(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの測定面上の所定の測定トレース線に沿って前記測定面と直角をなす方向の該測定面の凹凸を検出する形状測定機、並びに
前記測定トレース線上に２つのゲージおよびワークを並べて保持する相対関係測定用治具であって、測定トレース線方向と凹凸検出方向とで定まる断面形状が基準円となるように形成されたゲージ、凹凸検出方向に向けられた表側基準面とこれに平行な裏側基準面とを持つゲージ及びワークを保持する相対関係測定用治具を用いて、
前記形状測定機の凹凸検出方向に向けられたワークの表側測定面と裏側測定面とを別々にトレースして各測定面の形状情報を取得し、該ワークの相対向する表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を測定する相対関係測定方法であって、
前記相対関係測定用治具に保持されているゲージの前記基準円、表側基準面及び前記ワークの表側測定面を、前記形状測定機で前記測定トレース線に沿って走査して、該基準円の形状情報、表側基準面の形状情報及び表側測定面の形状情報を含む表面形状データを一連のトレースで取得する表面測定工程と、
測定トレース線方向と凹凸検出方向の両方と直角をなす回転軸を中心に、前記相対関係測定用治具を回転するワーク回転工程と、
前記ワーク回転工程後の相対関係測定用治具に保持されているゲージの前記基準円、裏側基準面及び前記ワークの裏側測定面を、前記形状測定機で前記測定トレース線に沿って走査して、該基準円の形状情報、裏側基準面の形状情報及び裏側測定面の形状情報を含む裏面形状データを一連のトレースで取得する裏面測定工程と、
前記表面形状データ及び裏面形状データのデータ間の位置合わせを行うデータ間位置合わせ工程と、
前記データ間位置合わせ工程で得られた表面形状データと裏面形状データとの関係に基づき、前記ワークの表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を求める解析工程と、を備え、
前記データ間位置合わせ工程は、前記表面形状データないし裏面形状データを、前記測定トレース線及び凹凸検出方向を通る平面上で反転させる反転工程と、
前記反転工程後、前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面を有するゲージと同じ平行度となるように該表面形状データおよび該裏面形状データの平行出しを行う平行出し工程と、
前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面間の所定寸法に応じた離隔距離をもつように、該表面形状データないし該裏面形状データの凹凸検出方向の位置を合わせる凹凸検出方向位置合わせ工程と、
前記表面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値と、前記裏面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値とが、測定トレース線方向において一致するように、該表面形状データないし該裏面形状データの測定トレース線方向の位置を合わせる測定トレース線方向位置合わせ工程と、を有することを特徴とする相対関係測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の相対関係測定方法において、
前記表面測定工程は、前記基準円を有するゲージとして、前記測定トレース線及び凹凸検出方向を通る平面方向の断面が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージ又は球状の基準球を測定し、
前記裏面測定工程は、前記基準円を有するゲージとして、前記ピンゲージ又は基準球を測定することを特徴とする相対関係測定方法。
【請求項３】
所定の測定トレース線に沿ってワークの凹凸情報を検出する形状測定機と、
前記形状測定機の前記測定トレース線上にセットされる相対関係測定用治具と、
を備え、前記形状測定機の凹凸検出方向に向けられたワークの表側測定面とこれに対向する裏側測定面とを別々にトレースして各測定面の形状情報を取得し、前記表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を測定する相対関係測定装置であって、
前記相対関係測定用治具は、
ワークの測定面と直角をなす前記凹凸検出方向と前記測定トレース線方向とで定まる断面形状が基準円となるように形成されたゲージと、
前記凹凸検出方向に向けられた表側基準面とこれに平行な裏側基準面とを持つゲージと、
前記基準円を有するゲージ、前記表裏の基準面を有するゲージ及び前記ワークが前記測定トレース線上に位置するように、該基準円を有するゲージ、該表裏の基準面を有するゲージ及び該ワークを保持する治具本体と、を備え、
前記治具本体が、前記測定トレース線方向と凹凸検出方向の両方と直角をなす回転軸を中心に回転自在に設けられ、
前記形状測定機は、
