(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気源から供給される空気を、測定ヘッドの噴出孔からワークに向けて噴出して該ワークの寸法を測定するエアマイクロメータにおいて、
該空気源からの空気が制御バルブを通して空気流路に供給され、該空気流路の上流側と下流側が多孔質部材により仕切られて構成された測定部と、
該測定部の上流側の空気の第１圧力を検出してその信号を出力する第１圧力センサと、
該測定部の下流側の空気の第２圧力を検出してその信号を出力する第２圧力センサと、
該第２圧力センサから出力される信号を取り込み、該第２圧力センサの第２圧力が一定値となるように、該制御バルブの開度を制御するバルブ制御手段と、
該測定部内の空気の温度を検出し信号を出力する温度センサと、
該第１圧力と該第２圧力の圧力差、第２圧力、及び空気の温度に基づき、該測定ヘッドの噴出孔から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出する流量算出手段と、
該流量算出手段で算出された質量流量に基づき、ワークの寸法を算出する寸法算出手段と、
を備えたことを特徴とするエアマイクロメータ。
【請求項２】
前記流量算出手段は、前記質量流量Ｑｍを、
αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）
（ここで、ΔＰは第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の圧力差、Ａは多孔質部材の形状係数、Ｂは空気の圧縮率に対する補正値、Ｃは温度に対する補正値、Ｔｓは基準温度、Ｔｍは空気温度、αは空気分子量に依存する係数、βは空気粘性率に依存する係数）
なる演算式から算出することを特徴とする請求項１記載のエアマイクロメータ。
【請求項３】
前記測定ヘッド内の流路及び噴出孔で生じる圧力損失と前記質量流量の関係を示す圧力損失データが予め設定値記憶手段に記憶され、該圧力損失データに基づき、前記流量算出手段は前記第２圧力の制御値を補正することを特徴とする請求項１または２記載のエアマイクロメータ。
【請求項４】
前記設定値記憶手段には、前記測定ヘッドの外径または内径、及び少なくとも２個の寸法の異なるマスタゲージのマスタ寸法が寸法基準値として記憶され、該マスタゲージのマスタ測定値として予め記憶するマスタ測定値記憶手段が設けられ、各マスタゲージについて、予め該測定ヘッドを用いて質量流量の測定を行い、該マスタゲージの寸法基準値と該質量流量の関係を示すデータが該マスタ測定値記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項３記載のエアマイクロメータ。
【請求項５】
前記ワークの寸法基準値とその公差が（Ａ±ａ）である場合、寸法（Ａ＋ａ）の大マスタゲージと寸法（Ａ−ａ）の小マスタゲージを用意し、該大マスタゲージの寸法基準値として寸法（Ａ＋ａ）を及び小マスタゲージの寸法基準値として寸法（Ａ−ａ）を前記設定値記憶手段に記憶し、該大マスタゲージと小マスタゲージについて質量流量の測定を行って該質量流量と該マスタゲージの寸法基準値の関係を示すデータが前記マスタ測定値記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項４記載のエアマイクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定ヘッドに設けた噴出孔から空気を噴出してワークの内径などの寸法を高精度に測定するエアマイクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの内径などを測定するエアマイクロメータとして、下記特許文献１に示す背圧・差圧式のエアマイクロメータが知られている。
【０００３】
このエアマイクロメータは、空気源から供給される空気を、固定オリフィス付きの２系統の管路に供給し、一方の管路を測定ヘッド用管路とし、他方の管路には別の固定オリフィスを設けて排気用管路とし、測定ヘッド用管路と排気用管路間を、差圧センサを設けたセンサ用管路で接続し、測定ヘッド用管路にはノズル孔を設けた測定ヘッドを接続して構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１４５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このエアマイクロメータは、例えばワークの孔の内径を測定する場合、円柱状の測定ヘッドをワークの内径測定用の孔に挿入し、測定ヘッドのノズル孔から空気を噴出し、その際に発生する空気の背圧の変化（流量の変化）を、ワーク側の測定ヘッド用管路の圧力と排気用管路の圧力との差圧を検出する差圧センサにより測定し、その差圧センサから得られる差圧データと内径寸法（被測定隙間寸法）との関係を示すグラフデータに基づき、ワークの内径寸法を算出している。
