(57)【要約】【課題】被測定円筒１の回転時の円周振れ，軸振れ及び傾斜運動などの回転誤差，及び真円度形状などの形状誤差を一台の装置で測定可能とする。【解決手段】被測定円筒１の所定の半径方向断面を測定対象とし、この所定の半径方向断面における互いに異なる三方向の半径方向変位を光学的に検出する半径方向変位検出ユニット２を前記被測定円筒１の所定の二断面に夫々配置し、前記被測定円筒１の軸方向変位を光学的に検出する軸方向変位ユニット３を前記被測定円筒１の軸端部に配置し、前記二つの半径方向変位検出ユニット２により検出した被測定円筒１の前記所定の二断面における半径方向変位データと前記軸方向変位検出ユニット３により検出した被測定円筒１の軸方向変位データとに基づいて、被測定円筒１の回転時の半径方向振れ，軸方向振れ，傾斜運動などの回転誤差と、この被測定円筒１の形状誤差とを算出し得る演算処理部を備えた構成とする。【選択図】図１
2009068972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状若しくは円柱状の被測定円筒の回転時の回転振れ，及び形状を測定する装置において、前記被測定円筒の所定の半径方向断面を測定対象とし、この所定の半径方向断面における互いに異なる三方向の半径方向変位を光学的に検出する半径方向変位検出ユニットを備えると共に、前記被測定円筒の所定の二断面を測定対象としてこの二断面に夫々この半径方向変位検出ユニットを配置し、前記被測定円筒の軸方向変位を光学的に検出する軸方向変位ユニットを前記被測定円筒の軸端部に配置し、前記二つの半径方向変位検出ユニットにより検出した被測定円筒の前記所定の二断面における半径方向変位データと前記軸方向変位検出ユニットにより検出した被測定円筒の軸方向変位データとに基づいて、被測定円筒の回転時の半径方向振れ，軸方向振れ，傾斜運動などの回転誤差と、この被測定円筒の形状誤差とを算出し得る演算処理部を備えた構成としたことを特徴とする回転振れ及び形状測定装置。
【請求項２】
前記半径方向変位検出ユニットは、前記被測定円筒の測定対象となる半径方向断面と同一面方向にして互いに異なる照射方向に三本の基準光線を照射する光射出部と、この光射出部から照射した三本の基準光線を受光して夫々の受光量を検知する受光検知部とから成り、前記光射出部から照射した三本の基準光線が夫々被測定円筒に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部に夫々受光されるように前記光射出部の照射方向を設定すると共に、前記受光検知部によって検知した各基準光線の受光量の変化から前記被測定円筒の半径方向変位を検出し得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の回転振れ及び形状測定装置。
【請求項３】
前記半径方向変位検出ユニットは、光射出部から照射した三本の基準光線の照射方向が前記被測定円筒の周囲を囲む三角形を呈するように前記光射出部の照射方向を設定したことを特徴とする請求項２記載の回転振れ及び形状測定装置。
【請求項４】
前記軸方向変位検出ユニットは、前記被測定円筒の軸方向の被測定端部に向けて基準光線を照射する光射出部と、この光射出部から照射した基準光線を受光してその受光量を検知する受光検知部とから成り、前記光射出部から照射した基準光線が被測定円筒の被測定端部に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部に受光されるように前記光射出部の照射方向を設定すると共に、前記受光検知部によって検知した基準光線の受光量の変化から前記被測定円筒の軸方向変位を検出し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置。
【請求項５】
前記軸方向変位検出ユニットは、光射出部から前記被測定円筒の軸方向と直交する半径方向に前記基準光線を照射し、且つこの基準光線が前記被測定円筒の被測定端部の軸方向先端部に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部に受光されるようにこの光射出部の照射方向を設定したことを特徴とする請求項４記載の回転振れ及び形状測定装置。
【請求項６】
前記被測定円筒の軸端部にして軸中心位置より軸方向に沿って突出部を設け、この突出部を前記被測定円筒の被測定端部として構成したことを特徴とする請求項４，５のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置。
