JPH0740198A - ダブルv案内面の形状修正方法及び形状測定装置 - Google Patents

ダブルv案内面の形状修正方法及び形状測定装置

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JPH0740198A
JPH0740198A JP17567793A JP17567793A JPH0740198A JP H0740198 A JPH0740198 A JP H0740198A JP 17567793 A JP17567793 A JP 17567793A JP 17567793 A JP17567793 A JP 17567793A JP H0740198 A JPH0740198 A JP H0740198A
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JP
Japan
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guide surface
shaped guide
moving body
double
shape
Prior art date
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Pending
Application number
JP17567793A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroki Endo
弘樹 遠藤
Harumitsu Senda
治光 千田
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスター転写法によらず、V形案内面の幾何
学的誤差を短時間に修正して、ダブルV案内面の真直度
及び平行度を高精度に達成する。 【構成】 平削加工された一対のV形案内面2上に移動
体10を設置し、その片側を4個の鋼球11を介して一
方のV形案内面2に支持する。移動体10に、オートコ
リメーターの反射鏡13、水準器15、内側マイクロメ
ーター16、及び外側マイクロメーター17を搭載す
る。移動体10をV形案内面2上で駆動し、オートコリ
メーターでV形案内面2の真直度を測定するとともに、
水準器15及びマイクロメーター16,17でV形案内
面2の心間距離を測定する。これらの測定値に基づきV
形案内面2を直ちにラップ仕上げして、その幾何学的誤
差を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一対のV形案内面を
左右対称に備えたダブルV案内面の形状修正方法、及び
該方法に直接用いられる形状測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】超精密旋盤等の高精度工作機械における
直線案内面として、図6に示すようにに、ベース1の上
面に一対のV形案内面2を左右対称に設けたダブルV案
内面が知られている。この案内面形状は、摺動抵抗のバ
ランス点を送りネジ3の駆動点にできるとともに、テー
ブル4が自重による自己隙間密着性を備えており、隙間
調整用のジブを不要にして構成部品点数を削減できると
いう優れた利点を持つ。しかしながら、2条のV形案内
面2をベース1に高い平行精度で形成する必要があっ
て、製作が大変困難であるため、一部の研削盤に実用例
が認められているのが実状である。
【0003】ダブルV案内面の製作に際しては、通常、
最終機械加工に精密平削加工が採用される。これによれ
ば、被加工物であるベース1をワークテーブルに固定し
たまま工具を移動調整して加工できるため、左右のV形
案内面2の平行度を比較的容易に出すことができる。し
かしながら、平削加工のみでは平行精度が不充分である
ため、後工程に手仕上げによる形状修正がさらに必要と
されている。
【0004】この形状修正方法として、従来、ダブルV
形状のマスター定盤を精度よく製作した後に、このマス
ター定盤をV形案内面に擦り合わせて、きさげ仕上げに
よりV形状精度を転写するマスター転写法が採用されて
いる。このマスター転写法を図7に基づいて次に説明す
る。
【0005】まず、図7の(a)に示すように、凹マス
ター5を凸マスター6に重ねて擦り合わせ、凹マスター
5を反転してさらに擦り合わせ、これによってV形状部
分の対称性を確保する。次いで、図7の(b)に示すよ
うに、反転擦り合わせで発見不可能な真直度誤差を補正
するために、直角定規7を凹マスター5のV溝8に擦り
合わせる。そして、これらの工程を交互に繰り返して、
