JPS5853843B2 - 回転軸の回転精度測定方法 - Google Patents
回転軸の回転精度測定方法Info
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- JPS5853843B2 JPS5853843B2 JP53140195A JP14019578A JPS5853843B2 JP S5853843 B2 JPS5853843 B2 JP S5853843B2 JP 53140195 A JP53140195 A JP 53140195A JP 14019578 A JP14019578 A JP 14019578A JP S5853843 B2 JPS5853843 B2 JP S5853843B2
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- Japan
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- rotating shaft
- displacement
- workpiece
- accuracy
- component
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は工作機械の主軸やタービンの回転軸等の回転
軸の回転精度を測定する方法に関するものである。
軸の回転精度を測定する方法に関するものである。
なか、この明細書において回転精度とは、ＪＩＳ、Ｂ、
６２０１−１９７３に示されるような回転軸の振れ及び
または回転中の軸方向の動きを意味する。
６２０１−１９７３に示されるような回転軸の振れ及び
または回転中の軸方向の動きを意味する。
例えば旋盤等の工作機械においては、主軸の回転精度が
被剛材の加工精度と密接な関連をもつための主軸の回転
精度を向上させるために多くの努力がはられてきており
、またこれにとも々って主軸の回転精度を測定し主軸の
回転精度が良くなるように設計に反−映させることが必
要とされる。
被剛材の加工精度と密接な関連をもつための主軸の回転
精度を向上させるために多くの努力がはられてきており
、またこれにとも々って主軸の回転精度を測定し主軸の
回転精度が良くなるように設計に反−映させることが必
要とされる。
主軸の回転精度を測定する方法としては従来から各種の
ものが開発されてきているが、例えば旋盤等にあ・いて
加工中の被削材の回転を測定するものＶＣアっては、測
定結果に主軸の回転精度成分（主軸の回転振れによるも
の）と被削材の形状成分（被削材の形状に原因する振れ
によるもの）との両者が含１れており、したがって主軸
の回転精度成分だけを正確に知ることが困難であった。
ものが開発されてきているが、例えば旋盤等にあ・いて
加工中の被削材の回転を測定するものＶＣアっては、測
定結果に主軸の回転精度成分（主軸の回転振れによるも
の）と被削材の形状成分（被削材の形状に原因する振れ
によるもの）との両者が含１れており、したがって主軸
の回転精度成分だけを正確に知ることが困難であった。
そこで次に、真円とみなし得る程度の高精度に加工した
測定用のリング或いは球を主軸に取り付けこのリング若
しくは球の回転を測定する方法が開発されている。
測定用のリング或いは球を主軸に取り付けこのリング若
しくは球の回転を測定する方法が開発されている。
しかしながらこの方法は加工中における回転精度の評価
が必ずしも容易でないこと、測定用のリング若しくは球
の真円度が測定結果に影響を与えること、軸の剛性低下
を招く場合があること、及び測定用リング或いは球の中
心と軸の中心とを正確に一致させることが必ずしも容易
でないこと等の問題があり、なお回転軸の回転精度を正
確に測定することが困難であった。
が必ずしも容易でないこと、測定用のリング若しくは球
の真円度が測定結果に影響を与えること、軸の剛性低下
を招く場合があること、及び測定用リング或いは球の中
心と軸の中心とを正確に一致させることが必ずしも容易
でないこと等の問題があり、なお回転軸の回転精度を正
確に測定することが困難であった。
また、回転軸の端面の軸方向の出入り（アキシャルモー
ション）に関する回転精度の測定をする場合にも、回転
軸の端面の形状、表面状態に影響されることなく、回転
精度だけを正確に測定することは相当に困難である。
ション）に関する回転精度の測定をする場合にも、回転
軸の端面の形状、表面状態に影響されることなく、回転
