JP2002048536A - 電子式水準器およびそれを用いた水平ステージ - Google Patents
電子式水準器およびそれを用いた水平ステージInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】被測定面の傾斜・角度を測定し得る電子式水準
器を提供することである。 【解決手段】電子式水準器は，被測定面6に接するベー
ス3と、ベース３上に固定ねじ9によって固定された2個
の固定ブロック4の間に回転自在に取り付けられたおも
り2と、このおもりの変位を検出する光学式変位センサ1
と、光学式変位センサ1からの出力信号から傾斜量を表
示するディジタルパネルコントローラ5とを有してい
る。光学式変位センサにもおもり11が設けられており、
光学式変位センサの光源としては発光ダイオードを用い
ている。
器を提供することである。 【解決手段】電子式水準器は，被測定面6に接するベー
ス3と、ベース３上に固定ねじ9によって固定された2個
の固定ブロック4の間に回転自在に取り付けられたおも
り2と、このおもりの変位を検出する光学式変位センサ1
と、光学式変位センサ1からの出力信号から傾斜量を表
示するディジタルパネルコントローラ5とを有してい
る。光学式変位センサにもおもり11が設けられており、
光学式変位センサの光源としては発光ダイオードを用い
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定面の傾斜や
角度を測定する電子式水準器およびそれを用いた水平ス
テージに関する。
角度を測定する電子式水準器およびそれを用いた水平ス
テージに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、傾斜や角度の測定には、通常気泡
式、磁気式、光学式の水準器を利用する方法が採用され
ている。しかしながら、これらの水準器を利用する方法
では、測定範囲の制限、複雑化した構造、測定時間がか
かる等の問題も多く残されている。このため、傾斜・角
度の測定作業として、十分とは言えない。
式、磁気式、光学式の水準器を利用する方法が採用され
ている。しかしながら、これらの水準器を利用する方法
では、測定範囲の制限、複雑化した構造、測定時間がか
かる等の問題も多く残されている。このため、傾斜・角
度の測定作業として、十分とは言えない。
【０００３】従来技術として、例えば実開昭６３−１０
５８１０号公報には、支軸を介して回動自在に垂下保持
したおもりと、支軸に関しておもりの回動方向で略対称
でかつおもりの回動により出力が変化する位置に配設し
た一対のセンサ部と、この一対のセンサ部の出力差から
傾斜状態を算定する演算部とからなる傾斜計が記載され
ている。そして一対のセンサ部として光センサを用いる
例が示されている。
５８１０号公報には、支軸を介して回動自在に垂下保持
したおもりと、支軸に関しておもりの回動方向で略対称
でかつおもりの回動により出力が変化する位置に配設し
た一対のセンサ部と、この一対のセンサ部の出力差から
傾斜状態を算定する演算部とからなる傾斜計が記載され
ている。そして一対のセンサ部として光センサを用いる
例が示されている。
【０００４】また、特開平１１−９４５４６号公報に
は、いずれの方向にも振れる振り子体の外周面にあっ
て、位置的に９０度の角度差のある2つの位置にそれぞ
れ標点を設定し、この各標点に対して間隙を介して対向
しこの間隙の変位に感応して信号を出力する変位センサ
を設けて傾斜角度を測定する傾斜計が記載されている。
は、いずれの方向にも振れる振り子体の外周面にあっ
て、位置的に９０度の角度差のある2つの位置にそれぞ
れ標点を設定し、この各標点に対して間隙を介して対向
しこの間隙の変位に感応して信号を出力する変位センサ
を設けて傾斜角度を測定する傾斜計が記載されている。
【０００５】また例えば、実開昭６４−２１０６号公報
には、磁気を使って角度を測定する水準器が記載されて
いる。すなわち、導体振り子を揺動自在にワイヤでつり
下げ、導体振り子に対向して振り子の揺動角度を検出す
る変位検出センサを設け、導体振り子に発生する渦電流
の変化を検出して揺動角度を測定するものである。
には、磁気を使って角度を測定する水準器が記載されて
いる。すなわち、導体振り子を揺動自在にワイヤでつり
下げ、導体振り子に対向して振り子の揺動角度を検出す
る変位検出センサを設け、導体振り子に発生する渦電流
の変化を検出して揺動角度を測定するものである。
【０００６】また、実開昭６１−８４８０８号公報に
は、ワイヤで吊った磁性体製の逆Ｔ字型のおもりが、供
試体の傾きに比例して位置を変位させ、その位置の変位
量を２個の磁気センサにより検出・比較しメーターによ
