(57)【要約】【課題】回転テーブルの回転角度位置やその回転中心軸に沿った方向の変位を、容易且つ高精度に計測することができる計測装置などを提供する。【解決手段】計測装置２は、回転テーブル８３上に固定される基台１０と、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材３６，３７を備え、一方の部材にスケールが設けられるとともに他方の部材に読取器が設けられ、第１の部材３６が基台１０上に固設される回転角度位置検出器３５と、回転角度位置検出器３５の第２の部材３７に係合して第２の部材３７の回転を制止する一方、基台１０及び回転角度位置検出器３５の上下方向の移動はこれを許容する制止機構５５と、中心軸が回転テーブル８３の上面と直交するように且つ内部に回転角度位置検出器３５が収納された状態で、基台１０上に立設された環状の被検出部材４９とを備える。【選択図】          図１
2004205288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブル上に固定される基台と、
前記基台上に立設された被検出部材と、
前記被検出部材上面の鉛直方向の位置を検出する鉛直位置検出器とを備えてなることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられるとともに他方の部材に読取器が設けられ、前記第１の部材が前記基台上に固設される回転角度位置検出器と、
前記回転角度位置検出器の第２の部材に係合して該第２の部材の回転を制止する一方、前記基台及び回転角度位置検出器の上下方向の移動はこれを許容する制止手段とを更に備えてなり、
前記被検出部材は、その中心軸が前記回転テーブルの上面と直交するように前記基台上に立設された環状の部材から構成され、且つ前記回転角度位置検出器が前記被検出部材内に収納された状態でその前記第１の部材が前記基台上に固設されてなることを特徴とする請求項１記載の計測装置。
【請求項３】
前記回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記基台上にこれと相対回転可能に載置される回転台と、
前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸、並びに前記回転中心軸及び第１軸の双方に直交する第２軸に沿って、前記回転台に対し相対移動自在に設けられた移動体と、
前記回転台上に配設され、前記移動体の前記第１軸及び第２軸に沿った方向の移動を案内する案内機構と、
前記回転台と移動体との間の前記第１軸方向及び第２軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器とを更に備えてなり、
前記制止手段は、前記移動体に係合して、少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記移動体の移動を制止する一方、前記基台，回転角度位置検出器，回転台及び移動体からなる構造体の上下方向の移動はこれを許容するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の計測装置。
【請求項４】
前記基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、
前記第１軸及び第２軸方向における前記基台の位置を調整する位置調整手段とを備えてなることを特徴とする請求項３記載の計測装置。
【請求項５】
前記位置調整手段が、
前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記基台を移動させる駆動機構と、
前記軸方向位置検出器により検出された前記第１軸及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えてなることを特徴とする請求項４記載の計測装置。
【請求項６】
回転テーブルと、該回転テーブルを回転させる回転駆動機構とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの動的精度を解析する装置であって、
前記請求項１記載の計測装置と、
前記鉛直位置検出器によって検出された検出値を基に、前記回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えてなることを特徴とする精度解析装置。
【請求項７】
回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、該回転駆動機構の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転精度及び動的精度を解析する装置であって、
前記請求項２乃至５記載のいずれかの計測装置と、
前記制御装置から指令される回転角度位置と、前記回転角度位置検出器によって検出された前記回転テーブルの実回転角度位置と、前記鉛直位置検出器によって検出された検出値とを基に、前記回転テーブルの回転精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えてなることを特徴とする精度解析装置。
【請求項８】
回転テーブルと、該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、前記回転駆動機構によって実行制御された回転角度位置を検出する回転角度位置検出器と、該回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転駆動機構をフィードバック制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転動作精度及び動的精度を解析する装置であって、
前記請求項２乃至５記載のいずれかの計測装置と、
