JPH07260425A - 回転体の振れ測定装置 - Google Patents
回転体の振れ測定装置Info
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- JPH07260425A JPH07260425A JP7253594A JP7253594A JPH07260425A JP H07260425 A JPH07260425 A JP H07260425A JP 7253594 A JP7253594 A JP 7253594A JP 7253594 A JP7253594 A JP 7253594A JP H07260425 A JPH07260425 A JP H07260425A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の振れを高精度で検出できるようにす
る。 【構成】 光出射部50、52は平行光をゲージピン1
0に照射する。フォトインタラプタ92は、ゲージピン
10に設けたマークを検出し、回転角演算部94がその
検出信号からゲージピン10の回転角を求める。光セン
サ80〜83の受光量の変化と回転角演算部94が出力
する回転角とから、ゲージピン10の検出回転角におけ
る2方向の変位を求め基礎円演算部112とベクトル生
成部114とに入力する。基礎円演算部は、ゲージピン
の回転軸の位置と偏心量とを求めてベクトル生成部に出
力する。ベクトル生成部は、2方向の変位と基礎円演算
部の出力とからゲージピンの振れベクトルを演算する。
プリンタ・表示装置116は、基礎円演算部、ベクトル
生成部の出力に基づいてリサージュ図形、偏心量、振れ
ベクトルを表示する。
る。 【構成】 光出射部50、52は平行光をゲージピン1
0に照射する。フォトインタラプタ92は、ゲージピン
10に設けたマークを検出し、回転角演算部94がその
検出信号からゲージピン10の回転角を求める。光セン
サ80〜83の受光量の変化と回転角演算部94が出力
する回転角とから、ゲージピン10の検出回転角におけ
る2方向の変位を求め基礎円演算部112とベクトル生
成部114とに入力する。基礎円演算部は、ゲージピン
の回転軸の位置と偏心量とを求めてベクトル生成部に出
力する。ベクトル生成部は、2方向の変位と基礎円演算
部の出力とからゲージピンの振れベクトルを演算する。
プリンタ・表示装置116は、基礎円演算部、ベクトル
生成部の出力に基づいてリサージュ図形、偏心量、振れ
ベクトルを表示する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転軸などの回転体の
回転に伴う振れを計測する回転体の振れ測定装置に関す
る。
回転に伴う振れを計測する回転体の振れ測定装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、各種装置、機器の高精度化、小型
化の進展に伴って、回転装置、回転体も振れの少ない、
高精度のものが要求されている。例えば、プリント配線
基板に配線用の穴をあけるドリルは、振れが大きいと穴
位置やあけた穴の精度に影響するばかりでなく、一度に
穴をあけることができる基板の枚数にも影響し、コスト
の上昇をもたらす。このため、回転体の回転に伴う振れ
を高い精度で検出する技術に対する要求が、ますます高
まっている。
化の進展に伴って、回転装置、回転体も振れの少ない、
高精度のものが要求されている。例えば、プリント配線
基板に配線用の穴をあけるドリルは、振れが大きいと穴
位置やあけた穴の精度に影響するばかりでなく、一度に
穴をあけることができる基板の枚数にも影響し、コスト
の上昇をもたらす。このため、回転体の回転に伴う振れ
を高い精度で検出する技術に対する要求が、ますます高
まっている。
【0003】従来、回転体の回転軸と直交した方向(ラ
ジアル方向)の振れは、一般に静電容量式または磁気式
により測定されていた。図8は、従来の静電容量式振れ
測定装置を示したものである。この静電容量式振れ測定
装置は、図8に示したように、被測定物となる丸棒状の
ゲージピン10に近接して電極14を配置し、ゲージピ
ン10を矢印aのように回転させ、ゲージピン10と電
極14との間の静電容量Cを検出するようになってい
る。両者間の静電容量Cは、ゲージピン10と電極14
との間の距離dによって変動し、
ジアル方向)の振れは、一般に静電容量式または磁気式
により測定されていた。図8は、従来の静電容量式振れ
測定装置を示したものである。この静電容量式振れ測定
装置は、図8に示したように、被測定物となる丸棒状の
ゲージピン10に近接して電極14を配置し、ゲージピ
ン10を矢印aのように回転させ、ゲージピン10と電
極14との間の静電容量Cを検出するようになってい
る。両者間の静電容量Cは、ゲージピン10と電極14
との間の距離dによって変動し、
【数1】C=f(d) として求められる。
【0004】ゲージピン10と電極14との間の静電容
量Cは、変換器16によって時間的に記憶され、変換器
16が静電容量に対応した時系列の関数信号C(t)に
変換して変換回路18に入力する。そして、変換回路1
8は、関数信号C(t)を距離の関数信号d(t)に変
換し、最大値保持回路20と最小値保持回路22とに送
出する。最大値保持回路20は変換回路18が出力した
距離の関数信号d(t)の最大値、すなわちゲージピン
10が電極14から最も遠くなったときの値を保持し、
最小値保持回路22は変換回路18の出力した距離の関
数信号d(t)の最小値を保持する。これらの最大値と
最小値とは、減算回路24に入力され、減算回路24が
両者の差を求めて振れ量として出力する。磁気式の振れ
測定装置の場合も、ほぼ同様にして行われる。
量Cは、変換器16によって時間的に記憶され、変換器
