JPH08122045A

JPH08122045A - 物品計測装置

Info

Publication number: JPH08122045A
Application number: JP6280028A
Authority: JP
Inventors: Seiji Takei; 誠治武井
Original assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Current assignee: Nippon Thompson Co Ltd
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1994-10-19
Publication date: 1996-05-17
Also published as: US5713136A

Abstract

(57)【要約】【目的】被測定物へ当接するプローブユニットの押圧
力（推力）を適正に制御できるようにすること。【構成】ベース部材としてのベッド１には、テーブル
２が移動可能となるように取り付けられる。ベース部材
側に配置された電機子コイル２２と、可動部材側に配置
された界磁マグネット６９とにより駆動ユニットが構成
されており、テーブル２にはプローブユニット８０が締
結されて駆動ユニットによって長手方向に駆動される。
更にベース部材としてのベッド１側にはリニア磁気スケ
ール７１が配置され、可動部材としてのテーブル２側に
は磁気センサ部７２が配置されており、リニア磁気スケ
ール７１と磁気センサ部７２との相対移動によって生ず
るパルス出力が演算ユニットに供給されてプローブユニ
ット８０の相対移動量が算出される。プローブユニット
の推力は電機子コイル２２に供給する駆動電流にほぼ比
例するため、プローブユニットの微妙な推力制御を実現
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばベルトコンベア
等によって搬送される物品（製品）の外形（外側形状）
又は内形（内側形状）寸法等を計測することを可能とし
た物品計測装置に関するものである。この物品は、固体
は勿論、流動物であっても外観が包装されることによっ
て計測可能な有体物を含む。

【０００２】

【従来の技術】一般に連続的に多量生産される製品にお
いては、その外形又は内形寸法が規定の範囲内の寸法に
あるか否かを検査するために、生産された全製品又はサ
ンプリングされた製品を対象として計測装置によって外
形又は内形寸法を計測し、外形又は内形寸法が規定の範
囲を逸脱している場合には、当該製品を除外する等の対
応がとられている。そして、この種の製品の外形又は内
形寸法を計測するには、例えばベルトコンベア等によっ
て搬送される製品が測定位置に到来した時点で一時的に
ベルトコンベアによる搬送作用を停止せしめ、その停止
状態において製品の外形又は内形寸法を計測する場合
と、ベルトコンベアによって連続的に搬送されている状
態で製品の外形又は内形寸法を計測する場合とが存在す
る。

【０００３】従来、この種の計測装置としては、光学的
又は機械的に外形又は内形寸法を計測するタイプに分類
することができる。

【０００４】この様な従来の光学的な計測装置において
は、例えば投射光源とこの投射光源からの投射光を受光
するセンサの組み合わせにより構成される場合があり、
投射光中に存在する製品の陰影の境界部分をセンサによ
って抽出し、製品の外形又は内形寸法を演算させる等の
手段が採用される。

【０００５】また、光学的な計測装置の他の例として
は、例えばテレビカメラによって撮像した製品の映像信
号を２値化し、この２値化信号に基づいて製品の外形を
演算させる等の手段が採用される。

【０００６】更に、機械的な計測装置としては、計測し
ようとする製品の両側面に対して直接的にプローブを押
し当て、製品に押し当てられた状態におけるプローブ間
の距離を算出することで、製品の外形又は内形寸法を求
めるような手段が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の前記
した光学的な計測装置においては、投射光源とこの投射
光源からの投射光を受光するセンサの組み合わせによる
構成にしても、またテレビカメラによって撮像した映像
信号を２値化するようにした構成にしても、その計測の
ための取り付けや位置決め等の構成が複雑であり、装置
の全体的なコストが上昇し、初期設定並びにメンテナン
スに多大の工数が必要であるという問題点を有してい
る。

【０００８】一方、従来の機械的な計測装置において
は、前者の光学的な計測装置に比較して構成が単純であ
り、装置全体のコストも低く、初期設定並びにメンテナ
ンスに関する工数も比較的低減し得るという特質を有し
ている。しかしながら被測定物としての製品に直接タッ
チするプローブの押し当て作用は、例えばボールネジ等
の機械的な減速機が用いられるが送り量が設定されてし
まうので、製品に対するプローブの押圧力のコントロー
ル設定が難しく、場合によってはプローブの過度の押圧
力により製品に対して損傷を与えるという問題点を有し
ている。

