CN101140155A - 卡尺 - Google Patents

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CN101140155A CNA200710148701XA CN200710148701A CN101140155A CN 101140155 A CN101140155 A CN 101140155A CN A200710148701X A CNA200710148701X A CN A200710148701XA CN 200710148701 A CN200710148701 A CN 200710148701A CN 101140155 A CN101140155 A CN 101140155A
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Abstract

本发明提供一种卡尺，该卡尺具有：温度传感器(13)，其设置于滑尺(11)上，检测本尺(10)的温度；温度信息存储部(14)，其将通过该温度传感器(13)检测出的本尺(10)的温度和在检测该温度的同时通过编码器(12)检测出的、滑尺(11)相对本尺(10)的移动位移量，作为本尺(10)的温度信息存储；运算部(16)，其基于存储在该温度信息存储部(14)的本尺(10)的温度信息，计算本尺(10)的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过编码器(12)检测出的滑尺(11)相对本尺(10)的移动位移量。

Description

卡尺
技术领域
本发明涉及一种卡尺。更详细地，涉及一种通过温度传感器检测本尺的温度，并修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差的卡尺。
背景技术
数字式卡尺构成为包括：具有一侧测爪(内侧及外侧测爪中的任意一个)的本尺；具有另一侧测爪(内侧及外侧测爪中的另一个)、且相对于本尺自由移动地设置的滑尺；将该滑尺相对本尺的移动位移量作为电信号检测的编码器；基于来自该编码器的电信号显示滑尺的移动量的数字显示部。
在进行测量时，用单手握住本尺，保持这只手的拇指与滑尺接触，同时使滑尺沿本尺移动，把本尺和滑尺上设置的内侧或外侧测爪与被测物的测量部位抵接。在该状态下可以从数字显示部的显示值求出被测物的尺寸等。
但是，通过这样的测量方法，因直接用手握住本尺，所以，本尺因手上的热量而热膨胀，从而产生测量误差。因此，在要求高测量精度的场合，使用排除本尺热膨胀的方法。例如，在恒温室，将本尺固定在夹具上，通过经由隔热件使滑尺移动，从而可以排除本尺的热膨胀。
另外，因测量仪器本身的热膨胀而导致的测量误差，即便是卡尺之外的测量仪器也存在同样的问题，为了避免因热膨胀而导致的测量误差，有很多提案。例如，文献((日本)特开第2000-346601号公报)中被提案有一种千分尺，在弓状的本体上设置三个温度传感器，将这三点的温度的平均值作为本体的温度而求出本体的热膨胀量，从而修正测量误差。该方法被认为也可适用于数字式卡尺。
但是，在恒温室的测量，测量的准备作业变得繁琐，损坏了卡尺的易用性。另一方面，在上述文献的测量中，因使用三个温度传感器，所以，部件数增加，并且配线变复杂，导致成本增加。另外，将本体上的三点的温度平均值作为本体的温度，没有考虑本体的温度分布。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种卡尺，该卡尺可低成本且容易地修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差，并可进行高精度测量。
本发明的卡尺具有：具有一侧测爪的本尺；被设置成相对于该本尺自由移动，且具有与所述一侧测爪一起与被测物的测量部位抵接的另一侧测爪的滑尺；将该滑尺相对本尺的移动位移量作为电信号检测的编码器，其特征在于，具有：温度传感器，其设置于所述滑尺上、检测所述本尺温度的；运算部，在所述滑尺相对于所述本尺移动到任意位置时，其基于由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度，修正由所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
根据本发明，在滑尺相对于本尺移动到任意位置时，设置于滑尺上的温度传感器检测本尺的温度，运算部基于该本尺的温度修正通过编码器检测出的滑尺相对本尺的移动位移量。
即，运算部基于本尺的温度信息计算本尺的热膨胀量，从由编码器检测出的滑尺相对本尺的移动位移量中减去该热膨胀量，从而修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差。因此，可避免因本尺的热膨胀而导致的测量误差，高精度的测量变为可能。
