JPH0421054Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、本体と測定子との相対移動変位を検
出する検出器を内蔵した変位検出装置に係り、特
に検出器の組立、調整を容易化できるよう構成し
た変位検出装置の改良に関する。

〔背景技術とその問題点〕

例えば、先端側に測定子が設けられたスピンド
ルをケース本体に摺動自在に支持させ、そのスピ
ンドルの軸方向移動変位を機械的拡大機構を介し
指針の回転角度に変換させ、この指針と目盛との
協働によつて測定値を読み取るようにした機械式
ダイヤルゲージに対し、その移動変位を内蔵した
検出器で電気信号に変換し、デジタルまたは／お
よびアナログ表示器等の表示手段に電子表示でき
るようしたいわゆる電子式ダイヤルゲージの如き
変位検出装置が知られ、高精度かつ読取容易な特
徴から広く普及しつつある。

かかる変位検出装置の検出器は、静電容量方
式、光電方式、磁気方式、接点方式等の中から使
用目的、求める測定精度さらには消費電力等諸条
件に照らし選択されるが、いずれの方式にあつて
もスピンドル等移動体とケース本体等固定体とに
第１検知体と第２検知体とを相対移動可能にそれ
ぞれ設け形成されるものであつた。ここに第１お
よび第２検知体とは対面する一対の電極板であつ
たり、対応する光学格子を有するメインスケール
とインデツクススケールであつたり、また、磁気
スケールと磁気ヘツド、さらには電極板と電気接
点であつたり、その検出器の原理、方式等により
形態は相違するものの両者の相対位置関係が正規
に支持されることを条件に検出器は数十〜十μm
オーダの分解能をも得ることができた。

しかしながら、上記従来の検出器では両検知体
の相対位置関係の組立、調整が非常に困難である
という問題があつた。これを第５図、第６図に示
した位相弁別型静電容量方式の検出器１００を例
として説明する。すなわち、ケース本体等の装置
本体側に固定されたステータあるいはスケール板
からなる固定板３１の表面側には、第５図に示す
用に、等間隔に複数の送信電極３２が所定のパタ
ーンで配設されており、またこの送信電極３２に
並列して帯状の受信電極３３が設けられている。
そして前記各送信電極３２に位相の異なる交流電
圧信号が印加される。

一方、前記固定板３１に対向させてスピンドル
等の移動体と連動するロータあるいは可動スケー
ル板からなる可動板４１が設けられており、この
可動板４１には各送信電極３２と受信電極３３に
またがつて対向配置された結合電極４２と、前記
各送信電極３２および受信電極３３にまたがつて
対向配置されたアース電極４３とが交互に可動板
４１の移動方向に沿つて配置されている。

他方、受信電極３３には結合電極４２を介して
前記各送信電極２の電圧信号に対応した電圧信号
が誘起され、従つて、前記各送信電極３２に位相
の異なる交流電圧を印加した状態で移動体を変位
すれば受信電極３３から移動体の変位量に応じた
位相の出力信号を得ることができ、この受信電極
３３から出力される信号の位相を積分器３６にて
演算処理し、所定の基準位相と比較することによ
り、移動体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。

このように構成された検出器１００では、送信
電極３２、受信電極３３と結合電極４２との各極
間距離は精度上重要であり数十μmに保持されな
ければならず、またその平行度も変動してはなら
ない。さらに固定板３１と可動板４１との相対移
動があつても上記極間距離、平行度は維持されな
ければならない。しかも例えば、両板３１，４１
の平行度が維持されていてもそれらの傾きや位置
づれ等による極面積比の変動も許されない。これ
ら相対位置関係が乱れるとＳ／Ｎ比が変動し所定
の検出精度を保障できないばかりか両板３１，４
１の接触等により検出不能という事態を招いた。
ここに、携帯性及び操作性を図るために変位検出
装置の小型が要請される近年では、特にその相対
位置関係を以て組立することが非常に煩わしくか
つ組立後に実際運転を行いつつ出力電圧等を監視
し、再度分解して調整するという方法では迅速、
正確な調整が困難となつてきた。とりわけ、1μm
以下の分解能を得ることは至難であつた。この問
題は静電容量方式に限らず上記の光電方式等の検
出器の場合にも同様であつた。

