被加工物の真直度校正方法
【課題】 表面形状測定装置を介して工作機械のワークテーブル上の加工ワークの真直度を測定し、その測定された真直度の値を校正する方法の提供。
【解決手段】 一対の平面鏡（Ｍ１，Ｍ２）を距離ｄ離して両端に設けた姿勢表示物体２を１個、変位センサ４を用い、長尺の被測定物（加工ワーク）ｗを距離ｄずつ移動さして変位センサ４により被測定物の真直度を測定し、この測定値に含まれる装置の運動誤差誤差を差し引く校正を行うので、短い姿勢表示物体２を用いて長い被測定物の真直度を校正することができる。
【解決手段】 一対の平面鏡（Ｍ１，Ｍ２）を距離ｄ離して両端に設けた姿勢表示物体２を１個、変位センサ４を用い、長尺の被測定物（加工ワーク）ｗを距離ｄずつ移動さして変位センサ４により被測定物の真直度を測定し、この測定値に含まれる装置の運動誤差誤差を差し引く校正を行うので、短い姿勢表示物体２を用いて長い被測定物の真直度を校正することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、直定規、変位センサ（角度センサも含む）、ｘｙ軸テーブルステージ、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、ｘｙ軸テーブルステージ上に載置された被測定物（加工ワーク）表面形状を変位センサで測定し、その測定値を校正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の加工ワーク面の形状測定装置は、通常、加工ワークを恒温室（２３．５℃、相対湿度６５％）内に持ち込み、表面形状測定装置の変位センサを用いて加工ワークの２点間の傾斜（高さの差）μ(x＋ｄ)−μ（ｘ）を測定し、その傾きをｘｙテーブルステージ搭載の加工ワークを固定位置の変位センサ下面に走査させて連続した加工ワークの長さ方向の真直度ｆｗ’（ｘ）＝Σ｛μ(xｉ＋１＋ｄ)−μ（ｘｉ）｝を表示板や紙上に表示するものである。
【０００３】
上記加工ワークの恒温室内での真直度や表面形状の測定を、工作機械のワークテーブル上で行うことも提案されている。この際、ワークテーブルはｘｙ軸テーブルステージと見做される。
【０００４】
例えば、特開２００７−３２７７５４号公報（特許文献１）は、測定範囲、感度、分解能も同種の２つの非接触型静電容量型変位計Ａ，Ｂを用い、標準直定規に対してレバー式自律校正法で校正された変位計Ａ，Ｂの両方をピッチ距離ｐ間離して工作機械の工具頭に変位計Ａ，Ｂの列がワークテーブルの長手方向に向くよう距離ｐ離して支持し、次の工程を経て被加工物の真直度を測定する方法を提案する。
１）ワークテーブルおよび変位計Ａ，Ｂの相対的な移動により前記ワークテーブル上に固定された標準直定規表面と各変位計Ａ，Ｂプロ−ブ間の距離ＳA(Xi)，ＳB(Xi＋ｐ)を検出し、メモリーで記録する。
２）演算部で両者の差｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝を演算し、被加工物の基準面と非接触型静電容量型変位計Ａのプローブ電極間の距離をZ0A、被加工物の基準面と非接触型静電容量型変位計Ｂのプローブ電極間の距離Z0Bと仮定したときの距離Z0Bと距離Z0Aの差（Z0B−Z0A）として数値制御装置の記憶部（メモリー）に記憶する。
３）前記変位計Ａ，Ｂを用いて前記ワークテーブル上の被加工物表面と各変位計Ａ，Ｂのプローブ間の距離ｍ1(Xi)およびｍ2(Xi＋ｐ)を検出し、メモリーする。
４）これら検出値の差m2ｄ(Xi)＝〔ｍ2(Xi＋ｐ)−ｍ1(Xi)〕を演算し、メモリーする。
５）m2ｄ(Xi)/ｐを求める式に｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝を代入する演算を行い、このm2ｄ(Xi)/ｐを被加工物表面の高さ変位函数f(X)の微分値df(X)/dXとして近似させ、次式で表される微分値を検出されていった各値よりこの導関数を積分していくとともに、メモリーに記録する。
df(X)/dX≒〔ｆ(Xi＋ｐ)−ｆ(Xi)〕/ｐ＋｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝/ｐ
６）前式の導関数を積分した変位函数f(X)を、変位計Ａにより計測された被加工物表面の真直度変位グラフとして出力するか、そのf(X)値の最大ピ−ク値を被加工物の真直度Ｓａとして出力する。
また、上記真直度Ｓａのデータ値を記憶する数値制御平面研削機械を用い、左右方向に移動可能なワークテーブル上に載置されたワークを、前後方向に移動可能なツールテーブルに搭載された砥石頭を用い、被加工物と砥石頭との相対的な動きにより砥石頭の砥石軸に回転自在に備えられた砥石車によりワーク表面を平面研削する方法であって、
予め、請求項１の工程６）で出力されたｆ(Xi)の値と、工程１）で検出された変位計ＡのＳA(Xi)および工程３）で検出されたｍ1(Xi)の値より走査運動誤差Ez(Xi)を次式で演算し、この走査運動誤差Ez(Xi)をメモリーし、
Ez(Xi)＝ｍ1(Xi)−ｆ(Xi)＋ＳA(Xi)
ワークテーブル座標位置Xi位置でワークを研削加工する際、ワークの平面研削加工時の砥石車の上下方向移動距離をEz(Xi)の昇降移動補正を成しながら平面研削加工を行うことを特徴とする、ワークの平面研削方法も提案する。
【０００５】
特許弟４，４５２，６５１号明細書（特許文献２）は、第１被測定物（直定規）と第２被測定物（加工ワーク）とを平行に配置し、前記第１被測定物の表面を逐次３点法により検出可能に３個の第１変位検出手段を配置し、前記第２被測定物を、間にするように位置させた一対の第２変位検出手段と、前記３個の第１変位検出手段のうち特定の第１変位検出手段とを直線上に配置し、
逐次３点法により、第１被測定物と前記３個の第１変位検出手段を相対移動させて、該第１変位検出手段の検出出力に基づき、逐次３点法による前記第１被測定物の表面形状を演算し、
前記第２被測定物を反転する前及び反転した後のそれぞれにおいて、第１及び第２被測定物と、前記一対の第２変位検出手段、及び前記特定の第１変位検出手段を相対移動させて、前記一対の第２変位検出手段と、該特定の第１変位検出手段の検出出力に基づいて、反転法による前記第１被測定物の表面形状を演算し、
前記逐次３点法及び前記反転法による前記第１被測定物の表面形状の演算結果に基づいて零点誤差補償量を算出し、該零点誤差補償量により、逐次３点法による零点誤差補正を行うことを特徴とする逐次３点法における零点誤差補正方法を提案する。
【０００６】
上記特許文献２記載の零点誤差補正方法は、ワークの長さが１．５ｍを越える長尺状ワークの面形状測定を行うことができないので、特開２０１０−１８１１９５号公報（特許文献３）は、３つのプローブを保持するホルダと、前記３つのプローブの検出感度軸方向が水平面に含まれるとともに互いに反対方向となる２つの姿勢、及び前記水平面と直交する鉛直方向に向ける姿勢が少なくとも取り得るように前記ホルダを回転自在に支持する姿勢可変機構と、幅又は溝を有して、前記幅又は前記溝の幅の長さ方向の変化（以下、両者を含めて幅真直形状という）が予め校正されて校正値が得られた基準幅直定規と、前記基準幅直定規が着脱自在に設けられ、又は前記基準幅直定規が形成され、前記３つのプローブによる逐次３点法で測定走査できる姿勢で被測定物を載せる支持手段と、前記姿勢可変機構と前記基準幅直定規を備えた前記支持手段の少なくともいずれかを水平面に含まれる第１方向に移動する第１移動手段と、前記姿勢可変機構と前記支持手段の少なくともいずれかを水平面内に含まれるとともに前記第１方向と直交する第２方向に移動する第２移動手段と、を備え、
