特許ウォッチ

公開番号2025098943
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2024199190
出願日2024-11-14
発明の名称円弧運動及び分離型エンコーダトラックを有する測定器
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】可動エンコーダ部の最大移動範囲は360度未満である。スケール部において、第1及び第2スケール素子部は、回動部からそれぞれ第1及び第2半径距離RD1及びRD2に中心基準点を有して配置され、RD1/RD2の比は少なくとも1.4である。様々な実施態様において、それぞれのスケール素子部を含む第1及び第2スケールトラック間の分離距離は、第1スケールトラック幅及び第2スケールトラック幅よりも大きい。
【選択図】図4
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度未満であり、
前記第１スケール素子部は、前記回動部から第１半径距離ＲＤ１に中心基準点を有して配置され、前記第２スケール素子部は、前記回動部から第２半径距離ＲＤ２に中心基準点を有して配置され、ＲＤ１／ＲＤ２の比は少なくとも１．４である、
測定器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記ＲＤ１／ＲＤ２の比は少なくとも１．５である、
請求項１に記載の測定器。
【請求項３】
前記第１及び第２スケール素子部は、それぞれ第１及び第２スケールトラック幅を有する第１及び第２スケールトラック内にあり、前記第１及び第２のスケールトラック間の分離距離ＳＥＰ１２は、前記第１スケールトラック幅よりも大きく、前記第２スケールトラック幅よりも大きい、
請求項１に記載の測定器。
【請求項４】
前記分離距離ＳＥＰ１２は、組み合わされた前記第１及び第２スケールトラック幅よりも大きい、
請求項３に記載の測定器。
【請求項５】
前記第１スケールトラックと前記第２スケールトラックとの間の分離領域は、前記分離距離ＳＥＰ１２によって定義される幅を有し、前記分離領域は、感知素子部を有するトラック部に配置されたスケール素子部を含まない、
請求項３に記載の測定器。
【請求項６】
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７】
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８】
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、弧状であり、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信号変調素子角度空間ステップθ
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信号変調素子角度空間ステップθ
ＷＳＭＥ１
とは異なる第２信号変調素子角度空間ステップθ
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おり、
前記第１及び第２スケール素子部は、対応する絶対角度範囲θ
ＡＢＳ
を画定する、
請求項１に記載の測定器。
【請求項９】
前記信号変調素子角度空間ステップθ
ＷＳＭＥ２
／θ
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））、
（ｎｍ／（ｎ＋１））、
（（ｎｍ＋１）／ｎ）、
（（ｎｍ－１）／ｎ）、
ｎは正の整数であり、ｍは少なくとも２である正の整数である、
請求項８に記載の測定器。
【請求項１０】
前記絶対角度範囲θ
ＡＢＳ
はｎθ
ＷＳＭＥ１
又はｎθ
ＷＳＭＥ２
の１つに等しく、ｎは正の整数であり、絶対角度範囲θ
ＡＢＳ
は３６０度未満である、
請求項８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 2,400 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を含む。
【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】
様々な実装形態において、可動エンコーダ部ＭＥＰの円弧運動の最大移動範囲は３６０度未満であり、第１スケール素子部は回動部から第１半径距離ＲＤ１に中心基準点を有して配置され、第２スケール素子部は回動部分から第２半径距離ＲＤ２に中心基準点を有して配置され、ＲＤ１／ＲＤ２の比は少なくとも１．４である。
【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、次の２つのステップを含むものであり、第１のステップは、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、第２のステップは、検出部から検出信号を受信することであり、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。
【０００９】
様々な実装形態において、測定器はまた、ｉ）検出部の磁場生成部に変化する磁束を生成させるための駆動信号を提供し、ｉｉ）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セットからの検出信号と、を含む検出信号を検出部から受信し、ｉｉｉ）受信した検出信号に少なくとも部分的に基づいて、スケール部又は検出部の少なくとも一方の半径方向オフセットに対応するオフセット値を決定し、ｉｖ）検出部とスケール部との間の相対位置を決定するために利用される１つ以上の値を補正するために、決定されたオフセット値を利用する、ように構成された信号処理構成を含む。
【００１０】
別の態様によれば、可動部と電子位置エンコーダを含む測定器を動作する方法が提供される。この方法は、一般的に４つのステップを含む。第１のステップは、磁場生成部に変化する磁束を生成させるための駆動信号を供給することを含む。第２のステップは、検出部から、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セットからの検出器信号と、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セットからの検出信号と、を含む、検出信号を受信することを含む。第３のステップは、受信した検出信号に少なくとも部分的に基づいて、スケール部又は検出部の少なくとも一方の半径方向オフセットに対応するオフセット値を決定することを含む。第４のステップは、決定されたオフセット値を利用して、検出部とスケール部との間の相対位置を決定するために利用される１つ以上の値を補正することを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許