JP6674194B2 - ノギスのジョウに圧力アクチュエータを取り付けるための弾性取付具及び取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して、精密測定器に関し、具体的には、対象物の寸法を測定するための可動ジョウ付ノギスに関する。より具体的には、本発明は、このノギスのジョウに圧力アクチュエータを取り付けるための弾性取付具と、取付方法とに関する。

一組のジョウを使用して測定値を決定するノギスが知られている。一般に、第１のジョウは、測定スケールの一端に固定される。一方、第２のジョウは、測定スケールに沿って移動するスライダ機構に設置される。第１のジョウの内壁面と第２のジョウの内壁面との間に対象物が接触するように配置して、対象物の外寸を測定することができる。対象物（例えば、穴の壁面）の内壁面の間に第１のジョウの外壁面及び第２のジョウの外壁面が接触するように配置して、対象物の内寸を測定することができる。ユーザが親指でスライダ機構を移動させればよい。スライダの移動をより正確にコントロールするために、サムローラ（サムホイール）を設けてもよい。特許文献１には、サムローラを使用する典型的なノギスが開示される。

ノギスのジョウ間の距離を測定するため、電子式位置エンコーダを使用してもよい。このエンコーダは、低電力の電磁誘導式、静電容量式、又は磁気式の位置検知技術に基づくものである。一般に、エンコーダは、読取ヘッドとスケールとを有してもよい。一般に、読取ヘッドは、読取ヘッドセンサと読取ヘッド電装部とを有してもよい。読取ヘッドは、信号を出力する。この信号は、スケールに対する読取ヘッドセンサの測定軸に沿った位置に応じて変化する。スケールは、固定式の第１の測定ジョウを有する長尺状のスケール部材に取り付けてもよい。読取ヘッドは、第２の測定ジョウを有するスライダ機構に取り付けられる。スライダ機構は、スケール部材に沿って移動可能である。読取ヘッドからの信号に基づいて、２つの測定ジョウ間の距離測定値を求めることができる。

米国登録特許第７５３３４７４号 米国再発行特許第３７４９０号 米国登録特許第５５７４３８１号 米国登録特許第５９７３４９４号 米国公開特許第２００３／００４７００９号 米国登録特許第５９０１４５８号 米国登録特許第６４００１３８号 米国特許出願第１３／７０６２２５号 米国特許出願第１４／１９４３２０号

同一出願人による特許文献２、特許文献３及び特許文献４には、典型的な電子ノギスが開示される。特許文献５には、圧力（測定力）を測定可能な電子ノギスの先行技術が開示される。特許文献５に記載のように、従来技術に係るノギスの使用上の欠陥の一つは、測定ジョウが印加する圧力（測定力）が変動することである。その結果、測定値にバラツキが生じるおそれがある。とりわけ、柔軟性を有する対象物を測定する場合、この対象物の測定値は、信頼性が低いものであったり、再現性が無かったりすることがある。なぜなら、ユーザがノギスのジョウに印加する圧力が高いと柔軟な対象物の「圧縮量が大きく」なったり、圧力が低いと柔軟な対象物の「圧縮量が小さく」なったりすることがあるからである。特許文献５に開示されるノギスは、対象物のサイズと対象物に印加される圧力との両方を測定可能である。これらの値を解析することで、再現性の高い測定値が得られるとされる。しかし、特許文献５に記載のノギスの、圧力検知／指示機能は、多くの実用面では「過剰」であると思われる。また、このノギスは非常に高価であり、多くのユーザにとってこのノギスの使用は複雑であると思われる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ノギスの測定力の制御性を向上させるとともに再現性を向上させ、且つ、そのノギスが安価で、人間工学的に使いやすく、再現性（反復性）があり、直感的に理解可能であることにある。

この「課題を解決するための手段」では、以下の「発明を実施するための形態」に詳細に記載された各構想のなかから選択した構想を単純化したものを紹介する。この「課題を解決するための手段」は、「特許請求の範囲」の内容の重要な特徴を特定するためのものではなく、「特許請求の範囲」の範囲を特定するのに用いられるものでもない。

ノギスのスケール部材に沿ってノギスの測定軸方向に移動するノギスのジョウに、圧力アクチュエータを取り付けるための弾性取付具が提供される。前記弾性取付具は、前記ノギスのジョウに連結される第１の取付部と、前記圧力アクチュエータに連結される第２の取付部と、前記第１及び第２の取付部の間を連結する弾性部材とを具備する。前記第１及び第２の取付部が前記ノギスのジョウ及び前記圧力アクチュエータに連結されているとき、前記弾性取付具は、前記圧力アクチュエータが前記ノギスのジョウとともに前記ノギスのスケール部材に沿って移動するように支持すると共に、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に対して直角な方向に沿って前記ノギスのジョウに対して変位するのを抑制する。加えて、前記圧力アクチュエータに前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材が撓んで、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに対して相対的変位し、前記弾性部材が前記相対的変位に応じた測定力を発生し、前記測定力が前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに印加される。このように、弾性取付具は、抵抗力の付与と、圧力アクチュエータのガイド機構という２つの機能を有する。各実装形態において、弾性取付具を用いることで、測定プロセス中に、所望の加圧量を付与するためにユーザが加圧量をコントロールしようとするとき、より確実に加圧量をコントロールすることができるとともに、より「直感的な判断」をすることが可能となる。加えて、各実装形態において、弾性取付具を用いることで、必要となる部品点数を減らすことができる。また、ユーザは、公知の圧力アクチュエータ取付構造に比べて、圧力アクチュエータとノギスのスライダとの一体感を得ることが出来る。

