JPS58174806A - 直線型変位測定機 - Google Patents
直線型変位測定機Info
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- JPS58174806A JPS58174806A JP57057604A JP5760482A JPS58174806A JP S58174806 A JPS58174806 A JP S58174806A JP 57057604 A JP57057604 A JP 57057604A JP 5760482 A JP5760482 A JP 5760482A JP S58174806 A JPS58174806 A JP S58174806A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
- G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
- G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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、直線型変位測定機に係り、特に、長尺のメイ
ンスケールを備えｆｃ直線型変位測定機に用いるのに好
適な、相対変位を測定されるべき２つの被測定物の一方
に連結された中空の細長り′−スと、該細長ケース内に
収納・保持された、前記細長ケースと熱膨張係数が異な
る材料からなるメインスケールと、該メインスケールと
細長ケースを接合して、メインスクールを細長ケース内
に保持するだめの、メインスケール長手方向に配置ざれ
友禅性部材と、前記被測定物の他方に連結され、メイン
スケールに沿って移動されるインデックススケールと’
ｅ；Ｍ’ｌ、前記メインスケールとインデックススケー
ルの相対移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測
定するようにした直線型変位測定機の改良に関する。
ンスケールを備えｆｃ直線型変位測定機に用いるのに好
適な、相対変位を測定されるべき２つの被測定物の一方
に連結された中空の細長り′−スと、該細長ケース内に
収納・保持された、前記細長ケースと熱膨張係数が異な
る材料からなるメインスケールと、該メインスケールと
細長ケースを接合して、メインスクールを細長ケース内
に保持するだめの、メインスケール長手方向に配置ざれ
友禅性部材と、前記被測定物の他方に連結され、メイン
スケールに沿って移動されるインデックススケールと’
ｅ；Ｍ’ｌ、前記メインスケールとインデックススケー
ルの相対移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測
定するようにした直線型変位測定機の改良に関する。
２個の対象物の相対的な位置を測定したり、或いは、調
整したりするための測長装置の一種に、直線型変位測定
機がある。
整したりするための測長装置の一種に、直線型変位測定
機がある。
この直線型変位測定機、は、例えば第１図〜第３図に水
式れるように構成されている。
式れるように構成されている。
図において、例えば冷間引抜き加工により形成されたア
ルミニウム製の細長ケース１は、はぼ方形の中空断面を
有すると共に、第１図の紙面と直交方向に細長に形成さ
れ、更に、長手方向の一側面に沿って、はぼ全長にわた
り開［］２を備えている。
ルミニウム製の細長ケース１は、はぼ方形の中空断面を
有すると共に、第１図の紙面と直交方向に細長に形成さ
れ、更に、長手方向の一側面に沿って、はぼ全長にわた
り開［］２を備えている。
前記細長ケース１の開口２側の端面には、移動部材とし
ての検出機構３が、摺動部材４を介して当接され、細長
ケース１の長手方向に沿って移動可能とされている。
ての検出機構３が、摺動部材４を介して当接され、細長
ケース１の長手方向に沿って移動可能とされている。
この検出機構３の下面には、前記開「１２がら却１長ケ
〜ス１内に延在する腕ｓ５が一体的に形成されている。
〜ス１内に延在する腕ｓ５が一体的に形成されている。
また前記開口２の近傍における細長ケース１の夕１側面
には、該細長ケース１の長手方向Ｖ（沿つ−（一対のマ
グネット６が股げられ、このマグネット６ＶＣ，該開口
２盆被うように薄肉の鉄板からなる閉塞部材７が吸着σ
れ、核間「」２から細長ケース１内へ塵埃等が侵入する
こと′ｆＪ：防止するようＶＣされている。
には、該細長ケース１の長手方向Ｖ（沿つ−（一対のマ
グネット６が股げられ、このマグネット６ＶＣ，該開口
２盆被うように薄肉の鉄板からなる閉塞部材７が吸着σ
れ、核間「」２から細長ケース１内へ塵埃等が侵入する
こと′ｆＪ：防止するようＶＣされている。
この時、検出機構３の腕部５が挿入される部分の閉塞部
材７は、該検出機構３に設けられるとともに、両端が検
出機構３の下面ＶＣ開口きれた側面山形の溝８内に挿入
され、この溝８により跨がれた状態の腕部５は、細長ケ
ース１内への挿入が口」能となるようにされている。
材７は、該検出機構３に設けられるとともに、両端が検
出機構３の下面ＶＣ開口きれた側面山形の溝８内に挿入
され、この溝８により跨がれた状態の腕部５は、細長ケ
ース１内への挿入が口」能となるようにされている。
前記細長ケース１内の長手方向に設けられた溝９円には
、カラス等からなり、−側面（目盛面）１０Ｂに縦縞状
の目盛１０Ａ（第２図参照）が形成されたメインスケー
ル１ｏの下端辺が挿入はれ、メインスクール長手方向Ｖ
Ｃ配置芒れた、スペーサ１１Ａ、ゴム弾性部材１１Ｂ及
び接着剤１１Ｃにより固定されている。
