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公開番号2025098934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2024188220
出願日2024-10-25
発明の名称直線エンコーダトラック及び円弧運動を有する測定器
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人創光国際特許事務所
主分類G01D 5/20 20060101AFI20250625BHJP(測定;試験)
要約【課題】回動部を中心として円弧運動で回転するように構成された可動部と、どちらか一方が可動部の一部を構成する検出部とスケール部との絶対相対位置を測定するように構成された電子位置エンコーダを提供する。
【解決手段】第1及び第2トラック部の第1及び第2スケール素子部は、直線状であり、互いに平行であり、第2トラック部は、第1トラック部よりも回動部に近い。スケール部において、第1信号変調スケール素子は、第1信号変調素子直線空間ステップWSME1に従って第1スケール素子部に沿って配置され、第2信号変調スケール素子は、第1信号変調素子直線空間ステップWSME1とは異なる第2信号変調素子直線空間ステップWSME2に従って第2スケール素子部に沿って配置される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
回動部を中心として円弧運動で回転するように構成された可動部であって、可動エンコーダ部の前記円弧運動の最大移動範囲は３６０度未満である可動エンコーダ部を含む、可動部と、
検出部とスケール部との間の絶対相対位置を測定するように構成された電子位置エンコーダであって、前記可動部の前記可動エンコーダ部は前記検出部又は前記スケール部の一方を有する、電子位置エンコーダと、
を備え、
前記電子位置エンコーダは、
スケール部であって、
第１信号変調スケール素子を含む第１スケール素子部、及び、
第２信号変調スケール素子を含む第２スケール素子部、
を有し、スケール方向に沿って延びるスケール部と、
検出部であって、
駆動信号に応じて変化する磁束を生成するように構成された磁場生成部と、
感知部であって、
第１感知素子の第１セットを備え、前記第１スケール素子部とともに第１トラック部に配置された、第１感知素子部、及び、
第２感知素子の第１セットを備え、前記第２スケール素子部とともに第２トラック部に配置された、第２感知素子部、
を有する、感知部と、
を有し、前記可動エンコーダ部の円弧運動に起因する前記検出部と前記スケール部との間の相対的な移動によって前記スケール部に近接するように構成された検出部と、
を備え、
前記第１及び第２トラック部の前記第１及び第２スケール素子部は、直線状であり、互いに平行であり、前記第２トラック部は、前記第１トラック部よりも前記回動部に近く、
前記第１信号変調スケール素子は、第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１に従って前記第１スケール素子部に沿って配置され、前記第２信号変調スケール素子は、前記第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１とは異なる第２信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ２に従って前記第２スケール素子部に沿って配置されている、
測定器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記駆動信号を提供するために前記検出部に動作可能に接続された信号処理構成であって、前記検出部から入力された検出信号に少なくとも部分的に基づいて前記検出部と前記スケール部との間の絶対相対位置を決定するように構成され、前記検出信号は前記第１感知素子の第１セットからの検出信号と前記第２感知素子の第１セットからの検出信号とを含む、信号処理構成をさらに備える、
請求項１に記載の測定器。
【請求項３】
前記第１トラック部に配置され、前記第１スケール素子部の第１信号変調スケール素子及び前記第１感知素子部の前記第１感知素子と連動して動作するように構成された、第１磁場生成素子部と、
前記第２トラック部に配置され、前記第２スケール素子部の第２信号変調スケール素子及び前記第２感知素子部の前記第２感知素子と連動して動作するように構成された、第２磁場生成素子部と、
を備える、請求項１に記載の測定器。
【請求項４】
前記第１感知素子部は、前記回動部から第１半径ＲＤ１に前記第１感知素子部の中心線上に位置する第１中心基準点を有し、前記第２感知素子部は、前記回動部から第２半径ＲＤ２に前記第２感知素子部の中心線上に位置する第２中心基準点を有し、前記第１半径ＲＤ１は、前記第２半径ＲＤ２よりも大きい、
