JP2000310525A - 供試体 - Google Patents

供試体

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JP2000310525A
JP2000310525A JP2000094858A JP2000094858A JP2000310525A JP 2000310525 A JP2000310525 A JP 2000310525A JP 2000094858 A JP2000094858 A JP 2000094858A JP 2000094858 A JP2000094858 A JP 2000094858A JP 2000310525 A JP2000310525 A JP 2000310525A
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Jean Blondeau
ジャン・ブロンドー
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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感知エレメントの材料及び／または寸法なら
びに連結エレメントの材料及び／または寸法が、標準的
測定条件下において、異なる感知エレメントの一つの感
知点から次の感知点までの全体的線膨脹係数が実質的に
ゼロとなるようなやり方で、互いに他に対して適用され
る供試体。 【解決手段】 ４個の感知エレメント２と、そして前記
感知エレメントを連結する６個の連結エレメント３から
成り、前記感知エレメント２, ２’は、前記連結エレメ
ント３，３’，３”により、個々の感知エレメントがそ
の端面において３個の連結エレメントに正確に接触する
ように、そしてまた感知エレメントと連結エレメントが
全体として、その隅部に感知エレメントが配置された四
面体を形成するように取外し可能に連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、以下に「感知エレ
メント」として扱われる４個の感知される成形エレメン
トまたは感知されるエレメントと、そして６個の連結エ
レメントからなる供試体に関し、前記感知エレメントは
前記連結エレメントにより、それぞれの感知エレメント
がその端末において３個の連結エレメントに正確に接触
するように、また感知エレメントと連結エレメントがそ
れらの全体的構成において、感知エレメントが隅部に配
置された四面体を形成するやり方で連結されて成る。
【０００２】
【従来の技術】この種の供試体は一般的に、空間位置決
めの監視あるいは測定用のシステムに用いられ、特に移
動式座標測定システムに使われる。これらの移動式シス
テム監視用のそれぞれの供試体は自身の重量が大きくて
はならず、そのためこれらのシステムは経済的に許され
るコストで使用箇所に搬送される。
【０００３】これらのシステムはやはり容易に分解でき
ることが有益である。
【０００４】これまでに述べた種類の供試体は、ＤＥ１
９７２０８８３またはＤＥ２９７０８８３０により知る
ことができる。
【０００５】ここで示す供試体は球形感知エレメントと
ロッド形連結エレメントから成る。連結エレメントは、
縦方向に伸びた一方向性の繊維からなる炭素繊維複合材
料である。
【０００６】この種の炭素繊維複合材料は、実際に標準
的測定条件下で、すなわち、温度−２０℃〜＋７０℃、
湿度０〜１００％で極めて小さい線膨脹係数を示し；し
かしこの線膨脹係数はなおまだ大き過ぎるのであり、こ
の温度範囲と湿度範囲のばらつきは正確なしかも再現性
のある測定結果を保証するには余りにも大きすぎる値で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記を勘案し、この供
試体の支援により得た測定結果が提供する結果が標準的
測定条件下で、環境条件の影響を受けないように、公知
の供試体を改善することが本発明の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によりこの目的
は、上述の種類の供試体によって達成されるのであり、
この供試体のもつ特徴は、感知エレメントの材料及び／
または寸法、及び連結エレメントの材料及び／または寸
法が互いに他に対して適用可能であって、標準的測定条
件下で、異なる感知エレメント上で、一つの感知点から
次の感知点への全体的線膨脹係数が実質的にゼロとなる
ということである。
【０００９】従って本発明が提供する供試体では、個々
の感知エレメントの感知点は問題の測定領域において互
いに他から一定の距離の位置に決められ；前記距離は、
一方では補正により非常に正確に決定され、その結果絶
対的に正確な測定結果をうることが可能であり、そして
他方において、この測定結果は測定領域における温度と
