JP2625333B2 - 直線測定装置 - Google Patents
直線測定装置Info
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- JP2625333B2 JP2625333B2 JP4304708A JP30470892A JP2625333B2 JP 2625333 B2 JP2625333 B2 JP 2625333B2 JP 4304708 A JP4304708 A JP 4304708A JP 30470892 A JP30470892 A JP 30470892A JP 2625333 B2 JP2625333 B2 JP 2625333B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
- G01D5/2415—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固定部材およびこの固
定部材に沿って摺動する可動部材を有する直線測定装置
（ミクロンおよびサブミクロン程度の範囲の）に関し、
特に、容量型エンコーダの固定部材を、可動部材の移動
軸線に沿って移動させることなく、可動部材に対して弾
力的に付勢するための機構に関する。
定部材に沿って摺動する可動部材を有する直線測定装置
（ミクロンおよびサブミクロン程度の範囲の）に関し、
特に、容量型エンコーダの固定部材を、可動部材の移動
軸線に沿って移動させることなく、可動部材に対して弾
力的に付勢するための機構に関する。
【０００２】
【背景技術】種々の装置が、正確な直線測定に利用でき
る。ハイトゲージは、物品の高さを測定するのに利用で
きる。ダイアルゲージ、デジマチツク（商標）インジケ
ータ、およびリニアゲージは、物体の厚さおよび高さを
正確に測定するのに使用されている。リニア装置および
Ｘ−Ｙ変位測定装置は、物体の直線変位または位置を正
確に測定するのに利用できる。
る。ハイトゲージは、物品の高さを測定するのに利用で
きる。ダイアルゲージ、デジマチツク（商標）インジケ
ータ、およびリニアゲージは、物体の厚さおよび高さを
正確に測定するのに使用されている。リニア装置および
Ｘ−Ｙ変位測定装置は、物体の直線変位または位置を正
確に測定するのに利用できる。
【０００３】今日使用されている多くの直線測定装置
は、内部で摺動可能に取り付けられた測定スケールを有
したハウジングを備えている。スピンドルのような動く
部材は、スケールと連接され、変位測定対象物と関与す
る。スピンドルがハウジング内で滑らかに摺動するのを
確保するように、ハウジングに取り付けられ、かつ、ス
ピンドルを取り囲むブッシュが、一般に使用されてい
た。ハウジング内のセンサは、スケールの移動を検知す
るとともに、測定対象物の位置または動き、あるいはそ
の両方を表す出力を出す。概して、精密測定に関する従
来技術においては、このセンサは、スケールから特定の
間隔が置かれていて、また、高価な精密ベアリングが、
摩耗を無くするとともに構成要素の案内および間隔保持
のために使用されている。
は、内部で摺動可能に取り付けられた測定スケールを有
したハウジングを備えている。スピンドルのような動く
部材は、スケールと連接され、変位測定対象物と関与す
る。スピンドルがハウジング内で滑らかに摺動するのを
確保するように、ハウジングに取り付けられ、かつ、ス
ピンドルを取り囲むブッシュが、一般に使用されてい
た。ハウジング内のセンサは、スケールの移動を検知す
るとともに、測定対象物の位置または動き、あるいはそ
の両方を表す出力を出す。概して、精密測定に関する従
来技術においては、このセンサは、スケールから特定の
間隔が置かれていて、また、高価な精密ベアリングが、
摩耗を無くするとともに構成要素の案内および間隔保持
のために使用されている。
【０００４】種々のタイプの検知装置、スケールおよび
懸架機構が、従来技術において知られている。サカガミ
のアメリカ合衆国特許第４，６０３，４０８号は、スケ
ールの動き限定するための光学格子および光学センサを
有する直線スケールを示している。このような装置にお
いて、センサは、ローラベアリングにより固定スケール
に沿って普通に案内されている。変位を測定するために
容量の変化を検知する容量型位置センサは、「絶対位置
測定用容量型測定装置」と題され一般譲渡されたアメリ
カ合衆国特許出願第０７／３７２，７７３号に記載され
ている。特別な懸架機構は明示されてないが、現在一般
に入手できる電子式キャリパ（ノギス）が、このタイプ
の装置の一般的な案内機構を示している。そのような案
内機構は、高精度測定には適していない。また、イギリ
ス国特許第１，３６６，２８４号は、長さ測定装置にお
ける容量型センサを述べている。色々な環境に、容量型
センサは適していて、光学センサのように複雑でなく、
壊れ易くなく、また高価でない。
懸架機構が、従来技術において知られている。サカガミ
のアメリカ合衆国特許第４，６０３，４０８号は、スケ
ールの動き限定するための光学格子および光学センサを
有する直線スケールを示している。このような装置にお
いて、センサは、ローラベアリングにより固定スケール
に沿って普通に案内されている。変位を測定するために
容量の変化を検知する容量型位置センサは、「絶対位置
測定用容量型測定装置」と題され一般譲渡されたアメリ
カ合衆国特許出願第０７／３７２，７７３号に記載され
ている。特別な懸架機構は明示されてないが、現在一般
に入手できる電子式キャリパ（ノギス）が、このタイプ
の装置の一般的な案内機構を示している。そのような案
内機構は、高精度測定には適していない。また、イギリ
ス国特許第１，３６６，２８４号は、長さ測定装置にお
ける容量型センサを述べている。色々な環境に、容量型
センサは適していて、光学センサのように複雑でなく、
壊れ易くなく、また高価でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】板面内の軸線に沿う移
動を判断する平行板静電容量の変化を測定するセンサに
おける問題の１つは、静電容量が板に対しての垂直移
動、ならびに板に対しての平行な測定軸線に沿う軸方向
の動きに基づいて変化することである。スケールがその
測定軸線に沿って移動すると、それによる静電容量の変
化が検知され、電気的に処理されることにより、スケー
ルの変位が判断される。都合の悪いことに、軸線に対し
ての垂直移動は、それが原因ではない容量変化をもたら
す。この望ましくない容量変化は、被測定物の移動検知
に際して誤差を生じる。結果として、公知の容量型長さ
測定装置は、比較的高価なベアリング機構が使用されな
いと、誤差の影響を受け易い。
動を判断する平行板静電容量の変化を測定するセンサに
おける問題の１つは、静電容量が板に対しての垂直移
動、ならびに板に対しての平行な測定軸線に沿う軸方向
の動きに基づいて変化することである。スケールがその
測定軸線に沿って移動すると、それによる静電容量の変
化が検知され、電気的に処理されることにより、スケー
ルの変位が判断される。都合の悪いことに、軸線に対し
ての垂直移動は、それが原因ではない容量変化をもたら
す。この望ましくない容量変化は、被測定物の移動検知
に際して誤差を生じる。結果として、公知の容量型長さ
測定装置は、比較的高価なベアリング機構が使用されな
いと、誤差の影響を受け易い。
【０００６】板面内の板の動きを判断する平行板静電容
量の変化を測定するセンサにおける他の重要な実用上の
問題は、容量信号の強さが、板寸法の減少およびギャッ
プの増加により急激に小さくなることであるが、その一
方で、コストは、ほぼエンコーダ面積に応じて減少する
（同じようなことがシリコンＩＣのコスト性にも見られ
る）。小さい容量板面積が、実用上最も望ましい。しか
しながら、一方で十分な信号強度を維持しながら容量板
面積を減少するには、より小さい容量ギャップが維持さ
れなければならない。残念なことに、上述の懸架機構の
設計においては、小さなギャップが、非軸方向（誤差を
発生する）移動に対する上記の感度を意識し過ぎてい
て、近接して相対移動する部材間の偶発的な接触により
センサを損傷する機会を拡大している。従来技術では、
小さな作動ギャップを得るために、高価な精密ベアリン
グ機構、または、ありきたりの厳密な許容誤差組み立て
技術が利用されていた。いずれの方法も、コストをセン
サの大きさを減少したことによる種々の利点で実質上相
殺している。たとえそうであつても、光学測定装置はあ
る環境においては使用されず、使用される場合には、著
しく高価でかつよりデリケートである。
量の変化を測定するセンサにおける他の重要な実用上の
問題は、容量信号の強さが、板寸法の減少およびギャッ
プの増加により急激に小さくなることであるが、その一
方で、コストは、ほぼエンコーダ面積に応じて減少する
（同じようなことがシリコンＩＣのコスト性にも見られ
る）。小さい容量板面積が、実用上最も望ましい。しか
しながら、一方で十分な信号強度を維持しながら容量板
面積を減少するには、より小さい容量ギャップが維持さ
れなければならない。残念なことに、上述の懸架機構の
設計においては、小さなギャップが、非軸方向（誤差を
発生する）移動に対する上記の感度を意識し過ぎてい
て、近接して相対移動する部材間の偶発的な接触により
センサを損傷する機会を拡大している。従来技術では、
小さな作動ギャップを得るために、高価な精密ベアリン
グ機構、または、ありきたりの厳密な許容誤差組み立て
技術が利用されていた。いずれの方法も、コストをセン
サの大きさを減少したことによる種々の利点で実質上相
殺している。たとえそうであつても、光学測定装置はあ
