CN101726273A

CN101726273A - 测量设备

Info

Publication number: CN101726273A
Application number: CN200910180798A
Authority: CN
Inventors: 佐佐木康二
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: US20100100353A1; CN101726273B; JP2010101655A; DE102009045896A1; JP5687820B2; US8478562B2

Abstract

一种测量设备，包括：主体；触针，其被配置为可相对于主体移动；编码器，用于检测触针相对于主体的位移量；计算部，用于根据由编码器检测到的位移量，计算测量值；显示部，用于显示由计算部计算出的测量值；操作部，用于向计算部发出命令；以及存储部，用于存储大于触针的移动行程的下限且小于触针的移动行程的上限的有效测量范围。计算部判断由编码器检测到的位移量是否落入存储在存储部中的有效测量范围内，并将该判断的结果显示在显示部上。

Description

测量设备

技术领域

本发明涉及一种测量可移动构件相对于固定构件的位移量的测量设备。

背景技术

作为对要测量的物体的尺寸进行测量的数字测量设备，已知有游标卡尺(vernier caliper)、千分尺(micrometer)、指示器、测试指示器、高度计(height gauge)等。例如，已知在日本已审实用新型登记申请2-45762号公报中说明的测试指示器。

该类型的测量设备包括固定构件、被配置为可相对于固定构件移动的可移动构件、用于检测可移动构件相对于固定构件的位移量的检测部件、以及用于显示由检测部件检测到的可移动构件相对于固定构件的位移量的显示部。

如图9所示，有效测量范围β窄于可移动构件的移动行程α，即，有效测量范围β(起点为A和结束点为B的范围)的值大于可移动构件的移动行程α的下限C且小于可移动构件的移动行程α的上限D，制造商对有效测量范围β进行精度检测，从而使其测量精度得到保证。

由于该原因，在针对要测量的物体设置测量设备之后，使可移动构件相对于物体移动，同时进行测量，以便确保通常在比可移动构件的移动行程α窄的有效测量范围β内进行测量。可选地，分别测量基准标尺(reference gauge)和物体，从而确定物体和基准标尺之间的差，即进行比较测量。

然而，在日本已审实用新型登记申请2-45762号公报中说明的测试指示器的缺点在于有效测量范围β的起始点A和结束点B相对于可移动构件的移动行程α的下限C和上限D没有明确限定。由于该原因，当进行测量时，使有效测量范围变窄以维持精度，从而防止测量不确定性的劣化。

这使得设置工作很繁琐，可能无意间会在有效测量范围之外进行测量，从而导致测量可靠性降低。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可以提高设置设备时的便利性并在没有降低测量值的可靠性的情况下最大化有效测量范围的测量设备。

根据本发明的测量设备包括：固定构件；可移动构件，其被配置为能够相对于固定构件移动；检测部件，用于检测可移动构件相对于固定构件的位移量；计算部，用于根据由检测部件检测到的位移量，计算测量值；显示部，用于显示由计算部计算出的测量值；以及操作部，用于向计算部发出命令；以及存储部，用于存储有效测量范围，其中该有效测量范围大于可移动构件的移动行程的下限且小于可移动构件的移动行程的上限，其中，计算部判断由检测部件检测到的位移量是否落入存储在存储部中的有效测量范围内，并将该判断的结果显示在显示部上。

使用该结构，使可移动构件相对于要测量的物体移动，同时进行测量，因此允许检测部件检测可移动构件相对于固定构件的位移量，然后，将位移量作为测量值显示在显示部上。此时，计算部判断由检测部件检测到的位移量是否落入存储在存储部中的有效测量范围内，并将该判断的结果显示在显示部上。

对关于测量是否在可移动构件的有效测量范围内进行的判断结果的显示有助于保持测量值的可靠性。另外，在将测量设备设置到要测量的物体上时，不需要缩小有效测量范围来维持测量精度，而传统的测量设备经常需要这样做，从而提高了便利性并实现了有效测量范围的最大化。

在根据本发明的测量设备中，优选地，计算部将测量值以及存储在存储部中的有效测量范围的起始点和结束点显示在显示部上。

利用该结构，显示部不仅可以显示关于由检测部件检测到的位移量是否落入有效测量范围内的判断结果，还可以显示存储在存储部中的有效测量范围的起始点和结束点，这有助于识别测量值在有效测量范围内的分布区域。

在根据本发明的测量设备中，优选地，存储部存储可移动构件的移动行程的下限和上限，并且计算部将测量值、存储在存储部中的有效测量范围的起始点和结束点、以及可移动构件的移动行程的下限和上限显示在显示部上。

