专利名称：数字式位移测定器的制作方法
技术领域：
本发明涉及读取测量杆的轴向位移量的数字式位移测定器的结构。
背景技术：
以前采用的是，通过测量杆滑动量测定被测定物的尺寸的位移测定器。在其中，数字式位移测定器操作容易，能够测定更正确的尺寸。在水滴和研磨油等液体飞溅多的环境下，使用该数字式位移测定器时，在这些水滴等侵入位移测定器内时，编码器就产生误动作从而引起误差，或者成为故障的原因。因此，研究出了具有防水性、耐油性的数字式位移测定器。(例如，特许第2786801号，附图3)图8表示了现有的千分尺100B。该千分尺100B具有检测测量杆2滑动量用的数字式编码器400。在该编码器400中设置有传递测量杆2的旋转而旋转的转子401和与转子401离开规定间隔且固定在框架主体900上的定子402。在该定子402上固定有定子固定部403，该定子固定部403通过螺合贯通设置在保持环901上的定子安装孔902的螺钉903而被固定在保持环901上。
该千分尺100B的防水机构有设置在定子安装孔902与螺钉90之间的密封部件904，和设置在保持环901与框架本体900之间的密封部件905。
但是，上述的文件所表示的千分尺，由于利用来自外部的螺旋夹对定子402进行固定，用于螺合该螺钉的定子安装孔902对保持环来说是必要的。把孔设置于露出在外部的保持环901上不但不利于防水机构，也使该螺旋夹部的防水处理很复杂。

发明内容
本发明的主要目的是提供具有充分的防水性并且提高组装性的数字式位移测定器。
本发明的数字式位移测定器，其特征在于，具有本体；测量杆，其滑动自如地设置在该本体上；编码器，其收容于所述本体内，检测所述测量杆的位移量，并将其转换为电信号，所述编码器具有转子，其在所述测量杆的圆周方向旋转；定子，其设置在所述本体的内部，与所述转子离开规定间隔并且相对，所述定子直接或者通过其它部件间接地卡止在距所述测量杆规定间隔的位置的所述本体的内部。
如果根据本发明，则所述定子由于直接卡止在所述本体的内部或者间接卡止在其它部件上，所以不需要利用现有技术那样的螺旋固定对定子进行固定。因而，定子的安装容易，在本体上不需要开螺钉孔，所以不需要进行伴随螺钉孔的防水处理。
定子由于卡止在距测量杆规定间隔的本体的内部，与定子在测量杆附近卡止的情况相比，能够减小向测量杆圆周方向的旋转，从而抑制测定误差。即，在卡止定子的位置位于测量杆附近位置的情况，和卡止定子的位置位于离开测量杆规定间隔的本体内部的情况之中，如果在卡止定子的地方产生相同大小的逛量，则在测量杆附近的位置卡止定子的情况下，有可能由于所述逛量而使所述定子在圆周方向有大的偏移，与此相对，在将定子卡止在距测量杆规定距离的本体的内部的情况下，能够抑制由于所述逛量产生的定子的旋转量，使其较小。
本发明的数字式位移测定器优选的是，具有支承部件，其设置在所述本体的端部，在纵向支承所述测量杆；调节部件，其设置在所述支承部件上，对所述转子进行定位；弹性部件，其将所述定子向转子侧施加靠压力。
如果根据本发明，则所述转子通过所述调节部件定位，所述定子由所述弹性部件向转子侧靠压与转子的一部分触接进行定位。在掉落等强冲击施加到定子上时，在现有技术那样利用螺旋固定对定子进行固定的情况下，有可能由于冲击使螺钉松弛并产生逛量。但是，本发明由于利用弹性部件向转子侧对定子进行靠压，故即使对定子施加冲击也不会产生逛量。因此，所述定子和所述转子的间隙(传感间隙)保持为一定，即使由于掉落等原因施加了冲击，传感间隙也不发生变化，所以在测定时不会发生错误和测定误差。
还有，在本发明的数字式位移测定器中，优选的是，所述本体内部设置有电装部，其向所述编码器供电，同时可使从所述编码器送出的电信号通电，该电装部具有突起部，所述定子卡止在该突起部。
