JP2006208239A - Absolute position measurement apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an absolute position measurement apparatus which is small and easy to assemble. <P>SOLUTION: The absolute position measurement apparatus comprises a body 110, a spindle 200 which can advance and retract in the axial direction through rotation and has two keyways 230, 240 having different lead angles on its periphery, and a phase signal transmitting means 300 for transmitting two phase signals having different frequencies in accordance with the amount of movement of the spindle 200. The phase signal transmitting means 300 comprises a stator 400 and two rotors 500, 600 having keys 530, 630 engaged with the keyways 230, 240 and placed facing the stator 400. The two rotors 500, 600 are placed on one side of the stator 400 and are stacked in the direction perpendicular to the axis of the spindle 200 with the spindle 200 as the center. The two keyways 230, 240 are formed in nearly the same area in the axial direction of the spindle 200. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、絶対位置測定装置に関する。例えば、マイクロメータヘッド、マイクロメータ、ホールテスト等において、スピンドルの位置をアブソリュート型で測定する絶対位置測定装置に関する。   The present invention relates to an absolute position measuring apparatus. For example, the present invention relates to an absolute position measuring apparatus that measures the position of a spindle in an absolute type in a micrometer head, a micrometer, a hall test, or the like.

従来、長さ、大きさまたは角度等を測定する小型測定器、例えば、マイクロメータやマイクロメータヘッドにおいては、固定部材に対する可動部材の相対移動量に関する情報を検出することによって、被測定対象の測定が行われる。
この固定部材に対する可動部材の相対移動量を検出する構成として、例えば、特許文献１に開示される構成がある。 Conventionally, in a small measuring instrument that measures length, size, angle, etc., for example, a micrometer or a micrometer head, measurement of the measurement target is performed by detecting information on the relative movement amount of the movable member with respect to the fixed member. Is done.
As a configuration for detecting the relative movement amount of the movable member with respect to the fixed member, for example, there is a configuration disclosed in Patent Document 1.

図６は、特許文献１に開示される一実施形態を示す図である。
この実施形態は、マイクロメータヘッド１であり、貫通孔２１の内周に雌ねじ２２を有する本体２と、本体２の貫通孔２１内に挿通され前記雌ねじ２２に螺合する送りねじ３１を有する可動部材としてのスピンドル３と、スピンドル３の移動に応じて二つの異なる周期の位相信号を出力する位相信号発信手段４と、位相信号発信手段４からの出力信号に基づいてスピンドル３の絶対位置を算出する演算処理手段５と、演算処理手段５にて算出されたスピンドル３の絶対位置を表示する表示手段６と、を備えている。 FIG. 6 is a diagram showing an embodiment disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG.
This embodiment is a micrometer head 1, and a movable body having a main body 2 having a female screw 22 on the inner periphery of a through hole 21 and a feed screw 31 inserted into the through hole 21 of the main body 2 and screwed into the female screw 22. The absolute position of the spindle 3 is calculated based on the spindle 3 as a member, the phase signal transmission means 4 for outputting phase signals of two different periods according to the movement of the spindle 3, and the output signal from the phase signal transmission means 4 And a display means 6 for displaying the absolute position of the spindle 3 calculated by the arithmetic processing means 5.

スピンドル３は前後に進退可能であるところ、スピンドル３の後端にはつまみ部３２が設けられ、このつまみ部３２によりスピンドル３が本体２に対して回転操作されると、雌ねじ２２と送りねじ３１との螺合によってスピンドル３が軸方向に進退される。
スピンドル３には、２本のキー溝３３、３４が設けられていて、第１キー溝３３はスピンドル３の軸と平行に直線状に設けられ、第２キー溝３４は、スピンドル３に対して螺旋状に設けられている。 The spindle 3 can be moved back and forth. A knob 32 is provided at the rear end of the spindle 3. When the spindle 3 is rotated with respect to the main body 2 by the knob 32, the female screw 22 and the feed screw 31 are provided. The spindle 3 is advanced and retracted in the axial direction by screwing.
The spindle 3 is provided with two key grooves 33, 34, the first key groove 33 is provided in a straight line parallel to the axis of the spindle 3, and the second key groove 34 is located with respect to the spindle 3. It is provided in a spiral.

位相信号発信手段４は、二組のロータリーエンコーダによって構成されており、本体２に固定された一枚のステータ４１と、このステータ４１を間にしてステータ４１の両側にそれぞれ配置された二枚のロータ４２、４５と、を備えている。   The phase signal transmission means 4 is composed of two sets of rotary encoders. One stator 41 fixed to the main body 2 and two sheets disposed on both sides of the stator 41 with the stator 41 in between. And rotors 42 and 45.

ステータ４１およびロータ４２、４５は、スピンドル３を挿通する孔を有し、二枚のロータ４２、４５はスピンドル３に対して独立回転可能な回転円筒４３、４６の外側にそれぞれ設けられている。回転円筒４３、４６の内周にはスピンドル３のキー溝３３、３４にそれぞれ係合するキー４４、４７が設けられている。ここで、第１ロータ４２は、第１回転円筒４３に設けられ、第１回転円筒４３のキー４４は第１キー溝３３に係合しているとする。第２ロータ４５は、第２回転円筒４６に設けられ、第２回転円筒４６のキー４７は第２キー溝３４に係合しているとする。   The stator 41 and the rotors 42, 45 have holes through which the spindle 3 is inserted, and the two rotors 42, 45 are provided outside the rotating cylinders 43, 46 that can rotate independently with respect to the spindle 3. Keys 44 and 47 that engage with the key grooves 33 and 34 of the spindle 3 are provided on the inner periphery of the rotary cylinders 43 and 46, respectively. Here, it is assumed that the first rotor 42 is provided in the first rotating cylinder 43, and the key 44 of the first rotating cylinder 43 is engaged with the first key groove 33. The second rotor 45 is provided in the second rotating cylinder 46, and the key 47 of the second rotating cylinder 46 is engaged with the second key groove 34.

また、二つの回転円筒４３、４６と本体２の内壁との間にはそれぞれ図示しないコイルバネが配設され、二枚のロータ４２、４５がステータ４１に向けて付勢されることにより、ステータ４１とロータ４２、４５とが近接した状態でギャップが保持される。   In addition, coil springs (not shown) are disposed between the two rotating cylinders 43 and 46 and the inner wall of the main body 2, and the two rotors 42 and 45 are urged toward the stator 41, whereby the stator 41. And the rotors 42 and 45 are close to each other, and the gap is maintained.

なお、二つのキー溝３３、３４は、スピンドル３の可動範囲において二つのロータ４２、４５から得られる回転位相の差が常に異なるように設けられており、例えば、スピンドル３の可動範囲内で第１ロータ４２から１００周期の位相変化が得られるとき、第２ロータ４５からは９９周期の位相変化が得られるようになっている。図７に、スピンドル３の回転数と二つのロータ４２、４５から得られる位相信号との関係の例を示す。   The two key grooves 33 and 34 are provided so that the difference in rotational phase obtained from the two rotors 42 and 45 in the movable range of the spindle 3 is always different. When a phase change of 100 cycles is obtained from one rotor 42, a phase change of 99 cycles is obtained from the second rotor 45. FIG. 7 shows an example of the relationship between the rotation speed of the spindle 3 and the phase signal obtained from the two rotors 42 and 45.

このような構成において、スピンドル３が回転されると、スピンドル３が軸方向に進退される。
また同時に、スピンドル３が回転されると、二つの回転円筒４３、４６のキー４４、４７がそれぞれスピンドル３のキー溝３３、３４に係合しているので、それぞれの回転円筒４３、４５がキー溝３３、３４の回転に従って回転される。そして、回転円筒４３、４６とともにそれぞれのロータ４２、４５が回転される。
二つのロータ４２、４５から得られる位相信号の差はスピンドル３の可動範囲において常に異なっているので、逆に、二つのロータ４２、４５の位相差からスピンドル３の絶対位置が算出される。 In such a configuration, when the spindle 3 is rotated, the spindle 3 is advanced and retracted in the axial direction.
At the same time, when the spindle 3 is rotated, the keys 44 and 47 of the two rotating cylinders 43 and 46 are engaged with the key grooves 33 and 34 of the spindle 3, respectively. It is rotated according to the rotation of the grooves 33 and 34. Then, the rotors 42 and 45 are rotated together with the rotating cylinders 43 and 46.
Since the difference between the phase signals obtained from the two rotors 42 and 45 is always different within the movable range of the spindle 3, the absolute position of the spindle 3 is calculated from the phase difference between the two rotors 42 and 45.

