JP6657005B2

JP6657005B2 - リニアゲージ

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Inventors: 雄二大浦
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Description

本発明はリニアゲージに関する。具体的には、本発明は、リニアゲージのアライメント調整に関する。

小型精密測定器としてリニアゲージが知られている（例えば特許文献１−５）。（なお、名称としては、デジタルダイヤルゲージや、電気マイクロメータ、デジマチックインジケータ（デジマチックは登録商標）、リニヤゲージ（リニヤゲージは登録商標）なども使用されることもある。）
リニアゲージは、スピンドルの軸方向の変位量を高精度のデジタルエンコーダで検出することによりワークを極めて高精度に測定する。

図１に、リニアゲージの内部機構を模式的に示す。
図１において、スピンドル１１０は丸棒であってブッシュ１０によって進退可能にガイドされている。スピンドル１１０の回り止めとして、スピンドル１１０の側面にピン１１２が差し込まれているとともに、ブッシュ１０にはガイドスリット１１が穿設されている。ガイドスリット１１は、ピン１１２が貫通できるようになっており、かつ、軸方向に沿って長さを有する。
このガイドスリット１１でピン１１２がガイドされることにより、スピンドル１１０は、軸方向に進退するとともに、軸回りの回転が規制される。

スピンドル１１０の後端側にはエンコーダ３００が設けられている。エンコーダ３００は、スケール３１０と検出ヘッド部３２０とで構成されている。
ここでは、スケール３１０がスピンドル１１０の後端に固定され、検出ヘッド部３２０がスケール３１０に対して所定ギャップを空けて対向配置されている。

リニアゲージの測定精度は、部品の加工精度およびエンコーダ３００の検出精度に依存している。
部品の加工精度という点では、例えば、スピンドル移動の真直度が極めて重要であり、スピンドル１１０自体の真直度およびブッシュ１０の内面の加工精度を極限的に高める努力がなされる。
また、エンコーダ３００の検出精度を高くするには、測定ストローク全体に渡ってスケール３１０と検出ヘッド部３２０との平行度が高く保たれるようにする必要がある。
ここで、スピンドル１１０が軸回りに僅かでも回転してしまうと、スケール３１０と検出ヘッド部３２０との互いの姿勢がブレてしまうので、その分だけ検出精度が安定しないことになる。そのため、ピン１１２とガイドスリット１１との間にガタ（隙間、遊び）が無いようにピン１１２の外径とガイドスリット１１のスリット幅を高精度に仕上げる努力がなされる。

特公平８−２７１６１特許２５５７１７１特開２００７−３２２２４８特開２０１５−７５３９７特開２０１６−１４５３４

さて、スケール３１０のスケール面と検出ヘッド部３２０の検出面とを高い精度で平行にすることがエンコーダ３００の検出精度を高く保つために極めて重要である。
しかしながら、実際の部品の加工精度には当然に限界があるのであり、製品として組み立てたときにスケール３１０のスケール面と検出ヘッド部３２０の検出面とが平行からずれた状態で組み付けられるのもやむを得ないことである。
ここで、第１の考え方は、製品として保証できる測定精度が部品加工誤差で制限されることを受容するということである。例えば、部品の累積加工誤差を考慮して、保証できる測定分解能を０．１μｍなどとする。

第２の考え方として、姿勢のブレが測定精度に影響しないようなエンコーダを採用するということがある。例えば、特許文献２（特許２５５７１７１）は、このような高精度かつ安定なエンコーダとしてレーザホロスケール（ＬＨＳ）を採用している。
これであれば、部品の累積加工誤差があるとしても、測定精度を例えば０．０１μｍといった高精度、高分解能にすることができる。
しかし、レーザホロスケール（ＬＨＳ）はもちろんのこと、姿勢のずれに対して高いロバスト性を有する小型エンコーダは極めて高価なので、製品価格がどうしても高くなってしまう。測定精度は１０倍になるかもしれないが、製品価格は１０倍以上になる。

本発明の目的は、コストアップを抑制しつつも高い測定精度を備えたリニアゲージを提供することにある。

本発明のリニアゲージは、
スピンドルと、
前記スピンドルを軸線方向進退可能にガイドするガイド筒部と、
前記ガイド筒部との間に間隔をあけ、かつ、前記ガイド筒部の軸線と平行に設けられたスリットであるガイドスリット部と、
前記ガイドスリット部を貫通した状態で前記スピンドルの側面に固定される姿勢調整ピンと、を備え、
前記姿勢調整ピンは、偏心ピンである
ことを特徴とする。

