JP4473211B2 - 形状測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、形状測定装置に関し、特に、被測定物の所定温度状態における幾何公差と寸法の変化とを測定する形状測定装置に関するものである。

従来の技術は、特許文献１と特許文献２とを参照すると、開示された形状測定装置は、内部を高温に加熱する加熱手段および低温に冷却する冷却手段あるいはいずれか一方を有する温度可変容器と、光線放出装置とを含み、その温度可変容器には、ベース装置と、該ベース装置の上部に枢接されるカバー装置とを含む。前記ベース装置の頂部の中間には、石英ガラスなどの光透過性板が設けられ、この光透過性板の上部面に被測定物を載せ置く平坦基準面が形成される。前記カバー装置の外部には、冷却用の気体または加熱用の気体を流すための複数の気体送出手段が配置される。

前記カバー装置が閉鎖状態における際に、前記気体送出手段から噴出される冷却用の気体または加熱用の気体は、まず前記ベース装置の側壁へ向け噴出して、側壁にぶつかってから反射され、前記被測定物に向けて吹けつけられる。前記光線放出装置から放出される光線は、前記光透過性板を透過して前記平坦基準面と被測定物に照射される。前記被測定物からの被測定物反射光線と平坦基準面からの基準面反射光線を検出することにより、前記被測定物の幾何公差と寸法の変化を測定できる。
特開２００３−３０７４１２号公報 特開２００２−１０７１１６号公報

しかしながら、前記温度可変容器を高温に加熱する過程中で、前記気体送出手段から噴出される加熱用の気体は、まず前記ベース装置の側壁に向けて吹きつけられて反射し、次に平坦基準面に載せ置く被測定物に吹きつけられることで、被測定物には直接に吹きつけられない。また、前記温度可変容器を低温に冷却する過程中で、前記気体送出手段から噴出される冷却用の気体は、まず前記ベース装置の側壁に吹きつけられてから反射し、次に平坦基準面に載せ置く被測定物に吹きつけられ、同時に赤外線明かりの熱量を吸収しなければならない。そこで、温度環境の再現の過程中に、前記温度可変容器を急速に加熱または冷却ができず、温度変化曲線が正確に再現できない。

その他、実際検出の過程で、三次元検出用機械は前記被測定物の上方に位置できるだけで、前記光線放出装置は、温度可変容器の下方に一体に配置され、こうして、従来の形状測定装置は、運転が困難なだけでなく、三次元検出用機械と協力的な使用に制限される。そこで、従来の形状測定装置は検出範囲が制限され、被測定物の膨張係数とワーピング変形などの測定ができない。

本発明は、温度可変容器を急速に加熱または冷却ができ、温度変化曲線が正確に再現できる形状測定装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の形状測定装置は、非密閉的な循環室が形成される支持部材と、前記支持部材に組み付けられる分割壁とを有するベース装置と、前記分割壁と共に加熱室が包囲するように形成されるカバー装置と、を含む温度可変容器と、被測定物を照射する入射光線が放出される光線放出装置とを含む。前記分割壁には、前記加熱室と循環室とを連通する排気用孔と、前記被測定物を載せ置き且つカバー装置へ向ける平坦基準面を有する載物台と、が配置される。前記載物台の外周囲には気体送出装置が配置され、前記気体送出装置の気体放出口を前記載物台へ向けるように配置される。前記カバー装置の頂部には光透過性板が取付けられ、前記入射光線は、前記光透過性板を透過して被測定物と平坦基準面とでそれぞれ反射され反射光線が得られ、これら反射光線の感知データーを検出し分析することにより、被測定物の幾何公差と寸法の変化とを測定する。

また、前記目的を達成するために、本発明の温度可変容器は、複数の側壁からなる枠体のベース装置と、前記ベース装置に枢接されるカバー装置と、を含む。前記ベース装置に配置される分割壁により、独立の循環室と加熱室とに仕切られる。前記分割壁の中央に前記循環室と加熱室とを連通する排気用孔が形成され、排気用孔の真上に載物台が支持され、該載物台の外周囲に加熱用または冷却用の気体を放出する気体送出装置が配置され、前記気体送出装置の気体放出口が載物台へ向けられるように配置される。前記ベース装置の側壁には複数の通風孔が形成され、前記気体送出装置から放出される加熱用または冷却用の気体は、まず載物台へ送風され、次に排気用孔と、循環室と、通風孔とを順に貫通するように気体の循環通路が形成される。

