(57)【要約】【課題】熱膨張に起因する板厚測定精度の劣化を低減する。【解決手段】一方の端部から他方の端部に向かう第１方向に直線状に延在する第１の構造体（１０１）と、一方の端部から他方の端部に向かって第１方向と平行に直線状に延在する第２の構造体（１０２）と、一方の端部から他方の端部に向かって第１方向と平行に直線状に延在する第３の構造体（１０３）と、第１の構造体の一方の端部及び第２の構造体の一方の端部が同一の面で固定され第１方向と平行に移動する第１の支持部（１０６ａ）と、第１の構造体の他方の端部及び第３の構造体の一方の端部が同一の面で固定され第１方向と平行に移動する第２の支持部（１０６ｂ）と、第２の構造体に固定された第１のセンサ（１０４ａ）と、第３の構造体に固定され、第１方向に沿って第１のセンサと対向する第２のセンサ（１０４ｂ）とを備える板厚測定装置を提供する。【選択図】図１
2014048057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部から他方の端部に向かう第１の方向に直線状に延在する第１の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在する第２の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在する第３の構造体と、
前記第１の構造体の一方の端部及び前記第２の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第１の支持部であって、前記第１及び第２の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第１の支持部と、
前記第１の構造体の他方の端部及び前記第３の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第２の支持部であって、前記第１及び第３の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第２の支持部と、
前記第２の構造体に取り付けられた第１のセンサと、
前記第３の構造体に取り付けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のセンサと対向する第２のセンサを備え、
温度変化に起因して前記第１乃至第３の構造体に熱膨張が生じても、前記第１及び第２のセンサ間の距離は一定に保たれる、板厚測定装置。
【請求項２】
前記第１の構造体が第１の熱膨張係数αを有し、
前記第２及び第３の構造体が第２の熱膨張係数βを有し、
前記第１及び第２のセンサ間の距離Ｌｓ、前記第１の構造体の直線状に延在する長さＬ１、前記第２の構造体の直線状に延在する長さＬ２，並びに前記第３の構造体の直線状に延在する長さＬ３は、Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の関係を有し、
前記距離Ｌｓの温度Ｔの変化ΔＬｓは、ΔＬｓ＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝*ΔＴ＝０の関係を有する、請求項１に記載の板厚測定装置。
【請求項３】
前記第１の熱膨張係数αは、前記第２の熱膨張係数βより小さく、
前記長さＬ１、Ｌ２及びＬ３は、Ｌ１＝Ｌｓ*（β／（β−α））及びＬ２＋Ｌ３＝Ｌｓ*（α／（β−α））の関係を有する、請求項２に記載の板厚測定装置。
【請求項４】
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と垂直に直線状に延在し、その一方の端部が前記第２の構造体に固定された第１のセンサ取り付け部と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と垂直に直線状に延在し、その一方の端部が前記第３の構造体に固定された第２のセンサ取り付け部と、
前記第１のセンサ取り付け部に取り付けられた第３のセンサと、
前記第２のセンサ取り付け部に取り付けられ、前記第１の方向に沿って前記第３のセンサと対向する第４のセンサをさらに備え、
温度変化に起因して前記第１乃至第３の構造体に熱膨張が生じても、前記第１及び第２のセンサ間の距離並びに前記第３及び第４のセンサ間の距離は一定に保たれる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の板厚測定装置。
【請求項５】
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向に直線状に延在する第４の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在し、前記第１のセンサ取り付け部の他方の端部を固定する第５の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在し、前記第２のセンサ取り付け部の他方の端部を固定する第６の構造体と、
前記第４の構造体の一方の端部及び前記第５の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第３の支持部であって、前記第４及び第５の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第３の支持部と、
前記第４の構造体の他方の端部及び前記第６の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第４の支持部であって、前記第４及び第６の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第４の支持部とを備え、
温度変化に起因して前記第１乃至第６の構造体に熱膨張が生じても、前記第１及び第２のセンサ間の距離並びに前記第３及び第４のセンサ間の距離は一定に保たれる、請求書４に記載の板厚測定装置。
【請求項６】
前記第１の構造体が第１の熱膨張係数αを有し、
前記第２の構造体が第２の熱膨張係数βを有し、
前記第３の構造体が第３の熱膨張係数γを有し、
前記第１及び第２のセンサ間の距離Ｌｓ、前記第１の構造体の直線状に延在する長さＬ１、前記第２の構造体の直線状に延在する長さＬ２，並びに前記第３の構造体の直線状に延在する長さＬ３は、Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の関係を有し、
前記距離Ｌｓの温度Ｔの変化ΔＬｓは、ΔＬｓ＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝*ΔＴ＝０の関係を有する、請求項１に記載の板厚測定装置。
【請求項７】
ベースと、
一方の端部から他方の端部に向かう第１の方向に直線状に延在し、その一方の端部が前記ベースに固定された第１の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在する第２の構造体と、
前記第１の構造体の他方の端部及び前記第２の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第１の支持部であって、前記第１及び第２の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第１の支持部と、
前記第２の構造体に取り付けられた第１のセンサと、
前記ベースに取り付けられ、前記第１の方向に沿って前記第１のセンサと対向する第２のセンサを備え、
前記第１の構造体が第１の熱膨張係数αを有し、
前記第２の構造体が第２の熱膨張係数βを有し、
前記第１及び第２のセンサ間の距離Ｌｓ、前記第１の構造体の直線状に延在する長さＬ１、並びに前記第２の構造体の直線状に延在する長さＬ２は、Ｌｓ＝Ｌ１−Ｌ２の関係を有し、
