KR102054187B1 - 측정 장치 - Google Patents

Abstract

실시 형태에 따르면, 측정 장치는, 기초부, 한 쌍의 거리계 및 보조 부재를 갖는다. 기초부는, 하부 프레임, 상기 하부 프레임과 대향하여 설치되는 상부 프레임, 그리고, 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임을 연결하는 지주를 갖는다. 한 쌍의 거리계는, 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임에 각각 설치되고, 측정 대상을 통과 가능한 간극을 갖고 서로 대향하여 배치된다. 보조 부재는 상기 기초부에 설치되고, 상기 지주와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성되고, 열에 의해 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향으로 팽창하는 상기 지주의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향의 길이를 갖는다.

Description

측정 장치

본 발명의 실시 형태는, 측정 대상의 두께를 비접촉으로 측정하는 측정 장치에 관한 것이다.

한 쌍의 거리계를 대향하여 설치한 틀 모양의 프레임에 측정 대상을 통과시키는 측정 장치가 알려져 있다. 이러한 측정 장치는, 미리 측정해 둔 한 쌍의 거리계 사이의 거리로부터, 측정된 각 거리계로부터 측정 대상까지의 거리를 차감함으로써, 대상물의 두께를 도출한다.

이 측정 장치에 사용되는 프레임은, 한 쌍의 거리계를 고정시키는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 이들 상부 프레임 및 하부 프레임을 접속하는 지주를 갖는다. 지주는, 상부 프레임 및 하부 프레임의 일단 또는 양단에 설치된다.

일본 특허 공개 제2004-174010호 공보

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열에 의해 지주의 길이가 변동해도, 높은 정밀도로 대상물의 두께를 측정할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것이다.

실시 형태에 따르면, 측정 장치는, 기초부, 한 쌍의 거리계 및 보조 부재를 갖는다. 기초부는, 하부 프레임, 상기 하부 프레임과 대향하여 설치되는 상부 프레임, 그리고, 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임을 연결하는 지주를 갖는다. 한 쌍의 거리계는, 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임에 각각 설치되고, 측정 대상을 통과 가능한 간극을 갖고 서로 대향하여 배치된다. 보조 부재는, 상기 기초부에 설치되고, 상기 지주와 다른 선형 팽창 계수의 재료로 구성되고, 열에 의해 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향으로 팽창하는 상기 지주의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향의 길이를 갖는다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 제2 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3은 제3 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 제4 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는 제5 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 6은 제6 실시 형태에 관한 측정 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)에 대해, 도 1을 사용하여 설명한다.

도 1은, 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)의 구성을 나타내는 설명도이다.

측정 장치(1)는, 측정 대상(100)이 통과하는 틀 모양의 기초부(11)와, 기초부(11)에 설치되고, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 기초부(11) 및 한쪽의 거리계(12) 사이에 설치된 보조 부재(13)와, 한 쌍의 거리계(12)의 간극의 거리를 계측하는 교정 장치(14)와, 한 쌍의 거리계(12) 및 교정 장치(14)에 각각 신호선(99)을 통하여 접속된 제어부(15)를 구비하고 있다.

여기서, 측정 대상(100)은, 예를 들어 일방향으로 긴 판형의 금속판 등이다. 측정 대상(100)은, 예를 들어 열처리가 행하여진 후에, 측정 장치(1)로 두께가 측정된다.

기초부(11)는, 하부 프레임(21)과, 하부 프레임(21)의 하나의 측면 또는 한 쌍의 측면에 설치된 하나 또는 한 쌍의 지주(22)와, 지주(22)에 설치된 상측 프레임(23)을 구비하고 있다. 기초부(11)는, 정면에서 보아서 사각형 틀모양, 또는, C자형으로 구성된다. 본 실시 형태에 있어서는, 기초부(11)는, 한 쌍의 지주(22)를 갖는 사각형 틀모양의 구성을 사용하여 이하에서 설명한다.

기초부(11)는, 예를 들어 하부 프레임(21)의 하면 및 지주(22)의 하면이, 설치면(200)에 고정된다. 설치면(200)은, 예를 들어 측정 장치(1)가 설치되는 공장 등의 바닥면 등이다.

하부 프레임(21)은, 사각형 판형으로 구성된다. 하부 프레임(21)은, 지주(22)가 설치되는 한 쌍의 측면간의 길이가, 측정 대상(100)의 폭 방향의 길이보다도 길게 구성된다.

지주(22)는, 사각형의 판형 또는 막대 형상으로 구성된다. 지주(22)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 측정 대상(100)이 통과 가능하며, 또한, 각 거리계(12)와 측정 대상(100)이 이격되는 길이로 구성된다. 지주(22)는, 하단의 측면에 하부 프레임(21)이 고정되고, 상단의 측면에 상부 프레임(23)이 고정된다. 즉, 지주(22)는, 하부 프레임(21)과 상부 프레임(23)을 연결하고 있다.

