圆形、圆筒形的测定方法及圆筒形的测定设备的制作方法

专利名称：圆形、圆筒形的测定方法及圆筒形的测定设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在与圆筒(或圆柱)轴线垂直的方向上的 5 截面圆形以及圆筒(或圆柱)形的测定方法，以及用于此测定 方法的测定设备。特别地，本发明涉及一种在切削圓筒形构件 的外表面时有助于精确测定的技术，作为获得精确的圆筒形构 件的手段。通过本发明获得的测定技术的范围有多种。特别地， 本发明人及其他人将本发明应用到复印机、激光打印机、传真 10 机或打印机的电子照相系统的图像形成构件，即应用于图像形成构件的基体(base substrate)的测定，并聪r证了本发明的效 果。
背景技术：
15 迄今为止，以预定精度加工形状的圆筒形构件已经用于例如复印机、激光打印机、传真机或打印机器的电子照相系统等 图像形成设备中的电子照相感光鼓或显影套筒。通过在以预定精度加工的鼓基件(drum substrate )的表面上施加感光膜来制造电子照相感光鼓。然而，存在当鼓基件的尺寸精度低时在感 20光膜中产生凹凸的问题，因此，在图像形成设备的图像中产生缺陷。因此，为了获得高精度的图像形成设备，要求鼓基件的圆筒度(或圆柱度)、圆度等具有高精度。此外，在制造该鼓基件的工艺中，还要求旨在保证尺寸精度的高精度测定功能，已知以下传统技术，作为旨在此目的的 25方法。在使被测圆筒(圆筒是测定对象，以下同)在可转动的基座上站立和转动的状态下通过带状激光(zonal laser)或其它测定手段测定表面形状的方法(例如，参照日本特开平06-201375号公报)。用某保持架保持被测圆筒的两端并转动圆筒、测定中断带状激光的尺寸以测定圆筒形状的方法(例如，参照日本特开平08-005341号公报)。对通过在不固定转动轴线 的情况下转动被测圆筒来从面对被测圆筒的外周部的位移检测 5 器取得的测定值进行近似计算而进行测定的方法(例如，参照 日本特开平06-147879号公报)等。然而，除了对图像形成设备 的更高精确度的要求之外，近年来，旨在减少制造成本的更简 单的测定系统变纟寻不可缺少。此外，随着3是及具有作为工业产 品评价的以下需要的圆筒形测定方法，要评价的项目应当分为io 作为圆筒的尺寸精度以及表面的局部几何缺陷，并且应当使用 适于各被测体的测定手段。这里，根据尺寸精度的测定，在测 定圆筒的圆周形状的尺寸精度的领域中，尤其对于假定具有足 以成为本发明被测体的高水平精度的圆筒的圆周形状，在各测 定值非常准确时，即使测定点的数量相对少也足以进行评价。15因此，工业上，优选尽可能减少测定点的数量，并且旨在减少 作业时间。另一方面，即使在评价圆筒表面的局部几何缺陷时 增加测定点的数量，也难以评价例如发丝状划痕缺陷等所有微 小缺陷。因此，在这点上也不推荐增加测定点的数量。因此， 应当使用例如图像处理等通过表面缺陷分析的评价手段来代20 替。也就是说，当进行作为工业产品评价的圆筒的圆周形状的 尺寸精度测定时，从追求测定效率的角度出发，可以说，最优 选是关于测定的工作量极少，各测定值准确，以及将测定点 的数量抑制到最小。在这点上，尽管在使被测圆筒立在可转动 的基座上并转动的状态下通过用例如带状激光等测定手段测定25 表面形状的传统方法(例如，参照日本特开平06-201375号公报) 可获得非常高精度的测定值，但是，由于在测定中需要进行例 如将被测圆筒精确地置于基座的中心等准备工作，因此减少测定时间和工作量并不容易。另外，用某保持架保持被测圆筒的 两端并转动圆筒、测定中断带状激光的尺寸以测定圆筒形状的方法(例如，参照日本特开平08-005341号公报)可进行相对简单的测定。另一方面，圆筒壁厚的差异影响到测定值，两端的5 保持架的配合间隙大小、保持力引起的端部的变形、转动被测 圆筒时发生的轴振动等容易成为产生测定误差的原因。此外， 对通过在不固定4争动轴线的情况下转动 ^皮测圆筒来从面对一皮测 圓筒的外周部的位移检测器取得的测定值进行近似计算而进行测定的方法(例如，参照日本特开平06-147879号公报)简单并 io 且可抑制关于测定的仪器的精度对测定结果的影响。另 一 方面， 具有以下特征由于测定结果是近似的计算值，因此，使测定 点的数量以及近似计算的位数(order)增加从而可提高各测定 值的精度。要求测定点的数量至少为6 4点或10 0点或更多。因此， 该方法几乎不可能减少测定点的数量，且该方法占用比较长的 15测定时间。因此，传统技术没有提供 一 种作为工业产品评价的圓筒的 圓周形状的尺寸^r确测定方法，来使得从测定效率的角度来看 工作量、相关测定最少，并可使各测定值准确，且将测定点的 数量抑制到最小。20发明内容考虑到上述问题，本发明致力于在圆筒尺寸测定中、尤其 在圓周形状的测定中，使测定工作量少，使各测定值准确，并 有效地减少测定点的数量。 25 也就是说，根据本发明的一个方面，提供一种垂直于圆筒轴线的截面圆形状的测定方法，其特征在于，该测定方法包括以下步骤基于通过转动圆筒截面圆的圆周上的至少三个预定点到设于截面圓中的基准点的距离的变化来计算基准点与圓周 之间的距离，并确定截面圆的形状，其中该基准点是被测圓筒 的转动轴线与截面圆的交点。具体地，提供一种获得截面圆形状的测定方法，该测定方 5 法使用由圆筒支撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤 (i)至(Vi)来测定垂直于圆筒轴线的截面圆的形状，所述安 装架具有三个或更多个用于检测位移的传感器，所述传感器位 于与所述圆筒的转动轴线垂直的同一截面上、朝向作为所述圆 筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点的测定基准 10 点(0Q)取向、并且布置和固定为连接所述测定基准点(Oo) 与所述三个或更多个传感器所形成的扇形形状、且以Oo为中心相互形成预定角度(e。)，所述步骤包括(i) 通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感 器(Sl至Sm)测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0Q)到15 垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(Ll至Lm) 的步骤，(ii) 沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述 圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴 线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述圓筒轴线的所述截20面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii) 从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动 之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (Oo-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 25线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，(v)通过重复上述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，以及(Vi)使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 的步骤。此外，根据本发明，提供一种获得截面圓形状的测定方法， 5 该测定方法使用由圆筒支撑夹具和安装架构成的测定装置通过 以下步骤(i )至(Vi )来测定垂直于圓筒轴线的截面圆的形状， 所述安装架具有四个用于检测位移的传感器，所述传感器布置 和固定为连接测定基准点(0。)与所述四个传感器所形成的扇 形形状，所述测定基准点(0Q)是所述圆筒的转动轴线与垂直 10 于所述转动轴线的截面的交点，其特征在于，两个用于检测位移的传感器SA和SB朝向所述测定基准点(0Q)取向，且布置成 以Oo为中心形成角度(e°),两个用于检测位移的传感器SA'和SB'布置成以o。为中心形成角度(e。)，所述四个传感器位于与所述圆筒的转动轴线垂直的同 一截面上，并且由SA和SA'或SB 15和SB'形成的角度是上述e的正整数倍，所述步骤包括(i) 通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(O。)到垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上 的点的距离(L1至L4)的步骤，(ii) 沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述 20 圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0Q)到垂直于所述圆筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii) 从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤， 25 ( iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离(OO-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圓筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的新距离的步骤，(V)通过重复上述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步 骤，以及(Vi)使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 5 的步骤。大多数传统的测定方法需要工作量来追求作为测定基准位 置的圆筒中心的机械限定的准确性，以获得更高的测定精度。 另一方面，本发明提供的方法假定该圓筒中心是随着转动而移 动的假想中心即浮动中心。因此，本发明的测定方法的特征在io于，基于根据本测定从测头(gauge head)获得的数值的逐一 变化，每次纟皮测圆筒转动一个刻痕时，追踪、理论上捕捉、并 限定该浮动中心的位置，而无需机械地限定该测定基准位置。 由于根据本发明的测定方法无需精确限定上述圆筒中心即测定 基准位置，因此，可以以高精度简单地测定圆筒的圓周形状而15 不会伴有任何工作量。另外，在本发明提供的方法中，由于各测定值可以获得直 接测定而不是近似计算的测定结果，因此，各测定值不受测定 点数量的影响。因此，测定假定本来具有像本发明对象那样的 高精度的上述圆筒的圆周形状(尺寸精度)时的测定点的数量加为10点或约20点，也就是说，可用最少必要数量的测定点进行 保证产品精度所需的测定。因此，在进行作为工业产品评价的圆筒的精度测定中，可以说，从追求测定效率的角度看，本发 明非常理想。另外，根据本发明的另一方面，提供一种使用该方法的测25 定圓筒的圓筒形状的方法，这是一种测定圆筒的圓筒形状的测定方法，其特征在于，该测定方法具有在将圆筒作为测定对 象，且使圓筒沿其圆周方向转动以测定圆筒的圆筒形状时，平行于圆筒中心轴线移动多个检测器的步骤，该检测器从垂直于 圆筒的圆筒中心轴线的方向测定圆筒的圆筒尺寸；以及计算从 多个上述检测器获得的在预定位置的多个检测信号的步骤，其 特征还在于，在测定圆筒的圆筒度和圆度的方法中，在转动和 5 测定被测圆筒时通过使用上述圆周形状测定方法获得垂直于上 述圆筒中心轴线的截面圆的圆周形状和圓度来测定被测圆筒的圆筒度。另外，根据本发明的进一步的方面，提供一种根据图l所示 的流程图使用测定装置测定圆筒形状的方法，该测定装置具有10 圆筒支撑夹具，被测圆筒被置于其上并被其转动；三个或更多 个用于检测位移的传感器，该传感器位于垂直于被测圓筒的转 动轴线的同一截面上，且位于可平行于被测圓筒的转动轴线转 动地设置的安装架上，该传感器朝向作为被测圆筒的转动轴线 与垂直于该转动轴线的截面的交点的测定基准点(Oq)取向，15 并布置成连接测定基准点(0。)与所述三个或更多个传感器所形成的扇形形状，以o。为中心分别成预定角度(e。)，并被固定到安装架。具体地，提供一种圆筒形状的测定方法，该方法使用由被测圆筒支撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤(i)至20 ( Viii)获得被测圓筒的圓筒度，所述安装架具有三个或更多个用于检测位移的传感器，所述传感器位于与所述被测圆筒的转 动轴线垂直的同一截面上、朝向作为所述被测圆筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点的测定基准点(Oq)取向、 并且布置和固定为连接所述测定基准点(Oq)与所述三个或更 25 多个传感器所形成的扇形形状、且以Oo为中心相互形成预定角度(e。)，所述步骤包括(i)通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感器(Sl至Sm)测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(Ll至Lm) 的步骤，(ii) 沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述 5 圓筒转动e。，再次通过用于才全测位移的传感器测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0Q)到垂直于所述圓筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii) 从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤， io Uv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离(0。-0')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，(v)通过重复上述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步15骤，(v i)使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 的步骤，(v i i)平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 架，并通过所述步骤(i)至(vi)对所述被测圓筒的不同截面 20圆计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，(viii)得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离 是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(vii)计算得到圆周 形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述25 圓筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周形状的截面圆当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圓的 圆心所得的直线。根据本发明的另 一方面，提供一种圆筒形状的测定方法， 该方法使用由被测圆筒支撑夹具和安装架构成的测定装置通过 以下步骤(i)至(Viii)获得被测圆筒的圆筒度，所述安装架 具有四个用于检测位移的传感器，所述传感器布置和固定为连 5 接测定基准点(0。)与所述四个传感器所形成的扇形形状，所 述测定基准点(0G)是所述圆筒的转动轴线与垂直于所述转动 轴线的截面的交点，其特征在于，两个用于检测位移的传感器 SA和SB朝向所述测定基准点(0G)取向，且布置成以0。为中心形成角度(e°)，两个用于检测位移的传感器SA'和SB'布置成以io 0。为中心形成角度(e。)，所述四个传感器位于与所述被测圆筒的转动轴线垂直的同 一 截面上，并且由SA和SA'或SB和SB'形成的角度是上述e的正整数倍，所述步骤包括(i) 通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(OJ到垂直于所述圆筒轴线的截面圓的圆周上15的点的距离(L1至L4)的步骤，(ii) 沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述 被测圆筒转动e。，再次通过用于^f企测位移的传感器测定从各检 测轴线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述被测圆筒轴线 的所述截面圆的圆周上的点的距离的步骤，20 (iii)从用于检测位移的所述传感器在所述被测圆筒的O。