特許 6820091 測定器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6820091

(24)【登録日】2021年1月6日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】測定器

(51)【国際特許分類】

   G01B 3/22 20060101AFI20210114BHJP

【ＦＩ】

   G01B3/22 Z

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-151192(P2016-151192)

(22)【出願日】2016年8月1日

(65)【公開番号】特開2018-21762(P2018-21762A)

(43)【公開日】2018年2月8日

【審査請求日】2019年7月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100080252

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 征四郎

(72)【発明者】

【氏名】庭野 敦也

【審査官】 仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１３０５４７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平９−６２３４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ３／００−３／０８

３／１１−３／５６

Ｇ０１Ｂ ５／００−５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

短円筒形状である本体ケース（１１０）と、
前記本体ケース（１１０）の側面に突設されたステム（１１２）と、
前記本体ケース（１１０）を貫くように設けられていて、前記ステムによって軸受けされ、軸方向進退可能であるスピンドル（１２０）と、
前記本体ケース（１１０）の内部に設けられ、前記スピンドル（１２０）の変位を検出するエンコーダと、
前記本体ケース（１１０）の正面側端面に設けられたデジタル表示式の表示部（１３０）と、を備えたダイヤルゲージ（１００）であって、
前記本体ケース（１１０）の外側面にユーザが手動の回転操作で入力する回転操作入力部（１４０）を備え、
前記回転操作入力部（１４０）は、
回転リング（１４１）と、
前記回転リング（１４１）の回転操作量と回転操作の速さとを検出するセンサ（１５１、１５２）と、を有し、
前記回転操作量は前記回転操作の速さを加味した換算によって換算値に変換されて前記表示部（１３０）に表示されるものであって、
前記回転リング（１４１）は、前記本体ケース（１１０）の円筒形の外側面を環囲した状態で前記本体ケース（１１０）に回転可能にはめられている
ことを特徴とするダイヤルゲージ（１００）。

【請求項2】

短円筒形状である本体ケース（１１０）と、
前記本体ケース（１１０）の側面に突設されたステム（１１２）と、
前記本体ケース（１１０）を貫くように設けられていて、前記ステム（１１２）によって軸受けされ、軸方向進退可能であるスピンドル（１２０）と、
前記本体ケース（１１０）の内部に設けられ、前記スピンドル（１２０）の変位を検出するエンコーダと、
前記本体ケース（１１０）の正面側端面に設けられたデジタル表示式の表示部（１３０）と、を備えたダイヤルゲージ（１００）であって、
前記本体ケース（１１０）の外側面にユーザが手動の操作で入力する操作入力部を備え、
前記操作入力部は、
円環状のタッチパネルであり、
円の周に沿った操作量が操作の速さを加味した換算によって換算値に変換されて前記表示部（１３０）に表示されるものであって、
前記円環状のタッチパネルは、前記本体ケース（１１０）の円筒形の外側面を環囲するように設けられている
ことを特徴とするダイヤルゲージ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定器に関する。具体的には、測定値を表示部にデジタル表示する小型の測定器、例えば、デジタル式のダイヤルゲージ（デジタル式のインジケータ）、デジタル式のマイクロメータ、デジタル式のノギスなどに関する。

【背景技術】

【0002】

測定者が手で持って測定を行うような小型の測定器として例えばダイヤルゲージやノギス、マイクロメータがある。
実際のワークを測定する前の事前準備として測定器に各種の設定を行う必要がある。
例えば、公差の設定やスタート値のプリセット、さらには、補正式の係数を設定するなどといった操作が必要になる。そのため、従来のデジタル式測定器には、複数の操作ボタンやキースイッチが設けられている。
作業効率の向上のため、エンコーダの検出値をプリセットスイッチやホールドスイッチでそのままメモリに記憶設定させるような機種もある（特許文献１）。スピンドルを動かし、その位置をエンコーダで検出し、そのときの値をプリセットスイッチやホールドスイッチでメモリに設定できるというわけである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５９−１８０４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数の操作ボタンやキースイッチを何度も押して数値を設定（置数）するのは非常に手間が掛かり、面倒である。一方、エンコーダの検出値をそのままプリセット値にするとなると、狙った数値に正確に合わせるのは困難である。