り指示させる電子式水準器が記載されている。
は、ワイヤで吊った磁性体製の逆Ｔ字型のおもりが、供
試体の傾きに比例して位置を変位させ、その位置の変位
量を２個の磁気センサにより検出・比較しメーターによ
り指示させる電子式水準器が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実開昭６３−
１０５８１０号公報の傾斜計では、光センサを２個用い
ていること、また光センサにはおもりは全く用いられて
おらず固定されており、1個の光学式変位センサを用
い、また光学式変位センサにもおもりを設け回転するよ
うにしている本発明とは構成が明らかに異なっている。
また、構成も2個の光センサを用いているので本発明の
ものより複雑になるという欠点がある。
１０５８１０号公報の傾斜計では、光センサを２個用い
ていること、また光センサにはおもりは全く用いられて
おらず固定されており、1個の光学式変位センサを用
い、また光学式変位センサにもおもりを設け回転するよ
うにしている本発明とは構成が明らかに異なっている。
また、構成も2個の光センサを用いているので本発明の
ものより複雑になるという欠点がある。
【０００８】また、特開平１１−９４５４６号公報の傾
斜計では、固定された２個の変位センサを用い振り子体
と変位センサの間隙の変動から傾斜角度を測定してお
り、回転可能な光学式変位センサを1個用いる本発明に
比べ構成が複雑で、また傾斜角度の測定方法も異なって
いる。
斜計では、固定された２個の変位センサを用い振り子体
と変位センサの間隙の変動から傾斜角度を測定してお
り、回転可能な光学式変位センサを1個用いる本発明に
比べ構成が複雑で、また傾斜角度の測定方法も異なって
いる。
【０００９】上記実開昭６４−２１０６号公報では磁気
を使って角度を測定しているが、構造上、おもりの中心
をワイヤで吊っているため、回転運動が生じることで検
出センサまでの距離が変化し、正確なおもりの位置を検
出することが出来ないようになっている。後述するよう
に、ベアリング２個を使用し回転運動を無くした本発明
と比べると、測定対象物であるおもりの回転運動が発生
する点でおとっている。
を使って角度を測定しているが、構造上、おもりの中心
をワイヤで吊っているため、回転運動が生じることで検
出センサまでの距離が変化し、正確なおもりの位置を検
出することが出来ないようになっている。後述するよう
に、ベアリング２個を使用し回転運動を無くした本発明
と比べると、測定対象物であるおもりの回転運動が発生
する点でおとっている。
【００１０】また、実開昭６１−８４８０８号公報は、
実開昭６４−２１０６号公報と同様におもりをワイヤで
吊るしているが、回転を考慮し反転した位置にもう一つ
の磁気センサを取付け、コンパレータを介しインピーダ
ンスの違いを計算しているが、その分センサや電気部品
を多く使わなければならず、回転を無視しセンサを１個
使用する本発明に比べコストがかかる。
実開昭６４−２１０６号公報と同様におもりをワイヤで
吊るしているが、回転を考慮し反転した位置にもう一つ
の磁気センサを取付け、コンパレータを介しインピーダ
ンスの違いを計算しているが、その分センサや電気部品
を多く使わなければならず、回転を無視しセンサを１個
使用する本発明に比べコストがかかる。
【００１１】本発明の主な目的の一つは、傾斜・角度を
簡単かつ迅速に測定し数値化した測定値が得られる電子
式水準器を提供することにある。
簡単かつ迅速に測定し数値化した測定値が得られる電子
式水準器を提供することにある。
【００１２】本発明の主な他の目的は、あらかじめ設定
された値の傾斜・角度になれば出力を発生し、変化を知
らせる予知機能を有する電子式水準器を提供することに
ある。
された値の傾斜・角度になれば出力を発生し、変化を知
らせる予知機能を有する電子式水準器を提供することに
ある。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、常にステージ
の傾斜・角度を測定し、変動が生じた場合にそれを修正
する機能をもつ水平ステージを提供することにある。
の傾斜・角度を測定し、変動が生じた場合にそれを修正
する機能をもつ水平ステージを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の電子式水準器
は、ベースと、このベース上に固定された２個の固定ブ
ロックのの間に回転自在に取り付けられたおもりと、こ
のおもりの変位を検出する変位センサと、変位センサか
らの出力信号から傾斜量を表示するディジタルパネルコ
ントローラとを有する。おもりは、ベース上に設けられ
た２個の固定ブロックの上部にベアリングを介して取り
付けられたおもり用シャフトに装着されている。また、
