JP3240095B2 - 光学式変位検出器 - Google Patents
光学式変位検出器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２個の真空槽の内部に
発光干渉部と反射鏡とを設け、発光干渉部と反射鏡とを
結んで形成された光路の長さ変化に基づいて真空槽の間
の変位を検出する光学式変位検出器に関するものであ
る。
発光干渉部と反射鏡とを設け、発光干渉部と反射鏡とを
結んで形成された光路の長さ変化に基づいて真空槽の間
の変位を検出する光学式変位検出器に関するものであ
る。
【０００２】
【背景技術】光学式変位検出器にはレーザ光源と反射鏡
とを有するレーザ干渉計等を用いたものがある。このタ
イプの光学式変位検出器を大気中で使用する場合、空気
の温度、湿度、気圧及びＣＯ2 濃度等の変動により屈折
率が異なるので、屈折率に応じて測定値を補正する必要
があり、測定値を補正しても、補正値そのものが誤差を
含む可能性がある。このような屈折率の影響を排除する
ために、光学式変位検出器全体を真空槽に入れることが
考えられるが、それでは、真空槽そのものが大きくな
り、大がかりな機構が必要とされ、光学式変位検出器が
高価になる。そのため、従来では、レーザ光源の発光部
及びレーザ干渉部と反射鏡との間の光路のみを真空とす
ることにより屈折率の影響を排除した光学式変位検出器
が知られている。
とを有するレーザ干渉計等を用いたものがある。このタ
イプの光学式変位検出器を大気中で使用する場合、空気
の温度、湿度、気圧及びＣＯ2 濃度等の変動により屈折
率が異なるので、屈折率に応じて測定値を補正する必要
があり、測定値を補正しても、補正値そのものが誤差を
含む可能性がある。このような屈折率の影響を排除する
ために、光学式変位検出器全体を真空槽に入れることが
考えられるが、それでは、真空槽そのものが大きくな
り、大がかりな機構が必要とされ、光学式変位検出器が
高価になる。そのため、従来では、レーザ光源の発光部
及びレーザ干渉部と反射鏡との間の光路のみを真空とす
ることにより屈折率の影響を排除した光学式変位検出器
が知られている。
【０００３】真空槽を有する光学式変位検出器の従来例
を図５に示す。図５に示される通り、従来の光学式変位
検出器は、装置本体５０に固定された第１の真空槽５１
と、装置本体５０にベアリング部５０Ａを介して設けら
れた第２の真空槽５２と、これらの真空槽５１，５２を
連結するベローズ５３とを有する真空室５４を備え、第
１の真空槽５１と第２の真空槽５２とは駆動モータ５
５、駆動用ねじ軸５６及びナット５７からなる駆動装置
５８により近接離隔可能とされている。第１の真空槽５
１の内部中心部にはレーザ光源とレーザ干渉部とからな
る発光干渉部５９が設けられ、第２の真空槽５２の内部
中心部には反射鏡６０が設けられ、発光干渉部５９と反
射鏡６０とを結んで光路６１が中心線上に形成されてい
る。この光路６１は第１の真空槽５１と第２の真空槽５
２とが近接離隔されることにより、その長さが可変とさ
れ、この光路の長さ変化に基づいて第１の真空槽５１と
第２の真空槽５２との変位が検出される。
を図５に示す。図５に示される通り、従来の光学式変位
検出器は、装置本体５０に固定された第１の真空槽５１
と、装置本体５０にベアリング部５０Ａを介して設けら
れた第２の真空槽５２と、これらの真空槽５１，５２を
連結するベローズ５３とを有する真空室５４を備え、第
１の真空槽５１と第２の真空槽５２とは駆動モータ５
５、駆動用ねじ軸５６及びナット５７からなる駆動装置
５８により近接離隔可能とされている。第１の真空槽５
１の内部中心部にはレーザ光源とレーザ干渉部とからな
る発光干渉部５９が設けられ、第２の真空槽５２の内部
中心部には反射鏡６０が設けられ、発光干渉部５９と反
射鏡６０とを結んで光路６１が中心線上に形成されてい
る。この光路６１は第１の真空槽５１と第２の真空槽５
２とが近接離隔されることにより、その長さが可変とさ
れ、この光路の長さ変化に基づいて第１の真空槽５１と
第２の真空槽５２との変位が検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光路の長さを変えるた
め、互いにベローズ５３で連結された第１の真空槽５１
と第２の真空槽５２とを近接離隔する場合、これらの真
空槽５１，５２の間にはベローズ５３の有効面積A1と真
空槽５１，５２をとりまく外気圧（大気圧）P0との積か
らなる抵抗力Ｆ（＝A1×P0）が第１及び第２の真空槽５
１，５２の中心線上に生じる。この場合、駆動力と抵抗
力との大きさが相違するので、駆動の方向により抵抗力
分の駆動力差が生じる。さらに、駆動装置５８は第１及
び第２の真空槽５１，５２の端部に設けられているた
め、駆動力の作用軸と前記中心線上に働く抵抗力の作用
軸とが同一軸上になく、駆動力の作用軸と前記中心線と
の軸間距離L1によりモーメント（Ｍ＝Ｆ×L1）が発生
し、真空槽５１，５２及びベアリング部５０Ａ等に歪み
が生じる。
め、互いにベローズ５３で連結された第１の真空槽５１
と第２の真空槽５２とを近接離隔する場合、これらの真
空槽５１，５２の間にはベローズ５３の有効面積A1と真
空槽５１，５２をとりまく外気圧（大気圧）P0との積か
らなる抵抗力Ｆ（＝A1×P0）が第１及び第２の真空槽５
１，５２の中心線上に生じる。この場合、駆動力と抵抗
力との大きさが相違するので、駆動の方向により抵抗力
分の駆動力差が生じる。さらに、駆動装置５８は第１及
び第２の真空槽５１，５２の端部に設けられているた
め、駆動力の作用軸と前記中心線上に働く抵抗力の作用
軸とが同一軸上になく、駆動力の作用軸と前記中心線と
の軸間距離L1によりモーメント（Ｍ＝Ｆ×L1）が発生
し、真空槽５１，５２及びベアリング部５０Ａ等に歪み
が生じる。
【０００５】そのため、図４に示す従来例では、第１の
真空槽５１に設けられた発光干渉部５９と、第２の真空
槽５２に設けられた反射鏡６０と、これらの発光干渉部
５９及び反射鏡６０を結んで形成された光路６１とから
構成される光学系は、第１の真空槽５１と第２の真空槽
５２との近接離隔運動の結果、光路６１を第１及び第２
の真空槽５１，５２の中心線上に維持できず、高い検出
精度を保てないという問題点がある。
真空槽５１に設けられた発光干渉部５９と、第２の真空
槽５２に設けられた反射鏡６０と、これらの発光干渉部
５９及び反射鏡６０を結んで形成された光路６１とから
構成される光学系は、第１の真空槽５１と第２の真空槽
５２との近接離隔運動の結果、光路６１を第１及び第２