利用该结构，显示部进一步显示可移动构件的移动行程的下限和上限，从而可识别测量值距离可移动构件的移动行程的下限和上限有多远。

在根据本发明的测量设备中，优选地，在有效测量范围设置模式下，当操作部发出用于进行起始点存储处理的命令时，计算部进行该起始点存储处理，以使存储部将由检测部件检测到的位移量存储为有效测量范围的起始点，并且当操作部发出用于进行结束点存储处理的命令时，计算部进行该结束点存储处理，以使存储部将由检测部件检测到的位移量存储为有效测量范围的结束点。

利用该结构，在有效测量范围设置模式下，当在使可移动构件移动到大于移动行程的下限的位置之后通过操作部发出用于进行起始点存储处理的命令时，将由检测部件检测到的位移量(可移动构件的位置)存储在存储部中作为有效测量范围的起始点。然后，当在使可移动构件移动到小于移动行程的上限的位置之后通过操作部发出用于进行结束点存储处理的命令时，将由检测部件检测到的位移量(可移动构件的位置)存储在存储部中作为有效测量范围的结束点。

因此，在使可移动构件移动到期望位置或者例如移动到通过精度检测所保证的有效测量范围的起始点和结束点之后，仅通过操作部发出用于进行起始点存储处理或者结束点存储处理的命令，就使存储部存储有效测量范围的起始点和结束点。换句话说，仅进行与通常的测量操作相同的操作，就可以存储有效测量范围的起始点和结束点。

在根据本发明的测量设备中，优选地，存储部中预先存储有与可移动构件的移动行程相对应的有效测量范围，在有效测量范围设置模式下，计算部进行以下处理：当操作部发出用于进行移动行程下限存储处理的命令时，计算部进行该移动行程下限存储处理，以使存储部将由检测部件检测到的位移量存储为移动行程的下限；当操作部发出用于进行移动行程计算处理的命令时，计算部进行该移动行程计算处理，以通过从由检测部件检测到的位移量减去存储在存储部中的移动行程的下限来获得可移动构件的移动行程；计算部进行起始点计算存储处理，以从存储部中读出与通过移动行程计算处理所获得的移动行程相对应的有效测量范围，根据所读出的有效测量范围、可移动构件的移动行程以及存储在存储部中的移动行程的下限来确定该有效测量范围的起始点，并将该有效测量范围的起始点存储在存储部中；计算部进行结束点计算存储处理，以根据起始点和有效测量范围获得有效测量范围的结束点，并将该有效测量范围的结束点存储在存储部中。

利用该结构，在有效测量范围设置模式下，当在使可移动构件移动到移动行程的下限之后通过操作部发出用于进行移动行程下限存储处理的命令时，将由检测部件检测到的位移量(可移动构件的移动行程的下限)存储在存储部中作为移动行程的下限。

然后，当在使可移动构件移动到移动行程的上限之后通过操作部发出用于进行移动行程计算处理的命令时，通过从由检测部件检测到的位移量(可移动构件的移动行程的上限)减去存储在存储部中的移动行程的下限来获得可移动构件的移动行程。

然后，从存储部中读出与由此获得的移动行程相对应的有效测量范围，根据该有效测量范围、可移动构件的移动行程、以及存储在存储部中的移动行程的下限来获得有效测量范围的起始点，并将其存储在存储部中。此外，根据起始点和有效测量范围来获得有效测量范围的结束点，并将其存储在存储部中。

因此，在使可移动构件移动到移动行程的下限和上限之后，仅通过操作部发出用于进行移动行程下限存储处理和移动行程计算处理的命令，就可以自动获得有效测量范围的起始点和结束点。即，在这种情况下，在使可移动构件移动到移动行程的下限和上限之后，仅通过操作部发出命令，就可以在操作者之间无差别地设置有效测量范围的起始点和结束点。

附图说明

图1是根据实施例的测量设备的截面图。

图2是示出根据实施例的测量设备的显示部的图。

图3是示出根据实施例的测量设备的内部结构的图。

图4是示出对于根据实施例的测量设备的有效测量范围的设置处理的流程图。

图5是示出根据实施例的测量设备的测量处理的流程图。

图6是示出对于根据变形例的测量设备的有效测量范围的设置处理的流程图。

图7是示出根据变形例的测量设备的显示部的图。

图8是示出根据变形例的测量设备的显示部的图。

图9是示出可移动构件的移动行程和有效测量范围之间的关系的图。

具体实施方式

下面参考附图说明根据本发明的实施例。

整体结构：图1

图1是根据本实施例的测量设备的截面图。

如图1所示，测试指示器1包括：作为固定构件的主体10；由主体10可摆动支撑的作为可移动构件的触针(stylus)11；作为检测部件的编码器12，用于检测触针11相对于主体10的位移量；计算部13，用于根据由编码器12检测到的触针11相对于主体10的位移量计算测量值；显示部14，用于显示通过计算部13的计算所获得的测量值；以及操作部15和设置操作部16，用于向计算部13发出命令。

