JP2004325207A - 測長装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周囲温度や湿度の変化に対して不安定なスケール素材を安定化させ、所望の線膨張係数を持たせる。
【解決手段】所望の線膨張係数を有する金属テープ１４に、強力接着剤１６でメインスケール１２を強固に固着すると共に、前記金属テープ１４を、両面接着テープ１８により、伸縮を許した状態で枠１０に弾性的に固定する。
【選択図】 図３
【解決手段】所望の線膨張係数を有する金属テープ１４に、強力接着剤１６でメインスケール１２を強固に固着すると共に、前記金属テープ１４を、両面接着テープ１８により、伸縮を許した状態で枠１０に弾性的に固定する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枠に保持されたスケールを有する測長装置や、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置に係り、特に、リニアスケール、ノギス、測長ユニット等の直線変位測定器や、顕微鏡、画像測定機に用いるのに好適な、周囲温度や湿度の変化に対して安定性が低いプリント配線基板のような素材をスケール素材として使用するときに、これを安定化して、所望の線膨張係数を実現することが可能なスケール構造を有する測長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数のコイルが印刷されたプリント配線基板をスケールとして使用する電磁誘導型ノギスのように、プリント配線基板をスケールとして使用する測長装置の場合、プリント配線基板自体が周囲温度や湿度の変化に対して不安定なため、ステンレス等の安定性の高い金属に強固に貼り付ける構造を採用している。
【０００３】
又、特許文献１には、ガラス製のメインスケールと枠の熱膨張の違いを吸収するべく、メインスケールを弾性材料を介して枠に取り付けることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２６９６５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の構造では、ステンレス等のような形状安定性の高い金属は、加工が難しく、長い測定長を得ようとすると高価になる。又、スケールを外部の異物から保護できるような複雑な形状の枠を得ようとすると、金属そのものの加工ができない。このような複雑形状を得るには、リニアスケール等の枠に使用されるアルミニウム押出材を使用することが考えられるが、そのままプリント配線基板を強固に貼り付けると、熱膨張がアルミニウムの線膨張係数（２３×１０−６）に支配され、測定対象である工作機械等の線膨張係数に近い鉄の線膨張係数（約１１×１０−６）を得ることができない等の問題点を有していた。
【０００６】
又、後者の特許文献１に記載された技術では、プリント配線基板をスケールとして使用する場合のように、スケール自体の安定性を高めることはできなかった。
【０００７】
更に、測定対象に直接スケールを貼り付けた場合であっても、測定対象の熱膨張の影響を受けず、温湿度の変化に対して安定したスケールや、その取付け方法もなかった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、温度や湿度の変化に対して不安定なスケール素材を安定化して、所望の線膨張係数を実現することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、枠に保持されたスケールを有する測長装置において、所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記枠に固定する弾性固定手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
又、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置において、所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記測定対象に直接固定する弾性固定手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、前記線膨張決定材を、測定対象と同じ線膨張係数を有する金属テープとして、安価に構成できるようにしたものである。
【００１２】
又、前記線膨張決定材を、測定対象と同じ線膨張係数を有するガラス板又はセラミックス板としたものである。
【００１３】
又、前記固着手段を、接着層の薄いエポキシ系又はセメント系接着剤とし、前記弾性固定手段を、接着層の厚い両面接着テープ又はシリコン系接着剤としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の第１実施形態は、図１（スケール全体の断面図）、図２（要部断面図）及び図３（図２のＩＩＩ部拡大断面図）に示す如く、測定対象の一方に取付けられる枠１０に保持された、例えばガラス布基材エポキシ樹脂の銅張積層板（いわゆるガラスエポキシ基板）等のプリント配線基板製のメインスケール１２を有するリニアスケールにおいて、所望の線膨張係数（例えば鉄の線膨張係数）を有する金属テープ１４と、該金属テープ１４にメインスケール１２を、薄い接着層で強固に固着する、エポキシ系又はセメント系接着剤のような強力な接着力の強力接着剤１６と、前記金属テープ１４を、伸縮を許した状態で前記枠１０に固定する、接着層が厚く、弾性特性に富んだ両面接着テープ１８とを備えたものである。
【００１６】
図において、２０は、例えばスライドシュー２２によりメインスケール１２の表面に対して所定の間隔を維持した状態で、メインスケール１２の長手方向（紙面と垂直な測長方向）に移動する、例えばインデックススケールや光源、受光素子を含む検出器が搭載されたスライダ、２４は、測定対象の他方に取付けられ、その動きを前記スライダ２０に伝える検出帯ヘッドである。