、カラス等からなり、−側面（目盛面）１０Ｂに縦縞状
の目盛１０Ａ（第２図参照）が形成されたメインスケー
ル１ｏの下端辺が挿入はれ、メインスクール長手方向Ｖ
Ｃ配置芒れた、スペーサ１１Ａ、ゴム弾性部材１１Ｂ及
び接着剤１１Ｃにより固定されている。
前記検出機構３の腕部５は前記メインスケール１０の近
傍まで延長され、この先端部には連結手段１２を介して
スライダー１３が移動可能に取付けられている。この連
結手段１２１１例えば、先端に三角形の環状部１２Ａ’
ｉ一体的に形成され、基端を腕＠ ５ ＶＣワッシャ１
２Ｂおよびねじ１２Ｃで止められた線状の片持ばね１２
Ｄと、前記環状１１１１１２ＡＫ係合ばれる円錐台１２
Ｅとから構成されている。
傍まで延長され、この先端部には連結手段１２を介して
スライダー１３が移動可能に取付けられている。この連
結手段１２１１例えば、先端に三角形の環状部１２Ａ’
ｉ一体的に形成され、基端を腕＠ ５ ＶＣワッシャ１
２Ｂおよびねじ１２Ｃで止められた線状の片持ばね１２
Ｄと、前記環状１１１１１２ＡＫ係合ばれる円錐台１２
Ｅとから構成されている。
前記片持ばね１２Ｄは、スライダー１３をメインスケー
ル１０の第１の走査拭準面と兼用された目盛面１０Ｂ側
に押圧するようにされるとともに、スライダー１３をメ
インスケール１０の目盛面１０Ｂと直交する第２の走査
基準面である端面１０Ｃ側にも押圧するようにされてい
る。
ル１０の第１の走査拭準面と兼用された目盛面１０Ｂ側
に押圧するようにされるとともに、スライダー１３をメ
インスケール１０の目盛面１０Ｂと直交する第２の走査
基準面である端面１０Ｃ側にも押圧するようにされてい
る。
前記スライダー１３は、板材から略し字状に形成された
接触子取付部材１３Ａとこの接触子取付部材１３Ａの一
端折曲げ短辺にねじ止めされるとともに、前記メインス
ケール１ｏの目盛１０Ａが形成されていない面に対向さ
れた４１／９の発光素子取付部材１３Ｂと、前記接触子
取付部材１３Ａの他端折曲げ長辺にねじ（図示省略）止
めされるとともに、前記メインスケール１ｏの目盛面１
０Ｂに対向された肩肉の受光素子吹付部材１３Ｃとによ
り構成されている。
接触子取付部材１３Ａとこの接触子取付部材１３Ａの一
端折曲げ短辺にねじ止めされるとともに、前記メインス
ケール１ｏの目盛１０Ａが形成されていない面に対向さ
れた４１／９の発光素子取付部材１３Ｂと、前記接触子
取付部材１３Ａの他端折曲げ長辺にねじ（図示省略）止
めされるとともに、前記メインスケール１ｏの目盛面１
０Ｂに対向された肩肉の受光素子吹付部材１３Ｃとによ
り構成されている。
前記スライダー１３の接触子取付部材１３Ａの前記メイ
ンスケール１ｏの目盛面１０Ｂに対向した面には、メイ
ンスケール１ｏと同様な縦縞状の目盛（図示省略）を有
するインデックススケール１４が固定されている。この
インデックススケール１４とメインスケール１ｏとを挾
んだ状態で光源としての発光素子１５と受光素子１６と
が配置されている。
ンスケール１ｏの目盛面１０Ｂに対向した面には、メイ
ンスケール１ｏと同様な縦縞状の目盛（図示省略）を有
するインデックススケール１４が固定されている。この
インデックススケール１４とメインスケール１ｏとを挾
んだ状態で光源としての発光素子１５と受光素子１６と
が配置されている。
この場合、発光素子１５は、前記接触子取付部材１３人
のＬ字の短辺に固着された発光素子取付部材１３８に、
また受光素子１６は、前記接触子取付部材１３ＡのＬ字
の長辺に固着された受光素子取付部材１３Ｃに各々２個
固着されている。
のＬ字の短辺に固着された発光素子取付部材１３８に、
また受光素子１６は、前記接触子取付部材１３ＡのＬ字
の長辺に固着された受光素子取付部材１３Ｃに各々２個
固着されている。
前記接触子取付部材１３ＡのＬ字の内面すなわチ前記メ
インスケール１０の第１の走査基準面である目盛面１０
Ｂおよびこの目盛面に直交した第２の走査基準面である
端面１０Ｃに対向した面には、それぞれ、低摩擦係数の
樹脂からなる摺動駒１７．１８が複数個固定され、これ
らの摺動駒１７．１８は、前記片持ばね１２Ｄの付勢力
により、メインスケール１０の目盛面１０Ｂ及びこの目
盛面１０Ｂに直交した端面１０Ｃ１に当接するようにさ
れている。
インスケール１０の第１の走査基準面である目盛面１０
Ｂおよびこの目盛面に直交した第２の走査基準面である
端面１０Ｃに対向した面には、それぞれ、低摩擦係数の
樹脂からなる摺動駒１７．１８が複数個固定され、これ
らの摺動駒１７．１８は、前記片持ばね１２Ｄの付勢力
により、メインスケール１０の目盛面１０Ｂ及びこの目
盛面１０Ｂに直交した端面１０Ｃ１に当接するようにさ
れている。
このような構成において、細長ケース１或いは移動部材
としての検出機１１１３のいずれか一方、例えば検出機
構３を被測定物に取付け、他方すなわち細長ケース１１
ｒ、機械のベッドすなわち固定側１９に固定して被測定
物を移動すると、メインスケール１０の目盛１０＾とイ
ンデックススケール１４の目盛との間で明暗の縞模様が
発生し、この縞模様の明暗の変化を発光素子１５と受光
素子１６とで読み取って被測定物の移動量を読み取り、
測定を行うものである。
としての検出機１１１３のいずれか一方、例えば検出機
構３を被測定物に取付け、他方すなわち細長ケース１１
ｒ、機械のベッドすなわち固定側１９に固定して被測定
物を移動すると、メインスケール１０の目盛１０＾とイ
ンデックススケール１４の目盛との間で明暗の縞模様が
発生し、この縞模様の明暗の変化を発光素子１５と受光
素子１６とで読み取って被測定物の移動量を読み取り、
測定を行うものである。
このような直線型変位測定機によれば、被測定物の変位