前記基準幅直定規を前記３つのプローブの配列方向を走査方向にして、前記第１移動手段及び第２移動手段のうち、少なくとも第１移動手段の駆動により前記走査方向に走査測定することで得られる幅真直形状と前記基準幅直定規の校正値を比較することで前記３つのプローブの零点調整誤差を算出し、前記被測定物の断面形状を逐次３点法で測定して、前記零点調整誤差に基づいて校正することを特徴とする形状測定装置を提案する。
【０００７】
また、特開２００９−０３１１７０号公報（特許文献４）は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ1，Ａ2，Ａ3）間の距離を測定する変位センサ（Ａ1，Ａ2，Ａ3）と、変位センサ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を提案する。
【０００８】
さらに、特開２００９−０８５８３３号公報（特許文献５）は、加工ワークの被測定面に対してそれぞれ当接する、間隔が既知の平行な直線状の２つの凸部を有する少なくとも１つの姿勢表示物体と、前記姿勢表示物体の姿勢を空間に固定された基準（ターゲットである平面鏡）に関して変位を検出する少なくとも１つの姿勢読取部とを備え、前記被測定面の局所的な高さと、傾斜あるいは局所的な傾斜の差分の少なくとも１つを測定するワークの表面形状測定装置を用い、測定ステップを図６ａ、図６ｂに示すように、姿勢表示物体ＯＢＪを被測定面ＰＬにｘ軸方向に間隔Lxで置いた状態で、ステージの表面である被測定面ＰＬを図で左方に移動させて、２つの姿勢表示物体ＯＢＪのｘ方向の傾斜を二つの角度センサＡ，Ｂで同時に読み取り、これら読み取り値より姿勢表示物体ＣＯＢＪを水平面に置いたときのこの２箇所の傾斜表示値（校正値）と、間隔Lxにある２箇所のターゲットＴＧの校正値を校正して加工ワーク表面の真直度を計算し、表示画面に映し出す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２７７５４号公報
【特許文献２】特許弟４，４５２，６５１号明細書
【特許文献３】特開２０１０−１８１１９５号公報
【特許文献４】特開２００９−０３１１７０号公報
【特許文献５】特開２００９−０８５８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１、２、３および特許文献４記載の校正方法はワ−クが２．５ｍ以上の長尺状物であるときは特別注文の直定規を使用する必要があり利用できない。特許文献５が段落０００４において記載するように、ＪＩＳ Ａ級の直定規の１ｍ長さもので６μｍ、４ｍ長のもので１８μｍまでしか真直度は保証されないと記載している。よって、変位センサで測定された真直度は誤差分ｅ（ｘｉ）を校正する必要がある。
【００１１】
前記特許文献５記載の角度センサ２個および同質、同寸法の姿勢表示物体ＯＢＪを複数用い、これら姿勢表示物体ＯＢＪを相互の姿勢表示値の違いを予め校正した上で被測定物（加工ワーク）面上に置いて被測定物面の面形状を局所的な傾斜と高さの集まりとして表示画面に表示する方法は、同質、同寸法の姿勢表示物体ＯＢＪを複数入手できるか、危惧がある。また、複数の姿勢表示物体ＯＢＪをワークテーブル上の被測定物上に直線上に並べるのに熟練を要する。
【００１２】
本発明は、直定規の代わりに上記距離ｄを置いて鏡（ターゲット）を２個載せた姿勢表示物体ＯＢＪ１個を用い、形状測定装置のｘｙ軸テーブルステージ上に固定された加工ワークの真直度ｆｗ（ｘ）を測定し、この真直度ｆｗ（ｘ）の値から姿勢表示物体ＯＢＪを用いることにより生じる誤差ｅ（ｘ）を差し引く校正
｛ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）｝＝ｆｗ’（ｘｉ）
を行い、この真直度ｆｗ’（ｘｉ）を恒温室で測定される加工ワークの真直度ｆ’（ｘｉ）に極めて近い値の真直度を表示板に表示または紙に印刷する方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１は、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、変位センサ、距離ｄ離間して設けた一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を上面両端に備える姿勢表示物体、ｘｙ軸テーブルステージ、および、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、次の工程を経て加工ワークの真直度ｆｗ（ｘｉ）の測定、その測定された真直度値から姿勢表示物体を用いることによる誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引いた（校正した）値を、被測定物（加工ワーク）の真直度ｆｗ’（ｘｉ）として表示する校正方法を提供するものである。
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この姿勢表示物体の傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を算出する。
（２）．前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上面に前記姿勢表示物体を搭載し、変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定し、
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物を距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
（５）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に走査させ、変位センサでｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆｗ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は、前記（１）工程の恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと前記（４）工程で被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭを合算した値である。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示画面に映し出す、または紙に印刷する。
