JPH08189801A - 静電容量型ノギス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体および塵埃の侵入を阻止し、過酷な環境
でも装置の信頼性を保障することができる静電容量型ノ
ギスを提供する。 【解決手段】 本尺７０２と、この本尺に設けられ本尺
の長手方向に沿った空間部７４２を形成する空間部形成
部材（７４０，７３４）と、空間部内に設けられた第１
電極群７１０および第２電極群７７６と、スライダ７９
０と、スライダと第２電極群とを連結る連結バー７５６
と、この連結バーが貫通する空間部の貫通孔７４８を外
部から密封する密封部材７５０と、電極群間の静電容量
を基に本尺に対するスライダの移動変位量を検出する電
気回路７２４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型ノギス
に関する。一層詳細には、どのような悪条件下でも使用
可能な防塵、防水機能を備えた静電容量型ノギスに関す
る。

【０００２】

【背景技術】電子ノギスは、製造業において広く利用さ
れている。電子ノギスには、ほとんどの場合、厚みや他
の物理的要素を測定するために、容量位置変換器が使用
される。容量位置変換器は、測定軸に沿って相対変位す
る一対の基盤を含む。一対の基盤には電極が設けられて
いる。それぞれの基盤上の電極は、電極の容量関数とし
て、２つの基盤の相対変位を表示するための一般的な回
路に接続される。この回路は、インクリメンタル型、す
なわち、既知の位置からのインクリメンタル変位を表示
する回路であってもよいし、また、アブソリュート型、
すなわち、最初の相対位置が既知であるかどうかに拘ら
ず、２つの基盤間の相対位置を表示する回路であっても
よい。インクリメンタルおよびアブソリュート型位置変
換器は、ＵＳＰ４，４２０，７５４号およびＵＳＰ４，
８７９，５０８号に開示されている。

【０００３】そこで、容量位置変換器を用いた一般的な
静電容量型ノギスの構造を図１〜図３を参照しながら説
明する。図１に示すように、ノギス１０は、本尺１２
と、この本尺１２の長手方向に摺動自在に設けられたス
ライダ装置４０とを有する。本尺１２には、その表面長
手方向に沿って測定スケール１６が設けられているとと
もに、一端に測定ジョー２６，２８が設けられている。
測定スケール１６は、図２に示すように、本尺１２の凹
部１４内に収納配置された長尺基盤２０を含む。基盤２
０には第１電極群２２が形成され、その第１電極群２２
が絶縁保護カバー２４で覆われている。

【０００４】前記スライダ装置４０は、図２に示すよう
に、前記本尺１２の裏面側にその長手方向へ摺動自在に
設けられたスライダ４９と、前記本尺１２の表面側から
前記スライダ４９に取り付けられた取付装置７０とを含
む。前記スライダ４９は、調整ねじ４４によって位置調
整される圧力バー４３を介して前記本尺１２に摺動自在
に支持されているとともに、一端に前記本尺１２の測定
ジョー２６，２８とともに被測定物に当接される測定ジ
ョー４６，４８が、表面にデプスバー５０がそれぞれ取
り付けられている。

【０００５】前記取付装置７０は、プリント回路基盤か
らなる基盤７６と、この基盤７６の表面を覆うカバー９
０と、このカバー９０と基盤７６との間に挿入された弾
性密封体９６とから構成されている。カバー９０は、ス
イッチ６５，６７と表示器６３とを備える。基盤７６
は、その裏面に第２電極群８０を、表面に測定表示回路
８２をそれぞれ備える。測定表示回路８２は、第２電極
群８０に接続され、その第２電極群８０に信号を送信す
る。その信号は、第１電極群２２から第２電極群８０へ
戻って、その後、測定表示回路８２で受信されるので、
第１電極群２２と第２電極群８０とが容量的に接続され
ている。これにより、第１および第２電極群２２，８０
が相対移動すると、その相対移動量が第１電極群２２と
第２電極群８０との間の静電容量の変化として検出され
た後、表示器６３にデジタル表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したノギスの構造
では、図３に示すように、第１電極群２２を覆う絶縁保
護カバー２４と第２電極群８０を覆う絶縁コーティング
８４との間には、エアーギャップ９８が形成されてい
る。このエアーギャップ９８は、この種のノギスが機械
工場や他の比較的汚い環境下で使用されるとき、冷却水
または切削油のような液体やそれに含まれる塵埃などが
侵入するという大きな問題を有している。

【０００７】このような塵埃は、空気の誘電率より比較
的大きな誘電率を有する。エアーギャップ９８内に塵埃
が存在する場合、第１、第２電極群２２，８０が塵埃の
ない状態で正確に相対変位する場合より、電極パターン
にしばしば悪影響を及ぼす。このような環境下では、ノ
ギスの精密測定は期待できない。また、塵埃が抵抗とな
る場合、第１、第２電極群２２，８０のうちのいずれか
一方側から送られる方形波信号は、エアーギャップ９８
を挟んで対向するいずれか他方側によって受信されるこ
とにより、その振幅が急激に減少する。方形波信号の減
衰率は電極群２２，８０間の静電容量の時定数とエアー
ギャップ９８内における塵埃の抵抗との関数となる。比
較的低い塵埃抵抗、たとえば、伝導流体または金属塵埃
の存在下では時定数は非常に短くなり、そのため、測定
表示回路８２によって検出される方形波は極めて急激に
減衰する。

【０００８】第１、第２電極群２２，８０間におけるエ
アーギャップ９８内の塵埃の問題は確認されている。基
盤７６と測定スケール１６との間で、エアーギャップ９
８内の塵埃を除去する試みが、今までになされてきてい
る。また、エアーギャップ９８のサイズを小さくするこ
とにより、この問題を解決する試みがなされているが、
これは、理論的にエアーギャップ９８内に存在する塵埃
の量を減らすことである。第２電極群８０に薄膜誘電コ
ーティングを施し、その上を第１電極群２２が摺動する
ことによって塵埃問題を小さくする試みがあるが、これ
はエアーギャップ９８を完全に除去する試みである。