マスター定盤を完成する。
【0006】次に、図7の(c)に示すように、平削加
工されたベース1のV形案内面2に凹マスター5を擦り
合わせ、左右のV形状の平行度及び真直度を達成する。
その後、きさげ部の面粗度を向上するために、各V形案
内面2がラップ仕上げされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、マスター転
写法で使用される凹マスター5のV溝8は凸マスター6
に反転して擦り合わされるため、左右のV溝8の挟角は
それぞれ等しく、また、V溝8には直角定規7の直角度
が転写されるため、左右のV溝8の挟角はそれぞれ直角
である。これに対し、V形案内面2は平削加工において
1面毎に切削工具を調整しながら加工されるため、左右
のV形案内面2の頂角はそれぞれ異なっている。従っ
て、従来のマスター転写法によると、凹マスター5のV
溝形状を正確に転写するためには、V形案内面2の頂角
を左右共に修正する必要があって、その作業に多大な時
間と労力とを要するという問題点があった。
【0008】こうした問題点に鑑み、本出願の発明者等
はダブルV案内面の構成上の諸要求を再考した。その結
果、左右のV形案内面の頂角が一致する必要はなく、ま
た、その角度が直角である必要性も認められず、むし
ろ、重要な点は、案内精度を規定する要件が左右のV形
案内面の真直度と平行度とにあるという知見を得た。
【0009】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、その課題は、V形案内面の幾何学的誤差を短
時間に修正して、ダブルV案内面の真直度及び平行度を
高精度に達成できる新規な形状修正方法を提供すること
にある。また、本発明の別の課題は、前記方法を実施す
るに際してV形案内面の幾何学的誤差を精度よく測定で
きる形状測定装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明のダブルV案内面の形状修正方法は、平
削加工された一対のV形案内面上で移動体を駆動し、そ
の移動体に搭載した測定装置によりV形案内面の真直度
と心間距離とを測定して幾何学的誤差を特定し、V形案
内面をラップ仕上げして幾何学的誤差を修正することを
特徴とする。
【0011】また、この発明のダブルV案内面の形状測
定装置は、平削加工された一対のV形案内面上で駆動さ
れる移動体を備え、その移動体に、V形案内面の真直度
を測定するオートコリメーターの反射鏡と、V形案内面
の心間距離を測定する水準器及びマイクロメーターとを
搭載して構成される。
【0012】ここで、好ましくは、移動体の少くとも片
側が4個の鋼球を介してV形案内面に支持される。
【0013】
【作用】この発明の形状修正方法によれば、移動体に搭
載した測定装置がV形案内面の真直度と心間距離とを測
定するので、その後、測定値に基づいてV形案内面を直
ちにラップ仕上げでき、きさげ工程を省略して、ダブル
V案内面を高精度で短時間に修正することができる。
【0014】この発明の形状測定装置によれば、オート
コリメーターの反射鏡、水準器、及びマイクロメーター
がそれぞれ移動体上に搭載されているので、V形案内面
の幾何学的誤差を精度よく測定でき、その測定値に基づ
いてダブルV案内面を高精度に修正することができる。
【0015】また、この発明の形状測定装置によれば、
移動体が4個の鋼球を介してV形案内面に支持されるた
め、移動体をV形案内面に常に密着した状態で移動し
て、これに搭載した測定機器によりV形案内面の幾何学
的誤差をより高精度に測定することができる。
【0016】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。図1及び図2に示すように、形状
測定装置は移動体10を備え、この移動体10は平削加
工された左右一対のV形案内面2上に摺動自在に設置さ
れている。移動体10の片側は4個の鋼球11を介して
一方のV形案内面2の傾斜面上に支持され、移動体10
の反対側はローラ12を介して他方のV形案内面2の平
面上に支持されている。
【0017】移動体10の片側を鋼球11で4点支持し
たことにより、移動体10は摺動方向の自由度のみを残
した状態でV形案内面2に拘束される。従って、移動体
10は、V形案内面2に常に密着した状態で、その挟角
の変化に正確に追従して移動することができる。また、
移動体10の反対側をローラ12で支持したことによ
り、移動体10の摺動抵抗を小さくできるという利点も
ある。
【0018】鋼球11の上方において移動体10には反