各実装形態において、前記弾性部材は、前記圧力アクチュエータと前記ノギスのジョウとを双方向に弾性的に連結する。このような一実装形態において、前記圧力アクチュエータに第１の方向に前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材が第１の極性に変形し、この変形により、第１の極性の測定力が前記ノギスのジョウに印加される。加えて、前記圧力アクチュエータに第２の方向に前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材が第２の極性に変形し、この変形により、第２の極性の測定力が前記ノギスのジョウに印加される。

各実装形態において、前記弾性部材は、前記測定軸方向に平行な面に主に屈曲する互いに平行な複数のばね部材を有する。具体的な一実装例において、互いに平行な複数のばね部材は、スチール製のシムとすればよい。別の実装形態において、弾性部材は、他種の材料（例えば、弾性ポリマー材料）からなるものであってもよい。弾性部材は、複数部品又は複数部材を組み合わせて構成してもよいし（例えば、ポリマー部品にはめ込まれたプレス金属の屈曲部）、単一部材でもよい（例えば、単一の成形品）。後者の場合、部品点数及びアセンブリのコストを削減できる。一実装形態において、弾性部材を複数の部品から構成された屈曲部とすることで、有効な撓み範囲が広がる。各実装形態において、最小０．５ｍｍ且つ最大５．０ｍｍの相対的変位が、最小０．１ニュートン且つ最大１０ニュートンの前記測定力の関連変化に対応するように、弾性取付具の材料及び構造を選択すればよい。

各実装形態において、弾性取付具は、変形を反映する変位インジケータをさらに具備してもよく、前記変形は、前記弾性部材の前記撓み及び前記圧力アクチュエータの前記相対的変位の少なくとも何れか一方である。一般に、前記変位インジケータは、前記変形に応じて前記測定力を示すよう構成される。各実装形態において、前記変位インジケータは、前記変形を反映する視覚インジケータと、前記変形に応じて触覚刺激を少なくとも１回発生させる触覚刺激発生器と、前記変形に応じて音を少なくとも１回発生させる音発生器とのうち少なくとも何れか一方を有すればよい。

各実装形態において、弾性取付具は、前記圧力アクチュエータ及び前記ノギスのジョウの前記測定軸方向に沿った相対的変位の最大限度を定める制止機構をさらに具備してもよい。このように、前記制止機構は、前記弾性部材が変形する際、前記弾性部材が塑性変形するのを防止する。前記制止機構は、前記相対的変位の最大限度に到達すると、前記圧力アクチュエータと前記ノギスのジョウとの間で追加的圧力を伝達してもよい。

各実装形態において、前記弾性取付具は、前記ノギスのジョウに既存の取付機構と互換性を有する締結構造を用いて、前記圧力アクチュエータを当該ノギスのジョウに取り付け可能である。弾性取付具は、圧力アクチュエータを不具備の既存のノギスに対して、前記圧力アクチュエータを取付けるために用いてもよい。

各実装形態において、前記弾性取付具は、交換して使用可能な複数の前記弾性取付具からなるセットに含まれ、前記セット内の各弾性取付具は、それぞれ異なるばね定数を有する。このように、前記弾性取付具を前記ノギスのジョウから取り外し、異なるばね定数を有する異なる弾性取付具を前記ノギスのジョウに取り付けることにより、前記圧力アクチュエータの相対的変位に異なるばね定数を付与することができる。

本発明によれば、ノギスの測定力の制御性を向上させるとともに再現性を向上させ、且つ、そのノギスが安価で、人間工学的に使いやすく、再現性（反復性）があり、直感的に理解可能である。

スライダ及びスケールを有し、圧力アクチュエータをノギスのジョウに取り付ける弾性取付具が設けられた手工具式ノギスの分解斜視図である。 図１に示す弾性取付具及び圧力アクチュエータを示す斜視図である。 図１に示す弾性取付具及び圧力アクチュエータを示す上面図である。 互いに平行な複数のばね部材を有する弾性部材を示す上面図である。 互いに平行な複数のばね部材を有する別の弾性部材を示す上面図であり、ばね部材の厚みは、図４Ａに示すばね部材の厚みと異なる。 互いに平行な複数のばね部材を有するさらに別の弾性部材を示す上面図であり、ばね部材の厚みは、図４Ａ及び図４Ｂに示すばね部材の厚みと異なる。

