JP2008139122A - Ball dimension gauge device - Google Patents
Ball dimension gauge device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008139122A JP2008139122A JP2006324784A JP2006324784A JP2008139122A JP 2008139122 A JP2008139122 A JP 2008139122A JP 2006324784 A JP2006324784 A JP 2006324784A JP 2006324784 A JP2006324784 A JP 2006324784A JP 2008139122 A JP2008139122 A JP 2008139122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sphere
- gauge
- dimensional coordinate
- coordinate measuring
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Abstract
Description
本発明は、３次元座標測定機の性能評価に用いるためのボールディメンジョンゲージ装置に関する。 The present invention relates to a ball dimension gauge device for use in performance evaluation of a three-dimensional coordinate measuring machine.
一般に、３次元座標測定機として、接触型３次元座標測定機が知られており、これは、定盤上に載置した被測定物に対してプローブを、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元方向へ相対移動させるとともに、被測定物に接触させて送り軸方向の座標値を読みとり、コンピュータにより寸法や形状を計測するものである。このような３次元座標測定機においては、高精度を要求されることから、精度検査が不可欠であり、この精度検査に際しては、基準となるゲージを用い、プローブを３次元的に移動させることによりその検出値を評価するようにしている。 In general, a contact-type three-dimensional coordinate measuring machine is known as a three-dimensional coordinate measuring machine, and this is a three-dimensional direction of X, Y, and Z with respect to an object to be measured placed on a surface plate. In addition, the coordinate value in the feed axis direction is read by contacting the object to be measured, and the dimensions and shape are measured by a computer. In such a three-dimensional coordinate measuring machine, high accuracy is required, so accuracy inspection is indispensable. In this accuracy inspection, a reference gauge is used and the probe is moved three-dimensionally. The detected value is evaluated.
従来、この種の接触型３次元座標測定機の性能評価に用いるためのゲージ装置としては、例えば、特許文献１（特開２００３−３２９４０２号公報）に掲載されたものが知られている。
これは、図１８に示すように、金属製の円筒状ゲージ本体１００の外周面両側に、この円筒状ゲージ本体１００の軸線に平行に、且つ互いに１８０度離れた対向する位置に嵌合溝１０１を形成し、この嵌合溝１０１に対して、その表面に６個の球体１０２を固定した略直方体状の固定部材１０３を嵌合して構成されている。
ゲージ本体１００は磁着性材料で形成され、固定部材１０３はゲージ本体１００に磁着保持されるように永久磁石を備えて形成されている。このように構成することにより、球体１０２を固定した固定部材１０３を円筒状のゲージ本体１００から分離した状態で運搬することができ、取り扱い易くしている。
Conventionally, as a gauge device for use in performance evaluation of this type of contact type three-dimensional coordinate measuring machine, for example, one disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-329402) is known.
As shown in FIG. 18, the fitting grooves 101 are formed on both sides of the outer peripheral surface of the metal cylindrical gauge body 100 at opposite positions parallel to the axis of the cylindrical gauge body 100 and 180 degrees apart from each other. The fitting groove 101 is configured by fitting a fixing member 103 having a substantially rectangular parallelepiped shape with six spheres 102 fixed on the surface thereof.
The gauge body 100 is made of a magnetically adherent material, and the fixing member 103 is formed with a permanent magnet so as to be magnetically held on the gauge body 100. By comprising in this way, the fixing member 103 which fixed the spherical body 102 can be conveyed in the state isolate | separated from the cylindrical gauge main body 100, and it is easy to handle.
そして、この円筒状のゲージ装置を用いて３次元座標測定機の性能検査の作業を行う際には、３次元座標測定機の座標系に沿ってＸ−Ｙ平面内、Ｘ−Ｚ平面内、更にはＹ−Ｚ平面内のいずれかに円筒ゲージ装置を定置し、例えば、Ｙ方向に球体１０２が配置され、Ｘ方向は円筒の直径方向とした状態で、３次元座標測定機により片側の列の球体１０２について全て、その中心位置を求めるための測定を行なう。このようにして求めた球体１０２の列を０度側とする。次に、この円筒ゲージ装置を１８０度回転させて他の列の球体１０２について同様の測定を行う。この一連の測定データから、球体１０２の中心間距離を求め、予め精密な測定を行っている各球体１０２間の距離と比較し、その結果から３次元座標測定機の目盛の校正を行うことができる。
また、コンピュータの演算処理により、３次元座標測定機の目盛の校正の他、直角度の評価を同時に行うことが可能となり、極めて簡便にこれらの作業を行うことができるようになる。
And when performing the performance inspection work of the three-dimensional coordinate measuring machine using this cylindrical gauge device, along the coordinate system of the three-dimensional coordinate measuring machine, in the XY plane, in the XZ plane, Further, a cylindrical gauge device is placed in any one of the YZ planes. For example, the sphere 102 is arranged in the Y direction, and the X direction is the diameter direction of the cylinder. Measurements for determining the center position of all the spheres 102 are performed. The row of the spheres 102 obtained in this way is set to the 0 degree side. Next, the cylindrical gauge device is rotated 180 degrees, and the same measurement is performed on the spheres 102 in the other rows. From this series of measurement data, the distance between the centers of the spheres 102 is obtained, compared with the distances between the spheres 102 that have been measured in advance, and the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine is calibrated from the results. it can.
In addition to the calibration of the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine, the perpendicularity can be simultaneously evaluated by the computer calculation process, and these operations can be performed very simply.
ところで、上記の従来のゲージ装置においては、球体１０２を固定した固定部材１０３はゲージ本体１００に磁着保持され、非使用時にはゲージ本体１００から分離可能になっており、輸送する際など取り扱いが容易にはなっているが、取外された固定部材１０３においては、球体１０２自体が固定されているので、振動や衝撃により標準値が変化する虞があり、高い寸法安定性の保障が不十分になる。また、球体１０２自体が固定部材１０３に固定されているので、経年変化を生じる原因となる残留応力が十分に除去されないこともあり、この点でも寸法安定性に関して対策が不十分となっているという問題があった。 By the way, in the above-described conventional gauge device, the fixing member 103 to which the sphere 102 is fixed is magnetically held on the gauge body 100 and can be separated from the gauge body 100 when not in use. However, in the removed fixing member 103, since the sphere 102 itself is fixed, there is a possibility that the standard value may change due to vibration or shock, and the guarantee of high dimensional stability is insufficient. Become. In addition, since the sphere 102 itself is fixed to the fixing member 103, residual stress that causes aging may not be sufficiently removed, and in this respect, measures for dimensional stability are insufficient. There was a problem.
また、３次元座標測定機は、上記の接触型のものが主流であるが、近年、レーザ変位計やＣＣＤカメラを使用した非接触型の３次元座標測定機も普及してきており、この非接触型の３次元座標測定機に対しては、上記従来のゲージ装置においては、非接触型の測定原理に適していないので、そのままでは、使用できないという問題もあった。 The contact type of the three-dimensional coordinate measuring machine is the mainstream, but in recent years, a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine using a laser displacement meter or a CCD camera has been widely used. The conventional three-dimensional coordinate measuring machine has a problem that it cannot be used as it is because the conventional gauge device is not suitable for the non-contact type measuring principle.
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、接触型３次元座標測定機と非接触型３次元座標測定機との両方の測定機用に容易に変更可能にするとともに、球体をゲージ本体側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようにし、振動や衝撃に対して、また、接触型３次元座標測定機用と非接触型３次元座標測定機用との変更時においても、標準値が変化する事態を極力防止して寸法安定性の向上を図ったボールディメンジョンゲージ装置を提供することを目的とする。
また、必要に応じ、球体の配置関係を改善し、各球体からの位置データが偏らないようにして、ゲージの全範囲に亘って３次元座標測定機を適切に評価することができるようにした点も目的とした。
The present invention has been made in view of the above problems, and can be easily changed for both a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine. It can be held with little influence of stress between the gauge body side, against vibration and shock, and for contact type 3D coordinate measuring machine and non-contact type 3D coordinate measuring machine It is an object of the present invention to provide a ball dimension gauge device that improves the dimensional stability by preventing the change of the standard value as much as possible even when changing.
In addition, if necessary, the arrangement relationship of the spheres is improved so that the position data from each sphere is not biased so that the three-dimensional coordinate measuring machine can be properly evaluated over the entire gauge range. The point was also aimed.
このような目的を達成するため本発明のボールディメンジョンゲージ装置は、３次元座標測定機に設置されるゲージ本体と、該ゲージ本体に保持される複数の球体とを備えて構成され、上記３次元座標測定機の性能評価に用いるためのボールディメンジョンゲージ装置において、
上記球体を磁着性材料で形成するとともに、上記ゲージ本体に、永久磁石を備えて形成され上記球体を磁着保持する保持体を付設した構成としている。
In order to achieve such an object, a ball dimension gauge device of the present invention comprises a gauge main body installed in a three-dimensional coordinate measuring machine and a plurality of spheres held by the gauge main body. In a ball dimension gauge device for use in evaluating the performance of coordinate measuring machines,
The sphere is formed of a magnetically adherent material, and the gauge body is provided with a holder that is formed with a permanent magnet and magnetically holds the sphere.
これにより、本装置の使用時には、球体を保持体に磁着し、非使用時には、球体を保持体から外して別々にしておくことができる。また、球体として、接触型３次元座標測定機に用いられる接触型球体と、非接触型３次元座標測定機に用いられる非接触型球体との二種類の球体を用意しておけば、接触型３次元座標測定機に使用する場合は、接触型球体を保持体に磁着して用い、非接触型３次元座標測定機に使用する場合は、非接触型球体を保持体に磁着して用いることができる。
そのため、球体は保持体に磁着されて保持されるので、従来のように球体を固定部材に一体に固定した場合に比較して、保持体と球体との間に無理な力が作用することがなく、即ち、球体をゲージ本体側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようになり、そのため、非装着時に本装置を搬送する際に生じる振動や衝撃に対して、また、接触型球体と非接触型球体との変更時においても、保持体と球体との関係に変化を生じさせにくくなり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られる。
As a result, the sphere can be magnetically attached to the holder when the apparatus is used, and the sphere can be removed from the holder and kept separate when not in use. If two types of spheres are prepared as a sphere, a contact sphere used in a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type sphere used in a non-contact type three-dimensional coordinate measurement machine, the contact type When used for a three-dimensional coordinate measuring machine, a contact type sphere is magnetically attached to the holder, and when used for a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine, the non-contact type sphere is magnetically attached to the holder. Can be used.
Therefore, since the sphere is magnetically attached and held on the holding body, an unreasonable force acts between the holding body and the sphere as compared to the case where the sphere is fixed to the fixing member integrally as in the prior art. In other words, the sphere can be held so that the influence of stress between the gauge body and the side of the gauge body hardly acts. Even when the contact type sphere and the non-contact type sphere are changed, it becomes difficult to cause a change in the relationship between the holding body and the sphere, the situation where the standard value changes is prevented as much as possible, and the dimensional stability is improved. .
