(57)【要約】【課題】直径値が既知の基準測定物を用いることなく、簡単な測定作業で、測定物の表面形状を精度よく求めることが可能となる表面形状測定方法及び表面形状測定装置を提供する。【解決手段】測定物の中心と回転中心とを一致させた状態で測定が行われたときの第１形状データを取得する工程と、測定物の中心を回転中心から予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの第２形状データを取得する工程と、第２形状データによる形状と第１形状データによる形状との差分形状を示す差分形状データを算出する工程と、回転中心を通り検出器の変位方向に平行な直線を測定母線とし、測定子が測定物に当接する位置を検出点としたとき、差分形状データに基づき、測定母線と検出点との距離を示す心ずれ量を検出する工程とを備える。【選択図】図５
2017161252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物又は検出器を回転中心の周りに相対的に回転させ、前記測定物の表面に接触する測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記測定物の表面形状を測定する表面形状測定方法であって、
前記測定物の中心と前記回転中心とを一致させた状態で前記測定が行われたときの前記測定物の表面形状を示す第１形状データを取得する第１形状データ取得工程と、
前記測定物の中心を前記回転中心から予め設定された距離だけずらした状態で前記測定が行われたときの前記測定物の表面形状を示す第２形状データを取得する第２形状データ取得工程と、
前記第２形状データによる形状と前記第１形状データによる形状との差分形状を示す差分形状データを算出する差分形状データ算出工程と、
前記回転中心を通り前記検出器の変位方向に平行な直線を測定母線とし、前記測定子が前記測定物に当接する位置を検出点としたとき、前記差分形状データに基づき、前記測定母線と前記検出点との距離を示す心ずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、
を備える表面形状測定方法。
【請求項２】
前記心ずれ量算出工程によって算出された前記心ずれ量に基づいて、前記測定物の直径値を算出する直径値算出工程を備える、
請求項１に記載の表面形状測定方法。
【請求項３】
前記測定物の中心が前記回転中心と一致した状態から前記回転中心から前記距離だけずらした状態にずらすずらし工程を備え、
前記第１形状データ取得工程、前記ずらし工程、及び前記第２形状データ取得工程は、連続して行われる一連の工程である、
請求項１又は２に記載の表面形状測定方法。
【請求項４】
測定物又は検出器を回転中心の周りに相対的に回転させ、前記測定物の表面に接触する測定子の変位を前記検出器で検出することにより、前記測定物の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、
前記測定物の中心と前記回転中心とを一致させた状態で前記測定物の表面形状を測定することにより、前記測定物の表面形状を示す第１形状データを取得する第１形状データ取得部と、
前記測定物の中心を前記回転中心から予め設定された距離だけずらした状態で前記測定物の表面形状を測定することにより、前記測定物の表面形状を示す第２形状データを取得する第２形状データ取得部と、
前記第２形状データによる形状と前記第１形状データによる形状との差分形状を示す差分形状データを算出する差分形状データ算出部と、
前記回転中心を通り前記検出器の変位方向に平行な直線を測定母線とし、前記測定子が前記測定物に当接する位置を検出点としたとき、前記差分形状データに基づき、前記測定母線と前記検出点との距離を示す心ずれ量を算出する心ずれ量算出部と、
を備える表面形状測定装置。
【請求項５】
前記心ずれ量算出部によって算出された前記心ずれ量に基づいて、前記測定物の直径値を算出する直径値算出部を備える、
請求項４に記載の表面形状測定装置。
【請求項６】
前記測定物の中心が前記回転中心と一致した状態から前記回転中心から前記距離だけずらした状態にずらすずらし手段を備える、
請求項４又は５に記載の表面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定物又は検出器を回転中心の周りに相対的に回転させ、測定物の表面に接触する測定子の変位を検出器で検出することにより、測定物の表面形状を測定する表面形状測定方法及び表面形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定物の表面形状を測定する表面形状測定装置として、例えば、テーブル上に載置された測定物の表面に検出器の測定子を接触させ、テーブル又は検出器を回転させて測定物に対して検出器を相対的に回転させ、測定物の表面に接触する測定子の変位を検出器で検出することにより、測定物の真円度や円筒度などを測定する真円度測定機が知られている。
