特開 2024-136219 円周面測定装置、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136219

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】円周面測定装置、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/20 20060101AFI20240927BHJP

   G01B 5/28 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

G01B5/20 C

G01B5/28

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047256

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000137856

【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502340996

【氏名又は名称】学校法人法政大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 一朗

(72)【発明者】

【氏名】北風 絢子

(72)【発明者】

【氏名】三宮 一彦

(72)【発明者】

【氏名】中谷 尊一

【テーマコード（参考）】

2F062

【Ｆターム（参考）】

2F062AA51

2F062AA66

2F062CC27

2F062EE01

2F062EE62

2F062FF02

2F062FF12

2F062FF17

(57)【要約】

【課題】複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定する円周面測定装置、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラムを提供すること。
【解決手段】円周面に複数の凸状微細部Ｔが周期的に分散して残存した被切削物Ｗをこの被切削物Ｗの表面粗さから被切削物Ｗの表面形状を測定する切削円周面測定装置１００であって、アーム昇降機構１１１ａおよびモーター１２１を制御して測定プローブ１３０を被切削物Ｗにおける測定開始点Ｘ１から被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの幅と略等しい測定条件算出部１５２の算出した測定ピッチＭＰで測定条件算出部１５２の算出した測定回数ＭＮだけ測定方向に移動させる駆動制御部１５１と、測定プローブ１３０による被切削物Ｗの表面粗さの測定結果から被切削物Ｗの表面形状を出力する出力部１５４とを備えている。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該加工物の表面粗さから前記被加工物の表面形状を測定する円周面測定装置であって、
前記被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、
前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、
前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、
前記測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出手段と、
前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい前記測定条件算出手段の算出した測定ピッチで前記測定条件算出手段の算出した測定回数だけ測定方向に移動させる駆動制御手段と、
前記測定プローブによる前記被加工物の表面粗さの測定結果から前記被加工物の表面形状を出力する測定結果出力手段とを備えていることを特徴とする円周面測定装置。

【請求項2】

前記測定条件算出手段が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することを特徴とする請求項１に記載の円周面測定装置。

【請求項3】

円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを測定方向に移動させる駆動制御手段と、前記被加工物の表面粗さを出力する表面粗さ出力手段とを備える円周面測定装置と、
前記円周面測定装置の測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出装置と、
前記円周面測定装置による前記被加工物の表面粗さの測定結果から前記被加工物の表面形状を出力する表面形状出力装置とを用いて前記被加工物の表面形状を測定する円周面測定方法であって、
前記測定条件算出装置が前記測定プローブによる測定ピッチおよび前記測定プローブによる測定回数を算出する測定条件算出ステップと、
前記円周面測定装置の駆動制御手段が前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい前記測定条件算出ステップで算出した測定ピッチで前記測定条件算出ステップで算出した測定回数だけ前記測定方向に移動させて前記被加工物の表面粗さを測定する測定ステップと、
前記表面形状出力装置が前記円周面測定装置の表面粗さ出力手段から出力された表面粗さに基づいて前記被加工物の表面形状を出力する表面形状出力ステップとを備えていることを特徴とする円周面測定方法。

【請求項4】

前記測定条件算出ステップにおいて、前記測定条件算出装置が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することを特徴とする請求項３に記載の円周面測定方法。

【請求項5】

前記表面形状出力ステップにおいて、前記表面形状出力装置が測定回ごとの表面粗さを測定回数で平均化して前記被加工物の表面形状として出力することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の円周面測定方法。

【請求項6】

円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から測定条件に従って測定方向に移動させる駆動制御手段と、前記被加工物の表面粗さを出力する表面粗さ出力手段とを備える円周面測定装置における前記測定条件を算出する円周面測定条件算出プログラムであって、
前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定ピッチおよび測定回数である前記測定条件を算出する測定条件算出ステップを該測定条件を出力する測定条件算出装置に実行させることを特徴とする円周面測定条件算出プログラム。

【請求項7】

前記測定条件出力ステップにおいて、前記測定条件算出装置が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することを特徴とする請求項６に記載の円周面測定条件算出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円周面測定装置、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被切削物または切削工具の少なくともいずれか一方を切削方向に振動させつつ、被切削物を把持する主軸の回転を切削方向の振動と同期させて行う低周波振動切削加工が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような低周波振動切削加工を図１Ａに示すような丸棒である被切削物Ｗに行うと、図１Ｂおよび図１Ｃに示すような切削経路ＰＬを切削工具が通過するため、被切削物Ｗの加工済み部分の円周面は、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄに示すように色が白い箇所で島状にも見える無数の凸状微細部Ｔと、切削工具の通過により凸状微細部Ｔの相互間に形成された色が黒い箇所の凹部Ｖとが周期的に分散して残存する。
なお、図１Ｂおよび図１Ｄにおいて、色が白い凸状微細部Ｔは高さが高く、色が黒い奥部Ｖは高さが低くなっている。