射鏡13が載置され、この反射鏡13と対向する位置に
は2軸オートコリメーター14が設置されている。ま
た、移動体10には、その中間位置に電気式の水準器1
5が搭載されるとともに、ローラ12の左右両側位置に
内側マイクロメーター16と外側マイクロメーター17
とが設置されている。そして、手動で移動体10を鋼球
11の取付間隔に相当する距離だけ駆動し、このときの
オートコリメーター14、水準器15、及びマイクロメ
ーター16,17の測定値から移動体10の姿勢角度変
化(ピッチ、ヨー、ロール)が計測されるようになって
いる。
【0019】オートコリメーター14は反射鏡13の角
度変化を測定し、その測定値(h,v)に基づき通常の
真直度計算式を適用してV形案内面2の真直度がサブミ
クロン単位で求められる。また、水準器15及びマイク
ロメーター16,17は左右のV形案内面2の相対的位
置関係を測定し、水準器15の測定値(α)と各マイク
ロメーター16,17の測定値(d in ,d out)とに
基づいてV形案内面2の平行度が求められる。
【0020】図3はV形案内面2の平行度を測定する原
理を示すもので、V形案内面2の心高方向(Y方向)の
変位ΔV、及び、心間方向(X方向)の変位ΔHは次式
でそれぞれ定義される。 ΔV=(d out + d in )/(2√2) (1式) ΔH=(d out − d in )/(2√2) (2式)
【0021】しかし、移動体10のロール角αの変化に
より、鋼球11の中心A,BはA´,B´に移動し、そ
れらを結ぶ線分の中点OはO´に移動する。同時に、内
側マイクロメーター16の検出点はP in からP´ in
に、外側マイクロメーター17の検出点はP out から
P´ out に移動する。このため、各マイクロメーター
16,17の出力をそれぞれε in ,ε out だけ補正
する必要がある。これらの補正量は次のようにして求め
られる。
【0022】鋼球11の中心間距離(A−B)を2・a
とすると、中点Oと中点O´は点Qを中心とした半径a
の円弧上に位置する。従って、ΔO´QA´は2等辺三
角形である。線分A´B´の傾角は移動体10のロール
角αであるから、前記2等辺三角形に注目すれば、線分
OQと線分O´Qとの交角もロール角αに等しい。ロー
ル角αが微小であるとして、P´ in ,P´ out の座
標値は次式で求められる。 P´ in =(−a・α−b+w , −b・α+w・α) (3式) P´ out =(−a・α+b+w , b・α+w・α) (4式) そして、点P in を含む線分lm及び点P out を含む
線分lnの直線式はそれぞれ次の通りである。 y= x−w+b (5式) y=−x+w+b (6式) ε in は点P´ in と線分lmとの距離として(3式)
及び(5式)から、また、ε out は点P´ outと線分
lnとの距離として(4式)及び(6式)から、それぞ
れ次のように求められる。 ε in =(w−b+a)・α/√2 (7式) ε out =(w+b−a)・α/√2 (8式) 従って、ΔV,ΔHは以下のように補正される。 ΔV={(d out +ε out)+(d in +ε in )}/(2√2) (9式) ΔH={(d out +ε out)−(d in +ε in )}/(2√2) (10式)
【0023】図4に示すように、演算手段としてのコン
ピューター19は、内側マイクロメーター16、外側マ
イクロメーター17、及び水準器15の測定信号(d i
n ,d out,α)をA/D変換器20を介して入力し、
前記計算原理に基づいて、左右のV形案内面2の心間誤
差(ΔV,ΔH)を演算するとともに、オートコリメー
ター14の測定信号を入力し、各V形案内面2の真直度
(h,v)を演算して、それらの演算結果をメモリーに
記憶するように構成されている。
【0024】ダブルV案内面の形状修正に際しては、ま
ず、移動体10を平削加工された一対のV形案内面2上
で駆動して、各V形案内面2の心間誤差と真直度とを測
定する。この測定結果のコンピューター解析図形を図5
の(a)に例示した。次に、真直度が測定される片側の
V形案内面2をラップ仕上げして、2方向の真直度誤差
を修正する。このときのコンピューター解析図形を図5
の(b)に示した。
【0025】その後、移動体10を反転し、真直度が測
定される反対側のV形案内面2をラップ仕上げして、真
直度誤差と2方向の心間誤差とを同時に修正する。修正
後のコンピューター解析図形を図5の(c)に示した。
こうすれば、ダブルV案内面の形状を所要精度に短時間
で修正することができる。因みに、同一ロツトで平削加