の真空槽５１，５２の中心線上に維持できず、高い検出
精度を保てないという問題点がある。
【０００６】ここに、本発明の目的は、測定に際して光
路の長さを変えても、第１の真空槽と第２の真空槽との
幾何学的精度が低下することなく、つまり、発光干渉部
と反射鏡との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持
できる光学式変位検出器を提供することにある。
路の長さを変えても、第１の真空槽と第２の真空槽との
幾何学的精度が低下することなく、つまり、発光干渉部
と反射鏡との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持
できる光学式変位検出器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、光
路の長さを変化させた際に生じる真空室用ベローズの伸
縮方向に働く抵抗力を弱めるため第１の真空槽と第２の
真空槽との間の加圧室に圧力を付与して前記目的を達成
しようとするものである。具体的には、本発明の光学式
変位検出器は、第１の真空槽の内部に発光干渉部を設
け、第２の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉
部と前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室
用ベローズを前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とに
連結し、前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とを近接
離隔して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第
１の真空槽及び前記第２の真空槽に設け、この光路の長
さ変化に基づいて前記第１の真空槽と前記第２の真空槽
との変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第
１の真空槽と前記第２の真空槽との間に形成された加圧
室と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備
えたことを特徴とする。
路の長さを変化させた際に生じる真空室用ベローズの伸
縮方向に働く抵抗力を弱めるため第１の真空槽と第２の
真空槽との間の加圧室に圧力を付与して前記目的を達成
しようとするものである。具体的には、本発明の光学式
変位検出器は、第１の真空槽の内部に発光干渉部を設
け、第２の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉
部と前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室
用ベローズを前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とに
連結し、前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とを近接
離隔して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第
１の真空槽及び前記第２の真空槽に設け、この光路の長
さ変化に基づいて前記第１の真空槽と前記第２の真空槽
との変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第
１の真空槽と前記第２の真空槽との間に形成された加圧
室と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備
えたことを特徴とする。
【０００８】ここで、前記圧力制御手段は、前記第１の
真空槽と前記第２の真空槽とを近接離隔して前記光路の
長さを変化させた際に、前記真空室用ベローズの伸縮方
向に働く抵抗力と相殺する圧力を前記加圧室に付与する
構成でもよい。さらに、前記圧力制御手段は、前記加圧
室の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサで検
出された圧力値に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を
制御する圧力制御弁とを備えて構成されたものでもよ
い。また、前記加圧室は、前記真空室用ベローズと、こ
の真空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベロ
ーズとの間に形成されたものでもよい。この場合、真空
室用ベローズの有効面積をA1とし、加圧室用ベローズの
有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、圧力制御手段
で付与する指令圧力値P1は次の式で求まる。 ｛（A2−A1）×（P1−P0）｝−（A1×P0）＝０ P1＝｛（A1×P0）／（A2−A1）｝＋P0＝（A2×P0）／
（A2−A1）
真空槽と前記第２の真空槽とを近接離隔して前記光路の
長さを変化させた際に、前記真空室用ベローズの伸縮方
向に働く抵抗力と相殺する圧力を前記加圧室に付与する
構成でもよい。さらに、前記圧力制御手段は、前記加圧
室の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサで検
出された圧力値に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を
制御する圧力制御弁とを備えて構成されたものでもよ
い。また、前記加圧室は、前記真空室用ベローズと、こ
の真空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベロ
ーズとの間に形成されたものでもよい。この場合、真空
室用ベローズの有効面積をA1とし、加圧室用ベローズの
有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、圧力制御手段
で付与する指令圧力値P1は次の式で求まる。 ｛（A2−A1）×（P1−P0）｝−（A1×P0）＝０ P1＝｛（A1×P0）／（A2−A1）｝＋P0＝（A2×P0）／
（A2−A1）
【０００９】あるいは、前記加圧室は、前記真空室用ベ
ローズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベロー
ズから形成されたものでもよい。この場合、加圧室用ベ
ローズをＮ個とし、真空室用ベローズの有効面積をA3と
し、加圧室用ベローズの有効面積をA4とし、大気圧をP0
とすれば、圧力制御手段で付与する指令圧力値P2は次の
式で求まる。 Ｎ×（A4×P2）−（A3×P0）＝０ P2＝（A3×P0）／Ｎ×A4
ローズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベロー
ズから形成されたものでもよい。この場合、加圧室用ベ
ローズをＮ個とし、真空室用ベローズの有効面積をA3と
し、加圧室用ベローズの有効面積をA4とし、大気圧をP0
とすれば、圧力制御手段で付与する指令圧力値P2は次の
式で求まる。 Ｎ×（A4×P2）−（A3×P0）＝０ P2＝（A3×P0）／Ｎ×A4
【００１０】
【作用】このような本発明では、測定のために、駆動装
置を作動して第１の真空槽と第２の真空槽とを近接離隔
して発光干渉部と反射鏡との間の光路の長さを変化させ
る。これらの真空槽の近接離隔運動に伴って圧力制御手
段により加圧室に圧力を付与すると、これらの真空槽の
間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力が
弱められ、第１の真空槽と第２の真空槽とが相対的に歪
むことが少ないから、高い検出精度を維持できる。ここ
で、圧力制御手段が加圧室に付与する圧力で真空室用ベ
ローズの伸縮方向に働く抵抗力を相殺すれば、これらの
真空槽にモーメントが発生することがないので、より高
い検出精度を維持できる。
置を作動して第１の真空槽と第２の真空槽とを近接離隔
して発光干渉部と反射鏡との間の光路の長さを変化させ
る。これらの真空槽の近接離隔運動に伴って圧力制御手
段により加圧室に圧力を付与すると、これらの真空槽の
間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力が
弱められ、第１の真空槽と第２の真空槽とが相対的に歪
むことが少ないから、高い検出精度を維持できる。ここ
で、圧力制御手段が加圧室に付与する圧力で真空室用ベ
ローズの伸縮方向に働く抵抗力を相殺すれば、これらの
真空槽にモーメントが発生することがないので、より高
い検出精度を維持できる。
【００１１】さらに、圧力制御手段を、加圧室の圧力を
検出する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧
力値に基づいて加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えて構成すれば、第１の真空槽
と第２の真空槽との近接離隔に伴って変化する加圧室の
圧力値を圧力センサで適正に検知し、加圧室の容積変化
に関係なく加圧室内の圧力を圧力制御弁により所定値
（前記P1又は前記P2）に維持することにより、第１及び
第２の真空槽の間に働く抵抗力を確実に相殺することが
できる。また、加圧室を、真空室用ベローズと、この真
空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベローズ
との間に形成すれば、前記抵抗力を相殺する圧力を確実
に真空槽に付与することができる他に、真空室用ベロー
ズを真空室の形成だけでなく加圧室の形成でも使用でき
るから、部品点数を少なくすることができる。これに対
して、真空室を、真空室用ベローズを挟んで対称に配置
された複数の加圧室用ベローズから形成すれば、前述と
同様の効果を達成できる他に、１個あたりの加圧室用ベ
ローズの大きさに制限がないから、加圧用ベローズと真
空用ベローズとを同じサイズのベローズにすることがで
きる。
検出する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧
力値に基づいて加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えて構成すれば、第１の真空槽
と第２の真空槽との近接離隔に伴って変化する加圧室の
圧力値を圧力センサで適正に検知し、加圧室の容積変化
に関係なく加圧室内の圧力を圧力制御弁により所定値
（前記P1又は前記P2）に維持することにより、第１及び
第２の真空槽の間に働く抵抗力を確実に相殺することが
できる。また、加圧室を、真空室用ベローズと、この真
空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベローズ
との間に形成すれば、前記抵抗力を相殺する圧力を確実
に真空槽に付与することができる他に、真空室用ベロー
ズを真空室の形成だけでなく加圧室の形成でも使用でき
るから、部品点数を少なくすることができる。これに対
して、真空室を、真空室用ベローズを挟んで対称に配置
された複数の加圧室用ベローズから形成すれば、前述と
同様の効果を達成できる他に、１個あたりの加圧室用ベ
ローズの大きさに制限がないから、加圧用ベローズと真
空用ベローズとを同じサイズのベローズにすることがで
きる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ここで、各実施例中、同一構成要素は同一符号を
付して説明を省略もしくは簡略にする。図１には第１実
施例にかかる光学式変位検出器の要部概略が示されてい
る。図１において、光学式変位検出器はレーザ干渉計を
使用した測長機であり、第１の真空槽１、第２の真空槽
２及びこれらの真空槽１，２を連結する略円筒状の真空
室用ベローズ３からなる真空室４と、第１の真空槽１及
び第２の真空槽２の外部に設けられた駆動装置５と、真
空室用ベローズ３を囲うように設けられた加圧室用ベロ
ーズ６と、この加圧室用ベローズ６と真空室用ベローズ
３との間に形成された加圧室７と、この加圧室７に作動
流体としての空気を封入し圧力を付与する圧力制御手段
８とを備えた構成である。
する。ここで、各実施例中、同一構成要素は同一符号を
付して説明を省略もしくは簡略にする。図１には第１実
施例にかかる光学式変位検出器の要部概略が示されてい
る。図１において、光学式変位検出器はレーザ干渉計を
使用した測長機であり、第１の真空槽１、第２の真空槽
２及びこれらの真空槽１，２を連結する略円筒状の真空
室用ベローズ３からなる真空室４と、第１の真空槽１及
び第２の真空槽２の外部に設けられた駆動装置５と、真
空室用ベローズ３を囲うように設けられた加圧室用ベロ
ーズ６と、この加圧室用ベローズ６と真空室用ベローズ
３との間に形成された加圧室７と、この加圧室７に作動