상부 프레임(23)은, 사각형 판형으로 구성된다. 상부 프레임(23)은, 예를 들어 하부 프레임(21)과 대략 동일 형상으로, 하부 프레임(21)과 대향하여 구성된다. 상부 프레임(23)은, 그 하면에 보조 부재(13)가 고정된다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에, 다른 쪽이 보조 부재(13)의 하면에, 각각 고정된다. 대향하는 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 측정 대상(100)을 통과 가능한 길이로 구성된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 통과하는 측정 대상(100)까지의 거리를 각각 측정 가능하게 구성된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 측정된 정보를, 신호선(99)을 통하여 제어부(15)에 송신한다.

보조 부재(13)는, 예를 들어 사각형 판형 또는 블록 형상으로 구성된다. 보조 부재(13)는, 상대하는 주면의 한쪽이 상부 프레임(23)의 하면에 고정되고, 당해 주면의 다른 쪽에 거리계(12)가 고정된다. 환언하면, 한 쌍의 거리계(12)의 다른 쪽은, 한 쌍의 거리계(12)의 한쪽과 대향하고, 또한, 소정의 거리만큼 이격하여, 자신과 상부 프레임(23) 사이에 보조 부재(13)를 통하여 상부 프레임(23)에 고정된다.

보조 부재(13)는, 지주(22)의 선형 팽창 계수와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료, 구체적으로는, 지주(22)의 선형 팽창 계수보다도 높은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다. 또한, 보조 부재(13)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 열에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향으로 팽창하는 지주(22)의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 길이를 갖는다. 여기서, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향은, 상하 방향, 즉 높이 방향이다.

이하, 지주(22) 및 보조 부재(13)의 재료 및 길이에 대해 구체적으로 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 지주(22)의 상하 방향의 길이를 L1이라 하고, 보조 부재(13)의 상하 방향의 길이를 L2라 한다. 지주(22)의 재료를 선형 팽창 계수 M1의 제1 재료로 하고, 보조 부재(13)의 재료를 선형 팽창 계수 M1보다도 큰 선형 팽창 계수 M2(M1<M2)의 제2 재료로 한다. 이때, 보조 부재(13)의 길이 L2는, L2=L1/(M2/M1)로 구성된다.

예를 들어, 지주(22)의 재료를 철재료로 하고, 보조 부재(13)를 알루미늄 재료로 한 경우에는, 알루미늄 재료의 선형 팽창 계수는 철재료의 선형 팽창 계수의 약 2배이기 때문에, 보조 부재(13)의 상하 방향의 길이 L2는, L2=L1/2로 구성된다. 이러한 구성으로 함으로써, 지주(22) 및 보조 부재(13)의 열에 의한 팽창량이 대략 동일해진다.

교정 장치(14)는, 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리, 환언하면, 한 쌍의 거리계(12)의 간극 길이를 측정 가능하도록 구성된다. 교정 장치(14)는, 측정된 정보를, 신호선(99)을 통하여 제어부(15)에 송신한다.

제어부(15)는, 교정 장치(14)로 측정된 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리 및 한 쌍의 거리계(12)로 각각 측정된 측정 대상(100)까지의 거리의 차로부터, 측정 대상(100)의 두께를 도출 가능하게 구성된다.

다음에, 이와 같이 구성된 측정 장치(1)를 사용한 측정 대상(100)의 측정에 대해 설명한다.

우선, 예를 들어 열처리에 의해 가열된 측정 대상(100)을 측정 장치(1)에 의해 측정하는 경우에 있어서, 측정 대상(100)을 컨베이어 등의 반송 장치에 의해 한 쌍의 거리계(12) 사이를 통과시킨다. 또한, 측정 대상(100)을 통과시키는 위치는, 각 거리계(12)와 측정 대상(100)이 이격되어 있으면, 한정되지 않는다.

측정 대상(100)이 기초부(11)를 통과할 때, 측정 대상(100)의 열에 의해, 기초부(11) 및 보조 부재(13)가 가열되고, 지주(22) 및 보조 부재(13)가 상하 방향으로 팽창한다. 기초부(11)는, 하부 프레임(21) 및 지주(22)가 설치면(200)에 고정되기 때문에, 지주(22)는 상측 방향으로 팽창한다. 또한, 보조 부재(13)가 고정된 상측 프레임(23)은 지주(22)에 고정되어 있기 때문에 보조 부재(13)는 상측 프레임(23)에 관해 하측 방향으로 팽창한다.

또한, 지주(22) 및 보조 부재(13)는, 다른 선형 팽창 계수를 갖지만, 각각의 길이가 같은 팽창량이 되는 L1, L2로 설정되어 있는 점에서, 지주(22) 및 보조 부재(13)는 같은 팽창량으로 각각 상하 방향으로 팽창한다. 결과, 보조 부재(13)의 팽창에 의해, 보조 부재(13)에 고정된 거리계(12)가 지주(22)의 팽창량과 동일량만큼 하방으로 이동하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 일정하게 유지된다.