湿度の変化の影響を受けない。
【００１０】本発明の第一の代替実施の形態によれば、
感知エレメントは標準的測定条件下で正または負の線膨
脹係数をもつ材料から成り、連結エレメントは標準的測
定条件下で負または正の線膨脹係数をもつ材料から成
り、そして感知エレメントの寸法と連結エレメントの寸
法は、標準的測定条件下で、異なる感知エレメントにお
ける一つの感知点から次の感知点までの全体的線膨脹係
数が実質的にゼロとなるように、互いに他に対して適用
される。
【００１１】この第一の代替実施の形態の好ましい別の
開発によれば、感知エレメントの材料は鋼またはセラミ
ックから成り、また連結エレメントの材料は炭素繊維複
合材料から成る。
【００１２】これらの材料を用いれば、特別に重量が小
さくしかも経済的に許容できるコストで使用箇所に輸送
できる供試体を提供することができる。
【００１３】本発明の第二の代替実施の形態により提供
される供試体において、連結エレメントの材料はガラス
‐セラミック材料から成り、感知エレメントの材料は鋼
またはセラミックまたはガラス‐セラミック材料から成
り、その結果連結エレメントの材料及び感知エレメント
の材料は、標準的測定条件下で、異なる感知エレメント
における一つの感知点から次の感知点までの全体的線膨
脹係数が実質的にゼロとなるように、互いに他に対して
適用される。
【００１４】特に、永い間公知であったガラス‐セラミ
ック材料を使用することは長さの非常に安定した連結エ
レメントの生産を許すことになる。ガラス‐セラミック
材料の線膨脹係数が測定不能なほど小さいという観点に
立つと、ガラス‐セラミック材料から成る連結エレメン
トと一般的な材料、例えば鋼またはセラミックから成る
感知エレメントを使用することにより、問題の材料の極
めて優れた適用が達成される。この組合せは従来技術か
ら公知の成形エレメントと比較して、寸法的安定性の計
り知れない改善を既に提供している。
【００１５】従って、ガラス‐セラミック材料から成る
連結エレメントを使うことによって非常に融通性のある
感知エレメント用材料が得られ、しかも第二の代替実施
の形態による供試体は、温度及び／または湿度などの環
境的影響に関してかなり改善された安定性を示すことが
保証される。
【００１６】第二の代替実施の形態は、感知エレメント
が、例えばガラス‐セラミックとかインバールなどの金
属合金のような測定不能なほど小さい線膨脹係数をもつ
材料からやはり製造される限り、改善される。
【００１７】ガラス‐セラミック材料を使用することの
更なる利点は、線膨脹係数が湿度に大きく依存する炭素
繊維複合材料と比較して、ガラス‐セラミック材料の湿
度に対する感度が低いということである。炭素繊維複合
材料の場合は、特にこれらの複合材料が湿性の条件下で
使用される場合には必要とされる連結エレメントの追加
処理が不要にできる。
【００１８】適性なガラス‐セラミック材料は特別にＺ
ｅｒｏｄｕｒまたはＣｅｒａｎである。測定不能なほど
小さい線膨脹係数をもつ金属合金の一つにインバールが
ある。
【００１９】本発明の第三の代替実施の形態によれば、
提供される供試体において、連結エレメントは標準的測
定条件下で正の線膨脹係数をもつ第一材料と標準的測定
条件下で負の線膨脹係数をもつ第二材料とから成り、そ
して感知エレメントの材料は鋼またはセラミックまたは
ガラス‐セラミック材料から成り、連結エレメントの第
一及び第二材料、そして感知エレメントの材料の分布状
態は、標準的測定条件下で異なる感知エレメント上で一
つの感知点から次の感知点までの全体的線膨脹係数が実
質的にゼロとなるように、互いに他に適用されるように
なっている。
【００２０】この第三の代替実施の形態は原則として第
二の代替実施の形態と同様な効果を生むのであり、すな
わち従来技術との比較においてその改善点は連結エレメ
ントの長さの安定性が増すことにある。連結エレメント
の長さの安定性が増すと、順番に感知エレメントの材料
及び寸法の選択に非常に大きな融通性が得られ、環境の
影響すなわち温度及び／または湿度に関する供試体の安
定性の相当大きな改善が保証されることになる。感知エ
レメントの材料を同時に最適化することにより、供試体
は有益な方法で提供され、このことの支援により極めて
正確な測定結果を得ることが可能になる。
【００２１】更なる好ましい開発により、鋼が連結エレ
メントの第一材料に、そして炭素繊維複合材料が連結エ
レメントの第二材料に採用できる。これらの材料を用い
て提供された供試体は重量が非常に軽く、使用する場所
までの搬送が容易でありしかも経済的である。
【００２２】これら３種類の全ての代替実施の形態の更
なる有利な開発により、感知エレメントは球形化が可能
であり；連結エレメントは有益な実施の形態に従ってロ
ッド形状にできる。
【００２３】この球形構成により、連結エレメントの比
較的粗っぽい位置決め方法が既に、感知エレメントの互
いに他に対して比較的正確な位置決定をしている。この
構成の更なる利点は、４個の感知エレメントの全てが、
単に１本の感知ピンまたは測定ピンあるいは追跡用のピ
ンによって正常に接近可能であるという事実に見られ
る。
【００２４】有益な実施の形態に従えば、上述の好適な
実施の形態の感知エレメントの球形の中心は、ロッド形
状の連結エレメントの軸線の延長上に配置することがで
きる。このような構成が上述の利点を支持する。
【００２５】もう一つの有益な更なる開発によれば、連
結エレメントの端面は円錐形とすることが可能で、好ま
しくはこの端面は球状感知エレメントの半径に適合す
る。これにより感知エレメントの連結エレメントに関す
る位置決め精度が更に一層増すことになる。
【００２６】上述の代替実施の形態の別の実施の形態に
よれば、感知エレメントと連結エレメントは、例えば磁
気力によって取外し自在に連結可能である。この構成は
特別に簡便な供試体の組立て及び分解を可能とする機構
を提供するのであって、従って前記供試体の使用場所へ
の簡便な搬送を可能にする。
【００２７】磁性連結を確立するには、連結エレメント
の端末に磁石を弾性接着する。この方法は、特にセラミ
ックやガラスセラミックのような材料が使われている場
合には、粉砕飛散が避けられる。この実施の形態の場
合、感知エレメントは磁性材料で作るかまたは同様に磁
石で提供できる。
【００２８】本発明のもう一つ別の開発によれば、格子
構造の大形供試体が形成され、この供試体は上述の供試
体の一つに従った２個以上の供試体から成り、この大形
供試体では、それぞれ隣接する感知エレメントは一つの
感知エレメントで置換され、それぞれの平行な隣接する
連結エレメントは一つの連結エレメントで置換されてい
る。
【００２９】このやり方で形成された格子は、間隔を持
たない複数の隣接四面体から成る。個々の格子点はここ
では感知エレメントで占められる。格子内の個々の感知
エレメントは４個の連結エレメントと接合され、これに
対して格子の境界では、個々の感知エレメントは３個の
連結エレメントと接合される。
【００３０】この更なる開発の利点は、この開発した実
施の形態が極めて高度な安定性をもった大形供試体の形
成を可能にすることにある。
【００３１】
【実施例】更なる利点については、図面を参照して以下
述べる内容に従う本発明の特殊な実施の形態から理解さ
れよう、図面において：図１は本発明に係る供試体の実
施の形態を示し；そして図２は本発明に係る供試体の保
持手段を示す。
【００３２】図１は参照番号１で指示した本発明に係る
供試体を示す。この供試体は４個の球形感知エレメント
から成り、その中の一つは参照番号２で指示してあり、
もう一つは参照番号２’で示してある。なお、供試体１
は６個のロッド形連結エレメントから成り、その内の３
個は参照番号３，３’及び３”３，３’及び３”で示し
てある。
【００３３】個々の感知エレメント２は連結エレメント
３により別の個々の感知エレメント２’に連結される。
もしも供試体を分解可能にしたければ、取外し可能な連
結方法が提供できるのであり、例えば磁気力を利用して
実現できる。この目的のために、連結エレメント３の両
端末に磁石を弾力で接着することは良い方法である。感
知エレメント２はこの場合磁性材料から成るかまたは磁
石を含んでいる。
【００３４】図示の実施の形態では、個々の感知エレメ
ント２は３個の連結エレメント３，３’及び３”にそれ
らの端面で正確に接触する。ここでは連結エレメントの
端面を凹面とすることが有利であろう。従って全体構造
において四面体となり、隅部に感知エレメント２が配置
されている。
【００３５】図１に示す実施の形態では、連結エレメン
トはガラス‐セラミック材料、例えばＺｅｒｏｄｕｒま
たはＣｅｒａｎから成る。代替的に、やはり金属合金、
例えばインバール（またはアンバー、不変鋼）などが使
用できる。
【００３６】感知エレメント２は鋼、セラミックまたは
ガラス‐セラミック材料から成る。
【００３７】連結エレメント用にガラス‐セラミック材
料を、そして感知エレメント用に従来の材料を使用する
だけで効果があり、本発明の供試体は、炭素繊維複合材
料からなる連結エレメントを採用した公知の供試体と比
較して、標準的測定条件下において際立って改善された
安定性を示す。
【００３８】感知エレメントにもガラス‐セラミック材
料を使用すればねこの効果はなお一層改善される。
【００３９】図２に示すのは連結エレメント用の付加的
固定手段５である。この付加的固定手段５は特に解除可
能な連結と組合せて有利であって３個の連結ユニット６
と６’からなり、これら連結ユニットはそれぞれが連結
エレメント３を各々適当な位置に固設するのに適してい
る。一方では、この固定手段５は供試体の装着を簡略化
する。他方では前記固定手段５は供試体の安定性を増
す。またの固定手段は特に磁性連結の代わりとして使用
