(57)【要約】【課題】簡便に正確な平行度を測定でき、平行度調整を容易ならしめる、平行度測定用の治具を提供する。【解決手段】第１のブロック２ａは、第１の被測定表面１ａに当接される第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面と、第２の表面に取り付けられた透光性部材３とを有し、透光性部材３は、第２の表面に接する側とは反対側の面が加圧用平面とされる。第１のブロック２ａは、加圧用平面から透光性部材３に導入される光の光路を変換させる光路変換部を有する。第２のブロック２ｂは、第２の被測定表面１ｂに当接される第３の表面と、第３の表面の反対側の第４の表面と、第４の表面に取り付けられ、加圧用平面での加圧により形状が変形する複数の弾性体４とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１の被測定表面と第２の被測定表面との間の平行度を測定する治具であって、
該治具は、第１のブロックと第２のブロックとの組を備え、
前記第１のブロックは、前記第１の被測定表面に当接される第１の表面と、該第１の表面の反対側の第２の表面と、該第２の表面に取り付けられた透光性部材とを有し、該透光性部材は、前記第２の表面に接する側とは反対側の面が加圧用平面とされ、
前記第１のブロックは、前記加圧用平面から前記透光性部材に導入される光の光路を変換させる光路変換部を有し、
前記第２のブロックは、前記第２の被測定表面に当接される第３の表面と、該第３の表面の反対側の第４の表面と、該第４の表面に取り付けられ、前記加圧用平面での加圧により形状が変形する複数の弾性体とを有することを特徴とする、
平行度測定治具。
【請求項２】
前記弾性体の形状は、前記第３の表面から離れるに従い、前記第３の表面と平行な断面での断面積が小さくなることを特徴とする、請求項１に記載の平行度測定治具。
【請求項３】
前記加圧用平面は艶消し面とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の平行度測定治具。
【請求項４】
前記加圧用平面には寸法計測用の目盛が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の平行度測定治具。
【請求項５】
前記光路変換部は反射機能を有する面を含んでなることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の平行度測定治具。
【請求項６】
前記複数の弾性体は、少なくとも１つの方向に配列されていることを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載の平行度測定治具。
【請求項７】
前記複数の弾性体が配列されている方向に関して、両端に位置する弾性体の間の距離は、前記第１の被測定表面の長さ及び前記第２の被測定表面の長さのうちの小さい方の長さよりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の平行度測定治具。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の平行度測定治具を用いて、互いに対向する第１の被測定表面と第２の被測定表面との間の平行度を測定する方法であって、
前記第１の被測定表面と前記第２の被測定表面との間に前記平行度測定治具を挿入し、
前記第１のブロックと前記第２のブロックとを互いに接近させて、前記第１のブロックの第１の表面を前記第１の被測定表面に当接させ、前記第２のブロックの第３の表面を前記第２の被測定表面に当接させ、前記弾性体を前記加圧用平面に押し当て、
前記加圧用平面に対する押し当てにより変形した前記複数の弾性体の前記加圧用平面への当接面の寸法に基づき、前記第１の被測定表面と前記第２の被測定表面との間の平行度を算出することを特徴とする、
平行度測定方法。
【請求項９】
前記平行度を算出する際に、前記複数の弾性体のうちの何れか２つの弾性体の間の距離と、当該２つの弾性体についての前記加圧用平面への当接面の寸法とを用いて演算することを特徴とする、請求項８に記載の平行度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行度測定のための治具および方法に関するものであり、特に、２つの部材の表面間の平行度を測定するための治具および方法に関するものである。
【０００２】
本発明は、例えば、超音波溶接機などの加工機を用いた加工現場において加工工具（ツール）の表面と被加工部材（ワーク）の表面との平行度を適切に調整するために行われる平行度測定、或いは、建設現場における各種部材の表面間の平行度を適切に調整するために行われる平行度測定など、測定及び調整作業に簡便さを求められる用途に、好ましく適用される。