【０００９】そこで、本発明は前記した従来の問題点に
鑑みて成されたものであり、リニアモータを用いた駆動
ユニットを用いて機械的な計測装置におけるプローブの
押圧力（推力）を任意の値で適正に制御することが可能
な物品計測装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に成された本発明の物品計測装置は、ベース部材と、こ
のベース部材に対して移動可能となるようにベース部材
上に取り付けられた可動部材と、べース部材と可動部材
との間に磁気的に結合するように配置された電機子コイ
ルと界磁マグネットより成る駆動ユニットと、ベース部
材と可動部材との間に配置されベース部材に対する可動
部材の相対位置を電気信号として出力する相対位置検知
ユニットと、前記可動部材上に設けた物品の外形又は内
形寸法を計測するプローブと、前記駆動ユニットによる
駆動動作によって前記プローブで計測される物品の外形
又は内形寸法を、前記相対位置検知ユニットより出力さ
れる電気信号に基づいて演算する演算ユニットとを備え
て構成したものである。また、本発明に係る物品計測装
置は、ベース部材と、このベース部材に対して移動可能
となるようにベース部材上に取り付けられた２つの可動
部材と、ベース部材と可動部材との間に磁気的に結合す
るように配置された電機子コイルと界磁マグネットより
成る駆動ユニットと、ベース部材と２つの可動部材との
間に配置されベース部材に対する可動部材の相対位置を
それぞれ電気信号として出力する相対位置検知ユニット
と、前記２つの可動部材にそれぞれ対向するように配置
され物品の外形又は内形寸法を計測する第１及び第２プ
ローブと、前記駆動ユニットによる駆動動作によって第
１及び第２プローブで計測される物品の外形又は内形寸
法を、それぞれの相対位置検知ユニットより出力される
電気信号に基づいて演算する演算ユニットとを備えて構
成したものである。また、本発明は、近接センサからの
指令によってリニアモータの速度を減速させ、プローブ
が物品に接触後所定の測定荷重に達したことを演算ユニ
ットにより判定してリニアモータを停止させるように構
成したものである。

【００１１】

【作用】本発明の物品計測装置においては、ベース部材
に対して移動可能となるように設けられた可動部材が互
いに磁気的に結合するように配置された電機子コイルと
界磁マグネットよりなる駆動ユニットにより駆動される
ようになされ、可動部材に物品を測定するためのプロー
ブを配置するように構成されているので、電機子コイル
に対する駆動電流を調整することで、被測定物に対する
プローブの押圧力（推力）を任意の値で適正に制御する
ことが可能となる。しかも、本発明の物品計測装置にお
いては、駆動ユニットが本来備えている相対位置検知ユ
ニットを用いているので、測定精度が向上すると共に特
別な装置を用いることなく計測装置を構成することがで
き、安価に構成することができる。また、本発明に係る
物品計測装置は、近接センサからの指令によってリニア
モータの速度を減速させ、プローブが物品に接触後所定
の測定荷重に達したことを演算ユニットにより判定して
リニアモータを停止させるように構成したので、より高
精度な測定が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る物品計測装置を図に示す
実施例に基づいて説明する。この物品計測装置における
駆動ユニットは直流リニアモータを基本構成としてお
り、その第１の実施例の構成を図１乃至図６を用いて説
明する。当該駆動ユニットは、駆動手段としてのリニア
直流モータと、移動させるべき被移動体、すなわち後述
する可動部材としてのテーブルと、このテーブル上に取
り付けられたプローブ等を担持すると共に該リニア直流
モータの一次側及び二次側の相互の作動の案内をなす案
内手段としての案内ユニットとを相互付加してなる。本
実施例の場合、駆動手段として可動マグネット型のリニ
ア直流モータが採用されているが、可動コイル型のリニ
ア直流モータも適用可能であることは勿論である。

【００１３】以下、まず、上記案内ユニットから説明す
る。

【００１４】図１乃至図３に示すように、この案内ユニ
ットは、全体として平板状に形成されたベース部材とし
てのベッド１と、該ベッド１の長手方向に沿って移動す
べき可動部材としてのテーブル２とを有している。図１
及び図３に示すように、ベッド１の上面には、平板状に
形成されて該ベッド１とほぼ同じ長さを有するコイルヨ
ーク３が配置されており、複数本のボルト（六角穴つ
き：図３参照）５によって該ベッド１に対して締結され
ている。

【００１５】該コイルヨーク３の上面両側部には、２本
のトラックレール７が該コイルヨーク３の長手方向に沿
って配置されており、かつ、複数本の平小ねじ８（図３
参照）によって該コイルヨーク３に締結されている。

【００１６】図４に示すように、上記トラックレール７
の外側部には、軌道として、断面形状が略半円状の軌道
溝７ａが１条形成されている。そして、図１及び図３か
ら明らかなように、該トラックレール７の外側には該ト
ラックレール７に対して相対運動自在な摺動台としての
スライドメンバー１０が配置されており、且つ、例えば
２本のボルト（六角穴つき）１２によってテーブル２の
下面側に締結されている。なお、図３から明らかなよう
に、テーブル２には、このボルト１２の頭部及びねじ部
が夫々挿通される座ぐり部２ａ及び挿通孔２ｂが形成さ
れており、ボルト１２はこれら座ぐり部２ａ、挿通孔２
ｂ内に埋没せられ、テーブル２の上面に突出してはいな
い。

【００１７】上記スライドメンバー１０には転動体循環
路（図示せず）が形成されており、該転動体循環路内に
は転動体としての多数のボール１３が配列収容されてい
る。これらのボール１３は、トラックレール７に対する
スライドメンバー１０の移動に伴ってトラックレール７
の軌道溝７ａ上を転動しつつ循環してトラックレール７
及びスライドメンバー１０の間で荷重を負荷する。

【００１８】図４に示すように、上記スライドメンバー
１０は、ケーシング１４と、該ケーシング１４の両端部
にさら小ねじ１５により結合された一対のエンドキャッ
プ１６ａ，１６ｂと、該両エンドキャップ１６ａ，１６
ｂの外面に共締めされた２枚のシール１７ａ及び１７ｂ
とを有している。上記転動体循環路は、ケーシング１４
を該ケーシングの長手方向において直線的に貫くように
かつ互いに平行に形成された負荷軌道溝及びリターン路
と、両エンドキャップ１６ａ，１６ｂに形成された該負
荷軌道溝及びリターン路の両端部同士を連通させる一対
の略円弧状の方向転換路とから成る。なお、該負荷軌道
溝がトラックレール７の軌道溝７ａと対向している。