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步 骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (O0-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 25线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圓的圆周上的点的 新距离的步骤，(v)通过重复上述步骤(ii )至(iv)来测定n个距离的步骤，(V i )使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 的步骤，(Vii )平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 5 架，并通过上述步骤(i)至(Vi)对所述被测圆筒的不同截面 圆计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，(Viii)得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离 是从圓筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圆周 形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 10 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述 圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圆周 形状的截面圆当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圆的 圆心所得的直线。根据本发明的又一 方面，提供一种圆筒的圆筒形状的测定 15 方法，其特征在于，用于检测位移的传感器布置在被测圓筒内 部，并获得所述^C测圆筒的壁厚、内周圆的圆心、以及圆度。另外，本发明的进一步方面，提供一种复合圆筒的圆筒形 状的测定方法，对由直径不同的多个圓筒构成的、且所有所述 圆筒的外周圆共有转动轴线的复合圆筒，通过上述测定方法中20 的任意一种测定构成所述复合圆筒的至少一个圆筒，使用至少 一个用于检测位移的传感器分别测定除了上述一个圆筒之外的 圆筒的圓筒形状，以及获得所述复合圆筒的所有圆筒形状、同 轴度以及壁厚。此外，本发明的还 一 方面提供一种圓筒形状的测定设备，25 该测定设备的特征在于，其包括由被测圆筒支撑夹具和安装架 构成的测定装置和执行以下步骤(i)至(Viii)的运算装置， 所述安装架设置成可与被测圆筒的转动轴线平行地往复运动，并且具有三个或.更多个用于检测位移的传感器，所述传感器位 于与所述被测圆筒的转动轴线垂直的同 一截面上、朝向作为所 述被测圆筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点的 测定基准点(0。)取向、并且布置和固定为连接所述测定基准 点(0。)与所述三个或更多个传感器所形成的扇形形状、且以Oo为中心相互形成预定角度(e。)，所述步骤包括(i)通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感 器(Sl至Sm)测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0。)到 垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(Ll至Lm)(ii) 沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述 圆筒转动e。，再次通过用于^f企测位移的传感器测定从各检测轴 线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述圆筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii) 从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动 之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心o'的位置的步骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (Oq-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圓的圆周上的点的20 新距离的步骤，(v) 通过重复上述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，(vi) 使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 的步骤，25 ( v i i )平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装架，并通过上述步骤(i)至(vi)对所述被测圆筒的不同截面 圆计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，io 的步骤，(Viii)得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离 是从圆.筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圆周 形状的截面圓当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述 5 圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周 形状的截面圆当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圆的 圆心所得的直线。此外，本发明的更一 方面提供一种圆筒形状的测定设备， 该测定设备的特征在于，其包括由被测圆筒支撑夹具和安装架10 构成的测定装置和执行以下步骤(i)至(Viii)的运算装置， 所述安装架设置成可与被测圆筒的转动轴线平行地往复运动， 并且具有四个用于检测位移的传感器，所述传感器布置和固定 为连接测定基准点(0。)与所述四个传感器所形成的扇形形状， 所述测定基准点(0Q)是所述圆筒的转动轴线与垂直于所述转15 动轴线的截面的交点，其特征在于，两个用于检测位移的传感器SA和SB朝向所述测定基准点(0。)取向，且布置成以0。为中 心形成角度(e。)，两个用于检测位移的传感器SA'和SB'布置成以Oo为中心形成角度(e。)，所述四个传感器位于与所述被测圆筒的转动轴线垂直的同 一截面上，并且由SA和SA'或SB和SB'20 形成的角度是上述e的正整数倍，所述步骤包括(i) 通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(Oo)到垂直于所述被测圆筒轴线的截面圆的圆 周上的点的距离(L1至L4)的步骤，(ii) 沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述 25 被测圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述被测圓筒轴线 的所述截面圆的圆周上的点的距离的步骤(m)从用于检测位移的所述传感器在所述被测圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步 骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 5 (OO-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，(v)通过重复上述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，10 (vi)使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状的步骤，(V i i )平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 架，并通过上述步骤(i)至(vi)对所述被测圆筒的不同截面圆计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，15 ( viii)得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(vii)计算得到圆周形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(vii)计算得到圓周20 形状的截面圆当中的位于所述被测圓筒的两端处的两截面圆的圆心所得的直线。