以下、本発明の実施の形態例を図面に基� ��いて詳細に説明する。

 図1(a)は本発明の実施の形態例に係るエア マイクロメータ用較正装置(マスタゲージ)に� ��って較正される第1の計測ヘッドが適用され る工作機械の一例を示す図、図1(b)は前記計� �ヘッドを前記工作機械の主軸に装着した状� �を示す要部拡大図である。そして、図2は前� ��計測ヘッドを一部破断して示す側面図、図3 (a)は前記計測ヘッドの一部を示す断面図、図 3(b)は図2のA方向矢視図、図3(c)は図2のB-B線矢� ��断面図、図3(d)は図2のC-C線矢視断面図、図4� ��前記エアマイクロメータのシステム構成図� ��図5(a)は図4のD方向矢視図、図5(b)は前記計測 ヘッドを図5(a)の状態から90度回転させた状態 を示す図、図6は計測用エア流量とギャップ� �関係を表すデータの説明図である。

 そして、図7(a)は本発明の実施の形態例に 係るエアマイクロメータ用較正装置の断面図 、図7(b)は図7(a)のE方向矢視図、図7(c)は図7(a)� ��F-F線矢視断面図、図8(a)は前記エアマイクロ メータ用較正装置を用いて前記計測ヘッドを 較正する様子を示す図、図8(b)は図8(a)のG方向 矢視図である。

 図1(a)に例示する工作機械21はベッド22、� �ッド22上に設けられたワークテーブル23、コ� ��ム24、主軸ヘッド25、主軸26及びブッシュ取� ��具27などを有してなるものである。

 コラム24はベッド22の上面に設けられたレ ール28に沿って図1(a)の紙面と直交する方向(X� ��方向)へ移動可能となっており、ワークテー ブル23はベッド22の上面に設けられたレール29 に沿って図1(a)の左右方向(Z軸方向)へ移動可� �となっている。主軸26の支持部である主軸ヘ ッド25は、コラム24の前面に設けられたレー� �30に沿って上下方向(Y軸方向)に移動可能とな っている。図示例の工作機械は横形のもので あり、主軸26は軸方向を水平にした状態で主� ��ヘッド25内に設けられて、主軸ヘッド25に回 転可能に支持されている。コラム24とワーク� ��ーブル23と主軸ヘッド26は、図示しない送り ねじ機構などの各軸の駆動機構に駆動されて 、X軸方向とZ軸方向とY軸方向のそれぞれに直 線的に移動するようになっている。主軸26は� ��示しない主軸モータによって回転駆動され� ��。

 ブッシュ取付具27は水平部27aと垂直部27b� �を有しており、ワークテーブル23上に固定さ れている。ブッシュ取付具27の水平部27a上に� ��エンジンのシリンダブロックやバルブボデ� ��などのワークWが載置されて油圧などの固定 手段で固定され、ブッシュ取付具27の垂直部� ��はブッシュ31が取り付けられている。ブッ� �ュ31は中心部に横断面が円形のブッシュ穴31a を有する円筒状の部材である。一方、主軸26� ��は長尺の穴開け工具32が装着されている。� �の穴開け工具32をブッシュ穴31aに挿通してそ の振れをブッシュ31で抑制しつつ、主軸26に� �って回転駆動することにより、同軸度の要� �が厳しいクランク穴やスプール穴などの穴33 の穴開け加工を行う。

 そして、工作機械21の熱変位などで主軸26 (穴開け工具32)の軸芯とブッシュ穴31aの軸芯� �ずれて(主軸26とブッシュ穴31aが偏芯して)、� ��ッシュ穴31aの内周面31bが偏摩耗してしまう� ��を防止するために定期的に主軸26とブッシ� �穴31aの偏芯量を計測する。

 その際には図1(b)に示すようにエアマイク ロメータの計測ヘッド41を、穴開け工具32に� �えて主軸26に装着した後、ブッシュ穴31aに挿 入することによってギャップ計測を(主軸26と ブッシュ穴31aの偏芯量の計測)をする(詳細後� ��)。なお、この場合のギャップ計測は、実際 に穴開け加工に使用しているブッシュ31に限� ��ず、図1(a)に一点鎖線で示すようにギャップ 計測専用のブッシュ31を、ブッシュ取付具27� �その近傍などに設けて、当該ギャップ計測� �用のブッシュ31に対して行うようにしてもよ い。

 図2及び図3(a)~図3(d)に示すように、エアマ イクロメータの計測ヘッド41は円柱状(横断面 が円形)の計測ヘッド本体部42と、この計測ヘ ッド本体部42の先端に設けられた円柱状(横断 面が円形)の計測ヘッド先端部43とを有してい る。計測ヘッド本体部42の先端は計測ヘッド� ��端部43と一体の接続部45(先端側部材)となっ� ��おり、この接続部45のインロー嵌合部48が、 計測ヘッド本体部42のケース46に嵌合されて� �る。また、ケース46の外周面には複数の長穴 (凹部)58が形成されており、これらの長穴58か ら挿入されたねじ47によって、接続部45がケ� �ス46にねじ止めされている。

 計測ヘッド先端部43の先端側周縁はテー� �面49となっており、計測ヘッド先端部43の基� ��側周縁もテーパ面50となっている。テーパ� �49は計測ヘッド先端部43の先端側に向かって� ��測ヘッド先端部43の径方向内側へと傾斜し� �おり、テーパ面50は計測ヘッド先端部43の基� ��側に向かって計測ヘッド先端部43の径方向� �側へと傾斜している。

 そして、この計測ヘッド先端部43には、2� ��の計測用エアノズル51A,51Bと、4つのエアブ� �ー用ノズル52A,52B,52C,52Dが形成されている。

 第1計測用エアノズル51Aと第2計測用エア� �ズル51Bは計測ヘッド先端部43の径方向に沿っ て形成され且つ互いに計測ヘッド先端部43の� ��方向に180度の角度を有しており、計測時に� ��測ヘッド先端部43の外周面43aの噴き出し口51 A-1,51B-1から、同外周面43aとブッシュ穴31aの内 周面31bとの間のギャップに噴き出すためのも のである。エアブロー用ノズル52A,52B,52C,52Dは 計測ヘッド先端部43の周方向にそれぞれ90度� �角度を有しており、先端側のテーパ面49の噴 き出し口52A-1,52B-1,52C-1,52D-1から前方へブッシ� ��穴31aの内周面31bに向かってエアブロー用エ� ��を噴き出すためのものである。また、接続� ��45には、第1計測用エアノズル51Aに接続され� ��第1計測用エア供給路53Aと、第2計測用エア� �ズル51Bに接続された第2計測用エア供給路53B� ��、エアブロー用ノズル52A,52B,52C,52Dに接続さ� ��たエアブロー用エア供給路56とが形成され� �いる。

 一方、計測ヘッド本体部42は前述の接続� �45の他、先端側部材としてのケース46と、基� ��側部材54とを有している。ケース46は円筒状 の部材であり、その板厚部分に第1計測用エ� �供給路55Aと第2計測用エア供給路55Bが形成さ� ��ている。第1計測用エア供給路55Aは前述の第 1計測用エア供給路53Aに接続され、第2計測用� ��ア供給路55Bは前述の第2計測用エア供給路53B に接続されている。

