JPH0241682B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はリニアスケール式測定装置に係り、
特に、相対位置を測定されるべき２つの被測定物
の一方に連結された中空の細長ケースと、この細
長ケース内に収納されたメインスケールと、前記
被測定物の他方に連結され前記メインスケールに
対して相対移動可能に係合されるとともに、該メ
インスケールに沿つて移動されるインデツクスス
ケールと、を有してなり、前記メインスケールと
インデツクススケールの相対移動から前記２つの
被測定物間の相対変位を測定するリニアスケール
式測定装置の改良に関する。

２個の対象物の相対的な位置を測定したり、或
いは調整したりするための測長装置の一種に、リ
ニアスケール式測定装置がある。

このリニアスケール式測定装置は、例えば第１
図〜第３図に示されるように構成されている。

図において、冷間引抜き加工により形成された
細長ケース１はほぼ方形の中空断面を有するとと
もに、第１図の紙面と直交方向に細長に形成さ
れ、更に長手方向の一側面に沿つてほぼ全長にわ
たり開口２を備えている。

前記細長ケース１の開口２側の端面には移動部
材としての検出機構３が摺動部材４を介して当接
され、細長ケース１の長手方向に沿つて移動可能
とされている。

この検出機構３の下面には、前記開口２から細
長ケース１内に延在する腕部５が一体的に形成さ
れている。また前記開口２の近傍における細長ケ
ース１の外側面には該細長ケース１の長手方向に
沿つて一対のマグネツト６が設けられ、このマグ
ネツト６に該開口２を被うように薄肉の鉄板から
なる閉塞部材７が吸着され、該開口２から細長ケ
ース１内への塵埃等が侵入することを防止するよ
うにされている。

この時、検出機構３の腕部５が挿入される部分
の閉塞部材７は、該検出機構３に設けられるとと
もに、両端が検出機構３の下面に開口された側面
山形の溝８内に挿入され、この溝８により跨がれ
た状態の腕部５は細長ケース１内への挿入が可能
となるようにされている。

前記細長ケース１内の長手方向に設けられた溝
９内には、ガラス等からなり、一側面（目盛面）
１０Ｂに縦縞状の目盛１０Ａ（第２図参照）が形
成されたメインスケール１０の下端辺が挿入さ
れ、接着剤１１等により固定されている。

前記検出機構３の腕部５は前記メインスケール
１０の近傍まで延長され、この先端部には連結手
段１２を介してスライダー１３が移動可能に取付
けられている。この連結手段１２は、例えば、先
端に三角形の環状部１２Ａを一体的に形成され、
基端を腕部５にワツシヤ１２Ｂおよびねじ１２Ｃ
で止められた線状の片持ばね１２Ｄと、前記環状
部１２Ａに係合される円錐台１２Ｅとから構成さ
れている。

前記片持ばね１２Ｄは、スライダー１３をメイ
ンスケール１０の第１の走査基準面と兼用された
目盛面１０Ｂ側に押圧するようにされるととも
に、スライダー１３をメインスケール１０の目盛
面１０Ｂと直交する第２の走査基準面である端面
１０Ｃ側にも押圧するようにされている。

前記スライダー１３は、板材から略Ｌ字状に形
成された接触子取付部材１３Ａとこの接触子取付
部材１３Ａの一端折曲げ短辺にねじ止めされると
ともに、前記メインスケール１０の目盛１０Ａが
形成されていない面に対向された肉厚の発光素子
取付部材１３Ｂと、前記接触子取付部材１３Ａの
他端折曲げ長辺にねじ（図示省略）止めされると
ともに、前記メインスケール１０の目盛面１０Ｂ
に対向された肉厚の受光素子取付部材１３Ｃとに
より構成されている。

前記スライダー１３の接触子取付部材１３Ａの
前記メインスケール１０の目盛面１０Ｂに対向し
た面には、メインスケール１０と同様な縦縞状の
目盛（図示省略）を有するインデツクススケール
１４が固定されている。このインデツクススケー
ル１４とメインスケール１０とを挟んだ状態で光
源としての発光素子１５と受光素子１６とが配置
されている。

この場合、発光素子１５は前記接触子取付部材
１３ＡのＬ字の短辺に固着された発光素子取付部
材１３Ｂに、また受光素子１６は前記接触子取付
部材１３ＡのＬ字の長辺に固着された受光素子取
付部材１３Ｃに各々２個固着されている。

