JP2015169561A - Contact type displacement gauge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接触子を用いた接触式変位計に関する。 The present invention relates to a contact displacement meter using a contact.
接触式変位計は、対象物の表面に当接されるとともに一方向に直線的に移動可能な接触子を有する(例えば、特許文献1および2参照)。
The contact-type displacement meter has a contact that is in contact with the surface of the object and is linearly movable in one direction (see, for example,
特許文献1の接触式変位計は、発光素子、ラインセンサおよび移動スケールを含む。移動スケールは、接触子に接続される。移動スケールには、接触子が移動可能な方向に沿って所定のパターンが配列される。発光素子から発せられた光は、コリメータレンズを通過することによって略平行光となり、移動スケールを通過してラインセンサに照射される。ラインセンサが読み取った受光信号に基づいて、接触子の変位が算出される。
The contact displacement meter of
特許文献2の接触式センサヘッドは、シリンダおよびガイドロッドを含む。ガイドロッドはシリンダ内に配置される。ガイドロットの一端部および他端部にそれぞれ接触子およびピストンが取り付けられる。接触子とワークとの間には電圧が印加されている。シリンダ内にエアが供給されることにより、ピストンがシリンダ内を移動し、接触子が一方向に移動する。接触子がワークと接触したとき、接触子およびワークを含む閉回路が形成される。閉回路に流れる電流を検出することにより、ワークの位置が算出される。
The contact-type sensor head of
特許文献2のようなエアの供給により接触子を移動可能な接触式変位計が望まれることがある。しかしながら、特許文献2の接触式センサヘッドにおいては、絶縁性のワークの位置を算出することができない。一方、特許文献1の接触式変位計においては、発光素子、ラインセンサ、移動スケール、コリメータレンズおよび配線を設ける必要がある。そのため、特許文献2のようなエア供給方式を特許文献1の接触式変位計に適用すると、接触式変位計を小型化することが困難になる。
There is a case where a contact displacement meter that can move a contact by supplying air as in
本発明の目的は、エアの供給により接触子の移動が可能でかつ接触子の移動方向に直交する方向において小型化可能な接触式変位計を提供することである。 An object of the present invention is to provide a contact displacement meter that can move a contact by supplying air and that can be downsized in a direction orthogonal to the moving direction of the contact.
(1)本発明に係る接触式変位計は、測定部と、測定部の出力信号を処理する処理部と、測定部と処理部との間に接続される第1のケーブルと、第1のケーブルにエアを供給するエア供給部とを備え、測定部は、筐体と、一方向に移動可能に筐体に支持された接触子と、一方向に並ぶ複数の透光部を有し、接触子とともに一方向に移動可能に構成されたスケールと、スケールに非平行光を照射する投光部と、スケールの複数の透光部を透過した非平行光を受光する受光部とを含み、投光部、スケールおよび受光部は、一方向と交差する方向に並ぶように筐体内に設けられ、第1のケーブルは、受光部の出力信号を処理部に伝送する第1の信号線と、接触子が突出する方向に移動するようにエア供給部により供給されるエアを筐体内に導く通路とを含む。 (1) A contact displacement meter according to the present invention includes a measuring unit, a processing unit that processes an output signal of the measuring unit, a first cable connected between the measuring unit and the processing unit, and a first An air supply unit that supplies air to the cable, and the measurement unit includes a housing, a contact supported by the housing so as to be movable in one direction, and a plurality of light-transmissive portions arranged in one direction, A scale configured to be movable in one direction together with the contact; a light projecting unit that irradiates the scale with non-parallel light; and a light receiving unit that receives the non-parallel light transmitted through the plurality of light-transmitting parts of the scale; The light projecting unit, the scale, and the light receiving unit are provided in the housing so as to be arranged in a direction intersecting with one direction, and the first cable includes a first signal line that transmits an output signal of the light receiving unit to the processing unit, A passage for guiding the air supplied by the air supply unit into the housing so that the contact moves in the protruding direction. Including the.
この接触式変位計においては、測定部と処理部との間が第1のケーブルにより接続される。エア供給部により第1のケーブルにエアが供給される。測定部においては、投光部、スケールおよび受光部が一方向と交差する方向に並ぶように筐体内に設けられる。接触子が一方向に移動可能に筐体に支持される。投光部によりスケールに非平行光が照射される。スケールの複数の透光部を透過した非平行光が受光部により受光される。 In this contact displacement meter, the measurement unit and the processing unit are connected by a first cable. Air is supplied to the first cable by the air supply unit. In the measurement unit, the light projecting unit, the scale, and the light receiving unit are provided in the housing so as to be aligned in a direction intersecting with one direction. The contact is supported by the housing so as to be movable in one direction. Non-parallel light is irradiated onto the scale by the light projecting unit. Non-parallel light transmitted through the plurality of light transmitting portions of the scale is received by the light receiving portion.
受光部の出力信号が、第1のケーブルの第1の信号線により処理部に伝送される。また、エア供給部により供給されるエアが、第1のケーブルの通路を通して筐体内に導かれる。これにより、接触子が突出する方向に移動する。その結果、接触子がスケールとともに測定前の初期位置に設定される。測定時には、接触子とともにスケールが一方向に移動し、接触子の移動前後の出力信号が処理部により処理される。 The output signal of the light receiving unit is transmitted to the processing unit through the first signal line of the first cable. Moreover, the air supplied by the air supply unit is guided into the housing through the passage of the first cable. Thereby, it moves to the direction where a contact child projects. As a result, the contact is set to the initial position before measurement together with the scale. At the time of measurement, the scale moves in one direction together with the contact, and the output signal before and after the contact is moved is processed by the processing unit.
この構成によれば、第1のケーブルの通路を通して筐体内にエアが供給されるので、筐体内にエアを供給するためのエア供給部を筐体に別個に設ける必要がない。また、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部とスケールとの間に設ける必要がない。これにより、エアの供給により接触子の移動を可能にしつつ、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することが可能になる。 According to this configuration, since air is supplied into the housing through the passage of the first cable, there is no need to separately provide an air supply portion for supplying air into the housing. Further, it is not necessary to provide an optical element such as a collimator lens for collimating light between the light projecting unit and the scale. This makes it possible to reduce the size of the contact displacement meter in a direction orthogonal to the moving direction of the contact while allowing the contact to move by supplying air.
(2)接触式変位計は、第1のケーブルに接続される中継部と、処理部の処理結果を表示する表示部と、中継部と表示部との間に接続される第2のケーブルとをさらに備え、エア供給部は中継部に設けられてもよい。 (2) The contact-type displacement meter includes a relay unit connected to the first cable, a display unit that displays a processing result of the processing unit, and a second cable connected between the relay unit and the display unit. The air supply unit may be provided in the relay unit.
この場合、第1のケーブルに中継部が接続され、中継部と表示部との間が第2のケーブルにより接続される。これにより、処理部の処理結果が表示部に表示される。ここで、エア供給部は中継部に設けられる。エア供給部が第1のケーブルに設けられていないので、第1のケーブルの取り扱い性が向上する。 In this case, the relay unit is connected to the first cable, and the relay unit and the display unit are connected by the second cable. As a result, the processing result of the processing unit is displayed on the display unit. Here, the air supply unit is provided in the relay unit. Since the air supply part is not provided in the first cable, the handleability of the first cable is improved.
(3)処理部は中継部に設けられてもよい。 (3) The processing unit may be provided in the relay unit.
この場合、処理部を配置するための他の配置領域を設ける必要がない。これにより、接触式変位計をコンパクトにすることができる。また、中継部にエア供給部が設けられているので、エア供給部により供給されるエアにより処理部を冷却することが可能になる。 In this case, it is not necessary to provide another arrangement area for arranging the processing unit. Thereby, a contact-type displacement meter can be made compact. In addition, since the air supply unit is provided in the relay unit, the processing unit can be cooled by the air supplied from the air supply unit.
(4)測定部は、筐体に設けられる少なくとも1つの発光部をさらに含み、処理部は、受光部の出力信号の処理結果に基づいて少なくとも1つの発光部の発光動作を制御するとともに、受光部の受光動作を制御する制御信号を生成し、第1のケーブルは、処理部により生成された制御信号を測定部の少なくとも1つの発光部および受光部に伝送する第2の信号線をさらに含んでもよい。 (4) The measurement unit further includes at least one light emitting unit provided in the housing, and the processing unit controls the light emission operation of the at least one light emitting unit based on the processing result of the output signal of the light receiving unit, and receives the light. The first cable further includes a second signal line for transmitting the control signal generated by the processing unit to at least one light emitting unit and the light receiving unit of the measurement unit. But you can.
この場合、使用者は、少なくとも1つの発光部の発光動作を観測することにより出力信号の処理結果を認識することができる。また、第1のケーブルの第2の信号線は、少なくとも1つの発光部および受光部に制御信号を伝送するために共通に用いられる。そのため、少なくとも1つの発光部および受光部にそれぞれ制御信号を伝送するための信号線を別個に設ける必要がない。これにより、第1のケーブルを細径化および軽量化することができる。 In this case, the user can recognize the processing result of the output signal by observing the light emitting operation of at least one light emitting unit. The second signal line of the first cable is commonly used to transmit a control signal to at least one light emitting unit and light receiving unit. Therefore, it is not necessary to separately provide signal lines for transmitting control signals to at least one light emitting unit and light receiving unit. Thereby, a 1st cable can be reduced in diameter and weight.
