JPH0431527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発電機能を備えた測定機に係り、特
に、測定対象を電気信号に変換する検出器等を含
み測定値を電子式表示手段に表示するようした測
定機に有効利用される。

〔背景技術とその問題点〕 例えば、測定機であるマイクロメータにおい
て、その本体に刻設された目盛から測定対象であ
る長さを読み取るいわゆる機械的測定機に対し、
測定対象を電気信号に変換する検出器を設け表示
手段に表示した測定対象の測定値をデジタルまた
は／およびアナログ的に読み取るようしたいわゆ
る電子式マイクロメータが知られ、精度が良くか
つ読取容易であることから多くの産業分野で利用
されている。

このように測定対象を検出する検出器等電装品
を内蔵した測定機としては、その使用目的や使用
態様等から上記電子式マイクロメータの他、電子
式キヤリパー、電子式硬度計等と適宜分類されて
いるが、その測定対象は長さ、硬度に限らず圧
力、重量等々におよびまた検出器も光電方式、静
電容量方式、磁気方式、接点方式等と任意に選択
採用されている。

かかる測定対象を検出する検出器を含む電装品
が内蔵された従来測定機の一般的構造を、上記電
子式マイクロメータを例として説明する。被測定
物に関与させる測定機本体たるスピンドルの移動
変位量を検出するための検出器を本体内に設け、
この検出器からの電気信号を所定処理して得た測
定値を表示手段であるデジタル表示器あるいはア
ナログ表示器に表示できるようするとともにその
電装品を駆動等するための電源である電池をも内
蔵させて電子式マイクロメータを構成していた。

従つて、測定現場においてスピンドルを被測定
物に関与させるだけで測定値をデジタルまたは／
およびアナログ値として容易に読み取ることがで
きる結果、迅速かつ精度良く測定ができた。

しかしながら、上記従来測定機には次のような
問題があつた。

すなわち、検出器等電装品を駆動するための電
源として電池が利用されているため、その電池容
量を大きくすれば測定機全体が大型化し携帯型と
するのに不利であるばかりか片手操作できないと
いう欠点があつた。反面、その電池容量を小さく
するときは電圧低下が早く測定値に誤差を含む事
態を招来させ、また測定途中において測定を中断
しなければならないという最悪事態を多発させる
虞れがあつた。そこで、その小型化と使用時間等
を比較考量して電池容量を決定していたが、時間
長は不定であるものの依然として電池交換をしな
ければならずその作業が煩わしく、また電池を手
元近くに常備しておけなければならないという問
題もあつた。一方、かかる電池の不利不便を解決
するものとして太陽電池を内蔵させるものも提案
されているが、この場合には十分な外光を必須と
するので測定現場の制約が生じ作業能率が悪いば
かりか太陽電池の集光面を測定機本体の外表面に
設けなければならないことから、設計条件を厳し
くする他、結果として大型化かつ経済的負担を増
大させた。さらに測定現場によつては集光面に油
滴や塵埃がたまり満足な使用ができないという問
題があつた。

このように、従来の測定機では検出器等をより
精巧、小型軽量としているものの運用の実際にあ
つては、その電源の選択等が測定機の本来的目的
を発現し阻害するという重要な技術的問題となつ
ていた。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、電池交換等作業をする
ことなく常に十分な電力を保障しつつ高精度の測
定ができる発電機能を備えた測定機を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明は、上記従来問題点が、測定機の消費電
力量にかかわらず一定容量を持ち、かつ減量する
方向のみに作用する電池をもつて検出器等電装品
の電源としていたことに着目し、その必要に応じ
て何時でも発電補充できるようしたものである。

これがため、本発明は、可動部材の変位から被
測定物の寸法、角度、硬度の何れかを測定する測
定機本体と、前記可動部材に連動し前記寸法、角
度、硬度の何れかを電気信号に変換する検出器を
含む電装品と、前記可動部材の移動により発電す
る小型発電機およびこの小型発電機が発生した電
力を蓄電する蓄電回路を含み前記電装品に駆動電
力を供給する発電手段とを一体的に設けて構成し
前記目的を達成するのである。

従つて、測定作業者が必要によつて操作すれば
内蔵する検出器等電装品の消費電力を十分にまか
なうことができるから、途中に電池交換作業をせ
ずかつ測定場所を制約されずに何時でも最良の状
態において迅速かつ高精度な測定を達成すること
ができる。