 基端側部材54は、軸部60の先端側と基端側 に軸部60よりも大径の先端部61と基端部59とを 備えた構成となっている。先端部62はケース4 6内に配設され、ケース46の内周面46aに接して 軸方向に摺動可能となっており、軸部60はケ� ��ス46の基端側端板62の穴62aに挿通されて、軸 方向に移動可能となっている。そして、先端 部62と接続部45(インロー部48)との間には、弾� ��部材としてのコイルばね74が介設されてい� �。コイルばね74は、常時、計測ヘッド先端部 43(接続部45)を前方に押している。従って、計 測ヘッド先端部43をブッシュ穴31aに挿入する� ��に計測ヘッド先端部43がブッシュ31に接触し たとしても、コイルばね74が縮んで図3(a)に一 点鎖線で示すように計測ヘッド先端部43がケ� ��ス46とともに基端側に移動することより、� �の接触時の衝撃が緩和される。

 基端側部材54には第1計測用エア供給路63A� ��第2計測用エア供給路63Bが形成されている。 軸部60の外周面には可撓性の第1ホース64Aと第 2ホース64Bが巻き付けられており、第1ホース6 4Aはケース46側の第1計測用エア供給路55Aと基� ��側部材54側の第1計測用エア供給路63Aとをつ� ��ぎ、第2ホース64Bはケース46側の第2計測用エ ア供給路55Bと基端側部材54側の第2計測用エア 供給路63Aとをつないでいる。従って、第1計� �用エアノズル51Aには第1計測用エア供給路63A� ��第1ホース64A、第1計測用エア供給路55A及び� �1計測用エア供給路53Aを介して計測用エアが� ��給され、第2計測用エアノズル51Bには第2計� �用エア供給路63B、第2ホース64B、第2計測用エ ア供給路55B及び第2計測用エア供給路53Bを介� �て計測用エアが供給される。

 また、基端側部材54(先端部61、軸部60及び 基端部59)には、エアブロー用エア供給路65が� ��成されている。従って、エアブロー用ノズ� ��52A,52B,52C,52Dにはエアブロー用エア供給路65� �ケース46内における先端部61と接続部45(イン� ��ー嵌合部48)との間の空間部66及びエアブロ� �用エア供給路56を介してエアブロー用エアが 供給される。

 また、基端側部材54の外周面にはロータ� �ジョイント67が装着されており、基端側部材 54の基端には計測ヘッド41を、穴開け工具32と 同様に主軸26に対して着脱可能な構造の着脱� ��68が設けられている。

 ロータリジョイント67の第1計測用エア供� ��路68Aは第1カプラ69Aを介して、主軸ヘッド25� ��形成されている第1計測用エア供給路70Aに接 続されており、ロータリジョイント67の第2計 測用エア供給路68Bは第2カプラ69Bを介して、� �軸ヘッド25に形成されている第2計測用エア� �給路70Bに接続されている。従って、基端側� �材54の第1計測用エア供給路63Aへは主軸ヘッ� �25の第1計測用エア供給路70Aから、ロータリ� �ョイント67の第1計測用エア供給路68Aを介し� �計測用エアが供給され、基端側部材54の第2� �測用エア供給路63Bへは主軸ヘッド25の第2計� �用エア供給路70Bから、ロータリジョイント67 の第2計測用エア供給路68Bを介して計測用エ� �が供給される。

 また、主軸26にはロータリジョイント71が 装着されており、このロータリジョイント71� ��エアブロー用エア供給路72は主軸ヘッド25に 形成されたエアブロー用エア供給路73に接続� ��れている。従って、基端側部材54のエアブ� �ー用エア供給路65へは、主軸ヘッド25のエア� ��ロー用エア供給路73から、ロータリジョイ� �ト71のエアブロー用エア供給路72及び主軸26� �形成されたエアブロー用エア供給路75を介し てエアブロー用エアが供給される。

 次に、図4、図5(a)、図5(b)及び図6に基づき 、エアマイクロメータのシステム構成及びギ ャップ計測操作の手順について説明する。な お、以下の操作はNC装置(数値制御装置)78で前 記各軸の駆動機構の動作や主軸モータの回転 などを制御することよって実施される。

 ギャップ計測時には、まず、穴開け工具3 2に代えて計測ヘッド41を主軸26に装着し、こ� ��計測ヘッド41をブッシュ穴31aの入口まで移� �した後、エアブロー用エア供給源79から、計 測ヘッド先端部43のエアブロー用ノズル52A,52B ,52C,52D(主軸ヘッド25のエアブロー用エア供給� ��73)へエアブロー用エアを供給する。その結� ��、このエアブロー用エアが、エアブロー用� ��ズル52A,52B,52C,52Dからブッシュ穴31aの内周面3 1bに向かって噴き出される。このため、内周� ��31bに切削屑などの異物が付着している場合� ��は、当該異物が、エアブロー用エアで吹き� ��ばされて、内周面31bから除去される。

 その後、図4に示すように計測ヘッド先端 部43をブッシュ穴31aに挿入し、NC装置78からシ ーケンサ80へ計測指令が出力されて、シーケ� ��サ80から制御装置81へ計測方向選択指令及び 計測開始指令がエアマイクロメータの制御装 置81へ出力されると、この制御装置81によるA/ D変換機77A,77Bやエア供給源76A,76Bの制御が開始 されて、Y軸方向のギャップ計測とX軸方向の� ��ャップ計測が実施される。これらのギャッ� ��計測はY軸方向とX軸方向の何れから始めて� �よいが、例えば、はじめに図5(a)に示すよう� ��Y軸方向のギャップ計測を行い、次に図5(b)� �示すようにNC装置78による主軸26の制御によ� �て計測ヘッド41(計測用エア3)を90度回転させ� ��、X軸方向のギャップ計測を行う。

 まず、Y軸方向のギャップ計測について詳 述すると、第1計測用エア供給源76Aと第2計測� ��エア供給源76Bのそれぞれからレギュレータ� ��どの圧力調整手段で一定圧力に調整された� ��測用エアを、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77 Bを介して、計測ヘッド先端部43の第1計測用� �アノズル51A(主軸ヘッド25の第1計測用エア供� ��路70A)と第2計測用エアノズル51B(主軸ヘッド2 5の第2計測用エア供給路70B)へ供給する。その 結果、これらの計測用エアが、第1計測用エ� �ノズル51Aと第2計測用エアノズル51Bから、計� ��ヘッド先端部43の外周面43aとブッシュ穴31a� �内周面31bとの間のギャップδY1,δY2に噴き出� �れる。そして、このときに第1A/D変換機77Aと� ��2A/D変換機77Bではそれぞれの計測用エアの圧 力(計測用エアの流量に相当)を検出し、これ� ��の検出信号をデジタル信号に変換して制御� ��置81へ出力する。

 制御装置81では、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換 機77Bから出力された圧力検出信号から計測用 エアの流量を求め、この計測用エア流量のデ ータと、予め記憶されている図6に例示する� �うな計測用エア流量とギャップの関係を表� �データとに基づいて、ギャップδY1とギャッ� ��δY2を求める。更に制御装置81では、これら� ��ギャップδY1,δY2の計測値に基づき、下記の( 1)式によってY軸方向における主軸26(穴開け工 具32)とブッシュ穴31aの偏芯量δYを算出し、こ の偏芯量δYをシーケンサ80へ出力する。
       δY=(δY1-δY2)í2  ・・・(1)