【００１７】
このようにして、不安定なメインスケール１２は、接着層が薄く、接着力が強固な強力接着剤１６により安定性の高い金属テープ１４に拘束され、温度や湿度に対して安定な挙動を示すようになる。
【００１８】
又、枠１０と金属テープ１４の間は、接着層が比較的厚く、弾性特性に富んだ両面接着テープ１８を用いているので、熱変位に対する逃げ構造となる。従って、枠１０が、アルミニウム押出材等、金属テープ１４と線膨張係数の異なる材料であっても、メインスケール１２、即ち、測長装置の温度に対する変位特性は、金属テープ１４に支配されることになる。従って、金属テープ１４を選定して、測長対象と同じ材質とすることにより、メインスケール１２に、測長対象と同じ線膨張係数を持たせることができる。
【００１９】
ここで、線膨張決定材（ここでは金属テープ１４）の剛性は、スケール（ここではメインスケール１２）の剛性よりも少なくとも１０倍以上高いことが、要求される測定精度を満足するために望ましい。
【００２０】
本実施形態においては、単純な形状の金属テープ１４を用いているので、安価に構成できる。
【００２１】
次に、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置に適用した本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態は、図４（要部の斜視図）及び図５（同じく横断面図）に示す如く、不安定なスケール基板３０を、第１実施形態と同様の強力接着材１６により金属テープ１４に強固に固着し、該金属テープ１４を両面接着テープ１８により、例えばガラスやセラミックス製のステージ３２に弾性的に固定したものである。
図において、３４はステージベース、４０は検出ヘッドである。
【００２３】
このように、顕微鏡や画像測定機では、ガラスのＸＹステージが良く利用されており、又、セラミックス製のステージもあるので、スケールの線膨張係数を、これらと同じにしたい場合には、金属テープ１４の代わりに、ステージ材質に合せてガラス板やセラミックス板を用いることも可能である。
【００２４】
又、メインスケール１２と金属テープ１４を強固に固着する手段は、強力接着剤１６に限定されず、ボルトによる固定も可能である。
【００２５】
又、前記金属テープ１４を伸縮を許した状態で枠１０やステージ３２に固定する弾性固定手段も、両面接着テープ１８に限定されず、例えばシリコン系接着剤を用いることも可能である。
【００２６】
又、メインスケール１２やスケール基板３０の材質も、ガラスエポキシ基板に限定されず、薄くて柔軟性があり、温度や湿度の影響が大きなポリイミド積層板製のフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）や、ビデオテープ等に使われる、極めて安価で、ごく一般的な樹脂テープ、ビルドアップ基板に使われる、高価なＢＴレジン、安価な紙基材フェノール等を用いることもできる。
【００２７】
電磁誘導型の測長装置のスケールは、ビルドアップ工法で多数のコイルを配列して構成可能であり、温湿度の変化に対する安定性はガラスエポキシ基板よりも優れているが、それでも要求される測定精度にはまだ不十分であるので、本発明により線膨張係数決定材を張り合わせることで、初めて要求精度を満足するスケールを構成可能である。
【００２８】
又、ビデオテープ等に使われる、極めて安価で、ごく一般的な樹脂テープに印刷することにより、スケールパターン（コイル形状又はプレート形状）を備えてスケールを構成することも可能である。この場合、スケールは極めて安価に製造可能であるが、やはり要求される精度を満足させるには、線膨張決定材を張り合わせる必要がある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、スケールの安定性を向上し、且つ、所望の線膨張係数を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体の横断面図
【図２】同じく要部の横断面図
【図３】図２のＩＩＩ部拡大断面図
【図４】本発明の第２実施形態の要部の斜視図
【図５】同じく横断面図
【符号の説明】
１０…枠
１２…メインスケール
１４…金属テープ
１６…強力接着剤
１８…両面接着テープ
３０…スケール基板
３２…ステージ
３４…ステージベース
４０…検出ヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、枠に保持されたスケールを有する測長装置や、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置に係り、特に、リニアスケール、ノギス、測長ユニット等の直線変位測定器や、顕微鏡、画像測定機に用いるのに好適な、周囲温度や湿度の変化に対して安定性が低いプリント配線基板のような素材をスケール素材として使用するときに、これを安定化して、所望の線膨張係数を実現することが可能なスケール構造を有する測長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数のコイルが印刷されたプリント配線基板をスケールとして使用する電磁誘導型ノギスのように、プリント配線基板をスケールとして使用する測長装置の場合、プリント配線基板自体が周囲温度や湿度の変化に対して不安定なため、ステンレス等の安定性の高い金属に強固に貼り付ける構造を採用している。
【０００３】