従来の技術に比べると、本発明は以下の利点がある。気体送出装置の気体放出口を載物台へ向けることで、気体放出口から放出される加熱用または冷却用の気体は直接的に被測定物へ送風させ、そこで、被測定物を急速に加熱又は冷却し、更に実際の温度変化曲線を正確に再現できる。

図１〜図７に示すように、本発明の実施形態に係る形状測定装置１０は、被測定物６０の所定温度状態における幾何公差と寸法の変化とを測定でき、主に、温度可変容器３０と、該温度可変容器３０の上方に位置する光線放出装置２０とを含む。

図３〜図７を参照すると、前記温度可変容器３０は、ベース装置４０と、該ベース装置４０に枢接されるカバー装置５０とを含み、前記カバー部材５０は、前記ベース装置４０に対して、開放位置と閉鎖位置との間で回動できる。前記ベース部材４０は、枠体状の支持部材４１と、前記支持部材４１の上部に組付けられる分割壁４４とを有し、前記支持部材４１は、複数の側壁４００を有し、当該側壁４００には、通風孔４０２が形成される。前記分割壁４４と前記側壁４００とは、前記通風孔４０２により外界と連通する非密閉的な循環室４２を構成する。前記温度可変容器３０を急速に加熱または冷却する要求に対応し、循環室４２内の気体の流動速度を強化するために、前記側壁４００の適応な箇所に、排気用送風機４０４が配置されてもよい。

図５〜図７を参照すると、前記分割壁４４は、熱絶縁材料からなり、前記支持部材４１の上方に組付けられる。前記温度可変容器３０のカバー装置５０が閉鎖位置時に、前記分割壁４４とカバー装置５０とが、加熱室４９を包囲するように形成される。前記分割壁４４の中央には、前記加熱室４９と循環室４２とを連通する排気用孔４４０（図６参照）が形成される。前記被測定物６０を載せ置く載物台４６は、複数の支持柱４６０により前記分割壁４４に支持され、且つ、前記排気用孔４４０の真上に位置される。前記載物台４６の被測定物６０を載せ置く上表面は、被測定物６０の幾何公差と寸法の変化を測定する基準としての平坦基準面４６２である。

前記載物台４６の相対する両側の外部には、複数の気体送出装置４８がそれぞれ配置され、当該気体送出装置４８の気体放出口４８０（図６参照）の高さは、前記載物台４６の高さと被測定物６０寸法とによって、特定の範囲において調節できる。前記気体送出装置４８に加圧手段としての加熱エレメント（図示せず）が配置され、該加熱エレメントの電力は、温度制御装置（図示せず）によって調節でき、また、気体送出装置４８の気体導入口（図示せず）は、気体圧縮用制御装置（図示せず）に連接する。前記加熱エレメントの電力と気体送出装置４８の導入気体量とを制御することにより、気体放出口４８０の気体温度は、前もって設定した温度変化曲線に基いて変化できる。もちろん、前記温度可変容器３０を急速に加熱または冷却させるために、前記載物台４６の外周囲に、気体送出装置４８をそれぞれ配置してもよい。

前記気体送出装置４８の気体放出口４８０と載物台４６との間には、スポイラ（Spoiler）４６４が配置され、該スポイラ４６４は、複数の通孔４６４０が形成される平板構造であり、前記平坦基準面４６２から垂直に延在し形成される。前記スポイラ４６４は、前記載物台４６に一体に成形されるだけでなく、勿論、前記載物台４６と別体にそれぞれ成形されてもよい。前記スポイラ４６４により、前記気体放出口４８０から噴出される気体の流動方向を変更でき、更に前記加熱室４９内の温度分布が改善される。また、該スポイラ４６４により、気体が強過ぎることで前記載物台４６に載せ置かれる被測定物６０が吹き乱れる虞を防止できる。

前記図２と図５を参照すると、前記カバー装置５０は、熱絶縁材料からなり、その頂壁（参照記号なし）の中央に、光透過性板５００（図１参照）が取付けられる。光線放出装置２０から照射される入射光線２００、２０２、２０４と、被測定物６０から反射される反射光線２０１、２０３，２０５とは、光透過性板５００を透過でき、こうして、被測定物６０の変化過程を観察することが容易になる。また、カバー装置５０の頂壁に近接する箇所に、温度インダクター（図示せず）が設置され、該温度インダクターにより、気体送出装置４８から放出される気体の導入気体量と加熱エレメントの電力とを検出できる。