 次に、X軸方向のギャップ計測について詳 述すると、Y軸方向のギャップ計測と同様に� �1計測用エア供給源76Aと 第2計測用エア供給� ��76Bのそれぞれからレギュレータなどの圧力� ��整手段で一定圧力に調整された計測用エア� ��、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bを介して� �計測ヘッド先端部43の第1計測用エアノズル51 A(主軸ヘッド25の第1計測用エア供給路70A)と第 2計測用エアノズル51B(主軸ヘッド25の第2計測� ��エア供給路70B)へ供給する。その結果、これ らの計測用エアが、第1計測用エアノズル51A� �第2計測用エアノズル51Bから、計測ヘッド先� ��部43の外周面43aとブッシュ穴31aの内周面31b� �の間のギャップδX1,δX2に噴き出される。そ� �て、このときに第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機 77Bではそれぞれの計測用エアの圧力(計測用� �アの流量に相当)を検出し、これらの検出信� ��をデジタル信号に変換して制御装置81へ出� �する。

 制御装置81では、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換 機77Bから出力された圧力検出信号から計測用 エアの流量を求め、この計測用エア流量のデ ータと、予め記憶されている図6に例示する� �うな計測用エア流量とギャップの関係を表� �データとに基づいて、ギャップδX1とギャッ� ��δX2を求める。更に制御装置81では、これら� ��ギャップδX1,δX2の計測値に基づき、下記の( 2)式によってX軸方向における主軸26(穴開け工 具32)とブッシュ穴31aの偏芯量δXを算出し、こ の偏芯量δXをシーケンサ80へ出力する。
       δX=(δX1-δX2)í2  ・・・(2)

 シーケンサ80では制御装置81から入力した 偏芯量δX,δYを、NC装置78のマクロ変数に格納� ��る。そして、NC装置78では、この偏芯量δX,δ Yに応じてX,Y座標をシフトすることにより主� �26の位置を制御する(即ち主軸26とブッシュ穴 31aの相対位置を補正する)ことより、主軸26(� �開け工具32)の軸芯とブッシュ穴31aの軸芯と� �一致させて、ブッシュ穴31aの偏摩耗を防止� �る。

 そして、図6に例示するような計測用エア 流量とギャップの関係を表すデータは、図7(a )~図7(c)に示すような本実施の形態例のエアマ イクロメータ用較正装置91を用いて、計測ヘ� ��ド41の較正を行うことによって求める。

 図7(a)~図7(c)に示すように、エアマイクロ� ��ータ用較正装置91は格納穴92に格納されてい る。エアマイクロメータ用較正装置91の格納� ��所(格納穴92を設ける場所)は任意であり、例 えばブッシュ取付具27やその近傍、或いは工� ��格納部やその近傍などでもよい。

 エアマイクロメータ用較正装置91は計測� �ッド進入穴94の途中に設けられたクランピン グスリーブ93と、小径のマスタ穴(小範)95と、 大径のマスタ穴(大範)96とを有している。小� �のマスタ穴95は直径D1を有し、大径のマスタ� ��96はD1よりも大きな直径D2を有している。ク� ��ンピングスリーブ93と小径のマスタ穴95と大 径のマスタ穴96は直列に配設されており、且� ��、クランピングスリーブ93の軸芯と小径の� �スタ穴95の軸芯と大径のマスタ穴96の軸芯は� ��致している。クランピングスリーブ93は、� �属材料などによって薄く円筒状に形成され� �ものである。

 また、エアマイクロメータ用較正装置91� �は、クランピングスリーブ93の周囲を囲む円 筒状の油圧室97と、この油圧室97に接続され� �圧油供給路98とが形成されている。これらの 圧油供給路98と油圧室97とクランピングスリ� �ブ93は位置決め手段を構成している。圧油供 給路98には可撓性のホース99が接続されてい� �。エアマイクロメータ用較正装置91はフロー ティング状態となっている。即ち、エアマイ クロメータ用較正装置91の周辺にはマスタ穴9 5,96の径方向(矢印T方向)への動きを阻止する� �のが設けられておらず、エアマイクロメー� �用較正装置91は格納穴92内において自由に前� ��径方向(矢印T方向)へ移動可能である。

 次に、図4、図8(a)及び図8(b)に基づき、較� ��操作の手順について説明する。なお、以下� ��操作はNC装置(数値制御装置)78で前記各軸の� ��動機構などを制御することよって実施され� ��。

 較正時には、まず、計測ヘッド41をエア� �イクロメータ用較正装置91(計測ヘッド進入� �94)の入口まで移動した後、エアブロー用エ� �供給源79から、計測ヘッド先端部43のエアブ� ��ー用ノズル52A,52B,52C,52D(主軸ヘッド25のエア� ��ロー用エア供給路73)へエアブロー用エアを� ��給する。その結果、このエアブロー用エア� ��、クランピングスリーブ93の内周面93a、小� �のマスタ穴95の内周面95a及び大径のマスタ穴 96の内周面96aに向かって噴き出される。この� ��め、これらの内周面93a,95a,96aに切削屑など� �異物が付着している場合には、当該異物が� �エアブロー用エアで吹き飛ばされて、内周� �93a,95a,96aから除去される。なお、エアマイク ロメータ用較正装置91の格納状態などによっ� ��、内周面93a,95a,96aに異物が付着するおそれ� �ない場合には、エアブローを行わなくても� �い。

 較正開始時には、まず、図8(a)に示すよう に計測ヘッド先端部43を、小径のマスタ穴95� �挿入する。このとき計測ヘッド本体部42(ケ� �ス46)はクランピングスリーブ93内に位置して いる。そして、図示しない圧油供給源から、 ホース99及び圧油供給路98を介して油圧室97へ 供給すると、この油圧室97の油圧がクランピ� ��グスリーブ93全体に矢印Uの如く作用して、� ��ランピングスリーブ93の径が僅かに縮小す� �ことにより、クランピングスリーブ93が計測 ヘッド本体部42(ケース46)をクランプする。そ の結果、計測ヘッド先端部43の軸芯と小径の� ��スタ穴95の軸芯が一致する。即ち、図8(b)に� ��すように計測ヘッド先端部43の外周面43aと� �径のマスタ穴95の内周面95aとの間のギャップ δG1が、計測ヘッド先端部43の周方向全体で一 定(所定値)となる。

 この状態でギャップ計測時と同様に第1計 測用エア供給源76Aと第2計測用エア供給源76B� �それぞれからレギュレータなどの圧力調整� �段で一定圧力に調整された計測用エアを、� �1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bを介して、計測 ヘッド先端部43の第1計測用エアノズル51A(主� �ヘッド25の第1計測用エア供給路70A)と第2計測 用エアノズル51B(主軸ヘッド25の第2計測用エ� �供給路70B)へ供給する。その結果、これらの� ��測用エアが、第1計測用エアノズル51Aと第2� �測用エアノズル51Bから、計測ヘッド先端部43 の外周面43aと小径のマスタ穴95の内周面95aと� ��間のギャップδG1に噴き出される。このとき に第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bではそれぞ� ��の計測用エアの圧力(計測用エアの流量に相 当)を検出し、これらの検出信号をデジタル� �号に変換して制御装置81へ出力する。

 そして、制御装置81では第1A/D変換機77Aと� ��2A/D変換機77Bから出力された圧力検出信号か ら計測用エアの流量Q1を求め、この計測用エ� ��流量Q1のデータと、予め入力されているギ� �ップδG1のデータとを、図6に示すような計測 用エア流量Q1とギャップδG1の関係を表す点P1� ��データとして記憶する。

