JPH0342767B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測定値をアナログとデジタルとの２
種で表示できるようにした電子式測定器に関す
る。

〔背景技術とその問題点〕

スピンドルの直線移動を、ラツクとピニオン等
から形成された運動変換機構および／またはセク
ターギヤと歯車等から形成された拡大機構を介し
て指針の回転運動に変換し、この指針が対応する
目盛から測定値を読み取る、いわゆる機械式ダイ
ヤルゲージは、長年あらゆる分野で使用されてい
る。

最近では、測定器本体内にスピンドルの移動に
伴つて駆動されるエンコーダを内蔵させ、このエ
ンコーダによつて求められた測定値をデジタル表
示器にデジタル表示させる、いわゆる電子式ダイ
ヤルゲージも普及しつつある。

一般的に、経済的な負担は大きいが、高分解能
および高精度かつ読み取り容易性からは電子式ダ
イヤルゲージが採用され、一方、当該精度で用を
なすとき等には、電源不要、取扱容易性等から機
械式ダイヤルゲージが採用されている。また、測
定値が一定範囲内に属するか否かをもつて合否判
定するような場合にも、後者が採用される場合が
多い。

しかしながら、測定の実際においては、測定対
象物、測定態様あるいは熟練や慣習等々からいず
れか一方に限定することができず、結局両方を備
えなければならない実情があつた。さらに、いず
れか一方をもつて測定していても、他方の型式の
有する特徴をも求めたい要請は強い。例えば、測
定値がある範囲内に属すれば合格と判断するため
に機械式ダイヤルゲージを使用しているが、不合
格となつたものについて数値的にどれくらいの偏
差があるのかを知りたい場合である。

ここに、両者を組み合わせればよいという考え
方が生ずるが、単なる組み合わせでは、両者の読
み取り値間に一定の関連をもたせることが困難で
あり、また構造も複雑化し、さらに経済的負担の
増大を招く等欠点が多い。

特に、アナログ表示用の目盛をデジタル表示器
の最小桁単位と等しくすると、指針は数十、数百
回転しなければならない。例えば、指針１回転で
100μｍとすると、スピンドルのストロークが10
mmでは、指針は100回転することになる。このよ
うな指針の回動量は、機構上の負担が大きい上、
仮に製造しても機械的破損が生じる欠点がある。

〔発明の目的〕

ここに、本発明の目的は、両型式を組み合わせ
た際の不都合を解消し、両者の特徴を具備させつ
つ、機構上の負担が少なく、かつ作業能率を飛躍
的に向上させることができる電子式測定器を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

このため、本発明では、電子式を基調として機
械的運動変換機構や拡大機構等を一掃し、かつ目
盛および指針を設けて両者の特徴を具備させると
同時に、指針については、最終値を読み取れれば
よく、その途中回転は不用の場合があるという測
定態様に着目し、最終目盛位置まで最短回動でき
るよう構成したものである。

具体的には、本体に軸方向摺動自在に設けられ
かつ先端に測定子を有するスピンドルと、このス
ピンドルと本体とに対応配設されその両者の相対
移動変位量を電気信号に変換するセンサを含み、
このセンサからの電気信号に基づく相対移動変位
量相当のパルス数を計数する計数装置と、この計
数装置の計数値に基づいて測定値をデジタル表示
するデジタル表示器と、パルスモータおよび駆動
回路を含み、回動角度および回動方向指令が与え
られた際、指針を回動方向指令方向へかつ回動角
度だけ回動駆動させる指針回動手段と、前記指針
と協働して測定値を読み取り可能とするための目
盛と、前記スピンドルの移動速度が零になつたか
を判定する速度判定手段と、この速度判定手段に
よつて前記スピンドルの移動速度が零になつたこ
とが判定されたとき前記計数装置の計数値と目盛
態様とから計数値に相当する目盛位置までの指針
の最短回動角度および回動方向を特定し、これら
の回動角度および回動方向指令を前記指針回動手
段へ出力する方向目盛選択選択手段とを具備し、
前記指針を最短回動させるよう構成した、ことを
特徴としている。

