JP5203798B2 - エアマイクロメーター - Google Patents

Description

本発明は、センサからの出力を表示するエアマイクロメーターに関する。

従来、例えば測定対象穴の内径を検査する際には、エアマイクロメーターが用いられていた。

なお、以下測定対象穴の内径を検査する場合を、その一例に挙げて説明するが、この内径の検査に限定されるものではない。

このエアマイクロメーターは、測定対象穴に挿入される測定ヘッドを備えており、該測定ヘッドは、装置本体に接続されている。この測定ヘッドは、前記装置本体のエア回路から供給された空気を前記測定対象穴の内周面に噴出し、その背圧を圧力センサで計測するように構成されている。

図５は、エアマイクロメーター８０１の装置本体における電気回路を示すブロック図であり、前記背圧を測定する圧力センサ８０２からのセンサ値は、アナログ信号としてゼロ調整部８０３に入力される。該ゼロ調整部８０３からの出力は、感度調整部８０４に入力されており、該感度調整部８０４からの出力は、電圧計で構成されたメーター８０５に出力されている。

前記ゼロ調整部８０３では、前記圧力センサ８０２からの信号をゼロ調整トリマー８１１からの入力に応じて増幅するように構成されており、前記メーター８０５の針の指示値をゼロ調整できるように構成されている。また、前記感度調整部８０４は、前記ゼロ調整部８０３からの信号を増幅する増幅回路で構成されており、感度調整トリマー８１２からの入力に応じて、その増幅率を可変できるように構成されている。

これにより、前記測定ヘッドと測定対象との関係や個体差に応じて、前記メーター８０５のゼロ調整と、測定感度の調整とを行えるように構成されている。

一方、このエアマイクロメーター８０１を長期に渡って使用すると、前記メーター８０５の針支持部の摩耗等によって、指示値に変化が生ずることがある。この場合にも、前述したゼロ調整と感度調整を行うことによって、指示値を校正できるように構成されている。

しかしながら、このようなエアマイクロメーター８０１にあっては、測定結果がメーター８０５によるアナログで表示されており、計測結果のデジタル表示化が要求されていた。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、測定結果をデジタル表示することができるエアマイクロメーターを提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明のエアマイクロメーターにあっては、背圧を測定するセンサからの入力に基づいて測定結果を表示するエアマイクロメーターにおいて、前記センサから入力したアナログのセンサ値をデジタル化してデジタル化センサ値として出力するＡＤ変換部と、前記デジタル化センサ値に基づくデジタル表示用デジタル値及び前記デジタル化センサ値を調整データで調整したアナログ表示用デジタル値を出力するデジタル処理部と、前記デジタル表示用デジタル値を数値化してデジタル表示するデジタル表示部と、前記アナログ表示用デジタル値をアナログ化してアナログ化表示値として出力するＤＡ変換部と、前記アナログ化表示値をアナログ表示するアナログメーターと、を備え、前記デジタル処理部は、前記デジタル表示部によるデジタル表示と前記アナログメーターによるアナログ表示とが相関するように前記調整データを修正する修正手段を備えている。

すなわち、背圧を測定するセンサからのセンサ値は、ＡＤ変換部によってデジタル化センサ値に変換され、このデジタル化センサ値に基づくデジタル表示用デジタル値と、前記デジタル化センサ値を調整データで調整したアナログ表示用デジタル値とが、デジタル処理部から出力される。

そして、このデジタル処理部より出力された前記デジタル表示用デジタル値は、デジタル表示部で数値化され、デジタル表示される。また、前記デジタル処理部より出力された前記アナログ表示用デジタル値は、アナログ化されたアナログ化表示値としてＤＡ変換部から出力され、このアナログ化表示値は、アナログメーターでアナログ表示される。

このエアマイクロメーターを長期に渡って使用すると、経時劣化等により前記アナログメーターによるアナログ表示に狂いが生ずることがある。

この場合、前記調整データを修正することによって、前記デジタル表示部によるデジタル表示と前記アナログメーターによるアナログ表示との相関性が維持される。

以上説明したように本発明のエアマイクロメーターにあっては、アナログメーターによるアナログ表示に加えて、デジタル表示部によって数値化されたデジタル表示を行うことができる。

