JPH0422449B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は機械的装置を有する駆動装置から所定
の運動経路に沿つて往復せしめられる被測定物体
の前記運動経路に沿つた位置を前記駆動装置から
被測定物体までの間の遊びを補償して測定する位
置測定装置であつて、前記駆動装置に機械的に結
合された測定素子、この測定素子の運動を感知し
てその運動量に応じた数のパルスを発生するパル
ス発生装置、このパルス発生装置からのパルスを
受けてパルス数をカウントし、位置測定値を出力
する電子信号処理ユニツト、および前記駆動装置
の駆動方向が逆転する時に前記被測定物体が実際
に逆方向に動き出したことを感知して制御信号を
前記電子信号処理ユニツトに送る運動感知装置を
備え、前記電子信号処理ユニツトは前記駆動装置
の駆動方向が逆転した時、前記制御信号を受ける
までは前記パルスのカウントを停止しているが、
前記制御信号を受けた時には前記パルスを逆方向
にカウントし始めるようにした位置測定装置に関
する。

物体の直線および回転運動を測定し記録するた
めに種々な測定器具が使用されている。これらの
測定器具は光学的、磁気的、あるいは電気抵抗的
なタイプのものである。これら測定器具が被測定
物体に直接接続されている場合は問題ないが、リ
ンクまたはギヤなどの何等かの中間の機械的伝動
装置を介している場合には、かかる伝動装置の遊
びの故に、得られた測定結果が不正確になるおそ
れがある。この遊びの範囲が判かり、不変の大き
さのものであれば、測定結果を補償して正しい値
を得ることが可能なことは勿論である。しかし、
被測定物体の長さに沿つて遊びの大きさが変わる
こともあり、また時間と共に、換言すれば、摩耗
の結果、変化もする。特に重大な問題は被測定物
体が往復運動する時に発生する。それは被測定物
体が運動方向を逆転する時にバツクラツシユを伴
うからである。

これに関しての従来技術が英国特許公開第
2073880号明細書に示されている。この従来の遊
び補償方法は添付の図面第３図に示す如く、小さ
な圧力センサ１２４，１３０を被測定物体である
ナツト２のねじ溝の両側に設け、ねじ１のねじ山
がいずれの方向に圧接するのかを感知するように
なつている。かくしてナツト２とねじ１との間の
バツクラツシユにより、ねじ１が回動されてもナ
ツト２が動くまでの誤差を、ねじ１に設けられて
いるエンコーダ（図示せず：第１図の参照符号
３，４参考）からのパルスのカウントを前記感知
による制御信号が出されるまで阻止することによ
り、無くしている。

この従来技術は、被測定物体が実際に動き出し
たときから、エンコーダからのパルスをカウント
し始めるようにすることを開示しているが、この
従来の技術は送り機構がねじ式による場合にしか
適用され得ず、またねじ溝の両側に小さな圧力セ
ンサ１２４，１３０を埋め込み、そしてこの埋め
込まれた圧力センサから信号処理回路まで電気接
続を達成するのに非常に繊細な技能を要求するの
である。

工作機械等の送り量をデイジタル的に計測する
装置においてねじ式の送り機構の遊びを補償する
他の方法として例えば特開昭58−30609号公報が
あげられる。この方法はねじ式の送り機構の遊び
は被測定物体のどの位置においても常に一定であ
ると見なして、所定の位置において送り機構を止
めてデイジタル装置のカウンタを零にセツトし、
送り機構を逆転して被測定物体が逆に移動し始め
るのを特別に設けたインジケータで検出し、移動
し始めたときのデイジタル装置のカウント数をコ
ンピユータ装置等に記憶させたものである。そし
て任意の場所において被測定物体の逆転時にこの
カウント数を差し引くようになしている。この遊
び補償方法ではそれぞれの場所における遊びを正
確に除去していないのである。

