JP2022015177A - Heated body contact measurement instrument - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱中のホットプレート表面の平面度を測定する器具における、高温となる被測定物に対して接触式の測定器を使用した際の、熱による測定器故障や、構成部品の熱膨張による測定値への影響を軽減する、加熱体接触測定器具に関するものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, in an instrument for measuring the flatness of the surface of a hot plate during heating, when a contact-type measuring instrument is used for an object to be measured, which becomes hot, the measuring instrument fails due to heat and the heat of a component component. It relates to a heated body contact measuring instrument that reduces the influence of expansion on the measured value.
従来、加熱された被測定物の形状を接触式の測定器を用いて測定する場合がある(特許文献1)。しかしこの場合には、接触部分から熱が伝達され、温度変化による測定誤差を生じたり、測定器本体の動作保証温度を超えた状態となるおそれがあった。
そのため、加熱物の表面を測定する場合には、レーザー式検出センサを用いるなどの非接触式の測定器を使用することが一般的である。(特許文献2)
Conventionally, the shape of a heated object to be measured may be measured by using a contact-type measuring device (Patent Document 1). However, in this case, heat may be transferred from the contact portion, causing a measurement error due to a temperature change, or the temperature may exceed the guaranteed operating temperature of the measuring instrument body.
Therefore, when measuring the surface of a heated object, it is common to use a non-contact measuring instrument such as a laser detection sensor. (Patent Document 2)
しかし、高精度な測定が可能な非接触型の測定器は高額であるため高コストになり、さらに被測定物からの放射熱による測定器本体の温度上昇対策が必要となる。また、レーザー等の光を用いる方式においては、被測定物表面の粗さの影響に加えて表面近傍の空気揺らぎの影響が無視できず、それに対する対策が必要となる。 However, since the non-contact type measuring instrument capable of high-precision measurement is expensive, the cost is high, and it is necessary to take measures against the temperature rise of the measuring instrument body due to the radiant heat from the object to be measured. Further, in a method using light such as a laser, the influence of air fluctuation in the vicinity of the surface cannot be ignored in addition to the influence of the roughness of the surface of the object to be measured, and countermeasures against it are required.
上記事情を鑑み、本発明が解決しようとする課題は、非接触式の測定器と比べ安価で、被測定物表面の粗さや空気揺らぎの影響を受けない接触式にて、高精度な測定点の相対変化を取得できる測定器具を提供することである。 In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is a contact type measuring point which is cheaper than the non-contact type measuring instrument and is not affected by the roughness of the surface of the object to be measured and the air fluctuation, and has a high accuracy measurement point. It is to provide a measuring instrument capable of acquiring the relative change of.
上記課題を解決するため、本発明に係る加熱体接触測定器具は、以下のような手段を有する。 In order to solve the above problems, the heated body contact measuring instrument according to the present invention has the following means.
本発明に係る加熱体接触測定器具は、
加熱された被測定物へ接触子を接触させ、被測定物の表面における任意の基準点からの相対的な高さ方向の変位量を測定する測定器具であって、少なくとも、
接触子と、接触子を被測定物表面と同じ温度に制御する温調機構とを備える加熱部と、
加熱部から伝わる熱を遮断し放熱する断熱材及び冷却機構を有する放熱部と、
前記被測定物に前記接触子が接触することによる高さ方向の変位量を測定する測定部と、を備える事を特徴とするものである。
The heated body contact measuring instrument according to the present invention is
A measuring tool that brings a contact to a heated object to be measured and measures the amount of displacement in the relative height direction from an arbitrary reference point on the surface of the object to be measured, at least.
A heating unit having a contact and a temperature control mechanism that controls the contact to the same temperature as the surface of the object to be measured.
A heat radiating part with a heat insulating material and a cooling mechanism that blocks and dissipates heat transmitted from the heating part,
It is characterized by including a measuring unit for measuring the amount of displacement in the height direction due to the contact of the contact with the object to be measured.