【０００３】
このような真円度測定機を用いて測定物の直径を測定する場合、測定物と検出器との相対的な回転の中心となる回転中心（回転軸心）から検出点（測定子が測定物に当接する位置）までの正確な距離を把握するために、直径値が既知の基準測定物で校正を行った後に測定物の直径を測定する必要がある。また、校正後に温度変化があった場合には、回転中心から検出点までの距離がずれるため、基準測定物を用いて校正をやり直す必要がある。
【０００４】
また、校正に用いた基準測定物と測定を行う測定物との直径値が異なる場合には、測定母線に対する検出点のずれによる誤差が発生し、直径値の測定精度が悪くなるという問題がある。なお、本明細書において、「測定母線」とは、回転中心を通り測定子の変位方向に平行な直線をいう。また、測定母線に対する検出点のずれを「心ずれ」といい、このときのずれ量（測定母線と検出点との距離）を「心ずれ量」という。また、心ずれに伴う測定子の変位方向（測定母線と平行な方向）の誤差（検出器による検出値の誤差）を「測定誤差」という。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、直径値が既知の基準測定物に対して検出器を測定母線と平行な方向に移動して基準測定物の対向する２つの検出点でそれぞれ測定を行い、その測定差に基づいて心ずれ量を算出する方法が開示されている。この方法によれば、真円度測定機により測定された測定物の直径値を心ずれ量に基づいて補正することが可能となる。したがって、真円度測定機の心ずれ量に左右されることなく、基準測定物の直径値とは異なる直径値を有する測定物であっても正確な直径値を算出することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９６８６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、真円度測定機の心ずれ量を算出するためには基準測定物を用いた測定が必要不可欠であり、測定作業が煩雑で面倒であるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１に開示された方法では、基準測定物を用いることによって真円度測定機の心ずれ量を算出することが可能であるが、そのためには高い寸法精度で基準測定物の測定が行われることが前提となっている。しかしながら、基準測定物が使用に伴って磨耗して寸法が変わった場合には、心ずれ量の算出に誤差が生じてしまい、測定物の表面形状を精度よく求めることができない問題がある。その結果、測定物の直径値の測定精度に悪影響を及ぼす要因となる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、直径値が既知の基準測定物を用いることなく、簡単な測定作業で、測定物の表面形状を精度よく求めることが可能となる表面形状測定方法及び表面形状測定装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る表面形状測定方法の一態様は、測定物又は検出器を回転中心の周りに相対的に回転させ、測定物の表面に接触する測定子の変位を検出器で検出することにより、測定物の表面形状を測定する表面形状測定方法であって、測定物の中心と回転中心とを一致させた状態で測定が行われたときの測定物の表面形状を示す第１形状データを取得する第１形状データ取得工程と、測定物の中心を回転中心から予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの測定物の表面形状を示す第２形状データを取得する第２形状データ取得工程と、第２形状データによる形状と第１形状データによる形状との差分形状を示す差分形状データを算出する差分形状データ算出工程と、回転中心を通り検出器の変位方向に平行な直線を測定母線とし、測定子が測定物に当接する位置を検出点としたとき、差分形状データに基づき、測定母線と検出点との距離を示す心ずれ量を算出する心ずれ量算出工程と、を備える。
【００１１】