これにより、計測結果のデジタル表示化の要求に対応することができる。

一方、このエアマイクロメーターにおいては、前記デジタル表示によるデジタル表示に経時的な狂いは生じないが、前記アナログメーターによるアナログ表示には、経時的な狂いが生ずることがある。

このとき、当該エアマイクロメーターは、センサ値がデジタル化されたデジタル化センサ値をアナログ表示用デジタル値に変換する際に用いる調整データを修正することよって、前記デジタル表示部によるデジタル表示と前記アナログメーターによるアナログ表示との相関性を維持することができる。

これにより、経時的劣化が生じた場合であっても、機構や電気回路上での調整作業を行うことなく、前記デジタル表示部によるデジタル表示と前記アナログメーターによるアナログ表示とを一致させることができ、アナログ表示での誤差を抑え、精度を高めることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従って説明する。

図１は、本実施の形態にかかるエアマイクロメーター１を示すブロック図であり、該エアマイクロメーター１は、背圧を利用して対象物の内径や外径を測定する装置である。なお、本実施の形態では、測定対象穴の内径を測定する場合を例に挙げて説明する。

このエアマイクロメーター１は、測定対象穴に挿入される測定ヘッド１１を備えており、該測定ヘッド１１は、装置本体１２に接続されている。前記測定ヘッド１１には、前記装置本体１２に設けられた図外のエア回路から空気が供給されるように構成されており、当該測定ヘッド１１には、供給された空気を前記測定対象穴の内周面へ向けて噴出する噴出孔が設けられている（図示省略）。

また、この測定ヘッド１１は、圧力を計測する圧力センサ２１を備えており、前記噴出孔から噴出した空気の背圧を測定できるように構成されている。これにより、前記背圧の変化から前記噴出孔から前記内周面までの距離を計測できるように構成されており、当該測定ヘッド１１が挿入された前記測定対象穴の内径寸法を測定できるように構成されている。

前記圧力センサ２１は、例えばダイアフラムに設けられた歪み計で構成されており、受ける圧力に応じて抵抗値が変化するように構成されている。これにより、当該圧力センサ２１を通電することによって、受ける圧力に応じて出力する電圧が変化するように構成されている。

ここで、本実施の形態では、ダイアフラムを使用する場合に付いて述べたが、近年においては、半導体の使用が主流であり、どちらの構造であっても、本発明を適用することができる。

この圧力センサ２１は、前記装置本体１２に設けられたＡＤ変換部としてのアナログデジタルコンバータ３１に接続されており、前記圧力センサ２１から入力したアナログ電圧で構成されたセンサ値をデジタル値にデジタル変換し、デジタル化センサ値としてデジタル処理部３２へ出力するように構成されている。

該デジタル処理部３２は、マイコンを中心に構成されており、該マイコンは、ＲＯＭ及びＲＡＭを内蔵している。このマイコンは、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作するように構成されており、入力した前記デジタル化センサ値に基づいて、デジタル表示をするためのデジタル表示用デジタル値を形成し、このデジタル表示用デジタル値を、デジタル表示部としての液晶表示部４１に出力するように構成されている。

また、前記マイコンは、入力した前記デジタル化センサ値を、ＥＥＰＲＯＭに記憶された調整データによって調整して、アナログ表示用のアナログ表示用デジタル値を形成し、このアナログ表示用デジタル値をＤＡ変換部としてのデジタルアナログコンバータ５１に出力するように構成されている。

このデジタル処理部３２には、複数のスイッチが設けられおり、各スイッチは、図２にも示すように、当該装置本体１２の前面パネル６１に設けられている。このスイッチとしては、下向きの三角形が表示された下スイッチ６２と、上向きの三角形が表示された上スイッチ６３と、「ＥＮＴ」と表示されたエンタースイッチ６４が挙げられ、各スイッチ６２〜６４を押圧操作した際に、図１に示したように、対応するスイッチ６２〜６４が接続されるとともに、図外のプルアップ抵抗でプルアップされた前記マイコンの入力ポートが「Ｈ」から「Ｌ」に変化するように構成されている。

前記液晶表示部４１は、液晶パネル６５やドライバ回路を備えており、前記デジタル処理部３２から入力した前記デジタル表示用デジタル値を数値化して前記液晶パネル６５に数字で表示するように構成されている。