 次に、油圧室97から圧油供給路98及びホー ス99を介して圧油を排出し、一旦、クランピ� ��グスリーブ93による計測ヘッド本体部42(ケ� �ス46)のクランプを解除した後、計測ヘッド� �端部43を、大径のマスタ穴96に挿入する。こ� ��ときにも計測ヘッド本体部42(ケース46)はク� ��ンピングスリーブ93内に位置している。そ� �て、前述と同様に前記圧油供給源から、ホ� �ス99及び圧油供給路98を介して油圧室97へ供� �することにより、この油圧室97の油圧によっ てクランピングスリーブ93が計測ヘッド本体� ��42(ケース46)をクランプする。その結果、計� ��ヘッド先端部43の軸芯と大径のマスタ穴96の 軸芯が一致する。即ち、図8(b)に示すように� �測ヘッド先端部43の外周面43aと大径のマスタ 穴96の内周面96aとの間のギャップδG2が、計測 ヘッド先端部43の周方向全体で一定(所定値)� �なる。

 この状態で小径のマスタ穴95の場合と同� �に第1計測用エア供給源76Aと第2計測用エア供 給源76Bのそれぞれからレギュレータなどの圧 力調整手段で一定圧力に調整された計測用エ アを、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bを介し� ��、計測ヘッド先端部43の第1計測用エアノズ� ��51A(主軸ヘッド25の第1計測用エア供給路70A)� �第2計測用エアノズル51B(主軸ヘッド25の第2計 測用エア供給路70B)へ供給する。その結果、� �れらの計測用エアが、第1計測用エアノズル5 1Aと第2計測用エアノズル51Bから、計測ヘッド 先端部43の外周面43aと大径のマスタ穴96の内� �面96aとの間のギャップδG2に噴き出される。� ��のときに第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bで� �それぞれの計測用エアの圧力(計測用エアの� ��量に相当)を検出し、これらの検出信号をデ ジタル信号に変換して制御装置81へ出力する� ��

 そして、制御装置81では第1A/D変換機77Aと� ��2A/D変換機77Bから出力された圧力検出信号か ら計測用エアの流量Q2を求め、この計測用エ� ��流量Q2のデータと、予め入力されているギ� �ップδG2のデータとを、図6に示すような計測 用エア流量Q2とギャップδG2の関係を表す点P2� ��データとして記憶する。また、この点P2と� �述の点P1の間のデータは直線補間によって求 める。

 かくして、図6に実線で示すような計測用 エア流量とギャップの関係を表すデータが得 られる。なお、図6に一点鎖線で示すような� �ャップが非常に小さい範囲や、計測ヘッド� �流路面積に比べてギャップが大きい範囲で� �、ギャップの変化に対して計測用エア流量� �変化が比例しなくなる。従って、エアマイ� �ロメータの計測範囲は、図6に実線で示すよ� ��なギャップの変化に対して計測用エア流量� ��変化が比例する範囲とする必要がある。

 図9は本発明の実施の形態例に係るエアマ イクロメータ用較正装置によって較正される 第2の計測ヘッドの側面図、図10(a)は前記計測 ヘッドの一部を示す断面図、図10(b)は図9のH� �向矢視図、図10(c)は図9のI-I線矢視断面図、� �10(d)は図9のJ-J線矢視断面図、図10(e)は図9のK- K線矢視断面図、図10(f)は図9のL-L線矢視断面� �、図11は前記エアマイクロメータのシステム 構成図、図12は図11のM方向矢視図、図13はエ� �マイクロメータ用較正装置を用いて前記計� �ヘッドを較正する様子を示す図(図8(b)と同様 の図)である。

 なお、本第2の計測ヘッドを適用する工作 機械例及び主軸への装着状態については、図 1(a)及び図1(b)と同様であり、ここでの図示及� ��詳細な説明は省略する。また、本第2の計測 ヘッドの較正にも上記のエアマイクロメータ 用較正装置91を適用する(図7、図8参照)。従っ て、ここでのエアマイクロメータ用較正装置 についての詳細な説明は省略する。

 上記第1の計測ヘッド41では計測ヘッド先� ��部43に2つの計測用エアノズル51A,51Bが形成さ れているのに対して(図2、図3参照)、図10(b)及 び図10(c)に示すように本第2の計測ヘッド41は� ��計測ヘッド先端部43に4つの計測用エアノズ� ��51A,51B,51C,51Dが形成されていることを特徴と� ��ており、その他の構成については上記の計� ��ヘッド41と概ね同様である。従って、本第2� ��計測ヘッド41について、上記の計測ヘッド41 と同様の部分には同一の符号を付し、重複す る詳細な説明は省略する。

 図9及び図10(a)~図10(d)に示すように、本第2 の計測ヘッド41の計測ヘッド先端部43には、4� ��の計測用エアノズル51A,51B,51C,51Dが形成され� ��いる。これらの計測用エアノズル51A~51Dは計 測ヘッド先端部43の周方向にそれぞれが90度� �角度を有しており、計測時に計測ヘッド先� �部43の外周面43aの噴き出し口51A-1,51B-1,51C-1,51D -1から、同外周面43aとブッシュ穴31aの内周面3 1bとの間のギャップに噴き出すためのもので� ��る。また、計測ヘッド本体部42の接続部45に は、第1計測用エアノズル51Aに接続された第1� ��測用エア供給路53Aと、第2計測用エアノズル 51Bに接続された第2計測用エア供給路53Bと、� �3計測用エアノズル51Cに接続された第3計測用 エア供給路53Cと、第4計測用エアノズル51Dに� �続された第4計測用エア供給路53Dとが形成さ� ��ている。

 計測ヘッド本体部42のケース46の板厚部分 には、第1計測用エア供給路55Aと第2計測用エ� ��供給路55Bと第3計測用エア供給路55Cと第4計� �用エア供給路55Dが形成されている。第1計測� ��エア供給路55Aは前述の第1計測用エア供給路 53Aに接続され、第2計測用エア供給路55Bは前� �の第2計測用エア供給路53Bに接続され、第3計 測用エア供給路55Cは前述の第3計測用エア供� �路53Cに接続され、第4計測用エア供給路55Dは� ��述の第4計測用エア供給路53Dに接続されてい る。

 基端側部材54には、第1計測用エア供給路6 3Aと第2計測用エア供給路63Bと第1計測用エア� �給路63Aと第2計測用エア供給路63Bと第3計測用 エア供給路63Cと第4計測用エア供給路63Dが形� �されている。

 軸部60の外周面には可撓性の第1ホース64A� ��第2ホース64Bと第3ホース64Cと第4ホース64Dが� ��き付けられており、第1ホース64Aはケース46� ��の第1計測用エア供給路55Aと基端側部材54側� ��第1計測用エア供給路63Aとをつなぎ、第2ホ� �ス64Bはケース46側の第2計測用エア供給路55B� �基端側部材54側の第2計測用エア供給路63Aと� �つなぎ、第3ホース64Cはケース46側の第3計測� ��エア供給路55Cと基端側部材54側の第3計測用� ��ア供給路63Cとをつなぎ、第4ホース64Dはケー ス46側の第4計測用エア供給路55Dと基端側部材 54側の第4計測用エア供給路63Dとをつないでい る。

 従って、第1計測用エアノズル51Aには第1� �測用エア供給路63A、第1ホース64A、第1計測用 エア供給路55A及び第1計測用エア供給路53Aを� �して計測用エアが供給され、第2計測用エア� ��ズル51Bには第2計測用エア供給路63B、第2ホ� �ス64B、第2計測用エア供給路55B及び第2計測用 エア供給路53Bを介して計測用エアが供給され 、第3計測用エアノズル51Cには第3計測用エア� ��給路63C、第3ホース64C、第3計測用エア供給� �55C及び第3計測用エア供給路53Cを介して計測� ��エアが供給され、第4計測用エアノズル51Dに は第4計測用エア供給路63D、第4ホース64D、第4 計測用エア供給路55D及び第4計測用エア供給� �53Dを介して計測用エアが供給される。