前記表側測定面をトレースする表面測定工程で、前記基準円、前記表側基準面及びワークの前記表側測定面を前記測定トレース線上に沿って走査して表面形状データを一連のトレースで取得し、また前記相対関係測定用治具の回転後、前記裏側測定面をトレースする裏面測定工程で、前記基準円、前記裏側基準面及び該ワークの前記裏側測定面を前記測定トレース線上に沿って走査して裏面形状データを一連のトレースで取得する測定機本体と、
さらに、前記表面形状データ及び裏面形状データのデータ間の位置合わせを行うデータ間位置合わせ手段と、
前記データ間位置合わせ手段で得られた前記表面形状データと裏面形状データとの関係に基づき、前記ワークの前記表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を求める解析手段と、を備え、
前記データ間位置合わせ手段は、
前記表面形状データないし裏面形状データを、前記測定トレース線及び前記凹凸検出方向を通る平面上で反転させる反転手段と、
前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面を有するゲージと同じ平行度となるように該表面形状データおよび該裏面形状データの平行出しを行い、また、前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面間の所定寸法に応じた離隔距離をもつように、該表面形状データないし該裏面形状データの凹凸検出方向の位置を合わせる凹凸検出方向位置合わせ手段と、
前記表面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値と、前記裏面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値とが、前記測定トレース線方向において一致するように、該表面形状データないし該裏面形状データの前記測定トレース線方向の位置を合わせる測定トレース線方向位置合わせ手段と、
を有することを特徴とする相対関係測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の相対関係測定装置において、
前記基準円を有するゲージは、前記測定トレース線及び凹凸検出方向を通る平面方向の断面が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージ又は球状の基準球であることを特徴とする相対関係測定装置。
【請求項５】
請求項３記載の相対関係測定装置において、
前記相対関係測定用治具が、さらに、
前記治具本体を固定し、前記形状測定機の測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に、前記治具本体を回転する回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転する回転手段と、
を備えたことを特徴とする相対関係測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は相対関係測定方法、相対関係測定用治具、及び相対関係測定装置、特にその被測定物保持機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークの形状寸法、位置関係、肉厚等を得るため、相対関係測定装置が用いられている。
従来の装置では、一本のスタイラスを備えた測定機を用いることが考えられる。そして、従来は、一のスタイラスを交換してワークの裏表を測定していた。
また従来の装置では、二のスタイラスを備えた測定機を用いることも考えられる。そして、従来は、二本のスタイラスを用いて、ワークの裏表を測定していた（例えば特許文献１）。
【０００３】
ところで、相対関係測定では、その容易化及び高精度化の両立が非常に重要である。
従来の相対関係測定装置としては、レンズ専用であるが、測定精度の向上を試みた装置がある（例えば特許文献２，４）。
また、従来の相対関係測定装置としては、レンズ専用であるが、構成の小型化、簡素化を試みた装置もある（例えば特許文献３）。
【特許文献１】特開平６−３０７８２５号公報
【特許文献２】特開２００２−７１３４４号公報
【特許文献３】特開２００５−８３９１４号公報
【特許文献４】特開２００５−６９７７５号公報
【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、前記従来方式にあっても、測定の容易化及び高精度化の両立は困難であった。
すなわち、ワークの裏表の相対関係を測定する際、スタイラスを交換してワークの裏表を測定していたのでは、スタイラスを交換するごとに校正等の段取りに時間がかかる。
【０００５】
また、ワークの裏表の相対関係を測定する際、特許文献１等のように二のスタイラスを備えた測定機を用いたのでは、構造が複雑となり、高価なものとなるため、本発明の課題解決手段として採用するに至らなかった。
【０００６】
特許文献１〜４にあっても、高精度化を試みたものの、満足のゆく高精度化が得られず、また段取りに時間がかかる。しかも、特許文献２〜４は、ワークがレンズ専用であり、ワークに対する汎用性に欠ける。このため、特許文献１〜４は、いずれも本発明の課題解決手段として採用するに至らなかった。
