(57)【要約】【課題】  測定期間中に得られた可動部の変位量に基づいて検出信号を生成する際の検出精度を向上させた変位検出装置を提供する。特に、ヘッドユニットを退避位置に移動させても可動部が復帰しない不具合が生じた場合に、その不具合を検知することができる変位検出装置を提供する。【解決手段】  検査対象物に接触させた可動部２１の変位量を測定期間中に測定し、検査対象物が非測定期間中に交換される変位検出装置であって、可動部２１を挿抜可能に保持するホルダー２５と、可動部２１を検査対象物側へ付勢するスプリング２８と、ホルダー２５に対する可動部２１の変位量を検出する変位量算出回路１と、測定期間中に得られた変位量の検出値に基づいて、検出信号を生成する検出信号生成部２と、変位量の検出値を閾値と比較し、非測定期間中に可動部２１の変位量が閾値を越えて変化しなかった場合に、エラー信号を出力させるエラー処理部３により構成される。【選択図】  図４
2007240225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に接触させた可動部の変位量を測定期間中に測定し、上記検査対象物が非測定期間中に交換される変位検出装置において、
上記可動部を挿抜可能に保持するホルダーと、
上記可動部を上記検査対象物側へ付勢する付勢手段と、
上記ホルダーに対する上記可動部の変位量を検出する変位量検出手段と、
上記測定期間中に得られた上記変位量の検出値に基づいて、検出信号を生成する検出信号生成手段と、
上記変位量の検出値を閾値と比較し、上記非測定期間中に上記可動部の変位量が上記閾値を越えて変化しなかった場合に、エラー信号を出力するエラー信号出力手段とを備えたことを特徴とする変位検出装置。
【請求項２】
上記検査対象物側について上記可動部の可動範囲を制限するストッパーを備え、
上記エラー信号出力手段は、上記可動部の変位量が上記閾値を上記検査対象物側に越えて変化しなかった場合に、上記エラー信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
上記ホルダーに対して上記可動部の挿抜方向に移動可能に設けられ、上記検査対象物側について上記可動部の可動範囲を制限するストッパーと、
上記ストッパーを駆動し、測定時には上記検査対象物側にストッパーを移動させ、非測定時には上記検査対象物とは反対側にストッパーを移動させるストッパー駆動手段とを備え、
上記エラー信号出力手段は、上記可動部の変位量が上記閾値を上記検査対象物とは反対側に越えて変化しなかった場合に、上記エラー信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項４】
外部機器からタイミング信号が入力される信号入力手段を備え、
上記測定期間が上記タイミング信号に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項５】
上記変位量検出手段が、上記ホルダーに設けられたコイルと、上記コイルに交流電流を供給する駆動回路と、上記コイルの出力に基づいて上記可動部の変位量を算出する変位量算出回路とからなることを特徴とする請求項１に記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出装置に係り、さらに詳しくは、検査対象物に接触させた可動部の変位量を測定期間中に測定し、上記検査対象物が非測定期間中に交換される変位検出装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物に接触させてその表面における凹凸などの形状変化を検出する検出装置として、測長センサーが知られている。この測長センサーは、可動部の先端に設けられた接触子を検査対象物に接触させて可動部の変位量を検出する変位検出装置であり、変位量の検出には、例えば、可動部の変位量に応じてコイルのインダクタンス（磁気誘導係数）が変化する現象が利用される。具体的には、可動部と、コイルが設けられ、可動部を挿抜可能に保持するホルダーとから検出装置を構成し、可動部には、コイルの磁心となるコアが設けられる。ホルダーに対する可動部の変位量に応じてコアを出し入れさせると、コイルのインダクタンスが上記変位量に応じて変化する。このインダクタンスの微小な変化を検出することによって可動部の変位量、すなわち、検査対象物表面の形状変化を検知することができる。
【０００３】
