(57)【要約】【課題】ワークの表面形状の測定精度を簡単に向上させることができる表面形状測定装置及び表面形状測定方法を提供する。【解決手段】測定子の変位を検出する検出器と、ワークを検出器に対して相対移動させる相対移動部と、を備え、ワークに対して測定子を当接させた状態で、相対移動部によりワークを検出器に対して相対移動させながら、検出器で測定子の変位を検出した結果に基づき、ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置において、ワークの重量を検出する重量検出部を備える。【選択図】図１
2017181347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定子の変位を検出する検出器と、ワークを前記検出器に対して相対移動させる相対移動部と、を備え、前記ワークに対して前記測定子を当接させた状態で、前記相対移動部により前記ワークを前記検出器に対して相対移動させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置において、
前記ワークの重量を検出する重量検出部を備える表面形状測定装置。
【請求項２】
前記相対移動部は、前記ワークを前記検出器に対して相対回転させる請求項１に記載の表面形状測定装置。
【請求項３】
前記相対移動部は、
前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記重量検出部は、前記エアベアリングが設けられているベースの脚部に設けられている請求項２に記載の表面形状測定装置。
【請求項４】
前記相対移動部は、
前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングであって、前記支持部に形成され且つ前記被回転体の回転軸に対して垂直な第１面と、前記被回転体に形成され且つ前記第１面に対向する第２面との間に前記空気層が形成されているエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記重量検出部は、前記第１面と前記第２面との間の隙間の大きさを検出した検出結果に基づき、前記ワークの重量を検出する請求項２に記載の表面形状測定装置。
【請求項５】
前記検出器の検出結果と、前記重量検出部が検出した前記ワークの重量とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ当該ワークの重量に応じて補正した前記測定データを生成する測定データ生成部を備える請求項１から４のいずれか１項に記載の表面形状測定装置。
【請求項６】
前記重量検出部は、前記被回転体の回転軸の軸周りに複数設けられており、
前記検出器の検出結果と、複数の前記重量検出部による前記被回転体の回転位置ごとの検出結果とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ前記回転位置ごとの検出結果に応じて前記回転位置ごとに補正した前記測定データを生成する測定データ生成部を備える請求項３に記載の表面形状測定装置。
【請求項７】
前記重量検出部が検出した前記ワークの重量と、前記ワークの重量に応じて予め定められた前記相対移動部の駆動パラメータとに基づいて、前記相対移動部の駆動を制御する駆動制御部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載に表面形状測定装置。
【請求項８】
測定子の変位を検出する検出器の前記測定子をワークに対して当接させた状態で、前記ワークを前記検出器に対して相対移動させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定方法において、
前記ワークの重量を取得する重量取得ステップと、
前記検出器の検出結果と、前記重量取得ステップで取得した前記ワークの重量とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ当該ワークの重量に応じて補正した前記測定データを生成する測定データ生成ステップと、
を有する表面形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置及び表面形状測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置として、円柱状又は円筒状のワークの真円度を測定する真円度測定装置が知られている。真円度測定装置は、ベースと、ベースに設けられ且つワークが載置される被回転体を回転自在に支持するエアベアリングと、エアベアリングの被回転体を回転させるモータと、ベースに設けられたコラムと、コラムに移動自在に支持され且つ測定子の変位を検出する検出器と、を備える（特許文献１参照）。この真円度測定装置は、ワークに対して測定子を当接させた状態で検出器に対して被回転体を相対回転させながら、検出器で測定子の変位を検出した結果に基づき、ワークの真円度を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９４９９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被回転体にワークを載置した場合、ワークの重量によってエアベアリング及びベースが変形することで、被回転体の回転精度、被回転体の回転軸とコラムの軸との平行度等が悪化して、ワークの真円度などの測定精度が悪化するおそれがある。
【０００５】
また、被回転体を回転させるモータの加減速パラメータ及び駆動安定角度は、被回転体に載置されるワークの最大積載荷重に合わせて加減速を緩く、駆動安定角度を長くする必要がある。このため、軽いワークを測定する場合であっても、重いワークに合わせた緩い加減速と長い駆動安定角度によって、測定時間が長くなるという問題が生じる。
【０００６】
なお、ワークの重量に応じた数パターンの測定データの補正値、及びモータの駆動パラメータ（加減速パラメータ及び駆動安定角度）をそれぞれ予め用意しておくことが考えられるが、この場合、オペレータ自身がワークの重量を判断して手動で補正値及び駆動パラメータを切り替える必要がある。このため、オペレータの作業が増えてしまう。また、手動による切り替えを行う場合、誤った補正値及び駆動パラメータを選択してしまうおそれがある。その結果、ワークの測定精度が悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ワークの表面形状の測定精度を簡単に向上させることができる表面形状測定装置及び表面形状測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的を達成するための表面形状測定装置は、測定子の変位を検出する検出器と、ワークを検出器に対して相対移動させる相対移動部と、を備え、ワークに対して測定子を当接させた状態で、相対移動部によりワークを検出器に対して相対移動させながら、検出器で測定子の変位を検出した結果に基づき、ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置において、ワークの重量を検出する重量検出部を備える。
【０００９】
この表面形状測定装置によれば、ワークの重量を検出することができるので、ワークの重量に応じてワークの表面形状の測定データを補正することができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、相対移動部は、ワークを検出器に対して相対回転させる。これにより、ワークの真円度等の表面形状を測定することができる。
【００１１】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、相対移動部は、ワークが載置された被回転体と、空気層を介して被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングと、被回転体を回転させる回転駆動部と、を備え、重量検出部は、エアベアリングが設けられているベースの脚部に設けられていることが望ましい。これにより、被回転体に重量検出部を設ける必要がなくなるので、被回転体の剛性を低下させることなく、ワークの重量を検出することができる。その結果、被回転体の回転時にワークが揺動することが防止される。
【００１２】
なお、重量検出部をエアベアリング内に設けて、エアベアリング内において重量検出部によりワークの重量を検出することも考えられるが、このようにエアベアリング等の被回転体に重量検出部を設けた場合、重量検出部の剛性の低さにより被回転体の回転時にワークが揺動して、測定精度が悪化するおそれがある。よって、重量検出部はベースの脚部に設けることが望ましい。
【００１３】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、相対移動部は、ワークが載置された被回転体と、空気層を介して被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングと、被回転体を回転させる回転駆動部と、を備え、重量検出部は、エアベアリング内においてワークの重量を検出する。これにより、被回転体に載置されたワークの重量を検出することができる。
