JPH0244367B2 - - Google Patents
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- JPH0244367B2 JPH0244367B2 JP58101447A JP10144783A JPH0244367B2 JP H0244367 B2 JPH0244367 B2 JP H0244367B2 JP 58101447 A JP58101447 A JP 58101447A JP 10144783 A JP10144783 A JP 10144783A JP H0244367 B2 JPH0244367 B2 JP H0244367B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main scale
- holding member
- scale
- frame
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
-
- 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
- G01D5/26—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
本発明は、直線型変位測定機に係り、特に、比
較的短尺のメインスケールを備えた直線型変位測
定機に用いるのに好適な、相対変位を測定される
べき２つの被測定物の一方に連結される枠体と、
該枠体に保持された、該枠体と熱膨脹係数が異な
る材料からなるメインスケールと、前記被測定物
の他方に連結され、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、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よ
うにした直線型変位測定機の改良に関する。
較的短尺のメインスケールを備えた直線型変位測
定機に用いるのに好適な、相対変位を測定される
べき２つの被測定物の一方に連結される枠体と、
該枠体に保持された、該枠体と熱膨脹係数が異な
る材料からなるメインスケールと、前記被測定物
の他方に連結され、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、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よ
うにした直線型変位測定機の改良に関する。
一般に物体の長さ等を測定する測定機におい
て、その本体に対する測定子の移動量、コラムに
対するスライダーの移動量等のように、相対移動
するものの移動量を測定する場合、一方にメイン
スケールを保持した枠体、他方にインデツクスス
ケールを含む検出器を固定し、枠体と検出器の相
対変位量を、例えば光学的方法や電磁的方法によ
つて読取るようにした変位測定機が知られてい
る。 このような変位測定機、特に、透過型の変位検
出装置を備えた直線型変位測定機においては、一
般に、形状が複雑となる枠体が、検出部のシール
性、不燃性及び軽量化等のため、アルミニウム押
出型材で形成され、又、該枠体に保持されるメイ
ンスケールがガラスで形成されているため、温度
変化時に熱膨脹量に差が生じ、メインスケールが
変形して測定精度が低下したり、或いは、甚しい
場合には、メインスケールが破壊されることがあ
るという問題点を有していた。 従つて従来から、例えば第１図に示す如く、メ
インスケール１０の直交する２面を、ゴム棒１２
により枠体１４のガイド面１４Ａ，１４Ｂに押圧
した状態で、弾性接着剤１６等を用いて、メイン
スケール１０を枠体１４に直接接着して、メイン
スケール１０を弾性的に保持するようにしてい
た。 第１図において、２０は、前記メインスケール
１０の表面上を摺動する摺動駒２２により、前記
メインスケール１０と所定の位置関係を保持した
状態で、前記メインスケール１０の長手方向に移
動するようにされたスライダー、２４は、該スラ
イダー２０のメインスケール目盛面１０Ａに対向
した面に固定された、メインスケール１０と同様
な縦縞状の目盛が形成されたインデツクススケー
ル、２６，２８は、それぞれ前記メインスケール
１０及びインデツクススケール２４を挾んだ状態
で前記スライダー２０に固定された、発光素子及
び受光素子である。
て、その本体に対する測定子の移動量、コラムに
対するスライダーの移動量等のように、相対移動
するものの移動量を測定する場合、一方にメイン
スケールを保持した枠体、他方にインデツクスス
ケールを含む検出器を固定し、枠体と検出器の相
対変位量を、例えば光学的方法や電磁的方法によ
つて読取るようにした変位測定機が知られてい
る。 このような変位測定機、特に、透過型の変位検
出装置を備えた直線型変位測定機においては、一
般に、形状が複雑となる枠体が、検出部のシール
性、不燃性及び軽量化等のため、アルミニウム押
出型材で形成され、又、該枠体に保持されるメイ
ンスケールがガラスで形成されているため、温度
変化時に熱膨脹量に差が生じ、メインスケールが
変形して測定精度が低下したり、或いは、甚しい
場合には、メインスケールが破壊されることがあ
るという問題点を有していた。 従つて従来から、例えば第１図に示す如く、メ
インスケール１０の直交する２面を、ゴム棒１２
