JPS58187809A

JPS58187809A - 移動量測定装置

Info

Publication number: JPS58187809A
Application number: JP7215782A
Authority: JP
Inventors: Jiro Imoto; 井本　二郎
Original assignee: Iida Kogyo KK
Current assignee: Iida Kogyo KK
Priority date: 1982-04-27
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1983-11-02

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】って、一層詳細には、例えば工作機械のテーブルや刃物
台等の可動体を送υ機構により前後（左右）動作及び昇
降動作させた場合に、その可動体の移動量を高精度で測
定することができ、しかも廉価に製造することのできる
移動量測定装置に関するものである。

木工機械その他の工作機械には、ベッド上を前後に摺動
するテーブルや、コラムに沿りて昇降作動するアームそ
の他刃物台等の可動体が取付けられ、送り機構の手元操
作により所望の移ｋｈｉｔｔだけ送られるようになって
いる。これらの工作機械では被加土物の工作精度を維持
乃至向上させるためには、その可動体の移動量を常に測
定して監視し得るようになっていることが肝要である。

この要鯖に応じて、木工機械等の工作機械には、可動体
の直線移動を検出表示するためのリニアスケールが１部
採用されている。このリニアスケールは、一般にユニッ
トスケールと、ケーブルユニットと、デジタル表示装置
とからなり、ケーブルユニットを可動体に取付け、これ
に内蔵した磁気センサによりユニットスケールにおける
直線方向の変位を検出するものである。これは極めて高
精度に移動量の測定をすることができるが、コストが高
くつくため、汎用の工作機械に広く使用することは価格
面から困難であった。

また、普及形の移動量指示装置として、可動体の送り機
構のねじ軸にセンサを設け、このねじ軸の回転数によシ
移動量を検出するものが提案されている。これは、安価
に製造し得る利点はあるが、ねじ機構に宿命的に伴うバ
ククラッシュその他機械的精度に測定結果が左右され、
測定精度が劣る難点がある。

本発明は、このような従来技術に係る移動量測定装置に
内在していた、前記欠点に鑑み案出さｉｔたものであっ
て、可動体の移動量を高精度で測定することができ、し
かも製造コストの低廉な移動１測定装置を新たに提供す
ることを目的どする。

この目的を達成するため、本発明に係る移動量測定装置
は、移動量の測定対象となる被測定可動体と、この可動
体の直線運動を拡大された回転運動に変換する運動拡大
変換機構と、この機構により拡大変換されたＩＰ１転運
動を検出してパルスを発生するセンサと、このセンサか
らのパルスを可動体の移動量として演算表示する演算表
示回路とからなることを特徴とする。

前記運動拡大変換機構は、前記被測定可動体の移動方向
に沿った倶ｊ部に平行に配設したランクと、固定側に枢
支され前記ラックと噛合って回転するビニオンと、この
ビニオンに同軸接続した大径の歯車と、この大径の歯車
に小径の歯車を介して噛合され前記小径の歯車に同軸接
続して回転されるスリット円板とから構成するのが好適
である。

前記運動拡大機構は、前記被測定可動体の移動方向に沿
った側部に平行に配設した長形の摺動部材と、固定側に
枢支され前記摺動部材に圧接されて回転する第１摩擦軸
と、この第１摩擦軸に同軸接続した大径の摩擦円板と、
この摩擦円板に第２単擦軸を介して圧接され前記第２４
１擦軸に同軸接続して回転されるスリット円板とから構
成してもよい。

更に、前記運動拡大機構は、前記被測定可動体の移動方
向に沿った側部に支持バーを介して張架したワイヤと、
固定側に回転自在に枢支され前記ワイヤを巻掛けられて
回転するプーリ軸と、このブーり軸に同軸接続した大径
の摩擦円板と、この摩擦円板に回転軸を介して圧接され
前記回転軸に同軸接続して回転されるスリット円板とか
らなるよう構成しても、所期の効果が有効に達成される
。

次に、本発明に係る移動量測定装置につき、好適な実施
例を挙げて、添付図面をε照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係る移動量測定装置の基本的な作動
原理を説明するための概略図であって、参照符号１０は
移動量の測定対象となる被測定可動体を示し、この被測
定可動体１０は矢印方向に直線的に移動し得るようにな
っている（ここに被測定可動体とは、図示しない送り機
構によって移動を制御される可動体が複数ある場合の、
最終的な制御対象である可動体をいう）。前記の可動体
１０の移動方向に沿った側部１２には、これと平行に長
形のラック１４が配設され、このラック１４は側部１２
に穿設した通孔１６．１６に摺動自在に挿通されるガイ
ド棒１８．１Ｂを備え、かつこれらガイド棒１８．１８
には、ラック１４と可動体側部１２との間において圧縮
ばね２０．２０が弾力的に介装されていることが望まし
く、他の方法として被測定可動体１０にラック１４を直
接ボルト等で取り付ける方法も良い。

