JP2019215231A - Digital micrometer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタル式マイクロメータに関する。 The present invention relates to a digital micrometer.
近年、ハイブリッド車や電気自動車の需要の高まりもあって、永久磁石同期モータの開発および生産に拍車が掛かっている。高性能な永久磁石同期モータには強力な磁石が欠かせない。そこで、永久磁石同期モータに組み込む磁石の加工精度が問題となってくる。 In recent years, development and production of permanent magnet synchronous motors have been spurred due to an increase in demand for hybrid vehicles and electric vehicles. Powerful magnets are indispensable for high-performance permanent magnet synchronous motors. Therefore, the processing accuracy of the magnet incorporated into the permanent magnet synchronous motor becomes a problem.
一般に小型部品の加工精度を測定するには、マイクロメータやノギスといった小型測定器が便利で適しているが、小型測定器のフレームをはじめとする主要部品は鉄(鋳鉄)製品である。すると、強磁石である測定対象物を小型測定器に近づけるだけで両者は強力にくっついてしまい、測定できないのはもちろん、引きはがすにも苦労する。そこで、従来は、小型部品であってもそれが強磁石である場合には、三次元測定機などの大型測定機を使用しなければならなかった。このことは、生産効率や製造コストに少なくない影響を及ぼしている。 Generally, a small measuring instrument such as a micrometer or a vernier caliper is convenient and suitable for measuring the processing accuracy of a small component, but the main components such as the frame of the small measuring instrument are iron (cast iron) products. Then, just by bringing the measuring object, which is a strong magnet, close to the small measuring instrument, the two stick together strongly, and it is difficult to measure as well as to peel off. Therefore, conventionally, when a small part is a strong magnet, a large measuring machine such as a three-dimensional measuring machine has to be used. This has a considerable impact on production efficiency and manufacturing costs.
これまでにも磁場中での使用に適した小型測定器は種々提案されてはいる。しかし、現実的な実用に耐えるデジタル式のものはなかった。 Various small measuring instruments suitable for use in a magnetic field have been proposed so far. However, there was no digital type that could withstand practical use.
磁場中での使用に適した小型測定器とするには、小型測定器の主要部品を非磁性材料とすることが考えられる。しかし、強度をもつ非磁性材料は難削材料である。たとえば、マイクロメータでは、スピンドルに高精度な雄ネジをきったり、本体フレームに高精度な雌ネジをタップしたりする必要があるが、これを非磁性材料に行うことが困難であった。
強磁性の測定対象物を測定でき、かつ、実用的な精度を備えたデジタル式マイクロメータが切望されている。
In order to make a small measuring instrument suitable for use in a magnetic field, it is conceivable that a main component of the small measuring instrument is a non-magnetic material. However, strong non-magnetic materials are difficult-to-cut materials. For example, in a micrometer, it is necessary to cut a high-precision male screw on a spindle or to tap a high-precision female screw on a main body frame, but it has been difficult to perform this on a nonmagnetic material.
A digital micrometer capable of measuring a ferromagnetic measurement target and having practical accuracy has been desired.
本発明の目的は、強磁性の測定対象物の測定に適したデジタル式マイクロメータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a digital micrometer suitable for measuring a ferromagnetic measurement target.
本発明のデジタル式マイクロメータは、
U字形の一端の内側にアンビルを有する本体フレームと、
前記本体フレームの他端側において、前記アンビルに対して進退するように軸方向に進退可能に設けられ、一端面に接触子を有するスピンドルと、
前記本体フレームの他端側に設けられ、前記スピンドルの他端を受け入れるとともに、回転操作を前記スピンドルの直線運動に変換するシンブル部と、
前記スピンドルと一体的に移動するメインスケールおよび前記本体フレームに配設されて前記メインスケールに対する相対位置または相対変位量を検出する検出ヘッドを有するエンコーダと、を具備するデジタル式マイクロメータであって、
前記本体フレームと前記スピンドルとは、非磁性体の金属材料で形成され、
前記シンブル部は、
軸線に沿ったスリットを有し、前記本体フレームの他端側に固定的に設けられたインナースリーブと、
前記インナースリーブに対して周方向に回転可能な状態で外嵌し、かつ、内周面にスパイラル溝を有するアウタースリーブと、を有しており、
前記スピンドルに固定的に設けられた係合ピンが前記スリットを通して前記スパイラル溝に係合している
ことを特徴とする。
The digital micrometer of the present invention is
A body frame having an anvil inside one end of the U-shape;
On the other end side of the main body frame, a spindle that is provided so as to advance and retreat in the axial direction so as to advance and retreat with respect to the anvil, and has a contact on one end surface;
A thimble part provided on the other end of the main body frame, receiving the other end of the spindle, and converting a rotation operation into a linear motion of the spindle;
A digital micrometer comprising: a main scale that moves integrally with the spindle; and an encoder that is disposed on the main body frame and has a detection head that detects a relative position or a relative displacement amount with respect to the main scale,
The main body frame and the spindle are formed of a non-magnetic metal material,
The thimble part is
An inner sleeve having a slit along the axis and fixedly provided on the other end side of the main body frame;
An outer sleeve that is externally fitted in a circumferentially rotatable manner with respect to the inner sleeve, and that has a spiral groove on the inner peripheral surface,
An engagement pin fixedly provided on the spindle is engaged with the spiral groove through the slit.