変位センサは、光源と、この光源からの光を前記おもり
の測定面へ集光する投光レンズと、前記おもりの測定面
からの反射光を位置検出素子上に集光する受光レンズ
と、2つの出力端子を備え反射光を受光する位置検出素
子とを有しており、光源としては発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を用いる。変位センサにもおもりが取り付けられて
いるので、おもりの測定面と変位センサの投光面は常に
平行を保ち、おもりの測定面に対する投光軸と受光軸の
角度は一定に保たれている。さらに、おもりはベースの
中央、すなわちベースの両端部からおもりの測定面まで
の距離をＡ，Ｂとしたとき、Ａ＝Ｂとなる位置に設けら
れている。
は、ベースと、このベース上に固定された２個の固定ブ
ロックのの間に回転自在に取り付けられたおもりと、こ
のおもりの変位を検出する変位センサと、変位センサか
らの出力信号から傾斜量を表示するディジタルパネルコ
ントローラとを有する。おもりは、ベース上に設けられ
た２個の固定ブロックの上部にベアリングを介して取り
付けられたおもり用シャフトに装着されている。また、
変位センサは、光源と、この光源からの光を前記おもり
の測定面へ集光する投光レンズと、前記おもりの測定面
からの反射光を位置検出素子上に集光する受光レンズ
と、2つの出力端子を備え反射光を受光する位置検出素
子とを有しており、光源としては発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を用いる。変位センサにもおもりが取り付けられて
いるので、おもりの測定面と変位センサの投光面は常に
平行を保ち、おもりの測定面に対する投光軸と受光軸の
角度は一定に保たれている。さらに、おもりはベースの
中央、すなわちベースの両端部からおもりの測定面まで
の距離をＡ，Ｂとしたとき、Ａ＝Ｂとなる位置に設けら
れている。
【００１５】本発明によれば、水平テーブルと、その裏
面側に配設した互いに直角方向を向いたＸ方向電子式水
準器およびＹ方向電子式水準器と、前記Ｘ、Ｙ方向電子
式水準器の出力が規格内に入るまで前記水平テーブルを
上下動させるＸ方向リニアステッピングモータ及びＹ方
向リニアステッピングモータと、前記Ｘ、Ｙ方向電子式
水準器の検出した傾斜角度の測定結果の出力に基づき前
記Ｘ、Ｙ方向リニアステッピングモータを制御するコン
トローラとを有する水平ステージが得られる。
面側に配設した互いに直角方向を向いたＸ方向電子式水
準器およびＹ方向電子式水準器と、前記Ｘ、Ｙ方向電子
式水準器の出力が規格内に入るまで前記水平テーブルを
上下動させるＸ方向リニアステッピングモータ及びＹ方
向リニアステッピングモータと、前記Ｘ、Ｙ方向電子式
水準器の検出した傾斜角度の測定結果の出力に基づき前
記Ｘ、Ｙ方向リニアステッピングモータを制御するコン
トローラとを有する水平ステージが得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第
１の実施の形態を示す背面図と側面図である。図１
（ａ）、（ｂ）に示すように本発明の電子式水準器は、
被測定面６に接するベース３と重心を保つおもり２と、
そのおもり２の移動量（変位）を検出する光学式変位セ
ンサ１と、デジタルパネルコントローラ５とから構成さ
れ、いたって、シンプルな構造になっている。図１から
わかるように、おもり２はベース３に固定ねじ９によっ
て固定された２個の固定ブロック４の上部に取り付けら
れたおもり用シャフト８に装着されている。そしておも
り用シャフト8の両端部は、おもり用ベアリング7を介し
て固定ブロック４に回転可能に取り付けられている。こ
のため図6に示すように、ベース３が傾いた場合には、
ベース３に固定されている固定ブロック４は傾くが、お
もり2はその重心が常に真下に向くようにおもり用ベア
リング7によって回転する。
て詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第
１の実施の形態を示す背面図と側面図である。図１
（ａ）、（ｂ）に示すように本発明の電子式水準器は、
被測定面６に接するベース３と重心を保つおもり２と、
そのおもり２の移動量（変位）を検出する光学式変位セ
ンサ１と、デジタルパネルコントローラ５とから構成さ
れ、いたって、シンプルな構造になっている。図１から
わかるように、おもり２はベース３に固定ねじ９によっ
て固定された２個の固定ブロック４の上部に取り付けら
れたおもり用シャフト８に装着されている。そしておも
り用シャフト8の両端部は、おもり用ベアリング7を介し
て固定ブロック４に回転可能に取り付けられている。こ
のため図6に示すように、ベース３が傾いた場合には、
