JPH0260961B2 - - Google Patents

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、測定値の読み取りに要する熟練
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、スリツト板の回転を
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
動量を磁気ヘツ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
うに手で持つ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。

本発明は上記のような欠点のないデジタル表示
機構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、パターン電極を備えた皿型基板とブラ
ツシを備えた回転子とよりなる接点式ロータリー
エンコーダと、この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、この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通してその回転が
伝達されるスリーブと、その結合面に設けた凹部
と凸部およびこれらの間に介装されたばねによつ
て機械的に結合され、さらに前記カウンタ制御回
路は、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と、信号を入力
したとき一定時間前記表示部をオンにし、一定時
間の経過後はこれをオフにする時限回路とを備え
ていることを特徴とするものである。以下その実
施例を図面について説明する。１はスピンドル、
シンプル２の回転によつて軸方向に回転進退し、
その先端とアンビル３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つて検
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の表面に設けた凸
子５が係合する軸方向の凹溝６が設けてある。し
たがつてスピンドル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は内面に外側くし
型電極８ａ、内側くし型電極８ｂおよびコレクタ
電極８ｃよりなるパターン電極８（第４図）を印
刷等によつて形成した接点式ロータリーエンコー
ダの皿型基板、９はパターン電極８に摺接するブ
ラツシ１０を備えた回転子で、ブラツシ１０の一
方の先端部１０ａはくし型電極８ａ，８ｂに摺接
し、他方の先端部１０ｂはコレクタ電極８ｃに摺
接している。この回転子９はスピンドル１の貫通
する中空軸９ａを有し、該中空軸９ａはスリーブ
４の先端のフランジ４ａ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１４と
接続される。ここで、エンコーダの出力端子１２
は３本引き出されており、第１の出力端子１２ａ
は前記パターン電極８の外側くし型電極８ａと接
続され、第２の出力端子１２ｂは内側くし型電極
８ｂと接続され、第３の出力端子１２ｃ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１２ｃとアースとの間には電源３１（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１５ａを有する薄皿型の取付
板１５に接着剤によつて固定されている。１６は
取付板１５に固定された皿型基板７を収容するケ
ースで、その軸受１６ａによつて回転子９の中空
軸９ａを支持している。取付板１５に固定された
皿型基板７および回転子９よりなるエンコーダは
ケース１６に収容され、マイクロメータのフレー
ム１７の内部空間１８にビス１９によつて取付け
られる。取付板１５を薄皿型とすることはビス１
９によつてエンコーダをフレーム１７に固定する
ときに遊びの空間を与え、エンコーダの形状の精
度を緩和してコストダウンに寄与する。

第１図および第３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
の具体的な実施例である。スリーブ４と回転子９
とを一体化すれば結合部１１は不必要になるが、
組立および精度の関係から一体化することは不利
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ては第５図イに示
すように、フランジ４ａの端面と中空軸９ａの端
面にそれぞれ凹部２０と凸部２１とを設け、か
つ、凹部２０を凸部２１より若干巾広くして遊び
の間隙を与えて結合する。かくすることによつて
スピンドル１のスリーブ４内における回転移行を
円滑にすることができる。第５図ロはイの結合部
を高級化した構造で、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２０内および結合部の端面にそれぞれば
ね２２を介装し、結合部を可撓性のカツプリング
２３によつてカバーしたものである。

回転子９はブラツシ１０の絶縁を保持するため
合成樹脂で成形される。この場合、中空軸９ａお
よびガタ防止用ばね２２（第５図ロ）を同一材料
により同時成形することにより部品数を少くして
生産性を向上することができる。しかし中空軸９
ａはその内面にスピンドル１が摺接するので精度
および耐摩耗性の点から別個の部品として金属で
形成することはより有効である。

以上、本発明の電子マイクロメータの機械的部
分について説明したが、以下、電気的部分につい
て説明する。スピンドル１の回転移行によりスリ
ーブ４が回転し、スリーブ４の回転は回転子９に
伝達される。したがつてスピンドル１の移行量
（測定値）は回転子９の回転角に転換される。回
転子９のブラツシ１０は皿型基板７の内面に設け
たくし型のパターン電極８と接触し、出力端子１
２には第２図にＡ，Ｂで示す位相のずれたパルス
信号がえられる。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、また、
パルスの数によつ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１３について説明する。
カウンタ制御回路１３は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
るがそのほかに、消費電力を節約するための制御
を行ない、表示モードを切換えたときに注意音を
発生する機能を備えている。また、カウントした
データを演算処理し、計測データを外部に送り出
す機構を付加することによつて電子マイクロメー
タの機能をさらに高度化することができる。以
下、消費電力の節約に関するカウンタ制御回路１
３の作用を説明する。

