特許 6137544 真円度測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6137544

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】真円度測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/20 20060101AFI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G01B5/20 R

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-200288(P2013-200288)

(22)【出願日】2013年9月26日

(65)【公開番号】特開2015-68648(P2015-68648A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】高梨 陵

(72)【発明者】

【氏名】増田 光

(72)【発明者】

【氏名】木村 浩章

(72)【発明者】

【氏名】関本 倫裕

【審査官】 ▲うし▼田 真悟

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１５２３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２９７８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１２６５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１４２５１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ５／００− ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースと、
前記ベースに固定され、載置されたワークを回転する回転台と、
前記回転台の回転軸に対して平行に伸びるコラムと、
前記コラムに沿って移動可能に支持されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられるホルダ支持部材と、検出器ホルダが取り付けられるホルダ固定部とを有し、前記ホルダ固定部を前記回転台の回転軸と前記ワークの測定点を含む測定平面に平行に移動可能な検出器ホルダ移動機構と、
測定子が前記測定平面で変位可能なように、前記検出器ホルダに取り付けられた検出器と、
前記検出器ホルダ移動機構に設けられ、前記検出器ホルダの前記測定平面に平行な方向の位置を検出する第１及び第２の位置検出手段と、
前記第１及び第２の位置検出手段の検出結果に基づいて、前記検出器の測定子が前記ワークに接触する測定点の位置を算出する測定点算出手段と、
を備え、
前記第１及び第２の位置検出手段は、前記測定平面に対して平行に配設されたリニアスケールを各々有し、前記各々のリニアスケールは、前記測定平面に対して垂直な方向の互いに異なる位置に配設される真円度測定装置。

【請求項2】

ベースと、
前記ベースに固定され、載置されたワークを回転する回転台と、
前記回転台の回転軸に対して平行に伸びるコラムと、
前記コラムに沿って移動可能に支持されたキャリッジと、
前記キャリッジに取り付けられるホルダ支持部材と、検出器ホルダが取り付けられるホルダ固定部とを有し、前記ホルダ固定部を前記回転台の回転軸と前記ワークの測定点を含む測定平面に平行に移動可能な検出器ホルダ移動機構と、
測定子が前記測定平面で変位可能なように、前記検出器ホルダに取り付けられた検出器と、
前記検出器ホルダ移動機構に設けられ、前記検出器ホルダの前記測定平面に平行な方向の位置を検出する第１及び第２の位置検出手段と、
前記第１及び第２の位置検出手段の検出結果に基づいて、前記検出器の測定子が前記ワークに接触する測定点の位置を算出する測定点算出手段と、
を備え、
前記第１の位置検出手段は、前記ホルダ支持部材に設けられ、前記測定平面に対して平行に配設された第１のリニアスケールと、前記ホルダ固定部に設けられ、前記第１のリニアスケールに対向する第１の読み取りヘッドと、を有し、
前記第２の位置検出手段は、前記ホルダ支持部材に設けられ、前記測定平面に対して平行であり、且つ前記第１のリニアスケールに対して前記測定平面に対して垂直な方向の異なる位置に配設された第２のリニアスケールと、前記ホルダ固定部に設けられ、前記第２のリニアスケールに対向する第２の読み取りヘッドと、を有する真円度測定装置。

【請求項3】

前記第１及び第２のリニアスケールの基準点は、前記測定平面に対して垂直に投影した場合に、前記回転台の回転軸と一致するように構成される請求項２に記載の真円度測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被測定物の真円度を測定する真円度測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、被測定物（ワーク）の真円度を測定する装置として真円度測定装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0003】

従来の真円度測定装置は、例えば図１２に示すように、台状のベース１１２と、ベース１１２上に回転可能に設けられ、ワーク１１４を載置する載物台１１６と、載物台１１６を回転駆動するためのモータ等を有する回転駆動部１１８と、ベース１１２上に立設されたコラム１２０と、コラム１２０に沿って上下方向（Ｚ方向）に移動可能なキャリッジ１２２と、キャリッジ１２２に対して水平方向（Ｘ方向）に移動可能に設けられたアーム１２４と、アーム１２４の先端部に取り付けられた検出器ホルダ１２６と、検出器ホルダ１２６に取り付けられた検出器１２８と、を備える。検出器１２８は、測定子１３０と、差動トランス等の変位検出部と、を有し、測定子１３０の変位を示す電気信号を出力する。

