JPH1137868A

JPH1137868A - 駆動機能付き測定装置

Info

Publication number: JPH1137868A
Application number: JP19664997A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yoshida; 浩之吉田; Akio Kasai; 彰男葛西
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動部と測定部とを一体化することで、構造
を簡素にし、占有空間を小さくし、且つ低いコストで製
造できる駆動機能付き測定装置を提供する。【解決手段】交流成分を含む駆動電圧を発生する駆動電
圧発生部（２０）と、外力又は駆動電圧発生部（２０）
から得られる電流Ｉによって変位可能な可動軸（２）を
有し、前記電流Ｉを可動軸（２）の駆動力に変換すると
ともに可動軸（２）の変位速度を電圧Ｅに変換する変換
器（１）と、電流Ｉ又は変換器（１）で変換された電圧
Ｅから、可動軸（２）の駆動力又は前記可動軸の変位量
に応じた信号を生成する信号生成手段（２３）とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ある測定対象に外
力を加え、その測定対象を変位させたときの変位量や、
測定対象を変位させようとしたときに発生する反力など
を測定するというように、変位と力の測定が共に必要な
分野で使用するのに適した駆動機能付き測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のように変位と力の測定が共
に必要な場合には、駆動装置と変位計と力センサの３つ
の要素が必要である。

【０００３】たとえば、マイクロスイッチの可動接点の
動作特性を検査する場合、測定子、力センサ及びリニア
ゲージからなる測定装置と、これを載せたプレートと、
このプレートを載せたリニアガイドと、前記プレートを
リニアガイド上で移動させるパルスモータ、ボールネ
ジ、プーリ及びベルトからなる駆動装置とを使用する。
すなわち、駆動装置により、測定子及び力センサが取り
付けられているプレートを駆動し、被測定対象のマイク
ロスイッチの可動接点のオン、オフをモニタしながら、
その時の力を力センサで、プレートの動き（変位）をリ
ニアゲージでそれぞれ測定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術によれば、
以上のように変位や力を測定するための手段には、構成
要素が多いため、構造が複雑で占有空間が大きく、さら
に製造にコストがかかるという問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、駆動部と測定部とを一体
化することで、構造を簡素にし、占有空間を小さくし、
且つ低いコストで製造できる駆動機能付き測定装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の測定装置は、交
流成分を含む駆動電圧を発生する駆動電圧発生部と、外
力又は前記駆動電圧発生部から得られる電流Ｉによって
変位可能な可動軸を有し、前記電流Ｉを前記可動軸の駆
動力に変換するとともに前記可動軸の変位速度を電圧Ｅ
に変換する変換器と、前記電流Ｉ又は前記変換器で変換
された電圧Ｅから、前記可動軸の駆動力又は前記可動軸
の変位量に応じた信号を生成する信号生成手段とを備え
たことを特徴とする。

【０００７】前記変換器は、例えば、前記可動軸を軸に
有する可動コイルと、可動コイルと磁気的に結合した磁
石とにより構成される。

【０００８】前記信号生成手段は、前記変換器を構成要
素として含み、前記変換器に電圧Ｅが発生しない状態に
おいて平衡状態になるブリッジ回路と、前記ブリッジ回
路で前記電流Ｉに比例して生成される電圧又は前記電圧
Ｅから前記信号を生成する信号処理手段とで構成するこ
とができる。

【０００９】或いは、前記信号生成手段は、前記駆動電
圧発生部と前記変換器との間に接続された抵抗と、前記
駆動電圧発生部の電圧を第１デジタル値に変換する第１
デジタル変換手段と、前記抵抗と前記変換器との間の電
圧を第２デジタル値に変換する第２デジタル変換手段
と、前記第１デジタル値と前記第２デジタル値とから前
記信号を生成するデジタル信号処理手段とで構成でき
る。この場合、第１及び第２デジタル変換手段は、それ
ぞれ個別のアナログ／デジタルコンバータによって構成
してもよいが、駆動電圧発生部の電圧及び前記抵抗と変
換器との間の電圧を切替えるスイッチ等の切替手段を使
用することにより、１つのアナログ／デジタルコンバー
タで構成することもできる。

