JPS59187203A - Digital display micrometer - Google Patents

Digital display micrometer

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Publication number
JPS59187203A
JPS59187203A JP6143183A JP6143183A JPS59187203A JP S59187203 A JPS59187203 A JP S59187203A JP 6143183 A JP6143183 A JP 6143183A JP 6143183 A JP6143183 A JP 6143183A JP S59187203 A JPS59187203 A JP S59187203A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode
spindle
electrodes
displacement
transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP6143183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Sasaki
康二 佐々木
Yoshihiro Arai
荒井 喜博
Yasuyuki Yamaguchi
靖之 山口
Toshiyuki Matsumoto
松本 利行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd filed Critical Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority to JP6143183A priority Critical patent/JPS59187203A/en
Priority to US06/595,248 priority patent/US4578868A/en
Publication of JPS59187203A publication Critical patent/JPS59187203A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a device compact and to make it possible to measure the amount of displacement of a spindle highly accurately, by applying AC voltages, whose phases are different, to transmitting electrodes of an electrostatic encoder, and detecting the output signals of receiving electrodes, which are changed by the rotation of a rotary body. CONSTITUTION:A fixed cylindrical body 40 is coupled to a rotary body 28, which is rotated in association with a spindle 14 with a specified gap being provided. A plurality of transmitting electrodes 44 are provided on the cylindrical body 40 at an equal interval. Receiving electrodes 46 in a ring shape is provided in parallel with said electrodes 44. A combining electrode 48 and a grounding electrode 50 are attached to the rotary body 28. Thus an electrostatic encoder is formed. The rotary body 28 is rotated under the state AC voltages having the different phases are applied to the transmitting electrodes 44. Then, the outputs, whose phases correspond to the amount of the displacement of rotation of the rotary body 28, are obtained by the receiving electrodes 46. Based on said signals, the amount of displacement of the spindle is accurately detected. Therefore, the device can be made compact, and the amount of displacement can be measured highly accurately.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はデジタル表示マイクロメータ、特に静電型エン
コーダを用いたデジタル表示マイクロメータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a digital display micrometer, and more particularly to a digital display micrometer using an electrostatic encoder.

背景技術 従来よシ被測定物の測定値をデジタル表示するデジタル
表示マイタロメータが周知であり、このデジタル表示マ
イクロメータは測定値の読取シ個人誤差を除去すること
が可能であり、かつ当該測定値の読取シを迅速に行うこ
とができることから、各種製造部門の測定に幅広く利用
されている。
BACKGROUND ART Conventionally, digital display micrometers that digitally display measured values of an object to be measured have been well known, and this digital display micrometer can eliminate individual errors in reading measured values and Because it can perform reading quickly, it is widely used for measurements in various manufacturing departments.

一般に、この種の測定装置1d1装置本体に移動可能に
設けられ被測定物に接触するスピンドルと、該スピンド
ルの移動量を検出し電気信号パルスに変換出力するエン
コーダと、を含み、エンコーダの出力する電気信号パル
スを計数回路にて計数し、その計数値をデジタル表示器
上にデジタル表示している。
In general, this type of measuring device 1d1 includes a spindle that is movably provided in the main body of the device and contacts the object to be measured, and an encoder that detects the amount of movement of the spindle and converts it into electrical signal pulses, and outputs the output of the encoder. Electric signal pulses are counted by a counting circuit, and the counted value is digitally displayed on a digital display.

このようにすることによシ、表示器上に表示される表示
値を一読することにより、被測定物の測定値を瞬時に求
めることができる。
By doing so, the measured value of the object to be measured can be obtained instantaneously by reading the displayed value displayed on the display.

ところで、この種の測定装置に用いられるエンコーダと
して従来より光電型エンコーダ、接点型エンコーダ、静
電型エンコーダ等が周知である。
Incidentally, photoelectric encoders, contact encoders, electrostatic encoders, and the like are conventionally known as encoders used in this type of measuring device.

光電型エンコーダでは、回転円板の表面に等間隔に設け
られたスリットと、該回転円板のスリットを介して光路
を形成する発光器及び受光器と、を含み、スピンドルの
変位量に応じて円板を回転し発受光器間に形成される光
路をオンオフし被測定物の変位量を検出している。
A photoelectric encoder includes slits provided at equal intervals on the surface of a rotating disk, and a light emitter and a light receiver that form an optical path through the slits of the rotating disk, and the encoder has slits provided at equal intervals on the surface of a rotating disk, and a light emitter and a light receiver that form an optical path through the slits of the rotating disk. The amount of displacement of the object to be measured is detected by rotating the disk and turning on and off the optical path formed between the light emitter and receiver.