【０００６】
しかし、従来のこの種の背圧・差圧式エアマイクロメータは、ワーク側の測定ヘッド用管路の圧力と排気用管路の圧力との差圧を差圧センサにより検出し、その差圧センサから得られる差圧データと内径寸法との関係を示すグラフデータに基づき、ワークの内径寸法（被測定隙間寸法）を算出するため、空気源圧力の変動の影響は少なくなるものの、排気用管路の圧力を一定圧に調整する必要があるため、測定時に手動の摘み調整による感度調整や零調整などの煩雑な作業を必要とし、さらに、背圧として検出される差圧センサの測定データと被測定隙間寸法との関係は、特許文献１の図２に記載されるように、リニアな範囲が非常に狭く、ノンリニアな範囲で使用した場合、測定精度が悪化する。
【０００７】
このため、背圧データと被測定隙間の関係がリニアな小範囲で測定を行なうために、ワークの寸法に合わせて各種大きさの測定ヘッドを用意する必要があり、測定の際には測定ヘッドをワークの寸法に合わせて変更する必要あった。
【０００８】
さらに、測定ヘッドを交換してエアマイクロメータを使用する場合、必然的に測定ヘッドのノズルから噴出するエアの圧力損失が変わり、また、空気温度の変化によっても、差圧と寸法との関係が変わり、測定精度が低下する課題があった。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、差圧を一定とし、その際の空気流量を算出し、その流量に基づき寸法を算出するようにして、簡便な操作で、高い精度の寸法測定を行なうことができるエアマイクロメータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るエアマイクロメータは、
空気源から供給される空気を、測定ヘッドの噴出孔からワークに向けて噴出して該ワークの寸法を測定するエアマイクロメータにおいて、
該空気源からの空気が制御バルブを通して空気流路に供給され、該空気流路の上流側と下流側が多孔質部材により仕切られて構成された測定部と、
該測定部の上流側の空気の第１圧力を検出してその信号を出力する第１圧力センサと、
該測定部の下流側の空気の第２圧力を検出してその信号を出力する第２圧力センサと、
該第２圧力センサから出力される信号を取り込み、該第２圧力センサの第２圧力が一定値となるように、該制御バルブの開度を制御するバルブ制御手段と、
該測定部内の空気の温度を検出し信号を出力する温度センサと、
該第１圧力と該第２圧力の圧力差、第２圧力、及び空気の温度に基づき、該測定ヘッドの噴出孔から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出する流量算出手段と、
該流量算出手段で算出された質量流量に基づき、ワークの寸法を算出する寸法算出手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、測定部の多孔質部材の上流側の第１圧力と下流側と第２圧力の圧力差、第２圧力、及び空気の温度に基づき、測定ヘッドの噴出孔から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出し、その質量流量に基づき、ワークの寸法を算出するので、一つの測定ヘッドで比較的広い範囲のワークの寸法を、高い精度で測定することができる。
【００１２】
ここで、上記流量算出手段は、前記質量流量Ｑｍを、
αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）
（ここで、ΔＰは第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の圧力差、Ａは多孔質部材の形状係数、Ｂは空気の圧縮率に対する補正値、Ｃは温度に対する補正値、Ｔｓは基準温度、Ｔｍは空気温度、αは空気分子量に依存する係数、βは空気粘性率に依存する係数）
なる演算式から算出することが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、測定ヘッドから噴出する空気流量が空気温度及び圧力により補正されて質量流量として算出されるので、正確な空気流量データからワークの寸法値を正確に算出することができる。
【００１４】