本発明に係る表面形状測定方法の一態様において、心ずれ量算出工程によって算出された心ずれ量に基づいて、測定物の直径値を算出する直径値算出工程を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る表面形状測定方法の一態様において、測定物の中心が回転中心と一致した状態から回転中心から距離だけずらした状態にずらすずらし工程を備え、第１形状データ取得工程、ずらし工程、及び第２形状データ取得工程は、連続して行われる一連の工程であることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る表面形状測定装置の一態様は、測定物又は検出器を回転中心の周りに相対的に回転させ、測定物の表面に接触する測定子の変位を検出器で検出することにより、測定物の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、測定物の中心と回転中心とを一致させた状態で測定物の表面形状を測定することにより、測定物の表面形状を示す第１形状データを取得する第１形状データ取得部と、測定物の中心を回転中心から予め設定された距離だけずらした状態で測定物の表面形状を測定することにより、測定物の表面形状を示す第２形状データを取得する第２形状データ取得部と、第２形状データによる形状と第１形状データによる形状との差分形状を示す差分形状データを算出する差分形状データ算出部と、回転中心を通り検出器の変位方向に平行な直線を測定母線とし、測定子が測定物に当接する位置を検出点としたとき、差分形状データに基づき、測定母線と検出点との距離を示す心ずれ量を算出する心ずれ量算出部と、を備える。
【００１４】
本発明に係る表面形状測定装置の一態様において、心ずれ量算出部によって算出された心ずれ量に基づいて、測定物の直径値を算出する直径値算出部を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る表面形状測定装置の一態様において、測定物の中心が回転中心と一致した状態から回転中心から距離だけずらした状態にずらすずらし手段を備える態様が好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直径値が既知の基準測定物を用いることなく、簡単な測定作業で、測定物の表面形状を精度よく求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の真円度測定機の構成を示した概略図
【図２】演算処理部の機能構成を示した機能ブロック図
【図３】真円測定機に心ずれがない状態で測定が行われるときの様子を示した概略図
【図４】真円測定機に心ずれがある状態で測定が行われるときの様子を示した概略図
【図５】本実施形態の真円度測定機を用いた直径測定方法を示したフローチャート図
【図６】測定物の中心と回転テーブルの回転中心とが一致した状態で測定が行われたときの測定結果を示した図
【図７】測定物の中心を回転テーブルの回転中心に対して予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの測定結果を示した図
【図８】差分形状データの算出方法を説明するための図
【図９】心ずれ量の算出方法を説明するための図であり、差分形状データから求められた形状（真円）をＸＹ平面に展開した図
【図１０】本実施形態の変形例である真円度測定機の構成を示した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態では、本発明を適用した表面形状測定装置の一例として真円度測定機を例示するが、本発明は、測定物の表面形状を測定する様々なタイプの表面形状測定装置に対して広く適用可能である。
【００１９】
（真円度測定機の構成）
まず、図１を参照しながら、本実施形態の真円度測定機１０の構成について説明する。図１は、本実施形態の真円度測定機１０の構成を示した概略図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の真円度測定機１０は、ベース（基台）１２上に測定物（ワーク）Ｗを載置する回転テーブル１４が設けられている。回転テーブル１４には、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８によってＸ方向及びＹ方向に微動送りがされ、Ｘ方向傾斜つまみ（不図示）及びＹ方向傾斜つまみ（不図示）によってＸ方向及びＹ方向に傾斜調整がされるようになっている。Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８は、測定物Ｗの中心を回転テーブル１４の回転中心から予め設定された距離だけずらすずらし手段の一例である。
【００２１】
