JP3122215B2 - 細長い体部の線膨脹量を測定する方法と装置 - Google Patents
細長い体部の線膨脹量を測定する方法と装置Info
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- JP3122215B2 JP3122215B2 JP04022803A JP2280392A JP3122215B2 JP 3122215 B2 JP3122215 B2 JP 3122215B2 JP 04022803 A JP04022803 A JP 04022803A JP 2280392 A JP2280392 A JP 2280392A JP 3122215 B2 JP3122215 B2 JP 3122215B2
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- G01D3/028—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スケールが較正された
基準温度からの偏差によるスケールの長さ偏差の結果と
して測定誤差が生じ得る物理的な長さスケールの様な細
長い体部または物理的な長さスケールを装着する様に意
図される細長い体部、例えば物理的な長さスケールを備
える計器または測定機の熱的線膨脹を測定して適当な際
に該線膨脹を補償する方法に関する。本発明は、該方法
を実施する装置にも関する。
基準温度からの偏差によるスケールの長さ偏差の結果と
して測定誤差が生じ得る物理的な長さスケールの様な細
長い体部または物理的な長さスケールを装着する様に意
図される細長い体部、例えば物理的な長さスケールを備
える計器または測定機の熱的線膨脹を測定して適当な際
に該線膨脹を補償する方法に関する。本発明は、該方法
を実施する装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】物理な長さスケールを備える計器または
測定機の扶助によって長さを測定するとき、基準温度か
らの温度の偏差は、誤差の源を構成する。測定時機の際
に支配する温度は、通常、基準温度から偏る。基準温度
は、通常、特に良好な設備の測定用実験室においてのみ
包含可能である。３つの型式の測定誤差は、理想的でな
い温度条件における測定の際に生じる。即ち、 1) 線（ｈｅａｔ）膨脹により測定される物体の寸法変
化によって生じる誤差。 2) 熱的線膨脹による機械または対応する装置の幾何学
的形状の変化による誤差。 3) 線（ｈｅａｔ）膨脹による長さ基準、即ち目盛り付
き測定用スケールの測定における変化によって生じる誤
差。
測定機の扶助によって長さを測定するとき、基準温度か
らの温度の偏差は、誤差の源を構成する。測定時機の際
に支配する温度は、通常、基準温度から偏る。基準温度
は、通常、特に良好な設備の測定用実験室においてのみ
包含可能である。３つの型式の測定誤差は、理想的でな
い温度条件における測定の際に生じる。即ち、 1) 線（ｈｅａｔ）膨脹により測定される物体の寸法変
化によって生じる誤差。 2) 熱的線膨脹による機械または対応する装置の幾何学
的形状の変化による誤差。 3) 線（ｈｅａｔ）膨脹による長さ基準、即ち目盛り付
き測定用スケールの測定における変化によって生じる誤
差。
【０００３】本発明は、この最後に述べた種類の誤差を
測定して修正する方法および装置に関する。
測定して修正する方法および装置に関する。
【０００４】或る場合には、創意に富む該方法および装
置は、上述の(2) による誤差を測定して修正するのに使
用されてもよい。
置は、上述の(2) による誤差を測定して修正するのに使
用されてもよい。
【０００５】その線膨脹係数が零に等しいかまたは零に
近い材料からスケールを製造することは、早期に提案さ
れた。しかしながら、この提案は、幾つかの欠点によっ
て妨げられる。例えば、該材料は、非常に高価であり、
線膨脹係数が零から偏る材料から屡々構成され零から大
きく偏る線膨脹係数を有するここに意図される種類の装
置および機械に該材料が組込まれるべきときに困難な構
造上の問題を生じる。
近い材料からスケールを製造することは、早期に提案さ
れた。しかしながら、この提案は、幾つかの欠点によっ
て妨げられる。例えば、該材料は、非常に高価であり、
線膨脹係数が零から偏る材料から屡々構成され零から大
きく偏る線膨脹係数を有するここに意図される種類の装
置および機械に該材料が組込まれるべきときに困難な構
造上の問題を生じる。
【０００６】これ等のスケールの長さの変化がこれ等の
関係において屡々反復可能であるため、スケールの温度
が測定されてもよく、次に、線膨脹をスケールの材料の
線膨脹係数に基づき下記の式によって計算することも提
案された。
関係において屡々反復可能であるため、スケールの温度
が測定されてもよく、次に、線膨脹をスケールの材料の
線膨脹係数に基づき下記の式によって計算することも提
案された。
【０００７】
【数１】δ＝α・ｄＴ・Ｌ ここに、δ＝合計線膨脹 α＝スケールの線膨脹係数 ｄＴ＝基準温度からの偏差 Ｌ＝スケール長さ
【０００８】しかしながら、この方法の１つの重大な欠
点は、極めて正確に温度を測定すると共に、温度がスケ
ールに沿って変化する傾向があるためにスケールに沿っ
て数個所で温度を測定することが必要であることと、線
膨脹係数が極端な程度の精度まで既知でなければならな
いこととである。
点は、極めて正確に温度を測定すると共に、温度がスケ
ールに沿って変化する傾向があるためにスケールに沿っ
て数個所で温度を測定することが必要であることと、線
膨脹係数が極端な程度の精度まで既知でなければならな
いこととである。
【０００９】
【発明の要約】本発明は、周知の技法の欠点で妨げられ
ず、スケールの様な細長い体部の線（ｈｅａｔ）膨脹が
非常に正確に測定されるのを可能にすると共に補償が該