により枠体１４のガイド面１４Ａ，１４Ｂに押圧
した状態で、弾性接着剤１６等を用いて、メイン
スケール１０を枠体１４に直接接着して、メイン
スケール１０を弾性的に保持するようにしてい
た。 第１図において、２０は、前記メインスケール
１０の表面上を摺動する摺動駒２２により、前記
メインスケール１０と所定の位置関係を保持した
状態で、前記メインスケール１０の長手方向に移
動するようにされたスライダー、２４は、該スラ
イダー２０のメインスケール目盛面１０Ａに対向
した面に固定された、メインスケール１０と同様
な縦縞状の目盛が形成されたインデツクススケー
ル、２６，２８は、それぞれ前記メインスケール
１０及びインデツクススケール２４を挾んだ状態
で前記スライダー２０に固定された、発光素子及
び受光素子である。
しかしながら、前記枠体１４を形成するアルミ
ニウム押出型材は、その製造方法からして、既
に、例えばその長さ300mm当り0.03mm程度、即ち、
例えば1μｍの目盛分解能の30倍程度の曲り、捩
れやうねり等が不規則に発生しており、これを矯
正してメインスケール１０と同程度の高精度に仕
上げることは実際上困難である。又、使用状態に
おいては、温度変化に伴つて熱的な変形も発生す
る。従つて従来においては、例えば1μｍ程度の
目盛分解能を得るべく、メインスケール１０をい
かに高精度に仕上げ加工しても、このメインスケ
ール１０を枠体１４に接着する際に、メインスケ
ール１０が枠体１４の曲り等になじんで変形して
しまい、目盛が拡大、縮少されて、測定精度が大
幅に低下してしまうという問題点があつた。 今、メインスケール１０が枠体１４の曲りの影
響を受けて曲つた場合の測定精度に対する影響を
推定してみると、例えば、第２図に示す如く、目
盛１０Ｂをメインスケール１０の中立軸Ａに対し
て対称に形成した場合は、メインスケール１０の
曲りが、矢印Ｂに示す如く、その高さ方向に発生
した時には、誤差を生じることはない。しかしな
がら、通常、目盛１０Ｂが形成された目盛面１０
Ａは、メインスケール１０の中立面Ｃとは一致し
ないため、第３図に示す如く、メインスケール１
０の曲りが、その厚さ方向に発生した時には、そ
の曲りの半径をＲ、誤差を評価するべき単位区間
の見込み角度をΔθ、曲り発生前の長さ、即ち中
立面Ｃの長さをＬ、目盛面１０Ａの長さをL0と
すると、両者の誤差εは、次式で近似的に表わさ
れる。 ε＝L0−Ｌ …(1) L0≒（Ｒ＋ｔ／２）Δθ …(2) Ｌ≒RΔθ …(3) ここで、ｔはメインスケール１０の厚さであ
る。 ところで、中立面Ｃの中央部の最大変形量δは
次式で近似的に表わされる。 δ＝Ｒ−Rcos（Δθ／２）≒Ｒ［１−｛１−
（１／２！） ×（Δθ／２）2｝］＝Ｒ（Δθ）2／８＝
LΔθ／８…(4) 従つて、前記誤差εは、このδを用いることに
よつて、次式で表わされる。 ε≒（ｔ／２）Δθ ≒（ｔ／２）×（8δ／Ｌ）≒4tδ／Ｌ …(5) 従つて、メインスケール１０の誤差評価単位区
間の長さＬが300mm、厚さｔが５mm、δが0.06mm
の時、誤差εは約4μｍとなる。よつて、例えば
全長900mmのメインスケールの場合には12μｍの
誤差が発生することになり、1μｍ以下の測定精
度を要求される直線型変位測定機においては、致
命的な欠陥となつてしまう。 このような問題を軽減するべく、メインスケー
ル１０を枠体１４に接着する際に、例えば特開昭
54−48574に開示されている如く、テストインジ
ケータや電気マイクロメータ等を用いて、例え
ば、メインスケール１０の２面に電気マイクロメ
ータ等を当接させ、長手方向に渡つて精度を測定
し、その凸凹に合わせて調節ねじを調節したり、
メインスケール１０と枠体１４の間にシムを挿入
することによつて、メインスケール１０の位置出
しを行うことも考えられるが、これは極めて態率
が悪いだけでなく、正確な位置出しが非常に困難
であるという問題点を有していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、枠体の曲り等にかかわらずメイン
スケールを真直に保持すると共に、メインスケー
ルと枠体の熱膨脹量の差を吸収することができ、
従つて、高精度の測定を行うことができる直線型
変位測定機を提供することを目的とする。
ニウム押出型材は、その製造方法からして、既
に、例えばその長さ300mm当り0.03mm程度、即ち、
例えば1μｍの目盛分解能の30倍程度の曲り、捩
れやうねり等が不規則に発生しており、これを矯
正してメインスケール１０と同程度の高精度に仕
上げることは実際上困難である。又、使用状態に
おいては、温度変化に伴つて熱的な変形も発生す
る。従つて従来においては、例えば1μｍ程度の
目盛分解能を得るべく、メインスケール１０をい
かに高精度に仕上げ加工しても、このメインスケ
ール１０を枠体１４に接着する際に、メインスケ
ール１０が枠体１４の曲り等になじんで変形して
しまい、目盛が拡大、縮少されて、測定精度が大
幅に低下してしまうという問題点があつた。 今、メインスケール１０が枠体１４の曲りの影
響を受けて曲つた場合の測定精度に対する影響を
推定してみると、例えば、第２図に示す如く、目
盛１０Ｂをメインスケール１０の中立軸Ａに対し
て対称に形成した場合は、メインスケール１０の
曲りが、矢印Ｂに示す如く、その高さ方向に発生