前記距離Ｌｓの温度Ｔの変化ΔＬｓは、ΔＬｓ＝（Ｌ１*α−Ｌ２*β）*ΔＴ＝０の関係を有し、
温度変化に起因して前記第１及び第２の構造体に熱膨張が生じても、前記第１及び第２のセンサ間の距離Ｌｓは一定に保たれる、板厚測定装置。
【請求項８】
ベースと、
一方の端部から他方の端部に向かう第１の方向に直線状に延在し、その一方の端部が前記ベースに固定された第１の構造体と、
一方の端部から他方の端部に向かって前記第１の方向と平行に直線状に延在する第２の構造体と、
前記ベースに固定された第３の構造体であって、前記ベースに接触する第１の面、及び前記第１の面に対向し測定されるべき板を載せる第２の面を含む第３の構造体と、
前記第１の構造体の他方の端部及び前記第２の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第１の支持部であって、前記第１及び第２の構造体の熱膨張により前記第１の方向と平行に移動する第１の支持部と、
前記第２の構造体に取り付けられた第１のセンサを備え、
前記第１の構造体が第１の熱膨張係数αを有し、
前記第２の構造体が第２の熱膨張係数βを有し、
前記第３の構造体が第３の熱膨張係数γを有し、
前記第１のセンサ及び前記第３の構造体の第２の面間の距離Ｌｓ、前記第１の構造体の直線状に延在する長さＬ１、前記第２の構造体の直線状に延在する長さＬ２、並びに前記第３の構造体の第１及び第２の面間の長さＬ３は、Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の関係を有し、
前記距離Ｌｓの温度Ｔの変化ΔＬｓは、ΔＬｓ＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝*ΔＴ＝０の関係を有し、
温度変化に起因して前記第１乃至第３の構造体に熱膨張が生じても、前記第１のセンサ及び前記第３の構造体の第２の面間の距離Ｌｓは一定に保たれる、板厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板厚を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、温度変化による精度の劣化を防ぐために、測定器各部の温度を測定し、その結果を基に板厚測定装置から得られた出力値を補正して、温度変化に起因する熱膨張の影響があっても、測定値を変化させない発明を開示する。特許文献２は、板厚測定装置を構成するフレーム体を断熱材で覆うことにより、フレーム体の熱膨張を防止する発明を開示する。特許文献３は、板厚測定装置を熱膨張率の小さい素材を用いて形成することで、熱膨張に伴う測定値への影響を低減する発明を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２３５２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３６９５４号公報
【特許文献３】特開平１０−３８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、板厚測定器の熱膨張を補正するための温度センサと高機能な演算装置を必要とする。特許文献２は、板厚測定装置を構成するフレーム体の他に板厚測定器の温度変化を防止するための断熱材、冷却装置等を必要とする。特許文献３は、板厚測定器の材料としてＩＮＶＥＲ材のような低熱膨張係数を有する特殊な素材を必要とする。
【０００５】
いずれの特許文献に開示された発明よりも、シンプルな装置構成であって、断熱材や低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用しなくても、より製造コストを低減しつつ、板厚測定器の熱膨張に起因する板厚の測定精度の劣化を低減することができる板厚測定装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、一方の端部から他方の端部に向かう第１の方向に直線状に延在する第１の構造体と、一方の端部から他方の端部に向かって第１の方向と平行に直線状に延在する第２の構造体と、一方の端部から他方の端部に向かって第１の方向と平行に直線状に延在する第３の構造体と、第１の構造体の一方の端部及び第２の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第１の支持部であって、第１及び第２の構造体の熱膨張により第１の方向と平行に移動する第１の支持部と、第１の構造体の他方の端部及び第３の構造体の一方の端部が同一の面で固定された第２の支持部であって、第１及び第３の構造体の熱膨張により第１の方向と平行に移動する第２の支持部と、第２の構造体に取り付けられた第１のセンサと、第３の構造体に取り付けられ、第１の方向に沿って第１のセンサと対向する第２のセンサを備え、温度変化に起因して第１乃至第３の構造体に熱膨張が生じても、第１及び第２のセンサ間の距離は一定に保たれる、板厚測定装置である。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様に加えて、第１の構造体が第１の熱膨張係数αを有し、第２及び第３の構造体が第２の熱膨張係数βを有し、第１及び第２のセンサ間の距離Ｌｓ、第１の構造体の直線状に延在する長さＬ１、第２の構造体の直線状に延在する長さＬ２，並びに第３の構造体の直線状に延在する長さＬ３は、Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の関係を有し、距離Ｌｓの温度Ｔの変化ΔＬｓは、ΔＬｓ＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝*ΔＴ＝０の関係を有する。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第２の態様に加えて、第１の熱膨張係数αは、第２の熱膨張係数βより小さく、長さＬ１、Ｌ２及びＬ３は、Ｌ１＝Ｌｓ*（β／（β−α））及びＬ２＋Ｌ３＝Ｌｓ*（α／（β−α））の関係を有する。
【０００９】
本発明の目的は、シンプルな装置構成であって、断熱材や低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用しなくても、より製造コストを低減しつつ、板厚測定器の熱膨張に起因する板厚の測定精度の劣化を低減することができる板厚測定装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る板厚測定装置は、製造コストをより低減したシンプルな装置構成であり、温度変化に起因してフレームとしての各構造体に熱膨張が生じても、センサ間の距離は一定に保たれる。その結果、本発明に係る板厚測定装置は、板厚を温度変化に起因する誤差なく、あるいは該誤差を低減して測定することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係る板厚測定装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構造又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に説明される実施形態で具体的に記載された形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１３】
[第１実施形態]
（板厚測定装置１００）
図１は、本発明の第１実施形態に係る板厚測定装置１００を示す模式図である。ここで、本発明では、測定されるべき板の板厚方向における各構造体の長さに着目するため、図１は、その方向に垂直な方向、即ち板厚測定装置１００の側面から見た模式図である。図２〜図６についても同様である。