【背景技術】
【０００３】
これまで、加工現場又は建設現場において、２つの部材の表面を構成する２平面間の平行度を調整する場合、感圧紙を２平面間に挟み、加圧して、圧接痕の状態から平行度を評価し、この評価結果に基づき２平面間の平行度を適切な範囲内のものとする平行度調整を行っていた。
【０００４】
しかし、この方法では、測定と調整とを幾度かにわたって繰り返すので、作業時間が長びき、また、定量的な平行度の評価が出来なかった。例えば、超音波溶接機のような、溶接ツールの粗い表面を被加工部材の表面に押し付け振動を加える場合では、溶接による均一な接合強度を得るために、被加工部材の表面に対するツール表面の平行度を適切な範囲内のものとすることが重要であるが、そのような適切範囲内の平行度を実現するための調整には、多くの時間がかかっていた。
【０００５】
特許文献１には、被対象物を載置する台と被対象物を加圧する加圧部材との平行度を簡易に精度よく測定して調整するために利用される、平行度測定装置が提案されている。この装置においては、載置台に載せられる可搬台に複数のロードセルを載せ、加圧部材により押圧される複数のロードセルの出力値に基づき平行度を測定する。
【０００６】
特許文献２には、保持ヘッドの保持面と基板ステージとの角度を実際の使用状態に近い状態で測定するのに好適な保持ヘッドの角度測定方法が提案されている。ここでは、プリズムを用いて該プリズムに接触せしめられた吸着ヘッドの吸着面との間に形成される干渉縞に基づき、平行度を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１１１３１０号公報
【特許文献２】特開２００６−２６７０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、上記特許文献１に記載される手法では、ロードセルを利用するので、信号処理が電気的であり、所要のＣＰＵを用いた処理が必要であり、簡便性に欠けるものである。また、この手法では、加圧部材の寸法が小さい場合には、十分な測定精度を得ることが困難である。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載される手法では、干渉縞の形状に基づき平行度を測定するので、２つの表面の状態が光学面でなければならず、少なくとも一方の表面が粗面である場合には適用できないという難点がある。
【００１０】
本発明の目的は、以上のような従来の技術的課題に鑑みて、簡便に正確な平行度を測定でき、平行度調整を容易ならしめる、平行度測定用の治具及びこれを用いて実施される測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
互いに対向する第１の被測定表面と第２の被測定表面との間の平行度を測定する治具であって、
該治具は、第１のブロックと第２のブロックとの組を備え、
前記第１のブロックは、前記第１の被測定表面に当接される第１の表面と、該第１の表面の反対側の第２の表面と、該第２の表面に取り付けられた透光性部材とを有し、該透光性部材は、前記第２の表面に接する側とは反対側の面が加圧用平面とされ、
前記第１のブロックは、前記加圧用平面から前記透光性部材に導入される光の光路を変換させる光路変換部を有し、
前記第２のブロックは、前記第２の被測定表面に当接される第３の表面と、該第３の表面の反対側の第４の表面と、該第４の表面に取り付けられ、前記加圧用平面での加圧により形状が変形する複数の弾性体とを有することを特徴とする、
平行度測定治具、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記弾性体の形状は、前記第３の表面から離れるに従い、前記第３の表面と平行な断面での断面積が小さくなる。本発明の一態様においては、前記加圧用平面は艶消し面とされている。本発明の一態様においては、前記加圧用平面には寸法計測用の目盛が形成されている。本発明の一態様においては、前記光路変換部は反射機能を有する面を含んでなる。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記複数の弾性体は、少なくとも１つの方向に配列されている。本発明の一態様においては、前記複数の弾性体が配列されている方向に関して、両端に位置する弾性体の間の距離は、前記第１の被測定表面の長さ及び前記第２の被測定表面の長さのうちの小さい方の長さよりも大きい。
【００１４】
また、本発明によれば、上記いずれかの目的を達成するものとして、