通常、測長センサーは、測定の際に所定位置まで検査対象物に近づけられ、測定が終了すると、所定位置から退避位置まで移動させて検査対象物から遠ざけられる。検査対象物の測定は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller：プラグラマブルロジックコントローラ）などの外部機器から入力されるタイミング信号に基づいて行われ、変位量の検出値に応じた検出信号が出力される。具体的には、タイミング信号の立ち下がりに基づいて変位量の検出値に基づく演算処理が開始され、検出値に応じた検出信号が生成されるとともに、当該タイミング信号の立ち上がりに基づいてその演算処理が終了される。この演算処理は、例えば、変位量の検出値が許容範囲内にあるか否かを所定の閾値に基づいて判定する処理であり、検出値が許容範囲内にある場合と、許容範囲内にない場合とで電圧レベルの異なる信号が検出信号として出力される。ユーザは、この様な検出信号に基づいて、検査対象物の表面形状が所定の範囲内にあるか否かを検知することができる。
【０００４】
図１１は、測長センサーにおける動作例を示した図であり、外部機器から入力されたタイミング信号１１０に基づいて出力される検出信号１２０の様子が示されている。この測長センサーでは、ホルダー１０１及び可動部１０２からなるヘッドユニット１００が製造ライン上に配置され、測定ごとに退避位置から所定位置まで移動させている。可動部１０２は、ホルダー１０１内に設けられているばねにより挿抜方向に付勢されており、ヘッドユニット１００を所定位置に移動させることによって、その先端が検査対象物Ａ１００〜Ａ１０４に押し付けられる。退避位置では、ばねの付勢力によって可動部１０２がホルダー１０１から最大限引き出された状態、すなわち、可動部１０２が可動範囲の上限位置に達した状態となる。一方、所定位置では、可動部１０２が検査対象物Ａ１００〜Ａ１０４からの抗力によって、可動範囲の上限位置よりもホルダー１０１内に押し込まれた状態となる。
【０００５】
タイミング信号１１０は、ヘッドユニット１００が所定位置にあるときにその電圧レベルが切り替えられ、この電圧レベルの切り替えに基づいて演算処理が開始される。この例では、検査対象物Ａ１００〜Ａ１０４の高さが可動部１０２の変位量として検出され、演算処理の判定結果を示す検出信号１２０が生成されている。
【０００６】
最初の測定（１回目の測定）では、変位量の検出値が許容範囲内にあり、検査対象物Ａ１０１は、表面形状が所定の範囲内にあるもの（正常ワーク）とみなされる。このとき、検出信号１２０は、タイミング信号１１０の立ち下がりに同期して、信号レベルがハイ（High）状態に切り替えられ、次の測定時まで保持される。次の測定（２回目の測定）においても、変位量の検出値が許容範囲内にあり、検査対象物Ａ１０２は、正常ワークであるとみなされている。このとき、検出信号１２０の信号レベルはさらに次の測定時までハイ状態のまま保持される。３回目の測定では、変位量の検出値が許容範囲内になく、検査対象物Ａ１０３は、表面形状が所定の範囲内にないもの（不良ワーク）とみなされる。このとき、検出信号１２０は、タイミング信号１１０の立ち下がりに同期して、信号レベルがハイ状態からロー（Low）状態に切り替えられる。ユーザは、この様な検出信号１２０の信号レベルに基づいて、検査対象物Ａ１００〜Ａ１０４が正常ワークであるか否かを識別することができる。
【０００７】
しかしながら、この様な測長センサーでは、付勢手段としてのばねのへたり（疲労）などのために、ヘッドユニット１００を退避位置に移動させても、可動部１０２が可動範囲の上限位置に復帰しない場合が生じることがあった。この様な不具合が生じても不具合を検知することができないので、測定時に可動部１０２が検査対象物に接触しないケースが生じ、検出精度が低下するという問題があった。
【０００８】
図１２は、従来の測長センサーにおける動作例を示した図であり、ヘッドユニット１００の可動部１０２に不具合が生じた場合の検出信号１２０の様子が示されている。この例では、検査対象物Ａ１１１（正常ワーク）の測定後に可動部１０２が可動範囲の上限位置に復帰しない不具合が発生し、次の検査対象物Ａ１１２（不良ワーク）の測定では、不良ワークであるにもかかわらず正常ワークであることを示す検出信号（信号レベルがハイ状態のまま）の出力状態Ａ１２０となっている。すなわち、正常ワークの測定後に不具合が生じると、この正常ワークよりも低い高さの不良ワークを次に測定する際には、可動部１０２の先端が不良ワークに接触しないこととなるので、当該不良ワークの高さを正しく検出することができなかった。
【０００９】
測定時には、可動部がエアーポンプから供給されるエアーによって可動範囲の上限位置に移動され、非測定時には、エアー供給を停止することによって可動範囲の下限位置に移動されるエアー駆動方式の変位検出装置がある。この様な変位検出装置では、エアー抜けが良くないなどの不具合が生じると、非測定時に可動部が下限位置に復帰せず、検査対象物を取り替える際に可動部が検査対象物に衝突してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した通り、従来の変位検出装置では、ヘッドユニットを退避位置に移動させた際に可動部が可動範囲の上限位置に復帰しない不具合が生じても、この不具合を検知することができないので、測定時に可動部が検査対象物に接触しない場合が生じ、検出精度が低下するという問題があった。