【0004】

測定を行う場合には、ワーク１１４は、載物台１１６上に、ワーク１１４の円筒面の中心軸が載物台１１６の回転軸にほぼ一致するように載置する。測定子１３０がワーク１１４の測定する位置に接触するように、キャリッジ１２２を移動して上下方向の位置を調整し、アーム１２４を移動して水平方向の位置を調整する。この状態で、ワーク１１４の真円度を測定する。

【0005】

図１３は、図１２の真円度測定装置の上面図である。図１３に示すように、コラム１２０は、載物台１１６の右側に設けられる。アーム１２４、検出器ホルダ１２６及び検出器１２８は、一直線上に配置され、その延長上に、載物台１１６の回転軸が位置する。測定子１３０は、検出器１２８の先端に設けられ、この直線と載物台１１６の回転軸がなす平面内で変位する。したがって、ワーク１１４の測定する円筒面の直径が異なる場合には、測定子１３０が測定する円筒面に接触するように、アーム１２４を移動する。ここでは、測定子１３０が測定する円筒面に接触する測定点と載物台１１６の回転軸がなす平面を測定平面と称し、載物台１１６の回転軸と測定点を結ぶ方向を径方向と称する。言い換えれば、測定する円筒面の直径が異なる場合でも、アーム１２４、検出器ホルダ１２６及び検出器１２８は、測定平面に沿って径方向に移動され、測定子１３０は、測定平面と円筒面の交差する線上で円筒面に接触し、測定平面上で変位する。

【0006】

このように、従来の真円度測定装置においては、載物台１１６の側方（右側又は左側）にコラム１２０が設けられる構成が一般的である。その理由としては、アーム１２４を測定平面上で移動させるためである。また、異なる円筒面を測定する場合に、円筒面の半径（直径）の差を、アーム１２４の移動量を検出することにより検出できるためである。

【0007】

しかしながら、従来の真円度測定装置では、コラム１２０が固定されるベース１１２は径方向に長い長方形である。さらに、アーム１２４は、測定する円筒面の半径に応じて径方向に移動されるため、アーム１２４が右方向に最大限移動した場合を考慮して、設置スペースを決定する必要がある。このため、径方向に長い長方形の設置スペースを必要とし、設置に必要な空間が大きくなるという問題がある。

【0008】

また、従来の真円度測定装置は、ベース１１２は径方向に長いため、図１４に示すように、ワーク１１４の重量によりベース１１２が撓む等の変形が生じやすい。そして、コラム１２０が載物台１１６の回転軸に対して平行がずれて傾いてしまうと、検出器１２８の位置ずれに起因する測定誤差が大きくなるという問題がある。なお、図１４では、ベース１１２が撓む様子を誇張して示したが、ベース１１２が撓む等の変形によって測定面内で検出器１２８に僅かでも位置ずれが生じると測定誤差が大きくなりやすい。

【0009】

また、従来の真円度測定装置では、検出器１２８は、コラム１２０から測定平面に沿って延びるアーム１２４及び検出器ホルダ１２６に取り付けられる。そのため、温度変化によりアーム１２４が伸縮すると、伸縮量が直接測定値に影響する。アーム１２４が長い場合には、測定中の短時間での温度変化でもアーム１２４の伸縮量は無視できない大きさになり、測定誤差となる。

【0010】

そこで、本出願人は、これらの問題を改善した真円度測定装置を提案している（特許文献４参照）。

【0011】

図１５〜図１７は、特許文献４に開示された真円度測定装置の構成を示す図であり、図１５は正面側から見た外観図、図１６は背面側から見た外観図、図１７は上面図である。なお、図１５〜図１７において、図１の構成要素と同一又は対応する構成要素には同一の符号を付している。これらの図に示すように、特許文献４に開示された真円度測定装置においては、コラム１２０は、載物台１１６の背面側に、測定平面と平行に移動可能に設けられる。検出器ホルダ１２６は、キャリッジ１２２から測定平面に垂直な方向に伸び、検出器１２８は、測定子１３０が測定平面上で変位するように取り付けられる。ワーク１１４の測定する円筒面の直径が異なる場合には、コラム１２０を測定平面と平行に移動するので、検出器ホルダ１２６及び検出器１２８は、測定平面に沿って径方向に移動され、測定子１３０は、測定平面と円筒面の交差する線上で円筒面に接触し、測定平面上で変位する。

