特許 7080692 測定ヘッド及びその温度特性を調整する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-27

(45)【発行日】2022-06-06

(54)【発明の名称】測定ヘッド及びその温度特性を調整する方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/20 20060101AFI20220530BHJP

   B24B 49/04 20060101ALI20220530BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20220530BHJP

【ＦＩ】

G01B5/20 C

B24B49/04 A

B23Q17/20 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018062230

(22)【出願日】2018-03-28

(65)【公開番号】P2019174261

(43)【公開日】2019-10-10

【審査請求日】2021-02-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100163533

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 義信

(72)【発明者】

【氏名】工藤 大輔

【審査官】飯村 悠斗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９８５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２８７０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１６００１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３９７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６７０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－ ５／３０

Ｇ０１Ｂ ２１／００－２１／３２

Ｂ２３Ｑ １７／００－２３／００

Ｂ２４Ｂ ４１／００－５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドにおいて、
一端が前記ワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、該センサロッドを保持している測定ヘッド本体と、を有し、
前記センサ部は、
一端が前記測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、
前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、
前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記第２プレートに固定された基板と、
を備えたことを特徴とする測定ヘッド。

【請求項2】

前記第１プレートと前記第２プレートは板状部材とされ、少なくともいずれか一方に長穴が設けられ、その範囲で固定位置を任意に変えることを可能としたことを特徴とする請求項１に記載の測定ヘッド。

【請求項3】

前記第１プレートと前記第２プレートとで熱膨張率が異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定ヘッド。

【請求項4】

前記第２プレートを前記第１プレートに比べて低熱膨張材としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の測定ヘッド。

【請求項5】

前記センサロッドと前記第１プレートを鉄、前記リニアスケールを石英、前記第２プレートをＮｉ系合金、前記測定ヘッド本体をアルミニウムとしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の測定ヘッド。

【請求項6】

ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドにおいて、
一端が前記ワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、該センサロッドを保持している測定ヘッド本体と、を有し、
前記センサ部は、
一端が前記測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、
前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、
前記第２プレートに固定される取付板と、
前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記取付板に固定された基板と、
を備えたことを特徴とする測定ヘッド。

【請求項7】

前記第２プレートの材質は前記取付板に対して、より低熱膨張材としたことを特徴とする請求項６に記載の測定ヘッド。

【請求項8】

前記取付板は、取付穴の中央部にＶ字状の切込みが設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載の測定ヘッド。

【請求項9】

一端がワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、を有し、前記ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドの温度特性を調整する方法であって、
前記センサ部は、一端が前記測定ヘッドの本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記第２プレートに固定された基板と、を有し、前記第１プレートと前記第２プレートとの固定位置を可変することを特徴とする測定ヘッドの温度特性を調整する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば円柱状のワークの外径等を高精度に測定する接触式の測定ヘッド及びその温度特性を調整する方法に関し、特に工作機械、研削装置等に測定ヘッドを取り付けて自動測定するのに好適である。

【背景技術】

【0002】

従来、製品の多様化、商品寿命の短期化といった市場の流れに対応する生産設備の手段として加工機のフレキシブル化、自動化については、小中量、大量生産に係らず、加工品質の維持、監視など、インプロセス計測が必要となる。インプロセス計測は、加工現場での環境下で信頼性の高い、高精度かつ高能率な測定が必要とされる。また、切粉、切削液、温度変動、機械振動などの影響を十分回避するために、接触子をワークに当接させる接触式の外径測定装置が広く用いられている。

【0003】

また、スリムでコンパクトなゲージで、隣接した多点計測を得意とし様々な形状の測定を正確に行うことができる高精度な接触式の小型デジタル測長器が知られている。小型デジタル測長器は、センサ部として直径１０ｍｍ程度の中に小型光学スケールが内蔵され、隣接した多点測定を可能としたペンシル型高精度デジタル測長器、あるいはインプロセス用のマシンコントロールゲージ測定ヘッドとして用いられている。また、現場での外径測定、段差測定、厚さ測定、多点測定等のため、高精度のみならず、小型省スペース、防水性、一般的なクーラント・油に対する耐性等の高い耐環境性、繰り返し測定のための耐久性、メンテナンス不要で長寿命などが強く要望されている。

