較正用治具及び較正処理システム
【課題】渦電流式変位計測器を、非磁性体であって互いに異なる既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正を行うに際し、基準板の入れ替え作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測を自動的に行うことを可能とする技術を提案する。
【解決手段】渦電流式変位計測器のプローブ１２を保持するプローブ支持部１１と、ターゲット３７を前記プローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部３０と、複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・を一体的に保持し、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能を備えた回転盤４０（基準板保持部材）と、該回転盤４０をプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部２０と、回転盤４０、保持部材支持部２０、及びターゲット支持部３０の駆動を制御する駆動制御部６６とを、較正用治具１０に備えた。
【解決手段】渦電流式変位計測器のプローブ１２を保持するプローブ支持部１１と、ターゲット３７を前記プローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部３０と、複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・を一体的に保持し、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能を備えた回転盤４０（基準板保持部材）と、該回転盤４０をプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部２０と、回転盤４０、保持部材支持部２０、及びターゲット支持部３０の駆動を制御する駆動制御部６６とを、較正用治具１０に備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流式変位計測器の較正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦電流式の変位計測器として、微小距離を検出する渦電流式変位計（ギャップセンサ）や、微小膜厚を検出する渦電流式膜厚計が知られている。
【０００３】
高周波電流が流れるコイルが内装された前記変位計測器のプローブでは、発振回路に内蔵されたコンデンサとコイルとの共振により基本周波数を発振する。このコイルの磁界内に、ターゲットである電気抵抗が小さい導電体（例えば、金属製物体）が入ることによって、コイルに渦電流損失が生じて発振回路の共振電圧に変化が生じる。
【０００４】
渦電流式変位計では、この共振電圧の変化を検出し、予め求めておいた共振電圧の変化と、ターゲットとプローブヘッドとの距離変化との関係から、ターゲットとプローブヘッドとの距離（ギャップ）を計測する。
また、渦電流式膜厚計では、前記共振電圧の変化を検出し、予め求めておいた発振回路の共振電圧の変化と、金属膜の膜厚変化との関係から、当該金属膜の膜厚を計測する。
【０００５】
なお、渦電流式膜厚計では、ターゲットを金属膜の表面とし、該金属膜を支持する基台からプローブヘッドとの距離を膜厚ゼロとして、ターゲットとプローブヘッドとの距離から、金属膜の膜厚を計測する。
従って、渦電流式変位計測器である渦電流式変位計と渦電流式変位計とは、距離と膜厚とで異なる対象を計測するものの、何れも、プローブヘッドとターゲットとの間の距離を検出するという測定原理が共通する。
【０００６】
上記のような渦電流式変位計測器では、プローブに用いられるコイルは、合成樹脂製又はセラミック製の巻枠に巻回されるが、この巻枠は温度の上昇とともに膨張するため、巻枠に巻回されたコイルの寸法が変化し、コイルのインダクタンスが増大して、発振電圧が大きくなることがある。
また、プローブ周辺の温度雰囲気によりコイルの抵抗値が変化し、コイルの抵抗値の温度変換より、発振電圧が変動する。コイルは金属導線で成るため、この抵抗値は温度の増加とともに増大する。
【０００７】
よって、渦電流式変位計測器では、測定雰囲気の温度が変化すると、この温度変化により計測誤差が生じることとなる。
例えば、エンジンの性能試験においては、エンジンの運転時と非運転時との性能を調べるために約１８０℃の高温で変位計測を行うことがある。また、エンジンの環境試験においては、約−３０℃の低温で変位計測を行うことがある。このように、ターゲット（測定雰囲気）に−３０〜１８０℃の約２００℃温度変化がある状態で同一の関係式を用いて変位計測を行えば、温度変化に基づく測定誤差を無視することはできない。
従って、渦電流式変位計測器では、測定雰囲気においてキャリブレーションを行い、共振電圧変化と距離変化又は膜厚変化との関係式を較正したうえで、計測を行わなければならない。
【０００８】
較正処理は、測定雰囲気の温度状態を実現するために恒温槽等の温度制御可能な容器内にて計測を行う。
但し、恒温槽内において、プローブと較正用ターゲットと、これらを支持する較正用治具を用いて較正処理を行う場合、計測の出力値の変動が、較正用治具の熱膨張又は熱収縮によるものか、計測距離の変位によるものかを特定することが困難であるため、較正処理にて得られた電圧変化と距離変化との関係式の精度が保証できない。
【０００９】
そこで、較正用治具の熱変形による出力値の変動を解消するために、例えば、基板上に固定されたプローブの支持台及び較正用ターゲットの支持台と、既知の厚さを有する非磁性体で成る基準板とを備えた較正用治具を用い、プローブヘッドと較正用ターゲットとの間に基準板を介挿して、変位計測を行う手法を採用することができる。この場合、それぞれに厚さの異なる複数の基準板に対して変位計測を行い、電圧変化と距離変化との関係式を較正する。
【００１０】
上述のような較正処理を行う場合、複数枚（例えば、１０枚）の基準板を用い、それぞれについて温度を変化させながら、変位計測を行う。しかし、作業者が、一枚ずつ基準板を入れ替えて計測を行うので、作業者は常に計測作業に拘束されるため、作業効率の悪い作業となってしまっている。
【特許文献１】特開平１−１５６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明では、渦電流式変位計測器を、既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正を行うに際し、基準板の入れ替え作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測を自動的に行うことを可能とする技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
即ち、請求項１においては、渦電流式変位計測器を、非磁性体であって互いに異なる既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正するために供する較正用治具であって、渦電流式変位計測器のプローブを保持するプローブ支持部と、前記プローブに対向配置されるターゲットを前記プローブのプローブヘッドに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部と、前記複数の基準板を一体的に保持し、これらの基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる機能を備えた基準板保持部材と、前記基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部とを、含むものである。
【００１４】
請求項２においては、前記基準板保持部材は、基準板が嵌設される複数の孔を同心円上に穿設した回転盤であるものである。
【００１５】
請求項３においては、前記基準板保持部材には貫通孔が形成され、該貫通孔を厚みゼロの基準板として用いるものである。
【００１６】
請求項４においては、前記ターゲット支持部は、ターゲットがプローブヘッド又は基準板に当接したときに、該ターゲットがプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介してターゲットを支持するものである。
【００１７】
請求項５においては、前記保持部材支持部は、基準板がプローブヘッドに当接したときに、該基準板がプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介して基準板保持部材を支持するものである。
【００１８】
請求項６においては、前記ターゲット支持部に、ターゲットをプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、前記基準板保持部材に、基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる駆動手段を備え、前記保持部材支持部に、基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、これらの各駆動手段の駆動を制御する制御部を、さらに備えるものである。
