JP3077123B2 - 位置検出器 - Google Patents
位置検出器Info
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- JP3077123B2 JP3077123B2 JP04095913A JP9591392A JP3077123B2 JP 3077123 B2 JP3077123 B2 JP 3077123B2 JP 04095913 A JP04095913 A JP 04095913A JP 9591392 A JP9591392 A JP 9591392A JP 3077123 B2 JP3077123 B2 JP 3077123B2
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- JP
- Japan
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- main scale
- position detector
- mounting member
- elastic material
- scale
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械において位置
計測に利用される位置検出器に関し、特に、その取付機
構に関する。
計測に利用される位置検出器に関し、特に、その取付機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械の位置や変位を検出する位置検
出器では、その基準目盛となるメインスケールを機械本
体の移動方向に対して平行に、かつ歪み無く取付けるこ
とが、正確な位置決めをする上で重要である。以下に光
学式エンコーダを例にとって、その簡単な構成とメイン
スケールの取付部分について説明する。図８は一般的な
光学式エンコーダの一例を示す構成図である。光学式エ
ンコーダ１００は、光が透過する部分と出来ない部分と
が一定のピッチで繰返されている目盛トラックが施さ
れ、長手方向に移動するメインスケール１と、光源４や
受光素子５などで構成され、メインスケール１上の目盛
を光学的に検出する読取ユニット３から成っており、機
械の移動と共に長手方向に移動するメインスケール１の
位置を、読取ユニット３で検出して制御装置へ送るよう
になっている。メインスケール１は機械本体に何らかの
取付部材２を介して取付けられているのが普通であり、
従来、メインスケール１を取付部材２に固定する方法と
しては、例えば、接着剤によってメインスケール１を取
付部材２の基準面ＰＨ，ＰＶに固く接着する方法があ
る。
出器では、その基準目盛となるメインスケールを機械本
体の移動方向に対して平行に、かつ歪み無く取付けるこ
とが、正確な位置決めをする上で重要である。以下に光
学式エンコーダを例にとって、その簡単な構成とメイン
スケールの取付部分について説明する。図８は一般的な
光学式エンコーダの一例を示す構成図である。光学式エ
ンコーダ１００は、光が透過する部分と出来ない部分と
が一定のピッチで繰返されている目盛トラックが施さ
れ、長手方向に移動するメインスケール１と、光源４や
受光素子５などで構成され、メインスケール１上の目盛
を光学的に検出する読取ユニット３から成っており、機
械の移動と共に長手方向に移動するメインスケール１の
位置を、読取ユニット３で検出して制御装置へ送るよう
になっている。メインスケール１は機械本体に何らかの
取付部材２を介して取付けられているのが普通であり、
従来、メインスケール１を取付部材２に固定する方法と
しては、例えば、接着剤によってメインスケール１を取
付部材２の基準面ＰＨ，ＰＶに固く接着する方法があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のような位置変換
器においては、メインスケールがガラス材料で作られて
いることが多く、機械本体や取付部材とは異なった熱膨
張率を持っている。そのため、接着剤による固定方法で
は、大きな温度変化があると接着剤層がストレスを受け
て剥離したり、メインスケールが歪んだりしてしまう。
他にも例えば、弾力性のある材料でメインスケールを取
付部材から浮かせたり、バネ機構で取付部材に押さえつ
けたりするなどの方法が提案されているが、温度変化や
湿度変化による変形でメインスケールと取付部材の平行
度が保ちにくかったり、小さい外力でメインスケールが
ずれてしまい復元しないなどの問題があった。
器においては、メインスケールがガラス材料で作られて
いることが多く、機械本体や取付部材とは異なった熱膨
張率を持っている。そのため、接着剤による固定方法で
は、大きな温度変化があると接着剤層がストレスを受け
て剥離したり、メインスケールが歪んだりしてしまう。
他にも例えば、弾力性のある材料でメインスケールを取
付部材から浮かせたり、バネ機構で取付部材に押さえつ
けたりするなどの方法が提案されているが、温度変化や
