Ⅰ. 序文

直線偏位誤差、真直度誤差、直角度誤差、角度誤差そして低剛性ボディ誤差がCNC機やCMMのパフォーマンスや精度を決定づける。機械動作は複雑であり、各動作軸について6ヶの誤差と3ヶの直線誤差とピッチ、ヨーイング、ロール角度誤差がX、Y、Z方向に存在する。3軸マシンについては合計18の誤差プラス3ヶの直角度誤差の21が総計誤差である。これら全ての誤差を完全に測定するには大変時間がかかる。ボディ対角線測定法が容積的精度のクイックチェックに推められている。これは、この方法が全ての誤差アイテムに対して敏感であるからである。しかし測定した誤差が大きすぎると誤差の原因を特定するための情報不足となる。機械精度は全てのこれらの誤差を測定し補正してはじめて改善できるが、前提条件は対象機の繰り返しが良いことである。キーポイントは、いかにして、これらの誤差を正確かつ迅速に測るかである。これらの誤差を測る方法はたくさんある。Zhang et al.は、容積的誤差を求めるため、機械の作業エリアの中の22本の直線に沿った偏位誤差を測った。Beckwithは複雑な5本レーザービームシステムを使った。この内2本は、偏位インターフェロメーターに使い、残り3本はクオードラントフォトディテクタ付きの横方向偏位測定に使われた。しかし、これらの方法は複雑かつ時間がかかった。

ここに記述するのは、レーザーベクトル測定技術である。これは全てのこれらの誤差をシンプルでポータブルなレーザーインターフェロメータか又はレーザードップラ偏位メーター(LDDM)を使い4回のセットアップで数時間以内で測ることができる。

直線軸の偏位精度を測るのにレーザーインターフェロメータが使われる。レーザー光線は、直線軸の運動に平行にアライメントされ、位置の誤差が各々のインクリメント毎に測定される。

測定方向が機械の運動方向と平行なので測定した偏位誤差は偏位方向と垂直になる真直度誤差には敏感でない。

容積的位置決め精度の迅速なチェックには、直線偏位測定を4ヶのボディ対角線に沿って行うことをB5.57スタンダードで推めている事を留意して下さい。これはボディ対角線測定が偏位誤差、真直度誤差、直角度誤差、角度誤差等の全ての誤差に敏感であるからである。しかし、測定誤差が大きすぎると誤差の原因を特定するためには情報不足となる。

レーザーベクトル測定技術のベーシックコンセプトはレーザー光線の方向（又は測定方向）が直線軸のモーションに平行でないことである。従って測定された偏位誤差は直線軸の方向に対し、平行かつ垂直な誤差に対して敏感となる。もっと正確に言えば、測定された直線誤差は、誤差のベクトルの合計、即ち偏位誤差（直線軸に平行）、垂直真直度誤差（直線軸に対し垂直）、そして水平真直度誤差（直線軸と垂直真直度誤差方向に対して垂直）であり、レーザー光線の方向に映し出される。更に3方向の対角線を測るレーザービームで集めたデータにより、全部で9ヶの誤差アイテムが決定できる。各軸のモーションの誤差が3ヶの垂直誤差アイテムのベクトルの合計なので、我々はこの測定法を「ベクトル」測定技術と呼ぶ。

実際は、最初にレーザービームを1つのボディ対角線方向に位置決めし、ボディ対角線測定と同じ作業を行う。Ｘ、Y、Zの各軸を連続的に次のインクリメントRへ向かって動かす代わりに停止させ測定を行う。