【0005】

本発明の目的は、設定操作を素早く簡便に行うことができる測定器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の測定器は、
移動可能に設けられた測定子の変位を検出し、ケースの外側面に設けられた表示部に測定値をデジタル表示する測定器において、
前記ケースの外側面にユーザが手動操作で入力する入力手段を備え、
前記入力手段は、操作量と、操作の速さと、を検出するセンサを有し、
前記操作量は前記操作の速さを加味した換算によって換算値に変換されて前記表示部に表示される
ことを特徴とする。

【0007】

本発明では、
前記入力手段は、
前記ケースの外側面に設けられ、手動操作で回転操作できる回転リングを有する
ことが好ましい。

【0008】

本発明では、
前記ケースは、短円筒状であり、
前記回転リングは円環状であって、前記ケースの側面を環囲した状態で、前記ケースに回転可能にはめられている
ことが好ましい。

【0009】

本発明では、
前記入力手段は、前記ケースの外側面に設けられたタッチパネルである
ことが好ましい。

【0010】

本発明では、
前記タッチパネルは、前記表示部の表示面に組み込まれている
ことが好ましい。

【0011】

本発明の測定器は、
ダイヤルゲージ、ノギスおよびマイクロメータのうちのいずれかである
ことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】デジタル表示式のダイヤルゲージの外観斜視図である。

【図2】表示部の表示例を示す図である。

【図3】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図4】（Ａ）は図３中のＩＶＡ−ＩＶＡ線断面図であり、（Ｂ）は図３中のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。

【図5】制御回路部の機能ブロック図である。

【図6】回転リングの変形例を示す図である。

【図7】入力手段としてタッチパネルを採用した変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、デジタル表示式のダイヤルゲージ１００の外観斜視図である。
ダイヤルゲージ１００は、スピンドル１２０の変位を表示部１３０にデジタル表示する。

【0014】

ダイヤルゲージ１００は、本体ケース１１０と、スピンドル１２０と、表示部１３０と、入力手段（１１６、１４０）と、制御回路部１６０と、を備える。

【0015】

本体ケース１１０は、短円筒状のケース体である。
本体ケース１１０の側面にステム１１２が突設され、このステム１１２がスピンドル１２０の軸受けとなっている。
スピンドル１２０は、先端に測定子１２１を有し、本体ケース１１０を貫くように軸方向に進退可能に支持されている。本体ケース１１０の内部にはスピンドル１２０の変位を検出するエンコーダが内蔵されている。

【0016】

表示部１３０は、本体ケース１１０の正面側端面のほぼ中央領域に配置されている。表示部１３０は、例えば液晶表示パネルであって、セグメント方式で情報を表示する。
なお、表示部１３０として、ドットマトリックス方式の液晶表示パネルや有機ＥＬパネル、あるいは、電子ペーパーを採用してもよい。

【0017】

図２に、表示部１３０の表示例を示す。
表示部１３０には、数値表示部１３２と、アナログスケール表示部１３４と、がある。
数値表示部１３２には、例えば７セグメント方式で数値が示される。
ここに示される数値の意味は、そのとき選択されているモードによって異なる。例えば、測定モードであれば、数値表示部１３２の数値はもちろん測定値そのものである。例えば、公差設定モードやプリセットモードのとき、数値表示部１３２の数値は、ユーザが入力手段（１１６、１４０）で入力しようとしている公差やスタート値を示す。この点は後述する。

【0018】

アナログスケール表示部１３４には、円弧状の目盛１３５と、その目盛１３５上をスライド移動するように表示制御されるいくつかのマーク１３６、１３７、１３８と、が表示される。
図２の例では、円弧状の目盛１３５の上に３つのマークがある。
一番右側のマーク１３６は上限値である最大公差を示すマーク１３６である。
一番左側のマーク１３７は下限値である最小公差を示すマーク１３７である。そして、先端が尖った少し長い針状の指針マーク１３８は、アナログ表示式の指針を模したものであり、測定値に応じて移動する。

【0019】

次に、入力手段について説明する。
入力手段としては、複数のボタン１１６と、回転操作入力部１４０と、が設けられている。
複数のボタン１１６は、本体ケース１１０の正面側端面において表示部１３０の下に配置されている。
これらのボタン１１６には、例えば、モードの切り替え指示や、数値の取込み指示などの機能が割り当てられている。

