JPH04319613A - スケール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば工作機械に取
り付けられる磁気スケール等に設けられた目盛りが読み
取られる際に好適なスケール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械等の基準面側には、長尺のメイ
ンスケールが取り付けられ、メインスケールは、その長
さ方向に沿って例えば磁気のＮ極、Ｓ極が交互に着磁さ
れて目盛りが形成されている。

【０００３】一方、工具台（移動テーブル）側には、メ
インスケールと対向する位置にスライダが設けられてお
り、スライダの検出ヘッド（例えば、磁気ヘッド）によ
り目盛りが読み取られる。

【０００４】この場合、メインスケールとスライダとが
相対的に移動され、その移動に伴って、目盛り検出信号
（例えば、電気信号）が検出ヘッドにより得られ、スケ
ール装置（リニアエンコーダ）として使用される。

【０００５】また、スライダが支持されるスライダ固定
部には、キャリアが設けられ、このキャリアによりスラ
イダが移動される。

【０００６】そして、スライダとキャリアとの間には、
種々の構成の自在部材が介在されてスライダが支持され
ており、その自在部材により、スケール本体の取り付け
誤差、メインスケールの反り、曲がり、うねり等が許容
される。

【０００７】この場合、スライダの支持構造としては、
スライダの挙動変化（ローリング、ヨーイング、ピッチ
ング）に伴なう誤差を少なくする必要がある。

【０００８】従って、スライダが支持される位置として
は、検出ヘッドの検出中心位置が望ましいが、物理的に
その検出中心位置が支持される構成は不可能である。

【０００９】そこで、メインスケールの目盛形成面を基
準高さ位置とした場合、スライダの支持位置の高さが検
出中心位置の高さと同一の高さ位置とする構成により、
スライダの挙動変化に伴なう誤差が極めて小さくなる。

【００１０】この場合、検出ヘッドとメインスケールと
の間は通常、値１０〔μｍ〕〜値１〔ｍｍ〕程度しか間
隙がなく、その間隙空間に支持機構を設けることは極め
て困難である。

【００１１】そのため、支持位置の高さが検出中心位置
よりも高く設定されているのが一般的である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、スライダが挙
動変化した場合、スライダはその支持位置を中心として
回動し、読取り誤差の原因となっていた。

【００１３】この発明の目的は、スライダの挙動変化に
伴って、スライダが回動した場合においても、読み取り
誤差が極めて小さくすることができるスケール装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明に係るスケール装置は、位置検出部７の中
心部位置Ｐまたは該中心部位置の近傍を曲率中心とする
球状側面１１Ａが突出端部に形成されてスライダ５に突
設された凸部１１と、前記凸部１１の球状側面１１Ａが
少なくとも３点で内接可能とされて前記スライダ５支持
用のスライダ固定部３に設けられた凹部１３と、を備え
、前記凸部１１と凹部１３とが接触・係合されることに
より、前記スライダ５の回動中心位置が前記曲率中心位
置とされた、ことを特徴とする。

【００１５】

【作用】この発明に係るスケール装置では、スライダ５
に設けられる位置検出部７の中心部位置Ｐ、またはその
近傍位置を曲率中心とする球状側面１１Ａを有する凸部
１１と、その球状側面１１Ａが少なくとも３点で内接さ
れる凹部１３が設けられている。

【００１６】そして、それら凸部１１と凹部１３とが接
触・係合されることにより、スライダ５の回動中心位置
が球状側面１１Ａの曲率中心位置に略一致される。

【００１７】

【実施例】以下、この発明に係るスケール装置の好適な
実施例を、図面に基いて説明する。

【００１８】図１および図２において、この発明が適用
されたスケール装置１は、箱状のスライダ５がキャリア
８を介して取り付けられて支持されるスライダ固定部３
、スライダ５に設けられた検出ヘッド７（位置検出部）
を有している。

【００１９】この場合、スライダ５が、ベアリング等の
摺動子９を介して当接されるメインスケール２には、磁
気方式、容量方式、あるいは光学方式等により目盛が形
成されているので（目盛形成面２Ａ）、検出ヘッド７は
それらの方式に対応する構成（例えば、磁気ヘッド）と
される。

【００２０】なお、スライダ５等は、スライダ固定部３
を突出させた状態で管状のハウジング４内に収容され、
ハウジング４には、スライダ固定部３が突出される開口
部４Ａが形成されるとともに、開口部４Ａには、切消油
等がハウジング４内に浸入することを防止するゴム等の
仕切部材６が設けられている。