湿度変化による変形でメインスケールと取付部材の平行
度が保ちにくかったり、小さい外力でメインスケールが
ずれてしまい復元しないなどの問題があった。
【０００４】ここで、位置検出器の取付部材に必要とさ
れるいくつかの条件を列記する。 メインスケールの長手方向が機械の移動軸に対して正
確に平行になっていなかったり、何らかの原因でメイン
スケールにゆがみがあったりすると、正確に位置が検出
できないことがあるため、取付部材はメインスケールを
正確に保持している必要がある。 メインスケール材質と、機械あるいは取付部材との熱
膨張率が異なる場合、温度変化があると熱膨張によって
メインスケールにストレスがかかることがある。そのた
め、長手方向にその伸縮分を逃がしてやる必要がある。 メインスケールに何らかの力が加わって、取付部材と
の位置関係が変化しても元通りの位置関係に復元する能
力を持つ必要がある。復元力がないと、ずれっぱなしに
なったり、どんどんずれていったりする可能性がある。
しかしながら、従来のメインスケール取付方法でこれら
の条件をすべて満たすのは困難であった。本発明は、上
述した事情から成されたものであり、本発明の目的は、
メインスケールが機械に対して正確に取付けられ、か
つ、経時変化の起こらないような取付部材を備えた位置
検出器を提供することにある。
れるいくつかの条件を列記する。 メインスケールの長手方向が機械の移動軸に対して正
確に平行になっていなかったり、何らかの原因でメイン
スケールにゆがみがあったりすると、正確に位置が検出
できないことがあるため、取付部材はメインスケールを
正確に保持している必要がある。 メインスケール材質と、機械あるいは取付部材との熱
膨張率が異なる場合、温度変化があると熱膨張によって
メインスケールにストレスがかかることがある。そのた
め、長手方向にその伸縮分を逃がしてやる必要がある。 メインスケールに何らかの力が加わって、取付部材と
の位置関係が変化しても元通りの位置関係に復元する能
力を持つ必要がある。復元力がないと、ずれっぱなしに
なったり、どんどんずれていったりする可能性がある。
しかしながら、従来のメインスケール取付方法でこれら
の条件をすべて満たすのは困難であった。本発明は、上
述した事情から成されたものであり、本発明の目的は、
メインスケールが機械に対して正確に取付けられ、か
つ、経時変化の起こらないような取付部材を備えた位置
検出器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、目盛が施され
て長手方向に移動するメインスケールと、前記目盛を読
取り前記メインスケールの位置を検出する読取ユニット
とを有し、前記メインスケールを取付部材を介して機械
に取付ける位置検出器に関するものであり、発明の上記
目的は、前記取付部材に、収縮によって前記メインスケ
ールを取付部材の基準面に引きつける収縮要素が組込ま
れていることにより達成される。また、前記収縮要素
は、前記取付部材に設けられた溝部に充填される弾性材
料であることにより達成される。あるいは前記収縮要素
は、前記取付部材中に設置されたばねであることにより
達成される。そして、前記弾性材料は、硬化時の体積収
縮率が位置検出器の使用温度範囲における温度収縮より
も大きい性質を持っていることにより達成される。ま
た、前記取付部材の基準面に設けられた溝部は、前記メ
インスケールの長手方向に対して不連続となっているこ
とにより達成される。
て長手方向に移動するメインスケールと、前記目盛を読
取り前記メインスケールの位置を検出する読取ユニット
とを有し、前記メインスケールを取付部材を介して機械
に取付ける位置検出器に関するものであり、発明の上記
目的は、前記取付部材に、収縮によって前記メインスケ
ールを取付部材の基準面に引きつける収縮要素が組込ま
れていることにより達成される。また、前記収縮要素
は、前記取付部材に設けられた溝部に充填される弾性材
料であることにより達成される。あるいは前記収縮要素
は、前記取付部材中に設置されたばねであることにより
達成される。そして、前記弾性材料は、硬化時の体積収
縮率が位置検出器の使用温度範囲における温度収縮より
も大きい性質を持っていることにより達成される。ま
た、前記取付部材の基準面に設けられた溝部は、前記メ
インスケールの長手方向に対して不連続となっているこ
とにより達成される。
【０００６】
【作用】本発明の位置検出器にあっては、弾性樹脂や弾
性接着剤或いはバネ機構のように、収縮力を持った材料
でメインスケールを取付部材の基準面に引きつけるよう
に固定するので、メインスケールと基準面とを平行に保
ちつつ、温度変化や外力の影響を受けにくいようにメイ
ンスケールを機械に取付けることができる。
性接着剤或いはバネ機構のように、収縮力を持った材料
でメインスケールを取付部材の基準面に引きつけるよう
に固定するので、メインスケールと基準面とを平行に保
ちつつ、温度変化や外力の影響を受けにくいようにメイ
