JPH0612255B2 - 直線型変位測定装置 - Google Patents
直線型変位測定装置Info
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- JPH0612255B2 JPH0612255B2 JP59103467A JP10346784A JPH0612255B2 JP H0612255 B2 JPH0612255 B2 JP H0612255B2 JP 59103467 A JP59103467 A JP 59103467A JP 10346784 A JP10346784 A JP 10346784A JP H0612255 B2 JPH0612255 B2 JP H0612255B2
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Classifications
-
- 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
- G01D5/34746—Linear encoders
- G01D5/34753—Carriages; Driving or coupling means
Description
本発明は、直線型変位測定装置に係り、特に、ガラス等
の透明材料からなるメインスケール及びインデツクスス
ケールを含む光学式変位測定装置に用いるのに好適な、
直線型変位測定装置の改良に関する。
の透明材料からなるメインスケール及びインデツクスス
ケールを含む光学式変位測定装置に用いるのに好適な、
直線型変位測定装置の改良に関する。
従来から、相対移動部材の一方側に固定される中空細長
ケースと、該ケースの内側長手方向に沿つて取付けられ
たメインスケールと、相対移動部材の他方側と連結さ
れ、前記メインスケールに沿つて、その長手方向に移動
するキャリツジと、前記メインスケールと対面する状態
で、前記キヤリツジに保持されたインデツクススケール
と、前記メインスケール及びインデツクススケール間の
相対移動変位量を電気信号に変換する検出器とを含む直
線型の光学式変位測定装置が知られている。 このような変位測定装置においては、１μｍ前後の総合
精度を要求されるので、各要素及びそれらの組立て構造
に対する要求は非常に厳しいものがある。又、各要素が
同一であつたとしても、構造の差はそのまま精度の優劣
に直結するという特殊事情を有する。 このような変位測定装置に特有な事情の一つに、所定構
造の下で確実に組立てられた変位測定装置を、その状態
のまま機械等に取付けることが不可能であるという問題
がある。 即ち、機械に取付けた場合には、変位測定装置に外力が
加わり、その結果、真直調整されていたメインスケール
に曲りを生じ、これが、相対移動部材の他方側と連結さ
れたキヤリツジの実際の移動量と、曲つたメインスケー
ルから読取る変位情報に差を生じさせ、検出精度が保証
されなくなるという不都合を生じる。 従来、この取付け時に生じるメインスケールの曲りは、
程度差はあるものの回避困難であるという立場に立つ
て、その曲りによる誤差を軽減すべく、空間に自由保持
されたメインスケールの両端に曲げモーメントを加えた
単純梁と想定した対策が取られており、例えば、特公昭
５６−２７８０３号公報、特公昭５７−５４４１号公
報、特開昭５８−９００７号公報等に、メインスケール
自体の中立面又は目盛面の中心でキヤリツジを連結する
構造が開示されている。 即ち、各従来例は、例えば、メインスケールの厚み方向
について言えば、メインスケールの厚み方向中間を中立
面であるとし、一方側には伸びを他方側には縮みを生ず
るものとの前提に立つて、その中立面内でキヤリツジを
メインスケールに対して回動自在に連結しよいとするも
のであつた。
ケースと、該ケースの内側長手方向に沿つて取付けられ
たメインスケールと、相対移動部材の他方側と連結さ
れ、前記メインスケールに沿つて、その長手方向に移動
するキャリツジと、前記メインスケールと対面する状態
で、前記キヤリツジに保持されたインデツクススケール
と、前記メインスケール及びインデツクススケール間の
相対移動変位量を電気信号に変換する検出器とを含む直
線型の光学式変位測定装置が知られている。 このような変位測定装置においては、１μｍ前後の総合
精度を要求されるので、各要素及びそれらの組立て構造
に対する要求は非常に厳しいものがある。又、各要素が
同一であつたとしても、構造の差はそのまま精度の優劣
に直結するという特殊事情を有する。 このような変位測定装置に特有な事情の一つに、所定構
造の下で確実に組立てられた変位測定装置を、その状態
のまま機械等に取付けることが不可能であるという問題
がある。 即ち、機械に取付けた場合には、変位測定装置に外力が
加わり、その結果、真直調整されていたメインスケール
に曲りを生じ、これが、相対移動部材の他方側と連結さ
れたキヤリツジの実際の移動量と、曲つたメインスケー
ルから読取る変位情報に差を生じさせ、検出精度が保証
されなくなるという不都合を生じる。 従来、この取付け時に生じるメインスケールの曲りは、
程度差はあるものの回避困難であるという立場に立つ
て、その曲りによる誤差を軽減すべく、空間に自由保持
されたメインスケールの両端に曲げモーメントを加えた
単純梁と想定した対策が取られており、例えば、特公昭
５６−２７８０３号公報、特公昭５７−５４４１号公
報、特開昭５８−９００７号公報等に、メインスケール
自体の中立面又は目盛面の中心でキヤリツジを連結する
構造が開示されている。 即ち、各従来例は、例えば、メインスケールの厚み方向
について言えば、メインスケールの厚み方向中間を中立
面であるとし、一方側には伸びを他方側には縮みを生ず
るものとの前提に立つて、その中立面内でキヤリツジを
メインスケールに対して回動自在に連結しよいとするも
のであつた。
しかしながら、従来例は、いずれも、効果において充分
とは言えず、近年の高精度化に伴ない、その改善が望ま
りていた。 即ち、実際に取付け時に発生するメインスケールの曲り
が、メインスケールが取付けられているケースの変形に
伴なつて生じており、従つて、メインスケールの曲り
は、ケースの曲率に応じ、ケース内におけるメインスケ
ールの位置によつて挙動する、即ち、異種材料の組合わ
せ梁の如き特性に従うことを考慮すると、従来例は、極
めて不完全なものであつた。