【００１４】
板厚測定装置１００は、第１の構造体１０１と、第２の構造体１０２と、第３の構造体１０３と、第１のセンサ１０４ａと、第２のセンサ１０４ｂと、第１の支持部１０６ａと、第２の支持部１０６ｂと、ベース１０７と、制御装置１０８を備える。
【００１５】
第１の構造体１０１は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって直線状に延在するフレームとしての部材である。第２の構造体１０２は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第１の構造体１０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。第３の構造体１０３は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第１の構造体１０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。
【００１６】
第１の構造体１０１、第２の構造体１０２及び第３の構造体１０３は、それぞれ、直線状に延在する方向に長さＬ１、Ｌ２及びＬ３を有する。第１の構造体１０１、第２の構造体１０２及び第３の構造体１０３の直線状に延在する方向は、図１のように板１０９が配置される場合は、板１０９の板厚の方向と一致する。以下、何々構造体の長さというときは、その直線状に延在する方向（以下、適宜「第１の方向」という。）における何々構造体の長さを意味するものとする。
【００１７】
また、第１の構造体１０１は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数αを有する材料から形成される。第２及び第３の構造体１０２、１０３は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数βを有する材料から形成される。例えば、第１の構造体は鉄（熱膨張係数α＝１２．１ｘ１０−６（Ｋ−１））から形成され、第２及び第３の構造体１０２，１０３はアルミニウム（熱膨張係数β＝２３．５ｘ１０−６（Ｋ−１））から形成される。
【００１８】
なお、本実施形態では、これらの材料に限定されず、銅、チタン、シリコン、銀、ガラス、プラスチック、木材、石材等どのような材料であってもよい。また、本実施形態では、第１の構造体１０１としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数αを有するものであればいずれのものを用いても良い。同様に、第２及び第３の構造体１０２、１０３としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数βを有するものであればいずれのものを用いても良い。
【００１９】
第１のセンサ１０４ａは、第２の構造体１０２の他方の端部とそのセンシング面が一致するように第２の構造体１０２に取り付けられる。第２のセンサ１０４ｂは、第３の構造体１０３の他方の端部とそのセンシング面が一致するように第３の構造体１０３に取り付けられる。また、第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂは、第１の方向に沿って互いに対向する。
【００２０】
第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂは、レーザセンサであり、三角測量法によって測定されるべき板１０９の板面までの距離を計測する。例えば、第１のセンサ１０４ａは、第１のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面にレーザ光１０５ａを当て、その反射光を基に、第１のセンサ１０４ａから当該板面までの距離を測定する。第２のセンサ１０４ｂは、第２のセンサ１０４ｂ側にある板１０９の板面にレーザ光１０５ｂを当て、その反射光を基に、第２のセンサ１０４ｂから当該板面までの距離を測定する。
【００２１】
なお、本実施形態のセンサは、レーザセンサに限定されず、対象物までの距離を測定することができるセンサ又は対象物までの距離情報を出力するセンサであればよい。例えば、対象物までの距離を機械的に測定するメジャーや、画像処理により対象物までの距離を測定する画像処理センサであってもよい。
【００２２】
第１の支持部１０６ａは、限定されないが、平板状の部材である。第１の支持部１０６ａは、第１の構造体１０１の一方の端部と第２の構造体１０２の一方の端部を同一の面で固定し、第１及び第２の構造体１０１、１０２の熱膨張により、直線状に延在する第１及び第２の構造体１０１、１０２と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。
【００２３】
第２の支持部１０６ｂは、限定されないが、平板状の部材である。第２の支持部１０６ｂは、第１の構造体１０１の他方の端部と第３の構造体１０３の一方の端部を同一の面で固定し、第１及び第３の構造体１０１、１０３の熱膨張により、直線状に延在する第１及び第３の構造体１０１、１０３と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。
【００２４】
図１に記載された板厚測定装置１００では、第１の構造体１０１の一方の端部と第２の構造体１０２の一方の端部の高さ位置（第１の方向における一次元の位置）が、第１の支持部１０６ａにおいて同じであり、第１の構造体１０１の他方の端部と第３の構造体１０３の一方の端部の高さ位置が、第２の支持部１０６ｂにおいて同じである。
【００２５】
第１の支持部１０６ａは、第１の構造体１０１の一方の端部及び第２の構造体１０２の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第１の構造体１０１及び第２の構造体１０２の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００２６】
第２の支持部１０６ｂは、第１の構造体１０１の他方の端部及び第３の構造体１０３の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第１の構造体１０１及び第３の構造体１０３の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００２７】
ベース１０７は、第１の構造体１０１を少なくとも一点で支持し、床、地面、板厚測定装置１００の土台等に設置され移動しない。
【００２８】
制御装置１０８は、プロセッサ、メモリ等を含む通常のコンピュータであり、第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂを制御する。制御装置１０８は、第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂからの測定値を基に、記憶させておいた板厚測定装置１００のパラメータ（第１乃至第３の構造体の長さ、それらの有する熱膨張係数等）を基に、測定されるべき板１０９の板厚を計算し、その結果をモニタ等に出力することができる。なお、測定されるべき板１０９は、不図示の支持構造により支持されており、それはどのようなものであってもよい。
【００２９】
（板厚測定装置１００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置１００は、測定されるべき板１０９を挟むように配置され互いに対向する第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂから板１０９の板面へのそれぞれの距離を測定し、その結果から板厚ｔを測定する。
【００３０】
第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ、第１のセンサ１０４ａから第１のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ１、第２のセンサ１０４ｂから第２のセンサ１０４ｂ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ２、及び板１０９の板厚ｔは、ｔ＝Ｌｓ−Ｌｓ１−Ｌｓ２の関係を有する。Ｌｓは板厚測定装置１００の設計の際に任意に決めておくことができ、既知である。よって、第１のセンサ１０４ａにより距離Ｌｓ１を求め、第２のセンサ１０４ｂにより距離Ｌｓ２を求めることで、板１０９の板厚ｔを求めることができる。
【００３１】
温度変化に起因して第１の構造体１０１に熱膨張が生じると、第１の構造体１０１は、第１の支持部１０６ａを図１の上方に、第２の支持部１０６ｂを図１の下方に移動させる。すなわち、第１の構造体１０１の熱膨張による伸張が、第１及び第２の支持部１０６ａ、１０６ｂに固定された第２及び第３の構造体１０２、１０３に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを増大させようとする。
【００３２】
同時に、温度変化に起因して第２及び第３の構造体１０２、１０３に熱膨張が生じると、第２の構造体１０２は、第１のセンサ１０４ａを図１の下方へ移動させ、第３の構造体１０３は、第２のセンサ１０４ｂを図１の上方へ移動させる。すなわち、第２及び第３の構造体１０２、１０３の熱膨張による伸張が、第２及び第３の構造体１０２、１０３に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを減少させようとする。その結果、第１の構造体１０１の熱膨張による距離Ｌｓの増大を、第２及び第３の構造体１０２、１０３の熱膨張による距離Ｌｓの減少により相殺する。よって、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。
【００３３】
本実施形態において、第１の構造体１０１の熱膨張係数αは、第２及び第３の構造体１０２、１０３の熱膨張係数βよりも小さい（即ち、α＜β）。本実施形態に係る板厚測定装置１００は、第１の構造体１０１の長さＬ１と、第２の構造体１０２の長さＬ２及び第３の構造体１０３の長さＬ３の和とが、それぞれ、Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）、Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌｓ*α／（β−α）となるように設計された構造を有することが好ましい。なお、本実施形態及び下記実施形態において、Ｌ１や、Ｌ２＋Ｌ３がこれに限定されるものではない。
【００３４】
温度変化ΔＴがあった場合、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の変化量ΔＬｓは、
ΔＬｓ＝Ｌ１*α*ΔＴ−（Ｌ２*β*ΔＴ＋Ｌ３*β*ΔＴ）
＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝*ΔＴ
である。よって、ΔＬｓを０にするには、｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝を０にするようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３を設計すればよい。
【００３５】
ここで、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌｓ＋Ｌ３であるから、
Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β＝０
→（Ｌ２＋Ｌｓ＋Ｌ３）*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β＝０
→（Ｌ２＋Ｌ３）＝Ｌｓ*α／（β−α）、そして、Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）
と上記設計値が求まる。但し、α＜βである。
【００３６】
このように板厚測定装置１００を構成することにより、温度変化に起因して第１乃至第３の構造体１０１〜１０３に熱膨張が生じても、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置１００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【００３７】
［第２実施形態］
（板厚測定装置２００）
図２は、本発明の第２実施形態に係る板厚測定装置２００を示す模式図である。板厚測定装置２００は、第１実施形態に係る板厚測定装置１００と略同一であるが、第１の構造体１０１の他方の端部と第２のセンサ１０４ｂがベース１０７に固定され、第３の構造体１０３及び第２の支持部１０６ｂを備えていない点で異なる。
【００３８】
第１の支持部１０６ａは、第１の構造体１０１の一方の端部及び第２の構造体１０２の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第１の構造体１０１及び第２の構造体１０２の熱膨張に伴い第１の方向に沿って移動する移動自在状態にある。一方、第１の構造体１０１の他方の端部と第２のセンサ１０４ｂは、ベース１０７に取り付けられており、温度の変化によらず移動しない。
【００３９】
（板厚測定装置２００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置２００の板厚測定原理は、第１実施形態に係る板厚測定装置１００の板厚測定原理と略同一である。
【００４０】
第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ、第１のセンサ１０４ａから第１のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ１、第２のセンサ１０４ｂから第２のセンサ１０４ｂ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ２、及び板１０９の板厚ｔは、ｔ＝Ｌｓ−Ｌｓ１−Ｌｓ２の関係がある。Ｌｓは板厚測定装置２００の設計の際に任意に決めておくことができ、既知である。よって、第１のセンサ１０４ａにより距離Ｌｓ１を求め、第２のセンサ１０４ｂにより距離Ｌｓ２を求めることで、板１０９の板厚ｔを求めることができる。
【００４１】
温度変化に起因して第１の構造体１０１に熱膨張が生じると、第１の構造体１０１は、第１の支持部１０６ａを図２の上方に移動させる。すなわち、第１の構造体１０１の熱膨張による伸張が、第１の支持部１０６ａに固定された第２の構造体１０２に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと、第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを増大させようとする。
【００４２】
同時に、温度変化に起因して第２の構造体１０２に熱膨張が生じると、第２の構造体１０２は、第１のセンサ１０４ａを図２の下方へ移動させる。すなわち、第２の構造体１０２の熱膨張による伸張が、第２の構造体１０２に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを減少させようとする。その結果、第１の構造体１０１の熱膨張による距離Ｌｓの増大を、第２の構造体１０２の熱膨張による距離Ｌｓの減少により相殺する。よって、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。
【００４３】
本実施形態において、第１の構造体１０１の熱膨張係数αは、第２の構造体１０２の熱膨張係数βよりも小さい（即ち、α＜β）。本実施形態に係る板厚測定装置２００は、第１の構造体１０１の長さＬ１と、第２の構造体１０２の長さＬ２とが、それぞれ、Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）、Ｌ２＝Ｌｓ*α／（β−α）となるように設計された構造を有することが好ましい。なお、本実施形態及び下記実施形態において、Ｌ１や、Ｌ２＋Ｌ３がこれに限定されるものではない。
【００４４】
温度変化ΔＴがあった場合、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ＝Ｌ１−Ｌ２の変化量ΔＬｓは、
ΔＬｓ＝Ｌ１*α*ΔＴ−Ｌ２*β*ΔＴ
＝（Ｌ１*α−Ｌ２*β）*ΔＴ
である。よって、ΔＬｓを０にするには、｛Ｌ１*α−Ｌ２*β｝を０にするようにＬ１、Ｌ２を設計すればよい。
【００４５】
ここで、Ｌ１＝Ｌｓ＋Ｌ２であるから、
Ｌ１*α−Ｌ２*β＝０
→（Ｌｓ＋Ｌ２）*α−Ｌ２*β＝０
→Ｌ２＝Ｌｓ*α／（β−α）、そして、Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）
と上記設計値が求まる。
【００４６】
このように板厚測定装置２００を構成することにより、温度変化に起因して第１及び第２の構造体１０１、１０２に熱膨張が生じても、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置２００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
（板厚測定装置３００）
図３は、本発明の第３実施形態に係る板厚測定装置３００を示す模式図である。板厚測定装置３００は、第１実施形態に係る板厚測定装置１００と略同一であるが、一方の端部が第２の構造体１０２に固定された第１のセンサ取り付け部３０１ａと、第１のセンサ取り付け部３０１ａに取り付けられた第１の複数のセンサ１０４ａと、一方の端部が第３の構造体１０３に固定された第２のセンサ取り付け部３０１ｂと、第２のセンサ取り付け部３０１ｂに取り付けられた第２の複数のセンサ１０４ｂとを備える点で異なる。
【００４８】
第１及び第２のセンサ取り付け部３０１ａ、３０１ｂは、平板状、棒状等の形状を有し、第１乃至第３の構造体１０１〜１０３の直線状に延在する方向（第１の方向）に垂直に直線状に延在する部材である。第１の複数のセンサ１０４ａの各々と第２の複数のセンサ１０４ｂの各々は、第１の方向に沿って、それぞれ互いに対向するように配置される。
【００４９】
板厚測定装置３００は、複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂを備えるため、測定されるべき板１０９の多くの点における板厚を一度に測定することができる。
【００５０】
（板厚測定装置３００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置３００の板厚測定原理は、第１実施形態に係る板厚測定装置１００の板厚測定原理と略同一である。そのため、詳細な説明は省略する。
【００５１】
第１及び第２のセンサ取り付け部３０１ａ、３０１ｂの直線状に延在する方向は、第１乃至第３の構造体１０１〜１０３の直線状に延在する方向（第１の方向）に対し垂直である。そのため、温度変化に起因する第１及び第２のセンサ取り付け部３０１、３０１ｂの熱膨張による伸張は、第１の方向と垂直な方向に生じる。そのため、第１及び第２のセンサ取り付け部３０１、３０１ｂの熱膨張による伸張は、第１及び第２の複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂ間の距離Ｌｓに影響を及ぼさない。
【００５２】
このように板厚測定装置３００を構成することにより、温度変化に起因して第１乃至第３の構造体１０１〜１０３に熱膨張が生じても、複数の第１のセンサ１０４ａと複数の第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置３００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【００５３】
［第４実施形態］
（板厚測定装置４００）
図４は、本発明の第４実施形態に係る板厚測定装置４００を示す模式図である。板厚測定装置４００は、第３実施形態に係る板厚測定装置３００と略同一であるが、第１及び第２の複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂが取り付けられた第１及び第２のセンサ取り付け部３０１ａ、３０１ｂを挟み固定するように、第１実施形態に係る板厚測定装置１００と同様の構造をさらに備える。
【００５４】
つまり、板厚測定装置４００は、第３実施形態に係る板厚測定装置３００の構造に加えて、第４の構造体４０１と、第５の構造体４０２と、第６の構造体４０６と、第３の支持部４０６ａと、第４の支持部４０６ｂをさらに備える。
【００５５】
第４の構造体４０１は、一方の端部と他方の端部とを有し、第１乃至第３の構造体１０１〜１０３の直線状に延在する方向（第１の方向）と平行に、一方の端部から他方の端部に向かって直線状に延在するフレームとしての部材である。第５の構造体４０２は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第４の構造体４０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。第６の構造体４０３は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第４の構造体４０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。
【００５６】
第５の構造体４０２は、第５の構造体４０２の直線状に延在する方向と第１のセンサ取り付け部３０１ａの直線状に延在する方向とが垂直になるように、第１のセンサ取り付け部３０１ａの他方の端部を固定する。第６の構造体４０３は、第６の構造体４０３の直線状に延在する方向と第２のセンサ取り付け部３０１ｂの直線状に延在する方向とが垂直になるように、第２のセンサ取り付け部３０１ｂの他方の端部を固定する。
【００５７】
第４の構造体４０１、第５の構造体４０２及び第６の構造体４０３は、それぞれ、直線状に延在する方向に長さＬ１、Ｌ２及びＬ３を有する。第４の構造体４０１、第５の構造体４０２及び第６の構造体４０３の直線状に延在する方向は、図１のように板１０９が配置される場合は、板１０９の板厚の方向と一致する。
【００５８】
また、第４の構造体４０１は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数αを有する材料から形成される。第５及び第６の構造体４０２、４０３は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数βを有する材料から形成される。例えば、第４の構造体は鉄（熱膨張係数α＝１２．１ｘ１０−６（Ｋ−１））から形成され、第５及び第６の構造体１０２，１０３はアルミニウム（熱膨張係数β＝２３．５ｘ１０−６（Ｋ−１））から形成される。
【００５９】