本発明では、
前記姿勢調整ピンは、
先端側と基端側との両側にネジを有し、基端側のネジがスピンドルの側面に螺着される両ネジと、
前記両ネジの先端側のネジに螺合されるピンヘッドと、を有し、
前記両ネジとピンヘッドとの少なくともいずれか一方が偏心している
ことが好ましい。

本発明では、
前記両ネジと前記ピンヘッドとの間にはゴムブッシュが介装されている
ことが好ましい。

本発明では、
前記スピンドルには、反射型光電式エンコーダのスケールまたは検出ヘッド部のいずれか一方が固定されている
ことが好ましい。

背景技術として、従来のリニアゲージの内部機構を模式的に示す図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。リニアゲージの外観斜視図である。リニアゲージの断面図である。保持筒部の外観斜視図である。保持筒部の部分拡大図である。偏心ナットを示す図である。スピンドルの軸線に垂直な方向で切った断面をスピンドルの軸に沿った方向から見た図である。スピンドルの軸線に垂直な方向で切った断面をスピンドルの軸に沿った方向から見た図である。保持筒部の断面（端面）を示す図である。リニアゲージの組み立て途中において、スピンドルの軸線に垂直な方向で切った断面をスピンドルの軸に沿った方向から見た図である。リニアゲージの組み立て途中において、スピンドルの軸線に垂直な方向で切った断面をスピンドルの軸に沿った方向から見た図である。

本発明の特徴の一つは回り止めピンに姿勢調整機能を設けたことにあるが、本発明の具体的構成を説明する前に、本発明の意義を理解しやすくするため、従前の課題の一例をやや詳しく説明しておく。
図２から図４を参照されたい。
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図において、スピンドル１１０とピン１１２とを抜き出して示す図である。
図２において、スピンドル１１０には、スピンドル１１０の軸線（Ｘ_Ｓ）に対して垂直に雌ネジ１１１が設けられている。
雌ネジ１１１の軸線を延長して、これをＺ_Ｓ軸とする。
スピンドル１１０の断面は真円であり、Ｚ_Ｓ軸がスピンドル１１０の中心を通過するように雌ネジ１１１を垂直に設ける。なお、スピンドル１１０の軸線をＸ_Ｓ軸とし、Ｚ_Ｓ軸およびＸ_Ｓ軸に垂直な軸をＹ_Ｓ軸とする。

スピンドル１１０にスケール３１０を取り付け固定するにあたり、スピンドル１１０にスケール取付け面１１３を設ける。
このとき、スケール取付け面１１３がＺ_Ｓ軸に対して垂直になるように加工する。
（必然的に、スケール取付け面１１３はＸ_Ｓ軸およびＹ_Ｓ軸に平行となる。）
これにより、スケール３１０のスケール面３１１とピン１１２の軸（＝Ｚ_Ｓ軸）とが垂直になる。
（なお、必然的に、ピン１１２の軸線は雌ネジ１１１の軸線Ｚ_Ｓに一致する。）

次に、図３は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図において、ブッシュ１０を抜き出して示す図である。
ブッシュ１０にはガイドスリット１１が穿設されている。ガイドスリット１１は、ブッシュ１０の軸線Ｘ_Ｂに平行に設けられる。ここで、ガイドスリット１１のスリット幅の中心を通り、ブッシュ１０の軸線Ｘ_Ｂに垂直な軸をＺ_Ｂとする。

ブッシュ１０は円筒形状であるから、断面で見たときに外円１３と内円１４とがあるわけである。この内円１４の加工精度（例えば真直度や表面粗さ）がスピンドル移動の精度を決定することになるので、内円１４は超精密に仕上げ加工される。

設計上は、ブッシュ１０の外円１３と内円１４とは同心円である。
しかしながら、外円１３と内円１４とを完全に同心円に加工することは極めて難しい。
特に、内円１４を超精密に仕上げ加工しようとすると、どうしても薄い厚いの肉厚の差が僅かながら生じる。さらに、耐久性を高めるためにブッシュ１０に焼き入れを施すとなると、理想的な設計値からのずれは避けがたい。
あらためて、さきほどブッシュ１０の軸線Ｘ_Ｂと言ったのはブッシュ１０の外円１３を基準とした中心軸線Ｘ_Ｂと考えていただきたい。
図３においては、内円１４の中心ＣＩが外円１３の中心（Ｘ_Ｂ）からわずかに左にずれているとする。もちろん図３においては、分かりやすいようにずれを誇張して描いている。
いま、内円１４の中心軸線をＸ_Ｉとする。また、ガイドスリット１１のスリット幅の中心を通り、内円１４の中心軸線Ｘ_Ｉに垂直な軸をＺ_Ｉとする。すると、当然のことながら、軸線Ｚ_Ｂと軸線Ｚ_Ｉとには少しずれが生じることになる。