また、エアー抜けが良くないなどの不具合が生じても検知することができないので、非測定時に可動部を下限位置に復帰させることができず、検査対象物を取り替える際に可動部が検査対象物に衝突するという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、測定期間中に得られた可動部の変位量に基づいて検出信号を生成する際の検出精度を向上させた変位検出装置を提供することを目的とする。特に、ヘッドユニットを退避位置に移動させても可動部が復帰しない不具合が生じた場合に、その不具合を検知することができる変位検出装置を提供することを目的とする。また、エアー抜けが良くないなどのために非測定時に可動部が復帰しない不具合が生じた場合に、その不具合を検知することができる変位検出装置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】
【００１２】
第１の本発明による変位検出装置は、検査対象物に接触させた可動部の変位量を測定期間中に測定し、上記検査対象物が非測定期間中に交換される変位検出装置であって、上記可動部を挿抜可能に保持するホルダーと、上記可動部を上記検査対象物側へ付勢する付勢手段と、上記ホルダーに対する上記可動部の変位量を検出する変位量検出手段と、上記測定期間中に得られた上記変位量の検出値に基づいて、検出信号を生成する検出信号生成手段と、上記変位量の検出値を閾値と比較し、上記非測定期間中に上記可動部の変位量が上記閾値を越えて変化しなかった場合に、エラー信号を出力するエラー信号出力手段とを備えて構成される。
【００１３】
この変位検出装置では、測定期間中に得られた変位量の検出値に基づいて検出信号が生成され、非測定期間中に可動部の変位量が閾値を越えて変化しなかった場合には、エラー信号が出力される。この様な構成により、検査対象物が交換される非測定期間中に可動部の変位量が閾値を越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、ユーザは、このエラー信号に基づいて非測定期間中に生じた可動部の不具合を検知することができる。ここで、エラー信号は、非測定時における可動部の待機位置に応じて、可動部の変位量が閾値を検査対象物側に越えて変化しなければ出力される場合と、検査対象物とは反対側に越えて変化しなければ出力される場合とがあるものとする。
【００１４】
第２の本発明による変位検出装置は、上記構成に加え、上記検査対象物側について上記可動部の可動範囲を制限するストッパーを備え、上記エラー信号出力手段が、上記可動部の変位量が上記閾値を上記検査対象物側に越えて変化しなかった場合に、上記エラー信号を出力するように構成される。この様な構成によれば、可動部の変位量が閾値を検査対象物側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、ヘッドユニットを退避位置に移動させても可動部が可動範囲の上限位置に復帰しない不具合を検知することができる。
【００１５】
第３の本発明による変位検出装置は、上記構成に加え、上記ホルダーに対して上記可動部の挿抜方向に移動可能に設けられ、上記検査対象物側について上記可動部の可動範囲を制限するストッパーと、上記ストッパーを駆動し、測定時には上記検査対象物側にストッパーを移動させ、非測定時には上記検査対象物とは反対側にストッパーを移動させるストッパー駆動手段とを備え、上記エラー信号出力手段が、上記可動部の変位量が上記閾値を上記検査対象物とは反対側に越えて変化しなかった場合に、上記エラー信号を出力するように構成される。この様な構成によれば、可動部の変位量が閾値を検査対象物とは反対側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、エアー抜けが良くないなどのために可動部が可動範囲の下限位置に復帰しない不具合を検知することができる。
【００１６】
第４の本発明による変位検出装置は、上記構成に加え、外部機器からタイミング信号が入力される信号入力手段を備え、上記測定期間が上記タイミング信号に基づいて決定されるように構成される。
【００１７】
第５の本発明による変位検出装置は、上記構成に加え、上記変位量検出手段が、上記ホルダーに設けられたコイルと、上記コイルに交流電流を供給する駆動回路と、上記コイルの出力に基づいて上記可動部の変位量を算出する変位量算出回路とからなるように構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による変位検出装置によれば、検査対象物が交換される非測定期間中に可動部の変位量が閾値を越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、ユーザは、このエラー信号に基づいて非測定期間中に生じた可動部の不具合を検知することができる。