JPS58161810A - リニアスケ−ル式測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はリニアスケール式測定装置に係り、特に、相
対位１を測定されるべき２つの被測定物の−ｈに連結さ
れた中空の細長ケースと、この細艮ケース内に収納され
たメインスケールと、前記被測定物の他方に連結され前
記メインスケールに対して相対移動可能に係合されると
ともに、該メインスケールに沿って移動されるインデッ
クススケールと、を有してなり、前記メインスケールと
インデックススケールの相対移動から前記２つの被測定
物閤の相対変位を測定するリニアスケール式測定装置の
改良に関する。

２１１の対象物の相対的な位置を測定したり、或いは調
整したりするための測長装置の一種に、リニアスケール
式測定装置がある。

このリニアスケール式測定装置は、例えばＩＲ１図〜第
３図に示されるように構成されている。

図において、冷間引抜き加工により形成された細長ケー
ス１はほぼ方形の゛中空ＩＦｉｌｉｉを有するとともに
、第１図の紙面と直交方向に細長に形成され、更に長手
方向の一側面に沿ってほぼ全長にわたり開口２を備えて
いる。

前記Ｓ長ケース１の開口２側の端面には移動部材として
の検出機構３が指動部材４を介して当接され、細長ケー
ス１の長手方向に沿って移動可能とされている。

この検出機構３の下面には、前記開口２から細長ケース
１内に延在する腕部５が一体的に形成されている。また
前記開口２の近傍における細長ケース１の外側向には該
細長ケース１の長手方向に沿って一対のマグネット６が
設けられ、このマグネット６に該開口２を被うように薄
肉の鉄板からなる閉塞部材７が吸着され、該開口２から
細長ケース１内への塵埃等が侵入することを防止するよ
うにされている。

この時、検出機構３の腕部５が挿入される部分の閉塞部
材７は、該検出機構３に設けられるとともに、両端が検
出機構３の下面に開口された側面山形の満８内に挿入さ
れ、この満８により跨、がれた状態の腕部５は細長ケー
ス１内への挿入が可能となるようにされている。

前記細長ケース１内の長手方向に設けられた満９内には
、ガラス等からなり、−側面〈目盛面）１０　Ｂに縦縞
状の目盛１０Ａ（第２図参照）が形成されたメインスケ
ール１０の下端辺が挿入され、接着剤１１等により固定
されている。

前記検出機構３の腕部５は前記メインスケール１０の近
傍まで延長され、この先端部には連結手段１２を介して
スライダー１３が移動可能に取付けられている。この連
結手段１２は、例えば、先端に三角形の環状部１２Ａを
一体的に形成され、基端を腕部５にワッシャ１２Ｂおよ
びねじ１２Ｇで止められた線状の片持ばね１２Ｄと、前
記環状部１２Ａに係合される円錐台１２Ｅとから構成さ
れている。

前記片持ばね１２Ｄは、スライダー１３をメインスケー
ル１０の第１の走査基準面と兼用された目盛面１０Ｂ側
に押圧するようにされるとともに、スライダー１３をメ
インスケール１０の目盛面１０Ｂと直交する第２の走査
基準面である端面１０Ｃ側にも押圧するようにされてい
る。

前記スライダー１３は、板材から略し字状に形成された
接触子取付部材１３Ａとこの接触子取付部材１３Ａの一
端折曲げ短辺にねじ止めされるとともに、前記メインス
ケール１０の目盛１０Ａが形成されていない向に対向さ
れた肉厚の発光素子取付部材１３Ｂど、前記接触子取付
部材１３Ａの他端折曲げ長辺にねじ（図示省略）止めさ
れるとともに、前記メインスケール１０の目盛面１０Ｂ
に対向された肉厚の受光素子取付部材１３Ｃとにより構
成されている。

前記スライダー１３の接触子取付部材１３Ａの萌配メイ
ンスケール１０の目盛面１０Ｂに対向した而には、メイ
ンスケール１０と同様な縦縞状のＬ［（図示省略）を有
するインデックススケール１４が固定されている。この
−インデックススケール１４とメインスケール１０とを
挾んだ杭管で光源どしくの発光素子１ｂと受光素子１６
とが配置され（いる。

この場合、発光素子１５は前記接触子取付部材１３３Ａ
の１−字の短辺に固着された発光衆２子取付部材１；３
Ｂに、また受光素子１６は前記接触子取付部材１３Ａの
Ｌ字の長辺に固着された受光素子取付部材゛１３Ｃに各
々２個固肴されている。

