JP3240095B2 - 光学式変位検出器 - Google Patents
光学式変位検出器Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2個の真空槽の内部に
発光干渉部と反射鏡とを設け、発光干渉部と反射鏡とを
結んで形成された光路の長さ変化に基づいて真空槽の間
の変位を検出する光学式変位検出器に関するものであ
る。
発光干渉部と反射鏡とを設け、発光干渉部と反射鏡とを
結んで形成された光路の長さ変化に基づいて真空槽の間
の変位を検出する光学式変位検出器に関するものであ
る。
【0002】
【背景技術】光学式変位検出器にはレーザ光源と反射鏡
とを有するレーザ干渉計等を用いたものがある。このタ
イプの光学式変位検出器を大気中で使用する場合、空気
の温度、湿度、気圧及びCO2 濃度等の変動により屈折
率が異なるので、屈折率に応じて測定値を補正する必要
があり、測定値を補正しても、補正値そのものが誤差を
含む可能性がある。このような屈折率の影響を排除する
ために、光学式変位検出器全体を真空槽に入れることが
考えられるが、それでは、真空槽そのものが大きくな
り、大がかりな機構が必要とされ、光学式変位検出器が
高価になる。そのため、従来では、レーザ光源の発光部
及びレーザ干渉部と反射鏡との間の光路のみを真空とす
ることにより屈折率の影響を排除した光学式変位検出器
が知られている。
とを有するレーザ干渉計等を用いたものがある。このタ
イプの光学式変位検出器を大気中で使用する場合、空気
の温度、湿度、気圧及びCO2 濃度等の変動により屈折
率が異なるので、屈折率に応じて測定値を補正する必要
があり、測定値を補正しても、補正値そのものが誤差を
含む可能性がある。このような屈折率の影響を排除する
ために、光学式変位検出器全体を真空槽に入れることが
考えられるが、それでは、真空槽そのものが大きくな
り、大がかりな機構が必要とされ、光学式変位検出器が
高価になる。そのため、従来では、レーザ光源の発光部
及びレーザ干渉部と反射鏡との間の光路のみを真空とす
ることにより屈折率の影響を排除した光学式変位検出器
が知られている。
【0003】真空槽を有する光学式変位検出器の従来例
を図5に示す。図5に示される通り、従来の光学式変位
検出器は、装置本体50に固定された第1の真空槽51
と、装置本体50にベアリング部50Aを介して設けら
れた第2の真空槽52と、これらの真空槽51,52を
連結するベローズ53とを有する真空室54を備え、第
1の真空槽51と第2の真空槽52とは駆動モータ5
5、駆動用ねじ軸56及びナット57からなる駆動装置
58により近接離隔可能とされている。第1の真空槽5
1の内部中心部にはレーザ光源とレーザ干渉部とからな
る発光干渉部59が設けられ、第2の真空槽52の内部
中心部には反射鏡60が設けられ、発光干渉部59と反
射鏡60とを結んで光路61が中心線上に形成されてい
る。この光路61は第1の真空槽51と第2の真空槽5
2とが近接離隔されることにより、その長さが可変とさ
れ、この光路の長さ変化に基づいて第1の真空槽51と
第2の真空槽52との変位が検出される。
を図5に示す。図5に示される通り、従来の光学式変位
検出器は、装置本体50に固定された第1の真空槽51
と、装置本体50にベアリング部50Aを介して設けら
れた第2の真空槽52と、これらの真空槽51,52を
連結するベローズ53とを有する真空室54を備え、第
1の真空槽51と第2の真空槽52とは駆動モータ5
5、駆動用ねじ軸56及びナット57からなる駆動装置
58により近接離隔可能とされている。第1の真空槽5
1の内部中心部にはレーザ光源とレーザ干渉部とからな
る発光干渉部59が設けられ、第2の真空槽52の内部
中心部には反射鏡60が設けられ、発光干渉部59と反
射鏡60とを結んで光路61が中心線上に形成されてい
る。この光路61は第1の真空槽51と第2の真空槽5
2とが近接離隔されることにより、その長さが可変とさ
れ、この光路の長さ変化に基づいて第1の真空槽51と
第2の真空槽52との変位が検出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】光路の長さを変えるた
め、互いにベローズ53で連結された第1の真空槽51
と第2の真空槽52とを近接離隔する場合、これらの真
空槽51,52の間にはベローズ53の有効面積A1と真
空槽51,52をとりまく外気圧(大気圧)P0との積か
らなる抵抗力F(=A1×P0)が第1及び第2の真空槽5
1,52の中心線上に生じる。この場合、駆動力と抵抗
力との大きさが相違するので、駆動の方向により抵抗力
分の駆動力差が生じる。さらに、駆動装置58は第1及
び第2の真空槽51,52の端部に設けられているた
め、駆動力の作用軸と前記中心線上に働く抵抗力の作用
軸とが同一軸上になく、駆動力の作用軸と前記中心線と
の軸間距離L1によりモーメント(M=F×L1)が発生
し、真空槽51,52及びベアリング部50A等に歪み
が生じる。
め、互いにベローズ53で連結された第1の真空槽51
と第2の真空槽52とを近接離隔する場合、これらの真
空槽51,52の間にはベローズ53の有効面積A1と真
空槽51,52をとりまく外気圧(大気圧)P0との積か
らなる抵抗力F(=A1×P0)が第1及び第2の真空槽5
1,52の中心線上に生じる。この場合、駆動力と抵抗
力との大きさが相違するので、駆動の方向により抵抗力
分の駆動力差が生じる。さらに、駆動装置58は第1及
び第2の真空槽51,52の端部に設けられているた
め、駆動力の作用軸と前記中心線上に働く抵抗力の作用
軸とが同一軸上になく、駆動力の作用軸と前記中心線と
の軸間距離L1によりモーメント(M=F×L1)が発生
し、真空槽51,52及びベアリング部50A等に歪み
が生じる。
【0005】そのため、図4に示す従来例では、第1の
真空槽51に設けられた発光干渉部59と、第2の真空
槽52に設けられた反射鏡60と、これらの発光干渉部
59及び反射鏡60を結んで形成された光路61とから
構成される光学系は、第1の真空槽51と第2の真空槽
52との近接離隔運動の結果、光路61を第1及び第2
の真空槽51,52の中心線上に維持できず、高い検出
精度を保てないという問題点がある。
真空槽51に設けられた発光干渉部59と、第2の真空
槽52に設けられた反射鏡60と、これらの発光干渉部