とは言えず、近年の高精度化に伴ない、その改善が望ま
りていた。 即ち、実際に取付け時に発生するメインスケールの曲り
が、メインスケールが取付けられているケースの変形に
伴なつて生じており、従つて、メインスケールの曲り
は、ケースの曲率に応じ、ケース内におけるメインスケ
ールの位置によつて挙動する、即ち、異種材料の組合わ
せ梁の如き特性に従うことを考慮すると、従来例は、極
めて不完全なものであつた。
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、キヤリツジと相対移動部材の他方側をメインスケ
ールの実際の中立面内で連結することができ、従つて、
ケースヘの取付け時のメインスケールの曲りに拘らず、
変位を高精度で測定することができる直線型変位測定装
置を提供することを目的とする。
ので、キヤリツジと相対移動部材の他方側をメインスケ
ールの実際の中立面内で連結することができ、従つて、
ケースヘの取付け時のメインスケールの曲りに拘らず、
変位を高精度で測定することができる直線型変位測定装
置を提供することを目的とする。
本発明は、相対移動部材の一方側に固定される中空細長
ケースと、該ケースの内側長手方向ひ沿つて固定され、
長手方向表面に目盛が形成された長尺のメインスケール
と、相対移動部材の他方側と連結され、前記メインスケ
ールに沿つて、その長手方向に移動するキヤリツジと、
前記メインスケールと対面する状態で、前記キヤリツジ
に保持されたインデツクススケールと、前記メインスケ
ール及びインデツクススケール間の相対移動変位置を電
気信号に変換する検出器とを含む直線型変位測定装置に
おいて、前記インデツクススケールをメインスケールの
曲りの面の法線に対して直交した状態に維持できるよう
に前記キヤリツジの姿勢変更を許容可能な連結機構を用
いて、該連結機構の一端を前記キヤリツジに連結し、該
連結機構の他端を、前記メインスケールを含むケース全
体に曲げモーメントを加えた時に伸縮を生じない中立面
内であつて、且つ、互いに交差する複数の各中立面内
で、前記相対移動部材の他方側に連結することにより、
該連結機構を介して、前記キヤリツジと相対移動部材の
他方側を連結するようにして、前記目的を達成したもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記連結機甲による連結を、
前記複数の中立面の交際上で行うようにして、極めて単
純な構造で、本発明を具体化できるようにしたものであ
る。
ケースと、該ケースの内側長手方向ひ沿つて固定され、
長手方向表面に目盛が形成された長尺のメインスケール
と、相対移動部材の他方側と連結され、前記メインスケ
ールに沿つて、その長手方向に移動するキヤリツジと、
前記メインスケールと対面する状態で、前記キヤリツジ
に保持されたインデツクススケールと、前記メインスケ
ール及びインデツクススケール間の相対移動変位置を電
気信号に変換する検出器とを含む直線型変位測定装置に
おいて、前記インデツクススケールをメインスケールの
曲りの面の法線に対して直交した状態に維持できるよう
に前記キヤリツジの姿勢変更を許容可能な連結機構を用
いて、該連結機構の一端を前記キヤリツジに連結し、該
連結機構の他端を、前記メインスケールを含むケース全
体に曲げモーメントを加えた時に伸縮を生じない中立面
内であつて、且つ、互いに交差する複数の各中立面内
で、前記相対移動部材の他方側に連結することにより、
該連結機構を介して、前記キヤリツジと相対移動部材の
他方側を連結するようにして、前記目的を達成したもの
である。 又、本発明の実施態様は、前記連結機甲による連結を、
前記複数の中立面の交際上で行うようにして、極めて単
純な構造で、本発明を具体化できるようにしたものであ
る。
ある厚みを有する長尺物体が、長手方向に直交する方向
に荷重を受けて曲がりを生じた場合、その断面において
圧縮又は引張の力を受けない中立の面（中立面）が存在
する。 本発明では、中空細長ケースの内側長手方向に沿つて長
尺のメインスケールが固定され、このメインスケールの
一方の表面には目盛縞が形成（例えば刻印）されてい
る。 前記メインスケールと対面して相対的に移動するインデ
ツクススケールが、例えばベアリングでメインスケール
にガイドされたキヤリツジに保持されている。 メインスケールが固定された中空細長ケース（全体で一
つの長尺物体と見做せる）と、インデツクススケールと
は、相対的に移動してその移動量を測定するが、曲りに
よるメインスケールの伸縮にもかかわらず正確に測定す
るためは、メインスケールを含むケース全体（長尺物
体）の中立面でインデツクススケールを支持することが
必要である。 以下、第１図によつてその原理を説明する。 スケールユニットを模式的に図示すると第１図のように
なる。図において、１２Ａはメインスケールの目盛縞、
Ｔ−Ｔは中立面、１６はインデツクススケール、１０′
はメインスケールを含むケース（長尺物体）の外形とす
る。 外形が直線の部分（図の左半分）においては、中立面Ｔ
で支持してもインデツクススケール１６の一部を支持し
てもインデツクススケールの移動距離はＬであり、スケ
ール読み取りの表示は正しくＬを示す。 一方、外形が曲がる（図の右半分）とスケール目盛は中
立面からはずれているので、スケール目盛は中立面から
はずれているので、スケール目盛は例えば伸びる。従つ
て、例えばインデツクススケールを支持してｅまで、寸
法でｌ移動した場合は、ｃの線まで移動し、ｌ″だけ短
く読み取ることになつてしまう。 これに対して、本発明により、中立面内で支持して同じ
距離移動した場合は、インデツクススケールはｂの位置
まで移動し、極めてｌに近似した読み取りを行うことが
できる。 即ち、本発明においては、キヤリツジと相対移動部材の
他方側を、一端がキヤリツジに連結され、他端が、メイ
ンスケールの真直時の区間基準長をそのまま維持してい
る所、即ち、取付けられたメインスケール及び取付手段
を含むケース全体の中立面内で、前記相対移動部材の他
方側に連結されると共に、インデツクススケールをメイ
ンスケールの曲りの面の法線に対して直交した状態に維
持できるようにキヤリツジの姿勢変更を許容可能な連結
機構を介して連結するようにしたので、取付けられたメ
インスケールの実際の中立面内でキヤリツジと相対移動
部材の他方側が連結されることとなり、取付け時のメイ
ンスケールの曲りの実際に、より適応した連結が行われ