【０００９】これらの解決策は、一般的なノギス形状に
おいては、塵埃が常にエアーギャップ９８内に存在する
ので、所望の信頼性が得られない。エアーギャップ９８
への開口部のサイズおよび摺動性は、摺動密封のため、
塵埃をエアーギャップ９８の外に保持することを不可能
にする。つまり、塵埃がエアーギャップ９８内に入らな
いようにすることを不可能にする。微小塵埃はエアーギ
ャップ９８内で力を及ぼし、それによってエアーギャッ
プ９８の隙間を広げて、より厚みのある塵埃層によって
測定に影響を及ぼすようになるか、さらに、ほかのケー
スでは、微小塵埃はエアーギャップ９８内でくさびの働
きをして、第２電極群８０とスケール１６間で許容不可
能な抵抗または摩耗を引き起こす。

【００１０】また、液体および微小塵埃から装置を保護
する１つの試みとしては、外部環境から装置を組み立て
る時に高精度に密封することが考えられる。しかしなが
ら、一方の電極群を含むスケールは他方の電極群を含む
スケールの表面に沿って摺動しなければならないので、
静電容量型を使用しているノギスでは、エアーギャップ
を密封することは実質的に考えられない。そのため、両
電極群によって構成されるエアーギャップは本質的に外
部環境と接触することになり、液体や塵埃などの侵入を
許容する結果となっていた。

【００１１】本発明の目的は、液体および塵埃の侵入を
阻止し、過酷な環境でも装置の信頼性を保障することが
できる静電容量型ノギスを提供することにある。また、
本発明の他の目的は、外部環境の塵埃などから保護する
のに必要な数々の特徴を有するにもかかわらず、本質的
にノギスの一般的な形状、作用、そして検知を維持する
ことが可能な静電容量型ノギスを提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、塵埃などの存在下で
もそれに影響されることがないとともに、経済的で、し
かも、普通の使用状態で測定精度を低下させることのな
い静電容量型ノギスを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の静電容量型ノギ
スは、被測定物の内側寸法または外側寸法を測定する静
電容量型ノギスであって、一端に測定ジョーを有する長
尺な本尺と、この本尺に設けられその本尺の長手方向に
沿った空間部を形成する空間部形成部材と、前記空間部
内に設けられ本尺の長手方向に沿ってパターンが形成さ
れた第１電極群と、前記空間部内において前記第１電極
群の長手方向に沿って移動可能に設けられた第２電極群
と、前記本尺の測定ジョーとともに被測定物に当接され
る測定ジョーを有し、前記本尺の長手方向へ移動可能に
設けられたスライダと、このスライダと前記第２電極群
とを連結しスライダの移動に伴って第２電極群を第１電
極群の長手方向に沿って移動させる連結手段と、この連
結手段によって前記スライダと前記第２電極群とが連結
されている状態において前記空間部内を外部から密封す
る密封手段と、前記電極群のうちの１つに接続されそれ
ら電極群間の静電容量を基に本尺に対するスライダの移
動変位量を検出する電気回路とを備えたことを特徴とす
る。

【００１３】このような構成によれば、第１電極群およ
び第２電極群は、空間部形成部材によって形成された空
間部内に収納され、第２電極群は連結手段を介してスラ
イダに連結されているとともに、密封手段によって空間
部内が外部から密封されているから、外部から空間部内
への液体および塵埃の侵入を阻止することができる。よ
って、過酷な環境でも装置の信頼性を保障することがで
きる。

【００１４】また、上記構成の静電容量型ノギスにおい
て、前記連結手段は、前記本尺の空間部内外を貫通しか
つ本尺の長手方向と平行に設けられた連結バーを含み、
この連結バーは、前記空間部内に位置する端部が前記第
２電極群に接続され、前記空間部外に位置する端部が前
記スライダに接続されていることを特徴とする．このよ
うな構成によれば、第２電極群とスライダとを連結する
連結手段が、本尺の長手方向と平行な連結バーを含み構
成されているから、本質的なノギスの一般的な形状、作
用、そして検知を維持することが可能である。

【００１５】また、連結手段を連結バーを含んで構成し
た静電容量型ノギスにおいて、前記連結バーは前記本尺
の端部から突出可能なデプスバーとされ、前記スライダ
には、前記デプスバーの突出端部よりも離れた部分を固
定する一対のリンケージバーが設けられていることを特
徴とする。このような構成によれば、穴の深さ測定用の
デプスバーを連結バーとして利用することができるの
で、構造を簡単に、かつ、安価にできる。

【００１６】また、連結手段を連結バーを含んで構成し
た静電容量型ノギスにおいて、前記連結バーの前記空間
部外に位置する端部は、前記スライダに板ばねを介して
連結されていることを特徴とする。このような構成によ
れば、連結バーの曲げなどを板ばねによって吸収するこ
とができるため、第２電極群を第１電極群の長手方向に
沿って高精度に移動させることができる。

【００１７】また、連結手段を含む静電容量型ノギスに
おいて、前記連結手段は、前記本尺の空間部内を貫通し
て両端が空間部外に突出されかつ本尺の長手方向と平行
に設けられた連結バーを含み、この連結バーは、前記空
間部内に位置する中間部が前記第２電極群に接続され、
前記空間部外に突出した一端部が前記スライダに接続さ
れていることを特徴とする。このような構成によれば、
空間部外に突出した連結バーの他端部をワークの穴に挿
入することにより、穴の深さ寸法を測定することがてき
るので、連結バーを穴の深さ測定用のデプスバーとして
も利用することができる。よって、より実用性を高める
ことができる。

【００１８】また、連結手段を、両端が空間部外に突出
された連結バーを含んで構成した静電容量型ノギスにお
いて、前記連結バーの前記空間部外に突出した一端部
は、前記スライダに軸方向にのみ剛性を有する屈曲部材
を介して連結されていることを特徴とする。このような
構成によっても、連結バーの曲げなどを屈曲部材によっ
て吸収することができるため、第２電極群を第１電極群
の長手方向に沿って高精度に移動させることができる。

【００１９】また、上記各構成の静電容量型ノギスにお
いて、前記密封手段は、前記連結バーが貫通する空間部
の貫通孔に取り付けられた密封部材を含むことを特徴と
する。このような構成によれば、連結バーを摺動を確保
しつつ、空間部内を外部からより確実に密封することが
できるから、外部から空間部内への液体および塵埃の侵
入をより確実に阻止することができる。よって、過酷な
環境でも装置の信頼性を向上させることができる。