流体としての空気を封入し圧力を付与する圧力制御手段
８とを備えた構成である。
【００１３】第１の真空槽１は装置本体９に固定されて
おり、その内部にレーザ光を発光し、かつ、干渉する発
光干渉部１０が設けられ、この発光干渉部１０と反対側
の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設けられてい
る。第２の真空槽２は、第１の真空槽１に近接離隔可能
に装置本体９にベアリング部９Ａを介して取り付けられ
ており、その内部に反射鏡１１が設けられ、この反射鏡
１１と反対側の外部に図示しない接触子が設けられてい
る。この反射鏡１１と発光干渉部１０とを結んで光路１
２が形成され、この光路１２は真空室用ベローズ３の軸
芯と一致する。
おり、その内部にレーザ光を発光し、かつ、干渉する発
光干渉部１０が設けられ、この発光干渉部１０と反対側
の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設けられてい
る。第２の真空槽２は、第１の真空槽１に近接離隔可能
に装置本体９にベアリング部９Ａを介して取り付けられ
ており、その内部に反射鏡１１が設けられ、この反射鏡
１１と反対側の外部に図示しない接触子が設けられてい
る。この反射鏡１１と発光干渉部１０とを結んで光路１
２が形成され、この光路１２は真空室用ベローズ３の軸
芯と一致する。
【００１４】駆動装置５は、第１の真空槽１の外部に固
定された駆動モータ１３と、この駆動モータ１３に一端
部が連結され真空室用ベローズ３の軸芯と平行に配置さ
れた駆動用ねじ軸１４と、この駆動用ねじ軸１４に螺合
され第２の真空槽２に固定されたナット１５とを備え、
第１の真空槽１と第２の真空槽２とを近接離隔して光路
１２の長さを変化させるように構成されている。光路１
２の長さが変化するとレーザ干渉計により接触子の変位
が検出される。加圧室用ベローズ６は、その軸芯が真空
室用ベローズ３の軸芯と一致する略円筒状に形成されて
おり、その両端部は第１の真空槽１と第２の真空槽２と
に連結されている。
定された駆動モータ１３と、この駆動モータ１３に一端
部が連結され真空室用ベローズ３の軸芯と平行に配置さ
れた駆動用ねじ軸１４と、この駆動用ねじ軸１４に螺合
され第２の真空槽２に固定されたナット１５とを備え、
第１の真空槽１と第２の真空槽２とを近接離隔して光路
１２の長さを変化させるように構成されている。光路１
２の長さが変化するとレーザ干渉計により接触子の変位
が検出される。加圧室用ベローズ６は、その軸芯が真空
室用ベローズ３の軸芯と一致する略円筒状に形成されて
おり、その両端部は第１の真空槽１と第２の真空槽２と
に連結されている。
【００１５】圧力制御手段８は、第１の真空槽１と第２
の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力Ｆ
を相殺する圧力を加圧室７に付与するものであり、加圧
室７へ作動流体である空気を送る空気圧源１６と、加圧
室７の圧力を検出する圧力センサ１７と、この圧力セン
サ１７で検出された圧力値に基づいて加圧室７へ付与す
る圧力を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁１８と、こ
の圧力制御弁１８に制御信号を送る差動アンプ１９と、
この差動アンプ１９に指令圧力値P1を指示する指令圧力
値出力回路２０とを備えた構成である。差動アンプ１９
は、圧力センサ１７で検出される加圧室７の圧力値を取
り込みながら加圧室７内の圧力が指令圧力値P1となるよ
うに圧力制御弁１８を制御するものである。ここで、真
空室用ベローズ３の有効面積をA1とし、加圧室用ベロー
ズ６の有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、指令圧
力値P1は次の式で求まる。 ｛（A2−A1）×（P1−P0）｝−（A1×P0）＝０ P1＝｛（A1×P0）／（A2−A1）｝＋P0＝（A2×P0）／
（A2−A1）
の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力Ｆ
を相殺する圧力を加圧室７に付与するものであり、加圧
室７へ作動流体である空気を送る空気圧源１６と、加圧
室７の圧力を検出する圧力センサ１７と、この圧力セン
サ１７で検出された圧力値に基づいて加圧室７へ付与す
る圧力を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁１８と、こ
の圧力制御弁１８に制御信号を送る差動アンプ１９と、
この差動アンプ１９に指令圧力値P1を指示する指令圧力
値出力回路２０とを備えた構成である。差動アンプ１９
は、圧力センサ１７で検出される加圧室７の圧力値を取
り込みながら加圧室７内の圧力が指令圧力値P1となるよ
うに圧力制御弁１８を制御するものである。ここで、真
空室用ベローズ３の有効面積をA1とし、加圧室用ベロー
ズ６の有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、指令圧
力値P1は次の式で求まる。 ｛（A2−A1）×（P1−P0）｝−（A1×P0）＝０ P1＝｛（A1×P0）／（A2−A1）｝＋P0＝（A2×P0）／
（A2−A1）
【００１６】このような構成の第１実施例では、測定の
ために、駆動装置５を作動し、第１の真空槽１と第２の
真空槽２とを近接離隔して発光干渉部１０と反射鏡１１
との間の光路１２の長さを変化させると、これらの真空
槽１，２の間に抵抗力Ｆが真空室用ベローズ３の伸縮方
向に働く。しかし、この抵抗力Ｆを相殺する圧力を圧力
制御手段８により加圧室７に付与する。即ち、圧力制御
手段８の圧力センサ１７で加圧室７の圧力を検出し、こ
の加圧室７の圧力値を差動アンプ１９が取り入れながら
加圧室７内の圧力が指令圧力値P1となるように圧力制御
弁１８を制御する。
ために、駆動装置５を作動し、第１の真空槽１と第２の
真空槽２とを近接離隔して発光干渉部１０と反射鏡１１
との間の光路１２の長さを変化させると、これらの真空
槽１，２の間に抵抗力Ｆが真空室用ベローズ３の伸縮方
向に働く。しかし、この抵抗力Ｆを相殺する圧力を圧力
制御手段８により加圧室７に付与する。即ち、圧力制御
手段８の圧力センサ１７で加圧室７の圧力を検出し、こ
の加圧室７の圧力値を差動アンプ１９が取り入れながら
加圧室７内の圧力が指令圧力値P1となるように圧力制御
弁１８を制御する。
【００１７】従って、第１実施例によれば、第１の真