上記の平行度測定治具を用いて、互いに対向する第１の被測定表面と第２の被測定表面との間の平行度を測定する方法であって、
前記第１の被測定表面と前記第２の被測定表面との間に前記平行度測定治具を挿入し、
前記第１のブロックと前記第２のブロックとを互いに接近させて、前記第１のブロックの第１の表面を前記第１の被測定表面に当接させ、前記第２のブロックの第３の表面を前記第２の被測定表面に当接させ、前記弾性体を前記加圧用平面に押し当て、
前記加圧用平面に対する押し当てにより変形した前記複数の弾性体の前記加圧用平面への当接面の寸法に基づき、前記第１の被測定表面と前記第２の被測定表面との間の平行度を算出することを特徴とする、
平行度測定方法、
が提供される。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記平行度を算出する際に、前記複数の弾性体のうちの何れか２つの弾性体の間の距離と、当該２つの弾性体についての前記加圧用平面への当接面の寸法とを用いて演算する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡便に正確な平行度を測定でき、平行度調整を容易ならしめる、平行度測定用の治具及びこれを用いて実施される測定方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による平行度測定の治具及び方法の第１の実施形態を説明するための模式図である。
【図２】図１の実施形態の平行度測定の治具及び方法を説明するための模式図である。
【図３】図２の実施形態の平行度測定の方法を説明するための模式図である。
【図４】本発明による平行度測定の治具及び方法の第２の実施形態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、これは、発明の範囲を以下に示すものに限定する意図を示すものではない。
【００１９】
図１及び図２に、本発明による平行度測定の治具及び方法の第１の実施形態を示す。平行度が測定される２つの表面を、第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂとする。これら第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂは、互いに対向するように配置されており、いずれも一方向に延在する細長い形状を持つ。第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂは、図１の左側の正面図においては大略紙面内にて左右方向に延在し、図１の右側の側面図においては大略紙面と垂直な方向に延在する。
【００２０】
第１の被測定表面１ａは、下向き面であり、表面粗さを持つが、粗さ形状を無視すれば、全体として大略平面状をなす。同様に、第２の被測定表面１ｂは、上向き面であり、表面粗さを持つが、粗さ形状を無視すれば、全体として大略平面状をなす。
【００２１】
平行度測定治具は、第１のブロック２ａと第２のブロック２ｂとの組を備える。これら第１のブロック２ａ及び第２のブロック２ｂは、第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂと大略平行に延在しており、即ち、図１の左側の正面図においては大略紙面内にて左右方向に延在し、図１の右側の側面図においては大略紙面と垂直な方向に延在する。
【００２２】
第１のブロック２ａは、第１の被測定表面１ａに当接される第１の表面（図１では上面）と、該第１の表面の反対側の第２の表面（図１では下面）と、該第２の表面に取り付けられた透光性部材３とを有する。透光性部材３は、第２の表面に接する側とは反対側の面（図１では下向きの面）が加圧用平面とされている。加圧用平面は、第１の表面と平行である。本実施形態では、透光性部材３は、直角プリズムからなる。また、加圧用平面は、艶消し面とされており、図２に示されるように、寸法計測用の目盛が形成されている。
【００２３】
第１のブロック２ａは、加圧用平面から透光性部材３に導入される光の光路を変換させる光路変換部を有する。この光路変換部については、後述する。
【００２４】
第２のブロック２ｂは、第２の被測定表面１ｂに当接される第３の表面（図１では下面）と、該第３の表面の反対側の第４の表面（図１では上面）と、該第４の表面に取り付けられ加圧により形状が変形する複数の弾性体４とを有する。複数の弾性体４は、第２のブロック２ｂの延在方向、即ち図１の左側の正面図においては大略紙面内にて左右方向に配列され、図１の右側の側面図においては大略紙面と垂直な方向に配列されている。弾性体４の形状は、第３の表面から離れるに従い、第３の表面と平行な断面での断面積が小さくなるようなものである。本実施形態では、弾性体４の形状は円錐形状である。弾性体４は、例えばゴムからなるものとすることができる。