また、本発明のボールディメンジョンゲージ装置は、３次元座標測定機に設置されるゲージ本体と、該ゲージ本体に保持される複数の球体とを備えて構成され、上記３次元座標測定機の性能評価に用いるためのボールディメンジョンゲージ装置において、
上記球体を磁着性材料で形成するとともに、該球体として、接触型３次元座標測定機に用いられる接触型球体と、非接触型３次元座標測定機に用いられる非接触型球体との二種類の球体を備え、
上記ゲージ本体に、永久磁石を備えて形成され上記接触型球体及び非接触型球体のうちから選択された何れかの球体を磁着保持する保持体を付設した構成としている。
The ball dimension gauge device of the present invention comprises a gauge main body installed in the three-dimensional coordinate measuring machine and a plurality of spheres held by the gauge main body, and evaluates the performance of the three-dimensional coordinate measuring machine. In a ball dimension gauge device for use in
The sphere is formed of a magnetic material, and there are two types of spheres: a contact sphere used in a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type sphere used in a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine. With a sphere of
The gauge main body is provided with a permanent magnet, and a holding body that magnetically holds any sphere selected from the contact-type sphere and the non-contact-type sphere.
これにより、球体として、接触型３次元座標測定機用と非接触型３次元座標測定機用との二種類のものを備えたので、接触型３次元座標測定機に使用する場合は、接触型球体を保持体に磁着して用い、非接触型３次元座標測定機に使用する場合は、非接触型球体を保持体に磁着して用いることができる。
即ち、従来の装置では、仮に、別途非接触型の測定原理に適した表面性状を有する球体を用意できても、球体自体を固定部材に固定したものを別途製造しなければならないので、製造が煩雑になり、また、上記の残留応力の影響も、接触型のものと異なることから、接触型の固定部材を装着したときと非接触型の固定部材を装着したときとで標準値にバラツキが生じ不安定になってしまい、寸法安定性に劣る。
本発明では、接触型球体と非接触型球体との変更時においては、球体は保持体に磁着されて保持されるので、従来のように球体を固定部材に一体に固定した場合に比較して、保持体と球体との間に無理な力が作用することがなく、即ち、球体をゲージ本体側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようになり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られる。そのため、接触型球体を装着したときと非接触型球体を装着したときとで標準値のバラツキも低減される。
As a result, two types of spheres, a contact type 3D coordinate measuring machine and a non-contact type 3D coordinate measuring machine, are provided. When the sphere is magnetically attached to the holder and used in a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine, the non-contact sphere can be magnetically attached to the holder.
That is, in the conventional apparatus, even if a sphere having a surface property suitable for the non-contact type measurement principle can be prepared separately, the sphere itself must be manufactured separately by fixing it to a fixing member. In addition, since the influence of the residual stress is different from that of the contact type, the standard value varies between when the contact type fixing member is attached and when the non-contact type fixing member is attached. It becomes unstable and is inferior in dimensional stability.
In the present invention, when changing between the contact-type sphere and the non-contact-type sphere, since the sphere is magnetically held by the holding body, it is compared with the case where the sphere is fixed to the fixing member integrally as in the prior art. Therefore, no excessive force is applied between the holding body and the sphere, that is, the sphere can be held with almost no influence of stress between the gauge body and the standard value is changed. As a result, the dimensional stability is improved. Therefore, variations in standard values are reduced when the contact type sphere is mounted and when the non-contact type sphere is mounted.
そして、必要に応じ、三角測距方式の原理による波長５００ｎｍ〜７００ｎｍのレーザ変位式プローブで球体の表面を測定したとき、レーザ変位式プローブの利得設置値Ｎ（ノッチ）が、最小出力値０から最大出力値６０を設定可能範囲とした場合に、
上記接触型球体においては、２０＜Ｎの範囲に設定し、
上記非接触型球体においては、Ｎ≦２０の範囲に設定した構成としている。
この範囲で、測定安定性及び磁着再現性が優れ、寸法安定性の向上が図られる。
If necessary, when the surface of the sphere is measured with a laser displacement probe having a wavelength of 500 nm to 700 nm according to the principle of the triangulation method, the gain setting value N (notch) of the laser displacement probe is from the minimum output value 0. When the maximum output value 60 is settable,
In the above contact type sphere, set in the range of 20 <N,
The non-contact sphere has a configuration set in a range of N ≦ 20.
Within this range, measurement stability and magnetic reproducibility are excellent, and dimensional stability is improved.
この場合、上記接触型球体を、表面が鏡面であり、表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属のみで形成したことが有効である。
また、上記非接触型球体を、表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属の表面に、ニッケル，クロムのうちの少なくとも一種をメッキ処理して構成したことが有効である。
より一層、測定安定性及び磁着再現性が優れ、寸法安定性の向上が図られる。
In this case, it is effective to form the contact sphere only with a magnetized metal having a mirror surface, a surface roughness of Ra 0.01 μm or less, and a sphericity of 0.08 μm or less.
Further, the non-contact type sphere is configured by plating at least one of nickel and chromium on the surface of a magnetized metal having a surface roughness of Ra 0.01 μm or less and a sphericity of 0.08 μm or less. It is effective.
Further, measurement stability and magnetic reproducibility are excellent, and dimensional stability is improved.
また、必要に応じ、上記保持体を上記球体の一部が没入する凹部を備えて構成し、該保持体を、上記ゲージ本体に対して接着剤で接着した構成としている。凹部に球体を磁着保持するので、保持が確実になる。また、保持体をゲージ本体に接着剤で接着したので、ゲージ本体の内部に応力が存在しないことから保持体とゲージ本体との間にも無理な力が作用することがなく、そのため、非装着時に本装置を搬送する際に生じる振動や衝撃に対して、また、接触型球体と非接触型球体との変更時においても、ゲージ本体，保持体及び球体の三者の関係に変化を生じさせにくくなり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られる。 Further, if necessary, the holding body is configured to include a recess into which a part of the sphere is immersed, and the holding body is bonded to the gauge body with an adhesive. Since the spherical body is magnetically held in the recess, the holding is ensured. In addition, since the holding body is bonded to the gauge body with an adhesive, there is no stress inside the gauge body, so there is no excessive force acting between the holding body and the gauge body. Occasionally vibrations and shocks that occur when transporting the device, and when changing between a contact-type sphere and a non-contact-type sphere, cause a change in the relationship between the gauge body, the holding body, and the sphere. The situation where the standard value changes is prevented as much as possible, and the dimensional stability is improved.
更に、必要に応じ、上記ゲージ本体を、長方形状の外側面，該外側面と反対側の内側面，上記外側面及び内側面の長辺に連続する一対の接地面を有した一対の側板と、該両側板の内側面間に一体に架設され該両側板同士を連結するウェブとを備え全体が横断面Ｈ型になる金属製ブロック状に形成し、上記保持体を、上記ゲージ本体の両側板の外側面に夫々長手方向に沿って複数列設した構成としている。
この場合、ゲージ本体は、横断面Ｈ型になる金属製ブロックなので、精度よい加工ができ、寸法安定性を容易に高めることができる。例えば、ゲージ本体として、市販のナイフエッジを使用することができる。ナイフエッジの材料はＪＩＳ．Ｇ−４４０１（炭素工具鋼鋼材）のＳＫ５またはこれと同等以上のものとし、硬さは焼入れしたものではＨｖ４９０（Ｈｓ６５）〜Ｈｖ６２０（Ｈｓ７５）に示すとおり残留応力除去のための熱処理が施され、経年変化が小さく寸法安定性に優れている。そのため、寸法安定性を容易に高めることができる。
Further, if necessary, the gauge body may be a pair of side plates having a rectangular outer surface, an inner surface opposite to the outer surface, and a pair of ground planes continuous to the outer surface and the long side of the inner surface. And a web that is integrally formed between the inner side surfaces of the both side plates and connects the two side plates, and is formed into a metal block shape having an overall H-shaped cross section, and the holding body is formed on both sides of the gauge body. A plurality of rows are provided on the outer surface of the plate along the longitudinal direction.
In this case, since the gauge main body is a metal block having a H-shaped cross section, accurate processing can be performed, and dimensional stability can be easily increased. For example, a commercially available knife edge can be used as the gauge body. The material of the knife edge is JIS. When SK5 of G-4401 (carbon tool steel) is equal to or higher than this, the hardness is quenched and subjected to heat treatment for residual stress removal as shown in Hv490 (Hs65) to Hv620 (Hs75), Small secular change and excellent dimensional stability. Therefore, dimensional stability can be easily increased.
また、保持体をゲージ本体の両側板の外側面に夫々長手方向に沿って複数列設したので、球体が左右２列に配置される。そのため、両側の列の球体について測定し、次に、１８０度回転させて同じ球体について同様の測定を行なう所謂「反転法」を用いることができ、値付けを確実にすることができる。反転法を用いることでゲージ球の真球度誤差や３次元座標測定機の幾何学的誤差が平均化され球の中心座標値のみが抽出できる。反転法を適用した詳細な測定方法は図６に示す４形態の設置方法で行う。通常位置となるポジションＤ０、ポジションＤ０からＺ軸を中心軸に１８０度回転したポジションＤＺ、ポジションＤ０からＹ軸を中心軸に１８０度回転したポジションＤＹ、ポジションＤ０からＸ軸を中心に１８０度回転したポジションＤＸの４形態の測定物座標系で測定を行う。反転法で正確に値付けされたゲージを使用して３次元座標測定機の目盛の校正及び直角度の評価を行なうことが可能になる。 In addition, since the holding bodies are provided in a plurality of rows along the longitudinal direction on the outer side surfaces of the both side plates of the gauge body, the spheres are arranged in two rows on the left and right. Therefore, it is possible to use a so-called “inversion method” in which measurement is performed on spheres on both rows and then the same measurement is performed on the same sphere by rotating 180 degrees, and pricing can be ensured. By using the inversion method, the sphericity error of the gauge sphere and the geometric error of the three-dimensional coordinate measuring machine are averaged, and only the center coordinate value of the sphere can be extracted. The detailed measurement method to which the inversion method is applied is performed by four installation methods shown in FIG. The normal position D0, the position D0 rotated 180 degrees around the Z axis from the position D0, the position DY rotated 180 degrees around the Y axis from the position D0, and the position D0 rotated 180 degrees around the X axis Measurement is performed in the four coordinate object coordinate systems of the position DX. It is possible to calibrate the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine and evaluate the squareness using a gauge accurately priced by the inversion method.