本発明では、
前記本体フレームは、オーステナイト系ステンレス鋼、純アルミニウムあるいは非磁性のアルミニウム合金で形成されており、
前記スピンドルは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている
ことが好ましい。
In the present invention,
The main body frame is formed of austenitic stainless steel, pure aluminum or a nonmagnetic aluminum alloy,
The spindle is preferably made of austenitic stainless steel.
本発明では、
前記アンビルおよび前記接触子は、セラミックで形成されている
ことが好ましい。
In the present invention,
It is preferable that the anvil and the contact are made of ceramic.
本発明では、
前記本体フレームの他端側において、前記アンビルに近い側には前記スピンドルを軸受けするガイドブッシュが設けられ、
前記ガイドブッシュは、黄銅で形成されている
ことが好ましい。
In the present invention,
On the other end side of the main body frame, a guide bush for bearing the spindle is provided on the side close to the anvil,
The guide bush is preferably made of brass.
本発明では、
前記インナースリーブは、黄銅、純アルミニウム、非磁性のアルミニウム合金、あるいは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている
ことが好ましい。
In the present invention,
The inner sleeve is preferably made of brass, pure aluminum, nonmagnetic aluminum alloy, or austenitic stainless steel.
本発明では、
前記エンコーダは、静電容量式エンコーダ、光電式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダ、あるいは、磁気式エンコーダ、である
ことが好ましい。
In the present invention,
The encoder is preferably a capacitance encoder, a photoelectric encoder, an electromagnetic induction encoder, or a magnetic encoder.
本発明では、
前記本体フレームは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
前記スピンドルは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
前記インナースリーブは、黄銅で形成されており、
前記エンコーダは、静電容量式エンコーダである
ことが好ましい。
In the present invention,
The main body frame is formed of austenitic stainless steel,
The spindle is made of austenitic stainless steel,
The inner sleeve is made of brass,
The encoder is preferably a capacitive encoder.
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)
本発明のデジタル式マイクロメータ100に係る第1実施形態について説明する。
図1は、デジタル式マイクロメータ100の外観を表わす正面図である。
図2は、デジタル式マイクロメータ100の内部構造を表わす断面図である。
デジタル式マイクロメータ100は、本体フレーム200と、スピンドル300と、シンブル部400と、検出部500と、を備える。
An embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to reference numerals attached to elements in the drawing.
(First embodiment)
A first embodiment according to the digital micrometer 100 of the present invention will be described.
FIG. 1 is a front view showing the appearance of the digital micrometer 100.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the digital micrometer 100.
The digital micrometer 100 includes a main body frame 200, a spindle 300, a thimble unit 400, and a detection unit 500.
本体フレーム200は、全体的にU字型であって、U字の一端の内側にはアンビル210が設けられている。
本体フレーム200の他端側にはスピンドル300が進退可能に設けられている。このとき、本体フレーム200の他端側において、アンビル210に近い側にはガイドブッシュ220が取り付けられ、アンビル210から遠い側にはシンブル部400が取り付けられている。
また、本体フレーム200の正面側には表示パネル201が配設されている。表示パネル201には、デジタル表示部230と複数の操作スイッチ240とが配設されている。表示パネル201は、プラスチックや樹脂等の非磁性材料で形成されている。
The main body frame 200 is generally U-shaped, and an anvil 210 is provided inside one end of the U-shape.
A spindle 300 is provided on the other end side of the main body frame 200 so as to be able to advance and retract. At this time, on the other end side of the main body frame 200, the guide bush 220 is attached to the side close to the anvil 210, and the thimble part 400 is attached to the side far from the anvil 210.
