JP2016169953A - Measurement device, measurement unit, and method for measuring amount of dimension change - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定装置等に関し、例えば、測定試料の長さの変化量を測定するものに関する。 The present invention relates to a measuring device and the like, for example, to a device for measuring a change in length of a measurement sample.
物体寸法の経時変化は、その様態として、水分の吸排湿や温度変化起因のものや、クリープ変形などさまざまな種類のものが挙げられる。 Changes in the object dimensions over time include various types such as those due to moisture absorption / extraction and temperature change, and creep deformation.
一方で、近年では計測工学、精密工学の進展と共により厳しい寸法安定性が測定結果に要求されている。特に、アンテナリフレクタ、光学望遠鏡など、メートル(m)オーダの大型構造物に対し、マイクロメートル(μm)あるいはナノメートル(nm)オーダの寸法安定性が要求される製品も存在する。したがって、物体寸法の経時変化に対して、誤差要因を極力排除し、より高精度な測定を提供することが求められている。 On the other hand, in recent years, stricter dimensional stability is required for measurement results with the progress of measurement engineering and precision engineering. In particular, there are products that require dimensional stability of the order of micrometers (μm) or nanometers (nm) for large structures of the order of meters (m), such as antenna reflectors and optical telescopes. Therefore, it is required to eliminate the error factor as much as possible with respect to the change of the object size with time and to provide more accurate measurement.
特許文献1には、寸法変化測定装置の発明として、測定試料の上端部を固定し、測定試料の下端部を自由端とし、当該下端部の変化量を測定するものが、開示されている。 Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring a change in dimension, in which an upper end portion of a measurement sample is fixed, a lower end portion of the measurement sample is a free end, and a change amount of the lower end portion is measured.
図8は、特許文献1に記載の測定装置の構成を示す図である。図8に示されるように、恒温恒湿槽(不図示)内にて、短冊状の測定試料800の上端部がリファレンス板700に固定部701のねじ押さえにより把持されている。リファレンス板700の下端部側に、開口部702が形成されている。測定試料800の下端部は、伸縮自在な自由端となっており、開口部702内に配置されている。そして、レーザ外形測定器(不図示)は、開口部702の下端部Z1と、測定試料800の下端部Z2の間の距離Dを測定する。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the measuring apparatus described in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 8, the upper end portion of the strip-
なお、本発明に関連する技術が、特許文献2にも開示されている。
A technique related to the present invention is also disclosed in
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、固定部701のねじ押さえによって測定試料800をリファレンス板700に保持していた(把持固定方式)。このため、固定部701のねじ押さえによって測定試料800をリファレンス板700に保持する力(把持力)が経時的に小さくなり、距離Dの測定結果に影響を与えてしまうという問題があった。特に、測定精度に対して高い要求がされている場合、固定部701のねじ押さえの把持によって測定試料800に与える応力そのものが、測定誤差の要因となることがあった。
However, in the invention described in Patent Document 1, the
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、測定試料の長さの変化量を正確に測定することができる測定装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, and the objective of this invention is providing the measuring apparatus which can measure the variation | change_quantity of the length of a measurement sample correctly.
本発明の測定装置は、測定試料を前記測定試料の測長方向に沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度に傾斜させて支持する支持台と、前記測定試料の測長方向に沿って前記測定試料に接触するように前記支持台に形成された載置面と、前記支持台の鉛直下方側の端部に設けられ、前記測定試料の一端部に当接する突き当て端面と、前記支持台の鉛直上方側の端部に設けられ、前記測定試料の他端部に接触することなく、前記測定試料の他端部と対向するように前記支持台に取り付けられ、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出部とを備えている。 The measurement apparatus of the present invention includes a support base that supports a measurement sample by being inclined at a predetermined inclination angle with respect to a vertical direction along the length measurement direction of the measurement sample, and the measurement sample along the length measurement direction of the measurement sample. A mounting surface formed on the support table so as to contact the measurement sample, an abutting end surface provided at an end portion on the vertically lower side of the support table and in contact with one end portion of the measurement sample, and the support table Is mounted on the support base so as to face the other end of the measurement sample without contacting the other end of the measurement sample, and in the length measuring direction of the measurement sample. And a dimensional change detection unit that detects a change in length to the other end of the measurement sample.