回転テーブル１４は、軸受（不図示）を介してモータ２０によって回転可能に支持されている。モータ２０の回転軸にはエンコーダ（不図示）が取り付けられ、回転角が高精度に読み込まれるようになっている。軸受には、例えば、超高精度の静圧エアーベアリングが用いられ、回転テーブル１４は非常に高い回転精度（例えば、０．００５μｍ）で回転される。エンコーダは、測定物Ｗの回転角度を検出する手段（回転角度検出手段）の一例であり、モータ２０の回転角度を検出することによって回転テーブル１４に載置された測定物Ｗの回転角度を検出する。エンコーダから出力される検出信号（回転角度データ）は後述の演算処理部３４に入力される。なお、回転角度検出手段としてはエンコーダに限らず、例えば、回転テーブル１４を駆動するモータ２０の駆動信号（パルス数）の情報に基づいて測定物Ｗの回転角度を検出するようにしてもよい。
【００２２】
ベース１２上には、鉛直方向（Ｚ方向）に延びるコラム（支柱）２２が立設され、コラム２２にはキャリッジ２４が鉛直方向（Ｚ方向）に移動自在に支持されている。キャリッジ２４には、アーム（径方向移動軸）２６が水平一軸方向（Ｘ方向）に移動自在に支持されている。アーム２６の先端には検出器ホルダ２８が取り付けられている。検出器ホルダ２８の先端には検出器３０が取り付けられている。検出器３０には差動変圧器を用いた電気マイクロメータが使用されており、測定物Ｗの表面に接触する測定子３２の変位量を検出するようになっている。
【００２３】
この真円度測定機１０で測定物Ｗの真円度等を測定する場合は、測定物Ｗを回転テーブル１４に載置した後、最初に回転テーブル１４の回転中心（回転軸心）と測定物Ｗの中心との偏心補正と、回転テーブル１４の回転軸に対する測定物Ｗの傾斜補正を行う。
【００２４】
次に、検出器３０の測定子３２が測定物Ｗの表面（側面）に接触した状態で回転テーブル１４がモータ２０によって１回転され、測定物Ｗの表面１周分のデータが採取される。検出器３０から出力された検出信号（変位データ）は演算処理部３４に入力される。演算処理部３４では、エンコーダから入力される回転角度データと、検出器３０から入力される変位データとから測定物Ｗの真円度などを演算処理し、その演算処理結果を表示部３６に表示する。
【００２５】
ところで、本実施形態の真円度測定機１０では、詳細を後述するように、演算処理部３４は、直径値が既知の基準測定物を用いることなく、測定物Ｗの表面形状を精度よく求められるようにするための各種演算処理を行う機能を有する。
【００２６】
図２は、演算処理部３４の機能構成を示した機能ブロック図である。図２に示すように、演算処理部３４は、前述の各種演算処理を実行するために、以下の機能部として動作する。すなわち、演算処理部３４は、測定物Ｗの中心と回転テーブル１４の回転中心とを一致させた状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状（測定断面形状）を示す第１形状データを取得する第１形状データ取得部３８と、測定物Ｗの中心を回転テーブル１４の回転中心に対して予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状（測定断面形状）を示す第２形状データを取得する第２形状データ取得部４０と、第２形状データと第１形状データとの差分を示す差分形状データを算出する差分形状データ算出部４２と、差分形状データに基づいて真円度測定機１０の心ずれ量を算出する心ずれ量算出部４４と、心ずれ量に基づいて測定物Ｗの直径値を算出する直径値算出部４６として機能する。
【００２７】
（真円度測定機の心ずれについて）
次に、真円度測定機１０の心ずれについて説明する。
【００２８】
図３は、真円度測定機１０に心ずれがない状態で測定が行われるときの様子を示した概略図である。図４は、真円度測定機１０に心ずれがある状態で測定が行われるときの様子を示した概略図である。なお、ここでは、測定物Ｗの中心Ｃは回転テーブル１４の回転中心Ｏに一致しているものとする。また、測定物Ｗの中心Ｃとは、検出器３０に対して測定物Ｗを相対的に回転させたときに得られる測定物Ｗの表面形状（測定断面形状）の最小二乗円の中心とする。
【００２９】
図３に示すように、検出器３０の測定子３２が測定物Ｗの表面に接触した状態で測定物Ｗを回転させて測定が行われる場合、検出器３０の測定子３２は測定物Ｗの表面の凹凸に応じて測定母線Ｍと平行なＸ方向に変位可能となっており、この測定子３２の変位が検出器３０で検出される。そして、演算処理部３４は、エンコーダから入力される回転角度データと、検出器３０から入力される変位データとからなる測定物Ｗの表面形状を示す形状データを取得し、この形状データに基づいて各種演算処理を行い、測定物Ｗの真円度などの解析を実行する。
