CN101231152B

CN101231152B - 数字式位移测定器

Info

Publication number: CN101231152B
Application number: CN2008100045825A
Authority: CN
Inventors: 林田秀二; 辻胜三郎
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: US7552544B2; EP1950524B1; US20080250665A1; CN101231152A; JP2008180621A; JP4825697B2; DE602008000122D1; EP1950524A1

Abstract

一种数字式位移测定器，其具有转子套筒限制机构(50)，该转子套筒限制机构限制转子套筒(44)向定子(42)的相反方向移动，转子套筒限制机构(50)具有：固定部件(51)，其固定在主体上；转子套筒姿态维持部件(52)，其设置在转子套筒与固定部件(51)之间；转子套筒姿态维持部件(52)具有两个第一抵接部(522)，其与转子套筒抵接；两个第二抵接部(523)，其与固定部件(51)抵接；两个第一抵接部(522)设置在相对主轴(2)的轴相互对称的位置，两个第二抵接部(523)设置在相对主轴(2)的轴相互对称的位置，连接两个第一抵接部(522)的直线与连接两个第二抵接部(523)的直线大致相互垂直。

Description

数字式位移测定器

技术领域

本发明涉及一种根据主轴的轴向的位移量，测定被测定物的尺寸等的数字式位移测定器。

背景技术

作为一般的数字式位移测定器的一个数字式千分尺是由以下部分构成的，主体；主轴，其滑动自如地设置在该主体上；编码器，其检测该主轴的位移量；显示部，其将从该编码器的检测值求出的主轴的位移量进行数字显示。

编码器是以下的结构，其使定子与转子相对配置，该定子固定在主体上，该转子设置成与主轴可以同步旋转，将主轴相对主体的位移量作为转子相对定子的旋转角而进行检测。

一般的数字式千分尺的转子周边的结构如图6及图7所示。转子41由具有卡合键43的转子套筒44支承。在主轴2的外周面轴向形成键槽23，卡合键43卡合在该键槽23中。

另外，固定部件51与定子42夹持转子套筒44并在定子42的相反侧，固定在未图示的主体上，限制转子套筒44沿着主轴2的轴向向定子42的相反方向移动。

由此，即使主轴2在轴向移动，转子41也被保持在一定的位置，并与定子42保持一定的间隔。

主轴2相对数字式千分尺的主体在周向旋转，同时，在轴向进退。这时，由于转子套筒44与主轴2同步也在旋转，因此，转子41相对定子42的旋转角由编码器检测，变换成主轴2的位移量，并被数字显示。

这样，在数字式千分尺中，作为将定子42与转子41保持在一定的间隔，同时将主轴2的旋转传递到转子41的旋转传递机构，使用将以下部件组合的结构，键槽23，其形成在主轴2的外周面的轴向；卡合键43，其能卡合在键槽23中，转子套筒44，其具有该卡合键43。

但是，在这种旋转传递机构中，根据卡合键43相对键槽23的深度位置可能会产生旋转传递误差。

例如，如图8所示，固定部件51在以相对主轴2倾斜的状态固定在主体。在这种情况下，转子套筒44也相对主轴2变为倾斜状态，产生卡合键43相对键槽23的深度位置的问题。

在固定部件51相对主轴2倾斜的状态下，使主轴2旋转时的卡合键43与键槽23的卡合状态如图9A及图9B所示。

在图9A的状态下，虽然卡合键43相对键槽23卡合得较深，但是，当主轴2旋转180度时，如图9B所示，卡合键43相对键槽23变成卡合得较浅的状态。因此，卡合键43相对键槽23的深度位置伴随着主轴2的旋转而周期性地变化。

在此，当卡合键43相对键槽23的深度位置变化时，同时，卡合键43在主轴的周向的位置也变化，由此，产生旋转传递误差。

于是，提案有如下的数字式位移测定器，即、通过板簧对卡合键朝向键槽进行施压，使卡合键与键槽一直没有间隙而卡合，而防止旋转传递误差的产生(例如，文献：(日本)特开2003-202201号公报)。