前記接触子取付部材１３ＡのＬ字の内向すなわち前記メ
インスケール１０の第１の走査基準面である目盛面１０
Ｂおよびこの目盛面に直交した第２の走査基準面である
端面１０Ｃに対向した面には、それぞれ、各々ポリアセ
タール樹脂のような低摩擦係数の樹脂からなる摺動駒１
７．１８が複数個固定され、これらの摺動駒１７．１８
は前記片持ばね１２０の付勢力によりメインスケール１
０の目盛面１０Ｂおよびこの目盛面１０Ｂに直交した端
面１０Ｃに当接するようにされている。

このような構成において、細長ケース１および移動部材
としての検出機構３のいずれか一方を、例えば検出機構
を被測定物に取付け、他方すなわち細長ケース１を機械
のベッドすなわら固定側１９に固定して被測定物を移動
すると、メインスケール１０の目盛１０Ａとインデック
ススケール１４の目盛との閣で明暗の縞模様が発生し、
この縞模様を光源として発光素子１５と受光系子１６と
で読み取って被測定物の移動−を読み取り、測定を行う
ものである。

前記細長ケース１は通常アルミニウム材料より形成され
、また、この細長ケース１が取付けられるべき固定側１
９は鉄材料によって形成されている。

前記ｍ長ケース１を形成するアルミニウム材は、固定側
１９を形成する鉄材よりも線膨張係数が大きく、従って
、固定側１９に対して細長ケース１のある範囲での伸縮
を許容するようにしなければならない。

寸なわち細長ケース１の材料であるアルミニウム ム合金の線膨張係数α−２，３５ｘ　１０　／ｄｅｇ　
、固定側１９を構成する鉄材の線膨張係数β−１，１７
Ｘ　　１０　／ｄｅＱであり、細長ケース１の長さを５
−１断面積をＡＣｌ　　、１１度変化を４０℃とすると
、両者の長手方向の膨張の差はλ＝　（２，２５−１，
１７）−夕 Ｘ１０Ｘ４０℃ｘ５０００ｇ＋ｎ−２，１６＋ｅｓ　、
歪みεは、ε−λ／Ａ　　＝　２．１６１５０００とな
り、従って、細長ケース１に加わる圧縮力Ｐは、 Ｐ−ε［Ａ −２，１６１５０００ｘ　Ｏ，７５ｘ　１０　ＫＯ／ｉ
ｔｓ　　ｘＡ−０，３２４ＫＯ／ｍｍ　　ｘＡとなる。

ここでＥはアルミニウム合金のヤング率を示すものとす
る。

従って、Ａ　−１０ｃｍ　とすると圧縮力Ｐは３２４Ｋ
ｇとなり、また、Ａ　＝　１００ｃｍ　とすると圧縮力
Ｐは３２４０Ｋ　Ｑとなり、従って、細長ケース１を固
定側１９に対して一定範囲で伸縮できるように支持しな
ければ固定側１９の剪断破壊を招くことになる。また他
方、固定側１９の強度資増大すると、細長ケース１或い
はメインスケール１０が湾曲されてしまうことになる。

このような問題点に対する対策としては、例えば、特公
昭５６−２７８０２号公報に記載されるように、固定側
に対して細長ケースの両端を撓みやすい部材により支持
し、これによって細長ケースの長手方向の伸縮を許容す
るようにしたものがある。

しかしながらこのような支持方法は、細長ケースの両端
を支持する支持部材がハ持ばりとして作用するため、細
長ケースの水平方向の伸長が許容されず、該細長ケース
を湾曲する方向の力が生ずるという問題点があり、更に
また、支持部材は細長ケースの長さ、断面形状が興なる
ごとにこれに対応して興なる形状としなければならない
という問題点がある。

しかも、近年曽及しつつある大型ＮＣＩＩ械のフィード
バック系に利用される測定装置においては、全長が４〜
１０ｍにも及ぶものがあり、上記のような細長ケースの
両端を撓みやすい部材で支持するようにした場合は、測
定精度を確保することが困難であるとともに、細長ケー
ス自体或いは支持部材の破損を招くという問題点がある
。更に、細長ケースは、８１度の彰１のみならず自重に
よっても撓みを生じ、スライダーのスムーズな移動が不
能となることも生じるという問題点がある。

