JP3144239U

JP3144239U - 変位センサ

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Publication number: JP3144239U
Application number: JP2008003883U
Authority: JP
Inventors: 和志埜口; 紀一郎根本
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2008-06-10
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2018-06-10

Abstract

【課題】使用姿勢の影響を受けにくい構造を有し、かつ、低測定力を実現できる変位センサを提供する。
【解決手段】変位量を示す目盛り面を有するとともにスピンドル７に連結されたスケールと、センサ本体に固定されスケールの変位量を検出する検出器とを備え、スピンドル７の軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサであって、センサ本体に固定されたモータと、スピンドル７の軸方向に沿って進退自在に設けられたスライダ２５と、モータの駆動力をスライダ２５に伝達するベルトドライブ２７と、スピンドル７に連結されたスケールホルダ９に設けられてスライダ２５の溝３４に係止されるフック２６と、を備える。スライダ２５は、フック２６に対して進退方向に沿った遊びＣ１を有し、かつ、進退方向のいずれの方向に移動する場合にも、フック２６を係止する。
【選択図】図３

Description

本考案は、本体にスピンドルをその軸方向へ移動可能に支持し、このスピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサ（例えば、ダイヤルゲージやリニヤゲージなど）に関する。

ダイヤルゲージやリニヤゲージなどの変位センサでは、本体フレームにスピンドルをその軸方向へ移動可能に支持し、このスピンドルの軸方向の変位量を機械式、光学式、静電容量式などの検出手段で検出し、この変位量から被測定物の寸法などを測定している。近年、本体フレームに内蔵されたモータでスピンドルを移動させるモータ駆動型のリニヤゲージ（以降、ＬＧと略して説明する。）が多く使用されるようになった。

ＬＧでの測定の際、スピンドル先端の測定子をある測定力で被測定物に当接させた状態で測定を行うが、モータ駆動型のＬＧでは、モータの駆動力で測定子を被測定物に押し当てるため、測定力はモータの駆動力に応じた値となる。
また、一般的にＬＧは、スピンドル先端の測定子を下向きにして使用される（下向き姿勢での使用）が、測定条件によっては上向き姿勢で使用されたり、測定子を上下方向以外の向きにして使用されたりする場合もある。

特開２００２−１３１００５号公報

このようなＬＧでは、モータの駆動力が同じであれば、上向き姿勢でスピンドルを上方に移動させる場合に比べて、下向き姿勢でスピンドルを下方に移動させる場合の方が、スピンドルの自重の影響を受けて、測定子を被測定物に押し当てる力が大きくなる。このように使用時のセンサの姿勢によって測定力が異なるため、測定結果に測定力の差異による誤差が含まれてしまうという問題が生じる。また、上向き姿勢よりも下向き姿勢の方が大きな測定力となるので、被測定物に打痕を付けてしまうおそれもある。すなわち、スピンドルをモータ駆動させる際には、使用姿勢による測定力の変化を低減させるとともに、被測定物を傷付けないような適正な範囲内の測定力を発生させる必要がある。

ここで、例えば、スピンドルを上方に移動させる場合のモータの出力を、下方に移動させる場合よりも大きくなるように、使用姿勢によってモータ駆動力を調整する方法がある。図５は、モータ出力値の駆動制御手段４０の一例を示すブロック図であり、図５（Ａ）では、上向き姿勢での駆動力、図５（Ｂ）では、下向き姿勢での駆動力を示す。
駆動制御手段４０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式であり、駆動ドライバ４３へのパルス波のデューティ比（duty）の設定を切り換えて、モータ駆動力の適正化を図るものである。すなわち、切換スイッチ４４を上向き姿勢に切り換える（図５（Ａ））と、ＰＷＭ生成手段４２が、基準クロック発生手段４１からの基準クロックに基づき密なパルスを発生し、駆動ドライバ４３が、モータ３１を大きい駆動力で駆動させる。一方、切換スイッチ４４を下向き姿勢に切り換える（図５（Ｂ））と、ＰＷＭ生成手段４２が、基準クロック発生手段４１からの基準クロックに基づき粗いパルスを発生し、駆動ドライバ４３が、モータ３１を小さい駆動力で駆動させる。
このように使用姿勢に応じてモータ駆動力を切り換えれば、測定力の差異による誤差が軽減されるとともに、使用姿勢の違いによって生じる電力損失が減り、モータの発熱が抑制されるので、被測定物に測定子を微小な力（微小駆動力）で押し続けることができる。また、デューティ比を変更してモータ駆動力を調整することによって、測定力を微小にして被測定物を傷付けないようにすることもできる。