【発明の効果】
【００１４】
長尺の被測定物を距離ｄ一回ずらして変位センサにより被測定物上に載置した姿勢表示物体の一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きを測定し、これを校正値として利用するので、短い幅の姿勢表示物体１個を用いて測定された被測定物の真直度の校正を行うことができる。
【００１５】
さらに、変位センサおよび姿勢表示物体を被測定物の正面側に取り付けて測定すれば被測定物のｘｚ−表面の真直度も測定・校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は恒温室内で一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を備える姿勢表示物体の２点の傾斜値を測定している正面図である。
【図２】図２はｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上に搭載された姿勢表示物体の一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きを変位センサで測定しているフロー図で、図２ａは鏡（Ｍ１）の高さを、図２ｂは（Ｍ２）の高さを測定している正面図である。
【図３】図３は表面形状測定装置のｘ軸左方向に走査されるｘｙ軸テーブルステージ上に載置された被測定物の上面を固定位置にある変位センサで真直度を測定していくステップを示す正面図である。図３ａは、ｘｙ軸テーブルステージを移動しないで変位センサにより最初の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｂはｘｙ軸テーブルステージを距離ｄだけ移動して変位センサにより２回目の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｃはｘｙ軸テーブルステージをさらに距離ｄだけ移動して変位センサにより３回目の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｄはｘｙ軸テーブルステージを最初の位置から距離９ｄだけ移動して変位センサにより１０回目の被測定物の変位高さを測定している状態を示す。
【図４】図４は表面形状測定装置の一部を省略して示した斜視図である。
【図５】図５ａは被測定物の校正された真直度曲線を表示した図、図５ｂは校正された誤差を表示した図である。
【図６】図６はｘｙ軸テーブルステージ上で上面中央に鏡１個を備えるｘ軸方向長さＬｘの姿勢表示物体を被測定物上に３個ｘ軸方向に並べ、被測定物をｘ軸左方向に長さＬｘずつ移動させて２個の変位センサで２つの鏡の姿勢を同時に測定するステップ図である。（公知）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１において、恒温室内で２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）を長さｄ離間して搭載する姿勢表示物体２はｘｙ軸テーブルステージ上３に載せられ、その中央に水準器１０を載せ、姿勢表示物体の傾斜角ｃｏｓθを測定する。よって、姿勢表示物体の傾斜（αＭ2−αＭ1 ）は、
αＭ2−αＭ1 ＝ｄ・ｔａｎθ
として演算できる。水準器１０によっては角度θと共に傾斜（αＭ2−αＭ1 ）を表示する水準器もある。
【００１８】
上記姿勢表示物体の傾斜角の測定は、水準器１０に替えてオートコリメータでも測定できるし、長さｄ離間して平行に設置した同種・同質の変位センサ（Ａ１，Ａ２）を用い姿勢表示物体の２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）の変位差（μＡ2−μＡ1）＝（αＭ2−αＭ1 ）を測定してもよい。
【００１９】
変位センサ、表示器、ｘｙ軸テーブルステージ、数値制御装置のセットされたものは、株式会社交洋製作所より高感度マイクロ角度センサ“ＫＭＡ−２０”（商品名）が、株式会社キーエンスより“ＣＭＯＳ レーザアプリセンサＩＬ”（商品名）が、オムロン株式会社よりＣＭＯＳレーザタイプ変位センサ“ＺＳ−Ｌスマートセンサ”（商品名）、小野測器株式会社より“静電容量式非接触変位計ＶＴ” （商品名）が入手できる。
【００２０】
図２および図４において、１は表面形状測定装置、２は姿勢表示物体、３はワークテーブル（ｘｙ軸テーブルステージ）で数値制御平面研削装置のワークテーブルが利用される。４は変位センサでこの変位センサ４は砥石カバーの前面にホルダを用いて固定されている。この変位センサ４は表示器付きアンプ４ｂに連結されており、このアンプ４ｂはパソコン５の数値制御装置に連結されている。真直度の個々の表示および真直度表示線はこのパソコンの表示画面５ａに映し出すことができる。また、プリンターを利用して紙に印刷することもできる。パソコン５の数値制御装置は、入力部、記憶部、記録部、演算部、指令部、出力部を備える。
【００２１】
本発明の被測定物の真直度を測定する実験では、２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）の離間長さ（ｄ）が１００ｍｍの姿勢表示物体２を使用した。ｗは被測定物（加工ワーク）でワークテーブル３上に直接、あるいは治具７を用いて固定される。実験では長さ１５００ｍｍの加工ワークを用いた。図２および図４では治具７は案内レール８ａ上をｘ軸方向に移動可能な滑走体（治具のベース）８ｂの上面に固定されている。よって、治具移動機構８の滑走体８ｂを距離ｄだけ案内レール８ａ上でｘ軸左方向に移動させることにより治具７に固定された被測定物ｗをワークテーブル３に対して距離ｄだけｘ軸左方向に移動させることができる。
【００２２】
図２、図３および図４において、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、および、ｚ軸−リニアスケールは図示されておらず、数値制御平面研削装置に備えられたｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、および、ｚ軸−リニアスケールを利用した。
【００２３】
図２または図４に示す表面測定装置１を用い、加工ワーク（被測定物）表面の真直度を測定し、この真直度から誤差ｅ（ｘｉ）を取り除く校正は、次の工程を経て行われる。
【００２４】
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体２の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を数値制御装置の記録部に送信する。
【００２５】
（２）．ｘｙ軸テーブルステージ３上に搭載された被測定物ｗの上面に前記姿勢表示物体２を搭載し、変位センサ４により前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定する。（図２ａ）
【００２６】
