JP2015175758A - リニアゲージ - Google Patents

Abstract

【課題】非接触でシャフトを支持しつつ、被測定物の厚みを高精度に測定可能なリニアゲージを提供する。
【解決手段】リニアゲージ１０ａは、測定子１１に連結されるシャフト１２と、シャフト１２の軸方向の移動を可能に支持する支持手段１３と、シャフト１２の延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段１４と、シャフト１２に連結されシャフト１２の軸方向に平行に延在する目盛り１６０を備えるスケール１６と、目盛り１６０を読み取ってシャフト１２の位置を検知する検知部１７と、シャフト１２を軸方向に直動させる直動駆動手段１５とを備え、支持手段１３の支持面１３１とシャフト１２の側面１２０との隙間４にエアーを噴き出してシャフト１２を非接触で支持しつつ、シャフト１２の回転方向の動きを回転規制手段１４の規制面１４０で規制することにより、被測定物５の厚みを正確に測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定物の厚みを測定するリニアゲージに関する。

ウェーハなどの被加工物を研削する研削装置は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に研削を施す研削砥石を有する研削手段とを少なくとも備えており、チャックテーブルで被加工物を保持しながら研削手段によって被加工物の上面を所定の厚みに至るまで研削している。

被加工物を研削する際には、被加工物の厚みを監視する必要があり、例えば２つのリニアゲージを用いて被加工物の厚みを測定している。具体的には、一方のリニアゲージでチャックテーブルの上面高さを測定し、他方のリニアゲージで被加工物の上面高さを測定して、それぞれのリニアゲージで測定した測定値の差を被加工物の厚みとして算出している（例えば、下記の特許文献１を参照）。そして、被加工物が所定の厚みに達したら研削を終了している。

リニアゲージとしては、例えば直動式のリニアゲージとテコ式のリニアゲージとがある。直動式のリニアゲージを用いて加工中の被加工物の厚みを測定する場合、測定子が一端に接続されたシャフトが直動すると、研削屑を含んだ研削水がリニアゲージの機構内に浸入して研削屑がシャフトを支持する支持手段に挟まるなどの問題があり、テコ式のリニアゲージが用いられることがある。

一方、テコ式のリニアゲージを用いて被加工物の厚みを測定する場合には、支点と測定点との距離によって測定値を補正する必要があり面倒である。その点、直動式のリニアゲージであれば、シャフトとともに直動するスケールの目盛りを読み取るだけで被加工物の厚みを容易に検出できる（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２００８−０７３７８５号公報 特開２０１１−１２３０２２号公報

しかし、上記のような直動式のリニアゲージでは、シャフトを支持する支持手段が、クロスローラガイドのようにシャフトを接触して支持する構成となっているため、シャフトが直動する際にシャフトと支持手段とに摺動抵抗があり、被測定物の厚みを正確に測定することができないという問題がある。

上記の問題に鑑み、シャフトと支持手段とが非接触となるようにシャフトを支持するようリニアゲージを構成することも考えられるが、単にシャフトと支持手段とが非接触となるように構成しても、シャフトが垂直方向を中心として回転方向に動いてしまうことがあるため、シャフトに連結されるスケールと該スケールの目盛りを読み取る検知部との距離が一定でなくなり、被測定物の厚みの測定精度が落ちるという問題もある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、被測定物の厚みを測定するリニアゲージにおいて、非接触状態でシャフトを支持しつつ、被測定物の厚みを高精度に測定できるようにすることに発明の解決すべき課題を有している。

本発明は、被測定物の表面の変位を測定するリニアゲージであって、先端が被測定物の表面に接触する測定子と、該測定子に連結されるシャフトと、該シャフトの側面を囲繞して支持し該シャフトの軸方向の移動を可能にする支持手段と、該支持手段が支持する該シャフトの延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段と、該シャフトに連結され該シャフトの軸方向に平行な方向に延在する目盛りを備えるスケールと、該軸方向に平行な方向に移動し、該スケールの目盛りを読み取って該シャフトの位置を検知する検知部と、該シャフトを該軸方向に平行な方向に直動させる直動駆動手段と、を備え、該支持手段は、該シャフトの側面から均等な隙間をあけて離間して該シャフトを囲繞する支持面と、該均等な隙間に対して該シャフトを支持するための流体を該支持面から噴き出す噴き出し口とを有し、該回転規制手段は、該シャフトの延在方向に平行でかつ少なくとも該シャフトの直動移動距離以上の長さの辺を有する規制面を有し、該規制面によって該シャフトの回転方向の動きを規制し、該シャフトに連結される該スケールの目盛りを読み取ることを特徴とする。