特に、可動部の変位量が閾値を検査対象物側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、ヘッドユニットを退避位置に移動させても可動部が可動範囲の上限位置に復帰しない不具合を検知することができる。また、可動部の変位量が閾値を検査対象物とは反対側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、エアー抜けが良くないなどのために可動部が可動範囲の下限位置に復帰しない不具合を検知することができる。従って、測定期間中に得られた変位量の検出値に基づいて検出信号を生成する際の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による変位検出装置の概略構成の一例を示した図であり、変位検出装置の一例として測長センサー１０が示されている。この測長センサー１０は、ヘッドユニット２０、接続ケーブル３０及び制御ユニット４０からなり、ヘッドユニット２０の可動部２１を検査対象物に接触させて表面形状の検出を行っている。
【００２０】
ヘッドユニット２０は、検査対象物に接触させる接触子が先端に設けられた棒状の可動部２１と、この可動部２１を挿抜可能に保持するホルダーからなり、コイルのインダクタンスの変化を利用してホルダーに対する可動部２１の変位量に応じた検出信号を生成する計測ユニットである。ここでは、ヘッドユニット２０が製造ライン上に配置され、ベルトコンベアＡ２により搬送されるワークＡ１を検査対象物として表面形状の検出が行われるものとする。
【００２１】
制御ユニット４０は、駆動回路４１及び演算回路４２からなり、接続ケーブル３０を介してヘッドユニット２０に接続される。駆動回路４１は、ヘッドユニット２０のホルダー筐体内に設けられる１次コイルに交流電流を供給する電力供給手段である。具体的には、所定の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）の正弦波信号が１次コイルの駆動用信号として供給される。
【００２２】
演算回路４２は、１次コイル及び２次コイルの各出力に基づいて可動部２１の変位量を検出し、検出信号を生成する処理を行っている。具体的には、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller：プラグラマブルロジックコントローラ）などの外部機器から入力されるタイミング信号に基づいて演算処理が行われ、変位量の検出値に応じた検出信号が出力される。タイミング信号は、変位量の検出値に基づいて検出信号を生成する処理の開始及び終了を指示するための制御信号である。
【００２３】
ここでは、検査対象物に接触させた可動部２１の変位量が測定期間中に測定され、得られた変位量の検出値に基づいて検出信号が生成されるものとする。また、検査対象物は、非測定期間中に交換されるものとする。すなわち、非測定期間中に、ヘッドユニット２０を所定位置から退避位置まで移動させ、ヘッドユニット２０が退避位置にある状態で検査対象物が取り替えられる。そして、取り替え後の新たな検査対象物を次の測定対象とすべくヘッドユニット２０が退避位置から所定位置まで移動される。
【００２４】
図２は、図１の測長センサー１０におけるヘッドユニット２０の構成例を示した外観図であり、可動部２１及びホルダー２５からなるヘッドユニット２０の詳細が示されている。可動部２１は、一端にコアが形成され、他端にコンタクト部２２を有するロッド部２３と、一端がホルダー２５に取り付けられ、他端がロッド部２３に取り付けられたダストブーツ２４からなる。ダストブーツ２４は、塵埃などがホルダー２５内に入るのを防ぐためのカバーであり、軸方向に伸縮可能な蛇腹状の樹脂部材からなる。
【００２５】
ホルダー２５は、直方体形状の筐体からなり、回路基板２６を内蔵している。ホルダー２５の長手方向の一方の端面に可動部２１が配置され、他方の端面に接続ケーブル３０が配置されている。ここでは、可動部２１が、軸方向をホルダー２５に対する挿抜方向とし、さらに、軸方向をホルダー２５の長手方向に一致させて配置されているものとする。
【００２６】
回路基板２６は、可動部２１の変位量を検出するための回路が設けられたプリント基板であり、１次コイルの制御回路、増幅回路、個体バラツキに関するデータを記憶する不揮発性の半導体メモリ、動作状態を示すインジケータの制御回路などが形成されている。個体バラツキに関するデータとは、演算回路４２が１次コイル及び２次コイルの各出力に基づいて可動部２１の変位量を求める際に、ヘッドユニット２０の個体バラツキによって生じる誤差をデジタル処理にて補正させるためのデータである。
【００２７】
図３は、図２のヘッドユニット２０内部の構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ線による切断面の様子が示されている。このヘッドユニット２０のコンタクト部２２は、交換可能な接触子となっており、例えば、金属球２２ａと、金属球２２ａの保持部２２ｂからなる。保持部２２ｂは、ロッド部２３の端面に設けられた係合孔に係止され、測定時には、金属球２２ａを検査対象物に押し付けた状態で変位量の検出が行われる。