本发明的卡尺因为可修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差，所以，即便不使用在恒温室进行测量、以排除本尺的热膨胀等特别方法，也可以进行高精度的测量。因此，与现有的卡尺一样，可用手握住本尺来使用，可容易地进行高精度的测量。
另外，本发明的卡尺因温度传感器设置于滑尺上，所以，可使温度传感器与滑尺一起沿本尺移动。由此，通过一个温度传感器即可测量本尺测量部分的温度，所以，部件数量减少，从而可简化配线，将成本抑制得低。
本发明优选为，具有温度信息存储部，所述温度信息存储部将由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度，和检测该温度的同时由所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位移量，作为所述本尺的温度信息来存储，所述运算部基于存储在所述温度信息存储部的所述本尺的温度信息，计算通过所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位置上的、所述本尺的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
根据这样的构成，本尺的温度和检测温度的同时由编码器检测出的滑尺相对本尺的移动位移量，作为本尺的温度信息存储到温度信息存储部。接着，运算部基于存储在温度信息存储部的本尺的温度信息，计算滑尺的移动位置的本尺的热膨胀量，从滑尺的相对本尺的移动位移量减去本尺的热膨胀量，从而修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差。因此，可避免因本尺的热膨胀而导致的测量误差，从而更高精度的测量变为可能。
因可预先将在本尺的多个点测量的温度信息存储到温度信息存储部，例如，使用多个温度信息的平均值，所以，可修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差，可进行更准确的修正。另外，如果考虑从多个温度信息得到的本尺的温度分布，对各温度测量点间的热膨胀量进行积分，计算本尺的热膨胀量，则更准确的修正是可能的。并且，本发明的卡尺因温度传感器设置于滑尺上，所以，可容易地增加温度测量点个数，通过增加测量点个数可方便地提高测量精度。
另外，作为计算本尺的热膨胀量的方法，列举有使用记录各温度的本尺的热膨胀量的表格的方法，或使用本尺的热膨胀率的方法。
本发明优选为，所述运算部基于存储在所述温度信息存储部的所述本尺的多个点的温度信息和预先存储在所述温度信息存储部的所述本尺的线膨胀率，通过积分计算通过所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位置的所述本尺的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
根据这样的构成，运算部因基于本尺的多个点的温度信息和本尺的热膨胀率，通过积分计算本尺的热膨胀量，所以，考虑本尺温度分布的准确的修正是可能的。
作为通过积分计算本尺的热膨胀量的方法，可列举以下的方法。
图3表示本尺的温度分布的例子。多次进行本尺的温度测量，将第n个温度测量点的温度设为Tn，该温度测量点的位置设为Pn。T0及P0是将滑尺一直移动到本尺的设置测爪侧的一端时所测量的温度及位置。在此，使测爪抵接到被测物时的滑尺的位置，为第m个温度测量点和第m+1个温度测量点之间的位置X，则位置X上的本尺的温度TX通过下述的(1)式可以近似地求得。
T x = T m ( P m + 1 - X ) + T m + 1 ( X - P m ) P m + 1 - P m - - - ( 1 )
使用象这样得到的位置X上的本尺的温度TX和被测物的温度TW，通过下述的(2)式求得计测误差Err，即本尺的热膨胀量。另外，式中的α是预先存储在温度信息存储部的本尺的热膨胀率。
Err = Σ n = 1 m α ( T n - 1 + T n - 2 T w ) ( P n - P n - 1 ) 2 + α ( T m + T x - 2 T w ) ( X - P m ) 2 - - - ( 2 )
通过从位置X减去象这样求得的计测误差Err，可修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差。