【００１０】

【作用及び効果】本発明では、変換器は、駆動電圧発生
部が発生する駆動電圧から得られる電流Ｉを可動軸の駆
動力に変換するとともに、可動軸の変位速度を電圧Ｅに
変換する。信号生成手段は、電流Ｉ又は変換器が発生す
る電圧Ｅから、可動軸の駆動力又は可動軸の変位量に応
じた信号を生成する。

【００１１】信号生成手段が、変換器を構成要素として
含むブリッジ回路と信号処理手段とで構成された場合に
は、ブリッジ回路は、変換器に電圧Ｅが発生しない状態
において平衡状態になることで、電流Ｉに比例する電圧
又は電圧Ｅを発生する。信号処理手段は、このような電
圧から、可動軸の駆動力又は可動軸の変位量に応じた信
号を生成する。

【００１２】また、信号生成手段が、抵抗と、第１デジ
タル変換手段と、第２デジタル変換手段と、デジタル信
号処理手段とで構成された場合には、第１デジタル変換
手段は、駆動電圧発生部の電圧を第１デジタル値に変換
し、第２デジタル変換手段は、抵抗と変換器との間の電
圧を第２デジタル値に変換する。デジタル信号処理手段
は、第１デジタル値と第２デジタル値とから、可動軸の
駆動力又は可動軸の変位量に応じた信号を生成する。

【００１３】本発明によれば、上記の変換器を備えるこ
とで、駆動機能と測定機能の両方を併せ持つと共に駆動
部と測定部との一体化を達成し、低コストで占有空間が
小さく、簡素な構造を持つ駆動機能付き測定装置を提供
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の駆動機能付き測定
装置の構成例を示すブロック図、図２は変換器を分解し
たところを上方から見た斜視図、図３は変換器の断面図
である。

【００１５】図１の測定装置は、駆動電圧発生部２０
と、変換器１を含む信号生成手段２３とで構成されてい
る。

【００１６】初めに、変換器１について説明する。

【００１７】変換器１は、図２及び図３に示すように、
外力又は後述する駆動電流によって変位可能な可動軸２
と、中心に可動軸２を貫通させて固定した円盤状の支持
部材３と、支持部材３の下側に設けた可動コイル４と、
可動コイル４の両端子５と、支持部材３と同心状に配置
され、可動軸２を貫通させるように可動軸２よりわずか
に大きく開けられた穴６と、支持部材３を収納でき且つ
支持部材３が可動軸２の長軸方向に変位できる空間を有
する有底円筒状のケース７と、このケース７上で同心状
に配置され、可動軸２を中心軸に通し保持するための可
動軸２よりわずかに大きく開けられた穴８を有し、ケー
ス７の開口面を覆う蓋９と、ケース７と蓋９とを固定す
るネジ１０と、ケース７の底面側にある可動軸２の端部
に取り付けられる接触子１１と、ケース７内部の上面に
固定され、可動軸２と同心状で、可動軸２よりわずかに
大きく開けられた穴１２を有し、支持部材３の内寸より
わずかに小さく形成された円柱状の磁石１３とで構成さ
れる。

【００１８】ケース７は、磁石１３が発生する磁束をケ
ース７の外部に漏らさず、可動コイル４に効率よく磁束
を通過させるために透磁率の高い材料で作られる。可動
コイル４を通過する磁束密度をＢとする。また、可動コ
イル４の巻線の長さをｒとする。

【００１９】フレミング左手の法則により、可動コイル
４に発生する駆動力Ｆは、可動コイル４に流れる駆動電
流Ｉと、可動コイル４を通過する磁束密度Ｂと、可動コ
イル４の巻線の長さｒとによって決定される。可動コイ
ル４の巻線の単位長さ当たりに発生する力Ｆ₀ はＦ₀ ＝Ｉ・Ｂ …(1) で表わされる。

【００２０】可動コイル４の巻線の長さｒと磁束密度Ｂ
とは、変換器１の製造時に決められた一定の値を有する
ため、駆動力Ｆは可動コイル４に流れる電流Ｉに比例
し、Ｆ＝Ｉ・Ｂ・ｒ …(2) で表わされる。可動コイル４の駆動力Ｆは、支持部材３
を介して可動軸２に伝えられる。