59及び反射鏡60を結んで形成された光路61とから
構成される光学系は、第1の真空槽51と第2の真空槽
52との近接離隔運動の結果、光路61を第1及び第2
の真空槽51,52の中心線上に維持できず、高い検出
精度を保てないという問題点がある。
【0006】ここに、本発明の目的は、測定に際して光
路の長さを変えても、第1の真空槽と第2の真空槽との
幾何学的精度が低下することなく、つまり、発光干渉部
と反射鏡との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持
できる光学式変位検出器を提供することにある。
路の長さを変えても、第1の真空槽と第2の真空槽との
幾何学的精度が低下することなく、つまり、発光干渉部
と反射鏡との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持
できる光学式変位検出器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、光
路の長さを変化させた際に生じる真空室用ベローズの伸
縮方向に働く抵抗力を弱めるため第1の真空槽と第2の
真空槽との間の加圧室に圧力を付与して前記目的を達成
しようとするものである。具体的には、本発明の光学式
変位検出器は、第1の真空槽の内部に発光干渉部を設
け、第2の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉
部と前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室
用ベローズを前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とに
連結し、前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とを近接
離隔して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第
1の真空槽及び前記第2の真空槽に設け、この光路の長
さ変化に基づいて前記第1の真空槽と前記第2の真空槽
との変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第
1の真空槽と前記第2の真空槽との間に形成された加圧
室と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備
えたことを特徴とする。
路の長さを変化させた際に生じる真空室用ベローズの伸
縮方向に働く抵抗力を弱めるため第1の真空槽と第2の
真空槽との間の加圧室に圧力を付与して前記目的を達成
しようとするものである。具体的には、本発明の光学式
変位検出器は、第1の真空槽の内部に発光干渉部を設
け、第2の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉
部と前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室
用ベローズを前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とに
連結し、前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とを近接
離隔して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第
1の真空槽及び前記第2の真空槽に設け、この光路の長
さ変化に基づいて前記第1の真空槽と前記第2の真空槽
との変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第
1の真空槽と前記第2の真空槽との間に形成された加圧
室と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備
えたことを特徴とする。
【0008】ここで、前記圧力制御手段は、前記第1の
真空槽と前記第2の真空槽とを近接離隔して前記光路の
長さを変化させた際に、前記真空室用ベローズの伸縮方
向に働く抵抗力と相殺する圧力を前記加圧室に付与する
構成でもよい。さらに、前記圧力制御手段は、前記加圧
室の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサで検
出された圧力値に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を
制御する圧力制御弁とを備えて構成されたものでもよ
い。また、前記加圧室は、前記真空室用ベローズと、こ
の真空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベロ
ーズとの間に形成されたものでもよい。この場合、真空
室用ベローズの有効面積をA1とし、加圧室用ベローズの
有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、圧力制御手段
で付与する指令圧力値P1は次の式で求まる。 {(A2−A1)×(P1−P0)}−(A1×P0)=0 P1={(A1×P0)/(A2−A1)}+P0=(A2×P0)/
(A2−A1)
真空槽と前記第2の真空槽とを近接離隔して前記光路の
長さを変化させた際に、前記真空室用ベローズの伸縮方
向に働く抵抗力と相殺する圧力を前記加圧室に付与する
構成でもよい。さらに、前記圧力制御手段は、前記加圧
室の圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサで検
出された圧力値に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を
制御する圧力制御弁とを備えて構成されたものでもよ
い。また、前記加圧室は、前記真空室用ベローズと、こ
の真空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベロ
ーズとの間に形成されたものでもよい。この場合、真空
室用ベローズの有効面積をA1とし、加圧室用ベローズの
有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、圧力制御手段
で付与する指令圧力値P1は次の式で求まる。 {(A2−A1)×(P1−P0)}−(A1×P0)=0 P1={(A1×P0)/(A2−A1)}+P0=(A2×P0)/