한 쌍의 거리계(12)는, 통과한 측정 대상(100)까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 정보를 제어부(15)에 송신한다. 제어부(15)는, 교정 장치(14)에서 검출된 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리와, 수신된 각 거리계(12)로부터 측정 대상(100)까지의 거리의 합의 차로부터, 측정 대상(100)의 두께를 도출한다. 또한, 예를 들어 교정 장치(14)는, 측정 대상(100)의 측정 전에, 미리 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리를 측정하고, 제어부(15)에 정보를 송신한다. 이들의 측정을, 측정 대상(100)의 이송 방향의 일부 또는 모든 개소에서 행하고, 측정 대상(100)의 두께를 측정한다.

이렇게 구성된 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)에 의하면, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향에 있어서, 지주(22) 및 보조 부재(13)의 열에 의한 팽창량을 동일하게 함으로써, 지주(22)의 팽창을 거리계(12)가 고정된 보조 부재(13)의 팽창에 의해 상쇄하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 일정하게 할 수 있다. 이렇게 함으로써 측정 장치(1)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을, 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)에 의하면, 열에 의해 지주(22)의 길이가 변동해도, 높은 정밀도로 측정 대상(100)의 두께를 측정할 수 있다.

(제2 실시 형태)

다음에, 제2 실시 형태에 관한 측정 장치(1A)에 대해, 도 2를 사용하여 설명한다.

도 2는, 제2 실시 형태에 관한 측정 장치(1A)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제2 실시 형태에 관한 측정 장치(1A)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)와 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

측정 장치(1A)는, 측정 대상(100)을 통과시키는 틀 모양의 기초부(11A)와, 기초부(11A)에 설치되고, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 교정 장치(14)와, 제어부(15)를 구비하고 있다.

기초부(11A)는, 하부 프레임(21)과, 하부 프레임(21)의 하나의 측면 또는 한 쌍의 측면에 설치된 하나 또는 한 쌍의 지주(22)와, 지주(22)에 설치된 보조 부재(13A)와, 보조 부재(13A)에 설치된 상부 프레임(23)을 구비하고 있다. 기초부(11A)는, 정면에서 보아서 사각형 틀모양, 또는, C자형으로 구성된다. 본 실시 형태에 있어서는, 기초부(11A)는, 한 쌍의 지주(22)를 갖는 사각형 틀모양의 구성을 사용하여 이하에서 설명한다.

보조 부재(13A)는, 예를 들어 판형으로 구성된다. 보조 부재(13A)는, 상단이 지주(22)의 상단과 고정되고, 하단이 상부 프레임(23)과 고정된다. 또한, 보조 부재(13A)는, 예를 들어 상단면이 지주(22)의 상단면과, 고정부(31)에 의해 고정되고, 상부 프레임(23)과 대향하는 주면의 하단이 상부 프레임(23)의 측면과 고정된다. 고정부(31)는, 예를 들어 판재 및 볼트 등에 의한 기계적으로 고정할 수 있는 부재나, 용접부와 같은 기계적으로 고정할 수 있는 부재이다.

보조 부재(13A)는, 지주(22)의 선형 팽창 계수와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료, 구체적으로는, 지주(22)의 선형 팽창 계수보다도 높은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다. 또한, 보조 부재(13A)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 열에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향으로 팽창하는 지주(22)의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 길이를 갖는다. 여기서, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향은, 상하 방향, 즉 높이 방향이다.

이하, 지주(22) 및 보조 부재(13A)의 재료 및 길이에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 지주(22)의 상하 방향의 길이를 L1이라 하고, 보조 부재(13A)의 상하 방향의 길이를 L2라 한다. 지주(22)의 재료를 선형 팽창 계수 M1의 제1 재료로 하고, 보조 부재(13)의 재료를 선형 팽창 계수 M1보다도 큰 선형 팽창 계수 M2(M1<M2)의 제2 재료로 한다. 이때, 보조 부재(13)의 길이 L2는, L2=L1/(M2/M1)로 구성된다.

예를 들어, 지주(22)의 재료를 철재료로 하고, 보조 부재(13)를 알루미늄 재료로 한 경우에는, 알루미늄 재료의 선형 팽창 계수는 철재료의 선형 팽창 계수의 약 2배이기 때문에, 보조 부재(13A)의 상하 방향의 길이 L2는, L2=L1/2로 구성된다. 이러한 구성으로 함으로써, 지주(22) 및 보조 부재(13A)의 열에 의한 팽창량이 대략 동일해진다.

상부 프레임(23)은, 사각형 판형으로 구성된다. 상부 프레임(23)은, 예를 들어 보조 부재(13A)의 두께만큼, 하부 프레임(21)보다도 작게 구성된다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에, 다른 쪽이 상부 프레임(23)에, 각각 고정된다.

이렇게 구성된 측정 장치(1A)는, 상술한 측정 장치(1)와 마찬가지로, 한 쌍의 거리계(12) 사이의 간극을 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 측정 대상(100)의 열에 의해, 기초부(11A)가 가열되어, 지주(22) 및 보조 부재(13A)가 상하 방향으로 팽창하면, 기초부(11A)는, 하부 프레임(21) 및 지주(22)가 설치면(200)에 고정되기 때문에, 지주(22)는 상측 방향으로 팽창한다. 또한, 보조 부재(13A)는, 지주(22)에 고정되기 때문에, 고정부(31)로부터 하측 방향으로 팽창한다.