これらの問題は本発明の位置測定装置によつて
簡単で安価なかつ確実な方法で解決できる。

本発明による遊びの補償を行うようにした位置
測定装置は、駆動装置の駆動方向が逆転する時に
被測定物体が実際に逆方向に動き出したことを感
知して制御信号を電子信号処理ユニツトに送る運
動感知装置を、 (a) 前記被測定物体に装着された摩擦連結手段
と、この摩擦連結手段を前記被測定物体の運動
経路と平行に貫通して延びて前記運動経路方向
に運動が制限されない限り、前記被測定物体と
共に運動する摩擦相対的移動素子と、 (b) 前記摩擦相対的移動素子の運動経路中に配置
されてこの摩擦相対的移動素子の一部が機械的
に接触すると前記摩擦連結手段によつて、前記
被測定物体の運動は停止させないが前記摩擦相
対的移動素子の運動は停止させる静止素子を備
え、前記摩擦相対的移動素子の前記静止素子と
の接触が断たれるのを電気的に感知することに
より前記被測定物体が逆方向に動き始めたこと
を検知して前記電子信号処理ユニツトへ前記制
御信号を送る接触感知装置と から構成したことを特徴としている。

本発明のその他の特徴は以下の記載より明らか
となろう。

本発明を以下に添付の図面第１図および第２図
を参照して詳しく説明する。

被測定物体であるナツト２に機械的伝動装置で
あるねじ棒１が螺合している。ねじ棒１が弓状矢
印の方向に駆動装置（図示せず）により回転する
とナツト２は矢印Ａの方向に運動する。このナツ
ト２の位置を測定するための測定器具がねじ棒１
を介してナツト２に連動せしめられている。測定
器具はねじ棒１を介して前記駆動装置に機械的に
結合された測定素子３と、この測定素子３の運動
を感知してその運動量に応じた数のパルスを発生
するパルス発生装置４とからなつている。

パルス発生装置４からのパルス信号は電子信号
処理ユニツト５に送られ、この電子信号処理ユニ
ツト５によつてパルス数がカウントされ、ねじ棒
１に沿つたナツト２の運動距離を示す適当な値に
変換される。この値に応じて電子信号処理ユニツ
ト５で先に記録された位置の数値が、上記測定素
子３の回転方向に従つて、増減する。つまり、ナ
ツト２の運動方向が逆転すると、パルスのカウン
トがそれまでとは逆方向に行われる。これらの加
減処理は好ましくは演算装置（図示せず）でおこ
なわれる。ナツト２の位置は表示装置６に表示さ
れる。表示装置６は好ましくはデイジタル・イン
ジケータが使用される。

このようにナツト２の運動の距離は測定素子３
を介してねじ棒１の回転量として記録される。し
かしナツト２とねじ棒１との間には遊びがあるの
が普通であるので、ねじ棒１の回転の方向が逆転
する際には、ねじ棒１の回転がナツト２の運動の
距離に正確に対応しているとは言えない。

このことに関して、従来からも、測定器具３，
４により生ぜしめられたパルスの数を常に電子信
号処理ユニツト５がカウントして測定結果を出す
のではなく、ナツト２が実際に動き出す時を感知
して、その時点から電子信号処理ユニツト５はパ
ルスの数をそれまでとは逆方向にカウントし始め
て測定結果を出すようにして機械的伝動装置にお
ける遊びの補償を行うようにするという基本的な
考えは、既に周知（英国特許公開第2073880号参
照）になつている。しかしこれを実際に行う時に
必要となる運動感知装置すなわちナツト２が実際
に動き出す時を感知する従来の運動感知装置は担
当に繊細な技術を要求していたのである。本発明
はこの運動感知装置を非常に簡潔な構造としたの
である。

さて本発明による運動感知装置は、第１の実施
例では、 (a) ナツト２（被測定物体）に装着された摩擦連
結手段８並びに、この摩擦連結手段８を前記ナ
ツトの運動経路と平行に貫通して延びて前記運
動経路方向に運動が制限されない限り、前記ナ
ツト２と共に運動する棒７（摩擦相対的移動素
子）と、 (b) 前記棒７の各端に隣接、対向して一つずつ配
置されてこの棒７の端が機械的に接触すると、
前記摩擦連結手段８によつて前記ナツト２の運
動は停止させないが前記棒７の運動は停止させ
る静止素子９，１０を備え、前記棒７の端と前
記静止素子９，１０との接触が断たれるのを電
気的に感知することによりナツト２が実際に動
き出し始めたことを検知する接触感知装置と からなつている。更にこの実施例では、棒７およ
び静止素子９，１０も導電性材料より造られてい
て、棒７と静止素子９，１０との接触が断たれる
と前記ナツト２が逆方向に実際に動き始めたこと
を示す電気信号を出す構造になされている。

