(57)【要約】【課題】回転体の回転精度を任意の角度毎に簡便且つ高精度に測定することができる回転角度位置測定装置を提供する。【解決手段】回転角度位置測定装置２は、光軸が交差した２つの光を照射する投光器１１と、各光を受光して電気信号を生成するＣＣＤカメラ１５と、投光器１１を支持する第１部材１２が、回転体８２から離れた位置の構造体８４に固設される第２部材１３に対して揺動自在となった第１支持体１４と、ＣＣＤカメラ１５を支持する第１部材１６が、回転体８２に固設される第２部材１７に対して揺動自在となった第２支持体１８と、各第１部材１２，１６を各第２部材１３，１７に対して揺動させる駆動装置と、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電気信号を基に、駆動装置を駆動して投光器１１とＣＣＤカメラ１５とを対向させるとともに、投光器１１とＣＣＤカメラ１５との間の距離を計測する制御・計測装置２４とを備える。【選択図】図１
2005180974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、該第１部材により前記計測手段の第１光学機構を支持する第１の支持体と、
同じく所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、該第１部材により前記計測手段の第２光学機構を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる第１の駆動手段と、
前記第２の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる第２の駆動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に前記各駆動手段の作動を制御して、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させる制御手段とを備えて構成され、
前記各支持体の中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となる状態で、前記２つの支持体の内、一方の支持体の第２部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固設され、他方の支持体の第２部材が前記回転体に固設されるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置。
【請求項２】
前記第１光学機構は、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光を照射する第１の投光手段と、光軸が該第１の投光手段から照射される光の光軸と交差する光を照射する第２の投光手段とから構成されるとともに、
前記第２光学機構は、前記第１の投光手段から照射される光の光軸と直交する二次元平面上に配設された複数の受光素子を備え、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光を前記受光素子によって受光し、受光した各光に応じた電気信号をそれぞれ生成するＣＣＤカメラから構成され、
前記制御手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を基に前記各駆動手段の作動を制御して、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とを対向させるように構成され、
前記計測手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を受信して、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光の前記ＣＣＤカメラにおける受光位置間の距離を算出し、算出した受光位置間距離並びに前記第１及び第２の投光手段から照射される光の交差角を基に、前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の回転角度位置測定装置。
【請求項３】
前記第１の支持体又は第２の支持体の第１部材と第２部材との間における相対的な揺動角度位置を検出する角度検出手段を更に備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載の回転角度位置測定装置。
【請求項４】
所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなる第１の支持体と、
前記回転体に固設される第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる駆動手段と、
前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられ、前記第１の支持体の中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるようにその第２部材を支持して、該回転体の回転中心軸と直交する平面内で直線移動させる移動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に前記駆動手段及び移動手段の作動を制御する制御手段とを備えてなり、
前記計測手段の第１光学機構及び第２光学機構は、その一方が前記第１の支持体の第１部材によって支持され、他方が前記第２の支持体によって支持されるとともに、
前記制御手段は、前記駆動手段及び移動手段の作動を制御して、前記駆動手段により前記第１部材を第２部材に対して揺動させ、且つ前記移動手段により前記第２部材を直線移動させ、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させるように構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置。
【請求項５】
前記第１光学機構は、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光を照射する第１の投光手段と、光軸が該第１の投光手段から照射される光の光軸と交差する光を照射する第２の投光手段とから構成されるとともに、
前記第２光学機構は、前記第１の投光手段から照射される光の光軸と直交する二次元平面上に配設された複数の受光素子を備え、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光を前記受光素子によって受光し、受光した各光に応じた電気信号をそれぞれ生成するＣＣＤカメラから構成され、
前記制御手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を基に前記駆動手段及び移動手段の作動を制御して、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とを対向させるように構成され、
前記計測手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を受信して、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光の前記ＣＣＤカメラにおける受光位置間の距離を算出し、算出した受光位置間距離並びに前記第１及び第２の投光手段から照射される光の交差角を基に、前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出するように構成されてなることを特徴とする請求項４記載の回転角度位置測定装置。
【請求項６】
所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方を前記第１部材によって支持するとともに、前記中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように前記第２部材が前記回転体に固設される第１の支持体と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の他方を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる駆動手段と、
前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられ、前記第２の支持体を支持して前記回転体の回転中心軸と直交する平面内で直線移動させる移動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に、前記駆動手段の作動を制御して前記第１部材を第２部材に対して揺動させるとともに、前記移動手段の作動を制御して前記第２の支持体を直線移動させ、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させる制御手段とを備えて構成されてなることを特徴とする回転角度位置測定装置。
【請求項７】
前記第１光学機構は、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光を照射する第１の投光手段と、光軸が該第１の投光手段から照射される光の光軸と交差する光を照射する第２の投光手段とから構成されるとともに、
前記第２光学機構は、前記第１の投光手段から照射される光の光軸と直交する二次元平面上に配設された複数の受光素子を備え、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光を前記受光素子によって受光し、受光した各光に応じた電気信号をそれぞれ生成するＣＣＤカメラから構成され、