これにより、前記測定ヘッド１１で生じた背圧を前記圧力センサ２１で測定し、この圧力センサ２１からの出力に基づいた測定結果を、数字として前記液晶パネル６５に表示できるように構成されており、該液晶パネル６５には、前記測定ヘッド１１の噴出孔から前記測定対象穴の内周面までの離間距離を数値として表示できるように構成されている。

なお、この液晶表示部４１は、前記デジタル処理部３２から文字データを入力した際には、当該文字データに応じた文字を表示するように構成されている。

前記デジタルアナログコンバータ５１は、前記デジタル処理部３２から入力した前記アナログ表示用デジタル値を、アナログ値にアナログ変換しアナログ化表示値としてアナログメーターを構成するメーター７１に出力するように構成されており、前記アナログ表示用デジタル値に大きさに比例した電圧のアナログ化表示値を出力するように構成されている。

前記メーター７１は、図２に示したように、二入力の電圧計によって構成されており、入力した電圧に応じて黒色指示針８１及び赤色指示針８２を左から右側へ回動するように構成されている。

なお、本実施の形態では、二入力の場合を、その一例に挙げて説明するが、一入力であっても良く、この場合も本願発明を適用することができる。この一入力の場合には、黒色指示針８１のみを備えるものとする。

このメーター７１の指示板８３には、前記測定ヘッド１１の噴出孔から前記測定対象穴の内周面までの離間距離を示す目盛が表示されており、前記アナログ化表示値の電圧に対応した指示値を、前記各指示針８１，８２が示すように構成されている。

これにより、前記測定ヘッド１１で生じた背圧を前記圧力センサ２１で測定し、この圧力センサ２１からの入力に基づいた測定結果を、前記各指示針８１，８２で表示できるように構成されている。

なお、前記黒色指示針８１及び赤色指示針８２は、奥行き方向の離間して設けられており、レンジ検査時において上限値を示す為の上限針９１と、下限値を示す為の下限針９２とが任意の位置へ移動可能に設けられている。

また、前記装置本体１２には、前記メーター７１の前記黒色指示針８１に対応した前記各ブロック３１，３２，４１，５１に加えて、前記赤色指示針８２に対応した前述同様のブロックを備えている（図示省略）。

そして、前記デジタル処理部３２は、前記マイコンが前記ＲＯＭに記憶された調整処理を実行することによって、前記液晶表示部４１によるデジタル表示と、前記メーター７１によるアナログ表示とが相関するように、前記ＲＡＭに記憶された前記調整データを修正できるように構成されている。

すなわち、前記デジタル処理部３２のマイコンがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作し、メインルーチンから調整処理が呼び出されると、図３に示すように、前記液晶表示部４１によるデジタル表示と前記メーター７１によるアナログ表示とが相関するように前記ＲＡＭに記憶した前記調整データを修正する調整処理が開始される。

なお、ここでは前記黒色指示針８１の調整のみに付いて説明するが、赤色指示針８２の調整は、次の処理において同様に行われるものとする。

また、前記メーター７１による指示値の範囲が、−１０〜０〜＋１０の２０の場合を例に挙げて説明する。

この調整処理において、前記デジタル処理部３２は、前記メーター７１の中央より左領域での調整を行う為の指示データを前記液晶表示部４１に対して出力し、図２の（ｂ）に示したように、液晶表示部４１の液晶パネル６５に「Ｂｌａｃｋ ｎｅｅｄｌｅ ｃａｌ Ｌｅｆｔ ８ｓｅｔ：４１０」１０１と表示し、黒色指示針８１を、指示板８３に表示された−８位置１０２に合わせるように指示を促す（Ｓ１）。

これに応じて、使用者は、前記装置本体１２の前面パネル６１に設けられた下スイッチ６２や上スイッチ６３を操作して、前記黒色指示針８１が前記−８位置１０２に一致するように当該黒色指示針８１を移動した後、エンタースイッチ６４を操作して、位置合わせの完了を入力する。