【００１４】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、相対移動部は、ワークが載置された被回転体と、空気層を介して被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングであって、支持部に形成され且つ被回転体の回転軸に対して垂直な第１面と、被回転体に形成され且つ第１面に対向する第２面との間に空気層が形成されているエアベアリングと、被回転体を回転させる回転駆動部と、を備え、重量検出部は、第１面と第２面との間の隙間の大きさを検出した検出結果に基づき、ワークの重量を検出する。これにより、重量センサを設けることなくワークの重量を検出することができ、さらに既存の表面形状測定装置の構成を利用してワークの重量を検出することができる。
【００１５】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、検出器の検出結果と、重量検出部が検出したワークの重量とに基づき、ワークの表面形状を示す測定データであって且つワークの重量に応じて補正した測定データを生成する測定データ生成部を備える。これにより、ワークの表面形状の測定精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、重量検出部は、被回転体の回転軸の軸周りに複数設けられており、検出器の検出結果と、複数の重量検出部による被回転体の回転位置ごとの検出結果とに基づき、ワークの表面形状を示す測定データであって且つ回転位置ごとの検出結果に応じて回転位置ごとに補正した測定データを生成する測定データ生成部を備える。これにより、測定対象部分の形状中心の位置と重心の位置とが異なるワークの表面形状についても高精度に測定することができる。なお、重量検出部は、被回転体の回転軸の軸周りに同心円状に等間隔で設けられていることが望ましい。
【００１７】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、重量検出部が検出したワークの重量と、ワークの重量に応じて予め定められた相対移動部の駆動パラメータとに基づいて、相対移動部の駆動を制御する駆動制御部を備える。これにより、ワークの重量に対応した駆動パラメータを自動的に決定（設定）することができるので、オペレータの作業を減らすことができ、さらに誤った駆動パラメータの設定を防止することができる。その結果、ワークの表面形状の測定精度の悪化を防止し、測定時間も短くすることができる。
【００１８】
測定子の変位を検出する検出器の測定子をワークに対して当接させた状態で、ワークを検出器に対して相対移動させながら、検出器で測定子の変位を検出した結果に基づき、ワークの表面形状を測定する表面形状測定方法において、ワークの重量を取得する重量取得ステップと、検出器の検出結果と、重量取得ステップで取得したワークの重量とに基づき、ワークの表面形状を示す測定データであって且つワークの重量に応じて補正した測定データを生成する測定データ生成ステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の表面形状測定装置及び表面形状測定方法は、ワークの表面形状の測定精度を簡単に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】円柱状のワークの真円度を測定する真円度測定装置の概略図である。
【図２】真円度測定装置の上面図である。
【図３】真円度測定装置のベースを下面側から見た下面図である。
【図４】図２中の４−４線に沿うエアベアリングの断面図である。
【図５】図４に示したエアベアリングの一部の拡大図である。
【図６】データ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】真円度を示す測定データの一例を示した説明図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は補正部による測定データの補正実行の有無を説明するための説明図である。
【図９】真円度測定装置によるワークの真円度測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施形態の真円度測定装置を説明するための説明図である。
【図１１】テーブルを回転させた場合のワークの重心位置の変位を説明するための説明図である。
【図１２】テーブルの回転位置（角度）ごとの各重量センサの検出結果の一例を説明するための説明図である。
【図１３】第２実施形態の真円度測定装置によるワークの真円度測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第３実施形態の真円度測定装置のエアベアリングの断面図である。
【図１５】図５に示したエアベアリング内の隙間Ｗ２の大きさと、テーブル上に載置されたワークの重量との相関関係を示したグラフである。
【図１６】（Ａ），（Ｂ）は、エアベアリングの隙間Ｗ２の検出方法の一例を説明するための説明図である。
【図１７】第４実施形態の真円度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】エアベアリングの隙間Ｗ２の検出方法の他の例を説明するための説明図である。
【図１９】ワークに対して検出器を回転させる他実施形態の真円度測定装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態の真円度測定装置］
図１は、円柱状（円板状又は円筒状でも可）のワーク９の真円度を測定する真円度測定装置１０の概略図であり、図２は、真円度測定装置１０の上面図である。この真円度測定装置１０は、本発明の表面形状測定装置に相当する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、真円度測定装置１０は、ベース１１と、エアベアリング１２と、テーブル１３（載物台ともいう）と、モータ１４と、コラム１５（支柱ともいう）と、キャリッジ１６（スライダともいう）と、水平アーム１７と、検出器１８と、データ処理装置１９と、を備える。なお、エアベアリング１２、テーブル１３、及びモータ１４は本発明の相対移動部を構成する。
【００２３】
ベース１１は、データ処理装置１９を除く真円度測定装置１０の各部を支持する支持台（基台）である。ベース１１の上面側には、エアベアリング１２とコラム１５とが設けられている。また、ベース１１の内部には、モータ１４が設けられている。さらに、ベース１１の下面側には、ベース１１を支持する脚部２１及び補助脚部２１Ａが設けられている。
【００２４】
エアベアリング１２の上面には、円板状のテーブル１３が取り付けられている。エアベアリング１２は、テーブル１３の中心を通り且つ上下方向に延びた回転軸２２を中心としてテーブル１３を回転自在に支持する。エアベアリング１２の外周部には、ボルト２３が挿入される挿入穴２４（図４参照）が形成されており、エアベアリング１２はボルト２３によりベース１１の上面に固定される。なお、エアベアリング１２には、回転軸２２を中心として等間隔（１２０°間隔）で３個の挿入穴２４が形成されている。
【００２５】
テーブル１３は、エアベアリング１２上において水平となるように傾き調整されている。このテーブル１３の上面にはワーク９が載置される。ワーク９は、測定対象部分の形状中心（中央）が回転軸２２と一致（略一致を含む、以下同じ）するように、テーブル１３の上面に載置される。なお、本実施形態のワーク９は円柱状であるので、ワーク９の形状中心の位置と重心の位置とが一致する。すなわち、ワーク９はその重心の位置が回転軸２２と一致するようにテーブル１３の上面に載置される。
【００２６】
モータ１４は、本発明の回転駆動部に相当するものであり、図示しない駆動伝達機構及びエアベアリング１２を介し、回転軸２２を中心としてテーブル１３を回転させる。これにより、ワーク９も回転軸２２（ワーク９の重心軸）を中心として回転する。なお、モータ１４以外の回転駆動部を用いてテーブル１３を回転させてもよい。
【００２７】
コラム１５は、ベース１１の上面で且つエアベアリング１２の水平方向側方側に設けられており、上下方向に延びた形状を有している。このコラム１５には、キャリッジ１６が上下方向に移動自在に取り付けられている。
【００２８】
キャリッジ１６には、水平アーム１７が水平方向に移動自在に取り付けられている。この水平アーム１７の先端部には、検出器１８が取り付けられている。
【００２９】
検出器１８は、測定子１８ａと、不図示の差動トランス等の変位検出部とを有しており、直線Ａで示す検出方向に沿って前後移動する測定子１８ａの変位を検出して、この変位を示す変位検出信号（電気信号）をデータ処理装置１９へ出力する。
【００３０】