した時には、誤差を生じることはない。しかしな
がら、通常、目盛１０Ｂが形成された目盛面１０
Ａは、メインスケール１０の中立面Ｃとは一致し
ないため、第３図に示す如く、メインスケール１
０の曲りが、その厚さ方向に発生した時には、そ
の曲りの半径をＲ、誤差を評価するべき単位区間
の見込み角度をΔθ、曲り発生前の長さ、即ち中
立面Ｃの長さをＬ、目盛面１０Ａの長さをL0と
すると、両者の誤差εは、次式で近似的に表わさ
れる。 ε＝L0−Ｌ …(1) L0≒（Ｒ＋ｔ／２）Δθ …(2) Ｌ≒RΔθ …(3) ここで、ｔはメインスケール１０の厚さであ
る。 ところで、中立面Ｃの中央部の最大変形量δは
次式で近似的に表わされる。 δ＝Ｒ−Rcos（Δθ／２）≒Ｒ［１−｛１−
（１／２！） ×（Δθ／２）2｝］＝Ｒ（Δθ）2／８＝
LΔθ／８…(4) 従つて、前記誤差εは、このδを用いることに
よつて、次式で表わされる。 ε≒（ｔ／２）Δθ ≒（ｔ／２）×（8δ／Ｌ）≒4tδ／Ｌ …(5) 従つて、メインスケール１０の誤差評価単位区
間の長さＬが300mm、厚さｔが５mm、δが0.06mm
の時、誤差εは約4μｍとなる。よつて、例えば
全長900mmのメインスケールの場合には12μｍの
誤差が発生することになり、1μｍ以下の測定精
度を要求される直線型変位測定機においては、致
命的な欠陥となつてしまう。 このような問題を軽減するべく、メインスケー
ル１０を枠体１４に接着する際に、例えば特開昭
54−48574に開示されている如く、テストインジ
ケータや電気マイクロメータ等を用いて、例え
ば、メインスケール１０の２面に電気マイクロメ
ータ等を当接させ、長手方向に渡つて精度を測定
し、その凸凹に合わせて調節ねじを調節したり、
メインスケール１０と枠体１４の間にシムを挿入
することによつて、メインスケール１０の位置出
しを行うことも考えられるが、これは極めて態率
が悪いだけでなく、正確な位置出しが非常に困難
であるという問題点を有していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、枠体の曲り等にかかわらずメイン
スケールを真直に保持すると共に、メインスケー
ルと枠体の熱膨脹量の差を吸収することができ、
従つて、高精度の測定を行うことができる直線型
変位測定機を提供することを目的とする。
本発明は、相対変位を測定されるべき２つの被
測定物の一方に連結される枠体と、該枠体に保持
された、該枠体と熱膨脹係数が異なる材料からな
るメインスケールと、前記被測定物の他方に連結
され、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、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ようにした直線
型変位測定機において、前記メインスケールを、
その長手方向の複数箇所で保持するための複数の
メインスケール保持部材を備え、該メインスケー
ル保持部材が、前記メインスケールの目盛面又は
その背面、及び長手方向に沿つたスケール側面の
うち一方の面に対応する２つのガイド面をそれぞ
れ有し、前記枠体に、該メインスケール保持部材
の２つのガイド面の背面にそれぞれ対応する２つ
の接着面が設けられ、各メインスケール保持部材
の２つのガイド面の背面が、それぞれ対応する枠
体の接着面に接着されると共に、前記メインスケ
ールが、複数の押圧手段により各メインスケール
保持部材の２つのガイド面の１つにそれぞれ押圧
された状態で、前記複数のメインスケール保持部
材にそれぞれ接着され、前記メインスケール保持
部材と枠体の接着及び前記メインスケールとメイ
ンスケール保持部材の接着の少くともいずれか一
方が弾性接着であるようにして、前記目的を達成
したものである。
測定物の一方に連結される枠体と、該枠体に保持
された、該枠体と熱膨脹係数が異なる材料からな
るメインスケールと、前記被測定物の他方に連結
され、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、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ようにした直線
型変位測定機において、前記メインスケールを、
その長手方向の複数箇所で保持するための複数の
メインスケール保持部材を備え、該メインスケー
ル保持部材が、前記メインスケールの目盛面又は
その背面、及び長手方向に沿つたスケール側面の
うち一方の面に対応する２つのガイド面をそれぞ
れ有し、前記枠体に、該メインスケール保持部材
の２つのガイド面の背面にそれぞれ対応する２つ
の接着面が設けられ、各メインスケール保持部材
の２つのガイド面の背面が、それぞれ対応する枠
体の接着面に接着されると共に、前記メインスケ
ールが、複数の押圧手段により各メインスケール
保持部材の２つのガイド面の１つにそれぞれ押圧
された状態で、前記複数のメインスケール保持部
材にそれぞれ接着され、前記メインスケール保持
部材と枠体の接着及び前記メインスケールとメイ
ンスケール保持部材の接着の少くともいずれか一
方が弾性接着であるようにして、前記目的を達成
したものである。
本発明によれば、メインスケールが、その交差
する２面に対応する２つのガイド面を有し、該ガ
イド面の真値性を維持した状態で、枠体の複数箇
所に接着された各メインスケール保持部材にそれ
