JPH052804Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、例えば工作機械等におけるスライド
テーブルの直線的な移動量を、光学格子を使用
し、電子光学的に読みとるリニアスケール測定装
置に係り、特に、該測定装置の光学的な検出ヘツ
ド部における固定リンクと、インデツクススケー
ルを有するスライダとの連結保持構造に関するも
のである。

［従来の技術］ 機械加工等における加工精度の向上を図るため
に、一例として第３図及び第４図に示すような構
成のモアレ縞を使用したリニアスケール測定装置
１が、工作機械２に設置されていることがある。
第３図は、このリニアスケール測定装置１が工作
機械２のベツド３及びスライドテーブル４に設置
されている状態を示す斜視図であり、該装置１に
よつてベツド３に対するスライドテーブル４の移
動量を測定し、加工時におけるスライドテーブル
４上のワークの位置決め等を精密に行なうことが
できるようになつている。

工作機械２のスライドテーブル４は、床上に固
設されたベツド３の上面に設けられている案内手
段に係合しており、該スライドテーブル４はベツ
ド３に対して直線的に移動できるようになつてい
る。スライドテーブル４の側端面には取付け枠５
を介して透明なメインスケール６が固設されてい
る。メインスケール６は細長い矩形状であり、そ
の長手方向がスライドテーブル４の移動方向に対
してほぼ平行であり、かつ、その表面がスライド
テーブル４の側端面に平行となるように設定され
ている。そして、このメインスケール６の表面に
は微細な（例えば線径及びその間隔が10〜20μm
程度）縦の光学格子７が形成されている。他方、
前記ベツド３には検出ヘツド部８が固設されてお
り、前記メインスケール６と対向している。第３
図中には示していないが、検出ヘツド部８のメイ
ンスケール６側には固定リンク９が取付けられて
いる。第４図ａ，ｂは各々、メインスケール６と
スライダ１４との関係を示す正面図及び底面図で
ある。第４図ａ，ｂに示すように、メインスケー
ル６の長手方向に関する固設リンク９の両端縁部
には、突縁１０，１１がそれぞれ設けられてお
り、一方の突縁１１にはテンシヨンバー１２が取
付けられている。テンシヨンバー１２は他方の突
縁１０に向けてメインスケール６と平行に延設さ
れており、両突縁１０，１１の略中央に位置する
自由端部には玉継手１３が固設されている。そし
て、この玉継手１３を有するテンシヨンバー１２
を介して、前記固定リンク９にはスライダ１４が
連結保持されている。このスライダ１４は略直方
体形状の部材であり、前記メインスケール６の光
学格子７と同構造である光学格子がほぼ縦に設け
られた透明なインデツクススケールを有してい
る。そしてスライダ１４の固定リンク９側略中央
部には、ボス部１５ａを有する取付け用の円形孔
１５が設けられており、該円形孔１５に前記テン
シヨンバー１２の玉継手１３が係合している。従
つてスライダ１４は固定リンク９に対し、玉継手
１３を中心に所要の自由度をもつて揺動しうる状
態で連結されている。但し、本装置１を組立てた
状態においては、該スライダ１４は前記メインス
ケール６にテンシヨンバー１２の弾性力をもつて
押付けられており、図示しないベアリングを介し
てメインスケール６に移動自在に接触している。
さらに、前記メインスケール６の光学格子７に対
し、インデツクススケールの光学格子が微小角度
をもつて傾いた状態となり、かつ両スケールが所
定の微小間隔をおいて対面するように構成されて
いる。また、図示はしないが、前記検出ヘツド部
８には、前記両スケールを挟む位置に光源と受光
器が互いに向きあつて配設されている。また、図
中１６は、検出ヘツド部８の受光器等に接続され
ているカウンタであり、前記スライドテーブル４
の移動量を測定・表示できるようになつている。

さて、メインスケール６の光学格子７と、これ
と同構造であるインデツクススケールの光学格子
とがわずかな角度をもつて重ねられると、スケー
ル面には明暗の縞模様、いわゆるモアレ縞が生ず
る。モアレ縞の間隔は、重ねられた両スケールの
格子の角度によつて調節でき、また両スケールが
格子の方向と直交する方向に向けて相対的に運動
すれば、モアレ縞はこの相対的な運動方向とは直
交する格子の長手方向に移動していく。そして検
出ヘツド部８の光源を点燈させて、光がメインス
ケールとインデツクススケールを透過して受光器
に届くようにしておく。

