JP2001201315A - Displacement sensor - Google Patents

Displacement sensor

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JP2001201315A
JP2001201315A JP2000009352A JP2000009352A JP2001201315A JP 2001201315 A JP2001201315 A JP 2001201315A JP 2000009352 A JP2000009352 A JP 2000009352A JP 2000009352 A JP2000009352 A JP 2000009352A JP 2001201315 A JP2001201315 A JP 2001201315A
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JP
Japan
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light
fixed
scale
movable
optical fiber
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Pending
Application number
JP2000009352A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kuramoto
聡 蔵本
Tatsushi Yonezawa
達氏 米澤
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement sensor capable of improving noise resistance, decreasing the number of part items so as to reduce the size, and reducing the temperature dependency. SOLUTION: A mover K is constituted by forming a moving scale S1 on a movable side optical angle converting lens 12, fixed scales S2, S3 are formed on a first and second fixed side optical angle converting lenses 10, 11, and the moving scale S1 and the fixed scales S2, S3 are made opposite to each other to constitute a sensor length measuring beam scale S. Projecting and photo detecting elements 48, 49A, 49B are disposed outside the sensor main body 4, light emitted by the projecting element 48 is guided to the moving scale S1 side through a projecting optical fiber 45 by the movable side optical angle converting lens 12 and transmitted through the fixed scales S2, S3, and the transmitted light is guided to photo detecting optical fibers 46, 47 by the fixed side optical angle converting lenses S2, S3 and detected by the photo detecting elements 49A, 49B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た接触式で且つデジタル式の変位センサに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contact-type and digital-type displacement sensor using an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の変位センサとしては、差動トラン
ス式アナログ変位センサや、投光・受光素子内蔵型デジ
タル変位センサや、ミラー内蔵型デジタル変位センサ等
がある。
2. Description of the Related Art Conventional displacement sensors include a differential transformer type analog displacement sensor, a digital displacement sensor with a built-in light emitting / receiving element, and a digital displacement sensor with a built-in mirror.

【0003】差動トランス式アナログ変位センサは、図
16に示すようにハウジング90内にリニヤブッシュ9
1と第1、第2のコイル93、94とを設け、ハウジン
グ90内に、可動シャフト95とこの可動シャフト95
に連設したコア部材96とを有する可動部97を、リニ
ヤブッシュ91を介してハウジング90の軸線方向に移
動可能に設けて、コア部材96を第1、第2のコイル9
3、94のボビン99に挿入して差動トランス92を構
成し、ハウジング90内に設けたばね部材(図示せず)
で可動部97を付勢して可動シャフト95の先端部をハ
ウジング90外に突出し、可動シャフト95の突出部に
接触子98を設けた構成である。
[0003] A differential transformer type analog displacement sensor has a linear bush 9 in a housing 90 as shown in FIG.
1 and first and second coils 93 and 94, and a movable shaft 95 and a movable shaft 95
A movable portion 97 having a core member 96 connected to the first and second coils 9 and 9 is provided so as to be movable in the axial direction of a housing 90 via a linear bush 91.
A spring member (not shown) provided in the housing 90 by forming the differential transformer 92 by inserting the bobbin 99 into the bobbin 99 of the third or fourth 94.
The movable part 97 is urged to protrude the distal end of the movable shaft 95 out of the housing 90, and a contact 98 is provided on the projected part of the movable shaft 95.

【0004】そして、この変位センサを所定位置にセッ
トして、交流電流を供給すると、第1、第2のコイル9
3、94には電磁誘導により電流が流れる。コア部材9
6が第1、第2のコイル93、94に等しく跨がってい
る(中心にある)ときは、第1、第2のコイル93、9
4に発生する電圧の絶対値は等しくなる。
When the displacement sensor is set at a predetermined position and an alternating current is supplied, the first and second coils 9
A current flows through 3, 94 by electromagnetic induction. Core member 9
When 6 is equally straddling (at the center) the first and second coils 93 and 94, the first and second coils 93 and 9
4 have the same absolute value.

【0005】被検出物(図示せず)が変位して変位セン
サの接触子98に干渉し、可動部97をばね部材に抗し
て押し込むと、可動部97のコア部材96が差動トラン
ス92のボビン99内を、その中心より後方に移動して
第2のコイル94側に多く挿入される。したがって、第
2のコイル94に誘導される電圧の方が高くなり、コア
部材96の移動量に比例して出力電圧は変化する。この
出力電圧の変化量を検出して被検出物の変位を検出す
る。
When the object to be detected (not shown) is displaced and interferes with the contact 98 of the displacement sensor, and the movable portion 97 is pushed in against the spring member, the core member 96 of the movable portion 97 is moved to the differential transformer 92. Of the bobbin 99 is moved backward from the center of the bobbin 99 and is largely inserted into the second coil 94 side. Therefore, the voltage induced in the second coil 94 is higher, and the output voltage changes in proportion to the amount of movement of the core member 96. The displacement of the object is detected by detecting the amount of change in the output voltage.

【0006】また、投光・受光素子内蔵型デジタル変位
センサは、図17に示すようにハウジング100内にリ
ニヤブッシュ101と透過形光電検出素子(受発光素
子)102、103とを設け、ハウジング100内に、
可動シャフト104とこの可動シャフト104に連設し
た移動スケール105を、リニヤブッシュ101を介し
て移動可能に設けて、移動スケール105と固定スケー
ル107とを透過形光電検出素子(受発光素子)10
2、103間に挿入し、ハウジング100内に設けたば
ね部材(図示せず)で可動シャフト104を付勢してこ
の可動シャフト104の先端部をハウジング100外に
突出し、可動シャフト104の突出部にプローブ106
を設けた構成である。
A digital displacement sensor with a built-in light emitting / receiving element is provided with a linear bush 101 and transmission type photoelectric detecting elements (light receiving / emitting elements) 102 and 103 in a housing 100 as shown in FIG. Within
A movable shaft 104 and a movable scale 105 connected to the movable shaft 104 are provided so as to be movable via a linear bush 101, and the movable scale 105 and the fixed scale 107 are connected to a transmission-type photoelectric detection element (light receiving / emitting element) 10.
2 and 103, the movable shaft 104 is urged by a spring member (not shown) provided in the housing 100, and the distal end of the movable shaft 104 is projected out of the housing 100. Probe 106
Is provided.

【0007】そして、プローブ106が被検出物(図示
せず)の変位を感知して、この変位量に対応する移動量
だけばね部材に抗して可動シャフト104が移動する
と、移動スケール105も可動シャフト104の移動量
と同じだけ移動する。
When the probe 106 detects the displacement of the object (not shown) and the movable shaft 104 moves against the spring member by a movement amount corresponding to the displacement amount, the movable scale 105 also moves. It moves by the same amount as the movement amount of the shaft 104.

【0008】移動スケール105の移動で透過形光電検
出素子(受発光素子)102、103間の透過光量が変
化するために、この透過光量の変化を検出することで被
検出物の変位を計測する。
Since the amount of transmitted light between the transmissive photoelectric detecting elements (light receiving and emitting elements) 102 and 103 changes due to the movement of the movable scale 105, the displacement of the object is measured by detecting the change in the amount of transmitted light. .

【0009】また、ミラー内蔵型デジタル変位センサ
は、図18に示すようにハウジング110内に、固定ス
ケール112と、この固定スケール112を挟んだ位置
にミラー113、114とを配置し、ハウジング110
内にステム111を介して可動シャフト115を移動可
能に設け、この可動シャフト115に移動スケール11
6を連設し、移動スケール115を固定スケール112
に重ね、ハウジング110内に設けたばね部材(図示せ
ず)で可動シャフト115を付勢してこの可動シャフト
115の先端部をハウジング110外に突出し、可動シ
ャフト115の突出部にプローブ116を設けた構成で
ある。
The digital displacement sensor with a built-in mirror has a fixed scale 112 in a housing 110 and mirrors 113 and 114 interposed between the fixed scale 112 as shown in FIG.
A movable shaft 115 is provided so as to be movable via a stem 111 therein, and a movable scale 11 is attached to the movable shaft 115.
6 and the movable scale 115 is fixed to the fixed scale 112.
The movable shaft 115 is urged by a spring member (not shown) provided in the housing 110 to project the tip end of the movable shaft 115 out of the housing 110, and the probe 116 is provided on the projected portion of the movable shaft 115. Configuration.

【0010】そして、投光用光ファイバ117から射出
された光をミラー113により反射させて、移動スケー
ル115及び固定スケール112のそれぞれのスリット
を通過させ、この透過光をミラー114により反射させ
て、受光用光ファイバ118に入射し、この透過光量を
受光素子(図示せず)で検出するものである。
The light emitted from the light projecting optical fiber 117 is reflected by the mirror 113, passes through the slits of the movable scale 115 and the fixed scale 112, and the transmitted light is reflected by the mirror 114. The light enters the light receiving optical fiber 118, and the amount of transmitted light is detected by a light receiving element (not shown).

【0011】そして、プローブ116が被検出物(図示
せず)の変位を感知して、この変位量に対応する移動量
だけばね部材に抗して可動シャフト115が移動する
と、移動スケール116も可動シャフト115の移動量
と同じだけ移動する。この移動スケール115の移動で
透過光量が変化するために、この透過光量の変化を検出
することで被検出物の変位を計測する。
When the probe 116 senses the displacement of the object to be detected (not shown) and the movable shaft 115 moves against the spring member by a movement amount corresponding to the displacement amount, the movable scale 116 also moves. It moves by the same amount as the movement amount of the shaft 115. Since the amount of transmitted light changes due to the movement of the moving scale 115, the displacement of the detected object is measured by detecting the change in the amount of transmitted light.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の差動トランス式アナログ変位センサにあって
は、アナログ方式のためにリニアリティや精度に限界が
あったし、また、耐ノイズ性の確保が困難であった。ま
た、ロングストローク化と高精度化との両立が困難であ
ったし、部品点数が多く、小型化に限界があった。ま
た、複数のセンサを密着して取り付けた場合、磁気干渉
が生じるという問題点があった。
However, in the above-described conventional differential transformer type analog displacement sensor, linearity and accuracy are limited due to the analog system, and noise immunity is not ensured. It was difficult. In addition, it has been difficult to achieve both a long stroke and high precision, and the number of components is large, and there is a limit to miniaturization. Further, when a plurality of sensors are attached in close contact, there is a problem that magnetic interference occurs.

【0013】また、上記した従来の投光・受光素子内蔵
型デジタル変位センサにあっては、ハウジング100内
に透過形光電検出素子(受発光素子)102、103を
内蔵するために、これらの透過形光電検出素子102、
103を実装する基板を内蔵する必要があって、小型化
に限界があり、また、部品点数が多くなり、コスト低減
が困難になっていた。また、アンプ〜センサ間のケーブ
ルには微小な電気信号が通るために、電磁気ノイズの影
響を受けやすいし、また、電子部品特性、メカニカル部
品の寸法精度のバラツキ管理と調整とが困難であるし、
また、電子部品の温度依存性により、センサの温度特性
向上が困難になるという問題点があった。
In the above-described conventional digital displacement sensor with a built-in light-emitting / light-receiving element, the transmission-type photoelectric detection elements (light-receiving / light-emitting elements) 102 and 103 are built in the housing 100. Type photoelectric detection element 102,
Since it is necessary to incorporate a substrate on which the semiconductor device 103 is mounted, there is a limit to miniaturization, and the number of components is increased, which makes it difficult to reduce costs. Also, since a minute electric signal passes through the cable between the amplifier and the sensor, it is susceptible to electromagnetic noise, and it is difficult to manage and adjust variations in the characteristics of electronic components and dimensional accuracy of mechanical components. ,
In addition, there is a problem that it is difficult to improve the temperature characteristics of the sensor due to the temperature dependency of the electronic component.