本発明の寸法変化量検出方法は、測定装置と、前記測定装置を収容し、内部の温度および湿度を制御できる試験槽を備える測定ユニットを用いて測定試料の長さの変化量を検出する寸法変化量検出方法であって、前記測定装置は、測定試料を前記測定試料の測長方向に沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度に傾斜させて支持する支持台と、前記測定試料の測長方向に沿って前記測定試料に接触するように前記支持台に形成された載置面と、前記支持台の鉛直下方側の端部に設けられ、前記測定試料の一端部に当接する突き当て端面と、前記支持台の鉛直上方側の端部に設けられ、前記測定試料の他端部に接触することなく、前記測定試料の他端部と対向するように前記支持台に取り付けられ、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出部とを備え、前記測定試料を前記支持台の前記載置面上に載置する測定試料載置ステップと、前記測定試料の一端部を前記突き当て端面に当接させた状態で、前記試験槽内の温度および湿度を制御する制御ステップと、前記寸法変化量検出部が、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出ステップとを含んでいる。 The dimension change detection method of the present invention is a dimension for detecting a change amount of the length of a measurement sample using a measurement device and a measurement unit that accommodates the measurement device and includes a test tank that can control internal temperature and humidity. In the variation detection method, the measurement apparatus includes a support base that supports the measurement sample by tilting the measurement sample at a predetermined inclination angle with respect to a vertical direction along the length measurement direction of the measurement sample, and measuring the measurement sample. A mounting surface formed on the support base so as to come into contact with the measurement sample along the longitudinal direction, and an abutting portion which is provided at an end portion on the vertically lower side of the support base and contacts one end portion of the measurement sample An end face, provided at an end of the support table vertically above, and attached to the support table so as to face the other end of the measurement sample without contacting the other end of the measurement sample; The measurement sample in the measurement direction of the measurement sample A dimensional change amount detection unit that detects a change amount of the length to the other end, a measurement sample placement step of placing the measurement sample on the placement surface of the support, and a measurement sample A control step for controlling the temperature and humidity in the test tank in a state in which one end is in contact with the abutting end surface, and the dimensional change detection unit is configured to adjust the measurement sample in the length measurement direction of the measurement sample. A dimensional change detection step for detecting a change in length to the other end.
本発明にかかる測定装置によれば、測定試料の長さの変化量を正確に測定することができる。 According to the measuring apparatus according to the present invention, the amount of change in the length of the measurement sample can be accurately measured.
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態における測定装置100の構成について説明する。図1は、測定装置100を試験槽200内に配置した状態を模式的に示す側面図である。図2は、図1の矢視Aを示す図である。なお、測定装置100および試験槽200は、測定ユニット1000を構成する。すなわち、測定ユニット1000は、測定装置100および試験槽200を備えている。
<First Embodiment>
A configuration of the
図1に示されるように、測定装置100は、試験槽200内に収容される。
As shown in FIG. 1, the
試験槽200は、測定装置100を収容し、内部の温度および湿度を制御することができる。
The