主体10大致是矩形外壳，其一端固定到支架3，另一端支撑触针11。主体10的上表面上设置有显示部14和操作部15、16，主体10的内部设置有编码器12和计算部13。

触针11受到支撑，从而可以围绕设置成贯通主体10的壁的受支撑部111而摆动。触针11在与主体10相对的一端设置有大致球形的接触部112，其中接触部112与要测量的物体2的测量部分相接触。

编码器12具有设置在主体10的端部的电极121和设置在主体10中的与电极121电容性耦接的用于检测触针11的位移的检测头122。使用可以检测触针11相对于主体10在绝对位置上的位移量的绝对位置编码器。

操作部15包括当试图进行测量时向计算部13发出命令的按压式按钮。设置操作部16包括当试图设置有效测量范围，即设置如图9所示的有效测量范围β的起始点A和结束点B时向计算部13发出命令的按压式按钮。由于仅当测试指示器1经过精度检测(离开工厂之前)或校准检测时才需要设置操作部16，因此设置操作部16可以包含在主体10中并且不必包括按压式按钮。

显示部14：图2

如图2所示，显示部14是用于数字显示由计算部13计算出的测量值的液晶显示设备，并且包括测量值指示字14A、有效测量范围起始点指示字14B、有效测量范围结束点指示字14C和判断结果指示字14D。指示字14A、14B、14C均由7段显示元件构成。判断结果指示字14D包括指示判断结果可接受的“O”字、指示判断结果不可接受(由编码器12检测到的位移量小于有效测量范围起始点)的“

”字以及指示判断结果不可接受(由编码器12检测到的位移量大于有效测量范围结束点)的“Δ”字。

内部结构：图3

图3示出测试指示器1的内部结构。如图3所示，编码器12、显示部14、操作部15、16以及存储部17连接到计算部13。

存储部17包括非易失性存储器。此外，除了由编码器12检测到的位移量之外，存储部17还存储大于触针11的移动行程α的下限C且小于触针11的移动行程α的上限D的有效测量范围β的起始点A和结束点B。

响应于由操作部15发出的命令，在测量模式下，计算部13使存储部17将由编码器12检测到的位置存储为测量基准位置，并基于当前位置(触针11的当前位置)和存储在存储部17中的测量基准值之间的差进行测量值计算处理。

此外，计算部13判断由编码器12检测到的位移量是否落入存储在存储部17中的有效测量范围β之内，并将判断结果显示在显示部14上。具体地，在测量值指示字14A中显示由编码器12检测到的位移量，在有效测量范围起始点指示字14B和有效测量范围结束点指示字14C中分别显示有效测量范围β的起始点A和结束点B，并在判断结果指示字14D中显示判断结果。

此外，在有效测量范围设置模式下，当设置操作部16发出用于存储起始点的命令时，计算部13进行用于使存储部17将由编码器12检测到的位移量存储为有效测量范围的起始点的起始点存储处理；当设置操作部16发出用于存储结束点的命令时，计算部13进行用于使存储部17将由编码器12检测到的位移量存储为有效测量范围的结束点的结束点存储处理。

有效测量范围的设置：图4

ST1：使触针11从移动行程α的下限C移动到大于下限C的值(起始点A)。

ST2：编码器12检测触针11的起始点A的绝对位置(A)。

ST3：使用设置操作部16发出用于进行起始点存储处理的命令。

ST4：将由编码器12检测到的绝对位置(A)存储在存储部17中作为有效测量范围β的起始点A。

ST5：使触针11移动到有效测量范围β的结束点B(小于触针的移动行程的上限)。

ST6：编码器12检测触针11的结束点B的绝对位置(B)。

ST7：使用设置操作部16发出用于进行结束点存储处理的命令。

ST8：将由编码器12检测到的绝对位置(B)存储在存储部17中作为有效测量范围β的结束点B。

因此，在使触针11移动到期望位置之后，仅通过设置操作部16发出用于进行起始点存储处理或结束点存储处理的命令，就使存储部17存储有效测量范围β的起始点A和结束点B。换句话说，仅进行与通常的测量操作相同的操作，就可以存储有效测量范围β的起始点A和结束点B。