【0012】

このように構成される真円度測定装置によれば、従来の真円度測定装置に比べて、ベースの径方向の長さが大幅に短縮され、アームが側方に突き出すこともないので、設置スペース（設置に必要な空間）を大幅に小さくできる。また、ベースの径方向の長さが短縮されたのでベースが撓みにくい。さらにベースに撓む等の変形が生じた場合でも、検出器ホルダは測定平面に垂直な方向に伸びるため、従来の真円度測定装置に比べて測定誤差が小さくなる。さらに、長いアームを使用しない上、検出器ホルダは測定平面に垂直な方向に伸びるため、温度変化により検出器ホルダが伸縮しても、伸縮量は直接測定値に影響しないため、温度変化の測定誤差への影響を低減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開平８−３１３２４７号公報

【特許文献2】特開２００３−３０２２１８号公報

【特許文献3】特開２００６−１４５３４４号公報

【特許文献4】特開２０１３−１０８７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

真円度測定装置においては、コラムを、載物台の側方（右側又は左側）ではなく、背面側に配置したことにより、設置に必要な空間を大幅に小さくしたり、ベースが撓む等の変形や温度変化に起因する測定誤差を小さくすることが可能となったものの、次のような課題が残る。

【0015】

すなわち、ワークの円筒面の直径（半径）を測定する場合には、リニアスケール等の位置検出機構で検出器ホルダの位置を検出して、その検出値から測定点の位置を求めることが必要となる。しなしながら、検出器ホルダは測定平面に垂直な方向に伸びるため、検出ホルダの取付精度が低いと、検出器ホルダの測定平面に対する垂直精度が低くなり、検出器ホルダの傾きに応じて測定点の位置に誤差が生じてしまう問題がある。

【0016】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの円筒面の直径（半径）を精度良く求めることができ、高精度な真円度測定が可能な真円度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】

【0017】

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る真円度測定装置は、ベースと、ベースに固定され、載置されたワークを回転する回転台と、回転台の回転軸に対して平行に伸びるコラムと、コラムに沿って移動可能に支持されたキャリッジと、キャリッジに取り付けられるホルダ支持部材と、検出器ホルダが取り付けられるホルダ固定部とを有し、ホルダ固定部を回転台の回転軸とワークの測定点を含む測定平面に平行に移動可能な検出器ホルダ移動機構と、測定子が測定平面で変位可能なように、検出器ホルダに取り付けられた検出器と、検出器ホルダ移動機構に設けられ、検出器ホルダの測定平面に平行な方向の位置を検出する第１及び第２の位置検出手段と、第１及び第２の位置検出手段の検出結果に基づいて、検出器の測定子がワークに接触する測定点の位置を算出する測定点算出手段と、を備える。

【0018】

本発明の一態様において、第１の位置検出手段は、ホルダ支持部材に設けられ、測定平面に対して平行に配設された第１のリニアスケールと、ホルダ固定部に設けられ、第１のリニアスケールに対向する第１の読み取りヘッドと、を有し、第２の位置検出手段は、ホルダ支持部材に設けられ、測定平面に対して平行であり、且つ第１のリニアスケールに対して測定平面に対して垂直な方向の異なる位置に配設された第２のリニアスケールと、ホルダ固定部に設けられ、第２のリニアスケールに対向する第２の読み取りヘッドと、を有することが好ましい。

【0019】

また、本発明の一態様において、第１及び第２のリニアスケールの基準点は、測定平面に対して垂直に投影した場合に、回転台の回転軸と一致するように構成されることが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、第１及び第２の位置検出手段によって検出器ホルダの測定平面に平行な方向の位置を検出し、これらの検出結果に基づいて、検出器の測定子がワークに接触する測定点の位置を算出する。これにより、検出器ホルダの測定平面に対する垂直精度に左右されることなく測定点の位置を正確に求めることができる。したがって、ワークの円筒面の直径（半径）を精度良く求めることができ、高精度な真円度測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の正面側から見た外観図

