(57)【要約】【課題】  測定レンジの変更を容易に行えるＡ／Ｅ変換装置を提供する。【解決手段】  背圧を測定する差圧センサ１１からの電圧を増幅器３０１で増幅し、その出力を、中心圧切換部３０２を介して感度切替部３０３へ出力する。感度切換部３０３では、第１Ｄ／Ａコンバータ３０４に入力された感度データに応じたゲインで、入力された電圧を増幅して出力することで感度切替を行う。第２Ｄ／Ａ変換器３１１では、中心圧データに応じた電圧をゼロ調整信号として中心圧切換部３０２へ出力し、増幅器３０１からの出力をゼロ調整信号分減算して感度切換部３０３に入力することで中心圧切換を行う。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔に噴出した流体の背圧を電気信号に変換するＡ／Ｅ変換装置であって、
前記背圧の大きさに応じて変化する電圧を測定値信号として出力する測定値信号出力手段と、
外部からデジタル信号を入力するデジタル信号入力手段と、
該デジタル信号入力手段からの前記デジタル信号に応じたゲインで前記測定値信号を増幅する増幅手段と、
該増幅手段で増幅された電圧に応ずる出力信号を外部へ出力す外部出力手段と、
を備えたことを特徴とするＡ／Ｅ変換装置。
【請求項２】
外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号を、前記増幅手段で入力される前記測定値信号に合算するゼロ調整信号出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Ａ／Ｅ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内径測定時に得られる背圧を電気信号に変換するＡ／Ｅ変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの内径等を測定する際には、図６に示すように、空気マイクロメータ８０１が用いられていた。
【０００３】
この空気マイクロメータ８０１には、空気供給源８１１から、フィルタ８１２、ミストセパレータ８１３、及び精密レギュレータ８１４を介して、安定した圧力の空気が供給されるように構成されている。この供給された空気は、測定感度を決定する感度調整絞り８１５を介して、ワーク８１６へ供給されるように構成されており、該ワーク８１６へ供給される空気は、ゼロ調整用のゼロ調整絞り８１７及びサイレンサ８１８を介して排出されるように構成されている。
【０００４】
なお、ワーク８１６の貫通孔に直接空気を噴出して背圧を測定する装置としては、フェルールの内径寸法を測定する内径測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、前記感度調整絞り８１５には、圧力センサ８２１が並列に設けられており、該圧力センサ８２１は、前記精密レギュレータ８１４からの空気圧が入力されるとともに、前記測定ノズル８１６に加えられた空気の背圧が入力されるように構成されている。この圧力センサ８２１は、前記背圧の変化を抵抗値に変換するセンサであり、Ａ／Ｅ変換装置であるアンプ８２２に接続されている。
【０００６】
該アンプ８２２は、前記抵抗値に応じて変化する電圧を出力するように構成されており、当該アンプ８２２には、図７に示すように、切替スイッチ８３１が設けられている。この切替スイッチ８３１は、空気マイクロメータ８０１のケーシング８３２内部に設けられており、本体カバーを取り外すことによって操作できるように構成されている。
【０００７】
また、前記切替スイッチ８３１は、複数のスイッチ８４１，・・・によって構成されており、各スイッチ８４１のオンオフ状態によって、測定レンジを、２０μｍと、２５μｍと、５０・１００μｍとに切り替えられるように構成されている。
【特許文献１】特開平２００３−１４８９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年においては、測定するワークの高精度化に伴い測定レンジを１０μｍに設定したという要望や、より多くの測定レンジ及び増幅感度への切替要求が高まっている。
【０００９】
この場合、前述した切替スイッチ８３１で行ったり、場合によってはジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換により対応しなければならない。これらの場合、本体カバーを外すか、Ａ／Ｅ変換装置としてのアンプ８２２を取り外す必要が生じ、ユーザー側でのレンジ変更が困難であった。
【００１０】
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、測定レンジの変更を容易に行うことができるＡ／Ｅ変換装置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】
【００１１】
前記課題を解決するために本発明の請求項１のＡ／Ｅ変換装置においては、貫通孔に噴出した流体の背圧を電気信号に変換するＡ／Ｅ変換装置であって、前記背圧の大きさに応じて変化する電圧を測定値信号として出力する測定値信号出力手段と、外部からデジタル信号を入力するデジタル信号入力手段と、該デジタル信号入力手段からの前記デジタル信号に応じたゲインで前記測定値信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段で増幅された電圧に応ずる出力信号を外部へ出力す外部出力手段と、を備えている。
