專利名稱：測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置及測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置及測定方法，特別是，涉及以非接觸的方式測定電機的軸的傾倒的測定裝置以及測定方法。
背景技術(shù)：
以往，在測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒時，例如如下地進行。首先，以相對于 軸的軸向垂直的方式將平板反射鏡安裝在軸的前端。然后，使用自動準(zhǔn)直儀檢測反射鏡的 傾斜。這樣，計算出軸的傾倒。例如，在日本專利特開昭60-211302號公報(專利文獻1)中公開有外周面為平滑 面的圓柱狀被測定物的傾斜角的測定方法。該測定方法以非接觸的方式測定被測定物的傾 斜角并且計算圓柱狀的被測定物的傾倒角。使用圖8具體說明專利文獻1公開的現(xiàn)有的測
定方法。如圖8所示，從光源101射出的激光通過光軸102向被測定物103照射并被放射 狀地反射。反射光包括沿光軸102方向行進(向光源101方向返回)的反射光、沿與光軸 102成α角度的第一光路104行進的反射光、沿第二光路105行進的反射光。沿第一光路 104行進的反射光被第一反射鏡106向上方反射并被第一圖像傳感器107接收。另外，沿 第二光路105行進的反射光被第二反射鏡108向上方反射并被第二圖像傳感器109接收。 另外，沿光軸102方向行進的反射光被半透半反鏡110向上方反射并且被第三圖像傳感器 111接收。根據(jù)由三個圖像傳感器檢測到的三個相對位置來算出被測定物的傾倒角。在上述專利文獻1的方法中，若要檢測軸傾倒的Y軸成分，則必須將Y軸測定用的 第三圖像傳感器111設(shè)置在光源位置方向。另外，為了避免第三圖像傳感器111和光源101 重合，使用半透半反鏡110使反射光的行進路線變化。因此，需要半透半反鏡110等光學(xué)系 統(tǒng)。為了消除光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)置誤差等的影響，具有必須準(zhǔn)備無軸傾倒的校正用被測定物來 進行偏移調(diào)整的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置具有如下的結(jié)構(gòu)射出測 定光的光源；第一光檢測元件，其直接接收測定光被被測定軸反射后的反射光的一部分來 檢測第一受光位置；第二光檢測元件，其直接接收所述反射光的其他一部分來檢測第二受 光位置，根據(jù)從第一光檢測元件輸出的信號和從第二光檢測元件輸出的信號來測定所述軸 的傾倒角度。另外，本發(fā)明的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定方法具有如下的構(gòu)成 從光源射出測定光，利用第一光檢測元件直接接收測定光被被測定軸反射后的反射光的一 部分來檢測第一受光位置，利用第二光檢測元件直接接收所述反射光的其他一部分來檢測 第二受光位置，根據(jù)從第一光檢測元件輸出的信號和從第二光檢測元件輸出的信號來測定 所述軸的傾倒角度。
本發(fā)明通過上述結(jié)構(gòu)，只要由光檢測元件直接接收將測定光向軸照射并被放射狀 擴散后的反射光即可，故而能夠不使用半透半反鏡等光學(xué)系統(tǒng)而進行高精度的軸傾倒測定。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置以 及測定方法的示意結(jié)構(gòu)的圖；圖2是在圖1中從上方看到的、被測定軸的圖；圖3是X軸成分測定用的第一光檢測元件的正面圖；圖4是從圖1所示的箭頭標(biāo)記a方向相對于XY平面平行地觀察時的平面圖；圖5是從圖1所示的箭頭標(biāo)記b方向相對于XY平面平行地觀察時的平面圖；圖6是從Z軸方向觀察圖1所看到的XY平面圖；圖7是從XY平面方向觀察圖1所看到的平面圖；圖8是表示現(xiàn)有的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置示意結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式以下，參照優(yōu)選的實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。但是，本發(fā)明不限于以下的實 施方式。圖1是表示本發(fā)明實施方式的測定多面反射鏡的軸的傾倒的測定裝置以及測定 方法的示意結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，將作為測定對象物的多面反射鏡用電機的軸(被測定軸)1配置在由 鐵板構(gòu)成的測定臺2之上。在本實施方式中，以被測定軸1與測定臺2的接觸部分作為原 點，在測定臺的主面上，將任意方向設(shè)定為X軸并且將與X軸成直角的方向設(shè)定為Y軸。另外，將第一光檢測元件3和第二光檢測元件4以與被測定軸1成同一直線狀的 方式配置。在本實施方式中，進而將連接第一光檢測元件3和第二光檢測元件4的直線相 對于測定臺2平行地配置。另外，第一光檢測元件3是X軸測定用的光檢測元件。第一光檢測元件3直接接 收從光源5射出的測定光6被被測定軸1反射后的反射光7。這樣，第一光檢測元件3檢測