A display panel 201 is disposed on the front side of the main body frame 200. The display panel 201 is provided with a digital display unit 230 and a plurality of operation switches 240. The display panel 201 is formed of a non-magnetic material such as plastic or resin.
ここで、本体フレーム200は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成することが好ましい。オーステナイト系ステンレス鋼は、強度があって、かつ、非磁性材料である。 Here, the main body frame 200 is preferably formed of austenitic stainless steel. Austenitic stainless steel is a strong and non-magnetic material.
あるいは、本体フレーム200は、純アルミニウムあるいは非磁性のアルミニウム合金で形成されてもよい。 Alternatively, the main body frame 200 may be formed of pure aluminum or a non-magnetic aluminum alloy.
また、アンビル210はセラミックで形成されることが好ましい。セラミックの組成としては、ジルコニアとすることが例として挙げられる。 Preferably, the anvil 210 is formed of ceramic. An example of the ceramic composition is zirconia.
ガイドブッシュ220は、黄銅で形成することが好ましい。黄銅は非磁性材料であり、かつ、快削材である。
なお、ガイドブッシュ220をオーステナイト系ステンレス鋼で形成してもよい。
ただ、摺動する軸と穴との関係において、硬度差を持たせておくことが好ましいと考えられる。
マイクロメータの場合、スピンドルの硬度を高くし、ガイドブッシュの硬度を低く設計して耐久時にガイドブッシュが摩耗する設定とすることが好ましい。
オーステナイト系ステンレス鋼は焼き入れできない。焼き入れすると若干磁性が生じたり、軟化してしまったりするからである。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼は、焼き入れの違いで硬度差のコントロールが出来ない。そこで、スピンドルとガイドブッシュとで異種材料を選択せざるを得ず、スピンドル300をオーステナイト系ステンレス鋼で形成するとした場合、ガイドブッシュ220は黄銅とすることが好ましい。
The guide bush 220 is preferably formed of brass. Brass is a non-magnetic material and a free-cutting material.
Note that the guide bush 220 may be formed of austenitic stainless steel.
However, it is considered preferable to have a hardness difference in the relationship between the sliding shaft and the hole.
In the case of a micrometer, it is preferable that the hardness of the spindle is increased and the hardness of the guide bush is designed to be low so that the guide bush is worn during durability.
Austenitic stainless steel cannot be hardened. This is because, when quenched, some magnetism occurs or softens. Therefore, austenitic stainless steel cannot control the hardness difference due to the difference in quenching. Therefore, when it is necessary to select different materials for the spindle and the guide bush, and the spindle 300 is formed of austenitic stainless steel, the guide bush 220 is preferably made of brass.
スピンドル300は、概略、長い棒状の円柱体であって、真直に製作されている。
スピンドル300の一端面には接触子310が設けられている。測定対象物を測定する際には、スピンドル300を進退させて、接触子310とアンビル210との間に測定対象物を挟む。スピンドル300の中間部はガイドブッシュ220で軸受けされ、スピンドル300の他端側はシンブル部400に挿入される。
The spindle 300 is generally a long rod-shaped cylindrical body, and is manufactured straight.
A contact 310 is provided on one end surface of the spindle 300. When measuring the object to be measured, the spindle 300 is moved forward and backward, and the object to be measured is sandwiched between the contact 310 and the anvil 210. An intermediate portion of the spindle 300 is supported by a guide bush 220, and the other end of the spindle 300 is inserted into the thimble portion 400.
スピンドル300の他端には、係合駒部材330が連結されている。
駒部材は円環状の部材であって、スピンドル300の他端に固定的に外嵌する。具体的には、スピンドル300の他端に縮径するテーパー320が設けられ、係合駒部材330にスピンドル300の他端を受け入れるテーパー孔331が設けられている。係合駒部材330には、係合ピン332が圧入され、係合ピン332がスピンドル300の軸方向に対して直角な方向に突出するように設けられる。
An engaging piece member 330 is connected to the other end of the spindle 300.
The bridge member is an annular member, and is fixedly fitted to the other end of the spindle 300. Specifically, a taper 320 that reduces the diameter is provided at the other end of the spindle 300, and a taper hole 331 that receives the other end of the spindle 300 is provided in the engagement piece member 330. The engagement pin member 332 is press-fitted into the engagement piece member 330, and the engagement pin 332 is provided so as to project in a direction perpendicular to the axial direction of the spindle 300.
なお、本実施形態では、スピンドル300に雄ネジが切られているわけではなく、スピンドル300自体は回転しない。スピンドル300は、無回転の状態で軸方向に進退するようになっている。 In the present embodiment, a male screw is not cut in the spindle 300, and the spindle 300 itself does not rotate. The spindle 300 advances and retreats in the axial direction without rotation.