空槽１の内部に設けられた発光干渉部１０と、第２の真
空槽２の内部に設けられた反射鏡１１とを結んで形成さ
れた光路１２を真空室用ベローズ３で覆い、これらの真
空槽１，２を近接離隔して光路１２の長さを変化させる
駆動装置５を真空槽１，２の外部に設け、この光路１２
の長さ変化に基づいて変位を検出する光学式変位検出器
において、これらの真空槽１，２の間に形成された加圧
室７と、この加圧室７に圧力を付与する圧力制御手段８
とを備えたので、これらの真空槽１，２の間において真
空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力が弱められ、
第１の真空槽１と第２の真空槽２とが相対的に歪むこと
が少ないから、高い検出精度を維持できる。また、圧
力制御手段８で加圧室７に付与する圧力で真空室用ベロ
ーズ３の伸縮方向に働く抵抗力を相殺するようにしたか
ら、これらの真空槽１，２にモーメントが発生すること
がなくなり、より高い検出精度を維持できる。
空槽１の内部に設けられた発光干渉部１０と、第２の真
空槽２の内部に設けられた反射鏡１１とを結んで形成さ
れた光路１２を真空室用ベローズ３で覆い、これらの真
空槽１，２を近接離隔して光路１２の長さを変化させる
駆動装置５を真空槽１，２の外部に設け、この光路１２
の長さ変化に基づいて変位を検出する光学式変位検出器
において、これらの真空槽１，２の間に形成された加圧
室７と、この加圧室７に圧力を付与する圧力制御手段８
とを備えたので、これらの真空槽１，２の間において真
空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力が弱められ、
第１の真空槽１と第２の真空槽２とが相対的に歪むこと
が少ないから、高い検出精度を維持できる。また、圧
力制御手段８で加圧室７に付与する圧力で真空室用ベロ
ーズ３の伸縮方向に働く抵抗力を相殺するようにしたか
ら、これらの真空槽１，２にモーメントが発生すること
がなくなり、より高い検出精度を維持できる。
【００１８】さらに、圧力制御手段８を、加圧室７の
圧力を検出する圧力センサ１７と、この圧力センサ１７
で検出された圧力値に基づいて加圧室７へ付与する圧力
を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁１８とを備えて構
成したから、抵抗力Ｆを相殺する圧力を確実に第１及び
第２の真空槽１，２に付与できる他に、第１の真空槽１
と第２の真空槽２との近接離隔に伴って変化する加圧室
７の圧力値を圧力センサ１７で適正に検知し、この適正
に検知された圧力値に基づいて圧力制御弁１８が加圧室
７内の容積変化にかかわらず圧力制御をするので、第１
及び第２の真空槽１，２の間に働く抵抗力を確実に相殺
することができる。また、第１実施例では、加圧室７
を、真空室用ベローズ３と、この真空室用ベローズ３に
同心上に配置された加圧室用ベローズ６との間に形成し
たから、抵抗力Ｆを相殺する圧力を第１及び第２の真空
槽１，２に確実に付与することができる他に、真空室用
ベローズ６を真空室４の形成だけでなく加圧室７の形成
でも使用することにより、部品点数を少なくすることが
できる。
圧力を検出する圧力センサ１７と、この圧力センサ１７
で検出された圧力値に基づいて加圧室７へ付与する圧力
を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁１８とを備えて構
成したから、抵抗力Ｆを相殺する圧力を確実に第１及び
第２の真空槽１，２に付与できる他に、第１の真空槽１
と第２の真空槽２との近接離隔に伴って変化する加圧室
７の圧力値を圧力センサ１７で適正に検知し、この適正
に検知された圧力値に基づいて圧力制御弁１８が加圧室
７内の容積変化にかかわらず圧力制御をするので、第１
及び第２の真空槽１，２の間に働く抵抗力を確実に相殺
することができる。また、第１実施例では、加圧室７
を、真空室用ベローズ３と、この真空室用ベローズ３に
同心上に配置された加圧室用ベローズ６との間に形成し
たから、抵抗力Ｆを相殺する圧力を第１及び第２の真空
槽１，２に確実に付与することができる他に、真空室用
ベローズ６を真空室４の形成だけでなく加圧室７の形成
でも使用することにより、部品点数を少なくすることが
できる。
【００１９】次に、本発明の第２実施例を図２に基づい
て説明する。第２実施例は加圧室の構成が第１実施例と
相違するものであり他の構成は第１実施例と同じであ
る。図２には第２実施例にかかる光学式変位検出器の要
部概略が示されている。図２において、光学式変位検出
器は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び前
記真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、前記駆
動装置５と、真空室用ベローズ３を挟んで対称に配置さ
れた複数個、図２では２個の加圧室用ベローズ２６と、
これらの加圧室用ベローズ２６の空間から形成された加
圧室２７と、この加圧室２７に圧力を付与する前記圧力
制御手段８とを備えた構成である。第１の真空槽１の内
部に前記発光干渉部１０が設けられ、この発光干渉部１
０と反対側の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設け
られている。第２の真空槽２の内部に反射鏡１１が設け
られ、この反射鏡１１と反対側の外部に図示しない接触
子が設けられている。この反射鏡１１と発光干渉部１０
とを結んで光路１２が形成されている。
て説明する。第２実施例は加圧室の構成が第１実施例と
相違するものであり他の構成は第１実施例と同じであ
る。図２には第２実施例にかかる光学式変位検出器の要
部概略が示されている。図２において、光学式変位検出
器は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び前
記真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、前記駆
動装置５と、真空室用ベローズ３を挟んで対称に配置さ
れた複数個、図２では２個の加圧室用ベローズ２６と、
これらの加圧室用ベローズ２６の空間から形成された加
圧室２７と、この加圧室２７に圧力を付与する前記圧力
制御手段８とを備えた構成である。第１の真空槽１の内
部に前記発光干渉部１０が設けられ、この発光干渉部１
０と反対側の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設け
