JPS62265525A - 長さの増分の測定装置 - 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】 本発明は長さの増分？測定するための装置に関する。こ
の種の光学的画定システムを用いろと測定区域で高い解
像力が得られ、従って高い測定精度が得られる。スケー
ルおよび絞り（Ｂｌｅｎｄｅ　）により得られる明暗信
号が光検出型受信装置により記録され、計算される。

距臨増分の長さは目盛線の幅によって定められる。目盛
線の最小幅は！＃遣技術上の理由から制限されるので、
１目盛の増分値の範囲内での中間値も測定できることが
必要となる。既知の画定システムの場合、これは内挿に
よって行われ、その場合第１受信装置とは別の位置に少
なくとも１個の第２受信装置が配置され、これは同様に
別の位置に配置された絞りから明暗信号を受信する。こ
うして得られる２麺の信号によって、距離の増分がさら
に細分される。

従って本発明の課題は、構造が簡単であり、かつ妨害と
なるものに対してできろ限り不感性である。冒頭に述べ
た種類の装置を創造′ｆることである。さらにこの装置
は場所をとらずに収納できなければならず、またこれは
高い解ｆ象力な示さなければならない。これらの課題は
本発明により、規則的な目盛線を備えた透明なスケール
に元を通過させるための光源、収束した光線（具体的に
は棒状の光線束）を得るための絞り、および少なくとも
絞りとスケールの相対位置を示す、光線を受信でるため
の光検出型受信装置を備えた。長さの増分を測定′ｆる
ための装置であって、絞りはスケールの目盛線に対して
その長さ方向が惟斜した状態で、スケールと絞りの間に
相対的な動きがあると目盛線の長さ方向に移動可能な光
線が受信装置上に投射されろ状態に配置されていること
を特徴とｆる装置によって解決される。

光線束が個々の目盛線に対して鍮斜するように配置″′
ｒることにより、その断面形状が距離の増分に応じて目
盛線の長さ方向に活って違った様相を呈てるｙｔＮＭ束
が受信装置上に投射されることが理解されよう。これに
より、増分の解像について目盛軸全体の長さが役立つ。

内挿のための光学的−電気的信号形成手段は省略できる
。これは、受信装置とに投射される光線束のそれぞれの
場合の相対位置が単純に距離増分の一定の部分に対応″
ｆるからで慶）る。光源の強度の個々の変動は何ら影響
？もたない。光線の相対位置のみが仰１定に重要なので
あって、その強度は重要でない。電磁波または汚れてよ
るスケールの部分的混濁も、測定結果に伺ら影響を与え
ない。

特に有利には絞りは光源とスケールの間に配置される。

絞りを直接に発光ダイオード上に配置τろと、特に小型
で場所をとらない構造様式が得られろ。

受信装置上の光線の相対位置は、受信装置が目盛線の長
さ方向に配列さねたスケールと敢りの相対位置に応じて
の信号形成のために交互にどれかが活性化されうる受信
単位数個を備えている場合。

特に有利に検定できろ。たとえばフォトダイオード了し
イ上に数個のフォトダイオードを順々に並べて配列でる
ことができる。イメージセンサ−も使用できる。増分の
解像度は明らかに、独立して活性化しうる受信単位が受
信装置上に目盛線の長さ方向により多数配列されるほど
高くなる。

