JP5275867B2

JP5275867B2 - ５自由度誤差測定装置

Info

Publication number: JP5275867B2
Application number: JP2009074027A
Authority: JP
Inventors: 正人明田川; 栄樹奥山; 高志村木
Original assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Current assignee: Central Motor Wheel Co Ltd
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2009-03-25
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-03-25
Also published as: JP2010223887A

Description

本発明は、軸受に取り付けられた回転体もしくは軸受それ自体あるいは其の一部を構成する回転体の回転に伴って回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を同時に計測する５自由度誤差測定装置に関する。

各種の軸受、更には、各種のＮＣ工作機械等に装着されるエンドミルや回転砥石等を初めとする回転体の回転に伴って発生する運動誤差の許容範囲は、加工精度の高水準化の要求等のために、近年ますます厳しいものになってきている。

回転体に生じる運動誤差としては、回転体の径方向の直交２軸の平面内で生じるラジアルモーションと、回転体の軸方向の１軸に沿って生じるアキシャルモーション、および、回転体の軸が傾斜する向きで２軸の回りに生じるアンギュラモーションといった都合５軸方向の誤差がある。
ラジアルモーション，アキシヤルモーションの運動誤差はナノメートルレベル以下の範囲に、また、アンギュラモーションの運動誤差は秒レベル以下の範囲に納めることが望ましい。

従来、回転体の運動誤差測定は、真円度や真球度の高い参照試料を用い、反転法を含むマルチステップ法あるいはマルチプローブ法により行っていたが、最終的な測定結果を得るためには参照試料の真円度や真球度の誤差を分離するための手続が必要であり、後処理が煩雑化する問題があった。

一方、非接触で回転体の回転に関連する誤差を測定する方法としては、直線帯状の光反射部と光透過部を交互に備えたエンコーダスケールや光学ヘッドからなるアキシャルエンコーダが既に非特許文献１として提案され、また、２軸に微細形状を持つスケール用素子とセンサヘッドからなる３軸変位センサによって検出される干渉信号を利用してＸ−Ｙの直交２軸方向の移動変位あるいはＸ−Ｙ−Ｚの直交３軸方向の移動変位を同時に測定するようにした回折光干渉型３軸ナノ変位センサが非特許文献２として提案されている。
前者のアキシャルエンコーダは専ら回転体のアキシャルモーションに関連する１軸方向の運動誤差の測定に特化したものである。
また、後者の回折光干渉型３軸ナノ変位センサはラジアルモーションとアキシャルモーションに関連する３軸方向の運動誤差の測定が可能であるが、基本的に、スケール用素子上の一点とセンサヘッドとの位置関係を特定して３軸方向の運動誤差を測定する構成であるため、そのままでは、スケール用素子の姿勢変化、つまり、回転体の軸が傾斜する向きに生じるアンギュラモーションに関連する２軸方向の運動誤差の測定が行なえないといった不便さがある。

木本誠二・野村光由・柴田隆行・村上良彦・堀内宰・枡田正美共著，「２００８年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集"アキシャルエンコーダの試作"」，社団法人精密工学会，ｐ．５８３木村彰秀・荒井義和・高偉共著，「２００８年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集"回折光干渉型３軸ナノ変位センサに関する研究（第３報）"」，社団法人精密工学会，ｐ．２３３

そこで、本発明の課題は、複雑な後処理を必要とせず、回転体の回転に伴って生じるラジアルモーション，アキシャルモーション，アンギュラモーションを合わせた都合５軸方向の運動誤差を高精度で測定することのできるコンパクトな構造の５自由度誤差測定装置を提供することにある。

本発明の５自由度誤差測定装置は、軸受に取り付けられた回転体もしくは軸受あるいは其の一部を構成する回転体の回転に伴って前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を計測するための５自由度誤差測定装置であり、前記課題を達成するため、特に、
前記回転体の外周面に、該回転体の回転軸の方向に一定の間隔を置いて設けられた複数の周溝から形成された回折格子面を備えると共に、
前記回転体の径方向に相当するセンサ座標系第１軸と前記周溝の並び方向に相当するセンサ座標系第２軸に沿った回折格子面の相対移動変位を検出する２軸干渉センサユニットを、前記外周面から前記回転体の径方向外側に間隙をおいて、かつ、前記回転体の径方向において相互に重合しないようにして前記回転体の周方向の相異なる少なくとも３つの位置に固定配備し、
前記回転体の直径方向に沿って同時に位置しない少なくとも２つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量に基いて前記回転体の径方向の２軸に生じる運動誤差を求めると共に、少なくとも３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも１つに基いて前記回転体の軸方向の１軸に生じる運動誤差を求め、かつ、少なくとも３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも２つずつの組み合わせに基いて前記回転体の傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求める誤差演算手段を備えたことを特徴とする構成を有する。

このように、２軸干渉センサユニットの各々が、回転体の径方向に相当するセンサ座標系第１軸と周溝の並び方向つまり回転軸の方向に相当するセンサ座標系第２軸に沿った回折格子面の相対移動変位を検出するように構成され、その各々が、回転体の外周面から回転体の径方向外側に間隙をおいて、かつ、回転体の径方向において相互に重合しないようにして前記回転体の周方向の相異なる少なくとも３つの位置に固定配備されているので、回転体の同じ直径方向に沿って位置しない少なくとも２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々によって、回転体の回転で発生する運動誤差のうち、方向性が異なる少なくとも２つの径方向の運動誤差を測定することができる。２つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸が成す角は設計段階で既知であるから、これら少なくとも２つの運動誤差を誤差演算手段によって合成することによって、回転体の径方向の直交２軸（Ｘ，Ｙ軸）の平面内で生じるラジアルモーションに関連する運動誤差Δｘ，Δｙを求めることが可能となる。
また、少なくとも３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号は、その各々が周溝の並び方向つまり回転軸の方向の移動変位に相当する値であるから、少なくとも３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも１つに基いて、回転体の軸方向の１軸（Ｚ軸）で生じるアキシャルモーションに関連する１軸方向の運動誤差Δｚを求めることができる。
更に、少なくとも３つの２軸干渉センサユニットは、その各々が回転体の径方向外側の異なる位置で周溝の並び方向つまり回転軸の方向の移動変位を検知するから、回転体の周方向で相異なる位置に固定配備された少なくとも３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも２つずつの組み合わせ、より具体的には、相互にＹ軸方向に離間した２軸干渉センサユニットから得られるセンサ座標系第２軸の移動量の偏差と相互にＸ軸方向に離間した２軸干渉センサユニットから得られるセンサ座標系第２軸の移動量の偏差の各々に基いて、回転体の軸が傾斜する向きで直交２軸（Ｘ，Ｙ軸）の周りに生じるアンギュラモーションに関連する運動誤差Δｕ，Δｖ、すなわち、Ｙ軸方向で位置の異なる少なくとも２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる移動量の偏差に関連するＸ軸周りの姿勢変化Δｕと、Ｘ軸方向に位置の異なる少なくとも２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる移動量の偏差に関連するＹ軸周りの姿勢変化Δｖを求めることが可能となる。
また、２軸干渉センサユニットは回転体の一端面の側に纏めて配置されているので、全体的な構造が肥大化するといった不都合も生じない。

より具体的には、前記３つの２軸干渉センサユニットのうちの２つを前記回転体の直径方向に沿って配備すると共に他の１つを該直径方向に対して直交する半径上に配備し、
前記誤差演算手段は、
直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の径方向の１軸に生じる運動誤差とし、かつ、半径上に配備された前記１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号から得られる移動量を前記回転体の径方向の他の１軸に生じる運動誤差とすると共に、
３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の軸方向の１軸に生じる運動誤差とし、
直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均と半径上に配備された前記１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号から得られる移動量との偏差に基いて前記回転体の傾斜方向の１軸に生じる運動誤差を求め、かつ、直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の偏差に基いて前記回転体の傾斜方向の他の１軸に生じる運動誤差を求めるように構成することが望ましい。