【００２１】一方、可動コイル４が変位すると、フレミ
ング右手の法則により可動コイル４に起電力Ｅが発生す
る。起電力Ｅは、可動コイル４の変位速度ｖと可動コイ
ル４を通過する磁束密度Ｂと可動コイル４の巻線の長さ
ｒとによって決定される。可動コイル４の巻線の単位長
さ当たりの起電力Ｅ₀ はＥ₀ ＝ｖ・Ｂ …(3) で表わされる。

【００２２】可動コイル４の巻線の長さｒと磁束密度Ｂ
とは、変換器１の製造時に決められた一定の値を有する
ため、起電力Ｅは可動コイル４の変位速度ｖに比例し、
次式で表わされる。Ｅ＝ｖ・Ｂ・ｒ …(4) 再び図１において、駆動電圧発生部２０は、正弦波発生
器２１と増幅回路２２とで構成される。正弦波発生器２
１は正弦波を出力する。増幅回路２２は、正弦波発生器
２１の出力を後述するブリッジ回路２４に含まれる変換
器１を駆動するのに充分な電圧及び電流に増幅して出力
する。この駆動電圧発生部２０が出力する電圧Ｖ₀ をＶ₀ ＝Ｖsin （ω・ｔ） …(5) 但し、Ｖは定電圧、ωは角周波数、ｔは時間とする（図
４のＶ₀ ）。

【００２３】信号生成手段２３は、ブリッジ回路２４と
信号処理手段２５で構成されている。ブリッジ回路２４
は、抵抗Ｒ₁ と抵抗Ｒ₃ とインダクタＬ₁ とを直列に接
続したものと、抵抗Ｒ₂ と変換器１とを直列に接続した
ものとを並列に接続して構成される。ただし、図１に示
した変換器１内の抵抗Ｒ，インダクタＬ及び起電力Ｅ
は、変換器１の等価回路である。

【００２４】駆動電圧発生部２０は、その出力をブリッ
ジ回路２４の抵抗Ｒ₁ と抵抗Ｒ₂ との接続点に供給す
る。ブリッジ回路２４のインダクタンスＬ₁ と変換器１
との接続点は接地される。ブリッジ回路２４において抵
抗Ｒ₂ と変換器１との接続点を２４ａとし、抵抗Ｒ₁ と
抵抗Ｒ₃ との接続点を２４ｂとする。

【００２５】接続点２４ａの電位をＶ₁ とし、接続点２
４ｂの電位をＶ₂ とすると、変換器１に起電力Ｅが発生
しない場合、各々の電圧は次の式で表わされる。

【００２６】

【数１】ここで、ブリッジ回路２４内の抵抗Ｒ，Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ
₃ 及びインダクタＬ，Ｌ₁ の値を、

【００２７】

【数２】とすれば、ブリッジ回路２４は平衡し、接続点２４ａの
電位Ｖ₁ と、接続点２４ｂの電位Ｖ₂ とは、常に等しく
なる（図４のＶ₂ ）。

【００２８】ここで、起電力Ｅ（図４のＥ）が発生した
場合、接続点２４ａの電位Ｖ₁ は、次式で表わされる
（図４のＶ₁ ）。

【００２９】

【数３】第１項は(6) 式の第１項と等しいので、(8) 式の条件下
で、接続点２４ａの電位Ｖ₁ と接続点２４ｂの電位Ｖ₂
との差をとれば、変換器１の起電力Ｅに比例する電圧、
すなわち可動コイル４の変位速度ｖに比例する電圧を取
り出すことができる。

【００３０】また、ブリッジ回路２４内のＬ₁ とＲ₃ と
を変換器１と同じ特性を有する別の変換器に置き換える
ことも可能である。この場合、前記起電力は当該別の変
換器にも発生するので、この前記起電力を発生させない
ために当該別の変換器の可動軸は固定される。

【００３１】次に、信号処理手段２５は、ブリッジ回路
２４の接続点２４ａとブリッジ回路２４の接続点２４ｂ
とに接続された第１の差動増幅器２６と、第１の差動増
幅器２６の出力のノイズを除去するローパスフィルタ２
７と、ローパスフィルタ２７の出力を積分する積分器２
８と、駆動電圧発生部２０の出力とブリッジ回路２４の
接続点２４ｂとに接続された第２の差動増幅器２９とで
構成される。