【００１２】
すなわち、測定ワークの貫通孔の径及び測定範囲などに応じて増幅感度を変えたり測定レンジを変更する際には、デジタル信号入力手段によって外部からデジタル信号を入力する。すると、貫通孔に噴出した流体の背圧の大きさに応じて変化する測定値信号出力手段からの測定値信号は、増幅手段によって前記デジタル信号に応じたゲインで増幅された後、この出力信号が外部出力手段によって外部へ出力される。
【００１３】
このように、前記背圧に応じて変化する測定値信号が、入力したデジタル信号に応じたゲインで増幅されることによって、前記デジタル信号に応じた増幅感度及び測定レンジへの変更が行われる。
【００１４】
また、請求項２のＡ／Ｅ変換装置においては、外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号を、前記増幅手段で入力される前記測定値信号に合算するゼロ調整信号出力手段をさらに備えている。
【００１５】
すなわち、測定値信号出力手段より出力された測定値信号には、外部から入力されたデジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号が合算され、前記増幅手段で増幅される。
【００１６】
このため、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅される電圧は、デジタル信号に応じて変更される前記ゼロ調整信号分、相対的に移動され、測定レンジごとの空気回路の直線性が最適な条件を得る事ができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明の請求項１のＡ／Ｅ変換装置にあっては、測定子からの背圧に応じて変化する測定値信号を、外部から入力されるデジタル信号に応じたゲインで増幅し、この電圧に応ずる出力信号を外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を行うことができる。
【００１８】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【００１９】
また、請求項２のＡ／Ｅ変換装置においては、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅される電圧を、デジタル信号に応じて変更されるゼロ調整信号分、相対的に移動して出力することができる。
【００２０】
これにより、前述と同様に、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すこと無く、ユーザーによる細かなゼロ調整が可能となり、利便性がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
【００２２】
以下、本発明の第１の実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるＡ／Ｅ変換装置１の回路図であり、該Ａ／Ｅ変換装置１は、小径穴の内径を測定する空気マイクロメータに内蔵されている。該空気マイクロメータは、図２に示すように、空気源から供給された空気２を、ワーク３に貫通した小径の貫通孔４に噴出して背圧を検出し、この背圧を前記Ａ／Ｅ変換装置１で電気信号に変換して出力するように構成されている。
【００２３】
このＡ／Ｅ変換装置１には、図１に示したように、前記空気マイクロメータ内蔵の差圧センサ１１が接続されており、該差圧センサ１１には、従来と同様に、空気マイクロメータに供給される基準圧と、前記貫通孔に噴出した空気の背圧とが供給されている。この差圧センサ１１は、五つの半導体ひずみ計１２，・・・を備えており、これらの半導体ひずみ計１２，・・・は、前記背圧の大きさに応じて抵抗値が変化するように構成されている。そして、これらの半導体ひずみ計１２，・・・によって、ブリッジ回路１３が形成されている。
【００２４】
前記Ａ／Ｅ変換装置１には、この差圧センサ１１のブリッジ回路１３に定電流を供給する定電流供給部２１が形成されており、これにより、前記差圧センサ１１における前記ブリッジ回路１３の供給端子に１．５ｍＡの定電流を供給することで、前記ブリッジ回路１３から出力される電圧が、前記背圧の大きさに応じて変化するように構成されている。
【００２５】
前記差圧センサ１１の前記ブリッジ回路１３からの出力は、極性切替用のジャンパーピン４１を介して、第１増幅部４２に入力されている。該第１増幅部４２は、ゲイン調整可能な増幅ＩＣによって構成されており、前記ブリッジ回路１３からの出力が前記ジャンパーピン４１を介して入力されている。
【００２６】
この第１増幅部４２の出力には、第２増幅部５１が接続されている。この第２増幅部５１の出力には、第３増幅部７１が接続されている。
【００２７】