【請求項７】
前記演算処理部は、所定の測定時間内における前記半径方向変位検出ユニット若しくは前記軸方向変位検出ユニットにより検出した前記被測定円筒の半径方向変位データ若しくは軸方向変位データの時間変化量データに基づいて、被測定円筒の所定時間連続回転時の発熱による熱変形若しくは回転振れ変動を算出する算出部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状の回転体の回転振れと真円度形状の非接触同時測定を可能とする回転振れ及び形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以前からオンマシン／インプロセスを考慮に入れた工具回転型工作機械等の回転誤差測定に関する研究は行なわれていた。しかし、これらの研究では評価対象となる回転誤差が半径方向や軸方向の１方向だけであり、スピンドル全体の回転誤差を評価するものではない。測定される方向の回転誤差だけが性能に影響を与える旋盤などは１方向からの測定で十分であるが、フライス盤などの平面での回転誤差が測定精度に影響を与えるような箇所に使用される場合には３次元での評価が必要となる。
【０００３】
これらのスピンドルの回転誤差を簡易的に測定することが可能であれば、ライン上に組み込まれている工作機械の評価が可能となるだけでなく、簡易的にスピンドルが持つ回転誤差を補正することも可能となり、応用範囲は広いと思われる。
【０００４】
ＩＳＯ・ＤＩＳ・２３０−７では、回転誤差に関する用語を定義するとともに推奨する回転誤差測定方法をあげている。この方法は測定対象に対して２断面の半径方向誤差運動を測定することで全体的な回転誤差運動を測定するというものである。
【０００５】
しかしながら測定方法は静電容量型変位センサもしくは渦電流型変位センサを用いた２点法による測定であり、これらの変位センサは測定対象の位置設定が困難であることと、２点法では回転誤差と形状誤差の分離が難しいため、オンマシン／インプロセスによる測定には向かない手法である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２４９５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した現状に鑑みてなされたものであって、（１）オンマシン／インプロセスを指向する光学式仮想Ｖブロック方式を用いて被測定円筒の所定の半径方向断面を測定対象として回転誤差測定を行い、その測定結果に基づいて被測定円筒の回転誤差と形状誤差とを分離して算出でき、（２）更に被測定円筒の所定の二断面において回動誤差測定を行うことで傾斜運動誤差も測定・算出でき、（３）更に被測定円筒の軸方向振れも非接触で測定・算出でき、これにより全方向の振れ評価を可能とするなど、従来にない画期的で極めて実用性に秀れた回転振れ及び形状測定装置を提供するものである。
【０００８】
更に例えばこの装置を用いて長時間測定を行うことにより被測定円筒やこの被測定円筒を保持した工作機械の熱変形や振れ変動を測定・算出することも可能とする画期的な回転振れ及び形状測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１０】
円筒状若しくは円柱状の被測定円筒１の回転時の回転振れ，及び形状を測定する装置において、前記被測定円筒１の所定の半径方向断面を測定対象とし、この所定の半径方向断面における互いに異なる三方向の半径方向変位を光学的に検出する半径方向変位検出ユニット２を備えると共に、前記被測定円筒１の所定の二断面を測定対象としてこの二断面に夫々この半径方向変位検出ユニット２を配置し、前記被測定円筒１の軸方向変位を光学的に検出する軸方向変位ユニット３を前記被測定円筒１の軸端部に配置し、前記二つの半径方向変位検出ユニット２により検出した被測定円筒１の前記所定の二断面における半径方向変位データと前記軸方向変位検出ユニット３により検出した被測定円筒１の軸方向変位データとに基づいて、被測定円筒１の回転時の半径方向振れ，軸方向振れ，傾斜運動などの回転誤差と、この被測定円筒１の形状誤差とを算出し得る演算処理部を備えた構成としたことを特徴とする回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１１】