なお、二つのロータ４２、４５の位相差からスピンドル３の絶対位置を算出する方法については、演算処理手段５に予め二つのロータ４２、４５の位相差とスピンドル３の絶対位置との関係を記憶したテーブルを格納しておいて、ロータ４２、４５の位相差からスピンドル３の絶対位置を算出するようにしてもよい。あるいは、検出された二つのロータ４２、４５の位相差をスピンドル３の一回転によって生じる位相差で除算してスピンドル３の回転数を算出し、スピンドル３の一回転あたりのピッチに算出されたスピンドル回転数を乗算してスピンドル絶対位置を算出してもよい。   As for the method of calculating the absolute position of the spindle 3 from the phase difference between the two rotors 42 and 45, the arithmetic processing means 5 stores in advance the relationship between the phase difference between the two rotors 42 and 45 and the absolute position of the spindle 3. Alternatively, the absolute position of the spindle 3 may be calculated from the phase difference between the rotors 42 and 45. Alternatively, the rotation speed of the spindle 3 is calculated by dividing the detected phase difference between the two rotors 42 and 45 by the phase difference generated by one rotation of the spindle 3, and the spindle calculated as the pitch per rotation of the spindle 3. The spindle absolute position may be calculated by multiplying the number of rotations.

また、図８は、特許文献１に開示される他の実施形態である。
この実施形態では、二枚のステータ４１Ａ、４１Ｂが設けられ、二枚のステータ４１Ａ、４１Ｂの間に二枚のロータ４２、４５が設けられている。すなわち、第１ステータ４１Ａに対向して第１ロータ４２が設けられ、第２ステータ４１Ｂに対向して第２ロータ４５が設けられ、第１ロータ４２および第２ロータ４５は第１ステータ４１Ａと第２ステータ４１Ｂとの間に挟まれるようにして設けられている。 FIG. 8 shows another embodiment disclosed in Patent Document 1.
In this embodiment, two stators 41A and 41B are provided, and two rotors 42 and 45 are provided between the two stators 41A and 41B. That is, the first rotor 42 is provided facing the first stator 41A, the second rotor 45 is provided facing the second stator 41B, and the first rotor 42 and the second rotor 45 are connected to the first stator 41A and the first stator 41A. It is provided so as to be sandwiched between the two stators 41B.

特開２００３−２０７３０７号公報（図１、図６、段落（００３８）〜段落（００４５）、段落（００５７））JP 2003-207307 A (FIG. 1, FIG. 6, paragraphs (0038) to (0045), paragraph (0057))

しかしながら、図６に開示される構成では、一枚のステータ４１を間にして二枚のロータ４２、４５を配置することになるので、ロータ４２、４５を回転させるために回転円筒４３、４６にそれぞれ設けられる二つのキー４４、４７の位置がスピンドル３の軸方向で離れてしまうことになる（図６中のＬ１）。 However, in the configuration disclosed in FIG. 6, two rotors 42 and 45 are arranged with one stator 41 interposed therebetween, so that the rotating cylinders 43 and 46 are arranged to rotate the rotors 42 and 45. The positions of the two keys 44 and 47 provided respectively are separated in the axial direction of the spindle 3 (L 1 in FIG. 6).

このようにスピンドル軸方向に離れた二つのキー４４、４７に対してそれぞれ係合可能な二つのキー溝３３、３４をスピンドル３に刻まなければならないので、各キー溝３３、３４の始点が大きくずれることになり、結果としてキー溝３３、３４を刻む範囲Ｌ２がスピンドル軸方向で広範囲に及ぶことになってしまう。そして、マイクロメータヘッド１内に塵埃が進入するなどの不都合を防止するために、スピンドル３が進退したときでもスピンドル３のキー溝３３、３４が外部に露出しないようにスピンドル３をフレーム２４で覆わなければならないので、その分、フレーム２４から突出するスピンドル３の長さＬ３が短くなり、その結果、測長範囲が狭くなるという問題が生じる。 Since the two key grooves 33 and 34 that can be engaged with the two keys 44 and 47 that are separated in the spindle axial direction must be cut in the spindle 3 in this way, the starting point of each key groove 33 and 34 is large. will be shifted, range L 2 engrave keyway 33 consequently becomes possible widespread spindle axis. In order to prevent inconvenience such as dust entering the micrometer head 1, the spindle 3 is covered with a frame 24 so that the key grooves 33 and 34 of the spindle 3 are not exposed to the outside even when the spindle 3 advances and retreats. since there must, correspondingly, the shorter the length L 3 of the spindle 3 which projects from the frame 24, as a result, a problem that measurement range is narrowed occurs.

その一方、測長範囲を大きくとるには、キー溝３３、３４が露出しないようにスピンドル３をフレーム２４で覆ったうえで、さらにフレーム２４からスピンドル３を長く突出させなければならないので、マイクロメータヘッド１が非常に大型化されてしまうという問題が生じる。   On the other hand, in order to increase the length measurement range, the spindle 3 must be further projected from the frame 24 after the spindle 3 is covered with the frame 24 so that the key grooves 33 and 34 are not exposed. There arises a problem that the head 1 becomes very large.

また、二枚のロータ４２、４５をステータ４１に向けて付勢するためには二つのコイルバネ（不図示）が必要となるところ、一枚のステータ４１の両側からステータ４１とのギャップを保つように二本のコイルバネ（不図示）で二枚のロータ４２、４５をそれぞれ付勢するのは難しく、組立て作業が非常に複雑になってしまうという問題が生じる。   Further, in order to urge the two rotors 42 and 45 toward the stator 41, two coil springs (not shown) are required. Therefore, a gap between the stator 41 and the stator 41 is maintained from both sides. Further, it is difficult to energize the two rotors 42 and 45 with two coil springs (not shown), which causes a problem that the assembling work becomes very complicated.

また、図８に開示される構成では、二枚のステータ４１Ａ、４１Ｂの間に二枚のロータ４２、４５を配置するので、二枚のロータ４２、４５の位置を接近させることができる。その結果、二つの回転円筒４３、４６にそれぞれ設けられるキー４４、４７の位置を近づけて、スピンドル３にキー溝３３、３４を刻む範囲を狭くすることはできる。
しかしながら、ステータ４１Ａ、４１Ｂが二枚必要となるので部品点数が多くなるとともに、二枚のステータ４１Ａ、４１Ｂの間に二枚のロータ４２、４５を配置する組込み作業が複雑となり、製造コストの増大に繋がるという問題がある。 Further, in the configuration disclosed in FIG. 8, since the two rotors 42 and 45 are disposed between the two stators 41A and 41B, the positions of the two rotors 42 and 45 can be brought close to each other. As a result, the positions of the keys 44 and 47 provided on the two rotating cylinders 43 and 46 can be brought close to each other, and the range in which the key grooves 33 and 34 are cut into the spindle 3 can be reduced.
However, since two stators 41A and 41B are required, the number of parts increases, and the assembling work for arranging the two rotors 42 and 45 between the two stators 41A and 41B becomes complicated, resulting in an increase in manufacturing cost. There is a problem that leads to.

本発明の目的は、小型であり、かつ、組立てが容易な絶対位置測定装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an absolute position measuring device that is small in size and easy to assemble.