【0004】

さらに、自動車のエンジン等に用いられるクランクシャフト研削盤等のクランクシャフト加工機において、ジャーナルの軸線を中心に回転するクランクピンの外径寸法をクランクピンの研削加工中に外径測定用ゲージで測定することでインプロセス計測が行われ、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１７－６７５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ペンシル型高精度デジタル測長器、あるいはインプロセス用のマシンコントロールゲージ測定ヘッドとして用いられる小型デジタル測長器は、センサ部を小型省スペース、防水、油に対する耐性等の高い耐環境性とするため、センサ部の筐体内部の気密性を高める必要があり、その分回路の発熱により、熱がこもる。そして、センサ先端の光学スケールや光学式エンコーダを取り付ける部位が熱をもつことにより熱膨張し、光学スケールと光学式エンコーダとの相対位置関係が変化し、測定値に影響する恐れがあった。

【0007】

特許文献１に記載の外径測定用ゲージは、インプロセス用のマシンコントロールゲージ測定ヘッドであり、クランクピンの外径寸法をクランクピンの研削加工中に測定する。したがって、機械振動ばかりでなく、加工現場の環境下での大きな温度変動、加工中のワークからの伝熱の精度への影響を大きく受ける。したがって、クランクピンの測定のように複数個所を測定する場合、特に、測定ヘッドの温度特性を調整する必要があった。また、測定ヘッドの温度特性は、同じ形状の異なる熱膨張係数の部品を組み付けて調整を行う方法を取っている。

【0008】

上記のため、温度特性を調整するための部品は、複数の材料で同一形状の部品を事前に複数用意して交換しなければならず、在庫を管理することが困難であった。さらに、複数の材料で同一形状の部品を用意することは少量生産となること、調整時の部品交換の度に工数が掛かること、より、コスト高となっていた。

【0009】

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、少ない種類の材料、形状の部品で幅広く測定ヘッドの温度特性を調整することにある。また、それによって、在庫管理を容易とし、簡単で簡素化した調整、工数の削減、コスト低減を行うことにある。さらに、他の目的としては、加工現場の環境条件、特に温度条件に係らず、高精度で、安定した測定精度、繰り返し精度を確保することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成する本発明は、ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドにおいて、
一端が前記ワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、該センサロッドを保持している測定ヘッド本体と、を有し、前記センサ部は、一端が前記測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記第２プレートに固定された基板と、を備えたものである。

【0011】

また、上記のものにおいて、前記第１プレートと第２プレートは板状部材とされ、少なくともいずれか一方に長穴が設けられ、その範囲で固定位置を任意に変えることを可能としたことが望ましい。

【0012】

さらに、前記第１プレート前記第２プレートとで熱膨張率が異なることが望ましい。

【0013】

さらに、前記第２プレートを第１プレートに比べて低熱膨張材としたことが望ましい。

【0014】

さらに、前記センサロッドと前記第１プレートを鉄、前記リニアスケールを石英、前記第２プレートをＮｉ系合金、前記測定ヘッド本体をアルミニウムとしたことが望ましい。

【0015】

また、本発明は、ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドにおいて、一端が前記ワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、該センサロッドを保持している測定ヘッド本体と、を有し、前記センサ部は、一端が前記測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、前記第２プレートに固定される取付板と、前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記取付板に固定された基板と、を備えたものである。

【0016】

さらに、上記のものにおいて、前記第２プレートの材質は前記取付板に対して、より低熱膨張材としたことが望ましい。

【0017】

さらに、上記のものにおいて、前記取付板は、左右の前記取付穴の中央部に左右対称のＶ字状の切込みが設けられていることが望ましい。

【0018】

また、本発明は、一端がワークに当接する接触子を有する先端部とされ、他端は前記接触子の移動距離を検出するセンサ部のリニアスケールに接続されたセンサロッドと、を有し、前記ワークの外径を測定する接触式の測定ヘッドの温度特性を調整する方法であって、前記センサ部は、一端が前記測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートと、前記第１プレートにスペーサを介して固定される第２プレートと、前記リニアスケールの移動距離を検出することで前記接触子の移動距離を検出するセンサが設けられ、前記第２プレートに固定された基板と、を有し、前記第１プレートと第２プレートとの固定位置を可変することを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、先端部に接触子を有するセンサロッドで接触子の移動距離を検出する測定ヘッドにおいて、一端が測定ヘッド本体の基準位置に固定されている板状部材の第１プレートにスペーサを介して第２プレートを固定し、センサが設けられた基板を第２プレートに固定するので、第１プレートと第２プレートの固定位置を可変するだけで、幅広く測定ヘッドの温度特性を調整することができる。

