JPH01189505A - Apparatus for measuring scale accuracy - Google Patents
Apparatus for measuring scale accuracyInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はスケール精度測定装置、特にそのスケール送り
機構の改良に間するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is directed to a scale accuracy measuring device, particularly to an improvement of its scale feeding mechanism.
［従来の技術］
従来より２つの移動体の相対移動量を検出するリニアエ
ンコーダが周知であり、その移動量を高精度かつ高分解
能で測定できるところから三次元測定器など各種被測定
物の形状あるいは寸法を測定する装置に使用されている
。[Prior Art] Linear encoders that detect the amount of relative movement between two moving objects have been well known, and because they can measure the amount of movement with high precision and high resolution, they can be used to measure the shape of various objects to be measured such as coordinate measuring instruments. Alternatively, it is used in devices that measure dimensions.
該リニアエンコーダには磁気型、光電型、静電容量型な
どがあるが、いずれも対向配置される二つのスケールを
有し、該スケールの相対移動量を物理量変化として捉え
るためスケール面に各種目盛りパターンが形成されてい
る。There are magnetic, photoelectric, and capacitive types of linear encoders, but all of them have two scales arranged opposite each other, and various scales are provided on the scale surface to capture the relative movement of the scales as a change in physical quantity. A pattern is formed.
例えば光電型リニアエンコーダでは、前記スケールは、
ガラス基板上に所定間ｒｉ毎に薄膜クロムなどよりなる
光不透過部と光透過部が交互に設けられた目盛りパター
ンが形成されている。For example, in a photoelectric linear encoder, the scale is
A scale pattern is formed on a glass substrate, in which light-opaque parts and light-transmissive parts made of a thin film of chromium or the like are alternately provided at predetermined intervals ri.
そして、移動体の相対移動に対応して前記二つのスケー
ルを相対移動させ１、発光器よりの光をスケールの目盛
りパターンにより透過・遮断し、スケールをはさんで前
記発光器と対向配置された受光器の出力により移動体の
相対移動量を検出するものである。Then, the two scales are moved relative to each other in response to the relative movement of the moving body (1), and the light from the light emitter is transmitted and blocked by the scale pattern, and the scale is placed opposite to the light emitter with the scale in between. The amount of relative movement of the moving body is detected based on the output of the light receiver.
従って、スケールの目盛りパターンの形成精度がそのま
まリニアエンコーダの測定精度につながり、近年のリニ
アエンコーダの高精度化及び高分解能化に対応するため
には、目盛りパターンのより正確かつ微細な形成及び精
度検査が必要不可欠である。Therefore, the accuracy of forming the graduation pattern of the scale directly leads to the measurement accuracy of the linear encoder, and in order to respond to the recent increase in precision and resolution of linear encoders, it is necessary to form more accurate and finer graduation patterns and perform accuracy inspection. is essential.
第４図には従来のスケール精度測定装置の概略構成が示
されている。FIG. 4 shows a schematic configuration of a conventional scale accuracy measuring device.
同図において、測定装置１０は、ポリウレタン等からな
る恒温器１２内に設置されている。In the figure, a measuring device 10 is installed in a constant temperature chamber 12 made of polyurethane or the like.
また、前記測定装置１０は、ベッド１４と、該ベッド１
４上に転動球１６を介して支持されベッド１４に対し軽
い摺動力で相対移動可能に形成されたテーブル１８と、
前記テーブル１８に固定されガラススケール２０を保持
するスケール保持手段２２と、を含む。Further, the measuring device 10 includes a bed 14 and a bed 1.
a table 18 supported on the bed 14 via a rolling ball 16 and movable relative to the bed 14 with a light sliding force;
The scale holding means 22 is fixed to the table 18 and holds the glass scale 20.
そして、前記テーブル２０にはその移動機構が設けられ
ており、該移動機構は、モーター２４と、該モーター２
４のシャフトに連動するテーブル送りネジ２６と、テー
ブル送りネジ２６と噛み合い該テーブル送′９ネジの回
転によりテーブル１８を矢印１方向に送′り移動する送
り部材２８と、を備える。The table 20 is provided with a moving mechanism, and the moving mechanism includes a motor 24 and a motor 24.
The table feed screw 26 is interlocked with the shaft 4, and the feed member 28 is engaged with the table feed screw 26 and moves the table 18 in the direction of the arrow 1 by rotation of the table feed screw 9.
従って、モーター２４を外部より駆動制御することによ
りスケール２０を所定位置に位置決めすることができる
。Therefore, by driving and controlling the motor 24 from the outside, the scale 20 can be positioned at a predetermined position.
