JP2001255110A - 誘導型トランスデューサ及び電子ノギス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐環境性に優れた電子ノギスを提供する。 【解決手段】 スケールに対向配置するグリッドアセン
ブリ１２０の基板１６２に誘導型のトランスデューサを
形成する。基板１６２のスケールに対向する面は平坦化
され、グリッドとスケールの隙間から液体が侵入しても
基板１６２への浸透を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は誘導型トランスデュ
ーサ及び電子ノギス、特に耐環境性に優れた誘導型トラ
ンスデューサ及び電子ノギスに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ノギス等の計測機器は製造工業にお
いて物体の厚さや他の物理的寸法を測定する場合に広く
用いられている。電子ノギスの主要な構成要素として、
トランスデューサが用いられている。

【０００３】トランスデューサとしては、容量型トラン
スデューサが知られている。容量型トランスデューサで
は、送信電極と受信電極がグリッド（スライダ）に設け
られ、このグリッドに対向するスケール上に信号電極が
設けられる。グリッド上の送信電極及び受信電極はスケ
ール上の信号電極と容量結合する。送信電極に駆動信号
を供給し、グリッドとスケールとの相対位置に応じて受
信電極に生じる検出信号を処理回路で処理しスケールに
対するグリッドの移動又は位置を検出する。

【０００４】容量結合型トランスデューサでは、送信電
極及び受信電極が信号電極と容量結合する必要があるこ
とから、これらの電極間の距離を０．１ｍｍ程度に設定
する必要がある。一般に、ノギスではスケールをまたぐ
ようにグリッドアセンブリを取り付けているが、グリッ
ドアセンブリとスケールとの滑らかな移動を可能としつ
つ、グリッド電極とスケール電極とを上述したように
０．１ｍｍ程度に設定するために、グリッドに設けられ
たトランスデューサ基板を加工する必要が生じる。

【０００５】図３には、従来の容量型トランスデューサ
を用いた電子ノギスの模式的断面図が示されている。ス
ケール１０をまたぐようにグリッドアセンブリ１２が取
り付けられ、グリッドアセンブリ１２はスケール１０に
対して紙面垂直方向に摺動する。グリッドアセンブリ１
２は容量結合型トランスデューサが形成される基板１４
を含み、基板表面に形成された送信電極及び受信電極と
スケール側の信号電極との距離を０．１ｍｍ程度とすべ
く、基板１４の表面を段削りして段差１６を設けてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな容量型トランスデューサを機械工場や他の比較的汚
染度の高い環境での寸法の測定のために使用する場合に
は問題が生じる。すなわち、これらの環境で使用する場
合には、金属粒子や研磨粉塵、冷却用又は切断用流体な
ど粒子状物質や流体が存在することが多く、図中矢印で
示したように液体がグリッドとスケール間に侵入する
と、基板１４の段差１６から液体が基板１４に浸透し、
基板の電極部さらには信号処理部にダメージを与え、誤
検出さらには測定不能となってしまう問題があった。ま
た、金属粒子や研磨粉塵が信号電極と送信電極あるいは
受信電極の間のキャパシタンスを変化させてしまい、誤
検出となる問題もあった。

【０００７】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、比較的汚染度の高
い環境においても使用できる耐環境性に優れたトランス
デューサおよび電子ノギスを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、２つの部材間の相対変位に応じた電気信
号を出力する誘導型トランスデューザであって、磁束発
生手段、磁束検出手段及び信号処理手段が形成された基
板の測定側の面が平坦化されていることを特徴とする。
従来のように容量結合型ではなく、２つの部材間の磁気
誘導を利用する誘導型トランスデューサを用いること
で、２つの部材間の結合距離を容量結合型に比べて大き
く設定することが可能となる。これにより、従来のよう
に基板表面に段差を設けて部材間の間隔を狭くする必要
がなくなり、基板表面を平坦化して侵入してきた液体の
基板への浸透を防止することができる。また、誘導型ト
ランスデューサでは、２つの部材間に水や油などの汚染
物質が混入しても、磁束や非透磁率はほとんど変化せ
ず、誘起電圧には影響しないため、比較的汚染度の高い
環境においても高精度に相対位置を検出することができ
る。

【０００９】ここで、前記基板は、コア層に対して複数
の層をビルドアップして形成されることが好適である。
基板をビルドアップ基板とすることで、基板を貫通する
スルーホールを抑制し、液体の侵入をより効果的に防止
できる。前記基板の周囲や誘導型トランスデューサを駆
動する電源としての電池を収納する領域を密閉する手段
をさらに有することも好適である。本発明の誘導型トラ
ンスデューサは電子ノギスに組み込むことができる。