図１と図２を参照すると、前記光線放出装置２０は、温度可変容器３０の上方に位置し、カバー装置５０と平行な面に水平に移動できる。前記光線放出装置２０は、カバー装置５０の光透過性板５００を透過する被測定物６０と平坦基準面４６２とを照射する入射光線２００、２０２、２０４を放出し、また、入射光線２００、２０２、２０４は、平坦基準面４６２と被測定物６０とで反射され、反射光線２０１、２０３、２０５が得られる。当該入射光線２００、２０２、２０４と反射光線２０１、２０３、２０５との感知データーを検出し分析することにより、平坦基準面から被測定物６０の測定部位までの距離を演算することが可能になり、さらに、被測定物６０の幾何公差と寸法の変化とを測定できる。

図３と図４を参照すると、使用する時に、まず、温度可変容器３０のカバー装置５０が開放位置に回動され、同時に、被測定物６０が載物台４６の平坦基準面４６２に設定状態どおりに陳列され、次に、被測定物６０の実際寸法によって、気体送出装置４８の気体放出口４８０の高さを調節している。

同時に図１と図２を参照すると、被測定物６０を装着する温度可変容器３０が前記光線放出装置２０の下方に位置し、かつ、気体圧縮用制御装置と温度制御装置を設定することにより、検出要求に符合する加熱または冷却の温度変化曲線が得られる。加熱または冷却の過程で、光線放出装置２０から放出される入射光線２００、２０２、２０４は、前記カバー装置５０の光透過性板５００を透過し、平坦基準面４６２と被測定物６０とを照射し、前記平坦基準面４６２と被測定物６０とで反射されて反射光線２０１、２０３、２０５がそれぞれ得られる。当該入射光線２００、２０２、２０４と反射光線２０１、２０３、２０５との感知データーを検出し分析することにより、平坦基準面から被測定物６０の測定部位までの距離を演算することが可能になり、さらに、被測定物６０の幾何公差と寸法の変化とを測定できる。

図１は、本発明に係る形状測定装置１０の温度可変容器３０内の気体の流動方向の分布を示す。図１を見ると、前記気体送出装置４８の気体放出口４８０から放出される気体は、ほぼ二股に分かれ、その一方はスポイラ４６４の通孔４６４０を貫通し、被測定物６０へ直接的に送風され、他の一方はスポイラ４６４で気体の流動方向が変更されて乱流が生じ、被測定物６０へ間接的に送風される。前記気体放出口４８０から放出される気体は、まず被測定物６０へ送風され、次に排気用孔４４０と、循環室４２と、ベース部材４０の通風孔４０２とを順に貫通するように気体の循環通路が形成される。

従来の技術に比べて、本発明に係る形状測定装置１０は、前記載物台４６の外周囲に配置される気体送出装置４８の気体放出口４８０が載物台４６向きに配置されることで、気体放出口４８０から放出される気体は、載物台４６の平坦基準面４６２に載せ置かれる被測定物６０へを直接的に送風され、こうして、被測定物６０を急速に加熱又は冷却させ、さらに、実際の温度変化曲線を正確に再現できる。

また、前記温度可変容器３０は、載物台４６と気体送出装置４８との間にスポイラ４６４が配置されることで、温度可変容器３０内の温度分布が改善される。また、前記気体送出装置４８は、気体放出口４８０の載物台４６に相対する高さが調節できることで、異なる寸法の被測定物６０を検出できる。

また、本発明に係る形状測定装置１０の温度可変容器３０は、加熱エレメントにより加熱用気体を注入するだけでなく、冷却用気体も注入できる。前記注入される加熱用気体または冷却用気体により、温度可変容器３０内の温度変化曲線が正確に再現される。また、本発明に係る形状測定装置１０の光線放出装置２０が温度可変容器３０と別体にそれぞれ成形されることで、温度可変容器３０は三次元検出用機械と協力的な使用が容易になって、被測定物６０の膨張係数とワーピング変形などの測定が実現される。

以上、本発明について最良の実施形態を図面を参照して詳細に説明したが、この実施形態はあくまでも例示的なものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。また前記の説明は、本発明に基づきなし得る細部の修正或は変更など、いずれも本発明の請求範囲に属するものである。