ンスケールを機械に取付けることができる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の位置検出器の第１の例を図８
に対応させて示す構成図である。図８と同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略し、主にメインスケールと取
付部材の接合部について説明する。この例では取付部材
２において、メインスケール１と接する基準面ＰＨとＰ
Ｖにそれぞれ長い溝部ＧＨとＧＶが長手方向に設けられ
ている。そして、これらの溝部ＧＨ，ＧＶには弾性材料
ＦＭが収縮力を持った状態で充填されている。このよう
にして取付けられたメインスケール１は、弾性材料ＦＭ
の収縮力によって、水平方向にも垂直方向にも基準面Ｐ
ＨとＰＶに引きつけられる。
に対応させて示す構成図である。図８と同一構成箇所は
同符号を付して説明を省略し、主にメインスケールと取
付部材の接合部について説明する。この例では取付部材
２において、メインスケール１と接する基準面ＰＨとＰ
Ｖにそれぞれ長い溝部ＧＨとＧＶが長手方向に設けられ
ている。そして、これらの溝部ＧＨ，ＧＶには弾性材料
ＦＭが収縮力を持った状態で充填されている。このよう
にして取付けられたメインスケール１は、弾性材料ＦＭ
の収縮力によって、水平方向にも垂直方向にも基準面Ｐ
ＨとＰＶに引きつけられる。
【０００８】ここで、上記の方法で取付けられたメイン
スケールの特性を説明する。通常、取付部材の基準面Ｐ
Ｈ及びＰＶは、機械の移動方向と平行になるように正確
に加工されている。したがって、メインスケールがこの
基準面に引きつけられることによって、メインスケール
の真直度や機械の移動方向との平行度が正確に保たれ
る。また、使用する環境に温度変化が起こり、メインス
ケールと、機械あるいは取付部材との熱膨張率の違いに
よって、長手方向に異なった量の膨張や収縮が発生して
も、メインスケールは長手方向には比較的自由であるた
めストレスを受けにくい。さらに、図１のような構造に
おいて発生しやすいと考えられる、メインスケールを左
右に押すような外力Ｆが加わっても、溝内の材料の弾性
によってメインスケールの破損を防ぎ、外力Ｆのなくな
ったとき再びもとの正しい状態に復元することができ
る。
スケールの特性を説明する。通常、取付部材の基準面Ｐ
Ｈ及びＰＶは、機械の移動方向と平行になるように正確
に加工されている。したがって、メインスケールがこの
基準面に引きつけられることによって、メインスケール
の真直度や機械の移動方向との平行度が正確に保たれ
る。また、使用する環境に温度変化が起こり、メインス
ケールと、機械あるいは取付部材との熱膨張率の違いに
よって、長手方向に異なった量の膨張や収縮が発生して
も、メインスケールは長手方向には比較的自由であるた
めストレスを受けにくい。さらに、図１のような構造に
おいて発生しやすいと考えられる、メインスケールを左
右に押すような外力Ｆが加わっても、溝内の材料の弾性
によってメインスケールの破損を防ぎ、外力Ｆのなくな
ったとき再びもとの正しい状態に復元することができ
る。
【０００９】ここで、例としてメインスケールを取付部
材に取付ける方法を紹介する。図１のメインスケール１
を取付部材２に取付ける際は、メインスケール１を基準
面ＰＨとＰＶに接した状態で、弾性樹脂や弾性接着剤な
ど硬化後でもその弾性を失わない弾性材料ＦＭを溝部Ｇ
ＨとＧＶに充填する。あるいは、弾性材料ＦＭを硬化前
の状態で溝部ＧＨとＧＶに入れておいてから、メインス
ケール１を基準面ＰＨとＰＶに接するように置いてから
硬化させる。ただし弾性材料ＦＭは、硬化時に体積収縮
する性質があるものを使用する。このようにして取付け
られたメインスケール１は、弾性材料ＦＭの硬化時の収
縮力によって、水平方向にも垂直方向にも基準面ＰＨと
ＰＶに引きつけられる。
材に取付ける方法を紹介する。図１のメインスケール１
を取付部材２に取付ける際は、メインスケール１を基準
面ＰＨとＰＶに接した状態で、弾性樹脂や弾性接着剤な
ど硬化後でもその弾性を失わない弾性材料ＦＭを溝部Ｇ
ＨとＧＶに充填する。あるいは、弾性材料ＦＭを硬化前
の状態で溝部ＧＨとＧＶに入れておいてから、メインス
ケール１を基準面ＰＨとＰＶに接するように置いてから
硬化させる。ただし弾性材料ＦＭは、硬化時に体積収縮
する性質があるものを使用する。このようにして取付け
られたメインスケール１は、弾性材料ＦＭの硬化時の収
縮力によって、水平方向にも垂直方向にも基準面ＰＨと
ＰＶに引きつけられる。
【００１０】図２は本発明の位置検出器の第２の例を示
す一部断面図であり、この例では、溝部に弾性材料ＦＭ
が充填されているのではなく、溝部の壁面と弾性材料Ｆ
Ｍとの間に空隙があり、弾性材料ＦＭは収縮力をもった
状態で、左右の端面の一方がメインスケール１に他方が
取付部材２に付いている。このように、メインスケール
を取付けると、第１の実施例の特性は失わず、更に空隙