前記制御手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を基に前記駆動手段及び移動手段の作動を制御して、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とを対向させるように構成され、
前記計測手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を受信して、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光の前記ＣＣＤカメラにおける受光位置間の距離を算出し、算出した受光位置間距離並びに前記第１及び第２の投光手段から照射される光の交差角を基に、前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出するように構成されてなることを特徴とする請求項６記載の回転角度位置測定装置。
【請求項８】
貫通細孔を有するピンホール板を更に備え、
該ピンホール板は、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているときにのみ、前記第１の投光手段から照射された光が前記貫通細孔を通過して前記ＣＣＤカメラの受光素子に受光されるように、前記ＣＣＤカメラの前方に配置されてなることを特徴とする請求項２、５又は７記載の回転角度位置測定装置。
【請求項９】
前記第１の支持体又は第２の支持体の第１部材と第２部材との間における相対的な揺動角度位置を検出する角度検出手段と、
貫通細孔を有するピンホール板とを更に備え、
該ピンホール板は、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているときにのみ、前記第１の投光手段から照射された光が前記貫通細孔を通過して前記ＣＣＤカメラの受光素子に受光されるように、前記ＣＣＤカメラの前方に配置されてなることを特徴とする請求項２記載の回転角度位置測定装置。
【請求項１０】
前記計測手段によって計測された距離、及び前記回転体の回転半径を基に、前記回転体の回転角度位置を算出する算出手段を更に備えてなることを特徴とする請求項１、２、４乃至８記載のいずれかの回転角度位置測定装置。
【請求項１１】
前記計測手段によって計測された距離、前記回転体の回転半径、及び前記角度検出手段によって検出された揺動角度位置を基に、前記回転体の回転角度位置を算出する算出手段を更に備えてなることを特徴とする請求項３又は９記載の回転角度位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主軸を回転自在に支持し、ワークを保持した主軸を回転させて、ワークを主軸軸中心に回転させる主軸台と、工具を保持する工具主軸を回転自在に支持した刃物台とを備え、主軸に保持されたワークに対して旋削加工，ミーリング加工やドリル加工といった各種の加工を行うことができるようになった複合加工型のＮＣ旋盤が知られている。
【０００３】
この複合加工型ＮＣ旋盤の刃物台は、主軸軸線と平行なＺ軸、主軸軸線と直交し、且つこれに対して離接する方向のＸ軸、及びこれらＸ軸，Ｚ軸の双方に直交するＹ軸の直交３軸方向に移動可能に構成されるとともに、前記工具主軸はその軸線がＸ軸−Ｚ軸平面と平行に配設され、且つ同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で回転（旋回）可能に構成されている。
【０００４】
そして、加工部位及び加工内容に応じて、前記工具主軸を同Ｘ軸−Ｚ軸平面内で適宜回転させて工具主軸の前記主軸軸線に対する回転角度位置を位置決めし、このように位置決めした状態で上記ミーリング加工やドリル加工が行われる。
【０００５】
したがって、前記工具主軸の回転角度位置は直接加工精度に影響する。このため、高精度な加工精度を実現するためには、当該工具主軸の実際の回転動作精度を高精度に測定して、これが所定の許容範囲内に収まっているかどうかを確認する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、従来、工作機械の分野では、回転体の回転動作精度を測定する装置としては、オートコリメータを用いたものしか存在しておらず、必ずしも十分な測定ができないでいた。即ち、オートコリメータを用いた測定では、反射鏡を回転体に取り付ける必要があるが、この反射鏡の数に制限があるため、一般に３０°毎の回転動作精度しか測定することができず、任意の角度については、その動作精度を測定することができないのである。
【０００７】
また、前記反射鏡は、これを回転体の回転中心に取り付ける必要があるが、回転体の構造によってはその取り付けが極めて困難であり、取り付け作業に手間がかかるという問題もある。
【０００８】
この他、工作機械の分野では、回転テーブルなどその回転動作精度を測定する必要のあるものが多数存在する。したがって、これらの回転動作精度を簡便且つ高精度に測定することができれば有意義である。
【０００９】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、回転体の回転動作精度を任意の角度毎に簡便且つ高精度に測定することができる回転角度位置測定装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、該第１部材により前記計測手段の第１光学機構を支持する第１の支持体と、
同じく所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、該第１部材により前記計測手段の第２光学機構を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる第１の駆動手段と、
前記第２の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる第２の駆動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に前記各駆動手段の作動を制御して、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させる制御手段とを備えて構成され、
前記各支持体の中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となる状態で、前記２つの支持体の内、一方の支持体の第２部材が前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に固設され、他方の支持体の第２部材が前記回転体に固設されるように構成された回転角度位置測定装置に係る。
【００１１】
この回転角度位置測定装置によれば、まず、計測手段の第１光学機構を支持した第１の支持体、又は計測手段の第２光学機構を支持した第２の支持体の内、一方の第２部材が回転体から所定間隔離れた位置に設けられる構造体に、他方の第２部材が回転体に、当該各支持体の中心軸が回転体の回転中心軸と平行となるようにそれぞれ固設される。尚、このとき、各支持体は、第１光学機構と第２光学機構とが相互に対向した位置関係（以下、これを基準位置関係という）となるようにそれぞれ取り付けられる。
【００１２】
次に、計測手段の第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われて、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方により、受光された光に応じた電気信号が生成され、生成された電気信号を基に第１光学機構と第２光学機構との間の距離が当該計測手段によって算出される。
【００１３】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、当該回転体の回転に伴いその回転中心軸回りに前記他方の支持体が旋回移動して、前記回転体の回転平面と平行な平面内における第１光学機構と第２光学機構との相対的な位置関係が変化する。
【００１４】
この後、制御手段により各駆動手段がそれぞれ駆動されて各支持体の第１部材が第２部材に対して前記中心軸回りにそれぞれ揺動せしめられるとともに、再度、第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われて、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方により、受光された光に応じた電気信号が生成され、生成された電気信号を基に、当該第１光学機構と第２光学機構とが対向するように各第１部材が揺動せしめられる。
【００１５】
このようにして、計測手段の第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるようにその姿勢が調整され、また、このときの第１光学機構と第２光学機構との間の距離が、前記生成された電気信号を基に計測手段によって算出される。
【００１６】
この後、回転体の回転前後に算出された第１光学機構と第２光学機構との間の距離や、回転体の回転半径を基に、回転体の回転角度位置が算出される。斯くして、回転体の任意の回転角度位置が測定される。
【００１７】
尚、この回転角度位置測定装置は、前記第１の支持体又は第２の支持体の第１部材と第２部材との間における相対的な揺動角度位置を検出する角度検出手段を更に備えて構成されていても良い。
【００１８】
この場合、回転体の回転後、計測手段の第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるようにその姿勢が調整されると、当該第１光学機構と第２光学機構との間の距離が計測手段により上記のようにして算出されるとともに、角度検出手段によって、一方の支持体の第１部材と第２部材との間における相対的な揺動角度位置が検出される。そして、検出された揺動角度位置や、回転体の回転前後に算出された第１光学機構と第２光学機構との間の距離、回転体の回転半径を基に、回転体の回転角度位置が算出される。