〔実施例〕

第１図は本実施例の電子式ダイヤルゲージの正
面を、第２図はその断面をそれぞれ示している。
これらの図において、本体１は、一端面が開口さ
れた円筒形状のケース２と、このケース２の一端
面に嵌合された透明な材料からなるカバー３とか
ら構成されている。

前記ケース２の外周壁には、その上部に円筒形
状のスピンドル保護筒４が、下部にステム５が互
いに同一軸線上に沿つて取り付けられているとと
もに、スピンドル保護筒４の左側に電源スイツチ
６が、右側にリセツトスイツチ７およびプリセツ
トスイツチ８がそれぞれ配設されている。スピン
ドル保護筒４とステム５との間には、下端に測定
子９を有するスピンドル１０が、図示しないばね
等によ常時下方へ付勢された状態で軸方向へ摺動
自在に挿通されている。

また、ケース２の内部には、基板１１が前記ス
ピンドル１０の軸線と平行に収納されている。基
板１１には、本体１とスピンドル１０と相対移動
変位量を電気的信号として検出し、これを所定処
理してデジタル表示器１２にデジタル表示すると
ともに、その電気的信号に基づき指針１３を回動
させる電気回路１４と、前記電源スイツチ６がオ
ンされた際電気回路１４に電力を供給する電池１
５とがそれぞれ設けられている。デジタル表示器
１２は、最小桁が1/1000mm（1μｍ）単位を表示
する５桁からなり、各桁は７セグメント素子によ
つて構成されている。

さらに、ケース２とカバー３との間には、円板
状の目盛板１６が挿入されている。目盛板１６に
は、その外周縁に前記指針１３と協働して測定値
を読み取り可能とするための目盛１７が刻まれて
いるとともに、内部表面側に前記デジタル表示器
１２の表示面が臨ませられている。これにより、
本体１の外側つまりカバー３を透視して、指針１
３および目盛１７とデジタル表示器１２との双方
から測定値が読み取られるようになつている。目
盛１７は、目盛板１６の１周を100等分してあり、
デジタル表示器１２の最小桁より上位２桁相当分
の値に対応している。つまり、1μｍ〜99μｍまで
読み取れるようになつている。目盛１７には、指
針１３の正転（例えば時計方向）および逆転方向
に向かつて10目盛毎に０，10，20，30…の数値１
７Ａ，１７Ｂが付されている。

前記電気回路１４は、第３図に示す如く、スピ
ンドル１０と本体１との相対移動変位量を電気的
信号に変換し、この電気信号に基づく相対移動変
位量相当のパルス数を計数した後、前記デジタル
表示器１２へ与える計数装置２１と、この計数装
置２１の計数値更新処理が一定時間以上停止した
こと、つまりスピンドル１０の移動が停止したこ
とを検知し、その検知信号を出力する速度判定手
段４１と、この速度判定手段４１からの検知信号
を条件として前記計数装置２１の計数値と目盛１
７の態様とから計数値に相当する目盛位置までの
指針１３の最短回動角度および回動方向を特定す
る方向目盛選択手段５１と、この方向目盛選択手
段５１によつて特定された回動角度および回動方
向指令に基づいて前記指針１３を回動駆動させる
指針回動手段３１とを含む。

計数装置２１は、スピンドル１０と本体１との
相対移動変位量をsin波およびcos波として検出す
るセンサ２２と、このセンサ２２からの電気信号
を相対移動方向の弁別を行つて所定単位長のパル
ス、ここでは1μｍ／パルスのパルスに変換する
波形整形回路２３と、この波形整形回路２３から
のパルスを計数するカウンタ２４とから構成され
ている。センサ２２は、例えばスピンドル１０の
外周面軸方向に沿つて固定されかつ軸方向に沿つ
て光学格子を有するメインスケール、本体１に前
記メインスケールに対向配置されかつ同様な光学
格子を有するインデツクススケール、本体１に固
定され前記両スケールに光を照射する発光器およ
び受光器から構成することができる。波形整形回
路２３は、sin波およびcos波を所定単位長のパル
スに変換するために、必要によつて分割回路をも
含む。カウンタ２４は、例えばスピンドル１０の
第１図中上方への移動によつてパルスが与えられ
るとカウントアツプし、かつ下方への移動によつ
てパルスが与えられるとカウントダウンするアツ
プダウンカウンタで構成されているとともに、前
記リセツトスイツチ７がオンされた際計数値が０
にリセツトされ、かつプリセツトスイツチ８によ
つて任意の数値がプリセツトされるようになつて
いる。