【図2】本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の背面側から見た外観図

【図3】本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の上面図

【図4】検出ホルダがホルダ支持部材に対して垂直な状態と斜めに傾いた状態を示した図

【図5】第１及び第２のリニアスケールと測定点の位置関係を示した図

【図6】図１の真円度測定装置の制御系の構成を示すブロック図

【図7】Ｘ方向の各位置において検出器ホルダに傾きが生じたときの様子を示した図

【図8】図７において本発明が適用されない場合の測定結果を示すグラフ

【図9】図７において本発明が適用される場合の測定結果を示すグラフ

【図10】本実施形態と図１に示した従来例における温度変化による測定子の変位の影響の違いを説明する図である。

【図11】アライメント誤差の影響を示した図

【図12】従来の真円度測定装置の外観図

【図13】図１２の真円度測定装置の上面図

【図14】従来の真円度測定装置の問題点を説明するための図

【図15】特許文献４に開示された真円度測定装置の正面側から見た外観図

【図16】特許文献４に開示された真円度測定装置の背面側から見た外観図

【図17】特許文献４に開示された真円度測定装置の上面図

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る真円度測定装置の構成を示す図であり、図１は正面側から見た外観図、図２は背面側から見た外観図、図３は上面図である。これらの図に示すように、本実施形態の真円度測定装置１０は、台状のベース１２と、ベース１２上に回転可能に設けられ、ワーク１４を載置する載物台（回転台）１６と、載物台１６を回転駆動するためのモータ等を有する回転駆動部１８と、ベース１２の背面に設けられたコラム２０と、コラム２０に沿って上下方向（Ｚ方向）に移動可能なキャリッジ２２と、キャリッジ２２に取り付けられた検出器ホルダ移動機構２４と、検出器ホルダ移動機構２４に水平方向（Ｘ方向）に移動可能に取り付けられた検出器ホルダ２６と、検出器ホルダ２６に取り付けられた検出器２８と、を備える。

【0024】

載物台１６は、ワーク１４を載置して回転させるものであり、載物台１６の回転角は、回転駆動部１８の駆動軸に連結されたエンコーダ５４（図６参照）で検出される。

【0025】

コラム２０は、載物台１６の回転軸に対して平行に伸びる柱であり、その下端部はベース１２の背面に固定される。すなわち、載物台１６の背面側にコラム２０が配置される。

【0026】

コラム２０には、キャリッジ２２がＺ方向に移動可能に取り付けられる。キャリッジ２２を移動させるための駆動手段（不図示）としては特に限定されるものではないが、例えば、モータ、ボールネジ、ガイドレール等の組み合わせで構成される。

【0027】

検出器ホルダ移動機構２４は、キャリッジ２２に取り付けられ、キャリッジ２２と一体となってＺ方向に移動可能なホルダ支持部材３４と、検出器ホルダ２６を取り付けるためのホルダ固定部３６と、を備える。

【0028】

ホルダ固定部３６は、ホルダ支持部材３４に対してＸ方向に移動可能に構成される。ホルダ固定部３６をＸ方向に移動させるための駆動手段（不図示）としては特に限定されるものではないが、例えば、モータ、ボールネジ、ガイドレール等の組み合わせで構成される。これにより、ホルダ固定部３６に取り付けられた検出器ホルダ２６は、ホルダ固定部３６と一体となってＸ方向に移動する。

【0029】

検出器ホルダ２６は、Ｌ字型の部材で、一方の端がホルダ固定部３６に取り付けられ、他方の端に検出器２８が取り付けられる。

【0030】

検出器２８は、測定子３０と、差動トランス等の変位検出部と、を有し、測定子３０の変位を示す電気信号を出力する。

【0031】

ワーク１４のつば部分の高さ位置（Ｚ方向位置）の変化を検出するため、検出器ホルダ２６は、取り付ける方向を９０度ずつ異なる３方向にすることが可能であることが望ましい。また、検出器２８は、測定する円筒面の方向を１８０度変えるために、検出器ホルダ２６に対して方向を変えて取り付け可能であることが望ましい。

【0032】

本実施形態においては、図３に示すように、コラム２０は、載物台１６の背面に設けられる。検出器ホルダ２６は、ホルダ支持部材３４から測定平面に垂直な方向に伸び、検出器２８は、測定子３０が測定平面上で変位するように取り付けられる。ワーク１４の測定する円筒面の直径が異なる場合には、ホルダ固定部３６が測定平面と平行に移動するので、検出器ホルダ２６及び検出器２８は、測定平面に沿ってＸ方向に移動され、測定子３０は、測定平面と円筒面の交差する線上で円筒面に接触し、測定平面上で変位する。