但是，在上述文件记载的数字式位移测定器中，由于需要设置对卡合键朝向键槽进行施压的压力施加机构，因此，部件数量增加，组装变得复杂。另外，当板簧的施加压力过大时，卡合键被强力地压在键槽中，妨碍主轴圆滑的进退。

为了回避这样的问题，采用以下的方法有一定的效果，即、使卡合键的前端与键槽接触，并且将卡合键的深度位置调整到使卡合键对键槽不施加过度的压力的位置。但是，在这样的调整中，需要非常精密地调整卡合键的深度位置，产生困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字式位移测定器，其能将转子套筒保持在适当的姿态，并能降低旋转传递误差。

本发明的数字式位移测定器，其具有：主体；主轴，其滑动自如地设置在该主体上；编码器，其检测该主轴的位移量；所述编码器具有：转子，其在所述主轴的周向旋转；定子，其相对该转子隔开规定间隔固定在所述主体上；所述转子由转子套筒支承，并与所述定子保持一定的间隙，该转子套筒具有可以卡合到在所述主轴的外周面轴向形成的键槽的卡合键，其特征在于，所述转子套筒具有转子套筒限制机构，该转子套筒限制机构限制所述转子套筒沿着所述主轴的轴向向所述定子的相反方向移动，所述转子套筒限制机构具有：固定部件，其固定在所述主体上；转子套筒姿态维持部件，其设置在所述转子套筒与所述固定部件之间，与所述转子套筒及所述固定部件两者抵接，并相对所述主轴的轴将所述转子套筒维持在大致正交的姿态。

根据本发明，由于数字式位移测定器具有转子套筒限制机构，所述转子套筒限制机构具有：固定部件，其固定在主体上；转子套筒姿态维持部件，其设置在转子套筒与固定部件之间，与转子套筒及固定部件两者抵接，因此，可以限制转子套筒沿着主轴的轴向向定子的相反方向移动。

由此，即使主轴在轴向移动，转子也被保持在一定的位置，并能与定子保持一定的间隔。

由于转子套筒姿态维持部件与转子套筒及固定部件两者抵接，并相对主轴将转子套筒维持在大致正交的姿态，因此，即使在转子套筒限制机构的固定部件相对主轴的轴倾斜的情况下，也可以使转子套筒相对主轴不倾斜而保持在适当的姿态。

因此，伴随着主轴的旋转，不易产生卡合键相对键槽的深度位置变化的问题，可以降低旋转传递误差。

在本发明中，优选所述转子套筒姿态维持部件具有：两个第一抵接部，其与所述转子套筒抵接；两个第二抵接部，其与所述固定部件抵接；所述两个第一抵接部设置在相对所述主轴的轴相互对称的位置，所述两个第二抵接部设置在相对所述主轴的轴相互对称的位置，连接所述两个第一抵接部的直线与连接所述两个第二抵接部的直线大致相互垂直。

根据该结构，由于转子套筒姿态维持部件的两个第一抵接部设置在相对主轴的轴相互对称的位置，两个第二抵接部设置在相对主轴的轴相互对称的位置，连接两个第一抵接部的直线与连接两个第二抵接部的直线大致相互垂直，因此，可以将转子套筒相对主轴的轴维持在大致正交的姿态。

因此，即使在转子套筒限制机构的固定部件相对主轴倾斜的情况下，也可以使转子套筒相对主轴不倾斜而保持在适当的姿态，可以降低旋转传递误差。

在本发明中，优选所述固定部件具有大致圆筒状的形状，以覆盖所述主轴的方式固定在所述主体上，所述转子套筒姿态维持部件具有：主体部，其为大致板状；孔部，其设置在所述主体部，并被所述主轴贯通；所述两个第一抵接部是设置在所述主体部的一方的面上的两个突起部，所述两个第二抵接部是设置在所述主体部的另一方的面上的两个突起部。

根据该结构，由于具有大致圆筒状的形状并以覆盖主轴的方式固定在主体上的固定部件也是设置在现有的数字式位移测定器的部件，因此，通过在现有的数字式位移测定器追加转子套筒姿态维持部件，可以容易地防止转子套筒相对主轴的倾斜。

