JP2000227320A - 平面度測定方法および測定装置 - Google Patents

平面度測定方法および測定装置

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JP2000227320A
JP2000227320A JP11026720A JP2672099A JP2000227320A JP 2000227320 A JP2000227320 A JP 2000227320A JP 11026720 A JP11026720 A JP 11026720A JP 2672099 A JP2672099 A JP 2672099A JP 2000227320 A JP2000227320 A JP 2000227320A
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guide
displacement meter
guide rail
flatness measuring
measuring device
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Shigeru Harada
田 茂 原
Kazuhiro Takeda
田 和 宏 武
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面度測定における作業労力低減および測定
精度の向上 【解決手段】 ガイドレール3の両端を支持する磁石か
らなる支持部材2、2によりガイドレール3を測定対象
である金属平面1に固定する。ガイドレール3に沿って
移動可能に設けられたレーザ式の変位計5により金属平
面1の平面度が測定される。本発明によれば、測定対象
面が下を向いている場合でも、容易かつ高精度で平面度
の測定が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は平面度を測定する技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金属平面の平面度を測定する場合
には、図8(a)に示すように、金属平面1にブロック
ゲージ26を置き、その上に直定規9を設置し、直定規
9と金属平面1の間隙をダイヤルゲージ27を用いて計
測を行い、この計測値に基づいて平面度を算出してい
る。ここでブロックゲージ26はマグネットを備えてお
り、片側で金属板を、もう一方で直定規を固定できるよ
うになっている。また、他の方法として図8(b)に示
すように、金属平面1に直接、水準器28を設置し、計
測方向29に沿って平面度を計測することが知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の直定規及びダイ
アルゲージ用いた測定においては、測定者による計測誤
差や直定規の支持方法やたわみによる誤差を生じる場合
がある。また、直定規のたわみを防止するためには、剛
性の高い、すなわち重量のある直定規を用いなければな
らないため、多大な作業労力が必要とされる。更に、平
面度の測定長さは直定規の長さに制限されるため必ずし
も作業性は良くない。
【0004】また、水準器を用いた計測では計量で簡便
であるが、計測対象が天地逆さまの場合、水準器を逆さ
まに設置して使用することが困難である。
【0005】本発明は、上記実状に鑑みなされたもので
あり、重量のある直定規を用いて行う労を低減し、平面
度を精度よく計測する方法、ならびに計測装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】さらに、本発明は計測対象の天地が逆にな
った場合や、計測対象面が傾斜している場合において
も、平面度を精度よく計測することを、第2の目的とし
ている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、測定対象である平面にレーザ光を照射す
る照射部と、前記平面から反射したレーザ光を受光する
受光部と有するレーザ式の変位計と、前記変位計を前記
平面に沿って案内するガイドレールと、前記ガイドレー
ルを支持する支持部材と、を備えた平面度測定装置を提
供する。
【0008】また、本発明は、測定対象である金属平面
に磁石によりガイドレールを固定し、前記ガイドレール
に沿ってレーザ式の変位計を移動させて、前記ガイドレ
ールに沿う方向に関する前記金属平面と前記変位計との
間の距離の分布を検出する工程と、前記金属平面に対す
る固定姿勢と同じ姿勢で基準平面に磁石によりガイドレ
ールを固定し、前記レーザ式の変位計を用いて前記ガイ
ドレールに沿う方向に関する前記金属平面と前記変位計
との間の距離の分布を求める工程と、前記金属平面と前
記変位計との間の距離の分布と、前記基準平面と前記変
位計との間の距離の距離の分布に基づいて、前記ガイド
レールの撓みの影響を除いた前記金属平面と前記変位計
との間の距離の分布を算出する工程と、を含む、金属平
面の平面度の測定方法を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。なお、以下の実施形態の説明にお
いては、測定対象面である金属平面が真下を向いた水平
面である場合について説明することする。