該第３増幅部７１は、オペアンプ７２と、デジタルＩＣ７３と、抵抗７４〜７６及びコンデンサ７８によって構成されており、前記デジタルＩＣ７３には、前記第２増幅部５１の出力が入力されている。このデジタルＩＣ７３には、８ビットのバス７９を介して、コネクタ８１にデジタル入力部８２として割り当てられた１０〜１７番ピンに接続されており、このコネクタ８１を介して当該Ａ／Ｅ変換装置１を備えた空気マイクロメータのケーシング外からのデジタル信号を、例えばマイクロコンピュータボードから入力できるように構成されている。
【００２８】
前記オペアンプ７２の一方の入力端子９１は、グランドに接地されるとともに前記デジタルＩＣ７３に接続されており、他方の入力端子９２も前記デジタルＩＣ７３に接続されている。このオペアンプ７２の出力端子９３は、前記抵抗７６を介して、前記コネクタ８１にアナログ出力部９４として割り当てられた１番ピンに接続されており、このコネクタ８１を介して前記空気マイクロメータのケーシング外へアナログ信号を出力できるように構成されている。また、前記オペアンプ７２の出力端子９３からの出力は、前記抵抗７４を介して前記デジタルＩＣ７３へフィードバックされている。
【００２９】
該デジタルＩＣ７３は、前記第２増幅部５１の出力を、前記バス７９から入力されるデジタル信号に応じた分割比で、当該第３増幅部７１のオペアンプ７２の他方の入力端子９２へ出力するように構成されており、当該第３増幅部７１によるゲインを、８ビットのデジタル信号に従って２５６段階に変更できるように構成されている。
【００３０】
そして、前記コネクタ８１に電源入力部１０１として割り当てられた５番ピンには＋１５Ｖの電源が、７番ピンにはアナログ用のグランドラインが、６番ピンには−１５Ｖの電源が供給されており、５番ピンと７番ピン間、及び７番ピンと６番ピン間には、電解コンデンサ１０２，１０２が接続されている。これにより、当該Ａ／Ｅ変換装置１で使用されるアナログ系の電源部１０３が形成されている。
【００３１】
以上の構成にかかる本実施の形態において、測定するワーク３の貫通孔４の径及び測定範囲などに応じて増幅感度及び測定レンジ（中心圧）を変更する際には、コネクタ８１に割り当てられたデジタル入力部８２を介して、当該Ａ／Ｅ変換装置１を内蔵した空気マイクロメータ外部から、マイクロコンピュータボード等によってデジタル信号を入力する。すると、第３増幅部７１のデジタルＩＣ７３は、第２増幅部５１からの出力を、バス７９から入力された前記デジタル信号に応じた分割比で、第３増幅部７１のオペアンプ７２の他方の入力端子９２へ出力する。
【００３２】
このため、第３増幅部７１によるゲインを、入力された８ビットのデジタル信号に従って、２５６段階に変更することができ、この出力を、当該第３増幅部７１のオペアンプ７２、及び前記コネクタ８１に割り当てられたアナログ出力部９４を介して、空気マイクロメータ外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を実現することができる。
【００３３】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【００３４】
（第２の実施の形態）
【００３５】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の部位は同符号を付し、図面を省略するとともに説明を割愛し、異なる部分に付いてのみ説明する。
【００３６】
すなわち、前記第２増幅部５１からの出力は、抵抗２０１を介して、第３増幅部７１におけるデジタルＩＣ７３の入力端子２０２に接続されている。また、この入力端子２０２には、ゼロ調整部２０３からの出力が入力されており、前記第２増幅部５１からの出力と前記ゼロ調整部２０３からの出力とが合算され、その合算された値が当該入力端子２０２より入力されるように構成されている。
【００３７】
前記ゼロ調整部２０３は、オペアンプ２１１と、デジタルＩＣ２１２と、抵抗２１３，２１４及びコンデンサ２１５，２１６によって構成されている。前記デジタルＩＣ２１２には、８ビットの前記バス７９が接続されており、前記コネクタ８１を介して空気マイクロメータのケーシング外からのデジタル信号を、例えばマイクロコンピュータボードから入力できるように構成されている。なお、前記第３増幅部７１における前記デジタルＩＣ７３のイネーブル端子２１７及び当該ゼロ調整部２０３におけるデジタルＩＣ２１２のイネーブル端子２１８には、例えば前記マイクロコンピュータボードから制御信号が入力されるように構成されており、前記バス７９の共用化が図られている。
【００３８】
前記オペアンプ２１１の一方の入力端子２２１は、グランドに接地されるとともに前記デジタルＩＣ２１２に接続されており、他方の入力端子２２２も前記デジタルＩＣ２１２に接続されている。このオペアンプ２１１の出力端子２２３は、前記抵抗２１３を介して、前記第３増幅部７１における前記デジタルＩＣ７３の入力端子２０２に、前記第２増幅部５１の出力と共に接続されている。
【００３９】
前記デジタルＩＣ２１２は、前記バス７９から入力される８ビットのデジタル信号に従って、前記オペアンプ２１１へ出力するゼロ調整信号を２５６段階に変更できるように構成されている。これにより、前記オペアンプ２１１からの出力を変更することができ、前記第２増幅部５１からの出力電圧に、前記ゼロ調整信号の電圧を合算して、記第３増幅部７１における前記デジタルＩＣ７３の入力端子２０２に加えられるように構成されている。