另外，由于转子套筒姿态维持部件具有以下的单纯形状的部件，即具有：主体部，其为大致板状；孔部，其设置在主体部，并被主轴贯通；作为设置在主体部的一方的面上的两个突起部的第一抵接部，作为设置在主体部的另一方的面上的两个突起部的第二抵接部，因此，可以对金属或树脂等进行加工而廉价地制造，可以抑制为了在现有的数字式位移测定器上追加转子套筒姿态维持部件的成本。

在本发明中，优选所述转子套筒及所述固定部件的至少一方具有转子套筒姿态维持部件限制部，该转子套筒姿态维持部件限制部限制所述转子套筒姿态维持部件向垂直所述主轴的方向移动。

根据该结构，由于转子套筒及固定部件的至少一方设有的转子套筒姿态维持部件限制部，限制转子套筒姿态维持部件向垂直主轴的轴的方向的移动，因此，可以限定转子套筒姿态维持部件的活动范围。

由此，例如，可以防止转子套筒姿态维持部件与主轴接触而产生妨碍主轴顺畅的旋转等问题。

在本发明中，优选所述固定部件具有转子套筒姿态维持部件限制部，该转子套筒姿态维持部件限制部限制所述转子套筒姿态维持部件向垂直所述主轴的方向移动，所述转子套筒姿态维持部件限制部设置在所述固定部件的所述转子套筒侧的端面，具有可以收纳所述转子套筒姿态维持部件的凹部。

根据该结构，通过在现有的数字式位移测定器上具有的固定部件的转子套筒侧的端面追加可以收纳所述转子套筒姿态维持部件的凹部，可以容易地限制转子套筒姿态维持部件向垂直主轴的轴的方向的移动，可以限定转子套筒姿态维持部件的活动范围。

附图说明

图1是本发明的实施方式的数字式千分尺的正面图；

图2是所述发明的实施方式的数字式千分尺的局部剖面图；

图3是表示所述发明的实施方式的数字式千分尺的转子套筒周边的结构的图；

图4是所述发明的实施方式的数字式千分尺的转子套筒的分解图；

图5是表示所述发明的实施方式的数字式千分尺的转子套筒周边的结构的图；

图6是从斜上方看到的现有的数字式千分尺的转子近旁的剖面图；

图7是从横向看到的现有的数字式千分尺的转子近旁的剖面图；

图8是表示现有的数字式千分尺的转子周边的结构的图；

图9A是表示现有的数字式千分尺的卡合键与键槽卡合状态的图；

图9B是表示现有的数字式千分尺的卡合键与键槽卡合状态的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

另外，在本实施方式中，作为数字式位移测定器，以数字式千分尺为例进行说明，但是，本发明并不限于数字式千分尺。

(数字式千分尺的结构)

图1是本发明的实施方式的数字式千分尺的正面图。图2是数字式千分尺的局部剖面图。在图1及图2中，数字式千分尺100具有：大致U字形的主体10；主轴2，其滑动自如地设置在该主体10上；编码器40，其在主体10的内部检测主轴2的位移量；显示部61，其显示测定值。

在主体10的一端固定有测量头10A，另一端设置有作为滑动自如地支承主轴2的套筒的轴承筒11。轴承筒11形成为大致圆筒形状，在该轴承筒11的内周主轴2插通并被支承。另外，在轴承筒11的内周面沿着轴向设置有夹筒161。通过操作设置在主体10的外部的夹筒螺钉16，夹筒161紧固主轴2，可以限制主轴2的滑动。另外，在主体10上设置有大致为圆筒形状的内筒13，通过旋转操作设置在该内筒13的外周的测微套筒3，使主轴2相对测量头10A进退。

主轴2具有：配置在一条直线上的主轴主体21和螺纹轴22，以及形成在主轴主体21的外周面轴向的键槽23。该主轴2也可以由一根圆柱状的部件形成，另外，也可以分别形成为不同的部件。键槽23形成截面为V字形状。沿着主轴2的轴向设置的内筒13其一端部由主体10保持，另一端部在其内周侧螺刻有内螺纹，与主轴2的螺纹轴22螺纹结合。