スピンドル300は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成することが好ましい。 The spindle 300 is preferably formed of austenitic stainless steel.
また、接触子310は、アンビル210と同じく、セラミックで形成された薄片チップとすることが好ましい。 In addition, it is preferable that the contact 310 be a thin chip made of ceramic, like the anvil 210.
係合駒部材は、黄銅で形成することが好ましい。 The engagement piece member is preferably formed of brass.
図3は、シンブル部400の分解斜視図である。
シンブル部400は、本体フレーム200の他端側に設けられた全体としては筒状のユニットである。シンブル部400の内側にスピンドル300の他端側を受け入れるようになっている。
ユーザーは、シンブル部400の回転操作によってスピンドル300を進退させる。
シンブル部400は、インナースリーブ410と、アウタースリーブ420と、カバー部材430と、を有する。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the thimble part 400.
The thimble part 400 is an overall cylindrical unit provided on the other end side of the main body frame 200. The other end side of the spindle 300 is received inside the thimble part 400.
The user moves the spindle 300 forward and backward by rotating the thimble unit 400.
The thimble part 400 includes an inner sleeve 410, an outer sleeve 420, and a cover member 430.
インナースリーブ410は、両端が開口した円筒状部材であって、軸線に沿った1本のスリット411を有する。インナースリーブ410の一端側は、本体フレーム200の他端側に固定的に取り付けられる。インナースリーブ410の一端側の開口からスピンドル300の他端が挿入される。このとき、スピンドル300の他端をインナースリーブ410に挿入し、スリット411を通して係合ピン332を係合駒部材330に圧入し、係合ピン332がスリット411から突出するようにする。
インナースリーブ410の内径は、係合駒部材330の外径と同じになるように設計されている。
係合駒部材330がインナースリーブ410の内周面に軸受けされた状態でスピンドル300とともに係合駒部材330がインナースリーブ410の内側を摺動する。このとき、係合ピン332がスリット411から突き出ているので、スピンドル300は係合ピン332によって回り止めされた状態で進退することになる。
The inner sleeve 410 is a cylindrical member having both ends opened, and has one slit 411 along the axis. One end of the inner sleeve 410 is fixedly attached to the other end of the main body frame 200. The other end of the spindle 300 is inserted from an opening on one end side of the inner sleeve 410. At this time, the other end of the spindle 300 is inserted into the inner sleeve 410, and the engaging pin 332 is pressed into the engaging piece member 330 through the slit 411 so that the engaging pin 332 projects from the slit 411.
The inner diameter of the inner sleeve 410 is designed to be the same as the outer diameter of the engagement piece member 330.
The engagement piece member 330 slides inside the inner sleeve 410 together with the spindle 300 in a state where the engagement piece member 330 is supported on the inner peripheral surface of the inner sleeve 410. At this time, since the engaging pin 332 protrudes from the slit 411, the spindle 300 moves forward and backward in a state where the spindle 300 is prevented from rotating by the engaging pin 332.
インナースリーブ410の他端側の開口にはキャップ412が螺入されている。 A cap 412 is screwed into the opening at the other end of the inner sleeve 410.
アウタースリーブ420は、両端が開口した円筒状部材であって、アウタースリーブ420はインナースリーブ410の外側に外嵌するように設けられる。このとき、アウタースリーブ420は、インナースリーブ410に対して周方向に回転可能になっている。ここで、アウタースリーブ420の内周面には、1条のスパイラル溝421が形成されている。スパイラル溝421には係合ピン332が係合する。 The outer sleeve 420 is a cylindrical member having both ends opened, and the outer sleeve 420 is provided so as to fit outside the inner sleeve 410. At this time, the outer sleeve 420 is rotatable in the circumferential direction with respect to the inner sleeve 410. Here, a single spiral groove 421 is formed on the inner peripheral surface of the outer sleeve 420. The engagement pin 332 is engaged with the spiral groove 421.
カバー部材430は、アウタースリーブ420の外側に被せられたカバーであって、表面にローレット加工が施されている。カバー部材430とアウタースリーブ420との間には滑りがなく、カバー部材430とアウタースリーブ420とは一体的に回転するようになっている。 The cover member 430 is a cover that covers the outer side of the outer sleeve 420, and has a knurled surface. There is no slip between the cover member 430 and the outer sleeve 420, and the cover member 430 and the outer sleeve 420 rotate integrally.
