JP6447997B2 - テストインジケータ - Google Patents

Description

本発明はテストインジケータに関する。

テストインジケータ（いわゆるてこ式ダイヤルゲージ）が知られている（例えば特許文献１）。テストインジケータは、円周振れ、全振れ、平面度、平行度といった微小変位測定や、マスターワーク（またはブロックゲージ）に対する加工製品の加工誤差といった精密比較検査に使用される。

テストインジケータ１００は、本体ケースに回転変位可能に軸支された測定子３を有する。測定子３は、その先端に接触球３１を有する。そして、接触球３１の変位をてこの原理で拡大する。これにより、テストインジケータ１００は、高精度、高分解能の測定器となっている。

回転軸を中心に回動する測定子３の変位（回転変位）をてこの原理で拡大するという構造上の特徴から、テストインジケータ１００の使用にあたっては一つ留意すべきことがある。
それは、測定にあたっては、被測定面Ｗに対して測定子３をできる限り平行にしなければならない、ということである。

例えば、被測定面Ｗの平面度を測定したいとする。この場合、接触球３１を被測定面Ｗに当接させた状態で両者を相対移動させればよいわけである。ただし、被測定面Ｗの凹凸（又はうねり）を正しく測定するには、図１（Ａ）に示すように、被測定面Ｗと測定子３とがほぼ平行であって、被測定面Ｗと測定子３との間の角がほぼゼロになるようにする。図１（Ａ）のように測定すれば、接触球３１の変位方向と測定したい被測定面Ｗの凹凸方向とが一致している。（接触球の変位方向は、被測定面の法線方向である。）

一方、図１（Ｂ）のように、測定子３と被測定面Ｗとが平行になっておらず、被測定面Ｗと測定子３との間の角θが大きいと、接触球３１の変位方向と測定したい被測定面Ｗの凹凸方向とが一致しない。
（接触球３１の変位方向は、被測定面Ｗの法線方向に対して傾きをもつ。）
これでは、測定値が被測定面Ｗの凹凸を正しく反映していないことになる。
もし、（何らかの都合により）図１（Ｂ）のようにテストインジケータ１００を設置しなければならない場合には、角度θに応じて測定値を補正することで被測定面Ｗの凹凸を正しく得ることができる。

蛇足であるが、テストインジケータ１００そのものの傾きは問題ではない。図２（Ａ）のようにテストインジケータ本体が被測定面Wに対して傾斜しても、測定子３が被測定面Ｗとほぼ平行であればよい。

特開２００８−３０９６８７号公報

まず第１の問題として、テストインジケータを使用するユーザが上記留意点を理解していないか、あるいは失念してしまうことがある、という点がある。
テストインジケータの表示部に表示された数値をそのまま鵜呑みにしてしまうと、正しい測定になっていない。

第２の問題として、必要性は理解しているとしても、実際には、角度θに応じた補正をせずに済ましてしまう可能性が残る、という点がある。
仮に、（何らかの都合により）図１（Ｂ）のようにテストインジケータを設置しなければならないとしても、角度θに応じて測定値を補正すれば正しい値を得ることはできる。補正のやり方自体は既知である。
しかし、実際には、角度θに応じた正しい補正をしないことが時々有るようである。
原因は一概には言えないが、一つ一つの測定値に補正を掛けるというのが案外面倒である、ということもあるだろう。あるいは、必要性は理解していても重要度までは理解していない、といったことも考えられる。例えば、角度θが５０度や６０度になってくると、測定値（表示値）と真の値との間には約２倍の開きが生じてしまうが、これほどの開きが生じていることに個々のユーザは気付いていない虞れがある。

また、測定作業に加えて補正作業が必要となると、テストインジケータを使うのに不便さを感じてしまうことにもなるだろう。

本発明の目的は、簡便に正しい測定値を得ることができるテストインジケータを提供することにある。

本発明のテストインジケータは、
先端に接触子を有する測定子と、
前記測定子を枢支する本体ケースと、
前記測定子の回転変位量を検出するロータリーエンコーダと、を備え、
前記ロータリーエンコーダによる検出値に基づいて測定値を表示部に表示するテストインジケータにおいて、
被測定面と前記測定子との間の角度θに応じて測定値の補正を行う補正部を内蔵した
ことを特徴とする。