る環境においては使用されず、使用される場合には、著
しく高価でかつよりデリケートである。
【０００７】
【０００８】
【０００９】図１４および図１５は、イギリス特許第
１，５５０，１８８号に記載されている従来の光学距離
測定ゲージを示す。従来のゲージは、ハウジング１２内
に摺動可能に取り付けられたスピンドル１０を含んでい
る。スピンドル１０は、ばね機構１４を介してスケール
１６に連結される。このスケール１６は、表面１８上に
光学格子３４を備えている。ガラス部材２０は、表面２
５上に光学格子３６を備えている。基体３０は、図１５
に最良に示されるように、スケール１６を支持するため
にガラス部材２０に固着されている。スケール１６は傾
斜面３１を有し、この傾斜面３１に対して、板ばね３２
がスケール１６をガラス部材２０および基体３０に対し
て押圧するように付勢している。板ばね３２は、基体３
０の背部に支持アーム（図示せず）により保持される。
支持アームは、スピンドル１０とともに移動し、かつ該
スピンドルに直接連結される。
１，５５０，１８８号に記載されている従来の光学距離
測定ゲージを示す。従来のゲージは、ハウジング１２内
に摺動可能に取り付けられたスピンドル１０を含んでい
る。スピンドル１０は、ばね機構１４を介してスケール
１６に連結される。このスケール１６は、表面１８上に
光学格子３４を備えている。ガラス部材２０は、表面２
５上に光学格子３６を備えている。基体３０は、図１５
に最良に示されるように、スケール１６を支持するため
にガラス部材２０に固着されている。スケール１６は傾
斜面３１を有し、この傾斜面３１に対して、板ばね３２
がスケール１６をガラス部材２０および基体３０に対し
て押圧するように付勢している。板ばね３２は、基体３
０の背部に支持アーム（図示せず）により保持される。
支持アームは、スピンドル１０とともに移動し、かつ該
スピンドルに直接連結される。
【００１０】スペーサレール２６および２８は、スケー
ル１６をガラス部材２０から離して置くような低摩擦摺
動面をそれぞれ提供している。同様に、スケール１６に
連結されたスペーサレール２４および基体３０に連結さ
れたスペーサレール２２は、スケール１６を基体３０の
上方でかつガラス部材２０から間隔を置いて支持する。
カーボン、二硫化モリブデン、オイルフイルム等の他の
固体潤滑剤も、摺動ブロツクを離間および潤滑するのに
開示されている。
ル１６をガラス部材２０から離して置くような低摩擦摺
動面をそれぞれ提供している。同様に、スケール１６に
連結されたスペーサレール２４および基体３０に連結さ
れたスペーサレール２２は、スケール１６を基体３０の
上方でかつガラス部材２０から間隔を置いて支持する。
カーボン、二硫化モリブデン、オイルフイルム等の他の
固体潤滑剤も、摺動ブロツクを離間および潤滑するのに
開示されている。
【００１１】従来の懸架機構は、本発明に対して多くの
欠点を持っているように見受けられる。従来技術におい
て、付勢ばねはピックオフでなく、可動スケール１６に
作用している。最近の構成では、可動スケールは概して
ピックオフよりも実質的に大きい。比較的大きなスケー
ルの動きを制御するために、付勢力は重力および振動の
作用によりスケールに作用する力に打ち勝つために比較
的増大されねばならない。比較的増大された付勢力は、
摺動面での早期摩耗および劣化、ならびにスケールの動
きに対する摩擦抵抗の増加の原因となる。動きに対する
このような微妙な抵抗の変化は、高精度測定およびワー
クピースの柔軟な測定において著しい誤差を生じる。加
えて、測定範囲が数十センチ以上に増大されると、更に
長く、より大きなスケールが必要とされる。
欠点を持っているように見受けられる。従来技術におい
て、付勢ばねはピックオフでなく、可動スケール１６に
作用している。最近の構成では、可動スケールは概して
ピックオフよりも実質的に大きい。比較的大きなスケー
ルの動きを制御するために、付勢力は重力および振動の
作用によりスケールに作用する力に打ち勝つために比較
的増大されねばならない。比較的増大された付勢力は、
摺動面での早期摩耗および劣化、ならびにスケールの動
きに対する摩擦抵抗の増加の原因となる。動きに対する
このような微妙な抵抗の変化は、高精度測定およびワー
クピースの柔軟な測定において著しい誤差を生じる。加
えて、測定範囲が数十センチ以上に増大されると、更に
長く、より大きなスケールが必要とされる。
【００１２】従来技術において、かかる大きなスケール
に要求される付勢力は、スケールの動きに対して全く実
用的でない摩擦抵抗の範囲である。これは、従来の懸架
機構の実用性および汎用性を著しく制限している。加え
て、従来技術では、摺動スケール１６とガラス部材２０
との間の摺動接触を維持するために、付勢ばねは、スケ
ール１６およびスピンドル１０を案内する部材表面の直
線性および一線に調整することの欠陥に起因するスケー
ルの動きの偏差（揺動）に打ち勝つように、ばね機構１
４を介してスケールに作用するどのような力にも打ち勝
つ必要がある。本発明の付勢装置はこれらの力に打ち勝
つ必要はなく、むしろそれらを収容する。よって、本発
明に比して、従来の付勢装置がスケールの動きに対して
同一レベルの精度および低抵抗を達成するためには、ば
ね機構１４および基体３０のより精密な製造公差とより
高価な設計および製作を必要とする。
に要求される付勢力は、スケールの動きに対して全く実
用的でない摩擦抵抗の範囲である。これは、従来の懸架
機構の実用性および汎用性を著しく制限している。加え
て、従来技術では、摺動スケール１６とガラス部材２０
との間の摺動接触を維持するために、付勢ばねは、スケ
ール１６およびスピンドル１０を案内する部材表面の直
線性および一線に調整することの欠陥に起因するスケー
ルの動きの偏差（揺動）に打ち勝つように、ばね機構１
４を介してスケールに作用するどのような力にも打ち勝
つ必要がある。本発明の付勢装置はこれらの力に打ち勝
つ必要はなく、むしろそれらを収容する。よって、本発
明に比して、従来の付勢装置がスケールの動きに対して
同一レベルの精度および低抵抗を達成するためには、ば
ね機構１４および基体３０のより精密な製造公差とより
高価な設計および製作を必要とする。
【００１３】加えて、表面１８と２５との間のギャップ
の制御を一体の摺動面によつて達成するためには、ガラ
ス部材２０および表面２５が、長手方向に移動するスケ
ール１６が摺動するための延長された表面を設けるとい
うだけの目的のために、備えられた格子（検知）素子の
所定の寸法を越えて「人為的」に延出されねばならな
い。可動スケールよりもむしろ固定ピックオフ素子を付
勢することにより、本発明は有効にピックオフ素子の寸
法を最小にし、かつ、従来技術の設計におけるような、
設計上の制約および人為的に延出した精密検知素子に関
連する経済的な不利益を回避することができる。
の制御を一体の摺動面によつて達成するためには、ガラ
ス部材２０および表面２５が、長手方向に移動するスケ
ール１６が摺動するための延長された表面を設けるとい
うだけの目的のために、備えられた格子（検知）素子の
所定の寸法を越えて「人為的」に延出されねばならな
い。可動スケールよりもむしろ固定ピックオフ素子を付
勢することにより、本発明は有効にピックオフ素子の寸
法を最小にし、かつ、従来技術の設計におけるような、
設計上の制約および人為的に延出した精密検知素子に関
連する経済的な不利益を回避することができる。
【００１４】図１６は、スケール１６とガラス部材２０
との間で、接触面２７および２９をそれぞれ有するスペ
ーサレール２６および２８の拡大断面図であり、従来技
術の懸架機構、特に容量型エンコーダに関する付加的な
欠陥を図示している。スケール１６は、ガラス部材２０
のスペーサレール２８に沿って、矢印３８で示される軸
方向に動く。スケール１６は、スペーサレール２６の接
触面２７から少なくともレールの厚さ分だけ離れた面３
５上に測定格子３４を備えている。同様に、ガラス部材
２０は、スペーサレール２８の接触面２９から少なくと
もレールの厚さ分だけ離れた面３７上に検知格子３６を
備えている。格子３４は、前面３５、レール２６および
接触面２７を有している。レール２６は、格子３４の前
面３５を境に接している。よつて、面３５は、必ずしも
接触面２７と平行ではなく、レール２６の厚さ変化に基
づいて接触面２７からの距離が変化している。レール２
６の厚さに対する製造時の許容誤差は、非常に厳密なも
のとなり、また、測定を正確に行う計器を組み立てる上
での違った意味での複雑さをもたらす。
との間で、接触面２７および２９をそれぞれ有するスペ
ーサレール２６および２８の拡大断面図であり、従来技
術の懸架機構、特に容量型エンコーダに関する付加的な
欠陥を図示している。スケール１６は、ガラス部材２０
のスペーサレール２８に沿って、矢印３８で示される軸
方向に動く。スケール１６は、スペーサレール２６の接
触面２７から少なくともレールの厚さ分だけ離れた面３
５上に測定格子３４を備えている。同様に、ガラス部材
２０は、スペーサレール２８の接触面２９から少なくと
もレールの厚さ分だけ離れた面３７上に検知格子３６を
備えている。格子３４は、前面３５、レール２６および
接触面２７を有している。レール２６は、格子３４の前
面３５を境に接している。よつて、面３５は、必ずしも
接触面２７と平行ではなく、レール２６の厚さ変化に基
づいて接触面２７からの距離が変化している。レール２
６の厚さに対する製造時の許容誤差は、非常に厳密なも
のとなり、また、測定を正確に行う計器を組み立てる上
での違った意味での複雑さをもたらす。
【００１５】図１６におけるレール２６および２８の欠
点は、それらの部分的な厚さ変化が、光学格子３４，３