【0014】また、上記した従来のミラー内蔵型デジタ
ル変位センサにあっては、ハウジング110内にミラー
113、114を内蔵していて、部品点数が多く、ま
た、ミラー113、114の角度調整が困難であるし、
投光用光ファイバ117や受光用光ファイバ118の固
定や、ミラー113、114の位置決めなど高度な組み
立て精度が必要になるし、また、振動によりミラー11
3、114の角度がずれると、センサの変位検出機能に
重大な支障を来すなど信頼性が低いという問題点があっ
た。
In the above-described conventional digital displacement sensor with a built-in mirror, the mirrors 113 and 114 are built in the housing 110, so that the number of parts is large, and it is difficult to adjust the angles of the mirrors 113 and 114. And
A high degree of assembly accuracy is required, such as fixing the light emitting optical fiber 117 and the light receiving optical fiber 118, and positioning the mirrors 113 and 114.
If the angle of 3, 114 is deviated, there is a problem in that the reliability is low such that the displacement detection function of the sensor is seriously hindered.

【0015】本発明は、上記の問題点に着目して成され
たものであって、その目的とするところは、上記した問
題点を解消するばかりか、特に、耐ノイズ性を向上させ
ることができ、また、部品点数が低減でき、小型化が可
能になるし、また、温度依存性を低減させることができ
る変位センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is not only to solve the above-mentioned problems but also to improve noise resistance. It is another object of the present invention to provide a displacement sensor capable of reducing the number of parts, enabling downsizing, and reducing temperature dependency.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る変位センサは、センサ本体に、多数
の固定スリットを所定のピッチで平行に配列した固定ス
ケールと、被検出物の変位を感知してこの変位量に対応
して移動する可動体とを設け、可動体に、多数の移動ス
リットを所定のピッチで平行に配列した移動スケールを
設け、移動スケールの移動で可動スリットと固定スリッ
トとを透過する透過光量の変化を検出する変位センサで
あって、センサ本体が固定側光角変換レンズと可動側光
角変換レンズとを有し、可動体を、可動側光角変換レン
ズに移動スケールを形成して構成し、固定側光角変換レ
ンズに固定スケールを形成し、移動スケールと固定スケ
ールとを対向させてセンサ測長光スケールを構成し、セ
ンサ本体外に投、受光素子を配し、投光素子が発した光
を投光用光ファイバを介して可動側光角変換レンズで移
動スケール側に導いて固定スケールを透過させ、この透
過光を固定側光角変換レンズで受光用光ファイバ側に導
き、受光素子で受光するようにしたものである。
In order to achieve the above object, a displacement sensor according to the present invention comprises a fixed scale in which a large number of fixed slits are arranged in parallel at a predetermined pitch on a sensor body, and an object to be detected. And a movable body that senses the displacement of the movable body and moves in accordance with the amount of the displacement. The movable body is provided with a movable scale in which a large number of movable slits are arranged in parallel at a predetermined pitch. And a displacement sensor for detecting a change in the amount of transmitted light transmitted through the fixed slit and the fixed slit, wherein the sensor body has a fixed-side light angle conversion lens and a movable-side light angle conversion lens, A moving scale is formed on the lens, the fixed scale is formed on the fixed-side optical angle conversion lens, and the moving scale and the fixed scale are opposed to each other to form a sensor measuring optical scale. An optical element is arranged, and the light emitted from the light emitting element is guided to the moving scale side by the movable-side optical angle conversion lens via the optical fiber for light transmission, and is transmitted through the fixed scale. The light is guided to a light receiving optical fiber side by a lens and received by a light receiving element.

【0017】かかる構成により、センサ本体外に配置さ
れた投光素子からの光は投光用光ファイバ内を搬送され
て可動側光角変換レンズに入力し、移動スケールの移動
スリット及び固定スケールの固定スリットを透過し、固
定側光角変換レンズに入力してこの固定側光角変換レン
ズから出力した光は受光側光ファイバを介して受光素子
で受光される。
With this configuration, the light from the light projecting element disposed outside the sensor main body is conveyed through the light projecting optical fiber and input to the movable-side light angle conversion lens, where it is moved to the movable slit of the movable scale and the fixed scale. Light transmitted through the fixed slit, input to the fixed-side light angle conversion lens, and output from the fixed-side light angle conversion lens is received by the light receiving element via the light receiving side optical fiber.

【0018】そして、可動体が被検出物の変位を感知し
て、この変位量に対応する移動量だけ移動すると、この
可動体が有する可動側光角変換レンズの移動で移動スケ
ールが移動し、この移動スケールの移動で可動スリット
と固定スリットとを透過する透過光量の変化する。この
透過光量の変化が受光素子で検出され、透過/遮光の回
数をカウンタで計数し、変位に換算する。
When the movable body senses the displacement of the object to be detected and moves by a movement amount corresponding to the displacement amount, the moving scale moves by the movement of the movable-side optical angle conversion lens of the movable body, The movement of the moving scale changes the amount of light transmitted through the movable slit and the fixed slit. This change in the amount of transmitted light is detected by the light receiving element, and the number of times of transmission / shielding is counted by a counter and converted into displacement.

【0019】このように、センサ本体外に投、受光素子
を有し、投、受光側光ファイバで移動スリットと固定ス
ケールから成るセンサ測長光スケールへの投、受光を行
うことから、耐ノイズ性を向上させることができ、ま
た、センサ測長光スケールを可動側光角変換レンズに移
動スケールを、固定側光角変換レンズに固定スケールを
それぞれ設けて構成してあるために、部品点数が低減で
き、小型化が可能になるし、また、センサ本体内には電
子部品が一切無いことから、温度依存性を低減させるこ
とができる。
As described above, since the projection and light receiving elements are provided outside the sensor body and the projection and reception side optical fibers are used to project and receive light on the sensor length measuring optical scale composed of the moving slit and the fixed scale, noise resistance is improved. In addition, since the sensor measurement optical scale is configured by providing the movable scale on the movable-side optical angle conversion lens and the fixed scale on the fixed-side optical angle conversion lens, the number of parts is reduced. The temperature dependency can be reduced because the sensor body can be reduced and the electronic device can be reduced in size.

【0020】また、上記の目的を達成するために、本発
明に係る変位センサは、上記した本発明に係る変位セン
サにおいて、固定側光角変換レンズが、複数の固定側光
角変換レンズの組み合わせであり、複数の固定側光角変
換レンズのそれぞれに固定スケールを形成して、隣り合
う固定スケールのピッチを所定量ずらして配置し、複数
の固定側光角変換レンズの出力側にそれぞれの受光用光
ファイバを配すると共に、受光用光ファイバの出力側に
それぞれの受光素子を配し、投光用光ファイバ内を伝搬
してきた光を複数に分光して、これらの分光を可動側光
角変換レンズで移動スケール側に導いて、それぞれの分
光を固定スケールのそれぞれに透過させ、これらの透過
光を複数の固定側光角変換レンズで受光用光ファイバ側
に導き、受光素子で受光するようにしたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a displacement sensor according to the present invention, wherein the fixed-side light angle conversion lens is a combination of a plurality of fixed-side light angle conversion lenses. A fixed scale is formed on each of the plurality of fixed-side light angle conversion lenses, the pitch of adjacent fixed scales is shifted by a predetermined amount, and the respective light receiving portions are provided on the output sides of the plurality of fixed-side light angle conversion lenses. In addition to disposing optical fibers for light, each light receiving element is arranged on the output side of the optical fiber for receiving light, and the light propagating in the optical fiber for light projection is divided into a plurality of light beams, and these light beams are separated into the light angles on the movable side. The light is guided to the moving scale side by the conversion lens, each spectrum is transmitted to each of the fixed scales, and the transmitted light is guided to the light receiving optical fiber side by a plurality of fixed-side light angle conversion lenses. In which it was to receive.

【0021】かかる構成により、上記した本発明に係る
変位センサと同様な作用効果を奏し得るばかりか、投光
用光ファイバ内を伝搬してきた光を複数に分光して、こ
れらの分光を可動側光角変換レンズで移動スケール側に
導いて、それぞれの分光を固定スケールのそれぞれに透
過させ、これらの透過光を複数の固定側光角変換レンズ
で受光用光ファイバ側に導き、受光素子で受光すること
ができる。
With this configuration, not only can the same operation and effect as the above-described displacement sensor according to the present invention be exerted, but also the light propagating in the light-projecting optical fiber is split into a plurality of light beams, and these light beams are separated into the movable side. The light angle conversion lens guides the light to the moving scale side, transmits each spectrum to each of the fixed scales, guides the transmitted light to the light receiving optical fiber side with a plurality of fixed side light angle conversion lenses, and receives the light with the light receiving element can do.

【0022】また、例えば、隣り合う固定スケールの固
定スリットの位置がp/4ずれるように固定スケールを
配置することで、一方及び他方の受光素子からの出力信
号の位相はπ/2ずれることになり、この一方及び他方
の受光素子からの出力信号の和はp/4ごとに変動する
ので、ピッチの分解能はp/4に高められる。また、一
方及び他方の受光素子からの出力信号の位相差を利用し
て、可動体の移動方向の判別を行うことができる。
Further, for example, by disposing the fixed scales so that the positions of the fixed slits of adjacent fixed scales are shifted by p / 4, the phases of the output signals from one and the other light receiving elements are shifted by π / 2. Since the sum of the output signals from the one and the other light receiving elements changes every p / 4, the resolution of the pitch is increased to p / 4. Further, the moving direction of the movable body can be determined by using the phase difference between the output signals from the one and the other light receiving elements.

【0023】また、上記の目的を達成するために、本発
明に係る変位センサは、上記した本発明に係る変位セン
サにおいて、移動スケールを、可動側光角変換レンズの
一面の長手方向に多数の凹凸部を形成して多数の可動ス
リットを形成して構成し、固定スケールを固定側光角変
換レンズの一面の長手方向に多数の凹凸部を形成して多
数の固定スリットを形成して構成したものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a displacement sensor according to the present invention, wherein the movable scale is provided with a plurality of moving scales in the longitudinal direction of one surface of the movable-side optical angle conversion lens. The fixed scale is formed by forming a large number of movable slits by forming the concave and convex portions, and by forming a large number of concave and convex portions in the longitudinal direction of one surface of the fixed-side optical angle conversion lens by forming the fixed scale. Things.

【0024】また、凹凸部の凹部もしくは凸部のいずれ
か一方に光遮断膜を形成して多数の可動スリットを形成
し、凹凸部の凹部もしくは凸部のいずれか一方に光遮断
膜を形成して多数の固定スリットを形成してもよい。
Further, a light shielding film is formed on one of the concave portion and the convex portion of the concave and convex portion to form a large number of movable slits, and a light shielding film is formed on one of the concave portion and the convex portion of the concave and convex portion. To form a large number of fixed slits.

【0025】かかる構成により、上記した本発明に係る
変位センサと同様な作用効果を奏し得るばかりか、特
に、移動スケールを、可動側光角変換レンズの一面の長
手方向に多数の凹凸部を形成して(または、凹凸部の凹
部もしくは凸部のいずれか一方に光遮断膜を形成して)
多数の可動スリットを形成して構成し、固定スケールを
固定側光角変換レンズの一面の長手方向に多数の凹凸部
を形成して(または、凹凸部の凹部もしくは凸部のいず
れか一方に光遮断膜を形成して)多数の固定スリットを
形成して構成することができて、部品点数の低減、小型
化をより促進することができる。
With this configuration, not only can the same effect as the above-described displacement sensor according to the present invention be exerted, but also, in particular, the moving scale is formed by forming a large number of uneven portions in the longitudinal direction of one surface of the movable-side optical angle conversion lens. (Or by forming a light blocking film on either the concave part or the convex part of the concave and convex part)
A fixed scale is formed by forming a large number of movable slits, and a fixed scale is formed with a large number of uneven portions in the longitudinal direction of one surface of the fixed-side optical angle conversion lens (or a light is applied to either the concave portion or the convex portion of the uneven portion). Since a large number of fixed slits can be formed (by forming a blocking film), the number of parts can be reduced and the size can be further reduced.