 なお、本計測ヘッド41では基端側部材54に ロータリジョイントが装着されておらず、基 端側部材54の第1計測用エア供給路63Aが第1カ� �ラ69Aを介して主軸ヘッド25の第1計測用エア� �給路70Aに接続され、第2計測用エア供給路63B� ��第2カプラ69Bを介して主軸ヘッド25の第2計測 用エア供給路70Bに接続され、更に第3計測用� �ア供給路63Cが第3カプラ(図示省略)を介して� �軸ヘッド25の第3計測用エア供給路(図示省略) に接続され、第4計測用エア供給路63Dが第4カ� ��ラ(図示省略)を介して主軸ヘッド25の第4計� �用エア供給路(図示省略)に接続されている。 従って、基端側部材54の第1計測用エア供給路 63Aへは主軸ヘッド25の第1計測用エア供給路70A から計測用エアが供給され、基端側部材54の� ��2計測用エア供給路63Bへは主軸ヘッド25の第2 計測用エア供給路70Bから計測用エアが供給さ れ、基端側部材54の第3計測用エア供給路63Cへ は主軸ヘッド25の第3計測用エア供給路から計 測用エアが供給され、基端側部材54の第4計測 用エア供給路63Dへは主軸ヘッド25の第4計測用 エア供給路から計測用エアが供給される。

 次に、図11、図12及び図6に基づき、エア� �イクロメータのシステム構成及びギャップ� �測操作の手順について説明する。なお、以� �の操作はNC装置78で前記各軸の駆動機構の動� ��や主軸モータの回転などを制御することよ� ��て実施される。

 ギャップ計測時には、まず、エアブロー� ��行う。このエアブローついては上記の場合� ��同様であるため、ここでの詳細な説明は省� ��する。その後、図11に示すように計測ヘッ� �先端部43をブッシュ穴31aに挿入した後、NC装� ��78からシーケンサ80へ計測指令が出力されて 、シーケンサ80から制御装置81へ計測方向選� �指令及び計測開始指令がエアマイクロメー� �の制御装置81へ出力されると、この制御装置 81によるA/D変換機77A,77Bやエア供給源76A,76Bの� �御が開始されて、Y軸方向のギャップ計測とX 軸方向のギャップ計測が実施される。これら のギャップ計測はY軸方向とX軸方向の何れか� ��始めてもよく、同時に行ってもよい。本第2 の計測ヘッド41では計測ヘッド先端部43に4つ� ��計測用エアノズル51A~51Dが形成されているた め、上記の第1の計測ヘッド41のように計測ヘ ッド41を90度回転させる必要はない。

 Y軸方向のギャップ計測について詳述する と、第1計測用エア供給源76Aと 第2計測用エ� �供給源76Bのそれぞれからレギュレータなど� �圧力調整手段で一定圧力に調整された計測� �エアを、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bを介 して、計測ヘッド先端部43の第1計測用エアノ ズル51A(主軸ヘッド25の第1計測用エア供給路70 A)と第2計測用エアノズル51B(主軸ヘッド25の第 2計測用エア供給路70B)へ供給する。その結果� ��これらの計測用エアが、第1計測用エアノズ ル51Aと第2計測用エアノズル51Bから、計測ヘ� �ド先端部43の外周面43aとブッシュ穴31aの内周 面31bとの間のギャップδY1,δY2に噴き出される 。そして、このときに第1A/D変換機77Aと第2A/D� ��換機77Bではそれぞれの計測用エアの圧力(計 測用エアの流量に相当)を検出し、これらの� �出信号をデジタル信号に変換して制御装置81 へ出力する。

 制御装置81では、第1A/D変換機77Aと第2A/D変 換機77Bから出力された圧力検出信号から計測 用エアの流量を求め、この計測用エア流量の データと、予め記憶されている図6に例示す� �ような計測用エア流量とギャップの関係を� �すデータとに基づいて、ギャップδY1とギャ� ��プδY2を求める。更に制御装置81では、これ� ��のギャップδY1,δY2の計測値に基づき、上記( 1)式によってY軸方向における主軸26(穴開け工 具32)とブッシュ穴31aの偏芯量δYを算出し、こ の偏芯量δYをシーケンサ80へ出力する。

 次に、X軸方向のギャップ計測について詳 述すると、第3計測用エア供給源76Cと 第4計� �用エア供給源76Dのそれぞれからレギュレー� �などの圧力調整手段で一定圧力に調整され� �計測用エアを、第3A/D変換機77Cと第4A/D変換機 77Dを介して、計測ヘッド先端部43の第3計測用 エアノズル51C(主軸ヘッド25の第3計測用エア� �給路)と第4計測用エアノズル51D(主軸ヘッド25 の第4計測用エア供給路)へ供給する。その結� ��、これらの計測用エアが、第3計測用エアノ ズル51Cと第4計測用エアノズル51Dから、計測� �ッド先端部43の外周面43aとブッシュ穴31aの内 周面31bとの間のギャップδX1,δX2に噴き出され る。そして、このときに第3A/D変換機77Cと第4A /D変換機77Dではそれぞれの計測用エアの圧力( 計測用エアの流量に相当)を検出し、これら� �検出信号をデジタル信号に変換して制御装� �81へ出力する。

 制御装置81では、第3A/D変換機77Cと第4A/D変 換機77Dから出力された圧力検出信号から計測 用エアの流量を求め、この計測用エア流量の データと、予め記憶されている図6に例示す� �ような計測用エア流量とギャップの関係を� �すデータとに基づいて、ギャップδX1とギャ� ��プδX2を求める。更に制御装置81では、これ� ��のギャップδX1,δX2の計測値に基づき、上記( 2)式によってX軸方向における主軸26(穴開け工 具32)とブッシュ穴31aの偏芯量δXを算出し、こ の偏芯量δXをシーケンサ80へ出力する。

 シーケンサ80では制御装置81から入力した 偏芯量δX,δYを、NC装置78のマクロ変数に格納� ��る。そして、NC装置78では、この偏芯量δX,δ Yに応じてX,Y座標をシフトすることにより主� �26の位置を制御する(即ち主軸26とブッシュ穴 31aの相対位置を補正する)ことより、主軸26(� �開け工具32)の軸芯とブッシュ穴31aの軸芯と� �一致させてブッシュ穴31aの偏摩耗を防止す� �。

 そして、本第2の計測ヘッド41においても� ��上記のエアマイクロメータ用較正装置91を� �いて較正を行うことによって、図6に例示す� ��ような計測用エア流量とギャップの関係を� ��すデータを求める。

 較正操作の手順についても上記第1の計測 ヘッド41の場合と同様である。図8(a)、図11及� ��図13に基づいて説明すると、前述のとおり� �エアマイクロメータ用較正装置91に対してエ アブロー行った後(又は行わずに)、まず、計� ��ヘッド先端部43を小径のマスタ穴95に挿入す る。このとき計測ヘッド本体部42(ケース46)は クランピングスリーブ93内に位置している。� ��して、図示しない圧油供給源から、ホース9 9及び圧油供給路98を介して油圧室97へ供給す� ��と、この油圧室97の油圧がクランピングス� �ーブ93全体に作用して、クランピングスリー ブ93の径が僅かに縮小することにより、クラ� ��ピングスリーブ93が計測ヘッド本体部42(ケ� �ス46)をクランプする。その結果、計測ヘッ� �先端部43の軸芯と小径のマスタ穴95の軸芯が� ��致する。即ち、図13に示すように計測ヘッ� �先端部43の外周面43aと小径のマスタ穴95の内� ��面95aとの間のギャップδG1が、計測ヘッド先 端部43の周方向全体で一定(所定値)となる。