【００１０】また、本発明は、スケールと、前記スケー
ルに対向配置し、前記スケールに対して摺動可能なグリ
ッドと、前記グリッドに設けられ、前記スケールに対す
る前記グリッドの相対位置を検出するトランスデューサ
とを有する電子ノギスにおいて、前記トランスデューサ
は、前記スケールとの間で磁気結合するトランスデュー
サであり、かつ、前記トランスデューサの前記スケール
に対向する面は平坦面であることを特徴とする。磁気結
合型とすることで、グリッドとスケール間の距離を比較
的広く設定することが可能となり、これによりスケール
に対向する基板面を平坦化することができ、水や油、あ
るいはクーラントなどの液体が侵入しても基板への浸透
を防止して誤検出を防ぐことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態について説明する。

【００１２】図１には、本実施形態の誘導型トランスデ
ューサを組み込んだ電子ノギスの構成が示されている。
電子ノギス１００は、細長いビーム１０２及びグリッド
（スライダ）アセンブリ１２０を含んで構成される。細
長いビーム１０２は、ほぼ直方形の断面を有する剛性ま
たは半剛性の棒又は板状部材である。細長いビーム１０
２の上面には溝１０６が形成される。測定スケール１０
４は、細長いビーム１０２の溝１０６内に固定される。
溝１０６は、スケール１０４の厚さにほぼ等しい深さで
形成され、従ってスケール１０４の上面はビーム１０２
の上面とほぼ同一平面上にくる。

【００１３】ビーム１０２の端部１１２の近傍には、一
対の横方向に突出する固定接触子１０８及び１１０が形
成される。また、グリッドアセンブリ１２０には、対応
する一対の横方向に突出する可動接触子１１６及び１１
８が形成される。物体の外側の寸法は接触子１０８及び
１１６の一対の係合面１１４の間に物体を置いて測定さ
れ、物体の内側の寸法は物体の中に接触子１１０及び１
１８を置いて測定される。接触子１１０及び１１８の係
合面１２２は、測定する物体の上で表面に当接される。

【００１４】係合面１２２及び１１４は、接触子１０８
及び１１６の係合面１１４が互いに接触したときに接触
子１１０及び１１８の係合面１２２が互いに位置合わせ
されるように配置される。この位置が絶対位置を測定す
る際の基準ゼロ位置となる。

【００１５】電子ノギス１００は、また、グリッドアセ
ンブリ１２０に取り付けられる深さ棒１２６を有するこ
とができる。深さ棒１２６は、ビーム１０２から長手方
向に突出し、係合端部１２８で終わっている。深さ棒１
２６の長さは、ノギス１００が上述したゼロ位置にある
ときに係合端部１２８がビーム１０２の端部１３２と同
一平面にくるように設定される。ビーム１０２の端部１
３２を穴が形成された表面上に載せた状態で、深さ棒１
２６をその端部１２８が穴の底に接触するまで穴の中に
延ばすことで、ノギス１００を用いて穴の深さを測定す
ることが可能となる。もちろん、この深さ棒１２６はな
くてもよい。

【００１６】外側接触子１０８及び１１６、内側接触子
１１０及び１１８、あるいは深さ棒１２６のいずれを用
いる場合でも、測定された寸法はノギス１００のカバー
１３９内に取り付けられたデジタル表示装置１３８に表
示される。カバー１３９には、一対のプッシュボタン１
３４及び１３６が取り付けられている。プッシュボタン
１３４はグリッドアセンブリ１２０の信号処理ＩＣ１６
６のオン／オフを行うボタンであり、プッシュボタン１
３６は表示部１３８をゼロにリセットするためのボタン
である。

【００１７】グリッドアセンブリ１２０は、案内縁部１
４２を備えた基部１４０を含んで構成される。案内縁部
１４２はグリッドアセンブリ１２０が細長いビーム１０
２を跨いだ状態の時に細長いビーム１０２の側縁部１４
６と接触する。これにより、ノギス１００を正確に操作
することが可能となる。一対のねじ１４７は復元力のあ
る圧力棒１４８をビーム１０２の係合する縁部に向けて
付勢し、アセンブリ１２０と細長いビーム１０２の間の
「遊び」をなくす。

【００１８】また、グリッドアセンブリ１２０は、細長
いビーム１０２の上方で基部１４０上に取り付けられた
検出アセンブリ１６０を含む。基部１４０と検出アセン
ブリ１６０はスケールに対して一体として移動する。検
出アセンブリ１６０は、基板１６２を含み、基板１６２
は励磁コイルや検出コイル、信号処理ＩＣが形成されて
いる。励磁コイル及び検出コイルは基板１６２の表面
側、すなわちスケール１０４に対向する側に形成し、信
号処理ＩＣは基板１６２の裏面側に形成することができ
る。カバー１３９と基板１６２の間には、基板１６２の
周囲を覆うように復元性のある密閉具（パッキン）１６
３が押し込められ、基板１６２への液体の侵入を防止す
る。なお、カバー１３９を塗装することで、撥水性、耐
塩性、耐水性、耐油性をさらに高めることができる。

