真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法
【課題】測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出する。
【解決手段】測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法に係り、特に、真円度測定装置の検出器の測定子を測定物に当接させる検出点と測定物の母線とのずれを示す心ずれ量を算出して心ずれ量の補正をする機能を備えた真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒物などの円形の物体の真円度を測定する真円度測定装置（真円度測定機）が知られている。この真円度測定装置は、例えば、円筒物などの円形の断面を有する測定物（ワーク）を回転可能な載置台の上に載置して、ワークの表面に先端子（測定子）を接触させ、ワークの回転に伴う先端子の変位を測定して検出することにより円形断面の外形形状を測定する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、真円度測定機において、円柱状ワークに対して第１の検出器の接触子を水平に、かつ直径方向に案内する水平腕と、この腕の先端に設けられて第１の検出器の接触子を直径の位置の２点に向かって接触可能とした第１の検出器の支持枠と、水平腕の水平移動量を検出する径読取りの第２の検出器とから構成される真円度測定機の直径測定装置が記載されている。この装置は、まずマスターピースを回転台の上にセットし、第１の検出器の接触子をマスターピースの右側面に当て、第２の検出器の読みを求め、次いで接触子をマスターピースの左側面に当てて、第２の検出器の読みを求め、これら第２の検出器の２つの読みからマスターの既知寸法によりこの装置の誤差値を算出しておく。そして、マスターの代わりにワークをセットし、同様にして直径寸法を測定して、誤差補正を行っている。
【０００４】
また、特許文献２には、真円度測定機の原点情報取得及び測定物の表面形状を測定する検出器の校正を行う真円度測定機用基準治具であって、この基準治具は、回転テーブル上のＸＹテーブルの上面に取り外し可能に載置され、段付きの円板状に形成されたた台座と、台座の上段部にプローブ（検出器）の感度校正を可能とする校正マスターが設けられ、校正マスターの上方に、その最下面、最上面のＸ軸方向及び右側面、左側面のＺ軸方向の測定可が可能なように配置された原点ボール（基準球）を備え、プローブの各姿勢におけるプローブに設けられたスタイラス（センサー）の位置ずれを求めて補正値とするものが記載されている。これは、真円度測定機用基準治具を測定物回転機構の上に載せ、真円度測定機の検出器のセンサーを基準球に接触させることで真円度測定機の原点情報を得るとともに、検出器のセンサーを校正マスターに関与させることで検出器の感度校正を行うようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２５９２１１号公報
【特許文献２】特許第４１６３５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、真円度測定装置のテーブル上に測定物を載置して検出器の測定子を測定物に当接させて検出を行う際、測定物の母線と測定子を測定物に当接させる検出点とを一致させることが非常に難しく、従来基準となる測定物の直径値と異なる直径値の測定物については、正確な直径値を測定することができないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することのできる真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１０】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１３】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
また、一つの実施態様として、前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることが好ましい。
【００１５】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置における心ずれ量補正方法は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させて、前記基準測定物の各位置における検出値を検出する検出工程と、前記検出した検出値の変化量を算出する工程と、前記算出した変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１７】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することが好ましい。
【００１８】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置における心ずれ量補正方法は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値を検出する検出工程と、前記検出した検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００２０】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することが好ましい。
【００２１】
また、一つの実施態様として、前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の真円度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】検出器回転形真円度測定装置の測定機本体の外観を示す斜視図である。
【図４】真円度測定装置で測定物の測定を行う際心ずれのない理想的な場合を示す平面図である。
【図５】真円度測定装置で測定物の測定を行う際心ずれがある場合を示す平面図である。
【図６】測定子に対して測定物を移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を示す平面図である。
【図７】測定物の移動量を横軸、先端球の変化量δを縦軸にとって示したグラフである。
【図８】測定物に対して測定子を移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を示す平面図である。
【図９】先端球の移動距離を横軸、各位置における測定値ξを縦軸にとったグラフである。
【図１０】測定した半径の値を算出した心ずれ量Ｙを用いて補正する方法を示す平面図である。
【図１１】測定物の外径あるいは内径を測定した値を心ずれ量で補正する場合を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の外観を示す斜視図である。