本発明の絶対位置測定装置は、本体と、前記本体に対して螺合されているとともに回転によって軸方向進退自在であって外周にリード角の異なる複数のキー溝を有するスピンドルと、前記スピンドルの移動量に応じて異なる周期の複数の位相信号を発信する位相信号発信手段と、前記位相信号を演算処理し前記スピンドルの絶対位置を求める演算処理手段と、前記絶対位置を表示する表示手段と、を備え、前記位相信号発信手段は、前記スピンドルが挿通された状態で前記本体に固定されたステータと、前記キー溝に係合するキーを有し前記スピンドルを中心にして回転可能であって前記ステータに対向配置された複数のロータと、を備え、前記複数のロータの総てが前記ステータの片面側に配置され、かつ、前記複数のロータはスピンドルを中心としてスピンドルの軸と直交する方向に積層され、前記複数のキー溝は、スピンドルの軸方向において略同じ領域に形成されていることを特徴とする。   An absolute position measuring device of the present invention includes a main body, a spindle screwed to the main body and capable of moving forward and backward in the axial direction by rotation and having a plurality of key grooves with different lead angles on the outer periphery, and Phase signal transmitting means for transmitting a plurality of phase signals having different periods according to the amount of movement; arithmetic processing means for calculating the phase signal to determine the absolute position of the spindle; and display means for displaying the absolute position; The phase signal transmitting means includes a stator fixed to the main body in a state where the spindle is inserted, a key that engages with the key groove, and is rotatable about the spindle. A plurality of rotors opposed to the stator, all of the plurality of rotors being disposed on one side of the stator, and the plurality of rotors being spindles Center are stacked in a direction perpendicular to the axis of the spindle as, a plurality of key grooves is characterized in that it is formed substantially in the same region in the axial direction of the spindle.

このような構成において、スピンドルが回転操作されると、本体との螺合によってスピンドルが軸方向に進退される。
また、同時に、スピンドルが回転されると、スピンドルの複数のキー溝とそれぞれ係合したキーによって複数のロータがそれぞれ回転される。これら複数のロータの回転位相がステータによって検出されて、各ロータの回転位相に応じて異なる位相信号が発信される。
これら位相信号が演算処理部で演算処理されて各ロータの回転位相差に基づいてスピンドルの絶対位置が算出され、算出されたスピンドル絶対位置が表示手段に表示される。 In such a configuration, when the spindle is rotated, the spindle is advanced and retracted in the axial direction by screwing with the main body.
At the same time, when the spindle is rotated, the plurality of rotors are rotated by the keys respectively engaged with the plurality of key grooves of the spindle. The rotational phases of the plurality of rotors are detected by the stator, and different phase signals are transmitted according to the rotational phases of the rotors.
These phase signals are arithmetically processed by the arithmetic processing unit, the absolute position of the spindle is calculated based on the rotational phase difference of each rotor, and the calculated spindle absolute position is displayed on the display means.

ここで、複数のロータは、スピンドルを中心としてスピンドルの軸に直交する方向に積層されて配設されているから、スピンドルの軸方向においてロータが配設される範囲としては一つのロータを設ける場合と同じであって非常に狭くなる。このように複数のロータがスピンドル軸方向で狭い範囲に設けられることにより、それぞれのロータに設けられるキーの位置をスピンドル軸方向において非常に近接させることができ、場合によってはスピンドル軸方向で同じ位置に複数のキーを設けることもできる。   Here, since the plurality of rotors are stacked and disposed in a direction perpendicular to the spindle axis with the spindle as the center, the range in which the rotor is disposed in the axial direction of the spindle is provided with one rotor Is very narrow. By providing a plurality of rotors in a narrow range in the spindle axis direction in this way, the positions of the keys provided in the respective rotors can be very close to each other in the spindle axis direction. A plurality of keys can also be provided.

複数のキーがスピンドル軸方向で近接した位置に設けられることにより、スピンドルに設けられる複数のキー溝のそれぞれの始点および終点が近接することとなり、結果として、スピンドルにキー溝を刻む範囲を狭くすることができる。   By providing a plurality of keys close to each other in the spindle axis direction, the start point and the end point of each of the plurality of key grooves provided on the spindle are close to each other. be able to.

特に、ロータが三つ以上になった場合、従来技術のように複数のロータをスピンドルの軸に沿って並列に並べると二つのロータについては二枚のステータで挟んで近接させることができても残りのロータは離れた位置に配置されることになり、キーの位置がスピンドル軸方向に離間せざるを得ないのでスピンドルに刻まれるキー溝の範囲が広くなる。この点、本発明のごとく複数のロータをスピンドルの軸方向に直交する方向に積層することによって総てのキーの位置を近接させてスピンドルにキー溝が刻まれる範囲を狭くすることができる。   In particular, when there are three or more rotors, if a plurality of rotors are arranged in parallel along the spindle axis as in the prior art, the two rotors can be held close together by two stators. The remaining rotors are arranged at distant positions, and the key positions must be separated in the spindle axial direction, so that the range of the key grooves engraved on the spindle is widened. In this respect, by stacking a plurality of rotors in a direction perpendicular to the axial direction of the spindle as in the present invention, it is possible to reduce the range in which the key groove is engraved on the spindle by bringing all the key positions close to each other.

このように、スピンドルにキー溝を刻む範囲を狭くできることから測定装置を小型化できる。
また、スピンドルからキー溝が形成された部分を除いた領域が測長範囲として利用可能であるところ、スピンドルにキー溝を刻む範囲を狭くできるので、測長範囲として利用できるスピンドルの長さを長くでき、測長範囲を広くすることができる。 In this way, the measuring device can be miniaturized because the range in which the keyway is cut into the spindle can be narrowed.
In addition, the area excluding the part where the keyway is formed from the spindle can be used as the length measurement range. However, the range in which the keyway is engraved on the spindle can be narrowed, so the length of the spindle that can be used as the length measurement range is increased. The length measurement range can be widened.

また、複数の異なる位相信号を得るにあたってステータの数は一枚でよいので、総てのロータと対にしてステータを設ける場合に比べて部品点数を削減することができる。そして、一枚のステータの片側において総てのロータが配置されているので、ステータの両側からロータを付勢する場合に比べて組立て作業が簡便となる。その結果、部品コストおよび組立てコストを削減でき、製造コストを低減することができる。   Further, since a single stator is sufficient for obtaining a plurality of different phase signals, the number of parts can be reduced as compared with the case where the stators are provided in pairs with all the rotors. Since all the rotors are arranged on one side of one stator, the assembling work becomes simpler than when the rotor is urged from both sides of the stator. As a result, component costs and assembly costs can be reduced, and manufacturing costs can be reduced.

本発明では、前記複数のロータのそれぞれは、前記ステータと対になって前記ステータと対向した状態で回転されるロータ板と、前記スピンドルを中心とする前記ロータ板の回転を支持する回転円筒と、を備え、すべての前記回転円筒は、前記スピンドルの外周面を基準面として回転することが好ましい。   In the present invention, each of the plurality of rotors includes a rotor plate that is paired with the stator and is rotated in a state of facing the stator, and a rotating cylinder that supports rotation of the rotor plate around the spindle. It is preferable that all the rotating cylinders rotate with the outer peripheral surface of the spindle as a reference surface.

この構成において、一般にスピンドルは真直に形成されその外周面も真円に仕上げられているので、各回転円筒がスピンドルの外周面を基準として回転することにより各回転円筒の回転軸ぶれが防止されて各回転円筒は安定した回転をする。すると、回転円筒によって支持されるロータ板の回転も安定するので、スピンドルの回転量が正確に各ロータ板に伝達される。そして、ステータにより各ロータ板の回転位相が検出されることにより、スピンドルの絶対位置が正確に検出される。   In this configuration, the spindle is generally formed straight and the outer peripheral surface thereof is also finished in a perfect circle, so that each rotating cylinder rotates with respect to the outer peripheral surface of the spindle as a reference to prevent rotation of the rotating cylinder from rotating. Each rotating cylinder rotates stably. Then, since the rotation of the rotor plate supported by the rotating cylinder is also stabilized, the rotation amount of the spindle is accurately transmitted to each rotor plate. Then, the absolute position of the spindle is accurately detected by detecting the rotational phase of each rotor plate by the stator.

本発明では、前記複数のロータとして、第１ロータ板および第１回転円筒を有する第１ロータと、第２ロータ板および第２回転円筒を有し前記第１ロータの外側で回転可能に設けられた第２ロータと、が設けられていることが好ましい。   In the present invention, as the plurality of rotors, a first rotor having a first rotor plate and a first rotating cylinder, and a second rotor plate and a second rotating cylinder are provided so as to be rotatable outside the first rotor. It is preferable that a second rotor is provided.