第一受光位置。另外，第二光檢測元件4是Y軸測定用的光檢測元件。第二光檢測元件4直接接 收與向第一光檢測元件3射入的反射光7不同的反射光8。這樣，第二光檢測元件4檢測第
二受光位置。在將第一光檢測元件3和第二光檢測元件4連接的直線的垂直二等分線的方向上 配置光源。由此，第一光檢測元件3和第二光檢測元件4以從光源5射出的光的光軸為基 準(zhǔn)配置在線對稱的位置。使用圖2說明這樣配置的理由。圖2是在圖1中從上方觀察被測定軸1所看到的圖。如圖2所示，從光源5射出 的測定光6的一部分被截面為圓形的被測定軸1的外周側(cè)面上的微小面反射并成為被X軸 測定用的第一光檢測元件3接收的反射光7。在此，微小面是相對于X軸垂直的面。因此， 在求取X軸方向的傾斜時，需要測定該微小面的傾斜。因此，檢測具有該微小面的傾斜信息的反射光的位置為第一光檢測元件3的配置位置。以同樣的方法決定Y軸測定用的第二光 檢測元件4的配置位置。如以上所述，本實施方式的測定裝置包括射出測定光6的光源5 ；第一光檢測元 件3，其直接接收測定光6被被測定軸1反射后的反射光的一部分來檢測第一受光位置；第 二光檢測元件4，其直接接收反射光的其他一部分來檢測第二受光位置。本實施方式的測定 裝置如以下所說明地，通過從第一光檢測元件3輸出的信號和從第二光檢測元件4輸出的 信號來測定軸1的傾倒角度。接著，對本實施方式的測定被測定軸1的傾倒角度的測定方法進行說明。如圖1所示，從光源5射出的測定光6即激光向被測定軸1照射并且被被測定軸 1放射狀地反射而成為反射光。反射光的一部分直接射入第一光檢測元件3。另外，與射入 第一光檢測元件3的反射光7不同的反射光8直接射入第二光檢測元件4。在此，所謂向第 一光檢測元件3或第二光檢測元件4直接射入是指如下的意思。即，被被測定軸1反射后 的反射光在被測定軸1到第一光檢測元件3 (或第二光檢測元件4)之間，不經(jīng)由反射鏡或 半透半反鏡等光學(xué)系統(tǒng)以及其他物質(zhì)而射入。向第一光檢測元件3或第二光檢測元件4射入的激光變換成由與其射入位置的光 量對應(yīng)的規(guī)定數(shù)值構(gòu)成的檢測位置Xz或Yz。更加具體地，在光檢測元件內(nèi)部產(chǎn)生與入射位 置的量成比例的電荷，該電荷作為光電流而到達電阻層。該光電流與距電阻層兩端的輸出 電極的距離成反比而被分割。根據(jù)此時在電阻層兩端產(chǎn)生的電壓VX1、Vx2計算入射檢測位
Xz Λ Yz ο使用圖3對利用X軸成分測定用的第一光檢測元件3計算檢測位置Xz的方法進 行詳細說明。圖3是X軸成分測定用的第一光檢測元件3的正面圖。另外，關(guān)于Y軸成分 測定用的第二光檢測元件4也是與圖3同樣的結(jié)構(gòu)。在來自被測定軸1的反射光7向第一 光檢測元件3的受光部31上的距該受光部31的原點位置32距離Xz的位置照射時，求取X 軸的入射檢測位置Xz時，如式1所示。在此，將從第一光檢測元件3輸出的電壓設(shè)為VX1、 Vx2，將第一光檢測元件3的受光部31縱向上的面寬設(shè)為d。式1如上述第一光檢測元件3所求解地，第二光檢測元件4也以上述同樣的方法求取 Y軸的入射檢測位置Yz時，如式2所表示。式2
V -V d
_4] ^=FTFlxI
v Y\ ^ y Yl 乙 接著，由第一光檢測元件3得到的X軸的入射檢測位置Xz和第二光檢測元件4得 到的Y軸的入射檢測位置Yz算出X軸方向的被測定軸1的傾斜θ x和Y軸方向的被測定軸 1的傾斜θγ。關(guān)于該傾斜θχ和傾斜θ γ的計算方法，使用圖4及圖5進行說明。圖4是 從圖1所示的箭頭標(biāo)記a的方向(與Y軸平行的方向)相對于XY平面平行地觀察時所看 到的平面圖。圖5是從圖1所示的箭頭標(biāo)記b的方向(與X軸平行的方向)相對于XY平 面平行地觀察時所看到的平面圖。
如圖4所示，將從光源5射出的測定光6被被測定軸1反射而入射到第一光檢測 元件3的光路長度設(shè)為Ll。此時，使用由上述第一光檢測元件3得到的入射檢測位置Xz求 取X軸方向的傾斜θ x時，如式3所表示。
<formula>formula see original document page 6</formula>同樣地，如圖5所示，從光源5射出的測定光6被被測軸1反射而射入到第二光檢 測元件4的光路長度設(shè)定為L2。此時，使用由上述第二光檢測元件4得到的入射檢測位置 Yz求取Y軸方向的傾斜θγ時，如式4所表示。