しかし、との光電型エンコーダでは、発光器の消費電力
が大きく、使用する電池の交換回数が増加し、また容量
の大きな電池を使用した場合には装置全体が大型となる
という欠点があった。さらに、測定精度を上げるために
は、回転円板上に数ミクロン間隔でスリットを設けると
とが必要となり、その製造が難しくしかも運転中にクリ
アランス変化に起因するミスカウントを生じやすいとい
う問題があった。
However, the photoelectric encoder has disadvantages in that the power consumption of the light emitter is large, the number of battery replacements required increases, and when a large capacity battery is used, the entire device becomes large. Furthermore, in order to improve measurement accuracy, it is necessary to provide slits at intervals of several microns on the rotating disk, which is difficult to manufacture and is prone to miscounts due to clearance changes during operation. Ta.

また、接点型エンコーダでは、測定子の変位量検出にス
リット、ブラシなどを用いるため、これらスリット、ブ
ラシの消耗が激しく、マた測定信号にノイズが混入しや
すいという問題があった。
In addition, since the contact type encoder uses slits, brushes, etc. to detect the displacement amount of the probe, there is a problem in that these slits and brushes are subject to severe wear and noise is likely to be mixed into the measurement signal.

これに対し、静電型エンコーダは、光電型エンコーダの
ように消費電力が大きくなく、接点型エンコーダのよう
にブラシ、スリット等の消耗及びノイズの混入という問
題がないため、近年各種のデジタル表示測定装置に採用
することが提案されている。
On the other hand, electrostatic encoders do not consume as much power as photoelectric encoders, and do not have the problems of wear and tear of brushes, slits, etc. and noise contamination like contact encoders, so in recent years they have been used for various digital display measurements. It is proposed to be adopted in the device.

従来技術 このような提案されたデジタル表示マイクロメータに用
いられる静電型エンコーダでは、少くとも一対の電極板
を対向配置してコンデンサを形成し、両電極板をスピン
ドルの変位量に対応して相対的に移動させ、このときの
機械的変位量をコンデンサの静電容量変化として電気的
に検出する構成としている。
Prior Art In an electrostatic encoder used in such a proposed digital display micrometer, at least a pair of electrode plates are arranged facing each other to form a capacitor, and both electrode plates are arranged relative to each other in accordance with the amount of displacement of the spindle. The structure is such that the amount of mechanical displacement at this time is electrically detected as a change in capacitance of the capacitor.

たとえば、マイクロメータ本体に固定されたステータに
一方の電極板を等間隔に複数個整列配置し、このステー
タと一定間隔をおいて対向配置されたロータ上に他方の
電極板を配置し、ロータをスピンドルの変位に応じてス
テータと平行に回転移動させ、この時両電極板により形
成されるコンデンサの容量変化によりスピンドルの変位
量を検出している。
For example, one electrode plate is arranged at regular intervals on a stator fixed to the micrometer body, and the other electrode plate is placed on a rotor facing the stator at a certain distance. The spindle is rotated parallel to the stator in accordance with the displacement of the spindle, and at this time, the amount of displacement of the spindle is detected by the change in capacitance of the capacitor formed by both electrode plates.

しかし、提案装置における静電型エンコーダでは、前記
移動電極板から成るコンデンサを用い分圧回路を形成し
、コンデンサの静電容量に応じて変化する分圧比を検出
してスピンドルの変位量を検出する構成とするため、提
案の測定装置では、コンデンサを形成する移動電極板の
板面間距離が何らかの原因で変化しコンデンサの静電容
量が変化した場合や、分圧回路に印加する電源電圧が変
化したような場合には、その分圧出力がスピンドルの変
位量に正確に対応しなくなり、正確な測定ができないと
いう欠点がある。
However, in the electrostatic encoder in the proposed device, a voltage dividing circuit is formed using a capacitor made of the moving electrode plate, and the amount of displacement of the spindle is detected by detecting a voltage dividing ratio that changes according to the capacitance of the capacitor. Therefore, the proposed measurement device can be used in cases where the distance between the surfaces of the movable electrode plates that form the capacitor changes for some reason and the capacitance of the capacitor changes, or when the power supply voltage applied to the voltage divider circuit changes. In such a case, there is a drawback that the partial pressure output no longer corresponds accurately to the amount of displacement of the spindle, and accurate measurement cannot be performed.

また、近年、装置の携帯性、操作性を図る観点から、装
置の小型化が望まれており、これに応えて装置の小型化
を図る場合には、前記ステータ及びロータに配設される
電極板の極面積が小さくなり、この結果、電極板が微小
配役ずれした場合にはスピンドルの変位量を高精度で検
出できないという問題があり、このため装置の小型化を
図る場合には、電極板の組み込みを極めて精巧に行わな
ければならず、更に電極板の加工精度をあげるため超精
密加工を要する等、その製作が極めて煩雑化するという
問題があり、このため静電型エンコーダを採用したマイ
クロメータはまだ実用化されていない。
In addition, in recent years, there has been a demand for smaller devices from the viewpoint of portability and operability, and in response to this demand, when downsizing devices, electrodes disposed on the stator and rotor are required. The pole area of the plate becomes smaller, and as a result, if the electrode plate becomes slightly misaligned, the amount of displacement of the spindle cannot be detected with high precision. There is a problem in that the manufacturing process is extremely complicated, as the incorporation of the electrode plate must be done extremely precisely, and ultra-precision machining is required to improve the machining accuracy of the electrode plate. Meters have not yet been put into practical use.