【0033】

さらに本実施形態においては、コラム２０を測定平面に対して垂直に投影した場合に、投影されたコラム２０の中心軸が載物台１６の回転軸と一致するように構成される。すなわち、コラム２０の中心軸と載物台１６の回転軸はＸ方向位置が同一位置となっている。

【0034】

このように本実施形態においては、検出器ホルダ２６及び検出器２８は、測定平面に平行なＺ方向に移動可能であるとともに、測定平面に平行且つ載物台１６の回転軸に垂直なＸ方向に沿って移動することが可能である。つまり、検出器ホルダ２６及び検出器２８は、測定平面に平行な面内（ＸＺ面内）で２次元的に移動可能に構成される。したがって、検出器ホルダ２６及び検出器２８は、Ｚ方向に移動しても、姿勢は変化せず、Ｚ方向の位置（高さ）のみが変化する。また、検出器ホルダ２６及び検出器２８をＸ方向に移動しても、姿勢は変化せず、Ｘ方向の位置のみが変化する。言い換えれば、異なる半径の円筒面の真円度を測定するため、検出器ホルダ２６及び検出器２８をＸ方向と平行に移動しても、検出器２８の測定子３０は、測定平面でワーク１４と接触する。

【0035】

測定を行う場合には、ワーク１４は、載物台１６上に、ワーク１４の円筒面の中心軸が載物台１６の回転軸にほぼ一致するように載置する。測定子３０がワーク１４の測定する位置に接触するように、キャリッジ２２を移動してＺ方向の位置を調整し、検出器ホルダ２６を移動してＸ方向の位置を調整する。この状態で、ワーク１４の真円度を測定する。

【0036】

高精度の測定を行う場合には、ワーク１４を回転して、ワーク１４の円筒面の中心軸と載物台１６の回転軸との偏心を測定し、載物台１６に設けられたＸＹ移動機構で、ワーク１４の円筒面の中心軸が載物台１６の回転軸により正確に一致するように調整した後に測定を行う。このとき、測定子３０は、変位範囲の中心付近であることが望ましい。

【0037】

以上のように構成された本実施形態の真円度測定装置１０において、図３に示すように、ホルダ支持部材３４の上面には、リニアスケール板４０が取り付けられている。リニアスケール板４０は熱膨張率の低い部材からなり、温度変化で変形しないように構成されている。リニアスケール板４０の上面には、第１のリニアスケール４２と第２のリニアスケール４４とが、Ｘ方向に沿って互いに平行であり、且つＹ方向（すなわち、測定平面に対して垂直な方向）に互いにずれた位置に設けられている。各リニアスケール４２、４４は、測定平面に対して垂直に投影した場合に、各リニアスケール４２、４４の原点位置（基準点）４２ａ、４４ａが載物台１６の回転軸と一致するように構成される。すなわち、各リニアスケール４２、４４の原点位置４２ａ、４４ａと載物台１６の回転軸はＸ方向位置が同一位置となっている。

【0038】

さらに本実施形態の真円度測定装置１０においては、ホルダ固定部３６には、各リニアスケール４２、４４にそれぞれ対向する第１及び第２の読み取りヘッド４６、４８を備えたヘッド支持部材５０が設けられている。ヘッド支持部材５０は、ホルダ固定部３６と一体的に移動可能であり、ホルダ固定部３６に取り付けられた検出器ホルダ２６及び検出器２８とともにＸ方向に沿って移動する。このとき、各読み取りヘッド４６、４８はそれぞれリニアスケール４２、４４に対向する位置をＸ方向に沿って移動しながら、各リニアスケール４２、４４の目盛りを光学的、磁気的に読み取る。したがって、ホルダ固定部３６がＸ方向に沿って移動すると、各読み取りヘッド４６、４８がそれぞれ対応するリニアスケール４２、４４の目盛りを同時に読み取ることができる。

【0039】

なお、本発明の第１の位置検出手段は、第１のリニアスケール４２及び第１の読み取りヘッド４６で構成される。また、本発明の第２の位置検出手段は、第２のリニアスケール４４及び第２の読み取りヘッド４８で構成される。