前記工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記計測装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記鉛直位置検出器によって検出された検出値とを基に、前記回転テーブルの回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えてなることを特徴とする精度解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転テーブルの回転角度位置やその回転中心軸に沿った方向の変位を計測する計測装置、並びに当該計測装置を備え、前記回転テーブルの回転精度，回転動作精度及びその回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する精度解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
例えば、工作機械の分野では、水平な載置面を適宜備え、この載置面と直交する回転中心軸回りに所定の回転角（回転角度位置）で割り出し可能となった回転テーブルが使用されており、かかる回転テーブルの割り出し精度や回転中心軸に沿った方向の動的精度は、加工精度に直接影響するため、製造時の他、使用に当たり必要に応じて適宜計測されている。
【０００３】
尚、回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の動的精度とは、回転テーブルがその回転中心軸回りに回転したときに生じる当該回転中心軸に沿った方向（鉛直方向）における載置面の変位に関するものであり、この変位は、回転テーブルが回転する際にその回転中心軸が振れる場合や、回転テーブルの載置面と回転中心軸との直角度が悪く、当該載置面が水平に対して傾いている場合などに生じる。
【０００４】
そして、従来、かかる回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の精度や割り出し精度などを総合的に計測することができる装置はなく、以下に簡単に説明するように、これらをそれぞれ別の装置を用いて個々に計測していた。
【０００５】
まず、回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の精度については、例えば、水準器などを用い、回転テーブル上面の水平面に対する傾きとして計測されていた。しかしながら、この水準器を用いた計測は静的なものであり、しかも、回転テーブル載置面が水平面から傾いている場合に限られ、回転中心軸が振れている場合にはこれを検出することができなかった。
【０００６】
一方、前記割り出し精度は、オートコリメータを用いて計測されているが、この場合、使用可能な反射鏡の数に制限があり、一般に３０度毎の割り出し精度しか計測することができない。このため、任意の回転角度について測定可能な、ロータリエンコーダを用いた計測が試みられている。
【０００７】
このロータリエンコーダには、光学式，磁気式，接触式，静電容量式など各種のものがあるが、その共通した構造として、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の２つの部材を有し、一方の部材にスケールが設けられるとともに、他方の部材に読取器が設けられた構造を備えており、例えば、第１の部材を回転テーブル載置面に固定し、第２の部材を非回転にした状態で、前記読取器によってスケールの位置を検出することで、前記２部材間の相対的な回転角度位置が検出され、回転テーブルの割り出し精度が計測される。
【０００８】
ところで、前記スケールと読取器との相対的な位置関係は、前記２部材間の相対的な回転角度位置を検出する上で極めて重要であり、両者の位置関係が当初設定された状態からずれると、正確な回転角度位置を検出することができない。したがって、かかるロータリエンコーダを用いて前記回転テーブルの割り出し精度を計測するためには、ロータリエンコーダを構成する前記２部材の回転中心軸と、回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させる必要がある。
【０００９】
ところが、従来、ロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを簡単に心合わせすることが可能な装置はなく、このため、例えば、回転テーブル上のロータリエンコーダ外周面に接触式のインジケータを接触させた状態で回転テーブルを回転させ、かかるインジケータによってロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸との間の相対的な変位を測定し、測定された変位がゼロとなるように、手作業によって回転テーブル上のロータリエンコーダの位置を調整するといった手法を採る他はなかった。
【００１０】
しかしながら、手作業によりロータリエンコーダの回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを心合わせしたのでは、当該作業が煩雑で、しかも熟練を要するため、極めて非効率である。
【００１１】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、回転テーブルの回転角度位置やその回転中心軸に沿った方向の変位を、容易且つ高精度に計測することができる計測装置、並びに回転テーブルの回転精度，回転動作精度及びその回転中心軸に沿った方向の動的精度を、容易且つ高精度に解析することができる精度解析装置の提供をその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記目的を達成するための本発明は、回転テーブル上に固定される基台と、前記基台上に立設された被検出部材と、前記被検出部材上面の鉛直方向の位置を検出する鉛直位置検出器とを備えた計測装置に係る。
【００１３】
この発明によれば、回転テーブルをその回転中心軸回りに回転させると、これに固定された基台及び被検出部材が回転テーブルとともに回転し、前記被検出部材上面の鉛直方向の位置が、前記鉛直位置検出器によって随時検出される。
【００１４】
一般に、前記回転テーブルは、水平な載置面（上面）を備え、この載置面と直交する回転中心軸回りに回転するように構成されている。このため、回転テーブルが回転する際に前記回転中心軸が振れる場合や、回転テーブルの載置面と回転中心軸との直角度が悪く当該載置面が水平に対して傾いている場合には、回転テーブルの回転に伴い、回転テーブルの回転方向所定角度位置における前記載置面の鉛直方向の位置が随時変位し、回転テーブル上の基台に立設された被検出部材上面の、前記角度位置における鉛直方向の位置も随時変位する。