【0003】

そして、このような低周波振動切削加工により円周面に複数の凸状微細部Ｔが周期的に分散して残存した被切削物（ワーク）の表面形状の測定方法として、回転可能なチャックに水平方向に延びた状態で把持されたワークの表面に検出器の測定プローブを接触させワークの回転に伴う基準値からの測定プローブの変位量を検出器によって検出することでワークの表面粗さを測定する表面粗さ測定装置（例えば、特許文献２参照）を用いてワークの複数の長手方向位置における表面粗さからワークの表面形状を測定する方法があり得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６４１６２１７号公報

【特許文献2】特開２０２２－１７９１６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した表面粗さ測定装置による測定方法によって、例えば、低周波振動切削加工により円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被切削物を検知しようとすると、表面粗さ測定装置の測定プローブの走査経路上に凹部しか存在しなかった場合、測定プローブの走査経路上に凸状微細部の頂部や凹部の底部が存在しなかった場合、測定プローブの走査経路上が凸状微細部または凹部において起伏の変化が乏しい場所であった場合などに正しい被切削物の表面形状を測定できない虞がある。
そこで、表面粗さ測定装置の測定プローブの測定ピッチ（被切削物の軸線方向のピッチ）を小さくすれば、被切削物の表面形状をより正確に測定できるが、測定時間が長くなってしまい、現実的ではない。

【0006】

そこで、本発明は前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定する円周面測定装置、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に係る発明は、円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該被加工物の表面粗さから前記被加工物の表面形状を測定する円周面測定装置であって、前記被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、前記測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出手段と、前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい前記測定条件算出手段の算出した測定ピッチで前記測定条件算出手段の算出した測定回数だけ測定方向に移動させる駆動制御手段と、前記測定プローブによる前記被加工物の表面粗さの測定結果から前記被加工物の表面形状を出力する測定結果出力手段とを備えていることにより、前述した課題を解決するものである。

【0008】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載された円周面測定装置の構成に加えて、前記測定条件算出手段が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

【0009】

請求項３に係る発明は、円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを測定方向に移動させる駆動制御手段と、前記被加工物の表面粗さを出力する表面粗さ出力手段とを備える円周面測定装置と、前記円周面測定装置の測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出装置と、前記円周面測定装置による前記被加工物の表面粗さの測定結果から前記被加工物の表面形状を出力する表面形状出力装置とを用いて前記被加工物の表面形状を測定する円周面測定方法であって、前記測定条件算出装置が前記測定プローブによる測定ピッチおよび前記測定プローブによる測定回数を算出する測定条件算出ステップと、前記円周面測定装置の駆動制御手段が前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい前記測定条件算出ステップで算出した測定ピッチで前記測定条件算出ステップで算出した測定回数だけ前記測定方向に移動させて前記被加工物の表面粗さを測定する測定ステップと、前記表面形状出力装置が前記円周面測定装置の表面粗さ出力手段から出力された表面粗さに基づいて前記被加工物の表面形状を出力する表面形状出力ステップとを備えていることにより、前述した課題を解決するものである。

【0010】

請求項４に係る発明は、請求項３に記載された円周面測定方法の構成に加えて、前記測定条件算出ステップにおいて、前記測定条件算出装置が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

【0011】

請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に記載された円周面測定方法の構成に加えて、前記表面形状出力ステップにおいて、前記表面形状出力装置が測定回ごとの表面粗さを測定回数で平均化して前記被加工物の表面形状として出力することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

【0012】

請求項６に係る発明は、円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物を該被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、前記被加工物の軸心を中心に前記被加工物を回転させる回転手段と、前記測定プローブまたは前記被加工物の少なくとも一方を前記被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、前記回転手段および前記測定点移動手段を制御して前記測定プローブを前記被加工物における測定開始点から測定条件に従って測定方向に移動させる駆動制御手段と、前記被加工物の表面粗さを出力する表面粗さ出力手段とを備える円周面測定装置における前記測定条件を算出する円周面測定条件算出プログラムであって、前記被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定ピッチおよび測定回数である前記測定条件を算出する測定条件算出ステップを該測定条件を出力する測定条件算出装置に実行させることにより、前述した課題を解決するものである。

【0013】

請求項７に係る発明は、請求項６に記載された円周面測定条件算出プログラムの構成に加えて、前記測定条件出力ステップにおいて、前記測定条件算出装置が、測定対象となる前記被加工物の加工条件に基づいて前記測定ピッチおよび前記測定回数を算出することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

【発明の効果】

【0014】

請求項１に係る発明の円周面測定装置によれば、測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出手段と、回転手段および測定点移動手段を制御して測定プローブを被加工物における測定開始点から被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定条件算出手段の算出した測定ピッチで測定条件算出手段の算出した測定回数だけ測定方向に移動させる駆動制御手段とを備えていることにより、最低限の測定回数で測定プローブが被加工物の凸状微細部を通過するため、低周波振動切削加工等により複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。