【００２８】
ホルダー２５内には、円筒状のボールケージ２７ａ、スプリング２８、１次コイル及び２次コイル５３が形成されたボビン５２、円筒状の金属シールド５４が配置されている。また、ホルダー２５の可動部２１とは反対側の端面には、封止部材２９が設けられている。
【００２９】
ボールケージ２７ａは、多数の金属ボール２７ｂが周面に配置された軸受けであり、ロッド部２３のブレを防止するとともに、ロッド部２３が軸方向に移動する際のロッド部２３及びホルダー２５間の摩擦抵抗を低減させている。
【００３０】
スプリング２８は、ロッド部２３をホルダー２５に対して軸方向に付勢するためのコイル状のばねである。このスプリング２８は、可動部２１を検査対象物側へ付勢する付勢手段であり、ここでは、可動部２１がホルダー２５から引き出される向き、すなわち、ロッド部２３をホルダー２５内から押し出す向きに付勢している。
【００３１】
スプリング２８は、ロッド部２３と同軸に配置されており、ロッド部２３端部に取り付けられているスプリング受け２３ａに一端が当接している。ストッパー２５ａは、ロッド部２３に対して挿抜方向の可動範囲を制限するための係止部材であり、ホルダー２５内に形成されている。このストッパー２５ａは、検査対象物側について可動部２１の可動範囲を制限し、スプリング受け２３ａがストッパー２５ａに当接することにより、可動部２１の抜け落ちを防止している。
【００３２】
コア５１は、１次コイル及び２次コイル５３の共通の磁心であり、細長いパイプ状に加工された磁性体からなる。このコア５１は、中心軸をロッド部２３の中心軸に一致させて配置されている。
【００３３】
ボビン５２は、コイルを構成する線材を巻き付ける巻き線の保持手段であり、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂部材からなる。２次コイルとは、１次コイルと電磁結合させるコイルのことであり、１次コイルと同軸に形成されている。
【００３４】
ボビン５２には、コア５１を挿抜可能に係合させるための係合孔（ここでは、貫通孔となっている）が形成されており、一端側からコア５１が挿入される。
【００３５】
金属シールド５４は、磁気を遮断するためのコイルカバーであり、ボビン５２の巻き線形成領域を取り囲むように配置される。例えば、ＳＵＳ（Stainless Used Steel：ステンレス鋼）が金属シールド５５を構成する部材として用いられる。この金属シールド５５により、各コイル５３及び５４を流れる電流によって生じる磁界の漏出を抑制することができるとともに、金属シールド５５外の金属部材による上記磁界への影響を抑制することができる。
【００３６】
ボビン５２は、ホルダー２５内に固定されており、可動部２１がホルダー２５に押し込まれた際、スプリング受け２３ａがボビン５２の端面に当接することにより、ホルダー２５に対するロッド部２３の移動が止められる。
【００３７】
図４は、図１の測長センサー１０の要部における構成例を示したブロック図であり、演算回路４２内の機能構成の一例が示されている。この演算回路４２は、変位量算出回路１、検出信号生成部２、エラー処理部３、信号入力部４及び信号出力部５からなる。変位量算出回路１は、１次コイル及び２次コイル５３の各出力に基づいて、ホルダー２５に対する可動部２１の変位量を算出する動作を行っている。
【００３８】
ここでは、挿抜方向に関する可動部２１の位置と、基準位置との差分が変位量の検出値として算出されるものとする。基準位置としては、例えば、外部機器からのトリガ信号が指定し、或いは、ユーザが指定するタイミングで得られた可動部２１の位置が予め定められる。
【００３９】
信号入力部４は、外部機器からタイミング信号が入力されるインターフェースである。検出信号生成部２は、測定期間中に得られた変位量の検出値に基づいて、検出信号を生成する処理を行っている。測定期間は、タイミング信号に基づいて決定され、測定終了から次の測定開始までの期間が非測定期間となる。
【００４０】
ここでは、タイミング信号によって測定開始及び測定終了がいずれも指示されるものとする。検出信号としては、例えば、変位量の検出値が許容範囲内にあるか否かに応じて信号レベルの異なる信号や、検出値が許容範囲を越えていることを示す信号が生成される。ここでいう許容範囲とは、検査対象物などに応じてユーザが予め指定する範囲のことであり、通常、２つの閾値（上限値及び下限値）によって指定される。
【００４１】
エラー処理部３は、変位量算出回路１による変位量の検出値を閾値と比較し、その比較結果に基づいてエラー信号を出力させる動作を行っている。具体的には、非測定期間中に可動部２１の変位量が閾値を越えて変化しなかった場合に、エラー信号が出力される。