(5)少なくとも1つの発光部は、互いに異なる電圧で動作する複数の発光部を含み、処理部は、制御信号の電圧を変化させることにより複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御してもよい。 (5) The at least one light emitting unit may include a plurality of light emitting units that operate at different voltages, and the processing unit may control the light emitting operations of the plurality of light emitting units by changing the voltage of the control signal. .
この場合、共通の第2の信号線を用いて複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御することができる。これにより、第1のケーブルの細径化および軽量化を妨げることなく測定部に複数の発光部を設けることができる。その結果、使用者は、複数の発光部の発光動作を観測することにより、出力信号の複数の処理結果を容易に認識することができる。 In this case, the light emission operations of the plurality of light emitting units can be controlled using the common second signal line. Thereby, a several light emission part can be provided in a measurement part, without preventing the diameter reduction and weight reduction of a 1st cable. As a result, the user can easily recognize a plurality of processing results of the output signal by observing the light emission operations of the plurality of light emitting units.
(6)複数の発光部はそれぞれ発光ダイオードであり、複数の発光部の順方向電圧は互いに異なってもよい。 (6) Each of the plurality of light emitting units is a light emitting diode, and the forward voltages of the plurality of light emitting units may be different from each other.
この場合、簡単な回路で、共通の第2の信号線を用いて複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御することができる。 In this case, the light emitting operations of the plurality of light emitting units can be controlled with a simple circuit using the common second signal line.
(7)接触式変位計は、測定部を所望の固定位置に固定可能に構成された固定部材をさらに備え、筐体は一方向に延びるように形成され、固定部材は、一方向と交差する他方向に延びるように形成され、端面および互いに対向する一対の側面を有する本体部材と、測定部の筐体を本体部材に保持する保持部材とを含み、本体部材は、一方向に貫通しかつ筐体が挿入される挿入孔と、端面から挿入孔へ貫通する第1の貫通孔とを有し、挿入孔に筐体が挿入された状態で本体部材の第1の貫通孔を介して保持部材により筐体が押圧されてもよい。 (7) The contact-type displacement meter further includes a fixing member configured to be able to fix the measurement unit at a desired fixing position, the housing is formed to extend in one direction, and the fixing member intersects the one direction. A main body member formed to extend in the other direction and having an end surface and a pair of side surfaces facing each other; and a holding member that holds the housing of the measurement unit on the main body member, the main body member penetrating in one direction and An insertion hole into which the housing is inserted and a first through hole that penetrates from the end surface to the insertion hole, and is held via the first through hole of the main body member in a state in which the housing is inserted into the insertion hole. The housing may be pressed by the member.
この場合、本体部材の挿入孔に測定部の筐体が挿入される。この状態で、本体部材の第1の貫通孔を介して保持部材により筐体が押圧される。これにより、筐体が本体部材に保持される。本体部材を所望の固定位置に固定することにより、測定部が所望の固定位置に固定される。 In this case, the housing of the measurement unit is inserted into the insertion hole of the main body member. In this state, the housing is pressed by the holding member through the first through hole of the main body member. Thereby, a housing | casing is hold | maintained at a main body member. By fixing the main body member at a desired fixing position, the measurement unit is fixed at the desired fixing position.
この構成によれば、他方向に延びる本体部材の端面に第1の貫通孔が設けられる。他方向から保持部材を操作することにより、筐体を本体部材に保持させることができる。そのため、本体部材の側面から保持部材を操作する必要がない。これにより、本体部材の側面どうしが近接するように複数の固定部材を配置した場合でも、他の固定部材の干渉を受けることなく所望の固定部材に対して測定部を着脱することができる。その結果、複数の測定部を互いに近接させて高い密度で所望の固定位置に容易に固定することができる。 According to this configuration, the first through hole is provided in the end surface of the main body member extending in the other direction. By operating the holding member from the other direction, the housing can be held by the main body member. Therefore, there is no need to operate the holding member from the side surface of the main body member. Thereby, even when a plurality of fixing members are arranged so that the side surfaces of the main body member are close to each other, the measuring unit can be attached to and detached from the desired fixing member without being interfered by other fixing members. As a result, it is possible to easily fix the plurality of measurement units close to each other at a desired fixing position with high density.
(8)保持部材は、挿入孔に挿入される押圧部材と、第1の貫通孔に挿入される第1のねじ部材とを含み、挿入孔は、筐体および押圧部材が他方向に並ぶ状態で挿入可能なように他方向に延びる断面形状を有し、第1の貫通孔に挿入された第1のねじ部材が押圧部材を押圧するとともに、押圧部材が筐体を押圧することにより、筐体が本体部材に保持されてもよい。 (8) The holding member includes a pressing member inserted into the insertion hole and a first screw member inserted into the first through hole, and the insertion hole is in a state where the housing and the pressing member are arranged in the other direction. The first screw member inserted into the first through-hole presses the pressing member, and the pressing member presses the casing. The body may be held by the body member.
この場合、筐体および押圧部材が他方向に並ぶ状態で第1の貫通孔に挿入される。この状態で、押圧部材が第1のねじ部材により押圧され、筐体が押圧部材に押圧される。これにより、簡単な構成で筐体を本体部材に保持することができる。 In this case, the housing and the pressing member are inserted into the first through hole in a state where they are aligned in the other direction. In this state, the pressing member is pressed by the first screw member, and the housing is pressed by the pressing member. Thereby, a housing | casing can be hold | maintained to a main body member with a simple structure.
(9)押圧部材は、挿入孔内で他方向に揺動可能に設けられてもよい。この場合、押圧部材を挿入孔内に挿入する作業が不要になるので、固定部材への測定部の取付作業が容易になる。 (9) The pressing member may be provided so as to be swingable in the other direction within the insertion hole. In this case, since the operation of inserting the pressing member into the insertion hole is not required, the operation of attaching the measurement unit to the fixing member is facilitated.
(10)本体部材は、一方向に貫通する第2の貫通孔をさらに有し、第2の貫通孔は、他方向において挿入孔と並ぶように設けられ、第2の貫通孔に挿入される第2のねじ部材により本体部材が固定位置に固定されてもよい。 (10) The main body member further includes a second through hole penetrating in one direction, and the second through hole is provided so as to be aligned with the insertion hole in the other direction, and is inserted into the second through hole. The main body member may be fixed at a fixed position by the second screw member.
この場合、第2のねじ部材により本体部材を固定位置に容易に固定することができる。また、第2の貫通孔は他方向において挿入孔と並ぶように設けられるので、固定部材が側方に大型化することが防止される。これにより、複数の測定ヘッドを近接させて並べることができる。 In this case, the main body member can be easily fixed at the fixed position by the second screw member. In addition, since the second through hole is provided so as to be aligned with the insertion hole in the other direction, the fixing member is prevented from being enlarged in the lateral direction. Thereby, a plurality of measuring heads can be arranged close to each other.
エアの供給により接触子の移動を可能にしつつ、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することが可能になる。 It is possible to reduce the size of the contact-type displacement meter in a direction orthogonal to the moving direction of the contact while allowing the contact to move by supplying air.