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ３上で被測定物ｗを距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサ４により前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。（図２ｂ）
【００２７】
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
【００２８】
（５）．ｘｙ軸テーブルステージ３をｘ軸左方向に走査させ、変位センサ４でｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
【００２９】
ｘｙ軸テーブルステージ３を距離ｄづつ移動させて変位センサ４下方に位置させる移動は、治具７の滑走体８ｂを距離ｄだけｘ軸左方向に移動させて行ってもよい。
【００３０】
この（５）工程の被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）の測定は、上記（２）工程前に行っても良いし、上記（２）工程前に行ってこの真直度の最初の距離ｄの真直度（μｗｄ−μｗ０）を利用し、上記（３）工程の後に、被測定物の上から前記姿勢表示物体を取り外し、ｘｙ軸テーブルステージ３をｘ軸左方向に走査させ、変位センサ４でｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物がｄだけ移動されている状態からｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ＋ｄ）を測定し、前記前記被測定物の０からｄ距離までの真直度（μｗｄ−μｗ０）にこの真直度ｆｗ（ｘｉ＋ｄ）を合体させてもよい。
【００３１】
後者の場合、次の（６）工程で演算される最初にｄだけ被測定物や姿勢表示物体を移動させることにより生じる誤差ｅ（ｘｉ）＝ｅ（ｘｄ）−ｅ（ｘ０）を差し引いた真直度ｆ’ｗ（ｘ０＋ｄ）は、
ｆ’ｗ（ｘ０＋ｄ）＝（μｗｄ−μｗ０）−｛（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）｝
と演算される。
【００３２】
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は、前記恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭの合算した和を演算する。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
【００３３】
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
【００３４】
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示板に映し出す、または紙に印刷する。
【００３５】
なお、実験で用いた被測定物のｘ軸方向の長さは、１，５００ｍｍ、姿勢表示物体２の一対の鏡間の距離ｄは１００ｍｍであったので、被測定物をｄ距離づつ移動させた回数（ｎ）は１５回である。また、被測定物の真直度測定時の工場建屋内に設置された数値制御平面研削装置のワークテーブル３近傍の環境は、温度が２５±３℃、相対湿度５５％であった。
【００３６】
校正された被測定物のｘ軸方向の真直度を図５ａに示す。図５ａより真直度の最大高さは３．８４μｍと読み取れる。図５ａに示される真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）より、前記（５）工程で測定された被測定物の真直度ｆｗ（ｘｉ）を差し引いた値は、表面測定装置の運動誤差ｅ（ｘｉ）に相当する。この運動誤差ｅ（ｘｉ）を図５ｂに示す。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の姿勢表示物体１個を利用して測定された被測定物の真直度を校正する方法は、長尺の被測定物を距離ｄずつ移動して固定位置の変位センサにより被測定物の真直度を測定するので、短い短い寸法の姿勢表示物体を用いて長い被測定物の真直度の校正をすることができる。また、変位センサおよび姿勢表示物体を被測定物の正面側に取り付けて測定すれば被測定物のｘｚ−表面の真直度も測定・校正することができる。さらに、ｘｙ軸テーブルステージをｙ軸方向にずらし、被測定物のｘ軸方向の真直度を測定・校正した真直度を合成し、合成した新直度を表示すれば、被測定物のｘｙ−表面の面形状を図示することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 表面形状測定装置
２ 姿勢表示物体
３ ｘｙ軸テーブルステージ
４ 変位センサ
５ パソコン（数値制御装置）
５ａ パソコン表示画面
７ 治具
８ 治具移動機構
８ａ 案内レール
８ｂ 滑走体（治具のベース）
１０ 水準器
ｗ 被測定物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、直定規、変位センサ（角度センサも含む）、ｘｙ軸テーブルステージ、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、ｘｙ軸テーブルステージ上に載置された被測定物（加工ワーク）表面形状を変位センサで測定し、その測定値を校正する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の加工ワーク面の形状測定装置は、通常、加工ワークを恒温室（２３．５℃、相対湿度６５％）内に持ち込み、表面形状測定装置の変位センサを用いて加工ワークの２点間の傾斜（高さの差）μ(x＋ｄ)−μ（ｘ）を測定し、その傾きをｘｙテーブルステージ搭載の加工ワークを固定位置の変位センサ下面に走査させて連続した加工ワークの長さ方向の真直度ｆｗ’（ｘ）＝Σ｛μ(xｉ＋１＋ｄ)−μ（ｘｉ）｝を表示板や紙上に表示するものである。
【０００３】
上記加工ワークの恒温室内での真直度や表面形状の測定を、工作機械のワークテーブル上で行うことも提案されている。この際、ワークテーブルはｘｙ軸テーブルステージと見做される。
【０００４】
例えば、特開２００７−３２７７５４号公報（特許文献１）は、測定範囲、感度、分解能も同種の２つの非接触型静電容量型変位計Ａ，Ｂを用い、標準直定規に対してレバー式自律校正法で校正された変位計Ａ，Ｂの両方をピッチ距離ｐ間離して工作機械の工具頭に変位計Ａ，Ｂの列がワークテーブルの長手方向に向くよう距離ｐ離して支持し、次の工程を経て被加工物の真直度を測定する方法を提案する。
１）ワークテーブルおよび変位計Ａ，Ｂの相対的な移動により前記ワークテーブル上に固定された標準直定規表面と各変位計Ａ，Ｂプロ−ブ間の距離ＳA(Xi)，ＳB(Xi＋ｐ)を検出し、メモリーで記録する。
２）演算部で両者の差｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝を演算し、被加工物の基準面と非接触型静電容量型変位計Ａのプローブ電極間の距離をZ0A、被加工物の基準面と非接触型静電容量型変位計Ｂのプローブ電極間の距離Z0Bと仮定したときの距離Z0Bと距離Z0Aの差（Z0B−Z0A）として数値制御装置の記憶部（メモリー）に記憶する。
