(57)【要約】【課題】位相差法の欠点を解消でき、かつ、既存の装置を改良することなく信頼性の高い測定データが得られる測定機の回転精度補正方法を提供する。【解決手段】回転機構（回転テーブル３）を有する測定機１の回転精度補正方法であって、測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置１４の形状データが値付けされたマスターワークＭＷを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器７によって測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、前記測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、前記ワーク測定データから前記回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機構を有する測定機の回転精度補正方法であって、
前記測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置での形状データが高精度測定装置で値付けされたマスターワークを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器によって測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、
前記測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、
前記ワーク測定データから前記回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程とを備えることを特徴とする測定機の回転精度補正方法。
【請求項２】
回転機構を有する測定機の回転精度補正方法であって、
前記測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置での形状データが高精度測定装置で値付けされたマスターワークを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器によって測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、
この回転精度データ算出工程で求められた回転精度データを保存する回転精度データ保存工程と、
前記測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、
このワーク測定データ算出工程で求められたワーク測定データを保存するワーク測定データ保存工程と、
前記各保存工程で保存された前記ワーク測定データおよび回転精度データを読み出し、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程とを備えることを特徴とする測定機の回転精度補正方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の測定機の回転精度補正方法において、
前記回転精度データ算出工程では、上面に半球状のマスターワークを有する円柱状の台座と、この台座またはマスターワークに一部が露出した状態で埋め込まれた原点設定用の基準球とを備えた測定用治具を用い、前記基準球の頂点に測定機の検出器を位置させて測定原点を設定したのち、検出器をマスターワークのデータ採取位置に位置させるとともに、回転機構によってマスターワークを回転させながらマスターワークを測定することを特徴とする測定機の回転精度補正方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された測定機の回転精度補正方法によって回転機構の補正を行うことを特徴とする測定機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定機の回転精度補正方法および測定機に関する。たとえば、真円度測定機など、回転機構を有する測定機において、回転機構の回転精度を補正する測定機の回転精度補正方法および測定機に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、真円度測定機など、回転機構をガイド（基準）として備えた測定機において、ワークを測定した際、その測定データは、ワークの形状データと回転機構の機械的精度（回転精度）が含まれたものであるから、真のワーク形状を抽出するためには、回転機構の回転精度を測定データから分離、除去する必要がある。
【０００３】
従来、回転機構の回転精度を測定データから分離、除去する方法として、
（１）表面が滑らかな球状のマスターワーク、たとえば、半球状のマスターワーク（基準半球）を測定し、その測定データを回転精度としてワーク測定データから分離、除去する方法、
（２）基準半球を回転テーブルに対して一定ピッチずつ位相をずらしながら測定を行う位相差法、
などが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の（１）および（２）の方法では、次のような課題がある。