【0026】また、上記の目的を達成するために、本発
明に係る変位センサは、センサ本体に、多数の固定スリ
ットを所定のピッチで平行に配列した固定スケールと、
被検出物の変位を感知してこの変位量に対応して移動す
る可動体とを設け、可動体に、多数の移動スリットを所
定のピッチで平行に配列した移動スケールを設け、移動
スケールの移動で可動スリットと固定スリットとを透過
する透過光量の変化を検出する変位センサであって、移
動スケールと固定スケールとを対向させてセンサ測長光
スケールを構成し、センサ本体外に投、受光素子を配
し、投光素子が発した光を搬送する投光用光ファイバの
端末部に投光側ミラー部を形成すると共に、受光した光
を受光素子に導く受光用光ファイバの端末部に受光側ミ
ラー部を形成し、センサ本体に、投光用光ファイバ及び
受光用光ファイバのそれぞれの端末部を挿入して、投光
側ミラー部と受光側ミラー部とを、センサ測長光スケー
ルを挟んで対向させたものである。
In order to achieve the above object, a displacement sensor according to the present invention comprises a fixed scale having a large number of fixed slits arranged in parallel at a predetermined pitch on a sensor body;
A movable body that senses the displacement of the object to be detected and moves in accordance with the amount of displacement; a movable scale provided with a plurality of movable slits arranged in parallel at a predetermined pitch on the movable body; A displacement sensor that detects a change in the amount of transmitted light that passes through the movable slit and the fixed slit. The moving scale and the fixed scale are opposed to each other to form a sensor measuring optical scale. And a light projecting side mirror is formed at the end of the light emitting optical fiber that conveys the light emitted from the light emitting element, and the light is received at the end of the light receiving optical fiber that guides the received light to the light receiving element. Form the side mirror part, insert the respective ends of the optical fiber for light emission and the optical fiber for light reception into the sensor body, and connect the light-emitting side mirror part and the light reception side mirror part to the sensor length measuring optical scale. Sandwich It is intended.

【0027】そして、投光側ミラー部を、投光用光ファ
イバの端末部を光の進行経路に対して斜めに研磨して形
成してもよいし、受光側ミラー部を、前記受光側光ファ
イバの端末部を投光側ミラー部とは逆方向に傾めに研磨
して形成してもよい。また、投光側ミラー部は、投光用
光ファイバの端末部に切欠き部を形成して、切欠き部の
面部を研磨してメッキを施して形成し、受光側ミラー部
は、受光側光ファイバの端末部に切欠き部を形成して、
切欠き部の面部を研磨してメッキを施して形成してもよ
い。
The light emitting side mirror may be formed by polishing the end of the light emitting optical fiber obliquely with respect to the traveling path of light, or the light receiving side mirror may be formed by polishing the light receiving side light. The end portion of the fiber may be formed by polishing in such a manner that the end portion of the fiber is inclined in the opposite direction to the mirror portion on the light emitting side. The light-emitting side mirror is formed by forming a notch at the end of the light-emitting optical fiber, polishing and plating the surface of the notch, and the light-receiving side mirror is formed on the light-receiving side. Form a notch at the end of the optical fiber,
The surface of the notch may be polished and plated.

【0028】また、投光用光ファイバを投光用光ファイ
バホルダで保持すると共に、受光側光ファイバを受光側
光ファイバホルダで保持し、投光用光ファイバホルダと
受光側光ファイバホルダとにそれぞれ開口部を設けて、
投光側ミラー部で反射して受光側ミラー部に入射する光
の経路を形成するようにしてもよい。
The light emitting optical fiber is held by the light emitting optical fiber holder, and the light receiving side optical fiber is held by the light receiving side optical fiber holder. Each has an opening,
A path of light reflected by the light-emitting side mirror and incident on the light-receiving side mirror may be formed.

【0029】かかる構成により、センサ本体外に配置さ
れた投光素子からの光は投光用光ファイバ内を搬送され
て投光側ミラー部で反射し、この反射光は移動スケール
の移動スリット及び固定スケールの固定スリットを透過
し、受光用光ファイバの受光側ミラー部から受光用光フ
ァイバ内に取り込まれ、この受光側光ファイバを介して
受光素子で受光される。
With this configuration, light from the light projecting element disposed outside the sensor main body is conveyed in the light projecting optical fiber and reflected by the light projecting side mirror section. The light passes through the fixed slit of the fixed scale, is taken into the light receiving optical fiber from the light receiving side mirror of the light receiving optical fiber, and is received by the light receiving element via the light receiving side optical fiber.

【0030】そして、可動体が被検出物の変位を感知し
て、この変位量に対応する移動量だけ移動すると、この
可動体が有する移動スケールが移動し、この移動スケー
ルの移動で可動スリットと固定スリットとを透過する透
過光量が変化する。この透過光量の変化が受光素子で検
出され、透過/遮光の回数をカウンタで計数し、変位に
換算することができる。
When the movable body senses the displacement of the object to be detected and moves by a movement amount corresponding to the displacement amount, the moving scale of the movable body moves, and the movement of the moving scale causes the movable slit to move. The amount of transmitted light that passes through the fixed slit changes. This change in the amount of transmitted light is detected by the light receiving element, and the number of times of transmission / shielding is counted by a counter, and can be converted into displacement.

【0031】このように、センサ本体外に投、受光素子
を有し、投、受光側光ファイバで移動スリットと固定ス
ケールから成るセンサ測長光スケールへの投、受光を行
うことから、耐ノイズ性を向上させることができ、ま
た、投光用光ファイバの端末部に投光側ミラー部を形成
すると共に、受光用光ファイバの端末部に受光側ミラー
部を形成するために、別部品としてのミラーが不要にな
って、部品点数が低減でき、小型化が可能になる。
As described above, since the projection and light receiving elements are provided outside the sensor main body, and the projection and light reception side optical fibers are used to project and receive light on the sensor measuring optical scale composed of the moving slit and the fixed scale, noise immunity is improved. As a separate part to form a light-emitting side mirror at the end of the light-emitting optical fiber and to form a light-receiving side mirror at the end of the light-receiving optical fiber. No mirror is required, the number of parts can be reduced, and the size can be reduced.

【0032】また、上記の目的を達成するために、本発
明に係る変位センサは、上記した本発明に係る変位セン
サにおいて、複数の固定スケールを用いて、その隣り合
う固定スケールを、そのピッチを所定量ずらして配置
し、センサ本体に、移動スケールと個々の固定スケール
との組合せにそれぞれ対応する投、受光用光ファイバの
それぞれの端末部を挿入するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the displacement sensor according to the present invention is the displacement sensor according to the present invention described above, wherein a plurality of fixed scales are used to adjust the pitch between adjacent fixed scales. The end portions of the projecting and receiving optical fibers corresponding to the combination of the movable scale and the individual fixed scales are inserted into the sensor body by being shifted by a predetermined amount.

【0033】かかる構成により、上記した本発明に係る
変位センサと同様な作用効果を奏し得るばかりか、例え
ば、隣り合う固定スケールの固定スリットの位置がp/
4ずれるように固定スケールを配置することにより、一
方及び他方の受光素子からの出力信号の位相はπ/2ず
れることになり、この一方及び他方の受光素子からの出
力信号の和はp/4ごとに変動するので、ピッチの分解
能はp/4に高められる。また、一方及び他方の受光素
子からの出力信号の位相差を利用して、可動体の移動方
向の判別を行うことができる。
With this configuration, not only the same operation and effect as the above-described displacement sensor according to the present invention can be obtained, but also, for example, the position of the fixed slit of the adjacent fixed scale is p /
By arranging the fixed scale so as to shift by four, the phases of the output signals from one and the other light receiving elements are shifted by π / 2, and the sum of the output signals from the one and the other light receiving elements is p / 4 Therefore, the pitch resolution is increased to p / 4. Further, the moving direction of the movable body can be determined by using the phase difference between the output signals from the one and the other light receiving elements.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】本発明に係る変位センサの実施の形態を図
1乃至図6に示す。
An embodiment of the displacement sensor according to the present invention is shown in FIGS.

【0036】(実施の形態1)本発明に係る変位センサ
は、側面側に開口部1Aを有するケース本体1と、この
ケース本体1の開口部1Aを覆う蓋体2とから成るケー
ス3と、このケース3の内部に収納されるセンサ本体4
とから構成してある。そして、ケース本体1の前面部1
Bにはシャフト孔5が設けてあり、また、ケース本体1
の後面部1Cには投光側光ファイバ取付孔6と受光側光
ファイバ取付孔7、8とが設けてある。なお、1a、1
bは取付孔である。
(Embodiment 1) A displacement sensor according to the present invention includes a case 3 having a case body 1 having an opening 1A on a side surface, and a lid 2 covering the opening 1A of the case body 1. Sensor body 4 housed inside case 3
It consists of: And the front part 1 of the case body 1
B is provided with a shaft hole 5.
The rear surface portion 1C is provided with a light emitting side optical fiber mounting hole 6 and light receiving side optical fiber mounting holes 7, 8. Note that 1a, 1
b is a mounting hole.

【0037】センサ本体4は、ファイバホルダ9と、第
1、第2の固定側光角変換レンズ10、11と、可動側
光角変換レンズ12と、可動シャフト13と、ばね部材
27とを有している。ファイバホルダ9には、凹部状の
ロッド保持部14と、分光レンズ15と、この分光レン
ズ15の背部側に設けられた投光側光ファイバ取付部1
6と、受光側光ファイバ取付部17a、17bとが設け
てある。
The sensor body 4 has a fiber holder 9, first and second fixed-side light angle conversion lenses 10, 11, a movable side light angle conversion lens 12, a movable shaft 13, and a spring member 27. are doing. The fiber holder 9 includes a concave rod holding portion 14, a spectral lens 15, and a light emitting side optical fiber attaching portion 1 provided on the back side of the spectral lens 15.
6 and the light receiving side optical fiber mounting portions 17a and 17b are provided.

【0038】また、ファイバホルダ9のロッド保持部1
4にはロッド27Aの基端部が嵌着してあり、このロッ
ト27Aにはばね部材27が設けてあり、このばね部材
27の基端部はロッド保持部14に嵌着されている。
The rod holder 1 of the fiber holder 9
A base end of a rod 27A is fitted to 4 and a spring member 27 is provided in the lot 27A. The base end of the spring member 27 is fitted to the rod holding portion 14.

【0039】可動側光角変換レンズ12は、パラボラ鏡
面部18と、このパラボラ鏡面部18に対向する入力側
面部19と、この入力側面部19に直角な出力側面部2
0とを有しており、入力側面部19には円弧面部21が
形成してある。そして、出力側面部20には、その長手
方向に多数の凹凸部22が形成してあり、これらの凹凸
部22の凹部22a及び凸部22bを、図6の(1)に
示すように円弧状に形成することにより、凹部22aで
は光nが透過し、凸部22bでは光nが拡散して遮光さ
れるようになって、多数の可動スリット26は所定のピ
ッチpで平行に並べられて移動スケールS1を構成して
いる。
The movable-side optical angle conversion lens 12 includes a parabolic mirror 18, an input side 19 opposed to the parabolic mirror 18, and an output side 2 perpendicular to the input side 19.
The input side surface portion 19 has an arc surface portion 21. The output side surface portion 20 has a large number of concave and convex portions 22 formed in the longitudinal direction thereof. The concave portions 22a and the convex portions 22b of the concave and convex portions 22 are formed in an arc shape as shown in FIG. In this case, the light n is transmitted through the concave portion 22a, and the light n is diffused and blocked by the convex portion 22b, so that the plurality of movable slits 26 are arranged in parallel at a predetermined pitch p and move. This constitutes a scale S1.