前記接触子取付部材１３ＡのＬ字の内面すなわ
ち前記メインスケール１０の第１の走査基準面で
ある目盛面１０Ｂおよびこの目盛面に直交した第
２の走査基準面である端面１０Ｃに対向した面に
は、それぞれ、各々ポリアセタール樹脂のような
低摩擦係数の樹脂からなる摺動駒１７，１８が複
数個固定され、これらの摺動駒１７，１８は前記
片持ばね１２Ｄの付勢力によりメインスケール１
０の目盛面１０Ｂおよびこの目盛面１０Ｂに直交
した端面１０Ｃに当接するようにされている。

このような構成において、細長ケース１および
移動部材としての検出機構３のいずれか一方を、
例えば検出機構を被測定物に取付け、他方すなわ
ち細長ケース１を機械のベツドすなわち固定側１
９に固定して被測定物を移動すると、メインスケ
ール１０の目盛１０Ａとインデツクススケール１
４の目盛との間で明暗の縞模様が発生し、この縞
模様を光源として発光素子１５と受光素子１６と
で読み取つて被測定物の移動量を読み取り、測定
を行うものである。

前記細長ケース１は通常アルミニウム材料より
形成され、また、この細長ケース１が取付けられ
るべき固定側１９は鉄材料によつて形成されてい
る。

前記細長ケース１を形成するアルミニウム材
は、固定側１９を形成する鉄材よりも線膨張係数
が大きく、従つて、固定側１９に対して細長ケー
ス１のある範囲での伸縮を許容するようにしなけ
ればならない。

すなわち細長ケース１の材料であるアルミニウ
ム合金の線膨張係数α＝2.35×10^-5／deg、固定
側１９を構成する鉄材の線膨張係数β＝1.17×
10^-5／degであり、細長ケース１の長さを5m、断
面積をＡcm²、温度変化を40℃とすると、両者の長
手方向の膨張の差はλ＝（2.25−1.17）×10^-5×40
℃×5000mm＝2.16mm、歪みεは、ε＝λ／ｌ＝
2.16／5000となり、従つて、細長ケース１に加わ
る圧縮力Ｐは、 Ｐ＝εEA ＝2.16／5000×0.75×10⁴Kg／mm²×Ａ ＝0.324Kg／mm²×Ａとなる。

ここでＥはアルミニウム合金のヤング率を示す
ものとする。

従つて、Ａ＝10cm²とすると圧縮力Ｐは324Kgと
なり、また、Ａ＝100cm²とすると圧縮力Ｐは3240
Kgとなり、従つて、細長ケース１を固定側１９に
対して一定範囲で伸縮できるように支持しなけれ
ば固定側１９の剪断破壊を招くことになる。また
他方、固定側１９の強度を増大すると、細長ケー
ス１或いはメインスケール１０が湾曲されてしま
うことになる。

このような問題点に対する対策としては、例え
ば、特公昭56−27802号公報に記載されるように、
固定側に対して細長ケースの両端を撓みやすい部
材により支持し、これによつて細長ケースの長手
方向の伸縮を許容するようにしたものがある。

しかしながらこのような支持方法は、細長ケー
スの両端を支持する支持部材が片持ばりとして作
用するため、細長ケースの水平方向の伸長が許容
されず、該細長ケースを湾曲する方向の力が生ず
るという問題点があり、更にまた、支持部材は細
長ケースの長さ、断面形状が異なるごとにこれに
対応して異なる形状としなければならないという
問題点がある。

しかも、近年普及しつつある大型NC機械のフ
イードバツク系に利用される測定装置において
は、全長が４〜10mにも及ぶものがあり、上記の
ような細長ケースの両端を撓みやすい部材で支持
するようにした場合は、測定精度を確保すること
が困難であるとともに、細長ケース自体或いは支
持部材の破損を招くという問題点がある。更に、
細長ケースは、温度の影響のみならず自重によつ
ても撓みを生じ、スライダーのスムーズな移動が
不能となることも生じるという問題点がある。

この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされた
ものであつて、細長ケースの伸縮を許容すること
により、温度変化による測定精度の低下、機器の
破損の防止、を図ることができるリニアスケール
式測定装置を提供することを目的とする。

