JPH08503311A - 測定機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 表面仕上げパラメータを測定するためのポータブル測定機器は、作業台（５）上に載るメインハウジング（１）を有する。摺動可能なアーム（３）は、ワークピース（２５）上で触針（２１）を動かすことができるよう、台（５）の上で伸びまたは引込むことが可能である。触針（２１）はアーム（３）の端部に取付けられるゲージ（１９）に取付けられる。取付物は、ワークピース（２５）から触針（２１）を持上けおよびそれを下降させて戻すための機構を組込む、垂直方向に可動であるスライダ（１５）を含む。機器の動作は外部装置を用いて再プログラム可能なモジュラソフトウエアによって制御され、機械はハウジング（１）上の制御パネル（３７）によって、またはリモートコントローラ（５５）上の同一の制御パネル（５３）によって操作される。ゲージは誘導センサ（７５、７７）を含み、関連回路は自動調節可能なエラー取消装置（１７７、１７９）を含む。制御システムはアーム（３）の感知された位置を用いて、アーム（３）を駆動するモータ（１５）の速度を評価し、モータ（１４５）上のシャフトエンコーダを必要としない。

Description

【発明の詳細な説明】 測定機器 この発明は、表面仕上げパラメータ、特にワークピースの表面の形状（形）お よび／または粗さまたは滑らかさ（きめ）を測定するための測定機器に関し、こ のような機器を用いる方法に関する。 測定機器は、触針がアームに取付けられ、触針の先端をワークピースの表面上 に載せたままでアームが駆動メカニズムによりゆっくりと水平方向に引込められ るものとして知られている。触針が取付けられたアームに関する触針の動きに従 って、変換器は信号を出力し、アームが引込められるにつれての変換器の出力は 、ワークピースの表面の形状または粗さに関する情報を得るために用いられる。 アームを支持し引込める駆動メカニズムそのものは、コラム上に取付けられ、コ ラムを上下に駆動できる。装置全体はスタンドにより支えられ、通常はワークピ ースをまた支える高精度光学テーブルの上に設置されるだろう。コラムを上下す るアームの正確な位置およびアームが伸ばされたりまたは引込められたりする正 確な度合いは、典型的には光学格子変位測定システムを用いてモニタされる。し たがって、触針の先端の正確な位置は、測定動作の間にわかる。 このような機器は、ワークピース表面の形またはきめの非常に正確な測定をも たらすことができる。しかし、これらは大きく高価である。輸送が困難であり、 通常は光学テーブルの上にセットアップされ、ほぼ永久的に載せられた ままであろう。 この発明は１つの局面において、表面の形および／またはきめを測定するため の持ち運び可能な測定機器を提供し、ワークピースを横切る触針を支えるための アームと、アームを駆動してアームが支えている触針を横切らせるための、ワー クピースの横の作業台の上に設置された駆動手段とを含む。触針およびその変換 器は通常、アームに取付可能な別々の着脱式ユニットとして設けられている。 この発明のさらなる局面において、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための、持ち運び可能で台に取付可能な測定機器が提供され、測定機器は触針を 支えるためのアームと、アーム取付台に関してアームを駆動するためのモータと 、アームに取付けられアーム取付台に関するアームの位置を検出するためのアー ム位置検出手段と、モータの速度を制御するための制御手段とを含み、制御手段 はアーム位置検出手段からの出力をモータの現在の速度または位置を表示するも のとして用い、それに応答してモータを制御する（たとえはモータ速度を制御す る）。好ましくは、モータはアームをリンケージを通して駆動する。リンケージ は減速ギアを含んでもよく、もし減速ギアが直接接続に置換えられた場合モータ の１回転によりアームがモータにより駆動される距離よりも距離が小さくなるよ うにする。典型的には、減速比は100:1ないし1,000:1の範囲で用いられる。リン ケージは、たとえば駆動バンドといった柔軟 性のある接続をモータとアームとの間に含んでもよく、それはアームをモータの 振動から離すのに役立つだろう。 かつては、モータの位置はモータ軸の上の軸符号器を用いて検出され、アーム の位置はアームに取付けられたアーム位置検出手段を用いてそれとは別に検出す るのが通常であった。モータはアームをリンケージを通して駆動するがそのリン ケージにおける柔軟性または緩みは、モータ上の位置検出器はアームの位置を正 確に示すことができず、アーム上の位置表示器はモータの位置を正確に示すこと ができないことを意味する。しかしながら、アーム上に取付けられた位置検出器 がアーム位置データおよびモータ位置または速度データ両方のために利用される 申し分ない装置が製造可能であることが今ではわかっている。位置検出器はアー ム上に取付けられているため、アーム位置はなお非常に正確に検出でき、この機 器を用いた非常に正確な測定が可能となる。正確なモータ位置がはっきりわから なくとも、実際は必要ではないがモータ速度が非常に低い場合を除いて、効果的 なモータ速度の制御が妨げられるものではない。モータ速度の制御が極度に正確 である必要はない、というのもモータ速度を制御する主な理由は、触針がワーク ピース表面を適切な速度で横切り、触針の先端が表面との接触を失うことがなく 、そのため測定動作に不適当に時間をかけることなく触針の先端の位置の変化が 望ましい正確性で検出できることを確実にすることであるからである。何ら かの特定的な瞬間においてモータの正確な位置または速度に関してわずかに不確 かさが発生しても、これらの要求はなお満たされることができる。以前、モータ 上にあり位置検出手段として利用されていた軸符号器を排除することにより、軸 符号器のために要した費用および空間の両方が節約できる。 この発明のさらなる局面において、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための持ち運び可能な測定機器が提供され、測定機器は触針を支えるためのアー ムと、アームを駆動してアームの上で支えられた触針にワークピースの表面を横 切らせるための手段と、アームが支える触針を駆動してその先端がワークピース から離れるように動くようにするため、および触針の先端をワークピースの方向 に戻らせるための手段とを含む。触針を駆動するための手段は、アームが触針に ワークピース表面を横切らせるときに触針が動いてワークピース表面の高さの変 化に対処するのと同じ態様で、アームに関して触針を動かしてもよい。たとえば 、もし触針がアーム上に旋回するように取付けられていれば、触針をピボットの 周りに回転させることにより、触針の先端はワークピースから離れるように駆動 されるだろう。アームが触針にワークピースの上を横切らせている一方でバイア ス力を与えて触針の先端をワークピースに対して押圧するためにまた用いられる 手段を利用して、触針の先端がワークピースから離れるように駆動してもよい。 こ のような配置においては、触針の先端がワークピースから離れる動きにより、通 常結果として変換器から信号が出力され、触針がワークピースを横切る間の触針 の先端の動きに応答して信号が与えられる。 その代わりとして、触針の先端が測定のための横断の間にワークピースの高さ における変化に対処する動きとは異なる動きで、触針の先端はワークピースから 持上げられてもよい。たとえば、その周りをスイングしてワークピースの高さに おける変化を測定するピボットとは異なるピボット軸の周りを回転することによ り、触針の先端は持上げられてもよい。この動きがまた、関連する触針の変換器 を動かすかもしれない。このような配置を用いた場合、触針持上げ手段が動作す るにつれて変換器の出力があるかもしれない、というのも触針がワークピースか ら離れて持上げられるときに、触針の先端は通常の動作範囲で動いて、ワークピ ースの方へ傾くからである。 アバットメントといった配置を与えて、触針がワークピースの方へ戻される戻 りの動きの最後の位置を規定してもよく、そうすれば触針がワークピースの方に 戻された後の触針の先端の位置を表わす信号は、触針がワークピースから離れる 前の触針の先端の位置を表わす信号と直接比較できる。このようにして、この手 段は、ワークピースの２つの表面部分を測定し、触針の先端を溝または隆起部の ようなワークピースに介在する部分の上に持上げ、２つの表面 部分の測定を一続きの測定として扱い２つの表面部分の相対的な位置およびアラ イメントが決定できるように動作することが可能である。たとえば、ピストンリ ングのいずれかの側に位置するピストンの表面部分は互いに測定および比較でき る。 機器は好ましくは、アームの動きおよび機器のその他の動作を制御するための 電子制御システムを含む。制御パネルが機器に設けられてもよく、それによりオ ペレータはその動作を制御でき、またリモートコントローラが装着可能であるこ とが好ましい。 この発明のさらなる局面において、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための持ち運び可能な測定機器が提供され、測定機器は触針を支えるためのアー ムと、アームを駆動してアームに装着された触針にワークピースを横切らせるた めの駆動手段と、ディスプレイおよびユーザによる操作可能な複数のキーを有す る機器上の制御パネルと、ディスプレイおよびユーザによる操作可能な複数のキ ーを有する制御パネルを備えた、機器のためのリモートコントローラとを含み、 リモートコントローラの制御パネル上のディスプレイおよびキーのレイアウトお よび機能は、機器上の制御パネルのディスプレイおよびキーのレイアウトおよび 機能に実質的に等しい。リモートコントローラの制御パネルと機器の制御パネル の外観および機能が実質的に等しいという特徴により、いずれかの制御パネルを 通して機 械を制御するであろうオペレータの側の混乱を避けるのに役立つため、有益であ る。 この発明のさらなる局面により、表面の粗さおよび／または形状を測定するた めの持ち運び可能な測定機器が提供され、測定機器は、機器内に記憶されたソフ トウェアに従って動作する制御システムを有し、ソフトウェアは、機器が実行す る動作を準備するための命令プログラム手段と、機器を制御して命令プログラム 手段により特定された動作を実行するための制御プログラム手段と、制御プログ ラム手段に命令プログラム手段により特定された動作を実行するために必要とさ れるプログラム命令を与えるための、少なくとも１つのプログラムモジュール手 段とを含み、測定機器は、少なくとも命令プログラム手段およびプログラムモジ ュール手段が置換えられることを可能にするための手段を含む。 命令プログラム手段およびプログラムモジュール手段は、測定機器内の再書込 可能なメモリに記憶されてもよく、測定機器は、データ通信ポートおよび命令プ ログラム手段とプログラムモジュール手段とを再書込可能なメモリに再書込する ための、関連の手段を含んでもよい。その代わりとして、命令プログラム手段お よびプログラムモジュール手段は、磁気カードまたはディスクといった交換可能 なデータキャリアに記憶されてもよく、その磁気カードまたはディスクは、置換 え命令プログラム手段およびプログラムモ ジュール手段が記録された別の磁気カードまたはディスクと置換えられる。 好ましくは、命令プログラム手段と、プログラムモジュール手段の各々と、制 御プログラム手段の第２パートと通信する制御プログラム手段の第１パートはま た、置換え可能となるように配置される。制御プログラム手段の第１パートはし はしは“核（Kernel）”として知られている。 このソフトウェア配置を用いて、測定機器が特定の動作環境で特定の測定タス クまたは測定タスクのセットを実行し、ユーザの要求に従って特定の結果を出力 するように測定機器を構成するために、特定の命令プログラム手段をプログラム モジュール手段の適切なライブラリとともに測定機器にロードできる。もしユー ザが、測定機器が実行するタスクまたは複数のタスクを変更することを望めば、 またはデータが出力される環境または態様を変更することを望めば、それに従っ て命令プログラム手段および関連するプログラムモジュール手段のライブラリは 置換えることができる。 好ましくは、ユーザは、プログラムモジュール手段の全体のマスタライブラリ および命令設計プログラム手段とともに、パーソナルコンピュータといったプロ グラム装置を与えられ、それによりユーザはプログラム装置内で実行している命 令設計プログラム手段を利用して、ユーザの要求に従って命令プログラム手段を 作り出し、プログラムモジ ュール手段のマスタライブラリから、ライブラリが測定機器内の命令プログラム 手段に伴うのに必要とされるプログラムモジュール手段を選択でき、この操作の 完了の後、新しい命令プログラム手段および関連するプログラムモジュール手段 のライブラリが測定機器にダウンロードされる。置換えプログラム手段はいかな る好都合な態様でもダウンロードできる。たとえば、もし測定機器におけるメモ リ手段が再書込されることになれば、プログラム装置は測定機器に直接接続され るか、またはその代わりに置換えプログラムが磁気フロッピーディスクのような データキャリアに書込まれてこのディスクが測定機器に（好ましくは着脱できる ように）接続されたディスク読取器に転送されることができる。測定機器におけ るプログラムキャリアがもし置換えられることになれば、プログラム装置内のプ ログラムモジュール手段のライブラリの新しい命令プログラム手段を適切なキャ リアに書込み、それから測定機器に挿入することもできる。 このような配置を用いた場合、プログラム装置のバルクおよび計算力は測定機 器に組入れる必要はなく、単一のプログラム装置を用いて複数の測定機器を再構 成することができる。さらに、命令設計プログラム手段の適切な設計により、プ ログラム装置は、その他の場合には測定機器とは無関係の有益な機能を実行する ために使用できる、パーソナルコンピュータ、ユーザの住居内の一般的なユーテ ィリ ティの端末またはその他の装置とすることができる。 さらに、このシステムにより、熟練者が測定機器を構成して、その測定機器が 所望のひとつのタスクのみまたは複数のタスクを実行し、所望の態様でのみデー タを出力するために、測定機器は慣れていないオペレータにより操作されること ができ、したがって慣れないオペレータが、はからずも機器に望まれぬタスクを 実行させ、望まれぬ態様でデータを出力させることが回避される、というのもこ れらの動作は命令プログラム手段を通して利用可能なようには作られておらず、 または必要なプログラムモジュール手段が機器において利用可能ではないためこ れらの動作は実行できないからである。しかしながら、もし後に何らかの代替の 動作が必要であると決定されれば、測定機器は、命令プログラム手段とプログラ ムモジュール手段の関連のライブラリとを置換えることにより、適切に再構成で きる。この態様で、測定機器は操作の柔軟性が与えられているが、同時に操作の 間に機器の能力を不適切に用いることのリスクは軽減される。 この発明のさらなる局面に従って、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための持ち運び可能な測定機器を含み、記憶されたプログラムに従って動作する 情報化された制御手段（たとえばマイクロプロセッサ）と、測定機器の記憶され たプログラムのいくつかまたはすべてを変更または置換えるための情報化された プログラム手段と、プログ ラム手段から測定機器へ置換えプログラム命令を搬送するための通信手段とを有 するプログラム可能な測定アセンブリが提供される。 この発明のさらなる局面において、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための再プログラム可能で持ち運び可能な測定機器を再プログラムする方法が提 供され、この方法は、 （ａ） 測定機器とは分離されたプログラム装置を利用して、測定機器が実行 する連続する動作を規定する命令プログラム手段を作り出し、測定機器が命令プ ログラム手段に特定されたそれぞれ１つまたは複数の動作を実行できるようにす る命令を含む１つ以上のプログラムモジュールを選択するステップを含み、プロ グラムモジュール手段はプログラム装置に与えられたプログラムモジュール手段 のライブラリから選択され、この方法はさらに、 （ｂ） プログラム装置から測定機器に命令プログラム手段と選択された１つ 以上のプログラムモジュール手段とをダウンロードし、測定機器が命令プログラ ム手段に従って動作の間プログラム装置との接続なしに動作できるようにするス テップを含む。 プログラム装置は、セットアップされてオペレータの制御のもとで新しい命令 プログラム手段を作り出してもよく、命令プログラム手段を生成する間またはそ の後プログラム装置は自動的に、測定機器が命令プログラム手段により特 定された動作を実行できるようにするのに必要なプログラムモジュール手段を識 別する。所望されれば、プログラム装置は次にこの識別に基づいてダウンロード するためのプログラムモジュール手段を選択し、そのため実質的にオペレータの 唯一のタスクは実行する操作を識別し、したがって命令プログラム手段の生成を 制御することである。 この発明のさらなる局面に従って、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための測定機器が提供され、測定機器は、触針を支え触針にワークピースの上を 横切らせるためのアームと、誘導性変換器のコイルへの接続のための電子回路手 段とを含み、変換器は触針の先端の動きにより変換器のコイルとコイルのための コアとの間の相対的な動きを発生するように配置され、回路手段は、制御信号に 応答して調節可能でそうして構成部品のパラメータを変更させそれによって回路 手段の動作に影響を与える構成部品を含み、測定機器は回路手段の動作における エラーに応答して前述の制御信号を発生し、それによってエラーを低減するよう に自動的に構成部品を調節する動作モードを有する。好ましくは、構成部品は電 力を与えられない場合にその調整セッティングを保持するようにセットできる。 使用のための実施例において、変換器のコイルが、第１および第２の点、なら びに第１および第２の点の間に介在する第３の点でタップが設けられ、使用の際 に変換器のコイルが発振する場合、調整可能な構成部品はコイルの第１ および第２のタップの間の経路で接続され、コイルの２つのタップで表われる信 号間の位相差を変化させ、第１のタップと第２のタップとの間のコイルの部分の 抵抗に対する、第１のタップと第３のタップとの間のコイルの部分の抵抗におけ る不正確さを補正するように調整できる。 