JP3107365B2 - リニアセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤルゲージや
マイクロメータ、さらには被測定物の位置や変位量等を
検出するのに好適なリニアセンサに係り、特に被測定物
に接触させる測定子を摺動台によって直線移動させると
ともに、目盛を光学的に読み取る光学式スピンドル型リ
ニアセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】スピンドル型のリニアセンサは、被測定
物に接触させる測定子（スピンドル）を取り付けた摺動
台をケース内に収納している。そして、スピンドル型リ
ニアセンサとして、摺動台を測定子の軸方向に案内する
ために直線運動ローラガイドを使用したものが知られて
いる。従来のリニアセンサに用いられている直線運動ロ
ーラガイドは、鋼製の摺動台の両側にガイドレールが配
設してあり、ガイドレールと対面した摺動台の側面に摺
動溝を形成するとともに、ガイドレールに支持させた多
数のローラを転動自在に嵌装したベアリングユニットの
ローラを摺動溝に配置し、測定子を含む摺動側の荷重を
ローラを介してベアリングユニットに負担させるように
している。

【０００３】このような直線運動ローラガイドを使用し
たリニアセンサは、摺動部の摩擦が小さくて測定子の移
動を円滑に行なうことができるとともに、摺動台の横方
向のガタをなくすことができるために精密測定に適して
おり、摺動台にガラス製のスケールを取り付け、このガ
ラススケールの目盛を光学的に読み取るようにし、マイ
クロメータやダイヤルゲージなどの測長器、さらには高
精度を必要とする各種の精密測定器に使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光学
式スピンドル型リニアセンサは、鋼製の摺動台にガラス
スケールを測定子の軸方向に突出させて接着しており、
大型で大きな重量を有する。また、部品点数が多くなる
とともに、ガラススケールを接着するために接着剤や接
着治具、接着剤の量を計量するための計量器（天秤）な
どを必要とし、接着作業が容易でないばかりでなく、接
着後のエイジング、接着状態の検査など、多くの工数を
必要としており、コスト低減の妨げとなっている。しか
も、ガラススケールが摺動台から剥がれたり、薄いガラ
ススケールを摺動台に接着する際にガラススケールが割
れるなどの事故が発生する。

【０００５】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、摺動台に直接目盛を設けて小
型、軽量化を図ることを目的としている。さらに、本発
明は、部品点数や工数を削減してコストの低減が図れる
ようにすること等を目的としている。

【０００６】

【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、本発明に係るリニアセンサは、被測定物に接触さ
せる測定子が直線移動するリニアセンサにおいて、前記
測定子を取り付けた透光材からなる摺動台と、この摺動
台の両側面に形成したガイド溝と係合するローラを有
し、摺動台を前記測定子の軸方向に案内するガイドと、
前記摺動台に形成した目盛と、前記摺動台の一側に設け
られて摺動台に測定光を照射する光源部と、前記摺動台
の他側において摺動台に対面させて配設した透光材から
なる固定目盛と、この固定目盛の前記摺動台と反対側に
設けられ、前記摺動台と前記固定目盛とを透過した前記
測定光を受光する受光部とを有する構成となっている。
光源部は、摺動台の摺動方向に前記測定光を出射する発
光部と、摺動台に対面させて配置したレンズと、このレ
ンズと発光部との間に設けられて発光部の出射した測定
光をレンズに導く偏向部材とを有するように構成でき
る。

【０００７】摺動台を構成する透光材は、ガラスやプラ
スチック等を使用することができるが、熱膨張係数が比
較的小さくて耐摩耗性にも優れたガラスが望ましい。ま
た、発光部は、発光ダイオードであってよく、受光部は
フォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子
を用いることができる。さらに、偏向部材は、プリズム
や鏡などを用いることができる。

