JPH03115913A - レーザ変位計用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザ光を用いて被測定体の基準位置からの変
位を測定するレーザ変位計の直線性を簡易に確認するた
めのレーザ変位計用治具に関する。

［従来の技術］ 被測定体の変位を正確にｎｌ定する測定装置の一つとし
てレーザ光線を用いたレーザ変位計が実用化されている
。このようなレーザ光線を利用したレーザ変位計の測定
原理を第８図に示す。すなわち、レーザ変位計１におい
ては、ケース３内の一方側にレーザ光源４が配設されて
おり、このレーザ光源４から放出されたレーザ光５は投
光レンズ６を介して被測定体７に照射される。被１１１
１１定体７で反射されたレーザ光５は結像レンズ８を介
してポジションセンサからなる受光器９へ結像される。

この場合、位置Ｐに被測定体７が存在すれば、受光器９
の中央位置にレーザ光５が照射される。そして、被測定
体７が焦点位置Ｐから距離り、たけ移動すると、受光器
９の結像位置がｄｌだけ移動する。逆に、被測定体７が
焦点位置Ｐから距離Ｄ２だけ移動すると、受光器９の結
像位置がｄ２だけ移動する。よって、受光器９上におけ
るレ−ザ光５の結像位置と、被測定体の位置は１対１に
対応していることから、受光器９上におけるレーザ光５
の結像位置を被測定体の位置に変換する装置を備えるる
ことにより変位信号を出力する。

受光器９上におけるレーザ光５の結像位置の移動距離ｄ
＋、ｄ２が検出されると、変位ＤＤ２が算出できる。結
像位置ｄに各光学部材の位置間等で定まる所定の変換係
数を乗算して変位信号として出力する。

このような構成のレーザ変位計１を用いて被測定体７の
変位ＤＩ　　（Ｄ２）を正確に測定するためには、実際
の変位ＤＩ（Ｄ２）と出力される変位信号の信号レベル
が正確に一致しておく必要がある。その信号レベルと実
際の変位とが常時正確に対応しているかどうかを確認す
るためには、厚みが正確に測定されているゲージをレー
ザ変位計で測定し、ゲージの寸法とレーザ変位計の変位
信号の差を比較する方法がある。

具体的には、第９図に示すような測定治具が用いられる
。すなわち、アーム１０の先端に下向きに精度測定すべ
きレーザ変位計１を取付け、テーブル】１上に上面が平
らな測定台１２を取付け、そのｎ１定台１２上にゲージ
１３を載置する。そして、アーム１０の高さを調整して
レーザ変位計でゲージ１３の上面を測定する。この状態
てレーザ変位計から出力される変位信号を記録する。次
に、厚みが異なる他のゲージ１３を測定台１２上に載置
する。そしてレーザ変位計から出力される変位信号を読
取り、変位信号（Ｕ瓦間の差か校正用ゲシ１３の厚みの
差にどのくらいの精度で近似しているか調べる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第９図に示すような測定治具を用いてレ
ーザ変位計１の直線性を確認する場合、次のような問題
がある。すなわち、レーザ変位計１の測定精度は最大で
０．０１８ｍにも達するので、テーブル１１と測定台１
２との間又は、測定台１２とゲージ１３との間にごみや
ほこりが付着して、校正用ケージ１３の位置が正確に定
まらない問題がある。特にゲージ１３を頻繁に交換する
必要があるので、常時正しい状態で装着されるとは限ら
ない。なお、テーブル１１に直接載置したとしても上記
問題は解消しない。また、テーブル１１や測定台１２の
表面粗さも問題になる。

また、レーザ変位計から放出されるレーザ光の方向がレ
ーザ変位計の取付基準面に対して平行でない場合は、レ
ーザ変位計の取付基準面とゲージ上面の垂直度が悪いゲ
ージの傾きに起因した測定誤差を含む。