また、同図中テーブル１８の左端部分にはスケール２０
を所定位置に位置決めするためのコーナーキューブのよ
うなリフレクタ３０が設けられており、図示を省略した
レーザー干渉計と協働してテーブル１８の移動量を検出
する。In addition, a scale 20 is located at the left end of the table 18 in the figure.
A reflector 30 like a corner cube is provided for positioning the table 18 at a predetermined position, and detects the amount of movement of the table 18 in cooperation with a laser interferometer (not shown).
さらに、前記スケール２０の目盛り２０ａに対向して光
電顕微鏡などの目盛り読み取り手段３２が配置され、該
目盛り読み取り手段３２に対し相対移動するスケール２
０の目盛り２０ａを読み取り可能としている。Further, a scale reading means 32 such as a photoelectron microscope is arranged opposite to the scale 20a of the scale 20, and the scale 2 moves relative to the scale reading means 32.
The 0 scale 20a is readable.
図示例にかかるスケール精度測定装置は概略以上のよう
に構成され、次にその作用について説明する。The scale accuracy measuring device according to the illustrated example is roughly configured as described above, and its operation will be explained next.
まず、測定者はスケール保持手段２２にスケール２０を
保持させる。First, the measurer causes the scale holding means 22 to hold the scale 20.
ここで、スケール保持手段２２は第５図にも示すように
、ネジ止め（ないしばね押え）可能な押えアーム３４を
有しており、該押えアーム３４に設けられた押えゴム３
６を介してスケール２０を保持する。Here, as shown in FIG. 5, the scale holding means 22 has a presser arm 34 that can be screwed (or held by a spring), and a presser rubber 3 provided on the presser arm 34.
Hold scale 20 via 6.
ところが、最近要求されている高精度測定では、スケー
ル２０自体あるいは部品間での温度分布の相違が測定精
度に大きな影響を与えてしまう。However, in high-precision measurements that are recently required, differences in temperature distribution within the scale 20 itself or between components have a large impact on measurement accuracy.
そこで、前記２０℃の環境下で長時間エージングし、ス
ケール２０各部の温度をそれぞれ均一に２０℃とする。Therefore, the scale 20 is aged for a long time in an environment of 20° C. to uniformly maintain the temperature of each part of the scale 20 at 20° C.
そして、モーター２４を駆動させることによりスケール
２００所定測定位置を目盛り読み取り手段に対向させ、
さらに該測定位置でスケール２０を微小送りさせて該ス
ケール２０上の目盛りピッチを測定するのである。Then, by driving the motor 24, the predetermined measurement position of the scale 200 is made to face the scale reading means,
Further, the scale 20 is slightly moved at the measurement position to measure the scale pitch on the scale 20.
［発明が解決しようとする課題］ ′ ゛ 。。[Problem to be solved by the invention] ′ ゛ . .
ところが、近年、精密測定機などのきわめて高い精度要
求にともない、スケール精度も真値に対する偏り０．１
μｍ以下、繰り返し測定精度１． ０００ｍｍにつきσ
＝０．０１μｍ程度が要求されており、それに対応した
高精度のスケール精度測定装置が必要とされてきている
。However, in recent years, with the extremely high accuracy requirements for precision measuring instruments, the scale accuracy has become less than 0.1 deviated from the true value.
Less than μm, repeatable measurement accuracy 1. σ per 000mm
= approximately 0.01 μm, and a highly accurate scale accuracy measuring device corresponding to this is required.
しかしながら、従来この種のスケール精度測定装置では
、誤差が大きく前記測定要求精度に十分対応できないと
いう問題点があった。However, conventional scale accuracy measuring devices of this type have a problem in that they have large errors and cannot sufficiently meet the required measurement accuracy.
すなわち、スケール精度の測定には、該スケールの所定
測定位置を目盛り読み取り手段に対向させた上で、その
前で微小送りさせなければならないが、その速度が余り
に早ければ目盛りの読みとばしを生じ、微細な目盛り測
定を行うことができない。That is, in order to measure scale accuracy, it is necessary to place the scale at a predetermined measurement position facing the scale reading means and to feed the scale minutely in front of it, but if the speed is too fast, the scale reading may be skipped. It is not possible to perform fine scale measurements.
しかしながら、従来のようにスケールの測定位置の移動
及び目盛り測定に伴う微小送りの両者をテーブル１８の
ネジ送りによるのでは、微小送り時にも１ ｍｍ／ ｓ
ｅｃ程度の送り速度となってしまい、十分正確な目盛り
読み取りを行うことができないこともあった。However, if the movement of the measurement position of the scale and the minute feed associated with scale measurement are both carried out by the screw feed of the table 18 as in the past, the speed of 1 mm/s even at the time of minute feed.
In some cases, the feed speed was approximately EC, making it impossible to read the scale accurately.