【0040】また、凹凸部22の凹部22aの底面部
に、図6の(2)に示すようにCr等をメッキ等するこ
とで光遮断膜22bを形成して、図5に示すように凹部
22間の凸部23を可動スリット26になして多数の可
動スリット26を所定のピッチpで平行に並べた移動ス
ケールS1を構成してもよい。なお、凸部23の頂部に
Cr等をメッキ等することで光遮断膜を形成して、凹部
22aを可動スリット26にしてもよい。
The light blocking film 22b is formed on the bottom surface of the concave portion 22a of the concave / convex portion 22 by plating with Cr or the like as shown in FIG. 6B, and the concave portion is formed as shown in FIG. A movable scale S1 in which a plurality of movable slits 26 are arranged in parallel at a predetermined pitch p by forming the movable slits 26 between the convex portions 23 between the 22 may be configured. Note that the light blocking film may be formed by plating Cr or the like on the top of the protrusion 23, and the recess 22 a may be formed as the movable slit 26.

【0041】また、可動側光角変換レンズ12のパラボ
ラ鏡面部18の端側には、出力側面部20に対して平行
に可動シャフト13の基部が取り付けてあり、可動シャ
フト13には、その基部側に寄せてストッパー部24が
形成してある。また、可動側光角変換レンズ12には、
その入力側面部19から可動シャフト13側に向かって
挿入用孔部25が設けてある。そして、可動シャフト1
3と可動側光角変換レンズ12と移動スケールS1とで
可動体Kを構成している。
At the end of the parabolic mirror 18 of the movable-side optical angle conversion lens 12, a base of a movable shaft 13 is attached in parallel with the output side surface 20. A stopper portion 24 is formed close to the side. In addition, the movable-side optical angle conversion lens 12 includes:
An insertion hole 25 is provided from the input side surface portion 19 toward the movable shaft 13. And the movable shaft 1
The movable body K is composed of the movable-side optical angle conversion lens 12 and the movable scale S1.

【0042】また、第1の固定側光角変換レンズ10
は、パラボラ鏡面部28と、このパラボラ鏡面部28に
対向する入力側面部29と、出力側面部30とを有して
おり、入力側面部29と出力側面部30とがなす角部に
は集光レンズ31が形成してある。そして、入力側面部
29には、その長手方向に所定のピッチで多数の凹凸部
32が形成してあり、これらの凹凸部32を図6の
(1)に示すように円弧状に形成することにより凹部2
2aでは光nが透過し、凸部22bでは光nが拡散して
遮光されるようになって、多数の可動スリット36は所
定のピッチpで平行に並べられて一方の固定スケールS
2を構成している。なお、凹凸部32の凹部32aの底
面部に、図6の(3)に示すようにCr等をメッキ等す
ることで光遮断膜33bが形成して、図5に示すように
凹部32間の凸部33で固定スリット36を構成し、多
数の固定スリット36を所定のピッチpで平行に並べて
一方の固定スケールS2を構成してもよい。なお、凸部
33の頂部にCr等をメッキ等することで光遮断膜を形
成して、凹部32aを固定スリット36にしてもよい。
Further, the first fixed-side light angle conversion lens 10
Has a parabolic mirror surface portion 28, an input side surface portion 29 facing the parabolic mirror surface portion 28, and an output side surface portion 30, and the corners formed by the input side surface portion 29 and the output side surface portion 30 are gathered. An optical lens 31 is formed. The input side surface portion 29 is formed with a large number of uneven portions 32 at a predetermined pitch in the longitudinal direction, and these uneven portions 32 are formed in an arc shape as shown in FIG. Recess 2
2a, the light n is transmitted therethrough, and the light n is diffused and shielded from the projections 22b, so that a number of movable slits 36 are arranged in parallel at a predetermined pitch p to form one fixed scale S
2. The light blocking film 33b is formed on the bottom surface of the concave portion 32a of the concave / convex portion 32 by plating with Cr or the like as shown in (3) of FIG. The fixed slits 36 may be formed by the protrusions 33, and one fixed scale S2 may be formed by arranging a large number of fixed slits 36 in parallel at a predetermined pitch p. Note that the light blocking film may be formed by plating Cr or the like on the top of the protrusion 33, and the recess 32 a may be formed as the fixed slit 36.

【0043】また、第2の固定側光角変換レンズ11
は、パラボラ鏡面部38と、このパラボラ鏡面部38に
対向する入力側面部39と、出力側面部40とを有して
おり、入力側面部39と出力側面部40とがなす角部に
は集光レンズ41が形成してある。そして、入力側面部
39には、その長手方向に所定のピッチで多数の凹凸部
42が形成してあり、これらの凹凸部42を図6の
(1)に示すように円弧状に形成することにより凹部2
2aでは光nが透過し、凸部22bでは光nが拡散して
遮光されるようになって、多数の固定スリット44は所
定のピッチpで平行に並べられて他方の固定スケールS
3を構成している。
Further, the second fixed-side optical angle conversion lens 11
Has a parabolic mirror portion 38, an input side surface portion 39 facing the parabolic mirror portion 38, and an output side surface portion 40. The corners formed by the input side surface portion 39 and the output side surface portion 40 are gathered. An optical lens 41 is formed. The input side surface portion 39 is formed with a large number of uneven portions 42 at a predetermined pitch in the longitudinal direction, and these uneven portions 42 are formed in an arc shape as shown in FIG. Recess 2
2a, the light n is transmitted, and the convex portion 22b diffuses the light n to block the light. Thus, the plurality of fixed slits 44 are arranged in parallel at a predetermined pitch p and the other fixed scale S
3.

【0044】また、凹凸部42の凹部42aの底面部
に、図6の(3)に示すようにCr等をメッキ等するこ
とで光遮断膜42bを形成して、凹部42間の凸部43
で固定スリット44を構成してもよく、多数の固定スリ
ット44は所定のピッチpで平行に並べられて他方の固
定スケールS3を構成している。なお、凸部43の頂部
にCr等をメッキ等することで光遮断膜を形成して、凹
部42aを固定スリット44にしてもよい。
Also, as shown in FIG. 6C, a light shielding film 42b is formed on the bottom surface of the concave portion 42a of the concave / convex portion 42 by plating with Cr or the like, as shown in FIG.
To form the fixed slit 44, and the many fixed slits 44 are arranged in parallel at a predetermined pitch p to form the other fixed scale S3. Note that the light blocking film may be formed by plating Cr or the like on the top of the projection 43, and the recess 42 a may be formed as the fixed slit 44.

【0045】そして、第1の固定側光角変換レンズ10
と第2の固定側光角変換レンズ11とは、それぞれの側
面を合せてファイバホルダ9に固着してある。この場
合、その一方の固定スケールS2と他方の固定スケール
S3とはそれぞれの固定スリット36、46がp/4ず
らしてある。
Then, the first fixed-side light angle conversion lens 10
The second fixed-side light angle conversion lens 11 and the second fixed-side light angle conversion lens 11 are fixed to the fiber holder 9 such that their respective side surfaces are aligned. In this case, the fixed slits 36 and 46 of the one fixed scale S2 and the other fixed scale S3 are shifted by p / 4.

【0046】また、可動側光角変換レンズ12は、その
挿入用孔部25にロッド27Aを摺動可能に挿入して、
このロッド27Aにより保持されており、ばね部材27
の先端部が入力側面部19の端側に当接している。
The movable optical angle conversion lens 12 has a rod 27A slidably inserted into the insertion hole 25 thereof.
The spring member 27 is held by the rod 27A.
Is in contact with the end side of the input side surface portion 19.

【0047】そして、このように構成されたセンサ本体
4はケース3の内部に収納してある。この場合、可動シ
ャフト13は、ケース本体1の前面部1Bのシャフト孔
5を貫通して外方に突出しており、可動側光角変換レン
ズ12は、ファイバホルダ9との間に介装されたばね部
材27の付勢力により押されていて、可動シャフト13
のストッパー部24がケース本体1の前面部1Bの内面
に当接している。
The sensor main body 4 configured as described above is housed inside the case 3. In this case, the movable shaft 13 penetrates through the shaft hole 5 of the front surface portion 1B of the case body 1 and protrudes outward, and the movable-side optical angle conversion lens 12 has a spring interposed between it and the fiber holder 9. The movable shaft 13 is pressed by the urging force of the member 27.
Is in contact with the inner surface of the front portion 1B of the case body 1.

【0048】そして、この状態では、可動側光角変換レ
ンズ12の出力側面部20が第1、第2の固定側光角変
換レンズ10、11の入力側面部29、39に対向して
いて、移動スケールS1が一方及び他方の固定スケール
S2、S3に対向していて、これらでセンサ測長光スケ
ールSを構成している。
In this state, the output side surface portion 20 of the movable side light angle conversion lens 12 is opposed to the input side surface portions 29, 39 of the first and second fixed side light angle conversion lenses 10, 11. The movable scale S1 faces one and the other fixed scales S2 and S3, and these constitute the sensor length measuring light scale S.

【0049】そして、ケース本体1の後面部1Cの投光
側光ファイバ取付孔6には投光側光ファイバ45の端末
部が取り付けてあり、一方の受光側光ファイバ取付孔7
には一方の受光側光ファイバ46の先側端部が、他方の
受光側光ファイバ取付孔8には他方の受光側光ファイバ
47の先側端部がそれぞれ取り付けてある。投光側光フ
ァイバ45は投光素子48からの光イを投光するもので
あり、一方及び他方の受光側光ファイバ46、47の端
末側には受光素子49A、49Bが設けてある。
The end of the light emitting side optical fiber 45 is attached to the light emitting side optical fiber mounting hole 6 on the rear surface 1C of the case body 1, and one light receiving side optical fiber mounting hole 7 is provided.
The front end of one light receiving optical fiber 46 is attached to the other end, and the front end of the other light receiving optical fiber 47 is attached to the other light receiving optical fiber mounting hole 8. The light projecting side optical fiber 45 projects light from the light projecting element 48, and the light receiving elements 49A and 49B are provided on the terminal side of one and the other light receiving side optical fibers 46 and 47.

【0050】次に、上記のように構成された変位センサ
の作動を説明する。図2に示すように投光素子48から
の光イは投光側光ファイバ45で搬送されてファイバホ
ルダ9に形成された分光レンズ15に入り、光イは、分
光レンズ15により一方の光ロと他方の光ハの範囲に分
布する。そして、一方の光ロは可動側光角変換レンズ1
2の入力側面部19から可動側光角変換レンズ12に入
射(入力)しパラボラ鏡面部18で反射されて、出力側
面部20に対して直角な方向に進む。
Next, the operation of the displacement sensor configured as described above will be described. As shown in FIG. 2, the light beam from the light projecting element 48 is conveyed by the light projecting side optical fiber 45 and enters the spectral lens 15 formed in the fiber holder 9, and the light beam is transmitted by the spectral lens 15 to one light beam And the other light C. One of the light sources is a movable-side light angle conversion lens 1.
2 enters (inputs) the movable-side optical angle conversion lens 12 from the input side surface portion 19, is reflected by the parabolic mirror surface portion 18, and travels in a direction perpendicular to the output side surface portion 20.

【0051】この反射光ロ´は出力側面部20を出て、
第1の固定側光角変換レンズ10の入力側面部29から
第1の固定側光角変換レンズ10内に入射しパラボラ鏡
面部28で反射される。この反射光ロ´´は集光レンズ
31に直進して、ファイバホルダ9を介して一方の受光
側光ファイバ46に入射し、受光素子49Aで受光され
る。
This reflected light b ′ exits the output side surface portion 20 and
The light enters the first fixed-side optical angle conversion lens 10 from the input side surface 29 of the first fixed-side optical angle conversion lens 10 and is reflected by the parabolic mirror surface section 28. The reflected light b ″ goes straight to the condenser lens 31, enters one light receiving side optical fiber 46 via the fiber holder 9, and is received by the light receiving element 49A.