【００１５】
本発明に係る計測装置では、前記被検出部材上面の鉛直方向の位置を、鉛直位置検出器によって随時検出するようにしているので、前記回転中心軸が振れている場合や、回転テーブルの載置面と回転中心軸との直角度が悪い場合に生じる前記被検出部材上面の変位を検出することができ、かかる変位を検出することにより、前記回転中心軸の振れ精度や、回転テーブルと回転中心軸との直角度に関する精度を評価することができる。
【００１６】
また、本発明に係る計測装置は、上記構成に加えて、予め設定された回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１及び第２の部材を備え、一方の部材にスケールが設けられるとともに他方の部材に読取器が設けられ、前記第１の部材が前記基台上に固設される回転角度位置検出器と、前記回転角度位置検出器の第２の部材に係合して該第２の部材の回転を制止する一方、前記基台及び回転角度位置検出器の上下方向の移動はこれを許容する制止手段とを更に備えてなり、
前記被検出部材が、その中心軸が前記回転テーブルの上面と直交するように前記基台上に立設された環状の部材から構成され、且つ前記回転角度位置検出器が前記被検出部材内に収納された状態でその前記第１の部材が前記基台上に固設された計測装置に係る。
【００１７】
この計測装置では、まず、回転角度位置検出器の第１の部材が固設された基台を、回転角度位置検出器の回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とが一致するように前記回転テーブル上に固定した後、当該回転テーブルを所定回転角度位置に割り出す。回転角度位置検出器の第２の部材は制止手段によりその回転が制止されているため、回転テーブルの回転に伴い前記第１の部材と第２の部材とが相対的に回転する。そして、かかる第１の部材と第２の部材との相対回転により、回転テーブルの回転角度位置が検出され、かかる検出によって当該回転テーブルの回転精度が評価される。
【００１８】
尚、上述したように、回転中心軸が振れている場合や、回転テーブル載置面と回転中心軸との直角度が悪い場合には、回転テーブルが上下に変位するため、これによって、回転テーブル上に設けられた基台及や回転角度位置検出器も上下方向に変位することになるが、前記制止手段は基台及び回転角度位置検出器の上下方向への移動を許容するように設けられているので、かかる制止手段の作用によって、前記第１の部材の回転が阻害されることはない。
【００１９】
このように、この計測装置によれば、前記回転中心軸の振れ精度や、回転テーブルと回転中心軸との直角度に関する精度の他、回転テーブルの回転精度についても評価することができる。
【００２０】
ところで、前記回転角度位置検出器の回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とは、これを正確に一致させなければ、回転テーブルの正確な回転角度位置を検出することができない。
【００２１】
そこで、前記計測装置は、これを以下のように構成すると良い。即ち、前記計測装置は、上記構成に加えて、前記回転角度位置検出器の第２の部材が固設された状態で、該第２の部材及び前記第１の部材を介して前記基台上にこれと相対回転可能に載置される回転台と、前記回転テーブルの回転中心軸と直交する第１軸、並びに前記回転中心軸及び第１軸の双方に直交する第２軸に沿って、前記回転台に対し相対移動自在に設けられた移動体と、前記回転台上に配設され、前記移動体の前記第１軸及び第２軸に沿った方向の移動を案内する案内機構と、前記回転台と移動体との間の前記第１軸方向及び第２軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器とを備え、前記制止手段は、前記移動体に係合して、少なくとも前記回転テーブルの回転中心軸と直交する平面内における前記移動体の移動を制止する一方、前記基台，回転角度位置検出器，回転台及び移動体からなる構造体の上下方向の移動はこれを許容するように構成される。
【００２２】
この計測装置によれば、前記基台を回転テーブル上に載置して、当該回転テーブル上に固定した後、前記制止手段によって移動体の移動を制止させた状態で、回転テーブルをその回転中心軸回りに回転させると、基台及びこれに固設された回転角度位置検出器の第１の部材が回転テーブルとともにその回転中心軸回りに回転する一方、回転角度位置検出器の第２の部材，回転台及び移動体は、前記制止手段の制止作用によって非回転の状態に維持される。
【００２３】
そして、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とが心ずれしている場合には、基台及び回転角度位置検出器の第１の部材と、回転台及び回転角度位置検出器の第２の部材とが、第１の部材と第２の部材との間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。
【００２４】
上記旋回移動が起こると、第１軸及び第２軸に沿った各方向に相対移動自在に設けられた回転台と移動体との間で当該第１軸及び第２軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、回転台が案内機構により案内されて第１軸及び第２軸に沿った方向にそれぞれ移動し、かかる回転台の第１軸及び第２軸に沿った移動によって、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、移動体が制止された状態で、基台及び回転台が回転テーブルの回転中心軸回りに旋回移動する。そして、回転台が第１軸及び第２軸に沿って移動すると、その位置が軸方向位置検出器によって検出される。
【００２５】