さて、図４は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
ブッシュ１０にスピンドル１１０を挿通する。そして、ガイドスリット１１を通してピン１１２をスピンドル１１０に取り付け、スピンドル１１０の回り止めにする。
ここまでに説明したように、ブッシュ１０の外円１３と内円１４とが同心円からずれている場合、軸線Ｚ_Ｂと軸線Ｚ_Ｉとには少しずれが生じている。
（なお、図４は分かりやすいように誇張して描いているのであり、実際には１／１００°オーダーのずれである。）
ガイドスリット１１を通してスピンドル１１０にピン１１２を取り付けると、ピン１１２の軸（＝Ｚ_Ｓ）は軸線Ｚ_Ｉに一致することになるが、軸線Ｚ_Ｂに対しては傾斜をもつことになる。すると、スケール取付け面１１３も、それにしたがって、スケール３１０のスケール面３１１も軸線Ｚ_Ｂに対し、垂直ではなく少し傾斜した状態になる。

さて、ブッシュ１０と検出ヘッド部３２０との取り付け位置や取り付け姿勢を決定するにあたっては、ブッシュ１０の外形（外円１３）を規準にすることになる。
図４に例示するように、検出ヘッド部３２０の検出面３２１は、ブッシュ１０の外形（外円１３）を規準とした軸線Ｚ_Ｂに対しては垂直になるとしても、ピン１１２の軸Ｚ_Ｓ（＝軸Ｚ_Ｉ）に対しては傾斜してしまっている。すると、スケール３１０のスケール面３１１と検出ヘッド部３２０の検出面３２１との姿勢にもずれが生じてきてしまい、これがエンコーダ３００の検出精度に直接影響する。

高価なレーザホロスケールでも使用すれば問題にはならないが、比較的低廉なエンコーダを採用するとなるとスケール面３１１と検出ヘッド部３２０の検出面３２１との姿勢合わせは極めて重要である。
例えば、比較的低廉であり小型化にも有利なエンコーダとして反射型光電式エンコーダが挙げられる。反射型光電式エンコーダの検出精度は、透過型に比べてもスケール３１０と検出ヘッド部３２０との姿勢ずれが検出精度に大きく影響する。

もちろん上記に例示した課題は一例に過ぎない。雌ネジ１１１の軸が極僅かに傾いていることもあるし、検出ヘッド部３２０が極僅かに傾いて取り付けられる可能性もある。
いずれにしても、スピンドル１１０が丸棒である限り、スケール３１０（あるいは検出ヘッド部３２０）が僅かながら軸回りに回転してしまう誤差は解消し難い問題として残っていた。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を説明する。
図５は、リニアゲージ１００の外観斜視図である。
リニアゲージ１００は、スピンドル１１０と、スピンドル１１０を移動可能に保持する本体部１２０と、を有する。
スピンドル１１０自体は図１から図４で紹介した一般的なスピンドル１１０と同じであり、例えば図６や図７も合わせて参照していただくと、スピンドル１１０には、ピン４００をネジ止めするための雌ネジ１１１と、エンコーダ３００のスケール３１０を取り付け固定するためのスケール取付け面１１３が形成されている。

本体部１２０は、スピンドル１１０を軸方向進退可能に保持するとともにスピンドル１１０の変位を検出する。
図６は、リニアゲージ１００の断面図である。
本体部１２０は、保持筒部２００と、エンコーダ３００と、姿勢調整ピン４００と、カバー部５００と、を備える。

図７に保持筒部２００の外観斜視図を示し、図８に保持筒部２００の部分拡大図を示す。
保持筒部２００は、スピンドル１１０を軸方向進退可能に保持する筒体なのであるが、さらにその他の機能も併せ持つように一体的に形成されている。
すなわち、保持筒部２００は、エンドプレート２１０と、ガイド筒部２２０と、ガイドスリット部２４０と、取付台２５０と、を一体的に有するように形成されている。

