(57)【要約】【課題】ワークと回転台の中心を合わせる作業が全く不要で、正確かつ容易に円板状ワークの真円度を測定できるようにする。【解決手段】テーブル上に載置したワークを挟んで、ヘッド先端がそれぞれワークの反対側の周縁に接するように２個の検出器を対向して設け、ワーク周縁に接するように１対の固定ローラと移動ローラを、各対において一方のローラと他方のローラが２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置になるように設け、少なくとも１個のローラを駆動手段で回転させる。１対の可動ローラはワーク周縁に接する方向に付勢され、軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能とする。ワークをその周縁に接する４個のローラで保持して回転させるため、高精度の回転装置を必要とせず、ワークを中心合わせをしてテーブルに固定する作業が全く必要ない。【選択図】      図１
2007205855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置するテーブルと
テーブル上のワークを挟んで、ヘッド先端がそれぞれワークの反対側の周縁に接するように対向して設けられた２個の検出器と
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の固定ローラと
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の可動ローラと
前記１対の固定ローラ又は１対の可動ローラのうち少なくとも１個のローラを回転させる駆動手段を有し、
前記１対の固定ローラの中心を結ぶ線Ｘと前記１対の可動ローラの中心を結ぶ線Ｙとはワークの中心に対して反対側にあり、
前記１対の可動ローラはワーク周縁に接する方向に付勢されていると共に、前記軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能であることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項２】
請求項１の真円度測定装置において、前記１対の可動ローラが、前記軸線Ａに対して線対称の位置に設けられた枢着軸に回動自在に枢着された１対のアームの先端部に軸着され、前記各々のアームの基端部に前記枢着軸と同軸に固定された歯車が相互に噛み合うことで、前記軸線Ａに対して線対称となるように移動可能であり、前記１対のアームを結ぶバネによりワーク周縁に接する方向に付勢されていることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２の真円度測定装置において、前記ヘッド先端が平面視で直線状に形成されていることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の真円度測定装置を用いた真円度測定方法であって、前記テーブル上に載置した基準ワークを前記２個の検出器のヘッド先端で挟んだ状態で検出器のゼロ合わせを行うステップ（１）と、測定するワークを前記テーブル上に載置し前記２個の検出器のヘッド先端でワークを挟んだ状態における前記２個の検出器の検出値をＳ（ａ）、Ｓ（ｂ）とし、基準ワークの直径をＤとした場合、測定部の直径Ｄｎ＝Ｓ（ａ）＋Ｓ（ｂ）＋Ｄを算出するステップ（２）を有し、ワークを回転させながら前記ステップ（２）を繰り返し行ってワークの直径の変化を調べることを特徴とする真円度測定方法。
【請求項５】
請求項４の真円度測定方法において、前記ステップ（２）を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とで、同じ長径について２回算出し、算出した各直径の値とワークの回転角度の関係を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とが重なるようにグラフに表示することを特徴とする真円度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク用ガラス原板などの円板状ワークの真円度を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の円板状ワークの真円度の測定は、下記の特許文献１に開示されているように、ワークをその中心が回転台の中心と一致するように回転台に載せて回転させ、ワークの外周に接するように設けた検出器の検出値を記録することで行っていた。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５６−９８６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の真円度測定は、ワークの中心と回転台の中心を合わせる作業がきわめて煩雑であり、また、完全に中心を一致させるのは困難であるから、全測定値をフーリエ展開するなどして、中心のずれを補正しなければならなかった。また、回転台の回転軸の振れ回りによって測定誤差が生じるため、回転軸の振れ回り等がない高精度の回転装置が要求されている。
【０００５】
本発明は、ワークの中心と回転台の中心を合わせる作業が全く不要で、正確かつ容易に円板状ワークの真円度を測定でき、しかも回転軸の振れ回り等がない高精度の回転装置も不要で、比較的安価に製造できる真円度測定装置、及びワークの中心と回転台の中心を合わせる作業が全く不要で、正確かつ容易に円板状ワークの真円度を測定できる真円度測定方法を開発することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