【００１９】上記した構成の案内ユニットは、平坦な取
付面に対して複数のボルト（六角穴つき：図示せず）に
よって締結される。このため、図３に示すように、ベッ
ド１は、これを該取付面に固定するための平坦な取付底
面１ａを有している。図１乃至図３に示すように、ベッ
ド１の両側部には、該ベッドを取付面（ベース）に締結
するための上記ボルトの頭部及びねじ部が夫々挿通され
る座ぐり部１ｂ及び挿通孔１ｃが形成されており、該ボ
ルトはこれら座ぐり部１ｂ、挿通孔１ｃ内に埋没し、ベ
ッド１の上面に突出することはない。また、図１及び図
２に示すように、このベッド１に対して可動なテーブル
２の上面側には例えば４つのねじ孔２ｃが四偶に形成さ
れており、後述するプローブユニット８０がこれらのね
じ孔２ｃに螺合するボルト（図示せず）によって該テー
ブル２に対して締結される。

【００２０】続いて、上記した構成の案内ユニットと相
互付加されたリニア直流モータの一次側及び二次側につ
いて詳述する。

【００２１】まず、一次側については、図１乃至図３並
びに図５に示すように、ベッド１上に搭載された前述の
コイルヨーク３と、該コイルヨーク３の上面側に該コイ
ルヨークの長手方向に沿って配置されたコイル基板２０
と、該コイル基板２０の下面側、すなわちコイルヨーク
３側に、上記テーブル２が移動すべき方向に沿って一列
に並べて貼着されることにより担持された例えば１４個
の電機子コイル２２とを有している。なお、各電機子コ
イル２２は、略矩形環状に巻回されている。また、図３
及び図５に示すように、コイル基板２０には、各電機子
コイル２２に対応してホール効果素子４３が設けられて
いる。

【００２２】上記各電機子コイル２２及びコイル基板２
０の双方は、該各電機子コイル２２の個々について例え
ば２本ずつ挿通された締結部材としてのさら小ねじ２４
により、該コイル基板２０を外側にしてコイルヨーク３
に共締めされている。

【００２３】そして、図３及び図５に示すように、さら
小ねじ２４によって締め付けられるコイル基板２０と該
さら小ねじ２４が螺合するコイルヨーク３との間には、
間座アセンブリ２６が介装されている。これらの間座ア
センブリ２６は、さら小ねじ２４を締め付けることによ
りコイル基板２０が反り等の変形を生じぬように設けら
れたものであり、各電機子コイル２２の内側に嵌挿せら
れている。

【００２４】次に、上記した各電機子コイル２２に対す
る給電等を行うための回路基板について説明する。

【００２５】図１、図３及び図５に示すように、この回
路基板３０は、上面側にてコイルヨーク３を介してコイ
ル基板２０を搭載したベッド１の下面側に該コイル基板
２０と平行に配置されており、且つ、複数のボルト（六
角穴つき）５により該ベッド１に対して締結されてい
る。なお、これらのボルト５は、上記コイルヨーク３の
ベッド１に対する締結をもなすものである。

【００２６】図５に示すように、上記回路基板３０は、
電子部品３３，３４等で構成された駆動回路を夫々設け
た複数の区割部３５を連ねて成る。これらの区割部３５
は、１４個並設された各電機子コイル２２のうち、２つ
ずつの電機子コイルを単位としてこれに対応して設けら
れ、その数はこの場合７となっている。

【００２７】上記各区割部３５に設けられた駆動回路
は、１つの電機子コイルに対して励磁電流を供給する回
路部分を１組、すなわち２つの電機子コイルに対応する
回路を含んでいる。

【００２８】続いて、上記回路基板３０と、その上方に
配置されたコイル基板２０の区割りの構成について詳述
する。

【００２９】まず、回路基板３０について説明する。

【００３０】この回路基板３０を製作する場合、基本長
さを有する基本基板５４（図５にその一部を示す）を用
意する。この基本基板５４は、図５に基づいて説明した
区割部３５を例えば６つ、一体に連ねてなる。前述した
ように、これらの区割部３５には、単位化された２つず
つの電機子コイル２２に対して給電等を行う駆動回路が
設けられている。なお、図５に示すように、基本基板５
４の表裏両面（図には裏面のみを示している）には、各
区割部３５を判別するためのマークとして破線５５が印
刷されている。

【００３１】前述した回路基板３０は、上記区割部３５
を７つ連ねなければならないから、上記の基本基板５４
が有する６つの区割部３５のうち１つを上記破線５５に
て切断して分割し、この分割した区割部３５を図５に示
すように未分割の基本基板５４の一端に列設し、相互の
接続端子同士を接続することにより完成する。

【００３２】なお、図５において、上記分割された区割
部３５と基本基板５４との接続は、例えば、両者の接続
端子部分に設けられたスルーホール３５ｂに嵌入する端
子５７ａを有する単一の接続部品５７により行われる。
なお、この接続端子部分同士の接続は銅線等を用いて行
ってもよいが、このような接続部品５７を用いて接続を
行うようになしたことにより、一度に接続することがで
きると共に、該接続部品５７が有する剛性によって接続
部の補強がなされる。また、接続部品５７としては、単
に導通接続作用のみをなす部品を用いてもよい他、ＩＣ
等の電子部品を共用してもよい。