しかも、従来はネジ送り方式であったため、送りネジを
非常に精巧に加工形成しても、不十分なフレ回り精度、
ネジフランク面の粗さ、モーターという熱源の介在、不
十分なネジ形状精度から、測定時の微小送りに振動が生
じる。Moreover, since the conventional screw feed method was used, even if the feed screw was formed with great precision, the runout accuracy was insufficient.
Due to the roughness of the screw flank surface, the presence of the motor as a heat source, and insufficient screw shape accuracy, vibrations occur in the minute feed during measurement.
このため、目盛り読み取り手段あるいはレーザー干渉計
の検出精度に支障を来し、特に上述したような高精度測
定時にはこのような支障に基づく精度低下はとうてい許
容できないものであった。This impedes the detection accuracy of the scale reading means or the laser interferometer, and a decrease in accuracy due to such an impediment is unacceptable, especially when performing high-precision measurements as described above.
無論、測定時にスケールを停止すればこのような問題は
生じないわけであるが、この場合には通常の顕微鏡など
により目盛り読み取りを行わなければならず、測定者の
負担が著しく増大してしまう。Of course, if the scale is stopped during measurement, this problem will not occur, but in this case, the scale must be read using an ordinary microscope, which significantly increases the burden on the measurer.
発訓罰月１的
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり
、その目的はスケールの目盛り精度を十分正確にかつ効
率よく読み取ることのできるスケール精度測定装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a scale accuracy measuring device that can read scale graduation accuracy sufficiently accurately and efficiently. .
［課題を解決するための手段］
前記目的を達成するために本発明にかかるスケール精度
測定装置は、ベッド、テーブル、スケール保持手段、目
盛り読み取り手段、リフレクタ、レーザー干渉計、粗動
送り機構、微小送り機構を備える。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a scale accuracy measuring device according to the present invention includes a bed, a table, a scale holding means, a scale reading means, a reflector, a laser interferometer, a coarse movement feeding mechanism, a microscopic Equipped with a feeding mechanism.
そして、テーブルは、ベッド上に移動可能に支持される
。The table is movably supported on the bed.
スケール保持手段は、前記テーブル上に長手方向に移動
可能に支持されスケールを着脱自在に保持する。The scale holding means is supported movably in the longitudinal direction on the table and holds the scale in a detachable manner.
目盛り読み取り手段は、ベッドに支持され前記スケール
の目盛り形成面と対向配置される。The scale reading means is supported by the bed and is arranged to face the scale forming surface of the scale.
リフレクタは、前記スケール保持手段に設けられレーザ
ー光を反射する。The reflector is provided on the scale holding means and reflects the laser beam.
レーザー干渉計は、ベッドに支持され前記リフレクタに
レーザー光を投光しその反射光より前記スケール保持手
段の位置を測定する。The laser interferometer is supported by a bed, emits a laser beam onto the reflector, and measures the position of the scale holding means from the reflected light.
粗動送り機構は、ベッドに対しテーブルを粗動送りする
。The coarse movement feed mechanism coarsely moves the table relative to the bed.
微小送り機構は、テーブルとスケール保持手段の間に配
置された圧電素子よりなりテーブルに対しスケール保持
手段を微小送りする。The micro-feeding mechanism includes a piezoelectric element disposed between the table and the scale holding means, and micro-feeds the scale holding means with respect to the table.
［作用］
本発明にかかるスケール精度測定装置は、前述した手段
を有するので、まず、前記粗動送り機構によりスケール
の所定測定位置に目盛り読み取り手段を対向させる。[Operation] Since the scale accuracy measuring device according to the present invention has the above-described means, first, the scale reading means is opposed to a predetermined measurement position of the scale by the coarse movement feeding mechanism.
そして、前記微小送り機構の圧電素子に電圧を印加しス
ケール保持手段を微小送りさせる。Then, a voltage is applied to the piezoelectric element of the micro-feeding mechanism to micro-feed the scale holding means.
同時に、目盛り読み取り手段からの目盛り検出出力とレ
ーザー干渉計からのスケール位置出力により各目盛り位
置を検出し、スケール精度を測定する。At the same time, each scale position is detected by the scale detection output from the scale reading means and the scale position output from the laser interferometer, and the scale accuracy is measured.
［実施例］
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
。[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
第１図には本発明の一実施例にかかるスケール精度測定
装置が示されており、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図
である。FIG. 1 shows a scale accuracy measuring device according to an embodiment of the present invention, in which (A) is a front view and (B) is a side view.
なお、前記従来技術と対応する部分には符号１００を加
えて示し説明を省略する。Note that parts corresponding to the prior art described above are indicated by the reference numeral 100 and their explanations are omitted.
本実施例において、ベッド１１４上にはリニアベアリン
グなどの転動球１１６を介してテーブル１１８が載置さ
れ、送りネジ１２Ｂにパルスモータ−などで回転を与え
ることによりテーブルを適当な位置に移動可能としてい
る。そして、該テーブル１１Ｂ上には、スケール保持手
段１２２が垂直荷重受は球１５０及び水平方向拘束法１
５２を介して移動自在に載置されている。In this embodiment, a table 118 is placed on the bed 114 via a rolling ball 116 such as a linear bearing, and the table can be moved to an appropriate position by rotating the feed screw 12B with a pulse motor or the like. It is said that Then, on the table 11B, a scale holding means 122 is provided with a vertical load bearing ball 150 and a horizontal restraint method 1.
It is movably mounted via 52.
なお、垂直荷重受は球１５０は図中左側に一個（１５０
ａ）、図中右側に二個（１５０ｂ、１５０ｃ）を配置し
てなり、スケール保持手段１２２を三点支持する。In addition, the vertical load receiver has one ball 150 (150
a) Two pieces (150b, 150c) are arranged on the right side in the figure, supporting the scale holding means 122 at three points.
また、水平方向拘束法１５２は、テーブル１１８の左右
及び前後に配置された拘束台１５４ａ。Further, the horizontal direction restraint method 152 uses restraint tables 154a arranged on the left and right sides and front and back of the table 118.
１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄにそれぞれ２個づつ設置
されている。なお、各拘束台１５４はネジ１５６により
位置調整が可能となっており、スケール保持手段１２２
を矢印■方向に移動させスケール１２０の所定の位置決
めをおこなう。Two each are installed at 154b, 154c, and 154d. The position of each restraint table 154 can be adjusted using screws 156, and the scale holding means 122
is moved in the direction of the arrow ■ to position the scale 120 at a predetermined position.
なお、ベース、テーブルの移動手段は以上のように限定
されるものではなく、例えばエアベアリングや単に摺動
面を形成したものであってもよい。Note that the means for moving the base and table are not limited to those described above, and may be, for example, air bearings or simply a sliding surface.
第２図にも拡大して示されるように、前記スケール保持
手段１２２はスケールの真空吸着機構を有しており、該
真空吸着機構は２、スケール１２０対向面に設けられた
吸着溝１５８と、該吸着溝の略中央から引き出され図示
を省略した真空ポンプに連結されるバイ１１６０と、よ
りなる。As shown in an enlarged view in FIG. 2, the scale holding means 122 has a scale vacuum suction mechanism, and the vacuum suction mechanism includes two suction grooves 158 provided on the surface facing the scale 120; It consists of a bi 1160 pulled out from approximately the center of the suction groove and connected to a vacuum pump (not shown).
また、スケール１２０の下端縁部に沿って、スケール保
持手段１２２には左右二カ所に一時剥離手段として剥離
圧電素子１６２ａ、１６２ｂが配置されている。Further, along the lower edge of the scale 120, peeling piezoelectric elements 162a and 162b are arranged at two positions on the left and right sides of the scale holding means 122 as temporary peeling means.
この剥離圧電素子１６２は、積層圧電アクチュエータ素
子すなわち圧電セラミック板の積層構造からなり、電圧
の加減により約１５μｍの伸縮が可能である。This peelable piezoelectric element 162 is made of a laminated piezoelectric actuator element, that is, a laminated structure of piezoelectric ceramic plates, and can expand and contract by about 15 μm by adjusting the voltage.
この圧電素子は、小型で不用な熱の発生がなく、しかも
恒温室外より自由に操作可能とできるという利点を有す
る。This piezoelectric element has the advantage that it is small, does not generate unnecessary heat, and can be operated freely from outside the thermostatic chamber.
従って、真空吸着の真空度を低下させたとき、なおスケ
ール１２０がスケール保持手段１２２より剥離しない場
合にも、該圧電素子１６２の伸びによりスケールが下方
から押され確実に剥離することができる。Therefore, even if the scale 120 is not peeled off from the scale holding means 122 when the vacuum degree of vacuum suction is lowered, the scale is pushed from below by the expansion of the piezoelectric element 162 and can be reliably peeled off.
なお、このような剥離手段としては、圧電素子に限られ
るものではなく、例えば吸着溝１５Ｂよりエアーを小量
吹き出すようにするなどの手段によることもできる。Note that such a peeling means is not limited to a piezoelectric element, but may also be a means such as blowing out a small amount of air from the suction groove 15B, for example.
一方、第３図にも拡大して示されるように、テーブル１
１８の左端部には微小送り機構１６４が設けられている
。On the other hand, as shown enlarged in Fig. 3, Table 1
A minute feed mechanism 164 is provided at the left end portion of 18 .