精度だけを正確に測定することは相当に困難である。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、被削材の加工中においても回転軸の回転精度の高精
度ｉ測定が可能であり、かつその測定を自動化すること
ができ、かつ測定リング、測定球等を必要とすることの
ない回転軸の回転精度測定方法を提供することを目的と
するものである。
て、被削材の加工中においても回転軸の回転精度の高精
度ｉ測定が可能であり、かつその測定を自動化すること
ができ、かつ測定リング、測定球等を必要とすることの
ない回転軸の回転精度測定方法を提供することを目的と
するものである。
この目的に対応してこの発明の回転軸の回転精度測定方
法は、同一平面内に位置する３個以上の非接触型の変位
計を回転体の面に対向させて固定位置に配設し、前記回
転体の運動を前記変位計によって測定し、前記回転体の
回転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む前記
変位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別し、
前記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基づく
変位について補正することによって前記回転体の回転軸
の回転精度を測定することを特徴としている。
法は、同一平面内に位置する３個以上の非接触型の変位
計を回転体の面に対向させて固定位置に配設し、前記回
転体の運動を前記変位計によって測定し、前記回転体の
回転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む前記
変位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別し、
前記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基づく
変位について補正することによって前記回転体の回転軸
の回転精度を測定することを特徴としている。
以下この発明の詳細を一実施例を示す図面について説明
する。
する。
第１図、第２図、第３図及び第４図はこの発明を回転軸
のラジアルモーションに関する回転精度の測定に適用し
た実施例を示している。
のラジアルモーションに関する回転精度の測定に適用し
た実施例を示している。
第１図に於いて、１は回転精度を測定しようとする回転
軸２に取り付けられた被削材であり、被削材１の特定断
面を含む平面内に３個の変位計ＡＢ、及びＣを配置する
。
軸２に取り付けられた被削材であり、被削材１の特定断
面を含む平面内に３個の変位計ＡＢ、及びＣを配置する
。
変位計Ａ、 Ｂ、及びＣとしては静電容量型変位計、渦
電流形変位形、その他任意の変位計を使用することがで
きる。
電流形変位形、その他任意の変位計を使用することがで
きる。
回転中の被削材１の運動を変位計Ａ、Ｂ、Ｃによって測
定する。
定する。
変位計Ａ、 Ｂ、及びＣの出力には回転軸の回転精度
成分だけでなく被削材１の形状成分も含まれる。
成分だけでなく被削材１の形状成分も含まれる。
変位計の出力から形状成分を検出し、その分を変位計の
出力について補正する。
出力について補正する。
この実施例では被削材形状の検出に３点式真円度測定法
を応用し、したがって被削材の形状の検出は次の演算に
よってなされる。
を応用し、したがって被削材の形状の検出は次の演算に
よってなされる。
３個の変位計Ａ、 Ｂ、 Ｃの中心をＯとし、変位計間
の角度をφ、τとする。
の角度をφ、τとする。
また点Ｏを通る直角座標系をｘ−ｙとし、ｙ軸からの軸
の回転角度をθとする。
の回転角度をθとする。
被削材の回転中心αは一般には点Ｏと一致しないがαは
０点の近傍にあたるため、被削材の平均半径をｒ。
０点の近傍にあたるため、被削材の平均半径をｒ。
とじて、被削材の形状は次のように表わされる。
ここでＲａ ｔ Ｒｂ ｔ Ｒｃは各変位計と点Ｏの間
の距離、Ｘ、ｙは被削材の変位成分、すなわち軸の回転
精度成分に対応するものである。
の距離、Ｘ、ｙは被削材の変位成分、すなわち軸の回転
精度成分に対応するものである。
つぎに各変位計の出力に係数Ｌ ａｔ ｂを乗じて加
え合わせると、合計出力は次のようになる。
え合わせると、合計出力は次のようになる。
Ｓ（θトーク（θ＋ｒ ）−ｙｃｏｓτ−ｘｓ ｉｎ
τ・・（１１）式（１１）より被削材の変位成分、すな
わち主軸の回転誤差成分の推定量が次のように求められ
る。
τ・・（１１）式（１１）より被削材の変位成分、すな
わち主軸の回転誤差成分の推定量が次のように求められ