いま、説明が分かりやすいように、図６において紙面の左をリニアゲージ１００の前方とし、紙面の右をリニアゲージ１００の後方と称することにする。
（言い換えると、スピンドル１１０の先端側がリニアゲージ１００の前方側であり、スピンドル１１０の基端側がリニアゲージ１００の後方側であるとする。）
同じく、図６の紙面を規準に上下を表現することがある。

保持筒部２００は、カバー部５００の前端を閉塞する矩形のエンドプレート２１０を有し、このエンドプレート２１０に対してガイド筒部２２０、ガイドスリット部２４０および取付台２５０が一体的に設けられている。
まず、ガイド筒部２２０は、例えば図６に表れるように、スピンドル１１０を前後に挿通するための筒であり、ガイド筒部２２０の内面はスピンドル１１０を軸受けするために高精度に仕上げられている。
なお、ここではガイド筒部２２０の内面でスピンドル１１０を直接軸受けするように描いたが、ガイド筒部２２０とスピンドル１１０との間に別途軸受けを介装するようにしてもよい。
軸受けとしては、例えば、転がり軸受けを採用してもよい。

ガイド筒部２２０は、エンドプレート２１０の前方（２２１）および後方（２３０）にそれぞれ延在するように設けられている。
ここで、エンドプレート２１０の前方側にノズルのように突出しているガイド筒部２２０の部分を前方ガイド筒部２２１と称することにする。
一方、エンドプレート２１０の後方側には、前方ガイド筒部２２１の筒孔に連通する筒孔を有するように後方ガイド筒部２３０がある。このエンドプレート２１０を間にし、エンドプレート２１０の前方に延びる前方ガイド筒部２２１とエンドプレート２１０の後方に延びる後方ガイド筒部２３０とによってガイド筒部２２０は構成される。

エンドプレート２１０の後方側には後方ガイド筒部２３０が延在するのであるが、さらに、エンドプレート２１０の後方側において、後方ガイド筒部２３０の上方側にガイドスリット部２４０が形成され、後方ガイド筒部２３０の下方側に取付台２５０が形成されている。
なお、保持筒部２００が一体成形されているので後方ガイド筒部２３０と取付台２５０とは完全に連続しており、後方ガイド筒部２３０と取付台２５０との境目を厳密に定義することはできない。極論、後方ガイド筒部２３０と取付台２５０とが同じものを意味していると解釈していただいても後の説明にそれほどの不都合はない。

ガイドスリット部２４０は、後方ガイド筒部２３０との間に上下方向の間隔Ｌをあけ、かつ、ガイド筒部２２０（後方ガイド筒部２３０）の軸線と平行に設けられたスリットである。
ガイドスリット部２４０の長さとしては、スピンドル１１０の測定ストローク以上は必要である。
このガイドスリット部２４０を貫通して姿勢調整ピン４００がスピンドル１１０の側面に固定され、ガイドスリット部２４０が姿勢調整ピン４００の回転を規制することでスピンドル１１０の回り止めとなる。

ガイドスリット部２４０となるスリットを後方ガイド筒部２３０の上方にどのようにして形成するかについては種々の方法が有り得るが、本実施形態においては、後方ガイド筒部２３０から間隔Ｌをあけた上方において、ガイドスリット部２４０のスリット幅をあけて二本のガイドレール２４１を平行に設けてある。二本のガイドレール２４１の後端は上下方向に起立する壁２４２に繋がっており、また、二本のガイドレール２４１の前端はエンドプレート２１０の背面に連結している。

後方ガイド筒部２３０には、ガイドスリット部２４０のスリット幅よりも若干広い幅でガイドスリット部２４０と平行にスリット２３１が切られている。
このスリット２３１は、姿勢調整ピン４００が遊びをもって挿通されるだけであり、ガイドスリット部２４０からスピンドル１１０に姿勢調整ピン４００を通すための隙間に過ぎない。そこで、スリット２３１を遊挿スリット２３１と称することにする。
ここでは遊挿スリット２３１がガイドスリット部２４０よりも幅広に形成されているとしたが、姿勢調整ピン４００の下部を一部縮径してもよく、いずれにしても遊挿スリット２３１が姿勢調整ピン４００を完全に規制してはいけない。

ガイドスリット部２４０のスリット幅と姿勢調整ピン４００の（頭部の）径とは互いにガタが無いように精密仕上げされている。
また、ガイドスリット部２４０のスリット幅の中心とガイド筒部２２０（後方ガイド筒部２３０）の筒孔の中心とを結ぶ線が保持筒部２００の外形を規準とした中心線に一致するように加工される。（この点については後述する（図１２））。