方向目盛選択手段５１は、前記速度判定手段４
１からの検知信号を条件として前記カウンタ２４
から取り込まれた計数値（指針１３の現在位置）
を記憶する第１の記憶部５１Ａおよび指針１３の
１周に相当する計数値を記憶する第２の記憶部５
１Ｂを備え、前記速度判定手段４１から検知信号
が出力された際、カウンタ２４の計数値を取り込
み、これと第１の記憶部５１Ａに記憶された計数
値との差（指針１３の総回動量）を求め、この差
を第２の記憶部５１Ｂに記憶された計数値で割つ
た余り（指針１３の１回転未満の回動量）を求
め、その余りが第２の記憶部５１Ｂに記憶された
計数値の1/2以下つまり指針１３の1/2回転以下で
あるかを判断する。ここで、前記余りが1/2以下
であれば正転方向とし、余りが1/2より大きけれ
ば逆転方向とし、これらの回動方向指令を指針回
動手段３１へ与えるとともに、正転方向の場合に
は前記余りに相当する数のパルスを、逆転方向の
場合にはその余りと第２の記憶部５１Ｂの計数値
との差に相当する数のパルスを指針回動手段３１
へ与える。この後、カウンタ２４から取り込んだ
計数値を第１の記憶部５１Ａに更新し、これを指
針１３の現在位置として保持させる。

指針回動手段３１は、指針１３の指針軸１３Ａ
に連結されかつ励磁相の切り換えにより所定のス
テツプ角度づつ歩進するパルスモータ３２と、前
記方向目盛選択手段５１からのパルスが入力され
る毎にパルスモータ３２の励磁相を順次切り換え
て所定のステツプ角度づつ歩進させる駆動回路３
３と、前記方向目盛選択手段５１からの供給パル
スレートに応じて駆動回路３３への供給パルスレ
ートを制御するためのバツフア回路３４とを含
む。駆動回路３３は、１つのパルスが入力される
毎にパルスモータ３２の励磁相を順次切り換えて
パルスモータ３２を所定ステツプ角度づつ歩進さ
せることができるが、ここでは１パルス入力され
る毎に360°／100（3.6°）、つまり目盛１７の１目盛
分に相当する角度づつ回動させることができるよ
うになつている。

次に、本実施例の作用を説明する。いま、スピ
ンドル１０が変位すると、両スケールが相対移動
するから、計数装置２１のセンサ２２からはsin
波およびcos波が出力される。これらの信号は、
波形整形回路２３で1μｍ／１パルスのパルス信
号に変換された後、カウンタ２４で計数される。
カウンタ２４の計数値つまりスピンドル１０と本
体１との相対移動変位量は、デジタル表示器１２
に逐次デジタル表示される。

ここで、カウンタ２４の計数値更新処理速度が
所定以下、ここでは零になると、速度判定手段４
１は、これを検出し、この検知信号を方向目盛選
択手段５１に与える。方向目盛選択手段５１は、
前記速度判定手段４１から検知信号が出力された
際、カウンタ２４の計数値を取り込み、これと第
１の記憶部５１Ａに記憶された計数値との差を求
め、この差を第２の記憶部５１Ｂに記憶された計
数値で割つた余りを求め、その余りが第２の記憶
部５１Ｂに記憶された計数値の1/2以下であるか
を判断する。ここで、前記余りが1/2以下であれ
ば正転方向とし、余りが1/2より大きければ逆転
方向とし、これらの回動方向指令を指針回動手段
３１へ与えるとともに、正転方向の場合には前記
余りに相当する数のパルスを、逆転方向の場合に
はその余りと第２の記憶部５１Ｂに記憶された計
数値との差に相当する数のパルスを指針回動手段
３１へ与える。