【００２６】
この真円度測定装置は、測定機本体と演算処理装置とから構成されており、図１には、真円度測定装置１０の測定機本体１１を示す。
【００２７】
測定機本体１１は、ベース（基台）１４上に測定物（ここでは図示省略）を載置する載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）１２が設けられている。載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）１２は、Ｘ方向微動つまみ２２及びＹ方向微動つまみ２４を備えている。Ｘ方向微動つまみ２２及びＹ方向微動つまみ２４はそれぞれ載物台移動軸に連結しており、これらの微動つまみ２２、２４によって載物台１２をＸ方向及びＹ方向に微動送りすることができ、載物台１２の水平位置を微調整することができるようになっている。
【００２８】
また、載物台１２には、Ｘ方向傾斜つまみ２５及びＹ方向傾斜つまみ２３が設けられておりＸ方向及びＹ方向に傾斜調整がされるようになっている。
【００２９】
また、載物台１２の下部には回転機構１５が設けられている。回転機構１５は、載物台１２を回転駆動することにより載物台１２の上に載置された測定物を回転させるものである。
【００３０】
またベース１４上には上方に略垂直に延びるコラム（支柱）２７が立設されており、コラム２７にはスライダ２８が上下動可能に装着されている。スライダ２８には水平アーム（径方向移動軸）２９が水平方向に駆動可能に装着されている。
【００３１】
水平アーム２９の先端には、検出器３０が設けられ、検出器３０は測定子３１を備えている。真円度測定装置１０は、この測定子３１を載物台１２上に載置された測定物に接触させて測定物を測定し、測定で得られる検出信号を検出器３０を介して演算処理装置に送り演算処理装置で処理するようになっている。なお、水平アーム２９の先端には心ずれ調整機構３２が設置されている。
【００３２】
図２は、真円度測定装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示すように、真円度測定装置１０は、測定機本体１１と演算処理装置１３で構成される。測定機本体１１については、図１の説明と重複する点もあるが再度説明することとする。
【００３４】
測定機本体１１は、ベース１４上に回転機構１５によって回転する載物台１２が設けられている。載物台１２には、水平方向の微調整及び垂直方向に対する傾斜調整を行うための、Ｘ方向微動つまみ２２、Ｙ方向微動つまみ２４及びＸ方向傾斜つまみ２５、Ｙ方向傾斜つまみ２３が設けられている。
【００３５】
載物台１２は、軸受１６、エンコーダ１８、モータ２０等を備えた回転機構１５によって回転される。載物台１２は、軸受１６を介してモータ２０によって回転可能に支持されている。モータ２０の回転軸にはエンコーダ１８が取り付けられ、回転角が高精度に読み込まれるようになっている。軸受１６は、例えば、超高精度の静圧エアーベアリングが用いられ、載物台１２は非常に高い回転精度（例えば、０．００５μｍ）で回転される。
【００３６】
また図２には表示されていないが図１に示すようにベース１４上に立設されたコラム（支柱）２７にはスライダ２８が上下動可能に装着され、スライダ２８には水平アーム（径方向移動軸）２９が水平方向に駆動可能に装着されている。そして、水平アーム２９の先端には、検出器３０が設けられ、検出器３０には測定子３１が設置されている。また、検出器３０には差動変圧器を用いた電気マイクロメータが使用されており、測定物２６に接触する測定子３１の変位量を検出するようになっている。
【００３７】
測定時には、図２に示すように、測定物２６を載物台１２上に載せ、測定子３１を測定物に接触させて測定を行う。測定で得られる検出信号は、検出器３０を介して演算処理装置１３に送られる。
【００３８】
演算処理装置１３は、増幅器３３、Ａ／Ｄ変換器３４、演算／処理手段３６及びこれらの制御を行うためにメモリに記憶されたプログラム３８からなり、さらに処理結果を表示する表示手段を備えている。
【００３９】
測定子３１を測定物２６に接触させて得られた検出信号は検出器３０を介して演算処理装置１３に送られる。演算処理装置１３では、まず増幅器３３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３４によってデジタル信号に変換されて、演算／処理手段３６に入力される。
【００４０】
この真円度測定装置１０で測定物２６の真円度等を測定する場合には、測定物２６を載物台１２上に載置した後、最初に載物台１２の回転中心と測定物２６の中心との偏心補正と、載物台１２の回転軸に対する測定物２６の傾斜補正を行う。これにより、載物台１２の回転中心と測定物２６の中心とは一致しているものとする。
【００４１】
次に、検出器３０の測定子３１を測定物２６の側面に接触させた状態で、載物台１２がモータ２０によって１回転され、測定物２６の側面１周分のデータがアナログ電圧値として採取される。アナログ電圧値として得られた検出信号は、上述したように増幅器３３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換されて、演算／処理手段３６に入力される。演算／処理手段３６は、エンコーダ１８から入力される回転角度データと、検出器３０で検出された変位データとから測定物２６の真円度を演算し、演算結果を表示手段４０に表示する。
【００４２】
なお、以上説明してきた真円度測定装置１０は、測定物２６を載せた載物台１２が回転し、測定子３１は前後方向（水平アーム２９の移動方向）及び上下方向（スライダ２８の移動方向）に移動するだけで、測定子３１は回転しない載物台回転形の真円度測定装置であったが、本発明は、このような載物台回転形真円度測定装置だけに限定されるものではない。載物台は回転せず、測定子が前後方向及び上下方向に移動するとともに、測定子が測定物の回りを回転して測定する、検出器回転形の真円度測定装置にも適用可能である。
【００４３】
図３は、検出器回転形真円度測定装置の測定機本体の外観を示す斜視図である。
【００４４】
図３に示すように、この真円度測定装置１００の測定機本体１１１は、ベース１１４上に測定物を載せる載物台１１２が設けられている。載物台１１２は、Ｘ方向微動つまみ１２２及びＹ方向微動つまみ１２４を有している。なお、ここでは省略したが、前の例と同様にＸ方向傾斜つまみ及びＹ方向傾斜つまみを備えていてもよい。
【００４５】
またベース１１４上には上方に略垂直に延びるコラム（支柱）１２７が立設されており、コラム１２７にはスライダ１２８が上下動可能に装着されている。スライダ１２８は、コラム１２７に設けられた送り装置１５０によって上下に移動されるようになっている。またスライダ１２８の下側には水平アーム（径方向移動軸）１２９が取り付けられており、水平アーム１２９には検出器１３０及び測定子１３１が設置されている。
【００４６】