【００２０】また、上記各構成の静電容量型ノギスにお
いて、前記空間部には、外部と連通する連通孔が形成さ
れ、この連通孔には液体の流通を阻止しかつ空気の流通
を許容する通気部材が設けられていることを特徴とす
る。このような構成によれば、スライダの移動によって
第２電極群が空間部内で第１電極群の長手方向に沿って
移動すると、連結バーが空間部内を出入りすることにな
るため、空間部内の空気圧が上昇または減少する。この
とき、空間部内の空気は連通孔を通じて外部に流出し、
または、外部から空気が流入するため、空間部内の空気
圧を一定に保ことができる。よって、空間部内の圧力変
動による測定精度の低下を防止することができる。しか
も、連通孔には、液体の流通を阻止しかつ空気の流通を
許容する通気部材が設けられているから、上記機能を維
持しつつ、冷却液や切削液などの液体の空間部内への侵
入を確実に防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。 〔第１の実施の形態〕第１の実施の形態を図４〜図８に
示す。図４は第１の実施の形態にかかる静電容量型ノギ
スを示す斜視図、図５はその分解斜視図、図６は同上実
施の形態において囲繞空間部を形成する空間囲繞部材を
表面（上）から見た斜視図（Ａ）および裏面（下）から
見た斜視図（Ｂ）、図７は同上実施の形態にかかる静電
容量型ノギスの組立状態を裏面（下）から見た斜視図、
図８は同上実施の形態におけるリンケージバーおよびデ
プスバーの断面図である。

【００２２】本実施の形態にかかる静電容量型ノギス１
００の主要構成要素は、図４に示すように、本尺１０２
と、電気装置１２４と、空間囲繞部材１４０と、スライ
ダ装置１８８とを含む。前記本尺１０２には、その一端
に測定ジョー２２０，２２６が一体形成されているとと
もに、上面に前記電気装置１２４が固定されている。電
気装置１２４は、密封された表示窓１２６、スイッチ１
２８、プリントされた回路基盤や表示電極（図示せず）
などを含み、これらがハウジング１３４内に収納されて
いる。ハウジング１３４は、内部にバッテリやソーラセ
ルなどの電源（図示せず）を有し、かつ、本尺１０２に
一般的な固着手段または接着などにより固定されてい
る。

【００２３】前記空間囲繞部材１４０は、前記本尺１２
の裏面側に収納配置され（そのため、図４では囲繞部材
１４０の端部のみが示されている）、かつ、内部に空間
部（図示せず）を有する。前記スライダ装置１８８は、
本尺１０２に沿って摺動するスライダ１９０を含む。ス
ライダ１９０には、前記測定ジョー２２０，２２６とと
もに被測定物に当接される測定ジョー２２２，２２８が
設けられているとともに、一対のリンケージバー２０
０，２０２が設けられている。リンケージバー２００，
２０２の先端部には、穴測定用のデプスバー１５６の調
整部２１２を挟持、固定する取付部２１０が形成されて
いる。

【００２４】図４に示されるノギス１００の内部構造は
図５に示されている。前記本尺１０２の裏面には、凹部
１０４がその本尺１０２の長手方向に沿って形成され、
その凹部１０４内に測定スケール１０６が固着されてい
る。測定スケール１０６には、その裏面に第１電極群１
１０が本尺１０２の長手方向に沿ってパターン形成され
ているとともに、表面一端に回路端子１１１が形成され
ている。回路端子１１１には、弾性コネクタ１２０が接
続される。電気装置１２４が本尺１０２の表面に設けら
れるとき、弾性コネクタ１２０は、本尺１０２の一端、
すなわち、電気装置１２４から下方に突出する回路コネ
クタパッド（図示せず）と対応する位置に設けられる孔
部１２２に嵌合される。

【００２５】前記空間囲繞部材１４０には凹状の空間部
１４２が形成され、この空間部１４２は、本尺１０２の
裏面側の凹部１０４で密封されるので、これにより、本
尺１０２の長手方向に沿いかつ密封された囲繞空間部１
４２が形成される。囲繞部材１４０は、空間部１４２が
防水加工され、外部から完全に独立して、本尺１０２の
裏面に接着固定されることが好適である。ほかには、一
般的な小型ファスナ（図示せず）およびガスケット１５
３、もしくは、密封剤（図示せず）によって本尺１０２
に固定することもできる。

【００２６】また、囲繞部材１４０（図６参照）には、
長尺な内部溝１４６と貫通孔１４８とが設けられ、この
貫通孔１４８は本尺１０２の裏面側で内部溝１４６の端
部に連通位置されている。貫通孔１４８には、一般的な
低摩擦の小型接触密封部材１５０が内装されている。こ
の小型接触密封部材１５０は円筒形状で、デプスバー１
５６の外径と同一径なので、密封部材１５０とデプスバ
ー１５６との間は低摩擦防水、防塵構造とされている。
デプスバー１５６は、密封部材１５０に挿通されるとと
もに、内部溝１４６内において摺動可能に設けられてい
る。空間部１４２内のデプスバー１５６は、一方向（軸
方向）にのみ剛性を有する弾性部材１７２を介して接続
ブロック１８２に接続されている。接続ブロック１８２
は基盤１７０に取り付けられており、たとえば、ねじ１
７３による螺合、または、接着によって固定されてい
る。プリント回路基盤によって形成される基盤１７０に
は、その表面に基盤１７０の長手方向に沿って１つのパ
ターンで延設される第２電極群１７６が設けられてい
る。基盤１７０上の第２電極群１７６は、基盤１０８の
長手方向に沿った基盤１７０の位置が表示される一般的
な検出方法のもと、基盤１０８上の第１電極群１１０と
相互作用を及ぼす。

【００２７】また、前記基盤１７０は、接触密封部材１
５０を通ってその軸方向に変位するデプスバー１５６に
よって、空間部１４２の外側から作動されてもよい。電
極群１１０，１７６のどちらか一方もしくは両方は、電
気絶縁体、低摩擦、摺動耐摩耗表面を構成する金属薄膜
層（図示せず）をコーティングすることもできる。