〔請求項１〕
本発明は、ワークを載置するテーブルと
テーブル上のワークを挟んで、ヘッド先端がそれぞれワークの反対側の周縁に接するように対向して設けられた２個の検出器と
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の固定ローラと
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の可動ローラと
前記１対の固定ローラ又は１対の可動ローラのうち少なくとも１個のローラを回転させる駆動手段を有し、
前記１対の固定ローラの中心を結ぶ線Ｘと前記１対の可動ローラの中心を結ぶ線Ｙとはワークの中心に対して反対側にあり、
前記１対の可動ローラはワーク周縁に接する方向に付勢されていると共に、前記軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能であることを特徴とする真円度測定装置である。
【０００７】
本発明において、検出器のヘッドの軸線Ａとは、ヘッド先端が平面視直線状でない（尖っている）場合は、１対の検出器のヘッドの先端を結んだ線、ヘッドの先端が平面視直線状であるときは、ヘッド先端に垂直な線であって、双方のヘッド先端を通る任意の線を意味する。
【０００８】
〔請求項２〕
また本発明は、請求項１の真円度測定装置において、前記１対の可動ローラが、前記軸線Ａに対して線対称の位置に設けられた枢着軸に回動自在に枢着された１対のアームの先端部に軸着され、前記各々のアームの基端部に前記枢着軸と同軸に固定された歯車が相互に噛み合うことで、前記軸線Ａに対して線対称となるように移動可能であり、前記１対のアームを結ぶバネによりワーク周縁に接する方向に付勢されていることを特徴とする真円度測定装置である。
【０００９】
〔請求項３〕
また本発明は、請求項１又は２の真円度測定装置において、前記ヘッド先端が平面視で直線状に形成されていることを特徴とする真円度測定装置である。
【００１０】
〔請求項４〕
また本発明は、請求項１、２又は３の真円度測定装置を用いた真円度測定方法であって、前記テーブル上に載置した基準ワークを前記２個の検出器のヘッド先端で挟んだ状態で検出器のゼロ合わせを行うステップ（１）と、測定するワークを前記テーブル上に載置し前記２個の検出器のヘッド先端でワークを挟んだ状態における前記２個の検出器の検出値をＳ（ａ）、Ｓ（ｂ）とし、基準ワークの直径をＤとした場合、測定部の直径Ｄｎ＝Ｓ（ａ）＋Ｓ（ｂ）＋Ｄを算出するステップ（２）を有し、ワークを回転させながら前記ステップ（２）を繰り返し行ってワークの直径の変化を調べることを特徴とする真円度測定方法である。
【００１１】
〔請求項５〕
また本発明は、請求項４の真円度測定方法において、前記ステップ（２）を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とで、同じ長径について２回算出し、算出した各直径の値とワークの回転角度の関係を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とが重なるようにグラフに表示することを特徴とする真円度測定方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の真円度測定装置及び真円度測定方法は、ワークをその周縁に接するローラで保持して回転させるため、高精度の回転装置を必要としない。また、ワークを中心合わせをしてテーブルに固定する作業が全く必要なく、ワーク１個当たりの測定時間を大幅に短縮できる。直径の等しい１対の固定ローラがヘッド軸線Ａに対して線対称の位置にあり、直径の等しい可動ローラが軸線Ａに対して線対称となるように移動可能な構成であるので、ワークの直径が変化しても、検出器のヘッド先端は、常に、ほぼワークの直径を測定できる位置にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
１対の可動ローラをヘッドヘッド軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能とする構成は、種々の公知機構を採用できるが、１対の可動ローラを、ヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に設けた枢着軸に回動自在に枢着した１対のアームの先端部に軸着し、各々のアームの基端部に枢着軸と同軸に固定した歯車が相互に噛み合うように構成すると、きわめて簡単かつ安価に製造可能となる。
【００１４】
ヘッド先端が平面視で直線となるように形成すると、ワークの直径がヘッド軸線Ａからわずかにずれた場合でも、正確に直径（最大径）を測定することが可能となり、好ましい。図３は、ワーク１１の直径Ｄがヘッド軸線Ａからずれた場合を、ずれを誇張して表している。同図に示されるように、ヘッド４の先端が直線状であると、ワーク１１の直径Ｄがヘッド軸線Ａからずれても、ヘッド４先端は直径部分と接し、正確にワークの直径を測定できる。ヘッド先端が尖っている場合は、直径よりも短い部分を測定することになる。ヘッド先端の平面視直線部分の長さは、ワークの直径のバラツキの具合を等を考慮して適宜定めればよいが、ワークがガラス基板などのかなり精度よく作成されたものである場合は、３ｍｍ以上あれば十分である。長さの上限はないが、必要以上に長くしてもスペース及びコスト的に不利になるたけであるので、このような不利のない範囲で長さを決めればよい。