しかしながら、リニヤゲージには各製品の個体差（例えば、組立誤差や、ギアの遊びや、モータ特性などのばらつき）があるため、前述のＰＷＭ方式でモータ駆動力を抑制し過ぎると、スピンドルが動作しなくなる場合がある。すなわち、デューティ比をオープンループ制御で設定するだけで低い測定力を得ることには限界があり、数Ｎ（=kg・m・s^-2）レベルの低い測定力を得ることは困難であった。
従って、使用姿勢による測定力の変化を低減させ、かつ、低測定力を得るためには、スピンドルの駆動構造をどのようにするかが問題となる。

本考案の目的は、使用姿勢の影響を受けにくい構造を有し、かつ、低測定力を実現できる変位センサを提供することにある。

本考案の変位センサは、変位量を示す目盛り面を有するとともにスピンドルに連結されたスケールと、センサ本体に固定され前記スケールの変位量を検出する検出器とを備え、前記スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサであって、前記センサ本体に固定されたモータと、前記スピンドルの軸方向に沿って進退自在に設けられた移動部材と、前記モータの駆動力を前記移動部材に伝達する駆動伝達手段と、前記スピンドルに設けられて前記移動部材に係止される係止部材と、を備え、前記移動部材は、前記係止部材に対して前記進退方向に沿った遊びを有し、かつ、前記進退方向のいずれの方向に移動する場合にも、前記係止部材を係止することを特徴とする。

この構成において、スピンドルの軸方向に沿って進退自在に設けられた移動部材が、駆動伝達手段を介してモータの駆動力によって移動すると、スピンドルに設けられた係止部材と係止した状態となって、スピンドルを軸方向に移動させる。そして、スピンドルの先端を被測定物に当接させて、スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などが測定される。
例えば、スピンドルの先端を下向き（スピンドルが重力に従って移動する方向のことで、以降、下向き姿勢と呼ぶ。）にして使用する場合、移動部材は、係止部材に対して進退方向に沿った遊びを有しているため、係止部材は、スピンドルの自重によって移動部材よりも進行方向に遊び分だけ先行した状態で移動（下降）する。すなわち、スピンドルが、移動部材にぶら下がった状態で移動する。特に、低測定力で測定する場合には、小さな駆動力で移動部材を移動させるため、スピンドルは、移動中、常に移動部材にぶら下がった状態となる。このように下向き姿勢ではスピンドルが移動部材にぶら下がった状態となるので、モータの駆動力はスピンドルに間接的に伝達され、測定力は、モータの駆動力の影響を直接受けずに済む。すなわち、スピンドルが被測定物に当接した際の衝撃は、軸方向の遊びにより逃げることができる。このように、下向き姿勢では、スライダの遊びが被測定物との衝突を緩衝する役割を果たす。