另外，在内筒13的另一端部的外周部螺刻有外螺纹，与锥形螺母14螺纹结合。在该内筒13的螺刻有外螺纹的规定位置设置有三个切口，形成三个分割部15。锥形螺母14是调整主轴2与内筒13的嵌合的部件。即、当使锥形螺母14旋转、在内筒13方的轴向进退时，三个分割部15的紧固程度产生变化，内筒13的内径变化。这样，使内筒13的内径变化，可以调整主轴2与内筒13的嵌合。

另外，在主轴2的端部设置有用于在定压下把持被测定物的爪轮17，其使主轴2进退并与测量头10A夹持被测定物时，不对被测定物过分加压而使其破坏。

编码器40是静电容式编码器，具有：在主轴2的周向旋转的转子41、与相对该转子41隔开规定间隔并固定在主体上的定子42。

转子41形成为大致环形板状，在转子41的定子42侧的表面形成有未图示的电极图案。转子41的与定子42的相反侧的表面卡合在转子套筒44上，由此，转子41支承在转子套筒44上。另外，转子套筒44与转子41也可以一体地形成，另外，也可以由不同的部件形成。

转子套筒44具有可以卡合到主轴2的键槽23中的卡合键43。在相对转子套筒44与定子42相反侧的位置，设置有转子套筒限制机构50，该转子套筒限制机构50限制转子套筒44沿着主轴2的轴向向定子42相反的方向移动。

定子42设置在主轴2的外周部，具有：定子环状部，其呈大致环形板状，与转子41的电极图案静电结合并检测转子41的旋转角；定子长形部，其为板状，设置在该定子环状部的外周并向主体10的内部侧延伸。该定子长形部在主体10的内部且固定在主体10上。

图3中表示本实施方式的数字式千分尺的转子套筒周边的结构的图，图4中表示转子套筒限制机构的分解图。

如图3及图4所示，转子套筒限制机构50设置在相对转子套筒44与定子42相反侧的位置，具有：固定部件51，其固定在未图示的主体10上；转子套筒姿态维持部件52，其设置在转子套筒44与固定部件51之间，与转子套筒44及固定部件51两者抵接，并相对主轴2的轴将转子套筒44维持在大致正交的姿态。

固定部件51具有大致圆筒状的形状，以覆盖主轴2的方式固定在主体10上。固定部件51具有：凸缘部511，其设置在转子套筒侧的端部并在径向延伸；转子套筒姿态维持部件限制部512，其限制转子套筒姿态维持部件52向垂直主轴2的轴的方向移动。转子套筒姿态维持部件限制部512设置在凸缘部511的转子套筒44侧的端面，是可以收纳转子套筒姿态维持部件52的凹部511A。

转子套筒姿态维持部件52具有：主体部521，其为大致圆盘状；孔部521A，其为大致圆形，设置在主体部521上，并被主轴2贯通；两个第一抵接部522，其设置在主体部521的一方的面上，并与转子套筒44抵接；两个第二抵接部523，其设置在主体部521的另一方的面上，并与固定部件51抵接。

两个第一抵接部522是相对主轴2的轴设置成相互对称的位置并大致成长方体形状的突起部，两个第二抵接部523是相对主轴2的轴设置成相互对称的位置并大致成长方体形状的突起部。

在此，两个第一抵接部522及两个第二抵接部523配置成连接两个第一抵接部522的直线与连接两个第二抵接部523的直线相互大致垂直。

在图5中，表示固定部件相对主轴倾斜而被固定的情况下的转子套筒周边的结构。

由于本实施方式的数字式千分尺100具有转子套筒姿态维持部件52，因此，如图5所示，即使在固定部件51相对主轴2倾斜固定的情况下，两个第二抵接部523在其上端通过与固定部件51抵接，可以排除由固定部件51的倾斜而造成的影响，可以将转子套筒44保持在适当的姿态。

另外，在图5中，虽然表示了固定部件51相对主轴2在上下方向倾斜而被固定的情况，但是，即使在固定部件51相对主轴2在垂直纸面的方向倾斜固定的情况下，两个第一抵接部522在其端部通过与转子套筒44抵接，可以排除由固定部件51的倾斜而造成的影响，可以将转子套筒44保持在适当的姿态。