変換器のコイルが発振される実施例において、各々がコイルに沿う複数の点か らの信号を組合せることにより得られた第１および第２の信号を回路手段は比較 し、調整可能な構成部品が接続されて第１および第２の信号のうち１つの位相を 変化させる。 好ましくは、１つ以上の調整可能な構成部品が回路手段に設けられる。 この発明のこの局面において、測定機器は必ずしも持ち運び可能である必要は なく、この局面は持ち運び可能な機器と同様持ち運び不能な機器にも応用できる 。 この発明の局面において、表面の粗さおよび／または形状を測定するための測 定機器が提供され、測定機器は、触針を支え触針にワークピースの上を横切らせ るためのアームと、変換器のコイルからの信号を受取るための回路手段とを含み 、触針がワークピースを横切るにつれての動きがコイルとコアとの間の相対的な 動きを発生するように配置され、コイルを通る電流は使用の際に振動を生じ、回 路手段はコイルから第１および第２の信号を受取りその振幅を比較し、回路手段 は制御信号に応答して第１および第２の 信号の間の相対的な位相に影響するように調整可能な調整可能素子を含み、測定 機器は、第１および第２の信号の間の位相で検出されたエラーに応答して制御信 号が調整可能な構成部品に出力され、それにより構成部品が位相エラーを低減す るように自動的に調整される動作モードを有する。 ある実施例において、第１の信号の振幅は変換器のコアとコイルとの間の相対 的な動きに伴って変化し、一方第２の信号の振幅は実質的に一定であり、調整可 能な構成部品は第２の信号の位相を変える。 この発明のこの局面は、持ち運び可能および持ち運び不能な測定機器の両方に 応用できる。 制御信号に応答して調整可能な調整可能構成部品を１つ以上与え、検出された エラーに応答してそのような制御信号が与えられる動作モードを測定機器に与え ることにより、構成部品が関連するエラーを低減するように自動的に構成部品を 調整する自己調整モードを機器に提供できる。こうしてオペレータはエラーを検 出し手動で構成部品を調整する必要から解放される。これはより好都合な操作を もたらす。さらに、オペレータが調整操作を忘れがちかまたはエラーの検出また は調整を行なうことが困難であると思うかもしれない場合は特に、より信頼性の 高いエラー調整動作を提供できる。 この発明のさらなる局面により、表面の粗さまたは形状を測定するための測定 機器が提供され、測定機器は触針を 支え触針にワークピースの上を横切らせるためのアームと、触針に関連する変換 器のコイルへの接続のための回路手段とを含み、そのため触針がワークピースを 横切るにつれての触針の動きにより変換器のコイルとコアとの間の相対的な動き が発生し、回路手段はコイルの第１および第２のタップへの接続のための第１お よび第２の出力を有する発振器と、発振器の第１の出力に直列する第１の抵抗器 と、発振器の第２の出力に直列する第２の抵抗器と、発振器から離して第１の抵 抗器と第２の抵抗器との間にその側に接続された調節および抵抗部品とを含む。 好ましくは、調整および抵抗部品は、電位ソースに接続された調整可能な中央タ ップを有するポテンショメータを含む。この配置は、調節および抵抗部品の調整 によりコイル上の第１および第２のタップから得られた信号の間の相対的な位相 を変化させるように接続できる。 第１および第２の抵抗器の値を選択することにより、調節および抵抗部品に対 し必要とされるおおよその値が選択でき、それに従って調整および抵抗部品とし て制御信号に応答して自動的に調節可能な部品を使用するのに適した回路を設計 することが可能となる。 この発明のこの局面は、持ち運び可能または持ち運び不能な測定機器とともに 使用されてもよい。 この発明のさらなる局面に従って、表面の粗さおよび／または形状を測定する ための測定機器が提供され、測定機 器は、触針を取付け触針にワークピースの上を横切らせるためのアームと、コイ ルへの接続のための回路手段とを含み、触針がワークピースの上を横切るにつれ ての触針の動きによりコイルとコアとの間の相対的な動きが発生するように配置 され、回路手段は、コイルとの並列の接続により同調された回路を形成するため のキャパシタンスと、同調された回路を駆動するための発振器と、発振器とキャ パシタンスとの間に抵抗器とを含む。抵抗器により、同調された回路と発振器と の間のわずかな位相差が可能となり、キャパシタンスが発振器により直接駆動さ れるよりもむしろコイルと同調された回路を形成することを可能にする。発振器 が直接コイルを駆動し抵抗器またはキャパシタンスが与えられない場合の配置と 比較し、この発明のこの局面の配置により、信号対雑音性能における改良ととも にコイルの効果的なインピーダンスを低減できる。さらに、同調された回路は望 ましくない周波数を拒否するため、望まれぬまま導入されるかもしれぬ発振器の 周波数の第３の調波のような雑音周波数の効果をたとえば変換器の構成により低 減できる。 この発明のこの局面は、持ち運び可能または持ち運び不能な測定機器とともに 用いることが可能である。 この発明の実施例は、制限を行なわない例として与えられ、添付の図面を参照 して以降説明される。 図１は、この発明を実施する測定機器の側から見た図で あり、 図２は、機器の上から見た図であり、 図３は、機器の後ろ側から見た図であり、 図４は、機器をゲージエンドから見た図であり、 図５は、ゲージおよび支持配置のさらに詳細な図であり、 図６は、内部を前側から見た図であり、 図７は、内部を上から見た図であり、 図８は、図６および７の領域ＶＩＩＩにおける構成部品をゲージエンドから見 た内部の図であり、 図９は、図６および７の領域ＩＸにおける構成部品をゲージエンドから見た内 部の図であり、 図１０は、図６および７の領域Ｘにおける構成部品をゲージエンドから見た内 部の図であり、 図１１は、ゲージ回路の図であり、 図１２は、ゲージ回路の出力をディジタル値に変換するためのコンバータ回路 の図であり、 図１３は、制御信号をゲージ回路内の調整可能な構成部品に与えるためのエラ ー調整回路の図であり、 図１４は、触針リフトメカニズムが“触針ダウン”位置にあるときのスライダ およびゲージホルダの概略側面図であり、 図１５は、触針リフトメカニズムが“触針持上げ”位置にあるときのスライダ およびゲージホルダの概略側面図であり、 図１６は、触針リフトメカニズムが“触針ダウン”位置にあるときのカムおよ びカム従車ローラの概略上面図であり、 図１７は、カムがちょうどローラに接触している触針リフトメカニズムのカム およびカム従車ローラの概略上面図であり、 図１８は、触針リフトメカニズムが“触針持上げ”位置にあるときのカムおよ びカム従車ローラの概略上面図であり、 図１９は、触針リフトメカニズムの主構成部品の非ゲージエンドからの図であ り、 図２０は、触針リフトメカニズムの“触針ダウン”位置を規定するためのアバ ットメント配置の側面図であり、 図２１は、触針リフトメカニズムが“触針ダウン”位置にあるときのための磁 気制御システムの上から見た図であり、 図２２は、触針リフトメカニズムが“触針持上げ”位置にあるときのための磁 気制御システムの上から見た図であり、 図２３は、触針リフトメカニズムのための磁気制御システムの側方から見た図 であり、 図２４は、板ばねが通常の動作のために配置された図２０のアバットメント配 置の上から見た図であり、 図２５は、板ばねが引込められてスキッドを用いた動作 を可能にしている図２０のアバットメント配置の上から見た図であり、 図２６は、電子回路の概略図であり、 図２７は、制御システムのブロック図であり、 図２８は、図２７の制御システムを動作するためのソフトウェアの概略図であ り、 図２９は、ユーザプログラムの第１の例のフロー図であり、 図３０は、ユーザプログラムの第２の例のフロー図であり、 図３１は、再プログラム配置の図である。概観および一般的な配置 図１は、ワークピースの表面の形状または粗さを測定するように組立てられた 、この発明を実施する測定機器を示す。 ゲージのメインハウジング１は、その動作を制御しワークピースの表面につい て得たデータを処理するための電子回路と、アーム３（データムバーとしても知 られる）を軸に沿い水平に駆動するための駆動手段とを備える。この機器は、台 に装着できるように設計され、この設計でメインハウジング１は脚７、９の上の 作業台５（通常は光学テーブル）の上に立っている。メインハウジング１の長さ は３０ｃｍと４０ｃｍの間であり、１人の人間が持上げて別の作業台に運ぶとい う意味において容易に持運びできるよう に機器にはハンドル１１が設けられる。 メインハウジング１から突き出したアーム３の端部は垂直の案内面１３が備え られ、その上でスライダ１５が上下に動くことができる。スライダ１５はゲージ ホルダ１７を備える。 取外し可能なゲージは、ゲージホルダ１７の上にはめ込まれたゲージハウジン グ１９と、ゲージハウジング１９の上に旋回するように取付けられた触針２１と を含む。使用の際は、触針の先端２３は、測定されるワークピース２５の表面の 上に載っており、ゲージハウジング１９は触針の先端２３の垂直方向の動きを検 出するための変換器を備える。ゲージハウジング１９とゲージホルダ１７との間 の電気的接続により、変換器はゲージホルダ１７とメインハウジング１との間に 伸びる柔軟なトレーリングリード２７に接続し、こうしてゲージの変換器をメイ ンハウジング１内の電気回路に接続する。 使用の際、ワークピース２５はワークピースホルダ２９により台５の上の上で 支えられ、測定機器は、触針の先端２３が通常は、ワークピース２５の、機器の メインハウジング１から離れた縁に近い点でワークピース２５の表面の上に載る ように配置される。測定のために横切る際は、アーム３は、触針２１を自身とと もに引っ張り触針の先端２３がワークピース２５の表而を横切るように、メイン ハウジング１の中にゆっくりと引込まれるように駆動される。 触針の先端２３はワークピース２５の表面の高さにおけるいかなる変化もたどる のに必要なものとして上下の動きをし、この動きはゲージハウジング１９内の変 換器により検出され、それに対応する信号が柔軟なトレーリングリード２７を通 してメインハウジング１内の電気回路に与えられるだろう。このようにして、ワ ークピース２５の表面の粗さが測定でき、高さにおける変化がゲージハウジング １９内の変換器の範囲内であれば、ワークピース２５の表面の全体の形状または 形も測定できる。触針に表面を横切らせることにより表面の粗さおよび形状を検 出することは、当業者には既知であろう。 台５の平面とアーム３の軸方向（および動きの方向）との間の角度は、ゲージ から離れた脚９の高さを調整することにより調節できる。これは、脚９の上に設 けられた調整ねじ３１を回すことより行なわれる。触針２１の高さは、ワークピ ース２５の高さとワークピースホルダ２９の高さとを考慮に入れ、スライダ１５ を垂直の案内面１３の上に上下させることにより、調整できる。 アーム３が水平方向にメインハウジング１に入ったり出たりする際の正確な位 置は、電気回路により、光格子変位センサを用いて、当業者には既知である態様 でモニタされる。さらに、オペレータの便宜のため、最大に伸ばされたときと最 大に引込められたときの間の範囲内のアームの位置は、ハウジングの前側にあり オペレータが使用する通常 の位置から見ることができる、スケール３５に沿う照明された場所３３の位置に より示される。好ましくはスケール３５はミリメートルおよび１０分の１インチ または２０分の１インチでメモリが打たれる。アーム３が最大に伸ばされたとき と最大に引込められたときの間の動きの範囲の合計は、好ましくは約５センチメ ートル（約２インチ）である。 便宜のため、通常はオペレータが使用する側である、図１に示されるメインハ ウジング１の側は、“前側”と称され、メインハウジング１のその反対側は、“ 後側”と称される。アーム３が伸びる、図１における左の端部は、“ゲージエン ド”と称され、調整可能な脚９の方向の図１における右の端部は、“非ゲージエ ンド”と称される。 図２は、図１の測定機器を上から見た図である。図２では、機器にはゲージホ ルダ１７にはめ込まれたゲージが示されておらず、台５、ワークピース２５およ びワークピースホルダ２９もまた図示されていない。メインハウジング１の最上 面の上には制御パネル３７が設けられ、これを通してオペレータは機器の動作を 制御できる。 図３は機器を後側から見た図である。図３では、垂直方向の案内面１３、スラ イダ１５およびゲージホルダ１７は省略される。実際、これらをアーム３から取 除くことは可能であるが、通常は行なわれない。 出口格子３９がメインハウジング１内に取付けられた冷 却ファンのために、メインハウジング１の後側に与えられる。さらに、メインハ ウジング１の後側に、オン／オフスイッチ４１、電力ケーブルを受けるためのソ ケット４３、リモートコントロールまたは機器の動作と協調することが必要とさ れる動作を行なう何らかのその他の装置への並列データ接続のためのソケット４ ５、および直列データ通信に対する接続のためのソケット４７が設けられる。 この測定機器は、台５の上に支持なしで立つように設計されているが、ユーザ が従来のコラムおよびスタンド配置を用いて機器を使用することを望む場合もあ るかもしれない。したがって、ホール４９がメインハウジング１の後側に設けら れ、そこに楔形のダブテールコネクタが機器をコラムに装着させるためにはめら れてもよく、ホール４９の両側に、浮き出した精密面５１がコラムの上の対応す る精密面に対して機器を位置決めするために与えられる。 再び図２を参照すれば、オペレータはメインハウジング１に設けられた制御パ ネル３７の代わりに、リモートコントローラ５５の制御パネル５３を通して機器 を制御できる。 リモートコントローラ５５は、図３に示されるデータソケット４５に差込まれた ケーブル５７を通して、メインハウジング１に接続する。リモートコントローラ ５５の制御パネル５３は、メインハウジング１の制御パネル３７と同じキー配列 およびディスプレイ、ならびに同じ操作モードを有する。２つの制御パネルに対 し同じ配列および同じ操作 を設けることにより、制御パネル両方を使うオペレータ側の混乱は最小となる。 図４は、メインハウジング１のゲージエンドから見た概略図である。この図で はハンドル１１の配置が示される。図４からまた、メインハウジング１のゲージ エンドに２つの脚７があり、非ゲージエンドにただ１つの調整可能な脚９がある ことがわかる。したがって、メインハウジングには、台５に安定した３点取付装 置が与えられている。 図５はさらに詳細に、アーム３の端部に取付けられたパーツを示す。図２に示 されるように、垂直方向の案内面１３は一般的には水平方向にはＴ型であり、ス ライダ１５は案内面１３のアーム６１の後ろに伸びるフランジ５９を有し、スラ イダ１５を案内面１３の上で支持する。スライダ１５の前側の上のノブ６３は、 垂直方向の案内面１３の面の上の隆起部に対して押圧される、先細りになるスロ ットを周囲に有する輪に接続され、そのためノブ６３の回転がスライダ１５を垂 直方向の案内面１３を上下するように駆動するが、これは既知の態様である。隆 起部は先細りになるスロットに十分固く押圧され、そのため輪は手動によりノブ ６３を操作しない場合も回転せず、したがってスライダ１５が重力の影響で案内 面１３を下に動くことはない。 ゲージホルダ１７は、ピボット６５によりスライダ１５に取付けられる。ゲー ジホルダ１７は通常アバットメントに対して固く押圧されるため、ピボット６５ の周りを回転 することはなく、したがってゲージハウジング１９が使用の際にアーム３に関し て動くことはない。しかしながら、ゲージホルダ１７が解放され、ピボット６５ の周りを回転できるようになり、英国標準１１３４に従って、スキッド６７が触 針のハウジング１９を持上げることが可能である。スキッド６７は図５において 点線で示され、ゲージハウジング１９に固くはめ込まれている。スキッド６７は 、曲率半径の大きな表面を有してワークピース２５と接触し、ゲージ全体を持上 げることにより、ワークピース２５の高さにおける広範囲の変化にわたって触針 の先端２３を持上げる。スキッドはカーブした表面の粗さを測定するために用い られ、ゲージ出力から表面の全体の形状を取除き、表面の全体の高さにおける大 きな変化によりゲージ内の変換器の限界を超えることを防止する働きをする。 何らかのスキッド６７から独立してピボット６５の周りをゲージホルダ１７に 回転させるためのモータ化システムは、後にこの明細書において説明される。 ゲージハウジング１９は、ゲージホルダ１７に押込みばめされており、固定ね じ６９を締めてゲージハウジング１９をゲージホルダ１７に対して固定し、この ２つをともに固く固定できる。触針２１は、ゲージハウジング１９のゲージホル ダ１７から離れた方の端部近くのピボット７１により、ゲージハウジング１９に 取付けられる。触針２１は触針のピボット７１を超えてゲージホルダ１７の方に 伸び、 ゲージホルダ１７に向かう方向の端部にはピン７３が取付けられ、ピン７３はゲ ージハウジング１９内に取付けられた誘導子コイル７７の中に伸びる金属のコア ７５を備えている。コア７５と誘導子コイル７７とは、触針の動きを当業者には 既知の態様で検出するための、誘導性変換器を形成する。誘導子コイル７７は、 各端部および中央部にタップがつけられており、コイル７７内のコア７５の動き は、コイルの２つの半分の間の誘導性の平衡を変える。 誘導子コイル７７の３つのタップからのワイヤは、ゲージハウジング１９内の 接続ブロック７９に通され、ゲージホルダ１７内の対応するコネクタブロック８ １との電気的接続を作る。この態様で、誘導子コイル７７の３つのタップは、柔 軟性のあるトレーリングリード２７内の３本のワイヤに接続され、このようにし て誘導子コイル７７は機器のメインハウジング１内のゲージ回路へと接続される 。トラバースユニットメカニズム 図６ないし１０は、メインハウジング１内の測定機器の構成の主要パーツを図 示する。図を明確にするために、これらの図のいくつかにしか示されないパーツ がある。図６は前側から見た内部の図である。図７は上から見た内部の図である 。図８は、ゲージエンドから見た内部の図であり、主として図６および７の領域 ＶＩＩＩにおける構成部品を示す。図９はゲージエンドから見た内部の図であり 、主として図６および７の領域ＩＸにおける構成部品を示す。図 １０はゲージエンドから見た内部の図であり、主として図６および７の領域Ｘに おける構成部品を示す。 図９において最も明確に示されるように、アルミニウム合金鋳造物がメインハ ウジング１に対して床面８３および後壁８５を与える。