JP2005300316A - Displacement measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、測定軸方向に延びる目盛りが形成された目盛板と、この目盛板を支持する支持体とを備えたスケールと、このスケールに対向して目盛りを読み取る読み取りヘッドとを備えた変位測定装置に関する。 Disclosed is a displacement measurement system comprising a scale plate having a scale extending in the measurement axis direction, a scale having a support that supports the scale plate, and a read head that reads the scale opposite the scale. Relates to the device.
従来より、この種の変位測定装置において、測定軸方向に延びる目盛りが形成されたスケールを、ガラスなどの低膨張材料からなる目盛板と、これを支持する支持体とで構成する場合、両者の熱膨張率の差に起因したスケールの歪みを防止するため、目盛板を支持体に対して測定軸方向に移動可能に固定することがなされている(特許文献1)。具体的には、目盛板は、一端が固定支承部を介して支持体に固定され、他端が弾性支承部を介して支持体に固定される。固定支承部は固定接着剤により実現され、弾性支承部は弾性接着剤により実現される。
上述した特許文献1に開示のスケールは、目盛板の一端が弾性支承部を介して支持体に支持されているので、目盛板と支持体との間の測定軸方向の熱的な歪みが、弾性支承部により吸収されるという効果があるものの、目盛板は、その厚み方向についても弾性接着剤により支持されることになるので、読み取りヘッドとの間のギャップ方向の精度が出し難いという問題がある。特に、シリコン等の弾性接着剤は、固化すると収縮するため、目盛板と支持体との間のギャップを正確に管理することは難しい。 In the scale disclosed in Patent Document 1 described above, since one end of the scale plate is supported by the support through the elastic support portion, thermal strain in the measurement axis direction between the scale plate and the support is Although there is an effect that the scale plate is absorbed by the elastic support portion, the scale plate is supported by the elastic adhesive also in the thickness direction, so that there is a problem that it is difficult to obtain accuracy in the gap direction with the reading head. is there. In particular, since an elastic adhesive such as silicon shrinks when solidified, it is difficult to accurately manage the gap between the scale plate and the support.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スケールの測定軸方向の熱的な歪みを防止しつつ、目盛板の厚み方向への高い取付精度も実現できる変位測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and provides a displacement measuring device that can achieve high mounting accuracy in the thickness direction of the scale plate while preventing thermal distortion in the measurement axis direction of the scale. With the goal.
本発明に係る変位測定装置は、測定軸方向に延びる目盛りが形成された目盛板、及びこの目盛板を支持する支持体を備えたスケールと、このスケールに対向すると共に前記スケールに対して前記測定軸方向に相対移動自在に配置されて、前記スケールの目盛りを読み取る読み取りヘッドとを備えた変位測定装置において、前記目盛板が、前記測定軸方向の一方の端部が固定支持部を介して前記支持体に支持されると共に、前記測定軸方向の他方の端部が弾性支持部を介して前記支持体に支持され、前記固定支持部が、前記支持体から前記目盛板に向けて突出し前記支持体と前記目盛板との間の距離を規定する第1のスペーサと、この第1のスペーサの周囲の前記支持体と目盛板との間に充填された固定接着剤とを備え、前記弾性支持部が、前記支持体から前記目盛板に向けて突出し前記支持体と前記目盛板との間の距離を規定する第2のスペーサと、この第2のスペーサの周囲の前記支持体と前記目盛板との間に充填された弾性接着剤とを備えたことを特徴とする。 The displacement measuring apparatus according to the present invention includes a scale plate provided with a scale extending in the measurement axis direction, a scale including a support that supports the scale plate, and the measurement is performed with respect to the scale while facing the scale. In a displacement measuring device that is arranged to be relatively movable in the axial direction and includes a reading head that reads the scale scale, the scale plate has the one end in the measurement axial direction via the fixed support portion. While being supported by the support, the other end in the measurement axis direction is supported by the support via an elastic support, and the fixed support protrudes from the support toward the scale plate and supports the support A first spacer for defining a distance between a body and the scale plate, and a fixed adhesive filled between the support body and the scale plate around the first spacer, and the elastic support Department is in front A second spacer that protrudes from the support body toward the scale plate and defines a distance between the support body and the scale plate, and between the support body and the scale plate around the second spacer. And a filled elastic adhesive.
