JPS62285012A - 発電機能を備えた測定機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発電機能を備えた測定機に係り、特に、測定
対象を電気信号に変換する検出器等を含み測定値を電子
式表示手段に表示するようした測定機に有効利用される
。

〔背景技術とその問題点〕

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

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

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

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

しかしながら、上記従来測定機には次のような問題があ
った。

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

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

〔発明の目的〕

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

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
上記従来問題点が、測定機の消費電力量にかかわらず一
定容量を持ち、かつ減量する方向のみに作用する電池を
もって検出器等電装品の電源としていたことに着目し、
その必要に応じて何時でも発電補充できるようしたもの
である。

これがため、測定対象に関与させる測定機本体と、測定
対象を電気信号に変換するための前記測定機本体に内蔵
された検出器と、この検出器からの出力信号を所定処理
して前記測定対象の測定値を求めるとともにその測定値
を表示および／または外部出力する表示手段を含み形成
された測定回路と、　前記測定機本体に内蔵された発電
手段と、前記測定機本体の外側から操作可能な駆動部材
を含み形成された前記発電手段を駆動させるための駆動
手段と、を備え前記駆動部材を操作することによって前
記測定回路等の電装品を駆動するための電力を発生でき
るよう構成し前記目的を達成するのである。

従って、測定作業者が測定機本体の外側から駆動部材を
操作すれば駆動手段が作動して内蔵した発電機が駆動さ
れるので内蔵検出器等電装品の消費電力を十分にまかな
うことができるから、途中に電池交換作業をせずかつ測
定場所を制約されずに何時でも最良の常態において迅速
かつ高精度な測定を達成することができる。

〔実施例〕

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

（第１実施例） この第１実施例では、測定機の型種を前記従来の場合と
同様の電子式マイクロメータとしている。

さて、この実施例は第１図ないし第４図に示されるよう
に電子式マイクロメータは、測定機本体１と測定回路１
００と発電手段２００とこの発電手段２００を駆動する
ための駆動手段２０と過充電防止回路６０および低電圧
検出回路７０とから構成されている。

まず、第１図において、測定機本体１は、Ｕ字状フレー
ム２の起立部にアンビル３とスピンドル４とが対向配設
され、スピンドル４はフレーム２に固定された内筒５と
螺合されたシンプル６を回動させることにより図で左右
方向に進退されるものと形成されている。従って、アン
ビル３とスピンドル４とに挟持される被測定物（図示省
略）の長さすなわち測定対象はそのスピンドル４のフレ
ーム２に対する進退変位量によって特定される。

ここに−面側がアンビル３に当接した被測定物の他面側
にスピンドル４を当接させることにより測定機本体１は
測定対象に関与する。

また、測定回路１００は、測定対象を電気信号に変換す
る検出器１０１、この検出器１０１からの電気信号を１
パルスが１μｍと規定されるパルス信号に変換するパル
ス化回路１０４、そのパルス信号を計数して測定値とす
るカウンタ１０５および測定値を電子的に表示する表示
手段１１０とから構成されている。検出器１０１は、筒
体７と支持部材８とでフレーム２に固定された一方電極
１０２と、スペーサ１４を介しバネ１３で筒体７の端面
に当接され、軸方向変位不能に位置規制されるとともに
スピンドル４のキー溝とキー９との保合によって回転可
能とされた可動部材である回転体１２に一体的に取り設
けられた他方電極１０３とからなり、位相弁別型静電容
量方式のロータリー型変位検出センサーから形成されて
いる。従って、スピンドル４が進退動されると検出器１
０１はその変位量相当電気信号をパルス化回路１０４に
出力することができる。カウンタ１０５はそれを測定値
として計数する。また、表示手段１１０は、第４図に示
すようにカウンタ１０５から入力される測定値相当信号
から当該測定値をデジタル表示するデジタル表示器１１
１と同じくアナログ的に表示するアナログ表示器１１２
を有するとともに、過充電表示部１１３と低電圧表示部
１１４とを設は構成されている。さらに、表示手段１０
にはプリンタ等への外部出力機能が設けられている。こ
こに、本実施例では前記の検出器１０１、パルス化回路
１０４、カウンタ１０５、表示手段１１０および後記の
過充電防止回路６０等を併せ電装品と定義するものとす
る。