このようにして、３つの２軸干渉センサユニットのうちの２つを前記回転体の直径方向に沿って配備すると共に他の１つを該直径方向に対して直交する半径上に配備した構成では、直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の径方向の１軸、例えば、Ｘ軸方向の運動誤差Δｘとすると共に、これに直交する半径方向つまりＹ軸上に配備された他の１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号から得られる移動量を前記回転体の径方向の他の１軸すなわちＹ軸方向の運動誤差Δｙとすることができる。２つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸が回転体の径方向の１軸（Ｘ軸）に沿い、同時に、他の１つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸が前記１軸と直交する他の１軸（Ｙ軸）に沿うかたちで配置されているので、座標変換等の処理を行なうことなく、回転体の径方向の直交２軸（Ｘ，Ｙ軸）におけるラジアルモーションの運動誤差を直ちに求めることができ、演算処理の所要時間が短縮される。
また、３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の軸方向の１軸（Ｚ軸）に生じるアキシャルモーションに関連する運動誤差Δｚとする。回転体の周方向において相異なる３つの位置で測定された各移動量の平均を回転体の軸方向の１軸（Ｚ軸）に生じるアキシャルモーションの運動誤差Δｚとしているので、回転体にアンギュラ方向の姿勢変化Δｕ，Δｖが生じている場合であっても、アキシャルモーションの運動誤差Δｚを正確に求めることが可能となる。
更に、直径方向の１軸（Ｘ軸）に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均と此れに直交する半径方向の１軸（Ｙ軸）に沿って配備された前記１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号から得られる移動量との偏差に基いて回転体の軸が傾斜する向きで直交２軸の１つ（Ｘ軸）の周りに生じるアンギュラモーションに関連する運動誤差である姿勢変化Δｕを求め、また、直径方向の１軸（Ｘ軸）に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の偏差に基いて回転体の軸が傾斜する向きで直交２軸の他の１つ（Ｙ軸）の周りに生じるアンギュラモーションに関連する運動誤差である姿勢変化Δｖを求めることができる。ラジアルモーションの運動誤差の場合と同様、２つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸が回転体の径方向の１軸（Ｘ軸）に沿い、同時に、他の１つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸が前記１軸と直交する他の１軸（Ｙ軸）に沿うかたちで配置されているため、複雑な座標変換の処理を行なう必要がなく、Ｘ軸の周りの姿勢変化ΔｕとＹ軸の周りの姿勢変化Δｖを容易に求めることができ、演算処理の所要時間が短縮される。

前記構成に加え、更に、前記回転体を回転させる回転駆動手段を設け、前記誤差演算手段は、前記回転体が〔１／ｎ〕回転する毎に前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて前記回転体の絶対的な回転角度に対応させて記憶するデータ記憶手段と、該データ記憶手段から読み出されたデータを可視表示するデータ表示手段を備えるようにしてもよい。

回転体を〔１／ｎ〕回転の刻みで回転させ、各回転角度において回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて回転体の絶対的な回転角度に対応させてデータ記憶手段に記憶させ、更にデータ記憶手段のデータを読み出してデータ表示手段に可視表示することにより、回転体の各回転角度で生じる５軸方向の運動誤差を容易に把握することができる。

また、前記回転体が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎に前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて前記回転体の絶対的な回転角度に対応させて記憶するように構成してもよい。

このような構成を適用した場合、５軸方向の運動誤差は回転体がｍ回転する毎に〔１／ｎ〕回転相当の回転角度だけずらされて測定され、この値がデータ記憶手段に記憶されることになるので、測定やデータの書き込みに必要とされる処理の所要時間が長い場合、あるいは、回転体の回転速度が相当に速い場合であっても無理なく演算処理を行なって、各回転角度で生じる５軸方向の運動誤差を容易に把握することができる。
例えば、ｍ＝２，ｎ＝３６とした場合、運動誤差の測定および演算とデータの記憶処理は、回転体が〔２×３６０＋１０〕°すなわち７３０°回転する度に行えば済むので、実際には１０°の絶対回転角度で運動誤差の測定が行われるにも関わらず、演算やデータの記憶処理は、回転体が７３０°回転する間に行なえばよいことになる。

本発明の５自由度誤差測定装置は、回転体の外周面に該回転体の回転軸の方向に一定の間隔を置いて設けられた複数の周溝から形成される回折格子面を設け、回転体の径方向に相当するセンサ座標系第１軸と周溝の並び方向に相当するセンサ座標系第２軸に沿った回折格子面の相対移動変位を検出する２軸干渉センサユニットを回転体の外周面から回転体の径方向外側に間隙をおいて、かつ、相互に重合しないようにして回転体の周方向の相異なる少なくとも３つの位置に固定配備し、これら少なくとも３つの２軸干渉センサユニットのセンサ座標系第１軸の干渉信号から得られる移動量すなわち回転体の径方向で方向性が異なる少なくとも２つの移動量に基いて回転体の径方向の直交２軸の平面内で生じるラジアルモーションに関連する運動誤差を求めると共に、少なくとも３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる移動量すなわち回転体の軸方向に生じる移動量の少なくとも１つに基いてアキシャルモーションに関連する１軸方向の運動誤差を求め、更に、回転体の周方向で相異なる位置に固定配備された少なくとも３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも２つずつの組み合わせに基いて回転体の軸が傾斜する向きで回転体の径方向の直交２軸の周りに生じるアンギュラモーションに関連する運動誤差である軸周りの姿勢変化を求めるようにしているので、参照試料の真円度や真球度の誤差を分離するといった煩雑な後処理を行なわなくても、回転体の回転に伴って生じるラジアルモーション，アキシャルモーション，アンギュラモーションを合わせた都合５軸方向の運動誤差を直接的に高精度で測定することができる。

特に、３つの２軸干渉センサユニットのうちの２つを回転体の直径方向に沿って配備すると共に他の１つを該直径方向に対して直交する半径上に配備し、直径方向に沿って配備された２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を回転体の径方向の１軸に生じる運動誤差とする一方、半径上に配備された他の１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号から得られる移動量を回転体の径方向の他の１軸に生じる運動誤差とし、３つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を回転体の軸方向の１軸に生じる運動誤差とすると共に、直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均と此れに直交する半径上に配備された前記他の１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号から得られる移動量との偏差に基いて回転体の傾斜方向の１軸に生じる運動誤差を求め、更に、直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の偏差に基いて回転体の傾斜方向の他の１軸に生じる運動誤差を求めるようにすることで、座標変換等の複雑な処理を行なうことなく、回転体の径方向の直交２軸におけるラジアルモーションの運動誤差と、その１軸の周りの姿勢変化および他の１軸の周りの姿勢変化であるアンギュラモーションの運動誤差を短時間で容易に求めることができ、しかも、回転体の軸方向の１軸に生じるアキシャルモーションに関連する運動誤差をより正確に求めることができるようになる。

更に、回転体を回転させる回転駆動手段を設け、回転体が〔１／ｎ〕回転する毎に回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて回転体の絶対的な回転角度に対応させてデータ記憶手段に記憶させ、データ記憶手段のデータを読み出してデータ表示手段に可視表示する構成とすることで、各回転角度で生じる５軸方向の運動誤差を容易に把握することができる。

また、回転体が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎に回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて回転体の絶対的な回転角度に対応させて記憶させる構成とすることで、測定やデータの書き込みに必要とされる処理の所要時間が長い場合、あるいは、回転体の回転速度が相当に速い場合であっても無理なく演算処理を行なって、各回転角度で生じる５軸方向の運動誤差を容易に把握することが可能となる。

本発明を適用した一実施形態の５自由度誤差測定装置１の一部を構成する３つの２軸干渉センサユニットと回転体の外周面に設けられた回折格子面との位置の対応関係を簡略化して示した概念図であり、このうち、図１（ａ）は回転体を上方から見た平面図、また、図１（ｂ）は回転体を手前から見た立面図である。同実施形態における２軸干渉センサユニットの作動原理について簡単に示した機能ブロック図である。２軸干渉センサユニットのフォトダイオードの位置に９０°位相の異なる干渉光を生成させて別のフォトダイオードで干渉信号を測定するようにした他の２軸干渉センサユニットの一例について簡略化して示した構成図であり、図３（ａ）では２軸干渉センサユニットをＹ軸に沿った方向の視点で示し、また、図３（ｂ）では２軸干渉センサユニットをＺ軸に沿った方向の視点で示している。回転体の一種であるチャックを回転駆動するＮＣ工作機械と該ＮＣ工作機械を駆動制御する数値制御装置、および、ＮＣ工作機械のコラムヘッドに固定配備された３つの２軸干渉センサユニットとチャック側の回折格子面を主要部として構成される５自由度誤差測定装置の本体部、ならびに、５自由度誤差測定装置の誤差演算手段として機能するパーソナルコンピュータ等の接続関係について簡略化して示したブロック図である。誤差演算手段にインストールされた誤差測定用プログラムの概要について示したフローチャートである。誤差測定用プログラムの概要について示したフローチャートの続きである。誤差測定用プログラムの概要について示したフローチャートの続きである。誤差測定用プログラムの概要について示したフローチャートの続きである。誤差演算手段のデータ記憶手段に生成されるデータ記憶ファイルの論理構成を示した概念図である。１回転信号が出力される時のチャックの絶対回転角度を０°と規定した場合のチャックの絶対回転角度と通算回転角度との関係を示した概念図で、図１０（ａ）は絶対回転角度が０°で通算回転角度が０°の時の状態、図１０（ｂ）は絶対回転角度が１０°で通算回転角度が〔３６０×ｍ＋１０〕°の時の状態、図１０（ｃ）は絶対回転角度が３５０°で通算回転角度が〔３６０×（ｎ−１）・ｍ＋（ｎ−１）・１０〕°の時の状態について示している。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。