（１）の測定法では、基準半球の形状誤差の存在などがあることから、信頼性が低い。
（２）の位相差法では、基準半球を回転テーブルに対して一定ピッチずつずらしながら測定を行う必要があり、位相を正確にずらすには特殊な治具や熟練の技術が必要なうえ、ずらし量の分割数が多くなればなるほど測定工数もかかる。
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来の測定法、とくに位相差法の欠点を解消できるとともに、既存の装置などを改良することなく、信頼性の高い測定データが得られる測定機の回転精度補正方法および測定機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明の測定機の回転精度補正方法は、上記目的を達成するため、次の構成を採用する。
請求項１に記載の測定機の回転精度補正方法は、回転機構を有する測定機の回転精度補正方法であって、前記測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置での形状データが高精度測定装置で値付けされたマスターワークを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器によって測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、前記測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、前記ワーク測定データから前記回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、回転精度データ算出工程において、測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置での形状データが値付けされたマスターワークを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器によって測定し、そのマスターワーク測定データから値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める。また、ワーク測定データ算出工程において、測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求める。ワーク形状演算工程においては、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求める。
従って、回転精度データ算出工程においては、位相差法のように、マスターワークを回転機構に対して一定ピッチずつ、ずらす必要もないから、位相差法の欠点、つまり、熟練や工数を要するという欠点を解消できる。また、ワーク測定データに対して処理する手法であるため、測定機に対して特別な細工を行うことなく、信頼性の高い測定データを得ることができる。更に、回転精度データの算出や、ワーク測定データに対する回転精度データの補正処理については、測定機とは独立したアプリケーションで行うことができるから、たとえば、マスターワーク測定データの平均化処理（同位置を同測定条件で繰り返し測定して得られた複数のマスターワーク測定データからその平均値を求める処理）などのデータ処理を施すことにより、電気的ノイズや測定環境による測定データのバラツキを低減し、より高精度な補正を実現できる。
【０００８】
請求項２に記載の測定機の回転精度補正方法は、回転機構を有する測定機の回転精度補正方法であって、前記測定機の回転機構を使って予めデータ採取位置での形状データが高精度測定装置で値付けされたマスターワークを回転させながら、そのマスターワークのデータ採取位置の形状を検出器によって測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、この回転精度データ算出工程で求められた回転精度データを保存する回転精度データ保存工程と、前記測定機の回転機構を使ってワークを回転させながら、そのワークの形状を検出器によって測定し、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、このワーク測定データ算出工程で求められたワーク測定データを保存するワーク測定データ保存工程と、前記各保存工程で保存された前記ワーク測定データおよび回転精度データを読み出し、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、請求項１に対して、回転精度データを保存する回転精度データ保存工程と、ワーク測定データを保存するワーク測定データ保存工程とが付加されているから、これらの回転精度データおよびワーク測定データを別々の時点で取得、保存しておき、任意時（必要時）に、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めることも可能である。
【００１０】
