(57)【要約】【課題】ボールを用いて容易かつ高精度にブロックゲージを組み合わせた校正具を提供する。【解決手段】測定機の校正具（１０）であって、複数のブロックゲージ（１）において近接するブロックゲージ（１）同士の間に少なくとも１個のボール（２）を配置し、ブロックゲージ（１）とボール（２）とを点で密着させる。このように、ブロックゲージ（１）同士は直接密着させず、ブロックゲージ（１）同士の間にボール（２）を配置することで、これまで面での接触であったものが点での接触となり、密着させる際に隙間が生じにくくなり、組み合わせ作業を容易かつ高精度に改善できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロックゲージと、
近接するブロックゲージ同士の間に少なくとも１個配置され、前記ブロックゲージと点で接触するボールと、
を備えることを特徴とする測定機の校正具。
【請求項２】
前記ブロックゲージの長さ及び前記ボールの直径はそれぞれ、予め決められた規定値である請求項１に記載の測定機の校正具。
【請求項３】
前記ブロックゲージ同士の間に千鳥配列で前記ボールが３個配置されている請求項１又は２に記載の測定機の校正具。
【請求項４】
前記ブロックゲージ同士の間に配置され、前記ボールを保持する保持具を更に備え、
前記保持具は、前記ブロックゲージの前記ボールが接触する面には非接触である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測定機の校正具。
【請求項５】
前記ブロックゲージ及び前記保持具を置くための台座と、
前記台座の上で前記ブロックゲージと前記ボールとが離れないように固定する固定具と、
を更に備える請求項４に記載の測定機の校正具。
【請求項６】
前記保持具は、前記ブロックゲージを垂直方向に積層させたときに水平方向への移動を制限するガイドが付いたガイド付保持具である請求項４に記載の測定機の校正具。
【請求項７】
複数のブロックゲージを組み合わせて構成する測定機の校正具を用いた測定方法であって、
近接するブロックゲージ同士の間に少なくとも１個のボールを配置し、前記ブロックゲージと前記ボールとを点で接触させ、
前記ブロックゲージと前記ボールとで構成された前記校正具の端に測定子を接触させる測定方法。
【請求項８】
前記ブロックゲージ同士の間に前記ボールを保持する保持具を配置し、
前記保持具は前記ブロックゲージの前記ボールが接触する面には非接触であり、
前記保持具により千鳥配列で前記ボールを３個保持する請求項７に記載の測定方法。
【請求項９】
前記ブロックゲージを垂直方向に積層するとき、前記保持具として、水平方向への移動を制限するガイドが付いたガイド付保持具を使用し、
上層に位置する前記ブロックゲージの自重により前記ブロックゲージと前記ボールとを接触させる請求項８に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の寸法測定機用の校正具、及びこの校正具を用いた測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の寸法測定機の校正具では、使用するセンサや設備の精度校正を行うために、長さの標準器として、一般的にブロックゲージが広く使用されており、ブロックゲージを密着・組み合わせて、所定サイズとし、その校正具の端に測定子を接触させて校正を行っている。このブロックゲージは端面の間隔で長さを定義するもので、長さは様々なものがあり、組み合わせにより任意の長さを校正することができる。
【０００３】
ブロックゲージを組み合わせる際は、ブロックゲージの測定面をしっかり密着させる必要がある。しかし、従来の寸法測定機の校正具において、ブロックゲージ同士を密着させることは容易ではない。例えば、ブロックゲージ同士をしっかり密着させるためには、密着させる面の面粗さ、清浄度、油膜の状態などが寄与しており、密着させる面全域を良好な条件に整える必要があるが、容易ではない。
また、密着のさせ方によっては精度に誤差が生じてしまい、寸法測定機の校正具としては不十分なものになってしまうおそれがある。また、面の状態が良くても、面同士に隙間が生じないように、ブロックゲージの変形が生じないようになど、密着のさせ方には工夫がいる。
【０００４】
ブロックゲージの密着性を改善する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に係る技術は、ブロックゲージの製造過程で、密着面に生じる表面欠陥を小さくすることにより、ブロックゲージ同士を十分に密着させるものである。