【0015】

請求項２に係る発明の円周面測定装置によれば、請求項１に係る発明の円周面測定装置が奏する効果に加えて、測定条件算出手段が、測定対象となる被加工物の加工条件に基づいて測定ピッチおよび測定回数を算出することにより、被加工物の表面形状を画像認識などで確認することなく測定ピッチや測定回数が算出されるため、被加工物の正確な表面性状をより短時間で測定することができる。

【0016】

請求項３に係る発明の円周面測定方法によれば、測定条件算出装置が測定プローブによる測定ピッチおよび測定プローブによる測定回数を算出する測定条件算出ステップと、円周面測定装置の駆動制御手段が測定プローブを被加工物における測定開始点から被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定条件算出ステップで算出した測定ピッチで測定条件算出ステップで算出した測定回数だけ測定方向に移動させて被加工物の表面粗さを測定する測定ステップと、表面形状出力装置が円周面測定装置の表面粗さ出力手段から出力された表面粗さに基づいて被加工物の表面形状を出力する表面形状出力ステップとを備えていることにより、最低限の測定回数で測定プローブが被加工物の凸状微細部を通過するため、低周波振動切削加工等により複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。
また、凸状微細部を目視で観察することは非常に難しいため、請求項３に係る発明によれば、被加工物においてどこから測定を開始したとしても、確実に被加工物の表面形状を測定することができる。

【0017】

請求項４に係る発明の円周面測定方法によれば、請求項３に係る発明の円周面測定方法が奏する効果に加えて、測定条件算出ステップにおいて、測定条件算出装置が、測定対象となる被加工物の加工条件に基づいて測定ピッチおよび測定回数を算出することにより、被加工物の表面形状を画像認識などで確認することなく測定ピッチや測定回数が算出されるため、被加工物の正確な表面性状をより短時間で測定することができる。

【0018】

請求項５に係る発明の円周面測定方法によれば、請求項３または請求項４に係る発明の円周面測定方法が奏する効果に加えて、表面形状出力ステップにおいて、表面形状出力装置が測定回ごとの表面粗さを測定回数で平均化して被加工物の表面形状として出力することにより、各測定回における表面粗さが平準化されるため、島状の凸部微細部が周期的に分散形成された被加工物の表面性状を正確に測定することができる。

【0019】

請求項６に係る発明の円周面測定条件算出プログラムによれば、円周面測定装置の測定する被加工物の加工条件に基づいて、被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定ピッチおよび測定回数である測定条件を算出する測定条件算出ステップをこの測定条件を出力する測定条件算出装置に実行させることにより、円周面測定条件算出プログラムが算出した測定条件を円周面測定装置に入力すると、最低限の測定回数で測定プローブが被加工物の凸状微細部を通過するため、低周波振動切削加工等により複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。

【0020】

請求項７に係る発明の円周面測定条件算出プログラムによれば、請求項６に係る発明の円周面測定条件算出プログラムが奏する効果に加えて、測定条件出力ステップにおいて、測定条件算出装置が、測定対象となる被加工物の加工条件に基づいて測定ピッチおよび測定回数を算出することにより、被加工物の表面形状を画像認識などで確認することなく測定ピッチや測定回数が算出されるため、被加工物の正確な表面性状をより短時間で測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1A】本発明の測定対象物である被切削物の斜視図。