如果根据该发明，则由于所述定子卡止在所述电装部的突起部，所以能在离开测量杆的位置卡止定子，能够抑制逛量的影响，并且由于定子与电装部触接配置，所以在定子与电装部之间容易进行电连接。
还有，在本发明的数字式位移测定器中，优选的是，所述本体上设有显示模块，其把由所述编码器转换并送给所述电装部的电信号作为测定值进行显示，该显示模块设置为覆盖所述电装部，并且，通过与所述电装部触接进行电连接。
如果根据该发明，则由于所述电装部和所述显示模块通过触接进行电连接，所以不需要配线，从而减少了部件数量。还由于所述电装部和所述显示模块的连接不需要配线，所以能够把显示模块从本体单独拆下，显示模块不防碍电装部的维修，而提高维修性。
还有，在本发明的数字式位移测定器中，优选的是，所述电装部是把下述部件进行组件化而形成的，这些部件包括电池端子；内部连接器，其可与显示由所述编码器测定的测定值的显示模块电连接；定子配线部件，其对所述定子和电装部进行电连接。
如果根据该发明，则由于所述电装部是把电池盒、电池端子、内部连接器和定子配线部件组件化而形成的，所以不需要将各部件分别向本体内部组装，而只要把组件化的电装部装入即可，从而提高了组装性能。通过在该组件内部装入可以相互导电的基板，从而不需要进行连接这些部件的配线作业，减少了部件个数。


图1是关于本发明一实施例的数字式位移测定器的整体正面图；图2是本实施例的数字式位移测定器本体的剖面图；图3是本实施例的编码器的剖面图；图4是本实施例定子和电装部的立体图；图5A是将调节部件移动到支承部件侧时的编码器的剖面图；图5B是将调节部件移动到转子侧时的编码器的剖面图；图5C是将调节部件移动到最合适位置时的编码器的剖面图；图6是表示本实施例防水机构之一的立体图；
图7A和图7B分别是定子的正面图；图8是现有技术的编码器的剖面图。
具体实施例方式
下面，结合图示例对本发明的实施方式进行说明。
图1～图7B是实施本发明的一实施例。图1是本实施例的数字式千分尺100的整体正面图。图2是表示千分尺100内部的平面剖面图。在图1和图2中，千分尺100具有，框架本体10，其大致呈U字形；测量杆2，其设置在该框架本体10上，滑动自如；编码器40，其位于框架本体10内部测定测量杆2的位移量；电装部50，其可以与编码器40导电；显示模块60，其显示编码器40的测定值。
框架本体10由轻而结实的金属形成。在框架本体10的一端固定测砧10A，另一端设有轴承筒11，该轴承筒11是滑动自如地支承测量杆2的支承部件。轴承筒11形成为大致圆筒状，该轴承筒11的内周上插通支承着测量杆2。在轴承筒11的内周面上，沿着纵向设置锁紧箍161。通过操作设置于框架本体10外部的锁紧螺钉16锁紧箍161把测量杆2锁紧，能够限制测量杆2的滑动。另外在框架本体10上，设置大致圆筒状的内筒13，通过转动操作该内筒13外周设置的测微套筒3使测量杆2相对测砧10A进退移动。
测量杆2具有在一直线上设置的测量杆本体21和螺纹轴22。该测量杆2可以由一根圆柱状部件形成，也可以由分别不同的部件形成。沿着测量杆2的纵向设置的内筒13的一端部被保持在框架本体10上，另一端在内周侧螺旋刻有阴螺纹，并且与测量杆2的螺纹轴22螺合。
内筒13的另一端部的外周部上螺旋刻制有阳螺纹，并且与锥形螺母14螺合。在该内筒13的螺旋刻制有阳螺纹的规定部位设置三个缺口，形成三个分割部15。锥形螺母14是调节测量杆2和内筒13的嵌合的部件。即，当使锥形螺母14旋转而在内筒13的轴向前后移动时，则三个分割部15的锁紧状态变化并且使内筒13的内径变化。通过这样使内筒13的内径变化可以调节测量杆2和内筒13的嵌合。