【0020】

したがって、在庫管理を容易とし、簡単で簡素化した調整、工数の削減を可能とできる。また、加工現場の環境条件、特に温度条件に係らず、高精度で、安定した測定精度、繰り返し精度を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る測定ヘッドの断面図

【図2】本発明の一実施形態に係る測定ヘッド要部を矢印Ｐ方向から見た上面図

【図3】本発明による一実施形態に係る測定ヘッド要部を矢印Ｑ方向から見た下面図

【図4】本発明による他の実施形態に係る外径測定器を備える研削装置の正面図

【図5】本発明による他の実施形態に係る外径測定器を備える研削装置の側面図

【図6】他の実施形態に係る外径測定器の先端部Ｓを一部断面とした平面図

【図7】他の実施形態に係る外径測定器におけるセンサ部Ｇの断面図

【図8】他の実施形態に係る測定ヘッド要部を矢印Ｐ方向から見た上面図

【図9】他の実施形態に係る外径測定器の取付板の変位を説明する図

【図10】他の実施形態に係わる取付板の詳細な形状を示す平面図

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る測定ヘッド１１の断面図であり、図２は測定ヘッド要部を矢印Ｐ方向から見た上面図、図３は測定ヘッド要部を矢印Ｑ方向から見た下面図である。測定ヘッドは、例えばペンシル型高精度デジタル測長器、あるいはインプロセス用のマシンコントロールゲージ測定ヘッドとして用いられる小型デジタル測長器である。

【0023】

測定ヘッド１１は、直径１０ｍｍ程度の測定ヘッド本体１１-１の中にセンサ部として小型光学スケールであるリニアスケール６が内蔵されている。測定ヘッド１１-１の一端には、中央部にセンサロッド２０が保持される。センサロッド２０先端に設けられた接触子２１は、測定対象であるワーク５５に当接し、測定対象を押圧するようにバネ３６によって付勢される。また、センサロッド２０は、先端から測定ヘッド本体１１-１を貫通してセンサ部Ｇまで伸びて接続されている。測定対象であるワーク５５のサイズの変動は、センサロッド２０の接触子２１の移動距離として捉えられ、測定ヘッド本体１１-１の他端側に設けられたセンサ部Ｇで検出するタイプである。

【0024】

センサロッド２０はセンサ部Ｇでリニアスケール６と接続され、センサ４と共に、リニアセンサを構成する。センサ部Ｇでは、長方形の板状部材である第１プレート８ａの一端が測定ヘッド本体１１-１の基準位置１１-２に固定されている。第１プレート８ａには、スペーサ３２を介して板状部材である第２プレート８ｂがねじ９によって固定される。ここで、第１プレート８ａと第２プレート８ｂは、長手方向に長穴３４-１、３４-２がそれぞれ設けられ、その範囲で取付位置を任意に変えることができる。なお、長穴３４-１、３４-２はどちらか一方だけとしても同様である。

【0025】

基板３は第２プレート８ｂにねじ３５-１、３５-２で取り付けられ、基板３の中央部にはセンサ４が設けられる。リニアスケール６は、センサロッド２０の移動と共に移動する。リニアスケール６には、例えば白黒の細かいパターンが描かれる。そして、センサ４はリニアスケール６のパターンへ発光してパターンの反射光を受光し、その移動量を検出する。

【0026】

温度上昇によるリニアスケール６側の伸びは、ワーク５５の伸び、センサロッド２０の伸び、リニアスケール６の伸びの和となる。センサ４側は、測定ヘッド本体１１-１の伸び、第１プレート８ａと第２プレート８ｂとによる伸びの和となる。リニアスケール６側の伸びに対してのセンサ４側の伸びを等しくすれば、リニアスケール６側の伸び量、移動量を補償できる。したがって、センサ４による検出誤差が少なくなり、温度上昇があっても高精度化を図ることができる。