〔考案の目的〕

本考案は、検出器を形成する両検知体の位置合
せを正確かつ迅速に行え、高精度の変位検出がで
きる構造簡単な変位検出装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本考案は、上記従来の組立、調整が装置の組
立、分解をしながら行われていたことおよび検知
体には送信電極等の一定パターンが設けられてい
ることに着目し、そのパターンを利用して両検知
体の相対位置を調整できるよう形成し前記従来の
問題点を除去しようとするものである。

これがため、ケース本体に摺動自在に支持され
た測定子を有するスピンドルと、このスピンドル
の軸線方向の移動変位を検出する検出器とを備え
た変位検出装置において、 前記検出器を、所定パターンが形成され前記ケ
ース本体に支持された第１検知体とこの第１検知
体と対面させて前記スピンドルに一体的に取り付
けられた第２検知体とを含み形成し、 前記第２検知体に形成されてその第１検知体と
反対側から第１検知体のパターンを目視可能な目
視手段と、この目視手段にスピンドル移動方向に
形成されて当該目視手段を通して目視されるパタ
ーンとの相対位置を比較可能な基準手段とを有す
るポジシヨンチエツカを設け、 前記第１検知体をケース本体に対して第１検知
体の平面方向に位置調整可能に支持する位置調整
手段を設けて前記目的を達成しようとするのであ
る。

従つて、ケース本体に摺動自在に支持したスピ
ンドルにその軸線と平行として第２検知体を一体
的に取り付け、予め第２検知体に設けられた目視
手段および位置合わせ基準線等の基準手段を有す
るポジシヨンチエツカを利用して第１検知体の所
定パターンを目視確認しつつ、位置調整手段によ
り相対位置関係を調整し第１検知体をケース本体
に支持させれば、両検知体の相対位置関係を容易
かつ迅速に確立することができる。

〔実施例〕 本考案に係る変位検出装置の一実施例について
図面を参照しながら説明する。

この実施例の変位検出装置は全体として前記電
子式ダイヤルゲージの形態をなし、検出器は位相
弁別型静電容量方式が採用され、第１図ないし第
４図に示されている。なお、検出器の構造におい
ては前出第５図および第６図に示した従来の構造
と同一の部分については同一の符号を付するとと
もに説明を簡略または省略する。

さて、変位検出装置は外観上第４図に示される
ように、ケース本体１にステム６を介してスピン
ドル１１が軸方向（図で上下方向）に摺動自在に
設けられ、ケース本体１には表示手段２１、スイ
ツチ２２，２２，２２等を有する外枠９が回動可
能に設けられ、スピンドル１１の先端側に設けら
れた測定子１４を被測定物（図示省略）に当接さ
せつつスピンドル１１を図で上下方向に移動させ
ればその測定値を表示手段２１によつてデジタル
または／およびアナログ量として読み取りするこ
とができるよう形成されている。これがため、ケ
ース本体１内には検出器１００を構成する第１検
知体３０、第２検知体４０、位置合せ手段５０お
よび平行調整手段６０等が内蔵されている。

第１図および第２図において、第２検知体４０
の可動板４１はスピンドル１１に固定された四角
形状の取付体１２に導電性に富んだ接着剤４６で
固定されている。この実施例における可動板４１
は電気絶縁体から形成されているが全面的に蒸着
クロムからなる導電層４５で被覆されている。従
つて、各アース電極４３，４３，…を導電層４５
に接続すれば導電接着剤４６、取付体１２を介し
スピンドル１１、さらにはケース本体１に電気的
導通ができるよう形成されている。また、可動板
４１には目視手段として長細貫通口が形成され、
その一側の図中上下方向辺縁により基準手段とし
ての基準線Ｓが形成されており、これらによりポ
ジシヨンチエツカ５１が構成されている。

一方、第１検知体３０を形成する固定板３１は
調整板５４、固定枠３を介しケース本体１に固定
される。すなわち、固定枠３は内周縁２に嵌挿さ
れる略円板形状とされ締付ビス（図示省略）でケ
ース本体１に取り付けられる。調整板５４はその
固定枠３に４組の偏心ピン５６に設けられたネジ
と止ネジ５９を介し取り付けられる。偏心ピン５
６は、その一端の偏心部分を調整板５４の孔５５
に嵌挿され、他端をケース本体１の取付孔７に嵌
挿され、回転に伴つて各孔５５，７の軸芯を相対
位置調整可能である。固定板３１はこの調整板５
４に突出ピン５７，５７によつて水平出しして接
着固定されている。これらの調整板５４および偏
心ピン５６等により位置調整手段が構成されてい
る。