在使测量杆2进退移动而与测砧10一起夹持被测定物时，为了防止对被测定物加压过大而使其破坏，在测量杆2的端部设置用于以一定的压力把持被测定物的棘轮17。
在本实施例中编码器使用的是静电容式编码器40。该编码器40包括，转子部41，其设置在测量杆2的外周并且与测量杆2的螺旋旋转联动而进行旋转；定子42，其与转子部41相对设置。
图3表示编码器40的剖面图。在图3中，转子部41具有转子基部412，其设置在测量杆2的外周；转子411，其设置在该转子基部412上，与定子42离开规定间隔且相对设置。这些转子基部412和转子411可以一体形成，也可以用不同的部件形成。在转子基部412上，向着测量杆2的轴中心设置有销插通孔415。转子销413贯通该销插通孔415且固定。在测量杆2的测量杆本体21上，沿着纵向平行设置有断面呈V形的直线状的V字槽23，所述转子销413的前端插通该V字槽23。因而转子销413相对测量杆2可以滑动，并且，可把测量杆2的旋转转递给转子部41。
在转子部411上与定子42相对的面中，从转子部411的中心呈放射状形成有未图示的耦合电极。相邻的耦合电极之间形成绝缘区域。
转子部41的一端与调节螺钉12触接，该调节螺钉12是设置在轴承筒11的端部的、相对于测量杆2的纵向可以进退的调节部件。调节螺钉12形成为大致圆筒状，在轴承筒11侧的端部的外周部螺旋刻制有阳螺纹。另外轴承筒11的调节螺钉12侧的圆筒内周部螺旋刻制有阴螺纹。调节螺钉12的阳螺纹与轴承筒11的阴螺纹螺合，通过旋转调节螺钉12相对轴承筒11可以进退移动。还有，转子部41的另一端部形成有沿着测量杆2的外周面稍微突出的圆筒状的旋转接触部414，由该旋转接触部414与定子42触接，利用该调节螺钉12和与旋转接触部414触接的部分的定子42，使转子部41相对测量杆2的纵向定位。
定子42具有定子基板421，其与所述转子411离开规定间隔相对设置；弹簧承受部423，其通过定子基板421设置在与转子部41相反侧。
图4是表示定子42安装结构的立体图。在图4中，定子基板421具有定子环状部421A，其设置在测量杆2的外周部大致呈环形；定子纵长部421B，其从定子环状部421A向框架本体10内部侧延伸。在定子环状部421A的与转子部411相对的面上形成未图示的电极部。该电极部具有未图示的发信电极，其设置在测量杆2附近的定子环状部421A的内侧；未图示的收信电极，其设置在远离测量杆2的定子环状部421B的外侧。发信电极是周向等间隔设置，相邻的发信电极之间相互绝缘。发信电极与收信电极之间以一点间隔离开且相互绝缘。
在定子纵长部421B的前端设置切口422，通过使该切口422与设置在框架本体10内部的突起部53卡止而固定定子42。
这时，该突起部53没有逛量地与切口422卡止，定子42最好处于不旋转的状态，但是，必须考虑以下发生逛量的可能性，即，在实际制造时产生的逛量，或由于使用状况的原因对切口422或突起部53磨损而产生逛量。图7A和图7B分别表示因为卡止定子42的切口422的位置的原因而产生的误差范围。在图7A和图7B中，切口422的逛量为宽度L2，以该范围卡止在切口422的突起部53进行活动。如图7A所示，在测量杆2的附近设置用于卡止定子42的切口422的情况下，相对宽度L2定子42的旋转角A1增大。与此相对，如图7B所示，在从测量杆2离开固定的间隔设置切口422的情况下，相对宽度L2定子42的旋转角A2与旋转角A1相比减小。因而，为了抑制由于突起部53和切口422之间的逛量而产生的测量杆2的旋转误差，优选的是，在距测量杆2规定间隔的位置卡止定子42。