この回転台の第１軸及び第２軸に沿った移動は、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量に応じたものであり、かかる回転台の移動量から、第１軸及び第２軸に沿った方向における、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を算出することができる。即ち、回転テーブルを１回転させたときの、第１軸及び第２軸に沿った各方向における回転台位置の最大値と最小値との差をとり、これを１／２することで、各方向における心ずれ量（位置ずれ量）が算出される。
【００２６】
このように、この計測装置によれば、これを回転テーブル上に適宜設置した後、回転テーブルを回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができる。そして、検出された心ずれ量を基に前記計測装置の位置を適宜調整することで、回転角度位置検出器の回転中心軸と回転テーブルの回転中心軸とを正確に一致させる心合わせを行うことができる。
【００２７】
また、本発明に係る計測装置は、上記構成に加えて、前記基台を、前記第１軸及び第２軸に沿って移動可能に前記回転テーブル上に取り付ける取付手段と、前記第１軸及び第２軸方向における前記基台の位置を調整する位置調整手段とを備えて構成される。
【００２８】
このようにすれば、上記のようにして算出された回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸との間の心ずれ量を基に、位置調整手段によって、基台を、算出された心ずれ量を打ち消すように、第１軸及び第２軸に沿って移動させることで、正確に回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを心合わせすることができる。
【００２９】
尚、前記位置調整手段は、前記第１軸及び第２軸に沿った各方向に前記基台を移動させる駆動機構と、前記軸方向位置検出器により検出された前記第１軸及び第２軸方向における検出位置を基に、前記駆動機構の作動を制御して前記基台を前記各方向に移動させる制御部とを備えた構成とすることができる。この位置調整手段によると、制御部により駆動制御される駆動機構によって、基台を、前記算出心ずれ量を打ち消すように、自動的に第１軸及び第２軸に沿って移動させることができ、このようにすることで、回転テーブルの回転中心軸と回転角度位置検出器の回転中心軸とを、自動的に、しかも正確に心合わせすることができる。
【００３０】
そして、上記計測装置は、以下のような精度解析装置に組み込まれていても良い。即ち、この精度解析装置は、回転テーブルと、当該回転テーブルを回転させる回転駆動機構とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの動的精度を解析する装置であって、前記計測装置と、前記鉛直位置検出器によって検出された検出値を基に、前記回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えて構成される。
【００３１】
この精度解析装置によれば、鉛直位置検出器によって検出された検出値を基に、前記回転テーブルの回転中心軸に沿った方向の動的精度が解析手段によって解析される。尚、この動的精度とは、回転テーブルがその回転中心軸回りに回転したときに生じる当該回転中心軸に沿った方向（鉛直方向）における回転テーブル上面の変位に関するものである。
【００３２】
また、前記精度解析装置は、回転テーブルと、当該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、当該回転駆動機構の作動を制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転精度及び動的精度を解析する装置であって、前記計測装置と、前記制御装置から指令される回転角度位置と、前記回転角度位置検出器によって検出された前記回転テーブルの実回転角度位置と、前記鉛直位置検出器によって検出された検出値とを基に、前記回転テーブルの回転精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えて構成されていても良い。
【００３３】
この精度解析装置によれば、解析手段により、上述した動的精度に加え、制御装置からの指令回転角度位置と、回転テーブル上に設置された回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転精度（割り出し精度）が更に解析される、即ち、指令値に対する応答精度が解析される。
【００３４】
また、更に、前記精度解析装置は、回転テーブルと、当該回転テーブルを回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構と、前記回転駆動機構によって実行制御された回転角度位置を検出する回転角度位置検出器と、当該回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置を基に、前記回転駆動機構をフィードバック制御する制御装置とを備えた工作機械の、前記回転テーブルの回転動作精度及び動的精度を解析する装置であって、前記計測装置と、前記工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記計測装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、前記鉛直位置検出器によって検出された検出値とを基に、前記回転テーブルの回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析手段とを備えて構成されていても良い。
【００３５】
この精度解析装置によれば、解析手段により、上述した動的精度に加え、工作機械の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置と、計測装置の回転角度位置検出器によって検出された回転角度位置とを基に、回転テーブルの回転動作精度が更に解析される。
【００３６】
前記回転駆動機構を構成する部材は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる部材から構成される。したがって、回転テーブルを駆動する際に内部の駆動系に弾性変形を生じて、系に入力される値と系から出力される値とに差を生じることがある。また、前記回転駆動機構の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって前記回転駆動機構が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。