【０００７】
このように相対関係測定の分野では、測定の容易化及び高精度化の両立が強く望まれていたものの、従来は、これを同時に解決することのできる適切な技術が存在しなかった。
【０００８】
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その第一の目的は、ワークの相対向する測定面間の相対関係を簡単に及び高精度に得ることのできる、相対関係測定方法を提供することにある。
また本発明の第二の目的は、ワークの相対向する測定面間の相対関係を簡単に及び高精度に得ることのできる、相対関係測定用治具を提供することにある。
本発明の第三の目的は、ワークの相対向する測定面間の相対関係を簡単に及び高精度に得ることのできる、相対関係測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
方法
前記第一の目的を達成するために、本発明にかかる相対関係測定方法は、ワークの測定面上の所定の測定トレース線に沿って前記測定面と直角をなす方向のワークの凹凸を検出する形状測定機、並びに前記測定トレース線上に２つのゲージおよびワークを並べて保持する相対関係測定用治具であって、測定トレース線方向と凹凸検出方向とで定まる断面形状が基準円となるように形成されたゲージ、凹凸検出方向に向けられた表側基準面とこれに平行な裏側基準面とを持つゲージ及びワークを保持する相対関係測定用治具を用いて、前記形状測定機の凹凸検出方向に向けられたワークの表側測定面と裏側測定面とを別々にトレースして各測定面の形状情報を取得し、該ワークの相対向する表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を測定する相対関係測定方法であって、
表面測定工程と、ワーク回転工程と、裏面測定工程と、データ間位置合わせ工程と、解析工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記表面測定工程は、前記相対関係測定用治具に保持されているゲージの前記基準円、表側基準面及び前記ワークの表側測定面を、前記形状測定機で前記測定トレース線に沿って走査して、該基準円の形状情報、表側基準面の形状情報及び表側測定面の形状情報を含む表面形状データを一連のトレースで取得する。
また、前記ワーク回転工程は、測定トレース線方向と凹凸検出方向の両方と直角をなす回転軸を中心に、前記相対関係測定用治具を回転する。
前記裏面測定工程は、前記ワーク回転工程後の相対関係測定用治具に保持されているゲージの前記基準円、裏側基準面及び前記ワークの裏側測定面を、前記形状測定機で前記測定トレース線に沿って走査して、該基準円の形状情報、裏側基準面の形状情報及び裏側測定面の形状情報を含む裏面形状データを一連のトレースで取得する。
前記データ間位置合わせ工程は、前記表面形状データ及び裏面形状データのデータ間の位置合わせを行う。
前記解析工程は、前記データ間位置合わせ工程で得られた表面形状データと裏面形状データとの関係に基づき、前記ワークの表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を求める。
【００１０】
なお、本発明の相対関係測定方法において、前記データ間位置合わせ工程は、反転工程と、平行出し工程と、凹凸検出方向位置合わせ工程と、測定トレース線方向位置合わせ工程と、を備える。
ここで、前記反転工程は、前記表面形状データないし裏面形状データを、前記測定トレース線及び凹凸検出方向を通る平面上で反転させる。
また、前記平行出し工程は、前記反転工程後、前記表面形状データの表側基準面の形状情報と、前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面を有するゲージと同じ平行度となるように該表面形状データおよび該裏面形状データの平行出しを行う。
また、前記凹凸検出方向位置合わせ工程は、前記表面形状データの表側基準面の形状情報と、前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面間の所定寸法に応じた離隔距離をもつように、該表面形状データないし該裏面形状データの凹凸検出方向の位置を合わせる。
前記測定トレース線方向位置合わせ工程は、前記表面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値と、前記裏面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値とが、該測定トレース線方向において一致するように、該表面形状データないし該裏面形状データの測定トレース線方向の位置を合わせる。
【００１１】
また、本発明の相対関係測定方法において、前記表面測定工程は、前記基準円を有するゲージとして、前記測定トレース線及び前記凹凸検出方向を通る平面方向の断面が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージ又は球状の基準球を測定する。
前記裏面測定工程は、前記基準円を有するゲージとして、前記ピンゲージ又は基準球を測定する。