【００１９】
請求項７においては、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の較正用治具と、前記較正用治具に支持されるプローブのプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するための恒温槽と、前記計測位置の温度を計測する温度計測手段とを、備える較正処理システムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２１】
本発明によれば、基準板を一枚ずつ脱着して入れ替える作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測の自動化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る較正用治具の構成を示す図、図２は基準板の基準板保持部材の構成を示す図、図３は較正用治具の一部拡大図である。図４は基準板の基準板保持部材の別形態を示す図、図５は基準板の基準板保持部材の別形態を示す図である。図６は較正処理システムの全体的な構成を示す図、図７は較正処理システムの制御ブロック図、図８は較正処理の流れ図、図９は待機状態の較正用治具の様子を示す図である。
【００２３】
本発明の実施例に係る較正用治具は、渦電流式変位計（ギャップセンサ）の較正を行うために用いるものである。
但し、渦電流式変位計測器である渦電流式変位計と、渦電流式膜厚計とは、何れも、プローブヘッドとターゲットとの間の距離を検出するという測定原理が共通し、同様の較正用治具及び較正手法を用いて、較正を行うことができる。
【００２４】
図１に示すように、渦電流式変位計の較正用治具１０は、基台１３に載置固定された、該渦電流式変位計のプローブ１２を支持するプローブ支持部１１、基準板Ｆが保持された回転盤４０、該回転盤４０を支持する保持部材支持部２０、及び、ターゲット３７を支持するターゲット支持部３０と、駆動制御部６６とが具備される。
【００２５】
［プローブ支持部１１］
前記プローブ支持部１１は、渦電流式変位計のプローブ１２を、プローブヘッド１２ａを略水平方向に向けて突きだした状態に保持するものである。従って、プローブ支持部１１に支持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａは、略水平方向を向いて配置される。
【００２６】
［回転盤４０及び保持部材支持部２０］
前記保持部材支持部２０は、回転盤４０を、前記プローブヘッド１２ａに対して進退可能に支持するためのものである。
回転盤４０は、較正処理に用いられる複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・を一体的にまとめて保持する基準板保持部材であって、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能が備えられる。
【００２７】
図２にも示すように、前記回転盤４０は、複数の孔４２・４２・・・が同心円上に設けられた円盤４１が、駆動手段である回転モータ２７により回転駆動される駆動軸２８の端部に固設されて成るものである。
前記円盤４１に設けられた孔４２・４２・・・には、一つを除いてそれぞれに基準板Ｆ・Ｆ・・・が嵌設される。すなわち、円盤４１に設けられた孔４２・４２・・・のうち、一つは基準板Ｆが嵌設されずに、貫通孔とされる。
前記回転盤４０は、回転モータ２７の動力を受けて回転し、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に基準板Ｆ・Ｆ・・・を順次移動させることができる。
【００２８】
前記基準板Ｆは、非磁性体（本実施例ではセラミックス製）で成る板状体であり、既知の厚みを有する。この基準板Ｆは、厚みの異なる複数枚が較正のために使用される。
前記基準板Ｆの厚みや、厚み変化のピッチ、円盤４１に備えられる孔４２及び基準板Ｆの数は、較正しようとする渦電流式変位計で計測する距離の範囲によって、適宜調整される。
【００２９】
本実施例では、０〜０．５ｍｍの距離を計測可能な渦電流式変位計の較正のために、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との間隙を、０〜０．５ｍｍの間で０．０５０ｍｍごとに１０点計測する。
従って、前記円盤４１には、１０個の孔４２・４２・・・が穿設され、０．０５０ｍｍから０．５００ｍｍまで、０．０５０ｍｍピッチで９枚の基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜９）が嵌め込まれる。そして、円盤４１には、基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜９）が嵌め込まれた孔４２・４２・・・の他に、基準板Ｆが嵌め込まれない貫通孔が設けられ、ここに、厚み０ｍｍの基準板Ｆ０が存在するものと擬制される。このように、ゼロ点補正を行うための基準板Ｆ０も含めて、複数枚の基準板Ｆ・Ｆ・・・が回転盤４０に一体的に備えられる。
【００３０】
そして、前記回転盤４０は、スライドブロック２３に立設された支持板２６の上部に固設される。詳しくは、回転盤４０を構成する回転モータ２７が支持板２６の上部に固設される。
図３にも示すように、前記スライドブロック２３の内部には、支持板２６の下部が、前記プローブ支持部１１に保持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向に移動可能に挿入され、該前記支持板２６の下部とスライドブロック２３内部との間は弾性部材２５で連結される。
なお、前記弾性部材２５は、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸縮可能であればよいので、本実施例において前記弾性部材２５は、スライドブロック２３内部において、支持板２６を介して一側に設けているが、該支持板２６を介して他側に設けることも、また、該支持板２６を介して両側にそれぞれ設けることもできる。
【００３１】
前記スライドブロック２３は、基台１３にリニアガイド２４を介して固定され、該リニアガイド２４のガイド方向に沿って移動可能とされる。前記リニアガイド２４のガイド方向は、回転盤４０がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向である。
また、スライドブロック２３には、ボールネジ２２の一側端部が接続される。該ボールネジ２２はスライドモータ２１により伸縮駆動される。
前記スライドモータ２１、ボールネジ２２、スライドブロック２３、リニアガイド２４等により回転盤４０のスライド機構が構成され、スライドブロック２３がリニアガイド２４のガイド方向に沿って移動することによって、回転盤４０がプローブヘッド１２ａに対して進退移動する。
【００３２】
なお、較正用治具１０に備えられる基準板Ｆの基準板保持部材は、較正処理に用いられる複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・が一体的にまとめて保持されており、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能を有するものであればよいので、基準板Ｆの基準板保持部材は回転盤４０に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、基準板Ｆの基準板保持部材を長尺方向に移動する矩形板状とすることができる。
この場合、図４及び図５に示すように、複数の基準板Ｆを一体的にまとめて保持する矩形板４５には、複数の孔４６・４６・・・が穿設され、該孔４６・４６・・・に基準板Ｆ・Ｆ・・・が嵌設される。前記矩形板４５の下部は、支持板２６の上部に設けられたガイド体４９に挿入され、該ガイド体４９によって略水平方向に移動可能に支持される。前記支持板２６には、出力軸４８ａにピニオン４８ｂが設けられたモータ４８が固設される。このピニオン４８ｂは、前記矩形板４５に固設されたラック４７と噛合するように配置される。上記構成によれば、モータ４８の動力を受けて矩形板４５が略水平方向に移動し、これにより、基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させて、入れ替えることができる。
【００３４】
［ターゲット支持部３０］
前記ターゲット支持部３０は、ターゲット３７をプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持するためのものである。
前記ターゲット３７は、磁性体で成る較正用試料である。渦電流式変位計では、このターゲット３７とプローブヘッド１２ａとの距離（間隙）が計測される。
【００３５】
前記ターゲット３７の被計測面３７ａは、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと対峙する位置に設けられる。該ターゲット３７は、スライドブロック３３に立設された支持板３６の上部に固設される。