また、ボール（球体）とブロックゲージを用いた校正技術が、特許文献２、３に開示されている。特許文献２に係る技術は、ブロックゲージの表面に球体を固定することにより、光波干渉計によって長さの絶対値が保証された国家標準器であるブロックゲージの両端面を基準にして球体の中心座標及び直径を特定するものである。特許文献３に係る技術は、３次元測定機（ＣＭＭ）の校正具として、プローブを複数の方向からゲージに接触させるためにボールを用いるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１８８７０１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０１０３号公報
【特許文献３】特開２００６−３２９６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に係る技術は、密着具合の改善技術であり、容易に密着させようとするものではない。容易に密着させるには、密着させる部分の面粗さ、清浄度、油膜の状態などが影響する。従来のようにブロックゲージ同士を密着させる場合、面同士を密着させることになり、密着面に少しでもゴミが付着していたり、油膜が不均一だったりなどすると、ブロックゲージが密着しにくくなり、密着しても、油膜が厚すぎる等で、精度良く校正具を構成できない。
また、特許文献２に係る技術は、ブロックゲージの表面に球体を固定することにより、光波干渉計によって長さの絶対値が保証された国家標準器であるブロックゲージの両端面を基準にして球体の中心座標及び直径を特定するものであり、ブロックゲージ同士の密着性を改善するものではない。
【０００７】
更に、特許文献３には、３次元測定機校正用の従来型の台形状のブロックゲージの密着性における課題の解消の記述があるが、これはブロックゲージとボールを用いた他の校正具の創作により、台形状のブロックゲージを積層する必要がなくなり、結果として、台形状のブロックゲージの密着性における課題の解決になったというものであり、ブロックゲージの密着性自体を改善したものではない。
本発明では、ボールを用いて容易かつ高精度にブロックゲージを組み合わせた校正具、及びこの校正具を用いた測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る校正具は、複数のブロックゲージにおいて近接するブロックゲージ同士の間に少なくとも１個のボールを配置し、ブロックゲージとボールとを点で密着させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、測定機の校正具において、近接するブロックゲージ同士を直接密着させず、近接するブロックゲージ同士の間にボールを配置することで、これまで面での接触であったものが点での接触となり、密着させる際に隙間が生じにくくなり、組み合わせ作業を容易かつ高精度に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る校正具の構成例を示す概念図である。
【図２】被測定物の寸法測定機用の校正具の構成例を示す概念図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る校正具の構成例を示す概念図である。
【図４】ボールを用いずにブロックゲージ同士を面で密着させた場合について説明するための図である。
【図５】ブロックゲージ間にボールを配置して点で密着させた場合について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
（構成例）
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１実施形態に係る校正具１０は、複数のブロックゲージ１と、ボール２と、ボール保持具３ａとを備える。
複数のブロックゲージ１の各々は、寸法標準器として寸法保障されたものである。ボール２は、真球又はそれに準ずる高精度の球体である。例えば、校正機関で値付けされた球体である。なお、第１実施形態に係る校正具１０で使用するボール２については、予め高精度の寸法測定機で寸法を測定しておくか、グレードの高い球体を採用することで、校正具１０及びブロックゲージ１の精度を保つことができる。また、ブロックゲージ１、ボール２共に縦弾性係数、ポアソン比が大きいセラミックス製のものが好ましい。
【００１２】
ボール保持具３ａは、ボール２を所定の位置に保持する治工具である。ボール２とボール保持具３ａは、ブロックゲージ１の間で使用するため、ブロックゲージ１の密着面サイズよりはみ出さない範囲で、任意に選択使用できる。
ここでは、ボール保持具３ａは、２枚１組で使用される板状の部材で、それぞれの部材に、ボール２の曲率に合わせたすり鉢状（椀状）の穴（貫通孔）が形成されている。例えば、すり鉢状の穴の２つの開口部はいずれも円形であり、一方の開口部の直径はボール２の直径と等しく、他方の開口部の直径はボール２の直径よりも小さい。２枚のボール保持具３ａを、それぞれのすり鉢状の穴にボール２の半分（半球）が収納されるように重ね合わせることでボール２を挟んで保持した際に、すり鉢状の穴の先（奥）からボール２の一部が露出する。すなわち、図１（ｂ）に示すように、重ね合わせた２枚のボール保持具３ａのそれぞれの表面にボール２の一部が露出している状態となる。２枚のボール保持具３ａのそれぞれの表面は、ブロックゲージ１の面（ボール２が接触する面）と非接触であり、表面から露出しているボール２（ボール２の露出部分）がブロックゲージ１の面と密着する。
