JP2944288B2 - 電気マイクロメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気マイクロメータに関
し、特に工作システムや検査システム内で使用され、他
の部分と連動して動作するように通信機能を有すると共
に、データ処理機能も有する電気マイクロメータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】変位可能な探針を有し、探針が被測定物
の表面に接触して停止する位置を電気的に検出して被測
定物の厚さ等を表示又は信号として出力する電気マイク
ロメータが広く利用されている。図１３はこのような従
来の電気マイクロメータの例を示す図である。図におい
て、１３１は測定ヘッドであり、被測定物の表面に接触
する変位可能な探針１３１１を有している。測定ヘッド
１３１の内部には、探針１３１１の位置を検出する差動
トランス等が設けられており、その値が出力される。も
しアナログ式電気マイクロメータであれば、その出力を
電圧計等で表示するが、近年はデイジタル式が一般的で
あり、Ａ／Ｄ変換器でデイジタル信号に変換した後表示
される。更に図１３に示すように、マイクロコンピュー
タ１３２を電気マイクロメータ内に設けて検出値の処理
を行わせ、処理した結果を表示器１３３に表示すること
も行われている。しかも処理結果の出力や測定操作のた
め外部との通信用端子を有することもある。

【０００３】工作システムでは工作物の測定を行いなが
ら加工することがある。このような工作システムで使用
する電気マイクロメータは、単に測定値を出力するだけ
でなく、測定値が所定の範囲内にあるかを判定した上で
その判定結果のみを出力することが求められる。このよ
うにすることで通信量が削減でき、システムの高速化が
図れる。このことは自動検査システムで使用される電気
マイクロメータについても同様である。そのため工作シ
ステムや検査システムで使用される電気マイクロメータ
は、図１３に示すようにマイクロコンピュータを内蔵
し、各種のデータ処理機能を有するのが一般的である。

【０００４】電気マイクロメータは汎用的な測定器であ
り、多くのシステムで利用されるが、システムによって
電気マイクロメータで行うデータ処理機能が異なること
が多い。電気マイクロメータ処理機能は、内蔵するマイ
クロコンピュータのプログラムによって定められる。こ
のプログラムの変更はマイクロコンピュータ内のＲＯＭ
と称する不揮発性メモリの内容を変更する必要があり、
実際に使用する作業者がこの変更を行うのは容易でない
ため、電気マイクロメータの出荷段階で使用者の注文に
応じて行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように電気マイ
クロメータのデータ処理の内容は出荷段階で定められて
いた。そのため電気マイクロメータの製造側で使用者か
らの要求に応じてプログラムの作成又は変更を行うが、
このことが製品の種類の増大を招き、生産工程の管理に
大きな負担を課しているのが現状である。

【０００６】また一旦データ処理内容が定められて出荷
された後は、データ処理内容の変更ができないため、シ
ステムの変更等を行う場合には、製造者が再度プログラ
ムの変更を行う必要があり非常に煩雑であった。このた
め工作システムや検査システムを構築する場合に、電気
マイクロメータの機能を測定値の出力というもっとも基
本的なものに限定し、システムの制御部がデータ処理機
能を有するようにすることが考えられる。しかしこのこ
とは前述のように通信量の増大に伴うシステム速度の低
下を生じるという問題がある。

【０００７】また電気マイクロメータを組み込んだシス
テムを構築する場合、システム内の他の部分と電気マイ
クロメータを通信回線で接続してデータ等の伝送を行う
必要がある。しかし通信回路を接続して正常に通信を行
えるようにするのはあまり容易でなく、通常はオシロス
コープ、ロジックアナライザ及びプロトコルアナライザ
等の機器を用いて正常な通信が行えることを確認するの
が一般的である。しかし工作システムが設置される場所
は、上記のような計測装置を使用する環境としては不適
当であるのが一般的であり、このような計測機器を準備
するには大きな困難を伴う。しかもこのような計測器を
使用するには通信用端子に計測器の端子を接続する必要
があり、計測器が使用できる状態にまで準備するのに長
時間を要するという問題があった。