前記回転規制手段は、１つのブロック形状の第１の磁石と、該第１の磁石の磁界に反発する方向に磁界を方向付け、該第１の磁石を挟んで均等な間隔で離間し前記シャフトの軸方向と平行な方向に延在する少なくとも２本の第２の磁石と、により構成されることが好ましい。

前記直動駆動手段は、被測定物に接近する方向を下方向とするとともに被測定物から離反する方向を上方向とする前記軸方向に移動するピストンを備え、該ピストンを上昇させ該シャフトに連結される部材に接触させてからさらに該ピストンを上昇させることで該シャフトを上昇させるとともに、規制された速度で該ピストンを下降させることで、該シャフトと該シャフトに連結される部材との自重で下降する速度を制限し、前記測定子が下降し被測定物に接触した後は、該ピストンを該シャフトに連結される部材から離反させ、該ピストンと該シャフトとを非接触状態にすることが好ましい。

前記直動駆動手段は、被測定物に接近する方向を前方向とするとともに被測定物から離反する方向を後方向とする前記軸方向に移動するピストンと、前記シャフトを該前方向に付勢するスプリングとを備え、該シャフトに連結される部材に該ピストンを接触させ該後方向に押すことで該シャフトを後進させ、規制された速度で該ピストンを該前方向に移動させることで、該スプリングの付勢力により該シャフトが前進する速度を制限し、前記測定子が該前方向に移動し被測定物に接触した後は、該ピストンを該シャフトに連結される部材から離反させ、該ピストンと該シャフトとを非接触にすることが好ましい。

本発明のリニアゲージは、非接触状態でシャフトの側面を支持し該シャフトの軸方向の直動を可能にする支持手段とシャフトの延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する規制面を有する回転規制手段とを備えるようにしてシャフトの直動方向においてシャフトに接触する部品のない構成にしたため、支持手段の支持面とシャフトの側面との隙間に流体を噴き出してシャフトを非接触で支持しつつシャフトの回転方向の動きを回転規制手段の規制面で規制でき、シャフトの一端に連結された測定子だけが被測定物に接触する。
したがって、被測定物の厚みを測定子で測定する際に、シャフトに摺動抵抗が生じることがない上、回転が規制されたシャフトに連結されるスケールと該スケールの目盛りを読み取る検知部との距離が一定となって被測定物の厚みを正確に測定できる。

回転規制手段が、１つのブロック状の第１の磁石と、第１の磁石が有する磁界に反発する方向に磁界を方向付け、第１の磁石を挟んで均等な間隔で離間しシャフトの軸方向と平行な方向に延在する少なくとも２本の第２の磁石とで構成すると、シャフトの回転方向の動きを磁力によって確実に規制できる。

直動駆動手段が、被測定物に接近する方向を下方向とするとともに被測定物から離反する方向を上方向とする軸方向に移動するピストンを備え、規制された速度でピストンを下降させることで、シャフトとシャフトに連結される部材との自重で下降する速度を制限し、測定子が下降し被測定物に接触した後は、ピストンをシャフトに連結される部材から離反させ、ピストンとシャフトとを非接触状態にすると、測定子が被測定物に接触する時の衝撃を小さくするとともに、測定子が被測定物に接触した後は、シャフトが直動駆動手段による制御を離れ、被測定物の厚みの変化に応じて自由に軸方向に動くことができる。

直動駆動手段が、被測定物に接近する方向を前方向とするとともに被測定物から離反する方向を後方向とする軸方向に移動するピストンと、シャフトを前方向に付勢するスプリングとを備え、シャフトに連結される部材にピストンを接触させ後方向に押すことでシャフトを後進させ、規制された速度でピストンを前方向に移動させることで、スプリングの付勢力によりシャフトが前進する速度を制限し、測定子が前方向に移動し被測定物に接触した後は、ピストンをシャフトに連結される部材から離反させ、ピストンとシャフトとを非接触にすると、測定子が被測定物に接触する時の衝撃を小さくするとともに、測定子が被測定物に接触した後は、シャフトが直動駆動手段による制御を離れ、被測定物の厚みの変化に応じて自由に軸方向に動くことができる。

リニアゲージの第一例の構成を示す斜視図である。 リニアゲージの第一例のシャフトを上昇させる状態を示す断面図である。 リニアゲージの第一例のシャフトを下降させる状態を示す断面図である。 リニアゲージの第二例の構成を示す斜視図である。 リニアゲージの第三例の構成を示す斜視図である。 リニアゲージの第三例のシャフトを後進させる状態を示す断面図である。 リニアゲージの第三例のシャフトを前進させる状態を示す断面図である。

１ 第一の実施形態
図１に示すリニアゲージ１０ａは、被測定物の表面の変位を測定する直動式のリニアゲージの第一例である。リニアゲージ１０ａは、被測定物の表面に接触させて被測定物の厚みを測定する先端部１１ａを有する測定子１１と、一端が測定子１１に連結されるとともに他端が連結部材１に連結され鉛直方向（Ｚ軸方向）に延在するシャフト１２ａと、シャフト１２ａの側面を囲繞して支持しシャフト１２ａの軸方向（±Ｚ方向）の移動を可能にする支持手段１３ａと、支持手段１３ａが支持するシャフト１２ａの延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段１４と、シャフト１２ａをその軸方向に直動させる直動駆動手段１５と、連結部材１を介してシャフト１２ａに連結されシャフト１２ａの軸方向に平行な方向に延在する目盛り１６０を有するスケール１６と、シャフト１２ａの軸方向に平行な方向に移動しスケール１６の目盛り１６０を読み取り鉛直方向に移動するシャフト１２の位置を検知する検知部１７とを備えている。

リニアゲージ１０ａは、連結部材１と対向して連結部材１と平行な支持部材２を有している。支持部材２は、図２に示す載置台３によって下方から支持されている。シャフト１２ａは、支持部材２を貫通しており、シャフト１２ａの一端に連結された測定子１１が支持部材２の下面から下方に突出している。

支持手段１３ａは、支持部材２の上面に配設された枠体１３０ａを有しており、枠体１３０ａの内部にシャフト１２ａを挿通させてシャフト１２の周囲を支持できる構成となっている。シャフト１２ａは、四角柱状に形成されており、これに対応して、枠体１３０ａには、シャフト１２ａを収容するための横断面四角形状の穴が形成されている。支持手段１３ａの枠体１３０ａは、図２の部分拡大図に示すように、シャフト１２ａの側面１２０から均等な隙間４を設けて離間して該側面１２０を囲繞する支持面１３１と、シャフト１２ａを支持するために隙間４に対して支持面１３１から流体を噴出する複数の噴き出し口１３２と、図示しないエアー供給源に接続されたエアー流入口１３３と、エアー流入口１３３と各噴き出し口１３２とを連通させる流路１３４とを備えている。支持面１３１は、シャフト１２ａの形状に対応し、４つの平面状の内周面により構成されている。このように構成される支持手段１３ａでは、各噴き出し口１３２からシャフト１２ａの側面１２０に対して垂直な方向にエアーを噴き出しすことにより、シャフト１２ａを非接触の状態で支持することができる。なお、シャフト１２ａの形状は、四角柱状に限られず、回転しない形状、すなわち円柱でない形状であればよい。したがって、多角柱でもよいし、楕円柱でもよい。また、一面のみが平らな面に形成され、他の面が曲面に形成された柱状でもよい。これに対応し、枠体１３０ａの内周も、シャフト１２ａと同形状に形成されていればよい。

回転規制手段１４は、シャフト１２ａの延在方向と平行で少なくともシャフト１２ａがその軸方向に直動する移動距離以上の辺を備えて形成される規制面１４０を有している。図示の例における回転規制手段１４では、規制面１４０は、シャフト１２ａの側面１２０を構成する一面である。そして、規制面１４０によってシャフト１２ａの回転方向の動きを規制することができる。