図1および図2に示されるように、測定装置100は、支持台110と、載置面120と、突き当て面130と、第1の測長センサ140と、支持柱部150とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1および図2に示されるように、測定試料500は、たとえば、円柱状に形成されている。なお、測定試料500は、円柱状以外にも、多角柱状に形成されてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1および図2に示されるように、支持台110は、測定試料500を、当該測定試料500の測長方向Pに沿って、鉛直方向に対して所定の傾斜角度a(rad(ラジアン))で傾斜させて支持する。ただし、傾斜角度a<π/2(rad)である。すなわち、測定試料500の測長方向Pは、鉛直方向に対して所定の傾斜角度a(rad)の方向と平行に設定されている。支持台110の材料には、低熱膨張素材(たとえば、スーパーインバー合金[熱膨張率<1.0×10−6(/K(カルビン)])が用いられている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図1および図2に示されるように、載置面120は、測定試料500の測長方向Pに沿って測定試料500に接触するように支持台110に形成されている。図2に示されるように、一対の載置面120は、鉛直上方側から鉛直下方側へ向けて、支持台110の中心線CL1に近づく方向に傾斜するように、設けられている。これにより、測定試料500の円形の端面の中心は、当該測定試料500の自重によって、中心線CL1上に配置されるように規制される。なお、載置面120を構成する材料には、支持台110と同様に、低熱膨張素材(たとえば、スーパーインバー合金)が用いられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示されるように、突き当て面130は、支持台110の鉛直下方側の端部に設けられている。また、突き当て面130は、測定試料500の下端部に当接する。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、第1の測長センサ140は、支持台110の鉛直上方側の端部に設けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の他端部に接触することなく、測定試料500の上端部502と対向するように支持台110に取り付けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502までの長さSの変化量を検出または測定する。なお、第1の測長センサ140は、本発明の寸法変化量検出部に相当する。
As shown in FIG. 1, the first
図1に示されるように、支持柱部150は、支持台110を支持する。すなわち、支持柱部150は、支持台110が鉛直方向に対して所定の傾斜角度a(rad)で傾斜するように、支持台110を支持する。
As shown in FIG. 1, the
ここで、載置面120に加わる力関係について説明する。図3は、測定装置100を試験槽200内に配置した状態を模式的に示す側面図であって、載置面120に加わる力関係を示す図である。
Here, the force relationship applied to the mounting
重力加速度をg(m/s2)、測定試料の質量をM(kg)、測定試料500および載置面120の間の最大静止摩擦係数をμとした場合、載置面120に加わる力関係は図3に示される。
When the gravitational acceleration is g (m / s2), the mass of the measurement sample is M (kg), and the maximum static friction coefficient between the
そして、測定試料500が当該測定試料500の自重によって突き当て端面130に当接するためには、次の(式1)を満たす必要がある。なお、b(rad)=π/2−aである。
In order for the
μ×M×g×cos b < M×g×sin b ・・・(式1)
(式1)を変形すると次の(式2)の通りとなる。
μ × M × g × cos b <M × g × sin b (Formula 1)
When (Formula 1) is modified, the following (Formula 2) is obtained.
tan b > μ ・・・(式2)
また、傾斜角度aの最小値、すなわち、bの最大値を説明する。図4は、測定装置100を試験槽200内に配置した状態を模式的に示す側面図であって、支持台110の傾斜角度aの最小値を説明するための図である。
tan b> μ (Expression 2)
The minimum value of the inclination angle a, that is, the maximum value of b will be described. FIG. 4 is a side view schematically showing a state in which the
図4に示されるように、傾斜角度aが小さくなっても、測定試料500が、載置面120から離れる方向に、倒れないようにする必要がある。
As shown in FIG. 4, it is necessary to prevent the
ここで、測定試料500の測長方向Pにおける前記測定試料の長さをL(mm)とし、測定試料500の測長定方向Pに対して垂直方向における前記測定対象の長さをH(mm)としたとき、次の(式3)が成立する。
Here, the length of the measurement sample in the measurement direction P of the
tan b > L/H ・・・(式3)
よって、(式2)および(式3)から、次の(式4)が導出される。
tan b> L / H (Equation 3)
Therefore, the following (Expression 4) is derived from (Expression 2) and (Expression 3).
μ<tan b <L/H ・・・(式4)
そして、上述の通り、b(rad)=π/2−aであるので、(式4)は次の(式5)のように変形される。
μ <tan b <L / H (Formula 4)
As described above, since b (rad) = π / 2−a, (Expression 4) is transformed into the following (Expression 5).
μ<tan (π/2−a)<L/H ・・・(式5)
以上の通り、(式5)を満たすように、傾斜角度a(rad)を設定することにより、測定試料500が載置面120上に接しつつ、測定試料500の下端部501が突き当て面130に当接される。また、図2を用いて上述した通り、一対の載置面120は、鉛直上方側から鉛直下方側へ向けて、支持台110の中心線CL1に近づく方向に傾斜するように、設けられている。これにより、測定試料500の円形の端面の中心は、当該測定試料500の自重によって、中心線CL上に配置されるように規制される。
μ <tan (π / 2−a) <L / H (Formula 5)
As described above, by setting the inclination angle a (rad) so as to satisfy (Equation 5), the
また、支持台110および載置面120を構成する材料には、低熱膨張素材が用いられている。このため支持台110および載置面120の熱膨張は低減される。したがって、第1の測長センサ140の配置位置の変化は、極めて小さく抑えられる。ゆえに、第1の測長センサ140により、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502までの長さSの変化量を検出または測定することにより、測定試料500の寸法の変化量を測定または検出することができる。ここで、第1の測定センサ140の原理や種別は、測定精度に応じて好適なものが選択される。たとえば、μm(マイクロメートル)オーダまで精度が要求されている場合、超音波式変位センサを第1の測長センサ140に用いることができる。一方、μmオーダまで精度が要求されていない場合、レーザ変位計や静電容量センサやレーザ干渉計等を第1の測長センサ140に用いることができる。
Further, a low thermal expansion material is used as the material constituting the
以上、測定装置100の構成について説明した。
The configuration of the measuring
次に、測定装置100を用いて、測定試料500の長さの変化量を測定する方法について、説明する。
Next, a method for measuring the amount of change in the length of the
まず、試験槽200の内部を、たとえば常温常湿の状態に制御する。なお、常温常湿の状態とは、たとえば、ISO554−1976によれば、試験のために推奨される標準状態として、温度23℃、相対湿度50%である。
First, the inside of the
つぎに、測定試料500を支持台110の載置面120上に載置する。このとき、測定試料500の下端部501を突き当て面130に当接させる。これにより、測定試料500は、当該測定試料500の自重により、規制された状態で安定して、支持台110上に保持される。
Next, the
この状態で、第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502までの長さSの変化量(変位)を測定する。
In this state, the first
その後、試験目的に応じて試験槽200内の状態を変化させた後、長さSの変化量が飽和するまで、長さSの変化量を繰り返して測定する。これにより、要因毎の長さSの変化量を測定することができる。
Then, after changing the state in the
たとえば、温度23℃、相対湿度50%の状態を保持し続ける場合、測定試料500の機械的要因による長さSの変化量を測定できる。また、たとえば、相対湿度50%を保持しつつ、湿度を任意の値に変化させた場合に、温度変化に対する長さSの変化量を測定すると、湿度歪み量を測定できる。また、たとえば、温度23℃、相対湿度0%に変化させて、その状態を長時間維持した場合に、温度変化に対する長さSの変化量を測定すると、排湿歪み量を測定できる。
For example, when the temperature 23 ° C. and the relative humidity 50% are continuously maintained, the amount of change in the length S due to the mechanical factor of the
以上、測定装置100を用いて、測定試料500の長さの変化量を測定する方法について、説明した。
The method for measuring the amount of change in the length of the
以上の通り、本発明の第1の実施の形態における測定装置100は、支持台110と、載置面120と、突き当て端面130と、第1の測長センサ140(寸法変化量検出部)とを備えている。支持台110は、測定試料500を測定試料500の測長方向Pに沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度aに傾斜させて支持する。載置面120は、測定試料500の測長方向Pに沿って測定試料500に接触するように支持台110に形成されている。突き当て端面130は、支持台110の鉛直下方側の端部に設けられている。突き当て端面130は、測定試料500の一端部(下端部501)に当接する。第1の測長センサ140は、支持台110の鉛直上方側の端部に設けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の他端部(上端部502)に接触することなく、測定試料500の他端部と対向するように支持台110に取り付けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の他端部までの長さSの変化量を検出する。
As described above, the measuring
このように、支持台110は、測定試料500を、測定試料500の測長方向Pに沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度aに傾斜させて支持する。また、載置面120は、測定試料500の測長方向Pに沿って測定試料500に接触するように支持台110に形成されている、そして、測定試料500の一端部(下端部501)は、突き当て端面130に当接されて、支持台110の載置面120上に支持される。このように、本発明の測定装置100では、測定試料500は、当該測定試料500の自重により、規制された状態で安定して、支持台110上に保持される。これにより、測定試料500を支持台110に支持した状態を、長時間、変化させることなく、安定させることができる。この結果、本発明の測定装置100によれば、測定試料500の長さSの変化量を正確に測定することができる。
In this way, the
したがって、本発明の第1の実施の形態における測定装置100が複数個、設けられている場合であっても、複数の測定試料500の各々は、当該測定試料500の自重により、規制された状態で安定して、各支持台110上に保持される。ゆえに、測定試料500が支持台110に支持された状態は、複数の測定装置100の各々の間で差異がない。このため、複数の測定装置100の各々は、複数の測定装置100の各々の間で大きな相違なく、測定試料500の長さSの変化量を正確に測定することができる。
Therefore, even when a plurality of
本発明の測定装置100では、特許文献1に記載の発明のように、固定部のねじ押さえによって測定試料500を支持台110に保持していない。このため、特許文献1に記載の発明のように、測定試料を保持する力(把持力)が経時的に小さくなり、測定対象の長さの測定結果に与える影響を低減することができる。
In the
なお、特許文献2には、長さ変化率等の測定用治具の発明として、測定試料(試験体10)を、傾斜して設けられた治具本体2上に配置して、測定試料の長さの変化量を測定するものが開示されている。特許文献2に記載の測定用治具の発明では、治具本体2に取り付けられた突起3aに、測定試料の鉛直下方側の端部が当接する。また、測定試料の鉛直上方側の端部に、ダイヤルゲージ4の先端センサー4aが当接する。
In
本発明の測定装置100と、特許文献2に記載の発明を対比する。特許文献2に記載の発明では、ダイヤルゲージ4の先端センサー4aが測定試料の鉛直上方側の端部に当接することにより、測定試料の長さの変化量を測定する。これに対して、本発明の測定装置100では、第1の測長センサ140は、測定試料500の上端部502に接触することなく、測定試料500の上端部502までの長さSの変化量を測定する。この点で、本発明の測定装置100と、特許文献2に記載の発明は、互いに相違する。
The
