象物Ｗに設置されたターゲットＴｇの動きに追従し、測定対象物Ｗの空間座標を求める装置である。ターゲットＴｇは、測定対象物Ｗまたはこの測定対象物Ｗに位置固定された測定補助器具２０（図１）の一箇所に、静止した状態で設置される。図２では、ターゲットＴｇが測定対象物Ｗに直接設置されている。ターゲットＴｇとしては、例えば球状のレトロリフレクタが用いられる。ただし、球状のレトロリフレクタに限定されるものではない。
【００２７】
レーザトラッカー１は、主に、レーザ光源２ａ、測長器２ｂ、受光部３、角度調整手段４、制御手段５、および演算手段６を有する。
【００２８】
レーザ光源２ａは、ターゲットＴｇにレーザ光Ｌｂを照射させるものであり、測長器２ｂは、前記ターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂを用いて前記ターゲットＴｇまでの距離を測定するものである。測長器２ｂとして、例えば、干渉計または絶対距離計等からなる測長器が使用される。この例では、レーザ光源２ａと測長器２ｂとが一体化されて、レーザ測長器２として構成されている。このレーザ測長器２は、筒状のケーシング７の内部に収容されている。
【００２９】
受光部３は、レーザ光Ｌｂの反射光の位置情報を認識するものであり、例えば、半導体位置検出素子（略称ＰＳＤ）または４分割フォトダイオード等により構成される。この受光部３も、ケーシング７の内部に収容されている。
【００３０】
角度調整手段４は、ハーフミラー８、θ軸モータ９、θ軸エンコーダ１０、ψ軸モータ１１、ψ軸エンコーダ１２、およびミラー１３を有する。θ軸モータ９におけるθ軸、およびψ軸モータ１１におけるψ軸は互いに直交する軸である。θ軸は、前記ケーシング７の軸心と平行に配置される。
【００３１】
ケーシング７の上端部には、回転体１４がθ軸回りに角変位可能に支持されている。この回転体１４は、前記θ軸モータ９により回転駆動される。回転体１４の角変位は、前記θ軸エンコーダ１０に検出される。また、回転体１４の上部に、凹形状のフレーム１５を介して前記ψ軸モータ１１およびψ軸エンコーダ１２が支持されている。そして、ψ軸モータ１１で回転させられる回転軸１１ａに、前記ミラー１３が支持されている。ψ軸モータ１１の回転駆動により、ミラー１３が角変位される。ミラー１３の角変位は、ψ軸エンコーダ１２により検出される。なお、ケーシング７の上端部、回転体１４、およびフレーム１５には、レーザ光（反射光も含む）Ｌｂを通す孔ｈが形成されている。
【００３２】
レーザ光源２ａから発せられたレーザ光Ｌｂは、ハーフミラー８を透過し、ミラー１３で反射した後、前記ターゲットＴｇに到達する。このターゲットＴｇで反射したレーザ光Ｌｂつまり反射光は、略同じ経路を通り照射元のレーザトラッカー１に戻り、ケーシング７内の前記ハーフミラー８で反射されて、受光部３に到達する。
【００３３】
制御手段５は、受光部３からの信号に基づき、前記受光部３に到達した反射光が常に同受光部３の中心に戻るように、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１の各ドライバ（図示せず）に指令を出す。この指令に基づき、θ軸モータ９およびψ軸モータ１１が、ミラー１３を互いに直交するθ軸、ψ軸回りに角変位させる。これにより、ミラー１３を常に適切な方向に向ける。
【００３４】
レーザトラッカー１に戻ったレーザ光Ｌｂの一部は、ハーフミラー８で反射されずに測長器２ｂに入る。測長器２ｂは、レーザ光Ｌｂの反射光を受光し、レーザ光源２ａの投光するレーザ光Ｌｂと受光した反射光とから、ターゲットＴｂまでの距離を測定する。
【００３５】
演算手段６は、前記測長器２ｂにより測定された距離の測定値と、θ軸エンコーダ１０およびψ軸エンコーダ１２の測定値とより、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を求める。
【００３６】
次に、図３と共に測定補助器具２０について説明する。測定補助器具２０は、ターゲット設置部材２１と、上端面接触部材２２と、周面接触部材２３と、高さ調整機構２４とを備える。
【００３７】
ターゲット設置部材２１は、前記ターゲットＴｇを設置するための部材であり、ターゲットＴｇを載せる円すい状の凹部２１ａを上面に有する。凹部２１ａにターゲットＴｇを載せるだけで、ターゲットＴｇを正確に位置決めして設置できる。
【００３８】
上端面接触部材２２は、その底面２２ａを測定対象物Ｗの上端面に接触させる部材であり、前記ターゲット設置部材２１の下側に位置固定で設けられる。この例では、上端面接触部材２２は円板状とされている。
【００３９】
