JPS62116207A - 電子式測定器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測定値をアナログとデジタルとの２種で表示
できるようにした電子式測定器に関する。

〔背景技術とその問題点〕

スピンドルの直線移動を、ラックとピニオン等から形成
された運動変換機構および／またはセクターギヤと歯車
等から形成された拡大機構を介して指針の回転運動に変
換し、この指針が対応する目盛から測定値を読み取る、
いわゆる機械式ダイヤルゲージは、長年あらゆる分野で
使用されている。

最近では、測定器本体内にスピンドルの移動に伴って駆
動されるエンコーダを内蔵させ、このエンコーダによっ
て求められた測定値をデジタル表示器にデジタル表示さ
せる、いわゆる電子式ダイヤルゲージも普及しつつある
。

一般的に、経済的な負担は大きいが、高分解能および高
精度かつ読み取り容易性からは電子式ダイヤルゲージが
採用され、一方、当該精度で用をなすとき等には、電源
不要、取扱容易性等から機械式ダイヤルゲージが採用さ
れている。また、測定値が一定範囲内に属するか否かを
もって合否判定するような場合にも、後者が採用される
場合が多い。

しかしながら、測定の実際においては、測定対象物、測
定態様あるいは熟練や慣習等々からいずれか一方に限定
することができず、結局両方を備えなければならない実
情があった。さらムこ、いずれか一方をもって測定して
いても、他方の型式の有する特徴をも′求めたい要請は
強い。例えば、測定値がある範囲内に属すれば合格と判
断するために機械式ダイヤルゲージを使用しているが、
不合格となったものについて数値的にどれくらいの偏差
があるのかを知りたい場合である。

ここに、両者を組み合わせればよいという考え方が生ず
るが、単なる組み合わせでは、両者の読み取り値開に一
定の関連をもたせることが困難であり、また構造も複雑
化し、さらに経済的負担の増大を招く等欠点が多い。

特に、アナログ表示用の目盛をデジタル表示器の最小桁
単位と等しくすると、指針は数十、数百回転しなければ
ならない。例えば、指針１回転で１００μｍとすると、
スピンドルのストロークが１０ｍｍでは、指針は１００
回転することになる。

このような指針の回動量は、機構上の負担が大きい上、
仮に製造しても機構的破損が生じる欠点がある。

〔発明の目的〕

ここに、本発明の目的は、両型式を組み合わせた際の不
都合を解消し、両者の特徴を具備させつつ、機構上の負
担が少なく、かつ作業能率を飛躍的に向上させることが
できる電子式測定器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〕このため、
本発明では、電子式を基調として機械的運動変換機構や
拡大機構等を一掃し、かつ目盛および指針を設けて両者
の特徴を具備させると同時に、指針については、最終値
を読み取れればよく、その途中回転は不用の場合がある
という測定態様に着目し、最終目盛位置まで最短回動で
きるよう構成したものである。

具体的には、本体に軸方向摺動自在に設けられかつ先端
に測定子を有するスピンドルと、このスピンドルと本体
とに対応配設されその両者の相対移動変位量を電気信号
に変換するセンサを含み、このセンサからの電気信号に
基づく相対移動変位量相当のパルス数を計数する計数装
置と、この計数装置の計数値に基づいて測定値をデジタ
ル表示するデジタル表示器と、パルスモータおよび駆動
回路を含み、前記計数装置の計数値に基づいて指針を回
動駆動させる指針回動手段と、この指針と協働して測定
値を読み取り可能とするための目盛と、を備え、本体外
側より、指針および目盛とデジタル表示器とから測定値
を読み取れるよう構成するとともに、前記スピンドルの
移動速度が零を含む所定速度以下であることを判断する
速度判定手段と、この速度判定手段の出力信号を条件と
して前記計数装置の計数値と目盛態様とから計数値に相
当する目盛位置までの指針の最短回動角度および回動角
度を特定し、これらの情報を前記指針回動手段へ出力す
る方向目盛選択手段とを設け、前記指針を最短回動させ
るよう構成した、ことを特徴としている。

