(57)【要約】【課題】長さ標準器の測定時の温度と長さを知る手段を提供すると共に、ネットワークインターフェースを備え、外部に標準器の温度、校正情報等を出力できる標準器を実現する。【解決手段】長さ標準器１に温度センサ、表示部８、内蔵記憶装置、あるいはネットワークインターフェースを有するものであって、該長さ標準器１の測定時の温度を測定し該表示部８に表示する機能、内蔵記憶装置に記録された該長さ標準器１の情報から測定時の長さを計算及び該表示部８に表示する機能、あるいはネットワークインターフェースを介して遠隔地に標準器の温度、校正情報を送信可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定時の長さ標準器の温度を測定する温度センサを有することを特徴とする長さ標準器。
【請求項２】
上記温度センサにより測定された温度を表示する表示器を有することを特徴とする請求項１に記載の長さ標準器。
【請求項３】
記憶装置を有し、該記憶装置に長さ標準器の校正値と熱膨張係数含む長さ標準器に関する情報を記録するとともに、該情報を出力可能であることを特徴とする長さ標準器。
【請求項４】
記憶装置を有し、該記憶装置に長さ標準器の固有識別番号を含む長さ標準器に関する情報を記録し、該情報を出力可能であることを特徴とする長さ標準器。
【請求項５】
上記情報を表示する表示器を有することを特徴とする請求項３又は４記載の長さ標準器。
【請求項６】
測定時の長さ標準器の温度を測定する温度センサと、記憶装置を有する標準器であって、上記記憶装置は、上記温度センサにより測定された温度と、長さ標準器の校正値、熱膨張係数、及び固有識別番号を含む長さ標準器に関する情報を記録し、上記情報を出力可能であり、
上記記憶装置に記録された上記温度と上記長さ標準器に関する情報から、測定時の長さ標準器の長さを計算する機能を有することを特徴とする長さ標準器。
【請求項７】
上記温度センサは複数であり、該複数の温度センサの測定結果を平均化することにより、長さ標準器の温度分布及び上記温度センサの誤差の影響を小さくすることを特徴とする請求項１、２又は６に記載の長さ標準器。
【請求項８】
測定時の長さ標準器の長さを表示する表示器を有することを特徴とする請求項６に記載の長さ標準器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサ、温度測定結果の表示部、測定時の長さの計算機能、測定時の長さの計算結果の表示部、ネットワークインターフェース及び固有識別記号の電子的記憶装置のいずれか、あるいは複数を付加した標準器に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元測定機を始めとする長さ測定機の精度評価のためには、標準状態（長さ測定の場合２０℃）における長さ（校正値という）が既知の長さ標準器を、精度評価の対象である長さ測定機（被評価測定機と呼ぶ）を使って測定し、校正値と測定値の差を調べればよい。なおこの精度評価作業を校正と呼ぶこともあるが、以下では代表して精度評価作業と呼ぶことにする。
【０００３】
精度評価作業は２０℃で行われるとは限らないため、長さ標準器には温度変化により伸縮が生じる。そのため、作業を行なう際は、温度計を別に用意し、長さ標準器の温度を測定する必要があった。また、作業時の長さ標準器の実際の長さを知る必要がある場合もある。この場合、温度と熱膨張係数から計算により求める必要があった。
【０００４】
通常、三次元測定機を始めとする長さ測定機は装置が大型であるため、上記の精度評価作業は精度評価作業者が現地に赴いて行なっている。近年、長さ標準器のみを現地に輸送し、精度評価作業はインターネットを始めとする情報ネットワークを使って遠隔操作で行なうことが可能になっている。遠隔操作で精度評価作業を行なう場合も、長さ標準器の温度と測定時の長さの情報は重要である。そこで温度計を長さ標準器と一緒に輸送し、制度評価作業員とは別の現地の作業員が温度計を長さ標準器に取り付けて測定する必要がある。
【０００５】
遠隔校正を行なう際の更なる問題点は、精度評価作業者が送った長さ標準器が確かに使われているかを確認する有効な手段が存在しないことであった。
【０００６】
なお、長さ測定機を使って何らかの物体の長さを測定する場合、その物体は熱膨張により２０℃のときに比べて伸縮している。ところが長さ測定においては、測定値として２０℃における状態に換算して表示するのが一般的である。そこで伸縮分を補正するため、測定時の物体の温度を測定することが行われる。
【０００７】
この目的のために長さ測定機に温度計が付属したものが多数販売されており、例えば三次元測定機では大半のものがその機能を有している。また非常に単純な長さ測定機であるものさしに温度測定機能を付加したものも考案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
このように長さ測定機に温度補正機能を付加したものは従来存在するが、長さ標準器に温度測定機能を有したものはこれまで存在しない。なお長さ標準器は、長さ測定機の精度評価を行なう際の基準となり、あるいは比較測定原理を利用した長さ測定機を使用する際の参照標準となるものであり、長さ測定機とは全く異なるものである。
