專利名稱：測(cè)定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定器，例如涉及通過使測(cè)桿進(jìn)退而測(cè)定被測(cè)定物的尺寸等的測(cè)定器，例如以千分尺或測(cè)微頭等為代表的測(cè)定器。
背景技術(shù)：
以往，通過以螺合旋轉(zhuǎn)而使測(cè)桿進(jìn)退來測(cè)定被測(cè)定物尺寸的千分尺或測(cè)微頭等的測(cè)定器為人們所知(例如文獻(xiàn)1實(shí)開昭49-80260號(hào)公報(bào)以及文獻(xiàn)2特開昭54-130152號(hào)公報(bào))。
這種測(cè)定器具有本體，其具有內(nèi)螺紋；測(cè)桿，其具有與本體的內(nèi)螺紋螺合的進(jìn)給螺紋；旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元，其檢測(cè)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)；運(yùn)算處理單元，其根據(jù)從旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元輸出的信號(hào)來求測(cè)桿的移位量。
在這樣的測(cè)定器中，由設(shè)置在測(cè)桿上的進(jìn)給螺紋的螺距來規(guī)定測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的移位量，進(jìn)給螺紋的螺距例如一般是設(shè)置成0.5mm。旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元，例如具有轉(zhuǎn)子，其與測(cè)桿一體旋轉(zhuǎn)；定子，其以與轉(zhuǎn)子相對(duì)的狀態(tài)固定在本體上；相位計(jì)算單元，其將根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而從定子輸出的信號(hào)增量來計(jì)算轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位。
圖11A和圖11B表示轉(zhuǎn)子1和定子2相互的相對(duì)面。
如圖11A所示，定子2具有發(fā)送電極21，其由在與轉(zhuǎn)子1相對(duì)的面上在規(guī)定圓周上等間隔配置的多個(gè)電極板所構(gòu)成；環(huán)狀的接收電極22，其與發(fā)送電極21同心圓狀地配置，從脈沖調(diào)制器將調(diào)制了相位的交流信號(hào)向發(fā)送電極21的各電極板發(fā)送。發(fā)送電極21由16個(gè)電極板構(gòu)成，將各45度相位不同的交流信號(hào)施加在各電極板上。如圖11B所示，轉(zhuǎn)子1具備在與定子2相對(duì)的面上橫跨定子2的發(fā)送電極21和接收電極22而相對(duì)配置并且與發(fā)送電極21的電極板中規(guī)定數(shù)量的電極板進(jìn)行靜電耦合的耦合電極11。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則通過本體與測(cè)桿的螺合旋轉(zhuǎn)而使測(cè)桿在軸向上進(jìn)退。這時(shí)的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)。即，當(dāng)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則轉(zhuǎn)子1與該測(cè)桿一體旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)將規(guī)定的交流信號(hào)給予發(fā)送電極21的各電極時(shí)，則電位按發(fā)送電極21→耦合電極11→接收電極22的順序交接。在轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，由于發(fā)送電極21與耦合電極11進(jìn)行靜電耦合的發(fā)送電極21的電極板的不同而耦合電極11的電位就不同，因此，與耦合電極11靜電耦合的接收電極22的電位也就不同。通過將該接收電極22的電位以規(guī)定的采樣間隔進(jìn)行采樣就得到脈沖信號(hào)，通過由相位計(jì)算單元對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)來求轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位。
由于轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)相位與測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相位相等，所以根據(jù)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相位和進(jìn)給螺紋的螺距(例如0.5mm)通過運(yùn)算處理單元就能求出測(cè)桿的移位。
其中，當(dāng)設(shè)置在測(cè)桿上的外螺紋的螺距是0.5mm或0.635mm時(shí)，則由于測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的移位量小，所以每當(dāng)改變測(cè)定對(duì)象時(shí)就必須將測(cè)桿旋轉(zhuǎn)多次，在操作性上有問題。
于是，考慮到例如為了增大測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的移位量，將進(jìn)給螺紋的螺距增大到1mm乃至2mm，從而增大測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退量。
雖然，如果將進(jìn)給螺紋的螺距增大到1mm乃至2mm，由于增大了測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退量，所以增大了測(cè)桿的移位速度而大大提高操作性。
然而，與進(jìn)給螺紋的螺距增大的量相應(yīng)地，必須提高旋轉(zhuǎn)檢測(cè)單元的檢測(cè)精度和檢測(cè)分辨率。這是由于例如進(jìn)給螺紋的螺距變成原來的4倍而相位的檢測(cè)分辨率保持原樣，則使測(cè)桿移位量的檢測(cè)分辨率簡(jiǎn)單地變成原來的1/4的緣故。
對(duì)此，為了提高測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的檢測(cè)分辨率，考慮將發(fā)送電極21的電極板微細(xì)化而增加數(shù)量，來檢測(cè)轉(zhuǎn)子1微小的旋轉(zhuǎn)角度變化。然而，當(dāng)增加發(fā)送電極21的電極板時(shí)，則由于轉(zhuǎn)子1的微小旋轉(zhuǎn)而使與耦合電極11進(jìn)行靜電耦合的發(fā)送電極21的電極板不同，所以使接收電極22的電位變化的周期變短。
因此，在相位計(jì)算單元會(huì)常常出現(xiàn)跳讀脈沖信號(hào)等的檢測(cè)錯(cuò)誤，從而產(chǎn)生無法準(zhǔn)確地跟蹤轉(zhuǎn)子1的角度變化的問題。
而且也考慮到將對(duì)接收電極22的電位進(jìn)行采樣的采樣周期縮短，但采樣周期由于IC等的速度而本身受到限制。此外，當(dāng)縮短采樣周期時(shí)，由于噪聲等干擾容易混入到脈沖信號(hào)中，所以存在由于來自外部的電干擾而使檢測(cè)精度反而降低的問題。而且，當(dāng)縮短采樣周期時(shí)，存在耗電增大而電池壽命變短的問題。
因此，由于相對(duì)于進(jìn)給螺紋的大導(dǎo)程化(ハイリ一 )而不能高精度且高分辨率地檢測(cè)測(cè)桿的移位，所以希望提供出具有能夠高速進(jìn)給測(cè)桿的優(yōu)良的操作性并且檢測(cè)精度以及檢測(cè)分辨率高的測(cè)定器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種操作性好且檢測(cè)精度和檢測(cè)分辨率高的測(cè)定器。
本發(fā)明的測(cè)定器，其特征在于，具有本體；測(cè)桿，其螺合在所述本體上并且設(shè)置成通過旋轉(zhuǎn)而在軸向上自由進(jìn)退；相位信號(hào)發(fā)送單元，其根據(jù)所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于測(cè)桿的不同旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送不同值的相位信號(hào)；以及運(yùn)算處理單元，其對(duì)所述相位信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理來求所述測(cè)桿的絕對(duì)位置，其中，所述相位信號(hào)發(fā)送單元按規(guī)定的間隔發(fā)送所述相位信號(hào)，所述運(yùn)算處理單元具有旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部，其根據(jù)所述相位信號(hào)計(jì)算所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部，其根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度來對(duì)所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部，其根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部計(jì)數(shù)的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，計(jì)算所述測(cè)桿的總旋轉(zhuǎn)相位；以及測(cè)桿位置計(jì)算部，其根據(jù)由所述總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部計(jì)算出的所述測(cè)桿的總旋轉(zhuǎn)相位來計(jì)算所述測(cè)桿的絕對(duì)位置。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)測(cè)桿時(shí)，通過測(cè)桿與本體的螺合而使測(cè)桿相對(duì)于本體進(jìn)退。這時(shí)，與測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)地從相位信號(hào)發(fā)送單元發(fā)送與該測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的相位信號(hào)。該相位信號(hào)相對(duì)于測(cè)桿的不同的旋轉(zhuǎn)角度是不同的值。另外，旋轉(zhuǎn)角度θ是在0°≤θ＜360°的范圍內(nèi)，即稱為旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)的相位。根據(jù)該相位信號(hào)由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部唯一地確定測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。此外，由于通過旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部依次計(jì)算測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，所以能夠根據(jù)計(jì)算出的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度通過旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部來計(jì)算測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。例如當(dāng)由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度是5°→95°→185°→275°→365°這樣變化時(shí)，由于測(cè)桿旋轉(zhuǎn)了一圈，所以旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部就計(jì)數(shù)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)了正的一圈。