ここでスライドテーブル４を移動させると、ス
ライドテーブル４に固定されたメインスケール６
は、ベツド３に固定されている検出ヘツド部８の
スライダ１４に対して摺動し、モアレ縞は両スケ
ールの相対的な移動距離に応じて次々に移動して
いく。従つて、光源からの光はモアレ縞によつて
断続的に遮断されるので、モアレ縞の運動を受光
器によつて電気信号に変換することができる。そ
して、該受光器の出力をカウンタ１６によつて積
算する等、適宜に処理すれば、スライドテーブル
４の移動した距離、即ちスライドテーブル４上に
ある図示しないワークの移動距離をカウンタ１６
の表示部に表示させることができる。

［考案が解決しようとする問題点］ 前述のように、従来のリニアスケール測定装置
１においては、固定リンク９に設けられた１本の
テンシヨンバー１２の自由端にスライダ１４が取
付けられており、該スライダ１４はこのテンシヨ
ンバー１２の弾性力によつてメインスケール６に
押圧接触されている。テンシヨンバー１２からの
押圧力はスライダ１４の一か所にのみ加えられる
ため、スライダ１４に加えられる力のバランスが
悪く、メインスケール６に対するスライダ１４の
安定性が不十分であつた。このため、振動や衝撃
等が発生すると、テンシヨンバー１２とスライダ
１４の連結部分である円形孔１５及び玉継手１３
を中心としてスライダ１４が揺動してしまい、両
光学格子の相対的な位置がずれて測定不能になつ
てしまう可能性があるという問題点があつた。

また衝撃によつて、スライダ１４の円形孔１５
の内面からテンシヨンバー１２の玉継手１３が離
れてしまうと、両スケールの相対的な移動距離の
測定に誤差が生じるという問題点があつた。

また、スライダ１４が取付けられた固定リンク
９を検出ヘツド部８から外し、スライダ１４とメ
インスケール６とを離すと、スライダ１４はテン
シヨンバー１２の自由端部で自由に揺動できる状
態になる。スライダ１４の自由度が大きすぎるた
め、スライダ１４をメインスケール６に正規の状
態で再び接触させて、固定リンク９を検出ヘツド
部８に取付けることは難しく、組立て性が良くな
いという問題点があつた。

さらに、テンシヨンバー１２の自由端部に玉継
手１３を設けたり、スライダ１４の円形孔１５に
該玉継手１３を係合させた後にキヤツプ１５ｂを
取付けたりしなけらばならず、工数の増加によつ
て製造コストが増大してしまうという問題点があ
つた。

［考案の目的］ 振動や衝撃を受けた時でも、スライダのメイン
スケールに対する間隔、傾き等の位置関係が安定
しているため測定誤差の生じないリニアスケール
測定装置を提供することを目的としている。特
に、スライダが自由に動いてしまうことがなく、
しかも力を加えれば移動方向以外の方向にある程
度自由に動けるように固定リンクに対して簡単な
構造でスライダが連結されており、工作機械等に
対する取付け時に適度な自由度が得られ、組立性
がよいために製造コストを低くおさえることので
きるリニアスケール測定装置を提供することを目
的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本考案のリニアスケール測定装置は、光学格子
が形成されたメインスケールと、前記メインスケ
ールに対向するインデツクススケールを有し、前
記メインスケールに対して相対的に移動するスラ
イダと、前記スライダを連結保持する固定リンク
とを具備し、前記メインスケールとスライダとの
相対的な移動量を光学的に測定するリニアスケー
ル測定装置において、前記スライダが、その移動
方向に並ぶ２箇所において、前記固定リンクに対
して２個の弾性連結材によつてそれぞれ連結さ
れ、かつ前記弾性連結材が前記スライダを前記メ
インスケール側へ付勢して該スライダに当接させ
るように構成したことを特徴としている。

［作用］ 本考案のリニアスケール測定装置において、ス
ライダは、その移動方向に関して隣り合う２箇所
において、弾性連結材でそれぞれ固定リンクに取
付けられている。従つてスライダは、メインスケ
ールから外しても固定リンクに対してふらつくこ
とがないので、再組立ての時に便利であり取付け
作業が簡単になる。また、スライダは固定リンク
に対して確実に連結・保持され、その安定性が高
いことから、測定中に振動・衝撃を受けても、ス
ライダのメインスケールに対する接触状態が悪化
することはなく、高い測定精度を保つことができ
る。

［実施例］ 本考案の一実施例を第１図及び第２図によつて
説明する。

第１図ａはスライダをメインスケールに取付け
た状態を示す底面図であり、同図ｂは同図ａにお
けるｂ矢視図である。又、第２図ａ，ｂは各々、
固定リンクと前記固定リンクに接続されたスライ
ダとを示す正面図及び底面図である。

本実施例のリニアスケール測定装置は、スライ
ダ１７と固定リンク１８の連結構造に特徴を有し
ている。その他の部分の構成及び測定原理等は、
従来とほぼ同じであるものとする。

