(57)【要約】【課題】部品の形状を示す断面曲線、またはＸＹＺステージの移動曲線を挟む最小間隔の平行２直線の間隔、すなわち最小領域法による真直度を得ることと、高い信頼性をもつ真直度再現精度測定値を得る。【解決手段】部品の断面曲線またはＸＹＺステージの移動曲線から算出した回帰直線に平行な２直線で断面曲線または移動曲線を挟んでこの平行２直線の間隔を算出し、次に回帰直線に対してわずかに傾斜を変えた平行２直線で断面曲線または移動曲線を挟んでこの平行２直線の間隔を算出し、その間隔どうしを比較することを繰り返して平行２直線の最小間隔を求める。また繰り返し真直度測定して得た各データの回帰直線に対する各測定点の変位の再現精度を真直度再現精度として算出する。【選択図】　　　　図１
2004144646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物のＹ方向変位を検出するＹ変位センサと、このＹ変位センサまたは被測定物をＹ方向に直角なＸ方向に真直移動させるＸ移動機構と、このＸ移動機構のＸ移動した位置を検出するＸ位置センサと、Ｘ位置データとＹ変位データとを得て演算を行うコンピュータを具備し、Ｘ位置に対するＹ変位データをＸＹ座標上で（ｘｊ，ｙｊ）ｊ＝１〜ｎと表示したとき、Ｙ変位データの基準直線の式を前記コンピュータで
【数１】
2004144646.tif 000008
として算出し、次に変位データｙｊからこの基準直線までの変位量ｓｊを
【数２】
2004144646.tif 000009
として算出し、次にｓｊの最大値をｓｍａｘ　最小値をｓｍｉｎとしたとき、最大変位量ｓを
【数３】
2004144646.tif 000010
として算出し、次に式（１）におけるａの値を
【数４】
2004144646.tif 000011
の範囲で選択して式（２）及び（３）により最大変位量ｓを算出することを繰り返し、次にａ毎に算出したｓの値の中で最小値を真直度として表示することを特徴とする真直度測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置で基準直線を変位データ曲線の両端を結ぶ直線とすることを特徴とする真直度測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置でｘ位置に対するｙ変位データの取得を複数回行って、各取得データ毎の変位データを
【数５】
2004144646.tif 000012
として算出し、次に各取得データ毎の同ｘ方向位置のＹｊデータを比較して、Ｙｊの差の最大値を再現精度として真直度の再現精度を表示することを特徴とする真直度測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置で、式（５）によって算出したＹｊデータを比較して、Ｙｊのばらつきの最大値を再現精度として真直度の再現精度を表示することを特徴とする真直度測定装置。
【請求項５】
請求項３、および４記載の装置で、式（５）によって算出したＹｊデータをＸＹ２次元座標上に重ねてグラフ表示し、かつＹｊの差が最大値、またはＹｊのばらつきが最大値となるｘｊの位置をグラフ表示し、かつ真直度の再現精度として表示することを特徴とする真直度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、精密部品の形状の真直度やＸＹＺステージの移動の真直度を測定する真直度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真直度はＪＩＳＢ０６２１に規定されており、精密部品の形状精度や、精密測定装置、工作機械のＸＹＺステージの移動精度を表す重要な項目で、その定義は部品の形状を示す断面曲線またはＸＹＺステージの移動曲線を任意の平行２直線で挟んだとき、平行２直線の間隔を最小とする平行２直線の最小間隔を真直度とする、いわゆる最小領域法で規格化されている。これに対して従来の真直度を測定する装置は、断面曲線や移動曲線の両端を結ぶ直線を基準にして、これに平行で、かつ断面曲線や移動曲線に接する直線で挟んだ平行２直線の間隔で真直度を評価するか、単に真直度データカーブをプロッターに出力して、断面曲線や移動曲線を紙に描かせ、これを挟む最小間隔と思われる平行２直線を人が描いて、この間隔を真直度として測定していた。
【０００３】
従来の断面曲線、移動曲線の両端を結ぶ直線に平行な直線を基準にして、これに平行な直線で断面曲線や移動曲線を挟んだときの平行２直線の間隔を求める方法は、ＪＩＳＢ０６２１に規定する真直度と一致しないという欠点があり、また断面曲線や移動曲線を挟む最小間隔と思われる平行２直線を人が描いて、この間隔を真直度とするもう一つの方法は、目視による誤差や人為的な誤差が入りこみ、客観的な測定ができない問題があった。
【０００４】
さらにＸＹＺステージ移動の真直度は、各軸ステージの真直誤差が、他の軸の位置決め誤差になるため、真直度の繰り返し再現精度が重要であるが、従来装置では真直度の繰り返し再現精度の測定をする場合に、移動曲線の両端を結ぶ直線を基準として、この基準線に対する各測定点の再現精度を測定するため、両端部のデータの影響が大きく出て、正確な測定ができないという欠点もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の問題は、部品の形状を示す断面曲線、またはＸＹＺステージの移動曲線を挟む最小間隔の平行２直線が得られない点と、真直度の繰り返し再現精度測定の正しい基準が得られないという点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、部品の形状を示す断面曲線またはＸＹＺステージの移動曲線から、回帰直線を算出し、回帰直線に平行な２直線で断面曲線または移動曲線を挟んでこの平行２直線の間隔を算出し、次に回帰直線に対してわずかに傾斜を変えた平行２直線で断面曲線または移動曲線を挟んでこの平行２直線の間隔を算出し、この間隔どうしを比較することを繰り返して、平行２直線の最小間隔即ち真直度を求める。またＸＹＺステージの移動曲線から回帰直線を算出し、この回帰直線に対する各測定点の変位から再現精度測定値を算出する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では被測定物の変位を検出する変位センサと、この変位センサまたは被測定物を変位センサの変位検出方向と直角な方向に移動させる移動機構と、この移動機構の移動する位置を検出する位置センサと、この位置センサと変位センサのデータを処理するコンピュータを具備し、このコンピュータによって真直度および真直度再現性を算出するように構成している。