をデジタル的に測定できるという特徴を有するが、一般
に、細長ケース１は、アルミニウムで形成され、又、該
細長ケース１内に収納・保持されるメインスケ−必竹、
ガラスで形成されＣいるため、温度変化時に熱膨張量に
差が生ｔ〕るという問題点を有していた。従って従来は
、前出第１図に示した如く、細長ケース１の溝９の一側
面及び該溝９内の底部に配役されたスペーサＩＩＡによ
って位置決めされているメインスケール１゜を、前記溝
９の一側面に接着剤１１ｃにより固着されたゴム弾性部
材１１８により、メインスケール１０の長手方向全長に
わたって、圧接・保持するようにしていた。このような
保持方法によればばね等を用いる場合に比べて、メイン
スケールＩＯを安定して保持することができ、しかも、
メインスケール１０と細長ケース１の熱膨張量の差を、
ゴム弾性部材１１Ｂの弾性変形により吸収することがで
きるものである。しかしながら近年、直線型変位測定機
が大型数値制御機械のフィードバック制御系にも利用さ
れるようになってきており、このような用途で用いられ
る直線型変位測定機は、その全長が４〜６ｍにも及ぶも
のがあり、前記のような従来の保持方法で（′！、メイ
ンスケールと細長ケースの熱膨張量の差を吸収しきれず
、温度変化時に、ゴム弾性部材１１Ｂを介してメインス
ケール長手方向わる熱応力が過大となり、メインスクー
ル１０が破損してしまう恐れがあった。
をデジタル的に測定できるという特徴を有するが、一般
に、細長ケース１は、アルミニウムで形成され、又、該
細長ケース１内に収納・保持されるメインスケ−必竹、
ガラスで形成されＣいるため、温度変化時に熱膨張量に
差が生ｔ〕るという問題点を有していた。従って従来は
、前出第１図に示した如く、細長ケース１の溝９の一側
面及び該溝９内の底部に配役されたスペーサＩＩＡによ
って位置決めされているメインスケール１゜を、前記溝
９の一側面に接着剤１１ｃにより固着されたゴム弾性部
材１１８により、メインスケール１０の長手方向全長に
わたって、圧接・保持するようにしていた。このような
保持方法によればばね等を用いる場合に比べて、メイン
スケールＩＯを安定して保持することができ、しかも、
メインスケール１０と細長ケース１の熱膨張量の差を、
ゴム弾性部材１１Ｂの弾性変形により吸収することがで
きるものである。しかしながら近年、直線型変位測定機
が大型数値制御機械のフィードバック制御系にも利用さ
れるようになってきており、このような用途で用いられ
る直線型変位測定機は、その全長が４〜６ｍにも及ぶも
のがあり、前記のような従来の保持方法で（′！、メイ
ンスケールと細長ケースの熱膨張量の差を吸収しきれず
、温度変化時に、ゴム弾性部材１１Ｂを介してメインス
ケール長手方向わる熱応力が過大となり、メインスクー
ル１０が破損してしまう恐れがあった。
これは、メインスケール１０を、その長手方向全長にわ
たって塗布した弾性接着剤、例えば、シリコン系ゴム接
着剤により、細長ケース１の溝９の一側面に、接着・保
持するようにした場合でも、同様である。
たって塗布した弾性接着剤、例えば、シリコン系ゴム接
着剤により、細長ケース１の溝９の一側面に、接着・保
持するようにした場合でも、同様である。
本発明Ｉま、前記従来の欠点を解消するべ（なされたも
ので、メインスケールを安定して保持することができ、
しかも、温度変化時に、熱応力によってメインスケール
が破損することがない直線型変位測定機を提供すること
を目的とする。
ので、メインスケールを安定して保持することができ、
しかも、温度変化時に、熱応力によってメインスケール
が破損することがない直線型変位測定機を提供すること
を目的とする。
本発明は、相対変位を測定されるべき２つの被測定物の
一方に連結された中空の細長ケースと、該細長ケース内
に収納・保持された、前記細長ケースと熱膨張係数が異
なる材料からなるメインスケールと、該メインスケール
と細長ケースを接合して、メインスケールを細長ケース
内に保持するための、メインスケール長手方向に配置さ
れた弾性部材と、前記被測定物の他方に連結され、メイ
ンスケールに沿って移動されるインデックススケールと
を有し、前記メインスケールとインデックススケールの
相対移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測定す
るようにし７を直線型変位測定機において、前記メイン
スケールの長手方向に、メインスケール、細長ケース及
び弾性部材の材質、並びに、メインスケールの長さによ
って決定されるピッチ及び長さの弾性部材非接合部を設
け、温度変化時に弾性部材を介してメインスクールに加
わる熱応力を軽減するようにして、前記目的を達成した
ものである。
一方に連結された中空の細長ケースと、該細長ケース内
に収納・保持された、前記細長ケースと熱膨張係数が異
なる材料からなるメインスケールと、該メインスケール
と細長ケースを接合して、メインスケールを細長ケース
内に保持するための、メインスケール長手方向に配置さ
れた弾性部材と、前記被測定物の他方に連結され、メイ
ンスケールに沿って移動されるインデックススケールと
を有し、前記メインスケールとインデックススケールの
相対移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測定す
るようにし７を直線型変位測定機において、前記メイン
スケールの長手方向に、メインスケール、細長ケース及
び弾性部材の材質、並びに、メインスケールの長さによ
って決定されるピッチ及び長さの弾性部材非接合部を設
け、温度変化時に弾性部材を介してメインスクールに加
わる熱応力を軽減するようにして、前記目的を達成した