真円度測定装置１００は、測定子１３１を載物台１１２上に載置された測定物に接触させながら、測定子１３１を測定物の回りに回転させて測定物を測定する。測定で得られる検出信号は、検出器１３０を介して図示を省略した演算処理装置に送られ、演算処理装置で処理されるようになっている。なお、水平アーム１２９と検出器１３０との間には心ずれ調整機構１３２が設置されている。
【００４７】
以下、本実施形態の真円度測定装置１０（あるいは１００）による心ずれ量の算出と、これを用いた心ずれ量補正方法について説明する。
【００４８】
真円度測定時には、図４に示すように、測定子３１の先端球３１ａを載物台１２（ここでは図示省略）上に載せた測定物２６に接触させる。
【００４９】
そして、載物台回転形の真円度測定装置１０の場合には、図４に矢印Ａで示すように載物台１２を回転することによって測定物２６を回転する。また、検出器回転形の真円度測定装置１００の場合には、測定子１３１を、図４に矢印Ｂで示すように、測定物２６の外周に沿って回転させる。なお、測定物２６の中心と載物台１２の回転中心とは一致しているものと仮定する。
【００５０】
また、ここで測定物２６の中心とは、測定物２６の外周を形成する図形（正確に言うと、先端球３１ａを接触させて測定する点（検出点）を含み載物台１２の表面に平行な断面の外周の図形）の最小二乗円の中心であるとする。
【００５１】
このとき、いずれの場合も測定子３１（あるいは測定子１３１）の先端球３１ａが測定物２６と接触しているようにする。例えば、載物台回転形の真円度測定装置１０の場合には、図４に矢印Ｄで示す検出方向に、先端球３１ａを測定物２６の外表面に常に押し当てながら、測定物２６を矢印Ａ方向に回転する。このとき、測定物２６が真円でなく、測定物２６の回転につれて半径が変化すると、先端球３１ａは回転中心側に寄って行ったりあるいは離れたり、矢印Ｄが示す検出方向内でその位置が変化する。
【００５２】
この先端球３１ａの位置の変化を検出器３０を介して検出し、演算処理装置１３で処理することにより測定物２６の真円度が検出される。
【００５３】
図４に示すように、測定子３１の先端球３１ａを、矢印Ｄが示す検出方向に移動して測定物２６と接触させて測定を行う検出点Ｐが、測定物２６の中心を通る母線Ｍと一致している場合には、正確に測定物２６の真円度を測定することができる。
【００５４】
しかし、実際の測定においては、測定子３１の先端球３１ａの測定物２６に対する検出点Ｐが測定物２６の母線Ｍと一致しているとは限らない。
【００５５】
装置によっては、例えば図５に示すように、測定子３１の先端球３１ａが測定物２６と接触する検出点Ｑが、測定物２６の母線Ｍと一致しない場合がある。この場合には、測定物２６の母線Ｍと一致する検出点Ｐと、実際の測定での検出点Ｑとにおける、先端球３１ａの検出方向Ｄに関する先端球３１ａの中心間の距離εだけ測定誤差が生じる。
【００５６】
また、検出点Ｐと検出点Ｑにおける、検出方向Ｄと垂直な方向に関する先端球３１ａの中心間の距離Ｙが、このときの検出点Ｑの母線Ｍからのずれを表しており、この値Ｙが心ずれ量である。
【００５７】
次に、この心ずれ量Ｙを求める方法について説明する。
【００５８】
まず、図１に示した載物台回転形の真円度測定装置１０を用いて、測定子３１に対して測定物２６を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する方法について説明する。
【００５９】
図６に、測定子３１に対して基準となる測定物２６を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を平面図で示す。
【００６０】
図６に示すように、まず測定物２６は、その中心を載物台１２の回転中心と略一致させて置かれているものとする（基準位置）。この測定物２６に対して、測定子３１の先端球３１ａを接触させる。
【００６１】
このとき、測定物２６の中心（載物台１２の回転中心）を通る直線（母線）Ｏと、測定子３１の先端球３１ａの中心との距離が心ずれ量Ｙである。
【００６２】
ここで図６に矢印Ｃで示すように、測定物２６を検出方向と直交する方向（母線Ｏに垂直な方向）に移動して行く。
【００６３】
測定物２６の移動に伴い、測定子３１の先端球３１ａが測定物２６に当たる位置が変化するため、測定物２６に押されて先端球３１ａの位置が母線Ｏと平行な方向に変化する。この変化量をδとする。この変化量δは、測定物２６の各位置における先端球３１ａによる検出値の差分（変化量）として得られる。
【００６４】
図７は、このとき測定物２６の移動量を横軸にとり、先端球３１ａの変化量δを縦軸にとって示したものである。
【００６５】
上述したように、先端球３１ａは測定物２６の移動に伴って移動するが、図６からわかるように、測定物２６の中心を通り母線Ｏに平行な直線が先端球３１ａの中心を通るときに、先端球３１ａの変化量δが最も大きくなる。
【００６６】
従って、図７において、変化量δが最も大きくなるときの、測定物２６の基準位置からの移動量が心ずれ量Ｙを表すこととなる。
【００６７】
このように、測定子に対して測定物を移動させることによって心ずれ量Ｙを求めることができる。
【００６８】
次に、図３に示した検出器回転形の真円度測定装置１００を用いて、測定物２６は固定して測定子１３１を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する方法を説明する。
【００６９】
図８に、基準となる測定物２６に対して測定子１３１を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を平面図で示す。
【００７０】
図８に示すように、測定物２６は、前と同様にその中心を載物台１２の回転中心と略一致させて置かれているものとする。この測定物２６に対して、測定子１３１の先端球１３１ａを接触させる。先端球１３１ａを測定物２６に接触させたときの先端球１３１ａの中心と母線Ｏとの距離Ｙがこのときの心ずれ量であり、これを以下のようにして求める。
【００７１】
図８に示すように、最初に先端球１３１ａを測定物２６に接触させた現在位置から、先端球１３１ａを測定物２６に接触させながら、矢印Ｅに示すように先端球１３１ａを検出方向と直交する方向（母線Ｏと垂直な方向）に移動させて行く。そして、先端球１３１ａの各位置における測定値として、先端球１３１ａの中心から、測定物２６の母線Ｏに垂直な直径までの距離ξを得て行く。
【００７２】
図９に、図８における先端球１３１ａの矢印Ｅ方向への移動距離を横軸にとり、各位置における測定値ξを縦軸にとったグラフを示す。
【００７３】
図９のグラフ上の点Ｓが、図８における先端球１３１ａの現在位置に対応する。
【００７４】
先端球１３１ａを現在位置から図８の矢印Ｅ方向に移動させて行くと、測定値ξはしだいに増加し、先端球１３１ａの中心が母線Ｏ上に来たときに測定値ξは最大となる。そして、先端球１３１ａが母線Ｏを通過してさらに移動していくと、測定値ξは今度は減少して行く。
【００７５】