また、本発明の第1の実施の形態における測定装置100において、所定の角度をa(ラジアン)とした。また、測定試料500および載置面120の間の最大静止摩擦係数をμとした。また、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料の長さをL(mm)とし、測定試料500の測長方向Pに対して垂直方向における測定試料500の長さをH(mm)とした。このとき、μ<tan(π/2−a)<L/H の関係式を満たす。
In the measuring
これにより、測定試料500の自重によって、測定試料500を突き当て端面130に確実に当接させることができる。また、傾斜角度aが小さくなっても、測定試料500が、載置面120から離れる方向に、倒れないようにすることができる。
Thereby, the
また、本発明の第1の実施の形態における測定ユニット1000は、測定装置100と、試験槽200とを備えている。測定装置100は、前述の通りの構成を有する。試験槽200は、測定装置100を収容し、当該試験槽200の内部の温度および湿度を制御する。
The
これにより、測定試料500の長さの変化量を、当該測定試料500が配置される環境(試験槽200内の温度および湿度)を変化させながら、検出することができる。
Thereby, the variation | change_quantity of the length of the
また、本発明の第1の実施の形態における寸法変化量測定方法は、測定装置100と、試験槽200を備える測定ユニット1000を用いて測定試料500の長さの変化量を検出する方法である。試験槽200は、測定装置100を収容し、当該試験槽200の内部の温度および湿度を制御する。
In addition, the dimensional change measurement method in the first embodiment of the present invention is a method for detecting the change in the length of the
このとき、測定装置100は、支持台110と、載置面120と、突き当て端面130と、第1の測長センサ140(寸法変化量検出部)とを備えている。支持台110は、測定試料500を測定試料500の測長方向Pに沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度aに傾斜させて支持する。載置面120は、測定試料500の測長方向Pに沿って測定試料500に接触するように支持台110に形成されている。突き当て端面130は、支持台110の鉛直下方側の端部に設けられている。突き当て端面130は、測定試料500の一端部(下端部501)に当接する。第1の測長センサ140は、支持台110の鉛直上方側の端部に設けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の他端部(上端部502)に接触することなく、測定試料500の他端部と対向するように支持台110に取り付けられている。第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の他端部までの長さSの変化量を検出する。
At this time, the measuring
そして、本発明の第1の実施の形態における寸法変化量測定方法は、測定試料載置ステップと、制御ステップと、寸法変化量検出ステップとを含んでいる。測定試料載置ステップは、測定試料500を支持台110の載置面120上に載置する。制御ステップは、測定試料500の一端部(下端部501)を突き当て端面130に当接させた状態で、試験槽200内の温度および湿度を制御する。寸法変化量検出ステップは、寸法変化量検出部が、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の他端部(上端部502)までの長さSの変化量を検出する。
The dimensional change measurement method according to the first embodiment of the present invention includes a measurement sample placement step, a control step, and a dimensional change detection step. In the measurement sample placement step, the
本発明の第1の実施の形態における寸法変化量測定方法によっても、前述した測定装置100および測定ユニット1000の効果を奏することができる。
The effects of the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態における測定装置100Aの構成について説明する。図7は、測定装置100Aを試験槽200内に配置した状態を模式的に示す側面図である。なお、図7では、図1〜図6で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1〜図6に示した符号と同等の符号を付している。また、図7に示した矢視Aも、図2と同じである。なお、測定装置100Aおよび試験槽200は、測定ユニット1000Aを構成する。すなわち、測定ユニット1000Aは、測定装置100Aおよび試験槽200を備えている。
<Second Embodiment>
A configuration of a measuring
ここで、図1と図7を対比する。図7では、第2の測長センサ160が新たに追加して設けられている点で、図1と相違する。この関係から、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160を含む構成が、寸法変化量検出部170となるものとする。
Here, FIG. 1 and FIG. 7 are compared. 7 is different from FIG. 1 in that a second
図1に示されるように、測定装置100は、支持台110と、載置面120と、突き当て面130と、第1の測長センサ140と、支持柱部150と、第2の測長センサ160とを備えている。
As shown in FIG. 1, the measuring
図7に示されるように、第2の測長センサ160は、支持台110の鉛直上方側の端部に設けられている。第2の測長センサ160は、測定試料500の他端部に接触することなく、測定試料500の上端部502と対向するように支持台110に取り付けられている。第2の測長センサ160は、測定試料500の測長方向Pにおける突き当て面130までの長さSAの変化量を検出または測定する。なお、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160は、寸法変化量検出部170に含まれる。すなわち、本発明の寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160を備えている。
As shown in FIG. 7, the second
そして、本発明の寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160の測定値の差分に基づいて、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。より具体的には、本発明の寸法変化量検出部は、第1の測長センサ140の測定結果(長さS)と、第2の測定センサ160の測定結果(長さSA)の相対差分を計算したうえで、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。
