JPH087043B2

JPH087043B2 - レーザ変位計用治具

Info

Publication number: JPH087043B2
Application number: JP25451789A
Authority: JP
Inventors: 憲司松丸; 敦郎田沼
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH03115913A

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測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、このレーザ光線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。被測定
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D₁だけ移動すると、受光器９の結像
位置がd₁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上におけるレーザ光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の結像位置や移動距離
d₁,d₂が検出されると、変位D₁,D₂が算出できる。結像位
置ｄに各光学部材の位置関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D₁（D₂）を正確に測定するためには、実際の変位
D₁（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11上に上面が平ら
な測定台12を取付け、その測定台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。この状態でレーザ変位計
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、変位信号相互
間の差が校正用ゲーシ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0.01μｍにも達するので、テーブル11と測定台12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か考えられるが、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
扱いが簡単で、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で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、ほこりやごみによるゲージの浮上がりが防止され
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ーザ変
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24a,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27
a,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28aを回転すれば、ケージ台2
5と位置調整台26との間の距離が任意に調整できる。な
お、ロックねじ26aを回せば、位置調整台26がレール24
a,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,24
b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ー29が取付けられて
おり、このロックレバー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ット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33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23をねじ3
5a,35b,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に電源線もよ
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のロックレバー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24a,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
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ー29を回して、ゲージ台25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42a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が被測定体に
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がゲージ34a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θ_１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31a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31,31
a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34a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の校正用ゲーシ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34,34aは、ゲージ台25に埋設された磁石31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、ほこりやごみに起因するゲージ34,34aのレーザ変位
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32a
〜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34aは２個
の鋼球32a,32cおよび下側のレール24a,24b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31,31aや鋼球32a〜32c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2
2をベース21に固定したが、ケージ台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正しい状態で、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,32c……鋼球、34,34a……ゲージ、36…
…レーザ光、43……散乱用アダプタ、44……資料台。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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（32
a,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（3
4,34a）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。