【０００８】更に電気マイクロメータを使用する場合、
基準の設定を行う必要があるが累積誤差を防ぐため基準
の再設定が行われる。また内蔵されている複数のデータ
処理手順のうちから使用するものを変更することもあ
る。工作システムで使用されるような電気マイクロメー
タの測定値を長時間にわたって記録し、データの解析等
を行う場合、上記のような測定値自体の内容に影響を及
ぼすような変更があったのでは正確なデータ解析ができ
ないため、このような変更は変更作業を行ったものが記
憶するようにしている。しかしこのような変更作業の記
録は煩雑であるという問題と共に、記録忘れにより正確
なデータ解析が行えないという問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、システム内で使用する時に柔軟で操作性のよい
システムが容易に構築できるような電気マイクロメータ
の実現を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の電気マイ
クロメータの第一基本構成である。図において、１は測
定ヘッドであり、被測定物の表面に接触する変位可能な
探針を有し、この探針の停止位置を示す検出信号を出力
する。２は処理手段であり、検出信号を処理して測定値
を導出すると共に、測定値を所定の手順に従って処理し
た後に処理結果を出力する。３は基本処理記憶手段であ
り、複数の基本的な処理手順を記憶する。４は入力手段
であり、複数の基本的な処理手順のうちから選択した基
本的な処理手順の所望の組み合わせを入力する。５は連
処理記憶手段であり、入力手段４により入力された基本
的な処理手順の組み合わせを処理手順群として記憶す
る。処理手段２は連処理記憶手段５に記憶された処理手
順群に従って処理動作を行う。

【００１１】図２は本発明の電気マイクロメータの第二
基本構成を示す図である。図において、２１は測定ヘッ
ドであり、被測定物の表面に接触する変位可能な探針を
有し、探針の停止位置を示す検出信号を出力する。２２
は処理手段であり、検出信号を処理して測定値を導出す
る。２３は通信手段である。２４は通信状況記憶手段で
あり、通信手段２３の通信信号の変化を一時的に記憶す
る。２５は出力手段であり、記憶された通信信号の変化
を表示する。

【００１２】図３は本発明の電気マイクロメータの第三
基本構成である。図において、３１は測定ヘッドであ
り、被測定物の表面に接触する変位可能な探針を有し、
探針の停止位置を示す検出信号を出力する。３２は処理
手段であり、検出信号を処理して測定値を導出する。３
３は変更作業履歴記憶手段であり、処理手段３２の処理
内容の変更又は測定基準の変更を記憶する。３４は出力
手段であり、変更作業履歴記憶手段３３の記憶内容を表
示する。

【００１３】

【作用】電気マイクロメータにデータ処理プログラムを
入力する手段を設ければ、使用するシステムに応じて使
用者が独自にデータ処理内容を決定できる。そのために
電気マイクロメータに通常のプログラム作成手段を設け
るのはコスト上からも難しく、実際に使用者がこのため
プログラムを作成するのは非常に煩雑である。

【００１４】電気マイクロメータは探針の変位を検出す
るという非常に単純で汎用性のある測定器である。その
ためシステムで使用する時に実際に行われるデータ処理
の内容は、測定値が所定の範囲内であるかの判定や、何
回かの測定値の最大値、最小値、又は平均の算出や、測
定値や最大値が所定の変化を示したことの検出等のある
程度限定された基本的な処理やそれらの組み合わせであ
ることがわかった。そこでこれらの基本的処理手順を基
本処理記憶手段３に記憶しておき、使用者が入力手段４
でこれらの基本的処理手順を選択して所望の基本的な処
理手順の組み合わせを作成するならば容易に所望のデー
タ処理内容が作成できる。このようにして作成した基本
的な処理手順の組み合わせを連処理記憶手段５に記憶し
ておき、処理手段２は連処理記憶手段５に記憶された基
本的な処理手順の組み合わせに従って処理を行えば、使
用者の所望のデータ処理が短時間に容易に実現できる。

【００１５】上記のような構成であれば、入力手段４は
比較的少数の基本的処理手順とそれに必要なパラメータ
の入力が行えればよく、簡単なものにすることができ
る。また第二基本構成に示す電気マイクロメータであれ
ば、通信信号の変化が容易に確認できるため、計測機器
を用意する必要なしにシステムの他の部分との接続が正
常であるかが容易に確認できる。

【００１６】第三基本構成に示す電気マイクロメータで
あれば、変更作業が変更作業履歴記憶手段３３に記憶さ
れ、必要に応じて出力手段３４により確認できるため、
使用者が記録する必要もなく、記録漏れも生じない。

【００１７】

【実施例】まず以下の実施例で示す電気マイクロメータ
が使用される使用環境を図４に示す。４７は工作機械で
あり、工作物を加工する。４８はこの工作機械を制御す
る制御部である。４０は電気マイクロメータであり、工
作機械４７で加工前、加工中もしくは加工後の工作物を
測定する。制御部４８と電気マイクロメータ４０は通信
経路で接続されており、制御部４８は必要に応じて動作
信号を電気マイクロメータ４０に出力し、電気マイクロ
メータ４０は測定値を処理した処理データを制御部４８
に出力する。制御部４８はこの処理データに基づいて工
作機械４７を制御し、より精密な加工を行う。

