JPS58213201A

JPS58213201A - 電子マイクロメ−タ

Info

Publication number: JPS58213201A
Application number: JP7257883A
Authority: JP
Inventors: Takehide Takemura; 竹村　猛秀; Hiroshi Yamada; 浩志山田
Original assignee: NIPPON SOKUTEI KOGU KK; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: NIPPON SOKUTEI KOGU KK; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1983-04-25
Publication date: 1983-12-12
Also published as: JPH0260961B2

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】本発明は測定値を電気的に検出してこれをデジタル表示
する電子マイクロメータに関するものである。各種の測
定器において、測定値をデジタル表示することは、測定
値の読み取シに要−ノーる熟練と労力を省略することが
できるので、各種測定の分野において広く採用される傾
向にある。しかし、マイクロメータのようにアナログ目
盛による表示が比較的簡単で低価格のものにおいては、
これをデジタル表示にするためには対抗上、高精度で利
、用価値の高いものにする必要がある。

マイクロメータのデジタル表示方式としてすでに提案さ
れているものには、スリット板の回転を光半導体で検出
して電気信号に変換する光式ロータリーエンコーダによ
る方式や、磁気記憶体の移動呆を磁気ヘッドで検出して
電気信号に変換する方式などがある。しかし、これら従
来の方式によるものは、いずれも大型、高価格で、かつ
消費電力の大きい欠点がある。特にマイクロメータのよ
うに手で持って使用する測定器は小型、コンパクトであ
ることを要し、大型のものは実用的でない。

本蛇明は上記のような欠点のないデジタル表示機栴を備
えた電子マイクロメータを提供することを目的とするも
のである。本発明の電子マイクロメータは接点式ロータ
リーエンコーダと、該ロータリーエンコーダの出力をカ
ウントし、必要な制御を行なうカウンタ制御回路と、該
カウンタ制御Ｒｊｌ路の出力をデジタル表示する表示部
とを（＋ｉｉ＋えていることを特徴とする。１ヅ下その
実施例ケ図面について説明する。１はスピンドルで、シ
ンプル２０回転によ１て叫１方向に回転進退し、その先
端とアンビル５との間にはさまれた被測定物（図示して
ない）の大きさを回転角によりて検出する。４はスピン
ドル１が貫通するスリーブで、その内面にはスピンドル
１の表面に設け・だ凸子５が係合する軸方向の凹溝６が
設けである。したがってスピンドル１はその回転をスリ
ーブ４に伝達して軸方向に移動する。

７は内Ｗ＋に外側くし型′電極８ａ、内側くし型電極８
ｈおよびコレクタ電極８Ｃよりなるノくターン電極８（
第４図）を印刷等によって形成した接Ａ　式ｏ　−タ’
）−エンコーダの皿型基板、９はパターン電極８に摺接
するフランジ１０を備えだ回転子で、フランジ１０の一
方の先端部１０αけくし型電極８α、８ｈに摺接し、他
方の先端部１０ｈはコレクタ電極８Ｃに摺接している。

この回転子９Ｖｉスピンドル１の貫通する中空軸９αを
有し７、該中空軸９αけスリーブ４の先端のフランジ４
ａと結合される。１１はその結合部である。１２はエン
コーダの出力端子で、カウンタ制御回路１３と接続され
、カウンタ制御回路１３の出力端子はデジタル表示部１
４と接続される。ここで、エンコーダの出力端子１２は
６本引き出されており、第１の出力端子１２αけ前記パ
ターン電極８の外側くし型電極８ａと接続され、第２の
出力端子１２ｈは内側くし型電極８ｈと接続され、第５
の出力端子１２０はコレクタ電極８Ｃと接続されている
。また、第３の出力端子１２１？とアースとの間には電
源（第１図、第３図には図示してない）が接続されてい
る。

エンコーダの皿型基板７はスピンドルおよびスリーブの
通過する孔１５αを有する薄皿型の取付板１５に接着剤
によって固定されている。

１６は取付板１５に同定さｉｌだ皿型基板７を収容する
ケースで、千の１１１受１６αによって回転子９の中空
軸９ａを支持している。取付板１５に同定されだ皿型基
板７および回転子９よりなるエンコーダｔ−ｔケース１
６に収容さｔｌ、マイクロメークのスリーブ、１７の内
部空間１８にビス１９によっ−（数句けられる。取付板
１５を薄皿型とすることはビス１９１（よってエンコー
ダをフレーム１７に固定するときに１ゲ鵠びの空間を与
え、エンコーダの形状の精度を緩和してコストダウンに
寄んする。