また、本発明に係る加熱体接触測定器具において、
前記加熱部は、接触子の周囲を覆って熱を遮断し反射するリフレクタと断熱材を備え、かつ断熱材を介して放熱部へ接続されているものであってもよい。
Further, in the heated body contact measuring instrument according to the present invention,
The heating unit may be provided with a reflector and a heat insulating material that cover the periphery of the contactor to block and reflect heat, and may be connected to the heat radiating unit via the heat insulating material.
また、本発明に係る加熱体接触測定器具において、
前記放熱部は、前記加熱部から伝達される熱を放熱する放熱板による冷却機構と、リフレクタとを備えるものであってもよい。
Further, in the heated body contact measuring instrument according to the present invention,
The heat radiating unit may include a cooling mechanism with a heat radiating plate that dissipates heat transmitted from the heating unit, and a reflector.
また、本発明に係る加熱体接触測定器具において、
前記測定部は、前記接触子から伝わる高さ方向の変位量を変位検出機構に伝達する変位伝達機構と、前記加熱部と放熱部の重量を支持する重量支持部と、
前記変位伝達機構により伝達された高さ方向の変位量を測定する機構を有する変位検出機構と、を備えるものであってもよい。
Further, in the heated body contact measuring instrument according to the present invention,
The measuring unit includes a displacement transmission mechanism that transmits the displacement amount in the height direction transmitted from the contact to the displacement detection mechanism, a weight support unit that supports the weights of the heating unit and the heat radiation unit, and a weight support unit.
It may be provided with a displacement detection mechanism having a mechanism for measuring the amount of displacement in the height direction transmitted by the displacement transmission mechanism.
また、本発明に係る加熱体接触測定器具において、
前記加熱部は、接触子の温度を測定する温度センサと、加熱用のヒーターと、加熱された接触子の温度を温度センサによってフィードバックし、設定した温度で安定制御するための温度調節機構と、を備えるものであってもよい。
Further, in the heated body contact measuring instrument according to the present invention,
The heating unit includes a temperature sensor that measures the temperature of the contactor, a heater for heating, a temperature control mechanism that feeds back the temperature of the heated contactor by the temperature sensor, and stably controls the temperature at a set temperature. It may be provided with.
本発明に係る加熱体接触測定器具は、接触式のため安価であり、加熱された被測定物に対して、形状を測定するために使用する測定器へ熱の影響を与えることなく、任意の測定点を基準とした、被測定物表面上の相対的な高さの差を精度よく測定可能となる。 The heated body contact measuring instrument according to the present invention is inexpensive because it is a contact type, and is arbitrary without affecting the measuring instrument used for measuring the shape of the heated object to be measured. It is possible to accurately measure the difference in relative height on the surface of the object to be measured with respect to the measurement point.
以下に、本発明の実施の形態に係る、加熱体接触測定器具の詳細を図面に基づいて説明する。ただし、図面は本発明を説明するための一例として示した模式的なものであり、それらの構成、および各部材の寸法や寸法の比率などはこれらに限定するものではない。 Hereinafter, the details of the heated body contact measuring instrument according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are schematic ones shown as an example for explaining the present invention, and their configurations and the dimensions and dimensional ratios of the respective members are not limited thereto.
図1は、本発明の加熱体接触測定器具の構成例を示す概略図である。
図1に示した加熱体接触測定器具は、加熱部100と、放熱部200と、測定部300から構成されている。この加熱体接触測定器具は、加熱部100が備える接触子101を加熱された被測定物1へ接触させて、その被測定物表面の任意の基準点からの相対的な高さ方向の変化を測定する測定器具である。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of the heated body contact measuring instrument of the present invention.
