JP2006266855A - 非接触寸法測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルの浮上量を空気圧制御のみに依存すること無く安定化させることにより測定精度を向上することができる非接触寸法測定器を提供する。
【解決手段】 上部加圧室１３に安定化された一定圧を供給し、下部加圧室１４に電空レギュレータ２２で制御された制御圧を供給する。下部加圧室１４に供給された空気を、ノズル４１下端の吹出口４５から測定対象４６の対象箇所へ向けて噴出する。ノズル４１に静電容量センサ５１を設け、静電容量センサ５１から測定対象４６までの離間距離を非接触で測定する。静電容量センサ５１からの静電容量測定値５３を静電容量アンプ５２及び圧力コントローラ６１を介して電空レギュレータ２２に戻し、静電容量測定値５３に応じて下部加圧室１４への供給圧を制御するフィードバック回路７１を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定箇所に流体を吹き付けて測定を行う非接触寸法測定器に関する。

従来、測定箇所にエアを吹き付けて測定を行う非接触寸法測定器が知られている（例えば、特許文献１参照。）、

このような非接触寸法測定器の構成としては、例えば図２に示すように、シリンダ１０１を備えており、該シリンダ１０１には、ピストン１０２が移動自在に収容されている。前記ピストン１０２の上部側に形成された上部加圧室１０３には、空気圧源からの空気が第１レギュレータ１０４を介して供給されており、前記ピストン１０２の下部側に形成された下部加圧室１０５には、空気圧源からの空気が第２レギュレータ１０６を介して供給されている。

前記ピストン１０２からは、下方に延出するノズル１１１が設けられており、該ノズル１１１は、前記下部加圧室１０５内の空気を測定対象１１２へ向けて噴出するように構成されている。また、前記ピストン１０２からは、上方へ向けて延出するロッド１１３が設けられており、該ロッド１１３は、その移動量がデジタルスケール１１４によって検出されるように構成されている。該デジタルスケール１１４は、カウンタ１１５に接続されており、前記ロッド１１３の移動量を表示できるように構成されている。

これにより、基準面に載置された測定対象１１２の表面に前記ノズル１１１からのエアを吹き付け、該ノズル１１１の背圧を利用して測定対象１１２からのノズル１１１の浮上量を一定に保つとともに、この状態において、前記ピストン１０２位置を測定することによって、前記測定対象１１２の寸法を測定できるように構成されている。
実開平４−４３２１０号公報

しかしながら、このような非接触寸法測定器にあっては、測定対象１１２からのノズル１１１の浮上量１２１の検出と制御とを同じ空気圧の検出により行っているため、安定性・追従性に問題があり、高精度測定には適さなかった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、ノズルの浮上量を空気圧制御のみに依存すること無く安定化させることにより測定精度を向上することができる非接触寸法測定器を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の非接触寸法測定器においては、シリンダ内のピストンの一方側に設けられた第１加圧室と他方側に設けられた第２加圧室とに流体を供給し、該第２加圧室に供給された前記流体を前記ピストンに連動するノズルから噴出する構造であって、該ノズルからの前記流体を対象箇所へ向けて噴出した際の前記ピストンの変位量から測定を行う非接触寸法測定器において、前記ノズルに、前記対象箇所までの離間距離を非接触で測定する静電容量センサを設け、前記対象箇所と前記ノズルとの離間距離が一定になるように前記静電容量センサによる測定結果に応じて前記第２加圧室への前記流体の供給圧を制御するフィードバック回路を構成した。

すなわち、第２加圧室に供給された流体をピストンに連動するノズルから対象箇所へ向けて噴出した際には、その背圧によって当該ピストンが前記対象箇所から離間する方向へ移動する。

このとき、前記ノズルには静電容量センサが設けられており、前記対象箇所と前記ノズルとの離間距離が一定になるように前記静電容量センサによる測定結果に応じて前記第２加圧室への流体の供給圧を制御するフィードバック回路が構成されている。

このため、このフィードバック回路によるフィードバック制御によって、前記対象箇所と前記ノズルとの離間距離が一定に保たれるので、測定時における前記ピストンの変位量から対象箇所での厚み寸法等が正確に計測される。

また、請求項２の非接触寸法測定器にあっては、前記第２加圧室への供給圧を制御する前記フィードバック回路を、入力される電気信号に応じて前記第２加圧室への供給圧を可変する電空レギュレータで構成した。