カバー部材430を周方向に回転操作すると、カバー部材430とともにアウタースリーブ420が周方向に回転する。ここで、アウタースリーブ420の内周のスパイラル溝421に係合ピン332が係合しており、しかも、係合ピン332はインナースリーブ410のスリット411によって回転規制されている。したがって、カバー部材430の回転操作により係合ピン332がスパイラル溝421に押されて進退する。係合ピン332、係合駒部材330およびスピンドル300は一体的になっているので、係合ピン332の進退によってスピンドル300も進退する。 When the cover member 430 is rotated in the circumferential direction, the outer sleeve 420 rotates in the circumferential direction together with the cover member 430. Here, the engagement pin 332 is engaged with the spiral groove 421 on the inner periphery of the outer sleeve 420, and the rotation of the engagement pin 332 is restricted by the slit 411 of the inner sleeve 410. Therefore, the engaging pin 332 is pushed by the spiral groove 421 by the rotation operation of the cover member 430 and moves forward and backward. Since the engagement pin 332, the engagement piece member 330, and the spindle 300 are integrated, the spindle 300 also advances and retreats when the engagement pin 332 advances and retreats.
スピンドル300をオーステナイト系ステンレス鋼としたので、スピンドル300を進退させる機構としてスピンドル自体にネジを切ることは難しい。この点、本実施形態では、回転規制した係合ピン332をアウタースリーブ420のスパイラル溝421で移動させる構成を採用したものである。 Since the spindle 300 is made of austenitic stainless steel, it is difficult to thread the spindle itself as a mechanism for moving the spindle 300 forward and backward. In this regard, in this embodiment, a configuration is adopted in which the rotation-engaged engagement pin 332 is moved by the spiral groove 421 of the outer sleeve 420.
ここで、インナースリーブ410は、黄銅で形成することが好ましい。
黄銅は非磁性材料であり、かつ、快削材である。インナースリーブ410は軸受材であるから内径の加工精度が求められる。また、インナースリーブ410にはスリット411を形成しており、このスリット411によりスピンドル300の移動の真直度を確保するとともに回り止めが実現されている。後述するようにスピンドル300の移動をエンコーダ510で検出するにあたって本実施形態ではスピンドルにメインスケール511を直接または間接的に取り付けている。したがって、スピンドル300がわずかでも回転したりすると、エンコーダの検出精度に影響する。この観点からオーステナイト系ステンレス鋼では加工が難しいので、インナースリーブ410の材料としては黄銅が好ましいと考えられる。
あるいは、インナースリーブ410は、純アルミニウムあるいは非磁性のアルミニウム合金で形成してもよい。純アルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合、熱膨張が大きい(線膨張係数が大きい)ことや剛性(ヤング率)の点でやや劣る点があるが、加工がし易いことと、軽量であるという利点はある。本体フレーム200をオーステナイト系ステンレス鋼で形成するのであれば、全体の重量バランスを考えてインナースリーブ410を純アルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成してもよい。小型測定器(スモールツール)にあっては長時間片手で持っていても負担にならない程度の重さであることが望ましいし、落としたときに破損しにくいし安全でもある。
逆に、本体フレーム200を純アルミニウムあるいは非磁性のアルミニウム合金で形成するのであれば、インナースリーブ410は黄銅にするのがよいであろう。
さらには、インナースリーブ410は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成してもよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、非磁性材料のなかでは熱膨張が小さいことや強度が高いという点で測定器の材料としては好ましいといえる。ただし、加工が難しいのと、重量が増す、という問題はある。
Here, the inner sleeve 410 is preferably formed of brass.
Brass is a non-magnetic material and a free-cutting material. Since the inner sleeve 410 is a bearing material, machining accuracy of the inner diameter is required. In addition, a slit 411 is formed in the inner sleeve 410, and the slit 411 secures the straightness of movement of the spindle 300 and realizes rotation prevention. As will be described later, when the movement of the spindle 300 is detected by the encoder 510, the main scale 511 is directly or indirectly attached to the spindle in this embodiment. Therefore, if the spindle 300 rotates even a little, it affects the detection accuracy of the encoder. From this viewpoint, since it is difficult to process with austenitic stainless steel, it is considered that brass is preferable as the material of the inner sleeve 410.
Alternatively, the inner sleeve 410 may be formed of pure aluminum or a non-magnetic aluminum alloy. In the case of pure aluminum or an aluminum alloy, there are advantages that thermal expansion is large (linear expansion coefficient is large) and rigidity (Young's modulus) is slightly inferior, but easy to process and lightweight. . If the main body frame 200 is formed of austenitic stainless steel, the inner sleeve 410 may be formed of pure aluminum or aluminum alloy in consideration of the overall weight balance. For a small measuring instrument (small tool), it is desirable that it is heavy enough not to be a burden even if it is held with one hand for a long time, and it is hard to break when dropped and is safe.