従って、図９のグラフにおいて、測定値ξが最大となる位置が母線Ｏの位置であり、それと現在位置に対応する点Ｓとの距離Ｙが心ずれ量となる。
【００７６】
このように、検出器回転形の真円度測定装置１００を用いても心ずれ量Ｙを求めることができる。
【００７７】
次に、測定した半径の値等を、算出した心ずれ量Ｙを用いて補正する方法について説明する。
【００７８】
まず、半径を測定して補正する場合について、図１０を参照して説明する。
【００７９】
図１０において、基準測定物２６−０の既知のマスター直径をＤ０とし、これを直径ｄの先端球３１ａ（あるいは１３１ａ）を用いて測定する場合を考える。
【００８０】
図１０において、測定半径をＲ’、上記のようにして既に求められている心ずれ量をＹとする。
【００８１】
この測定によって得られた測定半径Ｒ’を心ずれ量Ｙを用いて補正した校正半径をＲとすると、校正半径Ｒは次の式（１）のようにして求めることができる。
【００８２】
Ｒ＝√［｛（Ｄ０＋ｄ）／２｝２ − Ｙ２］ …（１）
次に、図１１を参照して、測定物の外径あるいは内径を測定する場合について説明する。
【００８３】
まず、測定物２６−３の外径を測定する場合を考えると、図１１において、測定物２６−３の中心から先端球３１ａ（１３１ａ）の中心までの距離は、三平方の定理によって、√［Ｒ２＋Ｙ２］と求めることができる。従って、外径は、これの２倍から先端球３１ａの直径ｄを引けばよいので、外径Ｄは、次の式（２）のようにして求められる。
【００８４】
Ｄ＝２×√［Ｒ２＋Ｙ２］−ｄ …（２）
次に、測定物２６−４の内径を測定する場合は、先端球３１ａを測定物２６−４に対して内接させるので、√［Ｒ２＋Ｙ２］で表される測定物２６−４の中心から先端球３１ａの中心までの距離に対して先端球３１ａの直径ｄを足せばよいので、次の式（３）のようにして求められる。
【００８５】
Ｄ＝２×√［Ｒ２＋Ｙ２］＋ｄ …（３）
以上のように、本実施形態によれば、測定子の先端球が測定物と接触する検出点が測定物の中心を通る母線と一致しておらず、母線からずれている場合であっても、この心ずれ量を算出することにより、半径の測定値を心ずれ量を用いて補正することができる。
【００８６】
このように、測定物の母線と検出点のずれ（心ずれ量）を算出して補正することにより、基準測定物の直径値と異なる直径値を有する測定物であっても、その正確な直径値を算出することが可能となる。
【００８７】
また、このように算出した心ずれ量を用いて測定値の補正を行う他、算出した心ずれ量に基づいて、心ずれ調整機構３２（１３２）によって測定子３１（１３１）及び先端球３１ａ（１３１ａ）の位置（基準位置）を調整するようにしても良い。
【００８８】
以上、本発明の真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…（載物台回転形）真円度測定装置、１１…測定機本体、１２…載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）、１３…演算処理装置、１４…ベース（基台）、１５…回転機構、１６…軸受、１８…エンコーダ、２０…モータ、２２…Ｘ方向微動つまみ、２３…Ｙ方向傾斜つまみ、２４…Ｙ方向微動つまみ、２５…Ｘ方向傾斜つまみ、２６…測定物、２７…コラム（支柱）、２８…スライダ、２９…水平アーム（径方向移動軸）、３０…検出器、３１…測定子、３１ａ…先端球、３２…心ずれ調整機構、３３…増幅器、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…演算／処理手段、３８…プログラム、４０…表示手段、１００…（検出器回転形）真円度測定装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法に係り、特に、真円度測定装置の検出器の測定子を測定物に当接させる検出点と測定物の母線とのずれを示す心ずれ量を算出して心ずれ量の補正をする機能を備えた真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、円筒物などの円形の物体の真円度を測定する真円度測定装置（真円度測定機）が知られている。この真円度測定装置は、例えば、円筒物などの円形の断面を有する測定物（ワーク）を回転可能な載置台の上に載置して、ワークの表面に先端子（測定子）を接触させ、ワークの回転に伴う先端子の変位を測定して検出することにより円形断面の外形形状を測定する。
【０００３】
例えば、特許文献１には、真円度測定機において、円柱状ワークに対して第１の検出器の接触子を水平に、かつ直径方向に案内する水平腕と、この腕の先端に設けられて第１の検出器の接触子を直径の位置の２点に向かって接触可能とした第１の検出器の支持枠と、水平腕の水平移動量を検出する径読取りの第２の検出器とから構成される真円度測定機の直径測定装置が記載されている。この装置は、まずマスターピースを回転台の上にセットし、第１の検出器の接触子をマスターピースの右側面に当て、第２の検出器の読みを求め、次いで接触子をマスターピースの左側面に当てて、第２の検出器の読みを求め、これら第２の検出器の２つの読みからマスターの既知寸法によりこの装置の誤差値を算出しておく。そして、マスターの代わりにワークをセットし、同様にして直径寸法を測定して、誤差補正を行っている。
【０００４】
また、特許文献２には、真円度測定機の原点情報取得及び測定物の表面形状を測定する検出器の校正を行う真円度測定機用基準治具であって、この基準治具は、回転テーブル上のＸＹテーブルの上面に取り外し可能に載置され、段付きの円板状に形成されたた台座と、台座の上段部にプローブ（検出器）の感度校正を可能とする校正マスターが設けられ、校正マスターの上方に、その最下面、最上面のＸ軸方向及び右側面、左側面のＺ軸方向の測定可が可能なように配置された原点ボール（基準球）を備え、プローブの各姿勢におけるプローブに設けられたスタイラス（センサー）の位置ずれを求めて補正値とするものが記載されている。これは、真円度測定機用基準治具を測定物回転機構の上に載せ、真円度測定機の検出器のセンサーを基準球に接触させることで真円度測定機の原点情報を得るとともに、検出器のセンサーを校正マスターに関与させることで検出器の感度校正を行うようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２５９２１１号公報
【特許文献２】特許第４１６３５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、真円度測定装置のテーブル上に測定物を載置して検出器の測定子を測定物に当接させて検出を行う際、測定物の母線と測定子を測定物に当接させる検出点とを一致させることが非常に難しく、従来基準となる測定物の直径値と異なる直径値の測定物については、正確な直径値を測定することができないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することのできる真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１０】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１３】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