返回到图4，弹簧承受部423固定在位于测量杆2外周部的定子基板421上。弹簧承受部423即可以与定子基板421形成一体，也可以由不同的部件形成。在该弹簧承受部423上设置作为弹性部件的弹簧424。该弹簧424的一端与弹簧承受部423触接，另一端与内筒13触接，将定子42向转子侧靠压。另外，弹簧承受部423通过与转子部41的旋转接触部414触接而对定子42进行定位。
这样的编码器40的定位通过调节调节螺钉12进行。图5A是将调节螺钉12移动到轴承筒11侧时的编码器40的剖面图；图5B是将调节螺钉12向转子部41侧移动到极限时的编码器的剖面图；图5C是将调节螺钉12移动到最合适位置时的编码器40的剖面图。
如图5A所示，当把调节螺钉12移动到轴承筒11侧时，内筒13与定子42的间隙L1加宽。此时，如果施加强的冲击等，定子42就在该间隙L1位移，由于定子基板421与转子411的间隙即传感间隙D1加宽，所以成为测定误差和错误的原因。如图5B所示，在当将弹簧螺钉12向转子部41侧移动到弹簧承受部423与内筒13触接的位置时，定子42与内筒13的间隙L1消失。因而传感间隙D1保持一定间隔，但是由于转子部41被锁紧在调节螺钉12与定子42之间，所以难于旋转或不能旋转。因此，如图5C所示，调节螺钉12是设定在从定子42与内筒13触接的位置稍微返回的位置，即使施加强的冲击等时也能够保持传感间隙D1一定，并且转子部41可以充分旋转。
在该编码器40中，如果测量杆2在纵向位移，则伴随此位移转子部411旋转。如果对定子环状部421A的发信电极预先施加交流电，则由于形成在转子411的耦合电极使形成在定子环状部421A的多个发信电极和收信电极进行静电耦合，所以施加到发信电极的各自相位偏移的交流电流通过耦合电极向收信电极流动。此时，向收信电极流动的交流电流的波形相位与基准信号的波形相位进行比较，变换为测量杆的轴向的位移量。
电装部50形成为组件部件，该组件部件包括电池盒51，其收容电池；电池端子511；显示模块连接用内部连接器54，其可以与显示模块60电连接；未图示的挠性基板，其与定子42电连接，从定子42传递电信号；外部输出用连接器56，其在把千分尺100和计算机等其他器材进行连接时使用。该电装部50上设有突起部53，定子纵长部421B的切口422与该突起部53卡止。因此，电装部50与定子42形成触接，通过挠性基板可以容易地对定子42和电装部50进行电连接。被组件化的电装部50装入框架本体10后，利用螺旋夹等固定在框架本体10上。
电池盒51中收容有氧化银电池、锌空气电池、汞电池、碱性钮扣电池等小型钮扣型电池和其他电池。从这些电池通过电池端子511向编码器40和显示模块等60等提供电力。挠性基板是在合成树脂制的基板上印刷了电路的基板，把从编码器40发送的电信号传递到未图示的控制部，在该控制部处理的电信号通过显示模块连接用内部连接器传递到显示模块60。
显示模块60通过螺旋夹安装在框架本体10上以覆盖电装部50。为了将该显示模块60与电装部50电连接，不需要连接器连接和焊接，是通过把显示模块60与显示模块连接用内部连接器54触接而与电装部50进行电连接。因此，显示模块60能够从框架本体10和电装部50完全卸下。
在显示模块60的外侧表面设置有数字显示测定值的显示屏61和可进行电源的开、关和零设定等详细设定的操作按钮62。还有在显示模块60的内侧表面设置有与所述显示模块连接用内部连接器54触接的未图示的导电接触部。