また、例えば、測定条件によってはスピンドルの先端を上向き（スピンドルが重力に反して移動する方向のことで、以降、上向き姿勢と呼ぶ。）にして使用する場合がある。上向き姿勢では、下向き姿勢の場合とは逆に、係止部材が進行方向とは逆向きにスピンドルの自重を受けるので、移動部材の方が、進行方向に遊び分だけ先行した状態で移動（上昇）する。すなわち、スピンドルが、移動部材に直接押し上げられる状態で移動する。このように上向き姿勢では、移動部材が直接スピンドルを押し上げるため、自重に逆らってスピンドルを上昇させたとしても確実にスピンドルを当接させることができ、測定力の低下を防ぐことができる。
従って、本考案の構成によれば、移動部材は、係止部材に対して進退方向に沿った遊びを有するので、衝突時の測定力の一時的な増加を抑制することができ、低い測定力を得ることができるとともに、衝突による損傷を避けることができる。さらに、下向き姿勢の場合の測定力と、上向き姿勢の場合の測定力との差が大きくならずに済み、使用姿勢による測定力の変化を小さくでき、高い精度での測定が可能となる。

本考案の変位センサでは、前記移動部材は、前記駆動伝達手段に設けられたスライダであり、前記係止部材は、前記スライダに形成された溝に係止されるフックであることが好ましい。

この構成によれば、移動部材および係止部材による係止構造をスライダおよびフックによって容易に構成でき、センサのコンパクト化を図ることができる。また、スライダの溝とフックとの係止部分に、スピンドルの軸方向に沿った隙間を設けるだけで、容易に遊びを形成することができる。

本考案の変位センサでは、前記駆動伝達手段は、ベルトドライブであることが好ましい。
この構成によれば、モータの駆動力がベルトドライブによって移動部材に伝達されるので、スピンドルが被測定物に当接した際に生じる衝撃は、ベルトドライブの弾性変形によって緩衝される。特に、上向き姿勢でスピンドルを上昇させた際の衝撃を効果的に緩衝でき、より低い測定力を実現できる。

本考案の変位センサでは、前記モータをＰＷＭ方式で駆動制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、前記スピンドルを移動させる方向に応じてモータ駆動力を切換える切換スイッチを有することが好ましい。
ここでスピンドルを移動させる方向には、例えば、変位センサを上向き姿勢で使用する際にスピンドルの先端を上昇させる方向と、下向き姿勢で使用する際にスピンドルの先端を下降させる方向とを含む。

ところで、従来、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式による駆動制御だけでは、変位センサの製品ごとの個体差（例えば、組立誤差や、ギアの遊びや、モータ特性などのばらつき）によって、ＰＷＭ方式でモータ駆動力を抑制し過ぎると、スピンドルが動作しなくなる場合があった。すなわち、デューティ比をオープンループ制御で設定するだけで低い測定力を得ることには限界があり、数Ｎ（=kg・m・s^-2）レベルの低い測定力を得ることは困難であった。
これに対して、本発明では、移動部材と係止部材との間に遊びを形成したことで、被測定物との衝突が緩衝され、かつ、上下の姿勢の違いの影響を受けなくて済むようになったので、従来のような製品ごとの個体差の影響を受けずに、ＰＷＭ方式でモータ駆動力を抑制して、より低い測定力を得ることができる。
また、スピンドルが当接した際の測定力を検出してフィードバックさせるループ制御を構成することも考えられるが、この場合、回路規模が増大してコストが上がってしまうという課題が生じてしまう。これに対して本考案では、切換スイッチを用いて使用姿勢に応じたモータ駆動力を切り換える方式であるので、コスト上昇を抑制できる。

以下、本考案の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の変位センサとしてのリニヤゲージを示す縦断面図である。
図１に示すように、リニヤゲージ（以降、ＬＧと示す。）１はセンサ本体２を備え、このセンサ本体２は、縦長の本体フレーム３とこの本体フレーム３に被せられる本体カバー４とを含み構成されている。本体フレーム３には、その底壁を貫通して筒状のステム５が、本体フレーム３の長手方向に沿って設けられている。

本体フレーム３内には、後述する検出器１５からの図示しないケーブルを取り出す断面Ｌ字状のケーブル取出し孔３Ａがあけられ、さらに、本体フレーム３の外周には、ケーブル接続口１２が設けられ、このケーブル接続口１２には、ケーブル取出し孔３Ａから取り出したケーブルを保護する保護ケーブル１３が取り付けられるようになっている。