請求項３に記載の測定機の回転精度補正方法は、請求項１または請求項２に記載の測定機の回転精度補正方法において、前記回転精度データ算出工程では、上面に半球状のマスターワークを有する円柱状の台座と、この台座またはマスターワークに一部が露出した状態で埋め込まれた原点設定用の基準球とを備えた測定用治具を用い、前記基準球の頂点に測定機の検出器を位置させて測定原点を設定したのち、検出器をマスターワークのデータ採取位置に位置させるとともに、回転機構によってマスターワークを回転させながらマスターワークを測定することを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、上面に半球状のマスターワークを有する台座および原点設定用の基準球を備えた測定用治具を用い、まず、原点設定用の基準球に測定機の検出器を位置させて測定原点を設定したのち、検出器をマスターワークのデータ採取位置に位置させるとともに、回転機構によってマスターワークを回転させながらマスターワークを測定するようにしたので、マスターワークのデータ採取位置に検出器を正確に位置させることができるため、マスターワークの測定を高精度に行うことができる。
【００１２】
請求項４に記載の測定機は請求項１から請求項３のいずれかに記載された測定機の回転精度補正方法によって回転機構の補正を行うことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、真円度測定機の回転精度補正方法に適用した例である。
図１は本実施形態の真円度測定機１を示している。同真円度測定機１は、ベース２と、このベース２の上面一側（左側）寄りに垂直な軸（Ｚ軸）を中心として回転可能に配置された回転テーブル３と、前記ベース２の上面他側（右側）寄りにＺ軸と平行に配置されたコラム４と、このコラム４に沿って上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたスライダ５と、このスライダ５に前記コラム４に対して直交する方向（Ｘ軸方向）へ進退可能に設けられたアーム６と、このアーム６の先端にＹ軸方向へ位置調整可能に取り付けられ先端に測定子７Ａを有する検出器７とから構成されている。
【００１４】
前記回転テーブル３の上には、図示省略のワークが載置されるようになっているとともに、測定用治具１１を介してマスターワークＭＷが載置されるようになっている。
測定用治具１１は、上面１３にマスターワークＭＷを有する短円柱状の台座１２と、この台座１２の周面に半分が露出した状態で埋設された基準球１５とを備えている。台座１２の外径とマスターワークＭＷとは同心に配置されている。マスターワークＭＷは、半球形状に形成され、予め決めたデータ採取位置１４、ここでは、直径が略最大径付近の外周上の形状データが別の高精度測定装置によって測定され、値付けされている。
【００１５】
なお、回転テーブル３の回転角度データ、スライダ５の高さ位置（Ｚ軸方向の位置データ）、アーム６の進退量（Ｘ軸方向の位置データ）、検出器７の調整量（Ｙ軸方向の位置データ）などは、図示省略の検出手段によって検出できるようになっている。
また、回転テーブル３およびこれを回転駆動させる駆動機構（図示省略）によって、ワークまたはマスターワークＭＷをＺ軸を中心として回転させる回転機構（ガイド）が構成されている。
【００１６】
図２は真円度測定機１からの測定データを取り込んで処理するデータ処理装置２１を示している。同データ処理装置２１は、制御装置２２と、記憶装置２３と、表示装置２４とから構成されている。
制御装置２２は、予め記憶された処理プログラムに従って、図３〜図５に示す各工程（処理）を実行する機能を備える。つまり、真円度測定機１において、予めデータ採取位置１４での形状データが値付けされたマスターワークＭＷのデータ採取位置１４の形状が測定されたとき、そのマスターワーク測定データを取り込み、このマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求める回転精度データ算出工程と、この回転精度データ算出工程で求められた回転精度データを保存する回転精度データ保存工程（図３参照）と、真円度測定機１において、ワークが測定されたとき、そのワーク測定データを求めるワーク測定データ算出工程と、このワーク測定データ算出工程で求められたワーク測定データを保存するワーク測定データ保存工程（図４参照）と、保存された前記ワーク測定データおよび回転精度データを読み出し、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めるワーク形状演算工程（図５参照）とを実行する機能を備える。
【００１７】
次に、本実施形態の測定方法を説明する。
（回転精度データ算出工程および回転精度データ保存工程）
真円度測定機１を使って、予め決めたデータ採取位置１４での形状データが値付けされた半球状のマスターワークＭＷのデータ採取位置１４の形状を測定し、そのマスターワーク測定データから前記値付けされた形状データを差し引いて回転機構の回転精度データを求めたのち、その回転精度データを保存する。
具体的には、図３に示すように、ステップ（ＳＴ）１において、まず、マスターワークＭＷを測定する。即ち、図６（Ａ）に示すように、マスターワークＭＷを有する測定用治具１１を回転テーブル３上に載置し、基準球１５と回転テーブル３の０°が一致するようにしながら、回転テーブル３の軸心と台座１２の外径とが同心になるように調整する。こののち、検出器７の測定子７Ａを基準球１５に接触させ、測定子７Ａが上下および前後とも基準球１５の頂点を捕らえるように、検出器７の位置を調整したのち、高さカウンタ（Ｚ軸方向の位置検出器）を「０」にセットする。