上面提到的n是为了计算截面圆的圆周形状所需的数，例 如，当通过以e。的等间隔获得上述距离来计算截面圆的圆周形 状时，n^360。/e。成立。25 上述"计算截面圆的圆周形状，，的意思是，例如，通过最小二乘法获得截面圆的圆心位置，或获得圆度。大多数传统的测定方法需要工作量来追求作为测定基准位23置的圓筒中心的机械限定的准确性，以获得更高的测定精度。 另一方面，本发明提供的方法假定该圆筒中心是假想中心，即， 可随着转动而移动的中心。也就是说，如图23所示，当以浮动中心的开始点作为基准点使圆筒转动预定角度(e。)时，浮动5 中心从开始点移动。当再次进一步转动圆筒时，浮动中心进一 步移动。当使圆筒顺次转动最终到达360。时，浮动中心取得图 中所示的轨迹。因此，本发明的测定方法可以通过基于根据本 测定从测头获得的数值的逐 一 变化而每次 一皮测圆筒转动 一 个刻 痕时追踪、理论上捕捉该浮动中心的位置，并计算浮动中心与 10 该圆的圆周上的点之间的距离，来确定作为测定对象的圆的形 状，而无需机械地限定测定基准位置。因此，根据本发明的方 法，由于无需准确地限定上述圆筒中心即测定基准位置，所以 可以以高精度筒单地测定圆筒而不伴有任何工作量。另外，在 本发明提供的方法中，被测圆筒的测定中的转动方法不受限制。 15 因此，可在使两端部自由的状态下或在安装如凸缘等部件的状 态下进行测定。因此，即使使用本发明测定方法的测定机构被 安装在生产线上，也可以非常简单地进行高精度的测定，而不 会发生例如妨碍输送装置等问题。另外，在本说明书中使用的"转动轴线"、"圆筒轴线"以及 20 相交的"点"不是指例如数学上所用的没有厚度的直线和没有面 积的点。而是如图2所示，由于被测圆筒以其自身的外周为基础转动，所以除非被测圆筒至少是完美的圆筒，或者抵接在导轮6上的外周是完美的圆形，否则转动轴线和点具有 一 定的范围。 以下，将说明示出该范围的数值。当以被测截面圓的最小25 二乘圆心(least-square circle center )作为中心的半径为AL的圆 示出范围时，转动轴线的范围优选满足以下公式，并且 △L'<d2.10—3。此外，更优选地，其满足以下7>式，且AL'〈d2'l(T4,或最优选地，满足以下公式，且AL'〈d2.10-5。 - AL'= *22-(AL_r)2 d2: ^皮测截面圓的平均半径值 T:被测圆筒的圆筒度 5 例^(口， 4艮i殳d2二50.00mm， T=0.05mm,贝'J在最伊乙选的情况下转动轴线的范围是AL'〈0.0005mm，且AL〈0.274mm,通过计 算得到的转动轴线范围是0.548mm。另外，作为AL的实际情况，考虑到当今机械加工技术的水 平(当今业界一般的界限是在d2=50mm的情况下 io AL-0.002mm),传感器在该精度下的定位是没有任何问题的可 能范围。


图l是测定流禾呈图。15 图2是测定设备的示意图。图3是测定点的说明图。 图4是关于浮动中心的移动的说明图。 图5是关于浮动中心位置的计算的说明图(1)。 图6是关于浮动中心位置的计算的说明图(2)。20 图7是示出第 一 实施例中用于检测位移的传感器的位置的图。图8是示出第二实施例中用于检测位移的传感器的位置的 示意图。图9示出在第 一 实施例中获得的样品1 5中的从用于检测 25 位移的传感器的测定值到圆心坐标位置的数据。图IO示出在第一实施例中获得的样品6 10中的从用于检 测位移的传感器的测定值到圆心坐标位置的数据。图ll示出在第一实施例中获得的样品1 5中的基于中心坐 标位置的各点的直角坐标位置、到各点的距离、以及距离的最 大值和最小值。图12示出在第 一 实施例中获得的样品6 10中的基于中心 5坐标位置的各点的直角坐标位置、到各点的距离、以及距离的 最大值和最小值。图13示出在第一实施例和第一比较例中获得的圆度。 图14是比较第 一 实施例和第 一 比较例中获得的圆度的图。 图15示出在第 一 实施例和第 一 比较例中获得的测定持续时 io 间禾口差^f直。图16示出在第二实施例中获得的从用于检测位移的传感器 到被测圆筒的表面的距离。图17示出由图7中的转动产生并在第二实施例中获得的差 分值，以及通过/人常数中减去差分值成为正数而获得的数值。 15 图18示出第二实施例中获得的基于浮动中心的被测圆筒1表面的^立移量。图19示出在第二实施例中获得的并通过将图9变换为直角 坐标位置而获得的坐标值和距离。图20示出在第三实施例中获得的在各坐标位置的上述各交 20点和圆周上的各测定点的距离、最大值和最小值。图21示出在第四实施例中获得的被测圆筒的圆筒度。图2 2示出在第五实施例中获得的被测圆筒的圆筒度。图23是示出在被测圆筒以预定角度转动时由圆筒的360°的 转动产生的以浮动中心的开始点为基准的实际的浮动中心的移25 动專九迹的图。
具体实施方式
以下说明是本发明所采用的方法的一个实施例，本领域技 术人员应该能容易地理解以其它形式也可获得相同的效果。图2示出涉及本实施例的用于圆筒的截面圆的形状测定的 设备的实施例。有关的测定设备在可转动的圆筒支撑夹具(导 5 轮6)上收容被测圓筒1，该测定设备在通过导轨4和滚珠丝杠5可与被测圆筒l的转动轴线平行地往复运动地安装的安装架2上具有位于与被测圆筒l的转动轴线垂直的同 一截面上的用于检测位移的三个传感器S1、 S2和S3，该三个传感器S1、 S2和S3 朝向作为被测圆筒l的转动轴线与垂直于该转动轴线的截面的io交点的测定基准点Oo取向，并且被布置成通过连接测定基准点 (0。)和该三个传感器而成扇形的形状且被固定到安装架2， 并且该三个传感器以测定基准点Oo为中心形成预定角度(e。)。 用于检测位移的三个传感器S1、 S2和S3以及两个导轮6的转动 中心被固定到同一机器，且其相互位置总是不变。15 接下来，将说明有关圆筒的垂直于轴线的截面圆形的测定方法。这里，将净皮测圆筒l的每一测定的转动角度e。设为30。。 因此，圆周上的测定点变成12个点U到120,如图3所示。然后， 该测定方法最终计算从浮动中心的开始点(On=。)到被测圆的 圆周上的各点U至12o的距离，以确定该被测圓的形状。20 作为第一阶段，通过使用用于检测位移的传感器S1、 S2和S3来测定0。 ( On=0)与^f皮测圆的圆周上的点1。、 12o和lU之间的 距离LU、 L12o和LlU。作为第二阶段，当使圓筒向右转动30。时，第一阶段中的圆 周上的测定点l。、 12。和11。分别移动到l,、 12!和11,,用于检测25 位移的传感器S1、 S2和S3准备好测定圆周上的点2。 1,和12,各 自与测定基准点Oo之间的距离，如图4所示。此时，假设浮动 中心0^。不与被测圆的真实中心相一致，且被测圆不是正圆，则On移动到On=1 。此时，浮动中心On-o与圆周上的点2!之间的距 离是未知的。接下来，使用用于检测位移的传感器S1、 S2和S3分别测定圆周上的点2p h和12!与测定基准点Oo之间的距离5 这里，通过由转动产生的各距离的变化而得到浮动中心On的当前位置0 =1的位置。由于已知L1。和L12。，所以可以获得在 用于检测位移的传感器S2和S3的各检测轴线上的从0^。到On=1 的移动距离ALh禾口AL12j。AL1「U广Ll0 (1)io AL12产L12广L12。 (2)在下文中， <吏用这两个距离得到用于^f佥测位移的传感器Sl 的检测轴线上的浮动中心On的移动距离AL2"然后，可通过 取L2i和AL2i的差来获得浮动中心On-。和圆周上的点2q之间的 距离。因此，如图5所示，设ALh为a,设用于检测位移的传感 15 器S1的检测轴线和浮动中心0^之间的最短距离即，在以用于 检测位移的传感器S1的检测轴线为y轴的直角坐标系中表示的 浮动中心O n =,的X轴分量的移动距离为b 。当分別用图5中所示的r和厂'表示a和b时r'-sine, + r = a (3)20r' + rsi线=b (4)r' = (b - a.sine!)/(cos2eO (5)r = a - siner[(b - a.sine)/(cos'e0] (6) 此外，从图5中，由于是AL2， = r.cose,,所以= a'cosQ, — tan9i(b — a.sin6) (7)25 这里，从图6中，△L12, — b-si丰+ e2) = AL2.cos(e, + e2) (8)AL2j = [AL12i — b-si, + e2)]/[cos^ + 02)] (9) a'cos0！—tan6r(b —a'sine0二 [AL12！ —b'sin(e！ + e2)]/[cos(e1 + 62)] (10) b = [a.(cosei + sine「tane0.cos(e! + e2) - AL12i]/[ta織.cos(e！ +62) - sin(e;+ e2)] (11)5 因此，可以用包含在以下两个公式中的自变量，即，用于检测位移的传感器的相互所成角度和测定值，来得到A L 2,。 从上迷公式(7),△L2! = ALh.cose] — tane厂(b - ALl广sine。 (12) b = [ALlrOose! + sine广tane0.cos^ + 92) — AL12,] io /[ta逃.cos(9i + e2) — sin(e! + 62)] (13)由使用上述公式(12 )和(13 )得到的AL2,,得到L2o为 L2o = - AIA。作为第三步骤，使被测圆筒进一步向右转动30。。然后，上 述第二阶段中的圆周上的测定点2p 1!和12分别移动到22、 12 15 和122,用于检测位移的传感器S1、 S2和S3准备好测定圆周上的 点32、 22和12各自与测定基准点Oo之间的距离。此外，浮动中 心0^进一步移动到0^2。接下来，使用用于检测位移的传感器 S1至S3分别测定圆周上的点32 、 22和12与测定基准点Oq之间的 距离。使用这些测定值通过与上述方法相同的方法计算从浮动20 中心0。-o到On-2的移动距离。此外，通过使用该计算结果，得到0^2从用于检测位移的传感器S1的测定轴线(y轴)上的0 起 的移动距离(AL32)，并由此得到浮动中心0^。和圓周上的点30 之间的距离。在下文中，类似地，对于浮动中心0 =()分别与圆 周上的点40、 50、 60、 70、 8o、 9。和10o之间的待求距离L4。、 L50、 25 L6。、 L7。、 L8o、 L9。和L10(j,另夕卜，将谈到当根据测定转动被测圓筒l时预期发生的且由转动角度引起的误差。设转动误差角度为e。，设检测轴线上的圆周和测定基准位置O 。之间的距离为L!,设从与检测轴线在测 定基准位置0 o相交而形成上述转动误差角度的轴线上的测定 5 基准点Oo到该圆周的距离为l2。然后，检测距离的误差AL'由以下公式给出= L] — L2'cos9因此，AL'非常小。例如，当测定对象圆的平均半径为50mm并 产生O.r的转动误差时，AL'大约是0.076pm。作为误差的该数 io 值是测定值的1.5x 10—4%。除上述普通的位移测定仪器的测定再 现性之外，当考虑到 一 般且低价的转动机构的停止精度可以期 待的再现性是足够的约0.04。时，可以说，该误差对测定结果的 影响是极小的。然后，使用已知的最小二乘圆心法从得到的距萬LU至L12q 15计算直角坐标位置中的圆心位置和位置的各径向距离。接下来，设浮动中心0^o为正交坐标中的原点(0, 0),从 距离L1。至L12。得到正交坐标中圓周上的测定点10到120的位 置。为了计算方便，用i一次置换n，以构成测定点lo至12()的自 变量，设直角坐标位置的分量为Xi和y;。 Xj和yi可通过以下公式 20 得到Xi = Lrsin(國9r(i — 1)} yi = Lrcos(-6r(i - 1)}此外，在上述公式中e!取负角的原因是因为表示与图3相适应的正交坐标中的各测定点的位置。设直角坐标系的Y轴为0。，并25 且逆时针顺次增加角度。这里，设真实的圆心O在正交坐标中的位置为O(x， y),可 以从以下公式得到<formula>formula see original document page 31</formula>此时，赋予左右两项的分母的数字12是通过用360°除以e!即30C 而得到的数字，该数字随着9i变化。然后，将得到圆度A。用得到的O(x， y)置换原点(0， 0), 设随着移动的圆周上的测定点1。至12。的位置为1。'至12。'。然后， 5 从以下公式给出直角坐标位置的分量(Xn, yn): X, Xi-x, Y,Yi-Y 真实的径向位移量LU'至L12o'由得到的直角坐标位置V至12o' 的分量(Xn， yj用下式给出io 此时，可以荻得与中心轴垂直的截面圆的圆度A,该圆度A作为 LU'至L12o'的最大值和最小值之差。对与被测圆筒l的各中心轴线垂直的理想的截面圆进行上 述的测定和计算，得到各被测截面圆的圆心位置和径向位移量。 接下来，将获得被测圆筒l的圆筒度。15 通过距离比例得到垂直于各被测中心轴线的截面圆当中的垂直于中心轴线且作为被测圆筒l的两端的两个截面圆的两圓 心相连所得的直线与垂直于各中心轴线的其它截面圆的各交点 的位置。然后，使用公式(13 )所示的方法计算连接上述各交 点与圆周上的各测定点的直线上的位移量，作为径向距离。这20里，可以获得所有得到的距离的最大值和最小值之差，作为被 测圓筒的圆筒度。由于上述测定方法受被测圆筒的外径、内径和长度影响功 能的程度小，所以，例如在外径方面，可以将该方法用于从大 约5mm的很薄物体到几米的厚物体。此外，还有很多可以用于25该测定方法的位移4全测装置，例如，使用电测微计、涡流式位移检测器、激光位移检测器、量规(dial gauge)等装置也是有效的。另外，由于被测圆筒对于自身的长度和重量来说太细、 材料很软、非常薄等，当测定过程中受重力的影响而产生弯曲 等弹性变形从而可能影响测定结果时，通过使被测圓筒的圓筒5 中心轴线尽可能地平行于重力或其它外部作用方向而进行测定是有效的。另外，为了进一步提高最后得到的圆筒度的精度，优选与 两端的中心轴线垂直的截面的位置更靠近被测圆筒的两端部。 这里，当像上述圆筒度的测定那样在改变圆筒轴向上的位io 置的情况下通过多次转动来进行测定时，如上述导轨4等沿与圆筒轴线平行的方向移动用于检测位移的传感器的装置的精度通 常变得重要。然而，在测定时当被测圆筒转动时所得的上述浮 动中心的轨迹形状近似圆形。另外，当被测圓筒被置于例如上 述的导轮状圆筒支撑夹具上并转动时，如果导轮状圆筒支撑夹15 具的转动振动非常小，则将重复相同的转动。因此，即使被测圆筒转动两次或更多次，圆筒表面上的所有点每次转动也总沿 着几乎相同的轨迹运动。从而，即使像圆筒度的测定那样，当 在改变圆筒轴向上的位置的情况下通过多次转动来进行测定时 获得上述浮动中心的多个轨迹，所有轨迹，即，圆形也具有几20 乎同心的关系，或者即使它们不是圆形的，也具有共有中心位置的相似形状。因此，当以上述中心位置为共同基准来布置测 定所得到的多个截面圆时，可以计算和测定圓筒度，该圆筒度不受上述导轨4那样的移动用于检测位移的传感器的装置的精度影响。25 此外，在垂直于各圆筒中心轴线的截面圆的圆周形状的测定中，当转动被测圆筒时，在各测定位置不停止转动的情况下 由用于检测位移的传感器进行测定，对于缩短测定时间也是有效的。而且，仅以更少的转动次数来进行测定也是非常有效的， 特别地，通过使用多个上述的安装架来同时测定多个与圆筒中 心轴线垂直的截面圆的圆周形状，而以一次转动来进行测定， 5 该安装架用于固定用于检测位移的各传感器。尽管以下将使用例子具体说明本发明，但本发明不限于这 些实施例。实施例1准备10个A3003铝管，将该铝管预先加工为被测圆筒，具io 有84.0mm的力。工i殳定外径、78.0mm的内径和360.0mm的长度， 将这些铝管命名为样品I至样品IO。被测圆筒样品1被置于圆筒测定仪器的圆筒支撑夹具上，如 图7所示，用于^r测位移的三个传感器SO、 S45和S90在该处布 置成连接测定基准点和所述三个传感器而形成的扇形形状，其15 中，用于检测位移的各传感器的测定轴线在与圆筒的轴线垂直 的截面圆内的预定点;波此相交，以该点为中心相邻的传感器的 测定轴线成45。的角度。上述三个用于检测位移的传感器被布置 成沿圆筒的中心轴方向离开被测圆筒的 一端80mm,所用的用于 检测位移的各传感器是由Mitsutoyo有限公司制造的MCH3 3 5电20 测微计。然后，通过每次测定将圆筒转动45。，用上述转动驱动 传送机总共进行8次测定。另外，已经预先测定从上述检测轴线 的交点到用于检测位移的各传感器的距离，本实施例中的用于 检测位移的传感器的测定值示出为从各检测轴线的交点到垂直 于被测圆筒转动轴线的相同截面上的圓筒形表面与上述各检测25轴线的交点的距离的测定值。在测定时，使被测圓筒每分钟转动6转。将此次测定所用时 间定义为从将被测圓筒放置在上述圆筒支撑夹具上到被测圓筒完成用于测定的一次转动所需的时间，来进行测定。在下文中，在第 一实施例所用的图的表中，将测定开始时的S0位置的测定i殳为0。，根据被测圆筒的转动到达SO的圆周表 面上的位置顺次增加45。。5 为了得到上逸浮动中心的移动距离，使用上述公式(1 )和(2)计算用于检测位移的传感器S45和S90的检测轴线上的各 移动距离。此时，计算各轴线上的移动距离，分别作为在S45 的检测轴线上的S45的测定值与转动45°之前的SO的测定值之 差，以及在S90的检测轴线上的S90的测定值与转动45°之前的 io S45的测定值之差。接下来，使用上述公式(13),得到直角坐标位置中的Ax, 接下来使用上述7>式(12)计算Ay。这里，Ax和Ay是直角坐标 位置中所示的浮动中心On的移动距离。