の分だけ外力による変位の許容度が増す。図３は図１の
取付部材２の部分を矢印Ｒ方向から見た一部断面図であ
り、上述の取付方法を利用したバリエーションのひとつ
を示すものである。この図は上記の溝部が長手方向に分
離され、各溝部に弾性材料が充填されていることを表し
ている。
す一部断面図であり、この例では、溝部に弾性材料ＦＭ
が充填されているのではなく、溝部の壁面と弾性材料Ｆ
Ｍとの間に空隙があり、弾性材料ＦＭは収縮力をもった
状態で、左右の端面の一方がメインスケール１に他方が
取付部材２に付いている。このように、メインスケール
を取付けると、第１の実施例の特性は失わず、更に空隙
の分だけ外力による変位の許容度が増す。図３は図１の
取付部材２の部分を矢印Ｒ方向から見た一部断面図であ
り、上述の取付方法を利用したバリエーションのひとつ
を示すものである。この図は上記の溝部が長手方向に分
離され、各溝部に弾性材料が充填されていることを表し
ている。
【００１１】このように構成すると、温度変化などで起
こる弾性材料の長手方向の伸縮の影響がそれぞれの部分
で分離されて長手方向に累積されなくなる。また、弾性
材料を長手方向に例えば同図のＦＭａ〜ＦＭｅに示すよ
うに５つに分離し、左端のＦＭａの部分を固い材料でつ
くり他の部分を比較的柔らかい材料でつくると、もし温
度変化によるメインスケールの伸縮があっても、メイン
スケールは取付部材に対し左端を基準にして右側に伸縮
する。また、中央のＦＭｃの部分を固い材料でつくる
と、メインスケールは中央部を基準にして両端が伸縮す
る。このように、各部分の材料の特性を適当に変化させ
ると、温度変化による伸縮の基準を所望の部分にするこ
とできる。
こる弾性材料の長手方向の伸縮の影響がそれぞれの部分
で分離されて長手方向に累積されなくなる。また、弾性
材料を長手方向に例えば同図のＦＭａ〜ＦＭｅに示すよ
うに５つに分離し、左端のＦＭａの部分を固い材料でつ
くり他の部分を比較的柔らかい材料でつくると、もし温
度変化によるメインスケールの伸縮があっても、メイン
スケールは取付部材に対し左端を基準にして右側に伸縮
する。また、中央のＦＭｃの部分を固い材料でつくる
と、メインスケールは中央部を基準にして両端が伸縮す
る。このように、各部分の材料の特性を適当に変化させ
ると、温度変化による伸縮の基準を所望の部分にするこ
とできる。
【００１２】これまでの実施例では、水平方向と垂直方
向とが同じ方法によるメインスケールの取付例を示した
が、同じ方法である必要はない。例えば、図４と図５
は、既存の方法と本発明による方法を組合わせることに
よって既存の方法の欠点を補うものである。図４ではバ
ネ機構６によって、図５ではゴム７によってメインスケ
ール１を基準面ＰＶに押しつけている。しかし、外力や
衝撃でメインスケール１が上下方向にずれると、従来の
方法では、復元力がないので、ずれっぱなしの状態にな
ってしまう。そこで、本発明による取付機構を基準面Ｐ
Ｈ部に設けることによって、外力や衝撃でメインスケー
ルが上下方向にずれても正しい位置に復元できるように
なる。
向とが同じ方法によるメインスケールの取付例を示した
が、同じ方法である必要はない。例えば、図４と図５
は、既存の方法と本発明による方法を組合わせることに
よって既存の方法の欠点を補うものである。図４ではバ
ネ機構６によって、図５ではゴム７によってメインスケ
ール１を基準面ＰＶに押しつけている。しかし、外力や
衝撃でメインスケール１が上下方向にずれると、従来の
方法では、復元力がないので、ずれっぱなしの状態にな
ってしまう。そこで、本発明による取付機構を基準面Ｐ
Ｈ部に設けることによって、外力や衝撃でメインスケー
ルが上下方向にずれても正しい位置に復元できるように
なる。
【００１３】次の実施例を図６に示す。この例では、力
のかかっていないとき同図（ａ）のような形になる弾性
材料ＦＭを、矢印のように力Ｆａを加えて同図（ｂ）の
ように変形した状態でメインスケール１に接着する。こ
のときメインスケール１は弾性材料ＦＭの収縮力Ｆｂに
よって基準面ＰＶに引きつけられる。同図（ｂ）のよう
に変形させるには、弾性材料ＦＭを機械的に何かで押す
ことによって変形させても良いし、溝内に外部からエア
などで圧力を加えることによって変形させることも可能
である。さらに、図７のようにこれらの弾性材料の代わ
りにバネ８を取付部材２に組込み、バネ８の収縮力を利
用することで同様な効果を得ることができる。
のかかっていないとき同図（ａ）のような形になる弾性
材料ＦＭを、矢印のように力Ｆａを加えて同図（ｂ）の
ように変形した状態でメインスケール１に接着する。こ
のときメインスケール１は弾性材料ＦＭの収縮力Ｆｂに
よって基準面ＰＶに引きつけられる。同図（ｂ）のよう
に変形させるには、弾性材料ＦＭを機械的に何かで押す
ことによって変形させても良いし、溝内に外部からエア
などで圧力を加えることによって変形させることも可能
である。さらに、図７のようにこれらの弾性材料の代わ