(A2−A1)
【0009】あるいは、前記加圧室は、前記真空室用ベ
ローズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベロー
ズから形成されたものでもよい。この場合、加圧室用ベ
ローズをN個とし、真空室用ベローズの有効面積をA3と
し、加圧室用ベローズの有効面積をA4とし、大気圧をP0
とすれば、圧力制御手段で付与する指令圧力値P2は次の
式で求まる。 N×(A4×P2)−(A3×P0)=0 P2=(A3×P0)/N×A4
ローズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベロー
ズから形成されたものでもよい。この場合、加圧室用ベ
ローズをN個とし、真空室用ベローズの有効面積をA3と
し、加圧室用ベローズの有効面積をA4とし、大気圧をP0
とすれば、圧力制御手段で付与する指令圧力値P2は次の
式で求まる。 N×(A4×P2)−(A3×P0)=0 P2=(A3×P0)/N×A4
【0010】
【作用】このような本発明では、測定のために、駆動装
置を作動して第1の真空槽と第2の真空槽とを近接離隔
して発光干渉部と反射鏡との間の光路の長さを変化させ
る。これらの真空槽の近接離隔運動に伴って圧力制御手
段により加圧室に圧力を付与すると、これらの真空槽の
間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力が
弱められ、第1の真空槽と第2の真空槽とが相対的に歪
むことが少ないから、高い検出精度を維持できる。ここ
で、圧力制御手段が加圧室に付与する圧力で真空室用ベ
ローズの伸縮方向に働く抵抗力を相殺すれば、これらの
真空槽にモーメントが発生することがないので、より高
い検出精度を維持できる。
置を作動して第1の真空槽と第2の真空槽とを近接離隔
して発光干渉部と反射鏡との間の光路の長さを変化させ
る。これらの真空槽の近接離隔運動に伴って圧力制御手
段により加圧室に圧力を付与すると、これらの真空槽の
間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力が
弱められ、第1の真空槽と第2の真空槽とが相対的に歪
むことが少ないから、高い検出精度を維持できる。ここ
で、圧力制御手段が加圧室に付与する圧力で真空室用ベ
ローズの伸縮方向に働く抵抗力を相殺すれば、これらの
真空槽にモーメントが発生することがないので、より高
い検出精度を維持できる。
【0011】さらに、圧力制御手段を、加圧室の圧力を
検出する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧
力値に基づいて加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えて構成すれば、第1の真空槽
と第2の真空槽との近接離隔に伴って変化する加圧室の
圧力値を圧力センサで適正に検知し、加圧室の容積変化
に関係なく加圧室内の圧力を圧力制御弁により所定値
(前記P1又は前記P2)に維持することにより、第1及び
第2の真空槽の間に働く抵抗力を確実に相殺することが
できる。また、加圧室を、真空室用ベローズと、この真
空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベローズ
との間に形成すれば、前記抵抗力を相殺する圧力を確実
に真空槽に付与することができる他に、真空室用ベロー
ズを真空室の形成だけでなく加圧室の形成でも使用でき
るから、部品点数を少なくすることができる。これに対
して、真空室を、真空室用ベローズを挟んで対称に配置
された複数の加圧室用ベローズから形成すれば、前述と
同様の効果を達成できる他に、1個あたりの加圧室用ベ
ローズの大きさに制限がないから、加圧用ベローズと真
空用ベローズとを同じサイズのベローズにすることがで
きる。
検出する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧
力値に基づいて加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えて構成すれば、第1の真空槽
と第2の真空槽との近接離隔に伴って変化する加圧室の
圧力値を圧力センサで適正に検知し、加圧室の容積変化
に関係なく加圧室内の圧力を圧力制御弁により所定値
(前記P1又は前記P2)に維持することにより、第1及び
第2の真空槽の間に働く抵抗力を確実に相殺することが
できる。また、加圧室を、真空室用ベローズと、この真
空室用ベローズに同心上に配置された加圧室用ベローズ
との間に形成すれば、前記抵抗力を相殺する圧力を確実
に真空槽に付与することができる他に、真空室用ベロー
ズを真空室の形成だけでなく加圧室の形成でも使用でき
るから、部品点数を少なくすることができる。これに対
して、真空室を、真空室用ベローズを挟んで対称に配置
された複数の加圧室用ベローズから形成すれば、前述と
同様の効果を達成できる他に、1個あたりの加圧室用ベ
ローズの大きさに制限がないから、加圧用ベローズと真
空用ベローズとを同じサイズのベローズにすることがで
きる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ここで、各実施例中、同一構成要素は同一符号を
付して説明を省略もしくは簡略にする。図1には第1実
施例にかかる光学式変位検出器の要部概略が示されてい
る。図1において、光学式変位検出器はレーザ干渉計を
使用した測長機であり、第1の真空槽1、第2の真空槽
2及びこれらの真空槽1,2を連結する略円筒状の真空
室用ベローズ3からなる真空室4と、第1の真空槽1及
び第2の真空槽2の外部に設けられた駆動装置5と、真
空室用ベローズ3を囲うように設けられた加圧室用ベロ
ーズ6と、この加圧室用ベローズ6と真空室用ベローズ
3との間に形成された加圧室7と、この加圧室7に作動
流体としての空気を封入し圧力を付与する圧力制御手段
8とを備えた構成である。
する。ここで、各実施例中、同一構成要素は同一符号を
付して説明を省略もしくは簡略にする。図1には第1実
施例にかかる光学式変位検出器の要部概略が示されてい
る。図1において、光学式変位検出器はレーザ干渉計を
使用した測長機であり、第1の真空槽1、第2の真空槽