また、前記半径方向変位検出ユニット２は、前記被測定円筒１の測定対象となる半径方向断面と同一面方向にして互いに異なる照射方向に三本の基準光線Ｌを照射する光射出部２Ａと、この光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌを受光して夫々の受光量を検知する受光検知部２Ｂとから成り、前記光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌが夫々被測定円筒１に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部２Ｂに夫々受光されるように前記光射出部２Ａの照射方向を設定すると共に、前記受光検知部２Ｂによって検知した各基準光線Ｌの受光量の変化から前記被測定円筒１の半径方向変位を検出し得るように構成したことを特徴とする請求項１記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１２】
また、前記半径方向変位検出ユニット２は、光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌの照射方向が前記被測定円筒１の周囲を囲む三角形を呈するように前記光射出部２Ａの照射方向を設定したことを特徴とする請求項２記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１３】
また、前記軸方向変位検出ユニット３は、前記被測定円筒１の軸方向の被測定端部４に向けて基準光線Ｍを照射する光射出部３Ａと、この光射出部３Ａから照射した基準光線Ｍを受光してその受光量を検知する受光検知部３Ｂとから成り、前記光射出部３Ａから照射した基準光線Ｍが被測定円筒１の被測定端部４に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部３Ｂに受光されるように前記光射出部３Ａの照射方向を設定すると共に、前記受光検知部３Ｂによって検知した基準光線Ｍの受光量の変化から前記被測定円筒１の軸方向変位を検出し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１４】
また、前記軸方向変位検出ユニット３は、光射出部３Ａから前記被測定円筒１の軸方向と直交する半径方向に前記基準光線Ｍを照射すると共に、且つこの基準光線Ｍが前記被測定円筒１の被測定端部４の軸方向先端部に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部３Ｂに受光されるようにこの光射出部３Ａの照射方向を設定したことを特徴とする請求項４記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１５】
また、前記被測定円筒１の軸端部にして軸中心位置より軸方向に沿って突出部を設け、この突出部を前記被測定円筒１の被測定端部４として構成したことを特徴とする請求項４，５のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【００１６】
また、前記演算処理部は、所定の測定時間内における前記半径方向変位検出ユニット２若しくは前記軸方向変位検出ユニット３により検出した前記被測定円筒１の半径方向変位データ若しくは軸方向変位データの時間変化量データに基づいて、被測定円筒１の所定時間連続回転時の発熱による熱変形若しくは回転振れ変動を算出する算出部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転振れ及び形状測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように構成したから、光学式Ｖブロック法と回転軸長手方向の光学式振れ測定手法との組み合わせにより
１．回転体の円周振れ、軸振れ及び傾斜運動
２．熱変形による工作機械の直交３方向姿勢変動
３．円筒物の真円度形状
をたった１台の装置により、しかも被測定円筒に非接触で尚且つオンマシン／インプロセスで測定・算出することも実現可能な極めて画期的な回転振れ及び形状測定装置となる。
【００１８】
また、請求項７記載の発明においては、被測定円筒を所定時間連続回転させた際の発熱による熱変形や回転振れ変動も測定・算出できるより一層秀れた回転振れ及び形状測定装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２０】
本発明は、半径方向変位検出ユニット２により被測定円筒１の所定の半径方向断面を測定対象とし、この所定の半径方向断面における前記被測定円筒１の半径方向変位を検出できる。