【００３３】次いで、コイル基板２０について説明す
る。

【００３４】全体としては図示していないが、このコイ
ル基板２０を製作する場合、図５に示すように、上記し
た回路基板３０用の基本基板５４とほぼ同じ長さの基本
基板５９を用意する。この基本基板５９は、回路基板３
０用の基本基板５４と同様に６つの区割部６０を一体に
連ねてなる。図示のように、これら６つの区割部６０に
は、２つずつの電機子コイル２２が単位化されて貼着さ
れており、基本基板５９上に並設された電機子コイル２
２の総数は１２となっている。なお、図５及び図２に示
すように、基本基板５９の表裏両面には、これらの区割
部６０を判別するためのマークとして破線６１が印刷さ
れている。図５に示すように、この未分割の基本基板５
９の一端に対して、他の図示しない基本基板から分割し
た１つの区割部６０を連ねて接続することによりコイル
基板２０が形成される。なお、図５において、参照符号
６０ａは、該各区割部６０に設けられた接続端子を示し
ている。

【００３５】なお、これまでの記載では、コイル基板２
０及び回路基板３０について、２つずつの電機子コイル
２２とこれらを駆動するための駆動回路とを単位化して
区割りしているが、３つ以上の電機子コイル及びその駆
動回路について夫々単位化して区割りしてもよい。ま
た、本実施例においては、総数１４の電機子コイル２２
を備える駆動ユニットを製造する際、１２個の電機子コ
イル２２を担持させた基本基板５９とこれら電機子コイ
ル２２のうち２つずつに対応する駆動回路を複数並設さ
せた基本基板５４とを用意するものとしているが、これ
ら基本基板５４，５９の全長、すなわちこれらに具備さ
せるべき電機子コイル及び駆動回路の数についてはその
設定を適宜変え得ることは勿論である。

【００３６】また、本実施例においては、基本基板５
４，５９に設けられた区割部３５，６０のうち１以上を
分割し、これを未分割の基本基板５４，５９に継ぎ足す
ことによりコイル基板２０及び回路基板３０を構成して
いるが、製作すべき駆動ユニットの作動ストロークが基
本基板５４，５９の全長よりも短い場合は、該各基本基
板５４，５９に設けられた各区割部３５，６０のうち１
以上を必要に応じて切除すればよい。このように、基本
基板から一部の区割部を切り離して他の未分割の基本基
板に継ぎ足したり、単に基本基板の一部を切除すること
によって所望の長さの基板を自在に得ることができる訳
である。また、上記のように一部を切り離された基本基
板の残余部分に関しても、どのような状態にでも転用可
能である。

【００３７】図３及び図５に示すように、ベッド１及び
コイルヨーク３を介して互いに離間して配置されたコイ
ル基板２０及び回路基板３０は、該両基板の相互対向面
側に設けられた複数、この場合７つずつの接続手段とし
ての雌雄両コネクタ６３及び６４同士を接続させること
により接続される。これらのコネクタ６３，６４は、前
述のように単位化された２つずつの電機子コイル２２及
びその駆動回路が夫々設けられた各区割部３５及び６０
の各々に対して１つずつ配置されており、図３に示すよ
うに、ベッド１及びコイルヨーク３に形成された開口部
１ｅ及び３ｅを通じて相互接続される。このように、コ
イル基板２０及び回路基板３０の各区割部３５，６０に
ついて１つずつのコネクタ６３，６４を設けたので、該
両区割部３５，６０同士を互いに組付ける際に両者の方
向性を迅速かつ容易に認識することができ、作業が容易
となる。なお、両区割部３５，６０同士の接続について
は、上記のようにコネクタによらず、導電線によっても
よい。また、設けるコネクタの数は、上記のように各区
割部３５，６０について１つのみ設ける他、２つずつ以
上設けることとしてもよい。

【００３８】一方、リニア直流モータの二次側に関して
は、下記のように構成されている。

【００３９】図１及び図３に示すように、該二次側は、
テーブル２の下面側に固着されたマグネットヨーク６８
と、上記一次側の電機子コイル２２の各々と対向すべく
該マグネットヨーク６８の下面に固設された界磁マグネ
ット６９とを有している。図６に示すように、界磁マグ
ネット６９は、全体として矩形板状に形成され、一次側
及び二次側の相対移動がなされる方向Ａ、すなわちベッ
ド１の長手方向に沿って、Ｎ及びＳの磁極が複数、例え
ば５極が交互に並ぶように配設着磁されている。

【００４０】当該駆動ユニットにおいては、上記ベッド
１及びテーブル２の相対位置を検知するための相対位置
検知ユニットとして、下記の構成のものが設けられてい
る。

【００４１】すなわち、該相対位置検知ユニットは、図
１乃至図３に示すリニア磁気スケール７１と、図３に示
す磁気センサ部７２とからなる。該リニア磁気スケール
７１は、上記テーブル２の移動方向において延在せら
れ、その長手方向に沿ってＮ、Ｓの磁極が交互に微細ピ
ッチで多極着磁されると共に、一端に原点信号着磁部が
形成されている。そして、磁気センサ部７２には、原点
検出用のホール効果素子を設けると共に、Ａ相及びＢ相
の他の２つのホール効果素子を互いに上記ピッチの２分
の１だけずらせて配置している。かかる構成により、Ａ
相、Ｂ相の信号が得られ、相対位置の検知と共に移動方
向の判別ができる。なお、図１乃至図３に示すように、
上記磁気センサ部７２から信号の取出しをなすためのケ
ーブルとしてのフレキシブル基板７４と、該フレキシブ
ル基板７４を覆うカバー７５とが設けられている。