図１は本発明を適用した一実施形態の５自由度誤差測定装置１の一部を構成する３つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、回転体の一種であるチャック２の外周面に設けられた回折格子面３との位置の対応関係を簡略化して示した概念図であり、このうち、図１（ａ）はチャック２を上方から見た平面図、また、図１（ｂ）はチャック２を手前から見た立面図である。

回折格子面３は、図１（ｂ）に示されるように、チャック２の外周面に、該チャック２の回転軸ＣＬの方向に一定の間隔を置いて設けられた複数の周溝によって形成されている。回折格子面３を形成する部分のチャック２の外周面は可能な限り正確な円筒状に加工し、また、周溝のピッチも可能な限り一定に加工する必要がある。

２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の各々は、センサ座標系第１軸とセンサ座標系第２軸の直交２軸方向で測定対象物の相対移動変位を検出するもので、このうち２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２の各々は、其のセンサ座標系第１軸をチャック２の直径方向の１つ、つまり、図１（ａ）に示されるＸ軸の方向に沿わせて、図１（ｂ）に示されるように、チャック２の外周面から径方向外側に或る程度の間隔を置いて、図示しないＮＣ工作機械のコラムヘッドに固定配備されている。
また、２軸干渉センサユニットＳ３は、前述の１つの直径方向すなわちＸ軸に対して直交する他の１つの半径方向であるＹ軸にセンサ座標系第１軸を沿わせて、図１（ａ）に示されるように、チャック２の外周面から径方向外側に或る程度の間隔を置いて、図示しないＮＣ工作機械のコラムヘッドに固定配備されている。

つまり、３つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３のセンサ座標系第１軸は、共にチャック２の径方向に相当する向きで測定対象物である回折格子面３の相対移動変位を検出し、また、全ての２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３のセンサ座標系第２軸は、共に回折格子面３における周溝の並び方向すなわちチャック２の軸方向と一致するＺ軸方向に相当する向きで測定対象物である回折格子面３の相対移動変位を検出するようになっており、その各々は、チャック２の外周面からチャック２の径方向外側に間隙をおいて、かつ、チャック２の径方向において相互に重合しないようにしてチャック２の周方向の相異なる少なくとも３つの位置に固定配備されていることになる。

図２は２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の作動原理について簡単に示した機能ブロック図である。

２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の構成は同様であるから、ここでは、センサ座標系第１軸で回折格子面３のＸ軸方向の相対移動変位を検出すると共にセンサ座標系第２軸で回折格子面３のＺ軸方向の相対移動変位を検出する２軸干渉センサユニットＳ１（Ｘ−Ｚセンサ）を例にとって構成を説明する。

なお、図２に示される回折格子面３は図１（ａ）および図１（ｂ）における回折格子面３の一部を取り出して示したもので、回折格子面３の溝の並び方向は図２においてはＺ軸の方向となっている。

２軸干渉センサユニットＳ１は、図２に示されるように、概略において、レーザー光の出力源となるレーザーダイオード４と、反射鏡５〜８およびビームスプリッタ９〜１０と、１／４波長板１１〜１６および１／２波長板１７と、参照用の固定ミラー１８、ならびに、フォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２によって構成される。

以上の構成において、レーザーダイオード４から出射されたレーザ光Ａは反射鏡５〜６を経由してビームスプリッタ９に入射し、参照用の固定ミラー１８に向かうレーザ光Ａ１と、Ｘ軸に沿って回折格子面３に向かうレーザ光Ａ２に分割される。

このうち、固定ミラー１８に向かうレーザ光Ａ１は、１／４波長板１６を経由して固定ミラー１８に照射されて固定ミラー１８で反射され、其のまま逆の経路を辿って１／４波長板１６を介してビームスプリッタ９に入射する。

また、Ｘ軸に沿って回折格子面３に向かうレーザ光Ａ２は、１／４波長板１１を経由して回折格子面３に照射され、回折格子面３の回折格子によって０次光Ｂと±１次光Ｂ１，Ｂ２に分割される。

このうち、０次光Ｂは其のまま逆の経路を辿って１／４波長板１１を介してビームスプリッタ９に入射し、固定ミラー１８で反射されたレーザ光Ａ１と結合されて干渉光となり、１／４波長板１５を経由してフォトダイオードＰＤ１２に入射する。

また、＋１次光Ｂ１は１／４波長板１３と１／２波長板１７を経由して反射鏡８に到達し、反射鏡８で反射されてビームスプリッタ１０に入射し、−１次光Ｂ２は、１／４波長板１２を経由して反射鏡７に到達し、反射鏡７で反射されてビームスプリッタ１０に入射する。そして、これらの±１次光Ｂ１，Ｂ２がビームスプリッタ１０で結合されて干渉光となり、この干渉光が１／４波長板１４を介してフォトダイオードＰＤ１１に入射する。

フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２で検出される干渉信号Ｉ_ＰＤ１１，Ｉ_ＰＤ１２は、２軸干渉センサユニットＳ１に対する回折格子のＺ軸方向の変位ΔｚとＸ軸方向の変位Δｘ、および、回折格子のピッチｄおよび光源の波長λにより、次の式（１），式（２）で表すことができる（但し、Ａ，Ｂは任意の振幅）。

従って、式（１）と式（２）を連立させてΔｘとΔｚについて解くことにより、Ｘ軸方向の変位ΔｘとＺ方向の変位Δｚを測定することが可能である。

演算処理自体に関しては既に非特許文献２等でも公知となっているので、詳細な説明は省略する。

更に、フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２の位置に９０°位相の異なる干渉光を生成させ、それを新たなフォトダイオードで検出すれば、回折格子面３の移動方向の判別と位相補間も可能である。例えば、光源の波長を６５０ｎｍ，回折格子のピッチを１μｍとした場合、θｍ＝４０．５°で１／２０００の位相補間が可能とすれば、Ｚ軸方向に０．２５ｎｍ，Ｘ軸方向に０．１６ｎｍの分解能が得られる。

図３は図２の構成に加え、更に、フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２の位置に９０°位相の異なる干渉光を生成させて別のフォトダイオードで干渉信号を測定するようにした２軸干渉センサユニットＳ１の他の一例について簡略化して示した構成図であり、図３（ａ）では２軸干渉センサユニットＳ１をＹ軸に沿った方向の視点で示し、また、図３（ｂ）では２軸干渉センサユニットＳ１をＺ軸に沿った方向の視点で示している。

図３の２軸干渉センサユニットＳ１は、図２に示される２軸干渉センサユニットＳ１の光学系を変更して反射鏡５〜６を省略し、更に、図２に示される２軸干渉センサユニットＳ１における１／４波長板１４とフォトダイオードＰＤ１１の間に干渉光の一部を分岐させるためのビームスプリッタ２１を新たに配置して１／２波長板１９を併設することにより、別のフォトダイオードＰＤ１１’によって、フォトダイオードＰＤ１１で検出される干渉信号に対して９０°位相の異なる干渉信号を測定すると共に（以上、図３（ａ）参照）、図２に示される２軸干渉センサユニットＳ１における１／４波長板１５とフォトダイオードＰＤ１２の間に干渉光の一部を分岐させるためのビームスプリッタ２２を新たに配置して１／２波長板２０を併設することにより、別のフォトダイオードＰＤ１２’によって、フォトダイオードＰＤ１２で検出される干渉信号に対して９０°位相の異なる干渉信号を測定するようにしたものである。

既に述べた通り、他の２軸干渉センサユニットＳ２（Ｘ−Ｚセンサ），Ｓ３（Ｙ−Ｚセンサ）の構成に関しては、前述の２軸干渉センサユニットＳ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
２軸干渉センサユニットＳ２，Ｓ３に関しても、前記と同様、図３に示されるような構成を適用することにより、回折格子面３の移動方向の判別と位相補間が可能となる。
２軸干渉センサユニットＳ２は、２軸干渉センサユニットＳ１のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２に相当するフォトダイオードＰＤ２１〜ＰＤ２２を備え、２軸干渉センサユニットＳ３は、２軸干渉センサユニットＳ１のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２に相当するフォトダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３２を備えている。

