(57)【要約】【課題】  ノズルの浮上量を空気圧制御のみに依存すること無く安定化させることにより測定精度を向上するとともに応答性を高めることができる非接触寸法測定器を提供する。【解決手段】  上部加圧室１３及び下部加圧室１４に安定化された一定圧を供給し、下部加圧室１４に供給された空気をノズル４１の吹出口４５から測定対象４６の対象箇所へ向けて噴出する。ピストン１２から延出した検出用ロッド３１の変位量をデジタルスケール３２で検出し、カウンタ３３を介してデジタル演算部３４に入力する。ノズル４１に設けられた静電容量センサ５１から測定対象４６までの離間距離を非接触で測定して、静電容量センサ５１からの静電容量測定値５３を静電容量アンプ５２及びＡ／Ｄ変換部６１を介してデジタル演算部３４に入力し、デジタル演算部３４においてピストン１２の変位量を浮上量５４で補正した測定値を出力する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内のピストンの一方側に設けられた第１加圧室と他方側に設けられた第２加圧室とに流体を供給し、該第２加圧室に供給された前記流体を前記ピストンに連動するノズルから噴出する構造であって、該ノズルからの前記流体を対象箇所へ向けて噴出した際の前記ピストンの変位量に基づいて測定を行う非接触寸法測定器において、
前記ノズルに、前記対象箇所までの距離を非接触で測定する静電容量センサを設け、該静電容量センサによって前記対象箇所から前記ノズルまでの浮上量を取得するとともに、前記ピストンの前記変位量を前記浮上量で補正して測定値を求める演算部を設けたことを特徴とする非接触寸法測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定箇所に流体を吹き付けて測定を行う非接触寸法測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定箇所にエアを吹き付けて測定を行う非接触寸法測定器が知られている（例えば、特許文献１参照。）、
【０００３】
このような非接触寸法測定器の構成としては、例えば図２に示すように、シリンダ１０１を備えており、該シリンダ１０１には、ピストン１０２が移動自在に収容されている。前記ピストン１０２の上部側に形成された上部加圧室１０３には、空気圧源からの空気が第１レギュレータ１０４を介して供給されており、前記ピストン１０２の下部側に形成された下部加圧室１０５には、空気圧源からの空気が第２レギュレータ１０６を介して供給されている。
【０００４】
前記ピストン１０２からは、下方に延出するノズル１１１が設けられており、該ノズル１１１は、前記下部加圧室１０５内の空気を測定対象１１２へ向けて噴出するように構成されている。また、前記ピストン１０２からは、上方へ向けて延出するロッド１１３が設けられており、該ロッド１１３は、その移動量がデジタルスケール１１４によって検出されるように構成されている。該デジタルスケール１１４は、カウンタ１１５に接続されており、前記ロッド１１３の移動量を表示できるように構成されている。
【０００５】
これにより、基準面に載置された測定対象１１２の表面に前記ノズル１１１からのエアを吹き付け、該ノズル１１１の背圧を利用して測定対象１１２からのノズル１１１の浮上量１２１を一定に保つとともに、この状態において、前記ピストン１０２位置を測定することによって、前記測定対象１１２の寸法を測定できるように構成されている。
【特許文献１】実開平４−４３２１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような非接触寸法測定器にあっては、ノズル１１１から噴出される空気の圧力を一定に保つことで前記ノズル１１１から測定対象１１２までの浮上量１２１が一定となることを前提として測定を行っていたが、ノズル１１１からの噴出圧と前記浮上量１２１との関係は、総ての条件化にて必ずしも一致するものでは無い。このため、測定値の安定性や追従性に問題があり、高精度測定には適さなかった。
【０００７】
また、前記ノズル１１１の浮上量１２１が安定するまで、測定することがでいないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、ノズルの浮上量を空気圧制御のみに依存すること無く安定化させることにより測定精度を向上するとともに、応答性を高めることができる非接触寸法測定器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の非接触寸法測定器においては、シリンダ内のピストンの一方側に設けられた第１加圧室と他方側に設けられた第２加圧室とに流体を供給し、該第２加圧室に供給された前記流体を前記ピストンに連動するノズルから噴出する構造であって、該ノズルからの前記流体を対象箇所へ向けて噴出した際の前記ピストンの変位量に基づいて測定を行う非接触寸法測定器において、前記ノズルに、前記対象箇所までの距離を非接触で測定する静電容量センサを設け、該静電容量センサによって前記対象箇所から前記ノズルまでの浮上量を取得するとともに、前記ピストンの前記変位量を前記浮上量で補正して測定値を求める演算部を設けた。