또한, 지주(22) 및 보조 부재(13A)는, 다른 선형 팽창 계수를 갖지만, 각각의 길이가 같은 팽창량이 되는 L1, L2로 설정되어 있다는 점에서, 지주(22) 및 보조 부재(13A)는 같은 팽창량으로 각각 상하 방향으로 팽창한다. 결과, 보조 부재(13A)의 팽창에 의해, 보조 부재(13A)에 고정된 상부 프레임(23) 및 상부 프레임(23)에 고정된 거리계(12)가 지주(22)의 팽창량과 동일량만큼 하방으로 이동하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 일정하게 유지된다.

이렇게 구성된 제2 실시 형태에 관한 측정 장치(1A)에 의하면, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향에 있어서, 지주(22) 및 보조 부재(13A)의 열에 의한 팽창량을 동일하게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 측정 장치(1A)는, 지주(22)의 상측 방향의 팽창을, 거리계(12)가 설치된 상측 프레임(23)이 고정된 보조 부재(13A)의 하측 방향의 팽창에 의해 상쇄하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 일정하게 할 수 있다. 이러한 것에 의해, 측정 장치(1A)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

(제3 실시 형태)

다음에, 제3 실시 형태에 관한 측정 장치(1B)에 대해, 도 3을 사용하여 설명한다.

도 3은, 제3 실시 형태에 관한 측정 장치(1B)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제3 실시 형태에 관한 측정 장치(1B)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1) 및 제2 실시 형태에 관한 측정 장치(1A)와 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

측정 장치(1B)는, 측정 대상(100)을 통과시키는 틀 모양의 기초부(11B)와, 기초부(11B)에 설치되고, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 교정 장치(14)와, 제어부(15)를 구비하고 있다.

기초부(11B)는, 하부 프레임(21)과, 하부 프레임(21)의 하나의 측면 또는 한 쌍의 측면에 설치된 하나 또는 한 쌍의 지주(22B)와, 보조 부재(13B)에 설치된 상측 프레임(23)을 구비하고 있다. 기초부(11B)는, 정면에서 보아서 사각형 틀모양, 또는, C자형으로 구성된다. 본 실시 형태에 있어서는, 기초부(11B)는, 한 쌍의 지주(22B)를 갖는 사각형 틀모양의 구성을 사용하여 이하에서 설명한다.

지주(22B)는, 하부 프레임(21)에 고정되는 제1 지주(22a)와, 제1 지주(22a)에 고정되는 보조 부재(13B)와, 보조 부재(13B)에 고정되는 제2 지주(22b)를 구비하고 있다. 지주(22B)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 측정 대상(100)이 통과 가능하며, 또한, 각 거리계(12)와 측정 대상(100)이 이격되는 길이로 구성된다.

제1 지주(22a)는, 사각형의 판형 또는 막대 형상으로 구성된다. 제1 지주(22a)는, 하단의 측면에 하부 프레임(21)의 측면이 고정되고, 상단에 보조 부재(13B)가 고정된다. 제1 지주(22a)는, 예를 들어 설치면(200)에 고정된다. 제2 지주(22b)는, 사각형의 판형 또는 막대 형상으로 구성된다. 제2 지주(22b)는, 상단의 측면에 상부 프레임(23)의 측면이 고정되고, 하단에 보조 부재(13B)가 고정된다.

보조 부재(13B)는, 예를 들어 판형으로 구성된다. 보조 부재(13B)는, 상단이 제1 지주(22a)의 상단과 고정되고, 하단이 제2 지주(22b)의 하단과 고정된다. 또한, 보조 부재(13B)는, 예를 들어 상단면이 제1 지주(22a)의 상단면과, 고정부(31)에 의해 고정되고, 하단면이 제2 지주(22b)의 하단면과, 고정부(31)에 의해 고정된다.

보조 부재(13B)는, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 선형 팽창 계수와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료, 구체적으로는, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 선형 팽창 계수보다도 높은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다. 또한, 보조 부재(13B)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 열에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향으로 팽창하는 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 길이를 갖는다. 여기서, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향은, 상하 방향, 즉 높이 방향이다.

이하, 제1 지주(22a), 제2 지주(22b) 및 보조 부재(13B)의 재료 및 길이에 대해 구체적으로 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 지주(22a)의 상하 방향의 길이를 L11이라 하고, 제2 지주(22b)의 상하 방향의 길이를 L21이라 하고, 보조 부재(13B)의 상하 방향의 길이를 L2라 한다. 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 재료를 선형 팽창 계수 M1의 제1 재료로 하고, 보조 부재(13B)의 재료를 선형 팽창 계수 M1보다도 큰 선형 팽창 계수 M2(M1<M2)의 제2 재료로 한다. 이때, 보조 부재(13B)의 길이 L2는, L2=(L11+L12)/(M2/M1)로 구성된다.