ついで、図６（Ｂ）に示すように、検出器７の測定子７ＡをマスターワークＭＷのデータ採取位置１４に接触、位置決めし、この状態において、回転テーブル３を回転させて真円度測定を行う。すると、マスターワークＭＷの形状と回転テーブル３の回転精度によって検出器７の測定子７Ａが変位するから、その変位量が各軸方向の位置データとともにデータ処理装置２１の制御装置２２に送られる。制御装置２２は、スライダ５の高さ（Ｚ軸方向位置）、アーム６の進退量（Ｘ軸方向位置）、検出器７の調整量（Ｙ軸方向位置）および測定子７Ａの変位量から、マスターワークＭＷのデータ採取位置１４の形状を算出し、そのマスターワーク測定データを記憶装置２３に書き込む。
【００１８】
次に、ＳＴ２において、マスターワーク測定データから予め値付けされた形状データを差し引いて、回転精度データを求める。この際、マスターワークＭＷのデータ採取位置１４の形状データについては、別の高精度測定装置によって計測され、予め、記憶装置２３に格納されている。従って、記憶装置２３からマスターワーク測定データとマスターワークＭＷの値付けされた形状データとを読み出し、マスターワーク測定データから形状データを差し引いて、回転精度データを求める。
次に、ＳＴ３において、求めた回転精度データを記憶装置２３に保存する。
【００１９】
（ワーク測定データ算出工程およびワーク測定データ保存工程）
真円度測定機１を使って、ワークＷを測定し、そのワーク測定データを求めたのち、そのワーク測定データを保存する。
具体的には、図４に示すように、ＳＴ１１において、まず、ワークＷを測定する。ワークＷを回転テーブル３上に垂直に立てて載置したのち、検出器７の測定子７ＡをワークＷの測定面に接触させて、測定を行う（図７参照）。この場合、真円度や、円筒度などの測定を行う。
次に、ＳＴ１２において、ワーク測定データを保存する。つまり、ＳＴ１１において測定されたワーク測定データがデータ処理装置２１へ送られてくるので、そのワーク測定データを記憶装置２３に保存する。
【００２０】
（ワーク形状演算工程）
各保存工程で保存されたワーク測定データおよび回転精度データを読み出し、ワーク測定データから回転度精度データを差し引いて、ワークの真値データを求める。
具体的には、図５に示すように、ＳＴ２１において、記憶装置２３からワーク測定データを読み出す。
次に、ＳＴ２２において、記憶装置２３から回転精度データを読み出す。
次に、ＳＴ２３において、読み出したワーク測定データから回転精度データを差し引いて、ワークの真値データを求める。
次に、ＳＴ２４において、求めたワークの真値データを記憶装置２３に保存する。つまり、記憶装置２３には、ワーク測定データ対して、回転機構の回転精度が補正処理されたワークの真値データが保存されるから、信頼性の高い測定データを得ることができる。
【００２１】
以上述べた実施形態によれば、回転精度データ算出工程において、真円度測定機１を使って、予めデータ採取位置１４の形状データが値付けされたマスターワークＭＷを測定し、そのマスターワーク測定データから値付けされた形状データを差し引いて真円度測定機１の回転機構の回転精度データを求め、これとは別に、ワーク測定データ算出工程において、真円度測定機１を使って、ワークＷを測定し、そのワーク測定データを求め、これらの工程のあと、ワーク形状演算工程において、ワーク測定データから回転度精度データを差し引いて、ワークの真値データを求める。
【００２２】
従って、回転精度データ算出工程においては、マスターワークＭＷを回転テーブル３に対して一定ピッチずつ、ずらす必要もないから、位相差法の欠点、つまり、熟練や工数を要するという欠点を解消できる。また、ワーク測定データに対して処理する手法であるため、測定機に対して特別な細工を行うことなく、信頼性の高い測定データを得ることができる。更に、回転精度データの算出や、ワーク測定データに対する回転精度データの補正処理については、測定機とは独立したアプリケーションで行うことができるから、たとえば、マスターワーク測定データの平均化処理（同位置を同測定条件で繰り返し測定して得られた複数のマスターワーク測定データからその平均値を求める処理）などのデータ処理を施すことにより、電気的ノイズや測定環境による測定データのバラツキを低減し、より高精度な補正を実現できる。
【００２３】
さらに、回転精度データおよびワーク測定データをそれぞれ別々に記憶装置２３に保存するようにしたから、これらの回転精度データおよびワーク測定データを別々の時点で取得、保存しておき、必要時に、ワーク測定データから回転精度データを差し引いてワークの真値データを求めることができる。
【００２４】