<formula>formula see original document page 6</formula>
另外，在本實施方式中，以使上述光路長度Ll和光路長度L2為相同的值L的方式 配置第一光檢測元件3和第二光檢測元件4。在此，在激光以一定入射角被傾斜面反射時進行入射角校正為好。此時，上述θ χ、 θY以圖1所示的激光的入射角θ進行校正。將進行該入射角校正時的X軸的傾斜設(shè)為 θ X、將Y軸的傾斜設(shè)為θ γ時，如式5、式6所表示。
<formula>formula see original document page 6</formula>
接著，使用上述式5和式6求出被測定軸1的軸的傾倒方向ΦΑ。圖6表示從Z軸 方向觀察圖1所看到的XY平面圖。如圖6所示，被測定軸1的軸的傾倒方向ΦΑ由式7表不。
<formula>formula see original document page 6</formula>
被測定軸1的傾倒角度Φ由圖7、式8所表示。圖7是從XY平面方向觀察圖1時 所看到的平面圖。式8sin φ = Α= ,Vsin2 ΘΧ + sin2 ΘΥφ = sin-1 Vsin2 傲+ sin2 評如上所述，本發(fā)明的測定裝置及測定方法將從光源5射出的測定光6向軸1照射 并且放射狀擴散后的反射光的一部分的反射光7、8由兩個光檢測元件3、4直接受光，算出 X軸成分、Y軸成分的傾倒，由此算出軸1的傾倒角度。即，本發(fā)明的測定裝置以及測定方法 基于從光檢測元件3、4輸出的各信號測定軸1的傾倒角度。這樣，根據(jù)本發(fā)明的測定裝置以及測定方法，無需如以往那樣地在軸前端安裝反射鏡，可縮短檢查間隔時間，能夠以直列方式測定軸的傾倒。另外，裝置結(jié)構(gòu)簡單，不使用會 導(dǎo)致誤差的復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，故而能夠高精度地測定軸傾倒。實際上，使光路長度L為150mm、激光波長為650nm、峰值功率為14麗，作為第一及 第二光檢測元件3、4，使用受光面寬d為6mm的PSD，測定14臺的軸傾倒。此時，與以往使用 的自動準(zhǔn)直儀的測定值相比，相關(guān)系數(shù)為0. 98以上，可確認與以往的測定方法高度相關(guān)。 因此，本發(fā)明的測定裝置以及測定方法能夠高精度地進行測定。本發(fā)明的使用范圍不作特別限定，可作為測定多面反射鏡的軸的傾倒的測定方法以及測定裝置而廣泛地利用。
權(quán)利要求
一種測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置，其特征在于，包括射出測定光的光源；第一光檢測元件，其直接接收所述測定光被被測定軸反射后的反射光的一部分來檢測第一受光位置；第二光檢測元件，其直接接收所述反射光的其他一部分來檢測第二受光位置，根據(jù)從所述第一光檢測元件輸出的信號和從所述第二光檢測元件輸出的信號來測定所述軸的傾倒角度。
2.如權(quán)利要求1所述的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置，其特征在于， 所述第一光檢測元件、所述第二光檢測元件以及所述被測定軸配置在同一直線上。
3.如權(quán)利要求2所述的測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置，其特征在于， 所述第一光檢測元件和所述第二光檢測元件相對于將所述光源和所述被測定軸連接的直 線呈線對稱。
4.一種測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定方法，其特征在于， 從光源射出測定光，利用第一光檢測元件直接接收所述測定光被被測定軸反射后的反射光的一部分來檢 測第一受光位置，利用第二光檢測元件直接接收所述反射光的其他一部分來檢測第二受光位置， 根據(jù)從所述第一光檢測元件輸出的信號和從所述第二光檢測元件輸出的信號來測定 所述軸的傾倒角度。
全文摘要
一種測定多面反射鏡用電機的軸的傾倒的測定裝置及測定方法，具有射出測定光的光源；第一光檢測元件，其直接接收測定光被被測定軸反射后的反射光的一部分來檢測第一受光位置；第二光檢測元件，其直接接收所述反射光的其他一部分來檢測第二受光位置，根據(jù)從第一光檢測元件輸出的信號和從第二光檢測元件輸出的信號來測定所述軸的傾倒角度。
文檔編號G01B11/26GK101813464SQ20101011694
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者梶原正巳, 磯谷淳行 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社