【００３０】
ここで、図３に示すように、測定子３２が測定物Ｗの表面に当接する検出点Ｐが測定母線Ｍと一致している場合には、測定物Ｗの表面形状を示す形状データを精度よく取得することができ、結果的に、測定物Ｗの直径値を精度よく求めることが可能となる。
【００３１】
しかしながら、真円度測定機１０の製造時における装置固有の誤差、温度変化などの環境変化や経時変化等、種々の要因によって、測定子３２が測定物Ｗの表面に当接する検出点Ｐが、図４に示すように、測定母線Ｍと一致せずに、測定母線Ｍに対して垂直な方向に位置ずれが生じてしまい、理想的な検出点Ｐとは異なる検出点Ｐ’で接触する場合がある。この場合、理想的な検出点Ｐと実際の検出点Ｐ’との間のＸ方向（測定子３２の変位方向）に垂直なＹ方向の距離σが測定母線Ｍと検出点Ｐ’とのずれ量である心ずれ量を表している（以下、心ずれ量σという。）。そして、このような心ずれ量σが存在している場合、理想的な検出点Ｐと実際の検出点Ｐ’との間に測定子３２の変位方向（Ｘ方向）に位置ずれが生じ、この差（距離）εだけ測定誤差が生じる（以下、測定誤差εという。）。
【００３２】
すなわち、真円度測定機１０に心ずれがない状態の場合には理想的な検出点Ｐで測定が行われるので測定物Ｗの直径値はＤ0として求められるのに対し、真円度測定機１０に心ずれがある状態の場合には理想的な検出点Ｐとは異なる検出点Ｐ’で測定が行われるので測定物Ｗの直径値はＤ0よりも小さいＤ1として求められる。この場合、次式 Ｄ1＝Ｄ0−２εの関係が成り立つ。
【００３３】
したがって、真円度測定機１０に心ずれがある状態で測定が行われると、真円度測定機１０で得られる測定物Ｗの直径値の測定精度が悪くなる要因となる。つまり、真円度測定機１０の心ずれ量σにより測定物Ｗの直径値の測定精度が左右されることになる。
【００３４】
なお、製造時における装置固有の誤差は、出荷時等の各種調整手段を適用することで、誤差を許容できるレベルまで押さえ込むことが可能であるが、経時変化や環境変化に起因する変動は時間の経過とともに変化するため、心ずれ量σに伴う測定誤差εを完全に排除することは困難である。
【００３５】
（真円度測定機の直径測定方法）
次に、本実施形態の真円度測定機１０を用いた直径測定方法について説明する。この直径測定方法は、本発明に係る表面形状測定方法の一例であり、真円度測定機１０に心ずれがある状態で測定が行われた場合でも測定物Ｗの直径値を精度よく求められるようにしたものである。具体的には、詳細を後述するように、測定物Ｗの中心と回転テーブル１４の回転中心とを一致させた状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状を示す第１形状データと、測定物Ｗの中心を回転テーブル１４の回転中心に対して予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状を示す第２形状データとをそれぞれ取得し、第２形状データと第１形状データとの差分を示す差分形状データを算出する。そして、この差分形状データに基づいて真円度測定機１０の心ずれ量σを算出し、心ずれ量σに基づいて測定物Ｗの直径値を求めるものである。
【００３６】
図５は、本実施形態の真円度測定機１０を用いた直径測定方法を示したフローチャート図である。図６は、測定物Ｗの中心Ｃと回転テーブル１４の回転中心Ｏとが一致した状態で測定が行われたときの測定結果を示した図である。図７は、測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏに対して予め設定された距離Ｅだけずらした状態で測定が行われたときの測定結果を示した図である。図６及び図７の各図において、左側には測定物Ｗに対して検出器３０の測定子３２を接触させて測定が行われるときの様子を示し、右側には測定物Ｗの回転角度（エンコーダ出力）に対する測定物Ｗの表面形状の変位（検出器出力）の関係をグラフで示している。ここでは、図６及び図７の左側にそれぞれ示すように、真円度測定機１０に心ずれ量σが生じている状態で測定が行われるものとする。
【００３７】
まず、回転テーブル１４に測定物Ｗを載置した後（ステップＳ１０）、図６の左側に示すように、測定物Ｗの中心Ｃと回転テーブル１４の回転中心Ｏとを一致させる（ステップＳ１２）。本実施形態では、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８によって回転テーブル１４をＸ方向及びＹ方向に微動送りすることによって、測定物Ｗの中心Ｃと回転テーブル１４の回転中心Ｏとの偏心補正を行う。偏心補正の方法は公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３８】