また、図示しない固定側（これは可動体１０に対応する
ものであって、一般的には工作機械のフレーム等の基台
や、コラムがこれに相当する）には、適宜の支持手段を
介してビニオン２２が同一自在に枢支され、とのビニオ
ン２２は前記のラック１４と噛合している。ビニオン２
２の枢軸２４には大径の歯車２６が同軸的に接続され、
更に前述した適宜の支持手段に小径の歯車２８が回転自
在に枢支されて、前１己大径の歯車２６はこの小径の歯
車２８に噛合している。小径の歯車２８の枢軸３０には
、円周部に所定数のスリット３２を一定間隔で穿設した
スリット円板３４が同軸的に接続され、小径歯車２８と
共に回転するようになっている。

従って、可動体１０を矢印方向に前後移動させれば、ラ
ック１４とビニオン２２との噛合作用下に大径歯車２６
は回転し、従ってこの大径歯車２６に噛合する小径歯車
２８も回転し、スリット円板３４も回転するととが諒解
されよう。この歯車機構は、ラック１４（及び可動体１
０）の直線運動をスリット円板３４の回転運動に変換す
るものであるが、更にビニオン２２と、これより大径の
歯車２６と、小径の歯車２８との歯車列で構成されてい
ることから、ラック１４の直線運動距離（運動量）は、
スリット円板３４に拡大された回転運動距離（運動ｉｔ
）として伝達されている。すなわち前記の歯車機構は、
運動拡大変換機構の一種である。この拡大率は、歯車比
を変更することによ、！ｌｌｌ神々に設定される。なお
、ラック１４を可動体１０に対して、圧縮はね２０．２
０により弾力的に支持している理由は、ラック１４をビ
ニオン２２に常時圧接させて、機械的なバンクラッシュ
を除去するためである。

前記ス１ｙ・ット円板３４の外周の回転軌跡に近接して
、センサ３６．３６が配設され、とのセンサは該スリッ
ト円板３４の回転運動を検出して、所定のパルスを発生
するようになっている。例えばとのセンサ３６は、発光
素子と受光素子とからなる光センサであって、発光素子
から投射された光束が受光素子に到達するまでの投光経
路を、スリット円板３４のスリット３２が通過して遮光
及び遮光解除をする際の光の明暗を、受光素子における
電気的信号の強弱として捉え、これに応答したパルスを
発生するものとする。この場合、センサ３６．３６とス
リット円板３４は、一種の光学式ロータリーエンコーダ
に相当する。なお、ここでセンサ３６を２個用いたのは
、スリット円板３４の正転及び逆転に夫々対応させるだ
めである。

その他のセンサとしてホール素子を使用し、スリット円
板の代りに磁石をとりつけてこれを検出することも可能
である。。

またセンサ３６として、高周波発振形の近接スイッチを
使用してもよい。これは、スリット円板３４による高周
波速断効果を応用してパルスを発生するものであって、
センサ３６にはコ字状の溝があり、この溝中をスリット
円板３４のスリット３２が通過するようになっている。

畝溝の内壁の一方に発信コイル、反対側に受信コイルを
、その検出軸を一致させて対向的に埋込み、高周波的に
両コイルを結合させ、高周波遮蔽効果を持つ金属製のス
リット円板３４が両コイル間を通過して高周波的結合が
迩断されると、出力がＨとなり、遮蔽が無くなれば出力
がＬになることによって、所定のパルスを発生するもの
である。このセンサ３６の出力は、第２図に示すような
演算表示回路によって演算処理され、移動量が数値とし
て表示される。

第２図は、可動体１０が水平に移動する場合の本発明装
置の一実施例を示すものであって、例えば工作機械のベ
ッド（図示せず）に摺動自在に担持された加工テーブル
を可動体１０として想定している。該テーブル１０は、
符号３８で示す送り機構のハンドル４０の回転操作によ
り、矢印方向に水平に前後摺動する。このテーブル１０
の移動方向に沿った側部１２に、第１図で示したと同様
にラック１４が配設され（圧縮ばねによる圧接機構は省
略したので、図示されていない）、工作機械のフレーム
等基台からなる固定側に回転自在に適宜枢支した一連の
歯車列（ピニオン２２、大径歯車２６及び小径歯車２８
）に前記ラック１４が噛合することによυ、このラック
１４の直線運動は、スリット円板３４の拡大された回転
運動に変換される。スリット円板３４の回転運動はセン
サ３６により検出されて所定のパルスとして出力され、
演算回路４２で演算処理されてテーブル移動量が算出さ
れた後、ディジタルディスプレイ等の表示回路部４４に
測定結果が表示される。