図１は、手工具式ノギス１００を示す分解斜視図である。手工具式ノギス１００は、弾性取付具２０５を有する。弾性取付具２０５は、圧力アクチュエータアセンブリ１９０をスライダ１３０に取り付ける。スライダ１３０には、ノギスのジョウ１１６、１１８が設けられる。本例において、ノギス１００は、スライダ変位センサ１５８（例えば、磁気式又は電磁誘導式のセンサ機構）と、スケール基板１２５とを有する。スケール基板１２５は、スケールトラック１２６（それぞれ一部断面図として図示）を有し、長尺状のスケール部材１０２に沿う溝１２７内に配置される。なお、別の実施形態において、別の方式のスライダ変位センサ１５８を使用してもよい（例えば、静電容量式等）。スライダ機構１７０は、スライダ１３０に設けられた電装部１６０を有する。スライダ変位センサ１５８は、電装部１６０に設けられる。ノギス１００の一般的な機械構造及び物理的操作は、同一出願人による特許文献６等、特定の先行技術に係る電子ノギスの機械構造及び物理的操作と同様である。スケール部材１０２は、剛体又は半剛体の棒であり、一般に矩形断面に含まれる各種の溝及び／又は他の形状を有してもよい。スケール基板１２５は、溝１２７に強固に接着されてもよい。スケールトラック１２６は、電装部１６０に含まれるスライダ変位センサ１５８の対応する構成要素と協働する、スケール構成要素を有してもよい（図示せず）。その方法は、公知の電子ノギスで用いられる方法と同様であり、特許文献２及び特許文献６や、同一出願人による特許文献７に記述されるとおりである。

一組のジョウ１０８、１１０は、スケール部材１０２の第１の端部の近傍に一体的に形成される。対応して、１組のジョウ１１６、１１８は、スライダ１３０に形成される。ジョウ１０８、１１６の１組の係合面（測定面）１１４の間に測定対象物を配置して、測定対象物の外寸を測定する。同様に、ジョウ１１０、１１８の１組の係合面１２２（測定面）を、測定対象物の相反する各内壁面に対して配置して、測定対象物の内寸を測定する。ある位置（ゼロ位置と称することもある）においては、各係合面１１４が互いに当接し、係合面１２２が一直線になる。このとき、ノギス１００により測定される外寸及び内寸は、ゼロを指してもよい。

寸法測定値は、デジタル表示装置１４４に表示されてもよい。このデジタル表示装置１４４は、ノギス１００の電装部１６０のカバー１４０内に実装されている。電装部１６０はまた、押しボタンスイッチ１４１（例えば、「原点」スイッチ）と、圧力ステータスインジケータ１４２（例えば、２色又は３色のライト）と、信号処理／表示回路基板１５０とを有してもよい。圧力閾値設定動作は、同一出願人による同時係属中の特許文献８（発明の名称「System and Method for Setting Measurement Force Thresholds in a Force Sensing Caliper（圧力検知ノギスにおける測定力閾値の設定システム及び方法）」、出願日２０１２年１２月５日）に詳細に記載される。特許文献８に記載のように、一実装形態において、押しボタンスイッチ１４１は圧力閾値を設定するのに用いられてもよく、圧力ステータスインジケータ１４２は圧力閾値信号を供給するのに用いられてもよい（例えば、圧力が所望の測定範囲内のとき「緑色」に点灯し、圧力が所望の測定範囲外のとき「赤色」に点灯する）。信号処理／表示回路基板１５０は、読取ヘッド信号処理／制御回路１５９を有してもよい。図１に示すように、信号処理／表示回路基板１５０の下面がスケール部材１０２の片側に位置するスライダ１３０の上面に当接するように、信号処理／表示回路基板１５０を取り付けてもよい。

圧力素子変位センサは、複数の変位信号素子２５５の配列と、信号変調素子２５０とを有する。信号変調素子２５０は、圧力アクチュエータアセンブリ１９０に連結される。同様の圧力素子変位センサは、同一出願人による同時係属中の特許文献９（発明の名称「Displacement Sensor For Force Indicating Caliper（圧力表示ノギス用変位センサ）」、出願日２０１４年２月２８日）に詳細に記載される。一般に、一実装形態において、配列された複数の変位信号素子２５５は、回路基板１５０の一以上の金属層に作製されたものであり、信号変調素子２５０の位置を示す電気信号を生成する。読取ヘッド信号処理／制御回路１５９は、圧力検知回路を有する。この圧力検知回路は、複数の変位信号素子２５５の配列から、圧力測定値を決定するための圧力検知信号を受信する。ユーザがサムローラ１９１を押圧すると、スライダ１３０は、スケール部材１０２の第１の端部に向かって移動する。すると、圧力アクチュエータアセンブリ１９０及びそれに取り付けられた信号変調素子２５０が前進し、ノギスの測定軸方向に沿って誘導されるように、複数の変位信号素子２５５の配列に対して移動する。信号変調素子２５０は、複数の変位信号素子２５５の近傍に、相対的に小さな空隙を介して配置される。このため、複数の変位信号素子２５５は、信号変調素子２５０の測定軸方向における相対位置を検知する。後でより詳細に説明するが、信号変調素子２５０の位置は、弾性取付具２０５の弾性部材２３０の撓み量に拠って変動する。従って、信号変調素子２５０の位置は、それに対応する測定力を示す。これも後でより詳細に説明するが、機械的圧力インジケータ２６０は、弾性部材２３０の撓み量（それに対応する測定力を示す）に関してフィードバック（例えば、視覚的、触覚的、聴覚的フィードバック等）を付与してもよい。あるいは、機械的圧力インジケータ２６０の代わりに、フィードバック（例えば、視覚的、触覚的、聴覚的フィードバック等）のみを付与してもよい。