発明の目的 本発明は、前述した課題に鑑み為されたものであり、そ
の目的は、容易に装置の小型化を図ることができ、また
、被測定物を高精度にて測定することができるデジタル
表示マイクロメータを提供することにある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to easily miniaturize the device and to measure the object to be measured with high precision. Our objective is to provide a digital display micrometer.

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、本体に移動可能
に設けられ被測定物に当接するスピンドルと、スピンド
ルの変位量を検出し電気信号に変換出力するエンコーダ
とを含み、エンコーダの出力する電気信号をデジタル表
示するデジタル表示マイクロメータにおいて、前記エン
コーダは、装置の基台側に設けられた固定円筒体と、固
定円筒体の内周又は外周に一定間隔を介して嵌挿されス
ピンドルの移動に応じ回動する回転体とを含み、固定円
筒体と回転体とが対向するいずれか一方の円周壁には等
間隔に配列された複数の送信電極と、該送信電極に並列
された帯状の受信電極とが設け    。
Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention includes a spindle that is movably provided in a main body and comes into contact with an object to be measured, and an encoder that detects the amount of displacement of the spindle and converts it into an electrical signal. In a digital display micrometer that digitally displays an electrical signal output by a rotating body that rotates in accordance with the movement of the spindle, and a plurality of transmitting electrodes arranged at equal intervals on one circumferential wall where the fixed cylindrical body and the rotating body face each other, and a plurality of transmitting electrodes arranged in parallel with the transmitting electrodes. A strip-shaped receiving electrode is provided.

られ、他方の円周qにはで信電極及び受信電極にまたが
って対向配置され両電極間を静電給金する結合電極と、
送信電極及び受信電極にまたがって対向配置されたアー
ス電極とが円周方向に沿って設けられ、前記各送信電極
にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加し、回転体の回
動により変化する受信電極の出力信号に基づいてスピン
ドルの変位量を検出することを特徴とする。
and on the other circumference q, a coupling electrode which is arranged facing across the transmitting electrode and the receiving electrode and electrostatically feeding between the two electrodes;
A receiving electrode is provided with a grounding electrode disposed facing each other across the transmitting electrode and the receiving electrode along the circumferential direction, and AC voltages having different phases are applied to each of the transmitting electrodes, and the receiving electrode changes with the rotation of the rotating body. The spindle displacement amount is detected based on the output signal of the spindle.

実施例 つぎに本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。Example Next, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には本発明に係るデジタル表示マイクロメータの
機械的構成が示されており、この実施例の装置は、U字
型フレームlOの一端内面側にその測定面12aを内側
に向けて設けられたアンビル12と、該U字型フレーム
lOの他端側にアンビル12の測定面12aに向は対向
配置されたスピンドルエ4と、を含み、該スピンドル1
4と同軸上に設けられたシンプル16を回転操作してス
ピンドル14をアンビル12に向は進退させている。
FIG. 1 shows the mechanical configuration of a digital display micrometer according to the present invention, and the device of this embodiment is installed on the inner surface of one end of a U-shaped frame IO with its measuring surface 12a facing inward. a spindle 4 disposed on the other end side of the U-shaped frame 1O facing the measurement surface 12a of the anvil 12;
The spindle 14 is moved forward and backward toward the anvil 12 by rotating a simple 16 provided coaxially with the anvil 4.

すなわち、シンプル16はスピンドル14と一体に形成
されており、このシンプル16の内周面にはネジが形成
されており、このネジはスピンドル14に被嵌されフレ
ーム10に保持部材18を介して固定されたスリーブ2
0に螺合されている。
That is, the simple 16 is formed integrally with the spindle 14, and a screw is formed on the inner peripheral surface of the simple 16, and this screw is fitted into the spindle 14 and fixed to the frame 10 via the holding member 18. sleeve 2
It is screwed to 0.

従って、シンプル16を回転操作することにより、スピ
ンドルj4はシンプル16の回転に連動してアンビル1
2に向けて進退することとなる。
Therefore, by rotating the simple 16, the spindle j4 will rotate the anvil 1 in conjunction with the rotation of the simple 16.
We will advance and retreat towards 2.

実施例の装置は、このようなスピンドル14の機械的な
変位量をエンコーダを用いて検出し検出変位量に応じた
電気信号パルスを計数回路に入力している。計数回路は
、エンコーダの出力する電気信号パルスを計数し、その
計数値をフレーム10の側面に設けられたデジタル表示
器22上にデジタル表示している。
The device of the embodiment uses an encoder to detect the amount of mechanical displacement of the spindle 14, and inputs an electric signal pulse corresponding to the detected amount of displacement to the counting circuit. The counting circuit counts the electrical signal pulses output by the encoder and digitally displays the counted value on a digital display 22 provided on the side surface of the frame 10.