る。
以上の場合に、各変位計Ａ、Ｂ、Ｃとして静電容量型変
位計（ＤＩＳＡ ＴＹＰＥ ５１Ｄ１１）を使用し、変
位計Ａと変位計Ｂ及び変位計Ａと変位計Ｃ間の角度をそ
れぞれφ−１３４°、τ−１２２゜と設定している。
位計（ＤＩＳＡ ＴＹＰＥ ５１Ｄ１１）を使用し、変
位計Ａと変位計Ｂ及び変位計Ａと変位計Ｃ間の角度をそ
れぞれφ−１３４°、τ−１２２゜と設定している。
また主軸の回転角の検出には主軸端に取りつげた１回転
２０００分割のロータリーエンコーダ（ＮＩＫＯＮ Ｒ
Ｘ−２０００）を用い、出力パルス分周回路により１２
５，２５０，５００１０００及び２０００パルス／ｒｅ
ｖｙのうちの任意の分割数で変位計出力信号のサンプリ
ングを行なっている。
２０００分割のロータリーエンコーダ（ＮＩＫＯＮ Ｒ
Ｘ−２０００）を用い、出力パルス分周回路により１２
５，２５０，５００１０００及び２０００パルス／ｒｅ
ｖｙのうちの任意の分割数で変位計出力信号のサンプリ
ングを行なっている。
変位計出力信号は一旦トランジェントレコーダ（ＢＩＯ
ＭＡＴＩＯＮ １０１５）に記録した後、紙テープデー
タに変換し、ミニコンピユータ（ＹＨＰ ２１００Ａ
）を使用して解析を行なった。
ＭＡＴＩＯＮ １０１５）に記録した後、紙テープデー
タに変換し、ミニコンピユータ（ＹＨＰ ２１００Ａ
）を使用して解析を行なった。
実施例
旋盤の工具切込方向のラジアルモーションを測定した。
直径５０間、長さ１５０ｍｆｆ１の５４５Ｃ被削材をチ
ャックに上り片持支持し、被削材端面より４５ｍｍの位
置でのラジアルモーションを測定した。
ャックに上り片持支持し、被削材端面より４５ｍｍの位
置でのラジアルモーションを測定した。
測定に先だち被削材をチャックに取り付ける際に生じた
偏心分を極力小さなものとするために軽切削を行なった
。
偏心分を極力小さなものとするために軽切削を行なった
。
また変位計は旋盤の心押台の方向からみて第１図と同じ
となるように配置し、工具切込方向をＸ軸に一致させて
いる。
となるように配置し、工具切込方向をＸ軸に一致させて
いる。
測定は主軸を６００ ｒｐｍで回転させた無負荷状態で
行なった。
行なった。
データのサンプリングはロータリエンコーダの出力パル
スに同期して行ない、各変位計につき、１回転当り２５
０点で４回転分記録した。
スに同期して行ない、各変位計につき、１回転当り２５
０点で４回転分記録した。
第２図は本装置により検出された被削材の形状と同被削
材を真円度測定機（ロンコム２Ｃ−０７）の回転テーブ
ルにのせ、上記静電容量型変位計により測定した形状と
を対比して示したものである。
材を真円度測定機（ロンコム２Ｃ−０７）の回転テーブ
ルにのせ、上記静電容量型変位計により測定した形状と
を対比して示したものである。
部分的に０．０５μｍ程度の差はあるものの両者は良く
一致している。
一致している。
なお変位計先端部の直径は８ｍｙｔと犬きく、第２図か
らも明らかなように被削材の形状成分のうち次数の高い
ものは検知されない。
らも明らかなように被削材の形状成分のうち次数の高い
ものは検知されない。
このため形状成分は５次昔で求めてかげば十分である。
第３図は式１２に従って計算したラジアルモーションの
うちのＸ成分、すなわち工具切込方向の成分４回転分を
式１３により極座標表示したものである。
うちのＸ成分、すなわち工具切込方向の成分４回転分を
式１３により極座標表示したものである。
ここでＸ（θ）は回転角θでの軸ふれ、ｄｏは極座標表
示の際の基礎円直径であり、第３図の表わす図形はこの
旋盤により加工される被削材の真円度に対応するもので
ある。
示の際の基礎円直径であり、第３図の表わす図形はこの
旋盤により加工される被削材の真円度に対応するもので
ある。
またＸ（の（０くθく８π）のパワー・スペクトルを図
４に示す。
４に示す。
４回転分の信号ヨリパワースペクトルを計算しているた
め分解能は０．２５山、ｒ ｅ ｖ、となっている。
め分解能は０．２５山、ｒ ｅ ｖ、となっている。
軸の回転精度の場合重要な低い次数での分解能を高める
ためにはさらに長い信号を必要とするが、第４図より０
．５山、１山、２山および２４山／ｒｅｖ、成分が現わ
れていることがわかる。
ためにはさらに長い信号を必要とするが、第４図より０
．５山、１山、２山および２４山／ｒｅｖ、成分が現わ
れていることがわかる。
このうち０．５山／ｒ ｅ ｖ、成分は主軸軸受に起因
した成分が現われたものと思われる。
した成分が現われたものと思われる。
また２山／ｒｅｖ、成分が生じていることは、第２図に