【０００９】
温度測定以外の上記の問題点である、測定時の長さを計算し表示する機能、通信機能、固有識別番号保有機能などを有する長さ標準器についても従来提案されておらず、これらの機能はこれまで実現されていなかった。
【特許文献１】実開昭５８−３６３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上に述べたように従来の長さ標準器を長さ測定機の精度評価作業に用いる際の問題点は、長さ標準器とは別に温度計を用意する必要があることである。
【００１１】
さらに、温度計を測定のたびに長さ標準器に取り付ける必要がある。温度計と長さ標準器の熱接触状態は温度測定における大きな誤差要因となるため、取り付けには熟練と注意を要する。特に遠隔操作により評価作業を行なう場合には、現地の作業員がこの作業を行なうため、より大きな誤差要因となる可能性があった。
【００１２】
測定時の長さを求める作業については、温度測定の結果と熱膨張係数から計算する作業が必要であった。温度測定や測定時の長さの計算を、コンピュータを使って自動で行なわせるにしても、校正値や熱膨張係数などその長さ標準器に固有のパラメータは、あらかじめ入力する作業が必要であった。
【００１３】
遠隔操作での精度評価作業における問題点は、上記の問題点に加えて、被評価測定機による測定結果とあわせて、温度の測定結果をインターネット経由で転送するハードウェアやソフトウェアを別に準備する必要があることである。
【００１４】
さらに遠隔操作での精度評価作業における問題点は、正しい長さ標準器が使われているかをいかにして検証するかという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記課題を解決するために、測定時の長さ標準器の温度を測定する温度センサを有することを特徴とする長さ標準器を提供する。この標準器では、上記温度センサにより測定された温度を表示する表示器を有する構成とすることが好ましい。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するために、記憶装置を有し、該記憶装置に長さ標準器の校正値と熱膨張係数含む長さ標準器に関する情報を記録するとともに、該情報を出力可能であることを特徴とする長さ標準器を提供する。この標準器は、情報を表示する表示器を有する構成とすることが好ましい。
【００１７】
本発明は上記課題を解決するために、記憶装置を有し、該記憶装置に長さ標準器の固有識別番号を含む長さ標準器に関する情報を記録し、該情報を出力可能であることを特徴とする長さ標準器を提供する。この標準器は、情報を表示する表示器を有する構成とすることが好ましい。
【００１８】
本発明は上記課題を解決するために、測定時の長さ標準器の温度を測定する温度センサと、記憶装置を有する標準器であって、上記記憶装置は、上記温度センサにより測定された温度と、長さ標準器の校正値、熱膨張係数、及び固有識別番号を含む長さ標準器に関する情報を記録し、上記情報を出力可能であり、上記記憶装置に記録された上記温度と上記長さ標準器に関する情報から、測定時の長さ標準器の長さを計算する機能を有することを特徴とする長さ標準器を提供する。この標準器には、測定時の長さ標準器の長さを表示する表示器を有する構成とすることが好ましい。
【００１９】
上記標準器の温度センサは複数であり、該複数の温度センサの測定結果を平均化することにより、長さ標準器の温度分布及び上記温度センサの誤差の影響を小さくする構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
上述したように本発明の長さ標準器は、温度の測定と表示機能、測定時の長さの計算と表示機能、ネットワークインターフェース、固有識別記号の電子的記憶装置を有するものである。これらの特長により得られる効果は以下のとおりである。
【００２１】
温度計を長さ標準器に付加したことによる第一の効果は、長さ測定機の評価作業において温度計を別に用意する必要がなくなり、それに要する手間や費用が軽減できることである。長さ標準器は定期的にその長さを校正する必要があるが、長さの校正と同時に温度計も校正しておくことにより、単体でどのような条件で用いても長さ標準器として機能することができる。また温度計があらかじめ取り付けられていることで、取り付けを行なう箇所の違いや、取り付け作業者の技能によって正しい測定結果が得られないといった問題を避けることができる。
【００２２】
温度計を長さ標準器に付加したことによる第二の効果は、温度計があらかじめ取り付けられていることで、取り付けを行なう箇所の違いや、取り付け作業者の技能によって正しい測定結果が得られないといった問題を避けることができることである。
【００２３】
温度計を長さ標準器に付加したことによる第三の効果は、温度分布の問題が軽減できる点である。長さ標準器はそれ全体の温度が均一ではなく、温度分布を持っている。複数の温度計を貼り付けて、それらの測定結果を平均することにより分布の影響を軽減することができる。さらに、長さ標準器表面とその内部でも温度差が生じる。熱による長さ標準器の伸縮を考える際、より重要なのは内部の温度であるが、長さ標準器の内部にユーザが温度計を貼り付けることは製造者でなければ困難である。それに対して本発明の長さ標準器では製造者が最適な位置に温度計を取り付けることが容易であり、より正しい測定結果が得られる。