そしてまた、必要に応じ、上記一方の側板の各保持体が保持する球体の列と、上記他方の側板の各保持体が保持する球体の列との位相がずれるように、各保持体を設けた構成としている。
ここで、位相がずれるとは、図４に示すように、両側板を通り且つゲージ本体の長手方向に直交し所定の間隔を隔てて設けられた複数の直線上に、一方の側板上の球体と他方の側板上の球体が順番に且つ交互に位置するように配置することである（以下「千鳥配置」ともいう）。隣接する直線間の各間隔は、夫々一定であってもよく、また、異なっていてもよい。
図１５に示す配置、即ち、両側板を通り且つゲージ本体の長手方向に直交し所定の間隔を隔てて設けられた複数の直線上に、夫々一方の側板上の球体と他方の側板上の球体とを順番に設けた配置（以下「並列配置」ともいう）に比較して、千鳥配置することで３次元座標を実現するゲージが位置信号として与える球の位置が均等に配置され、位置信号の間隔を広げることができ、スケールを均等に評価することができる。
If necessary, each holding body is provided so that the phase of the spherical row held by each holding body of the one side plate is shifted from the phase of the spherical row held by each holding body of the other side plate. It has a configuration.
Here, as shown in FIG. 4, the phase shift means a sphere on one side plate on a plurality of straight lines that pass through both side plates and are perpendicular to the longitudinal direction of the gauge body and are spaced at a predetermined interval. And the spheres on the other side plate are arranged in order and alternately (hereinafter also referred to as “staggered arrangement”). Each interval between adjacent straight lines may be constant or different.
The arrangement shown in FIG. 15, that is, the spheres on one side plate and the spheres on the other side plate are arranged on a plurality of straight lines that pass through both side plates and are orthogonal to the longitudinal direction of the gauge body and are spaced apart from each other. Are arranged in a staggered manner so that the positions of the spheres provided as position signals by the gauge that realizes the three-dimensional coordinates are arranged evenly. The interval can be increased and the scale can be evaluated evenly.
また、必要に応じ、上記球体の大きさを異ならせた構成としている。
これにより、接触角の違いによるスタイラスチップの接触安定性及び曲面接触でのプロービング誤差が求められる。接触角の違いによるスタイラスチップの接触安定性は、接触角が小さくなることで不安定な接触による誤差が生じることが推測される。接触角は、図７に示すように、スタイラスチップと球の接触点の接線とプロービング方向とがなす角をプロービング時の接触角とすると、φ１インチ球とφ１／２インチ球ではプロービング方向一定かつ同一プロービング範囲とした場合では接触角が異なる。これは３次元座標測定機による自動測定でのプロービング動作のサブルーチン化や両側に障壁を持つ部分球測定などの場合に該当する。
Moreover, it is set as the structure which varied the magnitude | size of the said spherical body as needed.
Accordingly, the contact stability of the stylus tip due to the difference in the contact angle and the probing error in the curved contact are required. Regarding the contact stability of the stylus tip due to the difference in contact angle, it is estimated that an error due to unstable contact occurs when the contact angle becomes small. As shown in FIG. 7, when the angle formed by the tangent of the contact point between the stylus tip and the sphere and the probing direction is the contact angle at the time of probing, the probing direction is constant for the φ1 inch sphere and the φ1 / 2 inch sphere. In the case of the same probing range, the contact angle is different. This applies to the case of making a subroutine for probing operation in automatic measurement by a three-dimensional coordinate measuring machine or measuring a partial sphere having a barrier on both sides.
また、必要に応じ、上記何れか１つの保持体が保持する球体Ｇの中心（ｘ0，ｙ0）と、他の球体の中心（ｘi，ｙi）との距離Ｍiが、下記の式（１）（２）を満たす関係になるように上記保持体を設けた構成としている。 If necessary, the distance M i between the center (x 0 , y 0 ) of the sphere G held by any one of the above holding bodies and the center (x i , y i ) of the other sphere is expressed as follows: The holding body is provided so as to satisfy the relationships satisfying the expressions (1) and (2).
ａn：球径の異なる球体の種類（ｎ＝１，２，３・・・ｍ）に応じて使い分けられる定数であって、中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇにおける球径の大きさに依存する振幅（ｍｍ）
λi：ゲージ片側の中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇとこれに隣接する中心（ｘi+1，ｙi+1）の球体Ｇとの球間距離（ｍｍ）
a n : a constant used properly according to the types of spheres having different sphere diameters (n = 1, 2, 3... m), and the size of the sphere diameter in the sphere G at the center (x i , y i ) Depends on amplitude (mm)
λ i : Inter-sphere distance (mm) between the sphere G at the center (x i , y i ) on one side of the gauge and the sphere G at the center (x i + 1 , y i + 1 ) adjacent thereto
また、必要に応じ、上記３次元座標測定機の定盤に載置され上記ゲージ本体の長手方向が上記３次元座標測定機の定盤面に対して傾斜するように該ゲージ本体の接地面を支承する支承台を備えた構成としている。
これにより、支承台に該ゲージ本体を設置することにより球が３次元座標測定機の測定範囲内の３次元座標に空間配置される。空間配置された球を３次元座標測定機で測定するにはＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸同時稼働による測定行為が要求され、その場合、３次元座標測定での測定誤差が抽出できる。
Further, if necessary, the grounding surface of the gauge main body is supported so that the longitudinal direction of the gauge main body is inclined with respect to the surface of the three-dimensional coordinate measuring machine. The structure is equipped with a support base.
Thereby, the sphere is spatially arranged at the three-dimensional coordinates within the measurement range of the three-dimensional coordinate measuring machine by installing the gauge body on the support base. In order to measure a spatially arranged sphere with a three-dimensional coordinate measuring machine, a measurement action by simultaneous operation of the X, Y, and Z axes is required. In this case, a measurement error in three-dimensional coordinate measurement can be extracted.
本発明のボールディメンジョンゲージ装置によれば、本装置の使用時には、球体を保持体に磁着し、非使用時には、球体を保持体から外して別々にしておくことができる。また、球体として、接触型３次元座標測定機に用いられる接触型球体と、非接触型３次元座標測定機に用いられる非接触型球体との二種類の球体を用意しておけば、接触型３次元座標測定機に使用する場合は、接触型球体を保持体に磁着して用い、非接触型３次元座標測定機に使用する場合は、非接触型球体を保持体に磁着して用いることができる。
そのため、球体は保持体に磁着されて保持されるので、従来のように球体を固定部材に一体に固定した場合に比較して、保持体と球体との間に無理な力が作用することがなく、即ち、球体をゲージ本体側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようになり、そのため、非装着時に本装置を搬送する際に生じる振動や衝撃に対して、また、接触型球体と非接触型球体との変更時においても、保持体と球体との関係に変化を生じさせにくくすることができ、標準値が変化する事態を極力防止して、寸法安定性の向上を図ることができる。
According to the ball dimension gauge device of the present invention, the sphere can be magnetically attached to the holder when the device is used, and the sphere can be removed from the holder and kept separate when not in use. If two types of spheres are prepared as a sphere, a contact sphere used in a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type sphere used in a non-contact type three-dimensional coordinate measurement machine, the contact type When used for a three-dimensional coordinate measuring machine, a contact type sphere is magnetically attached to the holder, and when used for a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine, the non-contact type sphere is magnetically attached to the holder. Can be used.
Therefore, since the sphere is magnetically attached and held on the holding body, an unreasonable force acts between the holding body and the sphere as compared to the case where the sphere is fixed to the fixing member integrally as in the prior art. In other words, the sphere can be held so that the influence of stress between the gauge body and the side of the gauge body hardly acts. Even when changing between a contact-type sphere and a non-contact-type sphere, the relationship between the holding body and the sphere can be made difficult to change, and the situation where the standard value changes is prevented as much as possible. Improvements can be made.
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態に係るボールディメンジョンゲージ装置について詳細に説明する。
図１乃至図５には、本発明の実施の形態に係るボールディメンジョンゲージ装置が示されている。このボールディメンジョンゲージ装置は、図示外の３次元座標測定機（以下「ＣＭＭ」という場合がある）の性能評価に用いるための装置であり、定盤上に載置した被測定物に対してプローブを接触させて座標値を読みとって計測する接触型３次元座標測定機と、レーザ変位計やＣＣＤカメラを使用して被測定物の座標値を読みとって計測する非接触型３次元座標測定機との両者に用いることができる。
Hereinafter, a ball dimension gauge device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 to 5 show a ball dimension gauge device according to an embodiment of the present invention. This ball dimension gauge device is a device for use in performance evaluation of a three-dimensional coordinate measuring machine (hereinafter sometimes referred to as “CMM”) not shown, and is used to probe an object to be measured placed on a surface plate. A contact-type three-dimensional coordinate measuring machine that reads and measures the coordinate value by contacting the object, and a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine that reads and measures the coordinate value of the object to be measured using a laser displacement meter or a CCD camera; It can be used for both.
本実施の形態に係るボールディメンジョンゲージ装置は、３次元座標測定機に設置されるゲージ本体１と、ゲージ本体１に保持される複数の球体Ｇとを備えて構成されている。球体Ｇは、磁着性材料で形成されるとともに、ゲージ本体１には、永久磁石を備えて形成され球体Ｇを磁着保持する保持体１０が付設されている。 The ball dimension gauge device according to the present embodiment includes a gauge body 1 installed in a three-dimensional coordinate measuring machine and a plurality of spheres G held by the gauge body 1. The sphere G is formed of a magnetically adherent material, and the gauge body 1 is provided with a holding body 10 which is formed with a permanent magnet and holds the sphere G by magnetic attachment.
ゲージ本体１は、図３に示すように、長方形平面状の外側面２ａ，外側面２ａに直交して連続する平面状の一対の接地面２ｂ及び各接地面２ｂに連続し外側面２ａと反対側の内側面部２ｃを有した一対の側板２と、両側板２の内側面部２ｃ間に一体に架設され両側板２同士を連結するウェブ３とを備え、全体が横断面Ｈ型になる金属製ブロック状に形成されている。
詳しくは、ゲージ本体１は、例えば、市販のナイフエッジが用いられる。ナイフエッジの材料はＪＩＳ．Ｇ−４４０１（炭素工具鋼鋼材）のＳＫ５またはこれと同等以上のものとし、硬さは焼入れしたものでは、Ｈｖ４９０（Ｈｓ６５）〜Ｈｖ６２０（Ｈｓ７５）に示すとおり残留応力除去のための熱処理が施され、経年変化が小さく寸法安定性に優れている。そのため、寸法安定性を容易に高めることができる。
As shown in FIG. 3, the gauge body 1 has a rectangular planar outer surface 2a, a pair of planar grounding surfaces 2b continuous perpendicular to the outer surface 2a, and continuous to each grounding surface 2b and opposite to the outer surface 2a. A pair of side plates 2 having an inner side surface portion 2c and a web 3 that is integrally constructed between the inner side surface portions 2c of both side plates 2 and connects the two side plates 2 to each other, and has an H-shaped cross section as a whole. It is formed in a block shape.
Specifically, for the gauge body 1, for example, a commercially available knife edge is used. The material of the knife edge is JIS. When G-4401 (carbon tool steel) is made of SK5 or equivalent and hardened, heat treatment for removing residual stress is performed as shown in Hv490 (Hs65) to Hv620 (Hs75). Small aging and excellent dimensional stability. Therefore, dimensional stability can be easily increased.