従つて第１図において紙面手前側からポジシヨ
ンチエツカ５１の長細貫通孔を通して目視し、そ
の一側縁の基準線Ｓと第３図に示した各送信電極
３２，３２，…へ各相電圧信号を印荷するための
端子部３４に設けられた接続パターン３７，３
７，…の一端縁線とが合一するように偏心ピン５
６を調整し、調整後に止ネジ５９を偏心ピンの中
心部分に設けられたネジに螺合締付して調整板５
４を固定枠３に固定させれば上記基準線Ｓと一端
縁線とが完全一致するので結果として第２検知体
４０と第１検知体３０とを位置合せすることがで
きる。ここに、偏心ピン５６等からなる位置調整
手段と、目視位置合せを可能とする可動板４１に
設けられた長細貫通口および基準線Ｓからなるポ
ジシヨンチエツカ５１と、から位置合せ手段５０
が形成されている。なお、第１検知体３０の送信
電極３２および受信電極３３から固定枠３側への
電気的連絡はフレキシブル配線３５，３８によつ
て行うので調整板５４を固定枠３に相対回動させ
ることができる。また、固定枠３の１９は図示省
略の電子回路へ接続される端子であり、円弧状フ
レキシブル配線５はその一端をケース本体１に回
動可能とされた外枠９の表示手段２１等へ接続し
たときにその回動を許容できるよう形成されてい
る。

一方、平行調整手段６０は、ケース本体１に調
整ビス６３，６３で傾斜可能とされたガイド部材
６１とスピンドル１１の径方向に突出され基端部
が取付体１２に固定されるとともに先端部がガイ
ド部材６１のガイド溝６２に係合される係合部材
６６とから形成され、スピンドル１１をケース本
体１に対し回動させることなくその軸方向に摺動
案内するものである。従つて、平行調整手段６０
は、スピンドル１１の廻止機構と平行度調整機能
とを備える。すなわち位置合せ手段５０で位置合
せ作業をする前にまたは後に調整ビス６３，６３
を微調整すれば第１検知体３０と第２検知体４０
の各電極３２，３３と各電極４２，４３との平行
度を所定のものとすることができる。

なお、８はスピンドル１１のシヨツクアブソー
バであり、１３はスピンドル１１を図で下方向に
付勢するバネ（図示省略）のバネ掛けである。

次に、この実施例の作用を説明する。

まず、組立手順について説明すると、スピンド
ル１１をケース本体１に摺動自在に装着する。第
２検知体４０の可動板４１は導電接着剤４６によ
つて予め取付体１２にスピンドル１１の軸線と平
行になるよう固着されているものとする。ここで
平行調整手段６０の調整ビス６３，６３を進退さ
せガイド部材６１の姿勢を調整する。この姿勢調
整はガイド部材６１のガイド溝６２に係合された
係合部材６６を介しスピンドル１１が回動しない
で、かつ直線上下動をできよう行う。なお、後記
の位置合せ手段５０による位置合せ作業後に再調
整してもよい。

次に、第２図に示す状態から固定枠３と調整板
５４とが重なる状態にフレキシブル配線３５を折
曲させて、両者３，５４をケース本体１に嵌挿さ
せる。この場合可動板４１と固定板３１との間に
所定厚さのスペーサを介して両板４１，３１を軽
く押圧接触させるようすれば各電極間の隙間をよ
り正確とすることができる。そして固定枠３をケ
ース本体１に固定した後、位置合せ手段５０によ
つて可動板４１に対する固定板３１の位置合せを
行う。この位置合せは、送信電極３２、受信電極
３３と、結合電極４２とがスピンドル１１の移動
変位があつてもそれらの極面積比が所定値とな
り、かつ極面積比が不変であるようするものであ
るから、可動板４１の裏面側（第１図で紙面手前
側）からポジシヨンチエツカ５１の長細貫通口を
覗き、この貫通口の端縁である基準線Ｓと第３図
に示した接続パターン３７，３７，…とが一致す
るように各偏心ピン５６を回動調整して行う。位
置合せ後、止ネジ５９で調整板５４をその調整位
置を維持したまま固定枠３に固定する。必要よつ
て接着剤でさらに強固に固定する。その後、フレ
キシブル配線５の一端部１８を表示手段２１等に
接続し、ケース本体１に外枠９を嵌挿させて組み
立てる。

このように組立調整された変位検出装置では測
定子１４を被測定物（図示省略）に当接させつつ
スピンドル１１を移動変位させれば測定値を表示
手段２１で読み取ることができる。