【００３２】第１の差動増幅器２６は、ブリッジ回路２
４にある接続点２４ａの電位Ｖ₁ と、接続点２４ｂの電
位Ｖ₂ との差の電圧Ｖ_v を取り出す。電圧Ｖ_v は可動軸
２の変位速度ｖを示す。

【００３３】ローパスフィルタ２７は、正弦波発生器２
１の発振周波数より高いカットオフ周波数を有し、電圧
Ｖ_v に含まれるノイズを除去した電圧Ｖ_v ’を出力する
（図４のＶ_v ’）。

【００３４】積分器２８は、ローパスフィルタ２７の出
力電圧Ｖ_v ’を積分し、電圧Ｖ_p を出力する。電圧Ｖ
_v ’は可動軸２の変位速度ｖに比例しているため、電圧
Ｖ_v ’を積分することは、可動軸２の変位速度ｖを積分
することと等価である。よって、積分器２８の出力電圧
Ｖ_p は可動軸２の変位を示す（図４のＶ_p ）。

【００３５】第２の差動増幅器２９は、駆動電圧発生部
２０の出力電圧Ｖ₀ とブリッジ回路２４の接続点２４ａ
の電圧Ｖ₁ とを入力とし、Ｖ₀ とＶ₁ との差に相当する
電圧Ｖ_f を出力する（図４のＶ_f ）。電圧Ｖ_f は、ブリ
ッジ回路２４の抵抗のＲ₂ の両端の電位差に比例し、こ
れは変換器１に流れる電流値に比例する。よって、電圧
Ｖ_f は可動軸２に発生する駆動力Ｆに対応している。

【００３６】次に、上記変換器１に正弦波を加えた場合
の各部の波形と接触子１１の変位との関係について説明
する。

【００３７】図４は図１の各部の波形図、図５は図４の
各時刻における接触子１１の状態を示す図である。

【００３８】図４において、駆動電圧発生部２０の駆動
電圧Ｖ₀ が０の時刻にｔ＝ａにて負の起電力が発生し、
時刻ｔ＝ｂにてＥ＝０となったものとする。その後、時
刻ｔ＝ｂからｔ＝ｃの間、Ｖ₁ が正の電圧とすると、図
５（Ａ）のように、接触子１１は変換器１に引き込まれ
た状態で停止している。この時、接触子１１に働いてい
る力はＶ_f で表わされる。Ｖ₁ が減少していき、時刻ｔ
＝ｃになった時、図５（Ｂ）のように、接触子１１は変
換器１から突出する方向に速度ｖで変位を始める。時刻
ｔ＝ｃからｔ＝ｄの間での変位速度ｖはＶ_v で表わされ
る。時刻ｔ＝ｄで、図５（Ｃ）に示すように、接触子１
１は変換器１から最も離れたところで停止する。この状
態では、電圧Ｖ_v ’＝０となり、接触子１１に働いてい
る力はＶ_f で表わされる。Ｖ₁ が増加し始め、時刻ｔ＝
ｅになった時、図５（Ｄ）のように、接触子１１は速度
ｖで変換器１の方向に変位し始める。接触子１１の変位
は、時刻ｔ＝ｆになった時、終了する。

【００３９】図６は、本発明の駆動機能付き測定装置の
別の構成例を示すブロック図である。

【００４０】図６の測定装置が図１の測定装置と異なる
点は、信号生成手段の構成である。信号生成手段３１
は、駆動電圧発生部２０と変換器１との間に接続された
抵抗Ｒ₄ と、駆動電圧発生部２０の出力に接続された第
１アナログ／デジタルコンバータ３２と、抵抗Ｒ₄ と変
換器１の接続点に接続された第２アナログ／デジタルコ
ンバータ３３と、デジタル信号処理手段とで構成されて
いる。この構成では、デジタル信号処理手段はマイクロ
プロセッサ３４で構成されているが、パーソナルコンピ
ュータでもよい。