球体Ｇとして、接触型３次元座標測定機に用いられる接触型球体Ｇ（ａ）と、非接触型３次元座標測定機に用いられる非接触型球体Ｇ（ｂ）との二種類の球体Ｇを備えている。二種類の球体Ｇは、夫々、その大きさが異なるものが用意される。実施の形態では、例えば、直径が１インチのものと、１／２インチのものが用意される。 As the sphere G, there are two types of spheres G, a contact sphere G (a) used in a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type sphere G (b) used in a non-contact type three dimensional coordinate measurement machine. I have. Two types of spheres G having different sizes are prepared. In the embodiment, for example, one having a diameter of 1 inch and one having a diameter of 1/2 inch are prepared.
接触型球体Ｇ（ａ）は、表面が鏡面であり、表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属のみで形成されている。例えば、接触型球体Ｇ（ａ）としては、市販の高精度ベアリング球が適し、磁性体であるので磁石に磁着できる。
そして、接触型球体Ｇ（ａ）においては、三角測距方式の原理による波長５００ｎｍ〜７００ｎｍ（実施の形態では波長６７０ｎｍ）のレーザ変位式プローブで球体の表面を測定したとき、レーザ変位式プローブの利得設置値Ｎ（ノッチ）が、最小出力値０から最大出力値６０を設定可能範囲とした場合に、２０＜Ｎの範囲になるようにその表面状態（輝度，色，反射率など総合的条件）が設定されている。
The contact-type sphere G (a) has a mirror surface, and is formed only of a magnetized metal having a surface roughness Ra of 0.01 μm or less and a sphericity of 0.08 μm or less. For example, as the contact type sphere G (a), a commercially available high-precision bearing ball is suitable, and since it is a magnetic body, it can be magnetically attached to a magnet.
In the contact-type sphere G (a), when the surface of the sphere is measured with a laser displacement probe having a wavelength of 500 nm to 700 nm (wavelength 670 nm in the embodiment) based on the principle of the triangulation method, When the gain setting value N (notch) is within a settable range from the minimum output value 0 to the maximum output value 60, the surface condition (brightness, color, reflectance, etc.) ) Is set.
非接触型球体Ｇ（ｂ）は、表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属の表面に、ニッケル，クロムのうちの少なくとも一種をメッキ処理してある。
非接触型球体Ｇ（ｂ）においては、三角測距方式の原理による波長５００ｎｍ〜７００ｎｍ（実施の形態では波長６７０ｎｍ）のレーザ変位式プローブで球体の表面を測定したとき、レーザ変位式プローブの利得設置値Ｎ（ノッチ）が、最小出力値０から最大出力値６０を設定可能範囲とした場合に、Ｎ≦２０の範囲になるようにその表面状態（輝度，色，反射率など総合的条件）が設定されている。
The non-contact type sphere G (b) is obtained by plating at least one of nickel and chromium on the surface of a magnetized metal having a surface roughness of Ra 0.01 μm or less and a sphericity of 0.08 μm or less. .
In the non-contact sphere G (b), when the surface of the sphere is measured with a laser displacement probe having a wavelength of 500 nm to 700 nm (wavelength 670 nm in the embodiment) based on the principle of the triangulation method, the gain of the laser displacement probe is obtained. When the installation value N (notch) is within the range where the minimum output value 0 to the maximum output value 60 can be set, the surface condition (total conditions such as luminance, color, reflectance, etc.) so that N ≦ 20. Is set.
詳しくは、以下の通りである。
（１）ニッケルメッキの場合、
表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属の表面に、無電解ニッケルメッキ（通称カニゼン，黄土色）を行なう。この場合、磁着性金属を３５％塩酸に１分間浸水（６５％は水）し、被膜のアンカー効果と非接触型プローブでの測定安定性をねらう。その後，無電解ニッケルメッキを行なう。
Details are as follows.
(1) In the case of nickel plating,
Electroless nickel plating (common name: Kanisen, ocher color) is performed on the surface of a magnetically adherent metal having a surface roughness Ra of 0.01 μm or less and a sphericity of 0.08 μm or less. In this case, the magnetisable metal is immersed in 35% hydrochloric acid for 1 minute (65% is water) in order to aim at the anchor effect of the coating and the measurement stability with a non-contact type probe. Then, electroless nickel plating is performed.
（２）クロムメッキの場合
表面粗さがＲａ０．０１μm以下，真球度が０．０８μｍ以下の磁着性金属の表面に、クロムメッキを行なう。この場合、磁着性金属を３５％塩酸に２分間浸水（６５％は水）し、その後、クロム電気メッキを行なう。
(2) In the case of chrome plating Chromium plating is performed on the surface of a magnetized metal having a surface roughness Ra of 0.01 μm or less and a sphericity of 0.08 μm or less. In this case, the magnetizable metal is immersed in 35% hydrochloric acid for 2 minutes (65% is water), and then chrome electroplating is performed.
保持体１０は、接触型球体Ｇ（ａ）及び非接触型球体Ｇ（ｂ）のうちから選択された何れかの球体Ｇを磁着保持するもので、ゲージ本体１に付設されている。図５に示すように、保持体１０は、円柱状に形成されており、内部に永久磁石１１が埋設されている。また、保持体１０は、一方の端面に球体Ｇの一部が没入する円錐台状の凹部１２を備えて構成されている。保持体１０は、直径の異なる球体Ｇごとに対応して設けられ、夫々、球体Ｇの直径に合わせた凹部１２が形成されている。即ち、実施の形態では、例えば、球体Ｇの直径が１インチ用の保持体１０（Ａ）と、球体Ｇの直径が１／２インチ用の保持体１０（Ａ）とが用意される。 The holding body 10 magnetically holds any sphere G selected from the contact sphere G (a) and the non-contact sphere G (b), and is attached to the gauge body 1. As shown in FIG. 5, the holding body 10 is formed in a columnar shape, and a permanent magnet 11 is embedded therein. The holding body 10 includes a truncated cone-shaped recess 12 in which a part of the sphere G is immersed in one end face. The holding body 10 is provided corresponding to each of the spheres G having different diameters, and concave portions 12 are formed in accordance with the diameters of the spheres G, respectively. That is, in the embodiment, for example, a holding body 10 (A) for a sphere G having a diameter of 1 inch and a holding body 10 (A) for a sphere G having a diameter of ½ inch are prepared.
また、図１乃至図４に示すように、保持体１０は、直径の異なる球体Ｇが適宜混在してゲージ本体１の両側板２の外側面２ａに夫々長手方向に沿って複数列設されるように、当該ゲージ本体１の両側板２の外側面２ａに夫々長手方向に沿い、且つ、各保持体１０の他方の端面を外側面２ａに接合させて複数列設されている。各保持体１０の他方の端面はゲージ本体１に対して接着剤で接着されている。接着剤としては、例えば、市販の瞬間接着剤が用いられる。 As shown in FIGS. 1 to 4, the holding bodies 10 are arranged in a plurality of rows along the longitudinal direction on the outer side surfaces 2 a of the both side plates 2 of the gauge body 1 by appropriately mixing spheres G having different diameters. As described above, a plurality of rows are provided along the longitudinal direction of the outer side surfaces 2a of the both side plates 2 of the gauge body 1 and the other end surface of each holding body 10 being joined to the outer side surface 2a. The other end face of each holding body 10 is bonded to the gauge body 1 with an adhesive. As the adhesive, for example, a commercially available instantaneous adhesive is used.
また、一方の側板２の各保持体１０が保持する球体Ｇの列と、他方の側板２の各保持体１０が保持する球体Ｇの列との位相がずれるように、各保持体１０がゲージ本体１に設けられている。
詳しくは、図４に示すように、何れか１つの保持体１０が保持する球体Ｇ（図では右端部の球体Ｇ（１５））の中心（ｘ0，ｙ0）と、他の球体の中心（ｘi，ｙi）との距離Ｍiが、下記の式（１）（２）を満たす関係になるように保持体１０を設けている。
Further, each holding body 10 is gauged so that the phase of the row of spheres G held by each holding body 10 of one side plate 2 and the row of spheres G held by each holding body 10 of the other side plate 2 are shifted. The main body 1 is provided.
Specifically, as shown in FIG. 4, the center (x 0 , y 0 ) of the sphere G (in the figure, the sphere G (15) at the right end) held by any one of the holders 10 and the center of the other spheres The holding body 10 is provided so that the distance M i to (x i , y i ) satisfies the following expressions (1) and (2).
ａn：球径の異なる球体の種類（ｎ＝１，２，３・・・ｍ）に応じて使い分けられる定数であって、中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇにおける球径の大きさに依存する振幅（ｍｍ）
λi：ゲージ片側の中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇとこれに隣接する中心（ｘi+1，ｙi+1）の球体Ｇとの球間距離（ｍｍ）
a n : a constant used properly according to the types of spheres having different sphere diameters (n = 1, 2, 3... m), and the size of the sphere diameter in the sphere G at the center (x i , y i ) Depends on amplitude (mm)
λ i : Inter-sphere distance (mm) between the sphere G at the center (x i , y i ) on one side of the gauge and the sphere G at the center (x i + 1 , y i + 1 ) adjacent thereto
図４（ａ）に示す実施の形態では、球径の大きさに応じて振幅ａnを代入して式を使い分け、φ１インチ球の場合はａ１＝５４．８ｍｍ，φ１／２インチ球の場合はａ２＝５２．１ｍｍにしている。また、ゲージ本体１の長さは５００ｍｍ，片側の球間隔が３間隔（球体が４個）になっており、λiは、１３０．３６３ｍｍ，１６８．１８１ｍｍ，１５９．２９７ｍｍになっている。 In the embodiment shown in FIG. 4 (a), selectively using equation by substituting the amplitude a n depending on the size of the sphere diameter, in the case of .phi.1 inch sphere a1 = 54.8mm, when the .phi.1 / 2 inch ball Is a2 = 52.1 mm. The length of the gauge body 1 is 500 mm, the sphere interval on one side is 3 intervals (4 spheres), and λ i is 130.363 mm, 168.181 mm, and 159.297 mm.
尚、一方の球体の列の端部にある球体Ｇ（１５）と、同位において、他方の側板２側に別途設けた球体Ｇ（１６）が位置するように、保持体１０が別途設けられている。球体Ｇ（１５）と球体Ｇ（１６）及び球体Ｇ（１７）により平面を規定して空間軸とする。球体Ｇ（１５）と球体Ｇ（１７）で直線を規定して回転軸とし、球体Ｇ（１５）をＸ，Ｙ，Ｚ軸のゼロ点としてゲージの測定物座標系を定める。 In addition, the holding body 10 is separately provided so that the sphere G (15) at the end of the row of one sphere and the sphere G (16) separately provided on the other side plate 2 side are located at the same position. Yes. A plane is defined by the sphere G (15), the sphere G (16), and the sphere G (17) as a space axis. A measuring object coordinate system of the gauge is defined with a sphere G (15) and a sphere G (17) defining a straight line as a rotation axis and the sphere G (15) as a zero point on the X, Y, and Z axes.