ものである。
又、前記メインスケールの材質がガラス、細長ケースの
材質がアルミ合金、′４性ｓ拐の材質が二トリルゴムで
あり、前記メインスケールの長さが５ ｍ以内である時
、前記メインスクールの弾性部材接合部長さと非接合部
長さの地金、１：１５〜ｌ：２０として、前記目的を達
成するだけでなく、更に、温度変化時の測定精度の低下
も防止するようにしたものである。
材質がアルミ合金、′４性ｓ拐の材質が二トリルゴムで
あり、前記メインスケールの長さが５ ｍ以内である時
、前記メインスクールの弾性部材接合部長さと非接合部
長さの地金、１：１５〜ｌ：２０として、前記目的を達
成するだけでなく、更に、温度変化時の測定精度の低下
も防止するようにしたものである。
以下本発明の詳細な説明する。
第４図及び第５図に示す如く、ガラス製のメインスケー
ル１０が細長ケース１の溝９内に、峡湾９の一側面Ｖｃ
Ｗ着剤１１Ｃにより固着されたゴム弾性部材１１Ｂｖこ
より、メインスケール１０の長手方向全長にわたって、
圧接−保持されている場合、細長ケース１の、中点Ｏよ
り測った任意の点Ｘの、湯度変化に伴う単位長さ当りの
歪み停、は、次式ｙｃ示す如（となる。
ル１０が細長ケース１の溝９内に、峡湾９の一側面Ｖｃ
Ｗ着剤１１Ｃにより固着されたゴム弾性部材１１Ｂｖこ
より、メインスケール１０の長手方向全長にわたって、
圧接−保持されている場合、細長ケース１の、中点Ｏよ
り測った任意の点Ｘの、湯度変化に伴う単位長さ当りの
歪み停、は、次式ｙｃ示す如（となる。
”＆−’ａｌ ｇ、、 ”””””””’ （１）こ
こで％ ｇ＠Ｘｋｌ、中点Ｏより測った任意の点Ｘの
、湯度変化による早位長さ当りの自由歪み、＃番冒は、
同じく中点Ｏより創った任意の点Ｘの、ゴム弾性部材１
１Ｂからの抗力ｙｃよる単位長さ肖りの歪みである。
こで％ ｇ＠Ｘｋｌ、中点Ｏより測った任意の点Ｘの
、湯度変化による早位長さ当りの自由歪み、＃番冒は、
同じく中点Ｏより創った任意の点Ｘの、ゴム弾性部材１
１Ｂからの抗力ｙｃよる単位長さ肖りの歪みである。
同様にして、メインスケール１０の中点０より測った任
意の点Ｘの、温度変化ＶＣ伴７よ５歪み６ｇは、次式に
示す如（となる。
意の点Ｘの、温度変化ＶＣ伴７よ５歪み６ｇは、次式に
示す如（となる。
８ ｇ ＝ ａ ｇ Ｉ＋ａ ｇｙ −−−（２）ここ
で、４ｇ１は、中点０より測った任意の点Ｘの、湯度変
化による単位長さ当りの自由歪み、’ｇＩＩ）丁、同じ
く中点０より測った任意の点Ｘの、ゴム弾性部材１１Ｂ
からの抗力による単位長場当りの歪みである。
で、４ｇ１は、中点０より測った任意の点Ｘの、湯度変
化による単位長さ当りの自由歪み、’ｇＩＩ）丁、同じ
く中点０より測った任意の点Ｘの、ゴム弾性部材１１Ｂ
からの抗力による単位長場当りの歪みである。
アルミニウム製細長ケース１の熱膨張係数αは、ガラス
製メインスケール１０の熱膨張係数βより大であるので
、ゴム弾性部材１１Ｂの高さｈ方向両端では、相対的に
、単位長さ当り（ｇ、−ａｇ）の歪み差が生じ、る。従
って、中点０より測った任意の点Ｘの、温度変化時に、
ゴム弾性部材１１Ｂを介してメインスケール１０に加わ
る単位長さ当りの熱による力Ｆｇは、次式に示す如くと
なる。
製メインスケール１０の熱膨張係数βより大であるので
、ゴム弾性部材１１Ｂの高さｈ方向両端では、相対的に
、単位長さ当り（ｇ、−ａｇ）の歪み差が生じ、る。従
って、中点０より測った任意の点Ｘの、温度変化時に、
ゴム弾性部材１１Ｂを介してメインスケール１０に加わ
る単位長さ当りの熱による力Ｆｇは、次式に示す如くと
なる。
Ｓ
Ｆｇ −−７璽（ａ１＃ｇ） ・・・・・・・・・・
・・（３）ここで、Ｇは、ゴム弾性部材１１Ｂの横弾性
係数、Ｓは、同じく接合面積、ｈは、同じ（高さである
。
・・（３）ここで、Ｇは、ゴム弾性部材１１Ｂの横弾性
係数、Ｓは、同じく接合面積、ｈは、同じ（高さである
。
よって、温度変化時にメインスケール１０ｒ（加わる熱
ＶＣよる力の最大値Ｆｇｍａｘは、次式に示す如くとな
る。 ワ ここで、！は、メインスケール１０の全長である。
ＶＣよる力の最大値Ｆｇｍａｘは、次式に示す如くとな
る。 ワ ここで、！は、メインスケール１０の全長である。
結局、熱応力の最大値Ｆｇｍｔｈｘ會減少させるには、
横弾性係数Ｇ又は接合面積Ｓを小とすれば良いことがわ
かる。
横弾性係数Ｇ又は接合面積Ｓを小とすれば良いことがわ
かる。
今、Ｍｆｌケースｌ〕熱膨張係数ａ＝２．２×１０−’
ｍＩＩ／１１ｊｃ、メインスケール１０の断面積Ａ ＝
１１０１１”、同じく熱膨張係数β−０，９Ｘ １０
−’翼ｍ１ｒｓビＣ１同じ（ヤング率Ｅ ｇ −＝９
ｘ １０３Ｋｔ／ｍｙ”、ゴム弾性部材１１Ｂのヤング
率Ｅ ｒ＝０．５７２Ｋｙ／ｍｒｉ’、同じ（横弾性係
ｐ Ｑ＝０．２１５ Ｋｆ／ｙｓ革−メインスケール１
０と細長ケース１との摩擦係数μｍ０．３とし、計算を
簡単にするため、自由断面形状が高８０＝’１５ｍｍ、
Ｉ１ｍ ２ｇｇ＋のゴム弾性部材１１Ｂが、（］３） 扁きのみがｈ＝２關迄圧縮きれた状態で、前記細長ケー
ス１とメインスケール１０の間に挿入はれている場合を
考え、細長ケース１の断面係数は十分大きく、ゴム弾性
体による変形がないものと仮定すると、湯度変化△Ｔ二
５０℃Ｊ・つた場合、熱応力によりメインスク″−ルＩ
ＯＫ加わる引張応力の最大値σｇｍａｘ、及び、ゴム弾
性部材１１Ｂに加わる引張応力の最大値ａｆｍ＆Ｘは、
下記第１表に示す如くとなる。
ｍＩＩ／１１ｊｃ、メインスケール１０の断面積Ａ ＝
１１０１１”、同じく熱膨張係数β−０，９Ｘ １０
−’翼ｍ１ｒｓビＣ１同じ（ヤング率Ｅ ｇ −＝９
ｘ １０３Ｋｔ／ｍｙ”、ゴム弾性部材１１Ｂのヤング