ワーク９の真円度測定を行う場合、キャリッジ１６及び水平アーム１７を駆動して、測定子１８ａをワーク９の測定位置（本実施形態では外周面）に接触させる。次いで、モータ１４によりエアベアリング１２及びテーブル１３を介してワーク９を回転させながら検出器１８から変位検出信号を取得して、ワーク９の１回転分の変位検出信号をデータ処理装置１９へ出力する。
【００３１】
図３は、ベース１１を下面側から見た下面図である。図３に示すように、ベース１１の下面には、回転軸２２の軸周りに同心円状に等間隔θ（θ＝１２０°）で３個の脚部２１が設けられ、これら各脚部２１から離れた位置に補助脚部２１Ａが設けられている。補助脚部２１Ａは、ベース１１のバランスが崩れた際に転倒しないようにするものであり、通常は浮いている。各脚部２１は、データ処理装置１９を除く真円度測定装置１０の各部、及びテーブル１３上に載置されたワーク９を支持する。なお、各脚部２１のみでベース１１を水平な姿勢に安定的に維持することができれば、補助脚部２１Ａは省略してもよい。
【００３２】
図１に戻って、各脚部２１には、各々に加えられた重量を検出する重量センサ２５が設けられている。重量センサ２５は、０リセット可能であり、０リセットされた状態からさらに脚部２１に加えられた重量を検出する。これにより、テーブル１３にワーク９を載置する前に各重量センサ２５を０リセットした後で、テーブル１３にワーク９を載置することにより、ワーク９の重量を各重量センサ２５で検出することができる。すなわち、各重量センサ２５は、本発明の重量検出部に相当する。そして、各重量センサ２５は、各脚部２１にそれぞれ加えられた重量を示す重量検出信号をデータ処理装置１９へ出力する。
【００３３】
データ処理装置１９は、例えばパーソナルコンピュータ等の演算装置であり、検出器１８から入力された変位検出信号を処理（解析）して、ワーク９の真円度を示す測定データＳＤ（図７参照）を生成する。この際に、データ処理装置１９は、各重量センサ２５から入力される重量検出信号に基づきワーク９の重量を検出（取得）し、このワーク９の重量に応じて補正された測定データＳＤを生成する。
【００３４】
また、データ処理装置１９は、モータ１４、キャリッジ１６、及び水平アーム１７等の真円度測定装置１０の各部の駆動を統括的に制御する。さらに、データ処理装置１９は、前述のワーク９の重量の検出結果に基づき、ワーク９の重量に対応したモータ１４の駆動制御を行う。
【００３５】
［エアベアリングの構成］
図４は、図２中の４−４線に沿うエアベアリング１２の断面図である。図５は、図４に示したエアベアリング１２の一部の拡大図である。図４及び図５に示すように、エアベアリング１２は、ケース３０と、ステータ３１（支持部）と、ロータ３２と、上板３３と、下板３４と、ケレー３５と、トルク伝達軸３６と、ケレーピン３７と、ボール３８と、を備えている。
【００３６】
ケース３０は、有底円筒状に形成されており、上面側に形成された開口部３０ａと、エアベアリング１２の各部を収容する収容室３０ｂとを有している。また、ケース３０の外周面上部には円環状の取付部３０ｃが形成されており、この取付部３０ｃには前述の挿入穴２４が３個形成されている。さらに、ケース３０の底部中央には、トルク伝達軸３６が挿通される挿通穴３０ｄが形成されている。
【００３７】
ステータ３１は、円環状に形成されており、ケース３０の開口部３０ａの内面側に固定されている。ステータ３１の内周側の開口部には、円筒状のロータ３２が挿通されている。また、ステータ３１は、回転軸２２に対して垂直な上面３１ｕ及び下面３１ｄを有する（図５参照）。これら上面３１ｕ及び下面３１ｄは、本発明の第１面に相当する。
【００３８】
ステータ３１の内部には、外部のエア供給源（不図示）から供給された空気が流れる空気流路４１が形成されている。また、ステータ３１の内周面には、空気流路４１内の空気（図中、矢印で表示）をロータ３２に向けて吹き出す吹出口４３（図５参照）が複数設けられている。さらに、ステータ３１の上面３１ｕ及び下面３１ｄには、空気流路４１内の空気を吹き出す吹出口４４（図５参照）がそれぞれ複数形成されている。
【００３９】
ロータ３２の外径は、ステータ３１の内径よりも細く形成されている。これにより、ステータ３１の内周面とロータ３２の外周面との間に、隙間Ｗ１（図５参照）が形成される。また、ロータ３２の上下方向の長さは、ステータ３１の上下方向の長さよりも長く形成されている。これにより、ロータ３２の上面はステータ３１の上面３１ｕよりも上方側に位置し、ロータ３２の下面はステータ３１の下面３１ｄよりも下方側に位置する。そして、ロータ３２の上面には上板３３が設けられ、ロータ３２の下面には下板３４が設けられている。
【００４０】
上板３３及び下板３４の双方は円環状に形成されており、双方の内径はロータ３２の内径と同一（略同一を含む、以下同じ）に形成され、双方の外径はステータ３１の内径よりも大きく且つケース３０の内径よりも小さく形成される。
【００４１】
上板３３は、回転軸２２に対して垂直な下面３３ｄ（図５参照）を有している。この下面３３ｄは、本発明の第２面に相当するものであり、ステータ３１の上面３１ｕに対して隙間Ｗ２（図５参照）をあけて対向する。また、上板３３の上面３３ｕ（図５参照）には、前述のテーブル１３が設けられる。
【００４２】
下板３４は、回転軸２２に対して垂直な上面３４ｕ（図５参照）を有している。この上面３４ｕは、本発明の第２面に相当するものであり、ステータ３１の下面３１ｄに対して隙間Ｗ３（図５参照）をあけて対向する。また、下板３４の下面３４ｄ（図５参照）には、ケレーピン３７が係合する係合穴４６（図４参照）が形成されている。
【００４３】
テーブル１３、ロータ３２、上板３３、及び下板３４は、これらを貫通する固定ピン４７により一体化されており、回転軸２２を中心として一体に回転する。すなわち、テーブル１３、ロータ３２、上板３３、及び下板３４は、本発明の被回転体に相当する。
【００４４】
吹出口４３，４４からそれぞれ隙間Ｗ１〜Ｗ３に吹き出された空気は、隙間Ｗ１〜Ｗ３内で空気層４９（図５参照）を形成する。これにより、テーブル１３、ロータ３２、上板３３、及び下板３４は、空気層４９を介してステータ３１に回転自在に支持され、回転軸２２を中心として滑らかに回転することができる。
【００４５】
ケレー３５は、下板３４の下方側でトルク伝達軸３６により回転自在に支持されている。トルク伝達軸３６は、回転軸２２と同軸であり、モータ１４からの回転駆動力を受けて回転軸２２を中心として回転する。これにより、ケレー３５も回転軸２２を中心として回転する。
【００４６】
ケレーピン３７は、上下方向に長く延びた形状（回転軸２２に平行な棒形状）を有している。このケレーピン３７の上端部は、下板３４の係合穴４６に係合している。また、ケレーピン３７の下端部は、ケレー３５の外周部に支持されているボール３８上に接着されている。そして、モータ１４によりトルク伝達軸３６及びケレー３５が回転軸２２を中心として回転すると、ケレーピン３７もケレー３５と一体に回転軸２２を中心として回転する。その結果、ケレーピン３７を介して、モータ１４の回転駆動力（トルク）が下板３４に伝達される。これにより、テーブル１３、ロータ３２、上板３３、及び下板３４が回転軸２２を中心として一体に回転する。
【００４７】
このように、テーブル１３をケレー方式で回転駆動することにより、モータ１４からの振動等がテーブル１３に伝達することが防止される。
【００４８】
［データ処理装置の構成］
図６は、データ処理装置１９の構成を示すブロック図である。図６に示すように、データ処理装置１９のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）を含む各種の演算回路及びメモリは、変位検出信号取得部５１、重量検出信号取得部５２、測定データ生成部５３、駆動制御部５４、及び記憶部５５として機能する。
【００４９】
変位検出信号取得部５１は、例えば、検出器１８に有線又は無線で接続している通信インタフェース回路であり、検出器１８から出力された変位検出信号を取得して測定データ生成部５３へ出力する。
【００５０】
重量検出信号取得部５２は、各重量センサ２５にそれぞれ有線又は無線で接続している通信インタフェース回路であり、各重量センサ２５から出力された重量検出信号を取得して測定データ生成部５３及び駆動制御部５４へそれぞれ出力する。なお、各重量センサ２５は、テーブル１３へのワーク９の載置前に０リセットされている。このため、各重量センサ２５は、ワーク９により各脚部２１にそれぞれ加えられた重量に相当する重量検出信号を測定データ生成部５３へ出力する。
【００５１】
測定データ生成部５３は、変位検出信号取得部５１を介して検出器１８から取得した変位検出信号に基づき、ワーク９の真円度を示す測定データＳＤを生成する。
【００５２】
図７は、真円度を示す測定データＳＤの一例を示した説明図である。図７に示すように、測定データＳＤは、テーブル１３の回転位置（角度）ごとの測定子１８ａの変位量（振幅）を記録したものである。この測定データＳＤに基づき、ワーク９の円周形状が真円（幾何学的に正しい円）からどれだけ離れているかを示すワーク９の真円度を算出することができる。
【００５３】