ベース３に固定されている固定ブロック４は傾くが、お
もり2はその重心が常に真下に向くようにおもり用ベア
リング7によって回転する。
【００１７】次に、光学式変位センサ部について説明す
ると、図１に示すように、ベース3に固定された軸受け
箱１５の上部に光学式変位センサ用ベアリング１３を介
して光学式変位センサ用シャフト１２が設けられてお
り、このシャフト１２に光学式変位センサ1が光学式変
位センサ固定ブロック１４を介して装着されている。こ
の光学式変位センサ１にも光学式変位センサ用おもり１
１が設けられている。このためベース３が傾いた場合に
は、図６に示すように、光学式変位センサ用おもり１１
はその重心が常に真下に向くように回転する。これによ
りおもり２の測定面ａと光学式変位センサ1の投光面ｂ
は常時平行を保てる。すなわち、光学式変位センサ１も
光学式変位センサ用おもり１１により常に重心は水平面
に直角を保ち、おもり２の測定面に対する投光軸１８と
受光軸２０（図２参照）の角度を一定に保ち誤差の少な
い測定が出来ることが特徴である。
ると、図１に示すように、ベース3に固定された軸受け
箱１５の上部に光学式変位センサ用ベアリング１３を介
して光学式変位センサ用シャフト１２が設けられてお
り、このシャフト１２に光学式変位センサ1が光学式変
位センサ固定ブロック１４を介して装着されている。こ
の光学式変位センサ１にも光学式変位センサ用おもり１
１が設けられている。このためベース３が傾いた場合に
は、図６に示すように、光学式変位センサ用おもり１１
はその重心が常に真下に向くように回転する。これによ
りおもり２の測定面ａと光学式変位センサ1の投光面ｂ
は常時平行を保てる。すなわち、光学式変位センサ１も
光学式変位センサ用おもり１１により常に重心は水平面
に直角を保ち、おもり２の測定面に対する投光軸１８と
受光軸２０（図２参照）の角度を一定に保ち誤差の少な
い測定が出来ることが特徴である。
【００１８】本実施の形態では、光学式変位センサの支
点が上のほうにあるので、傾くに従って光学式変位セン
サ１の入出力部分が水平方向に移動するが、使用前にス
パン調整するので実用上問題無い。また、支点と変位セ
ンサとの位置を同じ高さにすれば、傾いても変位センサ
の入出力部分の位置が移動せずに変位センサ入出力部分
の角度が変化するだけなので、変動要因が減り精度が向
上する。投光軸と受光軸の角度は常に一定に保たれ、そ
れらの角度変化による読み取り誤差を無くすことが可能
となる。
点が上のほうにあるので、傾くに従って光学式変位セン
サ１の入出力部分が水平方向に移動するが、使用前にス
パン調整するので実用上問題無い。また、支点と変位セ
ンサとの位置を同じ高さにすれば、傾いても変位センサ
の入出力部分の位置が移動せずに変位センサ入出力部分
の角度が変化するだけなので、変動要因が減り精度が向
上する。投光軸と受光軸の角度は常に一定に保たれ、そ
れらの角度変化による読み取り誤差を無くすことが可能
となる。
【００１９】図２は光学式変位センサ１の具体的構成を
示している。光源（ＬＥＤ）１６から発せられた光が投
光レンズ１７により集光され、対象物体１９に照射され
ると、対象物体１９から反射光が受光レンズ２１により
一次元の位置検出素子２２上に集光する。対象物体１９
の位置（距離）が変化すれば位置検出素子２２上の結像
位置が異なり、二つの出力２３ａ、２３ｂのバランスが
変化する。この二つの出力２３ａ、２３ｂから変位量が
求まる。ここで対象物体１９は、図１のおもり２に対応
するものである。また光源としては、レーザダイオード
や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる
が、ＬＥＤが価格やサイズの点から一番適している。な
お、１８は投光軸、２０は受光軸である。
示している。光源（ＬＥＤ）１６から発せられた光が投
光レンズ１７により集光され、対象物体１９に照射され
ると、対象物体１９から反射光が受光レンズ２１により
一次元の位置検出素子２２上に集光する。対象物体１９
の位置（距離）が変化すれば位置検出素子２２上の結像
位置が異なり、二つの出力２３ａ、２３ｂのバランスが
変化する。この二つの出力２３ａ、２３ｂから変位量が
求まる。ここで対象物体１９は、図１のおもり２に対応
するものである。また光源としては、レーザダイオード
や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる
が、ＬＥＤが価格やサイズの点から一番適している。な
お、１８は投光軸、２０は受光軸である。
【００２０】図３は、本発明の第１の実施の形態におけ
る各部品の位置関係及び構成を示す図である。本実施の
形態では、ベース３の中心すなわちおもり２の測定面ま
での両端からの距離Ａ及びＢは等しいことが条件とな
