(57)【要約】【課題】モータ回転検出用のロータリーエンコーダやタコジェネレータを追加することなく、安定した定速送りを可能とする。【解決手段】モータ１８に与えたパワーに応じてスケール２０の出力が変化している時は、該スケール２０の出力に応じてモータ１８に与えるパワーを制御し、モータ１８に同じパワーを与え続けているにも拘らず、スケール２０の出力変化が小さくなった時は、測定子１２がワーク８に接触したと判定して、モータ１８に与えるパワーを小さくし、ワークセンサ２６の出力が変化した時は、スケール出力とワークセンサ出力のうち、速度変化の大きい方に合わせてモータ１８に与えるパワーを制御する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの変形を抑えつつ、該ワークの変位を測定するための変位測定器の測定子駆動機構において、
測定子を駆動するためのモータと、
測定子の変位を検出するためのスケールと、
測定子がワークに接触したことを検出するためのワークセンサと、
前記モータに与えたパワーに応じてスケールの出力が変化している時は、該スケールの出力に応じてモータに与えるパワーを制御し、モータに同じパワーを与え続けているにも拘らずスケールの出力変化が小さくなった時は、測定子がワークに接触したと判定して、モータに与えるパワーを小さくし、ワークセンサの出力が変化した時は、スケール出力とワークセンサ出力の内、速度変化の大きい方に合わせてモータに与えるパワーを制御する手段と、
を備えたことを特徴とする変位検出器の測定子駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位測定器の測定子駆動機構に係り、特に、ゴムやばね等の軟質ワークの測定に用いるのに好適な、ワークの変形を抑えつつ、該ワークの変位を測定するための変位測定器の測定子駆動機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比較的大きな測定範囲を有し、且つ、簡便にワークの寸法等を測定し得る変位測定器として、例えば特許文献１、特許文献２等に記載されているように、測定子を、モータによって移動させてワークの表面に所定圧で当接させ、測定子の移動量を検知する形式の変位測定器が知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特公昭５８−１０６８１号公報
【特許文献２】
特公昭５９−１９２８３号公報
【０００４】
このような変位測定器を改良し、均一、且つ、微小な測定圧で、高精度に測定し得る変位測定器として、出願人は、特許文献３で、モータと連動して往復動し得るスライダに平行リンク機構を設けると共に、この平行リンク機構の一端部に測定子を、他端部に重錘を設け、スライダの測定子側と重錘側との重量バランスにより、測定子を介して所定の測定圧をワークに与えることが可能な変位測定器を提案している。
【０００５】
【特許文献３】
特公平７−７８４０３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、モータの回転数を、その逆起電力を利用して検出していたため、逆起電力が小さい低速での制御で検出回路の増幅度を大きくしなければならず、検出された逆起電力に応じて例えばパルス幅制御を行なうためのボリューム調整が難しく、安定度に欠けるという問題点を有していた。
【０００７】
一方、モータの逆起電力を使用せず、ロータリーエンコーダやタコジェネレータ等の検出器を別に設けることも考えられるが、新たに検出器を付加しなければならず、コストアップや形状が肥大化するという問題がある。
【０００８】
更に、位置測定用のスケールは、ワークに接触した時点で基本的に動作を停止するので、スケール出力のみによって、バランス平衡までのモータ制御を行うことは不可能である等の問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなれされたもので、新たな機構を付加せずに、低速送りの安定化を図り、低測定力での測定を可能にして、組立時の無調整化、及び、低コスト・小型化を図ることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークの変形を抑えつつ、該ワークの変位を測定するための変位測定器の測定子駆動機構において、測定子を駆動するためのモータと、測定子の変位を検出するためのスケールと、測定子がワークに接触したことを検出するためのワークセンサと、前記モータに与えたパワーに応じてスケールの出力が変化している時は、該スケールの出力に応じてモータに与えるパワーを制御し、モータに同じパワーを与え続けているにも拘らずスケールの出力変化が小さくなった時は、測定子がワークに接触したと判定して、モータに与えるパワーを小さくし、ワークセンサの出力が変化した時は、スケール出力とワークセンサ出力の内、速度変化の大きい方に合わせてモータに与えるパワーを制御する手段と、を備えるようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態は、図１（機械的構成）及び図２（回路構成）に示す如く、上下方向（矢印Ａ方向）に変位可能なスピンドル１０の先端（図の下端）に配設された測定子１２と、前記スピンドル１０が固定されたホルダ２２を一辺に含むと共に、スピンドル１０と反対側に測定圧を軽減するための重錘２４が配設された平行リンク機構２０と、該平行リンク機構２０を上下方向に移動自在に支持するためのスライダ２６と、動力伝達機構３０を介して該スライダ２６を図の上下方向に駆動するためのモータ３２と、前記測定子１２の上下方向変位を検出するための、前記ホルダ２２の上部に配設された、例えば光電式のスケール４０と、矢印Ｂ方向に回動可能な、前記平行リンク機構２０のリンク部材２０Ａが所定角度になったことから測定子１２がワーク８に接触したことを検出するための角度センサである、例えばフォトカプラでなるワークセンサ４２と、前記モータ３２に与えたパワーに応じてスケール４０の出力が変化している時は、該スケール４０の出力に応じてモータ３２に与えるパワーを制御し、モータ３２に同じパワーを与え続けているにも拘らずスケール４０の出力変化が小さくなった時は、測定子１２がワーク８に接触したと判定して、モータ３２に与えるパワーを小さくし、ワークセンサ４２の出力が変化した時は、スケール出力とワークセンサ出力のうち、速度変化の大きい方に合わせてモータ３２に与えるパワーを制御するための制御回路を含むメイン基板５０（図２）と、角度基板５２と、アナログ基板５４と、ＬＥＤ表示器５６Ａ及びキースイッチ５６Ｂを含む表示基板５６とを主に備えている。
【００１３】
なお、機械的構成の詳細は特許文献３とほぼ同じである。
【００１４】
前記スケール４０は、例えば光電式とされ、スピンドル１０の上部に固定された、前記平行リンク機構２０の一部を構成するホルダ２４に下端が固定されたメインスケール４０Ａと、該メインスケール４０Ａの上下方向の変位を検出するための変位検出器４０Ｂとを含んで構成されている。
【００１５】
前記角度基板５２には、前記ワークセンサ４２の出力により角度検出を行う回路５２Ａが搭載されている。
【００１６】
前記アナログ基板５４には、図２に詳細に示す如く、前記変位検出器４０Ｂのドライバ５４Ａと、スピンドル１０の上限位置を検出してリミットをかけるための上点検出回路５４Ｂと、過電流からモータ３２を保護するためのモータ電流検出回路５４Ｃとが搭載されている。
【００１７】
前記メイン基板５０には、前記ドライバ５４Ａの出力を受けるレシーバ５０Ａと、モータ３２のドライバ５０Ｂと、Ａ／Ｄコンバータ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、パルス幅変調器（ＰＷＭ）を含むマイクロコンピュータ５０Ｃと、そのＥＥＲＯＭ５０Ｄと、Ｉ／Ｏバッファ５０Ｅと、Ｉ／Ｏドライバ５０Ｆと、例えばＲＳ２３２Ｃによる通信を行なうための通信用ドライバ５０Ｇと、表示基板５６のＬＥＤ表示器５６Ａを駆動するためのＬＥＤドライバ５０Ｈと、同じく表示基板５６上のキースイッチ５６Ｂを駆動するためのキー（ＫＥＹ）バッファ５０Ｉとを含んでいる。
【００１８】
前記マイクロコンピュータ５０Ｃにおけるモータ制御は、図３に示すようなアルゴリズムに従って行なわれる。即ち、ポジションメモリ（ＰＭ）に記憶された目標到達位置と現在位置の差に応じたＰＭ速度指令による制御と、スケール４０出力のデータとワークセンサ４２出力のデータによる制御を状況により切換えながら、モータ制御を行なう。
【００１９】
具体的には、金属ブロック等の硬質ワークの場合には、図４に示す如く、ワークセンサ４２の出力変化によりワーク接触が検知されるまでは、通常のスケール４０の出力による速度制御（スケール速度制御と称する）を行ない、ワーク８との接触によりワークセンサ４２の出力が変化し始めたときは、スケール４０とワークセンサ４２のうち速度変化の大きい方に合わせて制御を行なう（スケール＋センサ）。
【００２０】