られている。第２の真空槽２の内部に反射鏡１１が設け
られ、この反射鏡１１と反対側の外部に図示しない接触
子が設けられている。この反射鏡１１と発光干渉部１０
とを結んで光路１２が形成されている。
【００２０】圧力制御手段８は、第１の真空槽１と第２
の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力Ｆ
を相殺する圧力を加圧室２７に付与するものであり、前
記空気圧源１６、前記圧力センサ１７、前記圧力制御弁
１８、前記差動アンプ１９及びこの差動アンプ１９に指
令圧力値P2を指示する指令圧力値出力回路２０を備えた
構成である。ここで、真空室用ベローズ３の有効面積を
A3とし、加圧室用ベローズ２６の有効面積をA4とし、大
気圧をP0とすれば、指令圧力値P2は次の式で求まる。 ２×（A4×P2）−（A3×P0）＝０ P2＝（A3×P0）／２×A4
の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ３の伸縮方向に働く抵抗力Ｆ
を相殺する圧力を加圧室２７に付与するものであり、前
記空気圧源１６、前記圧力センサ１７、前記圧力制御弁
１８、前記差動アンプ１９及びこの差動アンプ１９に指
令圧力値P2を指示する指令圧力値出力回路２０を備えた
構成である。ここで、真空室用ベローズ３の有効面積を
A3とし、加圧室用ベローズ２６の有効面積をA4とし、大
気圧をP0とすれば、指令圧力値P2は次の式で求まる。 ２×（A4×P2）−（A3×P0）＝０ P2＝（A3×P0）／２×A4
【００２１】従って、第２実施例によれば、第１実施例
の〜と同様の効果を達成できる他に、真空室２７
を、真空室用ベローズ３を挟んで対称に配置された複数
の加圧室用ベローズ２６から形成したから、第１実施例
のと同様の効果を達成できる他に、１個あたりの加圧
室用ベローズ２６の大きさに制限がないから、加圧用ベ
ローズ２６と真空用ベローズ３とを同じサイズにでき
る。
の〜と同様の効果を達成できる他に、真空室２７
を、真空室用ベローズ３を挟んで対称に配置された複数
の加圧室用ベローズ２６から形成したから、第１実施例
のと同様の効果を達成できる他に、１個あたりの加圧
室用ベローズ２６の大きさに制限がないから、加圧用ベ
ローズ２６と真空用ベローズ３とを同じサイズにでき
る。
【００２２】次に、本発明の第３実施例を図３に基づい
て説明する。第３実施例は圧力制御手段の構成が第１実
施例と相違するものであり、他の構成は第１実施例と同
じである。図３には第３実施例にかかる光学式変位検出
器の概略が示されている。図３において、光学式変位検
出器は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び
前記真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、第１
の真空槽１及び第２の真空槽２の外部に設けられた前記
駆動装置５と、真空室用ベローズ３を囲うように設けら
れた前記加圧室用ベローズ６と、この加圧室用ベローズ
６と真空室用ベローズ３との間に形成された前記加圧室
７と、この加圧室７に空気を封入し圧力を付与する圧力
制御手段３８とを備えた構成である。
て説明する。第３実施例は圧力制御手段の構成が第１実
施例と相違するものであり、他の構成は第１実施例と同
じである。図３には第３実施例にかかる光学式変位検出
器の概略が示されている。図３において、光学式変位検
出器は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び
前記真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、第１
の真空槽１及び第２の真空槽２の外部に設けられた前記
駆動装置５と、真空室用ベローズ３を囲うように設けら
れた前記加圧室用ベローズ６と、この加圧室用ベローズ
６と真空室用ベローズ３との間に形成された前記加圧室
７と、この加圧室７に空気を封入し圧力を付与する圧力
制御手段３８とを備えた構成である。
【００２３】圧力制御手段３８は、加圧室７内の圧力を
検出する圧力計３１と、前記空気圧源１６と、この空気
圧源１６から送られる空気圧を減圧し加圧室７に第１実
施例と同じ圧力値P1の圧力を付与する精密減圧弁３２と
から構成されている。従って、第３実施例によれば、第
１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
検出する圧力計３１と、前記空気圧源１６と、この空気
圧源１６から送られる空気圧を減圧し加圧室７に第１実
施例と同じ圧力値P1の圧力を付与する精密減圧弁３２と
から構成されている。従って、第３実施例によれば、第
１実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【００２４】次に、本発明の第４実施例を図４に基づい
て説明する。第４実施例は第３実施例をより具体的にし
たものであり、基本的な構成は第３実施例と同じであ
る。図４には第４実施例にかかる光学式変位検出器の概
略が示されている。図４において、光学式変位検出器
は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び前記
真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、第１の真
空槽１及び第２の真空槽２の外部に設けられた前記駆動
装置５と、真空室用ベローズ３を囲うように設けられた
前記加圧室用ベローズ６と、この加圧室用ベローズ６と
真空室用ベローズ３との間に形成された前記加圧室７
と、この加圧室７に空気を封入し圧力を付与する前記圧
力制御手段３８とを備えた構成である。
て説明する。第４実施例は第３実施例をより具体的にし
たものであり、基本的な構成は第３実施例と同じであ
る。図４には第４実施例にかかる光学式変位検出器の概
略が示されている。図４において、光学式変位検出器
は、前記第１の真空槽１、前記第２の真空槽２及び前記
真空室用ベローズ３からなる前記真空室４と、第１の真
空槽１及び第２の真空槽２の外部に設けられた前記駆動
装置５と、真空室用ベローズ３を囲うように設けられた
前記加圧室用ベローズ６と、この加圧室用ベローズ６と
真空室用ベローズ３との間に形成された前記加圧室７
と、この加圧室７に空気を封入し圧力を付与する前記圧
力制御手段３８とを備えた構成である。