る。図４及び図５を用いてその必要性を説明する。この
組み込み精度に狂いがある場合、すなわち距離ＡとＢが
等しくない場合は、傾き方向の違い（１８０度反転）に
より、光学式変位センサ１からおもり２の測定面までの
変位量に差が生じるためである。又、おもり２の支点か
ら測定面までの距離Ｃは、図５からわかるように、距離
Ａ及びＢと同じにすることで測定面の傾きχの丁度半分
χ／２がＤの寸法で移動（変位量）する。これにより、
例えば、ベースの長さが１００ｍｍでχ＝４ｍｍの変化
があっても、測定部ではＤ＝２ｍｍの変化となる。すな
わち、変位センサ測定範囲の２倍の傾き量χがあっても
測定することが可能となる。
る各部品の位置関係及び構成を示す図である。本実施の
形態では、ベース３の中心すなわちおもり２の測定面ま
での両端からの距離Ａ及びＢは等しいことが条件とな
る。図４及び図５を用いてその必要性を説明する。この
組み込み精度に狂いがある場合、すなわち距離ＡとＢが
等しくない場合は、傾き方向の違い（１８０度反転）に
より、光学式変位センサ１からおもり２の測定面までの
変位量に差が生じるためである。又、おもり２の支点か
ら測定面までの距離Ｃは、図５からわかるように、距離
Ａ及びＢと同じにすることで測定面の傾きχの丁度半分
χ／２がＤの寸法で移動（変位量）する。これにより、
例えば、ベースの長さが１００ｍｍでχ＝４ｍｍの変化
があっても、測定部ではＤ＝２ｍｍの変化となる。すな
わち、変位センサ測定範囲の２倍の傾き量χがあっても
測定することが可能となる。
【００２１】図６は、電子式水準器が右上がりに傾いた
場合を示す図である。おもり２を支えるおもり用シャフ
ト８は、光学式変位センサ１を支えるシャフト１２より
上方にあるので、水準器が図６のように右上がりに傾く
と、おもり２の測定面ａと光学式変位センサ１の投光面
ｂは平行を保つが、両者の間隔は水平の場合より傾き角
度が大きくなるにつれて広がる。一方、左上がりに傾い
た場合には、おもり２の測定面ａと光学式変位センサ１
の投光面ｂの間隔は逆に水平の時より狭くなる。
場合を示す図である。おもり２を支えるおもり用シャフ
ト８は、光学式変位センサ１を支えるシャフト１２より
上方にあるので、水準器が図６のように右上がりに傾く
と、おもり２の測定面ａと光学式変位センサ１の投光面
ｂは平行を保つが、両者の間隔は水平の場合より傾き角
度が大きくなるにつれて広がる。一方、左上がりに傾い
た場合には、おもり２の測定面ａと光学式変位センサ１
の投光面ｂの間隔は逆に水平の時より狭くなる。
【００２２】図７（ａ）、（ｂ）に基準距離（水平な時
の測定面ａと投光面ｂの距離）が５ｍｍの場合の距離と
電圧の変化及びデジタルパネルコントローラ５の表示器
の関係示す図である。なお、図７（ａ）は電子式水準器
が右上がりに傾いた場合を示し、図７（ｂ）は左上がり
に傾いた場合を示している。実際には、図６で説明した
ように光学式変位センサ１も傾くが簡略のため固定して
描いてある。図７（ａ）に示すように、測定面が基準距
離の５ｍｍから最長測定距離である７ｍｍになった場
合、光学式変位センサ１は５Ｖの出力をし、図７（ｂ）
のように最短測定距離である３ｍｍになった場合１Ｖの
出力を行う。光学式変位センサで検出された電圧（１〜
５Ｖ）の変化はデジタルパネルコントローラ５の表示器
によってスパン調整し表示させることでその傾きを認識
するものである。
の測定面ａと投光面ｂの距離）が５ｍｍの場合の距離と
電圧の変化及びデジタルパネルコントローラ５の表示器
の関係示す図である。なお、図７（ａ）は電子式水準器
が右上がりに傾いた場合を示し、図７（ｂ）は左上がり
に傾いた場合を示している。実際には、図６で説明した
ように光学式変位センサ１も傾くが簡略のため固定して
描いてある。図７（ａ）に示すように、測定面が基準距
離の５ｍｍから最長測定距離である７ｍｍになった場
合、光学式変位センサ１は５Ｖの出力をし、図７（ｂ）
のように最短測定距離である３ｍｍになった場合１Ｖの
出力を行う。光学式変位センサで検出された電圧（１〜
５Ｖ）の変化はデジタルパネルコントローラ５の表示器
によってスパン調整し表示させることでその傾きを認識
するものである。
【００２３】本発明の電子式水準器に使用した光学式変
位センサの測定範囲は５±２ｍｍ、すなわち３ｍｍ〜７
ｍｍの範囲を測定することが出来る。なお変位センサは
レーザ、超音波、接触式、渦電流方式など様々なものが
存在するが、価格、サイズ、測定範囲などを考慮する
と、本発明の変位検出部品としてはＬＥＤを用いた光学
式変位センサが一番適している。
位センサの測定範囲は５±２ｍｍ、すなわち３ｍｍ〜７
ｍｍの範囲を測定することが出来る。なお変位センサは
レーザ、超音波、接触式、渦電流方式など様々なものが
