JPS61213605A - 静電容量型デジタルノギス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、静電容量型デジタルノギスに係り。

特に、従来のノギスの使い勝手の良さを維持しつっデジ
タル表示を実現することによってきわめて迅速且つ高精
度の寸法測定を可能とするものに関し、あらゆる分野に
おいて各種の寸法測定に利用できるものである。

［背景技術とその問題点］ 従来、広く知られているノギスは、一方のジョーを有し
目盛の付された本尺に、他方のジョーを有し前記本尺の
目盛を読み取るための指標の付されたスライダが移動自
在に装着されているものである。

従来のこの種のノギスは、その指標をバーニヤ方式とす
るなどの手段を講することによって読み取り精度の向上
が図られているが、本尺への目盛刻段の際の技術的問題
、或は刻設された目盛が内訳で判別できるものでなけれ
ばならないなどの観点から最小読み取り値は０．０２ｍ
ｍ程度が限界である。

最小読み取り値を更に向上させるために、本尺にラック
を設け、このチックで駆動されるダイヤルゲージ等を取
付けたものがあるが、この場合であっても最小読み取り
値はＱ、０１ｍｍ程度が限界である。

このため、更に高精度化のｇ？請にこたえるものとして
、スライダの移動に伴なって駆動される電子的エンコー
ダを設け、これによる計測値をデジタル表示するものが
提案されている。

この電子的手段によるものは最小読み取り値を０．００
１ｍｍとすることができるが、その電子化を急ぐあまり
、ノギス本来の機能を害するという問題がある。

即ち、この種のノギスとしては、スライダにエンコーダ
を内蔵させ、このエンコーダの出方値を表示するデジタ
ル表示器及び計測回路を収納したカウンタ部を前記スラ
イダ部と別個に設けたものがあるが、このような装置で
は高精度化の要請に対しては十分こたえられるが、測長
作業と測定値読み取り作業とが分離してしまい、従来の
ノギスに比較して極めて作業性が悪いという欠点を有し
ている。

この欠点を除去するものとしてスライダにエンコーダ及
びデジタル表示器の双方を内蔵したいわゆる一体型が提
案されており、これらの従来の一体型ではいずれの型に
おいてもスライダ表面に設けたデジタル表示器に近接さ
せてエンコーダを設けるという技術的思想で設計されて
いることから、本尺の表面にエンコーダを形成するスケ
ールを取付ける構造とされている。

しかしながらこの種のノギスにおいても以下の欠点を有
している。

即ち、第１にこの種のノギスに用いられているエンコー
°ダは光電型、接点塁等その方式を問わず技術的側面も
しくはコスト的側面から性能的に一定の限界があり、従
来のノギスを使うようにスライダを高速移動させるとカ
ウントミスが生じるという欠点がある。この欠点は、光
電型にあっては、使用中に各部品の相対位置関係が変動
した場合に１倍加され、また、接点式にあっては接点の
消耗によって倍加される。

更に、この欠点はこの種のノギスの本尺には目盛が付さ
れていないため、操作目標が定まらず。

いきおい盲状態でスライダを高速移動させがちであるこ
とからも倍加される。

第２に、この本尺目盛がないことから１例えば、粗削り
物の目安測定等のように必ずしも０゜１ｎｍ以下の読み
取りを必要としない作業にも拘らず、デジタル表示器の
表示値が安定するまで状み取りを一時中断しなければな
らない等の不都合がある。

第３にエンコーダ等の駆動用電池が消耗したときには１
作業中止を余儀なくされ、著しく作業能率を低下させる
。

第４に従来のこの種のノギスは、本尺の表面に？！極が
設けられているために、スライダの表面に設けられてい
るデジタル表示器と前記本尺の表面との間にエンコーダ
及び電子回路等の計測手段の全てを収納しなければなら
ないからスライダ自体が大型となり、このため従来のノ
ギスの使い勝手の良さを十分に活すことができないとい
う欠点がある。

即ち、スライダが大型であるために片手にょって把持す
ることが困難であるから、操作性が悪いとともに測定の
際に被測定物にスライダが衝突してしまう等の不都合が
ある。