ステム５の内部には、２個並設されたリニアブッシュ６，６に支持されてスピンドル７が、その軸方向（図１で上下方向）へ移動可能に設けられている。そして、スピンドル７の先端（図１で下端）には測定子７Ａが設けられ、また、スピンドル７の後端（図１で上端）は、ガイド筒８内に嵌入されている。
このようなスピンドル７は、例えば、１００ｍｍ程度移動可能となっている。つまり、その範囲内の測定が可能となっている。

スピンドル７の後端には、スケールホルダ９が接着等により取り付けられている。この際、ガイド筒８およびスピンドル７の後端一部を切り欠き、その切り欠き部に、スケールホルダ９下部の厚さ方向前面（図中の左右方向においてスケールホルダ９よりも検出器１５側の面）を当接させ、かつ、接着等して固着される。

スケールホルダ９は、ほぼ直方体状に形成されるとともに、スピンドル７の軸方向に長く延びており、スケールホルダ９の厚さ方向前面には、表面に目盛りが表示されたスケール１０が接着等により固着されている。また、スケールホルダ９の幅方向（前記厚さ方向に直交する方向で、図中の紙面に垂直な方向）の両側には、当該スケールホルダ９とほぼ同じ長さとなった被ガイド部であるガイドシャフト１１が接着等により固着されている。
従って、スピンドル７、スケールホルダ９、スケール１０、およびガイドシャフト１１が接着により一体化され、スピンドルユニット１４を構成している。そして、これらの下部は本体フレーム３の底壁にあけられた貫通孔３Ｂ内およびステム５内に挿通されている。なお、スケールホルダ９は、スピンドル７の測定範囲（例えば、１００ｍｍ程度）に応じた長さに形成されている。

ここで、スピンドル７の軸線７Ｂと、スケール１０の表面（目盛り面１０Ａ）とは、図１に示すように、同一面上に位置するように各部材が配置され、スケール１０の目盛り面１０Ａと、スピンドル７の軸線７Ｂとの間のアッベオフセットがゼロとなっている。

本体フレーム３の上部には、スケール１０の目盛り面１０Ａに対して所定間隔で対向配置された検出器１５が設けられている。検出器１５は、スケールホルダ９の移動、言い換えればスピンドル７の移動（変位）を、スケール１０の目盛り面１０Ａから検出し、その変位量を電気的信号として検出するものである。

また、本体フレーム３には、２組のベアリング機構２０が設けられている。２組のベアリング機構２０は、スケールホルダ９の長手方向において検出器１５とほぼ同じ位置で、かつ、スケールホルダ９の幅方向の両側に配置されている。それぞれのベアリング機構２０は、互いに交差する２個のベアリング１７，１８と、これらのベアリング１７，１８を、互いが対向する側から支持するベアリングホルダ１９とで構成されている。ベアリング１７，１８の交わる側の側面と、前記スケールホルダ９の両側のガイドシャフト１１とは、互いに当接されており、ガイドシャフト１１をベアリング１７，１８に沿わせて案内できるようになっている。このように、スピンドルユニット１４は、２個のベアリング機構２０（軸受）により、検出器１５の検出面に対して平行に送り出される。

以降、スピンドルユニット１４の駆動機構について詳しく説明する。
図１にてスピンドルユニット１４はモータ駆動され、その駆動機構は、図１に示すように、センサ本体２に固定されたモータ３１と、このモータ３１の回転駆動をスピンドルユニット１４の軸方向に沿った駆動に変換するとともにスピンドルユニット１４に伝達する駆動伝達手段としてのベルトドライブ２７とを有する。