The heating body contact measuring instrument shown in FIG. 1 includes a
接触子101は被測定物1に直接接触する部分であり、被測定物1が加熱体である場合には、加熱温度に対して測定に支障のない耐熱性や強度を備える材質や形状が選択される。
加熱部100は、接触子101に接続した温度センサ102とヒーター103を有しており、これらを用いた温度制御によって、接触子101を被測定物1と同等の温度にて安定させる温調機構を備えている。
The
The
さらに、加熱部100は、外気の影響を軽減する為に熱を遮断し反射するリフレクタ104を備えており、このリフレクタ104はヒーター103の周囲を覆うようにして設けられている。加熱部100は、測定部300への熱伝達を抑制する為に、断熱材105を介して放熱部200へ接続している。
Further, the
放熱部200は、冷却機構201と断熱材202およびリフレクタ203を備えており、これらによって、加熱部100から伝達される熱を放出し、測定部300への熱伝達を抑えるための断熱・放熱機能を備えている。
The
冷却機構201は、例えばヒートシンク等の放熱板や空冷式、水冷式の冷却機構などの
公知手段を用いることができるが、加熱部100が前述の温調機構により一定の温度に保たれて測定部300への熱伝達を抑制できる方式であれば、この限りではない。
As the
測定部300は、変位伝達機構301と、重量支持部302と、変位検出機構303とで構成され、被測定物001に接触した接触子101の高さ方向の変位量を測定する機能を備えている。
The
変位伝達機構301は、例えばボールが内蔵されたガイドブッシュや、エアーの吹き出しによるガイドブッシュ、リニアガイドを用いた直動ガイド機構や、ラックギアとピニオンギアを使用した回転運動への変換や、リンク機構を使用した変位量の増幅・減衰機構などの公知手段を用いることができるが、前記加熱部100と放熱部200からこの変位伝達機構301を通じて、測定部300が備える変位検出機構303で変位量を測定する動作が可能であれば、この限りではない。
The
重量支持部302は、前記接触子101が被測定物101にかける力を制御するための機構であり、例えば圧縮バネや定張力バネ・カウンターウェイトなどの公知手段を用いることができるが、被測定物001への接触時の圧力を小さくできる構造であれば、この限りではない。
The
変位検出機構303は、例えば前記変位伝達機構301に測定面を設け、てこ式のダイヤルゲージやスピンドル式のダイヤルゲージ、または非接触式の光学を用いた測定器や超音波による測定器、渦電流を用いた測定器などを用いた物や、前記変位伝達機構301によって回転運動に変換した変位をロータリーエンコーダやポテンションメータによって変位を測定するもの等の公知手段を用いることができるが、接触子101から伝達した高さ方向の変位量を測定可能な変位検出機構であれば、この限りではない。
The
図2は、本発明の加熱体接触測定器具を用いて、加熱された被測定物1の表面内における高さ方向への変位量測定を行う際の動作を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an operation when measuring the displacement amount in the height direction in the surface of the
図2では、被測定物の表面に凹凸があり、その上に本発明に係る加熱体接触測定器具が水平方向へ移動する様子を模式的に示している。
加熱体接触測定器具は、門型ガイド機構400に加熱体接触測定器具を取り付けることで、ガイドレール405に沿って移動できるようになっている。
FIG. 2 schematically shows a state in which the surface of the object to be measured has irregularities and the heated body contact measuring instrument according to the present invention moves in the horizontal direction on the irregularities.
The heated body contact measuring instrument can be moved along the
加熱体接触測定器具が移動する際、接触子101に着目すると、図2の左側で被測定物1に接触している点を測定基準点402として、ここから器具移動方向401が示す方向に沿って中央の測定点403へと移動し、さらに右側の測定点404へと移動している。
Focusing on the
このとき、測定点403は測定基準点402より高い位置にあり、測定点404は測定基準点402より低い位置にある。この位置の高低の変位量が、測定部300において測定される。なお、被測定物1の測定基準点402の位置は適宜任意に定めてよい。
At this time, the
このように、本発明の加熱体接触測定器具は、加熱された被測定物1の表面の任意な測定位置に移動可能な門型ガイド機構400により支持され、加熱部100が備える接触子101を加熱された被測定物1と同等の温度へ温度調節を行い、任意の測定点を基準として、異なる測定点へ移動させ、同様に接触させることで相対的な差分を測定する機能を備えている。
As described above, the heated body contact measuring instrument of the present invention is supported by the
門型ガイド機構400は、例えばシャフトやリニアガイドの機械要素部品を用いたガイド機構や、空気による浮上を使用したガイド機構などが用いられるが、移動可能な範囲内
における任意の位置毎の高さ方向の変動量がガイド機構側の事前の精度測定によって明らかとなっていれば、その限りではない。
As the gate
本発明に係る実施例について、具体的に説明する。 Examples of the present invention will be specifically described.
