JP4295862B2

JP4295862B2 - 測定器

Info

Publication number: JP4295862B2
Application number: JP15368399A
Authority: JP
Inventors: 哲人高橋; 聡安達
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2019-06-01
Also published as: JP2000337856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の接触子を被測定物の測定部位に当接させ、そのときの一対の接触子の間隔から被測定物の寸法を測定する測定器に関する。詳しくは、ノギス、ジョウ付きマイクロメータ、内外側測定器などの測定器において、一対の接触子を被測定物の測定部位に正しく当接させることができたか否かを測定者に知らせるようにした測定器に関する。
【０００２】
【背景技術】
たとえば、ノギス、ジョウ付きマイクロメータ、内外側測定器などの測定器では、被測定物の測定にあたって、まず、一対の測定子（具体的には、ノギスやジョウ付きマイクロメータの場合にはジョウ、内外側測定器の場合には、棒状の測定アーム）を被測定物の測定部位に正しく当接させ、この状態において、測定子間の間隔をデジタル表示器から読み取って、被測定物の測定部位の寸法を測定する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一対の測定子を被測定物の測定部位に正しく当接させるには、熟練が必要である。もし、一対の測定子が被測定物の測定部位に正しく当接していないことに気づかずに、デジタル表示器の値を読み取ると、被測定物の正確な寸法を測定できない。
たとえば、ノギスを用いた測定において、一対のジョウによって被測定物の測定部位を挟んだ際、被測定物の測定面が各ジョウに対して斜めに挿入挟持されると、実際の寸法より大きな値として測定されるから、被測定物の正確な寸法を測定できない。
【０００４】
本発明の目的は、このような課題を解決すべくなされたもので、誰でもが簡単に一対の接触子を被測定物の測定部位に正しく当接させることができ、被測定物の寸法を正確に測定することができる測定器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の測定器は、上記目的を達成するため、次の構成を採用する。
本発明の測定器は、一対の接触子を被測定物の測定部位に当接させ、そのときの一対の接触子の間隔から被測定物の寸法を測定する測定器において、前記各接触子に働く力をそれぞれ検出する力検出手段と、この力検出手段でそれぞれ検出された各接触子に働く力のバランスを判定する判定手段と、この判定手段によって判定された結果を報知する報知手段とを備え、前記一対の接触子は、互いに平行な姿勢のまま接離方向へ変位可能な一対の測定子であり、前記力検出手段は、前記各測定子の根本部分において、各測定子の撓みを検出する検出素子を含んで構成されていることを特徴とする。
【０００６】
ここで、接触子が、互いに平行な姿勢のまま接離方向へ変位可能な一対の測定子とは、ノギス、ジョウ付きマイクロメータ、内外側測定器などを指す。これらノギス、ジョウ付きマイクロメータ、内外側測定器などの場合には、ジョウや測定子の根本部分に歪みゲージを設け、この歪みゲージを含んで力検出手段が構成されている。
また、報知手段とは、判定結果を文字や記号などで表示するもののほか、ランプなどで表示してもよく、あるいは、音で知らせるようにしてもよい。
【０００７】
この発明によれば、一対の接触子を被測定物の測定部位に当接させると、各接触子に働く力が力検出手段によって検出されたのち、判定手段において、各接触子に働く力のバランスが判定され、その結果が報知手段から報知される。たとえば、いずれか片方の接触子に働く力が他の片方の接触子に働く力より大きい場合にはその旨報知される。
従って、測定者は、その報知結果から一対の接触子が被測定物の測定部位に正しく当接していないことを知ることができるから、再度、測定作業を行い、正しく当接させることができる。よって、誰でもが簡単に一対の接触子を被測定物の測定部位に正しく当接させることができるから、被測定物の寸法を正確に測定することができる。
【０００８】
また、互いに平行な姿勢のまま接離方向へ変位可能な一対の測定子の根本部分に設けられた検出素子を含んで力検出手段が構成されているから、各測定子に働く力を比較的簡単、かつ、安価な構成で検出することができる。
【０００９】