16が静電容量に対応した時系列の関数信号C(t)に
変換して変換回路18に入力する。そして、変換回路1
8は、関数信号C(t)を距離の関数信号d(t)に変
換し、最大値保持回路20と最小値保持回路22とに送
出する。最大値保持回路20は変換回路18が出力した
距離の関数信号d(t)の最大値、すなわちゲージピン
10が電極14から最も遠くなったときの値を保持し、
最小値保持回路22は変換回路18の出力した距離の関
数信号d(t)の最小値を保持する。これらの最大値と
最小値とは、減算回路24に入力され、減算回路24が
両者の差を求めて振れ量として出力する。磁気式の振れ
測定装置の場合も、ほぼ同様にして行われる。
【0005】ところで、回転体のラジアル方向の振れの
原因は、主として偏心量と軸心振れとからなっている。
偏心量は、回転中心が回転体の中心と一致しないことに
より生ずる。また、軸心振れは、回転体が回転すること
により回転中心が変動するもので、いわゆる回転精度を
示し、振れの大きさと方向(=振れベクトル)をもって
表すことができる。この回転精度の測定法としてよく用
いられているものにリサージュ法があり、その原理は図
9のようになっている。
原因は、主として偏心量と軸心振れとからなっている。
偏心量は、回転中心が回転体の中心と一致しないことに
より生ずる。また、軸心振れは、回転体が回転すること
により回転中心が変動するもので、いわゆる回転精度を
示し、振れの大きさと方向(=振れベクトル)をもって
表すことができる。この回転精度の測定法としてよく用
いられているものにリサージュ法があり、その原理は図
9のようになっている。
【0006】リサージュ法は、例えばマスターボール2
6を僅かに偏心させて回転スピンドル28に取り付け、
矢印30のように回転させる。そして、マスターボール
26の近傍に、例えば上記のような静電容量式の電極1
4と変換器16とからなる検出部32、34を直交した
2方向に配置し、これらの検出部32、34によって測
定した静電容量Cに相当する電圧値または電流値を増幅
器36、38によって増幅したのち、演算器40、42
によってマスターボール26の直交した2方向の変位量
として求め、オシロスコープ44上に表示する方法であ
る。そして、回転精度は、2方向の測定データを離散化
してデータ中に含まれる偏心量を取り除いたのち、基礎
円に変動量を重畳させて描いた図10のようなリサージ
ュ図形を求めて評価する。このリサージュ図形による回
転精度の評価は、通常、複数回転により得たリサージュ
図形の幅が再現性を表し、基礎円の中心に対する最大半
径と最小半径との差が回転精度であるとしている。
6を僅かに偏心させて回転スピンドル28に取り付け、
矢印30のように回転させる。そして、マスターボール
26の近傍に、例えば上記のような静電容量式の電極1
4と変換器16とからなる検出部32、34を直交した
2方向に配置し、これらの検出部32、34によって測
定した静電容量Cに相当する電圧値または電流値を増幅
器36、38によって増幅したのち、演算器40、42
によってマスターボール26の直交した2方向の変位量
として求め、オシロスコープ44上に表示する方法であ
る。そして、回転精度は、2方向の測定データを離散化
してデータ中に含まれる偏心量を取り除いたのち、基礎
円に変動量を重畳させて描いた図10のようなリサージ
ュ図形を求めて評価する。このリサージュ図形による回
転精度の評価は、通常、複数回転により得たリサージュ
図形の幅が再現性を表し、基礎円の中心に対する最大半
径と最小半径との差が回転精度であるとしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図8に示し
たような従来の振れ測定装置は、測定原理上、ゲージピ
ン10と電極14との距離を小さくしなければならない
ため、電極14の設置が難しく、電極14を設置するの
に時間がかかる。また、電極14が正しくゲージピン1
0の回転中心の方向に向いていないと、高精度の測定が
できないという問題があった。一方、リサージュ図形に
よる回転精度の評価は、振れベクトルの始点と終点とが
明示されていない限り、回転体の任意の回転角における
振れの方向と大きさとを求めることが困難であり、振れ
の状態を正確に判断することができない。このため、リ
サージュ図形による場合、リサージュ図形の半径方向の
変動だけで軸心の振れを求めることは、振れの評価の正
確性を欠く。
たような従来の振れ測定装置は、測定原理上、ゲージピ
ン10と電極14との距離を小さくしなければならない
ため、電極14の設置が難しく、電極14を設置するの
に時間がかかる。また、電極14が正しくゲージピン1
0の回転中心の方向に向いていないと、高精度の測定が
できないという問題があった。一方、リサージュ図形に
よる回転精度の評価は、振れベクトルの始点と終点とが
明示されていない限り、回転体の任意の回転角における
振れの方向と大きさとを求めることが困難であり、振れ
の状態を正確に判断することができない。このため、リ
サージュ図形による場合、リサージュ図形の半径方向の
変動だけで軸心の振れを求めることは、振れの評価の正
確性を欠く。
【0008】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、回転体の振れを高精度で検出す
ることができる回転体の振れ測定装置を提供することを
目的としている。また、本発明は、回転体の振れの検出
時間を大幅に短縮することを目的としている。さらに、
本発明は、振れ量を偏心成分と振れベクトル成分とに分
離し、任意の回転角における振れベクトルを容易に得ら
れるようにすることを目的としている。そして、本発明
の目的は、回転体の形状精度の影響を小さくすること等
を目的としている。