2及びこれらの真空槽1,2を連結する略円筒状の真空
室用ベローズ3からなる真空室4と、第1の真空槽1及
び第2の真空槽2の外部に設けられた駆動装置5と、真
空室用ベローズ3を囲うように設けられた加圧室用ベロ
ーズ6と、この加圧室用ベローズ6と真空室用ベローズ
3との間に形成された加圧室7と、この加圧室7に作動
流体としての空気を封入し圧力を付与する圧力制御手段
8とを備えた構成である。
【0013】第1の真空槽1は装置本体9に固定されて
おり、その内部にレーザ光を発光し、かつ、干渉する発
光干渉部10が設けられ、この発光干渉部10と反対側
の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設けられてい
る。第2の真空槽2は、第1の真空槽1に近接離隔可能
に装置本体9にベアリング部9Aを介して取り付けられ
ており、その内部に反射鏡11が設けられ、この反射鏡
11と反対側の外部に図示しない接触子が設けられてい
る。この反射鏡11と発光干渉部10とを結んで光路1
2が形成され、この光路12は真空室用ベローズ3の軸
芯と一致する。
おり、その内部にレーザ光を発光し、かつ、干渉する発
光干渉部10が設けられ、この発光干渉部10と反対側
の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設けられてい
る。第2の真空槽2は、第1の真空槽1に近接離隔可能
に装置本体9にベアリング部9Aを介して取り付けられ
ており、その内部に反射鏡11が設けられ、この反射鏡
11と反対側の外部に図示しない接触子が設けられてい
る。この反射鏡11と発光干渉部10とを結んで光路1
2が形成され、この光路12は真空室用ベローズ3の軸
芯と一致する。
【0014】駆動装置5は、第1の真空槽1の外部に固
定された駆動モータ13と、この駆動モータ13に一端
部が連結され真空室用ベローズ3の軸芯と平行に配置さ
れた駆動用ねじ軸14と、この駆動用ねじ軸14に螺合
され第2の真空槽2に固定されたナット15とを備え、
第1の真空槽1と第2の真空槽2とを近接離隔して光路
12の長さを変化させるように構成されている。光路1
2の長さが変化するとレーザ干渉計により接触子の変位
が検出される。加圧室用ベローズ6は、その軸芯が真空
室用ベローズ3の軸芯と一致する略円筒状に形成されて
おり、その両端部は第1の真空槽1と第2の真空槽2と
に連結されている。
定された駆動モータ13と、この駆動モータ13に一端
部が連結され真空室用ベローズ3の軸芯と平行に配置さ
れた駆動用ねじ軸14と、この駆動用ねじ軸14に螺合
され第2の真空槽2に固定されたナット15とを備え、
第1の真空槽1と第2の真空槽2とを近接離隔して光路
12の長さを変化させるように構成されている。光路1
2の長さが変化するとレーザ干渉計により接触子の変位
が検出される。加圧室用ベローズ6は、その軸芯が真空
室用ベローズ3の軸芯と一致する略円筒状に形成されて
おり、その両端部は第1の真空槽1と第2の真空槽2と
に連結されている。
【0015】圧力制御手段8は、第1の真空槽1と第2
の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力F
を相殺する圧力を加圧室7に付与するものであり、加圧
室7へ作動流体である空気を送る空気圧源16と、加圧
室7の圧力を検出する圧力センサ17と、この圧力セン
サ17で検出された圧力値に基づいて加圧室7へ付与す
る圧力を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁18と、こ
の圧力制御弁18に制御信号を送る差動アンプ19と、
この差動アンプ19に指令圧力値P1を指示する指令圧力
値出力回路20とを備えた構成である。差動アンプ19
は、圧力センサ17で検出される加圧室7の圧力値を取
り込みながら加圧室7内の圧力が指令圧力値P1となるよ
うに圧力制御弁18を制御するものである。ここで、真
空室用ベローズ3の有効面積をA1とし、加圧室用ベロー
ズ6の有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、指令圧
力値P1は次の式で求まる。 {(A2−A1)×(P1−P0)}−(A1×P0)=0 P1={(A1×P0)/(A2−A1)}+P0=(A2×P0)/
(A2−A1)
の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力F
を相殺する圧力を加圧室7に付与するものであり、加圧
室7へ作動流体である空気を送る空気圧源16と、加圧
室7の圧力を検出する圧力センサ17と、この圧力セン
サ17で検出された圧力値に基づいて加圧室7へ付与す
る圧力を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁18と、こ
の圧力制御弁18に制御信号を送る差動アンプ19と、
この差動アンプ19に指令圧力値P1を指示する指令圧力
値出力回路20とを備えた構成である。差動アンプ19
は、圧力センサ17で検出される加圧室7の圧力値を取
り込みながら加圧室7内の圧力が指令圧力値P1となるよ
うに圧力制御弁18を制御するものである。ここで、真
空室用ベローズ3の有効面積をA1とし、加圧室用ベロー
ズ6の有効面積をA2とし、大気圧をP0とすれば、指令圧
力値P1は次の式で求まる。 {(A2−A1)×(P1−P0)}−(A1×P0)=0 P1={(A1×P0)/(A2−A1)}+P0=(A2×P0)/
(A2−A1)
【0016】このような構成の第1実施例では、測定の
ために、駆動装置5を作動し、第1の真空槽1と第2の
真空槽2とを近接離隔して発光干渉部10と反射鏡11
との間の光路12の長さを変化させると、これらの真空
槽1,2の間に抵抗力Fが真空室用ベローズ3の伸縮方
向に働く。しかし、この抵抗力Fを相殺する圧力を圧力
制御手段8により加圧室7に付与する。即ち、圧力制御
手段8の圧力センサ17で加圧室7の圧力を検出し、こ
の加圧室7の圧力値を差動アンプ19が取り入れながら
加圧室7内の圧力が指令圧力値P1となるように圧力制御
弁18を制御する。
ために、駆動装置5を作動し、第1の真空槽1と第2の
真空槽2とを近接離隔して発光干渉部10と反射鏡11
との間の光路12の長さを変化させると、これらの真空