この発明は、相対位置を測定されるべき２つの
被測定物の一方に連結された中空の細長ケース
と、この細長ケース内に収納されたメインスケー
ルと、前記被測定物の他方に連結され前記メイン
スケールに対して相対移動可能に係合されるとと
もに、該メインスケールに沿つて移動されるイン
デツクススケールと、を有してなり、前記メイン
スケールとインデツクススケールの相対移動から
前記２つの被測定物間の相対変位を測定するリニ
アスケール式測定装置において、前記細長ケース
の、前記一方の被測定物側の面に、長手方向に連
続して形成された溝と、この溝の長手方向少なく
とも１個所に形成された、該溝の前記一方の被測
定物側端面における開口幅よりも大きい幅の幅広
部と、該幅広部内において、前記細長ケースと一
定範囲で長手方向相対変位可能な状態で、溝の深
さ方向に係合される固定部材と、前記一方の被測
定物側から前記溝内の固定部材と螺合し、これを
前記幅広部との摩擦力調整可能に固定するための
固定手段と、を設けることにより上記目的を達成
するものである。

またこの発明は、前記リニアスケール式測定装
置において、前記細長ケースの長手方向中央部に
おいて、該細長ケースを前記一方の被測定物側に
相対移動不能に固定するとともに、該長手方向中
央部の両側位置で、前記固定部材および固定手段
により前記細長ケースと一方の被測定物を係合す
ることにより上記目的を達成するものである。

またこの発明は、前記リニアスケール式測定装
置において、前記固定手段を、前記細長ケース側
の溝に沿つて前記一方の被測定物に形成された長
溝を挿通して長手方向一定範囲で固定位置可変と
することにより上記目的を達成するものである。

以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。この実施例において、前記第１図〜第３図に
示される従来のリニアスケール式測定装置と同一
または相当部分にはこれらと同一の符号を付する
ことにより説明を省略するものとする。

この実施例は、第４図に示されるように、相対
位置を測定されるべき２つの被測定物の一方に連
結された中空の細長ケース１１と、この細長ケー
ス１内に収納されたメインスケール１０と、前記
被測定物の他方に連結され前記メインスケール１
０に対して相対移動可能に係合されるとともに、
該メインスケール１０に沿つて移動されるインデ
ツクススケール１４と、を有してなり、前記メイ
ンスケール１０とインデツクススケール１４の相
対移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測
定するリニアスケール式測定装置において、前記
細長ケース１の、前記一方の被測定物１９Ａ側の
側面１Ａに、長手方向に連続して形成された溝２
０と、この溝２０と同様に長手方向に連続的に、
かつ溝２０の図において左右に連続して形成され
た、該溝２０の前記側面１Ａにおける開口幅より
も大きい幅の幅広部２０Ａと、該幅広部２０Ａ内
において、前記細長ケース１と一定範囲で長手方
向相対変位可能な状態で、溝２０の深さ方向に係
合される固定部材２１と、前記一方の被測定物１
９Ａ側から前記溝２０内の固定部材２１に係合
し、これを幅広部２０Ａとの摩擦が調整可能に固
定するための固定手段２２と、を設けたものであ
る。

前記固定部材２１は、第５図および第６図に示
されるように、前記溝２０の幅広部２０Ａ内に入
り込み、これと図において上下方向に係合する鍔
部２１Ａを備え、前記一方の被測定物１９Ａに形
成された貫通孔２３を下方から貫通するボルトた
る固定手段２２の先端に螺合され、これにより、
固定手段２２を締付けることによつて、鍔部２１
Ａを介して細長ケース１を一方の被測定物１９Ａ
に締付固定できるようにされている。

前記固定部材２１は、その各々につき固定手段
２２たるボルトが長手方向に２個螺合されるとと
もに、第７図に示されるように細長ケース１の長
手方向中央部を除くその前後の任意個所に等間隔
に複数個配置されている。

細長ケース１の長手方向中央部は、第４図に示
されるように、ボルト２４によつて一方の被測定
物１９Ａとの相対移動不能な状態で締付固定され
ている。

この実施例においては、細長ケース１は固定側
１９に対して、その長手方向中央部を除き複数個
所で溝２０の幅広部２０Ａと固定部材２１の鍔部
２１Ａとの接触により固定手段２２を介して支持
されているので、温度変化により一方の被測定物
１９Ａに対して細長ケース１が伸縮しても、鍔部
２１Ａと溝２０の幅広部２０Ａとの滑りによつて
吸収され、従つて、細長ケース１の伸縮が許容さ
れることになる。