【図1B】図１Ａの部分拡大図。

【図1C】図１Ｂに対応する線図。

【図1D】図１Ｂの展開図。

【図2A】本発明の第１実施例である切削円周面測定装置の斜視図。

【図2B】図２Ａに示す切削円周面測定装置の機能構成図。

【図3】図２Ａに示す切削円周面測定装置による切削円周面測定方法の手順を示すフローチャート。

【図4】図３に示す測定条件算出ステップの各工程を示すフローチャート。

【図5】被切削物に対する工具軌跡を示す模式図。

【図6】図５のＶ－Ｖ断面図であり、測定ピッチを算出するための模式図。

【図7】被切削物の凸状微細部の頂点の配置関係を示す図。

【図8】図３に示す測定ステップの概要を示す模式図。

【図9A】本発明の第２実施例である切削円周面測定システムのシステム構成図。

【図9B】図９Ａに示す切削円周面測定装置の機能構成図。

【図10】本発明の第３実施例である切削円周面測定方法における被切削物の凸状微細部の頂点の配置関係を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明は、円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物をこの被加工物の表面粗さから被加工物の表面形状を測定する円周面測定装置であって、被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、被加工物の軸心を中心に被加工物を回転させる回転手段と、測定プローブまたは被加工物の少なくとも一方を被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出手段と、回転手段および測定点移動手段を制御して測定プローブを被加工物における測定開始点から被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定条件算出手段の算出した測定ピッチで測定条件算出手段の算出した測定回数だけ測定方向に移動させる駆動制御手段と、測定プローブによる被加工物の表面粗さの測定結果から被加工物の表面形状を出力する測定結果出力手段とを備え、複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
あるいは、本発明は、円周面に複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物をこの被加工物の表面粗さを測定する測定プローブと、被加工物の軸心を中心に被加工物を回転させる回転手段と、定プローブまたは被加工物の少なくとも一方を被加工物の軸心と平行に上下動させる測定点移動手段と、回転手段および測定点移動手段を制御して測定プローブを測定方向に移動させる駆動制御手段と、被加工物の表面粗さを出力する表面粗さ出力手段とを備える円周面測定装置と、円周面測定装置の測定プローブによる測定ピッチおよび測定回数を算出する測定条件算出装置と、円周面測定装置による被加工物の表面粗さの測定結果から被加工物の表面形状を出力する表面形状出力装置とを用いて被加工物の表面形状を測定する円周面測定方法であって、測定条件算出装置が測定プローブによる測定ピッチおよび測定プローブによる測定回数を算出する測定条件算出ステップと、円周面測定装置の駆動制御手段が測定プローブを被加工物における測定開始点から被加工物の凸状微細部の幅と略等しい測定条件算出ステップで算出した測定ピッチで測定条件算出ステップで算出した測定回数だけ測定方向に移動させて被加工物の表面粗さを測定する測定ステップと、表面形状出力装置が円周面測定装置の表面粗さ出力手段から出力された表面粗さに基づいて被加工物の表面形状を出力する表面形状出力ステップとを備え、複数の凸状微細部が周期的に分散して残存した被加工物の表面形状を正確にかつ短時間で測定するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

【0023】

例えば、円周面測定装置が測定する被加工物に対する加工は、無数の島状に形成された凸状微細部又は凹状微細部が円周面に周期的に分散して残存すれば、切削工具による切削、タイリング工具によるタイリング加工、きさげ加工、レーザー加工、ローレット加工、ローラーバニッシング加工、マイクロディンプル加工等、如何なる加工であってもよい。

【0024】

例えば、円周面測定装置の測定する被加工物の円周面に残存する凸状微細部が被加工物の円周面に少なくとも２個以上残存していれば、被加工物の表面形状は円周面測定装置により測定可能であるが、凸状微細部が被加工物の円周面に無数（数え切れないほど多い程度）に残存していれば、円周面測定装置が多くの凸状微細部に基づいて測定方向を特定できるため、被加工物の表面形状を円周面測定装置により正確に測定することができる。

【0025】

例えば、円周面測定装置が測定する被加工物は、円周面を有していれば、円柱状の被加工物、円筒状の被加工物、円錐体状の被加工物、円錐台状の被加工物等、如何なる形状であってもよいし、断面が楕円状、角丸三角形、角丸多角形状等であってもよい。

【0026】

例えば、円周面測定装置による表面粗さの測定において、被加工物の姿勢はどのようなものであってもよく、被加工物を直立させてもよいし、被加工物を水平にさせてもよい。

【0027】

例えば、測定プローブは、被加工物に接触して被加工物の表面形状を測定するものであってもよいし、非接触で被加工物の表面形状を測定するものであってもよい。

【0028】

例えば、測定ピッチおよび測定回数の算出は、被加工物の表面形状を画像認識した結果に基づいて算出してもよいが、被加工物の加工条件に基づいて算出することが、短時間で被加工物の正確な表面性状をより短時間で測定できるため、好ましい。

【実施例0029】

以下、図１Ａ乃至図８に基づいて、本発明の第１実施例である円周面測定装置について説明する。
本発明の第１実施例である円周面測定装置は、被加工物である被切削物の円周面を測定する切削円周面測定装置であるともいえる。

【0030】

＜１．切削円周面測定装置の概要＞
まず、図２Ａおよび図２Ｂに基づき、円周面測定装置である切削円周面測定装置１００の概要について説明する。
図２Ａは本発明の第１実施例である切削円周面測定装置の斜視図であり、図２Ｂは図２Ａに示す切削円周面測定装置の機能構成図である。

【0031】

低周波振動切削加工により加工された図１Ａ乃至図１Ｄに示す丸棒状の被切削物Ｗの表面粗さから被切削物Ｗの表面形状を測定する切削円周面測定装置１００は、図２Ａに示すように、水平が保たれた床面Ｆに載置されて表面が水平な基台１１０と、被切削物Ｗの軸心Ｃを中心に被切削物Ｗを回転自在に保持する被切削物保持部材１２０と、被切削物Ｗの表面粗さを測定する測定プローブ１３０と、この測定プローブ１３０を支持する支持アーム１４０とを備えている。

【0032】

基台１１０の上面には、図２Ａに示すように、鉛直方向に伸びる支柱１１１が設置されている。
この支柱１１１は、支持アーム１４０（すなわち、測定プローブ１３０）を被切削物Ｗの軸心Ｃと平行に上下動させるアーム昇降機構（測定点移動手段）１１１ａを有している。