なお、本実施形態では、これらの材料に限定されず、銅、チタン、シリコン、銀、ガラス、プラスチック、木材、石材等どのような材料であってもよい。また、本実施形態では、第４の構造体４０１としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数αを有するものであればいずれのものを用いても良い。同様に、第５及び第６の構造体４０２、４０３としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数βを有するものであればいずれのものを用いても良い。
【００６０】
第１の複数のセンサ１０４ａは、第２及び第５の構造体１０２、４０２の他方の端部とそれらのセンシング面が一致するように、第１のセンサ取り付け部３０１ａに取り付けられる。第２の複数のセンサ１０４ｂは、第３及び第６の構造体１０３、４０３の他方の端部とそれらのセンシング面が一致するように、第２のセンサ取り付け部３０１ｂに取り付けられる。また、第１の複数のセンサ１０４ａの各々と第２の複数のセンサ１０４ｂの各々は、第１の方向に沿って、それぞれ互いに対向する。
【００６１】
第１及び第２の複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂは、レーザセンサであり、三角測量法によって測定されるべき板１０９の板面までの距離を計測する。例えば、第１の複数のセンサ１０４ａは、第１の複数のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面の複数の測定ポイントにレーザ光１０５ａを当て、その反射光を基に、第１の複数のセンサ１０４ａから当該板面の複数の測定ポイントまでの距離を測定する。第２の複数のセンサ１０４ｂは、第２の複数のセンサ１０４ｂ側にある板１０９の板面の複数の測定ポイントにレーザ光１０５ｂを当て、その反射光を基に、第２の複数のセンサ１０４ｂから当該板面の複数の測定ポイントまでの距離を測定する。
【００６２】
なお、本実施形態の第１及び第２の複数のセンサ１０４ａ、１０４ｂは、レーザセンサに限定されず、対象物までの距離を測定することができるセンサ又は対象物までの距離情報を出力するセンサであればよい。例えば、対象物までの距離を機械的に測定するメジャーや、画像処理により対象物までの距離を測定する画像処理センサであってもよい。
【００６３】
第３の支持部４０６ａは、限定されないが、平板状の部材である。第３の支持部４０６ａは、第４の構造体４０１の一方の端部と第５の構造体４０２の一方の端部を同一の面で固定し、第４及び第５の構造体４０１、４０２の熱膨張により、直線状に延在する第４及び第５の構造体４０１、４０２と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。第４の支持部４０６ｂは、限定されないが、平板状の部材である。
【００６４】
第４の支持部４０６ｂは、第４の構造体４０１の他方の端部と第６の構造体４０３の一方の端部を同一の面で固定し、第４及び第６の構造体４０１、４０３の熱膨張により、直線状に延在する第４及び第６の構造体４０１、４０３と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。
【００６５】
図４に記載された板厚測定装置４００では、第４の構造体４０１の一方の端部と第５の構造体４０２の一方の端部の高さ位置（第１の方向における一次元の位置）が、第３の支持部４０６ａにおいて同じであり、第４の構造体４０１の他方の端部と第６の構造体４０３の一方の端部の高さ位置が、第４の支持部４０６ｂにおいて同じである。
【００６６】
第３の支持部４０６ａは、第４の構造体４０１の一方の端部及び第５の構造体４０２の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第４の構造体４０１及び第５の構造体４０２の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００６７】
第４の支持部４０６ｂは、第４の構造体４０１の他方の端部及び第６の構造体４０３の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第４の構造体４０１及び第６の構造体４０３の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００６８】
ベース１０７は、第１及び第４の構造体１０１、４０１を、少なくとも一点で支持し、床、地面、板厚測定装置４００の土台等に設置され移動しない。
【００６９】
（板厚測定装置４００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置４００の板厚測定原理は、第１及び第３実施形態に係る板厚測定装置１００、３００の板厚測定原理と略同一である。そのため、詳細な説明は省略する。
【００７０】
板厚測定装置４００は、測定されるべき板１０９の多くの点における板厚を一度に測定することができる。その上、第１及び第２のセンサ取り付け部３０１ａ、３０１ｂが第２及び第３の構造体１０２、１０３並びに第５及び第６の構造体４０２、４０３により両側から固定されるため、第１及び第２のセンサ取り付け部３０１ａ、３０１ｂはより安定し、その結果、センサ間距離Ｌｓはいっそう一定に保たれることになる。
【００７１】
このように板厚測定装置４００を構成することにより、温度変化に起因して第１乃至第６の構造体１０１〜１０３、４０１〜４０３に熱膨張が生じても、第１の複数のセンサ１０４ａと第２の複数のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置４００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【００７２】
［第５実施形態］
（板厚測定装置５００）
図５は、本発明の第５実施形態に係る板厚測定装置５００を示す模式図である。板厚測定装置５００は、第２実施形態に係る板厚測定装置２００と略同一であるが、１個の第１のセンサ１０４ａだけを用い、第７の構造体５０１がベース１０７上に固定され、第２の支持部１０６ｂを用いない点で異なる。
【００７３】
第７の構造体５０１は、ベース１０７に接触する第１の面５０１ａと、第１の面に対向し測定されるべき板１０９を載せる第２の面５０１ｂを含む直方体、多角柱、円柱等の形状を有する部材である。第７の構造体５０１は、第１及び第２の構造体１０１、１０２の直線状に延在する方向（第１の方向）に、第１の面５０１ａ及び第２の面５０１ｂ間の長さ（高さ）Ｌ３を有する。
【００７４】
また、第７の構造体５０１は、第２の構造体１０２と同様に室温における熱膨張係数βを有する。なお、本実施形態では、第７の構造体としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数βを有するものであればいずれのものを用いても良い。
【００７５】
（板厚測定装置５００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置５００の板厚測定原理は、第２実施形態に係る板厚測定装置２００の板厚測定原理と略同一である。
【００７６】
測定されるべき板１０９は、第７の構造体５０１上の配置されて、板１０９の板厚ｔが測定される。本実施形態に係る板厚測定装置５００は、第１のセンサ１０４ａから板１０９の板面への距離Ｌｓ１を測定し、その結果から板厚ｔを測定する。
【００７７】