【実施例】
【００１５】
図１は、実施例の真円度測定装置の略平面図である。この真円度測定装置は、テーブル１、２個の検出器２、１対の固定ローラ５、１対の可動ローラ６、駆動手段及び制御手段などからなる。
【００１６】
テーブル１は、ワーク１１を仮置きするためのもので、図示しないフレームに固定されているが、もちろん回転するものであってもよい。検出器２は、いわゆるデジタルインジケータで、シャフト３が常に先端方向に付勢されている状態で本体に対して出入りし、その先端にヘッド４が形成されている。ヘッド４は円板状をなし、先端が平面視で直線状となっている。検出器１にはコントロールパネルが附属しており、コントロールパネルはシャフト３が本体に対して引っ込んだ場合の変位量（ｍｍ）をプラスで、出た変位量をマイナスでデジタル表示するほか、リセット（ゼロ合わせ）ボタンや変位量の出力端子などを有する。２個の検出器は、テーブル上のワーク１１を挟んで、ヘッド先端がそれぞれワークの反対側の周縁に接するように対向して図示しないフレームに固定されている。この場合、２個の検出器のシャフト３の中心線が相互に一致するようになっており、このように配置するのが最も好ましい。
【００１７】
２個の検出器２のヘッド４及びシャフト３中心線をヘッド軸線Ａとして設定した。ヘッド軸線Ａは、２個の検出器のヘッド先端直線部分に垂直な線であって、双方のヘッド先端直線部分を通る線であればよいが、この実施例のようにヘッドの中心線とするのが最も好ましい。
【００１８】
１対の固定ローラ５は、直径が等しく、ヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように考慮して、図示しないフレームに回転可能に軸着されている。
【００１９】
１対の可動ローラ６は、軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能である。すなわち、可動ローラ６は、それぞれ軸線Ａに対して線対称の位置にフレームに設けた枢着軸９に回動自在に枢着された１対のアーム７、７’の先端部上面に回転可能に軸着され、アーム７、７’の基端部に枢着軸９と同軸に固定された歯車８が相互に噛み合っているので、アーム７、７’を回動したときのアームの回動角度が常に等しくなる。アーム７、７’はコイルばね１１で連結され、１対の可動ローラ６はワーク１１に接する方向（アーム７、７’が閉じる方向）に付勢されている。
【００２０】
ワークを確実に保持して回転できるようにするため、１対の固定ローラ５の中心を結ぶ線Ｘと前記１対の可動ローラ６の中心を結ぶ線Ｙとはワーク１１の中心を挟んで反対側になるように配置する。固定ローラ及び可動ローラの素材は、滑りににくく変形の少ないものであれば特に制限はなく、例えば樹脂製やゴム製とすることができる。
【００２１】
一方のアーム７’の下面には、駆動手段として図示しないステップモータが固定されており、この駆動手段によって一方のローラ６が回転し、ワーク１１を回転させる。駆動手段で駆動させるローラは、固定ローラ及び可動ローラのどれでもよく、２個以上のローラを駆動するようにしてもよい。
【００２２】
図２は本実施例の真円度測定装置の信号の流れを示すブロック図である。同図において、制御手段は、例えばパソコンで、ディスプレイとキーボードが附属している。制御手段は、予め設定されているプログラムにしたがって、２個の検出器の測定信号をコントロールパネルを介して読み取り、ワークの直径を算出する等の作業を行う。また、駆動手段に制御信号を送り、ワークを所定角度回転させる。例えば、ワークが１周する間に３２回直径を測る場合は、ワークが１１．２５°ずつ回転して止まるように駆動手段を制御し、ワークが止まった瞬間に検出器の出力を読みに行き、この作業を３２回繰り返して測定を終了させる。
【００２３】
次に、本実施例の真円度測定装置を用いた真円度測定方法を説明する。まず、テーブル１上に、正確な直径及び真円度を有する基準ワークをセットする。この場合、基準ワークとして直径６６．６０ｍｍ（誤差±０．００５ｍｍ）の鋼製基板を用いた。ワークのセットは、可動ローラの一方のアームを手で持ってやや広げながらワークをテーブル１上に載置し、アームを手から離すことで容易に行うことができる。基準ワークをセットした状態でコントロールパネルのリセットボタンを押し、２個の検出器のゼロ合わせを行う。
【００２４】
制御手段には、計測条件（ワークを何度ずつ回転させるか）、判定上限値、判定下限値、判定真円度、基準ワーク寸法などを入力しておく。判定上限値及び判定下限値は、測定したワークの直径が判定上限値と判定下限値の間にあるときにｏｋ、そうでない場合にｎｇと判定するためのものである。真円度判定値は、測定したワークの真円度が判定値以下の場合にｏｋ、そうでない場合にｎｇと判定するためのものである。この場合の真円度とは、測定した直径のうち最大のものから最小のものを減じたものである。
【００２５】
テーブル上のワークを基準ワークから被検査ワークに代え、制御手段のスタートボタンを押すと、制御手段は入力されたデータを基にしてプログラムにしたがって検出器の出力を読み取り、駆動手段を制御し、測定部の直径などを演算する。測定部の直径Ｄｎは、２個の検出器の検出値をＳ（ａ）、Ｓ（ｂ）とし、基準ワークの直径をＤとした場合、Ｄｎ＝Ｓ（ａ）＋Ｓ（ｂ）＋Ｄとなる。演算したＤｎを判定値と比較してｏｋ又はｎｇの判定を行う。