取付台２５０は、後方ガイド筒部２３０の下方に連続して形成された直方体であり、検出ヘッド部３２０の取り付け台になる。取付台２５０は、検出ヘッド部３２０の取り付け台であるから、取付台２５０の面精度で検出ヘッド部３２０の姿勢もある程度決まってきてしまう。
ここでは、保持筒部２００の後方側を直方体と考えたとき、面同士の平行や直角が高精度に実現されていると仮定する。

姿勢調整ピン４００について説明する。
姿勢調整ピン４００は、製品組み立て時においてはスピンドル１１０の軸回りの微小角（ロール角）を微調整するための調整機構であり、製品組み立て後はスピンドル１１０の回り止めとなる。
なお、スピンドル１１０の軸回りの微小角（ロール角）を微調整するのは、スケール３１０のスケール面３１１の角度を調整するためであるのはもちろんである。
姿勢調整ピン４００は、概略いわゆる偏心ピンであり、姿勢調整ピン４００の基端がスピンドル１１０の側面に固定され、姿勢調整ピン４００の先端がガイドスリット部２４０に差し込まれる。

本実施形態では、製品組み立て時の調整作業を考慮し、姿勢調整ピン４００を、例えば図７に示されるように、両ネジ４１０と、ゴムブッシュ４２０と、偏心ナット（ピンヘッド）４３０との、三つの部材で構成されている。

両ネジ４１０の二つの雄ネジのうちで下側の雄ネジを第１雄ネジ４１１とし、上側の雄ネジを第２雄ネジ４１２とする。
第１雄ネジ４１１と第２雄ネジ４１２との間にはネジ部よりも径大した中間部４１３があり、中間部４１３の上側面は平坦面４１４になっている。
この平坦面を座面４１４と称することにする。

ゴムブッシュ４２０は、樹脂で形成された弾性を有する薄いリング体である。
ゴムブッシュ４２０の穴に第２雄ネジ４１２が通され、ゴムブッシュ４２０は、座面４１４と偏心ナット４３０とで挟まれる（例えば図８参照）。
ゴムブッシュ４２０は、製品組み立て時の姿勢調整作業において偏心ナット４３０が容易には回らないように偏心ナット４３０に少し圧を掛けるためのものである。

偏心ナット４３０は、図９に示すように、偏心した雌ネジ４３１を有する。
雌ネジ４３１は、外円を規準とした中心Ｃ_Ｎから少しずれて形成されている。
雌ネジ４３１の中心をＣ_Ｅで表わす。中心Ｃ_Ｎから中心Ｃ_Ｅに向かう方向を偏心ナット４３０の偏心方向Ｄ_Ｅと称することにする。
また、偏心ナット４３０をガイドスリット部２４０に差し込んだときに両者にガタが生じないように、偏心ナット４３０の径とガイドスリット部２４０の幅とは一致するように作られている。姿勢調整ピン４００によるスピンドル１１０の姿勢調整については後ほど説明する。

カバー部５００は、角筒状の外ケース５１０と、外ケース５１０の後端を閉塞するキャップ５２０と、で構成される。外ケース５１０の前端側には保持筒部２００のエンドプレート２１０が嵌め込まれる。

（姿勢調整ピンを用いた調整作業）
姿勢調整ピン４００によるアライメント調整について図１０から図１４を参照して説明する。
図１０〜図１４は、姿勢調整ピン４００の少し手前でスピンドル１１０の軸線に垂直な方向で切った断面をスピンドル１１０の軸に沿った方向から見た図である。
図を見やすくするため、スピンドル１１０のハッチングは省略した。さらに、各図の一番上に、偏心ナット４３０の上面図を合わせて示してある。

調整作業の説明の前に、その前提として調整すべき誤差の一例を図１０から図１２を参照して補足しておく。
図１０、図１１は、スピンドル１１０と姿勢調整ピン４００とを抜き出した図である。
図１０においては、姿勢調整ピン４００を分解して示し、図１１においては、姿勢調整ピン４００をスピンドル１１０の側面に螺合してある。
いま、図１０、図１１に示すように、スピンドル１１０は設計通りに加工されたと仮定する。すなわち、雌ネジ１１１の軸線をＺ_Ｓとすると、スケール取付け面１１３は軸線Ｚ_Ｓに対して垂直となっており、したがって、スケール３１０のスケール面３１１も軸線Ｚ_Ｓに対して垂直になっているとする。