各実装形態において、回路基板１５０の一以上の実装領域がスライダ１３０に当接してもよい。より具体的には、図１に示すように、回路基板１５０の実装領域１５７Ａ、１５７Ｂは、それぞれ、スライダ１３０の実装領域１３７Ａ、１３７Ｂに当接する。加えて、スライダ変位センサ１５８の導電性信号検知素子（図示せず）は、第１の横方向Ｄ１（実装領域１５７Ａから遠ざかる方向）に位置するスケールトラック１２６のスケール部材１０２と重なり合ってもよい。さらに、複数の変位信号素子２５５の配列の少なくとも１つの導電性信号検知素子は、逆方向である横方向Ｄ２（実装領域１５７Ａから遠ざかる方向）に位置する領域に配置されてもよい。なお、本構成において、金属製スライダ１３０は、通常のスライダ機能に加えて、スライダ変位センサ１５８への信号を圧力素子変位センサに対して遮蔽しつつ、圧力素子変位センサへの同時信号をスライダ変位センサ１５８に対して遮蔽してもよい。

弾性取付具２０５は、ジョウ取付部２１０と、アクチュエータ取付部２２０と、弾性部材２３０とを有する。ジョウ取付部２１０は、スライダ１３０及び付随するジョウ１１６、１１８に連結される。アクチュエータ取付部２２０は、アクチュエータアセンブリ１９０に連結される。弾性部材２３０は、ジョウ取付部２１０とアクチュエータ取付部２２０との間を連結する。

後で図２を参照してより詳細に説明するが、各実装形態において、弾性部材２３０は、互いに平行な複数のばね部材を有してもよい。互いに平行な複数のばね部材は、相対的に剛性を有し、その剛性に応じて、圧力アクチュエータアセンブリ１９０がノギスのジョウに対して測定軸方向に対して直角な方向に変位するのを抑制すればよい。後でより詳細に説明するが、このように、弾性部材２３０は、圧力アクチュエータアセンブリ１９０のガイド機構として機能するとともに、抵抗力を付与してもよい。

操作中、ユーザが圧力アクチュエータアセンブリ１９０のサムローラ１９１を押圧して、スライダ１３０をスケール部材１０２の第１の端部に向かって移動させると、弾性部材２３０が撓み、圧力アクチュエータアセンブリ１９０の圧力アクチュエータ本体１９２が、スライダ１３０及び付随するノギスのジョウ１１６、１１８に対して測定軸方向に沿って変位する。この動作により、測定力が発生する。測定力は、この相対的変位によって変動する。測定力は、測定軸方向に沿って、スライダ１３０及び付随するノギスのジョウ１１６、１１８に印加される。後でより詳細に説明するが、弾性部材２３０を有する弾性取付具２０５を用いることで、スライダ１３０の可動位置の範囲全域に亘って、圧力の増加又は減少が緩やかになる。重要な点としては、これにより、測定プロセス中に、所望の加圧量を付与するためにユーザが加圧量をコントロールしようとするとき、より確実に加圧量をコントロールすることができるとともに、より「直感的な判断」をすることが可能となる。加えて、各実装形態において、弾性部材２３０を用いることで、必要となる部品点数を減らすことができる。また、ユーザは、圧力アクチュエータアセンブリ１９０とスライダ１３０との一体感を得ることが出来る。

図２は、図１に示す弾性取付具２０５及び圧力アクチュエータアセンブリ１９０を示す斜視図である。図３は、同じく上面図である。図２及び図３に示すように、弾性部材２３０は、第１のばね部材２３２と、第２のばね部材２３４と、第１の弾性部材連結部２３６と、第２の弾性部材連結部２３８とを有する。後でより詳細に説明するが、第１の弾性部材連結部２３６はジョウ取付部２１０に連結され、第２の弾性部材連結部２３８はアクチュエータ取付部２２０に連結される。第１及び第２のばね部材２３２、２３４は、互いに平行であり、平行四辺形ばね式サスペンションとして機能しうる。

図２及び図３に示すように、ジョウ取付部２１０は、締結具２１７により第１の弾性部材連結部２３６に連結される（例えば、締結具２１７がネジ、連結部２３６がナットとして機能する）。ジョウ取付部２１０は、スライダ１３０に取り付けられる部位である取付部２１９を有する。一般に、特定の既存の（従来の）ノギスのスライダ及び付随するジョウは、外部の部材を取り付けるために、規定の寸法、表面及び形状を有する。各実装形態において、ジョウ取付部２１０は、スライダ及び関連するノギスのジョウに既存の取付機構と互換性を有する締結構造を用いて取り付け可能に構成される。加えて、既存のノギスには、圧力アクチュエータアセンブリ１９０を具備していないものある。この場合、弾性取付具２０５を用いて、圧力アクチュエータアセンブリ１９０をこの既存のノギスに取り付けることができる。