ぞれ接着されるので、枠体の曲り等にかかわら
ず、メインスケールを真直に保持することができ
る。又、前記メインスケール保持部材が、枠体の
長手方向複数箇所で枠体に接着され、しかも、前
記メインスケール保持部材と枠体の接着及び前記
メインスケールとメインスケール保持部材の接着
の少くともいずれか一方が弾性接着とされている
ので、メインスケールと枠体の熱膨脹量の差が容
易に吸収される。 又、本発明の実施態様は、前記ガイド面のメイ
ンスケール厚さ方向中央部に、ガイド突起を形成
するようにして、メインスケール保持部材の形状
精度が高くない場合でも、メインスケールをその
中立面で安定して保持できるようにしたものであ
る。 更に、本発明の他の実施態様は、前記押圧手段
を弾性部材とし、該弾性部材のメインスケールへ
の当接面積が、該メインスケールの前記メインス
ケール保持部材への当接面積より小となるように
して、不釣合なモーメントが発生するのを防止す
るようにしたものである。 又、本発明の更に他の実施態様は、前記メイン
スケール保持部材のガイド面長さとメインスケー
ル保持部材配設間隔の比を、１：７〜１：11とし
て、搬送時に粗雑に取り扱つた場合でも、メイン
スケールの位置ずれ等の不具合が生じないように
したものである。
する２面に対応する２つのガイド面を有し、該ガ
イド面の真値性を維持した状態で、枠体の複数箇
所に接着された各メインスケール保持部材にそれ
ぞれ接着されるので、枠体の曲り等にかかわら
ず、メインスケールを真直に保持することができ
る。又、前記メインスケール保持部材が、枠体の
長手方向複数箇所で枠体に接着され、しかも、前
記メインスケール保持部材と枠体の接着及び前記
メインスケールとメインスケール保持部材の接着
の少くともいずれか一方が弾性接着とされている
ので、メインスケールと枠体の熱膨脹量の差が容
易に吸収される。 又、本発明の実施態様は、前記ガイド面のメイ
ンスケール厚さ方向中央部に、ガイド突起を形成
するようにして、メインスケール保持部材の形状
精度が高くない場合でも、メインスケールをその
中立面で安定して保持できるようにしたものであ
る。 更に、本発明の他の実施態様は、前記押圧手段
を弾性部材とし、該弾性部材のメインスケールへ
の当接面積が、該メインスケールの前記メインス
ケール保持部材への当接面積より小となるように
して、不釣合なモーメントが発生するのを防止す
るようにしたものである。 又、本発明の更に他の実施態様は、前記メイン
スケール保持部材のガイド面長さとメインスケー
ル保持部材配設間隔の比を、１：７〜１：11とし
て、搬送時に粗雑に取り扱つた場合でも、メイン
スケールの位置ずれ等の不具合が生じないように
したものである。
以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説
明する。 本実施例は、第４図及び第５図に示す如く、相
対変位を測定されるべき２つの被測定物の一方、
例えば工作機械のベツドに固定される、例えばア
ルミニウム押出型材からなる枠体１４と、該枠体
１４に保持された、該枠体１４と熱膨脹係数が異
なる材料、例えばガラスからなるメインスケール
１０と、前記被測定物の他方、例えば被加工物或
いは工具に連結され、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（図示省略）
等を有し、前記メインスケール１０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ようにした直線型変位測定
機において、前記メインスケール１０の直交する
２面に対応する２つのガイド面３０Ａ，３０Ｂを
有するメインスケール保持部材３０を、前記ガイ
ド面３０Ａ，３０Ｂの真直性を維持した状態で、
弾性接着剤３２により前記枠体１４の長手方向に
所定ピツチで接着すると共に、前記メインスケー
ル１０を、押圧手段であるゴム棒１２により前記
メインスケール保持部材３０のガイド面３０Ａに
押圧した状態で、弾性接着剤３４により前記メイ
ンスケール保持部材３０に接着するようにしたも
のである。 前記メインスケール保持部材３０は、第６図に
詳細に示す如く、略Ｌ字形状とされ、その一方の
ガイド面３０Ｂのメインスケール厚さ方向中央部
に、ガイド突起３０Ｃが形成されている。これ
は、前記メインスケール保持部材３０の折り曲げ
角度θに若干の誤差があつても、メインスケール
１０の底面が確実にガイド面３０Ｂに当接するよ
うにするためである。なお、メインスケール保持
部材３０の折り曲げを高精度で行える場合には、
このガイド突起３０Ｃを省略することも可能であ
る。 前記ゴム棒１２のメインスケール１０への当接
面積は、前記メインスケール１０のメインスケー
ル保持部材３０への当接面積よりも小となるよう
にされている。これは、不釣合なモーメントが発
生するのを防止するためである。 前記メインスケール保持部材３０のガイド面長
さｌとメインスケール保持部材配設間隔Ｐの比
は、１：７〜１：11の範囲とされている。これ
は、メインスケール１０と枠体１４の熱膨脹量の
差を吸収して、熱応力によるメインスケール１０
の破損を防止すると共に、測定時の温度変化によ
る測定値のヒステリシスを軽減し、更に、運搬時
の粗雑な取り扱いによるメインスケール位置ずれ