【００２５】第１の真空槽１の内部に前記発光干渉部１
０が設けられ、この発光干渉部１０と反対側の外部にレ
ーザ干渉計本体４１が設けられている。このレーザ干渉
計本体４１は図示しないレーザ光源から光ファイバ４２
を通じてレーザ光が送られる。第１の真空槽１は、ブラ
ケット４３を介して装置本体９に取り付けられており、
このブラケット４３は、前記駆動用ねじ軸１４の両端部
を軸支し、かつ、その端部には駆動用ねじ軸１４を回転
駆動する前記駆動モータ１３が固定されている。第２の
真空槽２は、第１の真空槽１に近接離隔可能に装置本体
９にベアリング部９Ａを介して取り付けられており、そ
の内部に反射鏡１１が設けられている。この反射鏡１１
と反対側の外部に接触子４４が設けられ、この接触子４
４は測定テーブル４５に対向されている。
０が設けられ、この発光干渉部１０と反対側の外部にレ
ーザ干渉計本体４１が設けられている。このレーザ干渉
計本体４１は図示しないレーザ光源から光ファイバ４２
を通じてレーザ光が送られる。第１の真空槽１は、ブラ
ケット４３を介して装置本体９に取り付けられており、
このブラケット４３は、前記駆動用ねじ軸１４の両端部
を軸支し、かつ、その端部には駆動用ねじ軸１４を回転
駆動する前記駆動モータ１３が固定されている。第２の
真空槽２は、第１の真空槽１に近接離隔可能に装置本体
９にベアリング部９Ａを介して取り付けられており、そ
の内部に反射鏡１１が設けられている。この反射鏡１１
と反対側の外部に接触子４４が設けられ、この接触子４
４は測定テーブル４５に対向されている。
【００２６】反射鏡１１と発光干渉部１０とを結んで前
記光路１２が形成され、この光路１２は真空室用ベロー
ズ３の軸芯と一致する。真空室４は真空装置４６と接続
されており、この真空装置４６は、真空室４を吸引する
真空ポンプ４７、開閉弁４８及び真空計４９から構成さ
れている。従って、第４実施例によれば、第３実施例と
同様の作用効果を達成することができる。
記光路１２が形成され、この光路１２は真空室用ベロー
ズ３の軸芯と一致する。真空室４は真空装置４６と接続
されており、この真空装置４６は、真空室４を吸引する
真空ポンプ４７、開閉弁４８及び真空計４９から構成さ
れている。従って、第４実施例によれば、第３実施例と
同様の作用効果を達成することができる。
【００２７】なお、本発明は前述の各実施例に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれ
ば次に示すような変形例を含むものである。例えば、前
記各実施例では、光学式変位検出器をレーザ干渉計を使
用した測長機に適用したが、本発明では、第１の真空槽
１と第２の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを
変化させるものであれば、レーザ干渉計以外の装置を使
用した変位検出器、例えば、屈折率測定機等にも適用で
きる。また、圧力制御手段８，３８で使用する作動流体
は、水や油等の液体であってもよい。
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれ
ば次に示すような変形例を含むものである。例えば、前
記各実施例では、光学式変位検出器をレーザ干渉計を使
用した測長機に適用したが、本発明では、第１の真空槽
１と第２の真空槽２とを近接離隔して光路１２の長さを
変化させるものであれば、レーザ干渉計以外の装置を使
用した変位検出器、例えば、屈折率測定機等にも適用で
きる。また、圧力制御手段８，３８で使用する作動流体
は、水や油等の液体であってもよい。
【００２８】また、前記各実施例では、圧力制御手段
８，３８が加圧室７に付与する圧力を抵抗力Ｆと等しく
したが、圧力制御手段８が加圧室７に付与する圧力は抵
抗力Ｆより大きくともあるいは小さくともよい。さら
に、前記各実施例では、駆動装置５の構成は送りねじ機
構に限定されるものではなく、他の構成、例えば、ピニ
オンが取り付けられたモータを第１の真空槽１の外部に
固定し、このピニオンに噛合するラックを第２の真空槽
２に固定した構成でもよく、あるいは、ベアリング部９
Ａに配置されたリニアモータでもよい。また、ベアリン
グ部９Ａを、ボールベアリング以外にエアーベアリング
としてもよい。
８，３８が加圧室７に付与する圧力を抵抗力Ｆと等しく
したが、圧力制御手段８が加圧室７に付与する圧力は抵
抗力Ｆより大きくともあるいは小さくともよい。さら
に、前記各実施例では、駆動装置５の構成は送りねじ機
構に限定されるものではなく、他の構成、例えば、ピニ
オンが取り付けられたモータを第１の真空槽１の外部に
固定し、このピニオンに噛合するラックを第２の真空槽
２に固定した構成でもよく、あるいは、ベアリング部９
Ａに配置されたリニアモータでもよい。また、ベアリン
グ部９Ａを、ボールベアリング以外にエアーベアリング
としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光学式
変位検出器によれば、第１の真空槽の内部に設けられた
発光干渉部と、第２の真空槽の内部に設けられた反射鏡
とを結んで形成された光路を真空室用ベローズで覆い、
これらの真空槽を近接離隔して光路の長さを変化させる
駆動装置を真空槽の外部に設け、この光路の長さ変化に
基づいて変位を検出する光学式変位検出器において、こ
れらの真空槽の間に形成された加圧室と、この加圧室に
圧力を付与する圧力制御手段とを備えたので、これらの
真空槽の間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く
抵抗力が弱められ、第１の真空槽と第２の真空槽とが相
対的に歪むことが少ないから、測定に際して光路の長さ
を変えても、第１の真空槽と第２の真空槽との幾何学的
精度が低下することなく、つまり、発光干渉部と反射鏡
との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持できる。
変位検出器によれば、第１の真空槽の内部に設けられた
発光干渉部と、第２の真空槽の内部に設けられた反射鏡
とを結んで形成された光路を真空室用ベローズで覆い、
これらの真空槽を近接離隔して光路の長さを変化させる
駆動装置を真空槽の外部に設け、この光路の長さ変化に
基づいて変位を検出する光学式変位検出器において、こ
れらの真空槽の間に形成された加圧室と、この加圧室に
圧力を付与する圧力制御手段とを備えたので、これらの
真空槽の間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く