【００１３】
このように、ブロックゲージ１と少なくとも１個のボール２とを交互に配置し、校正具１０を構成する。ここでは、近接するブロックゲージ１同士の間のボール２は、ボール保持具３ａにより千鳥配列で３個保持されている。このようにすることで、３個のボール２を頂点とする擬似的な三角形が形成され、ブロックゲージ１の面が３点で支持されるため、近接するブロックゲージ１がお互いに傾くことなく配置できる。
【００１４】
測定機の校正具１０は、使用する際には、図１（ｄ）に示すように、ボール保持具３ａにより保持されたボール２とブロックゲージ１とを台座４の上に置き、更に固定具５により、ボール２とブロックゲージ１が離れないように固定された状態で使用する。台座４は、ブロックゲージ１とボール２を曲がることなく並行かつ一直線上に配置できるものである。固定具５は、ブロックゲージ１とボール２を、互いに隙間を開けることなく、かつ、変形しない程度の圧力で押さえるものである。
【００１５】
ここでは、固定具５は、台座４の上でブロックゲージ１をバネ圧力により押さえる。固定具５は、バネとネジの機構により、ブロックゲージ１等を押さえるための圧力を任意に調整できるが、ボール２を使用することによりブロックゲージ１の間の密着が容易になるため、ブロックゲージ１等を押さえるために大きな圧力を負荷する必要はない。なお、実際には、固定具５は、バネとネジの機構に限定されない。
【００１６】
第１実施形態に係る校正具１０は、図２に示すように、被測定物であるリング２０の内外周の所定の位置に測定子３０を接触させ、測定子３０の接触位置又は複数の測定子３０の間の距離をブロックゲージ１で測定することで寸法換算する。通常、１本又は２本の測定子３０をリング２０の内外周の所定の位置に接触させる。また、測定子３０の接触位置又は複数の測定子３０の間の距離をブロックゲージ１で測定する際には、ブロックゲージ１とボール２とを交互に配置して構成した校正具１０の端に測定子３０を接触させる。但し、実際には、これらの例に限定されない。
【００１７】
＜第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。
（構成例）
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１実施形態に係る校正具１０は、ブロックゲージ１と、ボール２と、ガイド付ボール保持具３ｂとを備える。
ブロックゲージ１及びボール２については、第１実施形態と同様である。ガイド付ボール保持具３ｂは、ボール２を所定の位置に保持する治工具であり、ブロックゲージ１を垂直方向に積層させたときに水平方向への移動を制限するガイドが付いている。
【００１８】
ここでは、ガイド付ボール保持具３ｂは、ボール保持具３ａと同じく、２枚１組で使用される板状の部材で、それぞれの部材に、ボール２の曲率に合わせたすり鉢状（椀状）の穴（貫通孔）が形成されている。例えば、すり鉢状の穴の２つの開口部はいずれも円形であり、一方の開口部の直径はボール２の直径と等しく、他方の開口部の直径はボール２の直径よりも小さい。２枚のガイド付ボール保持具３ｂを、それぞれのすり鉢状の穴にボール２の半分（半球）が収納されるように重ね合わせることでボール２を挟んで保持した際に、すり鉢状の穴の先（奥）からボール２の一部が露出する。すなわち、重ね合わせた２枚のガイド付ボール保持具３ｂのそれぞれの表面にボール２の一部が露出している状態となる。
【００１９】
更に、ガイド付ボール保持具３ｂは、ボール保持具３ａと異なり、ボール２が露出している表面を囲うようにガイド用の枠が一体成形されており、この表面を底面とし枠を側面とする凹部が形成されている。この凹部の内周は、ボール２と密着するブロックゲージ１の面の外周に適合し、この凹部にブロックゲージ１を嵌め込んで固定することが可能である。また、凹部の底には、ボール２が露出している。したがって、凹部にブロックゲージ１を嵌め込んで固定したとき、凹部の底はブロックゲージ１の面（ボール２が接触する面）と非接触であり、凹部の底に露出しているボール２（ボール２の露出部分）がブロックゲージ１の面に密着する。
【００２０】
このように、ブロックゲージ１と少なくとも１個のボール２とを交互に配置し、校正具１０を構成する。ここでは、近接するブロックゲージ１同士の間のボール２は、ガイド付ボール保持具３ｂにより千鳥配列で３個保持されている。このようにすることで、３個のボール２を頂点とする擬似的な三角形が形成され、ブロックゲージ１の面が３点で支持されるため、近接するブロックゲージ１がお互いに傾くことなく配置できる。