３）前記変位計Ａ，Ｂを用いて前記ワークテーブル上の被加工物表面と各変位計Ａ，Ｂのプローブ間の距離ｍ1(Xi)およびｍ2(Xi＋ｐ)を検出し、メモリーする。
４）これら検出値の差m2ｄ(Xi)＝〔ｍ2(Xi＋ｐ)−ｍ1(Xi)〕を演算し、メモリーする。
５）m2ｄ(Xi)/ｐを求める式に｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝を代入する演算を行い、このm2ｄ(Xi)/ｐを被加工物表面の高さ変位函数f(X)の微分値df(X)/dXとして近似させ、次式で表される微分値を検出されていった各値よりこの導関数を積分していくとともに、メモリーに記録する。
df(X)/dX≒〔ｆ(Xi＋ｐ)−ｆ(Xi)〕/ｐ＋｛ＳB(Xi＋ｐ)−ＳA(Xi)｝/ｐ
６）前式の導関数を積分した変位函数f(X)を、変位計Ａにより計測された被加工物表面の真直度変位グラフとして出力するか、そのf(X)値の最大ピ−ク値を被加工物の真直度Ｓａとして出力する。
また、上記真直度Ｓａのデータ値を記憶する数値制御平面研削機械を用い、左右方向に移動可能なワークテーブル上に載置されたワークを、前後方向に移動可能なツールテーブルに搭載された砥石頭を用い、被加工物と砥石頭との相対的な動きにより砥石頭の砥石軸に回転自在に備えられた砥石車によりワーク表面を平面研削する方法であって、
予め、請求項１の工程６）で出力されたｆ(Xi)の値と、工程１）で検出された変位計ＡのＳA(Xi)および工程３）で検出されたｍ1(Xi)の値より走査運動誤差Ez(Xi)を次式で演算し、この走査運動誤差Ez(Xi)をメモリーし、
Ez(Xi)＝ｍ1(Xi)−ｆ(Xi)＋ＳA(Xi)
ワークテーブル座標位置Xi位置でワークを研削加工する際、ワークの平面研削加工時の砥石車の上下方向移動距離をEz(Xi)の昇降移動補正を成しながら平面研削加工を行うことを特徴とする、ワークの平面研削方法も提案する。
【０００５】
特許弟４，４５２，６５１号明細書（特許文献２）は、第１被測定物（直定規）と第２被測定物（加工ワーク）とを平行に配置し、前記第１被測定物の表面を逐次３点法により検出可能に３個の第１変位検出手段を配置し、前記第２被測定物を、間にするように位置させた一対の第２変位検出手段と、前記３個の第１変位検出手段のうち特定の第１変位検出手段とを直線上に配置し、
逐次３点法により、第１被測定物と前記３個の第１変位検出手段を相対移動させて、該第１変位検出手段の検出出力に基づき、逐次３点法による前記第１被測定物の表面形状を演算し、
前記第２被測定物を反転する前及び反転した後のそれぞれにおいて、第１及び第２被測定物と、前記一対の第２変位検出手段、及び前記特定の第１変位検出手段を相対移動させて、前記一対の第２変位検出手段と、該特定の第１変位検出手段の検出出力に基づいて、反転法による前記第１被測定物の表面形状を演算し、
前記逐次３点法及び前記反転法による前記第１被測定物の表面形状の演算結果に基づいて零点誤差補償量を算出し、該零点誤差補償量により、逐次３点法による零点誤差補正を行うことを特徴とする逐次３点法における零点誤差補正方法を提案する。
【０００６】
上記特許文献２記載の零点誤差補正方法は、ワークの長さが１．５ｍを越える長尺状ワークの面形状測定を行うことができないので、特開２０１０−１８１１９５号公報（特許文献３）は、３つのプローブを保持するホルダと、前記３つのプローブの検出感度軸方向が水平面に含まれるとともに互いに反対方向となる２つの姿勢、及び前記水平面と直交する鉛直方向に向ける姿勢が少なくとも取り得るように前記ホルダを回転自在に支持する姿勢可変機構と、幅又は溝を有して、前記幅又は前記溝の幅の長さ方向の変化（以下、両者を含めて幅真直形状という）が予め校正されて校正値が得られた基準幅直定規と、前記基準幅直定規が着脱自在に設けられ、又は前記基準幅直定規が形成され、前記３つのプローブによる逐次３点法で測定走査できる姿勢で被測定物を載せる支持手段と、前記姿勢可変機構と前記基準幅直定規を備えた前記支持手段の少なくともいずれかを水平面に含まれる第１方向に移動する第１移動手段と、前記姿勢可変機構と前記支持手段の少なくともいずれかを水平面内に含まれるとともに前記第１方向と直交する第２方向に移動する第２移動手段と、を備え、
前記基準幅直定規を前記３つのプローブの配列方向を走査方向にして、前記第１移動手段及び第２移動手段のうち、少なくとも第１移動手段の駆動により前記走査方向に走査測定することで得られる幅真直形状と前記基準幅直定規の校正値を比較することで前記３つのプローブの零点調整誤差を算出し、前記被測定物の断面形状を逐次３点法で測定して、前記零点調整誤差に基づいて校正することを特徴とする形状測定装置を提案する。
【０００７】
また、特開２００９−０３１１７０号公報（特許文献４）は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ1，Ａ2，Ａ3）間の距離を測定する変位センサ（Ａ1，Ａ2，Ａ3）と、変位センサ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を提案する。
【０００８】
さらに、特開２００９−０８５８３３号公報（特許文献５）は、加工ワークの被測定面に対してそれぞれ当接する、間隔が既知の平行な直線状の２つの凸部を有する少なくとも１つの姿勢表示物体と、前記姿勢表示物体の姿勢を空間に固定された基準（ターゲットである平面鏡）に関して変位を検出する少なくとも１つの姿勢読取部とを備え、前記被測定面の局所的な高さと、傾斜あるいは局所的な傾斜の差分の少なくとも１つを測定するワークの表面形状測定装置を用い、測定ステップを図６ａ、図６ｂに示すように、姿勢表示物体ＯＢＪを被測定面ＰＬにｘ軸方向に間隔Lxで置いた状態で、ステージの表面である被測定面ＰＬを図で左方に移動させて、２つの姿勢表示物体ＯＢＪのｘ方向の傾斜を二つの角度センサＡ，Ｂで同時に読み取り、これら読み取り値より姿勢表示物体ＣＯＢＪを水平面に置いたときのこの２箇所の傾斜表示値（校正値）と、間隔Lxにある２箇所のターゲットＴＧの校正値を校正して加工ワーク表面の真直度を計算し、表示画面に映し出す方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２７７５４号公報
【特許文献２】特許弟４，４５２，６５１号明細書
【特許文献３】特開２０１０−１８１１９５号公報
【特許文献４】特開２００９−０３１１７０号公報
【特許文献５】特開２００９−０８５８３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１、２、３および特許文献４記載の校正方法はワ−クが２．５ｍ以上の長尺状物であるときは特別注文の直定規を使用する必要があり利用できない。特許文献５が段落０００４において記載するように、ＪＩＳ Ａ級の直定規の１ｍ長さもので６μｍ、４ｍ長のもので１８μｍまでしか真直度は保証されないと記載している。よって、変位センサで測定された真直度は誤差分ｅ（ｘｉ）を校正する必要がある。