【００４２】
ここでは、可動部２１がホルダー２５から最大限引き出された状態を待機状態と呼ぶことにし、この待機状態では、可動部２１が挿抜方向に関する可動範囲の上限位置にあるものとする。エラー判定のための上記閾値は、この様な可動部２１の可動範囲内に予め定められる。例えば、可動部２１の変位量における許容範囲の上限値よりも大きな値が閾値として定められる。
【００４３】
変位量の測定は、通常、可動部２１がホルダー２５内に押し込まれた状態で行われることから、この様な状態から待機状態に遷移する際には、変位量の検出値は必ず閾値を検査対象物側、すなわち、可動部２１の可動範囲の上限位置側に越えて変化することとなる。エラー処理部３は、このことを利用して、非測定期間内に可動部２１が待機状態に復帰しないという不具合の発生の検出を行っている。例えば、非測定期間中、変位量の検出値を繰り返しチェックし、検出値が閾値を１回でも越えれば、判定用フラグを有効化する。次の測定期間の開始時には、この判定用フラグを参照することにより、非測定期間中に検出値が閾値を越えたか否かを判別することができ、不具合の発生を検出することができる。
【００４４】
信号出力部５は、検出信号生成部２により生成された検出信号を外部機器へ出力するとともに、エラー処理部３による制御に基づいてエラー信号を出力するインターフェースである。ここでは、可動部２１に上述した不具合が発生すると、通常の検出信号とは異なる検出信号がエラー信号として出力されるものとする。
【００４５】
図５は、図１の測長センサー１０における動作の一例を示したタイミングチャートであり、非測定期間Ｔ１中にヘッドユニット２０の可動部２１に不具合が生じた場合の検出信号Ｃ２１〜Ｃ２３の様子が示されている。この例では、検査対象物Ａ１１（正常ワーク）の測定後に可動部２１が待機状態に復帰しない不具合が発生し、次の検査対象物Ａ１２の測定時に、不具合の発生を示すエラー信号の出力状態Ｃ３０となっている。
【００４６】
ここでは、タイミング信号Ｃ１１における信号レベルの切り替わりに基づいて検出信号Ｃ２１〜Ｃ２３を生成する処理が行われている。具体的には、タイミング信号Ｃ１１の立ち下がりから次の立ち上がりまでの期間（タイミング信号のオフ状態）が測定期間Ｔ２であり、タイミング信号Ｃ１１の立ち上がりから次の立ち下がりまでの期間（タイミング信号のオン状態）が非測定期間Ｔ１となっている。
【００４７】
検出信号Ｃ２１は、変位量の検出値が許容範囲の上限値を上回っているか否かに応じて電圧レベルを異ならせて生成される信号である。検出信号Ｃ２２は、変位量の検出値が許容範囲内にあるか否かに応じて電圧レベルを異ならせて生成される信号である。検出信号Ｃ２３は、変位量の検出値が許容範囲の下限値を下回っているか否かに応じて電圧レベルを異ならせて生成される信号である。
【００４８】
最初の測定（１回目の測定）では、変位量の検出値が許容範囲内にあり、検査対象物Ａ１１は、表面形状が所定の範囲内にあるもの（正常ワーク）とみなされる。このとき、検出信号Ｃ２２は、タイミング信号Ｃ１１の立ち下がりに同期して、信号レベルがロー状態からハイ状態に切り替えられ、次の測定時まで保持される。
【００４９】
次の測定（２回目の測定）時には、１回目の測定後に生じた不具合が変位量の検出値に基づいて検知され、検出信号Ｃ２２が、タイミング信号Ｃ１１の立ち下がりに同期して、信号レベルがハイ状態からロー状態に切り替えられる。また、検出信号Ｃ２１及びＣ２３についても、タイミング信号Ｃ１１の立ち下がりに同期して、いずれも信号レベルがロー状態からハイ状態に切り替えられ、エラー信号の出力状態Ｃ３０となる。ユーザは、この様な検出信号Ｃ２１及びＣ２３の信号レベルに基づいて、不具合の発生を検知することができる。
【００５０】
図６のステップＳ１０１〜Ｓ１１０は、図４の演算回路４２における動作の一例を示したフローチャートである。まず、エラー処理部３は、非測定期間の初めに不具合発生の判定用フラグを初期化し、変位量の検出値が閾値を越えているか否かを判別する（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）。このとき、検出値が閾値を越えていれば、判定用フラグを有効化し（ステップＳ１０３）、タイミング信号がオン状態からオフ状態となるまで待機する（ステップＳ１０４）。一方、変位量の検出値が閾値を越えていなければ、タイミング信号がオン状態からオフ状態となるまで繰り返し検出値をチェックする（ステップＳ１０６）。
【００５１】
次に、エラー処理部３は、タイミング信号がオン状態からオフ状態となると、判定用フラグを参照し、この判定用フラグが有効化されているか否かを判別する（ステップＳ１０５）。このとき、判定用フラグが有効化されていなければ、不具合が発生したものとみなされ、エラー信号が出力される。一方、判定用フラグが有効化されていれば、測定が開始され、検出信号が生成される（ステップＳ１０７，Ｓ１０８）。次に、検出信号生成部２は、タイミング信号がオフ状態からオン状態となるまで検出信号を生成し（ステップＳ１０９）、タイミング信号がオン状態となると、今回の測定を終了する（ステップＳ１１０）。