【0027】

第１プレート８ａと第２プレート８ｂとによる伸びは、長穴３４-１、３４-２を利用して固定位置を変えて、第１プレート８ａの固定位置から測定ヘッド本体１１-１の基準位置１１-２までの距離、第２プレート８ｂの固定位置からセンサ４までの距離を可変すれば、温度上昇による伸びはそれぞれの差となり、温度上昇によるセンサ４側の伸びを調整できる。また、第１プレート８ａと第２プレート８ｂとで熱膨張率が異なるようにしても、温度上昇によるセンサ４側の伸びを変えることができる。なお、第２プレート８ｂを第１プレート８ａに比べて低熱膨張材とした方が調整範囲を広くすることができ、調整が容易となる。

【0028】

例えば、ワーク５５、センサロッド２０と、第１プレート８ａを鉄とすると線膨張係数は、１１．７×１０^－６となる。リニアスケール６を石英とすると線膨張係数は、１０．３×１０^－６となる。第２プレート８ｂは低熱膨張材であるＮｉ系合金とすると０．７×１０^－６となる。測定ヘッド本体１１-１はアルミニウムとすると線膨張係数２３．４×１０^－６となる。さらに、ワーク５５の直径を２５ｍｍ、温度変化を１５℃とすると、リニアスケール６側の伸び量＝ワーク５５の伸び（１１．７×１０^－６×（２５／２）×１５）＋センサロッド２０の伸び（長さを１００ｍｍとして、１１．７×１０^－６×１００×１５）＋リニアスケール６の伸び（長さを２０ｍｍとして、１０．３×１０^－６×２０×１５）となる。

【0029】

センサ４側の伸び量は、第１プレート８ａの固定位置から測定ヘッド本体１１-１の基準となる位置までの距離をＬ、第２プレート８ｂの固定位置からセンサ４までの距離をＬ－５として、センサ４側の伸び量＝測定ヘッド本体１１-１の伸び（測定ヘッドの保持位置から測定ヘッド本体１１－１の基準となる位置までの長さを３０ｍｍとして、２３．４×１０^－６×３０×１５）＋第１プレート８ａの伸び（１１．７×１０^－６×Ｌ×１５）－第２プレート８ｂの伸び（０．７×１０^－６×（Ｌ－５）×１５）となる。

【0030】

リニアスケール６側の伸び量＝センサ４側の伸び量とすれば、Ｌ＝７４となる。したがって、ワーク５５の直径を２５ｍｍ、温度変化を１５℃のとき、第１プレート８ａと第２プレート８ｂとの固定位置Ｌを７４ｍｍとすれば温度変化を１５℃によるリニアスケール６側の伸び量を相殺でき、温度変化による測定値の変化を無くすことができる。同様に、ワーク５５の直径を４５ｍｍとするとＬ＝８５となり、ワーク５５の直径、測定径に合わせて第１プレート８ａと第２プレート８ｂとの固定位置Ｌを変えれば、温度変化による測定値の変化を無くして高精度化を図ることができる。

【0031】

次に、他の実施形態として、本発明をクランクピンの外径寸法をクランクピンの研削加工中に測定する研削装置へ適用した例として説明する。図４及び図５は、外径測定器１０及びそれを備える研削装置８０の概略図であり、図４は研削装置８０の正面図、図５は研削装置８０の側面図である。研削対象であるワーク５５は、内燃機関のクランク軸が有するクランクピン５５である。

【0032】

図４において、研削装置８０では、回転運動（図１では反時計回りの回転）する砥石８４が砥石支持部材８３に回転可能に支持されている。なお、砥石８４は図５示すように、回転駆動機構（モータ）８８により回転駆動される。砥石支持部材８３は、砥石８４の回転軸に直角な方向に進退（Ｂ／Ｆ）可能に設けられた砥石ベース８２に固定されている。

