JP2014115287A - 力感知キャリパーにおいて測定力閾値を設定するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スケール部材102と、スライダ130と、変位センサ158と、力感知装置181と、信号処理部159と、を含む電動キャリパー100が提供される。信号処理部159は、力信号を受信し、スライダ130の各位置に対応する各力を示すように構成される。スライダ130の各位置に対応する複数の各力を含む力データが取得される。信号処理部159は、測定力のユーザ変動から独立した力信号に含まれる少なくとも1つの力成分に対応する補償力を超えるように決定される少なくとも最小力閾値により定義される許容可能測定力範囲を定義する。信号処理部159は、取得された力データを解析して、接触前データを識別し、その接触前データに基づいて、現在の測定手順の最小力閾値を設定することができる。
【選択図】図1
Description
電子位置エンコーダを使用する様々な電子キャリパーが知られている。これらのエンコーダは一般に、低電力の電磁誘導式、容量式、又は磁気式の位置感知技術に基づく。一般に、エンコーダは読み取りヘッド及びスケールを含み得る。読み取りヘッドは一般に、読み取りヘッドセンサ及び読み取りヘッド電子回路を含み得る。読み取りヘッドは、測定軸に沿った、スケールに対する読み取りヘッドセンサの位置に応じて変化する信号を出力する。電子キャリパーでは、スケールは一般に、細長いスケール部材に固定され、スケール部材は、第1の測定ジョーを含み、読み取りヘッドはスライダに固定され、スライダは、スケール部材に沿って移動可能であり、第2の測定ジョーを含む。したがって、2つの測定ジョー間の距離の測定は、読み取りヘッドからの信号に基づいて特定し得る。
DISPact=ΔF/Kact (式1)
DISPwp=Δmeas=ΔF/Kwp (式2)
DISPact/DISPwp=[ΔF/Kact]/[ΔF/Kwp]=Kwp/Kact (式3)
102 スケール部材
108、110、116、118 ジョー
114、122 一対の係合面
125 スケール基板
126 スケールトラック
127 溝
130 スライダ
140 カバー
141 押しボタンスイッチ
142 力状態インジケータ
144 デジタルディスプレイ
150 信号処理・表示回路基板
156 加速度計
158 センサアセンブリ
159 読み取りヘッド信号処理・制御回路
160 電装部
170 スライダアセンブリ
180 力測定アセンブリ
181 歪み測定アセンブリ
182、182’ 力アクチュエータアセンブリ
183 歪みセンサ
184 歪み要素
186 非泉要素アクチュエータ
191 サムホイール
192 力アクチュエータ本体
194 ガイドロッド/軸受
195 ガイドロッド/軸受穴
196 力アクチュエータ用のばね定数ばね
296A、296B 力アクチュエータ用のばね定数ばねの部分
296C 仕切り
310 ワークピース
Claims (22)
- 電動キャリパーであって、
測定中にワークピースに当接して配置される第1の測定面を含むスケール部材と、
測定中にワークピースに当接して配置される第2の測定面を含むスライダと、
前記スケール部材に沿った前記スライダの位置変化に応答して位置信号を提供するように構成された変位センサと、
前記スライダに配置され、測定手順中、前記第1及び第2の測定面のうちの少なくとも一方を通して、ユーザがワークピースに対して及ぼす測定力の変化に応答して、力信号を提供するように構成された力感知装置と、
前記位置信号を受信し、前記スケール部材に沿った前記スライダの各位置を示すように構成された信号処理部と、
を備え、前記信号処理部は、少なくとも第1の動作モードを含み、前記第1の動作モードでは、
力信号を受信し、前記スライダの各位置に対応する各力を特定し、
複数の各力及び対応する前記スライダの各位置を含む力データを取得し、
許容可能測定力範囲の最小力閾値を、前記測定力のユーザ変動から独立した前記力信号に含まれる少なくとも1つの力成分に対応する補償力を超えるように決定し、少なくとも該最小力閾値により許容可能測定力範囲を定義するように構成される、キャリパー。 - 前記最小力閾値は、工場での組立時及びユーザがワークピースに力を及ぼさずに前記スライダを動かして力データを取得する工程を含む現場での較正処理時のうちの一方の間に、前記キャリパーに記憶される力較正データに基づく静的閾値である、請求項1に記載のキャリパー。
- 前記力較正データは、前記現場較正手順中に記憶され、前記信号処理部は、前記ユーザが前記スライダを動かしている間に取得される前記力データを解析して、前記解析された力データに基づいて前記最小力閾値を決定し設定するように構成される、請求項2に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、前記解析された力データに基づいて補償力を決定し、その補償力に基づいて前記最小力閾値を設定するように構成される、請求項3に記載のキャリパー。