【００５２】
本実施の形態によれば、非測定期間中に可動部２１の変位量が閾値を越えて変化しなかった場合に、エラー信号が出力されるので、ユーザは、このエラー信号に基づいて非測定期間中に生じた可動部２１の不具合を検知することができる。特に、可動部２１の変位量が閾値を検査対象物側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、ヘッドユニット２０を退避位置に移動させても可動部２１が待機状態に復帰しない不具合の発生を検知することができる。
【００５３】
実施の形態２．
実施の形態１では、非測定期間中に変位量の検出値が閾値を検査対象物側に越えて変化したか否かで不具合の発生が検出される場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、非測定期間中に変位量の検出値が閾値を検査対象物とは反対側に越えて変化したか否かに基づいて不具合の発生を検出する場合について説明する。
【００５４】
図７は、本発明の実施の形態２による変位検出装置の要部における構成例を示した断面図であり、ホルダー６１に設けられたストッパー７２をエアー駆動させるヘッドユニット６０が示されている。このヘッドユニット６０は、ホルダー６１、可動部６２及びスプリング６３からなり、ホルダー６１には、シリンダー部７１、ストッパー７２、スプリング７３及びエアー供給管７４が設けられている。
【００５５】
ストッパー７２は、ホルダー６１に対して可動部６２の挿抜方向に移動可能に設けられ、検査対象物側について可動部６２の可動範囲を制限するための係止部材である。スプリング７３は、スプリング６３の付勢方向とは反対方向にストッパー７２を付勢する付勢手段であり、その一端はストッパー７２に取り付けられ、他端はシリンダー部７１に取り付けられている。
【００５６】
シリンダー部７１は、エアー供給管７４を介してエアーポンプから供給されるエアー（空気）の圧力によってストッパー７２をスプリング６３の付勢方向に移動させるための部材である。ここでは、エアーが供給されていない状態を待機状態と呼ぶことにする。この待機状態では、ストッパー７２が移動可能な範囲の下限位置にあり、可動部６２はホルダー６１内に押し込まれた状態となっている。
【００５７】
スプリング７３が収縮しようとしてストッパー７２に及ぼす弾性力は、スプリング６３が伸張しようとして可動部６２に及ぼす弾性力よりも大きいものとする。従って、可動部６２の係合部６２ａと係合する係合部７２ａを有するストッパー７２が下限位置に移動することにより、可動部６２がホルダー６１内に押し込まれる。
【００５８】
エアー供給管７４を介してシリンダー部７１内にエアーを供給すると、エアーの圧力によってストッパー７２は、移動可能な範囲の上限位置に移動される。シリンダー部７１内に供給されるエアーの圧力は、スプリング７３が収縮しようとしてストッパー７２に及ぼす弾性力よりも大きいものとする。ここでは、ストッパー７２が上限位置にあり、可動部６２がホルダー６１から最大限引き出された状態を準備状態と呼ぶことにする。つまり、エアーポンプ及びスプリング７３は、測定時には検査対象物側にストッパー７２を移動させ、非測定時には検査対象物とは反対側にストッパー７２を移動させるストッパー駆動手段となっている。
【００５９】
図８（ａ）及び（ｂ）は、図７のヘッドユニット６０における動作の一例を示した図である。図８（ａ）には、準備状態にあるヘッドユニット６０の様子が示され、図８（ｂ）には、測定時におけるヘッドユニット６０の様子が示されている。準備状態では、スプリング６３が伸張しようとして可動部６２に及ぼす弾性力によって、可動部６２は可動範囲の上限位置に移動する。
【００６０】
測定時には、ワークＡ１からの効力によって可動部６２がホルダー６１内に押し込まれ、ストッパー７２及び可動部６２間の係合が外れた状態となる。
【００６１】
この様な変位検出装置では、エラー判定のための閾値が、例えば、可動部６２の変位量における許容範囲の下限値よりも小さな値として定められる。変位量の測定は、通常、可動部６２が待機時における位置よりも検査対象物側に引き出された状態で行われることから、この様な状態から待機状態に遷移する際には、変位量の検出値は必ず閾値を検査対象物とは反対側に越えて変化することとなる。このことを利用して、非測定期間内にエアー抜けが良くないなどの不具合が発生したか否かが検出される。
【００６２】
図９は、実施の形態２による変位検出装置における動作の一例を示した図であり、タイミング信号Ｃ４１に基づいて行われる測定の様子が示されている。この例では、タイミング信号Ｃ４１の立ち下がりに同期して測定が終了され、次の立ち上がりまでの期間（タイミング信号のオフ状態）、ワークＡ２１について測定された検出信号が出力される。この期間は、バルブを介してシリンダー部７１内のエアーを排出させる期間となっており、この期間内にヘッドユニット６０は待機状態に移行する。