然后，通过从SO的测定 值中减去该Ay而计算SO位置的真实值，也就是，以浮动中心On15 为基准到:f皮测圓筒表面的距离。接下来，以浮动中心O n为基准到各点的距离被转换为直角 坐标位置。使用这样得到的Xn和Yn，通过上述最小二乘圆心法得到真实的圆心坐标O(x， y),并得到中心X坐标和中心Y坐标。 然后，计算从得到的中心坐标位置到各点的X轴分量和Y20 轴分量的距离、到各点的直线距离即各真实点的径向距离，此夕卜，从径向距离的最大值和最小值之差得到圆度。关于以上，类似地测定样本2至样本10,得到上述持续时间 和圆度。图9和图10示出通过上述测定所得数据当中的从上述用于25 检测位移的传感器中的每个的测定值到上述圆心坐标位置的数据。然后，图11和图12示出从上述中心坐标位置到各点的X轴 分量和Y轴分量的距离、到各点的距离及其最大值和最小值。比專交例1对于第 一 实施例中测定的铝管样本l至10,使用圆度测定仪器(商品名圆度测试机RA-H5000AH,由Mitsutoyo有限公司 制造)测定在沿圆筒中心轴方向放置被测圆筒时离下缘80mm 5的位置处的各外表面圆度。测定作为从将被测圆筒放置到转动 台上到完成自动定中心、自动水平才交准(leveling )和自动测定 的连续动作的 一 系列程序所需时间的各测定用持续时间。另外，至于上述自动定中心和自动水平校准步骤，采用自 动和高速模式，将定中心位置设为离被测圆筒的下缘20mm，将 io 水平校准位置设为离上述下缘80mm,将倍率设为5000倍，将区 域设为8pm,以及将转动台的转速设为10rpm。然后，执行自动 定中心、自动水平校准和圆度测定。另外，当将被测圆筒放置 在上述转动台上时，考虑到缩短测定时间，在没有使用由该公 司制造的三爪卡盘和其它固定装置的情况下直接放置被测圆15 筒。另外，为了消除自动定中心和自动水平校准的多个操作所 引起的上述持续时间的增加，不采用需要两次以上自动定中心 或自动水平校准的测定数据作为数据，而是重新尝试测定直到 达到仅需要自动定中心或自动水平校准的一次操作的测定，采 用该数据作为持续时间的数据。20 评价图13和图14示出在第一实施例和第一比较例中测定的各圆 度值和各差值。另外，图15示出在第一实施例和第一比较例中 测定的各持续时间。从图13和图14可以看出，由各测定方法即第一实施例和第 25 —比较例测定的结果之差最大为2.2pm,因此，可以断定差别十分小。另夕卜，从图15可以确定，与第一比较例的测定^^续时间相比，第一实施例的测定持续时间缩短了 54.7%。实施例2准备A3003铝管，将该铝管预先加工为被测圆筒，具有 80.0mm的加工设定外径、74.0mm的内径和360.0mm的长度。 5 将该被测圓筒放置在与图2中的圆筒测定仪器相同的圆筒测定仪器的圆筒支撑夹具上。如图8所示，在安装架上布置用 于检测位移的传感器SO、 S15、 S60和S75,使得用于检测位移 的传感器可位于与转动轴线垂直且沿圆筒中心轴方向离被测圆 筒的一端30mm的同一截面上、可朝向—皮测圆筒的转动轴线与io 垂直于该转动轴线的截面的交点取向、并以上述交点为中心相 互分别形成15。的角度。此外，布置S0和S60使之可形成60。的 角度。作为用于^r测位移的各传感器，使用KAMAN公司制造 的用于检测位移的涡流式传感器，调整每个用于检测位移的传 感器的位置使得距上述交点的各距离可相等。然后，通过每次15 测定将圆筒转动15。，用上述转动驱动传送机总共进行24次测 定。测定每个用于检测位移的传感器与被测圆筒表面之间的位 移量作为距离。在下文中，在第二和第三实施例所用的图的表 中，将测定开始时的SO位置的测定设为0。，根据被测圆筒的转 动到达SO的圆周表面上的位置顺次增加15。。这在图16中示出。20 接下来，为了方便计算而将各测定值看作差分值，设第一个测定值即用于检测位移的传感器S 0在被测圆筒 一 旦不转动 时的测定值为0,则所有的其它测定结果#皮计算为与SO之间的 差分。另外，为了顺利进行随后的计算，将所有的差分值转换 为正数。在该实施例中，从可以是任意常数的50pm中减去所有25 差分值，以获得正数值。这在图17中示出。接下来，为了获得上述浮动中心的移动距离，使用上述公 式(2)计算用于检测位移的传感器S15和S75的检测轴线上的各移动距离。此时，计算各轴线上的移动距离，分别作为在S15 的检测轴线上的S 1 5的测定值与转动1 5 。之前的S 0的测定值之差，以及在S75的4全测轴线上的S75的测定值与转动15°之前的 S60的测定值之差。 5 使用上述公式(12)中所示的公式当中的项b从所得的两轴线上的移动距离得到直角坐标位置中的Ax,接下来使用上述公 式(12)中所示的项AL2j十算Ay。然后，通过从SO的测定值中 减去该Ay而得到SO位置的真实值，也就是以浮动中心On为基准 的被测圆筒l的表面的位移量。在下文中，类似地进行被测圆筒 io 的一周测定的剩佘测定。这在图18中示出。 接下来，将得到圆的真实中心。将图18中的已得到的以浮动中心On为基准的各点位移量 转换为直角坐标分量。然后，使用这样得到的Xn和Yn，通过上述最小二乘圆心法获得真实圆心坐标O(x, y),并得到(-4.5,15 -0.5)。另外，通过得到各点中的以浮动中心On为基准的X轴分量和Y轴分量的位移量、到各点的径向真实位移量及其最大值 (53.3,)和最小值(47.2)im)之差而得到作为圆度的6.1「Lm。这 在图19中示出。 实施例320 设2 0个截面圆为被测圆，这些被测圆乂人被测圆筒1的 一 端朝向另 一端的3巨离分别是30mm、 35mm、 40mm、 60mm、 80mm、 90mm、 120mm、 140mm、 150mm、 180mm、 200mm、 210mm、 240mm、 260mm、 270mm、 300mm、 310mm、 320mm、 330mm 和350mm,且与圆筒中心轴线垂直。然后，使用第二实施例中25 所述的仪器，分别对这些被测圆进行每 一 周测定的每隔15 °总共 24点的测定，得到各用于检测位移的传感器与被测圆筒表面之 间的距离。接下来，在<吏用与第二实施例中的方法相同的方法使测定 值为正差分值之后，与第二实施例类似地得到各被测圆的以浮 动中心On为基准的被测圆筒表面的位移量。接下来，与第二实施例类似，得到以各净皮测圓的中心坐标 5 即浮动中心On为基准的各点位移量的X轴分量和Y轴分量、各圓 的最大值和最小值以及由这些得到的圓度。然后，通过距离比例得到连接两被测圆的两圆心的直线与 其它被测圆的交点的位置，该两被测圆位于20个被测定的被测圆当中的两端，即沿圆筒中心轴方向30mm位置处的圆和350mm io 位置处的圆。接下来，对每个被测圆计算以上述各交点为基准 的圆周上的各测定点的作为X轴分量和Y轴分量的位移量。此 夕卜，从作为上述各坐标分量的位移量计算以上述各交点为基准 的圆周上的各测定点的径向位移量。这在图20中示出。这里， 用所有得到的距离的最大值(54.5pm)和最小值(45.5pm )的 15 差值得到被测圆筒的9.0pm的圆筒度。 实施例4准备10个A3003铝管，将该铝管预先加工为被测圓筒，具 有30.0mm的加工i殳定夕卜4圣、28.5mm的内^圣和260.0mm的长度。 将该被测圓筒放置在与图2中的圆筒测定仪器相同的圓筒 20 测定仪器的圆筒支撑夹具上。设12个截面圆为被测圓，这些被 测圆从 一皮测圆筒1的 一 端朝向另 一 端的距离分别是30mm 、 40mm、 60mm、 80mm、 90mm、 120mm、 140mm、 150mm、 180mm、 200mm、 210mm和240mm,且与圆筒中心轴线垂直。通过与第 三实施例中的方法相同的方法对这些圆筒分别测定圆筒度。该25 结果在图21中示出。实施例5准备10个A3O03铝管，将该铝管预先加工为被测圆筒，具有180.0mm的加工设定外径、174.0mm的内径和370.0mm的长度。将该被测圆筒放置在与图2中的圆筒测定仪器相同的圆筒 测定仪器的圆筒支撑夹具上。设20个截面圆为被测圆，这些被 5测圆从被测圆筒1的 一 端朝向另 一 端的距离分别是30mm 、 35mm、 40mm、 60mm、 80mm、 90mm、 120mm、 140mm、 150mm、 180mm、 200mm、 210mm、 240mm、 260mm、 270mm、 300mm、 310mm、 320mm、 330mm和350mm,且与圆筒中心轴线垂直。 通过与第三实施例中的方法相同的方法对这些圆筒分別测定圆 io 筒度。该结果在图22中示出。由于本发明使圆筒测定变得容易，所以期待利用本发明作 为生产精确的圆筒构件的技术。
权利要求