槽1,2の間に抵抗力Fが真空室用ベローズ3の伸縮方
向に働く。しかし、この抵抗力Fを相殺する圧力を圧力
制御手段8により加圧室7に付与する。即ち、圧力制御
手段8の圧力センサ17で加圧室7の圧力を検出し、こ
の加圧室7の圧力値を差動アンプ19が取り入れながら
加圧室7内の圧力が指令圧力値P1となるように圧力制御
弁18を制御する。
【0017】従って、第1実施例によれば、第1の真
空槽1の内部に設けられた発光干渉部10と、第2の真
空槽2の内部に設けられた反射鏡11とを結んで形成さ
れた光路12を真空室用ベローズ3で覆い、これらの真
空槽1,2を近接離隔して光路12の長さを変化させる
駆動装置5を真空槽1,2の外部に設け、この光路12
の長さ変化に基づいて変位を検出する光学式変位検出器
において、これらの真空槽1,2の間に形成された加圧
室7と、この加圧室7に圧力を付与する圧力制御手段8
とを備えたので、これらの真空槽1,2の間において真
空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力が弱められ、
第1の真空槽1と第2の真空槽2とが相対的に歪むこと
が少ないから、高い検出精度を維持できる。また、圧
力制御手段8で加圧室7に付与する圧力で真空室用ベロ
ーズ3の伸縮方向に働く抵抗力を相殺するようにしたか
ら、これらの真空槽1,2にモーメントが発生すること
がなくなり、より高い検出精度を維持できる。
空槽1の内部に設けられた発光干渉部10と、第2の真
空槽2の内部に設けられた反射鏡11とを結んで形成さ
れた光路12を真空室用ベローズ3で覆い、これらの真
空槽1,2を近接離隔して光路12の長さを変化させる
駆動装置5を真空槽1,2の外部に設け、この光路12
の長さ変化に基づいて変位を検出する光学式変位検出器
において、これらの真空槽1,2の間に形成された加圧
室7と、この加圧室7に圧力を付与する圧力制御手段8
とを備えたので、これらの真空槽1,2の間において真
空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力が弱められ、
第1の真空槽1と第2の真空槽2とが相対的に歪むこと
が少ないから、高い検出精度を維持できる。また、圧
力制御手段8で加圧室7に付与する圧力で真空室用ベロ
ーズ3の伸縮方向に働く抵抗力を相殺するようにしたか
ら、これらの真空槽1,2にモーメントが発生すること
がなくなり、より高い検出精度を維持できる。
【0018】さらに、圧力制御手段8を、加圧室7の
圧力を検出する圧力センサ17と、この圧力センサ17
で検出された圧力値に基づいて加圧室7へ付与する圧力
を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁18とを備えて構
成したから、抵抗力Fを相殺する圧力を確実に第1及び
第2の真空槽1,2に付与できる他に、第1の真空槽1
と第2の真空槽2との近接離隔に伴って変化する加圧室
7の圧力値を圧力センサ17で適正に検知し、この適正
に検知された圧力値に基づいて圧力制御弁18が加圧室
7内の容積変化にかかわらず圧力制御をするので、第1
及び第2の真空槽1,2の間に働く抵抗力を確実に相殺
することができる。また、第1実施例では、加圧室7
を、真空室用ベローズ3と、この真空室用ベローズ3に
同心上に配置された加圧室用ベローズ6との間に形成し
たから、抵抗力Fを相殺する圧力を第1及び第2の真空
槽1,2に確実に付与することができる他に、真空室用
ベローズ6を真空室4の形成だけでなく加圧室7の形成
でも使用することにより、部品点数を少なくすることが
できる。
圧力を検出する圧力センサ17と、この圧力センサ17
で検出された圧力値に基づいて加圧室7へ付与する圧力
を指令圧力値P1に制御する圧力制御弁18とを備えて構
成したから、抵抗力Fを相殺する圧力を確実に第1及び
第2の真空槽1,2に付与できる他に、第1の真空槽1
と第2の真空槽2との近接離隔に伴って変化する加圧室
7の圧力値を圧力センサ17で適正に検知し、この適正
に検知された圧力値に基づいて圧力制御弁18が加圧室
7内の容積変化にかかわらず圧力制御をするので、第1
及び第2の真空槽1,2の間に働く抵抗力を確実に相殺
することができる。また、第1実施例では、加圧室7
を、真空室用ベローズ3と、この真空室用ベローズ3に
同心上に配置された加圧室用ベローズ6との間に形成し
たから、抵抗力Fを相殺する圧力を第1及び第2の真空
槽1,2に確実に付与することができる他に、真空室用
ベローズ6を真空室4の形成だけでなく加圧室7の形成
でも使用することにより、部品点数を少なくすることが
できる。
【0019】次に、本発明の第2実施例を図2に基づい
て説明する。第2実施例は加圧室の構成が第1実施例と
相違するものであり他の構成は第1実施例と同じであ
る。図2には第2実施例にかかる光学式変位検出器の要
部概略が示されている。図2において、光学式変位検出
器は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び前
記真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、前記駆
動装置5と、真空室用ベローズ3を挟んで対称に配置さ
れた複数個、図2では2個の加圧室用ベローズ26と、
これらの加圧室用ベローズ26の空間から形成された加
圧室27と、この加圧室27に圧力を付与する前記圧力
制御手段8とを備えた構成である。第1の真空槽1の内
部に前記発光干渉部10が設けられ、この発光干渉部1
0と反対側の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設け
られている。第2の真空槽2の内部に反射鏡11が設け
られ、この反射鏡11と反対側の外部に図示しない接触
子が設けられている。この反射鏡11と発光干渉部10
とを結んで光路12が形成されている。
て説明する。第2実施例は加圧室の構成が第1実施例と
相違するものであり他の構成は第1実施例と同じであ
る。図2には第2実施例にかかる光学式変位検出器の要
部概略が示されている。図2において、光学式変位検出
器は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び前
記真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、前記駆