本発明では、
前記補正部は、
被測定面と測定子との間の角度θを記憶する角度メモリと、
前記角度θに応じて補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記ロータリーエンコーダによる検出値に基づく前記接触子の変位量に対し、前記補正係数を乗算する補正演算部と、を備える
ことが好ましい。

本発明では、
ユーザに対し、被測定面と前記測定子との間の角度θを入力するようにメッセージを前記表示部に表示する
ことが好ましい。

本発明では、
当該テストインジケータの側面に、前記測定子の回転軸を中心とする角度目盛りを有する
ことが好ましい。

テストインジケータと被測定面との位置関係を例示する図。 テストインジケータと被測定面との位置関係を例示する図。 テストインジケータの外観図。 テストインジケータの内部構造を部分的に示す斜視図。 内部の制御回路の構成を説明するための機能ブロック図。 補正係数を説明するための図。 角度目盛りを例示する図。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
テストインジケータ自体はよく知られたものであるが、簡単に説明しておく。
図３は、本実施形態のテストインジケータの外観図である。
テストインジケータ１００は、本体ケース１と、本体ケース１に回動可能に支持された測定子３と、測定子３の回転変位量をデジタル表示する表示部４と、を備える。

測定子３は、本体ケース１に形成された挿入穴１１から露出した状態で、本体ケース１の軸受部１２、１３に形成された各軸受部材１４によって軸支されている。測定子３は、その先端に接触球３１を有する。表示部４は、扁平な円盤状に形成され、本体ケース１に固定されている。なお、表示部には２つのスイッチ（入力手段）５４、５５が配設されている。これらスイッチ５４、５５は、電源オンオフや表示切り替えの他、各種コマンドや設定数値の入力に供される。

図４は、テストインジケータの内部構造を部分的に示す斜視図である。
本体ケース１の内部には、測定子３の回転軸を枢支するようにして測定子３と連結した第１アーム５と、第１アーム５に対して測定子３とは反対側に隣接され、端部にセクタギア６１を有する第２アーム６と、セクタギア６１と噛合するピニオン７１と、ピニオン７１の回転量を電気信号として検出可能なロータリーエンコーダ８と、が配設されている。
ロータリーエンコーダ８は、ロータ７とステータ４５とを有し、ロータ７の一回転以内の絶対角度を検出するＡＢＳ（アブソリュート）型ロータリーエンコーダである。

次に、図５は、内部の制御回路の構成を説明するための機能ブロック図である。
制御部２００は、ＣＰＵ（中央処理装置）２１０、所定の制御プログラムを内蔵したＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）２１１、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）２１２に加えて、換算部２２０と、補正部２３０と、を有する。
換算部２２０は、ロータリーエンコーダによる検出値（回転変位量）αを接触球３１の（直線）変位量（Ｌ２）に換算する。このような換算比は、測定子３の長さやてこ比によって決まる。

補正部２３０は、被測定面Wと測定子３との間の角度θに応じて測定値の補正を行う。
補正部２３０は、角度メモリ２３１と、補正係数算出部２３２と、補正演算部２３３と、を有する。

角度メモリ２３１は、被測定面と測定子との間の角度θを記憶する。ユーザは、測定にあたり、入力手段（スイッチ５４、５５）を用いて被測定面Wと測定子３との間の角度θを入力しておく。

補正係数算出部２３２は、前記角度θに応じて補正係数を算出する。補正係数は、ｃｏｓθである。図６を参照して頂ければわかるように、接触球３１の変位であるＬ２と、測定したい被測定面Ｗの凹凸量（Ｌ１）と、の間には、L1＝L2×Cosθの関係がある。

補正演算部２３３は、換算部２２０で求められた接触球３１の（直線）変位量（L２）に対し、補正係数であるCosθを乗算する。これにより、角度θに応じて補正された正しい測定値（Ｌ１）を得る。補正された測定値は、表示部４にて表示される。

