構造

[1] リードスクリュー形測定器

リードスクリュー形測定器本体の構造を図2.9に示す．

図2.9 リードスクリュー形測定器の構造(Susato，2011) 測定範囲

x軸：100–600 mm，y軸：0–600 mm． 構造

アーム(Arm)X1，X2はリニアスライドガイド(Linear Slide Guide; LSG)上を動か され，各アームはディジタルスケールユニット(Digital Scale Unit; DSU)とボール ねじ(Ball Screw)に直結されている．ボールねじはDCモータ(DC Motor)によっ て駆動される．2本のアームの相対距離は，DSUの表示値によって求められる．

アーム上のレーザマーカ(Laser Marker)A，B から照射されるレーザ光線(Laser Beam)の2個のスポット光は，一定距離で合致するように調整されている．その

Subject

Arm X1 Arm X2

A

B Laser Marker

LED Buzzer

Probe

DC Motor Digital Scale Unit Ball Screw

Linear Slide Guide

L11 L L22

L0

Ruler

Limit Switch, LED, Buzzer

Base

x y

z

Dgital Scale Unitの表示部

アームには焦点合致を検知するフォトセンサ内蔵のプローブ(Probe)が設置され ている．その検知はLEDの光とブザー(Buzzer)の音で知らせる．LSG上のアー ムを移動制限させるために，各4個のリミットスイッチ(Limit Switch)，LEDお よびブザーがLSG上に設置されている．直尺(Ruler)がLSGと平行に設置されて いるため，2本のアーム間の相対距離は，直尺上の目盛を直接読み取ることによ って求められる．ベース(Base)全体は三脚の雲台に乗せられている．

仕様

■リニアスライドガイド(600 mm；LU15，NSK)

■レーザマーカ(波長670 nm，スポット径1 mm，出力0.7 mW；LMC-D12-670-3， エフエムレーザーテック)

■ディジタルスケールユニット(最小表示量0.01 mm，器差0.04 mm；SD-30E， ミツトヨ)

■直尺(600 mm，JIS 1級，長さ許容差±0.20 mm；13269，シンワ)

■三脚の可動範囲：床から雲台までの高さ56–153 cm，雲台の前傾斜角度110°， 後傾斜角度40°，左傾斜角度90°，右傾斜角度20°，旋回角度0–360°

リードスクリュー形の測定原理は，2本のアームで対象物(Subject)を挟み込み，左右の各2 本 のレーザ光線(Laser Beam)で，それぞれが1点で合うまで，2本のアームを動かし，合致後にア ーム間の距離L0と2 個の焦点距離 L11，L22を調べ，計算から対象物の距離を求めることにある．

検知するまでのアームの移動は手動式と半自動式で行う．

注：手動式を｢アームの移動と値の読み取り等を全て人が行う方式｣と定義する．

半自動式を｢アームの移動だけはモータが行い，他の作業は人が行う方式｣と定義する．

対象物の長さLは，その最外側にレーザ光線が照射されると，次の計算式で求まる．

L = L0－L11－L22 (2.1)

（ただし，図2.9の対象物と焦点合致点は，y軸に対して左右対称であるとする．） L11とL22を求めるために，アームを焦点合致するまで移動させる必要がある．これには2種類 の方法がある．

①測定者が焦点合致を目視観察しながら，アームの移動は測定者自身で行う．

②測定者が焦点合致を知らせるLEDの光とブザーの音を知覚しながら，DCモータの正転と逆 転の方向切替え，つまりアームの左右方向への変換を，本体と分離されたコントロールボッ クスのON／OFFのスイッチ操作によって行い，アームの移動は DCモータの駆動で行わせ る．

このリードスクリュー形の開発器は，応用性を検討するために多機能性を持たせたが，過剰仕 様になった．実用器はより単純な構造に改造できる．その主要構造部品は，1 本のリニアスライ ドガイド，2本のアーム，2個または4個のレーザマーカ，ベース上の直尺だけで良い．

《 要点 》

■リードスクリュー形測定器は，投影直線距離が測定できる．

[2] スライド形測定器

スライド形測定器本体の構造を図2.10に示す．

図2.10 スライド形測定器の構造(縦置き)(Susato，2011)

測定範囲

z軸：20–1880 mm． 構造

2個のスライドベース(Slide-base)が，リニアスライドガイド(Linear Slide Guide;

LSG)上に取り付けられている．そのスライドベース上にはロッド(Rod)とレーザ

マーカ(Laser Marker)が取り付けられ，着脱して交換ができる．前者を取り付け

た場合はロッドスライド形，後者を取り付けた場合はレーザスライド形と呼ぶ．

各スライドベースには分度器(Protractor)が2個ずつ設置され，水平方向と垂直方 向の回転角度が読み取れる．よって，ロッドとレーザマーカの両方向の回転角度 は設定できる．直尺(Ruler)がLSGと平行に設置されている．本体は三脚の雲台 に乗せられている．

仕様

■リニアスライドガイド(2 m；LU15，NSK)

■ロッド(炭素鋼の周りを合成ゴムで被覆，最大有効長400 mm，直径10 mm)

Rod

Laser Beam Laser Marker

Protractor

Protractor Ruler Linear Slide Guide

x

y z

Vertical Plane

Horizontal Plane

Slide Base

スライドベースに取り付けられたレーザマーカと分度器 (垂直角90°，水平角110°に設定)

■レーザマーカ(波長670 nm，スポット径1 mm，出力0.7 mW；LMC-D12-670-3， エフエムレーザーテック)

■分度器(直径90 mm，最小読取値1°，測定範囲180°；192-90，新潟精機)

■直尺(2 m，JIS 1級，長さ許容差±0.30 mm；14060，シンワ)

■三脚の可動範囲：床から雲台までの高さ60–130 cm，雲台の前傾斜角度100°， 後傾斜角度60°，左傾斜角度90°，右傾斜角度0°，旋回角度0–360°

スライド形の測定原理は，①対象物の一方の端点にロッドを接触させるか，あるいはレーザ光 線を照射させるかして，そのときの直尺上でのロッドあるいはレーザマーカの位置を読み取り，

②もう一方の端点に同様の操作処理を行ったときの位置を読み取り，③それらの読値量の差分か ら，対象物の距離を求めることにある．

スライド形の精度は，大部分がこの直尺の精度に依存していたので，本研究では精度測定は行 わなかった．

《 要点 》

■レーザスライド形測定器は，投影直線距離が測定できる．角度も測定できるが，レーザマーカ を2個装着した場合に限り可能である(次節の3次元測定法を使う)．

■ロッドスライド形測定器は，直線距離が測定できる．角度も測定できるが，ロッドを2本装着 し，ロッドの先端が対象物に届く範囲内であれば可能である(次節の3次元測定法を使う)．