以下、２軸干渉センサユニットＳ２のフォトダイオードＰＤ２１〜ＰＤ２２で検出される干渉信号をＩ_ＰＤ２１〜Ｉ_ＰＤ２２と規定し、２軸干渉センサユニットＳ３のフォトダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３２で検出される干渉信号をＩ_ＰＤ３１〜Ｉ_ＰＤ３２と規定する。

図４は回転体の一種であるチャック２を備えたＮＣ工作機械２３と該ＮＣ工作機械２３を駆動制御する数値制御装置２４、および、既に述べた設置条件のもとでＮＣ工作機械２３の図示しないコラムヘッドに固定配備された２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３とチャック２側の回折格子面３を主要部として構成される５自由度誤差測定装置１の本体部２５、ならびに、５自由度誤差測定装置１の誤差演算手段２６として機能するパーソナルコンピュータ等の接続関係について簡略化して示したブロック図であり、このうち、本体部２５と誤差演算手段２６とを併せたものが５自由度誤差測定装置１である。

ＮＣ工作機械２３は、例えば、竪型フライス盤等のものである。回転砥石を利用する平面研削盤等のＮＣ工作機械２３にあってはスピンドル（主軸）がチャック２すなわち回転体に相当する。無論、エンドミルやドリルビットあるいは回転砥石等を回転体と考えても差し支えない。

ＮＣ工作機械２３は、一般に、各軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のテーブル送りについては、各軸のサーボモータと数値制御装置２４による位置，速度，電流ループの処理を利用して厳密な位置決め処理が行なわれるようになっているが、チャック２やスピンドルの回転に関しては厳密な回転角度の制御は行われず、単に、オープンループでの速度制御が行われるだけであり、チャック２やスピンドルの回転角度が規定位置と一致した時点で、ＮＣ工作機械２３から数値制御装置２４に１回転信号が送出されるようになっている。チャック２やスピンドルの回転速度は数値制御装置２４に設けられたマニュアル・データ・インプッタ（ＭＤＩ）を利用した手動設定やＡＰＴ等のＮＣ加工プログラムを利用した設定が可能である。

この実施形態では、チャック２を回転させるＮＣ工作機械２３の図示しない主軸モータが５自由度誤差測定装置１における回転駆動手段として機能することになる。

誤差演算手段２６は市販のパーソナルコンピュータやワークステーションあるいは専用の制御装置等によって構成することが可能である。

誤差演算手段２６の主要部は、演算処理用のマイクロプロセッサ２７と、マイクロプロセッサ２７の基本的な制御プログラムを格納したＲＯＭ２８、および、演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２９と、各種のアプリケーションプログラム等を格納したハードディスク３０、および、他の外部装置等との接続に用いられるインターフェイス３１によって構成され、マイクロプロセッサ２７の入出力回路３２には、マン・マシン・インターフェイスとして機能するキーボード３３やディスプレイ３４が接続されている。

この実施形態では、ディスプレイ３４が誤差演算手段２６のデータ表示手段として機能し、また、ＲＡＭ２９とハードディスク３０が誤差演算手段２６のデータ記憶手段として機能することになる。

５自由度誤差測定装置１の本体部２５に配備された２軸干渉センサユニットＳ１のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２で検出される干渉信号Ｉ_ＰＤ１１〜Ｉ_ＰＤ１２および２軸干渉センサユニットＳ２のフォトダイオードＰＤ２１〜ＰＤ２２で検出される干渉信号Ｉ_ＰＤ２１〜Ｉ_ＰＤ２２と２軸干渉センサユニットＳ３のフォトダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３２で検出される干渉信号Ｉ_ＰＤ３１〜Ｉ_ＰＤ３２の各々は、入出力回路３２を介して誤差演算手段２６のマイクロプロセッサ２７に読み込まれ、また、ＮＣ工作機械２３から数値制御装置２４に送出される１回転信号も、入出力回路３２を介して誤差演算手段２６のマイクロプロセッサ２７に読み込まれるようになっている。

図５〜図８は誤差演算手段２６のハードディスク３０にアプリケーションプログラムの１つとしてインストールされた誤差測定用プログラムの概要について示したフローチャートである。

次に、図５〜図８を参照して５自由度誤差測定装置１の全体的な処理動作について具体的に説明する。

但し、この時点では既にＮＣ工作機械２３および数値制御装置２４は稼動状態にあり、ＮＣ工作機械２３の主軸モータによってチャック２が回転駆動されており、図５〜図８に示されるような誤差測定用プログラムが実行対象プログラムとして読み出されて、パーソナルコンピュータ等からなる誤差演算手段１のハードディスク３０からＲＡＭ２９に展開されているものとする。

誤差測定用プログラムの実行を開始したマイクロプロセッサ２７は、まず、入出力回路３２を介して、数値制御装置２４から、チャック２に対して設定されている主軸回転数の現在値を読み込む（ステップａ１）。

次いで、マイクロプロセッサ２７は、主軸回転数の大小に応じ、ハードディスク３０に登録された図示しないデータ設定ファイルから、主軸回転数に応じた誤差測定のために必要とされる待機計数ｍの値を選択し、更に、ステップａ１の処理で読み込んだ主軸回転数に基いてチャック２の１回転所要時間を求め、ユーザがキーボード３３を介して入力した測定分割数ｎの値と上述の１回転所要時間とに基いて、基本的なサンプリング周期Δｔを算出する（ステップａ２）。

待機計数ｍの値は、主軸回転数の値が大きくなればなるほど大きく、また、主軸回転数の値が小さくなればなるほど小さくなるように、更に、主軸回転数がマイクロプロセッサ２７の処理速度によって決まる一定の値よりも小さければ０となるように、データ設定ファイルに登録されている。

従って、主軸回転数が一定の値よりも小さくチャック２の回転速度との比較においてマイクロプロセッサ２７の処理速度が十分であれば、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、待機計数ｍの値としてデータ設定ファイルから値０を選択し、チャック２が〔１／ｎ〕回転する毎に、つまり、基本的なサンプリング周期Δｔ毎に誤差の測定を実行する。
また、これとは逆に、主軸回転数が大きくチャック２の回転速度との比較においてマイクロプロセッサ２７の処理速度が不十分となるような場合には、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、主軸回転数の大きさに応じてデータ設定ファイルから整数値ｍ＝１，２，３，・・・の一つを選択し、チャック２が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎に誤差の測定を実行することになる。この場合、実質的なサンプリング周期は〔１回転所要時間×ｍ＋Δｔ〕である。

よって、主軸回転数が比較的小さいフライス盤等のＮＣ工作機械２３にも、また、主軸回転数が比較的大きい平面研削盤等のＮＣ工作機械２３にも対処することができ、理論的には、ジググラインダー等の高速回転型のＮＣ工作機械２３にも対応することが可能である。

このようにして待機計数ｍと基本的なサンプリング周期Δｔに関連する初期設定処理が終了すると、マイクロプロセッサ２７は、チャック２の回転回数を計数するカウンタｉの値と誤差の測定回数を計数するカウンタｊの値を共に０に初期化し（ステップａ３〜ステップａ４）、待機計数ｍとして値０が選択されているのか其れ以外の整数値が選択されているのかを判定する（ステップａ５）。

ステップａ５の判定結果が真となって待機計数ｍの値が０であることが明らかとなった場合には、チャック２の〔１／ｎ〕回転毎、言い換えれば、基本的なサンプリング周期Δｔで誤差の測定を実行する設定であることを意味し、また、ステップａ５の判定結果が偽となって待機計数ｍの値が０以外の値であることが明らかとなった場合には、チャック２が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎つまり〔１回転所要時間×ｍ＋Δｔ〕のサンプリング周期で誤差の測定を実行する設定であることを意味する。

従って、ステップａ５の判定結果が真となった場合には、マイクロプロセッサ２７は、まず、数値制御装置２４および入出力回路３２を介してＮＣ工作機械２３から最初の１回転信号が入力されるまで待機し（ステップａ２２）、最初の１回転信号の入力が確認された時点で、誤差測定に関わる図８のＳＵＢ（Ａ）の処理を直ちに実行する（ステップａ２３）。

ＳＵＢ（Ａ）の処理を開始したマイクロプロセッサ２７は、まず、５自由度誤差測定装置１の本体部２５に配備された２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２，ＰＤ２１〜ＰＤ２２，ＰＤ３１〜ＰＤ３２で検出されている干渉信号Ｉ_ＰＤ１１〜Ｉ_ＰＤ１２，Ｉ_ＰＤ２１〜Ｉ_ＰＤ２２，Ｉ_ＰＤ３１〜Ｉ_ＰＤ３２の各々を読み込む（図８のステップｂ１）。