る。従つて、取付け時のメインスケールの曲りに拘ら
ず、変位を高精度で測定することが可能となる。 発明者らの実験によると、メインスケールの曲りの実際
と、従来例の仮想特性とに相違があり、これが従来例が
効果の点で不充分である理由となつていることが確認さ
れた。即ち、曲りの実際においては、メインスケールの
厚み方向両側共に伸び又は縮みを生じることがあり、従
つて、メインスケール真直時の所定基準長は、変形後の
メインスケール幅方向内に必ずしも残存しないので、メ
インスケール内に存在する基準長不変の場所（いわゆる
中立面）を根拠に補正をしようとする従来例の意味は、
その根拠が普遍性を有するとは言えなかつた。 以上の事情を、第２図を参照して、更に詳細に説明す
る。 第２図は、真直ケース１０に真直メインスケール１２が
取付けられていたものが、ケース１０が機械等への取付
け時に曲げられて、全体伸び１２１又は全体縮み１２２
が生じた状態を、説明の便宜上誇張して表示したもので
ある。 図において、Ｔ−Ｔは、ケース全体形状等で定まるケー
ス１０の縦中立軸線を示し、Ｔ′−Ｔ′は、メインスケ
ール１２の幅方向中心であつて、メインスケール自体に
着目した時の縦中立軸線を示すものである。 従つて、取付けられたメインスケール１２を含むケース
１０全体を組合わせ梁として考察すれば、その縦中立軸
線Ｔ−Ｔは、ケース１０が曲つても不変長である。 しかしながら、メインスケール１２は、ケース１０の縦
中立軸線Ｔ−Ｔからｙだけ偏位しているので、その基準
長ｌ−ｌは、ｌ１−ｌ１に伸びる（全体伸び１２１の場
合）か、又は、ｌ２−ｌ２に縮む（全体縮み１２２の場
合）ことになる。 ここで伸び量λ１又は縮み量λ２は、いずれも、次式の
関係で表わされる。 λｉ＝εｉｌｉ＝（ｙｉ／ρｉ）ｌｉ・・・（１） ここで、εｉは歪み、ｌｉはメインスケール１２の自然
長、ρｉはメインスケール１２の曲りの曲率半径であ
る。 従つて、各々、目盛は、（λ１／２＋λ１／２）又は
（λ２／２＋λ２／２）だけ、矢印方向に伸び又は縮ん
だことになる。一方、メインスケール１２の真直時の基
準長Ｌな、全体の縦中立軸線Ｔ−Ｔにのみ依存する。従
つて、直線上に移動する機械可動部の移動軌跡を縦中立
軸線Ｔ−Ｔ上に合致させ、且つ、当該移動時の目盛の読
みは、（Ｌ＋λ１）又は（Ｌ−λ２）の範囲内にある目
盛、即つ真直時の基準長Ｌ内にある目盛と同数の目盛を
読むことにすれば、両方の値は等しくなり、メインスケ
ール１２の曲りによる誤差は生じないことになる。 なお、ケースの縦中立軸線Ｔ−Ｔは、ケース１０とメイ
ンスケール１２との取付け態様によつて異なるものとな
るが、その構造を決定すれば一義的に定まり、伸縮によ
らず一定であることは明らかである。即ち、長手方向に
は相対変位があつても、これと直交する方向には変位不
能と考えることができる。又、メインスケール１２の曲
り方向が変わつても、その縦中立軸線Ｔ−Ｔは不変であ
るので、ケースへの取付け態様に限定されることなく、
縦中立軸線Ｔ−Ｔを利用することができる。 上記説明は、メインスケールの幅方向について述べてい
るが、メインスケールの高さ方向についても同様に考え
ることができる。 本発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであ
る。
に荷重を受けて曲がりを生じた場合、その断面において
圧縮又は引張の力を受けない中立の面（中立面）が存在
する。 本発明では、中空細長ケースの内側長手方向に沿つて長
尺のメインスケールが固定され、このメインスケールの
一方の表面には目盛縞が形成（例えば刻印）されてい
る。 前記メインスケールと対面して相対的に移動するインデ
ツクススケールが、例えばベアリングでメインスケール
にガイドされたキヤリツジに保持されている。 メインスケールが固定された中空細長ケース（全体で一
つの長尺物体と見做せる）と、インデツクススケールと
は、相対的に移動してその移動量を測定するが、曲りに
よるメインスケールの伸縮にもかかわらず正確に測定す
るためは、メインスケールを含むケース全体（長尺物
体）の中立面でインデツクススケールを支持することが
必要である。 以下、第１図によつてその原理を説明する。 スケールユニットを模式的に図示すると第１図のように
なる。図において、１２Ａはメインスケールの目盛縞、
Ｔ−Ｔは中立面、１６はインデツクススケール、１０′
はメインスケールを含むケース（長尺物体）の外形とす
る。 外形が直線の部分（図の左半分）においては、中立面Ｔ
で支持してもインデツクススケール１６の一部を支持し
てもインデツクススケールの移動距離はＬであり、スケ
ール読み取りの表示は正しくＬを示す。 一方、外形が曲がる（図の右半分）とスケール目盛は中
立面からはずれているので、スケール目盛は中立面から
はずれているので、スケール目盛は例えば伸びる。従つ
て、例えばインデツクススケールを支持してｅまで、寸
法でｌ移動した場合は、ｃの線まで移動し、ｌ″だけ短
く読み取ることになつてしまう。 これに対して、本発明により、中立面内で支持して同じ
距離移動した場合は、インデツクススケールはｂの位置
まで移動し、極めてｌに近似した読み取りを行うことが
できる。 即ち、本発明においては、キヤリツジと相対移動部材の
他方側を、一端がキヤリツジに連結され、他端が、メイ
ンスケールの真直時の区間基準長をそのまま維持してい
る所、即ち、取付けられたメインスケール及び取付手段
を含むケース全体の中立面内で、前記相対移動部材の他
方側に連結されると共に、インデツクススケールをメイ
ンスケールの曲りの面の法線に対して直交した状態に維
持できるようにキヤリツジの姿勢変更を許容可能な連結
機構を介して連結するようにしたので、取付けられたメ
インスケールの実際の中立面内でキヤリツジと相対移動
部材の他方側が連結されることとなり、取付け時のメイ
ンスケールの曲りの実際に、より適応した連結が行われ
る。従つて、取付け時のメインスケールの曲りに拘ら
ず、変位を高精度で測定することが可能となる。 発明者らの実験によると、メインスケールの曲りの実際
と、従来例の仮想特性とに相違があり、これが従来例が
効果の点で不充分である理由となつていることが確認さ
れた。即ち、曲りの実際においては、メインスケールの
厚み方向両側共に伸び又は縮みを生じることがあり、従
つて、メインスケール真直時の所定基準長は、変形後の