【００３７】
この精度解析装置によれば、工作機械の回転角度位置検出器によって検出される実行制御後の回転角度位置（系への入力値）と、計測装置の回転角度位置検出器によって検出される回転テーブルの実際の回転角度位置（系からの出力値）とを比較，解析するようにしており、これにより、回転テーブルの回転動作精度、即ち、上述したロストモーションなどの動作誤差を解析することができる。斯くして、このようにして解析された動作誤差量を基にこれに応じた補正を行うことで、当該回転テーブルの回転精度（割り出し精度）を高めることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図及び断面図で示した正面図であり、図２は、本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【００３９】
図１及び図２に示すように、本例の精度解析装置１は、工作機械８０の回転テーブル８３上に載置される計測装置２と、この計測装置２によって検出された検出値などを基に、前記回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度），回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析する解析装置３とを備えて構成される。
【００４０】
尚、本例の工作機械８０は、ベッド（図示せず）と、ベッド（図示せず）上に載置されたコラム（図示せず）と、コラム（図示せず）に支持され、Ｙ軸方向に移動可能となった主軸頭８１と、主軸頭８１によって軸中心に回転自在に支持される主軸８２と、ベッド（図示せず）上に載置され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となった回転テーブル８３と、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに回転させて所定の回転角度位置に割り出す回転駆動機構８６と、回転駆動機構８６によって実行制御される回転角度位置を検出するロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）９１と、ロータリエンコーダ９１からフィードバックされる回転角度位置に基づいて回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５などから構成されている。
【００４１】
前記回転テーブル８３は、前記回転中心軸回りに回転可能に設けられた回転基台８４と、この回転基台８４上に載置，固定されて当該回転基台８４とともに回転するパレット８５とからなり、回転基台８４は前記回転駆動機構８６によって駆動される。また、前記パレット８５はその上面が水平になるように配設され、前記回転中心軸はこれと直交するように設定されている。
【００４２】
前記回転駆動機構８６は、回転基台８４の回転軸（図示せず）に設けられたウォームホイール８７と、ウォームホイール８７と噛合するウォーム８９と、ウォーム８９を軸中心に回転させるサーボモータ９０などからなり、前記ロータリエンコーダ９１はこのサーボモータ９０に付設され、その回転角度位置を検出することにより、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置を間接的に検出する。
【００４３】
尚、ロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３及び制御装置９５の双方に送信されるようになっている。
【００４４】
前記計測装置２は、下面に固設された取付板１１を介して工作機械８０のパレット８５上に載置される基台１０と、パレット８５上における取付板１１の位置を調整する位置調整機構２０と、前記基台１０の上面に配設されるロータリエンコーダ（回転角度位置検出器）３５と、ロータリエンコーダ３５を介して前記基台１０上に設けられる回転台４１と、回転台４１上に設けられ、回転テーブル８３の回転中心軸と直交するＸ軸（第１軸）、並びに前記回転中心軸及びＸ軸の双方に直交するＺ軸（第２軸）に沿った方向の移動を案内するクロスガイド（案内機構）４４と、クロスガイド４４によって前記Ｘ軸及びＺ軸に沿った方向に移動自在に支持される移動体４８と、回転台４１と移動体４８との間のＸ軸方向及びＺ軸方向における相対的な位置関係を検出する軸方向位置検出器５０と、Ｘ軸及びＺ軸によって形成される平面内における移動体４８の移動を制止する一方、取付板１１，基台１０，ロータリエンコーダ３５，回転台４１，移動体４８及び被検出部材４９などからなる構造体の上下方向の移動を許容する制止機構５５と、基台１０上に立設された環状の被検出部材４９と、被検出部材４９上面の鉛直方向の位置を検出する鉛直位置検出器６０とを備える。
【００４５】
前記取付板１１は、パレット８５上に配設されたクランプ装置１２によって当該パレット８５上に固定される一方、アンクランプ状態では、前記Ｘ軸及びＺ軸方向に移動可能となっており、当該パレット８５とともに回転テーブル８３の回転中心軸回りに一体的に回転する。
【００４６】
前記ロータリエンコーダ３５は、所定の回転中心軸回りに相対回転可能に設けられた第１部材３６と第２部材３７とからなり、第２部材３７にスケールが設けられ、第１部材３６に読取器が設けられた構造を備えている。
【００４７】
前記基台１０は、その中央部が上方に突出した形状をしており、この突出部１０ａの上面に前記第１部材３６が固設されている。前記回転台４１は、内部が中空に形成された円筒状の支持部材４２と、この支持部材４２の上端面に設けられた載置板４３とから構成され、支持部材４２内の底面に前記第２部材３７が固設されている。また、回転台４１は、その支持部材４２の下部内周面と前記突出部１０ａ外周面との間に設けられた軸受４０を介して、前記基台１０上にこれと相対回転可能に支持されている。
【００４８】