ためになされたもので、回転体の振れを高精度で検出す
ることができる回転体の振れ測定装置を提供することを
目的としている。また、本発明は、回転体の振れの検出
時間を大幅に短縮することを目的としている。さらに、
本発明は、振れ量を偏心成分と振れベクトル成分とに分
離し、任意の回転角における振れベクトルを容易に得ら
れるようにすることを目的としている。そして、本発明
の目的は、回転体の形状精度の影響を小さくすること等
を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る回転体の振れ測定装置は、回転する
被測定物の回転軸に直交した同一の平面内に配置した複
数の光出射部と、前記被測定物の前記各光出射部と反対
側において、各光出射部に対応した対向位置に設けら
れ、光出射部が出射した光を受光する複数の光量検出部
と、前記被測定物の回転角を検出する回転角検出部と、
この回転角検出部と前記各光量検出部との検出信号に基
づいて、前記被測定物の任意の回転角における振れ量を
求める振れ量演算部とを有する構成となっている。
めに、本発明に係る回転体の振れ測定装置は、回転する
被測定物の回転軸に直交した同一の平面内に配置した複
数の光出射部と、前記被測定物の前記各光出射部と反対
側において、各光出射部に対応した対向位置に設けら
れ、光出射部が出射した光を受光する複数の光量検出部
と、前記被測定物の回転角を検出する回転角検出部と、
この回転角検出部と前記各光量検出部との検出信号に基
づいて、前記被測定物の任意の回転角における振れ量を
求める振れ量演算部とを有する構成となっている。
【0010】振れ量演算部には、被測定物の任意の回転
角における振れの大きさと方向とを示す振れベクトルと
偏心量とに分離して求める基礎円演算部とベクトル生成
部とを設けるようにする。また、複数の光出射部は、出
射光の光軸を相互に直交させて配置した一対であってよ
し、被測定物の周囲に120度間隔で配置した3つにす
ることができる。そして、各光出射部は、光源と、この
光源が出射した光を平行光にするレンズとによって構成
するようにする。このレンズが出射する平行光は、被測
定物の幅より大きくし、各光量検出部は、対応する光出
射部が出射する光の光軸に対して線対象に配置した一対
の光センサから構成することが望ましい。
角における振れの大きさと方向とを示す振れベクトルと
偏心量とに分離して求める基礎円演算部とベクトル生成
部とを設けるようにする。また、複数の光出射部は、出
射光の光軸を相互に直交させて配置した一対であってよ
し、被測定物の周囲に120度間隔で配置した3つにす
ることができる。そして、各光出射部は、光源と、この
光源が出射した光を平行光にするレンズとによって構成
するようにする。このレンズが出射する平行光は、被測
定物の幅より大きくし、各光量検出部は、対応する光出
射部が出射する光の光軸に対して線対象に配置した一対
の光センサから構成することが望ましい。
【0011】なお、光出射部を構成する光源としては、
発光ダイオードや半導体レーザ、各種レーザ装置さらに
は各種のランプを用いることができるが、出射光の安定
性やスペース、寿命などから発光ダイオードまたは半導
体レーザを用いることが望ましい。また、光量検出部を
構成する光センサとしては、フォトダイオードやフォト
トランジスタ、太陽電池、または光電導セルなどの使用
が可能であるが、受光量と出力との関係の安定性などか
ら、フォトダイオードまたはフォトトランジスタがよ
い。
発光ダイオードや半導体レーザ、各種レーザ装置さらに
は各種のランプを用いることができるが、出射光の安定
性やスペース、寿命などから発光ダイオードまたは半導
体レーザを用いることが望ましい。また、光量検出部を
構成する光センサとしては、フォトダイオードやフォト
トランジスタ、太陽電池、または光電導セルなどの使用
が可能であるが、受光量と出力との関係の安定性などか
ら、フォトダイオードまたはフォトトランジスタがよ
い。
【0012】
【作用】上記のごとく構成した本発明に係る回転体の振
れ測定装置は、回転している被測定物に複数の方向から
光を照射し、被測定物の部分を通過してきた光を光量検
出部で受光する。そして、光量検出部の受光面積は、回
転によって被測定物が振れると変動し、検出値も変化す
る。そこで、回転角検出部によって検出した被測定物の
任意の回転角における複数の光量検出部の検出信号か
ら、被測定物の複数方向の変位量を求めることができる
ので、これらを合成することにより、任意の回転角にお
ける被測定物の振れを求めることができる。しかも、従
来の静電容量式や磁気式のように、電極などを被測定物
に近接して配置する必要がなく、検出部の配置が容易と
なり、振れの測定を高精度で極めて容易、迅速に求める
ことが可能となる。
れ測定装置は、回転している被測定物に複数の方向から
光を照射し、被測定物の部分を通過してきた光を光量検
出部で受光する。そして、光量検出部の受光面積は、回
転によって被測定物が振れると変動し、検出値も変化す
る。そこで、回転角検出部によって検出した被測定物の
任意の回転角における複数の光量検出部の検出信号か
ら、被測定物の複数方向の変位量を求めることができる
ので、これらを合成することにより、任意の回転角にお
ける被測定物の振れを求めることができる。しかも、従
来の静電容量式や磁気式のように、電極などを被測定物
に近接して配置する必要がなく、検出部の配置が容易と
なり、振れの測定を高精度で極めて容易、迅速に求める
ことが可能となる。
【0013】また、振れ量演算部には基礎円演算部とベ
クトル生成部とを設けて、振れ量から偏心量を分離した
振れベクトルを求めるようにすると、被測定物の任意の
回転角における振れの大きさと方向とを容易に得ること
ができ、被測定物の振れの状態を詳細かつ正確に把握で