メインスケール幅方向内に必ずしも残存しないので、メ
インスケール内に存在する基準長不変の場所（いわゆる
中立面）を根拠に補正をしようとする従来例の意味は、
その根拠が普遍性を有するとは言えなかつた。 以上の事情を、第２図を参照して、更に詳細に説明す
る。 第２図は、真直ケース１０に真直メインスケール１２が
取付けられていたものが、ケース１０が機械等への取付
け時に曲げられて、全体伸び１２１又は全体縮み１２２
が生じた状態を、説明の便宜上誇張して表示したもので
ある。 図において、Ｔ−Ｔは、ケース全体形状等で定まるケー
ス１０の縦中立軸線を示し、Ｔ′−Ｔ′は、メインスケ
ール１２の幅方向中心であつて、メインスケール自体に
着目した時の縦中立軸線を示すものである。 従つて、取付けられたメインスケール１２を含むケース
１０全体を組合わせ梁として考察すれば、その縦中立軸
線Ｔ−Ｔは、ケース１０が曲つても不変長である。 しかしながら、メインスケール１２は、ケース１０の縦
中立軸線Ｔ−Ｔからｙだけ偏位しているので、その基準
長ｌ−ｌは、ｌ１−ｌ１に伸びる（全体伸び１２１の場
合）か、又は、ｌ２−ｌ２に縮む（全体縮み１２２の場
合）ことになる。 ここで伸び量λ１又は縮み量λ２は、いずれも、次式の
関係で表わされる。 λｉ＝εｉｌｉ＝（ｙｉ／ρｉ）ｌｉ・・・（１） ここで、εｉは歪み、ｌｉはメインスケール１２の自然
長、ρｉはメインスケール１２の曲りの曲率半径であ
る。 従つて、各々、目盛は、（λ１／２＋λ１／２）又は
（λ２／２＋λ２／２）だけ、矢印方向に伸び又は縮ん
だことになる。一方、メインスケール１２の真直時の基
準長Ｌな、全体の縦中立軸線Ｔ−Ｔにのみ依存する。従
つて、直線上に移動する機械可動部の移動軌跡を縦中立
軸線Ｔ−Ｔ上に合致させ、且つ、当該移動時の目盛の読
みは、（Ｌ＋λ１）又は（Ｌ−λ２）の範囲内にある目
盛、即つ真直時の基準長Ｌ内にある目盛と同数の目盛を
読むことにすれば、両方の値は等しくなり、メインスケ
ール１２の曲りによる誤差は生じないことになる。 なお、ケースの縦中立軸線Ｔ−Ｔは、ケース１０とメイ
ンスケール１２との取付け態様によつて異なるものとな
るが、その構造を決定すれば一義的に定まり、伸縮によ
らず一定であることは明らかである。即ち、長手方向に
は相対変位があつても、これと直交する方向には変位不
能と考えることができる。又、メインスケール１２の曲
り方向が変わつても、その縦中立軸線Ｔ−Ｔは不変であ
るので、ケースへの取付け態様に限定されることなく、
縦中立軸線Ｔ−Ｔを利用することができる。 上記説明は、メインスケールの幅方向について述べてい
るが、メインスケールの高さ方向についても同様に考え
ることができる。 本発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであ
る。
以下図面を参照して、本発明が採用された光学式直線型
変位測定機の実施例を詳細に説明する。 本発明の第１実施例は、第３図乃至第６図に示す如く、
相対移動部材の一方側８Ａに固定される中空細長ケース
１０と、該ケース１０の内側長手方向に沿つて固定され
た反射型のメインスケール１２と、相対移動部材の他方
側８Ｂと連結され、前記メインスケール１２に沿つて、
その長手方向に移動するキヤリツジ１４と、前記メイン
スケール１２の目盛縞１２Ａと対面する状態で、前記キ
ヤリツジ１４に保持された４個のインデツクススケール
１６と、前記メインスケール１２及びインデツクススケ
ール１６間の相対移動変位量を電気信号に変換する検出
器（図示省略）を含み、且つ、メインスケール１２の互
いに直交する２つの中立面の交線Ｔ−Ｔがケース１０の
空間内にあるような反射型の学式直線型変位測定機にお
いて、前記キヤリツジ１４と相対移動部材の他方側８Ｂ
を、一端がキヤリツジ１４に固定され、他端が、メイン
スケール１２を含むケース１０全体の、互いに直交する
２つの中立面の交線Ｔ−Ｔ（第６図参照）上で、前記相
対移動部材の他方側８Ｂと連結される、インデツクスス
ケール１６をメインスケール１２の曲りの面法線に対し
て直交した状態に維持できるようにキヤリツジ１４の姿
勢変更を許容可能な単一のロツド２０及び連結腕２１を
介して連結したものである。 図において、２２は、ケース１０内におけるキヤリツジ
１４の移動をガイドするためのローラ、２４は、キヤリ
ツジ１４が常に所定間隔でメインスケール１２と係合す
るようにキヤリツジ１２を付勢するためのばね（図示省
略）が内蔵された付勢ローラ、２６は光源である。 前記メインスケール１２及びインデツクススケール１６
は、例えば、ガラス等の透明材料に、光の透過部と非透
過部が等間隔で交互に形成されたものからなる。 前記インデツクススケール１６に４種の目盛縞が形成さ
れているのは、相互の位相を変えることによつて、移動
方向の判定と、検出器で得られる変位信号の分割を行う
ためである。 前記ロツド２０は、例えば第７図に示す如く、その両端
部において、回動自在とされており、従つて、インデツ
クススケール１６をメインスケール１２の曲りの面の法
線に対して常に直交した状態に維持できるようにキヤリ
ツジ１４の姿勢変更が許容されている。 なお、キヤリツジ１４の姿勢変更を許容する構成はこれ
に限定されず、例えば第８図に示す如く、ロツド２０と
キヤリツジ１４の接合部及びキヤリツジ１４内のインデ
ツクススケール１６の保持部を回動自在とし、且つ、イ
ンデツクススケール１６とロツド２０を連結するアーム
１８をロツド２０との接合部でアーム１８の軸方向に摺
動自在とすることも可能である。 この第１実施例においては、メインスケール１２の両中
立面の交線Ｔ−Ｔがケース１０の空間内にあるので、単
一のロツド２０を用いるだけで、極めて簡単に、本発明
を実現することができる。 次に本発明の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、本発明を、第９図乃至第１１図に示
す如く、前記第１実施例と同様のケース１０と、透過型
のメインスケール１２と、キヤリツジ１４と、インデツ
クススケール１６と、検出器（図示省略）とを含み、且
つ、メインスケール１２の中立面の交線を、メインスケ
ール１２単体の場合と、ケース１０に取付けられた場合
で一致させたような、透過型の光学式直線型変位測定機
に適用したもので、キヤリツジ１４と相対移動部材の他
方側８Ｂとの連結を、一端がキヤリツジ１４に連結さ