また、上記測定ヘッド内の流路及び噴出孔で生じる圧力損失と前記質量流量の関係を示す圧力損失データが、予め設定値記憶手段に記憶され、その圧力損失データに基づき、前記流量算出手段は前記第２圧力の制御値を補正することが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、測定ヘッド内の流路及び噴出孔で生じる圧力損失分が差し引かれるように補正されるので、噴出孔などの圧力損失に起因した誤差を解消することができる。
【００１６】
また、上記設定値記憶手段には、前記測定ヘッドの外径または内径及び少なくとも２個の寸法の異なるマスタゲージのマスタ寸法を、寸法基準値として予めマスタ測定値記憶手段に記憶し、当該マスタゲージについて、予め前記測定ヘッドを用いて質量流量の測定を行い、該マスタゲージの寸法基準値と該質量流量の関係を示すデータをマスタ測定値記憶手段に記憶することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、ワークの寸法測定時、その寸法を算出する寸法算出手段は、流量算出手段で算出された質量流量を用いて、マスタ測定値記憶手段に記憶された各マスタゲージの寸法基準値とそのマスタ測定値の質量流量との関係を示す直線式またはテーブルデータから、ワークの寸法を簡単かつ正確に算出することができる。
【００１８】
また、上記ワークの寸法基準値とその公差が（Ａ±ａ）である場合、寸法（Ａ＋ａ）の大マスタゲージと寸法（Ａ−ａ）の小マスタゲージを用意し、該大マスタゲージの寸法基準値として寸法（Ａ＋ａ）を及び小マスタゲージの寸法基準値として寸法（Ａ−ａ）を設定値記憶手段に記憶し、大マスタゲージと小マスタゲージについて質量流量の測定を行って質量流量とマスタゲージの寸法基準値をマスタ測定値記憶手段に記憶することができる。
【００１９】
この発明によれば、ワークの寸法を測定するに際し、その寸法がワークの寸法公差内に入るか否かの判定を迅速かつ正確に行なうことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のエアマイクロメータによれば、差圧を一定とし、その際の空気流量を算出し、その流量に基づき寸法を算出することにより、簡便な操作で、高い精度の寸法測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のエアマイクロメータの基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明に一実施形態のエアマイクロメータの外観斜視図である。
【図３】同エアマイクロメータの流量測定部の構成図である。
【図４】測定演算部の構成ブロック図である。
【図５】エアマイクロメータの設定処理のフローチャートである。
【図６】大マスタゲージの測定処理のフローチャートである。
【図７】小マスタゲージの測定処理のフローチャートである。
【図８】ワークの寸法測定処理のフローチャートである。
【図９】流量と圧力損失の関係を示すグラフである。
【図１０】流量と寸法（％）の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明のエアマイクロメータ及びその一実施形態を図面に基づいて説明する。本発明のエアマイクロメータは、図１の構成図に示す如く、図示しない空気源からの空気が制御バルブ６を通して空気流路１１に供給され、空気流路１１の上流側と下流側が多孔質部材１２により仕切られて構成された測定部１と、測定部１の上流側の空気の第１圧力Ｐ１を検出してその信号を出力する第１圧力センサ３と、測定部１の下流側の空気の第２圧力Ｐ２を検出してその信号を出力する第２圧力センサ４と、測定部１内の空気の温度を検出し信号を出力する温度センサ５と、質量流量から寸法を算出する測定演算部１０とを備えて構成される。
【００２３】
測定演算部１０は、第１圧力センサ３と第２圧力センサ４から出力される信号を取り込み、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２に補正値を加味した値が一定値となるように、制御バルブ６の開度を制御するバルブ制御手段と、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差圧ΔＰ、第２圧力Ｐ２、及び空気の温度Ｔｍに基づき、測定ヘッド２の噴出孔２２から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出する流量算出手段と、流量算出手段で算出された質量流量に基づき、ワークの寸法を算出する寸法算出手段と、測定ヘッド２内の流路及び噴出孔で生じる圧力損失と質量流量の関係を示す圧力損失データを記憶する設定値記憶手段と、を備える。