下面说明千分尺100的防水机构。如图2所示，测微套筒3的内侧的外筒3A和内筒13之间以及外筒3A与锥形螺母14之间分别设置有O形环71，由此防止水滴等从三分割部1 5侵入。另外为了防止轴承筒11和测量杆2之间侵入水滴，在轴承筒11和测量杆2的触接部嵌入密封部件72。
另外，在图6中表示外部输出用连接器56(参照图4)中的防水机构的立体图。在本实施例中，千分尺100具有外部输出用连接器56，可以与外部机器连接。在不使用外部机器时有必要在该外部输出用连接器56周边设置防水机构。
在图6中，在框架本体10的设置外部输出用连接器56的部分设有孔部。该孔部设置为与外部输出用连接器56的连接器连接部尺寸相同。外部输出用连接器56从框架本体10的内侧设置在该孔部，且与外部容易连接。从框架本体外部介由合成树脂制的连接器基座密封件73安装连接器基座74。连接器基座74的安装是通过把压入螺钉75压入设置在连接器基座74的两端部的螺钉孔741而进行的。从该连接器基座74的外侧介由合成树脂制的连接器密封件76安装盖77。在压入螺钉75的轴上设置锥形孔751，盖77通过把锥形螺钉78与压入螺钉75的锥形孔751螺合而进行固定，此时，压入螺钉75进一步与连接器基座的螺钉孔741压接固定，进一步提高防水效率。
上述的本实施例能够得到下面的效果。
(1)由于定子42卡止在距测量杆2规定间隔的框架本体10的内部，所以不需要利用现有技术那样的螺旋夹对定子进行固定，可以容易地进行定子42的安装。另外，在框架本体10上不需要开螺钉孔，所以不需要进行伴随螺钉孔的防水处理。
还有定子42在距测量杆2规定距离的框架本体10的内部卡止在电装部50的突起部53上，所以因逛量而沿测量杆轴向的旋转减少，从而可抑制测定误差。
(2)通过调节螺钉12对转子部41进行定位，并且通过利用弹簧424向转子部41侧靠压定子42，使其触接转子部41的旋转接触部414而进行定位，所以即使施加掉落等强冲击时，由于利用弹簧424将定子42向转子部41侧靠压，所以定子42不会偏移。因此，作为定子基板421和转子部411的间隙的传感间隙D1保持为一定，传感间隙D1不会扩大，能够进行不发生错误和测定误差的测定。
(3)由于在电装部50的突起部53卡止定子42，所以可在离开测量杆2的位置卡止定子42，能够抑制逛量影响，同时，由于定子42和电装部50触接设置，所以能够容易地进行定子42和电装部50之间的电连接。
(4)显示模块60通过与电装部50的显示模块连接用内部连接器54触接而进行电连接，所以不需要配线而减少了部件个数，还有，显示模块60与电装部50的连接不需要利用连接器连接和焊接进行的连接，所以能够把显示模块60从框架本体10单独取下，显示模块60不会防碍电装部50的维修，可容易地进行维修作业。
(5)电装部50形成为组件部件，该组件部件包括电池盒51、电池端子511、显示模块连接用内部连接器54、外部输出用连接器56和挠性基板，所以能够通过组装组件化的电装部50而进行组装作业，不需要把各个部件分别装入框架本体10的内部。因此，在制造阶段的组装性能被大大提高。还有，通过在组件内组装相互可以导电的基板，不需要进行连接这些部件的配线作业，并且还减少了部件个数。
本发明的数字式位移测定器不仅限于上述实施例，当然还可以在不脱离本发明精神的范围内另外得到种种变化。
例如，虽然在本实施例中，作为编码器40采用的是静电容式编码器，但是不限于此。即，编码器也可以是光学式和电磁式等，只要是检测定子42和转子部41的相对的旋转量就可以。
虽然在本实施例中，作为数字式位移测定器的示例说明了千分尺100，但是不限于此。例如，也可以是卡尺等，只要是测量杆2可以滑动地、设置在框架本体10上，且检测该测量杆2的滑动量的编码器40设置在框架本体10的内部的结构就可以。