(1)接触式変位計の構成
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。図2は、図1の接触式変位計の測定ヘッドを示す図である。図2(a)は筐体内の構成を示し、図2(b)は図2(a)のA部の拡大図を示す。以下、本実施の形態に係る接触式変位計100について、図1および図2を参照しながら説明する。
(1) Configuration of Contact Displacement Meter FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a contact displacement meter according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a measuring head of the contact displacement meter of FIG. FIG. 2 (a) shows the configuration inside the housing, and FIG. 2 (b) shows an enlarged view of part A of FIG. 2 (a). Hereinafter, a
図1に示すように、接触式変位計100は、筐体10、接触子20、投光部30、受光部40、スケール50、制御部60、表示部70、中継部80およびケーブル1,90を含む。筐体10、接触子20、投光部30、受光部40およびスケール50により測定ヘッド100Hが構成される。
As shown in FIG. 1, the
測定ヘッド100Hは、ケーブル90を介して中継部80に接続される。中継部80には、測定ヘッド100Hの筐体10内にエアを供給するためのエア供給部86が設けられる。ケーブル90には、6本の信号線91〜96(後述する図6)およびエアを筐体10内に導く通路97(後述する図4)が含まれる。詳細は後述する。中継部80は、ケーブル1を介して表示部70に接続される。
The measuring
本例においては、中継部80に制御部60が設けられる。この場合、制御部60を筐体10内に設ける必要がないので、筐体10を小型化することができる。また、制御部60を配置するための他の配置領域を設ける必要がない。これにより、接触式変位計100を小型化することができる。さらに、中継部80にエア供給部86が設けられているので、エア供給部86により供給されるエアにより制御部60を冷却することが可能になる。
In this example, the
測定ヘッド100Hにおいて、投光部30、受光部40およびスケール50は、筐体10内に収容される。また、図2(a),(b)に示すように、筐体10内にはシャフト11、バネ12、スケール保持部13および光学系保持部14が収容される。
In the
本例においては、筐体10は接触子20と略同程度の外径を有する。したがって、接触式変位計100は、全体として細長い形状を有する。それにより、狭い空間を通して測定対象物の変位を測定することが可能となる。また、接触式変位計100の保管および携帯を容易に行うことができる。
In this example, the
光学系保持部14には、接触式変位計100の測定結果を簡易的に表示するための2つの発光部15,16が設けられる。本実施の形態においては、発光部15は緑色LED(発光ダイオード)であり、発光部16は赤色LEDである。接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には発光部15が緑色に発光する。一方、接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には発光部16が赤色に発光する。筐体10の側面には、発光部15,16により発光される光を透過させるための窓部17が形成される。
The optical
接触子20は、筐体10に対して一方向に移動可能にシャフト11の一端に取り付けられる。以下、一方向をX方向と呼ぶ。シャフト11はボールベアリングを含む。また、スケール保持部13は、バネ12を介してシャフト11の他端に取り付けられる。スケール50は、長尺状の板部材からなり、スケール保持部13により保持される。スケール50は、例えばガラスにより形成される。
The
図1の中継部80からケーブル90の通路97(後述する図4)を通して筐体10内にエアが供給される。供給されたエアの圧力により、シャフト11、接触子20およびスケール50が筐体10に対して一体的にX方向に移動する。
Air is supplied into the
図2(b)に示すように、光学系保持部14は、接触子20に向かって平行に延びる2つの支持片14a,14bを有する。光学系保持部14の一方の支持片14aの内側の面には、投光部30および電気回路31が取り付けられる。電気回路31は、投光部30に電力を供給する。一方、光学系保持部14の他方の支持片14bの内側の面には、回路基板41を介して受光部40が取り付けられる。光学系保持部14の2つの支持片14a,14b間にスケール50が配置される。
As shown in FIG. 2B, the optical
この状態で、シャフト11、バネ12、スケール保持部13および光学系保持部14が筐体10に収容される。これにより、筐体10内で投光部30および受光部40がスケール50を挟んで対向する。また、光学系保持部14の2つの発光部15,16が筐体10の窓部17と重なる。スケール50は、投光部30の光軸に略直交するように配置される。スケール50は複数のスリットを有する。各スリットには、固有の番号が付与されている。スケール50の複数のスリットの配置については後述する。
In this state, the shaft 11, the
投光部30は、例えばLEDである。投光部30は、LD(レーザダイオード)等の他の発光素子であってもよい。投光部30には、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子が設けられない。したがって、投光部30から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール50の一部のスリットを通過して受光部40により受光される。
The
受光部40は、X方向に配列された複数の受光素子を有するラインセンサである。複数の受光素子が複数の画素を構成する。本例においては、各受光素子はCMOS(相補性金属酸化膜半導体)である。各受光素子は、CCD(電荷結合素子)等の他の素子であってもよい。
The
受光部40は、X方向に配列される複数の画素からなる受光面を有する。受光部40の受光面は、投光部30の光軸に略直交するように配置される。受光部40からは、受光面上での受光量分布を示すアナログの電気信号(以下、受光信号と呼ぶ)が回路基板41および図1のケーブル90を通して中継部80に設けられた制御部60に出力される。
The
図1に示すように、制御部60は、CPU(中央演算処理装置)61、メモリ62、A/D(アナログ/デジタル)変換器63およびD/A(デジタル/アナログ)変換器64を含む。受光部40から出力される受光信号は、A/D変換器63により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。
As shown in FIG. 1, the
A/D変換器63から出力されるデジタル信号は、受光量分布を示す受光データとしてメモリ62に順次蓄積される。また、メモリ62には、接触子20の変位を算出するための変位算出プログラムが記憶される。
The digital signal output from the A /
メモリ62に蓄積された受光データは、CPU61に与えられる。CPU61は、メモリ62により与えられた受光データに基づいて接触子20の変位算出プログラムを実行する。これにより、接触子20の変位を算出するための変位算出処理が実行される。表示部70は、例えば7セグメント表示器により構成される。表示部70はドットマトリクス表示器により構成されてもよい。CPU61は、ケーブル1を通して変位算出処理により算出された接触子20の変位を表示部70に表示させる。
The received light data stored in the
また、CPU61は、発光部15,16、投光部30および受光部40の動作を制御する。発光部15,16、投光部30および受光部40の動作を制御するための制御信号は、D/A変換器64によりアナログ信号に変換され、発光部15,16、投光部30および受光部40に与えられる。
The
本例においては、一組の筐体10、接触子20、投光部30、受光部40およびスケール50により一の測定ヘッド100Hが構成される。複数組のケーブル1,90および中継部80を用いて、複数の測定ヘッド100Hを一の表示部70にそれぞれ接続することが可能である。この構成によれば、測定対象物の複数の部分に複数の測定ヘッド100Hの複数の接触子20をそれぞれ当接させることにより、測定対象物の複数の部分の厚みを同時に測定することができる。また、複数の測定ヘッド100Hによる測定値に基づいて、測定対象物の厚みの最大値、最小値、平均値または平坦度等を評価値として得ることができる。
In this example, one set of the
測定値または評価値を示すデータは、メモリ62に記憶される。また、CPU61は、図示しないインタフェースを通してデータを外部に与えることができる。本例においては、CPU61は、BCD(Binary Corded Decimal)出力を外部のプログラマブルコントローラに与えることができる。また、CPU61は、外部のパーソナルコンピュータまたはプログラマブルコントローラとRS−232C規格に従うシリアル通信を行うことができる。
Data indicating the measurement value or the evaluation value is stored in the
(2)中継部
図3は、中継部80の分解斜視図である。図4は、中継部80の縦断面図である。図3および図4に示すように、中継部80は、筐体部81、蓋体部83およびエア供給部86を含む。
(2) Relay Unit FIG. 3 is an exploded perspective view of the
筐体部81は、底面部および4つの側面部を有し、上部に略矩形の開口81aを有する。筐体部81の1つの側面部には、円形の開口81bが形成される。筐体部81の底面部には、ケーブル90を接続するための接続部82が形成される。
The
蓋体部83には、図1の制御部60が実装される回路基板84が設けられるとともに、図1のケーブル1が接続される接続部85が形成される。図3および図4の例では、2つの回路基板84が蓋体部83に設けられる。蓋体部83は、筐体部81の開口81aを閉塞するように筐体部81に取り付けられる。
A
蓋体部83が筐体部81に取り付けられることにより、回路基板84および制御部60が筐体部81内に収納される。ケーブル90は接続部82を通して筐体部81内の制御部60に接続され、ケーブル1は接続部85を通して筐体部81内の制御部60に接続される。
By attaching the
エア供給部86は、閉塞部材86aおよび供給口86bを含む。供給口86bは閉塞部材86aに形成される。閉塞部材86aは、シール部材を介して筐体部81の開口81bを閉塞するように筐体部81の1つの側面部に取り付けられる。図4に示すように、閉塞部材86aには、供給口86bからのエアを開口81bに導く通気孔86hが形成される。
The
図4において、矢印で示すように、エア供給部86の供給口86bから閉塞部材86a内に流入したエアは、閉塞部材86aの通気孔86hおよび筐体部81の開口81bを通って筐体部81の内部に導かれる。筐体部81内のエアは、接続部82に接続されたケーブル90内の通路97を通って図1の測定ヘッド100Hに供給される。供給されたエアの圧力により、図1の接触子20が移動する。
In FIG. 4, as indicated by an arrow, the air that has flowed into the closing
(3)第1の参考形態
図5は、本発明の一実施の形態に係る接触式変位計100と第1の参考形態に係る接触式変位計100Aとの比較を示す図である。図5(a)は本実施の形態に係る接触式変位計100の側面図を示し、図5(b)は第1の参考形態に係る接触式変位計100Aの側面図を示す。
(3) First Reference Embodiment FIG. 5 is a diagram showing a comparison between a
図5(a)に示すように、本実施の形態に係る接触式変位計100においては、ケーブル90を通して筐体10内にエアが供給される。そのため、筐体10内にエアを供給するためのエア供給部を筐体10に設ける必要がない。この構成によれば、接触子20の移動方向に直交する方向において筐体10を小型化することができる。これにより、筐体10を接触子20と略同程度の外径にすることができる。その結果、接触式変位計100を細長い形状にすることができる。
As shown in FIG. 5A, in the
一方、図5(b)に示すように、第1の参考形態に係る接触式変位計100Aにおいては、筐体10Aの側部の上端にエア供給部86Aが設けられる。ケーブル90Aを通して筐体10A内にエアが供給されず、エア供給部86Aの供給口86Bから筐体10A内にエアが供給される。この構成によれば、接触子20Aの移動方向に直交する方向に筐体10Aが大型化する。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the
(4)中継部と測定ヘッドとの電気的接続
図6は、中継部80と測定ヘッド100Hとの電気的接続を示す模式図である。図6に示すように、中継部80と測定ヘッド100Hとがケーブル90により接続される。ケーブル90は、6本の信号線91,92,93,94,95,96を含む。信号線91は、中継部80の接地電位Vgに保持される接地端子と測定ヘッド100Hの接地電位Vgに保持される接地端子とを接続する。信号線92は、中継部80の電源電位Vsに保持される電源端子と測定ヘッド100Hの電源電位Vsに保持される電源端子とを接続する。
(4) Electrical Connection between Relay Unit and Measuring Head FIG. 6 is a schematic diagram showing electrical connection between the