等の不具合を防止するためのものである。 即ち、出願人が既に特開昭58−174806で提案し
ているように、メインスケール１０が、例えば
1500mm〜4500mm程度の長尺スケールである場合に
は、メインスケール１０の長手方向に、メインス
ケール１０、枠体１４及び弾性接合部材の材質並
びにメインスケール１０の長さによつて決定され
るピツチ及び長さの弾性部材非接合部を設け、温
度変化時に弾性接合部材を介してメインスケール
１０に加わる熱応力を軽減することによつて、熱
応力によるメインスケール１０の破損を防止する
と共に、測定時の温度変化による測定値のヒステ
リシスを軽減することが可能である従つて、前記
メインスケール１０が、例えば1500mm以上の長尺
物である場合には、前記メインスケール保持部材
３０のガイド面長さｌとメインスケール保持部材
配設間隔Ｐの比を１：15〜１：20の範囲とするこ
とができる。一方メインスケール１０の長さが、
例えば1500mm以下の比較的短いものである場合に
は、軽く、持運び易いので、運搬時に粗雑に扱わ
れやすいため、梱包落下に対する配慮を充分に行
い、例えば、最大許容外力を、長尺スケールの場
合の12G程度に対して、短尺スケールの場合に
は、20〜50G程度に高める必要がある。 発明者が、有効長が夫々1600mm、1800mm、2000
mm、2200mm、2400mm、2600mm、2800mm、3000mmで
あるメインスケール１０を有する直線型変位測定
機について、直径３mmのニトリルゴム（硬度60）
製ゴム棒１２を、接合部長さが15±２mm、非接合
部長さが135mmとなるように等ピツチで配置して
実験したところ、下記第１表に示すような実験結
果が得られ、いずれも充分であることが確認でき
た。
明する。 本実施例は、第４図及び第５図に示す如く、相
対変位を測定されるべき２つの被測定物の一方、
例えば工作機械のベツドに固定される、例えばア
ルミニウム押出型材からなる枠体１４と、該枠体
１４に保持された、該枠体１４と熱膨脹係数が異
なる材料、例えばガラスからなるメインスケール
１０と、前記被測定物の他方、例えば被加工物或
いは工具に連結され、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（図示省略）
等を有し、前記メインスケール１０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ようにした直線型変位測定
機において、前記メインスケール１０の直交する
２面に対応する２つのガイド面３０Ａ，３０Ｂを
有するメインスケール保持部材３０を、前記ガイ
ド面３０Ａ，３０Ｂの真直性を維持した状態で、
弾性接着剤３２により前記枠体１４の長手方向に
所定ピツチで接着すると共に、前記メインスケー
ル１０を、押圧手段であるゴム棒１２により前記
メインスケール保持部材３０のガイド面３０Ａに
押圧した状態で、弾性接着剤３４により前記メイ
ンスケール保持部材３０に接着するようにしたも
のである。 前記メインスケール保持部材３０は、第６図に
詳細に示す如く、略Ｌ字形状とされ、その一方の
ガイド面３０Ｂのメインスケール厚さ方向中央部
に、ガイド突起３０Ｃが形成されている。これ
は、前記メインスケール保持部材３０の折り曲げ
角度θに若干の誤差があつても、メインスケール
１０の底面が確実にガイド面３０Ｂに当接するよ
うにするためである。なお、メインスケール保持
部材３０の折り曲げを高精度で行える場合には、
このガイド突起３０Ｃを省略することも可能であ
る。 前記ゴム棒１２のメインスケール１０への当接
面積は、前記メインスケール１０のメインスケー
ル保持部材３０への当接面積よりも小となるよう
にされている。これは、不釣合なモーメントが発
生するのを防止するためである。 前記メインスケール保持部材３０のガイド面長
さｌとメインスケール保持部材配設間隔Ｐの比
は、１：７〜１：11の範囲とされている。これ
は、メインスケール１０と枠体１４の熱膨脹量の
差を吸収して、熱応力によるメインスケール１０
の破損を防止すると共に、測定時の温度変化によ
る測定値のヒステリシスを軽減し、更に、運搬時
の粗雑な取り扱いによるメインスケール位置ずれ
等の不具合を防止するためのものである。 即ち、出願人が既に特開昭58−174806で提案し
ているように、メインスケール１０が、例えば
1500mm〜4500mm程度の長尺スケールである場合に
は、メインスケール１０の長手方向に、メインス
ケール１０、枠体１４及び弾性接合部材の材質並
びにメインスケール１０の長さによつて決定され
るピツチ及び長さの弾性部材非接合部を設け、温
度変化時に弾性接合部材を介してメインスケール
１０に加わる熱応力を軽減することによつて、熱
応力によるメインスケール１０の破損を防止する
と共に、測定時の温度変化による測定値のヒステ
リシスを軽減することが可能である従つて、前記
メインスケール１０が、例えば1500mm以上の長尺
物である場合には、前記メインスケール保持部材
３０のガイド面長さｌとメインスケール保持部材
配設間隔Ｐの比を１：15〜１：20の範囲とするこ
とができる。一方メインスケール１０の長さが、
例えば1500mm以下の比較的短いものである場合に
は、軽く、持運び易いので、運搬時に粗雑に扱わ
れやすいため、梱包落下に対する配慮を充分に行
い、例えば、最大許容外力を、長尺スケールの場