きる。
クトル生成部とを設けて、振れ量から偏心量を分離した
振れベクトルを求めるようにすると、被測定物の任意の
回転角における振れの大きさと方向とを容易に得ること
ができ、被測定物の振れの状態を詳細かつ正確に把握で
きる。
【0014】
【実施例】本発明に係る回転体の振れ測定装置の好まし
い実施例を、添付図面に従って詳細に説明する。図1
は、本発明の実施例に係る回転体の振れ測定装置のブロ
ック図である。
い実施例を、添付図面に従って詳細に説明する。図1
は、本発明の実施例に係る回転体の振れ測定装置のブロ
ック図である。
【0015】図1において、一対の光出射部50、52
を構成している光源54、56は、被測定物である丸棒
状のゲージピン10の軸58に直交させた同一平面内に
設けてあり、図2に示したように、それぞれの出射光6
0、62の光軸64、66が相互に直交するように配置
してある。そして、各光源54、56の前方には、光出
射部50、52を構成しているコリメートレンズ68、
70が設けてあり、光源54、56が出射した光60、
62を平行光72、74にしてゲージピン10に照射で
きるようになっている。これらのコリメートレンズ6
8、70は、1枚のレンズによって構成してもよいし、
複数のレンズを組み合わせたレンズ系として構成しても
よく、被測定物であるゲージピン10の幅、すなわちゲ
ージピン10の直径より大きな平行光72、74を出射
するようにしてある。
を構成している光源54、56は、被測定物である丸棒
状のゲージピン10の軸58に直交させた同一平面内に
設けてあり、図2に示したように、それぞれの出射光6
0、62の光軸64、66が相互に直交するように配置
してある。そして、各光源54、56の前方には、光出
射部50、52を構成しているコリメートレンズ68、
70が設けてあり、光源54、56が出射した光60、
62を平行光72、74にしてゲージピン10に照射で
きるようになっている。これらのコリメートレンズ6
8、70は、1枚のレンズによって構成してもよいし、
複数のレンズを組み合わせたレンズ系として構成しても
よく、被測定物であるゲージピン10の幅、すなわちゲ
ージピン10の直径より大きな平行光72、74を出射
するようにしてある。
【0016】ゲージピン10の光源54、56と反対側
には、光量検出部76、78が配置してある。これらの
光量検出部76、78は、それぞれがフォトダイオード
などからなる一対の光センサ80、81と光センサ8
2、83とから構成してあり、光センサ80、81が光
軸64に対して線対称に配置され、光センサ82、83
が光軸66に対して線対称に配置してある。そして、こ
れらの光センサの検出信号は、振れ量演算部である信号
処理装置90の増幅器86〜89に入力するようになっ
ている。また、信号処理装置90には、反射型のフォト
インタラプタ92とともに、ゲージピン10の回転角を
検出する回転角検出部を構成している回転角演算部94
が設けてある。この回転角演算部94は、フォトインタ
ラプタ92の出力を波形整形する波形整形回路96と、
波形整形回路96が出力するパルスに基づいて、ゲージ
ピン10の回転角度を演算する回転角演算器98とから
構成してある。
には、光量検出部76、78が配置してある。これらの
光量検出部76、78は、それぞれがフォトダイオード
などからなる一対の光センサ80、81と光センサ8
2、83とから構成してあり、光センサ80、81が光
軸64に対して線対称に配置され、光センサ82、83
が光軸66に対して線対称に配置してある。そして、こ
れらの光センサの検出信号は、振れ量演算部である信号
処理装置90の増幅器86〜89に入力するようになっ
ている。また、信号処理装置90には、反射型のフォト
インタラプタ92とともに、ゲージピン10の回転角を
検出する回転角検出部を構成している回転角演算部94
が設けてある。この回転角演算部94は、フォトインタ
ラプタ92の出力を波形整形する波形整形回路96と、
波形整形回路96が出力するパルスに基づいて、ゲージ
ピン10の回転角度を演算する回転角演算器98とから
構成してある。
【0017】信号処理装置90には、さらに差動増幅器
100、102が設けてある。差動増幅器100は増幅
器86、87の出力を差動増幅して出力し、差動増幅器
102は、増幅器88、89の出力を差動増幅して出力
する。これら各差動増幅器100、102の出力は、回
転角演算器98が出力するサンプリング信号に同期して
サンプリング回路104、106に取り込まれ、回転角
演算器98が求めた回転角度における変位信号として基
礎円演算部112とベクトル生成部114とに入力され
る。基礎円演算部112は、変位出力信号からゲージピ
ン10の偏心量を演算する。そして、ベクトル生成部1
14は、変位信号と基礎円演算部112が求めた偏心量
とより振れベクトルを演算する。また、変位信号はリサ
ージュデータとして、基礎円演算部112が求めた偏心
量とベクトル生成部114が求めた振れベクトルととも
にプリンタ・表示装置116に送られ、リサージュ図
形、偏心量、振れベクトルがプリンタおよび表示装置に
表示される。
100、102が設けてある。差動増幅器100は増幅
器86、87の出力を差動増幅して出力し、差動増幅器
102は、増幅器88、89の出力を差動増幅して出力
する。これら各差動増幅器100、102の出力は、回
転角演算器98が出力するサンプリング信号に同期して
サンプリング回路104、106に取り込まれ、回転角
演算器98が求めた回転角度における変位信号として基
礎円演算部112とベクトル生成部114とに入力され
る。基礎円演算部112は、変位出力信号からゲージピ
ン10の偏心量を演算する。そして、ベクトル生成部1
14は、変位信号と基礎円演算部112が求めた偏心量