本发明优选为具有测量控制部，所述测量控制部在每次所述滑尺在所送本尺上前进规定距离时，通过所述温度传感器检测所述本尺的温度，将由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度、和在检测该温度的同时由所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量，作为所述本尺的温度信息自动存储到所述温度信息存储部。
根据这样的构成，因测量控制部在每次所述滑尺在所述本尺上前进规定距离时，将本尺的温度自动存储到温度信息存储部，所以，当存储本尺的温度分布时，没有必要反复进行滑尺的移动和温度测量操作，从而可方便地进行测量。
在本发明的卡尺中，优选为，所述编码器是电磁感应式编码器，具有设置于所述本尺的刻度和设置于所述滑尺的检测头；所述温度传感器设置于所述检测头附近，检测所述本尺的所述刻度附近的温度。
通过具有刻度和检测头的电磁感应式编码器，在求解滑尺相对位移量的卡尺中，本尺热膨胀中，特别是刻度附近的热膨胀对测量值具有很大影响。本发明的温度传感器因测量本尺的刻度附近的温度，所以，基于靠近刻度部分的本尺温度分布，可修正因热膨胀而导致的测量误差。因此，可高精度地修正因本尺的热膨胀而导致的测量误差。
本发明优选为，所述温度传感器是基于来自物体表面的红外放射，以非接触的方式检测物体表面温度的红外放射温度传感器。
根据这样的构成，因温度传感器与本尺为非接触，所以，可顺畅地进行滑尺的移动。另外，因为红外放射温度传感器相比其它温度传感器，在短时间内进行温度测量，所以，可缩短作业时间。
附图说明
图1是本实施例的卡尺的正视图；
图2是本实施例的滑尺结构的框图；
图3是表示本实施例的卡尺温度分布的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
如图1所示，本实施例的卡尺1具有：本尺10、相对该本尺10自由移动地设置的滑尺11、将该滑尺11相对本尺10的移动位移量作为电信号检测的编码器12。
本尺10其结构为具有设置于长度方向一端侧的外侧用测爪101及内侧用测爪102。
滑尺11其结构为具有：设置于其一端侧，与本尺10的外侧用测爪101及内侧用测爪102一起，与被测物的被测量部位抵接的外侧用测爪111及内侧用测爪112；显示测量结果的显示装置113。
编码器12其结构为具有：沿本尺10的长度方向设置的电磁感应式刻度121；设置于滑尺11，与刻度121协作，检测滑尺11相对刻度121的移动位移量的检测头122。
另外，滑尺11具有：检测本尺10的温度的温度传感器13、存储本尺10的温度信息的温度信息存储部14、随着滑尺11的移动自动将本尺10的温度信息存储到温度信息存储部14的测量控制部15、基于本尺10的温度信息修正滑尺11的移动位移量的运算部16、操作按钮17。
图2表示滑尺11的内部结构。
温度传感器13是基于来自物体表面的红外放射，以非接触的状态检测物体表面温度的红外放射温度传感器。温度传感器13设置于滑尺11的检测头122附近，配置成可检测本尺10的刻度121附近的温度。
温度信息存储部14将通过温度传感器13检测出的本尺10的温度、和在检测温度的同时通过编码器12检测出的滑尺11相对本尺10的移动位移量，作为本尺10的温度信息存储。另外，温度信息存储部14存储本尺10的线膨胀率。
测量控制部15在每次滑尺11在本尺10上前进规定距离时，通过温度传感器13检测本尺10的温度，将检测出的本尺10的温度和在检测该温度的同时通过编码器12检测出的滑尺11的移动位移量，作为本尺10的温度信息自动存储到温度信息存储部14。
运算部16基于存储在温度信息存储部14的本尺10的多个点的温度信息、和预先存储在温度信息存储部14的本尺10的线膨胀率，通过积分计算通过编码器12检测出的、滑尺11相对本尺10的移动位置的本尺10的热膨胀量，从通过编码器12检测出的滑尺11相对本尺10的移动位移量减去该热膨胀量，并在显示装置113中显示。
操作按钮17是从温度信息存储部14中删除本尺10的温度信息的按钮。操作操作按钮17，则测量控制部15删除已经存储在温度信息存储部14的本尺10的温度信息，并且，将此时滑尺11所在位置的本尺10的温度信息重新存储到温度信息存储部14。
说明使用这样的卡尺1，测量被测物的尺寸等时的操作。
在测量前先进行本尺10的温度信息的测量。
首先，用单手握住本尺10，保持这只手的拇指与滑尺11接触，同时使滑尺11尺一直移动到本尺10的、设置有外侧用测爪101及内侧用测爪102一侧的一端。在这种状态下，操作操作按钮17，删除至此为止已经存储在温度信息存储部14的本尺10的温度信息，并且，将此时滑尺11所在位置的本尺10的温度信息重新存储到温度信息存储部14。