虽然在本实施例中，设置在转子基部412的转子销413是一个，在测量杆2上与其对应设置一个V形槽23，但是不限于此。例如，在转子基部412设置多个转子销413，与此对应在测量杆2上平行设置多个V型槽23也可以。在此情况下，由于多个转子销413与测量杆2滑动自如地触接，所以能够相对测量杆2可靠地进行转子部41的相对定位，在测量杆2和转子部41之间不会产生逛量。
虽然在本实施例中，在电装部50设置外部输出用连接器56，但是即使是没有该外部输出用连接器56的结构也是可以的。在这种情况下，不需要外部输出用连接器56设置部分的防水机构。
虽然在本实施例中，电池采用的是钮扣型电池，但是不限于此。例如，如果有足够的收容空间，则也可以采用碱性电池等。但是，在这种情况下，为了符合电池的尺寸定子装置的整体尺寸增大。为了谋求装置整体的小型化，优选的是，采用钮扣型电池。另外，在采用锰电池和碱性干电池的情况下，由于电池具有从使用开始其电压就渐渐下降的倾向，而氧化银电池的电压稳定直到用完之前仍能够保持其最初的电压，所以能够有效地利用电池。
虽然在本实施例中，对装置周边和外部输出用连接器56的周边的防水机构进行了说明，但是千分尺100的防水机构不限于上述的结构。例如，在框架本体10与内筒13之间，及显示模块60的安装部等，水滴有可能侵入的地方进行设置适当的防水机构。
权利要求
1.一种数字式位移测定器，其包括本体；测量杆，其滑动自如地设置在该本体上；编码器，其收容于所述本体内，检测所述测量杆的位移量，并将其转换为电信号，其特征在于，所述编码器具有转子，其在所述测量杆的圆周方向旋转；定子，其设置在所述本体的内部，与所述转子离开规定间隔并且相对，所述定子直接或者通过其它部件间接地卡止在距所述测量杆规定间隔的位置的所述本体的内部。
2.如权利要求1所述的数字式位移测定器，其特征在于，包括，支承部件，其设置在所述本体的端部，在纵向支承所述测量杆；调节部件，其设置在所述支承部件上，对所述转子进行定位；弹性部件，其将所述定子向转子侧施加靠压力。
3.如权利要求1或2所述的数字式位移测定器，其特征在于，所述本体内部设置有电装部，其向所述编码器供电，同时可使从所述编码器送出的电信号通电，该电装部具有突起部，所述定子与该突起部卡止。
4.如权利要求3所述的数字式位移测定器，其特征在于，所述本体上设有显示模块，其把由所述编码器转换并送给所述电装部的电信号作为测定值进行显示，该显示模块设置为覆盖所述电装部，并且，通过与所述电装部触接进行电连接。
5.如权利要求4所述的数字式位移测定器，其特征在于，所述电装部是把下述部件进行组件化而形成的，这些部件包括电池盒，其收容电池；电池端子；内部连接器，其可通过与所述显示模块触接而导电；定子配线部件，其对所述定子和电装部进行电连接。
全文摘要
一种数字式位移测定器。由于定子(42)卡止在从测量杆(2)离开规定的间隔的框架整体(10)的内部，所以不需要螺旋夹对定子固定，可对定子容易地进行安装，同时，不需要在框架本体(10)开螺钉孔，所以不需要伴随该螺钉孔的防水处理。还有，定子(42)在从测量杆(2)离开固定间隔的框架本体(10)的内部卡止在电装部(50)的突起部(53)，所以能够减小因逛量产生的测量杆圆周方向的旋转，抑制测定误差。
文档编号G01B3/18GK1573276SQ20041004846
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月10日 优先权日2003年6月10日
发明者林田秀二, 藤川勇二, 市川雄一, 斋藤修, 中村孝洋 申请人:三丰株式会社