第１図および第６図における１１はスリーブ４と回転子
９との結合部を示しており、第５図はその其体的な実施
例である。スリーブ４と回転子９とを一本化すれば結合
部１１ｉｔ不必要になるが、組立および精度の関係から
一本化することは不＋りである。また、スリーブ４と回
転子９とを直接、ビス等で固定結合すること、はこれら
を貫通するスピンドル１の軸方向の移動を円滑にする上
で好ましくない。そこで本発明におい又は第５図（イ）
に示すように、７ランジ４ａの端ｒ／１１と中空軸９ａ
の端面にそれぞれ凹部２ｏと凸部２１とを設け、かつ、
凹部２０を凸部２１よシ若干ｒｐ広くして遊びの間隙を
与えて結合する。かくすることによっ１スヒンドル１の
スリーン４内におりる回転移行を円滑にうることかでさ
る。第５図←）は（イ）の結合部を筒数化した構造で、
凹部２０をさらに大きくし、回転方向および軸方向のガ
タを吸収するために該凹部２゜内お↓ひ結合部の端面に
それぞれはね２２を介装し、結合部に可撓性のカップリ
ング２５によってカバーしグこものである。（ハ）は結
合部の他の実施例で、ベローズ２４によって７ランジ４
αと中空軸９ａ、と結合した構造である。

１（１１転子９社ブラッシ１０の絶縁を保持するため合
成樹Ｊｌ’？で成形される。この場合、中空軸９αおよ
びガタ防止用はね２２（第５図口）を同−利料により同
時成形うることにより部品数を少くし１生匣性を向上す
ることがてきる。しかし中空軸９αはその内面にスピン
ドル１が摺接するので林度および耐摩耗性の点から別個
の部品とし、て金属で形成することはよυ有効である。

以」二、本発明の１５子マイクロメータの機械的部分に
ついて説明したが、以−ト、１１を気菌部分について説
明する。スピンドル１の回転移行によりスリーブ４が［
！ｊＪ転し、スリーブ４０回転は回転子９に伝達される
。したがってスピンドル１に移行−州（ｆｉｌｌ定値）
Ｆ′Ｆ、回転子９の１１転角に転換さｔする。回転子９
のブラソフ１０は皿型基板７の内面に設けｆ　＜　Ｌ型
のパターン′を極８と接触し、出カフＭ子１２には第２
図にＡ、Ｂで示す位相のすねたパルス信号かえられる。

このＡＢの位相のずれにより回転子９の回転方向を検知
することができ、甘た、パルスの数によってその回転角
を検知することができる。

次にカウンタ制御回路１５について説明する。

カウンタｆｔ１ｌｌ　ｍ回路１３Ｖｉエンコーダの出力
を入力したとき、その入力信号のパルス数をカウントす
るがそのす１、かに、消費電力を節約するための制御を
行ない、表示モードを切換メなときに注彰音を発生する
機能を備えている。首だ、カウント［，たデータを演新
処理し１、言ｔ　１１１＋データを夕＋部に送り出す機
構を付加することによって電子マイクロメータの様訃を
さらに高度化することかできる。り下、消費電力の節約
に関するカウンタ制御回路１３の作用を説明する。

カウンタ制御回路１３が第２し１にＡ、Ｂで示ブエンコ
ーダの出力否入力したとき、その入力端’ＴにＶ、１人
力抵抗と入力容量か存在する。第６ト、；は子の等価回
路で、２５．２’　６　ｉｄブラツシ１０あ」、びパタ
ーン°出、極８詮代表するエンコータ゛スイッチ、２７
．２８１１Ｊ入力抵抗、２９．３０し１人力容ザ、３１
けパターン組枠８のコレクタ１１；　４テ・８Ｃと電気
的に接続された出力端子１２．０とブースとの間に接続
した１１′Ｉ；源である。入力抵抗２７．２日の両端の
電圧は第７図に示すような指数関数的に下る岐、性ろ２
をイｊする。ところで入力信号の周期は一定ではなく周
期の長い場合と短かい場合があるが、周期の短かい場合
は前記の特性３２が無視できなくなり、正常な位相差を
もつ入力信号がえられなくなる。これを防ぐためには入
力の時定数（抵抗と容量の積）を小さくすればよいが、
入力容量２９．３０はあるレベル以下には下げることか
で門ないから入力抵抗２７．２Ｂを小さくしなければな
らない。しかし、入力抵抗２７．２８を小さくするとび
（、れる電流が大となり、電源５１（乾電池）の消耗が
増大する。電子マイクロメータの電源電池は小型である
ことを要するので、消費電流は可能な限り小さくしなけ
ればならガい。