この回動方向指令およびパルスは、指針回動手
段３１のバツフア回路３４を通じて駆動回路３３
へ与えられる。すると、駆動回路３３は、パルス
モータ３２を回動方向指令と対応する方法へ、１
パルス入力される毎にパルスモータ３２の励磁相
を順次切り換えて基準ステツプ角度づつ歩進させ
る。つまり、指針１３は目盛１７の１目盛づつ回
動され、計数値に相当する目盛位置まで最短回動
される。この際、バツフア回路３４は、駆動回路
３３への供給パルスレートのタイミング調整を行
うので、指針１３を正確に回動させることができ
る。これにより、デジタル表示器１２からの読み
取り値と、指針１３および目盛板１６の目盛１７
からの読み取り値とを互いに一致させることがで
きる。

一方、スピンドル１０の測定子９を或る基準面
に当接させた後、リセツトスイツチ７を押せば、
カウンタ２４の計数値およびデジタル表示器１２
の表示値が０にリセツトされるとともに、指針１
３も０の目盛位置まで回動されるので、以後この
基準面からの寸法が表示される。この際、プリセ
ツトスイツチ８によつてデジタル表示器１２に任
意の値をプリセツトすれば、以後プリセツト値に
スピンドル１０の移動量が加算された寸法が表示
される。

従つて、本実施例によれば、いわゆる機械式と
電子式との長所を具備させたので、最終指示値を
デジタル数値およびアナログ値として高精度に読
み取ることができる。そのため、例えば、合否判
定において、まずアナログ値によつて合否判定を
行つた後、不合格となつたものについて数値的に
どれくらいの偏差があるのかを知りたい場合に
は、デジタル数値を読み取ればよいので、測定作
業を迅速かつ容易に行うことができる。

また、計数値に対応する目盛１７の位置まで指
針１３を最短回動させるようにしたので、スピン
ドル１０の変位量にかかわらず、指針１３の回転
数を抑えることができ、その結果装置の破損を防
げると同時に、最終値を迅速に指示させることが
できる。

また、指針１３の駆動は、パルスモータ３２に
よる駆動であるから、従来の運動変換機構や拡大
機構等の機械的部品を一切不要とできるので、こ
れらに伴うバツクラツシユ等の誤差の介入がな
く、また構造も簡易かつ小型となる利点がある。

また、デジタル表示器１２に表示される計数装
置２１の計数結果に基づき、パルスモータ３２を
駆動させるようにしたので、指針１３と目盛板１
６とによる読み取り値も目安でなく真値ゆえ、こ
れらの読み取りだけでも測定作業を正確に行うこ
とができる。しかも、デジタル表示器１２の表示
値と等しいので、正否判断も可能となる。さら
に、駆動回路３３へ与えるパルス供給レートを調
整するバツフア回路３４を設けたので、常にパル
スモータ３２を正確かつ確実に動作させることが
できる。

また、デジタル表示器１２と目盛板１６および
指針１３とを備えているので、作業者の事情に応
じ選択的測定態様が採れる。

なお、実施にあたつて、計数装置、特にセンサ
２２については、上記実施例で述べた光電式に限
らず、例えば静電容量式または電磁式等、要する
にスピンドル１０と本体１との相対移動変位量を
電気的に検出できるものであればいずれでもよ
く、さらにスピンドル１０の直線移動変位を直接
検出するものに限らず、スピンドル１０の直線移
動変位を回転運動に変換し、この回転量を検出す
るいわゆるロータリ型センサでもよい。

また、デジタル表示器１２の表示桁について
は、上記実施例で述べた５桁に限られるものでは
ない。要は、計数装置２１のセンサ２２および波
形整形回路２３によつて得られる分解能とスピン
ドル１０のストロークとの関係で決定すべきであ
る。

また、速度判定手段４１としては、スピンドル
１０の移動速度を直接検出し、この移動速度が零
になつたことを検知した際、検知信号を出力して
方向目盛選択手段５１を作動させるようにしても
よい。

また、方向目盛選択手段５１としては、上記実
施例の構成に限らず、指針１３の現在位置とカウ
ンタ２４の計数値に相当する目盛位置との１回転
未満の角度差およびそこまでの最短回動方向を割
り出す機能を備えるものであればよい。