６間の距離変化をもたらすことである。格子３４，３６
間の距離変化は、検知器が光学的なものなので、著しい
誤差や信号強度減少を起こすことはない。しかし、容量
型格子の場合には、これが著しい誤差を招く。面２７お
よび２９の起伏は、各格子の表面３５および３７の起伏
とは一致していない。レールが厚いところでは、スケー
ル１６とガラス部材２０との距離が増すが、格子面３５
および３７が平らな場合があるので、容量型格子が用い
られると、スケール１６の軸方向移動よりむしろ、互い
に離れるように付勢された（または互いに接近するよう
に付勢された）面１８および２５により、容量変化が起
きる。誤差は、かようにして生じる。
点は、それらの部分的な厚さ変化が、光学格子３４，３
６間の距離変化をもたらすことである。格子３４，３６
間の距離変化は、検知器が光学的なものなので、著しい
誤差や信号強度減少を起こすことはない。しかし、容量
型格子の場合には、これが著しい誤差を招く。面２７お
よび２９の起伏は、各格子の表面３５および３７の起伏
とは一致していない。レールが厚いところでは、スケー
ル１６とガラス部材２０との距離が増すが、格子面３５
および３７が平らな場合があるので、容量型格子が用い
られると、スケール１６の軸方向移動よりむしろ、互い
に離れるように付勢された（または互いに接近するよう
に付勢された）面１８および２５により、容量変化が起
きる。誤差は、かようにして生じる。
【００１６】図１７〜１９には、２つの部材の相対位置
を決定するアメリカ合衆国特許第３，１３８，７１４号
に開示された装置（’７１４号特許）が示されている。
を決定するアメリカ合衆国特許第３，１３８，７１４号
に開示された装置（’７１４号特許）が示されている。
【００１７】測定スケール１０４は、測定軸１００に沿
ってハウジング１０５と相対移動する（しかしながら、
案内部材の避けられない不正確性に起因して、動きは厳
密には直線とはならない）。光学検出素子１１１が、よ
く知られ、また本発明と関係ないので示されていない他
の光学装置の素子のように、設けられている。スケール
部材１０４は、その表面１１５内に、従来の光学測定格
子のように機能するクリツド状の部材１１６を有してい
る。同様に、検知板１１０は、表面１１５と対向する面
１１７上に、２つの格子１１８を有しており、それらの
位相は、光学格子１１６を介して適切に照射された時
に、動きと位置とに応じて従来通りの光学信号を出すよ
うに設定されている。
ってハウジング１０５と相対移動する（しかしながら、
案内部材の避けられない不正確性に起因して、動きは厳
密には直線とはならない）。光学検出素子１１１が、よ
く知られ、また本発明と関係ないので示されていない他
の光学装置の素子のように、設けられている。スケール
部材１０４は、その表面１１５内に、従来の光学測定格
子のように機能するクリツド状の部材１１６を有してい
る。同様に、検知板１１０は、表面１１５と対向する面
１１７上に、２つの格子１１８を有しており、それらの
位相は、光学格子１１６を介して適切に照射された時
に、動きと位置とに応じて従来通りの光学信号を出すよ
うに設定されている。
【００１８】格子１１６と格子１１８との距離は、１０
ミクロンとすることが推奨されている。格子１１６から
所定距離に検知板１１０を維持するには、それと同時
に、測定軸１００の方向にハウジング１０５に対して検
知板１１０の定位置が維持されなければならず、検知板
１１０は、パテ等でポリフロエチレン製の長方形枠１１
９に固定されている。枠１１９の長軸方向端部材１２０
は、検知板１１０の格子面を越えて延出し、測定スケー
ル１０４の格子の表面１１５と係合するための摺動レー
ルとされている。枠１１９用の材料は、摺動レール１２
０に適した特別に低い摩擦係数に特徴がある。枠１１９
は、格子表面１１５に対して平行に伸びた２つのばねブ
レードアーム１２２によつて保持されている金属枠１２
１へ、例えばパテによつて、挿入される。ばねブレード
アーム１２２は、ハウジング１０５に取り付けられてい
る。ハウジング１０５で支持された圧力ばね１２３は、
摺動レール１２０の格子表面１１５との十分な係合を可
能にしている。
ミクロンとすることが推奨されている。格子１１６から
所定距離に検知板１１０を維持するには、それと同時
に、測定軸１００の方向にハウジング１０５に対して検
知板１１０の定位置が維持されなければならず、検知板
１１０は、パテ等でポリフロエチレン製の長方形枠１１
９に固定されている。枠１１９の長軸方向端部材１２０
は、検知板１１０の格子面を越えて延出し、測定スケー
ル１０４の格子の表面１１５と係合するための摺動レー
ルとされている。枠１１９用の材料は、摺動レール１２
０に適した特別に低い摩擦係数に特徴がある。枠１１９
は、格子表面１１５に対して平行に伸びた２つのばねブ
レードアーム１２２によつて保持されている金属枠１２
１へ、例えばパテによつて、挿入される。ばねブレード
アーム１２２は、ハウジング１０５に取り付けられてい
る。ハウジング１０５で支持された圧力ばね１２３は、
摺動レール１２０の格子表面１１５との十分な係合を可
能にしている。
【００１９】この構造は、図１６に示されているレール
構造よりも優れた面を持つ。スケール１０４の面１１５
が、摺動面として用いられているので、レール１２０だ
けが、厚さと平面度に関して構成調整されていればよ
い。しかし、レールは、なお比較的狭い表面領域をカバ
ーするに過ぎず、従って面１１５の局所的な平面変化、
および本発明よりも高くなる動作圧力及び摩耗とに起因
する、より大きな段差変化を被りやすい。表面圧と摩耗
率に関する欠点は、設計の他の欠点を拡大する。相対移
動の間、表面１１５における摩擦は、レール１２０の表
面に作用する摩擦力１２４を発生させる。この摩擦力１
２４は、ばねブレードアーム１２２の面内で作用する抵
抗力１２５を生じる。力１２４と１２５は、距離１２６
だけ離れており、蝶番点１２７の回りにモーメント１２
８を起こす。このモーメントは、不可避的にレール１２
０の長さに沿った不均一な圧力分布を生じる。レール１
２０は、測定検知格子における相互に反転した動きの下
（相対移動の方向が反転する時）に急速に左右端部が摩
耗を始め、平面でなくなる。一旦、レール１２０がその
両端で摩耗し始めると、検知板１１０は反転動作中に、
中央の高い部分で前後に揺れ、揺れによる急激な摩耗
と、検知板の一端から他端にかけての段差との双方を起
こす。高精度測定では、このような急激な摩耗や間隙の
発生は、特に静電容量格子を使ったセンサーに対して、
著しい誤作をもたらす。
構造よりも優れた面を持つ。スケール１０４の面１１５
が、摺動面として用いられているので、レール１２０だ
けが、厚さと平面度に関して構成調整されていればよ
い。しかし、レールは、なお比較的狭い表面領域をカバ
ーするに過ぎず、従って面１１５の局所的な平面変化、
および本発明よりも高くなる動作圧力及び摩耗とに起因
する、より大きな段差変化を被りやすい。表面圧と摩耗
率に関する欠点は、設計の他の欠点を拡大する。相対移
動の間、表面１１５における摩擦は、レール１２０の表
面に作用する摩擦力１２４を発生させる。この摩擦力１
２４は、ばねブレードアーム１２２の面内で作用する抵
抗力１２５を生じる。力１２４と１２５は、距離１２６
だけ離れており、蝶番点１２７の回りにモーメント１２
８を起こす。このモーメントは、不可避的にレール１２
０の長さに沿った不均一な圧力分布を生じる。レール１
２０は、測定検知格子における相互に反転した動きの下
（相対移動の方向が反転する時）に急速に左右端部が摩
耗を始め、平面でなくなる。一旦、レール１２０がその
両端で摩耗し始めると、検知板１１０は反転動作中に、
中央の高い部分で前後に揺れ、揺れによる急激な摩耗
と、検知板の一端から他端にかけての段差との双方を起
こす。高精度測定では、このような急激な摩耗や間隙の
発生は、特に静電容量格子を使ったセンサーに対して、
著しい誤作をもたらす。
【００２０】更に、片持ち梁状のスプリングブレードア
ーム１２２を一端で浮かせているので、材質の相違に起
因する熱膨張の相違は、温度変化中、ハウジング１０５
に対して検知板１１０を変位させ、このことが測定誤差
をもたらす。
ーム１２２を一端で浮かせているので、材質の相違に起
因する熱膨張の相違は、温度変化中、ハウジング１０５
に対して検知板１１０を変位させ、このことが測定誤差
をもたらす。
【００２１】この従来技術を使用した格子表面のギャッ
プの設定は、精密な組み立て許容誤差と付加的な長方形
枠１１９の採用を必要とする。’７１４特許では、空ギ
ャップが必要とされている。「面１５（本明細書では１
１５）と面１７（本明細書では１１７）との直接的係合
は、そのような装置による格子上のかき傷の危険性のた
めに、考えられない。」−’７１４特許の第３欄第１２
〜第１５行目。
プの設定は、精密な組み立て許容誤差と付加的な長方形
枠１１９の採用を必要とする。’７１４特許では、空ギ
ャップが必要とされている。「面１５（本明細書では１
１５）と面１７（本明細書では１１７）との直接的係合
は、そのような装置による格子上のかき傷の危険性のた
めに、考えられない。」−’７１４特許の第３欄第１２
〜第１５行目。
【００２２】イギリス特許第１，３６６，２８４号や、
参照文献として上げられたアメリカ合衆国特許第４，４
２０，７５４号に開示されているタイプのような静電容
量センサは、ピックアップに対するスケールの軸方向移
動を検知するための直列の容量コンデンサを備えてい
る。よく知られているように、２つの電極間の静電容量
は、２つの電極の隙間が増大するにつれて著しく減少す
る。コンデンサの２枚の平板に挟まれた物質の誘電率も