該微小送り機構１６４は、一端がスケール保持手段１２
２左端部に当接した微小送り圧電素子１６６と、該圧電
素子１６６の他端に先端が当接した位置決めネジ１６Ｂ
と、スケール保持手段１２２を図中左方向に引張する引
張コイルばね１７０と、よりなる。The fine feed mechanism 164 has one end connected to the scale holding means 12.
2. A minute feed piezoelectric element 166 that is in contact with the left end, and a positioning screw 16B whose tip is in contact with the other end of the piezoelectric element 166.
and a tension coil spring 170 that pulls the scale holding means 122 to the left in the figure.
そして、図中スケール保持手段１２２の左側には略スケ
ール目盛り１２０ａ位置と同じ高さにおいてリフレクタ
１３０が設けられ、ベース１１４に設置したレーザー干
渉計からのレーザー光を受光し反射することによりベー
ス１１４に対するスケール保持手段１２２の移動量を計
測することができる。A reflector 130 is provided on the left side of the scale holding means 122 in the figure at approximately the same height as the scale graduation 120a, and receives and reflects laser light from a laser interferometer installed on the base 114. The amount of movement of the scale holding means 122 can be measured.
レーザー干渉計は例えば第１図に示すようにレーザー発
撮器１８０．ビームスプリッタ１８２゜第二のリフレク
タ１８４．光電変換器などの検出器１８６からなり、レ
ーザー発振器１８０からのレーザー光を前記リフレクタ
１３０に向けて投光し、その光路とにビームスプリッタ
１８２を４５度傾けて配置する。The laser interferometer includes, for example, a laser emitter 180 as shown in FIG. Beam splitter 182. Second reflector 184. It consists of a detector 186 such as a photoelectric converter, which projects laser light from a laser oscillator 180 toward the reflector 130, and a beam splitter 182 is arranged at an angle of 45 degrees to the optical path.
該ビームスプリッタ１８２により反射されたレーザー光
は前記光路に対して直交方向に進行し、該光路上に設け
られた第二のリフレクタ１８４により反射し、前記ビー
ムスプリッタ１８２を透過して検出器１８６に入射する
。The laser beam reflected by the beam splitter 182 travels in a direction perpendicular to the optical path, is reflected by a second reflector 184 provided on the optical path, passes through the beam splitter 182, and reaches a detector 186. incident.
一方、スケール保持手段１２２に付設されたすプリッタ
１３０からの反射光はビームスプリッタ１８２で反射し
、前記第二のりプリッタ１８４からの反射光と干渉し前
記検出器１８６に入射する。On the other hand, the reflected light from the splitter 130 attached to the scale holding means 122 is reflected by the beam splitter 182, interferes with the reflected light from the second beam splitter 184, and enters the detector 186.
このような干渉計よれば、スケ・−ル保持手段１２２が
長手方向に移動した場合はビームスプリッタからりプリ
ッタ１３０までの光路長が変化するので、検出器１８６
に入射するレーザー光の波長を検出することにより０．
Ｏ１μｍ単位の精度でスケール保持手段１２２の移動量
を計測することができる。According to such an interferometer, when the scale holding means 122 moves in the longitudinal direction, the optical path length from the beam splitter to the splitter 130 changes.
By detecting the wavelength of the laser beam incident on the 0.
The amount of movement of the scale holding means 122 can be measured with an accuracy of 01 μm.
本発明においては、このように高精度な測定を行うので
、スケール保持手段１２２を圧電素子の微小な変化にも
十分追従可能なように軽量化し、また荷重による撓みに
基づく微小変形によっても影響を受けるので、その除去
のためテーブル１１８の粗動、スケール保持手段１２２
の微動を可能とする三段重ね構造としたのである。In the present invention, since high-precision measurements are performed in this way, the scale holding means 122 is made lightweight so that it can sufficiently follow minute changes in the piezoelectric element, and is not affected by minute deformations due to deflection due to loads. Therefore, coarse movement of the table 118 and scale holding means 122 are performed to remove the scale.
It has a three-tiered structure that allows for slight movements.
なお、スケール１２０の目盛り１２０ａに対向して光電
顕微鏡などの目盛り読み取り手段１３２がベースなどに
設置されている。Note that a scale reading means 132 such as a photoelectron microscope is installed on the base or the like opposite the scale 120a of the scale 120.
本実施例にかかるスケール精度測定装置は概略以上のよ
うに構成され、次の様にしてスケール精度を測定する。The scale accuracy measuring device according to this embodiment is roughly configured as described above, and measures scale accuracy in the following manner.
エニ旦之エエ丘
まず、測定者はスケール保持手段１２２のスケール保持
面にスケール１２０を保持させる。First, the measurer holds the scale 120 on the scale holding surface of the scale holding means 122.
なお、スケール保持面と対向してスケール押え１７２が
配置されている。Note that a scale presser 172 is arranged facing the scale holding surface.
