(57)【要約】      （修正有）【課題】エアの供給により接触子の移動が可能でかつ接触子の移動方向に直交する方向において小型化可能な接触式変位計を提供する。【解決手段】測定ヘッド１００Ｈと制御部６０とがケーブル９０により接続される。測定ヘッド１００Ｈにおいては、投光部３０、スケール５０および受光部４０が一方向と交差する方向に並ぶように筐体１０内に設けられ、接触子２０が一方向に移動可能に筐体１０に支持される。投光部３０によりスケール５０に非平行光が照射され、スケール５０の複数のスリットを透過した非平行光が受光部４０により受光される。受光部４０の出力信号が、ケーブル９０の信号線により制御部６０に伝送される。エア供給部８６により供給されるエアがケーブル９０の通路を通して筐体１０内に導かれることにより、接触子２０とともにスケール５０が一方向に移動する。測定時には、接触子２０の移動前後の出力信号が制御部６０により処理される。【選択図】図１
2015169561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定部と、
前記測定部の出力信号を処理する処理部と、
前記測定部と前記処理部との間に接続される第１のケーブルと、
前記第１のケーブルにエアを供給するエア供給部とを備え、
前記測定部は、
筐体と、
一方向に移動可能に前記筐体に支持された接触子と、
前記一方向に並ぶ複数の透光部を有し、前記接触子とともに前記一方向に移動可能に構成されたスケールと、
前記スケールに非平行光を照射する投光部と、
前記スケールの前記複数の透光部を透過した前記非平行光を受光する受光部とを含み、
前記投光部、前記スケールおよび前記受光部は、前記一方向と交差する方向に並ぶように前記筐体内に設けられ、
前記第１のケーブルは、前記受光部の出力信号を前記処理部に伝送する第１の信号線と、前記接触子が突出する方向に移動するように前記エア供給部により供給されるエアを前記筐体内に導く通路とを含む、接触式変位計。
【請求項２】
前記第１のケーブルに接続される中継部と、
前記処理部の処理結果を表示する表示部と、
前記中継部と前記表示部との間に接続される第２のケーブルとをさらに備え、
前記エア供給部は前記中継部に設けられる、請求項１記載の接触式変位計。
【請求項３】
前記処理部は前記中継部に設けられる、請求項２記載の接触式変位計。
【請求項４】
前記測定部は、
前記筐体に設けられる少なくとも１つの発光部をさらに含み、
前記処理部は、前記受光部の出力信号の処理結果に基づいて前記少なくとも１つの発光部の発光動作を制御するとともに、前記受光部の受光動作を制御する制御信号を生成し、
前記第１のケーブルは、前記処理部により生成された制御信号を前記測定部の前記少なくとも１つの発光部および前記受光部に伝送する第２の信号線をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【請求項５】
前記少なくとも１つの発光部は、互いに異なる電圧で動作する複数の発光部を含み、
前記処理部は、前記制御信号の電圧を変化させることにより前記複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御する、請求項４記載の接触式変位計。
【請求項６】
前記複数の発光部はそれぞれ発光ダイオードであり、
前記複数の発光部の順方向電圧は互いに異なる、請求項５記載の接触式変位計。
【請求項７】
前記測定部を所望の固定位置に固定可能に構成された固定部材をさらに備え、
前記筐体は前記一方向に延びるように形成され、
前記固定部材は、
前記一方向と交差する他方向に延びるように形成され、端面および互いに対向する一対の側面を有する本体部材と、
前記測定部の前記筐体を前記本体部材に保持する保持部材とを含み、
前記本体部材は、前記一方向に貫通しかつ前記筐体が挿入される挿入孔と、前記端面から前記挿入孔へ貫通する第１の貫通孔とを有し、
前記挿入孔に前記筐体が挿入された状態で前記本体部材の前記第１の貫通孔を介して前記保持部材により前記筐体が押圧される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【請求項８】
前記保持部材は、
前記挿入孔に挿入される押圧部材と、
前記第１の貫通孔に挿入される第１のねじ部材とを含み、
前記挿入孔は、前記筐体および前記押圧部材が前記他方向に並ぶ状態で挿入可能なように前記他方向に延びる断面形状を有し、
前記第１の貫通孔に挿入された前記第１のねじ部材が前記押圧部材を押圧するとともに、前記押圧部材が前記筐体を押圧することにより、前記筐体が前記本体部材に保持される、請求項７記載の接触式変位計。
【請求項９】
前記押圧部材は、前記挿入孔内で前記他方向に揺動可能に設けられる、請求項８記載の接触式変位計。
【請求項１０】
前記本体部材は、前記一方向に貫通する第２の貫通孔をさらに有し、
前記第２の貫通孔は、前記他方向において前記挿入孔と並ぶように設けられ、
前記第２の貫通孔に挿入される第２のねじ部材により前記本体部材が前記固定位置に固定される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の接触式変位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触子を用いた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一方向に直線的に移動可能な接触子を有する（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
特許文献１の接触式変位計は、発光素子、ラインセンサおよび移動スケールを含む。移動スケールは、接触子に接続される。移動スケールには、接触子が移動可能な方向に沿って所定のパターンが配列される。発光素子から発せられた光は、コリメータレンズを通過することによって略平行光となり、移動スケールを通過してラインセンサに照射される。ラインセンサが読み取った受光信号に基づいて、接触子の変位が算出される。
【０００４】
特許文献２の接触式センサヘッドは、シリンダおよびガイドロッドを含む。ガイドロッドはシリンダ内に配置される。ガイドロットの一端部および他端部にそれぞれ接触子およびピストンが取り付けられる。接触子とワークとの間には電圧が印加されている。シリンダ内にエアが供給されることにより、ピストンがシリンダ内を移動し、接触子が一方向に移動する。接触子がワークと接触したとき、接触子およびワークを含む閉回路が形成される。閉回路に流れる電流を検出することにより、ワークの位置が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３６４９８号公報
【特許文献２】特開平８−１９３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のようなエアの供給により接触子を移動可能な接触式変位計が望まれることがある。しかしながら、特許文献２の接触式センサヘッドにおいては、絶縁性のワークの位置を算出することができない。一方、特許文献１の接触式変位計においては、発光素子、ラインセンサ、移動スケール、コリメータレンズおよび配線を設ける必要がある。そのため、特許文献２のようなエア供給方式を特許文献１の接触式変位計に適用すると、接触式変位計を小型化することが困難になる。
【０００７】
本発明の目的は、エアの供給により接触子の移動が可能でかつ接触子の移動方向に直交する方向において小型化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】
（１）本発明に係る接触式変位計は、測定部と、測定部の出力信号を処理する処理部と、測定部と処理部との間に接続される第１のケーブルと、第１のケーブルにエアを供給するエア供給部とを備え、測定部は、筐体と、一方向に移動可能に筐体に支持された接触子と、一方向に並ぶ複数の透光部を有し、接触子とともに一方向に移動可能に構成されたスケールと、スケールに非平行光を照射する投光部と、スケールの複数の透光部を透過した非平行光を受光する受光部とを含み、投光部、スケールおよび受光部は、一方向と交差する方向に並ぶように筐体内に設けられ、第１のケーブルは、受光部の出力信号を処理部に伝送する第１の信号線と、接触子が突出する方向に移動するようにエア供給部により供給されるエアを筐体内に導く通路とを含む。
【０００９】