膨脹に対してなされるのを可能にする方法および装置に
関する。
ず、スケールの様な細長い体部の線（ｈｅａｔ）膨脹が
非常に正確に測定されるのを可能にすると共に補償が該
膨脹に対してなされるのを可能にする方法および装置に
関する。
【００１０】従って、本発明は、物理的な長さスケール
の様な細長い体部または物理的な長さスケールを装着す
る細長い体部、例えば物理的な長さスケールを備える計
器または測定機の線（ｈｅａｔ）膨脹を測定して適当な
ときに補償する方法に関し、このとき、測定の誤差は、
スケールを較正した基準温度からの温度の偏差によるス
ケールの長さの偏差の結果として生じる。
の様な細長い体部または物理的な長さスケールを装着す
る細長い体部、例えば物理的な長さスケールを備える計
器または測定機の線（ｈｅａｔ）膨脹を測定して適当な
ときに補償する方法に関し、このとき、測定の誤差は、
スケールを較正した基準温度からの温度の偏差によるス
ケールの長さの偏差の結果として生じる。
【００１１】該方法は、特に、体部が作られる材料の線
（ｈｅａｔ）膨脹係数から偏る線（ｈｅａｔ）膨脹係数
を有する少くとも１つの材料基準に対して体部の線膨脹
を測定した後、適当な場合に、体部の測定される長さを
修正可能な補償係数を決定することによって特徴づけら
れる。
（ｈｅａｔ）膨脹係数から偏る線（ｈｅａｔ）膨脹係数
を有する少くとも１つの材料基準に対して体部の線膨脹
を測定した後、適当な場合に、体部の測定される長さを
修正可能な補償係数を決定することによって特徴づけら
れる。
【００１２】また、本発明は、物理的な長さスケールの
様な細長い体部または例えば計器および測定機において
物理的な長さスケールを装着する細長い体部の線（ｈｅ
ａｔ）膨脹を測定して、適当なときに補償する装置に関
し、このとき、測定誤差等は、体部の長さが較正された
基準温度から偏る温度の結果としての長さの偏差によっ
て生じる。
様な細長い体部または例えば計器および測定機において
物理的な長さスケールを装着する細長い体部の線（ｈｅ
ａｔ）膨脹を測定して、適当なときに補償する装置に関
し、このとき、測定誤差等は、体部の長さが較正された
基準温度から偏る温度の結果としての長さの偏差によっ
て生じる。
【００１３】該装置は、特に、体部材料の線（ｈｅａ
ｔ）膨脹係数から偏る線（ｈｅａｔ）膨脹係数が既知で
ある少くとも１つの材料基準に対して体部の線膨脹を測
定し、これにより、体部の測定される長さを修正する補
償係数が決定されるのを可能にする装置によって特徴づ
けられる。
ｔ）膨脹係数から偏る線（ｈｅａｔ）膨脹係数が既知で
ある少くとも１つの材料基準に対して体部の線膨脹を測
定し、これにより、体部の測定される長さを修正する補
償係数が決定されるのを可能にする装置によって特徴づ
けられる。
【００１４】以下、添付図面を参照し例示する実施例に
関して本発明を更に詳細に説明する。
関して本発明を更に詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】図１に示す実施例は、物理的な長さスケール
１の形状の細長い体部を有し、該スケールは、その一端
３においてスケール支持部分２に強固に固定され、線形
変化が自由に生じるのを可能にする様に好ましくはサポ
ート４，５上に設置され、このとき、体部の線（ｈｅａ
ｔ）膨脹は測定されるべきであり、補償は、適当な場合
に該線膨脹に対してなされる様に意図される。
１の形状の細長い体部を有し、該スケールは、その一端
３においてスケール支持部分２に強固に固定され、線形
変化が自由に生じるのを可能にする様に好ましくはサポ
ート４，５上に設置され、このとき、体部の線（ｈｅａ
ｔ）膨脹は測定されるべきであり、補償は、適当な場合
に該線膨脹に対してなされる様に意図される。
【００１６】符号６は、線（ｈｅａｔ）膨脹係数が既知
の材料から作られその一端６′において前記支持部分２
に強固に装着されスケール１に平行に延るロッド状基準
を同定する。また、該実施例は、基準６の自由端６″に
配置され基準に対するスケールの線膨脹を測定する様に
作用する長さインジケータ７を有している。
の材料から作られその一端６′において前記支持部分２
に強固に装着されスケール１に平行に延るロッド状基準
を同定する。また、該実施例は、基準６の自由端６″に
配置され基準に対するスケールの線膨脹を測定する様に
作用する長さインジケータ７を有している。
【００１７】一実施例によると、基準６は、線膨脹係数
αがほぼ零に等しい材料から作られる。この図示の配置
により、インジケータは、基準の長さが一定であるた
め、スケールの線膨脹を直接に示す。例えば、基準６
は、商標ゼロデュー（Ｚｅｒｏｄｕｒ）によって営利的
に小売りされるセラミック材料から作られる。
αがほぼ零に等しい材料から作られる。この図示の配置
により、インジケータは、基準の長さが一定であるた
め、スケールの線膨脹を直接に示す。例えば、基準６
は、商標ゼロデュー（Ｚｅｒｏｄｕｒ）によって営利的
に小売りされるセラミック材料から作られる。
【００１８】図２に示す実施例の場合には、スケール１
は、スケール支持体部を形成する支持バー８に例えば接
着剤によって固定され、該バー８は、好ましくはスケー
ルと同一のα値を有している。測定機の一好適実施例に
よると、支持バー８は、機械の軸ないしアクスルから成
っている。符号９は、バーの全長に沿って貫通するボア
１０内を延びて一端１１においてバー内に強固に装着さ
れるロッド状基準を同定する。符号１２は、基準９の自
由端１４の位置に対して支持バー８の自由端１３の位置
を定める様に意図されるセンサー、好ましくは電子式セ
ンサーを同定する。
は、スケール支持体部を形成する支持バー８に例えば接
着剤によって固定され、該バー８は、好ましくはスケー
ルと同一のα値を有している。測定機の一好適実施例に
よると、支持バー８は、機械の軸ないしアクスルから成