この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもめであ
って、細長ケースの伸縮を許容することにより、温度変
化による測定精度の低下、機器の破損の防止、を図るこ
とができるリニアスケール式測定装置を提供することを
目的とする。

この発明は、相対位置を測定されるべき２つの被測定物
の一方に連結された中空の細長ケースと、この細長ケー
ス内に収納されたメインスケールと、前記被測定物の他
方に連結され前記メインスケールに対して相対移動可能
に係合されるとともに、該メインスケールに沿って移動
されるインデックススケールと、を有してなり、前記メ
インスケールとインデックススケールの相対移動から前
記２つの被測定物間の相対変位を測定するリニアスケー
ル式測定装置において、前記細長ケースの、前記一方の
被測定物側面に、長手方向に連続して形成された溝と、
この溝の艮手方向少なくとも１個所に形成された、該溝
の前記一方の被測定物側端面における開口幅よりも大き
い幅の幅広部と、該幅広部内において、的記細長ケース
と一定範囲で長手方向相対変位可能な状態で、溝の深さ
方向に係合される固定部材と、前記一方の被測定物側か
ら前記溝内の固定部材に係合し、これを固定するための
固定手段と、を設けることに上り上記目的を達成するも
のである。

またこの発明は、前記リニアスケール式測定装置におい
て、前記細長ケースの長手方向中央部において、該細長
ケースを前記一方の被測定物側に相対移動不能に固定す
るとともに、該長手方向中央部の両側位冒で、前記固定
部材および固定手段により前記細長ケースと一方の被測
定物を係合することにより上記目的を達成するものであ
る。

またこの発明は、前記リニアスケール式測定装置におい
て、前記固定手段を、前記細長ケース側の溝に沿って前
記一方の被測定物に形成された長溝を挿通して長手方向
一定範囲で固定位置可変とすることにより上記目的を達
成するものである。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

この実施例において、前記第１図〜第３図に示される従
来のリニアスケール式測定装置と同一または相当部分に
はこれらと同一の符号を付することにより説明を省略す
るものとする。

この実施例は、第４図に示されるように、相対位置を測
定されるべき２つの被測定物の一方に連結された中空の
細長ケース１と、この細長ケース１内に収納されたメイ
ンスケール１０と、前記被測定物の他方に連結され前記
メインスケール１０に対して相対移動可能に係合される
とともに、該メインスケール１０に沿って移動されるイ
ンデックススケール１４と、を有してなり、前記メイン
スケール１０とインデックススケール１４の相対移動か
ら前記２つの被測定物間の相対変位を測定するリニアス
ケール式測定装置において、前記細長ケース１の、前記
一方の被測定物１９Ａ側面１Ａに、長手方向に連続して
形成された満２０と、この溝２０と同様に長手方向に連
続的に、かつ溝２０の図において左右に連続して形成さ
れた、該満２０の前記側面１Ａにおける開口幅よりも大
きい幅の幅広部２０Ａと、該幅広部２ＯＡ内において、
前記細長ケース１と一定範囲で長手方向相対変位ｂ］能
な状態で、満２０の深さ方向に係合される固定部材２１
と、前記一方の被測定物１９Ａ側から前記満２０内の固
定部材２１に係合し、これを固定するための固定手段２
２と、を設けたものである。

前記固定部材２１は、第５図および第６図に示されるよ
うに、前記溝２０の幅広部２０Ａ内に入り込み、これと
図において上下方向に係合する鍔部２１Ａを備え、前記
一方の被測定物１９Ａに形成された興通孔２３を下方か
ら貫通するボルトたる固定手段２２の先端に螺合され、
これにより、固定手段２２を締付けることによって、鍔
部２１Ａを介して細長ケース１を一方の被測定物１９Ａ
に締付固定できるようにされている。

前記固定部材２１は、その各々につき固定手段２またる
ボルトが長手方向に２１１螺合されるとともに、第７図
に示されるように細長ケース１の長手方向中央部を除く
その前後の任意個所に等間隔に複数個配置されている。

細長ケース１の長手方向中央部は、第４図に示されるよ
うに、ボルト２４によって一方の被測定物１９Ａとの相
対移動不能な状態で締付固定され【いる。

この実施例においでは、細長ケース１は固定側１９に対
しＣ１その長手方向中央部を除き複数個所で満２０の幅
広部２ＯＡと固定部材２１の鍔部２１Ａとの接触により
固定手段２２を介して支持されているので、温度変化に
より一方の被測定物１９Ａに対してＩｌ長ケース１が伸
縮しても、鍔部２１Ａと＄１２０の幅広部２０Ａとの滑
りによって吸収され、従って、細長ケース１の伸縮が許
容されることになる。