【0033】

砥石ベース８２の下面には、間隔を置いてガイドレール８１に係合する直動ガイド８５が設けられている。直動ガイド８５は、基礎に固定されたレール上を滑動する。砥石ベース８２を進退させる直動機構８６が砥石ベース８２上に配置されている。

【0034】

砥石支持部材８３の上部には、アーム１２の一端が、回転中心１２ａで回転可能に取り付けられている。アーム１２の他端には、外径測定器１０が回転中心１２ｂで回転可能に取り付けられている。砥石８４にはワークであるクランクピン５５が当接しており、外径測定器１０の先端部はクランクピン５５と砥石８４との当接部とは異なる周方向位置で、クランクピン５５に当接する。砥石８４とクランクピン５５とが安定して当接する。クランクピン５５が旋回運動すると、それに応じて砥石８４が進退（Ｆ／Ｂ）するが、外径測定器１０はクランクピン５５に追従して移動する。

【0035】

図５において、紙面の前側にはクランクシャフト５０を駆動するクランクシャフト駆動部が、後側には砥石部がそれぞれ配置されている。クランクシャフト駆動部は、クランクシャフト５０の両端部を回転支持する回転支持部６２を有し、クランクシャフト５０の一方端に取り付けた回転駆動機構（モータ）６４により、クランクシャフト５０は回転駆動される。

【0036】

クランクシャフト５０の回転を図示しないセンサで検出して、制御装置１００に入力信号９４として入力する。一方、制御装置１００からはモータ６４を制御する制御出力信号９６が指令される。同様に、砥石８４と砥石ベース８２を駆動する直動機構８６から回転信号９３や位置信号９２が制御装置１００に入力され、制御装置１００からそれぞれ指令信号９７，９８が出力される。この時、外径測定器１０からワークであるクランクピン５５の外径が制御装置１００に入力信号９１として入力される。

【0037】

制御装置１００は、これらの各入力信号９２～９４に基づいて各駆動装置６４、８８、８６を駆動し、外径測定器１０の入力信号９１に基づいて、研削装置８０がクランクピン５５を所定値まで研削したか否かを判断する。そして、クランクピン５５の外径が所定の許容範囲に入ったら、研削を終了する。

【0038】

図６から図８に、外径測定器１０の詳細を示す。図６は、外径測定器１０の先端部Ｓを一部断面とした平面図、図７は、本発明の他の実施例に係る外径測定器１０におけるセンサ部Ｇの断面図である。図８は、測定ヘッド要部を矢印Ｐ方向から見た上面図である。図７で示す他の実施例は、クランクピンの外径寸法をクランクピンの研削加工中に測定する測定ヘッドである。図１、２で示した実施例との主な違いは、第２プレート８ｂに取付られていた基板３及びセンサ４が取付板１を介して第２プレート８ｂに固定される点にある。

【0039】

図４に示したように外径測定器１０は、一端側をアーム１２に回転可能に取り付けられた細長い概略矩形で箱状の測定ヘッド本体１０-１と、それに固定されたセンサ部本体１０-２を有している。測定ヘッド本体１０-１の先端部Ｓには、中央部に外径測定センサであるセンサロッド２０が保持されるように断面矩形状または台形状または円形の穴が貫通したＶベース１９が固定されている。

【0040】

Ｖベース１９の先端部Ｓに設けられた接触子２１は、測定対象であるワーク５５に当接し、測定対象を押圧するように付勢される。また、センサロッド２０は、先端部Ｓから測定ヘッド本体１０-１を貫通してセンサ部Ｇまで伸びて接続されている。測定対象のサイズの変動は、センサロッド２０の接触子２１の移動距離として捉えられ、測定ヘッド本体１０-１の他端側に設けられたセンサ部Ｇで検出するタイプである。

【0041】

Ｖベース１９のワーク５５に当接する側は、矩形断面をＶ字型にカットした形状であり、さらに、研削装置８０に取り付けられた場合に上側になる部分は、砥石８４との干渉を避けるため、上下方向をカットされた形状となっている。Ｖベース１９の中央部を貫通して配置されるセンサロッド２０はセンサ部Ｇでリニアスケール６と接続され、センサ４と共に、リニアセンサを構成する。先端部にルビー等の球で形成された接触子２１を有する。