【００２８】また、弾性部材１７２は、短尺直線形状と
されている。この弾性部材１７２は、２つの機能をも
つ。第１に、弾性部材１７２は軸方向に剛性を維持し、
他の方向に対しては屈曲自在であるので、測定スケール
１０６の長手方向に沿って基盤１７０を高精度に作動で
きる。第２に、弾性部材１７２はデプスバー１５６の曲
げを吸収できるので、空間部１４２と基盤１７０に高い
圧力が加わることがない。プリロードスプリング１８４
は基盤１７０に接着され、その後、空間部１４２の表面
に圧力を加えて組み立てられる。また、このスプリング
１８４は測定スケール１０６に沿って摺動する基盤１７
０を弾性的に押圧する。

【００２９】基盤１７０の端部は空間部１４２側の表面
に接触摺動する。基盤１７０の上面は測定スケール１０
６の下面によってガイドされ、また、基盤１７０の下面
は空間部１４２によってガイドされる。このように、基
盤１７０は、両電極群１１０，１７６が測定スケール１
０６に沿って変位する基盤１７０として、真直性を有し
て維持される２つの軸によって、その支持が保障されて
いる。弾性部材１７２は、デプスバー１５６の一端部の
軸孔に嵌挿または接着されてもよく、同様に、接続ブロ
ック１８２の孔部に嵌挿または接着されてもよい。接続
ブロック１８２もまた摺動軸受部を有し、このブロック
１８２は弾性部材１７２、プリロードスプリング１８４
のばね圧力作用下、または、デプスバー１５６の曲げに
よって伝達された作用によって、内部溝１４６の表面と
は反対側に押圧される。

【００３０】前記スライダ装置１８８はスライダ１９０
を含む。このスライダ１９０は、ノギス１００の高精度
測定のため、そのガイドエッジ１９２が本尺１０２の一
端側に当接しながら本尺１０２に沿って摺動される。ガ
イドエッジ１９２と本尺１０２の他端側との間には圧力
バー２４３が挿入され、その圧力バー２４３の位置が調
整ねじ２４１で調整されている。スライダ１９０には、
囲繞部材１４０を被嵌する隙間が形成されているととも
に、囲繞部材１４０に沿ってリンケージバー２００，２
０２が設けられている。このリンケージバー２００，２
０２は、囲繞部材１４０の外部壁と当接せず、かつ、ノ
ギス移動中でも囲繞部材１４０の外部壁にできる限り近
接されることが好ましい。

【００３１】一対のリンケージバー２００，２０２は、
デプスバー１５６の使用に際してできる限り隣接される
が好ましく、このリンケージバー２００，２０２は可能
な限り最小内径に位置されるので、デプスバー１５６の
端部２１４から調整部２１２までの長さより深くされて
いる狭い穴測定においてもノギス１００の実用性を向上
させることができる。

【００３２】デプスバー１５６の中心軸は，図８に示す
ように、リンケージバー２００，２０２の複合交差部の
中心軸と一致するところに位置されることが好ましい。
本実施の形態において、リンケージバー２００，２０２
の複合交差部は、２つの主要中心軸で左右対照とされて
おり、また、デプスバー１５６の交差部は円なので、デ
プスバー１５６の中心は、リンケージバー２００，２０
２間の真ん中となる平面２５１とそれぞれのリンケージ
バー２００，２０２の中心と一致する平面２５２との交
点と一致するところに位置される。この形状は、リンケ
ージバー２００，２０２の中心とデプスバー１５６とが
どのような方向を示そうとも、その測定には全く無関係
となるノギス１００の正確さを保障する。もし、デプス
バー１５６がリンケージバー２００，２０２の複合中心
軸と一致しなければ、リンケージバー２００，２０２の
中心とデプスバー１５６は実質的にスライダ１９０の変
位と無関係なデプスバー１５６の１つの軸エラーといっ
たような測定誤差の原因となる。これらの技術思想にお
いては、デプスバー１５６とリンケージバー２００，２
０２の中心軸が一致しないときに起こる測定誤差は明ら
かであり、軸エラーの影響、たとえば、上述した影響は
「アッベ誤差」として、より容易に検出することができ
る。

【００３３】止端部材２３０は、スライダ１９０の移動
中に本尺１０２の端部からスライダ１９０が不注意に脱
落するのを防止するためのもので、本尺１０２の端部２
１６近くに固定されている。また、この止端部材２３０
は、デプスバー１５６とリンケージバー２００，２０２
との真直性を向上させており、さらに、この本尺１０２
に対して空間囲繞部材１４０を規制することにより、不
慮の損傷からこれらの部品を保護している。

【００３４】第１の実施の形態によれば、第１電極群１
１０および第２電極群１７６を空間部１４２内に収納
し、第２電極群１７６を空間部１４２の内外を貫通する
デプスバー１５６を介してスライダ１９０に連結し、そ
のデプスバー１５６が貫通する空間部１４２の貫通孔１
４８には密封部材１５０を設けているから、つまり、空
間部１４２内が外部から密封されているから、外部から
空間部１４２内への液体および塵埃の侵入を阻止するこ
とができる。よって、過酷な環境でも装置の信頼性を保
障することができる。しかも、スライダ１９０を移動さ
せても、密封部材１５０がデプスバー１５６の摺動を維
持しつつ、空間部１４２内を密封しているから、スライ
ダ１９０の移動操作時でも空間部１４２内への液体およ
び塵埃の侵入を阻止することができる。また、穴の深さ
測定用のデプスバー１５６を利用するとともに、スライ
ダ１９０にデプスバー１５６の突出端部より離れた調整
部２１２を固定する一対のリンケージバー２００，２０
２を設け、これにより、第２電極群１７６とスライダ１
９０とを連結してあるから、構造を簡単に、かつ、安価
にできる。しかも、このような構成であれば、本質的な
ノギスの一般的な形状、作用、そして検知を維持するこ
とが可能である。