〔実施例〕

第１図は本実施例の電子式ダイヤルゲージの正面を、第
２図はその断面をそれぞれ示している。

これらの図において、本体１は、一端面が開口された円
筒形状のケース２と、このケース２の一端面に嵌合され
た透明な材料からなるカバー３とから構成されている。

前記ケース２の外周壁には、その上部に円筒形状のスピ
ンドル保護筒４が、下部にステム５が互いに同一軸線上
に沿って取り付けられているとともに、スピンドル保護
筒４の左側に電源スィッチ６が、右側にリセットスイッ
チ７およびプリセントスイッチ８がそれぞれ配設されて
いる。スピンドル保護筒４とステム５との間には、下端
に測定子９を有するスピンドル１０が、図示しないばね
等によ常時下方へ付勢された状態で軸方向へ摺動自在に
挿通されている。

また、ケース２の内部には、基板１１が前記スピンドル
１０の軸線と平行に収納されている。基板１１には、本
体１とスピンドル１０との相対移動変位量を電気的信号
として検出し、これを所定処理してデジタル表示器１２
にデジタル表示するとともに、その電気的信号に基づき
指針１３を回動させる電気回路１４と、前記電源スィッ
チ６がオンされた際電気回路１４に電力を供給する電池
１５とがそれぞれ設けられている。デジタル表示器１２
は、最小桁が１／　１０００ｍｍ　（１＃ｍ）単位を表
示する５桁からなり、各桁は７セグメント素子によって
構成されている。

さらに、ケース２とカバー３との間には、円板状の目盛
板１６が挿入されている。目盛板１６には、その外周縁
に前記指針１３と協働して測定値を読み取り可能とする
ための目盛１７が刻まれているとともに、内部表面側に
前記デジタル表示器１２の表示面が臨ませられている。

これにより、本体１の外側つまりカバー３を透視して、
指針１３および目盛１７とデジタル表示器１２との双方
から測定値が読み取れるようになっている。目盛１７は
、目盛板１６の１周を１００等分してあり、デジタル表
示器１２の最小桁より上位２桁相当分の値に対応してい
る。つまり、１μｍ〜９９μｍまで読み取れるようにな
っている。目盛１７には、指針１３の正転（例えば時計
方向）および逆転方向に向かって１０目盛毎に０．１０
，２０゜３０・・・の数値１７Ａ、１７Ｂが付されてい
る。

前記電気回路１４は、第３図に示す如く、スピンドル１
０と本体１との相対移動変位量を電気的信号に変換し、
この電気信号に基づく相対移動変位量相当のパルス数を
計数した後、前記デジタル表示器１２へ与える計数装置
２１と、この計数装置２１の計数値更新処理が一定時間
以上停止したこと、つまりスピンドル１０の移動が停止
したことを検知し、その検知信号を出力する速度判定手
段４１と、この速度判定手段４１からの検知信号を条件
として前記計数装置２１の計数値と目盛１７の態様とか
ら計数値に相当する目盛位置までの指針１３の最短回動
角度および回動方向を特定する方向目盛選択手段５１と
、この方向目盛選択手段５１によって特定された回動角
度および回動方向指令に基づいて前記指針１３を回動駆
動させる指針回動手段３１とを含む。

計数装置２１は、スピンドル１０と本体１との相対移動
変位量をｓｉｎ波およびｃｏｓ波とじて検出するセンサ
２２と、このセンサ２２がらの電気信号を相対移動方向
の弁別を行って所定単位長のパルス、ここでは１μｍ／
パルスのパルスに変換する波形整形回路２３と、この波
形整形回路２３からのパルスを計数するカウンタ２４と
から構成されている。センサ２２は、例えばスピンドル
１０の外周面軸方向に沿って固定されかつ軸方向に沿っ
て光学格子を有するメインスケール、本体１に前記メイ
ンスケールに対向配置されかつ同様な光学格子を有する
インデックススケール、本体ｌに固定され前記両スケー
ルに光を照射する発光器および受光器から構成すること
ができる。波形整形回路２３は、ｓｉｎ波およびｃｏｓ
波を所定単位長のパルスに変換するために、必要によっ
て分割回路をも含む。カウンタ２４は、例えばスピンド
ル１０の第１図中上方への移動によってパルスが与えら
れるとカウントアンプし、かつ下方への移動によってパ
ルスが与えられるとカウントダウンするアンプダウンカ
ウンタで構成されているとともに、前記リセットスイッ
チ７がオンされた際計数値が０にリセフトされ、かつプ
リセットスイッチ８によって任意の数値がプリセットさ
れるようになっている。

方向目盛選択手段５１は、前記速度判定手段４１からの
検知信号を条件として前記カウンタ２４から取り込まれ
た計数値（指針１３の現在位置）を記憶する第１の記憶
部５１Ａおよび指針１３の１周に相当する計数値を記憶
する第２の記憶部５１Ｂを備え、前記速度判定手段４１
から検知信号が出力された際、カウンタ２４の計数値を
取り込み、これと第１の記憶部５１Ａに記憶された計数
値との差（指針１３の総回動量）を求め、この差を第２
の記憶部５１Ｂに記憶された計数値で割った余り（指針
１３の１回転未満の回動量）を求め、その余りが第２の
記憶部５１Ｂに記憶された計数値の１／２以下つまり指
針１３の１／２回転以下であるかを判断する。ここで、
前記余りが１／２以下であれば正転方向とし、余りが１
／２より大きければ逆転方向とし、これらの回動方向指
令を指針回動手段３１へ与えるとともに、正転方向の場
合には前記余りに相当する数のパルスを、逆転方向の場
合にはその余りと第２の記憶部５１Ｂの計数値との差に
相当する数のパルスを指針回動手段３１へ与える。この
後、カウンタ２４から取り込んだ計数値を第１の記憶部
５１Ａに更新し、これを指針１３の現在位置として保持
させる。

指針回動手段３１は、指針１３の指針軸１３Ａに連結さ
れかつ励磁相の切り換えにより所定のステップ角度づつ
歩進するパルスモータ３２と、前記方向目盛選択手段５
１からのパルスが入力される毎にパルスモータ３２の励
磁相を順次切り換えて所定のステップ角度づつ歩進させ
る駆動回路３３と、前記方向目盛選択手段５１からの供
給パルスレートに応じて駆動回路３３への供給パルスレ
ートを制御するためのバッファ回路３４とを含む。

駆動回路３３は、１つのパルスが入力される毎にパルス
モータ３２の励磁相を順次切り換えてパルスモータ３２
を所定ステップ角度づつ歩進させることができるが、こ
こでは１パルス入力される毎に３６０　’／１００　　
（３，６°）、つまり目盛１７の１目盛分に相当する角
度づつ回動させることができるようになっている。

次に、本実施例の作用を説明する。いま、スピンドル１
０が変位すると、両スケールが相対移動するから、計数
値Ｗ２１のセンサ２２からはｓｉｎ波およびｃｏｓ波が
出力される。これらの信号は、波形整形回路２３で１μ
ｍ／１パルスのパルス信号に変換された後、カウンタ２
４で計数される。カウンタ２４の計数値つまりスピンド
ル１０と本体１との相対移動変位量は、デジタル表示器
１２に逐次デジタル表示される。

ここで、カウンタ２４の計数値更新処理速度が所定以下
、ここでは零になると、速度判定手段４１は、これを検
出し、その検知信号を方向目盛選択手段５１に与える。

方向目盛選択手段５１は、前記速度判定手段４１から検
知信号が出力された際、カウンタ２４の計数値を取り込
み、これと第１の記憶部５１Ａに記憶された計数値との
差を求め、この差を第２の記憶部５１Ｂに記憶された計
数値で割った余りを求め、その余りが第２の記憶部５１
Ｂに記憶された計数値の１／２以下であるかを判断する
。ここで、前記余りが１／２以下であれば正転方向とし
、余りが１／２より大きければ逆転方向とし、これらの
回動方向指令を指針回動手段３１へ与えるとともに、正
転方向の場合には前記余りに相当する数のパルスを、逆
転方向の場合にはその余りと第２の記憶部５１Ｂに記憶
された計数値との差に相当する数のパルスを指針回動手
段３１へ与える。

この回動方向指令およびパルスは、指針回動手段３１の
バッファ回路３４を通じて駆動回路３３へ与えられる。

すると、駆動回路３３は、パルスモータ３２を回動方向
指令と対応する方向へ、１パルス入力される毎にパルス
モータ３２の励磁相を順次切り換えて基準ステップ角度
づつ歩進させる。つまり、指針１３は目盛１７の１目盛
づつ回動され、計数値に相当する目盛位置まで最短回動
される。この際、バッファ回路３４は、駆動回路３３へ
の供給パルスレートのタイミング調整を行うので、指針
１３を正確に回動させることができる。これにより、デ
ジタル表示器１２からの読み取り値と、指針１３および
目盛板１６の目盛１７からの読み取り値とを互いに一致
させることができる。

一方、スピンドル１０の測定子９を成る基準面に当接さ
せた後、リセットスイッチ７を押せば、カウンタ２４の
計数値およびデジタル表示器１２の表示値がＯにリセッ
トされるとともに、指針１３もＯの目盛位置まで回動さ
れるので、以後この基準面からの寸法が表示される。こ
の際、プリセットスイッチ８によってデジタル表示器１
２に任意の値をプリセットすれば、以後プリセット値に
スピンドル１０の移動量が加算された寸法が表示される
。

従って、本実施例によれば、いわゆる機械式と電子式と
の長所を具備させたので、最終指示値をデジタル数値お
よびアナログ値として高精度に読み取ることができる。

そのため、例えば、合否判定において、まずアナログ値
によって合否判定を行った後、不合格となったものにつ
いて数値的にどれくらいの偏差があるのかを知りたい場
合には、デジタル数値を読み取ればよいので、測定作業
を迅速かつ容易に行うことができる。

また、計数値に対応する目盛１７の位置まで指針１３を
最短回動させるようにしたので、スピンドル１０の変位
量にかかわらず、指針１３の回転数を抑えることができ
、その結実装置の破損を防げると同時に、最終値を迅速
に指示させることができる。

また、指針１３の駆動は、パルスモータ３２による駆動
であるから、従来の運動変換機構や拡大機構等の機械的
部品を一切不要とできるので、これらに伴うバックラッ
シュ等の誤差の介入がなく、また構造も簡易かつ小型と
なる利点がある。

また、デジタル表示器１２に表示される計数装置２１の
計数結果に基づき、パルスモータ３２を駆動させるよう
にしたので、指針１３と目盛板１６とによる読み取り値
も目安でなく真価ゆえ、これらの読み取りだけでも測定
作業を正確に行うことができる。しかも、デジタル表示
器１２の表示値と等しいので、正否判断も可能となる。

さらに、駆動回路３３へ与えるパルス供給レートを調整
するバッファ回路３４を設けたので、常にパルスモータ
３２を正確かつ確実に動作させることができる。

また、デジタル表示器１２と目盛板１６および指針１３
とを備えているので、作業者の事情に応じ選択的測定態
様が採れる。

なお、実施にあたって、計数装置、特にセンサ２２につ
いては、上記実施例で述べた光電式に限らず、例えば静
電容量式または電磁式等、要するにスピンドル１０と本
体１との相対移動変位量を電気的に検出できるものであ
ればいずれでもよく、さらにスピンドル１０の直線移動
変位を直接検出するものに限らず、スピンドル１０の直
線移動変位を回転運動に変換し、この回転量を検出する
いわゆるロータリ型センサでもよい。

また、デジタル表示器１２の表示桁については、上記実
施例で述べた５桁に限られ条ものではない。

要は、計数装置２１のセンサ２２および波形整形回路２
３によって得られる分解能とスピンドル１０のストロー
クとの関係で決定すべきである。

また、速度判定手段４１としては、上記実施例のように
カウンタ２４の計数処理動作が停止したことを条件とし
て方向目盛選択手段５１を作動させるものに限らず、そ
の計数処理動作間隔が一定時間以上、つまりスピンドル
１０の移動速度が成る一定速度以下、例えば停止する直
前の低速度になったことを検知し、方向目盛選択手段５
１を作動させるものでもよく、さらにスピンドル１０の
移動速度を直接検出し、この移動速度が零を含む所定速
度以下になった際、方向目盛選択手段５１を作動させる
ようにしてもよい。

また、方向目盛選択手段５１としては、上記実施例の構
成に限らず、指針１３の現在位置とカウンタ２４の計数
値に相当する目盛位置との１回転未満の角度差およびそ
こまでの最短回動方向を割り出す機能を備えるものであ
ればよい。

また、駆動回路３３の駆動方式としては、１パルス毎に
パルスモータ３２の励磁相を順次切り換えてパルスモー
タ３２を基準ステップ角度づつ歩進させる駆動方式のほ
か、パルスモータ３２の隣接するコイルへの印加電流比
を段階的に制御し、基準ステップ角度をさらに細分化し
たミニステップ角度づつ歩進させる、いわゆるミニステ
ップ駆動方式でもよく、さらに目標位置手前まで基準ス
テップ角度づつ歩進させた後、ミニステップ駆動方式に
切換え、目標位置までミニステップ角度づつ歩進させる
ようにしてもよい。要は、目盛１７の１目盛に相当する
角度と指針１３の１回動角が一致するように、パルスモ
ータ３２のステップ角度を決定すればよい。従って、パ
ルスモータ３２と指針軸１３Ａとの間に精密歯車を介在
させ、パルスモータ３２の１ステップ角度によって回動
される指針１３の回動角度を目盛１７の１目盛に対応さ
せるようにすることも可能である。

また、上記実施例では、指針回動手段３１にバッファ回
路３４を含ませたが、バッファ回路３４は特に設ける必
要はない。

また、目盛板１６に付する目盛１７については、　　ｑ 上記実施例のほか、例えば指針１３が一周で１００Ｎと
する１００等分等、デジタル表示器１２の任意の３桁相
当または任意の２桁相当、任意の１桁相当等いずれでも
よい。さらに、指針１３の一周を５０等分するようにし
てもよい。しかも、目盛１７に付する数値についても、
デジタル表示器１２のどの桁に相当させるかにより異な
るが、大目盛にＯ〜９の数字を付するだけでもよい。

また、上記実施例では、本体１内に電池１５を内蔵させ
たが、外部電源を接続して使用するようにしてもよい。

以上述べた実施例では、ダイヤルゲージについて説明し
たが、本発明は、これに限らずスピンドル１０と本体１
との相対移動量をデジタルとアナログとの双方で表示す
る測定器一般に応用できる。

〔発明の目的〕 以上の通り、本発明によれば、機械式および電子式を組
み合わせた際の不都合を解消し、画形式の特徴を具備さ
せつつ、機構上の負担が少なく、かつ作業能率を飛躍的
に向上させることが可能な電子式測定器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図はその正面
図、第２図はその断面図、第３図は回路構成を示すブロ
ック図である。 １・・・本体、９・・・測定子、１０・・・スピンドル
、１２・・・デジタル表示器、１３・・・指針、１７・
・・目盛、２１・・・計数装置、２２・・・センサ、３
１・・・指針回動手段、３２・・・パルスモータ、３３
・・・駆動回路、３４・・・バッファ回路、４１・・・
速度判定手段、５１・・・方向目盛選択手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体に軸方向摺動自在に設けられかつ先端に測定
   子を有するスピンドルと、 このスピンドルと本体とに対応配設されその両者の相対
   移動変位量を電気信号に変換するセンサを含み、このセ
   ンサからの電気信号に基づく相対移動変位量相当のパル
   ス数を計数する計数装置と、この計数装置の計数値に基
   づいて測定値をデジタル表示するデジタル表示器と、 パルスモータおよび駆動回路を含み、前記計数装置の計
   数値に基づいて指針を回動駆動させる指針回動手段と、 この指針と協働して測定値を読み取り可能とするための
   目盛と、を備え、 本体外側より、指針および目盛とデジタル表示器とから
   測定値を読み取れるよう構成するとともに、 前記スピンドルの移動速度が零を含む所定速度以下であ
   ることを判断する速度判定手段と、この速度判定手段の
   出力信号を条件として前記計数装置の計数値と目盛態様
   とから計数値に相当する目盛位置までの指針の最短回動
   角度および回動方向を特定し、これらの情報を前記指針
   回動手段へ出力する方向目盛選択手段とを設け、前記指
   針を最短回動させるよう構成した、 ことを特徴とする電子式測定器。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記指針回動手
   段には、前記駆動回路への供給パルスレートを制御する
   ためのバッファ回路が設けられていることを特徴とする
   電子式測定器。