図６に戻って、測定データ生成部５３には補正部５８が設けられている。補正部５８は、重量検出信号取得部５２を介して各重量センサ２５から取得した重量検出信号に基づき、例えば各重量センサ２５で検出した重量を合計することにより、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量を検出する。そして、補正部５８は、ワーク９の重量の検出結果に基づき、必要に応じて、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量によって生じるエアベアリング１２及びベース１１の変形等に起因する測定データＳＤの誤差を補正する。
【００５４】
図８は、補正部５８による測定データＳＤの補正実行の有無を説明するための説明図であり、（Ａ）はテーブル１３上にワーク９が載置されていない状態を示し、（Ｂ）はテーブル１３上に重量が軽いワーク９が載置されている状態を示し、（Ｃ）はテーブル１３上に重量が重いワーク９が載置されている状態を示す。
【００５５】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、ワーク９の重量が軽い場合には、エアベアリング１２及びベース１１の変形量が小さくなるので、テーブル１３等の回転精度の悪化、及び回転軸２２とコラム１５の軸１５ａとの平行度の悪化は僅かとなる。この場合には、測定データＳＤの補正を行わなくとも真円度測定の測定精度は十分に確保される。従って、ワーク９の重量が予め定めた閾値未満である場合、補正部５８による補正を省略することで、真円度測定を短時間で完了することができる。なお、この閾値は、真円度測定装置１０の機種ごとに予め試験又はシミュレーションを行うことにより決定される。そして、測定データＳＤの補正を行わない場合、測定データ生成部５３は、生成した測定データを記憶部５５内の測定データ記憶部６０（図６参照）に記憶させる。
【００５６】
一方、図８（Ｃ）に示すように、ワーク９の重量が前述の閾値よりも重い場合、エアベアリング１２及びベース１１の変形量が大きくなり、テーブル１３等の回転精度が悪化すると共に、及び回転軸２２とコラム１５の軸１５ａとの平行度が悪化する。この場合には、真円度測定の測定精度を確保するため、補正部５８によりエアベアリング１２及びベース１１の変形等に起因する測定データＳＤの誤差を補正する。この際に、測定データＳＤの誤差は、ワーク９の重量の増加、すなわちエアベアリング１２及びベース１１の変形量の増加に応じて大きくなるため、補正部５８は、ワーク９の重量に対応した測定データＳＤの補正を行う。
【００５７】
図６に戻って、補正部５８は、ワーク９の重量が前述の閾値よりも重い場合、予め記憶部５５に記憶されている補正値テーブル６１を参照して、測定データＳＤ（例えば測定子１８ａの振幅）を補正する補正値を決定する。
【００５８】
補正値テーブル６１は、ワーク９の重量と、ワーク９の重量に応じた測定データＳＤの補正値との対応関係を記憶している。なお、測定データＳＤの補正値は、例えば、ワーク９の重量別に測定データＳＤに発生する誤差の大きさを、真円度測定装置１０の機種ごとに予め試験又はシミュレーションを行って求めた結果に基づき決定することができる。これにより、補正部５８は、検出したワーク９の重量に基づき補正値テーブル６１を参照することで、ワーク９の重量に対応する測定データＳＤの補正値を決定することができる。なお、補正値テーブル６１に登録されていない重量に対応する補正値は、補正値テーブル６１に登録されている重量に対応する補正値を用いて補間処理を行うことで決定する。
【００５９】
そして、補正部５８は、補正値テーブル６１を参照して決定した補正値に基づき、測定データ生成部５３が生成した測定データＳＤを補正し、補正済みの測定データを記憶部５５内の測定データ記憶部６０に記憶させる。なお、補正部５８による補正は、テーブル１３の１回転分の測定データＳＤに対して一括して行ってもよいし、或いは、テーブル１３の回転位置（角度）ごとの測定データＳＤに対してリアルタイムに順次行ってもよい。
【００６０】
駆動制御部５４は、モータ１４、キャリッジ１６を駆動するキャリッジ駆動部６５、及び水平アーム１７を駆動するアーム駆動部６６等の真円度測定装置１０の各部の駆動を制御する。
【００６１】
また、駆動制御部５４は、重量検出信号取得部５２を介して各重量センサ２５から取得した重量検出信号に基づき、前述の補正部５８と同様にワーク９の重量を検出し、このワーク９の重量に基づき予め定められた駆動パラメータテーブル６２を参照して、モータ１４の駆動パラメータを決定する。
【００６２】
駆動パラメータテーブル６２は、ワーク９の重量と、ワーク９の重量に応じて予め定められたモータ１４の駆動パラメータとの対応関係を記憶している。駆動パラメータには、例えば、図中「加減速」と表示したモータ１４の加減速パラメータ、及び図中「角度」と表示したモータ１４の駆動安定角度等が含まれる。なお、モータ１４の駆動パラメータとして、加減速パラメータ及び駆動安定角度以外の他のパラメータを含んでいてもよい。
【００６３】
ワーク９の重量別の駆動パラメータは、真円度測定装置１０の機種ごとに予め試験又はシミュレーションを行うことにより決定することができる。これにより、駆動制御部５４は、検出したワーク９の重量に基づき、駆動パラメータテーブル６２を参照することで、ワーク９の重量に対応するモータ１４の駆動パラメータを決定することができる。なお、駆動パラメータテーブル６２に登録されていない重量に対応する駆動パラメータについては、前述の補正値と同様に補間処理を行って決定する。
【００６４】
駆動制御部５４は、駆動パラメータテーブル６２を参照して決定した駆動パラメータに従ってモータ１４を駆動制御して、テーブル１３等を回転させる。
【００６５】
記憶部５５は、測定データＳＤ（補正された測定データＳＤを含む）を記憶する測定データ記憶部６０を有すると共に、予め生成された補正値テーブル６１と駆動パラメータテーブル６２とを記憶している。
【００６６】
［真円度測定装置の作用］
次に、図９を用いて上記構成の真円度測定装置１０によるワーク９の真円度測定処理（表面形状測定方法）について説明を行う。ここで図９は、真円度測定装置１０によるワーク９の真円度測定処理の流れを示すフローチャートである。
【００６７】
オペレータは、テーブル１３上にワーク９を載置する前に、初期動作として各重量センサ２５を０リセットする（ステップＳ１）。これにより、各重量センサ２５でテーブル１３上に載置されたワーク９の重量を検出することができる。次いで、オペレータにより、テーブル１３上にワーク９が載置される（ステップＳ２）。なお、ワーク９は、その形状中心（重心）の位置が回転軸２２と一致するようにテーブル１３上に載置される。
【００６８】
ワーク９の載置後、オペレータは手動操作（自動操作でも可）で駆動制御部５４を制御して、ワーク９の測定面（ここでは外周面）に検出器１８の測定子１８ａを当接させる。次いで、オペレータがデータ処理装置１９にて測定開始操作を行うと、真円度測定装置１０によるワーク９の真円度測定が開始される（ステップＳ３）。
【００６９】
この測定開始操作を受けて、各重量センサ２５は、それぞれ脚部２１に加えられたワーク９の重量を検出して、重量検出信号をデータ処理装置１９へ出力する。そして、各重量センサ２５から出力された重量検出信号は、重量検出信号取得部５２を介して駆動制御部５４と測定データ生成部５３とにそれぞれ入力される。
【００７０】
この際に、各重量センサ２５は、脚部２１においてワーク９の重量を検出するので、エアベアリング１２又はテーブル１３内に重量センサ２５を設けることなくワーク９の重量を検出することができる。すなわち、エアベアリング１２又はテーブル１３内に重量センサ２５を設けることにより、エアベアリング１２又はテーブル１３の剛性を低下させることが防止されるため、テーブル１３等の回転時にワーク９が揺動することが防止される。その結果、ワーク９の重量を高精度に検出することができる。
【００７１】
駆動制御部５４と測定データ生成部５３の補正部５８とは、各重量センサ２５から取得した重量検出信号に基づき、例えば各脚部２１に加えられた荷重を合計してワーク９の重量を算出する。これにより、駆動制御部５４及び補正部５８は、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量を検出（取得）することができる（ステップＳ４、本発明の重量取得ステップに相当）。
【００７２】
そして、駆動制御部５４は、検出したワーク９の重量に基づき、駆動パラメータテーブル６２を参照して、ワーク９の重量に対応したモータ１４の駆動パラメータ（加減速パラメータ及び駆動安定角度等）を決定する（ステップＳ５）。これにより、ワーク９の重量に対応したモータ１４の駆動パラメータを自動的に決定（設定）することができるので、オペレータの作業を減らすことができ、さらに誤った駆動パラメータの設定を防止することができる。その結果、ワーク９の真円度の測定精度の悪化を防止し、測定時間も短くすることができる。
【００７３】