次いで、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、２軸干渉センサユニットＳ１のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２で検出されている干渉信号Ｉ_ＰＤ１１〜Ｉ_ＰＤ１２の値と前述の式（１），式（２）に基いて、２軸干渉センサユニットＳ１が検出しているＸ軸方向の変位Δｘ１と２軸干渉センサユニットＳ１が検出しているＺ方向の変位Δｚ１を求める。
また、マイクロプロセッサ２７は、２軸干渉センサユニットＳ２のフォトダイオードＰＤ２１〜ＰＤ２２で検出されている干渉信号Ｉ_ＰＤ２１〜Ｉ_ＰＤ２２の値を前述の式（１），式（２）におけるＩ_ＰＤ１１〜Ｉ_ＰＤ１２に置き換えて上記と同様の処理を実行することにより、２軸干渉センサユニットＳ２が検出しているＸ軸方向の変位Δｘ２と２軸干渉センサユニットＳ２が検出しているＺ方向の変位Δｚ２を求める。
更に、マイクロプロセッサ２７は、２軸干渉センサユニットＳ３のフォトダイオードＰＤ３１〜ＰＤ３２で検出されている干渉信号Ｉ_ＰＤ３１〜Ｉ_ＰＤ３２の値を前述の式（１），式（２）におけるＩ_ＰＤ１１〜Ｉ_ＰＤ１２に置き換えて上記と同様の処理を実行することにより、２軸干渉センサユニットＳ３が検出しているＹ軸方向の変位Δｙ３と２軸干渉センサユニットＳ３が検出しているＺ方向の変位Δｚ３を求める（以上、ステップｂ２）。

次いで、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、回転体であるチャック２の直径方向の１つであるＸ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２の各々から得られたセンサ座標系第１軸方向の移動量Δｘ１，Δｘ２の平均〔（Δｘ１＋Δｘ２）／２〕を求め、この値をチャック２の径方向の１軸つまりＸ軸の方向に生じる運動誤差Δｘ（変位）とする。
また、マイクロプロセッサ２７は、上述の直径方向つまりＸ軸と直交する半径方向のＹ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ３から得られたセンサ座標系第１軸方向の移動量Δｙ３をチャック２の径方向の他の１軸つまりＹ軸の方向に生じる運動誤差Δｙ（変位）とする。
そして、マイクロプロセッサ２７は、３つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３から得られたセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ１，Δｚ２，Δｚ３の平均〔（Δｚ１＋Δｚ２＋Δｚ３）／３〕を求め、この値をチャック２の軸方向の１軸つまりＺ軸の方向に生じる運動誤差Δｚ（変位）とする。
また、マイクロプロセッサ２７は、上述の直径方向つまりＸ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２から得られたセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ１，Δｚ２の平均〔（Δｚ１＋Δｚ２）／２〕と此れに直交する半径方向のＹ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ３から得られたセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ３との偏差Δｚ’すなわち〔Δｚ３−（Δｚ１＋Δｚ２）／２〕と、回折格子面３を形成した部分のチャック２の外周面の半径ｒ（図１（ａ）参照）に基いて、チャック２の傾斜方向の１軸、つまり、Ｘ軸周りに生じる姿勢変化の運動誤差Δｕ（角度）を求める。運動誤差Δｕを求めるための関数ｆは具体的にはｔａｎ^−１（Δｚ’／ｒ）である。
そして、更に、マイクロプロセッサ２７は、直径方向の１つであるＸ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２から得られたセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ１，Δｚ２の偏差Δｚ”すなわち〔Δｚ１−Δｚ２〕と、回折格子面３を形成した部分のチャック２の外周面の直径２ｒ（図１（ａ）参照）に基いて、チャック２の傾斜方向の他の１軸、つまり、Ｙ軸周りに生じる姿勢変化の運動誤差Δｖ（角度）を求める。運動誤差Δｖを求めるための関数ｇは具体的にはｔａｎ^−１（Δｚ”／２ｒ）である（以上、ステップｂ３）。

このようにしてＳＵＢ（Ａ）の処理が終わり、チャック２の径方向の直交２軸Ｘ，Ｙの平面内で生じるラジアルモーションに関連する運動誤差Δｘ，Δｙと、チャック２の軸方向つまりＺ軸に沿って生じるアキシャルモーションに関連する運動誤差Δｚと、チャック２の中心軸が傾斜する向きで２軸Ｘ，Ｙの回りに生じるアンギュラモーションに関連する傾斜方向の運動誤差Δｕ，Δｖが求められると、マイクロプロセッサ２７は、カウンタｊの現在値に基いて、誤差演算手段２６のデータ記憶手段として機能するＲＡＭ２９内のデータ記憶ファイル（図９参照）のアドレスｊのフィールドに、Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を書き込み（図６のステップａ２４）、サンプリング周期計測タイマに基本的なサンプリング周期Δｔの値をセットして計時を開始させ（ステップａ２５）、サンプリング周期計測タイマが設定時間の計時を終了するのを待機する（ステップａ２６）。

そして、サンプリング周期計測タイマによる計時が終了してステップａ２６の判定結果が真となり、ＳＵＢ（Ａ）に示されるような前回の誤差測定処理が行なわれてからの経過時間が基本的なサンプリング周期Δｔに達したこと、つまり、チャック２がインクリメンタルに〔１／ｎ〕回転だけ回転したことが確認されると、マイクロプロセッサ２７はカウンタｊの値を１インクリメントし（ステップａ２７）、カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しているか否かを判定する（ステップａ２８）。

カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しておらずステップａ２８の判定結果が真となった場合には、チャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が現時点では未だ完了していないことを意味するので、マイクロプロセッサ２７は、前記と同様にしてステップａ２３〜ステップａ２８の処理を繰り返し実行し、ＳＵＢ（Ａ）の誤差測定処理でΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を求め、更新されたカウンタｊの現在値に基いて、図９のデータ記憶ファイルのアドレスｊのフィールドに、Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を書き込み、改めて基本的なサンプリング周期Δｔが経過するまで待機する（以上、ステップａ２３〜ステップａ２８）。

よって、基本的なサンプリング周期Δｔが経過してチャック２が〔１／ｎ〕回転する度にＳＵＢ（Ａ）に示されるような誤差測定処理が繰り返し実行され、最終的に、カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達した時点でステップａ２８の判定結果が偽となり、チャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が完了する。

従って、仮に、測定分割数ｎの値が３６に設定されているとするなら、チャック２が１０°回転する度にΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が測定され、これらのデータが其の都度のカウンタｊの現在値に基いて図９のデータ記憶ファイルのアドレスｊのフィールドに書き込まれることになる。例えば、１回転信号が出力される時のチャック２の絶対回転角度を０°と規定すれば、１回転信号の出力時点つまりチャック２の回転角度が０°の時（図１０（ａ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス０のフィールドに書き込まれ、チャック２の絶対的な回転角度が１０°の時（図１０（ｂ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス１のフィールドに書き込まれ、チャック２の絶対的な回転角度が２０°の時のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス２のフィールドに書き込まれ、・・・、最終的に、チャック２の絶対的な回転角度が３５０°の時（図１０（ｃ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス３５（＝ｎ−１）のフィールドに書き込まれ、これと同一処理周期内でカウンタｊの値が１インクリメントされてｊ＝３６（＝ｎ）となり、ステップａ２８の判定結果が偽となる。

このようにしてステップａ２８の判定結果が偽となり、チャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が完了したことが確認されると、マイクロプロセッサ２７は、図９のデータ記憶ファイルのアドレス０〜アドレスｎ−１に記憶されているΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖのデータを全て読み出し、データ記憶ファイルのアドレスつまりチャック２の絶対的な回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖのデータとを対応させて、誤差演算手段２６のデータ表示手段として機能するディスプレイ３４に可視表示する（図７のステップａ１７）。

データの可視表示に際しては図９に示されるようなデータ内容を其のまま数値表示することも可能であるが、この表示はチャック２の１回転毎に更新されるので、数値の変化を眼で追うことは難しく、スプライン曲線等を利用したグラフ表示とすることが望ましい。Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ（Ｘ軸周りの回転），Ｖ（Ｙ軸周りの回転）の各軸を並列して絶対回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖとの対応関係を表示してもよいし、あるいは、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｖの軸を共通化して各軸毎のグラフの表示色を変えることで絶対回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖとの対応関係を表示してもよい。この種のモニタ表示については既に周知である。

次いで、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、データ記憶手段として機能するハードディスク３０に、チャック２の１回転分に相当するｎ組の誤差測定データΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを登録した図９のデータ記憶ファイルを記憶させる（ステップａ１８）。