又、特許文献１には、ガラス製のメインスケールと枠の熱膨張の違いを吸収するべく、メインスケールを弾性材料を介して枠に取り付けることが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２６９６５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の構造では、ステンレス等のような形状安定性の高い金属は、加工が難しく、長い測定長を得ようとすると高価になる。又、スケールを外部の異物から保護できるような複雑な形状の枠を得ようとすると、金属そのものの加工ができない。このような複雑形状を得るには、リニアスケール等の枠に使用されるアルミニウム押出材を使用することが考えられるが、そのままプリント配線基板を強固に貼り付けると、熱膨張がアルミニウムの線膨張係数（２３×１０−６）に支配され、測定対象である工作機械等の線膨張係数に近い鉄の線膨張係数（約１１×１０−６）を得ることができない等の問題点を有していた。
【０００６】
又、後者の特許文献１に記載された技術では、プリント配線基板をスケールとして使用する場合のように、スケール自体の安定性を高めることはできなかった。
【０００７】
更に、測定対象に直接スケールを貼り付けた場合であっても、測定対象の熱膨張の影響を受けず、温湿度の変化に対して安定したスケールや、その取付け方法もなかった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、温度や湿度の変化に対して不安定なスケール素材を安定化して、所望の線膨張係数を実現することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、枠に保持されたスケールを有する測長装置において、所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記枠に固定する弾性固定手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１０】
又、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置において、所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記測定対象に直接固定する弾性固定手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１１】
又、前記線膨張決定材を、測定対象と同じ線膨張係数を有する金属テープとして、安価に構成できるようにしたものである。
【００１２】
又、前記線膨張決定材を、測定対象と同じ線膨張係数を有するガラス板又はセラミックス板としたものである。
【００１３】
又、前記固着手段を、接着層の薄いエポキシ系又はセメント系接着剤とし、前記弾性固定手段を、接着層の厚い両面接着テープ又はシリコン系接着剤としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の第１実施形態は、図１（スケール全体の断面図）、図２（要部断面図）及び図３（図２のＩＩＩ部拡大断面図）に示す如く、測定対象の一方に取付けられる枠１０に保持された、例えばガラス布基材エポキシ樹脂の銅張積層板（いわゆるガラスエポキシ基板）等のプリント配線基板製のメインスケール１２を有するリニアスケールにおいて、所望の線膨張係数（例えば鉄の線膨張係数）を有する金属テープ１４と、該金属テープ１４にメインスケール１２を、薄い接着層で強固に固着する、エポキシ系又はセメント系接着剤のような強力な接着力の強力接着剤１６と、前記金属テープ１４を、伸縮を許した状態で前記枠１０に固定する、接着層が厚く、弾性特性に富んだ両面接着テープ１８とを備えたものである。
【００１６】
図において、２０は、例えばスライドシュー２２によりメインスケール１２の表面に対して所定の間隔を維持した状態で、メインスケール１２の長手方向（紙面と垂直な測長方向）に移動する、例えばインデックススケールや光源、受光素子を含む検出器が搭載されたスライダ、２４は、測定対象の他方に取付けられ、その動きを前記スライダ２０に伝える検出帯ヘッドである。
【００１７】
このようにして、不安定なメインスケール１２は、接着層が薄く、接着力が強固な強力接着剤１６により安定性の高い金属テープ１４に拘束され、温度や湿度に対して安定な挙動を示すようになる。
【００１８】
又、枠１０と金属テープ１４の間は、接着層が比較的厚く、弾性特性に富んだ両面接着テープ１８を用いているので、熱変位に対する逃げ構造となる。従って、枠１０が、アルミニウム押出材等、金属テープ１４と線膨張係数の異なる材料であっても、メインスケール１２、即ち、測長装置の温度に対する変位特性は、金属テープ１４に支配されることになる。従って、金属テープ１４を選定して、測長対象と同じ材質とすることにより、メインスケール１２に、測長対象と同じ線膨張係数を持たせることができる。
【００１９】
ここで、線膨張決定材（ここでは金属テープ１４）の剛性は、スケール（ここではメインスケール１２）の剛性よりも少なくとも１０倍以上高いことが、要求される測定精度を満足するために望ましい。
【００２０】
本実施形態においては、単純な形状の金属テープ１４を用いているので、安価に構成できる。
【００２１】
次に、測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置に適用した本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態は、図４（要部の斜視図）及び図５（同じく横断面図）に示す如く、不安定なスケール基板３０を、第１実施形態と同様の強力接着材１６により金属テープ１４に強固に固着し、該金属テープ１４を両面接着テープ１８により、例えばガラスやセラミックス製のステージ３２に弾性的に固定したものである。
図において、３４はステージベース、４０は検出ヘッドである。
【００２３】
このように、顕微鏡や画像測定機では、ガラスのＸＹステージが良く利用されており、又、セラミックス製のステージもあるので、スケールの線膨張係数を、これらと同じにしたい場合には、金属テープ１４の代わりに、ステージ材質に合せてガラス板やセラミックス板を用いることも可能である。