また、静電容量に重大な影響を及ぼす。空気は、容量信
号強度障害および変位検知装置のＳＮ比に対して非常に
誘電率が低い。同様に、格子１１６、１１８間に存在し
ているであろう接着剤、オイル等は、空気とは誘電率が
顕著に異なり、また相互にも違っている。誤動作は、こ
のように２つの容量性の格子間の空気層に存在する異物
質により引き起こされる。そのような要因が、静電容量
性のセンサを使った軸方向変位の測定精度の妨げとな
る。
参照文献として上げられたアメリカ合衆国特許第４，４
２０，７５４号に開示されているタイプのような静電容
量センサは、ピックアップに対するスケールの軸方向移
動を検知するための直列の容量コンデンサを備えてい
る。よく知られているように、２つの電極間の静電容量
は、２つの電極の隙間が増大するにつれて著しく減少す
る。コンデンサの２枚の平板に挟まれた物質の誘電率も
また、静電容量に重大な影響を及ぼす。空気は、容量信
号強度障害および変位検知装置のＳＮ比に対して非常に
誘電率が低い。同様に、格子１１６、１１８間に存在し
ているであろう接着剤、オイル等は、空気とは誘電率が
顕著に異なり、また相互にも違っている。誤動作は、こ
のように２つの容量性の格子間の空気層に存在する異物
質により引き起こされる。そのような要因が、静電容量
性のセンサを使った軸方向変位の測定精度の妨げとな
る。
【００２３】更に、認識されているように、材質や製造
コストに依存して、表面１１５とレール１２０の表面が
完全に平坦で滑らかにすることはできない。むしろ、レ
ールとセンサ表面は、拡大した場合に見られるよう小さ
なうねり、穴、ヒビ、かけらさえも含んでいる。与えら
れた材料、表面の質、平坦さについて、制限された幅や
領域のレールは、物質の平坦さや製造時の厚さ変化に起
因して、拡大された摩耗やギャップ変動を示すであろ
う。このことは、本発明によつて予期されるように、セ
ンサの全表面を覆う連続した接触領域によって生ずる物
質および製造過程における不均一性の増加と、減少した
接触圧力と比較した時に示される。従って、従来技術
は、静電容量信号を弱めたり、変位測定中の誤動作を増
加させるといつた欠点を持つ。静電容量測定の精度は、
実際に得られる信号強度や、スケールの軸方向の変位に
対応（関係）しない容量の変化により生ずるエラーによ
つて制限される。
コストに依存して、表面１１５とレール１２０の表面が
完全に平坦で滑らかにすることはできない。むしろ、レ
ールとセンサ表面は、拡大した場合に見られるよう小さ
なうねり、穴、ヒビ、かけらさえも含んでいる。与えら
れた材料、表面の質、平坦さについて、制限された幅や
領域のレールは、物質の平坦さや製造時の厚さ変化に起
因して、拡大された摩耗やギャップ変動を示すであろ
う。このことは、本発明によつて予期されるように、セ
ンサの全表面を覆う連続した接触領域によって生ずる物
質および製造過程における不均一性の増加と、減少した
接触圧力と比較した時に示される。従って、従来技術
は、静電容量信号を弱めたり、変位測定中の誤動作を増
加させるといつた欠点を持つ。静電容量測定の精度は、
実際に得られる信号強度や、スケールの軸方向の変位に
対応（関係）しない容量の変化により生ずるエラーによ
つて制限される。
【００２４】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明によれ
ば、リニアゲージ内のスケールとピックオフ体とは、ス
ケールの軸方向の移動中、互いに摺動接触して当接する
ように付勢されている。スピンドルのような動く部材
は、スケールと変位測定対象物との間に挿入され、対象
物が移動するとスケールが直線的に移動するようになっ
ている。 ピックオフ体は、対応するスケールの移動を測
定するセンサを備えている。改良されたばね懸架機構の
うち、付勢手段は、ピックオフ体およびハウジングに結
合され、スケールがピックオフ体の表面を摺動するとき
に、スケールと当接接触するようにピックオフ体を弾力
的に付勢する。一方、改良されたばね懸架機構のうち、
軸方向移動規制手段は、スケールの軸移動方向へのピッ
クオフ体の動きを規制するが、非軸方向移動を許容す
る。 このため、前述の付勢手段による非常に小さい接触
力およびその際の低摩擦力により、ピックオフ体とスケ
ールとが当接接触するように付勢され、摩耗特性の改善
が図られるとともに、軸方向移動規制手段により、スケ
ールの軸方向移動の正確な測定といった種々の効果を達
成する。さらに、経済的なベアリング面を使用しなが
ら、高実用容量信号強度と簡単な構造を提供する。スケ
ールの順当な非軸方向移動またはスケール面の揺動が、
精密な変位測定において誤差を発生させることはなく、
また相対的に移動するピックオフ体とスケールとの摩擦
または摩耗を顕著に増大させることはない。 次に、本発
明で採用する構成を具体的に説明する。 本発明は、ハウ
ジングと、 前記ハウジング内に取り付けられて前記ハウ
ジングの軸方向に移動可能とされたスケールと、 前記ハ
ウジング内に配置されて、前面が前記スケールに対して
摺動接触されるとともに、前記スケールに対する動きを
測定するセンサを含むピックオフ体と、 前記ピックオフ
体の前面が前記スケールに常時接触するように前記ピッ
クオフ体を前記スケール側へ弾力的に付勢する付勢手段
と、 前記ピックオフ体と前記ハウジングとを連結し、前
記ピックオフ体との接続部 分と前記ハウジングとの接続
部分との間の部分が前記スケールの軸方向に延びてお
り、この軸方向に延びる部分は前記ピックオフ体との接
続部分側が前記ハウジングとの接続部分側に対して前記
スケールと近接離隔する方向に変位することを許容する
弾力性を有し、かつこの軸方向に延びる部分は前記付勢
手段よりも前記スケールに近接して配置されている軸方
向移動規制手段と、を備えることを特徴とする。 このよ
うな構成により、付勢手段でピックオフ体のスケール側
への付勢がなされ、軸方向移動規制手段でピックオフ体
のスケール移動方向の移動規制がなされる。この際、軸
方向移動規制手段は付勢手段よりスケール側としたた
め、付勢手段だけで支持した場合に生じるピッチング動
作（支持側である付勢手段に対してピックオフ体、特に
そのスケール側の前面が揺動する）により、ピックオフ
体とスケールとの位置関係に誤差が生じることが防止さ
れる。 本発明において、 前記付勢手段は、前記ピックオ
フ体の背面側に配置され、この背面側を前記スケール側
に向けて押圧する板ばねであり、 前記軸方向移動規制手
段は、前記ピックオフ体の背面に接続されかつ前記スケ
ールに沿って延びる平坦な板状の平ばねである構成とす
ることができる。 このようにすれば、最も簡単な構成で
本発明の実施が可能である。 本発明において、 前記付勢
手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置され、この背
面側を前記スケール側に向けて押圧する板ばねであり、
前記軸方向移動規制手段は、前記スケールに沿って延び
る平坦な板状の平ばねであり、この平ばねの一部には前
記ピックオフ体を収容する凹部が形成され、この平ばね
の前記スケール側の表面と前記ピックオフ体の前面とが
略同一面に配置されている構成とすることができる。 こ
のようにすれば、簡単な構成を維持しながら、軸方向移
動規制がピックオフ体の前面側で行えるため、ピッチン
グ動作の回避に更に有効である。 本発明において、 前記
付勢手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置され、こ
の背面側を前記ス ケール側に向けて押圧する板ばねであ
り、 前記軸方向移動規制手段は、前記ピックオフ体を支
持するキャリッジと、このキャリッジと前記ハウジング
とを連結しかつ前記スケールに沿って延びる支持ロッド
とを有し、この支持ロッドは軸心が前記ピックオフ体の
前面と略同一面に配置されている構成とすることができ
る。 このようにしても、軸方向移動規制がピックオフ体
の前面側で行えるため、ピッチング動作の回避に更に有
効である。
ば、リニアゲージ内のスケールとピックオフ体とは、ス
ケールの軸方向の移動中、互いに摺動接触して当接する
ように付勢されている。スピンドルのような動く部材
は、スケールと変位測定対象物との間に挿入され、対象
物が移動するとスケールが直線的に移動するようになっ
ている。 ピックオフ体は、対応するスケールの移動を測
定するセンサを備えている。改良されたばね懸架機構の
うち、付勢手段は、ピックオフ体およびハウジングに結
合され、スケールがピックオフ体の表面を摺動するとき
に、スケールと当接接触するようにピックオフ体を弾力
的に付勢する。一方、改良されたばね懸架機構のうち、
軸方向移動規制手段は、スケールの軸移動方向へのピッ
クオフ体の動きを規制するが、非軸方向移動を許容す
る。 このため、前述の付勢手段による非常に小さい接触
力およびその際の低摩擦力により、ピックオフ体とスケ
ールとが当接接触するように付勢され、摩耗特性の改善
が図られるとともに、軸方向移動規制手段により、スケ
ールの軸方向移動の正確な測定といった種々の効果を達
成する。さらに、経済的なベアリング面を使用しなが
ら、高実用容量信号強度と簡単な構造を提供する。スケ
ールの順当な非軸方向移動またはスケール面の揺動が、
精密な変位測定において誤差を発生させることはなく、
また相対的に移動するピックオフ体とスケールとの摩擦
または摩耗を顕著に増大させることはない。 次に、本発
明で採用する構成を具体的に説明する。 本発明は、ハウ
ジングと、 前記ハウジング内に取り付けられて前記ハウ
ジングの軸方向に移動可能とされたスケールと、 前記ハ
ウジング内に配置されて、前面が前記スケールに対して