また、従来のノギスに比較して重いため、長時間作業に
支障をきたすとともに、ポケットに収納が不能であるた
め、携帯に不便である等の不都合がある。

［発明の目的〕 本発明の目的は、従来の機械′的読み取りノギスの構造
及び機能を１７重し、非常に床几な測定態様に適用でき
るように従来のノギスの使い勝手の良さを維持しつつ、
必要によって最小読取値を０．００重腸ｍ以上とするこ
とができ、しかもその軽量化。

電池長寿命化等も達成できる静電容量型デジタルノギス
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明は、
スライダに計ａ＠路を含む静電容量型エンコーダ及びデ
ジタル表示器を内蔵することによって低消費電力、軽量
且つ小型化を図るとともに極めて′ＫＩＩＭ度な測定を
可能とし、且つ、従来の目盛指標を本尺の表面に維持し
たままエンコーダをスライダに収納できるようにするた
め１本尺上の位置を示す電極を本尺の裏面に設置すると
ともに、該電極に対応するスライダの電極を前記スライ
ダの裏面に設け、更に前記デジタル表示器を前記スライ
ダの表面側に設けることによって、スライダのより一層
の小型化を可能とし、加えて。

前記本尺の表面側に肉眼で読み取り可能な目盛を設けた
ことによって、精度が要求されない測定の迅速化を可能
とし、このような構成により、スライダ全体の設計の自
由度を大幅に高めるとともに、従来のノギスの使い勝手
の良さを維持したままで高精度の寸法測定及びコストの
低減を可能とするものである。

具体的には、一端部に一方のジョーが形成されていると
ともにその表面側に長手方向へ整列する目盛が付されて
いる本尺と、この本尺に長手方向へ移動可能に装着され
ているとともに前記一方のジ舅−と対をなす他方のジ璽
−及び前記本尺の目盛を読み取るための指標が備えられ
ているスライダと、前記本尺に設けられた第１の電極及
びこの第１の電極に対向されてスライダに設けられた第
２の電極並びにこれらの第１．第２の電極の相対移動に
基づく信号により前記本尺とスライダとの相対移動距離
に対応した出力を送出する回路手段を含んで４１成され
た静電容量型エンコーダと、を備え、前記第１のｍ極は
本尺の裏面側に配置されるとともに、前記第２電極はス
ライダの裏面側に配置され、且つ、スライダの表面側に
前記静電容量型エンコーダの出力値をデジタル表示する
デジタル表示器が設けられた構成を有している。

Ｅ実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図における■−■線断面図、第３図は第１図におけるｍ
−ｌＩｒ線断面図である。

図において、本尺２の一端部、即ち、図における左端部
には一方のジ、−４が形成されており。

前記本尺２の表面側にその長手方向へ整列する目ｔｋ６
が付されている。

前記本尺２には、スライダ８が前記本尺２の長手方向へ
移動可能に装着されている。

このスライダ８には、前記本尺２の一方のジ、−４と対
をなす他方のジョー１０が固定されているとともに、該
他方のジョー１０の上部であって前記目盛６と近接する
部位には前記目盛６を読み取るための指［１２が設けら
れ、°これらの目盛６及び指［１２によりスライダ８の
おおよその動きが読取れるようにされ、粗測定に便利な
ようにされている。

前記一方のジ、−４の上部には本尺のクチバシ１４が設
けられ、前記スライダ８の上部には、前記本尺のクチバ
シ１４と対をなすスライダのクチバシ１６が固定されて
いる。

また、前記本尺２の裏面で、前記スライダ８と前記本尺
２の後端部、即ち１図における右端部との間には保護カ
バー１８が摺動自在に装着されている。

即ち、該保護カバー１８、各種プラスチック。

ゴム等の防水性を有し、且つ、電気絶縁性に富んだ材料
から形成されるとともに、は前記本尺２のス面と対応す
るような細長の板状体とされ、その幅方向に一部が上下
に延長されて折曲され、断面コ字状の係合部２０を形成
しているもので、この係合部２０が前記本尺２に係合さ
れて、該本尺２の裏面を保護するとともに、必要に応じ
て本尺２上を移動でさるように構成されているものであ
る。更に、前記本尺２には、第２図に示されるようにそ
の表面側に溝２２が設けられ、該ｙＩ２２に摺動自在に
デプスパー２４が嵌合されている。このデプスパー２４
は前記スライダ８にその一端部を固定され、スライダ８
の移動に伴なって移動するように構成されている。