【００１２】
装置
また、本発明にかかる相対関係測定装置は、所定の測定トレース線に沿ってワークの凹凸情報を検出する形状測定機と、前記形状測定機の前記測定トレース線上にセットされる相対関係測定用治具と、を備え、前記形状測定機の凹凸検出方向に向けられたワークの表側測定面とこれに対向する裏側測定面とを別々にトレースして各測定面の形状情報を取得し、前記表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を測定する。
前記相対関係測定用治具は、
ワークの測定面と直角をなす前記凹凸検出方向と前記測定トレース線方向とで定まる断面形状が基準円となるように形成されたゲージと、
前記凹凸検出方向に向けられた表側基準面とこれに平行な裏側基準面とを持つゲージと、
前記基準円を有するゲージ、前記表裏の基準面を有するゲージ及び前記ワークが前記測定トレース線上に位置するように、該基準円を有するゲージ、該表裏の基準面を有するゲージ及び該ワークを保持する治具本体と、を備える。
前記治具本体は、前記測定トレース線方向と凹凸検出方向の両方と直角をなす回転軸を中心に回転自在に設けられる。
そして、前記形状測定機は、
前記表側測定面をトレースする表面測定工程で、前記基準円、前記表側基準面及びワークの前記表側測定面を前記測定トレース線上に沿って走査して表面形状データを一連のトレースで取得し、また前記相対関係測定用治具の回転後、前記裏側測定面をトレースする裏面測定工程で、前記基準円、前記裏側基準面及び該ワークの前記裏側測定面を前記測定トレース線上に沿って走査して裏面形状データを一連のトレースで取得する測定機本体と、
前記表面形状データ及び裏面形状データのデータ間の位置合わせを行うデータ間位置合わせ手段と、
前記データ間位置合わせ手段で得られた前記表面形状データと裏面形状データとの関係に基づき、前記ワークの前記表側測定面と裏側測定面間の相対的な位置関係を求める解析手段と、を備える。
また、前記データ間位置合わせ手段は、
前記表面形状データないし裏面形状データを、前記測定トレース線及び前記凹凸検出方向を通る平面上で反転させる反転手段と、
前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面を有するゲージと同じ平行度となるように該表面形状データおよび該裏面形状データの平行出しを行い、また、前記表面形状データの表側基準面の形状情報と前記裏面形状データの裏側基準面の形状情報とが、前記表裏の基準面間の所定寸法に応じた離隔距離をもつように、該表面形状データないし該裏面形状データの凹凸検出方向の位置を合わせる凹凸検出方向位置合わせ手段と、
前記表面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値と、前記裏面形状データの基準円の形状情報に基づく凹凸検出方向の極値とが、前記測定トレース線方向において一致するように、該表面形状データないし該裏面形状データの前記測定トレース線方向の位置を合わせる測定トレース線方向位置合わせ手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明の相対関係測定装置において、前記基準円を有するゲージは、前記測定トレース線及び凹凸検出軸を通る平面方向の断面が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージ又は球状の基準球であることが好適である。
【００１４】
また、本発明の相対関係測定装置においては、前記相対関係測定用治具が、さらに、回転テーブルと、回転手段と、を備えることが好適である。
ここで、前記回転テーブルは、前記治具本体を固定し、前記形状測定機の測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に、該治具本体を回転する。
また、前記回転手段は、前記回転テーブルを回転する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる相対関係測定方法によれば、前記表面測定工程及び前記裏面測定工程と、前記ワーク回転工程と、前記データ間位置合わせ工程と、を備えることとしたので、ワークの相対向する測定面間の相対関係を、簡単に及び高精度に得ることができる。
【００１７】
本発明にかかる相対関係測定用治具によれば、測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に回転自在に設けられ、トレース方向位置合わせ用ゲージ、凹凸方向位置合わせ用ゲージ及びワークを保持する治具本体を備えることとしたので、ワークの相対向する測定面間の相対関係測定を、簡単に及び高精度に行うことができる。
【００１８】
本発明にかかる相対関係測定装置によれば、前記形状測定機と、前記相対関係測定用治具と、前記データ間位置合わせ手段と、を備えることとしたので、ワークの相対向する測定面間の相対関係を、簡単に及び高精度に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明の好適な一実施形態について説明する。
装置