従って、実施例の装置によれば、アンビル12及びスピ
ンドル14の両側定面1211,14!lに挾まれた被
測定物の寸法を表示器22上にデジタル表示することが
可能となる。
Therefore, according to the apparatus of the embodiment, both sides constant surfaces 1211, 14 of the anvil 12 and the spindle 14! It becomes possible to digitally display the dimensions of the object to be measured held between the two positions on the display 22.

本発明の特徴的事項は、前記エンコーダとして所定の電
極構造を持つ静電型エンコーダを用い、スピンドル14
の機械的変位量を簡単な構成で正確に測定可能とするこ
とにある。
A characteristic feature of the present invention is that an electrostatic encoder having a predetermined electrode structure is used as the encoder, and the spindle 14
The object of the present invention is to enable accurate measurement of mechanical displacement with a simple configuration.

このため、本発明の装置に用いられるエンコーダは、ス
ピンドル14に摺動自在に被嵌された保持筒26を有し
ており、この保持筒26に円筒状の回転体28が嵌合固
定されている。そして前記保持筒26はバネ30によっ
て軸方向に付勢されておシ、これによシ回転体28のガ
タ付きが防止されている。
For this reason, the encoder used in the device of the present invention has a holding cylinder 26 that is slidably fitted onto the spindle 14, and a cylindrical rotating body 28 is fitted and fixed to this holding cylinder 26. There is. The holding cylinder 26 is urged in the axial direction by a spring 30, thereby preventing the rotating body 28 from wobbling.

なお、前記保持筒26はビン32によってスピンドル1
4と連結されている。すなわち、スピンドル14にはキ
ー溝34が形成されており、−力保持筒26にはビン穴
が設けられており、仁のビン穴にビン32を挿通するこ
とによりビン32の下端部がキー溝34に摺動自在に係
合し前記スピンドル14と保持筒26、すなわち回転体
28との連結が行われる。
Note that the holding cylinder 26 is attached to the spindle 1 by the bottle 32.
It is connected to 4. That is, a key groove 34 is formed in the spindle 14, and a bottle hole is provided in the force holding cylinder 26, and by inserting the bottle 32 into the pin hole, the lower end of the bottle 32 is inserted into the key groove. 34 to connect the spindle 14 and the holding cylinder 26, that is, the rotating body 28.

したがってスピンドル14の回転に連動して回転体28
が回転を行うこととなる。
Therefore, in conjunction with the rotation of the spindle 14, the rotating body 28
will perform the rotation.

この場合において、回転体28の回転を円滑に行うため
、保持筒26は本体の基台24に軸受38にて軸支され
ている。
In this case, in order to smoothly rotate the rotating body 28, the holding cylinder 26 is supported by a bearing 38 on the base 24 of the main body.

一方、本実施例において、固定円筒体40は装置基台2
4に固定される。
On the other hand, in this embodiment, the fixed cylindrical body 40 is
It is fixed at 4.

すなわち、前記固定円筒体40は一定の間隔を介して回
転体28に被嵌されており、この固定円筒体40の一端
は基台24に係止されておシ、他端は基台24の壁部に
固定された保持アーム42に保合固定されている。
That is, the fixed cylindrical body 40 is fitted onto the rotating body 28 at a constant interval, one end of the fixed cylindrical body 40 is locked to the base 24, and the other end is attached to the base 24. It is securely fixed to a holding arm 42 fixed to the wall.

本実施例において、前記回転体28と固定円筒体40と
の円周面上にはスピンドル14の変位を検出する電極が
配設される。
In this embodiment, electrodes for detecting displacement of the spindle 14 are arranged on the circumferential surfaces of the rotating body 28 and the fixed cylindrical body 40.

第2図には、回転体28と固定円筒体40の電極配設円
周面の展開図が示され、固定円筒体40には絶縁部41
を介して、円周方向に溢って等間隔に配列された複数の
送信電極44と、該送信電極に並列されたリング帯状の
受信電極46と、が設けられている。また、前記回転体
28には、送信電極44及び受信電極46にまたがって
対向配置され両電極間を静電結合する結合電極48と、
送信電極44及び受信電極46にまたがって対向配置さ
れたアース電極50と、が絶縁部49を介してその円周
方向に沿って設けられている。
FIG. 2 shows a developed view of the electrode-arranged circumferential surfaces of the rotating body 28 and the fixed cylindrical body 40, and the fixed cylindrical body 40 has an insulating section 41
A plurality of transmitting electrodes 44 are arranged circumferentially and at equal intervals, and a ring-shaped receiving electrode 46 is provided in parallel with the transmitting electrodes. Further, on the rotating body 28, a coupling electrode 48 is disposed facing across the transmitting electrode 44 and the receiving electrode 46 and electrostatically couples the two electrodes.
A ground electrode 50 is provided facing the transmitting electrode 44 and the receiving electrode 46 with an insulating portion 49 interposed therebetween along the circumferential direction thereof.

