JP2000501185A - 物体を対向して整合させる方法ならびにそのための位置測定センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物体を相互に整合させるための、特にシャフト、ローラ等を平行に整合させるための方法が示されており、従来のこの種の目的のものに比して特に短時間かつ低コストに実行することができるものである。この方法の核心は、位置測定センサ（４）内に例えば光ファイバジャイロ（５）等の光学ジャイロを使用し、整合させる物体（１，２，３）の相互間の角度位置を測定するために位置測定センサを一定時間間隔内に所定の位置に順次接合させ、角度データを発振して、これに基づいて物体の位置修正が必要であるか、またはどの程度必要であるかを判定することができ、これによって物体を所要の整合状態に移動させる。さらに、本発明に係る方法において使用し得る位置測定センサが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】 物体を対向して整合させる方法ならびにそのための位置測定センサ この発明は、物体を対向して整合させる方法にかかり、特にシャフト、ローラ 等を平行に整列する方法、ならびにこの方法を実施するための位置測定センサに 関する。 従来は、例えば、軸、円筒、ローラ、スピンドル、回転炉等の物体、ならびに チェーン、ギア、伝達装置、製織器等の駆動要素、ならびに台座、機械床、基盤 等の付属支持要素を１ｍｍ／ｍの精度で対向して整列する目的における角度測定 に際して、経緯儀、自動視準儀、干渉計、レーザ等の光学測定装置、さらに別の 補助要素としてマーキング、目標、五角形、台形、三角プリズム、鏡、検出器、 三脚等を非常に時間を浪費して使用していた。 したがって、本発明の目的は、物体を対向して整列させるための角度測定に際 して、従来の装置ならびに補助機器に比べて、時間的ならびに構造的なコストを 極めて削減することができる方法を提供することである。 前記の課題は、請求項１に記載の特徴によって解決することができる。 従来の方式においては通常測定を実施する物体に複数の装置ならびに補助機器 を相互に配置して固定し、物体と共に測定サイクルを移動させる必要があるが、 本発明に係る方法においては、一つの光学ジャイロを備える取り扱いの容易なた だ一つの位置測定センサを相互に整合させる二つの物体のそれぞれの少数の測定 位置に対して使用し、ジャイロ角ならびに傾角を直接または電気的に読み取り、 これによって所要の位置整合性を達成するために、位置修正が必要であるか、ま たはどのような修正が必要であるかを判定することを可能にする。このために必 要な測定時間は、従来の装置ならびに補助要素を使用した際に比して極めて短い ものとなる。測定時間を９５％程度まで短縮することが期待できる。 本発明は、光学ジャイロが非常に小さな誤差レベルを有し、既知の光ファイバ ジャイロ（英文資料においてはＦＯＧと省略されている）は約８０ｍｍの直径を 有するファイバ環において平方時あたりわずか０．１゜の誤差レベルを有してお り、このように小さな誤差レベルに基づいて測定センサを整合させる両方の物体 に数秒の単位で接合させることにより測定値の組み合わせの獲得に際して充分に 精密な測定値を得ることができることを特徴とすることに基づいており、これは この小さな、しかしながら実用において充分なジャイロ移動時間により所定の性 能を有するジャイロがわずかにμラジアン偏流し、これは殆どの測定センサに関 して充分であるからである。 測定センサをより速くおよび／または頻繁にその光学ジャイロと共に移動させ 得ることによって測定精度は高くなる。 さらに、本発明の別の目的は、二つの物体の相互位置を検出する位置測定セン サを提供することであり、これは非常に高い角度測定精度を備えるとともに、本 発明に係る方法に特に適している。 前記の別の課題は、請求項２に記載の特徴によって解決される。 下位請求項３ないし８には、請求項２に記載された位置測定センサの好適な構 成形態が示されている。 次に本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。 ここで、 図１は、相互に整合させる３つの物体、ならびにこれらに順次接合させるため の位置測定センサを示す概略透視図、 図２は、図１の物体の相対的角度位置を測定するために適した位置測定センサ の好適な実施例を示す概略透視図である。 図１には、支持部材として機能し簡略化のため板材として示された第一の物体 １と、第一の物体１に対して相互に整合させるものでありシリンダ状の外形から なる物体２および３が透視的に示されている。詳細な構造としては、物体１は機 械床、物体２および３はローラとすることができ、これらのローラは機械床上に その縦軸周りで回転可能に支持され、回転軸に関して相互に平行であるとともに 機械床上の基準平面に関して所定の角度位置をもって配置するものである。 この実施例において、側方前面１ａが物体１上の基準平面として作用し、ロー ラ形状の物体２および３の縦軸は互いに平行であるとともに基準平面１ａに対し て平行になる。 前記の所定の整合角度位置に整合させるために必要な位置修正数値は、図１に 示されるように、接触面４ａを備える位置測定センサ４を順次（４−１，４−２ ，４−３）物体１の基準面１ａ、縦中心軸に平行に物体２の円筒形周囲部、およ び縦中心軸に平行に物体３の円筒形周囲部に接合させ、ここで、位置測定センサ ４内に配置されるとともにセンサ接触面４ａに対して適宜に配設された光ファイ バジャイロ５のファイバ環の面５ａが空間内の基準面、例えば水平面に対して平 行に延在するように空間的な整合性が保持される。物体１，２および３のいずれ かに接合させた後、随時、光ファイバジャイロによって測定された、ファイバ環 面内の基準方向に対するジャイロ角を読み取るか、または適宜な電気信号として 位置測定センサから図示されていないデータ処理装置に発振される。 