図３にも示すように、前記スライドブロック３３の内部には、支持板３６の下部が、前記プローブ支持部１１に保持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向に移動可能に挿入され、該前記支持板３６の下部とスライドブロック３３内部との間は弾性部材３５で連結される。
なお、前記弾性部材３５は、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸縮可能であればよいので、本実施例において前記弾性部材３５は、スライドブロック３３内部において、支持板３６を介して一側に設けているが、該支持板３６を介して他側に設けることも、また、該支持板３６を介して両側にそれぞれ設けることもできる。
【００３６】
前記スライドブロック３３は、基台１３にリニアガイド３４を介して固定され、該リニアガイド３４のガイド方向に沿って移動可能とされる。前記リニアガイド３４のガイド方向は、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向である。
また、スライドブロック３３には、ボールネジ３２の一側端部が接続される。該ボールネジ３２はスライドモータ３１により伸縮駆動される。
前記スライドモータ３１、ボールネジ３２、スライドブロック３３、リニアガイド３４等によりターゲット３７のスライド機構が構成され、スライドブロック３３がリニアガイド３４のガイド方向に沿って移動することによって、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退移動する。
【００３７】
［駆動制御部６６］
前記駆動制御部６６は、図７に示すように、前記回転モータ２７、スライドモータ２１、及びスライドモータ３１に電気的に接続され、これらのサーボモータ２７・２１・３１の動作、すなわち、較正用治具１０の動作を制御する制御手段として機能するものである。
なお、これらのサーボモータ２７・２１・３１と駆動制御部６６との間には、該駆動制御部６６からの制御信号の増幅器であるアンプ５５・５４・５３がそれぞれ介挿される。
【００３８】
［較正処理システム９］
続いて、上記構成の較正用治具１０を利用した、本実施例に係る渦電流式変位計の較正処理システム９について説明する。
図６に示すように、較正処理システム９は、較正用治具１０、恒温槽５１、演算制御装置６０等で構成され、前記較正用治具１０は、温度制御可能な恒温槽５１内に入れられ、演算制御装置６０とともに用いられる。
【００３９】
前記恒温槽５１は、較正用治具１０に支持されるプローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するため容器である。
前記恒温槽５１内において、プローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７の間に配置される基準板Ｆの近傍には、計測雰囲気の温度を計測するために、熱電対等の温度検出器５２が備えられる。
【００４０】
図７に示すように、前記演算制御装置６０には、温度計測部６７が備えられる。温度計測部６７には、前記温度検出器５２が電気的に接続され、該温度検出器５２の検出信号が伝達される。
演算制御装置６０の温度計測部６７は、温度検出器５２からの検出信号を受けて、計測雰囲気の温度を算出する演算手段として機能する。
【００４１】
また、前記演算制御装置６０には、変位計測部６８が備えられる。該変位計測部６８には、増幅器であるアンプ５６を介してプローブ１２が接続される。
演算制御装置６０の変位計測部６８は、プローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧の変化を計測して、予め設定されたプローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧の変化と、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離との関係を定める関係式から、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離を算出する演算手段として機能する。
【００４２】
さらに、前記演算制御装置６０には、温度計測部６７と、変位計測部６８と、前記較正用治具１０の駆動制御部６６とを関連づけて制御する制御部６９が備えられる。
なお、本実施例において上記演算制御装置６０として、ＣＰＵ６１、モニタ等の出力手段６２、キーボード等の入力手段６３を備えた汎用コンピュータ（電子計算機）を採用し、該演算制御装置６０には、較正用治具１０の制御手段である駆動制御部６６、計測雰囲気の温度を算出する演算手段である温度計測部６７、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離を算出する演算手段である変位計測部６８、較正処理システム９の制御手段である制御部６９を、併せ持つ。
但し、演算制御装置６０の構成は本実施例に限定されるものではなく、駆動制御部６６、温度計測部６７、変位計測部６８、制御部６９の機能を独立して備えた専用装置をそれぞれ採用することもできる。
【００４３】
続いて、上記較正処理システム９を用いた渦電流式変位計の較正処理における演算制御装置６０による制御の流れを、図８に示す流れ図を用いて説明する。
なお、較正処理開始前には、較正用治具１０は待機状態とされる。図９に示すように、待機状態の較正用治具１０では、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと回転盤４０とが離間され、且つ、回転盤４０とターゲット３７の被計測面３７ａとが離間されて、回転盤４０は自在に回転できる状態となっている。
【００４４】
まず、演算制御装置６０では、計測に供される基準板Ｆが初期状態に設定される（Ｓ１）。
本実施例においては、１０枚の基準板Ｆｎ（ｎ＝０〜９）についてそれぞれ計測雰囲気の温度を変化させながら、プローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧値を計測する。従って、基準板Ｆの番号が初期状態に設定されたことによって、基準板Ｆは基準板Ｆｎ（ｎ＝０）となる。
【００４５】
演算制御装置６０は、回転モータ２７に制御信号を送り、対峙するプローブ１２のプローブヘッド１２ａと、ターゲット３７の被計測面３７ａとの間の計測位置に基準板Ｆが位置するように、回転盤４０を回転させる（Ｓ２）。
【００４６】
演算制御装置６０では、基準板Ｆが計測位置にある回転盤４０の回転位相を基準位相として記憶し、この基準位相となるように回転モータ２７にて駆動軸２８を回転させる。
なお、基準板Ｆｎ（ｎ＝０）以外の基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜ｎend）については、基準位相から所定角度回転させることによって、変位計測される基準板Ｆを計測位置に移動させることができる。
【００４７】
回転盤４０の基準板Ｆが、プローブヘッド１２ａと被計測面３７ａとの間に至れば、続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ２１に制御信号を送り、回転盤４０に保持された基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接するまで、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック２３を前進させる（Ｓ３）。
【００４８】
このとき、プローブヘッド１２ａに基準板Ｆが当接することによって、保持部材支持部２０に設けられた弾性部材２５が縮む。
但し、本実施例では前記弾性部材２５は、支持板２６のプローブヘッド１２ａに対して後側に設けているので、プローブヘッド１２ａに基準板Ｆが当接することによって弾性部材２５が縮むが、該弾性部材２５を支持板２６を介してこれと反対側に設けるときには弾性部材２５は伸びることとなる。
【００４９】
なお、基準板Ｆをプローブヘッド１２ａに当接するまで移動させるために、スライドモータ２１に発生するトルクの変化や、スライドブロック２３に対する支持板２６の相対変化量等により、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したことを検出して、スライドモータ２１を停止するように構成したり、予め設定された所定距離分だけ回転盤４０が移動するようにスライドモータ２１を駆動するように構成したりすることができる。
【００５０】
上述のように、保持部材支持部２０は、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したときに、該基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材２５を介して基準板保持部材である回転盤４０を支持するので、該回転盤４０のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向への移動が許容され、プローブヘッド１２ａと基準板Ｆとの当接が緩衝される。