次いで、駆動制御部５４は、決定した駆動パラメータに従ってモータ１４を駆動して、トルク伝達軸３６、ケレー３５、及びケレーピン３７を介して、テーブル１３とロータ３２と上板３３と下板３４とを一体的に回転させる。これにより、測定子１８ａをワーク９に当接させた状態で、検出器１８に対してワーク９を、回転軸２２を中心として相対回転させることができる。
【００７４】
テーブル１３及びワーク９の回転が開始されると、検出器１８は、測定子１８ａの変位を示す変位検出信号を検出して、この変位検出信号をデータ処理装置１９へ出力する。これにより、測定データ生成部５３は、変位検出信号取得部５１を介して、検出器１８から出力された変位検出信号を取得する（ステップＳ６）。そして、測定データ生成部５３は、取得した変位検出信号に基づき、ワーク９の真円度を示す測定データＳＤを生成する（ステップＳ７）。
【００７５】
この際に、補正部５８は、ワーク９の重量の検出結果に基づき、ワーク９の重量が予め定めた閾値以上となるか否かを判定する。ワーク９の重量が閾値未満となる場合、補正部５８は測定データＳＤの補正を行わず、測定データ生成部５３は、生成した測定データＳＤを記憶部５５内の測定データ記憶部６０に記憶させる（ステップＳ８でＮＯ）。測定データＳＤの補正が不要な場合には、補正を省略することで、真円度測定の測定時間を短縮することができる。
【００７６】
一方、ワーク９の重量が閾値以上となる場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、補正部５８は、ワーク９の重量の検出結果に基づき、記憶部５５内の補正値テーブル６１を参照して、ワーク９の重量に対応した測定データＳＤの補正値を決定する（ステップＳ９）。これにより、ワーク９の重量に対応した測定データＳＤの補正値を自動的に決定することができるので、オペレータの作業を減らすことができ、さらに誤った補正値の決定を防止することができる。
【００７７】
次いで、補正部５８は、決定した補正値に従って測定データＳＤを補正する（ステップＳ１０）。これにより、補正部５８は、ワーク９の重量に応じて補正された測定データＳＤを生成する（本発明の測定データ生成ステップに相当）。その結果、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量によって生じるエアベアリング１２及びベース１１の変形等に起因する測定データＳＤの誤差を補正することができるので、ワーク９の真円度測定の測定精度を向上させることができる。なお、補正部５８による補正は、既述の通り、テーブル１３の１回転分の測定データＳＤに対して一括して行ってもよいし、或いは、テーブル１３の回転位置（角度）ごとの測定データＳＤに対してリアルタイムに順次行ってもよい。
【００７８】
そして、補正部５８は、補正した測定データＳＤを記憶部５５内の測定データ記憶部６０に記憶させる。なお、測定データ記憶部６０に記憶された測定データＳＤは、必要に応じてデータ処理装置１９のモニタに表示される。
【００７９】
［本実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の真円度測定装置１０は、重量センサ２５を備えているので、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量を検出することができる。これにより、ワーク９の重量に応じて補正された測定データＳＤを生成すると共に、ワーク９の重量に応じた駆動パラメータでモータ１４を駆動することができる。その結果、ワーク９の真円度の測定精度を簡単に向上させることができる。
【００８０】
［第２実施形態の真円度測定装置］
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施形態の真円度測定装置１０Ａを説明するための説明図である。上記第１実施形態の真円度測定装置１０では、測定対象部分の形状中心の位置と重心の位置とが一致する円柱状のワーク９の真円度を測定している。これに対して、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、第２実施形態の真円度測定装置１０Ａでは、例えばクランクシャフトのような測定対象部分の形状中心の位置と重心Ｇの位置とが異なるワーク９Ａの真円度を測定する。
【００８１】
なお、第２実施形態の真円度測定装置１０Ａは、測定対象がワーク９Ａである点を除けば第１実施形態の真円度測定装置１０と基本的に同じ構成であり、第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。
【００８２】
図１１は、テーブル１３を回転させた場合のワーク９Ａの重心Ｇの位置の変位を説明するための説明図である。図１１に示すように、ワーク９Ａの測定対象部分の形状中心の位置と回転軸２２とが一致するようにワーク９Ａをテーブル１３上に載置した状態で、回転軸２２を中心としてワーク９Ａを回転させた場合、ワーク９Ａの重心Ｇの位置は回転軸２２の軸周りに変位する。この場合、テーブル１３の回転位置（角度）に応じて回転軸２２に対する重心Ｇの偏芯位置が変化するため、テーブル１３の回転位置に応じてエアベアリング１２及びベース１１の変形も変化する。すなわち、テーブル１３の回転位置に応じて、前述の回転精度及び平行度等が変化する。
【００８３】
そこで、第２実施形態の真円度測定装置１０Ａでは、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置に応じた補正がなされた測定データＳＤを、テーブル１３の回転位置（角度）ごとに生成する。すなわち、テーブル１３の回転位置ごとにワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置に応じた補正値をそれぞれ決定して、テーブル１３の回転位置ごとの測定データＳＤをそれぞれ補正する。
【００８４】
テーブル１３の回転位置（角度）ごとのワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置は、各重量センサ２５の検出結果から判別可能である。既述の図３に示したように、各重量センサ２５は、エアベアリング１２よりも重力方向下方側において回転軸２２の軸周りに同心円状に等間隔で設けられている。このため、各重量センサ２５で検出される重量のバランス（下記の図１２参照）から、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置を判別することができる。
【００８５】
図１２は、テーブル１３の回転位置（角度）ごとの各重量センサ２５の検出結果の一例を説明するための説明図である。なお、図１２中では３個の重量センサ２５の検出結果を「実線」と「点線」と「一点鎖線」との３種類の線で表している。
【００８６】
図１２に示すように、テーブル１３を回転させた場合、テーブル１３の回転位置（角度）に応じて回転軸２２に対するワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置が変化するため、各重量センサ２５で検出される重量は、テーブル１３の回転位置に応じて異なるパターンで変化する。そして、各重量センサ２５で検出される重量の差は、回転軸２２に対するワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置（偏心方向及び偏心量）を示している。すなわち、各重量センサ２５で検出される重量のバランスから、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置が判別される。換言すると、各重量センサ２５で検出される重量は、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置を示す情報である。
【００８７】
第２実施形態の記憶部５５には、第１実施形態の補正値テーブル６１の代わりに、各重量センサ２５で検出される重量の検出結果から、ワーク９Ａの重量と重心Ｇの偏芯位置とに対応した測定データＳＤの補正値を算出するための補正値算出式（不図示）が記憶されている。この補正値算出式は、ワーク９Ａの重量及び重心Ｇの偏芯位置に応じて測定データＳＤに発生する誤差の大きさを、真円度測定装置１０Ａの機種ごとに予め試験又はシミュレーションを行って求めた結果に基づき決定することができる。
【００８８】
第２実施形態の補正部５８は、テーブル１３の回転位置（角度）ごとに各重量センサ２５で検出した重量と、記憶部５５内の補正値算出式とに基づき、ワーク９Ａの重量及び重心Ｇの偏芯位置に応じた測定データＳＤの補正値を、テーブル１３の回転位置ごとに算出する。そして、補正部５８は、テーブル１３の回転位置ごとに算出した補正値を用いて、測定データ生成部５３が生成した測定データＳＤを、テーブル１３の回転位置ごとに補正する。これにより、テーブル１３の回転位置ごとの各重量センサ２５の検出結果に応じてテーブル１３の回転位置ごとに補正された測定データＳＤが生成される。
【００８９】
なお、他の構成については上記第１実施形態と基本的に同じであるので、具体的な説明は省略する。