動装置5と、真空室用ベローズ3を挟んで対称に配置さ
れた複数個、図2では2個の加圧室用ベローズ26と、
これらの加圧室用ベローズ26の空間から形成された加
圧室27と、この加圧室27に圧力を付与する前記圧力
制御手段8とを備えた構成である。第1の真空槽1の内
部に前記発光干渉部10が設けられ、この発光干渉部1
0と反対側の外部に図示しないレーザ干渉計本体が設け
られている。第2の真空槽2の内部に反射鏡11が設け
られ、この反射鏡11と反対側の外部に図示しない接触
子が設けられている。この反射鏡11と発光干渉部10
とを結んで光路12が形成されている。
【0020】圧力制御手段8は、第1の真空槽1と第2
の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力F
を相殺する圧力を加圧室27に付与するものであり、前
記空気圧源16、前記圧力センサ17、前記圧力制御弁
18、前記差動アンプ19及びこの差動アンプ19に指
令圧力値P2を指示する指令圧力値出力回路20を備えた
構成である。ここで、真空室用ベローズ3の有効面積を
A3とし、加圧室用ベローズ26の有効面積をA4とし、大
気圧をP0とすれば、指令圧力値P2は次の式で求まる。 2×(A4×P2)−(A3×P0)=0 P2=(A3×P0)/2×A4
の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを変化させ
た際に、真空室用ベローズ3の伸縮方向に働く抵抗力F
を相殺する圧力を加圧室27に付与するものであり、前
記空気圧源16、前記圧力センサ17、前記圧力制御弁
18、前記差動アンプ19及びこの差動アンプ19に指
令圧力値P2を指示する指令圧力値出力回路20を備えた
構成である。ここで、真空室用ベローズ3の有効面積を
A3とし、加圧室用ベローズ26の有効面積をA4とし、大
気圧をP0とすれば、指令圧力値P2は次の式で求まる。 2×(A4×P2)−(A3×P0)=0 P2=(A3×P0)/2×A4
【0021】従って、第2実施例によれば、第1実施例
の〜と同様の効果を達成できる他に、真空室27
を、真空室用ベローズ3を挟んで対称に配置された複数
の加圧室用ベローズ26から形成したから、第1実施例
のと同様の効果を達成できる他に、1個あたりの加圧
室用ベローズ26の大きさに制限がないから、加圧用ベ
ローズ26と真空用ベローズ3とを同じサイズにでき
る。
の〜と同様の効果を達成できる他に、真空室27
を、真空室用ベローズ3を挟んで対称に配置された複数
の加圧室用ベローズ26から形成したから、第1実施例
のと同様の効果を達成できる他に、1個あたりの加圧
室用ベローズ26の大きさに制限がないから、加圧用ベ
ローズ26と真空用ベローズ3とを同じサイズにでき
る。
【0022】次に、本発明の第3実施例を図3に基づい
て説明する。第3実施例は圧力制御手段の構成が第1実
施例と相違するものであり、他の構成は第1実施例と同
じである。図3には第3実施例にかかる光学式変位検出
器の概略が示されている。図3において、光学式変位検
出器は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び
前記真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、第1
の真空槽1及び第2の真空槽2の外部に設けられた前記
駆動装置5と、真空室用ベローズ3を囲うように設けら
れた前記加圧室用ベローズ6と、この加圧室用ベローズ
6と真空室用ベローズ3との間に形成された前記加圧室
7と、この加圧室7に空気を封入し圧力を付与する圧力
制御手段38とを備えた構成である。
て説明する。第3実施例は圧力制御手段の構成が第1実
施例と相違するものであり、他の構成は第1実施例と同
じである。図3には第3実施例にかかる光学式変位検出
器の概略が示されている。図3において、光学式変位検
出器は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び
前記真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、第1
の真空槽1及び第2の真空槽2の外部に設けられた前記
駆動装置5と、真空室用ベローズ3を囲うように設けら
れた前記加圧室用ベローズ6と、この加圧室用ベローズ
6と真空室用ベローズ3との間に形成された前記加圧室
7と、この加圧室7に空気を封入し圧力を付与する圧力
制御手段38とを備えた構成である。
【0023】圧力制御手段38は、加圧室7内の圧力を
検出する圧力計31と、前記空気圧源16と、この空気
圧源16から送られる空気圧を減圧し加圧室7に第1実
施例と同じ圧力値P1の圧力を付与する精密減圧弁32と
から構成されている。従って、第3実施例によれば、第
1実施例と同様の作用効果を達成することができる。
検出する圧力計31と、前記空気圧源16と、この空気
圧源16から送られる空気圧を減圧し加圧室7に第1実
施例と同じ圧力値P1の圧力を付与する精密減圧弁32と
から構成されている。従って、第3実施例によれば、第
1実施例と同様の作用効果を達成することができる。
【0024】次に、本発明の第4実施例を図4に基づい
て説明する。第4実施例は第3実施例をより具体的にし
たものであり、基本的な構成は第3実施例と同じであ
る。図4には第4実施例にかかる光学式変位検出器の概
略が示されている。図4において、光学式変位検出器
は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び前記
真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、第1の真
空槽1及び第2の真空槽2の外部に設けられた前記駆動
装置5と、真空室用ベローズ3を囲うように設けられた
前記加圧室用ベローズ6と、この加圧室用ベローズ6と
真空室用ベローズ3との間に形成された前記加圧室7
と、この加圧室7に空気を封入し圧力を付与する前記圧
力制御手段38とを備えた構成である。
て説明する。第4実施例は第3実施例をより具体的にし
たものであり、基本的な構成は第3実施例と同じであ
る。図4には第4実施例にかかる光学式変位検出器の概
略が示されている。図4において、光学式変位検出器
は、前記第1の真空槽1、前記第2の真空槽2及び前記