ハードディスク３０には図９のデータ記憶ファイルの情報をｋセット分だけ保存する記憶領域が予め予約されており、常時、最近のｋセット分のデータ記憶ファイルの内容が保存される。具体的には、ハードディスク３０の予約済み記憶領域に図９と同等のファイル形式を有する保存用データ記憶ファイルがｋセット分だけ生成されており、ステップａ１７の表示更新処理が終る度に、マイクロプロセッサ２７が、ファイル選択指標ｗの値を０〜〔ｋ−１〕の範囲でサイクリックにインクリメントし、ファイル選択指標ｗの現在値に相当する保存用データ記憶ファイル〔ｗ〕に図９のデータ記憶ファイルの情報を上書きして保存することにより、ｗ＝０〜〔ｋ−１〕のｋ個の保存用データ記憶ファイル〔ｗ〕に対して図９のデータ記憶ファイルを循環的に上書きし、保存用データ記憶ファイル〔０〕，保存用データ記憶ファイル〔１〕，保存用データ記憶ファイル〔２〕，・・・，保存用データ記憶ファイル〔ｋ−１〕に、最近のｋセット分のデータ記憶ファイルの内容を保存するようになっている。

次いで、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、ユーザの操作によってキーボード３３から測定終了指令が入力されているか否かを判定する（ステップａ１９）。

そして、測定終了指令が入力されておらずステップａ１９の判定結果が偽となった場合には、マイクロプロセッサ２７は再びステップａ４の処理に復帰してカウンタｊの値を０に初期化し、前記と同様にして、ステップａ５，ステップａ２２〜ステップａ２８，ステップａ１７〜ステップａ１９の処理を繰り返し実行する。

そして、最終的に、ステップａ１９の判定結果が真となり、ユーザの操作によってキーボード３３から測定終了指令が入力されたことが確認されると、マイクロプロセッサ２７は、誤差演算手段２６のデータ記憶手段として機能するハードディスク３０からｋセット分の保存用データ記憶ファイルを全て読み出し、チャック２の各絶対回転角度毎、例えば、１０°毎のデータをΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖ毎個別に平均し、チャック２の径方向の直交２軸Ｘ，Ｙの平面内で生じるラジアルモーションに関連する運動誤差であるΔｘ，Δｙの平均値と、チャック２の軸方向つまりＺ軸に沿って生じるアキシャルモーションに関連する運動誤差であるΔｚの平均値と、チャック２の中心軸が傾斜する向きで２軸Ｘ，Ｙの回りに生じるアンギュラモーションに関連する傾斜方向の運動誤差であるΔｕ，Δｖの平均値を求め（ステップａ２０）、これらの値を１回転信号出力時の回転角度を基準とするチャック２の絶対的な回転角度、例えば、０°，１０°，２０°，・・・，３５０°に対応させて、誤差演算手段２６のデータ表示手段として機能するディスプレイ３４に可視表示する（ステップａ２１）。
表示の形態に関しては前記と同様にスプライン曲線等を利用したグラフ表示が可能であるが、この場合は特に最終的な結果表示であるから、内容分析等の必要上、図９に示されるような形式でデータ内容の平均を数値表示することが望ましい。

これに対し、待機計数ｍと基本的なサンプリング周期Δｔに関連する初期設定処理が終了した時点で行われる前述のステップａ５の判定処理の結果が偽となり、待機計数ｍの値として０以外の整数値が選択されていることが明らかとなった場合には、チャック２が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎に誤差の測定を実行する必要があることを意味するので、マイクロプロセッサ２７は、数値制御装置２４および入出力回路３２を介してＮＣ工作機械２３から１回転信号が入力されるのを待ち（ステップａ６）、１回転信号が入力される度にカウンタｉの値を１インクリメントし（ステップａ７）、カウンタｉの現在値が待機計数ｍに達するまで待機する（ステップａ８）。この間、誤差測定処理は行なわれない。

そして、カウンタｉの現在値が待機計数ｍに達したことがステップａ８の判定処理で確認されると、マイクロプロセッサ２７は、チャック２の回転回数を計数するカウンタｉの値を改めて０に初期化し（ステップａ９）、誤差の測定回数を計数するカウンタｊの現在値に基いて、基本的なサンプリング周期Δｔをｊ倍した値を求め（ステップａ１０）、この値をサンプリング周期計測タイマにセットして計時を開始させた後（ステップａ１１）、サンプリング周期計測タイマが設定時間の計時を終了するまで待機する（ステップａ１２）。

そして、サンプリング周期計測タイマによる計時が終了してステップａ１２の判定結果が真となると、マイクロプロセッサ２７は、前記と同様にＳＵＢ（Ａ）の処理を実行してΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を求め（ステップａ１３）、誤差の測定回数を計数するカウンタｊの現在値に基いて、図９のデータ記憶ファイルのアドレスｊのフィールドに、Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を書き込む（ステップａ１４）。
誤差測定用プログラムを開始した直後の段階ではカウンタｊの初期値は０であるから（ステップａ４参照）、誤差測定用プログラムを開始してから最初に実行されるステップａ１０の処理では〔Δｔ×０〕すなわち０の値がサンプリング周期計測タイマにセットされ、ステップａ１２の判定処理は直ちに真となるので、事実上、１回転信号の入力と同時にＳＵＢ（Ａ）の処理が実行され、このときのカウンタｊの現在値０に基いて、図９のデータ記憶ファイルのアドレス０のフィールドに、１回転信号入力時点のチャック２の回転角度すなわち絶対回転角度０°に対応したΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が書き込まれることになる。

次いで、マイクロプロセッサ２７は、カウンタｊの値を１インクリメントし（ステップａ１５）、カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しているか否かを判定する（ステップａ１６）。

カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しておらずステップａ１６の判定結果が真となった場合には、チャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が現時点では未だ完了していないことを意味する。

従って、この場合、マイクロプロセッサ２７は、ステップａ６の処理に復帰した後、前記と同様にしてステップａ６〜ステップａ８の処理を繰り返し実行し、１回転信号が改めて待機計数ｍに相当する回数だけ入力されるまで待機する（以上、ステップａ６〜ステップａ８）。

そして、ステップａ８の判定結果が偽となってカウンタｉの現在値が待機計数ｍに達したこと、つまり、ＳＵＢ（Ａ）に示されるような前回の誤差測定処理が行なわれてからのチャック２の回転数がｍ回に達したことが確認されると、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、改めてカウンタｉの値を０に初期化し（ステップａ９）、カウンタｊの現在値に基いて、基本的なサンプリング周期Δｔをｊ倍した値を求め（ステップａ１０）、この値をサンプリング周期計測タイマにセットして計時を開始させ（ステップａ１１）、サンプリング周期計測タイマが設定時間の計時を終了するのを待機する（ステップａ１２）。

そして、サンプリング周期計測タイマによる計時が終了してステップａ１２の判定結果が真となると、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、前記と同様にＳＵＢ（Ａ）の誤差測定処理を実行してΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を求め（ステップａ１３）、カウンタｊの現在値に基いて、図９のデータ記憶ファイルのアドレスｊのフィールドにΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値を書き込む（ステップａ１４）。
この段階では、カウンタｊの値は初期値である０から１に更新されているので（ステップａ１５参照）、ステップａ１０の処理では〔Δｔ×１〕すなわちΔｔの値がサンプリング周期計測タイマにセットされる。従って、ステップａ１２の判定結果は、前述したｍ回目の１回転信号が確認されてから更にΔｔが経過した時点、つまり、ＳＵＢ（Ａ）に示される前回の誤差測定処理が行なわれてからのチャック２の回転数が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転に達した時点で真となる。そして、前記と同様にしてＳＵＢ（Ａ）の処理が実行され、カウンタｊの現在値１に基いて、図９のデータ記憶ファイルのアドレス１のフィールドに、チャック２の回転数が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転に達した時点のチャック２の回転角度、すなわち、絶対回転角度１０°（回転量としてはｍ×３６０°＋１０°）に対応したΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が書き込まれることになる。

次いで、マイクロプロセッサ２７は、カウンタｊの値を更に１インクリメントし（ステップａ１５）、カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しているか否かを判定する（ステップａ１６）。

そして、カウンタｊの現在値が測定分割数ｎに達しておらず、ステップａ１６の判定結果が真となった場合には、この時点では未だチャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が完了していないことを意味するので、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、ステップａ６の処理に復帰した後、前記と同様にしてステップａ６〜ステップａ１６の処理を繰り返し実行する。