周面接触部材２３は、その外周面２３ａを測定対象物Ｗの周面に接触させる部材であり、前記上端面接触部材２２の下方に位置する。周面接触部材２３は、上端面接触部材２２よりも小径の円板状である。周面接触部材２３の中心軸Ｏは、上下方向に沿い、かつターゲット設置部材２１のターゲット設置位置である前記凹部２１ａの中心を通るように配置されている。
【００４０】
高さ調整機構２４は、上端面接触部材２２に対する周面接触部材２３の高さを調整するものであり、上端面接触部材２２から下方に延びる上下移動ガイド２５と、この上下移動ガイド２５に沿って上下移動可能な上下移動体２６とを備え、上下移動体２６に周面接触部材２３が一体に取付けられている。例えば手動操作により、上下移動ガイド２５に沿って上下移動体２６を移動させることで、周面接触部材２３の高さを調整する。この例では、前記上下移動ガイド２５は角柱状とされている。そのため、上下移動ガイド２５の軸心回りの上下移動体２６の回転を規制できる。上下移動ガイド２５と上下移動体２６とは、互いに別体とせずに、一体物としても良い。なお、上下移動体２６は、上下移動ガイド２５の略半周を囲む形状としてあるが、全周を囲む形状であってもよい。
【００４１】
上記レーザトラッカー１と測定補助部材２０とを使用した、円形である測定対象物Ｗの直径を測定する直径測定方法を共に説明する。図４に示すように、測定対象物Ｗは例えば軸受、または軸受の軌道輪である内輪や外輪であり、上端面Ｗａからａ（ｍｍ）の高さ位置における外周の直径ΦＤ２を測定するものとする。測定は、以下の方法で行う（図１参照）。
【００４２】
（１）レーザトラッカー１を測定対象物Ｗの近傍に設置する
（２）測定補助器具２０を、上端面接触部材２２の底面２２ａが測定対象物Ｗの上端面Ｗａに接触し、かつ周面接触部材２３の外周面２３ａが測定対象物Ｗの外周面Ｗｂに接触するように設置する。
（３）上下移動ガイド２５に沿って上下移動体２６を上下動させて、周面接触部材２３の上下中心が測定対象物Ｗの外周面Ｗｂにおける上端からａ（ｍｍ）の高さになるように調整する。
（４）測定補助器具２０のターゲット設置部材２１にターゲットＴｇを設置する。
（５）レーザトラッカー１からレーザ光ＬｂをターゲットＴｇに出射させて、ターゲットＴｇの空間座標（３次元位置情報）を取得する。
（６）測定対象物Ｗに対する測定補助器具２０の円周方向位置を変えて、（２）〜（５）の操作を３回以上行う。
（７）取得した３点以上の空間座標から、ターゲットＴｇの位置での直径ΦＤ１を演算する。
（８）（７）で求めた直径ΦＤ１から、測定対象物Ｗに対するターゲットＴｇの径方向のオフセット量Ｌを引いて、測定対象物Ｗの直径ΦＤ２を求める（式１）。
ΦＤ２＝ΦＤ１−（２×Ｌ）・・・式１
【００４３】
周面接触部材２３は円板状であり、その中心軸Ｏが上下方向に沿い、かつターゲット設置部材２１のターゲット設置位置を通るように配置されているため、周面接触部材２３の外周面２３ａのどの円周方向箇所を測定対象物Ｗの外周面Ｗｂに接触させても良い。そのため、測定対象物Ｗに対する測定補助器具２０の設置が容易である。
【００４４】
上端面接触部材２２よりも上に位置するターゲット設置部材２１にターゲットＴｇが設置されるため、レーザトラッカー１から見て反対側に測定補助器具２０が位置する場合でも、レーザトラッカー１から出射されるレーザ光Ｌｂが、測定対象物Ｗによって遮断されることなく、ターゲットＴｇに当たる。そのため、レーザトラッカー１により、このレーザトラッカー１から見て手前側の面だけでなく反対側の面の空間座標も測定することができる。
【００４５】
また、上下移動ガイド２５と上下移動体２６とでなる高さ調整機構２４により、上端面接触部材２２に対して周面接触部材２３を上下移動可能であるため、周面接触部材２３を、測定対象物Ｗの外周面Ｗｂにおける上端から任意の距離ａ（ｍｍ）にある高さ位置に接触させることができる。そのため、任意の高さ位置の空間座標を測定することが可能である。
【００４６】
上記測定例では、リング形状である測定対象物Ｗの測定対象周面が外周面Ｗｂであり外周直径を測定する場合を示すが、測定対象周面を内周面Ｗｃとして内周直径を測定することもできる。その場合、測定補助器具２０を、周面接触部材２３の外周面２３ａが測定対象物Ｗの内周面Ｗｃに接触するように設置する。他は、外周直径を測定する場合と同じである。つまり、円柱形状やリング形状等の円形である測定対象物Ｗの外周直径や内周直径を測定する場合、本発明の測定補助器具２０を使用することで、測定対象物Ｗの端面から指定された任意の位置での直径を測定することができる。
【００４７】