(実施例1)
実施例1においては、被測定物1として加熱されたホットプレートを加熱体接触測定器具の下部に設置し、加熱体接触測定器具による表面測定を行った。
(Example 1)
In Example 1, a hot plate heated as the object to be measured 1 was installed under the heated body contact measuring instrument, and the surface was measured by the heated body contact measuring instrument.
変位検出機構303には、変位伝達機構301と接続する測定面として平面部を設け、その平面部に接触させるテコ式のダイヤルゲージを使用し、変位伝達機構部301にはエア浮上式のガイドブッシュを使用し、冷却機構201にはヒートシンクを用いた放熱板を使用した。
The
評価方法としては、ホットプレートを100℃に加熱し、加熱体接触測定器具が備える接触子101も同じく100℃となるように温調を行い、この状態で加熱体接触治具をホットプレート表面へ接触させ、時間経過による温度変化や熱変形に伴う測定値の変動がないことを確認した。
As an evaluation method, the hot plate is heated to 100 ° C., the temperature of the
この結果、本実施の形態に係る加熱体接触測定器具は、加熱された被測定物と、接触子部分の温度差を小さくし、時間経過・温度変化による被測定物と、測定器への熱影響を抑制することができ、一般的な接触式の測定器と同等の寸法測定が可能であることが確認できた。 As a result, the heated body contact measuring instrument according to the present embodiment reduces the temperature difference between the heated object to be measured and the contact portion, and heats the object to be measured and the measuring instrument due to the passage of time and temperature change. It was confirmed that the influence could be suppressed and that the same dimensional measurement as a general contact type measuring instrument was possible.
(実施例2)
被測定物1の材料によっては接触子101が表面へ接触した場合、被測定物1と加熱体接触測定器具側との温度差、あるいはそれらの温度変化が発生し、それに伴う被測定物1の熱膨張によって正確な測定ができない場合がある。
(Example 2)
Depending on the material of the object to be measured 1, when the
そこで実施例2においては、接触子101が備える温度センサ102によって変化した温度を検出し、設定した温度で安定させるよう、接触子101の温度を、温度センサ102によってフィードバックし、設定した温度で安定制御するための温度調節機構を加熱部100内に付加し、さらに、温度が安定したことを知らせる機能を備えた。
これにより、温度変化の影響を受けない測定が可能となった。
Therefore, in the second embodiment, the temperature of the
This made it possible to make measurements that are not affected by temperature changes.
本発明に係る加熱体接触測定器具によれば、加熱された被測定物表面の平坦度を測定する場合において、高温となった面内の平坦度の測定や、加熱前後の表面凹凸形状の寸法変化を高精度にとらえることで、加熱工程を要する加工機などの加工精度向上や状態把握のために活用することができる。 According to the heated body contact measuring instrument according to the present invention, when measuring the flatness of the surface of a heated object to be measured, the in-plane flatness at a high temperature can be measured and the dimensions of the surface uneven shape before and after heating can be measured. By capturing changes with high accuracy, it can be used to improve the processing accuracy of processing machines that require a heating process and to grasp the state.