【００４２】上記した構成の駆動ユニットにおいては、
電機子コイル２２に所定の電流を供給することにより、
一次側及び二次側の両者間にフレミングの左手の法則に
基づく推力が生じ、例えば一次側が結合したベッド１を
固定側とすれば、二次側と一体のテーブル２がこの推力
によって移動する。そして、前述した相対位置検知ユニ
ットにより、ベッド１に対するテーブル２の位置が検知
される。

【００４３】なお以上は、物品計測装置における駆動ユ
ニットとしての直流リニアモータの構成について説明し
たが、前記テーブル２の上面には、ねじ孔２ｃに螺合す
るボルトによってプローブユニット８０が締結されてい
る。このプローブユニット８０はテーブル２に締結され
た板状部８１と、板状部８１に対して垂直に立ち上げら
れたプローブ部８２より構成されており、このプローブ
部８２には差動トランス方式、あるいは、通電方式、あ
るいはまた、圧電素子などより成る計測位置検知センサ
（タッチセンサ）８３が取り付けられている。

【００４４】この計測位置検知センサ８３は、後述する
ように被測定物としての物品を計測したときに電気出力
を発生するものであり、その電気出力は例えば前記磁気
センサ部７２からの信号の取出しを成すためのフレキシ
ブル基板７４を介して導出される。図１３には、タッチ
センサ方式の計測位置検知センサ８３がプローブ部８２
に取り付けられた状態が示されている。この計測位置検
知センサ８３は、２つのナット８３−１及び８３−２に
より任意の位置に固定される。また、先端部に回転可能
に取り付けられたボール８３−３は被測定物にタッチす
ることによってＯＮ−ＯＦＦされるように構成されてお
り、ばね８３−４によって矢印方向に伸縮できるように
構成されている。

【００４５】図７は以上のように成された直流リニアモ
ータによる駆動ユニットＬＭを用いて物品計測装置を構
成した状態を示している。すなわち駆動ユニットＬＭは
計測装置の取付けベース（図示せず）に対し、ベッド１
に形成された挿通孔１ｃに挿通されるボルトによって締
結される。図７における符合１００は矢印方向に移動す
る搬送テーブル、すなわちベルトコンベアＢＣ上に載置
され、順次搬送される１つの被測定物を示しており、図
７においては円筒形の製品が測定位置に位置している状
態が例示されている。

【００４６】図に示すように直流リニアモータによる駆
動ユニットＬＭは、その長手方向がベルトコンベアＢＣ
における搬送方向に対して鉛直方向となるように配置さ
れており、したがって前記テーブル２の上面に締結され
たプローブユニット８０のプローブ部８２は、被測定物
１００の搬送方向に対して鉛直方向に移動して接近し、
被測定物１００に対して当接することになる。この時、
ベッド１側に配置されたリニア磁気スケール７１と、テ
ーブル２側に配置された磁気センサ部７２より成る相対
位置検知ユニットより、プローブユニット８０の移動量
に応じた電気信号、すなわちパルス出力が発生する。こ
のパルス出力は後述する演算ユニットに供給される。

【００４７】一方、計測装置の取付けベースには駆動ユ
ニットＬＭに締結された前記プローブユニット８０に対
向するように固定のプローブユニット９０が取り付けら
れている。したがって被測定物１００は駆動ユニットＬ
Ｍによって駆動される第１のプローブユニット８０及び
固定の第２のプローブユニット９０によって挾持され
る。なお、この第２のプローブユニット９０はシリンダ
等により可動としてもよい。

【００４８】駆動ユニットＬＭによって駆動される第１
のプローブユニット８０の被測定物１００への押圧力
（推力）は、駆動ユニットＬＭにおける電機子コイル２
２に供給する駆動電流にほぼ比例し、駆動電流を調整す
ることにより被測定物１００に対するプローブの押圧力
（推力）を任意の値、例えば１００グラム程度の適性値
に制御することが可能となる。

【００４９】そして第１及び第２のプローブ８０，９０
によって被測定物１００を挾持したとき、第１のプロー
ブユニット８０に設けられた計測位置検知センサ８３よ
り検知出力が発生する。この検知出力は、後述する演算
ユニットに供給される。

【００５０】図８は前記相対位置検知ユニット７１，７
２により出力される電気信号に基づいて被測定物１００
の外形寸法を演算する演算ユニット１１０の例を示した
ものである。この演算ユニットは基本的にはカウンタ制
御回路１１０ａ、カウンタ回路１１０ｂ、及び演算回路
１１０ｃより構成されている。