このとき、前記デジタル処理部３２のマイコンは、前記下スイッチ６２や前記上スイッチ６３の操作に応じて、前記デジタルアナログコンバータ５１への出力値を変動することで、前記メーター７１の前記黒色指示針８１を動かすように構成されており、前記エンタースイッチ６４が操作された際の出力値を、マイナス側記憶値として記憶する（Ｓ２）。

そして、前記デジタル処理部３２は、前記メーター７１の中央での調整を行う為の指示データを前記液晶表示部４１に対して出力し、図２の（ｂ）に示したように、液晶表示部４１の液晶パネル６５に「Ｂｌａｃｋ ｎｅｅｄｌｅ ｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ０ｓｅｔ：２０４７」１１１と表示し、黒色指示針８１を、指示板８３に表示された０位置１１２に合わせるように指示を促す（Ｓ３）。

これに応じて、使用者は、前記装置本体１２の前面パネル６１に設けられた下スイッチ６２や上スイッチ６３を操作して、前記黒色指示針８１が前記０位置１１２に一致するように当該黒色指示針８１を移動した後、エンタースイッチ６４を操作して、位置合わせの完了を入力する。

このとき、前記デジタル処理部３２のマイコンは、前記下スイッチ６２や前記上スイッチ６３の操作に応じて、前記デジタルアナログコンバータ５１への出力値を変動することで、前記メーター７１の前記黒色指示針８１を動かすように構成されており、前記エンタースイッチ６４が操作された際の出力値を、ゼロ位置記憶値として記憶する（Ｓ４）。

次に、前記デジタル処理部３２は、前記メーター７１の中央より右領域での調整を行う為の指示データを前記液晶表示部４１に対して出力し、図２の（ｂ）に示したように、液晶表示部４１の液晶パネル６５に「Ｂｌａｃｋ ｎｅｅｄｌｅ ｃａｌ Ｒｉｇｈｔ ８ｓｅｔ：３６８５」１２１と表示し、黒色指示針８１を、指示板８３に表示された＋８位置１２２に合わせるように指示を促す（Ｓ５）。

これに応じて、使用者は、前記装置本体１２の前面パネル６１に設けられた下スイッチ６２や上スイッチ６３を操作して、前記黒色指示針８１が前記＋８位置１２２に一致するように当該黒色指示針８１を移動した後、エンタースイッチ６４を操作して、位置合わせの完了を入力する。

このとき、前記デジタル処理部３２のマイコンは、前記下スイッチ６２や前記上スイッチ６３の操作に応じて、前記デジタルアナログコンバータ５１への出力値を変動することで、前記メーター７１の前記黒色指示針８１を動かすように構成されており、前記エンタースイッチ６４が操作された際の出力値を、プラス側記憶値として記憶する（Ｓ６）。

そして、これらの記憶値に基づいて、前記液晶表示部４１によるデジタル表示と前記メーター７１によるアナログ表示とが一致するように前記調整データを修正し、前記ＲＡＭに記憶された前記調整データを書き換える（Ｓ７）。

この具体的な処理内容の一例を、図４を用いて説明する。

すなわち、前記ステップＳ４で取得した前記ゼロ位置記憶値を「ａ」とするとともに、前記ステップＳ６で取得した前記プラス側記憶値を「ｂ」とした場合、前記調整データ、つまり調整用関数ｄａｃを「（（ｂ−ａ）／８）＊Ｘ＋ａ」から求める。

ここで、Ｘは、前記メーター７１で表示したい値であり、前記アナログコンバータ５１からの前記デジタル化センサ値を前記メーター７１で測定値として表示する為に変換したデジタル値でもあり、このデジタル値と前記メーター７１で表示される測定値とを一致させる為の演算式が、前記調整用関数ｄａｃ＝（（ｂ−ａ）／８）＊Ｘ＋ａとなる。

この調整用関数ｄａｃを用いて、前記アナログ表示用デジタル値を演算して、前記デジタルアナログコンバータ５１へ出力を調整することで、該デジタルアナログコンバータ５１から前記メーター７１への出力電圧を調整することができ、これにより前記液晶表示部４１でのデジタル表示と、前記メーター７１でのアナログ表示とを一致させることができる。

