JP2008197123A - スケール読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スケールマークを有したリングを機械部分に速やかにかつ容易に取付ける。
【解決手段】スケールを読取る装置で使用するための回転リングは、柔軟なリングであって、その表面に設けられたスケールマーク（１４）を有した柔軟リング（１０）を具える。回転リングは機械部品に取り付けられが、この際、機械部分には直径の増した領域（２６）が備えられており柔軟な回転リング（１０）をこの直径の増した領域上で伸ばしもしくは縮めることにより取り付ける。回転スケールの製造公差あるいは差異、例えば、熱膨張は、このようにして、回転スケールを伸ばすか縮めて所定の位置とすることによって吸収される。例えば、直径の増した領域は環状の突出部あるいはОリングを含むことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転スケールを備えた度量衡のスケール読み取り装置に関する。

２つの部材の相対移動を測定するための度量衡のスケール読み取り装置の既知の形態は、これら部材の一方におけるスケールであってパターンを定める目盛り線を有したスケールと、部材の他方における読取りヘッドを備えたものである。オプトエレクトロニクスのスケール読取り装置では、読取りヘッドに、スケールを照らすための光源と、スケールマークから反射された光と相互作用して読取りヘッドにおいて干渉縞を生成する周期回析手段が含まれている。スケールと読取りヘッドが相対的に移動すると、干渉縞は読取りヘッドに対して移動する。検知手段はこの干渉縞の移動に反応して移動量を示す。別のタイプの度量衡のスケール読取り装置は、磁気スケールを読取る装置を備えるものであり、この装置ではスケールが磁気格子を備え、また、読取りヘッドの単位移動ごとのパルス信号を用いて測定値を定める。

以上のような装置の一例は、特許文献１やさらには特許文献２に開示されている。それぞれの文献には、スケールを照らすための手段および読み取りヘッドにおける周期回析手段が示されている。特許文献３はスケールを製造する方法を示しており、このスケールは、圧延によって生産された柔軟なテープの形態のものである。この方法によって、スケールマークのピッチが例えば２０μｍまたは４０μｍであるスケールを製造することができる。

回転移動を測定するため、スケールが円筒状の面のまわりに保持され、その円筒状の面は、使用時に軸あるいは読取りヘッドに対して回転する他の部分とともに回転する。この装置は典型的にロータリー・エンコーダと呼ばれている。

本願人の欧州特許出願１０９４３０２号には、リングを用いてその表面に特定の長さのスケールを金属テープの形態で保持するロータリー・エンコーダが示されている。このリングは機械の回転部分の上に取り付けられる。このリングの内側の周面と、リングが取り付けられる機械の回転部分は両方とも先細となっている。これによって、リングおよび回転部分の直径の許容差を精密にする必要がなくなる。さらに、リングの中心の調節が可能となる。

欧州特許公開公報０２０７１２１号 米国特許明細書４，９７４，９６２号 米国特許明細書９２６，５６６号 米国特許明細書４，９２６，５５６号

本発明の態様によれば、スケール読取り装置において、円形の柔軟なリングであって、その表面に設けられたスケールマークを有した円形リングと、前記円形リングを保持するための機械部分であって、円形断面を有した機械部分と、を具え、前記円形リングは、その弾性変形のみによって前記機械部分に保持されるような柔軟性を有したことを特徴とするスケール読取り装置を提供する。

前記直径が増加し、または増加して減少する領域は、前記機械部分と一体とすること、例えば、環状の突出部とすることができる。あるいは、別の部分、例えば、Оリングのようなリング形状の柔軟な部材を含むこともできる。

前記直径が増加し、または増加して減少する領域はテーパ面を含むことができる。これに加え、または、これに代わり、前記柔軟な回転リングがテーパ面を備えてもよい。前記直径が増加し、または増加して減少する領域と前記回転リングの少なくとも１つは、テーパ面を備え、また、自動ロックテーパを形成する。

前記直径が増加して減少する領域の形状は、一旦前記柔軟な回転リングが当該直径の増した領域に取り付けられると、前記回転リングの中央部が前記機械部分の軸と略平行となるものである。

以下では、本発明について、添付図面を参照し例を用いて説明する。

図１は、本発明の回転リングを説明している。柔軟なリング１０は、その一方の面に沿ったパターンを定めるスケールマーク１４を備える。このスケールマークは、例えば、周期的なパターンを定めてインクリメンタル（相対値）スケールを形成するか、または擬似ランダム系列もしくは離散的なコード名を定めて絶対位置スケールを形成する。スケールマークは、回転リングの表面上で直接設けられてもよく、あるいは回転リングの表面に固定されたテープ上に設けられてもよい。リング１０は、図２に示されるような、特定の長さの柔軟なテープ１２によって形成された特定の長さのリニアスケールから作られるものであってもよい。そのようなリニアスケールは、本出願人による先行の特許文献４に示されるものであり、また、特定の長さのテープに型押し処理を行い一連の谷と山を含んだ外形を形成することによって製造することができる。型押し処理は、例えば、ローラー間をスケールが通過するようにし、それらのローラーの１つはスケールの所望の外形に対応した外形の表面を有したものである。