根據(jù)由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部計(jì)數(shù)的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，通過總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部來計(jì)算測(cè)桿的總旋轉(zhuǎn)相位。例如，如果測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是2，旋轉(zhuǎn)角度是45°，則總旋轉(zhuǎn)相位是765°(＝360°×2+45°)。然后，根據(jù)由總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部計(jì)算出的總旋轉(zhuǎn)相位通過測(cè)桿位置計(jì)算部來計(jì)算測(cè)桿的絕對(duì)位置。例如，在測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距是2mm，總旋轉(zhuǎn)相位是765°的情況下，測(cè)桿的絕對(duì)位置是4.25mm(＝765°÷360°×2mm)。
按照這種結(jié)構(gòu)，在根據(jù)來自相位信號(hào)發(fā)送單元的相位信號(hào)來求測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，由于相對(duì)于測(cè)桿的不同的旋轉(zhuǎn)角度而相位信號(hào)是不同的值，所以根據(jù)相位信號(hào)能夠唯一地確定測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。以往，由于通過將與測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)增量來檢測(cè)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相位，所以當(dāng)相對(duì)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)的脈沖信號(hào)的變化過快時(shí)，則信號(hào)的跳讀頻繁發(fā)生而無法準(zhǔn)確地檢測(cè)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相位。因此，只能是限制測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)速度或是減少測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的信號(hào)變化次數(shù)而準(zhǔn)確地進(jìn)行增量。但由于當(dāng)限制測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，限制了測(cè)桿的進(jìn)退速度，所以測(cè)定器的操作性變差，而且，若減少測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的信號(hào)變化次數(shù)，則產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)角度的分辨率降低的問題。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于能夠根據(jù)從相位信號(hào)發(fā)送單元發(fā)送的一個(gè)相位信號(hào)唯一地確定測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，所以不需要象以往那樣將信號(hào)增量。因此，由于在本發(fā)明中不會(huì)出現(xiàn)由于高速旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致信號(hào)跳讀等的問題，所以不需要限制測(cè)桿的轉(zhuǎn)速，容許測(cè)桿的高速旋轉(zhuǎn)，從而能夠提高測(cè)定器的操作性。并且，即使測(cè)桿這樣高速旋轉(zhuǎn)，也能夠利用來自相位信號(hào)發(fā)送單元的相位信號(hào)來求測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。
而且，由于沒有信號(hào)跳讀的問題，所以能夠使相對(duì)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。
通過這樣地使相對(duì)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化，能夠提高對(duì)于測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。此外，由于相位信號(hào)發(fā)送單元只要以在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部中不會(huì)跳讀測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的程度的間隔發(fā)送相位信號(hào)便可，而不需要象以往那樣以增量的方式將信號(hào)全部進(jìn)行增量，所以能夠減少信號(hào)發(fā)送的定時(shí)，其結(jié)果能夠降低耗電。
這樣，在本發(fā)明中，由于具備相對(duì)于測(cè)桿不同的旋轉(zhuǎn)角度而發(fā)送不同相位信號(hào)的相位信號(hào)發(fā)送單元，所以具有如下的劃時(shí)代的效果，即，能夠容許測(cè)桿的高速旋轉(zhuǎn)，提高測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率，進(jìn)而能夠降低耗電。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有與所述測(cè)桿一體地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；以與所述轉(zhuǎn)子相對(duì)的狀態(tài)設(shè)置在所述本體上并發(fā)送與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的相位信號(hào)的定子，所述定子，作為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)并發(fā)送相互不同的信號(hào)的兩個(gè)檢測(cè)通道，具有發(fā)送第一相位信號(hào)的第一通道和發(fā)送與第一相位信號(hào)進(jìn)行不同的周期變化的第二相位信號(hào)的第二通道，相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的不同的旋轉(zhuǎn)角度而所述第一相位信號(hào)與所述第二相位信號(hào)的相位差是不同的，所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部根據(jù)所述相位差來計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則轉(zhuǎn)子與測(cè)桿一起旋轉(zhuǎn)。于是，由定子檢測(cè)該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
其中，當(dāng)在定子中設(shè)置發(fā)送相位信號(hào)的第一通道和第二通道時(shí)，從第一通道輸出第一相位信號(hào)，從第二通道輸出第二相位信號(hào)。第一相位信號(hào)和第二相位信號(hào)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)表示出不同的周期變化，由于第一相位信號(hào)與第二相位信號(hào)的相位差在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)相對(duì)于不同的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度是不同的值，所以根據(jù)該相位差唯一地確定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
并且，由于轉(zhuǎn)子與測(cè)桿一體旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度就是測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)該測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度就能求出測(cè)桿的絕對(duì)位置。
按照這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而表示不同周期變化的兩個(gè)相位信號(hào)(第一相位信號(hào)、第二相位信號(hào))的相位差，能唯一地確定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。并且，由于兩個(gè)相位信號(hào)(第一相位信號(hào)、第二相位信號(hào))的相位差相對(duì)于轉(zhuǎn)子不同的旋轉(zhuǎn)角度是不同的值，所以如果對(duì)第一相位信號(hào)和第二相位信號(hào)進(jìn)行采樣并求出兩個(gè)信號(hào)的相位差，就能求出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。因此，由于不需要將信號(hào)依次增量，所以相位信號(hào)的周期變化快不是問題，容許測(cè)桿高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而，通過使相對(duì)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化而能夠提高對(duì)于測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。