また、図１及び図２に示すように、本装置において、ゲージ本体１は、３次元座標測定機の定盤に載置されゲージ本体１の長手方向が３次元座標測定機の定盤面に対して傾斜するように、ゲージ本体１の接地面２ｂを支承する支承台２０を備えている。支承台２０は、３次元座標測定機の定盤に載置されるベース２１と、ベース２１に対して傾動可能（角度調整可能）に設けられゲージ本体１を支承する支承板２２と、ベース２１と支承板２２との間に架設され支承板２２を適宜の角度調整可能に位置決めする位置決め部材２３を備えて構成されている。位置決め部材２３は、一端が支承板２２に回動可能に設けられ、他端がベース２１の長手方向に沿っていくつか列設された係合凹部２４に係合して固定される。 Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in this apparatus, the gauge body 1 is placed on the surface plate of the three-dimensional coordinate measuring machine, and the longitudinal direction of the gauge body 1 is relative to the surface plate surface of the three-dimensional coordinate measuring machine. A support base 20 that supports the grounding surface 2b of the gauge body 1 is provided. The support table 20 includes a base 21 placed on the surface plate of the three-dimensional coordinate measuring machine, a support plate 22 that can be tilted (adjustable in angle) with respect to the base 21 and supports the gauge body 1, and a base 21. And the support plate 22 are provided with a positioning member 23 that positions the support plate 22 so that the angle can be adjusted appropriately. One end of the positioning member 23 is rotatably provided on the support plate 22, and the other end engages and is fixed to engagement recesses 24 arranged in a number along the longitudinal direction of the base 21.
従って、本発明の実施の形態に係るボールディメンジョンゲージ装置によれば、非使用時には、球体Ｇを保持体１０から外して別々にしておくことができる。そのため、輸送する際など取り扱いが容易になる。
また、本発明の実施の形態に係るボールディメンジョンゲージ装置を用いて３次元座標測定機の評価を行なうときは以下のようにして行なう。
Therefore, according to the ball dimension gauge device according to the embodiment of the present invention, the sphere G can be removed from the holding body 10 and kept separate when not in use. Therefore, handling becomes easy when transporting.
Further, when the three-dimensional coordinate measuring machine is evaluated using the ball dimension gauge device according to the embodiment of the present invention, it is performed as follows.
（１）接触型３次元座標測定機の場合
接触型３次元座標測定機は、プローブと呼ばれる位置検出器を有し、スタイラス先端の硬質材料で作られたチップが被測定物の表面に接触することでトリガ信号が出力される。これにより、トリガ信号出力時のチップ中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が測定値として得られ、多点の組み合わせからコンピュータのソフトウエアにより幾何学的形状が算出される。
(1) In the case of a contact type three-dimensional coordinate measuring machine The contact type three-dimensional coordinate measuring machine has a position detector called a probe, and a tip made of a hard material at the tip of the stylus contacts the surface of the object to be measured. As a result, a trigger signal is output. Thereby, the chip center coordinates (X, Y, Z) at the time of trigger signal output are obtained as measured values, and the geometric shape is calculated by the software of the computer from the combination of multiple points.
接触型３次元座標測定機の場合には、先ず、ゲージの測定要素球である球体Ｇとして、接触型球体Ｇ（ａ）を用い、ゲージ本体１の保持体１０に磁着する。そして、接触型３次元座標測定機の定盤に支承台２０を載置するとともに、支承台２０の支承板２２上にゲージ本体１の設置面を接地させて支承させる。支承台２０の支承板２２は、ベース２１に対して適宜の角度に傾斜させて固定する。
そして、接触型３次元座標測定機を作動させ、全ての球体Ｇについて、その中心位置を求めるための測定を行なう。このようにして求めた球体Ｇの列を０度側とする。次に、このゲージ本体１を１８０度回転させて同様の測定を行う。即ち、所謂「反転法」による測定を行なう。この一連の測定データから、球体Ｇの中心間距離を求め、予め測定を行っている各球体Ｇ間の距離と比較し、その結果から３次元座標測定機の目盛の校正を行うことができる。また、コンピュータの演算処理により、３次元座標測定機の目盛の校正の他、直角度の評価を同時に行うことが可能となり、極めて簡便にこれらの作業を行うことができるようになる。
In the case of a contact type three-dimensional coordinate measuring machine, first, a contact type sphere G (a) is used as a sphere G that is a measurement element sphere of a gauge, and is magnetically attached to the holding body 10 of the gauge body 1. Then, the support base 20 is placed on the surface plate of the contact type three-dimensional coordinate measuring machine, and the installation surface of the gauge body 1 is grounded on the support plate 22 of the support base 20 to be supported. The support plate 22 of the support base 20 is fixed at an appropriate angle with respect to the base 21.
Then, the contact-type three-dimensional coordinate measuring machine is operated to perform measurement for obtaining the center position of all the spheres G. The row of the spheres G thus obtained is defined as the 0 degree side. Next, the gauge body 1 is rotated 180 degrees and the same measurement is performed. That is, measurement is performed by a so-called “inversion method”. From this series of measurement data, the distance between the centers of the spheres G is obtained and compared with the distances between the spheres G that have been measured in advance, and the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine can be calibrated from the results. In addition to the calibration of the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine, the perpendicularity can be simultaneously evaluated by the computer calculation process, and these operations can be performed very simply.
この場合、球体Ｇは保持体１０に磁着されて保持されるので、従来のように球体Ｇを固定部材に一体に固定した場合に比較して、保持体１０と球体Ｇとの間に無理な力が作用することがなく、即ち、球体Ｇをゲージ本体１側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようになり、そのため、非装着時に本装置を搬送する際に生じる振動や衝撃に対して、また、接触型球体Ｇ（ａ）と非接触型球体Ｇ（ｂ）との変更時においても、保持体１０と球体Ｇとの関係に変化を生じさせにくくなり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られる。 In this case, since the sphere G is magnetized and held on the holding body 10, it is impossible to force the sphere G between the holding body 10 and the sphere G as compared with the case where the sphere G is fixed integrally to the fixing member as in the prior art. Force, that is, the sphere G can be held with little influence of stress between the gauge body 1 and the apparatus, and the apparatus is transported when the apparatus is not mounted. It becomes difficult to cause a change in the relationship between the holding body 10 and the sphere G due to vibration and impact, and even when the contact sphere G (a) and the non-contact sphere G (b) are changed. The situation where the value changes is prevented as much as possible, and the dimensional stability is improved.
また、保持体１０はゲージ本体１に接着剤で接着されているので、ゲージ本体１の内部に応力が存在しないことから保持体１０とゲージ本体１との間にも無理な力が作用することがなく、そのため、ゲージ本体１，保持体１０及び球体Ｇの三者の関係に変化を生じさせにくくなり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られる。
更に、ゲージ本体１は、ナイフエッジを使用しているので、経年変化が小さく寸法安定性に優れていることから、より一層、寸法安定性の向上が図られる。
In addition, since the holding body 10 is bonded to the gauge body 1 with an adhesive, there is no stress in the gauge body 1, so that an unreasonable force acts between the holding body 10 and the gauge body 1. Therefore, it is difficult to cause a change in the relationship between the gauge body 1, the holding body 10, and the sphere G, and the situation where the standard value is changed is prevented as much as possible, and the dimensional stability is improved.
Further, since the gauge body 1 uses a knife edge, the aging stability is small and the dimensional stability is excellent, so that the dimensional stability can be further improved.
また、保持体１０をゲージ本体１の両側板２の外側面２ａに夫々長手方向に沿って複数列設したので、球体Ｇが左右２列に配置される。そのため、所謂「反転法」による測定において、値付けを確実にすることができるとともに、この一連の測定データから、３次元座標測定機の目盛の校正，直角度の評価を同時に行うことが可能となり、値付けを確実にして、極めて簡便にこれらの作業を行うことができるようになる。 Further, since the holding bodies 10 are provided in a plurality of rows along the longitudinal direction on the outer side surfaces 2a of the both side plates 2 of the gauge body 1, the spheres G are arranged in two rows on the left and right. Therefore, in the measurement by the so-called “inversion method”, it is possible to ensure pricing, and from this series of measurement data, it is possible to simultaneously calibrate the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine and evaluate the squareness. This makes it possible to carry out these operations very simply by ensuring pricing.
そしてまた、球体Ｇを「千鳥配置」にしているので、即ち、上記の関係式（１）の関係を満たすように配置しているので、「並列配置」に比較して、３次元座標を実現するゲージが位置信号として与える球の位置が均等に配置され、位置信号の間隔を広げることができ、スケールを均等に評価することができる。
また、球体Ｇの大きさを異ならせた構成としているので、接触角の違いによるスタイラスチップの接触安定性及び曲面接触でのプロービング誤差が求められる。接触角の違いによるスタイラスチップの接触安定性は、接触角が小さくなることで不安定な接触による誤差が生じることが推測される。接触角は、図７に示すように、スタイラスチップと球の接触点の接線とプロービング方向とがなす角をプロービング時の接触角とすると、φ１インチ球とφ１／２インチ球ではプロービング方向一定かつ同一プロービング範囲とした場合では接触角が異なる。これは３次元座標測定機による自動測定でのプロービング動作のサブルーチン化や両側に障壁を持つ部分球測定などの場合に該当する。
In addition, since the sphere G is in the “staggered arrangement”, that is, arranged so as to satisfy the relationship of the above relational expression (1), three-dimensional coordinates are realized as compared with the “parallel arrangement”. The positions of the spheres provided as position signals by the gauge to be performed are evenly arranged, the interval between the position signals can be widened, and the scale can be evaluated evenly.
In addition, since the size of the sphere G is made different, the contact stability of the stylus tip due to the difference in contact angle and the probing error in curved contact are required. Regarding the contact stability of the stylus tip due to the difference in contact angle, it is estimated that an error due to unstable contact occurs when the contact angle becomes small. As shown in FIG. 7, when the angle formed by the tangent of the contact point between the stylus tip and the sphere and the probing direction is the contact angle at the time of probing, the probing direction is constant for the φ1 inch sphere and the φ1 / 2 inch sphere. In the case of the same probing range, the contact angle is different. This applies to the case of making a subroutine for probing operation in automatic measurement by a three-dimensional coordinate measuring machine or measuring a partial sphere having a barrier on both sides.
（２）非接触型３次元座標測定機の場合
非接触型３次元座標測定機は、レーザ変位計やＣＣＤカメラを使用して被測定物の座標値を読みとって計測する。非接触型３次元座標測定機の場合には、先ず、ゲージの測定要素球である球体Ｇとして、非接触型球体Ｇ（ｂ）を用い、ゲージ本体１の保持体１０に磁着する。そして、非接触型３次元座標測定機の定盤に支承台２０を載置するとともに、支承台２０の支承板２２上にゲージ本体１の設置面を接地させて支承させる。支承台２０の支承板２２は、ベース２１に対して適宜の角度に傾斜させて固定する。
そして、非接触型３次元座標測定機を作動させ、上記接触型３次元座標測定機の場合と同様に、所謂「反転法」による測定を行なう。
(2) In the case of a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine The non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine reads and measures the coordinate value of the object to be measured using a laser displacement meter or a CCD camera. In the case of a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine, first, a non-contact type sphere G (b) is used as a sphere G that is a measurement element sphere of a gauge, and is magnetically attached to the holding body 10 of the gauge body 1. Then, the support base 20 is placed on the surface plate of the non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine, and the installation surface of the gauge body 1 is grounded on the support plate 22 of the support base 20 to be supported. The support plate 22 of the support base 20 is fixed at an appropriate angle with respect to the base 21.