【００１９】一方、スケール１０４は細長いプリント基
板１６８を含んで構成される。プリント基板１６８に
は、スケールコイル１７０が形成される。スケールコイ
ル１７０は、例えば銅で形成される。スケールコイル１
７０はコーティング層１７２で被覆され、コーティング
層１７２には目盛りが形成される。

【００２０】このような構成において、基板１６２に設
けられた励磁コイルに通電すると磁束が発生し、この磁
束によりスケール１０４に設けられたスケールコイル１
７０に誘導電流が生じる。そして、この誘導電流により
磁束が生じ、基板１６２に設けられた検出コイルに誘導
電流（誘起電圧）が生じる。検出コイルに生じる誘導電
流（誘起電圧）は励磁コイルとスケールコイル１７０と
の相対変位に応じて変化するから、検出コイルからの信
号に基づいて変位を検出する。

【００２１】図２には、図１における２−２断面図が示
されている。この断面図において着目すべきことは、基
板１６２のスケール１０４に対向する面に段差がなく、
平坦化されていることである。容量結合型トランスデュ
ーサと異なり、本実施形態における基板１６２はスケー
ル１０４側のコイルと磁気結合する誘導型トランスデュ
ーサであるため、基板１６２の励磁コイルあるいは検出
コイルとスケール側のスケールコイル１７０との距離を
従来のように０．１ｍｍと狭くする必要がない。したが
って、基板１６２に段差を設ける必要がなくなり、たと
えグリッドアセンブリとスケールとの間に液体が侵入し
たとしても、基板の表面が平坦化されているため液体が
基板内に浸透するおそれが少なく、比較的汚染度の高い
環境下においても誤検出や測定不能となることがなく、
安定して検出することができる。

【００２２】なお、基板１６２はコア層の両面に層を順
次積み上げていくビルドアップ基板とすることが好適で
ある。ビルドアップ基板では、基板のスルーホールを抑
制することができるため、液体の基板への侵入を効果的
に防止できる。また、基板１６２の不要なスルーホール
は例えばレジンなどで穴埋めしておくことも好適であ
る。

【００２３】また、図４には、検出アセンブリ１６０に
おけるトランスデューサ駆動電源ユニットの構成が示さ
れている。電源として複数（図では２個）の電池２００
が基板１６２上の所定領域に収納される。電池２００の
周囲にはリング状のパッキン２０４が配置され、電池蓋
２０２をねじ止めすることでこのパッキン２０４を圧
し、電池２００を外部から密閉することができる。基板
１６２の周囲を密閉具１６３で密閉するとともに、電池
部分もパッキン２０４で密閉することで、周囲環境に依
存しない電子ノギスの作動を確保できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的汚染度の高い環境下においても確実に相対変位を
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の電子ノギスの構成図である。

【図２】 図１の断面図である。

【図３】 従来装置の断面図である。

【図４】 実施形態における電源ユニットの説明図であ
る。

【符号の説明】

１００ 電子ノギス、１０４ スケール、１２０ グリ
ッドアセンブリ、１６２ 基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正道 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 (72)発明者 林 伸行 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１号 株式会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CA31 DA05 DA13 EA02 EA05 GA38 KA01 KA02 KA03 KA04 2F077 CC02 NN05 NN16 PP06 QQ03 QQ15 QQ17 VV02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの部材間の相対変位に応じた電気信
   号を出力する誘導型トランスデューサであって、 磁束発生手段、磁束検出手段及び信号処理手段が形成さ
   れた基板の測定側の面が平坦化されていることを特徴と
   する誘導型トランスデューサ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の誘導型トランスデューサ
   において、 前記基板は、コア層に対して複数の層をビルドアップし
   て形成されることを特徴とする誘導型トランスデュー
   サ。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の誘導型
   トランスデューサにおいて、さらに、 前記基板の周囲を密閉する密閉手段と、 を有することを特徴とする誘導型トランスデューサ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の誘導型
   トランスデューサにおいて、さらに、 前記基板上における前記誘導型トランスデューサ駆動用
   電池の収納領域を密閉する手段を有することを特徴とす
   る誘導型トランスデューサ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載された誘
   導型トランスデューサを備えた電子ノギス。
6. 【請求項６】 スケールと、 前記スケールに対向配置し、前記スケールに対して摺動
   可能なグリッドと、 前記グリッドに設けられ、前記スケールに対する前記グ
   リッドの相対位置を検出するトランスデューサと、 を有する電子ノギスにおいて、 前記トランスデューサは、前記スケールとの間で磁気結
   合するトランスデューサであり、かつ、 前記トランスデューサの前記スケールに対向する面は平
   坦面であることを特徴とする電子ノギス。