本発明の！Ａ置がもつ他の利点は以下の説明および図面
から明らかになる。不発明の実施例な図面に示し、詳細
に後述する。

第１図は辿１定配置を示″ｆ透視図であり。

第２図は曲１定配置を上から見た図であり。

第６図はスケールな光源側から見た図であり。

第４図は受信装置とでσ）光線の変化？４段階で示した
ものであり。

第５図は測定センサを通して見た本発明の装置を備えた
測定器の断面図であり。

第６図は第５図に示した測定センサの一部！、Ｉ］　Ｇ
ｉ！ｌいた平面図である、 第１図に示すように、この装置は本質的に光源１からな
り、この前に収束した光線棒５を得るための勝伏板り４
が配置されている。光源１は好ましくは１級り４が直接
その表面上に配置されるように加工されているＬＥＤで
ある。平行六面体の形をした発光ダイオードなこの目的
で１元が側方へ出るのな可能にｆるために４５°の角度
に傾斜させろ。コーチングしたガラス板からなるスリッ
ト型の絞りなＬＥＤの側面に、スリットがＬＥＤの開口
部によって片寄らされた光線棒の範囲内にあるように配
置する、最後にＬＥＤの表面を光不透過性の反射性アル
ミニウム７−トで′Ｓ５゜光線５は光検出型受信装置６
上に投射される。

光源１または絞り４と受信装置６の間で、透明なスケー
ル３は矢印Ａ方向に移動可能である。スケール６を固定
し、と紀の長さｆｌｌｌ＋定用の他の構成部品を移動可
能な状態に配置することも理論的に考慮できろことは自
明であろう。スケール３上には既知の方法で各目盛線２
からなる線グリッド（Ｓ　ｔｒｉｃｈｈｉ　ｔｔｅｒ　
）　　が施され℃いろ。目盛り緘２とではスケールは透
明でない。

特に第６図から明らかなように、絞り４はスケール３に
当たる光束が目盛線２に対して一定の角度αＩｔＩｉｉ
糾てるよ５Ｖｃ配礒され℃いる。これにより。

スケール６が移動でると受信装置６上に投射さね。

た光線の杉状は目盛線の長さ方向（第１図において矢印
Ｂ方向で表わされ３）に活って違った形で現わねる。論
：１図に示されるように、目盛線２′はず頃かトした光
線５の一部を覆うので、陰２１が受信装置上に投射され
る。受信装置での信号形成には残った光線５′のみが使
わハる。こねは図示さ４た相対位置ではその幅が受信装
置の下縁部に近いほど小さくなっている三角形を示す。

第４図はスケールが１増加分の袖ずつ移動した場合の受
信装置６上におけ７１光線５の肘状および位置の変化な
示す。この場合受信装置６は互いに上下に配列された７
個のダイオード７を備えたフォトピンダイオードアレイ
として構成され℃いる。

第４ａ図にはゼロと仮定でる位置が示されている。

この場合、主として中央のダイオード７、が照射さねて
おり、これよりも下方およびと万にあるダイオードは次
第に細くなっている光束？受けているにすぎない。

スケールが矢印方向に死だけ移動でると１光線５の位置
および賂伏は第４ｂ図から明らかなように、主として上
方のダイオード′７５．７６および７７が照射さねる状
態に変化ｆろ。

スケールがさらに偽だけ＃勤した状態を示ｆ第４Ｃ図の
場合、中央のダイオード７、はもはや実際上照射されて
いない。その代りに、−万では下方のダイオード７、〜
７３と、他方では上方のダイオード７５〜７□がほぼ一
様に照射さｔｌている。

第４ｄ図に示したようにスケールが１目盛の合計％だけ
移動した場合、照射の主点は下方のダイオード７□〜７
３ｖｃある。さらに殉だけ移動した場合は、再び第４ａ
図に示した照射像が得られろ。

目Ｉ＆ｌ１１５１２′はスケールと受信装置の相対的な
移動？明示ｆるために示したもので、Ｇする。距離増分
内の任意のｂ分が前進に伴なって変化するフォトダイオ
ード照度を与えることが理解されよう。技術的にさらに
実現可能な解ｆ象水準の向上は１個々のダイオードの数
ならびに目盛線または光束の長さに依存でる。

照射されたダイオードから得らｉる（８号は複雑な換算
なしにＩＣによって、そのまま１ｆｔｌ＋定値？求める
のに使用できる。走行した経路全体な計算することによ
り１画定距離全体が求められろ。ダイオード照射のＨ＋
＠序によつ℃スケールの惨動万ｌ’１判定″ｆることも
できる。会せられた伯崎なそのまま市販のコンピュータ
ーで評価でろことができる。