本発明はこの問題を解決する手段として、入力信号の周
期の長短に対応して入力抵抗の切換えを行なうものであ
る。′ビンドル１の回転は適格、高速で社なく、ある瞬
間、一時的に高速になる。この瞬間高速のとき（出力信
号の周期の短かいとき）だけ本発明の制御回路は入力抵
抗を小さくすることによって消費電流を節約するのであ
る。第８図は本発明の制御回路の等価回路で、１回路の
みを示している。図において、３５．３４は並列に設け
た入力抵抗、３５は入力容量、６６はエンコーダスイッ
チ、！＋７は制御回路１３によって制御される入力抵抗
切換用の半導体スイッチである。省電力化をさらに進め
るためには切換機構を複数にすればよい。

デジタル表示部１４Ｆｉ小型であることが要求されるが
、人間工学的見地および少くとも５桁の表示を必要とす
ることから小型化には限度がある。そこで本発明におい
ては、表示の最小桁が例えば５ずつカウントをする場合
は、第９図に黒丸で示すドツト３８を点滅することによ
って表示桁を１桁、省略する仁とができ、小型化に寄与
する。黒三角のドラ）！＋９は計測するモードがＩＮ（
ＩＨであるかＭＭであるかを表示する。

白玉角のドツト４０は表示値がホールドされていること
を表示する。そしてこれらのモード表示の切換えはフレ
ーム１７に取付けた図示してないスイッチによって行な
わｊるが、スイッチによりモードの切換えを行なうとき
注意音を発生させることは計測の誤認を防ぐ上で有効で
ある。デジタル表示はまた、表示のための電力を消費す
る。そζで本発明においてはエンコーダの出力が制御回
路に入ったとき一定時間、表示回路をメンにし、一定時
間の経過後は５′これをオフにして電力消費を節約する
。

以上述べたように本発明の電子マイクロメータはパター
ン電極８を備えた皿型基板７とブラソフ１０を備えた回
転子９とよシなる接点式゛ロータリーエンコーダト、該
ロータリーエンコーダの出力をカウントし、必要な制御
を行なうカウンタ制御回路１３と、該カウンタ制御回路
１５の出力を表示するデジタル表示部１４とを備え、前
記ロータリーエンコーダの回転子９Ｆｉスピンドル１が
貫通してその回転が伝達されるスリーブ４と機械的に結
合されておυ、その具体的な実施形態を部分的に要約す
ると次のとおりである。

（１）エンコーダの回転子９の中空軸９αとスリーブ４
の７ランジ４αとの結合部１１は、（イ）その結合部１
１の端面にそれぞれ凹部２０と凸部２１とを設けて結合
させであること。（ロ）凹部２０の巾を凸部２１の巾よ
シ若干大きくして該凹部２０内に回転方向のガタ防止用
のにね２２を挿入しであること。（ハ）中空軸９αとフ
ランジ４αとの接触面に軸方向のガタ防止用のばね２２
を介装しであること。に）前記（ロ）、（ハ）の結合部
を可撓性のカップリング２５でカバーしであること。（
ホ）中空軸９αと７ランジ４α、トラべｏ　−ズ２４に
よって結合しであること。によって構成され、スピンド
ル１の回転が回転子９に円滑に伝達されるよう考慮しで
ある。

（２）ロータリーエンコーダは内面に外側くし型電極、
内側くし型電極およびコレクタ電極よシなるパターン電
極８を有する皿型基板７と、該皿型基板７を固定する薄
皿型の取付板１５と、パターン電極８に摺接するブラソ
フ１０を備えた回転子９とよシなり、これらのケース１
６内に収容されてフレーム１７の内部空間１８に、カウ
ンタ制御回路１３と共にコンノ（クトに収容することが
できるよう構成されている。

