JPS64644B2 - - Google Patents

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JPS64644B2
JPS64644B2 JP10090081A JP10090081A JPS64644B2 JP S64644 B2 JPS64644 B2 JP S64644B2 JP 10090081 A JP10090081 A JP 10090081A JP 10090081 A JP10090081 A JP 10090081A JP S64644 B2 JPS64644 B2 JP S64644B2
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JP
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measuring force
force
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displacement
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JP10090081A
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Masaji Isa
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Mitutoyo Corp
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Mitutoyo Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/002Details
    • G01B3/008Arrangements for controlling the measuring force
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/18Micrometers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測定方法及び装置に係り、特に、電
子式長さ測定装置に用いるに好適な、被測定物に
測定力をかけた状態で被測定物の長さ等を測定す
る測定方法及び装置の改良に関する。
一般に、被測定物にスピンドル等の測定子を当
接させ、測定力をかけた状態の測定子の移動変位
から被測定物の長さ等を測定する、マイクロメー
タ、ノギス、ダイヤルゲージ、或いはハイトゲー
ジ等の長さ測定装置においては、測定子と被測定
物との接触圧力、即ち測定力がその測定結果に与
える影響は極めて大である。従つて従来は、例え
ば、フレームと、測定時に先端が被測定物に当接
されるスピンドルとを有し、フレームに対するス
ピンドルの移動変位量を、スピンドルの後端に形
成された、精密に加工されたねじりの送り量を基
準に、ねじの斜面による拡大を利用して読み取
る、いわゆる機械式マイクロメータにおいては、
前記ねじの回転送り機構であるシンプル等にラチ
エツト機構を採用してスピンドルが被測定物に当
接し、接触圧力が所定の設定圧以上となつた時に
は、シンブル等が空回りするようにして、スピン
ドルと被測定物との接触圧力が一定となるように
している。又、スピンドルが上下方向に移動する
ようにされたハイトゲージにおいては、スピンド
ルの自重が被測定物に加わるようにしている。
又、前記機械式マイクロメータの寸法読み取り部
分を、光電検出装置で置き換えた、例えば、フレ
ームに固着された固定スケールと、スピンドルと
連動された可動スケールとを備え、スピンドルの
変位に伴なう可動スケールと固定スケール間の物
理量の変化、例えば、通過光量或いは反射光量の
変化から、フレームとスピンドル間に挾持された
被測定物の長さを測定するようにされた、いわゆ
る電子式マイクロメータにおいては、スピンドル
の自由戻りを阻止すると共に、測定力を一定とす
るために、スピンドルを全ストロークに渡り往復
動させるための往復機構と、該往復機構を任意の
位置でロツクするためのラチエツト機構と、該ラ
チエツト機構が作動している時に前記スピンドル
を被測定物に対して一定の測定力で押圧するため
の、ばねを用いた定圧機構とを設けることも考え
られる。
しかしながら上記のいずれの測長器において
も、従来は、測定時のスピンドルと被測定物との
接触圧力、即ち測定力が機械的に定まつて一定と
なつてしまい、容易に変更することができなかつ
たので、所望の測定力における測定値を得ること
が困難であつた。なお、測定力を調整可能とする
ことも考えられるが、測定力を所望の測定力丁度
に調整するのに手間取るだけでなく、測定力の調
整範囲を超えた任意の測定力における被測定物の
長さを得ることはできなかつた。特に、測定に際
して、実際に測定力を零とすることは、実用上不
可能であるため、測定力が零の場合の被測定物の
長さ、即ち、被測定物の真の長さを直接得ること
はできなかつた。
本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、測定力を補正でき、零を含む任意の
測定力における長さ等を容易に得ることができる
測定方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明は、被測定物に測定力をかけた状態で被
測定物の長さ等を測定する測定方法において、少
なくとも2種の測定力に対応させて測定値を検出
し、各測定力と測定値との相関関係から、所望測
定力に対応する長さ等を求めるようにして、前記
目的を達成したものである。
又、前記所望測定力を零としたものである。
更に、被測定物に測定子を当接させ、測定力を
かけた状態の測定子の移動変位から被測定物の長
さ等を測定するようにされた測定装置において、
少なくとも2種の測定力で前記測定子を被測定物
に当接させるための測定力印加手段と、前記測定
力印加手段によつて印加される各測定力に対応さ
せて前記測定子の移動変位を検出する変位検出手
段と、各測定力と測定値との相関関係から、所望
測定力に対応する長さ等を算出する測定力補正演
算手段とを設けることにより、同じく前記目的を
達成したものである。
又、前記測定力印加手段により、第1の測定
力、及び、該第1の測定力の2倍の大きさの第2
の測定力を前記測定子に印加するようにしたもの
である。
以下、長さ測定装置を例にとつて、本発明の原
理を説明する。一般に、測定力が零である場合の
測定子の移動変位をX0とすると、任意の測定力
Rfにおける測定子の移動変位Xfは次式の如く表
わせる。
Xf=X0+f(Pf) ……(1) ここで、関数f(Pf)は、測定装置の形状、構
造、構成要素の材質、被測定物の表面粗さ、材質
等多くの要因により決まるものであるが、測定装
置のフレーム及び被測定物の弾性変形内において
は、ほぼ直線関係となり、次式で近似することが
できる。
Xf=X0+aPf ……(2) ここで係数aは、前記の各要素によつて決まる
定数である。この関係を図示すると第1図に示す
如くとなる。従つて、今、少くとも2種の測定力
P1、P2に対応する測定子の移動変位X1、X2を測
定すると、この各測定力P1、P2と測定子の移動
変位X1、X2の間には次式に示すような関係が成
立する。
X1=X0+aP1 X2=X0+aP2 ……(3) この(3)式を連立させて解くことにより、測定力
が零の時の測定子の移動変位X0は次式のように
求められる。
X0=P2X1−P1X2/P2−P1 ……(4) 又、同じく(3)式を連立させてaについて解くこ
とによつて、係数aは次式に示す如く表わされ
る。
a=X2−X1/P2−P1 ……(5) この(5)式と前出(4)式を前出(2)式に代入すること
によつて、任意の測定力Pfにおける測定子の移
動変位Xfは、次式に示す如く表わされる。
Xf=P2X1−P1X2/P2−P1+X2−X1/P2−P1Pf……(6
) 従つて、少なくと2種の測定力P1、P2に対応
させて測定子の移動変位X1、X2を検出すること
により、前出(4)式或いは(6)式に示すような関係を
利用して、零を含む任意の測定力に対応する測定
子の移動変位Xfを求めることができ、これから、
任意の測定力に対応する長さ等を求めることがで
きる。
前記測定力P1、P2は、互いに異なるものであ
れば任意の値を設定することが可能であるが、所
望測定力に近い値とすることが望ましい。特に、
第2の測定力P2を第1の測定力P1の2倍(=
2P1)とした場合には、前出(4)式及び(6)式は次式
に示す如く簡略化される。
X0=2X1−X2 ……(4′) Xf=(2X1−X2)+(X2−X1)Pf/P1……(6′) なお前記説明においては測定力を2種とし、測
定力と測定子の移動変位間に直接関係が成立する
と仮定していたが、測定力の種類を3個以上と
し、測定力Pfと測定子の移動変位Xfの間に成立
する関数関係f(Pf)を求めるようにすれば、直
線関係が成立しない場合においても本発明が同様
に適用できることは明らかである。
発明者の実験によると、測定力0〜1000g、測
定力1000gにおける発生誤差0.3mmとして製作し
た長さ測定装置において、誤差は測定力に比例す
るものとした各測定力との誤差に対し、実測測定
誤差は最大5%以下であつた。なおこの誤差は、
測定子、フレーム等の撓み量に匹敵するものと判
明した。従つて、測定力1000gとした時に生ずる
撓み量を20μmとする長さ測定装置においては、
前記のように補正して求められる測定力0gの時
の誤差は1μm以下となる。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。
本実施例は、第2図に示す如く、先端内側にア
ンビル12が配設された略U字形状のフレーム1
0と、前記フレーム10に対して相対移動可能な
状態で支持され、測定時に先端14aが被測定物
16に当接されるスピンドル14とを備え、被測
定物16にスピンドル14の先端14aを当接さ
せ、測定力をかけた状態のスピンドル14の移動
変位から被測定物16の長さを測定するようにさ
れた電子式マイクロメータにおいて、測定力が切
換可能とされ、例えば500gと1000gの2種の測
定力P500、P1000で前記スピンドル14を被測定
物16に当接させるための測定力印加手段20
と、該測定力印加手段20によつて印加される各
測定力P500、P1000に対応させて前記スピンドル
14の移動変位を検出する変位検出器22と、所
望測定力Pfを設定するための測定力設定器24、
前記測定力印加手段20の出力に応じて各測定力
P500、P1000に対応させて変位検出器22出力の
スピンドル移動変位X500、X1000を記憶する記
憶装置26、該記憶装置26出力の測定子の移動
変位X500、X1000及び前記測定力設定力設定器
24出力の所望測定力Pfを用いて、前出(6′)式
により所望測定力Pfに対応するスピンドル移動
変位Xfを算出する測定力補正演算器28、該測
定力補正演算器28の出力に応じて所望測定力
Pfに対応する長さを表示する表示装置30から
なる演算装置32とを設けたものである。
前記測定力印加手段20は、例えば、ばねとラ
チエツト機構の組合せにより、500gと1000gの
2種の測定力P500、P1000を切換えて前記スピン
ドル14に印加するようにされている。
又、前記変位検出器22は、例えば、光電式変
位検出器、磁気式変位検出器、接点式変位検出器
のいずれかが用いられ、スピンドル14の変位を
電気的に出力できるようにされている。
以下、作用を説明する。まず、測定力設定器2
4に所望測定力、例えば0、或いは任意の値Pf
(g)を設定し、測定力印加手段20を操作する
ことによつて、所定の測定力P500、P1000をかけ
た状態で、スピンドル14の移動変位X500、
X1000を変位検出器22により検出する。変位検
出器22により検出された測定力P500、P1000に
対応するスピンドルの移動変位X500、X1000は、
記憶装置26で記憶され、測定力補正演算器28
に入力される。測定力補正演算器28では、前記
記憶装置26出力の測定力P500(=P1)、P1000
(=P2)に対応する測定子の移動変位X500(=
X1)、X1000(=P2)及び測定力設定器24出力
の所望測定力Pfを用いて、前出(6′)式により所
望の測定力Pfに対応するスピンドルの移動変位
Xfを算出する。表示装置30は、該測定力補正
演算器28出力の所望測定力に対応する測定スピ
ンドルの移動変位Xfに応じて所望測定力Pfに対
応する長さを表示する。
本実施例においては、第2の測定力P2(=
P1000)を第1の測定力P1(=P5000)の2倍の大
きさとしているため、補正演算が簡略化され、特
に、所望測定力が零である場合には、補正演算が
極めて単純化される。
又、本実施例においては、本発明を、既に電子
回路が組込まれている電子式マイクロメータに適
用しているので、その電子回路を利用して、容易
に本発明の機能を付加することができる。
なお前記実施例においては、測定力印加手段2
0により、500gと1000gの2種の測定力P500、
P1000がスピンドル14に印加するようにされて
いたが、この測定力印加手段20における測定力
を調整可能とすることにより、被測定物の性質に
応じて測定力を変えて測定を行なうことも可能で
ある。或いは、測定力印加手段における測定力を
連続可変とし、測定力検出手段を別に設けて、測
定力印加手段により連続的に測定力を印加して行
く過程で、特定の測定力に対応する測定子の移動
変位を検出することも可能である。
又、前記実施例においては、測定力設定器2
4、記憶装置26、測定力補正演算器28、表示
装置30からなる演算装置32がマイクロメータ
本体と一体化されていたが、この演算装置をマイ
クロメータ本体とは別置とすることも可能であ
る。
更に、前記実施例においては、各測定力に対応
する変位検出器22出力の測定値を直接演算に用
いるようにしていたが、各測定力に対応する測定
子の移動変位の平均値を求める機能を付加し、該
平均値を用いて演算することにより、更に精度を
高めることも可能である。
前記実施例は、本発明を電子式マイクロメータ
に適用したものであるが、本発明の適用範囲はこ
れに限定されず、電子式或いは機械式のノギス、
ダイヤルゲージ、ハイトゲージ等の他の長さ測定
装置、及び、長さ以外の測定装置にも同様に適用
可能である。
又以上説明した通り、本発明によれば、測定力
を補正でき、零を含む任意の測定力に対応する長
さ等を容易に得ることができ、測定精度が向上す
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、本発明の原理を示す、測定力と測定
値との相関関係を示す線図、第2図は、本発明に
係る測定方法が採用された電子式マイクロメータ
の実施例の構成を示すブロツク線図である。 10……フレーム、12……アンビル、14…
…スピンドル、16……被測定物、20……測定
力印加手段、22……変位検出器、24……測定
力設定器、26……記憶装置、28……測定力補
正演算器、30……表示装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被測定物に測定力をかけた状態で被測定物の
    長さ等を測定する測定方法において、少なくとも
    2種の測定力に対応させて測定値を検出し、各測
    定力と測定値との相関関係から、所望測定力に対
    応する長さ等を求めるようにしたことを特徴とす
    る測定方法。 2 前記所望測定力が零とされている特許請求の
    範囲第1項に記載の測定方法。 3 被測定物に測定子を当接させ、測定力をかけ
    た状態の測定子の移動変位から被測定物の長さ等
    を測定するようにされた測定装置において、少な
    くとも2種の測定力で前記測定子を被測定物に当
    接させるための測定力印加手段と、前記測定力印
    加手段によつて印加される各測定力に対応させて
    前記測定子の移動変位を検出する変位検出手段
    と、各測定力と測定値との相関関係から、所望測
    定力に対応する長さ等を算出する測定力補正演算
    手段とを設けたことを特徴とする測定装置。 4 前記測定力印加手段により、第1の測定力、
    及び、該第1の測定力の2倍の大きさの第2の測
    定力を前記測定子に印加するようにされている特
    許請求の範囲第3項に記載の測定装置。
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JPS61219820A (ja) * 1985-03-26 1986-09-30 Toyota Motor Corp デジタル表示型測定器
JPH0511447Y2 (ja) * 1985-04-15 1993-03-22
JP5986790B2 (ja) * 2012-04-23 2016-09-06 株式会社ミツトヨ マイクロメータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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