よって、回転盤４０に高度な位置精度、すなわち、スライドブロック２３に高度な移動距離精度が求められずに、プローブ１２に基準板Ｆを当接させることが可能となり、装置を簡易且つ安価に構成することができる。
また、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したあとは、弾性部材２５に生じる弾性力によって、回転盤４０はプローブ１２側へ付勢される。
【００５１】
続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ３１に制御信号を送り、ターゲット３７の被計測面３７ａが基準板Ｆ（基準板Ｆｎ（ｎ＝０）の場合はプローブヘッド１２ａ）に当接するまで、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック３３を前進させる（Ｓ４）。
【００５２】
このとき、基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）にターゲット３７が当接することによって、ターゲット支持部３０に設けられた弾性部材３５が伸びる。
但し、本実施例では前記弾性部材３５は、支持板３６のプローブヘッド１２ａに対して前側に設けているので、基準板Ｆにターゲット３７が当接することによって弾性部材３５が伸びるが、該弾性部材３５を支持板３６を介してこれと反対側に設けるときには弾性部材３５は縮むこととなる。
【００５３】
なお、ターゲット３７を基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接するまで移動させるために、スライドモータ３１に発生するトルクの変化や、スライドブロック３３に対する支持板３６の相対変化量等により、ターゲット３７を基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接したことを検出して、スライドモータ３１を停止するように構成したり、予め設定された所定距離分だけターゲット３７が移動するようにスライドモータ３１を駆動するように構成したりすることができる。
【００５４】
上述のように、ターゲット３７が基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接したときに、該ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材３５を介してターゲットを支持するので、回転盤４０のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向への移動が許容される。よって、ターゲット３７に高度な位置精度、すなわち、スライドブロック３３に高度な移動距離精度が求められずに、基準板Ｆにターゲット３７を当接させることが可能となり、装置を簡易且つ安価に構成することができる。
【００５５】
また、プローブ１２とターゲット３７とで基準板Ｆを挟み込んだ状態において、弾性部材３５にてターゲット３７が基準板Ｆ（プローブヘッド１２ａ）側へ付勢される。よって、基準板Ｆが両面から略一定の圧で押圧された状態となるので、例え基準板Ｆが傾いていたとしても、プローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７の被計測面３７ａの両方に基準板Ｆが面で接し、基準板Ｆの傾きが矯正されるので、精確に計測を行うことができる。
【００５６】
前述のように、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと、ターゲット３７の被計測面３７ａとで基準板Ｆを挟み込んだ状態となれば、プローブヘッド１２ａと被計測面３７ａとの変位計測が行われる（Ｓ５）。
演算制御装置６０では、プローブ１２のコイルを流れる電圧変化が検出され、この電圧変化が、予め設定された距離（例えば、基準板Ｆ０の場合、距離は０ｍｍ）及び計測雰囲気の温度と関連づけて、記憶される。
【００５７】
変位計測が終われば、今度は計測前とは逆順に、演算制御装置６０はスライドモータ３１に制御信号を送り、回転盤４０からターゲット３７を離して互いに干渉しないようにするために、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック３３を後退させる（Ｓ６）。
【００５８】
続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ２１に制御信号を送り、プローブヘッド１２ａから回転盤４０を離して互いに干渉しないようにするために、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック２３を後退させる（Ｓ７）。
これにより、較正用治具１０は図９に示すような待機状態に戻ることとなる。
【００５９】
そして、計測を終えた基準板Ｆｎが、予め設定された最終の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎend）でなければ（Ｓ８）、次の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎ＋１）を設定し（Ｓ１０）、上記Ｓ２〜Ｓ９の処理を繰り返して、当該次の基準板において計測を行う。
一方、基準板Ｆｎが予め設定された最終の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎend）であれば（Ｓ８）、演算制御装置６０では、電圧の変化と距離との関係式を較正する演算処理が行われ、この結果が記録される（Ｓ９）。
以上により、所定温度において、渦電流式変位計の較正処理を行うことができる。
【００６０】
上述のように、較正処理システム９では、較正に使用される基準板Ｆの入れ替えを自動的に行い、順次計測することにより、渦電流式変位計の較正処理を行うことができる。よって、作業者による基準板Ｆを一枚ずつ脱着して入れ替える作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測の自動化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例に係る較正用治具の構成を示す図。
【図２】基準板の基準板保持部材の構成を示す図。
【図３】較正用治具の一部拡大図。
【図４】基準板の基準板保持部材の別形態を示す図。
【図５】基準板の基準板保持部材の別形態を示す図。
【図６】較正処理システムの全体的な構成を示す図。
【図７】較正処理システムの制御ブロック図。
【図８】較正処理の流れ図。
【図９】待機状態の較正用治具の様子を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
Ｆ 基準板
９ 較正処理システム
１０ 較正用治具
１１ プローブ支持部
１２ プローブ
２０ 保持部材支持部
２１ スライドモータ
２５ 弾性部材
２７ 回転モータ
２８ 駆動軸
３０ ターゲット支持部
３１ スライドモータ
３５ 弾性部材
３７ ターゲット
４０ 回転盤
６０ 演算制御装置
６６ 駆動制御部
６７ 温度計測部
６８ 変位計測部
６９ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流式変位計測器の較正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、渦電流式の変位計測器として、微小距離を検出する渦電流式変位計（ギャップセンサ）や、微小膜厚を検出する渦電流式膜厚計が知られている。
【０００３】
高周波電流が流れるコイルが内装された前記変位計測器のプローブでは、発振回路に内蔵されたコンデンサとコイルとの共振により基本周波数を発振する。このコイルの磁界内に、ターゲットである電気抵抗が小さい導電体（例えば、金属製物体）が入ることによって、コイルに渦電流損失が生じて発振回路の共振電圧に変化が生じる。
【０００４】
渦電流式変位計では、この共振電圧の変化を検出し、予め求めておいた共振電圧の変化と、ターゲットとプローブヘッドとの距離変化との関係から、ターゲットとプローブヘッドとの距離（ギャップ）を計測する。
また、渦電流式膜厚計では、前記共振電圧の変化を検出し、予め求めておいた発振回路の共振電圧の変化と、金属膜の膜厚変化との関係から、当該金属膜の膜厚を計測する。
【０００５】
なお、渦電流式膜厚計では、ターゲットを金属膜の表面とし、該金属膜を支持する基台からプローブヘッドとの距離を膜厚ゼロとして、ターゲットとプローブヘッドとの距離から、金属膜の膜厚を計測する。
従って、渦電流式変位計測器である渦電流式変位計と渦電流式変位計とは、距離と膜厚とで異なる対象を計測するものの、何れも、プローブヘッドとターゲットとの間の距離を検出するという測定原理が共通する。
【０００６】
上記のような渦電流式変位計測器では、プローブに用いられるコイルは、合成樹脂製又はセラミック製の巻枠に巻回されるが、この巻枠は温度の上昇とともに膨張するため、巻枠に巻回されたコイルの寸法が変化し、コイルのインダクタンスが増大して、発振電圧が大きくなることがある。