エレクトロニクスでは根本的に任意の長さのスケールを
装入ｆ不ことができるので、田１：定装置におい℃はエ
レクトロニクスを調節ｆることなくスケール？延長ｆ石
だけでよい。

第５図および第６図では不弁明による装置が向ｊ定器の
迎ｊ定センサ８内に示されている。この図は原寸に対し
約２．８倍に拡大されている、―次元または多次元測定
器におけろ測定センサの機能は界門家に知らｊでいるの
で、ここでは詳述しない。

画定センサ８は本質的にケーシング管１２からなり、こ
れは一端でケーブル末端ソケツ１−（Ｋａｂｅ−１ｅｎ
ｄｍｕｆ’ｆ　）　１３　Ｖｃよッテ、また他端は緩偵
Ｉ箱１４によって閉じられている。ケーシング管１２内
には精”密なガイドケース１０が配置さ名、この中にス
ケール支持体９が軸方向に１ｆ６ｉ１１１Ｊ可能な状態
で置かねている。

上記９および１０は破細の材料、たとえば３１ｃ　、　
５ｔ３Ｎ１．　ＺｒＯ２，Ａｌ□０３．シアロン（Ｓ　
１ａｌｏｎ　）　Ｔ　ｉｃ　、　ＡｔＮ　、　ＺｒＮ　
、　Ｃ，ＢＮ　（多結晶または単結晶構造のもの）から
なる。スケール支持体９ｖＣは七ンｖピン受け（Ｔａ５
ｔｓｔｉｆ’ｔ　−Ａｕｆｎｅｈｍｅｒ　）　１５がね
じでとめつけられ、これにはたとえば球付きのセンサピ
ンをねじでとめることができる。ねじ違いに対して備え
るために。

センサピン受け１５にはガイドナツト２２が設けられ、
これには緩衝箱１４においてガイドボルト１６がかみ合
っている。ばね緩衝リング１７と緩衝箱１４の間にある
圧力はね１９は、負荷されていないセンサピン受け１５
またはスケール支持体９を常に末端位置に保持するため
のものである。

汚染に対して保議でろために、はね緩衝リング１７と緩
衝箱１４０間にゴム製ベローズ２０が配置されでいろ。

スケール支持体９には光源１か収束した元をスケール６
を頁通して受信装置６上へ投射しうろ状態で、スケール
６が固定されている、受信装置６は唄１１定ヘッド１１
Ｊ：に配置さ名る。唄１１定ヘッドは同時にスケール支
持体９の支持体としても役立っている。光源１はこれに
設けられた絞りと共に。

スケール３が直接に絞りに活ってでべる状態で山１１定
ヘッド１１内に保持される。これによって赦乱元が１ｓ
ｌｊ止される。スケール６上にはさｌ−１ｖｃ紗りとス
ケールの表面との接触をもたらす乳剤を施してもよい。

光源かスケールの表面に対して一定の片寄りをもつよう
に′ｆるために、たとえはガイドケース１０と光源１の
間に、はね弾性を示す発泡体片２３をはさんでもよい。

ガイドケース１０はケーブル末端ソケット１３に対して
シール環１８によってふさがハでいる。

上記実施態様は本発明装置のきわめて簡単なかつ小型の
構成様式なゴ兄明したものである、ｉｌ＋１定操１乍に
必要なエレクトロニクスはてべてセンサ８に組込まれて
いる。本発明の測定装置を他の設備にも装入しうろこと
は自明である。たとえば丸み御［定装置、歪曲ｊ定装置
、勾配測定器などである。本発明の装置は直線距離の画
定の入に限定さ４ない。

全く同じ様式で角度も曲１定できろ。このためには回転
身動をｉｉ！１．：定ｆろために１６線伏のスケール６
な同じ目パリが施された円形のスケールに交％ｆるだけ
でよい。