信号線93は、中継部80の制御部60のCPU61と投光部30のアノードAとを接続する。信号線93には、保護抵抗R1が介挿される。投光部30のカソードKは接地電位Vgに保持される。投光部30の動作を制御するための制御信号が信号線93を通してCPU61から投光部30に与えられる。
The
信号線94は、制御部60のA/D変換器63と受光部40とを接続する。受光部40からの受光信号が、信号線94を通してA/D変換器63に与えられる。信号線95は、制御部60のCPU61と受光部40とを接続する。CPU61からのクロックパルスが、信号線95を通して受光部40に与えられる。
The
中継部80にバッファ回路B1が配置され、測定ヘッド100Hにバッファ回路B2が配置される。CPU61がバッファ回路B1の入力端子に接続される。バッファ回路B1の出力端子が信号線96を通してバッファ回路B2の入力端子に接続される。バッファ回路B2の出力端子は受光部40に接続される。
A buffer circuit B1 is disposed in the
測定ヘッド100Hには、2つの比較器C1,C2が設けられる。信号線96は比較器C1の反転入力端子および比較器C2の反転入力端子に接続される。比較器C1の非反転入力端子は基準電位Vr1に保持され、比較器C2の非反転入力端子は基準電位Vr2に保持される。
The
比較器C1の出力端子は発光部15のカソードKに接続され、比較器C2の出力端子は発光部16のカソードKに接続される。比較器C2の出力端子と発光部16のカソードKとの間には抵抗R3が介挿される。発光部15のアノードAおよび発光部16のアノードAは、保護抵抗R2を通して電源端子に接続される。
The output terminal of the comparator C1 is connected to the cathode K of the
受光部40および2つの発光部15,16の動作を制御するための制御信号が信号線96を通してCPU61から受光部40および2つの比較器C1,C2に与えられる。
A control signal for controlling the operations of the
なお、図6の例では、バッファ回路B1から出力される制御信号の大きさは、制御部60のD/A変換器64により接地電位Vgよりも高く基準電位Vr0以下の範囲で制御される。ここで、基準電位Vr0は、電源電位Vsよりも低い電位である。基準電位Vr1は基準電位Vr2以上でかつ基準電位Vr0以下に設定される。基準電位Vr2は接地電位Vg以上でかつ基準電位Vr1未満に設定される。
In the example of FIG. 6, the magnitude of the control signal output from the buffer circuit B1 is controlled by the D /
(5)受光部および発光部の制御
図7は、信号線96の各部における制御信号のレベルを示す図である。CPU61は、図7(a)に示す制御信号を生成する。図7(a)に示すように、制御信号は、“H”レベルおよび“L”レベルに周期的に変化する。制御信号の1周期はTである。制御信号は、周期Tのうち期間tの間“L”レベルに保持され、他の期間の間“H”レベルに保持される。本実施の形態では、周期Tは例えば4msであり、期間tは例えば10μsである。また、図7(a)の例では、“H”レベルおよび“L”レベルは、それぞれ電源電位Vsおよび接地電位Vgである。
(5) Control of Light Receiving Unit and Light Emitting Unit FIG. 7 is a diagram showing the level of the control signal in each part of the
図7(a)の制御信号が図6のバッファ回路B1の入力端子に与えられる。バッファ回路B1は、図7(a)の制御信号から図7(b)の制御信号を生成する。バッファ回路B1により生成される制御信号の“H”レベルは、図6のD/A変換器64により接地電位Vgと電源電位Vsよりも低い基準電位Vr0との間で制御される。
The control signal in FIG. 7A is applied to the input terminal of the buffer circuit B1 in FIG. The buffer circuit B1 generates the control signal in FIG. 7B from the control signal in FIG. The “H” level of the control signal generated by the buffer circuit B1 is controlled between the ground potential Vg and the reference potential Vr0 lower than the power supply potential Vs by the D /
図7(b)の制御信号が図6のバッファ回路B2の入力端子に与えられるとともに、図6の比較器C1の反転入力端子および図6の比較器C2の反転入力端子に与えられる。バッファ回路B2は、図7(b)の制御信号から図7(c)の制御信号を生成する。バッファ回路B2により生成される制御信号の“H”レベルは、電源電位Vsに保持される。したがって、図7(c)の制御信号は、図7(a)の制御信号と等しくなる。 The control signal in FIG. 7B is applied to the input terminal of the buffer circuit B2 in FIG. 6, and is also applied to the inverting input terminal of the comparator C1 in FIG. 6 and the inverting input terminal in the comparator C2 in FIG. The buffer circuit B2 generates the control signal in FIG. 7C from the control signal in FIG. The “H” level of the control signal generated by the buffer circuit B2 is held at the power supply potential Vs. Therefore, the control signal in FIG. 7C is equal to the control signal in FIG.
図7(c)の制御信号は、受光部40のスタートパルスとして機能する。図7(c)の制御信号が受光部40に与えられる。これにより、受光部40の動作が制御される。
The control signal in FIG. 7C functions as a start pulse for the
図7(b)の制御信号が比較器C1の非反転入力端子および比較器C2の非反転入力端子に与えられることにより、図6の2つの発光部15,16の発光および消光が制御される。図8は、図7(b)の制御信号の“H”レベルの範囲と発光部15,16の発光状態との関係を示す図である。
7B is applied to the non-inverting input terminal of the comparator C1 and the non-inverting input terminal of the comparator C2, the light emission and quenching of the two light emitting
図8に示すように、制御信号の“H”レベルが接地電位Vgよりも高く基準電位Vr2以下である場合には、比較器C1の出力端子の電位および比較器C2の出力端子の電位が“H”レベルに保持される。この場合、発光部15,16には、順方向電圧以上の電圧は印加されない。それにより、発光部15,16は消光状態になる。
As shown in FIG. 8, when the “H” level of the control signal is higher than the ground potential Vg and equal to or lower than the reference potential Vr2, the potential of the output terminal of the comparator C1 and the potential of the output terminal of the comparator C2 are “ It is held at the H ”level. In this case, no voltage higher than the forward voltage is applied to the
制御信号の“H”レベルが基準電位Vr2よりも高く基準電位Vr1以下である場合には、比較器C1の出力端子の電位が“H”レベルに保持され、比較器C2の出力端子の電位が“L”レベルに保持される。この場合、発光部15には順方向電圧以上の電圧は印加されないが、発光部16には順方向電圧以上の電圧が印加される。それにより、発光部15が消光状態になり、発光部16が発光状態になる。
When the “H” level of the control signal is higher than the reference potential Vr2 and lower than the reference potential Vr1, the potential of the output terminal of the comparator C1 is held at the “H” level, and the potential of the output terminal of the comparator C2 is It is held at “L” level. In this case, no voltage higher than the forward voltage is applied to the
制御信号の“H”レベルが基準電位Vr1よりも高く基準電位Vr0以下である場合には、比較器C1の出力端子の電位および出力端子の電位が“L”レベルに保持される。ここで、発光部15,16の特性として、発光部15の順方向電圧は発光部16の順方向電圧よりも低い。この場合、発光部15に順方向電圧以上の電圧が印加されるので、発光部15に順方向電流が流れ、発光部15が発光状態となる。一方、発光部16にはほとんど電流が流れず、発光部16は消光状態となる。
When the “H” level of the control signal is higher than the reference potential Vr1 and equal to or lower than the reference potential Vr0, the potential of the output terminal and the potential of the output terminal of the comparator C1 are held at the “L” level. Here, as a characteristic of the
図6のD/A変換器64は、接触式変位計100により測定対象物の寸法が測定されていない場合には、図7(b)の制御信号の“H”レベルを接地電位Vgよりも高く基準電位Vr2以下に制御する。D/A変換器64は、接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には、図7(b)の制御信号の“H”レベルを基準電位Vr2よりも高く基準電位Vr1以下に制御する。D/A変換器64は、接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には、制御信号の“H”レベルを基準電位Vr1よりも高く基準電位Vr0以下に制御する。
The D /
この制御によれば、接触式変位計100により測定対象物の寸法が測定されていない場合には、発光部15,16は発光しない。接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には、発光部16のみが赤色に発光する。接触式変位計100により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には、発光部15のみが緑色に発光する。
According to this control, when the dimension of the measuring object is not measured by the
使用者は、2つの発光部15,16の発光動作を観測することにより測定結果を認識することができる。また、2つの発光部15,16の順方向電圧が互いに異なるので、簡単な回路構成で、共通の信号線96を用いて複数の発光部15,16の発光動作をそれぞれ制御することができる。
The user can recognize the measurement result by observing the light emitting operation of the two light emitting
なお、図7(b)の期間tの間は、制御信号が“L”レベルに保持されるので、発光部15,16は消光状態となる。しかしながら、期間tは極めて短いので、使用者は発光部15,16の消光を認識することはできず、使用上の問題が生じることがない。
During the period t in FIG. 7B, since the control signal is held at the “L” level, the
上記の接続によれば、共通の信号線96を用いて2つの発光部15,16および受光部40を制御する制御信号を伝送することができる。そのため、2つの発光部15,16を制御するための制御信号および受光部40を制御するための制御信号を伝送する信号線を別個にケーブル90に設ける必要がない。これにより、ケーブル90を細径化かつ軽量化することができる。
According to the above connection, a control signal for controlling the two light emitting
(6)第2の参考形態