できる。
【００４０】加えて、固定手段は調整手段（図示してな
い）を有し、この調整手段の支援によって供試体が調整
される。
【００４１】本発明に係る供試体は、その連結エレメン
トはガラス‐セラミック材料からなり、その感知エレメ
ントはセラミックからなっているが、この供試体の四面
体が、縁長さが１ｍであるとき線膨脹係数が０．０１μ
ｍ／℃以下である。しかし連結エレメントが炭素繊維複
合材料からなり感知エレメントがセラミックからなって
いる公知の供試体は、線膨脹係数が、−０．１２μｍ／
℃である。
【００４２】上述の実施の形態に加えて、本発明の教え
るところを活用する多数の他の実施の形態が存在しう
る。
【００４３】別の実施の形態によれば、これは図示され
ていないが、感知エレメントは標準的測定条件下で正の
線膨脹係数をもつ材料で構成できるのであり、また連結
エレメントは標準的測定条件下で負の線膨脹係数をもつ
材料で構成できる。この実施の形態では、感知エレメン
トと連結エレメントのそれぞれの寸法は、感知エレメン
トの正の線膨脹係数と連結エレメントの負の線膨脹係数
が、全体的線膨脹係数が実質的にゼロになるように、相
互に平衡するやり方で、互に他に対して適用可能であ
る。
【００４４】この実施の形態では、例えば感知エレメン
トは鋼製かセラミック製が可能であり、連結エレメント
の材料は炭素繊維複合材料とすることができる。
【００４５】この実施の形態の一つの改変によると、標
準的測定条件下で正の線膨脹係数をもつ材料からなる感
知エレメント及び標準的測定条件下で負の線膨脹係数を
もつ材料からなる連結エレメントを生産することがやは
り可能である。従って連結エレメントは鋼またはセラミ
ックで構成可能であり、これに対して感知エレメントは
炭素繊維複合材料で構成できる。
【００４６】本発明の別の実施の形態によれば、これは
図示してないが、連結エレメントは標準的測定条件下で
正の線膨脹係数をもつ第一材料と同じく負の線膨脹係数
をもつ第二材料で構成できる。この実施の形態では、連
結エレメント内での第一及び第二の各材料の分布状態
は、第一材料の正の線膨脹係数と第二材料の負の線膨脹
係数が、標準的測定条件下で全体的線膨脹係数がゼロに
なるような方法で相互に平衡するように選択される。連
結エレメントは、異なる感知エレメントの二つの感知点
間の距離に最大の影響を与えるので、供試体の従来技術
に比較して改善された寸法の安定性が既に達成可能であ
り、ここで連結エレメントがこのやり方で実施される。
【００４７】この実施の形態の有益な更なる開発によ
り、適当な方法で感知エレメントの材料と寸法を選択す
れば、連結エレメントの残留膨脹係数が付加的に補償さ
れる。このことが本発明に係る供試体を、従来技術との
比較において更なる改善をさせる。
【００４８】もしも連結エレメントが何ら残留膨脹係数
を示さなければ、例えばガラスセラミックのような無限
に近い小さな線膨脹係数をもつ感知エレメント、例えば
ＺｅｒｏｄｕｒとかＣｅｒａｎまたはインバールのよう
な金属合金が、別の実施の形態に従って採用されよう。
【００４９】これまで説明してきた実施の形態の感知エ
レメントは球形であるが、この形状は実施例によっての
み選択される。他の形状は、例えば立方体、直方体、四
面体などが同様に採用できる。
【００５０】ロッド形状の連結エレメントに関しても同
様なことが適用される。やはりこれらのエレメントはロ
ッド形状から変化した形状である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る供試体の実施の形態を示す。
【図２】 本発明に係る供試体の保持手段を示す。
【符号の説明】
１ 供試体 ２、２’感知エレメント ３，３’，３”連結エレメント Ｐ，Ｐ’ 感知点

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４個の感知エレメント（２）と６個の連
    結エレメント（３）から成り、感知エレメント（２，
    ２’）は前記連結エレメント（３）により、個々の感知
    エレメント（２）がその端面において３個の連結エレメ
    ント（３，３’，３”）に正確に接触するように、また
    感知エレメント（２）と連結エレメント（３）が全体と
    してその隅部に感知エレメントが配置された四面体を形
    成するように連結されて成る供試体（１）であって、
    感知エレメントの材料及び／または寸法ならびに連結エ
    レメントの材料及び／または寸法が、標準的測定条件下
    において、異なる感知エレメント（２，２’）の一つの
    感知点（Ｐ）から次の感知点（Ｐ’）までの全体的線膨
    脹係数が実質的にゼロとなるやり方で、互いに他に対し
    て適用される、かかる構成であることを特徴とする供試
    体。
