JPS6319505A - 携帯形多目的精密長さ測定方法 - 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、マイクロメータ、ノギス、ダイヤルゲージ、
表面粗さゲージ、圧力ゲージおよび振動計等に利用して
好適な携帯形多目的精密長さ測定方法に関する。

［従来の技術］ 近年、機械的長さの測定および変位の精密測定を行なう
方法としては、従来の光学的測定方法にレーザ光線を応
用した技術が開発されており、既に設置型測長器を始め
としてオートフォーカスカメラ、コンパクトディスクプ
レイヤー、レーザビデオディスクプレイヤー等に実用さ
れている。

一方、工場等の現場においては、機械的な長さあるいは
変位の測定を行なう場合、小型で携帯に便利なものが要
求されるため、マイクロメータ。

ノギス、ダイヤルゲージなどの各種膿械的な測定器が使
用されており、光学的測定方法による測定器はあまり使
用されていなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記各種の機械的測定器は、温度変化、経時
変化等による誤差が生じ易く、光学的測定方法のものに
比べて精度に問題があった。また、上記曙械的澗定器は
１つの測定器の測定幅が限定されており、狭範囲な測定
幅しか測定できなかった。このため、測定目的に応じて
測定器を使い分けなければならず大変繁雑であった。

本発明はこのような事情に基いてなされたものであり、
その目的とするところは、各種測定目的に応じた広範囲
な測定を光学的測定法を利用して高精度に行なうことが
できる上、携帯形をなし得、工場等の現場における機械
的長さ測定および変位測定に利用して好適な携帯形多目
的Ｎ密長さ測定方法を提供することにある。

ＣｆＢＩＩｉｉ点を解決するための手段と作用〕本発明
は、上記問題点を解決し目的を達成するために、携帯形
の伸縮自在な筒状部材の一端内側からレーザ光線を発信
させるとともに、このレーザ光線を前記筒状部材の他端
内側にて反射させ、この反射光と前記レーザ光との干渉
測定を行なうことにより前記筒状部材の長手方向の長さ
を測定するようにしたものである。

［実施例］ 以下、本発明方法の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明方法の一実施例として形成された棒状精
密ゲージ１０の基本構造を示す模式図である。同図にお
いて１１は携帯に便利な筒状部材であって、隣合う筒体
がスライドすることにより図中矢印Ｍ方向に伸縮自在と
なっている。この筒状部材１１における一方の端部１２
ａの内側にはレーザ光送受信処理部１３が設けられてお
り、他方の端部１２ｂの内側には上記レーザ光送受信処
理部１３からのレーザ光線１４を反射するための反射鏡
１５が取付けられている。上記レーザ光送受信処理部１
３は、レーザ発信器、光干渉装置。

受光器、光干渉波計量器、長さ演算器および長さ表示器
から構成されており、レーザ光線１４による干渉測定法
により、筒状部材１１の両端部１２８．１２ｂ間の長さ
を精密測定するものとなっている。

第２図は上記レーザ光線による干渉測定法の原理の一例
を示す因である。レーザ光発信器２１から発信されるレ
ーザ光線１４は集光レンズ２２にて集光され、その一部
１４ａは半透明１２３を通って反射！１１１５に到達し
、半透明鏡２３により反射されたレーザ光線１４ｋ）は
固定ミラー２４に到達する。上記反射！１１１５はレー
ザ光線到達面が中央でλ／８（λ：レーザ光線の波長）
だけずれており、これにより、反射鏡１５に到達したレ
ーザ光線１４ａは反射光Ａと、この反射光Ａよりも位相
がλ／４波長ずれた反射光Ｂとになる。また、固定ミラ
ー２４に到達したレーザ光線１４ｔ）は反射光Ｃとなる
。そして、前記反射＄１１５からの反射光Ａ、Ｂは、半
透明１２３にて上記固定ミラー２４からの反射光Ｃとそ
れぞれ干渉し、干渉じま信号りを発生させてレンズ２５
．プリズム２６を介して複数の受光器Ｄ１〜Ｄｎからな
る受光器群２７に到達する。ここで、前記反射！１１５
が図中矢印Ｎで示す如く水平移動すると、移動量λ／２
を周期として干渉光の強さは変化し、この変化により受
光器群２７からは干渉じま信号りの明部にてｒＨＩＧＨ
Ｊとなり暗部にてｒＬＯＷＪとなるパルス信号Ｅが発生
される。すなわち、反ｌ１１１５の移動１ｉｄ−λＨ／
２ｎ（Ｈは干渉回数、ｎは屈折率）はλ／２波長毎に受
光器群２７にて検知されるので、測定精度はレーザ光線
１４の１／２波長すなわち約０．１〜０．４μｍとなる
。

一方、受光器群２７から発生されるパルス信号Ｅは光干
渉波計量器２８に与えられ、ここでパルス信号Ｅのパル
ス数が計数され、さらに、長さ演算器２９にて計数され
たパルス数が測定長さに換算される。そして、算出され
た測定長さすなわち反射！１１５の移動Ｊｌｄは長さ表
示器３０に表示される。

