接触式変位計
【課題】簡単な構成でかつ安定した測定値を取得することが可能な接触式変位計を提供する。
【解決手段】ＣＰＵは、ＰＬＣ等の外部装置から時点ｔ１でタイミング信号を受け取る。それにより、ＣＰＵはタイミングトリガを発生する。外部から与えられるタイミング信号に応答して発生するタイミングトリガを外部タイミングトリガと呼ぶ。次に、ＣＰＵは、上記外部タイミングトリガから予め使用者により設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ２で測定（サンプリング）を開始する。
【解決手段】ＣＰＵは、ＰＬＣ等の外部装置から時点ｔ１でタイミング信号を受け取る。それにより、ＣＰＵはタイミングトリガを発生する。外部から与えられるタイミング信号に応答して発生するタイミングトリガを外部タイミングトリガと呼ぶ。次に、ＣＰＵは、上記外部タイミングトリガから予め使用者により設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ２で測定（サンプリング）を開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の変位量を測定する接触式変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式変位計は、対象物の表面に当接されるとともに軸方向に変位可能な接触子（可動部）およびトランスを有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記トランスは、接触子に連動するコアを備える。このコアが接触子の変位に応じて変位することにより、接触子の変位量に対応してトランスから出力される信号のレベルが変化する。このような構成において、対象物の物理的変位量が電気量に変換されることにより、当該対象物の高さ等の物理的変位量が測定される。
【０００４】
接触式変位計は、一般的に、トランスを含むヘッド部と当該ヘッド部を制御する本体部とからなる（例えば、特許文献２参照）。この本体部にはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等の外部装置から外部信号が入力される。それにより、外部信号の入力タイミングで対象物の物理的変位量が測定される。
【特許文献１】特開２０００−９４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接触式変位計では、ヘッド部の接触子が軸方向に自由に変位可能であるため、振動等が影響して測定値が安定しない場合が多くある。
【０００６】
そこで、ＰＬＣのタイマにより時間を管理し、予め定められたタイミングで上記外部信号を接触式変位計の本体部に与えることが行われる。しかし、この場合にも、厳密な時間管理が困難な場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成でかつ安定した測定値を取得することが可能な接触式変位計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る接触式変位計は、対象物の物理的変位量を測定する接触式変位計であって、対象物に接触することにより変位する接触子と、接触子の変位量を電気信号に変換する変換手段と、測定開始のための遅延時間を設定するための設定手段と、測定を指示するためのトリガの発生から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で変換手段により得られる電気信号を変位量の測定値として取得する取得手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明に係る接触式変位計においては、接触子は対象物に接触することにより変位する。接触子の変位量は変換手段により電気信号に変換される。また、測定開始のための遅延時間が設定手段により設定される。さらに、測定を指示するためのトリガの発生から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で、変換手段により得られた電気信号が変位量の測定値として取得手段により取得される。
【００１０】
このような構成により、測定を指示するためのトリガの発生の時間管理を行う必要がない。また、測定開始のための遅延時間を設定手段により設定するという簡単な構成により、安定した測定値を取得することができる。
【００１１】
さらに、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、遅延時間を設定手段により容易かつ任意に変更することができる。
【００１２】
接触式変位計は、外部装置から与えられる信号をトリガとして受ける外部トリガ入力手段をさらに備えてもよい。
【００１３】
この場合、外部装置から与えられる信号がトリガとして外部トリガ入力手段により受けられた時点から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で、変換手段により得られた電気信号が変位量の測定値として取得手段により取得される。それにより、外部装置から任意のタイミングで信号がトリガとして与えられた場合でも、安定した測定値を取得することができる。
【００１４】
接触式変位計は、変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときにトリガを発生する内部トリガ発生手段をさらに備えてもよい。
【００１５】
この場合、変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときに、内部トリガ発生手段により測定を指示するためのトリガが発生される。このような構成により、確実に安定した測定値を取得することができるとともに、取得された測定値の信頼性が向上する。
【００１６】
接触式変位計は、取得手段により取得された測定値を表示する第１の表示手段をさらに備えてもよい。
【００１７】
この場合、使用者は第１の表示手段を視認することにより、対象物の正確な変位量を容易に把握することができる。
【００１８】
接触式変位計は、取得手段により取得された測定値が予め定められた範囲内にあるか否かを表示する第２の表示手段をさらに備えてもよい。
【００１９】
この場合、使用者は第２の表示手段を視認することにより、対象物の変位量が予め定められた範囲内にあるか否かを容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る接触式変位計によれば、測定を指示するためのトリガの発生の時間管理を行う必要がない。また、測定開始のための遅延時間を設定手段により設定するという簡単な構成により、安定した測定値を取得することができる。さらに、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、遅延時間を設定手段により容易かつ任意に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る接触式変位計について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（１）接触式変位計の全体構成
図１は、本実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る接触式変位計１００は、ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂを備える。なお、図１では図示していないが、本体部１００Ｂは、後述の表示部３２を有する。表示部３２の詳細については後述する。
【００２４】
ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂは互いにケーブル８０により接続されている。また、本体部１００Ｂはケーブル８１を介して図示しない外部装置に接続される。
【００２５】
図２は、図１のヘッド部１００Ａの構成を示すブロック図であり、図３は、図１の本体部１００Ｂの構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２に示すように、ヘッド部１００Ａは、トランス１、伸縮可能で対象物に当接される接触子１ａ、トランス駆動回路２、信号検出回路３、アンプ回路４、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）５、表示灯制御回路６、表示灯７、電源回路８、コンパレータ９、およびスイッチ１０を備える。
【００２７】
また、図３に示すように、本体部１００Ｂは、ＣＰＵ２０、ＰＷＭ（パルス幅変調）出力回路２１、第１のフィルタ回路２２、第２のフィルタ回路２３、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２４、通信インターフェース２５、電源回路２６、ドライブ回路２７、第１〜第３の入力回路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、過電流検知回路２９、第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、ＥＥＰＲＯＭ３１、表示部３２、表示パネル３３、入力部３４、および接続部５０を備える。