請求項１に記載の測定器。
【請求項５】
信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ２／ＷＳＭＥ１の比は、ＲＤ２／ＲＤ１の係数を持つ式に等しい、
請求項４に記載の測定器。
【請求項６】
前記信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ２／ＷＳＭＥ１の比は、以下の式の少なくとも１つに等しいことに従って表すことができ、
（ｎｍ／（ｎ－１））（ＲＤ２／ＲＤ１）、
（ｎｍ／（ｎ＋１））（ＲＤ２／ＲＤ１）、
（（ｎｍ＋１）／ｎ）（ＲＤ２／ＲＤ１）、
（（ｎｍ－１）／ｎ）（ＲＤ２／ＲＤ１）、
ｎ及びｍは正の整数である、請求項４に記載の測定器。
【請求項７】
ｍは、少なくとも２である正の整数である、請求項６に記載の測定器。
【請求項８】
前記第１トラック部は第１トラック範囲ＲＧ１を有し、前記第２トラック部は第２トラック範囲ＲＧ２を有し、前記第１トラック範囲ＲＧ１＝ｎＷＳＭＥ１又は前記第２トラック範囲ＲＧ２＝ｎＷＳＭＥ２のいずれかであり、ｎは正の整数である、
請求項１に記載の測定器。
【請求項９】
ＷＳＭＥ２はＷＳＭＥ１よりも大きい、請求項１に記載の測定器。
【請求項１０】
前記第１トラック部の動作は、前記第１スケール素子部の第１信号変調スケール素子によって提供される変化する磁束に対する局所的効果に応答する検出信号を提供する前記第１感知素子の第１セットを備え、
前記第２トラック部の動作は、前記第２スケール素子部の第２信号変調スケール素子によって提供される変化する磁束に対する局所的効果に応答する検出信号を提供する前記第２感知素子の第１セットを備える、
請求項１に記載の測定器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、度量衡、より具体的には、回動部を中心として円弧運動で回転する移動部材（例えば、スタイラス）を含み、電子位置エンコーダによって対応する測定値が決定される測定器に関するものであり、そのような測定器の例として、テストインジケータ、レバー型ダイヤルインジケータ、レバー型ダイヤルゲージなどが挙げられる。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
いくつかの測定器は、（例えば、検査対象の加工品の測定値を決定するため）使用時に円弧運動で移動する移動部材（例えば、スタイラスを含む）を有する。一例として、テストインジケータ（例えば、レバーインジケータ、レバー型ダイヤルインジケータ、レバー型ダイヤルゲージなどと称されることもある）は、米国特許公開第２０２２／０３４１７３３号（‘７３３公報）に記載されており、回動部を中心に（例えば、円弧運動で）対応する回転角で回転するスタイラスを含む。スタイラスの回転により、回動部の反対側にあるセクタギアが移動し、それに応じて回転角を検出するエンコーダが回転する。上述のように、このようなテストインジケータは、加工品を検査するために（例えば、スタイラスの接触点が加工品の表面に押し当てられた状態で）利用されてもよく、これにより、円周方向のたわみ、全体的なたわみ、平面度、平行度などの微小な変位を測定したり、加工品の加工誤差を判定するなどの精密な比較検査を行ったりすることができる。
【０００３】
特定の実施形態において、このような測定器が、コンパクトなサイズ、高解像度、高精度、低コスト、汚染に対するロバスト性などの望ましい特性を組み合わせた（例えば、円弧運動を測定するための）エンコーダを含むことが望ましい場合がある。このような測定器において、これらの特性を改善した組み合わせを提供するエンコーダの構成が望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本概要は、発明を実施するための形態で後述する概念の一部を簡略化して紹介するために提供される。本概要は、特許請求される主題の重要な特徴を特定することを意図したものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する助けとして使用されることを意図したものでもない。
【０００５】
一態様によれば、可動部と電子位置エンコーダとを含む測定器が提供される。可動部は、回動部を中心として円弧運動で回転するように構成されており、可動エンコーダ部ＭＥＰを含み、可動エンコーダ部ＭＥＰの円弧運動の最大移動範囲は３６０度未満である。
【０００６】