一方、図１２は、保持筒部２００の断面を示す図である。分かりやすいように、端面図とした。
ガイド筒部２２０は、その内面が超精密仕上げされているのであるが、その筒孔の位置が設計から若干ずれて加工されてしまったとする。
ガイドスリット部２４０のスリット幅の中心を通り、ガイド筒部２２０の筒軸線Ｘ_Ｉに垂直な軸をＺ_Ｉとする。すると、軸Ｚ_Ｉは、保持筒部２００の理想的な中心線Ｚ_Ｂに対して少し傾斜をもつことになる。
（この傾斜は極微小で、例えば１／１００°オーダーである。）

上記のような加工誤差があると仮定してリニアゲージ１００を組み立てながらアライメント調整を行う。
組み立て者は、図１３に示すように、スピンドル１１０をガイド筒部２２０に通し、ガイドスリット部２４０を通して姿勢調整ピン４００をスピンドル１１０の側面に螺合する。
（なお、念のため付言しておくと、図１３、図１４で隙間を大きめに描いているのは図を見やすくするための処理である。）
この時点で、両ネジ４１０の第１雄ネジ４１１とスピンドル１１０の雌ネジ１１１とを接着剤などでしっかり固定してしまって両ネジ４１０は回らないようにしておく。
一方、偏心ナット４３０は第２雄ネジ４１２にねじ込んでいってゴムブッシュ４２０を座面４１４との間に強めに挟み込むが、固着まではしない。ドライバー等の工具を使えば偏心ナット４３０は正逆回転可能である。

さて、仮に偏心ナット４３０の偏心方向Ｄ_Ｅをガイドスリット部２４０の軸線と平行にしたとしても（すなわち、偏心ナット４３０による姿勢調整ピン４００の偏心が無いとしても）、保持筒部２００（ガイド筒部２２０）の加工誤差に起因して姿勢調整ピン４００は僅かに傾斜し（図１３中の矢印Ａ）、スピンドル１１０も軸回りに僅かに回転しまう（図１３中の矢印Ｂ）。
スピンドル１１０の回転（図１３中の矢印Ｂ）により、スケール取付け面１１３も回転するから、スケール３１０のスケール面３１１は傾斜してしまうことになる。すると、スケール３１０のスケール面３１１と検出ヘッド部３２０の検出面３２１とが平行からずれてしまい、検出精度の低下に繋がる。

ところで、実際には、加工誤差に起因してスケール面３１１が傾いているかどうかは目視ではわからない。そこで、エンコーダ３００の電源をオンにし、検出ヘッド部３２０から検出信号を取り出して信号の状態を確認する。
例えば、検出信号の強度が十分にあるかどうか確認する。
また、例えば、スピンドル１１０を進退させたときの検出信号の変化の様子を確認する。
例えば、光電式エンコーダでは２以上の位相信号を取り出し、円運動するリサージュ図形を得る。
このリサージュ図形の真円度が内挿精度に直結するが、スケール３１０と検出ヘッド部３２０の姿勢がずれていると、リサージュ図形が歪み、内挿精度が低下することになる。
特に反射型光電式エンコーダでは、スケール３１０と検出ヘッド部３２０との極僅かな姿勢ずれが検出信号の歪みに大きく影響してくるため、スケール３１０と検出ヘッド部３２０の姿勢調整が極めて重要になってくる。

組み立て者は、スピンドル１１０を動かしながら検出信号を見て、スケール３１０と検出ヘッド部３２０の姿勢がずれていると判断したら、調整作業を行う。すなわち、工具（例えばドライバー）を用いて偏心ナット４３０を極僅かに回し、スピンドル１１０を進退してその効果を確認し、偏心ナット４３０の最適な角度を探る。

いま、図１３の状態から偏心ナット４３０を少し反時計回りに回したところ、図１４のようになったとする。
このとき、偏心ナット４３０の偏心（Ｄ_Ｅ）により、両ネジ４１０の第２雄ネジ４１２が左側に少し変位させられることになる（図１４中の矢印Ｃ）。
なお、偏心ナット４３０の外形は真円なのであり、また、偏心ナット４３０はガイドスリット部２４０に極力ガタが無いように差し込まれているから、偏心ナット４３０の位置自体は変わらない。
偏心ナット４３０はだた回るだけである。