このような構成によれば、第１ロータの第１回転円筒がスピンドルを基準として回転できることはもちろん、第２回転円筒もスピンドルを基準として回転する。その結果、第１ロータおよび第２ロータの回転が安定し、スピンドルの回転量が正確に各ロータ板に伝達される。そして、ステータにより各ロータ板の回転位相が検出されることにより、スピンドルの絶対位置が正確に検出される。   According to such a configuration, the first rotating cylinder of the first rotor can rotate on the basis of the spindle, and the second rotating cylinder also rotates on the basis of the spindle. As a result, the rotation of the first rotor and the second rotor is stabilized, and the rotation amount of the spindle is accurately transmitted to each rotor plate. Then, the absolute position of the spindle is accurately detected by detecting the rotational phase of each rotor plate by the stator.

以下、本発明の実施の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）
本発明の絶対位置測定装置に係る第１実施形態について説明する。
図１は、絶対位置測定装置の第１実施形態としてのマイクロメータヘッドの構成を示す断面図である。
このマイクロメータヘッド１００は、本体１１０と、本体１１０に対して螺合され回転によって軸方向進退自在に設けられたスピンドル２００と、スピンドル２００の移動量に応じて異なる周期の複数の位相信号を発信する位相信号発信手段３００と、位相信号を演算処理しスピンドル２００の絶対位置を求める演算処理手段７００と、算出されたスピンドル２００の絶対位置を表示する表示手段８００と、を備えている。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated and described with reference to reference numerals attached to respective elements in the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment according to the absolute position measuring apparatus of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a micrometer head as a first embodiment of an absolute position measuring apparatus.
This micrometer head 100 transmits a plurality of phase signals with different periods according to the amount of movement of the main body 110, a spindle 200 that is screwed into the main body 110 and is provided so as to be able to advance and retreat in the axial direction by rotation. A phase signal transmission means 300 for calculating the absolute position of the spindle 200 by calculating the phase signal, and a display means 800 for displaying the calculated absolute position of the spindle 200.

本体１１０は、貫通孔１２０を有する円筒状で、貫通孔１２０の内周には雌ねじ１２１が設けられている。
貫通孔１２０内には、収納空間１２３を区画形成する中仕切り板１２２が設けられている。また、本体１１０の前端側の外周は外側フレーム１３０によって覆われている。 The main body 110 has a cylindrical shape having a through hole 120, and a female screw 121 is provided on the inner periphery of the through hole 120.
In the through hole 120, an intermediate partition plate 122 that partitions the storage space 123 is provided. Further, the outer periphery on the front end side of the main body 110 is covered with an outer frame 130.

スピンドル２００は、本体１１０の貫通孔１２０を挿通し、両端が本体１１０から突出する状態に配設されている。スピンドル２００の後端側の外周には本体１１０の雌ねじ１２１に螺合する送りねじ２１０が設けられ、回転操作により軸方向進退可能である。スピンドル２００の後端には、本体１１０の外部からスピンドル２００を回転操作するつまみ部２２０が設けられている。   The spindle 200 is disposed in a state where both ends protrude from the main body 110 through the through hole 120 of the main body 110. A feed screw 210 that is screwed into the female screw 121 of the main body 110 is provided on the outer periphery of the rear end side of the spindle 200 and can be moved forward and backward in the axial direction by a rotating operation. A knob portion 220 that rotates the spindle 200 from the outside of the main body 110 is provided at the rear end of the spindle 200.

スピンドル２００の中央部には、リード角が異なる２本のキー溝２３０、２４０が設けられており、第１キー溝２３０はスピンドル２００の軸と平行に直線状に設けられ、第２キー溝２４０はスピンドル２００に対して螺旋状に設けられている。第１キー溝２３０と第２キー溝２４０との始点および終点の位置はスピンドル２００の軸方向において略一致しており、すなわち、第１キー溝２３０と第２キー溝２４０とはスピンドル２００の軸方向において略同じ範囲に形成されている。   Two key grooves 230 and 240 having different lead angles are provided at the center of the spindle 200. The first key groove 230 is provided in a straight line parallel to the axis of the spindle 200, and the second key groove 240 is provided. Is provided spirally with respect to the spindle 200. The positions of the start point and the end point of the first key groove 230 and the second key groove 240 are substantially the same in the axial direction of the spindle 200, that is, the first key groove 230 and the second key groove 240 are in the axis of the spindle 200. They are formed in substantially the same range in the direction.

なお、スピンドル２００が進退する際にキー溝２３０、２４０はスピンドル２００ととともに本体１１０の外部に出ることになるが、スピンドル２００が最大限に前進した場合でもキー溝２３０、２４０が外部に露出しないように外側フレーム１３０が設けられている。   When the spindle 200 advances and retreats, the key grooves 230 and 240 come out of the main body 110 together with the spindle 200. However, even when the spindle 200 advances to the maximum extent, the key grooves 230 and 240 are not exposed to the outside. Thus, an outer frame 130 is provided.

位相信号発信手段３００について説明する。
まず、位相信号発信手段３００の構成について説明する。
図２は、位相信号発信手段３００の分解斜視図である。
位相信号発信手段３００は、本体１１０の収納空間１２３内に配設されており、スピンドル２００が挿通された状態で収納空間１２３の前端側内壁１４０に固定されたステータ４００と、キー溝２３０、２４０に係合するキー５３０、６３０を有しスピンドル２００を中心にして回転可能に設けられた二つのロータ５００、６００と、を備えている。 The phase signal transmission means 300 will be described.
First, the configuration of the phase signal transmission means 300 will be described.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the phase signal transmission means 300.
The phase signal transmission means 300 is disposed in the storage space 123 of the main body 110, the stator 400 fixed to the front end side inner wall 140 of the storage space 123 with the spindle 200 inserted, and the key grooves 230, 240. And two rotors 500 and 600 that have keys 530 and 630 that are engaged with each other and that are rotatable about the spindle 200.

二つのロータ５００、６００はともに、ステータ４００に対して同じ側に配設され、ステータ４００に対向した状態に配設されている。そして、二つのロータ５００、６００はスピンドル２００を中心としてスピンドル２００の軸と直交する方向に積層されており、第１ロータ５００は、スピンドル２００のすぐ外側に配設され、第２ロータ６００は、第１ロータ５００の外側に積層されている。   The two rotors 500 and 600 are both disposed on the same side with respect to the stator 400 and are disposed in a state of facing the stator 400. The two rotors 500 and 600 are stacked in a direction perpendicular to the axis of the spindle 200 with the spindle 200 as the center, the first rotor 500 is disposed just outside the spindle 200, and the second rotor 600 is It is laminated outside the first rotor 500.

第１ロータ５００は、ステータ４００と対になってステータ４００と対向した状態で回転される第１ロータ板５１０と、スピンドル２００を中心とする第１ロータ板５１０の回転を支持する第１回転円筒５２０と、第１キー溝２３０に係合する第１キー５３０と、を備える。
第１ロータ板５１０は、スピンドル２００が挿通される孔を有する小円板である。
第１回転円筒５２０は、スピンドル２００に外嵌する円筒状であって第１ロータ板５１０の背面に接続され第１ロータ板５１０の回転を支持している。第１回転円筒５２０には、軸に直交する方向で貫通形成された二つの孔が設けられ、第１孔５２１には第１キー５３０が螺合されている。また、第２孔５２２は、第１回転円筒５２０の周方向に長さを有する長孔状に形成されている。 The first rotor 500 is a pair of the stator 400 and a first rotor plate 510 that rotates in a state of facing the stator 400 and a first rotating cylinder that supports the rotation of the first rotor plate 510 around the spindle 200. 520 and a first key 530 engaged with the first key groove 230.
The first rotor plate 510 is a small disk having a hole through which the spindle 200 is inserted.
The first rotating cylinder 520 has a cylindrical shape that is externally fitted to the spindle 200 and is connected to the back surface of the first rotor plate 510 to support the rotation of the first rotor plate 510. The first rotating cylinder 520 is provided with two holes penetratingly formed in a direction perpendicular to the axis, and the first key 530 is screwed into the first hole 521. The second hole 522 is formed in a long hole shape having a length in the circumferential direction of the first rotating cylinder 520.