直動駆動手段１５は、支持部材２の上面に配設されている。直動駆動手段１５は、図２に示すように、シリンダ１５０と、シリンダ１５０の内部においてシャフト１２ａの軸方向と平行な方向に移動するピストン１５１と、シリンダ１５０の内部にエアーを流入するためのエアー流入口１５２，１５３とを少なくとも備えており、シャフト１２ａをシャフト１２ａの軸方向に直動させることができる。

直動駆動手段１５によって被測定物から離反する方向にシャフト１２ａを上昇させるときは、図示しないエアー供給源がエアー流入口１５２にエアーを流入してシリンダ１５０内にエアーを供給することにより、シリンダ１５０の内部においてピストン１５１を上昇させる。そして、連結部材１にピストン１５１を接触させてからさらにピストン１５１を上昇させて連結部材１を上昇させることにより、連結部材１に連結されたシャフト１２ａを上昇させる。

一方、直動駆動手段１５によってシャフト１２ａを被測定物に接近する方向に下降させるときは、図示しないエアー供給源がエアー流入口１５３に所定のエアーを流入してシリンダ１５０内にエアーを供給することにより、規制された速度でピストン１５１を下降させることにより、シャフト１２ａ及びシャフト１２ａに連結される連結部材１の自重によってシャフト１２ａが下降する速度を制限する。そして、測定子１１の先端部１１ａが被測定物の上面に接触するまでシャフト１２ａを下降させる。

図１に示すように、スケール１６は、連結部材１の端部から垂下しており、シャフト１２の延在方向と平行に配設されている。検知部１７は、支持部材２の端部に接続されＺ軸方向にのびる支持板１７０と、支持板１７０の先端に配設された検知部１７１とを有しており、スケール１６の目盛り１６０と検知部１７１とが対面している。このように構成されるリニアゲージ１０ａは、例えば研削装置などの被測定物に研削加工を施す装置に搭載されて使用される。

次に、リニアゲージ１０ａを用いて図２に示す被測定物５の厚みを測定する動作例について説明する。被測定物５は、ウェーハなどの被加工物の一例であり、特に限定されるものではない。例えば、研削装置において被測定物５を研削加工する際には、保持テーブル６に被測定物５を保持させ、図示しない研削手段等によって被測定物５を所望の厚みに至るまで加工する。

被測定物５の加工中は、リニアゲージ１０ａを用いて被測定物５の厚みを常に測定して厚みの変化を監視する。まず、図２に示すように、保持テーブル６に保持された被測定物５の上方にリニアゲージ１０ａの測定子１１を位置付ける。次いで、直動駆動手段１５は、シャフト１２ａを被測定物５に接近する−Ｚ方向に下降させる。具体的には、エアー供給源がエアー流入口１５３に所定のエアーを流入してシリンダ１５０内にエアーを供給することにより、規制された速度でシリンダ１５０の内部においてピストン１５１を下方向（−Ｚ方向）に移動させ、被測定物５に接近させていく。これにより、連結部材１及びシャフト１２ａの自重による下降速度を制限しながら測定子１１の先端部１１ａが被測定物の上面に接触するまでシャフト１２ａを下降させる。このように、直動駆動手段１５が連結部材１及びシャフト１２ａの下降速度を制限することにより、測定子１１の先端部１１ａが被測定物５に接触する時の衝撃を小さくすることができる。

この際、図３に示すように、噴き出し口１３２から隙間４にエアーを吹き出すことにより支持手段１３ａでシャフト１２ａを支持しつつ、規制面１４０によってシャフト１２ａの回転方向の動きを規制する。シャフト１２ａが四角柱形状であり、規制面１４０が平らな面であるため、規制面１４０によりシャフト１２ａが回転方向に動くのを規制できる。

シャフト１２ａの下降により被測定物５に測定子１１が接触したら、測定子１１の先端部１１ａが被測定物５の上面に接触したときのスケール１６の目盛り１６０を検知部１７１が読み取り、その読み取った位置に基づいて、被測定物５の厚みを検出する。その後、直動駆動手段１５は、図３に示すように、シリンダ１５０の内部においてピストン１５１を連結部材１から離反させ、ピストン１５１とシャフト１２ａとが非接触となるようにする。ピストン１５１とシャフト１２ａとが非接触となることで、測定子１１が被測定物５に接触した後は、シャフト１２ａが直動駆動手段１５による制御を離れるため、被測定物５の厚みの変化に応じて自由に軸方向に動くことができる。

被測定物５の厚みの測定を完了した後、直動駆動手段１５は、図２に示すように、シャフト１２ａを被測定物５から離反する上方向（＋Ｚ方向）に上昇させる。具体的には、エアー供給源がエアー流入口１５２に所定のエアーを流入してシリンダ１５０内にエアーを供給することにより、シリンダ１５０の内部においてピストン１５１を＋Ｚ方向に上昇させる。ピストン１５１を上昇させることにより連結部材１に接触させてさらに連結部材１を押し上げてシャフト１２ａを＋Ｚ２方向に上昇させることにより、測定子１１の先端部１１ａを被測定物５から退避させる。

以上のように、リニアゲージ１０ａは、一端に測定子１１が接続され円柱形状でないシャフト１２ａの側面１２０をエアーによって非接触で支持する支持手段１３ａと、シャフト１２ａの回転方向の動きを規制する回転規制手段１４と、シャフト１２ａを垂直方向（Ｚ軸方向）に直動させる直動駆動手段１５と備えていることから、シャフト１２ａを支持面１３１において非接触で支持しつつシャフト１２ａを垂直方向に直動させることができるとともに、シャフト１２ａの回転方向の動きを規制できる。これにより、被測定物５の厚みを測定するときは、測定子１１だけが被測定物５に接触するため、シャフト１２ａに摺動抵抗が生じることはない上、シャフト１２ａが回転しないことにより測定精度を落とすことなく被測定物５の厚みを正確に測定できる。

２ 第二の実施形態
図４に示すリニアゲージ１０ｂは、被測定物の表面の変位を測定する直動式のリニアゲージの第二例である。リニアゲージ１０ｂは、支持手段１３ｂが支持するシャフト１２ｂの延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段１８を備えている。シャフト１２ｂは円柱状に形成されており、これに対応して、支持手段１３ｂを構成する枠体１３０ａには、シャフト１２ｂを収容するための横断面円形状の穴が形成されている。なお、リニアゲージ１０ｂでは、回転規制手段１８並びにシャフト１２ｂ及び支持手段１３ｂ以外の構成は、上記リニアゲージ１０ａの構成と同様である。

回転規制手段１８は、１つのブロック形状の第１の磁石１８０と、第１の磁石１８０が有する磁界に反発する方向に磁界を方向付け第１の磁石１８０を挟んで均等な間隔で離間しシャフト１２ｂの軸方向と平行な方向に延在する少なくとも２本の第２の磁石１８１と、第１の磁石１８０に接続され第１の磁石１８０を鉛直方向に移動させるガイド棒１８２とにより構成されている。

図４に示すように、ガイド棒１８２は、連結部材１に接続されており、シャフト１２の延在方向と平行にのびている。ガイド棒１８２の先端には、第１の磁石１８０が接続されている。２つの第２の磁石１８１は、第１の磁石１８０を挟んで支持手段１３ｂの枠体１３０ｂの側面に固定されている。そして、第１の磁石１８０と第２の磁石１８１とが反発することにより、第２の磁石１８１とガイド棒１８２との水平方向の距離が一定に保たれ、ガイド棒１８２の向きは変わらない。したがって、向きが不変なガイド棒１８２が連結部材１を介してシャフト１２ｂに連結されているため、シャフト１２ｂが円柱状に形成されていても、回転規制手段１８によってシャフト１２ｂの回転方向の動きを規制することができる。

リニアゲージ１０ｂを用いて被測定物５の厚みを測定する際に直動駆動手段１５が測定子１１を昇降させる動作及び被測定物の厚みを測定する動作は、図１−３に示したリニアゲージ１０ａと同様である。

リニアゲージ１０ｂでは、１つの第１の磁石１８０と、第１の磁石１８０が有する磁界に反発する方向に磁界を方向付け、第１の磁石１８０を挟んで均等な間隔で離間し鉛直方向に延在する少なくとも２本の第２の磁石１８１とを有する回転規制手段１８を備える構成にしたため、シャフト１２ｂを支持面１３１において非接触で支持しつつシャフト１２ｂを鉛直方向に直動させることができ、シャフト１２ｂの回転方向の動きを磁力によって確実に規制できる。