接着，沿本尺10将滑尺11一直移动到本尺10的另一端。此时，测量控制部15在每次滑尺11在本尺10上前进规定距离时，通过温度传感器13检测本尺10的温度，将检测出的本尺10的温度、和在检测该温度的同时通过编码器12检测出的滑尺11的移动位移量，作为本尺10的温度信息自动存储到温度信息存储部14。由此，将图3所示的本尺10的温度分布存储到温度信息存储部14。另外，在图3中，Tn表示在第n个温度测量点的温度，Pn表示该温度时的滑尺11的移动位移量。T0及P0是将滑尺11一直移动到本尺10的、设置有外侧用测爪101及内侧用测爪102一侧的一端时，测量的本尺10的温度及滑尺11的位置。
测量时，从本尺10的另一端开始移动滑尺11，使本尺10及滑尺11上设置的外侧用测爪101、111，或内侧用测爪102、112与被测物的测量部位抵接。这样，运算部16基于存储在温度信息存储部14的本尺10的多个点的温度信息、和预先存储在温度信息存储部14的本尺10的线膨胀率，计算本尺10的热膨胀量，从滑尺11的移动位移量减去该热膨胀量，并在显示装置113中显示。从显示装置113中显示的值可求得被测物的尺寸等。
另外，运算部16通过以下步骤计算本尺10的热膨胀量。
在图3中，使外侧用测爪101、111，或内侧用测爪102、112抵接到被测物的测量部位时，将滑尺11的位置设为第m个温度测量点和第m+1个温度测量点之间的位置X，则位置X的本尺10的温度TX可通过下述(1)式近似地求得。
T x = T m ( P m + 1 - X ) + T m + 1 ( X - P m ) P m + 1 - P m - - - ( 1 )
使用这样得到的位置X上的本尺温度TX和被测物温度TW，通过下述(2)式求得计测误差Err，即本尺10的热膨胀量。另外，式中的α是预先存储在温度信息存储部14的本尺10的热膨胀率。
Err = Σ n = 1 m α ( T n - 1 + T n - 2 T w ) ( P n - P n - 1 ) 2 + α ( T m + T x - 2 T w ) ( X - P m ) 2 - - - ( 2 )
通过从位置X减去这样求得的计测误差Err，可修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差。
根据本实施例，具有如下所示的效果。
(1)运算部16计算本尺10的热膨胀量，从通过编码器12检测出的、滑尺11相对本尺的移动位移量减去本尺10的热膨胀量，来修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差，因此可避免因本尺10的热膨胀而导致的测量误差，从而高精度的测量变为可能。
(2)运算部16修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差，所以，即便不使用在恒温室进行测量以排除本尺10的热膨胀等特别方法，也可进行高精度的测量。即，与现有的卡尺1一样，可用手握住本尺10来使用，可容易地进行高精度的测量。
(3)温度传感器13因设置于滑尺11上，所以，可使温度传感器13与滑尺11一起沿本尺10移动。由此，通过一个温度传感器13即可测量本尺10测量部分的温度，所以，部件数量减少，从而可简化配线，将成本抑制得低。
(4)运算部16基于本尺10的温度信息和本尺10的热膨胀率，计算本尺10的热膨胀量，所以，相比于通过使用仅记录各个一定温度的本尺10的热膨胀量的表格，求出本尺10的热膨胀量的方法，也可计算准确的热膨胀量。
(5)运算部16基于本尺10的多个点的温度信息和本尺10的热膨胀率，通过积分计算本尺10的热膨胀量，所以，考虑本尺10温度分布的正确的修正是可能的。
(6)温度传感器13因测量本尺10的刻度121附近的温度，所以，基于靠近刻度121附近部分的本尺10的温度分布，可修正因热膨胀而导致的测量误差。因此，可高精度地修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差。
(7)所述温度传感器13是红外放射温度传感器，因温度传感器13和本尺10为非接触，所以，可顺畅地进行滑尺11的移动。另外，红外放射温度传感器相比其它温度传感器13，因可在短时间内进行温度测量，所以，可缩短作业时间。
(8)测量控制部15在每次滑尺11在本尺10上前进规定距离时，因自动将本尺10的温度存储到温度信息存储部14，所以，在存储本尺10的温度分布时，没有必要反复进行滑尺11的移动和温度测量操作，从而可方便地进行测量。
另外，本发明并不限于上述实施例，包括可以达到本发明目的的其它结构等，以下所示的变形等也包含在本发明中。
(i)编码器12只要可检测本尺10和滑尺11的相对移动位移量即可，并不限于本实施例所述的电磁感应式编码器。例如，也可是光学式或静电电容式。