(数字式千分尺的使用方法)

通过旋转操作测微套筒3使主轴2相对测量头10A进退，使主轴2的端面与测量头10A抵接在被测定物的被测定部位之间。这时，主轴2的旋转经由键槽23、卡合键43及转子套筒44传递到转子41。由编码器40检测到的转子41的旋转角变换成主轴2的轴向的位移量，并显示到显示部61上。

(实施方式的作用效果)

由于数字式千分尺100具有转子套筒限制机构50，转子套筒限制机构50具有：固定部件51，其固定在主体10上；转子套筒姿态维持部件52，其设置在转子套筒44与固定部件51之间，与转子套筒44及固定部件51两者抵接，因此，可以限制转子套筒44沿着主轴2的轴向向定子42的相反方向移动。

由此，即使主轴2在轴向移动，转子41也被保持在一定的位置，并能与定子42保持一定的间隔。

由于转子套筒姿态维持部件52与转子套筒44及固定部件51两者抵接，并相对主轴2的轴将转子套筒44维持在大致正交的姿态，因此，即使在转子套筒姿态维持部件52的固定部件51相对主轴2倾斜的情况下，也可以使转子套筒44相对主轴2不倾斜而保持在适当的姿态。

因此，伴随着主轴2的旋转，不易产生卡合键43相对键槽23的深度位置变化的问题，可以降低旋转传递误差。

由于转子套筒姿态维持部件52的两个第一抵接部522设置在相对主轴2的轴相互对称的位置，两个第二抵接部523设置在相对主轴2的轴相互对称的位置，连接两个第一抵接部522的直线与连接两个第二抵接部523的直线大致相互垂直，因此，可以将转子套筒44相对主轴2的轴维持在大致正交的姿态。

由于具有大致圆筒状的形状并以覆盖主轴2的方式固定在主体10上的固定部件51也是设置在现有的数字式千分尺的部件，因此，通过在现有的数字式千分尺追加转子套筒姿态维持部件52，可以容易地防止转子套筒44相对主轴2的倾斜。

由于转子套筒姿态维持部件52具有以下的单纯形状的部件，即具有：主体部521，其为大致圆盘状；孔部521A，其设置在主体部521，并被主轴2贯通；作为设置在主体部521的一方的面上的两个突起部的第一抵接部522，作为设置在主体部521的另一方的面上的两个突起部的第二抵接部523，因此，可以对金属或树脂等进行加工而廉价地制造，可以抑制为了在现有的数字式千分尺上追加转子套筒姿态维持部件52的成本。

由于固定部件51设有的转子套筒姿态维持部件限制部512限制转子套筒姿态维持部件52向垂直主轴2的轴的方向的移动，因此，可以限定转子套筒姿态维持部件52的活动范围。

由此，例如，可以防止转子套筒姿态维持部件52与主轴2接触而产生妨碍主轴2顺畅的旋转等问题。

由于固定部件51是现有的数字式千分尺上设有的部件，因此，仅仅通过在现有的数字式千分尺具有的固定部件51的转子套筒44侧的端面追加可以收纳所述转子套筒姿态维持部件52的凹部511A，就可以容易地限制转子套筒姿态维持部件52向垂直主轴2的轴的方向的移动。

(实施方式的变形例)

另外，本发明并不限定于本实施方式，在能实现本发明的目的的范围里进行的变形、改进等都包含在该发明中。

转子套筒姿态维持部件52的形状等并不限定于本实施方式记述的形状等。

两个第一抵接部522及两个第二抵接部523的形状并不限定于本实施方式中表示的大致长方体，例如也可以是球形状、柱形状、锥形状等其他形状。

另外，转子套筒姿态维持部件52的主体部521只要是具有被主轴2贯通的孔部521A，其形状并不限定于本实施方式中例示的大致圆盘状。例如，主体部521也可以是具有多边形板状等其他形状，也可以在主轴2的轴向具有厚度。