第２の弾性部材連結部２３８は、アクチュエータ本体連結部材２２４に連結される。アクチュエータ本体連結部材２２４は、アクチュエータ本体１９２に連結される。信号変調素子２５０は、第２の弾性部材連結部２３８に取り付けられ、第２の弾性部材連結部２３８及びアクチュエータ本体連結部材２２４とともに移動する。説明のため、図中、信号変調素子２５０は、弾性部材２３０の比較的近傍に位置するものとした。しかしながら、別の実装形態では、弾性部材２３０の材料が変位信号素子２５５からの信号に干渉する物質である場合、信号変調素子２５０を弾性部材２３０からさらに離れた位置に取り付けてもよい。これに代えて又はこれと同時に、弾性部材２３０の干渉や、弾性部材２３０の端部がわずかに屈曲することで発生しうる誤差などの問題に対処するため、変位信号素子２５５の信号処理の際、信号を較正又は別の方法で修正してもよい。

上述のように、信号変調素子２５０を用いた電子的圧力検知機構に加えて、機械的圧力インジケータ２６０も設けられる。具体的な一実装例において、圧力インジケータ２６０は、インジケータ部材２６２と、一定範囲に設けられた複数の刻み部材２６４とを有してもよい。インジケータ部材２６２は、第２の弾性部材連結部２３８に設けられ、圧力アクチュエータアセンブリ１９０と一緒に移動する。複数の刻み部材２６４は、ジョウ取付部２１０に設けられる。操作中、アクチュエータアセンブリ１９０をジョウ取付部２１０に対して移動させて、弾性部材２３０が撓むと、インジケータ部材２６２は、複数の刻み部材２６４の範囲に対して移動し、測定力を示す。一実装形態において、複数の刻み部材２６４に、視覚的インジケータ（例えば、目盛り）を設けてもよい。これにより、インジケータ部材２６２の位置に応じた測定力を示すことができる。別の実装形態において、インジケータ部材２６２は、インジケータ部材２６２が複数の刻み部材２６４の範囲に沿って移動する際、触覚的又は聴覚的インジケータ（例えば、クリック）を発生するものであってもよい。例えば、インジケータ部材２６２は金属フィンを有し、複数の刻み部材２６４で一連の凸部を構成してもよい。これにより、インジケータ部材２６２は、各刻み部材２６４を乗り越える際に「クリック」を発生する。各実装形態において、複数の刻み部材２６４には様々な範囲を適用できる。例えば、一実装形態において、ゼロセット位置の片側に２つの刻み部材２６４を設けてもよい。これにより、１回クリックすると測定力が許容範囲であり、２回クリックすると測定力が過剰であることがわかる。

圧力アクチュエータ本体１９２に、視覚的圧力インジケータを設けてもよい。視覚的圧力インジケータ及び圧力インジケータ２６０は、何れか一方を設けてもよいし、両方を設けてもよい。一実装形態において、視覚的圧力インジケータは、一定範囲に設けられた複数の目盛り１９３を有してもよい。目盛り１９３は、圧力アクチュエータ本体１９２に設けられる。圧力インジケータ２６０に関して上述したのと同様に、操作中、ユーザがサムローラ１９１を動かすと、圧力アクチュエータ本体１９２が移動し、付随する目盛り１９３が基準インジケータ（例えば、電装部１６０のカバー１４０の端部に位置する）に対して移動する。これにより、測定力を示すことができる。

一構成例において、ノギス１００及び弾性取付具２０５の一般的な動作は以下の通りである。図２に示すように、最初ノギスはゼロセット位置Zero-setにある。ゼロセット位置Zero-setにあるとき、ノギスは通常、双方向測定範囲の中央に位置する。このとき、弾性部材２３０（例えば、平行四辺形ばね式サスペンション）は撓んでいない。ゼロセット位置Zero-setにあるとき、信号変調素子２５０は複数の変位信号素子２５５の配列の範囲の略中央に位置すればよい。同時に、インジケータ部材２６２は、複数の刻み部材２６４の範囲の略中央に位置すればよい。

ユーザがサムローラ１９１を押圧して、スライダ１３０をノギス１００のスケール部材の第１の端部に向かって移動させると、弾性部材２３０が前方に撓み、限界位置L-extmeasに到達し得る。限界位置L-extmeasは、外側測定力限度（例えば、測定対象物の外寸測定時）に対応してもよい。各実装形態において、限界位置L-extmeasに対応して、制止機構を設けてもよい。例えば、アクチュエータ取付部２２０の面２２６Ａがジョウ取付部２１０の面２１６Ａに接触し、弾性部材２３０が前方にさらに撓むのを防止してもよい。これに代えて又はこれと同時に、限界位置L-extmeasに対応して、信号変調素子２５０が各変位信号素子２５５の検知範囲の第１の端部に到達したり、インジケータ部材２６２が複数の刻み部材２６４の範囲の第１の端部に到達してもよい。

同様に、ユーザがサムローラ１９１を逆方向に押圧すると（すなわち、スライダ１３０の進行方向を、ノギス１００のスケール部材の他端部に向かう方向に変更すると）、弾性部材２３０は、後方に撓む。この方向において、限界位置L-intmeas に到達し得る。限界位置L-intmeasは、内側測定力限度（例えば、測定対象物の内寸測定時）に対応してもよい。限界位置L- intmeasに対応して、制止機構を設けてもよい。制止機構において、アクチュエータ取付部２２０の面２２６Ｂがジョウ取付部２１０の面２１６Ｂに接触し、弾性部材２３０が逆方向（後方）にさらに撓むのを防止してもよい。これに代えて又はこれと同時に、限界位置L- intmeasに対応して、信号変調素子２５０が各変位信号素子２５５の検知範囲の第２の端部に到達したり、インジケータ部材２６２が複数の刻み部材２６４の範囲の第２の端部に到達してもよい。