【００３５】〔第２の実施の形態〕第２の実施の形態を
図９〜図１１に示す。本実施の形態にかかるノギス６０
０は、一般的な形状の本尺６０２を含み、この本尺６０
２の長手方向略半分に長尺な凹部６０５が、残りの部分
に長尺な溝６９８がそれぞれ長手方向に沿って形成され
ている。凹部６０５の端部と溝６９８の端部との間の壁
には貫通孔６０９が形成されている。貫通孔６０９の内
径は連結バー６５６を嵌挿するのに十分な大きさに形成
されている。前記溝６９８の幅はアンカーピン６９６を
収納するのに十分な隙間とされている。また、溝６９８
の長さと位置は、ノギス６００のゼロ位置でそれぞれの
測定ジョー６２２，６２０、６２７，６２６とが当接
し、かつ、アンカーピン６９６がノギス６００の測定範
囲と一致する範囲に亘って移動できるように設定されて
いる。

【００３６】測定スケール６０６は、絶縁基盤６０８に
形成され、絶縁基盤６０８の裏面に沿って１つのパター
ンで第１電極群６１０が延設されているとともに、上面
一端に回路端子６１１が形成されている。回路端子６１
１には、弾性コネクタ６２１が接続される。弾性コネク
タ６２１は、回路端子６１１と電気装置６２４の一部で
ある両面回路基盤６３０から下方に突出した回路コネク
ターパッド（図示せず）との間において圧力をかけて位
置され、測定スケール６０６がハウジング６３４の裏面
側に圧着されると、電気的な接続はすべて完了するよう
になっている。

【００３７】プリント回路基盤によって形成される基盤
６７０は、その表面長手方向に沿って１つのパターンに
よって延設された第２電極群６７６を含む。基盤６７０
上の第２電極群６７６と基盤６０８上の第１電極群６１
０とが相対変位することにより、基盤６０８に沿った基
盤６７０の位置が一般的な方法によって表示される。基
盤６７０は、連結バー６５６の変位によって空間部６４
２の外側から作動される。

【００３８】電極群６１０，６７６のどちらか一方もし
くは両方は、電気絶縁体、低摩擦、摺動耐摩耗表面を構
成する金属薄膜層（図示せず）をコーティングすること
もできる。電気装置６２４は、ハウジング６３４内に収
納された密封ＬＣＤ表示窓６２９と、密封スイッチ６２
８と、一般的な変換器信号を出力する表示回路を形成し
たプリント回路基盤６３０とを含む一般的な電気表示装
置である。これらは、ハウジング６３４内に設けられた
バッテリまたはソーラセル（図示せず）によって駆動さ
れる。

【００３９】長尺な空間囲繞部材６４０には、図に示す
ように、長手方向のほとんどに凹状の空間部６４２が形
成されている。空間部６４２の幅と長さは、基盤６７０
が収納できる幅で、かつ、基盤６７０が長手方向に移動
できる長さに選択されている。また、空間部６４２の深
さは、基盤６７０と、この基盤６７０に取り付けられそ
の基盤６７０を測定スケール６０６に付勢するプリロー
ドスプリング６８４とを収納できる深さに設定されてい
る。さらに、空間囲繞部材６４０には、長尺な内部溝６
４６と、この溝６４６の両端部に位置された貫通孔６４
８，６４９とが設けられている。貫通孔６４８，６４９
には、低摩擦で小型の接触密封部材６５０，６５１が内
装されている。接触密封部材６５０，６５１は、円筒形
状とされ、連結バー６５６の外径と同径とされているの
で、接触密封部材６５０，６５１と連結バー６５６との
間は低摩擦防水、防塵構造とされている。

【００４０】接続ブロック６８２には、軸方向にのみ剛
性がある屈曲可能な一方向剛性カップリング６８３を介
してプリロードスプリング６８４が取り付けられてい
る。このカップリング６８３は、２つの好適な機能を有
する。第１に、カップリング６８３は、軸方向のみ剛性
を有して他の方向には屈曲するので、基盤６７０（プリ
ロードスプリング６８４によって固定されている）を測
定スケール６０６の長手方向に沿って高精度で変位させ
ることができる。第２に、カップリング６８３は、高い
圧力を加えることなく連結バー６５６，空間部６４２、
内部溝６４６、基盤６７０の撓みを吸収することができ
る。カップリング６８３は、一般的な手段によってプリ
ロードスプリング６８４と接続ブロック６８２との両方
を抵抗溶接等により固着する。プリロードスプリング６
８４は、接続ブロック６８２と反対側の端部で、上方の
基盤６７０に接着固定され、その後、空間部６４２の表
面６４７に圧力をかけて組み立てられる。このスプリン
グ６８４は、基盤６７０を基盤６０８の裏面に弾性的に
支持する。

【００４１】組立作業中、接続ブロック６８２（および
その調整部品、カップリング６８３、プリロードスプリ
ング６８４、基盤６７０）は、図１０および図１１で示
されるように位置され、カップリングブロック貫通孔６
８５は内部溝６４６の中心に位置される。連結バー６５
６は、密封部材６５０、接続ブロック６８２の貫通孔６
８５、密封部材６５１を通って外部に挿通されている。
従って、連結バー６５６は、内部溝６４６の長手方向に
沿って摺動できる。そのとき、内部溝６４６において、
連結バー６５６の接続位置６１７が接続ブロック６８２
の貫通孔６８５に一般的な接着手段によって接着固定さ
れる。

【００４２】空間囲繞部材６４０の裏面には、凹部６０
５内に収納され貫通孔６４８，６４９を除き完全に内部
溝６４６を覆う溝外部壁６４４が形成されている。溝外
部壁６４４は、好適には実用的な細さとされ、この細さ
は、一般的な成型プラスチックによって構成される空間
囲繞部材６４０の強度および製作方法によって決定され
る。溝外部壁６４４の長さは、長尺な凹部６０５の両端
部間の長さに一致し、空間囲繞部材６４０の部分６４５
まで延長されていない。従って、連結バー６５６、屈曲
部材６７２、アンカーピン６９６は、空間囲繞部材６４
０の部分６４５の裏面の下方で、かつ、溝６９８内で干
渉することなく自由に変位することができる。屈曲部材
６７２は、軸方向に剛性を有する一方向剛性部材で、連
結バー６５６の端部軸孔に挿入接着され、また、アンカ
ーピン６９６の孔部に挿入接着される。なお、これらの
接着のほかに、ねじ止め固定することもできる。