存在するが、価格、サイズ、測定範囲などを考慮する
と、本発明の変位検出部品としてはＬＥＤを用いた光学
式変位センサが一番適している。
【００２４】また、デジタルパネルコントローラ５の表
示器も出力を有しており、任意に設定した値に応じアラ
ームを発生させる。これにより、装置にセットした場
合、架台の経時変化や振動の有無を発見しトラブル発生
前に変化を予知する機能を持たせることが出来る。
示器も出力を有しており、任意に設定した値に応じアラ
ームを発生させる。これにより、装置にセットした場
合、架台の経時変化や振動の有無を発見しトラブル発生
前に変化を予知する機能を持たせることが出来る。
【００２５】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。この実施の形態は本発明の電子式水準器を用い
た水平ステージに関するもので、図８にその構成を示
し、図９にそれを水平にする動作のフローチャートを示
してある。図８に示すように、水平テーブル２４の下部
に本発明の電子式水準器２７ａ、２７ｂを２個９０度に
配置する。それぞれの電子式水準器は検出した角度又は
傾きの測定結果をコントローラ２８に出力する。データ
を入力されたコントローラ２８は水平テーブル２４の傾
きを認識しそれぞれの角度・傾きについてのＸ方向電子
式水準器２７ＡおよびＹ方向電子式水準器２７Ｂの出力
が規格内に入るまで、Ｘ方向リニアステッピングモータ
２６ａ、Ｙ方向リニアステッピングモータ２６ｂによっ
て水平テーブル２４を上下動させる。常に水平テーブル
２４はＸ方向およびＹ方向電子式水準器２７ａ、２７ｂ
により監視されており、突発的な変化があってもそれを
とらえて水平テーブル２４を水平に維持することが出来
る。この際、電子式水準器はベース３が上面に来るよう
に改造されており、おもりまたは光学式変位センサの取
り付けられた面とは、０．００５ｍｍほどの平行面を持
っていることが望ましい。
明する。この実施の形態は本発明の電子式水準器を用い
た水平ステージに関するもので、図８にその構成を示
し、図９にそれを水平にする動作のフローチャートを示
してある。図８に示すように、水平テーブル２４の下部
に本発明の電子式水準器２７ａ、２７ｂを２個９０度に
配置する。それぞれの電子式水準器は検出した角度又は
傾きの測定結果をコントローラ２８に出力する。データ
を入力されたコントローラ２８は水平テーブル２４の傾
きを認識しそれぞれの角度・傾きについてのＸ方向電子
式水準器２７ＡおよびＹ方向電子式水準器２７Ｂの出力
が規格内に入るまで、Ｘ方向リニアステッピングモータ
２６ａ、Ｙ方向リニアステッピングモータ２６ｂによっ
て水平テーブル２４を上下動させる。常に水平テーブル
２４はＸ方向およびＹ方向電子式水準器２７ａ、２７ｂ
により監視されており、突発的な変化があってもそれを
とらえて水平テーブル２４を水平に維持することが出来
る。この際、電子式水準器はベース３が上面に来るよう
に改造されており、おもりまたは光学式変位センサの取
り付けられた面とは、０．００５ｍｍほどの平行面を持
っていることが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】本発明の電子式水準器は、被測定面に接
するベースと、重心を保つおもりと、そのおもりの移動
量（変位）を検出する変位センサと、デジタルパネルコ
ントローラとにより構成され、いたって、シンプルな構
造になっている。特に傾斜・角度を光学式変位センサに
よって検出する構造を利用したことが特徴である。ま
た、おもりの測定面をベースの中心に設計することで傾
斜・角度の方向が変化しても同等の変位が現れることで
センサを１個に出来たことが特徴である。
するベースと、重心を保つおもりと、そのおもりの移動
量（変位）を検出する変位センサと、デジタルパネルコ
ントローラとにより構成され、いたって、シンプルな構
造になっている。特に傾斜・角度を光学式変位センサに
よって検出する構造を利用したことが特徴である。ま
た、おもりの測定面をベースの中心に設計することで傾
斜・角度の方向が変化しても同等の変位が現れることで
センサを１個に出来たことが特徴である。
【００２７】また、光学式変位センサも光学式変位セン
サ用おもりにより常に重心は水平面に直角を保ち、おも
りの測定面に対する投光軸と受光軸の角度を一定に保ち
誤差の少ない測定が出来ることが特徴である。
サ用おもりにより常に重心は水平面に直角を保ち、おも
りの測定面に対する投光軸と受光軸の角度を一定に保ち
誤差の少ない測定が出来ることが特徴である。
【００２８】本発明の特徴は、傾斜・角度の測定をおも
りの重心移動による測定面の変位を１個の光学式変位セ
ンサで、高分解能（０．０１ｍｍ）でかつ広範囲（±４