【０００８】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、鋼より軽いガ
ラスなどの透光材によって摺動台を形成し、これに直接
目盛を設けたことにより、大幅な小型、軽量化を図るこ
とができる。しかも、摺動台に直接目盛を形成している
ため、摺動台にスケールを接着する必要がなく、部品点
数と工数の削減が図れてコストを低減することができ
る。さらに、摺動台に薄いガラススケールを接着する必
要がなく、スケールが割れるようなおそれがない。ま
た、光源部に摺動台の摺動方向に測定光を出射する発光
部を設け、この発光部からの測定光を偏向部材によって
摺動台に対面させたレンズに導くことにより、リニアセ
ンサをより小型化にすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るリニアセンサの好ま
しい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るリニアセンサの縦断面
図であり、図２はそのキャップを取り外した状態の平面
図、図３はその横断面図であって、センサ基板のバーニ
ヤ台への取付け状態と、ガイドレール、バーニヤ台の基
台への取付け状態とを示す図であり、図４はその分解組
立図である。

【００１０】これらの図において、リニアセンサ１０
は、ケース１２の中央部に光を透過するガラスからなる
摺動台１４が長手方向に摺動自在に配置してある。そし
て、摺動台１４は、一側の面（前面）に微細な目盛１６
が形成されたメインスケールとなっている（図４参
照）。また、摺動台１４の先端面にはアダプタ２０が挿
着してあり、その先端に測定子１８が螺着してある。さ
らに、測定子１８とアダプタ２０の円板部２２との間に
はリング２８が配置してあって、ばね３４がリング２８
を介して測定子１８を先端側に付勢している。そして、
ケース１２の先端には、ゴムなどによって形成した蛇腹
３６が取り付けてあって、ケース１２の内部に塵埃など
が侵入するのを防止している。

【００１１】基台３２は、摺動台１４の背面側に配置し
てあって、溝３８の下端に形成した段部４０が摺動台１
４に挿着したストッパ４２を非測定時に受け、摺動台１
４を初期位置に停止させる。また、摺動台１４の両側に
は、図３に示したように、ガイドレール４４が配置して
あり、複数のローラ４５を保持させたローラケージ４６
が設けてあって、摺動台１４を軸線方向に滑らかに摺動
させる。

【００１２】一方、摺動台１４の前面側には、バーニヤ
台５０が配設してあり、中央凹部に透明なガラスによっ
て形成した固定目盛であるバーニヤ５２が固定してあ
る。そして、摺動台１４の背面側から照射された測定光
を、バーニヤ台５０の前面側に設けた受光部５６に導く
ようにしてある。この受光部５６は、例えば４つのフォ
トダイオードやフォトトランジスタから構成され、４位
相の検出信号を出力する。また、バーニヤ台５０に取り
付けたセンサ基板６０には、図４に示したように、測定
子１８の位置を演算する演算回路６２が設けてある。そ
して、基台３２とガイドレール４４とバーニヤ台５０と
は、対応位置に４つのボルト孔が設けてあって、通しボ
ルト６４を貫通させて先端部に螺合した調整ナット６６
により一体化するようになっている。さらに、センサ基
板６０は、通しボルト６４と対応した位置にＵ字状の切
り欠きが形成してあり（図４参照）、調整ナット６６と
干渉しない。

【００１３】バーニヤ台５０には、センサ基板６０の４
隅に設けた透孔７０に対応して、調整ねじ６８を螺合さ
せる雌ねじ部７２が形成してある。調整ねじ６８は、回
転させられることによりバーニヤ台５０からの突出量が
変化し、バーニヤ５２と摺動台１４との平行度を調整す
る。また、センサ基板６０の上部には、Ｌ字状に形成し
た一対のブラケット７４が固定してあり、先端に発光ダ
イオード７８が取り付けてある。そして、収納室７６に
は、偏向部材であるプリズム８２が配設してある。照射
窓８０内には、レンズ８４が装着してあり、プリズム８
２が直角に曲げた測定光を平行光線にして摺動台１４の
背面に照射し、その測定光が摺動台１４、バーニヤ５２
を透過して受光部５６に入射し、演算回路６２が受光部
５６から４位相の検出信号に基づいて摺動台１４の図１
に示した初期位置からの変位量を求める。なお、ケース
１２の上端には、蓋８６が装着される。そして、蓋８６
を貫通しているケーブル８８は電源ケーブルと信号ケー
ブルとを含み、演算回路６２や発光ダイオード７８など
に電力を供給するとともに、測定値を図示しない表示装
置や制御装置に転送する。