光ファイバジャイロは、単位時間当たりの偏流角度が極めて小さいことを特徴 とする。現在において実質的に平方根秒当たり数μラジアンの偏流角を達成する ことができ、したがって、位置測定センサを１０ないし２０秒程度の時間間隔に おいて物体１，２、および３の間で移動および計測させることに留意すれば、測 定行程におけるジャイロ角表示の精度が実用における略全てのケースにおいて充 分に良好なものとなる。ここで、例えば、まず物体１の物体面１ａ上の基準位置 、次に物体２の周囲面上の位置測定、さらに再び物体面１ａ上の基準位置測定、 続いて新たに物体３の周囲面上の位置測定を実施することができ、ここで各移動 に対してあらかじめ設定された時間間隔が割り当てられる。 空間内における物体１，２および３の互いの整合性を検出するために、基準面 に平行な所定の位置測定センサ４の空間内角度位置において物体１，２および３ 上における別の基準および状態位置測定を実施する必要があり、この際の基準面 は最初の測定に使用された基準面に対して例えば９０゜の角度を有する。 図２は、本発明に係る測定方法の実施に特に適した位置測定センサ１０を透視 的に示した概略図であり、図１の物体１，２および３の角度測定における位置測 定センサ４として使用することができる。この測定センサ１０は光学ジャイロ１ １、特に光ファイバジャイロを備えており、これは専用ケース１２内に固定され ている。この専用ケース１２は、互いに平行なペアからなるとともに、接合する ペアが互いに垂直である４つの接触面１２ａ−１２ｄ、ならびに前記の全ての接 触面に対して垂直な別の接触面１２ｅを備えている。接触面１２ａ−１２ｅに関 する“互いに垂直”および“互いに直角”という記載は、一様に平滑な平面では なく、鈍角をもって接続する二つの分割された平面部分、例えば１２ａ′からな る場合にも有効である。光学ジャイロを位置測定センサ１０内の所定の固定位置 に取り付けるため、その光環、ここではファイバ環の面１１ａも、位置測定セン サ１０のケース１２の接触面１２ａ−１２ｅに対して所定の方式で配置される。 さらに、位置測定センサ１０は、測定目的および測定データ処理のためのコン ピュータ端子１３、ジャイロ角および傾角のディスプレイ１４、ゼロスイッチお よびディスプレイ切り替えスイッチ１５、ならびに垂直に対する位置測定センサ １０の角度を検出するための高精度の二重動作傾度計１６を備えている。 コンピュータ端子１３は、位置測定センサの各状態におけるジャイロ角および 傾角のデータを図示されていないコンピュータに伝送し、このコンピュータはこ れらのデータから修正値を算出し、これは相互に整合させる物体１，２および３ を所要の整合位置に移動させるのに必要である。 本発明に係る方法ならびに本発明の位置測定センサによれば、物体軸、物体表 面等、さらに互いに平行ではなく他の方式、例えば互いに垂直にも、非常に簡便 かつ正確に短時間で整合させることができる。 原則的に、光学ジャイロとしてレーザジャイロを使用することもできる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 対向する物体の整合、特にシャフト、ローラ等の平行整合を行う方法であ り、 ａ） 少なくとも一つの光学ジャイロ（５）を備え整合させる物体（１，２，３ ）上に適宜に接合させる位置測定センサ（４）を使用して整合させる第一の物体 （１）の位置を所与の測定面において基準位置として測定し、 ｂ） 位置測定センサ（４）を使用して所定の時間間隔内に次の物体（２または ３）の一つの位置を第一の測定面と同一の面またはこれに平行な面において測定 し、 ｃ） さらに必要に応じてステップａ）およびｂ）にしたがって第一の測定面と 異なった、これとの間に所定の角度、特に９０゜の角度をなす第二の測定面に関 して物体（１，２，３）上における位置測定を実施し、 ｄ） 続いて、必要に応じて、位置測定センサ（４）を使用して測定面内におい て判定された両物体（１および２または３）の位置偏移に基づいて両方の物体の うちの一つおよび／または他方に対して所要の位置修正を実施することを特徴と する方法。 ２． 空間内における二つの物体の相互位置を検出するためのものであり、 ａ） 少なくとも一つの、物体上の所定の対象位置に接合させ得る外部接触面（ １２ａ−１２ｅ）を有するケース（１２）を備え、 ｂ） ケース（１２）内に少なくとも一つの光学ジャイロ（１１）を備え、その 光学環の面（１１ａ）が接触面（１２ａ−１２ｅ）に対して適宜に配置されるこ とを特徴とする位置測定センサ（１０）。 ３． 光学ジャイロが光ファイバジャイロであることを特徴とする請求項２記載 の位置測定センサ。 ４． 要素（１４）により、 ａａ） 光学環の面（１１ａ）の垂直に対する整合、ならびに ｂｂ） 光学環の環平面内の基準方向に対する光学環の角度位置、をケース（１ ２）の外側に表示をすることを特徴とする請求項２または３記載の位置測定セン サ。 ５． ケース(12)は相互に配置された複数の接触面（１２ａ−１２ｅ）を備える ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の位置測定センサ。 ６． 少なくとも一つの接触面（１２ａ）が整合させる物体のシリンダ形状また は錐形の周囲部に適宜に接合するため鈍角をなす平面部分（１２ａ′）を備える ことを特徴とする請求項５記載の位置測定センサ。 ７． 特に光学環の面（１１ａ）の垂直に対する位置を測定するための下げ振り （１６）をケース（１２）上または内に設けることを特徴とする請求項２ないし ６のいずれかに記載の位置測定センサ。 ８． データ処理のためのコンピュータ端子（１３）を設けることを特徴とする 請求項２ないし７のいずれかに記載の位置測定センサ。