【００１９】
また、本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなる第１の支持体と、
前記回転体に固設される第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる駆動手段と、
前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられ、前記第１の支持体の中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるようにその第２部材を支持して、該回転体の回転中心軸と直交する平面内で直線移動させる移動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に前記駆動手段及び移動手段の作動を制御する制御手段とを備えてなり、
前記計測手段の第１光学機構及び第２光学機構は、その一方が前記第１の支持体の第１部材によって支持され、他方が前記第２の支持体によって支持されるとともに、
前記制御手段は、前記駆動手段及び移動手段の作動を制御して、前記駆動手段により前記第１部材を第２部材に対して揺動させ、且つ前記移動手段により前記第２部材を直線移動させ、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させるように構成された回転角度位置測定装置に係る。
【００２０】
この回転角度位置測定装置によれば、まず、計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方を支持した第１の支持体の第２部材が、回転体から所定間隔離れた位置に設けられる移動手段によって、当該第１の支持体の中心軸が回転体の回転中心軸と平行となるように支持され、他方を支持した第２の支持体が回転体に固設される。尚、このとき、各支持体は、第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるように取り付けられる。
【００２１】
次に、上記と同様に、計測手段の第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われて、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方により、受光された光に応じた電気信号が生成され、生成された電気信号を基に第１光学機構と第２光学機構との間の距離が当該計測手段によって算出される。
【００２２】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第２の支持体が当該回転体の回転中心軸回りに旋回移動して、前記回転体の回転平面と平行な平面内における第１光学機構と第２光学機構との相対的な位置関係が変化する。
【００２３】
この後、制御手段により駆動手段及び移動手段がそれぞれ駆動されて、当該駆動手段により第１の支持体の第１部材が第２部材に対して揺動せしめられるとともに、当該移動手段により第１の支持体全体が直線移動せしめられる。また、再度、第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われ、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方により、受光された光に応じた電気信号が生成される。
【００２４】
そして、制御手段は、第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に、当該第１光学機構と第２光学機構とが対向するように、即ち、第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるように、駆動手段及び移動手段を駆動して第１の支持体の前記揺動動作と直線移動動作とを実行させる。そして、対向後、第１光学機構と第２光学機構との間の距離が、前記電気信号を基に計測手段により算出される。
【００２５】
この後、回転体の回転前後に算出された第１光学機構と第２光学機構との間の距離や、回転体の回転半径を基に、回転体の回転角度位置が算出される。
【００２６】
また、本発明は、所定の回転中心軸回りに回転して、所定の回転角度位置に割り出されるように構成された回転体の回転角度位置を測定する装置であって、
相互に離間した位置に配置される第１光学機構及び第２光学機構を備え、該第１光学機構と第２光学機構との間で、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光の照射と該照射光の受光とを行わせて、該第１光学機構又は第２光学機構の一方に、受光した光に応じた電気信号を生成させるとともに、生成させた電気信号を基に前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出する計測手段と、
所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材及び第２部材からなり、前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方を前記第１部材によって支持するとともに、前記中心軸が前記回転体の回転中心軸と平行となるように前記第２部材が前記回転体に固設される第１の支持体と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の他方を支持する第２の支持体と、
前記第１の支持体の第１部材を第２部材に対して前記中心軸回りに揺動させる駆動手段と、
前記回転体から所定間隔離れた位置に設けられ、前記第２の支持体を支持して前記回転体の回転中心軸と直交する平面内で直線移動させる移動手段と、
前記計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に、前記駆動手段の作動を制御して前記第１部材を第２部材に対して揺動させるとともに、前記移動手段の作動を制御して前記第２の支持体を直線移動させ、前記計測手段の第１光学機構と第２光学機構とを対向させる制御手段とを備えた回転角度位置測定装置に係る。
【００２７】
この回転角度位置測定装置によれば、まず、計測手段の第１光学機構又は第２光学機構の一方を支持した第１の支持体の第２部材が、当該第１の支持体の中心軸が回転体の回転中心軸と平行となるように回転体に固設され、他方を支持した第２の支持体が、回転体から所定間隔離れた位置に設けられる移動手段によって支持される。尚、このとき、各支持体は、第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるように取り付けられる。
【００２８】
次に、上記と同様に、計測手段の第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われて、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方によって、受光された光に応じた電気信号が生成され、生成された電気信号を基に第１光学機構と第２光学機構との間の距離が当該計測手段によって算出される。
【００２９】
ついで、回転体が適宜回転角度位置に割り出されると、第１の支持体が当該回転体の回転中心軸回りに旋回移動して、前記回転体の回転平面と平行な平面内における第１光学機構と第２光学機構との相対的な位置関係が変化する。
【００３０】
この後、制御手段により駆動手段及び移動手段がそれぞれ駆動されて、当該駆動手段により第１の支持体の第１部材が第２部材に対して揺動せしめられるとともに、当該移動手段により第２の支持体が直線移動せしめられる。また、再度、第１光学機構と第２光学機構との間で光の照射と当該照射光の受光とが行われて、当該第１光学機構又は第２光学機構の一方により、受光された光に応じた電気信号が生成される。
【００３１】
そして、制御手段は、第１光学機構又は第２光学機構の一方によって生成された電気信号を基に、当該第１光学機構と第２光学機構とが対向するように、即ち、第１光学機構と第２光学機構とが前記基準位置関係となるように、駆動手段及び移動手段を駆動して前記揺動動作と直線移動動作とを実行させる。そして、対向後、第１光学機構と第２光学機構との間の距離が、前記電気信号を基に計測手段により算出される。
【００３２】
この後、回転体の回転前後に算出された第１光学機構と第２光学機構との間の距離や、回転体の回転半径を基に、回転体の回転角度位置が算出される。
【００３３】
尚、上記各回転角度位置測定装置において、前記第１光学機構は、光軸が前記回転体の回転中心軸と直交する平面内にある光を照射する第１の投光手段と、光軸が該第１の投光手段から照射される光の光軸と交差する光を照射する第２の投光手段とから構成され、
前記第２光学機構は、前記第１の投光手段から照射される光の光軸と直交する二次元平面上に配設された複数の受光素子を備え、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光を前記受光素子によって受光し、受光した各光に応じた電気信号をそれぞれ生成するＣＣＤカメラから構成され、
前記計測手段は、前記ＣＣＤカメラによって生成された電気信号を受信して、前記第１及び第２の投光手段から照射された各光の前記ＣＣＤカメラにおける受光位置間の距離を算出し、算出した受光位置間距離並びに前記第１及び第２の投光手段から照射される光の交差角を基に、前記第１光学機構と第２光学機構との間の距離を算出するように構成されたものとすることができる。