また、プローブ周辺の温度雰囲気によりコイルの抵抗値が変化し、コイルの抵抗値の温度変換より、発振電圧が変動する。コイルは金属導線で成るため、この抵抗値は温度の増加とともに増大する。
【０００７】
よって、渦電流式変位計測器では、測定雰囲気の温度が変化すると、この温度変化により計測誤差が生じることとなる。
例えば、エンジンの性能試験においては、エンジンの運転時と非運転時との性能を調べるために約１８０℃の高温で変位計測を行うことがある。また、エンジンの環境試験においては、約−３０℃の低温で変位計測を行うことがある。このように、ターゲット（測定雰囲気）に−３０〜１８０℃の約２００℃温度変化がある状態で同一の関係式を用いて変位計測を行えば、温度変化に基づく測定誤差を無視することはできない。
従って、渦電流式変位計測器では、測定雰囲気においてキャリブレーションを行い、共振電圧変化と距離変化又は膜厚変化との関係式を較正したうえで、計測を行わなければならない。
【０００８】
較正処理は、測定雰囲気の温度状態を実現するために恒温槽等の温度制御可能な容器内にて計測を行う。
但し、恒温槽内において、プローブと較正用ターゲットと、これらを支持する較正用治具を用いて較正処理を行う場合、計測の出力値の変動が、較正用治具の熱膨張又は熱収縮によるものか、計測距離の変位によるものかを特定することが困難であるため、較正処理にて得られた電圧変化と距離変化との関係式の精度が保証できない。
【０００９】
そこで、較正用治具の熱変形による出力値の変動を解消するために、例えば、基板上に固定されたプローブの支持台及び較正用ターゲットの支持台と、既知の厚さを有する非磁性体で成る基準板とを備えた較正用治具を用い、プローブヘッドと較正用ターゲットとの間に基準板を介挿して、変位計測を行う手法を採用することができる。この場合、それぞれに厚さの異なる複数の基準板に対して変位計測を行い、電圧変化と距離変化との関係式を較正する。
【００１０】
上述のような較正処理を行う場合、複数枚（例えば、１０枚）の基準板を用い、それぞれについて温度を変化させながら、変位計測を行う。しかし、作業者が、一枚ずつ基準板を入れ替えて計測を行うので、作業者は常に計測作業に拘束されるため、作業効率の悪い作業となってしまっている。
【特許文献１】特開平１−１５６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明では、渦電流式変位計測器を、既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正を行うに際し、基準板の入れ替え作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測を自動的に行うことを可能とする技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１３】
即ち、請求項１においては、渦電流式変位計測器を、非磁性体であって互いに異なる既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正するために供する較正用治具であって、渦電流式変位計測器のプローブを保持するプローブ支持部と、前記プローブに対向配置されるターゲットを前記プローブのプローブヘッドに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部と、前記複数の基準板を一体的に保持し、これらの基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる機能を備えた基準板保持部材と、前記基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部とを、含むものである。
【００１４】
請求項２においては、前記基準板保持部材は、基準板が嵌設される複数の孔を同心円上に穿設した回転盤であるものである。
【００１５】
請求項３においては、前記基準板保持部材には貫通孔が形成され、該貫通孔を厚みゼロの基準板として用いるものである。
【００１６】
請求項４においては、前記ターゲット支持部は、ターゲットがプローブヘッド又は基準板に当接したときに、該ターゲットがプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介してターゲットを支持するものである。
【００１７】
請求項５においては、前記保持部材支持部は、基準板がプローブヘッドに当接したときに、該基準板がプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介して基準板保持部材を支持するものである。
【００１８】
請求項６においては、前記ターゲット支持部に、ターゲットをプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、前記基準板保持部材に、基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる駆動手段を備え、前記保持部材支持部に、基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、これらの各駆動手段の駆動を制御する制御部を、さらに備えるものである。
【００１９】
請求項７においては、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の較正用治具と、前記較正用治具に支持されるプローブのプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するための恒温槽と、前記計測位置の温度を計測する温度計測手段とを、備える較正処理システムである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２１】
本発明によれば、基準板を一枚ずつ脱着して入れ替える作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測の自動化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る較正用治具の構成を示す図、図２は基準板の基準板保持部材の構成を示す図、図３は較正用治具の一部拡大図である。図４は基準板の基準板保持部材の別形態を示す図、図５は基準板の基準板保持部材の別形態を示す図である。図６は較正処理システムの全体的な構成を示す図、図７は較正処理システムの制御ブロック図、図８は較正処理の流れ図、図９は待機状態の較正用治具の様子を示す図である。
【００２３】
本発明の実施例に係る較正用治具は、渦電流式変位計（ギャップセンサ）の較正を行うために用いるものである。
但し、渦電流式変位計測器である渦電流式変位計と、渦電流式膜厚計とは、何れも、プローブヘッドとターゲットとの間の距離を検出するという測定原理が共通し、同様の較正用治具及び較正手法を用いて、較正を行うことができる。
【００２４】
図１に示すように、渦電流式変位計の較正用治具１０は、基台１３に載置固定された、該渦電流式変位計のプローブ１２を支持するプローブ支持部１１、基準板Ｆが保持された回転盤４０、該回転盤４０を支持する保持部材支持部２０、及び、ターゲット３７を支持するターゲット支持部３０と、駆動制御部６６とが具備される。
【００２５】
［プローブ支持部１１］
前記プローブ支持部１１は、渦電流式変位計のプローブ１２を、プローブヘッド１２ａを略水平方向に向けて突きだした状態に保持するものである。従って、プローブ支持部１１に支持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａは、略水平方向を向いて配置される。
【００２６】
［回転盤４０及び保持部材支持部２０］
前記保持部材支持部２０は、回転盤４０を、前記プローブヘッド１２ａに対して進退可能に支持するためのものである。
回転盤４０は、較正処理に用いられる複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・を一体的にまとめて保持する基準板保持部材であって、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能が備えられる。
【００２７】
図２にも示すように、前記回転盤４０は、複数の孔４２・４２・・・が同心円上に設けられた円盤４１が、駆動手段である回転モータ２７により回転駆動される駆動軸２８の端部に固設されて成るものである。
前記円盤４１に設けられた孔４２・４２・・・には、一つを除いてそれぞれに基準板Ｆ・Ｆ・・・が嵌設される。すなわち、円盤４１に設けられた孔４２・４２・・・のうち、一つは基準板Ｆが嵌設されずに、貫通孔とされる。
前記回転盤４０は、回転モータ２７の動力を受けて回転し、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に基準板Ｆ・Ｆ・・・を順次移動させることができる。
【００２８】
前記基準板Ｆは、非磁性体（本実施例ではセラミックス製）で成る板状体であり、既知の厚みを有する。この基準板Ｆは、厚みの異なる複数枚が較正のために使用される。
前記基準板Ｆの厚みや、厚み変化のピッチ、円盤４１に備えられる孔４２及び基準板Ｆの数は、較正しようとする渦電流式変位計で計測する距離の範囲によって、適宜調整される。