これは脚７、９により支 えられ、ベースを提供し、このベースにより測定機器のその他すべてのパーツが 直接または間接的に支えられる。図１および２に示されるように、メインハウジ ング１の前側の表面および最上部表面は、アルミニウム合金鋳造物に固定される カバーにより与えられるが、図６ないし１０においては示されていない。 メインハウジング１のゲージエンドでは、主アルミニウム合金鋳造物の一部で あるラグ８７が、後壁８５から前側に伸び、アーム３の後側に隣接する垂直表面 ８９を設け、アーム３の下を通りそこに水平表面９１を設ける。図７および８で 示されるように、ラグ８７はアーム３の下からほぼメインハウジング１の前側ま で続いている。メインハウジング１の非ゲージエンドへ向かって約３分の２のと ころに、アルミニウム合金鋳造物のまた一部である同様のラグ９３が後壁８５か ら伸び、アーム３の後側に隣接する垂直表面９５およびアーム３の下の水平表面 ９７を設ける。図１０に示されるように、ラグ９３はメインハウジング１の前側 までは伸びず、アーム３のわずかに前方で終端となる。アーム３は、デルリン（ DELRIN）（商標）の小さなパッド を通して垂直表面８９、９５および水平表面９１、９７に載っており、これらの 表面がアーム３の、アルミニウム合金鋳造物およびメインハウジング１の残り部 分に対する位置を規定する。表面８９、９１、９５、９７に載るアーム３の部分 ９９、１０１は、研削および研磨された表面を有し、アーム３の非常に精密な場 所および円滑な動きを確実なものにする。 ラグ８７、９３は各々、垂直表面８９、９５の先端でブロック１０３、１０５ を支える。板ばね１０７、１０９が各々ブロック１０３、１０５にしっかりと留 められており、下方およびアーム３の上を前側に伸び、板ばね１０７、１０９の アーム３に対する動作により押圧されるパッドで終端をなす。図８および１０に 示されるように、板ばね１０７、１０９の動作は、アーム３を押圧して垂直表面 ８９、９５および水平表面９１、９７に対して位置づけることである。 図６、７および１０に示されるように、丈夫なメタルストリップ１１１が、メ インハウジング１の非ゲージエンドの方に、ラグ９３の前側表面に留めつけられ ている。ストリップ１１１はアーム３の高さまで上がり、次にアームの方に曲が り、その自由端はアーム３の表面の近くに沿い上側の表面セグメントを越えるま で伸びる。ストリップ１１１は通常の動作の間はアーム３に接触しない。しかし ながら、ハウジング１が逆さまにされたり激しい衝撃を受けれ は、ストリップ１１１はアーム３を捉え、たとえ板ばね１０９の力を超えても、 アーム３がラグ９３から離れることを防止する。こうしてアーム３がそれ自身ま たはその他の構成部品に損傷を与えるほど遠くまで動くことが抑制される。 メインハウジング１のゲージエンドで、アーム３は端部プレート１１３の穴を 通る。アーム３と端部プレート１１３内の穴との間の隙間は、たとえ、アーム３ がラグ８７から離れて損傷を起こす動きをしそれが板ばね１０７の力に勝ったと しても、損傷を起こす動きが抑制されるほどに十分小さく、したがって、ラグ９ ３のストリップ１１１に対応するストリップをラグ８７に与える必要はない。 アーム３の研削および研磨された部分９９、１０１の間には、直径を減じた部 分１１５があり、そこにはさまざまな取付物が結合される。この部分の直径は減 じられているため、アーム３への取付物の結合のためのねじ立ておよび機械加工 は、パーツ９９、１０１の研削および研磨プロセスの邪魔にはならない。 図６および９に示されるように、平行する側面を有するフランジ１１７がアー ム３に固定され、その下に伸びている。フランジ１１７の下半分は両側が研磨さ れ、滑らかな精密面を設ける。フランジ１１７の後側は、研磨された表面が、デ ルリン（DELRIN）（商標）パッドを介して、床面８３の上に設けられたブロック １１９に接する。フランジ １１７の前側の研磨された表面に隣接して、板ばねを備えるさらなるプロック１ ２１が床面８３の上にあり、板ばねはフランジ１１７の横側に伸び、板ばねの動 作を通してフランジ１１７に対して押圧するパッド１２３で終端をなす。このよ うにして、フランジ１１７はアバットメントブロック１１９に対して押圧され、 アーム３がその軸の周りを回転することを妨げる。 反射型光格子１２５がフランジ１１７の前側の上部分に固定され、検出器ユニ ット１２７が格子１２５に面して床面８３の上に装着される。フランジ１１７は アーム３に固定されているため、アーム３がメインハウジング１から伸ばされま たメインハウジングに引込められるにつれてアーム３とともに動く。したがって 、アーム３の動きにより、格子１２５は検出器ユニット１２７を通過するように 動く。検出器ユニット１２７は、格子１２５を照射するための光源と、それを通 過する格子線の動きを検出するための光電検出器とを備える。この態様で、アー ムの動きは格子１２５を用いて既知の態様でモニタされる。検出器ユニット１２ ７から検出信号が機器の電気回路に与えられ、アーム３の位置がモニタできるよ うにする。通常の測定動作では、電気回路は検出器ユニット１２７からの信号を 用いて、アーム３の動きにおいて０．５μｍごとに、触針変換器の誘導子コイル ７７の出力を表わす値を記憶する。 水平方向のマーカストリップ１２９が、アーム３の最上 部に固定され、メインハウジング１の前側に伸びる。これはアーム３の動きとと もにメインハウジング１の中に動く。ブラケット１３１がマーカストリップ１２ ９の最上部から上に伸びるように固定される。光検出器（図示せず）をメインハ ウジング１内に装着して、通過するブラケット１３１を検出し、アーム３のアブ ソリュート位置の検出を可能になる。光検出器は、アーム３の最高に伸ばされた 位置を表わす位置にブラケット１３１に対して取付けられ、別の光検出器は、ア ーム３が最大に引込められた場所を表わすブラケット１３１の位置に装着され、 こうして電気回路はアーム３の最大に伸ばされた状態および最大に引込められた 状態を検出でき、もしこれらの位置に到達した場合、自動的にさらなるアーム３ の動きを終結させる。こうしてアーム３がその終点の位置を超過することを防止 する安全メカニズムが提供される。 マーカストリップ１２９の、メインハウジング１の前側の端部では、ハウジン グ１３３がそこから下方に伸びる。このハウジングは、スケール３５を与える、 メインハウジング１の前カバーのスロットのすぐ後に位置づけられる。光を放射 するダイオードがハウジング１３３内に備えられ、トレーリングリード１３５に より電力を与えられて、スケール３５に対し照射された場所３３を与える。アー ム３がメインハウジング１の中へまたメインハウジングから外へ動くにつれ、マ ーカストリップ１２９は、スケール３５を 与えるスロットに沿い、ハウジング１３３内でＬＥＤを搬送し、したがって照射 された場所３３が移動してスケールの動作を与える。 ブロック１３７はアーム３の側面に固定され、柔軟性のあるラダーベルト１３ ９の両端を固定する。ラダーベルト１３９は、メインハウジングのゲージエンド 近くの非駆動輪１４１とメインハウジング１の非ゲージエンド近くの駆動輪１４ ３との間に伸びる。駆動輪１４３は、約３００：１の係数でモータ速度を減少さ せる減速ギア１４７を介し可変速度電気モータ１４５により駆動される。このよ うにして、モータ１４５は、アーム３をメインハウジング１の中へおよびメイン ハウジングから外へ駆動するのに用いられる。 モータ位置を表わす出力信号を提供する軸符号器またはその他の手段はモータ １４５に装着されていない。その代わりとして、測定機器のための制御回路は、 検出器ユニット１２７からの格子１２５の動きを表わす信号を用いて、モータ１ ４５を制御する。検出器ユニット１２７からの信号が用いられて、アーム３の４ μｍの動きを表わす周期を有する正弦および余弦波を与え、これらの波のゼロ公 差を検出し各４μｍ周期において４パルスを、またはアーム３のマイクロメート ルの動きについて１つのパルスを発生する従来のパルス発生チップに提供される 。これらのパルスは、アーム３の所望の動きを表わす制御信号に従い可変速 度電気モータ１４５を制御するための、従来の比例積分微分（ＰＩＤ）モータ制 御チップに与えられる。ラダーベルト１３９の柔軟性およびギア１４７における 必然的な緩みのため、アーム３の位置はモータ１４５の位置を正確に示さない。 しかしながら、モータ１４５がアーム３を動かす位置および動きが発生する速度 の十分に正確な制御が、実際このシステムにより可能であることがわかっている 。 機器の動作を制御し、制御パネル３７を動作し、誘導子コイル７７および格子 １２５に対する検出器ユニット１２７からのデータを受取り処理し出力するため の電気回路は、メインハウジング１の上側部分に固定された回路盤１４９の上に 取付けられる。さらに、ファン１５１が、メインハウジング１内の構成部品を冷 却するために、後壁８５の格子３９の上に取付けられる。ゲージユニット回路 図１１は、触針変換器の誘導子コイル７７を用いて、触針の先端２３の位置を 表わす信号を得るゲージ回路を示す。図１１に示されるように、ゲージハウジン グ１９内の誘導子コイル７７の２つの端部タップと中央タップとは、柔軟性のあ るトレーリングリード２７を通してゲージ回路の残りの部分に接続される。ゲー ジ回路の残りの部分はメインハウジング１内の回路盤１４９の１つに設けられる 。 発振器１５３は、２ボルトｒｍｓで１０ｋＨｚ正弦波を与える。発振器１５３ の中央タップは接地され、そのため 誘導子コイル７７のそれぞれの端部への２つの出力は、等しくまた反対のレベル を有する。 誘導子コイル７７の中央タップもまた、誘導子コイル７７の端部を通る抵抗ネ ットワークの中央点と同様、接地され、そのため名目上、コイルの２つの端部は まさに逆位相にある発振振幅（すなわち誘導子コイル７７の一方の端部での電圧 は誘導子コイル７７のもう一方の端部の電圧と１８０度位相が異なる）を有する 。触針の先端２３の中間位置で、コア７５は誘導子コイル７７の半分ずつにその 中央タップのいずれの側にも等しく結合される。したがって、誘導子コイル７７ の２つの端部での発振電圧は、同じ振幅を有するだろう。触針の先端２３が動く につれ、コア７５もそれに対応して動き、そのため誘導子コイル７７の一方の半 分に他方の半分よりもより近く結合されることとなる。したがって誘導子コイル ７７の２つの端部での発振電圧の相対的な振幅は変化する。 誘導子コイル７７の端部での電圧は、それぞれの単位利得演算増幅器バッファ １５５、１５７によりバッファされる。バッファ１５５、１５７からの出力は、 演算増幅器に基づき、従来の総和回路１５９にともに加算される。２つの電圧は 逆位相にあるため相殺する傾向があり、もし振幅が同じであればその総和は実質 的にゼロとなるだろう。もし誘導子コイル７７のそれぞれの端部での電圧の振幅 が異なれば、その総和は、入力電圧の高い方の位相を有し、入 力電圧の振幅の差に等しい振幅を有する発振電圧となるだろう。したがって、総 和回路１５９は、コア７５の位置とともに変化する振幅と、コア７５がその中央 位置から動いた方向を示す位相とを有する出力信号を与える。 バッファ１５５、１５７の出力はまた、演算増幅器に基づき従来の差動回路１ ６１に入力される。差動回路１６１への入力は逆位相にあるため、出力は、変換 されていない入力の位相と２つの入力信号の振幅の総和を表わす振幅とを有する 発振信号であろう。コア７５が誘導子コイル７７に対して動くにつれ、一方のバ ッファ１５５からの出力は振幅が増大し、一方で他方のバッファ１５７からの出 力は振幅が減少する。結果として、差動回路１６１からの信号出力は、触針の先 端２３の位置に関わらず、本質的に一定の振幅および位相を有する。こうして、 総和回路１５９からの信号出力の振幅および位相が比較されるであろう基準がも たらされる。総和回路１５９からの信号出力および差動回路１６１からの基準出 力は両方とも、誘導子コイル７７の両方の端部での発振電圧から誘導されるため 、これらの間の比較は、発振器１５３の出力の位相および振幅におけるわずかな 変化に対し優れた抵抗力がある。 総和回路１５９のフィードバック経路における抵抗器１６３の変化により、総 和回路の利得を減ずることができる。抵抗器１６３と並列するコンデンサ１６５ は高周波の雑音を減衰する。 コンデンサ１６７は誘導子コイル７７の端部を通るように接続され、コンデン サ１６７の値は誘導子コイル７７のインダクタンスに関して選ばれ、そのためそ れとともに１０ｋＨｚの共振周波数を有する同調回路を形成する。発振器１５３ の出力と回路の残り部分との間の抵抗器１６９、１７１により、誘導子コイル７ ７の端部と発振器１５３の出力との間のわずかな位相および電圧の差が容認され 、発振器１５３が同調回路コンデンサ１６７を直接駆動することを防止する。コ ンデンサ１６７と誘導子コイル７７とから形成される同調回路は、発振器の周波 数以外の周波数でのいかなるスプリアス信号も拒否する抵抗があるため、信号対 雑音比を向上させ、コア７５のコイル７７に関する動きが大きいときには上述の 型の線形可変差動変換器（LVDT）が起こしがちな第３の高調波ひずみの効果を減 少させる。 誘導子コイル７７の２つの半分の電気的抵抗におけるわずかな差は、誘導子コ イル７７の２つの端部での発振電圧へわずかに直角分を導入する傾向があり、そ のためこれらは正確には逆位相にはない。この結果として、総和回路１５９から の信号出力においてわずかの振幅と位相のエラーが生じる。たとえば、もし触針 ２３がその中央の“ホーム”位置にあれば、コア７５は誘導子コイル７７の２つ の半分に等しく結合され、バッファ１５５、１５７の出力は等しい振幅を有し、 総和回路１５９において相殺するだろ う。しかしながら、もしそれらが正確な逆位相からわずかにシフトされれば、入 力の総和は直角位相（９０度位相がシフトされる）にある発振信号となるだろう 。この残留信号の振幅は、入力信号の振幅、および入力信号が逆位相からシフト される程度次第であろう、というのもそれは２つの信号のベクトル総和であるか らである。 この直角位相エラーを排除するために、抵抗器ネットワークが誘導子コイル７ ７の端部を通るように接続される。抵抗器ネットワークは、電気的に調整可能な ポテンショメータ１７７により接続された、２つの１８キロオームの抵抗器１７ ３、１７５を含む。これは１０キロオームのポテンショメータと等価である、XI CORチップＸ９Ｃ１０３といった市場で入手可能なデバイスであり、その“ワイ パ”位置は“増分”ラインのクロック信号により変化でき、一方デバイスは“選 択”ラインにより選択される。アップ／ダウン制御ラインはポテンショメータの 有効ワイパ位置が変更される方向を制御する。図１１に示されるように、ポテン ショメータ１７７のワイパはアースに接続され、その位置における変化は、誘導 子コイル７７の２つの半分の抵抗の間の不平衡を補償し、そのため誘導子コイル ７７の２つの端部での発振信号を正確に逆位相にする。電気的に調整可能なポテ ンショメータ１７７への信号入力を適切に制御することにより、所望の位置に到 達したときにはその有効ワイパ位置は停止でき、その位置は“選択”信号が取除 かれたとき不揮発性の態様で記憶でき、そのためたとえ電力が回路から排除され ても調整設定は保持される。 コア７５が誘導子コイル７７に関して動くにつれ、コイル７７の２つの端部で の発振電圧は、振幅を変化させるのと同様位相をわずかに変化させる傾向がある 。したがって、コア７５が中央位置にあるときもし電圧がまさに逆位相にあって も、電圧はコアのその他の位置ではちょうど逆位相とはならない。このようにし て、総和回路１５９からの信号出力と差動回路１６１からの基準出力においてわ ずかに移相が生ずる。その結果、信号と基準との間にわずかに位相の差が発生す る。実際、この位相の違いは実質的に、変換器の差動範囲にわたっては一定であ り、従来の移相ネットワークは差動回路１６１の出力に設けられて、総和回路１ ５９からの信号出力とともに位相への基準をもたらす。 移相された基準は、移相ネットワークにおける電気的に調整可能なポテンショ メータ１７９のワイパから取込まれ、出力位相は電気的に調整可能なポテンショ メータ１７９の有効ワイパ位置を変化させることにより変化できる。この電気的 に調整可能なポテンショメータ１７９はまた、XICORチップＸ９Ｃ１０３であっ てもよい。これは電気的に調整可能なポテンショメータ１７７との関連で先に説 明したのと同じ態様で制御信号により変更できる。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７９により導入されるかもしれないス パイク雑音を排除するために、位相 シフトされた基準は抵抗器１８１とコンデンサ１８３とによりフィルタ処理され る。こうしてさらにわずかな移相が発生するが、これは総和回路１５９からの信 号出力においてコンデンサ１６５により生じた移相に実質的に等しく、さらにこ の移相はポテンショメータ１７９を調節するときに考慮に入れられるであろう。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９を用いることにより、以 下に説明するように制御回路が調整動作を行なうことが可能になり、これらのエ ラーを取除くことが所望される場合オペレータが手動で調整を行なう必要が回避 される。 図１２はコンバータ回路を図示し、コンバータ回路は図１１からの信号および 基準を用いてコア７５の誘導子コイル７７に関する位置を表わすディジタル２進 数を獲得し、したがって触針の先端２３の位置を表わす。 図１２のコンバータ回路の基礎をなす概念は、差動回路１６１からの発振アナ ログ基準は正または負の数により乗算され、総和回路１５９からの信号出力と振 幅は等しいが位相が反対の信号を発生する。これらの信号は組合されて相殺せね ばならない。結果として生じるいかなる信号もエラーを表わし、負のフィードバ ックループにおいて基準が乗算される数を発生するカウンタを制御する。このよ うにして、基準が乗算されるディジタル数は、総和回路１５９からの信号出力の 大きさまで調整され、このディジタル数 は図１２のコンバータ回路の出力を表わす。 位相調整の後の差動回路１６１からの基準出力は、乗算ディジタル−アナログ 変換器１８５に入力される。これは１６ビットのディジタル入力１８７に従って 基準を乗算する。乗算ＤＡＣ１８５はバイポーラ乗算器としてセットアップされ 、＋１と−１の間の値で発振基準を乗算し、負の値は受取った基準に関する乗算 ＤＡＣ１８５の出力の位相を逆にする。ディジタル数１８７に対する値ゼロ（０ ０００１６進数）は、入力基準と比較される逆位相（すなわちマイナス１による 増倍）を伴う、乗算ＤＡＣ１８５からの最大振幅出力に対応する。