第２ロータ６００は、第１ロータ５００と同様に、ステータ４００と対になってステータ４００と対向した状態で回転される第２ロータ板６１０と、スピンドル２００を中心とする第２ロータ板６１０の回転を支持する第２回転円筒６２０と、第２キー溝２４０に係合する第２キー６３０と、を備える。   Similarly to the first rotor 500, the second rotor 600 includes a second rotor plate 610 that is paired with the stator 400 and is rotated in a state of facing the stator 400, and a second rotor plate 610 centered on the spindle 200. A second rotating cylinder 620 that supports the rotation and a second key 630 that engages with the second key groove 240 are provided.

第２ロータ板６１０は、第１ロータ板５１０を内側に遊嵌する程度の内孔を有する環状板である。
第２回転円筒６２０は、第２ロータ板６１０の背面に接続され、内側に第１回転円筒５２０を遊嵌する孔を有する円筒状である。
第２回転円筒６２０には、軸に直交する方向から貫通形成された孔６２１を有し、この孔６２１に第２キー６３０が螺合されている。なお、第２キー６３０は、第１回転円筒５２０の長孔である第２孔５２２を通過して第２キー溝２４０に係合している。 The second rotor plate 610 is an annular plate having an inner hole enough to loosely fit the first rotor plate 510 inside.
The second rotating cylinder 620 is connected to the back surface of the second rotor plate 610 and has a cylindrical shape having a hole in which the first rotating cylinder 520 is loosely fitted.
The second rotating cylinder 620 has a hole 621 that is formed through the direction perpendicular to the axis, and the second key 630 is screwed into the hole 621. The second key 630 is engaged with the second key groove 240 through the second hole 522 that is a long hole of the first rotating cylinder 520.

そして、第２回転円筒６２０は、第１ロータ５００を間にしてステータ４００と反対側においてスピンドル２００を軸受けする軸受部６２２を有する。
また、スピンドル軸方向において、第２キー６３０の位置は第１回転円筒５２０に設けられた第１キー５３０の位置と略同じである。 The second rotating cylinder 620 includes a bearing portion 622 that supports the spindle 200 on the opposite side of the stator 400 with the first rotor 500 interposed therebetween.
In the spindle axis direction, the position of the second key 630 is substantially the same as the position of the first key 530 provided on the first rotating cylinder 520.

なお、ステータ４００が固定されている収納空間１２３の前端側内壁１４０においてスピンドル軸受け１４１がステータ４００よりも後端側にわずかに延設されており、また、第１回転円筒５２０のスピンドル軸受け５２３が第１ロータ板５１０よりステータ４００側にわずかに延設されており、第１回転円筒５２０のスピンドル軸受け５２３が本体１１０のスピンドル軸受け１４１に当接することにより、ステータ４００と第１ロータ板５１０とのギャップが適切に確保される。   Note that a spindle bearing 141 extends slightly toward the rear end side of the stator 400 on the front end side inner wall 140 of the storage space 123 to which the stator 400 is fixed, and the spindle bearing 523 of the first rotating cylinder 520 is provided. The first rotor plate 510 is slightly extended toward the stator 400, and the spindle bearing 523 of the first rotating cylinder 520 contacts the spindle bearing 141 of the main body 110, so that the stator 400 and the first rotor plate 510 are connected. Gaps are appropriately secured.

また、第２回転円筒６２０と中仕切り板１２２と間に図示しないコイルバネ（付勢手段）が介装されて、第２ロータ６００がステータ４００側に向けて付勢されているとともに、第１ロータ５００が第２回転円筒６２０の内壁にて押されることで第１ロータ５００もステータ４００に向けて付勢されている。   In addition, a coil spring (biasing means) (not shown) is interposed between the second rotating cylinder 620 and the partition plate 122 so that the second rotor 600 is biased toward the stator 400 and the first rotor. The first rotor 500 is also biased toward the stator 400 by pressing 500 on the inner wall of the second rotating cylinder 620.

次に、位相信号発信手段３００において、ステータ４００によって第１ロータ５００および第２ロータ６００の回転位相を検出する構成について簡単に説明する。
図３は、ステータ４００とロータ板（第１ロータ板５１０、第２ロータ板６１０）との互いの対向面を示す図である。
図３（Ａ）は、ステータ４００の一面を示す図あり、図３（Ｂ）は第１ロータ板５１０および第２ロータ板６１０の一面を示す図である。 Next, in the phase signal transmission unit 300, a configuration in which the rotation phase of the first rotor 500 and the second rotor 600 is detected by the stator 400 will be briefly described.
FIG. 3 is a diagram showing the opposing surfaces of the stator 400 and the rotor plate (the first rotor plate 510 and the second rotor plate 610).
FIG. 3A is a diagram illustrating one surface of the stator 400, and FIG. 3B is a diagram illustrating one surface of the first rotor plate 510 and the second rotor plate 610.

ステータ４００においてロータ板（第１ロータ板５１０、第２ロータ板６１０）に対向する面には、内側と外側とで二重に配された電極部が設けられ、すなわち、内側に第１ステータ電極部４１０が設けられ、第１ステータ電極部４１０の外側に第２ステータ電極部４４０が設けられている（図３（Ａ）参照）。
第１ロータ板５１０においてステータ４００に対向する面には第１ステータ電極部４１０と電磁カップリングする第１結合電極部５１１が設けられ、第２ロータ板６１０においてステータ４００に対向する面には第２ステータ電極部４４０と電磁カップリングする第２結合電極部６１１が設けられている（図３（Ｂ）参照）。 On the surface of the stator 400 that faces the rotor plate (the first rotor plate 510 and the second rotor plate 610), an electrode portion that is doubly arranged on the inner side and the outer side is provided, that is, the first stator electrode on the inner side. A portion 410 is provided, and a second stator electrode portion 440 is provided outside the first stator electrode portion 410 (see FIG. 3A).
A surface of the first rotor plate 510 that faces the stator 400 is provided with a first coupling electrode portion 511 that electromagnetically couples with the first stator electrode portion 410, and a surface of the second rotor plate 610 that faces the stator 400 has a first surface. A second coupling electrode portion 611 that is electromagnetically coupled to the two stator electrode portions 440 is provided (see FIG. 3B).

第１ステータ電極部４１０は、リング状に配置された一本の電極線からなる第１送信電極部４２０と、第１送信電極部４２０の内側において所定ピッチで連続する菱形コイルをそれぞれ形成する３本の電極線４３１、４３２、４３３で構成され全体としてリング状に配置された第１受信電極部４３０と、を備えている。同様に、第２ステータ電極部４４０は、リング状に配置された一本の電極線からなる第２送信電極部４５０と、第２送信電極部４５０の内側において所定ピッチで連続する菱形コイルをそれぞれ形成する３本の電極線４６１、４６２、４６３で構成され全体としてリング状に配置された第２受信電極部４６０と、を備えている。   The first stator electrode portion 410 forms a first transmission electrode portion 420 composed of one electrode wire arranged in a ring shape, and a rhombus coil continuous at a predetermined pitch inside the first transmission electrode portion 420 3 And a first receiving electrode portion 430 that is composed of electrode wires 431, 432, and 433 and is arranged in a ring shape as a whole. Similarly, the second stator electrode portion 440 includes a second transmission electrode portion 450 made of one electrode wire arranged in a ring shape, and a diamond coil continuous at a predetermined pitch inside the second transmission electrode portion 450, respectively. And a second receiving electrode portion 460 that is formed of three electrode wires 461, 462, and 463 to be formed and arranged in a ring shape as a whole.

このような構成において、第１ロータ５００および第２ロータ６００がそれぞれ回転したとき、結合電極部（５１１、６１１）と受信電極部（４３０、４６０）との重なりパターンに基づいてそれぞれの回転位相が演算処理手段７００における演算処理によって決定されることとなる。   In such a configuration, when the first rotor 500 and the second rotor 600 are respectively rotated, the respective rotation phases are based on the overlapping pattern of the coupling electrode portions (511, 611) and the receiving electrode portions (430, 460). It is determined by the arithmetic processing in the arithmetic processing means 700.