示した被削材の形状が楕円成分を含んでいることとも一
致する。
示した被削材の形状が楕円成分を含んでいることとも一
致する。
２４山ｒｅｖ、成分は主軸回転数が６０ Ｏｒ ｐｍの
時に２４０Ｈ２の振動数に相当するもので、被削材主軸
系の固有振動数に一致している。
時に２４０Ｈ２の振動数に相当するもので、被削材主軸
系の固有振動数に一致している。
１山／ ｒ ｅ ｖ。成分は被削材の偏心分を含むもの
と考えられる。
と考えられる。
次にこの発明を軸端面のアキシャルモーションに関する
回転精度の測定に適用した実施例について説明する。
回転精度の測定に適用した実施例について説明する。
第５図及び第６図に示す如く、回転軸２′の端面に対向
させて、同一平面内にかつ同一円周上に位置する３個の
変位計、Ａ′、 Ｂ’、 Ｃ’を配置する。
させて、同一平面内にかつ同一円周上に位置する３個の
変位計、Ａ′、 Ｂ’、 Ｃ’を配置する。
前記の実施例の場合と同様に、変位計Ａ′Ｂ’、 Ｃ’
の出力には回転軸の変位成分と回転軸の端面の形状成分
との両者が含捷れるから、変位計に「、Ｃ′の出力を前
記演算によって、回転軸の端面の形状成分について補正
することにより、回転軸のアキシャルモーションに関す
る回転精度を測定することができる。
の出力には回転軸の変位成分と回転軸の端面の形状成分
との両者が含捷れるから、変位計に「、Ｃ′の出力を前
記演算によって、回転軸の端面の形状成分について補正
することにより、回転軸のアキシャルモーションに関す
る回転精度を測定することができる。
以上の説明から明らかな通り、この発明によれば測定リ
ング、測定球等を使用することなしに、かつ被削材の加
工中に於いても、回転軸の回転精度の高度な測定及びそ
の測定の自動化を図ることが出来る。
ング、測定球等を使用することなしに、かつ被削材の加
工中に於いても、回転軸の回転精度の高度な測定及びそ
の測定の自動化を図ることが出来る。
また従来の測定方法では渦電流形変位計は被削材等回転
体の応力分布によって出力信号が変るため、特に材料が
鉄系の場合には測定精度に問題があったが、この発明に
よれば変位計が渦電流形変位計であっても、応力分布に
起因する信号が３個の変位計Ａ、Ｂ、Ｃ若しくは、変位
計Ａ′「、Ｃ′にそれぞれ共通にあられれるところから
、応力分布にもとづく誤差を容易に検出することができ
、これを補正することによって正確な測定を計ることが
でき、したがって従来使用不能と考えられていた渦電流
形変位計も使用することができる。
体の応力分布によって出力信号が変るため、特に材料が
鉄系の場合には測定精度に問題があったが、この発明に
よれば変位計が渦電流形変位計であっても、応力分布に
起因する信号が３個の変位計Ａ、Ｂ、Ｃ若しくは、変位
計Ａ′「、Ｃ′にそれぞれ共通にあられれるところから
、応力分布にもとづく誤差を容易に検出することができ
、これを補正することによって正確な測定を計ることが
でき、したがって従来使用不能と考えられていた渦電流
形変位計も使用することができる。
なか以上の説明は、特に旋盤等の工作機械の主軸の回転
精度を測定する場合にこの発明を適用した例についてな
されているが、この発明はタービンの回転軸その他の回
転体の回転精度を測定する方法にもその１１適用できる
のは勿論である。
精度を測定する場合にこの発明を適用した例についてな
されているが、この発明はタービンの回転軸その他の回
転体の回転精度を測定する方法にもその１１適用できる
のは勿論である。
第１図はこの１発明による回転軸のラジアルモーション
に関する回転精度の測定原理を示す正面説明図、第２図
は被削材の形状を示す説明図、第３図は被削材の４回転
分のラジアルモーションヲ示す説明図、第４図は被削材
のラジアルモーションのパワースペクトルを示すグラフ
、第５図はこの発明による回転軸のアキシャルモーショ
ンに関スる回転精度の測定原理を示す正面説明図、及び
第６図はこの発明による回転軸のアキシャルモーション
に関する回転精度の測定原理を示す側面説明図である。 １・・・・・・被削材、２．ｚ・・・・・・回転軸、Ａ
、 Ｂ、 Ｃ。 Ａ’、 Ｂ： Ｃ’・・・・・・変位計。
に関する回転精度の測定原理を示す正面説明図、第２図
は被削材の形状を示す説明図、第３図は被削材の４回転
分のラジアルモーションヲ示す説明図、第４図は被削材
のラジアルモーションのパワースペクトルを示すグラフ
、第５図はこの発明による回転軸のアキシャルモーショ
ンに関スる回転精度の測定原理を示す正面説明図、及び
第６図はこの発明による回転軸のアキシャルモーション