ｍｍ／１００ｍｍ）に測定出来るようにしたことであ
る。
りの重心移動による測定面の変位を１個の光学式変位セ
ンサで、高分解能（０．０１ｍｍ）でかつ広範囲（±４
ｍｍ／１００ｍｍ）に測定出来るようにしたことであ
る。
【００２９】さらに、光学式変位センサの出力をデジタ
ルパネルコントローラの表示部で表示させることで、測
定値を読み取りやすくしたことが特徴である。従って、
従来特別な知識を有する技術者のみ製作、使用されてい
た角度・傾斜測定器に比べ、簡単かつ正確な測定器の製
作、使用が実現できるという効果が得られる。
ルパネルコントローラの表示部で表示させることで、測
定値を読み取りやすくしたことが特徴である。従って、
従来特別な知識を有する技術者のみ製作、使用されてい
た角度・傾斜測定器に比べ、簡単かつ正確な測定器の製
作、使用が実現できるという効果が得られる。
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第1の実施の形態
を示す背面図と側面図である。
を示す背面図と側面図である。
【図２】本発明の変位センサの構成を示す図である。
【図３】本発明の電子式水準器のおもりをベースの中央
に取り付けることを説明する図である。
に取り付けることを説明する図である。
【図４】本発明において電子式水準器のおもりの取り付
け位置がベースの中央からずれている場合を表す図であ
る。
け位置がベースの中央からずれている場合を表す図であ
る。
【図５】本発明の電子式水準器の傾きとおもりの測定面
までの距離との関係を説明する図である。
までの距離との関係を説明する図である。
【図６】本発明の電子式水準器が傾いた場合のおもりと
変位センサの位置関係を表す図である。
変位センサの位置関係を表す図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は電子式水準器が傾いた場合の
変位センサの出力の様子を示す図である。
変位センサの出力の様子を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態で
ある水平ステージの構成を示す平面図と断面図である。
ある水平ステージの構成を示す平面図と断面図である。
【図９】第２の実施の形態である水平ステージの動作を
示す図フローチャートである。
示す図フローチャートである。
１ 光学式変位センサ ２ おもり ３ ベース ４ 固定ブロック ５ デジタルパネルコントローラ ６ 測定面 ７ おもり用ベアリング ８ おもり用シャフト ９ 固定ねじ １０ セットスクリュー １１ 光学式変位センサ用おもり １２ 光学式変位センサ用シャフト １３ 光学式変位センサ用ベアリング １４ 光学式変位センサ固定ブロック １５ 軸受け箱 １６ 光源 １７ 投光レンズ １８ 投光軸 １９ 対象物体 ２０ 受光軸 ２１ 受光レンズ ２２ 位置検出素子 ２３ａ 出力Ａ ２３ｂ 出力Ｂ ２４ 水平テーブル ２５ 基準柱 ２６ａ Ｘ方向リニアステッピングモータ ２６ｂ Ｙ方向リニアステッピングモータ ２７ａ Ｘ方向電子式水準器 ２７ｂ Ｙ方向電子式水準器 ２８ コントローラ ２９ モータドライバ
Claims (8)
- 【請求項１】 ベースと、このベース上に固定された２
個の固定ブロックのの間に回転自在に取り付けられたお
もりと、このおもりの変位を検出する変位センサと、変
位センサの出力信号から傾斜量を表示するディジタルパ
ネルコントローラとを有することを特徴とする電子式水
準器。 - 【請求項２】 前記おもりは、ベース上に設けられた２
個の固定ブロックの上部にベアリングを介して取り付け
られたおもり用シャフトに装着されていることを特徴と
する請求項1記載の電子式水準器。 - 【請求項３】 前記変位センサは、光源と、この光源か
らの光を前記おもりの測定面へ集光する投光レンズと、
前記おもりの測定面からの反射光を位置検出素子上に集
光する受光レンズと、2つの出力端子を備え反射光を受
光する位置検出素子とを有することを特徴とする請求項
1記載の電子式水準器。 - 【請求項４】 前記光源として発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を用いることを特徴とする請求項3記載の電子式水
準器。 - 【請求項５】 前記変位センサにもおもりが取り付けら
れていることを特徴とする請求項1または3記載の電子式
水準器。 - 【請求項６】 前記おもりの測定面と前記変位センサの
投光面は常に平行を保ち、おもりの測定面に対する投光
軸と受光軸の角度は一定に保たれていることを特徴とす
る請求項1記載の電子式水準器。 - 【請求項７】 前記おもりは、前記ベースの中央、すな