このような構成を備える第１実施形態の動作について説明する。
つまみ部２２０によってスピンドル２００が回転操作されると、本体１１０の雌ねじ１２１とスピンドル２００の送りねじ２１０との螺合によってスピンドル２００が軸方向に進退される。 The operation of the first embodiment having such a configuration will be described.
When the spindle 200 is rotated by the knob portion 220, the spindle 200 is advanced and retracted in the axial direction by screwing between the female screw 121 of the main body 110 and the feed screw 210 of the spindle 200.

また、スピンドル２００が回転されると、スピンドル２００の第１キー溝２３０および第２キー溝２４０に第１回転円筒５２０の第１キー５３０と第２回転円筒６２０の第２キー６３０とがそれぞれ係合されているので、スピンドル２００の回転に伴って第１回転円筒５２０と第２回転円筒６２０とが回転される。このとき、第１回転円筒５２０はスピンドル軸受け５２３によってスピンドル２００を軸受けしているので、第１回転円筒５２０はスピンドル２００を基準にして回転する。また、第２回転円筒６２０は軸受部６２２によってスピンドル２００を軸受けしているので、第２回転円筒６２０もスピンドル２００を基準として回転する。   When the spindle 200 is rotated, the first key groove 230 and the second key groove 240 of the spindle 200 are associated with the first key 530 of the first rotating cylinder 520 and the second key 630 of the second rotating cylinder 620, respectively. Thus, the first rotating cylinder 520 and the second rotating cylinder 620 are rotated with the rotation of the spindle 200. At this time, since the first rotating cylinder 520 supports the spindle 200 by the spindle bearing 523, the first rotating cylinder 520 rotates with respect to the spindle 200. Further, since the second rotating cylinder 620 supports the spindle 200 by the bearing portion 622, the second rotating cylinder 620 also rotates with the spindle 200 as a reference.

そして、第１キー溝２３０と第２キー溝２４０とは互いにリード角が異なっているので、スピンドル２００が一回転するに当たって第１回転円筒５２０と第２回転円筒６２０とでは互いに異なる回転量（回転位相）で回転される。スピンドル２００の回転によって第１および第２回転円筒５２０、６２０が回転されると、第１回転円筒５２０とともに第１ロータ板５１０が回転され、第２回転円筒６２０とともに第２ロータ板６１０が回転される。   Since the first key groove 230 and the second key groove 240 have different lead angles, the first rotating cylinder 520 and the second rotating cylinder 620 have different rotation amounts (rotations) when the spindle 200 makes one rotation. Phase). When the first and second rotating cylinders 520 and 620 are rotated by the rotation of the spindle 200, the first rotor plate 510 is rotated together with the first rotating cylinder 520, and the second rotor plate 610 is rotated together with the second rotating cylinder 620. The

第１ロータ板５１０および第２ロータ板６１０のそれぞれの回転位相は、ステータ電極部４１０、４４０と結合電極部５１１、６１１との重なりパターンに基づいて検出され、第１ロータ板５１０の回転位相と第２ロータ板６１０の回転位相がそれぞれ位相信号として検出される。
第１ロータ板５１０の回転位相と第２ロータ板６１０の回転位相とに基づいてスピンドル２００の回転数および回転角が演算処理手段７００にて求められ、スピンドル２００の回転数にスピンドル一回転あたりの進退ピッチを乗算してスピンドル２００の絶対位置が算出される。そして、スピンドル２００の絶対位置は表示手段８００に表示される。 The rotational phases of the first rotor plate 510 and the second rotor plate 610 are detected based on the overlapping pattern of the stator electrode portions 410 and 440 and the coupling electrode portions 511 and 611, and the rotational phase of the first rotor plate 510 is The rotational phase of the second rotor plate 610 is detected as a phase signal.
Based on the rotational phase of the first rotor plate 510 and the rotational phase of the second rotor plate 610, the rotational speed and rotational angle of the spindle 200 are obtained by the arithmetic processing means 700, and the rotational speed of the spindle 200 per rotation of the spindle is calculated. The absolute position of the spindle 200 is calculated by multiplying the advance / retreat pitch. The absolute position of the spindle 200 is displayed on the display means 800.

このような構成を備える第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）第１ロータ５００と第２ロータ６００とはスピンドル２００を中心としてスピンドル２００の軸に直交する方向に積層されているので、スピンドル２００の軸方向においてロータ（５００、６００）が配設される範囲を一致させることができる。第１ロータ５００および第２ロータ６００がスピンドル軸方向で一致した範囲に設けられることにより、それぞれのロータ（５００、６００）に設けられるキー（５３０、６３０）の位置をスピンドル軸方向において一致させることができる。すると、スピンドル２００に設けられる第１キー溝２３０および第２キー溝２４０のそれぞれの始点および終点を一致させ、結果として、スピンドル２００にキー溝（２３０、２４０）を刻む範囲を狭くすることができる。 According to 1st Embodiment provided with such a structure, there can exist the following effects.
(1) Since the first rotor 500 and the second rotor 600 are stacked in a direction perpendicular to the axis of the spindle 200 with the spindle 200 as the center, the rotor (500, 600) is disposed in the axial direction of the spindle 200. Range can be matched. By providing the first rotor 500 and the second rotor 600 in a range that matches in the spindle axis direction, the positions of the keys (530, 630) provided in the respective rotors (500, 600) are matched in the spindle axis direction. Can do. Then, the start point and the end point of each of the first key groove 230 and the second key groove 240 provided on the spindle 200 are matched, and as a result, the range in which the key groove (230, 240) is cut into the spindle 200 can be narrowed. .

（２）スピンドル２００にキー溝（第１キー溝２３０、第２キー溝２４０）を刻む範囲を狭くできることからキー溝２３０、２４０が外部に露出しないように外側を覆う外側フレーム１３０を小さくすることができ、結果としてマイクロメータヘッド１００を小型化できる。また、キー溝２３０、２４０が形成された部分を除き、測長範囲として利用できるスピンドル２００の長さを長くできるので、測長範囲を広くすることができる。 (2) Since the range in which the key groove (the first key groove 230 and the second key groove 240) is cut in the spindle 200 can be narrowed, the outer frame 130 that covers the outside is made small so that the key grooves 230 and 240 are not exposed to the outside. As a result, the micrometer head 100 can be reduced in size. Further, since the length of the spindle 200 that can be used as a length measurement range can be increased except for the portion where the key grooves 230 and 240 are formed, the length measurement range can be widened.

（３）二つの異なる位相信号を得るにあたってステータ４００の数は一枚でよいので、第１ロータ５００と第２ロータ６００とのそれぞれに対して対となるステータ４００を設ける場合に比べて部品点数を削減することができる。さらに、一枚のステータ４００の片側において第１ロータ５００および第２ロータ６００が配置されているので、ステータ４００の両側から２枚のロータをそれぞれ付勢する場合に比べて組立て作業が簡便となる。その結果、部品コストおよび組立てコストを削減でき、製造コストを低減することができる。 (3) Since the number of stators 400 may be one when obtaining two different phase signals, the number of parts is larger than when a pair of stators 400 is provided for each of the first rotor 500 and the second rotor 600. Can be reduced. Further, since the first rotor 500 and the second rotor 600 are arranged on one side of the single stator 400, the assembling work becomes simpler than when the two rotors are energized from both sides of the stator 400, respectively. . As a result, component costs and assembly costs can be reduced, and manufacturing costs can be reduced.