に関する回転精度の測定原理を示す側面説明図である。 １・・・・・・被削材、２．ｚ・・・・・・回転軸、Ａ
、 Ｂ、 Ｃ。 Ａ’、 Ｂ： Ｃ’・・・・・・変位計。
Claims (1)
- １ 同一平面内に位置する３個以上の非接触型の変位計
を回転体の面に対向させて固定位置に配設し、前記回転
体の運動を前記変位計によって測定し、前記回転体の回
転軸の回転精度成分と回転体の形状成分とを含む前記変
位計の出力信号から前記形状成分を検出して区別し、前
記変位計の変位出力信号を前記回転体の形状に基づく変
位について補正することによって前記回転体の回転軸の
回転精度を測定することを特徴とする回転軸の回転精度
測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53140195A JPS5853843B2 (ja) | 1978-11-14 | 1978-11-14 | 回転軸の回転精度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53140195A JPS5853843B2 (ja) | 1978-11-14 | 1978-11-14 | 回転軸の回転精度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5582008A JPS5582008A (en) | 1980-06-20 |
| JPS5853843B2 true JPS5853843B2 (ja) | 1983-12-01 |
Family
ID=15263113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53140195A Expired JPS5853843B2 (ja) | 1978-11-14 | 1978-11-14 | 回転軸の回転精度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5853843B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4495810A (en) * | 1983-04-20 | 1985-01-29 | General Electric Company | Probe mounting system |
| JPH076786B2 (ja) * | 1983-11-22 | 1995-01-30 | 工業技術院長 | 非接触回転精度測定方法 |
| JPS61240106A (ja) * | 1984-12-13 | 1986-10-25 | Toyoda Mach Works Ltd | 定寸装置 |
| JPS63173911A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-18 | Nippon Light Metal Co Ltd | 回転体の外周形状認識方法及びその装置 |
| JPH02105007A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-17 | Topy Ind Ltd | ホイールリム等の形状測定方法およびその装置 |
| JP2000283702A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Fotonikusu:Kk | 距離センサおよび距離測定装置 |
| JP4667186B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2011-04-06 | 学校法人慶應義塾 | 回転精度測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288054A (en) * | 1976-01-16 | 1977-07-22 | Osaka Kiko Co Ltd | Method of and apparatus for accurately measuring inner and outer diameter of work |
-
1978
- 1978-11-14 JP JP53140195A patent/JPS5853843B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5582008A (en) | 1980-06-20 |
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