本発明の測定器において、前記検出素子は、前記各測定子の根本部分において、測定子の長手方向の撓みを検出する第１の歪みゲージと、測定子の長手方向を中心とする測定子の捻れを検出する第２の歪みゲージとを含むことが好ましい。
この発明によれば、測定子の長手方向の撓み、および、その長手方向を中心とする測定子の捻れをそれぞれ検出することができるから、被測定物との当接点が測定子の長手方向において異なる場合と、測定子の長手方向の同位置において、被測定物との当接点が測定子を結ぶ直線に対して傾いていた場合との状態を共に検出することができるから、より高精度な測定を補償できる。
【００１０】
また、本発明の測定器において、前記判定手段は、前記力検出手段で検出された各接触子に働く力の差が、測定力に対して１／１０以上になった際、被測定物の挟持異常と判定することが好ましい。
この発明によれば、被測定物の挟持異常範囲が設定されているから、誤差を生じない程度の力のアンバランスに対しては、測定作業を続行することができる。
【００１１】
また、本発明の測定器において、前記報知手段は、前記判定手段によって判定された結果が、予め設定された許容範囲内であること、一方の接触子に働く力が他方の接触子に働く力より大きいこと、他方の接触子に働く力が一方の接触子に働く力より大きいことをそれぞれ表示する判定結果表示部を備えることが好ましい。
この発明によれば、判定手段によって判定された結果を具体的に表示できるから、測定者にどのような状態かを知らせることができる。よって、再測定作業の際の目安にできるから、より迅速に正しい状態に接触子を当接させることができる。
【００１２】
また、本発明の測定器は、ジョウを有する本尺と、この本尺にスライド可能に設けられ前記ジョウとともに被測定物に当接されるジョウを有するスライダとを備えた測定器において、前記各ジョウの根本部分に貼り付けられた歪みゲージを含み、各ジョウに働く力をそれぞれ検出するブリッジ回路と、この各ブリッジ回路で検出された力のバランスを判定する判定手段と、この判定手段によって判定された結果を表示するとともに、前記スライダの移動変位量を表示するデジタル表示器とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、一対のジョウを被測定物の測定部位に当接させると、各ジョウに働く力がそれぞれの力検出手段によって検出されたのち、判定手段において、各力検出手段によって検出された力のバランスが判定され、その結果が報知手段から報知される。たとえば、いずれか片方のジョウに働く力が他の片方のジョウに働く力より大きい場合にはその旨報知される。
従って、測定者は、その報知結果から一対のジョウが被測定物の測定部位に正しく当接していないことを知ることができるから、再度、測定作業を行い、正しく当接させることができる。よって、誰でもが簡単に一対のジョウを被測定物の測定部位に正しく当接させることができるから、被測定物の寸法を正確に測定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の測定器をノギスに適用した実施形態を示す正面図である。
本実施形態のノギスは、本尺１１と、この本尺１１の長手方向へスライド可能に設けられたスライダ２１とを備える。なお、図示していないが、本尺１１とスライダ２１との間には、スライダ２１の変位量を電気的信号として検出する変位検出器が設けられている。
【００１５】
前記本尺１１には、先端に測定子としてのジョウ１２が一体的に設けられている。ジョウ１２には、先端内側面に被測定物に当接される接触片（超鋼チップ）１３が貼り付けられているとともに、根本部分の内外側面にジョウ１２の長手方向の撓みを検出する検出素子としての歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ貼り付けられている。各歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂの中心から接触片１３の中心までの距離Ｌは一定に設定されている。
【００１６】
前記スライダ２１には、先端に前記ジョウ１２とともに被測定物に当接される測定子としてのジョウ２２が突設されているとともに、正面に前記変位検出器によって検出された変位量をデジタル表示するデジタル表示器２５が設けられている。ジョウ２２には、先端内側面に被測定物に当接される接触片（超鋼チップ）２３が貼り付けられているとともに、根本部分の内外側面にジョウ２２の長手方向の撓みを検出する検出素子としての歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ貼り付けられている。各歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂの中心から接触片２３の中心までの距離Ｌは一定、つまり、ジョウ１２における歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂから接触片１３までの距離Ｌと同じに設定されている。なお、２６はスライダ２１に設けられた指掛けである。