【0042】

Ｖベース１９のＶ字を構成する斜面には、断面が台形状の上側取付板４４と下側取付板４５が取り付けられており、各取付板４４、４５にはワーク５５に点接触するように配置された上側保持部材４１と下側保持部材４２が固定されている。ここで、上側保持部材４１と下側保持部材４２には、ワーク５５を傷つける恐れが無いようまた研削加工中変形しないよう、金属製の丸棒または丸チューブを用いている。

【0043】

センサ部Ｇでは、第２プレート８ｂに取付板１が取付穴２を介して、ねじ５で固定される。取付穴２は複数、図８で長手方向Ａに垂直にセンサロッド２０を挟んで３か所ずつ取付板１の先端部Ｓ側に設けられ、固定はそのいずれか二箇所で行われる。いずれか二箇所を選択することにより、取付板１の固定される間隔を可変することができる。

【0044】

基板３の中央部にはセンサ４が設けられ、基板３は取付板１の基板取付穴７を介して固定される。リニアスケール６は、センサロッド２０の移動と共に移動する。リニアスケール６には、例えば白黒の細かいパターンが描かれ、センサ４はリニアスケール６のパターンへ発光してパターンの反射光を受光し、その移動量を検出する。

【0045】

センサロッド２０はセンサ部Ｇでリニアスケール６と接続され、センサ４と共に、リニアセンサを構成する。センサ部Ｇでは、長方形の板状部材である第１プレート８ａがセンサ部本体１０-２の基準位置１０-３に固定されている。第１プレート８ａには、スペーサ３２を介して第２プレート８ｂがねじ９によって固定される。ここで、第１プレート８ａと第２プレート８ｂは、長穴３４-１、３４-２（図２、３と同様）がそれぞれ設けられ、その範囲で取付位置を任意に変えることができる。

【0046】

温度上昇によるリニアスケール６側の伸びは、ワーク５５の伸び、センサロッド２０の伸び、リニアスケール６の伸びの和となる。センサ４側は、Ｖベース１９から測定ヘッド本体１０-１、センサ部本体１０-２に至るまでの伸び、第１プレート８ａと第２プレート８ｂとによる伸び、取付板１の伸びとなる。ただし、図８のように取付板１を取り付けた場合は、第１プレート８ａと第２プレート８ｂとによる伸びと逆方向となる。リニアスケール６側の伸びに対してセンサ４側の伸びを等しくすれば、リニアスケール６側の伸び量、移動量を補償できる。したがって、センサ４による検出誤差が少なくなり、温度上昇があっても高精度化を図ることができる。

【0047】

第１プレート８ａと第２プレート８ｂとによる伸びは、長穴３４-１、３４-２（図２、３）を利用して固定位置を変えて、第１プレート８ａの固定位置から基準位置１０-３までの距離、第２プレート８ｂの固定位置から取付板１の固定位置となる取付穴２までの距離を可変すれば、温度上昇による伸びはそれぞれの差となり、温度上昇によるセンサ４側の伸びを調整できる。また、本実施例では、第２プレート８ｂに取付板１が取付穴２を介して固定されるので、取付板１の伸びを可変することでセンサ４側の伸びをさらに調整できる。

【0048】

図９は他の実施例による外径測定器１０に熱が加わったときの取付板１の変位を説明する図である。取付板１の材質はステンレスであり、第２プレート８ｂの材質は取付板１に対して、より低熱膨張材であるＮｉ系合金を用いる。熱膨張率の大きい取付板１が低熱膨張材である第２プレート８ｂに二箇所、ねじ５（図８）で拘束される。

【0049】

したがって、取付板１はポアソン効果によって、拘束された部分の伸び（左右方向Ｂの歪）が拘束されていない方向（長手方向Ａ）への変形（歪み）に変換される。つまり、拘束した部分の伸び量に応じて拘束されていない方向へ伸び量を変えることができる。

【0050】

図９の（ａ）では、３か所ずつ設けられた取付穴２のうち一番外側の位置で取付板１が第２プレート８ｂへ固定されている。（ｂ）では一番内側の位置で取付板１が固定される。したがって、（ａ）の方が矢印方向の伸び量が（ｂ）よりも大きくなる。