合の12G程度に対して、短尺スケールの場合に
は、20〜50G程度に高める必要がある。 発明者が、有効長が夫々1600mm、1800mm、2000
mm、2200mm、2400mm、2600mm、2800mm、3000mmで
あるメインスケール１０を有する直線型変位測定
機について、直径３mmのニトリルゴム（硬度60）
製ゴム棒１２を、接合部長さが15±２mm、非接合
部長さが135mmとなるように等ピツチで配置して
実験したところ、下記第１表に示すような実験結
果が得られ、いずれも充分であることが確認でき
た。
【表】
第１表において、Ｆ（ｌ／２）は、温度が70℃
変化した場合のメインスケール１０の最大張力
（単位Kg：規格値330Kg／mm）、σgmaxは、同じく
メインスケール１０の最大応力（単位Kg／mm2：規
格値３Kg／mm2）、σrmaxはゴム棒１２の最大応力
（単位Kg／、mm2：規格値0.8Kg／mm2）、λ(l)は、同
じく枠体１４とメインスケール１０の熱膨脹量の
差（単位mm）、λ′(l)は、同じくメインスケール１
０のゴム棒１２の張力による伸び（単位μｍ）、
λ″(l)は、ゴム棒１２の伸び（単位mm）、λ(h)は、
温度に対するヒステリシスの量（単位μｍ）、ｎ
は、最大許容外力（単位Ｇ）である。 第１表から明らかなように、最大許容外力20G
〜50Gが確保され、温度に対するヒステリシス量
も、1600mmの場合で4.4μｍと比較的小さく、しか
も、梱包の費用が大幅に改善されることがわか
る。 又、同様にして温度に対するヒステリシスの量
を計算したところ、メインスケールの有効長が
1000mmである場合のヒステリシスの量は1.7μｍ、
有効長が1200mmのである場合のヒステリシスの量
は2.5μｍ、有効長が1400mmである場合のヒステリ
シスの量は3.4μｍであり、問題のない量であつ
た。 本実施例におけるメインスケール１０の枠体１
４に対する取付けは、具体的には、例えば、次の
ようにして行われる。即ち、まず、少なくとも前
記メインスケール保持部材３０の配設位置に対応
して設けられた、メインスケール１０の直交する
２面に対応する形状の磁石部分を含む位置出し治
具に、磁性体からなるメインスケール保持部材３
０を、所定ピツチで吸引固定する。次いで、前記
位置出し治具に吸引固定されたメインスケール保
持部材３０に、前記枠体１４を、弾性接着剤３２
により接着する。更に、前記位置出し治具をはず
して、その代りに、メインスケール１０を、弾性
接着剤３４によりメインスケール保持部材３０に
接着する。これによつて、ガイド面３０Ａ，３０
Ｂの真直性を維持した状態で、メインスケール保
持部材３０を容易に枠体１４に接着することがで
きる。 本実施例においては、枠体１４とメインスケー
ル保持部材３０の接着、及び、メインスケール保
持部材３０とメインスケール１０の接着に際し
て、いずれも弾性接着剤３２，３４を用いている
ので、メインスケール１０と枠体１４間の熱膨脹
量の差を吸収する効果が特に高い。なお、前記接
着剤の種類はこれに限定されず、例えば、いずれ
か一方に、弾性を持たない接着剤を用いることも
可能である。 前記実施例においては、本発明が、アルミニウ
ム製の枠体とガラス製のメインスケールが用いら
れた直線型変位測定機に適用されていたが、本発
明の適用範囲はこれに限定されず、他の材質から
なる枠体やメインスケールを用いた直線型変位測
定機にも同様に適用できることは明らかである。
変化した場合のメインスケール１０の最大張力
（単位Kg：規格値330Kg／mm）、σgmaxは、同じく
メインスケール１０の最大応力（単位Kg／mm2：規
格値３Kg／mm2）、σrmaxはゴム棒１２の最大応力
（単位Kg／、mm2：規格値0.8Kg／mm2）、λ(l)は、同
じく枠体１４とメインスケール１０の熱膨脹量の
差（単位mm）、λ′(l)は、同じくメインスケール１
０のゴム棒１２の張力による伸び（単位μｍ）、
λ″(l)は、ゴム棒１２の伸び（単位mm）、λ(h)は、
温度に対するヒステリシスの量（単位μｍ）、ｎ
は、最大許容外力（単位Ｇ）である。 第１表から明らかなように、最大許容外力20G
〜50Gが確保され、温度に対するヒステリシス量
も、1600mmの場合で4.4μｍと比較的小さく、しか
も、梱包の費用が大幅に改善されることがわか
る。 又、同様にして温度に対するヒステリシスの量
を計算したところ、メインスケールの有効長が
1000mmである場合のヒステリシスの量は1.7μｍ、
有効長が1200mmのである場合のヒステリシスの量
は2.5μｍ、有効長が1400mmである場合のヒステリ
シスの量は3.4μｍであり、問題のない量であつ
た。 本実施例におけるメインスケール１０の枠体１
４に対する取付けは、具体的には、例えば、次の
ようにして行われる。即ち、まず、少なくとも前
記メインスケール保持部材３０の配設位置に対応
して設けられた、メインスケール１０の直交する
２面に対応する形状の磁石部分を含む位置出し治
具に、磁性体からなるメインスケール保持部材３
０を、所定ピツチで吸引固定する。次いで、前記
位置出し治具に吸引固定されたメインスケール保
持部材３０に、前記枠体１４を、弾性接着剤３２
により接着する。更に、前記位置出し治具をはず
して、その代りに、メインスケール１０を、弾性
接着剤３４によりメインスケール保持部材３０に