カウンタ制御回路１３が第２図にＡ，Ｂで示す
エンコーダの出力を入力したとき、その入力端子
には入力抵抗と入力容量が存在する。第６図はそ
の等価回路で、２５，２６はブラツシ１０および
パターン電極８を代表するエンコーダスイツチ、
２７，２８は入力抵抗、２９，３０は入力容量、
３１はパターン電極８のコレクタ電極８ｃと電気
的に接続された出力端子１２ｃとアースとの間に
接続した電源である。入力抵抗２７，２８の両端
の電圧は第７図に示すような指数関数的に下る特
性３２を有する。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、
周期の短さ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２
９，３０はあるレベル以下には下げることができ
ないから入力抵抗２７，２８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
すると流れる電流が大となり、電源３１（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ない。

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。スピンドル１の回転は通常、
高速ではなく、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
ることによつ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、３３，３４は並列
に設けた入力抵抗、３５は入力容量、３６はエン
コーダスイツチ、３７は制御回路１３によつて制
御される入力抵抗切換用の半導体スイツチであ
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１４は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つて表示桁を１
桁、省略することができ、小型化に寄与する。黒
三角のドツト３９は計測するモードがINCHであ
るかMMであるかを表示する。白三角のドツト４
０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ツチによつて
行なわれるが、スイツ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。そこで本発明におい
てはエンコーダの出力が制御回路に入つたとき一
定時間、前記デジタル表示部１４の表示回路をオ
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とブラツシ
１０を備えた回転子９とよりなる接点式ロータリ
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１３と、該カウンタ制御回路１３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９はスピンドル１が貫通
してその回転が伝達されるスリーブ４とその結合
面に設けた凹部２０と凸部２１およびこれらの間
に介装されたばね２２によつて機械的に結合され
ており、その具体的な実施形態および作用効果は
次のとおりである。

(1) 回転子９とスリーブ４との結合部１１は凹部
２０と凸部２１とを有し、凹部２０の巾は凸部
２１の巾よりも若干大きく、これらの間にはガ
タ防止用のばね２２を介装してあるのでスピン
ドル１の回転をスリーブ４を介して回転子９に
確実に、かつ、円滑に伝達することができ、し
かも、高精度の組立を容易にする。

(2) エンコーダおよびその付属部材並びにカウン
タ制御回路１３はフレーム１７の内部空間１８
に収容されるので全体の構造を小型コンパクト
にすることができる。

(3) 回転子９、中空軸９ａ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ことに
よつて生産性を向上し、あるいは中空軸９ａを
金属製にして精度を高めることができる。

(4) カウンタ制御回路１３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の
切換えを行ない、(ロ)入力信号があつたときは一
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１３はまた、(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る回路等を
備え、電子マイクロ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、可能な限りの小型化と使用の便利が
考慮される。

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：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３図：本発明の
実施例の要部分解図、第４図：エンコーダの皿型
基板の内面図、第５図：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)の側面図、第６
図：カウンタ制御回路の入力説明図、第７図：カ
ウンタ制御回路の入力信号の波形図、第８図：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、３
…アンピル、４…スリーブ、４ａ…フランジ、５
…凸子、６…凹溝、７…皿型基板、８…パターン
電極、８ａ…外側くし型電極、８ｂ…内側くし型
電極、８ｃ…コレクタ電極、９…回転子、９ａ…
中空軸、１０…ブラツシ、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、１５ａ…孔、１６…
ケース、１６ａ…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、２３…カツプリン
グ、２５，２６，３６…エンコーダスイツチ、２
７，２８，３３，３４…入力抵抗、２９，３０，
３５…入力容量、３１…電源、３２…特性、３７
…半導体スイツチ、３８，３９，４０…表示ドツ
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パターン電極を備えた皿型基板とブラツシを
   備えた回転子とよりなる接点式ロータリーエンコ
   ーダと、この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、この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通してその回転が伝達
   されるスリーブと、その結合面に設けた凹部と凸
   部およびこれらの間に介装されたばねによつて機
   械的に結合され、さらに前記カウンタ制御回路
   は、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と、信号を入力し
   たとき一定時間前記表示部をオンにし、一定時間
   の経過後はこれをオフにする時限回路とを備えて
   いることを特徴とする電子マイクロメータ。