ディジタル数 １８７に対する値３２７６８（８０００１６進数）は、ゼロによる乗算を表わす 。値６５５３５（ＦＦＦＦ１６進数）は逆位相を伴わない最大振幅出力を表わす 。 総和回路１５９からの信号出力は、信号増幅器１８９により増幅され、その利 得は利得制御信号１９１により選択できる。信号増幅器１８９からの出力および 乗算ＤＡＣ１８５からの出力は、エラー増幅器１９３の入力で組合される。エラ ー増幅器１９３は、演算増幅器に基づく反転総和増幅器である。これは、信号増 幅器１８９からの出力と乗算ＤＡＣ１８５から出力との総和の反転増幅されたも のを出力する。上記のように、入力信号および基準におけるいかなる位相エラー も取除かれたとして、ディジタル数１８７に対する適切な値は、結果として信号 増幅器１８９から の出力と振幅は同じであるが逆位相である、乗算ＤＡＣ１８５からの出力となる 。この状態で、エラー増輻器１９３への入力は互いに相殺し、エラー増幅器１９ ３からの出力はない。 もし位相エラーがあれば、信号増幅器１８９の出力と乗算ＤＡＣ１８５の出力 とは正確に逆位相ではなく、エラー増幅器１９３への入力は振幅ゼロまで低減さ れることができない。したがって、エラー増幅器１９３によるエラー信号出力は 、位相エラーを受けやすく、電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７ ９を動作するエラー訂正回路において用いられる。もし位相エラーか取除かれれ ば、エラー増幅器１９３によるいかなるエラー信号出力も乗算ＤＡＣ１８５への ディジタル数１８７入力の値におけるエラーを表わす。 同期発生器１９５は、エラー増幅器１９３によるエラー信号出力を受取るサン プルアンドホールド回路１９９へ、短い同期パルス１９７を出力する。同期発生 器１９５は基準に応答し、同期信号１９７は、交流基準電圧の正のピークと負の ピークの両方と位相が同じの短いパルスである。したがって、同期パルスは、エ ラー増幅器１９３による発振エラー信号出力の正のピークと負のピークの両方と 同位相である。 基準電圧の正のピークのとき、スイッチ２０１は短時間閉じられ、入力コンデ ンサ２０３の出力側を接地へクラン プし、一方コンデンサ２０３の入力側は発振エラー信号のピークの１つを受取る 。スイッチ２０１は即時に再び開く。それに続く基準電圧の負のピークのときに は、コンデンサ２０３の入力側でのエラーはその反対のピークに変えられそのた めコンデンサ２０３の出力側は、発振エラー信号のピーク−ピーク電圧により接 地から変化するだろう。この場合、サンプリングスイッチ２０５は短時間閉じら れ、サンプリングコンデンサ２０７の入力コンデンサ２０３の出力側の値を記憶 する。単位利得バッファ２０９が入力コンデンサ２０３とサンプリングスイッチ ２０５との間に設けられ、サンプリングの間に入力コンデンサ２０３のドレーニ ングを回避する。 サンプルアンドホールド回路１９９に対するこの配置により、発振エラー信号 の全ピーク−ピーク値の記憶が可能となり、また発振エラー信号に重合わされる かもしれないいかなる望ましくないＤＣレベルも排除する。サンプリングコンデ ンサ２０７に蓄積された電圧は、発振エラー信号の位相が基準電圧の位相と同じ かまたは逆かによって、接地よりも大きいかまたは接地よりも小さいだろう。 サンプリングコンデンサ２０７に記憶された標本化された値はさらなる単位利 得バッファ２１１にバッファされ、積分器２１７への入力での２つの比較器２１ ３、２１５の出力と組合される。比較器２１３は積分器２１７の出力を正のしき い値と比較し、比較器２１５は積分器２１７の出 力を負のしきい値と比較する。積分器２１７の出力が２つのしきい値の間である と仮定すれば、比較器２１３、２１５は両方とも０ボルトの信号を出力する。こ の状態で、積分器２１７への入力はサンプリングコンデンサ２０７に蓄積された 電圧の値次第であり、積分器の出力は、その入力で結果としての値を積分するに つれて着実に上がるかまたは下がるだろう。サンプリングコンデンサ２０７の電 圧と０ボルトとの間の差が大きいほど、積分器２１７の出力が電圧を変化させる 割合は大きくなる。 ついには、積分器２１７の出力電圧は比較器２１３、２１５のうち適切な一方 が状態を変えるほどに十分に正または負となる。比較器２１３、２１５は次に、 積分器２１７を駆動してその比較器をトリガした入力とは反対の符号を有する、 大きな電圧出力を積分器２１７へ印加する。したがって、積分器２１７の出力で の電圧は、逆方向に急速に変化し、０ボルトに戻る。比較器２１３、２１５はヒ ステリシスを有するように配置され、そのためこれらはプラスまたはマイナス２ ５ｍＶの積分器２１７からの出力電圧によりトリガされるが、積分器２１７から の電圧出力がプラスまたはマイナス１５ｍＶを超えることをやめるまでターンオ フしない。一旦積分器の出力２１７がプラスまたはマイナス１５ｍＶに戻れば、 関連の比較器２１３、２１５の出力は０ボルトに戻り、積分器はサンプリングコ ンデンサ２０７に蓄積された電圧により制御される状態に戻る。 このようにして、積分器２１７の出力は、サンプリングコンデンサ２０７に蓄 積された電圧の影響のもとで、プラスまたはマイナス１５ｍＶからプラスまたは マイナス２５ｍＶへとゆっくり変化し、次に比較器２１３、２１７の一つにより 急速にリセットされる。積分器２１７がリセットされる周波数は、サンプリング コンデンサ２０７に蓄積された電圧の大きさ次第であり、積分器２１７をリセッ トする比較器２１３、２１５の識別は、サンプリングコンデンサ２０７に蓄積さ れた電圧が正かまたは負か次第である。クロック論理回路２１９は比較器２１３ 、２１５から出力パルスを受取り、比較器２１３、２１５のいずれかからのリセ ットパルス（非ゼロ出力）に応答してクロック出力信号２２１を発生する。した がって、クロック信号２２１の周波数は、サンプリングコンデンサ２０７に蓄積 された電圧の大きさ次第である。クロック論理２１９はまた、比較器２１３、２ １５のどちらがクロック信号２２１を発生するリセットパルスを与えているかに 従って、アップ／ダウン方向信号２２３を出力する。 １６ビットディジタルカウンタ２２５は、クロック信号２２１に応答し、アッ プ／ダウン信号２２３からの方向制御のもとでカウントを行なう。１６ビットカ ウンタ２２５の出力は、乗算ＤＡＣ１８５へのディジタル数１８７入力であり、 また図１２のコンバータ回路からのディジタル出力でもある。このようにして、 クロック信号２２１はディ ジタル数１８７の値を変化させ、したがって乗算ＤＡＣ１８５の出力およびサン プリングコンデンサ２０７により標本化され保持されるエラー信号を変化させる 。乗算ＤＡＣ１８５からの出力信号が信号増幅器１８９からの出力信号と同じに なるとき、サンプリングコンデンサ２０７に蓄積されたエラー電圧は０ボルトと なる。積分器２１７の出力は変化することをやめ、したがってクロック論理２１ ９からカウンタ２２５に与えられるさらなるクロック信号２２１はない。 このようにして、図１２のコンバータ回路はカウンタ２２５における値を制御 し、総和回路１５９から受取る入力信号を追尾する。 カウンタ２２５における値がクロックパルス２２１に応答して変化するにつれ て、瞬時の“グリッチ”が発生する可能性があり、その間スプリアス値がディジ タル数１８７として出力される。このようなスプリアス値がサンプリングコンデ ンサ２０７で捕獲されることを防止するために、同期発生器１９５は抑止制御器 ２２９に警告信号２２７を出力する。各警告信号は、サンプルアンドホールド回 路１９９に与えられる各同期パルスの始まりの前に、６μｓと９μｓとの間で開 始し、少なくとも同期パルスの最後までで続く。クロック論理２１９からのクロ ック信号２２１はまた、抑止制御器２２９に入力され、もしクロック信号２２１ が警告信号２２７が存在する間に受取られれば、抑止 制御器２２９はカウンタ２２５に抑止信号２３１を出力する。カウンタ２２５は 抑止信号２３１に、クロック信号２２１に応答するよりもより素早く応答し、そ のため抑止信号２３１はカウンタ２２５が抑止信号２３１の発生をトリガしたク ロック信号２２１に応答してカウントすることを防止する。 この態様で、カウンタ２２５は、サンプルアンドホールド回路１９９のクラン プスイッチ２０１またはサンプリングスイッチ２０５のいずれかがちょうど閉じ る前に、カウントすることを防止され、そのためカウンタ２２５は関連のスイッ チ２０１、２０５が閉じる前にその正確な値に安定する。次に、カウンタ２５５ はスイッチ２０１または２０５が閉じている限り、その値に留められる。したが って、カウンタ２２５により出力された瞬時の“グリッチ”の値はサンプリング コンデンサ２０７に蓄積された電圧を乱すことはない。 図１３は、図１９のゲージ回路における電気的に調整可能なポテンショメータ １７７、１７９を駆動するために用いられる、エラー調整回路を示す。 図１３に示されるとおり、電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７ ９を駆動するために用いられる“増分”パルスは、図１２のエラー増幅器１９３ によるエラー信号出力から誘導され、電気的に調整可能なポテンショメータ１７ ７、１７９の有効ワイパ位置が変えられる方向に 対するアップ／ダウン制御信号は、図１１のゲージ回路からの基準出力から誘導 され、図１２のコンバータ回路に入力される。 もし誘導子コイル７７に抵抗の不平衡があるかまたは総和回路１５９による信 号出力と差動回路１６１による基準出力との間に位相のオフセットがあれば、乗 算ディジタル−アナログ変換器１８５の出力は、信号増幅器１８９からの出力と ちょうど逆位相とはならないであろうし、したがってエラー増幅器１９３への入 力の振幅はけっして０に低減されることはできない。この状態において、ディジ タル数１８７は、乗算ＤＡＣ１８５からの出力が信号増幅器１８９の出力におけ る同位相の構成部分を相殺する値に駆動され、エラー信号は基準電圧と直角位相 にある。このような状況のもと、同期パルス１９７のタイミングにより、サンプ ルアンドホールド回路１９９は、発振エラー信号が０を通過したとき瞬時にして 動作し、そのため０ボルトはサンプリングコンデンサ２０７に蓄積され、ディジ タル数１８７の値は安定する。 もし図１１のゲージ回路の出力において両方のエラーが表われれば、これらは エラー増幅器１９３によるエラー信号出力の大きさの原因となり、エラーの２つ のソースは容易に分離されない。電気的に調整可能なポテンショメータ１７９を 用いて基準電圧の位相を調整することにより両方のエラーを補償することは不可 能である、というのもコイ ル７７における抵抗の不平衡により発生する直角成分は、総和回路１５９からの 信号出力の振幅とともに変化する量により、総和回路１５９からの信号出力の位 相をシフトするからである。 もし触針の先端２３がそのホーム位置にあり、そのためコア７５が誘導子コイ ル７７の２つの半分に等しく結合されれば、総和回路１５９からの信号出力の振 幅は０のはずであり、乗算ＤＡＣ１８５からのキャンセル信号の出力もまた０で ある。こういった状況のもとでは、エラー増幅器１９３により出力されるエラー 信号は、誘導子コア７７における抵抗の不平衡により発生する信号電圧における 直角位相のエラーを実質的に全体として含み、基準電圧と信号電圧との間のいか なる一定の位相エラーの効果も無視できる。触針の先端２３をこの位置において 、エラー信号を用いて電気的に調整可能なポテンショメータ１７７を駆動し、誘 導子コイル７７の抵抗の不平衡の補償を行なうことができる。 エラー信号は増幅バッファ２３３に入力され、次にノッチフィルタ２３５を通 る。ノッチフィルタ２３５は、１０ｋＨｚのエラー信号を通過させ、その他の周 波数でスプリアス信号をフィルタ処理して出す。フィルタ処理されたエラー信号 は次に、正弦波エラー信号を１０ｋＨｚでの方形パルスのトレインに変える、シ ュミットトリガ回路２３７に入力される。このパルスのトレインは、電気的に調 整可 能なポテンショメータ１７７に対し増分信号を与える。 発振基準電圧は波形整形回路２３９に入力され、電気的に調整可能なポテンシ ョメータ１７７に対してアップ／ダウン制御ラインにおいて１０ｋＨｚで方形パ ルスのトレインに変換する。エラー増幅器１９３からのエラー信号出力は、基準 電圧と直角位相にあるため、増分パルスはアップ／ダウン制御パルスと直角位相 にある。増分パルスは、誘導子コイル７７のどちらの半分の抵抗が大きいかに従 って、アップ／ダウンパルスをリードしまたは遅らせ、したがって２つのパルス のトレインの間のリードまたは遅れは、電気的に調整可能なポテンショメータ１ ７７の有効ワイパ位置が動かされるべき方向を示す。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７はクロックされて、各々の増分パ ルスの立上がり端縁によりその有効ワイパ位置を変化させ、動きの方向は、増分 信号の立上がり端縁のときにアップ／ダウン信号の値により制御される。もし増 分信号がアップ／ダウン信号をリードすれば、アップ／ダウン信号は常に、増分 信号の立上がり端縁においてローであろう。もし増分信号がアップ／ダウン信号 を遅れさせれば、アップ／ダウン信号は常に、増分信号の立上がり端縁において ハイであろう。このようにして、交互に発生するアップ／ダウン信号は増分信号 の移相と結合し自動的なアップ／ダウン制御を与える。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７の有効ワイ パ位置が適切な方向に駆動されてエラーを悪化させるよりもむしろ誘導子コイル ７７における抵抗の不平衡を補償することを確実にするために、アップ／ダウン 信号および増分信号の１つは、従来のインバータ回路を設けるかまたは増幅バッ ファ２３３を非反転増幅器の代わりに反転増幅器に替えることにより、必要であ れば反転できる。 一旦電気的に調整可能なポテンショメータ１７７が調整されて、総和回路１５ ９により出力された信号電圧からの直角移相のエラーを取除けば、触針の先端２ ３は、そのホーム位置から実質的に離れた位置に移動でき、そのためコア７５は 、誘導子コイル７７の一方の半分にもう一方の半分よりもより近くに結合され、 総和回路１５９から図１２のコンバータ回路に与えられる信号電圧は実質的な振 幅を有する。図１２のコンバータ回路は、ディジタル数１８７の値を変えること により応答し、可能な限り信号増幅器１８９の出力を相殺し、エラー増幅器１９ ３により出力されるいかなる残りのエラー信号も、発振信号電圧とまさに逆位相 から離れた発振基準電圧との間の移相を表わす。直角位相のエラーは信号電圧か ら取除かれているため、このエラーは今や実質的に完全に、信号と基準電圧との 間の一定の位相エラーが原因であり、基準電圧に対して位相シフトネットワーク における電気的に調整可能なポテンショメータ１７９を調整することにより相殺 できる。 発振エラー電圧と発振基準電圧とが用いられて、電気的 に調整可能なポテンショメータ１７７の動作に関連づけて既に述べたのとまさに 同じようにして、電気的に調整可能なポテンショメータ１７９に対し増分パルス トレインおよびアップ／ダウン制御パルストレインが与えられる。総和回路１５ ９からの信号電圧出力の位相は、触針の先端２３がそのホーム位置のどちら側に 動くか次第である。したがって、これは、増分パルストレインとアップ／ダウン 制御パルストレインとの間の位相の差がエラーを低減するのに正しい位置にある ことを確実にするように選択されねばならない。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９のいずれかの調整の間、 エラー信号の振幅は０へと低減される。シュミットトリガ回路２３７の動作にお けるヒステリシスがセットされ、フィルタ処理されたエラー信号入力は適切なし きい値振幅より下になったとき状態を変えることをやめる。これは好都合には約 ５００ｍＶでセットでき、エラー増幅器１９３により出力される対応のエラー信 号の大きさは、増幅バッファ２３３の増幅ファクタを選択することにより制御で きる。エラー信号の大きさがこのしきい値レベルよりも下がれば、シュミットト リガ回路２３７の出力は一定となり、さらなる増分パルスが電気的に調整可能な ポテンショメータ１７７、１７９に与えられることはない。 シュミットトリガ回路２３７の出力はまた、１００μｓ よりも大きなパルスの長さ（すなわちシュミットトリガ回路２３７により出力さ れた増分パルスの周期よりも大きい）を有する再トリガ可能な単一安定２４１の トリガ入力に与えられる。したがって、シュミットトリガ回路２３７が増分パル スを出力している限り、単一安定２４１は繰返し再トリガされ、その出力は半安 定（トリガされた）状態のままである。しかしながら、エラー信号がそのしきい 値振幅よりも下となり、シュミットトリガ２３７が増分パルスを与えることをや めるとき、単一安定２４１はもはや再トリガされず、したがってその出力は状態 を安定（トリガされない）状態に変える。このようにして、単一安定２４１の出 力は、エラー増幅器１９３により出力されたエラー信号はそのしきい値振幅より も下に低減されていることを示す“セット”信号をもたらす。 自動調整動作において、測定機器は、アーム３の動きにより触針の先端がその ホーム位置の一方の側からホーム位置を通りもう一方の側へと駆動されるように 配置して、ワークピース２５の傾斜する表面に触針の先端２３が載るように組立 てられる。自動調整動作は、触針の先端２３をそのホーム位置からわずかに離れ た位置として開始される。アーム３は次に駆動されて触針の先端２３にワークピ ース２５の傾斜する表面を横切らせ、触針の先端２３をそのホーム位置の方に動 かし、この横切る動きの間、“抵抗選択”信号により、抵抗の不平衡を補償する ための電気的に 調整可能なポテンショメータ１７７の調整が可能となる。触針の先端２３がその ホーム位置に近づくにつれて、ディジタル数１８７は３２７６８（８０００ １ ６進数）に近づき、電気的に調整可能なポテンショメータ１７７の動作は、エラ ー信号の振幅を最小とするだろう。ディジタル数１８７が値３２７６８ （８０ ００ １６進数）を有し、単一安定２４１からの“セット”信号出力がエラー信 号の振幅がそのしきい値よりも低いことを示すとき、電気的に調整可能なポテン ショメータ１７７は正確に調整される。このとき、さらなる増分パルス（図１３ 参照）をブロックする“記憶”信号および“抵抗選択”信号が用いられ、電気的 に調整可能なポテンショメータ１７７をさらに調整することを防止し、その調整 位置を不揮発性の態様で記憶させる。 次にアーム３が動いて触針の先端２３にワークピース２５の傾斜する表面を横 切らせ、触針の先端２３をその“ホーム位置”から実質的に離れた位置に動かす 。