【００３４】
この場合、前記制御手段は、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とを対向させるように、各制御対象の作動を制御する。
【００３５】
尚、第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているか否かは、例えば、第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているときに、当該ＣＣＤカメラにおける受光位置を予め検出して、この受光位置を基準受光位置に設定し、ついで、前記操作を行い、その際のＣＣＤカメラの受光位置と前記基準受光位置とを比較することによって判断することができる。
【００３６】
また、上記回転角度位置測定装置は、貫通細孔を有するピンホール板を更に備え、このピンホール板が、前記第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているときにのみ、前記第１の投光手段から照射された光が前記貫通細孔を通過して前記ＣＣＤカメラの受光素子に受光されるように、前記ＣＣＤカメラの前方に配置された構成であっても良い。
【００３７】
また、前記回転体の回転角度位置の算出に当たっては、適宜設定された算出式を基に自動計算を行う算出手段によって、当該回転角度位置を算出するようにしても良い。
【００３８】
また、本発明における測定対象としての回転体は、何ら限定されるものではなく、各種分野における回転体が含まれる。
【発明の効果】
【００３９】
斯くして、本発明に係る回転角度位置測定装置によれば、計測手段の第１光学機構及び第２光学機構をそれぞれ支持した各支持体の一方を回転体に固設するとともに、他方を適宜構造体に固設したり、一方の支持体を回転体に固設するとともに、他方の支持体を適宜移動手段に支持させた後、計測手段により回転体の回転前後における第１光学機構と第２光学機構との間の距離をそれぞれ計測し、場合によっては、更に、角度検出手段により一方の支持体の第１部材と第２部材との間における相対的な揺動角度位置を検出するといった簡単な操作を行うだけで、当該回転体の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００４０】
また、貫通細孔を有するピンホール板をＣＣＤカメラの前方に設ければ、第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しない限り、第１の投光手段から照射された光がＣＣＤカメラの受光素子によって受光されないので、制御手段は、簡単な処理で精度良く、第１の投光手段とＣＣＤカメラの受光素子とが対向しているか否かを判断することができる。
【００４１】
また、算出手段によって回転体の回転角度位置を自動的に算出するようにすれば、効率的にしかも正確に算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
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回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。また、図２は、本実施形態に係る第１支持体，第１駆動モータ及び制御・計測部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図であり、図３は、本実施形態に係る第２支持体，第２駆動モータ及び制御・計測部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図である。
【００４３】
図１に示すように、本例の回転精度解析装置１は、精度解析対象となる回転体の回転角度位置を測定する回転角度位置測定装置２と、この回転角度位置測定装置２によって測定された前記回転体の回転角度位置などを基に、当該回転体の回転精度を解析する処理装置３とを備えている。尚、本例では、同図１に示すように、ＮＣ旋盤８０の第１刃物台８１に設けられる工具主軸８２のＢ軸方向における回転精度を測定，解析するものとする。
【００４４】
前記ＮＣ旋盤８０は、前記第１刃物台８１及び工具主軸８２の他、ベッド８３、ベッド８３上に配設され、チャック８４が取り付けられた主軸８５を回転自在に支持する主軸台（図示せず）、第２刃物台８６などを備えており、第１刃物台８１は、Ｚ軸（主軸８５の軸線に沿った方向），Ｘ軸（Ｚ軸と直交し、且つこれに対して離接する方向），Ｙ軸（Ｘ軸及びＺ軸の双方に直交する方向）の直交３軸方向に移動可能にベッド８３上に配設され、工具主軸８２は、その軸中心に回転自在、且つＹ軸の軸線回り（Ｂ軸方向）に回転自在となるように、第１刃物台８１によって支持され、第２刃物台８６は、Ｘ軸及びＺ軸の直交２軸方向に移動可能にベッド８３上に配設されている。
【００４５】
また、前記ＮＣ旋盤８０は、第１刃物台８１及び第２刃物台８６の移動や工具主軸８２の回転などを制御する制御装置８７を備え、前記第１刃物台８１は、工具主軸８２をその軸中心に回転自在に支持するとともに、Ｘ軸−Ｚ軸平面と直交する所定の回転中心軸を中心としてＢ軸方向に回転自在となった支持台８８と、支持台８８に連結されたウォームホイール８９、ウォームホイール８９と噛合するウォーム９０、ウォーム９０を軸中心に回転させるサーボモータ９１、サーボモータ９１に付設され、その回転角度位置を検出するロータリエンコーダ９２からなる回転駆動機構９３などを備えている。
【００４６】
そして、ウォームホイール８９及びウォーム９０といった伝達ギアを介して伝達されるサーボモータ９１の回転動力によって、支持台８８、即ち、工具主軸８２がＢ軸方向に回転せしめられる一方、ロータリエンコーダ９２によって検出されるサーボモータ９１の回転角度位置を基に、支持台８８（工具主軸８２）の回転角度位置が間接的に検出され、その回転角度位置が所定の回転角度位置となるように、前記制御装置８７によってサーボモータ９１の作動がフィードバック制御される。
【００４７】
尚、前記ロータリエンコーダ９２によって検出された工具主軸８２の回転角度位置は、前記処理装置３にも送信されるように構成されている。
【００４８】
図１乃至図３に示すように、前記回転角度位置測定装置２は、レーザ光を照射するレーザ照射装置１１と、所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材１２及び第２部材１３からなり、第１部材１２によりレーザ照射装置１１を支持する第１支持体１４と、レーザ照射装置１１から照射されたレーザ光を受光する受光面１５ａを備え、受光量に応じた電圧信号を生成するＣＣＤカメラ１５と、所定の中心軸回りに相互に揺動自在となった第１部材１６及び第２部材１７からなり、第１部材１６によりＣＣＤカメラ１５を支持する第２支持体１８などを備えて構成される。
【００４９】
また、回転角度位置測定装置２は、第１支持体１４の第１部材１２を第２部材１３に対して前記中心軸回りに揺動させる第１駆動モータ２０と、第２支持体１８の第１部材１６を第２部材１７に対して前記中心軸回りに揺動させる第２駆動モータ２１と、各駆動モータ２０，２１の作動を制御するとともに、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号などを基に、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との間の距離を算出する制御・計測部２４と、制御・計測部２４によって算出された距離などを基に、工具主軸８２のＢ軸方向における回転角度位置を算出する算出部２５などを備えている。
【００５０】
尚、前記制御・計測部２４は、特許請求の範囲に言うところの制御手段として機能し、且つ前記レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５とともに計測手段としても機能する。
【００５１】
前記レーザ照射装置１１は、光軸が第１支持体１４の（揺動）中心軸と直交する平面と平行なレーザ光を照射する第１及び第２の２つのレーザ発振器（図示せず）を備えており、当該各レーザ発振器（図示せず）は、これらから照射される各レーザ光の光軸が相互に所定の角度で交差し、且つその交差位置が第１支持体１４の中心軸上に位置するように配置されている。
【００５２】
前記第１支持体１４の第１部材１２は、各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸がＸ軸−Ｚ軸平面と平行となるようにレーザ照射装置１１を支持し、その第２部材１３は、中心軸がＹ軸と平行となるように、前記チャック８４によって把持されている。
【００５３】
また、前記第２支持体１８の第１部材１６は、受光面１５ａがＹ軸と平行となるようにＣＣＤカメラ１５を支持し、その第２部材１７は、（揺動）中心軸がＹ軸と平行となるように、前記工具主軸８２に装着されている。
【００５４】
前記ＣＣＤカメラ１５は、多行多列の２次元に配置された複数の光電変換素子（受光素子）を備え、当該各光電変換素子から受光量に応じた電圧信号が出力されるように構成されており、当該電圧信号は制御・計測部２４に送信される。
【００５５】
また、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａは、物理的に区切られているわけではないが、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光を受光する第１受光領域と、第２レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光を受光する第２受光領域とに分けられる。
【００５６】