【００２１】ここで、スライダ５には突出端面１１Ａが
球状側面とされた凸部１１が設けられており、凸部１１
の基部１７側はスライダ５に設けられた取付部材１５と
接合されている。

【００２２】この場合基部１７と取付部材１５とは接合
面Ｓを介して接合され、基部１７と取付部材１５とは接
合面Ｓを含む平面上（スライダ５の厚さ方向およびスラ
イダ５の幅方向）で相対的にスライド可能とされている
（摺動部）。

【００２３】また、基部１７と取付部材１５との間には
バネ材１９が配設され、このバネ材１９により、基部１
７と取付部材１５とが所定位置に復帰される。

【００２４】そして、球状突出端面１１Ａの曲率中心位
置は、検出ヘッド７の検出中心位置Ｐとされている。

【００２５】一方、スライダ固定部３のキャリア８には
、端面１１Ａが内接可能とされた凹部１３が形成され、
それら端面１１Ａと凹部１３とは、少なくとも３点で接
触・係合される。

【００２６】また、凸部１１とスライダ５との間には、
バネ材２１が設けられ、このバネ材２１のバネ圧により
凸部１１が凹部１３方向へ押圧され、その結果端面１１
Ａと凹部１３との係合が維持される。

【００２７】以上説明したように、この実施例では、凸
部１１と凹部１３との接触・係合により、スライダ５が
支持され、球状端面１１Ａの曲率中心位置は検出中心位
置Ｐとされている。

【００２８】従って、摺動子９等が、メインスケール２
上でゴミ、ホコリ等上に乗り上げたり、メインスケール
２の基準面に生じたうねり等により、スライダ５が回動
する場合（挙動変化）、スライダ５は位置Ｐを中心とし
て回動する。

【００２９】その結果、検出ヘッド７での読み取り誤差
は略値０とすることが可能となる。

【００３０】また、キャリア８が傾いて取り付けられた
場合であっても、端面１１Ａによりその取り付け誤差が
吸収されるとともに、スライド面Ｓが設けられているの
で、スライダ５の厚さ方向および幅方向におけるスライ
ダ５の位置ずれが、そのスライド面Ｓで吸収される。

【００３１】従って、キャリア８の取り付け誤差、スラ
イダ５の位置ずれに伴なう機械的な読み取り誤差をも修
整可能となり、極めて精度の高い測定が行なわれる。

【００３２】また、メインスケール２の取付誤差の許容
範囲が広がるため、測定作業能率が向上される等の効果
をも有し、かつスケール装置１の部品精度のバラツキに
よる機械的誤差をも吸収することが可能となる。

【００３３】なお、スライダ５が回動する場合の精度変
化量をΔε、スライダ５の回転角度をΔθ、反時計回り
の回転方向を正方向、位置Ｐとスライダ回転中心との距
離をＬ、位置Ｐとスライダ回転中心とのメインスケール
２に対する角度をθとすると、従来の変化量Δεは下式
数１で与えられ、この実施例での変化量Δε１　は、下
式数２で与えられる。

【００３４】この場合、位置Ｐとスライダ回転中心とを
一致させる構成であるため、Ｌ＝０となり、その結果Δ
ε１　＝０となる。

【００３５】

【数１】Δε＝Ｌ・ｃｏｓ（θ±Δθ）−Ｌ・ｃｏｓθ

【００３６】

【数２】Δε１　＝０（Ｌ＝０）

【００３７】従って、例えばΔθ＝＋０．１〔度〕、Ｌ
＝４０〔ｍｍ〕、θ＝６〔度〕とすると、Δε１　＝−
８〔μｍ〕、Δε２　＝０〔μｍ〕となる。

【００３８】次に、他の実施例を図３、図４に基いて説
明する。

【００３９】この実施例では、スライド面Ｓの位置が、
凸部１１と凹部１３との係合位置と位置Ｐとを結ぶ直線
上となるように構成されている。

【００４０】すなわち、基部１７が凸部１１の突出方向
位置となるように折曲形成され、この基部１７と取付部
材１５とがスライド面Ｓで互いにスライド可能とされて
いる。従って、上記実施例と同様の効果を有するととも
に、スライダ５が回動した場合にもスライド面Ｓに回転
モーメントが加わらないため、基部１７と取付部材１５
とがより良好に密着され、一層精度の高い測定が可能と
なる。