回転リング１０は、リニアスケール１２を曲げてリングとし、その２つの反対側の端１６および１８を、例えば溶接など任意の適切な方法によって連結することにより形成される。特に、テープの端は、突合せ溶接またはレーザー溶接されるようにすることができる。

あるいは、スケールマークは、任意の適切な技術、例えばエッチングによって柔軟なリング上に付けてもよい。柔軟なリングは、例えば、蒸着または機械加工によって固体から形成してもよい。

図１は、外周面上にスケールマーク１４を有したリング１０を示している。これに代わり、スケールマークは、内周面上に設けられてもよい。この場合、機械部品に対するリングの装着は逆になり、リングの外周面が機械部品に装着される。

図３のリングの断面図によって示されるように、図１に示されるリング１０はテーパ面２０を備えている。

この柔軟なリングは、固体のリングよりも小さくより軽いという利点を持っている。

一層の利点は、柔軟なリングは、設計上の最低限のスペースまたは制約で所望の用途に適合することができるとことである。柔軟なリングを使用することによって、主要な構成部品に直接目盛りを付けることとほとんど同じ効果を得ることができ、それ以外に柔軟なリングがもし破損したときにはそれを交換できるという利点を有している。

リングは機械の回転部分に装着される。また、読取りヘッドは機械の固定部分に装着される。あるいは、リングが機械の固定部分に装着され、読取りヘッドが機械の回転部分に装着されてもよい。前者のタイプの回転リングでは、装着ねじを用意して回転部分にリングを固定することができる。これは、薄い柔軟なリングには適していない。従って、回転部分にリングを固定する他の手段を用いなければならない。リングが機械の回転部分に装着される場合、リングの製造公差を吸収することが望ましい。

機械の回転部分に柔軟なリングを装着する方法を、以下に、図４〜図９を参照して説明する。

図４〜図７は総て、機械の回転部分２２に取り付けられたリング１０を示しており、回転部分が適切な位置でリングを固定する特徴を備えたものである。

図４は環状の突出部２６を備えた回転部分２２を示している。リング１０はこの突出部２６に押し付けられて突出部がスケールの中心に位置し、これにより、スケールが突出部の回りで湾曲してそのスケールを適切な位置に固定することができる。スケールはその位置にあるとき湾曲するが、読取りヘッド２４は、その位置が定められることによって、その曲がりが無視できるほどのものであるスケールの中心を読むことができる。

図５および図６は、機械の回転部分の異なる特徴を示している。この実施形態では、回転部分２２は、その上側の部分にテーパ面２８を備え、また、下側の部分に凹部３０を備える。図５に示されるように、リング１０は、テーパ面２８に押し付けられ、それによってリングが伸ばされて製造公差を吸収することができる。一旦リングの下端が凹部３０に達すると、図６に示されるように、リングはその位置で保持されてテーパ面２８上で湾曲する。このとき、リングの一方の側はテーパ面２８上で曲がり、他方の側は凹部３０内に曲がり、さらに中央の部分はテーパ面の最も広い部分に位置する。スケールの最も広い部分でテーパは平らにされていてリングの中心のためのより平らな領域をもたらす。これにより、読取りヘッドによって読まれるときのスケールのひずみを最小限にすることができる。

回転部分の特徴部は、必ずしも回転部分と一体である必要はない。図７は、特徴部が回転部分２２のまわりに取り付けられたО−リング３２によって提供される実施形態を示している。回転部分の周囲面は、О−リング３２を位置付ける環状の凹部３４を備えることができる。リング１０は、他の実施形態と同じような方法で、О−リング３２上に押し付けられる。

この“О”−リングは、リング形状の柔軟なものであればどれでもよく、例えば、図１０に示されるガータースプリング４０や、図１１やより詳細に図１２に示されるような波状の断面を持つスプリング４２をも含むものである。