れ、他端が、メインスケール１２を含むケース１０全体
の、互いに直交する２つの中立面内で各々相対移動部材
の他方側８Ｂに連結される、インデツクススケール１６
をメインスケール１２の曲りの面の法線に対して直交し
た状態に維持できるようにキヤリツジ１４の姿勢変更を
許容可能な、２組の板ばね３０、３２を介して連結する
ようにしたものである。 他の点については、前記第１実施例と同様であるので説
明は省略する。 本実施例においては、メインスケール１２単体の中立面
と、メインスケール１２を含むケース１０の全体の中立
面が略一致しているので、前記板ばね３０、３２は、各
々、メインスケール１２の高さｂの略１／２の高さの面
内、及び、メインスケール１２の厚さｔの略１／２の厚
さの面内に配置されている。 本実施例においては、連結機構の一方を連結腕と共用で
き、構成が比較的単純であるだけでなく、メインスケー
ル１２とケース１０との固定方法の影響を受けにくいと
いう特徴を有する。 次に本発明の第３実施例を詳細に説明する。 この第３実施例は、本発明を、第１２図乃至第１４図に
示す如く、前記第２実施例と同様のケース１０と、メイ
ンスケール１２と、キヤリツジ１４と、インデツクスス
ケール１６と、検出器（図示省略）とを含み、且つ、メ
インスケール１２が固定されたケース１０の中立面の交
線が、メインスケール１２内にあるような、透過型の光
学式直線型変位測定機に適用したもので、キヤリツジ１
４と相対移動部材の他方側８Ｂを、一端がそれぞれキヤ
リツジ１４に連結され、他端が、メインスケール１２を
含むケス１０全体の、互いに直交する２つの中立面内の
各々において、前記相対移動部材の他方側８Ｂに連結さ
れる、インデツクススケール１６をメインスケール１２
の曲りの面の法線に対して直交した状態に維持できるよ
うにキヤリツジ１４の姿勢変更を許容可能な、２組の板
ばね３４、３６及び該板ばね３４と３６を中継する連結
ブラケツト３８を介して連結するようにしたものであ
る。 他の点については、前記実施例と同様であるので説明は
省略する。 この第３実施例においては、キヤリツジ１４と連結腕２
１の間に連結ブラケツト３８が設けられているので、キ
ヤリツジ１４の姿勢変更がより円滑に行われる。 この第３実施例においては、メインスケールを含むケー
ス全体の中立面の交線が、メインスケール等の物体内に
ある場合においても、本発明が適用でき、メインスケー
ル１２を含むケース全体の中立面がいかなる場所にある
場合においても、容易に対応可能である。 なお、前記実施例においては、キヤリツジ１４がメイン
スケール１２自体又はメインスケール１２とケース１０
の両者によつて案内されていたが、本発明の適用対象
は、これに限定されず、例えばキヤリツジ１４をケース
１０のみで案内するようにしたものにも同様に適用可能
である。
変位測定機の実施例を詳細に説明する。 本発明の第１実施例は、第３図乃至第６図に示す如く、
相対移動部材の一方側８Ａに固定される中空細長ケース
１０と、該ケース１０の内側長手方向に沿つて固定され
た反射型のメインスケール１２と、相対移動部材の他方
側８Ｂと連結され、前記メインスケール１２に沿つて、
その長手方向に移動するキヤリツジ１４と、前記メイン
スケール１２の目盛縞１２Ａと対面する状態で、前記キ
ヤリツジ１４に保持された４個のインデツクススケール
１６と、前記メインスケール１２及びインデツクススケ
ール１６間の相対移動変位量を電気信号に変換する検出
器（図示省略）を含み、且つ、メインスケール１２の互
いに直交する２つの中立面の交線Ｔ−Ｔがケース１０の
空間内にあるような反射型の学式直線型変位測定機にお
いて、前記キヤリツジ１４と相対移動部材の他方側８Ｂ
を、一端がキヤリツジ１４に固定され、他端が、メイン
スケール１２を含むケース１０全体の、互いに直交する
２つの中立面の交線Ｔ−Ｔ（第６図参照）上で、前記相
対移動部材の他方側８Ｂと連結される、インデツクスス
ケール１６をメインスケール１２の曲りの面法線に対し
て直交した状態に維持できるようにキヤリツジ１４の姿
勢変更を許容可能な単一のロツド２０及び連結腕２１を
介して連結したものである。 図において、２２は、ケース１０内におけるキヤリツジ
１４の移動をガイドするためのローラ、２４は、キヤリ
ツジ１４が常に所定間隔でメインスケール１２と係合す
るようにキヤリツジ１２を付勢するためのばね（図示省
略）が内蔵された付勢ローラ、２６は光源である。 前記メインスケール１２及びインデツクススケール１６
は、例えば、ガラス等の透明材料に、光の透過部と非透
過部が等間隔で交互に形成されたものからなる。 前記インデツクススケール１６に４種の目盛縞が形成さ
れているのは、相互の位相を変えることによつて、移動
方向の判定と、検出器で得られる変位信号の分割を行う
ためである。 前記ロツド２０は、例えば第７図に示す如く、その両端
部において、回動自在とされており、従つて、インデツ
クススケール１６をメインスケール１２の曲りの面の法
線に対して常に直交した状態に維持できるようにキヤリ
ツジ１４の姿勢変更が許容されている。 なお、キヤリツジ１４の姿勢変更を許容する構成はこれ
に限定されず、例えば第８図に示す如く、ロツド２０と
キヤリツジ１４の接合部及びキヤリツジ１４内のインデ
ツクススケール１６の保持部を回動自在とし、且つ、イ
ンデツクススケール１６とロツド２０を連結するアーム
１８をロツド２０との接合部でアーム１８の軸方向に摺
動自在とすることも可能である。 この第１実施例においては、メインスケール１２の両中
立面の交線Ｔ−Ｔがケース１０の空間内にあるので、単
一のロツド２０を用いるだけで、極めて簡単に、本発明
を実現することができる。 次に本発明の第２実施例を詳細に説明する。 この第２実施例は、本発明を、第９図乃至第１１図に示
す如く、前記第１実施例と同様のケース１０と、透過型
のメインスケール１２と、キヤリツジ１４と、インデツ
クススケール１６と、検出器（図示省略）とを含み、且
つ、メインスケール１２の中立面の交線を、メインスケ
ール１２単体の場合と、ケース１０に取付けられた場合
で一致させたような、透過型の光学式直線型変位測定機
に適用したもので、キヤリツジ１４と相対移動部材の他
方側８Ｂとの連結を、一端がキヤリツジ１４に連結さ
れ、他端が、メインスケール１２を含むケース１０全体
の、互いに直交する２つの中立面内で各々相対移動部材
の他方側８Ｂに連結される、インデツクススケール１６