以上の構成にかかる本実施の形態において、前記測定ヘッド１１での背圧を測定した圧力センサ２１からのセンサ値は、前記アナログコンバータ３１によってデジタル化センサ値に変換され、このデジタル化センサ値に基づくデジタル表示用デジタル値と、前記デジタル化センサ値を前記調整データで調整したアナログ表示用デジタル値とが、前記デジタル処理部３２から出力される。

そして、このデジタル処理部３２より出力された前記デジタル表示用デジタル値は、液晶表示部４１で数値化され、液晶パネル６５にデジタル表示される。

また、前記デジタル処理部３２より出力された前記アナログ表示用デジタル値は、アナログ化されたアナログ化表示値としてデジタルアナログコンバータ５１から出力され、このアナログ化表示値は、アナログのメーター７１でアナログ表示される。

このように、本実施の形態のエアマイクロメーター１にあっては、アナログ式の前記メーター７１によるアナログ表示に加えて、液晶表示部４１の液晶パネル６５によって数字によるデジタル表示を行うことができる。

これにより、計測結果のデジタル表示化の要求に対応することができる。

一方、このエアマイクロメーター１を長期に渡って使用すると、経時劣化等により前記メーター７１によるアナログ表示に狂いが生ずることがあり、前記メーター７１によるアナログ表示と、前記液晶表示部４１によるデジタル表示とにズレが生じてくる。

このとき、当該エアマイクロメーター１は、前記センサ値がデジタル化された前記デジタル化センサ値を前記アナログ表示用デジタル値に変換する際に用いる前記調整データを修正する調整処理によって前記調整用関数ｄａｃを構成する前記調整データを修正することで、前記液晶表示部４１によるデジタル表示と前記メーター７１によるアナログ表示との相関性を維持することができる。

このため、長期間使用して経時的劣化が生じた場合であっても、装置本体１２内部を空けて機構や電気回路上での調整作業を行うことなく、前記液晶表示部４１によるデジタル表示と前記メーター７１によるアナログ表示とを一致させることができ、アナログ表示での誤差を抑え、精度の低下を抑えることができる。

このとき、前記メーター７１によるアナログ表示は、前記各指示針８１，８２が指示板８３の目盛を指示することによって行われており、人による視覚誤差が計測値に含まれることがある。

特に、前記黒色指示針８１と前記赤色指示針８２とが奥行き方向へ離間して設けられた本実施の形態では、前記視覚誤差が顕著に表れる。

しかしながら、本実施の形態では、前記調整処理において、前記各指示針８１，８２が所定の目盛を指示するように使用者が目視してセットするとともに、このときの記憶値を用いて前記調整データを修正するため、当該エアマイクロメーター１の使用者の視覚誤差を含んだ調整が可能となる。

加えて、本実施の形態では、従来のアナログ回路で構成されたゼロ調整部及び感度調整部を廃止することができるため、簡素化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の第一の実施の形態を示すブロック図である。 同実施の形態を示す図で、（ａ）は装置本体の前面パネルを示した説明図であり、（ｂ）は液晶パネルによる表示内容を示した説明図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。 同実施の形態の調整処理の具体例を示す説明図である。 従来のエアマイクロメーターを示すブロック図である。

符号の説明

１ エアマイクロメーター
２１ 圧力センサ
３１ アナログデジタルコンバータ
３２ デジタル処理部
４１ 液晶表示部
５１ デジタルアナログコンバータ
７１ メーター

Claims (1)

1. 背圧を測定するセンサからの入力に基づいて測定結果を表示するエアマイクロメーターにおいて、
   前記センサから入力したアナログのセンサ値をデジタル化してデジタル化センサ値として出力するＡＤ変換部と、
   前記デジタル化センサ値に基づくデジタル表示用デジタル値及び前記デジタル化センサ値を調整データで調整したアナログ表示用デジタル値を出力するデジタル処理部と、
   前記デジタル表示用デジタル値を数値化してデジタル表示するデジタル表示部と、
   前記アナログ表示用デジタル値をアナログ化してアナログ化表示値として出力するＤＡ変換部と、
   前記アナログ化表示値をアナログ表示するアナログメーターと、
   を備え、
   前記デジタル処理部は、前記デジタル表示部によるデジタル表示と前記アナログメーターによるアナログ表示とが相関するように前記調整データを修正する修正手段を備えたことを特徴とするエアマイクロメーター。

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