【0020】

回転操作入力部１４０について説明する。
回転操作入力部１４０は、回転リング１４１と、回転リング１４１の回転を検出するセンサ（１５１、１５２）と、を有する。
回転リング１４１は、本体ケース１１０の側面に配置され、回転可能に設けられている。

【0021】

図３、図４を参照して、回転操作入力部１４０の構造を説明する。
図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
回転リング１４１の外側面には滑り止めの凹凸１４２があり、また、回転リング１４１の内側面には歯車の歯１４３が切られており、すなわち、回転リング１４１はいわゆる内歯車である。
本体ケース１１０の外側面には円筒形の側面を一周するように凹溝条１１３が設けられ、この凹溝条１１３に回転リング１４１が回転可能にはめられている。

【0022】

センサ（１５１、１５２）は本体ケース１１０の内側面に取り付けられ、本体ケース１１０に穿設された孔１１４を通して回転リング１４１の回転を検出する。
センサ（１５１、１５２）としてはフォトセンサを使用し、回転リング１４１の歯車に向けて光を発射し、その反射光を受光して受光信号Ｓ１、Ｓ２を出力する。
回転リング１４１の正方向（例えば右回り）の回転と負方向（例えば左回り）の回転とを区別できるように、２つのセンサ（１５１、１５２）が設けられている。
一方を第１センサ１５１とし、他方を第２センサ１５２とする。

【0023】

図４（Ａ）は図３中のＩＶＡ−ＩＶＡ線断面図であり、図４（Ｂ）は図３中のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。
図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１センサ１５１と第２センサ１５２とでは、回転リング１４１の内歯車の周期（ピッチ）に対して４分の１波長分だけ位置が互いにずれている。このような位置の組み合わせにより、第１センサ１５１と第２センサ１５２からの受光信号により回転リング１４１の回転方向が特定される。
なお、第１センサ１５１と第２センサ１５２とのずれは１／４波長に限らず、１／３波長でも１／８波長でもよく、例えばリサージュにプロットするときにずれ量に応じた処理をすればよい。

【0024】

次に、図５は、制御回路部１６０の機能ブロック図である。
カウンタ１６１は、第１センサ１５１および第２センサ１５２からの受光信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて回転リング１４１の歯１４３がどちらに何ピッチ動いたかをカウントする。例えば、受光信号Ｓ１と受光信号Ｓ２とを直交座標にプロットしてリサージュの回転回数および回転方向を得れば、回転リング１４１の歯１４３の動きと方向がわかる。カウンタ１６１は、回転リング１４１が正方向（右回り）の回転をしていればカウントアップし、回転リング１４１が逆方向（左回り）の回転をしていればカウントダウンするとする。

【0025】

カウンタ１６１からのカウント値は時々刻々と換算部１７０に送られる。
換算部１７０は、変化量算出部１７１と、変化率算出部１７２と、数値演算部１７３と、を有する。変化量算出部１７１は、カウンタ１６１からのカウント値の変化量を算出する。
例えば、所定時間ごと（例えば１秒ごと）にカウント値の差を算出する。前回（１秒前）のカウント値がＣ０で、現時点（１秒後）のカウント値がＣ１であれば、カウント値の差Ｄ１は「Ｃ１−Ｃ０」である。

【0026】

変化率算出部１７２は、カウント値の変化の速さを算出する。
ここでは、カウント値の変化率の大きさがほしい。
一秒ごとのカウント値の差Ｄは変化量算出部１７１で時々刻々算出されるので、その絶対値｜Ｄ｜を変化率の大きさＶとすればよい。

【0027】

数値演算部１７３は、カウント値の差Ｄ１とカウント値の変化率の大きさＶとに基づいて、換算値Ｎを求める。例えば次式のように換算値Ｎを求める。
Ｎ＝ｋ×ｈ（Ｖ）×Ｄ
ｋは、選択されているモード（公差設定モードやプリセットモード）や単位（ｍｍやｉｎｃｈ）に応じて決定される係数である。
ｈ（Ｖ）は、Ｖの大きさに対して正の相関をもつ関数とし、Ｖが大きくなればｈ（Ｖ）は大きくなり、Ｖが小さくなればｈ（Ｖ）は小さくなるように関数ｈを定めておく。
ｈ（Ｖ）の範囲（値域）としては、例えば、０．１から１００まで単調増加するようにしてもよい。