また、一つの実施態様として、前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることが好ましい。
【００１５】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置における心ずれ量補正方法は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させて、前記基準測定物の各位置における検出値を検出する検出工程と、前記検出した検出値の変化量を算出する工程と、前記算出した変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００１７】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することが好ましい。
【００１８】
また、同様に前記目的を達成するために、本発明の真円度測定装置における心ずれ量補正方法は、測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値を検出する検出工程と、前記検出した検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
これにより、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【００２０】
また、一つの実施態様として、前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することが好ましい。
【００２１】
また、一つの実施態様として、前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、測定物の母線と検出点とのずれ量である心ずれ量を算出して補正することにより、基準となる測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の真円度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】検出器回転形真円度測定装置の測定機本体の外観を示す斜視図である。
【図４】真円度測定装置で測定物の測定を行う際心ずれのない理想的な場合を示す平面図である。
【図５】真円度測定装置で測定物の測定を行う際心ずれがある場合を示す平面図である。
【図６】測定子に対して測定物を移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を示す平面図である。
【図７】測定物の移動量を横軸、先端球の変化量δを縦軸にとって示したグラフである。
【図８】測定物に対して測定子を移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を示す平面図である。
【図９】先端球の移動距離を横軸、各位置における測定値ξを縦軸にとったグラフである。
【図１０】測定した半径の値を算出した心ずれ量Ｙを用いて補正する方法を示す平面図である。
【図１１】測定物の外径あるいは内径を測定した値を心ずれ量で補正する場合を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の外観を示す斜視図である。
【００２６】
この真円度測定装置は、測定機本体と演算処理装置とから構成されており、図１には、真円度測定装置１０の測定機本体１１を示す。
【００２７】
測定機本体１１は、ベース（基台）１４上に測定物（ここでは図示省略）を載置する載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）１２が設けられている。載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）１２は、Ｘ方向微動つまみ２２及びＹ方向微動つまみ２４を備えている。Ｘ方向微動つまみ２２及びＹ方向微動つまみ２４はそれぞれ載物台移動軸に連結しており、これらの微動つまみ２２、２４によって載物台１２をＸ方向及びＹ方向に微動送りすることができ、載物台１２の水平位置を微調整することができるようになっている。
【００２８】
また、載物台１２には、Ｘ方向傾斜つまみ２５及びＹ方向傾斜つまみ２３が設けられておりＸ方向及びＹ方向に傾斜調整がされるようになっている。
【００２９】
また、載物台１２の下部には回転機構１５が設けられている。回転機構１５は、載物台１２を回転駆動することにより載物台１２の上に載置された測定物を回転させるものである。
【００３０】
またベース１４上には上方に略垂直に延びるコラム（支柱）２７が立設されており、コラム２７にはスライダ２８が上下動可能に装着されている。スライダ２８には水平アーム（径方向移動軸）２９が水平方向に駆動可能に装着されている。
【００３１】
水平アーム２９の先端には、検出器３０が設けられ、検出器３０は測定子３１を備えている。真円度測定装置１０は、この測定子３１を載物台１２上に載置された測定物に接触させて測定物を測定し、測定で得られる検出信号を検出器３０を介して演算処理装置に送り演算処理装置で処理するようになっている。なお、水平アーム２９の先端には心ずれ調整機構３２が設置されている。
【００３２】
図２は、真円度測定装置１０の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図２に示すように、真円度測定装置１０は、測定機本体１１と演算処理装置１３で構成される。測定機本体１１については、図１の説明と重複する点もあるが再度説明することとする。
【００３４】
測定機本体１１は、ベース１４上に回転機構１５によって回転する載物台１２が設けられている。載物台１２には、水平方向の微調整及び垂直方向に対する傾斜調整を行うための、Ｘ方向微動つまみ２２、Ｙ方向微動つまみ２４及びＸ方向傾斜つまみ２５、Ｙ方向傾斜つまみ２３が設けられている。
【００３５】
載物台１２は、軸受１６、エンコーダ１８、モータ２０等を備えた回転機構１５によって回転される。載物台１２は、軸受１６を介してモータ２０によって回転可能に支持されている。モータ２０の回転軸にはエンコーダ１８が取り付けられ、回転角が高精度に読み込まれるようになっている。軸受１６は、例えば、超高精度の静圧エアーベアリングが用いられ、載物台１２は非常に高い回転精度（例えば、０．００５μｍ）で回転される。
【００３６】
また図２には表示されていないが図１に示すようにベース１４上に立設されたコラム（支柱）２７にはスライダ２８が上下動可能に装着され、スライダ２８には水平アーム（径方向移動軸）２９が水平方向に駆動可能に装着されている。そして、水平アーム２９の先端には、検出器３０が設けられ、検出器３０には測定子３１が設置されている。また、検出器３０には差動変圧器を用いた電気マイクロメータが使用されており、測定物２６に接触する測定子３１の変位量を検出するようになっている。