本発明によれば、目盛板の一方の端部と支持体との距離が固定支持部を構成する第1のスペーサによって規定され、目盛板の他方の端部と支持体との距離が弾性支持部を構成する第2のスペーサによって規定されるので、目盛板は、測定軸方向については移動可能であるが、ギャップ方向については既定値に拘束される。このため、本発明によれば、スケールの測定軸方向の熱的な歪みを防止しつつ、目盛板の厚み方向への高い取付精度も実現することができる。 According to the present invention, the distance between one end of the scale plate and the support is defined by the first spacer constituting the fixed support, and the distance between the other end of the scale plate and the support is elastically supported. Since the scale plate is defined by the second spacer constituting the part, the scale plate is movable in the measurement axis direction, but is constrained to a predetermined value in the gap direction. For this reason, according to this invention, the high mounting precision to the thickness direction of a scale plate is also realizable, preventing the thermal distortion of the measurement axis direction of a scale.
なお、例えば目盛板が、前記測定軸方向の両端部の間の一又は複数箇所で弾性支持部を介して支持体に支持されていると、スケールが長くなった場合でも、撓みによるギャップの変動を防止することができる。 Note that, for example, if the scale plate is supported by the support body via the elastic support portion at one or a plurality of positions between the both end portions in the measurement axis direction, even if the scale becomes long, the gap changes due to bending. Can be prevented.
また、例えば第2のスペーサが、その突出量を調整可能な可動スペーサであると、弾性接着剤が固化した後に可動スペーサを微調整することにより、弾性接着剤の収縮による目盛板と支持体とのギャップ変動が発生しても、最終的な両者のギャップを高精度に設定することが可能になる。 For example, when the second spacer is a movable spacer whose protrusion amount can be adjusted, the scale plate and the support body due to the shrinkage of the elastic adhesive can be obtained by finely adjusting the movable spacer after the elastic adhesive is solidified. Even if the gap fluctuation occurs, it is possible to set the final gap with high accuracy.
更に、可動スペーサは目盛板に対して点接触し、支持体は可動スペーサの測定軸方向の両側に前記測定軸方向と直交する方向に延びる突起部を備え、前記弾性接着剤が、前記可動スペーサの両側の突起部と前記目盛板との間に充填されていると、安定した支持を可能にしつつ、ギャップの精度向上を図ることができる。 Furthermore, the movable spacer is in point contact with the scale plate, and the support has protrusions extending in the direction perpendicular to the measurement axis direction on both sides of the measurement axis direction of the movable spacer, and the elastic adhesive is provided with the movable spacer. If it is filled between the projections on both sides and the scale plate, it is possible to improve the accuracy of the gap while enabling stable support.
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の一実施形態に係る変位測定装置(この例ではリニアエンコーダ)の外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view of a displacement measuring apparatus (in this example, a linear encoder) according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る変位測定装置は、例えば反射型の光学式エンコーダで、測定軸X方向に延びるスケール1と、このスケール1に、所定のギャップを介して対向すると共に、スケール1に対して測定軸X方向に相対移動自在に配置された光学的な読み取りヘッド2とにより構成されている。スケール1は、目盛板3とこれを支持する支持体4とからなる。
The displacement measuring apparatus according to the present embodiment is, for example, a reflective optical encoder, and is opposed to the scale 1 extending in the measurement axis X direction, facing the scale 1 with a predetermined gap, and is measured with respect to the scale 1. The