（３）　　回転子９、中空軸９αおよびガタ防止用のば
ね２２を合成樹脂による一体成形とする仁とによって生
産性を向上し、あるいは中空軸９／αを金属製にして精
度を高めている。

（４）　　カウンタ制御回路１５ｉｊ、、０）入力信号
の周期の長短に対応して入力抵抗のインピーダンスの切
換えを行ない、（ロ）入力信号があったときは一定時間
表示回路をオンにし、一定時間の経過後はこれをオフに
して消費電力を節約する。□（５）　　カウンタ制御回
路１５ｔｉ’ｌた、（イ）表示モードの切換を行なつた
ときに注意音を発生する回路、（ロ）計測されたデータ
を演算処理するデータ処理回路、（ハ）外部にデータを
送出す回路等を備え、電子マイク四メータの機能を高め
ると共に使用を便利にする。

（６）　　デジタル表示部１４は計測値のモード表示、
ホールド表示および最小桁を点滅表示するドツトを有し
、可能人限りの小型化）と使用の便利が考慮されている
。

以上述べたように本発明の電子マイクロメータは接点式
ロータリーエンコーダを採用することによつて小型コン
パクトに構成することができ、かつ使用に便利な電子マ
イクロメータがえられるすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明の実施例の側面図第２図：エンコーダの出力信号の波形図第３Ｎ：本発明
の実施例の要部分解図第４図：エンコーダの皿型基板の内面間第５因：エンコ
ーダの回転子とスリーブとの結合部の実施例（イ）（ロ
）（ハ）の側面図第６図二カウンタ制御回路の入力説明
図第７図工カウンタ制御回路の入力信号の波形同第・８
図二本発明のカウンタ制御回路の等価回路図第９図：デジタル表示部の正面図〔記号〕１・・・スピンドル、２・・・シンプル、５・
・・アンビル、４・・・スリーブ、４α・・・フランジ
、５・・・凸子、６・・・凹溝、７・・・皿型基板、８
・・・パターン電極、８α・・・外側くし型電極、８ｈ
・・・内側くし型電極、８Ｃ・・・コレクタ電極、９・
・・回転子、９α・・・中空軸、１０・・・フランジ、
１１・・・結合部、１２・・・出力端子、１３・・・カ
ウンタ制御回路、１４・・・デジタル表示部、１５・・
・取付板、１５α・・・孔、１６・・・ケース、１６α
・・・軸受、１７・・・フレーム、１８・・・内部空間
、１９・・・ビス、２０・・・凹部、２１・・・凸部、
２２・・・ガタ防止用のばね、２６・・・カップリング
、２４・・・ベローズ、２５．２６，５６・・・エンコ
ーダスイッチ、２７．２８．５３．３４・・・入力抵抗
、２９．３０．３５・・・入力容量、６１・・・電源、
５２・・・特性、５７・・・半導体スイッチ、５８．５
９．４０・・・表示ドット

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　パターン電極を備えた皿型基板とブ２ツシを
備えた回転子とよりなる接点式ロータリーエンコーダト
、該ロータリーエンコーダの出力をカウントし、心壁な
制御を行なうカウンタ制御回路と、該カウンタ制御回路
の出力を表示するデジタル表示部とを備え、前記ロータ
リーエンコーダの回転子はスピンドルが貫つ１（シてそ
の回転が伝達されるスリーブと機械的に結合されていｈ
ことを特徴とする電子マイクロメータ
（２）　　０−夕ＩＪ−エンコーダの回転子とスリーブ
との結合は、その結合面に設けた凹部と凸部との保合に
よって行なわれ、かつ軸方向および回転方向のガタ防止
用のばねを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
（１）の電子マイクロメータ
（３）　　ロータリーエンコーダの回転子とスリーブが
ベローズによって結合されていることを特徴とする特許
請求の範囲（１）の電子マイクロメータ
（４）　　カウンタ制御回路は、（イ）入力信号の周期
の長短に対応して入力抵抗のインピーダンスを切換える
機構、←）信号を入力したとき、一定時Ｉ￥４１表示回
路をオンにし、一定時間の経過後はこｇをオフにする時
限回路、（ハ）表示モードの切換えを行なったときに注
意音を発生する回路、に）カウントしたデータを演算処
理するデータ処理回路、（ホ）外部に計測データを送り
出す回路、のうちのいずれか又は全部を備えていること
を特徴とする特許請求の範囲（１）の電子マイクロメー
タ