当然ながら、面２１６Ａ、２２６Ａが制止機構を構成し、面２１６Ｂ、２２６Ｂが制止機構を構成する。これら制止機構により、測定軸方向に沿った圧力アクチュエータアセンブリ１９０と、ノギスのジョウ１１６、１１８が設けられたスライダ１３０との相対的変位の最大限度が定まる。ノギス１００がゼロセット位置Zero-setにあるとき、面２１６Ａ、２２６Ａの離間距離は距離Ｄ１であり、面２１６Ｂ、２２６Ｂの離間距離は距離Ｄ２である。従って、距離Ｄ１は、ゼロセット位置Zero-setと限界位置L-extmeasとの間隔に相当する。距離Ｄ２は、ゼロセット位置Zero-setと限界位置L-intmeasとの間隔に相当する。限界位置L-extmeasに到達すると、面２１６Ａ、２２６Ａ同士が接触し、ユーザが圧力アクチュエータアセンブリ１９０に印加する追加的圧力が、スライダ１３０に直接的に伝達し、弾性部材２３０がさらに変形するのが防止される。限界位置L-intmeasに到達すると、面２１６Ｂ、２２６Ｂ同士が接触し、ユーザが圧力アクチュエータアセンブリ１９０に印加する追加的圧力が、スライダ１３０に直接的に伝達し、弾性部材２３０がさらに変形するのが防止される。各実装形態において、各制止機構及び対応する限界位置L-extmeas、L-intmeasは、弾性部材２３０が変形する際に、弾性部材２３０が塑性変形するのを防止するためのものである。

具体的な一実装例において、配列された各変位信号素子２５５は、信号変調素子２５０が限界位置L-extmeas又はL-intmeasに相当する位置に到達したことを検知する。すると、読取ヘッド信号処理／制御回路１５９は、圧力ステータスインジケータ（ライト）１４２を「赤色」すなわち「範囲外」に点灯してもよい。一般に、読取ヘッド信号処理／制御回路１５９は、通常動作中、信号変調素子２５０の位置を検知し、この位置を圧力測定値に変換するよう構成されてもよい。各実装形態において、得られた圧力測定値を、様々な形式でユーザに提示してもよい（例えば、圧力測定値をディスプレイに表示する、圧力上限値及び下限値に到達したことを他の各種のインジケータにより示す、等）。

各実装形態において、弾性部材２３０の特性及び材料は、特定の実装形態における所望の特性に応じて異なるものであってよい。一般に、好ましくは、弾性部材２３０は、適当な抵抗力（例えば、０．１〜１０Ｎ）を付与する程度の剛性を有し、適当な撓み量（例えば、０．５〜５ｍｍ）を付与する程度の柔軟性を有する。このような実施形態及び／又は図２の実施形態に関して、具体的な実装形態において、特定の人間工学的特性を付与するには、ばね定数が０．２５Ｎ／ｍｍ〜６Ｎ／ｍｍである弾性部材２３０を用いるのが望ましいと実験的に判明している。なお、ノギス使用時には、一般に、印加圧力をコントロールしながら、手指を何本か使ってノギススケールを把持し（これにより手の大部分がノギスに対して固定され）、同時に１本の指でスライダを包み込み、手に対して親指を動かして圧力アクチュエータをスライダに対して調整すればよい。このため、親指が手の親指以外の部分に対して不自由なく移動する量が制限される。一般に、下限である０．２５Ｎ／ｍｍにおいて、親指が手の親指以外の部分に対して不自由なく快適に移動する範囲内で、加圧量が有意に変動し得る。一方、上限である６Ｎ／ｍｍにおいては、親指を少し動かしただけでは印加圧力は少ししか変化せず、測定力によって撓んだり変形したりするおそれのある測定対象物に対してでも、容易且つ安定して印加圧力をコントロールするのに感度が高すぎるとユーザが感じることはない。言い換えれば、このばね定数範囲であれば、ユーザが直感的に測定することができて望ましいと、実験的に判明している。別の実施形態において、信号変調素子２５０及び複数の変位信号素子２５５の配列や、圧力インジケータ２６０は、ばねの設計に応じて設計すればよい。なお、別の実施形態において、レバー、ギヤ又は他の公知の機械要素を用いて指の変位と圧力との関係を変更し、他のばね定数（例えば、０．０５〜２０Ｎ／ｍｍの範囲）を用いてもよい。

具体的な一実装例において、弾性部材２３０の第１及び第２のばね部材２３２、２３４は、所望のばね定数を得るため、スチール製のシムとすればよい。別の実装形態において、弾性部材２３０は、他種の材料（例えば、弾性ポリマー材料）からなるものであってもよい。弾性部材２３０は、複数部品又は複数部材を組み合わせて構成してもよいし（例えば、ポリマー部品にはめ込まれたプレス金属の屈曲部）、単一部材でもよい（例えば、単一の成形品）。後者の場合、部品点数及びアセンブリのコストを削減できる。一実装形態において、弾性部材２３０を複数の部品から構成された屈曲部とすることで、有効な撓み範囲が広がる。