【００９０】
［第２実施形態の真円度測定装置の作用］
次に、図１３を用いて第２実施形態の真円度測定装置１０Ａによるワーク９Ａの真円度測定処理（表面形状測定方法）について説明を行う。ここで図１３は、第２実施形態の真円度測定装置１０Ａによるワーク９Ａの真円度測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、ステップＳ１からステップＳ５までの処理は、既述の図９に示した第１実施形態と基本的に同じであるので、具体的な説明は省略する。
【００９１】
ステップＳ５の処理後、駆動制御部５４は、決定した駆動パラメータに従ってモータ１４を駆動して、ワーク９Ａが載置されたテーブル１３等を回転させる。
【００９２】
テーブル１３及びワーク９Ａの回転が開始すると、検出器１８は、テーブル１３の第１番目の回転位置（例えば１°）における測定子１８ａの変位を示す変位検出信号を検出して、この変位検出信号をデータ処理装置１９へ出力する。これにより、測定データ生成部５３は、変位検出信号取得部５１を介して、テーブル１３の第１番目の回転位置における変位検出信号を取得する（ステップＳ１１）。そして、測定データ生成部５３は、取得した変位検出信号に基づき、テーブル１３の第１番目の回転位置における測定データＳＤを生成する（ステップＳ１２）。
【００９３】
また、テーブル１３及びワーク９Ａの回転が開始すると、各重量センサ２５は、テーブル１３の第１番目の回転位置において各脚部２１に加えられたワーク９の重量を検出して、重量検出信号をデータ処理装置１９へ出力する（ステップＳ１３）。この際に、各重量センサ２５は、第１実施形態と同様にエアベアリング１２よりも重力方向下方側の位置（具体的には脚部２１）でワーク９Ａの重量を検出するので、テーブル１３等の回転時にワーク９Ａが揺動することが防止される。その結果、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置をより正確に検出することができる。
【００９４】
そして、各重量センサ２５から出力されたテーブル１３の第１番目の回転位置における重量検出信号は、重量検出信号取得部５２を介して測定データ生成部５３に入力される。測定データ生成部５３の補正部５８は、第１実施形態と同様の方法で求めたワーク９Ａの重量が予め定めた閾値以上となるか否かを判定する。そして、ワーク９Ａの重量が閾値未満となる場合、補正部５８はテーブル１３の第１番目の回転位置における測定データＳＤの補正を行わず、測定データ生成部５３は、この測定データＳＤを測定データ記憶部６０に記憶させる（ステップＳ１４でＮＯ）。測定データＳＤの補正が不要な場合には補正を省略することで、真円度測定の測定時間を短縮することができる。
【００９５】
一方、ワーク９の重量が閾値以上となる場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、補正部５８は、各重量センサ２５から出力されたテーブル１３の第１番目の回転位置における重量検出信号から、各脚部２１にそれぞれ加えられた重量を検出する。そして、補正部５８は、検出した各重量を記憶部５５内の補正値算出式に代入して、補正値を演算する（ステップＳ１５）。これにより、ワーク９Ａの重量と、テーブル１３の第１番目の回転位置における重心Ｇの偏芯位置とに応じた測定データＳＤの補正値が算出される。
【００９６】
次いで、補正部５８は、算出した補正値に従ってテーブル１３の第１番目の回転位置における測定データＳＤを補正する（ステップＳ１６）。そして、補正部５８は、補正した測定データＳＤを測定データ記憶部６０に記憶させる。
【００９７】
以下、テーブル１３の回転位置ごとに前述のステップＳ１１からステップＳ１６までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ１７及びステップＳ１８）。これにより、テーブル１３の回転位置ごとに、ワーク９Ａの重量及び重心Ｇの偏芯位置に応じた測定データＳＤの補正値が算出され、各補正値に基づきテーブル１３の回転位置ごとに補正された測定データＳＤが生成される。
【００９８】
このように第２実施形態の真円度測定装置１０Ａでは、測定対象部分の形状中心の位置と重心Ｇの位置とが異なるワーク９Ａの真円度を測定する場合、テーブル１３の回転位置ごとの各重量センサ２５の重量検出信号に応じてテーブル１３の回転位置ごとに補正された測定データＳＤを生成することができる。その結果、ワーク９Ａの真円度の測定精度を簡単に向上させることができる。
【００９９】
［第３実施形態の真円度測定装置］
次に、本発明の第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂ（図１４参照）について説明を行う。上記各実施形態の真円度測定装置１０，１０Ａでは、ベース１１の脚部２１内に重量センサ２５を設けているが、第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂでは、重量センサ２５を設ける位置を変更している。
【０１００】
図１４は、第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂのエアベアリング１２の断面図である。なお、第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂは、重量センサ２５を設ける位置を変更した点を除けば、上記各実施形態の真円度測定装置１０，１０Ａと基本的に同じ構成であるので、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。
【０１０１】
図１４に示すように、第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂでは、エアベアリング１２の内部、或いはテーブル１３の内部に重量センサ２５を設けている。重量センサ２５は、上記各実施形態と同様に、回転軸２２の軸周りに同心円状に等間隔θ（θ＝１２０°）で３個設けられている。なお、重量センサ２５をエアベアリング１２の内部に設ける場合の重量センサ２５の位置は、図１４に示した挿入穴２４の底部に限らず、ワーク９の重量を検出可能であればエアベアリング１２の内部の任意の位置に設けてもよい。
【０１０２】
このように第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂにおいてもテーブル１３上に載置されたワーク９，９Ａの重量を検出することができるので、上記各実施形態と同様の効果が得られる。ただし、重量センサ２５をエアベアリング１２又はテーブル１３の内部に設けた場合には、エアベアリング１２又はテーブル１３の剛性が低下してワーク９，９Ａが揺動するおそれがあるので、測定精度を向上させるためには、上記各実施形態のように、エアベアリング１２が設けられているベース１１の脚部２１に重量センサ２５を設けることが好ましい。
【０１０３】
［第４実施形態の真円度測定装置］
次に、本発明の第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃ（図１７参照）について説明を行う。上記各実施形態では、重量センサ２５を用いてテーブル１３上に載置されたワーク９（ワーク９Ａ）の重量を検出しているが、第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃでは他の方法を用いてワーク９の重量を検出する。
【０１０４】
図１５は、図５に示したエアベアリング１２内の隙間Ｗ２の大きさと、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量との相関関係を示したグラフである。図１５に示すように、エアベアリング１２の隙間Ｗ２（ギャップ量）は、その上方側に載置されたワーク９の重量に応じて変化する特性があり、ワーク９の重量の増加に応じて隙間Ｗ２は減少する。このため、図１５に示したようなエアベアリング１２の隙間Ｗ２とワーク９の重量との相関関係を予め求めておくことで、エアベアリング１２の隙間Ｗ２の大きさからワーク９の重量を算出することができる。
【０１０５】
図１６（Ａ），（Ｂ）は、エアベアリング１２の隙間Ｗ２の検出方法の一例を説明するための説明図である。図１６（Ａ）に示すように、ワーク９をテーブル１３上に載置した後、テーブル１３の上面に測定子１８ａを当接させた状態で検出器１８（測定子１８ａ）の上下方向の高さ位置を０リセットする。なお、検出器１８の高さ位置は、例えば、コラム１５に設けられたリニアスケール（不図示）を読み取るスケール読取部７０（図１７参照）から得られる。
【０１０６】
次いで、図１６（Ｂ）に示すように、エアベアリング１２から空気を抜いた後、テーブル１３の上面に測定子１８ａを再度当接させた状態で、検出器１８（測定子１８ａ）の上下方向の高さ位置を検出する。この高さ位置の変化量Δｈは、テーブル１３上にワーク９が載置されている場合のエアベアリング１２の隙間Ｗ２の大きさに等しいので、重量センサ２５を設けることなく隙間Ｗ２の大きさを検出することができる。