摺動接触されるとともに、前記スケールに対する動きを
測定するセンサを含むピックオフ体と、 前記ピックオフ
体の前面が前記スケールに常時接触するように前記ピッ
クオフ体を前記スケール側へ弾力的に付勢する付勢手段
と、 前記ピックオフ体と前記ハウジングとを連結し、前
記ピックオフ体との接続部 分と前記ハウジングとの接続
部分との間の部分が前記スケールの軸方向に延びてお
り、この軸方向に延びる部分は前記ピックオフ体との接
続部分側が前記ハウジングとの接続部分側に対して前記
スケールと近接離隔する方向に変位することを許容する
弾力性を有し、かつこの軸方向に延びる部分は前記付勢
手段よりも前記スケールに近接して配置されている軸方
向移動規制手段と、を備えることを特徴とする。 このよ
うな構成により、付勢手段でピックオフ体のスケール側
への付勢がなされ、軸方向移動規制手段でピックオフ体
のスケール移動方向の移動規制がなされる。この際、軸
方向移動規制手段は付勢手段よりスケール側としたた
め、付勢手段だけで支持した場合に生じるピッチング動
作（支持側である付勢手段に対してピックオフ体、特に
そのスケール側の前面が揺動する）により、ピックオフ
体とスケールとの位置関係に誤差が生じることが防止さ
れる。 本発明において、 前記付勢手段は、前記ピックオ
フ体の背面側に配置され、この背面側を前記スケール側
に向けて押圧する板ばねであり、 前記軸方向移動規制手
段は、前記ピックオフ体の背面に接続されかつ前記スケ
ールに沿って延びる平坦な板状の平ばねである構成とす
ることができる。 このようにすれば、最も簡単な構成で
本発明の実施が可能である。 本発明において、 前記付勢
手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置され、この背
面側を前記スケール側に向けて押圧する板ばねであり、
前記軸方向移動規制手段は、前記スケールに沿って延び
る平坦な板状の平ばねであり、この平ばねの一部には前
記ピックオフ体を収容する凹部が形成され、この平ばね
の前記スケール側の表面と前記ピックオフ体の前面とが
略同一面に配置されている構成とすることができる。 こ
のようにすれば、簡単な構成を維持しながら、軸方向移
動規制がピックオフ体の前面側で行えるため、ピッチン
グ動作の回避に更に有効である。 本発明において、 前記
付勢手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置され、こ
の背面側を前記ス ケール側に向けて押圧する板ばねであ
り、 前記軸方向移動規制手段は、前記ピックオフ体を支
持するキャリッジと、このキャリッジと前記ハウジング
とを連結しかつ前記スケールに沿って延びる支持ロッド
とを有し、この支持ロッドは軸心が前記ピックオフ体の
前面と略同一面に配置されている構成とすることができ
る。 このようにしても、軸方向移動規制がピックオフ体
の前面側で行えるため、ピッチング動作の回避に更に有
効である。
【実施例】 図１乃至図３は、本発明の原理による静電容
量センサを使用した高精度直線測定装置の略図である。
改良された静電容量センサは、ハウジング５０を有し、
このハウジング５０にはブッシング５４を介してスピン
ドル５２が摺動可能に支持されている。スピンドル５２
はハウジング５０内に達し、スケール５６と接触する。
適当なブッシングとスピンドルの例は、参考文献として
挙げられるアメリカ合衆国特許出願０７−６１９，３６
５号（出願日１９９０年１１月２８日）に見られ、従来
技術として挙げられた図１４に略図が示される。
量センサを使用した高精度直線測定装置の略図である。
改良された静電容量センサは、ハウジング５０を有し、
このハウジング５０にはブッシング５４を介してスピン
ドル５２が摺動可能に支持されている。スピンドル５２
はハウジング５０内に達し、スケール５６と接触する。
適当なブッシングとスピンドルの例は、参考文献として
挙げられるアメリカ合衆国特許出願０７−６１９，３６
５号（出願日１９９０年１１月２８日）に見られ、従来
技術として挙げられた図１４に略図が示される。
【００２５】スケール５６は、摺動可能なように、矢印
５５の方向へ軸の動きを許容するようにハウジング５０
内に装備されていて、他の方向の動きを制限している。
スケール５６は、イギリス特許第１，３６６，２８４号
で開示されるような、又は引例として提示する１９９１
年２月２６日に出願した係属中のアメリカ合衆国特許出
願第０７−６６１，３４０号に示されるような、最適タ
イプのもので、前面６４に近接して配列された容量電極
を有する。
５５の方向へ軸の動きを許容するようにハウジング５０
内に装備されていて、他の方向の動きを制限している。
スケール５６は、イギリス特許第１，３６６，２８４号
で開示されるような、又は引例として提示する１９９１
年２月２６日に出願した係属中のアメリカ合衆国特許出
願第０７−６６１，３４０号に示されるような、最適タ
イプのもので、前面６４に近接して配列された容量電極
を有する。
【００２６】ピックオフ体５８は、平ばね６０に固く結
合されていて、平ばね６０は、両端部６８と７０でハウ
ジング５０にそれぞれ固く結合されている。ピックオフ
体５８は、平ばね６０に結合されており、平ばね６０は
接着剤などを使って適当な方法でハウジング５０に結合
されている。ピックオフ体５８は、ピックオフ体５８に
関してスケール５６の軸方向の変位を検知するために、
前面６６に近接した静電容量電極５９のような適当なセ
ンサを含んでいる。薄い誘電体層７９と８１とは、他の
場所でより詳細に説明されているように、ピックオフ体
５８の前面６６及びスケール５６の前面６４上にそれぞ
れ形成されている。（誘電体層７９と８１は、スケール
に絶対に必要なものではなく、所望の特性が得られるな
ら、通常はかなり薄い。）板ばね６２は、平ばね６０と
ハウジング５０との間に配置され、ピックオフ体５８の
前面６６がスケール５６の前面６４と接触するように弾
力的に付勢している。コイルばね、くし形盤状ばね、エ
ラストマ等の適宜なばねを、希望によつて、板ばね６２
の代わりに使っても良い。
合されていて、平ばね６０は、両端部６８と７０でハウ
ジング５０にそれぞれ固く結合されている。ピックオフ
体５８は、平ばね６０に結合されており、平ばね６０は
接着剤などを使って適当な方法でハウジング５０に結合
されている。ピックオフ体５８は、ピックオフ体５８に
関してスケール５６の軸方向の変位を検知するために、
前面６６に近接した静電容量電極５９のような適当なセ
ンサを含んでいる。薄い誘電体層７９と８１とは、他の
場所でより詳細に説明されているように、ピックオフ体
５８の前面６６及びスケール５６の前面６４上にそれぞ
れ形成されている。（誘電体層７９と８１は、スケール
に絶対に必要なものではなく、所望の特性が得られるな
ら、通常はかなり薄い。）板ばね６２は、平ばね６０と
ハウジング５０との間に配置され、ピックオフ体５８の
前面６６がスケール５６の前面６４と接触するように弾
力的に付勢している。コイルばね、くし形盤状ばね、エ
ラストマ等の適宜なばねを、希望によつて、板ばね６２
の代わりに使っても良い。
【００２７】図４は、本発明の原理に従って、摺動接触
を確保する構造の装置を、より明確に描いた投影図であ
る。図５および図６に示されるように、平ばね６０は、
それぞれ端部６８と７０でハウジング５０に結合してい
る。平ばね６０は、その縦軸に沿って大変低い圧縮率を
持つ材料と形状よりなつているが、縦軸と垂直な面にお
いて、特にその表面に垂直な方向に、曲げやすい。良質
スチール帯は、平ばね６０に適当な材料である。スチー
ル帯は、縦軸方向に相対的に伸びにくく圧縮しにくい性
質が期待され、一方縦軸に垂直な方向には、多少の捩
れ、端から端までの数ピツチでの変化、曲がり、縦軸方
向状態を許すよう十分にしなやかである性質が期待され
る。スケール５６がピックオフ体５８の表面６６を横切
って摺動するとき、平ばね６０は、ピックオフ５８の表
面６６がスケール５６の表面６４とと接触していること
を確実にする板ばね６２により弾力的に付勢されてい
る。平ばね６０は、ピックオフ５８がスケール５６のあ
る表面からついたり離れたりする動きに適応するように
動くことを許容しており、一方、ピックオフ５８のスケ
ール５６の移動軸に沿った動きは妨げている。
を確保する構造の装置を、より明確に描いた投影図であ
る。図５および図６に示されるように、平ばね６０は、
それぞれ端部６８と７０でハウジング５０に結合してい
る。平ばね６０は、その縦軸に沿って大変低い圧縮率を
持つ材料と形状よりなつているが、縦軸と垂直な面にお
いて、特にその表面に垂直な方向に、曲げやすい。良質
スチール帯は、平ばね６０に適当な材料である。スチー
ル帯は、縦軸方向に相対的に伸びにくく圧縮しにくい性
質が期待され、一方縦軸に垂直な方向には、多少の捩
れ、端から端までの数ピツチでの変化、曲がり、縦軸方
向状態を許すよう十分にしなやかである性質が期待され
る。スケール５６がピックオフ体５８の表面６６を横切
って摺動するとき、平ばね６０は、ピックオフ５８の表
面６６がスケール５６の表面６４とと接触していること
を確実にする板ばね６２により弾力的に付勢されてい
る。平ばね６０は、ピックオフ５８がスケール５６のあ
る表面からついたり離れたりする動きに適応するように
動くことを許容しており、一方、ピックオフ５８のスケ
ール５６の移動軸に沿った動きは妨げている。
【００２８】図４および図５に示されるように、静電容
量電極６５はスケール５６の表面６４上に存在し、静電
容量電極５９はピックオフ５８の前面６６上に存在す
る。静電容量の格子６５と５９とは接触面ができるだけ