【００２６】
本実施例では、ワークが１周する間に３２回直径を測定した。したがって、Ｄ１〜Ｄ３２までを演算し、それぞれ判定値と比較した。ワークが半周する間にＤ１〜Ｄ１６を測定し、その後の半周で測定したＤ１７〜Ｄ３２はＤ１〜Ｄ１６と同じ直径を繰り返して２回測定したことになる。図４は、測定終了後に制御手段に附属するディスプレイに示される画面の例を示している。同図の中央の楕円で囲った部分に、種々の角度における計測値、判定などが示されている。同図の左下の楕円で囲った部分に、Ｄ１〜Ｄ３２の各直径の値とワークの回転角度の関係（すなわちＤの番号）が、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とが重なるようにグラフで示されており、この場合Ｄ１〜Ｄ１６とＤ１７〜Ｄ３２のグラフが完全に重なっているので、測定が正常に行われたことが示されている。Ｄ１〜Ｄ１６とＤ１７〜Ｄ３２のグラフが一部でも重なっていない場合は、測定が正常に行われなかったことになる。このようにすれば、測定が正常に行われたかどうかを、このグラフを見るだけで容易に判断することができる。このグラフの右脇には、ワークの形状を強調して示した図が表示されている。同図左上の楕円で囲った部分は入力データが示されている。同図右上の楕円で囲った部分には真円度及び判定結果、直径の最大値及び判定結果、直径の最小値及び判定結果が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例の真円度測定装置の略平面図である。
【図２】実施例の真円度測定装置のブロック図である。
【図３】ワークの直径とヘッド軸線がずれた場合の説明図である。
【図４】測定終了後に制御手段のディスプレイに示される画面の例である。
【符号の説明】
【００２８】
１  テーブル
２  検出器
３  シャフト
４  ヘッド
５  固定ローラ
６  可動ローラ
７  アーム
８  歯車
９  枢着軸
１０  コイルばね
１１  ワーク
【図１】
2007205855.tif 000003
【図２】
2007205855.tif 000004
【図３】
2007205855.tif 000005
【図４】
2007205855.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月7日(2006.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを載置するテーブルと
テーブル上のワークを挟んで、ヘッド先端がそれぞれワークの反対側の周縁に接するように対向して設けられた２個の検出器と
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の固定ローラと
２個の検出器のヘッド軸線Ａに対して線対称の位置に、ワーク周縁に接するように設けられた直径の等しい１対の可動ローラと
前記１対の固定ローラ又は１対の可動ローラのうち少なくとも１個のローラを回転させる駆動手段を有し、
前記１対の固定ローラの中心を結ぶ線Ｘと前記１対の可動ローラの中心を結ぶ線Ｙとはワークの中心に対して反対側にあり、
前記１対の可動ローラはワーク周縁に接する方向に付勢されていると共に、前記軸線Ａに対して常に線対称となるように移動可能であることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項２】
請求項１の真円度測定装置において、前記１対の可動ローラが、前記軸線Ａに対して線対称の位置に設けられた枢着軸に回動自在に枢着された１対のアームの先端部に軸着され、前記各々のアームの基端部に前記枢着軸と同軸に固定された歯車が相互に噛み合うことで、前記軸線Ａに対して線対称となるように移動可能であり、前記１対のアームを結ぶバネによりワーク周縁に接する方向に付勢されていることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２の真円度測定装置において、前記ヘッド先端が平面視で直線状に形成されていることを特徴とする真円度測定装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の真円度測定装置を用いた真円度測定方法であって、前記テーブル上に載置した基準ワークを前記２個の検出器のヘッド先端で挟んだ状態で検出器のゼロ合わせを行うステップ（１）と、測定するワークを前記テーブル上に載置し前記２個の検出器のヘッド先端でワークを挟んだ状態における前記２個の検出器の検出値をＳ（ａ）、Ｓ（ｂ）とし、基準ワークの直径をＤとした場合、測定部の直径Ｄｎ＝Ｓ（ａ）＋Ｓ（ｂ）＋Ｄを算出するステップ（２）を有し、ワークを回転させながら前記ステップ（２）を繰り返し行ってワークの直径の変化を調べることを特徴とする真円度測定方法。
【請求項５】
請求項４の真円度測定方法において、前記ステップ（２）を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とで、同じ直径について２回算出し、算出した各直径の値とワークの回転角度の関係を、ワークを１８０°回転させるまでの間と、１８０°〜３６０°回転させる間とが重なるようにグラフに表示することを特徴とする真円度測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007205855.tif 000007