【００１８】図５は第一実施例の構成を示す図である。
図において、５１はマイクロメータヘッドであり、探針
５１１の変位を差動トランス５１２で検出し、３の検出
信号をＡ／Ｄ変換器５１３でデイジタル信号に変換す
る。５２１はマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）で
あり、５２２はＲＯＭであり、５２３はＲＡＭである。
５２４はＥＥＰＲＯＭであり、記憶内容は電源を切って
も保持されるが、電気的に消去して書き換えることが可
能なメモリ素子である。５２５は入力キーであり、これ
については後述する。５２６は表示用ＣＲＴである。５
２７は入力ポートであり、Ａ／Ｄ変換器５１３からの出
力が入力される。５２８は通信用ポートであり、工作機
の制御部と通信経路で接続される。

【００１９】図５に示すようにマイクロメータヘッド５
１とＡ／Ｄ変換器５１３以外はバスに接続されマイクロ
コンピュータを形成し、データ処理等の処理動作をすべ
て行う。通常のマイクロコンピュータはＲＯＭ５２２に
記憶されたプログラムに基づいて動作するが、本実施例
の電気マイクロメータは使用者がある程度自由に処理内
容を決定できる。

【００２０】本実施例の入力キー５２５の入力キーパッ
ドを示したのが図６である。前述のように実際に使用さ
れる電気マイクロメータの基本となる処理内容は比較的
少なく、図６のキーパッドに示した機能を組み合わせ、
その機能で定義する必要のあるパラメータを図示の数値
キーで入力すれば実現できる。図示の数値キーは０から
９までの十進数と、更にＡとＢのキーを用しているが、
十進数だけでもよく、もし１６進数であれば更にＣから
Ｆまでのキーを追加してもよい。

【００２１】図６の左側３列のキーパッドは基本的な処
理を表わし、それぞれの処理動作を実現するプログラム
が図５のＲＯＭ５２２内に記憶されている。四列目の三
つのキーパッドは、プログラムを入力する際にプログラ
ム入力の開始と終了を示すキーと、複数種類記憶された
使用者が入力したプログラムから起動するプログラムを
選択する時に使用するキーである。

【００２２】図７は図６のキーパッドに対応する基本処
理ルーチンのＲＯＭ５２２内の記憶方式と連処理ルーチ
ンのＥＥＰＲＯＭ内での記憶方式を説明するための図で
ある。図７の（ａ）に示すように各基本処理ルーチンの
索引がＲＯＭ５２２の所定アドレスから等間隔で記憶さ
れている。プログラム入力時に、使用者が基本処理のパ
ッドを押すと対応するＲＯＭ５２２のアドレスの索引を
読み取りパラメータの有無を判定する。もしパラメータ
がなければ次の基本処理の入力を待つが、パラメータが
あればパラメータの個数分の入力動作を行う。例えば
「平均」という基本処理ではパラメータとして「回
数」、「間隔」、「対象」がある。「回数」は何回の平
均をとるかを示すパラメータである。「間隔」は連続し
て平均をとるのではなく、例えば連続した測定値の３回
目毎の測定値の平均をとるという場合に使用する。「対
象」は平均する対象を何にするかを表わす。例えば「測
定」であればその時々の測定値であり、「最大」であれ
ばその後で定義される最大値の平均をとることを意味す
る。例えば、「平均・５・０・最大・３・２・測定」で
あれば、３回の測定毎に１回サンプリングして、３回の
サンプリング毎の最大値をもとめ、この最大値の５回分
を平均することを意味する。従ってこの間に４５回測定
を行うことになる。

【００２３】先頭アドレスは各基本処理ルーチンの実際
のプログラムが格納されているメモリ内の先頭位置を示
す。使用者が上記のような基本処理ルーチンを上記のよ
うに組み合わせ、必要なパラメータを入力することで所
望の連処理ルーチンが形成される。この連処理ルーチン
はＥＥＰＲＯＭ５２４内に図７の（ｂ）に示すように記
憶される。ＥＥＰＲＯＭ５２４に連処理ルーチンを記憶
するのは、使用者が入力可能で、一旦入力したプログラ
ムは長期間使用されるためたとえ電源が切られても保存
される必要があり、且つ変更も可能にするためである。

【００２４】図７の（ｂ）の処理０に示した例は、定義
されるパラメータの条件で測定値の最大値を求め、その
値が所定の許容範囲を越えた時にＮＧ信号を出力しろと
いうもので、このような処理がいくつか集められて一つ
の処理０が形成される。それぞれの処理は連続して繰り
返し実行される。処理０のような一連の処理群が複数種
類記憶可能である。