【００４３】屈曲部材６７２は、普通の直線形状に形成
されている。屈曲部材６７２は、２つの機能を有する。
第１に、屈曲部材６７２は、軸方向のみ剛性を有して他
の方向には屈曲するので、基盤６７０（プリロードスプ
リング６８４によって固定されている）を測定スケール
６０６の長手方向に沿って高精度で変位させることがで
きる。第２に、屈曲部材６７２は、高い圧力を加えるこ
となく連結バー６５６、空間部６４２、内部溝６４６、
基盤６７０の撓みを吸収することができる。

【００４４】スライダ装置６８８は、スライダ６９０を
含み、このスライダ６９０は、本尺６０２の一端部側に
位置し、そのガイドエッジ６９２が当接する本尺６０２
に沿って摺動する。ガイドエッジ６９２と本尺６０２の
他端側との間には圧力バー６４３が挿入され、その圧力
バー６４３の位置が調整ねじ６４１で調整されている。
スライダ６９０にはアンカーピン孔６９５が設けられ、
このアンカーピン孔６９５にアンカーピン６９６が嵌合
される。従って、スライダ装置６８８が本尺６０２に取
り付けられ、また、アンカーピン６９６がアンカーピン
孔６９５に嵌合されることにより、機械的な連結固定が
完了する。

【００４５】また、ハウジング６３４の下面が空間囲繞
部材６４０の上面で密封されることにより、密封された
囲繞空間部６４２が形成される。空間囲繞部材６４０は
ハウジング６３４によって保護される。たとえば、囲繞
空間部６４２は、ガスケット６５３もしくは密封剤（図
示せず）などによって、その周囲が完全に密封され独立
されるような構造によって保護される。空間囲繞部材６
４０は、一列に配列された複数の貫通孔群６０７ａ，６
０７ｂ，６０７ｃおよびハウジング６３４の下面に設け
られたねじ孔（図示せず）を除く一般的な小型ファスナ
（図示せず）によってハウジング６３４に取り付けるこ
ともできる。空間囲繞部材６４０は、本尺１０２に接着
剤により接着することもできる。

【００４６】このような構成において、測定ジョー６２
０，６２２または測定ジョー６２６，６２７が開いてい
るときは、連結バー６５６の部位６５８は密封部材６５
１から突出している。また、測定ジョー６２０，６２２
または測定ジョー６２６，６２７が当接し、連結バー６
５６の端部６１４が本尺６０２の端部６１６内に収納さ
れると、ゼロとなるように設定される。本尺６０２の端
部６１６がワークに当接し、連結バー６５６がワークの
穴に挿入されることにより、その穴の深さがノギス６０
０によって測定される。このように、本実施の形態にか
かるノギス６００においては、連結バー６５６は一般的
なノギスのデプスバーと全く同じ機能を有する部位６５
８を含む。

【００４７】第２の実施の形態によれば、第１の実施の
形態で述べた効果のほかに、連結バー６５６の端部とス
ライダ６９０とを屈曲部材６７２を介して連結している
から、連結バー６５６の曲げなどを屈曲部材６７２によ
って吸収することができるため、第２電極群６７６を第
１電極群６１０の長手方向に沿って高精度に移動させる
ことができる。しかも、これらの連結も、アンカーピン
６９６をスライダ６９０に設けられたアンカーピン孔６
９３に嵌合すればよいので、組立も容易である。また、
空間部６４２外に突出した連結バー６５６の端部６１４
をワークの穴に挿入することにより、穴の深さ寸法を測
定することがてきるので、連結バー６５６を穴の深さ測
定用のデプスバーとしても利用することができる。よっ
て、より実用性を高めることができる。

【００４８】〔第３の実施の形態〕第３の実施の形態を
図１２〜図１４に示す。本実施の形態にかかるノギス７
００は、一般的な形状の本尺７０２を含み、この本尺７
０２には、その一端に測定ジョー７２０，７２６が一体
形成されているとともに、表面側長手方向全長に亘って
凹部７０４が形成されている。測定スケール７０６は、
絶縁基盤７０８に形成され、絶縁基盤７０８の裏面側に
沿って１つのパターンで第１電極群７１０が延設されて
いるとともに、表面一端に回路端子７１１が形成されて
いる。回路端子７１１には、弾性コネクタ７２１が接続
される。弾性コネクタ７１２は、回路端子７１１と電気
装置７２４の一部である両面回路基盤７３０から下方に
突出した回路コネクターパッド（図示せず）との間にお
いて圧力をかけて位置され、測定スケール７０６がハウ
ジング７３４の裏面側に圧着されると、電気的な接続は
すべて完了するようになっている。

【００４９】プリント回路基盤によって形成される基盤
７７０は、その表面長手方向に沿って１つのパターンに
よって延設された第２電極群７７６を含む。基盤７７０
上の第２電極群７７６と基盤７０８上の第１電極群７１
０が相対変位することにより、基盤７０８に沿った基盤
７７０の位置が一般的な方法によって表示される。電気
装置７２４は、ハウジング７３４内に収納された密封Ｌ
ＣＤ表示窓７２９と、スイッチ７２８と、一般的な変換
器信号を出力する表示回路を形成したプリント回路基盤
７３０とを含む一般的な電気表示装置である。これら
は、ハウジング７３４内に設けられたバッテリまたはソ
ーラセル（図示せず）によって駆動される。

【００５０】長尺な空間囲繞部材７４０には、図に示す
ように、長手方向のほとんどに凹状の空間部７４２が形
成されている。空間部７４２の幅と長さは、基盤７７０
が収納できる幅で、かつ、基盤７７０が長手方向に移動
できる長さに選択されている。また、空間部７４２の深
さは、基盤７７０と、この基盤７７０に取り付けられそ
の基盤７７０を基盤７０８に付勢するプリロードスプリ
ング７８４とを収納できる深さに設定されている。さら
に、空間囲繞部材７４０の空間部７４２には、長尺な内
部溝７４６と、この溝７４６の一端（内端）に位置され
た貫通孔７４８とが設けられている。貫通孔７４８に
は、低摩擦で小型の接触密封部材７５０が内装されてい
る。接触密封部材７５０は、円筒形状とされ、連結バー
７５６の外径と同径とされているので、接触密封部材７
５０と連結バー７５６との間は低摩擦防水、防塵構造と
されている。なお、空間囲繞部材７４０の下面には、凹
部７０４内に収納され貫通孔７４８を除き完全に内部溝
７４６を覆う溝外部壁７４４が形成されている。また、
この空間囲繞部材７４０と前記ハウジング７３４とは、
切削油や潤滑油などの油に対して耐久性を有するガラス
繊維入り合成樹脂により形成されている。