図１には、本発明の一実施形態にかかる相対関係測定方法を行うための相対関係測定装置の概略構成が示されている。
なお、同図（Ａ）は表面測定工程を行う相対関係測定装置の様子、同図（Ｂ）は裏面測定工程を行う該相対関係測定装置の様子、同図（Ｃ）は該相対関係測定装置のデータ処理機構の概略構成である。
本実施形態では、例えばプレスされた板金（ワーク）の凹凸部の肉厚を測定する例について説明する。
【００２０】
同図に示す相対関係測定装置１０は、形状測定機本体１２と、相対関係測定用治具１４と、データ処理機構１６と、を備える。
【００２１】
ここで、形状測定機本体１２は、表面測定工程で、相対関係測定用治具１４に保持されているトレース方向位置合わせ用ゲージ（ピンゲージ、基準球等）１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ（ゲージブロック等）２０の表側基準面２０ａ及びワーク２２の表側測定面２２ａを、検出器２６のスタイラス２８で、所定の測定トレース線上に沿って（図中、左右方向に）走査して表面形状データを取得する。
また、形状測定機本体１２は、相対関係測定用治具１４の回転後、裏面測定工程で、相対関係測定用治具１４に保持されているトレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０の裏側基準面２０ｂ及びワーク２２の裏側測定面２２ｂを、検出器２６のスタイラス２８で、測定トレース線上に沿って（図中、左右方向に）走査して裏面形状データを取得する。
【００２２】
また、相対関係測定用治具１４は、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８と、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０と、治具本体３０と、を備える。
ここで、前記トレース方向位置合わせ用ゲージ１８は、形状測定機本体１２の凹凸検出軸方向（Ｚ軸方向）に相対向する特徴点を持つ。なお、本実施形態において、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８は、ＸＺ断面（測定トレース線及び凹凸検出軸を通る平面方向の断面）が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージ又は球状の基準球であることが好適である。本実施形態では、ピンゲージを用いている。
また、前記凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０は、平行及びワーク２２の肉厚とほぼ同厚（所定の寸法）の相対向する表側基準面２０ａと裏側基準面２０ｂとを持つ。本実施形態では、ゲージブロックを用いている。
前記治具本体３０は、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０及びワーク２２が、スタイラス２８の測定トレース線上に位置するように、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０、及びワーク２２を保持している。
【００２３】
そして、相対関係測定用治具１４は、形状測定機本体１２の測定トレース線上にセットされ、ワーク２２の相対向する表側測定面２２ａと裏側測定面２２ｂ間の相対関係を測定する際に用いられる。
また、相対関係測定用治具１４は、形状測定機本体１２による表面測定工程と裏面測定工程との間で、測定トレース線と直角をなす回転軸（Ｙ軸）を中心に治具本体３０が回転される。
【００２４】
前記データ処理機構１６は、例えばコンピュータ等よりなり、データメモリ３２と、データ間位置合わせ手段３４と、解析手段３６と、を備える。
【００２５】
ここで、データメモリ３２は、形状測定機本体１２による表面測定工程で得られた表面形状データを記憶している。また、データメモリ３２は、形状測定機本体１２による裏面測定工程で得られた裏面形状データを記憶している。
【００２６】
また、データ間位置合わせ手段３４は、形状測定機本体１２の表面測定工程で得られたトレース方向位置合わせ用ゲージ情報の持つ特徴点情報及び形状測定機本体１２の裏面測定工程で得られたトレース方向位置合わせ用ゲージ情報の持つ特徴点情報に基づき、表面形状データと裏面形状データとのトレース方向の位置合わせを行う。
また、このデータ間位置合わせ手段３４は、凹凸方向位置合わせ用ゲージの持つ平行情報及び寸法情報に基づき、表面形状データと裏面形状データとの凹凸検出方向の位置合わせを行う。
【００２７】
また、前記解析手段３６は、データ間位置合わせ手段３４で得られた表面形状データと裏面形状データとの関係に基づき、ワーク２２の表側測定面２２ａと裏側測定面２２ｂ間の相対関係（肉厚等）を求める。
【００２８】
なお、本実施形態おいて、データ間位置合わせ手段３４は、反転手段３８と、凹凸方向位置合わせ手段４０と、トレース方向位置合わせ手段４２と、を備える。
ここで、前記反転手段３８は、表面形状データないし裏面形状データが、ＸＺ平面上で反転するように、表面形状データないし裏面形状データを座標変換する。