３ 第三の実施形態
図５に示すリニアゲージ２０は、被測定物の表面の変位を測定する直動式のリニアゲージの第三例である。リニアゲージ２０は、被測定物５ａの表面に接触させて被測定物５ａの厚みを測定する先端部２１ａを有する測定子２１と、一端が測定子２１に連結されるとともに他端が連結部材７に連結され水平方向（Ｙ軸方向）に延在するシャフト２２と、シャフト２２の側面を囲繞して支持しシャフト２２の水平方向の移動を可能にする支持手段２３と、支持手段２３が支持するシャフト２２の延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段２４と、被測定物に接近する＋Ｙ方向を前方向とするとともに被測定物から離反する−Ｙ方向を後方向とするＹ軸方向にシャフト２２を水平に直動させる直動駆動手段２５と、連結部材７を介してシャフト２２に連結され水平方向に平行に延在する目盛り２６０を有するスケール２６と、スケール２６の目盛り２６０を読み取り水平方向に移動するシャフト２２の位置を検知する検知部２７と、を備えている。

図５に示すように、リニアゲージ２０は、Ｙ軸方向にのびる載置台９と、載置台９に立設された連結部材７と、これに対面するように載置台９に立設された支持部材８とを有している。シャフト２２は、図６に示すように、支持部材８を貫通しており、シャフト２２の一端に連結された測定子２１が支持部材８の側方から突出している。

支持手段２３は、枠体２３０を有しており、枠体２３０の内部にシャフト２２を挿通させてシャフト２２の周囲を支持できる構成となっている。具体的には、支持手段２３の枠体２３０は、図６の部分拡大図に示すように、シャフト２２の側面２２０から均等な隙間４ａを設けて離間して該側面２２０を囲繞する支持面２３１と、シャフト２２を水平に支持するために支持面２３１から隙間４ａに流体を噴出する複数の噴き出し口２３２と、図示しないエアー供給源に接続されたエアー流入口２３３と、エアー流入口２３３と各噴き出し口２３２とを連通させる流路２３４とを備えている。このように構成される支持手段２３は、各噴き出し口２３２からエアーを噴き出すことにより、シャフト２２を非接触の状態で水平に支持することができる。

図５に示すように、回転規制手段２４は、１つのブロック形状の第１の磁石２４０と、第１の磁石２４０が有する磁界に反発する方向に磁界を方向付けて第１の磁石２４０を挟んで均等な間隔で離間して配置された少なくとも２本の第２の磁石２４１とにより構成されている。第１の磁石２４０は、図５に示すように、載置台９の上面に配設されている。連結部材７の下方には、開口部７ａが形成されており、連結部材７が載置台９に配設された第１の磁石２４０を跨いだ構成となっている。連結部材７の下部には、２本の第２の磁石２４１が埋設されており、連結部材７の垂直方向の移動にともなって第２の磁石２４１も同方向に移動可能となっている。回転規制手段２４についても、上記した回転規制手段１８と同様、第１の磁石２４０と２つの第２の磁石２４１とが発生させる磁力によって、第１の磁石２４０と２つの第２の磁石２４１との間隔が一定に保たれ、連結部材７と連結されたシャフト２２の回転方向の動きを規制することができる。

直動駆動手段２５は、図６に示すように、シリンダ２５０と、シリンダ２５０の内部においてシャフト２２の軸方向である水平方向に移動するピストン２５１と、シャフト２２を前方向に付勢するスプリング２５２と、シリンダ２５０の内部にエアーを流入するためのエアー流入口２５３，２５４と、を少なくとも備えている。スプリング２５２は、一端が連結部材７に接続されるとともに他端が支持部材８に接続されており、支持部材８側に付勢されている。

直動駆動手段２５によって被測定物に接近する前方向にシャフト２２を前進させるときは、エアー供給源がエアー流入口２５３にエアーを流入してシリンダ２５０内にエアーを供給することにより、シリンダ２５０の内部において規制された速度でピストン２５１を＋Ｙ方向に移動させ、スプリング２５２の前方向の付勢力によって測定子２１の先端部２１ａが前進する速度を直動駆動手段２５によって制限しつつ、被測定物に接触するまでシャフト２２を前進させる。