測定物Ｗの中心Ｃと回転テーブル１４の回転中心Ｏとを一致させた後、続いて、検出器３０の測定子３２を測定物Ｗの表面に接触させ、測定物Ｗを回転させながら検出器３０で測定子３２の変位を検出する。このとき、演算処理部３４は第１形状データ取得部３８として機能し、図６の右側に示すように、測定物Ｗの表面１周分の第１形状データ（回転角度データ及び変位データ）Ｓ１を取得する（ステップＳ１４、第１形状データ取得工程）。この場合、測定物Ｗは回転中心Ｏに対して偏心せずに回転するため、第１形状データＳ１は、測定物Ｗの表面形状を理想的な真円４８（図６の左側において二点鎖線で図示）としたときの真円４８からの表面形状変位量（表面形状偏差）を示している。
【００３９】
次に、図７の左側に示すように、Ｘ方向微動つまみ１６によって回転テーブル１４をＸ方向に微動送りすることにより、測定物Ｗの中心Ｃを回転中心Ｏに対してＸ方向に既知の距離Ｅだけずらす（ステップＳ１６、ずらし工程）。ここでは、説明を分かりやすくするために、測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏに対してＸ方向にずらした場合を一例として示したが、回転テーブル１４の回転中心Ｏに対して測定物Ｗの中心Ｃをずらす方向は特に限定されるものではい。例えば、Ｙ方向微動つまみ１８によって回転テーブル１４をＹ方向に微動送りして、測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏに対してＹ方向に既知の距離ＥだけずらすＹ方向にずらしてもよい。また、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８によって回転テーブル１４をＸ方向及びＹ方向にそれぞれ微動送りすることにより、測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏに対してＸ方向及びＹ方向の成分をそれぞれ含む任意の方向にずらしてもよい。
【００４０】
測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏから既知の距離Ｅだけずらした後、続いて、検出器３０の測定子３２を測定物Ｗの表面に接触させ、測定物Ｗを回転させながら検出器３０で測定子３２の変位を検出する。このとき、演算処理部３４は第２形状データ取得部４０として機能し、図７の右側に示すように、測定物Ｗの表面１周分の第２形状データ（回転角度データ及び変位データ）Ｓ２を取得する（ステップＳ１８、第２形状データ取得工程）。この場合、測定物Ｗは回転テーブル１４の回転中心Ｏに対して偏心して回転するため、第２形状データＳ２は、偏心に伴う変動成分（正弦波成分）に前述の表面形状変位量（表面形状偏差）が重畳されたものとなる。
【００４１】
次に、演算処理部３４は差分形状データ算出部４２として機能し、第２形状データＳ２による形状と第１形状データＳ１による形状との差分形状を示す差分形状データＨを算出する（ステップＳ２０、差分形状データ算出工程）。
【００４２】
図８は、差分形状データＨの算出方法を説明するための図である。図８に示すように、差分形状データＨは、測定物Ｗの回転角度毎に、第２形状データＳ２の測定値（検出器出力）から第１形状データＳ１の測定値（検出器出力）を差し引くことにより求めたものである。この差分形状データＨは、測定物Ｗの表面形状が理想的な真円４８であるとした場合において、測定物Ｗの中心Ｃを回転テーブル１４の回転中心Ｏに対して予め設定された距離Ｅだけずらした状態で測定を行ったものとしたときの表面１周分の形状データに相当するものである。したがって、後述の心ずれ量算出工程（ステップＳ２２）において、あたかも直径値が既知の基準測定物に対して測定が行われたときの形状データであるかのように差分形状データＨを取り扱うことが可能となる。
【００４３】
このようにして差分形状データＨを算出した後、続いて、演算処理部３４は心ずれ量算出部４４として機能し、差分形状データＨに基づいて心ずれ量σを算出する（ステップＳ２２、心ずれ算出工程）。
【００４４】