本件の特徴的構造部である前記本尺２の表面側、即ち測
定時に本尺を手で握った際１発汗量の多い掌が当る表面
側とは反対側には、本尺２の長手方向に沿って第１の電
極を構成する受信電極２６が埋設されており、この受信
電極２６の表面を覆うように絶縁材２８が設けられてい
る。これにより、本尺２を握った際にも受信電極２６へ
の汗等の付着が少なくなるようにされるとともに、ノギ
スの不使用時にも通常目盛６何が上方にして放置される
ことから、受信電極２６への油ＰｒＲ等の付着が少なく
なるようにされている。

前記本尺２の裏面側に設けられた受信電極２６に対向す
るように前記スライダ８内の裏面側には第２の電極を構
成する送信電極３０及び出力電極３２が設けられている
。これにより、従来スライダ８の前面側に配置されてい
た送信電極３０．出力電極３２等が従来デー７ドスペー
スだったスライダ８の裏面側に移動されたことによって
スライダ８の表面側への各種部品の配置の自由度即ち設
計の自由度が向上され、且つ、スライダ８を小型化でき
るようにされている。

更に、前記スライダ８には、その表面側にデジタル表示
器３４及び太陽電池３６が夫々設けられており、その側
面側、即ち第１図における上面側にも更に太陽電池３６
が設けられているとともに、その内部には蓄電器３８及
び計測回路４０が内装されている。この際、スライダ８
の表面側及び上面側に夫々設けられる太陽電池３６は、
各々の発電量が夫々独立してデジタル表示器３４及び計
測回路４０を駆動するに十分な値となるようにされてい
る。

前記計測回路４０は、前記第１の電極である受信電極２
６と第２の電極である送＠電極３０とから送出され、出
力電極３２によって検出される静電容量信号を計測して
前記本尺２と前記スライダ８との相対移動距離に対応し
た出力を送出する回路手段を構成するものであって、こ
れら受信電極２６、送信電極３０．出力電極３２及び計
測回路４０は静電容量型エンコ・−ダを構成しているも
のである。

また、前記スライダ８内には、前記本尺２の裏面に接し
て、該裏面に付着する異物を除くための払拭手段を構成
する部材、即ちゴム等の絶縁弾性材からなる私大部材４
２及びスポンジ等の吸水性材からなる拭清部材４４が取
り付けられている。

第４図は、前記静電容量型エンコーダの回路構成を示す
ブロック図である。

図において、前記計測回路４０は、前記スライダＢ内に
等間隔に配列された複数の送信電極３０の夫々に順次所
定位相ずらした交流電圧を印加する電圧印加回路４６と
、前記送信電極３０から送信され、受信電極２６によっ
て受信された静電容量信号を出力電極３２によって検出
し、この検出信号を入力してその周期を分析することに
よって前記送信電極３０と前記受＠電極２６との相対移
ｖＪ量に対応した信号を送出する周期検出回路４８と、
該周期検出回路４８の出力信号及び前記電圧印加回路４
６から送出される基準信号を入力して、前記送信Ｔｒｔ
、極３０の前記受信電極２６における基準位置からの移
動距離を算出する演算回路５０とからなるものであり、
該演３Ｅ回路５０の出力は前記デジタル表示器３４に送
出されて測定値が表示されるように構成されているもの
である。この際、前記受信電極２６は、複数の送信電極
３０のうちの一定間隔毎の各一部の電極に対応されると
ともに、送信電極３０の残りの各電極毎には一端を接地
されて各受信電極２６間及びその他からの静電６岡の干
渉による悪影響を防止する結合電極（アース電極）２７
が夫々対応して設けられている。また、出力電極３２が
設けられてスライダ８側に内蔵されていることから、検
出信号を出す出力電極３２と計測回路４０とがスライダ
８内で連結でき、スライダ８と本尺２との相対移動時に
配線等が移動の邪魔にならないようにされている。

なお、これらの回路手段には、前記太陽電池３６で発電
され、蓄電器３８に蓄電された電力が供給される。

第５図は前記受信電極２６、送信電極３０及び出力電極
３２の平面的相対位置関係を示すものであり、第２図に
おける矢印Ａで示される方向から透視した場合の図であ
る。

即ち、送信電極３０から送信される静電容量信号を受信
電極２６を介して出力電極３２によって検出できるよう
に構成されているものである。

次に本実施例の作用につき説明する。

上述の実施例に係るノギスによって１例えば被測定物の
外径寸法を測定するときは、まず、スライダ８を移動し
て一方のジ、−４と他方のジ、−１０とが接するように
する。この際、ノギスを手で握るが１手は受信電極２６
が設けられていない表面側と、防水性のあるプラスチッ
ク等からなる保護カバー１８とを握るのみであり、裏面
にある受信電極２６には汗等が付着されることはない。