  2. 【請求項２】 感知エレメントは標準的測定条件下にお
    いて正または負の線膨脹係数をもつ材料からなり、連結
    エレメントは標準的測定条件下において負または正の線
    膨脹係数をもつ材料からなり、感知エレメントの寸法と
    連結エレメントの寸法は、標準的測定条件下において、
    異なる感知エレメント（２，２’）の一つの感知点
    （Ｐ）から次の感知点（Ｐ’）までの全体的線膨脹係数
    が実質的にゼロとなるやり方で、互いに他に対して適用
    される、かかる構成であることを特徴とする請求項１に
    記載の供試体。
  3. 【請求項３】 感知エレメントの材料は鋼またはセラミ
    ックからなり、連結エレメントの材料は炭素繊維複合材
    料からなることを特徴とする請求項２に記載の供試体。
  4. 【請求項４】 連結エレメントの材料はガラス‐セラミ
    ック材料からなり、感知エレメントは鋼またはセラミッ
    クまたはガラス‐セラミック材料からなり、この構成に
    より連結エレメントの材料及び感知エレメントの材料
    は、標準的測定条件下において、異なる感知エレメント
    （２，２’）の一つの感知点（Ｐ）から次の感知点
    （Ｐ’）までの全体的線膨脹係数が実質的にゼロとなる
    やり方で、互いに他に対して適用される、かかる構成で
    あることを特徴とする請求項１に記載の供試体。
  5. 【請求項５】 ガラス‐セラミック材料はＺｅｒｏｄｕ
    ｒまたはＣｅｒａｎからなることを特徴とする請求項４
    に記載の供試体。
  6. 【請求項６】 連結エレメントは標準的測定条件下にお
    いて正の線膨脹係数をもつ第一材料と標準的測定条件下
    において負の線膨脹係数をもつ第二材料からなり、そし
    て感知エレメントの材料は鋼またはセラミックまたはガ
    ラス‐セラミック材料からなり、連結エレメントにおけ
    る第一と第二の材料及び感知エレメントの材料の分布
    は、標準的測定条件下において、異なる感知エレメント
    （２，２’）の一つの感知点（Ｐ）から次の感知点
    （Ｐ’）までの全体的線膨脹係数が実質的にゼロとなる
    やり方で、互いに他に対して適用される、かかる構成で
    あることを特徴とする請求項１に記載の供試体。
  7. 【請求項７】 連結エレメントの第一材料は鋼であり、
    連結エレメントの第二材料は炭素繊維複合材料であるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の供試体。
  8. 【請求項８】 感知エレメント（２）は球形をなすこと
    を特徴とする先行の請求項の何れか一つに記載の供試
    体。
  9. 【請求項９】 連結エレメント（３）はロッド形状であ
    ることを特徴とする先行の請求項の何れか一つに記載の
    供試体。
  10. 【請求項１０】 感知エレメントの球形エレメントの中
    心はロッド形状の連結エレメントの軸線の延長上に位置
    することを特徴とする請求項９との組合せにおける請求
    項８に記載の供試体。
  11. 【請求項１１】 連結エレメントの端面は円錐形である
    ことを特徴とする先行の請求項の何れか一つに記載の供
    試体。
  12. 【請求項１２】 感知エレメント（２）と連結エレメン
    ト（３）は相互に取外し可能に連結されていることを特
    徴とする先行の請求項の何れか一つに記載の供試体。
  13. 【請求項１３】 取外し可能な連結は磁気力により実現
    できることを特徴とする請求項１２に記載の供試体。
  14. 【請求項１４】 磁気力による連結を実施するために、
    磁石が連結エレメントの端末に弾性的に接着されている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の供試体。
  15. 【請求項１５】 先行の請求項の何れか一つに従う少な
    くとも二つの供試体から成る格子構造の大形供試体であ
    って、それぞれの隣接する感知エレメントが一つの感知
    エレメントにより置換され、そしてそれぞれの平行な隣
    接する連結エレメントが一つの連結エレメントによって
    置換される構成をもつことを特徴とする大形供試体。
JP2000094858A 1999-04-01 2000-03-30 供試体 Pending JP2000310525A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19915012A DE19915012A1 (de) 1999-04-01 1999-04-01 Prüfkörper
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