【００２４】
上記流量算出手段は、上記質量流量Ｑｍを、例えば、
αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）
の演算式から算出する。ここで、Ａは多孔質部材１２の形状係数、Ｂは空気の圧縮率に対する補正値、Ｃは温度に対する補正値、Ｔｓは基準温度、Ｔｍは空気温度、αは空気分子量に依存する係数、βは空気粘性率に依存する係数である。
【００２５】
そして、上記寸法算出手段は、算出された質量流量Ｑｍに基づき、予め記憶された近似直線補正データまたはテーブルデータを用いて、ワークの寸法を算出するように構成される。
【００２６】
なお、質量流量Ｑｍを算出する演算式は、空気分子量に依存する係数α及び空気粘性率に依存する係数βを使用せず、
Ｑｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）
の演算式から質量流量Ｑｍを算出することもできる。
【００２７】
エアマイクロメータは、具体的には図２〜図４に示すように、本体ケース３０内に、測定部１の流量測定器３６及び測定演算部１０を収納すると共に、本体ケース３０の下部に流量測定器３６を配置し、本体ケース３０の下部背面側に空気源からの空気管路を接続するエア入力コネクタ３４を設け、本体ケース３０の下部正面側に測定ヘッド２の空気管路を接続するエア出力コネクタ３５を設けている。また、本体ケース３０の正面には、ワークの寸法（被測定隙間寸法）を測定したときに寸法％を表示するバーグラフ表示部３１とワーク寸法などを文字で表示する文字表示器３２が設けられ、その下方には、入力用のパネルスイッチ３３が設けられる。
【００２８】
流量測定器３６は、上記構成の測定部１の空気流路１１をエア入力コネクタ３４とエア出力コネクタ３５間に接続して構成され、空気源からの空気を、制御バルブ６を通して空気流路１１に供給するようになっている。空気流路１１は、上流側と下流側が多孔質部材１２により仕切られる。多孔質部材１２は、金属、セライック、ガラスなどの粉末を焼結させて多孔質に形成した部材、或いはフッ素樹脂などのポーラスポリマーからなる多孔質体を円板状に形成した部材から構成され、層流素子となるものである。
【００２９】
つまり、図１に示すように、測定部１は、管路からなる空気流路１１から構成され、空気流路１１の空気供給側に制御バルブ６が接続される一方、空気流路１１内が多孔質部材１２によって上流側と下流側が分離され、その上流側に上流室１３が形成され、その下流側に下流室１４が形成される。上流室１３に第１圧力センサ３が設けられ、第１圧力センサ３によって検出された圧力は第１圧力Ｐ１として出力される。また、下流室１４に第２圧力センサ４が設けられ、第２圧力センサ４によって検出された圧力は第２圧力Ｐ２として出力される。
【００３０】
さらに、上流室１３内の空気温度を検出するために温度センサ５が設けられ、温度を示す検出信号を出力する。なお、温度センサ５は下流室１４の温度を検出するように設置してもよく、或いは空気流路１１の外側に温度センサ５を設置して、間接的に流路内の空気温度を検出するようにしてもよい。
【００３１】
制御バルブ６は、比例制御弁として動作し、空気流路１１に流す空気流量を制御するように構成され、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２に補正値を加味した値が、予め決められた一定値となるように、バルブ制御手段によって制御バルブ６の開度が制御される。
【００３２】
一方、図３に示すように、エア出力コネクタ３５に、測定ヘッド２が接続用チューブを介して接続される。測定ヘッド２は、ワークＷの孔の内径寸法を測定する内径測定用のもので、例えば円柱状に形成され、図１に示すごとく、中心軸上に空気流路２１が形成されると共に、両側の外周部に噴出孔２２，２２が設けられ、噴出孔２２，２２は空気流路２１に接続され、噴出孔２２，２２からワークＷの孔の内周部に噴出してその内径（被測定隙間寸法）を測定する。
【００３３】
この実施形態の測定ヘッド２は、ワークＷの内径を測定する形状であるが、測定ヘッドは、ワークが円柱状またはパイプ状であってその外径を測定するような場合、ワークの外径より僅かに大きい内径の孔を有する環状ヘッドとすることができ、或いは、円柱状またはパイプ状のワークの外周部を挟むようにセットする二股状に形成することでできる。何れの測定ヘッドにおいても、その内周面の両側または内側両面に噴出孔を設けて、両側の噴出孔から空気を噴出する構造となる。
【００３４】