この接触式変位計においては、測定部と処理部との間が第１のケーブルにより接続される。エア供給部により第１のケーブルにエアが供給される。測定部においては、投光部、スケールおよび受光部が一方向と交差する方向に並ぶように筐体内に設けられる。接触子が一方向に移動可能に筐体に支持される。投光部によりスケールに非平行光が照射される。スケールの複数の透光部を透過した非平行光が受光部により受光される。
【００１０】
受光部の出力信号が、第１のケーブルの第１の信号線により処理部に伝送される。また、エア供給部により供給されるエアが、第１のケーブルの通路を通して筐体内に導かれる。これにより、接触子が突出する方向に移動する。その結果、接触子がスケールとともに測定前の初期位置に設定される。測定時には、接触子とともにスケールが一方向に移動し、接触子の移動前後の出力信号が処理部により処理される。
【００１１】
この構成によれば、第１のケーブルの通路を通して筐体内にエアが供給されるので、筐体内にエアを供給するためのエア供給部を筐体に別個に設ける必要がない。また、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部とスケールとの間に設ける必要がない。これにより、エアの供給により接触子の移動を可能にしつつ、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することが可能になる。
【００１２】
（２）接触式変位計は、第１のケーブルに接続される中継部と、処理部の処理結果を表示する表示部と、中継部と表示部との間に接続される第２のケーブルとをさらに備え、エア供給部は中継部に設けられてもよい。
【００１３】
この場合、第１のケーブルに中継部が接続され、中継部と表示部との間が第２のケーブルにより接続される。これにより、処理部の処理結果が表示部に表示される。ここで、エア供給部は中継部に設けられる。エア供給部が第１のケーブルに設けられていないので、第１のケーブルの取り扱い性が向上する。
【００１４】
（３）処理部は中継部に設けられてもよい。
【００１５】
この場合、処理部を配置するための他の配置領域を設ける必要がない。これにより、接触式変位計をコンパクトにすることができる。また、中継部にエア供給部が設けられているので、エア供給部により供給されるエアにより処理部を冷却することが可能になる。
【００１６】
（４）測定部は、筐体に設けられる少なくとも１つの発光部をさらに含み、処理部は、受光部の出力信号の処理結果に基づいて少なくとも１つの発光部の発光動作を制御するとともに、受光部の受光動作を制御する制御信号を生成し、第１のケーブルは、処理部により生成された制御信号を測定部の少なくとも１つの発光部および受光部に伝送する第２の信号線をさらに含んでもよい。
【００１７】
この場合、使用者は、少なくとも１つの発光部の発光動作を観測することにより出力信号の処理結果を認識することができる。また、第１のケーブルの第２の信号線は、少なくとも１つの発光部および受光部に制御信号を伝送するために共通に用いられる。そのため、少なくとも１つの発光部および受光部にそれぞれ制御信号を伝送するための信号線を別個に設ける必要がない。これにより、第１のケーブルを細径化および軽量化することができる。
【００１８】
（５）少なくとも１つの発光部は、互いに異なる電圧で動作する複数の発光部を含み、処理部は、制御信号の電圧を変化させることにより複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御してもよい。
【００１９】
この場合、共通の第２の信号線を用いて複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御することができる。これにより、第１のケーブルの細径化および軽量化を妨げることなく測定部に複数の発光部を設けることができる。その結果、使用者は、複数の発光部の発光動作を観測することにより、出力信号の複数の処理結果を容易に認識することができる。
【００２０】
（６）複数の発光部はそれぞれ発光ダイオードであり、複数の発光部の順方向電圧は互いに異なってもよい。
【００２１】
この場合、簡単な回路で、共通の第２の信号線を用いて複数の発光部の発光動作をそれぞれ制御することができる。
【００２２】
（７）接触式変位計は、測定部を所望の固定位置に固定可能に構成された固定部材をさらに備え、筐体は一方向に延びるように形成され、固定部材は、一方向と交差する他方向に延びるように形成され、端面および互いに対向する一対の側面を有する本体部材と、測定部の筐体を本体部材に保持する保持部材とを含み、本体部材は、一方向に貫通しかつ筐体が挿入される挿入孔と、端面から挿入孔へ貫通する第１の貫通孔とを有し、挿入孔に筐体が挿入された状態で本体部材の第１の貫通孔を介して保持部材により筐体が押圧されてもよい。
【００２３】
この場合、本体部材の挿入孔に測定部の筐体が挿入される。この状態で、本体部材の第１の貫通孔を介して保持部材により筐体が押圧される。これにより、筐体が本体部材に保持される。本体部材を所望の固定位置に固定することにより、測定部が所望の固定位置に固定される。
【００２４】
この構成によれば、他方向に延びる本体部材の端面に第１の貫通孔が設けられる。他方向から保持部材を操作することにより、筐体を本体部材に保持させることができる。そのため、本体部材の側面から保持部材を操作する必要がない。これにより、本体部材の側面どうしが近接するように複数の固定部材を配置した場合でも、他の固定部材の干渉を受けることなく所望の固定部材に対して測定部を着脱することができる。その結果、複数の測定部を互いに近接させて高い密度で所望の固定位置に容易に固定することができる。
【００２５】
（８）保持部材は、挿入孔に挿入される押圧部材と、第１の貫通孔に挿入される第１のねじ部材とを含み、挿入孔は、筐体および押圧部材が他方向に並ぶ状態で挿入可能なように他方向に延びる断面形状を有し、第１の貫通孔に挿入された第１のねじ部材が押圧部材を押圧するとともに、押圧部材が筐体を押圧することにより、筐体が本体部材に保持されてもよい。
【００２６】
この場合、筐体および押圧部材が他方向に並ぶ状態で第１の貫通孔に挿入される。この状態で、押圧部材が第１のねじ部材により押圧され、筐体が押圧部材に押圧される。これにより、簡単な構成で筐体を本体部材に保持することができる。
【００２７】
（９）押圧部材は、挿入孔内で他方向に揺動可能に設けられてもよい。この場合、押圧部材を挿入孔内に挿入する作業が不要になるので、固定部材への測定部の取付作業が容易になる。
【００２８】
（１０）本体部材は、一方向に貫通する第２の貫通孔をさらに有し、第２の貫通孔は、他方向において挿入孔と並ぶように設けられ、第２の貫通孔に挿入される第２のねじ部材により本体部材が固定位置に固定されてもよい。
【００２９】
この場合、第２のねじ部材により本体部材を固定位置に容易に固定することができる。また、第２の貫通孔は他方向において挿入孔と並ぶように設けられるので、固定部材が側方に大型化することが防止される。これにより、複数の測定ヘッドを近接させて並べることができる。
【発明の効果】
【００３０】
エアの供給により接触子の移動を可能にしつつ、接触子の移動方向に直交する方向において接触式変位計を小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一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の接触式変位計の測定ヘッドを示す図である。
【図３】中継部の分解斜視図である。
【図４】中継部の縦断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る接触式変位計と第１の参考形態に係る接触式変位計との比較を示す図である。
【図６】中継部と測定ヘッドとの電気的接続を示す模式図である。
【図７】信号線の各部における制御信号のレベルを示す図である
【図８】図７（ｂ）の制御信号の“Ｈ”レベルの範囲と発光部の発光状態との関係を示す図である。
【図９】第２の参考形態における中継部と測定ヘッドとの電気的接続を示す模式図である。
【図１０】固定部材を示す斜視図である。
【図１１】図１０の固定部材により固定された測定ヘッドを示す斜視図である。
【図１２】複数の図１０の固定部材によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッドを示す斜視図である。
【図１３】第３の参考形態における固定部材の水平断面図である。
【図１４】複数の図１３の固定部材によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッドを示す水平断面図である。