【００３７】
測定時には、図２に示すように、測定物２６を載物台１２上に載せ、測定子３１を測定物に接触させて測定を行う。測定で得られる検出信号は、検出器３０を介して演算処理装置１３に送られる。
【００３８】
演算処理装置１３は、増幅器３３、Ａ／Ｄ変換器３４、演算／処理手段３６及びこれらの制御を行うためにメモリに記憶されたプログラム３８からなり、さらに処理結果を表示する表示手段を備えている。
【００３９】
測定子３１を測定物２６に接触させて得られた検出信号は検出器３０を介して演算処理装置１３に送られる。演算処理装置１３では、まず増幅器３３で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器３４によってデジタル信号に変換されて、演算／処理手段３６に入力される。
【００４０】
この真円度測定装置１０で測定物２６の真円度等を測定する場合には、測定物２６を載物台１２上に載置した後、最初に載物台１２の回転中心と測定物２６の中心との偏心補正と、載物台１２の回転軸に対する測定物２６の傾斜補正を行う。これにより、載物台１２の回転中心と測定物２６の中心とは一致しているものとする。
【００４１】
次に、検出器３０の測定子３１を測定物２６の側面に接触させた状態で、載物台１２がモータ２０によって１回転され、測定物２６の側面１周分のデータがアナログ電圧値として採取される。アナログ電圧値として得られた検出信号は、上述したように増幅器３３で増幅され、Ａ／Ｄ変換器３４でデジタル信号に変換されて、演算／処理手段３６に入力される。演算／処理手段３６は、エンコーダ１８から入力される回転角度データと、検出器３０で検出された変位データとから測定物２６の真円度を演算し、演算結果を表示手段４０に表示する。
【００４２】
なお、以上説明してきた真円度測定装置１０は、測定物２６を載せた載物台１２が回転し、測定子３１は前後方向（水平アーム２９の移動方向）及び上下方向（スライダ２８の移動方向）に移動するだけで、測定子３１は回転しない載物台回転形の真円度測定装置であったが、本発明は、このような載物台回転形真円度測定装置だけに限定されるものではない。載物台は回転せず、測定子が前後方向及び上下方向に移動するとともに、測定子が測定物の回りを回転して測定する、検出器回転形の真円度測定装置にも適用可能である。
【００４３】
図３は、検出器回転形真円度測定装置の測定機本体の外観を示す斜視図である。
【００４４】
図３に示すように、この真円度測定装置１００の測定機本体１１１は、ベース１１４上に測定物を載せる載物台１１２が設けられている。載物台１１２は、Ｘ方向微動つまみ１２２及びＹ方向微動つまみ１２４を有している。なお、ここでは省略したが、前の例と同様にＸ方向傾斜つまみ及びＹ方向傾斜つまみを備えていてもよい。
【００４５】
またベース１１４上には上方に略垂直に延びるコラム（支柱）１２７が立設されており、コラム１２７にはスライダ１２８が上下動可能に装着されている。スライダ１２８は、コラム１２７に設けられた送り装置１５０によって上下に移動されるようになっている。またスライダ１２８の下側には水平アーム（径方向移動軸）１２９が取り付けられており、水平アーム１２９には検出器１３０及び測定子１３１が設置されている。
【００４６】
真円度測定装置１００は、測定子１３１を載物台１１２上に載置された測定物に接触させながら、測定子１３１を測定物の回りに回転させて測定物を測定する。測定で得られる検出信号は、検出器１３０を介して図示を省略した演算処理装置に送られ、演算処理装置で処理されるようになっている。なお、水平アーム１２９と検出器１３０との間には心ずれ調整機構１３２が設置されている。
【００４７】
以下、本実施形態の真円度測定装置１０（あるいは１００）による心ずれ量の算出と、これを用いた心ずれ量補正方法について説明する。
【００４８】
真円度測定時には、図４に示すように、測定子３１の先端球３１ａを載物台１２（ここでは図示省略）上に載せた測定物２６に接触させる。
【００４９】
そして、載物台回転形の真円度測定装置１０の場合には、図４に矢印Ａで示すように載物台１２を回転することによって測定物２６を回転する。また、検出器回転形の真円度測定装置１００の場合には、測定子１３１を、図４に矢印Ｂで示すように、測定物２６の外周に沿って回転させる。なお、測定物２６の中心と載物台１２の回転中心とは一致しているものと仮定する。
【００５０】
また、ここで測定物２６の中心とは、測定物２６の外周を形成する図形（正確に言うと、先端球３１ａを接触させて測定する点（検出点）を含み載物台１２の表面に平行な断面の外周の図形）の最小二乗円の中心であるとする。
【００５１】
このとき、いずれの場合も測定子３１（あるいは測定子１３１）の先端球３１ａが測定物２６と接触しているようにする。例えば、載物台回転形の真円度測定装置１０の場合には、図４に矢印Ｄで示す検出方向に、先端球３１ａを測定物２６の外表面に常に押し当てながら、測定物２６を矢印Ａ方向に回転する。このとき、測定物２６が真円でなく、測定物２６の回転につれて半径が変化すると、先端球３１ａは回転中心側に寄って行ったりあるいは離れたり、矢印Ｄが示す検出方向内でその位置が変化する。
【００５２】
この先端球３１ａの位置の変化を検出器３０を介して検出し、演算処理装置１３で処理することにより測定物２６の真円度が検出される。
【００５３】
図４に示すように、測定子３１の先端球３１ａを、矢印Ｄが示す検出方向に移動して測定物２６と接触させて測定を行う検出点Ｐが、測定物２６の中心を通る母線Ｍと一致している場合には、正確に測定物２６の真円度を測定することができる。
【００５４】
しかし、実際の測定においては、測定子３１の先端球３１ａの測定物２６に対する検出点Ｐが測定物２６の母線Ｍと一致しているとは限らない。
【００５５】
装置によっては、例えば図５に示すように、測定子３１の先端球３１ａが測定物２６と接触する検出点Ｑが、測定物２６の母線Ｍと一致しない場合がある。この場合には、測定物２６の母線Ｍと一致する検出点Ｐと、実際の測定での検出点Ｑとにおける、先端球３１ａの検出方向Ｄに関する先端球３１ａの中心間の距離εだけ測定誤差が生じる。
【００５６】
また、検出点Ｐと検出点Ｑにおける、検出方向Ｄと垂直な方向に関する先端球３１ａの中心間の距離Ｙが、このときの検出点Ｑの母線Ｍからのずれを表しており、この値Ｙが心ずれ量である。
【００５７】
次に、この心ずれ量Ｙを求める方法について説明する。
【００５８】
まず、図１に示した載物台回転形の真円度測定装置１０を用いて、測定子３１に対して測定物２６を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する方法について説明する。
【００５９】