近接するようにしなければならないが、それらは電気的
に伝導性であるから、直接互いに接触してはならず、コ
ンデンサが短絡してはならない。
量電極６５はスケール５６の表面６４上に存在し、静電
容量電極５９はピックオフ５８の前面６６上に存在す
る。静電容量の格子６５と５９とは接触面ができるだけ
近接するようにしなければならないが、それらは電気的
に伝導性であるから、直接互いに接触してはならず、コ
ンデンサが短絡してはならない。
【００２９】ピックオフ体５８とスケール５６は、適当
な技術によつて組み立てられる。１実施例においては、
ピックオフ体とスケールは、集積回路の製造に使用され
る工業用シリコンを使用して製造される。そのようなシ
リコン基板の物理的、化学的、電気的な性質はよく知ら
れており、そのようなシリコンから製造品を作成するた
めの装置はすぐに利用できる。代わりになるべきものと
して基板は水晶、サフアイヤ、または他の適当な物質を
使ってもよい。静電容量格子は、半導体と精密加工業で
知られている技術を使って形成される。例えば、アルミ
ニウム、クロム、タングステン、金、またはそのような
ものからなる伝導性の金属の薄膜が基板上に置かれる。
格子は、コンデンサの一枚の板に形成される格子を形作
るためにフオトレジストでマスクし、フオトレジストを
現像し、静電容量層の中にパターンをエッチングすると
いつた精密加工技術により形成される。エッチングは、
イオンエッチング反応、レーザビーム、湿式や乾式の化
学的エツチング、精密加工技術で知られている他の技術
によつて行われる。
な技術によつて組み立てられる。１実施例においては、
ピックオフ体とスケールは、集積回路の製造に使用され
る工業用シリコンを使用して製造される。そのようなシ
リコン基板の物理的、化学的、電気的な性質はよく知ら
れており、そのようなシリコンから製造品を作成するた
めの装置はすぐに利用できる。代わりになるべきものと
して基板は水晶、サフアイヤ、または他の適当な物質を
使ってもよい。静電容量格子は、半導体と精密加工業で
知られている技術を使って形成される。例えば、アルミ
ニウム、クロム、タングステン、金、またはそのような
ものからなる伝導性の金属の薄膜が基板上に置かれる。
格子は、コンデンサの一枚の板に形成される格子を形作
るためにフオトレジストでマスクし、フオトレジストを
現像し、静電容量層の中にパターンをエッチングすると
いつた精密加工技術により形成される。エッチングは、
イオンエッチング反応、レーザビーム、湿式や乾式の化
学的エツチング、精密加工技術で知られている他の技術
によつて行われる。
【００３０】誘電体材料の薄いコーテイングは、電極を
カバーするための少なくとも一方の格子の表面に設けら
れ、それらは互いに絶縁されている。１つの実施例にお
いては、誘電体層はピックオフ体５８かスケール５６の
どちらか一方の表面上だけに形成されていて、その他の
電極はコーテイングはない。一つの格子のみを覆う誘電
体層でも、十分な誘電体強度と円滑さを示す。他の実施
例では、両表面が薄い誘電体層でコーテイングされてい
る。コーテイングは、スケール５６とピックオフ５８と
の間の摺動接触面であるから、できるだけ薄く、できる
だけ摩擦がないようにしている。５ミクロンの厚さで塗
布されたテフロンやセラミックで満たされたエポキシの
層は、このような誘電体、接触表面層として適当である
ことが分かった。テフロンで満たされたエポキシ層は、
それぞれ電極６５と５９を覆い、互いを絶縁し、摺動接
触面を与える。代わりに、格子６５と５９の表面を、基
板を酸化させることによる誘電体層や薄膜でコーテイン
グしても良い。シリコン基板上に形成されあるいは配置
される薄い酸化物や絶縁層は、公知の半導体技術によつ
てなされる。
カバーするための少なくとも一方の格子の表面に設けら
れ、それらは互いに絶縁されている。１つの実施例にお
いては、誘電体層はピックオフ体５８かスケール５６の
どちらか一方の表面上だけに形成されていて、その他の
電極はコーテイングはない。一つの格子のみを覆う誘電
体層でも、十分な誘電体強度と円滑さを示す。他の実施
例では、両表面が薄い誘電体層でコーテイングされてい
る。コーテイングは、スケール５６とピックオフ５８と
の間の摺動接触面であるから、できるだけ薄く、できる
だけ摩擦がないようにしている。５ミクロンの厚さで塗
布されたテフロンやセラミックで満たされたエポキシの
層は、このような誘電体、接触表面層として適当である
ことが分かった。テフロンで満たされたエポキシ層は、
それぞれ電極６５と５９を覆い、互いを絶縁し、摺動接
触面を与える。代わりに、格子６５と５９の表面を、基
板を酸化させることによる誘電体層や薄膜でコーテイン
グしても良い。シリコン基板上に形成されあるいは配置
される薄い酸化物や絶縁層は、公知の半導体技術によつ
てなされる。
【００３１】それは、半導体技術を使うことによりコン
デンサ板のための、極めて小さなスケール格子が形成で
きることとして評価されるであろう。格子は、基板面か
ら測って約１０００オングストローム以下の厚さしかな
い。格子はミクロンかサブミクロンの程度であり、０．
５から１ミクロン程度あるいはそれ以下の幅しかない。
それゆえに大変小さな変位も検出できる。他に、静電容
量格子５９と６５を、回路基板の製作技術としてよく知
られているＰＣボード上に形成することができる。
デンサ板のための、極めて小さなスケール格子が形成で
きることとして評価されるであろう。格子は、基板面か
ら測って約１０００オングストローム以下の厚さしかな
い。格子はミクロンかサブミクロンの程度であり、０．
５から１ミクロン程度あるいはそれ以下の幅しかない。
それゆえに大変小さな変位も検出できる。他に、静電容
量格子５９と６５を、回路基板の製作技術としてよく知
られているＰＣボード上に形成することができる。
【００３２】スケール５６とピックオフ５８の前面６４
と６６をピックオフ５８の広い表面の全てに押し付けて
接触させることは、信号強度とギャップの均一性、そし
て容量センサによる測定精度を著しく増加させる。コン
デンサの値は、下式に述べてあるように誘電体の誘電
率、プレートの面積とその間の距離によつて決定され
る。 Ｃ＝Ｍ（ＫＡ／ｄ） ここで、Ｃは静電容量を、Ｍは比例定数を、Ｋは材料の
誘電率を、Ａはプレートの面積を、ｄはプレート間の距
離を表している。大きい静電容量は、高い信号強度を得
る上で好ましい。大きい静電容量のために、誘電率は高
く、プレート間隔は小さい程よい。エポキシ層といつた
好ましい材料の誘電率は、一つの材料から別の材料に変
更しても、誘電率に関しては比較的に一定であり、他の
異なる材料（材質）の誘電率と比較して大きい。
と６６をピックオフ５８の広い表面の全てに押し付けて
接触させることは、信号強度とギャップの均一性、そし
て容量センサによる測定精度を著しく増加させる。コン
デンサの値は、下式に述べてあるように誘電体の誘電
率、プレートの面積とその間の距離によつて決定され
る。 Ｃ＝Ｍ（ＫＡ／ｄ） ここで、Ｃは静電容量を、Ｍは比例定数を、Ｋは材料の
誘電率を、Ａはプレートの面積を、ｄはプレート間の距
離を表している。大きい静電容量は、高い信号強度を得
る上で好ましい。大きい静電容量のために、誘電率は高
く、プレート間隔は小さい程よい。エポキシ層といつた
好ましい材料の誘電率は、一つの材料から別の材料に変
更しても、誘電率に関しては比較的に一定であり、他の
異なる材料（材質）の誘電率と比較して大きい。
【００３３】特に空気は、相対的には低い誘電率を有
し、静電容量の信号強度を下げる傾向がある。摺動面間
の当接を保持することによつて、僅かであつた信号強度
は増大し、ギャップの変化は最小にされるので、空気の
ような違う材料が、ピックオフ５８のの静電容量センサ
とスケール５６の静電容量格子との間の静電容量の著し
い変化を引き起こすことがない。互いに接触している面
に格子を形成すれば、非常に短いプレート間距離を生成
でき、この接触面において、１つの格子の上に単一の誘
電体層（またはそれぞれの格子上に薄い層）を設けれ
ば、非常に小さく、かつ、一定の距離を維持でき、その
結果大きくて高い水準の一定容量とできる。同様に、
（空気よりも）プレートの間の誘電性のために、エポキ
シや酸化物といつた絶縁層を用いることにより、静電容
量が増加し、また誘電率も増加する。
し、静電容量の信号強度を下げる傾向がある。摺動面間
の当接を保持することによつて、僅かであつた信号強度
は増大し、ギャップの変化は最小にされるので、空気の
ような違う材料が、ピックオフ５８のの静電容量センサ
とスケール５６の静電容量格子との間の静電容量の著し
い変化を引き起こすことがない。互いに接触している面
に格子を形成すれば、非常に短いプレート間距離を生成
でき、この接触面において、１つの格子の上に単一の誘
電体層（またはそれぞれの格子上に薄い層）を設けれ
ば、非常に小さく、かつ、一定の距離を維持でき、その
結果大きくて高い水準の一定容量とできる。同様に、
（空気よりも）プレートの間の誘電性のために、エポキ
シや酸化物といつた絶縁層を用いることにより、静電容
量が増加し、また誘電率も増加する。
【００３４】ピックオフ５８とスケール５６とを摺動接
触させることは、均一性と同様に、より大きな信号強度
を得ることになる。たとえ、表面６４、６６が正確に平
らでなくても、ピックオフ５８をスケール５６に弾力的
に付勢することによつて、前面６４、６６は、常に接触
状態を維持する。表面の平面度の中にどのような起伏、
窪み、または僅かな変化があったとしても、それらは補
償される。というのも、表面６４は、長い範囲の起伏は
追従し、一定の平均高さの複数の「ハイポイント」に載
ることにより、短い範囲の凹みを跨ぐ傾向があるからで