【図１５】スリットの配置の一例を示す図である。
【図１６】受光データにより表される受光量分布およびその拡大図を示す。
【図１７】投光部、スケールおよび受光部の関係を示す模式図である。
【図１８】受光面の範囲Ｄ内の受光量分布における複数のピーク位置を示す模式図である。
【図１９】スリットの絶対位置の算出手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
（１）接触式変位計の構成
図１は、本発明の第１の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は、図１の接触式変位計の測定ヘッドを示す図である。図２（ａ）は筐体内の構成を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部の拡大図を示す。以下、本実施の形態に係る接触式変位計１００について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように、接触式変位計１００は、筐体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０、スケール５０、制御部６０、表示部７０、中継部８０およびケーブル１，９０を含む。筐体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０およびスケール５０により測定ヘッド１００Ｈが構成される。
【００３４】
測定ヘッド１００Ｈは、ケーブル９０を介して中継部８０に接続される。中継部８０には、測定ヘッド１００Ｈの筐体１０内にエアを供給するためのエア供給部８６が設けられる。ケーブル９０には、６本の信号線９１〜９６（後述する図６）およびエアを筐体１０内に導く通路９７（後述する図４）が含まれる。詳細は後述する。中継部８０は、ケーブル１を介して表示部７０に接続される。
【００３５】
本例においては、中継部８０に制御部６０が設けられる。この場合、制御部６０を筐体１０内に設ける必要がないので、筐体１０を小型化することができる。また、制御部６０を配置するための他の配置領域を設ける必要がない。これにより、接触式変位計１００を小型化することができる。さらに、中継部８０にエア供給部８６が設けられているので、エア供給部８６により供給されるエアにより制御部６０を冷却することが可能になる。
【００３６】
測定ヘッド１００Ｈにおいて、投光部３０、受光部４０およびスケール５０は、筐体１０内に収容される。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、筐体１０内にはシャフト１１、バネ１２、スケール保持部１３および光学系保持部１４が収容される。
【００３７】
本例においては、筐体１０は接触子２０と略同程度の外径を有する。したがって、接触式変位計１００は、全体として細長い形状を有する。それにより、狭い空間を通して測定対象物の変位を測定することが可能となる。また、接触式変位計１００の保管および携帯を容易に行うことができる。
【００３８】
光学系保持部１４には、接触式変位計１００の測定結果を簡易的に表示するための２つの発光部１５，１６が設けられる。本実施の形態においては、発光部１５は緑色ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、発光部１６は赤色ＬＥＤである。接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には発光部１５が緑色に発光する。一方、接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には発光部１６が赤色に発光する。筐体１０の側面には、発光部１５，１６により発光される光を透過させるための窓部１７が形成される。
【００３９】
接触子２０は、筐体１０に対して一方向に移動可能にシャフト１１の一端に取り付けられる。以下、一方向をＸ方向と呼ぶ。シャフト１１はボールベアリングを含む。また、スケール保持部１３は、バネ１２を介してシャフト１１の他端に取り付けられる。スケール５０は、長尺状の板部材からなり、スケール保持部１３により保持される。スケール５０は、例えばガラスにより形成される。
【００４０】
図１の中継部８０からケーブル９０の通路９７（後述する図４）を通して筐体１０内にエアが供給される。供給されたエアの圧力により、シャフト１１、接触子２０およびスケール５０が筐体１０に対して一体的にＸ方向に移動する。
【００４１】
図２（ｂ）に示すように、光学系保持部１４は、接触子２０に向かって平行に延びる２つの支持片１４ａ，１４ｂを有する。光学系保持部１４の一方の支持片１４ａの内側の面には、投光部３０および電気回路３１が取り付けられる。電気回路３１は、投光部３０に電力を供給する。一方、光学系保持部１４の他方の支持片１４ｂの内側の面には、回路基板４１を介して受光部４０が取り付けられる。光学系保持部１４の２つの支持片１４ａ，１４ｂ間にスケール５０が配置される。
【００４２】
この状態で、シャフト１１、バネ１２、スケール保持部１３および光学系保持部１４が筐体１０に収容される。これにより、筐体１０内で投光部３０および受光部４０がスケール５０を挟んで対向する。また、光学系保持部１４の２つの発光部１５，１６が筐体１０の窓部１７と重なる。スケール５０は、投光部３０の光軸に略直交するように配置される。スケール５０は複数のスリットを有する。各スリットには、固有の番号が付与されている。スケール５０の複数のスリットの配置については後述する。
【００４３】
投光部３０は、例えばＬＥＤである。投光部３０は、ＬＤ（レーザダイオード）等の他の発光素子であってもよい。投光部３０には、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子が設けられない。したがって、投光部３０から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール５０の一部のスリットを通過して受光部４０により受光される。
【００４４】
受光部４０は、Ｘ方向に配列された複数の受光素子を有するラインセンサである。複数の受光素子が複数の画素を構成する。本例においては、各受光素子はＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）である。各受光素子は、ＣＣＤ（電荷結合素子）等の他の素子であってもよい。
【００４５】
受光部４０は、Ｘ方向に配列される複数の画素からなる受光面を有する。受光部４０の受光面は、投光部３０の光軸に略直交するように配置される。受光部４０からは、受光面上での受光量分布を示すアナログの電気信号（以下、受光信号と呼ぶ）が回路基板４１および図１のケーブル９０を通して中継部８０に設けられた制御部６０に出力される。
【００４６】
図１に示すように、制御部６０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）６１、メモリ６２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器６３およびＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器６４を含む。受光部４０から出力される受光信号は、Ａ／Ｄ変換器６３により一定のサンプリング周期でサンプリングされるとともにデジタル信号に変換される。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器６３から出力されるデジタル信号は、受光量分布を示す受光データとしてメモリ６２に順次蓄積される。また、メモリ６２には、接触子２０の変位を算出するための変位算出プログラムが記憶される。
【００４８】
メモリ６２に蓄積された受光データは、ＣＰＵ６１に与えられる。ＣＰＵ６１は、メモリ６２により与えられた受光データに基づいて接触子２０の変位算出プログラムを実行する。これにより、接触子２０の変位を算出するための変位算出処理が実行される。表示部７０は、例えば７セグメント表示器により構成される。表示部７０はドットマトリクス表示器により構成されてもよい。ＣＰＵ６１は、ケーブル１を通して変位算出処理により算出された接触子２０の変位を表示部７０に表示させる。
【００４９】
また、ＣＰＵ６１は、発光部１５，１６、投光部３０および受光部４０の動作を制御する。発光部１５，１６、投光部３０および受光部４０の動作を制御するための制御信号は、Ｄ／Ａ変換器６４によりアナログ信号に変換され、発光部１５，１６、投光部３０および受光部４０に与えられる。