以上の構成とすることにより、本発明によれば、前記各
送信電極44に位相の異なる矩形波或いは正弦波からな
る交流電圧を印加した状態で回転体28を回転すれば、
受信電極46から回転体28の回転変位量に応じた位相
の出力信号を得る。ことができる。
With the above configuration, according to the present invention, if the rotating body 28 is rotated while applying an alternating current voltage consisting of a rectangular wave or a sine wave with different phases to each of the transmitting electrodes 44,
An output signal having a phase corresponding to the amount of rotational displacement of the rotating body 28 is obtained from the receiving electrode 46 . be able to.

従って、受信電極46から出力される信号の位相を所定
の基準位相と比較することにより、スピンドル14の変
位量を電源電圧の変動等に影響されることなく正確に測
定することが可能となる。
Therefore, by comparing the phase of the signal output from the receiving electrode 46 with a predetermined reference phase, it is possible to accurately measure the amount of displacement of the spindle 14 without being affected by fluctuations in the power supply voltage or the like.

実施例において、前記送信電極44は固定円筒体40上
にn個を1組とする2以上のユニット電極組、本実施例
にあっては8個を1組とする2組のユニット電極組が配
設されており、受信電極46はこの送信電極44に並列
してリング帯状に配置されている。そして、各群の送信
電極44のそれ360°             3
60゜それに□、すなわち、7 = 45°ずつ位相の
異なる交流電圧が印加されている。また前記結合電極4
8−1.48−2及びアース電極50−1.50−2は
それぞれ2組設けられ、回転体28上にその円周方向に
沿って交互′に対称的に配置されている。これら各結合
電極48及びアース電極50け固定円筒体40上に設け
られた送信電極44及び受信電極46の4分の1の範囲
、すなわち4個の送信電極44及びリング帯状に形成さ
れた受信電極46の4分の1の範囲と対向するように配
置されている。
In the embodiment, the transmitting electrodes 44 are arranged on the fixed cylindrical body 40 in two or more unit electrode sets each having n pieces, and in this embodiment, two or more unit electrode sets each having eight pieces. The receiving electrodes 46 are arranged in a ring band shape in parallel with the transmitting electrodes 44. And that of the transmitting electrode 44 of each group 360° 3
60° and □, that is, alternating current voltages whose phases differ by 7 = 45° are applied. Further, the coupling electrode 4
Two sets of ground electrodes 8-1, 48-2 and 50-1, 50-2 are provided, and are arranged symmetrically and alternately along the circumferential direction of the rotating body 28. These coupling electrodes 48 and 50 earth electrodes are provided on the fixed cylindrical body 40 in a quarter area of the transmitting electrodes 44 and receiving electrodes 46, that is, the four transmitting electrodes 44 and the receiving electrodes formed in a ring band shape. It is arranged so as to face a quarter range of 46.

以上の構造とすることにより、本実施例の装置では、回
転円筒体28の回転により変化する受信電極46の出力
信号に基づき、スピンドル14の変位量を正確に検出す
ることが可能となる。
With the above structure, the device of this embodiment can accurately detect the amount of displacement of the spindle 14 based on the output signal of the receiving electrode 46 that changes with the rotation of the rotating cylindrical body 28.

第3図には前記各電極を用いてスピンドル14の変位量
を検出するエンコーダの電気回路が示されておシ、実施
例の電気回路では、所定のクロックパルスを出力する発
信器52と、そのクロックパルスに同期して各送信電極
44にそれぞれ45゜ずつ位相の異なる8相の交流電圧
を印加するパルス変調発生器54と、を含み、回転体2
8の回動によシ変化する受信電極46の出力信号を積分
回路56を介して位相比較器58に入力している。
FIG. 3 shows an electric circuit of an encoder that detects the amount of displacement of the spindle 14 using each of the electrodes. a pulse modulation generator 54 that applies 8-phase AC voltages having phases different by 45 degrees to each transmitting electrode 44 in synchronization with a clock pulse;
The output signal of the receiving electrode 46, which changes with the rotation of the receiving electrode 8, is inputted to a phase comparator 58 via an integrating circuit 56.

位相比較器58は、このようにして入力される信号の位
相と基準となる位相とを比較し、回転体28の固定円筒
体40に対する相対回転変位量を基準位相に対する入力
信号の位相ずれとして検出し、その検出信号を計数回路
60に入力する。計数回路60は、このようにして入力
された検出信号に基づき発信器52から出力されるクロ
ックパルスをカウントし、表示器22上にスピンドル1
4の変位量をデジタル表示する。
The phase comparator 58 compares the phase of the signal thus inputted with the reference phase, and detects the amount of relative rotational displacement of the rotating body 28 with respect to the fixed cylindrical body 40 as a phase shift of the input signal with respect to the reference phase. Then, the detection signal is input to the counting circuit 60. The counting circuit 60 counts the clock pulses output from the oscillator 52 based on the detection signal input in this way, and displays the spindle 1 on the display 22.
Digitally displays the displacement amount of 4.