また、前記凹凸方向位置合わせ手段４０は、前記反転工程の完了後、表面形状データの表側基準面情報と、裏面形状データの裏側基準面情報とが、平行で及び凹凸検出方向位置合わせゲージ２０の持つ所定寸法に応じた離隔距離をもつように、表面形状データないし裏面形状データを座標変換する。
前記トレース方向位置合わせ手段４２は、前記反転工程の完了後、表面形状データのトレース方向位置合わせ用ゲージ情報に基づく特徴点と、裏面形状データのトレース方向位置合わせ用ゲージ情報に基づく特徴点とが、測定トレース線方向において一致するように、表面形状データないし裏面形状データを座標変換する。
【００２９】
このように本実施形態の相対関係測定装置１０は、形状測定機本体１２、相対関係測定用治具１４の反転を用いて、ワーク２２の相対向する表側測定面２２ａと裏側測定面２２ｂ間の肉厚（相対関係）を測定することができる。
【００３０】
例えば、本実施形態の相対関係測定装置１０は、一のスタイラス２８を備えた形状測定機本体１２において、ワーク２２の表裏の相対的な形状、例えばプレスされた板金の凹凸部の形状寸法、位置関係、肉厚等を測定する際、表面測定工程時と裏面測定工程時とで煩わしいスタイラス２８の交換の必要がなく、簡単に及び正確に測定解析を行うことができる。
【００３１】
方法
本実施形態にかかる相対関係測定装置１０は、概略以上のように構成され、以下にその作用について説明する。
本実施形態にかかる相対関係測定方法は、図２に示されるような表面測定工程（Ｓ１０）と、ワーク回転工程（Ｓ１２）と、裏面測定工程（Ｓ１４）と、を備える。
【００３２】
ここで、表面測定工程（Ｓ１０）では、図２（Ａ）に示されるように、相対関係測定用治具１４に保持されているトレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０の表側基準面２０ａ及びワーク２２の表側測定面２２ａを、スタイラス２８で測定トレース線に沿って走査して、トレース方向位置合わせ用ゲージ情報、表側基準面情報及び表側測定面情報を含む表面形状データを取得する。
【００３３】
また、ワーク回転工程（Ｓ１２）では、図２（Ｂ）に示されるように、測定トレース線と直角をなす回転軸４０を中心に、相対関係測定用治具１４を回転し、ワーク２２の裏表を回転する。
【００３４】
ここで、本実施形態においては、ワークの表裏を測定するのにワークの回転手法を採用し、一のスタイラスを備えた形状測定機本体１２でワーク２２の表裏を測定することができるので、装置１０の構造が簡単、安価となる。
【００３５】
また、測定トレースに対して回転軸が直角であれば、回転に必要な段取りが容易である。
すなわち、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０の平行と寸法が保証されているので、ワークの回転は、従来方式、つまりちょうど１８０度でなくてもよく、またワークの裏表をトレースできるようにワークの裏表を回転できるのであれば、任意の回転角度とすることができるので、ちょうど１８０度のような従来方式に比較し、回転に必要な段取りが容易となる。
【００３６】
また、測定トレースに対して回転軸が直角であれば、回転中心も、従来方式、治具の中心を中心とする軸対象とする必要がなく、ワークの裏表をトレースできるようにワークの裏表を回転できるのであれば、任意の回転中心を設定することができるので、回転中心を所定のところに正確に位置決めする必要のある従来方式に比較し、回転に必要な段取りが容易となる。
【００３７】
裏面測定工程（Ｓ１４）では、ワーク回転工程（Ｓ１２）の完了後の相対関係測定用治具１４に保持されているトレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０の裏側基準面２０ｂ及びワーク２２の裏側測定面２２ｂを、スタイラス２８で測定トレース線に沿って走査して、トレース方向位置合わせ用ゲージ情報、裏側基準面情報及び裏側測定面情報を含む裏面形状データを取得する。
【００３８】
本実施形態にかかる相対関係測定方法は、さらに、データ処理工程として、図３に示されるようなデータ間位置合わせ工程（Ｓ１６）と、解析工程（Ｓ１８）とを含む。
データ間位置合わせ工程（Ｓ１６）では、表面形状データＤａのトレース方向位置合わせ用ゲージ情報ｄ１ａの持つ特徴点情報ｄ０ａ及び裏面形状データＤｂ´のトレース方向位置合わせ用ゲージ情報ｄ１ｂ´の持つ特徴点情報ｄ０ｂ´に基づき表面形状データＤａと裏面形状データＤｂ´とのトレース方向の位置合わせを行う。また、データ間位置合わせ工程（Ｓ１６）では、凹凸方向位置合わせ用ゲージの持つ平行情報及び寸法情報に基づき、表面形状データＤａと裏面形状データＤｂ´との凹凸検出方向の位置合わせを行う。
【００３９】
また、本実施形態において、前記データ間位置合わせ工程（Ｓ１６）は、反転工程（Ｓ２０）と、凹凸方向位置合わせ工程（Ｓ２２）と、トレース方向位置合わせ工程（Ｓ２４）と、を備える。