【００２４】
温度測定結果の表示部を長さ標準器に付加したことによる効果は、ユーザが別に表示部を用意せずとも、容易に測定時点の温度の長さを知ることができる点である。さらに長さ標準煮に対して別の測定機を取り付けた場合、表示部を長さ標準器の横などにおく必要がある。三次元測定機や工作機械は機械的な移動部があり、特にテーブル移動型の三次元測定機では移動テーブルの上に長さ標準器を載せて測定するため、そこから表示部へのケーブルがつながっていることは好ましくないが、表示部を付加した長さ標準器ではこの問題が解消される。
【００２５】
測定時の長さの計算機能及びをその表示部を付加したことによる効果は、ユーザ自身その作業から解放されることであり、さらにその表示部にその値が表示されることでユーザはより容易にかつリアルタイムで測定時の長さを知ることができる。
【００２６】
ネットワークインターフェースを付加したことによる効果は、情報を外部に取り出せることにある。上記の温度、測定時の長さに加えて、長さ標準器にあらかじめ記憶されていれば下記の個体識別記号、校正値、校正日時、熱膨張係数、製造社名など様々な情報が取り出せる。長さ標準器と、たとえば紙に印刷されたこれらの情報を別々に管理する必要がなくなることはユーザにとって大きな利点である。この長さ標準器を使って長さ測定機を校正する作業を遠隔操作で行なう場合、測定時の温度情報をリアルタイムにネットワーク経由で取得できるのも大きな利点である。
【００２７】
個体識別記号を長さ標準器に付属の記憶装置に保存し、取り出せることの効果は、上記のネットワークインターフェースに記載のものと同様であり、特に遠隔操作で長さ測定機の校正を行なう際に、使用される長さ標準器が正当なものであるかどうかを判断するのに有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明はこのような長さ標準器およびそれを使用して長さ測定機の精度評価作業を行なう際に生じる問題点を解決する長さ標準器を提供するものである。より具体的には、長さ標準器とは別に温度計を用意する必要がなく、その温度計を長さ標準器に取り付ける作業が必要なく、測定時の長さを求める作業を必要なくするためのものである。遠隔操作を行なう場合にあっては、温度測定結果を転送する機器が必要なく、さらに測定時に使用される長さ標準器の識別を確実に行なう手段を提供するものである。
【００２９】
これらを付加した長さ標準器を使用することにより、ユーザは温度計を貼り付ける手間をかけることなく表示部から温度を知ることができ、また測定された温度から測定時の長さ標準器の長さを直ちに知ることができる。
【００３０】
遠隔校正を行なう場合にはネットワークインターフェースをインターネットなどのネットワークに接続するだけで、遠隔地からリアルタイムで校正値を知ることができる。
【００３１】
さらに遠隔校正の場合、正当なゲージが使われているかの確認が重要であるが、長さ標準器自体が固有識別記号を発信する機能を有しており、それが上記ネットワークインターフェースにつながっておれば、遠隔校正を行なう際に正当性を検証する手段が提供できる。
【実施例１】
【００３２】
こでは長さ標準器の代表的なものとして、ボールバーとステップゲージを示す。
【００３３】
図１はボールバーの外観を示す。（１）は長さ標準器の一つであるボールバー本体である。フレーム（２）の上に、ボール（３）が一列に配置されている。ボールの個数は２個以上である。
【００３４】
市販のボールバーのフレームは、アルミニウム、スチール、カーボンファイバー、ガラスなど様々な材質で作られており、通常たわみに強い構造を持つように設計されている。本実施例では、フレーム（２）は四角柱形状をしている。フレームの材質には様々なものが使用され、それぞれ強度、熱膨張の度合い、価格、堅牢さなど様々な利点と欠点を備えており、使用状況に応じて選択する。本発明は熱膨張の大きい材質を使った場合に大きな効果を果たす。
【００３５】
ボール（３）はフレーム（２）に強固に固定され、それらの間隔はあらかじめ校正されている。ボールの間隔を安定に保つために、フレームの上に取り付けただけではなく、ボール間を別の棒で支えたり、ボール二つを棒でつないだだけのシンプルな形状であったりと、様々な工夫がなされたものが存在するが、全てボールの間隔を校正値とした長さ標準器であり、本発明が適用できる。ボール３には様々な材質、大きさ、表面状態のものが、その長さ標準器の使用目的に応じて選定される。
【００３６】
図２はボールバーの電装系のみを示したものである。フレーム（２）の内部には、温度計（４）が取り付けられている。温度計（４）でセンシングされた温度は、小型のボードコンピュータ（５）に送られる。
【００３７】
ボードコンピュータ（５）には小型の中央演算装置（６）と不揮発性メモリ（７）を始めとした必要な電装部品が取り付けられている。これら以外の部品は図では省略されている。
【００３８】