真空室用ベローズ3からなる前記真空室4と、第1の真
空槽1及び第2の真空槽2の外部に設けられた前記駆動
装置5と、真空室用ベローズ3を囲うように設けられた
前記加圧室用ベローズ6と、この加圧室用ベローズ6と
真空室用ベローズ3との間に形成された前記加圧室7
と、この加圧室7に空気を封入し圧力を付与する前記圧
力制御手段38とを備えた構成である。
【0025】第1の真空槽1の内部に前記発光干渉部1
0が設けられ、この発光干渉部10と反対側の外部にレ
ーザ干渉計本体41が設けられている。このレーザ干渉
計本体41は図示しないレーザ光源から光ファイバ42
を通じてレーザ光が送られる。第1の真空槽1は、ブラ
ケット43を介して装置本体9に取り付けられており、
このブラケット43は、前記駆動用ねじ軸14の両端部
を軸支し、かつ、その端部には駆動用ねじ軸14を回転
駆動する前記駆動モータ13が固定されている。第2の
真空槽2は、第1の真空槽1に近接離隔可能に装置本体
9にベアリング部9Aを介して取り付けられており、そ
の内部に反射鏡11が設けられている。この反射鏡11
と反対側の外部に接触子44が設けられ、この接触子4
4は測定テーブル45に対向されている。
0が設けられ、この発光干渉部10と反対側の外部にレ
ーザ干渉計本体41が設けられている。このレーザ干渉
計本体41は図示しないレーザ光源から光ファイバ42
を通じてレーザ光が送られる。第1の真空槽1は、ブラ
ケット43を介して装置本体9に取り付けられており、
このブラケット43は、前記駆動用ねじ軸14の両端部
を軸支し、かつ、その端部には駆動用ねじ軸14を回転
駆動する前記駆動モータ13が固定されている。第2の
真空槽2は、第1の真空槽1に近接離隔可能に装置本体
9にベアリング部9Aを介して取り付けられており、そ
の内部に反射鏡11が設けられている。この反射鏡11
と反対側の外部に接触子44が設けられ、この接触子4
4は測定テーブル45に対向されている。
【0026】反射鏡11と発光干渉部10とを結んで前
記光路12が形成され、この光路12は真空室用ベロー
ズ3の軸芯と一致する。真空室4は真空装置46と接続
されており、この真空装置46は、真空室4を吸引する
真空ポンプ47、開閉弁48及び真空計49から構成さ
れている。従って、第4実施例によれば、第3実施例と
同様の作用効果を達成することができる。
記光路12が形成され、この光路12は真空室用ベロー
ズ3の軸芯と一致する。真空室4は真空装置46と接続
されており、この真空装置46は、真空室4を吸引する
真空ポンプ47、開閉弁48及び真空計49から構成さ
れている。従って、第4実施例によれば、第3実施例と
同様の作用効果を達成することができる。
【0027】なお、本発明は前述の各実施例に限定され
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれ
ば次に示すような変形例を含むものである。例えば、前
記各実施例では、光学式変位検出器をレーザ干渉計を使
用した測長機に適用したが、本発明では、第1の真空槽
1と第2の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを
変化させるものであれば、レーザ干渉計以外の装置を使
用した変位検出器、例えば、屈折率測定機等にも適用で
きる。また、圧力制御手段8,38で使用する作動流体
は、水や油等の液体であってもよい。
るものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれ
ば次に示すような変形例を含むものである。例えば、前
記各実施例では、光学式変位検出器をレーザ干渉計を使
用した測長機に適用したが、本発明では、第1の真空槽
1と第2の真空槽2とを近接離隔して光路12の長さを
変化させるものであれば、レーザ干渉計以外の装置を使
用した変位検出器、例えば、屈折率測定機等にも適用で
きる。また、圧力制御手段8,38で使用する作動流体
は、水や油等の液体であってもよい。
【0028】また、前記各実施例では、圧力制御手段
8,38が加圧室7に付与する圧力を抵抗力Fと等しく
したが、圧力制御手段8が加圧室7に付与する圧力は抵
抗力Fより大きくともあるいは小さくともよい。さら
に、前記各実施例では、駆動装置5の構成は送りねじ機
構に限定されるものではなく、他の構成、例えば、ピニ
オンが取り付けられたモータを第1の真空槽1の外部に
固定し、このピニオンに噛合するラックを第2の真空槽
2に固定した構成でもよく、あるいは、ベアリング部9
Aに配置されたリニアモータでもよい。また、ベアリン
グ部9Aを、ボールベアリング以外にエアーベアリング
としてもよい。
8,38が加圧室7に付与する圧力を抵抗力Fと等しく
したが、圧力制御手段8が加圧室7に付与する圧力は抵
抗力Fより大きくともあるいは小さくともよい。さら
に、前記各実施例では、駆動装置5の構成は送りねじ機
構に限定されるものではなく、他の構成、例えば、ピニ
オンが取り付けられたモータを第1の真空槽1の外部に
固定し、このピニオンに噛合するラックを第2の真空槽
2に固定した構成でもよく、あるいは、ベアリング部9
Aに配置されたリニアモータでもよい。また、ベアリン
グ部9Aを、ボールベアリング以外にエアーベアリング
としてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光学式
変位検出器によれば、第1の真空槽の内部に設けられた
発光干渉部と、第2の真空槽の内部に設けられた反射鏡
とを結んで形成された光路を真空室用ベローズで覆い、
これらの真空槽を近接離隔して光路の長さを変化させる
駆動装置を真空槽の外部に設け、この光路の長さ変化に
基づいて変位を検出する光学式変位検出器において、こ
れらの真空槽の間に形成された加圧室と、この加圧室に
圧力を付与する圧力制御手段とを備えたので、これらの
真空槽の間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く
抵抗力が弱められ、第1の真空槽と第2の真空槽とが相
対的に歪むことが少ないから、測定に際して光路の長さ
を変えても、第1の真空槽と第2の真空槽との幾何学的
精度が低下することなく、つまり、発光干渉部と反射鏡
との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持できる。