モータ３１は、センサ本体２のスピンドル７側とは反対側の端部に支持台３３を介して配置されている。このモータ３１の主軸には、第２傘歯車３２が設けられている。
ベルトドライブ２７は、タイミングベルトなどで構成され、本体フレーム３のスピンドルユニット１４の軸方向に沿ってスピンドル７側およびモータ３１側の２箇所に設けられたプーリ２８，２９間に架けわたされている。プーリ２８，２９の回転軸方向は、スピンドルユニット１４の幅方向（図中の紙面に垂直な方向）に平行となっている。このようなベルトドライブ２７のプーリ２９側の延長線上には、前述のモータ３１が設けられ、プーリ２９に設けられた第１傘歯車３０が、モータ３１の第２傘歯車３２と噛合する。

ベルトドライブ２７には、移動部材としてのスライダ２５が固定されている。すなわち、スライダ２５は、ベルトドライブ２７におけるスピンドルユニット１４に近い側の走行部に固定され、ベルトドライブ２７の駆動により、スピンドルユニット１４の軸方向に沿ってプーリ２８，２９間を進退自在に移動する。
スピンドルユニット１４のスケールホルダ９の背面（スケール１０側とは反対側の面）には、スライダ２５に係止可能に形成された係止部材としてのフック２６がビス等で固定されている。

図２は、スライダ２５およびフック２６を示す部分分解図である。
スライダ２５は、図２に示すように、２枚のスライダ部材２５Ａ，２５Ｂと、２本のねじ３５とを有し、スライダ部材２５Ａ，２５Ｂでベルトドライブ２７を挟持することでベルトドライブ２７に固定されている。
スライダ部材２５Ａ，２５Ｂは、略長方形の板材で、ベルトドライブ２７の幅寸法よりも大きい幅寸法を有する。スライダ部材２５Ａ，２５Ｂの長手方向の両端は、ベルトドライブ２７の幅方向の両側に突出するように配置され、一対のねじ３５用の雌ねじ２５Ｃおよび一対の溝３４を有する。２枚のスライダ部材２５Ａ，２５Ｂは、ベルトドライブ２７の厚さ方向の前後に配置され、ねじ３５で締結されている。また、２枚のスライダ部材２５Ａ，２５Ｂの各溝３４は、ベルトドライブ２７の厚さ方向に並設され、フック２６の一対のアーム部２６１を係止する。

フック２６は、略Ｌ字状に曲げ加工された部材で、略Ｌ字状の長片側がスケールホルダ９にビス固定され、短片側がベルトドライブ２７に向かって突出するように配置される。この短辺側の部材には、切欠部２６２が形成されるとともに、この切欠部２６２によってベルトドライブ２７側に突出する一対のアーム部２６１が形成されている。一対のアーム部２６１は、スライダ２５の一対の溝３４に係止される。

次に、リニヤゲージ１を下向き姿勢および上向き姿勢で使用する場合の、スライダ２５およびフック２６の係止状態を図面に基づいて説明する。
図３は、下向き姿勢におけるスライダ２５およびフック２６の係止状態を示し、図４は、上向き姿勢におけるスライダ２５およびフック２６の係止状態を示す。
スピンドルユニット１４の軸方向に沿った溝３４の寸法は、係止されるフック２６のアーム部２６１の厚さ寸法よりも大きく設定されている。これにより、下向き姿勢では、図３に示すように、溝３４は、アーム部２６１に対して遊び（clearance）Ｃ１を有する。また、下向き姿勢でスピンドルユニット１４が下降する際には、スピンドルユニット１４自体の自重により、アーム部２６１がスライダ２５にぶら下がった状態となり、遊びＣ１はアーム部２６１の上方（モータ側）に生じる。
一方、図４に示すように、上向き姿勢では、溝３４は、アーム部２６１に対して遊びＣ１と同寸法の遊びＣ２を有する。上向き姿勢でスピンドルユニット１４が上昇する際には、スピンドルユニット１４自体の自重により、スライダ２５がアーム部２６１を押し上げる状態となり、遊びＣ２はアーム部２６１の上方（測定子７Ａ側）に生じる。

このように、スライダ２５は、フック２６に対して進退方向に沿った遊び（図３中の遊びＣ１または図４中の遊びＣ２）を生じるように形成されている。また、スライダ２５は、スピンドルユニット１４を進退方向のいずれの方向に移動させる場合にも、フック２６を係止するようになっている。