Conversely, if the body frame 200 is made of pure aluminum or a non-magnetic aluminum alloy, the inner sleeve 410 may be made of brass.
Furthermore, the inner sleeve 410 may be formed of austenitic stainless steel. Austenitic stainless steel can be said to be preferable as a material for a measuring instrument in terms of low thermal expansion and high strength among nonmagnetic materials. However, there is a problem that processing is difficult and weight increases.
また、アウタースリーブは樹脂成形品(例えば液晶ポリマー)である。カバー部材は、樹脂成形品で形成することが好ましい。 The outer sleeve is a resin molded product (for example, a liquid crystal polymer). The cover member is preferably formed of a resin molded product.
次に、検出部500の構成を説明する。
図4は、検出部500の分解斜視図である。
検出部500は、エンコーダ510と、ヘッド固定部530と、を有する。エンコーダ510は、リニアエンコーダ510であって、長手状のメインスケール511と、検出ヘッド512と、を有する。
メインスケール511と検出ヘッド512とはメインスケール511の長手方向に沿って相対移動可能となっており、検出ヘッド512はメインスケール511に対する位置または変位を検出する。
本実施形態では、検出ヘッド512は本体フレーム200に対して固定的に設けられ、メインスケール511がスピンドル300とともに進退するようになっている。
Next, the configuration of the detection unit 500 will be described.
FIG. 4 is an exploded perspective view of the detection unit 500.
The detection unit 500 includes an encoder 510 and a head fixing unit 530. The encoder 510 is a linear encoder 510 and includes a long main scale 511 and a detection head 512.
The main scale 511 and the detection head 512 can be relatively moved along the longitudinal direction of the main scale 511, and the detection head 512 detects a position or displacement with respect to the main scale 511.
In the present embodiment, the detection head 512 is fixed to the main body frame 200, and the main scale 511 moves forward and backward with the spindle 300.
ここでは、リニアエンコーダ510は静電容量式である。すなわち、メインスケール511は、ガラス基板に長手方向に所定ピッチで配列された格子電極が設けられたものである。
検出ヘッド512は、ガラス基板に複数組の送信電極と受信電極とが設けられたものである。そして、検出ヘッド512の送信電極からメインスケール511の格子電極に所定の交流信号を送信し、この交流信号で誘起される格子電極の電位を受信電極で読み取る。これにより、検出ヘッド512はメインスケール511に対する位置または変位を検出する。
Here, the linear encoder 510 is of a capacitance type. That is, the main scale 511 is provided with grid electrodes arranged on the glass substrate at a predetermined pitch in the longitudinal direction.
The detection head 512 has a plurality of sets of transmission electrodes and reception electrodes provided on a glass substrate. Then, a predetermined AC signal is transmitted from the transmission electrode of the detection head 512 to the grid electrode of the main scale 511, and the potential of the grid electrode induced by the AC signal is read by the reception electrode. Thereby, the detection head 512 detects a position or a displacement with respect to the main scale 511.
スピンドル300の側面に平面が形成され、この平面がスケール台座520となっている。スケール台座520にメインスケール511が取り付け固定されている。これにより、メインスケール511がスピンドル300とともに進退する。 A flat surface is formed on the side surface of the spindle 300, and this flat surface serves as the scale pedestal 520. A main scale 511 is attached and fixed to the scale base 520. As a result, the main scale 511 moves forward and backward with the spindle 300.
ヘッド固定部530は、ヘッド保持板531と、押さえ板533と、固定板534と、を有する。 The head fixing section 530 includes a head holding plate 531, a holding plate 533, and a fixing plate 534.
ヘッド保持板531の一面(うら面)に検出ヘッド512が取り付けられる。ヘッド保持板531の一面において、検出ヘッド512と干渉しない位置に複数(3つ)の突起532が形成されており、突起532の先端がメインスケール511に対して摺動可能に当接する。これにより、検出ヘッド512がメインスケール511に対して所定ギャップを位置しながら対向する。 The detection head 512 is attached to one surface (back surface) of the head holding plate 531. On one surface of the head holding plate 531, a plurality of (three) projections 532 are formed at positions not interfering with the detection head 512, and the tips of the projections 532 slidably contact the main scale 511. As a result, the detection head 512 faces the main scale 511 while positioning a predetermined gap.