【００２１】
具体的には、例えば後述の実施例のように、半径方向変位検出ユニット２の光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌを夫々、被測定円筒１に接して一部遮光させつつ残余を受光検知部２Ｂに夫々受光させ、この受光検知部２Ｂにより受光・検知された前記各基準光線Ｌの受光量の変化から、この被測定円筒１の所定の半径方向断面にして前記各基準光線Ｌの照射方向と直交する半径方向（互いに異なる三方向）の半径方向変位を夫々検出する。
【００２２】
また、本発明では、この半径方向変位検出ユニット２を前記被測定円筒１の所定の二断面に夫々配置しており、よってこの所定の二断面における半径方向変位データを夫々検出できることとなる。
【００２３】
一方、軸方向変位検出ユニット３により被測定円筒１の軸方向変位も検出できる。
【００２４】
具体的には、例えば後述の実施例のように、軸方向変位検出ユニット３の光射出部３Ａから照射した基準光線Ｍを、被測定円筒１の被測定端部４に接して一部遮光させつつ残余を受光検知部２Ｂに夫々受光させ、この受光検知部３Ｂによって受光・検知された前記基準光線Ｍの受光量の変化から、この基準光線Ｍの軸方向変位を検出する。
【００２５】
以上より、本発明は半径方向変位検出ユニット２により、光学式Ｖブロック法と同様に被測定円筒１の半径方向の三方向の半径方向変位データが得られ、このデータに基づき被測定円筒１の一断面における回転誤差と、形状誤差とを夫々分離して正確に演算処理部で算出できることとなる。
【００２６】
更に、二断面に設けた半径方向変位検出ユニット２により得られた半径方向変位データを併せれば、傾動運動などの回転誤差も算出できる。
【００２７】
また更に、軸方向変位検出ユニット３により得られた軸方向変位データを合わせれば、前記被測定円筒１の回転時の半径方向振れ，軸方向振れ，傾斜運動などの回転誤差と、この被測定円筒１の形状誤差とを夫々算出でき、形状誤差を配して回転誤差のみを正確に抽出し評価することができるから、例えば工具回転型の工作機械などの回転誤差の評価・測定に極めて有効な画期的な回転振れ及び形状測定装置となる。
【実施例】
【００２８】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２９】
本実施例は、工作機械スピンドルに装着した被測定円筒１に対して、所定の二断面を測定対象としてこの所定の二断面に夫々、光学式Ｖブロック法を適用して円周方向の変位を検出する半径方向変位検出ユニット２を配置し、更に被測定円筒１の軸方向変位を光学的に検出する軸方向変位検出ユニット３を被測定円筒１の先端に配置し、以上の変位検出ユニットにより得られた検出結果から、前記被測定円筒１の円周振れ・軸振れ・傾斜運動、熱変形による工作機械の直交三方向姿勢変動および被測定円筒１の真円度形状を算出する演算処理部とを備える回転振れ及び形状測定装置である。
【００３０】
具体的には、図１，２に図示したように、前記被測定円筒１の測定対象となる半径方向断面と同一面方向にして互いに異なる照射方向に三本の基準光線Ｌを照射する光射出部２Ａと、この光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌを受光して夫々の受光量を検知する受光検知部２Ｂとから成り、前記光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌが夫々被測定円筒１に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部２Ｂに夫々受光されるように前記光射出部２Ａの照射方向を設定すると共に、前記受光検知部２Ｂによって検知した各基準光線Ｌの受光量の変化から前記被測定円筒１の半径方向変位を検出し得るように構成した半径方向変位検出ユニット２を、工作機械スピンドルに装着した前記被測定円筒１の所定の二断面を測定対象としてこの所定の二断面に夫々配置する。尚、図１に図示した本実施例では、被測定円筒１に被嵌状態に配する上下一組の基盤５のうちの上側の基盤５の下面に第一の半径方向変位検出ユニット２を備え、下側の基盤５の上面（図１中では隠れた位置）に第二の半径方向変位検出ユニット２を備え、この下側の基盤５の下面には、図１に図示したように軸方向変位検出ユニット３を備えた構成である（図３参照）。
【００３１】