【００２５】図８は上記のようなプログラムの入力及び
実行に伴うマイクロコンピュータのキー入力処理を示す
フローチャートである。これらの処理は使用者の操作が
容易なようにＣＲＴ５２６に入力指示を表示しながら行
われる。ステップ８０１では、キー入力が「プログラ
ム」か「選択」かを判別する。もしこの二つ以外であれ
ば最初の入力として不適切であるから、ステップ８０２
で入力が好ましくないことを表示して、再度の入力を待
つ。

【００２６】もし「選択」キーであればこれから測定を
行うのであるから、どの連処理ルーチンを実行するかを
テンキーで入力する。従ってステップ８１０でテンキー
入力であるかを判定し、ステップ８１２でその番号の連
処理ルーチンを起動し、キー入力処理は終了する。もし
テンキー入力でなければステップ８１１で入力が不適切
であることを表示して最初に戻る。

【００２７】ステップ８０１で「プログラム」キーと判
定されたのであれば、これから使用者がプログラムする
のであるから、そのプログラムに番号を付ける必要があ
る。すなわち何番目の連処理ルーチンとして記憶するか
を指定する。ステップ８０３では、テンキー入力である
かを判定し、テンキー入力でなければ入力として不適切
であるからステップ８１１に進む。

【００２８】番号が入力されれば、それが連処理ルーチ
ンの番号であるから、ステップ８０４でこれから入力さ
れるプログラムの格納場所のアドレスを設定する。ステ
ップ８０５ではプログラム入力が終了したかを判定す
る。ステップ８０６ではキー入力内容が正しいかを判定
する。例えば、最初に数字が入力された場合や基本処理
のパラメータとして不適切なものが入力された時には、
ステップ８０７で不適切であることを表示し、再入力す
るように指示する。入力が適切であればステップ８０８
でキー入力の内容を記憶後、ステップ８０９でアドレス
を増加させ次の入力を待つ。このようにして連処理ルー
チンのすべての処理内容が入力されると、終了キーが押
されるので、ステップ８０５で終了キーを判別して終了
する。

【００２９】以上の例では、図６に示すような基本処理
に対応したキーパッドが存在したが、表示装置であるＣ
ＲＴ５２６を利用して、図９の（ａ）に示すようにテン
キーと対応づけて基本処理を表示し、テンキーにより基
本処理を入力するようにしてもよい。このようにすれば
キーパッドの数が低減できる。図９の（ｂ）は入力の途
中の画面の例を示す図である。

【００３０】なお第一実施例では、被測定物の測定動作
は図５の通信ポート５２８を介して工作機械の制御部よ
り指示される。この制御部は被測定物をマイクロメータ
ヘッドが測定できるような状態に設定し、その状態で測
定指示を電気マイクロメータに指示する。第二実施例の
構成を図１０に示す。図において、１０１は測定ヘッド
であり、１０２はＡ／Ｄ変換器であり、１０３はＭＰＵ
であり、１０４は入力キーであり、１０５はＲＯＭであ
り、１０６はＲＡＭであり、１０７は入力ポートであ
り、１１３はＣＲＴである。１１２は通信用のポートで
あり、その通信信号の変化を一時的に記憶するためアド
レスカウンタ１０９、メモリ１１０及びラッチ１１１が
設けられている。

【００３１】通信信号の変化状況を確認したい場合に
は、ＭＰＵ１０３から通信信号の変化に対応するクロッ
ク信号がアドレスカウンタ１０９とラッチ１１１に出力
される。これに応じてラッチ１１１は通信ポート１１２
の端子の状態を捕らえ、メモリ１１０のアドレスカウン
タ１０９で指定される位置にそのデータが記憶される。
所定期間にわたってクロック信号が出力され、所定期間
内の通信ポート１１２の端子の変化、すなわち通信信号
の変化がメモリ１１０に順に記憶される。そしてメモリ
１１０の内容がＣＲＴ１１３に、例えば図１１のように
示される。

【００３２】図１１のように通信ポートの変化を表示す
る機能が電気マイクロメータ自体に備わっているため、
システムの他の部分との接続が容易に行え、従来必要と
したロジックアナライザ等を別途用意して測定のための
接続を行う必要がなくなる。通信信号の変化の表示はプ
リンタ等により紙上に出力してもよい。従来から通信信
号のモニタ用にＬＥＤ等で単にオン／オフだけを表わす
表示機能を有するものはあったが、それだけではデータ
通信をハンドシェイク等で行う方式のものに対しては時
間的関係がわからず不充分であった。実際にシステムを
構築する上では通信経路でのデータの送信を確認するこ
とがもっとも難しかったが、本実施例の電気マイクロメ
ータであれば、これが容易に行える。