をメインスケール１２の曲りの面の法線に対して直交し
た状態に維持できるようにキヤリツジ１４の姿勢変更を
許容可能な、２組の板ばね３０、３２を介して連結する
ようにしたものである。 他の点については、前記第１実施例と同様であるので説
明は省略する。 本実施例においては、メインスケール１２単体の中立面
と、メインスケール１２を含むケース１０の全体の中立
面が略一致しているので、前記板ばね３０、３２は、各
々、メインスケール１２の高さｂの略１／２の高さの面
内、及び、メインスケール１２の厚さｔの略１／２の厚
さの面内に配置されている。 本実施例においては、連結機構の一方を連結腕と共用で
き、構成が比較的単純であるだけでなく、メインスケー
ル１２とケース１０との固定方法の影響を受けにくいと
いう特徴を有する。 次に本発明の第３実施例を詳細に説明する。 この第３実施例は、本発明を、第１２図乃至第１４図に
示す如く、前記第２実施例と同様のケース１０と、メイ
ンスケール１２と、キヤリツジ１４と、インデツクスス
ケール１６と、検出器（図示省略）とを含み、且つ、メ
インスケール１２が固定されたケース１０の中立面の交
線が、メインスケール１２内にあるような、透過型の光
学式直線型変位測定機に適用したもので、キヤリツジ１
４と相対移動部材の他方側８Ｂを、一端がそれぞれキヤ
リツジ１４に連結され、他端が、メインスケール１２を
含むケス１０全体の、互いに直交する２つの中立面内の
各々において、前記相対移動部材の他方側８Ｂに連結さ
れる、インデツクススケール１６をメインスケール１２
の曲りの面の法線に対して直交した状態に維持できるよ
うにキヤリツジ１４の姿勢変更を許容可能な、２組の板
ばね３４、３６及び該板ばね３４と３６を中継する連結
ブラケツト３８を介して連結するようにしたものであ
る。 他の点については、前記実施例と同様であるので説明は
省略する。 この第３実施例においては、キヤリツジ１４と連結腕２
１の間に連結ブラケツト３８が設けられているので、キ
ヤリツジ１４の姿勢変更がより円滑に行われる。 この第３実施例においては、メインスケールを含むケー
ス全体の中立面の交線が、メインスケール等の物体内に
ある場合においても、本発明が適用でき、メインスケー
ル１２を含むケース全体の中立面がいかなる場所にある
場合においても、容易に対応可能である。 なお、前記実施例においては、キヤリツジ１４がメイン
スケール１２自体又はメインスケール１２とケース１０
の両者によつて案内されていたが、本発明の適用対象
は、これに限定されず、例えばキヤリツジ１４をケース
１０のみで案内するようにしたものにも同様に適用可能
である。
以上説明した通り、本発明によれば、連結機構の他端
は、ケースの曲りに拘りなく、不変長の線上を移動し、
一方、インデツクススケールは、当該ケースの曲りに応
じて変形することによつて、伸びた（又は縮んだ）メイ
ンスケールの当該基準長相当の目盛を読むことになるの
で、その他端、即ち可動側の移動長と読取り量は一致す
ることになり、取付け時の誤差を生じることはない。
又、中立面の位置を要素構成上任意のところに選定でき
るので、キヤリツジの案内に必要なスペースをケース内
に容易に確保できる。更に、メインスケール内の目盛縞
を附する場所の限定を受けることがない。又、メインス
ケールの中立面をケース全体の中立面に略合致するよう
ケース形状等を定めることによつて、連結機構を簡素化
できる。更に、ケース内でスケールが凹凸のいずれに曲
つても、当該構造で定まる中立面は不変であり、従つ
て、変形方向又は／及びその程度を考慮しつつ取付け作
業をしなければならないという手間が不必要となる等の
優れた効果を有する。
は、ケースの曲りに拘りなく、不変長の線上を移動し、
一方、インデツクススケールは、当該ケースの曲りに応
じて変形することによつて、伸びた（又は縮んだ）メイ
ンスケールの当該基準長相当の目盛を読むことになるの
で、その他端、即ち可動側の移動長と読取り量は一致す
ることになり、取付け時の誤差を生じることはない。
又、中立面の位置を要素構成上任意のところに選定でき
るので、キヤリツジの案内に必要なスペースをケース内
に容易に確保できる。更に、メインスケール内の目盛縞
を附する場所の限定を受けることがない。又、メインス
ケールの中立面をケース全体の中立面に略合致するよう
ケース形状等を定めることによつて、連結機構を簡素化
できる。更に、ケース内でスケールが凹凸のいずれに曲
つても、当該構造で定まる中立面は不変であり、従つ
て、変形方向又は／及びその程度を考慮しつつ取付け作
業をしなければならないという手間が不必要となる等の
優れた効果を有する。
第１図及び第２図は、本発明の原理を説明するための線
図、 第３図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第１実施
例の構成を示す横断面図、 第４図は同じく要部の縦断面図、 第５図は、同じく連結機構を示す斜視図、 第６図は、同じくメインスケールとケースの中立面の交
線の関係を示す斜視図、 第７図は、同じく連結機構におけるキヤリツジの姿勢変
更の許容状態を示す平面図、 第８図は、同じく変形例のキヤリツジ姿勢変更許容状態
を示す平面図、 第９図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第２実施
例の構成を示す横断面図、 第１０図は、同じく要部の縦断面図、 第１１図は、同じく連結機構を示す斜視図、 第１２図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第３実
施例の構成を示す横断面図、 第１３図は、同じく要部の縦断面図、 第１４図は、同じく連結機構を示す斜視図である。 ８Ａ、８Ｂ……相対移動部材、 １０……ケース、 １２……メインスケール、 １４……キヤリツジ、 １６……インデツクススケール、 ２０……ロツド、 ２１……連結腕、 ３０、３２、３４、３６……板ばね、 ３８……連結ブラケツト。
図、 第３図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第１実施
例の構成を示す横断面図、 第４図は同じく要部の縦断面図、 第５図は、同じく連結機構を示す斜視図、 第６図は、同じくメインスケールとケースの中立面の交
線の関係を示す斜視図、 第７図は、同じく連結機構におけるキヤリツジの姿勢変