この状態で、図示を省略した真空ポンプを駆動すると、
スケール１２０は吸着溝１５８に吸着されスケール保持
手段１２２にしっかりと保持される。In this state, if you drive the vacuum pump (not shown),
The scale 120 is attracted to the suction groove 158 and is firmly held by the scale holding means 122.
ここで、従来においては、スケールを保持するために、
第５図に示すようにスケール保持手段にスケールを当接
させ、スケールの長手方向に数カ所配置された押えゴム
などで押圧する構成としていたので、スケールを曲げて
しまうこともあったが、本実施例のようにスケール保持
手段のスケール取り付は面に少なくとも一本の溝を設け
、該溝内の空気を希薄にする真空吸着法によれば、スケ
ールは正しくスケール保持手段のフラットな表面に密着
し、変形を起こすことがない。Here, conventionally, in order to maintain the scale,
As shown in Figure 5, the scale was brought into contact with the scale holding means and pressed with presser rubbers placed at several locations along the length of the scale, which sometimes caused the scale to bend. As shown in the example above, when attaching the scale to the scale holding means, at least one groove is provided on the surface, and the vacuum adsorption method dilutes the air in the groove.The scale is correctly attached to the flat surface of the scale holding means. and does not cause deformation.
さらに、測定者は位置決めネジ１６８を操作し、微小送
り圧電素子１６６及びスケール１２０の初期位置を決定
する。Furthermore, the measurer operates the positioning screw 168 to determine the initial positions of the micro-feed piezoelectric element 166 and the scale 120.
そして、この後スケール１２０の各部の温度が均一とな
るまで従来と同様にして恒温器中でエージングする。Thereafter, the scale 120 is aged in a thermostatic chamber in the same manner as in the past until the temperature of each part of the scale 120 becomes uniform.
−レ
そして、エージングが終了したなら、吸着溝１５８の真
空度を低下させる。- After the aging is completed, the degree of vacuum in the suction groove 158 is lowered.
これと同時に剥離圧電素子１６２に駆動電圧を印加し、
伸張させると、スケール１２０はスケール保持手段１２
２より確実に剥離する。At the same time, a driving voltage is applied to the peeling piezoelectric element 162,
When expanded, the scale 120 is attached to the scale holding means 12
2. Peels off more reliably.
この際にも、前記スケール押え１７２によりスケール１
２０は７持されている。At this time, the scale 1 is also held by the scale presser 172.
20 has 7 possessions.
この結果、スケール１２０とスケール保持手段１２２０
間にエージング中に生じた熱応力及びこれに基づく歪は
除去される。As a result, the scale 120 and the scale holding means 1220
In the meantime, the thermal stress generated during aging and the resulting strain are removed.
１主工丘
次に、剥離圧電素子への電圧印加を停止し、再度真空ポ
ンプを駆動させる。1. Next, the voltage application to the peeled piezoelectric element is stopped, and the vacuum pump is driven again.
そして、吸着溝１５８にスケール１２０を吸着させてス
ケール１２０の目盛りピッチを光電顕微鏡などの目盛り
読み取り手段１３２により読み取る。Then, the scale 120 is attracted to the suction groove 158, and the scale pitch of the scale 120 is read by the scale reading means 132 such as a photoelectron microscope.
目盛りの測定は以下の様にして行われる。Measurement of the scale is performed as follows.
ミニ１ル且亘工亘
まず、操作者は送りネジ１２６を操作し、テーブル１１
Ｂを移動する。First, the operator operates the feed screw 126 to set the table 11.
Move B.
そして、スケール１２０の測定始点に目盛り読み取り手
段１３２を対向させる。Then, the scale reading means 132 is made to face the measurement starting point of the scale 120.
−レ 、 ′ハ゛
次に微小送り機構を作動させ、スケールの目盛りピッチ
を測定する。-R, 'Next, operate the minute feed mechanism and measure the graduation pitch of the scale.
すなわち、微小送り圧電素子１６６に電圧を印加し、そ
の伸張によりスケール保持手段１２２及びスケール１２
０を微小送りさせる。That is, by applying a voltage to the minute feed piezoelectric element 166 and expanding it, the scale holding means 122 and the scale 12
Make 0 move minutely.
ここで、圧電素子は周知のように印加電圧にその伸張度
が比例し、印加電圧制御によりきわめて低速度でしかも
正確なスケールの微小送りが行われる。しかも、熱発生
量も小さく、測定環境に影響を与えることもない。Here, as is well known, the degree of expansion of the piezoelectric element is proportional to the applied voltage, and by controlling the applied voltage, fine scale feeding is performed at an extremely low speed and with accuracy. Furthermore, the amount of heat generated is small and does not affect the measurement environment.