【0028】

ユーザが同じ量（同じ角度分）回転リング１４１を回転操作するとしても、回転リング１４１をゆっくり回転させれば換算値Ｎの変化は小さいものになり、回転リング１４１を速く回転させれば換算値Ｎの変化は大きなものになり、回転リング１４１を極めて素早く回転させれば換算値Ｎの変化は非常に大きなものになる。したがって、ユーザは回転リング１４１を回転操作し、回転量、回転の向き、および、回転の速さを用いて、所望の指令（数値）を簡便に素早く入力することができる。

【0029】

このようにユーザが回転リング１４１で入力した指令は、上記の処理で換算値Ｎに換算され、制御部１８０に出力される。
制御部１８０において、中央処理部１８１は前記換算値Ｎをレジスタ１８２の数値に加算（あるいは減算）し、選択されているモードに応じて演算結果を表示制御部１８５に送る。すると、表示制御部１８５による表示制御によって表示部１３０に表示が反映される。

【0030】

回転操作入力部１４０を使用した入力例をいくつか紹介する。
（公差設定その１）
例えば、マスターワークが既にあって、製品の許容誤差がそのマスターワークに対してプラスマイナス０．３ｍｍというような場合、プラスマイナス０．３ｍｍの公差をダイヤルゲージ１００に設定しておくとよい。デジタル式のダイヤルゲージ１００なので、測定対象物の測定値が設定公差を外れていた場合に色や音でユーザに知らせるようにすることは簡単である。

【0031】

ユーザは、スイッチを押して公差設定モードを選択した状態で、"０．３"という数値をダイヤルゲージ１００に入力する。
"０．３"は小さな数値である。
このとき、ユーザは、回転リング１４１をゆっくりと回転させる。すると、ｈ（Ｖ）が小さな値になるので換算値Ｎも小さな値になる。
このように回転リング１４１をゆっくり回すという極自然な操作だけで"０．３"のように小さな数値を簡単に入力することができる。このように入力された数値（例えば０．３）は数値表示部１３２にも表示されるし、数値の大きさに応じてアナログスケール表示部１３４のマーク１３６、１３７が移動する。表示が狙った数値（０．３）になったら、ボタン１１６（ホールドスイッチや取り込みスイッチと称してもよい）を押して、数値（０．３）を公差としてメモリ１８３に記憶させる。

【0032】

（公差設定その２）
例えば、マスターワークは無いが、設計図面上の指示で製品の許容範囲が４９．７ｍｍ〜５０．３ｍｍのように指示されている場合、４９．７ｍｍ〜５０．３ｍｍという公差をダイヤルゲージ１００に設定する。
"４９．７"や"５０．３"は"０．３"に比べると大きな値である。
このとき、ユーザの操作は同じように回転リング１４１を回転させるだけであるが、大きな数値を入力するので素早く回転させる。すると、ｈ（Ｖ）が大きな値になるので換算値Ｎも大きな値になる。このように回転リング１４１を素早く回すという極自然な操作だけで"４９．７"や"５０．３"のように大きな数値を簡単に入力することができる。

【0033】

仮に、"０．３"を入力するときと同じステップで表示の数値が増えていくと、"４９．７"に達するのに多大な操作が必要である。
ボタン１１６だけで数値を入力させる従来機では、入力する"桁"を選択させておくものもあるが、入力桁を移動しながら"４"、"９"、"７"、"５"、"０"、"３"を総て入力するのは大変である。
この点、本実施形態では、公差設定その１もその２も同じような操作で簡単なのであり、多機能のデジタル式のダイヤルゲージ１００がさらに使い易くなる。

【0034】

（プリセット）
数値設定の例をもう一つ紹介する。
ダイヤルゲージ１００の測定範囲は例えば１２．５ｍｍのように比較的短いものが多いが、測定値の表示（あるいは測定値の取得）としては実際の製品のサイズ通りに５０．２ｍｍなどと表示されるのが便利である。
この場合、実際の測定を開始する前にスタート値を"５０"に設定（プリセット）しておく。やり方は前述と全く同じであり、回転リング１４１を素早く回転させて"５０"の表示になったら、ボタン１１６を押して、数値（５０）をプリセット値としてメモリ１８３に記憶させる。