棒７はナツト２の運動方向に、ナツト２の全運
動範囲を越えて、延びている。この棒７はナツト
２の運動方向においてナツト２に対して相対的に
動きうるように摩擦連結手段８を介してナツト２
に担持されている。摩擦連結手段８はナツト２の
運動に伴つて棒７を運動させるが、棒７が前記静
止素子９，１０に機械的に接触すると、棒７の運
動を停止させるがナツト２の運動は許容する機能
を有している。

棒７の一端がそれに対向する静止素子９，１０
から離れている距離は、最大でも測定素子３の最
小目盛に対応するナツト２の運動距離よりも小さ
くなされている。

この実施例では、棒７および静止素子９，１０
からの三本の線が電子信号処理ユニツト５に接続
されていてナツト２がいずれの方向に動き出した
かを感知して制御信号を電子信号処理ユニツト５
のコントロールインプツトへ供給するようになつ
ている。このことをより具体的に説明すると、棒
７がどちらか一方の静止素子９，１０から離れた
時にナツト２が他方の静止素子９，１０の方へ動
き出したと判断するようになつている。それまで
は電子信号処理ユニツト５はパルス発生装置４か
らパルスをカウントしないようにしている。同じ
ことの繰り返しになるがねじ棒１の回転方向が逆
転したとき、棒７が今まで対接していた静止素子
から離れるまではナツト２は逆方向に動き始めて
はいないので、測定素子３が既に逆回転してパル
ス発生装置４がパルスを電子信号処理ユニツト５
に送つているにもかかわらず、電子信号処理ユニ
ツト５はパルスの数をカウントすることが出来な
いようになつている。

なお、静止素子９，１０は、棒７の端に対向し
て配置した圧電形の感圧素子で構成しうることは
理解されよう。

第２図は本発明による運動感知装置の第２実施
例を示す。遊びが発生する機械部分である実際の
送り機構やリンク装置は第２図には示されてな
い。その理由は、遊びが発生する機械的部分の構
造は本発明の要旨を構成せず、また多くの異なる
形式のものを採用することが可能であるからであ
る。

さて、第２図の実施例において、摩擦相対的移
動素子である棒１３は被測定物体１２に摩擦連結
手段１１を介して担持されている。棒１３の一端
にはこの長手方向軸線、即ち棒１３の運動方向に
対して直角に延びる二つの脚１５および１６を有
する二股装置１４が取付けられている。これら脚
１５と１６との間には硬質の舌片１７の一端が配
置されている。この舌片はその他端が機械の固定
部分に固着されている。舌片１７は棒１３の運動
を制限する静止素子の別の具体例である。かかる
舌片１７の上記一端の付近に、低酸化傾向を有す
る導電性材料（例えば金）で造られたボール状の
一つの接点装置１８が舌片１７の両側に露出して
設けられている。各脚１５，１６には接点装置１
８に対向した位置に接点部分１９，２０が設けら
れている。接点装置１８と接点部分１９および２
０とは電子信号処理ユニツト２１のコントロール
インプツトに接続されていて、この電子信号処理
ユニツト２１は本質的には第１図の実施例におけ
る電子信号処理ユニツト５と同種のものであつ
て、機能も同一である。接点部分１９および２０
は、好ましくは二股装置１４を、電気絶縁材料か
ら製造することによつて相互に絶縁されている。

接点装置１８とそれぞれの接点部分１９，２０
との間の距離は図では説明上拡大して示したが、
実際には接点装置１８が一方の接点部分１９から
他方の接点部分２０へ移動できるのはほんの３ミ
クロメータに過ぎない。なお、この間隔は普通の
リンク伝動装置の遊びよりずつと小さい隙間であ
る。第２図の実施例は第１図に示した実施例より
好ましい。その理由は第２図の実施例では棒１３
の温度変化による伸縮は問題ではなくなり、運動
方向への接点装置１８の膨張量が小さいので第１
図の実施例より温度に対する感度が低いためであ
る。接点装置１８や接点部分１９，２０は第１図
の実施例の静止素子９，１０について説明したの
と同様、感圧素子、例えば圧電形感圧素子で構成
しうること言うに及ばない。