っている。符号９は、バーの全長に沿って貫通するボア
１０内を延びて一端１１においてバー内に強固に装着さ
れるロッド状基準を同定する。符号１２は、基準９の自
由端１４の位置に対して支持バー８の自由端１３の位置
を定める様に意図されるセンサー、好ましくは電子式セ
ンサーを同定する。
【００１９】図４，５は、図２に示す配置の夫々の異な
る変更を示し、これでは、基準９は、支持バー（支持体
部）の横断面で示す様に異なる位置に配置され、これに
より局部的な線膨脹が測定されるのを可能にし、適当な
際に例えばバー／体部を曲げる傾向がある膨脹が修正さ
れるのを可能にする。
る変更を示し、これでは、基準９は、支持バー（支持体
部）の横断面で示す様に異なる位置に配置され、これに
より局部的な線膨脹が測定されるのを可能にし、適当な
際に例えばバー／体部を曲げる傾向がある膨脹が修正さ
れるのを可能にする。
【００２０】上述の例示される実施例では、基準９は、
線（ｈｅａｔ）膨脹係数αが零にほぼ等しい材料から作
られることが仮定されるが、α値が零とは異なる材料か
ら作られてもよいことが下記で示される。しかしなが
ら、この場合には、制御バーの線膨脹の絶対的に正確な
測定値を得るために、バー材料の線（ｈｅａｔ）膨脹係
数αを知ることも不可欠である。
線（ｈｅａｔ）膨脹係数αが零にほぼ等しい材料から作
られることが仮定されるが、α値が零とは異なる材料か
ら作られてもよいことが下記で示される。しかしなが
ら、この場合には、制御バーの線膨脹の絶対的に正確な
測定値を得るために、バー材料の線（ｈｅａｔ）膨脹係
数αを知ることも不可欠である。
【００２１】ページ 行 に対して記載される方
法に基づく正確な温度測定法との差違では、非常に小さ
い要求は、この場合にバー材料のα値の精度になされ
る。通常の教科書によって与えられる精度は、全く充分
であり、一方、該温度測定法を適用するとき、αの値
は、最後の小数において２＊１０−８よりも大きい精度
まで既知でなければならない。
法に基づく正確な温度測定法との差違では、非常に小さ
い要求は、この場合にバー材料のα値の精度になされ
る。通常の教科書によって与えられる精度は、全く充分
であり、一方、該温度測定法を適用するとき、αの値
は、最後の小数において２＊１０−８よりも大きい精度
まで既知でなければならない。
【００２２】図６は、基準９′が零とは異なってもよい
線（ｈｅａｔ）膨脹係数α′を有し、バー９″が既知の
線（ｈｅａｔ）膨脹係数α″を有する実施例を略図で示
す。簡単にするため、要件ではないが２本のバーの長さ
Ｌは、等しいことが下記の説明において仮定される。イ
ンジケータ、センサー等は、２本のバーの間の線膨脹の
差を構成するδＩを測定するのに使用される。
線（ｈｅａｔ）膨脹係数α′を有し、バー９″が既知の
線（ｈｅａｔ）膨脹係数α″を有する実施例を略図で示
す。簡単にするため、要件ではないが２本のバーの長さ
Ｌは、等しいことが下記の説明において仮定される。イ
ンジケータ、センサー等は、２本のバーの間の線膨脹の
差を構成するδＩを測定するのに使用される。
【００２３】基準９′およびバー９″の線膨脹は、次に
よって計算可能である。
よって計算可能である。
【００２４】基準およびバーが同一の温度変化ｄＴを受
ければ、次の長さの変化が生じる。
ければ、次の長さの変化が生じる。
【００２５】
【数２】基準９′：δ９′＝ｄＴ・α′・Ｌ (1) バー９″：δ９″＝ｄＴ・α″・Ｌ (2)
【００２６】インジケータ／センサーによって検出され
る長さの相対的な変化は、
る長さの相対的な変化は、
【００２７】
【数３】δＩ＝δ９′−δ９″ (3)
【００２８】関係(1) −(3) からδ９′を計算すること
が可能であり、
が可能であり、
【００２９】
【数４】δ９′＝δＩ／（１−α″／α′） (4)
【００３０】α′，α″が定数であるため、関係(4) を
次の様に書き得る。
次の様に書き得る。
【００３１】
【数５】δ９′＝Ｋ′・δＩ (5)
【００３２】対応する様に、δ９″を次の様に計算可能
である。
である。
【００３３】
【数６】δ９″＝Ｋ″・δＩ (6)
【００３４】温度が既知でないかまたは測定されなくて
もよいことは、関係(5) ，(6) から明らかである。イン
ジケータ／センサーの読みは、夫々の材料のα値、即ち
α′値およびα″値に依存する係数に変化される。有効
であるのがα′値およびα″値によって形成される商で
あるため、高い要求は、α′値およびα″値が測定され
る精度に置かれない。
もよいことは、関係(5) ，(6) から明らかである。イン
ジケータ／センサーの読みは、夫々の材料のα値、即ち
α′値およびα″値に依存する係数に変化される。有効
であるのがα′値およびα″値によって形成される商で
あるため、高い要求は、α′値およびα″値が測定され
る精度に置かれない。
【００３５】基準およびバーの長さＬが異なるとき、長
さＬ′，Ｌ″も変化する係数に含まれる。大きな精度
は、これ等の項に要求されない。
さＬ′，Ｌ″も変化する係数に含まれる。大きな精度
は、これ等の項に要求されない。
【００３６】図７，８に示す実施例では、バー８は、ほ
ぼ正方形の横断面、好ましくは矩形横断面の箱梁であ
り、このとき、基準は、梁の線膨脹を測定する目的のた
めに好ましくは梁の内部に、好ましく各隅１５に装着さ
れ、これにより、梁の曲率に相当する変形が局部的に測
定されるのを可能にする。図７は、別個の基準９がスケ
ール１に対して設けられる一実施例を示し、該スケール
は、梁上に設けられる接触体部８′に隣接して配置さ
れ、このとき、ほぼ図２による装置が梁上に設けられ
る。
ぼ正方形の横断面、好ましくは矩形横断面の箱梁であ
り、このとき、基準は、梁の線膨脹を測定する目的のた
めに好ましくは梁の内部に、好ましく各隅１５に装着さ
れ、これにより、梁の曲率に相当する変形が局部的に測
定されるのを可能にする。図７は、別個の基準９がスケ