更の許容状態を示す平面図、 第８図は、同じく変形例のキヤリツジ姿勢変更許容状態
を示す平面図、 第９図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第２実施
例の構成を示す横断面図、 第１０図は、同じく要部の縦断面図、 第１１図は、同じく連結機構を示す斜視図、 第１２図は、本発明に係る直線型変位測定装置の第３実
施例の構成を示す横断面図、 第１３図は、同じく要部の縦断面図、 第１４図は、同じく連結機構を示す斜視図である。 ８Ａ、８Ｂ……相対移動部材、 １０……ケース、 １２……メインスケール、 １４……キヤリツジ、 １６……インデツクススケール、 ２０……ロツド、 ２１……連結腕、 ３０、３２、３４、３６……板ばね、 ３８……連結ブラケツト。
Claims (2)
- 【請求項１】相対移動部材の一方側に固定される中空細
長ケースと、 該ケースの内側長手方向に沿って固定され、長手方向表
面に目盛が形成された長尺のメインスケールと、 相対移動部材の他方側と連結され、前記メインスケール
に沿って、その長手方向に移動するキヤリツジと、 前記メインスケールと対面する状態で、前記キヤリツジ
に保持されたインデツクススケールと、 前記メインスケール及びインデツクススケール間の相対
移動変位量を電気信号に変換する検出器とを含む直線型
変位測定装置において、 前記インデツクススケールをメインスケールの曲りの面
の法線に対して直交した状態に維持できるように前記キ
ヤリツジの姿勢変更を許容可能な連結機構を用いて、 該連結機構の一端を前記キヤリツジに連結し、 該連結機構の他端を、前記メインスケールを含むケース
全体に曲げモーメントを加えた時に伸縮を生じない中立
面内であって、且つ、互いに交差する複数の各中立面内
で、前記相対移動部材の他方側に連結することにより、 該連結機構を介して、前記キヤリツジと相対移動部材の
他方側を連結したことを特徴とする直線型変位測定装
置。 - 【請求項２】前記連結機構による連結を、前記複数の中
立面の交線上で行うようにした特許請求の範囲第１項記
載の直線型変位測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103467A JPH0612255B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 直線型変位測定装置 |
| US06/733,760 US4603480A (en) | 1984-05-22 | 1985-05-14 | Linear scale type displacement measuring instrument |
| GB08512718A GB2159277B (en) | 1984-05-22 | 1985-05-20 | Linear scale type displacement measuring instrument |
| DE19853518259 DE3518259A1 (de) | 1984-05-22 | 1985-05-21 | Wegmessinstrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103467A JPH0612255B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 直線型変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60247108A JPS60247108A (ja) | 1985-12-06 |
| JPH0612255B2 true JPH0612255B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=14354810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103467A Expired - Fee Related JPH0612255B2 (ja) | 1984-05-22 | 1984-05-22 | 直線型変位測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4603480A (ja) |
| JP (1) | JPH0612255B2 (ja) |
| DE (1) | DE3518259A1 (ja) |
| GB (1) | GB2159277B (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3621236A1 (de) * | 1986-06-25 | 1988-01-14 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Laengen- oder winkelmesseinrichtung |
| DE3624485A1 (de) * | 1986-07-19 | 1988-01-21 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmesseinrichtung |
| DE3627546C1 (de) * | 1986-08-13 | 1987-11-12 | Maho Ag | Vorrichtung zur Kompensation der Waermedehnung zweier relativ bewegbarer Maschinenteile |
| DE3713548A1 (de) * | 1987-04-23 | 1988-11-03 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Montageverfahren fuer eine positionsmesseinrichtung |
| EP0348660B1 (de) * | 1988-06-29 | 1992-02-19 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung |
| US4974332A (en) * | 1988-08-19 | 1990-12-04 | Delta International Machinery Corp. | Measurement system reader element standoff |