测量处理：图5

根据图5中的步骤进行测量处理。

ST11：编码器12检测触针11的当前位置X。

ST12：判断当前位置X是否等于或大于起始点A。

ST13：如果发现当前位置X等于或大于起始点A，则判断当前位置X是否等于或小于结束点B。

ST14：如果当前位置X等于或小于结束点B，则点亮判断结果指示字14D的“O”字。

ST15：如果在ST12中判断为当前位置X不等于或大于起始点A，即当前位置X小于起始点A，则点亮判断结果指示字14D的“

”字。

ST16：如果在ST13中判断为当前位置X不等于或小于结束点B，即当前位置X大于结束点B，则点亮判断结果指示字14D的“Δ”字。

因此，显示关于测量是否在触针11的有效测量范围β内进行的判断结果，从而防止测量值可靠性的下降。另外，在将测试指示器1设置到要测量的物体上时，不需要缩小有效测量范围来维持测量精度，而已知的测量设备经常需要这样做，从而提高了便利性并实现了有效测量范围的最大化。

此外，显示部14不仅显示关于由编码器12检测到的位移量是否落入有效测量范围β内的判断结果，还显示测量值和存储在存储部17中的有效测量范围的起始点A和结束点B，这有助于识别测量值在有效测量范围β内的分布区域。

变形例

本发明不局限于上述优选实施例。以下变形包含在本发明的范围内。

在上述实施例中，根据如图4所示的步骤进行有效测量范围β的设置，但是不局限于此。

例如，图6所述的步骤可用于此目的。在这些步骤中，将与触针11的移动行程α相对应的有效测量范围β存储在存储部17中。在有效测量范围设置模式下，计算部13进行以下处理。

移动行程下限存储处理：当设置操作部16发出用于进行移动行程下限存储处理的命令时，使存储部17将由编码器12检测到的位移量存储为移动行程下限C。

移动行程计算处理：当设置操作部16发出用于进行移动行程计算处理的命令时，通过从由编码器12检测到的位移量减去存储在存储部17中的移动行程下限来获得触针11的移动行程α。

起始点计算存储处理：从存储部17读出与通过移动行程计算处理获得的移动行程α相对应的有效测量范围β，并且根据该有效测量范围β、触针11的移动行程α以及存储在存储部17中的移动行程下限C来确定有效测量范围β的起始点A。即，A＝C+(α-β)/2。

结束点计算存储处理：根据起始点A和有效测量范围β来确定有效测量范围β的结束点B。即，B＝A+β。

具体地，在有效测量范围设置模式下，图6所示的步骤如下。

ST21：使触针11移动到移动行程α的下限C。

ST22：通过编码器12检测触针11的下限C的绝对位置(C)。

ST23：通过设置操作部16的操作发出用于进行移动行程下限存储处理的命令。这使得将由编码器12检测到的触针11的下限C的绝对位置(C)存储在存储部17中作为移动行程下限。

ST24：使触针11移动到移动行程α的上限D。

ST25：通过编码器12检测触针11的上限D的绝对位置(D)。

ST26：通过设置操作部16的操作发出用于进行移动行程计算处理的命令。

ST27：通过从由编码器12检测到的触针11的上限D的绝对位置(D)减去存储在存储部17中的移动行程下限C来获得触针11的移动行程α。

ST28：从存储部17读出与由此获得的移动行程α相对应的有效测量范围β。

ST29：根据有效测量范围β、触针11的移动行程α以及存储在存储部17中的移动行程下限C来获得有效测量范围的起始点A。即，A＝C+(α-β)/2。

ST30：将由此获得的绝对位置A存储在存储部17中作为有效测量范围β的起始点A。

ST31：根据起始点A和有效测量范围β来确定有效测量范围β的结束点B。即，B＝A+β。

ST32：将由此获得的绝对位置B存储在存储部17中作为有效测量范围β的结束点B。

因此，在使触针11移动到移动行程的下限和上限之后，仅使用设置操作部16发出用于进行移动行程下限存储处理或移动行程计算处理的命令，就可以自动确定有效测量范围β的起始点A和结束点B，并将其存储在存储部17中。即，在这种情况下，在使触针11移动到移动行程α的下限C和上限D之后，仅通过设置操作部16发出命令，就可以在操作者之间无差别地设置有效测量范围的起始点和结束点。