目盛板3は、測定軸X方向に長く延びる矩形板状体で、例えばガラス等の低膨張材料からなり、短手方向のほぼ中央部に長手方向(測定軸X方向)に延びる光学格子による目盛り5が形成されている。
The
図2は、図1に示す変位測定装置から読み取りヘッドを取り除いたスケール1の部分の各方向から見た図で、同図(a)は、スケール1を上方から見た図で、支持体4の構造を説明するため目盛板3の一部を切欠して示している。同図(b)は(a)の図中左側から見た側面図、同図(c)は(a)の図中下方から見た正面図、同図(d)は(a)の裏側から見た図である。支持体4は、目盛板3と膨張率がわずかに異なる金属板からなり、目盛板3の長手方向の一方の端部を支持する固定支持部6と、目盛板3の他方の端部を支持する弾性支持部7と、両端部のほぼ中間点を支持する弾性支持部8とを有する。
2 is a view of the portion of the scale 1 from which the reading head is removed from the displacement measuring device shown in FIG. 1 as seen from each direction. FIG. 2A is a view of the scale 1 as seen from above. In order to explain the structure, a part of the
固定支持部6は、支持体4から目盛板3に向けて突出する2つの固定スペーサ(第1のスペーサ)61,62を有する。固定スペーサ61,62は、目盛板3の短手方向に離間配置され、それぞれが短手方向に延びる突条体である。これら固定スペーサ61,62の間に固定スペーサ61,62よりも高さが低い矩形状の接着台63が形成され、この接着台63の上面と目盛板3の下面との間にエポキシ樹脂等の固定接着剤64が充填される。このため、支持体4と目盛板3との距離は、固定スペーサ61,62により規定される。これら固定スペーサ61,62、接着台63及び固定接着剤64により固定支持部6が構成される。なお、固定接着材64としては、エポキシ系接着剤として、アラルダイト スタンダード((株)テックジャム)、セメダイン1500番(セメダイン(株))及びボンドEセットM(コニシ(株))等を用いることができる。この他、固定接着材64としてセメント系接着剤を用いても良い。
The
一方、弾性支持部7は、図3にその拡大断面図を示すように、支持体4に形成された貫通孔71に螺合してその球状の先端部が目盛板3側に突出し、基端部にドライバ嵌合溝を形成し、先端部の突出量を調整可能な、周面にねじ溝が切られたピン型の可動スペーサ(第2のスペーサ)72を有する。この可動スペーサ72の測定軸X方向の両側に、目盛板3の短手方向に延びる2つの突起部73,74が突設されており、この突起部73,74の上面と目盛板3の下面との間にシリコーン接着剤等の弾性接着剤75,76が充填されている。従って、目盛板3は、支持体4に対して測定軸X方向には弾性接着剤75,76の弾性の範囲内で移動可能であるが、ギャップ方向には可動スペーサ72により規定される。これら可動スペーサ72、突起部73,74及び弾性接着剤75,76により弾性支持部7が構成されている。また、弾性支持部8もこれと同様に、可動スペーサ82(貫通孔81に螺合)、突起部83,84及び弾性接着剤85,86により構成されている。なお、弾性接着剤75,76,85,86は、固着すると収縮するので、通常は、弾性接着剤75,76,85,86には引っ張り応力が加わっている。このため、熱膨張によっても、目盛板3が可動スペーサ72,82の先端部から浮き上がることは無い。シリコーン系の弾性接着剤75,76,85,86としては、例えば信越シリコーンKE−3475T、同じくKE−441T、同じくKE−45B(いずれも信越化学工業(株))等を用いることができる。
On the other hand, the
支持体4は、更に長手方向の一端側の短手方向両側に取付孔41,42を有すると共に、長手方向の他端側の短手方向の一方の側に取付孔43を有し、これら取付孔41〜43を介して変位測定を必要とされる装置のベース9等に固定される。但し、取付孔42は固定的な取り付けのためのものであるが、取付孔41は、長手方向に沿って延びる平行アーム44の先端に形成されることにより、支持体4とベース9との間の短手方向の熱膨張差による弾性変形を吸収し、取付孔43は短手方向に延びる平行アーム45の先端に形成されることにより、支持体4とベース9との間の長手方向の熱膨張差による弾性変形を吸収する。
The
以上のように構成された変位測定装置によれば、目盛板3の一方の端部と支持体4との距離が固定スペーサ61,62によって規定され、目盛板3の他方の端部及び中間部と支持体4との距離が可動スペーサ72,82によって規定されるので、目盛板3は、測定軸X方向については移動可能であるが、ギャップ方向については固定接着剤64や弾性接着剤75,76,85,86による接着に拘わらず既定値に拘束される。このため、スケール1の測定軸X方向の熱的な歪みを防止しつつ、目盛板3の厚み方向への高い取付精度が実現される。
According to the displacement measuring apparatus configured as described above, the distance between one end of the
また、上記実施形態においては、目盛板3が、その両端のみならず、中間部でも弾性支持部8によって支持されているので、スケール1が長い場合でも、撓みによるギャップ方向の誤差の発生を防止することができる。なお、可動支持部8は、本実施形態のように、特に測定軸X方向の両端部の間の一箇所のみではなく、更に複数箇所に設けるようにしても良い。
In the above embodiment, the
なお、本発明はエンコーダの形式に限定されるものではなく、磁気式エンコーダ、電磁誘導式エンコーダ、静電容量式エンコーダ等、他の形式のエンコーダのスケールにも適用可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the type of encoder, and can be applied to scales of other types of encoders such as a magnetic encoder, an electromagnetic induction encoder, and a capacitance encoder.