本実施例の装置は、以上の構成からなシ次にその作用を
説明する。
The apparatus of this embodiment has the above-mentioned configuration.The operation thereof will now be explained.

実施例の装置において、シンプル16を回転操作しスピ
ンドル14を進退させると、これに同期して回転体28
が回転し結合電極48によシ静電結合される受信電極4
6と送信電極44との組み合わせが変化する。
In the apparatus of the embodiment, when the simple 16 is rotated to move the spindle 14 forward or backward, the rotating body 28 is moved in synchronization with this.
The receiving electrode 4 rotates and is electrostatically coupled by the coupling electrode 48.
6 and the transmitting electrode 44 change.

実施例において、送信電極44は8個ずつ2組設けられ
これら各電極44には45°位相の異なる電圧がそれぞ
れ印加されているため、回転体28を1回転すると、受
信電極46から出力される信号は45°X16=720
°位相が変わるととになる。従って、例えば回転体28
が1回転するとスピンドル14が500ミクロン変位す
るようスピンドル14の進退用ネジピッチが形成されて
いれば、受信電極46の出力信号が10位相角度が変わ
るたびlc500/720 #0.7ミクロンなるスピ
ンドル14の変位を検出することができる。
In the embodiment, two sets of eight transmitting electrodes 44 are provided, and voltages having a 45° phase difference are applied to each of these electrodes 44, so that when the rotating body 28 rotates once, the receiving electrode 46 outputs voltages. The signal is 45° x 16 = 720
°When the phase changes, it becomes . Therefore, for example, the rotating body 28
If the screw pitch for advancing and retracting the spindle 14 is set so that the spindle 14 is displaced by 500 microns per rotation, the output signal of the receiving electrode 46 will change by lc500/720 #0.7 micron every time the phase angle changes by 10. Displacement can be detected.

従って、本実施例の装置によれば、固定円筒体4δ」二
に8個2組の送信電極44を配列し、これら各送信電極
44に位相の異なる電圧を印加するという簡単な構造で
スピンドル14の変位、すなわち、被測定物の測定を正
確に行うことが可能となる。
Therefore, according to the device of this embodiment, the spindle 14 has a simple structure in which two sets of eight transmitting electrodes 44 are arranged in the fixed cylinder 4δ and voltages having different phases are applied to each of the transmitting electrodes 44. In other words, it becomes possible to accurately measure the displacement of the object to be measured.

なお、スピンドルの送シネジピッチが500ミクロンの
マイクロメータにおいて、2列配置又は2ブラシ型構造
の従来の接点型エンコーダと本実施例のエンコーダとを
比較すれば、従来のエンコーダでは回転体上に形成する
スリットの数nは、−列あたJn=s OO/4=12
5、すなわち電気角360°あだ9125個スリットを
形成する必要があシ、本実施例に比しその構造が極めて
精密かつ複雑になることが理解される。
In addition, in a micrometer with a spindle feed pitch of 500 microns, if we compare the conventional contact type encoder with a two-row arrangement or two-brush type structure and the encoder of this embodiment, we can see that the conventional encoder is formed on a rotating body. The number of slits n is - Jn per column = s OO/4 = 12
5, that is, it is necessary to form 9125 slits across 360 degrees of electrical angle, and it is understood that the structure is extremely precise and complicated compared to this embodiment.

また、同様に本実施例の装置と、従来の光電型4分割方
式のエンコーダとを比較すると、前記接点型エンコーダ
の場合と同様この従来の装置では回転体上に設けるスリ
ットの数nがn=5oo/4=125、すなわち電気角
36(1’あたり125個のスリットを設ける必要があ
り、その構造は非常に精密かつ複雑となることが理解さ
れる。
Similarly, when comparing the device of this embodiment with a conventional photoelectric 4-segment encoder, it is found that in this conventional device, the number n of slits provided on the rotating body is n= It is understood that it is necessary to provide 125 slits per 5oo/4=125, that is, 36 electrical angles (1'), and the structure is extremely precise and complicated.

このように、本発明の装置では、スピンドル14の変位
量の検出を極めて簡単な構造の装置で行うことが可能と
なる。
In this way, with the device of the present invention, it is possible to detect the amount of displacement of the spindle 14 with a device having an extremely simple structure.

また、本実施例においては、各電極は回転体28と固定
円筒体40の円周面上に配設される結果、装置全体を小
型化するにもかかわらず電極面積を比較的大きくするこ
とが可能であり、これにより各電極を円板上に配設する
従来装置に比較して測定精度を高めることが可能である
。そして本実施例においては、前述したように各電極を
円周面上に配設する結果、装置部品を軸基準勇武により
加工組立することが可能であり、これによ′り装置の組
立てが容易化されるとともに、これら部品の組立精度を
高めることが可能である。
Furthermore, in this embodiment, each electrode is arranged on the circumferential surface of the rotating body 28 and the fixed cylindrical body 40, so that the electrode area can be made relatively large even though the entire device is downsized. This makes it possible to improve measurement accuracy compared to conventional devices in which each electrode is arranged on a disk. In this embodiment, as described above, each electrode is disposed on the circumferential surface, and as a result, the device parts can be processed and assembled using the axis reference mechanism, which makes it easy to assemble the device. It is possible to improve the accuracy of assembly of these parts.