Then, the dimensional change detection unit 170 of the present invention, based on the difference between the measurement values of the first
これにより、支持台110の伸縮量を相殺することができるので、測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量の測定精度を向上することができる。また、本実施の形態における測定装置100Aでは、第2の測長センサ160によって、測定試料500の測長方向Pにおける支持台110の長さを測定できるので、必ずしも、支持台110の材料を低熱膨張素材で形成しなくてもよくなる。ただし、支持台110を低熱膨張素材で形成することにより、測長方向P以外においても支持台110の伸縮による変形を抑えることができ、測定結果の信頼性を高めることができる。
Thereby, since the expansion / contraction amount of the
第2の測長センサ160は、第1の測長センサ140と同様に、測定精度により好適なものが選択される。一方、支持台110および測定試料500の寸法によっては、測長距離が長大になる。したがって、第2の測長センサ160には、たとえば、レーザ干渉計など最大測定可能距離が長大なものが用いられる。
As the second
また、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160は、必ずしも同一原理のものでなくともよいが、同一原理のものを使用した方が測定結果の信頼性は向上することが知られている。
Further, the first
なお、本実施の形態においても第1の実施の形態と同様に、測定装置100Aを測定試料500の数に応じて、試験槽200内に複数組、用意することができる。これにより、複数の測定試料500の長さの変化を、特許文献1に記載の技術のような固定方式によるばらつきを生じることなく、同時に測定することができる。
In the present embodiment as well, a plurality of sets of measuring
また、本実施の形態では、第2の測長センサ160を追加することにより、試験系のコストが増える面がある。一方で、本実施の形態における測定装置100Aは、支持台110の微細な熱膨張すら影響するような高精度および高分解能が要求される測定に適している。
In the present embodiment, the addition of the second
以上、測定装置100Aの構成について説明した。
The configuration of the
次に、測定装置100Aを用いて、測定試料500の長さの変化量を測定する方法について、説明する。
Next, a method for measuring the amount of change in the length of the
まず、試験槽200の内部を、たとえば常温常湿の状態に制御する。つぎに、測定試料500を支持台110の載置面120上に載置する。このとき、測定試料500の下端部501を突き当て面130に当接させる。
First, the inside of the
この状態で、第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502までの長さSの変化量(変位)を測定する。また、第2の測長センサ160は、測定試料500の測長方向Pにおける突き当て面130までの長さSAの変化量を測定する。
In this state, the first
そして、寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160の測定値の差分に基づいて、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。より具体的には、本発明の寸法変化量検出部は、第1の測長センサ140の測定結果(長さS)と、第2の測定センサ160の測定結果(長さSA)の相対差分を計算したうえで、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。
Then, the dimensional change amount detection unit 170 is based on the difference between the measurement values of the first
その後、試験目的に応じて試験槽200内の状態を変化させた後、長さSの変化量が飽和するまで、長さSの変化量を繰り返して測定する。これにより、要因毎の長さSの変化量を測定することができる。
Then, after changing the state in the
以上、測定装置100Aを用いて、測定試料500の長さの変化量を測定する方法について、説明した。
The method for measuring the amount of change in the length of the
以上の通り、本発明の第2の実施の形態における測定装置100Aにおいて、寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140と、第2の測長センサ160とを備えている。第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの長さSの変化量を測定する。第2の測長センサ160は、測定試料500の測長方向Pにおける突き当て面130までの長さSAの変化量を測定する。そして、寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160の測定値の差分に基づいて、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。
As described above, in the measuring
このように、寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160の測定値の差分に基づいて、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。より具体的には、本発明の寸法変化量検出部は、第1の測長センサ140の測定結果(長さS)と、第2の測定センサ160の測定結果(長さSA)の相対差分を計算したうえで、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量を検出する。
In this way, the dimensional change detection unit 170 is based on the difference between the measurement values of the first
これにより、支持台110の伸縮量を相殺することができるので、測定試料500の上端部502(他端部)までの距離Sの変化量の測定精度を向上することができる。また、本実施の形態における測定装置100Aでは、第2の測長センサ160によって、測定試料500の測長方向Pにおける支持台110の長さを測定できるので、必ずしも、支持台110の材料を低熱膨張素材で形成しなくてもよくなる。
Thereby, since the expansion / contraction amount of the