アーム３は好ましくは、触針の先端がそのゲージ範囲の約７５％となるまで動 かされる。触針の先端２３がこの位置にあるときには、電気的に調整可能なポテ ンショメータ１７９は、“位相選択”信号を通して可能化され、単一安定２４１ による“セット”信号出力が、エラー増幅器１９３によるエラー信号出力の振幅 が再びしきい値よりも下になったことを示すまで、調整される。さらなる調整は 防止され、調整 の値は、電気的に調整可能なポテンショメータ１７７に対してと同じ態様で、不 揮発性の態様で記憶される。 総和回路１５９からの信号電圧出力は、触針の先端２３がホーム位置を通過す るにつれて反転するため、電気的に調整可能なポテンショメータ１７９の制御の ための増分パルスとアップ／ダウン制御パルスとの間の位相の差は、触針の先端 ２３のホーム位置よりも下の位置と比較してホーム位置よりも上の位置に対して 反転される。したがって、触針の先端２３のホーム位置のどちら側を使うかを選 択し、電気的に調整可能なポテンショメータ１７９の調整の間に信号を与え、ポ テンショメータが調整されてエラー信号を増大させるよりもむしろ低減すること を確実なものとすることが重要である。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９の両方が調整された後、 自動調整動作が完了する。一旦測定機器が触針の先端２３を適切な調整ワークピ ース２５に接触させて準備されたなら、その動作は、“抵抗選択”、“位相選択 ”および“記憶”信号を発生し、ディジタル数１８７の値と単一安定２４１から の“セット”信号とに応答することにより、ソフトウェア制御のもとで完全に自 動的に実行できる。 好ましくは、調整動作が行なわれた後、基準およびエラー電圧は図１３の調整 回路から取除かれ、回路が使用されないときの電力消費および回路における雑音 発生を避ける ために、電源がまたその回路の構成部品から取除かれる。 電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９は、Xicor チップナン バーＸ９Ｃ１０３といった市場で入手可能な製品とすることが可能である。触針リフト機構 図１４および図１５は、スライダ１５およびゲージホルダ１７に設けられるモ ータ化された触針リフト機構の動作を概略的に示す。これは、ゲージホルダ１７ にゲージが適合されるゲージハウジング１９および触針２１を持上げるよう、ゲ ージホルダ１７をスライダ１５上の旋回軸６５について旋回させるよう作用する 。この機構は、たとえはワークピース２５を取替えるのを容易にするために、ま たは横断されないワークピース２５の山、溝または他の領域上で触針の先端が持 上げられるのを可能にするために、ワークピース２５から触針の先端２３を離し て持上げ、それを再び下げるのに用いられ得る。 コラム２４３の対は、ゲージホルダ１７の頂部から上方に垂直に伸び、横材２ ４５によって結合される。横材２４５はローラ２４７を支える。偏心カム２４９ は、スライダ１５にローラ２４７に対向して備えつけられ、かつ触針２１を持上 げるためにローラ２４７に作用するよう回転可能である（図１６から図１９をさ らに参照されたい）。 図１４および図１５は、カム２４９とローラ２４７とコラム２４３との動作を 概略的に示す。図１４では、カム２ ４９はローラ２４７から後退させられ、ゲージホルダ１７は「触針が降りた」位 置にある。図１５では、カム２４９はその偏心軸について回転させられて、図の 右側にローラ２４７を移動させて、コラム２４３とゲージホルダ１７とを「触針 が持上がった」位置に回転させている。 図１６ないし図１８は、カム２４９とローラ２４７との動作を示す上述からの 概略図である。カム２４９は、モータ化された動作のために、スピンドル２５１ 上に偏心的に取付けられる。図１６に示される「触針が降りた」位置では、カム ２４９はローラ２４７から離れて位置される。ローラ２４７は、後に記載するば ねによってカム２４９の方向へ駆動される。しかしながら、カム２４９方向への ローラ２４７の運動は制限され、ローラ２４７はこの位置ではカム２４９とは接 触しない。図１６の「触針が降りた」位置にあるローラ２４７およびゲージホル ダ１７の位置は、ゲージホルダ１７の頂部上に取付けられる停止部２５３と、ス ライダ１５上に取付けられるアバットメントねじ２５５との間のアバットメント によって定義される。アバットメントねじ２５５は、それを停止部２５３の方向 へまたはそれから離れるように駆動するよう回転され得て、「触針が降りた」位 置の調整を可能にする。このアバットメント構成によって、測定機器が触針にワ ークピースの一部を横断させ、別の部分上で触針を持上げ、次いで触針を下げて ワークピースの第３の部分を横断させることを可能にするよ うな、精密かつ繰返し可能な「触針が降りた」位置を与えながら、触針が持上げ られる前の変換器出力値と触針が再び下げられてセットされた後の変換器出力値 との間の直接的な比較能力を保持する。このことにより、たとえば、ワークピー ス２５上の２つの離れた面の相対的な高さを判断することが可能となる。 カム２４９はカムスピンドル２５１の回りを回転させられるにつれ、図１７に 示されるようにローラ２４７と接触する。カム２４９のカムスピンドル２５１の 回りのさらなる回転によって、カム２４９はローラ２４７をカムスピンドル２５ １から遠去けるように押し、ローラ２４７と横材２４５とコラム２４３とゲージ ホルダ１７とを旋回軸６５の回りで回転させ停止部２５３をアバットメントねじ ２５５から離す。これによりパーツは図１５および図１８に示されるように「触 針が持上がった」位置に来る。 図１９は、垂直なスライドアウェイ１３の位置からのカムおよびローラ機構の 概略図である。図１９に見られるように、カム２４９およびローラ２４７はスラ イダ１５の頂部付近に位置される。カムスピンドル２５１は、スライダ１５に取 付けられるプレート２５９の下に適合するモータ２５７によって駆動される。コ ラム２４３の長さと、スライダ１５の頂部付近にあるカム２４９およびローラ２ ４７の位置とは、カム２４９がゲージホルダ１７を駆動し得る角の範囲を小さく し、支点としての旋回軸６５についての コラム２４３のレバー効果を介してモータ２５７に機械的利点を与える。停止部 ２５３は、下方で、ゲージホルダ１７の頂部上に直接取付けられる。 図２０は、停止部２５３とアバットメントねじ２５５と関連の構成要素との概 略的な内部側面図である。停止部２５３は、ゲージホルダ１７の頂部上にしっか りと取付けられ、板ばね２６１によってアバットメントねじ２５５の方向へと押 される。ゲージホルダ１７が「触針が持上がった」位置に移動させられると、停 止部２５３は板ばね２６１の作用に抗してアバットメントねじ２５５から後退す る。「触針が降りた」位置では、その位置にゲージホルダ１７をしっかりと維持 するのに十分ながらも触針の先端２３が横断動作においてワークピース２５の表 面上を移動させられる約８ニュートンの力でもって、板ばね２６１はアバットメ ントねじ２５５に停止部２５３を押しつける。 アバットメントねじ２５５は、スライダ１５上のボス２６５にあるねじ切り穴 ２６３内に位置する。スクリュードライバを用いたアバットメントねじ２５５の 調整を可能にするよう、穴２６３はスライダ１５の表面からゲージ方向へ開口し ている。 触針リフト機構の正しい動作のため、「触針が降りた」および「触針が持上が った」位置を検知して、モータ２５７を停止してカム２４９のカムスピンドル２ ５１についてのさらなる回転を防がなければならない。これは、図２１ ないし図２３に示される磁石およびホール効果センサの構成によってなされる。 図２１は、「触針が降りた」位置にある、上述の構成を示す。図２２は、「触針 が持上がった」位置にある、上述の構成を示す。図２３は側面からの構成を示す 。 磁石２６７は、カム２４９の頂部に、カムスピンドル２５１からのおおよそ最 大範囲の角位置に固定される。ホール効果センサ２６９は、カムスピンドル２５ １の、ローラ２４７から遠い側上の位置でカム２４９上を延びるよう、プレート ２５９上に支持部２７１によって取付けられる。ホール効果センサ２６９は、図 ２１に示されるように、磁石２６７がいつその下を通過するかを検知する。この 位置では、カム２４９上の最大ラジアル範囲の点はローラ２４７から離れており 、ゲージホルダ１７は「触針が降りた」位置にある。したがって、触針が下げら れつつある場合は、ホール効果センサ２６９からの出力はモータ２５７のこれ以 上の回転を停止させるのに用いられる。 図２３に示されるように、直径の小さいホイール２７３は、それがカムスピン ドル２５１およびカム２４９とともに回転するよう、カム２４９上のカムスピン ドル２５１上に取付けられる。磁石２７５はホイール２７３の頂部表面に固定さ れ、さらなるホール効果センサ２７７は、磁石２７５を検知するためにホイール ２７３上に位置されるよう、プレート２５９上に支持部２７９を介して取付けら れる。 ホイール２７３上の磁石２７５がホール効果センサ２７７の下にあることを示す ホール効果センサ２７７からの出力は、カム２４９がゲージホルダ１７を「触針 が持上げられた」位置に駆動した表示として用いられる。 カムスピンドル２５１上のスライダ１５の頂部表面にある穴は、モータ２５７ およびカム２４９が定位置にある状態で、スクリュードライバのようなツールを 挿入してホイール２７３を回転させることを可能にする。このようにして、カム ２４９に対する磁石２７５の角位置は調整され得る。「触針が持上げられた」位 置は磁石２７５がそのホール効果センサ２７７の下にある位置として効果的に定 義されるため、このことによって、ゲージホルダ１７の「触針が持上げられた」 位置のためのカム２４９の角位置の調整が可能となる。カムスピンドル２５１か らのカム２４９のラジアル範囲はその角位置とともに変化するので、この調整は 、触針の先端２３が「触針が持上げられた」位置において持上げられる高さを調 整するという効果を有する。これは、ワークピース２５にある半径の小さい穴の 内側表面上での測定を行なうのにこの測定機器を用いる際、穴の対向する面に触 針の先端２３が当たらないよう触針の先端２３を持上げる範囲を制限しなければ ならない場合に役立つ。 図５を参照して上で論じたように、スキッド６７が用いられる場合には、ゲー ジホルダ１７は旋回軸６５について自由に回転可能でなければならない。しかし ながら、停止 部２５３にかかる板ばね２６１の力はそのような自由な回転を妨げる。したがっ て、スキッド６７を用いた操作を可能にするため、図２４および図２５に示され るような板ばね２６１を引込める機構が設けられる。図２４は、スキッド６７な しで機器が用いられ、板ばね２６１が停止部２５３を押す際の、上述の機構の図 である。図２５は、板ばね２６１が引込められるのを示す、対応図である。 板ばね２６１の固定端は停止部２５３から隔たったスライダ１５の側面上の取 付部２８１に固定され、板ばね２６１は、その自由端が図２４に示されるように 停止部２５３を押すよう、スライダ１５を横切って水平に伸びる。旋回軸解放ノ ブ２８３は、板ばね２６１と整列した状態で、スライダ１５の後部側面に適合さ れる。回転軸解放ノブ２８３は、板ばね２６１の自由端と重なるようスライダ１ ５の正面方向に十分に伸びる偏心ピン２８５を支える。図２４に示される旋回軸 解放ノブ２８３の位置では、偏心ピン２８５は、概して停止部２５３と整列して おり、板ばね２６１が停止部２５３を押すことを可能にする。旋回軸解放ノブ２ ８３が１８０゜回転すると、偏心ピン２８５は停止部２５３から図２５に示され る位置へ移動し、それとともに板ばね２６１の自由端を連行する。したがって、 旋回軸解放ノブ２８３の回転は板ばね２６１を引込めて、その力を停止部２５３ から取除きゲージホルダ１７が旋回軸６５について回転することを可能にする。 図２０に示されるように、ピン２８７は停止部２５３から上方へ伸び、これは 、スライダ１５の側面に固定される水平ロッド２９３に取付けられるピン２９１ に、コイルばね２８９によって結合される。コイルばね２８９は比較的弱く、停 止部２５３をアバットメントねじ２５５に抗した状態で保持することにおいて、 板ばね２６１の効果を大きく減ずるものではない。しかしながら、スキッド６７ の使用を可能にするために板ばね２６１が後退させられると、コイルばね２８９ はゲージホルダ１７およびゲージハウジング１９の重量を部分的に打消して、ス キッド６７によってワークピース２５の表面上にかけられる力をイギリス規格１ １３４によって求められるように確実に０．５ニュートンよりも小さいものにす る。 スキッドを用いない通常の操作では、ゲージホルダ１７はアーム３と実質的に 平行に伸びるよう、アバットメントねじ２５５は通常調整される。しかしながら 、スキッド６７とともに使用する場合は、ゲージハウジング１９は触針の先端２ ３の方向へわずかに下方へ傾斜させることが通常は望ましい。スキッドが使用さ れる場合は、アバットメントねじ２５５が停止部２５３からわずかに後退するよ う回転され得て、この動きを可能にする。 メインハウジング１がコラム上で垂直に駆動されるよう取付けられる場合、こ のモータ化された触針リフト機構を用いることができる。しかしながら、この例 においては、 コラム上でメインハウジング１を上下に駆動させることによって、触針の先端２ ３もさらに自動的に上昇し降下し得る。台５上に位置するメインハウジング１と ともにこの機器を用いる場合、このモータ化された触針リフト機構は特に役立つ 。これらの状況下では、モータ化された触針リフトは、メインハウジング１を移 動させる必要なしに、触針を自動的に持上げ次いでそれを測定位置に戻すことを 可能にする。制御エレクトロニクスおよびソフトウェア 図２６は、例示の測定機器の制御エレクトロニクスの概略図である。図１１、 図１２および図１３の回路を含むゲージユニット２９５は、ゲージハウジング１ ９にある誘導コイル７７に接続される。トラバースユニット２９７は、アーム３ の運動を制御し、アーム３を駆動するための可変速度電気モータ１４５と、格子 １２５のための検知器ユニット１２７と、マーカストリップ１２９のプラケット １３１を検知するよう配置される任意の光センサとを含む、メインハウジング内 の対応する機械的構成要素に接続される。トラバースユニット２９７は当業者に よって十分に理解されており、上述したように、モータ１４５の速度を制御する のにシャフトエンコーダからの出力の代わりに格子検知器ユニット１２７からの フィードバックを用いるという点を除き、大部分は従来的なものである。 触針リフトモータ２５７を駆動し、ホール効果センサ２ ６９、２７７の出力を検知してそれに応答するために、モータ化された触針リフ トユニットのための制御回路が当業者によって容易に設計され得る。この回路は トラバースユニット２９７と組合されてもよく、または代替的には、別個のモー タ化された触針リフト制御ユニット２９９を設けることもできる。 制御パネル３７は従来の制御パネルユニット３０１によって操作される。 制御システム３０３はゲージユニット２９５とトラバースユニット２９７と触 針リフト制御ユニット２９９と制御パネルユニット３０１との各々からデータを 受取って、それらのユニットの各々を制御する。加えて、制御システム３０３は 、それがリモートコントローラ５５のような任意の外部接続される装置と通信で きるよう、または例示の機器がコラム上での垂直運動のために取付けられる例に おいては、コラム駆動のための制御システムと通信できるよう、データソケット ４５、４７に接続される。加えて、ゲージユニット２９５はトラバースユニット ２９７に直接接続される。このことは、ゲージユニット２９５が、格子検知器ユ ニット１２７からの出力に応答して従来の態様で発生されるトラバースユニット ２９７からのデータロギングパルスを受取ることを可能にする。このことは、制 御システム３０３からの要求に応答する出力データに対する代替物として、触針 の先端２３の位置に関するデータを、トラバー スユニット２９７からのデータロギングパルスと同期して自動的にゲージユニッ ト２９５が出力するようセットアップされることを可能にする。 図２７に示されるように、制御システム３０３は、インテル（Intel）１８６ プロセッサおよびインテル１８７コプロセッサによって便宜上与えられ得る処理 ユニット３０５と、プログラマブルおよび消去可能なプログラマブルリードオン リメモリ（PEPROM）３０７と、リードオンリメモリ（ROM）３０９と、ランダム アクセスメモリ（RAM）３１１と、不揮発性ランダムアクセスメモリ（MVRAM）３ １２と、制御システム３０３を図２６に示される他の構成要素と接続するための インタフェースユニット３１３とを備える。制御システム３０３の部分はバス３ １５を介して互いと通信する。 PEPROMは「フラッシュEPROM」としても公知であり、選択されるブロックまた はページにおいて電気的に消去可能なメモリである。その機能はユニットとして 消去される従来のEEPROMの機能と、アドレス単位で消去可能なEAROMの機能との 間にある。 NVRAMは、測定機器から電力が除去された場合にデータを保持する、バッテリ バックアップのスタティックCMOSRAMである。 処理ユニット３０５は、図２８に示されるような全体のソフトウェア構造を有 する、ストアされるソフトウェアの 制御下で動作する。BIOS（商標）システムおよびオペレーティングシステムの核 は処理ユニット３０５の全体の制御を有する。モジュールプログラムのアレイは 、制御システム３０３内部の、または装置の他の部分を要してもよい、それぞれ の動作または関連動作のグループを実行するよう処理ユニット３０５を可能化さ せるための命令を供給する。１つまたはそれより多いユーザプログラムを与えて 、特定のユーザによって必要とされる測定機器のための動作の特定のシーケンス を定義してもよい。構成ファイルを用いて、モジュールプログラムの動作を測定 機器の動作の特定のスタイルに適合させるよう、典型的には１つまたはそれより 多いモジュールプログラムのデフォルトデータ値を変えることによって、機器の 動作上の構成を調整してもよい。 BIOSシステムはROM ３０９に永久的にストアされる。核およびモジュールプロ グラムはPEPROM３０７にストアされる。任意のユーザプログラムおよび構成ファ イルはNVRAM３１２にストアされる。核は従来の態様で、ソフトウェア内の他の プログラムのすべてとインタフェースし、プログラムが実行される間に資源を割 当てる。オン／オフスイッチ４１によって機器がオンにされると、核プログラム は自動的に実行され、それはストアされたモジュールプログラムをPEPROM３０７ からRAM ３１１にロードする。