前記第１受光領域の前方には、微細な貫通細孔（ピンホール）１９ａを有するピンホール板１９が受光面１５ａと平行となるようにＣＣＤカメラ１５に付設されており、これにより、第１レーザ発振器（図示せず）と受光面１５ａとが対向して、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸と受光面１５ａとが直交したときにのみ、レーザ光が貫通細孔１９ａを通過して受光面１５ａの所定位置（以下、基準受光位置という）に受光されるようになっている。尚、このように、第１レーザ発振器（図示せず）と受光面１５ａが相互に対向したときのレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との位置関係を、以下、基準位置関係という。
【００５７】
前記第１駆動モータ２０は、その出力軸２０ａが第１支持体１４の第２部材１３に形成された貫通穴１３ａに挿通されて上面から突出するように、第２部材１３の下面に固設され、出力軸２０ａの上部は、第１部材１２に形成された係合穴１２ａに係合しており、第１駆動モータ２０が駆動されてその出力軸２０ａが回転することで、第１部材１２が第２部材１３に対して揺動する。
【００５８】
前記第２駆動モータ２１についても、同様に、その出力軸２１ａが第２支持体１８の第２部材１７に形成された貫通穴１７ａに挿通されて上面から突出するように、第２部材１７の下面に固設され、出力軸２１ａの上部は、第１部材１６に形成された係合穴１６ａに係合しており、第２駆動モータ２１が駆動されてその出力軸２１ａが回転することで、第１部材１６が第２部材１７に対して揺動する。
【００５９】
前記制御・計測部２４は、制御装置８７による制御の下、工具主軸８２がＢ軸方向に所定の回転角度位置まで回転せしめられると、まず、その回転角度位置に応じた角度だけ、第１支持体１４の第１部材１２を第２部材１３に対して揺動させるとともに、第２支持体１８の第１部材１６を第２部材１７に対して揺動させて、レーザ照射装置１１の第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとをほぼ対向した状態にする。
【００６０】
この後、制御・計測部２４は、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光がピンホール板１９の貫通細孔１９ａを通過してＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａに受光される位置をＣＣＤカメラ１５の出力信号から検出しつつ、各駆動モータ２０，２１の作動を制御して第１支持体１４及び第２支持体１８の姿勢を微調整し、検出した受光位置が前記基準受光位置と一致したとき、各駆動モータ２０，２１の駆動を停止して、第１支持体１４及び第２支持体１８の各揺動動作を停止させる。
【００６１】
これにより、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとが直交した状態、言い換えれば、第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとが対向した状態、更に言い換えれば、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが前記基準位置関係となる。
【００６２】
ついで、制御・計測部２４は、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号を基に、各レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光の受光面１５ａ上における受光位置をそれぞれ算出して、算出した各受光位置から受光位置間距離を算出し、この後、算出した受光位置間距離や、各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸の交差角度などを基に、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との間の距離、即ち、レーザ照射装置１１が支持される第１支持体１４の中心軸と、ＣＣＤカメラ１５が支持される第２支持体１８の中心軸との間の距離を算出する。
【００６３】
具体的には、図４に示すように、各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸の交差角度をωとし、算出した受光位置間距離をｒとし、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａと第２支持体１８の中心軸との間の距離をｔとすると、制御・計測部２４は、第１支持体１４の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離ｕを、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、支持体１４，１８の幾何学的な関係から導かれる算出式（下式数式１）を用いて算出する。尚、上述したように、各レーザ光の光軸の交差位置は、第１支持体１４の中心軸上となっている。
【００６４】
（数式１）
ｕ＝ｓ＋ｔ＝（ｒ／ｔａｎω）＋ｔ
【００６５】
そして、制御・計測部２４は、このようにして支持体１４，１８の中心軸間距離を算出した後、算出した中心軸間距離を算出部２５に送信する。尚、制御・計測部２４は、工具主軸８２の回転前において、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にあるときの支持体１４，１８の中心軸間距離についても、上記と同様にして算出するように構成されており、したがって、算出部２５には、工具主軸８２の回転前後の中心軸間距離がそれぞれ送信される。
【００６６】
前記算出部２５は、制御・計測部２４から工具主軸８２の回転前後の各中心軸間距離を受信した後、受信した各中心軸間距離、及び工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離などを基に、以下のようにして、工具主軸８２の回転角度位置を算出し、算出した回転角度位置を処理装置３に送信する。
【００６７】
即ち、例えば、図５に示すように、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にある状態（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５が２点鎖線で示した位置にある状態）から、工具主軸８２をθだけ時計回りに回転させた後、各支持体１４，１８を揺動させてレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とを基準位置関係にしたとき（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５を実線で示した状態にしたとき）に、工具主軸８２の回転前に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＡ１であり、工具主軸８２の回転後に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＢ１であったとすると、算出部２５は、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、各支持体１４，１８、及び工具主軸８２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式２及び数式３）から導かれる算出式（下式数式４）を基に、工具主軸８２の回転後の回転角度位置θを算出する。
【００６８】
尚、図５において、角度α及び角度βは各幾何三角形の頂角であり、距離Ｌは、工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離であり、距離Ｋは、第１支持体１４の中心軸と工具主軸８２の中心軸との間の距離である。また、距離Ｋは、例えば、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との間の距離を測定しながら工具主軸８２を回転させ、得られた距離の内、最小の距離を用いて算出することができる。具体的には、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との間の最小距離、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａと第２支持体１８の中心軸との間の距離、及び工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離を基に算出される。
【００６９】
（数式２）
α＝ｃｏｓ−１（（Ｋ２＋Ｌ２−Ａ１２）／２ＫＬ）
【００７０】
（数式３）
β＝ｃｏｓ−１（（Ｋ２＋Ｌ２−Ｂ１２）／２ＫＬ）
【００７１】
（数式４）
θ＝α−β
【００７２】
前記処理装置３は、回転角度位置測定装置２の算出部２５によって算出された工具主軸８２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ９２によって検出された工具主軸８２の回転角度位置を、当該算出部２５及びロータリエンコーダ９２からそれぞれ受信し、受信した各回転角度位置を基に、これらの差分を算出することによって工具主軸８２の回転精度（割り出し精度）を解析する。
【００７３】
即ち、回転角度位置測定装置２によって算出される工具主軸８２の回転角度位置は、当該工具主軸８２の実際の回転角度位置であり、この実際の回転角度位置と、回転駆動機構９３の制御目標としての回転角度位置とを比較，解析することで、当該回転駆動機構９３の動作誤差（ロストモーション）を解析するのである。