【００１１】
前記特許文献５記載の角度センサ２個および同質、同寸法の姿勢表示物体ＯＢＪを複数用い、これら姿勢表示物体ＯＢＪを相互の姿勢表示値の違いを予め校正した上で被測定物（加工ワーク）面上に置いて被測定物面の面形状を局所的な傾斜と高さの集まりとして表示画面に表示する方法は、同質、同寸法の姿勢表示物体ＯＢＪを複数入手できるか、危惧がある。また、複数の姿勢表示物体ＯＢＪをワークテーブル上の被測定物上に直線上に並べるのに熟練を要する。
【００１２】
本発明は、直定規の代わりに上記距離ｄを置いて鏡（ターゲット）を２個載せた姿勢表示物体ＯＢＪ１個を用い、形状測定装置のｘｙ軸テーブルステージ上に固定された加工ワークの真直度ｆｗ（ｘ）を測定し、この真直度ｆｗ（ｘ）の値から姿勢表示物体ＯＢＪを用いることにより生じる誤差ｅ（ｘ）を差し引く校正
｛ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）｝＝ｆｗ’（ｘｉ）
を行い、この真直度ｆｗ’（ｘｉ）を恒温室で測定される加工ワークの真直度ｆ’（ｘｉ）に極めて近い値の真直度を表示板に表示または紙に印刷する方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１は、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、変位センサ、距離ｄ離間して設けた一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を上面両端に備える姿勢表示物体、ｘｙ軸テーブルステージ、および、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、次の工程を経て加工ワークの真直度ｆｗ（ｘｉ）の測定、その測定された真直度値から姿勢表示物体を用いることによる誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引いた（校正した）値を、被測定物（加工ワーク）の真直度ｆｗ’（ｘｉ）として表示する校正方法を提供するものである。
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この姿勢表示物体の傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を算出する。
（２）．前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上面に前記姿勢表示物体を搭載し、変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定し、
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物を距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
（５）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に走査させ、変位センサでｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆｗ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は、前記（１）工程の恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと前記（４）工程で被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭを合算した値である。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示画面に映し出す、または紙に印刷する。
【発明の効果】
【００１４】
長尺の被測定物を距離ｄ一回ずらして変位センサにより被測定物上に載置した姿勢表示物体の一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きを測定し、これを校正値として利用するので、短い幅の姿勢表示物体１個を用いて測定された被測定物の真直度の校正を行うことができる。
【００１５】
さらに、変位センサおよび姿勢表示物体を被測定物の正面側に取り付けて測定すれば被測定物のｘｚ−表面の真直度も測定・校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は恒温室内で一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を備える姿勢表示物体の２点の傾斜値を測定している正面図である。
【図２】図２はｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上に搭載された姿勢表示物体の一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きを変位センサで測定しているフロー図で、図２ａは鏡（Ｍ１）の高さを、図２ｂは（Ｍ２）の高さを測定している正面図である。
【図３】図３は表面形状測定装置のｘ軸左方向に走査されるｘｙ軸テーブルステージ上に載置された被測定物の上面を固定位置にある変位センサで真直度を測定していくステップを示す正面図である。図３ａは、ｘｙ軸テーブルステージを移動しないで変位センサにより最初の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｂはｘｙ軸テーブルステージを距離ｄだけ移動して変位センサにより２回目の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｃはｘｙ軸テーブルステージをさらに距離ｄだけ移動して変位センサにより３回目の被測定物の変位高さを測定している状態を、図３ｄはｘｙ軸テーブルステージを最初の位置から距離９ｄだけ移動して変位センサにより１０回目の被測定物の変位高さを測定している状態を示す。
【図４】図４は表面形状測定装置の一部を省略して示した斜視図である。
【図５】図５ａは被測定物の校正された真直度曲線を表示した図、図５ｂは校正された誤差を表示した図である。
【図６】図６はｘｙ軸テーブルステージ上で上面中央に鏡１個を備えるｘ軸方向長さＬｘの姿勢表示物体を被測定物上に３個ｘ軸方向に並べ、被測定物をｘ軸左方向に長さＬｘずつ移動させて２個の変位センサで２つの鏡の姿勢を同時に測定するステップ図である。（公知）
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１において、恒温室内で２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）を長さｄ離間して搭載する姿勢表示物体２はｘｙ軸テーブルステージ上３に載せられ、その中央に水準器１０を載せ、姿勢表示物体の傾斜角ｃｏｓθを測定する。よって、姿勢表示物体の傾斜（αＭ2−αＭ1 ）は、
αＭ2−αＭ1 ＝ｄ・ｔａｎθ