另外，由于只要能夠利用多個(gè)相位信號(hào)的相位差來特定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度便可，所以當(dāng)然也可以在第一相位信號(hào)、第二相位信號(hào)的基礎(chǔ)上再加上第三、第四相位信號(hào)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述定子具有被施加交流信號(hào)的發(fā)送電極和具有規(guī)定數(shù)量的與作為一個(gè)單位的一個(gè)周期的相位變化對(duì)應(yīng)的檢測(cè)圖形的接收電極，所述轉(zhuǎn)子具有與所述發(fā)送電極和所述接收電極進(jìn)行電磁耦合并且具有與所述接收電極對(duì)應(yīng)數(shù)量的檢測(cè)圖形的耦合電極。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)向發(fā)送電極施加交流信號(hào)時(shí)，則通過該發(fā)送電極的電流而在發(fā)送電極的周圍感應(yīng)出感應(yīng)磁場(chǎng)。而通過在該發(fā)送電極的周圍感應(yīng)出的感應(yīng)磁場(chǎng)而在與發(fā)送電極進(jìn)行電磁耦合的耦合電極中感應(yīng)出感應(yīng)電流。并由該耦合電極的感應(yīng)電流而在耦合電極的周圍感應(yīng)出感應(yīng)磁場(chǎng)。而通過在該耦合電極的周圍感應(yīng)出的感應(yīng)磁場(chǎng)而在與耦合電極進(jìn)行電磁耦合的接收電極中感應(yīng)出感應(yīng)電流。即，信號(hào)以發(fā)送電極→耦合電極→接收電極的順序進(jìn)行交接。這時(shí)，耦合電極與接收電極的檢測(cè)圖形的重疊程度由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度而不同，所以與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)地在接收電極感應(yīng)的信號(hào)周期性地進(jìn)行變化。于是，通過對(duì)該接收電極的信號(hào)以規(guī)定的間隔進(jìn)行采樣，能夠檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相位。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，耦合電極和接收電極是具有周期性變化的檢測(cè)圖形的電極通道，從而耦合電極和接收電極能夠由通過電磁耦合而進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送接收的電極線來構(gòu)成。例如，將耦合電極和接收電極的檢測(cè)圖形都由排列多個(gè)線圈而構(gòu)成，通過耦合電極的線圈圖形與接收電極的線圈圖形的重疊程度不同而能夠得到不同相位的信號(hào)。并且，在由電極線構(gòu)成檢測(cè)圖形時(shí)，由于容易細(xì)密地形成電極線的圖形，所以細(xì)密地形成線圈的一個(gè)一個(gè)的圖形而容易將相對(duì)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。其結(jié)果，能夠提高對(duì)于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。
此外，在象以往那樣在轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)面上分別設(shè)置進(jìn)行靜電耦合的電極板，利用這些電極板的電位變化來檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的情況下，存在當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子的間隙發(fā)生變化時(shí)，使電極板的電位發(fā)生變化而無法準(zhǔn)確地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的問題。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于定子的發(fā)送電極和接收電極與轉(zhuǎn)子的耦合電極通過電磁耦合而進(jìn)行信號(hào)交接，所以不受定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙變化的影響，從而能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
另外，不僅限于在定子上設(shè)置發(fā)送電極和接收電極而在轉(zhuǎn)子上設(shè)置耦合電極的情況，而且也可以相反地在轉(zhuǎn)子上設(shè)置發(fā)送電極和接收電極，而在定子上設(shè)置耦合電極，進(jìn)而，也可以將發(fā)送電極、耦合電極和接收電極分別設(shè)置在單獨(dú)的部件上，也就是說只要發(fā)送電極、耦合電極和接收電極進(jìn)行電磁耦合便可。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述本體具備能夠用手動(dòng)操作所述測(cè)桿旋轉(zhuǎn)的測(cè)桿操作部，在由所述測(cè)桿操作部的手動(dòng)操作能夠達(dá)到的測(cè)桿的最高旋轉(zhuǎn)速度下，所述相位信號(hào)發(fā)送單元以在測(cè)桿旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)至少取得三次以上的所述相位信號(hào)的間隔來對(duì)所述相位信號(hào)進(jìn)行采樣。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)用手動(dòng)操作測(cè)桿操作部使測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則測(cè)桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。于是，從相位信號(hào)發(fā)送單元輸出相位信號(hào)。由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部根據(jù)該相位信號(hào)計(jì)算測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而，通過依次監(jiān)視由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)角度，由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部計(jì)算出測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。由于由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部對(duì)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所以相位信號(hào)發(fā)送單元需要以旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部不會(huì)跳讀測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)程度的間隔發(fā)送相位信號(hào)。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于只要在以手動(dòng)操作的測(cè)桿最高速度使測(cè)桿旋轉(zhuǎn)一圈的期間內(nèi)從相位信號(hào)發(fā)送單元輸出三個(gè)相位信號(hào)，就能夠跟蹤測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)，所以在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部不會(huì)跳讀測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。另一方面，由于只要相位信號(hào)發(fā)送單元發(fā)送相位信號(hào)的間隔是在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部不會(huì)跳讀測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的程度便可，所以與現(xiàn)有的增量式相比，大大地減少了相位信號(hào)發(fā)送部發(fā)送相位信號(hào)的次數(shù)。并且，由于測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈只要輸出三次相位信號(hào)便可，所以反過來能夠容許測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到與相位信號(hào)發(fā)送單元的相位檢測(cè)速度相同的程度。其結(jié)果，能夠容許測(cè)桿高速旋轉(zhuǎn)，從而能夠提高測(cè)定器的操作性。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地設(shè)置在所述接收電極和耦合電極上的檢測(cè)圖形的數(shù)量為9以上。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)使測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則轉(zhuǎn)子與測(cè)桿一起旋轉(zhuǎn)，并與該轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)地從定子輸出相位信號(hào)。根據(jù)該相位信號(hào)來檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度，即測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。由于相位信號(hào)發(fā)送單元相對(duì)于測(cè)桿不同的旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送不同的相位信號(hào)，所以根據(jù)一個(gè)相位信號(hào)能夠由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部唯一地計(jì)算出測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。在此，在象以往那樣通過將信號(hào)增量來計(jì)算測(cè)桿的相位信號(hào)的情況下，為了不將信號(hào)跳讀，而減少測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的信號(hào)的變化次數(shù)來使增量準(zhǔn)確地進(jìn)行。因此，產(chǎn)生測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率被限制的問題。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于不需要象以往那樣將信號(hào)增量，所以沒有信號(hào)跳讀的問題，從而能夠使相對(duì)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。即，使接收電極和耦合電極的檢測(cè)圖形增多，而使相對(duì)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化，從而能夠提高對(duì)于測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈移位1mm以上。