【００５１】まずカウンタ制御回路１１０ａには計測指
令信号が供給される。この計測指令信号は搬送テーブ
ル、すなわちベルトコンベアＢＣ上に載置された被測定
物１００が測定位置に位置した状態において供給され
る。そしてこの計測指令信号は駆動ユニットとしてのリ
ニアモータＬＭのスタート信号として利用される。カウ
ンタ制御回路１１０ａに計測指令信号が供給されると、
カウンタ制御回路１１０ａはカウントイネーブル信号を
発生する。またカウンタ制御回路１１０ａには更にプロ
ーブユニット８０に設けられた計測位置検知センサ８３
からの検知出力が供給されるよう成されており、カウン
タ制御回路１１０ａは計測位置検知センサ８３からの検
知出力を受けると、カウントイネーブル信号の出力を停
止する。

【００５２】前記カウンタ制御回路１１０ａからもたら
されるカウントイネーブル信号は、カウンタ回路１１０
ｂのイネーブル端子ＥＮに供給され、カウンタ回路１１
０ｂはイネーブル状態に成される。一方、カウンタ回路
１１０ｂには、前記ベッド１側に配置されたリニア磁気
スケール７１とテーブル２側に配置された磁気センサ部
７２より成る相対位置検知ユニットからのパルス出力が
供給され、これはカウンタ回路１１０ｂのクロック入力
端子ｃｋに入力される。

【００５３】またカウンタ回路１１０ｂには、プローブ
のホームポジションを示す初期値Ｍが外部から例えばキ
ーボード等により入力されるか、または予めカウンタ回
路１１０ｂ内にセットされている。そしてカウンタ回路
１１０ｂは、初期値Ｍよりクロック入力端子ｃｋに入力
される相対位置検知ユニットからのパルス出力によりカ
ウントダウンする。

【００５４】カウンタ回路１１０ｂはカウンタ回路１１
０ｂに対するカウントイネーブル信号が消滅した状態に
おけるカウント値（Ｍ−Ｍ０）を演算回路１１０ｃに供
給する。そして演算回路１１０ｃにおいては、プローブ
位置と相対位置検知ユニット位置との間のオフセット値
α及び相対位置検知ユニットにおける電気出力のピッチ
間隔ｄ、すなわちリニア磁気スケール７１の着磁のピッ
チ間隔に基づいて被測定物（物品）の外形を演算し、計
測値として出力する。

【００５５】この演算ユニット１１０における演算作用
を図９に基づいて説明する。すなわち実線で描かれたプ
ローブユニット８０は、被測定物１００の外形寸法の計
測を開始する場合のプローブのホームポジションＭの位
置を示している。ここでカウンタ制御回路１１０ａに計
測指令信号が供給されると、カウンタ制御回路１１０ａ
よりカウントイネーブル信号がカウンタ回路１１０ｂに
出力され、カウンタ回路１１０ｂはカウント動作が可能
な状態となる。これと同時に駆動ユニットとしてのリニ
アモータＬＭがスタートし、これによりプローブユニッ
ト８０は被測定物１００に向かって移動する。この時、
相対位置検知ユニットからもたらされるパルス出力がカ
ウンタ回路１１０ｂに供給され、カウンタ回路１１０ｂ
は初期値Ｍよりカウントダウンを開始する。

【００５６】プローブユニット８０が被測定物１００に
接し、第１と第２のプローブに挾持された状態、すなわ
ち図中破線で示すプローブユニット８０の位置に達する
と、計測位置検知センサ８３からの検知出力がカウンタ
制御回路１１０ａに供給され、カウンタ回路１１０ｂは
カウントダウンを停止し、カウント値（Ｍ−Ｍ０）を演
算回路１１０ｃに供給する。演算回路１１０ｃにはプロ
ーブ位置と相対位置検知ユニット位置との間のオフセッ
ト値α、及び相対位置検知ユニットにおける電気出力の
ピッチ間隔、すなわちリニア磁気スケール７１の着磁の
ピッチ間隔ｄが予め記憶されており、演算回路１１０ｃ
はこれらの数値に基づいて｛（Ｍ−α）−（Ｍ０−
α）｝×ｄ、すなわち（Ｍ−Ｍ０）×ｄの演算を成し、
計測値として出力する。この計測値は例えば表示装置に
表示するか或いはデータレコーダ等に記憶される。

【００５７】図１０は、本発明の物品計測装置の他の実
施例を示したものである。この例においては、ベース部
材としてのベッド１に対して可動部材としての２つのテ
ーブル２Ａ，２Ｂが具備されており、これらのテーブル
にはそれぞれ第１と第２のプローブユニット８０，９０
が互いに対向するように取り付けられている。そしてベ
ッド１の長手方向が被測定物１００を搬送する搬送テー
ブル、すなわちベルトコンベアＢＣの搬送方向と平行状
態に配置され、搬送される被測定物１００を搬送方向の
両外側よりプローブユニット８０，９０により挾持する
ようプローブユニット８０，９０に推力を与えるよう成
されている。

【００５８】したがって、この図１０に示す例において
は、搬送される被測定物１００の進行方向と同一方向に
推力が与えられるプローブユニット８０は、被測定物１
００の進行にしたがって追従し、被測定物１００の進行
方向に対向するように推力が与えられるプローブユニッ
ト９０は、被測定物１００の進行に抗するように制御さ
れる。

【００５９】この図１０の例においては２つのプローブ
ユニット８０，９０のそれぞれに前記した計測位置検知
センサ８３ａ，８３ｂを取り付け、演算ユニット１１０
は２つの計測位置検知センサ８３ａ、８３ｂの出力が発
生した時のカウント値に基づいて被測定物の外形寸法を
演算するように成される。