これにより、静電容量センサによる測定値を電気信号として電空レギュレータにフィードバックすることで、対象箇所とノズルとの離間距離が一定になるように第２加圧室に供給される流体の圧力が制御される。

以上説明したように本発明の請求項１の非接触寸法測定器においては、対象箇所とノズルとの離間距離を測定する静電容量センサを備えたフィードバック回路によるフィードバック制御によって、前記対象箇所と前記ノズルとの離間距離を一定に保持することができる。

このため、測定対象からノズルまでの離間距離の検出と制御とを同じ空気圧の検出で行っていた従来と比較して、安定性や追従性を高めることができる。これにより、測定時のピストンの変位量から対象箇所での厚み寸法等を、より正確に計測することができる。したがって、測定精度を高めることができる。

また、請求項２の非接触寸法測定器にあっては、静電容量センサによる測定値を電気信号として電空レギュレータにフィードバックすることで、対象箇所とノズルとの離間距離が一定になるように第２加圧室に供給される流体の圧力を制御することができる。

これにより、測定値が電気信号で得られる静電容量センサを用いたフィードバック回路の構成を簡素化することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる非接触寸法測定器１を示す模式図であり、非接触寸法測定器１は、測定箇所に流体としての空気を吹き付けて寸法の測定を行う装置である。

この非接触寸法測定器１は、シリンダ１１を備えており、該シリンダ１１には、ピストン１２が上下動自在に収容されている。このピストン１２によって前記シリンダ１１の内部空間は上下に区画されており、前記ピストン１２の上部側には、上部加圧室１３が形成されている。また、前記ピストン１２の下部側には、下部加圧室１４が形成されている。

前記上部加圧室１３には、空気圧源からの空気がレギュレータ２１を介して入力されており、当該上部加圧室１３には、前記レギュレータ２１によって安定化された一定圧が供給されている。前記下部加圧室１４には、空気圧源からの流体としての空気が電空レギュレータ２２を介して入力されており、当該下部加圧室１４には、前記電空レギュレータ２２によって制御された制御圧が供給されている。これにより、前記ピストン１２は、前記上部加圧室１３の圧力と前記下部加圧室１４の圧力とが均衡したバランス位置に変位するように構成されている。

前記ピストン１２からは、検出用ロッド３１が上方へ向けて延出しており、該検出用ロッド３１は、その変位量がデジタルスケール３２によって検出されるように構成されている。該デジタルスケール３２は、カウンタ３３に接続されており、前記検出用ロッド３１の変位量を表示したり、その変位量を電気信号として他の装置へ出力できるように構成されている。

また、前記ピストン１２からは、ノズル４１が下方へ向けて延出しており、該ノズル４１は、その先端部が前記シリンダ１１より下方に延出している。前記ノズル４１には、上下に延在する挿通穴４２が設けられており、該挿通穴４２は、前記ノズル４１下端に開口している。このノズル４１の基端部には、側方に延出するパイプ４３が設けられており、該パイプ４３は、前記挿通穴４２に連通している。これにより、前記下部加圧室１４に供給された空気は、前記パイプ４３に設けられた穴４４を介して、前記ノズル４１の挿通穴４２へ通流するとともに、この挿通穴４２に供給された空気は、当該ノズル４１下端に開口した吹出口４５より測定対象４６の対象箇所へ向けて噴出されるように構成されており、前記ノズル４１は、この背圧を受けて前記測定対象４６表面から浮上するように構成されている。

前記ノズル４１の先端部には、静電容量センサ５１が当該ノズル４１の外周部に外嵌した状態で固定されており、前記静電容量センサ５１は、静電容量アンプ５２に接続されている。前記静電容量センサ５１は、当該静電容量センサ５１と前記測定対象４６との間に生じる静電容量を利用して、当該静電容量センサ５１から前記測定対象４６表面までの離間距離を非接触で測定するセンサであり、当該静電容量センサ５１で測定された電気信号としての静電容量測定値５３を前記静電容量アンプ５２で増幅することにより、前記離間距離に対応した電気信号が得られるように構成されている。

前記静電容量アンプ５２は、圧力コントローラ６１に接続されており、前記離間距離に対応した電気信号を、当該圧力コントローラ６１によって圧力制御用のコントロール信号に変換できるように構成されている。この圧力コントローラ６１は、前記電空レギュレータ２２に接続されており、該電空レギュレータ２２は、前記圧力コントローラ６１からのコントロール信号に応じて、前記空気圧源からの空気圧を制御して前記シリンダ１１の前記下部加圧室１４に供給するように構成されている。