 この状態でギャップ計測時と同様に第1計 測用エア供給源76Aと第2計測用エア供給源76B� �第3計測用エア供給源76Cと第4計測用エア供給 源76Dのそれぞれからレギュレータなどの圧力 調整手段で一定圧力に調整された計測用エア を、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bと第3A/D変 換機77Cと第4A/D変換機77Dを介して、計測ヘッ� �先端部43の第1計測用エアノズル51A(主軸ヘッ� ��25の第1計測用エア供給路70A)と第2計測用エ� �ノズル51B(主軸ヘッド25の第2計測用エア供給� ��70B)と第3計測用エアノズル51C(主軸ヘッド25� �第3計測用エア供給路)と第4計測用エアノズ� �51D(主軸ヘッド25の第3計測用エア供給路)へ供 給する。その結果、これらの計測用エアが、 第1計測用エアノズル51Aと第2計測用エアノズ� ��51Bと第3計測用エアノズル51Cと第4計測用エ� �ノズル51Dから、計測ヘッド先端部43の外周面 43aと小径のマスタ穴95の内周面95aとの間のギ� ��ップδG1に噴き出される。このときに第1A/D� �換機77Aと第2A/D変換機77Bと第3A/D変換機77Cと第 4A/D変換機77Dではそれぞれの計測用エアの圧� �(計測用エアの流量に相当)を検出し、これら の検出信号をデジタル信号に変換して制御装 置81へ出力する。

 制御装置81では第1A/D変換機77Aと第2A/D変換 機77Bと第3A/D変換機77Cと第4A/D変換機77Dから出� ��された圧力検出信号から計測用エアの流量Q 1を求め、この計測用エア流量Q1のデータと、 予め入力されているギャップδG1のデータと� �、図6に示すような計測用エア流量Q1とギャ� �プδG1の関係を表す点P1のデータとして記憶� �る。

 次に、油圧室97から圧油供給路98及びホー ス99を介して圧油を排出し、一旦、クランピ� ��グスリーブ93による計測ヘッド本体部42(ケ� �ス46)のクランプを解除した後、計測ヘッド� �端部43を、大径のマスタ穴96に挿入する。こ� ��ときにも計測ヘッド本体部42(ケース46)はク� ��ンピングスリーブ93内に位置している。そ� �て、前述と同様に前記圧油供給源から、ホ� �ス99及び圧油供給路98を介して油圧室97へ供� �することにより、この油圧室97の油圧によっ てクランピングスリーブ93が計測ヘッド本体� ��42(ケース46)をクランプする。その結果、計� ��ヘッド先端部43の軸芯と大径のマスタ穴96の 軸芯が一致する。即ち、図13に示すように計� ��ヘッド先端部43の外周面43aと大径のマスタ� �96の内周面96aとの間のギャップδG2が、計測� �ッド先端部43の周方向全体で一定(所定値)と� ��る。

 この状態で小径のマスタ穴95の場合と同� �に第1計測用エア供給源76Aと第2計測用エア供 給源76Bと第3計測用エア供給源76Cと第4計測用� ��ア供給源76Dのそれぞれからレギュレータな� ��の圧力調整手段で一定圧力に調整された計� ��用エアを、第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77B� �第3A/D変換機77Cと第4A/D変換機77Dを介して、計 測ヘッド先端部43の第1計測用エアノズル51A(� �軸ヘッド25の第1計測用エア供給路70A)と第2計 測用エアノズル51B(主軸ヘッド25の第2計測用� �ア供給路70B)と第3計測用エアノズル51C(主軸� �ッド25の第3計測用エア供給路)と第4計測用エ アノズル51D(主軸ヘッド25の第4計測用エア供� �路)へ供給する。その結果、これらの計測用� ��アが、第1計測用エアノズル51Aと第2計測用� �アノズル51Bと第3計測用エアノズル51Cと第4計 測用エアノズル51Dから、計測ヘッド先端部43� ��外周面43aと大径のマスタ穴96の内周面96aと� �間のギャップδG2に噴き出される。このとき� ��第1A/D変換機77Aと第2A/D変換機77Bと第3A/D変換� ��77Cと第4A/D変換機77Dではそれぞれの計測用エ アの圧力(計測用エアの流量に相当)を検出し� ��これらの検出信号をデジタル信号に変換し� ��制御装置81へ出力する。

 制御装置81では第1A/D変換機77Aと第2A/D変換 機77Bと第3A/D変換機77Cと第4A/D変換機77Dから出� ��された圧力検出信号から計測用エアの流量Q 2を求め、この計測用エア流量Q2のデータと、 予め入力されているギャップδG2のデータと� �、図6に示すような計測用エア流量Q2とギャ� �プδG2の関係を表す点P2のデータとして記憶� �る。また、この点P2と前述の点P1の間のデー� ��は直線補間によって求める。かくして、図6 に示すような計測用エア流量とギャップの関 係を表すデータが得られる。

 図14(a)は本発明の実施の形態例に係るエ� �マイクロメータ用較正装置によって較正さ� �る第3の計測ヘッドの要部側面図、図14(b)は� �14(a)のN方向矢視図、図14(c)は図14(a)のO-O線矢� ��断面図、図14(d)は図14(a)のP-P線矢視断面図、 図14(e)は図14(a)のQ-Q線矢視断面図、図15は前記 計測ヘッドによってギャップ計測をする様子 を示す図(図5と同様の図)、図16はエアマイク� ��メータ用較正装置を用いて前記計測ヘッド� ��較正する様子を示す図(図8(b)と同様の図)で� ��る。また、図17には偏芯量の算出方法を示� �ており、図17(a)は計測ヘッド先端部とブッシ ュ穴が偏芯していないときの状態を示す図、 図17(b)は計測ヘッド先端部がブッシュ穴に対� ��てX軸方向にのみ偏芯した状態を示す図、図 17(c)は図17(b)の状態の要部拡大図である。

 なお、本第3の計測ヘッドを適用する工作 機械例及び主軸への装着状態については、図 1(a)及び図1(b)と同様であり、ここでの図示及� ��詳細な説明は省略する。また、本第3の計測 ヘッドの較正にも上記のエアマイクロメータ 用較正装置91を適用する(図7、図8参照)。従っ て、ここでのエアマイクロメータ用較正装置 についての詳細な説明は省略する。また、本 第3の計測ヘッドについては、上記第1の計測� ��ッドと同様の部分には同一の符号を付して� ��重複する詳細な説明は省略し、計測ヘッド� ��体部の基端側部分の図示を省略している。

 上記第1の計測ヘッド41では計測ヘッド先� ��部43に形成された第1計測用エアノズル51Aと� ��2計測用エアノズル51Bが、互いに計測ヘッド 先端部43の周方向に180度の角度を有している� ��に対して(図2、図3参照)、図14(a)~図14(d)に示� ��ように本第3の計測ヘッド41は、計測ヘッド� ��端部43に形成された第1計測用エアノズル51A� ��第2計測用エアノズル51Bが、互いに計測ヘッ ド先端部43の周方向に90度の角度を有してい� �ことを特徴としており、接続部45の計測用エ ア供給路53A,53Bやケース46の計測用エア供給路 55A,55Bなどの各部の計測用エア供給路やホー� �も、この第1及び第2計測用エアノズル51A,51B� �合わせ配置になっている。