このような構成において、まず、ユーザは、テストインジケータ１００と被測定面Ｗとの設置位置関係に応じ、被測定面Ｗと測定子３との間の角度θをテストインジケータ１００に入力しておく。入力された角度θは角度メモリ２３１に記録され、さらに、補正係数算出部２３２により補正係数（Ｃｏｓθ）が算出される。そして、ユーザは、測定子３の接触球３１を被測定面Ｗに当接させる。すると、測定子３が被測定面Ｗに応じて回転変位する。測定子３の回転変位が、第１、第２のアーム５、６およびセクタギア６１を介して、ピニオン７１の回転に変換される。ピニオン７１の回転量はロータリーエンコーダ８で検出される。ロータリーエンコーダによる検出値（回転変位量）αに基づいて、換算部２２０により、接触球３１の（直線）変位量（Ｌ２）が求められる。

そして、この接触球３１の（直線）変位量（Ｌ２）は補正演算部２３３に送られ、補正演算部２３３において補正係数（Ｃｏｓθ）が乗算される。このようにして求められた補正後の測定値は、表示部４に表示される。

このような構成によれば、表示部４には、補正された正しい測定値が表示される。この表示された値を読み取れば、すなわちそれが求めたい測定値である。したがって、従来のごとくユーザが角度θに応じて測定値を別途補正するような手間は必要無い。また、補正を失念して計測誤差が生じるような事態も回避することができる。

（変形例１）
測定にあたって、ユーザに角度入力を促すように、メッセージを表示することが好ましい。例えば、所定のタイミング（例えば電源投入時）で「角度を入力してください。角度＝？」のようなメッセージを表示部４に表示するようにするとよい。これにより、仮にユーザが被測定面Ｗと測定子３との間の角度θに応じた測定値の補正を失念していたとしても、ユーザに思い出させ、正しい測定に導くことができる。

（変形例２）
測定結果の表示にあたっては、補正前の測定値と、補正後の測定値と、を並べて表示できるようにしてもよい。補正前の測定値とは即ち、接触球３１の変位量そのもののことである。この値は、例えば、測定レンジを考慮するにあたっては必要な値となってくる。

（変形例３）
被測定面Ｗと測定子３との間の角度θを求めやすいように、テストインジケータ１００の側面に角度ゲージ（分度器）となる角度目盛り２４０を付けておいてもよい。例えば、図７に示すように、測定子３の回転軸を中心にして、軸受部（１２、１３）の側面に角度目盛り２４０を設けるとよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した構成は本発明の技術的範囲に属する。

１…本体ケース、３…測定子、４…表示部、５…第１アーム、６…第２アーム、７…ロータ、８…ロータリーエンコーダ、１１…挿入穴、１２…軸受部、１４…軸受部材、３１…接触球、４５…ステータ、５４、５５…スイッチ、６１…セクタギア、７１…ピニオン、１００…テストインジケータ、２００…制御部、２３０…補正部、２３１…角度メモリ、２３２…補正係数算出部、２３３…補正演算部、Ｗ…被測定面。

Claims (4)

1. 先端に接触子を有する測定子と、
   前記測定子を枢支する本体ケースと、
   前記測定子の回転変位量を検出するロータリーエンコーダと、を備え、
   前記ロータリーエンコーダによる検出値に基づいて測定値を表示部に表示するテストインジケータにおいて、
   被測定面と前記測定子との間の角度θに応じて測定値の補正を行う補正部を内蔵した
   ことを特徴とするテストインジケータ。
2. 請求項１に記載のテストインジケータにおいて、
   前記補正部は、
   被測定面と測定子との間の角度θを記憶する角度メモリと、
   前記角度θに応じて補正係数を算出する補正係数算出部と、
   前記ロータリーエンコーダによる検出値に基づく前記接触子の変位量に対し、前記補正係数を乗算する補正演算部と、を備える
   ことを特徴とするテストインジケータ。
3. 請求項１または請求項２に記載のテストインジケータにおいて、
   ユーザに対し、被測定面と前記測定子との間の角度θを入力するようにメッセージを前記表示部に表示する
   ことを特徴とするテストインジケータ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のテストインジケータにおいて、
   当該テストインジケータの側面に、前記測定子の回転軸を中心とする角度目盛りを有する
   ことを特徴とするテストインジケータ。