これにより、前記静電容量センサ５１による静電容量測定値５３に応じて、前記下部加圧室１４への空気の供給圧を制御するフィードバック回路７１が構成されており、当該フィードバック回路７１は、前記静電容量センサ５１から前記測定対象４６表面までの離間距離が所定値より小さくなった場合に、前記下部加圧室１４への供給圧を高めて前記ノズル４１を上昇する一方、前記離間距離が所定値より大きくなった場合には、前記下部加圧室１４への供給圧を低下して前記ノズル４１を下降することで、前記測定対象４６表面からの前記ノズル４１の浮上量７２が常に一定となるような制御を行うように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、非接触寸法測定器１で測定対象４６の厚み寸法を測定する際には、基準面８１に測定対象４６を載置しない状態で当該非接触寸法測定器１を作動して、ノズル４１から前記基準面８１までの浮上量７２を一定に保持した状態で、カウンタ３３による値をクリアして「０」とする。

そして、前記基準面８１に測定対象４６を載置して非接触寸法測定器１を作動する。すると、シリンダ１１に形成された下部加圧室１４の空気が、ピストン１２に連動するノズル４１から測定対象４６表面の対象箇所へ向けて噴出され、その背圧によって前記ピストン１２が前記測定対象４６の対象箇所から離間する方向へ変位する。

このとき、前記ノズル４１には、静電容量センサ５１が設けられており、この静電容量センサ５１を備えたフィードバック回路７１によって、前記静電容量センサ５１による静電容量測定値５３に応じて前記下部加圧室１４への供給圧が制御されている。これにより、このフィードバック回路７１によるフィードバック制御によって、前記測定対象４６表面の対象箇所から前記ノズル４１までの浮上量７２を常に一定に保持することができる。

このため、測定対象４６からノズル４１までの浮上量７２の検出と制御とを同じ空気圧の検出で行っていた従来と比較して、安定性や追従性を高めることができる。これにより、測定時のピストン１２の変位量から測定対象４６の厚み寸法を、より正確に計測することができる。したがって、測定精度を高めることができるとともに広範囲の測定が可能となる。

そして、前記下部加圧室１４への供給圧を制御する前記フィードバック回路７１は、入力される電気信号に応じて前記下部加圧室１４への供給圧を可変する電空レギュレータ２２で構成されている。

このため、前記静電容量センサ５１からの静電容量測定値５３を電気信号として増幅して前記電空レギュレータ２２にフィードバックすることで、前記測定対象４６表面から前記ノズル４１までの浮上量７２が一定になるように前記下部加圧室１４に供給される空気の圧力を制御することができる。このように、前記静電容量測定値５３が電気信号で得られる前記静電容量センサ５１を用いたフィードバック回路７１の構成の簡素化を図ることができる。

なお、本実施の形態にあっては、前記下部加圧室１４への供給圧を電空レギュレータ２２で制御する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば流量制御弁を用いて、前記供給圧の制御を行っても良い。

本発明の一実施の形態を示す模式図ある。 従来の非接触寸法測定器を示す模式図ある。

符号の説明

１ 非接触寸法測定器
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 上部加圧室
１４ 下部加圧室
２２ 電空レギュレータ
４１ ノズル
４６ 測定対象
５１ 静電容量センサ
５３ 静電容量測定値
７１ フィードバック回路
７２ 浮上量

Claims (2)

1. シリンダ内のピストンの一方側に設けられた第１加圧室と他方側に設けられた第２加圧室とに流体を供給し、該第２加圧室に供給された前記流体を前記ピストンに連動するノズルから噴出する構造であって、該ノズルからの前記流体を対象箇所へ向けて噴出した際の前記ピストンの変位量から測定を行う非接触寸法測定器において、
   前記ノズルに、前記対象箇所までの離間距離を非接触で測定する静電容量センサを設け、前記対象箇所と前記ノズルとの離間距離が一定になるように前記静電容量センサによる測定結果に応じて前記第２加圧室への前記流体の供給圧を制御するフィードバック回路を構成したことを特徴とする非接触寸法測定器。
2. 前記第２加圧室への供給圧を制御する前記フィードバック回路を、入力される電気信号に応じて前記第２加圧室への供給圧を可変する電空レギュレータで構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触寸法測定器。
   

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