このような問題を回避するために、レーザ変位計から出
力されるレーザ光を移動台に搭載された標準試料に照射
して、その移動台の移動距離を光干渉計等を用いて正確
に測定する装置も考えられるが、非常に大掛かりな装置
となり、かつ製造費が大幅に上昇する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
各ゲージをゲージ台のゲージ取付基準面に対して磁石の
吸引力を利用しかつ複数の鋼球を介して取付けることに
より、常時正しい状態で装着でき、かつ簡単に取り外し
ができ、その結果、測定精度を大幅に向上でき、取扱い
が簡ｉｌｌで、少ない製造費で構成できるレーザ変位計
用治具を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために本発明のレーザ変位計用治具
は、レーザ変位計を取付けるための取付基準面を有した
取付台と、この取付台に取付けられたレーザ変位計に対
向する面がゲージ取付基準面に形成されたゲージ台と、
このゲージ台のゲージ取付基準面に埋設された磁石と、
ゲージ取付基準面に配設された３個の鋼球と、磁性材料
で形成され磁石の吸引力によって鋼球を介してゲージ取
付基準面に対して平行に支持される厚みが異なる複数種
類のゲージと、取付台とゲージ台との間の相互間距離を
可変設定する相互間距離可変機構とを備えたものである
。

［作用］ このように構成されたレーザ変位計用治具であれば、取
付台の取付基準面に取付けられたレーザ変位計とゲージ
台のゲージ取付基準面に鋼球を介して取付けられたゲー
ジとは対向するのてレーザ変位計にてゲージ位置が検出
され、その状態で厚みの異なるゲージに取替えれば、該
当厚みに応じたゲージ位置が検出される。よって、検出
位置の差からゲージ間の厚み差が測定される。なお、相
互間距離可変機構にて取付台とゲージ台との間の距離を
レーザ変位計の測定範囲内に設定しておく。

また、ゲージは、磁石の吸引力が作用するので、ゲージ
取付基準面に配設された鋼球に圧接される。

したがって、はこりやごみによ・るゲージの浮上がりか
防止される。また、鋼球で支持することによって、ゲー
ジ取付基準面の表面粗さに起因する測定誤差が抑制され
、かつゲージの取付、取り外しが容易になる。

また、レーザ変位計の取付基準面とゲージ上面の垂直度
が規定できるため、ゲージの傾きに起用した測定誤差を
抑制できる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図、第２図、第３図はそれぞれ実施例のレザ変位計
用治具を示す平面図、上面図、側面図である。また、第
４図は第１図のＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である
。

長尺のベース２１の一方側に取付台２２が形成されてい
る。この取付台２２上面の一方端に突起部２２ａが形成
され、その突起部２２ａの内面がレーザ変位計２３を取
付ける場合の取付基準面２２ｂになっている。そして、
この取付台２２の上面にレーザ変位計２３をケースの一
側面に形成された取付基準面２３ａが取付台２２の取付
基準面２２ｂに当接するように取付ける。

ベース２１上面には取付台２２へ向かう方向に一対のレ
ール２４ａ、２４ｂが敷設されており、このレール２４
ａ、２４ｂ上にゲージ台２５および位置調整台２６が移
動自在に搭載されている。

ゲージ台２５と位置調整台２６とは一対のばね２７ａ、
２７ｂで接続されており、両者は互いに接近する方向に
ばね２７ａ、２７ｂで付勢されている。また、位置調整
台２６には位置調整ねじ２８が螺合されており、位置調
整ねじ２８の先端がゲージ台２５に形成された凹部の底
に当接している。よって、位置調整ねじ２８のノブ２８
ａを回転すれば、ケージ台２５と位置調整台２６との間
の距離が任意に調整できる。なお、ロックねし２６ａを
回せば、位置調整台２６がレール２４ａ。

２４ｂに固定される。よって、ロックねじ２６ａで位置
調整台２６を固定した状態で前記ノブ２８ａを回転させ
れば、ゲージ台２５の位置が微調整される。よって、レ
ール２４ａ、２４ｂおよび位置調整台２６は取付台２２
とゲージ台２５との間の相互間距離を可変設定する相互
間距離可変機構を構成する。

ゲージ台２５の上面にはロックレバ−２９が取付けられ
ており、このロックレバ−２９を回転すると、ゲージ台
２５を下方へ貫通したレバー２９の軸２９ａが回転し、
軸２９ａの下端に取付けられたロックナツト２９ｂが、
レール２４ａ。

２４ｂの内面に圧接する。よって、ゲージ台２５はレー
ル２４ａ、２４ｂに固定される。

ゲージ台２５のレーザ変位計２３に対向する面に第５図
（ｃ）に示すようにゲージ取付基準面３０が形成されて
いる。そして、このゲージ取付基準面３０のほぼ中央位
置に磁石３１が埋設されている。そして、埋設位置の周
囲に３個の鋼球３２ａ、３２ｂ、３２ｃが押さえ板３３
にてその位置が移動しないように保持されている。そし
て、各鋼球３２ａ、３２ｂ、３２ｃの先端が押さえ板３
３より前方に露出している。