【００４０】
図４は、そのブロック図を示すものであり、差圧センサ１１からの電圧を、第１及び第２増幅部４２，５１である増幅器３０１で増幅し、その出力を、中心圧切換部３０２を介して、第３増幅部７１である感度切替部３０３へ出力する。該感度切換部３０３では、前記バス７９よりデジタル信号として第１Ｄ／Ａコンバータ３０４に入力された感度データに応じたゲインで、入力された電圧を増幅して出力する。これにより、感度切替を行う。
【００４１】
一方、第２Ｄ／Ａ変換器３１１では、前記バス７９よりデジタル信号として入力された中心圧データに応じた電圧をゼロ調整信号として中心圧切換部３０２へ出力し、前記増幅器３０１からの出力を前記ゼロ調整信号分減算して前記感度切換部３０３に入力する。これにより、中心圧切換を行う。
【００４２】
すなわち、前記第１Ｄ／Ａコンバータ３０４及び感度切換部３０３は、図５の（ａ）に示すように、前記増幅器３０１からの入力を可変して感度切換部３０３へ出力する可変抵抗器４０１として作用し、前記第２Ｄ／Ａ変換器３１１及び前記中心圧切換部３０２は、図５の（ｂ）に示すように、前記定電圧電源からの基準電圧を可変して、前記増幅器３０１からの出力の減算値として出力する可変抵抗器４０２として作用するように構成されている。
【００４３】
以上の構成にかかる本実施の形態において、測定するワーク３の貫通孔４の径及び測定範囲などに応じて増幅感度及び測定レンジ（中心圧）を変更する際には、コネクタ８１に割り当てられたデジタル入力部８２を介して、当該Ａ／Ｅ変換装置１を内蔵した空気マイクロメータ外部から、マイクロコンピュータボード等によってデジタル信号を入力する。すると、第３増幅部７１のデジタルＩＣ７３は、第２増幅部５１のオペアンプ５２からの出力を、バス７９から入力された前記デジタル信号に応じた分割比で、第３増幅部７１のオペアンプ７２の他方の入力端子９２へ出力する。
【００４４】
このため、第３増幅部７１によるゲインを、入力された８ビットのデジタル信号に従って、２５６段階に変更することができ、この出力を、当該第３増幅部７１のオペアンプ７２、及び前記コネクタ８１に割り当てられたアナログ出力部９４を介して、空気マイクロメータ外部へ出力することができる。これにより、前記デジタル信号に応じた測定レンジへの変更を実現することができる。
【００４５】
したがって、予め設定された測定レンジ以外への変更や、より多くの測定レンジへ変更する際に、装置本体内に設けられたスイッチを切り替えたり、ジャンパピンの接続変更や、内部回路の配線変更や、抵抗の交換を要する従来と比較して、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すといった作業が不要となる。これにより、ユーザーによるレンジ変更が可能となり、利便性が向上する。
【００４６】
一方、ゼロ調整部２０３においては、外部から入力された前記デジタル信号に応じた電圧からなるゼロ調整信号がオペアンプ２１１の出力端子２３３から抵抗２１３を介して、前記第３増幅部７１のデジタルＩＣ７３の入力端子２０２に入力されている。これにより、前記第２増幅部５１からの出力電圧に、前記ゼロ調整信号の電圧を合算された電圧が、記第３増幅部７１における前記デジタルＩＣ７３の入力端子２０２に加えられている。
【００４７】
このため、前記背圧に応じて変化するとともに前述したゲインで増幅される電圧を、前記デジタル信号に応じて変更される前記ゼロ調整信号分、相対的に上下に移動することができる。
【００４８】
これにより、前述と同様に、本体カバーを外したり、内蔵基板を取り外すこと無く、ユーザーによる細かなゼロ調整が可能となり、利便性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】本実施の形態の測定対象である貫通孔が設けられたワークを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す要部の回路図である。
【図４】同実施の形態を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は図４の第１Ｄ／Ａ変換器及び感度切換部の等価回路であり、（ｂ）は図３の第２Ｄ／Ａ変換器及び中心圧切換部の等価回路である。
【図６】従来の空気マイクロメータを示すブロック図である。
【図７】同従来の切替スイッチの操作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    Ａ／Ｅ変換装置
１１    差圧センサ
４２    第１増幅部
５１    第２増幅部
７１    第３増幅部
８２    デジタル入力部
９４    アナログ出力部
２０３    ゼロ調整部
【図１】
2005098769.tif 000003
【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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