ール１に対して設けられる一実施例を示し、該スケール
は、梁上に設けられる接触体部８′に隣接して配置さ
れ、このとき、ほぼ図２による装置が梁上に設けられ
る。
【００３７】図８は、一層簡単な装置を示し、このと
き、スケール１は、図８に示す様に隅１５に配置される
基準の様な梁の局部的な線膨脹を測定する様に作用する
基準９に隣接して梁の一側部１６に置かれて接着され
る。また、接着されるスケールを欠く実施例は、例えば
基準の直定規の単に真直さの変化を検出する目的のため
に考えられる様に使用されてもよい。
き、スケール１は、図８に示す様に隅１５に配置される
基準の様な梁の局部的な線膨脹を測定する様に作用する
基準９に隣接して梁の一側部１６に置かれて接着され
る。また、接着されるスケールを欠く実施例は、例えば
基準の直定規の単に真直さの変化を検出する目的のため
に考えられる様に使用されてもよい。
【００３８】図９は、装置の好適実施例を示す。図９で
は、符号８は、線膨脹を測定すべき細長い体部を同定
し、符号９は、基準要素を同定し、符号１２は、鉄心１
６およびコイル１７から成る電子式センサーを同定し、
該センサーは、この場合には差動変圧器型センサーであ
る。該基準要素は、装置１１によって細長い体部８に一
端において強固に装着される。また、該装置は、その一
端が細長い体部８に作用して、その他端が基準９に強固
に結合される座１９に作用するばね１８を含む。この装
置の特徴は、基準９が歪の状態に置かれることである。
これは、基準が圧縮力を受けるとき、特に基準９の横断
面が基準の長さに対して小さいときに生じ得る座屈現象
の結果として基準９が横方向に曲げられるのを防止す
る。これは、基準９がインバール材料または或るその他
の適当な材料で作られる細いワイヤまたは繊条の形状を
有するのを可能にする。
は、符号８は、線膨脹を測定すべき細長い体部を同定
し、符号９は、基準要素を同定し、符号１２は、鉄心１
６およびコイル１７から成る電子式センサーを同定し、
該センサーは、この場合には差動変圧器型センサーであ
る。該基準要素は、装置１１によって細長い体部８に一
端において強固に装着される。また、該装置は、その一
端が細長い体部８に作用して、その他端が基準９に強固
に結合される座１９に作用するばね１８を含む。この装
置の特徴は、基準９が歪の状態に置かれることである。
これは、基準が圧縮力を受けるとき、特に基準９の横断
面が基準の長さに対して小さいときに生じ得る座屈現象
の結果として基準９が横方向に曲げられるのを防止す
る。これは、基準９がインバール材料または或るその他
の適当な材料で作られる細いワイヤまたは繊条の形状を
有するのを可能にする。
【００３９】種々な変更は、この実施例になし得ること
が認められる。例えば、電子式センサーおよびばね１８
は、基準９の自由端に結合される「引張り」センサーユ
ニットを形成する様に組合わされてもよい。
が認められる。例えば、電子式センサーおよびばね１８
は、基準９の自由端に結合される「引張り」センサーユ
ニットを形成する様に組合わされてもよい。
【００４０】基準９がその中を延びるチャンネル２０
は、細長い体部８と基準９との間の熱伝達を改善して基
準９に生じ得る任意の共振する振動を減衰する様に或る
種類の好適なグリース、例えばシリコングリースを便利
に充填されてもよい。
は、細長い体部８と基準９との間の熱伝達を改善して基
準９に生じ得る任意の共振する振動を減衰する様に或る
種類の好適なグリース、例えばシリコングリースを便利
に充填されてもよい。
【００４１】図１０は、創意に富む装置が機械の幾何学
的形状を監視するのに使用される使用の一例を示す。図
１０は、所謂杭門（ポータル）の種類の三軸座標機械を
略図で示す。符号２１は、機械の測定テーブル／ベース
板を同定する。Ｘ座標において延びる脚２２，２４およ
び梁２３から成るポータルは、空気軸受２５上でＹ方向
へ、即ち、紙面に垂直の方向へ移動可能である。「Ｚユ
ニット」２６は、Ｘ梁２３に支承される。Ｚユニット
は、Ｘ梁に沿って、即ち、矢印２７の方向へ移動可能で
ある。測定用スピンドル２８は、Ｚボックス２６内で支
承され、矢印２９の１つの方向へ移動可能である。
的形状を監視するのに使用される使用の一例を示す。図
１０は、所謂杭門（ポータル）の種類の三軸座標機械を
略図で示す。符号２１は、機械の測定テーブル／ベース
板を同定する。Ｘ座標において延びる脚２２，２４およ
び梁２３から成るポータルは、空気軸受２５上でＹ方向
へ、即ち、紙面に垂直の方向へ移動可能である。「Ｚユ
ニット」２６は、Ｘ梁２３に支承される。Ｚユニット
は、Ｘ梁に沿って、即ち、矢印２７の方向へ移動可能で
ある。測定用スピンドル２８は、Ｚボックス２６内で支
承され、矢印２９の１つの方向へ移動可能である。
【００４２】図１０に示す機械のＸ軸２３、Ｙ軸２５お
よびＺ軸２８における測定用スケールは、熱膨脹によっ
て生じる測定用スケールの長さ誤差を測定して補償する
ために前述の装置を備えてもよい。梁２３，２５および
／または２８の曲率は、図７，８に記載される装置によ
って測定されて補償されてもよい。
よびＺ軸２８における測定用スケールは、熱膨脹によっ
て生じる測定用スケールの長さ誤差を測定して補償する
ために前述の装置を備えてもよい。梁２３，２５および
／または２８の曲率は、図７，８に記載される装置によ
って測定されて補償されてもよい。
【００４３】脚２２，２４は、測定用スケールを装着し
ないが、それでもこれ等が軸受２５および測定用テーブ
ル２１と共にＺ方向における基準を形成するため、Ｚ方
向の測定結果に影響を与える。
ないが、それでもこれ等が軸受２５および測定用テーブ
ル２１と共にＺ方向における基準を形成するため、Ｚ方
向の測定結果に影響を与える。
【００４４】２本の脚が基準温度に関して相互に同一の
差異を有していれば、Ｚ方向におけるＸ梁の結果として
生じる平行な変位が生じる。該差異が等しくなければ、
結果は、Ｚ方向における変位と共にＸ梁と底板２１との
間の平行性の変化である。機械の幾何学的形状は、双方
の場合に影響を受ける。
差異を有していれば、Ｚ方向におけるＸ梁の結果として
生じる平行な変位が生じる。該差異が等しくなければ、
結果は、Ｚ方向における変位と共にＸ梁と底板２１との
間の平行性の変化である。機械の幾何学的形状は、双方
の場合に影響を受ける。
【００４５】各脚が創意に富む装置３０を備えていると
き、脚の長さの変化は、測定されて補償され得る。
き、脚の長さの変化は、測定されて補償され得る。
【００４６】本発明によって与えられる他の利点は、熱
以外の要素、例えば負荷の変化によって生じる曲率およ
び長さの変化が検出されて補償可能なことである。
以外の要素、例えば負荷の変化によって生じる曲率およ
び長さの変化が検出されて補償可能なことである。
【００４７】創意に富む方法と、創意に富む装置の作用
の態様とは、前述によって総ての本質において理解され
る。物理的な長さスケールまたは該スケールを取付ける
体部の様な細長い体部の線膨脹は、零に等しいか、また
はほぼ零に等しくてもよい既知の線（ｈｅａｔ）膨脹係
数を有する基準に対して測定される。該基準と、細長い
体部とは、線膨脹に関して直接に比較されてもよいが、
該基準は、第１体部と同一の線（ｈｅａｔ）膨脹係数を
有する他の体部に比較されてもよく、該基準と、該第２
体部とは、必ずしも第１体部と同一の長さを持たなくて
もよい。
の態様とは、前述によって総ての本質において理解され
る。物理的な長さスケールまたは該スケールを取付ける
体部の様な細長い体部の線膨脹は、零に等しいか、また
はほぼ零に等しくてもよい既知の線（ｈｅａｔ）膨脹係
数を有する基準に対して測定される。該基準と、細長い
体部とは、線膨脹に関して直接に比較されてもよいが、
該基準は、第１体部と同一の線（ｈｅａｔ）膨脹係数を
有する他の体部に比較されてもよく、該基準と、該第２
体部とは、必ずしも第１体部と同一の長さを持たなくて
もよい。
【００４８】図１０の実施例の場合には、スピンドル２
８と、脚２２，２４との双方は、創意に富む基準測定装
置を備えている。この場合には、スピンドル２８で得ら
れる測定値は、３つの修正係数、即ち、 1. スピンドル２８の基準系統から 2. １本の脚２２の基準系統から 3. 他の脚２４の基準系統から の修正係数によって修正されてもよい。
８と、脚２２，２４との双方は、創意に富む基準測定装
置を備えている。この場合には、スピンドル２８で得ら
れる測定値は、３つの修正係数、即ち、 1. スピンドル２８の基準系統から 2. １本の脚２２の基準系統から 3. 他の脚２４の基準系統から の修正係数によって修正されてもよい。
【００４９】この場合には、２，３は、Ｘ軸に沿うＺユ
ニットの位置に依存する係数によって重み付けされる。
ニットの位置に依存する係数によって重み付けされる。
【００５０】前述により、本発明が重要な利点を与える
ことは、明らかである。例えば、細長い体部の長さが較
正された温度から偏る温度において測定される測定値の
修正を可能にするために測定されるべき線（ｈｅａｔ）
膨脹は、精度の如何なる大きな程度まで温度および線
（ｈｅａｔ）膨脹係数を測定する必要なしに測定され
る。更に、一実施例によると、該測定は、α値が零にほ
ぼ等しい基準を使用することなく行われる。
ことは、明らかである。例えば、細長い体部の長さが較
正された温度から偏る温度において測定される測定値の
修正を可能にするために測定されるべき線（ｈｅａｔ）
膨脹は、精度の如何なる大きな程度まで温度および線
（ｈｅａｔ）膨脹係数を測定する必要なしに測定され
る。更に、一実施例によると、該測定は、α値が零にほ
ぼ等しい基準を使用することなく行われる。
【００５１】本発明を例示する実施例に関して本発明を
図示説明したが、その他の実施例および勝手違いの変更
は、発明的な観念から逸脱することなく考えられること
が認められる。
図示説明したが、その他の実施例および勝手違いの変更
は、発明的な観念から逸脱することなく考えられること
が認められる。
【図１】物理的な長さスケールの長い軸線に対して横方
向から見た創意に富む装置の第１実施例の原理的な図。
向から見た創意に富む装置の第１実施例の原理的な図。
【図２】スケールの長い軸線に対して横方向から見た創
意に富む装置の第２実施例の略図。
意に富む装置の第２実施例の略図。
【図３】図２の右から見た図２の装置の図。
【図４】２つの基準が使用される創意に富む装置の実施
例の略図。
例の略図。
【図５】３つの基準が使用される創意に富む装置の実施
例の略図。
例の略図。
【図６】零から区別される線膨脹係数を有する基準の使
用を示す略図。
用を示す略図。
【図７】スケールと、スケール基準と、梁の種々な部分
に対する基準とを支持する長手方向軸線の方向で見た梁
の略図。
に対する基準とを支持する長手方向軸線の方向で見た梁
の略図。
【図８】図７の実施例にほぼ類似するが別個のスケール
基準を欠く実施例の略図。
基準を欠く実施例の略図。
【図９】張力下に置かれる比較的細い繊条ないしワイヤ
の形状を有する基準の一実施例の概略の軸方向断面図。
の形状を有する基準の一実施例の概略の軸方向断面図。
【図１０】本発明によって構成されるポータル型三軸座
標測定機のポータルの主延長の平面に対してほぼ垂直に
見た略図。
標測定機のポータルの主延長の平面に対してほぼ垂直に
見た略図。
１ 物理的な長さスケール ６ ロッド状基準 ６′ 基準の一端 ７ 長さインジケータ ８ 支持バー ９ ロッド状基準 ９″ バー １１ ロッド状基準の一端 １２ センサー １５ 隅 ２２ 脚 ２３ 梁 ２４ 脚 ２６ Ｚユニット ２８ 測定用スピンドル α 線膨脹係数 α′ 基準の線（ｈｅａｔ）膨脹係数 α″ バーの線（ｈｅａｔ）膨脹係数 δＩ 線膨脹の差 δ９′ 基準の線膨脹 δ９″ バーの線膨脹