一方、直動駆動手段２５によって被測定物から離反する後方向にシャフト２２を後進させるときは、エアー供給源がエアー流入口２５４にエアーを流入してシリンダ２５０内にエアーを供給することにより、シリンダ２５０の内部においてピストン２５１を後方向に移動させるとともに、前方向に付勢されるスプリング２５２の付勢力に抗してシャフト２２に連結される連結部材７にピストン２５１を接触させ、連結部材７に後進する作用を発揮させシャフト２２を後進させる。

図５に示すように、スケール２６は、連結部材７の端部からシャフト２２の延在方向と平行に配設されている。検知部２７は、支持部材８の端部において接続されてＹ軸方向にのびる支持板２７０と、支持板２７０の先端に配設された検知部２７１とを有しており、スケール２６の目盛り１６０と検知部２７０とが対面している。

次に、リニアゲージ２０を用いて被測定物５ａの厚みを測定する動作例について説明する。被測定物５ａの加工中は、上記リニアゲージ１０ａ及び１０ｂと同様、被測定物５ａの厚みを常に測定して厚みの変化を監視する。まず、図６に示すように、被測定物５ａの測定箇所にリニアゲージ２０の測定子２１の先端部２１ａを向ける。次いで、直動駆動手段２５は、シャフト２２を被測定物５ａに接近する前方向（＋Ｙ方向）に前進させる。具体的には、エアー供給源がエアー流入口２５３に所定のエアーを流入してシリンダ２５０内にエアーを供給することにより、規制された速度でピストン２５１を前方向に移動させ、スプリング２５２の前方向の付勢力によって測定子２１の先端部２１ａが前進するのを制限しながら、被測定物に接触するまでシャフト２２を＋Ｙ方向に前進させる。

この際、図７に示すように、各噴き出し口２３２から隙間４ａに噴き出して支持手段２３でシャフト２２を支持しつつ、回転規制手段２４によってシャフト２２の回転方向の動きを規制する。

また、シャフト２２の＋Ｙ方向の前進にともない、回転規制手段２４の２つの第２の磁石２４１も同方向に前進し、その間も第１の磁石２４１と２つの第２の磁石２４１との間の距離が一定に保たれる。

被測定物５ａに測定子２１が接触したら、直動駆動手段２５は、測定子２１の先端部２１ａが被測定物５ａに接触したときのスケール２６の目盛り２６０を検知部２７１が読み取り、その読み取った位置に基づいて、被測定物５ａの厚みを検出する。その後、図７に示すように、シリンダ２５０の内部においてピストン２５１をさらに−Ｙ方向に移動させてピストン２５１を連結部材７から離反させ、ピストン２５１とシャフト２２とが非接触となるようにする。

被測定物５ａの厚みの測定を完了した後、直動駆動手段２５は、図６に示すように、シャフト２２を被測定物５ａから離反する後方向（−Ｙ方向）に後進させる。具体的には、エアー供給源がエアー流入口２５４に所定のエアーを流入してシリンダ２５０内にエアーを供給することにより、シリンダ２５０の内部においてピストン２５１を−Ｙ方向に移動させる。そして、ピストン２５１を連結部材１に接触させて押すことでシャフト２２を−Ｙ方向に後進させることにより、測定子２１の先端部２１ａを被測定物５ａから退避させる。

以上のとおり、リニアゲージ２０では、一端に測定子２１が接続されたシャフト２２の側面２２０をエアーによる非接触で支持する支持手段２３と、シャフト２２の回転方向の動きを規制する回転規制手段２４と、水平方向（Ｙ軸方向）を垂直方向として、被測定物に接近する方向を前方向とするとともに被測定物から離反する方向を後方向とする水平方向にシャフト２２を水平に直動させる直動駆動手段２５とを備えていることから、シャフト２２を支持面２３１において非接触で支持しつつシャフト２２を前方向、後方向に直動させることができ、シャフト２２の回転方向の動きを磁力によって確実に規制できる。