また、本発明の第2の実施の形態における寸法変化量測定方法は、測定装置100Aと、試験槽200を備える測定ユニット1000Aを用いて測定試料500の長さの変化量を検出する方法である。
In addition, the dimensional change measurement method in the second embodiment of the present invention is a method for detecting the change in the length of the
このとき、寸法変化量検出部170は、第1の測長センサ140と、第2の測長センサ160とを備えている。第1の測長センサ140は、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの長さSの変化量を測定する。第2の測長センサ160は、測定試料500の測長方向Pにおける突き当て面130までの長さSAの変化量を測定する。
At this time, the dimensional change detection unit 170 includes a first
そして、寸法変化量検出ステップは、第1の測定ステップと、第2の測定ステップとを含んでいる。第1の測定ステップでは、第1の測長センサ140が、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの長さSの変化量を測定する。第2の測定ステップでは、第2の測長センサ160が、測定試料500の測長方向Pにおける突き当て面130までの長さSAの変化量を測定する。そして、寸法変化量検出部170が、第1の測長センサ140および第2の測長センサ160の測定値の差分に基づいて、測定試料500の測長方向Pにおける測定試料500の上端部502(他端部)までの距離の変化量Sを検出する。
The dimensional change detection step includes a first measurement step and a second measurement step. In the first measurement step, the first
本発明の第2の実施の形態における寸法変化量測定方法によっても、前述した測定装置100Aおよび測定ユニット1000Aの効果を奏することができる。
The effects of the
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. The embodiment is an exemplification, and various modifications, increases / decreases, and combinations may be added to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that modifications to which these changes, increases / decreases, and combinations are also within the scope of the present invention.
100、100A 測定装置
110 支持台
120 載置面
130 突き当て面
140 第1の測長センサ
150 支持柱部
160 第2の測長センサ
170 寸法変化量検出部
200 試験槽
500 測定試料
1000、1000A 測定ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100
Claims (6)
前記測定試料の測長方向に沿って前記測定試料に接触するように前記支持台に形成された載置面と、
前記支持台の鉛直下方側の端部に設けられ、前記測定試料の一端部に当接する突き当て端面と、
前記支持台の鉛直上方側の端部に設けられ、前記測定試料の他端部に接触することなく、前記測定試料の他端部と対向するように前記支持台に取り付けられ、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出部とを備えた測定装置。 A support base for supporting the measurement sample by inclining at a predetermined inclination angle with respect to the vertical direction along the length measurement direction of the measurement sample;
A mounting surface formed on the support so as to contact the measurement sample along the length measurement direction of the measurement sample;
An abutting end surface provided at an end portion of the support base on the vertically lower side and in contact with one end portion of the measurement sample;
Provided at the end on the vertically upper side of the support base, attached to the support base so as to face the other end of the measurement sample without contacting the other end of the measurement sample, A measurement apparatus comprising: a dimensional change amount detection unit that detects a change amount of a length to the other end of the measurement sample in the length measurement direction.
μ<tan(π/2−a)<L/H
の関係式を満たす請求項1に記載の測定装置。 The predetermined angle is a (radian), the maximum static friction coefficient between the measurement sample and the mounting surface is μ, and the length of the measurement sample in the measurement direction of the measurement sample is L (mm). When the length of the measurement sample in the direction perpendicular to the measurement direction of the measurement sample is H (mm),
μ <tan (π / 2−a) <L / H
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the relational expression is satisfied.