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 3/04 G01B 21/02 G01N 25/16
Claims (24)
- 【請求項１】 測定誤差がスケールを較正した基準温度
からの偏差の結果としてのスケールの長さ偏差のために
生じ、物理的な長さスケールのような細長い体部または
例えば物理的な長さスケールを備える計器または測定機
上に物理的な長さスケールを支持するように意図された
細長い体部の線（ｈｅａｔ）膨脹を測定して適当な場合
に補償する方法において，その線（ｈｅａｔ）膨脹係数
（α）が体部材料の線（ｈｅａｔ）膨脹係数から偏る材
料で作られる少くとも１つの基準（６，９）に対して前
記体部（１，８，２２，２４，２８）の線膨脹を測定し
た後、適当なときに該体部の長さを修正するための補償
係数を決定することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において， 前記体部（１，８，２８）が、物理的な長さスケール
（１）または例えば物理的な長さスケールを備える計器
または測定機に物理的な長さスケール（１）を支持する
ように意図される細長い体部（８，２８）から成ること
を特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の方法に
おいて，基準（６，９）が、ほぼ零に等しい線（ｈｅａ
ｔ）膨脹係数を有する材料で作られることを特徴とする
方法。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の方法に
おいて，体部（８，２８）が、零から偏る線（ｈｅａ
ｔ）膨脹係数（α）を有する材料で作られ，基準（９，
９″）が、該体部の材料の線（ｈｅａｔ）膨脹係数から
偏る線（ｈｅａｔ）膨脹係数（α）を有する材料で作ら
れ，該体部と該基準との間の線膨脹の差（δＩ）を測定
し，測定される該線膨脹の差に比例する該体部および該
基準の線膨脹（δ９′，δ９″）を計算することを特徴
とする方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいづれか１つの
項に記載の方法において，細長い体部（８）に沿って異
なる位置に基準を配置し，適当なときに、該体部が、少
くとも１つのスケールを支持し，これにより、夫々の基
準に対する局部的な線膨脹が、測定されるのを可能にす
ると共に、前記体部の幾何学的形状変化が、決定される
のを可能にすることを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の方法において，前記細
長い体部（８）が、適当な場合にスケールを担持する梁
要素であり，基準が、該梁内に装着され、好ましくは該
梁の内部で延びることを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項１から請求項６のいづれか１つの
項に記載の方法において，前記細長い体部が、所謂ポー
タル機械の脚（２２，２４）であり，梁（２３）が、脚
（２２，２４）によって支持され，該横梁に支承される
ユニット（２６）が、スケールを有し該横梁の長手方向
軸線に対して横方向へ変位可能な測定用スピンドルを備
え，少くとも１つの基準に対する該測定用スピンドルお
よび（または）そのスケールの線膨脹が、測定されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項１から請求項７のいづれか１つの
項に記載の方法において，前記基準（６，９）が、好ま
しくはその一端（６′）において強固に保持され好まし
くは線（ｈｅａｔ）膨脹を決定されるべき前記体部と同
一の長さを有するロッド状体部の形状であることを特徴
とする方法。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８のいづれか１つの
項に記載の方法において，前記基準（９）が、引張り力
を受けることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において，前記
基準が、比較的細いワイヤから成ることを特徴とする方
法。 - 【請求項１１】 測定誤差等が体部の長さを較正した基
準温度からの偏差によって生じる長さの偏差のために生
じ、物理的な長さスケールのような細長い体部または例
えば計器および測定機に物理的な長さスケールを担持す
るように意図される細長い体部の線（ｈｅａｔ）膨脹を
測定して適当なときに補償する測定補償装置において，
体部材料の線（ｈｅａｔ）膨脹係数から偏り既知の熱線
（ｈｅａｔ）膨脹係数（α）の材料で作られる少くとも
１つの基準（６，９）に対して前記体部（１，８，２
２，２４，２８）の線膨脹を測定する装置（７，１２）
を備え，これにより、該体部の長さを修正する補償係数
が、決定されるのを可能にすることを特徴とする測定補
償装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の測定補償装置にお
いて，前記体部（１，８，２８）が、物理的な長さスケ
ール（１）および（または）物理的な長さスケールを担
持するように意図される細長い要素（８，２８）の形状
を有し，これにより該スケールによって測定される測定
値を修正する補償係数が、適当な場合に修正されるのを
可能にすることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２に記載の
測定補償装置において，基準（６）が、ほぼ零に等しい
線（ｈｅａｔ）膨脹係数を有する材料で作られることを
特徴とする測定補償装置。 - 【請求項１４】 請求項１１から請求項１３のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，体部（８，２
８）および基準（９，９″）が、共に零から偏る相互に