【００２４】
又、メインスケール１２と金属テープ１４を強固に固着する手段は、強力接着剤１６に限定されず、ボルトによる固定も可能である。
【００２５】
又、前記金属テープ１４を伸縮を許した状態で枠１０やステージ３２に固定する弾性固定手段も、両面接着テープ１８に限定されず、例えばシリコン系接着剤を用いることも可能である。
【００２６】
又、メインスケール１２やスケール基板３０の材質も、ガラスエポキシ基板に限定されず、薄くて柔軟性があり、温度や湿度の影響が大きなポリイミド積層板製のフレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）や、ビデオテープ等に使われる、極めて安価で、ごく一般的な樹脂テープ、ビルドアップ基板に使われる、高価なＢＴレジン、安価な紙基材フェノール等を用いることもできる。
【００２７】
電磁誘導型の測長装置のスケールは、ビルドアップ工法で多数のコイルを配列して構成可能であり、温湿度の変化に対する安定性はガラスエポキシ基板よりも優れているが、それでも要求される測定精度にはまだ不十分であるので、本発明により線膨張係数決定材を張り合わせることで、初めて要求精度を満足するスケールを構成可能である。
【００２８】
又、ビデオテープ等に使われる、極めて安価で、ごく一般的な樹脂テープに印刷することにより、スケールパターン（コイル形状又はプレート形状）を備えてスケールを構成することも可能である。この場合、スケールは極めて安価に製造可能であるが、やはり要求される精度を満足させるには、線膨張決定材を張り合わせる必要がある。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、スケールの安定性を向上し、且つ、所望の線膨張係数を持たせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体の横断面図
【図２】同じく要部の横断面図
【図３】図２のＩＩＩ部拡大断面図
【図４】本発明の第２実施形態の要部の斜視図
【図５】同じく横断面図
【符号の説明】
１０…枠
１２…メインスケール
１４…金属テープ
１６…強力接着剤
１８…両面接着テープ
３０…スケール基板
３２…ステージ
３４…ステージベース
４０…検出ヘッド
Claims (6)
- 枠に保持されたスケールを有する測長装置において、
所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、
該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、
前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記枠に固定する弾性固定手段と、を備えたことを特徴とする測長装置。 - 測定対象にスケールを直接取付けるタイプの測長装置において、
所望の線膨張係数を有する線膨張決定材と、
該線膨張決定材に前記スケールを強固に固着する固着手段と、
前記線膨張決定材を、伸縮を許した状態で前記測定対象に直接固定する弾性固定手段と、を備えたことを特徴とする測長装置。 - 前記線膨張決定材が、測定対象と同じ線膨張係数を有する金属テープであることを特徴とする請求項１又は２に記載の測長装置。
- 前記線膨張決定材が、測定対象と同じ線膨張係数を有するガラス板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の測長装置。
- 前記線膨張決定材が、測定対象と同じ線膨張係数を有するセラミックス板であることを特徴とする請求項１又は２に記載の測長装置。
- 前記固着手段が、接着層の薄いエボキシ系又はセメント系接着剤とされ、前記弾性固定手段が、接着層の厚い両面接着テープ又はシリコン系接着剤とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の測長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003119315A JP4230810B2 (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 測長装置 |
| US10/830,538 US7007397B2 (en) | 2003-04-24 | 2004-04-23 | Length measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003119315A JP4230810B2 (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 測長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004325207A true JP2004325207A (ja) | 2004-11-18 |
| JP4230810B2 JP4230810B2 (ja) | 2009-02-25 |
Family
ID=33296427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003119315A Expired - Fee Related JP4230810B2 (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 測長装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7007397B2 (ja) |
| JP (1) | JP4230810B2 (ja) |
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