したがって、圧電素子１６６への印加電圧を増加または
減少させることにより、継続的に素子を膨張または収縮
させ、スケール保持手段１２２を低速で微小送りするこ
とができる。Therefore, by increasing or decreasing the voltage applied to the piezoelectric element 166, the element can be expanded or contracted continuously, and the scale holding means 122 can be minutely fed at a low speed.
そして、目盛り読み取り手段１３２により測定始点の目
盛りのエツジまたは目盛りの中心を検出したとき、レー
ザー干渉計の信号を計測の始点とし、スケールが１ピツ
チ移動しその他端の目盛りエツジ等を検出したとき、レ
ーザー干渉計の信号を計測の終点とすることにより、き
わめて高精度にスケール１２０のピッチを測定すること
ができる。Then, when the scale reading means 132 detects the edge of the scale or the center of the scale at the starting point of measurement, the signal from the laser interferometer is used as the starting point of measurement, and when the scale moves one pitch and the edge of the scale at the other end is detected, By using the signal from the laser interferometer as the end point of measurement, the pitch of the scale 120 can be measured with extremely high accuracy.
なお、圧電素子による移動量は１５μｍ程度、また送り
速度は０ 、０１ μｍ／ ｓｅｃ −１μｍ／ ｓｅ
ｃ程度であり、８／１１０００７ｚ程度の目盛りピッチ
測定が可能である。The amount of movement by the piezoelectric element is about 15 μm, and the feeding speed is 0.01 μm/sec -1 μm/sec.
It is possible to measure a scale pitch of about 8/110007z.
そして、該測定位置での目盛りピッチ測定が終了したな
ら、ネジ送りにより次の測定位置を目盛り読み取り手段
に対向させる。When the scale pitch measurement at the measurement position is completed, the next measurement position is moved to face the scale reading means by screw feeding.
この際、微小送り圧電素子への電圧印加を停止するが、
該微小送り圧電素子の収縮にともない引張ばね１７０に
よりスケール保持手段１２２が引き戻され、初期位置に
復帰する。At this time, the voltage application to the minute feed piezoelectric element is stopped, but
As the minute feed piezoelectric element contracts, the scale holding means 122 is pulled back by the tension spring 170 and returns to its initial position.
以上の測定操作の繰り返しにより各測定点の目盛りピッ
チを測定するのである。By repeating the above measurement operation, the scale pitch at each measurement point is measured.
１艮工亘
次に本実施例による一定のスケール目盛り間の長さを測
定する測長工程について説明する。1. Next, the length measurement process of measuring the length between fixed scale marks according to this embodiment will be explained.
測定者は、まず送りネジ１２６を操作し、スケール１２
０の測定始点位置に目盛り読み取り手段１３２を対向さ
せる。The measurer first operates the feed screw 126 to set the scale 12.
The scale reading means 132 is placed opposite the measurement starting point position of 0.
そして、微小送り機構１６４を作動させ、ピッチ測定と
同様に測定始点のスケール目盛りのエツジ等を目盛り読
み取り手段１３２で検出させ、そのときのレーザー干渉
計の信号を始点とし次に計測すべき長さまで送りネジ１
２６でテーブル１１８及びスケール保持手段１２２を移
動する。Then, the minute feed mechanism 164 is activated, and the scale reading means 132 detects the edge of the scale scale at the measurement starting point, as in pitch measurement, and the signal from the laser interferometer at that time is used as the starting point to reach the next length to be measured. Feed screw 1
26, the table 118 and scale holding means 122 are moved.
この間、リフレクタ１３０も移動するので、干渉計はそ
の移ｖｔｍを計測し続ける。During this time, the reflector 130 also moves, so the interferometer continues to measure its movement vtm.
次に、スケール１２０の測定終了位置が目盛り読み取り
手段１３２に対向したとき送りを停止し、始点の目盛り
エツジ等を目盛り読み取り手段１３２で検出したのと同
様に微小送り機構１６４を用いて終点のエツジを検出す
る。Next, when the measurement end position of the scale 120 faces the scale reading means 132, feeding is stopped, and in the same way that the scale edge of the start point is detected by the scale reading means 132, the minute feed mechanism 164 is used to detect the end point edge. Detect.
そして、終点におけるエツジ等を検出したときの干渉計
の値を読み取ることにより所望長さにおけるスケールの
精度をきわめて高精度に測定することができる。Then, by reading the value of the interferometer when an edge or the like at the end point is detected, the precision of the scale at a desired length can be measured with extremely high precision.
ここで、リフレクタ１３０はスケールの目盛りと同一の
高さに設定しており、アツベの誤差を生じないようにし
ている。Here, the reflector 130 is set at the same height as the graduations of the scale to avoid any errors.