第２図は、弾性連結材としての引張コイルばね
１９及び線ばね２０によつて連結されたスライダ
１７と固定リンク１８とを示す図であり、メイン
スケール２１に対してスライダ１７を押圧する前
の状態（固定リンク１８を工作機械のヘツド等に
取付ける前の状態）を実線で表わしている。そし
てメインスケール２１に対してスライダ１７を押
付けた際の両ばね１９，２０の位置を、同図中に
二点鎖線によつて示してある。第１図は、このス
ライダ１７のメインスケール２１に対する取付け
後の状態をあらわしている。

細長い棒板状のメインスケール２１は、工作機
械のスライドテーブルに固設されており、スライ
ドテーブルと共にその長手方向に沿つて移動する
ように構成されている。他方、工作機械のベツド
には、検出ヘツド部が固設されており、該検出ヘ
ツド部のメインスケール２１側には、固定リンク
１８が取付けられている。メインスケール２１の
移動方向に関する固定リンク１８の両端部にはメ
インスケール２１側に突出した突縁２２，２３が
形成されている。一方の突縁２２には線ばね２０
が設けられており、突縁２２より高い他方の突縁
２３には、引張りコイルばね１９（以下、コイル
ばね１９と略称する。）が設けられている。そし
て、これらの弾性連結材によつてスライダ１７が
固定リンク１８に連結・保持されている。まず、
ここでは、メインスケール２１に対してスライダ
１７を押圧する前の状態について説明する。

スライダ１７は略直方体形状であり、固定リン
ク１８側の面には取付け部１７ａが突設されてい
る。またメインスケール２１側の下縁辺部には、
メインスケール２１の下端縁２１ａに係合してこ
れを案内するフランジ１７ｂが取付け部１７ａと
は反対側に向けて突設されている。そして、図示
はしないが、メインスケール２１と接触する部分
にはボールベアリングが設けられており、該スラ
イダ１７とメインスケール２１との摺動性を円滑
に保つと共に、スライダ１７に設けられた図示し
ないインデツクススケールと前記メインスケール
２１とが所定間隔をおいて対面できるように構成
されている。

そして、前記固定リンク１８の一方の突縁２２
に一端部が固設された線ばね２０は、その他端部
が斜め上方のメインスケール２１に向けた位置に
くるよう構成されている。即ち線ばね２０は、第
２図ａに示すように、スライダ１７の正面側から
見て、斜め上方に向けて固定されており、同図ｂ
に示すように、底面側から見れば、メインスケー
ル２１側の前方に向けて固定されている。そし
て、該線ばね２０の他端部は、前記スライダ１７
の取付け部１７ａにおける突縁２２側の位置に回
動自在に取付けられている。

前記固定リンク１８の他方の突縁２３のやや上
方部には、コイルばね１９の一端部が回動自在に
取付けられている。該コイルばね１９は、スライ
ダ１７の移動方向に沿つて水平に延設されてい
る。そして、その他端部は、前記スライダ１７の
取付け部１７ａにおける突縁２３側の位置に、回
動自在に取付けられており、スライダ１７が突縁
２３へ向けて引張力F₀で付勢されるように構成
されている。

次に、線ばね２０及びコイルばね１９によつて
固定リンク１８に吊られた状態にあるスライダ１
７を、メインスケール２１に係合させた場合につ
いて説明する。

第１図ａ，ｂに示すように、スライダ１７のフ
ランジ１７ｂをメインスケール２１の下端縁２１
ａに係合させ、スライダ１７とメインスケール２
１の両対向面を図示しないベアリングを介して対
向配設し、この状態で固定リンク１８を検出ヘツ
ド部に取付ける。スライダ１７は、前述した位置
から固定リンク１８側に押圧されると共に、正面
側から見れば下方へ押下げられた状態となる。こ
の時、第２図ａ，ｂ中に二点鎖線で示すように、
線ばね２０は固定リンク１８側へ長さδ₂、下方へ
向けて長さδ₁だけたわむ。またコイルばね１９は
固定リンク１８側へ長さδ₄、下方へ向けて長さδ₃
だけ位置ずれをおこす。従つて、たわみを回復し
ようとする線ばね２０の弾性力と位置ずれをおこ
したコイルばね１９の引張り力とがスライダ１７
に働くので、該スライダ１７はメインスケール２
１に斜め下方から確実に押圧接触する。この押圧
力を垂直分力と水平分力に分ければ、図示のよう
にフランジ１７ｂがメインスケール２１の下端縁
２１ａに押圧される垂直力F₁と、スライダ１７
の面がメインスケール２１の対向面に押圧される
水平力F₂とになる。