RAM ３１１にストアされるようなモジュールプロ グラムのデフォルトデータセッティングまたは同様のパラメータは、もしそ れが構成ファイルにおいて特定される場合には、PEPROM３０７にストアされるバ ージョンから修飾される。核は、制御パネル３７を介してオペレータが利用でき るｌ組のメニューを作上げるために、モジュールプログラムをさらに利用する。 それは、他のプログラムに含まれる仕様に従って、制御パネル３７の任意のキー に任意の特別な機能をさらに割当てる。 このソフトウェア構成では、ここに記載されるような複数の測定機器は同一の 標準的な核プログラムおよび単一のマスタセットからコピーされたモジュールプ ログラムの１セットを各々与えられてもよいが、すべての機器がそのセットのす べてのモジュールプログラムを含む必要はなく、異なる機器が異なるモジュール プログラムを含んでもよい。このように、機器の能力は、それに与えられるモジ ュールプログラムの選択によって調整可能である。標準的なモジュールプログラ ムの動作は、ユーザの要件に従って、構成ファイルによって調整可能である。さ らに、機器は、ユーザプログラムを介してユーザの要件を満たすために動作シー ケンスの特別なセットを与えられてもよい。この後論じられるように、ユーザは 、ユーザプログラムおよび構成ファイルを変更し、どのモジュールプログラムを 命令にストアするかの選択を変更する機構を与えられることができる。 制御システム３０３にストアされてもよいモジュールプログラムの例は以下の とおりである。モジュール「フォーマッティング」 これは、制御パネル３７のディスプレイ上の出力のための、およびデータソケ ット４５、４７のうちの１つに接続されるプリンタへの出力のための情報をフォ ーマットする。それは、メトリックまたはブリティッシュインペリアルユニット においてデータを出力するようセットアップされ得る。モジュール「トラバースユニットスレーブ」 このモジュールはトラバースユニット２９７の制御のために必要な命令を含む 。これは、制御パネル３７のキーの操作に応答して、またはユーザプログラムを 実行することによって、呼出されてもよい。モジュール「コラムスレーブ」 これは、メインハウジングが上に取付けられるであろうコラムの駆動ユニット を制御するのに必要な命令を含む。モジュール「触針リフトスレーブ」 これは触針リフト制御ユニット２９９を制御するのに必要な命令を含む。モジュール「測定および分析」 このモジュールは、制御パネル３７を介してまたはユーザプログラムにおいて 既に特定されている測定シーケンスを行ない、アーム３を必要に応じて移動し、 ゲージユニット２９５から触針先端データを獲得し、もし必要ならばフィルタリ ングおよびフォーム除去（form removal）ととも にデータを分析して特定される表面仕上げパラメータを発生し、必要ならばその 結果をディスプレイおよび／または印刷し、結果メニューを更新する。このモジ ュールの動作は典型的には、モジュール「フォーム」、モジュール「フィルタリ ング」、適当なパラメータモジュール、およびモジュール「プリンティング」の ような、他のモジュールの実行を必要とする。モジュール「フォーム」 このモジュールは、トラバースユニット２９７から受取ったデータを処理して 、入力データからワークピース２５の表面の全体のフォーム（形）を取除く。た とえば、ワークピース２５が傾斜する表面を有する場合、このモジュールは最も よく適合する直線をそのデータから取除いて、その最もよく適合される直線から の個々の点の変分を表わす粗さデータを与える。このモジュールは、たとえば最 もよく適合される円弧のような他の形を取除くようセットされることもできる。モジュール「フィルタリング」 このモジュールは、測定されたデータ上での数多くの数学的フィルタリング動 作の任意の１つを行なうのに実行され得る。このモジュールは、機器に粗さデー タを出力させるのに、または代替的にはうねりデータを出力するのに用いられ得 る。モジュール「パラメータの組Ｒａ」 これは測定データからパラメータのＲａ群を計算する。モジュール「パラメータの組Ｒｔ」 これは測定データからパラメータのＲｔ群を計算する。モジュール「パラメータの組Ｒ３ｙ」 これは測定データからパラメータのＲ３ｙ群を計算する。モジュール「パラメータの組デルク」 このパラメータの組は測定データからパラメータのデルク群を計算する。モジュール「パラメータの組Ｓ」 これは測定データからＳパラメータを計算する。モジュール「パラメータの組Ｓｍ」 このモジュールは測定データからＳｍパラメータを計算する。モジュール「パラメータの組Ｌ」 このモジュールは測定データからＬパラメータを計算する。モジュール「パラメータの組Ｔｐ」 このモジュールは測定データからｔｐ％パラメータを計算する。モジュール「結果」 これは、制御パネル３７のディスプレイへのまたはプリンタへの後の出力のた めに必要な結果をストアするのに必要な動作を行なう。モジュール「結果メニュー」 このモジュールは、モジュール「測定および分析」によって更新される結果メ ニューを制御する。このモジュールはたとえば、測定またはパラメータに関連す る許容範囲値が達成されなかった結果をハイライトするために、結果メニューを クリアし、メニューに新しい結果を加え、結果がディスプレイされる順序および それらがディスプレイされる態様に或る自動的な修飾を行なう。モジュール「パラメータの選択」 このモジュールは、任意のパラメータの組モジュールによって計算され得る任 意の表面仕上げパラメータを選択するまたは選択しないための命令に応答するた めに、制御パネル３７のキーを介してまたはユーザプログラムによって活性化さ れ得る。特定的には、いくつかのパラメータの組モジュールは１つより多いパラ メータを計算することができ、このモジュールは、どの考えられ得るパラメータ がパラメータの組モジュールの呼出で計算されるかを選択するのに必要な動作を 行なう。モジュール「許容範囲」 このモジュールは、パラメータに関連する許容範囲値が設定され変更されるの に必要な動作を行なう。モジュール「ゲージ較正」 このモジュールは、較正ルーチンを介して機器を駆動するのに必要な命令を含 み、較正ボールを用いた較正、３線基準を用いた３線チェック較正、およびＲａ 較正基準を用 いたＲａチェック較正の選択を与える。このモジュールは、図１１の電気的に調 整可能なポテンショメータ１７７、１７９のための自動調整動作を介して機器を 駆動するのに必要な命令をさらに含む。較正を行なうことに加えて、このモジュ ールは、特に較正が何らかの理由で失敗した場合にオペレータに警告するために 、制御パネル３７のディスプレイにさまざまなメッセージをさらに与える。モジュール「ゲージ」 このモジュールは、触針の先端２３がワークピース２５上を横断する際に、ゲ ージユニット２９５からのデータのロギングを制御するのに必要な命令を含み、 さらに、触針の先端２３がその許容範囲の末端にまで上昇し、アーム３のこれ以 上の運動はそれを損傷するということをゲージユニット２９５からのデータが示 す場合に、「ゲージ衝突」の自動処理を与える。このモジュールは、ゲージホル ダ１７に適合されるゲージにある触針２１のタイプを示す入力データを考慮する 。モジュール「プリンティング」 これはプリンタにデータを出力するのに必要な動作を行なう。モジュール「キー」 このモジュールは、制御パネル３７上のキーに特別な意味を割当てるための命 令を含む。モジュール「プログラム」 このモジュールは、ユーザプログラムを実行するためのサポート命令を含む。 各モジュールプログラムに含まれる命令そのものは、測定機器の特定の構造と 制御システム３０３の詳細とに依存する。しかしながら、当業者はモジュールに 必要とされる命令の形を容易に理解するであろう。 測定機器の操作は、制御パネル３７を介し、ストアされるユーザプログラムに よって、または部分的に制御パネル命令を介しかつ部分的にユーザプログラムに よって行なわれてもよい。加えて、適当なプログラミングおよびモジュールサポ ートでもって、それは外部装置と協働するようセットアップされることが可能で ある。 制御パネル３７は図２に示される。それは液晶ディスプレイ３１７とさまざま なキーとを有する。キーの操作は再プログラミングを介して変更可能である。し かしながら、キーのための通常のセットアップは以下の通りである。 制御パネル３７の頂部にわたる５つのキー３１９は、特殊機能キーＦ１からＦ ５である。これらのキーは、他のキーの通常動作を中断することなく、５つの特 殊機能を制御パネル３７の操作にプログラムできる。他の命令がない場合、モジ ュールプログラム「キー」はメインハウジング１に接続されるプリンタを制御す るために機能キーＦ１ないしＦ３をセットアップし、キーＦ１を押すとプリンタ メニューにセットアップされるオプションに従って印刷動作が 開始され、キーＦ２を押すとヘッダがプリントされ、キーＦ３を押すとプリンタ 用紙送りが起こる。ユーザプログラムは、任意の機能キー３１９を押すことに対 し、特殊機能または動作を割当てることができる。 左右矢印キー３２１は、アーム３の運動に対する直接のオペレータの制御を可 能にする。これらのキーのどちらかを短い間押すと、アーム３は予めセットされ た速度で予めセットされた増分距離を移動する。この予めセットされた速度およ び予めセットされた増分距離の大きさは、モジュールプログラム「トラバースユ ニットスレーブ」にセットされる。さらに、オペレータが左右矢印キー３２１の うちの１つをわずかな間押さえて解放するのではなく押さえ続ける場合には、ア ーム３の移動速度はキーが押さえつけられる限り増大する。 上下矢印キー３２３は、触針の先端２３の上下運動に対する直接のオペレータ の制御を可能にする。これは、モータ化された触針リフトユニットを介して、ま たはメインハウジング１がコラム上に取付けられる場合にはコラム駆動機構を介 してのいずれで行なわれてもよい。触針の先端２３を移動させるこれらの方法の うちのどちらが上下矢印キー３２３によって操作されるかは、ソフトウェア構成 がセットする。移動がコラム駆動を介する場合には、操作はモジュールプログラ ム「コラムスレーブ」によって制御され、操作は左右矢印キー３２１の操作と同 様である。触針先端 の垂直移動がモータ化された触針リフトを介する場合には、操作はモジュールプ ログラム「触針リフトスレーブ」によって制御される。この場合、運動を加速す るための機会はなく、キーはモータ化された触針リフトの「触針が持上げられた 」位置と「触針が降りた」位置との間の移動に用いられる。 オペレータは、メニュー制御キー３２５、３２７、３２９によって制御される メニュー選択システムを介して、機器の動作をセットアップし制御することがで きる。上述したように、機械がオン／オフスイッチ４１でオンにされると、核プ ログラムは、初期動作の一部として、利用可能なモジュールプログラムからメニ ューのセットを作上げる。たとえば、プリンタメニューは、機能キーＦ１の通常 機能を介するプリンタの動作前に、印刷パラメータを設定することを可能にする 。他のメニューは、たとえば、アーム３を動かすためのトラバースユニットの制 御、および測定データが処理される態様の制御を可能にする。メニュー選択キー ３２５は、オペレータがメニューのリストをステップアップまたはステップダウ ンして所望のメニューをディスプレイ３１７上に出すことを可能にする。項目選 択キー３２７は、オペレータが選択されたメニュー上にリストアップされた項目 をステップアップまたはステップダウンすることを可能にする。値選択キー３２ ９は、オペレータが選択された項目の値を上または下に変更することを可能にす る。このようにして、オペレータはパラメータ値を選択し、機器が行なう作動の シーケンスをセットアップすることができる。メニュー制御キー３２５、３２７ 、３２９を用いて、オペレータは動作のためにストアされるユーザプログラムを さらに選択することができる。作動キー３３１は、オペレータがメニュー制御キ ー３２５、３２７、３２９を介して選択した、動作を開始するためにまたはプロ グラムを実行するために押される。作動キー３３１は、動作が生じているまたは プログラムが実行されてる最中に動作またはプログラムを停止するためにさらに 押されることが可能である。 このソフトウェア構成および制御パネル３７の操作は、以下の操作の例に示さ れるように、さまざまな度合いの自動化でもって、機器のための操作の型の幅広 い選択を可能にする。操作例１ オペレータは、台５上のワークピースホルダ２９上にワークピース２５を配置 し、左右矢印キー３２１でアーム３を駆動して触針の先端２３をワークピース２ ５上に位置させ、垂直方向調整ノブ６３を慎重に回して触針の先端２３をワーク ピース２５上に下げる。次いでオペレータは、所望される表面仕上げパラメータ を得るためにメニュー制御キー３２５、３２７、３２９を用いて選択されるトラ バース長および測定結果の選択される処理でもって測定操作を 定義し、結果がディスプレイ３１７上に表示されかつそれらが後の印刷のために 結果メニューに加えられるよう命令する。オペレータは次いで、作動キー３３１ を押して機械に動作を実行するよう命令し、表示される結果を観測する。次いで オペレータは機能キーＦ１を押して、プリンタメニューに予めセットアップされ た予め定義されるフォーマットで結果を印刷する。操作例２ ユーザプログラムは、触針の先端２３をワークピース２５にわたって数回横断 させるよう、アーム３の運動ならびにモータ化された触針リフトでの触針の先端 ２３の昇降のシーケンスを定義する。連続する横断がワークピース２５の表面上 で異なる経路を辿るよう、オペレータは横断と横断との間にたとえばワークピー ス２５を機器の前側または後側方向に回転または移動させることによって動かさ なければならない。各横断からの測定データは所望される表面仕上げパラメータ を得るために予め定められる態様で処理され、その結果は、関連するワークピー スに関する報告を与えるために、セットされたフォーマットを有するプリントの ブロックにプリントアウトされる。オペレータがワークピース２５を動かすこと を可能にするために、プログラムは機器が各横断後に停止するよう書込まれ、オ ペレータは機能キー３１９のうちの定義される１つまたは作動キー３３１を押す ことによって次の横断を開始する。ワークピ ース２５を正しい位置に準備し、触針の先端２３の高さを正しく調整した後、オ ペレータはメニュー制御キー３２５、３２７、３２９を介してプログラムを呼出 し、次いでプログラムを実行し、必要に応じてワークピース２５を移動し、選択 された機能キー３１９または作動キー３３１を押す。操作例３ オペレータによるワークピース２５の手による移動の代わりに、ロボットアー ムまたは他の機構を設けて、ワークピース２５を正しい位置に動かし、ユーザプ ログラムによって必要とされるようにワークピース２５を一連の位置を通って動 かしてもよい。オペレータは、ワークピース２５を動かす、機械のための制御パ ネルのところに座り、リモートコントローラ５５を用いて、操作例２に記載され るのと同じ態様で測定機器をさらにコントロールすることができる。操作例４ この例においても、ワークピース２５を移動し調整するための機構は、全自動 かつプログラマブルであり、ワークピース２５を交換し、入力制御信号に応答し てワークピース２５を予め定められる一連の位置を通って移動させるようセット アップされる。ユーザプログラムは操作例２および３のそれと同様であるが、キ ーのユーザ操作に応答して次の横断動作を行なう代わりに、プログラムはワーク ピース２５を移動させる機構からの「レディ」信号に応答して 次の横断動作を命令し、横断動作が完了されたことを示すのにディスプレイ３１ ７にメッセージを出力する代わりにまたはそれに加えて、プログラムはワークピ ース２５を移動させる機構に命令を出力して、それに次の位置へ移るよう命ずる 。さらに、測定横断のシーケンスの終わりで、プログラムはワークピースを交換 するよう命令を出力し、適当な「レディ」信号を受取った後、それは測定横断の シーケンスを再び開始する。測定機器は、データソケット４５、４７のうちの１ つに接続されるケーブルを介してワークピースを移動させる機構と通信する。こ のようにして、機器は、自動ワークピース処理機構によって、それに与えられる 一連のワークピース上で全自動測定動作を行なうようセットアップ可能であり、 オペレータの介入を全く必要しない。操作例５ 機器が操作例２に従ってセットアップされる状態で、機器が、測定横断のそれ ぞれのセットを各々が要するワークピース２５の３つのタイプのうちの任意の１ つで測定横断の複合セットを行なうよう実際に要求されてもよく、さらに、機器 が用いられる規則の規定において、機器は毎日、ボール較正、３線較正およびＲ ａ較正の各々を用いて較正されなければならず、電気的に調整可能なポテンショ ンメータ１７７、１７９を用いてゲージ回路の自動調整を行なわなければならな いことを述べてもよい。便宜上、較正動 作の各々を行ない次いでゲージ回路調整動作を行なうよう、特別なユーザプログ ラムをセットアップしてもよく、測定横断の必要なシーケンスの各々のためにユ ーザプログラムがセットアップされてもよい。オペレータは次いで、メニュー操 作キー３２５、３２７、３２９を介して必要なプログラムを呼出し、作動キー３ ３１を用いて機械に選択されたプログラムを実行するよう命令することによって 、広く作業を行なう。操作例６ この例は操作例５と実質的に同じである。しかしながら、ユーザプログラムは 、プログラムがメニュー操作キー３２５、３２７、３２９を介して１つのセット として呼出され、異なるプログラムは機能キー３１９の異なる１つに割当てられ るよう書込まれる。この例では、オペレータはメニュー制御キー３２５、３２７ 、３２９を介してプログラム操作を選択し、次いで所望されるように機能キー３ １９を押して必要な操作を実行する。これは、プログラムメニューをステップし ていくのではなく機能キー３１９のうちの異なる１つを押すことによって異なる 操作の選択がなされるため、操作例５よりもより便利な操作を与えるであろう。 図２９は、操作例６の較正シーケンスを行なうためのユーザプログラムを示す 流れ図である。較正シーケンスは、ステップＳ１で、オペレータが機能キーＦ４ を押すことによって開始される。ステップＳ２で、プログラムは電気的 に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９を調整するためのゲージ回路調整 を選択する。ステップＳ３で、それはオペレータに適当なゲージ回路調整基準を ワークピース２５として準備するよう命令するメッセージを表示する。 ステップＳ４で、プログラムは、オペレータが作動キーを押して較正基準ワー クピース（この例ではゲージ回路調整基準）が準備されたことを示すのを待つ。 オペレータが作動キーを押すと、プログラムはステップＳ５に移り、そこでそれ は選択された較正型（この例ではゲージ回路調整型較正）のためにモジュール「 ゲージ較正」を呼出す。ステップＳ６で、プログラムは較正動作の結果をテスト して、較正が完了したか、または較正が失敗してモジュール「ゲージ較正」がエ ラーメッセージを出力したかどうかを判断する。較正が失敗した場合には、プロ グラムはステップＳ７でエラーメッセージを表示して停止する。較正が首尾よく 完了した場合には、プログラムはステップＳ８に移る。 ステップＳ８で、プログラムは、選択された較正の型が「ゲージ回路調整」型 であるかどうかをテストする。もしそうであれば、それは、ステップＳ９に移り 、較正型「ゲージ回路調整」の代わりに３線較正のための較正型「３線」を選択 する。それは次いで、ステップＳ１０に移り、オペレータに３線基準較正ワーク ピースを準備するよう命令するメッセージを表示する。プログラムは次いでステ ップＳ４に戻り、オペレータが作動キーを押して較正ワーク ピースが準備されたことを示すのを待つ。オペレータが作動キーを押した後、ス テップＳ５およびＳ６が繰返され、３線較正が首尾よく完了した場合には、プロ グラムはステップＳ８に戻る。ステップＳ８で、選択された較正型が 「ゲージ 回路調整」型でないと判断された場合には、プログラムは、ステップＳ１１に移 って、選択された較正型が「３線」型であるかどうかをテストする。もしそうで あれば、プログラムは、較正型が「Ｒａ」型に変更されるステップＳ１２に移り 、ステップＳ１３でプログラムはオペレータにＲａ基準較正ワークピースを準備 するよう命令するメッセージを表示する。プログラムは次いでステップＳ４に再 び戻って、作動キーが押されるのを待ち、次いで較正動作を行なう。 ステップＳ１１において、選択された較正型が「３線」でない場合には、プロ グラムはステップＳ１４に移り、そこでそれは選択された較正型が「Ｒａ」型で あるかどうかをテストする。もしそうであれば、プログラムはステップＳ１５に 移って較正型「ボール」を選択し、ステップＳ１６でそれはオペレータに較正ボ ールをワークピース２５として準備するよう命令するメッセージを表示する。プ ログラムはこの後ステップＳ４に戻る。ステップＳ１４において、選択された較 正型が「Ｒａ」型でない場合には、プログラムはそれが較正動作のすべてを実行 したと結論づける。プログラムはステップＳ１７に移り、較正および調整シー ケンスが完了したことをオペレータに知らせるメッセージを表示してから停止す る。 このプログラムは、プログラムモジュール「ゲージ較正」を明示的に利用し、 モジュールを呼出すのに必要な選択情報を核に供給することがわかる。較正型「 Ｒａ」が選択されると、モジュール「ゲージ較正」はモジュール「フィルタリン グ」を呼出し、モジュール「トラバースユニットスレーブ」のような他のモジュ ールも必要不可欠なものとされる。 ゲージ回路の電気的に調整可能なポテンショメータ１７７、１７９を調整する ために、プログラムモジュール「ゲージ較正」にではなくプログラムモジュール 「ゲージ」にルーチンが与えられてもよい。この例では、図２９の流れ図は、適 当なモジュールが各動作に対して確実に呼出されるよう変更される必要がある。 図３０は、２部構成測定横断を行なうためのユーザプログラムの流れ図であり 、それはたとえば操作例２のためのマルチ横断プログラムの一部を構成してもよ い。ステップＳ２０で、プログラムは、たとえば測定横断のための横断長をセッ トし、測定分析パラメータを選択し、フィルタリンクをセットすることによって 、測定構成をセットアップする。これはプログラムモジュール「プログラム」お よび「フィルタ」を用いてもよい。 プログラムは次いでステップＳ２１で、モジュール「触 針リフトスレーブ」を用いて触針の先端２３を持上げる。ステップＳ２２でプロ グラムはモジュール「トラバースユニットスレーブ」を用いて、アームをそれが 完全に引込んだゼロポジションから３０ｍｍ伸びたセットポジシヨンに移動させ る。次いでステップＳ２３で、プログラムはモジュール「触針リフトスレーブ」 を用いて触針の先端２３を下げ、ステップＳ２４でそれはモジュール「測定およ び分析」を用いて測定シーケンスを行なう。これらの操作は測定シーケンス実行 の一部としてモジュール「測定および分析」によって自動的に行なわれるため、 プログラムはデータを表示またはストアするためのステップは含まない。 測定シーケンスの終了後、プログラムはステップＳ２５でモジュール「触針リ フトスレーブ」を用いて触針の先端２３を再び持上げ、モジュール「トラバース ユニットスレーブ」を用いてアーム３をメインハウジング１に１２ｍｍ引込める 。アームがこの位置にある状態で、プログラムは、ステップＳ２８でモジュール 「触針リフトスレーブ」を用いて触針の先端２３を再び下げる前に、ステップＳ ２７でモジュール「フィルタ」を用いて測定動作のための横断の長さを５．６ｍ ｍに変更する。次いでプログラムはステップＳ２９でモジュール「測定および分 析」を用いてさらなる測定シーケンスを行なう。 ２部構成測定横断が完了すると、プログラムはステップＳ３０でモジュール「 触針リフトスレーブ」を用いて触針 の先端２３をワークピース２５から離れるよう持上げる。この後プログラムは停 止する。 図３０のプログラムは、比較的単純なユーザプログラムがいくつかの異なるプ ログラムモジュールに依存するであろう態様を示す。 ユーザの要件が変更になる場合には、ユーザは図２８のソフトウェア構成にお いて新しいユーザプログラムを加えるかもしくは代用することを望むかもしれず 、または構成ファイルを変更することを望むかもしれない。さらに、ユーザは、 現在ソフトウェア構成には含まれていない、以前には使用されていないプログラ ムモジュールを使用することを望むかもしれない。たとえば、ユーザは以前は重 要ではなかった表面仕上げパラメータのためのデータを得ることを望み、適当な パラメータの組モジュールが機器にストアされていないかもしれない。したがっ て、ユーザは図３１に示されるような再プログラミング機構を与えられてもよい 。この機構では、ユーザは、ディスクドライブ３３５を備える従来のパーソナル コンピュータ（ＰＣ）３３３で実行される再構成ソフトウェアシステムを与えら れる。 再構成ソフトウェアシステムは、核のコピーおよびプログラムモジュールのラ イブラリとともにＰＣ３３３で実行される再構成プログラムを含む。この再構成 プログラムによって、ＰＣ３３３を操作するユーザは新しいユーザプログラムお よび新しい構成ファイルを作り出すことができる。 再構成プログラムはユーザにオプションを与え、ユーザコマンドを解釈して、測 定機器の図２８のソフトウェア構成に必要なフォーマットでユーザプログラムを 構成する。非常に便利なことに、ユーザプログラムはコマンドおよび関連のパラ メータならびに他のデータを与える命令の１つのセットとして構成され、プログ ラム自体はモジュール「プログラム」によって解釈されるデータとして扱われる 。ユーザプログラムを実行することを効果的に構成するこの解釈は、モジュール 「プログラム」の主な機能である。同様の態様で、再構成プログラムは、ユーザ がＰＣ３３３を操作して核による解釈のための適当なフォーマットで新しい構成 ファイルを作り出すことを制約する。 必要なプログラムモジュールが測定機器内にストアされていない場合は、制御 パネル３７を介しメニュー制御キー３２５、３２７、３２９を用いて選択された 測定機器のための操作は利用することができず、ユーザプログラムに含まれる命 令は実行され得ない。ＰＣ３３３で実行する再構成プログラムのさらなる機能は 、再構成ソフトウェアシステムに与えられるモジュールのライブラリから機器に ダウンロードされるべく所望されるモジュールをユーザが選択することを可能に することである。再構成プログラムは、それが、ユーザプログラムのための各許 可される命令を、実行されるべき命令に必要な単数のまたは複数のモジュールの 識別情報と関連づけられるようにセットアップされる。 これは、再構成プログラムがユーザに、その命令に関連する必要なパラメータお よび選択データをすべて入力することを強要するのを可能にする。 さらに、再構成プログラムにおけるオプション機構は、ユーザ命令プログラム が作られる際にそれをモニタし、またはユーザ命令プログラムが作られた後でそ れを分析して、プログラムの操作およびダウンローディングのためのモジュール の自動選択に必要なすべてのモジュールのリストを作出す。代替的に、ユーザは モジュール選択機構を介して直接ダウンロードされるべきモジュールを選択する こともでき、これは、たとえさらなるモジュールが任意のユーザプログラムによ って必要とされていなくともユーザがダウンローディングのためのさらなるモジ ュールを選択することができるよう、自動選択機構に加えて用いられることがで きる。ユーザプログラムを介してではなく制御パネル３７を介してセットアップ される操作にそのようなモジュールが必要とされるであろうことをユーザが予想 する場合には、このことは重要であろう。 再構成プログラムを用いてセットアップされるユーザプログラムおよび構成フ ァイルは、ディスクドライブ３３５にあるディスクに転送される。ディスク３３ ７は次いで、測定機器のメインハウジング１にある直列のデータソケット４７に 接続されてもよいディスクリーダ３３９に移される。測定機器は次いで、ディス ク３３７上のプログラムが 読出される「再ロード」動作を行ない、NVRAM ３１２はディスク３３７から読出 される置換プログラムでもって消去され再書込される。 再構成される機器が再構成後に必要なプログラムモジュールをすべて既に含む 場合には、ディスク３３７はプログラムモジュールを全く有さずともよく、PEPR OM３０７は「再ロード」動作によって変更されないままでもよい。しかしながら 、何らかのさらなるプログラムモジュールが必要な場合には、PEPROM３０７は変 更されなければならない。PEPROM３０７のブロックまたはページの消去は、そこ にストアされるすべてのデータのアドレス編成を中断する傾向がある。ゆえに何 らかのさらなるプログラムモジュールが必要とされる場合には、機器のためのプ ログラムモジュールの完全なセットが置換核プログラムとともにディスク３３７ に書込まれなければならず、PEPROM３０７は、「再ロード」動作で消去され、デ ィスク３３７からのプログラムモジュールの置換セットおよび置換核でもって再 書込される。 ユーザは、再構成ソフトウェアシステムにあるライブラリからのどのモジュー ルが測定機器にロードされるためにディスク３３７に書込まれるべきかを選択す ることができるが、ユーザはモジュールプログラムのプログラム命令を変更する ことはできない。加えて、ユーザは核を変更することはできず、これは、何らか のプログラムモジュールが ディスク３３７に書込まれるときは必ずプログラムモジュールとともに自動的に 含まれる。核はユーザによって変更されることはけっしてないため、核は消去可 能なＰＥＰＲＯＭにストアされる必要もなく、プログラムモジュールが再ロード されるたびに再ロードされる必要もない。しかしながら、これは、置換核のプロ グラムが新しいソフトウェア解放において更新される場合には、置換核プログラ ムをロードするための便利な方法を提供する。新しいプログラムモジュールが利 用可能となるか、または現存のプログラムモジュールが更新された場合には、こ れらは、再構成ソフトウェアシステムのために更新されるプログラムモジュール ライブラリを分散することによって、ユーザに利用可能となり得る。 機器のための新しいソフトウェア構成がＰＣ３３３を用いて作り出されディス ク３３７に書込まれた後、ディスク３３７およびポータブルプラグインディスク リーダ３３９はユーザ設備の異なった部分の測定機器へ容易に移すことができ、 それらは１つの機器から別の機器へと移され得て、新しい構成がいくつかの機器 にロードされることを可能にする。 再構成プログラムの詳細そのものは、測定機器のソフトウェアの性質に依存す る。しかしながら、当業者には、そのようなプログラムがどのようにして作られ 得るかは容易に明らかとなる。便宜上、プログラムは質問／応答ルーチ ンに従うかまたはオプションのメニューを供給して、ユーザのみが許容可能な命 令を入力するよう制約し、命令が必要なパラメータおよび他のデータの完全なリ ストと関連づけられることを必要としてもよい。代替物および修正物 上述の実施例は例によって記載されてきたが、さまざまな修正物および代替物 が当業者には明らかである。そのような修正物および代替物のいくつかの例をこ れより論ずる。 アーム３のためのさまざまな代替的駆動機構が可能である。モータ１４５とア ーム３との間の直接的な接続、またはギアのみを介しての接続は、アーム３にモ ータの振動を伝える傾向があるため、用いない方が好ましい。 図１１のゲージ回路において、誘導コイル７７を用いてチューニングされた回 路を形成することが所望されない場合には、コイル７７にわたるコンデンサ１６ ７は省略可能である。たとえば、後の回路が不正周波数信号を免れるならば、こ の段階でそれらを拒否する必要はなく、異なる変換器構成は高調波歪みの発生を 回避するだろう。同様に、コイル７７の抵抗バランスが必要な正確度を与えるか 、または手動による調整が可能な場合には、抵抗調整ブリッジ１７３、１７５、 １７７は省略されてもよい。同様に、位相補正が必要でないかまたは手動で調整 可能な場合には、電気的に調整可能なポテンショメータ１７９を含む位相節とネ ットワークを省略してもよい。代替的に、位相シフト ネットワークを差分回路１６１による基準出力の代わりに加算回路１５９による 信号出力に適用してもよいが、これは加算回路１５９からの信号出力が可変振幅 を有するため好ましくない。 図１２のコンバータ回路に対するさまざまな代替物が可能である。 図１１ないし図１３の回路はポータブルでない機器に適用可能である。 機器は、図１４ないし図２５を参照して記載されるモータ化された触針リフト 機構を用いすに操作され得る。この例では、機器がスキッド６７を用いずに使用 される場合、ゲージホルダ１７を旋回軸６５についての回転に対してロックする ために、単純なロック機構が設けられる。ワークピース２５から離れ、それに向 かって下降する、触針の先端２３の運動は、必要であるたびに、スライダ１５上 の垂直方向調整ノブ６３を用いて手動でなされなけばならない。 代替的に、モータ化された触針リフトは異なる機構を有して設けられてもよい 。たとえば、横材２４５を「触針が持上がった」位置に磁気で引付けるために、 モータ化されたカム構成をソレノイドに置換えてもよい。この例では、ゲージホ ルダ１７の激しい運動を回避するために、何らかの減衰構成を設けることが必要 であろう。ゲージホルダ１７は旋回軸６５についての回転の代わりに異なる一連 の運動を与えられてもよいが、旋回運動は強く堅固な接続を提 供するため好ましい。たとえば触針をその旋回軸７１について回転させることに よって、触針ハウジング１９を持上けることなく触針を持上けるよう、触針リフ ト機構か触針２１に直接作用するよう構成されてもよい。しかしながら、このよ うな構成はゲージのための特別な構成を要するかもしれず、ゲージホルダ１７の ための旋回軸６５についての旋回運動は、触針旋回軸７１についての可能な旋回 運動に比較して、触針の先端２３でのリフト運動におけるより大きな垂直範囲を 可能にする傾向がある。 さまざまな代替的な再プログラミング構成が可能である。たとえば、ＰＣ３３ ３は直列データソケット４７に直接接続されてもよい。このような接続は、ＰＣ を介しての機器の制御を可能にする、または機器によって出力される測定データ をＰＣに捕捉させる、任意の例において設けられることがある。このような接続 は、ＰＣディスクドライブ３３５とディスク３３７とポータブルディスクリーダ ３３９とが用いられない状態で、再プログラミング動作を簡潔にする。しかしな がら、パーソナルコンピュータ３３３が既に機器の近くにない場合、または置換 プログラムの同じセットをいくつかの機器にロードすることによってそれらが再 構成される場合には、このような構成はより不便なものとなるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミルズ，マイケル イギリス、エル・イー・12 ６・ピー・デ ィー レスターシャー、ローボロー、イー スト・リーク、セダー・アベニュー、３ (72)発明者 アストン，ナイジェル イギリス、エル・イー・７ ７・エフ・ゼ ット レスター、アンスティー、ファルマ ー・ロード、10 (72)発明者 オニオン，ディーン イギリス、エル・イー・11 ２・ビー・キ ュー レスターシャー、ローボロー、ビー コン・ロード、20 (72)発明者 ディクシー，トレバー イギリス、エル・イー・９ ７・ティー・ エヌ レスター、サーラストン、モート・ クロース、40 【要約の続き】 い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．表面の特性を測定するための測定機器であって、前記機器は、触針（２１） を保持しそれをワークピース上で横断させるためのアーム（３）と、触針の先端 （２３）の運動が変換器のコイル（７７）とコイルのためのコア（７５）との間 において相対的な運動を生じさせるよう配置される誘導変換器のコイル（７７） への接続のための電気回路手段とを備え、前記回路手段は、制御信号に応答し構 成要素のパラメータを変更してそれにより前記回路手段の動作に作用するよう調 整可能な構成要素（１７７；１７９）を備え、前記測定機器は、それが前記回路 手段の動作のエラーに応答して前記制御信号を発生しそれによってエラーを低減 するよう構成要素を自動的に調整する動作のモードを有する、表面の特性を測定 するための測定機器。 ２．構成要素（１７７；１７９）は、動力なしでその調整セッティングを保持す るようセット可能である、請求項１に記載の機器。 ３．変換器のコイル（７７）が第１および第２のポイントならびに第１および第 ２のポイントの中間にある第３のポイントにタップをつけられる際に使用される ための機器であって、コイル中の電流は使用中に発振させられ、 調整可能な構成要素（１７７）は、第２のタップと第１のタップとの間のコイ ルの部分の抵抗に対して、第１のタップと第３のタップとの間のコイルの部分の 抵抗における 誤りを補償するために、コイルのタップのうちの２つの間の経路において接続の ために配置される、請求項１または請求項２に記載の機器。 ４．