【0052】また、分光レンズ15により分光された他
方の光ハは可動側光角変換レンズ12の入力側面部19
の円弧面部21から可動側光角変換レンズ12に入射
し、パラボラ鏡面部18で反射されて、出力側面部20
に対して直角な方向に進む。
The other light beam split by the splitting lens 15 is input to the input side surface portion 19 of the movable-side light angle conversion lens 12.
Is incident on the movable-side optical angle conversion lens 12 from the arcuate surface part 21 of the lens, is reflected by the parabolic mirror part 18, and is output from the output side part 20.
Proceed in the direction perpendicular to.

【0053】この反射光ハ´は出力側面部20を出て、
第2の固定側光角変換レンズ11の入力側面部39から
第2の固定側光角変換レンズ11内に入射しパラボラ鏡
面部38で反射される。この反射光ハ´´は集光レンズ
41に直進して、ファイバホルダ9を介して他方の受光
側光ファイバ47に入射し、受光素子49Bで受光され
る。
The reflected light C 'exits the output side surface portion 20 and
The light enters the second fixed-side light-angle conversion lens 11 from the input side surface 39 of the second fixed-side light-angle conversion lens 11 and is reflected by the parabolic mirror surface 38. This reflected light c ″ goes straight to the condenser lens 41, enters the other light receiving side optical fiber 47 via the fiber holder 9, and is received by the light receiving element 49 </ b> B.

【0054】この場合、反射光ロ´は移動スケールS1
の可動スリット26と一方の固定スケールS2の固定ス
リット36とを通過するし、また、反射光ハ´は移動ス
ケールS1の可動スリット26と他方の固定スケールS
3の固定スリット44とを通過する。
In this case, the reflected light b 'is
Pass through the movable slit 26 of the moving scale S1 and the fixed slit 36 of the fixed scale S2.
3 and fixed slit 44.

【0055】そして、可動シャフト13が被検出物(図
示せず)の変位を感知して、この変位量に対応する移動
量だけばね部材27に抗して移動すると、可動側光角変
換レンズ12も可動シャフト13の移動量と同じだけ移
動する。
When the movable shaft 13 senses the displacement of the object to be detected (not shown) and moves by a movement amount corresponding to the displacement amount against the spring member 27, the movable-side light angle conversion lens 12 Also moves by the same amount as the moving amount of the movable shaft 13.

【0056】可動側光角変換レンズ12の移動で移動ス
ケールS1が移動し、この移動スケールS1の移動で可
動スリット26と一方及び他方の固定スリット36、4
4との間の光通過面積が変化し、透過光量が変化する。
すなわち、反射光ロ´がセンサ測長光スケールSを透過
する光量が変化し、この透過光量の変化が一方の受光素
子49Aで検出されるし、また、反射光ハ´がセンサ測
長光スケールSを透過する光量が変化し、この透過光量
の変化が他方の受光素子49Bで検出される。
The movable scale S1 is moved by the movement of the movable-side optical angle conversion lens 12, and the movable slit 26 and one and the other fixed slits 36, 4 are moved by the movement of the movable scale S1.
4, the light passing area changes, and the amount of transmitted light changes.
That is, the amount of reflected light b 'transmitted through the sensor measuring light scale S changes, and this change in transmitted light amount is detected by one of the light receiving elements 49A. The amount of light transmitted through S changes, and the change in the amount of transmitted light is detected by the other light receiving element 49B.

【0057】また、図5に示すように一方及び他方の固
定スリット36、44の位置がp/4ずれるように第1
の固定側光角変換レンズ10と第2の固定側光角変換レ
ンズ11とが配置してあるために、一方及び他方の受光
素子49A、49Bからの出力信号の位相はπ/2ずれ
ることになり、この一方及び他方の受光素子49A、4
9Bからの出力信号の和はp/4ごとに変動するので、
ピッチの分解能はp/4に高められる。また、一方及び
他方の受光素子49A、49Bからの出力信号の位相差
を利用して、被検出物の移動方向の判別を行うことがで
きる。
Also, as shown in FIG. 5, the first and second fixed slits 36, 44 are shifted by p / 4 so that
Since the fixed-side light angle conversion lens 10 and the second fixed-side light angle conversion lens 11 are arranged, the phases of the output signals from one and the other light receiving elements 49A and 49B are shifted by π / 2. The one and the other light receiving elements 49A,
Since the sum of the output signals from 9B varies every p / 4,
The pitch resolution is increased to p / 4. Further, it is possible to determine the moving direction of the detection target by using the phase difference between the output signals from the one and the other light receiving elements 49A and 49B.

【0058】本発明の実施の形態1によれば、センサ本
体4外に投、受光素子48、49A、49Bを有し、
投、受光側光ファイバ45、46、47でセンサ測長光
スケールSへの投、受光を行うことから、耐ノイズ性を
向上させることができ、また、センサ測長光スケールS
を可動側光角変換レンズ12に移動スケールS1を、第
1、第2の固定側光角変換レンズ10、11に固定スケ
ールS2、S3をそれぞれ設けて構成したために、部品
点数が低減でき、小型化が可能になるし、また、センサ
本体4内には電子部品が一切無いことから、温度依存性
を低減させることができる。
According to the first embodiment of the present invention, the light-receiving elements 48, 49A, and 49B are provided outside the sensor main body 4;
Since the projection and reception side optical fibers 45, 46 and 47 perform projection and reception on the sensor measurement optical scale S, noise resistance can be improved, and the sensor measurement optical scale S
Since the movable scale S1 is provided on the movable-side optical angle conversion lens 12 and the fixed scales S2 and S3 are provided on the first and second fixed-side optical angle conversion lenses 10 and 11, respectively, the number of parts can be reduced and the size can be reduced. In addition, since there is no electronic component in the sensor body 4, the temperature dependency can be reduced.

【0059】(実施の形態2)本発明に係る変位センサ
の実施の形態2を図7乃至図14に示す。
(Embodiment 2) FIGS. 7 to 14 show a second embodiment of the displacement sensor according to the present invention.

【0060】この変位センサはセンサ本体50を備えて
おり、このセンサ本体50は、ステンレス製で管状のハ
ウジング51を有しており、ハウジング51内には、そ
の前部から後部にかけて、ブッシュ52と、リニヤベア
リング53と、スプリングフクサ54と、スプリングガ
イド55と、シャフトホルダ56と、スケールホルダ5
7と、第1のファイバホルダ58と、第2のファイバホ
ルダ59等とが収容してある。
This displacement sensor has a sensor main body 50. The sensor main body 50 has a tubular housing 51 made of stainless steel, and a bush 52 is provided in the housing 51 from the front to the rear thereof. , Linear bearing 53, spring fuser 54, spring guide 55, shaft holder 56, scale holder 5
7, a first fiber holder 58, a second fiber holder 59, and the like.

【0061】図10及び図11に示すようにシャフトホ
ルダ56にはスケールホルダ57が連設してあり、この
スケールホルダ57には移動スケール60は搭載してあ
る。この移動スケール60は、図14に示すように多数
の移動スリット61を所定のピッチpで平行に並べて構
成してある。また、シャフトホルダ56にはシャフト6
2が取り付けてあり、このシャフト62はリニヤベアリ
ング53により移動可能に保持されている。シャフト6
2の先端部にはプローブガイド63が設けてあり、この
プローブガイド63にプローブ64が取り付けてある。
そして、シャフト62とスケールホルダ57とで可動体
K−1を構成している。
As shown in FIGS. 10 and 11, a scale holder 57 is connected to the shaft holder 56, and a movable scale 60 is mounted on the scale holder 57. As shown in FIG. 14, the moving scale 60 has a large number of moving slits 61 arranged in parallel at a predetermined pitch p. The shaft holder 56 has a shaft 6.
The shaft 62 is movably held by a linear bearing 53. Shaft 6
A probe guide 63 is provided at the distal end of the probe 2, and a probe 64 is attached to the probe guide 63.
The movable body K-1 is constituted by the shaft 62 and the scale holder 57.

【0062】第1のファイバホルダ58は図10乃至図
12に示すように円筒体であり、この第1のファイバホ
ルダ58の先端面部58aから後方に向かってスケール
ホルダ挿入部65が形成してあり、このスケールホルダ
挿入部65の一方の面部65aには固定スケール66が
設けてある。この固定スケール66は、図14に示すよ
うに多数の固定スリット66aを所定のピッチpで平行
に並べて構成された一方のスケール66−1と、多数の
固定スリット66bを所定のピッチpで平行に並べて構
成された他方のスケール66−2とで構成してあり、一
方のスケール66−1と他方のスケール66−2とは固
定スリット66a、66bがp/4ずらしてある。
The first fiber holder 58 is a cylindrical body as shown in FIGS. 10 to 12, and has a scale holder insertion portion 65 formed rearward from the distal end face portion 58a of the first fiber holder 58. A fixed scale 66 is provided on one surface 65a of the scale holder insertion portion 65. As shown in FIG. 14, this fixed scale 66 has one scale 66-1 formed by arranging a large number of fixed slits 66a in parallel at a predetermined pitch p and a large number of fixed slits 66b in parallel at a predetermined pitch p. The other scale 66-2 is arranged side by side, and the fixed slits 66a and 66b are shifted by p / 4 from one scale 66-1 and the other scale 66-2.

【0063】また、図12に示すように第1のファイバ
ホルダ58の先端面部58aには、スケールホルダ挿入
部65を挟んだ両側にそれぞれ2個のファイバ保持孔7
1a、71b、72a、72bが設けてある。また、第
1のファイバホルダ58の先端面部58aにはスプリン
グホルダ55が設けてあり、このスプリングホルダ55
には半割り形状のスケールガイド69が形成してある。
As shown in FIG. 12, two fiber holding holes 7 are provided at both ends of the first fiber holder 58 with the scale holder insertion portion 65 interposed therebetween.
1a, 71b, 72a and 72b are provided. A spring holder 55 is provided on the distal end surface 58a of the first fiber holder 58.
Is formed with a half-divided scale guide 69.

【0064】そして、スケールホルダ57がスケールガ
イド69を経てスケールホルダ挿入部65に移動可能に
挿入してあり、移動スケール60が固定スケール66に
所定の間隔をおいて重ねられていて、これらでセンサ測
長光スケールS−1を構成している。そして、スプリン
グフクサ54とシャフトホルダ56との間にスプリング
70が介装してあり、このスプリング70はスプリング
ガイド55により保持されている。
The scale holder 57 is movably inserted into the scale holder insertion portion 65 via the scale guide 69, and the movable scale 60 is overlapped with the fixed scale 66 at a predetermined interval. It constitutes a length measuring light scale S-1. A spring 70 is interposed between the spring fuser 54 and the shaft holder 56, and the spring 70 is held by a spring guide 55.

【0065】図12及び図13に示すように第2のファ
イバホルダ59は、2本の投光側光ファイバホルダ59
A、59Bと、2本の受光側光ファイバホルダ59C、
59Dとを保持している。そして、図15に示すように
投光側光ファイバホルダ59A、59Bと受光側光ファ
イバホルダ59C、59Dとのそれぞれの先側には、互
いに対向する開口部59A−1、59B−1、59C−
1、59D−1がそれぞれ設けてある。
As shown in FIGS. 12 and 13, the second fiber holder 59 is composed of two projecting side optical fiber holders 59.
A, 59B and two light receiving side optical fiber holders 59C,
59D. Then, as shown in FIG. 15, openings 59A-1, 59B-1 and 59C- opposed to each other are provided at the leading ends of the light emitting side optical fiber holders 59A and 59B and the light receiving side optical fiber holders 59C and 59D.
1, 59D-1 are provided respectively.