変位検出器によれば、第1の真空槽の内部に設けられた
発光干渉部と、第2の真空槽の内部に設けられた反射鏡
とを結んで形成された光路を真空室用ベローズで覆い、
これらの真空槽を近接離隔して光路の長さを変化させる
駆動装置を真空槽の外部に設け、この光路の長さ変化に
基づいて変位を検出する光学式変位検出器において、こ
れらの真空槽の間に形成された加圧室と、この加圧室に
圧力を付与する圧力制御手段とを備えたので、これらの
真空槽の間において真空室用ベローズの伸縮方向に働く
抵抗力が弱められ、第1の真空槽と第2の真空槽とが相
対的に歪むことが少ないから、測定に際して光路の長さ
を変えても、第1の真空槽と第2の真空槽との幾何学的
精度が低下することなく、つまり、発光干渉部と反射鏡
との姿勢を崩すことなく、高い検出精度を維持できる。
【図1】本発明の第1実施例に係る光学式変位検出器を
示す要部概略図である。
示す要部概略図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る光学式変位検出器を
示す要部概略図である。
示す要部概略図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る光学式変位検出器を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図4】本発明の第4実施例に係る光学式変位検出器を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
【図5】従来例の光学式変位検出器を示す要部概略図で
ある。
ある。
1 第1の真空槽 2 第2の真空槽 3 真空室用ベローズ 5,35 駆動装置 6,26 加圧室用ベローズ 7,27 加圧室 8,38 圧力制御手段 10 発光干渉部 11 反射鏡 12 光路 17 圧力センサ 18 圧力制御弁
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−71912(JP,A) 特開 平4−130209(JP,A) 特開 昭63−313002(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 9/00 - 11/30 102 G12B 1/00 - 17/08
Claims (5)
- 【請求項1】第1の真空槽の内部に発光干渉部を設け、
第2の真空槽の内部に反射鏡を設け、前記発光干渉部と
前記反射鏡とを結んで形成された光路を覆う真空室用ベ
ローズを前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とに連結
し、前記第1の真空槽と前記第2の真空槽とを近接離隔
して前記光路の長さを変化させる駆動装置を前記第1の
真空槽及び前記第2の真空槽に設け、この光路の長さ変
化に基づいて前記第1の真空槽と前記第2の真空槽との
変位を検出する光学式変位検出器であって、前記第1の
真空槽と前記第2の真空槽との間に形成された加圧室
と、この加圧室に圧力を付与する圧力制御手段とを備え
たことを特徴とする光学式変位検出器。 - 【請求項2】請求項1記載の光学式変位検出器におい
て、前記圧力制御手段は、前記第1の真空槽と前記第2
の真空槽とを近接離隔して前記光路の長さを変化させた
際に、前記真空室用ベローズの伸縮方向に働く抵抗力と
相殺する圧力を前記加圧室に付与することを特徴とする
光学式変位検出器。 - 【請求項3】請求項1又は2記載の光学式変位検出器に
おいて、前記圧力制御手段は、前記加圧室の圧力を検出
する圧力センサと、この圧力センサで検出された圧力値
に基づいて前記加圧室へ付与する圧力を指令圧力値に制
御する圧力制御弁とを備えたことを特徴とする光学式変
位検出器。 - 【請求項4】請求項1から3のいずれかに記載の光学式
変位検出器において、前記加圧室は、前記真空室用ベロ
ーズと、この真空室用ベローズに同心上に配置された加
圧室用ベローズとの間に形成されたことを特徴とする光
学式変位検出器。 - 【請求項5】請求項1から3のいずれかに記載の光学式
変位検出器において、前記加圧室は、前記真空室用ベロ
ーズを挟んで対称に配置された複数の加圧室用ベローズ
から形成されたことを特徴とする光学式変位検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31309194A JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31309194A JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08166215A JPH08166215A (ja) | 1996-06-25 |
JP3240095B2 true JP3240095B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=18037068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31309194A Expired - Fee Related JP3240095B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | 光学式変位検出器 |
Country Status (1)
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---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3400393B2 (ja) | 1999-10-13 | 2003-04-28 | 株式会社ミツトヨ | レーザ干渉装置 |
JP5383180B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2014-01-08 | キヤノン株式会社 | 位置決め装置 |
JP5945788B2 (ja) * | 2014-05-29 | 2016-07-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 三次元形状測定装置 |
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