JP3598151B2 - 当接型測定器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体と、この本体に摺動自在に設けられかつ被測定物に当接される測定子を有するスライダと、このスライダの移動量を検出する測長手段とを備えた当接型測定器に関する。詳しくは、測定力による測定誤差を低減させた当接型測定器に関する。
【０００２】
【背景技術】
本体に対して測定子を有するスライダを摺動自在に設けた当接型測定器、たとえば、ノギスにあっては、スライダを移動させ、測定子が被測定物を挟持したときのスライダの移動量から被測定物の寸法などを測定するものであるから、測定子が被測定物に当接したときの測定力が測定値に大きな影響を及ぼす。つまり、測定力が過大になると、測定子および本尺に撓みが生じ、それがアッベの原理に基づく誤差を生じさせるばかりでなく、とくに、被測定物の材質がゴムやプラスチックなどの軟質材の場合には被測定物の変形によって測定誤差が生じるという問題がある。
【０００３】
そこで、測定力の過大化を防止した当接型測定器として、実公平３−１１６８８号に開示された当接型測定器が知られている。これは、本尺に対してスライダを摺動自在に設け、このスライダにそのスライダの摺動方向に撓み特性を有する弾性部材を介して指掛けを取り付けた構造である。測定にあたって、指掛けを押しながらスライダを移動させ、そのスライダに設けられた測定子を被測定物に当接させる。このとき、指掛けに加わる押圧力は弾性部材の撓みによって吸収されるから、測定力の過大化を防止できる。
【０００４】
また、測定力が一定の条件下での測定作業を保障できるようにした当接型測定器として、特開昭６１−２１９８１９号に開示されたデジタル表示型測定器が知られている。これは、本尺にスライダおよび指掛け部材をそれぞれ摺動自在に設け、スライダと指掛け部材との間に弾性部材を介して両者を連結するとともに、弾性部材の撓み量が所定量になったときに作動し測定値をホールドするスイッチをスライダ側に設けた構造である。測定にあたって、指掛け部材を押しながらスライダを移動させ、本尺およびスライダに設けられた一対の測定子を被測定物に当接させる。この状態から、さらに指掛け部材を押すと、弾性部材が撓み、その撓み量が所定量になったときにスイッチからの信号により測定値がホールドされるから、測定力が常に一定の条件下での測定作業を保障できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の当接型測定器では、測定力の過大化を防止できるとしても、測定者の熟練度により測定力がばらつくという課題は依然解消されていない。
また、後者の当接型測定器では、測定力が常に一定の条件下で測定作業を行えるとしても、測定子には一定の測定力が加わっているから、その測定力によって測定子および本尺には撓みが生じている状態で測定していることになる。通常、測定値はスライダの移動量から求めているから、その測定値には測定子および本尺の撓みによる測定誤差が全く考慮されていないという問題がある。この問題は前者の測定器についても同様である。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来の課題を解消し、測定力によって生じてる測定子およびそれを摺動させる本体の撓みによる誤差を補正し、より高精度な測定が可能な当接型測定器を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の当接型測定器は、測定子を有する本体と、この本体に摺動自在に設けられかつ前記測定子とともに被測定物を挟持する測定子を有するスライダと、このスライダの移動量を検出する測長手段とを備えた当接型測定器において、前記スライダは、前記本体に摺動自在に設けられた第１の可動部材と、この第１の可動部材にその第１の可動部材の摺動方向と同方向へ摺動自在に設けられかつ前記測定子を有する第２の可動部材と、前記第１の可動部材と第２の可動部材とを連結しかつ第１、第２の可動部材の摺動方向に弾性変形可能な弾性部材とを含み構成されているとともに、前記測長手段は前記本体に対する前記第２の可動部材の移動量を検出するように構成され、前記第１の可動部材に対する第２の可動部材の変位量を検出する変位検出手段を含み、その変位検出手段で検出された変位量から前記測定子に加わる測定力を求める測定力検出手段と、この測定力検出手段で検出された測定力に基づいて前記測定子および本体の測定点における撓み量を求め、この撓み量を前記測長手段で検出されたスライダの移動量から補正する誤差補正手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成では、測定にあたって、第１の可動部材を本体に沿って移動させ、両測定子が被測定物を挟持したのち、さらに同方向に移動させると、測定子には測定力が加わる。このとき、第２の可動部材はそれ以上移動することができないから、第２の可動部材が測定力に応じて第１の可動部材に対して相対移動される。すると、測定力検出手段では、第２の可動部材の移動量を変位検出手段によって検出するとともに、その変位量から測定子に加わる測定力を求めたのち、その測定力を誤差補正手段に与える。誤差補正手段では、検出された測定力から測定子および本体の測定点における撓み量を求め、これを測長手段で検出されたスライダの移動量から補正する。従って、この構成よっても、測定力によって生じてる測定子の撓みによる誤差を補正し、より高精度な測定を可能にできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をノギスに適用した実施形態を図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００１４】