上記のように、バルブ制御手段、流量算出手段、寸法算出手段、及び設定値記憶手段を構成する測定演算部１０は、図４に示す如く、ＣＰＵ４０，ＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２，及び入出力部４３を備えたマイクロコンピュータを主要部として構成される。入出力部４３には、上記第１圧力センサ３、第２圧力センサ４、及び温度センサ５が各センサからの検出信号を取り込むように接続される一方、制御バルブ６が接続され、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２に補正値を加味した値が予め決められた一定値となるように、制御バルブ６はＣＰＵ４０により比例制御される。
【００３５】
ＣＰＵ４０は、予めＲＯＭ４１に記憶されたプログラムデータに基づき、ＲＡＭ４２に設定されたワークエリアを使用して，第１圧力センサ３と第２圧力センサ４から出力される信号を取り込み、第２圧力Ｐ２の補正値を加味した制御値が一定値となるように、制御バルブ６の開度を制御し、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２の差圧ΔＰ、第２圧力Ｐ２、及び空気の温度Ｔｍに基づき、測定ヘッド２の噴出孔２２から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出し、算出された質量流量に基づき、ワークの寸法を算出する処理を行なう。ＲＯＭ４１には、上述の質量流量Ｑｍを算出するための演算式、αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）、多孔質部材１２の形状係数Ａ、空気の圧縮率に対する補正値Ｂ、温度に対する補正値Ｃ、基準温度Ｔｓ、空気温度Ｔｍ、空気分子量に依存する係数α、空気粘性率に依存する係数βなどの固定データが予め記憶される。
【００３６】
また、測定演算部１０のＣＰＵ４０は、後述の設定処理で説明するように、実際のワークの測定前に行う、マスタゲージの測定設定処理において、測定ヘッド２の圧力損失の測定を行い、測定ヘッド２内の流路及び噴出孔で生じる圧力損失と質量流量の関係を示す圧力損失データを、ＲＡＭ４２に記憶設定する処理を行なう。また、ＲＡＭ４２には、上記設定値記憶手段として、ワークの基準寸法、その寸法公差、大マスタゲージの寸法、小マスタゲージの寸法などを予め設定記憶するエリアが設けられ、さらに、上記マスタ測定値設定手段として、大マスタゲージ、小マスタゲージの寸法測定を行なったとき、流量とその寸法測定値の関係を示すグラフデータまたはテーブルデータを記憶するエリアなどが設定される。
【００３７】
つまり、ワークＷの寸法測定を行なった際、算出された質量流量Ｑｍに基づき、上記マスタゲージについて寸法測定を行なったときの、質量流量データとマスタゲージの寸法値との関係を示す直線式またはテーブルデータから、ワークＷの寸法を算出するが、その際に使用するマスタゲージについての設定寸法と寸法測定時の質量流量Ｑｍのデータが、グラフデータに基づく直線式またはテーブルデータがＲＡＭ４２に記憶される。
【００３８】
本体ケース３０の正面（図１）に設置される縦長のバーグラフ表示部３１は、ワークの寸法を大マスタゲージ及び小マスタゲージの寸法に対し％表示を行うように構成され、設定された公差との比較において、測定寸法が公差内であれば、例えば通常色で表示し、測定寸法が公差から外れている場合、例えば赤色で表示するように構成される。また、バーグラフ表示部３１の下側に設けられた文字表示器３２には例えば７セグメント表示器が使用され、ワークの基準寸法及び測定寸法、大マスタゲージの設定寸法及び測定寸法、小マスタゲージの設定寸法及び測定寸法、公差などを表示すると共に、各種設定時の文字を表示する。下部に設けたパネルスイッチ３３は、矢印スイッチを含む機能スイッチとして構成され、設定時のモード切換え、設定入力などの際に使用される。
【００３９】
なお、マイクロコンピュータ（測定演算部１０）に、ＬＡＮ接続用のポート（例えばＲＳ４８５ポートなど）を設け、ＬＡＮを介して測定演算部１０を外部のパーソナルコンピュータと接続し、外部のパーソナルコンピュータから設定データを測定演算部１０に入力し、測定された寸法データ、公差判定結果などを、測定演算部１０から外部のパーソナルコンピュータに送るように構成することもできる。
【００４０】
次に、図５〜図８のフローチャートを参照して、上記構成のエアマイクロメータの動作を説明する。エアマイクロメータによりワークの寸法を測定するに際し、まず図５に示すような、マスタゲージの測定を含む各種設定処理を行う。