【００２５】
上記のように、第１のブロック２ａは光路変換部を有する。この光路変換部は、反射機能を有する面からなるものとすることができる。このような面として、本実施形態では、直角プリズムの斜面に設けられた反射面を用いている。
【００２６】
次に、図１〜３を参照しながら、本実施形態における平行度測定の手順について説明する。
【００２７】
まず、第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂに第１のブロック２ａの第１の表面及び第２のブロック２ｂの第３の表面がそれぞれ対向するようにして、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの間に平行度測定治具を挿入する。
【００２８】
次いで、第１の被測定表面１ａを第２の被測定表面１ｂに対して接近させることで、第１のブロック２ａの第１の表面を第１の被測定表面１ａに当接させ、第２のブロック２ｂの第３の表面を第２の被測定表面１ｂに当接させ、弾性体４を加圧用平面に押し当てることで、透光性部材３の加圧用平面により各弾性体４を加圧する。この加圧により、透光性部材３の加圧用平面と接触している弾性体４の円錐頂部が変形する。透光性部材３の加圧用平面と弾性体４との接触部分はほぼ円形となり、その円の面積は、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの間の距離が小さい位置にある弾性体４では大きく、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの間の距離が大きい位置にある弾性体４では小さくなる。
【００２９】
上記の加圧の際に印加される力は、円錐形状弾性体４の頂部が平均１／３〜２／３程度変形するように調整することが好ましいが、変形量の比較ができれば良く、上記範囲外でも何も問題ない。また、上記変形量は、弾性体４の柔らかさに応じて変わってくるので、弾性体４の柔らかさや加圧力は適宜調整すればよい。
【００３０】
次に、透光性部材３の加圧用平面と弾性体４との接触状況を、図１の右側の側面図に示されるように、観察点５において、第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂの面内方向であって第１のブロック２ａ及び第２のブロック２ｂの延在方向を横切る方向から観察する。これにより、透光性部材３の加圧用平面と弾性体４との接触部分の幅を測定することができる。例えば、図２に示されるように、弾性体４の配列方向に関し一方端にある弾性体４についての接触部分幅６ａと他方端にある弾性体４についての接触部分幅６ｂとを測定することができる。
【００３１】
最後に、測定により得られた上記両端にある弾性体４についての接触部分幅６ａ及び６ｂから、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの平行度を算出する。この算出に際しては、透光性部材３の加圧用平面と弾性体４との接触部分を円錐の中心軸に対して垂直な断面として近似し、各部分の位置関係を図３のように定義すると、接触部分の幅である接触幅ｌ１及びｌ２は、それぞれ以下の数１及び数２の式であらわされる。
【００３２】
【数１】
2014190927.tif 000003
【００３３】
【数２】
2014190927.tif 000004
【００３４】
この時の第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの平行度を示す角度αは、以下の数３の式で算出することができる。
【００３５】
【数３】
2014190927.tif 000005
【００３６】
数３の式から明らかなように、２つの円錐形状弾性体４の間の距離Ｌが大きいほど小さな角度が精度よく測定できるので、最も距離の離れた左右端の円錐形状弾性体４を用いて測定することが好ましい。
【００３７】
また、第１の被測定表面１ａ及び第２の被測定表面１ｂの少なくとも一方の長さが短い場合でも、平行度測定治具の長さをそれより長くして、測定する左右端の円錐形状弾性体４の間の距離を長くすることで、精度良く測定することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、以上のような測定結果を考慮して、平行度測定治具を第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの間に介在させたままで、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとの間の平行度の調整を行うことが可能である。