【００５０】
本例においては、一組の筐体１０、接触子２０、投光部３０、受光部４０およびスケール５０により一の測定ヘッド１００Ｈが構成される。複数組のケーブル１，９０および中継部８０を用いて、複数の測定ヘッド１００Ｈを一の表示部７０にそれぞれ接続することが可能である。この構成によれば、測定対象物の複数の部分に複数の測定ヘッド１００Ｈの複数の接触子２０をそれぞれ当接させることにより、測定対象物の複数の部分の厚みを同時に測定することができる。また、複数の測定ヘッド１００Ｈによる測定値に基づいて、測定対象物の厚みの最大値、最小値、平均値または平坦度等を評価値として得ることができる。
【００５１】
測定値または評価値を示すデータは、メモリ６２に記憶される。また、ＣＰＵ６１は、図示しないインタフェースを通してデータを外部に与えることができる。本例においては、ＣＰＵ６１は、ＢＣＤ（Binary Corded Decimal）出力を外部のプログラマブルコントローラに与えることができる。また、ＣＰＵ６１は、外部のパーソナルコンピュータまたはプログラマブルコントローラとＲＳ−２３２Ｃ規格に従うシリアル通信を行うことができる。
【００５２】
（２）中継部
図３は、中継部８０の分解斜視図である。図４は、中継部８０の縦断面図である。図３および図４に示すように、中継部８０は、筐体部８１、蓋体部８３およびエア供給部８６を含む。
【００５３】
筐体部８１は、底面部および４つの側面部を有し、上部に略矩形の開口８１ａを有する。筐体部８１の１つの側面部には、円形の開口８１ｂが形成される。筐体部８１の底面部には、ケーブル９０を接続するための接続部８２が形成される。
【００５４】
蓋体部８３には、図１の制御部６０が実装される回路基板８４が設けられるとともに、図１のケーブル１が接続される接続部８５が形成される。図３および図４の例では、２つの回路基板８４が蓋体部８３に設けられる。蓋体部８３は、筐体部８１の開口８１ａを閉塞するように筐体部８１に取り付けられる。
【００５５】
蓋体部８３が筐体部８１に取り付けられることにより、回路基板８４および制御部６０が筐体部８１内に収納される。ケーブル９０は接続部８２を通して筐体部８１内の制御部６０に接続され、ケーブル１は接続部８５を通して筐体部８１内の制御部６０に接続される。
【００５６】
エア供給部８６は、閉塞部材８６ａおよび供給口８６ｂを含む。供給口８６ｂは閉塞部材８６ａに形成される。閉塞部材８６ａは、シール部材を介して筐体部８１の開口８１ｂを閉塞するように筐体部８１の１つの側面部に取り付けられる。図４に示すように、閉塞部材８６ａには、供給口８６ｂからのエアを開口８１ｂに導く通気孔８６ｈが形成される。
【００５７】
図４において、矢印で示すように、エア供給部８６の供給口８６ｂから閉塞部材８６ａ内に流入したエアは、閉塞部材８６ａの通気孔８６ｈおよび筐体部８１の開口８１ｂを通って筐体部８１の内部に導かれる。筐体部８１内のエアは、接続部８２に接続されたケーブル９０内の通路９７を通って図１の測定ヘッド１００Ｈに供給される。供給されたエアの圧力により、図１の接触子２０が移動する。
【００５８】
（３）第１の参考形態
図５は、本発明の一実施の形態に係る接触式変位計１００と第１の参考形態に係る接触式変位計１００Ａとの比較を示す図である。図５（ａ）は本実施の形態に係る接触式変位計１００の側面図を示し、図５（ｂ）は第１の参考形態に係る接触式変位計１００Ａの側面図を示す。
【００５９】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態に係る接触式変位計１００においては、ケーブル９０を通して筐体１０内にエアが供給される。そのため、筐体１０内にエアを供給するためのエア供給部を筐体１０に設ける必要がない。この構成によれば、接触子２０の移動方向に直交する方向において筐体１０を小型化することができる。これにより、筐体１０を接触子２０と略同程度の外径にすることができる。その結果、接触式変位計１００を細長い形状にすることができる。
【００６０】
一方、図５（ｂ）に示すように、第１の参考形態に係る接触式変位計１００Ａにおいては、筐体１０Ａの側部の上端にエア供給部８６Ａが設けられる。ケーブル９０Ａを通して筐体１０Ａ内にエアが供給されず、エア供給部８６Ａの供給口８６Ｂから筐体１０Ａ内にエアが供給される。この構成によれば、接触子２０Ａの移動方向に直交する方向に筐体１０Ａが大型化する。
【００６１】
（４）中継部と測定ヘッドとの電気的接続
図６は、中継部８０と測定ヘッド１００Ｈとの電気的接続を示す模式図である。図６に示すように、中継部８０と測定ヘッド１００Ｈとがケーブル９０により接続される。ケーブル９０は、６本の信号線９１，９２，９３，９４，９５，９６を含む。信号線９１は、中継部８０の接地電位Ｖｇに保持される接地端子と測定ヘッド１００Ｈの接地電位Ｖｇに保持される接地端子とを接続する。信号線９２は、中継部８０の電源電位Ｖｓに保持される電源端子と測定ヘッド１００Ｈの電源電位Ｖｓに保持される電源端子とを接続する。
【００６２】
信号線９３は、中継部８０の制御部６０のＣＰＵ６１と投光部３０のアノードＡとを接続する。信号線９３には、保護抵抗Ｒ１が介挿される。投光部３０のカソードＫは接地電位Ｖｇに保持される。投光部３０の動作を制御するための制御信号が信号線９３を通してＣＰＵ６１から投光部３０に与えられる。
【００６３】
信号線９４は、制御部６０のＡ／Ｄ変換器６３と受光部４０とを接続する。受光部４０からの受光信号が、信号線９４を通してＡ／Ｄ変換器６３に与えられる。信号線９５は、制御部６０のＣＰＵ６１と受光部４０とを接続する。ＣＰＵ６１からのクロックパルスが、信号線９５を通して受光部４０に与えられる。
【００６４】
中継部８０にバッファ回路Ｂ１が配置され、測定ヘッド１００Ｈにバッファ回路Ｂ２が配置される。ＣＰＵ６１がバッファ回路Ｂ１の入力端子に接続される。バッファ回路Ｂ１の出力端子が信号線９６を通してバッファ回路Ｂ２の入力端子に接続される。バッファ回路Ｂ２の出力端子は受光部４０に接続される。
【００６５】
測定ヘッド１００Ｈには、２つの比較器Ｃ１，Ｃ２が設けられる。信号線９６は比較器Ｃ１の反転入力端子および比較器Ｃ２の反転入力端子に接続される。比較器Ｃ１の非反転入力端子は基準電位Ｖｒ１に保持され、比較器Ｃ２の非反転入力端子は基準電位Ｖｒ２に保持される。
【００６６】
比較器Ｃ１の出力端子は発光部１５のカソードＫに接続され、比較器Ｃ２の出力端子は発光部１６のカソードＫに接続される。比較器Ｃ２の出力端子と発光部１６のカソードＫとの間には抵抗Ｒ３が介挿される。発光部１５のアノードＡおよび発光部１６のアノードＡは、保護抵抗Ｒ２を通して電源端子に接続される。
【００６７】
受光部４０および２つの発光部１５，１６の動作を制御するための制御信号が信号線９６を通してＣＰＵ６１から受光部４０および２つの比較器Ｃ１，Ｃ２に与えられる。
【００６８】
なお、図６の例では、バッファ回路Ｂ１から出力される制御信号の大きさは、制御部６０のＤ／Ａ変換器６４により接地電位Ｖｇよりも高く基準電位Ｖｒ０以下の範囲で制御される。ここで、基準電位Ｖｒ０は、電源電位Ｖｓよりも低い電位である。基準電位Ｖｒ１は基準電位Ｖｒ２以上でかつ基準電位Ｖｒ０以下に設定される。基準電位Ｖｒ２は接地電位Ｖｇ以上でかつ基準電位Ｖｒ１未満に設定される。
【００６９】
（５）受光部および発光部の制御
図７は、信号線９６の各部における制御信号のレベルを示す図である。ＣＰＵ６１は、図７（ａ）に示す制御信号を生成する。図７（ａ）に示すように、制御信号は、“Ｈ”レベルおよび“Ｌ”レベルに周期的に変化する。制御信号の１周期はＴである。制御信号は、周期Ｔのうち期間ｔの間“Ｌ”レベルに保持され、他の期間の間“Ｈ”レベルに保持される。本実施の形態では、周期Ｔは例えば４ｍｓであり、期間ｔは例えば１０μｓである。また、図７（ａ）の例では、“Ｈ”レベルおよび“Ｌ”レベルは、それぞれ電源電位Ｖｓおよび接地電位Ｖｇである。
【００７０】
図７（ａ）の制御信号が図６のバッファ回路Ｂ１の入力端子に与えられる。バッファ回路Ｂ１は、図７（ａ）の制御信号から図７（ｂ）の制御信号を生成する。バッファ回路Ｂ１により生成される制御信号の“Ｈ”レベルは、図６のＤ／Ａ変換器６４により接地電位Ｖｇと電源電位Ｖｓよりも低い基準電位Ｖｒ０との間で制御される。
【００７１】
図７（ｂ）の制御信号が図６のバッファ回路Ｂ２の入力端子に与えられるとともに、図６の比較器Ｃ１の反転入力端子および図６の比較器Ｃ２の反転入力端子に与えられる。バッファ回路Ｂ２は、図７（ｂ）の制御信号から図７（ｃ）の制御信号を生成する。バッファ回路Ｂ２により生成される制御信号の“Ｈ”レベルは、電源電位Ｖｓに保持される。したがって、図７（ｃ）の制御信号は、図７（ａ）の制御信号と等しくなる。