率Ｅ ｒ＝０．５７２Ｋｙ／ｍｒｉ’、同じ（横弾性係
ｐ Ｑ＝０．２１５ Ｋｆ／ｙｓ革−メインスケール１
０と細長ケース１との摩擦係数μｍ０．３とし、計算を
簡単にするため、自由断面形状が高８０＝’１５ｍｍ、
Ｉ１ｍ ２ｇｇ＋のゴム弾性部材１１Ｂが、（］３） 扁きのみがｈ＝２關迄圧縮きれた状態で、前記細長ケー
ス１とメインスケール１０の間に挿入はれている場合を
考え、細長ケース１の断面係数は十分大きく、ゴム弾性
体による変形がないものと仮定すると、湯度変化△Ｔ二
５０℃Ｊ・つた場合、熱応力によりメインスク″−ルＩ
ＯＫ加わる引張応力の最大値σｇｍａｘ、及び、ゴム弾
性部材１１Ｂに加わる引張応力の最大値ａｆｍ＆Ｘは、
下記第１表に示す如くとなる。
第１表から明らかな如（、メインスケール１０の全長！
が２２００＋ｐ程度（有効長１ま２０００非程度）であ
る場合には、メインスケール１０及びゴム弾性部材１１
Ｂの引張応力が、許容値を越えること（ゴないが、一方
、全長Ｚ＝４７００ａｔｓ （有効長は４５００＋ｇｍ
）のメインスケールの場合Ｋ ）ｊ 、メイン（＋ＡＩ スケール１０が熱応力により破壊されてしまう。
が２２００＋ｐ程度（有効長１ま２０００非程度）であ
る場合には、メインスケール１０及びゴム弾性部材１１
Ｂの引張応力が、許容値を越えること（ゴないが、一方
、全長Ｚ＝４７００ａｔｓ （有効長は４５００＋ｇｍ
）のメインスケールの場合Ｋ ）ｊ 、メイン（＋ＡＩ スケール１０が熱応力により破壊されてしまう。
ここで、前記メインスケール１０の引張応力の最大値σ
ｇｍａｘは、次式に示す如（近似できる。
ｇｍａｘは、次式に示す如（近似できる。
ω！ｚ＋４μｆ７ 、、、、、、、、、、、、、
．１．、、、、、、、、（５）” ８Ａ ｆキ（１−’Ｌ）ＳＥｒ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（７）従って、ゴム弾性部
材１１Ｂの横弾性係数ＧＶ。
．１．、、、、、、、、（５）” ８Ａ ｆキ（１−’Ｌ）ＳＥｒ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（７）従って、ゴム弾性部
材１１Ｂの横弾性係数ＧＶ。
Ｇ′中０．０７ Ｋｆ／１ＩＩｎ” （Ｅｒ’中Ｑ１９
ｍ１１ｒ／藁が）とすれば、メインスケール１０に加わ
る最大引張応力°σｇｍａｘキ１４８Ｋｆ／ｍｓ”とな
り、はぼ、全長Ｊ＝２２００ｍｍのメインスケール１０
の場合と対応できる。この場合、横弾性係数Ｇ或いはヤ
ング率ＥｒＯ比は、次式に示す如くとなる。
ｍ１１ｒ／藁が）とすれば、メインスケール１０に加わ
る最大引張応力°σｇｍａｘキ１４８Ｋｆ／ｍｓ”とな
り、はぼ、全長Ｊ＝２２００ｍｍのメインスケール１０
の場合と対応できる。この場合、横弾性係数Ｇ或いはヤ
ング率ＥｒＯ比は、次式に示す如くとなる。
對′−榎」や１０．１０１．１０１．１．１９６０１０
０．１０．（１）Ｅｒ Ｏ，５７２３ 従って、メインスケール１０の全長Ｊ＝４７００ｙｘｗ
従来の全長Ａ−２２００ｓ＋ｍの場合と比較しうる効果
を得ることができ、破損に至るような状態を生じること
はない。
０．１０．（１）Ｅｒ Ｏ，５７２３ 従って、メインスケール１０の全長Ｊ＝４７００ｙｘｗ
従来の全長Ａ−２２００ｓ＋ｍの場合と比較しうる効果
を得ることができ、破損に至るような状態を生じること
はない。
前記ゴム弾性部材１１Ｂの横弾性係数Ｇを小さくする方
法としては、 （１） ゴム弾性部材１１Ｂの材質を変更して、その
横弾性係数Ｇを小さくすること、 （２） ゴム弾性部材１１Ｂの断面形状を変更するこ
と、 等が考えられる。しかしながら、（１）の方法は、メイ
ンスケール１０が長大になるに従って、横弾性係数Ｇが
小さくなるため、他の特性（特に安定性）を満足し５る
弾性部材を入手できない恐れがあり、又、本来の固定と
いう機能に欠ける恐れがある。
法としては、 （１） ゴム弾性部材１１Ｂの材質を変更して、その
横弾性係数Ｇを小さくすること、 （２） ゴム弾性部材１１Ｂの断面形状を変更するこ
と、 等が考えられる。しかしながら、（１）の方法は、メイ
ンスケール１０が長大になるに従って、横弾性係数Ｇが
小さくなるため、他の特性（特に安定性）を満足し５る
弾性部材を入手できない恐れがあり、又、本来の固定と
いう機能に欠ける恐れがある。
一方、（２）の方法は、弾性部材の加工が極めて困雛で
あり、又、やはり固定という機能に問題が生ずる。
あり、又、やはり固定という機能に問題が生ずる。
そこで、本発明では、メインスケール１０の長大化に伴
なって、接合面積Ｓを小さくすることによって、ゴム弾
性部材１１Ｂの横弾性係数Ｇを小さくしたのと同様な効
果を得るようにしている。
なって、接合面積Ｓを小さくすることによって、ゴム弾
性部材１１Ｂの横弾性係数Ｇを小さくしたのと同様な効
果を得るようにしている。
この際に、メインスケール１０の破損を防ぐという目的
からは、前出の計算の如（、例えば、全長４７００ｍｍ
のメインスケールの場合には、全長２２００訂のメイン
スケールの場合に比べて、接合面積Ｓが↓〜±となるよ
うにすればよい。
からは、前出の計算の如（、例えば、全長４７００ｍｍ
のメインスケールの場合には、全長２２００訂のメイン
スケールの場合に比べて、接合面積Ｓが↓〜±となるよ
うにすればよい。
４
以上のような方法により、保存時の温度変化によるメイ
ンスケール１０の破損は防止できるものであるが、一方
、測定中に前記のような温度変化が生じた場合について
考慮すると、メインスケール１０の全体の延び量λｇ＆
ま、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による減少分を無視する
と、次式で示す如（となる。
ンスケール１０の破損は防止できるものであるが、一方
、測定中に前記のような温度変化が生じた場合について
考慮すると、メインスケール１０の全体の延び量λｇ＆
ま、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による減少分を無視する
と、次式で示す如（となる。
この（］０）式における右辺第２項＆１、摩擦係合によ
りゴム弾性部材１１Ｂからメインスケール１０に与えら
れる増減分を表わしており、温度の上昇、下降によって
符号が変化する。例えば、周囲温度が１０→２０→６０
℃のように変化すると、前出（１０）式の右辺第２項に
相当する量のヒステリシスが発生する。
りゴム弾性部材１１Ｂからメインスケール１０に与えら
れる増減分を表わしており、温度の上昇、下降によって
符号が変化する。例えば、周囲温度が１０→２０→６０
℃のように変化すると、前出（１０）式の右辺第２項に
相当する量のヒステリシスが発生する。
このヒステリシスの大きさを、全長２２００ ｍｍのメ
インスケール１０の場合について求めてみると、０．０
８４ｍ、となる。尚、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による
減少分を配慮した時は０．０７７ ｍｖｉとなるが、安
全側であるので、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による減少
分を無視した場合について、検討を続ける。このヒステ
リシスは、かなり大きな値であり、精度１μｍ程度の測
定に際してを丁無視できない値である。従って、全長２
２００ ｍｍのメインスケール１０を有する直線型変位
測定機の場合においても、例えば長さ２１５關につ＠２
００ｙｓｍ程度の非接合Ｓを設けることが望ましい。こ
の場合には、ゴム弾性部材１１Ｂの横弾性係数Ｇが等節
約に、５ 石１−＝ ｏ、０７となるので、ヒステリシスの大きさ
も、全長において５，８μｍ程度となって、大きな改善
が期待できる。
インスケール１０の場合について求めてみると、０．０
８４ｍ、となる。尚、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による
減少分を配慮した時は０．０７７ ｍｖｉとなるが、安
全側であるので、ゴム弾性部材１１Ｂの張力による減少
分を無視した場合について、検討を続ける。このヒステ
リシスは、かなり大きな値であり、精度１μｍ程度の測
定に際してを丁無視できない値である。従って、全長２
２００ ｍｍのメインスケール１０を有する直線型変位
測定機の場合においても、例えば長さ２１５關につ＠２
００ｙｓｍ程度の非接合Ｓを設けることが望ましい。こ
の場合には、ゴム弾性部材１１Ｂの横弾性係数Ｇが等節
約に、５ 石１−＝ ｏ、０７となるので、ヒステリシスの大きさ
も、全長において５，８μｍ程度となって、大きな改善
が期待できる。
又、全長ｅ ＝ ４７００ ｍｙｎのメインスケール１
０の場合には、ヒステリシスの大きζが３８３欝蹟とな
るので、例えば、メインスケール１０の長さ２１０止に
つき２００朋の非接合Ｓを設けることによって、ヒステ
リシスを大幅に改善することができるものである１゜ 一方、メインスケール１０に弾性部材非接合部を設けた
場合の外力に対する信頼性を検討すると、前出のような
数値である場合ＶＣは、外力１０２程度迄は安全である
ことが確認できた。
０の場合には、ヒステリシスの大きζが３８３欝蹟とな
るので、例えば、メインスケール１０の長さ２１０止に
つき２００朋の非接合Ｓを設けることによって、ヒステ
リシスを大幅に改善することができるものである１゜ 一方、メインスケール１０に弾性部材非接合部を設けた
場合の外力に対する信頼性を検討すると、前出のような
数値である場合ＶＣは、外力１０２程度迄は安全である
ことが確認できた。
結局メインスケールの破損を防止する上で必要なメイン
スケール弾性部材接合部長さと非接合部長さの比は約１
：３以上であり、又、メインスケール１０の破損だけで
なく、測定中の￥１４度管維持する一ヒで必要な弾性部
材接合部長さと非接合部長さの比は１：１５〜１：２０
程度となる。
スケール弾性部材接合部長さと非接合部長さの比は約１
：３以上であり、又、メインスケール１０の破損だけで
なく、測定中の￥１４度管維持する一ヒで必要な弾性部
材接合部長さと非接合部長さの比は１：１５〜１：２０
程度となる。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
本実施例（ま、前出第１図乃至第３図に示したような、
細長ケース１、メインスケール１０、ゴム弾性部材１１
Ｂ及びインデックススケール１４を有する直線型変位測
定機において、第６図に示す如（、前記メインスケール
１０長手方向に、メインスケールＩＯ５細長ケースｌ、
及び弾性部材１１Ｂの材質、並びに、メインスケール１
０の長さによって決定されるピッチ及び長さの弾性部材
非接合１（１２０を設けたものである。
細長ケース１、メインスケール１０、ゴム弾性部材１１
Ｂ及びインデックススケール１４を有する直線型変位測
定機において、第６図に示す如（、前記メインスケール
１０長手方向に、メインスケールＩＯ５細長ケースｌ、
及び弾性部材１１Ｂの材質、並びに、メインスケール１
０の長さによって決定されるピッチ及び長さの弾性部材
非接合１（１２０を設けたものである。
発明者が、有効長が２５０間、５００朋、７５０酊、１
０００酊、断面積がいずれも４２朋２であるメインスケ
ール１０を有する直線型変位測定機について、直径１．
８ ｍのニトリルゴム製弾性部材１１Ｂを、接合部長ざ