ステップａ６〜ステップａ１６の処理が繰り返し実行される間、カウンタｊの値は逐次１刻みでインクリメントされるので、ステップａ１２の待機時間も逐次Δｔずつ増大し、その都度のｍ回目の１回転信号が検出されてからＳＵＢ（Ａ）に示される誤差測定処理が行なわれるまでの待機時間は０，Δｔ，２Δｔ，・・・，（ｎ−１）Δｔと順に増大し、これに応じて１回転信号検出時点の絶対回転角度０°を基準とするチャック２の回転量も〔０／ｎ〕＝０回転，〔１／ｎ〕回転（例えば１０°），〔２／ｎ〕回転（例えば２０°），〔３／ｎ〕回転（例えば３０°），・・・，〔（ｎ−１）／ｎ〕回転（例えば３５０°）と増大する。
この結果、チャック２が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎にΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が測定され、これらのデータが其の都度のカウンタｊの現在値に基いて図９のデータ記憶ファイルのアドレスｊのフィールドに書き込まれることになる。例えば、１回転信号が出力される時のチャック２の絶対回転角度を０°としてｎ＝３６と規定すれば、チャック２の絶対回転角度が０°で例えばチャック２の通算回転角度が０°の時（図１０（ａ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス０のフィールドに書き込まれ、チャック２の絶対回転角度が１０°で例えばチャック２の通算回転角度が〔３６０×ｍ＋１０〕°の時（図１０（ｂ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス１のフィールドに書き込まれ、チャック２の絶対回転角度が２０°で例えばチャック２の通算回転角度が〔３６０×２・ｍ＋２・１０〕°の時のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス２のフィールドに書き込まれ、・・・、チャック２の絶対回転角度が３４０°で例えばチャック２の通算回転角度が〔３６０×（ｎ−２）・ｍ＋（ｎ−２）・１０〕°の時のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス３４（＝ｎ−２）のフィールドに書き込まれ、最終的に、チャック２の絶対回転角度が３５０°で例えばチャック２の通算回転角度が〔３６０×（ｎ−１）・ｍ＋（ｎ−１）・１０〕°の時（図１０（ｃ）参照）のΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの値が図９のデータ記憶ファイルのアドレス３５（＝ｎ−１）のフィールドに書き込まれ、これと同一処理周期内でカウンタｊの値が１インクリメントされてｊ＝３６（＝ｎ）となり、ステップａ１６の判定結果が偽となる。

なお、チャック２の絶対回転角度が３５０°のときのチャック２の通算回転角度〔３６０×（ｎ−１）・ｍ＋（ｎ−１）・１０〕°からチャック２の絶対回転角度が３４０°のときのチャック２の通算回転角度が〔３６０×（ｎ−２）・ｍ＋（ｎ−２）・１０〕°を減算して得られる値〔３６０・ｍ＋１０〕°から明らかなように、実際にＳＵＢ（Ａ）に示される誤差測定処理が行なわれる周期はチャック２が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する周期と同じである。
従って、ＳＵＢ（Ａ）に示される誤差測定処理、特に、Δｘ１，Δｚ１，Δｘ２，Δｚ２，Δｙ３，Δｚ３を求めるために必要とされる比較的複雑なステップｂ２の処理にチャック２の〔１／ｎ〕回転所要時間以上の時間を要するような場合、つまり、測定やデータの書き込みに必要とされる処理の所要時間が長い場合、あるいは、チャック２の回転速度が相当に速い場合であっても、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、無理なく演算処理を行なって、各回転角度毎たとえば１０°毎に、５軸方向の運動誤差Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを確実に測定することができる。
また、２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３のフォトダイオードＰＤ１１〜ＰＤ１２，ＰＤ２１〜ＰＤ２２，ＰＤ３１〜ＰＤ３２で検出されている干渉信号の読み込みに関わるステップｂ１の処理は、干渉信号の値をＲＡＭ２９の記憶領域に一時的にラッチするだけの単純な処理であり、ステップｂ２の測定処理のように処理時間を要するものではないので、この処理によって遅れが生じる心配はない。

このようにしてステップａ１６の判定結果が偽となり、チャック２の１回転分に相当する回数の誤差測定が完了したことが確認されると、マイクロプロセッサ２７は、図９のデータ記憶ファイルのアドレス０〜アドレスｎ−１に記憶されているΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖのデータを全て読み出し、データ記憶ファイルのアドレスつまりチャック２の絶対的な回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖのデータとを対応させて、誤差演算手段２６のデータ表示手段として機能するディスプレイ３４に可視表示する（ステップａ１７）。

データの可視表示に際しては図９に示されるようなデータ内容を其のまま数値表示することも可能であるが、この表示はチャック２のｍ回転毎に更新されるので、数値の変化を眼で追うことは難しく、スプライン曲線等を利用したグラフ表示とすることが望ましい。Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｖの各軸を並列して絶対回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖとの対応関係を表示してもよいし、あるいは、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｖの軸を共通化して各軸毎のグラフの表示色を変えることで絶対回転角度とΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖとの対応関係を表示してもよい。

次いで、誤差演算手段２６の主要部を構成するマイクロプロセッサ２７は、データ記憶手段として機能するハードディスク３０に、チャック２の１回転分に相当するｎ組の誤差測定データΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを登録した図９のデータ記憶ファイルを記憶させ（ステップａ１８）、ユーザの操作によってキーボード３３から測定終了指令が入力されているか否かを判定する（ステップａ１９）。

そして、測定終了指令が入力されておらずステップａ１９の判定結果が偽となった場合には、マイクロプロセッサ２７は再びステップａ４の処理に復帰してカウンタｊの値を０に初期化し、前記と同様にして、ステップａ５〜ステップａ１９の処理を繰り返し実行する。

そして、最終的に、ステップａ１９の判定結果が真となり、ユーザの操作によってキーボード３３から測定終了指令が入力されたことが確認されると、マイクロプロセッサ２７は、誤差演算手段２６のデータ記憶手段として機能するハードディスク３０からｋセット分の保存用データ記憶ファイルを全て読み出し、チャック２の各絶対回転角度毎、例えば、１０°毎のデータをΔｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖ毎個別に平均し、チャック２の径方向の直交２軸Ｘ，Ｙの平面内で生じるラジアルモーションに関連する運動誤差であるΔｘ，Δｙの平均値と、チャック２の軸方向つまりＺ軸に沿って生じるアキシャルモーションに関連する運動誤差であるΔｚの平均値と、チャック２の中心軸が傾斜する向きで２軸Ｘ，Ｙの回りに生じるアンギュラモーションに関連する傾斜方向の運動誤差であるΔｕ，Δｖの平均値を求め（ステップａ２０）、これらの値を１回転信号出力時の回転角度を基準とするチャック２の絶対的な回転角度、例えば、０°，１０°，２０°，・・・，３５０°に対応させて、誤差演算手段２６のデータ表示手段として機能するディスプレイ３４に可視表示する（ステップａ２１）。
表示の形態に関しては前記と同様にスプライン曲線等を利用したグラフ表示も可能であるが、この場合は特に最終的な結果表示であるから、内容分析等の必要上、図９に示されるような形式でデータ内容の平均を数値表示することが望ましい。

以上の実施形態では、２つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２のセンサ座標系第１軸をチャック２の径方向の１軸（Ｘ軸）に沿わせ、同時に、他の１つの２軸干渉センサユニットＳ３のセンサ座標系第１軸を他の１軸（Ｙ軸）に沿わせるかたちで配置することにより、座標変換等の処理を行なうことなく、チャック２の径方向の直交２軸（Ｘ，Ｙ）におけるラジアルモーションの運動誤差Δｘ，Δｙやチャック２の軸の傾斜方向の２軸（Ｕ，Ｖ）におけるアンギュラモーションの運動誤差Δｕ，Δｖを求め、演算処理の所要時間を短縮するようにしているが、本質的には、２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３は相互に重合しないようにしてチャック２の周方向の相異なる３つの位置に固定配備されていれば、その取り付け位置は問わない。
例えば、２つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２のセンサ座標系第１軸がＸ軸に対して或る角度で交差し、２軸干渉センサユニットＳ３のセンサ座標系第１軸がＹ軸に対して或る角度で交差しているとしても、２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３のセンサ座標系第１軸方向の移動量に対して行列式を乗じる等の座標変換処理を行なうようにすれば、これらの２軸干渉センサユニットＳ１〜Ｓ３のセンサ座標系第１軸の出力をＸ軸方向の変位やＹ軸方向の変位に変換したりすることが可能である。