として演算できる。水準器１０によっては角度θと共に傾斜（αＭ2−αＭ1 ）を表示する水準器もある。
【００１８】
上記姿勢表示物体の傾斜角の測定は、水準器１０に替えてオートコリメータでも測定できるし、長さｄ離間して平行に設置した同種・同質の変位センサ（Ａ１，Ａ２）を用い姿勢表示物体の２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）の変位差（μＡ2−μＡ1）＝（αＭ2−αＭ1 ）を測定してもよい。
【００１９】
変位センサ、表示器、ｘｙ軸テーブルステージ、数値制御装置のセットされたものは、株式会社交洋製作所より高感度マイクロ角度センサ“ＫＭＡ−２０”（商品名）が、株式会社キーエンスより“ＣＭＯＳ レーザアプリセンサＩＬ”（商品名）が、オムロン株式会社よりＣＭＯＳレーザタイプ変位センサ“ＺＳ−Ｌスマートセンサ”（商品名）、小野測器株式会社より“静電容量式非接触変位計ＶＴ” （商品名）が入手できる。
【００２０】
図２および図４において、１は表面形状測定装置、２は姿勢表示物体、３はワークテーブル（ｘｙ軸テーブルステージ）で数値制御平面研削装置のワークテーブルが利用される。４は変位センサでこの変位センサ４は砥石カバーの前面にホルダを用いて固定されている。この変位センサ４は表示器付きアンプ４ｂに連結されており、このアンプ４ｂはパソコン５の数値制御装置に連結されている。真直度の個々の表示および真直度表示線はこのパソコンの表示画面５ａに映し出すことができる。また、プリンターを利用して紙に印刷することもできる。パソコン５の数値制御装置は、入力部、記憶部、記録部、演算部、指令部、出力部を備える。
【００２１】
本発明の被測定物の真直度を測定する実験では、２つの鏡（Ｍ１，Ｍ２）の離間長さ（ｄ）が１００ｍｍの姿勢表示物体２を使用した。ｗは被測定物（加工ワーク）でワークテーブル３上に直接、あるいは治具７を用いて固定される。実験では長さ１５００ｍｍの加工ワークを用いた。図２および図４では治具７は案内レール８ａ上をｘ軸方向に移動可能な滑走体（治具のベース）８ｂの上面に固定されている。よって、治具移動機構８の滑走体８ｂを距離ｄだけ案内レール８ａ上でｘ軸左方向に移動させることにより治具７に固定された被測定物ｗをワークテーブル３に対して距離ｄだけｘ軸左方向に移動させることができる。
【００２２】
図２、図３および図４において、ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、および、ｚ軸−リニアスケールは図示されておらず、数値制御平面研削装置に備えられたｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、および、ｚ軸−リニアスケールを利用した。
【００２３】
図２または図４に示す表面測定装置１を用い、加工ワーク（被測定物）表面の真直度を測定し、この真直度から誤差ｅ（ｘｉ）を取り除く校正は、次の工程を経て行われる。
【００２４】
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体２の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を数値制御装置の記録部に送信する。
【００２５】
（２）．ｘｙ軸テーブルステージ３上に搭載された被測定物ｗの上面に前記姿勢表示物体２を搭載し、変位センサ４により前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定する。（図２ａ）
【００２６】
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ３上で被測定物ｗを距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサ４により前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。（図２ｂ）
【００２７】
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
【００２８】
（５）．ｘｙ軸テーブルステージ３をｘ軸左方向に走査させ、変位センサ４でｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
【００２９】
ｘｙ軸テーブルステージ３を距離ｄづつ移動させて変位センサ４下方に位置させる移動は、治具７の滑走体８ｂを距離ｄだけｘ軸左方向に移動させて行ってもよい。
【００３０】
この（５）工程の被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）の測定は、上記（２）工程前に行っても良いし、上記（２）工程前に行ってこの真直度の最初の距離ｄの真直度（μｗｄ−μｗ０）を利用し、上記（３）工程の後に、被測定物の上から前記姿勢表示物体を取り外し、ｘｙ軸テーブルステージ３をｘ軸左方向に走査させ、変位センサ４でｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物がｄだけ移動されている状態からｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ＋ｄ）を測定し、前記前記被測定物の０からｄ距離までの真直度（μｗｄ−μｗ０）にこの真直度ｆｗ（ｘｉ＋ｄ）を合体させてもよい。
【００３１】
後者の場合、次の（６）工程で演算される最初にｄだけ被測定物や姿勢表示物体を移動させることにより生じる誤差ｅ（ｘｉ）＝ｅ（ｘｄ）−ｅ（ｘ０）を差し引いた真直度ｆ’ｗ（ｘ０＋ｄ）は、
ｆ’ｗ（ｘ０＋ｄ）＝（μｗｄ−μｗ０）−｛（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）｝
と演算される。
【００３２】
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は、前記恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭの合算した和を演算する。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
【００３３】
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
【００３４】
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示板に映し出す、または紙に印刷する。
【００３５】
なお、実験で用いた被測定物のｘ軸方向の長さは、１，５００ｍｍ、姿勢表示物体２の一対の鏡間の距離ｄは１００ｍｍであったので、被測定物をｄ距離づつ移動させた回数（ｎ）は１５回である。また、被測定物の真直度測定時の工場建屋内に設置された数値制御平面研削装置のワークテーブル３近傍の環境は、温度が２５±３℃、相対湿度５５％であった。
【００３６】