1 … 被測定物
100 … 加熱部
101 … 接触子
102 … 温度センサ
103 … ヒーター
104 … リフレクタ
105 … 断熱材
200 … 放熱部
201 … 冷却機構
202 … 断熱材
203 … リフレクタ
300 … 測定部
301 … 変位伝達機構
302 … 重量支持部
303 … 変位検出機構
400 … 門型ガイド機構
401 … 器具移動方向
402 … 測定基準点
403 … 測定点(基準点より高い位置の場合)
404 … 測定点(基準点より低い位置の場合)
1 ...
404… Measurement point (when the position is lower than the reference point)
Claims (5)
接触子と、接触子を被測定物表面と同じ温度に制御する温調機構とを備える加熱部と、
加熱部から伝わる熱を遮断し放熱する断熱材及び冷却機構を有する放熱部と、
前記被測定物に前記接触子が接触することによる高さ方向の変位量を測定する測定部と、を備えることを特徴とする加熱体接触測定器具。 A measuring tool that brings a contact to a heated object to be measured and measures the amount of displacement in the relative height direction from an arbitrary reference point on the surface of the object to be measured, at least.
A heating unit having a contact and a temperature control mechanism that controls the contact to the same temperature as the surface of the object to be measured.
A heat radiating part with a heat insulating material and a cooling mechanism that blocks and dissipates heat transmitted from the heating part,
A heated body contact measuring instrument comprising: a measuring unit for measuring a displacement amount in the height direction due to contact of the contact with the object to be measured.
前記加熱部は、接触子の周囲を覆って熱を遮断し反射するリフレクタと断熱材を備え、
かつ断熱材を介して放熱部へ接続されていることを特徴とする加熱体接触測定器具。 The heated body contact measuring instrument according to claim 1.
The heating unit includes a reflector and a heat insulating material that wraps around the contact and blocks and reflects heat.
A heating body contact measuring instrument characterized in that it is connected to a heat radiating part via a heat insulating material.
前記放熱部は、前記加熱部から伝達される熱を放熱する放熱板による冷却機構と、リフレクタとを備えることを特徴とする加熱体接触測定器具。 The heated body contact measuring instrument according to claim 1 or 2.
The heat radiating unit is a heating body contact measuring instrument, comprising a cooling mechanism with a heat radiating plate that dissipates heat transmitted from the heating unit, and a reflector.
前記測定部は、前記接触子から伝わる高さ方向の変位量を変位検出機構に伝達する変位伝達機構と、
前記加熱部と放熱部の重量を支持する重量支持部と、
前記変位伝達機構により伝達された高さ方向の変位量を測定する機構を有する変位検出機構と、
を備えることを特徴とする加熱体接触測定器具。 The heated body contact measuring instrument according to any one of claims 1 to 3.
The measuring unit includes a displacement transmission mechanism that transmits the displacement amount in the height direction transmitted from the contact to the displacement detection mechanism.
A weight supporting portion that supports the weight of the heating portion and the heat radiating portion,
A displacement detection mechanism having a mechanism for measuring the amount of displacement in the height direction transmitted by the displacement transmission mechanism, and
A heated body contact measuring instrument characterized by being provided with.
前記加熱部は、接触子の温度を測定する温度センサと、加熱用のヒーターと、加熱された接触子の温度を温度センサによってフィードバックし、設定した温度で安定制御するための温度調節機構と、を備えることを特徴とする加熱体接触測定器具。 The heated body contact measuring instrument according to any one of claims 1 to 4.
The heating unit includes a temperature sensor that measures the temperature of the contactor, a heater for heating, a temperature control mechanism that feeds back the temperature of the heated contactor by the temperature sensor, and stably controls the temperature at a set temperature. A heated body contact measuring instrument characterized by being provided with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020117859A JP2022015177A (en) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Heated body contact measurement instrument |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020117859A JP2022015177A (en) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Heated body contact measurement instrument |
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Family Applications (1)
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JP2020117859A Pending JP2022015177A (en) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Heated body contact measurement instrument |
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Country | Link |
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2020
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