押さえ板533は、ヘッド保持板531の他面(おもて面)を押してヘッド保持板531をメインスケール511に押し付ける板バネである。押さえ板533は、片持ち梁状の板バネでヘッド保持板531をおもて面から押す。 The pressing plate 533 is a leaf spring that presses the other surface (front surface) of the head holding plate 531 to press the head holding plate 531 against the main scale 511. The holding plate 533 pushes the head holding plate 531 from the front surface with a cantilever-like plate spring.
固定板534は、押さえ板533を片持ち梁状に保持する。さらに、固定板534は、本体フレーム200に形成された取付台座250にネジ止めされる。 The fixed plate 534 holds the holding plate 533 in a cantilever shape. Further, the fixing plate 534 is screwed to a mounting base 250 formed on the main body frame 200.
例えば、ヘッド固定部530、ヘッド保持板531、押さえ板533、固定板534は、オーステナイト系ステンレス鋼で形成する。 For example, the head fixing portion 530, the head holding plate 531, the holding plate 533, and the fixing plate 534 are formed of austenitic stainless steel.
本体フレーム200の内部にはフレキシブルプリント回路基板540が設けられ、エンコーダ510(メインスケール511、検出ヘッド512)、外部出力端子541、GND端子542、演算処理回路、デジタル表示部230および操作スイッチ240の配線がなされている。 A flexible printed circuit board 540 is provided inside the main body frame 200, and includes an encoder 510 (main scale 511, detection head 512), an external output terminal 541, a GND terminal 542, an arithmetic processing circuit, a digital display unit 230, and operation switches 240. Wiring is done.
本実施形態では、スピンドル300の移動機構として、スパイラル溝421の回転で係合ピン332を移動させる構成を採用している。ただし、この構成では、スパイラル溝421の精度に限界があるため、シンブル部400の回転量からスピンドル300の変位量を精密に求めることは難しい。
この点、本実施形態では、エンコーダ510によってスピンドル300の変位を検出する構成を採用したものである。
In the present embodiment, a configuration in which the engagement pin 332 is moved by rotation of the spiral groove 421 is employed as a movement mechanism of the spindle 300. However, in this configuration, since the accuracy of the spiral groove 421 is limited, it is difficult to accurately obtain the displacement amount of the spindle 300 from the rotation amount of the thimble portion 400.
In this regard, the present embodiment adopts a configuration in which the displacement of the spindle 300 is detected by the encoder 510.
なお、本発明は上記実施の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。
エンコーダとしては、静電容量式リニアエンコーダを例示した。
この他、光電式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダ、磁気式エンコーダが採用できる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
As the encoder, a capacitance type linear encoder is exemplified.
In addition, a photoelectric encoder, an electromagnetic induction encoder, and a magnetic encoder can be employed.
エンコーダとしては、上記実施例のように、メインスケールにも検出ヘッドにもガラス基板を使用するものがよいであろう。
ただ、演算処理回路のチップだけは磁気シールド材(例えば強磁性体の金属)で囲んでおいてもよいだろう。チップが十分に小さければ、強磁石である測定対象物(ワーク)との間に生じる力(磁力)もそれほど大きくはならない。
As the encoder, an encoder using a glass substrate for both the main scale and the detection head, as in the above embodiment, would be better.
However, only the chip of the arithmetic processing circuit may be surrounded by a magnetic shield material (for example, a ferromagnetic metal). If the tip is sufficiently small, the force (magnetic force) generated between the measurement object (work), which is a strong magnet, does not increase so much.
100…デジタル式マイクロメータ、
200…本体フレーム、
210…アンビル、220…ガイドブッシュ、230…デジタル表示部、240…操作スイッチ、250…取付台座、
300…スピンドル、310…接触子、320…テーパー、
330…係合駒部材、331…テーパー孔、332…係合ピン、
400…シンブル部、
410…インナースリーブ、411…スリット、412…キャップ、
420…アウタースリーブ、421…スパイラル溝、
430…カバー部材、
500…検出部、
510…エンコーダ、511…メインスケール、512…検出ヘッド、
520…スケール台座、
530…ヘッド固定部、
531…ヘッド保持板、532…突起、533…押さえ板、534…固定板。
540…フレキシブルプリント回路基板。
100: Digital micrometer,
200 ... body frame,
210 ... anvil, 220 ... guide bush, 230 ... digital display, 240 ... operation switch, 250 ... mounting base,
300 ... spindle, 310 ... contact, 320 ... taper,
330 ... engaging piece member, 331 ... taper hole, 332 ... engaging pin,
400 ... Thimble part,
410 ... inner sleeve, 411 ... slit, 412 ... cap,
420 ... outer sleeve, 421 ... spiral groove,
430 ... cover member,
500 ... detection part,
510 ... Encoder, 511 ... Main scale, 512 ... Detection head,
520 ... Scale pedestal,
530 ... Head fixing part,
531: Head holding plate, 532: Projection, 533: Presser plate, 534: Fixed plate.