예를 들어, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 재료를 철재료로 하고, 보조 부재(13B)를 알루미늄 재료로 한 경우에는, 알루미늄 재료의 선형 팽창 계수는 철재료의 선형 팽창 계수의 약 2배이기 때문에, 보조 부재(13B)의 상하 방향의 길이 L2는, L2=(L11+L12)/2로 구성된다. 예를 들어, L11 및 L12를 동일 길이로 하면, 제1 지주(22a), 제2 지주(22b) 및 보조 부재(13B)의 상하 방향의 길이가 대략 동등해진다. 이러한 구성으로 함으로써, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 열에 의한 팽창량의 합과, 보조 부재(13B)의 열에 의한 팽창량이 대략 동일해진다.

상부 프레임(23)은, 사각형 판형으로 구성된다. 상부 프레임(23)은, 예를 들어 하부 프레임(21)과 대략 동일 형상으로 구성된다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에, 다른 쪽이 상부 프레임(23)의 하면에, 각각 고정된다.

이렇게 구성된 측정 장치(1B)는, 상술한 측정 장치(1, 1A)와 마찬가지로, 한 쌍의 거리계(12) 사이의 간극을 일정하게 유지하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 측정 대상(100)의 열에 의해, 기초부(11B)가 가열되어, 지주(22B) 상하 방향으로 팽창하면, 기초부(11B)는, 하부 프레임(21) 및 제1 지주(22a)가 설치면(200)에 고정되기 때문에, 제1 지주(22a)는 상측 방향으로 팽창한다. 보조 부재(13B)의 상단은, 제1 지주(22a)의 상단에 고정되기 때문에, 보조 부재(13B)는, 제1 지주(22a)의 상단부터 하측 방향으로 팽창한다. 또한, 제2 지주(22b)의 하단은, 보조 부재(13B)의 하단에 고정되어 있기 때문에, 제2 지주(22b)는, 보조 부재(13B)의 하단부터 상측 방향으로 팽창한다.

또한, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b), 그리고, 보조 부재(13B)는, 다른 선형 팽창 계수를 갖지만, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 길이의 합, 및, 보조 부재(13B)의 길이가 같은 팽창량이 되는 L11, L12, L2로 설정되어 있다. 이로 인해, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b) 및 보조 부재(13A)는 같은 팽창량으로 각각 상하 방향으로 팽창한다. 결과, 보조 부재(13A)의 팽창에 의해, 보조 부재(13A)에 고정된 상부 프레임(23) 및 상부 프레임(23)에 고정된 거리계(12)가, 상방에 팽창하는 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 팽창량과 동일량만큼 하방으로 이동하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 일정하게 유지된다.

이렇게 구성된 제3 실시 형태에 관한 측정 장치(1B)에 의하면, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향에 있어서, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b) 및 보조 부재(13B)의 열에 의한 팽창량을 동일하게 하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 측정 장치(1B)는, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 상측 방향의 팽창을, 보조 부재(13B)의 하측 방향의 팽창에 의해 상쇄하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 일정하게 할 수 있다. 이러한 것에 의해, 측정 장치(1B)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을, 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

(제4 실시 형태)

다음에, 제4 실시 형태에 관한 측정 장치(1C)에 대해, 도 4를 사용하여 설명한다.

도 1은, 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제4 실시 형태에 관한 측정 장치(1C)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)와 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

측정 장치(1C)는, 측정 대상(100)을 통과시키는 틀 모양의 기초부(11)와, 기초부(11)에 설치되고, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 기초부(11) 및 한쪽의 거리계(12) 사이에 설치된 보조 부재(13C)와, 한 쌍의 거리계(12)의 간극의 거리를 계측하는 교정 장치(14)와, 한 쌍의 거리계(12) 및 교정 장치(14)에 각각 신호선(99)을 통하여 접속된 제어부(15)를 구비하고 있다.

하부 프레임(21)은, 그 상면에 보조 부재(13C)가 고정된다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 한쪽이 보조 부재(13C)에, 다른 쪽이 상부 프레임(23)의 하면에, 각각 고정된다.

보조 부재(13C)는, 예를 들어 사각형 판형 또는 블록형으로 구성된다. 보조 부재(13C)는, 상대한 주면의 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에 고정되고, 당해 주면의 다른 쪽에 거리계(12)가 고정된다. 환언하면, 한 쌍의 거리계(12)의 한쪽은, 한 쌍의 거리계(12)의 다른 쪽과 대향하고, 또한, 소정의 거리만큼 이격되고, 자신과 하부 프레임(21) 사이에 보조 부재(13C)를 통하여 하부 프레임(21)에 고정된다.

보조 부재(13C)는, 지주(22)의 선형 팽창 계수와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료, 구체적으로는, 지주(22)의 선형 팽창 계수보다도 높은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다. 또한, 보조 부재(13C)의 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향의 길이는, 열에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향으로 팽창하는 지주(22)의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 길이를 갖는다. 여기서, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향은, 상하 방향, 즉 높이 방향이다.