【００２９】
本実施例では、０〜０．５ｍｍの距離を計測可能な渦電流式変位計の較正のために、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との間隙を、０〜０．５ｍｍの間で０．０５０ｍｍごとに１０点計測する。
従って、前記円盤４１には、１０個の孔４２・４２・・・が穿設され、０．０５０ｍｍから０．５００ｍｍまで、０．０５０ｍｍピッチで９枚の基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜９）が嵌め込まれる。そして、円盤４１には、基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜９）が嵌め込まれた孔４２・４２・・・の他に、基準板Ｆが嵌め込まれない貫通孔が設けられ、ここに、厚み０ｍｍの基準板Ｆ０が存在するものと擬制される。このように、ゼロ点補正を行うための基準板Ｆ０も含めて、複数枚の基準板Ｆ・Ｆ・・・が回転盤４０に一体的に備えられる。
【００３０】
そして、前記回転盤４０は、スライドブロック２３に立設された支持板２６の上部に固設される。詳しくは、回転盤４０を構成する回転モータ２７が支持板２６の上部に固設される。
図３にも示すように、前記スライドブロック２３の内部には、支持板２６の下部が、前記プローブ支持部１１に保持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向に移動可能に挿入され、該前記支持板２６の下部とスライドブロック２３内部との間は弾性部材２５で連結される。
なお、前記弾性部材２５は、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸縮可能であればよいので、本実施例において前記弾性部材２５は、スライドブロック２３内部において、支持板２６を介して一側に設けているが、該支持板２６を介して他側に設けることも、また、該支持板２６を介して両側にそれぞれ設けることもできる。
【００３１】
前記スライドブロック２３は、基台１３にリニアガイド２４を介して固定され、該リニアガイド２４のガイド方向に沿って移動可能とされる。前記リニアガイド２４のガイド方向は、回転盤４０がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向である。
また、スライドブロック２３には、ボールネジ２２の一側端部が接続される。該ボールネジ２２はスライドモータ２１により伸縮駆動される。
前記スライドモータ２１、ボールネジ２２、スライドブロック２３、リニアガイド２４等により回転盤４０のスライド機構が構成され、スライドブロック２３がリニアガイド２４のガイド方向に沿って移動することによって、回転盤４０がプローブヘッド１２ａに対して進退移動する。
【００３２】
なお、較正用治具１０に備えられる基準板Ｆの基準板保持部材は、較正処理に用いられる複数の基準板Ｆ・Ｆ・・・が一体的にまとめて保持されており、これらの基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させる機能を有するものであればよいので、基準板Ｆの基準板保持部材は回転盤４０に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、基準板Ｆの基準板保持部材を長尺方向に移動する矩形板状とすることができる。
この場合、図４及び図５に示すように、複数の基準板Ｆを一体的にまとめて保持する矩形板４５には、複数の孔４６・４６・・・が穿設され、該孔４６・４６・・・に基準板Ｆ・Ｆ・・・が嵌設される。前記矩形板４５の下部は、支持板２６の上部に設けられたガイド体４９に挿入され、該ガイド体４９によって略水平方向に移動可能に支持される。前記支持板２６には、出力軸４８ａにピニオン４８ｂが設けられたモータ４８が固設される。このピニオン４８ｂは、前記矩形板４５に固設されたラック４７と噛合するように配置される。上記構成によれば、モータ４８の動力を受けて矩形板４５が略水平方向に移動し、これにより、基準板Ｆ・Ｆ・・・をプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置に順次移動させて、入れ替えることができる。
【００３４】
［ターゲット支持部３０］
前記ターゲット支持部３０は、ターゲット３７をプローブヘッド１２ａに対して進退移動可能に支持するためのものである。
前記ターゲット３７は、磁性体で成る較正用試料である。渦電流式変位計では、このターゲット３７とプローブヘッド１２ａとの距離（間隙）が計測される。
【００３５】
前記ターゲット３７の被計測面３７ａは、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと対峙する位置に設けられる。該ターゲット３７は、スライドブロック３３に立設された支持板３６の上部に固設される。
図３にも示すように、前記スライドブロック３３の内部には、支持板３６の下部が、前記プローブ支持部１１に保持されたプローブ１２のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向に移動可能に挿入され、該前記支持板３６の下部とスライドブロック３３内部との間は弾性部材３５で連結される。
なお、前記弾性部材３５は、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸縮可能であればよいので、本実施例において前記弾性部材３５は、スライドブロック３３内部において、支持板３６を介して一側に設けているが、該支持板３６を介して他側に設けることも、また、該支持板３６を介して両側にそれぞれ設けることもできる。
【００３６】
前記スライドブロック３３は、基台１３にリニアガイド３４を介して固定され、該リニアガイド３４のガイド方向に沿って移動可能とされる。前記リニアガイド３４のガイド方向は、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向である。
また、スライドブロック３３には、ボールネジ３２の一側端部が接続される。該ボールネジ３２はスライドモータ３１により伸縮駆動される。
前記スライドモータ３１、ボールネジ３２、スライドブロック３３、リニアガイド３４等によりターゲット３７のスライド機構が構成され、スライドブロック３３がリニアガイド３４のガイド方向に沿って移動することによって、ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退移動する。
【００３７】
［駆動制御部６６］
前記駆動制御部６６は、図７に示すように、前記回転モータ２７、スライドモータ２１、及びスライドモータ３１に電気的に接続され、これらのサーボモータ２７・２１・３１の動作、すなわち、較正用治具１０の動作を制御する制御手段として機能するものである。
なお、これらのサーボモータ２７・２１・３１と駆動制御部６６との間には、該駆動制御部６６からの制御信号の増幅器であるアンプ５５・５４・５３がそれぞれ介挿される。
【００３８】
［較正処理システム９］
続いて、上記構成の較正用治具１０を利用した、本実施例に係る渦電流式変位計の較正処理システム９について説明する。
図６に示すように、較正処理システム９は、較正用治具１０、恒温槽５１、演算制御装置６０等で構成され、前記較正用治具１０は、温度制御可能な恒温槽５１内に入れられ、演算制御装置６０とともに用いられる。
【００３９】
前記恒温槽５１は、較正用治具１０に支持されるプローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７との間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するため容器である。
前記恒温槽５１内において、プローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７の間に配置される基準板Ｆの近傍には、計測雰囲気の温度を計測するために、熱電対等の温度検出器５２が備えられる。
【００４０】
図７に示すように、前記演算制御装置６０には、温度計測部６７が備えられる。温度計測部６７には、前記温度検出器５２が電気的に接続され、該温度検出器５２の検出信号が伝達される。
演算制御装置６０の温度計測部６７は、温度検出器５２からの検出信号を受けて、計測雰囲気の温度を算出する演算手段として機能する。
【００４１】
また、前記演算制御装置６０には、変位計測部６８が備えられる。該変位計測部６８には、増幅器であるアンプ５６を介してプローブ１２が接続される。
演算制御装置６０の変位計測部６８は、プローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧の変化を計測して、予め設定されたプローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧の変化と、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離との関係を定める関係式から、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離を算出する演算手段として機能する。