【0010】[第1の実施形態]まず、図1乃至図3を
参照して第1の実施形態について説明する。
【0011】図1において、符号1は、測定対象の金属
平面1である。この金属平面1を構成する金属は、磁石
との間に十分な吸引力が働くような適当な磁性体材料か
らなる。
【0012】本発明による平面度測定装置は、一対の支
持マグネット(支持部材)2、支持マグネット2により
両端が支持されたガイドレール3(以下、単に「レー
ル」という)、レール3に沿って移動可能なレーザ変位
計5およびレーザ変位計5をレール3に沿って案内する
スライド4を有する。
【0013】支持マグネット2は、レール3に固着され
ている。なお、全体が磁石により形成された支持マグネ
ット2に代えて、一部(例えば金属平面1との当接面近
傍)に磁石を含む支持部材を用いてもよい。
【0014】また、図1(a)に示すように、スライド
4は円筒形状を有しており、その内部に円柱形状を有す
るレール3が挿通されている。スライド4は、レール3
に沿って移動可能となっている。
【0015】レーザ変位計5は、スライド4に装着され
ている。レーザ変位計5は、その上面に、金属平面1に
向けてレーザ光7を発射する送信部(図示せず)と、金
属平面1からの反射レーザ光7を受光する受光部(図示
せず)とを有する。レーザ変位計5には、レーザ変位計
5の送信部にレーザ光を供給するレーザケーブル6が接
続されている。レーザ変位計5は、スライド4がレール
3に沿って移動可能となっているため、レール3の有効
長の範囲で金属平面1の平面度を計測することができ
る。
【0016】次に、上記の平面度測定装置を用いた金属
平面の測定方法について、図2及び図3を参照して説明
する。
【0017】まず、図2に示すように、支柱8により両
端が支持された金属製の直定規9(基準平面)を用意し
て定盤上に設置する。次に、直定規9に、平面度測定装
置を支持マグネット2の磁力により取り付け安定性を良
くする。このときの直定規9に対する平面度測定装置の
取り付け条件(例えばレール3の姿勢)は、実際の測定
対象平面に対する取り付け条件と同じにする。なお、直
定規9は、図2のように平面度測定装置の重さが負荷さ
れた場合でも、その撓み量を無視できる程度の剛性を有
する。
【0018】この状態でレール3、スライド4およびレ
ーザ変位計5の自重によるレール3の撓みを確認する。
すなわち、レーザ変位計5をレール3に沿って移動させ
ながら、レール3の長さ方向に関する直定規9とレーザ
変位計5との間の距離D0の分布を測定する(工程1
0)。
【0019】なお、上記工程10のようにレール3の撓
みをレール有効長の範囲で連続的に計測してレール3の
撓みを定量化することに代えて、レール有効長の範囲の
1点または複数点で直定規9とレーザ変位計5との間の
距離を測定して、このデータに基づいて適当な補完式に
基づいて数値解析を行うことによりレール3の撓みを算
定してもよい(工程11)。
【0020】上記工程10または工程11により、レー
ル3、スライド4およびレーザ変位計5の自重によるレ
ール3の撓み量分布が求められる(工程12)。
【0021】次に、図1に示すように、平面度測定装置
を、測定対象である金属平面1に装着して、レーザ変位
計5をレール3に沿って移動させながら、直定規9とレ
ーザ変位計5との間の距離Dの分布を測定する(工程1
3)。
【0022】レール3の長さ方向に関するレーザ変位計
5の位置ごとに、工程13において求めた距離Dから工
程10(または工程11)において求めた距離D0を引
き、その差のレール3の長さ方向に関する分布を求める
ことにより、仮想の測定基準となる完全な平面からの金
属平面1までの距離の分布がうねりとして求められる
(工程14)ので、この値を使って金属平面1の平面度
を求めることができる。
【0023】[第2の実施形態]次に、本発明の第2の
実施形態について図4を参照して説明する。なお、第2
の実施形態において第1の実施形態と同一部材について
は同一符号を付し、重複説明は省略する。
【0024】本実施形態においては、図4に示すよう
に、レール3の支持マグネット2、2の間の領域に、複
数の支持補強マグネット16が設けられる。支持補強マ
グネット16は、支持マグネット2と同じものでよい。
【0025】なお、この場合、支持マグネット2および
支持補強マグネット16と、レーザ変位計5との干渉を
防止するため、例えばレーザ変位計5をスライド4の側
方に取り付けることができる。また、スライド4と、支
持マグネット2および支持補強マグネット16との干渉
を防止するため、例えばスライド4の一部を切り欠いて
構成することができる。このようにすることにより、レ
ール3の有効長の範囲でスライド4を自在に移動させる
ことができる。
【0026】本実施形態によれば、レール3を2点支持
(第1の実施形態)から複数点支持にすることにより、
レール3のたわみ量が平面度計測を行う上で無視できる
ほどに小さくなるため、事前にガイドレール3のたわみ
量を計測しておく手順(図3の工程10〜12)を省略
することができる。
【0027】[第3の実施形態]次に、本発明の第3の
実施形態について図5を参照して説明する。なお、第3
の実施形態において第1の実施形態と同一部材について