具體說，優(yōu)選地所述本體具有內(nèi)螺紋，所述測(cè)桿具有與所述本體的內(nèi)螺紋螺合的進(jìn)給螺紋，所述內(nèi)螺紋和所述進(jìn)給螺紋的螺距為1mm以上?；蛘邇?yōu)選地所述進(jìn)給螺紋是多條螺紋。
在這種結(jié)構(gòu)中，由于當(dāng)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，則測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈就進(jìn)退1mm以上，所以測(cè)桿的進(jìn)退速度快，提高了測(cè)定器的操作性。
在此，以往是根據(jù)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)而通過將發(fā)送的信號(hào)增量來計(jì)算測(cè)桿的相位信號(hào)，為了不將信號(hào)跳讀，減少測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的信號(hào)的變化次數(shù)來使增量準(zhǔn)確地進(jìn)行。因此，產(chǎn)生測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率被限制的問題。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于不需要象以往那樣將信號(hào)增量，所以沒有信號(hào)跳讀的問題，能夠使相對(duì)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。因此，即使增大測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距，也能夠通過使相對(duì)測(cè)桿旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化并提高測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的分辨率，來提高測(cè)桿的絕對(duì)位置的檢測(cè)分辨率。即，能夠具有增大測(cè)桿的進(jìn)退螺距而提高操作性并且還能提高測(cè)桿絕對(duì)位置的分辨率這樣劃時(shí)代的效果。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述測(cè)桿具有沿軸向設(shè)置的卡合部，所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上且與所述卡合部卡合的卡合銷；以及將所述卡合銷向所述卡合部進(jìn)行預(yù)壓的預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)測(cè)桿時(shí)，則通過測(cè)桿的卡合部與轉(zhuǎn)子的卡合銷的卡合而將測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)傳遞到轉(zhuǎn)子上。這樣，轉(zhuǎn)子僅與測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度相同地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度由定子讀取。因此，能夠知道測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的螺距而能知道測(cè)桿的移位量。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于通過預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)將卡合銷向卡合部進(jìn)行預(yù)壓，所以卡合銷與卡合部可靠地?zé)o間隙地進(jìn)行卡合，使測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)能夠準(zhǔn)確地傳遞到轉(zhuǎn)子上。因此，通過由定子讀取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度就能準(zhǔn)確地檢測(cè)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度。例如，在測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退量大的情況下，由于不以高分辨率檢測(cè)測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，則不能提高測(cè)桿位置的檢測(cè)分辨率，所以即使是卡合銷與卡合部的微小間隙也給予檢測(cè)大的影響。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于通過預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)而使卡合銷與卡合部無間隙地卡合，所以能夠?qū)y(cè)桿的旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確地傳遞到轉(zhuǎn)子上。其結(jié)果，能夠提高測(cè)定精度。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述卡合銷被設(shè)置成相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子在與所述測(cè)桿的軸向正交的方向上自由滑動(dòng)，所述預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)具有被掛卡在所述轉(zhuǎn)子上并且將所述卡合銷向所述卡合部施力的板簧。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于利用板簧的彈性而將卡合銷向卡合部進(jìn)行預(yù)壓，所以能夠在確?？ê箱N與卡合部的滑動(dòng)的同時(shí)使卡合銷與卡合部無間隙地卡合。因此，測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)被準(zhǔn)確地傳遞到轉(zhuǎn)子上。其結(jié)果，能夠降低測(cè)桿旋轉(zhuǎn)角度的讀取誤差而提高測(cè)定精度。
另外，也可以將卡合銷旋入轉(zhuǎn)子，并將卡合銷擰入到使卡合銷的前端有力地抵接在測(cè)桿的卡合部上未知，而將卡合銷向卡合部進(jìn)行預(yù)壓。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有將所述卡合銷相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子卡定的卡合銷支承機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過卡合銷支承機(jī)構(gòu)來將卡合銷相對(duì)于轉(zhuǎn)子卡定。這樣，由于即使在將測(cè)桿從轉(zhuǎn)子上卸下來時(shí)，也能維持卡合銷的位置，所以再次將測(cè)桿相對(duì)于轉(zhuǎn)子進(jìn)行安裝時(shí)就容易。例如，當(dāng)將測(cè)桿從轉(zhuǎn)子上卸下來時(shí)，卡合銷從轉(zhuǎn)子脫落后，則在將測(cè)桿再次安裝到轉(zhuǎn)子上時(shí)，卡合銷就變成障礙，或者必須將卡合銷重新插入轉(zhuǎn)子而使其卡合在測(cè)桿的卡合部上，所以非常費(fèi)事。
而這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于利用卡合銷支承機(jī)構(gòu)而將卡合銷相對(duì)于轉(zhuǎn)子卡定，所以即使將測(cè)桿從轉(zhuǎn)子上卸下也能夠維持卡合銷的位置，從而容易將測(cè)桿安裝到轉(zhuǎn)子上。因此，能夠簡(jiǎn)便地進(jìn)行測(cè)桿的更換等。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地所述本體具有用手動(dòng)操作所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)的測(cè)桿操作部，所述測(cè)桿操作部具有蓋筒，其被設(shè)置成在所述本體的外側(cè)面能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；定壓機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述蓋筒與測(cè)桿之間，當(dāng)作用于該蓋筒與所述測(cè)桿之間的負(fù)荷小于規(guī)定值時(shí)，其將所述蓋筒的轉(zhuǎn)動(dòng)向所述測(cè)桿傳遞，并且，當(dāng)所述負(fù)荷為規(guī)定值以上時(shí)，其在所述蓋筒與所述測(cè)桿之間空轉(zhuǎn)。
在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)使蓋筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，在小于規(guī)定負(fù)荷時(shí)，則蓋筒的旋轉(zhuǎn)通過定壓機(jī)構(gòu)傳遞給測(cè)桿而使測(cè)桿旋轉(zhuǎn)。于是，測(cè)桿進(jìn)行進(jìn)退。此外，在使蓋筒旋轉(zhuǎn)時(shí)當(dāng)為規(guī)定負(fù)荷以上時(shí)，則定壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行空轉(zhuǎn)而蓋筒的旋轉(zhuǎn)不會(huì)傳遞給測(cè)桿。由于例如通過定壓機(jī)構(gòu)的空轉(zhuǎn)不會(huì)使測(cè)桿以規(guī)定負(fù)荷以上的力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以能夠?qū)y(cè)桿與被測(cè)定物接觸時(shí)的接觸壓力限制在規(guī)定壓力以下。因此不會(huì)由于測(cè)桿而使被測(cè)定物破損。
特別是在增大測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距的情況下，雖然由于測(cè)桿以高速進(jìn)行移位而有可能使被測(cè)定物破損，但這點(diǎn)在本發(fā)明中，由于通過定壓機(jī)構(gòu)使測(cè)桿不會(huì)以規(guī)定以上的負(fù)荷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以不會(huì)由于測(cè)桿而使被測(cè)定物破損。


圖1是表示作為第一實(shí)施例的千分尺的整體結(jié)構(gòu)的圖；圖2是第一實(shí)施例的剖面圖；圖3是表示第一實(shí)施例中測(cè)桿的進(jìn)給螺紋的形狀的圖；圖4是表示第一實(shí)施例中相位信號(hào)發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)的圖；圖5A和圖5B是分別表示在剖面圖中卡合銷與卡合槽卡合狀態(tài)的圖；圖6是表示在第一實(shí)施例中定子和轉(zhuǎn)子的圖；圖7是表示第一變形例的圖；圖8是表示第二變形例的圖；圖9是表示第三變形例的圖；圖10是表示第四變形例的圖；圖11A是表示現(xiàn)有技術(shù)的靜電電容式回轉(zhuǎn)編碼器的定子的圖，圖11B是表示該編碼器的轉(zhuǎn)子的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例參照?qǐng)D示以及圖中各要素所附的標(biāo)記進(jìn)行說明。