抵抗力が弱められ、第１の真空槽と第２の真空槽とが相
対的に歪むことが少ないから、測定に際して光路の長さ
を変えても、第１の真空槽と第２の真空槽との幾何学的
精度が低下することなく、つまり、発光干渉部と反射鏡
との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る光学式変位検出器を
示す要部概略図である。
示す要部概略図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る光学式変位検出器を
示す要部概略図である。
示す要部概略図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る光学式変位検出器を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る光学式変位検出器を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図５】従来例の光学式変位検出器を示す要部概略図で
ある。
ある。
１ 第１の真空槽 ２ 第２の真空槽 ３ 真空室用ベローズ ５，35 駆動装置 ６，26 加圧室用ベローズ ７，27 加圧室 ８，38 圧力制御手段 １０ 発光干渉部 １１ 反射鏡 １２ 光路 １７ 圧力センサ １８ 圧力制御弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−71912（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−313002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 9/00 - 11/30 102 G12B 1/00 - 17/08
Claims (5)
- 【請求項１】第１の真空槽の内部に発光干渉部を設け、
第２の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉部と
前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室用ベ
ローズを前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とに連結
し、前記第１の真空槽と前記第２の真空槽とを近接離隔
して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第１の
真空槽及び前記第２の真空槽に設け、この光路の長さ変
化に基づいて前記第１の真空槽と前記第２の真空槽との
変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第１の
真空槽と前記第２の真空槽との間に形成された加圧室
と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備え
たことを特徴とする光学式変位検出器。 - 【請求項２】請求項１記載の光学式変位検出器におい
て、前記圧力制御手段は、前記第１の真空槽と前記第２
の真空槽とを近接離隔して前記光路の長さを変化させた
際に、前記真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力と
相殺する圧力を前記加圧室に付与することを特徴とする
光学式変位検出器。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の光学式変位検出器に
おいて、前記圧力制御手段は、前記加圧室の圧力を検出
する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧力値
に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えたことを特徴とする光学式変
位検出器。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の光学式
変位検出器において、前記加圧室は、前記真空室用ベロ
ーズと、この真空室用ベローズに同心上に配置された加
圧室用ベローズとの間に形成されたことを特徴とする光
学式変位検出器。 - 【請求項５】請求項１から３のいずれかに記載の光学式
変位検出器において、前記加圧室は、前記真空室用ベロ
ーズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベローズ
から形成されたことを特徴とする光学式変位検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31309194A JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31309194A JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08166215A JPH08166215A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3240095B2 true JP3240095B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18037068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31309194A Expired - Fee Related JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240095B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3400393B2 (ja) | 1999-10-13 | 2003-04-28 | 株式会社ミツトヨ | レーザ干渉装置 |
| JP5383180B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2014-01-08 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置 |
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1994
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