図9は、第2の参考形態における中継部と測定ヘッドとの電気的接続を示す模式図である。図9に示すように、第2の参考形態における接触式変位計においては、中継部80Aと測定ヘッド100HAとがケーブル90Bにより接続される。中継部80Aは、バッファ回路B1を有さない点を除いて、図6の中継部80と同様の構成を有する。
(6) Second Reference Embodiment FIG. 9 is a schematic diagram showing electrical connection between the relay unit and the measurement head in the second reference embodiment. As shown in FIG. 9, in the contact displacement meter according to the second reference embodiment, the
測定ヘッド100HAは、以下の点を除き、図6の測定ヘッド100Hと同様の構成を有する。測定ヘッド100HAは、バッファ回路B2、比較器C1,C2および抵抗R3を有さない。また、測定ヘッド100HAは、保護抵抗R2の代わりに保護抵抗R2A,R3Aを含む。ケーブル90Bは、8本の信号線91,92,93,94,95,96A,96B,96Cを含む。
The measurement head 100HA has the same configuration as the
信号線96Aは、制御部60のCPU61と受光部40とを接続する。受光部40の動作を制御するための制御信号が信号線96Aを通してCPU61から受光部40に与えられる。
The
信号線96Bは、制御部60のCPU61と一方の発光部15のアノードAとを接続する。信号線96Bには、保護抵抗R2Aが介挿される。発光部15のカソードKは接地電位Vgに保持される。発光部15の動作を制御するための制御信号が信号線96Bを通してCPU61から発光部15に与えられる。
The
信号線96Cは、制御部60のCPU61と他方の発光部16のアノードAとを接続する。信号線96Cには、保護抵抗R3Aが介挿される。発光部16のカソードKは接地電位Vgに保持される。発光部16の動作を制御するための制御信号が信号線96Cを通してCPU61から発光部16に与えられる。
The
上記の接続によれば、2つの発光部15,16および受光部40にそれぞれ制御信号を与えるための信号線96A〜96Cが別個にケーブル90Bに設けられる。そのため、ケーブル90Bが大型化かつ重量化する。
According to the above connection, the
(7)固定部材
接触式変位計100は、測定ヘッド100Hを測定対象物の近傍で固定するための固定部材をさらに含む。図10は、固定部材を示す斜視図である。図11は、図10の固定部材により固定された測定ヘッド100Hを示す斜視図である。図10(a)は固定部材の分解斜視図を示し、図10(b)は組立後の固定部材の斜視図を示す。図11(a),(b)は、それぞれ斜め上方および斜め下方から見た測定ヘッド100Hの斜視図を示す。
(7) Fixing member The contact-
図10(a),(b)に示すように、固定部材110は、本体部材111、押圧部材112および複数(本例では3個)の固定ねじ113a,113b,113cを含む。本体部材111は、Y方向に延びる略直方体状を有する。ここで、Y方向は、図1のX方向に直交する方向である。本体部材111は、前面111A、背面111B、一側面111C、他側面111D、上面111Eおよび底面111Fを有する。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the fixing
本体部材111には、上面111Eから底面111Fまで貫通する略長方形状の挿入孔111hが形成される。挿入孔111hには、図1の測定ヘッド100Hが挿通されるとともに、押圧部材112が配置される。挿入孔111hの一端部の内周面は、図1の測定ヘッド100Hの外周面と接触可能に湾曲している。
The
本体部材111には、一側面111Cから挿入孔111h内を通って他側面111Dまで貫通するねじ孔111aが形成される。また、本体部材111には、前面111Aから挿入孔111h内まで貫通するねじ孔111bが形成される。さらに、本体部材111には、上面111Eから底面111Fまで貫通する円形状の貫通孔111cが形成される。貫通孔111cは、Y方向において挿入孔111hと並ぶように設けられる。
The
押圧部材112は板状を有し、押圧部材112の一面は測定ヘッド100Hの外周面と接触可能に湾曲している。測定ヘッド100Hおよび押圧部材112がY方向に並ぶ状態で挿入孔111hに挿入可能なように、押圧部材112はY方向に延びる断面形状を有する。押圧部材112には、側面を貫通する貫通孔112aが形成される。押圧部材112が本体部材111の挿入孔111h内に配置される。この状態で、本体部材111のねじ孔111aに固定ねじ113aが嵌め込まれる。
The pressing
この場合、本体部材111の一側面111Cのねじ孔111aに差し込まれた固定ねじ113aは、押圧部材112の貫通孔112aを通って本体部材111の他側面111Dのねじ孔111aに固定される。これにより、押圧部材112が本体部材111に固定される。押圧部材112は、固定ねじ113aを支点にして挿入孔111h内で前後方向に揺動可能である。押圧部材112を挿入孔111h内に挿入する作業が不要になるので、固定部材110への測定ヘッド100Hの取付作業が容易になる。
In this case, the fixing
図11(a),(b)の例においては、測定ヘッド100Hが測定対象物の上方の固定板114に取り付けられる。図11(b)に示すように、固定板114には、ねじ孔114cおよび貫通孔114hが形成される。ねじ孔114cは本体部材111の貫通孔111c(図10)と重なり、貫通孔114hは本体部材111の挿入孔111h(図10)と重なる。固定ねじ113cが、本体部材111の貫通孔111cを通って固定板114のねじ孔114cに固定される。これにより、固定部材110が固定板114に固定される。
In the example of FIGS. 11A and 11B, the
本体部材111の挿入孔111hおよび固定板114の貫通孔114hに測定ヘッド100Hが挿通される。この状態で、図10の本体部材111のねじ孔111bに固定ねじ113bが嵌め込まれる。この場合、本体部材111の前面111Aのねじ孔111bに差し込まれた固定ねじ113bは、挿入孔111h内で押圧部材112を押圧する。そのため、測定ヘッド100Hは、挿入孔111hの内周面と押圧部材112の湾曲した一面とにより挟み込まれる。これにより、測定ヘッド100Hが本体部材111に固定される。その結果、測定ヘッド100Hが固定板114に固定される。
The
図12は、複数の図10の固定部材110によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッド100Hを示す斜視図である。図12(a),(b)は、それぞれ斜め上方および斜め下方から見た測定ヘッド100Hの斜視図を示す。図12(a),(b)の例においては、各固定部材110の側面に直交する方向に並ぶように複数の測定ヘッド100Hが配置される。
FIG. 12 is a perspective view showing a plurality of measuring
本実施の形態における固定部材110においては、図10の本体部材111の前面111Aのねじ孔111bに固定ねじ113bを嵌め込むことにより、測定ヘッド100Hが固定板114に固定される。この構成によれば、測定ヘッド100Hを固定板114から着脱するために本体部材111の一側面111Cの固定ねじ113aを操作する必要がない。そのため、各固定部材110の側面に直交する方向に並ぶように複数の測定ヘッド100Hを配置した場合でも、各固定部材110を固定板114から着脱することなく、所望の測定ヘッド100Hを固定板114から個別に着脱することができる。
In the fixing
このように、本体部材111の側面どうしが近接するように複数の固定部材110を配置した場合でも、他の固定部材110の干渉を受けることなく所望の固定部材110に対して測定ヘッド100Hを着脱することができる。その結果、複数の測定ヘッド100Hを互いに近接させて高い密度で所望の固定位置に容易に固定することができる。
Thus, even when the plurality of fixing
(8)第3の参考形態
図13は、第3の参考形態における固定部材の水平断面図である。図13に示すように、第3の参考形態における固定部材120は、本体部材121および固定ねじ122を含む。本体部材121は、略直方体状を有する。本体部材121は、前面121A、背面121B、一側面121C、他側面121D、上面121Eおよび底面(図示せず)を有する。
(8) Third Reference Embodiment FIG. 13 is a horizontal sectional view of a fixing member in the third reference embodiment. As shown in FIG. 13, the fixing
本体部材121には、上面121Eから図示しない底面まで貫通する円形状の挿入孔121hが形成される。挿入孔121hには、図1の測定ヘッド100Hが挿通される。また、本体部材121には、挿入孔121hから前面121Aまでを側方に分離する切欠121nが形成される。
The
本体部材121には、一側面121Cの前端から切欠121nまで貫通する貫通孔121aが形成される。貫通孔121aは、固定ねじ122のねじ頭を掛止するための座ぐり(counterbore)を含む。また、本体部材121には、他側面121Dの前端から切欠121nまで貫通し貫通孔121aにつながるねじ孔121bが形成される。さらに、本体部材121には、上面121Eから図示しない底面まで貫通する円形状の貫通孔121cが形成される。
The
図11(b)の固定板114上に固定部材120が配置される。図11(b)のねじ孔114cは本体部材121の貫通孔121cと重なり、図11(b)の貫通孔114hは本体部材121の挿入孔121hと重なる。図示しない固定ねじが、本体部材121の貫通孔121cを通って固定板114のねじ孔114cに固定される。これにより、固定部材120が固定板114に固定される。
The fixing
本体部材121の挿入孔121hおよび固定板114の貫通孔114hに測定ヘッド100Hが挿通される。この状態で、本体部材121の貫通孔121aおよびねじ孔121bに固定ねじ122が嵌め込まれる。この場合、本体部材121の一側面121Cの貫通孔121aに差し込まれた固定ねじ122は、切欠121nを通って本体部材121の他側面121Dのねじ孔121bに固定される。
The
ここで、固定ねじ122を締め付けることにより、本体部材121の切欠121nの間隔が小さくなり、挿入孔121hに挿通された測定ヘッド100Hが一側面121Cおよび他側面121Dにより締め付けられる。これにより、測定ヘッド100Hが本体部材121に固定される。その結果、測定ヘッド100Hが固定板114に固定される。
Here, by tightening the fixing
図14は、複数の図13の固定部材120によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッド100Hを示す水平断面図である。図14の例においては、各固定部材120の側面に直交する方向に並ぶように3個の測定ヘッド100Hが配置される。図14の3個の固定部材120をそれぞれ固定部材120A,120B,120Cと呼ぶ。
FIG. 14 is a horizontal sectional view showing a plurality of measuring
第3の参考形態における固定部材120A〜120Cにおいては、図13の本体部材121の一側面121Cの貫通孔121aおよび他側面121Dのねじ孔121bに固定ねじ122を嵌め込むことにより、測定ヘッド100Hが固定板114に固定される。この構成によれば、3つの測定ヘッド100Hを固定板114から着脱するためには、固定部材120A,120B,120Cを適切な順序で操作する必要がある。
In the fixing
例えば、3個の測定ヘッド100Hを固定する際には、まず、固定部材120Aを用いて測定ヘッド100Hを固定板114に固定する必要がある。次に、固定部材120Bを用いて測定ヘッド100Hを固定板114に固定する必要がある。最後に、固定部材120Cを用いて測定ヘッド100Hを固定板114に固定する必要がある。
For example, when three
また、固定部材120Aから測定ヘッド100Hを取り外す際には、固定部材120Cを固定板114から取り外した後、固定部材120Bを固定板114から取り外す必要がある。このように、所望の固定部材120のみを操作して個別に測定ヘッド100Hの着脱を行うことができない。
Further, when removing the measuring
(9)スリット位置の特定
以下、接触式変位計100の動作について説明する。スケール50には、複数のスリットが並ぶように形成される。スケール50には、複数のスリットが並ぶように形成される。本例においては、スケール50にn個のスリットが形成される。nは1以上の整数であり、例えば100である。n個のスリットには、それぞれ1〜n番の固有の番号が付与されている。n個のスリットは、隣り合うスリット間の間隔が全部互いに異なるように配列されてもよいし、隣り合うスリット間の間隔が一部等しくなるように配列されてもよい。
(9) Identification of slit position Hereinafter, the operation of the
図15は、スリットの配置の一例を示す図である。図15は、スケール50の一端部の拡大平面図を示す。図15の例においては、隣り合うスリットs間の間隔が全部互いに異なるように複数のスリットsが配列される。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the arrangement of slits. FIG. 15 shows an enlarged plan view of one end of the