モータ３１は正逆方向に回転可能となっており、これにより、スケールホルダ９をスピンドル７の軸方向に進退自在に移動できるようになっている。本実施形態では、モータ３１を正転方向に回転させれば、スピンドル７をステム５から進出させるようになっており、逆回転させれば、スピンドル７をステム５側に後退させるようになっている。

モータ３１は、前述の図５で説明したＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式の駆動制御手段４０によって、駆動力を制御される。
駆動制御手段４０は、駆動ドライバ４３へのパルス波のデューティ比（duty）の設定を切り換えて、モータ駆動力の適正化を図るためのものである。すなわち、切換スイッチ４４にて上向き姿勢を選択（図５（Ａ））すると、ＰＷＭ生成手段４２が、基準クロック発生手段４１からの基準クロックに基づき密なパルスを発生し、駆動ドライバ４３が、モータ３１を大きい駆動力で駆動させる。一方、切換スイッチ４４にて下向き姿勢を選択（図５（Ｂ））すると、ＰＷＭ生成手段４２が、基準クロック発生手段４１からの基準クロックに基づき粗いパルスを発生し、駆動ドライバ４３が、モータ３１を小さい駆動力で駆動させる。これにより、スピンドル７を上方に移動させる場合（図４）のモータ３１の出力を、下方に移動させる場合（図３）よりも大きくなるように、使用姿勢によるモータ駆動力の切換が可能となる。
このように使用姿勢に応じてモータ駆動力を切り換えれば、測定力の差異による誤差が軽減されるとともに、使用姿勢の違いによって生じる電力損失が減り、モータの発熱が抑制されるので、被測定物に測定子７Ａを微小な力（微小駆動力）で押し続けることができる。また、デューティ比を変更してモータ駆動力を調整することによって、測定力を微小にして被測定物を傷付けないようにすることもできる。

次に、このような構成のリニヤゲージ１を使用して、例えば、被測定物の厚み寸法を測定する場合を説明する。
測定の際、本体フレーム３を、定盤を有するスタンドなどに固定する。
ここで、被測定物よりもリニヤゲージ１を上方に配置する場合は、リニヤゲージ１を下向き姿勢で使用することになる。下向き姿勢の場合、モータ３１を逆回転させて、ベルトドライブ２７を逆方向に回動させ、スケールホルダ９、スピンドル７を所定寸法だけ、上方へ移動させ、その真下の定盤上に被測定物を載置する。
次いで、モータ３１を正転方向に回転させることにより、スピンドル７を下方へ変位させて、スピンドル７の測定子７Ａを被測定物に当接させる。
このとき、モータ３１の駆動力は、ベルトドライブ２７によってスピンドルユニット１４に伝達される。すなわち、モータ３１を駆動させることにより、第２傘歯車３２および第１傘歯車３０が回転し、第１傘歯車３０の回転につれて、ベルトドライブ２７が回動し、スライダ２５が直線移動する。スライダ２５は、フック２６を係止して、スピンドルユニット１４を移動させる。そしてスケールホルダ９が進退方向に移動し、スピンドル７が軸方向に移動する。

スピンドル７は、下方を図中上下２列のリニアブッシュ６，６により、スケールホルダ９は、それぞれ２個のベアリング１７，１８によって支持されながら軸方向へ移動される。このようにして、スピンドル７が被測定物に当接したときの検出器１５によるスケール１０の移動量の検出を読み取れば、被測定物の厚みを測定することができる。
なお、下向き姿勢では、図３に示すように、スライダ２５にスピンドルユニット１４がぶら下がる状態となりモータの駆動力は、スピンドルユニット１４に間接的に伝達される。そして、測定子７Ａが被測定物に当接した際の衝撃は、遊びＣ１により逃げることができる。このように、下向き姿勢では、スライダ２５の遊びＣ１が被測定物との衝突を緩衝する役割を果たす。