そして、本実施例において、保持筒26はバネ30によ
って軸方向に常時付勢され、回転体28のガタ付きが防
止される結果、回転体28と固定円筒体40との間隔、
すなわち送・受信電極44.46と結合電極48との間
隔が一定に保たれ高精度の測定が行われる。
In this embodiment, the holding cylinder 26 is constantly urged in the axial direction by the spring 30, and as a result of preventing the rotating body 28 from wobbling, the distance between the rotating body 28 and the fixed cylindrical body 40 is reduced.
In other words, the distance between the transmitting/receiving electrodes 44, 46 and the coupling electrode 48 is kept constant, allowing highly accurate measurement.

なお、前記実施例に赴いては、固定円筒体40上に8個
2組の送信電極44を配設しこれら各送信電極に45°
位相の異なる交流電圧を印加する装置を例にとり説明し
たが、本実施例の装置はこれに限らず、固定円筒体40
上に任意の数nの送信電極44を配列し、これら各@極
44にそれぞれ所定各位相360’の異なる交流電圧を
印加してもよい。
In the above embodiment, two sets of eight transmitting electrodes 44 are arranged on the fixed cylindrical body 40, and each of these transmitting electrodes is tilted at an angle of 45 degrees.
Although the explanation has been given by taking as an example a device that applies alternating current voltages with different phases, the device of this embodiment is not limited to this, and the fixed cylindrical body 40
An arbitrary number n of transmitting electrodes 44 may be arranged on the top, and different AC voltages of predetermined phases 360' may be applied to each of these @poles 44, respectively.

また、本発明の実施例において、固定円筒体40の受信
電極46をリング帯状に形成することなく、例えば第4
図に示すように複数の送信電伊の幅、第4図においては
4個の送信電極の幅に対応した長さの帯状の受信電極4
6を複数個送信電極44に並列配置し、各受信電極46
からの信号を処理してスピンドル14の変位量を求める
構成とすることも可能である。
Further, in the embodiment of the present invention, the receiving electrode 46 of the fixed cylindrical body 40 is not formed into a ring band shape, but instead is formed into a ring band shape.
As shown in the figure, there is a strip-shaped receiving electrode 4 whose length corresponds to the width of the plurality of transmitting electrodes, in FIG. 4, the width of four transmitting electrodes.
6 are arranged in parallel on the transmitting electrode 44, and each receiving electrode 46
It is also possible to adopt a configuration in which the amount of displacement of the spindle 14 is determined by processing the signals from the.

更に、本実施例において、回転体28に送信電極44及
び受信電極46を配設し、固定円筒体40に結合電極4
8及びアース電極50を配設することも可能であるが、
回転体28に結合電極48及びアース電極50を設け、
固定円筒体40に送信電極44及び受信電極46を配設
することによシ、固定円筒体40側に設けられた送信電
極44及び受信電極46にリード線等を接続するのみで
よく、可動側である回転体28上に設けられた結合電極
48及びアース電極50にはリード線等の接続を必要と
しないため、電気回路等の配線を全て固定側において行
うことができ、その結実装置全体を簡単な構造でかつ小
形なものとすることが可能となる。さらに、回転体28
等の可動側に電気配線を必要とし々いため、装置全体を
極めて信頼性の高いものとすることが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, a transmitting electrode 44 and a receiving electrode 46 are arranged on the rotating body 28, and a coupling electrode 4 is arranged on the fixed cylindrical body 40.
8 and a ground electrode 50, but
A coupling electrode 48 and a ground electrode 50 are provided on the rotating body 28,
By arranging the transmitting electrode 44 and the receiving electrode 46 on the fixed cylindrical body 40, it is only necessary to connect lead wires etc. to the transmitting electrode 44 and the receiving electrode 46 provided on the fixed cylindrical body 40 side. Since the coupling electrode 48 and the ground electrode 50 provided on the rotating body 28 do not require connection of lead wires, etc., all the wiring for electric circuits etc. can be done on the fixed side, and the entire fruiting device can be It becomes possible to have a simple structure and a small size. Furthermore, the rotating body 28
Since electrical wiring is often required on the movable side of the device, the entire device can be made extremely reliable.

発明の詳細 な説明したよう姉、本発明によれば、受信電極からスピ
ンドルの変位量に応じた位相を有する信号が出力される
だめ、この出力信号に基づき被測定物の寸法を正確に測
定することができる。
As described in detail, according to the present invention, a signal having a phase corresponding to the amount of displacement of the spindle is output from the receiving electrode, and the dimensions of the object to be measured can be accurately measured based on this output signal. be able to.