【００４１】次に、図５には、さらに他の実施例が示さ
れている。

【００４２】図５において、凸部１１がスライダ５の移
動方向（長手方向）端部位置に突出されて設けられてお
り、凸部１１に形成された球状端面１１Ａの曲率中心Ｑ
は検出中心位置Ｐと略同一の高さとされている。

【００４３】すなわち、目盛形成面２Ａ上を基準高さ位
置Ａとし、位置Ａからスライダ固定部３方向へ離間した
位置Ｂの離間距離Ｈを高さと定義した場合に、位置Ｑの
高さと位置Ｐの高さとが略一致するように設定されてい
る。

【００４４】従って、凸部１１はスライダ５の長手方向
位置に設けられ、この凸部１１と接触・係合できるよう
に、凹部１３がキャリア８からＬ字状に折曲された中間
部材１６の突出端部に形成されている。

【００４５】なお、スライダ固定部３とスライダ５との
間、中間部材１６とスライダ５との間、および中間部材
１６とスライダ固定部３との間には、バネ材１４，１０
，１２が各々介在され、スライダ５の支持がバランス良
く維持される構成とされている。

【００４６】以上説明したように、この実施例では、凸
部１１がスライダ５の長手方向端部位置に設けられてい
るので、検出ヘッド７の大きさ等の制約により、上記２
つの実施例で示された位置に凸部１１が設けられない場
合に好適である。

【００４７】そして、位置Ｐと位置Ｑとの高さが略同一
とされているため、精度変化量Δε２　は上式数１から
Δε２　＝−０．８〔μｍ〕（Δθ＝＋０．１〔度〕、
Ｌ＝４０〔ｍｍ〕、θ＝０〔度〕とした場合）となる。

【００４８】従って、上記２つの実施例と同様の効果を
有するとともに、スライダ５の支持位置が任意に設定で
きるので、設計が容易になる。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明で理解されるように、この発
明に係るスケール装置では、スライダに設けられる位置
検出部の中心部位置、またはその近傍位置を曲率中心と
する球状側面を有する凸部と、その球状側面が少なくと
も３点で内接される凹部とが設けられる。

【００５０】そして、それら凸部と凹部とが接触・係合
されることにより、スライダの回動中心位置が球状側面
の曲率中心位置に略一致される。

【００５１】従って、スライダの挙動変化が確実に回避
可能となり、読取誤差が極めて小さく、高精度の測定が
可能となる。

【００５２】また、スライダの移動方向に直交する方向
位置で凸部と凹部とが係合されることにより、スライダ
の移動方向に対する機械的誤差も極めて小さくなる結果
、より一層高い精度の測定が行なえる。

【００５３】加えて、位置検出部の中心部位置の高さと
曲率中心の高さとが略同一となるように、凸部と凹部と
を設けることにより、高精度の測定が可能となるととも
に、スライダ支持構造の設計が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るスケール装置の好適な実施例の
構成図である。

【図２】図１におけるＩＩ矢視を示す構成図である。

【図３】他の実施例の構成図である。

【図４】図３におけるＩＶ矢視を示す構成図である。

【図５】他の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１　　スケール装置 ２　　メインスケール ３　　スライダ固定部 ５　　スライダ ７　　検出ヘッド（位置検出部） １１　　凸部 １１Ａ　　球状側面 １３　　凹部 Ｐ　　位置検出中心 Ｑ　　曲率中心

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　位置検出部の中心部位置または該中心
   部位置の近傍を曲率中心とする球状側面が形成されてス
   ライダに設けられた凸部と、前記凸部の球状側面が少な
   くとも３点で内接可能とされて前記スライダ支持用のス
   ライダ固定部に設けられた凹部と、を備え、前記凸部と
   凹部とが接触・係合されることにより、前記スライダの
   回動中心位置が前記曲率中心位置とされた、ことを特徴
   とするスケール装置。
2. 【請求項２】　　前記凸部の基部側とスライダとに各々
   設けられ、該凸部をメインスケール検出面に直交する方
   向のみに移動させるとともに、互いに摺動可能に当接さ
   れる一対の摺動部が設けられた、ことを特徴とする請求
   項１に記載のスケール装置。
3. 【請求項３】　　前記スライダが当接されたメインスケ
   ールの目盛形成面位置を基準高さ位置とする前記曲率中
   心位置の高さが、該スライダの前記中心部位置の高さと
   略同一の高さとなる所望位置に、前記凸部と凹部とが各
   々設けられた、ことを特徴とする請求項１に記載のスケ
   ール装置。