【００４１】
設定処理を行なう場合、測定演算部１０を設定モードとし、まずステップ１００にて、測定しようとするワークＷの基準寸法（例えばワークＷが、図１，３に示すような孔を有し、その孔の内径を測定する場合、その正確な内径の設計寸法）を、パネルスイッチ３３と文字表示器３２を使用して入力する。測定演算部１０のＣＰＵ４０は入力された基準寸法データをＲＡＭ４２に格納する。
【００４２】
さらに、ＣＰＵ４０は、ステップ１１０で、寸法幅の記憶設定を行なう。寸法幅はバーグラフ表示部３１で表示する寸法範囲を示す値であり、例えば寸法幅を０．０２００ｍｍと設定入力すると、バーグラフ表示部３１ではセンターを０％とし、その上下に５０％とー５０％を表示するため、＋０．０１００ｍｍがバーグラフ表示部３１の上部寸法幅となり、−０．０１００ｍｍがバーグラフ表示部３１の下部寸法幅となる。入力した寸法幅はＲＡＭ４２に格納される。
【００４３】
同様に、ステップ１２０，１３０にて、大マスタゲージ（大範）の寸法を設定すると共に、小マスタゲージ（小範）の寸法を設定する。大マスタゲージ、小マスタゲージは、ワークＷのマスタ（範）となるもので、ワークＷと同じ形状の孔を有し、正確な基準寸法を有して形成されている。ワークＷの孔の内径の基準寸法が２０．０００ｍｍで、その公差が、例えば±０．０２５０ｍｍの場合、大マスタゲージの内径は２０．０２５０ｍｍに形成され、小マスタゲージの内径は１９．９７５０ｍｍに形成される。
【００４４】
このマスタゲージの設定処理では、ステップ１２０で、大マスタゲージの内径寸法として、２０．０２５０ｍｍを入力し、ステップ１３０で、小マスタゲージの内径寸法として、１９．９７５０ｍｍを入力する。ＣＰＵ４０は入力された大マスタゲージ寸法及び小マスタゲージのデータをＲＡＭ４２に格納する。
【００４５】
なお、上記のように、大マスタゲージと小マスタゲージの内径寸法は、ワークＷの寸法公差の上限値と下限値に合わせて形成し、その寸法値を設定したが、大マスタゲージと小マスタゲージの内径寸法は、公差とは無関係に、例えば、大マスタゲージの内径寸法は、ワークＷの孔の内径の設計寸法値より僅かに大径に形成し、小マスタゲージの内径寸法は、ワークＷの孔の内径の設計寸法値より僅かに小径に形成し、その寸法値を設定することもできる。
【００４６】
つまり、大小マスタゲージは、ワークＷの寸法を測定した際、算出した流量ＱｍのデータからワークＷの寸法（内径）を換算する際に使用する図１０のグラフの直線式またはテーブルデータを得るために使用するものであり、その寸法は、公差の略上限値、略下限値程度のものであればよいし、例えば、大マスタゲージ、中マスタゲージ、小マスタゲージとするように、３個のマスタゲージを製作し、その寸法を設定することもできる。その場合、中マスタゲージの内径寸法は、ワークＷの孔の内径の基準寸法（２０．０００ｍｍ）に略一致させるように設定する。
【００４７】
次に、ステップ１４０，１５０にて、ワークＷの公差を設定入力する。公差はワークＷの寸法の良否判定を行なう際の基準となるもので、例えばワークＷの基準寸法が２０．０００ｍｍで、＋側の許容寸法が２０．００２０の場合、＋０．００２０を＋公差として入力し、−側の許容寸法が１９．９９８０の場合、−０．００２０を−公差として入力する。入力した＋公差と−公差はＲＡＭ４２に格納される。
【００４８】
次に、ステップ１６０で、第１圧力センサ３及び第２圧力センサ４のゼロ点調整を行なう。この第１圧力センサ３と第２圧力センサ４のゼロ点調整は、各圧力センサ（歪ゲージをブリッジ接続した回路）のゼロ点調整を行なうもので、空気流路１１に供給する空気の供給圧を大気圧にし、その状態で、パネルスイッチ３３を操作してゼロ点調整を行なう。
【００４９】
次に、ステップ１７０，１８０で、測定部１の空気流路１１に接続された測定ヘッド２の圧力損失を測定し、そのときに得られた補正用の第２圧力の補正値Ｐ２ｓと流量Ｑｔのデータを記憶する。この測定ヘッド２の圧力損失の測定は、測定ヘッド２の形状と温度Ｔに依存する空気の流量Ｑｔと第２圧力の補正値Ｐ２ｓとの関係をデータ化するもので、空気源から測定部１の空気流路１１を通して空気を測定ヘッド２に供給し、そのときの空気の流量Ｑｔ、温度Ｔ、第２圧力の補正値Ｐ２ｓを、複数の検量ポイントで測定し算出する。各検量ポイントで算出した流量Ｑｔは、温度センサ５で検出された温度Ｔで補正され、第２圧力の補正値Ｐ２ｓと流量Ｑｔのデータをテーブルデータとして記憶する。
【００５０】