一方、被測定物よりもリニヤゲージ１を下方に配置する場合は、リニヤゲージ１を上向き姿勢で使用することになる。上向き姿勢の場合、モータ３１を逆回転させて、ベルトドライブ２７を逆方向に回動させ、スケールホルダ９、スピンドル７を所定寸法だけ、下方へ移動させ、その真上に被測定物を載置する。
次いで、モータ３１を正転方向に回転させることにより、スピンドル７を上方へ変位させて、スピンドル７の測定子７Ａを被測定物に当接させる。
なお、上向き姿勢では、図４に示すように、スライダ２５が直接スピンドルユニット１４を押し上げるため、スピンドルユニット１４の自重に逆らって移動する場合であっても測定力の低下を防ぐことができる。また、ベルトドライブ２７が弾性変形することにより、スピンドルユニット１４の被測定物への衝撃が軽減される。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）下向き姿勢で使用する場合、図３にて、スライダ２５は、フック２６に対して進退方向に沿った遊びＣ１を有しているため、フック２６は、スピンドルユニット１４の自重によってスライダ２５よりも進行方向に遊びＣ１分だけ先行した状態で下降する。すなわち、スピンドルユニット１４が、スライダ２５にぶら下がった状態で移動する。特に、低測定力で測定する場合には、小さな駆動力でスライダ２５を移動させるため、フック２６のアーム部２６１は、移動中、常にスライダ２５の溝３４にぶら下がった状態となる。このように下向き姿勢ではスピンドルユニット１４がスライダ２５にぶら下がった状態となるので、モータ３１の駆動力はスピンドルユニット１４に間接的に伝達され、測定力は、モータ３１の駆動力の影響を直接受けずに済む。すなわち、測定子７Ａが被測定物に当接した際の衝撃は、軸方向の遊びＣ１により逃げることができ、遊びＣ１が被測定物との衝突を緩衝する役割を果たす。従って、従来よりも低い測定力を得ることができるとともに、下向き姿勢の場合の測定力と、上向き姿勢の場合の測定力との差が大きくならずに済み、使用姿勢による測定力の変化を小さくでき、高い精度での測定も可能となる。

（２）上向き姿勢で使用する場合、図４にて、下向き姿勢の場合とは逆に、フック２６が進行方向とは逆向きにスピンドルユニット１４の自重を受けるので、スライダ２５の方が、進行方向に遊びＣ２分だけ先行した状態で上昇する。すなわち、フック２６のアーム部２６１が、スライダ２５の溝３４に直接押し上げられる状態で移動する。このように上向き姿勢では、スライダ２５が直接スピンドルユニット１４を押し上げるため、自重に逆らってスピンドルユニット１４を確実に上昇させることができ、測定力の低下を防ぐことができる。

（３）移動部材および係止部材による係止構造をスライダ２５およびフック２６によって容易に構成でき、リニヤゲージ１のコンパクト化を図ることができる。また、スライダ２５の溝３４とフック２６のアーム部２６１との係止部分に、スピンドルユニット１４の軸方向に沿った隙間を設けるだけで、容易に遊びＣ１，Ｃ２を形成することができる。

（４）モータ３１の駆動力がベルトドライブ２７によってスライダ２５に伝達されるので、上向き姿勢で測定子７Ａが被測定物に当接した際に生じる衝撃は、ベルトドライブ２７の弾性変形によって緩衝される。従って、より低い測定力を実現することができる。

（５）駆動制御手段４０でモータ３１をＰＷＭ方式にて駆動制御することにより、測定力を抑制することができる。この際、スライダ２５とフック２６との間に遊びＣ１，Ｃ２を形成したことで、被測定物との衝突が緩衝され、かつ、上下の姿勢の違いの影響を受けなくて済むようになり、従来のように、リニヤゲージ１の製品ごとの個体差（例えば、組立誤差や、ギアの遊びや、モータ特性などのばらつき）の影響を受けずに、デューティ比をオープンループ制御で設定するだけでより低い測定力を得ることができる。