この半径方向変位検出ユニット２は、光射出部２Ａから照射した三本の基準光線Ｌの照射方向が前記被測定円筒１の周囲を囲む三角形を呈するように前記光射出部２Ａの照射方向を設定して、光学式仮想Ｖブロックの手法を適用したものである。
【００３２】
また、図１に図示したように、前記被測定円筒１の軸方向の被測定端部４に向けて基準光線Ｍを照射する光射出部３Ａと、この光射出部３Ａから照射した基準光線Ｍを受光してその受光量を検知する受光検知部３Ｂとから成り、前記光射出部３Ａから照射した基準光線Ｍが被測定円筒１の被測定端部４に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部３Ｂに受光されるように前記光射出部３Ａの照射方向を設定すると共に、前記受光検知部３Ｂによって検知した基準光線Ｍの受光量の変化から前記被測定円筒１の軸方向変位を検出し得るように構成した軸方向変位検出ユニット２を、工作機械スピンドルに装着した前記被測定円筒１の軸先端に配置する。
【００３３】
この軸方向変位検出ユニット３は、光射出部３Ａから前記被測定円筒１の軸方向と直交する半径方向に前記基準光線Ｍを照射すると共に、且つこの基準光線Ｍが前記被測定円筒１の被測定端部４の軸方向先端部に接して一部遮光されつつ残余が前記受光検知部３Ｂに受光されるように構成している。また、図１に図示したように、被測定円筒１の軸端部にして軸中心位置より軸方向に沿って突出部を設け、この突出部を前記被測定円筒１の被測定端部４とし、この被測定端部４に前記基準光線Ｍを照射することでこの被測定円筒１の軸方向変位を精度良く良好に検出し得るように構成している。
【００３４】
更に、本実施例では、具体的な算出方法などは下記に説明するが、所定の測定時間内における前記半径方向変位検出ユニット２若しくは前記軸方向変位検出ユニット３により検出した前記被測定円筒１の半径方向変位データ若しくは軸方向変位データの時間変化量データに基づいて、被測定円筒１の所定時間連続回転時の発熱による熱変形若しくは回転振れ変動を算出する算出部を前記演算処理部に含む構成としている。
【００３５】
以下、本実施例を更に具体的に説明する。
【００３６】
（１）測定部の構成
図１のように、被測定円筒１の所定の半径方向二断面に夫々、光射出部２Ａと受光検知部２Ｂとの組みからなる透過光型エッジ位置検出器を三組配置して光学式仮想Ｖブロックを適用した半径方向変位検出ユニット２を構成している。
【００３７】
更に、被測定円筒１の端面突起部（被測定端部４）付近には、光射出部３Ａと受光検知部３Ｂとから成る一組の透過光型エッジ位置検出器を配置して軸方向変位検出ユニット３を構成している。各透過光型エッジ位置検出器の光射出部２Ａ，３Ａの基準光線Ｌ，Ｍの光源はレーザービームを使用し、受光検知部２Ｂ，３Ｂとしてのフォトダイオードによって受光量を検出する。レーザーは散乱や回折によって他のディテクタに光が入り込む事を避けるためにディテクタ同士を隣り合わせで設置しないようにする。
【００３８】
（２）光学式仮想Ｖブロック方式の測定原理
図４に光学式仮想Ｖブロック方式を用いた半径方向誤差運動の測定方法の概要を示す。図４において、光学式仮想Ｖブロックを構成する変位計Ｒ，Ｌで観測される変位をそれぞれＳＲ，ＳＬ、また、変位計Ｕで観測される変位をＳＵとする。これらの変位には形状誤差成分ｒＲ，ｒＬ，ｒＵ及び回転誤差成分δＲ，δＬ，δＵが含まれる。このとき、変位計Ｕから仮想Ｖブロックの谷までの変位計変位方向の距離Ｅは下記式（数１）で示される。
【００３９】
【数１】
2009068972.tif 000003
【００４０】
図５に測定値より回転誤差成分と形状誤差成分を分離する概要を示す。上部変位計の光束と真円度プロファイルの接点から光学式仮想Ｖブロックの谷までの法線方向の距離Ｅは両者の相対的な位置関係によって決まるものであり、回転中心がどの様に移動しても変化しない。それは変位計の設置角α，β、及び形状誤差成分ｒＲ，ｒＬ，ｒＵによってのみ変化する。従ってＥは回転誤差成分δの影響を受けない。
【００４１】
このことから、光学式仮想Ｖブロック方式における回転誤差成分δの間には、次の関係がある事が分かる。
【００４２】
【数２】
2009068972.tif 000004
【００４３】
これより上記式（数１）の右辺第２項が０となり、回転誤差を考慮に入れてもＥには回転誤差成分が含まれない。
【００４４】
被測定円筒１の半径方向誤差運動はＥより真円度プロファイルを測定し、下記式（数３）によって求めることが出来る。
【００４５】
【数３】
2009068972.tif 000005
【００４６】