(第一實(shí)施例)說明本發(fā)明測(cè)定器的第一實(shí)施例。
圖1是作為第一實(shí)施例的千分尺100的整體圖。
圖2是該千分尺100的剖面圖。
圖3是表示測(cè)桿300的進(jìn)給螺紋310的形狀的圖。
圖4是表示相位信號(hào)發(fā)送單元400的結(jié)構(gòu)的圖。
千分尺100具有本體200，其在大致U形狀的架212的一端具有測(cè)砧213；測(cè)桿300，其螺合在本體200的另一端并隨著其螺合旋轉(zhuǎn)而在軸向上且朝向測(cè)砧213進(jìn)退；相位信號(hào)發(fā)送單元400，其根據(jù)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)量而輸出相位信號(hào)；運(yùn)算處理單元，其對(duì)相位信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理而計(jì)算測(cè)桿300的絕對(duì)位置；數(shù)字顯示部600，其作為顯示計(jì)算出的測(cè)桿的絕對(duì)位置的顯示單元。
本體200從一端側(cè)依次具備前部筒210、后部筒220、測(cè)桿操作部230。前部筒210具備設(shè)置在一端側(cè)開口部的微分筒211以及設(shè)置在外部的U形架212。U形架212在一端側(cè)具有與測(cè)桿300相對(duì)配置的測(cè)砧213，而另一端固定在前部筒210上且表面具備數(shù)字顯示部600。
后部筒220的一端側(cè)連接在前部筒210上，而另一端側(cè)內(nèi)周具有與測(cè)桿300螺合的內(nèi)螺紋221，并且，另一端側(cè)加工有狹縫222，并從外側(cè)用螺母223進(jìn)行螺母固定。
測(cè)桿操作部230具有導(dǎo)引筒231，其相對(duì)于后部筒220疊層；外套筒232，其設(shè)置成相對(duì)于該導(dǎo)引筒231能夠旋轉(zhuǎn)；測(cè)微套筒234，在其與外套筒232之間設(shè)置有摩擦彈簧233；蓋筒235，其設(shè)置在外套筒232和測(cè)微套筒234的另一端側(cè)；定壓機(jī)構(gòu)240。
蓋筒235通過螺紋螺合而與外套筒232連接。如圖2所示，定壓機(jī)構(gòu)240具有支承軸241，其一端螺合在測(cè)桿300的外端；第一棘輪242，其固定在蓋筒235的內(nèi)周；第二棘輪243，其與第一棘輪242嚙合；壓縮螺旋彈簧245，其將第二棘輪243向第一棘輪242施力；擋板246，其固定在支承軸241上并與導(dǎo)引筒231的另一端抵接。
在第一棘輪242和第二棘輪243上以一定間距形成有相互嚙合的細(xì)齒狀的齒，在未達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，則第一棘輪242與第二棘輪243的齒是嚙合的狀態(tài)，第一棘輪242與第二棘輪243成為一體地旋轉(zhuǎn)，但當(dāng)在第一棘輪242與第二棘輪243的嚙合面施加一定程度以上的負(fù)荷時(shí)，則第一棘輪242相對(duì)于第二棘輪243空轉(zhuǎn)。第二棘輪243被設(shè)置成通過鍵244能夠相對(duì)于支承軸241向軸向進(jìn)行移位但不能繞軸旋轉(zhuǎn)，第二棘輪243與支承軸241一體地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
測(cè)桿300插入貫通微分筒211而從本體200的一端側(cè)向外部突出，在另一端側(cè)的外周設(shè)置有進(jìn)給螺紋310，并與后部筒220的內(nèi)螺紋221螺合。測(cè)桿300的另一端側(cè)縮徑成錐狀而嵌設(shè)在外套筒232的另一端。測(cè)桿300上沿軸向設(shè)置有卡合槽(卡合部)320。
如圖3所示，進(jìn)給螺紋310具有螺距P比較大而螺紋溝深度d比較淺的外螺紋。即，進(jìn)給螺紋310的螺距P為外徑R與螺紋內(nèi)徑r之差的2倍以上的大螺距，外徑R與螺紋內(nèi)徑r的差為外徑R的五分之一以下。沿螺桿軸線A看時(shí)，鄰接的螺紋溝條(螺紋槽條)形成為具有規(guī)定的間隔，在鄰接的螺紋溝條之間，在沿螺桿軸線A的剖面上存在有作為沿螺桿軸線A的直線而出現(xiàn)的溝間部(槽間部)。
進(jìn)給螺紋310的尺寸是，例如外徑R是7.25mm～7.32mm左右，螺紋內(nèi)徑r是6.66mm～6.74mm左右，螺距P是1mm～2mm左右，螺紋溝的頂角θ是55°～65°左右，導(dǎo)程角是5°左右。
進(jìn)給螺紋310的尺寸沒有特別的限定，測(cè)桿300每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退量，即導(dǎo)程設(shè)定成怎樣的程度可適當(dāng)進(jìn)行選擇。
例如，進(jìn)給螺紋310的螺距P也可以是外徑R與螺紋內(nèi)徑r的差的3倍、5倍、10倍，外徑R與螺紋內(nèi)徑r的差也可以是外徑R的七分之一、十分之一。
內(nèi)螺紋221以與進(jìn)給螺紋310相同的螺距而具有螺紋牙條(ねじ山條)。沿螺桿軸線A看內(nèi)螺紋221時(shí)，鄰接的螺紋牙條形成為具有規(guī)定的間隔，在鄰接的螺紋牙條之間在沿螺桿軸線A的剖面上存在有作為沿螺桿軸線A的直線而出現(xiàn)的牙間部。
如圖4、圖5A和圖5B所示，相位信號(hào)發(fā)送單元400具有設(shè)置在本體200上的定子410、與該定子410相對(duì)配置的轉(zhuǎn)子420、控制對(duì)于定子410的信號(hào)的發(fā)送接收的發(fā)送接收控制部430、沿軸向設(shè)置在測(cè)桿300上的卡合槽320、設(shè)置在轉(zhuǎn)子420上而與卡合槽320進(jìn)行卡合的卡合銷421、將卡合銷421向卡合槽320進(jìn)行預(yù)壓的預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440、將卡合銷421相對(duì)于轉(zhuǎn)子420卡定并支承的卡合銷支承機(jī)構(gòu)450。
在圖4中，為了將結(jié)構(gòu)表示得容易明白，而將定子410和轉(zhuǎn)子420描繪成比實(shí)際更離開。
定子410被固定設(shè)置在前部筒210的內(nèi)部的后部筒220的一端側(cè)，定子410的旋轉(zhuǎn)是被限制的。在定子410與后部筒220之間介裝有彈簧411，將定子410向一端側(cè)施力。轉(zhuǎn)子420具備設(shè)置成能夠與測(cè)桿300獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子襯套423，該轉(zhuǎn)子襯套423的另一端側(cè)與定子410相對(duì)配置。轉(zhuǎn)子襯套423通過與微分筒211螺合的調(diào)整螺桿424而向另一端側(cè)施力。測(cè)桿300被配置成插入貫通定子410和轉(zhuǎn)子420的狀態(tài)。
關(guān)于發(fā)送接收控制部430的結(jié)構(gòu)和由發(fā)送接收控制部430對(duì)定子410的信號(hào)控制在后面敘述。
卡合槽320與測(cè)桿300的軸平行地直線狀地設(shè)置?？ê喜?20其剖面形狀是大致V形，頂角是約從60°到90°(參照?qǐng)D5A和圖5B)。
卡合銷421插入轉(zhuǎn)子襯套423上形成的通孔內(nèi)，其前端部具有球狀的前端球。前端球的直徑是約0.8mm到1.5mm左右。前端球與卡合槽320卡合。
預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440是由一片板簧卷繞而形成輪狀的環(huán)狀板簧441構(gòu)成。環(huán)狀板簧441也可以是一端與另一端分離的不連續(xù)的環(huán)形狀，一端與另一端也可以是重疊的。環(huán)狀板簧441嵌設(shè)在插入有卡合銷421狀態(tài)的轉(zhuǎn)子襯套423的外側(cè)面，而將卡合銷421的根端向測(cè)桿300施力。這時(shí)，突出設(shè)置在卡合銷421根端的小銷422則插入到環(huán)狀板簧441中而不能拔脫，卡合銷421則掛卡在環(huán)狀板簧441上。
通過這樣將卡合銷421掛卡在環(huán)狀板簧441上，就構(gòu)成了卡合銷支承機(jī)構(gòu)450。通過在該卡合銷支承機(jī)構(gòu)450上卡合銷被掛卡在環(huán)狀板簧441上，如圖5B所示，即使在將測(cè)桿300從轉(zhuǎn)子420中拔出的情況下，卡合銷也不會(huì)從轉(zhuǎn)子襯套423脫落，卡合銷的位置大致被維持。
下面，簡(jiǎn)單說明相位信號(hào)發(fā)送單元400中利用定子410來檢測(cè)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)相位的原理。
該相位信號(hào)發(fā)送單元400是所謂的一圈旋轉(zhuǎn)ABS(絕對(duì)檢測(cè))旋轉(zhuǎn)式編碼器。
圖6(A)、(B)是表示定子410和轉(zhuǎn)子420相互的相對(duì)面的圖。
圖6(A)部分是表示定子410的一個(gè)面，圖6(B)部分是表示轉(zhuǎn)子420的一個(gè)面。
在定子410上，在與轉(zhuǎn)子420相對(duì)的面上設(shè)置有內(nèi)側(cè)和外側(cè)雙重配置的電極部，即內(nèi)側(cè)設(shè)置有第一定子電極部(第一通道)460，在第一定子電極部460的外側(cè)設(shè)置有第二定子電極部(第二通道)470(參照?qǐng)D6(A))。
第一和第二定子電極部460、470連接在發(fā)送接收控制部430。在轉(zhuǎn)子420上，在與定子410相對(duì)的面上設(shè)置有內(nèi)側(cè)和外側(cè)雙重配置的電極部，即內(nèi)側(cè)設(shè)置有與第一定子電極部460進(jìn)行電磁耦合的第一耦合電極部480，在外側(cè)設(shè)置有與第二定子電極部470進(jìn)行電磁耦合的第二耦合電極部490(參照?qǐng)D6(B))。
發(fā)送接收控制部430具備發(fā)送控制部431和接收控制部432，發(fā)送控制部431向第一和第二定子電極部460、470發(fā)送規(guī)定的交流信號(hào)，接收控制部432接收來自第一和第二定子電極部460、470的信號(hào)。
首先，參照?qǐng)D6(A)說明第一定子電極部460和第二定子電極部470。
第一定子電極部460具有第一發(fā)送電極部461，其由環(huán)狀配置的一根電極線所構(gòu)成；以及第一接收電極部462，其位于第一發(fā)送電極部461的內(nèi)側(cè)，由以規(guī)定間距分別形成連續(xù)的菱形線圈的三根電極線462A～462C所構(gòu)成，作為整體被配置成環(huán)狀。
同樣，第二定子電極部470具有第二發(fā)送電極部471，其由環(huán)狀配置的一根電極線所構(gòu)成；以及第二接收電極部472，其位于第二發(fā)送電極部471的內(nèi)側(cè)，由以規(guī)定間距分別形成連續(xù)的菱形線圈的三根電極線472A～472C所構(gòu)成，作為整體被配置成環(huán)狀。
構(gòu)成第一接收電極部462的電極線(462A～462C)分別構(gòu)成9個(gè)(9個(gè)周期)的菱形，構(gòu)成第二接收電極部472的電極線(472A～472C)分別構(gòu)成10個(gè)(10個(gè)周期)的菱形，各接收電極部462、472中三根電極線相位錯(cuò)開而重疊配置。
圖6(A)中，可看出配線交叉的部分在與圖面正交的方向上離開以確保絕緣。