第１のセンサ１０４ａと板１０９が配置される第７の構造体５０１の第２の面５０１ｂとの間の距離Ｌｓ、第１のセンサ１０４ａから第１のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ１、及び板１０９の板厚ｔは、ｔ＝Ｌｓ−Ｌｓ１の関係がある。Ｌｓは板厚測定装置５００の設計の際に任意に決めておくことができ、既知である。よって、第１のセンサ１０４ａにより距離Ｌｓ１を求めることで、板１０９の板厚ｔを求めることができる。
【００７８】
温度変化に起因して第１の構造体１０１に熱膨張が生じると、第１の構造体１０１は、第１の支持部１０６ａを図５の上方に移動させる。すなわち、第１の構造体１０１の熱膨張による伸張が、第１の支持部１０６ａに固定された第２の構造体１０２に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと、第７の構造体５０１の第２の面５０１ｂとの間の距離Ｌｓを増大させようとする。
【００７９】
同時に、温度変化に起因して第２及び第７の構造体１０２、５０１に熱膨張が生じると、第２の構造体１０２は第１のセンサ１０４ａを図５の下方へ移動させ、第７の構造体５０１は、その第２の面５０１ｂに積載された測定されるべき板１０９を図５の上方へ移動させる。すなわち、第２及び第７の構造体１０２、５０１の熱膨張による伸張が、第２の構造体１０２に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第７の構造体５０１の第２の面５０１ｂとの間の距離Ｌｓを減少させようとする。その結果、第１の構造体１０１の熱膨張による距離Ｌｓの増大を、第２及び第７の構造体１０２、５０１の熱膨張による距離Ｌｓの減少により相殺する。よって、第１のセンサ１０４ａと第７の構造体５０１の第２の面５０１ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。
【００８０】
本実施形態において、第１の構造体１０１の熱膨張係数αは、第２及び第７の構造体１０２、５０１の熱膨張係数βよりも小さい（即ち、α＜β）。本実施形態に係る板厚測定装置５００は、第１の構造体１０１の直線状に延在する方向の長さＬ１、第２の構造体１０２の直線状に延在する方向の長さＬ２、及び第７の構造体５０１の高さ（第７の構造体５０１の、第１の面５０１ａと第２の面５０１ｂとの間の長さ）Ｌ３の和とが、Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）、Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌｓ*α／（β−α）となるように設計された構造を有する。
【００８１】
温度変化ΔＴがあった場合、Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の変化量ΔＬｓは、
ΔＬｓ＝Ｌ１*α*ΔＴ−（Ｌ２*β*ΔＴ＋Ｌ３*β*ΔＴ）
＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝*ΔＴ
である。よって、ΔＬｓを０にするには、｛Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β｝を０にするようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３を設計すればよい。
【００８２】
ここで、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌｓ＋Ｌ３であるから、
Ｌ１*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β＝０
→（Ｌ２＋Ｌｓ＋Ｌ３）*α−（Ｌ２＋Ｌ３）*β＝０
→（Ｌ２＋Ｌ３）＝Ｌｓ*α／（β−α）  （但しα＜βとする）
→Ｌ１＝Ｌｓ*β／（β−α）、そして、Ｌ２＋Ｌ３＝Ｌｓ*α／（β−α）
と上記設計値が求まる。
【００８３】
このように板厚測定装置５００を構成することにより、温度変化に起因して第１及び第２の構造体１０１、１０２並びに第７の構造体５０１に熱膨張が生じても、第１のセンサ１０４ａと第７の構造体５０１の板１０９を載せる第２の面５０１ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置５００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【００８４】
［第６実施形態］
（板厚測定装置６００）
図６は、本発明の第６実施形態に係る板厚測定装置６００を示す模式図である。板厚測定装置６００は、第１実施形態に係る板厚測定装置１００と略同一であるが、第８の構造体６０１、第９の構造体６０２、第１０の構造体６０３がそれぞれ異なる材料で形成されている点で異なる。
【００８５】
板厚測定装置６００は、第８の構造体６０１と、第９の構造体６０２と、第１０の構造体６０３と、第１のセンサ１０４ａと、第２のセンサ１０４ｂと、第１の支持部１０６ａと、第２の支持部１０６ｂと、ベース１０７と、制御装置１０８を備える。
【００８６】
第８の構造体６０１は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって直線状に延在するフレームとしての部材である。第９の構造体６０２は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第８の構造体６０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。第１０の構造体６０３は、一方の端部と他方の端部とを有し、一方の端部から他方の端部に向かって、直線状に延在する第８の構造体６０１と平行に直線状に延在するフレームとしての部材である。
【００８７】
第８の構造体６０１、第９の構造体６０２及び第１０の構造体６０３は、それぞれ、直線状に延在する方向に長さＬ１、Ｌ２及びＬ３を有する。第８の構造体６０１、第９の構造体６０２及び第１０の構造体６０３の直線状に延在する方向は、図６のように板１０９が配置される場合は、板１０９の板厚の方向と一致する。
【００８８】
また、第８の構造体６０１は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数αを有する材料から形成される。第９の構造体６０２は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数βを有する材料から形成される。第１０の構造体６０３は、直方体、円柱、棒等の形状を有し、室温における熱膨張係数γを有する材料から形成される。例えば、第８の構造体６０１は鉄（熱膨張係数α＝１２．１ｘ１０−６（Ｋ−１））であり、第９の構造体６０２はアルミニウム（熱膨張係数β＝２３．５ｘ１０−６（Ｋ−１））、第３の構造体６０３はチタン（熱膨張係数γ＝８．６ｘ１０−６（Ｋ−１））である。
【００８９】
なお、本実施形態では、これらの材料に限定されず、銅、シリコン、銀、ガラス、プラスチック、木材、石材等どのような材料であってもよい。また、本実施形態では、第８の構造体６０１としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、全体として熱膨張係数αを有するものであればいずれのものを用いても良い。同様に、第９及び第１０の構造体６０２、６０３としては、単一の材料または複数の材料を含むものであっても良く、それぞれ全体として熱膨張係数β及びγを有するものであればいずれのものを用いても良い。
【００９０】
第１のセンサ１０４ａは、第９の構造体６０２の他方の端部とそのセンシング面が一致するように第９の構造体６０２に取り付けられる。第２のセンサ１０４ｂは、第１０の構造体６０３の他方の端部とそのセンシング面が一致するように第１０の構造体６０３に取り付けられる。また、第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂは、第１の方向に沿って互いに対向する。