また、半球上のマスターワークＭＷを有する台座１２および原点設定用の基準球１５を備えた測定用治具１１を用いて、マスターワークＭＷを測定するようにしたので、常に、予め決めたマスターワークＭＷのデータ採取位置１４の軌跡を測定することができる。つまり、測定用治具１１の基準球１５に検出器７の測定子７Ａを接触させて高さ方向の原点を設定できるから、それを基準にデータ採取位置１４まで検出器７を正確に移動して、測定子７ＡをマスターワークＭＷのデータ採取位置１４に接触、位置決めできる。従って、常に、予め決めたマスターワークＭＷのデータ採取位置１４の軌跡を測定することができる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、回転テーブル３の上にマスターワークＭＷを有する測定用治具１１を載置し、この状態でマスターワークＭＷを測定するようにしたが、測定用治具１１を用いることなく、回転テーブル３の上に直接、マスターワークＭＷを載置して測定するようにしてもよい。
【００２６】
また、前述した実施形態において、回転精度データ算出工程とワーク測定データ算出工程とは、どちらを先に行ってもよい。たとえば、先にワークＷを測定してワーク測定データを求めて保存しておき、後で、マスターワークＭＷを測定して回転精度データを求め、任意時に、ワーク測定データを回転精度データで補正するようにしてもよい。
また、ワーク測定データに対して、回転精度データを補正した補正結果（ワークの真値データ）をワーク測定データとは別ファイルとして保存する場合に限らず、ワーク測定データに対して、回転精度データを補正した補正結果（ワークの真値データ）をワーク測定データとして置き換えて保存してもよい。
【００２７】
また、前述した測定用治具１１では、台座１２に原点設定用の基準球１５を埋設したが、これに限らず、マスターワークＭＷに基準球を埋設するようにしても同様な効果が期待できる。
また、上述した実施形態は、真円度測定機について説明したが、これに限らず、回転機構を有する測定機一般に本発明は適用できる。
【００２８】
更に、本発明は、次のような測定機の回転精度の経年変化の補正に応用することもできる。
一般に、マスターワークとして使用可能な半球基準（マスターワーク）は高価なため、測定機の校正用としてわざわざ備えておくことは、一般ユーザには困難である。
【００２９】
そこで、最初の１回のみは本実施形態で示すマスターワークによって回転精度データ（これを回転精度データ１とする）を作成し、その直後に、一般に入手容易な半球基準（精度任意で値付けは不要：準マスターワーク）を用意し、これを測定してワーク測定データ（これをワーク測定データ１とする）を求め、これから回転精度データ１を差し引いて、この半球基準（準マスターワーク）の真値データを求めて記憶装置２３に記憶しておく。つまり、
（ワーク測定データ１）−（回転精度データ１）＝真値データ
を求めて記憶装置２３に記憶しておく。
次に、一定期間（通常１年程度）経過後、前記半球基準（準マスターワーク）を再度測定し、このワーク測定データ（これをワーク測定データ２とする）から前記真値データを差し引いて、新たな回転精度データ（これを回転精度データ２とする）を求める。つまり、
（ワーク測定データ２）−（真値データ）＝回転精度データ２
を求める。
このようにして求められた回転精度データ２を記憶装置２３に記憶しておき、次回校正時点までの回転精度データとして使用する。
【００３０】
このような方法によれば、高精度な半球基準を使用したマスターワークの測定は、最初の１回のみでよく、その後は安価な半球基準（準マスターワーク）によって、高精度な回転精度データを随時得ることができるから、測定機の定期回転精度校正を安価に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、たとえば、真円度測定機など、回転機構を有する測定機に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す真円度測定機の斜視図である。
【図２】同上実施形態のデータ処理装置を示すブロック図である。
【図３】同上実施形態における、回転精度データ算出工程および回転精度データ保存工程を示すフローチャートである。
【図４】同上実施形態における、ワーク測定データ算出工程およびワーク測定データ保存工程を示すフローチャートである。
【図５】同上実施形態における、ワーク形状演算工程を示すフローチャートである。
【図６】回転精度データ算出工程におけるマスターワークと検出器の測定子との関係を示す図である。
【図７】ワーク測定データ算出工程におけるにおけるワークと検出器の測定子との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    真円度測定機
３    回転テーブル（回転機構）
７    検出器
１１  測定用治具
１２  台座
１３  ワーク載置面
１５  基準球
ＭＷ  マスターワーク
Ｗ    ワーク
【図１】
2006284602.tif 000003
【図２】
2006284602.tif 000004
【図３】
2006284602.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006284602.tif 000008
【図７】
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