1.一种截面圆形状的测定方法，该测定方法使用由圆筒支撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤(i)至(vi)来测定垂直于圆筒轴线的截面圆的形状，所述安装架具有三个或更多个用于检测位移的传感器，所述传感器位于与所述圆筒的转动轴线垂直的同一截面上、朝向作为所述圆筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点的测定基准点(O0)取向、并且布置和固定为连接所述测定基准点(O0)与所述三个或更多个传感器所形成的扇形形状、且以O0为中心相互形成预定角度(θ°)，所述步骤包括(i)通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感器(S1至Sm)测定从各检测轴线上的所述测定基准点(O0)到垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(L1至Lm)的步骤，(ii)沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述圆筒转动θ°，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所述测定基准点(O0)到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii)从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的θ°转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O′的位置的步骤，(iv)计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离(O0-O′)以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴线上的O′到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的新距离的步骤，(v)通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，以及(vi)使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状的步骤。
2. —种截面圆形状的测定方法，该测定方法使用由圓筒支 撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤(i)至(Vi)来 测定垂直于圆筒轴线的截面圆的形状，所述安装架具有四个用 于检测位移的传感器，所述传感器布置和固定为连接测定基准 5 点(0。)与所述四个传感器所形成的扇形形状，所述测定基准 点(0Q)是所述圆筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点，其特征在于，两个用于检测位移的传感器SA和SB朝向 所述测定基准点(O。)取向，且布置成以0。为中心形成角度(e°), 两个用于检测位移的传感器SA，和SB'布置成以0。为中心形成角io 度(e。)，所述四个传感器位于与所述被测圓筒的转动轴线垂直的同一截面上，所述步骤包括(i)通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(Oo)到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆 周上的点的距离(L1至L4)的步骤， is UU沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴 线上的所述测定基准点(0Q)到垂直于所述圓筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii )从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的0。转动 20 之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤， (iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (O0-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圓筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，25 (v)通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，以及(vi )使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状的步骤。
3. —种圆筒形状的测定方法，该测定方法^吏用由被测圆筒 支撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤(i)至(viii) 来获得被测圓筒的圆筒度，所述安装架具有三个或更多个用于 5 检测位移的传感器，所述传感器位于与所述被测圆筒的转动轴 线垂直的同 一截面上、朝向作为所述被测圆筒的转动轴线与垂 直于所述转动轴线的截面的交点的测定基准点(OJ取向、并且布置和固定为连接所述测定基准点(Oo)与所述三个或更多个传感器所形成的扇形形状、且以o。为中心相互形成预定角度 io(e。)，所述步骤包括(i)通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感 器(Sl至Sm)测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0Q)到 垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(Ll至Lm) 的步骤，is (ii)沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴 线上的所述测定基准点(0Q)到垂直于所述圆筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，(m)从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动20 之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (Oq-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，25 (v)通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，(vi )使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状的步骤，(Vii)平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 架，并通过所述步骤(i)至(Vi)对所述被测圓筒的不同截面 圆计算各所述截面圓的圓周形状的步骤，5 ( Viii)得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周 形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述 圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周10 形状的截面圆当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圓的 圆心所得的直线。