（４）第２回転円筒６２０に軸受部６２２が設けられており、第１回転円筒５２０はもちろん第２回転円筒６２０もスピンドル２００を基準として回転するので、第１回転円筒５２０も第２回転円筒６２０も回転が安定する。すなわち、スピンドル２００は真直に形成され、その外周面も真円に仕上げられているので、各回転円筒（５２０、６２０）がスピンドル２００の外周面を基準として回転することにより各回転円筒（５２０、６２０）の回転軸ぶれが防止されて各回転円筒（５２０、６２０）は安定した回転をする。すると、回転円筒５２０、６２０によって支持されるロータ板５１０、６１０の回転も安定するので、スピンドル２００の回転量が正確に各ロータ板５１０、６１０に伝達される。そして、ステータ４００により各ロータ板５１０、６１０の回転位相が検出されることにより、スピンドル２００の絶対位置が正確に検出される。 (4) Since the bearing portion 622 is provided in the second rotating cylinder 620 and the first rotating cylinder 520 and the second rotating cylinder 620 rotate on the basis of the spindle 200, the first rotating cylinder 520 is also the second rotating cylinder. The rotation of 620 is also stable. That is, since the spindle 200 is formed in a straight shape and the outer peripheral surface thereof is also finished in a perfect circle, each rotating cylinder (520, 620) rotates with respect to the outer peripheral surface of the spindle 200, whereby each rotating cylinder (520, 620) is prevented from rotating, and each rotating cylinder (520, 620) rotates stably. Then, the rotation of the rotor plates 510 and 610 supported by the rotating cylinders 520 and 620 is also stabilized, so that the rotation amount of the spindle 200 is accurately transmitted to the rotor plates 510 and 610. Then, the absolute position of the spindle 200 is accurately detected by detecting the rotational phase of the rotor plates 510 and 610 by the stator 400.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。
第２実施形態の基本的構成は、第１実施形態に同様であるが、第２回転円筒６２０において第２キー６３０が設けられる位置が異なっている。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the position where the second key 630 is provided in the second rotating cylinder 620 is different.

すなわち、図４において、第２回転円筒６２０は内側に遊嵌した第１回転円筒５２０を挟んでステータ４００とは反対側に軸受部６２２を有しているところ、この軸受部６２２に第２キー６３０が螺合されている。
この構成によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、第２キー６３０は第１回転円筒５２０を通過していないので、第１回転円筒５２０に第２キー６３０を挿通させるための長孔（第２孔５２２）を形成しなくてもよく、製造コストを低減させることができる。 That is, in FIG. 4, the second rotating cylinder 620 has a bearing portion 622 on the opposite side of the stator 400 across the first rotating cylinder 520 loosely fitted inside, and this bearing portion 622 has a second key. 630 is screwed together.
According to this configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the second key 630 does not pass through the first rotating cylinder 520, it is not necessary to form a long hole (second hole 522) through which the second key 630 is inserted into the first rotating cylinder 520. Manufacturing cost can be reduced.

なお、この第２実施形態では、第２キー６３０を設ける位置を第１回転円筒５２０の第１キー５３０とは別の位置にしなければならないので、第１キー５３０が設けられる位置と第２キー６３０が設けられる位置とをスピンドル軸方向において若干ずらすことになるが、図６（従来技術）のように二つのロータを並設することに比べれば二つのキー５３０、６３０の位置を近接させることができ、また、図８（従来技術）のようにステータを二枚使用する場合に比べれば部品点数を削減することができる。   In the second embodiment, the position where the second key 630 is provided must be different from the position of the first key 530 of the first rotating cylinder 520. Therefore, the position where the first key 530 is provided and the second key The position where the 630 is provided is slightly shifted in the spindle axis direction, but the positions of the two keys 530 and 630 are made closer compared to the case where two rotors are arranged side by side as shown in FIG. 6 (prior art). In addition, the number of parts can be reduced as compared with the case where two stators are used as shown in FIG. 8 (prior art).

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５を参照して説明する。
第３実施形態の基本的構成は、第１実施形態に同様であるが、第２回転円筒６２０がスピンドル２００ではなく第１回転円筒５２０の外周を基準として回転する点が異なっている。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, except that the second rotating cylinder 620 rotates with reference to the outer periphery of the first rotating cylinder 520 instead of the spindle 200.

この構成では、第２回転円筒６２０に軸受部（６２２）を設けなくてもよいので、加工コストを低減させることができ、また、第２回転円筒６２０に軸受部（６２２）を設けない分だけマイクロメータヘッドを小型化することができる。   In this configuration, since it is not necessary to provide the bearing portion (622) in the second rotating cylinder 620, the processing cost can be reduced, and the bearing portion (622) is not provided in the second rotating cylinder 620. The micrometer head can be reduced in size.

なお、第２回転円筒６２０がスピンドル２００ではなく第１回転円筒５２０の外周を基準として回転するので、第２回転円筒６２０の回転精度が若干悪くなる可能性がある。
しかしながら、第１ロータ５００と第２ロータ６００とのそれぞれの回転量に基づいて位相信号発信手段３００から出力される二つの位相信号のうち、スピンドル２００の絶対位置に反映される位相信号がどちらか一方であるならば、必ずしも二つの信号がともに高精度である必要はない。 In addition, since the 2nd rotation cylinder 620 rotates on the basis of the outer periphery of the 1st rotation cylinder 520 instead of the spindle 200, the rotation precision of the 2nd rotation cylinder 620 may become a little worse.
However, of the two phase signals output from the phase signal transmission means 300 based on the respective rotation amounts of the first rotor 500 and the second rotor 600, whichever phase signal is reflected in the absolute position of the spindle 200. On the other hand, both signals do not necessarily have to be highly accurate.

たとえば、第１ロータ５００の位相と第２ロータ６００の位相との差からスピンドル２００の回転周期を算出してスピンドル２００の大まかな位置を求めたうえで、第１ロータ５００の位相に基づいてスピンドル２００の細密な位置を算出する場合、第２ロータ６００の回転位相は、スピンドル２００の大まかな回転周期を限定できる程度の精度を有していれば多少の誤差は問題ではない。
従って、第２回転円筒６２０の回転精度をそれほど高く維持する必要がない場合、第２回転円筒６２０は第１回転円筒５２０を基準とする回転であってもよく、この第３実施形態の構成によれば、加工コストを低減させることができるとともに、マイクロメータヘッドを小型化することができる。 For example, after calculating the rotation period of the spindle 200 from the difference between the phase of the first rotor 500 and the phase of the second rotor 600 to obtain a rough position of the spindle 200, the spindle is determined based on the phase of the first rotor 500. When calculating 200 fine positions, a slight error is not a problem as long as the rotational phase of the second rotor 600 has an accuracy that can limit the rough rotation period of the spindle 200.
Therefore, when it is not necessary to maintain the rotation accuracy of the second rotating cylinder 620 so high, the second rotating cylinder 620 may be rotated with reference to the first rotating cylinder 520, and the configuration of the third embodiment is used. According to this, the processing cost can be reduced and the micrometer head can be reduced in size.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、位相信号発信手段においてステータでロータの回転位相を検出する構成として磁気式のロータリーエンコーダを用いる場合を例にして説明したが、ステータでロータの回転位相を検出する構成としては、静電容量式エンコーダや光学式エンコーダなどでもよく、その構成は特に限定されない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the magnetic rotary encoder is used as the configuration for detecting the rotational phase of the rotor by the stator in the phase signal transmission unit has been described as an example. However, the configuration for detecting the rotational phase of the rotor by the stator is described. The capacitance encoder or the optical encoder may be used, and the configuration is not particularly limited.

本発明の絶対位置測定装置としては、マイクロメータヘッドに限らず内側測定用あるいは外側測定用マイクロメータでもよいのはもちろんであり、さらに、回転によって進退するスピンドルの絶対位置を検出する測定装置であればよい。   The absolute position measuring device of the present invention is not limited to a micrometer head, and may be an inner measuring or outer measuring micrometer, and may be a measuring device that detects the absolute position of a spindle that moves forward and backward by rotation. That's fine.

上記実施形態では、ロータが二つである場合を例にして説明したが、ロータは三つでも四つでもそれ以上でもよい。
特に、ロータが三つ以上になった場合、従来技術のように複数のロータをスピンドルの軸に沿って並列に並べるとキーの位置がスピンドル軸方向に離間せざるを得ないのでスピンドルに刻まれるキー溝の範囲が広くなるが、本発明のごとく複数のロータをスピンドルの軸方向に直交する方向に積層することによって総てのキーの位置を近接させてスピンドルにキー溝が刻まれる範囲を狭くすることができる。 In the above embodiment, the case where there are two rotors has been described as an example. However, the number of rotors may be three, four, or more.
In particular, when there are three or more rotors, if a plurality of rotors are arranged in parallel along the spindle axis as in the prior art, the key position must be separated in the spindle axis direction, so that it is engraved on the spindle. The key groove range is widened, but by stacking multiple rotors in a direction perpendicular to the axial direction of the spindle as in the present invention, the key groove is engraved on the spindle by making all the key positions close to each other. can do.