図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ、互いに平行な複数のばね部材を有する一連の弾性部材２３０Ａ〜２３０Ｃを示す図である。ばね部材の厚みは、弾性部材２３０Ａ〜２３０Ｃによって異なる。図４Ａに示すように、弾性部材２３０Ａは、第１及び第２のばね部材２３２Ａ、２３４Ａを有する。第１及び第２のばね部材２３２Ａ、２３４Ａは、図４Ｂに示す弾性部材２３０Ｂの第１及び第２のばね部材２３２Ｂ、２３４Ｂより薄い。同様に、第１及び第２のばね部材２３２Ｂ、２３４Ｂは、弾性部材２３０Ｃの第１及び第２のばね部材２３２Ｃ、２３４Ｃより薄い。弾性部材２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃの第１及び第２のばね部材の厚みの違いは、ばね定数の違いに対応する。

上述のように、各実装形態において、弾性部材２３０Ａ〜２３０Ｃを有する弾性取付具は、ノギスのジョウ及びスライダの既存の取付機構と互換性を有する締結構造を用いて、既存のノギスに取り付け可能に構成される。弾性部材２３０Ａ〜２３０Ｃを有する弾性取付具をセットで準備することで、ユーザは、特定の目的に適したばね定数を有する弾性取付具を選択することができる。別の実装形態において、第１及び第２のばね部材２３２、２３４の厚みを変更する代わりに、弾性部材２３０の他の寸法（例えば、高さ）を変更してもよい。しかし、特定の実装形態において、弾性部材２３０の高さを変更するのが好ましくないこともある。なぜなら、ばね部材２３２、２３４が短いと、所定の撓み変位があった場合、より塑性変形しやすくなることがあるためである。従って、所定の設計形態において、好ましくは、第１及び第２のばね部材２３２、２３４の高さを最大有効高さとして高さを略一定とし、他のパラメータを調整（例えば、第１及び第２のばね部材２３２、２３４の厚み）するのがよい（弾性部材２３０Ａ〜２３０Ｃとして図示した例）。

上記各実施形態を組み合わせて、さらに別の実施形態を提供することができる。本明細書に記載した全ての特許文献の開示を参照することにより、本発明の一部を構成する。必要に応じて、各特許文献の構想を採用して本実施形態の各態様を変更することができる。これにより、さらに別の実施形態を提供することができる。

上記説明に照らして本実施形態を多様に変更することが可能である。一般に、特許請求の範囲において使用する語句は、特許請求の範囲を、明細書及び特許請求の範囲に開示される具体的な実施形態に限定するものであると解釈されるべきでない。むしろ、考え得る全ての実施形態に加えて、特許請求の範囲の均等物の全範囲をも含むと解釈されるべきである。

１００…手工具式ノギス
１０２…スケール部材
１０８、１１０、１１６、１１８…ジョウ
１９０…圧力アクチュエータアセンブリ
２０５…弾性取付具
２１０…ジョウ取付部
２２０…アクチュエータ取付部
２３０…弾性部材

Claims (17)