 その他は、上記第1の計測ヘッド41と同様� ��構成である。但し、図示は省略しているが� ��本第3の計測ヘッド41では、上記第2の計測ヘ ッド41(図9参照)と同様にロータリジョイント� ��装着されておらず、上記第1の計測ヘッド41� ��比較して計測用エアの供給経路にロータリ� ��ョイント67(第1及び第2計測用エア供給路68A,6 8B)が介在していない点が異なる。

 また、図示及び詳細な説明は省略するが� ��エアマイクロメータのシステム構成及びギ� ��ップ計測操作の手順についても、上記第1の 計測ヘッド41の場合と同様である(図4参照)。� ��し、図15に示すように第1計測用エアノズル5 1Aと第2計測用エアノズル51Bとが90度の角度を� ��すように配置したことより、計測ヘッド41� �回転させることなく、第1計測用エアノズル5 1AではY軸方向のギャップδY1を計測し、第2計� ��用エアノズル51BではX軸方向のギャップδX1� �計測することができるようになっており、� �の点が上記第1の計測ヘッドと異なる。

 この場合、制御装置81(図4参照)では、こ� �らのギャップδX1,δY1の計測値を、制御装置81 に予め記憶されている偏芯していないときの 計測ヘッド先端部43の外周面43aとブッシュ穴3 1aの内周面31bとの間のギャップ値から差し引� ��ことによって、偏芯量δX,δYを算出する。具 体的には以下に説明する第1の偏芯量算出方� �と第2の偏芯量算出方法の何れかによって、� ��芯量δX,δYを算出する。

 (第1の偏芯量算出方法)
 第1の偏芯量算出方法は、次の(3),(4)の連立� �程式を解くことによって偏芯量δX,δYを求め� ��方法である。
  δX=δX ₀ -δX1-R(1-cos(sin ^-1 (δY/R)) ・・・(3)
  δY=δY ₀ -δY1-R(1-cos(sin ^-1 (δX/R)) ・・・(4)

 上記(3),(4)式において、δX ₀ ,δY ₀ は制御装置81に初期値として予め入力されるX 軸方向とY軸方向のギャップ値、即ち偏芯し� �いないときの計測ヘッド先端部43の外周面43a とブッシュ穴31aの内周面31bとの間のギャップ 値である。Rは制御装置81に予め入力されるブ ッシュ穴31aの半径である。なお、計測ヘッド 先端部43の半径rも制御装置81に予め入力して� ��このrとRの差(R-r)から、初期値δX ₀ ,δY ₀ を算出するようにしてもよい。ギャップδX1,� �Y1は、上記実施の形態例1と同様に制御装置81 において、A/D変換機77A,77B(図4参照)から入力� �る計測用エアの圧力検出信号(デジタル信号) から、計測用エアの流量を求め、この計測用 エア流量のデータと、予め記憶されている計 測用エア流量とギャップの関係を表すデータ とに基づいて求める。

 図17に基づいて詳述すると、図17(a)の如く計 測ヘッド先端部43とブッシュ穴31aが偏芯して� ��ない状態から、図17(b)の如く計測ヘッド先� �部43がブッシュ穴31aに対してY軸方向にのみδ Yだけ偏芯して、第1計測用エアノズル51Aで計� ��されるY軸方向のギャップ値が、初期値のδY ₀ からδY1になった場合、Y軸方向の偏芯量δYは� ��次の(5)によって求めることができる。
     δY=δY ₀ -δY1 ・・・(5)
 しかし、X軸方向については、実際には偏芯 していないが、図17(b)に示すようにδYの影響� ��より、第2計測用エアノズル51Bで計測される X軸方向のギャップ値が、δX´だけ変化して、 初期値からδX1となる。そこで、このδYの影� �によるX軸方向のギャップの変化量δX´を考� �した場合、X軸方向の偏芯量δXは、次の(6)式� ��ら求めることができる。図17(b)の場合には(6 )式から、偏芯量δXは0となる。
     δX=δX ₀ -δX1-δX´ ・・・(6)
 そして、図17(c)に示すとおり、変化量δX´は 次の(7)式によって求めることができる。従っ て、この(7)式を(6)式に代入すれば(3)式が得ら れる。
     δX´=R-Rcosθ
        =R(1-cos(sin ^-1 (δY/R)) ・・・(7)

 詳細な説明は省略するが、Y軸方向について も、X軸方向の場合と同様であり、計測ヘッ� �先端部43がブッシュ穴31aに対してX軸方向に� �みδXだけ偏芯したときの、このδXの影響に� �るY軸方向のギャップの変化量δY´を考慮し� �場合、Y軸方向の偏芯量δYは、次の(8)式から� ��めることができる。
     δY=δY ₀ -δY1-δY´ ・・・(8)
 そして、変化量δY´は次の(9)式よって求め� �ことができるため、この(9)式を(8)式に代入� �れば(4)式が得られる。
     δY´=R-Rcosθ
        =R(1-cos(sin ^-1 (δX/R)) ・・・(9)

 (第2の偏芯量算出方法)
 第2の偏芯量算出方法は、上記の変化量δX´, δY´を無視して、次の(10),(11)式によって偏芯� ��δX,δYを求める方法である。
     δX=δX ₀ -δX1 ・・・(10)
     δY=δY ₀ -δY1 ・・・(11)

 偏芯量δX,δYはブッシュ穴31aの半径Rに比� �て非常に小さいため(δX,δY≪R)、一方の偏芯� ��が他方のギャップ測定値に与える影響は少� ��く、変化量δX´,δY´は無視できる。即ち、δ Y≪Rのとき、δY/R≒0より、δX´≒0であり、δX� ��Rのとき、δX/R≒0より、δY´≒0である。例え ば、δY=0.010mm,R=10mmのときには、cos(sin(0.010/10)) =0.9999995、δX´=10(1-0.9999995)=0.000005m=0.005μmであ� ��、δX´/δY=0.000005/0.010=0.0005=0.05%である。また 、δY=0.010mm,R=5mmのときには、δX´=0.00001mm=0.01μ mであり、δX´/δY=0.001=0.1%である。そして、こ れらの変化量δX´の値0.005μm,0.01μmはエアマイ クロメータのくり返し測定精度1.5μmよりも十 分小さい。変化量δY´についても同様である� ��従って、変化量δX´,δY´は無視することが� �きる。

 本第3の計測ヘッド41の較正については上� ��第1の計測ヘッド41の場合と同様である。即� ��、上記のエアマイクロメータ用較正装置91� �用いて図16に示すようなギャップδG1,δG2と計 測用エア流量との関係を表すデータ(図6参照) を求める。

 図18(a)は本発明の実施の形態例に係るエ� �マイクロメータ用較正装置によって較正さ� �る第4の計測ヘッドの要部側面図、図18(b)は� �18(a)のR方向矢視図、図18(c)は図18(a)のS-S線矢� ��断面図、図18(d)は図18(a)のV-V線矢視断面図、 図19(a)は前記計測ヘッドによってギャップ計� ��をする様子を示す図(図5と同様の図)、図19(b )は前記計測ヘッドを図19(a)の状態から90度回� ��させた状態を示す図(図5と同様の図)、図20� �エアマイクロメータ用較正装置を用いて前� �計測ヘッドを較正する様子を示す図(図8(b)と 同様の図)である。

 なお、本第4の計測ヘッドを適用する工作 機械例及び主軸への装着状態については、図 1(a)及び図1(b)と同様であり、ここでの図示及� ��詳細な説明は省略する。また、本第4の計測 ヘッドの較正にも上記のエアマイクロメータ 用較正装置91を適用する(図7、図8参照)。従っ て、ここでのエアマイクロメータ用較正装置 についての詳細な説明は省略する。また、本 第4の計測ヘッドについては、上記第1の計測� ��ッドと同様の部分には同一の符号を付して� ��重複する詳細な説明は省略し、計測ヘッド� ��体部の基端側部分の図示を省略している。