同样地，孔部521A的形状只要是使主轴2贯通就可以，并不限定于本实施方式中表示的大致圆形。例如孔部521A也可以具有多边形等其他形状。

即使采用以上的各个结构，也可以得到与本实施方式同样的优良的作用和效果。

转子套筒姿态维持部件限制部512并不限定于本实施方式中记述的配置、形状等。

在本实施方式中，表示了转子套筒姿态维持部件限制部512是设置在固定部件51的凸缘部511上的结构，但并不限于此。例如，转子套筒姿态维持部件限制部512也可以设定在转子套筒44上。即使在这种情况下，也可以得到与本实施方式同样的优良的作用和效果。

在本实施方式中，转子套筒44上设置的卡合键43为一个，相对于此，在主轴2上设置的键槽23也为一个，但并不限于此。例如，也可以在转子套筒44上设置多个卡合键43，相对于此，在主轴2的外周面轴向上设置多个键槽23。在这种情况下，由于多个卡合键43滑动自如地卡合在主轴2上，因此，转子41相对主轴2的定位可以更加可靠，在主轴2与转子41之间不产生松动。

在本实施方式中，作为数字式位移测定器，以数字式千分尺100为例进行了说明，但并不限于此。例如，也可以使用数字式千分表头等，只要是具有滑动自如地设置在主体10上的主轴2和检测该主轴2的位移量的编码器40的结构就可以。

另外，编码器40并不限定于本实施方式中例示的静电容式编码器。编码器40只要是检测定子42与转子41的相对的旋转量的数字式编码器就可以，例如可以是光学式或电磁式等。

Claims

1.一种数字式位移测定器，其具有：主体；主轴，其滑动自如地设置在该主体上；编码器，其检测该主轴的位移量；

所述编码器具有：转子，其在所述主轴的周向旋转；定子，其相对该转子隔开规定间隔固定在所述主体上；

所述转子由转子套筒支承，并与所述定子保持一定的间隙，该转子套筒具有可以卡合到在所述主轴的外周面轴向形成的键槽的卡合键，

其特征在于，

所述转子套筒具有转子套筒限制机构，该转子套筒限制机构限制所述转子套筒沿着所述主轴的轴向向所述定子的相反方向移动，

所述转子套筒限制机构具有：

固定部件，其固定在所述主体上；

转子套筒姿态维持部件，其设置在所述转子套筒与所述固定部件之间，与所述转子套筒及所述固定部件两者抵接，并相对所述主轴的轴将所述转子套筒维持在大致正交的姿态，

所述转子套筒姿态维持部件具有：

两个第一抵接部，其与所述转子套筒抵接；

两个第二抵接部，其与所述固定部件抵接；

所述两个第一抵接部设置在相对所述主轴的轴相互对称的位置，

所述两个第二抵接部设置在相对所述主轴的轴相互对称的位置，

连接所述两个第一抵接部的直线与连接所述两个第二抵接部的直线大致相互垂直。

2.如权利要求1所述的数字式位移测定器，其特征在于，所述固定部件具有大致圆筒状的形状，以覆盖所述主轴的方式固定在所述主体上，

所述转子套筒姿态维持部件具有：

主体部，其为大致板状；

孔部，其设置在所述主体部，并被所述主轴贯通；

所述两个第一抵接部是设置在所述主体部的一方的面上的两个突起部，

所述两个第二抵接部是设置在所述主体部的另一方的面上的两个突起部。

3.如权利要求1或2所述的数字式位移测定器，其特征在于，

所述转子套筒及所述固定部件的至少一方具有转子套筒姿态维持部件限制部，该转子套筒姿态维持部件限制部限制所述转子套筒姿态维持部件向垂直所述主轴的方向移动。

4.如权利要求2所述的数字式位移测定器，其特征在于，

所述固定部件具有转子套筒姿态维持部件限制部，该转子套筒姿态维持部件限制部限制所述转子套筒姿态维持部件向垂直所述主轴的方向移动，

所述转子套筒姿态维持部件限制部设置在所述固定部件的所述转子套筒侧的端面，具有可以收纳所述转子套筒姿态维持部件的凹部。