이하, 지주(22) 및 보조 부재(13C)의 재료 및 길이에 대해 구체적으로 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지주(22)의 상하 방향의 길이를 L1이라 하고, 보조 부재(13C)의 상하 방향의 길이를 L2라 한다. 지주(22)의 재료를 선형 팽창 계수 M1의 제1 재료로 하고, 보조 부재(13C)의 재료를 선형 팽창 계수 M1보다도 큰 선형 팽창 계수 M2(M1<M2)의 제2 재료로 한다. 이때, 보조 부재(13C)의 길이 L2는L2=L1/(M2/M1)로 구성된다.

예를 들어, 지주(22)의 재료를 철재료로 하고, 보조 부재(13C)를 고무 재료로 한 경우에는, 고무 재료의 선형 팽창 계수는 철재료의 선형 팽창 계수의 약10배이기 때문에, 보조 부재(13C)의 상하 방향의 길이 L2는, L2=L1/10으로 구성된다. 이러한 구성으로 함으로써, 지주(22) 및 보조 부재(13C)의 열에 의한 팽창량이 대략 동일해진다.

이렇게 구성된 측정 장치(1C)에 의하면, 상술한 측정 장치(1)와 마찬가지의 효과를 발휘한다. 즉, 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향에 있어서, 지주(22) 및 보조 부재(13C)의 열에 의한 팽창량을 동일하게 함으로써, 지주(22)가 상방으로 팽창해도, 보조 부재(13C)가 상방으로 같은 팽창량으로 팽창된다.

이로 인해, 거리계(12)가 설치된 상측 프레임(23)이 상방으로 이동해도, 쌍이 되는 거리계(12)도, 보조 부재(13C)에 의해 상방으로 이동한다. 이와 같이, 지주(22)의 상측 방향의 팽창을, 보조 부재(13C)의 상측 방향의 팽창에 의해 상쇄하고, 한 쌍의 거리계(12)의 간극을 일정하게 할 수 있다. 또한, 측정 장치(1C)는, 보조 부재(13C)에 고무 부재를 사용함으로써 보조 부재(13C)의 두께를 얇게 하는 것이 가능해지고, 결과, 측정 장치(1C)를 소형으로 하는 것이 가능하게 된다. 이러한 것에 의해, 측정 장치(1)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을, 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

(제5 실시 형태)

다음에, 제5 실시 형태에 관한 측정 장치(1D)에 대해, 도 5를 사용하여 설명한다.

도 5는, 제5 실시 형태에 관한 측정 장치(1D)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제5 실시 형태에 관한 측정 장치(1D)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1)와 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

측정 장치(1D)는, 측정 대상(100)을 통과시키는 틀 모양의 기초부(11D)와, 기초부(11D)에 설치되고, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 한 쌍의 거리계(12)의 간극의 거리를 계측하는 교정 장치(14)와, 한 쌍의 거리계(12) 및 교정 장치(14)에 각각 신호선(99)을 통하여 접속된 제어부(15)를 구비하고 있다. 또한, 측정 장치(1D)는, 상술한 측정 장치(1)와 다른 구성으로 하고, 보조 부재(13)를 갖지 않는다.

기초부(11D)는, 하부 프레임(21)과, 하부 프레임(21)의 한 쌍의 측면에 설치된 한 쌍의 지주(22)와, 지주(22)에 설치된 상측 프레임(23)을 구비하고 있다. 기초부(11D)는, 정면에서 보아서 사각형 틀모양으로 구성된다. 또한, 기초부(11D)는, 적어도 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)이 같은 선형 팽창 계수를 갖는 재료이고, 동일한 형상으로 구성된다.

기초부(11D)는, 설치면(200)에 배치된다. 기초부(11D)는, 한쪽 지주(22)의 하면이 설치면(200)에 고정되고, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22)가 설치면(200)에 지지된다. 구체적으로는, 기초부(11D)는, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22)가 설치면(200)에 고정되지 않고, 설치면(200)에 대해, 설치면(200)의 면 방향으로 이동 가능하도록 구성된다.

예를 들어, 기초부(11D)는, 판 부재 및 볼트 등의 고정부(32)에 의해 한쪽 지주(22)가 고정된다. 또한, 예를 들어 기초부(11D)는, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22)가 레일이나 캐스터 등에 의해, 설치면(200)에 대해 이동 가능하도록 구성된다. 설치면(200)은, 예를 들어 측정 장치(1)가 설치되는 공장 등의 바닥면 등이다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에, 다른 쪽이 상부 프레임(23)의 하면에, 각각 고정된다. 대향하는 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 측정 대상(100)을 통과 가능한 길이로 구성된다.

다음에, 이와 같이 구성된 측정 장치(1)를 사용한 측정 대상(100)의 측정에 대해 설명한다.

우선, 예를 들어 열처리에 의해 가열된 측정 대상(100)을 측정 장치(1)에 의해 측정하는 경우에 있어서, 측정 대상(100)을 컨베이어 등의 반송 장치에 의해 한 쌍의 거리계(12) 사이를 통과시킨다.

이때, 측정 대상(100)의 열에 의해, 기초부(11D)가 가열되어, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)이 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)의 거리계(12)가 고정되는 주면의 면 방향, 환언하면, 거리계(12)의 대향하는 방향에 직교하는 방향, 또한 환언하면 가로 방향으로 팽창한다.