とより振れベクトルを演算する。また、変位信号はリサ
ージュデータとして、基礎円演算部112が求めた偏心
量とベクトル生成部114が求めた振れベクトルととも
にプリンタ・表示装置116に送られ、リサージュ図
形、偏心量、振れベクトルがプリンタおよび表示装置に
表示される。
【0018】上記のごとく構成した実施例の作用は、次
のとおりである。まず、ゲージピン10の位置と変位出
力との関係を説明する。ゲージピン10の位置と変位出
力信号との関係は、例えば図4のように表される。すな
わち、ゲージピン10の中心が例えば光軸64上にある
と、光センサ80、81の受光量は等しく、変位出力信
号は0となる。そして、ゲージピン10が光軸64より
光センサ80側に移動するに従って、センサ80の受光
量が減少して出力信号が小さくなり、光センサ81の受
光量が増加して出力信号が増大し、両者の差を増幅する
差動増幅器102の出力信号が次第に大きくなって、出
力する変位信号も増大する。ゲージピン10がさらに光
センサ80側に振れて光センサ80の光センサ81側に
平行光72が照射されるようになると、変位信号は、最
大値VMAX から次第に減少する。ゲージピン10が光セ
ンサ81側に振れると、変位信号は、マイナス側に前記
と同様の変化をする。
のとおりである。まず、ゲージピン10の位置と変位出
力との関係を説明する。ゲージピン10の位置と変位出
力信号との関係は、例えば図4のように表される。すな
わち、ゲージピン10の中心が例えば光軸64上にある
と、光センサ80、81の受光量は等しく、変位出力信
号は0となる。そして、ゲージピン10が光軸64より
光センサ80側に移動するに従って、センサ80の受光
量が減少して出力信号が小さくなり、光センサ81の受
光量が増加して出力信号が増大し、両者の差を増幅する
差動増幅器102の出力信号が次第に大きくなって、出
力する変位信号も増大する。ゲージピン10がさらに光
センサ80側に振れて光センサ80の光センサ81側に
平行光72が照射されるようになると、変位信号は、最
大値VMAX から次第に減少する。ゲージピン10が光セ
ンサ81側に振れると、変位信号は、マイナス側に前記
と同様の変化をする。
【0019】ゲージピン10の周面の1ヶ所には、回転
の基準信号を得るためのマークが付けてある。ゲージピ
ン10を回転装置のチャック等に装着して矢印aのよう
に回転させると、このマークがフォトインタラプタ92
により検出され、フォトインタラプタ92の検出信号が
回転角演算部94の波形整形回路96に入力される。波
形整形回路96は、フォトインタラプタ92からの信号
が入力すると、図3(1)に示したように、基準パルス
信号を出力する。そして、回転角演算器98は、波形整
形回路96が出力した基準信号を基にある時間間隔のサ
ンプリング信号を作り、これを回転角度Δθの信号に変
換してサンプリング回路104、106に入力する。
の基準信号を得るためのマークが付けてある。ゲージピ
ン10を回転装置のチャック等に装着して矢印aのよう
に回転させると、このマークがフォトインタラプタ92
により検出され、フォトインタラプタ92の検出信号が
回転角演算部94の波形整形回路96に入力される。波
形整形回路96は、フォトインタラプタ92からの信号
が入力すると、図3(1)に示したように、基準パルス
信号を出力する。そして、回転角演算器98は、波形整
形回路96が出力した基準信号を基にある時間間隔のサ
ンプリング信号を作り、これを回転角度Δθの信号に変
換してサンプリング回路104、106に入力する。
【0020】サンプリング回路104、106には、回
転角演算器98が出力したサンプリング信号に同期して
差動増幅器100、102の出力が入力する。そして、
回転角演算器98が求めたゲージピン10の回転角と、
差動増幅器100、102の出力とから、回転角演算器
98が求めたゲージピン10の回転角におけるゲージピ
ン10の変位、すなわちゲージピン10の回転軸58の
光軸64、66が交差する計測中心からのX軸方向、Y
軸方向の変位量Sxi、Syi(図3(3)、(4))を求
め、この変位量を基礎円演算部112とベクトル生成部
114とに入力する。
転角演算器98が出力したサンプリング信号に同期して
差動増幅器100、102の出力が入力する。そして、
回転角演算器98が求めたゲージピン10の回転角と、
差動増幅器100、102の出力とから、回転角演算器
98が求めたゲージピン10の回転角におけるゲージピ
ン10の変位、すなわちゲージピン10の回転軸58の
光軸64、66が交差する計測中心からのX軸方向、Y
軸方向の変位量Sxi、Syi(図3(3)、(4))を求
め、この変位量を基礎円演算部112とベクトル生成部
114とに入力する。
【0021】基礎円演算部112は、ゲージピン10の
回転角度におけるゲージピンの変位量Sxi、Syiデータ
から、最小二乗法によって計測中心に対する回転中心の
偏位量(ずれ量)を演算し、偏心量(回転中心とゲージ
ピン10の断面中心との差)を演算して基礎円を求める
とともに、求めた回転中心の偏位量と偏心量とをベクト
ル生成部114に送出する。ベクトル生成部114は、
変位量と基礎円演算部112の出力とに基づいて、振れ
ベクトルを演算し、プリンタ・表示装置116に出力す
る。
回転角度におけるゲージピンの変位量Sxi、Syiデータ
から、最小二乗法によって計測中心に対する回転中心の
偏位量(ずれ量)を演算し、偏心量(回転中心とゲージ
ピン10の断面中心との差)を演算して基礎円を求める
とともに、求めた回転中心の偏位量と偏心量とをベクト
ル生成部114に送出する。ベクトル生成部114は、
変位量と基礎円演算部112の出力とに基づいて、振れ
ベクトルを演算し、プリンタ・表示装置116に出力す
る。