このようにして形状誤差による影響を分離し、半径方向誤差運動のみを取り出すことが出来る。
【００４７】
（３）調和解析による補正
このようにして得られるＥは、山数別に拡大係数と呼ばれる倍率によって拡大されているとともに、山数別に位相差を伴っている。これを補正するためにフーリエ級数展開を行った後、空間周波数ごとに拡大係数で除算を行い、位相差を補正して真円度プロファイルを得る。この一連のデータ解析法を調和解析と呼ぶ。
【００４８】
Ｅは回転誤差成分を含まない事が分かっているため仮想Ｖブロック法は図６に示すような構成となる。ここで、ｒＵは被測定円筒１の回転中心から変位計までの距離、ｒＲ，ｒＬはそれぞれ被測定円筒１の回転中心から仮想Ｖブロックの右辺，左辺までの距離である。
【００４９】
仮想Ｖブロックは挟み角αで設置し、被測定円筒１上方に垂直からの傾き角βの角度で変位計を設置する。このとき変位計から仮想Ｖブロックの谷までの変位計変位方向の距離Ｅは下記式（数４）で与えられる。
【００５０】
【数４】
2009068972.tif 000006
【００５１】
ただし、θは被測定円筒１をＶブロック上で回転させる際の回転角である。
【００５２】
被測定円筒１の真の形状誤差成分をｒ（θ）とすれば、図６におけるｒＵ，ｒＲ，ｒＬは下記（数５）のようになる。
【００５３】
【数５】
2009068972.tif 000007
【００５４】
２πを周期とする周期関数のフーリエ級数展開は下記式（数６）
【００５５】
【数６】
2009068972.tif 000008
【００５６】
と表される。上記式（数４）に上記式（数５，数６）を代入すると
【００５７】
【数７】
2009068972.tif 000009
【００５８】
が得られる。ここで
【００５９】
【数８】
2009068972.tif 000010
【００６０】
【数９】
2009068972.tif 000011
【００６１】
【数１０】
2009068972.tif 000012
【００６２】
【数１１】
2009068972.tif 000013
【００６３】
とおくと、上記式（数７）は下記式（数１２）のように書き換えられる。
【００６４】
【数１２】
2009068972.tif 000014
【００６５】
ただし、
【００６６】
【数１３】
2009068972.tif 000015
【００６７】
【数１４】
2009068972.tif 000016
【００６８】
である。
【００６９】
上記式（数１２）からわかるように、上記式（数１３）のμが拡大係数、上記式（数１４）のσが位相シフトを表している。μ，σ共にα，βによって決定されるため仮想Ｖブロックを構成する際に任意に設定できる。
【００７０】
拡大係数が大きいほどその山数に対しての感度が向上するため設計時にはこれらの値を考慮に入れる必要がある。
【００７１】
（４）透過光型エッジ検出法
光学式仮想Ｖブロック方式では、測定対象の半径方向誤差運動を測定するために透過光型エッジ位置検出法を用いる。図７に透過光型エッジ検出法の概要を示す。
【００７２】
光源から射出させたビームを物体のエッジに照射し、エッジによって一部さえぎった後フォトディテクタによって受光させる。ビームのさえぎる位置によりフォトディテクタの受光量が変化する。これによって、エッジの変位をフォトディテクタの出力電圧として検出することが可能となる。
【００７３】
（５）傾斜誤差運動の測定
これまで述べてきた方法により一断面における回転誤差を求め、形状誤差成分を分離する方法を示した。しかし一断面の測定では半径方向誤差運動しか測定できず、回転軸に対して平行であるという仮定のもとでしか評価ができない。
【００７４】
傾斜誤差運動を考慮に入れない場合、測定面における回転誤差と工具を取り付けた際の加工面での回転誤差は違ったものになってしまう可能性がある。このため傾斜誤差運動を含む回転誤差の測定・評価は重要であるといえる。
【００７５】
図８に示すようにスピンドルおよび被測定円筒１が傾きを持つ場合を考える。Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗの２段面において半径方向誤差運動を測定し、それより被測定円筒１の傾きを求める。Ｈｉｇｈ，Ｌｏｗそれぞれの断面において測定された回転誤差をδＨ，δＬ、被測定円筒１取り付け面からの距離をｈＨ，ｈＬとおく。回転軸に対する被測定円筒軸の傾きをγＴとおくと、γＴは式（数１５）により幾何学的に求めることができる。
【００７６】