Then, the non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine is operated, and the measurement by the so-called “inversion method” is performed as in the case of the contact type three-dimensional coordinate measuring machine.
この場合も、球体Ｇは保持体１０に磁着されて保持されるので、従来のように球体Ｇを固定部材に一体に固定した場合に比較して、保持体１０と球体Ｇとの間に無理な力が作用することがなく、即ち、球体Ｇをゲージ本体１側との間の応力影響がほとんど作用しないようにして保持できるようになり、そのため、非装着時に本装置を搬送する際に生じる振動や衝撃に対して、また、接触型球体Ｇ（ａ）と非接触型球体Ｇ（ｂ）との変更時においても、保持体１０と球体Ｇとの関係に変化を生じさせにくくなり、標準値が変化する事態が極力防止され、寸法安定性の向上が図られるなど、上記接触型３次元座標測定機の場合と同様の作用，効果が奏される。 Also in this case, since the sphere G is magnetized and held on the holding body 10, the sphere G is fixed between the holding body 10 and the sphere G as compared with the conventional case where the sphere G is integrally fixed to the fixing member. An unreasonable force does not act, that is, the sphere G can be held so that the stress effect between the gauge body 1 and the gauge body 1 side hardly acts. In response to vibrations and impacts that occur, and even when the contact type sphere G (a) and the non-contact type sphere G (b) are changed, it is difficult to cause a change in the relationship between the holding body 10 and the sphere G. Actions and effects similar to those in the case of the contact-type three-dimensional coordinate measuring machine are exhibited, such as preventing the change of the standard value as much as possible and improving the dimensional stability.
次に、球体Ｇの実施例１，２について示す。
（１）実施例１
母材としては、接触型プローブで使用する高精度ベアリング球を母材として用いた。母材を３５％塩酸，６５％水の溶液に２分間浸水して適度な表面荒れ性を生成し、表面被膜に対するアンカー効果と非接触型プローブによる測定安定性を同時に生み出す。次に、硬質クロムによる電気メッキを施す。この表面改質法により灰色で適度な散乱光を生じる非接触型プローブに適した表面性状が得られる。
Next, Examples 1 and 2 of the sphere G will be described.
(1) Example 1
As the base material, a high-precision bearing ball used in the contact type probe was used as the base material. The base material is immersed in a solution of 35% hydrochloric acid and 65% water for 2 minutes to generate an appropriate surface roughness, and simultaneously produce an anchor effect on the surface coating and measurement stability by a non-contact type probe. Next, electroplating with hard chrome is performed. By this surface modification method, a surface property suitable for a non-contact type probe that produces gray and appropriate scattered light can be obtained.
（２）実施例２
母材としては、接触型プローブで使用する高精度ベアリング球を母材として用いた。母材を３５％塩酸，６５％水に１分間浸水して適度な表面荒れ性を生成し，表面被膜に対するアンカー効果と非接触型プローブによる測定安定性を同時に生み出す。次に、無電解ニッケルメッキを施す。この表面改質法により黄土色で適度な散乱光を生じる非接触型プローブに適した表面性状が得られる。鋼材質の高精度ベアリング球が母材となっているために磁性体であり非接触型プローブを使用する場合にはマグネット治具に磁性により取り付けてゲージを使用できる。マグネット治具に着脱することで表面性状が損傷する問題は本来の耐摩耗性の機能被膜である硬質クロムメッキと無電解ニッケルメッキの特長により解決できる。
(2) Example 2
As the base material, a high-precision bearing ball used in the contact type probe was used as the base material. The base material is immersed in 35% hydrochloric acid and 65% water for 1 minute to generate appropriate surface roughness, and simultaneously produces an anchor effect on the surface coating and measurement stability with a non-contact probe. Next, electroless nickel plating is performed. By this surface modification method, a surface property suitable for a non-contact type probe that generates ocher and appropriate scattered light can be obtained. Since a high-precision bearing ball made of steel is a base material, it is a magnetic material. When a non-contact type probe is used, a gauge can be attached to a magnet jig by magnetism. The problem of damaging the surface properties by attaching to and detaching from the magnet jig can be solved by the features of hard chromium plating and electroless nickel plating, which are inherent wear-resistant functional coatings.
この球体Ｇの各実施例１，２について、球体Ｇの比較例とともに、上記と同様に波長６７０ｎｍのレーザ変位式プローブで球体Ｇの表面を測定した。比較例としては、白色のセラミック材質で表面に凹凸を施した基準球を用いた。
このレーザ感度の利得を比較した結果，白色セラミック材質の基準球では利得が１２ノッチの場合に、実施例１及び２では、１５ノッチが得られ、散乱光の発生を主に設計された基準球と同等の利得となった。
For each of Examples 1 and 2 of the sphere G, the surface of the sphere G was measured with a laser displacement probe having a wavelength of 670 nm in the same manner as described above together with a comparative example of the sphere G. As a comparative example, a reference sphere having a surface made of white ceramic material with irregularities was used.
As a result of comparing the gains of the laser sensitivities, when the reference sphere made of white ceramic material has a gain of 12 notches, the first and second embodiments obtain 15 notches, and the reference sphere is designed mainly for the generation of scattered light. It became the same gain as.
また、球体Ｇの実施例２について、図８に示すテストピース（以下「ＢＤＧ−Ｔ」という）により、検証実験を行った。開発した非接触型プローブに適応した装置の利点は、輸送時の小型収納における測定要素球の着脱の位置再現性が高く、かつ非接触型プローブでのセンシングにおいて低出力で高感度の利得が得られることである。以下に，着脱再現性と非接触型プローブの感度特性に関して検証実験を行った。 Further, for Example 2 of the sphere G, a verification experiment was performed using a test piece (hereinafter referred to as “BDG-T”) shown in FIG. The advantages of the developed device adapted to the non-contact type probe are high reproducibility of the position of the measuring element ball in the small storage during transportation, and low output and high sensitivity gain in sensing with the non-contact type probe. Is to be. In the following, verification experiments were conducted regarding the reproducibility of attachment and detachment and the sensitivity characteristics of the non-contact probe.
比較条件として、図９に示すように、「標示因子Ａ：表面性状」を４水準設定した。水準１に鏡面，水準２に黒塗り，水準３にイオンプレートの表面性状を設定し、実施例２は「水準４：無電解メッキ」で示した。鏡面はベアリング球の表面となる光沢面、黒塗りは表面に黒色の被膜を施す黒染めによる表面、イオンプレートは真空炉内で行うイオンプレーティング処理による表面である。
球体Ｇの表面性状が影響する保持体１０への取り付け取り外しの着脱再現性を検証するために「標示因子Ｂ：球の着脱」を３水準設定した。また、「標示因子Ｃ：測定の繰り返し」は表面性状が影響する繰り返し誤差を求めるために２水準設定した。特性値はφ１インチ球とφ１／２インチ球における測定要素球の中心座標のＸ座標，Ｙ座標，Ｚ座標，直径，真球度として、標示因子毎の標準偏差の工程平均を算出し、標示因子の影響の大きさを求めた。
ここで、標示因子Ａの表面性状とは表面粗さを言う。標示因子Ｂの球体Ｇの着脱は一旦球体Ｇを保持体１０から取り外し再度取り付け後測定を行う行為を言う。標示因子Ｃの測定の繰り返しは同一状態で球体Ｇに対し繰り返し測定を行う行為を言う。
また、精度検証実験におけるワーク座標系を図８に示す。尚、図９において、「ＣＭＭ」は、３次元座標測定機をいう。
As a comparison condition, as shown in FIG. 9, four levels of “labeling factor A: surface texture” were set. Level 1 is a mirror surface, level 2 is black, level 3 is the surface properties of the ion plate, and Example 2 is indicated by “Level 4: Electroless Plating”. The mirror surface is a glossy surface that becomes the surface of the bearing sphere, the black coating is a surface by black dyeing that provides a black coating on the surface, and the ion plate is a surface by ion plating performed in a vacuum furnace.
In order to verify the attachment / detachment reproducibility of attachment / detachment to / from the holding body 10 affected by the surface properties of the sphere G, “labeling factor B: attachment / detachment of sphere” was set at three levels. In addition, “labeling factor C: measurement repetition” was set at two levels in order to obtain a repetition error influenced by surface properties. The characteristic value is calculated by calculating the process average of the standard deviation for each marking factor as the X coordinate, Y coordinate, Z coordinate, diameter, and sphericity of the center coordinates of the measurement element sphere in φ1 inch sphere and φ1 / 2 inch sphere. The magnitude of the influence of the factor was obtained.
Here, the surface property of the labeling factor A refers to the surface roughness. The attachment / detachment of the sphere G of the labeling factor B refers to an act of once removing the sphere G from the holding body 10 and reattaching it to perform measurement. Repeating the measurement of the labeling factor C refers to an act of repeatedly measuring the sphere G in the same state.
FIG. 8 shows a work coordinate system in the accuracy verification experiment. In FIG. 9, “CMM” means a three-dimensional coordinate measuring machine.
着脱再現性は球体Ｇの表面粗さと関連すると思われることから、各表面性状の表面粗さを、フォームタリサーフＰＧＩ１２４０（テーラーホブソン社製）により測定した。その結果、φ１インチ球では，鏡面がＲａ０．００４μｍ，黒塗りがＲａ０．０７１μｍ，イオンプレートが０．３１０μｍ，無電解メッキがＲａ０．３５３μｍの結果となった。φ１／２インチ球では鏡面がＲａ０．０２１μｍ，黒塗りがＲａ０．０２３μｍ，イオンプレートが０．２９９μｍ，無電解メッキがＲａ０．３０９μｍの結果となった。開発した装置で使用する非接触型プローブの測定要素球体Ｇは着脱再現性と高感度性の両立が求められるが、表面粗さでは鏡面と黒塗りが良好となった。 Since the attachment / detachment reproducibility seems to be related to the surface roughness of the sphere G, the surface roughness of each surface property was measured with Foam Talysurf PGI 1240 (manufactured by Taylor Hobson). As a result, in the φ1 inch sphere, the mirror surface was Ra 0.004 μm, the black coating was Ra 0.071 μm, the ion plate was 0.310 μm, and the electroless plating was Ra 0.353 μm. For the φ1 / 2 inch sphere, the mirror surface was Ra 0.021 μm, the black coating was Ra 0.023 μm, the ion plate 0.299 μm, and the electroless plating Ra 0.309 μm. The measurement element sphere G of the non-contact type probe used in the developed apparatus is required to have both reproducibility and high sensitivity, but the surface roughness is good for mirror surface and black coating.