は同一符号を付し、重複説明は省略する。
【0028】図5に示すように、本実施形態による平面
度測定装置は、I型断面を有する一対のレール(ガイド
レール)17を有する。レール17、17同士は、これ
らの相対的位置関係が変化しないように、好ましくは互
いに結合される。
【0029】各レール17の両端は、支持マグネット2
により支持されている。レール17、17の間には、ガ
イドローラ18が挟持されている。すなわち、ガイドロ
ーラ18は、レール17、17の互いに対向する側面の
凹部17aと係合している。このガイドローラ18の中
心には、ガイド支持棒19が貫通しており、ガイド支持
棒19の端部には、レーザ変位計5が取り付けられてい
る。
【0030】本実施の形態によれば、レール17にI型
断面を採用することにより単位断面積あたりの断面二次
モーメントが増大してレール17が撓みにくくなるた
め、測定精度を向上させることができる。また、2本の
I型のレール17の間に挟持されたガイドローラ18を
貫くガイド支持棒19によりレーザ変位計5が保持され
る。このため、レーザ変位計5は、レール17に対する
ガタつきが抑えられた状態で、レール17に沿って移動
することができ、これにより測定精度を向上させること
ができる。
【0031】[第4の実施形態]次に、本発明の第4の
実施形態について図6を参照して説明する。第4の実施
形態は、第3の実施形態に対して、レーザ変位計5をレ
ール17に沿って案内する機構のみが異なり、他は第3
の実施形態と略同一である。第4の実施の形態におい
て、第1の実施形態と同一部分については同一符号を付
し、重複説明は省略する。
【0032】図6には、レーザ変位計5をI型のレール
17、17に沿って移動させるための案内装置20が図
示されている。案内装置20は、レーザ変位計5が取り
付けられた上側のローラ保持体22と、下側のローラ保
持体22とを有する。各ローラ保持体22は、その水平
方向両側に取り付けられた一対のガイドローラ21,2
1を有する。
【0033】各レール17は水平方向に突出する凸部1
7bを有している。各凸部17bは、上側および下側の
ローラ保持体22,22に設けられた上側および下側の
ガイドローラ21、21により挟まれている。
【0034】上側および下側のローラ保持体22,22
は、バネ等の弾性体24と、ダンパ23により互いに連
結されている。弾性体24は、上側および下側のローラ
保持体22,22に対してこれらが互いに近づくような
力を常時与えている。弾性体24とダンパ23との相互
作用により、上側および下側のガイドローラ21、21
は、レール17との接触を常時維持しつつ、レール17
を挟み付ける。
【0035】本実施形態によれば、レーザ変位計5を、
ガタつきなくレール17に沿って移動させることができ
るため、計測精度を向上させることができる。
【0036】[第5の実施形態]次に、図7を参照して
第5の実施形態について説明する。
【0037】図7に示すように、第5の実施形態におい
ては、第4の実施形態におけるレール17と支持マグネ
ット2に代えて、これらを一体化した一体型の支持レー
ル25が用いられている。支持レール25の断面形状
は、I型断面のレール17と支持マグネット2とを結合
したものにほぼ等しい。このため、I型断面特有の高剛
性という利点を生かすことができる。また、このような
一体構造を採ることにより、ガイドレールのさらなる高
剛性化を図ることできるため、測定精度を更に向上させ
ることができる。
【0038】なお、支持レール25に対する案内装置2
0の取り付け構造は、第4の実施形態におけるレール1
7に対する案内装置20の取り付け構造と同一である。
【0039】なお、上記第1〜第5の実施形態において
は、専ら、測定対象面が下を向いている水平面である場
合について説明を行ってきたが、本発明による平面度測
定装置は、測定対象面が上を向いている水平面である場
合や、傾斜面、鉛直面である場合にも使用することも勿
論可能である。また、測定対象面が水平面の場合はマグ
ネットは必ずしも必要でなく、装置自体の自重により、
測定対象面に固定することも可能である。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置全体の軽量化を図ることができ、かつ個人差による計
測誤差もないので、作業の労力の低減と精度の向上が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による金属平面の平面度測定装置の第1
の実施形態を示す図であって、図1(a)は正面図、図
1(b)は側面図。
【図2】本発明による平面度計測方法の手順のうちの一
工程を説明する図。
【図3】本発明による平面度計測方法の手順を説明する
チャート。
【図4】本発明による平面度測定装置の第2の実施形態
を示す正面図。
【図5】本発明による金属平面の平面度測定装置の第3
の実施形態を示す図であって、図5(a)は正面図、図
5(b)は側面図。
【図6】本発明による金属平面の平面度測定装置の第4
の実施形態を示す側面図。
【図7】本発明による金属平面の平面度測定装置の第5
の実施形態を示す側面図。
【図8】従来の平面度測定装置の一例を示す正面図
【符号の説明】