- 前記最小力閾値は動的閾値であり、前記信号処理部は、現在の測定手順中に取得された前記力データを解析して、前記第1及び第2の測定面の少なくとも一方と前記ワークピースとの接触前データを識別し、その接触前データに基づいて前記現在の測定手順の前記最小力閾値を設定するように構成される、請求項1に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、前記接触前データに基づいて現在の補償力を決定し、前記現在の補償力に基づいて前記最小力閾値を設定するように構成される、請求項4に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、
ユーザが外側測定を行う場合、前記測定力のユーザ変動から独立した前記力信号に含まれる少なくとも1つの力成分に対応する第1の補償力を超えるように外側測定用の前記最小力閾値を決定し、
ユーザが内側測定を行う場合、前記測定力のユーザ変動から独立した前記力信号に含まれる少なくとも1つの力成分に対応する第2の補償力を超えるように内側測定用の前記最小力閾値を決定する
ように構成される、請求項1に記載のキャリパー。 - 前記許容可能測定力範囲は、最大力閾値によりさらに定義される、請求項1に記載のキャリパー。
- 前記最大力閾値は静的閾値である、請求項8に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、前記最小力閾値に相対する前記最大力閾値を定義するように構成される、請求項8に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、前記第1の動作モードにおいて、現在の測定手順中に取得された前記力データを解析し、比較的より軟らかいワークピースの場合には前記最小力閾値に近い値に、比較的より剛性のワークピースの場合には前記最小力閾値から離れた値に、前記現在の測定手順の前記最大力閾値を動的に定義するように構成される、請求項8に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部は、前記第1の動作モードにおいて、現在の測定手順中に取得された前記力データを解析し、ワークピースのばね定数を特徴付け、前記特徴付けられたワークピースばね定数に基づいて、前記最小力閾値に相対する前記現在の測定手順の最大力閾値を定義するように構成される、請求項11に記載のキャリパー。
- 前記スライダに配置される力アクチュエータをさらに含み、前記力アクチュエータは、ユーザにより変更されて、前記測定力を変更する寸法を有するばね定数ばねを含む、請求項1に記載のキャリパー。
- 前記力感知装置は、変形可能部材と、前記変形可能部材の変形を感知する歪みセンサと、を含み、前記力アクチュエータ及び前記力感知装置は、前記変形が、前記ばね定数ばねの前記変更された寸法に対応するように構成される、請求項13に記載のキャリパー。
- 前記信号処理部により制御される力状態インジケータをさらに含み、
前記信号処理部は、現在の測定手順中に取得された前記力データを解析して、前記力状態インジケータを制御するように構成され、
前記力状態インジケータは、現在の各測定力を前記許容可能測定力範囲内にあるように増大させなければならないことを示す第1の状態、及び、現在の各測定力が前記許容可能測定力範囲内にあり、前記スライダの現在の各指示位置が、前記信号処理部により使用される基準に従った有効なワークピース測定であることを示す第2の状態を示し得る、請求項1に記載のキャリパー。 - 前記許容可能測定力範囲は、最大力閾値によりさらに定義され、
前記力状態インジケータは、前記第1及び第2の状態とは異なり、現在の各測定力が前記許容可能測定力範囲を超え、前記許容可能測定力範囲内にあるように低減しなければならないことを示す力過大状態を示し得る、請求項15に記載のキャリパー。 - 前記力状態インジケータの前記状態を制御するために前記信号処理部により使用される前記基準は、力逆転基準を含み、
前記信号処理部は、前記取得された力データの前記解析が、前記基準に従って力逆転が発生したことを示す場合、前記第1及び第2の状態とは異なり、前記スライダの示される現在の各位置が有効なワークピース測定ではないことを示す前記力状態インジケータの力逆転状態を、力変更動作及び位置変更動作のうちの少なくとも一方が、前記ユーザにより実行されて、前記力逆転状態を解除するまで続けさせる、請求項16に記載のキャリパー。 - 前記信号処理部は、前記キャリパーのディスプレイを使用して、前記力逆転状態を解除するために必要な力変更動作及び位置変更動作のうちの少なくとも一方を実行するに当たり、前記ユーザをガイドするユーザプロンプトを表示するように構成される、請求項17に記載のキャリパー。
- 前記力状態インジケータの前記第1の状態は、オンのインジケータ灯を含まず、前記力状態インジケータの前記第2の状態は、第1の色のインジケータ灯を含み、前記力状態インジケータの前記余剰力状態は、第2の色のインジケータ灯を含み、前記力状態インジケータの前記力逆転状態は、明滅しているインジケータ灯を含む、請求項18に記載のキャリパー。
- 前記少なくとも1つの力成分は、前記スケール部材への前記スライダの摩擦に依存するスライダ摩擦力成分を含む、請求項1に記載のキャリパー。
- 前記少なくとも1つの力成分は、前記キャリパーの向き及び前記スライダと共に移動するスライダアセンブリの質量に依存する重力成分を含む、請求項1に記載のキャリパー。
- 加速度計をさらに含み、前記信号処理部は、前記重力成分の特定に当たり、前記加速度計からの出力を利用する、請求項21に記載のキャリパー。
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