【0022】図5は、振れベクトルEの求め方を示す図
である。実施例の場合、図5のX軸は光軸64と一致さ
せてあり、Y軸は光軸66と一致させてある。いま、回
転角θi において、光センサ82、83の検出信号に基
づいて求めたX軸方向のゲージピン10の変位量がSxi
であり、光センサ80、81の検出信号に基づいて得た
Y軸方向の変位量がSyiであったとする。そして、基礎
円演算部112が求めた測定中心Oに対する回転中心C
の位置が(Cx ,Cy )であったとすると、
である。実施例の場合、図5のX軸は光軸64と一致さ
せてあり、Y軸は光軸66と一致させてある。いま、回
転角θi において、光センサ82、83の検出信号に基
づいて求めたX軸方向のゲージピン10の変位量がSxi
であり、光センサ80、81の検出信号に基づいて得た
Y軸方向の変位量がSyiであったとする。そして、基礎
円演算部112が求めた測定中心Oに対する回転中心C
の位置が(Cx ,Cy )であったとすると、
【数2】Sxi=Cx +e0 cosθi +Eix
【数3】Syi=Cy +e0 sinθi +Eiy が成り立つ。ただし、ここに、e0 は偏心量(回転中心
とゲージピンの断面中心との距離)であり、Eix、Eiy
は、振れベクトルE、すなわち軸心の振れのX成分とY
成分とである。
とゲージピンの断面中心との距離)であり、Eix、Eiy
は、振れベクトルE、すなわち軸心の振れのX成分とY
成分とである。
【0023】上式をEix、Eiyについて整理すると、
【数4】Eix=Sxi−Cx −e0 cosθi
【数5】Eiy=Syi−Cy −e0 sinθi となる。
【0024】従って、振れの大きさ|E|と、振れの方
向(ベクトルの方向)αi は、
向(ベクトルの方向)αi は、
【数6】|E|=(Eix 2 +Eiy 2)1/2
【数7】αi =tan-1(Eiy/Eix) として求めることができる。
【0025】ただし、センサ原点Oから回転中心Cまで
のずれCx 、Cy と偏心量e0 は、任意の回転角θi に
おける測定値Sxi、Syiを中心座標(Cx ,Cy )、半
径e0 の円に最小二乗法を適用することにより求める。
なお、図5の符号130は振れが描く軌跡を示す。
のずれCx 、Cy と偏心量e0 は、任意の回転角θi に
おける測定値Sxi、Syiを中心座標(Cx ,Cy )、半
径e0 の円に最小二乗法を適用することにより求める。
なお、図5の符号130は振れが描く軌跡を示す。
【0026】上記のようにして変位量はリサージュデー
タとして、基礎円演算部112が求めた偏心量、ベクト
ル生成部114が求めた振れベクトルとともにプリンタ
・表示装置116に出力され、リサージュ図形、偏心
量、振れベクトルがプリンタおよびディスプレイに表示
され、また必要に応じて外部記憶装置に記憶される。
タとして、基礎円演算部112が求めた偏心量、ベクト
ル生成部114が求めた振れベクトルとともにプリンタ
・表示装置116に出力され、リサージュ図形、偏心
量、振れベクトルがプリンタおよびディスプレイに表示
され、また必要に応じて外部記憶装置に記憶される。
【0027】なお、前記実施例においては、光軸64、
66を相互に直交させた一対の光出射部50、52を設
けた場合について説明したが、図6に示したように、3
つの光出射部134a、134b、134cと光量検出
部136a、136b、136cとをゲージピン10の
周囲に120度間隔で配置してもよい。このように3つ
の光出射部と光量検出部とを120度間隔で配置するこ
とにより、X軸に対する45度方向、135度方向の振
れベクトルの状態を詳細に知ることができ、より精度の
高い振れの測定をすることができる。また、前記実施例
においては、各光量検出部76、78が一対の光センサ
80、81、光センサ82、83によって構成した場合
について説明したが、各光量検出部76、78を図7に
示したように、1つの光センサ138によって構成し、
平行光140をゲージピン10の一端側に照射する、い
わゆる半径法によって振れ検出するようにしてもよい。
そして、前記実施例においては、被測定物がゲージピン
10である場合について説明したが、被測定物は各種の
駆動軸、球体などであってもよい。
66を相互に直交させた一対の光出射部50、52を設
けた場合について説明したが、図6に示したように、3
つの光出射部134a、134b、134cと光量検出
部136a、136b、136cとをゲージピン10の
周囲に120度間隔で配置してもよい。このように3つ
の光出射部と光量検出部とを120度間隔で配置するこ
とにより、X軸に対する45度方向、135度方向の振
れベクトルの状態を詳細に知ることができ、より精度の
高い振れの測定をすることができる。また、前記実施例
においては、各光量検出部76、78が一対の光センサ
80、81、光センサ82、83によって構成した場合
について説明したが、各光量検出部76、78を図7に
示したように、1つの光センサ138によって構成し、
平行光140をゲージピン10の一端側に照射する、い
わゆる半径法によって振れ検出するようにしてもよい。
そして、前記実施例においては、被測定物がゲージピン
10である場合について説明したが、被測定物は各種の
駆動軸、球体などであってもよい。
【0028】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、回転している被測定物に複数の方向から光を照射
し、被測定物の部分を通過してきた光の量を光量検出部
で検出するとともに、回転角検出部によって被測定物の
回転角を検出することにより、被測定物の任意の回転角
における振れの測定を高精度で極めて容易、迅速に求め
ることができる。
ば、回転している被測定物に複数の方向から光を照射