第２雄ネジ４１２の変位（図１４中の矢印Ｃ）とともに両ネジ４１０が変位し（図１４中の矢印Ｄ）、これによってスピンドル１１０の雌ネジ１１１も左に変位させられる。
この雌ネジ１１１の変位に伴ってスピンドル１１０が軸回りに回転させられる（図１４中の矢印Ｅ）。
このスピンドル１１０の回転によってスケール取付け面１１３の角度も回転するから、スケール３１０の姿勢が変化するわけである。

組み立て者は、偏心ナット４３０を少し回し、スピンドル１１０を進退させて検出信号を確かめる。
このとき、スピンドル１１０が移動すると偏心ナット４３０がガイドスリット部２４０を摺動することになるが、偏心ナット４３０は容易に回らないようになっている。すなわち、偏心ナット４３０は座面４１４との間にゴムブッシュ４２０を挟み込んでいるため、偏心ナット４３０は容易には回転しない。
偏心ナット４３０を図１４のようにガイドスリット部２４０に対して少し偏心するように回すと、ガイドスリット部２４０に対して片当たりになることも有り得る。
このとき、スピンドル１１０が一方向に移動したときにガイドスリット部２４０の片方の縁が偏心ナット４３０を一方向に回そうとするかもしれない。
このような事情を考慮にいれて、姿勢調整ピン４００を複数の部材で構成し、偏心ナット４３０と座面４１４との間にゴムブッシュ４２０を挟むようにしている。したがって、組み立て者は、偏心ナット４３０の意図しない回転を気にすることなしにスピンドル１１０を繰り返し進退させて検出信号が最良になる偏心ナット４３０の角度を探ることができる。

なお、ゴムブッシュ４２０に代えてバネ座金でも同様の効果を発揮するが、バネ座金はその形状の歪みの特質上、偏心ナット４３０を真っ直ぐ押し上げるのではなく、やや斜めに押し上げてしまう。したがってバネ座金は姿勢調整ピン４００およびスピンドル１１０に予期しない力を与える可能性があり、形状の対称性が高いゴムブッシュ４２０が好適である。

最終的に検出ヘッド部３２０からの検出信号が最良になったところで偏心ナット４３０の雌ネジ４３１に接着剤を少し流し込んで偏心ナット４３０を完全に固定してしまう。あとはその他の部品を組み付けてリニアゲージ１００の完成である。

このようにして部品（例えば保持筒部２００）の加工誤差の分を姿勢調整ピン４００で補正できるので、本実施形態のリニアゲージ１００は比較的安価なエンコーダ３００を採用したとしても測定精度を高くすることができる。

ここで、ガイドスリット部２４０とガイド筒部２２０（後方ガイド筒部２３０）との間に間隔Ｌがあることの効果を補足しておく。
従来（例えば図４）のようにブッシュ１０にガイドスリット１１を設けることに比べ、本実施形態のようにガイドスリット部２４０とガイド筒部２２０（後方ガイド筒部２３０）との間に間隔Ｌをあけた方がスピンドル１１０の軸回りの回転ガタは小さくなる。
仮に、従来（例えば図４）と本実施形態とで加工誤差が同じだとする。すなわち、従来（例えば図４）でもガイドスリット１１とピン１１２との間のガタがΔＧであり、本実施形態（図１４）でも偏心ナット４３０とガイドスリット部２４０との間のガタがΔＧであるとする。
また、従来（例えば図４）のガタでスピンドル１１０の軸回りの回転ガタがΔθ_Ｐであり、本実施形態（図１４）のスピンドル１１０の回転ガタがΔθ_Ｅであるとする。
Δθ_ＰとΔθ_Ｅとは次のようになるので、あきらかにΔθ_Ｅの方が間隔Ｌの分だけ小さい。
したがって、本実施形態の方がスケール３１０と検出ヘッド部３２０の姿勢ずれが小さくなり、エンコーダ３００の測定精度がますます安定することになる。

Δθ_Ｐ＝（ΔＧ／２πｒ）×３６０°
Δθ_Ｅ＝｛ΔＧ／２π（ｒ＋Ｌ）｝×３６０°
ｒはスピンドルの半径。

リニアゲージ１００のユーザは、使用時に（測定時に）スピンドル１１０を直接に手で持って移動させることがある。
このとき、意図せずスピンドル１１０に回転力を掛けてしまい、これがエンコーダ３００の姿勢ずれに繋がることもあった。
この点、本実施形態では姿勢調整ピン４００が長くなったので、その分てこの原理が働き、スピンドル１１０の回転は強く規制される。したがって、ユーザがスピンドル１１０を直接手で持ったとしても、エンコーダ３００の精度が落ちることはない。