【０１０７】
なお、上記図１６（Ａ），（Ｂ）で示した検出器１８の高さ位置の測定順序を逆にしてもよい。すなわち、最初に図１６（Ｂ）に示した空気を抜いた状態で検出器１８の高さ位置を測定した後、図１６（Ａ）に示した空気を入れた状態で検出器１８の高さ位置を測定してもよい。この場合、ワーク９の真円度測定を速やかに開始することができる。
【０１０８】
図１７は、第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃの構成を示すブロック図である。なお、第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃは、重量センサ２５を備えない点を除けば、上記第１実施形態の真円度測定装置１０（第２実施形態の真円度測定装置１０Ａも同様）と基本的に同じ構成であるので、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。
【０１０９】
図１７に示すように、第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃのデータ処理装置１９の測定データ生成部５３には、重量検出部７２が設けられている。重量検出部７２は、既述の図１６（Ａ），（Ｂ）で示した検出器１８の高さ位置をそれぞれスケール読取部７０から取得して、高さ位置の変化量Δｈからエアベアリング１２の隙間Ｗ２の大きさを検出する。次いで、重量検出部７２は、検出した隙間Ｗ２の大きさに基づき、予め作成された隙間Ｗ２とワーク９の重量との相関関係（図１５参照）を参照して、テーブル１３上に載置されたワーク９の重量を検出する。そして、重量検出部７２は、ワーク９の重量の検出結果を、補正部５８と駆動制御部５４とにそれぞれ出力する。
【０１１０】
第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃの他の構成については、上記第１実施形態と基本的に同じであるので、説明は省略する。
【０１１１】
このように第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃにおいてもテーブル１３上に載置されたワーク９（ワーク９Ａ）の重量を検出することができるので、上記各実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１２】
なお、第４実施形態の真円度測定装置１０Ｃでは、検出器１８を用いてエアベアリング１２の隙間Ｗ２を検出しているが、他の方法を用いて隙間Ｗ２を検出してもよい。
【０１１３】
図１８は、エアベアリング１２の隙間Ｗ２の検出方法の他の例を説明するための説明図である。図１８に示すように、ケース３０の収容室３０ｂの底部に光を利用した距離センサ７５（非接触センサ）を設けて、収容室３０ｂの底面から下板３４の下面３４ｄまでの間の距離Δｚを測定する。そして、予め作成した距離Δｚと隙間Ｗ２との対応関係に基づき、距離センサ７５で測定した距離Δｚから隙間Ｗ２を算出する。なお、収容室３０ｂの底部に距離センサ７５を設ける代わりに、下板３４の下面３４ｄに距離センサ７５を設けてもよい。
【０１１４】
さらに、この場合には、距離センサ７５で測定した距離Δｚと、予め作成した距離Δｚ及び隙間Ｗ３の対応関係とに基づき、エアベアリング１２の隙間Ｗ３を検出してもよい。エアベアリング１２の隙間Ｗ３とワーク９の重量との相関関係を予め求めておくことで、隙間Ｗ３の検出結果からもワーク９の重量を検出することができる。
【０１１５】
［その他］
図１９は、ワーク９に対して検出器１８を回転させる他実施形態の真円度測定装置の概略図である。上記各実施形態では、検出器１８を固定した状態でワーク９（ワーク９Ａ）を回転させてワーク９の真円度を測定する真円度測定装置１０等を例に挙げて説明したが、図１９に示すように、ワーク９を固定した状態で検出器１８をワーク９の中心軸周りに回転させることでワーク９の真円度を測定する真円度測定装置にも本発明を適用することができる。
【０１１６】
上記各実施形態では、ワーク９の重量に応じたモータ１４の駆動パラメータに基づきモータ１４を駆動しているが、ワーク９の重量に応じてエアベアリング１２の圧力を変えたり、エアベアリング１２内の空気の流量を変えたりしてもよい。すなわち、本発明の駆動パラメータには、エアベアリング１２の圧力及び空気の流量なども含まれる。
【０１１７】
上記各実施形態では、テーブル１３の回転位置（角度）ごとの測定子１８ａの変位量（振幅）を記録した測定データＳＤを補正しているが、ワーク９の円周形状が真円（幾何学的に正しい円）からどれだけ離れているかを示すワーク９の真円度を補正してもよい。
【０１１８】
上記各実施形態では、真円度測定装置１０等においてワーク９等の重量を検出（測定）しているが、真円度測定装置１０とは異なる場所で測定されたワーク９の重量を重量検出信号取得部５２にて取得して、取得したワーク９の重量に基づき補正部５８にて測定データＳＤの補正を行ってもよい。
【０１１９】
上記各実施形態では、エアベアリング１２の上面に設けられたテーブル１３上でワーク９を支持しているが、エアベアリング１２以外の各種支持部により支持されているワーク９の測定を行う場合にも本発明を適用することができる。
【０１２０】
上記各実施形態では、ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置の一例として、円柱状のワーク９の真円度を測定する真円度測定装置１０等を例に挙げて説明したが、例えばワークの平行度及び直角度等の他の表面形状を測定する表面形状測定装置にも本発明を適用することができる。なお、平行度及び直角度等の他の表面形状の測定の具体例は、例えば本出願人による特許第５１１６４１４号公報に記載されているので、詳細な説明は省略する。ワークの平行度及び直角度等のいずれの表面形状を測定する場合であっても、ワークの重量と、ワークの重量に応じた測定データの補正値との対応関係を予め求めておくことで、上記各実施形態と同様に高精度にワークの表面形状の測定を行うことができる。
【０１２１】
なお、ワークの平行度及び直角度等を測定する場合には、ワークに対して検出器を相対回転させる必要は必ずしもなく、ワークに対して検出器を上下方向に相対移動させてもよい。すなわち、測定するワークの表面形状の種類に応じて、ワークに対して検出器を相対移動する方法を変更してもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
９，９Ａ  ワーク，１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  真円度測定装置，１１  ベース，１２  エアベアリング，１３  テーブル，１４  モータ，１８  検出器，１８ａ  測定子，１９  データ処理装置，２１  脚部，２２  回転軸，２５  重量センサ，３１  ステータ，３２  ロータ，３３  上板，３４  下板，４９  空気層，５１  変位検出信号取得部，５２  重量検出信号取得部，５３  測定データ生成部，５４  駆動制御部，５５  記憶部，５８  補正部，６１  補正値テーブル，６２  駆動パラメータテーブル
【図１】
2017181347.tif 000003
【図２】
2017181347.tif 000004
【図３】
2017181347.tif 000005
【図４】
2017181347.tif 000006
【図５】
2017181347.tif 000007
【図６】
2017181347.tif 000008
【図７】
2017181347.tif 000009
【図８】
2017181347.tif 000010
【図９】
2017181347.tif 000011
【図１０】
2017181347.tif 000012
【図１１】
2017181347.tif 000013
【図１２】
2017181347.tif 000014
【図１３】
2017181347.tif 000015
【図１４】
2017181347.tif 000016
【図１５】
2017181347.tif 000017
【図１６】
2017181347.tif 000018
【図１７】
2017181347.tif 000019
【図１８】
2017181347.tif 000020
【図１９】
2017181347.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月11日(2017.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