本発明は特許請求の範囲を逸脱することなく
種々の変形実施が可能であることは理解されよ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置測定装置の第１の実施例
を示し、第２図は本発明の位置測定装置の第２実
施例を示し、第３図は従来の位置測定装置の遊び
補償装置の要部を示す。 図において、１は機械的伝動装置、２，１２は
被測定物体、３は測定素子、４はパルス発生装
置、７，１３は摩擦相対的移動素子、５，２１は
電子信号処理ユニツト、８，１１は摩擦連結手
段、９，１０，１７は静止素子、１４は二股装
置、１５，１６は二股装置１４の脚、１８は接点
装置、１９，２０は接点部分である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械的伝動装置１を有する駆動装置から所定
   の運動経路に沿つて往復せしめられる被測定物体
   ２，１２の前記運動経路に沿つた位置を前記駆動
   装置から被測定物体２，１２までの間の遊びを補
   償して測定する位置測定装置であつて、前記駆動
   装置に機械的に結合された測定素子３、この測定
   素子３の運動を感知してその運動量に応じた数の
   パルスを発生するパルス発生装置４、このパルス
   発生装置４からのパルスを受けてパルス数をカウ
   ントし、位置測定値を出力する電子信号処理ユニ
   ツト５，２１、および前記駆動装置の駆動方向が
   逆転する時に前記被測定物体２，１２が実際に逆
   方向に動き出したことを感知して制御信号を前記
   電子信号処理ユニツト５，２１に送る運動感知装
   置を備え、前記電子信号処理ユニツト５，２１は
   前記駆動装置の駆動方向が逆転した時、前記制御
   信号を受けるまでは前記パルスのカウントを停止
   しているが、前記制御信号を受けた時には前記パ
   ルスを逆方向にカウントし始めるようにした位置
   測定装置において、 前記運動感知装置は、 (a) 前記被測定物体２，１２に装着された摩擦連
   結手段８，１１と、この摩擦連結手段８，１１
   を前記被測定物体２，１２の運動経路と平行に
   貫通して延びて前記運動経路方向に運動が制限
   されない限り、前記被測定物体２，１２と共に
   運動する摩擦相対的移動素子７，１３と、 (b) 前記摩擦相対的移動素子７，１３の運動経路
   中に配置されてこの摩擦相対的移動素子７，１
   ３の一部が機械的に接触すると前記摩擦連結手
   段８，１１によつて、前記被測定物体２，１２
   の運動は停止させないが前記摩擦相対的移動素
   子７，１３の運動は停止させる静止素子９，１
   ０；１７，１８を備え、前記摩擦相対的移動素
   子７，１３の前記静止素子９，１０；１７，１
   ８との接触が断たれるのを電気的に感知するこ
   とにより前記被測定物体２，１２が逆方向に動
   き始めたことを検知して前記電子信号処理ユニ
   ツト５，２１へ前記制御信号を送る接触感知装
   置と からなることを特徴とする位置測定装置。 ２ 前記接触感知装置は、前記摩擦相対的移動素
   子１３の運動方向に対して直角に延びた両脚１
   ５，１６を有し前記摩擦相対的移動素子１３の運
   動方向の一端に装着された二股装置１４，１５，
   １６を備え、前記静止素子は前記二股装置１４，
   １５，１６の両脚１５，１６の間に配置されかつ
   静止して装着された舌片１７から構成されてお
   り、前記接触感知装置は更に前記両脚１５，１６
   の各々に設けられた接点部分１９，２０と前記舌
   片１７の各側に配置された接点装置１８を備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の位置測定装置。 ３ 前記二股装置１４，１５，１６の各脚１５，
   １６は互いに向き合つた面においてそれぞれ接点
   部分１９，２０を有し、これらの接点部分１９，
   ２０は相互に電気的に絶縁されており、前記舌片
   １７には前記各脚１５，１６の前記接点部分１
   ９，２０に対向して一つの接点装置１８が設けら
   れており、前記の二つの接点部分１９，２０と前
   記接点装置１８とが前記電子信号処理ユニツト
   ５，２１に電気接続され、前記制御信号を前記電
   子信号処理ユニツト５，２１に送るようになされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に
   記載の位置測定装置。 ４ 前記摩擦相対的移動素子が棒７であり、前記
   静止素子９，１０は前記棒７の各端に隣接、対向
   して一つずつ設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の位置測定装置。