次にスライダ８のエンコーダの電源を投入し、リセット
操作を行なってデジタル表示器３４がゼロ値を示すよう
にセットする。

しかる後にスライダ８を移動して被測定物を一方のジョ
ー４と他方のジョーｌＯとの間にはさむ。

これにより、前記静電容量型エンコーダが作動して、ス
ライダ８の移動距離を算出してデジタル表示器３４に表
示する。

従って、この表示値を読み取ることによって前記被測定
物の外径寸法を知ることができる。

なお、測定精度の必要のない目安測定をするときは、ス
ライダ８のエンコーダの電源を投入せず、従来の機械的
ノギスと同様に目＃に６及び指標１２によって寸法測定
を行なう。

上述の実施例にあっては、以下の利点を有する。

即ち、前記受信電極２６を前記本尺２の裏面に設けたこ
とにより、受信型ｐｉ２６への汗等の異物の付着を極力
少なくできるとともに、前記送信電極３０．出力電極３
２及び計測回路４０を前記スライダ８の裏面側に内装す
ることができ、前記デジタル表示器３４を表面側に設け
ることができるから、スライダ８の表裏のスペースを有
効に利用でき、これによりスライダ８の小型化を更に容
易にでき、且つスライダ８全体の設計の自由度を大幅に
高めることができ゛る。

また、受信電極２６を本尺２の裏面側に設けたことによ
り、測定時に本尺２を測定者が握る際。

最も発汗の多い掌が本尺２の表面側に接するものである
から、受信ＴｒＬＪｉ２６への汗の影響をより少なくで
き、且つ前記保護カバー１８の設置とも相俟って汗の影
響を略完全に除去できる。

また、受信電極２６が裏面側にあることから。

ノギスを工具箱、机中等に保存しておく際に、受信電極
２６側に油等が付着する可能性が少なく。

誘電率の変化、電極間の短絡等を生じさせることがない
。

更に、前記受信電極２６を前記本尺２の裏面に設けたこ
とにより、該本尺２の表面側に目視可能な目盛６を設け
ることが容易となる。

また、この目Ｊ！ｔ６を設けたことにより精度を必要と
しない測定を迅速に行なうことができるとともに、エン
コーダを用いた精度の高い測定をする場合においてもそ
の測定操作の際の目安として利用することができ、測定
操作を極めて容易（する。

更に、スライダ８と本尺２との相対移動距離の計測に静
電容量型デジタルエンコーダを用いているから、従来の
ノギスに比較して極めて高精度。

例えば必要によって最小読取値０．００１ｍ■以上の測
定が可能である。

また１発光器、スリ）ト、受光器及びレンズ等を高精度
に配置しなければならない光ＭＬ型エンコーダを用いた
場合と比較して、単に送信電極３０と受信電極２６とを
相対向するように設置するだけであるから、小型に形成
できるとともに光電型のように各部品の相対位置関係の
精度が要求されないから、その製造も容易である。

更に、光電型エンコーダに比較して消費電力が小さいの
で小容量のｔＩＲで済み１本実施例のように太陽電池３
６を用いることもできる。

また、接点型のように接点を直接接触しないから摩耗に
起因するカウントミスがない。

更に、前記スライダ８内には払拭手段としての私大部材
４２及び拭清部材４４が設けられているから前記本尺２
の裏面上に汗、水滴、油もしくはごろ等の付着物があっ
た場合にこれらを有効に除去することができ、これら異
物が前記受信電極２６と出力電極３２との間に侵入して
計測に悪影響を及ぼす等の不都合がない。