4. 一种圆筒形状的测定方法，该测定方法4吏用由^f皮测圓筒 支撑夹具和安装架构成的测定装置通过以下步骤(i)至(viii) 来获得被测圆筒的圆筒度，所述安装架具有四个用于检测位移15 的传感器，所述传感器布置和固定为连接测定基准点(0Q)与 所述四个传感器所形成的扇形形状，所述测定基准点(0。)是 所述圆筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点，其特征在于，两个用于检测位移的传感器SA和SB朝向所述测定基 准点(Oo)取向，且布置成以Oo为中心形成角度(0。)，两个用 20 于检测位移的传感器S A'和SB'布置成以Oo为中心形成角度 (e°),所述四个传感器位于与所述被测圆筒的转动轴线垂直的 同一截面上，所述步骤包括(i) 通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(Oo)到垂直于所述被测圆筒轴线的截面圆的圆25 周上的点的距离(L1至L4)的步骤，(ii) 沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述 被测圓筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述被测圓筒轴线 的所述截面圆的圆周上的点的距离的步骤，(iii )从用于检测位移的所述传感器在所述被测圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步 骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (OO-O')以及测定/人用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，io (v)通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，(vi) 使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状 的步骤，(vii) 平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 15 架，并通过所述步骤(i)至(Vi)对所述被测圆筒的不同截面圓计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，(Viii )得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离 是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圆周 形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 20 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述 圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圆周 形状的截面圆当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圆的 圆心所得的直线。
5. 根据权利要求3或4所述的圆筒的圆筒形状的测定方法，25 其特征在于，用于检测位移的传感器布置在所述被测圓筒内部以获得所述被测圆筒的壁厚、内周圆的圓心、以及圆度。
6. —种复合圓筒的圓筒形状的测定方法，其包括以下步骤对由直径不同的多个圆筒构成的、且所有所述圓筒的外周圆共有转动轴线的所述复合圆筒，通过权利要求3或5所述的方 法测定构成所述复合圆筒的至少一个圆筒的步骤；使用至少一 个用于检测位移的传感器分别测定除了所述一个圆筒之外的圆 5 筒的圆筒形状的步骤；以及获得所述复合圆筒的所有圆筒形状、 同轴度以及壁厚的步骤。
7. —种圆筒形状的测定设备，其包括由被测圆筒支撑夹具 和安装架构成的测定装置以及执行以下步骤(i)至(viii)的 运算装置，所述安装架设置成可与被测圆筒的转动轴线平行地 io 往复运动，并且所述安装架具有三个或更多个用于检测位移的 传感器，所述传感器位于与所述被测圆筒的转动轴线垂直的同 一截面上、朝向作为所述被测圆筒的转动轴线与垂直于所述转 动轴线的截面的交点的测定基准点(0。)取向、并且布置和固 定为连接所述测定基准点(0。)与所述三个或更多个传感器所15 形成的扇形形状、且以o。为中心相互形成预定角度(e。)，所述步骤包括(i) 通过用于检测m个(这里，m是3或更多)位移的传感 器(Sl至Sm)测定/人各检测轴线上的所述测定基准点(0G)到 垂直于所述圆筒轴线的截面圆的圆周上的点的距离(Ll至Lm)20 的步骤，(ii) 沿第一个传感器S1至第二个传感器S2的方向将所述 圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴 线上的所述测定基准点(0。)到垂直于所述圓筒轴线的所述截 面圆的圆周上的点的距离的步骤，25(iii)从用于检测位移的所述传感器在所述圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步骤， (iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离(Oo-O')以及测定从用于检测位移的所述传感器Sm的所迷轴 线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，(v)通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步5 骤，(vi )使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圆周形状的步骤，(vii)平行于所述被测圆筒的所述转动轴线移动所述安装 架，并通过所述步骤(i)至(vi)对所述被测圆筒的不同截面 K)圆计算各所述截面圆的圆周形状的步骤，(Viii )得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离 是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周 形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圆周上的预定点的距离，所述15圓筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(vii)计算得到圓周形状的截面圆当中的位于所述^ 皮测圆筒的两端处的两截面圆的 圆心所得的直线。 ，
8. —种圆筒形状的测定设备，其包括由被测圆筒支撑夹具 和安装架构成的测定装置以及执行以下步骤(i)至(viii)的20 运算装置，所述安装架设置成可与被测圆筒的转动轴线平行地往复运动，并且所述安装架具有四个用于检测位移的传感器，所述传感器布置和固定为连接测定基准点(o。)与所述四个传感器所形成的扇形形状，所述测定基准点(0Q)是所述圓筒的转动轴线与垂直于所述转动轴线的截面的交点，其特征在于，25两个用于检测位移的传感器SA和SB朝向所述测定基准点(O0)取向，且布置成以o。为中心形成角度(e°)，两个用于检测位移的传感器SA'和SB'布置成以Oo为中心形成角度(e。)，所述四个传感器位于与所述被测圓筒的转动轴线垂直的同 一 截面上，所 述步骤包括(i) 通过用于检测位移的传感器测定从各检测轴线上的所 述测定基准点(Oo)到垂直于所述被测圆筒轴线的截面圆的圆5 周上的点的距离(L1至L4)的步骤，(ii) 沿第一个传感器SA至第二个传感器SB的方向将所述 被测圆筒转动e。，再次通过用于检测位移的传感器测定从各检 测轴线上的所述测定基准点(Oo)到垂直于所述被测圓筒轴线 的所述截面圆的圆周上的点的距离的步骤，io (iii)从用于检测位移的所述传感器在所述被测圆筒的e。转动之前和之后的测定值的变化来计算浮动中心O'的位置的步 骤，(iv )计算用于检测位移的传感器Sm的轴线上的距离 (OO-O')以及测定/人用于检测位移的所述传感器Sm的所述轴 15线上的O'到垂直于所述圆筒轴线的所述截面圆的圆周上的点的 新距离的步骤，(v) 通过重复所述步骤(ii)至(iv)来测定n个距离的步骤，(vi) 使用得到的所述各距离计算所述截面圆的圓周形状 20 的步骤，(vii )平行于所述被测圓筒的所述转动轴线移动所述安装 架，并通过所述步骤(i)至(vi)对所述被测圓筒的不同截面 圆计算各所述截面圓的圆周形状的步骤，(viii )得到距离的最大值和最小值之差的步骤，所述距离25 是从圆筒中心轴线与通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周形状的截面圆当中的所述被测圆筒的除了两端处以外的所述截 面圆的各交点到各所述截面圆的圓周上的预定点的距离，所述圆筒中心轴线是连接通过所述步骤(i)至(Vii)计算得到圓周 形状的截面圓当中的位于所述被测圆筒的两端处的两截面圆的 圆心所得的直线。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种在圆筒尺寸测定尤其在圆周表面的测定中使测定工作量小、使各测定值极其准确、以及有效地减少测定点的数量的测定方法。在垂直于圆筒轴线的截面圆形状的测定方法中，本发明的特征在于具有如下步骤基于通过转动圆筒，截面圆的圆周上的至少三个预定点到设于截面圆中的基准点的距离的变化来计算基准点与圆周上的点之间的距离，并确定截面圆的形状。
文档编号G01B21/20GK101258380SQ20068003257
公开日2008年9月3日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者寺本杏一, 川井康裕, 川守田阳一 申请人:佳能株式会社