(ii)本尺10的热膨胀量的计算方法并不限于本实施例。例如，不使用积分，使用在本尺10的多个点所测量的温度平均值，也可修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差。
(iii)本尺10的温度测量可以不是多个点而仅有一个点。例如，也可以是，使本尺10及滑尺11上设置的外侧用测爪101、111，或内侧用测爪102、112与被测物的测量部位抵接时，编码器12检测滑尺11相对本尺10的移动位移量，同时温度传感器13检测本尺10的、与滑尺11的位置相当的部分的温度。
即便是这样的场合，基于本尺10的与滑尺11的位置相当的部分，即，本尺10的测量部分的温度，也可修正因本尺10的热膨胀而导致的测量误差，所以，也可进行准确的修正。另外，在不需要高测量精度，经常仅进行一点温度测量的情况下，因没有必要存储温度信息，所以，也可不设置温度信息存储部14。
(iv)在本实施例中，虽然测量控制部15在每次滑尺11在本尺10上前进规定距离时，将本尺10的温度信息自动存储到温度信息存储部14，但是，其结构也可为通过操作按钮17的操作可变更该规定距离。此时，可任意地增减本尺10的温度测量点的数量。如果增加测量点个数，基于详细的温度分布，可进行更准确的修正；如果减少测量点，在运算部16进行的修正计算变得简单，可快速地进行测量结果在显示装置113上的显示。

Claims (7)

1.一种卡尺，其具有：具有一侧测爪的本尺；被设置成相对于该本尺自由移动，且具有与所述一侧测爪一起与被测物的测量部位抵接的另一侧测爪的滑尺；将该滑尺相对本尺的移动位移量作为电信号检测的编码器，其特征在于，具有：
温度传感器，其设置于所述滑尺上、检测所述本尺的温度；
运算部，在所述滑尺相对于所述本尺移动到任意位置时，其基于由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度，修正由所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
2.如权利要求1所述的卡尺，其特征在于，具有温度信息存储部，所述温度信息存储部将由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度，和检测该温度的同时由所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位移量，作为所述本尺的温度信息来存储，
所述运算部基于存储在所述温度信息存储部的所述本尺的温度信息，计算通过所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位置上的、所述本尺的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
3.如权利要求2所述的卡尺，其特征在于，所述运算部基于存储在所述温度信息存储部的所述本尺的温度信息、和预先存储在所述温度信息存储部的所述本尺的线膨胀率，计算在通过所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位置的所述本尺的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
4.如权利要求2所述的卡尺，其特征在于，所述运算部基于存储在所述温度信息存储部的所述本尺的多个点的温度信息、和预先存储在所述温度信息存储部的所述本尺的线膨胀率，通过积分计算由所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位置的所述本尺的热膨胀量，通过该热膨胀量修正通过所述编码器检测出的、所述滑尺相对所述本尺的移动位移量。
5.如权利要求2至4中任一项所述的卡尺，其特征在于，具有测量控制部，所述测量控制部在每次所述滑尺在所述本尺上前进规定距离时，通过所述温度传感器检测所述本尺的温度，将由所述温度传感器检测出的所述本尺的温度、和在检测该温度的同时由所述编码器检测出的所述滑尺相对所述本尺的移动位移量，作为所述本尺的温度信息自动存储到所述温度信息存储部。
6.如权利要求1至4中任一项所述的卡尺，其特征在于，所述编码器是电磁感应式编码器，具有设置于所述本尺的刻度和设置于所述滑尺的检测头；所述温度传感器设置于所述检测头附近，检测所述本尺的所述刻度附近的温度。
7.如权利要求1至4中任一项所述的卡尺，其特征在于，所述温度传感器是基于来自物体表面的红外放射，以非接触的方式检测物体表面温度的红外放射温度传感器。
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