기초부(11D)는, 한쪽 지주(22)가 설치면(200)에 고정되고, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22)가 설치면(200)으로 이동 가능하게 지지된다는 점에서, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은, 도 5에 이점쇄선으로 도시된 바와 같이, 가로 방향으로 팽창된다. 그 결과, 다른 쪽 지주(22)는, 가로 방향의 한쪽, 즉, 한쪽 지주(22)로부터 이격되는 방향으로 팽창되고, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은, 판형을 유지한다.

구체적으로 설명하면 가령, 한 쌍의 지주(22)가 설치면(200)에 고정되어 있다고 하면, 열에 의해 팽창된 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은, 한 쌍의 측면이 한 쌍의 지주(22)에 고정되어 있기 때문에, 팽창한 만큼 상하 방향으로 변형된다. 이 변형에 의해, 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리가 커지거나, 또는, 작아진다.

이에 반하여, 본 실시 형태의 기초부(11D)는, 한쪽 지주(22)를 설치면(200)에 고정부(32)를 통하여 고정하고, 다른 쪽 지주(22) 및 하부 프레임(21)을 설치면(200)에 고정하지 않는 구성이다. 이에 의해, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)이 변형되는 것을 방지하고, 또한, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은 같은 선형 팽창 계수 및 동일 형상으로 함으로써, 동일한 팽창량이 되기 때문에, 한 쌍의 거리계(12)는, 가로 방향으로 동량만큼 이동한다. 이로 인해, 통과하는 측정 대상(100)의 열에 의한 변형이 방지되어, 또한, 거리계(12)는 서로 대향한 상태가 유지된다.

다음에, 한 쌍의 거리계(12)는, 통과한 측정 대상(100)까지의 거리를 각각 측정하고, 측정된 정보를 제어부(15)에 송신한다. 제어부(15)는, 교정 장치(14)에서 검출된 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리와, 수신된 각 거리계(12)로부터 측정 대상(100)까지의 거리의 합의 차로부터, 측정 대상(100)의 두께를 도출한다. 또한, 예를 들어 교정 장치(14)는, 측정 대상(100)의 측정 전에, 미리 한 쌍의 거리계(12) 사이의 거리를 측정하고, 제어부(15)에 정보를 송신한다. 이들 측정을, 측정 대상(100)의 이송 방향의 일부 또는 모두에 걸쳐서 행하고, 측정 대상(100)의 두께를 측정한다.

이렇게 구성된 제5 실시 형태에 관한 측정 장치(1D)에 의하면, 한쪽 지주(22)만을 설치면(200)에 고정하고, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22)를 설치면(200) 상에 이동 가능하게 지지되는 구성으로 함으로써, 열에 의한 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)의 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 결과, 열에의해 생기는 변형에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 간극이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 것들에 의해, 측정 장치(1D)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을, 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

(제6 실시 형태)

다음에, 제6 실시 형태에 관한 측정 장치(1E)에 대해, 도 6을 사용하여 설명한다.

도 6은, 제6 실시 형태에 관한 측정 장치(1E)의 구성을 나타내는 설명도이다. 또한, 제6 실시 형태에 관한 측정 장치(1E)에 있어서, 상술한 제1 실시 형태에 관한 측정 장치(1) 및 제5 실시 형태에 관한 측정 장치(1D)와 마찬가지의 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.

측정 장치(1E)는, 측정 대상(100)을 통과시키는 틀 모양의 기초부(11D)와, 기초부(11D)에 설치되어, 서로 대향하여 배치되는 한 쌍의 거리계(12)와, 기초부(11D) 및 한쪽의 거리계(12) 사이에 설치된 보조 부재(13)와, 한 쌍의 거리계(12)의 간극의 거리를 계측하는 교정 장치(14)와, 한 쌍의 거리계(12) 및 교정 장치(14)에 각각 신호선(99)을 통하여 접속된 제어부(15)를 구비하고 있다.

한 쌍의 거리계(12)는, 서로 대향하여 배치된다. 한 쌍의 거리계(12)는, 한쪽이 하부 프레임(21)의 상면에, 다른 쪽이 보조 부재(13)에, 각각 고정된다. 대향하는 한 쌍의 거리계(12)의 간극은, 측정 대상(100)을 통과 가능한 길이로 구성된다.

여기서, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은, 동일한 선형 팽창 계수를 갖는 재료에 의해 구성되고, 보조 부재(13)는, 지주(22)의 선형 팽창 계수보다도 높은 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성된다.

또한, 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)은, 동일한 형상으로 구성됨과 함께, 열에 의해 한 쌍의 거리계(12)의 대향하는 방향으로 팽창하는 팽창량이 같은 팽창량이 되는 길이를 갖는다.

이렇게 구성된 제6 실시 형태에 관한 측정 장치(1E)에 의하면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 지주(22)의 팽창을 거리계(12)가 고정된 보조 부재(13)의 팽창에 의해 상쇄할 수 있음과 함께, 상술한 제5 실시 형태와 마찬가지로, 열에 의한 하부 프레임(21) 및 상부 프레임(23)의 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 결과, 측정 장치(1E)에 의하면, 한 쌍의 거리계(12)의 간극이 변화하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 것들에 의해, 측정 장치(1E)는, 한 쌍의 거리계(12)에 의해, 측정 대상(100)을 높은 정밀도로 측정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 측정 장치는, 상기 각 실시 형태에 기재된 예에 한정되지 않는다.