540: Flexible printed circuit board.
Claims (7)
前記本体フレームの他端側において、前記アンビルに対して進退するように軸方向に進退可能に設けられ、一端面に接触子を有するスピンドルと、
前記本体フレームの他端側に設けられ、前記スピンドルの他端を受け入れるとともに、回転操作を前記スピンドルの直線運動に変換するシンブル部と、
前記スピンドルと一体的に移動するメインスケールおよび前記本体フレームに配設されて前記メインスケールに対する相対位置または相対変位量を検出する検出ヘッドを有するエンコーダと、を具備するデジタル式マイクロメータであって、
前記本体フレームと前記スピンドルとは、非磁性体の金属材料で形成され、
前記シンブル部は、
軸線に沿ったスリットを有し、前記本体フレームの他端側に固定的に設けられたインナースリーブと、
前記インナースリーブに対して周方向に回転可能な状態で外嵌し、かつ、内周面にスパイラル溝を有するアウタースリーブと、を有しており、
前記スピンドルに固定的に設けられた係合ピンが前記スリットを通して前記スパイラル溝に係合している
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 A body frame having an anvil inside one end of the U-shape;
On the other end side of the main body frame, a spindle that is provided so as to advance and retreat in the axial direction so as to advance and retreat with respect to the anvil, and has a contact on one end surface;
A thimble part provided on the other end of the main body frame, receiving the other end of the spindle, and converting a rotation operation into a linear motion of the spindle;
A digital micrometer comprising: a main scale that moves integrally with the spindle; and an encoder that is disposed on the main body frame and has a detection head that detects a relative position or a relative displacement amount with respect to the main scale,
The main body frame and the spindle are formed of a non-magnetic metal material,
The thimble part is
An inner sleeve having a slit along the axis and fixedly provided on the other end side of the main body frame;
An outer sleeve that is externally fitted in a circumferentially rotatable manner with respect to the inner sleeve, and that has a spiral groove on the inner peripheral surface,
An engagement pin fixedly provided on the spindle is engaged with the spiral groove through the slit.
前記本体フレームは、オーステナイト系ステンレス鋼、純アルミニウムあるいは非磁性のアルミニウム合金で形成されており、
前記スピンドルは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to claim 1, wherein
The main body frame is formed of austenitic stainless steel, pure aluminum or a nonmagnetic aluminum alloy,
The spindle is formed of austenitic stainless steel. A digital micrometer.
前記アンビルおよび前記接触子は、セラミックで形成されている
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to claim 1 or 2,
A digital micrometer, wherein the anvil and the contact are formed of ceramic.
前記本体フレームの他端側において、前記アンビルに近い側には前記スピンドルを軸受けするガイドブッシュが設けられ、
前記ガイドブッシュは、黄銅で形成されている
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to any one of claims 1 to 3,
On the other end side of the main body frame, a guide bush for bearing the spindle is provided on the side close to the anvil,
The digital micrometer, wherein the guide bush is made of brass.
前記インナースリーブは、黄銅、純アルミニウム、非磁性のアルミニウム合金、あるいは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されている
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to any one of claims 1 to 4,
The digital micrometer, wherein the inner sleeve is made of brass, pure aluminum, nonmagnetic aluminum alloy, or austenitic stainless steel.
前記エンコーダは、静電容量式エンコーダ、光電式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダ、あるいは、磁気式エンコーダ、である
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to any one of claims 1 to 5,
The digital encoder is characterized in that the encoder is a capacitance encoder, a photoelectric encoder, an electromagnetic induction encoder, or a magnetic encoder.
前記本体フレームは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
前記スピンドルは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成されており、
前記インナースリーブは、黄銅で形成されており、
前記エンコーダは、静電容量式エンコーダである
ことを特徴とするデジタル式マイクロメータ。 The digital micrometer according to any one of claims 1 to 6,
The main body frame is formed of austenitic stainless steel,
The spindle is made of austenitic stainless steel,
The inner sleeve is made of brass,
The digital encoder is characterized in that the encoder is a capacitive encoder.
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