【0040】

図４は、検出器ホルダ２６がホルダ支持部材３４に対して垂直な状態（実線）と斜めに傾いた状態（破線）を示した図である。

【0041】

まず、図４において実線で示すように、検出器ホルダ２６がホルダ支持部材３４に対して垂直な状態の場合（すなわち、検出器ホルダ２６が測定平面に対して垂直な状態である場合）、第１の読み取りヘッド４６による第１のリニアスケール４２の読取値と、第２の読み取りヘッド４８による第２のリニアスケール４４の読取値は同じである。したがって、第１の読み取りヘッド４６又は第２の読み取りヘッド４８の読取値を測定点３２の位置とすることができる。

【0042】

これに対し、図４において破線で示すように、検出器ホルダ２６がホルダ支持部材３４に対して斜めに傾いた状態の場合（すなわち、検出器ホルダ２６が測定平面に対して垂直な状態でない場合）、第１の読み取りヘッド４６による第１のリニアスケール４２の読取値と、第２の読み取りヘッド４８による第２のリニアスケール４４の読取値に差が生じる。

【0043】

この場合の測定点３２の位置は、次のようにして求めることができる。図５は、第１及び第２のリニアスケール４２、４４と測定点３２の位置関係を示した図である。なお、各リニアスケール４２、４４と検出器ホルダ２６と測定点３２の位置関係を分かりやすくするため、検出器ホルダ２６を簡略的に示している。

【0044】

図５において、第１のリニアスケール４２から載物台１６の回転軸１６ａまでの距離をＡ、第１のリニアスケール４２と第２のリニアスケール４４との間隔をＢ、第１のリニアスケール４２に対向する第１の読み取りヘッド４６の読取値をａ、第２のリニアスケール４４に対向する第２の読み取りヘッド４８の読取値をｂ、測定点３２の位置（載物台１６の回転軸１６ａからの距離）をｃとすると、次式の関係が成り立つ。

【0045】

ｃ＝（Ａ／Ｂ）×（ｂ−ａ）＋ａ ・・・（１）
したがって、Ａ、Ｂは既知であるため、読み取りヘッド４６による第１のリニアスケール４２の読取値ａと、読み取りヘッド４８による第２のリニアスケール４４の読取値ｂとを用いて、式（１）により測定点３２の位置ｃを求めることができる。

【0046】

図６は、本実施形態の真円度測定装置の制御系の構成を示すブロック図である。図６に示すように、各読み取りヘッド４６、４８の読取値は制御部５２に出力される。制御部５２（本発明の測定点算出手段に相当）は、各読み取りヘッド４６、４８の読取値を用いて、式（１）により測定点３２の位置を算出する。このようにして算出された測定点３２の位置は、載物台１６の回転軸１６ａから測定点３２までの距離（すなわち、ワーク１４の円筒面の中心軸から外周部までの距離）に相当する。したがって、測定点３２の位置を求めることにより、ワーク１４の円筒面の半径（直径）を得ることができる。

【0047】

また、制御部５２は、各読み取りヘッド４６、４８の読取値から求めた測定点３２の位置とともに、エンコーダ５４で検出された載物台１６の回転角度データや検出器２８で検出された変位データからワーク１４の真円度を演算し、演算結果を出力部５６に出力する。

【0048】

ここで、図７の（Ａ）から（Ｆ）に示すように、Ｘ方向の各位置において検出器ホルダ２６に傾きが生じた場合について考える。

【0049】

図８は、読み取りヘッド４６による第１のリニアスケール４２の読取値を測定点３２の位置としたときの測定結果（本発明が適用されない場合）である。この場合、検出器ホルダ２６の傾きに応じて、測定点３２の位置（測定値）には真値との誤差が発生する。すなわち、第１のリニアスケール４２の読取値だけでは測定点３２の位置を正確に求めることはできない。

【0050】

これに対し、図９は、第１のリニアスケール４２の読取値と第２のリニアスケール４４の読取値を用いて、式（１）により測定点３２の位置を求めたときの測定結果（本発明が適用される場合）である。この場合、検出器ホルダ２６の傾きに関係なく、測定点３２の位置（測定値）には真値との誤差がなく、測定点３２の位置を正確に求めることができる。