この場合、テーブル１０自体の移！ｉｎは僅かであって
も、前記の歯車列によって回転運動に変換される際に、
その運動量すなわち移動量は拡大されてスリット円板３
４に伝達されるため、センサ３４による検出が容易であ
る。まだ、送り機構１８等には、機械的結合に起因する
バックラッシュが生じていても、これとは関係なく、被
測定可動体であるテーブル１０自体の移動量を直接拡大
検知するようになっているので、精度の極めて良好な移
動量測定が達成される。なお、歯車列自体にも、その噛
合によるバックラッシュが本来生ずるが、先に述べたよ
うにラック１４は圧縮ばね２０，２０を介して可動体（
テーブル）１０に弾力的に支持されピニオン２２を圧接
しているので、バックラッシュは殆んど除去されており
、これも装置の精度向上に大きく寄与している。

次に第３図は、可動体１ｏが垂直に昇降移動する場合の
本発明装置の一実施例を示すものであって、例えば工作
機械の刃物取付相スピンドル４６を支持するアームを可
動体とし、このアーム１゜はあり形の案内面４８を介し
てコラム５ｏに摺動自在に支持されている。前記アーム
１ｏには、送りねじ５２からなる垂直送り機構が配設さ
れ、１対のベベルギヤ５４を介して水平回転軸５６に歯
車結合され、この水平回転軸５６に取付けたハンドル４
０の回転により、アーム１０はＯｆｔ　Ｂｅコラム５０
に沿って垂直に昇降移動する。この場合も、第１図及び
第２図に示すと同様に、ラック１４と一連の歯車列（ピ
ニオン２２．大径歯車２６．小径歯車２８）との噛合せ
により、ラック１４（すなわちアーム１０）の移動量を
スリット円板３４の回転移動量に拡大変換し、センサ３
６のパルス出力を演算して、移動量を算出表示している
。

本実施例のように可動体１０を昇降移動させる場合は、
操作名が手元操作し易いように、送り機構を図示の如く
２段構成とする場合が多いが、このように歯車やねじ軸
の組合せが多くなる程バックラッシュやねじの累積ピッ
チエラーは一般に増加するものである。しかるに本発明
装置では、第２図に関連して説明したように、直接被測
定可動体１０の移動量を拡大検知するものであるから、
当該用動体１０以前の可動部に如伺にバックラッシュや
累積ピッチエラーが生じていても、これにより測定精度
が悪影響を受けることはない。

第１図乃至第３図に関連して説明した実施例では、運動
拡大変換機構として歯車列を使用した場合を示したが、
それ以外の機構を採用して運動量の拡大を行わせること
が可能である。例えば第４図は、歯車の使用に変えて、
庫擦係合による回転体を採用したものである。すなわち
、好ましくはゴム等の岸擦系数の高い材質からなる摺動
部材５８が可動体１０に圧縮ばね２０．２０を介して弾
力的に支持され、この摺動部材５８に圧接されて回転す
る第１摩擦軸６０が固定側に適宜の支持部材を介して枢
支されている。第１岸擦軸６０に大径の摩擦円板６２が
同軸的に接続され、この大径の摩擦円板６２に、これよ
り小径の第２摩擦軸６４が回転自在に圧接されている。

第２摩擦軸６４には、スリット円板３４が同軸的に接続
され、摺動部材５８（すなわち可動体１０）の直線運動
は、各拳擦軸及び摩擦円板に摩擦系合により伝達されて
、回転連動に拡大変換される。

第５図は、本発明装置に使用される運動拡大変換機構の
別の実施例を示すものであって、可動体１０の移動方向
に沿った側部１２に水平に張出した支持バー６６．６６
に、温度変化による伸縮の少い材質からなるワイヤ６８
が張架されている。