また、この場合、細長ケース１は、長手方向の複数個所
で固定部材２１および固定手段２２によって一方の被測
定物１９Ａに支持されているので、大型のＮＣＩＩ械等
用の長大サイズの場合でも、自拳によって撓んだりする
ことがない。

更に、細長ケース１の満２０は、その長手方向に連続的
に形成することができるので、細長ケース１を押出し成
形でき、精度の向上およびコストの低下を図ることがぐ
きる。

なお上記実施例において、固定手段２またるボルトは−
ｈの被測定物１９Ａに形成された貫通孔２３［挿通され
るものであるが、これは、例えば貫通孔２３を細長ケー
ス１の長手方向の艮孔或い固定部Ｉ４２１および固定手
段２２の個数およびその取付ピッチの選択性ならびに自
由度を増大することができる。

また、前記実施例は、細長ケース１の長手方向中央部に
おいて、ボルト２４により一方の被測定物１９Ａに相対
移動不能に固定されているが、これは、必ずしも設ける
必要がなく、全て同定部材２１および固定手段２２によ
り支持するようにしてもよい。但し、ボルト２４によっ
て細長ケース１の長手方向中央部を支持するようにした
場合は、取付時の位置合わせに便利であるという利点が
ある。

また、前記実施例における満２０の幅広部２０△は、満
２０と同時に押出し成形するため、細長ケース１の長手
方向に連続的に形成されているが、これは、固定部材２
１を取付けることができるものであれば、必ずしも連続
的に形成する必要はない。

この発明は上記のように構成したので、細長ケースのｍ
度変化による伸縮を、該細長ケースの変形を伴なうこと
なく支持かつ許容でき、従って、機器の破損の防止、測
定精度の向上を図ることができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリニアスケール式測定装置の一例を示す
横断面図、第２図は第１図の■−■纏に沿う縦断面図、
第３図は第１図の■−ｍ線に沿う縦断面図、第４図は本
発明に係るリニアスケール式測定装置の実施例を示す第
１図と同様の横断面図、第５図は同実施例における固定
部材と溝との関係を示す拡大断面図、第６図は同固定部
材の平１・・・細長ケース、 １０・・・メインスケール、 １４・・・インデックススケール、 １９Ａ・・・一方の被測定物、 ２０・・・溝、 ２ＯＡ・・・幅広部、 ２１・・・固定部材、 ２１Ａ・・・鍔部、 ２２・・・固定手段、 ２３・・・貫通孔、 ２４・・・ボルト。 代理人　　　松　　山　　圭　　佑 （ばか１名） ４　ｌ　図 第　２　図 第　３　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対位置を測定されるべき２つの被測定物の一方
   に連結された中空の細長ケニスと、この細長ケース内に
   収納されたメインスケールと、前記被測定物の他方に連
   結され前記メインスケールに対して相対移動可能に係合
   されるとともに、該メインスケールに沿って移動される
   インデックススケールと、を有してなり、前記メインス
   ケールとインデックススケールの相対移動から前記２つ
   の被測定物間の相対変位を測定するリニアスケール式測
   定装置において、前記細長ケースの、前記一方の被測定
   物側面に、長手方向に連続して形成された溝と、この溝
   の長手方向少なくとも１個所に形成された、該溝の前記
   一方の被測定物側端面における開口幅よりも大きい幅の
   幅広部と、該幅広部内において、前記細長ケースと一定
   範囲で長手方向相対変位可能な状態で、溝の深さ方向に
   係合される固定部材と、前記一方の被測定物側から前記
   溝内の固定部材に係合し、これを固定するための固定手
   段と、を設けたことを特徴とするリニアスケール式測定
   装置。
2. （２）前記細長ケースの長手方向中央部において、該細
   長ケースを前記一方の被測定物側に相対移動不能に固定
   するとともに、該長手方向中央部の両側位−で、前記固
   定部材および固定手段により前記細長ケースと一方の被
   測定物を係合したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のリニアスケール式測定′装置。
3. （３）前記固定手段を、前記細長ケース側の溝に沿って
   前記一方の被測定物に形成された長溝を挿通して長手方
   向一定範囲で固定位瞳可変としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のリニアスケール式
   測定装置。