【００７４】
尚、前記ロストモーションとは、回転駆動機構９３を構成するウォームホイール８９やウォーム９０などに外力によって生じた弾性変形や、当該ウォームホイール８９及びウォーム９０といった伝達ギア間のバックラッシなどの影響を受けて、制御装置８７によってフィードバック制御される回転角度位置（回転駆動機構９３に入力される回転角度位置）と、工具主軸８２（即ち、支持台８８）の実回転角度位置（回転駆動機構９３から出力される回転角度位置）との間に生じる動作誤差のことである。
【００７５】
以上のように構成された本例の回転精度解析装置１によれば、まず、第１部材１２によりレーザ照射装置１１を支持した第１支持体１４の第２部材１３が、当該第１支持体１４の中心軸がＹ軸と平行となるようにチャック８４に取り付けられ、第１部材１６によりＣＣＤカメラ１５を支持した第２支持体１８の第２部材１７が、当該第２支持体１８の中心軸がＹ軸と平行となるように工具主軸８２に装着される。尚、このとき、各支持体１４，１８は、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係となるようにそれぞれ取り付けられる。
【００７６】
次に、レーザ照射装置１１の各レーザ発振器（図示せず）からレーザ光がそれぞれ照射され、照射されたレーザ光がＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａによって受光されると、受光された光に応じた電圧信号が当該ＣＣＤカメラ１５によって生成される。
【００７７】
ついで、制御・計測部２４により、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号を基に各レーザ光の受光位置が算出されて受光位置間距離が算出され、算出された受光位置間距離や各レーザ光の光軸の交差角度を基に、レーザ照射装置１１が支持される第１支持体１４の中心軸と、ＣＣＤカメラ１５が支持される第２支持体１８の中心軸との間の距離が算出される。
【００７８】
次に、制御装置８７による制御の下、工具主軸８２を任意の回転角度位置まで回転させると、工具主軸８２の回転に伴いその回転中心軸回りに第２支持体１８が旋回移動せしめられて、Ｘ軸−Ｚ軸平面と平行な平面内におけるレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との相対的な位置関係が変化する。
【００７９】
そして、レーザ照射装置１１の各レーザ発振器（図示せず）からレーザ光が照射されるとともに、制御・計測部２４による制御の下、まず、工具主軸８２の回転角度位置に応じた角度だけ各支持体１４，１８の第１部材１２，１６が第２部材１３，１７に対して揺動せしめられ、これにより、レーザ照射装置１１の第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとがほぼ対向する。
【００８０】
この後、制御・計測部２４は、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光の受光位置をＣＣＤカメラ１５の出力信号から検出しつつ、各駆動モータ２０，２１の作動を制御して第１支持体１４及び第２支持体１８の姿勢を微調整し、検出した受光位置が前記基準受光位置と一致したとき、各駆動モータ２０，２１の駆動を停止して、第１支持体１４及び第２支持体１８の各揺動動作を停止させる。
【００８１】
これにより、第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとが対向した状態、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが前記基準位置関係となる。
【００８２】
次に、制御・計測部２４は、上記と同様にして、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号を基に各レーザ光の受光位置を算出して受光位置間距離を算出した後、算出した受光位置間距離や各レーザ光の光軸の交差角度を基に、支持体１４，１８の中心軸間距離を算出し、この後、工具主軸８２の回転前及び回転後に算出した各中心軸間距離を算出部２５に送信する。
【００８３】
算出部２５では、制御・計測部２４から受信した工具主軸８２の回転前後の各中心軸間距離、及び工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離などを基に、工具主軸８２の回転角度位置が算出され、算出された回転角度位置が処理装置３に送信される。
【００８４】
ついで、処理装置３により、算出部２５から受信された工具主軸８２の回転角度位置、及びロータリエンコーダ９２から受信した制御目標としての回転角度位置を基に、これらの差分が算出されて工具主軸８２の回転精度（割り出し精度）が解析される。
【００８５】
斯くして、本例の回転精度解析装置１によれば、レーザ照射装置１１を支持した第１支持体１４をチャック８４に取り付ける一方、ＣＣＤカメラ１５を支持した第２支持体１８を工具主軸８２に装着した後、工具主軸８２の回転前後におけるレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５との間の距離を計測するといった簡単な操作を行うだけで、当該工具主軸８２の任意の回転角度位置を精度良く測定することができる。
【００８６】
また、回転角度位置測定装置２によって算出された工具主軸８２の回転角度位置と、回転駆動機構９３の制御目標としての回転角度位置とに基づいて当該回転駆動機構９３の動作誤差（ロストモーション）を解析するようにしているので、得られた解析結果を基に、これに応じた補正を実施すれば、工具主軸８２の回転精度を向上させることができる。
【００８７】
また、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａの前方にピンホール板１９を設け、レーザ照射装置１１の第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとが正確に対向している場合にのみ、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光がＣＣＤカメラ１５の基準受光位置に受光されるように構成しているので、制御・計測部２４は、簡単な処理で精度良く、第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとが対向しているか否か、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが前記基準位置関係にあるか否かを判断することができる。
【００８８】
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。
【００８９】
例えば、前記回転角度位置測定装置２は、図６に示すように、前記第１支持体１４の第１部材１２と第２部材１３との間における相対的な揺動角度位置を検出するロータリエンコーダ２８、又は、図７に示すように、前記第２支持体１８の第１部材１６と第２部材１７との間における相対的な揺動角度位置を検出するロータリエンコーダ２９を更に備えて構成されていても良い。
【００９０】
まず、第１支持体１４の揺動角度位置を検出するロータリエンコーダ２８を備えている場合について説明する。このロータリエンコーダ２８は、図６に示すように、第１駆動モータ２０に付設されてその出力軸２０ａの回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を前記算出部２５に送信するように構成されており、当該ロータリエンコーダ２８によって検出される出力軸２０ａの回転角度位置から、第１部材１２の第２部材１３に対する揺動角度位置が検出される。
【００９１】
そして、前記算出部２５は、制御・計測部２４から工具主軸８２の回転前後の支持体１４，１８の中心軸間距離を受信したときに、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係となるように各支持体１４，１８の揺動角度位置が調整されたときに、ロータリエンコーダ２８によって検出された第１部材１２と第２部材１３との間の揺動角度位置、前記受信した各中心軸間距離、及び工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離を基に、以下のようにして、工具主軸８２の回転角度位置を算出する。
【００９２】
即ち、例えば、図８に示すように、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にある状態（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５が２点鎖線で示した位置にある状態）から、工具主軸８２をθだけ時計回りに回転させた後、各支持体１４，１８を揺動させてレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とを基準位置関係にしたとき（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５を実線で示した状態にしたとき）に、工具主軸８２の回転前に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＡ２であり、工具主軸８２の回転後に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＢ２であり、第１支持体１４の揺動によって、ロータリエンコーダ２８により検出される揺動角度位置（第１部材１２の軸線（第１レーザ発振器（図示せず）の光軸と平行な線）と第２部材１３の軸線（主軸８５の軸線と同軸）との交差角度）がＣからＤになったとすると、算出部２５は、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、各支持体１４，１８、及び工具主軸８２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式５）から導かれる算出式（下式数式６）を基に、工具主軸８２の回転後の回転角度位置θを算出する。尚、図８において、距離Ｌは、工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離である。