【００７２】
図７（ｃ）の制御信号は、受光部４０のスタートパルスとして機能する。図７（ｃ）の制御信号が受光部４０に与えられる。これにより、受光部４０の動作が制御される。
【００７３】
図７（ｂ）の制御信号が比較器Ｃ１の非反転入力端子および比較器Ｃ２の非反転入力端子に与えられることにより、図６の２つの発光部１５，１６の発光および消光が制御される。図８は、図７（ｂ）の制御信号の“Ｈ”レベルの範囲と発光部１５，１６の発光状態との関係を示す図である。
【００７４】
図８に示すように、制御信号の“Ｈ”レベルが接地電位Ｖｇよりも高く基準電位Ｖｒ２以下である場合には、比較器Ｃ１の出力端子の電位および比較器Ｃ２の出力端子の電位が“Ｈ”レベルに保持される。この場合、発光部１５，１６には、順方向電圧以上の電圧は印加されない。それにより、発光部１５，１６は消光状態になる。
【００７５】
制御信号の“Ｈ”レベルが基準電位Ｖｒ２よりも高く基準電位Ｖｒ１以下である場合には、比較器Ｃ１の出力端子の電位が“Ｈ”レベルに保持され、比較器Ｃ２の出力端子の電位が“Ｌ”レベルに保持される。この場合、発光部１５には順方向電圧以上の電圧は印加されないが、発光部１６には順方向電圧以上の電圧が印加される。それにより、発光部１５が消光状態になり、発光部１６が発光状態になる。
【００７６】
制御信号の“Ｈ”レベルが基準電位Ｖｒ１よりも高く基準電位Ｖｒ０以下である場合には、比較器Ｃ１の出力端子の電位および出力端子の電位が“Ｌ”レベルに保持される。ここで、発光部１５，１６の特性として、発光部１５の順方向電圧は発光部１６の順方向電圧よりも低い。この場合、発光部１５に順方向電圧以上の電圧が印加されるので、発光部１５に順方向電流が流れ、発光部１５が発光状態となる。一方、発光部１６にはほとんど電流が流れず、発光部１６は消光状態となる。
【００７７】
図６のＤ／Ａ変換器６４は、接触式変位計１００により測定対象物の寸法が測定されていない場合には、図７（ｂ）の制御信号の“Ｈ”レベルを接地電位Ｖｇよりも高く基準電位Ｖｒ２以下に制御する。Ｄ／Ａ変換器６４は、接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には、図７（ｂ）の制御信号の“Ｈ”レベルを基準電位Ｖｒ２よりも高く基準電位Ｖｒ１以下に制御する。Ｄ／Ａ変換器６４は、接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には、制御信号の“Ｈ”レベルを基準電位Ｖｒ１よりも高く基準電位Ｖｒ０以下に制御する。
【００７８】
この制御によれば、接触式変位計１００により測定対象物の寸法が測定されていない場合には、発光部１５，１６は発光しない。接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲を超える場合には、発光部１６のみが赤色に発光する。接触式変位計１００により測定された測定対象物の寸法が予め定められた範囲内にある場合には、発光部１５のみが緑色に発光する。
【００７９】
使用者は、２つの発光部１５，１６の発光動作を観測することにより測定結果を認識することができる。また、２つの発光部１５，１６の順方向電圧が互いに異なるので、簡単な回路構成で、共通の信号線９６を用いて複数の発光部１５，１６の発光動作をそれぞれ制御することができる。
【００８０】
なお、図７（ｂ）の期間ｔの間は、制御信号が“Ｌ”レベルに保持されるので、発光部１５，１６は消光状態となる。しかしながら、期間ｔは極めて短いので、使用者は発光部１５，１６の消光を認識することはできず、使用上の問題が生じることがない。
【００８１】
上記の接続によれば、共通の信号線９６を用いて２つの発光部１５，１６および受光部４０を制御する制御信号を伝送することができる。そのため、２つの発光部１５，１６を制御するための制御信号および受光部４０を制御するための制御信号を伝送する信号線を別個にケーブル９０に設ける必要がない。これにより、ケーブル９０を細径化かつ軽量化することができる。
【００８２】
（６）第２の参考形態
図９は、第２の参考形態における中継部と測定ヘッドとの電気的接続を示す模式図である。図９に示すように、第２の参考形態における接触式変位計においては、中継部８０Ａと測定ヘッド１００ＨＡとがケーブル９０Ｂにより接続される。中継部８０Ａは、バッファ回路Ｂ１を有さない点を除いて、図６の中継部８０と同様の構成を有する。
【００８３】
測定ヘッド１００ＨＡは、以下の点を除き、図６の測定ヘッド１００Ｈと同様の構成を有する。測定ヘッド１００ＨＡは、バッファ回路Ｂ２、比較器Ｃ１，Ｃ２および抵抗Ｒ３を有さない。また、測定ヘッド１００ＨＡは、保護抵抗Ｒ２の代わりに保護抵抗Ｒ２Ａ，Ｒ３Ａを含む。ケーブル９０Ｂは、８本の信号線９１，９２，９３，９４，９５，９６Ａ，９６Ｂ，９６Ｃを含む。
【００８４】
信号線９６Ａは、制御部６０のＣＰＵ６１と受光部４０とを接続する。受光部４０の動作を制御するための制御信号が信号線９６Ａを通してＣＰＵ６１から受光部４０に与えられる。
【００８５】
信号線９６Ｂは、制御部６０のＣＰＵ６１と一方の発光部１５のアノードＡとを接続する。信号線９６Ｂには、保護抵抗Ｒ２Ａが介挿される。発光部１５のカソードＫは接地電位Ｖｇに保持される。発光部１５の動作を制御するための制御信号が信号線９６Ｂを通してＣＰＵ６１から発光部１５に与えられる。
【００８６】
信号線９６Ｃは、制御部６０のＣＰＵ６１と他方の発光部１６のアノードＡとを接続する。信号線９６Ｃには、保護抵抗Ｒ３Ａが介挿される。発光部１６のカソードＫは接地電位Ｖｇに保持される。発光部１６の動作を制御するための制御信号が信号線９６Ｃを通してＣＰＵ６１から発光部１６に与えられる。
【００８７】
上記の接続によれば、２つの発光部１５，１６および受光部４０にそれぞれ制御信号を与えるための信号線９６Ａ〜９６Ｃが別個にケーブル９０Ｂに設けられる。そのため、ケーブル９０Ｂが大型化かつ重量化する。
【００８８】
（７）固定部材
接触式変位計１００は、測定ヘッド１００Ｈを測定対象物の近傍で固定するための固定部材をさらに含む。図１０は、固定部材を示す斜視図である。図１１は、図１０の固定部材により固定された測定ヘッド１００Ｈを示す斜視図である。図１０（ａ）は固定部材の分解斜視図を示し、図１０（ｂ）は組立後の固定部材の斜視図を示す。図１１（ａ），（ｂ）は、それぞれ斜め上方および斜め下方から見た測定ヘッド１００Ｈの斜視図を示す。
【００８９】
図１０（ａ），（ｂ）に示すように、固定部材１１０は、本体部材１１１、押圧部材１１２および複数（本例では３個）の固定ねじ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃを含む。本体部材１１１は、Ｙ方向に延びる略直方体状を有する。ここで、Ｙ方向は、図１のＸ方向に直交する方向である。本体部材１１１は、前面１１１Ａ、背面１１１Ｂ、一側面１１１Ｃ、他側面１１１Ｄ、上面１１１Ｅおよび底面１１１Ｆを有する。
【００９０】
本体部材１１１には、上面１１１Ｅから底面１１１Ｆまで貫通する略長方形状の挿入孔１１１ｈが形成される。挿入孔１１１ｈには、図１の測定ヘッド１００Ｈが挿通されるとともに、押圧部材１１２が配置される。挿入孔１１１ｈの一端部の内周面は、図１の測定ヘッド１００Ｈの外周面と接触可能に湾曲している。
【００９１】
本体部材１１１には、一側面１１１Ｃから挿入孔１１１ｈ内を通って他側面１１１Ｄまで貫通するねじ孔１１１ａが形成される。また、本体部材１１１には、前面１１１Ａから挿入孔１１１ｈ内まで貫通するねじ孔１１１ｂが形成される。さらに、本体部材１１１には、上面１１１Ｅから底面１１１Ｆまで貫通する円形状の貫通孔１１１ｃが形成される。貫通孔１１１ｃは、Ｙ方向において挿入孔１１１ｈと並ぶように設けられる。
【００９２】
押圧部材１１２は板状を有し、押圧部材１１２の一面は測定ヘッド１００Ｈの外周面と接触可能に湾曲している。測定ヘッド１００Ｈおよび押圧部材１１２がＹ方向に並ぶ状態で挿入孔１１１ｈに挿入可能なように、押圧部材１１２はＹ方向に延びる断面形状を有する。押圧部材１１２には、側面を貫通する貫通孔１１２ａが形成される。押圧部材１１２が本体部材１１１の挿入孔１１１ｈ内に配置される。この状態で、本体部材１１１のねじ孔１１１ａに固定ねじ１１３ａが嵌め込まれる。
【００９３】