【数１５】
2009068972.tif 000017
【００７７】
（６）被測定円筒１が持つ傾きと偏心の分離方法
前節で測定された半径方向誤差運動と傾斜誤差運動は被測定円筒１が持つ傾きと偏心、スピンドルに取り付けるときの取り付け誤差を含む。スピンドルの半径方向誤差運動や傾斜誤差運動を評価する場合には、これらの影響を分離する必要がある。
【００７８】
図８に被測定円筒１取り付け面における各軸の傾きの概要を、図９に被測定円筒１取り付け面における軸の傾きを示す。スピンドル軸の傾きをγＳ、被測定円筒１の軸をγＴとする。
【００７９】
またスピンドルを固定し、被測定円筒１をスピンドルに対して１８０°回転させ取り付けたときの被測定円筒１の傾きをγ’Ｔとおくと、γＳは幾何学的条件より、下記式（数１６）によって求めることができる。
【００８０】
【数１６】
2009068972.tif 000018
【００８１】
次に被測定円筒１が持つ偏心を分離する。図１０に被測定円筒１取り付け面における偏心の概要を示す。被測定円筒取り付け面における被測定円筒の中心をＯ，偏心をδＣ，被測定円筒１が持つ偏心をδＴ，スピンドルの回転誤差をδＳとおく。
【００８２】
また、スピンドルに対して被測定円筒を１８０°回転させ取り付けたときの被測定円筒１中心をＯ’，そのときの各値をδ’Ｃ，δ’Ｔ，δ’Ｓとおく。尚、図中では便宜上上下に分けて図示しているが、ＯとＯ’とは同一平面上にあるものとする。被測定円筒１取り付け面における偏心δＣは図８におけるδＨ，δＬより求めることができる。
【００８３】
【数１７】
2009068972.tif 000019
【００８４】
また、δＣはδＴとδＳの合成によって表すことができる。したがってδＣ及びδ’Ｃは下記式（数１８，数１９）によって表すことができる。
【００８５】
【数１８】
2009068972.tif 000020
【００８６】
【数１９】
2009068972.tif 000021
【００８７】
ここでＯとＯ'ではスピンドルは静止したままなので、→δＳは変化しない。またδ'Ｔは被測定円筒１を１８０°回転させているため、δＴに対し向きが１８０°変化している。これにより下記式（数２０，数２１）が得られる。
【００８８】
【数２０】
2009068972.tif 000022
【００８９】
【数２１】
2009068972.tif 000023
【００９０】
従って、スピンドル回転誤差は下記式（数２２）によって求めることができる。
【００９１】
【数２２】
2009068972.tif 000024
【００９２】
これにより被測定円筒１が持つ偏心と傾きによる回転誤差を分離し、スピンドルの回転誤差を求めることができることを示した。
【００９３】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本実施例の測定装置の構成を示す概略説明図である。
【図２】２断面での光学式仮想Ｖブロックの概略概念図である。
【図３】本実施例の測定装置の構成を示す概略説明写真図である。
【図４】光学式仮想Ｖブロックの構成を示す説明図である。
【図５】回転誤差と形状誤差の分離方法を説明する概念図である。
【図６】光学式仮想Ｖブロック法で回転誤差を分離した後の形状誤差のみを示す概念図である。
【図７】透過型エッジ位置検出法の概念図である。
【図８】被測定円筒１が持つ傾きと偏心を示す概念図である。
【図９】被測定円筒１の取り付け面における軸の傾きを示す概念図である。
【図１０】被測定円筒１の取り付け面における偏心を示す概念図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  被測定円筒
２  半径方向変位検出ユニット
２Ａ  光射出部
２Ｂ  受光検知部
３  軸方向変位検出ユニット
３Ａ  光射出部
３Ｂ  受光検知部
４  被測定端部
Ｌ  基準光線
Ｍ  基準光線
【図１】
2009068972.tif 000025
【図２】
2009068972.tif 000026
【図４】
2009068972.tif 000027
【図５】
2009068972.tif 000028
【図６】
2009068972.tif 000029
【図７】
2009068972.tif 000030
【図８】
2009068972.tif 000031
【図９】
2009068972.tif 000032
【図１０】
2009068972.tif 000033
【図３】
2009068972.tif 000034