球体Ｇの着脱再現性を検証するために、図８に示すテストピース（以下「ＢＤＧ−Ｔ」という）を非接触型プローブで測定した。実験結果及び考察を以下に示す。「標示因子Ａ：表面性状」の４水準の球に対してレーザ変位式の非接触型プローブにより測定を行った結果、鏡面と黒塗りの水準はφ１／２インチ球が測定できなかった。
図１０と図１１に示すとおり、鏡面はＺ座標値で２．１μｍ，黒塗りはＺ座標値で４．３μｍとなり球体Ｇの表面粗さは小さいが、非接触型プローブでの感度特性が悪いため正確な測定が出来ないことが原因と推測した。図１２と図１３からイオンプレートと無電解メッキの場合に「標示因子Ｃ：測定の繰り返し」でφ１インチ球の球径以外の特性値で標準偏差の平均値が１μｍ未満となり良好な結果であった。「標示因子Ｂ：球の着脱」では無電解メッキの場合でφ１／２インチ球でのＺ座標値の標準偏差の平均値は１．１３μｍが最大値となり、他の特性値は１μｍ未満となった．これは、接触型プローブの場合よりも「標示因子Ｂ：球の着脱」の標準偏差は小さく良好な結果である。
In order to verify the attachment / detachment reproducibility of the sphere G, a test piece (hereinafter referred to as “BDG-T”) shown in FIG. 8 was measured with a non-contact type probe. Experimental results and discussion are shown below. As a result of measuring with a laser displacement type non-contact type probe on the four-level sphere of “labeling factor A: surface property”, the φ 1/2 inch sphere could not be measured with respect to the mirror surface and the black coating level.
As shown in FIGS. 10 and 11, the mirror surface has a Z coordinate value of 2.1 μm, and the black paint has a Z coordinate value of 4.3 μm, and the surface roughness of the sphere G is small, but the sensitivity characteristics of the non-contact probe are poor. Therefore, it was speculated that the reason was that accurate measurement was not possible. From FIG. 12 and FIG. 13, in the case of the ion plate and the electroless plating, the “standard factor C: repeated measurement” indicates that the characteristic value other than the diameter of the φ1 inch sphere has an average value of standard deviation of less than 1 μm. It was. In “labeling factor B: detachment of sphere”, in the case of electroless plating, the average value of the standard deviation of the Z coordinate value of φ1 / 2 inch sphere is 1.13 μm maximum, and other characteristic values are less than 1 μm. It was. This is a favorable result with a smaller standard deviation of “labeling factor B: sphere attachment / detachment” than in the case of the contact type probe.
接触型プローブによるＸＹＺ座標値及び球径を標準値として、非接触型プローブによる「標示因子Ａ：表面性状」毎の測定値と比較した結果を図１４に示す。φ１インチ球とφ１／２インチ球を合わせたＸＹＺ座標値における標準値との差の平均値はイオンプレートで−１．３３μｍ，無電解メッキで−３．９２μｍ，φ１インチ球のみで黒塗り−６．６２μｍ，鏡面−２．７６μｍとなった。接触型プローブにおける表面被膜と無電解メッキの「標示因子Ｂ：球の着脱」の効果がそれぞれ１．４５μｍ，２．６６μｍと算出された。この結果、保持体１０への装着再現性の誤差と接触型プローブの測定値を標準値としたとき非接触型プローブとの差の大きさが一致した。散乱光の発生を目的に行った表面荒れ性が球中心座標のずれに直接影響している。 FIG. 14 shows the result of comparison with the measured value for each “labeling factor A: surface property” obtained by using a non-contact type probe, with the XYZ coordinate value and the spherical diameter obtained by the contact type probe as standard values. The average value of the difference between the standard value of the XYZ coordinate values of φ1 inch sphere and φ1 / 2 inch sphere is −1.33 μm for ion plate, −3.92 μm for electroless plating, black only for φ1 inch sphere− The thickness was 6.62 μm and the mirror surface was −2.76 μm. The effects of “labeling factor B: detachment / attachment of sphere” of the surface coating and the electroless plating in the contact probe were calculated to be 1.45 μm and 2.66 μm, respectively. As a result, the difference in the reproducibility with respect to the holding body 10 and the difference from the non-contact type probe when the measured value of the contact type probe was taken as the standard value matched. The surface roughness for the purpose of generating scattered light directly affects the deviation of the sphere center coordinates.
非接触型プローブでは感度特性を表す利得が０〜６０ノッチまで設定できる状況において、鏡面６０，黒塗り３０，イオンプレート３４，無電解メッキ１５，基準球１２が適した利得設定であった。利得設定ノッチが小さい設定の方が標準偏差の小さい測定が行える。開発した非接触型プローブ用の測定要素球体Ｇはレーザ変位式で高い利得が得られる。上記の通り、白色のセラミック材質で表面に凹凸を施した基準球に対してレーザ感度の利得を比較した結果、白色セラミック材質の基準球では利得が１２ノッチの場合に、実施例１及び実施例２は１５ノッチが得られ、散乱光の発生を主に設計された基準球と同等の利得となった。 In the situation where the gain representing sensitivity characteristics can be set from 0 to 60 notches in the non-contact type probe, the mirror surface 60, the black coating 30, the ion plate 34, the electroless plating 15, and the reference sphere 12 are suitable gain settings. The smaller the gain setting notch, the smaller the standard deviation. The developed measurement element sphere G for a non-contact type probe is a laser displacement type and can provide a high gain. As described above, as a result of comparing the gain of laser sensitivity with respect to a reference sphere whose surface is made of white ceramic material, the first sphere and the first embodiment are obtained when the white sphere reference sphere has a gain of 12 notches. No. 2 had 15 notches, and gain equivalent to that of a reference sphere designed mainly for the generation of scattered light.
測定要素球体Ｇの着脱再現性を検証した実験の結論を示す。「標示因子Ａ：表面性状」では無電解メッキの場合に保持体１０への球体Ｇの着脱の効果が標準偏差の平均値でφ１／２インチのＺ座標値を除き１μｍ未満となり良好であった。非接触型プローブの感度特性においても白色セラミックス基準球の１２ノッチと同等な１５ノッチの利得を示した。この結果、実施例２に示した無電解ニッケルメッキによる方法が着脱再現性と非接触型プローブの感度特性を両立し、測定要素球体Ｇに適していることが検証された。 The conclusion of the experiment which verified the attachment / detachment reproducibility of the measurement element sphere G is shown. “Indicating factor A: surface property” was excellent in the effect of attaching / detaching the sphere G to / from the holding body 10 in the case of electroless plating, with the average value of standard deviation being less than 1 μm except for the Z coordinate value of φ1 / 2 inch. . The sensitivity characteristic of the non-contact probe also showed a gain of 15 notches equivalent to the 12 notches of the white ceramic reference sphere. As a result, it was verified that the method by electroless nickel plating shown in Example 2 is compatible with the measurement element sphere G because both the attachment / detachment reproducibility and the sensitivity characteristic of the non-contact type probe are compatible.
次にまた、ボールディメンジョンゲージ装置の実施例の優位性について、比較例と比較して検証した。
図４に示すように、実施例は、千鳥配置したものであり、図１５に示すように、比較例は、並列配置としたものである。
実施例において、図４に示すように、何れか１つの保持体が保持する球体Ｇ（図では右端部の球体Ｇ（１５））の中心（ｘ0，ｙ0）と、他の球体の中心（ｘi，ｙi）との距離Ｍiが、下記の式（１）（２）を満たす関係になるように上記保持体を設けている。
Next, the superiority of the example of the ball dimension gauge device was verified in comparison with the comparative example.
As shown in FIG. 4, the embodiment has a staggered arrangement, and as shown in FIG. 15, the comparative example has a parallel arrangement.
In the embodiment, as shown in FIG. 4, the center (x 0 , y 0 ) of the sphere G (in the figure, the sphere G (15) at the right end) held by any one holding body and the center of the other sphere The holding body is provided so that the distance M i to (x i , y i ) satisfies the following expressions (1) and (2).
ａn：球径の異なる球体の種類（ｎ＝１，２，３・・・ｍ）に応じて使い分けられる定数であって、中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇにおける球径の大きさに依存する振幅（ｍｍ）
λi：ゲージ片側の中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇとこれに隣接する中心（ｘi+1，ｙi+1）の球体Ｇとの球間距離（ｍｍ）
a n : a constant used properly according to the types of spheres having different sphere diameters (n = 1, 2, 3... m), and the size of the sphere diameter in the sphere G at the center (x i , y i ) Depends on amplitude (mm)
λ i : Inter-sphere distance (mm) between the sphere G at the center (x i , y i ) on one side of the gauge and the sphere G at the center (x i + 1 , y i + 1 ) adjacent thereto
実施例では、上記と同様に、球径の大きさに応じて振幅ａnを代入して式を使い分け、φ１インチ球の場合はａ１＝５４．８ｍｍ，φ１／２インチ球の場合はａ２＝５２．１ｍｍにしている。また、ゲージ本体１の長さは５００ｍｍ，片側の球間隔が３間隔（球体が４個）になっており、λiは、１３０．３６３ｍｍ，１６８．１８１ｍｍ，１５９．２９７ｍｍになっている。 In the embodiment, in the same manner as described above, selectively using equation by substituting the amplitude a n depending on the size of the spherical diameter, a1 = 54.8mm For .phi.1 inch spheres, in the case of .phi.1 / 2 inch ball a2 = It is 52.1 mm. The length of the gauge body 1 is 500 mm, the sphere interval on one side is 3 intervals (4 spheres), and λ i is 130.363 mm, 168.181 mm, and 159.297 mm.
これらの実施例と比較例において、図１６に示す並列配置と千鳥配置の信号間隔の違いを表した表、及び、図１７に示す並列配置と千鳥配置の信号間隔の違いを表したグラフに示されるように、比較例では、入出力関係図のとおり、隣り合う信号間の間隔が非常に狭くスケールの全範囲を適切に評価することができない。特に、バー形状のゲージでは信号の間隔が狭い。
一方、実施例では、球体Ｇを交互にずらし千鳥配置することで信号の間隔を広げることができる。
In these examples and comparative examples, the table showing the difference between the signal intervals between the parallel arrangement and the staggered arrangement shown in FIG. 16 and the graph showing the difference between the signal intervals between the parallel arrangement and the zigzag arrangement shown in FIG. As described above, in the comparative example, as shown in the input / output relationship diagram, the interval between adjacent signals is very narrow and the entire range of the scale cannot be appropriately evaluated. In particular, in the bar-shaped gauge, the signal interval is narrow.
On the other hand, in the embodiment, the signal intervals can be increased by alternately shifting the spheres G and staggering them.