校正された被測定物のｘ軸方向の真直度を図５ａに示す。図５ａより真直度の最大高さは３．８４μｍと読み取れる。図５ａに示される真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）より、前記（５）工程で測定された被測定物の真直度ｆｗ（ｘｉ）を差し引いた値は、表面測定装置の運動誤差ｅ（ｘｉ）に相当する。この運動誤差ｅ（ｘｉ）を図５ｂに示す。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の姿勢表示物体１個を利用して測定された被測定物の真直度を校正する方法は、長尺の被測定物を距離ｄずつ移動して固定位置の変位センサにより被測定物の真直度を測定するので、短い短い寸法の姿勢表示物体を用いて長い被測定物の真直度の校正をすることができる。また、変位センサおよび姿勢表示物体を被測定物の正面側に取り付けて測定すれば被測定物のｘｚ−表面の真直度も測定・校正することができる。さらに、ｘｙ軸テーブルステージをｙ軸方向にずらし、被測定物のｘ軸方向の真直度を測定・校正した真直度を合成し、合成した新直度を表示すれば、被測定物のｘｙ−表面の面形状を図示することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１ 表面形状測定装置
２ 姿勢表示物体
３ ｘｙ軸テーブルステージ
４ 変位センサ
５ パソコン（数値制御装置）
５ａ パソコン表示画面
７ 治具
８ 治具移動機構
８ａ 案内レール
８ｂ 滑走体（治具のベース）
１０ 水準器
ｗ 被測定物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、変位センサ、距離ｄ離間して設けた一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を上面両端に備える姿勢表示物体、ｘｙ軸テーブルステージ、および、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、次の工程を経て加工ワークの真直度ｆ（ｘｉ）の測定、その測定された真直度値から姿勢表示物体を用いることによる誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引いた（校正した）値を、被測定物（加工ワーク）の真直度ｆ’（ｘｉ）として表示する校正方法。
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を算出する。
（２）．前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上面に前記姿勢表示物体を搭載し、変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定する。
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物を距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
（５）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に走査させ、変位センサでｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は前記（１）工程で恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと前記（４）工程で演算された被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭを合算する。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示板に映し出す、または紙に印刷する。
【請求項１】
ｘ軸−リニアスケール、ｙ軸−リニアスケール、ｚ軸−リニアスケール、変位センサ、距離ｄ離間して設けた一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）を上面両端に備える姿勢表示物体、ｘｙ軸テーブルステージ、および、数値制御装置を備える加工ワーク面の形状測定装置を用い、次の工程を経て加工ワークの真直度ｆ（ｘｉ）の測定、その測定された真直度値から姿勢表示物体を用いることによる誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引いた（校正した）値を、被測定物（加工ワーク）の真直度ｆ’（ｘｉ）として表示する校正方法。
（１）．恒温室内で前記姿勢表示物体の傾斜μＭ＝（μＭ2−μＭ1）
μＭ1＝αＭ1＋φ
μＡ2＝αＭ2＋φ
μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1
を測定し、この傾斜の値 μＭ＝μＭ2−μＭ1＝αＭ2−αＭ1 を算出する。
（２）．前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物の上面に前記姿勢表示物体を搭載し、変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ1＝αｗＭ1＋φを測定する。
（３）.ついで、前記ｘｙ軸テーブルステージ上で被測定物を距離ｄだけｘ軸左方向に移動し、前記変位センサにより前記姿勢表示物体上の鏡（Ｍ１）の位置μｗＭ２＝αｗＭ２＋φを測定する。
（４）．被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭは、μｗＭ ＝μｗＭ２−μｗＭ1と演算される。
（５）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に走査させ、変位センサでｘｙ軸テーブルステージ上の前記被測定物のｘ軸方向真直度ｆｗ（ｘｉ）を測定する。
ｆｗ（ｘｉ）＝ｆ’（ｘｉ）＋ｆｅｅ（ｘｉ）
（６）．ｘｙ軸テーブルステージをｘ軸左方向に移動させて被測定物の真直度を変位センサにより測定する校正すべき誤差ｅ（ｘｉ）は前記（１）工程で恒温室内で測定した姿勢表示物体の傾斜μＭと前記（４）工程で演算された被測定物の上に前記姿勢表示物体を載せて変位センサで測定した距離ｄ離間した一対の鏡（Ｍ１，Ｍ２）の傾きμｗＭを合算する。
ｅ（ｘｉ）＝μＭ＋μｗＭ＝（αＭ2−αＭ1）＋（μｗＭ２−μｗＭ1）
（７）．前記（５）工程で測定した真直度ｆｗ（ｘｉ）の値より前記（６）工程で得た誤差ｆｅｅ（ｘｉ）を差し引く校正を行う。
ｆ’ｗ（ｘｉ）＝ｆｗ（ｘｉ）−ｆｅｅ（ｘｉ）
（８）．上記（７）工程で演算した真直度ｆ’ｗ（ｘｉ）を表示板に映し出す、または紙に印刷する。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８３２７５（Ｐ２０１２−８３２７５Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１０５４（Ｐ２０１０−２３１０５４）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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