斯くして、第１部材３６に設けられた読取器によって第２部材３７に設けられたスケールを読み取ることにより、第１部材３６の第２部材３７に対する相対的な回転角度位置が検出され、言い換えれば、第１部材３６が固設される基台１０（結果的には、取付板１１を介してこの基台１０が固設されている回転テーブル８３）の回転角度位置が検出される。尚、第１部材３６の読取器によって検出された回転角度位置は、前記解析装置３に送信される。
【００４９】
前記クロスガイド４４は、回転台４１の載置板４３上面に固設されたＸ軸ガイドレール４５と、移動体４８の下面に固設されたＺ軸ガイドレール４６と、Ｘ軸ガイドレール４５及びＺ軸ガイドレール４６とそれぞれ係合し、これに沿って各方向に移動自在となったスライダ４７とから構成される。
【００５０】
前記軸方向位置検出器５０は、移動体４８下面に設けられ、Ｘ軸及びＺ軸に沿うように格子状の目盛りが形成された格子スケール５１と、前記載置板４３の上面に設けられて、格子スケール５１の目盛りを読み取る検出ヘッド５２とからなり、この検出ヘッド５２によって検出されたＸ軸方向及びＺ軸方向における移動体４８の位置が、前記位置調整機構２０の後述する制御装置３０に送信される。
【００５１】
前記制止機構５５は、移動体４８の上面に立設され、回転テーブル８３の回転中心軸と平行な軸線を有するボールスプライン軸５６と、このボールスプライン軸５６と係合するボールナット５７と、このボールナット５７を前記主軸８２に固定する固定部材５８とを備えて構成され、ボールナット５７は、ボールスプライン軸５６との係合関係により、その軸線方向にのみ相対移動可能となっている。
【００５２】
この制止機構５５によれば、Ｘ軸及びＺ軸によって形成される平面内における前記移動体４８の移動は制止される一方、取付板１１，基台１０，ロータリエンコーダ３５，回転台４１，移動体４８及び被検出部材４９などから構成される構造体の、前記ボールスプライン軸５６の軸線方向への移動は可能となっている。
【００５３】
前記被検出部材４９は、その中心軸が前記パレット８５上面と直交するように（鉛直方向に沿うように）、且つその内部にロータリエンコーダ３５，回転台４１及び移動体４８などが収納された状態で、前記基台１０上に立設されている。
【００５４】
前記鉛直位置検出器６０は、前記被検出部材４９の上面に接触する測定子６１と、測定子６１の位置変化（変位量）を電圧信号などに変換してこれを前記解析装置３に送信する検出器本体６２とからなり、前記制止機構５５のボールナット５７に付設されたＬ字状の取付部材６３に取り付けられている。
【００５５】
前記位置調整機構２０は、Ｚ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ配設されたＺ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５と、取付板１１上に固設され、且つＺ軸ボールねじ２１に螺合したＺ軸ナット２２と、Ｘ軸ボールねじ２５に螺合したＸ軸ナット２６と、Ｘ軸ナット２６が嵌挿される貫通穴２９ａを有し、取付板１１上に固設されて、Ｘ軸ナット２６をＺ軸方向には移動可能に且つＸ軸方向には移動不可能となるように係合，支持する係合部材２９と、各支持部材２３，２７を介してパレット８５上にそれぞれ固設され、Ｚ軸ボールねじ２１及びＸ軸ボールねじ２５を軸中心にそれぞれ回転させるＺ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８と、軸方向位置検出器５０から受信したＺ軸方向及びＸ軸方向における検出位置を基に、Ｚ軸駆動モータ２４及びＸ軸駆動モータ２８の作動を制御して、取付板１１をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる制御装置３０などからなる。
【００５６】
尚、前記制御装置３０は、前記クランプ装置１２の作動をも制御するように構成されており、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８を駆動する前に、クランプ装置１２をアンクランプさせて取付板１１の固定を解除し、Ｚ軸駆動モータ２４，Ｘ軸駆動モータ２８の駆動完了後に再度、クランプ装置１２を駆動して取付板１１をクランプするように、当該クランプ装置１２の作動を制御する。
【００５７】
前記解析装置３は、前記制御装置９５によって駆動される回転テーブル８３の回転精度，回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度を、前記ロータリエンコーダ３５から受信した回転角度位置と、前記ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置と、前記鉛直位置検出器６０から受信した検出値（電圧信号）とを基に解析する処理を行う。
【００５８】
具体的には、前記回転精度については、回転駆動機構８６をフィードバック制御する制御装置９５から、回転テーブル８３の動作目標となる回転角度位置を受信し、回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置をロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転精度を算出する。
【００５９】
また、前記回転動作精度については、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置をロータリエンコーダ９１から受信し、回転駆動機構８６によって駆動された回転テーブル８３の実回転角度位置をロータリエンコーダ３５から受信して、両者の差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００６０】
また、前記動的精度については、鉛直位置検出器６０によって検出された検出値を受信し、受信した検出値を基に回転テーブル８３の回転中心軸に沿った方向の変位である動的精度を算出する。
【００６１】
以上のように構成された本例の精度解析装置１によれば、以下に説明するようにして、回転テーブル８３の回転精度，回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度が解析される。
【００６２】