【００１０】
すなわち、第２加圧室に供給された流体をピストンに連動するノズルから対象箇所へ向けて噴出した際には、その背圧によって当該ピストンは、前記対象箇所に対して浮上する。これに伴って、前記ピストンは、前記ノズルの移動と共に変位する。
【００１１】
このとき、前記対象箇所からの前記ノズルの浮上量は、ノズルに設けられた静電容量センサにより取得され、この浮上量に基づいて前記ピストンの変位量が演算部にて補正され、測定値が求められる。
【００１２】
このため、一定とされた前記浮上量が変動した場合であっても、この変動は、演算部の演算によって相殺される。これにより、前記演算部からの前記測定値を用いることによって、前記対象箇所での厚み寸法等が正確に計測される。
【００１３】
一方、前記対象箇所に対して前記ノズルが浮上した場合、その浮上量は安定するまでに時間を要し、これに伴って前記ピストンの変位量も安定するまでに時間を要する。しかし、前記ピストンの変位量は、当該ピストンに連動する前記静電容量センサから取得した浮上量によって逐次補正される。
【００１４】
このため、前記ピストンが安定するまでの変位量の変動は、前記対象箇所から前記ノズルまでの浮上量の変動に基づいて逐次相殺される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明の非接触寸法測定器においては、一定とされた対象箇所からのノズルの浮上量が変動した場合であっても、この変動した浮上量を演算部にフィードバックするとともに、この変動した浮上量に基づいてピストンの変位量を補正することで、前記浮上量の変動を相殺することができる。
【００１６】
このため、ノズルからの噴出圧を一定に保つことで前記浮上量を一定としていた従来と比較して、安定性や追従性を高めることができる。これにより、この演算部からの測定値を用いることによって、前記対象箇所での厚み寸法等を、より正確に計測することができる。したがって、測定精度を高めることができる。
【００１７】
一方、前記対象箇所に対して前記ノズルが浮上する場合、その浮上量は安定するまでに時間を要し、これに伴って前記ピストンの変位量も安定するまでに時間を要する。しかし、前記ピストンの変位量を、当該ピストンに連動するノズルに設けられた前記静電容量センサからの浮上量によって逐次補正するため、前記ピストンが安定するまでの変位量の変動を、前記対象箇所から前記ノズルまでの浮上量の変動に基づいて逐次相殺することができる。
【００１８】
これにより、測定値の応答性を高めることができ、ノズルの浮上量が変動している間であっても、正確な測定値を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかる非接触寸法測定器１を示す模式図であり、非接触寸法測定器１は、測定箇所に流体としての空気を吹き付けて寸法の測定を行う装置である。
【００２０】
この非接触寸法測定器１は、シリンダ１１を備えており、該シリンダ１１には、ピストン１２が上下動自在に収容されている。このピストン１２によって前記シリンダ１１の内部空間は上下に区画されており、前記ピストン１２の上部側には、上部加圧室１３が形成されている。また、前記ピストン１２の下部側には、下部加圧室１４が形成されている。
【００２１】
前記上部加圧室１３には、空気圧源からの流体としての空気が第１レギュレータ２１を介して入力されており、当該上部加圧室１３には、前記第１レギュレータ２１によって安定化された一定圧が供給されている。前記下部加圧室１４には、空気圧源からの流体としての空気が第２レギュレータ２２を介して入力されており、当該下部加圧室１４にも、前記第２レギュレータ２２によって安定化された一定圧が供給されている。これにより、前記ピストン１２は、前記上部加圧室１３の圧力と前記下部加圧室１４の圧力とが均衡したバランス位置に変位するように構成されている。
【００２２】
前記ピストン１２からは、検出用ロッド３１が上方へ向けて延出しており、該検出用ロッド３１は、その変位量がデジタルスケール３２によって検出されるように構成されている。該デジタルスケール３２は、カウンタ３３に接続されており、前記検出用ロッド３１の変位量をデジタル信号に変換して出力するように構成されている。このカウンタ３３は、デジタル演算部３４に接続されており、該デジタル演算部３４で演算された値が測定値として、他の装置等へ出力されるように構成されている。
【００２３】