ある。これにより、常に表面６８と最も均一な実際的な
接触を保つ。板ばね６２による弾力的な付勢をうけて適
切な動きをしている平ばね６０により、ヨーイング（首
揺れ）、ピッチング、ローリング（横揺れ）、あるいは
軸方向に垂直な動きを受けるピックオフ体（検出体）５
８によって、表面６６の平面度変化が、吸収できる。
触させることは、均一性と同様に、より大きな信号強度
を得ることになる。たとえ、表面６４、６６が正確に平
らでなくても、ピックオフ５８をスケール５６に弾力的
に付勢することによつて、前面６４、６６は、常に接触
状態を維持する。表面の平面度の中にどのような起伏、
窪み、または僅かな変化があったとしても、それらは補
償される。というのも、表面６４は、長い範囲の起伏は
追従し、一定の平均高さの複数の「ハイポイント」に載
ることにより、短い範囲の凹みを跨ぐ傾向があるからで
ある。これにより、常に表面６８と最も均一な実際的な
接触を保つ。板ばね６２による弾力的な付勢をうけて適
切な動きをしている平ばね６０により、ヨーイング（首
揺れ）、ピッチング、ローリング（横揺れ）、あるいは
軸方向に垂直な動きを受けるピックオフ体（検出体）５
８によって、表面６６の平面度変化が、吸収できる。
【００３５】全表面６４と６６を互いに接触させること
によつて、多くの利点が得られる。表面６４と６６と
は、相対的に広く、かつ、平坦である。もしも不連続が
あったとしても、それは広大な表面と比較して非常に小
さい。全体として大きな表面領域での滑らかさと平面度
とが（前述の従来技術として行われているような薄いレ
ールではなく）、接触表面領域を左右する。局部的な不
連続性による影響はこのように平均化され、効果的に削
除される。また、静電容量格子間距離は、スケールが移
動しても全く一定に保たれるという効果も得られる。互
いに接触する表面は、スケールとピックオフ自体の上表
面であって、スケールに取り付けられた別個のレール部
材ではない。静電容量格子は、接触表面上にある。薄
く、高均一なエポキシ層が、一方もしくは両方の電極を
覆っても良い。しかし、これは非常に均一な厚さで完全
な平坦に作ることができ、２つの電極間距離は極めて一
定である。広く平らな接触面領域は、スケールの軸方向
の動きの結果のみによって、容量の変化が生じることを
確実にする。ミクロンおよびサブミクロンオーダの格子
にとつて、容量またはスケールとピックオフとの相対的
な位置変化が、スケールの軸方向のみの結果に基づくよ
うに確保することは、重要である。
によつて、多くの利点が得られる。表面６４と６６と
は、相対的に広く、かつ、平坦である。もしも不連続が
あったとしても、それは広大な表面と比較して非常に小
さい。全体として大きな表面領域での滑らかさと平面度
とが（前述の従来技術として行われているような薄いレ
ールではなく）、接触表面領域を左右する。局部的な不
連続性による影響はこのように平均化され、効果的に削
除される。また、静電容量格子間距離は、スケールが移
動しても全く一定に保たれるという効果も得られる。互
いに接触する表面は、スケールとピックオフ自体の上表
面であって、スケールに取り付けられた別個のレール部
材ではない。静電容量格子は、接触表面上にある。薄
く、高均一なエポキシ層が、一方もしくは両方の電極を
覆っても良い。しかし、これは非常に均一な厚さで完全
な平坦に作ることができ、２つの電極間距離は極めて一
定である。広く平らな接触面領域は、スケールの軸方向
の動きの結果のみによって、容量の変化が生じることを
確実にする。ミクロンおよびサブミクロンオーダの格子
にとつて、容量またはスケールとピックオフとの相対的
な位置変化が、スケールの軸方向のみの結果に基づくよ
うに確保することは、重要である。
【００３６】板ばね６２は、独立した部品であつても、
あるいは平ばね６０と一体の部材であつてもよい。一実
施例において、独立した板ばね６２の代わりに、平ばね
６０の中間部分から細長いものを部分的に打ち抜いて、
帯６０から一体的に延出するとともにハウジング５０と
接触し、かつ、帯６０をハウジング５０から離れる方向
に弾力的に付勢する曲がった板ばね部として構成しても
よい。また、平板ばね６０は省略できる。平ばね６０の
自然なコンプライアンス（伸展性）は、ピックオフ５８
をスケール５６に弾力的に付勢する力を生じさせること
ができる。この伸展性は、非常に僅かな変形を得るよう
に組み込み前に僅かな変形させるか、または固定点６
８、７０の適宜なオフセット（偏位）の選択により得ら
れる。
あるいは平ばね６０と一体の部材であつてもよい。一実
施例において、独立した板ばね６２の代わりに、平ばね
６０の中間部分から細長いものを部分的に打ち抜いて、
帯６０から一体的に延出するとともにハウジング５０と
接触し、かつ、帯６０をハウジング５０から離れる方向
に弾力的に付勢する曲がった板ばね部として構成しても
よい。また、平板ばね６０は省略できる。平ばね６０の
自然なコンプライアンス（伸展性）は、ピックオフ５８
をスケール５６に弾力的に付勢する力を生じさせること
ができる。この伸展性は、非常に僅かな変形を得るよう
に組み込み前に僅かな変形させるか、または固定点６
８、７０の適宜なオフセット（偏位）の選択により得ら
れる。
【００３７】ピックオフ体５８は、スケール５６が表面
に沿って摺動する際に軸方向に移動しない。これは、平
ばね６０が移動方向に対して伸びも縮みもしないからで
ある。また、このような”ピッチング”動作に係わるピ
ックオフの回転有効中心は、摺動接点に近いからであ
る。このことが接触面に沿った軸方向移動を原因とする
ピッチングを防止している。スケール５６の軸方向移動
は、軸方向以外のスケールとピックオフとの動きを吸収
しながら、ピックオフ５８によつて正確に検知される。
に沿って摺動する際に軸方向に移動しない。これは、平
ばね６０が移動方向に対して伸びも縮みもしないからで
ある。また、このような”ピッチング”動作に係わるピ
ックオフの回転有効中心は、摺動接点に近いからであ
る。このことが接触面に沿った軸方向移動を原因とする
ピッチングを防止している。スケール５６の軸方向移動
は、軸方向以外のスケールとピックオフとの動きを吸収
しながら、ピックオフ５８によつて正確に検知される。
【００３８】図７および図８は、ピックオフ体５８とス
ケール５６とが接触摺動する他の実施例を図示してい
る。平ばね６０は、ハウジング５０から第１の端部７１
を基に延出しており、第２の端部７３はハウジングと接
続されていない。平ばね６０は、ハウジング５０から延
出し、ピックオフ５８を構造的に支持している。ばね６
２は、平ばね６０を弾力的に付勢し、ピックオフ体５８
とスケール５６との接触を保っている。第２の端部７３
を自由にしておくことは、幾つかの実施例において有効
である。何故なら、軸方向に垂直な大きな移動は、軸面
における平ばね６０の過度の伸縮を起こすことなしに許
容されているからである。一端７３が、ハウジング５０
に対して自由に動けるならば、平ばね６０の撓み、ヨー
イング、ピッチングは、それぞれに、かつ、平ばね６０
の軸方向の伸縮からも効果的に切り離される。
ケール５６とが接触摺動する他の実施例を図示してい
る。平ばね６０は、ハウジング５０から第１の端部７１
を基に延出しており、第２の端部７３はハウジングと接
続されていない。平ばね６０は、ハウジング５０から延
出し、ピックオフ５８を構造的に支持している。ばね６
２は、平ばね６０を弾力的に付勢し、ピックオフ体５８
とスケール５６との接触を保っている。第２の端部７３
を自由にしておくことは、幾つかの実施例において有効
である。何故なら、軸方向に垂直な大きな移動は、軸面
における平ばね６０の過度の伸縮を起こすことなしに許
容されているからである。一端７３が、ハウジング５０
に対して自由に動けるならば、平ばね６０の撓み、ヨー
イング、ピッチングは、それぞれに、かつ、平ばね６０
の軸方向の伸縮からも効果的に切り離される。
【００３９】図９〜１１は、ピックオフアタッチメント
で発生する反力と、摺動面６４と６６に沿って発生する
摩擦力に関連するモーメントアーム（回転力の腕の長
さ）をゼロまで減少するように、ピックオフ体５８を装
着するための他の実施例を示す。スケール５６の前表面
６４がピックオフ体５８の前表面６６に沿って摺動する
につれて、幾らかの摩擦力の発生が認められる。摩擦力
は、ピックオフ体５８の高さに比例して平ばね７４に対
して回転モーメントを発生する。幾らかの実施例におい
ては、ピックオフ体５８の反作用点の高さは、十分に低
く、摺動面に沿った摩擦は十分に低い。そのため、この
モーメントアームに関する力によるいかなる動きも無視
でき、かつ、測定精度に影響を及ぼさない。しかしなが
ら、非常に高精度が必要な実施例においては、反転によ
るピッチングと摩耗を抑えるために、このモーメントア
ームをゼロにすることが好ましい。
で発生する反力と、摺動面６４と６６に沿って発生する
摩擦力に関連するモーメントアーム（回転力の腕の長
さ）をゼロまで減少するように、ピックオフ体５８を装
着するための他の実施例を示す。スケール５６の前表面
６４がピックオフ体５８の前表面６６に沿って摺動する
につれて、幾らかの摩擦力の発生が認められる。摩擦力
は、ピックオフ体５８の高さに比例して平ばね７４に対
して回転モーメントを発生する。幾らかの実施例におい
ては、ピックオフ体５８の反作用点の高さは、十分に低
く、摺動面に沿った摩擦は十分に低い。そのため、この
モーメントアームに関する力によるいかなる動きも無視
でき、かつ、測定精度に影響を及ぼさない。しかしなが
ら、非常に高精度が必要な実施例においては、反転によ
るピッチングと摩耗を抑えるために、このモーメントア
ームをゼロにすることが好ましい。