【００６０】この例によると搬送テーブル、例えばベル
トコンベアＢＣ上に載置され搬送中においての被測定物
１００の外形寸法を計測することが可能となる。しかし
ながら、被測定物１００がプローブユニット９０に当接
した状態でベルトコンベアＢＣを停止させ、他方のプロ
ーブユニット８０が移動することによって計測するよう
にしてもよい。

【００６１】図１０に示す例においては、非測定時にお
いてはプローブユニット８０，９０は物品の搬送に障害
となる。そこで図１１にはプローブユニット８０，９０
が物品の搬送経路から退避できるように構成した例が示
されている。すなわち、プローブユニット８０、９０は
搬送テーブル、すなわちベルトコンベアＢＣの長手方向
に対して直角方向に駆動される第２のリニアモータＬＭ
１に取り付けられ、この第２のリニアモータＬＭ１のベ
ースは、前記可動部材としてのテーブル２に取り付けら
れた構成に成されている。なお、ここで第２のリニアモ
ータＬＭ１を用いることなくシリンダ等を用いることに
よって前後に出没する構成としてもよい。

【００６２】これによりベッド１に対するテーブル２の
移動方向を仮にＸ方向としたとき、第２のリニアモータ
ＬＭ１に取り付けられたプローブユニット８０，９０は
Ｙ方向に移動できることになる。したがって搬送テーブ
ル上の被測定物１００の外形を測定するときのみ、第２
のリニアモータＬＭ１が動作してプローブユニット８
０、９０はＹ方向、すなわち実線で示したように搬送経
路上に突出できるようになる。また前記プローブユニッ
ト８０，９０は、例えば図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す
ように、継手８５によって垂直方向に跳ね上げられるよ
うに構成され、被測定物１００の外形を測定するときの
み実線で示すように水平方向に復帰できるように構成し
てもよい。

【００６３】以上の説明における相対位置検知ユニット
は、一例としてベッド１側に配置されたリニア磁気スケ
ール７１と、テーブル２側に配置された磁気センサ部７
２の組み合わせにより構成したものを示したが、これに
代えて例えばベッド１側に等間隔に光透過スリットを形
成したリニア光学スケールを配置し、テーブル２側にリ
ニア光学スケールの光透過スリットを透過した光を検出
し、電気パルスに変換するフォトセンサ部を配置した構
成も考えられる。プローブの位置は、前記相対位置検知
スケールに近い側に設けて測定誤差を少なくすることは
勿論である。

【００６４】なお、上記実施例では、主として物品の外
形を測定するように構成しているが、プローブユニット
８０，９０の取付け形状等を変えるなどして物品の内形
をも測定することができることは勿論である。

【００６５】また、測定までの速度制御をさらに近接セ
ンサを付けて物品にプローブが接触する手前で減速さ
せ、接触してから所定の測定荷重になるまで制御すれば
さらに高精度な測定ができる。すなわち、図１４に示す
ように、図７に示すプローブ部８２に取り付けられた近
接センサ（図示せず）からの指令によって被測定物にプ
ローブ部８２が近接したことを検知して図８に示す演算
回路１１０はリニアモータを減速させる（ステップＳ
₁ ）。次に、プローブが被測定物としての物品に接触し
たかどうかを判定する（ステップＳ₂ ）。接触しない時
は、ステップＳ₂ の判定を繰り返し、接触した時は所定
の電流値に達したかどうかを判定する（ステップＳ
₃ ）。所定の電流値に達した場合、すなわちリニアモー
タ側で定格推力に対する指令入力電圧を設定して推力制
御を行い、所定の電流値に達したものと判定した場合に
は、演算回路１１０は、所定の測定荷重に達したものと
判断してリニアモータを保持させる（ステップＳ₄ ）。
このリニアモータの保持後、図８に示す回路にしたがっ
て物品が計測される。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る物品計測装置によれば、ベース部材と可動部材との
間に磁気的に結合するように配置された電機子コイルと
界磁マグネットより成る駆動ユニットによりプローブユ
ニットを駆動するように成されているので、電機子コイ
ルに供給する駆動電流を調整することによってプローブ
ユニットの被測定物への押圧力（推力）の微妙な推力制
御を実現することが可能となる。したがって、ボールネ
ジ等の機械的な減速機を用いる従来のプローブ駆動手段
のようにプローブの過度の押圧力により製品に対して損
傷を与えるという問題点を排除することができる。ま
た、本発明によれば、駆動ユニットが備えている相対位
置検知ユニットを用いることによって特別な計測装置を
必要とすることなく物品計測装置を構成することが可能
となるので、部品点数も少なく安価に構成することがで
きる。また、本発明によれば、近接センサからの指令に
よってリニアモータを減速させプローブが物品に接触後
所定の測定荷重に達したことを判定してリニアモータを
停止させるようにしたので、より高精度な測定ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の計測装置に使用される駆動ユ
ニットの一部断面を含む斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した駆動ユニットの平面図で
ある。