【００４２】
さらに、前記演算制御装置６０には、温度計測部６７と、変位計測部６８と、前記較正用治具１０の駆動制御部６６とを関連づけて制御する制御部６９が備えられる。
なお、本実施例において上記演算制御装置６０として、ＣＰＵ６１、モニタ等の出力手段６２、キーボード等の入力手段６３を備えた汎用コンピュータ（電子計算機）を採用し、該演算制御装置６０には、較正用治具１０の制御手段である駆動制御部６６、計測雰囲気の温度を算出する演算手段である温度計測部６７、プローブヘッド１２ａとターゲット３７との距離を算出する演算手段である変位計測部６８、較正処理システム９の制御手段である制御部６９を、併せ持つ。
但し、演算制御装置６０の構成は本実施例に限定されるものではなく、駆動制御部６６、温度計測部６７、変位計測部６８、制御部６９の機能を独立して備えた専用装置をそれぞれ採用することもできる。
【００４３】
続いて、上記較正処理システム９を用いた渦電流式変位計の較正処理における演算制御装置６０による制御の流れを、図８に示す流れ図を用いて説明する。
なお、較正処理開始前には、較正用治具１０は待機状態とされる。図９に示すように、待機状態の較正用治具１０では、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと回転盤４０とが離間され、且つ、回転盤４０とターゲット３７の被計測面３７ａとが離間されて、回転盤４０は自在に回転できる状態となっている。
【００４４】
まず、演算制御装置６０では、計測に供される基準板Ｆが初期状態に設定される（Ｓ１）。
本実施例においては、１０枚の基準板Ｆｎ（ｎ＝０〜９）についてそれぞれ計測雰囲気の温度を変化させながら、プローブ１２に具備されるコイルに流れる電圧値を計測する。従って、基準板Ｆの番号が初期状態に設定されたことによって、基準板Ｆは基準板Ｆｎ（ｎ＝０）となる。
【００４５】
演算制御装置６０は、回転モータ２７に制御信号を送り、対峙するプローブ１２のプローブヘッド１２ａと、ターゲット３７の被計測面３７ａとの間の計測位置に基準板Ｆが位置するように、回転盤４０を回転させる（Ｓ２）。
【００４６】
演算制御装置６０では、基準板Ｆが計測位置にある回転盤４０の回転位相を基準位相として記憶し、この基準位相となるように回転モータ２７にて駆動軸２８を回転させる。
なお、基準板Ｆｎ（ｎ＝０）以外の基準板Ｆｎ（ｎ＝１〜ｎend）については、基準位相から所定角度回転させることによって、変位計測される基準板Ｆを計測位置に移動させることができる。
【００４７】
回転盤４０の基準板Ｆが、プローブヘッド１２ａと被計測面３７ａとの間に至れば、続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ２１に制御信号を送り、回転盤４０に保持された基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接するまで、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック２３を前進させる（Ｓ３）。
【００４８】
このとき、プローブヘッド１２ａに基準板Ｆが当接することによって、保持部材支持部２０に設けられた弾性部材２５が縮む。
但し、本実施例では前記弾性部材２５は、支持板２６のプローブヘッド１２ａに対して後側に設けているので、プローブヘッド１２ａに基準板Ｆが当接することによって弾性部材２５が縮むが、該弾性部材２５を支持板２６を介してこれと反対側に設けるときには弾性部材２５は伸びることとなる。
【００４９】
なお、基準板Ｆをプローブヘッド１２ａに当接するまで移動させるために、スライドモータ２１に発生するトルクの変化や、スライドブロック２３に対する支持板２６の相対変化量等により、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したことを検出して、スライドモータ２１を停止するように構成したり、予め設定された所定距離分だけ回転盤４０が移動するようにスライドモータ２１を駆動するように構成したりすることができる。
【００５０】
上述のように、保持部材支持部２０は、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したときに、該基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材２５を介して基準板保持部材である回転盤４０を支持するので、該回転盤４０のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向への移動が許容され、プローブヘッド１２ａと基準板Ｆとの当接が緩衝される。
よって、回転盤４０に高度な位置精度、すなわち、スライドブロック２３に高度な移動距離精度が求められずに、プローブ１２に基準板Ｆを当接させることが可能となり、装置を簡易且つ安価に構成することができる。
また、基準板Ｆがプローブヘッド１２ａに当接したあとは、弾性部材２５に生じる弾性力によって、回転盤４０はプローブ１２側へ付勢される。
【００５１】
続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ３１に制御信号を送り、ターゲット３７の被計測面３７ａが基準板Ｆ（基準板Ｆｎ（ｎ＝０）の場合はプローブヘッド１２ａ）に当接するまで、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック３３を前進させる（Ｓ４）。
【００５２】
このとき、基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）にターゲット３７が当接することによって、ターゲット支持部３０に設けられた弾性部材３５が伸びる。
但し、本実施例では前記弾性部材３５は、支持板３６のプローブヘッド１２ａに対して前側に設けているので、基準板Ｆにターゲット３７が当接することによって弾性部材３５が伸びるが、該弾性部材３５を支持板３６を介してこれと反対側に設けるときには弾性部材３５は縮むこととなる。
【００５３】
なお、ターゲット３７を基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接するまで移動させるために、スライドモータ３１に発生するトルクの変化や、スライドブロック３３に対する支持板３６の相対変化量等により、ターゲット３７を基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接したことを検出して、スライドモータ３１を停止するように構成したり、予め設定された所定距離分だけターゲット３７が移動するようにスライドモータ３１を駆動するように構成したりすることができる。
【００５４】
上述のように、ターゲット３７が基準板Ｆ（又はプローブヘッド１２ａ）に当接したときに、該ターゲット３７がプローブヘッド１２ａに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材３５を介してターゲットを支持するので、回転盤４０のプローブヘッド１２ａに対して進退する方向への移動が許容される。よって、ターゲット３７に高度な位置精度、すなわち、スライドブロック３３に高度な移動距離精度が求められずに、基準板Ｆにターゲット３７を当接させることが可能となり、装置を簡易且つ安価に構成することができる。
【００５５】
また、プローブ１２とターゲット３７とで基準板Ｆを挟み込んだ状態において、弾性部材３５にてターゲット３７が基準板Ｆ（プローブヘッド１２ａ）側へ付勢される。よって、基準板Ｆが両面から略一定の圧で押圧された状態となるので、例え基準板Ｆが傾いていたとしても、プローブ１２のプローブヘッド１２ａとターゲット３７の被計測面３７ａの両方に基準板Ｆが面で接し、基準板Ｆの傾きが矯正されるので、精確に計測を行うことができる。
【００５６】
前述のように、プローブ１２のプローブヘッド１２ａと、ターゲット３７の被計測面３７ａとで基準板Ｆを挟み込んだ状態となれば、プローブヘッド１２ａと被計測面３７ａとの変位計測が行われる（Ｓ５）。
演算制御装置６０では、プローブ１２のコイルを流れる電圧変化が検出され、この電圧変化が、予め設定された距離（例えば、基準板Ｆ０の場合、距離は０ｍｍ）及び計測雰囲気の温度と関連づけて、記憶される。
【００５７】
変位計測が終われば、今度は計測前とは逆順に、演算制御装置６０はスライドモータ３１に制御信号を送り、回転盤４０からターゲット３７を離して互いに干渉しないようにするために、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック３３を後退させる（Ｓ６）。
【００５８】
続いて、演算制御装置６０は、スライドモータ２１に制御信号を送り、プローブヘッド１２ａから回転盤４０を離して互いに干渉しないようにするために、プローブヘッド１２ａに対してスライドブロック２３を後退させる（Ｓ７）。
これにより、較正用治具１０は図９に示すような待機状態に戻ることとなる。
【００５９】