【００９３】
（数式５）
Ｌ＋Ａ２・ｓｉｎＣ＝Ｌ・ｃｏｓθ＋Ｂ２・ｓｉｎＤ
【００９４】
（数式６）
θ＝ｃｏｓ−１（（Ｌ＋Ａ２・ｓｉｎＣ−Ｂ２・ｓｉｎＤ）／Ｌ）
【００９５】
次に、第２支持体１８の揺動角度位置を検出するロータリエンコーダ２９を備えている場合について説明する。このロータリエンコーダ２９は、図７に示すように、第２駆動モータ２１に付設されてその出力軸２１ａの回転角度位置を検出し、検出した回転角度位置を前記算出部２５に送信するように構成されており、当該ロータリエンコーダ２９によって検出される出力軸２１ａの回転角度位置から、第１部材１６の第２部材１７に対する揺動角度位置が検出される。
【００９６】
そして、前記算出部２５は、上記と同様に、制御・計測部２４から工具主軸８２の回転前後の支持体１４，１８の中心軸間距離を受信したときに、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係となるように各支持体１４，１８の揺動角度位置が調整されたときに、ロータリエンコーダ２９によって検出された第１部材１６と第２部材１７との間の揺動角度位置、前記受信した各中心軸間距離、及び工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離を基に、以下のようにして、工具主軸８２の回転角度位置を算出する。
【００９７】
即ち、例えば、図９に示すように、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にある状態（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５が２点鎖線で示した位置にある状態）から、工具主軸８２をθだけ時計回りに回転させた後、各支持体１４，１８を揺動させてレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とを基準位置関係にしたとき（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５を実線で示した状態にしたとき）に、工具主軸８２の回転前に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＡ３であり、工具主軸８２の回転後に制御・計測部２４によって算出された支持体１４，１８の中心軸間距離がＢ３であり、第２支持体１８の揺動によって、ロータリエンコーダ２９により検出される揺動角度位置（第１部材１６の軸線（ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａと直交する軸線）と第２部材１７の軸線（工具主軸８２の軸線と同軸）との交差角度）がＥからＦになったとすると、算出部２５は、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、各支持体１４，１８、及び工具主軸８２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式７〜数式９）から導かれる算出式（下式数式１０）を基に、工具主軸８２の回転後の回転角度位置θを算出する。尚、図９において、角度α及び角度βは各幾何三角形の頂角であり、距離Ｌは、工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離である。
【００９８】
（数式７）
α＝ｓｉｎ−１（Ａ３／（Ｋ／ｓｉｎＥ））
【００９９】
（数式８）
β＝ｓｉｎ−１（Ｂ３／（Ｋ／ｓｉｎＦ））
【０１００】
（数式９）
Ｋ＝（（Ａ３・ｓｉｎＧ）２＋（Ｌ＋Ａ３・ｃｏｓＧ）２）１／２
但し、Ｇ＝１８０°−Ｅとする。
【０１０１】
（数式１０）
θ＝α−β
【０１０２】
また、上述した回転角度位置測定装置２は、図１０に示すように構成されていても良い。即ち、この回転角度位置測定装置４は、上記第２支持体１８に代えて、その構造が異なる第２支持体３０を備え、この第２支持体３０は工具主軸８２に装着される一方、前記第１支持体１４は第２刃物台８６に装着されるように構成される。
【０１０３】
前記第２支持体３０は、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸が当該工具主軸８２の軸線と同軸となるようにレーザ照射装置１１を支持しており、当該レーザ照射装置１１は、各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸が工具主軸８２の回転中心軸上で交差し、且つＸ軸−Ｚ軸平面と平行となるように構成される。
【０１０４】
一方、前記第１支持体１４は、その第１部材１２により受光面１５ａがＹ軸と平行となるようにＣＣＤカメラ１５を支持し、その第２部材１３が、前記中心軸がＹ軸と平行となるように第２刃物台８６に装着される。
【０１０５】
そして、この場合、前記制御・計測部２４は、制御装置８７による制御の下で工具主軸８２がＢ軸方向に所定の回転角度位置まで回転せしめられると、まず、その回転角度位置に応じた角度だけ第１支持体１４の第１部材１２を第２部材１３に対して揺動させるとももに、第２刃物台８６をＺ軸方向に移動させて、レーザ照射装置１１の第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとをほぼ対向した状態にする。
【０１０６】
この後、制御・計測部２４は、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光のＣＣＤカメラ１５における受光位置をその出力信号から検出しつつ、第１駆動モータ２０の作動を制御するとともに、制御装置８７を介して第２刃物台８６の移動を制御して、第１部材１２の第２部材１３に対する揺動角度位置、及び第２刃物台８６のＺ軸方向における位置を微調整する。そして、検出した受光位置が前記基準受光位置と一致したとき、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが前記基準位置関係となったと判断されたとき、第１駆動モータ２０の駆動を停止して第１支持体１４の揺動動作を停止させるとともに、第２刃物台８６の移動を停止させる。
【０１０７】
ついで、制御・計測部２４は、図４に示した例と同様に、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号を基に各レーザ光の受光位置を算出して受光位置間距離を算出し、算出した受光位置間距離、各レーザ光の光軸の交差角度、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａと第１支持体１４の中心軸との間の距離を基に、工具主軸８２の回転中心軸と第１支持体１４の中心軸との間の距離（図１１に示す、後述の距離Ｂ４）を算出する。尚、上述のように、各レーザ光の光軸の交差位置は、工具主軸８２の回転中心軸上となっている。
【０１０８】
そして、制御・計測部２４は、このようにして工具主軸８２の回転後に算出した、工具主軸８２の回転中心軸と第１支持体１４の中心軸との間の距離（前記距離Ｂ４）、及び工具主軸８２の回転前に予め算出した、工具主軸８２の回転中心軸と第１支持体１４の中心軸との間の距離（図１１に示す、後述の距離Ａ４）を算出部２５に送信する。
【０１０９】
前記算出部２５は、制御・計測部２４から工具主軸８２の回転前後の各距離を受信した後、受信した各距離を基に、以下のようにして、工具主軸８２の回転角度位置を算出する。
【０１１０】
即ち、例えば、図１１に示すように、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にある状態（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５が２点鎖線で示した位置にある状態）から、工具主軸８２をθだけ時計回りに回転させた後、第１支持体１４を揺動させるとともに第２刃物台８６をＺ軸方向に移動させてレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とを基準位置関係にしたとき（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５を実線で示した状態にしたとき）に、工具主軸８２の回転前に制御・計測部２４によって算出された、工具主軸８２と第１支持体１４との中心軸間距離がＡ４であり、工具主軸８２の回転後に制御・計測部２４によって算出された、工具主軸８２と第１支持体１４との中心軸間距離がＢ４であったとすると、算出部２５は、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、各支持体１４，３０、及び工具主軸８２の幾何学的な関係から導かれる算出式（下式数式１１）を基に、工具主軸８２の回転後の回転角度位置θを算出する。
【０１１１】
（数式１１）
θ＝ｃｏｓ−１（Ａ４／Ｂ４）
【０１１２】