【図３】図３は、図２におけるＢ−Ｂ線から矢印方向に
見た断面図である。

【図４】図４は、図１乃至図３に示した駆動ユニットが
具備するトラックレール及びスライドメンバーの一部断
面を含む斜視図である。

【図５】図５は、図１乃至図３に示した駆動ユニットの
要部の分解斜視図である。

【図６】図６は、図１乃至図３に示した駆動ユニットの
二次側の構成部材である界磁マグネットの斜視図であ
る。

【図７】図７は、図１乃至図３に示した駆動ユニットを
用いた物品計測装置を示す平面図である。

【図８】図８は、図７に示した物品計測装置に使用され
る演算ユニットを示すブロック図である。

【図９】図９は、図８に示した演算ユニットの作用を説
明するための模式図である。

【図１０】図１０は、図１乃至図３に示した駆動ユニッ
トを用いた物品計測装置の他の実施例を示す平面図であ
る。

【図１１】図１１は、図１０に示すように構成された物
品計測装置に適用されるプローブユニットの動作例を示
す平面図である。

【図１２】図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、図１０に示すよ
うに構成された物品計測装置に適用される他のプローブ
ユニットの動作例を示す平面図である。

【図１３】図１３は、タッチセンサ方式の計測位置検知
センサがプローブ部に取り付けられた状態を示す図であ
る。

【図１４】図１４は、近接センサを用いてリニアモータ
の速度制御をした場合のフローチャートである。

【符号の説明】

１ベッド（ベース部材）２テーブル（可動部材）３コイルヨーク７トラックレール１０スライドメンバー１３ボール２０コイル基板２２電機子コイル３０回路基板４３ホール効果素子６８マグネットヨーク６９界磁マグネット７１リニア磁気スケール７２磁気センサ部８０，９０プローブユニット８３計測位置検知センサ１００被測定物（物品）１１０演算ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース部材と、このベース部材に対して
移動可能となるようにベース部材上に取り付けられた可
動部材と、べース部材と可動部材との間に磁気的に結合
するように配置された電機子コイルと界磁マグネットよ
り成る駆動ユニットと、ベース部材と可動部材との間に
配置されベース部材に対する可動部材の相対位置を電気
信号として出力する相対位置検知ユニットと、前記可動
部材上に設けた物品の外形又は内形寸法を計測するプロ
ーブと、前記駆動ユニットによる駆動動作によって前記
プローブで計測される物品の外形又は内形寸法を、前記
相対位置検知ユニットより出力される電気信号に基づい
て演算する演算ユニットとを具備したことを特徴とする
物品計測装置。
【請求項２】ベース部材と、このベース部材に対して
移動可能となるようにベース部材上に取り付けられた２
つの可動部材と、ベース部材と可動部材との間に磁気的
に結合するように配置された電機子コイルと界磁マグネ
ットより成る駆動ユニットと、ベース部材と２つの可動
部材との間に配置されベース部材に対する可動部材の相
対位置をそれぞれ電気信号として出力する相対位置検知
ユニットと、前記２つの可動部材にそれぞれ対向するよ
うに配置され物品の外形又は内形寸法を計測する第１及
び第２プローブと、前記駆動ユニットによる駆動動作に
よって第１及び第２プローブで計測される物品の外形又
は内形寸法を、それぞれの相対位置検知ユニットより出
力される電気信号に基づいて演算する演算ユニットとを
具備したことを特徴とする物品計測装置。
【請求項３】前記駆動ユニットは、ベース部材側に配
置された電機子コイルと、可動部材側に配置された界磁
マグネットより構成されていることを特徴とする請求項
１又は請求項２に記載の物品計測装置。
【請求項４】前記相対位置検知ユニットは、ベース部
材の長手方向に配置され、等間隔に着磁されたリニア磁
気スケールと、可動部材側に配置され、リニア磁気スケ
ールからの磁束を検出する磁気センサ部より構成されて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいづ
れか１に記載の物品計測装置。
【請求項５】前記相対位置検知ユニットは、ベース部
材の長手方向に配置され等間隔に光透過スリットを形成
したリニア光学スケールと、可動部材側に配置されリニ
ア光学スケールの光透過スリットを透過した光を検出し
電気信号に変換するフォトセンサ部より構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいづれか
１に記載の物品計測装置。
【請求項６】前記プローブには、計測位置検知センサ
が具備され、該プローブによって物品を計測したことを
検出し、計測位置検知センサからの検出出力を前記演算
回路に供給するようにしたことを特徴とする請求項１乃
至請求項５のうちいづれか１に記載の物品計測装置。
【請求項７】前記プローブは、第１及び／又は第２の
プローブであることを特徴とする請求項１又は請求項２
若しくは、請求項６に記載の物品計測装置。
【請求項８】前記演算ユニットは、可動部材側に配置
されたプローブのホームポジションを示す初期値をＭ、
プローブ位置と相対位置検知ユニット位置との間のオフ
セット値をα、プローブが物品に当接した状態の相対位
置検知ユニットよりもたらされるカウント値をＭ０、相
対位置検知ユニットにおける電気出力のピッチ間隔をｄ
としたとき、（Ｍ−Ｍ０）×ｄの演算を成すことを特徴
とする請求項１乃至請求項７のうちいづれか１に記載の
物品計測装置。
【請求項９】近接センサからの指令によってリニアモ
ータの速度を減速させ、プローブが物品に接触後所定の
測定荷重に達したことを演算ユニットにより判定してリ
ニアモータを停止させるようにしたことを特徴とする物
品計測装置。