この場合、本体部材１１１の一側面１１１Ｃのねじ孔１１１ａに差し込まれた固定ねじ１１３ａは、押圧部材１１２の貫通孔１１２ａを通って本体部材１１１の他側面１１１Ｄのねじ孔１１１ａに固定される。これにより、押圧部材１１２が本体部材１１１に固定される。押圧部材１１２は、固定ねじ１１３ａを支点にして挿入孔１１１ｈ内で前後方向に揺動可能である。押圧部材１１２を挿入孔１１１ｈ内に挿入する作業が不要になるので、固定部材１１０への測定ヘッド１００Ｈの取付作業が容易になる。
【００９４】
図１１（ａ），（ｂ）の例においては、測定ヘッド１００Ｈが測定対象物の上方の固定板１１４に取り付けられる。図１１（ｂ）に示すように、固定板１１４には、ねじ孔１１４ｃおよび貫通孔１１４ｈが形成される。ねじ孔１１４ｃは本体部材１１１の貫通孔１１１ｃ（図１０）と重なり、貫通孔１１４ｈは本体部材１１１の挿入孔１１１ｈ（図１０）と重なる。固定ねじ１１３ｃが、本体部材１１１の貫通孔１１１ｃを通って固定板１１４のねじ孔１１４ｃに固定される。これにより、固定部材１１０が固定板１１４に固定される。
【００９５】
本体部材１１１の挿入孔１１１ｈおよび固定板１１４の貫通孔１１４ｈに測定ヘッド１００Ｈが挿通される。この状態で、図１０の本体部材１１１のねじ孔１１１ｂに固定ねじ１１３ｂが嵌め込まれる。この場合、本体部材１１１の前面１１１Ａのねじ孔１１１ｂに差し込まれた固定ねじ１１３ｂは、挿入孔１１１ｈ内で押圧部材１１２を押圧する。そのため、測定ヘッド１００Ｈは、挿入孔１１１ｈの内周面と押圧部材１１２の湾曲した一面とにより挟み込まれる。これにより、測定ヘッド１００Ｈが本体部材１１１に固定される。その結果、測定ヘッド１００Ｈが固定板１１４に固定される。
【００９６】
図１２は、複数の図１０の固定部材１１０によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッド１００Ｈを示す斜視図である。図１２（ａ），（ｂ）は、それぞれ斜め上方および斜め下方から見た測定ヘッド１００Ｈの斜視図を示す。図１２（ａ），（ｂ）の例においては、各固定部材１１０の側面に直交する方向に並ぶように複数の測定ヘッド１００Ｈが配置される。
【００９７】
本実施の形態における固定部材１１０においては、図１０の本体部材１１１の前面１１１Ａのねじ孔１１１ｂに固定ねじ１１３ｂを嵌め込むことにより、測定ヘッド１００Ｈが固定板１１４に固定される。この構成によれば、測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４から着脱するために本体部材１１１の一側面１１１Ｃの固定ねじ１１３ａを操作する必要がない。そのため、各固定部材１１０の側面に直交する方向に並ぶように複数の測定ヘッド１００Ｈを配置した場合でも、各固定部材１１０を固定板１１４から着脱することなく、所望の測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４から個別に着脱することができる。
【００９８】
このように、本体部材１１１の側面どうしが近接するように複数の固定部材１１０を配置した場合でも、他の固定部材１１０の干渉を受けることなく所望の固定部材１１０に対して測定ヘッド１００Ｈを着脱することができる。その結果、複数の測定ヘッド１００Ｈを互いに近接させて高い密度で所望の固定位置に容易に固定することができる。
【００９９】
（８）第３の参考形態
図１３は、第３の参考形態における固定部材の水平断面図である。図１３に示すように、第３の参考形態における固定部材１２０は、本体部材１２１および固定ねじ１２２を含む。本体部材１２１は、略直方体状を有する。本体部材１２１は、前面１２１Ａ、背面１２１Ｂ、一側面１２１Ｃ、他側面１２１Ｄ、上面１２１Ｅおよび底面（図示せず）を有する。
【０１００】
本体部材１２１には、上面１２１Ｅから図示しない底面まで貫通する円形状の挿入孔１２１ｈが形成される。挿入孔１２１ｈには、図１の測定ヘッド１００Ｈが挿通される。また、本体部材１２１には、挿入孔１２１ｈから前面１２１Ａまでを側方に分離する切欠１２１ｎが形成される。
【０１０１】
本体部材１２１には、一側面１２１Ｃの前端から切欠１２１ｎまで貫通する貫通孔１２１ａが形成される。貫通孔１２１ａは、固定ねじ１２２のねじ頭を掛止するための座ぐり（counterbore）を含む。また、本体部材１２１には、他側面１２１Ｄの前端から切欠１２１ｎまで貫通し貫通孔１２１ａにつながるねじ孔１２１ｂが形成される。さらに、本体部材１２１には、上面１２１Ｅから図示しない底面まで貫通する円形状の貫通孔１２１ｃが形成される。
【０１０２】
図１１（ｂ）の固定板１１４上に固定部材１２０が配置される。図１１（ｂ）のねじ孔１１４ｃは本体部材１２１の貫通孔１２１ｃと重なり、図１１（ｂ）の貫通孔１１４ｈは本体部材１２１の挿入孔１２１ｈと重なる。図示しない固定ねじが、本体部材１２１の貫通孔１２１ｃを通って固定板１１４のねじ孔１１４ｃに固定される。これにより、固定部材１２０が固定板１１４に固定される。
【０１０３】
本体部材１２１の挿入孔１２１ｈおよび固定板１１４の貫通孔１１４ｈに測定ヘッド１００Ｈが挿通される。この状態で、本体部材１２１の貫通孔１２１ａおよびねじ孔１２１ｂに固定ねじ１２２が嵌め込まれる。この場合、本体部材１２１の一側面１２１Ｃの貫通孔１２１ａに差し込まれた固定ねじ１２２は、切欠１２１ｎを通って本体部材１２１の他側面１２１Ｄのねじ孔１２１ｂに固定される。
【０１０４】
ここで、固定ねじ１２２を締め付けることにより、本体部材１２１の切欠１２１ｎの間隔が小さくなり、挿入孔１２１ｈに挿通された測定ヘッド１００Ｈが一側面１２１Ｃおよび他側面１２１Ｄにより締め付けられる。これにより、測定ヘッド１００Ｈが本体部材１２１に固定される。その結果、測定ヘッド１００Ｈが固定板１１４に固定される。
【０１０５】
図１４は、複数の図１３の固定部材１２０によりそれぞれ固定された複数の測定ヘッド１００Ｈを示す水平断面図である。図１４の例においては、各固定部材１２０の側面に直交する方向に並ぶように３個の測定ヘッド１００Ｈが配置される。図１４の３個の固定部材１２０をそれぞれ固定部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃと呼ぶ。
【０１０６】
第３の参考形態における固定部材１２０Ａ〜１２０Ｃにおいては、図１３の本体部材１２１の一側面１２１Ｃの貫通孔１２１ａおよび他側面１２１Ｄのねじ孔１２１ｂに固定ねじ１２２を嵌め込むことにより、測定ヘッド１００Ｈが固定板１１４に固定される。この構成によれば、３つの測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４から着脱するためには、固定部材１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃを適切な順序で操作する必要がある。
【０１０７】
例えば、３個の測定ヘッド１００Ｈを固定する際には、まず、固定部材１２０Ａを用いて測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４に固定する必要がある。次に、固定部材１２０Ｂを用いて測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４に固定する必要がある。最後に、固定部材１２０Ｃを用いて測定ヘッド１００Ｈを固定板１１４に固定する必要がある。
【０１０８】
また、固定部材１２０Ａから測定ヘッド１００Ｈを取り外す際には、固定部材１２０Ｃを固定板１１４から取り外した後、固定部材１２０Ｂを固定板１１４から取り外す必要がある。このように、所望の固定部材１２０のみを操作して個別に測定ヘッド１００Ｈの着脱を行うことができない。
【０１０９】
（９）スリット位置の特定
以下、接触式変位計１００の動作について説明する。スケール５０には、複数のスリットが並ぶように形成される。スケール５０には、複数のスリットが並ぶように形成される。本例においては、スケール５０にｎ個のスリットが形成される。ｎは１以上の整数であり、例えば１００である。ｎ個のスリットには、それぞれ１〜ｎ番の固有の番号が付与されている。ｎ個のスリットは、隣り合うスリット間の間隔が全部互いに異なるように配列されてもよいし、隣り合うスリット間の間隔が一部等しくなるように配列されてもよい。
【０１１０】
図１５は、スリットの配置の一例を示す図である。図１５は、スケール５０の一端部の拡大平面図を示す。図１５の例においては、隣り合うスリットｓ間の間隔が全部互いに異なるように複数のスリットｓが配列される。
【０１１１】