次に、上記移動ｌｉｄの増減を検知する方法について説
明する。

反射１１１５からは第３図に示すようにλ／４波長の位
相ずれを生じて反射光ＡとＢとが反射しており、今、反
射光Ａは受光器群２７の受光器Ｄ１にて検知され、反射
光Ｂは受光器［）ｎにて検知されるものとする。このと
き、受光器Ｄ１から出力されるパルス信号は第４図中Ｅ
１となり、受光器Ｄ２から出力されるパルス信号は第４
図中Ｅ２となる。ここで、反射鏡１５の移動１ｄが増加
しているとき、受光器Ｄ１と受光器Ｄ２とからのパルス
信号Ｅｌ、Ｅ２の発生順序がＥ１→Ｅ２→Ｅ１→Ｅ２で
あるとすると、移動ｍｄが減少しているときには発生順
序はＥ２→Ｅ１→Ｅ２→Ｅ１となる。すなわち、反射鏡
１５を停止させる直前の上記反射鏡１５の移動方向と最
後にパルスを発信させた受光器とを演算器２９に記憶さ
せておけば、次に反射鏡１５を移動させた際に受光器Ｄ
１゜Ｄ２のパルス信号Ｅ１．Ｅ２の発生順序によって移
動！ｄの増減が検知されるので、演算器２９により速や
かに移動量ｄの増減が算出される。その結果、測定範囲
の変位員が高精度に測定可能となる。

以下、本実施例の棒状精密ゲージ１０の適用例について
説明する。本実施例の棒状精密ゲージ１０はそのままで
内側マイクロメータとして利用できる。また、第５図に
示す如く、筒状部材１１の両端部１２ａ、１２ｂにそれ
ぞれショウ３１゜３２を取付けることにより外側マイク
ロゲージとして利用できる。ざらに、第６図に示す如く
バス３３と組合わせてマイクロゲージを構成してもよい
。

一方、筒状部材１１の他端１２ｂに取付けられる反射鏡
１５の取付は構造を、第７図に示す如くスプリング（ま
たは弾性ダンパ）３４．３５により図中矢印方向に伸縮
自在な弾性構造とする。こうすることより、ダイヤルゲ
ージとして利用できる。また、マイクロメータとしての
機能とダイヤルゲージとしての機能とを組合わせること
により、ハイドゲージ、デプスゲージ、シリンダゲージ
。

ネジマイクロゲージなどの各種ゲージに適用可能である
。

また、筒状部材１１の一端１２ａに接触型温度計を内蔵
させると共に、レーザ光送受信処理部１３に時計と温度
補正演算様能をもたせる。こうすることにより、機関ク
ランク軸のデフレクション用ゲージとして代用できる。

なお、この場合、上記レーザ光送受信処理部１３に最大
値、Ｒ小値のホールド機能、自動記録様能、データ編集
機能等を計算器と組合わせてもたせることにより、自動
読取り、自動記録が可能としてもよい。

第８図は本実施例の棒状精密ゲージ１０を平面度計に適
用した場合を示す構成図である。平面度計は、平面度針
本体４１．測定点移動筒４２．これら本体４１と移動！
！ｉ４２とを連結する連絡管４３により構成され、平面
度針本体４１と測定点移動８４２とには連結管４３を介
して液体４４が貯留されており、本体４１の液面と移動
ｌＩ４２の液面には同一重量のフロート４５．４６が浮
遊している。このような平面度計に対して、棒状精密ゲ
ージ１０は第８図に示す如く固定治具４７により本体４
１に固定され、反射鏡１５はフロート４５に取付けられ
る。

被測定面４８の平面度を測定する場合には、平面度針本
体４１を被測定面４８の任意の位置に設冒し、測定点移
動［４３を被測定面４８の測定位置に配置する。この状
態で、平面度針本体４１側のフロート４５の液面変化を
測定し、基準ポイントとする。その後、移動筒４２を移
動させて測定位置をずらし、このときのフロート４５の
液面変化を測定することにより、基準ポイントに対する
　−相対的な高低が測定される。したがって、平面度を
知ることができる。

本実施例の棒状ｖ１密ゲージ１０を平面度計に適用する
ことにより、次のような作用効果を秦する。

すなわち、本体４１と移動＠４２とに貯留された液体４
４の液面を同一とするだけで測定可能な上、両者を被測
定面４８に対して垂直にする必要はないので、容易に測
定することができる。また、測定ポイントの数、場所は
任意に選択でき、広範囲にわたって測定可能である。

第９図（ａ）（ｂ）は本実施例の棒状精密ゲージ１０を
表面、粗さゲージに適用した場合を示す正面断面図およ
び側面断面図である。この場合、棒状１１密ゲージ１ｏ
は磁石５０により被測定面（不図示）に固定されたゲー
ジ滑り台５１にて保持され、反射鏡１５は取付は針５２
の後端面に取付けられる。また、上記取付は針５２の先
端部はビン５３にて回動自在に保持されたレバー５４の
一端に接触し、レバー５４の他端には触針５５が固定さ
れる。なお、上記ビン５３はレバー中心よりも触針５５
側に設けられる。こうすることにより、触針５５の移動
量がレバー比により拡大されて反射鏡１５に伝達される
。