在上述实施例中，显示部14具有如图2所示的结构，但是不局限于此。

例如，如图7所示，可以向显示部14添加移动行程下限指示字14E和移动行程上限指示字14F，以分别指示移动行程α的下限C和上限D。

在这种情况下，将触针11的移动行程下限C和上限D预先存储在存储部17中。计算部13显示测量值、存储在存储部17中的有效测量范围β的起始点A和结束点B、以及触针11的移动行程下限C和上限D。

利用该结构，显示在显示部14上的触针11的移动行程α的下限C和上限D有助于识别测量值距离触针11的移动行程α的下限C和上限D有多远。

在上述优选实施例中，数字显示测量值、有效测量范围β的起始点A和结束点B以及移动行程的下限C和上限D，但是并不局限于此。

例如，如图8所示，设置了以预定间距配置多个显示元件的模拟指示字14G，并且可以通过点亮显示元件来指示有效测量范围β的起始点A和结束点B(除此以外，还有移动行程α的下限C和上限D)以及测量值P。

根据本发明的测量设备不局限于上述优选实施例中所述的测试指示器1。例如，根据本发明的测量设备可以包括游标卡尺、千分尺、指示器、高度计等。可以将本发明应用于这些测量设备。同样可以产生与上述优选实施例基本相同的效果。

检测部件不局限于上述优选实施例中所述的电容型编码器12。可以使用任意部件作为检测部件，只要该部件可以检测移动构件(触针11)相对于固定构件(主体10)的位移量即可。例如，可以使用感应式或光学式编码器。

显示部14不局限于上述实施例中所述的液晶显示装置。可以使用任意显示装置，只要该显示装置可以显示由计算部计算出的测量值即可。例如，可以使用采用了有机或无机电致发光的显示装置。

操作部15和16可用一个部件来代替。例如，可以使用按下时间对该部件在设置之间进行切换。

本发明可以应用于测量移动构件相对于固定构件的位移量的测量设备。

Claims

1.一种测量设备，包括：

固定构件；

可移动构件，其被配置为能够相对于所述固定构件移动；

检测部件，用于检测所述可移动构件相对于所述固定构件的位移量；

计算部，用于根据由所述检测部件检测到的位移量，计算测量值；

显示部，用于显示由所述计算部计算出的测量值；

操作部，用于向所述计算部发出命令；以及

存储部，用于存储有效测量范围，所述有效测量范围的值大于所述可移动构件的移动行程的下限且小于所述可移动构件的移动行程的上限，其中

所述计算部判断由所述检测部件检测到的位移量是否落入存储在所述存储部中的有效测量范围内，并将该判断的结果显示在所述显示部上。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述计算部将所述测量值以及存储在所述存储部中的有效测量范围的起始点和结束点显示在所述显示部上。

3.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，

所述存储部存储所述可移动构件的移动行程的下限和上限；以及

所述计算部将所述测量值、存储在所述存储部中的有效测量范围的起始点和结束点、以及所述可移动构件的移动行程的下限和上限显示在所述显示部上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的测量设备，其特征在于，在有效测量范围设置模式下，所述计算部进行以下处理：当所述操作部发出用于进行起始点存储处理的命令时，所述计算部进行所述起始点存储处理，以使所述存储部将由所述检测部件检测到的位移量存储为所述有效测量范围的起始点；以及当所述操作部发出用于进行结束点存储处理的命令时，所述计算部进行所述结束点存储处理，以使所述存储部将由所述检测部件检测到的位移量存储为所述有效测量范围的结束点。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的测量设备，其特征在于，所述存储部中预先存储有与所述可移动构件的移动行程相对应的有效测量范围，并且在有效测量范围设置模式下，所述计算部进行以下处理：当所述操作部发出用于进行移动行程下限存储处理的命令时，所述计算部进行所述移动行程下限存储处理，以使所述存储部将由所述检测部件检测到的位移量存储为移动行程的下限；当所述操作部发出用于进行移动行程计算处理的命令时，所述计算部进行所述移动行程计算处理，以通过从由所述检测部件检测到的位移量减去存储在所述存储部中的移动行程的下限来获得所述可移动构件的移动行程；所述计算部进行起始点计算存储处理，以从所述存储部中读出与通过所述移动行程计算处理所获得的移动行程相对应的有效测量范围，根据所读出的有效测量范围、所述可移动构件的移动行程以及存储在所述存储部中的移动行程的下限来确定该有效测量范围的起始点，并将该有效测量范围的起始点存储在所述存储部中；以及所述计算部进行结束点计算存储处理，以根据该有效测量范围和该有效测量范围的起始点来获得该有效测量范围的结束点，并将该有效测量范围的结束点存储在所述存储部中。