従つて、この実施例によれば、第１検知体３０
の整列配設された接続パターン３７，３７，…と
第２検知体４０の可動板４１に設けたポジシヨン
チエツカ５１とを目視確認しつつ両者が合一する
よう位置合せ手段５０で位置合せできるから、第
１検知体３０の固定板３１と第２検知体４０の可
動板４１とを予測のもとに各々固定させ実際運転
による各電圧波形等からチエツクし、分解し、再
調整していた従来の位置合せ方法に対し、迅速か
つ高精度な位置合せができるので検出器１００の
分解能、精度を飛躍的に向上させることができ
る。分解能1μm以下も達成できる。また、安定、
確実な測定が保証され装置全体の小型化に有効で
ある。さらに、位置合せ手段５０は固定板３１に
極めて正確に整列配設された接続パターン３７，
３７，…を利用するものであるから、位置合せの
ためのみに格別の加工をしなくてよく構造簡単で
経済的であり、かつ直接的位置合せが可能であ
る。

また、平行調整手段６０は、ガイド溝６２を傾
斜可能なガイド部材６１に設け構成したのでスピ
ンドル１１の廻止機構の他スピンドル１１の直進
移動を確立するとともに第１検知体３０に対する
第２検知体４０の平行度を達成させることができ
る他、ケース本体１に一体的にガイド溝を設けて
いた従来構造に対し極めて工作容易かつ経済的で
あるという利点もある。

以上の実施例では、位置合せ手段５０のポジシ
ヨンチエツカ５１を可動板４１に穿設した長細貫
通口を目視手段とし、その端縁である直線部分の
辺縁による基準線Ｓを基準手段として利用するも
のであつたが、要は可動板４１側から固定板３１
側の所定パターンを目視できればよいから、基準
手段はその所定のパターンに応じた曲線とした
り、所定間隔を置いた断線や四角マーク等々とし
てもよい。ただし、上記の直線的な基準線Ｓとす
ればスピンドル１１を移動させながら広範囲につ
いて位置合せ作業を能率良く行なえるという効果
を有する。また、ポジシヨンチエツカ５１の目視
手段は、貫通口に限らず透明な部材でもよく、可
動板４１が透明部材であるときはパターン対応部
分を目視手段として利用し、基準手段としては当
該部分の表面に形成された色付刻線等としてもよ
い。また、所定のパターンとは各送信電極３２に
荷電すべき配線ないし端子である接続パターン３
７，３７，…としたが直接各送信電極３２を利用
するようにしてもよい。要は検出器１００を構成
するに必須なパターンとすればよい。従つて、検
出器１００が光電方式の場合には絶対原点検出用
の光学格子等をパターンとすべきであり、パター
ンは検出器１００の原理、方式につて異なると理
解される。

〔考案の効果〕

本考案は、構造簡単にして正確かつ迅速な両検
知体の位置合せができかつ、高精度の変位検出が
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る変位検出装置の一実施例
を示す一部省略全体構成図、第２図は同じく位置
合せ手段等の要部斜視図、第３図は第１検知体の
一部拡大図、第４図は同じく全体外観図、第５図
は第１検知体と第２検知体との一部分を示す平面
図および第６図は第５図の矢視線−に基づく
側断面図である。 １……ケース本体、１１……スピンドル、３０
……第１検知体、３１……固定板、３７……接続
パターン、４０……第２検知体、４１……可動
板、５０……位置合せ手段、５１……ポジシヨン
チエツカ、５４……調整板、５６……偏心ピン、
１００……検出器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ケース本体に摺動自在に支持された測定子を有
   するスピンドルと、このスピンドルの軸線方向の
   移動変位を検出する検出器とを備えた変位検出装
   置において、 前記検出器を、所定パターンが形成され前記ケ
   ース本体に支持された第１検知体と、この第１検
   知体と対面させて前記スピンドルに一体的に取り
   付けられた第２検知体とを含み形成し、 前記第２検知体に形成されてその第１検知体と
   反対側から第１検知体のパターンを目視可能な目
   視手段と、この目視手段にスピンドル移動方向に
   形成されて当該目視手段を通して目視されるパタ
   ーンとの相対位置を比較可能な基準手段とを有す
   るポジシヨンチエツカを設け、 前記第１検知体をケース本体に対して第１検知
   体の平面方向に位置調整可能に支持する位置調整
   手段を設けたことを特徴とする変位検出装置。