変換器のコイル中の電流が使用中に発振させられる際に用いる機器であって 、前記回路手段は、コイルの複数のポイントからの信号を組合せることによって 各々得られる第１および第２の信号を比較するよう構成され、調整可能な構成要 素（１７９）は第ｌおよび第２の信号のうちの１つの位相を変更するよう接続さ れる、請求項１または請求項２に記載の機器。 ５．表面の特性を測定するための測定機器であって、前記測定機器は、触針（２ １）を保持しそれをワークピース上で横断させるためのアーム（３）と、触針が ワークピース上を横断する際にその運動がコイル（７７）とコア（７５）との間 で相対的な運動を生じさせるよう配置される変換器のコイル（７７）から信号を 受取るための回路手段とを備え、コイルを流れる電流は使用中に発振させられ、 前記回路手段はコイルから第１および第２の信号を受取ってそれらの振幅を比較 し、前記回路手段は、制御信号に応答して第１および第２の信号の間の相対位相 に作用するよう調整可能な調整可能要素（１７９）を備え、前記測定機器は、第 １および第２の信号間の位相において検知されたエラーに応答し制御信号が調整 可能構成要素（１７９）に出力されそれによって位相エラーを低減するよう構成 要素を 自動的に調整する動作のモードを有する、表面の特性を測定するための測定機器 。 ６．調整可能な構成要素（１７７；１７９）は抵抗性のある、請求項１ないし請 求項５の任意の１つに記載の機器。 ７．調整可能構成要素（１７７；１７９）は、分圧器を備え、分散抵抗のエンド ポイント間でタップの有効位置を変更するよう調整可能である、請求項６に記載 の機器。 ８．調整可能構成要素（１７９）は位相シフトネットワークに接続される、請求 項４または請求項５に記載の機器。 ９．調整可能構成要素（１７９）は、分散抵抗の第１および第２の末端タップが 、異なる位相シフトのある位相シフトネットワークのそれぞれのポイントに接続 される分圧器を備え、前記構成要素は第１および第２の末端タップ間でタップの 有効位置を変更するよう調整可能である、請求項８に記載の機器。 １０．コア（７５）およびコイル（７７）の相対的な運動は第１の信号の振幅を 変化させ、調整可能構成要素（１７９）の調整は第２の信号の位相を変更する、 請求項４、５、８および９の任意の１つに記載の機器。 １１．表面の特性を測定するための測定機器であって、前記機器は、触針（２１ ）を保持しそれをワークピース上で横断させるためのアーム（３）と、触針がワ ークピース上を横断する際に触針の運動が変換器のコイル（７７）とコア（７５ ）との間で相対的な運動を引起こすよう、触針に 関連する変換器のコイル（７７）への接続のための回路手段とを備え、前記回路 手段は、コイルの第１および第２のタップへの接続のための第１および第２の出 力を有するオシレータ（１５３）と、オシレータの第１の出力と直列の第１の抵 抗器（１６９）と、オシレータの第２の出力と直列の第２の抵抗器（１７１）と 、第１の抵抗器（１６９）と第２の抵抗器（１７１）との間で、オシレータ（１ ５３）から離れてそれらの側で接続される調整可能な抵抗性構成要素（１７７） とを備える、表面の特性を測定するための測定機器。 １２．第１の抵抗器（１６９）は使用中はオシレータ（１５３）の第１の出力と コイルの第１のタップとの間で直列に接続されるよう配置され、第２の抵抗器（ １７１）は使用中はオシレータ（１５３）の第２の出力とコイルの第２のタップ との間で直列に接続されるよう配置される、請求項１１に記載の機器。 １３．制御信号は構成要素（１７７）を自動的に調整するために出力される動作 のモードを有する、請求項１１または請求項１２に記載の機器。 １４．回路手段は第１および第２のタップの間にあるコイルの第３のタップに接 続されるよう構成される、請求項１１ないし請求項１３の任意の１つに記載の機 器。 １５．調整可能構成要素（１７７）は、分散抵抗の一方の端部がコイル（７７） の第１のタップへの接続のために構 成されかつ分散抵抗の他方の端部がコイル（７７）の第２のタップへの接続のた めに構成される分圧器を備え、前記構成要素の調整は分散抵抗の端部間でタップ の有効位置を変化させる、請求項３または請求項１４に記載の機器。 １６．調整可能構成要素（１７７）の前記タップはコイルの第３のタップに接続 されるよう配置される、請求項１５に記載の機器。 １７．調整可能構成要素（１７７）の前記タップは予め定められる電位に接続さ れ、回路手段はコイルの第３のタップを予め定められる電位に接続するための接 続部を含む、請求項１５に記載の機器。 １８．回路手段はコイルの第１のタップへの接続のための第１のノードと、コイ ルの第２のタップへの接続のための第２のノードと、使用中にノードに現われる 信号からの第１および第２の出力信号を与えるための信号出力手段（１５９、１ ６１）とを備える、請求項３、１１、１２、１３、１４、１５、１６および１７ のうちの任意の１つに記載の機器。 １９．回路手段は、第１の抵抗器（１６９）とコイルの第１のタップのための接 続部との間に第１のノードを備え、かつ第２の抵抗器（１７１）とコイルの第２ のタップのための接続部との間に第２のノードを備え、回路手段はさらに、第１ および第２のノードに接続され、使用中にノードに現われる信号から第１および 第２の出力信号を与えるた めの信号出力手段（１５９、１６１）を備える、請求項１２または請求項１３に 記載の機器。 ２０．第１および第２のタップを有するコイルとともに使用する機器であって、 回路手段は、コイルの第１のタップへの接続のための第１のノードと、コイルの 第２のタップへの接続のための第２のノードと、第１および第２のノードに接続 され、使用中にノードに現われる信号から第１および第２の出力信号を与えるた めの信号出力手段（１５９；１６１）とを備える、請求項１、２、４、５、８、 ９および１０の任意の１つに記載の機器。 ２１．信号出力手段（１５９；１６１）は、第１の出力信号を与えるために第１ および第２のノードからの信号を加算し、第２の出力信号を与えるために第１お よび第２のノードからの信号を減算するよう構成される、請求項１８ないし請求 項２０の任意の１つに記載の機器。 ２２．表面の特性を測定するための測定機器であって、前記機器は、触針（２１ ）を取付けそれをワークピース上で横断させるためのアーム（３）と、触針がワ ークピース上を横断する際に触針の運動がコイル（７７）とコア（７５）との間 で相対的な運動を引起こすよう配置されるコイルへの接続のための回路手段とを 備え、前記回路手段は、チューニングされた回路を形成するようコイル（７７） と並列接続されるためのキャパシタンス（１６７）と、チューニングされた回路 を駆動するためのオシレータ（１５ ３）と、オシレータとキャパシタンスとの間に抵抗器（１６９、１７１）とを備 える、表面の特性を測定するための測定機器。 ２３．前記回路手段は、前記レジスタ（１６９；１７１）の間で接続される信号 出力手段（１５９：１６１）と、コイルの端部に現われる信号から出力信号を与 えるためのコイル（７７）の端部とを含む、請求項２２に記載の機器。 ２４．コイル（７７）と並列にかつキャパシタンス（１６７）と並列に接続する ための抵抗器手段（１７３、１７５、１７７）をさらに含む、請求項２２または 請求項２３に記載の機器。 ２５．表面特性を測定するための測定機器であって、前記機器はそこにストアさ れるソフトウェアに従って動作する制御システムを有し、ソフトウェアは、機器 が行なうべき動作をセットアウトするための命令プログラム手段と、命令プログ ラム手段によって特定される動作を実行するよう機器を制御するための制御プロ グラム手段と、命令プログラム手段によって特定される動作を実行するのに必要 なプログラム命令を制御プログラム手段に与えるための少なくとも１つのプログ ラムモジュール手段とを備え、測定機器は、少なくとも命令プログラム手段とプ ログラムモジュール手段とが置換えられることを可能にする手段を含む、表面特 性を測定するための測定機器。 ２６．ディスプレイ手段（３１７）と入力手段（３１９な いし３３１）とを備え、制御プログラム手段はさらに、ディスプレイ手段（３１ ７）上でオペレータヘ提示するための複数のメニューを発生し、入力手段からの メニュー入力からの選択に応答するためのものであり、制御プログラム手段は機 器内にストアされるプログラムモジュール手段によって可能化される動作に依存 してメニューを発生する、請求項２５に記載の機器。 ２７．プログラムモジュール手段が置換えられるたびにそれを記憶するための不 揮発性再プログラマブルメモリ手段（３０７、３１２）と、不揮発性再プログラ マブルメモリ手段にストアされるプログラムモジュール手段のコピーをストアす るためのＲＡＭ（３１１）とを備え、制御プログラム手段は動作を実行するため のプログラム命令を与えるためにプログラムモジュール手段のコピーを用い、機 器にストアされるソフトウエアは、プログラムモジュール手段の前記コピーに組 込まれるようフォルト値のようなデータ値を特定するために、不揮発性再プログ ラマブルメモリ手段にストアされる置換可能なデータファイル手段を備える、請 求項２５または請求項２６に記載の機器。 ２８．不揮発性再プログラミングメモリ手段は、プログラムモジュール手段をス トアするための第１のメモリ素子（３０７）と、データファイル手段をストアす るための第２のメモリ素子（３１２）とを備える、請求項２７に記載の機器。 ２９．プログラムモジュール手段と命令プログラム手段とは再プログラマブル不 揮発性メモリ手段（３０７、３１２）にストアされ、それらを置換えることので きる手段は、機器の外部から置換プログラム手段を受信するための入力ポート（ ４７）と、入力ポートを介して受信された置換プログラム手段とともに再プログ ラマブル不揮発性メモリ手段にストアされるプログラムモジュール手段と命令プ ログラム手段とを置換えるよう再プログラマブル不揮発性メモリ手段を再プログ ラミングするための手段とを備える、請求項２５ないし請求項２８のうちの任意 の１つに記載の機器。 ３０．再プログラマブル不揮発性メモリ手段は、プログラムモジュール手段をス トアするための第１のメモリ素子（３０７）と、命令プログラム手段をストアす るための第２のメモリ素子（３１２）とを備える、請求項２９に記載の機器。 ３１．コンピュータとともに使用するためのシステムであって、前記プログラム モジュール手段の１つの組と、（ｉ）オペレータからのコンピュータタへの命令 入力に応答し、機器が行なうべき動作を選択するために前記命令プログラム手段 を作出し、（ｉｉ）プログラムモジュール手段の組から、命令プログラム手段に よって特定される命令を実行るために必要なプログラムモジュール手段を識別し 、（ｉｉｉ）選択されたプログラムモジュール手段と作出された 命令プログラム手段とを、測定機器に、または測定機器への後の転送のためにメ モリ素子（３３７）に転送するよう、コンピュータを制御するための構成制御プ ログラム手段とを含む、再構成プログラム手段とともに、請求項２５ないし請求 項３０のうちの任意の１つに従う測定機器を含む、コンピュータとともに使用す るためのシステム。 ３２．再構成制御プログラム手段は、（ｉｖ）オペレータからコンピュータへの 命令入力に応答して前記データファイル手段を作出し、作出されたデータファイ ル手段を測定機器にまたはそれへの後の転送のためのメモリ素子（３３７）に転 送するよう、コンピュータを制御するためのものである、請求項２７または請求 項２８に依存する場合は請求項３１に従う機器。 ３３．表面の特性を測定するための測定機器を備え、かつストアされるプログラ ムに従って動作するコンピュータ化された制御手段（３０３）（たとえばマイク ロプロセッサ）と、測定機器のストアされるプログラムの一部またはすべてを変 更または置換するためのコンピュータ化されたプログラミング手段（３３３）と 、置換プログラム命令をプログラミング手段から測定機器へ運ぶための通信手段 （３３７、３３９）とを有する、プログラマブル測定アセンブリ。 ３４．表面の特性を測定するためのプログラマブル測定機器を再プログラミング する方法であって、前記方法は、 （ａ） 測定機器から独立したプログラミング装置（３３３）を用いて、測定 機器が行なうべき動作のシーケンスを定義する命令プログラム手段を作出し、命 令プログラム手段に特定される動作のうちのそれぞれの１つまたは複数の動作を 測定機器が実行することを可能にする命令を含む１つまたはそれより多いプログ ラムモジュール手段を選択するステップを含み、プログラムモジュール手段はプ ログラミング装置に与えられるプログラムモジュール手段のライブラリから選択 され、前記方法はさらに、 （ｂ） プログラミング装置（３３３）から測定機器へ命令プログラム手段と 選択された１つまたはそれより多いプログラムモジュール手段とをダウンロード して、動作中にプログラミング装置との接続なしで命令プログラム手段に従って 測定機器が動作することを可能にするステップを含む、表面の特性を測定するた めのプログラマブル測定機器を再プログラミングする方法。 ３５．触針の先端（２３）が表面と接触する状態で触針（２１）を第１の方向で 表面上を横断させ、かつ表面方向へのおよびそれから離れる第２の方向において 触針の先端（２３）の運動を検知することによって、表面の特性を測定するため の測定機器であって、 機器は、触針（２１）を第１の方向に横断させるための駆動手段（１、３、１ ３７ないし１４７）と、触針の先端の第２の方向における運動に応答する変換器 （７５、７ ７）からの信号を受信するための信号受信手段（１４９）と、触針の先端を駆動 手段に対して移動させるための触針持上げ手段（２４３ないし２７９）とを備え 、触針持上げ手段は、触針の先端を表面から離し触針の先端を表面と接触するよ うに戻すために、触針の先端を第２の方向に移動させる、表面の特性を測定する ための測定機器。 ３６．前記駆動手段は、触針（２１）を支持するための可動手段（３）と、第１ の方向における運動のために可動手段を支持し、かつ可動手段のためのデータを 定義する支持手段（８７、９３）と、支持手段（８７、９３）に対し第１の方向 に可動手段（３）を駆動するためのモータ（１４５）とを備える、請求項３５に 記載の機器。 ３７．表面の特性を測定するために、触針の先端（２３）が表面と接触する状態 で触針（２１）を表面上で第１の方向に横断させるための駆動手段（１、３、１ ３７ないし１４７）と、表面方向へのおよびそれから離れる第２の方向における 触針の先端の運動に応答する変換器（７５、７７）からの信号を受信するための 信号受信手段（１４９）とを有する、測定機器のための取付物（１３、１５、１ ７）であって、 取付物は、触針の先端を表面から離し触針の先端を表面と接触するよう戻すた めに、触針の先端を駆動手段に対し第２の方向に移動させるための触針持上げ手 段（２４３ないし２４９）を含む、測定機器のための取付物。 ３８．触針持上げ手段は触針を移動させるためのモータ（２５７）を含む、請求 項３５もしくは請求項３６に記載の機器または請求項３７に記載の取付物。 ３９．触針（２１）は前記横断中の第２の方向における触針の先端（２３）の旋 回運動のために取付けられ、変換器（７５、７７）はそのような旋回運動に応答 し、触針持上げ手段（２４３ないし２７９）は横断中の前記旋回運動におけるよ うに触針（２１）を同じ旋回軸（７１）について旋回運動させる、請求項３５、 ３６および３８のうちの任意の１つに記載の機器または請求項３７もしくは請求 項３８に記載の取付物。 ４０．触針持上げ手段は変換器（７５、７７）をさらに動かす、請求項３５、３ ６および３８のうちの任意の１つに記載の機器または請求項３７もしくは請求項 ３８に記載の取付物。 ４１．触針持上げ手段は、それによって触針の先端が表面と接触するよう戻され る際の変換器の移動の終端を定義するためにアバットメント（２５３、２５５） を備える、請求項４０に記載の機器または取付物。 ４２．スキッド（６７）がゲージ本体（１９）に取付けられる場合にはスキッド も持上げられるよう、触針持上げ手段がゲージ本体（１９）をさらに動かす、請 求項４０または請求項４１に記載の機器または取付物。 ４３．触針（２１）は前記横断中の第２の方向における触 針の先端（２３）の旋回運動のために取付けられ、変換器（７５、７７）はその ような旋回運動に応答し、触針持上げ手段は前記横断中の前記旋回運動の軸（７ １）とは異なる旋回軸（６５）について触針を旋回運動させる、請求項３５、３ ６、３８、４０、４１および４２のうちの任意の１つに記載の機器または請求項 ３７、３８、４０、４１および４２のうちの任意の１つに記載の取付物。 ４４．持上げ手段は表面から離れる触針の先端の運動のエンドポイントを設定す る手段（２７５、２７７）を含む、請求項３５、３６および３８ないし４３のう ちの任意の１つに記載の機器または請求項３７ないし４３のうちの任意の１つに 記載の取付物。 ４５．前記エンドポイントは調整可能である、請求項４４に記載の機器または取 付物。 ４６．横断中に触針および変換器が有する第２の方向における位置を調整するた めに、触針（２１）と変換器（７５、７７）と触針持上げ手段（２４３ないし２ ７９）とを第２の方向に線形移動させるための線形移動手段（１３、１５、５９ 、６１、６３）をさらに含む、請求項３５、３６および３８のうちの任意の１つ に記載の機器または請求項３７ないし４４のうちの任意の１つに記載の取付物。 ４７．触針（２１）を表面上で移動させることによって表面の特性を測定するた めの測定機器であって、前記機器は、 触針を支持するためのアーム（３）と、 アームを取付けるためのアーム取付物（８７、９３）と、 アーム取付物（８７、９３）に対しアーム（３）を駆動するためのモータ（１ ４３）と、 モータからアームへ駆動を伝えるための、モータとアームとの間のリンケージ （１４７、１３９）と、 アーム取付物に対するアームの位置を検知するための位置検知手段（１２５、 １２７）と、 モータの現在の速度または位置の測定に応答してモータの速度を制御するため のモータ制御手段（２９７）とを含み、 前記モータ制御手段（２９７）は、位置検知手段（１２５、１２７）の出力か ら、モータの現在の速度または位置の前記測定値を導出する、表面の特性を測定 するための測定機器。 ４８．リンケージは減速ギア（１４７）を含む、請求項４７に記載の機器。 ４９．リンケージはたわみ部材（１３９）を含む、請求項４７または４８に記載 の機器。 ５０．たわみ部材（１３９）は駆動バンドである、請求項４９に記載の機器。 ５１．リンケージ（１３９、１４７）は遊びまたは弾性エネルギを有するため、 アームの任意の検知される位置に対応する正確なモータの位置について不確かさ がある、請求項４７ないし５０のうちの任意の１つに記載の機器。