〔実施例〕

本発明に係る発電機を備えた測定機の一実施例
を図面を参照しながら詳細に説明する。

なお、この実施例では、測定機の型種を前記従
来の場合と同様の電子式マイクロメータとしてい
る。

さて、この実施例の電子式マイクロメータは、
測定機本体１と測定回路１００と発電手段２００
とこの発電手段２００を駆動するための駆動手段
２０と過充電防止回路６０および低電圧検出回路
７０とから構成されている。

まず、第１図において、測定機本体１は、Ｕ字
状フレーム２の起立部にアンビル３とスピンドル
４とが対向配設され、スピンドル４はフレーム２
に固定された内筒５と螺合されたシンブル６を回
動させることにより図で左右方向に進退されるも
のと形成されている。従つて、アンビル３とスピ
ンドル４とに挟持される被測定物（図示省略）の
長さすなわち測定対象はそのスピンドル４のフレ
ーム２に対する進退変位置によつて特定される。
ここに一面側がアンビル３に当接した被測定物の
他面側にスピンドル４を当接させることにより測
定機本体１は測定対象に関与する。

また、測定回路１００は、測定対象を電気信号
に変換する検出器１０１、この検出器１０１から
の電気信号を１パルスが1μｍと規定されるパル
ス信号に変換するパルス化回路１０４、そのパル
ス信号を計数して測定値とするカウンタ１０５お
よび測定値を電子的に表示する表示手段１１０と
から構成されている。検出器１０１は、筒体７と
支持部材８とでフレーム２に固定された一方電極
と、スペーサ１４を介しバネ１３で筒体７の端面
に当接され、軸方向変位不能に位置規制されると
ともにスピンドル４のキー溝とキー９との係合に
よつて回転可能とされた回転体１２に一体的に取
り設けられた他方電極１０３とからなり、位相弁
別型静電容量方式の変位検出センサーから形成さ
れている。従つて、スピンドル４が進退動される
と検出器１０１はその変位量相当電気信号をパル
ス化回路１０４に出力することができる。カウン
タ１０５はそれを測定値として計数する。また、
表示手段１１０は、第４図に示すようにカウンタ
１０５から入力される測定値相当信号から当該測
定値をデジタル表示するデジタル表示器１１１と
同じくアナログ的に表示するアナログ表示器１１
２を有するとともに、過充電表示部１１３と低電
圧表示部１１４とを設け構成されている。ここ
に、本実施例では前記の検出器１０１、パルス化
回路１０４、カウンタ１０５、表示手段１１０お
よび後記の過充電防止回路６０等を併せ電装品と
定義するものとする。

発電手段２００は、第１図および第２図に見ら
れるように小型発電機３０と整流回路４０と蓄電
回路５０とから構成され、小型発電機３０は第３
図に示すようにフレーム２に固定された鉄枠３６
とリード線３８，３８が設けられたコイル３７と
から形成されたステータ３５と、回転軸３２と一
体的な鉄片３４および永久磁石３３から形成され
たロータ３１とからなる単相交流発電機である。
そして、この発電機３０から出力される交流電圧
を全波整流する整流回路４０は４つの整流ダイオ
ード４１，４１，４１，４１とチヨークコイル４
２とから形成され、直流電圧に変換する。なお、
蓄電回路５０は電気二重層コンデンサ５１を含み
形成されており、蓄電容量は前記電装品を100時
間駆動できるものと決定され、また発電機３０は
１〜２秒間運転すれば前記電装品を15〜18分間駆
動できるだけの発電容量をもつものと選択されて
いる。従つて、発電不要の場合に備え整流回路４
０にはスイツチ４３が設けられている。

そして、この発電機３０を駆動させるための駆
動手段２０は、第１図に見られるように軸方向変
位不能かつ回転可能とされた回転体１２に固着さ
れた歯車２１とこの歯車２１で駆動されるギヤト
レイン２２とからなり、ギヤトレイン２２の最終
段のピニオン軸２３がロータ３１に連結されてい
る。従つて、測定者が被測定物にスピンドル４を
当接すべくシンブル６を回動操作すれば、格別の
発電用操作を必要とするとなく発電手段２００は
駆動され、その蓄電回路５０に充電することがで
きる。

また、過充電防止回路６０は、測定者の任意で
あるシンブル６の回転数が過大になると発電機３
０からの交流電圧が変動し、前記電装品に過充
電、過電流を荷ける虞れが生じるので、これを事
前に制限し、あるいは検出し過充電表示部１１３
に表示させることによつて測定者に注意喚起し円
滑な運用を図るためのものである。ここに過充電
防止回路６０は過電流防止に機能する定電流ダイ
オード６１、過充電防止に機能する抵抗６４と直
列接続されたツエナーダイオード６２、トランジ
スタ６３、抵抗６５，６６から形成されたスイツ
チング回路から構成されている。従つて、過電流
は定電流ダイオード６１で制限され、また過充電
の場合にはトランジスタ６３が導通するので端子
６７の電圧がローレベルとなり、このローレベル
信号をもつて過充電表示部１１３が点灯表示する
ことができる。そこで、ツエナーダダイオード６
２等を許容電圧より低く選択しておけば事前に測
定者に注意喚起できるから過充電となることが回
避できる。なお、低電圧検出回路７０は、上記許
容電圧より低い電圧を検出するよう形成されてい
る。従つて測定者が実測定前に数回空運転（シン
ブル６を回動させる）をすれば蓄電回路５０に初
期に消費するに十分な電力を蓄えることができ
る。

次に本実施例の作用について説明する。

測定は、シンブル６を反時計方向に回動させス
ピンドル４を第１図で右方向に退動させた後、ア
ンビル３との間に被測定対象物（図示省略）を挟
み、再びシンブル６を時計方向に回動させて左方
向に進動させ被測定物を挟圧することによつて行
われる。

測定値は、検出器１０１、パルス化回路１０
４、カウンタ１０５を介し、表示手段１１０のデ
ジタル表示器１１１、アナログ表示器１１２に表
示される。これらについては公知ゆえこれ以上の
説明は省略する。

さて、測定に際し、シンブル６を回動させる
と、軸方向に変位不能かつスピンドル４と同期回
転可能とされた回転体１２に固定されている歯車
２１、増速用のギヤトレイン２２を介し、最終段
のピニオン軸２３がロータ３１を増速回転する。
発電手段２００は駆動手段２０によつて駆動され
ることにより、発電機３０からはステータ３５の
コイル３７に設けられた出力電路たるリード線３
８，３８から単相交流電力が発生され、整流回路
４０はこれを全波整流して蓄電回路５０の電気二
重層型のコンデンサ５１に直流電力を蓄電するこ
とができる。従つて、測定回路１００は蓄電回路
５０からの直流電力によつて円滑な運転が保障さ
れる。

ところで、測定者が不馴等によりシンブル６を
必要以上に高速回動するときは過充電防止回路６
０の働きにより表示手段１１０の過充電表示部１
１３に過充電未然防止のための表示がなされる。
これにより、過充電は防止される。もとより過電
流は定電流ダイオード６１の作用により回避され
る。また、測定開始等において蓄電不足の場合に
は低電圧表示部１１４にその旨表示されるので測
定者は測定に先立ち発電のためにシンブル６を数
回回動するだけで直ちに蓄電回路５０に測定に十
分な電力を蓄電することができる。一方、蓄電電
力量が多くあるいは測定作業が長時間続行される
ときには無用な発電等を実用しないようスイツチ
４３をOFFとすればよい。

従つて、この実施例によれば、発電手段２００
が測定機本体１に一体的に設けられているから、
その発電機能によつて常に十分な消費電力が確保
され電装品の円滑運転ができ、高精度な測定が保
障される。

また、発電機能を備えるから大容量の電池を内
蔵させることも、煩雑な電池交換作業も必要な
く、測定中断という事態も回避できる。と同時に
測定機全体を小型化、携帯化できるし、軽量化も
できるので片手操作測定機を提供することができ
る。当然に身近に多数の電池を備蓄しておく必要
もない。また、太陽電池型の如く集光面の汚れ等
問題は生じる余地もなく測定作業現場も制限され
ず作業能力を向上させることができる。

また、発電手段２００の発電機３０は、１〜２
秒間運転するだけで電装品消費電力の15〜18分間
相当量を発電できかつ、蓄電回路５０はこれを蓄
電できるので、電池等を交換することなくただち
に消費電力を確保できるとともに、低電圧による
誤差を発生させないで高精度な測定をすることが
できる。発電不要の場合にはスイツチ４３を
OFFとすればよく、発電によるシンブル６の回
動力も小さくしてよく負担とならない。

さらに、発電手段２００は、測定作業に必須な
シンブル６の回動に連動する駆動手段２０で駆動
されるから、発電機能を発現させるために格別の
工具や操作を必要とせず取り扱い容易である。

さらにまた、過充電防止回路６０が設けられて
いるから過充電・電流が回避され、測定回路１０
０等の破損を招くことがないので従来の電装品を
そのまま利用できる。また、過充電表示部１１３
の表示によつてシンブル６の高速運転が防止さ
れ、これは高精度測定にも寄与する効果を奏す
る。一方低電圧表示部１１４も設けられているか
ら、測定開始前に充電作業をすることができ、測
定途次における誤差の発生も未然防止できる。

また、上記のように小型であつて十分な発電機
能を備えているので、従来に倍する電装品を具備
できるから、検出器等内蔵の測定機の機能を一層
充実させることができ、産業界への利用普及拡大
を期待することができる。

なお、以上では、好適な一実施例を示したが、
本発明はその構成に限定されず以下のような構造
等を自由に選択して実施することができることそ
の要旨から明白である。

すなわち、発電手段２００は、単相交流発電機
としたが三相交流発電機等でもよく、ロータ３１
たる永久磁石３３がステータ３５内で回転するよ
うしているが、ステータ３５の外側で回転する構
造としてもよい。もとより、永久磁石３３はMK
鋼、Ba−フエライト、クローム、コバルト鋼等
から選択できる。もつとも交流発電機でなくとも
要は発電機能を備えればよいから直流発電機等で
もよい。また、蓄電回路５０は電気二重層のコン
デンサ５１から形成したがニツケルカドミウム電
池等二次電池として実施してもよい。

また、駆動手段２０は、歯車２１、ギヤトレイ
ン２２から形成したが、測定機の種別、構造等に
応じてベルト、摩擦車等としてもよく、スピンド
ル４等に直結させてもよい。

さらに、測定回路１００は、一方電極と他方電
極１０３とからなる位相弁別型静電容量方式の検
出器１０１を有するものとしたが、検出器１０１
はこれに限定されず、光電方式、磁気方式、接点
方式等でもよい。要は測定機本体１との関係にお
いて選択すべきものである。従つて、駆動手段２
０は、検出器１０１が直線型の場合には直動−回
転変換機能を付設して構成すべきである。この意
味において測定機自体も電子式マイクロメータに
限定されず、電子式のキヤリパー、インジケー
タ、ハイドゲージ、内外計測定機さらには角度
計、回転計、硬度計等々でもよく、要は長さに限
らず回転、硬度を能率よく測定できるものであれ
ばよい。

このように、各構成要素の種別、構造等は任意
的に選択が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は、従来の電池交換作業を必要とせず常
に十分な消費電力を充電確保できかつ高精度測定
を保障できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る発電機能を備えた測定
機の一実施例を示す一部断面側面図、第２図は同
じく発電手段等の回路を示すブロツク図、第３図
は同じく第１図の矢視線−線から見た小型発
電機の概略構造図および第４図は同じく発電手段
等の回路図である。 １……測定機本体、２０……駆動手段、３０…
…発電機、４０……整流回路、５０……蓄電回
路、６０……過充電防止回路、７０……低電圧検
出回路、１００……測定回路、１０１……検出
器、１１０……表示手段、２００……発電手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動部材の変位から被測定物の寸法、角度、
   硬度の何れかを測定する測定機本体と、 前記可動部材に連動し前記寸法、角度、硬度の
   何れかを電気信号に変換する検出器を含む電装品
   と、 前記可動部材の移動により発電する小型発電機
   およびこの小型発電機が発生した電力を蓄電する
   蓄電回路を含み前記電装品に駆動電力を供給する
   発電手段とを一体的に備えてなる発電機能を備え
   た測定機。 ２ 前記特許請求の範囲第１項に記載した発電機
   能を備えた測定機において、前記発電手段の小型
   発電機が、前記可動部材によつて回転駆動される
   よう形成されている発電機能を備えた測定機。