具体的には、スケール50の一端部から並ぶようにn個のスリットsが位置piに配置される。iは1〜nの整数である。以下、i番目のスリットsの位置piをスリット位置piと呼び、j番目のスリット位置pjと(j+1)番目のスリット位置pj+1との間の間隔をスリット間隔djと呼ぶ。jは1〜n−1の整数である。(n−1)個のスリット間隔d1〜dn−1は互いに異なる。全てのスリット間隔djは既知であり、図1のメモリ62に予め記憶されている。
Specifically, n slits s are arranged at the position p i so as to be arranged from one end of the
図1の投光部30から出射された光は、スケール50に含まれる複数のスリットsの一部を通過して受光部40に入射する。したがって、メモリ62に蓄積される受光データにより表される受光量分布には、投光部30からの光が通過した複数のスリットsにそれぞれ対応する複数のピーク(以下、受光量ピークと呼ぶ)が現われる。
The light emitted from the
図16(a)は受光データにより表される受光量分布を示す図であり、図16(b)は図16(a)のB部の拡大図を示す。図16において、横軸は受光部40の画素の位置(以下、画素位置と呼ぶ)を示し、縦軸は受光量を示す。 FIG. 16A is a diagram showing a received light amount distribution represented by received light data, and FIG. 16B is an enlarged view of a portion B in FIG. In FIG. 16, the horizontal axis indicates the pixel position of the light receiving unit 40 (hereinafter referred to as pixel position), and the vertical axis indicates the amount of received light.
図16(a)の受光量分布にデータ処理を行うことにより、受光部40の画素よりも小さいサブピクセル単位で複数の受光量ピークの位置を検出する。以下、受光量ピークの位置をピーク位置と呼ぶ。図16(b)には、画素位置g1〜g11における受光量分布が示される。
By performing data processing on the received light amount distribution of FIG. 16A, the positions of a plurality of received light amount peaks are detected in units of subpixels smaller than the pixels of the
ここで、受光量分布にデータ処理を行わない場合には、画素位置g7がピーク位置となる。真のピーク位置は、画素位置g6,g7間にある。そこで、受光量分布にデータ処理を行うことにより、サブピクセル単位で真のピーク位置Pを算出する。 Here, when data processing is not performed on the received light amount distribution, the pixel position g7 is the peak position. The true peak position is between the pixel positions g6 and g7. Therefore, the true peak position P is calculated in units of subpixels by performing data processing on the received light amount distribution.
サブピクセル単位で真のピーク位置Pを検出するために、種々の公知の方式によるデータ処理を用いることができる。例えば、受光量分布に重心処理を行うことにより、真のピーク位置Pを検出してもよい。あるいは、放物線等の種々の曲線を受光量分布にフィッティングさせることにより真のピーク位置Pを検出してもよい。 In order to detect the true peak position P in units of subpixels, data processing by various known methods can be used. For example, the true peak position P may be detected by performing centroid processing on the received light amount distribution. Alternatively, the true peak position P may be detected by fitting various curves such as a parabola to the received light amount distribution.
図17は、投光部30、スケール50および受光部40の関係を示す模式図である。図17に示すように、投光部30から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール50の範囲C内の複数のスリットsを通過して受光部40の受光面の範囲D内に入射する。
FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a relationship among the
上記のように、受光データを用いたデータ処理により受光面の範囲D内の受光量分布における複数のピーク位置Pがサブピクセル単位で検出される。検出された複数のピーク位置Pは、スケール50の範囲C内の複数のスリット位置piにそれぞれ対応する。
As described above, a plurality of peak positions P in the received light amount distribution within the range D of the light receiving surface are detected in units of subpixels by data processing using the received light data. The detected plurality of peak positions P correspond to the plurality of slit positions p i within the range C of the
図18は、受光面の範囲D内の受光量分布における複数のピーク位置Pを示す模式図である。図18の横軸は受光部40の画素位置を示す。受光面の範囲D内には、N個のピーク位置Pが含まれる。I番目のピーク位置Pをピーク位置PIと呼ぶ。Iは1〜Nの整数であり、1以上でかつスリットsの数n以下の整数である。図18の例においてはNは17であり、受光データのデータ処理により検出された17個のピーク位置P1〜P17が黒丸印で示される。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a plurality of peak positions P in the received light amount distribution within the range D of the light receiving surface. The horizontal axis in FIG. 18 indicates the pixel position of the
隣り合うピーク位置PJ,PJ+1間の間隔が算出される。以下、J番目のピーク位置PJと(J+1)番目のピーク位置PJ+1との間の間隔をピーク間隔DJと呼ぶ。Jは1〜N−1の整数である。図18の例では、隣り合うピーク位置P1〜P17間の16個のピーク間隔D1〜D16が算出される。算出された(N−1)個のピーク間隔D1〜DN−1および図1のメモリ62に予め記憶された(n−1)個のスリット間隔d1〜dn−1に基づいて、N個のピーク位置P1〜PNがスリット位置p1〜pnのいずれに対応するかが特定される。
An interval between adjacent peak positions P J and P J + 1 is calculated. Hereinafter referred to as J-th peak position P J and (J + 1) -th peak interval D J the distance between the peak position P J + 1. J is an integer of 1 to N-1. In the example of FIG. 18, 16 peak intervals D 1 to D 16 between adjacent peak positions P 1 to P 17 are calculated. Calculated (N-1) stored in advance in the number of
(10)接触子の絶対位置
上記の方法で、受光量分布におけるN個のピーク位置P1〜PNに対応するそれぞれN個のスリット位置px〜px+(N−1)が特定されるとともに、複数のスリットsの番号が特定される。xは1〜n−(N−1)の整数である。この時点で、複数のスリットsの相対位置は特定されたが、複数のスリットsの絶対位置は特定されていない。以下の手順により、スケール50の任意のスリットsの絶対位置を算出する。
(10) Absolute position of contact N With the above method, N slit positions p x to p x + (N−1) corresponding to N peak positions P 1 to P N in the received light amount distribution are specified. At the same time, the numbers of the plurality of slits s are specified. x is an integer of 1 to n- (N-1). At this time, the relative positions of the plurality of slits s are specified, but the absolute positions of the plurality of slits s are not specified. The absolute position of an arbitrary slit s of the
図19は、スリットsの絶対位置の算出手順を説明するための図である。図19の手順においては、投光部30からの光が通過した任意のスリットsaの絶対位置が算出される。ここで、スリットsaの絶対位置は、投光部30の光軸30oからのスリットsaの距離laである。
FIG. 19 is a diagram for explaining the procedure for calculating the absolute position of the slit s. In the procedure of FIG. 19, the absolute position of any slit s a the light passes through from the
スリットsaを挟んで位置する2個のスリットsb,scが予め選択される。図19の例においては、スリットsb,scはスリットsaの両隣に位置するスリットsであり、スリットsb,sc間の間隔はdbcである。上記の方法により、スリットsa〜scの番号が特定されるため、間隔dbcも特定される。投光部30からの光がスリットsa〜scを通過することにより、スリットsa〜scにそれぞれ対応するピーク位置Pa〜Pcに受光量分布のピークが現われる。
Two slits s b and s c located on both sides of the slit s a are selected in advance. In the example of FIG. 19, the slits s b, s c is the slit s located on both sides of the slit s a, the spacing between the slits s b, s c is the d bc. Since the numbers of the slits s a to s c are specified by the above method, the interval d bc is also specified. By the light from the
受光部40の受光面での光軸30oの位置(以下、光軸位置と呼ぶ)P0は既知である。受光データに基づいて、光軸位置P0からピーク位置Paまでの距離Laが算出されるとともに、ピーク位置Pb,Pc間の間隔Dbcが算出される。続いて、間隔dbcに対する間隔Dbcの比(Dbc/dbc)が倍率Aとして算出される。その後、距離Laを倍率Aで除することにより、距離laが算出される。 The position P0 of the optical axis 30o on the light receiving surface of the light receiving unit 40 (hereinafter referred to as the optical axis position) P0 is known. Based on the received light data, with the distance L a from the optical axis position P0 to the peak position P a is calculated, the peak position P b, the distance D bc between P c is calculated. Subsequently, the ratio (D bc / d bc ) of the interval D bc to the interval d bc is calculated as the magnification A. Then, the distance L a by dividing the magnification A, the distance l a is calculated.