まず、計測装置２の構成物の内、取付板１１，基台１０，ロータリエンコーダ３５，回転台４１，クロスガイド４４，移動体４８，軸方向位置検出器５０，制止機構５５，被検出部材４９及び鉛直位置検出器６０からなる構造体をパレット８５上に載置した後、位置調整機構２０及びクランプ装置１２を適宜パレット８５上に設置して、このクランプ装置１２によって取付板１１をパレット８５上にクランプする。尚、前記構造体をパレット８５上に載置する際には、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸とパレット８５の回転中心軸とが大まかに一致するように、目視によってこれを確認しながら前記構造体をパレット８５上に載置する。
【００６３】
次に、制止機構５５の固定部材５８を主軸８２に固定した後、回転テーブル８３及び主軸頭８１をそれぞれ駆動して、これらの位置を適宜調整する。これにより、移動体４８はＸ軸及びＺ軸によって形成される平面内における移動が制止される。
【００６４】
ついで、制御装置９５により回転駆動機構８６を駆動して、回転テーブル８３をその回転中心軸回りに少なくとも３６０°回転させると、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とが心ずれしている場合には（殆どの場合が心ずれしている）、基台１０及びロータリエンコーダ３５の第１部材３６と、回転台４１及びロータリエンコーダ３５の第２部材３７とが、これらの間で相対的な回転運動を生じつつ、回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。また、このとき、被検出部材４９も回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００６５】
そして、この旋回移動が起こると、Ｘ軸及びＺ軸に沿った各方向に相対移動自在に設けられた回転台４１と移動体４８との間で当該Ｘ軸及びＺ軸に沿った相対的な変位が生じ、即ち、回転台４１がクロスガイド４４により案内されてＸ軸及びＺ軸に沿った方向にそれぞれ移動し、かかる回転台４１のＸ軸及びＺ軸に沿った移動によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれが吸収され、移動体４８が制止された状態で、基台１０及び回転台４１が回転テーブル８３の回転中心軸回りに旋回移動する。
【００６６】
尚、このときの状態を図３に示す。図中、符号Ａは、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸を示し、符号Ｂは、回転テーブル８３の回転中心軸を示す。また、（ａ）は、回転テーブル８３が反時計回りに９０°回転せしめられたときの、（ｂ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに１８０°回転せしめられたときの、（ｃ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに２７０°回転せしめられたときの、（ｄ）は、同じく回転テーブル８３が反時計回りに３６０°回転せしめられたときの、回転台４１，移動体４８，被検出部材４９及び鉛直位置検出器６０の測定子６１の位置関係をそれぞれ示している。
【００６７】
図３（ｄ）に示すように、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量をΔＸとすると、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸は、回転テーブル８３の回転中心軸を中心として半径ΔＸの軌跡を描くように旋回移動せしめられ、Ｘ軸方向及びＺ軸方向における回転台４１の移動量は、それぞれ２・ΔＸとなる。
【００６８】
回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置は、軸方向位置検出器５０によってそれぞれ検出されており、当該軸方向位置検出器５０によって検出された位置データがそれぞれ制御装置３０に送信される。
【００６９】
制御装置３０は、回転テーブル８３が回転駆動される間、回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置を軸方向位置検出器５０からそれぞれ受信し、回転テーブル８３を１回転させたときの、回転台４１のＸ軸方向及びＺ軸方向における位置の最大値と最小値との差をとって各軸における移動量を算出し、これを１／２することで、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸との間の心ずれ量を算出する。
【００７０】
ついで、制御装置３０は、クランプ装置１２による取付板１１のクランプを解除した後、Ｘ軸駆動モータ２８及びＺ軸駆動モータ２４を軸方向位置検出器５０から受信される位置データを基にそれぞれフィードバック制御して、前記算出した心ずれ量を打ち消すように、取付板１１をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動させる。そして、移動完了後、クランプ装置１２によって取付板１１を再度クランプする。
【００７１】
以上により、ロータリエンコーダ３５の回転中心軸と回転テーブル８３の回転中心軸とが正確に心出しされる。
【００７２】
また、前記回転テーブル８３の回転動作の間、前記被検出部材４９上面の鉛直方向の位置が鉛直位置検出器６０によって検出され、検出された位置データが解析装置３に送信される。
【００７３】
回転テーブル８３が回転する際にその回転中心軸が振れる場合や、パレット８５の載置面と回転中心軸との直角度が悪く当該載置面が水平に対して傾いている場合には、回転テーブル８３の回転に伴い、回転テーブル８３の回転方向所定角度位置における前記載置面の鉛直方向の位置が随時変位し、パレット８５上に設けられた被検出部材４９上面の、前記角度位置における鉛直方向の位置も随時変位する。
【００７４】
この様子を図４に示す。尚、同図（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ回転テーブル８３の回転角度位置が、９０°，１８０°，２７０°及び３６０°のときの、基台１０，回転台４１，移動体４８，被検出部材４９，制止機構５５及び鉛直位置検出器６０の位置関係をそれぞれ示している。