また、駆動回路３３の駆動方式としては、１パ
ルス毎にパルスモータ３２の励磁相を順次切り換
えてパルスモータ３２を基準ステツプ角度づつ歩
進させる駆動方式のほか、パルスモータ３２の隣
接するコイルへの印加電流比を段階的に制御し、
基準ステツプ角度をさらに細分化したミニステツ
プ角度づつ歩進させる、いわゆるミニステツプ駆
動方式でもよく、さらに目標位置手前まで基準ス
テツプ角度づつ歩進させた後、ミニステツプ駆動
方式に切換え、目標位置までミニステツプ角度づ
つ歩進させるようにしてもよい。要は、目盛１７
の１目盛に相当する角度と指針１３の１回動角が
一致するように、パルスモータ３２のステツプ角
度を決定すればよい。従つて、パルスモータ３２
と指針軸１３Ａとの間に精密歯車を介在させ、パ
ルスモータ３２の１ステツプ角度によつて回動さ
れる指針１３の回動角度を目盛１７の１目盛に対
応させるようにすることも可能である。

また、上記実施例では、指針回動手段３１にバ
ツフア回路３４を含ませたが、バツフア回路３４
は特に設ける必要はない。

また、目盛板１６に付する目盛１７について
は、上記実施例のほか、例えば指針１３が一周で
100mmとする100等分等、デジタル表示器１２の任
意の３桁相当または任意の２桁相当、任意の１桁
相当等いずれでもよい。さらに、指針１３の一周
を50等分するようにしてもよい。しかも、目盛１
７に付する数値についても、デジタル表示器１２
のどの桁に相当させるかにより異なるが、大目盛
に０〜９の数字を付するだけでもよい。

また、上記実施例では、本体１内に電池１５を
内蔵させたが、外部電源を接続して使用するよう
にしてもよい。

以上述べた実施例では、ダイヤルゲージについ
て説明したが、本発明は、これに限らずスピンド
ル１０と本体１との相対移動量をデジタルとアナ
ログとの双方で表示する測定器一般に応用でき
る。

〔発明の目的〕

以上の通り、本発明によれば、機械式および電
子式を組み合わせた際の不都合を解消し、両形式
の特徴を具備させつつ、機構上の負担が少なく、
かつ作業能率を飛躍的に向上させることが可能な
電子式測定器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は
その正面図、第２図はその断面図、第３図は回路
構成を示すブロツク図である。 １……本体、９……測定子、１０……スピンド
ル、１２……デジタル表示器、１３……指針、１
７……目盛、２１……計数装置、２２……セン
サ、３１……指針回動手段、３２……パルスモー
タ、３３……駆動回路、３４……バツフア回路、
４１……速度判定手段、５１……方向目盛選択手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体に軸方向摺動自在に設けられかつ先端に
   測定子を有するスピンドルと、 このスピンドルと本体とに対応配設されその両
   者の相対移動変位量を電気信号に変換するセンサ
   を含み、このセンサからの電気信号に基づく相対
   移動変位量相当のパルス数を計数する計数装置
   と、 この計数装置の計数値に基づいて測定値をデジ
   タル表示するデジタル表示器と、 パルスモータおよび駆動回路を含み、回動角度
   および回動方向指令が与えられた際、指針を回動
   方向指令方向へかつ回動角度だけ回動駆動させる
   指針回動手段と、 前記指針と協働して測定値を読み取り可能とす
   るための目盛と、 前記スピンドルの移動速度が零になつたかを判
   定する速度判定手段と、 この速度判定手段によつて前記スピンドルの移
   動速度が零になつたことが判定されたとき前記計
   数装置の計数値と目盛態様とから計数値に相当す
   る目盛位置までの指針の最短回動角度および回動
   方向を特定し、これらの回動角度および回動方向
   指令を前記指針回動手段へ出力する方向目盛選択
   手段と、 を具備したことを特徴とする電子式測定器。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記指針回
   動手段には、前記駆動回路への供給パルスレート
   を制御するためのバツフア回路が設けられている
   ことを特徴とする電子式測定器。