接着する。これによつて、ガイド面３０Ａ，３０
Ｂの真直性を維持した状態で、メインスケール保
持部材３０を容易に枠体１４に接着することがで
きる。 本実施例においては、枠体１４とメインスケー
ル保持部材３０の接着、及び、メインスケール保
持部材３０とメインスケール１０の接着に際し
て、いずれも弾性接着剤３２，３４を用いている
ので、メインスケール１０と枠体１４間の熱膨脹
量の差を吸収する効果が特に高い。なお、前記接
着剤の種類はこれに限定されず、例えば、いずれ
か一方に、弾性を持たない接着剤を用いることも
可能である。 前記実施例においては、本発明が、アルミニウ
ム製の枠体とガラス製のメインスケールが用いら
れた直線型変位測定機に適用されていたが、本発
明の適用範囲はこれに限定されず、他の材質から
なる枠体やメインスケールを用いた直線型変位測
定機にも同様に適用できることは明らかである。
以上説明した通り、本発明によれば、枠体の曲
り等にかかわらずメインスケールを真直に保持す
ると共に、メインスケールと枠体の熱膨脹量の差
を吸収することができる。従つて、高い測定精度
を得ることができるという優れた効果を有する。
り等にかかわらずメインスケールを真直に保持す
ると共に、メインスケールと枠体の熱膨脹量の差
を吸収することができる。従つて、高い測定精度
を得ることができるという優れた効果を有する。
第１図は、従来の直線型変位測定機の一例にお
けるメインスケールの保持構造を示す断面図、第
２図は、メインスケールにおける目盛形成位置と
曲りの方向の関係の例を示す正面図、第３図は、
メインスケールの厚さ方向の曲りによつて発生す
る測定誤差を計算するための平面図、第４図は、
本発明に係る直線型変位測定機の実施例における
メインスケール保持構造を示す断面図、第５図
は、第４図の−線に沿う断面図、第６図は、
前記実施例で用いられているメインスケール保持
部材の形状を示す断面図である。 １０……メインスケール、１２……ゴム棒、１
４……枠体、２４……インデツクススケール、３
０……メインスケール保持部材、３０Ａ，３０Ｂ
……ガイド面、３０Ｃ……ガイド突起、３２，３
４……弾性接着剤、ｌ……ガイド面長さ、Ｐ……
メインスケール保持部材配設間隔。
けるメインスケールの保持構造を示す断面図、第
２図は、メインスケールにおける目盛形成位置と
曲りの方向の関係の例を示す正面図、第３図は、
メインスケールの厚さ方向の曲りによつて発生す
る測定誤差を計算するための平面図、第４図は、
本発明に係る直線型変位測定機の実施例における
メインスケール保持構造を示す断面図、第５図
は、第４図の−線に沿う断面図、第６図は、
前記実施例で用いられているメインスケール保持
部材の形状を示す断面図である。 １０……メインスケール、１２……ゴム棒、１
４……枠体、２４……インデツクススケール、３
０……メインスケール保持部材、３０Ａ，３０Ｂ
……ガイド面、３０Ｃ……ガイド突起、３２，３
４……弾性接着剤、ｌ……ガイド面長さ、Ｐ……
メインスケール保持部材配設間隔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 相対変位を測定されるべき２つの被測定物の
一方に連結される枠体と、該枠体に保持された、
該枠体と熱膨脹係数が異なる材料からなるメイン
スケールと、前記被測定物の他方に連結され、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、 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
測定するようにした直線型変位測定機において、 前記メインスケールを、その長手方向の複数箇
所で保持するための複数のメインスケール保持部
材を備え、 該メインスケール保持部材が、前記メインスケ
ールの目盛面又はその背面、及び長手方向に沿つ
たスケール側面のうちの一方の面に対応する２つ
のガイド面をそれぞれ有し、 前記枠体に、該メインスケール保持部材の２つ
のガイド面の背面にそれぞれ対応する２つの接着
面が設けられ、 各メインスケール保持部材の２つのガイド面の
背面が、それぞれ対応する枠体の接着面に接着さ
れると共に、 前記メインスケールが、複数の押圧手段により
各メインスケール保持部材の２つのガイド面の１
つにそれぞれ押圧された状態で、前記複数のメイ
ンスケール保持部材にそれぞれ接着され、 前記メインスケール保持部材と枠体の接着及び
前記メインスケールとメインスケール保持部材の
接着の少くともいずれか一方が弾性接着であるこ
とを特徴とする直線型変位測定機。 ２ 前記ガイド面のメインスケール厚さ方向中央
部に、ガイド突起が形成されている特許請求の範
囲第１項記載の直線型変位測定機。 ３ 前記押圧手段が弾性部材とされ、該弾性部材
のメインスケールへの当接面積が、該メインスケ
ールの前記メインスケール保持部材への当接面積
より小となるようにされている特許請求の範囲第
１項記載の直線型変位測定機。 ４ 前記メインスケール保持部材のガイド面長さ
とメインスケール保持部材配設間隔の比が１：７
〜１：11とされている特許請求の範囲第１項記載
の直線型変位測定機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144783A JPS59226807A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 直線型変位測定機 |