【００７５】
したがって、前記回転テーブル８３が回転動作する間、鉛直位置検出器６０によって被検出部材４９上面の鉛直方向の位置を検出して、その変位の状態を観察することで、前記回転中心軸が振れ精度や、パレット８５の載置面と回転中心軸との直角度に関する精度を評価することができる。
【００７６】
前記解析装置３は、鉛直位置検出器６０によって検出された検出値を受信し、受信した検出値を基に回転テーブル８３の回転中心軸に沿った方向の変位である動的精度を算出する。
【００７７】
次に、制御装置９５による制御の下、回転駆動機構８６により回転テーブル８３を回転駆動して任意の回転角度位置に割り出す。その際、回転テーブル８３を回転させてこれを割り出す回転角度位置（動作目標角度位置）が制御装置９５から解析装置３に送信されるとともに、ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１によって検出された回転角度位置が当該ロータリエンコーダ３５及びロータリエンコーダ９１から解析装置３にそれぞれ送信され、当該解析装置３によって回転テーブル８３の回転精度及び回転動作精度が解析される。
【００７８】
ロータリエンコーダ３５によって検出される回転角度位置は、回転テーブル８３の実回転角度位置であり、まず、解析装置３は、制御装置９５から受信した前記動作目標角度位置とロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転誤差、即ち、回転精度を算出する。
【００７９】
次に、解析装置３は、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置、即ち、回転駆動機構８６によって実行制御される回転テーブル８３の回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することによって、当該回転テーブル８３の回転動作精度を算出する。
【００８０】
回転駆動機構８６を構成するウォームホイール８７，ウォーム８９や回転テーブル８３の回転基台８４は完全な剛体ではなく、むしろ、通常、外力によって弾性変形を生じる。したがって、これらを駆動する際に弾性変形を生じて、制御装置９５によってフィードバック制御される回転駆動位置（回転駆動機構８６に入力される回転駆動位置）と回転テーブル８３（実質的にはパレット８５）の実回転角度位置（回転駆動機構８６から出力される回転駆動位置）とに差を生じることがある。また、回転駆動機構８６の互いにかみ合う歯間には、バックラッシがある。さらに熱によって回転駆動機構８６が熱変形することにより、回転角度が変化する。これらを、所謂ロストモーションという。解析装置３は、上記のようにして、ロータリエンコーダ９１から受信した回転角度位置と、ロータリエンコーダ３５から受信した回転テーブル８３の実回転角度位置との差分を算出することにより、上記ロストモーション量（回転動作精度）を算出する。
【００８１】
以上詳述したように、本例の精度解析装置１によれば、回転テーブル８３が傾いている場合などに生じる当該回転テーブル８３の回転中心軸に沿った方向の変位を検出して、検出した変位を基に回転テーブル８３の回転中心軸に沿った方向の動的精度を解析することができる。
【００８２】
また、回転テーブル８３の回転精度や回転動作精度を解析するためのロータリエンコーダ３５を含む計測装置２を回転テーブル８３のパレット８５上に適宜設置した後、回転テーブル８３を回転させるといった簡単な作業を行うだけで、容易に、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸との間の心ずれ量を検出することができ、検出された心ずれ量を基に、位置調整機構２０によって、回転テーブル８３の回転中心軸とロータリエンコーダ３５の回転中心軸とを正確に心合わせすることができる。
【００８３】
そして、このようにして、ロータリエンコーダ３５を回転テーブル８３に対して正確に位置合わせすることで、上述した回転精度や回転動作精度を精度良く解析することが可能となる。また、ロストモーション量を算出することで、これに応じた補正を行うことが可能となり、当該回転テーブル８３の回転精度（割り出し精度）の向上を図ることができる。
【００８４】
このように、この精度解析装置１によれば、回転テーブル８３の回転精度，回転動作精度及び回転中心軸に沿った方向の動的精度といった各種精度を、この１台の装置により、容易且つ高精度に解析することができる。
【００８５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００８６】
例えば、上例では、前記鉛直位置検出器６０を接触式の位置検出器としたが、これに限られるものではなく、非接触式の位置検出器としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図及び断面図で示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る精度解析装置の概略構成を一部ブロック図で示した平面図である。
【図３】回転テーブルの回転に伴って変化する計測装置の状態を説明するための説明図である。
【図４】回転テーブルの回転に伴って変化する計測装置の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１    精度解析装置
２    計測装置
３    解析装置
１０  基台
２０  位置調整機構
３５  ロータリエンコーダ
３６  第１部材
３７  第２部材
４１  回転台
４４  クロスガイド
４８  移動体
４９  被検出部材
５０  軸方向位置検出器
５５  制止機構
６０  鉛直位置検出器
８０  工作機械
８３  回転テーブル
８６  回転駆動機構
９１  ロータリエンコーダ
【図１】
2004205288.tif 000003
【図２】
2004205288.tif 000004
【図３】
2004205288.tif 000005
【図４】
2004205288.tif 000006