各スリットsから接触子20の先端までの距離は既知である。したがって、スリットsaの絶対位置に基づいて、接触子20の絶対位置を算出することができる。接触子20が測定対象物の表面に当接することにより、接触子20が変位する。接触子20が測定対象物の表面に当接する前の接触子20の絶対位置を接触子20が測定対象物の表面に当接したときの接触子20の絶対位置から減算することにより、接触子20の変位を算出することができる。
The distance from each slit s to the tip of the
このように、スリットsの絶対位置の変化に基づいて接触子20の変位が算出される。そのため、接触子20が測定対象物の表面に当接する前の任意のスリットsの位置、接触子20が測定対象物の表面に当接した後の他の任意のスリットsの位置およびスリットs間の間隔に基づいて接触子20の変位を算出することができる。
In this way, the displacement of the
したがって、接触子20が測定対象物の表面に当接したことにより一部のスリットsが投光部30からの光の照射範囲外に変位した場合でも、他のスリットsの絶対位置を算出することにより、接触子20の変位を算出することができる。これにより、投光部30からスケール50への光の照射範囲よりも長い寸法を有する接触子20の変位を算出することができる。
Therefore, even when some of the slits s are displaced outside the irradiation range of the light from the
本実施の形態においては、投光部30からの光が通過した複数のスリットsの絶対位置をそれぞれ算出し、複数のスリットsの絶対位置に基づいて接触子20の絶対位置をそれぞれする。複数のスリットsに基づいてそれぞれ算出された接触子20の絶対位置を平均することにより、接触子20の絶対位置を算出する。接触子20の絶対位置の変化を算出することにより、接触子20の変位を算出する。
In the present embodiment, the absolute positions of the plurality of slits s through which the light from the
これにより、接触子20の変位を高い精度で算出することができる。また、スケール50のスリットsへの塵埃等の付着により、そのスリットsに対応するピーク位置が検出されなかった場合でも、算出される接触子20の変位の誤差を低減することができる。
Thereby, the displacement of the
なお、スケール50は所定の厚みを有するため、光軸30oから近い位置にあるスリットsを通過した光の屈折は、光軸30oから遠い位置にあるスリットsを通過した光の屈折よりも小さい。したがって、光軸30oから近い位置にあるスリットsの絶対位置の算出の精度は、光軸30oから遠い位置にあるスリットsの絶対位置の算出の精度よりも高い。
Since the
そのため、上記の接触子20の絶対位置の算出においては、光軸30oから近い位置にあるスリットsの絶対位置の重みを光軸30oから遠い位置にあるスリットsの絶対位置の重みよりも大きくして接触子20の複数の絶対位置が平均される。これにより、接触子20の絶対位置をより正確に算出することができる。
Therefore, in the calculation of the absolute position of the
(11)効果
本実施の形態においては、測定ヘッド100Hと制御部60との間がケーブル90により接続される。受光部40の受光信号が、ケーブル90の信号線94により制御部60に伝送される。また、エア供給部86によりケーブル90にエアが供給される。供給されるエアが、ケーブル90の通路97を通して筐体10内に導かれる。これにより、接触子20が突出する方向に移動する。その結果、接触子20がスケール50とともに測定前の初期位置に設定される。測定時には、接触子20とともにスケール50がX方向に移動し、接触子20の移動前後の受光信号が制御部60により処理される。
(11) Effect In the present embodiment, the measuring
この構成によれば、ケーブル90の通路97を通して筐体10内にエアが供給されるので、筐体10内にエアを供給するためのエア供給部86を筐体10に別個に設ける必要がない。また、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部30とスケール50との間に設ける必要がない。これにより、エアの供給により接触子20の移動を可能にしつつ、接触子20の移動方向に直交する方向において接触式変位計100を小型化することが可能になる。
According to this configuration, since air is supplied into the
(12)他の実施の形態
(a)上記実施の形態において、スケール50は複数のスリットsを有するが、これに限定されない。スケール50は、複数のスリットsに代えて、他の複数の透光部を有してもよい。
(12) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the
(b)上記実施の形態において、制御部60は、中継部80に設けられるが、これに限定されない。筐体10が十分に大きい収容空間を有する場合には、制御部60は筐体10に収容されてもよい。あるいは、制御部60は筐体10とは異なる筐体に収容されてもよい。
(B) In the above embodiment, the
(c)上記実施の形態において、スケール50での光軸30oの位置を基準としたスリットsaの位置が絶対位置として算出されるが、これに限定されない。スケール50の任意の位置を基準としたスリットsaの位置が絶対位置として算出されてもよい。
In the form of (c) above embodiment, although the position of the slit s a relative to the position of the optical axis 30o of the
(d)上記実施の形態において、受光量ピークは、投光部30からの光がスリットを通過することにより受光量分布に現われる受光量の極大のピークであるが、これに限定されない。受光量ピークは、投光部30からの光がスケール50のスリット以外の部分(遮光部)で遮られることにより受光量分布に現われる受光量の極小のピークであってもよい。
(D) In the above embodiment, the received light amount peak is a maximum peak of the received light amount that appears in the received light amount distribution when the light from the
(e)上記実施の形態において、倍率Aは、任意のスリットsaの両隣に位置するスリットsb,sc間の間隔dbcとスリットsb,scにそれぞれ対応するピーク位置Pb,Pc間の間隔Dbcとの比であるが、これに限定されない。倍率Aは、任意の2つのスリット間の間隔とこれらにそれぞれ対応するピーク位置間の間隔との比であってもよい。 (E) In the above embodiment, the magnification A is determined based on the interval d bc between the slits s b , s c located on both sides of the arbitrary slit s a and the peak positions P b , corresponding to the slits s b , s c , respectively. Although it is a ratio with the space | interval Dbc between Pc, it is not limited to this. The magnification A may be a ratio between an interval between any two slits and an interval between peak positions corresponding to these.
(f)上記実施の形態において、測定ヘッド100Hの2つの発光部15,16が設けられるが、これに限定されない。測定ヘッド100Hに1つの発光部が設けられてもよいし、3つ以上の発光部が設けられてもよい。あるいは、接触式変位計100の測定結果を簡易的に表示する必要がない場合には、測定ヘッド100Hに発光部が設けられなくてもよい。
(F) In the above embodiment, the two light emitting
(g)上記実施の形態において、固定部材110の本体部材111は固定ねじ113cにより固定板114に固定されるが、これに限定されない。本体部材111は、接着剤または溶接等により固定板114に固定されてもよい。この場合、本体部材111に貫通孔111cが形成されない。また、固定板114にねじ孔114cが形成されない。
(G) In the above embodiment, the
(h)上記実施の形態において、共通の信号線96を用いて2つの発光部15,16および受光部40に制御信号を与える構成(図6)がエア供給方式の接触式変位計100に適用されたが、これに限定されない。図6の構成は、エア供給方式の接触式変位計100以外の他の接触式変位計にも適用可能である。
(H) In the above-described embodiment, the configuration (FIG. 6) for supplying control signals to the two light emitting
(i)上記実施の形態において、固定部材110はエア供給方式の接触式変位計100の測定ヘッド100Hを固定するために用いられたが、これに限定されない。固定部材110は、エア供給方式の接触式変位計100以外の他の接触式変位計の測定ヘッドを固定するために用いることも可能である。
(I) In the above embodiment, the fixing
(13)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(13) Correspondence between each component of claim and each part of embodiment The following describes an example of a correspondence between each component of the claim and each part of the embodiment. It is not limited.