りにバネ８を取付部材２に組込み、バネ８の収縮力を利
用することで同様な効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明の位置検出器によれ
ば、メインスケールの取付精度を良好に保持しつつ、温
度による伸縮や外力の影響を受けにくい取付がコンパク
トに実現できる。したがって、光学式エンコーダなどの
高精度化や低価格化を図ることが可能となる。
ば、メインスケールの取付精度を良好に保持しつつ、温
度による伸縮や外力の影響を受けにくい取付がコンパク
トに実現できる。したがって、光学式エンコーダなどの
高精度化や低価格化を図ることが可能となる。
【図１】本発明の位置検出器の第１の例を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の位置検出器の第２の例を示す一部断面
図である。
図である。
【図３】図１の取付部材の一部を矢印Ｒ方向から見た、
第３の例を示す一部断面図である。
第３の例を示す一部断面図である。
【図４】本発明の位置検出器の第４の例を示す一部断面
図である。
図である。
【図５】本発明の位置検出器の第５の例を示す一部断面
図である。
図である。
【図６】本発明の位置検出器の第６の例を示す一部断面
図である。
図である。
【図７】本発明の位置検出器の第７の例を示す一部断面
図である。
図である。
【図８】一般的な光学式エンコーダの一例を示す構成図
である。
である。
ＧＨ，ＧＶ 溝部 ＦＭ，ＦＭａ，ＦＭｂ，ＦＭｃ，ＦＭｄ，ＦＭｅ 弾性
材料 ８ ばね
材料 ８ ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 B23Q 17/22 G01P 1/00 - 3/80 G01B 21/00 - 21/32
Claims (5)
- 【請求項１】 目盛が施されて長手方向に移動するメイ
ンスケールと、前記目盛を読取り前記メインスケールの
位置を検出する読取ユニットとを有し、前記メインスケ
ールを取付部材を介して機械に取付ける位置検出器にお
いて、前記取付部材に、収縮によって前記メインスケー
ルを取付部材の基準面に引きつける収縮要素が組込まれ
ていることを特徴とする位置検出器。 - 【請求項２】 前記収縮要素は、前記取付部材に設けら
れた溝部に充填される弾性材料である請求項１に記載の
位置検出器。 - 【請求項３】 前記弾性材料は、硬化時の体積収縮率が
位置検出器の使用温度範囲における温度収縮よりも大き
い特質を持っている請求項２に記載の位置検出器。 - 【請求項４】 前記取付部材の基準面に設けられた溝部
は、前記メインスケールの長手方向に対して不連続とな
っている請求項２に記載の位置検出器。 - 【請求項５】 前記収縮要素は、前記取付部材中に設置
されたばねである請求項１に記載の位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04095913A JP3077123B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04095913A JP3077123B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269650A JPH05269650A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3077123B2 true JP3077123B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=14150529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04095913A Expired - Fee Related JP3077123B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3077123B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4230810B2 (ja) | 2003-04-24 | 2009-02-25 | 株式会社ミツトヨ | 測長装置 |
| JP4803798B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-10-26 | ハイデンハイン株式会社 | リニアエンコーダ |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP04095913A patent/JP3077123B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05269650A (ja) | 1993-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |