JPH0754810Y2

JPH0754810Y2 - 変位測定器

Info

Publication number: JPH0754810Y2
Application number: JP1989007015U
Authority: JP
Inventors: 寿春奥山; 義雄若月; 由繁中澤
Original assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Current assignee: Nitto Kohki Co Ltd
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2004-01-26
Also published as: JPH0299312U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は被測定物体に当接する接触子の移動距離を発振
器の発振周波数の変化量から算出する変位測定器に関す
るものであり、発振周波数に関係するコイルを選択する
ことにより省電力化を図った変位測定器に関する。

［従来の技術］被測定物体の微小移動距離を例えば0.1mm単位又は0.01m
m単位まで正確に測定できる携帯型の変位測定器の一つ
として、例えば、第７図に示すような接触子２の基準位
置からの移動距離を表示部３にデジタル表示するダイヤ
ルゲージがある。また、接触子２の移動距離を電気信号
に変換する手段として、発振器を内蔵してその発振周波
数の変化量を検出する形式のものでは、例えば、第８図
に示すように、接触子２を支持する軸にコア部材を取付
け、このコア部材４の周囲に巻回軸方向に一次コイル５
と２個の二次コイル6a,6bを配設し、各コイル5,6a,6bを
第９図に示すように接続して、一次コイル５に発振器７
からの所定周波数の交流信号を印加し、二次コイル6a,6
bの出力端子8a,8bから誘導インピーダンスＬを取出すも
のであり、コア部材４の位置が上下に移動すると、出力
端子8a,8b間の誘導インピーダンスＬが変化するという
ものである。

第10図は変位測定器１の概略ブロック図を示したもので
あるが、コルピッツ型の発振器９は所定の周波数で発振
しており、接触子２の移動距離によりその周波数を変化
させる。カウンタ10は発振器９からの周波数をカウント
しており、その値をデジタル値で演算部11に出力する。
演算部11では周波数変化量に応じた移動距離を演算し、
その演算結果を表示器12に出力する。これにより表示器
12は移動距離を表示することができる。

ここでコルピッツ型の発振器９は第11図に示すように、
前記二次コイル6a,6bの出力端子8a,8b間の誘導インピー
ダンスＬとコンデンサC1、可変コンデンデンサC2及びト
ランジスタTrとによって構成されているが、この発振器
９において、接触子２に連動するコア部材４が各コイル
5,6a,6b内を移動することによって生じる発振器の発振
周波数ｆの変化量Δｆは、第12図の実線で示すように、
コア部材４の基準位置（中央位置）からの移動距離Ｄと
直線関係にあるので、変化量Δｆから移動距離Ｄを算出
できる。この移動距離Ｄは前述のように表示器12で表示
される。

［考案が解決しようとする課題］上述した従来の変位測定器は次のような問題点を有して
いた。すなわち、測定現場においては就業時間中電源ス
イッチを入れて、そのまま発振器９を常時動作状態にし
て用いることが多い。すなわち、測定対象或いは測定場
所によっては朝の作業開始時に変位測定器の電源スイッ
チを入れ、夕方の作業終了時に電源スイッチを切ること
が多いが、変位測定器は仮に消費電力が少ないとして
も、長時間に亘って電源スイッチが入れられたままで
は、電力消費量も無視することはできない。特に、携帯
型の変位測定器は電源として乾電池を用いているため従
来通りの使い方では電池が無駄に消費され、予備の乾電
池を備えていない限り短時間の使用にしか供し得ないと
いう問題点があった。

本考案はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、発振器内の周波数を定めるコイルを複数備え、その
複数のコイルを適宜選択して所望のコイルだけ発振動作
させ、消費電力の少ない変位測定器を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］本考案の変位測定器は、上記問題点を解決する手段とし
て被測定物体に当接する接触子と、この接触子に連結さ
れたコア部材と、このコア部材が内部に挿入されるコイ
ルを有し前記コア部材が当該コイル内を移動することに
よって発振周波数が変化する発振器と、この発振器の発
振周波数をカウントするカウンタと、前記カウンタ出力
を得て発振周波数の変化量から前記接触子の移動距離を
算出する移動距離算出手段と、前記算出された移動距離
を表示する表示器とを備え、前記発振器が、コア部材が
内部に挿入され巻回軸方向に配設された複数のコイル
と、前記複数のコイルを順次選択して一周期の内所定の
時間だけ発振動作させるとともに休止時間を生ずるよう
にするスイッチ手段とを備えているものである。

［作用］接触子が基準位置にあるときには、スイッチ手段はいず
れのコイルも選択しておらず、発振器は発振動作をして
いない。スイッチ手段で複数のコイルのうち所望のコイ
ルを選択し、そのコイルのインダクタンスに応じた発振
周波数で所定の時間だけ発振する。次いで、スイッチ手
段は別のコイルを選択し、同様に所定の時間だけ発振す
る。カウンタはこの周波数をカウントして移動距離算出
手段に送出する。移動距離算出手段は入力した周波数の
差をとり、その差に応じて予め定められた移動距離を算
出するが、初めのコイルと次に選択したコイルが同一の
インダクタンスを有していれば、接触子が基準位置にあ
る場合はコア部材の移動がなく、周波数変化もない。接
触子が被測定物体に当接して移動すると、接触子に連結
されたコア部材がコイル内部を移動するので、コア部材
が移動したときコイルのインダクタンスは変化する。ス
イッチ手段が初めにコイルを選択したときと、次のコイ
ルを選択したときとでは、コア部材の位置によってイン
ダクタンスが異なるので、この周波数変化に応じた接触
子の移動距離を移動距離算出手段により算出する。

このように、複数のコイルをスイッチ手段で順次選択す
るようにして、発振器を常時発振状態にすることなし
に、必要な発振器だけ動作させ、休止時間を設ける。

［実施例］以下本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は変位測定器の概略構成を示す回路図である。発
振器26の発振出力はカウンタ35に接続され、カウンタ35
でカウントされた周波数は移動距離算出手段を構成する
演算制御部36に入力され、移動距離に変換算出されて、
表示器25で表示される。ここで、発振器26は例えばコル
ピッツ型発振器により構成し、演算制御部36は例えばマ
イクロコンピュータで構成されており、各種入出力ポー
ト、ROM,RAM等を内蔵している。なお、演算制御部36に
は時間割込信号が供給されるタイマ38を接続する。ま
た、バッテリ39と、このバッテリ39に接続され、各電子
構成部品に対して駆動電圧VDを供給する電源回路40とを
有する。

コルピッツ型の発振器26はトランジスタ27のベース・エ
ミッタ間にコンデンサ28が接続され、エミッタからコン
デンサ29と抵抗30との並列回路の一端を接続する。トラ
ンジスタ27のベースにはさらに一次コイル31の一端が接
続され、一次コイル31の他端と前記コンデンサ29と抵抗
30との並列回路の他端との間には、第１の二次コイル32
aと第１のスイッチ33aとの直列回路と第２の二次コイル
32bと第２のスイッチ33bとの直列隘路が並列に接続され
ている。二次コイル32a,32bは同一インダクタンスを有
することが望ましい。第１、第２のスイッチ33a,33bは
それぞれ独立したアナログスイッチにより構成して、一
定時間毎にタイマ38から演算制御部36に入力する時間割
込信号により第２図のように順次別々に閉じて発振器26
を動作状態とする。発振器26の出力はトランジスタ27の
エミッタ端子からカウンタ35に出力される。一次コイル
31と各二次コイル32a,32bとの位置関係は、第３図に示
すように、一次コイル31の巻回軸方向の上下に二次コイ
ル32a,32bを配設するようにする。各コイル31,32a,32b
の巻回軸と同一方向には接触子23の軸に取付けられたコ
ア部材34が挿入され、前記コア部材34は軸およびばねを
介在させて筐体内の支持部材41に固定されている。

次に上記実施例の作用を説明する。接触子23を上方に移
動させると、コア部材34は第１の二次コイル32a方向へ
移動し、一次コイル31と第１の二次コイル32aとの間の
結合が密になる。一方、接触子23を下方へ移動させる
と、コア部材34は第２の二次コイル32b方向へ移動し、
一次コイル31と第２の二次コイル32bとの間の結合が密
になる。

コア部材34が一次コイル31の中心位置（基準位置）に位
置した状態において、演算制御部36はタイマ38から一定
時間毎に入力する時間割込信号で制御信号を発生する。
第１、第２のスイッチ33a,33bは制御信号により、第２
図のようにいずれも閉じていない状態から所定の短時間
だけ順次閉成動作をする。この第１、第２のスイッチ33
a,33bの動作によりその時間だけ発振器26の発振動作が
行われる。このとき、第１のスイッチ33aのみを閉じた
場合のこの発振器26の発振周波数fAと第２のスイッチ33
bを閉じた状態における発振周波数fBとは一致する。コ
ア部材34がいずれか一方向へ移動した状態で同様に第
１、第２のスイッチ33a,33bを順次閉じると、コア部材3
4の位置に応じて各発振周波数fA,fB間に差が発生し、そ
の周波数差Δｆ（＝fA−fB）がコア部材34の前記基準位
置からの移動距離に対応した値となる。この周波数差Δ
ｆと移動量距離との間の関係は例えば前述した第12図に
示すように略直線関係となる。この発振器26の各発振周
波数fA,fBはカウンタ35でカウントされ、次いで、デジ
タル値に変換されて次の演算制御部36へ入力される。

演算制御部36の前記ROMで形成された記憶部37には、発
振周波数の変化量Δｆから移動距離Ｄを算出するための
一次式からなる変換式Ｄ＝Ｆ（Δｆ）が記憶されている。

前述したように、演算制御部36は、所定時間毎にタイマ
38から入力される時間割込信号にて発振器26の第１、第
２のスイッチ33a,33bを交互に所定の短時間だけ閉じ
る、カウンタ35から入力された各々の発振周波数fA,fB
から周波数差Δｆ（＝fA−fB）を算出して、記憶部37に
記憶されている変換式Ｄ＝Ｆ（Δｆ）を用いて前記接触
子23の基準位置からの移動距離Ｄを算出し、算出された
移動距離Ｄを表示器25で表示する。

このような表示器25を装備した変位測定器の外観図を第
４図に示す。略直方体状に形成された筐体21の下面にガ
イド軸22を介して接触子23が筐体21に対して上下に移動
可能に取付けられている。また、筐体21の前面にはモー
ド切換やゼロ点調整等の各種ファンクションキー24が取
付けられている。なお、この表示器25は測定された接触
子23の移動距離を６桁でセグメント表示できる表示容量
を有している。

上述したように、第１、第２の二次コイル32a,32bに接
続した第１、第２のスイッチ33a,33bを順次閉じること
により第１、第２のコイル32a,32bを選択するように構
成しているので、発振器26を常時発振状態にする必要は
なく、所定時間の短時間だけ動作させ、一周期の残りを
休止時間とするだけで機能する。従って省電力化が図れ
る。

而して厳密に検証すると、種々の理由によりコア部材４
の基準位置からの実際の移動距離と発振周波数ｆの変化
量Δｆとの間の関係が、第12図の点線で示すように、直
線関係から外れる場合がある。第５図は第12図の移動距
離Ｄが０近傍位置における、コア部材４、すなわち接触
子２の実際の移動距離ｌと、この実移動距離ｌから算出
された移動距離Ｄを差引いた誤差値（|l−D|）との関係
を拡大して示す説明図である。図示するように誤差値
（|l−D|）は実移動距離ｌに対して曲線上に変化する。
そして、最大誤差値（|l−D|）は約20μｍ（0.02mm）に
達する。なお、可変コンデンサ29の容量を変化させる
と、第12図の直線の傾きは変化するが、第５図における
20μｍの最大誤差値はほとんど変化しない。

この最大0.02mmの誤差値（|l−D|）は長さを測定する計
量器に定められた通常規格を十分満足する。したがっ
て、通常の測定作業過程においてその誤差値（|l−D|）
が問題になることはない。

しかし、超精密部品の回転軸の回転に伴なう振れの測定
等のように1/100mm程度の測定精度が要求される場合に
おいては、上述した誤差値では対処できないので、第２
の実施例では、上記演算制御部36に内蔵した記憶部37
に、移動距離と接触子34の実移動距離との関係を二次曲
線関係とみなした場合の二次曲線補正式を記憶させ、さ
らに算出された移動距離を二次曲線補正式で補正する手
段を有し、この補正された移動距離を表示させるもので
ある。

第５図において、周波数の変化量により算出され一次式
で表される移動距離Ｄと接触子34の実移動距離ｌとの関
係は、（＋）側又は（−）側のいずれか一方を考える
と、ｌ＝aD²＋bD＋ｃの二次曲線式が成立つ。したがって、先に算出された移
動距離Ｄはこの二次曲線補正式によって補正されて、実
移動距離ｌに近似する値となる。

なお、上記演算制御部36の前記ROMで形成された記憶部3
7には、発振周波数の変化量Δｆから移動距離Ｄを算出
するための一次式からなる変換式Ｄ＝Ｆ（Δｆ）と、算出された移動距離Ｄをさらに実移動距離ｌに近似
させるために、 Dl＝a1D²＋b1D＋c1 （＋側） Dl＝a2D²＋b2D＋c2 （−側）の二次曲線補正式が記憶され、第１実施例と同様に、演
算制御部36は、所定時間毎にタイマ38から入力される時
間割込信号にて発振器26の第１、第２のスイッチ33a,33
bは交互に所定の短時間だけ閉じ、カウンタ35から入力
された各々の発振周波数fA,fBに基づいて周波数差ｆ
（＝fA−fB）を算出して、記憶部37に記憶されている前
記変換式Ｄ＝Ｆ（Δｆ）を用いて前記接触子23の基準位
置からの移動距離Ｄを算出する。次に、算出された移動
距離Ｄの符号を判定して、その符号に対応する二次曲線
補正式を記憶部37から読出す。読み出された二次曲線補
正式を用いて実移動距離ｌにより近似した移動距離Dlを
算出し、算出された移動距離Dlを表示器25で表示する。

このように構成された変位測定器であれば、カウンタ35
でカウントされた発振周波数fA,fBから周波数差Δｆが
算出され、この周波数差Δｆから一次式で示される変換
式Ｄ＝Ｆ（Δｆ）を用いて移動距離Ｄが算出される。算
出された移動距離Ｄは記憶部37に記憶された二次曲線補
正式を用いて実移動距離ｌにより近い移動距離Dlが算出
される。

このように、算出された移動距離Ｄを二次曲線補正式を
用いて補正して、実移動距離ｌにより近似した移動距離
Dlを得る。

第６図は別の測定装置で実測された接触子23の実移動距
離ｌと、この実移動距離ｌと第２の実施例の変位測定器
で算出された移動距離Dlとの間の誤差値（|l−Dl|）と
の関係を示す説明図である。

［考案の効果］以上説明したように本考案の変位測定器によれば、コア
部材が内部で移動するコイルを切換スイッチにより切換
えられる発振器を用いているので、スイッチがコイルを
選択したときだけに発振器を動作させることができると
ともに一周期内で休止時間を生じさせて、省電力化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本考案の実施例を示す図であり、
第１図はブロック図、第２図はスイッチ動作のタイミン
グ図、第３図は各コイルとコア部材との位置関係を示す
概略図、第４図は変位測定器の外観図、第５図および第
６図は誤差値と実移動距離との関係を示す説明図、第７
図から第12図は従来の技術を説明するための図であり、
第７図は従来の変位測定器の外観図、第８図および第９
図は各コイルとコア部材との位置関係を示す概略図、第
10図は従来の変位測定器のブロック図、第11図は同じく
発振器の回路図、第12図は周波数変化量と移動距離との
関係を示す説明図である。 23……接触子、25……表示器、26……発振器、27……ト
ランジスタ、31……一次コイル、32a,32b……二次コイ
ル、33a……第１スイッチ、33b……第２スイッチ、34…
…コア部材、35……カウンタ、36……演算制御部、37…
…記憶部、38……タイマ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】被測定物体に当接する接触子と、この接触
子に連結されたコア部材と、このコア部材が内部に挿入
されるコイルを有し前記コア部材が当該コイル内を移動
することによって発振周波数が変化する発振器と、この
発振器の発振周波数をカウントするカウンタと、前記カ
ウンタ出力を得て発振周波数の変化量から前記接触子の
移動距離を算出する移動距離算出手段と、前記算出され
た移動距離を表示する表示器とを備え、さらに、前記発
振器が、コア部材が内部に挿入され巻回軸方向に配設さ
れた複数のコイルと、前記複数のコイルを順次選択して
一周期の内所定の時間だけ発振動作させるとともに休止
時間を生ずるようにするスイッチ手段とを備えたことを
特徴とする変位測定器。