異なる線（ｈｅａｔ）膨脹係数（α′，α″）を有する
材料で作られ，該体部と該基準との間の線（ｈｅａｔ）
膨脹の差（δＩ）を測定する装置が、設けられ，これに
より該体部および該基準の線膨脹が、測定される線膨脹
の差（δ９′，δ９″）に比例して計算されるのを可能
にすることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項１５】 請求項１１から請求項１４のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，基準が、異な
る位置において細長い体部に沿って配置され，該体部
が、適当な場合に少くとも１つのスケールを担持し，夫
々の基準に対する該体部の局部的な線（ｈｅａｔ）膨脹
が、該体部の幾何学的形状変化を決定するために測定さ
れる様に意図されることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載の測定補償装置にお
いて，前記体部が、適当なときにスケール（１）を担持
する梁要素であり，基準が、該梁に装着され、好ましく
は該梁の内部で延びることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項１７】 請求項１５または請求項１６に記載の
測定補償装置において，前記スケール（１）に対する基
準（９）が、該スケールに隣接して装着されることを特
徴とする測定補償装置。 - 【請求項１８】 請求項１５から請求項１７のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記スケール
および梁の部分の双方に対して共通の基準が、該スケー
ルに隣接して配置されることを特徴とする測定補償装
置。 - 【請求項１９】 請求項１５から請求項１８のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記梁が、正
方形断面の、好ましくは長方形断面の箱梁であり，基準
が、該梁の隅（１５）に隣接する位置で該梁の内部に配
置されることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項２０】 請求項１１から請求項１９のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記体部
（８）が、スケールを備えかつ脚（２２，２４）によっ
て支持される横梁（２３）を有する所謂ポータル機械の
１本の脚（２２，２４）であることを特徴とする測定補
償装置。 - 【請求項２１】 請求項１１から請求項２０のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記基準が、
ロッド状であることを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項２２】 請求項１１から請求項２１のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記基準が、
一端（６′，１１）において強固に装着され、好ましく
は線膨脹を測定されるべき前記体部と同一の長さ（６）
を有することを特徴とする測定補償装置。 - 【請求項２３】 請求項１１から請求項２２のいづれか
１つの項に記載の測定補償装置において，前記基準
（９）が、引張り力を受けるように意図されることを特
徴とする測定補償装置。 - 【請求項２４】 請求項２３に記載の測定補償装置にお
いて，前記基準が、比較的細いワイヤであることを特徴
とする測定補償装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9100393-9 | 1991-02-08 | ||
| SE9100393A SE9100393L (sv) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Foerfarande och anordning foer bestaemning av termisk laengdutvidgning hos laangstraeckta kroppar |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172769A JPH05172769A (ja) | 1993-07-09 |
| JP3122215B2 true JP3122215B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=20381854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04022803A Expired - Lifetime JP3122215B2 (ja) | 1991-02-08 | 1992-02-07 | 細長い体部の線膨脹量を測定する方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5189807A (ja) |
| EP (1) | EP0498780B1 (ja) |
| JP (1) | JP3122215B2 (ja) |
| DE (1) | DE69204314T2 (ja) |
| SE (1) | SE9100393L (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190014583A (ko) * | 2015-03-17 | 2019-02-12 | 도시바 기카이 가부시키가이샤 | 공작 기계 |