【００５１】空間囲繞部材７４０の内部溝７４６内に
は、接続ブロック７８２が移動自在に設けられている。
接続ブロック７８２には、プリロードスプリング７８４
および基盤７７０が取り付けられているとともに、連結
バー７５６の先端が固定されている。すなわち、連結バ
ー７５６は、空間囲繞部材７４０の裏面側より密封部材
７５０を通って内部溝７４６内に挿入された後、接続ブ
ロック７８２に固定されている。連結バー７５６の反対
側の端部は、板ばね７７２を介してスライダ７９０に取
り付けられている。板ばね７７２は、２つの機能を有す
る。第１に、板ばね７７２は、軸方向のみ剛性を有して
板厚方向には屈曲するので、基盤７７０を測定スケール
７０６の長手方向に沿って高精度で変位させることがで
きる。第２に、板ばね７７２は、高い圧力を加えること
なく連結バー７５６、空間部７４２、内部溝７４６、基
盤７７０の撓みを吸収することができる。

【００５２】スライダ７９０は、前記本尺７０２の測定
ジョー７２０，７２６とともに被測定物に当接される測
定ジョー７２２，７２７を有し、ガイドエッジ７９２が
当接する本尺７０２に沿って摺動する。ガイドエッジ７
９２と本尺７０２の他端側との間には圧力バー７４３が
挿入され、その圧力バー７４３の位置が調整ねじ７４１
で調整されている。従って、スライダ装置７８８が本尺
７０２に取り付けられ、また、板ばね７７２がスライダ
７９０に取り付けられることにより、機械的な連結固定
が完了する。

【００５３】このようにして、組み立てられると、ハウ
ジング７３４の裏面が空間囲繞部材７４０の上面で密封
されることにより、密封された囲繞空間部７４２が形成
される。囲繞空間部７４２は、前述した各実施の形態で
述べたように、ガスケットもしくは密封剤（図示せず）
などによって、その周囲が完全に密封され独立されるよ
うな構造によって保護することができる。また、囲繞空
間部７４２には、図１４に示すように、外部と連通する
連通孔７９７が形成されているとともに、その連通孔７
９７には液体の流通を阻止しかつ空気の流通を許容する
通気部材７９８が設けられている。

【００５４】第３の実施の形態によれば、第１の実施形
態で述べた効果のほかに、連結バー７５６の端部を板ば
ね７７２を介してスライダ７９０に連結してあるから、
連結バー７５６の曲げなどを板ばね７７２によって吸収
することができるため、第２電極群７７６を第１電極群
７１０の長手方向に沿って高精度に移動させることがで
きる。また、囲繞空間部７４２には外部と連通する連通
孔７９７を形成し、その連通孔７９７には液体の流通を
阻止しかつ空気の流通を許容する通気部材７９８を設け
ているから、測定精度の低下を防止することができる。
つまり、スライダ７９０の移動によって第２電極群７７
６を有する基盤７７０が空間部７４２内で第１電極群７
１０を有する測定スケール７０６の長手方向に沿って移
動すると、連結バー７５６が空間部７４２内を出入りす
ることになるため、空間部７４２内の空気圧が上昇また
は減少する。このとき、空間部７４２内の空気は連通孔
７９７を通じて外部に流れ、または、外部から空気が流
入するため、空間部７４２内の空気圧を一定に保ことが
できる。そのため、空間部７４２内の圧力変動による測
定精度の低下を防止することができる。しかも、連通孔
７９７には、液体の流通を阻止しかつ空気の流通を許容
する通気部材７９８が設けられているから、上記機能を
維持しつつ、冷却液や切削液などの液体の空間部７４２
内への侵入を確実さに防止することができる。

【００５５】以上、本発明について好適な実施の形態を
挙げて説明したが、本発明は、この各実施の形態に限ら
れるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変
更が可能である。たとえば、上記各実施の形態では、電
気装置１２４，６２４，７２４を本尺１０２，６０２，
７０２側に設けたが、スライダ１９０，６９０，７９０
側に設けるようにしてもよい。また、スライダ１９０，
６９０，７９０の移動変位量を検出する電気回路として
は、両電極群間の静電容量から両電極群間の相対変位量
を検出するものであれば、どのような回路でもよい。

【００５６】また、第１の実施の形態にかかるノギス
（図４〜図８）において、デプスバーをスライダに接続
しそして、このデプスバーをスケールの外側に沿って設
け、その後、空間部内の基盤にデプスバーの突出端部に
接触するリンゲージバーを設けることも可能である。こ
のような場合、結果的にはデプスバーはリンケージバー
となり、また、リンケージバーはデプスバーとなる。ま
た、第２の実施の形態にかかるノギス（図９〜図１１）
において、連結バー６５６の端部が空間部６４２から外
部に突出しない長さ寸法に形成し、この先端にカップリ
ング６８３のカップリングブロック貫通孔６８５を固定
するようにしてもよい。この場合、連結バー６５６を穴
測定用のデプスバーとして利用することができなくなる
が、内部溝６４６に設けられた貫通穴６４８が不要にな
るから、その分密封性を向上させることができる。ま
た、第３の実施の形態にかかるノギス（図１２〜図１
４）において、連結バー７５６の端部を空間部７４２内
から外部に突出させるようにすれば、これを穴測定用の
デプスバーとして利用することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の静電容量型ノギスによれば、液
体および塵埃の侵入を阻止し、過酷な環境でも装置の信
頼性を保障することができる。また、外部環境の塵埃な
どから保護するのに必要な数々の特徴を有するにもかか
わらず、本質的にノギスの一般的な形状、作用、そして
検知を維持することが可能である。さらに、塵埃などの
存在下でもそれに影響されることがないとともに、経済
的で、しかも、普通の使用状態で測定精度を低下させる
ことがない、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】容量位置変換器を用いた一般的な静電容量型ノ
ギスを示す斜視図である。