すなわち、測定ヘッド２の圧力損失の測定は、測定演算部１０のＣＰＵ４０により自動的に行なわれ、制御バルブ６の開度を自動的に、例えば５％〜１０％刻みで変えながら、その際の第１圧力センサ３からの第１圧力Ｐ１、第２圧力センサ４からの第２圧力Ｐ２，及び温度センサ５からの温度Ｔを各々自動的に測定する。さらに、ＣＰＵ４０は、質量流量Ｑｍを算出するための上記演算式を使用して、それらの流量Ｑｔを算出し、各検量ポイントで測定した補正用の流量Ｑｔと第２圧力の補正値Ｐ２ｓのデータを、テーブルデータまたは多点折れ線式としてＲＡＭ４２に記憶する。流量Ｑｔと第２圧力の補正値Ｐ２ｓとの関係は、図９のグラフに示すように、多点折れ線によって近似され、このグラフの如く変化する流量Ｑｔと第２圧力の補正値Ｐ２ｓの多点折れ線またはテーブルデータに基づき、後述の大マスタゲージと小マスタゲージの寸法測定時及び実際のワークＷの寸法測定時の、第２圧力Ｐ２が補正される。
【００５１】
次に、ステップ２００で、大マスタゲージの寸法測定を行い、大マスタゲージについて流量Ｑｔｌを算出し、記憶する。この大マスタゲージの寸法測定は、ワークＷの寸法測定時と同様、大マスタゲージの孔に測定ヘッド２を挿入した状態で、空気源からの空気を測定部１の空気流路１１を通して測定ヘッド２の噴出孔２２，２２から孔内に噴出させて、図６のフローチャートのように実施される。
【００５２】
図６の大マスタゲージの寸法測定処理に入ると、ＣＰＵ４０は、まずステップ２１０からステップ２２０に進み、そのときの第１圧力センサ３の第１圧力Ｐ１、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２，及び温度センサ５の温度Ｔの各検出データを取り込み、次に、ステップ２３０、２４０で、ＣＰＵ４０は、第２圧力センサ４で検出された第２圧力Ｐ２に補正値Ｐ２ｓを加味した値、ここでは第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になるように、制御バルブ６の開度を調整する。
【００５３】
次に、ＣＰＵ４０は、第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になったとき、ステップ２５０で、そのときの第２圧力Ｐ２、温度Ｔを取り込み、上記質量流量Ｑｍを算出するための演算式｛αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）｝を用いて、大マスタゲージの質量流量Ｑｔｌを算出する。そして、ステップ２６０で、上記ステップ１２０にて設定した大マスタゲージの寸法、つまり例えば２０．０２５０ｍｍに対応した大マスタゲージの質量流量Ｑｔｌとして上記算出データが記憶される。
【００５４】
次に、図５のステップ３００で、同様に、小マスタゲージの寸法測定を行い、小マスタゲージについて流量Ｑｔｓを算出し、記憶する。この小マスタゲージの寸法測定は、上記と同様、小マスタゲージの孔に測定ヘッド２を挿入した状態で、空気源からの空気を、測定部１の空気流路１１を通して、測定ヘッド２の噴出孔２２，２２から孔内に噴出させ、図７のフローチャートのように実施する。
【００５５】
図７の小マスタゲージの寸法測定処理に入ると、ＣＰＵ４０は、まずステップ３１０からステップ３２０に進み、そのときの第１圧力センサ３の第１圧力Ｐ１、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２，及び温度センサ５の温度Ｔの各検出データを取り込み、次に、ステップ３３０、３４０にて、第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になるように、制御バルブ６の開度を調整する。
【００５６】
そして、ＣＰＵ４０は、第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になったとき、ステップ３５０で、そのときの第２圧力Ｐ２、温度Ｔを取り込み、上記質量流量Ｑｍを算出するための演算式｛αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）｝を用いて、小マスタゲージの質量流量Ｑｔｓを算出する。そして、ステップ３６０で、上記ステップ１３０にて設定した小マスタゲージの寸法、つまり例えば１９．９７５０ｍｍに対応した小マスタゲージの質量流量Ｑｔｓとして上記算出データが記憶される。
【００５７】