【００１７】
図２は力検出判定装置３０を示すブロック図である。
同力検出判定装置３０は、前記各ジョウ１２，２２に働く力をそれぞれ検出する力検出手段としての一対のブリッジ回路３１，３２と、この各ブリッジ回路３１，３２で検出された力のバランスを判定する判定手段としての判定回路３３と、この判定回路３３によって判定された結果を表示する報知手段３４とを備える。
【００１８】
前記各ブリッジ回路３１，３２は、図３に示すように、平行四辺形の隣接する２辺に前記歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ（または、歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂ）が挿入され、他の２辺に固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とが挿入されて構成されている。
ここで、歪みゲージ１４Ａと固定抵抗Ｒ１との接続点と、歪みゲージ１４Ｂと固定抵抗Ｒ２との接続点との間に電圧Ｅを印加すると、出力電圧ｅ₀は、
ｅ₀＝Ｐ・Ｌ・ｈ・Ｅ・ｋｓ／２Ｅ・Ｉ
となる。
【００１９】
ここで、
Ｐ：測定力
Ｌ：当接点から歪みゲージ中心までの距離
ｈ：ジョウの幅寸法
Ｅ：入力電圧
ｋｓ：ゲージ率
Ｅ：縦弾性係数
Ｉ：ジョウの断面２次モーメント
である。
【００２０】
前記判定回路３３は、前記各ブリッジ回路３１，３２で検出された力の差が測定力Ｐに対して所定値以上になった際、被測定物の挟持異常と判定する。ここでは、力の差が測定力Ｐに対して１／１０以上になった際、被測定物の挟持異常と判定する。
【００２１】
前記報知手段３４は、前記デジタル表示器２５によって構成されている。デジタル表示器２５には、前記変位検出器の検出値をデジタル表示する検出値表示部３６のほかに、前記判定回路３３によって判定された結果を３通りに表示する３つの判定結果表示部３７，３８，３９とを備える。具体的には、判定結果が許容範囲内であることを「ＧＯＯＤ」として表示する判定結果表示部３７、一方のジョウ１２に働く力が他方のジョウ２２に働く力より大きいことを「←←」として表示する判定結果表示部３８、他方のジョウ２２に働く力が一方のジョウ１２に働く力より大きいことを「→→」として表示する判定結果表示部３９をそれぞれ有する。
【００２２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
測定にあたっては、本尺１１に対してスライダ２１をスライドさせ、一対のジョウ１２，２２の接触片１３，２３間に被測定物Ｗを挟む。
このとき、図４（Ａ）に示すように、被測定物Ｗが一対のジョウ１２，２２の接触片１３，２３間に正しく挟まれている状態では、歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂの中心から接触片１３の中心までの距離Ｌ１と、歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂの中心から接触片２３の中心までの距離Ｌ２とが同じであるから、各ブリッジ回路３１，３２からの出力電圧ｅ₀は同じである。すると、判定回路３３では、これらの出力電圧のバランスを判定し、デジタル表示器の表示部３７に「ＧＯＯＤ」を表示させる。
【００２３】
また、図４（Ｂ）に示すように、被測定物Ｗが一対のジョウ１２，２２の接触片１３，２３間に斜めに挟まれている状態では、歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂの中心から接触片１３の挟持点までの距離Ｌ１が、歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂの中心から接触片２３の挟持点までの距離Ｌ２より小さいから（Ｌ１＜Ｌ２）、ブリッジ回路３２からの出力電圧ｅ₀がブリッジ回路３１からの出力電圧ｅ₀より大きくなる。すると、判定回路３３では、これらの出力電圧の差が測定力Ｐに対して所定値（たとえば１／１０）以上かを判定し、その値を超えていたら、デジタル表示器２５の表示部３８に「→→」を表示させる。