図９は、心ずれ量σの算出方法を説明するための図であり、差分形状データＨから求められた形状（真円４８）をＸＹ平面に展開した図である。図９において、各検出点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4はそれぞれ測定物Ｗの回転角度が０度、９０度、１８０度、２７０度であるときの検出点を示している。また、心ずれ量σに伴う測定誤差をεとし、各検出点Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4の測定値（検出器出力）をそれぞれＲ1＋ε、Ｒ2＋ε、Ｒ3＋ε、Ｒ4＋εとする。なお、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は心ずれ量σをゼロとしたときの測定値（検出器出力）とする。また、差分形状データＨで定義される真円４８の半径値をｄとし、測定物Ｗの中心（真円４８の中心）Ｃと回転中心Ｏとの距離をＥとする。以下、図９を参照しながら、心ずれ量σの算出方法について説明する。
【００４５】
まず、図９に示す直角三角形Ｔ1の関係から、以下の（数１）式が成り立つ。
【００４６】
【数１】
2017161252.tif 000003
【００４７】
（数１）式を変形すると、以下の（数２）式が得られる。
【００４８】
【数２】
2017161252.tif 000004
【００４９】
また、図９に示す直角三角形Ｔ2の関係から、以下の（数３）式が成り立つ。
【００５０】
【数３】
2017161252.tif 000005
【００５１】
また、図９に示す直角三角形Ｔ3の関係から、以下の（数４）式が成り立つ。
【００５２】
【数４】
2017161252.tif 000006
【００５３】
ここで、（数３）式を変形すると、以下の（数５）式が得られる。
【００５４】
【数５】
2017161252.tif 000007
【００５５】
また、（数４）式を変形すると、以下の（数６）式が得られる。
【００５６】
【数６】
2017161252.tif 000008
【００５７】
また、（数６）式と（数５）式との差から、以下の（数７）式が得られる。
【００５８】
【数７】
2017161252.tif 000009
【００５９】
また、（数６）式と（数５）式との和から、以下の（数８）式が得られる。
【００６０】
【数８】
2017161252.tif 000010
【００６１】
また、（数１）式を変形すると、以下の（数９）式が得られる。
【００６２】
【数９】
2017161252.tif 000011
【００６３】
また、（数８）式を２倍して（数９）式を差し引くことより、以下の（数１０）式が得られる。
【００６４】
【数１０】
2017161252.tif 000012
【００６５】
（数１０）式をさらに変形すると、以下の（数１１）式が得られる。
【００６６】
【数１１】
2017161252.tif 000013
【００６７】
（数１１）式を測定誤差εについて解くと、以下の（数１２）式が得られる。
【００６８】
【数１２】
2017161252.tif 000014
【００６９】
そして、（数７）式を心ずれ量σについて解くと、以下の（数１３）式が得られる。
【００７０】
【数１３】
2017161252.tif 000015
【００７１】
したがって、（数１２）式で求められる測定誤差εを（数１３）式に代入することにより、真円度測定機１０の心ずれ量σを求めることができる。
【００７２】
このようにして真円度測定機１０の心ずれ量σを算出した後、続いて、演算処理部３４は直径値算出部４６として機能し、心ずれ量σに基づいて測定物Ｗの直径値を算出する（ステップＳ２４、直径値算出工程）。具体的には、測定物Ｗの直径値をＤとしたとき、以下の（数１４）式によって測定物Ｗの直径値Ｄを求める。この（数１４）式は、検出点Ｐ1と検出点Ｐ3との位置関係から導かれるものである。なお、測定誤差ε及び心ずれ量σは（数１２）式及び（数１３）式によって求めた値を用いる。
【００７３】
【数１４】
2017161252.tif 000016
【００７４】
次に、演算処理部３４は、演算処理結果として、真円度測定機１０の心ずれ量σや測定物Ｗの直径値Ｄなどを表示部３６に対して出力する（ステップＳ２６）。これにより、本フローチャートの処理が終了となる。
【００７５】
（本実施形態の効果）
本実施形態によれば、測定物Ｗの中心と回転テーブル１４の回転中心とを一致させた状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状を示す第１形状データと、測定物Ｗの中心を回転テーブル１４の回転中心に対して予め設定された距離だけずらした状態で測定が行われたときの測定物Ｗの表面形状を示す第２形状データとをそれぞれ取得し、第２形状データと第１形状データとの差分を示す差分形状データを算出する。これにより、あたかも直径値が既知の基準測定物に対して測定が行われたときの形状データであるかのように差分形状データを取り扱うことが可能となる。したがって、直径値が既知の基準測定物を用いることなく、簡単な測定作業で、真円度測定機１０の心ずれ量を算出することができ、測定物Ｗの表面形状を精度よく測定することが可能となる。その結果、測定物Ｗの直径値を高精度に算出することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、第１形状データ取得工程、ずらし工程、及び第２形状データ取得工程が、連続して行われる一連の工程であるため、環境変化や経時変化等、種々の要因に左右されることなく、測定物Ｗの表面形状を精度よく測定することが可能となる。