図５は、この発明の第２の実施形態を示す。この測定補助器具２０の高さ調整機構２４は、電動モータ２７と、この電動モータ２７の回転を直線運動に変換して上下移動ガイド２５に沿う上下移動体２６の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構２８とを有する。電動モータ２７は、取付部材２９を介して上下移動ガイド２５に位置固定状態に取付けられる。回転・直線運動変換機構２８は、上下移動体２６を上下に貫通して設けられ、前記電動モータ２７により回転駆動されるねじ軸２８ａと、このねじ軸２８ａが螺合するナット２８ｂとでなるボールねじからなる。ナット２８ｂは、上下移動体２６の内部に設けられている。回転・直線運動変換機構２８は、他の機構、例えばラックとピニオンを組み合わせた機構、ウォームとウォームホイールとを組み合わせた機構としても良い。
【００４８】
図５の例の場合、電動モータ２７の駆動でねじ軸２８ａを回転させると、ナット２８ｂが設けられた上下移動体２６が上下動し、上端面接触部材２２に対する周面接触部材２３の高さが調整される。電動モータ２７を制御装置（図示せず）で制御すれば、周面接触部材２３を、測定外対象物Ｗの上端から指定された任意の位置に自動的に位置決めすることができる。
【００４９】
図６は、この発明の第３の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、上端面接触部材２２における測定対象物Ｗの上端面Ｗａに接触させる面である底面２２ａに磁石３０を埋め込み状態に設けてある。測定対象物Ｗが磁性体である場合、磁石３０が測定対象物Ｗの上端面Ｗａに吸着され、測定補助器具２０が測定対象物Ｗにしっかりと固定される。それにより、安定した測定を実現できる。
【００５０】
図７は、この発明の第４の実施形態を示す。この測定補助器具２０は、周面接触部材２３の外周面２３ａが、中心軸Ｏを通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状とされている。図の例では、曲線は円弧であるが、円弧以外の曲線であっても良い。周面接触部材２３の外周面２３ａが、第１ないし第３の実施形態のような円筒状、すなわち中心軸Ｏを通る平面で切断した断面において直線形状であると、直角度等の精度が良くない場合、周面接触部材２３の外周面２３ａと測定対象物Ｗの周面との接触が不安定となり、測定結果に誤差が生じる可能性がある。しかし、周面接触部材２３の外周面２３ａの断面が、この実施形態のように外側に凸となる曲線形状であると、周面接触部材２３の外周面２３ａと測定対象物Ｗの周面とが常に安定して接触し、測定結果の誤差を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…レーザトラッカー
２０…測定補助器具
２１…ターゲット設置部材
２１ａ…凹部（ターゲット設置位置）
２２…上端面接触部材
２３…周面接触部材
２３ａ…外周面
２４…高さ調整機構
２５…上下移動ガイド
２６…上下移動体
２７…電動モータ
２８…回転・直線運動変換機構
３０…磁石
Ｌｂ…レーザ光
Ｏ…中心軸
Ｔｇ…ターゲット
Ｗ…測定対象物
Ｗａ…上端面
Ｗｂ…外周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられる測定補助器具であって、
前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えることを特徴とする測定補助器具。
【請求項２】
請求項１において、前記ターゲット設置部材は、前記ターゲットを載せる円すい状の凹部を上面に有する測定補助器具。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記高さ調整機構は、前記上端面接触部材から下方に延びる上下移動ガイドと、この上下移動ガイドに沿って上下移動可能な上下移動体とを有し、前記上下移動体に前記周面接触部材を一体に設けた測定補助器具。
【請求項４】
請求項３において、前記高さ調整機構は、電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換して前記上下移動ガイドに沿う前記上下移動体の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構とを有する測定補助器具。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、測定対象物は磁性体であり、前記上端面接触部材における測定対象物の上端面に接触させる面に磁石を設けた測定補助器具。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記周面接触部材は円板状であり、この周面接触部材を、その中心軸が上下方向に沿い、かつ前記ターゲット設置部材のターゲット設置位置を通るように配置した測定補助器具。
【請求項７】