〔本発明の関連技術〕
本発明の関連技術を図１に示す。同ノギス１０１は、本体としての本尺１と、この本尺１に摺動自在に設けられたスライダ２とを備えている。これら本尺１およびスライダ２の一端側には、被測定物の測定部位に当接される測定子としての外側測定ジョー３，４がそれぞれ直角（本尺１の長手方向に対して直角）に設けられている。つまり、各外側測定ジョー３，４が後述する測長センサ１１の測長軸線ＳＬ上から外れた位置に設けられている。
【００１５】
前記スライダ２には、そのスライダ２の移動量を検出する測長手段としての測長センサ１１が設けられている。なお、測長センサ１１としては、たとえば、本尺１の長手方向に沿って一定ピッチ間隔で設けられた複数の電極（スケール）と静電容量結合する複数の電極を有し、スライダ２の移動に伴って変化する静電容量からスライダ２の移動量を検出する静電容量式測長センサ、あるいは、他の公知のセンサを利用できる。測長センサ１１からの出力は、計数回路１２においてスライダ２の移動量に対応する数のパルス数として計数されたのち、誤差補正手段としての誤差補正回路１３に与えられる。
【００１６】
前記各外側測定ジョー３，４の互いに対向する内面および外面にはストレンゲージ２１，２２，２３，２４がそれぞれ貼り付けられているとともに、これらのストレンゲージ２１，２２，２３，２４を含んで構成したブリッジ回路（図示省略）を有し、かつ、その出力（ゲージ２１〜２４の抵抗値の変化に基づく出力）から外側測定ジョー３，４に加わる測定力を検出し、前記誤差補正回路１３に与える測定力検出回路２５が設けられている。ここに、ストレンゲージ２１，２２，２３，２４および測定力検出回路２５により、測定力検出手段２６が構成されている。
【００１７】
前記誤差補正回路１３は、前記測定力検出回路２５で検出された測定力に基づいて前記各外側測定ジョー３，４および本尺１の測定点（被測定物が当接されると予想される点）における撓み量を算出し、その撓み量を前記測長センサ１１で検出されたスライダ２の移動量から補正したのち、表示器１４に表示する。つまり、撓み量δを、たとえば、
δ＝（Ｐａ^２ ／ＥＩ）・（Ｓ＋２ａ／３） …………（１）
ただし、Ｐ：測定力
ａ：ジョー３，４の長さ（根元から測定点までの長さ）
Ｅ：ヤング率
Ｉ：断面二次モーメント
Ｓ：被測定物の長さ
から求める。
次に、この撓み量δを測長センサ１１で検出されたスライダ２の移動量ｘから補正したのち、表示器１４に表示する。
【００１８】
以上の関連技術では、外側測定ジョー３，４に加わる測定力を検出する測定力検出手段２６と、この測定力検出手段２６で検出された測定力に基づく外側測定ジョー３，４および本尺１の測定点における撓み量δを求め、この撓み量δを測長センサ１１で検出されたスライダ２の移動量から補正する誤差補正回路１３とを備えているので、測定力によって生じる外側測定ジョー３，４および本尺１の撓み量δによる誤差を補正し、より高精度な測定を可能にできる。
【００１９】
また、測定力検出手段２６を、外側測定ジョー３，４に設けられたストレンゲージ２１，２２，２３，２４と、このストレンゲージ２１，２２，２３，２４の抵抗値の変化から外側測定ジョー３，４に加わる測定力を検出する測定力検出回路２５とを含み構成したので、簡易かつ安価な構成で外側測定ジョー３，４に加わる測定力を正確に検出できる。
また、機械的剛性を高めて撓み量を小さくする必要がないため、測定器を軽量化、小型化できる。よって、使い勝手のよい測定器を実現できる。
【００２０】
〔実施形態〕
本実施形態を図２および図３に示す。本実施形態のノギスでは、次の点が前述した関連技術のノギスと異なる。
図２および図３に示すように、まず、スライダ２は、前記本尺１に摺動自在に設けられた第１の可動部材２Ａと、この第１の可動部材２Ａにその第１の可動部材２Ａの摺動方向と同方向へ摺動自在に設けられかつ前記外側測定ジョー４を有する第２の可動部材２Ｂと、前記第１の可動部材２Ａと第２の可動部材２Ｂとを連結しかつ第１、第２の可動部材２Ａ，２Ｂの摺動方向に弾性変形可能な弾性部材２Ｃとを含み構成されている。弾性部材２Ｃは、各可動部材２Ａ，２Ｂとの連結部近傍に薄肉部を形成した一対の平行ばねによって構成されている。この場合、前記測長センサ１１は前記第２の可動部材２Ｂに設けられている。つまり、第２の可動部材２Ｂの移動量を検出するようになっている。
【００２１】
また、第１の可動部材２Ａに対する第２の可動部材２Ｂの変位量を検出する変位検出手段としての変位センサ３１が第２の可動部材２Ｂに設けられている。なお、変位センサ３１としては、たとえば、第１の可動部材２Ａにその移動方向に沿って一定ピッチ間隔で設けられた複数の電極（スケール）と静電容量結合する複数の電極を有し、第２の可動部材２Ｂの移動に伴って変化する静電容量から第２の可動部材２Ｂの移動量を検出する静電容量式変位センサ、あるいは、他の公知のセンサを利用できる。変位センサ３１からの出力Ｌｘ は、計数回路３２において第２の可動部材２Ｂの変位量に対応する数のパルス数として計数されたのち、測定力検出回路３３に与えられる。