前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を測定する第1の測長センサと、
前記測定試料の測長方向における前記突き当て面までの長さの変化量を測定する第2の測長センサとを備え、
前記第1の測長センサおよび前記第2の測長センサの測定値の差分に基づいて、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの距離の変化量を検出する請求項1または2に記載の測定装置。 The dimensional change detection unit is
A first length measurement sensor for measuring a change in length of the measurement sample in the length measurement direction to the other end of the measurement sample;
A second length measurement sensor for measuring a change in length of the measurement sample to the abutting surface in the length measurement direction;
The amount of change in the distance to the other end of the measurement sample in the length measurement direction of the measurement sample is detected based on a difference between measurement values of the first length measurement sensor and the second length measurement sensor. 3. The measuring device according to 1 or 2.
前記測定装置を収容し、内部の温度および湿度を制御する試験槽とを備える測定ユニット。 The measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A measurement unit comprising: a test tank that houses the measurement device and controls internal temperature and humidity.
前記測定装置は、
測定試料を前記測定試料の測長方向に沿って鉛直方向に対して所定の傾斜角度に傾斜させて支持する支持台と、
前記測定試料の測長方向に沿って前記測定試料に接触するように前記支持台に形成された載置面と、
前記支持台の鉛直下方側の端部に設けられ、前記測定試料の一端部に当接する突き当て端面と、
前記支持台の鉛直上方側の端部に設けられ、前記測定試料の他端部に接触することなく、前記測定試料の他端部と対向するように前記支持台に取り付けられ、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出部とを備え、
前記測定試料を前記支持台の前記載置面上に載置する測定試料載置ステップと、
前記測定試料の一端部を前記突き当て端面に当接させた状態で、前記試験槽内の温度および湿度を制御する制御ステップと、
前記寸法変化量検出部が、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する寸法変化量検出ステップとを含む寸法変化量検出方法。 A dimensional change detection method for detecting a change in the length of a measurement sample using a measurement unit including a measurement device and a measurement unit including a test tank capable of controlling the temperature and humidity inside the measurement device,
The measuring device is
A support base for supporting the measurement sample by inclining at a predetermined inclination angle with respect to the vertical direction along the length measurement direction of the measurement sample;
A mounting surface formed on the support so as to contact the measurement sample along the length measurement direction of the measurement sample;
An abutting end surface provided at an end portion of the support base on the vertically lower side and in contact with one end portion of the measurement sample;
Provided at the end on the vertically upper side of the support base, attached to the support base so as to face the other end of the measurement sample without contacting the other end of the measurement sample, A dimensional change detection unit that detects a change in length to the other end of the measurement sample in the measurement direction;
A measurement sample placement step of placing the measurement sample on the placement surface of the support;
A control step of controlling the temperature and humidity in the test chamber in a state where one end of the measurement sample is in contact with the abutting end surface;
A dimensional change detection method, comprising: a dimensional change detection step in which the dimensional change detection unit detects a change in length to the other end of the measurement sample in the measurement direction of the measurement sample.
前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を測定する第1の測長センサと、
前記測定試料の測長さ向における前記突き当て面までの長さの変化量を測定する第2の測長センサとを備え、
前記寸法変化量検出ステップは、
前記第1の測長センサが、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの長さの変化量を検出する第1の測定ステップと、
前記第2の測長センサが、前記測定試料の測長方向における前記突き当て面までの長さの変化量を測定する第2の測定ステップと、
前記寸法変化量検出部が、前記第1の測長センサおよび前記第2の測長センサの測定値の差分に基づいて、前記測定試料の測長方向における前記測定試料の他端部までの距離の変化量を検出する寸法変化量検出ステップとを含む請求項5に記載の寸法変化量検出方法。 The dimensional change detection unit is
A first length measurement sensor for measuring a change in length of the measurement sample in the length measurement direction to the other end of the measurement sample;
A second length measurement sensor for measuring a change in length to the abutting surface in the measurement direction of the measurement sample;
The dimensional change detection step includes
A first measurement step in which the first length measurement sensor detects a change in length to the other end of the measurement sample in the length measurement direction of the measurement sample;
A second measurement step in which the second length measurement sensor measures the amount of change in length to the abutting surface in the length measurement direction of the measurement sample;
The dimensional change detection unit is a distance to the other end of the measurement sample in the measurement direction of the measurement sample based on a difference between measurement values of the first length measurement sensor and the second length measurement sensor. The dimensional change detection method according to claim 5, further comprising a dimensional change detection step for detecting a change amount of.
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