ここで、反転工程（Ｓ２０）は、図３（Ａ）に示されるような表面形状データＤａ及び裏面形状データＤｂが、ＸＺ平面（形状測定機のトレース線及び凹凸検出軸を通る平面）上で反転するように、表面形状データＤａないし裏面形状データＤｂを座標変換する。本実施形態においては、裏面形状データＤｂを座標変換しており、同図では、反転後の裏面形状データを、裏面形状データＤｂ´としている（図３（Ｂ））。
【００４０】
凹凸方向位置合わせ工程（Ｓ２２）は、反転工程（Ｓ２０）の完了後、表面形状データＤａの表側基準面情報ｄ２ａと、裏面形状データＤｂ´の裏側基準面情報ｄ２ｂ´とが、平行及び凹凸検出方向位置合わせゲージの持つ所定寸法に応じた離隔距離Ｌを持つように、表面形状データＤａないし裏面形状データＤｂ´を座標変換する（図３（Ｃ））。
このように本実施形態においては、凹凸方向位置合わせ用ゲージの表側基準面情報ｄ２ａと裏側基準面情報ｄ２ｂ´とで表面形状データＤａと裏面形状データＤｂ´との平行出しを行い、また、表面形状データＤａと裏面形状データＤｂ´とを、凹凸方向位置合わせ用ゲージの持つ寸法分の距離を離している。
【００４１】
前記トレース方向位置合わせ工程（Ｓ２４）では、表面形状データＤａのトレース方向位置合わせゲージ情報ｄ１ａに基づく特徴点（極値）ｄ０ａと、裏面形状データＤｂ´のトレース方向位置合わせゲージ情報ｄ１ｂ´に基づく特徴点（極値）ｄ０ｂ´とがトレース方向において一致するように、表面形状データＤａないし裏面形状データＤｂ´を座標変換する。このようにして、表面形状データＤａと裏面形状データＤｂ´とのトレース方向の位置合わせを行っている（図３（Ｄ））。
【００４２】
このような状態で、ワークの形状を忠実に表現したことになる。
【００４３】
解析工程（Ｓ１８）では、前記トレース方向位置合わせ工程（Ｓ２４）で得られた表面形状データＤａの表側測定面情報ｄ３ａと、裏面形状データＤｂ´の裏側測定面情報ｄ３ｂ´との関係に基づき、ワークの表側測定面と裏側測定面間の相対関係を求める。
【００４４】
従来においても、形状測定機を使ってワークの肉厚を測定することが考えられる。
しかしながら、従来方式では上下2本のスタイラスを使った構造や、スタイラスの付け替えによって実現していたので、構造が複雑で高価、段取りが複雑等、デメリットがあった。
【００４５】
また従来においても、治具を用いて、ワークの裏表を回転して測定することも考えられる。
しかしながら、通常は治具をきちんと１８０度、回転する必要があり、段取りが面倒である。
【００４６】
また、治具の回転を採用した場合、表面形状データと裏面形状データとの位置合わせが非常に重要であり、通常は、これを行うための測定、データ処理等の段取りが非常に複雑であり、面倒であった。
【００４７】
これに対し、本発明は、一方向へのトレースする標準の構造で、ワークを回転する方法により測定を行い、ワークの周辺に、ある工夫を施し、取り込んだデータを座標変換等の処理をすることにより、簡単に正確な測定結果が得られる。
つまり、本実施形態においては、ワークと共に、位置合わせ用ゲージを治具に保持しておき、ワークを回転して得られた表面形状データ及び裏面形状データの取得後は、位置合わせ用ゲージの持つ特徴点情報、並びに平行情報及び寸法情報に基づき、表面形状データないし裏面形状データを座標変換することにより、表面形状データと裏面形状データとの位置合わせを、簡単化及び高精度化している。しかも、本実施形態は複雑な段取りを大幅に低減することで、より確実な高精度化も達成した。
【００４８】
このように本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）簡単測定
特殊な測定機の構築や、複雑な段取りが必要なく、簡単に測定解析が行える。
（２）高精度化
原理的に方法が簡単で、段取りも少なく不確かさの要因が少ないので、測定解析の高精度化が行える。
【００４９】
治具
以下に、本実施形態において特徴的な相対関係測定用治具について、より具体的に説明する。
図４は相対関係測定用治具の主要部を側方より見た図である。
図５は相対関係測定用治具の全体を上方より見た図であり、同図（Ａ）は表面測定工程時の様子、同図（Ｂ）は裏面測定工程時の様子である。
【００５０】
本実施形態にかかる相対関係測定用治具１４は、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８と、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０と、治具本体３０と、を備える。
ここで、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８は、例えばピンゲージ又は基準球等よりなり、形状測定機の凹凸検出軸方向に相対向する特徴点を持つ。本実施形態においては、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８として、ＸＺ断面が、所定の直径及び真円度を有する円柱状のピンゲージを用いている。
凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０は、例えばゲージブロック等よりなり、平行及び所定寸法の相対向する表側基準面と裏側基準面とを持つ。