1 金属平面 2 支持部材(磁石) 5 変位計 3、17、25 ガイドレール 17 (ガイドレールの)凹部 17 (ガイドレールの)凸部 18 ガイドローラ 19 軸 21 ガイドローラ 22 ガイドローラ保持体 23 ダンパ 24 弾性体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA47 CC06 EE00 FF09 GG04 JJ16 MM14 MM24 MM28 PP02 PP22 UU03 2F069 AA54 BB19 DD25 EE09 GG04 GG07 GG62 HH09 JJ06 MM04 MM26

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象である平面にレーザ光を照射する
    照射部と、前記平面から反射したレーザ光を受光する受
    光部と有するレーザ式の変位計と、 前記変位計を前記平面に沿って案内するガイドレール
    と、 前記ガイドレールを支持する支持部材と、を備えたこと
    を特徴とする平面度測定装置。
  2. 【請求項2】前記支持部材は、少なくともその一部に磁
    石を含み、その磁気的吸着力により金属平面に固定可能
    となっていることを特徴とする、請求項1に記載の平面
    度測定装置。
  3. 【請求項3】前記支持部材は一対設けられ、各支持部材
    が前記ガイドレールの両端をそれぞれ支持することを特
    徴とする、請求項1または2に記載の平面度測定装置。
  4. 【請求項4】前記一対の支持部材の間に、更に1個以上
    の支持部材が設けられていることを特徴とする、請求項
    3に記載の平面度測定装置。
  5. 【請求項5】前記各支持部材が磁石から構成されている
    ことを特徴とする、請求項2乃至4のいずれかに記載の
    平面度測定装置。
  6. 【請求項6】前記変位計を前記ガイドレールに沿って案
    内する案内装置を更に備え、 前記ガイドレールは一対設けられ、これら一対のガイド
    レールの互いに対向する側面にそれぞれ凹部が設けら
    れ、 前記案内装置は、互いに対向する前記凹部に係合した状
    態で前記一対のガイドレールに挟持されるガイドローラ
    と、その一端側が前記ガイドローラを保持するとともに
    その他端側が前記変位計に取り付けられた軸と、を有す
    ることを特徴とする、請求項1または2に記載の平面度
    測定装置。
  7. 【請求項7】前記変位計を前記ガイドレールに沿って案
    内する案内装置を更に備え、 前記ガイドレールは一対設けられ、これら一対のガイド
    レールの互いに対向する側面に凸部が設けられ、 前記案内装置は、複数のガイドローラにより構成された
    2組のガイドローラ組を有し、これら2組のガイドロー
    ラのうち各1組がそれぞれ各ガイドレールの凸部を挟む
    ような位置に配置されて前記各凸部と係合していること
    を特徴とする、請求項1または2に記載の平面度測定装
    置。
  8. 【請求項8】前記案内装置は、 前記2組のガイドローラ組を構成するガイドローラのう
    ち、前記各ガイドレールの凸部の一方の側に位置するガ
    イドローラを保持する第1のガイドローラ保持体と、前
    記各ガイドレールの凸部の他方の側に位置するガイドロ
    ーラを保持する第2のガイドローラ保持体と、 前記第1及び第2のガイドローラ保持体を互いに連結す
    るとともに、前記第1及び第2のガイドローラ保持体を
    互いに近接させる方向の力を負荷する弾性体と、 前記第1及び第2のガイドローラ保持体を互いに連結す
    るダンパと、を有することを特徴とする、請求項7に記
    載の平面度測定装置。
  9. 【請求項9】前記ガイドレールはI型断面を有すること
    を特徴とする、請求項6乃至8のいずれかに記載の平面
    度測定装置。
  10. 【請求項10】前記ガイドレールと前記支持部材が一体
    的に形成されていることを特徴とする、請求項1乃至9
    のいずれかに記載の平面度測定装置。
  11. 【請求項11】測定対象である金属平面に磁石によりガ
    イドレールを固定し、前記ガイドレールに沿ってレーザ
    式の変位計を移動させて、前記ガイドレールに沿う方向
    に関する前記金属平面と前記変位計との間の距離の分布
    を検出する工程と、 前記金属平面に対する固定姿勢と同じ姿勢で基準平面に
    磁石によりガイドレールを固定し、前記レーザ式の変位
    計を用いて前記ガイドレールに沿う方向に関する前記金
    属平面と前記変位計との間の距離の分布を求める工程
    と、 前記金属平面と前記変位計との間の距離の分布と、前記
    基準平面と前記変位計との間の距離の距離の分布に基づ
    いて、前記ガイドレールの撓みの影響を除いた前記金属
    平面と前記変位計との間の距離の分布を算出する工程
    と、を備えたことを特徴とする、金属平面の平面度の測
    定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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