が１０關、非接合部長さて１５０酩となるよ５に等ピッ
チで配置して実験したところ、下記第２表に示すような
結果が得られ、いずれも十分に安全であることが確認で
きた。
０００酊、断面積がいずれも４２朋２であるメインスケ
ール１０を有する直線型変位測定機について、直径１．
８ ｍのニトリルゴム製弾性部材１１Ｂを、接合部長ざ
が１０關、非接合部長さて１５０酩となるよ５に等ピッ
チで配置して実験したところ、下記第２表に示すような
結果が得られ、いずれも十分に安全であることが確認で
きた。
又、メインスケールの断面積が１１０ ｒｕｎ” で
ある時、直径２，８朋のニトリルゴム製弾性部材１１Ｂ
を、接合部長さ１０關、非接合部長ζ２００＋ａｍとな
るように等ピッチで配置した場合の実験結果は下記第３
表に示す如（であり１、この場合にも良好な結果が得ら
れていることが明らかである。
ある時、直径２，８朋のニトリルゴム製弾性部材１１Ｂ
を、接合部長さ１０關、非接合部長ζ２００＋ａｍとな
るように等ピッチで配置した場合の実験結果は下記第３
表に示す如（であり１、この場合にも良好な結果が得ら
れていることが明らかである。
第２表
第３衣
伺、前記実施例においては、ゴム弾１’１Ｅｆｆｌｌ材
１１Ｂとしてニトリルゴムが用いられていたが、ゴム弾
性部材１１Ｂの材質１丁、これに限定されず、りロロプ
レンゴム等の他のゴム弾性部材、或いは、一般の弾Ｖト
部材を用いることも勿論可能である。
１１Ｂとしてニトリルゴムが用いられていたが、ゴム弾
性部材１１Ｂの材質１丁、これに限定されず、りロロプ
レンゴム等の他のゴム弾性部材、或いは、一般の弾Ｖト
部材を用いることも勿論可能である。
以上説明した通り、本発明によれば、温度変化時に、弾
性部材を介してメインスケールに加わる熱応力を軽減す
ることができ、長尺スケールであっても、破損音生じる
ことなく、安定的に保持することができるという優れた
効果を有する。
性部材を介してメインスケールに加わる熱応力を軽減す
ることができ、長尺スケールであっても、破損音生じる
ことなく、安定的に保持することができるという優れた
効果を有する。
第１図は、従来の直線型変位測定機の一例の構成を示す
横断面図、第２図は、第１図の■−■線に沿う縦断面図
、第３図は、同じく第１図のｌ１ｌ−■線に沿う縦断面
図、第４図を言、本発明の詳細な説明するための、メイ
ンスケールと細長ケースの圧接・保持状態を示す半面図
、第５図は、同じく横断面図、第６図は、本発明に係る
直線型変位測定機の実施例におけるメインスケールの保
持状態を示す要部断面図である。 １・・細長ケース、９・・・溝、１０・・・メインスケ
ール、１１Ｂ・・・ゴム弾性部材、１４・・・インデッ
クススケール、２０・・・弾性部材非接合部。 （２３） 第１図
横断面図、第２図は、第１図の■−■線に沿う縦断面図
、第３図は、同じく第１図のｌ１ｌ−■線に沿う縦断面
図、第４図を言、本発明の詳細な説明するための、メイ
ンスケールと細長ケースの圧接・保持状態を示す半面図
、第５図は、同じく横断面図、第６図は、本発明に係る
直線型変位測定機の実施例におけるメインスケールの保
持状態を示す要部断面図である。 １・・細長ケース、９・・・溝、１０・・・メインスケ
ール、１１Ｂ・・・ゴム弾性部材、１４・・・インデッ
クススケール、２０・・・弾性部材非接合部。 （２３） 第１図
Claims (2)
- （１）相対変位を測定されるべき２つの被測定物の一方
に連結きれた中空の細長ケースと、該細長ケース内に収
納・保持された、前記細長ケースと熱膨張係数が異なる
材料からなるメインスケールと、該メインスケールと細
長ケースを接合して、メインスケールを細長ケース内に
保持するための、メインスケール長手方向に配置された
弾性部材と、前記被測定物の他方に連結され、メインス
ケールに沿って移動されるインデックススケールとヲ有
し、前記メインスケールとインデックススケールの相対
移動から前記２つの被測定物間の相対変位を測定するよ
うにした直線型変位測定機において、前記メインスケー
ルの長手方向に、メインスケール、細長ケース及び弾性
部材の材質、並びに、メインスケールの長さによって決
定されるピッチ及び長さの弾性部材非接合Ｓｔ−設け、
温度変化時に弾性部材を介してメインスケールに加わる
熱応力を軽減するようＶＣしたことを特徴とする＠線型
変位側？機。 - （２） ＮＵ Ｈｒ２メインスケールの材質がガラス
、細長ケースの材質がアルミ合金、弾性部材の材質がニ
トリルゴムであり、前記メインスケールの長さが５ｍ以
内である時、前記メインスケールの弾性部材接合部長は
と非接合部長きの比が、１：１５〜１：２０とでれてい
る特許請求の範囲第１項に記載の直線型変位測定機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057604A JPS58174806A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 直線型変位測定機 |
| US06/481,788 US4492033A (en) | 1982-04-07 | 1983-04-04 | Linear scale type displacement measuring instrument |
| DE19833312534 DE3312534A1 (de) | 1982-04-07 | 1983-04-07 | Laengenskala-wegmessgeraet |