【図２】図１に示した静電容量型ノギスの分解斜視図で
ある。

【図３】図１の III−III 線断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる静電容量型
ノギスを示す斜視図である。

【図５】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスの分
解斜視図である。

【図６】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスの囲
繞空間部を形成する空間囲繞部材を上から見た斜視図
（Ａ）および下から見た斜視図（Ｂ）である。

【図７】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスの組
立状態を下から見た斜視図である。

【図８】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスのリ
ンケージバーおよびデプスバーの断面図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態にかかる静電容量型
ノギスを示す斜視図である。

【図１０】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスの
分解斜視図である。

【図１１】図９のXI−XI線断面図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態にかかる静電容量
型ノギスを示す斜視図である。

【図１３】同上実施の形態にかかる静電容量型ノギスの
分解斜視図である。

【図１４】図１２のXIV −XIV 線断面図である。

【符号の説明】

１００ ノギス １０２ 本尺 １１０ 第１電極群 １２４ 電気装置（電気回路） １４０ 空間囲繞部材（空間部形成部材） １４８ 貫通孔 １５０ 密封部材（密封手段） １５６ デプスバー（連結手段、連結バー） １７６ 第２電極群 １９０ スライダ ２００，２０２ リンケージバー ２２０，２２２，２２６，２２８ 測定ジョー ６００ ノギス ６０２ 本尺 ６１０ 第１電極群 ６２０，６２２，６２６，６２７ 測定ジョー ６２４ 電気装置（電気回路） ６３４ ハウジング（空間部形成部材） ６４０ 空間囲繞部材（空間部形成部材） ６４８，６４９ 貫通孔 ６５０，６５１ 密封部材（密封手段） ６５６ 連結バー（連結手段） ６７２ 屈曲部材 ６７６ 第２電極群 ６９０ スライダ ７００ ノギス ７０２ 本尺 ７１０ 第１電極群 ７２０，７２２，７２６，７２７ 測定ジョー ７２４ 電気装置（電気回路） ７３４ ハウジング（空間部形成部材） ７４０ 空間囲繞部材（空間部形成部材） ７４８ 貫通孔 ７５０ 密封部材（密封手段） ７５６ 連結バー（連結手段） ７７２ 板ばね ７７６ 第２電極群 ７９０ スライダ ７９７ 連通孔 ７９８ 通気部材

───────────────────────────────────────────────────── 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１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内 (72)発明者 佐々木 康二 神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内 (72)発明者 白石 吉昭 神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１ 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１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内 (72)発明者 安達 聡 神奈川県川崎市高津区坂戸１−20−１ 株 式会社ミツトヨ内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物の内側寸法または外側寸法を測
   定する静電容量型ノギスであって、 一端に測定ジョーを有する長尺な本尺と、 この本尺に設けられその本尺の長手方向に沿った空間部
   を形成する空間部形成部材と、 前記空間部内に設けられ本尺の長手方向に沿ってパター
   ンが形成された第１電極群と、 前記空間部内において前記第１電極群の長手方向に沿っ
   て移動可能に設けられた第２電極群と、 前記本尺の測定ジョーとともに被測定物に当接される測
   定ジョーを有し、前記本尺の長手方向へ移動可能に設け
   られたスライダと、 このスライダと前記第２電極群とを連結しスライダの移
   動に伴って第２電極群を第１電極群の長手方向に沿って
   移動させる連結手段と、 この連結手段によって前記スライダと前記第２電極群と
   が連結されている状態において前記空間部内を外部から
   密封する密封手段と、 前記電極群のうちの１つに接続されそれら電極群間の静
   電容量を基に本尺に対するスライダの移動変位量を検出
   する電気回路とを備えたことを特徴とする静電容量型ノ
   ギス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の静電容量型ノギスにお
   いて、前記連結手段は、前記本尺の空間部内外を貫通し
   かつ本尺の長手方向と平行に設けられた連結バーを含
   み、この連結バーは、前記空間部内に位置する端部が前
   記第２電極群に接続され、前記空間部外に位置する端部
   が前記スライダに接続されていることを特徴とする静電
   容量型ノギス。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の静電容量型ノギスにお
   いて、前記連結バーは前記本尺の端部から突出可能なデ
   プスバーとされ、前記スライダには、前記デプスバーの
   突出端部よりも離れた部分を固定する一対のリンケージ
   バーが設けられていることを特徴とする静電容量型ノギ
   ス。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の静電容量型ノギスにお
   いて、前記連結バーの前記空間部外に位置する端部は、
   前記スライダに板ばねを介して連結されていることを特
   徴とする静電容量型ノギス。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の静電容量型ノギスにお
   いて、前記連結手段は、前記本尺の空間部内を貫通して
   両端が空間部外に突出されかつ本尺の長手方向と平行に
   設けられた連結バーを含み、この連結バーは、前記空間
   部内に位置する中間部が前記第２電極群に接続され、前
   記空間部外に突出した一端部が前記スライダに接続され
   ていることを特徴とする静電容量型ノギス。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の静電容量型ノギスにお
   いて、前記連結バーの前記空間部外に突出した一端部
   は、前記スライダに軸方向にのみ剛性を有する屈曲部材
   を介して連結されていることを特徴とする静電容量型ノ
   ギス。
7. 【請求項７】 請求項２〜請求項６のいずれかに記載の
   静電容量型ノギスにおいて、前記密封手段は、前記連結
   バーが貫通する空間部の貫通孔に取り付けられた密封部
   材を含むことを特徴とする静電容量型ノギス。
8. 【請求項８】 請求項２〜請求項７のいずれかに記載の
   静電容量型ノギスにおいて、前記空間部には、外部と連
   通する連通孔が形成され、この連通孔には液体の流通を
   阻止しかつ空気の流通を許容する通気部材が設けられて
   いることを特徴とする静電容量型ノギス。