【0051】

以上のとおり、本実施形態の真円度測定装置１０においては、第１及び第２の読み取りヘッド４６、４８による各リニアスケール４２、４４の読取値から測定点３２の位置を算出する。これにより、検出器ホルダ２６の測定平面に対する垂直精度に左右されることなく、測定点３２の位置を正確に求めることができる。したがって、ワーク１４の円筒面の直径（半径）を精度良く求めることができ、ワーク１４の真円度を高精度に測定することが可能となる。

【0052】

また、本実施形態の真円度測定装置１０は、図１５〜図１７に示した真円度測定装置と同様に、従来の真円度測定装置に比べて、ベース１２の径方向（Ｘ方向）の長さが大幅に短縮され、アームが側方に突き出すこともないので、設置スペースが大幅に小さくなっている。

【0053】

また、本実施形態の真円度測定装置１０は、ベース１２の径方向の長さが短縮されたので、ベース１２が撓みにくい。さらに、ワーク１４の重量によりベース１２が撓む等の変形を起こした場合でも、検出器ホルダ２６は測定平面に垂直な方向に伸びるため、測定点３２の径方向の位置ずれはほとんどなく、測定誤差の発生を効果的に抑えることが可能となる。

【0054】

図１０は、本実施形態と図１２に示した従来例における温度変化による測定子の変位の影響の違いを説明する図である。

【0055】

温度変化が発生すると、各部が伸縮するが、ベースやコラムは熱容量が大きく、１回の測定時間というような短時間であれば比較的温度変化は小さく、それに起因する伸縮量も小さい。これに対して、アームや検出器ホルダは熱容量が小さく、短時間であっても温度変化により伸縮する。例えば、鋼製の１００ｍｍのアームであれば、０．１℃の温度変化でも伸縮量は約１μｍになる。

【0056】

図１２に示した従来例では、アーム１２４及び検出器ホルダ１２６が温度変化により伸縮した場合、図１０の（Ａ）に示すように、測定子の先端の変位ｄは、測定平面内で発生し、正しい位置６０から６０ａで示す位置に変位する。そのため、この変位ｄは、そのままワークの表面位置のずれ、すなわち測定誤差となる。真円度測定装置では、１μｍの測定誤差は無視できないレベルである。

【0057】

一方、本実施形態では、長いアームを使用しないため、そもそも測定子の変位が小さい。さらに、本実施形態では、検出器ホルダ２６が温度変化により伸縮した場合、図１０の（Ａ）に示すように、測定子の先端の変位ｄは、測定平面に垂直な面内で発生し、正しい位置６０から６０ｂに示す位置に変位する。この変位により、測定子は測定平面からずれるが、ワークに対して接触する圧力が印加されており、図１０の（Ｂ）に示すように、円筒状のワークの表面に接触する。この時の測定方向のずれΔ（測定誤差）は、測定平面に垂直な方向の変位ｄ（アライメント誤差）が小さく、θが小さい範囲では、非常に小さい。具体的には、ワークの半径をＲとすると、θ＝ｓｉｎ（ｄ／Ｒ）、Δ＝Ｒ（１−ｃｏｓθ）である。

【0058】

例えば、測定子の先端が、正しい位置６０から６０ｂに示す位置に変位したときの測定直径（測定値）と測定誤差との関係は図１１に示すようになる。なお、アライメント誤差とは、図１０の（Ａ）において、測定子の先端の測定平面に垂直な方向の変位ｄに相当するものである。図１１から分かるように、アライメント誤差が０．０１ｍｍであっても、測定直径が２０ｍｍ以上では誤差は０．０１μｍ以下となり十分に小さい（すなわち、ワーク直径に対して誤差は１／１０００以下である）。

【0059】

したがって、本実施形態では、温度変化があっても測定誤差への影響は小さく、高精度な測定を行うことが可能となっている。

【0060】

以上、本発明の真円度測定装置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】

【0061】

１２…ベース、１４…ワーク、１６…載物台、２０…コラム、２２…キャリッジ、２４…検出器ホルダ移動機構、２６…検出器ホルダ、２８…検出器、３０…測定子、３２…測定点、３４…ホルダ支持部材、３６…ホルダ固定部、４０…リニアスケール板、４２…第１のリニアスケール、４４…第２のリニアスケール、４６…読み取りヘッド、４８…読み取りヘッド、５０…ヘッド支持部材、５２…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】