（６）切換スイッチ４４を用いて使用姿勢に応じたモータ駆動力を切り換える方式を採用したので、測定子７Ａが当接した際の測定力を検出してフィードバックさせるループ制御を構成する場合と比べてコスト上昇を抑制することができる。

［本考案の変形例］
なお、本考案は前記実施形態に限定されるものではなく、本考案の目的を達成することができるものであれば、次のような変形形態でもよいものである。
例えば、前記実施形態では、スピンドルの移動範囲が１００ｍｍ程度の場合を説明したが、これに限られるものではない。すなわち、本考案の変位センサの測定範囲は１００ｍｍ程度の場合に限られるものではない。

また、前記実施形態では、下向き姿勢および上向き姿勢でのリニヤゲージの使用について説明したが、これに限らず、傾斜方向にスピンドル７を進退させるようにリニヤゲージの姿勢を設定した場合であってもよい。

また、前記実施形態では、モータ３１の駆動によりベルトドライブ２７を回動させ、このベルトドライブ２７の回動につれてスケールホルダ９、スピンドル７を、その軸方向に移動、変位させることができるように構成されていたが、これに限らず、モータ３１、ベルトドライブ２７等を設けず、手動によるスピンドル７の駆動方式としてもよい。
また、リニヤゲージの場合を説明したが、例えば、ダイヤルゲージでも本考案の変位センサを適用できる。要は、スピンドルに連結されたスケールと、このスケールの変位量を検出する検出器とを備え、スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサであれば適用できる。

本考案は、スピンドルに連結されたスケールと、このスケールの変位量を検出する検出器とを備え、スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサに利用することができ、例えば、リニヤゲージやダイヤルゲージなどに利用することができる。

本考案の一実施形態に係る変位センサを示す縦断面図。前記変位センサのスライダおよびフックを示す部分分解図。前記変位センサの下向き姿勢における駆動機構の係止状態を示す図。前記変位センサの上向き姿勢における駆動機構の係止状態を示す図。 (Ａ)，(Ｂ)は、前記実施系形態の駆動制御手段を示すブロック図。

符号の説明

１…変位センサ（リニアゲージ）
２…センサ本体
７…スピンドル
９…スケールホルダ
１０…スケール
１０Ａ…目盛り面
１５…検出器
２５…スライダ（移動部材）
２６…フック（係止部材）
２７…ベルトドライブ（駆動伝達手段）
３１…モータ
３４…溝
４０…駆動制御手段
４４…切換スイッチ。

Claims

変位量を示す目盛り面を有するとともにスピンドルに連結されたスケールと、センサ本体に固定され前記スケールの変位量を検出する検出器とを備え、前記スピンドルの軸方向の変位量から被測定物の寸法などを測定する変位センサであって、
前記センサ本体に固定されたモータと、
前記スピンドルの軸方向に沿って進退自在に設けられた移動部材と、
前記モータの駆動力を前記移動部材に伝達する駆動伝達手段と、
前記スピンドルに設けられて前記移動部材に係止される係止部材と、を備え、
前記移動部材は、前記係止部材に対して前記進退方向に沿った遊びを有し、かつ、前記進退方向のいずれの方向に移動する場合にも、前記係止部材を係止する
ことを特徴とする変位センサ。
請求項１に記載の変位センサにおいて、
前記移動部材は、前記駆動伝達手段に設けられたスライダであり、
前記係止部材は、前記スライダに形成された溝に係止されるフックである
ことを特徴とする変位センサ。
請求項１または請求項２に記載の変位センサにおいて、
前記駆動伝達手段は、ベルトドライブであることを特徴とする変位センサ。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の変位センサにおいて、
前記モータをＰＷＭ方式で駆動制御する駆動制御手段を備え、
前記駆動制御手段は、前記スピンドルを移動させる方向に応じてモータ駆動力を切換える切換スイッチを有することを特徴とする変位センサ。