【００４１】第１アナログ／デジタルコンバータ３２
は、駆動電圧発生部２０が発生する電圧Ｖ₀ を第１デジ
タル値Ｄ₀ に変換する。

【００４２】第２アナログ／デジタルコンバータ３３
は、抵抗Ｒ₄ と変換器１の接続点の電圧Ｖ₁ を第２デジ
タル値Ｄ₁ に変換する。

【００４３】マイクロプロセッサ３４には、あらかじ
め、電圧Ｖ₀ をデジタル値Ｄ₀ ’として、また、変換器
１の可動軸２が固定された状態での電圧Ｖ₁ をデジタル
値Ｄ₂として記憶させておく。デジタル値Ｄ₂ は、変換
器１が起電力Ｅを発生しない時の電圧を表す。デジタル
値Ｄ₀ ’とデジタル値Ｄ₀ とを用いて、記憶されている
デジタル値と変換されたデジタル値との同期を取り、変
換された第１デジタル値Ｄ₀ 及び第２デジタル値Ｄ₁
と、記憶されたデジタル値Ｄ₂ とから、可動軸２の変位
速度、可動軸２の変位又は、可動軸２の発生する力を求
める。可動軸２の変位速度ｖは起電力Ｅに比例し、これ
は、デジタル値Ｄ₂ とデジタル値Ｄ₁ との差から生成さ
れる。この差をデジタル値Ｄ_v とする。可動軸２の変位
は、デジタル値Ｄ_v を積分することで生成される。この
積分値をデジタル値Ｄ_p とする。可動軸２に発生する駆
動力Ｆは、変換器１に流れる電流Ｉに比例し、これは、
デジタル値Ｄ₀ とデジタル値Ｄ₁ との差から生成され
る。この差をデジタル値Ｄ_f とする。

【００４４】マイクロプロセッサ３４は、上記デジタル
値Ｄ_p ，Ｄ_f を計算して出力する。

【００４５】次に、図６の回路で変換器１に正弦波を加
えた場合の各部の波形と接触子１１の変位との関係につ
いて説明する。

【００４６】図７は図６の各部の信号図である。図７の
各時刻ａ〜ｆにおける接触子１１の状態は図５と同様で
ある。

【００４７】図７において、時刻ｔ＝ｂからｔ＝ｃの
間、Ｖ₁ が正の電圧とすると、図５（Ａ）のように、接
触子１１は変換器１に引き込まれた状態で停止してい
る。この時、接触子１１に働いている力はＤ_f で表わさ
れる。Ｖ₁ が減少していき、時刻ｔ＝ｃになった時、図
５（Ｂ）のように、接触子１１は変換器１から突出する
方向に速度ｖで変位を始める。時刻ｔ＝ｃからｔ＝ｄの
間での変位速度ｖはＤ_v で表わされる。時刻ｔ＝ｄで、
図５（Ｃ）に示すように、接触子１１は変換器１から最
も離れたところで停止する。この状態では、デジタル値
Ｄ_v ＝０となり、接触子１１に働いている力はＤ_f で表
わされる。Ｖ₁ が増加し始め、時刻ｔ＝ｅになった時、
図５（Ｄ）のように、接触子１１は速度ｖで変換器１の
方向に変位し始める。接触子１１の変位は、時刻ｔ＝ｆ
になった時、終了する。

【００４８】上記のとおり、本発明の測定装置は、駆動
機能と測定機能とを備え、測定機能として、変位と力と
を測定する機能を有する。

【００４９】本発明の駆動機能付き検出装置の好適な使
用例として、駆動と測定とを同時に必要とする計測分野
であるマイクロスイッチ動作特性検査装置を説明する。

【００５０】図８はマイクロスイッチの動作特性の規定
を示した図である。マイクロスイッチ４０は、内蔵した
可動接点と、外部の力を前記可動接点に伝えるアクチュ
エータ４１とを有し、アクチュエータ４１に加えられる
動き又は圧力に応じて、可動接点がオン・オフするよう
な機構を備えたものである。アクチュエータ４１の先端
は、曲面状の端部４２となっている。マイクロスイッチ
４０の動作特性として、次の特性が規定されている。位置 F.P.：自由位置。アクチュエータ４１に外力が加わって
いない状態における基準位置からアクチュエータの端部
４２までの距離。 O.P.：動作位置。前記可動接点がオフ状態からオン状態に反転するときの
状態における基準位置からアクチュエータの端部４２ま
での距離。 F.O.T.P.：動作限度位置。アクチュエータ４１が動かなくなるまで押したときの状
態における基準位置からアクチュエータの端部４２まで
の距離。 R.P.：戻りの位置。前記可動接点がオン状態からオフ状態へ反転するときの
状態における基準位置からアクチュエータの端部４２ま
での距離。力 O.F.：動作に必要な力。 O.P.で、前記可動接点を反転させるのに必要な力。 R.F.：戻りの力。 R.P.で、前記可動接点を反転させるのに必要な力。 F.O.T.F.：F.O.T.P.における力。アクチュエータの端部４２をF.O.T.P.まで動かすのに必
要な力。動き P.T.：動作までの動き。 F.P.からO.P.までの変位量。 O.T.：動作後の動き。 O.P.からF.O.T.P.までの変位量。 M.D.：応差の動き。 O.P.からR.P.までの変位量。 R.T.：戻り後の動き。 R.P.からF.P.までの変位量。このうち、動き（変位量）に関しては、位置から算出で
きるので、力及び位置の計測を行う。

【００５１】図９は、マイクロスイッチ４０のF.P.を測
定する時のマイクロスイッチ４０と変換器１との位置関
係及び変換器１を駆動したときの各状態を示す図、図１
０は、図９の各状態における測定装置の各部の波形図、
図１１は、マイクロスイッチ４０のO.P.、F.O.T.P.、R.
P.を測定する時のマイクロスイッチ４０と変換器１との
関係及び変換器１を駆動したときの各状態を示す図、図
１２は、図１１の各状態における測定装置の各部の波形
図である。

【００５２】F.P.の測定方法図９（Ａ）に示すように、接触子１１の先端とマイクロ
スイッチ４０の基準位置との間隔を既知の基準距離にな
るように固定する。図１０に示すように、標準のO.F.よ
り小さい駆動力Ｆを発生する電圧Ｖ₁₁を最大値とする正
弦波Ｖ₀ で変換器１を駆動する。図１０において、時刻
ｔ＝ｂからｔ＝ｃの間では、図９（Ａ）のように、接触
子１１は変換器１に引き込まれた状態になっている。Ｖ
₀ が減少していき、ｔ＝ｃになった時、接触子１１はア
クチュエータの端部４２の方向に変位を始める。接触子
１１は変位し続け、ｔ＝ｄになった時、アクチュエータ
の端部４２に接する（図９（Ｂ））。Ｖ₀ は更に減少し
ていき、アクチュエータ４１を押す力は増えていくが、
駆動力Ｆではアクチュエータ４１を更に押すことができ
ないので、接触子１１は停止する（図９（Ｂ），
（Ｃ），（Ｄ））。この時のＶ_p を測定すれば、F.P.を
測定できる。Ｖ₀ が増加を始め、ｔ＝ｅになった時、ア
クチュエータの端部４２に接していた接触子１１は逆方
向に変位を始め、変換器１に引き込まれていき、図９
（Ａ）の状態に戻る。

【００５３】O.P.、F.O.T.P.、R.P.、O.F.、R.F.、F.O.
T.F.の測定方法図１１（Ａ）に示すように、接触子１１の先端とマイク
ロスイッチ４０の基準位置との間隔を既知の基準距離に
なるように固定する。図１２に示すように、標準のF.O.
T.F.より大きい駆動力Ｆを発生する電圧Ｖ₁₂を最大値と
する正弦波Ｖ₀で変換器１を駆動する。図１２におい
て、時刻ｔ＝ｃからｔ＝ｄの間では、図１１（Ａ）のよ
うに接触子１１は変換器１に引き込まれた状態になって
いる。Ｖ₀が減少していき、ｔ＝ｄになった時、接触子
１１はアクチュエータの端部４２の方向に変位を始め
る。ｔ＝ｅの時刻になると、図１１（Ｂ）に示すよう
に、変換器１の接触子１１がアクチュエータの端部４２
に接し、F.P.を通過するが、接触子１１は更にアクチュ
エータ４１を押しつづける。O.P.を通過した時刻ｔ＝ｆ
に、マイクロスイッチ４０の可動接点がオン状態に反転
する（図１１（Ｃ₁ ））。その時の第２の差動増幅器２
９の出力Ｖ_f からO.F.を測定できる。また、積分器２８
の出力Ｖ_p により、O.P.を測定できる。接触子１１は更
に変位を続けた後、ｔ＝ｇになった時にF.O.T.P.で止ま
る（図１１（Ｃ₂ ））。その時の第２の差動増幅器２９
の出力Ｖ_f からF.O.T.F.を測定できる。また、積分器２
８の出力Ｖpより、F.O.T.P.を測定できる。Ｖ₀ が増加
を始め、時刻ｔ＝ｈで接触子１１は変換器１の方向に変
位を始めるが、アクチュエータの端部４２がF.P.に戻ろ
うとする力により、接触子１１とアクチュエータの端部
４２は接触しつづけたまま変位する。R.P.を通過した時
刻ｔ＝ｉに、マイクロスイッチ４０の可動接点がオン状
態からオフ状態に反転する（図１１（Ｃ₃ ））。その時
の第２の差動増幅器２９の出力Ｖ_f からR.F.を測定でき
る。

【００５４】P.T.、O.T.、M.D.、R.T.の測定方法 P.T.は、測定されたF.P.とO.P.とから算出できる。O.T.
は、測定されたO.P.とF.O.T.P.とから算出できる。M.D.
は、測定されたO.P.とR.P.とから算出できる。R.T.は、
測定されたR.P.とF.P.とから算出できる。

【００５５】本発明の装置は、この使用例に示した計測
的な方法で使用する方法だけでなく、閾値判定的な使用
法もできる。以下、その例を示す。１．閾値判定・ボルト締め忘れ（有無）検出ボルトの有無を可動軸の変位量で検出する。・点字読み取り機点字の凹凸を可動軸の変位量で検出する。２．駆動＋閾値判定・基板クランパ図１３に示すように、製造ライン等のガイド４６上に流
れている基板４３を接触子１１でホールドし、その時の
可動軸２の変位量でホールドの成功／失敗を検出する。・ＩＤ−ＴＡＧ複数の種類の部材等が混在して流れている製造ライン等
で、部材等の複数の個所を複数の接触子でホールドし、
複数の可動軸の変位量の組み合わせから部材の種類を検
出する。・ペンプロッタのペンのホールドと入れ忘れ検知接触子でペンをホールドし、ペンの有無は可動軸の変位
量の差で検出する。・部品クランパ図１４に示すように、製造ライン等で流れている複数の
部品４４，４５を接触子１１でホールドし、可動軸２の
変位量で、部品の種類を検出する。３．計測・厚さ測定図１５（Ａ）に示すように、ベアＩＣコーティング面４
７と接触子１１との間隔を既知の基準距離になるように
固定する。次に、図１５（Ｂ）に示すように、ベアＩＣ
コーティング面４７に接触子１１を押し当て、接触子１
１が停止した時の可動軸２の変位と既知の基準距離か
ら、コーティングの厚みを測定する。・摩耗チェック加工ラインで使う工具／刃具に接触子を押し当て、工具
／刃具の摩耗量を測定する。・表面粗さ測定製造ライン等で流れている被測定物に対し、表面粗さを
測定する面と鉛直方向に測定装置を配置し、振動してい
る接触子を押し当てて被測定物の表面を走査しつつ可動
軸の変位量を測定し、得られた変位量から表面粗さ（凹
凸）を測定する。４．駆動＋計測・マイクロスイッチの接点チェックマイクロスイッチのアクチュエータを接触子で押し付
け、マイクロスイッチのアクチュエータのストロークや
動作圧力などの動作特性を検査する。・部品（基板、加工部品など）のクランプ＋寸法測定部品の外形寸法を測定する場合、ある基準面に対して部
品を押し付けて、基準面から部品を押し付けた接触子の
距離を測定するという方法が考えられる。駆動機能付き
センサを利用すれば、部品を固定する機能と測定する機
能とが同時にできる。対象としては、基板（外形寸法の
測定）、加工部品（外径、内径、長さ測定など）など。・基板の反り検出＋反り矯正図１６に示すように、基板４８に接触子１１を押し当
て、可動軸２の変位量から反りを測定し、反りがなくな
るまで接触子１１でさらに基板を押し付ける。・リードや板バネの曲がり（反り）検査リードや板バネ等に鉛直方向に可動軸を配置する。リー
ドや板バネがフラットな良品と、反りや曲がりのある不
良品とでは、接触子がリードや板バネと接触して反力が
検出されるまでの接触子の変位距離が違うので、良品、
不良品のチェックができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施形態の回路構成図。