更に図示しない固定側に、小径の回転軸７０が回転自在
に枢支され、この回転軸７０に前記スリット円板３４が
同軸的に接続される。また同じく固定側に、前記ワイヤ
６８が複数回巻回されて自在に回転するプーリ軸７２が
適宜の支持部材を介して枢支され、このプーリ軸７２と
同軸的に大径の摩擦円板７４が接続されている。そして
、前記大径の摩擦円板７４は、前記回転軸７０に圧接さ
れている。このように構成することによっても、可動体
１０の運動は、支持バー６６．６６を介して張架したワ
イヤ６８及び摩擦円板７４により、スリット円板３４に
回転運動として変換伝達される。

しかも回転軸７０及び摩擦円板７４の直径差により、運
動量も拡大伝達される。

このように、本発明に係る装置によれば、被測定可動体
の運動を重接拡大してこれをセンサにより検出し、移動
蓋として演算表示するので（アナログ表示でも、ディジ
タル表示でもよい）、他の可動部分の機械的なバックラ
ッシュやねじ機構部における累積ピッチエラー等の影響
を全く受けることなく、極めて精度の高い移動量測定が
達成される。しかも、構成は比較的簡単であるので廉価
に製造することができ、また加工精度も余シ厳密には要
求されないため製作も容易であり、汎用の工作機械等、
移動量の精密測定が夢精される機器に広く使用し得るも
のである。

以上、本発明に係る移動量測定装置につき、好適な実施
例を物数挙げて詳細に説明したが、本発明はこの実施例
に限定されるものではなく、発明の精神の範囲内で多く
の改良変更をなし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の基本的な作動原理を示す概
略説明図、第２図及び第３図は本発明に保る装置の各実
施例の概略斜視図、第４図及び第５図は本発明に使用す
る運動拡大変換機構の夫々別の実施例を示す概略説明図
である。１０・・・被測定可動体（テーブル、アーム）１２　　
側部　　　　　１４・・ラック１６・・・通孔　　　　
　　１８・・・ガイド棒２０・・圧縮ばね　　　２２・
　ピニオン２４・枢軸　　　　　２６・・・大径歯車２
８・・・小径歯車　　　３ｏ・・・枢軸３２・・・スリ
ット　　　　３４・・・スリット円板３６・・センサ　
　　　３８・・・送シ機構４０・・・ハンドル　　　４
２・・・演算回路４４・・・表示回路　　　４６　　ス
ピンドル４８・・・案内面（あり）　　５０・・・コラ
ム５２・・・送シねじ　　　５４・・・ペペルキャ５６
・・・水平回転軸　　５８・・・摺動部材６０・・・第
１岸擦軸　　６２・・・摩擦円板６４・・・第２岸擦軸
　　６６・・支持バー６８・・・ワイヤ　　　　　７ｏ
・・・回転軸７２・・・プーリ軸　　　　７４・・摩擦
円板特許出願人　飯田工業株式会社出願人代理人　　弁理士　山本喜幾２

Claims

【特許請求の範囲】（１）移動量の測定対象となる被測定可動体と、この可
動体の直線運動を拡大された回転運動に変換する運動拡
大変換機構と、この機構により拡大変換された回転運動
を検出してノ々ルスを発生するセンサと、このセンサか
らのノぐルスを可動体の移動量として演算表示する演算
表示回路とからなる移動量測定装置。（２）前記運動拡大変換機構は、前記被測定可動体の移
製方向に沿った側部に平行に配設したラッ多と、固定側
に枢支され前記ラックと噛合って回転するピニオンと、
このピニオンに同軸接続した大径の歯車と、この大径の
歯車に小径の歯車を介して噛合され前記小径の歯車に同
軸接続して回転されるスリット円板とからなる特許請求
の範囲第１項記載の移動蓋（３）前記運動拡大機構は、
前記被測定可動体の移動方向に沿った側部に平行に配設
した長形の摺動部材と、固定側に枢支され前記摺動部材
に圧接されて回転する第１摩擦軸と、この第１摩擦軸に
同軸接続した大径の摩擦円板と、この摩擦円板に第２摩
擦軸を介して圧接され前記第２摩擦軸に同軸接続して回
転されるスリット円板とからなる特許請求の範囲第１項
記載の移動量測定装置。（４）前記運動拡大機構は、前記被測定可動体の移動方
向に沿った側部に支持パーを介して張架したワイヤと、
固定側に回転自在に枢支され前記ワイヤを巻掛けられて
回転するプーリ軸と、このプーリ軸に同軸接続した大径
の摩擦円板と、この摩擦円板に回転軸を介して圧接され
前記回転軸に同軸接続して回転されるスリット円板とか
らなる特許請求の範囲第１項記載の移動蓋測定装＊、、