【００２８】
ヘッド部１００Ａと本体部１００Ｂとの間における信号の送受信は、ケーブル８０を介して行われる。この場合、ヘッド部１００Ａに接続されたケーブル８０は、本体部１００Ｂの接続部５０に接続される。
【００２９】
図３において、まず、ＣＰＵ２０は、トランス１を作動させるための矩形波パルス信号をＰＷＭ出力回路２１に与える。ＰＷＭ出力回路２１は、矩形波パルス信号を正弦波信号に変換する。第１のフィルタ回路２２は、正弦波信号のノイズを除去し、その正弦波信号を図２のトランス駆動回路２に与える。
【００３０】
トランス駆動回路２は、正弦波信号に応答して正弦波電流をトランス１に与える。トランス１の構成および動作の詳細については後述する。
【００３１】
続いて、トランス１は、２つの電圧信号（後述）を信号検出回路３に与える。信号検出回路３は、上記２つの電圧信号を互いに減算し、差分電圧をアンプ回路４に与える。
【００３２】
アンプ回路４は、インピーダンス変換を行うとともに、差分電圧を第２のフィルタ回路２３（図３）に与える。第２のフィルタ回路２３は、差分電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をＡ／Ｄ変換器２４に与える。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２４は、直流電圧をデジタル値に変換し、変換結果を物理的変位量の測定値としてＣＰＵ２０に与える。ＣＰＵ２０は、与えられた測定値に基づいて表示部３２およびドライブ回路２７等を制御する。
【００３４】
本体部１００Ｂの通信インターフェース２５を介して、他の接触式変位計の本体部、パーソナルコンピュータ、またはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）（それぞれ図示せず）等の外部装置との間で信号の送受信を行うことができる。例えば、本体部１００Ｂに関する情報をＰＬＣに取り込みたい場合に、上記通信インターフェース２５を介してＰＬＣと情報の送受信が行われる。
【００３５】
本体部１００Ｂの電源回路２６は、例えば２４Ｖの図示しない外部の直流電源に接続されており、ヘッド部１００Ａの電源回路８を介してヘッド部１００Ａの各構成部に電力を供給するとともに本体部１００Ｂの各構成部に電力を供給する。
【００３６】
ドライブ回路２７は、ヘッド部１００Ａの表示灯７を点灯または点滅させるために必要な電流をスイッチ１０を介して表示灯制御回路６に供給する。
【００３７】
ここで、ＣＰＵ２０は、本体部１００Ｂの電源回路２６を介してヘッド部１００Ａの電源回路８の電圧レベルを切り替えることができる。この電圧レベルは、起動時に行う通信モード時の例えば８．５Ｖと、通常動作モード時の例えば６．５Ｖとを含む。
【００３８】
通信モードとは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００ＡのＥＥＰＲＯＭ５に記憶されている補正情報を受信するモードをいい、通常動作モードとは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００Ａの表示灯制御回路６を制御することにより、表示灯７の点灯または点滅の動作が行われるモードをいう。なお、ＥＥＰＲＯＭ５に記憶されている上記補正情報については後述する。
【００３９】
ヘッド部１００Ａのコンパレータ９は、ＣＰＵ２０による電源回路８の電圧レベルの切り替えに基づいて、当該電圧レベルが８．５Ｖである場合には、スイッチ１０をＥＥＰＲＯＭ５側に接続する。一方、コンパレータ９は、上記電圧レベルが６．５Ｖである場合には、スイッチ１０を表示灯制御回路６側に接続する。このような構成により、接触式変位計１００において通信モードと通常動作モードとが切り替えられる。
【００４０】
第１〜第３の入力回路２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、外部から入力される所定の信号をＣＰＵ２０に与える。所定の信号とは、例えば測定開始を指示するためのタイミング信号、基準位置を設定するためのプリセット信号等をいう。
【００４１】
第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００Ａからの差分電圧に応じて得られた対象物の物理的変位量および予め設定された上限値および下限値からなる許容範囲に基づいて、外部に信号をそれぞれ出力することができる。
【００４２】
具体的には、例えば、第１の出力回路３０ａは、対象物の物理的変位量が許容範囲の上限値を超えている場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。また、第２の出力回路３０ｂは、対象物の物理的変位量が許容範囲の下限値を下回っている場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。さらに、第３の出力回路３０ｃは、対象物の物理的変位量が許容範囲内にある場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。
【００４３】
過電流検知回路２９は、第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃに定格電流値以上の電流が流れたか否かをモニタする。第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃのいずれかに定格電流値以上の電流が流れた場合、過電流検知回路２９は当該出力回路を一時的にオフの状態にする。その後、ＣＰＵ２０は定期的に当該出力回路をオンの状態にし、過電流検知回路２９は当該出力回路のモニタを継続する。
【００４４】
本体部１００ＢのＥＥＰＲＯＭ３１は、補正情報を記憶する。この補正情報については後述する。
【００４５】
表示部３２は、ＣＰＵ２０の制御により、対象物の物理的変位量等を表示する。表示部３２は、表示パネル３３および入力部３４を含む。表示パネル３３および入力部３４の詳細については図面を参照しながら後述する。リセット回路３５は、使用者の操作に基づいてＣＰＵ２０にリセット信号を与えることにより、ＣＰＵ２０を初期状態にリセットする。
【００４６】
ここで、接触子１ａの使用頻度が高くなった場合等、ヘッド部１００Ａは故障することが比較的多い。このような場合、本体部１００Ｂはそのまま使用し、ヘッド部１００Ａは新しいものに交換する。
【００４７】
まず、本体部１００Ｂに新しいヘッド部１００Ａ（以下、単にヘッド部１００Ａと呼ぶ）を取り付ける。本体部１００ＢのＣＰＵ２０は、通信モードでヘッド部１００ＡのＥＥＰＲＯＭ５と通信を行う。
【００４８】
ＥＥＰＲＯＭ５は、ヘッド部１００Ａの補正情報（以下、ヘッド補正情報と呼ぶ）および後述する検査用のマスター本体部の補正情報（以下、マスター補正情報と呼ぶ）を記憶する。
【００４９】
ヘッド補正情報とは、対象物の物理的変位量と本体部１００ＢのＡ／Ｄ変換器２４からの出力値との関係（以下、変位−出力テーブルと呼ぶ）におけるばらつきを補正するための情報である。
【００５０】
また、マスター補正情報とは、上記ヘッド補正情報を得るために使用した検査用のマスター本体部の変位−出力テーブルにおけるばらつきを補正するための情報である。
【００５１】
ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ５と通信を行うことにより、上記のマスター補正情報を取得する。次に、ＣＰＵ２０は、本体部１００ＢのＥＥＰＲＯＭ３１と通信を行う。
【００５２】
ＥＥＰＲＯＭ３１は、本体部１００Ｂの補正情報（以下、本体補正情報と呼ぶ）を記憶する。
【００５３】
本体補正情報とは、本体部１００Ｂの第２のフィルタ回路２３により変換された直流電圧のレベルとＡ／Ｄ変換器２４からの出力値との関係におけるばらつきを補正するための情報である。
【００５４】
ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ３１と通信を行うことにより、上記の本体補正情報を取得する。そして、ＣＰＵ２０は、取得した本体補正情報とマスター補正情報とに基づいて、基準となる検査用のマスター本体部を用いた状態と同じ状態、すなわち、Ａ／Ｄ変換器２４の出力値から対象物の正確な物理的変位量を認識できる状態をつくる。
【００５５】
その後、ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ５と通信を行うことにより上記のヘッド補正情報を取得することによって、第２のフィルタ回路２３の直流電圧のレベルとＡ／Ｄ変換器２４の出力値との関係を正確に認識できる状態をつくる。これにより、ヘッド部１００Ａを交換した場合でも、本体部１００Ｂを基準となるマスター本体部と同じ状態にすることができ、対象物の適切な物理的変位量を得ることができる。
【００５６】
（２）トランスの構成
続いて、ヘッド部１００Ａのトランス１の詳細な構成について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
図４は、トランス１の詳細な構成を示す模式図である。
【００５８】
図４に示すように、トランス１は、１次側コイル１ｂ、２次側コイル１ｃ、１次側抵抗１ｄ、２次側抵抗１ｅ、および磁性体からなるコアＣを含む。コアＣは、接触子１ａに連動して１次側コイル１ｂおよび２次側コイル１ｃ内に往復移動可能に設けられる。
【００５９】
１次側コイル１ｂの一端はトランス駆動回路２に接続され、その他端は信号検出回路３に接続される。２次側コイル１ｃの一端は接地され、その他端は信号検出回路３に接続される。１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃの捲き方向は互いに逆向きである。
【００６０】
１次側コイル１ｂと信号検出回路３との間のノードＮ１に１次側抵抗１ｄの一端が接続され、その他端は接地される。２次側コイル１ｃと信号検出回路３との間のノードＮ２に２次側抵抗１ｅの一端が接続され、その他端は接地される。
【００６１】
このような構成において、トランス駆動回路２から正弦波電流が１次側コイル１ｂに流れると、これに伴って２次側コイル１ｃに誘導電流が流れる。この場合、１次側抵抗１ｄに電圧降下が生じるとともに２次側抵抗１ｅにも電圧降下が生じる。１次側抵抗１ｄの一端のノードＮ１の電圧および２次側抵抗１ｅの一端のノードＮ２の電圧が信号検出回路３に与えられる。
【００６２】
このように、２次側コイル１ｃに誘導電流が流れる状態でコアＣを移動させると、１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃとの相互インダクタンスが変化する。それにより、コアＣの位置に依存してノードＮ２の電圧が変化する。
【００６３】
信号検出回路３は、ノードＮ１の電圧とノードＮ２の電圧との差分電圧を算出し、当該差分電圧をアンプ回路４に与える。このような構成により、接触子１ａの移動量を差分電圧に変換することによって、対象物の物理的変位量を検出することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃの捲き方向が逆向きとなっているので、１次側コイル１ｂおよび２次側コイルの抵抗成分が互いに打ち消される。このように、温度により変動する特性を有する抵抗成分を打ち消すことにより、接触式変位計１００の使用場所の温度変化の影響を受けることなく正確な上記差分電圧を得ることができる。その結果、対象物の正確な物理的変位量を得ることができる。
【００６５】
（３）測定（サンプリング）の方法
次に、本実施の形態の接触式変位計１００を用いた対象物の物理的変位量の測定方法について説明する。
【００６６】
図５は、対象物の物理的変位量の測定方法を説明するための説明図である。
【００６７】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸は時間を示し、縦軸は対象物の物理的変位量（以下、測定値と呼ぶ）を示す。なお、ＣＰＵ２０は、遅延時間ΔＴを計測するタイマ機能を有する。
【００６８】
図５（ａ）に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から時点ｔ１でタイミング信号を受け取る。それにより、ＣＰＵ２０はタイミングトリガを発生する。外部から与えられるタイミング信号に応答して発生するタイミングトリガを外部タイミングトリガと呼ぶ。
【００６９】
次に、ＣＰＵ２０は、上記外部タイミングトリガから予め使用者により設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ２で測定（サンプリング）を開始する。これにより、使用者は、外部からのタイミング信号の適切な入力時期を厳密に管理する必要がなくなるとともに、接触子１ａの振動等に起因した不安定な測定値を取得することがなくなる。その結果、正確な測定値を取得することができる。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ２以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する。
【００７０】
また、使用者は、本体部１００Ｂの後述する入力部３４を用いて所望の遅延時間ΔＴを設定することが可能である。それにより、使用者は、任意の最適な測定開始のタイミングを設定することができる。さらに、諸般の事情で測定開始のタイミングを変更する必要が生じても、使用者は、入力部３４により遅延時間ΔＴを容易に変更することができる。
【００７１】
ここで、測定値が不安定になるのは、接触式変位計１００の接触子１ａが対象物に接触した後である。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、遅延時間ΔＴの設定だけでなく、接触子１ａが対象物に接触したことに起因して上昇し始めたことを判定するための測定値をトリガレベルＬ１として入力部３４により予め設定する。
【００７３】
測定値が予め設定されたトリガレベルＬ１に達した時点ｔ３でタイミングトリガを発生する。トリガレベルＬ１を基準として発生するタイミングトリガを内部タイミングトリガと呼ぶ。この内部タイミングトリガを起点として、別途設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ４で測定が開始される。これにより、ＣＰＵ２０は、接触子１ａが対象物に接触した時点ｔ３を起点として遅延時間ΔＴを設定できるので、より正確な測定値を得ることができる。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ４以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する
また、図５（ｃ）においては、図５（ｂ）と同様に、測定値が予め設定されたトリガレベルＬ２を下回った時間ｔ５でタイミングトリガを発生する。トリガレベルＬ２を基準として発生するタイミングトリガを上記と同様に内部タイミングトリガと呼ぶ。この内部タイミングトリガを起点として、別途設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ６で測定が開始される。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ６以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する
次に、遅延時間ΔＴを設けない場合のＣＰＵ２０の処理および遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０の処理について説明する。
【００７４】
図６は、遅延時間ΔＴを設けない場合のＣＰＵ２０による処理を示すフローチャートである。
【００７５】
図６に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ１）。
【００７６】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は測定値を取得する（ステップＳ２）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１の処理に戻り、ステップＳ１およびステップＳ２の処理を繰り返す。
【００７７】
ステップＳ１において、タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００７８】
図７は、遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０による処理を示すフローチャートである。
【００７９】
図７に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ１１）。タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００８０】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は外部タイミングトリガを発生し、内蔵のタイマにより経過時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。
【００８１】
次に、ＣＰＵ２０は、経過時間が予め設定された遅延時間ΔＴに達したか否かを判別する（ステップＳ１３）。経過時間が遅延時間ΔＴに達していない場合、ＣＰＵ２０は経過時間が遅延時間ΔＴに達するまで待機する。
【００８２】
経過時間が遅延時間ΔＴに達した場合、ＣＰＵ２０は測定値を有効な測定値として取得する（ステップＳ１４）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１１の処理に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。
【００８３】
図８は、遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０による処理の他の例を示すフローチャートである。図８の例は、遅延時間ΔＴを設けかつトリガレベルＬ１またはトリガレベルＬ２も設定する場合である。
【００８４】
図８に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ２１）。タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００８５】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は、測定値がトリガレベルＬ１を上回ったか否か、または測定値がトリガレベルＬ２を下回ったか否かについて判別する（ステップＳ２２）。測定値がトリガレベルＬ１を上回っていない場合、または測定値がトリガレベルＬ２を下回っていない場合、ＣＰＵ２０は測定値がトリガレベルＬ１を上回るまで、または測定値がトリガレベルＬ２を下回るまで待機する。
【００８６】
測定値がトリガレベルＬ１を上回った場合、または測定値がトリガレベルＬ２を下回った場合、ＣＰＵ２０は、内部タイミングトリガを発生し、内蔵のタイマにより経過時間の計測を開始する（ステップＳ２３）。
【００８７】
次に、ＣＰＵ２０は、経過時間が予め設定された遅延時間ΔＴに達したか否かを判別する（ステップＳ２４）。経過時間が遅延時間ΔＴに達していない場合、ＣＰＵ２０は経過時間が遅延時間ΔＴに達するまで待機する。
【００８８】
経過時間が遅延時間ΔＴに達した場合、ＣＰＵ２０は測定値を有効な測定値として取得する（ステップＳ２５）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ２１の処理に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返す。
【００８９】
（４）表示部の構成
次に、本体部１００Ｂの表示部３２の構成について図面を参照しながら説明する。
【００９０】
図９は、本体部１００Ｂの表示部３２の構成を示す模式図である。
【００９１】
図９に示すように、本体部１００Ｂの表示部３２は表示パネル３３および入力部３４を備える。
【００９２】
表示パネル３３は、３つの出力表示灯４１、７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）４２およびバー表示部４３を含む。また、入力部３４は、モードキー４４、セットキー４５および十字キー４６を含む。
【００９３】
使用者は、測定値等を表示する通常モードにおいてモードキー４４を例えば３秒以上押下することにより、通常モードから設定モードに移行させることができ、設定メニューを７セグメントＬＥＤ４２に表示させることができる。
【００９４】
また、使用者は、十字キー４６を左右に操作することにより設定メニューの設定項目を変更することができ、十字キー４６を上下に操作することにより設定項目の値を変更することができる。さらに、使用者は、セットキー４５を押下することにより当該設定項目の値を確定することができる。上記の設定項目には、上述した遅延時間ΔＴ、トリガレベルＬ１，Ｌ２、許容範囲を定めるための上限値および下限値等がある。
【００９５】
７セグメントＬＥＤ４２は、対象物の測定値等を表示し、出力表示灯４１の一つは、測定値が上限値を上回っている場合に点灯（ＨＩ点灯）し、出力表示灯４１の他の一つは、測定値が許容範囲内に入っている場合に点灯（ＧＯ点灯）し、出力表示灯４１のさらに他の一つは、測定値が下限値を下回っている場合に点灯（ＬＯ点灯）する。
【００９６】
また、バー表示部４３は、許容範囲内の測定値の位置を複数のバーにより表示する。これにより、使用者は、測定値が下限値または上限値付近にあるのか、あるいは測定値が許容範囲内の下限値または上限値に対して余裕があるのか否か等を容易に認識することが可能となる。
【００９７】
（５）本実施の形態における効果
従来、接触式変位計の接触子が対象物に接触した後において測定値が不安定となることにより、当該測定値が安定する時間を見計らって、タイミング信号を与えるタイミングをＰＬＣ等の外部装置で時間管理していた。しかし、外部装置で時間管理を厳密に行うことが困難な場合があり、その結果、正確な測定値を取得することができない場合があった。
【００９８】
本実施の形態の接触式変位計１００では、使用者により任意の遅延時間ΔＴが予め設定され、外部装置からタイミング信号が与えられた後、上記遅延時間ΔＴが経過した時点で有効な測定値の取得が開始される。このような構成により、外部装置ではタイミング信号を与えるタイミングを管理する必要がなく、接触式変位計１００では安定化された測定値を取得することができる。
【００９９】
また、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、使用者は本体部１００Ｂの入力部３４を用いて遅延時間ΔＴを容易かつ簡単な構成で任意に変更することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態の接触式変位計１００では、接触式変位計１００の接触子１ａが対象物に接触したことを確実に判定するために、トリガレベルＬ１，Ｌ２を設けることができる。そして、測定値が当該トリガレベルＬ１を上回った後、または測定値が当該トリガレベルＬ２を下回った後、予め設定された遅延時間ΔＴが経過した時点で測定値の取得が開始される。これにより、確実に安定化された測定値を取得することができる。
【０１０１】
（６）他の実施の形態
上記実施の形態では、測定開始のためのタイミング信号をＰＬＣ等の外部装置から与える例について説明したが、これに限定されるものではなく、接触式変位計１００内でタイミング信号を発生させてもよい。
【０１０２】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１０３】
上記実施の形態においては、トランス１が変換手段に相当し、入力部３４が設定手段に相当し、ＣＰＵ２０が取得手段、外部トリガ入力手段、および内部トリガ発生手段に相当し、７セグメントＬＥＤ４２が第１の表示手段に相当し、バー表示部４３が第２の表示手段に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明に係る接触式変位計は、対象物の物理的変位量を検出するために利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヘッド部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の本体部の構成を示すブロック図である。
【図４】トランスの詳細な構成を示す模式図である。
【図５】対象物の物理的変位量の測定方法を説明するための説明図である。
【図６】遅延時間を設けない場合のＣＰＵによる処理を示すフローチャートである。
【図７】遅延時間を設ける場合のＣＰＵによる処理を示すフローチャートである。
【図８】遅延時間を設ける場合のＣＰＵによる処理の他の例を示すフローチャートである。
【図９】本体部の表示部の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ トランス
１ａ 接触子
２ トランス駆動回路
３ 信号検出回路
４ アンプ回路
５ ＥＥＰＲＯＭ
６ 表示灯制御回路
７ 表示灯
８ 電源回路
９ コンパレータ
２０ ＣＰＵ
２１ ＰＷＭ出力回路
２２ 第１のフィルタ回路
２３ 第２のフィルタ回路
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ 通信インターフェース
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 第１〜第３の入力回路
２９ 過電流検知回路
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 第１〜第３の出力回路
３１ ＥＥＰＲＯＭ
３２ 表示部
３３ 表示パネル
３４ 入力部
４１ 出力表示灯
４２ ７セグメントＬＥＤ
４３ バー表示部
４４ モードキー
４５ セットキー
４６ 十字キー
５０ 接続部
８０ ケーブル
１００ 接触式変位計
１００Ａ ヘッド部
１００Ｂ 本体部
Ｃ コア
Ｌ１，Ｌ２ トリガレベル
ｔ１〜ｔ６ 時点
ΔＴ 遅延時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の変位量を測定する接触式変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触式変位計は、対象物の表面に当接されるとともに軸方向に変位可能な接触子（可動部）およびトランスを有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記トランスは、接触子に連動するコアを備える。このコアが接触子の変位に応じて変位することにより、接触子の変位量に対応してトランスから出力される信号のレベルが変化する。このような構成において、対象物の物理的変位量が電気量に変換されることにより、当該対象物の高さ等の物理的変位量が測定される。
【０００４】
接触式変位計は、一般的に、トランスを含むヘッド部と当該ヘッド部を制御する本体部とからなる（例えば、特許文献２参照）。この本体部にはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）等の外部装置から外部信号が入力される。それにより、外部信号の入力タイミングで対象物の物理的変位量が測定される。
【特許文献１】特開２０００−９４１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３１０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、接触式変位計では、ヘッド部の接触子が軸方向に自由に変位可能であるため、振動等が影響して測定値が安定しない場合が多くある。
【０００６】
そこで、ＰＬＣのタイマにより時間を管理し、予め定められたタイミングで上記外部信号を接触式変位計の本体部に与えることが行われる。しかし、この場合にも、厳密な時間管理が困難な場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な構成でかつ安定した測定値を取得することが可能な接触式変位計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る接触式変位計は、対象物の物理的変位量を測定する接触式変位計であって、対象物に接触することにより変位する接触子と、接触子の変位量を電気信号に変換する変換手段と、測定開始のための遅延時間を設定するための設定手段と、測定を指示するためのトリガの発生から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で変換手段により得られる電気信号を変位量の測定値として取得する取得手段とを備えたものである。
【０００９】
本発明に係る接触式変位計においては、接触子は対象物に接触することにより変位する。接触子の変位量は変換手段により電気信号に変換される。また、測定開始のための遅延時間が設定手段により設定される。さらに、測定を指示するためのトリガの発生から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で、変換手段により得られた電気信号が変位量の測定値として取得手段により取得される。
【００１０】
このような構成により、測定を指示するためのトリガの発生の時間管理を行う必要がない。また、測定開始のための遅延時間を設定手段により設定するという簡単な構成により、安定した測定値を取得することができる。
【００１１】
さらに、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、遅延時間を設定手段により容易かつ任意に変更することができる。
【００１２】
接触式変位計は、外部装置から与えられる信号をトリガとして受ける外部トリガ入力手段をさらに備えてもよい。
【００１３】
この場合、外部装置から与えられる信号がトリガとして外部トリガ入力手段により受けられた時点から設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で、変換手段により得られた電気信号が変位量の測定値として取得手段により取得される。それにより、外部装置から任意のタイミングで信号がトリガとして与えられた場合でも、安定した測定値を取得することができる。
【００１４】
接触式変位計は、変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときにトリガを発生する内部トリガ発生手段をさらに備えてもよい。
【００１５】
この場合、変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときに、内部トリガ発生手段により測定を指示するためのトリガが発生される。このような構成により、確実に安定した測定値を取得することができるとともに、取得された測定値の信頼性が向上する。
【００１６】
接触式変位計は、取得手段により取得された測定値を表示する第１の表示手段をさらに備えてもよい。
【００１７】
この場合、使用者は第１の表示手段を視認することにより、対象物の正確な変位量を容易に把握することができる。
【００１８】
接触式変位計は、取得手段により取得された測定値が予め定められた範囲内にあるか否かを表示する第２の表示手段をさらに備えてもよい。
【００１９】
この場合、使用者は第２の表示手段を視認することにより、対象物の変位量が予め定められた範囲内にあるか否かを容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る接触式変位計によれば、測定を指示するためのトリガの発生の時間管理を行う必要がない。また、測定開始のための遅延時間を設定手段により設定するという簡単な構成により、安定した測定値を取得することができる。さらに、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、遅延時間を設定手段により容易かつ任意に変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態に係る接触式変位計について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（１）接触式変位計の全体構成
図１は、本実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係る接触式変位計１００は、ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂを備える。なお、図１では図示していないが、本体部１００Ｂは、後述の表示部３２を有する。表示部３２の詳細については後述する。
【００２４】
ヘッド部１００Ａおよび本体部１００Ｂは互いにケーブル８０により接続されている。また、本体部１００Ｂはケーブル８１を介して図示しない外部装置に接続される。
【００２５】
図２は、図１のヘッド部１００Ａの構成を示すブロック図であり、図３は、図１の本体部１００Ｂの構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２に示すように、ヘッド部１００Ａは、トランス１、伸縮可能で対象物に当接される接触子１ａ、トランス駆動回路２、信号検出回路３、アンプ回路４、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）５、表示灯制御回路６、表示灯７、電源回路８、コンパレータ９、およびスイッチ１０を備える。
【００２７】
また、図３に示すように、本体部１００Ｂは、ＣＰＵ２０、ＰＷＭ（パルス幅変調）出力回路２１、第１のフィルタ回路２２、第２のフィルタ回路２３、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２４、通信インターフェース２５、電源回路２６、ドライブ回路２７、第１〜第３の入力回路２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、過電流検知回路２９、第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、ＥＥＰＲＯＭ３１、表示部３２、表示パネル３３、入力部３４、および接続部５０を備える。
【００２８】
ヘッド部１００Ａと本体部１００Ｂとの間における信号の送受信は、ケーブル８０を介して行われる。この場合、ヘッド部１００Ａに接続されたケーブル８０は、本体部１００Ｂの接続部５０に接続される。
【００２９】
図３において、まず、ＣＰＵ２０は、トランス１を作動させるための矩形波パルス信号をＰＷＭ出力回路２１に与える。ＰＷＭ出力回路２１は、矩形波パルス信号を正弦波信号に変換する。第１のフィルタ回路２２は、正弦波信号のノイズを除去し、その正弦波信号を図２のトランス駆動回路２に与える。
【００３０】
トランス駆動回路２は、正弦波信号に応答して正弦波電流をトランス１に与える。トランス１の構成および動作の詳細については後述する。
【００３１】
続いて、トランス１は、２つの電圧信号（後述）を信号検出回路３に与える。信号検出回路３は、上記２つの電圧信号を互いに減算し、差分電圧をアンプ回路４に与える。
【００３２】
アンプ回路４は、インピーダンス変換を行うとともに、差分電圧を第２のフィルタ回路２３（図３）に与える。第２のフィルタ回路２３は、差分電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をＡ／Ｄ変換器２４に与える。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器２４は、直流電圧をデジタル値に変換し、変換結果を物理的変位量の測定値としてＣＰＵ２０に与える。ＣＰＵ２０は、与えられた測定値に基づいて表示部３２およびドライブ回路２７等を制御する。
【００３４】
本体部１００Ｂの通信インターフェース２５を介して、他の接触式変位計の本体部、パーソナルコンピュータ、またはＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）（それぞれ図示せず）等の外部装置との間で信号の送受信を行うことができる。例えば、本体部１００Ｂに関する情報をＰＬＣに取り込みたい場合に、上記通信インターフェース２５を介してＰＬＣと情報の送受信が行われる。
【００３５】
本体部１００Ｂの電源回路２６は、例えば２４Ｖの図示しない外部の直流電源に接続されており、ヘッド部１００Ａの電源回路８を介してヘッド部１００Ａの各構成部に電力を供給するとともに本体部１００Ｂの各構成部に電力を供給する。
【００３６】
ドライブ回路２７は、ヘッド部１００Ａの表示灯７を点灯または点滅させるために必要な電流をスイッチ１０を介して表示灯制御回路６に供給する。
【００３７】
ここで、ＣＰＵ２０は、本体部１００Ｂの電源回路２６を介してヘッド部１００Ａの電源回路８の電圧レベルを切り替えることができる。この電圧レベルは、起動時に行う通信モード時の例えば８．５Ｖと、通常動作モード時の例えば６．５Ｖとを含む。
【００３８】
通信モードとは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００ＡのＥＥＰＲＯＭ５に記憶されている補正情報を受信するモードをいい、通常動作モードとは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００Ａの表示灯制御回路６を制御することにより、表示灯７の点灯または点滅の動作が行われるモードをいう。なお、ＥＥＰＲＯＭ５に記憶されている上記補正情報については後述する。
【００３９】
ヘッド部１００Ａのコンパレータ９は、ＣＰＵ２０による電源回路８の電圧レベルの切り替えに基づいて、当該電圧レベルが８．５Ｖである場合には、スイッチ１０をＥＥＰＲＯＭ５側に接続する。一方、コンパレータ９は、上記電圧レベルが６．５Ｖである場合には、スイッチ１０を表示灯制御回路６側に接続する。このような構成により、接触式変位計１００において通信モードと通常動作モードとが切り替えられる。
【００４０】
第１〜第３の入力回路２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、外部から入力される所定の信号をＣＰＵ２０に与える。所定の信号とは、例えば測定開始を指示するためのタイミング信号、基準位置を設定するためのプリセット信号等をいう。
【００４１】
第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ＣＰＵ２０がヘッド部１００Ａからの差分電圧に応じて得られた対象物の物理的変位量および予め設定された上限値および下限値からなる許容範囲に基づいて、外部に信号をそれぞれ出力することができる。
【００４２】
具体的には、例えば、第１の出力回路３０ａは、対象物の物理的変位量が許容範囲の上限値を超えている場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。また、第２の出力回路３０ｂは、対象物の物理的変位量が許容範囲の下限値を下回っている場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。さらに、第３の出力回路３０ｃは、対象物の物理的変位量が許容範囲内にある場合に、所定レベル（「Ｈ」レベルまたは「Ｌ」レベル）の判定信号を出力する。
【００４３】
過電流検知回路２９は、第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃに定格電流値以上の電流が流れたか否かをモニタする。第１〜第３の出力回路３０ａ，３０ｂ，３０ｃのいずれかに定格電流値以上の電流が流れた場合、過電流検知回路２９は当該出力回路を一時的にオフの状態にする。その後、ＣＰＵ２０は定期的に当該出力回路をオンの状態にし、過電流検知回路２９は当該出力回路のモニタを継続する。
【００４４】
本体部１００ＢのＥＥＰＲＯＭ３１は、補正情報を記憶する。この補正情報については後述する。
【００４５】
表示部３２は、ＣＰＵ２０の制御により、対象物の物理的変位量等を表示する。表示部３２は、表示パネル３３および入力部３４を含む。表示パネル３３および入力部３４の詳細については図面を参照しながら後述する。リセット回路３５は、使用者の操作に基づいてＣＰＵ２０にリセット信号を与えることにより、ＣＰＵ２０を初期状態にリセットする。
【００４６】
ここで、接触子１ａの使用頻度が高くなった場合等、ヘッド部１００Ａは故障することが比較的多い。このような場合、本体部１００Ｂはそのまま使用し、ヘッド部１００Ａは新しいものに交換する。
【００４７】
まず、本体部１００Ｂに新しいヘッド部１００Ａ（以下、単にヘッド部１００Ａと呼ぶ）を取り付ける。本体部１００ＢのＣＰＵ２０は、通信モードでヘッド部１００ＡのＥＥＰＲＯＭ５と通信を行う。
【００４８】
ＥＥＰＲＯＭ５は、ヘッド部１００Ａの補正情報（以下、ヘッド補正情報と呼ぶ）および後述する検査用のマスター本体部の補正情報（以下、マスター補正情報と呼ぶ）を記憶する。
【００４９】
ヘッド補正情報とは、対象物の物理的変位量と本体部１００ＢのＡ／Ｄ変換器２４からの出力値との関係（以下、変位−出力テーブルと呼ぶ）におけるばらつきを補正するための情報である。
【００５０】
また、マスター補正情報とは、上記ヘッド補正情報を得るために使用した検査用のマスター本体部の変位−出力テーブルにおけるばらつきを補正するための情報である。
【００５１】
ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ５と通信を行うことにより、上記のマスター補正情報を取得する。次に、ＣＰＵ２０は、本体部１００ＢのＥＥＰＲＯＭ３１と通信を行う。
【００５２】
ＥＥＰＲＯＭ３１は、本体部１００Ｂの補正情報（以下、本体補正情報と呼ぶ）を記憶する。
【００５３】
本体補正情報とは、本体部１００Ｂの第２のフィルタ回路２３により変換された直流電圧のレベルとＡ／Ｄ変換器２４からの出力値との関係におけるばらつきを補正するための情報である。
【００５４】
ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ３１と通信を行うことにより、上記の本体補正情報を取得する。そして、ＣＰＵ２０は、取得した本体補正情報とマスター補正情報とに基づいて、基準となる検査用のマスター本体部を用いた状態と同じ状態、すなわち、Ａ／Ｄ変換器２４の出力値から対象物の正確な物理的変位量を認識できる状態をつくる。
【００５５】
その後、ＣＰＵ２０は、ＥＥＰＲＯＭ５と通信を行うことにより上記のヘッド補正情報を取得することによって、第２のフィルタ回路２３の直流電圧のレベルとＡ／Ｄ変換器２４の出力値との関係を正確に認識できる状態をつくる。これにより、ヘッド部１００Ａを交換した場合でも、本体部１００Ｂを基準となるマスター本体部と同じ状態にすることができ、対象物の適切な物理的変位量を得ることができる。
【００５６】
（２）トランスの構成
続いて、ヘッド部１００Ａのトランス１の詳細な構成について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
図４は、トランス１の詳細な構成を示す模式図である。
【００５８】
図４に示すように、トランス１は、１次側コイル１ｂ、２次側コイル１ｃ、１次側抵抗１ｄ、２次側抵抗１ｅ、および磁性体からなるコアＣを含む。コアＣは、接触子１ａに連動して１次側コイル１ｂおよび２次側コイル１ｃ内に往復移動可能に設けられる。
【００５９】
１次側コイル１ｂの一端はトランス駆動回路２に接続され、その他端は信号検出回路３に接続される。２次側コイル１ｃの一端は接地され、その他端は信号検出回路３に接続される。１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃの捲き方向は互いに逆向きである。
【００６０】
１次側コイル１ｂと信号検出回路３との間のノードＮ１に１次側抵抗１ｄの一端が接続され、その他端は接地される。２次側コイル１ｃと信号検出回路３との間のノードＮ２に２次側抵抗１ｅの一端が接続され、その他端は接地される。
【００６１】
このような構成において、トランス駆動回路２から正弦波電流が１次側コイル１ｂに流れると、これに伴って２次側コイル１ｃに誘導電流が流れる。この場合、１次側抵抗１ｄに電圧降下が生じるとともに２次側抵抗１ｅにも電圧降下が生じる。１次側抵抗１ｄの一端のノードＮ１の電圧および２次側抵抗１ｅの一端のノードＮ２の電圧が信号検出回路３に与えられる。
【００６２】
このように、２次側コイル１ｃに誘導電流が流れる状態でコアＣを移動させると、１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃとの相互インダクタンスが変化する。それにより、コアＣの位置に依存してノードＮ２の電圧が変化する。
【００６３】
信号検出回路３は、ノードＮ１の電圧とノードＮ２の電圧との差分電圧を算出し、当該差分電圧をアンプ回路４に与える。このような構成により、接触子１ａの移動量を差分電圧に変換することによって、対象物の物理的変位量を検出することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、１次側コイル１ｂと２次側コイル１ｃの捲き方向が逆向きとなっているので、１次側コイル１ｂおよび２次側コイルの抵抗成分が互いに打ち消される。このように、温度により変動する特性を有する抵抗成分を打ち消すことにより、接触式変位計１００の使用場所の温度変化の影響を受けることなく正確な上記差分電圧を得ることができる。その結果、対象物の正確な物理的変位量を得ることができる。
【００６５】
（３）測定（サンプリング）の方法
次に、本実施の形態の接触式変位計１００を用いた対象物の物理的変位量の測定方法について説明する。
【００６６】
図５は、対象物の物理的変位量の測定方法を説明するための説明図である。
【００６７】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸は時間を示し、縦軸は対象物の物理的変位量（以下、測定値と呼ぶ）を示す。なお、ＣＰＵ２０は、遅延時間ΔＴを計測するタイマ機能を有する。
【００６８】
図５（ａ）に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から時点ｔ１でタイミング信号を受け取る。それにより、ＣＰＵ２０はタイミングトリガを発生する。外部から与えられるタイミング信号に応答して発生するタイミングトリガを外部タイミングトリガと呼ぶ。
【００６９】
次に、ＣＰＵ２０は、上記外部タイミングトリガから予め使用者により設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ２で測定（サンプリング）を開始する。これにより、使用者は、外部からのタイミング信号の適切な入力時期を厳密に管理する必要がなくなるとともに、接触子１ａの振動等に起因した不安定な測定値を取得することがなくなる。その結果、正確な測定値を取得することができる。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ２以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する。
【００７０】
また、使用者は、本体部１００Ｂの後述する入力部３４を用いて所望の遅延時間ΔＴを設定することが可能である。それにより、使用者は、任意の最適な測定開始のタイミングを設定することができる。さらに、諸般の事情で測定開始のタイミングを変更する必要が生じても、使用者は、入力部３４により遅延時間ΔＴを容易に変更することができる。
【００７１】
ここで、測定値が不安定になるのは、接触式変位計１００の接触子１ａが対象物に接触した後である。
【００７２】
そこで、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、遅延時間ΔＴの設定だけでなく、接触子１ａが対象物に接触したことに起因して上昇し始めたことを判定するための測定値をトリガレベルＬ１として入力部３４により予め設定する。
【００７３】
測定値が予め設定されたトリガレベルＬ１に達した時点ｔ３でタイミングトリガを発生する。トリガレベルＬ１を基準として発生するタイミングトリガを内部タイミングトリガと呼ぶ。この内部タイミングトリガを起点として、別途設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ４で測定が開始される。これにより、ＣＰＵ２０は、接触子１ａが対象物に接触した時点ｔ３を起点として遅延時間ΔＴを設定できるので、より正確な測定値を得ることができる。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ４以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する
また、図５（ｃ）においては、図５（ｂ）と同様に、測定値が予め設定されたトリガレベルＬ２を下回った時間ｔ５でタイミングトリガを発生する。トリガレベルＬ２を基準として発生するタイミングトリガを上記と同様に内部タイミングトリガと呼ぶ。この内部タイミングトリガを起点として、別途設定された遅延時間ΔＴが経過した時点ｔ６で測定が開始される。この場合、ＣＰＵ２０は時点ｔ６以後に取得した測定値を有効な測定値とみなし、有効な測定値が予め定められた許容範囲内にあるか、許容範囲の上限値を超えているか、および許容範囲の下限値を下回っているかを判定する
次に、遅延時間ΔＴを設けない場合のＣＰＵ２０の処理および遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０の処理について説明する。
【００７４】
図６は、遅延時間ΔＴを設けない場合のＣＰＵ２０による処理を示すフローチャートである。
【００７５】
図６に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ１）。
【００７６】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は測定値を取得する（ステップＳ２）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１の処理に戻り、ステップＳ１およびステップＳ２の処理を繰り返す。
【００７７】
ステップＳ１において、タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００７８】
図７は、遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０による処理を示すフローチャートである。
【００７９】
図７に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ１１）。タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００８０】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は外部タイミングトリガを発生し、内蔵のタイマにより経過時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。
【００８１】
次に、ＣＰＵ２０は、経過時間が予め設定された遅延時間ΔＴに達したか否かを判別する（ステップＳ１３）。経過時間が遅延時間ΔＴに達していない場合、ＣＰＵ２０は経過時間が遅延時間ΔＴに達するまで待機する。
【００８２】
経過時間が遅延時間ΔＴに達した場合、ＣＰＵ２０は測定値を有効な測定値として取得する（ステップＳ１４）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ１１の処理に戻り、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を繰り返す。
【００８３】
図８は、遅延時間ΔＴを設ける場合のＣＰＵ２０による処理の他の例を示すフローチャートである。図８の例は、遅延時間ΔＴを設けかつトリガレベルＬ１またはトリガレベルＬ２も設定する場合である。
【００８４】
図８に示すように、最初に、ＣＰＵ２０は、ＰＬＣ等の外部装置から測定開始のタイミング信号が与えられたか否かを判別する（ステップＳ２１）。タイミング信号が与えられていない場合、ＣＰＵ２０はタイミング信号が与えられるまで待機する。
【００８５】
タイミング信号が与えられた場合、ＣＰＵ２０は、測定値がトリガレベルＬ１を上回ったか否か、または測定値がトリガレベルＬ２を下回ったか否かについて判別する（ステップＳ２２）。測定値がトリガレベルＬ１を上回っていない場合、または測定値がトリガレベルＬ２を下回っていない場合、ＣＰＵ２０は測定値がトリガレベルＬ１を上回るまで、または測定値がトリガレベルＬ２を下回るまで待機する。
【００８６】
測定値がトリガレベルＬ１を上回った場合、または測定値がトリガレベルＬ２を下回った場合、ＣＰＵ２０は、内部タイミングトリガを発生し、内蔵のタイマにより経過時間の計測を開始する（ステップＳ２３）。
【００８７】
次に、ＣＰＵ２０は、経過時間が予め設定された遅延時間ΔＴに達したか否かを判別する（ステップＳ２４）。経過時間が遅延時間ΔＴに達していない場合、ＣＰＵ２０は経過時間が遅延時間ΔＴに達するまで待機する。
【００８８】
経過時間が遅延時間ΔＴに達した場合、ＣＰＵ２０は測定値を有効な測定値として取得する（ステップＳ２５）。その後、ＣＰＵ２０は、ステップＳ２１の処理に戻り、ステップＳ２１〜Ｓ２５の処理を繰り返す。
【００８９】
（４）表示部の構成
次に、本体部１００Ｂの表示部３２の構成について図面を参照しながら説明する。
【００９０】
図９は、本体部１００Ｂの表示部３２の構成を示す模式図である。
【００９１】
図９に示すように、本体部１００Ｂの表示部３２は表示パネル３３および入力部３４を備える。
【００９２】
表示パネル３３は、３つの出力表示灯４１、７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）４２およびバー表示部４３を含む。また、入力部３４は、モードキー４４、セットキー４５および十字キー４６を含む。
【００９３】
使用者は、測定値等を表示する通常モードにおいてモードキー４４を例えば３秒以上押下することにより、通常モードから設定モードに移行させることができ、設定メニューを７セグメントＬＥＤ４２に表示させることができる。
【００９４】
また、使用者は、十字キー４６を左右に操作することにより設定メニューの設定項目を変更することができ、十字キー４６を上下に操作することにより設定項目の値を変更することができる。さらに、使用者は、セットキー４５を押下することにより当該設定項目の値を確定することができる。上記の設定項目には、上述した遅延時間ΔＴ、トリガレベルＬ１，Ｌ２、許容範囲を定めるための上限値および下限値等がある。
【００９５】
７セグメントＬＥＤ４２は、対象物の測定値等を表示し、出力表示灯４１の一つは、測定値が上限値を上回っている場合に点灯（ＨＩ点灯）し、出力表示灯４１の他の一つは、測定値が許容範囲内に入っている場合に点灯（ＧＯ点灯）し、出力表示灯４１のさらに他の一つは、測定値が下限値を下回っている場合に点灯（ＬＯ点灯）する。
【００９６】
また、バー表示部４３は、許容範囲内の測定値の位置を複数のバーにより表示する。これにより、使用者は、測定値が下限値または上限値付近にあるのか、あるいは測定値が許容範囲内の下限値または上限値に対して余裕があるのか否か等を容易に認識することが可能となる。
【００９７】
（５）本実施の形態における効果
従来、接触式変位計の接触子が対象物に接触した後において測定値が不安定となることにより、当該測定値が安定する時間を見計らって、タイミング信号を与えるタイミングをＰＬＣ等の外部装置で時間管理していた。しかし、外部装置で時間管理を厳密に行うことが困難な場合があり、その結果、正確な測定値を取得することができない場合があった。
【００９８】
本実施の形態の接触式変位計１００では、使用者により任意の遅延時間ΔＴが予め設定され、外部装置からタイミング信号が与えられた後、上記遅延時間ΔＴが経過した時点で有効な測定値の取得が開始される。このような構成により、外部装置ではタイミング信号を与えるタイミングを管理する必要がなく、接触式変位計１００では安定化された測定値を取得することができる。
【００９９】
また、諸般の事情で測定値を取得する時期を変更したい場合が生じても、使用者は本体部１００Ｂの入力部３４を用いて遅延時間ΔＴを容易かつ簡単な構成で任意に変更することができる。
【０１００】
さらに、本実施の形態の接触式変位計１００では、接触式変位計１００の接触子１ａが対象物に接触したことを確実に判定するために、トリガレベルＬ１，Ｌ２を設けることができる。そして、測定値が当該トリガレベルＬ１を上回った後、または測定値が当該トリガレベルＬ２を下回った後、予め設定された遅延時間ΔＴが経過した時点で測定値の取得が開始される。これにより、確実に安定化された測定値を取得することができる。
【０１０１】
（６）他の実施の形態
上記実施の形態では、測定開始のためのタイミング信号をＰＬＣ等の外部装置から与える例について説明したが、これに限定されるものではなく、接触式変位計１００内でタイミング信号を発生させてもよい。
【０１０２】
（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
【０１０３】
上記実施の形態においては、トランス１が変換手段に相当し、入力部３４が設定手段に相当し、ＣＰＵ２０が取得手段、外部トリガ入力手段、および内部トリガ発生手段に相当し、７セグメントＬＥＤ４２が第１の表示手段に相当し、バー表示部４３が第２の表示手段に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明に係る接触式変位計は、対象物の物理的変位量を検出するために利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本実施の形態に係る接触式変位計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のヘッド部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の本体部の構成を示すブロック図である。
【図４】トランスの詳細な構成を示す模式図である。
【図５】対象物の物理的変位量の測定方法を説明するための説明図である。
【図６】遅延時間を設けない場合のＣＰＵによる処理を示すフローチャートである。
【図７】遅延時間を設ける場合のＣＰＵによる処理を示すフローチャートである。
【図８】遅延時間を設ける場合のＣＰＵによる処理の他の例を示すフローチャートである。
【図９】本体部の表示部の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ トランス
１ａ 接触子
２ トランス駆動回路
３ 信号検出回路
４ アンプ回路
５ ＥＥＰＲＯＭ
６ 表示灯制御回路
７ 表示灯
８ 電源回路
９ コンパレータ
２０ ＣＰＵ
２１ ＰＷＭ出力回路
２２ 第１のフィルタ回路
２３ 第２のフィルタ回路
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ 通信インターフェース
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 第１〜第３の入力回路
２９ 過電流検知回路
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 第１〜第３の出力回路
３１ ＥＥＰＲＯＭ
３２ 表示部
３３ 表示パネル
３４ 入力部
４１ 出力表示灯
４２ ７セグメントＬＥＤ
４３ バー表示部
４４ モードキー
４５ セットキー
４６ 十字キー
５０ 接続部
８０ ケーブル
１００ 接触式変位計
１００Ａ ヘッド部
１００Ｂ 本体部
Ｃ コア
Ｌ１，Ｌ２ トリガレベル
ｔ１〜ｔ６ 時点
ΔＴ 遅延時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の物理的変位量を測定する接触式変位計であって、
対象物に接触することにより変位する接触子と、
前記接触子の変位量を電気信号に変換する変換手段と、
測定開始のための遅延時間を設定するための設定手段と、
測定を指示するためのトリガの発生から前記設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で前記変換手段により得られる電気信号を変位量の測定値として取得する取得手段とを備えたことを特徴とする接触式変位計。
【請求項２】
外部装置から与えられる信号を前記トリガとして受ける外部トリガ入力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の接触式変位計。
【請求項３】
前記変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときに前記トリガを発生する内部トリガ発生手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の接触式変位計。
【請求項４】
前記取得手段により取得された測定値を表示する第１の表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接触式変位計。
【請求項５】
前記取得手段により取得された測定値が予め定められた範囲内にあるか否かを表示する第２の表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接触式変位計。
【請求項１】
対象物の物理的変位量を測定する接触式変位計であって、
対象物に接触することにより変位する接触子と、
前記接触子の変位量を電気信号に変換する変換手段と、
測定開始のための遅延時間を設定するための設定手段と、
測定を指示するためのトリガの発生から前記設定手段により設定された遅延時間が経過した時点で前記変換手段により得られる電気信号を変位量の測定値として取得する取得手段とを備えたことを特徴とする接触式変位計。
【請求項２】
外部装置から与えられる信号を前記トリガとして受ける外部トリガ入力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の接触式変位計。
【請求項３】
前記変換手段により得られる電気信号のレベルが予め定められたしきい値に達したときに前記トリガを発生する内部トリガ発生手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の接触式変位計。
【請求項４】
前記取得手段により取得された測定値を表示する第１の表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の接触式変位計。
【請求項５】
前記取得手段により取得された測定値が予め定められた範囲内にあるか否かを表示する第２の表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の接触式変位計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１７０９８６（Ｐ２００７−１７０９８６Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６９１１４（Ｐ２００５−３６９１１４）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００１２９２５３）株式会社キーエンス (681)
【Ｆターム（参考）】
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