し、被測定物の部分を通過してきた光の量を光量検出部
で検出するとともに、回転角検出部によって被測定物の
回転角を検出することにより、被測定物の任意の回転角
における振れの測定を高精度で極めて容易、迅速に求め
ることができる。
【0029】また、偏心成分を分離し、振れ量演算部の
ベクトル生成部により、被測定物の任意の回転角におけ
る振れ大きさと方向とを求めているため、被測定物の振
れの状態を詳細に把握でき、回転装置の改善等に利用す
ることができる。また、レンズが出射する平行光を被測
定物の幅より大きくし、光軸に対して線対象に配置した
一対の光センサによって光量を検出するようにしている
ため、被測定物の形状精度の影響を小さくすることがで
き、測定精度をより向上することができる。
ベクトル生成部により、被測定物の任意の回転角におけ
る振れ大きさと方向とを求めているため、被測定物の振
れの状態を詳細に把握でき、回転装置の改善等に利用す
ることができる。また、レンズが出射する平行光を被測
定物の幅より大きくし、光軸に対して線対象に配置した
一対の光センサによって光量を検出するようにしている
ため、被測定物の形状精度の影響を小さくすることがで
き、測定精度をより向上することができる。
【図1】本発明の実施例に係る回転体の振れ測定装置の
構成ブロック図である。
構成ブロック図である。
【図2】実施例の光出射部と光量検出部との配置状態を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図3】実施例におけるサンプリングタイミングとX軸
方向、Y軸方向の変位量の一例を示す図である。
方向、Y軸方向の変位量の一例を示す図である。
【図4】実施例に係るゲージピンの位置と変位信号との
関係の一例を示す図である。
関係の一例を示す図である。
【図5】振れベクトルの求め方を説明する図である。
【図6】光出射部と光量検出部とを3つ設けた場合の、
それらの配置状態を示す平面図である。
それらの配置状態を示す平面図である。
【図7】半径法による振れ測定の原理を示す図である。
【図8】従来の静電容量式振れ測定方法の原理を説明す
る図である。
る図である。
【図9】リサージュ法による振れ測定の原理を説明する
図である。
図である。
【図10】振れを評価するためのリサージュ図形の一例
である。
である。
10 被測定物(ゲージピン) 50、52 光出射部 54、56 光源 68、70 コリメートレンズ 76、78 光量検出部 80〜83 光センサ 90 信号処理装置 92、94 回転角検出部(フォトインタラプタ、
回転角演算部) 112 基礎円演算部 114 ベクトル生成部
回転角演算部) 112 基礎円演算部 114 ベクトル生成部
Claims (5)
- 【請求項1】 回転する被測定物の回転軸に直交した同
一の平面内に配置した複数の光出射部と、前記被測定物
の前記各光出射部と反対側において、各光出射部に対応
した対向位置に設けられ、光出射部が出射した光を受光
する複数の光量検出部と、前記被測定物の回転角を検出
する回転角検出部と、この回転角検出部と前記各光量検
出部との検出信号に基づいて、前記被測定物の任意の回
転角における振れ量を求める振れ量演算部とを有するこ
とを特徴とする回転体の振れ測定装置。 - 【請求項2】 前記振れ量演算部は、前記被測定物の中
心が回転中心に一致しないことによる偏心量と任意の回
転角における振れの大きさと方向とを示す振れベクトル
を求める基礎円演算部とベクトル生成部とを有している
ことを特徴とする請求項1に記載の回転体の振れ測定装
置。 - 【請求項3】 前記複数の光出射部は、出射光の光軸を
相互に直交させて配置した一対であることを特徴とする
請求項1または2に記載の回転体の振れ測定装置。 - 【請求項4】 前記複数の光出射部は、前記被測定物の
周囲に120度間隔で配置した3つであることを特徴と
する請求項1または2に記載の回転体の振れ測定装置。 - 【請求項5】 前記各光出射部は、光源と、この光源が
出射した光を平行光にするレンズとからなり、前記レン
ズが出射する前記平行光を前記被測定物の幅より大きく
するとともに、前記各光量検出部は前記各光出射部が出
射する光の光軸に対して線対象に配置した一対の光セン
サからなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
か1に記載の回転体の振れ測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7253594A JPH07260425A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 回転体の振れ測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7253594A JPH07260425A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 回転体の振れ測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07260425A true JPH07260425A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=13492149
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7253594A Pending JPH07260425A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 回転体の振れ測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07260425A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003521681A (ja) * | 2000-01-29 | 2003-07-15 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 座標位置決め機械用の位置判定装置 |