| DE3841488A1 (de) * | 1988-12-09 | 1990-06-13 | Zeiss Carl Fa | Koordinatenmessgeraet mit einem oder mehreren fuehrungselementen aus aluminium |
| DE3908260C1 (ja) * | 1989-03-14 | 1990-05-31 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut, De | |
| US5239307A (en) * | 1989-10-10 | 1993-08-24 | Micro Encoder Inc. | Method and apparatus for sensing of position |
| US5125165A (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-30 | Mitutoyo Corporation | Precision linear measuring device having an improved spindle mounting device |
| US5172485A (en) * | 1991-10-17 | 1992-12-22 | Mitutoyo Corporation | Precision linear measuring suspension system having sliding contact between the scale and the pick-off |
| DE4406798C2 (de) * | 1994-03-02 | 1997-11-27 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| DE19854318A1 (de) * | 1998-11-25 | 2000-05-31 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Längenmeßeinrichtung |
| US6327791B1 (en) | 1999-06-09 | 2001-12-11 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of Commerce | Chain code position detector |
| WO2000077472A1 (en) * | 1999-06-16 | 2000-12-21 | Snorkel International, Inc. | Chain code position detector |
| EP1795874B1 (en) * | 2005-12-07 | 2018-05-30 | Mitutoyo Corporation | Displacement measuring device |
| JP6355349B2 (ja) | 2014-02-04 | 2018-07-11 | 株式会社ミツトヨ | リニアエンコーダ |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2510219C3 (de) * | 1975-03-08 | 1978-05-18 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Längenmeßeinrichtung |
| JPS5246754U (ja) * | 1975-09-12 | 1977-04-02 | ||
| DE2712096C2 (de) * | 1977-03-19 | 1979-01-04 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Gekapselte Meßeinrichtung |
| DE2727769C2 (de) * | 1977-06-21 | 1979-01-25 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Gekapselte Längenmeßeinrichtung für große Meßlängen |
| JPS5433483U (ja) * | 1977-08-07 | 1979-03-05 | ||
| DE2900113C2 (de) * | 1979-01-03 | 1985-08-29 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Längenmeßeinrichtung mit längsverschieblichem Maßstab |
| JPS5829842A (ja) * | 1981-08-18 | 1983-02-22 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 塗装性の改良されたプロピレン重合体組成物 |
| JPS5836725A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-03 | Honda Motor Co Ltd | 車両の冷却装置 |
| DE3201887C2 (de) * | 1982-01-22 | 1983-11-24 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Längenmeßeinrichtung |
| DE3204012C1 (de) * | 1982-02-05 | 1983-02-03 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Inkrementale Messeinrichtung |
| DE3208591C2 (de) * | 1982-03-10 | 1986-06-05 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Digitales elektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem |
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