【００６３】
タイミング信号Ｃ４１の立ち上がりから次の立ち下がりまでの期間は、検査対象物を取り替えて新たなワークＡ２２について測定を行うための期間である。ここでは、タイミング信号Ｃ４１の立ち上がりから所定時間経過すると、測定が開始されるものとする。
【００６４】
図１０は、実施の形態２による変位検出装置における動作の一例を示した図であり、ヘッドユニット６０の可動部６２に不具合が生じた場合の様子が示されている。この例では、ワークＡ２１の測定後に可動部６２が待機状態に復帰しない不具合が発生し、タイミング信号Ｃ４１の立ち上がりに同期してエラー信号が出力されている。
【００６５】
エアー駆動方式の変位検出装置では、エアー抜けの不良や、スプリング７３のへたり（疲労）などのために、ストッパー７２が下限位置まで移動せず、可動部６２が待機状態に復帰しないという不具合が生じることがある。この様な不具合が生じた状態で検査対象物を取り替えようとすると、可動部６２が検査対象物と衝突し、ヘッドユニット６０や検査対象物を破損してしまうこととなる。
【００６６】
本実施の形態では、可動部６２の変位量が閾値を検査対象物とは反対側に越えて変化しなければエラー信号が出力されるので、エアー抜けが良くないなどのために可動部６２が待機状態に復帰しない不具合の発生を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態１による変位検出装置の概略構成の一例を示した図であり、変位検出装置の一例として測長センサー１０が示されている。
【図２】図１の測長センサー１０におけるヘッドユニット２０の構成例を示した外観図であり、ヘッドユニット２０の詳細が示されている。
【図３】図２のヘッドユニット２０内部の構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ線による切断面の様子が示されている。
【図４】図１の測長センサー１０の要部における構成例を示したブロック図であり、演算回路４２内の機能構成の一例が示されている。
【図５】図１の測長センサー１０における動作の一例を示したタイミングチャートであり、不具合が生じた場合の検出信号Ｃ２１〜Ｃ２３の様子が示されている。
【図６】図４の演算回路４２における動作の一例を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２による変位検出装置の要部における構成例を示した断面図であり、ストッパー７２をエアー駆動させるヘッドユニット６０が示されている。
【図８】図７のヘッドユニット６０における動作の一例を示した図である。
【図９】実施の形態２による変位検出装置における動作の一例を示した図であり、タイミング信号Ｃ４１に基づいて行われる測定の様子が示されている。
【図１０】実施の形態２による変位検出装置における動作の一例を示した図であり、ヘッドユニット６０の可動部６２に不具合が生じた場合の様子が示されている。
【図１１】測長センサーにおける動作例を示した図であり、外部機器から入力されたタイミング信号１１０に基づいて出力される検出信号１２０の様子が示されている。
【図１２】従来の測長センサーにおける動作例を示した図であり、ヘッドユニット１００の可動部１０２に不具合が生じた場合の検出信号１２０の様子が示されている。
【符号の説明】
【００６８】
１  変位量算出回路
２  検出信号生成部
３  エラー処理部
４  信号入力部
５  信号出力部
１０  測長センサー
２０  ヘッドユニット
２１  可動部
２２  コンタクト部
２２ａ  金属球
２２ｂ  保持部
２３  ロッド部
２４  ダストブーツ
２５  ホルダー
２５ａ  ストッパー
２６  回路基板
２７ａ  ボールケージ
２７ｂ  金属ボール
２８  スプリング
２９  封止部材
３０  接続ケーブル
４０  制御ユニット
４１  駆動回路
４２  演算回路
５１  コア
５２  ボビン
５３  １次コイル及び２次コイル
５４  金属シールド
６０  ヘッドユニット
６１  ホルダー
６２  可動部
６３，７３  スプリング
７１  シリンダー部
７２  ストッパー
７４  エアー供給管
Ａ１  ワーク
【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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【図１１】
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【図１２】
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