JPH0723693Y2 - ワークピースの寸法測定装置 - Google Patents

ワークピースの寸法測定装置

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JPH0723693Y2
JPH0723693Y2 JP1990095033U JP9503390U JPH0723693Y2 JP H0723693 Y2 JPH0723693 Y2 JP H0723693Y2 JP 1990095033 U JP1990095033 U JP 1990095033U JP 9503390 U JP9503390 U JP 9503390U JP H0723693 Y2 JPH0723693 Y2 JP H0723693Y2
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エス．クラーク アール
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Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は一般に測定装置、特に擬似アナログ及びデジタ
ルディスプレイユニットの組合せがワーク係合トランス
ジューサから遠隔配置されてディスプレイユニットに測
定情報を与える新しい改良型計量装置に関する。
〈従来の技術〉 機械部品の測定装置と題する1981年９月15日付米国特許
第4,289,382号には、機械部品等の寸法を測定する装置
が開示されておりそれは出力表示が擬似アナログ及びデ
ジタル形式で出される点以外はダイアルインジケータと
同様な機能を有している。本装置は典型的に支持ブラケ
ットに載置して使用されその測定ステムがワークピース
と接触している。ステムは信号の発生に使用するトラン
スジューサに接続されており、この信号は論理回路によ
り処理されてディスプレイを作動させ実施する測定に関
する擬似アナログ及びデジタル情報を与える。
前記米国特許に開示された装置は適正且つ意図する方法
で作動するが、このような測定装置をいくつか載置して
同じワークピースの異なる部分と係合させる場合にはワ
ークピースの周りの領域は混雑する。このような状態の
元ではワークピースに対していくつかの計器を配置して
しかも簡便に所定の測定を行い表示面を容易に見れるよ
うに位置決めすることが困難となる。
従って、本考案の目的は米国特許第4,289,382号に示さ
れたような計器を改良することにある。
本考案の他の目的は測定値ディスプレイがワーク係合部
材から遠隔配置されている測定装置を提供することにあ
る。
〈考案の概要〉 本考案は被測定ワークピースと係合する位置に配置され
るようにされたトランスジューサ及び前記トランスジュ
ーサから遠隔配置されデジタル及び擬似アナログ形式の
測定情報を与えるディスプレイユニットを有する測定装
置を特徴としている。トランスジューサは発振回路を含
みその出力はデジタル信号に変換され論理的処理が行わ
れて遠隔ディスプレイユニットを駆動させ、測定量を擬
似アナログ形式及びデジタル形式で表示する。擬似アナ
ログ形式は例えば線型もしくは円型の異なるディスプレ
イを含むことができる。デジタル及び擬似アナログディ
スプレイは共に測定量に従って変化する。発振器は比較
的高周波数で作動して高いサンプル速度と迅速な応答と
高分解能を与える。測定情報はトランスジューサから生
じるパルスサンプルの周波数差の中に含まれ、トランス
ジューサとディスプレイユニットとの間のケーブルを介
して送信される。FMによる情報の送信は従来さまざまな
目的で使用されており、典型的な高周波数により装置に
動作において速度と分解能が高められ干渉が比較的少な
くなるため本装置においても望ましい。
〈実施例〉 第１図において、参照番号10は測定装置を示し、それは
トランスジューサ12とケーブル16により前記トランスジ
ューサに接続された遠隔ディスプレイユニット14とを有
している。トランスジューサにはワークピース20と係合
するようにされた可動測定部材を構成する可動コア18が
設けられている。図示するようにワークピースはスタン
ド22上に載置することができ、トランスジューサ12はま