| US06/616,181 US4569137A (en) | 1983-06-07 | 1984-06-01 | Linear scale type displacement measuring device and main scale attaching method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10144783A JPS59226807A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 直線型変位測定機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59226807A JPS59226807A (ja) | 1984-12-20 |
| JPH0244367B2 true JPH0244367B2 (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=14300941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10144783A Granted JPS59226807A (ja) | 1983-06-07 | 1983-06-07 | 直線型変位測定機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59226807A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2627193B2 (ja) * | 1989-07-21 | 1997-07-02 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | スケール装置 |
| JPH0499014U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-08-27 | ||
| DE19854318A1 (de) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Längenmeßeinrichtung |
| JP4803798B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-10-26 | ハイデンハイン株式会社 | リニアエンコーダ |
| JP6708449B2 (ja) * | 2016-03-22 | 2020-06-10 | 株式会社ミツトヨ | 直線変位測定装置のスケール保持構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53140056A (en) * | 1977-03-22 | 1978-12-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Length measuring apparatus installed in casing with londitudinally sliding scale |
| JPS5448574A (en) * | 1977-08-04 | 1979-04-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Measuring instrument |
| JPS56112604A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Linear-scale type measuring apparatus |
-
1983
- 1983-06-07 JP JP10144783A patent/JPS59226807A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53140056A (en) * | 1977-03-22 | 1978-12-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Length measuring apparatus installed in casing with londitudinally sliding scale |
| JPS5448574A (en) * | 1977-08-04 | 1979-04-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Measuring instrument |
| JPS56112604A (en) * | 1980-02-12 | 1981-09-05 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Linear-scale type measuring apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59226807A (ja) | 1984-12-20 |
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