【0033】

被切削物保持部材１２０は、被切削物Ｗを直立させて（すなわち、被切削物Ｗの軸心Ｃが鉛直方向を向く状態で）被切削物Ｗを保持している。
そして、この被切削物保持部材１２０は、被切削物Ｗの軸心Ｃを中心に被切削物Ｗを回転させるモーター（回転手段）１２１を有している。

【0034】

測定プローブ１３０は、被切削物Ｗの円周面と対向する接触式のプローブである。

【0035】

支持アーム１４０は、基台１１０の支柱１１１から水平方向に伸びる水平部１４１と、この水平部１４１の先端から垂下する鉛直部１４２とから構成されている。
この鉛直部１４２の先端に測定プローブ１３０が取り付けられている。

【0036】

さらに、切削円周面測定装置１００は、図２Ｂに示すように、切削円周面測定装置１００全体を制御するコントローラー１５０と、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件の入力を受け付ける加工条件受付手段１６０とを有している。
このコントローラー１５０は、アーム昇降機構１１１ａとモーター１２１とを制御して測定プローブ１３０を所定の測定方向に移動させる駆動制御部（駆動制御手段）１５１と、測定プローブ１３０による測定条件（測定ピッチおよび測定回数）を算出するＣＰＵ等の測定条件算出部（測定条件算出手段）１５２と、この測定条件算出部１５２による演算条件や測定プローブ１３０による被切削物Ｗの表面粗さの測定結果等を記憶する記憶部１５３と、測定プローブ１３０による被切削物Ｗの表面粗さの測定結果から被切削物Ｗの表面形状を出力する出力部（測定結果出力手段）１５４とを有している。

【0037】

＜２．切削円周面測定方法＞
次に、図３乃至図８に基づき、コントローラー１５０に記憶された切削円周面測定条件算出プログラム（すなわち、円周面測定条件算出プログラム）によって実行される切削円周面測定装置１００による切削円周面測定方法（すなわち、円周面測定方法）について説明する。
図３は図２Ａに示す切削円周面測定装置による切削円周面測定方法の手順を示すフローチャートであり、図４は図３に示す測定条件算出ステップの各工程を示すフローチャートであり、図５は被切削物に対する工具軌跡を示す模式図であり、図６は図５のＶ－Ｖ断面図であり、測定ピッチを算出するための模式図であり、図７は被切削物の凸状微細部の頂点の配置関係を示す図であり、図８は図３に示す測定ステップの概要を示す模式図である。
なお、以下、図５に示すような長軸方向に切削工具を振動させて低周波振動切削加工を行った被切削物Ｗに対する切削円周面測定方法について説明するが、被切削物に対する切削工具の振動方向は長軸方向に限定されるものではない。

【0038】

本実施例の切削円周面測定方法は、図３に示すように、測定対象の被切削物Ｗに対する測定条件を算出する測定条件算出ステップＳ１０、この測定条件算出ステップＳ１０で算出した測定条件に基づいて被切削物Ｗの表面粗さを測定する測定ステップＳ２０、測定した被切削物Ｗの表面形状を出力する表面形状出力ステップＳ３０の順番に行われる。

【0039】

＜２．１．測定条件算出ステップ＞
まず、測定条件算出ステップＳ１０について説明する。

【0040】

測定条件算出ステップＳ１０は、図４に示すように、加工条件の読み込み（ステップＳ１１）、測定ピッチの算出（ステップＳ１２）、被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの座標の算出（ステップＳ１３）、測定回数の算出（ステップＳ１４）の４ステップで行われる。
ここで、「凸状微細部Ｔの座標」とは、凸状微細部Ｔの頂部の座標を意味する。

【0041】

（ステップＳ１１）
まず、切削円周面測定装置１００は、加工条件受付手段１６０により測定対象となる被切削物Ｗの加工条件の入力を受け付け、当該加工条件を記憶部１５３に記憶する。
加工条件受付手段１６０が入力を受け付ける加工条件は、少なくとも、（１）被切削物Ｗの直径ｄ、（２）切削工具に対する被切削物Ｗの相対的な送り量Ｌ、（３）被切削物Ｗの１回転あたりの振動数（すなわち、被切削物Ｗにおける切削経路一周あたりの凸状微細部Ｔの個数）Ｎ、である。

【0042】

（ステップＳ１２）
続いて、測定条件算出部１５２は、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件に基づいて測定ピッチＭＰ［μｍ］を算出する。
測定ピッチＭＰは、被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの加工方向（軸心方向）の幅と略等しく、図５に示すように、記憶部１５３に保存されている切削工具の刃先間隔（すなわち、隣接する切削経路ＰＬの間隔）ｔ（Ｎ）［ｍｍ］および高さ倍率（許容頂点高さｈｓ÷理論頂点高さｈ）ｘにより、