工された有効長さ800mmのV形案内面2を同一の目
標精度で形状修正したところ、従来のマスター転写法に
よると169時間を要したが、本発明の方法によれば1
6時間と大幅に短縮することができた。
【0026】なお、上記実施例の図6には6面拘束型の
ダブルV案内面を例示したが、本発明の方法及び装置
は、勿論、4面拘束型のダブルV案内面にも適用可能で
ある。その他、本発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、その趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成や形状
を任意に変更して実施することも可能である。
【0027】
【発明の効果】以上に詳述したように、請求項1記載の
発明によれば、V形案内面の幾何学的誤差を測定した後
に、V形案内面を直ちにラップ仕上げでき、きさげ工程
を省略して、ダブルV案内面の真直度及び平行度を高精
度で短時間に修正できるという優れた効果を奏する。
【0028】請求項2記載の発明によれば、オートコリ
メーターの反射鏡、水準器、及びマイクロメーターを移
動体上に搭載したので、V形案内面の幾何学的誤差を精
度よく測定して、その測定値に基づきダブルV案内面を
高精度に修正できるという効果がある。
【0029】請求項3記載の発明によれば、移動体を4
個の鋼球を介してV形案内面に支持したので、移動体を
V形案内面に常に密着した状態で移動して、その幾何学
的誤差をより高精度に測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の形状測定装置の一実施例を示す平面図
である。
【図2】同測定装置の正面図である。
【図3】同測定装置の測定原理を示す説明図である。
【図4】同測定装置の制御回路を示すブロック図であ
る。
【図5】同測定装置を用いた形状修正方法の工程説明図
である。
【図6】ダブルV案内面の一例を示す断面図である。
【図7】従来のマスター転写法の工程説明図である。
【符号の説明】
1・・ベース、2・・V形案内面、3・・送りネジ、4
・・テーブル、10・・移動体、11・・鋼球、12・
・ローラ、13・・反射鏡、14・・オートコリメータ
ー、15・・水準器、16・・内側マイクロメーター、
17・・外側マイクロメーター、19・・コンピュータ
ー、20・・A/D変換器。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平削加工された一対のV形案内面上で移
    動体を駆動し、前記移動体に搭載した測定装置によりV
    形案内面の真直度と心間距離とを測定して幾何学的誤差
    を特定し、V形案内面をラップ仕上げして前記幾何学的
    誤差を修正することを特徴とするダブルV案内面の形状
    修正方法。
  2. 【請求項2】 平削加工された一対のV形案内面上で駆
    動される移動体を備え、前記移動体に、V形案内面の真
    直度を測定するオートコリメーターの反射鏡と、V形案
    内面の心間距離を測定する水準器及びマイクロメーター
    とを搭載してなることを特徴とするダブルV案内面の形
    状測定装置。
  3. 【請求項3】 移動体の少くとも片側を4個の鋼球を介
    してV形案内面に支持してなることを特徴とする請求項
    2記載のダブルV案内面の形状測定装置。
JP17567793A 1993-07-15 1993-07-15 ダブルv案内面の形状修正方法及び形状測定装置 Pending JPH0740198A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016063410A1 (ja) * 2014-10-24 2016-04-28 富士機械製造株式会社 製造システム
WO2018016004A1 (ja) * 2016-07-19 2018-01-25 富士機械製造株式会社 レール走行構造およびそのレール走行構造を備えた工作機械
CN121083390A (zh) * 2025-08-14 2025-12-09 九江精密测试技术研究所 一种高精度导轨双工具迭代装配法

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WO2016063410A1 (ja) * 2014-10-24 2016-04-28 富士機械製造株式会社 製造システム
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