この状態で、被測定面の表面粗さを測定する場合には、
棒状Ｍ密ゲージ１０をゲージ滑り台５１に沿って清らか
に移動させる。そうすると、触針５５は表面粗さによっ
て上下し、これに応じて反射鏡１５も上下するので、反
射鏡１５の移動量を計測し、レバー比による移動量拡大
分を補正することにより、表面粗さを容易に測定できる
。この場合、レバー比を任意に設定することにより、測
定ｍ度の向上をはかり得る。

第１０図は本実施例の棒状精密ゲージ１０を精密圧力ゲ
ージに適用した場合の構成図である。同図において、６
１は被測定対象としての圧力容器、６２はぺＯ−ズ、６
３は棒状ゲージ１０の一部であるベローズガイド筒であ
って、ベローズ６２の頂部に反射＆１１１５を取付ける
。この状態において、圧力容器６１内の圧力が変化する
とベローズ６２か伸縮するので、このべＯ−ズ６２の変
位を測定することにより、圧力測定が可能となる。これ
は、現在使用されている各種の圧力ゲージに対する精度
チェック用の基準ゲージとして大変好適である。

第１１図は本実施例の棒状精密ゲージ１０を振動計とし
て適用した場合の構成図である。同図において７１は筒
状の撮動検知用治具であり、先端部を治具７１から突出
させた振動針７２は治具７１の内部にてスプリング７３
．７４によって揺動自在に保持されている。また、上記
振動針７２の後端部には反射！１１１５が取付けられて
いる。この状態において、振動針７２を被測定対象（不
図示）に垂直に押付けると、振動針７２が振動し、この
撮動に応じて反射ｌ！１５が上下動する。このとき、レ
ーザ光送受信処理部１３にて反射鏡１５の振幅と周期が
測定され、上記測定データが演算処理されて最大振幅、
最小振幅、平均振幅、振動速度ならびに機動加速度等が
算出され、表示および記録がなされる。このように、棒
状精密ゲージ１０を振動計に適用することにより、スプ
リング７３．７４の強さを調整して振動状態に応じた計
測が可能となるという効果を秦する。

以上説明したように、本実施例の棒状精密ゲージ１０に
対し、計測目的に応じた特殊計測用治具を専用アダプタ
を介して取付けることにより、多種類の高精度な計測が
可能となる。また、棒状精密ゲージ１０は携帯形であり
、例えばペンシル状に形成することにより持運び易く可
搬性に富んだものとなる。したがって、工場等の現場に
おいては、マイクロメータ、ノギス、ダイヤルゲージ。

表面粗さゲージ、圧力ゲージ、振動計等として容易に使
用することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではない。

例えば、前記実施例では筒状部材１１をスライド式とし
たが、ジＶパラ式の筒体、ゴム管などのように伸縮自在
でかつ両端が有限長で接続されているものであればよい
。また、干渉測定方法として第２図に示す原理の方法を
適用した場合を示したが、これに限定されるものではな
く、他の原理に基く方法を適用できるのは言うまでもな
い。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効１Ｆ 以上詳述したように、本発明によれば、各種測定目的に
応じた広範囲な測定を光学的測定法を利用して高精度に
行なうことができる上、携帯形をなし得、工場等の現場
における機械的長さ測定および変位測定に利用して好適
な携帯形多目的精密長さ測定方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に基いて形成された棒状精密ゲージ
の構成図、第２図は干渉測定法の原理説明図、第３図、
第４図は測定距離の増減検知方法を説明するための図、
第５図〜第１１図は棒状精密ゲージの適用例を示す図で
あって、第５図、第６図はマイクロゲージに適用した場
合の構成図、第７図はダイヤルゲージに適用した場合の
構成図、第８図は平面度針に適用した場合の構成図、第
９図（ａ）（ｂ）は表面粗さゲージに適用した場合の構
成図、第１０図は精密圧力ゲージに適用した場合の構成
図、第１１図は振動計に適用した場合の構成図である。 １０・・・棒状精密ゲージ、１１・・・筒状部材、１３
・・・レーザ光送受信処理部、１４・・・レーザ光線、
１５・・・反射鏡。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第４図 第５図　　　　　　第６図 第７図 第８図 （ａ）　　　　　　　　　　（ｂ） 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 携帯形の伸縮自在な筒状部材の一端内側からレーザ光線
   を発信させるとともに、このレーザ光線を前記筒状部材
   の他端内側にて反射させ、この反射光と前記レーザ光と
   の干渉測定を行なうことにより前記筒状部材の長手方向
   の長さを測定するようにしたことを特徴とする携帯形多
   目的精密長さ測定方法。