一方、図８（Ｃ）に示すように、ワーク９の重量が前述の閾値よりも重い場合、エアベアリング１２及びベース１１の変形量が大きくなり、テーブル１３等の回転精度が悪化すると共に、回転軸２２とコラム１５の軸１５ａとの平行度が悪化する。この場合には、真円度測定の測定精度を確保するため、補正部５８によりエアベアリング１２及びベース１１の変形等に起因する測定データＳＤの誤差を補正する。この際に、測定データＳＤの誤差は、ワーク９の重量の増加、すなわちエアベアリング１２及びベース１１の変形量の増加に応じて大きくなるため、補正部５８は、ワーク９の重量に対応した測定データＳＤの補正を行う。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2017181347.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月18日(2017.5.18)
【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】
測定子の変位を検出する検出器と、ベースと、前記ベースに設けられ、ワークを前記検出器に対して相対回転させる相対移動部と、を備え、前記ワークに対して前記測定子を当接させた状態で、前記相対移動部により前記ワークを前記検出器に対して相対回転させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置において、
前記ベースの下面において前記相対移動部の回転軸の軸周りに同一円周上に等間隔で設けられ、前記ベースを水平な姿勢で維持する複数の脚部と、
前記ワークの重量を検出する重量検出部であって、且つ前記複数の脚部にそれぞれ設けられている重量検出部と、
を備える表面形状測定装置。
【請求項２】
前記相対移動部は、
前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、
を備える請求項１に記載の表面形状測定装置。
【請求項３】
測定子の変位を検出する検出器と、ワークを前記検出器に対して相対回転させる相対移動部と、を備え、前記ワークに対して前記測定子を当接させた状態で、前記相対移動部により前記ワークを前記検出器に対して相対回転させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定装置において、
前記ワークの重量を検出する重量検出部を備え、
前記相対移動部は、
前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングであって、前記支持部に形成され且つ前記被回転体の回転軸に対して垂直な第１面と、前記被回転体に形成され且つ前記第１面に対向する第２面との間に前記空気層が形成されているエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記重量検出部は、前記第１面と前記第２面との間の隙間の大きさを検出した検出結果に基づき、前記ワークの重量を検出する表面形状測定装置。
【請求項４】
前記検出器の検出結果と、前記重量検出部が検出した前記ワークの重量とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ当該ワークの重量に応じて補正した前記測定データを生成する測定データ生成部を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の表面形状測定装置。
【請求項５】
前記重量検出部は、前記被回転体の回転軸の軸周りに複数設けられており、
前記検出器の検出結果と、複数の前記重量検出部による前記被回転体の回転位置ごとの検出結果とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ前記回転位置ごとの検出結果に応じて前記回転位置ごとに補正した前記測定データを生成する測定データ生成部を備える請求項２に記載の表面形状測定装置。
【請求項６】
前記重量検出部が検出した前記ワークの重量と、前記ワークの重量に応じて予め定められた前記相対移動部の駆動パラメータとに基づいて、前記相対移動部の駆動を制御する駆動制御部を備える請求項１から５のいずれか１項に記載に表面形状測定装置。
【請求項７】
測定子の変位を検出する検出器の前記測定子をワークに対して当接させた状態で、ベースに設けられた相対移動部により前記ワークを前記検出器に対して相対回転させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定方法において、
前記ベースの下面には、前記相対移動部の回転軸の軸周りに同一円周上に等間隔で設けられた複数の脚部であって、且つ前記ベースを水平な姿勢で維持する複数の脚部を備え、
前記複数の脚部にそれぞれ設けられている重量検出部により、前記ワークの重量を取得する重量取得ステップと、
前記検出器の検出結果と、前記重量取得ステップで取得した前記ワークの重量とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ当該ワークの重量に応じて補正した前記測定データを生成する測定データ生成ステップと、
を有する表面形状測定方法。
【請求項８】
前記相対移動部は、
ベースに設けられたエアベアリングであって、且つ前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転軸を中心に回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、を備える請求項７に記載の表面形状測定方法。
【請求項９】
測定子の変位を検出する検出器の前記測定子をワークに対して当接させた状態で、相対移動部により前記ワークを前記検出器に対して相対回転させながら、前記検出器で前記測定子の変位を検出した結果に基づき、前記ワークの表面形状を測定する表面形状測定方法において、
前記相対移動部は、
前記ワークが載置された被回転体と、空気層を介して前記被回転体を回転自在に支持する支持部と、を有するエアベアリングであって、前記支持部に形成され且つ前記被回転体の回転軸に対して垂直な第１面と、前記被回転体に形成され且つ前記第１面に対向する第２面との間に前記空気層が形成されているエアベアリングと、
前記被回転体を回転させる回転駆動部と、
を備え、
前記第１面と前記第２面との間の隙間の大きさを検出した検出結果に基づき、前記ワークの重量を取得する重量取得ステップと、
前記検出器の検出結果と、前記重量取得ステップで取得した前記ワークの重量とに基づき、前記ワークの表面形状を示す測定データであって且つ当該ワークの重量に応じて補正した前記測定データを生成する測定データ生成ステップと、
を有する表面形状測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の他の態様に係る表面形状測定装置において、重量検出部は、被回転体の回転軸の軸周りに複数設けられており、検出器の検出結果と、複数の重量検出部による被回転体の回転位置ごとの検出結果とに基づき、ワークの表面形状を示す測定データであって且つ回転位置ごとの検出結果に応じて回転位置ごとに補正した測定データを生成する測定データ生成部を備える。これにより、測定対象部分の形状中心の位置と重心の位置とが異なるワークの表面形状についても高精度に測定することができる。なお、重量検出部は、被回転体の回転軸の軸周りに同一円周上に等間隔で設けられていることが望ましい。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図３は、ベース１１を下面側から見た下面図である。図３に示すように、ベース１１の下面には、回転軸２２の軸周りに同一円周上に等間隔θ（θ＝１２０°）で３個の脚部２１が設けられ、これら各脚部２１から離れた位置に補助脚部２１Ａが設けられている。補助脚部２１Ａは、ベース１１のバランスが崩れた際に転倒しないようにするものであり、通常は浮いている。各脚部２１は、データ処理装置１９を除く真円度測定装置１０の各部、及びテーブル１３上に載置されたワーク９を支持する。なお、各脚部２１のみでベース１１を水平な姿勢に安定的に維持することができれば、補助脚部２１Ａは省略してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
テーブル１３の回転位置（角度）ごとのワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置は、各重量センサ２５の検出結果から判別可能である。既述の図３に示したように、各重量センサ２５は、エアベアリング１２よりも重力方向下方側において回転軸２２の軸周りに同一円周上に等間隔で設けられている。このため、各重量センサ２５で検出される重量のバランス（下記の図１２参照）から、ワーク９Ａの重心Ｇの偏芯位置を判別することができる。 
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
図１４に示すように、第３実施形態の真円度測定装置１０Ｂでは、エアベアリング１２の内部、或いはテーブル１３の内部に重量センサ２５を設けている。重量センサ２５は、上記各実施形態と同様に、回転軸２２の軸周りに同一円周上に等間隔θ（θ＝１２０°）で３個設けられている。なお、重量センサ２５をエアベアリング１２の内部に設ける場合の重量センサ２５の位置は、図１４に示した挿入穴２４の底部に限らず、ワーク９の重量を検出可能であればエアベアリング１２の内部の任意の位置に設けてもよい。