【0035】

従来機では例えば"５０"といった数値を入力するのは手間であるが、本実施形態ではプリセット操作も簡単なのであり、多機能のデジタル式のダイヤルゲージ１００がさらに使い易くなる。

【0036】

ここまでの例は、数値の入力であったが、さらには表示画面上の項目の選択に回転リング１４１を使用するようにしてもよい。
例えば、ダイヤルゲージ１００の使用前の事前準備として、演算式の設定というのがある。
例えば、Ａｘ＋Ｂｙ＋１／Ｃのような（補正）演算式のパラメータＡ、Ｂ、Ｃの値を設定入力するような場合がある。
このとき、表示画面に演算式（Ａｘ＋Ｂｙ＋１／Ｃ）を表示させた状態で回転リング１４１を回転させたときにカーソルがＡ→Ｂ→Ｃのように移動すると選択入力の手間が削減されるであろう。

【0037】

（変形例１）
上記実施形態では回転リング１４１は本体ケース１１０の円筒形の外側面を一周するように設けられていたが、変形例としては、回転リング１４１をもっと小さくしてもよい。回転リング１４１の一部が本体ケース１１０の外に出ていてユーザが回転操作できるようになっていれば、回転リング１４１の一部が本体ケース１１０の内部に収容されていてもよいのである。

【0038】

回転リング１４１の配設位置は本体ケース１１０の側面に限らず、例えば、図６に例示するように、回転リング１４５を本体ケース１１０の正面に配置するようにしてもよい。

【0039】

（変形例２）
これまでの説明では入力手段として回転操作入力部１４０（回転リング１４１）を例示したが、操作量、操作の向き、および、操作の速さで入力指示できるなら入力手段は回転操作入力部１４０（回転リング１４１）に限定されない。
例えば、図７に例示するように、入力手段としてタッチパネル１９０を採用し、タッチパネル１９０で操作量、操作の向き、および、操作の速さを検出できるようにしてもよい。
上記に説明した回転リング１４１の代わりになればいいので、上下の長さはある程度必要かもしれないが、幅は狭くてもよいだろう。
例えば、アスペクト比で３から５といった細長にしてもよいだろう。
アスペクト比をもっと大きくして、アスペクト比が５以上であってもよい。
このようなタッチパネル１９０を図７に例示するように本体ケース１１０の側面に配置してもよい。

【0040】

あるいは、円環状のタッチパネルを用意し、本体ケース１１０の側面を環囲するようにタッチパネルを設けるようにしてもよい。つまり、第１実施形態の回転リング１４１を円環状のタッチパネルで置き換えるようにしてもよい。
またあるいは、変形例１（図６）に例示した回転リング１４５に代えてタッチパネルを採用してもよいし、円環状のタッチパネルが表示部１３０を囲むように設けられていてもよい。

【0041】

あるいは、表示部１３０にタッチパネルを組み込むようにしてもよい。

【0042】

回転リング１４１に比べ、タッチパネル１９０の方がメカ的な要素が少なくなるので防水性を高くし易いという利点がある。

【0043】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
上記実施形態や変形例の説明において、入力手段は操作の方向を識別できるセンサを備えているとしたが、操作方向を識別しないセンサであってもよい。例えば、第１実施形態においてセンサを１つにしてもよい。
センサが操作の方向を識別しない場合、ユーザが所定の切り替えボタンでカウントアップかカウントダウンかを選択できるようにしておけばよい。

【0044】

ダイヤルゲージを例に説明したが、ノギスやマイクロメータに回転操作入力部やタッチパネルを設けてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１００…ダイヤルゲージ、
１１０…本体ケース、１１２…ステム、１１３…凹溝条、１１４…孔、１１６…ボタン、
１２０…スピンドル、１２１…測定子、
１３０…表示部、１３２…数値表示部、１３４…アナログスケール表示部、１３５…目盛、１３６…公差マーク、１３７…公差マーク、１３８…指針マーク、
１４０…回転操作入力部、
１４１…回転リング、１４３…歯、１４５…回転リング、
１５１…第１センサ、１５２…第２センサ、
１６０…制御回路部、
１６１…カウンタ、
１７０…換算部、１７１…変化量算出部、１７２…変化率算出部、１７３…数値演算部、
１８０…制御部、
１８１…中央処理部、１８２…レジスタ、１８３…メモリ、
１８５…表示制御部、
１９０…タッチパネル。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】