治具本体３０は、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０及びワーク２２が、測定トレース線上に位置するように、該トレース方向位置合わせ用ゲージ１８、該凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０及びワーク２２を保持する。
そして、相対関係測定用治具１４は、形状測定機本体の測定トレース線上にセットされ、ワーク２２の相対向する表側測定面と裏側測定面間の相対関係を測定する際に用いられる。
【００５１】
また、形状測定機による表面測定工程と裏面測定工程との間で、測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に前記治具本体が回転される。
このために本実施形態においては、さらに、回転台５０を備える。
この回転台５０は、回転テーブル５２と、外形四角の回転手段５４と、レバー５６と、を備える。
ここで、回転テーブル５２は、治具本体３０が固定され、形状測定機の測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に、治具本体３０を回転する。
回転手段５４は、回転テーブル５２を回転する。
レバー５６は、その回転操作により、回転手段５４による回転テーブル５２の回転を行わせる。
【００５２】
なお、本実施形態において、トレース方向位置合わせ用ゲージ１８、凹凸方向位置合わせ用ゲージ２０、及びワーク２２は、治具本体３０に、押え部材６０、固定部材６２で固定されている。
【００５３】
そして、該治具は、一の形状測定機をもつ形状測定機による表面測定工程と裏面測定工程との間で、測定トレース線と直角をなす回転軸を中心に、治具本体が回転され、ワークの表裏を反転する。
【００５４】
このようにして本実施形態の治具を構成することにより、本実施形態の装置による、本実施形態の方法を、簡単に及び確実に行うことができるので、ワークの相対向する測定面間の相対関係を、簡単に及び高精度に得ることができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、トレース方向位置合わせ用ゲージとして、断面が所定の直径及び真円度をもつ円柱状のピンゲージ又は球状の基準球を用いることにより、前記データ処理手段によるデータ処理（位置合わせ）の際に、より簡単に確実に開始点（特徴点）を確認することができるので、より正確にデータの位置合わせができる。
したがって、本実施形態においては、他のものに比較し、ワークの相対向する測定面間の相対関係を、より簡単に及び高精度に得ることができる。
【００５６】
変形例
なお、前記各構成では、トレース方向位置合わせ用ゲージとして、ピンゲージを用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、ピンゲージに代えて、基準球を用いることも好ましい。
【００５７】
また前記各構成では、形状測定機として、形状測定機が接触式のプローブ（スタイラス）を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、接触式のものに代えて、非接触式のものを用いることも好ましい。
【００５８】
前記各構成では、ワークと形状測定機の検出器との測定トレース線方向への相対移動として、ワークに対し形状測定機の検出器（スタイラス）を測定トレース線方向に相対移動した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、形状測定機の検出器に対しワークを測定トレース線方向に相対移動することも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる相対関係測定装置の概略構成の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる相対関係測定方法の手順の内の測定手法の手順示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態にかかる相対関係測定方法の内のデータ処理手法の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態にかかる相対関係測定用治具を側方より見た図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる相対関係測定用治具を上方より見た図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  相対関係測定装置
１２  形状測定機本体
１４  相対関係測定用治具
１６  データ処理機構
１８  トレース方向位置合わせ用ゲージ
２０  凹凸方向位置合わせ用ゲージ
３０  治具本体
３４  データ間位置合わせ手段
３６  解析手段
【図１】
0004705828.tif 000002
【図２】
0004705828.tif 000003
【図３】
0004705828.tif 000004
【図４】
0004705828.tif 000005
【図５】
0004705828.tif 000006