【００２２】
測定力検出回路３３では、変位センサ３１からの変位量Ｌｘ からジョー３，４に加わる測定力を求め、その測定力を前記誤差補正回路１３に与える。たとえば、変位量Ｌｘ と測定力とは比例する関係にあるから、その関係式から変位量Ｌｘ に対応する測定力を演算で求めてもよく、あるいは、各変位量Ｌｘ に対応して測定力を記憶しておき、この中から変位量に対応する測定力を読み出すようにしてもよい。ここに、変位センサ３１、計数回路３２および測定力検出回路３３により、測定力検出手段３４が構成されている。
【００２３】
そこで、本実施形態の使用方法を説明する。
まず、一対の外側測定ジョー３，４の間に被測定物を位置させたのち、第１の可動部材２Ａを本尺１に沿って移動させ、一対のジョー３，４で被測定物を挟む。さらに、第１の可動部材２Ａを本尺１に沿って移動させると、第２の可動部材２Ｂはそれ以上同方向へ移動することができないから、第１の可動部材２Ａに対して第２の可動部材２Ｂが相対変位する。すると、測定力検出手段３４において、その変位量Ｌｘ から測定力が求められ、続いて、誤差補正回路１３において、その測定力から各ジョー３，４および本尺１の測定点における撓み量が求められ、これが測長センサ１１で検出されたスライダ２の移動量から補正される。
【００２４】
従って、本実施形態によれば、スライダ２を、第１の可動部材２Ａと、この第１の可動部材２Ａに摺動自在に設けられかつジョー４を有する第２の可動部材２Ｂと、第１の可動部材２Ａと第２の可動部材２Ｂとを連結する弾性部材２Ｃとを含み構成し、本尺１に対する第２の可動部材２Ｂの移動量を測長センサ１１で検出するとともに、第１の可動部材２Ａに対する第２の可動部材２Ｂの変位量を変位センサ３１で検出し、この変位センサ３１で検出された変位量Ｌx から測定力を求め、続いて、誤差補正回路１３において、その測定力から各ジョー３，４および本尺１の測定点における撓み量を求め、これらを測長センサ１１で検出されたスライダ２の移動量から補正するようにしたから、測定力によって生じる各ジョー３，４および本尺１の撓みによる誤差もなくすことができる。
【００２５】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。
【００２６】
センサ１１，３１としては、静電容量式測長センサに限らず、光電式や電磁式の測長センサを用いることができる。
また、上記実施形態では、ノギス１０１を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限らず、本体に対してスライダが摺動自在に設けられた当接型測定器一般に適用できる。たとえば、支柱（本体）に対して、測定子を有するスライダが昇降するハイトゲージなどにも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の当接型測定器によれば、測定力によって生じてる測定子および本体の撓みによる誤差を補正し、より高精度な測定を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の関連技術の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の概略構成を示す図である。
【図３】図２の III−III 線断面図である。
【符号の説明】
１ 本尺（本体）
２ スライダ
２Ａ 第１の可動部材
２Ｂ 第２の可動部材
２Ｃ 弾性部材
１１ 測長センサ（測長手段）
１３ 誤差補正回路（誤差補正手段）
２１〜２４ ストレンゲージ
２５ 測定力検出回路
２６ 測定力検出手段
３１ 変位センサ（変位検出手段）
３３ 測定力検出回路
３４ 測定力検出手段

Claims (1)

1. 測定子を有する本体と、この本体に摺動自在に設けられかつ前記測定子とともに被測定物を挟持する測定子を有するスライダと、このスライダの移動量を検出する測長手段とを備えた当接型測定器において、
   前記スライダは、前記本体に摺動自在に設けられた第１の可動部材と、この第１の可動部材にその第１の可動部材の摺動方向と同方向へ摺動自在に設けられかつ前記測定子を有する第２の可動部材と、前記第１の可動部材と第２の可動部材とを連結しかつ第１、第２の可動部材の摺動方向に弾性変形可能な弾性部材とを含み構成されているとともに、前記測長手段は前記本体に対する前記第２の可動部材の移動量を検出するように構成され、
   前記第１の可動部材に対する第２の可動部材の変位量を検出する変位検出手段を含み、その変位検出手段で検出された変位量から前記測定子に加わる測定力を求める測定力検出手段と、
   この測定力検出手段で検出された測定力に基づいて前記測定子および本体の測定点における撓み量を求め、この撓み量を前記測長手段で検出されたスライダの移動量から補正する誤差補正手段とを備えることを特徴とする当接型測定器。

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