また、精度は落ちるが、図８に示されるステップｂ３の処理でチャック２の直径方向の１つであるＸ軸に沿って配備された２つのＸ−Ｚセンサである２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２の各々から得られたセンサ座標系第１軸方向の移動量Δｘ１，Δｘ２の平均〔（Δｘ１＋Δｘ２）／２〕を運動誤差Δｘとして求める代わりに、直径方向に沿って配備された２つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２のうちの何れか一方のセンサ座標系第１軸方向の移動量Δｘ１、もしくは、Δｘ２を直ちにＸ軸方向の運動誤差Δｘとすることも可能である。

更に、図８に示されるステップｂ３の処理で３つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３から出力されるセンサ座標系第２軸方向の各移動量Δｚ１，Δｚ２，Δｚ３の平均をアキシャルモーションに関連する運動誤差Δｚとして求める代わりに、何れか２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸方向の各移動量の平均、あるいは、何れか１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸方向の移動量そのものをアキシャルモーションの運動誤差Δｚとすることも可能である。但し、そのようにした場合は、チャック２にアンギュラ方向の姿勢変化（Δｕ，Δｖ）が生じている場合にアキシャルモーションの運動誤差Δｚの値が不正確となる。

また、図８に示されるステップｂ３の処理で２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２から得られたセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ１，Δｚ２の平均〔（Δｚ１＋Δｚ２）／２〕を求めずに、Ｘ軸に沿って配備された２つの２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２のうちの何れか一方のセンサ座標系第２軸方向の移動量Δｚ１もしくはΔｚ２とＹ軸に沿って配備された２軸干渉センサユニットＳ３から出力されるセンサ座標系第２軸方向の移動量との偏差つまり〔Δｚ３−Δｚ１〕もしくは〔Δｚ３−Δｚ２〕に基いて、チャック２の軸が傾斜する向きでＸ軸の周りに生じるアンギュラモーションに関連する運動誤差である姿勢変化Δｕを求めることも可能である。但し、そのようにした場合は、チャック２にアンギュラ方向の姿勢変化Δｖが生じている場合に運動誤差Δｕの値が不正確となる。

図４では数値制御装置２４と独立したパーソナルコンピュータ等によって５自由度誤差測定装置１の誤差演算手段２６を構成しているが、図５〜図８に示されるような誤差測定用プログラムをマルチタスク処理で構成し、数値制御装置２４における他のマルチタスク処理、たとえば、ＮＣプログラムの１ブロックの読み込み，実行データの作成に関わる前処理，各軸のサーボモータの制御のためのパルス分配処理等と実質的に並列的に実行するようにすれば、独立したパーソナルコンピュータ等からなる誤差演算手段２６は不要である。
そうした場合には、数値制御装置２４のマイクロプロセッサそれ自体が５自由度誤差測定装置１の誤差演算手段２６として機能することになる。

何れの場合も、チャック２等の回転体を実際に使用する場合と同じ条件下、例えば、エンドミルや回転砥石あるいはドリルビット等を装着して加工プログラムを実行する場合と同じ条件下で５軸方向の運動誤差Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを測定することができるので、アップカットやダウンカットといった切削様式の相違あるいは１回の切り込み量の大小といった様々な加工条件を反映させてラジアルモーション，アキシャルモーション，アンギュラモーションの各誤差を測定できるメリットがある。

また、リアルタイムで得られる運動誤差Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖの測定値を利用して数値制御装置２４で切り込み量や工具経路等を補正制御するようにすれば、より精密な加工を実現することも可能である。

無論、チャック２等の回転体を回転させる回転駆動手段としてＮＣ工作機械２３の主軸モータを利用する代わりに、専用のステッピングモータ等を利用した試験装置でチャック２等の回転体を回転させるようにし、この試験装置に５自由度誤差測定装置１の本体部２５すなわち２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３を取り付けて、運動誤差Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを測定するようにしてもよい。
この場合、実際に加工を行うわけではないからチャック２等の回転体の回転速度は任意の設定速度とすることができ、また、例えば〔１／ｎ〕毎に回転体の回転を完全に停止させて誤差測定処理を行なうこともできるので、測定精度は更に向上する。

何れの場合も、他の参照試料（例えば、円柱や球体）を用いて誤差測定を行う必要はなく、非接触式の２軸干渉センサユニットＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの干渉信号を其のまま利用して演算処理を行なうことによって運動誤差Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｕ，Δｖを求めることができるので、参照試料の真円度や真球度の誤差を分離するための後処理の煩わしさはなく、また、参照試料の介在によって測定誤差が増大するといった心配もない。

１５自由度誤差測定装置
２チャック（回転体）
３回折格子面
４レーザーダイオード
５〜８反射鏡
９〜１０ビームスプリッタ
１１〜１６１／４波長板
１７１／２波長板
１８固定ミラー
１９〜２０１／２波長板
２１〜２２ビームスプリッタ
２３ＮＣ工作機械（回転駆動手段）
２４数値制御装置
２５５自由度誤差測定装置の本体部
２６誤差演算手段（パーソナルコンピュータ等）
２７マイクロプロセッサ
２８ＲＯＭ
２９ＲＡＭ（データ記憶手段）
３０ハードディスク（データ記憶手段）
３１インターフェイス
３２入出力回路
３３キーボード
３４ディスプレイ（データ表示手段）
Ａ，Ａ１，Ａ２レーザ光
Ｂ０次光
Ｂ１＋１次光
Ｂ２ −１次光
ｒ回折格子面を形成した部分のチャックの外周面の半径
２ｒ回折格子面を形成した部分のチャックの外周面の直径
ＣＬ回転体の回転中心
ＰＤ１１〜ＰＤ１２フォトダイオード
ＰＤ１１’〜ＰＤ１２’ フォトダイオード
Ｓ１２軸干渉センサユニット
Ｓ２２軸干渉センサユニット
Ｓ３２軸干渉センサユニット

Claims

軸受に取り付けられた回転体もしくは軸受あるいは其の一部を構成する回転体の回転に伴って前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を計測するための５自由度誤差測定装置であって、
前記回転体の外周面に、該回転体の回転軸の方向に一定の間隔を置いて設けられた複数の周溝から形成される回折格子面を備えると共に、
前記回転体の径方向に相当するセンサ座標系第１軸と前記周溝の並び方向に相当するセンサ座標系第２軸に沿った回折格子面の相対移動変位を検出する２軸干渉センサユニットを、前記外周面から前記回転体の径方向外側に間隙をおいて、かつ、前記回転体の径方向において相互に重合しないようにして前記回転体の周方向の相異なる少なくとも３つの位置に固定配備し、
前記回転体の直径方向に沿って同時に位置しない少なくとも２つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量に基いて前記回転体の径方向の２軸に生じる運動誤差を求めると共に、少なくとも３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも１つに基いて前記回転体の軸方向の１軸に生じる運動誤差を求め、かつ、少なくとも３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の少なくとも２つずつの組み合わせに基いて前記回転体の傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求める誤差演算手段を備えたことを特徴とする５自由度誤差測定装置。
前記３つの２軸干渉センサユニットのうちの２つを前記回転体の直径方向に沿って配備すると共に他の１つを該直径方向に対して直交する半径上に配備し、
前記誤差演算手段は、
直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の径方向の１軸に生じる運動誤差とし、かつ、半径上に配備された前記１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第１軸の干渉信号から得られる移動量を前記回転体の径方向の他の１軸に生じる運動誤差とすると共に、
３つの前記２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均を前記回転体の軸方向の１軸に生じる運動誤差とし、
直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の平均と半径上に配備された前記１つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号から得られる移動量との偏差に基いて前記回転体の傾斜方向の１軸に生じる運動誤差を求め、かつ、直径方向に沿って配備された前記２つの２軸干渉センサユニットから出力されるセンサ座標系第２軸の干渉信号の各々から得られる各移動量の偏差に基いて前記回転体の傾斜方向の他の１軸に生じる運動誤差を求めるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の５自由度誤差測定装置。
前記回転体を回転させる回転駆動手段を有し、前記誤差演算手段は、前記回転体が〔１／ｎ〕回転する毎に前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて前記回転体の絶対的な回転角度に対応させて記憶するデータ記憶手段と、該データ記憶手段から読み出されたデータを可視表示するデータ表示手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２のうち何れか一項に記載の５自由度誤差測定装置。
前記回転体を回転させる回転駆動手段を更に備え、前記誤差演算手段は、前記回転体が〔ｍ＋（１／ｎ）〕回転する毎に前記回転体の径方向の２軸と軸方向の１軸および傾斜方向の２軸に生じる運動誤差を求めて前記回転体の絶対的な回転角度に対応させて記憶するデータ記憶手段と、該データ記憶手段から読み出されたデータを可視表示するデータ表示手段を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２のうち何れか一項に記載の５自由度誤差測定装置。