【００７７】
（本実施形態の変形例）
上述した本実施形態では、好ましい態様の１つとして、第１形状データ取得工程（ステップＳ１４）、ずらし工程（ステップＳ１６）、及び第２形状データ取得工程（ステップＳ１８）が、連続して行われる一連の工程である態様を一例として示したが、これらの工程は必ずしも連続して行われなくてもよい。すなわち、演算処理部３４は少なくとも第１形状データと第２形状データとをそれぞれ取得することができれば、これらの形状データを得るための測定は前もって別々に行われたものであってもよい。
【００７８】
また、上述した本実施形態では、第１形状データを取得した後に第２形状データを取得しているが、これらの形状データの取得順序は特に限定されず、第２形状データを取得した後に第１形状データを取得するようにしてもよい。
【００７９】
また、上述した本実施形態では、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８をずらし手段の一例として用いた構成を示したが、これに限らず、例えば、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８とは別に専用のずらし手段が設けられていてもよい。
【００８０】
図１０は、本実施形態の変形例である真円度測定機１０Ａの構成を示した概略図である。図１０において、図１と共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８１】
図１０に示すように、本実施形態の変形例である真円度測定機１０Ａには、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８が設けられる点は本実施形態の真円度測定機１０と同様であるが、回転テーブル１４の一部又は全部を水平一軸方向（例えばＸ方向）に予め設定された距離だけずらすスライド機構５０が設けられている。この場合、Ｘ方向微動つまみ１６及びＹ方向微動つまみ１８は測定物Ｗの中心と回転中心とを一致させる偏心補正手段として機能する。また、偏心補正手段とは別に構成された専用のずらし手段として機能するスライド機構５０が設けられているので、偏心補正手段とずらし手段とを兼用した本実施形態の構成に比べて、測定物Ｗの中心と回転中心とをずらす操作を簡単かつ確実に精度よく行うことができる。したがって、測定作業がより簡単なものとなり、測定物Ｗの表面形状を精度よく測定することが可能となる。
【００８２】
また、上述した本実施形態では、本発明をテーブル回転型の真円度測定機に適用した場合について説明したが、これに限らず、測定物の周りを検出器が回転する検出器回転型の真円度測定機に対しても本発明を適用することができ、同様な効果を得ることができる。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００８４】
１０…真円度測定機、１０Ａ…真円度測定機、１２…ベース、１４…回転テーブル、１６…Ｘ方向微動つまみ、１８…Ｙ方向微動つまみ、２０…モータ、２２…コラム、２４…キャリッジ、２６…アーム、２８…検出器ホルダ、３０…検出器、３２…測定子、３４…演算処理部、３６…表示部、３８…第１形状データ取得部、４０…第２形状データ取得部、４２…差分形状データ算出部、４４…心ずれ量算出部、４６…直径値算出部、４８…真円、５０…スライド機構、Ｗ…測定物
【図１】
2017161252.tif 000017
【図２】
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【図３】
2017161252.tif 000019
【図４】
2017161252.tif 000020
【図５】
2017161252.tif 000021
【図６】
2017161252.tif 000022
【図７】
2017161252.tif 000023
【図８】
2017161252.tif 000024
【図９】
2017161252.tif 000025
【図１０】
2017161252.tif 000026