っすぐな柱26の上を移動する可調整ブラケット腕23によ
りワークピースに対して位置決めされている。明らかに
トランスジューサは他の測定位置、例えば旋盤、フライ
ス盤等の上のワークピースと係合する位置に載置してワ
ークの進行中に測定を行うことができる。第１図の実施
例のディスプレイユニット14には円型表示面24が設けら
れており、そのうえに本計器により行われる測定がデジ
タル及び擬似アナログ形式で表示される。ディスプレイ
は測定値を擬似アナログ及びデジタル形式で与えること
が望ましいが、所望の場合にはディスプレイはデジタル
もしくは擬似アナログのいずれかとすることができる。
第３図に示す円型表示面24は本装置に使用される電子回
路の一部を含む凾体27の前面上にある。表示面24の表示
素子は例えば液晶もしくは発光ダイオードにより製作さ
れ実施する測定に対応する数値データを示すようにされ
た一群の桁28を有している。桁群28はダイアル面の簡便
な部分に配置することができ、実施例においてはダイア
ルの中央部に配置されている。
桁群28の周りには液晶、発光ダイオード等とすることが
望ましい円型の放射状セグメントアレイ30があり、回路
により桁群28内の特定の照光デジタル数に対応する数の
セグメント30を照光するようにされている。実施例にお
いて表示面には101個のこのような放射状セグメント30
が設けられている。明らかにこの数は特定応用に従って
増減できる。また放射状セグメント30に対して全円が示
されているが、特に動作範囲が小さい場合には明らかに
部分円を使用することができる。
実施例のセグメント30は全円の周りに存在し動作中に照
光するセグメント数は測定値に対応しており、先端の照
光セグメントはダイアルインジケータ上のポインタの位
置に類似している。“0"で始って最大目盛に到る円弧内
の全セグメントを照光することが望ましく、そのため実
施例においては0.009のデジタル読取りに対して目盛り
上の０から９までのセグメント弧30が照光して他の全て
は消灯する。例えば実際の測定値が0.020であれば最初
の20個のセグメントが照光する。使用上測定値が変化す
れば照光セグメント30の数もそれに従って変化し、その
結果照光セグメント30の円弧帯は測定値の変動に従って
伸縮し、いかなる場合にも先端の照光セグメントが実際
の測定値に対応している。同時に測定値の変動もダイア
ル面上のデジタルディスプレイ28上に表示される。こう
して所与の時間において桁群28を読取る及び／もしくは
ゲージ上の針の位置に類似した先端照光セグメント30の
位置を観察することにより測定値を読取ることができ
る。
ダイアル面にはセグメント30と同心的で且つダイアル面
上に固定された円弧状の数字アレイ34に近接して固定さ
れた円型の目盛マークアレイ32が設けられている。各セ
グメントに対して与えられた目盛マーク32は25.4/1000m
m（1/1000インチ）もしくは25.4/10mm（1/10インチ）で
適正なメートル系単位Ｖ、mV、mA、Ａ、ｇ等の被測定変
数に対応するある形式の測定値を表示し、従って第３図
に示すような適正な桁及び目盛分割が行われる。
桁群28の他に正負を示すようにされた表示符号25が桁群
の左に設けられており測定値の正負状態を示す。デジタ
ルディスプレイ24と共に小数点36も設けられている。あ
る応用においてはワークピースが特定公差内にある場合
を決定することが望ましい。このような場合には測定値
の下限のみならず上限値をも装置のメモリ内に入力する
装置が設けられ、これらの限界値に到達したりそれを越
える場合には三角指標38もしくは40等のセグメントを照
光することができる。装置に使用するバッテリが交換を
要する場合に照光するようにされたバッテリ状態指標42
も設けられている。
次に第２図に本考案の修正例を示し、本実施例において
トランスジューサ12はケーブル16を介してディスプレイ
ユニット44に接続されており、それは第１図の円型とは
異って線型である。ディスプレイは他の幾何学的形状、
例えば楕円型とすることができ、増分は図示するように
均等とするか例えば対数等の数列とすることができる。
主要な実施例においてディスプレイは測定値を擬似アナ
ログ及びデジタル形式で表示し、桁群46は測定値をデジ
タル形式で表示し直線状に配置された一連のセグメント
48は測定値を擬似アナログ形式で表示する。実施例にお
いて０位置は線型でセグメント48の中央にあり、固定さ
れたアラビア数字50が直線内の直線セグメント48の上
（または下）に示されている。前と同様にセグメントは
実施する測定に従って照光され、右もしくは左に照光し
て正負の測定を示すことができる。セグメントは水平列
で示されているが、所望する場合それらは明らかに垂直
列に配置することができ測定されるものが負の値を有し
ない場合にはセグメントの行もしくは列のいずれかの終
端から測定を開始することができる。ディスプレイユニ
ット44のその他の動作は主要実施例のユニットと同様で
ある。
第４図に本考案に使用する論理回路をブロック形式で示
し、それはトランスジューサ12がワークピース20に対し
て行った測定値を第１図及び第３図の実施例に示す擬似
アナログ及びデジタル表示情報に変換する。図示するよ
うにトランスジューサ12はトランスジューサヘッド内に
発振器を含んでおり、実際上およそ500KHzで作動する発
振器は非常に満足な性能を与えることが判っている。ト
ランスジューサ発振器出力はアナログ／デジタル変換器
52に与えられ論理回路に使用されるデジタル信号を出
す。
トランスジューサは多くの異なる形状をとることができ
るが、実際には周波数差を発生する差動変圧器は満足な
性能を与えるべく一般には一次コイルＡ（第５図）及び
一対の２次コイルＢ及びＣからなりそれらは測定ステム
の一部を形成するかもしくは測定ステムに接続された可
動コアと動作上関連している（第６図）。コイルは励起
すると発振器回路の一部を形成し、後記する理由により
およそ500KHzで作動することが望ましい。実施例におい
て可動コア18に関する情報は一対の周波数間の周波数差
により決定され、各周波数はコイル対Ａ及びＢもしくは
Ａ及びＣ及び可動コア18の位置により決定されている。
第６図に示すように最初コイルＡ及びＢの発生する周波
数F1を送信するためにスイッチ52が設けられている。次
にコイルＡ及びＣの発生する第２の周波数F2を送信する
ためにスイッチはもう一つの位置へ移る。スイッチは典
型的に32回／秒の選定速度で一方から他方の位置へ変化
し、その結果信号系列F1,F2,F1,F2等が遠隔表示ユニッ
ト14へ送信されそこで信号F1及びF2の周波数差を測定す
る目的で処理される。可動コア18により行われる実際の
測定値を示すのはこの差である。
発振器を500KHz等の周波数で作動させることにより、発
振器の出力の局部干渉は最少限となる。
装置の精度及び信頼性をさらに増強するために、発振器
からの信号は減衰してからケーブル16へ送信され次に遠
隔表示ユニット14により増幅される。これはケーブルが
分布コンデンサとして機能して発振器回路の一部を形成
するために行われる。即ち、ケーブルの単位長当りの容
量は一般に製造されたケーブル毎に差異が生じ、その結
果、各発振器毎の発振周波数に差異が生ずる。この様な
ケーブルの分布容量の発振周波数への影響はトランスジ
ューサにおいて信号を減衰することにより著しく低減さ
れ、事実例えばケーブルのトランスジューサ端において
1/10に減衰して表示ユニットにおいて10×の増幅を行う
と、送信された信号は元の振幅に回復しケーブル毎の容
量の差異の影響を実質的に解消する。発振器の出力を減
衰してケーブルへ供給すると、発振器側から見たケーブ
ルの分布容量は見掛上小さくなるので、分布容量の差異
による発振周波数への影響は小さくなる。従って、発振
器とケーブルの接続は低インピーダンス点において行わ
れ、その結果、発振回路に対するケーブルの分布容量の
差異の影響が著しく低減する。例えばケーブルの容量が
全回路の容量の10％であれば、低インピーダンス点から
タップをとることによりケーブルの容量は回路の容量に
僅か１％しか寄与しない。
第５図の回路においてスイッチング動作はトランジスタ
Q2及びQ3により行われ、それらは簡単のために機械的ス
イッチ52を示す第６図の簡単化された回路図と同様に作
動する。トランジスタQ2及びQ3はケーブル16を介して第
４図の論理機能及び表示素子を含むカスタムチップ62へ