電子位置エンコーダは、例えば円弧運動方向に沿って、検出部とスケール部との間の絶対的な相対位置を測定するよう構成される。可動部の可動エンコーダ部ＭＥＰは、検出部又はスケール部の一方を含む。スケール部はスケール方向に沿って延在し、第１信号変調スケール素子を含む第１スケール素子部、及び第２信号変調スケール素子を含む第２スケール素子部を有する。検出部は、可動エンコーダ部ＭＥＰの円弧運動によって生じる検出部とスケール部との間の相対的な移動によって、スケール部に近接するよう構成される。検出部は、駆動信号に応じて変化する磁束を発生するよう構成された磁場生成部、及び感知部を含む。感知部は、ｉ）第１感知素子の第１セットを含み、第１スケール素子部とともに第１トラック部に配置された第１感知素子部と、ｉｉ）第２感知素子の第１セットを含み、第２スケール素子部とともに第２トラック部に配置された第２感知素子部と、を有する。
【０００７】
第１及び第２トラック部の第１及び第２スケール素子部は直線状であり、互いに平行であり、第２トラック部は第１トラック部よりも回動部に近い位置にある。第１信号変調スケール素子は、第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１に従って、第１スケール素子部に沿って配置され、第２信号変調スケール素子は、第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１とは異なる第２信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ２に従って、第２スケール素子部に沿って配置される。
【０００８】
別の態様によれば、可動部と電子位置エンコーダとを含む測定器を操作する方法が提供される。この方法は、駆動信号を供給して磁場生成部に変化する磁束を発生させることと、検出部から検出信号を受信することと、を含み、検出信号は、第１信号変調スケール素子と連動して動作する第１感知素子の第１セットからの検出信号と、第２信号変調スケール素子と連動して動作する第２感知素子の第１セットのからの検出信号と、を含む。この方法によれば、第１及び第２トラック部の第１及び第２スケール素子部は直線状であり、互いに平行であり、第２トラック部は第１トラック部よりも回動部に近く、第１信号変調スケール素子は、第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１に従って、第１スケール素子部に沿って配置され、第２信号変調スケール素子は、第１信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ１とは異なる第２信号変調素子直線空間ステップＷＳＭＥ２に従って、第２スケール素子部に沿って配置される。
【０００９】
さらなる態様によれば、電子位置エンコーダが提供され、電子位置エンコーダは、ｉ）検出部とスケール部との間の絶対的な相対位置を、例えば円弧運動に沿って測定するよう構成され、ｉｉ）回動部を中心として円弧運動で回転するように構成される可動部を備える測定器において利用されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
検出部及びスケール部を含むトランスデューサを有する電子位置エンコーダを備える測定器を示す。
図１の測定器などの、測定器の一実装形態のさらなる詳細を示す。
図２の測定器において利用されるような、検出部とスケール部との間の円弧運動と共に利用されるように構成されたトランスデューサの一部の実装形態を示す。
図２の測定器及び図３のトランスデューサのいくつかの寸法及び特徴を示す。
検出部とスケール部の間で直線運動とともに利用されるように構成されたトランスデューサの一部の実施例の図であり、本明細書に記載される様々な原理に関連する背景情報として示される。
図５のトランスデューサの特定の寸法及び特徴を示す。
検出部とスケール部の間で直線運動が行われる場合に、図５のトランスデューサの動作によって生じる特定の信号を示す。
検出部とスケール部の間で円弧運動が行われる場合に、図５のトランスデューサの動作によって生じる特定の望ましくない信号を示し、図７のより望ましい信号と比較したものである。
検出部とスケール部の間で円弧運動が行われる場合に、図３のトランスデューサの動作によって生じるいくつかの信号を示し、これらは図７の望ましい信号と類似していることを示す。
検出部とスケール部の間で円弧運動が行われる測定器の操作方法を示すフロー図である。
検出部とスケール部の間で直線運動が行われるように構成された代表的な従来技術の電子位置エンコーダの一部の特徴を概略的に示す平面図であり、本明細書に記載される様々な原理に関連する背景情報として示される。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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