本発明は、マイクロメータヘッド、マイクロメータ等の小型測定器に利用できる。   The present invention can be used for small measuring instruments such as a micrometer head and a micrometer.

本発明の絶対位置測定装置としてのマイクロメータヘッドに係る第１実施形態を示す図。The figure which shows 1st Embodiment which concerns on the micrometer head as an absolute position measuring apparatus of this invention. 前記第１実施形態において、位相信号発信手段の分解斜視図。The disassembled perspective view of a phase signal transmission means in the said 1st Embodiment. 前記第１実施形態において、位相信号発信手段のステータとロータとの対向面を示す図。（Ａ）はステータの一面を示す図であり、（Ｂ）は第１ロータおよび第２ロータの一面を示す図である。The figure which shows the opposing surface of the stator and rotor of a phase signal transmission means in the said 1st Embodiment. (A) is a figure which shows one surface of a stator, (B) is a figure which shows one surface of a 1st rotor and a 2nd rotor. 本発明の絶対位置測定装置としてのマイクロメータヘッドに係る第２実施形態を示す図。The figure which shows 2nd Embodiment which concerns on the micrometer head as an absolute position measuring apparatus of this invention. 本発明の絶対位置測定装置としてのマイクロメータヘッドに係る第３実施形態を示す図。The figure which shows 3rd Embodiment which concerns on the micrometer head as an absolute position measuring apparatus of this invention. 従来の絶対位置測定装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the conventional absolute position measuring apparatus. 従来の絶対位置測定装置において二つの位相信号とスピンドルの位置との関係を示す図。The figure which shows the relationship between two phase signals and the position of a spindle in the conventional absolute position measuring apparatus. 従来の絶対位置測定装置の他の実施例を示す図。The figure which shows the other Example of the conventional absolute position measuring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１…マイクロメータヘッド、２…本体、３…スピンドル、４…位相信号発信手段、５…演算処理手段、６…表示手段、２１…貫通孔、２４…フレーム、３１…送りねじ、３２…つまみ部、３３…第１キー溝、３４…第２キー溝、４１…ステータ、４１Ａ…ステータ、４１Ｂ…ステータ、４２…第１ロータ、４３…第１回転円筒、４４…キー、４５…第２ロータ、４６…第２回転円筒、４７…キー、１００…マイクロメータヘッド、１１０…本体、１２０…貫通孔、１２２…中仕切り板、１２３…収納空間、１３０…外側フレーム、１４０…前端側内壁、２００…スピンドル、２１０…送りねじ、２２０…つまみ部、２３０…第１キー溝、２４０…第２キー溝、３００…位相信号発信手段、４００…ステータ、４１０…第１ステータ電極部、４２０…第１送信電極部、４３０…第１受信電極部、４４０…第２ステータ電極部、４５０…第２送信電極部、４６０…第２受信電極部、５００…第１ロータ、５１０…第１ロータ板、５１１…第１結合電極部、５２０…第１回転円筒、５２１…第１孔、５２２…第２孔、５３０…第１キー、６００…第２ロータ、６１０…第２ロータ板、６１１…第２結合電極部、６２０…第２回転円筒、６２２…軸受部、６３０…第２キー、７００…演算処理手段、８００…表示手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micrometer head, 2 ... Main body, 3 ... Spindle, 4 ... Phase signal transmission means, 5 ... Arithmetic processing means, 6 ... Display means, 21 ... Through-hole, 24 ... Frame, 31 ... Feed screw, 32 ... Knob part 33 ... first keyway, 34 ... second keyway, 41 ... stator, 41A ... stator, 41B ... stator, 42 ... first rotor, 43 ... first rotating cylinder, 44 ... key, 45 ... second rotor, 46 ... second rotating cylinder, 47 ... key, 100 ... micrometer head, 110 ... main body, 120 ... through hole, 122 ... partition plate, 123 ... storage space, 130 ... outer frame, 140 ... front end side inner wall, 200 ... Spindle, 210 ... feed screw, 220 ... knob portion, 230 ... first key groove, 240 ... second key groove, 300 ... phase signal transmitting means, 400 ... stator, 410 ... first stator electrode portion, 4 DESCRIPTION OF SYMBOLS 0 ... 1st transmission electrode part, 430 ... 1st reception electrode part, 440 ... 2nd stator electrode part, 450 ... 2nd transmission electrode part, 460 ... 2nd reception electrode part, 500 ... 1st rotor, 510 ... 1st Rotor plate, 511... First coupling electrode portion, 520... First rotating cylinder, 521... First hole, 522 .. second hole, 530... First key, 600. ... second coupling electrode part, 620 ... second rotating cylinder, 622 ... bearing part, 630 ... second key, 700 ... calculation processing means, 800 ... display means.

Claims (3)

本体と、前記本体に対して螺合されているとともに回転によって軸方向進退自在であって外周にリード角の異なる複数のキー溝を有するスピンドルと、前記スピンドルの移動量に応じて異なる周期の複数の位相信号を発信する位相信号発信手段と、前記位相信号を演算処理し前記スピンドルの絶対位置を求める演算処理手段と、前記絶対位置を表示する表示手段と、を備え、
前記位相信号発信手段は、
前記スピンドルが挿通された状態で前記本体に固定されたステータと、
前記キー溝に係合するキーを有し前記スピンドルを中心にして回転可能であって前記ステータに対向配置された複数のロータと、を備え、
前記複数のロータの総てが前記ステータの片面側に配置され、かつ、前記複数のロータはスピンドルを中心としてスピンドルの軸と直交する方向に積層され、
前記複数のキー溝は、スピンドルの軸方向において略同じ領域に形成されている
ことを特徴とする絶対位置測定装置。 A main body, a spindle that is screwed to the main body and is axially movable back and forth by rotation and has a plurality of key grooves with different lead angles on the outer periphery, and a plurality of cycles having different periods according to the amount of movement of the spindle Phase signal transmitting means for transmitting the phase signal, arithmetic processing means for calculating the phase signal and calculating the absolute position of the spindle, and display means for displaying the absolute position,
The phase signal transmitting means is
A stator fixed to the main body in a state where the spindle is inserted;
A plurality of rotors that have a key that engages with the keyway and that can rotate around the spindle and are arranged to face the stator;
All of the plurality of rotors are disposed on one side of the stator, and the plurality of rotors are stacked in a direction perpendicular to the spindle axis with the spindle as the center,
The absolute position measuring device, wherein the plurality of key grooves are formed in substantially the same region in the axial direction of the spindle. 請求項１に記載の絶対位置測定装置において、
前記複数のロータのそれぞれは、前記ステータと対になって前記ステータと対向した状態で回転されるロータ板と、前記スピンドルを中心とする前記ロータ板の回転を支持する回転円筒と、を備え、
すべての前記回転円筒は、前記スピンドルの外周面を基準面として回転する
ことを特徴とする絶対位置測定装置。 The absolute position measuring device according to claim 1,
Each of the plurality of rotors includes a rotor plate that is paired with the stator and rotated in a state of facing the stator, and a rotating cylinder that supports rotation of the rotor plate around the spindle,
All the rotating cylinders rotate with the outer peripheral surface of the spindle as a reference plane. 請求項２に記載の絶対位置測定装置において、
前記複数のロータとして、第１ロータ板および第１回転円筒を有する第１ロータと、第２ロータ板および第２回転円筒を有し前記第１ロータの外側で回転可能に設けられた第２ロータと、が設けられている
ことを特徴とする絶対位置測定装置。 The absolute position measuring device according to claim 2,
As the plurality of rotors, a first rotor having a first rotor plate and a first rotating cylinder, and a second rotor having a second rotor plate and a second rotating cylinder and rotatably provided outside the first rotor. And an absolute position measuring device.
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