そして、計測を終えた基準板Ｆｎが、予め設定された最終の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎend）でなければ（Ｓ８）、次の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎ＋１）を設定し（Ｓ１０）、上記Ｓ２〜Ｓ９の処理を繰り返して、当該次の基準板において計測を行う。
一方、基準板Ｆｎが予め設定された最終の基準板Ｆｎ（ｎ＝ｎend）であれば（Ｓ８）、演算制御装置６０では、電圧の変化と距離との関係式を較正する演算処理が行われ、この結果が記録される（Ｓ９）。
以上により、所定温度において、渦電流式変位計の較正処理を行うことができる。
【００６０】
上述のように、較正処理システム９では、較正に使用される基準板Ｆの入れ替えを自動的に行い、順次計測することにより、渦電流式変位計の較正処理を行うことができる。よって、作業者による基準板Ｆを一枚ずつ脱着して入れ替える作業を省略して作業者の手間を省き、較正のための計測の自動化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例に係る較正用治具の構成を示す図。
【図２】基準板の基準板保持部材の構成を示す図。
【図３】較正用治具の一部拡大図。
【図４】基準板の基準板保持部材の別形態を示す図。
【図５】基準板の基準板保持部材の別形態を示す図。
【図６】較正処理システムの全体的な構成を示す図。
【図７】較正処理システムの制御ブロック図。
【図８】較正処理の流れ図。
【図９】待機状態の較正用治具の様子を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
Ｆ 基準板
９ 較正処理システム
１０ 較正用治具
１１ プローブ支持部
１２ プローブ
２０ 保持部材支持部
２１ スライドモータ
２５ 弾性部材
２７ 回転モータ
２８ 駆動軸
３０ ターゲット支持部
３１ スライドモータ
３５ 弾性部材
３７ ターゲット
４０ 回転盤
６０ 演算制御装置
６６ 駆動制御部
６７ 温度計測部
６８ 変位計測部
６９ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦電流式変位計測器を、非磁性体であって互いに異なる既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正するために供する較正用治具であって、
渦電流式変位計測器のプローブを保持するプローブ支持部と、
前記プローブに対向配置されるターゲットを前記プローブのプローブヘッドに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部と、
前記複数の基準板を一体的に保持し、これらの基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる機能を備えた基準板保持部材と、
前記基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部とを、
含むことを特徴とする較正用治具。
【請求項２】
前記基準板保持部材は、基準板が嵌設される複数の孔を同心円上に穿設した回転盤であることを特徴とする、
請求項１に記載の較正用治具。
【請求項３】
前記基準板保持部材には貫通孔が形成され、該貫通孔を厚みゼロの基準板として用いることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の較正用治具。
【請求項４】
前記ターゲット支持部は、ターゲットがプローブヘッド又は基準板に当接したときに、該ターゲットがプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介してターゲットを支持することを特徴とする、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の較正用治具。
【請求項５】
前記保持部材支持部は、基準板がプローブヘッドに当接したときに、該基準板がプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介して基準板保持部材を支持することを特徴とする、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の較正用治具。
【請求項６】
前記ターゲット支持部に、ターゲットをプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、
前記基準板保持部材に、基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる駆動手段を備え、
前記保持部材支持部に、基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、
これらの各駆動手段の駆動を制御する制御部を、さらに備えることを特徴とする、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の較正用治具。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の較正用治具と、
前記較正用治具に支持されるプローブのプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するための恒温槽と、
前記計測位置の温度を計測する温度計測手段とを、
備えることを特徴とする、較正処理システム。
【請求項１】
渦電流式変位計測器を、非磁性体であって互いに異なる既知の厚みを有する複数の基準板を用いて較正するために供する較正用治具であって、
渦電流式変位計測器のプローブを保持するプローブ支持部と、
前記プローブに対向配置されるターゲットを前記プローブのプローブヘッドに対して進退移動可能に支持するターゲット支持部と、
前記複数の基準板を一体的に保持し、これらの基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる機能を備えた基準板保持部材と、
前記基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動可能に支持する保持部材支持部とを、
含むことを特徴とする較正用治具。
【請求項２】
前記基準板保持部材は、基準板が嵌設される複数の孔を同心円上に穿設した回転盤であることを特徴とする、
請求項１に記載の較正用治具。
【請求項３】
前記基準板保持部材には貫通孔が形成され、該貫通孔を厚みゼロの基準板として用いることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の較正用治具。
【請求項４】
前記ターゲット支持部は、ターゲットがプローブヘッド又は基準板に当接したときに、該ターゲットがプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介してターゲットを支持することを特徴とする、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の較正用治具。
【請求項５】
前記保持部材支持部は、基準板がプローブヘッドに当接したときに、該基準板がプローブヘッドに対して進退する方向へ伸長又は短縮する弾性部材を介して基準板保持部材を支持することを特徴とする、
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の較正用治具。
【請求項６】
前記ターゲット支持部に、ターゲットをプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、
前記基準板保持部材に、基準板をプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置に順次移動させる駆動手段を備え、
前記保持部材支持部に、基準板保持部材をプローブヘッドに対して進退移動させる駆動手段を備え、
これらの各駆動手段の駆動を制御する制御部を、さらに備えることを特徴とする、
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の較正用治具。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の較正用治具と、
前記較正用治具に支持されるプローブのプローブヘッドとターゲットとの間の計測位置の雰囲気を所定温度に保持するための恒温槽と、
前記計測位置の温度を計測する温度計測手段とを、
備えることを特徴とする、較正処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２１２３８０（Ｐ２００７−２１２３８０Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４９８４（Ｐ２００６−３４９８４）
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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