| GB08309429A GB2117908B (en) | 1982-04-07 | 1983-04-07 | Linear scale type displacement measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57057604A JPS58174806A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 直線型変位測定機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58174806A true JPS58174806A (ja) | 1983-10-13 |
| JPH021242B2 JPH021242B2 (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=13060455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57057604A Granted JPS58174806A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 直線型変位測定機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4492033A (ja) |
| JP (1) | JPS58174806A (ja) |
| DE (1) | DE3312534A1 (ja) |
| GB (1) | GB2117908B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159605A (ja) * | 1984-01-14 | 1985-08-21 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング | 長さ又は角度の測定装置 |
| JPH0499014U (ja) * | 1991-01-31 | 1992-08-27 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3379112D1 (en) * | 1983-02-12 | 1989-03-09 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Encapsulated measuring device |
| JPH0612255B2 (ja) * | 1984-05-22 | 1994-02-16 | 株式会社ミツトヨ | 直線型変位測定装置 |
| DE3637628C1 (de) * | 1986-11-05 | 1988-02-11 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Verfahren zur Herstellung einer Massverkoerperung |
| DE4323635C2 (de) * | 1993-07-15 | 2001-05-17 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Gekapselte Meßeinrichtung |
| DE4406799C2 (de) * | 1994-03-02 | 1997-11-06 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| DE4406797C2 (de) * | 1994-03-02 | 1997-11-27 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| DE59404828D1 (de) * | 1994-05-06 | 1998-01-29 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Temperatur-kompensierte Positionsmesseinrichtung |
| DE4424649C2 (de) * | 1994-07-13 | 1997-11-20 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| DE19700367C2 (de) * | 1997-01-08 | 1999-07-01 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Verfahren und Montagevorrichtung zum gerichteten Anbringen eines Maßbandes |
| JP2004301541A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Mitsutoyo Corp | 長さ測定装置の弾性固定具及び固定方法 |
| US6910279B1 (en) | 2004-05-12 | 2005-06-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Holder for a graduated element |
| EP1795874B1 (en) * | 2005-12-07 | 2018-05-30 | Mitutoyo Corporation | Displacement measuring device |
| GB0811076D0 (en) * | 2008-06-17 | 2008-07-23 | Renishaw Plc | Scale track |
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