 上記第1の計測ヘッド41では計測ヘッド先� ��部43に2つの計測用エアノズル51A,51Bが形成さ れているのに対して(図2、図3参照)、図18(a)~� �18(d)に示すように本第4の計測ヘッド41は、計 測ヘッド先端部43に1つの計測用エアノズル51A のみが形成されていることを特徴としており 、これに合わせて接続部45の計測用エア供給� ��53Aやケース46の計測用エア供給路55Aなどの� �部の計測用エア供給路やホースも1つである� ��その他は、上記第1の計測ヘッド41と同様の� ��成である。

 また、図示及び詳細な説明は省略するが� ��エアマイクロメータのシステム構成及びギ� ��ップ計測操作の手順についても、上記第1の 計測ヘッド41の場合と同様である(図4参照)。� ��し、計測ヘッド先端部43に1つの計測用エア� ��ズル51Aのみが形成されていることに合わせ� ��、計測用エア供給源やA/D変換機も1つだけ設 けられており、この点が上記実施の形態例1� �は異なる。

 また、ギャップ計測を行う際には、図19(a )に示す状態でY軸方向のギャップδY1を計測し 、続いて図19(a)に示すようにNC装置78(図4参照) による主軸26(図1、図2参照)の制御によって計 測ヘッド41(計測ヘッド先端部43)を90度回転さ� ��ることより、X軸方向のギャップδX1を計測� �る。

 この場合にも、上記第3の計測ヘッド41の� ��合と同様に制御装置81(図4参照)では、これ� �のギャップδX1,δY1の計測値を、制御装置81に 予め記憶されている偏芯していないときの計 測ヘッド先端部43の外周面43aとブッシュ穴31a� ��内周面31bとの間のギャップ値から差し引く� ��とによって、偏芯量δX,δYを算出する。具体 的には、上記第3の計測ヘッド41の場合と同様 に上記の第1の偏芯量算出方法又は第2の偏芯� ��算出方法の何れかによって、偏芯量δX,δYを 算出する。

 そして、本第4の計測ヘッド41においても� ��上記第1の計測ヘッド41の場合と同様に較正� ��る。即ち、上記のエアマイクロメータ用較� ��装置91を用いて、図20に示すようなギャップ δG1,δG2と計測用エア流量との関係を表すデー タ(図6参照)を求める。

 以上のように、本実施の形態例のエアマ� ��クロメータ用較正装置91によれば、計測時� �工作機械21の主軸26に装着され、工作機械21� �ワークテーブル23に取り付けられたブッシュ 31のブッシュ穴31aに挿入されて、ブッシュ穴3 1aと主軸26の偏芯量を計測するための第1、第2 、第3又は第4の計測ヘッド41であって、計測� �ッド本体部42と、この計測ヘッド本体部42の� ��端に設けられて計測時にブッシュ穴31aに挿� ��される計測ヘッド先端部43とを有し、計測� �ッド先端部43には計測時に計測ヘッド先端部 43の外周面43aの噴き出し口(例えば第1の計測� �ッド41では噴き出し口51A-1,51B-1)から同外周面 43aとブッシュ穴31aの内周面31bとの間のギャッ プに計測用エアを噴き出すための1つの又は� �数の計測用エアノズル(例えば第1の計測ヘッ ド41では計測用エアノズル51A,51B)が形成され� �一方、計測ヘッド本体部42には各計測用エア ノズルに対応した個別の計測用エア供給路(� �えば第1の計測ヘッド41では計測用エアノズ� �51A,51B)が形成されており、各計測用エアノズ ル(例えば第1の計測ヘッド41では計測用エア� �ズル51A,51B)に対してそれぞれ個別の計測用エ ア供給路(例えば第1の計測ヘッド41では第1計� ��用エア供給路53A,55A,63A及びホース64Aからな� �供給路と、第1計測用エア供給路53B,55B,63B及� �ホース64Bからなる供給路)から計測用エアが� ��給される構成とした計測ヘッド41を較正す� �ための較正装置であって、小径のマスタ穴95 と、大径のマスタ穴96と、計測ヘッド先端部4 3が小径のマスタ穴95に挿入されたときには計 測ヘッド先端部43の軸芯と小径のマスタ穴の� ��芯とを一致させ、計測ヘッド先端部43が大� �のマスタ穴96に挿入されたときには計測ヘッ ド先端部43の軸芯と大径のマスタ穴96の軸芯� �を一致させる位置決め手段とを有してなる� �とを特徴としているため、計測ヘッド先端� �43の外周面43aとブッシュ穴31aの内周面31bとの 間のギャップ計測が可能な計測ヘッド41に適� ��して有効な較正装置を実現することができ� ��。

 なお、本実施の形態例のエアマイクロメ� ��タ用較正装置91は、特に上記のようなギャ� �プ計測が可能な計測ヘッド41の較正に適用し て有用なものであるが、必ずしもこれに限定 するものではなく、穴の内径を計測する従来 の計測ヘッドの較正にも用いることができる 。この場合には、マスタ穴の軸芯と計測ヘッ ド(計測ヘッド先端部)の軸芯とを一致させる� ��とにより、計測ヘッド(計測ヘッド先端部)� �マスタ穴が大きく偏芯して較正精度が低下� �るのを防止することができる。

 また、本実施の形態例のエアマイクロメ� ��タ用較正装置91によれば、前記位置決め手� �は、圧油供給路98と、クランピングスリーブ 93と、このクランピングスリーブ93の周囲を� �む油圧室97とを有してなり、クランピングス リーブ93が、圧油供給路98から油圧室97へ供給 される圧油の圧力によって計測ヘッド本体部 42(ケース46)をクランプすることより、計測ヘ ッド先端部43の軸芯と小径のマスタ穴95の軸� �を一致させ、計測ヘッド先端部43の軸芯と大 径のマスタ穴96の軸芯とを一致させる構成で� ��ることを特徴としているため、クランピン� ��スリーブ93などからなる簡易な構成の位置� �め手段によって、確実且容易に計測ヘッド� �端部43の軸芯と小径のマスタ穴31aの軸芯を一 致させ、計測ヘッド先端部43の軸芯と大径の� ��スタ穴96の軸芯とを一致させることができ� �。

 また、本実施の形態例のエアマイクロメ� ��タ用較正装置91によれば、クランピングス� �ーブ93と小径のマスタ穴95と大径のマスタ穴9 6が直列に配設され、クランピングスリーブ93 の軸芯と小径のマスタ穴95の軸芯と大径のマ� ��タ穴96の軸芯が一致した構成であることを� �徴としているため、1つのクランピングスリ� ��ブ93によって、計測ヘッド先端部43の軸芯と 小径のマスタ穴96の軸芯を一致させることと� ��計測ヘッド先端部43の軸芯と大径のマスタ� �96の軸芯とを一致させることとが可能となり 、且つ、小径のマスタ穴95による較正と大径� ��マスタ穴96による較正とを、連続的に効率� �く行うことができる。

 なお、本発明のエアマイクロメータ用較� ��装置は、必ずしも上記のようにクランピン� ��スリーブと小径のマスタ穴と大径のマスタ� ��を列に配設した構成(図7参照)に限定するも� ��ではなく、例えば小径のマスタ穴と大径の� ��スタ穴を並設して、小径のマスタ穴と大径� ��マスタ穴のそれぞれに対して、クランピン� ��スリーブなどの位置決め手段を設けてもよ� ��。