1. ノギスのスケール部材に沿ってノギスの測定軸方向に移動するノギスのジョウに、圧力アクチュエータを取り付けるための弾性取付具であって、
   前記ノギスのジョウに連結される第１の取付部と、
   前記圧力アクチュエータに連結される第２の取付部と、
   前記測定軸方向に平行な面に主に屈曲する互いに平行な複数のばね部材を有し、前記第１の取付部に連結される一端と、前記第２の取付部に連結される他端とを有する弾性部材とを具備し、
   前記第１及び第２の取付部が前記ノギスのジョウ及び前記圧力アクチュエータに連結されているとき、
   前記弾性取付具は、前記圧力アクチュエータが前記ノギスのジョウとともに前記ノギスのスケール部材に沿って移動するように支持すると共に、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に対して直角な方向に沿って前記ノギスのジョウに対して変位するのを抑制し、
   前記圧力アクチュエータに前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記圧力が印加されている間に亘って前記弾性部材が撓み続け、前記ノギスのジョウの前記測定軸方向の稼働位置の範囲全域に亘って、前記圧力アクチュエータに印加される前記圧力の変化を緩やかにし、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに対して相対的変位し、前記弾性部材が前記相対的変位に応じた測定力を発生し、当該測定力が前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに印加される
   弾性取付具。
2. 請求項１に記載の弾性取付具であって、
   前記弾性部材は、前記一端が前記ノギスのジョウに連結される前記第１の取付部に連結され、前記他端が前記圧力アクチュエータに連結される前記第２の取付部に連結されることにより、前記圧力アクチュエータと前記ノギスのジョウとを前記測定軸方向に沿って双方向に弾性的に連結し、
   前記圧力アクチュエータに第１の方向に前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材が第１の極性に変形し、この変形により、第１の極性の測定力が前記ノギスのジョウに印加され、
   前記圧力アクチュエータに第２の方向に前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材が第２の極性に変形し、この変形により、第２の極性の測定力が前記ノギスのジョウに印加される
   弾性取付具。
3. 請求項１に記載の弾性取付具であって、
   前記圧力アクチュエータ及び前記ノギスのジョウの前記測定軸方向に沿った相対的変位の最大限度を定める制止機構をさらに具備し、
   前記制止機構は、前記弾性部材が変形する際、前記弾性部材が塑性変形するのを防止する
   弾性取付具。
4. 請求項３に記載の弾性取付具であって、
   前記制止機構は、前記相対的変位の最大限度に到達すると、前記圧力アクチュエータと前記ノギスのジョウとの間で追加的圧力を伝達する
   弾性取付具。
5. 請求項１に記載の弾性取付具であって、
   前記弾性取付具において、最小０．５ｍｍ且つ最大５．０ｍｍの相対的変位は、最小０．１ニュートン且つ最大１０ニュートンの前記測定力の関連変化に対応する
   弾性取付具。
6. 請求項１に記載の弾性取付具であって、
   前記弾性取付具は、前記ノギスのジョウに既存の取付機構と互換性を有する締結構造を用いて、前記圧力アクチュエータを当該ノギスのジョウに取り付け可能である
   弾性取付具。
7. 請求項６に記載の弾性取付具であって、
   圧力アクチュエータを不具備の既存のノギスに対して、前記圧力アクチュエータを取付けるために用いる
   弾性取付具。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の弾性取付具であって、
   変形を反映する変位インジケータをさらに具備し、
   前記変形は、前記弾性部材の前記撓み及び前記圧力アクチュエータの前記相対的変位の少なくとも何れか一方である
   弾性取付具。
9. 請求項８に記載の弾性取付具であって、
   前記変位インジケータは、前記変形に応じて前記測定力を示す
   弾性取付具。
10. 請求項８に記載の弾性取付具であって、
    前記変位インジケータは、
    前記変形を反映する視覚インジケータと、
    前記変形に応じて触覚刺激を少なくとも１回発生させる触覚刺激発生器と、
    前記変形に応じて音を少なくとも１回発生させる音発生器と
    のうち少なくとも何れか一方を有する
    弾性取付具。
11. 請求項１に記載の弾性取付具であって、
    前記弾性取付具は、交換して使用可能な複数の前記弾性取付具からなるセットに含まれ、
    前記セット内の各弾性取付具は、それぞれ異なるばね定数を有する
    弾性取付具。
12. ノギスのスケール部材に沿ってノギスの測定軸方向に移動可能なジョウを有する既存のノギスに、圧力アクチュエータを取り付ける取付方法であって、
    前記ノギスのジョウに連結される第１の取付部と、前記圧力アクチュエータに連結される第２の取付部と、前記測定軸方向に平行な面に主に屈曲する互いに平行な複数のばね部材を有し、前記第１の取付部に連結される一端と、前記第２の取付部に連結される他端とを有する弾性部材とを有する弾性取付具を準備し、
    前記ノギスのジョウの既存の取付機構と互換性を有する締結構造を用いて、前記第１の取付部を前記ノギスのジョウに連結させ、
    前記第２の取付部を前記圧力アクチュエータに連結させて、
    前記弾性取付具が、前記圧力アクチュエータを前記ノギスのジョウとともに前記ノギスのスケール部材に沿って移動するように支持すると共に、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に対して直角な方向に沿って前記ノギスのジョウに対して変位するのを抑制し、
    前記圧力アクチュエータに前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記圧力が印加されている間に亘って前記弾性部材が撓み続け、前記ノギスのジョウの前記測定軸方向の稼働位置の範囲全域に亘って、前記圧力アクチュエータに印加される前記圧力の変化を緩やかにし、前記圧力アクチュエータが前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに対して相対的変位し、前記弾性部材が前記相対的変位に応じた測定力を発生し、当該測定力が前記測定軸方向に沿って前記ノギスのジョウに印加される
    取付方法。
13. 請求項１２に記載の取付方法であって、
    圧力アクチュエータを不具備の前記既存のノギスに対して、前記弾性取付具を用いて前記圧力アクチュエータを取付ける
    取付方法。
14. 請求項１２に記載の取付方法であって、
    変形を反映する変位インジケータをさらに準備し、
    前記変形は、前記弾性部材の前記撓み及び前記圧力アクチュエータの前記相対的変位の少なくとも何れか一方である
    取付方法。
15. 請求項１４に記載の取付方法であって、
    前記変位インジケータは、
    前記変形を反映する視覚インジケータと、
    前記変形に応じて触覚刺激を少なくとも１回発生させる触覚刺激発生器と、
    前記変形に応じて音を少なくとも１回発生させる音発生器と
    のうち少なくとも何れか一方を有する
    取付方法。
16. 請求項１２に記載の取付方法であって、
    前記弾性取付具を前記ノギスのジョウから取り外し、異なるばね定数を有する異なる弾性取付具を前記ノギスのジョウに連結することにより、前記圧力アクチュエータの相対的変位に異なるばね定数を付与する
    取付方法。
17. 請求項１乃至１１の何れか一項に記載の弾性取付具であって、
    前記圧力アクチュエータに前記測定軸方向に沿って圧力が印加されると、前記弾性部材の前記一端と前記他端とが前記測定軸方向に対して相対的変位することにより、前記弾性部材が撓む
    弾性取付具。