【0051】

図７で示した他の実施例によれば、センサ４側によるリニアスケール６側への移動量の補償は、第１プレート８ａと第２プレート８ｂの固定位置を変えることに加えて、取付板１の伸び量を図９で示したように変えることで、さらに調整できる。したがって、温度上昇に対してより細密に調整が可能となり高精度化を図ることができる。

【0052】

図１０は、取付板１の詳細な形状を示す平面図である。この形状は、熱膨張で左右方向Ｂの伸びを長手方向Ａに効率良く変換するように定められる。固定部であるＥ部は、既に述べたように、取付穴２を複数設け、固定個所の間隔を変えることでセンサロッド２０の伸び量などに応じて長手方向Ａの伸び量を変えることができる。

【0053】

Ｆ部は、Ｖ字状の切込みＦが左右の取付穴２の中央部に設けている。このＶ字状の切込みＦによって、取付板１は切込みが無い場合に比べて、左右方向Ｂから力が加わった場合、長手方向Ａへの伸びに変換される。さらに、取付穴２で低熱膨張材である第２プレート８ｂに固定されるので、取付板１には第２プレート８ｂが取付板１に相等する熱膨張材の場合と比較してより大きく逆方向へ圧縮応力が掛かる。そして、横方向に大きくなった伸びは長手方向Ａに効率良く変換される。つまり、温度に対する長手方向Ａの補償量を大きく、感度を高くする効果がある。

【0054】

また、Ｖ字状の切込みＦの各角部は応力集中を避けるため、丸味を持たせるためＲが付けられている。Ｖ字状の切込みＦが無い形状、四角の切込み形状では、中央部で圧縮応力が相殺され縦方向への歪み（伸び）は大きく得られない。Ｖ字状の深さは、取付穴２の位置より深くすること、左右対称のＶ字とすること、が望ましい。

【0055】

Ｈ部は、図１０で左右の略取付穴２の長手方向Ａ（図９）に設けた貫通穴Ｈであり、Ｖ字状の切込みＦと同様の作用がある。Ｉ部は、貫通穴Ｈのさらに長手方向Ａに位置し、略取付穴２の中央部が長手方向Ａに膨んだ円弧Ｉaとされている。つまり、貫通穴Ｈはセンサ部方向において切込みＦと円弧Ｉaとの間に設けられている。

【0056】

円弧Ｉaの左右端Ｉbは、図１０のように取付穴２から長手方向Ａの距離が、中央部に比べて小さくなっている。したがって、温度上昇による伸び量は、中央部に比べて円弧Ｉaの左右端では小さくなり、基板取付穴７の間隔が広がることを防いでいる。これにより、基板３に加わる温度上昇による左右方向Ｂの応力を低減している。

【符号の説明】

【0057】

Ａ…長手方向、Ｂ…左右方向、Ｆ…Ｖ字状の切込み、Ｈ…貫通穴、Ｉa…円弧、Ｉb…左右端、１…取付板、２…取付穴、３…基板、４…センサ、５、９、３５-１、３５-２…ねじ、６…リニアスケール、７…基板取付穴、８ａ…第１プレート、８ｂ…第２プレート、１０…外径測定器、１０-１…ゲージ本体、１０-２センサ部本体、１０-３、１１-２…基準位置、Ｓ…先端部、Ｇ…センサ部、１１…測定ヘッド、１１-１…測定ヘッド本体、１２…アーム、１２ａ、１２ｂ…回転中心、１９…Ｖベース、２０…センサロッド、２１…接触子、３０…測定機構、３２…スペーサ、３４-１、３４-２…長穴、３６…バネ、４１…上側保持部材、４２…下側保持部材、４４…上側取付板、４５…下側取付板、５０…クランクシャフト、５２…リアフランジ、５３…ジャーナル、５４…クランクウェブ、５５…ワーク（クランクピン）、６１…クランクシャフト・ベース、６２、６３…回転支持部、６４…回転駆動機構（モータ）、８０…研削装置、８１…ガイドレール、８２…砥石ベース、８３…砥石支持部材、８４…砥石、８５…直動ガイド、８６…直動機構、８８…回転駆動機構（モータ）、９１～９４…入力信号、９６～９８…出力信号、１００…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】