請求項６において、前記周面接触部材の外周面を、前記中心軸を通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状とした測定補助器具。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、測定対象物は円柱形状または内周面が円筒状のリング形状である測定補助器具。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、測定対象物は軸受または軸受の軌道輪である測定補助器具。
【請求項１０】
前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する直径測定方法であって、
前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする直径測定方法。
【請求項１】
測定対象物に設けられたターゲットにレーザ光を照射し、その反射光からターゲットの空間座標を求めるレーザトラッカーの補助として用いられる測定補助器具であって、
前記ターゲットを設置するターゲット設置部材と、このターゲット設置部材の下側に位置固定で設けられ測定対象物の上端面に接触させる上端面接触部材と、この上端面接触部材の下方に配置され測定対象物の周面に接触させる周面接触部材と、前記上面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する高さ調整機構とを備えることを特徴とする測定補助器具。
【請求項２】
請求項１において、前記ターゲット設置部材は、前記ターゲットを載せる円すい状の凹部を上面に有する測定補助器具。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記高さ調整機構は、前記上端面接触部材から下方に延びる上下移動ガイドと、この上下移動ガイドに沿って上下移動可能な上下移動体とを有し、前記上下移動体に前記周面接触部材を一体に設けた測定補助器具。
【請求項４】
請求項３において、前記高さ調整機構は、電動モータと、この電動モータの回転を直線運動に変換して前記上下移動ガイドに沿う前記上下移動体の上下移動を行わせる回転・直線運動変換機構とを有する測定補助器具。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、測定対象物は磁性体であり、前記上端面接触部材における測定対象物の上端面に接触させる面に磁石を設けた測定補助器具。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記周面接触部材は円板状であり、この周面接触部材を、その中心軸が上下方向に沿い、かつ前記ターゲット設置部材のターゲット設置位置を通るように配置した測定補助器具。
【請求項７】
請求項６において、前記周面接触部材の外周面を、前記中心軸を通る平面で切断した断面において外側に凸となる曲線形状とした測定補助器具。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、測定対象物は円柱形状または内周面が円筒状のリング形状である測定補助器具。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、測定対象物は軸受または軸受の軌道輪である測定補助器具。
【請求項１０】
前記レーザトラッカーと請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の測定補助器具とを用いて、外周または内周に円筒面状の測定対象周面を有する測定対象物の前記測定対象周面の直径を測定する直径測定方法であって、
前記レーザトラッカーを測定対象物の近傍に設置した状態で、前記測定補助器具を、前記上端面接触部材が測定対象物の上端面に接触し、かつ前記周面接触部材が測定対象物の前記測定対象周面に接触するように設置する過程と、前記周面接触部材が前記測定対象周面における上端から定められた高さ位置に接触するように、前記上端面接触部材に対する前記周面接触部材の高さを調整する過程と、前記ターゲット設置部材に前記ターゲットを設置する過程と、前記レーザトラッカーにより前記ターゲットの空間座標を取得する過程とを行い、これら各過程を、測定対象物に対する測定補助器具の円周方向位置を変えて３回以上繰り返し、取得した３点以上の空間座標から前記測定対象周面の直径を演算することを特徴とする直径測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７３２５７（Ｐ２０１２−１７３２５７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８３６７（Ｐ２０１１−３８３６７）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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