【0066】そして、投光側光ファイバホルダ59A、
59B内には投光側光ファイバ73、74が挿入してあ
り、また、受光側光ファイバホルダ59C、59D内に
は受光側光ファイバ75、76が挿入してある。投光側
光ファイバ73、74の端末部73a、74aは光の進
行経路fに対して斜めに研磨されて成る投光側ミラー部
77−1、77−2が形成してあり、また、受光側光フ
ァイバ75、76の端末部75a、76aは、投光側ミ
ラー部77−1、77−2とは逆方向に斜めに研磨され
て成る受光側ミラー部78−1、78−2が形成してあ
る。
Then, the light emitting side optical fiber holder 59A,
The projecting side optical fibers 73 and 74 are inserted in 59B, and the receiving side optical fibers 75 and 76 are inserted in the receiving side optical fiber holders 59C and 59D. The end portions 73a and 74a of the light emitting side optical fibers 73 and 74 are formed with light emitting side mirror portions 77-1 and 77-2 formed by being polished obliquely with respect to the light traveling path f. The end portions 75a, 76a of the side optical fibers 75, 76 are formed with light receiving side mirror portions 78-1, 78-2 which are polished obliquely in the opposite direction to the light projecting side mirror portions 77-1, 77-2. I have.

【0067】そして、第2のファイバホルダ59の先側
には第1のファイバホルダ58の後部が挿入してあり、
投光側光ファイバホルダ59A、59Bの端末部分は、
第1のファイバホルダ58の先端面部58aに形成され
たファイバ保持孔71a、71bに挿入固定されてお
り、受光側光ファイバホルダ59C、59Dの端末部分
は、第1のファイバホルダ58の先端面部58aに形成
されたファイバ保持孔72a、72bに挿入固定されて
いる。
The rear part of the first fiber holder 58 is inserted into the front side of the second fiber holder 59,
The terminal portions of the light emitting side optical fiber holders 59A and 59B are as follows:
The end portions of the light receiving side optical fiber holders 59C and 59D are inserted and fixed in fiber holding holes 71a and 71b formed in the distal end surface portion 58a of the first fiber holder 58, respectively. And is fixedly inserted into the fiber holding holes 72a and 72b formed in the holes.

【0068】そして、投光側光ファイバ73、74の端
末部73a、74aに設けられた投光側ミラー部77−
1、77−2と、受光側光ファイバ75、76の端末部
75a、76aに設けられた受光側ミラー部78−1、
78−2とは、開口部59A−1、59B−1、59C
−1、59D−1を介して移動スケール66と固定スケ
ール66とを挟んで対向している。
Then, the light-emitting side mirror section 77- provided on the terminal sections 73a, 74a of the light-emitting side optical fibers 73, 74.
1, 77-2, and the light-receiving-side mirror portions 78-1 provided on the terminal portions 75a, 76a of the light-receiving-side optical fibers 75, 76;
78-2 means the openings 59A-1, 59B-1, 59C
The moving scale 66 and the fixed scale 66 are opposed to each other via -1, 59D-1.

【0069】すなわち、投光側ミラー部77−1と受光
側ミラー部78−1とは移動スケール66と一方の固定
スケール66−1とを挟んで対向しており、投光側ミラ
ー部77−2と受光側ミラー部78−2とは移動スケー
ル66と他方の固定スケール66−2とを挟んで対向し
ていて、光の進行経路fの一部を構成している。
That is, the light-emitting side mirror section 77-1 and the light-receiving side mirror section 78-1 are opposed to each other with the movable scale 66 and one fixed scale 66-1 interposed therebetween. The light-receiving side mirror unit 78-2 and the light-receiving side mirror unit 78-2 are opposed to each other with the movable scale 66 and the other fixed scale 66-2 interposed therebetween, and constitute a part of a light traveling path f.

【0070】また、一方及び他方の投光ファイバ73、
74は投光素子81、82からの光ニを投光するもので
あり、一方及び他方の受光ファイバ75、76の端末側
にはそれぞれ受光素子83、84が設けてある。
Also, one and the other light emitting fibers 73,
Numeral 74 is for projecting the light from the light projecting elements 81 and 82, and light receiving elements 83 and 84 are provided on the terminal sides of one and the other light receiving fibers 75 and 76, respectively.

【0071】次に、上記のように構成された変位センサ
の作動を説明する。
Next, the operation of the displacement sensor configured as described above will be described.

【0072】図8に示すように投光素子81、82から
の光ニ、ニ´は一方及び他方の投光側光ファイバ73、
74内を伝搬して投光側ミラー部77−1、77−2に
至り、光ニは一方の投光側光ファイバ73の投光側ミラ
ー部77−1で反射されて移動スケール60の移動スリ
ット61を透過し、一方の固定スケール66−1の固定
スリット66aを透過して一方の受光側光ファイバ75
の受光側ミラー部78−1で反射して、この一方の受光
側光ファイバ75に入射し、一方の受光素子83で受光
される。
As shown in FIG. 8, the light beams d and d ′ from the light projecting elements 81 and 82 are one and the other light projecting side optical fibers 73 and
The light propagates through 74 and reaches the light-emitting side mirror portions 77-1 and 77-2. The light d is reflected by the light-emitting side mirror portion 77-1 of one of the light emitting side optical fibers 73 and moves the movable scale 60. The light passes through the slit 61, passes through the fixed slit 66 a of the fixed scale 66-1, and passes through one of the light receiving optical fibers 75.
The light is reflected by the light-receiving-side mirror section 78-1, and enters the one light-receiving-side optical fiber 75, and is received by the one light-receiving element 83.

【0073】また、他方の投光側光ファイバ74を伝搬
してきた光ニ´は他方の投光側光ファイバ74の投光側
ミラー部77−2で反射されて移動スケール60の移動
スリット61を透過し、他方の固定スケール66−2の
固定スリット66bを透過して他方の受光側光ファイバ
76の受光側ミラー部78−2で反射して、この他方の
受光側光ファイバ76に入射し、他方の受光素子84で
受光される。
The light d ′ that has propagated through the other light emitting side optical fiber 74 is reflected by the light emitting side mirror portion 77-2 of the other light emitting side optical fiber 74, and moves through the moving slit 61 of the moving scale 60. The light passes through the fixed slit 66b of the other fixed scale 66-2, is reflected by the light receiving side mirror portion 78-2 of the other light receiving side optical fiber 76, and is incident on the other light receiving side optical fiber 76, The light is received by the other light receiving element 84.

【0074】そして、プローブ64が被検出物(図示せ
ず)の変位を感知して、この変位量に対応する移動量だ
けばね部材70に抗してシャフト62が移動すると、ス
ケールホルダ54に搭載された移動スケール60もシャ
フト62の移動量と同じだけ移動する。
Then, the probe 64 senses the displacement of the object to be detected (not shown), and when the shaft 62 moves against the spring member 70 by a movement amount corresponding to the displacement amount, the probe 64 is mounted on the scale holder 54. The moved moving scale 60 also moves by the same amount as the moving amount of the shaft 62.

【0075】移動スケール60の移動で可動スリット6
1と固定スリット66a、66bとの間の光通過面積が
変化し、透過光量が変化する。すなわち、反射光ニがセ
ンサ測長光スケールS−1を透過する光量が変化し、こ
の透過光量の変化が一方の受光素子83で検出される
し、また、反射光ニ´がセンサ測長光スケールS−1を
透過する光量が変化し、この透過光量の変化が他方の受
光素子84で検出される。
When the movable scale 60 is moved, the movable slit 6 is moved.
1 and the light passing area between the fixed slits 66a and 66b change, and the amount of transmitted light changes. That is, the amount of reflected light that passes through the sensor measurement light scale S-1 changes, and this change in the amount of transmitted light is detected by one of the light-receiving elements 83. The amount of light transmitted through the scale S-1 changes, and the change in the amount of transmitted light is detected by the other light receiving element 84.

【0076】図14に示すように固定スリット66a、
66bの位置がp/4ずれるように一方の固定スケール
66−1と他方の固定スケール66−2とが配置してあ
るために、一方及び他方の受光素子83、84からの出
力信号の位相はπ/2ずれることになり、この一方及び
他方の受光素子83、84からの出力信号の和はp/4
ごとに変動するので、ピッチの分解能はp/4に高めら
れる。また、一方及び他方の受光素子83、84からの
出力信号の位相差を利用して、被検出物の移動方向の判
別を行うことができる。
As shown in FIG. 14, the fixed slit 66a
Since one fixed scale 66-1 and the other fixed scale 66-2 are arranged so that the position of 66b is shifted by p / 4, the phase of the output signal from one and the other light receiving elements 83 and 84 is π / 2, and the sum of the output signals from one and the other light receiving elements 83 and 84 is p / 4
Therefore, the pitch resolution is increased to p / 4. Further, it is possible to determine the moving direction of the detected object by using the phase difference between the output signals from the one and the other light receiving elements 83 and 84.

【0077】以上説明したように、本発明の実施の形態
2によれば、センサ本体50外に投、受光素子81、8
2、83、84を有し、投、受光側光ファイバ73、7
4、75、76でセンサ測長光スケールS−1への投、
受光を行うことから、耐ノイズ性を向上させることがで
き、また、投光用光ファイバ73、74の端末部73
a、74aに投光側ミラー部77−1、77−2を形成
すると共に、受光用光ファイバ75、76の端末部75
a、76aに受光側ミラー部78−1、78−2を形成
するために、別部品としてのミラーが不要になって、部
品点数が低減でき、小型化が可能になる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, light is projected out of the sensor body 50, and the light receiving elements 81, 8
2, 83 and 84, and the projecting and receiving side optical fibers 73 and 7
At 4, 75 and 76, the projection onto the sensor measuring light scale S-1 is performed.
Since light is received, noise resistance can be improved, and the terminal portions 73 of the light projecting optical fibers 73 and 74 can be improved.
a, 74a are formed with light-projecting side mirror portions 77-1, 77-2, and the terminal portions 75 of the light receiving optical fibers 75, 76 are formed.
Since the light-receiving-side mirror portions 78-1 and 78-2 are formed on the a and 76a, a mirror as a separate component is not required, the number of components can be reduced, and the size can be reduced.

【0078】なお、投光側ミラー部77−1、77−2
は、投光用光ファイバ75、76の端末部75a、76
aに切欠き部を形成して、切欠き部の面部を研磨してメ
ッキを施して形成してもよいし、受光側ミラー部は、受
光側光ファイバ78−1、78−2の端末部に切欠き部
を形成して、切欠き部の面部を研磨してメッキを施して
形成してもよい。
The light-emitting side mirror units 77-1, 77-2
Are the terminal portions 75a, 76 of the light emitting optical fibers 75, 76.
a may be formed by polishing and plating the surface of the notch, or the light-receiving-side mirror may be formed by terminating the light-receiving-side optical fibers 78-1 and 78-2. Alternatively, a notch may be formed, and the surface of the notch may be polished and plated.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る変位
センサによれば、センサ本体外に配置された投光素子か
らの光は投光用光ファイバ内を搬送されて可動側光角変
換レンズに入力し、移動スケールの移動スリット及び固
定スケールの固定スリットを透過し、固定側光角変換レ
ンズに入力してこの固定側光角変換レンズから出力した
光は受光側光ファイバを介して受光素子で受光される。
As described above, according to the displacement sensor according to the present invention, the light from the light projecting element disposed outside the sensor main body is conveyed in the light projecting optical fiber and converted to the movable side light angle conversion. Light is input to the lens, passes through the moving slit of the moving scale and the fixed slit of the fixed scale, is input to the fixed-side optical angle conversion lens, and is output from the fixed-side optical angle conversion lens via the receiving-side optical fiber. The light is received by the element.