また、微小送り圧電素子１６６はスケール保持手段１２
２の下方に配置しているので、送りにおいて無理な力が
かからない。Further, the minute feed piezoelectric element 166 is connected to the scale holding means 12.
2, so no excessive force is applied during feeding.
［発明の効果］
本発明は前述のように構成されているので、次に記載さ
れる効果を奏する。[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, it produces the following effects.
請求項１に記載される発明は、テーブルに対しスケール
保持手段を移動可能とし、該スケール保持手段の移動を
圧電素子により行うこととしたので、スケールの微小送
りを低速度でかつ正確に行うことができ、スケール目盛
りの読み飛ばし等を生じることがない。In the invention described in claim 1, the scale holding means is movable with respect to the table, and the movement of the scale holding means is performed by a piezoelectric element, so that minute feeding of the scale can be performed at a low speed and accurately. This prevents the scale markings from being skipped.
第１図は、本発明の一実施例にかかるスケール精度測定
装置の外観図、
第２図は、前記第１図に示した装置の真空吸着機構の要
部拡大図、
第３図は、前記第１図に示した装置の微小送り機構の説
明図、
第４図は、従来のスケール精度測定装置の外観図、
第５図は、従来装置のスケール保持機構の説明図である
。
１０．１１０ ・・・ スケール精度測定装置１８，
１１８ ・・・ テーブル
２０．１２０ ・・・ スケール
２２．１２２ ・・・ スケール保持手段１５８
・・・ 吸着溝（真空吸着機構）１６２
・・・ 剥離圧電素子（−時剥離手段）
１６６ ・・・ 微小送り圧電素子（微小送り
機構）FIG. 1 is an external view of a scale accuracy measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of the main part of the vacuum suction mechanism of the device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an external view of a conventional scale accuracy measuring device. FIG. 5 is an explanatory diagram of a scale holding mechanism of the conventional device. 10.110... Scale accuracy measuring device 18,
118...Table 20.120...Scale 22.122...Scale holding means 158
... Suction groove (vacuum suction mechanism) 162
... Peeling piezoelectric element (-time peeling means) 166 ... Minute feed piezoelectric element (minute feed mechanism)
Claims (1)
ールを着脱自在に保持するスケール保持手段と、 ベッドに支持され、前記スケールの目盛り形成面と対向
配置される目盛り読み取り手段と、前記スケール保持手
段に設けられ、レーザー光を反射するリフレクタと、 ベッドに支持され、前記コーナーキューブにレーザー光
を投光し、その反射光より前記スケール保持手段の位置
を測定するレーザー干渉計と、ベッドに対しテーブルを
粗動送りする粗動送り機構と、 テーブルとスケール保持手段の間に配置された圧電素子
を有し、テーブルに対しスケール保持手段を微小送りす
る微小送り機構と、 を備え、前記粗動送り機構によりスケールの所定測定位
置に目盛り読み取り手段を対向させ、前記微小送り機構
の圧電素子に電圧を印加しスケール保持手段を微小送り
させつつ目盛り読み取り手段からの出力とレーザー干渉
計からの出力によりスケール精度を測定することを特徴
とするスケール精度測定装置。(1) A table movably supported on a bed; a scale holding means supported movably in the longitudinal direction on the table and removably holding a scale; supported on the bed and forming scales on the scale. a scale reading means disposed to face the surface; a reflector provided on the scale holding means to reflect laser light; It has a laser interferometer that measures the position of the means, a coarse movement feed mechanism that coarsely moves the table relative to the bed, and a piezoelectric element placed between the table and the scale holding means. a fine-feeding mechanism for fine-feeding, the scale reading means being opposed to a predetermined measurement position of the scale by the coarse-feeding mechanism, and a voltage being applied to the piezoelectric element of the fine-feeding mechanism to finely feed the scale holding means; A scale accuracy measuring device characterized by measuring scale accuracy using output from a scale reading means and output from a laser interferometer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63014140A JP2560063B2 (en) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | Scale accuracy measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63014140A JP2560063B2 (en) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | Scale accuracy measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189505A true JPH01189505A (en) | 1989-07-28 |
| JP2560063B2 JP2560063B2 (en) | 1996-12-04 |
Family
ID=11852845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63014140A Expired - Lifetime JP2560063B2 (en) | 1988-01-25 | 1988-01-25 | Scale accuracy measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560063B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010511859A (en) * | 2006-11-30 | 2010-04-15 | コーニング インコーポレイテッド | Method and apparatus for image distortion measurement |
-
1988
- 1988-01-25 JP JP63014140A patent/JP2560063B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010511859A (en) * | 2006-11-30 | 2010-04-15 | コーニング インコーポレイテッド | Method and apparatus for image distortion measurement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2560063B2 (en) | 1996-12-04 |
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