更に、上記回転角度位置測定装置２は、図１２に示すように構成されていても良い。即ち、この回転角度位置測定装置５は、上記第１支持体１４に代えて、その構造が異なる第１支持体３１を備え、この第１支持体３１は第２刃物台８６に装着されるように構成される。但し、第１支持体３１以外の構成については、図１に示したものと同様である。
【０１１３】
前記第１支持体３１は、各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸がＸ軸−Ｚ軸平面と平行となるようにレーザ照射装置１１を支持しており、当該レーザ照射装置１１は、その先端面で各レーザ発振器（図示せず）から照射されるレーザ光の光軸が交差するように構成される。
【０１１４】
そして、この場合、前記制御・計測部２４は、制御装置８７による制御の下で工具主軸８２がＢ軸方向に所定の回転角度位置まで回転せしめられると、まず、その回転角度位置に応じた角度だけ第２支持体１８の第１部材１６を第２部材１７に対して揺動させるとともに、第２刃物台８６をＺ軸方向に移動させて、レーザ照射装置１１の第１レーザ発振器（図示せず）とＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａとをほぼ対向した状態にする。
【０１１５】
この後、制御・計測部２４は、第１レーザ発振器（図示せず）から照射されたレーザ光のＣＣＤカメラ１５における受光位置をその出力信号から検出しつつ、第２駆動モータ２１の作動を制御するとともに、制御装置８７を介して第２刃物台８６の移動を制御して、第１部材１６の第２部材１７に対する揺動角度位置、及び第２刃物台８６のＺ軸方向における位置を微調整する。そして、検出した受光位置が前記基準受光位置と一致したとき、即ち、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが前記基準位置関係となったと判断されたとき、第２駆動モータ２１の駆動を停止して第２支持体１８の揺動動作を停止させるとともに、第２刃物台８６の移動を停止させる。
【０１１６】
ついで、制御・計測部２４は、図４に示した例と同様に、ＣＣＤカメラ１５によって生成された電圧信号を基に各レーザ光の受光位置を算出して受光位置間距離を算出し、算出した受光位置間距離、各レーザ光の光軸の交差角度、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａと第２支持体１８の中心軸との間の距離を基に、レーザ照射装置１１の先端面と第２支持体１８の中心軸との間の距離（図１３に示す、後述の距離Ｂ５）を算出する。尚、上述のように、各レーザ光の光軸の交差位置は、レーザ照射装置１１の先端面上となっている。
【０１１７】
そして、制御・計測部２４は、このようにして工具主軸８２の回転後に算出した、レーザ照射装置１１の先端面と第２支持体１８の中心軸との間の距離（前記距離Ｂ５）、及び工具主軸８２の回転前に予め算出した、レーザ照射装置１１の先端面と第２支持体１８の中心軸との間の距離（図１３に示す、後述の距離Ａ５）を算出部２５に送信する。
【０１１８】
前記算出部２５は、制御・計測部２４から工具主軸８２の回転前後の各距離を受信した後、受信した各距離を基に、以下のようにして、工具主軸８２の回転角度位置を算出する。
【０１１９】
即ち、例えば、図１３に示すように、レーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とが基準位置関係にある状態（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５が２点鎖線で示した位置にある状態）から、工具主軸８２をθだけ時計回りに回転させた後、第２支持体１８を揺動させるとともに第２刃物台８６をＺ軸方向に移動させてレーザ照射装置１１とＣＣＤカメラ１５とを基準位置関係にしたとき（工具主軸８２，レーザ照射装置１１及びＣＣＤカメラ１５を実線で示した状態にしたとき）に、工具主軸８２の回転前に制御・計測部２４によって算出された、レーザ照射装置１１の先端面と第２支持体１８の中心軸との間の距離がＡ５であり、工具主軸８２の回転後に制御・計測部２４によって算出された、レーザ照射装置１１の先端面と第２支持体１８の中心軸との間の距離がＢ５であったとすると、算出部２５は、レーザ照射装置１１、ＣＣＤカメラ１５、各支持体３１，１８、及び工具主軸８２の幾何学的な関係を表す関係式（下式数式１２）から導かれる算出式（下式数式１３）を基に、工具主軸８２の回転後の回転角度位置θを算出する。尚、図１３において、距離Ｌは、工具主軸８２の中心軸と第２支持体１８の中心軸との間の距離である。
【０１２０】
（数式１２）
Ｌ＋Ａ５＝Ｌ・ｃｏｓθ＋Ｂ５
【０１２１】
（数式１３）
θ＝ｃｏｓ−１（（Ｌ＋Ａ５−Ｂ５）／Ｌ）
【０１２２】
更に、前記回転角度位置測定装置２において、レーザ照射装置１１は第１支持体１４によって支持され、ＣＣＤカメラ１５は第２支持体１８によって支持されるように構成したが、図１４に示すように、ＣＣＤカメラ１５を第１支持体１４により支持し、レーザ照射装置１１を第２支持体１８により支持するようにしても良い。
【０１２３】
また、同様に、前記回転角度位置測定装置４において、ＣＣＤカメラ１５は第１支持体１４によって支持され、レーザ照射装置１１は第２支持体３０によって支持されるように構成したが、図１５に示すように、レーザ照射装置１１を第１支持体１４により支持し、ＣＣＤカメラ１５を第２支持体３０により支持するようにしても良い。
【０１２４】
更に、前記回転角度位置測定装置５において、ＣＣＤカメラ１５は第２支持体１８によって支持され、レーザ照射装置１１は第１支持体３１によって支持されるように構成したが、図１６に示すように、レーザ照射装置１１を第２支持体１８により支持し、ＣＣＤカメラ１５を第１支持体３１により支持するようにしても良い。
【０１２５】
また、更に、前記回転角度位置測定装置２，４，５では、ＣＣＤカメラ１５の受光面１５ａの前方にピンホール板１９を設けて構成したが、当該ピンホール板１９を設けずに構成することもできる。
【０１２６】
尚、上記各例における回転角度位置θの算出式は、あくまでも一例として示したものであり、これに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図２】本実施形態に係る第１支持体，第１駆動モータ及び制御・計測部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図である。
【図３】本実施形態に係る第２支持体，第２駆動モータ及び制御・計測部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図である。
【図４】レーザ照射装置とＣＣＤカメラとの間の距離算出に関する説明図である。
【図５】工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る第１支持体，第１駆動モータ，ロータリエンコーダ，制御・計測部及び算出部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る第２支持体，第２駆動モータ，ロータリエンコーダ，制御・計測部及び算出部の概略構成を一部ブロック図で示した説明図である。
【図８】図６に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図９】図７に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図１１】図１０に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る回転精度解析装置などの概略構成を一部ブロック図で示した正面図である。
【図１３】図１２に示した実施形態における工具主軸の回転角度位置算出に関する説明図である。
【図１４】レーザ照射装置及びＣＣＤカメラの、第１支持体及び第２支持体に対する取付例を示した説明図である。
【図１５】レーザ照射装置及びＣＣＤカメラの、第１支持体及び第２支持体に対する取付例を示した説明図である。
【図１６】レーザ照射装置及びＣＣＤカメラの、第１支持体及び第２支持体に対する取付例を示した説明図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１    回転精度解析装置
２    回転角度位置測定装置
３    処理装置
１１  レーザ照射装置
１４  第１支持体
１５  ＣＣＤカメラ
１８  第２支持体
１９  ピンホール板
２０  第１駆動モータ
２１  第２駆動モータ
２４  制御・計測部
２５  算出部
８０  ＮＣ旋盤
８１  第１刃物台
８２  工具主軸
８４  チャック
８６  第２刃物台
８７  制御装置
９３  回転駆動機構
【図１】
2005180974.tif 000003
【図２】
2005180974.tif 000004
【図３】
2005180974.tif 000005
【図４】
2005180974.tif 000006
【図５】
2005180974.tif 000007
【図６】
2005180974.tif 000008
【図７】
2005180974.tif 000009
【図８】
2005180974.tif 000010
【図９】
2005180974.tif 000011
【図１０】
2005180974.tif 000012
【図１１】
2005180974.tif 000013
【図１２】
2005180974.tif 000014
【図１３】
2005180974.tif 000015
【図１４】
2005180974.tif 000016
【図１５】
2005180974.tif 000017
【図１６】
2005180974.tif 000018