【００２４】
また、図４（Ｃ）に示すように、被測定物Ｗが一対のジョウ１２，２２の接触片１３，２３間に斜めに挟まれている状態では、歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂの中心から接触片１３の挟持点までの距離Ｌ１が、歪みゲージ２４Ａ，２４Ｂの中心から接触片２３の挟持点までの距離Ｌ２より大きいから（Ｌ１＞Ｌ２）、ブリッジ回路３１からの出力電圧ｅ₀がブリッジ回路３２からの出力電圧ｅ₀より大きくなる。すると、判定回路３３では、これらの出力電圧の差が測定力Ｐに対して所定値（たとえば１／１０）以上かを判定し、その値を超えていたら、デジタル表示器２５の表示部３９に「←←」を表示させる。
【００２５】
従って、本実施形態によれば、各ジョウ１２，２２に働く力をそれぞれ検出する一対のブリッジ回路３１，３２と、この一対のブリッジ回路３１，３２で検出された力のバランスを判定する判定回路３３と、この判定回路３３によって判定された結果を報知するデジタル表示器２５とを備えたので、一対のジョウ１２，２２を被測定物Ｗの測定部位に当接させると、各ジョウ１２，２２に働く力がそれぞれのブリッジ回路３１，３２によって検出されたのち、判定回路３３において、その力のバランスが判定され、その結果がデジタル表示器２５に表示される。
そのため、測定者は、その表示結果から一対のジョウ１２，２２が被測定物の測定部位に正しく当接していないことを知ることができるから、再度、測定作業を行い、正しく当接させることができる。よって、誰でもが簡単に一対のジョウ１２，２２を被測定物の測定部位に正しく当接させることができるから、被測定物の寸法を正確に測定することができる。
【００２６】
また、各ジョウ１２，２２の根本部分に歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ，２４Ｂを貼り付け、これらの歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ，２４Ｂを含んで各ジョウ１２，２２に働く力を検出するブリッジ回路３１，３２を構成したので、各ジョウ１２，２２に働く力を比較的簡単、かつ、安価な構成で検出することができる。
【００２７】
また、判定回路３３は、一対のブリッジ回路３１，３２で検出された力の差が測定力に対して１／１０以上になった際、被測定物の挟持異常と判定するようにしたので、つまり、被測定物の挟持異常範囲を設定してあるから、誤差を生じない程度の力のアンバランスに対しては、測定作業を続行することができる。
【００２８】
また、判定回路３３によって判定された結果を、許容範囲内である、一方のジョウ１２に働く力が他方のジョウ２２に働く力より大きい、他方のジョウ２２に働く力が一方のジョウ１２に働く力より大きい、をそれぞれの表示部３７，３８，３９により表示するようにしたので、つまり、判定回路３３によって判定された結果を具体的に表示するようにしたので、測定者にどのような状態かを知らせることができる。よって、再測定作業の際の目安にできるから、より迅速に正しい状態に接触子を当接させることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、各ジョウ１２，２２の内外側面に歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ，２４Ｂを貼り付けたが、図５に示すように、各ジョウ１２，２２の根本部分において、内外側面にジョウ１２，２２の長手方向の撓みを検出する第１の歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ，２４Ｂを貼り付けるとともに、前後面にジョウ１２，２２の長手方向を中心とするジョウ１２，２２の捻れを検出する第２の歪みゲージ１４Ｃ，１４Ｄ、２４Ｃ，２４Ｄを貼り付けるようにしてもよい。
この場合、力検出判定装置３０としては、図６に示すように、各歪みゲージ１４Ａ，１４Ｂ、２４Ａ，２４Ｂを含んで構成されたブリッジ回路３１，３２のほかに、歪みゲージ１４Ｃ，１４Ｄを含んでブリッジ回路４１を、また、歪みゲージ２４Ｃ，２４Ｄを含んでブリッジ回路４２をそれぞれ構成し、こられのブリッジ回路３１，３２、４１，４２の出力を判定回路３３に入力するようにすればよい。
【００３０】
このようにすれば、ジョウ１２，２２の長手方向の撓み、および、その長手方向を中心とする捻れをそれぞれ検出することができるから、被測定物との当接点がジョウ１２，２２の長手方向において異なる場合の状態のほかに、図７に示すように、ジョウ１２，２２の長手方向の同位置において、被測定物との当接点がジョウ１２，２２を結ぶ直線に対して傾いていた場合の状態を共に検出することができるから、より高精度な測定を補償できる。