１：連結部材 ２：支持部材 ３：載置台 ４，４ａ：隙間 ５，５ａ：被測定物
６：保持テーブル ７：連結部材 ７ａ：開口部 ８：支持部材 ９：載置台
１０ａ，１０ｂ：リニアゲージ １１：測定子 １１ａ：先端部
１２ａ，１２ｂ：シャフト １２０：側面
１３ａ，１３ｂ：支持手段 １３０ａ，１３０ｂ：枠体 １３１：支持面
１３２：噴き出し口 １３３：エアー流入口 １３４：流路
１４：回転規制手段 １４０：規制面
１５：直動駆動手段 １５０：シリンダ １５１：ピストン
１５２，１５３：エアー流入口
１６：スケール １６０：目盛り １７：検知部 １７０：支持板 １７１：検知部
１８：回転規制手段 １８０：第１の磁石 １８１：第２の磁石 １８２：ガイド棒
２０：リニアゲージ ２１：測定子 ２１ａ：先端部 ２２：シャフト ２２０：側面
２３：支持手段 ２３０：枠体 ２３１：支持面 ２３２：噴き出し口
２３３：エアー流入口 ２３４：流路
２４：回転規制手段 ２４０：第１の磁石 ２４１：第２の磁石
２５：直動駆動手段 ２５０：シリンダ ２５１：ピストン ２５２：スプリング
２５３，２５４：エアー流入口 ２６：スケール ２６０：目盛り
２７：検知部 ２７０：支持板 ２７１：検知部

Claims (4)

1. 被測定物の表面の変位を測定するリニアゲージであって、
   先端が被測定物の表面に接触する測定子と、
   該測定子に連結されるシャフトと、
   該シャフトの側面を囲繞して支持し該シャフトの軸方向の移動を可能にする支持手段と、
   該支持手段が支持する該シャフトの延在方向を軸とする回転方向の動きを規制する回転規制手段と、
   該シャフトに連結され該シャフトの軸方向に平行な方向に延在する目盛りを備えるスケールと、
   該軸方向に平行な方向に移動し、該スケールの目盛りを読み取って該シャフトの位置を検知する検知部と、
   該シャフトを該軸方向に平行な方向に直動させる直動駆動手段と、を備え、
   該支持手段は、該シャフトの側面から均等な隙間をあけて離間して該シャフトを囲繞する支持面と、該均等な隙間に対して該シャフトを支持するための流体を該支持面から噴き出す噴き出し口とを有し、
   該回転規制手段は、該シャフトの延在方向に平行でかつ少なくとも該シャフトの直動移動距離以上の長さの辺を有する規制面を有し、
   該規制面によって該シャフトの回転方向の動きを規制し、該シャフトに連結される該スケールの目盛りを読み取ることを特徴とするリニアゲージ。
2. 前記回転規制手段は、１つのブロック形状の第１の磁石と、
   該第１の磁石の磁界に反発する方向に磁界を方向付け、該第１の磁石を挟んで均等な間隔で離間し前記シャフトの軸方向と平行な方向に延在する少なくとも２本の第２の磁石と、により構成される請求項１記載のリニアゲージ。
3. 前記直動駆動手段は、被測定物に接近する方向を下方向とするとともに被測定物から離反する方向を上方向とする前記軸方向に移動するピストンを備え、
   該ピストンを上昇させ該シャフトに連結される部材に接触させてからさらに該ピストンを上昇させることで該シャフトを上昇させるとともに、
   規制された速度で該ピストンを下降させることで、該シャフトと該シャフトに連結される部材との自重で下降する速度を制限し、
   前記測定子が下降し被測定物に接触した後は、該ピストンを該シャフトに連結される部材から離反させ、該ピストンと該シャフトとを非接触状態にすることを特徴とする請求項１または２記載のリニアゲージ。
4. 前記直動駆動手段は、被測定物に接近する方向を前方向とするとともに被測定物から離反する方向を後方向とする前記軸方向に移動するピストンと、前記シャフトを該前方向に付勢するスプリングとを備え、
   該シャフトに連結される部材に該ピストンを接触させ該後方向に押すことで該シャフトを後進させ、
   規制された速度で該ピストンを該前方向に移動させることで、該スプリングの付勢力により該シャフトが前進する速度を制限し、
   前記測定子が該前方向に移動し被測定物に接触した後は、該ピストンを該シャフトに連結される部材から離反させ、該ピストンと該シャフトとを非接触にすることを特徴とする請求項１または２記載のリニアゲージ。

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