但し、第２実施形態においては、ガイド付ボール保持具３ｂに形成された凹部の側面がブロックゲージ１の側面に接触し、凹部の側面でブロックゲージ１の位置を固定する場合、ボール２の個数は３個でなくても，近接するブロックゲージ１がお互いに傾くことなく配置できる。
【００２１】
被測定物の基準面からの高さを測定する際は、一般的にブロックゲージ１を垂直方向に積層させて使用する。この場合、第１実施形態で説明したようなボール保持具３ａを使用すると、ボール２とボール保持具３ａが水平方向に移動しやすいため、ブロックゲージ１の積層が困難となる。
しかし、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ボール保持具３ａの代わりに、水平方向への移動を制限するガイドが付いたガイド付ボール保持具３ｂを使用すれば、ガイド付ボール保持具３ｂと隣接するブロックゲージ１の位置が固定されるため、ブロックゲージ１の垂直方向の積層が容易となる。
【００２２】
図３（ｃ）に示すように、ブロックゲージ１を垂直方向に積層する場合は、上層に位置するブロックゲージ１の自重により、ブロックゲージ１とボール２とが密着するので、第１実施形態で示したような固定具５は必要ない。そして、垂直方向に積層させたブロックゲージ１の上端面の傾斜を測定部６で計測・確認する。例えば、測定部６は、ダイヤルゲージ等である。この場合、台座４の上で、垂直方向に積層させたブロックゲージ１を水平方向に移動させて、測定部６のゲージの値が過度に変化しないことを確認する。過度に変化するときは、ゴミ等の噛み込みによりブロックゲージ１が傾斜していて、積層が適切に行われていないことになる。垂直方向に積層させたブロックゲージ１を校正具１０として使用する際は、測定部６を退避させて、台座４の上面とブロックゲージ１の上端面を交互に測定する。
【００２３】
また、ガイド付ボール保持具３ｂがボール保持具３ａより大きくなるため、使用するボール２のサイズもボール保持具３ａで使用できるサイズ範囲より大きくすることができ、校正具１０としてサイズ調整しやすくなる。
更に、ボールサイズが大きい方がボール２とブロックゲージ１を密着させた際に発生するヘルツ応力によるブロックゲージ１とボール２の変形が小さくなるため、より精度の高い校正具１０として使用できる。
【００２４】
以上のように、第１及び第２実施形態に係る校正具１０は、ブロックゲージ１の間にボール２を配置することで、近接するブロックゲージ１同士を直接的に面で密着させず、ボール２を用いて近接するブロックゲージ１同士を間接的に点で密着させることができる。
これにより、これまで面での接触であったものが、点での接触となり、接触部位の洗浄度、油膜の状態の影響を小さくすることができる。また、面同士を密着させる場合と比べて、点で密着させる場合には隙間が生じにくくなり、ブロックゲージ１の組み合わせ作業を容易かつ高精度に改善できる。
【００２５】
例えば、図４に示すように近接するブロックゲージ１同士を直接的に面で密着させる場合に比べて、図５に示すようにブロックゲージ１の間にボール２を配置し、ボール２を介して近接するブロックゲージ１同士を間接的に点で密着させる場合、ブロックゲージ１間のゴミや油膜は自然に排除されるため、ゴミや油膜の影響を小さくすることができる上に、密着させるための工夫は不要になり、例えばリング２０の内外径等の測定機の校正精度の向上が期待できる。
【００２６】
（変形例）
なお、第１実施形態と第２実施形態は、組み合わせて実施することも可能である。例えば、第２実施形態において、ブロックゲージ１を垂直方向に積層する際に、台座４と固定具５を使用しても良い。
また、ブロックゲージ１の間にボール２を安定して配置することが可能であれば、第１実施形態におけるボール保持具３ａや、第２実施形態におけるガイド付ボール保持具３ｂは配置しなくても良い。例えば、校正具の端から加えられる圧力や、ブロックゲージ１とボール２との間の油膜や摩擦等により、ブロックゲージ１の位置ずれや変形が生じにくい場合、図５に示すように、ボール保持具３ａやガイド付ボール保持具３ｂを使用せずに、ブロックゲージ１とボール２とを交互に配置し、校正具１０を構成することも可能である。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１  ブロックゲージ
２  ボール
３ａ  ボール保持具
３ｂ  ガイド付ボール保持具
４  台座
５  固定具
６  測定部（ダイヤルゲージ等）
１０  校正具
２０  リング（被測定物）
３０  測定子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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