具体的には、スケール５０の一端部から並ぶようにｎ個のスリットｓが位置ｐｉに配置される。ｉは１〜ｎの整数である。以下、ｉ番目のスリットｓの位置ｐｉをスリット位置ｐｉと呼び、ｊ番目のスリット位置ｐｊと（ｊ＋１）番目のスリット位置ｐｊ＋１との間の間隔をスリット間隔ｄｊと呼ぶ。ｊは１〜ｎ−１の整数である。（ｎ−１）個のスリット間隔ｄ１〜ｄｎ−１は互いに異なる。全てのスリット間隔ｄｊは既知であり、図１のメモリ６２に予め記憶されている。
【０１１２】
図１の投光部３０から出射された光は、スケール５０に含まれる複数のスリットｓの一部を通過して受光部４０に入射する。したがって、メモリ６２に蓄積される受光データにより表される受光量分布には、投光部３０からの光が通過した複数のスリットｓにそれぞれ対応する複数のピーク（以下、受光量ピークと呼ぶ）が現われる。
【０１１３】
図１６（ａ）は受光データにより表される受光量分布を示す図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ部の拡大図を示す。図１６において、横軸は受光部４０の画素の位置（以下、画素位置と呼ぶ）を示し、縦軸は受光量を示す。
【０１１４】
図１６（ａ）の受光量分布にデータ処理を行うことにより、受光部４０の画素よりも小さいサブピクセル単位で複数の受光量ピークの位置を検出する。以下、受光量ピークの位置をピーク位置と呼ぶ。図１６（ｂ）には、画素位置ｇ１〜ｇ１１における受光量分布が示される。
【０１１５】
ここで、受光量分布にデータ処理を行わない場合には、画素位置ｇ７がピーク位置となる。真のピーク位置は、画素位置ｇ６，ｇ７間にある。そこで、受光量分布にデータ処理を行うことにより、サブピクセル単位で真のピーク位置Ｐを算出する。
【０１１６】
サブピクセル単位で真のピーク位置Ｐを検出するために、種々の公知の方式によるデータ処理を用いることができる。例えば、受光量分布に重心処理を行うことにより、真のピーク位置Ｐを検出してもよい。あるいは、放物線等の種々の曲線を受光量分布にフィッティングさせることにより真のピーク位置Ｐを検出してもよい。
【０１１７】
図１７は、投光部３０、スケール５０および受光部４０の関係を示す模式図である。図１７に示すように、投光部３０から出射された光は、所定の角度で広がりながらスケール５０の範囲Ｃ内の複数のスリットｓを通過して受光部４０の受光面の範囲Ｄ内に入射する。
【０１１８】
上記のように、受光データを用いたデータ処理により受光面の範囲Ｄ内の受光量分布における複数のピーク位置Ｐがサブピクセル単位で検出される。検出された複数のピーク位置Ｐは、スケール５０の範囲Ｃ内の複数のスリット位置ｐｉにそれぞれ対応する。
【０１１９】
図１８は、受光面の範囲Ｄ内の受光量分布における複数のピーク位置Ｐを示す模式図である。図１８の横軸は受光部４０の画素位置を示す。受光面の範囲Ｄ内には、Ｎ個のピーク位置Ｐが含まれる。Ｉ番目のピーク位置Ｐをピーク位置ＰＩと呼ぶ。Ｉは１〜Ｎの整数であり、１以上でかつスリットｓの数ｎ以下の整数である。図１８の例においてはＮは１７であり、受光データのデータ処理により検出された１７個のピーク位置Ｐ１〜Ｐ１７が黒丸印で示される。
【０１２０】
隣り合うピーク位置ＰＪ，ＰＪ＋１間の間隔が算出される。以下、Ｊ番目のピーク位置ＰＪと（Ｊ＋１）番目のピーク位置ＰＪ＋１との間の間隔をピーク間隔ＤＪと呼ぶ。Ｊは１〜Ｎ−１の整数である。図１８の例では、隣り合うピーク位置Ｐ１〜Ｐ１７間の１６個のピーク間隔Ｄ１〜Ｄ１６が算出される。算出された（Ｎ−１）個のピーク間隔Ｄ１〜ＤＮ−１および図１のメモリ６２に予め記憶された（ｎ−１）個のスリット間隔ｄ１〜ｄｎ−１に基づいて、Ｎ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮがスリット位置ｐ１〜ｐｎのいずれに対応するかが特定される。
【０１２１】
（１０）接触子の絶対位置
上記の方法で、受光量分布におけるＮ個のピーク位置Ｐ１〜ＰＮに対応するそれぞれＮ個のスリット位置ｐｘ〜ｐｘ＋（Ｎ−１）が特定されるとともに、複数のスリットｓの番号が特定される。ｘは１〜ｎ−（Ｎ−１）の整数である。この時点で、複数のスリットｓの相対位置は特定されたが、複数のスリットｓの絶対位置は特定されていない。以下の手順により、スケール５０の任意のスリットｓの絶対位置を算出する。
【０１２２】
図１９は、スリットｓの絶対位置の算出手順を説明するための図である。図１９の手順においては、投光部３０からの光が通過した任意のスリットｓａの絶対位置が算出される。ここで、スリットｓａの絶対位置は、投光部３０の光軸３０ｏからのスリットｓａの距離ｌａである。
【０１２３】
スリットｓａを挟んで位置する２個のスリットｓｂ，ｓｃが予め選択される。図１９の例においては、スリットｓｂ，ｓｃはスリットｓａの両隣に位置するスリットｓであり、スリットｓｂ，ｓｃ間の間隔はｄｂｃである。上記の方法により、スリットｓａ〜ｓｃの番号が特定されるため、間隔ｄｂｃも特定される。投光部３０からの光がスリットｓａ〜ｓｃを通過することにより、スリットｓａ〜ｓｃにそれぞれ対応するピーク位置Ｐａ〜Ｐｃに受光量分布のピークが現われる。
【０１２４】
受光部４０の受光面での光軸３０ｏの位置（以下、光軸位置と呼ぶ）Ｐ０は既知である。受光データに基づいて、光軸位置Ｐ０からピーク位置Ｐａまでの距離Ｌａが算出されるとともに、ピーク位置Ｐｂ，Ｐｃ間の間隔Ｄｂｃが算出される。続いて、間隔ｄｂｃに対する間隔Ｄｂｃの比（Ｄｂｃ／ｄｂｃ）が倍率Ａとして算出される。その後、距離Ｌａを倍率Ａで除することにより、距離ｌａが算出される。
【０１２５】
各スリットｓから接触子２０の先端までの距離は既知である。したがって、スリットｓａの絶対位置に基づいて、接触子２０の絶対位置を算出することができる。接触子２０が測定対象物の表面に当接することにより、接触子２０が変位する。接触子２０が測定対象物の表面に当接する前の接触子２０の絶対位置を接触子２０が測定対象物の表面に当接したときの接触子２０の絶対位置から減算することにより、接触子２０の変位を算出することができる。
【０１２６】
このように、スリットｓの絶対位置の変化に基づいて接触子２０の変位が算出される。そのため、接触子２０が測定対象物の表面に当接する前の任意のスリットｓの位置、接触子２０が測定対象物の表面に当接した後の他の任意のスリットｓの位置およびスリットｓ間の間隔に基づいて接触子２０の変位を算出することができる。
【０１２７】
したがって、接触子２０が測定対象物の表面に当接したことにより一部のスリットｓが投光部３０からの光の照射範囲外に変位した場合でも、他のスリットｓの絶対位置を算出することにより、接触子２０の変位を算出することができる。これにより、投光部３０からスケール５０への光の照射範囲よりも長い寸法を有する接触子２０の変位を算出することができる。
【０１２８】
本実施の形態においては、投光部３０からの光が通過した複数のスリットｓの絶対位置をそれぞれ算出し、複数のスリットｓの絶対位置に基づいて接触子２０の絶対位置をそれぞれする。複数のスリットｓに基づいてそれぞれ算出された接触子２０の絶対位置を平均することにより、接触子２０の絶対位置を算出する。接触子２０の絶対位置の変化を算出することにより、接触子２０の変位を算出する。
【０１２９】
これにより、接触子２０の変位を高い精度で算出することができる。また、スケール５０のスリットｓへの塵埃等の付着により、そのスリットｓに対応するピーク位置が検出されなかった場合でも、算出される接触子２０の変位の誤差を低減することができる。
【０１３０】
なお、スケール５０は所定の厚みを有するため、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓを通過した光の屈折は、光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓを通過した光の屈折よりも小さい。したがって、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓの絶対位置の算出の精度は、光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓの絶対位置の算出の精度よりも高い。
【０１３１】
そのため、上記の接触子２０の絶対位置の算出においては、光軸３０ｏから近い位置にあるスリットｓの絶対位置の重みを光軸３０ｏから遠い位置にあるスリットｓの絶対位置の重みよりも大きくして接触子２０の複数の絶対位置が平均される。これにより、接触子２０の絶対位置をより正確に算出することができる。
【０１３２】
（１１）効果