【００４０】図９に示す他の実施例において、平ばね７
４は、ピックオフ体５８が配置される開口７６を有して
いる。接合体７２は、ピックオフ体５８に堅固に固定さ
れ、更に板ばね７４も堅固に固定されている。接合体７
２は、ピックオフ体５８を受け入れる窪み７８を有す
る。窪み７８の深さは、図１０および図１１に最もよく
表されているように、平ばね７４の中央平面と略同じ平
面に、ピックオフ体５８の前面６６を揃えるように選ば
れる。摺動接触面６４および６６は、モーメントアーム
をゼロにするため、平ばね７４の軸平面に略一致する。
表面６４と６６の間に発生するいかなる摩擦も、平ばね
７４の回転を生じさせない。それは、摩擦が平ばね７４
の平面一致した面内のものだからである。摺動摩擦力に
よつてピツチを変化させるピックオフ体５８によるどの
ような誤動作も、モーメントアームをゼロとするこのよ
うな構造によつて解消される。
４は、ピックオフ体５８が配置される開口７６を有して
いる。接合体７２は、ピックオフ体５８に堅固に固定さ
れ、更に板ばね７４も堅固に固定されている。接合体７
２は、ピックオフ体５８を受け入れる窪み７８を有す
る。窪み７８の深さは、図１０および図１１に最もよく
表されているように、平ばね７４の中央平面と略同じ平
面に、ピックオフ体５８の前面６６を揃えるように選ば
れる。摺動接触面６４および６６は、モーメントアーム
をゼロにするため、平ばね７４の軸平面に略一致する。
表面６４と６６の間に発生するいかなる摩擦も、平ばね
７４の回転を生じさせない。それは、摩擦が平ばね７４
の平面一致した面内のものだからである。摺動摩擦力に
よつてピツチを変化させるピックオフ体５８によるどの
ような誤動作も、モーメントアームをゼロとするこのよ
うな構造によつて解消される。
【００４１】図１２と図１３とは、摺動面６４と６６に
沿ったモーメントアームをゼロに減じるための他の実施
例装置を示す。図１２に見られるように、一対の支持ロ
ツド８０、８２は、スケール５６と接触状態でピックオ
フ体５８を保持するキャリッジ８４と堅固に結合されて
いる。キャリッジ８４に取り付けられた板ばね６２は、
スケール５６と接触するようにピックオフ体５８を弾力
的に付勢する。キャリッジ８４は、適切な深さの窪み８
６を有し、ピックオフ体５８の前面６６が支持ロツド８
０と８２の水平軸と一致させる。支持ロツド８０と８２
は、ハウジング５０に固定され、ピックオフ体５８の軸
方向の動きを規制するために、その長軸方向に沿った圧
縮性は低くされている。ピックオフ体５８の前面６６
は、スケール５６の前面６４と接触を保つので、支持ロ
ツド８０と８２は、ハウジング５０に固定されており、
ピックオフ体５８の首揺れ、ピツチ、軸方向と垂直な移
動、横揺れ、その他の動きに対して十分柔軟である。
沿ったモーメントアームをゼロに減じるための他の実施
例装置を示す。図１２に見られるように、一対の支持ロ
ツド８０、８２は、スケール５６と接触状態でピックオ
フ体５８を保持するキャリッジ８４と堅固に結合されて
いる。キャリッジ８４に取り付けられた板ばね６２は、
スケール５６と接触するようにピックオフ体５８を弾力
的に付勢する。キャリッジ８４は、適切な深さの窪み８
６を有し、ピックオフ体５８の前面６６が支持ロツド８
０と８２の水平軸と一致させる。支持ロツド８０と８２
は、ハウジング５０に固定され、ピックオフ体５８の軸
方向の動きを規制するために、その長軸方向に沿った圧
縮性は低くされている。ピックオフ体５８の前面６６
は、スケール５６の前面６４と接触を保つので、支持ロ
ツド８０と８２は、ハウジング５０に固定されており、
ピックオフ体５８の首揺れ、ピツチ、軸方向と垂直な移
動、横揺れ、その他の動きに対して十分柔軟である。
【００４２】摺動面６６と６４を水平軸８８に一致させ
ることにより、摺動摩擦における誤モーメントアームを
ゼロに減少させて、スケール５６に関するピックオフ体
５８の動きによる誤作が発生しないようにする。
ることにより、摺動摩擦における誤モーメントアームを
ゼロに減少させて、スケール５６に関するピックオフ体
５８の動きによる誤作が発生しないようにする。
【００４３】詳述した発明構造は、静電容量センサを使
った軸方向変位を正確に検知するための多くの実施例を
包含する。センサを保持するピックオフ体とスケール５
６の間の摺動接触は、経済的に得られる実用的な最大信
号強度を可能とし、検知容量のいかなる変動も他の要因
でなく所望する軸方向の移動に基づくようにする。等価
な構造を用いて同じ機能を有するものは、ここに開示さ
れるものと異なった構造であつても本発明の範囲内のも
のである。
った軸方向変位を正確に検知するための多くの実施例を
包含する。センサを保持するピックオフ体とスケール５
６の間の摺動接触は、経済的に得られる実用的な最大信
号強度を可能とし、検知容量のいかなる変動も他の要因
でなく所望する軸方向の移動に基づくようにする。等価
な構造を用いて同じ機能を有するものは、ここに開示さ
れるものと異なった構造であつても本発明の範囲内のも
のである。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、ピックオフ体は、その
スケールに対する変位を平ばねにより吸収され、スケー
ルとの摺動接触状態を維持できるので、スケールの軸方
向移動に伴うスケールとピックオフ体とにそれぞれに設
けられた静電容量格子における容量変化が、正確に測定
される。
スケールに対する変位を平ばねにより吸収され、スケー
ルとの摺動接触状態を維持できるので、スケールの軸方
向移動に伴うスケールとピックオフ体とにそれぞれに設
けられた静電容量格子における容量変化が、正確に測定
される。
【図１】本発明を組み込んでいる直線測定装置の上面
図。
図。
【図２】図１の直線測定装置の側面図。
【図３】図１の線III−IIIに沿う断面図。
【図４】本発明の直線測定装置におけるピックオフ懸架
機構の拡大斜視図。
機構の拡大斜視図。
【図５】図４のピックオフ懸架機構の側面図。
【図６】図５の線VI−VIに沿う断面図。
【図７】本発明の他の実施例の側面図。
【図８】図７の線VIII−VIIIに沿う断面図。
【図９】本発明の懸架機構の他の実施例の斜視分解図。
【図１０】図９の他の実施例の側面図。
【図１１】図１０の線XI−XIに沿う断面図。
【図１２】本発明の懸架機構の他の実施例の斜視図。
【図１３】図１２の線XIII−XIIIに沿う断面図。
【図１４】従来の距離測定装置の側面図。
【図１５】図１４の線XV−XVに沿う断面図。
【図１６】図１５の線XVI−XVIに沿う断面図。
【図１７】従来懸架機構の切り欠き図側面図。
【図１８】図１７の一部側面図。
【図１９】図１７に示した懸架機構および感知格子の平
面図である。
面図である。
５０ ハウジング ５２ スピンドル ５６ スケール ５８ ピックオフ体 ６０ 平ばね ６２ 板ばね
Claims (4)
- 【請求項１】ハウジングと、前記ハウジング内に取り付けられて前記ハウジングの軸
方向に移動可能とされた スケールと、前記ハウジング内に配置されて、前面が 前記スケールに
対して摺動接触されるとともに、前記スケールに対する
動きを測定するセンサを含むピックオフ体と、前記ピックオフ体の前面が前記スケールに常時接触する
ように前記ピックオフ体を前記スケール側へ弾力的に付
勢する付勢手段と、 前記ピックオフ体と前記ハウジングとを連結し、前記ピ
ックオフ体との接続部分と前記ハウジングとの接続部分
との間の部分が前記スケールの軸方向に延びており、こ
の軸方向に延びる部分は前記ピックオフ体との接続部分
側が前記ハウジングとの接続部分側に対して前記スケー
ルと近接離隔する方向に変位することを許容する弾力性
を有し、かつこの軸方向に延びる部分は前記付勢手段よ
りも前記スケールに近接して配置されている軸方向移動
規制手段と、 を備えることを特徴とする直線測定装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の直線測定装置において、前記付勢手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置さ
れ、この背面側を前記スケール側に向けて押圧する板ば
ねであり、 前記軸方向移動規制手段は、前記ピックオフ体の背面に
接続されかつ前記スケールに沿って延びる平坦な板状の
平ばねである ことを特徴とする直線測定装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の直線測定装置において、前記付勢手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置さ
れ、この背面側を前記スケール側に向けて押圧する板ば
ねであり、 前記軸方向移動規制手段は、前記スケールに沿って延び
る平坦な板状の平ばねであり、この平ばねの一部には前
記ピックオフ体を収容する凹部が形成され、この平ばね
の前記スケール側の表面と前記ピックオフ体の前面とが
略同一面に配置 されている ことを特徴とする直線測定装
置。 - 【請求項４】請求項１に記載の直線測定装置において、前記付勢手段は、前記ピックオフ体の背面側に配置さ
れ、この背面側を前記スケール側に向けて押圧する板ば
ねであり、 前記軸方向移動規制手段は、前記ピックオフ体を支持す
るキャリッジと、このキャリッジと前記ハウジングとを
連結しかつ前記スケールに沿って延びる支持ロッドとを
有し、この支持ロッドは軸心が前記ピックオフ体の前面
と略同一面に配置されている ことを特徴とする直線測定
装置。
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