そして、その各鋼球３２ａ、３２ｂ、３２ｃの先端に磁
性材料で形成された既知厚みｔを有するゲージ３４が磁
石３１の吸引力によって３点支持に圧接されている。

次に、このように構成されたレーザ変位計用治具の取扱
法を説明する。

まず、直線性を確認すべきレーザ変位計２３を前述した
ように、ケース側面の取付基準面２３ａを取付台２２の
取付基準面２２ｂに当接させた状態で、レーザ変位計２
３をねじ３５　ａ、　　３５　ｂ。

３５ｃで取付台２２に固定する。したがって、レーザ変
位計２３の中心軸とゲージ台２５のゲージ０ 取付基準面３０とが正確に直交する。そして、接続端子
２３ｂに電源線および信号線を含む接続ケーブルを接続
し、電源を投入してレーザ光３６を出力させる。

レーザ変位計２３の取付が終了すると、次に、前述した
手法で厚みｔが異なる複数のゲージのうちの１枚のゲー
ジ３４をゲージ台２５のゲージ取付基準面３０に装着す
る。そして、ゲージ台２５のロックレバ−２９および位
置調整台２６のロックねじ２６ａを操作して、ゲージ台
２５および位置調整台２６を移動可能にする。レール２
４ａ。

２４ｂに沿ってゲージ台２５および位置調整台２６を移
動して、ゲージ３４のレーザ変位計側の表面位置をレー
ザ変位計２３の測定範囲に入れる。

次に位置調整台２６のロックねじ２６ａを回転させて位
置調整台２６をレール２４ａ、２４ｂに固定する。そし
て、ノブ２８ａを回転して、ゲージ台２６とレーザ変位
計２３との間の相互間距離を微調整する。なお、この微
調整作業はレーザ変位計２３の分解能が非常に高い場合
は、所望の位置１ にゲージ台２５を固定するために必要である。微調整操
作が終了するとロックレバ−２９を回して、ゲージ台２
５をレール２４ａ、２４ｂに固定する。

この状態ではレーザ変位計２３から出力されたレーザ光
３６はゲージ３４に対して照射され、ゲージ３４の表面
で反射されてレーザ変位計２３内へ入射される。よって
、レーザ変位計２３から変位信号が出力される。そして
、この変位を記録する。

次に、ゲージ台２５をレール２４ａ、２４ｂに固定した
ままで、ゲージ３４を取り外して、厚みｔが異なる他の
ゲージ３４をゲージ台２５のゲージ取付基準面３０に３
個の鋼球を介して同様の手法にて装着する。そして、レ
ーザ変位計２３から出力される変位信号を検出する。

各ゲージの厚みｔは既知であるので、それぞれの測定で
得られた変位の差とゲージの厚みの差とを比較対照する
ことによって、このレーザ変位計２３の測定精度が得ら
れる。

第６図および第７図は、測定範囲が数ｃｍに達］２ する異なる型のレーザ変位計４１の直線性を確認する場
合の平面図および正面図である。レーザ変位計４１の取
付基準面４１ａはスペーサ４２の取付基準面４２ｇを介
して取付台２２の取付基準面２２ｂに当接している。そ
して、図示するようにこのレーザ変位計４１においては
、レーザ光３６が被ｎ１定体に対して垂直に照射される
ので、照射されたレーザ光３６の反射方向を散乱させる
ための散乱アダプタ４３を取付けた資料台４４がゲジ３
４ｇの前面に取り付けられている。よって、レーザ変位
計４１には散乱アダプタ４３の散乱面で角度θ１で反射
された反射光が入射する。

資料台４４のゲージ３４ａ側にゲージ取付基準面が形成
されており、そのゲージ取付基準面に磁石３１ａが埋設
されており、さらに２個の鋼球が押さえ板にて支持され
ている。なお、２個の鋼球の頂点を結ぶ線がゲージ取付
基準面と平行になる。

ゲージ３４ａの前面が磁石３１．　ａの吸引力によって
鋼球の先端に圧接されている。ゲージ３４ａの後面は磁
石３１の吸引力によってゲージ台２５の３ ゲージ取付基準面３０側の鋼球３２ａ、３２ｃに圧接さ
れている。

ゲージ３４ａは厚みｔが数ｃｍに達するので、各磁石３
１，３１ａの磁気吸引力のみではその重量を支持できな
いので、第５図（ｂ）に示すように、下側の２個の鋼球
３２ａ、３２ｃとレール２４ａ、２４ｂとで、ゲージ３
４ａのゲージ台２５側および散乱アダプタ４３側の各ゲ
ージ取付基準面に対する平行度を維持している。