また、前記デジタル表示器３４及び計測回路４Ｏの電源
として太陽電池３６を用いているから。

電池を交換する必要がなく２作業を中断して電池を交換
する等の不都合がない。

更に、前記太陽電池３６を前記スライダ８の表面及び側
面に設けていることから、一方向からの光が遮断された
場合にあっても発電が停止されることがない。

また、前記本尺２のス面を前記保護カバー１８によって
覆っているから、汗その他の異物が付着するのを有効に
防止することができる。

更に、蓄電器３８を設けているから、大ＦｉｌＩ！池３
６に照射される光が瞬間的に遮断されても、各回路に供
給される電力がとされることがない。

なお、前記実施例にあっては、静電容量信号の位相変化
を分析する方式の静電容量型エンコーダを用いた例を示
したが、これは、静電容量の値自体の変化を計測する方
式のエンコーダを用いても良い。

また、前記私大部材４２は先端中央部を尖鋭にし、絶縁
材２８上に付着した汗等をスライダ８の移動に伴い本尺
２の幅方向の両側に押しのけるような構造としたもの等
の他の構成でもよく、拭清部材４４も自身の弾撥力で絶
縁材２８に当接するものに限らず、別個に設けたばねの
弾撥力で当接するものでもよい。

更に、保護カバー１８も板状に限らず筒状、蛇腹状等に
形成して本尺２の全体を被覆するものでもよい。

要するに、木）Ａ明は、静電容量型エンコーダの第１の
電極を構成する受信電極２６を本尺２の裏面側に設ける
とともに、この・受信電極２６に対向される第２の電極
としての送信１！ａｉ３０をスライダ８の同じく裏面側
に配置し、一方、これらの受信電極２６と送信電極３０
とにより計測される本尺２とスライダ８との相対移動量
を表示するデジタル表示器３４をスライダ８の表面側に
設けてあり、且つ、本尺２の表面側にスライダ８の指標
１２により読取れる目ｔｋ６が設けてあればよく、その
余の部品の配置等は問題とされないものであス− ［発明の効果］ 以上詳述したように本発明は、静電容量型エンコーダを
用い、本尺の裏面に電極を設けるとともに本尺の表面側
に目視可能な目盛を設けたことにより、従来のノギスの
使い勝手の良さを維持しつつ極めて高精度の寸法測定を
可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は末完１１１の一実施例を示す斜視図、第２図は
第１図における■−■線断面図、第３図は第１図におけ
る■−■線断線断面図番第４図電容量型エンコーダの回
路４Ｒ成を示すプａツク図、第５図は第２図における受
信電極２６．出力電ｉ３２及び送信ｉ極３０の互いの位
Ｉｔ関係を示すために第２図の矢印入方向から透視した
場合の図である。 ２川本尺、４・・・一方のジ重−１６・・・目盛、８・
・・スライダ、１０・・・他方のジ、−，１２・・・指
Ｗ、　　１８・・・保護カバー、２６・・・第１の電極
−を構成する受信電極、３０．３２・・・第２の電極を
構成する送信電極及び出力電極、３４・・・デジタル表
示器、３６０．・太陽電池、４２．４４・・・払拭手段
を構成する私大部材及び拭清部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端部に一方のジョーが形成されているとともに
   、その表面側に長手方向へ整列する目盛が付されている
   本尺と、この本尺に長手方向へ移動可能に装着されてい
   るとともに前記一方のジョーと対をなす他方のジョー及
   び前記本尺の目盛を読み取るための指標が備えられてい
   るスライダと、前記本尺に設けられた第１の電極及びこ
   の第１の電極に対向されてスライダに設けられた第２の
   電極並びにこれらの第１、第２の電極の相対移動に基づ
   く信号により前記本尺とスライダとの相対移動距離に対
   応した出力を送出する回路手段を含んで構成された静電
   容量型エンコーダと、を備え、前記第１の電極は本尺の
   裏面側に配置されるとともに、前記第２電極はスライダ
   の裏面側に配置され、且つ、スライダの表面側に前記静
   電容量型エンコーダの出力値をデジタル表示するデジタ
   ル表示器が設けられているものであることを特徴とする
   静電容量型デジタルノギス。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、前記スライダは
   、前記本尺の裏面側に付着する異物を払拭する払拭手段
   が内装されているものであることを特徴とする静電容量
   型デジタルノギス。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
   記スライダは、前記静電容量型エンコーダ及び前記デジ
   タル表示器を駆動するための電源として太陽電池が設け
   られているものであることを特徴とする静電容量型デジ
   タルノギス。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかにお
   いて、前記本尺にはその裏面側に異物が付着するのを防
   止するための保護カバーが設けられているものであるこ
   とを特徴とする静電容量型デジタルノギス。