中央演算装置（６）として様々な市販のものが利用できる。低消費電力型のものを使用すれば、電池９で動作させることが可能であり、電源ケーブルをつなぐ必要がなく、取り扱いが容易になる。その他、中央演算装置（６）に望ましい機能は、小型であること、温度計（４）のデータを取得するための入出力機能とアナログ・デジタル変換機能、外部表示機（８）への出力機能、プログラミングやデータ入出力のためのインターフェース機能などである。
【００３９】
中央演算装置（６）として例えばマイクロチップ・テクノロジー社のマイクロコンピュータ（例えば商品名PIC16F877）が使用可能である。このマイクロコンピュータは、上記全ての特徴を有している。
【００４０】
本実施例では温度センサ（４）が３個取り付けられており、その全てのデータが中央演算装置（６）を使って取得でき、その平均値を長さ標準器の温度としている。温度センサとしては、白金抵抗測温体、サーミスタ、熱電対などが使用できる。
【００４１】
温度は外部表示機（８）に表示されるため、ユーザはリアルタイムで長さ標準器の温度を知ることができる。スイッチ（９）には中央演算装置６のプログラムにより様々な機能を持たせることができる。たとえばスイッチを押すと３つの温度センサの温度がそれぞれ表示されるようにしておくと、ユーザは長さ標準器の温度分布の情報を知ることができる。なお、温度分布が大きい場合、温度環境を改善する、時間を置いて温度が均一になるのを待つ、などの対策を通常とる。
【００４２】
ボードコンピュータ（７）には、不揮発性メモリ７が搭載されている。不揮発性であるため電源を切っても、メモリの中の情報は保持される。記録される情報として最も重要なものは、その長さ標準器の校正値、熱膨張係数、固有識別記号である。このほか、校正日、校正者名、製造者名などさまざまな付加的な情報を記憶することが可能である。なお図２では電源スイッチは省略してある。
【００４３】
これらの電装系に低消費電力型のものを使用すると、商用電源につながなくとも、バッテリ（１０）により動作させることが可能になる。この場合、長さ標準器（１）はケーブルレスとなり、使い勝手が大きく向上する。
【実施例２】
【００４４】
図３に本発明の実施例２を示す。この長さ標準器はステップゲージ（１１）とよばれるもので、ボールバーがボールを使用するのに対し、面（１２）を測定部位として使用する。
【００４５】
実施例２では、サイズや構造による制約のため、温度計他の電装部品を長さ標準器に内蔵させることができない例で、外部表示機（８）、スイッチ（９）、ボードコンピュータ（５）（図３には表示されていない）、バッテリ（１０）（図３には表示されていない）を一体にしたボックス（１３）が長さ標準器の外側に貼り付けてある。温度計（４）を一つだけ取り付けた例である。
【００４６】
実施例１の機能に加えて、実施例２ではネットワークインターフェース（１４）が備え付けてある。そこにケーブル（１５）をつなぐことによりユーザは温度、測定時の長さなどのデータを取り出すことができる。
【００４７】
遠隔操作でこの長さ標準器を用いる場合、ケーブル（１５）をイーサネット（登録商標）などの広域ネットワークに接続すれば遠隔地から測定時の長さ測定機の状況をモニタリングすることができる。また固有識別記号を監視すれば、正当な長さ標準器が使われているかチェックすることも可能である。イーサネット（登録商標）を用いる場合、ネットワークインターフェースごとに割り振られている唯一無二の番号であるMAC（Media Access Control address）アドレスが固有識別記号として用いれば、別に機器を付加する必要がなく便利である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
実施例では、長さ標準器としてボールバーとステップゲージを示したが、これ以外に長さ標準器の形状は多種多様であり、長さ標準器として十分な安定性と強度を持った物体で、その長さが校正されていればあらゆるものが長さ標準器になり得る。
【００４９】
工作機械や産業用ロボットなど空間における位置決めの機能を持つあらゆる装置に対して、その精度評価をする手順は長さ測定機に対するものと同様のものであるため、本発明の長さ標準器はこれら全ての装置の精度評価作業に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１の外観図を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の内部の構成を示す斜視図である。
【図３】実施例２の外観図を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ボールバー
２  フレーム
３  ボール
４  温度センサ
５  ボードコンピュータ
６  中央演算装置
７  不揮発性メモリ
８  表示器
９  スイッチ
１０  バッテリ
１１  ステップゲージ
１２  測定面
１３  電装系ボックス
１４  ネットワークインターフェース
１５  ネットワークケーブル
【図１】
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【図２】
2007163421.tif 000004
【図３】
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