【００３３】電気マイクロメータは被測定物に接触する
探針の位置を検出して被測定物の表面の位置を測定する
測定器であり、被測定物の替わりに基準となる物体（マ
スタ）を設置してその時の探針の位置を基準値とするの
が一般的である。また異なるマスタを設置して、その差
を基準値とする倍率調整も行われる。上記のような基準
値の設定は適当な周期で随時行われるが、基準値の設定
が行われるとそれまでの測定値とそれ以後の測定値で測
定値の連続性がなくなることになる。そのためこのよう
な基準値や倍率の変更、及びデータ処理プログラムの変
更等測定値の評価に影響するような変更を行った場合に
は、使用者が記録するか又はその度にプリンタより変更
内容を出力して保存していた。このような作業は煩雑で
ある上に、使用者に依存するため確実性に乏しいという
問題があった。第三実施例はこの点を改良したものであ
る。

【００３４】第三実施例の電気マイクロメータの構成
は、図５に示した第一実施例の構成と類似の構成であ
り、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＥＥＰＲＯＭで構成さ
れる通常のマイクロコンピュータと入出力装置を備え
る。上記のような変更作業は、使用者によるキー入力操
作や通信経路からの信号により起動される。そこでこの
ような変更作業が指示された場合には、その内容をＥＥ
ＰＲＯＭに記録する。この変更作業の履歴を記録するた
めのメモリ容量は限定されており、容量が満たされた時
にはもっとも古い記録を消去して新しいデータを書き込
むＦＩＦＯ方式で行われる。この変更作業履歴はＥＥＰ
ＲＯＭに記録されるため電源を切った場合も保持され
る。ＥＥＰＲＯＭの替わりに電源切断時にはバックアッ
プ用電池によって記憶内容が保持されるバックアップＲ
ＡＭを使用してもよい。

【００３５】上記のようにして記憶された変更作業履歴
は、使用者がキー入力等により指示した場合に、表示装
置にその内容が表示される。図１２はその例である。図
示のようにその内容は、日付、時間、作業者を示すコー
ド、作業の内容及びその作業内容に付随する情報であ
る。作業内容の種類は図示の７種を対象としている。

【００３６】

【発明の効果】本発明により、使用されるシステムに応
じて容易に異なるデータ処理内容を有するように変更可
能で、システム構築が容易で操作性の良好な電気マイク
ロメータが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気マイクロメータの第一基本構成を
示す図である。

【図２】本発明の電気マイクロメータの第二基本構成を
示す図である。

【図３】本発明の電気マイクロメータの第三基本構成を
示す図である。

【図４】実施例で示す電気マイクロメータの使用環境を
示す図である。

【図５】第一実施例の構成を示す図である。

【図６】第一実施例の入力キーパッドを示す図である。

【図７】第一実施例での基本処理と連処理のメモリ内の
配置の説明図である。

【図８】第一実施例でのキー入力処理を示す図である。

【図９】第一実施例において、基本処理を表示した上で
選択する他の入力方式の表示例を示す図である。

【図１０】第二実施例の構成を示す図である。

【図１１】第二実施例の通信信号の変化の表示例を示す
図である。

【図１２】第三実施例の変更作業履歴の表示例を示す図
である。

【図１３】従来の電気マイクロメータを示す図である。

【符号の説明】

１…測定ヘッド ２…処理手段 ３…基本処理記憶手段 ４…入力手段 ５…連処理記憶手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の表面に接触する変位可能な探
   針を有し、該探針の停止位置を示す検出信号を出力する
   測定ヘッド（２１）と、 前記検出信号を処理して測定値を導出する処理手段（２
   ２）と、 外部との通信手段（２３）とを備える電気マイクロメー
   タにおいて、 前記通信手段（２３）の通信信号の変化を一時的に記憶
   する通信状況記憶手段（２４）と、 記憶された前記通信信号の変化を表示する出力手段（２
   ５）とを備えることを特徴とする電気マイクロメータ。
2. 【請求項２】 被測定物の表面に接触する変位可能な探
   針を有し、該探針の停止位置を示す検出信号を出力する
   測定ヘッド（３１）と、 前記検出信号を処理して測定値を導出する処理手段（３
   ２）とを備える電気マイクロメータにおいて、 前記処理手段（３２）の処理内容の変更又は測定基準の
   変更を記憶する変更作業履歴記憶手段（３３）と、 該変更作業履歴記憶手段（３３）の記憶内容を表示する
   出力手段（３４）を備えることを特徴とする電気マイク
   ロメータ。