以上の構成において、工作機械のスライドテー
ブルを移動させると、メインスケール２１はスラ
イダ１７のフランジ１７ｂに案内されて滑らかに
移動していく。

スライダ１７は、力F₁，F₂によつてメインス
ケール２１に押付けられており、また固定リンク
１８に対しては移動方向に並んだ２箇所で連結さ
れて、ふらつかないようになつている。従つて測
定中に振動や衝撃が加えられてもスライダ１７の
位置がぶれることはなく、常に高精度を維持する
ことができる。

また、スライダ１７の一側部を固定リンク１８
に連結・保持している一方の弾性連結材が線ばね
２０であり、この線ばね２０の軸方向がメインス
ケール２１の移動方向と平行になつている。しか
もコイルばね１９の引張力F₀により、線ばね２
０とスライダ１７の取付け部にバツクラツシユが
生じない。従つてメインスケール２１の移動時
に、スライダ１７が該移動方向にずれてしまうこ
とがなく、正確な移動量を測定することができ
る。

また、スライダ１７と固定リンク１８との連
結・保持構造が前述のようなものであれば、スラ
イダ１７は、メインスケール２１から外した時に
ふらつくことはなく、しかもスライダ１７の移動
方向以外の方向には、ある程度自由に動かすこと
ができる。従つて、本実施例の測定装置を工作機
械等に取付ける際の取付け自由度は適度な大きさ
であり、組立性の向上によつて製作コストを低減
させることができる。

尚、本考案の実施例として、モアレ縞を利用し
たリニアスケール測定装置について説明したが、
本考案は他の方式のリニアスケール測定装置にも
応用できる。例えばメインスケール及びインデツ
クススケールの各光学格子を相対的に平行にして
光学的に検出する方式のリニアスケール測定装置
や、インデツクススケールの格子をシリコン基板
に生成した半導体で構成した受光素子とし、前記
インデツクススケールと光源との間に相対的に移
動可能なメインスケールを配設した方式のリニア
スケール測定装置等にも応用できる。

［考案の効果］ 本考案のリニアスケール測定装置においては、
スライダを、その移動方向に並ぶ固定リンクの２
箇所において２個の弾性連結材でそれぞれ連結
し、メインスケールに組付けた時には前記２個の
弾性連結材の付勢力によつて前記スライダがメイ
ンスケールに当接するように構成されている。従
つて本考案によれば、スライダは２個の弾性連結
材によつて移動方向の２点で支持されて姿勢が安
定するとともに、この２個の弾性連結材によつて
メインスケールに所定の弾性力で当接するので、
メインスケールに対して位置ずれが生じにくい。
従つて振動や衝撃を受けた時に生ずる測定誤差が
きわめて小さく、工場内のように振動等の発生し
やすい劣悪な環境下でも精度の高い測定を行なう
ことができる。また工作機械等に対する取付け自
由度が適度に大きく、組立て性のよいリニアスケ
ール測定装置を実現することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案の一部実施例における要部を
示す図であつて、固定リンクに連結したスライダ
をメインスケールに組付けた状態を示す底面図、
同図ｂは同図ａにおけるｂ矢視図、第２図ａは同
実施例における固定リンクと、該固定リンクに連
結されたスライダとを示す正面図、同図ｂは同図
ａの底面図、第３図は従来のリニアスケール測定
装置の一例を工作機械のベツド及びテーブルに取
付けた状態を示す斜視図、第４図ａは第３図の装
置においてメインスケールとスライダとの関係を
示す正面図、同図ｂは同図ａを底面方向から見た
部分断面図である。 １７……スライダ、１８……固定リンク、１９
……弾性連結材としての引張コイルばね（コイル
ばね）、２０……弾性連結材としての線ばね、２
１……メインスケール。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光学格子が形成されたメインスケールと、前
   記メインスケールに対向するインデツクススケ
   ールを有し、前記メインスケールに対して相対
   的に移動するスライダと、前記スライダを連結
   保持する固定リンクとを具備し、前記メインス
   ケールとスライダとの相対的な移動量を光学的
   に測定するリニアスケール測定装置において、
   前記スライダが、その移動方向に並ぶ２箇所に
   おいて、前記固定リンクに対して２個の弾性連
   結材によつてそれぞれ連結され、かつ前記２個
   の弾性連結材が前記スライダを前記メインスケ
   ール側へ付勢して該スライダに当接させるよう
   に構成したことを特徴とするリニアスケール測
   定装置。 (2) 前記弾性連結材が、コイルばね及び線状ばね
   の２本のばねより成る実用新案登録請求の範囲
   第１項記載のリニアスケール測定装置。