また、前記ピストン１２からは、ノズル４１が下方へ向けて延出しており、該ノズル４１は、その先端部が前記シリンダ１１より下方に延出している。前記ノズル４１には、上下に延在する挿通穴４２が設けられており、該挿通穴４２は、前記ノズル４１下端に開口している。このノズル４１の基端部には、側方に延出するパイプ４３が設けられており、該パイプ４３は、前記挿通穴４２に連通している。これにより、前記下部加圧室１４に供給された空気は、前記パイプ４３に設けられた穴４４を介して、前記ノズル４１の挿通穴４２へ通流するとともに、この挿通穴４２に供給された空気は、当該ノズル４１下端に開口した吹出口４５より測定対象４６の対象箇所へ向けて噴出されるように構成されており、前記ノズル４１は、この背圧を受けて前記測定対象４６表面から浮上するように構成されている。
【００２４】
前記ノズル４１の先端部には、ドーナッツ状の静電容量センサ５１が当該ノズル４１の外周部に外嵌した状態で固定されており、前記静電容量センサ５１は、静電容量アンプ５２に接続されている。前記静電容量センサ５１は、当該静電容量センサ５１と前記測定対象４６との間に生じる静電容量を利用して、当該静電容量センサ５１から前記測定対象４６表面までの離間距離を非接触で測定するセンサであり、当該静電容量センサ５１で測定された電気信号としての静電容量測定値５３を前記静電容量アンプ５２で増幅することによって、前記測定対象４６表面からの前記ノズル４１の浮上量５４に対応した電圧の電気信号が得られるように構成されている。
【００２５】
前記静電容量アンプ５２は、Ａ／Ｄ変換部６１に接続されており、前記浮上量５４に対応した電圧の電気信号をデジタル値に変換するように構成されている。このＡ／Ｄ変換部６１は、前記デジタル演算部３４に接続されており、該デジタル演算部３４は、前記検出用ロッド３１の変位量から前記測定対象４６から前記ノズル４１の浮上量５４を減算することで、前記ピストン１２の前記変位量を前記浮上量５４で補正して測定値を求めるとともに、この測定値を出力するように構成されている。
【００２６】
これにより、前記静電容量センサ５１による静電容量測定値５３に応じて、前記検出用ロッド３１の変位量を補正する測定回路７１が構成されている。
【００２７】
以上の構成にかかる本実施の形態において、この非接触寸法測定器１で測定対象４６の厚み寸法を測定する際には、基準面８１に測定対象４６を載置しない状態で当該非接触寸法測定器１を作動して、ノズル４１から前記基準面８１までの浮上量５４を一定に保持した状態で、デジタル演算部３４から出力される測定値をクリアして「０」とする。
【００２８】
そして、前記基準面８１に測定対象４６を載置して非接触寸法測定器１を作動する。すると、シリンダ１１に形成された下部加圧室１４の空気が、ピストン１２に連動するノズル４１から測定対象４６表面の対象箇所へ向けて噴出され、その背圧によって前記ピストン１２が前記測定対象４６の対象箇所から離間する方向へ変位する。
【００２９】
このとき、前記測定対象４６表面からの前記ノズル４１の浮上量５４は、当該ノズル４１に設けられた静電容量センサ５１により取得され、この浮上量５４に基づいて前記ピストン１２の変位量がデジタル演算部３４にて補正され、測定値が求められる。
【００３０】
このため、一定とされた前記浮上量５４が変動した場合であっても、この変動は、デジタル演算部３４の演算によって相殺される。これにより、前記デジタル演算部３４からの前記測定値を用いることによって、前記測定対象４６における対象箇所での厚み寸法を、より正確に計測することができる。したがって、測定精度を高めることができるとともに広範囲の測定が可能となる。
【００３１】
一方、前記測定対象４６の対象箇所に対して前記ノズル４１が浮上する場合、その浮上量５４は安定するまでに時間を要し、これに伴って前記ピストン１２の変位量も安定するまでに時間を要する。しかし、前記ピストン１２の変位量を、当該ピストン１２に連動するノズル４１に設けられた前記静電容量センサ５１からの浮上量５４によって逐次補正するので、前記ピストン１２が安定するまでの変位量の変動を前記浮上量５４の変動に基づいて逐次相殺することができる。
【００３２】
これにより、測定値の応答性を高めることができ、ノズル４１の浮上量５４が変動している間であっても、正確な測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す模式図ある。
【図２】従来の非接触寸法測定器を示す模式図ある。
【符号の説明】
【００３４】
１    非接触寸法測定器
１１    シリンダ
１２    ピストン
１３    上部加圧室
１４    下部加圧室
３４    デジタル演算部
４１    ノズル
４６    測定対象
５１    静電容量センサ
５３    静電容量測定値
５４    浮上量
【図１】
2006266856.tif 000003
【図２】
2006266856.tif 000004