【００３９】
次に、図４に、本発明による平行度測定の治具及び方法の第２の実施形態を示す。本実施形態は、第１の被測定表面１ａと第２の被測定表面１ｂとが、互いに直交するｘ方向及びｙ方向の双方に２次元的な広がりを持つ場合に、ｘ方向及びｙ方向に関する２次元的な平行度測定を行う際に適用され得るものである。
【００４０】
本実施形態では、ｘ方向及びｙ方向の双方にそれぞれ広がりを持つ第１のブロック２ａ及び第２のブロック２ｂが使用される。複数の弾性体４は、第２のブロック２ｂの第４の表面の外周部に沿って枠形状に配列されている。これに対応して、透光性部材３は、第１のブロック２ａの第２の表面の外周部に沿って枠形状に配列されている。弾性体４と透光性部材３との位置関係は、第１の実施形態と同様である。透光性部材３の加圧用平面と弾性体４との接触部分の幅を測定する際の観察は、透光性部材３の配列の枠形状の外側から行うことができる。
【００４１】
これにより、ｘ方向及びｙ方向につき、それぞれ２つの平行度を測定することができる。
【００４２】
以上の実施形態の説明から分かるように、本発明によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
【００４３】
第１の効果は、２表面の平行度調整が必要な場合、測定しながらの調整が可能なことである。感圧紙を用いた従来の測定方法では、測定後に調整を行うので、調整に時間がかかっていた。本発明方式では測定と調整を同時に行うことが可能であり、調整時間が短縮できる。
【００４４】
第２の効果は、治具が繰り返し使用可能なことである。感圧紙を用いた従来の測定方法では測定毎に感圧紙を交換する必要があった。本発明方式では消費する部材がないため、繰り返しの使用が可能である。
【００４５】
第３の効果は、定量的に平行度が測定可能なことである。感圧紙を用いた従来の測定方法によって測定できる平行度は定性的であり、調整量などに反映することが難しかった。本発明方式では透光性部材の加圧用平面に接触している弾性体の変形量を測定することで、定量的に平行度を算出することが可能である。
【００４６】
第４の効果は、表面粗さがある２表面間の測定が可能なことである。本発明方式では平行度を測定する２表面間に新たな２表面を設け、その新たな２表面間の平行度を測定することで、測定対象の２表面間の平行度を測定する。従って、測定対象の２表面が表面粗さを持つ面であっても、新たに設置した２表面が測定対象の粗面に倣い、正確に測定することができる。
【００４７】
上記の実施形態の説明では弾性体４の形状が円錐形状であるものとしたが、本発明においては、弾性体４の形状は、加圧により変形して接触部分の面積が変わる形状であれば、三角錐状及び四角錐状等でも何も問題ない。また、半球状等であっても、平行度を示す角度を求める式を幾何学の公式に則り適宜設定することで、同様に利用できる。
【００４８】
また、上記の実施形態の説明では加圧用平面を持つ透光性部材３及び光路変換部を構成する部材として直角プリズムを用いたが、本発明においては、加圧用平面を持つ透光性部材３及び光路変換部を構成する部材としては、同様に加圧用平面を持ち反射機能を持つものであれば、加圧用平面を持つ平行平板ガラスと反射機能を持つミラーとの組み合わせや、加圧用平面及び反射機能を持つキューブプリズムを用いても良い。また、キューブプリズムを用いる場合には、第１のブロック２ａと一体型であっても良い。
【００４９】
尚、上記の実施形態の説明では第１のブロック２ａを上方に配置し、第２のブロック２ｂを下方に配置しているが、本発明においては、第１のブロック２ａと第２のブロック２ｂとの上下位置関係は、上記の実施形態のものと逆であっても何の問題も無い。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ：粗面からなる第１の被測定表面
１ｂ：粗面からなる第２の被測定表面
２ａ：第１のブロック
２ｂ：第２のブロック
３：透光性部材（直角プリズム）
４：弾性体
５：観察点
６ａ：第１の接触部分幅
６ｂ：第２の接触部分幅
ｌ１：第１の接触幅
ｌ２：第２の接触幅
Ｌ：弾性体頂点間距離
Ｂ：弾性体底面長さ
Ｈ：弾性体高さ
ｈ０：測定中心点高さ
α：角度
【図１】
2014190927.tif 000006
【図２】
2014190927.tif 000007
【図３】
2014190927.tif 000008
【図４】
2014190927.tif 000009