1…スケール、2…読み取りヘッド、3…目盛板、4…支持板、5…目盛り、6…固定支持部、7,8…弾性支持部、9…ベース、61…固定スペーサ、64…固定接着剤、72,82…可動スペーサ、75,76,85,86…弾性接着剤。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scale, 2 ... Reading head, 3 ... Scale plate, 4 ... Support plate, 5 ... Scale, 6 ... Fixed support part, 7, 8 ... Elastic support part, 9 ... Base, 61 ... Fixed spacer, 64 ... Fixed adhesion Agent, 72, 82 ... movable spacer, 75, 76, 85, 86 ... elastic adhesive.
Claims (4)
このスケールに対向すると共に前記スケールに対して前記測定軸方向に相対移動自在に配置されて、前記スケールの目盛りを読み取る読み取りヘッドと
を備えた変位測定装置において、
前記目盛板は、前記測定軸方向の一方の端部が固定支持部を介して前記支持体に支持されると共に、前記測定軸方向の他方の端部が弾性支持部を介して前記支持体に支持され、
前記固定支持部は、前記支持体から前記目盛板に向けて突出し前記支持体と前記目盛板との間の距離を規定する第1のスペーサと、この第1のスペーサの周囲の前記支持体と目盛板との間に充填された固定接着剤とを備え、
前記弾性支持部は、前記支持体から前記目盛板に向けて突出し前記支持体と前記目盛板との間の距離を規定する第2のスペーサと、この第2のスペーサの周囲の前記支持体と前記目盛板との間に充填された弾性接着剤とを備えた
ことを特徴とする変位測定装置。 A scale plate formed with a scale extending in the measurement axis direction, and a scale provided with a support that supports the scale plate;
A displacement measuring device comprising: a reading head that faces the scale and is relatively movable in the measurement axis direction with respect to the scale, and that reads a scale of the scale.
The scale plate has one end in the measurement axis direction supported by the support via a fixed support portion, and the other end in the measurement axis direction attached to the support via an elastic support portion. Supported,
The fixed support portion protrudes from the support body toward the scale plate, defines a distance between the support body and the scale plate, and the support body around the first spacer, With a fixed adhesive filled between the scale plate,
The elastic support portion protrudes from the support toward the scale plate, defines a distance between the support and the scale plate, and the support around the second spacer. A displacement measuring device comprising: an elastic adhesive filled between the scale plate.
前記第2のスペーサは、その突出量を調整可能な可動スペーサである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の変位測定装置。 The first spacer is a fixed spacer;
The displacement measuring device according to claim 1, wherein the second spacer is a movable spacer whose protrusion amount can be adjusted.
前記支持体は、前記可動スペーサの測定軸方向の両側に前記測定軸方向と直交する方向に延びる突起部を備え、
前記弾性接着剤は、前記可動スペーサの両側の突起部と前記目盛板との間に充填されている
ことを特徴とする請求項3記載の変位測定装置。 The movable spacer is in point contact with the scale plate,
The support includes protrusions extending in a direction perpendicular to the measurement axis direction on both sides of the movable spacer in the measurement axis direction,
The displacement measuring apparatus according to claim 3, wherein the elastic adhesive is filled between the protrusions on both sides of the movable spacer and the scale plate.
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JP2007183254A (en) * | 2005-12-06 | 2007-07-19 | Mitsutoyo Corp | Scale for displacement measuring device |
JP2008545978A (en) * | 2005-06-11 | 2008-12-18 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Scale holder |
JP2012103571A (en) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Canon Inc | Position detector and optical apparatus equipped with the same |
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