【図２】図１における変換器の分解図。

【図３】図２の変換器の断面図。

【図４】図１の回路の各部の波形図。

【図５】図４又は図７の各時刻における接触子の状態を
示す図。

【図６】本発明の別の態様を示す回路構成図。

【図７】図６の回路の各部の信号図。

【図８】マイクロスイッチの動作特性の規定を示す図。

【図９】マイクロスイッチの動作試験を示す図。

【図１０】図９の状態での各部の波形図。

【図１１】マイクロスイッチの動作試験を示す図。

【図１２】図１１の状態での各部の波形。

【図１３】本発明の駆動機能付き測定装置を基板クラン
パ装置に使用した状態を示す図。

【図１４】本発明の駆動機能付き測定装置を部品クラン
パ装置に使用した状態を示す図。

【図１５】本発明の駆動機能付き測定装置をベアＩＣコ
ーティング厚み検査装置に使用した状態を示す図。

【図１６】本発明の駆動機能付き測定装置を基板の反り
検出又は反り矯正装置に使用した状態を示す図。

【符号の説明】

１…変換器、２…可動軸、３…支持部材、４…可動コイ
ル、５…端子、６，８，１２…穴、７…ケース、９…
蓋、１０…ネジ、１１…接触子、１３…磁石、２０…駆
動電圧発生部、２１…正弦波発生器、２２…増幅回路、
２３，３１…信号生成手段、２４…ブリッジ回路、２５
…信号処理手段、２６，２９…差動増幅器、２７…ロー
パスフィルタ、２８…積分器、３２，３３…アナログ／
デジタルコンバータ、３４…マイクロプロセッサ、４０
…マイクロスイッチ、４１…アクチュエータ、４２…端
部、４３，４８…基板、４４，４５…部品、４６…ガイ
ド、４７…コーティング。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流成分を含む駆動電圧を発生する駆動電
圧発生部と、外力又は前記駆動電圧発生部から得られる
電流Ｉによって変位可能な可動軸を有し、前記電流Ｉを
前記可動軸の駆動力Ｆに変換するとともに前記可動軸の
変位速度ｖを電圧Ｅに変換する変換器と、前記電流Ｉ又
は前記変換器で変換された電圧Ｅから、前記可動軸の駆
動力Ｆ又は前記可動軸の変位量に応じた信号を生成する
信号生成手段とを備えたことを特徴とする測定装置。
【請求項２】請求項１の測定装置において、前記変換器
は、前記可動軸を軸に有する可動コイルと、前記可動コ
イルと磁気的に結合した磁石とで構成されている測定装
置。
【請求項３】請求項１の測定装置において、前記信号生
成手段は、前記変換器を構成要素として含み、前記変換
器に電圧Ｅが発生しない状態において平衡状態になるブ
リッジ回路と、前記ブリッジ回路で前記電流Ｉに比例し
て発生する電圧又は前記電圧Ｅから前記信号を生成する
信号処理手段とで構成されている測定装置。
【請求項４】請求項１の測定装置において、前記信号生
成手段は、前記駆動電圧発生部と前記変換器との間に接
続された抵抗と、前記駆動電圧発生部の電圧を第１デジ
タル値に変換する第１デジタル変換手段と、前記抵抗と
前記変換器との間の電圧を第２デジタル値に変換する第
２デジタル変換手段と、前記第１デジタル値及び前記第
２デジタル値から前記信号を生成するデジタル信号処理
手段とで構成されている測定装置。