発電手段２００は、第１図および第２図に見られるよう
に小型発電機３０と整流回路４０と蓄電回路５０とから
構成され、小型発電機３０は第３図に示すようにフレー
ム２に固定された鉄枠３６とリード線３８．３８が設け
られたコイル３７とから形成されたステータ３５と、回
転軸３２と一体的な鉄片３４および永久磁石３３から形
成されたロータ３１とからなる単相交流発電機である。

そして、この発電機３０から出力される交流電圧を全波
整流する整流回路４０は４つの整流ダイオード４１，４
１，４１．４１とチ田−クコイル４２とから形成され、
直流電圧に変換する。なお、　　・蓄電回路５０は電気
二重層コンデンサ５１を含み形成されており、蓄電容量
は前記電装品を１００時間駆動できるものと決定され、
また発電機３０は１〜２秒間運転すれば前記電装品を１
５〜１８分間駆動できるだけの発電容量をもつものと選
択されている。従って、発電不要の場合に備え整流回路
４０にはスイッチ４３が設けられている。

そして、この発電機３０を駆動させるための駆動手段２
０は、第１図に見られるように紙面裏側に回動可能とし
てフレーム２に装着された駆動部材であるノブ２５とこ
のノブ２５で回転される傘歯車２４とこの傘歯車２４で
駆動されるギヤトレイン２２とからなり、ギヤトレイン
２２の最終段のビニオン軸２３がロータ３１に連結され
ている。

従って、測定者が駆動部材であるノブ２５を回動操作す
れば、発電手段２００は駆動され、その蓄電回路５０に
充電することができる。

また、過充電防止回路６０は、測定者の任意であるシン
プル６の回転数が過大になると発電機３０からの交流電
圧が変動し、前記電装品に過充電、過電流を荷ける虞れ
が生じるので、これを事前に制限し、あるいは検出し過
充電表示部１１３に表示させることによって測定者に注
意喚起し円滑な運用を図るためのものである。ここに過
充電防止回路６０は過電流防止に機能する定電流ダイオ
ード６１、過充電防止に機能する抵抗６４と直列接続さ
れたツェナーダイオード６２．トランジスタ６３、抵抗
６５．６６から形成されたスイッチング回路から構成さ
れている。従って、過電流は定電流ダイオード６１で制
限され、また過充電の場合にはトランジスタ６３が導通
するので端子６７の電圧がローレベルとなり、このロー
レベル信号をもって過充電表示部１１３に点灯表示する
ことができる。そこで、ツェナーダイオード６２等を許
容電圧より低く選択しておけば事前に測定者に注意喚起
できるから過充電となることが回避できる。なお、低電
圧検出回路７０は、上記許容電圧より低い電圧を検出す
るよう形成されている。従って測定者が実測定前にノブ
２５を数回点回動すれば蓄電回路５０に初期に消費する
に十分な電力を蓄えることができる。

次に本実施例の作用について説明する。

測定は、シンプル６を反時計方向に回動させスピンドル
４を第１図で右方向に退勤させた後、アンビル３との間
に被測定対象物（図示省略）を挟み、再びシンプル６を
時計方向に回動させて左方向に進動させ被測定物を挟圧
することによって行われる。

測定値は、検出器１０１、パルス化回路１０４、カウン
タ１０５を介し、表示手段１１０のデジタル表示器１１
１、アナログ表示器１１２に表示される。これらについ
ては公知ゆえこれ以上の説明は省略する。

さて、ノブ２５を回動させるとノブ２５と同期回転する
傘歯車２４、増速用のギヤトレイン２２を介し、最終段
のビニオン軸２３がロータ３１を増速回転する。このよ
うに発電手段２００は駆動手段２０によって駆動される
ことにより、発電機３０からはステータ３５のコイル３
７に設けられた出力電路たるリード線３８．３８から単
相交流電力が発生され、整流回路４０はこれを全波整流
して蓄電回路５０の電気二重層型のコンデンサ５１に直
流電力を蓄電することができる。従って、測定回路１０
０は蓄電回路５０からの直流電力によって円滑な運転が
保障される。

ところで、測定者が不馴等により駆動部材であるノブ２
５を必要以上に高速回動するときは過充電防止回路６０
の働きにより表示手段１１０の過充電表示部１１３に過
充電未然防止のための表示がなされる。これにより、過
充電は防止される。

もとより過電流は定電流ダイオード６１の作用により回
避される。また、測定開始等において蓄電不足の場合に
は低電圧表示部１１４にその旨表示されるので測定者は
測定に先立ち発電のためにノブ２５を数回回動するだけ
で直ちに蓄電回路５０に測定に十分な電力を蓄電するこ
とができる。一方、蓄電電力量が多くあるいは測定作業
が長時間続行されるときには無用な発電等を実行しない
ようスイッチ４３をＯＦＦとすればよい。

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

また、発電機能を備えるから大容量の電池を内蔵させる
ことも、煩雑な電池交換作業も必要な（、測定中断とい
う事態も回避できる。と同時に測定機全体を小型化、携
帯化できるし、軽量化もできるので片手操作測定機を提
供することができる。

当然に身近に多数の電池を備蓄しておく必要もない。ま
た、太陽電池型の如く集光面の汚れ等問題は生じる余地
もなく測定作業現場も制限されず作業能力を向上させる
ことができる。

また、発電手段２００の発電機３０は、１〜２秒間運転
するだけで電装品消費電力の１５〜１８分間相当量を発
電できかつ、蓄電回路５０はこれを蓄電できるので、電
池等を交換することなくただちに消費電力を確保できる
とともに、低電圧による誤差を発生させないで高精度な
測定をすることができる。発電不要の場合にはスイッチ
４３をＯＦＦとすればよく、不用意や無用のノブ２５の
回動による無駄な発電をしなくてすむ。

さらに、発電手段２００は、ノブ２５、ギヤトレイン２
２等から形成された駆動手段２０で駆動されるから、発
電機能を発現させるために格別の工具や操作を必要とせ
ず取り扱い容易である。

さらにまた、過充電防止回路６０が設けられているから
過充電・電流が回避され、測定回路１００等の破損を招
くことがないので従来の電装品をそのまま利用できる。

また、過充電表示部１１３の表示によってシンプル６の
高速運転が防止され、これは高精度測定にも寄与する効
果を奏する。一方低電圧表示部１１４も設けられている
から、測定開始前に充電作業をすることができ、測定途
次における誤差の発生も未然防止できる。

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

（第２実施例） 第２実施例は第５図に示され、測定機を電子式キャリパ
−（ノギス）とした場合である。

第５図において、３および４は第１実施例の電子式マイ
クロメータのアンビル３およびスピンドル４に相当する
。そして検出器１０１は第１実施例の場合と同様に本尺
１５に貼設された他方電極１０３を含む位相弁別型静電
容量方式の直線型変位検出センサーとされている。

ここに、本実施例では、本尺１５に対しスライダ１６が
摺動自在に装着されたノギスタイプの測定機本体１であ
ることから駆動手段２０が格別の構造とされている。す
なわち、スライダ１６にはこのスライダ１６と同期移動
される第２のスライダ１７を設け、この第２のスライダ
１７に駆動部材であるノブ２５とこのノブ２５で回転駆
動される傘歯車２４、ギヤトレイン２２とを設は駆動手
段２０を構成している。他の発電手段２００等は第１実
施例の場合と同じである。

従って、従来の機械式ノギスと同様に、スライダ１６を
本尺１５に対し図で左右方向に進退動させつつ測定する
ことができる。また、ノブ２５を回動させ駆動手段２０
を作動し発電手段２００をいつでも駆動することができ
る。よって、第１実施例の場合と同様に消費電力を確保
しつつ高精度測定を達成することができる。

（第３実施例） 第３実施例は第６図に示され測定機を電子式ダイヤルゲ
ージとした場合である。

第６図において、測定機本体１は円形のフレーム２とこ
のフレーム２にステム１８を介し軸方向に摺動自在に装
着された先端に接触子１０を有するスピンドル４とから
形成されている。そして駆動部材であるノブ２５はフレ
ーム２の図で右上側に回動可能に設けられている。また
表示手段１１０はフレーム２の前面に設けられたアナロ
グ表示器１１２とケーブル１１８で連結されたデジタル
表示器１１１とから形成されている。つまり、表示手段
１１０のアナログ表示器１１２は測定機本体１と一体的
に設けられ、デジタル表示器１１１は別置型となってい
る。このデジタル表示器１１１は記録用紙１１７を自動
送りできるプリンタ１１６から構成されている。

他の発電手段２００、駆動手段２０等の構成については
、第１および第２実施例の場合と同様である。

従って、従来の機械式指針表示ダイヤルゲージと同様に
スピンドル４を上下動してその接触子１０を被測定物に
当接させれば測定ができ、その測定値を表示手段１１０
のデジタル表示器１１１とアナログ表示器１１２との双
方で簡単にかつ精度よく読取ることができる。

また、ノブ２５を回動していつでも発電することができ
る。よって、第１および第２実施例の場合と同様に消費
電力を確保しつつ高精度測定を達成することができる。

さらに測定値をデジタル表示器１１０で記録することが
できる。

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

すなわち、発電手段２００は、単相交流発電機としたが
第７図、第８図に示すような三相交流発電機等でもよく
、ロータ３またる永久磁石３３がステータ３５内で回転
するようしているが、ステータ３５の外側で回転する構
造としてもよい。さらに回転駆動型に限定されず直線駆
動型としてもよい。もとより、永久磁石３３はＭＫｉｉ
Ｉ、Ｂａ−フェライト、クローム、コバルト鋼等から選
択できる。もっとも交流発電機でなくとも要は発電機能
を備えればよいから直流発電機等でもよい。また、蓄電
回路５０は電気二重層のコンデンサ５１から形成したが
他の型のコンデンサでもよく、また第９図に示すように
ニッケルカドミウム電池５２等二次電池として実施して
もよい。

また、駆動手段２０は、駆動部材を回動可能なノブ２５
等により構成されたが、要は外部側から操作できればよ
いから、測定機の種別、構造等に応じてノブ２５に限ら
ずリンク等してもよい。

さらに、測定回路１００は、一方電極と他方電極１０３
とからなる位相弁別型静電容量方式の検出器１０１等を
有するものとしたが、検出器１０１はこれに限定されず
、光電方式、磁気方式、接点方式等でもよい。要は測定
機本体１との関係において選択すべきものである。この
意味において測定機自体も電子式マイクロメータ等に限
定されず、電子式のインジケータ、内外計測定機、角度
計、回転計、硬度計等々でもよく、要は長さに限らず回
転、硬度、重量１．圧力等と本発明では限定されること
のない測定対象を能率よく測定できるものであればよい
。

また、表示手段１１０は、外部出力機能を有するものと
したが、必ずしも必要でない、反面において外部出力機
能だけとしアナログ表示器１１２等を省略するものとし
てもよい。

このように、各構成要素の種別、構造等は任意的に選択
が可能である。

〔発明の効果〕

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

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る発電機能を備えた測定機の第１
実施例を示す一部断面側面図、第２図は同じく発電手段
等の回路を示すブロック図、第３図は同じく第１図の矢
視線ｍ−ｍ線から見た小型発電機の概略構造図、第４図
は同じく発電手段等の回路図、第５図は、測定機を電子
式ノギスとした第２実施例を示す全体構成図、第６図は
測定機を電子式ダイヤルゲージとした第３実施例を示す
全体構成図、第７図、第８図はそれぞれ他の実施例を示
す発電機の概略構成図および第９図は蓄電回路に二次電
池を採用した場合の他の実施例を示す回路図である。 １・・・測定機本体、２０・・・駆動手段、３０・・・
発電機、４０・・・整流回路、５０・・・蓄電回路、６
０・・・過充電防止回路、７０・・・低電圧検出回路、
１００・・・測定回路、１０１・・・検出器、１１０・
・・表示手段、２００・・・発電手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象に関与させる測定機本体と、測定対象を
   電気信号に変換するための前記測定機本体に内蔵された
   検出器と、 この検出器からの出力信号を所定処理して前記測定対象
   の測定値を求めるとともにその測定値を表示および／ま
   たは外部出力する表示手段を含み形成された測定回路と
   、 前記測定機本体に内蔵された発電手段と、 前記測定機本体の外側から操作可能な駆動部材を含み形
   成された前記発電手段を駆動させるための駆動手段と、
   を備え前記駆動部材を操作することによって前記測定回
   路等の電装品を駆動するための電力を発生できるよう構
   成したことを特徴とする発電機能を備えた測定機。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項において、前記発電手
   段が交流発電機と静止型整流回路と整流された直流電力
   を蓄える蓄電回路とから形成されている発電機能を備え
   た測定機。
3. （３）前記特許請求範囲第２項において、前記発電手段
   が、前記蓄電回路の蓄電電圧が所定値以下に低下したと
   きにそれを検出する低電圧検出回路を含み形成されてい
   る発電機能を備えた測定機。
4. （４）前記特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かにおいて、前記発電手段が、過充電を防止するための
   過充電防止回路を含み形成されている発電機能を備えた
   測定機。
5. （５）前記特許請求の範囲第４項において、前記過充電
   防止回路が、定電流回路と電圧検出回路および過充電表
   示手段を含み形成されている発電機能を備えた測定機。