JP2008197063A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Reyoon Kogyo:Kk | 偏芯測定装置 |
DE102016005889A1 (de) | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Fanuc Corporation | Wellengenauigkeitsmessvorrichtung zum Messen der Genauigkeit einer Abtriebswelle eines Motors |
DE102017203818A1 (de) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Fanuc Corporation | Einrichtung zur automatischen messung der präzision einer welle für einen motor |
JP6385531B1 (ja) * | 2017-04-17 | 2018-09-05 | 國立虎尾科技大學 | 光学式スピンドル多自由度誤差測定装置及び方法 |
CN111164374A (zh) * | 2017-07-27 | 2020-05-15 | 沙特***石油公司 | 井下大功率激光扫描仪工具及方法 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP7253594A patent/JPH07260425A/ja active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4812998B2 (ja) * | 2000-01-29 | 2011-11-09 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 座標位置決め機械用の位置判定装置 |
JP2003521681A (ja) * | 2000-01-29 | 2003-07-15 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | 座標位置決め機械用の位置判定装置 |
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US10247549B2 (en) | 2015-05-19 | 2019-04-02 | Fanuc Corporation | Shaft accuracy measuring device for measuring accuracy of output shaft of motor |
DE102016005889A1 (de) | 2015-05-19 | 2016-11-24 | Fanuc Corporation | Wellengenauigkeitsmessvorrichtung zum Messen der Genauigkeit einer Abtriebswelle eines Motors |
CN106168462A (zh) * | 2015-05-19 | 2016-11-30 | 发那科株式会社 | 轴精度测定装置 |
JP2016217839A (ja) * | 2015-05-19 | 2016-12-22 | ファナック株式会社 | モータの出力軸の精度を測定する軸精度測定装置 |
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DE102017203818A1 (de) | 2016-03-11 | 2017-09-14 | Fanuc Corporation | Einrichtung zur automatischen messung der präzision einer welle für einen motor |
US10132710B2 (en) | 2016-03-11 | 2018-11-20 | Fanuc Corporation | Shaft precision automatic measuring device for motor |
CN107179048A (zh) * | 2016-03-11 | 2017-09-19 | 发那科株式会社 | 马达的轴精度自动测定装置 |
DE102017203818B4 (de) | 2016-03-11 | 2023-03-02 | Fanuc Corporation | Einrichtung zur automatischen messung der präzision einer welle für einen motor |
JP2018179958A (ja) * | 2017-04-17 | 2018-11-15 | 國立虎尾科技大學 | 光学式スピンドル多自由度誤差測定装置及び方法 |
JP6385531B1 (ja) * | 2017-04-17 | 2018-09-05 | 國立虎尾科技大學 | 光学式スピンドル多自由度誤差測定装置及び方法 |
CN111164374A (zh) * | 2017-07-27 | 2020-05-15 | 沙特***石油公司 | 井下大功率激光扫描仪工具及方法 |
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