상술한 예에서는, 측정 장치(1A)는, 하부 프레임(21)과, 하부 프레임(21)의 하나의 측면 또는 한 쌍의 측면에 설치된 하나 또는 한 쌍의 지주(22)와, 지주(22)에 설치된 보조 부재(13A)와, 보조 부재(13A)에 설치된 상측 프레임(23)을 구비하는 구성을 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 측정 장치(1A)는, 상술한 측정 장치(1D, 1E)와 마찬가지로, 한 쌍의 지주(22)의 한쪽을 고정부(32)에 의해 설치면(200)에 고정하고, 한 쌍의 지주(22)의 다른 쪽을, 설치면(200)에 대해 이동 가능하게 하는 구성이어도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 측정 장치(1A)는, 상술한 측정 장치(1E)와 마찬가지의 효과를 발휘한다.

마찬가지로, 측정 장치(1B, 1C)는, 한쪽 지주(22, 22B)를 고정부(32)에 의해 설치면(200)에 고정하고, 하부 프레임(21) 및 다른 쪽 지주(22, 22B)를 설치면(200)에 대해 이동 가능하게, 설치면(200) 상에 지지하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상술한 예에서는, 각 측정 장치(1 내지 1E)는, 각각 보조 부재(13, 13A, 13B, 13C)의 어느 것인가를 갖는 구성을 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 각 측정 장치(1 내지 1E)는, 적절히 조합하여 사용하는 것이 가능하다. 즉, 측정 장치는, 복합적으로 각 보조 부재(13, 13A, 13B, 13C)를 갖는 측정 장치로 해도 된다.

또한, 상술한 예에서는, 각 측정 장치(1 내지 1E)는, 지주(22) 및 보조 부재(13, 13A, 13B, 13C)를 예시적으로 금속 재료 또는 고무 재료를 사용하는 구성으로 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 지주(22) 및 보조 부재(13, 13A, 13B, 13C)의 재료는, 열에 의한 팽창량을 상쇄 가능하다면, 재료는 적절히 설정 가능하다.

또한, 상술한 예에서는, 측정 장치(1B)는, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 재료를 동일한 선형 팽창 계수를 갖는 제1 재료로 하는 구성을 설명했지만 이에 한정되지 않는다. 즉, 보조 부재(13B)의 팽창량에 의해 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 팽창량을 상쇄할 수 있는 구성이면, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)를 다른 선형 팽창 계수로 하는 구성이어도 된다.

예를 들어, 제1 지주(22a)를 선팽창 계수 M1의 제1 재료로 하고 제2 지주(22b)의 재료를 선형 팽창 계수 M3의 제3 재료로 하고, 보조 부재(13B)의 재료를 선형 팽창 계수 M1, M3보다도 큰 선형 팽창 계수 M2(M1<M2, M3<M2)의 제2 재료로 한다. 이때, 보조 부재(13B)의 길이 L2를, L2=(L11·M1+L12·M3)/M2로 구성하면, 제1 지주(22a) 및 제2 지주(22b)의 각각의 팽창량의 합을 보조 부재(13B)의 팽창량으로 상쇄할 수 있다.

이상 설명한 적어도 하나의 실시 형태의 측정 장치에 의하면, 열에 의해 지주의 길이가 변동되어도, 지주의 팽창량을 보조 부재의 팽창량에 의해 상쇄함으로써, 대향하여 배치된 한 쌍의 거리계의 대향하는 거리를 일정하게 유지하고, 높은 정밀도로 대상물의 두께를 측정할 수 있다.

본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는, 예로서 제시된 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 신규 실시 형태는, 그밖의 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위와 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

Claims (7)

1. 하부 프레임, 상기 하부 프레임과 대향하여 설치되는 상부 프레임, 그리고, 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임을 연결하는 지주를 갖는 기초부와,
   상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임에 각각 설치되고, 측정 대상을 통과 가능한 간극을 갖고 서로 대향하여 배치된 한 쌍의 거리계와,
   상기 기초부에 설치되어, 상기 지주와 다른 선형 팽창 계수를 갖는 재료로 구성되고, 열에 의해 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향으로 팽창하는 상기 지주의 팽창량과 같은 팽창량이 되는 상기 한 쌍의 거리계의 대향하는 방향의 길이를 갖는 보조 부재,
   를 구비하고,
   상기 지주는, 상기 하부 프레임에 하단이 고정되는 제1 지주와, 상기 상부 프레임에 상단이 고정되는 제2 지주를 갖고,
   상기 보조 부재는, 상기 제1 지주의 측면 및 상기 제2 지주의 측면 사이에 배치되고, 상단이 상기 제1 지주의 상단에 고정되고, 하단이 상기 제2 지주의 하단에 고정되는
   측정 장치.
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