第一接收電極部462和第二接收電極部472與將本來一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的環(huán)狀線圈通過一根電極線連接的結(jié)構(gòu)是同等的，即各菱形線圈起到與一個(gè)線圈等同的作用。
其中，第一和第二發(fā)送電極部461、471的各電極線連接在發(fā)送控制部431上，從發(fā)送控制部431向各電極線施加規(guī)定的交流信號(hào)。
第一和第二接收電極部462、472的各電極線連接在接收控制部432上，通過接收控制部432以規(guī)定的采樣周期對(duì)第一和第二接收電極部462、472的信號(hào)進(jìn)行采樣。
下面參照?qǐng)D6(B)說明第一耦合電極部480和第二耦合電極部490。
第一耦合電極部480由形成矩形波狀并且整體配置成環(huán)狀的電極線構(gòu)成。第二耦合電極部490也是同樣，由形成矩形波狀并且整體配置成環(huán)狀的電極線構(gòu)成。
另外，第一耦合電極部480是9個(gè)周期的矩形波，第二耦合電極部490是10個(gè)周期的矩形波。并且，第一耦合電極部480和第二耦合電極部490的矩形波與將本來一個(gè)一個(gè)獨(dú)立的環(huán)狀線圈通過一根電極線連接的結(jié)構(gòu)是同等的，即各矩形波起到與一個(gè)線圈相等的作用。
該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)從發(fā)送控制部431分別向第一發(fā)送電極部461和第二發(fā)送電極部471通入電流(交流電流)(i1)時(shí)，則在第一和第二發(fā)送電極部461、471的電極線周圍產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)(B1)。
于是，由于第一定子電極部460與第一耦合電極部480進(jìn)行電磁耦合，第二定子電極部470與第二耦合電極部490進(jìn)行電磁耦合，所以在第一耦合電極部480和第二耦合電極部490中產(chǎn)生感應(yīng)電流(i2)并且由該感應(yīng)電流(i2)而產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)(B2、B3)。
而且，由于第一耦合電極部480與第一接收電極部462進(jìn)行電磁耦合，第二耦合電極部490與第二接收電極部472進(jìn)行電磁耦合，所以通過第一耦合電極部480和第二耦合電極部490的磁場(chǎng)圖形(磁界パタ一ン)而使第一接收電極部462和第二接收電極部472的電極線產(chǎn)生感應(yīng)電流(i3)。
在此，由于相對(duì)于第一耦合電極部480和第一接收電極部462的是9個(gè)周期，而第二耦合電極部490和第二接收電極部472是10個(gè)周期，所以相對(duì)于轉(zhuǎn)子420每旋轉(zhuǎn)一圈，第一接收電極部462的第一檢測(cè)相位是表示10個(gè)周期的變化，第二接收電極部472的第二檢測(cè)相位表示9個(gè)周期的變化。因此，相對(duì)于轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ(0°≤θ＜360°)，第一接收電極部462的第一相位信號(hào)φ1與第二接收電極部472的第二相位信號(hào)φ2是不同的，在轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)一圈過程中，相對(duì)于不同的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ，第一相位信號(hào)φ1與第二相位信號(hào)φ2的相位差Δφ不同。因此，相反地根據(jù)第一相位信號(hào)φ1與第二相位信號(hào)φ2的相位差Δφ能夠唯一地確定轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)相位θ。
另外，由接收控制部432對(duì)于第一接收電極部462和第二接收電極部472進(jìn)行的信號(hào)的采樣周期設(shè)定為12.5ms左右。
下面，對(duì)運(yùn)算處理部500進(jìn)行說明。
運(yùn)算處理部500具有計(jì)算轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)角度θ的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510、對(duì)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520、計(jì)算轉(zhuǎn)子420總旋轉(zhuǎn)相位的總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530、計(jì)算測(cè)桿300的絕對(duì)位置的測(cè)桿位置計(jì)算部540。
旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部根據(jù)由接收控制部432采樣的第一接收電極部462和第二接收電極部472的信號(hào)，來求第一接收電極部462的第一相位信號(hào)φ1和第二接收電極部472的第二相位信號(hào)φ2，進(jìn)而，根據(jù)第一相位信號(hào)φ1與第二相位信號(hào)φ2的差Δφ來計(jì)算轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ(0°≤θ＜360°)。
旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520監(jiān)視由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510計(jì)算出的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ，并對(duì)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，在旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510中，當(dāng)轉(zhuǎn)子420的相位θ是5°→95°→185°→275°→5°這樣變化時(shí)，在從275°到5°的變化過程中，由于通過了360°，所以計(jì)數(shù)為轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)了正的一圈。
同樣，在轉(zhuǎn)子420的相位θ是從5°→275°變化的情況下，由于反向旋轉(zhuǎn)而通過了360°，所以計(jì)數(shù)為轉(zhuǎn)子420旋轉(zhuǎn)了負(fù)的一圈。
這樣，旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520將測(cè)桿300位于基準(zhǔn)位置的狀態(tài)作為旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是0，對(duì)從此開始的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N進(jìn)行計(jì)數(shù)。總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530根據(jù)由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520計(jì)數(shù)的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N和由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510計(jì)算出的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ，來計(jì)算轉(zhuǎn)子420的總旋轉(zhuǎn)相位。例如，在由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520計(jì)數(shù)的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N是2，而由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510計(jì)算出的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度θ是45°的情況下，則由總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530計(jì)算出的總旋轉(zhuǎn)相位就是765°(＝360°×2+45°)。
測(cè)桿位置計(jì)算部540根據(jù)總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530計(jì)算出的轉(zhuǎn)子420的總旋轉(zhuǎn)相位，來計(jì)算測(cè)桿300的絕對(duì)位置。在測(cè)桿300每旋轉(zhuǎn)一圈的螺距是2mm，轉(zhuǎn)子420的總旋轉(zhuǎn)相位是765°的情況下，測(cè)桿300的絕對(duì)位置則是4.25mm(＝765°÷365°×2mm)。
其中，由相位信號(hào)發(fā)送單元400和運(yùn)算處理部500構(gòu)成檢測(cè)測(cè)桿位置的檢測(cè)裝置。
數(shù)字顯示部600顯示由測(cè)桿位置計(jì)算部540計(jì)算出的測(cè)桿300的絕對(duì)位置。
下面，對(duì)具備這種結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，當(dāng)使測(cè)桿操作部230的蓋筒235旋轉(zhuǎn)后，則第一棘輪242與蓋筒235一體旋轉(zhuǎn)。通過第一棘輪242與第二棘輪243的嚙合而將第一棘輪242的旋轉(zhuǎn)傳遞給第二棘輪243，支承軸241則與第二棘輪243一起旋轉(zhuǎn)。測(cè)桿300與該支承軸241一起旋轉(zhuǎn)，并通過本體200(后部筒220)的內(nèi)螺紋221與測(cè)桿300的進(jìn)給螺紋310的螺合而使測(cè)桿300在軸向上進(jìn)退。當(dāng)測(cè)桿300旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過卡合在測(cè)桿300的卡合槽320內(nèi)的卡合銷421使轉(zhuǎn)子420與測(cè)桿300一起旋轉(zhuǎn)。
該轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)由定子410進(jìn)行檢測(cè)，來自定子410的第一接收電極部462和第二接收電極部472的各電極線的信號(hào)由接收控制部432進(jìn)行采樣。
然后，由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510根據(jù)第一接收電極部462的第一相位信號(hào)φ1與第二接收電極部472的第二相位信號(hào)φ2的相位差來計(jì)算轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度。而旋轉(zhuǎn)圖數(shù)計(jì)算部520監(jiān)視由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)角度θ，并由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520對(duì)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