【0080】そして、可動体が被検出物の変位を感知し
て、この変位量に対応する移動量だけ移動すると、この
可動体が有する可動側光角変換レンズの移動で移動スケ
ールが移動し、この移動スケールの移動で可動スリット
と固定スリットとの間の光通過面積が変化し、透過光量
が変化する。この透過光量の変化が受光素子で検出さ
れ、投光/遮光の回数をカウンタで計数し、変位に変換
することができる。
When the movable body senses the displacement of the object to be detected and moves by a movement amount corresponding to the displacement amount, the movable scale moves by the movement of the movable-side optical angle conversion lens of the movable body, The movement of the moving scale changes the light passing area between the movable slit and the fixed slit, and changes the amount of transmitted light. This change in the amount of transmitted light is detected by the light receiving element, and the number of times of light projection / shielding is counted by a counter, and can be converted into displacement.

【0081】このように、センサ本体外に投、受光素子
を有し、投、受光側光ファイバでセンサ測長光スケール
への投、受光を行うことから、耐ノイズ性を向上させる
ことができ、また、センサ測長光スケールを可動側光角
変換レンズに移動スケールを、固定側光角変換レンズに
固定スケールをそれぞれ設けて構成してあるために、部
品点数が低減でき、小型化が可能になるし、また、セン
サ本体内には電子部品が一切無いことから、温度依存性
を低減させることができる。
As described above, since the light projecting and light receiving elements are provided outside the sensor main body, and the light projecting and light receiving side optical fibers are used for light projecting and light receiving on the sensor length measuring optical scale, noise resistance can be improved. In addition, since the sensor measuring optical scale is provided with a movable scale on the movable-side optical angle conversion lens and a fixed scale on the fixed-side optical angle conversion lens, the number of parts can be reduced and the size can be reduced. In addition, since there is no electronic component in the sensor main body, the temperature dependency can be reduced.

【0082】また、本発明に係る変位センサによれば、
センサ本体外に配置された投光素子からの光は投光用光
ファイバ内を搬送されてこの投光用光ファイバの端末部
に形成された投光側ミラー部で反射し、この反射光は移
動スケールの移動スリット及び固定スケールの固定スリ
ットを透過し、受光用光ファイバの端末部に形成された
受光側ミラー部から受光用光ファイバ内に取り込まれ、
この受光側光ファイバを介して受光素子で受光される。
According to the displacement sensor of the present invention,
The light from the light emitting element disposed outside the sensor body is conveyed through the light emitting optical fiber and reflected by the light emitting side mirror formed at the end of the light emitting optical fiber. The light passes through the moving slit of the moving scale and the fixed slit of the fixed scale, is taken into the light receiving optical fiber from the light receiving side mirror formed at the end of the light receiving optical fiber,
The light is received by the light receiving element via the light receiving side optical fiber.

【0083】そして、可動体が被検出物の変位を感知し
て、この変位量に対応する移動量だけ移動すると、この
可動体が有する移動スケールが移動し、この移動スケー
ルの移動で可動スリットと固定スリットとの間の光通過
面積が変化し、透過光量が変化する。この透過光量の変
化が受光素子で検出され、投光/遮光の回数をカウンタ
で計数し、変位に変換することができる。
When the movable body senses the displacement of the object to be detected and moves by a movement amount corresponding to the displacement amount, the movable scale of the movable body moves, and the movement of the movable scale causes the movable slit to move. The light passing area with the fixed slit changes, and the amount of transmitted light changes. This change in the amount of transmitted light is detected by the light receiving element, and the number of times of light projection / shielding is counted by a counter, and can be converted into displacement.

【0084】このように、センサ本体外に投、受光素子
を有し、投、受光側光ファイバでセンサ測長光スケール
への投、受光を行うことから、耐ノイズ性を向上させる
ことができ、また、投光用光ファイバの端末部に投光側
ミラー部を形成すると共に、受光用光ファイバの端末部
に受光側ミラー部を形成するために、別部品としてのミ
ラーが不要になって、部品点数が低減でき、小型化が可
能になる。
As described above, since the light projecting and light receiving elements are provided outside the sensor main body and the light projecting and receiving side optical fibers are used to project and receive light on the sensor length measuring optical scale, noise resistance can be improved. In addition, since the light-emitting side mirror is formed at the end of the light-emitting optical fiber and the light-receiving side mirror is formed at the terminal of the light-receiving optical fiber, a separate mirror is not required. In addition, the number of parts can be reduced, and the size can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る変位センサ(実施の形態1)の斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a displacement sensor (first embodiment) according to the present invention.

【図2】同変位センサにおけるセンサ本体の側面図であ
る。
FIG. 2 is a side view of a sensor main body in the displacement sensor.

【図3】同センサ本体の前側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sensor main body as viewed from the front side.

【図4】同センサ本体の後側から見た斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the sensor main body as viewed from the rear side.

【図5】センサ測長光スケールの構成説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of a sensor measurement optical scale.

【図6】(1)は移動、固定スケールの一部省略した説
明図である。(2)は移動スケールの一部省略した側面
図である。(3)は固定スケールの一部省略した側面図
である。
FIG. 6A is an explanatory view in which a part of a moving and fixed scale is omitted. (2) is a side view in which a part of the moving scale is omitted. (3) is a side view with a part of the fixed scale omitted.

【図7】本発明に係る変位センサ(実施の形態2)の側
面図である。
FIG. 7 is a side view of a displacement sensor (Embodiment 2) according to the present invention.

【図8】同変位センサの一部省略した分解状態の斜視図
である。
FIG. 8 is a perspective view of the disassembled state of the displacement sensor with a part omitted.

【図9】同変位センサの一部省略した分解状態の斜視図
である。
FIG. 9 is a perspective view of the disassembled state of the displacement sensor with a part thereof omitted.

【図10】同変位センサのセンサ測長光スケール部分の
斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a sensor measuring optical scale portion of the displacement sensor.

【図11】同変位センサのセンサ測長光スケール部分の
分解状態の斜視図である。
FIG. 11 is an exploded perspective view of a sensor measurement optical scale portion of the displacement sensor.

【図12】同変位センサのファイバホルダ部分の分解状
態の斜視図である。
FIG. 12 is an exploded perspective view of a fiber holder portion of the displacement sensor.

【図13】同変位センサのファイバホルダ部分の斜視図
である。
FIG. 13 is a perspective view of a fiber holder part of the displacement sensor.

【図14】センサ測長光スケールの構成説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of a configuration of a sensor length measuring optical scale.

【図15】同変位センサの投、受光側ミラー部の構成説
明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a configuration of a projecting and light receiving side mirror unit of the displacement sensor.

【図16】従来の変位センサの一部省略した分解状態の
斜視図である。
FIG. 16 is an exploded perspective view of a conventional displacement sensor with a part thereof omitted.

【図17】従来の他の変位センサの一部省略した分解状
態の斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view of another conventional displacement sensor in an exploded state with a part thereof omitted.

【図18】従来の他の別野変位センサの断面図である。FIG. 18 is a sectional view of another conventional displacement sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース本体 2 蓋体 3 ケース 4 センサ本体 5 シャフト孔 6 投光側光ファイバ取付孔部 7 受光側光ファイバ取付孔部 8 受光側光ファイバ取付孔部 9 ファイバホルダ 10 第1の固定側光角変換レンズ 11 第2の固定側光角変換レンズ 12 可動側光角変換レンズ 13 可動シャフト 14 ロッド保持部 15 分光レンズ 16 投光側光ファイバ取付部 17a 受光側光ファイバ取付部 17b 受光側光ファイバ取付部 18 パラボラ鏡面部 19 入力側面部 20 出力側面部 21 円弧面部 22 凹凸部 22a 凹部 22b 光遮断膜 23 凸部 24 ストッパー部 25 挿入用孔部 26 可動スリット 27 ばね部材 27A ロッド 28 パラボラ鏡面部 29 入力側面部 30 出力側面部 31 集光レンズ 32 凹凸部 32a 凹部 32b 光遮断膜 33 凸部 36 固定スリット 38 パラボラ鏡面部 39 入力側面部 40 出力側面部 41 集光レンズ 42 凹凸部 42a 凹部 42b 光遮断膜43 凸部 44 固定スリット 45 投光側光ファイバ 46 受光側光ファイバ 47 受光側光ファイバ 48 投光素子 49A 素子 49B 受光素子 50 センサ本体 51 ハウジング 52 ブッシュ 53 リニヤベアリング 54 スプリングフクサ 55 スプリングガイド 56 シャフトホルダ 57 スケールホルダ 58 第1のファイバホルダ 59 第2のファイバホルダ 60 移動スケール 61 移動スリット 62 シャフト 63 プローブガイド 64 プローブ 65 スケールホルダ挿入部 66 固定スケール 66a 固定スリット 66−1 一方の固定スケール 66−2 他方の固定スケール 69 スケールガイド70 スプリング 73 投光側光ファイバ 73a 端末部 74 投光側光ファイバ 74a 端末部 75 受光側光ファイバ 75a 端末部 76 受光側光ファイバ 76a 端末部 77−1 投光側ミラー部 77−2 投光側ミラー部 78−1 受光側ミラー部 78−2 受光側ミラー部 79 切欠き部 79A 面部 80 切欠き部 80A 面部 81 投光素子 82 投光素子 83 受光素子 84 受光素子 K 可動体 K−1 可動体 S センサ測長光スケール S−1 センサ測長光スケール S1 可動スケール S2 固定スケール S3 固定スケール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case main body 2 Lid 3 Case 4 Sensor main body 5 Shaft hole 6 Light emitting side optical fiber mounting hole 7 Light receiving side optical fiber mounting hole 8 Light receiving side optical fiber mounting hole 9 Fiber holder 10 First fixed side light angle Conversion lens 11 Second fixed-side light-angle conversion lens 12 Movable-side light-angle conversion lens 13 Movable shaft 14 Rod holding unit 15 Spectral lens 16 Light-emitting-side optical fiber mounting unit 17a Light-receiving-side optical fiber mounting unit 17b Light-receiving-side optical fiber mounting Part 18 Parabolic mirror part 19 Input side part 20 Output side part 21 Circular surface part 22 Irregular part 22a Concave part 22b Light blocking film 23 Convex part 24 Stopper part 25 Insertion hole 26 Movable slit 27 Spring member 27A Rod 28 Parabolic mirror part 29 Input Side surface portion 30 Output side surface portion 31 Condensing lens 32 Irregularity portion 32a Concave portion 32b Light shielding Film 33 convex portion 36 fixed slit 38 parabolic mirror surface portion 39 input side surface portion 40 output side surface portion 41 condensing lens 42 concave and convex portion 42a concave portion 42b light blocking film 43 convex portion 44 fixed slit 45 light emitting side optical fiber 46 light receiving side optical fiber 47 Light receiving side optical fiber 48 Light emitting element 49A element 49B Light receiving element 50 Sensor main body 51 Housing 52 Bush 53 Linear bearing 54 Spring fuser 55 Spring guide 56 Shaft holder 57 Scale holder 58 First fiber holder 59 Second fiber holder 60 Moving scale 61 Moving Slit 62 Shaft 63 Probe Guide 64 Probe 65 Scale Holder Insert 66 Fixed Scale 66a Fixed Slit 66-1 One Fixed Scale 66-2 The Other Fixed Scale 69 Ruler 70 Spring 73 Projecting side optical fiber 73a Terminal section 74 Projecting side optical fiber 74a Terminal section 75 Receiving side optical fiber 75a Terminal section 76 Receiving side optical fiber 76a Terminal section 77-1 Projecting side mirror section 77-2 Projecting side Side mirror part 78-1 Light receiving side mirror part 78-2 Light receiving side mirror part 79 Notch part 79A surface part 80 Notch part 80A surface part 81 Light emitting element 82 Light emitting element 83 Light receiving element 84 Light receiving element K movable body K-1 movable Body S Sensor measuring light scale S-1 Sensor measuring light scale S1 Movable scale S2 Fixed scale S3 Fixed scale