【００９１】
第１の支持部１０６ａは、限定されないが、平板状の部材である。第１の支持部１０６ａは、第８の構造体６０１の一方の端部と第９の構造体６０２の一方の端部を同一の面で固定し、第８及び第９の構造体６０１、６０２の熱膨張により、直線状に延在する第８及び第９の構造体６０１、６０２と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。
【００９２】
第２の支持部１０６ｂは、限定されないが、平板状の部材である。第２の支持部１０６ｂは、第８の構造体６０１の他方の端部と第１０の構造体６０３の一方の端部を同一の面で固定し、第８及び第１０の構造体６０１、６０３の熱膨張により、直線状に延在する第８及び第１０の構造体６０１、６０３と平行に（即ち、第１の方向と平行に）移動する。
【００９３】
図６に記載された板厚測定装置６００では、第８の構造体６０１の一方の端部と第９の構造体６０２の一方の端部の高さ位置（第１の方向における一次元の位置）が、第１の支持部１０６ａにおいて同じであり、第８の構造体６０１の他方の端部と第１０の構造体６０３の一方の端部の高さ位置が、第２の支持部１０６ｂにおいて同じである。
【００９４】
第１の支持部１０６ａは、第８の構造体６０１の一方の端部及び第９の構造体６０２の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第８の構造体６０１及び第９の構造体６０２の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００９５】
第２の支持部１０６ｂは、第８の構造体６０１の他方の端部及び第１０の構造体６０３の一方の端部に固定されているだけであるため、温度変化に起因する第８の構造体６０１及び第１０の構造体６０３の熱膨張に伴い第１の方向と平行に移動する移動自在状態にある。
【００９６】
ベース１０７は、第８の構造体６０１を少なくとも一点で支持し、床、地面、板厚測定装置６００の土台等に設置され移動しない。
【００９７】
（板厚測定装置６００の板厚測定原理）
本実施形態に係る板厚測定装置６００は、測定されるべき板１０９を挟むように配置された第１及び第２のセンサ１０４ａ、１０４ｂから板１０９の板面へのそれぞれの距離を測定し、その結果から板厚ｔを測定する。
【００９８】
第１及び第２のセンサ１０４ａとセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ、第１のセンサ１０４ａから第１のセンサ１０４ａ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ１、第２のセンサ１０４ｂから第２のセンサ１０４ｂ側にある板１０９の板面までの距離Ｌｓ２、及び板１０９の板厚ｔは、ｔ＝Ｌｓ−Ｌｓ１−Ｌｓ２の関係がある。Ｌｓは板厚測定装置６００の設計の際に任意に決めておくことができ、既知である。よって、第１のセンサ１０４ａにより距離Ｌｓ１を求め、第２のセンサ１０４ｂにより距離Ｌｓ２を求めることで、板１０９の板厚ｔを求めることができる。
【００９９】
温度変化に起因して第８の構造体６０１に熱膨張が生じると、第８の構造体６０１は、第１の支持部１０６ａを図６の上方に、第２の支持部１０６ｂを図６の下方に移動させる。すなわち、第８の構造体６０１の熱膨張による伸張が、第１及び第２の支持部１０６ａ、１０６ｂに固定された第９及び第１０の構造体６０２、６０３に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを増大させようとする。
【０１００】
同時に、温度変化に起因して第９及び第１０の構造体６０２、６０３に熱膨張が生じると、第９の構造体６０２は、第１のセンサ１０４ａを図６の下方へ移動させ、第１０の構造体６０３は、第２のセンサ１０４ｂを図６の上方へ移動させる。すなわち、第９及び第１０の構造体６０２、６０３の熱膨張による伸張が、第９及び第１０の構造体６０２、６０３に取り付けられた第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓを減少させようとする。その結果、第８の構造体６０１の熱膨張による距離Ｌｓの増大を、第９及び第１０の構造体６０２、６０３の熱膨張による距離Ｌｓの減少により相殺する。よって、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。
【０１０１】
本実施形態において、第８の構造体６０１の熱膨張係数αは、第９の構造体６０２の熱膨張係数β、及び第１０の構造体６０３の熱膨張係数γの関係は任意である。
【０１０２】
温度変化ΔＴがあった場合、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３）の変化量ΔＬｓは、
ΔＬｓ＝Ｌ１*α*ΔＴ−（Ｌ２*β*ΔＴ＋Ｌ３*γ*ΔＴ）
＝｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝*ΔＴ
である。よって、ΔＬｓを０にするには、｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝が０であればよい。
【０１０３】
そのため、第８乃至第１０の構造体６０１〜６０３の材料を選択し、｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝が０になるように、それぞれの長さを設計しておけば、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【０１０４】
例えば、第８の構造体６０１が鉄（室温における熱膨張係数α＝１２．１ｘ１０−６（Ｋ−１））、第９の構造体６０２がアルミニウム（室温における熱膨張係数β＝２３．５ｘ１０−６（Ｋ−１））、第１０の構造体６０３がチタン（室温における熱膨張係数γ＝８．６ｘ１０−６（Ｋ−１））で形成されている場合、第８の構造体６０１の長さＬ１（ｍ）、第９の構造体６０２の長さＬ２（ｍ）、第１０の構造体６０３の長さＬ３（ｍ）を、｛Ｌ１*α−（Ｌ２*β＋Ｌ３*γ）｝＝０を満たす、任意の（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）の組で設計できる。
【０１０５】
このように板厚測定装置６００を構成することにより、温度変化に起因して第８乃至第１０の構造体６０１〜６０３に熱膨張が生じても、第１のセンサ１０４ａと第２のセンサ１０４ｂとの間の距離Ｌｓは一定に保たれる。その結果、本実施形態に係る板厚測定装置６００は、熱膨張の影響を補正する高機能な演算装置や、断熱材、低熱膨張係数を有する特殊な素材を使用せずに、製造コストを低減しつつ、シンプルな装置構成で、熱膨張の影響を受けずに板厚ｔを誤差なく測定することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１００：板厚測定装置、１０１：第１の構造体、１０２：第２の構造体、１０３：第３の構造体、１０４ａ、１０４ｂ：第１及び第２のセンサ、１０５ａ、１０５ｂ：レーザ光、１０６ａ、１０６ｂ：第１及び第２の支持部、１０７：ベース、１０８：制御装置、１０９：測定されるべき板
【図１】
2014048057.tif 000003
【図２】
2014048057.tif 000004
【図３】
2014048057.tif 000005
【図４】
2014048057.tif 000006
【図５】
2014048057.tif 000007
【図６】
2014048057.tif 000008