そして、一つの厚みｔの校正用ゲージ３４ａに対する測
定が終了すると、他の厚みｔのゲージ３４ａをゲージ台
２５と資料台４４との間に装着して測定する。

よって、前述のレーザ変位計２３と同様の手法にて測定
精度および直線性が確認できる。

このように構成されたレーザ変位計用治具であれば、ゲ
ージ３４，３４１は、ゲージ台２５に埋設された磁石３
１の吸引力が作用するので、押さえ板３３にて支持され
た３個または２個の鋼球３２ａ〜３２ｃの先端に圧接さ
れる。したがって、４ ほこりやごみに起因するゲージ３４，３４ａのレザ変位
計方向への浮上がりが防止される。

また、厚みｔが比較的薄いゲージ３４は３個の鋼球３２
ａ〜３２ｃでもってゲージ取付基準面３０に対して３点
支持されている。一方、厚みｔが比較的厚いゲージ３４
ａは２個の鋼球３２ａ。

３２ｃおよび下側のレール２４　ａ、２４　ｂで支持さ
れる。よって、振動等によって、ゲージ３４゜３４ａの
ゲージ取付基準面３０に対する姿勢が変化することはな
い。

さらに、ゲージ３４．３４ａのゲージ台２５に対しする
取付、取り外し作業が容易に行うことができ、測定作業
能率を大幅に向上できる。

また、磁石３１．、　３１．、　ａや鋼球３２ａ〜３２
ｃは安価に製造できるので、光干渉計を用いて標準試料
が取付られた移動台の移動距離を測定する場合に比較し
て、製造費を大幅に低減できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例においては、レーザ変位計２３．４１の取付
台２２をベース２１に固定した５ が、ゲージ台２５をベース２１に固定して、レーザ変位
計２３．４１の取付台２２をレール２４ａ。

２４ｂに移動自在に搭載してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のレーザ変位計用治具によれ
ば、各ゲージをゲージ台のゲージ取付基準面に対して、
磁石の吸引力を利用して、かつ複数の鋼球を介して取付
けている。したがって、測定用ゲージをゲージ取付基準
面に対して常時圧しい状態で、かつゲージ取付基準面の
表面粗さにも影響されずに装着できる。さらに、ゲージ
とゲージ取付基準面との間に隙間が存在するので、ゲー
ジを簡単に取付、取り外しができる。その結果、測定精
度を大幅に向上でき、取扱いが簡単で、かつ少ない製造
費で製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の一実施例に係わるレーザ変
位計用治具を示すものであり、第１図および第６図は上
面図、第２図および第７図は正面図、第３図は側面図、
第４図は第１図のＡ−Ａ線６ における断面図、第５図は各ゲージの取付状態を説明す
るための模式図であり、第８図は一般的なレーザ変位計
の測定原理を示す模式図、第９図は従来のレーザ変位計
の精度測定治具を示す斜視図である。 ２１−・・ベース、２２−・・取付台、２２ｂ、２３ａ
。 ４１ａ・・・取付基準面、２３．４１・・・レーザ変位
計、２４ａ、２４ｂ−・・レール、２５　・・・ゲージ
台、２６・・・位置調整台、３０・・・ゲージ取付基準
面、３２ａ。 ３２ｂ、３２ｃｍ・・鋼球、３４．３４ａ−ゲージ、３
６・・・レーザ光、４３・・・散乱用アダプタ、４４・
・・資料台。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ変位計（２３、４１）を取付けるための取付基準
   面（２２ｂ、４２ａ）を有した取付台（２２）と、この
   取付台に取付けられたレーザ変位計に対向する面がゲー
   ジ取付基準面（３０）に形成されたゲージ台（２５）と
   、このゲージ台のゲージ取付基準面に埋設された磁石（
   ３１）と、前記ゲージ取付基準面に配設された３個の鋼
   球（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）と、磁性材料で形成され
   前記磁石の吸引力によって前記鋼球を介して前記ゲージ
   取付基準面に対して平行に支持される厚みが異なる複数
   種類のゲージ（３４、３４ａ）と、前記取付台と前記ゲ
   ージ台との間の相互間距離を可変設定する相互間距離可
   変機構（２４ａ、２４ｂ、２６）とを備えたレーザ変位
   計用治具。