由總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530根據(jù)由旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部510計(jì)算出的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θ和由旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520計(jì)數(shù)的轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，來計(jì)算轉(zhuǎn)子420的總旋轉(zhuǎn)相位。由于總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部530計(jì)算出的轉(zhuǎn)子420的總旋轉(zhuǎn)相位是測(cè)桿300的總旋轉(zhuǎn)相位，所以根據(jù)該測(cè)桿300的總旋轉(zhuǎn)相位和測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距(例如2mm)，由測(cè)桿位置計(jì)算部540計(jì)算測(cè)桿300的絕對(duì)位置。
這樣計(jì)算出的測(cè)桿位置在數(shù)字顯示部600進(jìn)行顯示。
在此，當(dāng)通過測(cè)桿操作部230的操作而使測(cè)桿300進(jìn)行移位并使測(cè)桿300抵接到被測(cè)定物時(shí)，則測(cè)桿300不能進(jìn)一步地推進(jìn)。這時(shí)，若過度地旋轉(zhuǎn)測(cè)桿300，則會(huì)在第一棘輪242與第二棘輪243之間施加規(guī)定以上的負(fù)荷。于是，第一棘輪242相對(duì)于第二棘輪243進(jìn)行空轉(zhuǎn)。由于通過該第一棘輪242的空轉(zhuǎn)使得在規(guī)定負(fù)荷以上的情況下，測(cè)桿操作部230的旋轉(zhuǎn)操作不會(huì)向測(cè)桿300傳遞，所以測(cè)桿300不會(huì)以規(guī)定以上的壓力來按壓被測(cè)定物，從而防止了被測(cè)定物的破損。
根據(jù)具備這種結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例，可具有如下的效果。
(1)當(dāng)根據(jù)來自相位信號(hào)發(fā)送單元400的相位信號(hào)來求測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)相位時(shí)，由于在測(cè)桿300旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)時(shí)第一相位信號(hào)φ1與第二相位信號(hào)φ2的相位差Δφ相對(duì)于不同的旋轉(zhuǎn)角度是不同的值，所以根據(jù)該相位差Δφ能夠唯一地確定測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度。
因此，不需要象以往那樣將信號(hào)增量，并不會(huì)出現(xiàn)由于測(cè)桿300的高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生信號(hào)跳讀等問題，所以不需要限制測(cè)桿300的轉(zhuǎn)速，容許測(cè)桿300的高速旋轉(zhuǎn)，從而能夠提高千分尺100的操作性。
(2)由于通過來自相位信號(hào)發(fā)送單元400的相位信號(hào)來唯一地確定測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度，不會(huì)出現(xiàn)象以往那樣的增量式的信號(hào)跳讀的問題，所以能夠使相對(duì)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。通過這樣使相對(duì)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化，能夠提高對(duì)于測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。特別是在本實(shí)施例中，為了使操作性變得良好而增大了測(cè)桿300每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距，結(jié)果通過使相對(duì)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化，提高了測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率，從而能夠以高分辨率來檢測(cè)測(cè)桿的移位。
(3)由于相位信號(hào)發(fā)送單元400只要以在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部520中不會(huì)將測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)跳讀的程度的間隔發(fā)送相位信號(hào)便可，所以與現(xiàn)有的增量式相比，能夠減少信號(hào)發(fā)送的定時(shí)，其結(jié)果能夠減少耗電。
(4)由于第一與第二定子電極部460、470和第一與第二耦合電極部490由電極線462A～462C、472A～472C構(gòu)成，所以易于細(xì)密地形成電極線的圖形。因此，能夠使相對(duì)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度的相位信號(hào)的變化細(xì)密化而提高轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度的分辨率。此外，由于第一與第二定子電極部460、470和第一與第二耦合電極部490通過電磁耦合來進(jìn)行信號(hào)交接，所以不受定子410與轉(zhuǎn)子420之間的間隙變化的影響，從而能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度。
(5)由于通過環(huán)狀板簧441(預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440)而將卡合銷421向卡合槽320進(jìn)行預(yù)壓，所以能夠可靠地使卡合銷421與卡合槽320無間隙地卡合，而將測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確地向轉(zhuǎn)子420傳遞。因此，通過由定子410讀取轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度就能準(zhǔn)確地檢測(cè)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度。當(dāng)測(cè)桿300每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退量大時(shí)，則關(guān)系到微小的旋轉(zhuǎn)角度的讀取誤差大的測(cè)桿位置的檢測(cè)誤差，而由于能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度，所以能夠提高測(cè)定精度。
(6)由于即使將測(cè)桿300從轉(zhuǎn)子420上卸下來時(shí)也能夠通過卡合銷支承機(jī)構(gòu)450維持卡合銷421的位置，所以易于再次將測(cè)桿300對(duì)于轉(zhuǎn)子420安裝。因此能夠簡(jiǎn)便地進(jìn)行測(cè)桿300的更換等。
(7)由于設(shè)置了定壓機(jī)構(gòu)240，所以在使測(cè)桿操作部230的蓋筒235旋轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定負(fù)荷以上時(shí)，則定壓機(jī)構(gòu)240空轉(zhuǎn)，使蓋筒235的旋轉(zhuǎn)不能向測(cè)桿300傳遞。這樣，能夠?qū)y(cè)桿300接觸被測(cè)定物時(shí)的接觸壓力限制在規(guī)定壓力以下。因此，不會(huì)由于測(cè)桿300而使被測(cè)定物破損。特別是在增大測(cè)桿300每旋轉(zhuǎn)一圈的進(jìn)退螺距的情況下，雖然由于測(cè)桿300以高速進(jìn)行移位而有可能使被測(cè)定物破損，但在本實(shí)施例中，由于通過定壓機(jī)構(gòu)240使測(cè)桿300不會(huì)以規(guī)定以上的負(fù)荷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，所以不會(huì)由測(cè)桿300而使被測(cè)定物破損。
(8)由于相位信號(hào)發(fā)送單元400是對(duì)測(cè)桿300旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行絕對(duì)檢測(cè)，且主要由與測(cè)桿300一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子420和檢測(cè)該轉(zhuǎn)子420的旋轉(zhuǎn)角度的定子410構(gòu)成，所以能夠使相位信號(hào)發(fā)送單元400小型化。例如，也可以考慮利用檢測(cè)測(cè)桿300的絕對(duì)位置的編碼器，但由于這種檢測(cè)直線移動(dòng)的絕對(duì)位置的編碼器是直線式的，所以尺寸非常大，而難以適于作為小量具的千分尺100。但這點(diǎn)在本實(shí)施例中，由于僅對(duì)測(cè)桿300的旋轉(zhuǎn)角度θ進(jìn)行絕對(duì)檢測(cè)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)式的相位信號(hào)發(fā)送單元400，從而能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的尺寸。
(變形例)下面，參照?qǐng)D7～圖10說明本發(fā)明的第一變形例～第四變形例。
第一變形例～第四變形例的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，但在卡合銷421的形狀和預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440的結(jié)構(gòu)上有特點(diǎn)。
首先，參照?qǐng)D7說明第一變形例，卡合銷421被旋入轉(zhuǎn)子襯套423中。并且，卡合銷421的前端從側(cè)面看是成三角形前端細(xì)的形狀。
參照?qǐng)D8說明第二變形例，卡合銷421被旋入轉(zhuǎn)子襯套423中。并且，卡合銷421的前端是截頭圓錐形狀。此外，測(cè)桿300的卡合槽320在圖8的剖面圖中是具有從底面兩端立設(shè)的側(cè)壁的形狀。
另外，在第一變形例和第二變形例中，通過卡合銷421螺合在轉(zhuǎn)子襯套423上而構(gòu)成卡合銷支承機(jī)構(gòu)450。
參照?qǐng)D9說明第三變形例，卡合銷421的前端是平坦面，測(cè)桿300的卡合部320也形成為平坦面。
另外，在作為預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440是將環(huán)狀板簧441從轉(zhuǎn)子襯套423的外側(cè)進(jìn)行嵌設(shè)這一點(diǎn)上與第一實(shí)施例是相同的。