寸だ、測定用の各電極を円周面上に配設する結果、装置
を小型化する場合においても電極面積を比較的大きくす
ることが可能であり、装置の小型化による測定精度の低
下を防止することが可能となる。
As a result of arranging each electrode for measurement on the circumferential surface, it is possible to make the electrode area relatively large even when downsizing the device, and it is possible to prevent a decrease in measurement accuracy due to downsizing of the device. It becomes possible to prevent this.

更に前述したごとく、電極を円周面上に配設する結果、
装置の各部品を軸基準方式により加工組立てすることが
可能であシ、部品の加工精度の向上及び装置組立ての容
易化を図ることが可能である。
Furthermore, as mentioned above, as a result of arranging the electrodes on the circumferential surface,
It is possible to process and assemble each part of the device using an axis reference method, and it is possible to improve the processing accuracy of the parts and facilitate the device assembly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明デジタル表示マイクロメータの構成図、 第2図は本発明の装置に用いられる回転体及び固定円筒
体の展開説明図、 第3図は本発明の装置に用いられる電気回路の一例を示
すブロック図、 第4図は本発明装置において、受信電極を断続的帯状に
形成した場合を示す第3図の変形説明図である。 14・・・スピンドル、  28・・・回転体、40・
−・固定円筒体、  44・・・送信電極、46・・・
受信電極、  48・・・結合電極、50・・・アース
電極。 代理人  弁理士  吉 1)研 二 (ほか1名)
Fig. 1 is a configuration diagram of the digital display micrometer of the present invention, Fig. 2 is a developed explanatory diagram of the rotating body and fixed cylindrical body used in the device of the present invention, and Fig. 3 is an illustration of the electric circuit used in the device of the present invention. A block diagram showing an example. FIG. 4 is a modified explanatory diagram of FIG. 3 showing a case where the receiving electrodes are formed in an intermittent band shape in the device of the present invention. 14... Spindle, 28... Rotating body, 40...
- Fixed cylindrical body, 44... Transmitting electrode, 46...
Receiving electrode, 48... Coupling electrode, 50... Earth electrode. Agent: Patent attorney Yoshi 1) Kenji (and 1 other person)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  本体に移動可能に設けられ被測定物に当接す
るスピンドルと1.スピンドルの変位量を検出し電気信
号に変換出力するエンコーダとを含み、エンコーダの出
力する電気信号をデジタル表示するデジタル表示マイク
ロメータにおいて、前記エンコーダは、装置の基台側に
設けられた固定円筒体と、固定円筒体の内周又は外周に
一定間隔を介して嵌挿されスピンドルの移動に応じ回動
する回転体とを含み、固定円筒体と回転体とが対向する
いずれか一方の円周壁には等間隔に配列された複数の送
信電極と、該送信電極に並列された帯状の受信電極とが
設けられ、他方の円周壁には送信電極及び受信電極に寸
たがって対向配置され両電極間を静電給金する結合電極
と、送信電極及び受信電極にまたがって対向配置された
アース電極とが円周方向に沼って設けられ、前記各送信
電極にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印加し、回転体
の回動により変化する受信電極の出力信号に基づいてス
ピンドルの変位量を検出することを特徴とするデジタル
表示マイクロメータ。 (2、特許請求の範囲(1)記載の装置において、送信
電極はn個を1組とする2以上のユニット’を極360
゜ 組に分割され、各電極組の送信電極には順次−バーの等
位相ずれを有する交流電圧が印加されることを特徴とす
るデジタル表示マイクロメータ。
(1) A spindle which is movably provided on the main body and comes into contact with the object to be measured; A digital display micrometer that includes an encoder that detects the amount of displacement of a spindle, converts it into an electrical signal, and digitally displays the electrical signal output from the encoder, wherein the encoder is a fixed cylindrical body provided on the base side of the device. and a rotating body that is fitted onto the inner or outer periphery of the fixed cylindrical body at a constant interval and rotates according to the movement of the spindle, and the fixed cylindrical body and the rotating body are attached to one of the opposing circumferential walls. is provided with a plurality of transmitting electrodes arranged at equal intervals and a band-shaped receiving electrode parallel to the transmitting electrodes, and on the other circumferential wall, the transmitting electrodes and the receiving electrodes are disposed opposite to each other, and between the two electrodes. A coupling electrode for electrostatically feeding the electric current, and a ground electrode facing each other across the transmitting electrode and the receiving electrode are arranged in a circumferential direction, and alternating current voltages with different phases are applied to each of the transmitting electrodes. A digital display micrometer, characterized in that the amount of displacement of a spindle is detected based on an output signal of a receiving electrode that changes due to rotation of a rotating body. (2. In the device described in claim (1), the transmitting electrodes are composed of two or more units', each set of n pieces, in a pole 360
1. A digital display micrometer, characterized in that it is divided into .degree. groups and that an alternating current voltage having an equal phase shift of -bar is sequentially applied to the transmitting electrodes of each electrode group.
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