わちベースの両端部からおもりの測定面までの距離を
Ａ，Ｂとしたとき、Ａ＝Ｂとなる位置に設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の電子式水準器。 - 【請求項８】 水平テーブルと、その裏面側に配設した
互いに直角方向を向いたＸ方向電子式水準器およびＹ方
向電子式水準器と、前記Ｘ、Ｙ方向電子式水準器の出力
が規格内に入るまで前記水平テーブルを上下動させるＸ
方向リニアステッピングモータ及びＹ方向リニアステッ
ピングモータと、前記Ｘ、Ｙ方向電子式水準器の検出し
た傾斜角度の測定結果の出力に基づき前記Ｘ、Ｙ方向リ
ニアステッピングモータを制御するコントローラとを有
することを特徴とする水平ステージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232876A JP3548506B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 電子式水準器およびそれを用いた水平ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000232876A JP3548506B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 電子式水準器およびそれを用いた水平ステージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002048536A true JP2002048536A (ja) | 2002-02-15 |
| JP3548506B2 JP3548506B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=18725486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000232876A Expired - Fee Related JP3548506B2 (ja) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | 電子式水準器およびそれを用いた水平ステージ |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3548506B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010066139A (ja) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Satoshi Kiyono | 水準器 |
| JP2010210481A (ja) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Audio Technica Corp | 傾斜検出器およびレーザー墨出し器 |
| JP2011226932A (ja) * | 2010-04-20 | 2011-11-10 | Fujitsu Ltd | 位置検出システム、方法、記憶媒体、及びプログラム |
| RU2453811C1 (ru) * | 2010-12-20 | 2012-06-20 | Павел Игоревич Шупейкин | Электронный уровень |
| CN113175913A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-27 | 西南交通大学 | 一种基于激光测距的物体倾斜动态检测装置及检测方法 |
| KR102530910B1 (ko) * | 2022-11-22 | 2023-05-10 | 정재윤 | 디지털 탭핑 조정장치 |
-
2000
- 2000-08-01 JP JP2000232876A patent/JP3548506B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| CN113175913A (zh) * | 2021-05-11 | 2021-07-27 | 西南交通大学 | 一种基于激光测距的物体倾斜动态检测装置及检测方法 |
| KR102530910B1 (ko) * | 2022-11-22 | 2023-05-10 | 정재윤 | 디지털 탭핑 조정장치 |
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|---|---|
| JP3548506B2 (ja) | 2004-07-28 |
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