一方、ゴムやプラスチック等の軟質ワークの場合、ワークが変形し易いため、ワークに接触してもワークセンサ４２の出力が変化しない期間が存在する。そこで、図５に示す如く、スケール速度制御領域と同じパワーをモータ３２にかけているにも拘らず、スケール４０の速度が落ち始めたとき、ワーク８に接触したと判断し、速度目標値を微速度に設定し直して、モータへのパワーコントロールを行なう（スケール微速度制御）。そして、ワークセンサ４２の出力が変化し始めたときには、スケール出力とワークセンサ出力のうち、速度変化の大きい方に合わせて制御を行なう（スケール＋センサ）。
【００２１】
本実施形態によれば、図６に示す如く、ワークセンサ４２の出力を使用した測定値の自動ホールドや自動退避も可能である。即ち、図６（Ａ）に示す如く、測定子１２を下降して図６（Ｂ）でワーク８に接触したことがワークセンサ４２の出力により検出された時は、データを取り込んで表示値をホールドすると共に、図６（Ｃ）に示す如く測定子１２を上方に退避させる。このようにして、ワーク８の変形を最小に抑えた自動測定が可能になる。
【００２２】
又、図７に示す如く、ワークセンサ４２の出力を使用した複数ワークの自動最大・最小測定も可能である。即ち、図７に最大測定の場合で例示する如く、ワーク８Ａ、８Ｂ、８Ｃと順次測定していき、測定子１２を下降した時にワーク８に早く接触した時のみピーク値を更新していけば、複数ワークの最大値が測定できる。逆に、ワークに遅く接触した時のみピーク値を更新していけば、最小値を測定することができる。
【００２３】
又、例えば３つ迄のスピンドル位置を記憶可能としたポジションメモリ（ＰＭ）の値を利用して、図８に示す如く、高い位置再現性（例えば表示値に対して±１μｍ）で、設定高さＰＭ１までは高速、それ以下は低速として、低速でワーク表面に接触するように制御することもできる。
【００２４】
このようにすれば、シーケンサや専用のマイクロコンピュータを用いることなく、変位測定器のみで自立した自動測定が可能になる。
【００２５】
本実施形態においては、スケール４０として光電式スケールを用いているので、非接触且つ高精度で測定子１２の上下方向位置を測定することができる。なお、スケールの種類は光電式に限定されず、静電容量式等の他の直線型スケール、あるいはロータリースケールを用いることも可能である。
【００２６】
又、本実施形態においては、ワークセンサ４２としてフォトカプラを用いているので、非接触でリンク部材２０Ａの変位を検出することができる。なお、ワークセンサの種類はフォトカプラに限定されず、歪みケージや電気マイクロゲージ等を用いることも可能である。
【００２７】
モータ３２の種類も通常の回転モータに限定されず、リニアモータ、リニアアクチュエータ、ピエゾ、超音波、ロータリー等、他のモータを用いることも可能である。
【００２８】
測定子１２を低い測定圧で保持する機構も平行リンク機構２０に限定されず、平行板ばねやリニアガイドを用いることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、モータ回転検出用のロータリーエンコーダやタコジェネレータ等の新たな機構を付加せずに低速送りを安定化して、低測定力での測定が可能となる。従って、例えばパルス幅制御用のボリュームを廃止して、組立時の無調整化を図ると共に、低コスト・小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る変位測定器の実施形態の機械的構成を示す断面図
【図２】同じく電気回路の構成を示すブロック図
【図３】同じくモータ制御のアルゴリズムを示す流れ図
【図４】同じく硬質ワーク測定時の制御方法を示すタイムチャート
【図５】同じく軟質ワーク測定時の制御方法を示すタイムチャート
【図６】同じく測定アルゴリズムの１つであるワークセンサを使用した測定値の自動ホールド／自動退避の様子を示す正面図
【図７】同じくワークセンサを使用した複数ワークの自動最大測定の様子を示す正面図
【図８】同じくポジションメモリを利用した測定状態を示す正面図
【符号の説明】
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ…ワーク
１０…スピンドル
１２…測定子
２０…平行リンク機構
２０Ａ…リンク部材
２２…ホルダ
２４…重錘
３０…動力伝達機構
３２…モータ
４０…スケール
４０Ａ…メインスケール
４０Ｂ…変位検出器
４２…ワークセンサ
５０…メイン基板
５０Ｃ…マイクロコンピュータ
５２…角度基板
５４…アナログ基板
５６…表示基板
【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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