【図面の簡単な説明】

第１し１は６１１）定装置を示す透視図であり。 第２図は第１図の配置を上から見た図であり。 第６図はスケールな元首側から見た図であり。 第４図は受信装置上での光線の変化を４段階で示したも
のであり。 第５図は本発明の装置を備えた測定器の画定センサのり
１而図であり。 第６図は第５図によるセンサの一部切開いた平面図であ
る。 これらの図面において各奇岩は下記のものを表わす。 １：光源：　２：目盛線；　ろニスケール；４：絞り；
　５：光線束；　６：受信装置；７：ダイオード；　８
：センサ；　９ニスケ一ル支持体；　１０ニガイドケー
ス；　１１：但１ｊ定ヘッド；　１２：ケーシング管；
　１３：ケーブル末端ソケット；　１４：緩衝箱；　１
５：センサピン受け；　１６：ガイドボルｌ−；　　１
７：ばね緩衝リング；　１８：シール環；　１９：シー
ル環；　２０ベローズ；　２１：陰；　２２ニガイドナ
ツト、 （外５名〕 手続補圧力（方式） 昭和６２年　ぐ月−ＬＦ日 ％＃庁長官黒田明４１［殿 １、事件の表示　　　　　　　　　　　　０ち昭和乙２
年特許願第　、２乙：０１，１　　号３、補正をする者 事件との関係　　出　願　人 住所 了）−？Ｓンず゛ゼルンヂフト ４、代理人 ３、補正の対象 図　　　面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、規則的な目盛線（２）を備えた透明なスケール（３
   ）に光を通過させるための光源（１）、収束した光線（
   棒状の光束）を得るための絞り（４）、および絞りとス
   ケールの中間における少なくとも１つの相対位置を示す
   光線を受信するための光検出型受信装置（６）を備えた
   、長さの増分を測定するための装置であつて、絞り（４
   ）はその長手方向がスケール（３）の目盛線（２）に対
   して、角度がずれた状態で、配置されており、かつスケ
   ール（３）と絞り（４）の間に相対的な動きがあると目
   盛線（２）の長さ方向に移動可能な光線（５）が受信装
   置（６）上に投射される状態に配置されていることを特
   徴とする装置。 ２、絞り（４）が光源（１）とスケール（３）の間に配
   置されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載の装置。 ３、絞り（４）が発光ダイオード上に直接に設けられて
   いることを特徴とする、特許請求の範囲第２項に記載の
   装置。 ４、受信装置（６）が目盛線（２）の長さ方向に配列さ
   れた数個の受信単位（７）を備えており、これらがスケ
   ール（３）と絞り（４）の相対位置に応じて信号形成の
   ために交互にどれかが活性化されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   装置。 ５、受信装置（６）がフォトダイオードアレイまたはイ
   メージセンサーであることを特徴とする、特許請求の範
   囲第４項に記載の装置。 ６、スケール（３）が固定された絞り（４）上をスライ
   ドしうることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ない
   し第５項のいずれかに記載の装置。 ７、規則的な目盛線（２）を備えた透明なスケール（３
   ）を照射するための光源（１）、棒状の収束した光線束
   を得るための絞り（４）、および少なくとも１つの絞り
   とスケールの相対位置を示す光線を受信するための光検
   出型受信装置（６）を備えた、長さの増分を測定するた
   めの装置であつて、 ―絞り（４）は発光ダイオード（１）上に直接に設けら
   れ、相対的に発光ダイオードに対して移動が可能なスケ
   ール（３）上をスライドし、 ―絞りはその長さ方向がスケールの目盛線に対して傾斜
   した状態で配置され、 ―絞りに向かつてスケールの反対側に、数個の受信単位
   を含む受信装置（６）が配置され、これら受信単位はス
   ケールと絞りの相対位置に応じて信号形成のために交互
   にどれかが活性化されることを特徴とする装置。