本発明に係る形状測定装置の構成を示す図である。 本発明に係る形状測定装置の光線放出装置から放出される入射光線が被測定物と平坦基準面とで反射し反射光線が得られる概念を示す図である。 本発明に係る形状測定装置の温度可変容器が開放位置に位置する状態を示す斜視図である。 本発明に係る形状測定装置の温度可変容器が閉鎖位置に位置する状態を示す斜視図である。 本発明に係る形状測定装置の温度可変容器の斜視図であって、そのカバー装置の側壁とベース装置の隣接する側壁が取外された状態を示す図である。 本発明に係る形状測定装置の温度可変容器の斜視図であって、その載物台が取外された状態を示す図である。 図５に示す形状測定装置の温度可変容器を示す側面図である。

符号の説明

１０ 形状測定装置
２０ 光線放出装置
３０ 温度可変容器
４０ ベース装置
４１ 支持部材
４２ 循環室
４４ 分割壁
４６ 載物台
４８ 気体送出装置
４９ 加熱室
５０ カバー装置
６０ 被測定物
４００ 側壁
４０２ 通風孔
４０４ 排気用送風機
４４０ 排気用孔
４６０ 支持柱
４６２ 平坦基準面
４６４ スポイラ
４８０ 気体放出口
５００ 光透過性板
４６４０ 通孔

Claims (17)

1. 非密閉的な循環室が形成される支持部材と、前記支持部材に組み付けられる分割壁とを有するベース装置と、前記分割壁と共に加熱室が包囲するように形成されるカバー装置と、を含む温度可変容器と、
   被測定物を照射する入射光線が放出される光線放出装置と
   を含み、被測定物の所定温度状態における幾何公差と寸法の変化を測定する形状測定装置において、
   前記分割壁には、前記加熱室と循環室とを連通する排気用孔と、前記被測定物を載せ置き且つカバー装置へ向ける平坦基準面を有する載物台と、が配置され、
   前記載物台の外周囲には、設定した温度変化曲線に基づいて温度を変化できる気体を送出するように構成された気体送出装置が配置され、前記気体送出装置の気体放出口を前記載物台へ向けるように配置され、
   前記カバー装置の頂部には光透過性板が取付けられ、前記入射光線は、前記光透過性板を透過して被測定物と平坦基準面とでそれぞれ反射されて反射光線が得られ、これら反射光線の感知データーを検出し分析することにより、被測定物の幾何公差と寸法の変化とを測定することを特徴とする形状測定装置。
2. 前記温度可変容器の気体送出装置は、前記載物台の相対する両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
3. 前記温度可変容器の気体送出装置と載物台との間には、スポイラが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
4. 前記温度可変容器のスポイラは、前記載物台に一体に成形されていることを特徴とする請求項３に記載の形状測定装置。
5. 前記載物台は、前記分割壁に支持柱により支持され、且つ前記排気用孔の真上に位置されていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
6. 前記温度可変容器のベース装置は、その側壁に排気用送風機が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
7. 前記気体送出装置は、前記気体放出口の載物台に相対する高さが調節できることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
8. 前記光線放出装置は、前記温度可変容器と別体にそれぞれ成形されていることを特徴とする請求項１に記載の形状測定装置。
9. 前記カバー装置と分割壁とは、熱絶縁材料がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の形状測定装置。
10. 複数の側壁からなる枠体状のベース装置と、前記ベース装置に枢接されるカバー装置と、を含み、前記ベース装置に配置される分割壁により、独立な循環室と加熱室とに仕切られる温度可変容器において、
    前記分割壁の中央には、前記循環室と加熱室とを連通する排気用孔が形成され、該排気用孔の真上に載物台が支持され、該載物台の外周囲に加熱用または冷却用の気体を放出する気体送出装置が配置され、前記気体送出装置の気体放出口が載物台へ向けられるように配置され、
    前記ベース装置の側壁には複数の通風孔が形成され、前記気体送出装置から放出される加熱用または冷却用の気体は、まず載物台へ送風され、次に排気用孔と、循環室と、通風孔とを順に貫通するように気体の循環通路が形成されていることを特徴とする温度可変容器。
11. 前記温度可変容器の気体送出装置は、前記載物台の相対する両側に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
12. 前記温度可変容器の気体送出装置は、前記載物台の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
13. 前記温度可変容器の気体送出装置と載物台との間には、スポイラが配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
14. 前記側壁に、気体の流動速度を強化するために、排気用送風機が配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
15. 前記気体送出装置は、気体放出口の前記載物台に相対する高さが調節できることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
16. 前記カバー装置の頂部の中央には、光透過性板が取付けられていることを特徴とする請求項１０に記載の温度可変容器。
17. 前記カバー装置と分割壁とは、熱絶縁材料がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１０から請求項１６までのいずれか１項に記載の温度可変容器。

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