【数1】

と表せる。
なお、刃先間隔ｔ（Ｎ）は、振動数Ｎによって定まる値である。

【0043】

（ステップＳ１３）
続いて、測定条件算出部１５２は、以下に示す手順で被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの座標を算出する。

【0044】

すなわち、被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの頂部Ｐは、図５に示すように、頂部Ｐを繋ぐ仮想稜線ＴＬ上に周期的に存在する。
ここで、仮想稜線ＴＬは図５に示すように直線状であり、リード角θは図５から、

【数2】

となる。

【0045】

そして、被切削物Ｗ上に配置された任意の頂部Ｐ_０の原点とするＸＹ座標系を設定し、図７に示すように、この頂部Ｐ_０に隣接する被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの頂部をＰ_１～Ｐ_６とする。
なお、Ｙ軸は、被切削物Ｗの加工送り方向（本実施例では長軸方向）と一致する。

【0046】

各頂部Ｐ_１～Ｐ_６の座標は、低周波振動切削加工において被切削物Ｗの凸状微細部Ｔは周期的に生じることから、

【数3】

と表せる。

【0047】

なお、ｐは、仮想稜線ＴＬ上の頂部の周期であり、

【数4】

となる。
そして、αは被切削物Ｗにおける仮想稜線ＴＬにおける一周後の頂部の遅れ量であり、

【数5】

となる。
ここで、数５に示す式におけるｉｎｔ（Ｎ）とは、Ｎの整数値である。
すなわち、Ｎ＝１．２の場合、ｉｎｔＮ＝１であり、Ｎ＝２．７５の場合、ｉｎｔＮ＝２となる。

【0048】

（ステップＳ１４）
続いて、測定条件算出部１５２は、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件に基づいて測定回数ＭＮを算出する。

【0049】

測定回数ＭＮを算出するために、まず、隣接する凸状微細部の頂点間の加工方向（Ｙ方向）距離Ｄの最大値Ｄ_ｍａｘ［μｍ］を算出する。
すなわち、Ｄ_ｍａｘは、Ｐ_０からＰ_１～Ｐ_６へのＹ方向の距離が最も遠い値となるから、

【数6】

と表現できる。
ここで、｜Ｙ_１｜～｜Ｙ_６｜は、Ｐ_１～Ｐ_６のＹ座標の絶対値である。

【0050】

したがって、測定回数ＭＮは、関数ＲｏｕｎｄＵＰ（Ｘ）を「Ｘを切り上げた値」と定義すれば（すなわち、Ｘ＝１の場合はＲｏｕｎｄＵＰ（１）＝１であり、Ｘ＝１．１の場合はＲｏｕｎｄＵＰ（１．１）＝２である。）、

【数7】

となる。
なお、βは、０または自然数であり、被切削物Ｗの状態に基づいて適宜加える調整値である。

【0051】

＜２．２．測定ステップ＞
次に、測定ステップＳ２０について説明する。

【0052】

測定ステップＳ２０では、まず、被切削物Ｗを被切削物保持部材１２０で回転自在に保持して直立させておく。
そして、測定条件算出ステップＳ１０で算出した測定条件に基づき、図８に示すように、駆動制御部１５１がアーム昇降機構１１１ａおよびモーター１２１を制御して測定プローブ１３０を被切削物Ｗにおける任意の測定開始点Ｘ１から測定ピッチＭＰで測定回数ＭＮだけ測定方向（すなわち、軸心方向）に移動させる。
すなわち、測定プローブ１３０により測定開始点Ｘ１における表面粗さを測定し、その後、被切削物Ｗの軸心Ｃ方向に測定ピッチＭＰだけ測定プローブ１３０を移動させた測定点Ｘｎ（ｎ＝２、３・・・）で表面粗さを測定することを測定回数ＭＮだけ繰り返す。
したがって、本実施例における「表面粗さ」とは、被切削物Ｗの長手方向の所定位置における被切削物Ｗの円周を対象として算出される値である。

【0053】

＜２．３．表面形状出力ステップ＞
次に、表面形状出力ステップＳ３０について説明する。

【0054】

表面形状出力ステップＳ３０では、出力部１５４が測定プローブ１３０による被切削物Ｗの表面粗さの測定結果から被切削物Ｗの表面形状を出力する。
具体的には、被切削物Ｗの表面形状は、測定回ごとの表面粗さＲを測定回数ＭＮで算術平均と定義する。
すなわち、被切削物Ｗの表面形状をＬａとし、各測定回の表面粗さをＲ_ｉとすれば、