また、上記のΔＧを偏心ナット４３０の偏心率（偏心度）に読み替えていただければわかるように、偏心ナット４３０を同じだけ回転させたときのスピンドル１１０の回転角は本実施形態の方が小さい。すなわち、スピンドル１１０の姿勢調整（ロール角ずれの調整）を極めて細かくできるということである。
姿勢調整ピン４００でスピンドル軸回りの回転を調整するといっても１／１００°オーダーの話しであり、人の感覚の限界に近い。
従来構成（図４）のままでピンを偏心ピンに代えただけでは調整がうまくいかない可能性もあるが、この点、本実施形態の方が微小な調整もやりやすい。

間隔Ｌはできるかぎり長い方がよいわけであるが、必然的に、間隔Ｌの長さの上限は、カバー部５００内に保持筒部２００（ガイドスリット部２４０）が収まる程度ということになる。
下限については特に限定することもなく、０を超えていればよいわけであるが、しいていうと、ガイドスリット部２４０がガイド筒部２２０の内面からｒ以上（ｒはスピンドルの半径）離れている、より好ましくは、２ｒ以上離れているとよい。

以上、説明したように、本実施形態によれば、コスト削減と高い測定精度とを高いレベルで両立するリニアゲージを提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
姿勢調整ピンは、偏心ピンとして機能すればよいのであるから、例えば、ナットではなく、両ネジが偏心していてもよい。また、上記説明では、両ネジに雄ネジがあり、ピンヘッドは偏心ナットであったが、雌ネジと雄ネジが逆になってもよいのはもちろんである。

エンコーダの検出ヘッド部を保持筒部に固定し、スケールをスピンドルに固定したが、もちろん逆になってもよい。
光電式エンコーダを採用する場合、スケールは回折格子を有するガラススケールとし、検出ヘッドはＬＥＤ（（半導体レーザＬＤ）でなくてもよい）と受光素子アレイとを有するユニットにする。
ただし、エンコーダの種類については特に限定されない。静電容量式エンコーダ、磁気式エンコーダ、透過型光電式エンコーダでもよいのであり、もちろん、レーザホロスケール（ＬＨＳ）を採用してもよい。

１００…リニアゲージ、１１０…スピンドル、１１１…雌ネジ、１１３…スケール取付け面、１２０…本体部、２００…保持筒部、２１０…エンドプレート、２２０…ガイド筒部、２２１…前方ガイド筒部、２３０…後方ガイド筒部、２３１…遊挿スリット、２４０…ガイドスリット部、２５０…取付台、３００…エンコーダ、３１０…スケール、３１１…スケール面、３２０…検出ヘッド部、３２０…検出ヘッド部、３２１…検出面、４００…姿勢調整ピン、４１０…両ネジ、４１１…第１雄ネジ、４１２…第２雄ネジ、４１３…中間部、４１４…平坦面、４１４…座面、４２０…ゴムブッシュ、４３０…偏心ナット、４３１…雌ネジ、５００…カバー部、５１０…外ケース、５２０…キャップ。

Claims

スピンドルと、
前記スピンドルを軸線方向進退可能にガイドするガイド筒部と、
前記ガイド筒部との間に間隔をあけ、かつ、前記ガイド筒部の軸線と平行に設けられたスリットであるガイドスリット部と、
前記ガイドスリット部を貫通した状態で前記スピンドルの側面に固定される姿勢調整ピンと、を備え、
前記姿勢調整ピンは、偏心ピンである
ことを特徴とするリニアゲージ。
請求項１に記載のリニアゲージにおいて、
前記姿勢調整ピンは、
先端側と基端側との両側にネジを有し、基端側のネジがスピンドルの側面に螺着される両ネジと、
前記両ネジの先端側のネジに螺合されるピンヘッドと、を有し、
前記両ネジとピンヘッドとの少なくともいずれか一方が偏心している
ことを特徴とするリニアゲージ。
請求項２に記載のリニアゲージにおいて、
前記両ネジと前記ピンヘッドとの間にはゴムブッシュが介装されている
ことを特徴とするリニアゲージ。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のリニアゲージにおいて、
前記スピンドルには、反射型光電式エンコーダのスケールまたは検出ヘッド部のいずれか一方が固定されている
ことを特徴とするリニアゲージ。