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| DE19857132A1 (de) | 1998-12-11 | 2000-06-15 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren und Anordnung zur Verringerung temperaturbedingter Maßabweichungen bei parallel angeordneten Meßsystemen |
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| CN103048353B (zh) * | 2012-12-12 | 2015-07-22 | 河西学院 | 一种高弹性模量金属丝材料线膨胀系数的测量方法 |
| JP6366926B2 (ja) * | 2013-11-11 | 2018-08-01 | 株式会社ミツトヨ | 産業機械及びその伸縮量測定方法 |
| US9612107B2 (en) * | 2014-06-10 | 2017-04-04 | Faro Technologies, Inc. | Length artifact and method of measurement |
| CN104155333B (zh) * | 2014-07-01 | 2017-05-10 | 中国电子科技集团公司第二十三研究所 | 一种电线电缆线膨胀系数测量装置及测量方法 |
| CN104677929A (zh) * | 2015-03-20 | 2015-06-03 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 壳体体膨胀系数的测量方法 |
| JP6926288B2 (ja) * | 2015-09-25 | 2021-08-25 | 株式会社ミツトヨ | 寸法基準器の線膨張係数測定方法および測定装置 |
| ES2702948T3 (es) * | 2016-07-27 | 2019-03-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Equipo para medir longitudes |
| JP2019184453A (ja) * | 2018-04-12 | 2019-10-24 | セイコーエプソン株式会社 | センサーユニットおよび構造物監視装置 |
| RU2709601C1 (ru) * | 2019-01-09 | 2019-12-18 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Устройство для определения температурных линейных расширений твердых материалов |
| CN109765262B (zh) * | 2019-02-26 | 2024-01-12 | 陈艺征 | 一种热膨胀系数测量仪 |
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| DE3627546C1 (de) * | 1986-08-13 | 1987-11-12 | Maho Ag | Vorrichtung zur Kompensation der Waermedehnung zweier relativ bewegbarer Maschinenteile |
| DE3719409A1 (de) * | 1987-06-11 | 1988-12-22 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmesseinrichtung |
| US4815213A (en) * | 1987-10-09 | 1989-03-28 | Brown & Sharpe Manufacturing Co. | Apparatus for temperature compensation of sensing means of a machine |
-
1991
- 1991-02-08 SE SE9100393A patent/SE9100393L/ not_active IP Right Cessation
-
1992
- 1992-01-30 DE DE69204314T patent/DE69204314T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-01-30 EP EP92850017A patent/EP0498780B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-03 US US07/829,296 patent/US5189807A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-07 JP JP04022803A patent/JP3122215B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| SE466518B (sv) | 1992-02-24 |
| EP0498780B1 (en) | 1995-08-30 |
| SE9100393D0 (sv) | 1991-02-08 |
| JPH05172769A (ja) | 1993-07-09 |
| DE69204314T2 (de) | 1996-03-14 |
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| DE69204314D1 (de) | 1995-10-05 |
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| SE9100393L (sv) | 1992-02-24 |
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