【数8】

となる。

【0055】

＜３．切削円周面測定装置が奏する効果＞
以上説明した切削円周面測定装置１００によれば、測定プローブ１３０による測定ピッチＭＰおよび測定回数ＭＮを算出する測定条件算出手段である測定条件算出部１５２と、被切削物回転手段であるモーター１２１および測定点移動手段であるアーム昇降機構１１１ａを制御して測定プローブ１３０を被切削物Ｗにおける測定開始点Ｘ１から被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの幅と略等しい測定条件算出部１５２の算出した測定ピッチＭＰで測定条件算出部１５２の算出した測定回数ＭＮだけ測定方向に移動させる駆動制御手段である駆動制御部１５１とを備えていることにより、最低限の測定回数で測定プローブ１３０が被切削物Ｗの凸状微細部Ｔを通過するため、低周波振動切削加工により複数の凸状微細部Ｔが周期的に分散して残存した被切削物Ｗの表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。

【0056】

さらに、測定条件算出部１５２が、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件に基づいて測定ピッチＭＰおよび測定回数ＭＮを算出することにより、被切削物Ｗの表面形状を画像認識などで確認することなく測定ピッチＭＰや測定回数ＭＮが算出されるため、被切削物Ｗの正確な表面性状をより短時間で測定することができる。

【実施例0057】

次に、図９Ａ乃至図９Ｂに基づいて、本発明の第２実施例である円周面測定システム、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラムについて説明する。
図９Ａは本発明の第２実施例である切削円周面測定システムのシステム構成図であり、図９Ｂは図９Ａに示す切削円周面測定装置の機能構成図である。
なお、発明の第２実施例である円周面測定システム、円周面測定方法および円周面測定条件算出プログラムは、被加工物である被切削物の円周面を測定する切削円周面測定装置、切削円周面測定方法および切削円周面測定条件算出プログラムであるともいえる。

【0058】

＜１．切削円周面測定システムの概要＞
切削円周面測定システム２０は、図９Ａに示すように、切削円周面測定装置２００と、測定条件算出装置２１と、表面形状出力装置２２とから構成されている。

【0059】

切削円周面測定装置２００は、基台２１０と、被切削物保持部材２２０と、測定プローブ２３０と、支持アーム２４０とを備えており、これらは第１実施例の切削円周面測定装置１００と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。

【0060】

さらに、切削円周面測定装置２００は、図９Ｂに示すように、切削円周面測定装置２００全体を制御するコントローラー２５０と、測定対象となる被切削物Ｗの測定条件（測定ピッチおよび測定回数）の入力を受け付ける測定条件受付手段２６０とを有している。

【0061】

コントローラー２５０は、アーム昇降機構２１１ａとモーター２２１とを制御して測定プローブ１３０を所定の測定方向に移動させる駆動制御部（駆動制御手段）２５１と、測定条件受付手段２６０からの入力された測定条件や測定プローブ２３０による被切削物Ｗの表面粗さの測定結果等を記憶する記憶部２５３と、測定プローブ２３０が測定した被切削物Ｗの表面粗さを出力する測定結果出力部（表面粗さ出力手段）２５４とを有している。

【0062】

測定条件算出装置２１は、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件の入力を受け付ける加工条件受付手段２１ａと、切削円周面測定装置２００の測定プローブ２３０による測定条件を算出する測定条件算出手段２１ｂと、測定対象となる被切削物Ｗの測定条件を出力する測定条件出力手段２１ｃとを備えている。
また、この測定条件算出装置２１には、測定対象となる被切削物Ｗに対する測定条件を算出する切削円周面測定条件算出プログラムが記憶されており、測定条件算出装置２１はこの切削円周面測定条件算出プログラムに基づいて動作する。

【0063】

表面形状出力装置２２は、切削円周面測定装置２００から出力された被切削物Ｗの測定結果（表面粗さ）の入力を受け付ける測定結果受付手段２２ａと、入力された測定結果に基づいて被切削物Ｗの表面形状を算出する表面形状算出手段２２ｂと、この表面形状算出手段２２ｂが算出した被切削物Ｗの表面形状を出力する表面形状出力手段２２ｃとを備えている。

【0064】

＜２．切削円周面測定方法＞
次に、コントローラー２５０に記憶された切削円周面測定条件算出プログラムによって実行される切削円周面測定システム２０による切削円周面測定方法について説明する。

【0065】

本実施例における切削円周面測定方法は、基本的には第１実施例における切削円周面測定方法と同様であり、図３および図４に示すフローチャートとなる。

【0066】

＜２．１．測定条件算出ステップ＞
まず、測定条件算出ステップＳ１０について説明する。
本実施例において測定条件算出ステップＳ１０は、測定条件算出装置２１が実施する。
そして、刃先間隔ｔ（Ｎ）および高さ倍率ｘは、測定条件算出装置２１に保存されている。
（ステップＳ１１）
測定条件算出ステップＳ１０において、測定条件算出装置２１は、加工条件受付手段２１ａにより測定対象となる被切削物Ｗの加工条件の入力を受け付け、当該加工条件を記憶する。
加工条件受付手段２１ａが入力を受け付ける加工条件は、第１実施例の切削円周面測定装置１００の加工条件受付手段１６０が受け付ける加工条件と同一である。