下面，參照?qǐng)D10說明第四變形例。
第四變形例的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，但預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)440由一端固定在轉(zhuǎn)子襯套423上而另一端將卡合銷421向卡合槽320按壓的板簧442構(gòu)成。并且，通過設(shè)置在卡合銷421根端側(cè)的小銷422掛卡在板簧442上而構(gòu)成卡合銷支承機(jī)構(gòu)450。
本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施例，在能夠達(dá)到本發(fā)明目的范圍內(nèi)的變形、改良等都包含在本發(fā)明內(nèi)。
雖然以測(cè)桿的進(jìn)給螺紋是1mm～2mm的大導(dǎo)程的情況為例進(jìn)行了說明，但測(cè)桿的進(jìn)給螺紋也可以是多條螺紋。
相位信號(hào)發(fā)送單元并不限定于是上述結(jié)構(gòu)，只要是能夠?qū)y(cè)桿旋轉(zhuǎn)一圈以內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行絕對(duì)檢測(cè)的結(jié)構(gòu)便可。
相位信號(hào)發(fā)送單元只要以規(guī)定的采樣間隔檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度便可，旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部只要能以不跳讀轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的程度來檢測(cè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度便可。例如在以能夠手動(dòng)操作的最高旋轉(zhuǎn)速度使測(cè)桿旋轉(zhuǎn)一圈的期間內(nèi)，只要能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)三次以上便可。
優(yōu)選地旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部在測(cè)定器的電源斷開時(shí)能夠存儲(chǔ)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。這樣，當(dāng)電源再次接通時(shí)，即使不將測(cè)桿返回的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是零的基準(zhǔn)位置，也能夠繼續(xù)計(jì)算測(cè)桿的絕對(duì)位置。
作為本發(fā)明的測(cè)定器并不限定于千分尺，當(dāng)然也可以是測(cè)微頭等，只要是作為可動(dòng)部件的測(cè)桿通過進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而在軸向上進(jìn)退的測(cè)定器便可。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定器，其特征在于，具有本體；測(cè)桿，其螺合在所述本體上并且設(shè)置成通過旋轉(zhuǎn)而在軸向上自由進(jìn)退；相位信號(hào)發(fā)送單元，其根據(jù)所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于測(cè)桿的不同旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送不同值的相位信號(hào)；以及運(yùn)算處理單元，其對(duì)所述相位信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理來求所述測(cè)桿的絕對(duì)位置，所述相位信號(hào)發(fā)送單元以規(guī)定的間隔發(fā)送所述相位信號(hào)，所述運(yùn)算處理單元具有旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部，其根據(jù)所述相位信號(hào)計(jì)算所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部，其根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度來對(duì)所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部，其根據(jù)由所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算部計(jì)數(shù)的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和由所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部計(jì)算出的測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度，計(jì)算所述測(cè)桿的總旋轉(zhuǎn)相位；以及測(cè)桿位置計(jì)算部，其根據(jù)由所述總旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算部計(jì)算出的所述測(cè)桿的總旋轉(zhuǎn)相位來計(jì)算所述測(cè)桿的絕對(duì)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)定器，其特征在于，所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有與所述測(cè)桿一體地旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；以及以與所述轉(zhuǎn)子相對(duì)的狀態(tài)設(shè)置在所述本體上并發(fā)送與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的相位信號(hào)的定子，所述定子，作為檢測(cè)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)并發(fā)送相互不同的信號(hào)的兩個(gè)檢測(cè)通道，具有發(fā)送第一相位信號(hào)的第一通道和發(fā)送與第一相位信號(hào)進(jìn)行不同的周期變化的第二相位信號(hào)的第二通道，相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的不同的旋轉(zhuǎn)角度而所述第一相位信號(hào)與所述第二相位信號(hào)的相位差是不同的，所述旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算部根據(jù)所述相位差來計(jì)算所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)定器，其特征在于，所述定子具有被施加交流信號(hào)的發(fā)送電極和具有規(guī)定數(shù)量的與一個(gè)周期的相位變化對(duì)應(yīng)的檢測(cè)圖形的接收電極，所述轉(zhuǎn)子具有與所述發(fā)送電極和所述接收電極進(jìn)行電磁耦合并且具有與所述接收電極對(duì)應(yīng)數(shù)量的檢測(cè)圖形的耦合電極。
4.如權(quán)利要求1到權(quán)利要求3的任一項(xiàng)所述的測(cè)定器，其特征在于，所述測(cè)桿每旋轉(zhuǎn)一圈移位1mm以上。
5.如權(quán)利要求2所述的測(cè)定器，其特征在于，所述測(cè)桿具有沿軸向設(shè)置的卡合部，所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子上且與所述卡合部卡合的卡合銷；以及將所述卡合銷向所述卡合部進(jìn)行預(yù)壓的預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的測(cè)定器，其特征在于，所述卡合銷被設(shè)置成相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子在與所述測(cè)桿的軸向正交的方向上自由滑動(dòng)，所述預(yù)壓力給予機(jī)構(gòu)具有被掛卡在所述轉(zhuǎn)子上并且將所述卡合銷向所述卡合部施力的板簧。
7.如權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的測(cè)定器，其特征在于，所述相位信號(hào)發(fā)送單元具有將所述卡合銷相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子卡定的卡合銷支承機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求4所述的測(cè)定器，其特征在于，所述本體具有用手動(dòng)操作所述測(cè)桿的旋轉(zhuǎn)的測(cè)桿操作部，所述測(cè)桿操作部具有蓋筒，其被設(shè)置成在所述本體的外側(cè)面能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；定壓機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述蓋筒與測(cè)桿之間，當(dāng)作用于該蓋筒與所述測(cè)桿之間的負(fù)荷小于規(guī)定值時(shí)，其將所述蓋筒的轉(zhuǎn)動(dòng)向所述測(cè)桿傳遞，并且，當(dāng)所述負(fù)荷為規(guī)定值以上時(shí)，其在所述蓋筒與所述測(cè)桿之間空轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測(cè)定器，其具備根據(jù)測(cè)桿(300)的旋轉(zhuǎn)而相對(duì)測(cè)桿(300)的不同旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送不同值的相位信號(hào)的相位信號(hào)發(fā)送單元(400)和運(yùn)算處理相位信號(hào)而求出測(cè)桿的絕對(duì)位置的運(yùn)算處理部(500)。相位信號(hào)發(fā)送單元以規(guī)定的間隔發(fā)送相位信號(hào)。由于相對(duì)于測(cè)桿(300)不同的旋轉(zhuǎn)角度而相位信號(hào)是不同的值，所以根據(jù)相位信號(hào)能夠唯一地確定測(cè)桿(300)的旋轉(zhuǎn)角度。由于與增量式不同而不會(huì)出現(xiàn)相位信號(hào)的跳讀等問題，所以容許測(cè)桿(300)的高速旋轉(zhuǎn)而能夠提高測(cè)定器的操作性。而且，由于不會(huì)出現(xiàn)相位信號(hào)跳讀的問題，所以能夠使相對(duì)測(cè)桿(300)的旋轉(zhuǎn)的相位信號(hào)的變化細(xì)密化。
文檔編號(hào)G01B3/18GK1900649SQ20061010801
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者林田秀二, 辻勝三郎, 藤川勇二 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社