【０００８】
【実施例】
図１に本発明装置の１実施例の構成を示す。１は被測定物であるＸステージ、２は送りねじ、３はモータ、４はドライバ、５はコントローラ、６はコンピュータ、７は微小変位計、８はＡ／Ｄ変換器、９はリニアスケール、１０はカウンタ、１１はディスプレイモニタ、１２はストレートマスタである。ストレートマスタ１２は微小変位計７に対向する面が高い真直度で加工されており、Ｘステージ１の移動するＸ方向に平行に取り付けられている。
【０００９】
この動作はＸステージ１が、コンピュータ６の指令により、ドライバ４、モータ３、送りねじ２を介してコントローラ５に制御されてＸ方向に送られると、リニアスケール９は移動した位置を検出し、カウンタ１０を介して位置データをコンピュータ６へ送る。Ｘステージ１の移動に伴って微小変位計７は、ストレートマスタ１２のＹ方向変位、すなわちＸステージ１のＹ方向のブレを検出して、その変位データをＡ／Ｄ変換器８を介してコンピュータ６へ送る。コンピュータ６へ送られたＸＹの位置データをＸＹ座標上で（ｘｊ，ｙｊ）ｊ＝１〜ｎとして表示すると図２のような、Ｘステージ１の移動軌跡を示す変位データ曲線が得られる。真直度はこの変位データ曲線を任意の平行２直線で挟んだとき、この平行２直線間の間隔を最小とする平行２直線の、間隔Ｓで定義される。間隔Ｓを最小とする平行２直線は、例えば図２の２０か２１かは直ちには分からない。そこで先ずコンピュータ６によって変位データ曲線の回帰直線を式（１）で算出する。
【数１】
2004144646.tif 000003
次に回帰直線に対するＹ変位ｓｊを式（２）で算出する。
【数２】
2004144646.tif 000004
次に図３の２３に示される最大変位ｓを式（３）で算出する。
【数３】
2004144646.tif 000005
次に図４に示すような回帰直線からわずかに傾斜を変えた仮の基準直線からのＹ変位の最大値２４をコンピュータ６で算出し、先に求めた２３と比較する。これを繰り返して最小となる平行２直線の間隔Ｓを算出するとこれがＸステージ１の真直度である。仮の基準直線の傾斜ａの変化する範囲は、Ｘステージ１の移動範囲をｘｍａｘ―ｘｍｉｎＹ方向変位をｙｍａｘ―ｙｍｉｎとすれば式（４）の範囲内となるので、コンピュータ６でこの範囲で傾斜ａを変えた仮の基準線を算出し、さらに上述のように繰り返し計算して真直度Ｓを算出する。
【数４】
2004144646.tif 000006
このように仮の基準直線に対して傾斜を変えて、平行２直線の間隔を計算、比較することを繰り課して真直度を算出すれば、総当り試行錯誤的に計算するため、基準線が例えば変位データ曲線の両端を結ぶ直線のように、厳密さを欠いても正しい真直度を算出することが可能である。
【００１０】
次に真直度の再現精度を測定するときは、真直度測定と同様にＸステージ１をＸ方向に送り、Ｘステージ１のＸ位置データとＹ方向変位データとをコンピュータ６に取り込み、コンピュータ６でＸステージ１の回帰直線に対するｙ変位を式（５）に従って算出する事を繰り返し行い、次に取り込んだ回毎のｘ方向同位置のＹｊデータを比較して、Ｙｊの差の最大値を真直度の再現精度として計算する。この結果は図５のようにディスプレイモニタ１１で表示する。
【数５】
2004144646.tif 000007
【００１１】
真直度の再現精度としてはＹｊの標準偏差などのばらつきで計算表示しても良い。また真直度及びその再現精度として、Ｘステージの移動精度測定例について述べたが、部品形状の真直度測定にも適用できる。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の真直度測定装置は、断面曲線またはＸＹＺステージの移動曲線を挟む平行２直線の間隔を最小とする平行２直線の最小間隔、すなわち最小領域法に基づく真直度を算出、表示することができる。またデータを人為的に操作することがないため測定値に個人誤差が入り込まず、迅速、正確な真直度を得ることができる。真直度の再現性測定では回帰直線を基準とするため、基準直線が安定で信頼性の高い測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真直度測定装置の構成を示した説明図である。（実施例１）
【図２】Ｘステージの移動軌跡を示した説明図である。
【図３】ＸステージのＹ方向最大変位を求めるための説明図である。
【図４】仮基準線からＸステージのＹ方向変位を求めるための説明図である。
【図５】真直度再現精度測定結果表示例の説明図である。
【符号の説明】
１　　Ｘステージ
２　　送りねじ
５　　コントローラ
６　　コンピュータ
７　　微小変位計
９　　リニアスケール
１１　ディスプレイモニタ
１２　ストレートマスタ
【図１】
2004144646.tif 000013
【図２】
2004144646.tif 000014
【図３】
2004144646.tif 000015
【図４】
2004144646.tif 000016
【図５】
2004144646.tif 000017