【0067】

（ステップＳ１２）
続いて、測定条件算出装置２１の測定条件算出手段２１ｂは、測定ピッチＭＰ［μｍ］を傾斜する。
測定ピッチＭＰの算出方法は、第１実施例と同様である。

【0068】

（ステップＳ１３）
続いて、測定条件算出装置２１の測定条件算出手段２１ｂは、被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの座標を算出する。
被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの座標の算出方法も、第１実施例と同様である。

【0069】

（ステップＳ１４）
続いて、測定条件算出装置２１の測定条件算出手段２１ｂは、測定回数ＭＮを算出する。
測定回数ＭＮの算出方法も、第１実施例と同様である。

【0070】

＜２．２．測定ステップ＞
次に、測定ステップＳ２０について説明する。
本実施例において測定ステップＳ２０は、切削円周面測定装置２００が実施する。

【0071】

測定ステップＳ２０では、第１実施例と同様に、まず、被切削物Ｗを被切削物保持部材１２０で回転自在に保持して直立させておく。
そして、測定条件算出ステップＳ１０で算出した測定条件を切削円周面測定装置２００の測定条件受付手段２６０に入力して、切削円周面測定装置２００はこの入力された測定条件に基づいて被切削物Ｗの表面粗さを測定する。
具体的な表面粗さの測定方法は、第１実施例と同様である。

【0072】

＜２．３．表面形状出力ステップ＞
次に、表面形状出力ステップＳ３０について説明する。
本実施例において表面形状出力ステップＳ３０は、表面形状出力装置２２が実施する。

【0073】

表面形状出力ステップＳ３０では、切削円周面測定装置２００の測定結果出力部２５４から出力された表面粗さを表面形状出力装置２２の測定結果受付手段２２ａに入力して、表面形状出力装置２２はこの入力された測定結果に基づいて被切削物Ｗの表面形状を出力する。
被切削物Ｗの表面形状の計算方法は、第１実施例と同様である。

【0074】

＜３．切削円周面測定方法および切削円周面測定条件算出プログラムが奏する効果＞
以上説明した切削円周面測定システム２０による切削円周面測定方法によれば、測定条件算出装置２１が測定プローブ２３０による測定ピッチＭＰおよび測定プローブ２３０による測定回数ＭＮを算出する測定条件算出ステップＳ１０と、切削円周面測定装置２００の駆動制御手段である駆動制御部２５１が測定プローブ２３０を被切削物Ｗにおける測定開始点Ｘ１から被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの幅と略等しい測定条件算出ステップＳ１０で算出した測定ピッチＭＰで測定条件算出ステップＳ１０で算出した測定回数ＭＮだけ測定方向に移動させて被切削物Ｗの表面粗さを測定する測定ステップＳ２０と、表面形状出力装置２２が切削円周面測定装置２００の表面粗さ出力手段である測定結果出力部２５４から出力された表面粗さに基づいて被切削物Ｗの表面形状を出力する表面形状出力ステップＳ３０とを備えていることにより、最低限の測定回数で測定プローブ２３０が被切削物Ｗの凸状微細部Ｔを通過するため、低周波振動切削加工により複数の凸状微細部Ｔが周期的に分散して残存した被切削物Ｗの表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。

【0075】

さらに、測定条件算出ステップＳ１０において、測定条件算出装置２１が、測定対象となる被切削物Ｗの加工条件に基づいて測定ピッチＭＰおよび測定回数ＭＮを算出することにより、被切削物Ｗの表面形状を画像認識などで確認することなく測定ピッチＭＰや測定回数ＭＮが算出されるため、被切削物Ｗの正確な表面性状をより短時間で測定することができる。

【0076】

さらに、表面形状出力ステップＳ３０において、表面形状出力装置２２が測定回ごとの表面粗さを測定回数ＭＮで平均化して被切削物Ｗの表面形状として出力することにより、各測定回における表面粗さが平準化されるため、島状の凸状微細部Ｔが周期的に分散形成された被切削物Ｗの表面性状を正確に測定することができる。

【0077】

また、測定条件算出装置２１に記憶された切削円周面測定条件算出プログラムによれば、切削円周面測定装置２００の測定する被切削物Ｗの加工条件に基づいて、被切削物Ｗの凸状微細部Ｔの幅と略等しい測定ピッチＭＰおよび測定回数ＭＮである測定条件を算出する測定条件算出ステップＳ１０をこの測定条件を出力する測定条件算出装置２１に実行させることにより、切削円周面測定条件算出プログラムが算出した測定条件を切削円周面測定装置２００に入力すると、最低限の測定回数で測定プローブ２３０が被切削物Ｗの凸状微細部Ｔを通過するため、低周波振動切削加工により複数の凸状微細部Ｔが周期的に分散して残存した被切削物Ｗの表面形状を正確にかつ短時間で測定することができる。