上記実施の形態においては、測定ヘッド100Hが測定部の例であり、制御部60が処理部の例であり、ケーブル90,1がそれぞれ第1および第2のケーブルの例である。エア供給部86がエア供給部の例であり、筐体10が筐体の例であり、接触子20が接触子の例であり、スリットsが透光部の例であり、スケール50がスケールの例である。
In the above embodiment, the
投光部30が投光部の例であり、受光部40が受光部の例であり、信号線94,96がそれぞれ第1および第2の信号線の例であり、通路97が通路の例である。接触式変位計100が接触式変位計の例であり、中継部80が中継部の例であり、表示部70が表示部の例であり、発光部15,16が発光部の例であり、固定部材110が固定部材の例である。
The
前面111Aが端面の例であり、一側面111C,111Dが側面の例であり、本体部材111が本体部材の例であり、固定ねじ113bが保持部材および第1のねじ部材の例である。押圧部材112が保持部材および押圧部材の例であり、挿入孔111hが挿入孔の例であり、ねじ孔111bおよび貫通孔111cがそれぞれ第1および第2の貫通孔の例であり、固定ねじ113cが第2のねじ部材の例である。
The
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、種々の接触式変位計に有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used for various contact displacement meters.
1,90,90A,90B ケーブル
10,10A 筐体
11 シャフト
12 バネ
13 スケール保持部
14 光学系保持部
14a,14b 支持片
15,16 発光部
17 窓部
20,20A 接触子
30 投光部
30o 光軸
31 電気回路
40 受光部
41,84 回路基板
50 スケール
60 制御部
61 CPU
62 メモリ
63 A/D変換器
64 D/A変換器
70 表示部
80,80A 中継部
81 筐体部
81a,81b 開口
82,85 接続部
83 蓋体部
86,86A エア供給部
86a 閉塞部材
86b,86B 供給口
86h 通気孔
91〜96,96A〜96C 信号線
97 通路
100,100A 接触式変位計
100H,100HA 測定ヘッド
110,120,120A〜120C 固定部材
111,121 本体部材
111a,111b,114c,121b ねじ孔
111c,112a,114h,121a,121c 貫通孔
111h,121h 挿入孔
111A,121A 前面
111B,121B 背面
111C,121C 一側面
111D,121D 他側面
111E,121E 上面
111F 底面
112 押圧部材
113a〜113c,122 固定ねじ
121n 切欠
B1,B2 バッファ回路
C1,C2 比較器
P0 光軸位置
R1,R2,R2A,R3A 保護抵抗
R3 抵抗
s スリット
DESCRIPTION OF
62 memory 63 A / D converter 64 D /
Claims (10)
前記測定部の出力信号を処理する処理部と、
前記測定部と前記処理部との間に接続される第1のケーブルと、
前記第1のケーブルにエアを供給するエア供給部とを備え、
前記測定部は、
筐体と、
一方向に移動可能に前記筐体に支持された接触子と、
前記一方向に並ぶ複数の透光部を有し、前記接触子とともに前記一方向に移動可能に構成されたスケールと、
前記スケールに非平行光を照射する投光部と、
前記スケールの前記複数の透光部を透過した前記非平行光を受光する受光部とを含み、
前記投光部、前記スケールおよび前記受光部は、前記一方向と交差する方向に並ぶように前記筐体内に設けられ、
前記第1のケーブルは、前記受光部の出力信号を前記処理部に伝送する第1の信号線と、前記接触子が突出する方向に移動するように前記エア供給部により供給されるエアを前記筐体内に導く通路とを含む、接触式変位計。 A measuring section;
A processing unit for processing an output signal of the measurement unit;
A first cable connected between the measurement unit and the processing unit;
An air supply unit for supplying air to the first cable;
The measuring unit is
A housing,
A contact supported by the housing so as to be movable in one direction;
A scale having a plurality of light-transmitting portions arranged in the one direction, and configured to be movable in the one direction together with the contact;
A light projecting unit for irradiating the scale with non-parallel light;
A light receiving portion that receives the non-parallel light transmitted through the plurality of light transmitting portions of the scale,
The light projecting unit, the scale, and the light receiving unit are provided in the housing so as to be aligned in a direction intersecting the one direction,
The first cable includes a first signal line that transmits an output signal of the light receiving unit to the processing unit, and air supplied by the air supply unit so as to move in a direction in which the contact protrudes. A contact displacement meter including a passage leading into the housing.
前記処理部の処理結果を表示する表示部と、
前記中継部と前記表示部との間に接続される第2のケーブルとをさらに備え、
前記エア供給部は前記中継部に設けられる、請求項1記載の接触式変位計。 A relay unit connected to the first cable;
A display unit for displaying a processing result of the processing unit;
A second cable connected between the relay unit and the display unit;
The contact displacement meter according to claim 1, wherein the air supply unit is provided in the relay unit.
前記筐体に設けられる少なくとも1つの発光部をさらに含み、
前記処理部は、前記受光部の出力信号の処理結果に基づいて前記少なくとも1つの発光部の発光動作を制御するとともに、前記受光部の受光動作を制御する制御信号を生成し、
前記第1のケーブルは、前記処理部により生成された制御信号を前記測定部の前記少なくとも1つの発光部および前記受光部に伝送する第2の信号線をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接触式変位計。 The measuring unit is
And further including at least one light emitting unit provided in the housing,
The processing unit controls a light emitting operation of the at least one light emitting unit based on a processing result of an output signal of the light receiving unit, and generates a control signal for controlling a light receiving operation of the light receiving unit,
The said 1st cable further contains the 2nd signal wire | line which transmits the control signal produced | generated by the said process part to the said at least 1 light emission part and the said light-receiving part of the said measurement part. A contact displacement meter according to claim 1.
前記処理部は、前記制御信号の電圧を変化させることにより前記複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御する、請求項4記載の接触式変位計。 The at least one light emitting unit includes a plurality of light emitting units operating at different voltages,
The contact displacement meter according to claim 4, wherein the processing unit controls light emitting operations of the plurality of light emitting units by changing a voltage of the control signal.
前記複数の発光部の順方向電圧は互いに異なる、請求項5記載の接触式変位計。 Each of the plurality of light emitting units is a light emitting diode,
The contact displacement meter according to claim 5, wherein forward voltages of the plurality of light emitting units are different from each other.
前記筐体は前記一方向に延びるように形成され、
前記固定部材は、
前記一方向と交差する他方向に延びるように形成され、端面および互いに対向する一対の側面を有する本体部材と、
前記測定部の前記筐体を前記本体部材に保持する保持部材とを含み、
前記本体部材は、前記一方向に貫通しかつ前記筐体が挿入される挿入孔と、前記端面から前記挿入孔へ貫通する第1の貫通孔とを有し、
前記挿入孔に前記筐体が挿入された状態で前記本体部材の前記第1の貫通孔を介して前記保持部材により前記筐体が押圧される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の接触式変位計。 A fixing member configured to fix the measurement unit at a desired fixing position;
The housing is formed to extend in the one direction,
The fixing member is
A body member formed to extend in the other direction intersecting with the one direction, and having a pair of side surfaces facing each other, and an end surface;
A holding member that holds the housing of the measurement unit on the main body member,
The main body member has an insertion hole that penetrates in the one direction and into which the housing is inserted, and a first through hole that penetrates from the end surface to the insertion hole,
The said housing | casing is pressed by the said holding member through the said 1st through-hole of the said main body member in the state in which the said housing | casing was inserted in the said insertion hole. Contact displacement meter.
前記挿入孔に挿入される押圧部材と、
前記第1の貫通孔に挿入される第1のねじ部材とを含み、
前記挿入孔は、前記筐体および前記押圧部材が前記他方向に並ぶ状態で挿入可能なように前記他方向に延びる断面形状を有し、
前記第1の貫通孔に挿入された前記第1のねじ部材が前記押圧部材を押圧するとともに、前記押圧部材が前記筐体を押圧することにより、前記筐体が前記本体部材に保持される、請求項7記載の接触式変位計。 The holding member is
A pressing member inserted into the insertion hole;
A first screw member inserted into the first through hole,
The insertion hole has a cross-sectional shape extending in the other direction so that the housing and the pressing member can be inserted in a state of being aligned in the other direction,
The first screw member inserted into the first through hole presses the pressing member, and the pressing member presses the casing, whereby the casing is held by the body member. The contact displacement meter according to claim 7.
前記第2の貫通孔は、前記他方向において前記挿入孔と並ぶように設けられ、
前記第2の貫通孔に挿入される第2のねじ部材により前記本体部材が前記固定位置に固定される、請求項7〜9のいずれか一項に記載の接触式変位計。 The main body member further has a second through hole penetrating in the one direction,
The second through hole is provided so as to be aligned with the insertion hole in the other direction,
The contact displacement meter according to any one of claims 7 to 9, wherein the main body member is fixed at the fixing position by a second screw member inserted into the second through hole.
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