図６に、測定子３１に対して基準となる測定物２６を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を平面図で示す。
【００６０】
図６に示すように、まず測定物２６は、その中心を載物台１２の回転中心と略一致させて置かれているものとする（基準位置）。この測定物２６に対して、測定子３１の先端球３１ａを接触させる。
【００６１】
このとき、測定物２６の中心（載物台１２の回転中心）を通る直線（母線）Ｏと、測定子３１の先端球３１ａの中心との距離が心ずれ量Ｙである。
【００６２】
ここで図６に矢印Ｃで示すように、測定物２６を検出方向と直交する方向（母線Ｏに垂直な方向）に移動して行く。
【００６３】
測定物２６の移動に伴い、測定子３１の先端球３１ａが測定物２６に当たる位置が変化するため、測定物２６に押されて先端球３１ａの位置が母線Ｏと平行な方向に変化する。この変化量をδとする。この変化量δは、測定物２６の各位置における先端球３１ａによる検出値の差分（変化量）として得られる。
【００６４】
図７は、このとき測定物２６の移動量を横軸にとり、先端球３１ａの変化量δを縦軸にとって示したものである。
【００６５】
上述したように、先端球３１ａは測定物２６の移動に伴って移動するが、図６からわかるように、測定物２６の中心を通り母線Ｏに平行な直線が先端球３１ａの中心を通るときに、先端球３１ａの変化量δが最も大きくなる。
【００６６】
従って、図７において、変化量δが最も大きくなるときの、測定物２６の基準位置からの移動量が心ずれ量Ｙを表すこととなる。
【００６７】
このように、測定子に対して測定物を移動させることによって心ずれ量Ｙを求めることができる。
【００６８】
次に、図３に示した検出器回転形の真円度測定装置１００を用いて、測定物２６は固定して測定子１３１を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する方法を説明する。
【００６９】
図８に、基準となる測定物２６に対して測定子１３１を検出方向と直交する方向に移動させて心ずれ量Ｙを測定する様子を平面図で示す。
【００７０】
図８に示すように、測定物２６は、前と同様にその中心を載物台１２の回転中心と略一致させて置かれているものとする。この測定物２６に対して、測定子１３１の先端球１３１ａを接触させる。先端球１３１ａを測定物２６に接触させたときの先端球１３１ａの中心と母線Ｏとの距離Ｙがこのときの心ずれ量であり、これを以下のようにして求める。
【００７１】
図８に示すように、最初に先端球１３１ａを測定物２６に接触させた現在位置から、先端球１３１ａを測定物２６に接触させながら、矢印Ｅに示すように先端球１３１ａを検出方向と直交する方向（母線Ｏと垂直な方向）に移動させて行く。そして、先端球１３１ａの各位置における測定値として、先端球１３１ａの中心から、測定物２６の母線Ｏに垂直な直径までの距離ξを得て行く。
【００７２】
図９に、図８における先端球１３１ａの矢印Ｅ方向への移動距離を横軸にとり、各位置における測定値ξを縦軸にとったグラフを示す。
【００７３】
図９のグラフ上の点Ｓが、図８における先端球１３１ａの現在位置に対応する。
【００７４】
先端球１３１ａを現在位置から図８の矢印Ｅ方向に移動させて行くと、測定値ξはしだいに増加し、先端球１３１ａの中心が母線Ｏ上に来たときに測定値ξは最大となる。そして、先端球１３１ａが母線Ｏを通過してさらに移動していくと、測定値ξは今度は減少して行く。
【００７５】
従って、図９のグラフにおいて、測定値ξが最大となる位置が母線Ｏの位置であり、それと現在位置に対応する点Ｓとの距離Ｙが心ずれ量となる。
【００７６】
このように、検出器回転形の真円度測定装置１００を用いても心ずれ量Ｙを求めることができる。
【００７７】
次に、測定した半径の値等を、算出した心ずれ量Ｙを用いて補正する方法について説明する。
【００７８】
まず、半径を測定して補正する場合について、図１０を参照して説明する。
【００７９】
図１０において、基準測定物２６−０の既知のマスター直径をＤ０とし、これを直径ｄの先端球３１ａ（あるいは１３１ａ）を用いて測定する場合を考える。
【００８０】
図１０において、測定半径をＲ’、上記のようにして既に求められている心ずれ量をＹとする。
【００８１】
この測定によって得られた測定半径Ｒ’を心ずれ量Ｙを用いて補正した校正半径をＲとすると、校正半径Ｒは次の式（１）のようにして求めることができる。
【００８２】
Ｒ＝√［｛（Ｄ０＋ｄ）／２｝２ − Ｙ２］ …（１）
次に、図１１を参照して、測定物の外径あるいは内径を測定する場合について説明する。
【００８３】
まず、測定物２６−３の外径を測定する場合を考えると、図１１において、測定物２６−３の中心から先端球３１ａ（１３１ａ）の中心までの距離は、三平方の定理によって、√［Ｒ２＋Ｙ２］と求めることができる。従って、外径は、これの２倍から先端球３１ａの直径ｄを引けばよいので、外径Ｄは、次の式（２）のようにして求められる。
【００８４】
Ｄ＝２×√［Ｒ２＋Ｙ２］−ｄ …（２）
次に、測定物２６−４の内径を測定する場合は、先端球３１ａを測定物２６−４に対して内接させるので、√［Ｒ２＋Ｙ２］で表される測定物２６−４の中心から先端球３１ａの中心までの距離に対して先端球３１ａの直径ｄを足せばよいので、次の式（３）のようにして求められる。
【００８５】
Ｄ＝２×√［Ｒ２＋Ｙ２］＋ｄ …（３）
以上のように、本実施形態によれば、測定子の先端球が測定物と接触する検出点が測定物の中心を通る母線と一致しておらず、母線からずれている場合であっても、この心ずれ量を算出することにより、半径の測定値を心ずれ量を用いて補正することができる。
【００８６】
このように、測定物の母線と検出点のずれ（心ずれ量）を算出して補正することにより、基準測定物の直径値と異なる直径値を有する測定物であっても、その正確な直径値を算出することが可能となる。
【００８７】
また、このように算出した心ずれ量を用いて測定値の補正を行う他、算出した心ずれ量に基づいて、心ずれ調整機構３２（１３２）によって測定子３１（１３１）及び先端球３１ａ（１３１ａ）の位置（基準位置）を調整するようにしても良い。
【００８８】
以上、本発明の真円度測定装置及びその心ずれ量補正方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００８９】
１０…（載物台回転形）真円度測定装置、１１…測定機本体、１２…載物台（ＸＹ／傾斜テーブル）、１３…演算処理装置、１４…ベース（基台）、１５…回転機構、１６…軸受、１８…エンコーダ、２０…モータ、２２…Ｘ方向微動つまみ、２３…Ｙ方向傾斜つまみ、２４…Ｙ方向微動つまみ、２５…Ｘ方向傾斜つまみ、２６…測定物、２７…コラム（支柱）、２８…スライダ、２９…水平アーム（径方向移動軸）、３０…検出器、３１…測定子、３１ａ…先端球、３２…心ずれ調整機構、３３…増幅器、３４…Ａ／Ｄ変換器、３６…演算／処理手段、３８…プログラム、４０…表示手段、１００…（検出器回転形）真円度測定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、
基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、
前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置。
【請求項２】
前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項１に記載の真円度測定装置。
【請求項３】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置。
【請求項４】
前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項３に記載の真円度測定装置。
【請求項５】
前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真円度測定装置。
【請求項６】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させて、前記基準測定物の各位置における検出値を検出する検出工程と、
前記検出した検出値の変化量を算出する工程と、
前記算出した変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項７】
前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項６に記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項８】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値を検出する検出工程と、
前記検出した検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項９】
前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項８に記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項１０】
前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項１】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、
基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させる手段と、
前記基準測定物を基準位置から前記検出器の検出方向と直交する方向に移動させたときの各位置における検出値の変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置。
【請求項２】
前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項１に記載の真円度測定装置。
【請求項３】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させ、測定物の真円度を測定する真円度測定装置において、
前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する手段と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する手段と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置。
【請求項４】
前記心ずれ量を算出する手段は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項３に記載の真円度測定装置。
【請求項５】
前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真円度測定装置。
【請求項６】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、基準測定物に対する前記検出器の検出方向と直交する方向に前記基準測定物を移動させて、前記基準測定物の各位置における検出値を検出する検出工程と、
前記検出した検出値の変化量を算出する工程と、
前記算出した変化量に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器の前記基準測定物に対する検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項７】
前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値の変化量が最大となるときの、前記基準測定物の基準位置からの移動量を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項６に記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項８】
測定物の中心と回転の中心を一致させて、測定物を検出器に対して相対的に回転させるようにして、前記検出器を基準位置に置かれた基準測定物に対して接触させながら、検出方向と直交する方向に前記検出器を移動させたときの各位置における検出値を検出する検出工程と、
前記検出した検出値に基づいて、前記基準測定物の母線と前記検出器が現在接触している検出点とのずれ量である心ずれ量を算出する工程と、
前記算出した心ずれ量に基づいて、任意の測定物の測定値を補正する工程と、
を備えたことを特徴とする真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項９】
前記心ずれ量を算出する工程は、前記検出値が最大となるときの前記検出器の位置と、前記検出器が現在接触している位置との差分を前記心ずれ量として算出することを特徴とする請求項８に記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【請求項１０】
前記測定物の中心とは、測定の際、前記検出器が接触する前記測定物の外周の点が形成する図形の最小二乗円の中心であることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の真円度測定装置における心ずれ量補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６３３６６（Ｐ２０１２−１６３３６６Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９７３（Ｐ２０１１−２１９７３）
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
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