即ち、球体Ｇの並列配置の信号間隔は３４ｍｍ，２０ｍｍ，１３ｍｍと狭い場合と、１３４ｍｍ，１１０ｍｍと広い場合に分けられ、３次元座標測定機のスケールを均等に評価できない。一方、千鳥配置の信号間隔は２５ｍｍ，１１１ｍｍ，５７ｍｍ，８３ｍｍ，４８ｍｍとなり信号間隔が均等に配置されている。信号間隔のばらつきの度合いを信号間隔の標準偏差として算出した。並列配置では５６ｍｍに対し千鳥配置では３３ｍｍとなり千鳥配置の場合で信号間隔のばらつきが小さいことが分かる。
即ち、本実施例では、比較例と比較すると信号の間隔が広くなり３次元座標測定機のスケールを均等に評価することができる。
That is, the signal interval of the parallel arrangement of the spheres G is divided into a case where it is as narrow as 34 mm, 20 mm and 13 mm and a case where it is as wide as 134 mm and 110 mm, and the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine cannot be evaluated uniformly. On the other hand, the signal intervals of the staggered arrangement are 25 mm, 111 mm, 57 mm, 83 mm, and 48 mm, and the signal intervals are evenly arranged. The degree of variation in the signal interval was calculated as the standard deviation of the signal interval. It can be seen that the signal interval variation is small in the zigzag arrangement, which is 56 mm in the parallel arrangement and 33 mm in the zigzag arrangement.
That is, in this embodiment, compared with the comparative example, the signal interval becomes wider and the scale of the three-dimensional coordinate measuring machine can be evaluated uniformly.
尚、上記実施の形態において、球体Ｇの数，大きさや隣接する球体Ｇとの間隔は必ずしも上記のものに限定されるものではなく、適宜変更して差支えない。
尚また、保持体１０は、永久磁石１１を内部に備えているが必ずしもこれに限定されるものではなく、保持体１０自体を永久磁石で構成してもよい。
In the above embodiment, the number and size of the spheres G and the interval between the adjacent spheres G are not necessarily limited to those described above, and may be changed as appropriate.
In addition, although the holding body 10 is equipped with the permanent magnet 11 inside, it is not necessarily limited to this, The holding body 10 itself may be comprised with a permanent magnet.
１ ゲージ本体
２ 側板
３ ウェブ
Ｇ 球体
Ｇ（ａ） 接触型球体
Ｇ（ｂ） 非接触型球体
１０ 保持体
１１ 永久磁石
１２ 凹部
２０ 支承台
２１ ベース
２２ 支承板
２３ 位置決め部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gauge body 2 Side plate 3 Web G Sphere G (a) Contact type sphere G (b) Non-contact type sphere 10 Holding body 11 Permanent magnet 12 Recess 20 Bearing base 21 Base 22 Bearing plate 23 Positioning member
Claims (11)
上記球体を磁着性材料で形成するとともに、上記ゲージ本体に、永久磁石を備えて形成され上記球体を磁着保持する保持体を付設したことを特徴とするボールディメンジョンゲージ装置。 A ball dimension gauge comprising a gauge main body installed on a surface plate of a three-dimensional coordinate measuring machine and a plurality of spheres held by the gauge main body, and used for performance evaluation of the three-dimensional coordinate measuring machine. In the device
A ball dimension gauge device, wherein the sphere is formed of a magnetically adherent material, and a holding body that is provided with a permanent magnet and magnetically holds the sphere is attached to the gauge body.
上記球体を磁着性材料で形成するとともに、該球体として、接触型３次元座標測定機に用いられる接触型球体と、非接触型３次元座標測定機に用いられる非接触型球体との二種類の球体を備え、
上記ゲージ本体に、永久磁石を備えて形成され上記接触型球体及び非接触型球体のうちから選択された何れかの球体を磁着保持する保持体を付設したことを特徴とするボールディメンジョンゲージ装置。 In a ball dimension gauge device configured to include a gauge body installed in a three-dimensional coordinate measuring machine and a plurality of spheres held by the gauge body, and used for performance evaluation of the three-dimensional coordinate measuring machine,
The sphere is formed of a magnetic material, and there are two types of spheres: a contact sphere used in a contact type three-dimensional coordinate measuring machine and a non-contact type sphere used in a non-contact type three-dimensional coordinate measuring machine. With a sphere of
A ball dimension gauge device characterized in that a holder for magnetically holding any one of the contact-type sphere and the non-contact-type sphere formed with a permanent magnet is attached to the gauge body. .
上記接触型球体においては、２０＜Ｎの範囲に設定し、
上記非接触型球体においては、Ｎ≦２０の範囲に設定したことを特徴とする請求項２記載のボールディメンジョンゲージ装置。 When the surface of a sphere is measured with a laser displacement probe having a wavelength of 500 nm to 700 nm based on the principle of the triangulation method, the gain setting value N (notch) of the laser displacement probe is set from a minimum output value 0 to a maximum output value 60. If it is possible,
In the above contact type sphere, set in the range of 20 <N,
3. The ball dimension gauge device according to claim 2, wherein the non-contact type sphere is set in a range of N ≦ 20.
上記保持体を、上記ゲージ本体の両側板の外側面に夫々長手方向に沿って複数列設したことを特徴とする請求項１乃至６何れかに記載のボールディメンジョンゲージ装置。 The gauge body includes a rectangular outer surface, an inner surface opposite to the outer surface, a pair of side plates having a pair of ground planes continuous with the outer surface and the long side of the inner surface, It is integrally formed between the side surfaces, and is formed in a metal block shape having a cross-sectional H shape with a web that connects both side plates,
The ball dimension gauge device according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of the holders are provided on the outer side surfaces of both side plates of the gauge body along the longitudinal direction.
λi：ゲージ片側の中心（ｘi，ｙi）の球体Ｇとこれに隣接する中心（ｘi+1，ｙi+1）の球体Ｇとの球間距離（ｍｍ） The distance M i between the center (x 0 , y 0 ) of the sphere G held by any one of the above holding bodies and the center (x i , y i ) of the other sphere is expressed by the following formula (1) (2 The ball dimension gauge device according to any one of claims 7 to 9, wherein the holding body is provided so as to satisfy the relationship.
λ i : Inter-sphere distance (mm) between the sphere G at the center (x i , y i ) on one side of the gauge and the sphere G at the center (x i + 1 , y i + 1 ) adjacent thereto
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006324784A JP5317077B2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ball dimension gauge device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006324784A JP5317077B2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ball dimension gauge device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008139122A true JP2008139122A (en) | 2008-06-19 |
| JP5317077B2 JP5317077B2 (en) | 2013-10-16 |
Family
ID=39600754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006324784A Expired - Fee Related JP5317077B2 (en) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Ball dimension gauge device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5317077B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058057A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tresa Co Ltd | Gage for three-dimensional coordinate measuring instrument and precision evaluation method for three-dimensional coordinate measuring instrument |
| JP2015034761A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社ミツトヨ | Support base |
| JP2020046301A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | 株式会社キャプテン インダストリーズ | Measuring error evaluation method and program of machine tool |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4763507A (en) * | 1987-05-11 | 1988-08-16 | Bobier Tool Supply, Inc. | Adjustable ball bar gauge for coordinate measuring machine |
| JP2001004358A (en) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Ball step gage |
| JP2001330428A (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | Evaluation method for measuring error of three- dimensional measuring machine and gage for three- dimensional measuring machine |
| JP2002039742A (en) * | 2000-07-27 | 2002-02-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Combination type calibration gauge |
| JP2003302202A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Performance evaluation method of multidimensional coordinate measuring machine, calibration gage and fixture of calibration gage of multidimensional coordinate measuring machine |
| JP2005134394A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Steinbichler Optotechnik Gmbh | Method for calibrating 3d measurement device |
| JP2006133235A (en) * | 1994-01-28 | 2006-05-25 | Renishaw Plc | Method of performing measurement or calibration on positioning machine |
-
2006
- 2006-11-30 JP JP2006324784A patent/JP5317077B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4763507A (en) * | 1987-05-11 | 1988-08-16 | Bobier Tool Supply, Inc. | Adjustable ball bar gauge for coordinate measuring machine |
| JP2006133235A (en) * | 1994-01-28 | 2006-05-25 | Renishaw Plc | Method of performing measurement or calibration on positioning machine |
| JP2001004358A (en) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Ball step gage |
| JP2001330428A (en) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | Evaluation method for measuring error of three- dimensional measuring machine and gage for three- dimensional measuring machine |
| JP2002039742A (en) * | 2000-07-27 | 2002-02-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Combination type calibration gauge |
| JP2003302202A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Performance evaluation method of multidimensional coordinate measuring machine, calibration gage and fixture of calibration gage of multidimensional coordinate measuring machine |
| JP2005134394A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Steinbichler Optotechnik Gmbh | Method for calibrating 3d measurement device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012058057A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Tresa Co Ltd | Gage for three-dimensional coordinate measuring instrument and precision evaluation method for three-dimensional coordinate measuring instrument |
| JP2015034761A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-19 | 株式会社ミツトヨ | Support base |
| JP2020046301A (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-26 | 株式会社キャプテン インダストリーズ | Measuring error evaluation method and program of machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5317077B2 (en) | 2013-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100616483B1 (en) | Gauge for three-dimensional coordinate measurer | |
| US9863766B2 (en) | Calibration of a contact probe | |
| EP1225423B1 (en) | Method for evaluating measurement error in coordinate measuring machine and gauge for coordinate measuring machine | |
| US11040425B2 (en) | On-machine inspection indicator setup block | |
| JP2748702B2 (en) | Error correction method for CMM | |
| US5134781A (en) | Geometric simulator for coordinate measuring machine | |
| JP5317077B2 (en) | Ball dimension gauge device | |
| US20080123110A1 (en) | Multifaceted digitizer adapter | |
| US7464579B2 (en) | Calibration block | |
| JP4689988B2 (en) | Calibration specimen for surface texture measuring machine | |
| JP2012137301A (en) | Simple inspection gauge for three-dimensional coordinate measuring machine | |
| Leach et al. | Dimensional metrology | |
| JPH0296609A (en) | Inspecting method and machining method for v-shaped groove | |
| CN218864996U (en) | Device for checking 3D measurement accuracy | |
| Hansen et al. | Performance verification of 3D printers | |
| CN215036720U (en) | Adjustable measuring shaft clamping and positioning tool | |
| JP2020027087A (en) | Calibration gauge and calibration method | |
| JP2006177713A (en) | Inspection/calibration artifact of shape measuring machine | |
| Schuetz et al. | Calibrating Standard Threaded Gages | |
| CN110057266B (en) | Gauge applied to detecting flower disc parts of space mesh antenna | |
| Khan et al. | Squareness perpendicularity measuring techniques in multiaxis machine tools | |
| Plowucha et al. | State of the art in evaluation of uncertainty of coordinate measurements | |
| CN115782178A (en) | Comprehensive testing method and inspection gauge for fused deposition 3D printed product | |
| DiIorio | HEIGHT GAGES 101 | |
| CN111981958A (en) | Special detection tool for detecting depth micrometer and detection method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091022 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120717 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120914 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130611 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130703 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |