(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブチップを備えた寸法測定柱に、測定モードを切り換える指令を入れることを可能にする方法において、前記測定モードを切り換える指令が、プローブチップの位置を利用することと、クランクを操作することによってプローブチップを所定値より長い時間間隔に亘って被測定母材へ押し付けることによって入り、かつ、モード切り換え指令が、寸法測定柱を被測定母材の引き返し点探査モードへ移行させることを可能にするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、プローブ点の測定が、前記所定値より短い時間間隔のみ前記プローブチップが前記被測定母材に押し付けられた時に行われるようにした方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記寸法測定柱のディスプレイの状態を前記モードの切り換えに従って変更して、前記プローブチップの前記被測定母材への押しつけの力の状態を指示するようにした方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、所定の許容範囲内にある押しつけの力が前記被測定母材に対して前記プローブチップにより与えられる限り、前記寸法測定柱が前記引き返し点探査モードに止まっているようにし、前記引き返し点が前記探査モードにおいて前記プローブチップの辿る軌道内に自動的に決定されるようにした方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記押しつけの力を所定の許容範囲を超えて変更すると、引き返し点の測定が自動的に終了するようにした方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記引き返し点が、前記探査モード中に前記プローブチップの辿る垂直軌道の末端であるように決定されるようにした方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記プローブチップの垂直位置の導関数が前記末端においてゼロに近い場合だけに前記引き返し点が、有効化されるようにした方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、引き返し点周りの領域を、前記押しつけの力を釈放することなく反対方向に連続して数回走査するようにし、測定された引き返し点を、そのいくつかの垂直位置が所定の間隔内にある時だけに有効化されるようにした方法。
【請求項９】
被測定母材に接触させる形状としたプローブチップと、クランクを操作することによって前記プローブチップを移動させる移動メカニズムと、いくつかの各別のモードに従って機能でき、前記プローブチップの位置を測定し表示する測定及び表示システムとを包含する寸法測定柱において、他の何の取り扱い操作を必要とすることなく、前記測定モードの少なくとも１つが、前記プローブチップの位置に従って選択されること、プローブチップを所定値より長い時間間隔に亘って被測定母材へ押し付けることにより選択されること、測定モードを被測定母材の引き返し点の探査するモードにも切り換えられることを特徴とする寸法測定柱。
【請求項１０】
請求項９記載の寸法測定柱において、前記所定の値よりも短い時間間隔中、前記プローブチップが前記被測定母材に対して押し付けられている時にプローブ点の測定が、行われるようにした寸法測定柱。
【請求項１１】
請求項９記載の寸法測定柱において、ディスプレイを包含し、このディスプレイの状態が、前記プローブチップを被測定母材に対して押し付ける力の状態を指示するように、前記モード切り換えに従って変更するようにした寸法測定柱。
【請求項１２】
請求項９記載の寸法測定柱において、前記プローブチップにより前記被測定母材に対して所定の範囲内にある押しつけの力が加わっている限り、引き返し点探査モードに止まっており、前記引き返し点が、前記探査モード中に前記プローブチップの辿る軌道内に自動的に決定されるようにした寸法測定柱。
【請求項１３】
請求項１１記載の寸法測定柱において、前記押しつけの力を所定の許容範囲を超えて変更すると、引換えし点の測定が自動的に終了するようにした寸法測定柱。
【請求項１４】
請求項９記載の寸法測定柱において、前記引き返し点が、前記探査モード中前記プローブチップの辿る垂直軌道の末端であるとして決定されるようにした寸法測定柱。
【請求項１５】
請求項１４記載の寸法測定柱において、前記末端における前記プローブチップの垂直位置の導関数がゼロに近い時だけに前記引き返し点が、有効化されるようにした寸法測定柱。
【請求項１６】
請求項１４記載の寸法測定柱において、引き返し点周りの領域を、前記押しつけの力を釈放することなく反対方向に連続して数回走査するようにし、測定された引き返し点を、そのいくつかの垂直位置が所定の間隔内にある時だけに有効化されるようにした寸法測定柱。
【請求項１７】
寸法測定柱の測定及び表示システムのための指令プログラムを包含するコンピュータデータ媒体であって、前記プログラムが、前記寸法測定柱のプローブチップの位置を決定し表示することを可能とし、さらにいくつかの各別のモードに従って前記測定及び表示システムを機能させるものであるコンピュータデータ媒体において、前記プログラムが、前記プローブチップの位置に従って他の測定モードを選択できるようにしたコンピュータデータ媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寸法測定柱、特に単一の垂直軸線を有する柱からなる寸法測定柱、及びこのような寸法測定柱の測定モードを切り換える指令を入れる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
垂直寸法測定柱は、機械工場や母材の異なった垂直座標を測定する工業に屡々用いられている。図１には、寸法測定柱１の例が略図的に示されている。図示した寸法測定柱は、測定キャリッジ１１に装架され被測定母材３に接触させるプローブチップ１２と、クランク１３により制御され軸線  ｚ  に沿ってこのプローブチップを垂直に移動させることが可能な垂直移動機構（図示してない）とを包含している。垂直移動機構は、手動のものとするか、または機種によっては電動駆動のものとすることができる。測定及び表示システム２は、プローブチップの位置を決定し、これをディスプレイに表示するようにしている。測定及び表示システム２はまた、プローブチップを被測定母材３に対して押し付ける力を与えている。この測定及び表示システムは、例えばハウジング１０内にスケールを有しコントロールパネル２内にセンサを有する、容量性、誘導性、磁気抵抗性、または光学的センサ手段を用いるものである。
【０００３】
通常の寸法測定柱は、習慣的に５０センチから２メートルの間の長さの高さを有するハウジング１０を有し、プローブチップ１２の垂直位置を数ミクロン以下程度の精度で測定できるようにされている。被測定母材３は、寸法測定柱１に接近して置かれ、プローブチップが垂直方向に移動して、垂直座標を測定しようとする被測定母材の部分に当たるようにする。寸法測定柱１は、水平方向の移動を容易にするエアクッション支持板１４上に装架することができる。このような寸法測定柱は、例えばＵＳ４１８７６１２及びＵＳ３８９５３５６に記載されている。このような寸法測定柱はさらに、例えば  ＭＩＣＲＯ−ＨＩＴＥ（登録商標）及び  ＴＥＳＡ−ＨＩＴＥ  （登録商標）の名称で本出願人により市販されている。
【０００４】
現在の寸法測定柱は通常測定及び表示システム２を備えており、これは、例えばある点の絶対高さを表示するか、２つの連続的な測定点の間の差を表示するかのような異なったモードによる測定を行うことを可能としている。この測定及び表示システムのコントロールボタン２１は、これらの測定モードの切り換えを可能としている。有用な測定モードの他の例が前述の  ＵＳ３８９５３５６に記載されている。
【０００５】
寸法測定柱としてはまた、例えば孔の内径や棒材の外径を測定できるものが知られている。このような寸法を測定するには、２つの引き返し点を連続的に測定する、すなわち孔または棒材の最低点と最高点とを連続的に測定し、これら２つの点の間の高さの差を計算することが必要である。
【０００６】
単一軸線の寸法測定柱１により孔または棒材の限界点を決定する異なったシステムまたは方法が存在する。例えば、プローブチップを、図の面に垂直に軸線  ｘに沿って水平に滑動させるようにする装置が現実にある。軸線  ｚ  に沿って垂直に圧力を加えることにより、プローブチップ１２は、孔の最低点に対向するもう１つの点すなわち最高点へ来る。測定はこれらの２つの点のそれぞれにおいて果たされ、その差から孔の直径及び／または孔の中心が決定されるように計算が行われる。しかしながら、このような機械的装置はコスト高であるばかりか、測定システムの全体の精度に影響を及ぼす。さらに、測定しようとする孔の寸法は、プローブチップの水平移動の最大幅により制限される。最後に、このような装置は、例えば棒材の直径を測定するような外径の測定にはうまく適応するものではない。
【０００７】
孔または棒材の引き返し点（末端）を自動的に決定することができる公知のシステムもある。このためには測定及び表示システム２に指令を入れて、引き返し点探査モードに切り換えることが必要である。この指令は一般に、コントロールパネルに設けたコントロールボタン２１またはプローブチップ１２に近いクランク（図示してない）を選択することにより入れられる。次いで、被測定母材３または寸法測定柱１は、プローブチップと母材との間の保持圧力を維持することにより水平方向に移動されて、少なくとも１回引き返し点を行き過ぎさせることで末端に近い領域を走査するようにする。末端計算アルゴリズムが引き返し点の垂直座標を決定し、音響及び／または光信号が、この点の垂直座標が計算されたことを確認する。ついで、自動引き返し点探査モードをの選択を止め、新たな測定の実行、例えば直径計算のため孔または棒材の他端の位置を決定することの実行へとプローブチップを移動させる。
【０００８】
これらの従来システムは、その操作の回数がいかにも多く、このため、その使用が直感的なものでなくしてしまう。さらに、引き返し点探査モードに切り換えるためにプローブチップの垂直位置を制御するためには、被測定母材３またはクランク１３の動作を従前のモードによる設定から一旦開放することが必要である。その上、測定モードを切り換える機能だけのコントロールボタン２１の存在により装置コストが高くなっている。
【０００９】
従って、本発明の目的は、これらの欠点がない、垂直寸法測定柱の測定モードを切り換える指令を入れる方法、及び従来の寸法測定柱よりも改良され使い易い寸法測定柱を提供することにある。
【００１０】
本発明によれば、これらの目的は、対応する独立請求項に記載された特徴を有する方法及び寸法測定柱により達成される。これらの方法及び寸法測定柱の好適な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
特に、これらの目的は、指令が寸法測定柱に入れる測定モードを切り換えることを可能にする方法であって、このモード切り換え指令が、プローブチップの位置を利用させるだけにより入れられるようにした方法により達成される。
【００１２】
この方法は、モード切り換えがプローブチップの位置の使用を特別のやり方で行なうことにより行われるという利点を有する。このやり方は、位置の測定に用いられるやり方とは異なっており、かつモード切り換えが表示されるようになる。このようにして、測定モードを切り換えるために被測定母材３または高さ指令クランク１３の動作をモードによる設定から一旦開放する必要がなくなるのである。さらに、付加的なコントロールボタン２１は必要ない。
【００１３】
好適には、測定モードの切り替えは、プローブチップの位置の制御のために装置を慎重かつ確実に操作することにより行なわれ、音声及び／または可視信号により確認される。これは、システムが偶発的にまたは使用者の意志に関係なく測定モードを切り換える危険を防止することを確かとする。
【００１４】
本発明は、寸法測定柱使用者の注意が各瞬間にプローブチップ１２の位置と軌道に集中されるという観察結果に基づく。使用者についてのテストの結果、寸法測定柱のコントロールパネル２を操作することによるよりも、プローブチップの位置及び軌道に基づいて測定モードを切り換える指令を入れるほうが、より迅速であり、より直感的であることが分かった。
【００１５】
本発明の好適な特徴によれば、上述の目的はさらに、所定の値よりも長い時間間隔の間被測定母材に対してプローブチップを押し付けることにより、測定モードを切り換える指令が入るようにした方法により達成される。
【００１６】
この特徴は、非常に迅速で直感的なモード切り換えを可能とする利点を有する。すなわち、所定のしきい値よりも長い持続時間プローブチップを母材に対して押し付けていると、直ちに測定及び表示システムが測定モードを切り換える。この切り換えは音声及び／または可視信号により確認される。
【００１７】
本発明の好適な特徴によれば、寸法測定柱は母材に対するプローブチップの押し付けの力を測定されるようにする。測定モードを切り換える指令は、好適にはまた、このおしつけの力を利用することにより、例えば所定時間間隔の間押し付けの力を一定に維持することにより入る。
【００１８】
好適には、測定モードの切り換えは、プローブチップの位置を制御する装置の熟慮された取り扱い操作により入り、音声及び／または可視信号により確認される。これは、システムが偶発的にまたは使用者の意志に関係なく測定モードを切り換える危険を防止することを確かとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
添付図面に示し以下に詳述する実施形態により、本発明はよりよく理解されよう。
【００２０】
本発明は、１つまたはいくつかの軸線を有し手動またはモータ駆動の寸法測定柱、例えば図１に例示し上述した形式の寸法測定柱に適用可能である。図２は、本発明による寸法測定柱の測定及び表示システムのコントロールパネル２の１つの例を示す。このコントロールパネルは、例えば液晶またはプラズマディスプレイのようなディスプレイ２０と、いくつかのコントロールボタン２１とを包含する。測定及び表示システム２はまた、例えばマウス、ジョイスティック、マイクロホンなどのような他のデータ入力手段、及び例えばスピーカ、プリンタ、ＲＳ２３２型、赤外線型、または無線型のようなシリアル  インターフェースなどを包含できる。また、測定及び表示システム２にコンピュータを接続したり、ネットワーク内に接続したりすることも可能である。
【００２１】
ディスプレイ２０の上部部分２００は測定値（この例では７桁数字２０００）により表示することを可能とする。この測定値は、選択した測定モードにより、例えばプローブチップの絶対垂直位置か、２つの位置の間の差か、直径かなどに対応する。さらに、ディスプレイ２０のこの上部部分２０００は、プローブチップを被測定母材３に対して押し付ける力を示す棒グラフとして用いられることを後述する。アイコン２００１は、例えば直径の測定の場合のように、今行っている測定が１つのプローブか２つのプローブかを指示する。アイコン２００２は、２つのプローブ間の平均を表示するか差を表示するか、例えば孔の中心を表示するか直径を表示するかの選択を示す。
【００２２】
ディスプレイの下部部分２０１は、アイコン２０１０によりプログラマブルファンクションキー２１０の現在の機能を示す。三角のシンボル２０１１は、変数の増分方向または走行方向、または選択したメニューを指示する。
【００２３】
コントロールパネル２はさらに、プログラマブルファンクションキー２１０と、例えばオンオフボタン、プリントキーなどの所定の機能を有するキー２１１とを含むコントロールボタン２１を包含する。
【００２４】
測定及び表示システムは、キー２１０、２１１によって選択できるいくつかの区別された測定モードに従って、または所望の測定モードの最初の測定個所へのプローブチップ１２の移動により、またはプローブチップを母材の頂部、底部のような特定位置でくり返し母材に押し付けることにより次に設定されて測定モードに移る等の方法により、あらかじめ設定されたいくつかの測定モードに関して機能することができる。可能な測定モードは例えば次の項目を包含する。
−プローブ定数を勘定に入れることなしの座標測定。これにより、たとえば、段付き母材の測定のような単一方向（頂部または底部に向かう方向のみ）における測定だけができる。
−プローブ定数を勘定に入れる寸法測定。これにより、例えば孔の直径の測定のような両方向への測定ができる。
−引き返し点の探査を伴う内径または外形測定。
−プローブチップ位置の測定と連続的表示。
−直線からの垂直性偏位の測定。
−異なる軸線に沿う測定。
−その他。
【００２５】
本発明はまた任意の形式のコントロールパネルまたはプログラマブル端子と共に用いることができる。しかしながら、図示のコントロールパネルは、従来の寸法測定柱に既に広く用いられているディスプレイ及びボタン配置を包含しているという利点を有する。このことは、新規なコントロールパネルを開発するコストを不要とすることを可能とする。さらに、使用者はこの形式のコントロールパネルに既に慣れている。その上、ディスプレイ及びコントロールボタンに変更を加えることなしに、本発明を用いるために、現存する寸法測定柱及び測定及び表示システムを再プログラムすることを可能としている。
【００２６】
図３ないし図８を参照して、母材の孔３０の引き返し点を決定するのに行われるステップを説明する。以下の記述では、内径の測定の場合孔３０の最低点（ミニマム３００）を決定する場合について特に言及する。最高点（マキシマム３０１）の決定、及び棒材の外径の測定の際の外端の決定でも、同一または同様なステップが行われる。
【００２７】
図３において、プローブチップ１２は、クランク１３を動かすことにより、または母材３または寸法測定柱１を移動させることにより、母材３の孔３０の内面の任意の点に接触させる。測定及び表示システムのディスプレイ２０は、直ちに棒グラフモードに入り、プローブチップの押し付けの力を数字２０００により示す。この押し付けの力はまた、母材または寸法測定柱を移動させた場合にも、クランク１３のトルクを制御することによって再現することができる。
【００２８】
測定及び表示システムはまた、押しつけの力の方向を検知することができ、この例では、棒グラフにマイナスの値として表示され、変形例ではまた、押し付けの力の代わりにプローブチップ１２の位置、または押し付けの力に加えてプローブチップ位置として表示することができる。
【００２９】
上記の操作で、プローブチップ１２を母材３の孔３０の内面の任意の点に接触させたとき、押し付けの力を短時間で釈放するよう操作した場合は、プローブ点の測定が勘定に入れられディスプレイ２０に表示される。逆に、プローブチップ１２が図５に示されるように母材３にしっかりと押し付けられたまま維持されていると、測定及び表示システムは、所定時間後、例えば０．５秒後に自動的にモードを切り換えて、引き返し点探査モードに入る。この切り換えは、好適にはビーという警報音により、またディスプレイ２０の表示板変更により指示される。図６に示す例では、アイコン２００２が、孔の中心の座標を決定することを示している。
【００３０】
孔３０の最低点３００を決定するためには、プローブチップ１２と母材との間の押し付けの力をクランク１３により制御することにより、被測定母材３または寸法測定柱１を水平方向に移動し、少なくとも１回引き返し点３００（図７）を通り過ぎさせることにより末端に近い領域を走査する。図８に示されているディスプレイ２０は、プローブチップ１２と母材３との間の押し付けの力を連続的に示している。この引き返し点（この場合、孔３００の最低点）の測定は、押し付けの力を所定の許容範囲を越えて変更すると、引き返し点の測定は自動的に終了し、ディスプレイ２０に略図的に指示される。この場合、測定及び表示システムは初期の測定モード、すなわち、プローブチップを孔３０の、例えば上端のごとき、他の点に接触させて、新しい引き返し点の測定モードに入る。
【００３１】
寸法測定柱は、所定の許容範囲内にある押し付けの力がプローブチップにより被測定母材に対して加えられている限り、引き返し点探査モードに止まっている。測定及び表示システムは、このモードの間プローブチップが辿る軌道を決定する。末端計算アルゴリズムが自動的に、この軌道の最低点（引き返し点３００）の垂直座標を決定する。この時、補間が、２つの最も近い末端測定点の間におそらくは実行されよう。音響信号（ビーという信号音）及び／または光信号２０１１が、末端の値が見い出されるや否や発せられる。さらに正確な測定をなすには、引き返し点３００付近の領域を反対方向に何回化連続して走査する。この場合末端測定点が考慮に入れられる。使用者が押し付けの力を釈放することなく、折り返し点探査モードのまヽでプローブチップを何回か反対方向へ引き返させると、その度ごとに軌道の最低点が測定される。押し付けの力を釈放した場合はプローブチップが孔３０の内壁から離れその垂直位置が所定の間隔外にはずれることになる。したがって、測定された引き返し点は、何回かの測定の垂直位置が所定の間隔内にあるときだけ有効となる。
【００３２】
慣れていない不注意な使用者がプローブチップを孔の最低点の方向に移動させて、最低点３００に達せずに引き返させると、末端はこの引き返し点によって構成されることとなり、孔の最低点３００とは異なってしまう。このような不正確な測定をなくすために、引き返し点測定は好適にはプローブチップの軌道上の変化に対する垂直方向の変化の導関数、すなわち微分値が末端においてゼロである時、すなわち垂直位置が変化しない時のみに有効とされるようにする。
【００３３】
端末３００が見い出されるや否や、使用者は、プローブチップ１２を釈放することにより、行われた測定を有効化して、プローブチップを母材３から引き離す。測定及び表示システム２は、引き返し点探査モードを直ちに中止し、例えば計算された引き返し点の座標を表示することにより、押し付けの力を減じるように反応する。
【００３４】
孔３０の中心３０２の直径及び／または座標を測定するには、プローブチップ１２を孔３０の上部部分に対して移動させ、再びこの孔の上部の末端３０１を探し出す同じ様な探査作業を開始させる。測定及び表示システムは、孔３０の中心３０２（位置３００と位置３０１との平均値）または直径（これらの値の差）のいずれかを表示するようにプログラムされる。
【００３５】
孔または例えば半円形の孔の場合のように他方の末端の探査なしに見付けることができる母材の場合、この他方の点の垂直座標を直接に測定し、次いで２つの末端の間の距離を表示することが可能である。また、同じ測定において同じ方向の引き返しを有す幾何学的形状の２つのプローブを混合することも可能である。
【００３６】
本発明方法は、好適には新規な設計の測定及び表示システム２に、または測定及び表示システムのための新規な指令プログラムに用いられる。このようにして、新規な寸法測定柱、または新規な測定及び表示システム２、または例えば磁気ディスク、光ディスクまたはＥＥＰＲＯＭまたはフラッシュの形式の電子カードの形現在の寸法測定中内にロードされうるように設計された的義のコンピュータデータ媒体に入れて市販されるコンピュータプログラムのいずれかの形で商品化することが可能である。
【００３７】
上述の記載では単一の垂直軸線寸法測定柱という特定の場合について特に言及したが、本発明はまた、プローブチップがいくつかの軸線に沿って動きうる寸法測定柱（座標測定システム）に適用することができる。この場合、モード切り換え指令はまた、プローブチップを任意の軸線または複数の軸線の組合せに沿って移動させることにより入れることができる。
【００３８】
さらに、プローブチップ１２を移動させることにより測定モードを切り換える他の指令を入れることも可能である。従って、プローブチップを例えば寸法測定柱の頂部のような保留位置に置いたり、プローブチップを所望の測定モードの最初の測定個所に置いたり、プローブチップを母材の頂部、底部のような特定位置でくり返し母材に押し付けたり、プローブチップを特定の軌道に導いたり、及び／または押し付けの力を強く増したりすることにより、寸法測定モードをリセットしたり修正したりすることができる。また、例えばクランク１３により、表示言語や測定ユニットを選択するために表示モード指令に入るようにすることを考えることもできる。
【００３９】
好適には、測定モードの切り換えは、プローブチップの位置を制御するためのクランク１３の取り扱い操作により行う。これは、測定モードを切り換えるシステムが使用者の意志とは無関係に突然に作動する危険を防止することを確かなものとする。しかしながら、幾らかのモード切り換えは、通常の測定に起因するプローブチップの移動に関係して指令される。例えばプローブチップの移動の速度に従って測定精度及び／または分解能を変更するように考えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した寸法測定柱の一実施形態の略図的側面図である。
【図２】測定及び表示システムのコントロールパネルの正面図である。
【図３】直径を測定しようとする円形の孔を有する母材と引き返し点探査の開始時におけるプローブチップの位置とを示す母材の立面図である。
【図４】引き返し点探査の開始時におけるコントロールパネルの表示状態を示すコントロールパネルの正面図である。
【図５】母材と引き返し点探査の次のステージにおけるプローブチップの位置とを示す母材の立面図である。
【図６】引き返し点探査の次のステージにおけるコントロールパネルの表示状態を示すコントロールパネルの正面図である。
【図７】母材と引き返し点を操作し終わった時のプローブチップの位置とを示す母材の立面図である。
【図８】母材と引き返し点を操作し終わった時のコントロールパネルの表示状態を示すコントロールパネルの正面図である。
【符号の説明】
１          寸法測定柱
２          測定及び表示システム
３          被測定母材
１０        ハウジング
１１        測定キャリッジ
１２        プローブチップ
１３        クランク
１４        エアクッション支持板
２０        ディスプレイ
２１        コントロールボタン
２００      上部部分
２０１      下部部分
２１０      プログラマブルファンクションキー
２１１      キー
２０００    数字
２００１    アイコン
２００２    アイコン
２０１０    アイコン
２０１１    三角シンボル
３０        母材
３００      最低点
３０１      最高点
３０２      中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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