【００１４】このように構成した実施の形態に係るリニ
アセンサ１０は、マイクロメータやダイヤルゲージなど
の測長器に使用したり、各種装置の位置センサとして使
用することができる。そして、実施の形態においては、
摺動台１４がガラスによって形成されているため、重量
を従来の約１／４にすることができ、大幅な軽量化を図
ることができる。しかも、摺動台１４がメインスケール
となっており、ガラススケールを摺動台から突出させる
必要がなく、小型にすることができる。そして、ガイド
レール４４の負荷が減少するとともに摺動部の摩耗が小
さくなり、測定精度の向上が図れて長期にわたり高精度
の測定をすることができる。

【００１５】また、実施の形態に係るリニアセンサ１０
は、摺動台１４に直接目盛１６を付したことにより、従
来のように摺動台にガラススケールを接着するような工
程を省くことができ、部品点数、工数の削減が可能で、
コストを低減できる。そして、摺動台１４自体がメイン
スケールとなっているため、従来のように接着したガラ
ススケールが摺動台から剥離したり、接着する際にガラ
ススケールが破損するような事故を生ずることがない。
さらに、発光ダイオード７８からの測定光を摺動台１４
の摺動方向に出射するようにし、これをプリズム８２に
よって摺動台１４側に曲げるようにしているため、リニ
アセンサ１０の厚み（幅）を小さくすることができ、コ
ンパクトなリニアセンサを得ることができる。なお、前
記実施の形態においては、摺動台１４がガラスである場
合について説明したが、透明なプラスチックなどによっ
て形成してもよい。また、前記実施の形態においては、
偏向部材がプリズム８２である場合について説明した
が、鏡等を用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、鋼より軽いガラスなどの透光材によって摺動台を形
成し、これに直接目盛を設けたことにより、小型、軽量
化を図ることができる。しかも、摺動台に直接目盛を形
成しているため、摺動台にスケールを接着するような工
程をなくすことができ、部品点数と工数の削減が図れて
コストを低減することができる。さらに、摺動台に薄い
ガラススケールを接着する必要がなく、スケールが割れ
るようなおそれがない。また、光源部に摺動台の摺動方
向に測定光を出射する発光部を設け、この発光部からの
測定光を偏向部材によって摺動台に対面させたレンズに
導くことにより、リニアセンサのより小型化にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るリニアセンサの縦断
面図である。

【図２】実施の形態に係るリニアセンサの蓋を外した状
態の平面図である。

【図３】実施の形態に係るリニアセンサの横断面図であ
って、センサ基板のバーニヤ台への取付け状態と、ガイ
ドレール、バーニヤ台の基台への取付け状態とを示す図
である。

【図４】実施の形態に係るリニアセンサの分解組立図で
ある。

【符号の説明】

１０ リニアセンサ １２ ケース １４ 摺動台 １６ 目盛 １８ 測定子 ３２ 基台 ３４ ばね ４４ ガイド（ガイドレール） ４６ ローラケージ ５０ バーニヤ台 ５２ 固定目盛（バーニヤ） ５６ 受光部 ７８、８２、８４ 光源部（発光ダイオード、プリズ
ム、レンズ）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 G01B 3/18 G01B 3/22 G01B 7/00 G01B 21/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に接触させる測定子が直線移動
   するリニアセンサにおいて、前記測定子を取り付けた透
   光材からなる摺動台と、この摺動台の両側面に形成した
   ガイド溝と係合するローラを有し、摺動台を前記測定子
   の軸方向に案内するガイドと、前記摺動台に形成した目
   盛と、前記摺動台の一側に設けられて摺動台に測定光を
   照射する光源部と、前記摺動台の他側において摺動台に
   対面させて配設した透光材からなる固定目盛と、この固
   定目盛の前記摺動台と反対側に設けられ、前記摺動台と
   前記固定目盛とを透過した前記測定光を受光する受光部
   とを有することを特徴とするリニアセンサ。