【００３２】
また、前記実施形態では、判定回路３３で判定された結果をデジタル表示器２５に文字、記号によって表示するようにしたが、判定結果を報知する手段としては、各判定結果に対応するランプを設け、該当するランプを点灯させるようにしてもよく、あるいは、異常になったとき、あるいは、許容範囲のときに、ブザーで知らせるようにしてもよい。
【００３３】
また、前記実施形態では、ノギスに適用した例について説明したが、本発明の測定器は、これに限らず、一対の接触子を被測定物の測定部位に当接させ、そのときの一対の接触子の間隔から被測定物の寸法を測定する測定器すべてに適用できる。
たとえば、ジョウ付きマイクロメータ、内外側測定器などにも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の測定器によれば、誰でもが簡単に一対の接触子を被測定物の測定部位に正しく当接させることができ、被測定物の寸法を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測定器をノギスに適用した一実施形態を示す正面図である。
【図２】同上実施形態の力検出判定装置を示すブロック図である。
【図３】同上実施形態の力検出手段を示す回路図である。
【図４】同上実施形態において、被測定物の異なる挟持状態と、そのときの表示状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す正面図である。
【図６】同上実施形態における力検出判定装置を示すブロック図である。
【図７】同上実施形態において、被測定物を挟持した状態の断面図である。
【符号の説明】
１１本尺
１２ジョウ（接触子、測定子）
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ歪みゲージ（検出素子）
２１スライダ
２２ジョウ（接触子、測定子）
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ歪みゲージ（検出素子）
２５デジタル表示器（報知手段を構成するデジタル表示器）
３１，３２、４１，４２ブリッジ回路（力検出手段）
３３判定回路（判定手段）
３４報知手段
３６検出値表示部
３７，３８，３９判定結果表示部

Claims

一対の接触子を被測定物の測定部位に当接させ、そのときの一対の接触子の間隔から被測定物の寸法を測定する測定器において、
前記各接触子に働く力をそれぞれ検出する力検出手段と、
この力検出手段でそれぞれ検出された各接触子に働く力のバランスを判定する判定手段と、
この判定手段によって判定された結果を報知する報知手段とを備え、
前記一対の接触子は、互いに平行な姿勢のまま接離方向へ変位可能な一対の測定子であり、
前記力検出手段は、前記各測定子の根本部分において、各測定子の撓みを検出する検出素子を含んで構成されていることを特徴とする測定器。
請求項１に記載の測定器において、
前記検出素子は、前記各測定子の根本部分において、測定子の長手方向の撓みを検出する第１の歪みゲージと、測定子の長手方向を中心とする測定子の捻れを検出する第２の歪みゲージとを含むことを特徴とする測定器。
請求項１または請求項２に記載の測定器において、
前記判定手段は、前記力検出手段で検出された各接触子に働く力の差が、測定力に対して１／１０以上になった際、被測定物の挟持異常と判定することを特徴とする測定器。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の測定器において、
前記報知手段は、前記判定手段によって判定された結果が、予め設定された許容範囲内であること、一方の接触子に働く力が他方の接触子に働く力より大きいこと、他方の接触子に働く力が一方の接触子に働く力より大きいことをそれぞれ表示する判定結果表示部を備えることを特徴とする測定器。
ジョウを有する本尺と、この本尺にスライド可能に設けられ前記ジョウとともに被測定物に当接されるジョウを有するスライダとを備えた測定器において、
前記各ジョウの根本部分に貼り付けられた歪みゲージを含み、各ジョウに働く力をそれぞれ検出するブリッジ回路と、
この各ブリッジ回路で検出された力のバランスを判定する判定手段と、
この判定手段によって判定された結果を表示するとともに、前記スライダの移動変位量を表示するデジタル表示器とを備えたことを特徴とする測定器。