図８および図９は、テーパ面３６を備えた機械の回転部分２２を示している。図８では、リング１０もテーパ面３８を有し、そのテーパ面はテーパの回転部品上のそれに対応している。そのテーパのリングはテーパの回転部品上に押し下げられ、この際、回転部品の直径はそのテーパを下がるほど増加するので、リングの製造公差が吸収される。テーパの回転部品およびリングのテーパ角度は、それが選択されることによりテーパが自動ロック式のテーパとなるものである。ロックテーパでは、摩擦角は摩擦係数より小さく、また、部分（すなわち、リングおよび回転部分）間の摩擦力の大きさは、それらが互いに関して回転しないし、移動しないものである。このように、部分の連結を維持するのに他の締め力を必要とせず、また、これら２つの部分を分離するには相当な力を必要とする。

図９では、テーパのないリング１０が、テーパの回転部品２２上に押される。リング１０が回転部分２２のテーパ面３６上を押されるとき、リング１０が伸ばされる。テーパリングと同様に、このリングは摩擦により適切な位置で保持される。

本発明のリングは、縮み取り付けもしくは接着剤の使用によって回転部分上に取り付けることもできる。

縮み取り付けは、例えば、図４〜図９を参照して説明された装着技術あるいは平行な側部を持った機械軸に対する装着技術のうちのどれにも適切なものである。

上記の方法は、リングが、ねじのような装着具を必要とせずに回転リング上の適切な位置に速やかにかつ容易に取り付けることができるという利点を有している。柔軟なスケールを伸ばしもしくは縮ませて所定の位置にする過程によって、スケールの製造公差を吸収することが確実になる。

必要であれば、リングは軸方向に調節されて、例えば、欧州特許出願１０９４３０２号に開示されるように、半径方向の振れの細かな修正をすることもできる。

本発明は光学スケールと共に使用するものに制限されることはない。本発明は、例えば、磁気スケールとともに使用するものにも適切である。

本発明のリングの斜視図である。 本発明のリングを製造するのに用いる、柔軟な特定の長さのスケールの平面図である。 テーパにされた柔軟な特定の長さのスケールの断面図である。 機械の回転部分上で環状の突出部上に装着されたリングの断面図である。 機械の回転部分上でテーパの突出部上に装着されるリングの断面図である。 機械の回転部分上でテーパの突出部上に装着されるリングの断面図である。 機械の回転部分に装着されたОリング上に装着されたリングの断面図である。 機械のテーパの回転部品に装着されたテーパのリングの断面図である。 機械のテーパの回転部品に装着されたリングの断面図である。 柔軟なリングと機械軸の間に装着されるガータースプリングの平面図である。 柔軟なリングと機械軸の間に装着される波状スプリングの平面図である。 図１１に例示された波状スプリングの一部の斜視図である。

Claims (11)

1. スケール読取り装置において、
   円形の柔軟なリングであって、その表面に設けられたスケールマークを有した円形リングと、
   前記円形リングを保持するための機械部分であって、円形断面を有した機械部分と、
   を具え、
   前記円形リングは、その弾性変形のみによって前記機械部分に保持されるような柔軟性を有したことを特徴とするスケール読取り装置。
2. 前記機械部分は、前記円形リングが装着されるときに前記円形リングが覆う前記機械部分において前記円形リングの１つの幅方向において、前記円形リングの直径が増加する領域を含み、前記機械部分の前記領域は前記円形リングと接することを特徴とする請求項１に記載のスケール読取り装置。
3. 前記機械部分は、前記円形リングが装着されるときに前記円形リングが覆う前記機械部分において前記円形リングの１つの幅方向において、前記円形リングの直径が増加して減少する領域を含み、前記機械部分の前記領域は前記円形リングと接することを特徴とする請求項１に記載のスケール読取り装置。
4. 前記直径が増加し、または増加して減少する領域が前記機械部分と一体であることを特徴とする請求項２または３に記載のスケール読取り装置。
5. 前記直径が増加し、または増加して減少する領域が前記機械部分と一体でないことを特徴とする請求項２または３に記載のスケール読取り装置。
6. 前記直径が増加して減少する領域は環状の突出部を含むことを特徴とする請求項３に記載のスケール読取り装置スケール読取り装置。
7. 前記直径が増加し、または増加して減少する領域はテーパ面を含むことを特徴とする請求項２のいずれかに記載のスケール読取り装置。
8. 前記柔軟な円形リングはテーパ面を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のスケール読取り装置。
9. 前記直径が増加し、または増加して減少する領域と前記円形リングの少なくとも１つは、テーパ面を備え、また、自動ロックテーパを形成することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のスケール読取り装置。
10. 前記直径が増加して減少する領域はリング形状の柔軟な部材を含むことを特徴とする請求項５に記載のスケール読取り装置。
11. 前記直径が増加して減少する領域の形状は、前記柔軟な円形リングが当該直径が増加して減少する領域に取り付けられているとき、前記円形リングの中央部が前記機械部分の軸と略平行となるものであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のスケール読取り装置。

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