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA02 DD02 DD04 DD11 FF16 GG12 HH15 JJ05 JJ15 LL02 LL04 LL10 LL12 LL19 LL28 LL67 2F069 AA02 AA06 DD26 DD27 DD30 GG07 HH14 MM17 MM26 2F103 BA10 BA43 CA02 DA01 EA02 EA15 EB02 EB06 EB08 EB12 EB33 EC01 EC08 GA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 2F065 AA02 DD02 DD04 DD11 FF16 GG12 HH15 JJ05 JJ15 LL02 LL04 LL10 LL12 LL19 LL28 LL67 2F069 AA02 AA06 DD26 DD27 DD30 GG07 HH14 MM17 MM26 2F103 BA10 EB02 EB02 EB02 EB33 EC01 EC08 GA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 センサ本体に、多数の固定スリットを所
定のピッチで平行に配列した固定スケールと、被検出物
の変位を感知してこの変位量に対応して移動する可動体
とを設け、前記可動体に、多数の移動スリットを所定の
ピッチで平行に配列した移動スケールを設け、前記移動
スケールの移動で前記可動スリットと前記固定スリット
とを透過する透過光量の変化を検出する変位センサであ
って、 前記センサ本体が固定側光角変換レンズと可動側光角変
換レンズとを有し、前記可動体を、前記可動側光角変換
レンズに移動スケールを形成して構成し、前記固定側光
角変換レンズに前記固定スケールを形成し、前記移動ス
ケールと前記固定スケールとを対向させてセンサ測長光
スケールを構成し、 前記センサ本体外に投、受光素子を配し、前記投光素子
が発した光を投光用光ファイバを介して前記可動側光角
変換レンズで前記移動スケール側に導いて前記固定スケ
ールを透過させ、この透過光を前記固定側光角変換レン
ズで受光用光ファイバ側に導き、前記受光素子で受光す
るようにしたことを特徴とする変位センサ。
1. A fixed scale in which a large number of fixed slits are arranged in parallel at a predetermined pitch in a sensor main body, and a movable body that senses displacement of an object to be detected and moves in accordance with the displacement amount, The movable body is provided with a moving scale in which a large number of moving slits are arranged in parallel at a predetermined pitch, and a displacement sensor that detects a change in the amount of light transmitted through the movable slit and the fixed slit by movement of the moving scale. Wherein the sensor body has a fixed-side light angle conversion lens and a movable-side light angle conversion lens, and the movable body is formed by forming a movable scale on the movable-side light angle conversion lens; Forming the fixed scale on the light angle conversion lens, forming the sensor scale optical scale by opposing the moving scale and the fixed scale, projecting outside the sensor body, arranging a light receiving element, The light emitted from the optical element is guided to the moving scale side by the movable-side light angle conversion lens via the light projecting optical fiber and transmitted through the fixed scale, and the transmitted light is received by the fixed-side light angle conversion lens. A displacement sensor guided to the optical fiber side for use and receiving light by the light receiving element.
【請求項2】 前記固定側光角変換レンズが、複数の固
定側光角変換レンズの組み合わせであり、前記複数の固
定側光角変換レンズのそれぞれに前記固定スケールを形
成して、隣り合う前記固定スケールのピッチを所定量ず
らして配置し、 前記複数の固定側光角変換レンズの出力側にそれぞれの
前記受光用光ファイバを配すると共に、前記受光用光フ
ァイバの出力側にそれぞれの前記受光素子を配し、 前記投光用光ファイバ内を伝搬してきた光を複数に分光
して、これらの分光を前記可動側光角変換レンズで前記
移動スケール側に導いて、それぞれの分光を前記固定ス
ケールのそれぞれに透過させ、これらの透過光を前記複
数の固定側光角変換レンズで前記受光用光ファイバ側に
導き、前記受光素子で受光するようにした請求項1に記
載の変位センサ。
2. The fixed-side light angle conversion lens is a combination of a plurality of fixed-side light angle conversion lenses, and the fixed scale is formed on each of the plurality of fixed-side light angle conversion lenses, and the fixed scales are adjacent to each other. The pitch of the fixed scale is displaced by a predetermined amount, and the respective light receiving optical fibers are arranged on the output side of the plurality of fixed side light angle conversion lenses, and the respective light receiving sides are arranged on the output side of the light receiving optical fiber. An element is arranged, the light that has propagated in the light-projecting optical fiber is divided into a plurality of light beams, and these light beams are guided to the movable scale side by the movable-side light angle conversion lens, and the respective light beams are fixed. 2. The conversion device according to claim 1, wherein the light is transmitted through each of the scales, and the transmitted light is guided toward the light receiving optical fiber by the plurality of fixed-side light angle conversion lenses, and is received by the light receiving element. Sensor.
【請求項3】 前記移動スケールを、前記可動側光角変
換レンズの一面の長手方向に多数の凹凸部を形成して多
数の可動スリットを形成して構成し、 前記固定スケールを前記固定側光角変換レンズの一面の
長手方向に多数の凹凸部を形成して多数の固定スリット
を形成して構成した請求項1又は請求項2に記載の変位
センサ。
3. The movable scale is formed by forming a large number of concave and convex portions in a longitudinal direction of one surface of the movable-side optical angle conversion lens to form a large number of movable slits. 3. The displacement sensor according to claim 1, wherein a number of uneven portions are formed in a longitudinal direction of one surface of the angle conversion lens to form a number of fixed slits.
【請求項4】 前記移動スケールを、前記可動側光角変
換レンズの一面の長手方向に多数の凹凸部を形成して、
前記凹凸部の凹部もしくは凸部のいずれか一方に光遮断
膜を形成して多数の可動スリットを形成して構成し、 前記固定スケールを前記固定側光角変換レンズの一面の
長手方向に多数の凹凸部を形成して、前記凹凸部の凹部
もしくは凸部のいずれか一方に光遮断膜を形成して多数
の固定スリットを形成して構成した請求項1又は請求項
2に記載の変位センサ。
4. The moving scale is formed with a number of uneven portions in a longitudinal direction of one surface of the movable-side optical angle conversion lens,
A light blocking film is formed on one of the concave portion and the convex portion of the concave and convex portion to form a large number of movable slits, and the fixed scale is provided with a large number in a longitudinal direction of one surface of the fixed side light angle conversion lens. 3. The displacement sensor according to claim 1, wherein an uneven portion is formed, and a light blocking film is formed on one of a concave portion and a convex portion of the uneven portion to form a plurality of fixed slits.
【請求項5】 センサ本体に、多数の固定スリットを所
定のピッチで平行に配列した固定スケールと、被検出物
の変位を感知してこの変位量に対応して移動する可動体
とを設け、前記可動体に、多数の移動スリットを所定の
ピッチで平行に配列した移動スケールを設け、前記移動
スケールの移動で前記可動スリットと前記固定スリット
とを透過する透過光量の変化を検出する変位センサであ
って、 前記移動スケールと前記固定スケールとを対向させてセ
ンサ測長光スケールを構成し、 前記センサ本体外に投、受光素子を配し、前記投光素子
が発した光を搬送する投光用光ファイバの端末部に投光
側ミラー部を形成すると共に、受光した光を前記受光素
子に導く受光用光ファイバの端末部に受光側ミラー部を
形成し、 前記センサ本体に、前記投光用光ファイバ及び前記受光
用光ファイバのそれぞれの端末部を挿入して、前記投光
側ミラー部と前記受光側ミラー部とを、前記センサ測長
光スケールを挟んで対向させたことを特徴とする変位セ
ンサ。
5. A sensor body, comprising: a fixed scale in which a number of fixed slits are arranged in parallel at a predetermined pitch; and a movable body which senses a displacement of an object to be detected and moves in accordance with the displacement, The movable body is provided with a moving scale in which a large number of moving slits are arranged in parallel at a predetermined pitch, and a displacement sensor that detects a change in the amount of light transmitted through the movable slit and the fixed slit by movement of the moving scale. A light measuring element configured so that the movable scale and the fixed scale are opposed to each other to form a sensor measuring light scale; a light emitting element is arranged outside the sensor body; Forming a light-emitting side mirror at the end of the optical fiber for use, and forming a light-receiving side mirror at the end of the light-receiving optical fiber for guiding the received light to the light receiving element; Each end of an optical fiber for light and an optical fiber for light reception is inserted, and the light emitting side mirror and the light receiving side mirror are opposed to each other with the sensor length measuring optical scale interposed therebetween. And a displacement sensor.
【請求項6】 前記投光側ミラー部は、前記投光用光フ
ァイバの端末部を光の進行経路に対して斜めに研磨して
形成してあり、前記受光側ミラー部は、前記受光側光フ
ァイバの端末部を前記投光側ミラー部とは逆方向に傾め
に研磨して形成してある請求項5に記載の変位センサ。
6. The light-emitting side mirror portion is formed by polishing a terminal portion of the light-emitting optical fiber obliquely with respect to a traveling path of light, and the light-receiving side mirror portion is provided with a light-receiving side. The displacement sensor according to claim 5, wherein the end portion of the optical fiber is polished so as to be inclined in a direction opposite to the direction of the light-emitting side mirror portion.
【請求項7】 前記投光用光ファイバを投光用光ファイ
バホルダで保持すると共に、前記受光側光ファイバを受
光側光ファイバホルダで保持し、前記投光用光ファイバ
ホルダと前記受光側光ファイバホルダとにそれぞれ開口
部を設けて、前記投光側ミラー部で反射して前記受光側
ミラー部に入射する光の経路を形成するようにした請求
項6に記載の変位センサ。
7. The light emitting optical fiber is held by a light emitting optical fiber holder, the light receiving side optical fiber is held by a light receiving side optical fiber holder, and the light emitting optical fiber holder and the light receiving side light are held. 7. The displacement sensor according to claim 6, wherein an opening is provided in each of the fiber holders and a path of light reflected by the light-emitting side mirror and incident on the light-receiving side mirror is formed.
【請求項8】 前記投光側ミラー部は、前記投光用光フ
ァイバの端末部に切欠き部を形成して、前記切欠き部の
面部を研磨してメッキを施して形成してあり、前記受光
側ミラー部は、前記受光側光ファイバの端末部に切欠き
部を形成して、前記切欠き部の面部を研磨してメッキを
施して形成してある請求項5に記載の変位センサ。
8. The light-projecting side mirror portion is formed by forming a notch in a terminal portion of the light-projecting optical fiber, and polishing and plating a surface portion of the notch. The displacement sensor according to claim 5, wherein the light-receiving side mirror section is formed by forming a notch in a terminal portion of the light-receiving side optical fiber, and polishing and plating a surface of the notch. .
【請求項9】 複数の前記固定スケールを用いて、その
隣り合う前記固定スケールを、そのピッチを所定量ずら
して配置し、前記センサ本体に、前記移動スケールと個
々の前記固定スケールとの組合せにそれぞれ対応する前
記投、受光用光ファイバのそれぞれの端末部を挿入する
ようにした請求項5又は請求項6又は請求項7に記載の
変位センサ。
9. A plurality of said fixed scales, said adjacent fixed scales are arranged with their pitches shifted by a predetermined amount, and said combination of said moving scale and each said fixed scale is provided on said sensor body. The displacement sensor according to claim 5, wherein the respective end portions of the corresponding projecting and receiving optical fibers are inserted.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008528859A (en) * 2005-01-28 2008-07-31 ティッセンクルップ・クラウゼ・ゲー・エム・ベー・ハー Method for measuring the position of at least a movable part of a drive device such as an internal combustion engine
JP2015169559A (en) * 2014-03-07 2015-09-28 株式会社キーエンス Contact type displacement gauge

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