次に、図５のフローチャートのステップ４００で、上記ステップ２００，３００で得られた大マスタゲージの質量流量Ｑｔｌ（大マスタゲージの寸法２０．０２５０ｍｍに対応）及び小マスタゲージの質量流量Ｑｔｓ（小マスタゲージの寸法１９．９７５０ｍｍに対応）の流量データと寸法データから、図１０に示すように、大マスタゲージと小マスタゲージの２点を結ぶ直線の式（流量Ｑと寸法の関係を示す直線式またはテーブルデータ）が算出され、その直線式またはテーブルデータがＲＡＭ４２に記憶される。なお、図１０に示すように、グラフ縦軸の寸法は、％表示となっているが、これはバーグラフ表示部３１の表示が％表示となるためであり、ここでは大マスタゲージの寸法が＋５０％、小マスタゲージの寸法が−５０％に設定される。これにより、測定前の設定処理が完了する。
【００５８】
一方、ワークＷの寸法測定は、図５の上記設定処理を完了した状態で、図８のフローチャートに示すように実施される。
【００５９】
ワークＷの寸法測定を行なう場合、上記マスタゲージの寸法測定時と同様、ワークＷの孔に測定ヘッド２を挿入した状態で、空気源からの空気を測定部１に供給し、測定部１の空気流路１１を通して測定ヘッド２の噴出孔２２，２２からワークＷの孔内に空気を噴出させ、図８のフローチャートのように寸法測定を行なう。
【００６０】
図８のワークＷの寸法測定処理に入ると、ＣＰＵ４０は、まずステップ５００からステップ５１０に進み、そのときの第１圧力センサ３の第１圧力Ｐ１、第２圧力センサ４の第２圧力Ｐ２，及び温度センサ５の温度Ｔの各検出データを取り込み、次に、ステップ５２０、５３０で、第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になるように、制御バルブ６の開度を調整する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ４０は、第２圧力Ｐ２から補正値Ｐ２ｓを減算した値が予め設定した一定値になったとき、ステップ５４０で、そのときの第２圧力Ｐ２、温度Ｔを取り込み、上記質量流量Ｑｍを算出するための演算式｛αＱｍ＊Ｑｍ＋βＱｍ＝Ａ＊ΔＰ＊（ΔＰ＋２＊Ｐ２＋Ｂ）＊Ｃ／（Ｃ＋ＴＳ−Ｔｍ）｝を用いて、ワークＷの質量流量Ｑｔｗを算出する。
【００６２】
次に、ステップ５５０で、算出した質量流量Ｑｔｗに基づき、マスタゲージについての寸法と質量流量Ｑｔの関係を示すデータを用いて、ワークＷの寸法を算出する。すなわち、上記ステップ４００の設定処理で記憶された、大マスタゲージと小マスタゲージの２点を結ぶ図１０の直線式または大小マスタゲージの寸法と質量流量Ｑｔの関係を示すテーブルデータと算出した質量流量Ｑｔｗを用いて、ワークＷの寸法測定値が算出される。そして、ステップ５６０で、算出されたワークＷの寸法測定値は文字表示器３２に表示され、バーグラフ表示部３１にはワークＷの寸法測定値が％表示で表示される。
【００６３】
このように、上記エアマイクロメータによれば、測定部１の多孔質部材１２の上流側の第１圧力Ｐ１と下流側と第２圧力Ｐ２の圧力差、第２圧力Ｐ２、及び空気の温度Ｔに基づき、測定ヘッド２の噴出孔２２，２２から噴出する空気の単位時間当りの質量流量を算出し、その質量流量に基づき、ワークＷの寸法を算出するので、一つの測定ヘッドで、従来のものより大幅に広い範囲のワーク寸法を、高い精度で測定することができる。さらに、ワークＷの寸法測定時、算出された質量流量に基づき、予め測定し記憶された各マスタゲージの寸法基準値とそのマスタ測定値の質量流量との関係を示す直線式またはテーブルデータから、ワークＷの寸法を簡単かつ正確に算出することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１      測定部
２      測定ヘッド
３      第１圧力センサ
４      第２圧力センサ
５      温度センサ
６      制御バルブ
１０    測定演算部
１１    空気流路
１２    多孔質部材
１３    上流室
１４    下流室
２１    空気流路
２２    噴出孔
３０    本体ケース
３１    バーグラフ表示部
３２    文字表示器
３３    パネルスイッチ
３４    エア入力コネクタ
３５    エア出力コネクタ
３６    流量測定器
４０    ＣＰＵ
４１    ＲＯＭ
４２    ＲＡＭ
４３    入出力部
【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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【図９】
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【図１０】
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