また、この場合、細長ケース１は、長手方向の
複数個所で固定部材２１および固定手段２２によ
つて一方の被測定物１９Ａに支持されているの
で、大型のNC機械等用の長大サイズの場合で
も、自重によつて撓んだりすることがない。

更に、細長ケース１の溝２０は、その長手方向
に連続的に形成することができるので、細長ケー
ス１を押出し成形でき、精度の向上およびコスト
の低下を図ることができる。

なお上記実施例において、固定手段２２たるボ
ルトは一方の被測定物１９Ａに形成された貫通孔
２３に挿通されるものであるが、これは、例えば
貫通孔２３を細長ケース１の長手方向の長孔或い
は長溝とすると、細長ケース１を支持するための
固定部材２１および固定手段２２の個数およびそ
の取付ピツチの選択性ならびに自由度を増大する
ことができる。

また、前記実施例は、細長ケース１の長手方向
中央部において、ボルト２４により一方の被測定
物１９Ａに相対移動不能に固定されているが、こ
れは、必ずしも設ける必要がなく、全て固定部材
２１および固定手段２２により支持するようにし
てもよい。但し、ボルト２４によつて細長ケース
１の長手方向中央部を支持するようにした場合
は、取付時の位置合わせに便利であるという利点
がある。

また、前記実施例における溝２０の幅広部２０
Ａは、溝２０と同時に押出し成形するため、細長
ケース１の長手方向に連続的に形成されている
が、これは、固定部材２１を取付けることができ
るものであれば、必ずしも連続的に形成する必要
はない。

この発明は上記のように構成したので、細長ケ
ースの温度変化による伸縮を、該細長ケースの変
形を伴なうことなく支持かつ許容でき、従つて、
機器の破損の防止、測定精度の向上を図ることが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリニアスケール式測定装置の一
例を示す横断面図、第２図は第１図の−線に
沿う縦断面図、第３図は第１図の−線に沿う
縦断面図、第４図は本発明に係るリニアスケール
式測定装置の実施例を示す第１図と同様の横断面
図、第５図は同実施例における固定部材と溝との
関係を示す拡大断面図、第６図は同固定部材の平
面図、第７図は同実施例における固定部材の配置
状態を示す断面図である。 １…細長ケース、１０…メインスケール、１４
…インデツクススケール、１９Ａ…一方の被測定
物、２０…溝、２０Ａ…幅広部、２１…固定部
材、２１Ａ…鍔部、２２…固定手段、２３…貫通
孔、２４…ボルト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相対位置を測定されるべき２つの被測定物の
   一方に連結された中空の細長ケースと、この細長
   ケース内に収納されたメインスケールと、前記被
   測定物の他方に連結され前記メインスケールに対
   して相対移動可能に係合されるとともに、該メイ
   ンスケールに沿つて移動されるインデツクススケ
   ールと、を有してなり、前記メインスケールとイ
   ンデツクススケールの相対移動から前記２つの被
   測定物間の相対変位を測定するリニアスケール式
   測定装置において、前記細長ケースの、前記一方
   の被測定物側の面に、長手方向に連続して形成さ
   れた溝と、この溝の長手方向少なくとも１個所に
   形成された、該溝の前記一方の被測定物側端面に
   おける開口幅よりも大きい幅の幅広部と、該幅広
   部内において、前記細長ケースと一定範囲で長手
   方向相対変位可能な状態で、溝の深さ方向に係合
   される固定部材と、前記一方の被測定物側から前
   記溝内の固定部と螺合し、これを前記幅広部との
   摩擦力調整可能に固定するための固定手段と、を
   設けたことを特徴とするリニアスケール式測定装
   置。 ２ 前記細長ケースの長手方向中央部において、
   該細長ケースを前記一方の被測定物側に相対移動
   不能に固定するとともに、該長手方向中央部の両
   側位置で、前記固定部材および固定手段により前
   記細長ケースと一方の被測定物を係合したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のリニアス
   ケール式測定装置。 ３ 前記固定手段を、前記細長ケース側の溝に沿
   つて前記一方の被測定物に形成された長溝を挿通
   して長手方向一定範囲で固定位置可変としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のリニアスケール式測定装置。