本実施の形態においては、測定ヘッド１００Ｈと制御部６０との間がケーブル９０により接続される。受光部４０の受光信号が、ケーブル９０の信号線９４により制御部６０に伝送される。また、エア供給部８６によりケーブル９０にエアが供給される。供給されるエアが、ケーブル９０の通路９７を通して筐体１０内に導かれる。これにより、接触子２０が突出する方向に移動する。その結果、接触子２０がスケール５０とともに測定前の初期位置に設定される。測定時には、接触子２０とともにスケール５０がＸ方向に移動し、接触子２０の移動前後の受光信号が制御部６０により処理される。
【０１３３】
この構成によれば、ケーブル９０の通路９７を通して筐体１０内にエアが供給されるので、筐体１０内にエアを供給するためのエア供給部８６を筐体１０に別個に設ける必要がない。また、光を平行化するためのコリメータレンズ等の光学素子を投光部３０とスケール５０との間に設ける必要がない。これにより、エアの供給により接触子２０の移動を可能にしつつ、接触子２０の移動方向に直交する方向において接触式変位計１００を小型化することが可能になる。
【０１３４】
（１２）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、スケール５０は複数のスリットｓを有するが、これに限定されない。スケール５０は、複数のスリットｓに代えて、他の複数の透光部を有してもよい。
【０１３５】
（ｂ）上記実施の形態において、制御部６０は、中継部８０に設けられるが、これに限定されない。筐体１０が十分に大きい収容空間を有する場合には、制御部６０は筐体１０に収容されてもよい。あるいは、制御部６０は筐体１０とは異なる筐体に収容されてもよい。
【０１３６】
（ｃ）上記実施の形態において、スケール５０での光軸３０ｏの位置を基準としたスリットｓａの位置が絶対位置として算出されるが、これに限定されない。スケール５０の任意の位置を基準としたスリットｓａの位置が絶対位置として算出されてもよい。
【０１３７】
（ｄ）上記実施の形態において、受光量ピークは、投光部３０からの光がスリットを通過することにより受光量分布に現われる受光量の極大のピークであるが、これに限定されない。受光量ピークは、投光部３０からの光がスケール５０のスリット以外の部分（遮光部）で遮られることにより受光量分布に現われる受光量の極小のピークであってもよい。
【０１３８】
（ｅ）上記実施の形態において、倍率Ａは、任意のスリットｓａの両隣に位置するスリットｓｂ，ｓｃ間の間隔ｄｂｃとスリットｓｂ，ｓｃにそれぞれ対応するピーク位置Ｐｂ，Ｐｃ間の間隔Ｄｂｃとの比であるが、これに限定されない。倍率Ａは、任意の２つのスリット間の間隔とこれらにそれぞれ対応するピーク位置間の間隔との比であってもよい。
【０１３９】
（ｆ）上記実施の形態において、測定ヘッド１００Ｈの２つの発光部１５，１６が設けられるが、これに限定されない。測定ヘッド１００Ｈに１つの発光部が設けられてもよいし、３つ以上の発光部が設けられてもよい。あるいは、接触式変位計１００の測定結果を簡易的に表示する必要がない場合には、測定ヘッド１００Ｈに発光部が設けられなくてもよい。
【０１４０】
（ｇ）上記実施の形態において、固定部材１１０の本体部材１１１は固定ねじ１１３ｃにより固定板１１４に固定されるが、これに限定されない。本体部材１１１は、接着剤または溶接等により固定板１１４に固定されてもよい。この場合、本体部材１１１に貫通孔１１１ｃが形成されない。また、固定板１１４にねじ孔１１４ｃが形成されない。
【０１４１】
（ｈ）上記実施の形態において、共通の信号線９６を用いて２つの発光部１５，１６および受光部４０に制御信号を与える構成（図６）がエア供給方式の接触式変位計１００に適用されたが、これに限定されない。図６の構成は、エア供給方式の接触式変位計１００以外の他の接触式変位計にも適用可能である。
【０１４２】
（ｉ）上記実施の形態において、固定部材１１０はエア供給方式の接触式変位計１００の測定ヘッド１００Ｈを固定するために用いられたが、これに限定されない。固定部材１１０は、エア供給方式の接触式変位計１００以外の他の接触式変位計の測定ヘッドを固定するために用いることも可能である。
【０１４３】
（１３）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。
【０１４４】
上記実施の形態においては、測定ヘッド１００Ｈが測定部の例であり、制御部６０が処理部の例であり、ケーブル９０，１がそれぞれ第１および第２のケーブルの例である。エア供給部８６がエア供給部の例であり、筐体１０が筐体の例であり、接触子２０が接触子の例であり、スリットｓが透光部の例であり、スケール５０がスケールの例である。
【０１４５】
投光部３０が投光部の例であり、受光部４０が受光部の例であり、信号線９４，９６がそれぞれ第１および第２の信号線の例であり、通路９７が通路の例である。接触式変位計１００が接触式変位計の例であり、中継部８０が中継部の例であり、表示部７０が表示部の例であり、発光部１５，１６が発光部の例であり、固定部材１１０が固定部材の例である。
【０１４６】
前面１１１Ａが端面の例であり、一側面１１１Ｃ，１１１Ｄが側面の例であり、本体部材１１１が本体部材の例であり、固定ねじ１１３ｂが保持部材および第１のねじ部材の例である。押圧部材１１２が保持部材および押圧部材の例であり、挿入孔１１１ｈが挿入孔の例であり、ねじ孔１１１ｂおよび貫通孔１１１ｃがそれぞれ第１および第２の貫通孔の例であり、固定ねじ１１３ｃが第２のねじ部材の例である。
【０１４７】
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明は、種々の接触式変位計に有効に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１，９０，９０Ａ，９０Ｂ  ケーブル
１０，１０Ａ  筐体
１１  シャフト
１２  バネ
１３  スケール保持部
１４  光学系保持部
１４ａ，１４ｂ  支持片
１５，１６  発光部
１７  窓部
２０，２０Ａ  接触子
３０  投光部
３０ｏ  光軸
３１  電気回路
４０  受光部
４１，８４  回路基板
５０  スケール
６０  制御部
６１  ＣＰＵ
６２  メモリ
６３  Ａ／Ｄ変換器
６４  Ｄ／Ａ変換器
７０  表示部
８０，８０Ａ  中継部
８１  筐体部
８１ａ，８１ｂ  開口
８２，８５  接続部
８３  蓋体部
８６，８６Ａ  エア供給部
８６ａ  閉塞部材
８６ｂ，８６Ｂ  供給口
８６ｈ  通気孔
９１〜９６，９６Ａ〜９６Ｃ  信号線
９７  通路
１００，１００Ａ  接触式変位計
１００Ｈ，１００ＨＡ  測定ヘッド
１１０，１２０，１２０Ａ〜１２０Ｃ  固定部材
１１１，１２１  本体部材
１１１ａ，１１１ｂ，１１４ｃ，１２１ｂ  ねじ孔
１１１ｃ，１１２ａ，１１４ｈ，１２１ａ，１２１ｃ  貫通孔
１１１ｈ，１２１ｈ  挿入孔
１１１Ａ，１２１Ａ  前面
１１１Ｂ，１２１Ｂ  背面
１１１Ｃ，１２１Ｃ  一側面
１１１Ｄ，１２１Ｄ  他側面
１１１Ｅ，１２１Ｅ  上面
１１１Ｆ  底面
１１２  押圧部材
１１３ａ〜１１３ｃ，１２２  固定ねじ
１２１ｎ  切欠
Ｂ１，Ｂ２  バッファ回路
Ｃ１，Ｃ２  比較器
Ｐ０  光軸位置
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ２Ａ，Ｒ３Ａ  保護抵抗
Ｒ３  抵抗
ｓ  スリット
【図１】
2015169561.tif 000003
【図２】
2015169561.tif 000004
【図３】
2015169561.tif 000005
【図４】
2015169561.tif 000006
【図５】
2015169561.tif 000007
【図６】
2015169561.tif 000008
【図７】
2015169561.tif 000009
【図８】
2015169561.tif 000010
【図９】
2015169561.tif 000011
【図１０】
2015169561.tif 000012
【図１１】
2015169561.tif 000013
【図１２】
2015169561.tif 000014
【図１３】
2015169561.tif 000015
【図１４】
2015169561.tif 000016
【図１５】
2015169561.tif 000017
【図１６】
2015169561.tif 000018
【図１７】
2015169561.tif 000019
【図１８】
2015169561.tif 000020
【図１９】
2015169561.tif 000021