接続する導線58及び60により制御される。発振器回路は
トランスジューサ端においてコンデンサ64,66及び68に
より同調されるかもしくは表示ユニットにおいてコンデ
ンサ70により同調される。図示する回路は500KHzで共振
するように設計されている。第５図に示すように発振器
の大部分は装置のトランスジューサ部内に収容されてい
る。表示ユニットは信号を典型的に10の増幅率で増幅す
るのに使用するトランジスタ72を含んでおり、前記した
ようにトランスジューサにおいて減衰されている信号を
回復する。
装置内において信号はトランスジューサ及びケーブルを
出るとすぐにデジタル化される。これを第８図に示しト
ランスジューサ12の出力はケーブル16を介して増幅器72
が配置されたユニット14へ供給される。増幅器72の出力
はA/D変換器52として作動する加減算レジスタへ出され
る。ケーブル16及び増幅器72を加減算レジスタ間の導線
内の信号は可変周波数信号であり、無限大の分解能で変
化できるため交流アナログ信号と解釈すべきであってデ
ジタルではない。加減算レジスタの出力はデジタル信号
が存在する装置内の第１点であり、それは定義上分解能
が制限され一つのレベルからもう一つのレベルへの別々
のカウント可能なステップがある点である。交流信号を
使用することにより直流装置に固有のドリフトが避けら
れる。装置は周波数差の測定に依存するためドリフトは
回路の要因とはならない。これによって他の種類の装置
の場合には干渉を生じる周囲状態の影響を実質的に受け
ない非常に安定な装置が得られる。500KHzの動作周波数
を使用することにより測定の変化に対する非常に高速の
応答と共に表示の非常に高い分解能が得られる。500KHz
の動作周波数により満足な性能が得られたが、本装置は
例えば200KHzもしくは1mHz等の高もしくは低周波数で作
動することもでき、しかも応動及び分解能の満足な性能
が得られる。
ケーブルはさまざまな長さとすることができ実際上122c
m（４フィート）のケーブル長さが大概の応用に対して
満足であることが判った。明らかにこれは特定条件に合
致するように変えることができる。実際に上第５図に示
すようにケーブルは少くとも発振器導線に関してシール
ドしなければならない。同じ部品の異なる部分において
いくつかの同時読取りを行うために、遠隔読取りを行っ
て非常に小さな空間に非常に多くのトランスジューサを
配置することが可能である。
A/D変換器52からの信号は指示された方法により接続さ
れてデジタル信号比較、カウンティング、ビット増減分
及び信号電力増幅を行うのに使用可能とする論理回路か
らなる処理回路74へ供給される。回路はまた手動起動ス
イッチ76,78及び80からの入力を受信して回路の機能を
変えるように設計されている。回路74のもう一つの機能
は電気的信号出力を外部コンピュータ、信号プロセッ
サ、プロセス制御装置、統計分析器等に供給することで
ある。信号処理回路74はゼロスイッチ76が起動した時に
バス82の内容をロードするメモリ位置を使用することが
できる。この数は従来の読取値から減産される。スイッ
チが閉じられている限り増分スイッチ78によりこの記憶
された数は毎秒およそ２数値の速度で増加する。スイッ
チが閉じられている限り減分スイッチ80によりこの記憶
された数は毎秒およそ２数値の速度で減少する。
バス82はデコーダドライバ84、デコーダドライバ86、リ
ミットワンラッチ88、リミットツウラッチ90及び比較器
92及び比較器94へ接続されている。第３図に示すように
デコーダドライバ84はデジタルディスプレイ28の全桁を
表わすおよそ25セグメントを駆動するのに充分な電圧を
与え、バス82から２進コード化入力を取り出しセグメン
ト化された擬似アナログディスプレイ30の101セグメン
トまで駆動する。構成はデコーダドライバ86内において
ディスプレイ30内の最下位桁から駆動されるといえるよ
うになっている。こうして有効にゼロに達すると１だけ
増分もしくは減分して前に照光された位置に隣接する異
なる位置を照光する。例えば１だけ増分して第２セグメ
ントが照光されているものとすると、増分時に第３セグ
メントが照光する。しかしながらデコーダドライバ84は
全桁の真の位置に応答して第５桁はアナログディスプレ
イすなわち例えばグレードスプリッタの補間数と呼ぶこ
とができるように作用する。例えば第３図に示すように
擬似アナログディスプレイは全ライン読取セグメント30
により示される９桁を照光位置により示し、デジタルデ
ィスプレイは0.00093を示し最終桁はデコーダドライバ8
4が応答するバス82上の第５桁であり、もちろんトラン
スジューサ12が見る実際の位置は９と10の間の3/10の位
置であることを示す。
釦96を押下して読取りを記憶するためにリミットラッチ
88が使用されており、読取りがラッチ88内に記憶されバ
ス82上に読取りが生じると第３図に示すように比較器は
ディスプレイ上の符号38等の報知器を記憶する。同様な
動作が図のリミットラッチ90についても生じ、釦98を押
下することにより反対方向の異なる読取値を記憶するこ
とができ、比較器94がその読取値を読取ると他方の報知
器40を脈動させる。
動作の便宜上ローバッテリセンサ100を設けることがで
き、それはバッテリ電圧に感応しバッテリ電圧が予め設
定された値以下に降下するとディスプレイ42を脈動させ
て装置の残りを遮断する。
本考案の主要実施例において装置は円型もしくは線型の
ディスプレイを使用したが、非常に多くの形状のディス
プレイを使用することができる。例えば第９図及び第10
図においてディスプレイフォーマット102及び104には擬
似アナログ表示のための曲線106及び108が与えられてい
る。第９図においてセグメント110は曲線106に沿って均
一に配置されており、第10図の実施例ではセグメント10
8は異なる数列により配置されている。このような場合
にはデジタルディスプレイ114,116は擬似アナログディ
スプレイと協働して設けられている。
本装置を特に寸法の測定に関して説明してきたが、電
圧、電流、圧力、温度等の他の物理的量を測定するよう
に修正できることは明白であり、トランスジューサの可
動コアを特定の被測定物理量に応動する装置に接続する
だけでよい。例えばコアを圧力計や第11図に示す他の装
置内の可動部材は接続することができ、トランスジュー
サ120は管路122に接続されており内部の圧力に応動す
る。トランスジューサはケーブル124を介して遠隔ディ
スプレイ126に接続されている。本技術に習熟した人に
は他の修正も可能と思われる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本考案に従って製作され円型の遠隔ディスプレ
イを有する測定装置の透視図、第２図は線型の遠隔ディ
スプレイを有する第１図と同様の透視図、第３図は第１
図の実施例に使用されたディスプレイ面の前面立面図、
第４図は本考案に従って製作された数値のブロック図、
第５図は本装置の幾分概略的な回路図、第６図は本考案
のトランスジューサ部の回路図、第７図はトランスジュ
ーサの出力を示す図、第８図は装置の一部を示すブロッ
ク図、第９図及び第10図は２つの異なる形状のディスプ
レイを示す前面立面図、第11図は本発明の修正を示す透
視図である。 参照符号の説明 10……測定装置 12……トランスジューサ 14……遠隔ディスプレイユニット 16……ケーブル 18……可動ステム 20……ワークピース 22……スタンド 23……可調整ブラケット腕 24……円型表示面 26……柱 28,46……桁群 30……照光セグメント 32……目盛アレイ 35……表示符号 36……小数点 38,40……三角指標 42……バッテリ状態指標 44……ディスプレイユニット

Claims (8)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転しているワークピースの寸法測定装置
    において、 （ａ）回転しているワークピース（20）と係合する可動
    測定部材（18）をもち、前記可動測定部材（18）の位置
    を表わす測定信号を発生するトランスジューサ（12）
    と、 （ｂ）前記トランスジューサから遠隔配置され前記トラ
    ンスジューサが行う測定を擬似アナログ及びデジタル形
    式の少くとも一つで表示するようにされたディスプレイ
    ユニット（14）と、 （ｃ）前記トランスジューサを前記ディスプレイユニッ
    トに接続する管路装置（16）と、 （ｄ）前記トランスジューサに載置され動作上前記トラ
    ンスジューサと連合し、前記測定信号に対応する出力信
    号を発生して前記管路装置を介して前記ディスプレイユ
    ニットへ送信するようにされた発振器（12）と、 （ｅ）前記出力信号をデジタル信号に変換する前記ディ
    スプレイユニットの信号変換装置（52）、及び複数の変
    化可能なセグメントをもち、前記デジタル信号に応答し
    て前記測定を擬似アナログ形式で同時に表示する曲線
    と、 （ｆ）前記変換装置の出力及び前記ディスプレイユニッ
    トに接続され、前記ディスプレイユニットを制御して前
    記測定を表わすディスプレイ出力を擬似アナログ及びデ
    ジタル形式の少くとも一つで与えるデジタル信号処理装
    置（74）と、 （ｇ）前記トランスジューサに含まれ前記出力信号を前
    記管路装置へ伝送する前に減衰させる減衰装置及び前記
    ディスプレイユニットに含まれ前記管路装置から伝送さ
    れた信号を増幅する増幅装置と、 を有し、 （ｈ）前記可動測定部材（18）は前記トランスジューサ
    （12）の入力へ直接結合されること、及び （ｉ）前記曲線の前記複数の変化可能なセグメントは励
    起されると照光する物質からなること を特徴とする回転しているワークピースの寸法測定装
    置。
  2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置
    において、前記トランスジューサは前記ワークピースと
    の接触に応動して互いに移動するように載置された複数
    個のコイル及びコアを有し、前記コイルは前記発振器に
    接続され前記コイルとコアの相対位置に従って前記発振
    器の周波数を変えるようにされていることを特徴とする
    ワークピースの寸法測定装置。
  3. 【請求項３】実用新案登録請求の範囲第２項記載の装置
    において、前記コイル及び前記発振器に接続され前記コ
    イルの各々を順次前記発振器に接続して異なる周波数の
    逐次信号を発生するようにされたスイッチング装置を有
    することを特徴とするワークピースの寸法測定装置。
  4. 【請求項４】実用新案登録請求の範囲第２項記載の装置
    において、前記発振器に接続され前記トランスジューサ
    において前記信号を減衰する前記トランスジューサ内の
    減衰装置と、前記減衰装置に接続され前記ユニットに受
    信された前記減衰された信号を増幅する前記ユニットの
    増幅装置とを有することを特徴とするワークピースの寸
    法測定装置。
  5. 【請求項５】実用新案登録請求の範囲第１項記載の装置
    において、前記ディスプレイユニットは前記デジタル信
    号に応答し前記測定をデジタル形式で表示するようにさ
    れた複数個の可変デジタル符号と、前記デジタル信号に
    応答し前記符号に近接並置されて前記測定を擬似アナロ
    グ形式で同時に表示する複数個の可変セグメントとを有
    することを特徴とするワークピースの寸法測定装置。
  6. 【請求項６】実用新案登録請求の範囲第５項記載の装置
    において、前記符号及び前記セグメントはその起動時に
    照光するようにされた材料でできていることを特徴とす
    るワークピースの寸法測定装置。
  7. 【請求項７】実用新案登録請求の範囲第５項記載の装置
    において、前記セグメントが円弧状に配置されているこ
    とを特徴とするワークピースの寸法測定装置。
  8. 【請求項８】実用新案登録請求の範囲第５項記載の装置
    において、前記セグメントが一列に配置されていること
    を特徴とするワークピースの寸法測定装置。
JP1990095033U 1982-06-21 1990-09-10 ワークピースの寸法測定装置 Expired - Lifetime JPH0723693Y2 (ja)

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