JPS5836725B2 - 光学式変位測定装置 - Google Patents

光学式変位測定装置

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JPS5836725B2
JPS5836725B2 JP53092261A JP9226178A JPS5836725B2 JP S5836725 B2 JPS5836725 B2 JP S5836725B2 JP 53092261 A JP53092261 A JP 53092261A JP 9226178 A JP9226178 A JP 9226178A JP S5836725 B2 JPS5836725 B2 JP S5836725B2
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magnet
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信吾 仁科
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/002Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/32Mechanical 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
    • G01D5/34Mechanical 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
    • G01D5/347Mechanical 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
    • G01D5/34746Linear encoders
    • G01D5/34753Carriages; Driving or coupling means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メインスケールとこのメインスケールに対向
されたインデックススケールとの相対的な動さを光源と
受光素子とにより読みとり計測する光学式変位測定装置
に関する。
従来のこの種測定器は、冷間引抜きにより形成された中
空細長ケース内にガラスなどからなるメインスケールを
長手力向に沿って配置し、このメインスケールに対向し
てインデックススケールを配置し、このインデックスス
ケールを前記ケースの長手力向に沿って形成された開口
から挿入された移動部材である検出機構の腕部にスライ
ダーを介して取付け、このスライダーに発光素子および
受光素子を設けて検出機構とケースとの相対移動を両ス
ケール間で形成される明暗として受光素子で検出して測
定するものである。
また前記スライダーは検出機構の腕部に線状ばねを介し
て移動自在に設けられるとともに、この線状ばねにより
一側に付勢され、該スライダーに設けた接触子がメイン
スケールのスケール面およびスケール面と直交した側面
に当接されるようになっている。
これによりスライダーはリニアスケールのスケール面と
側面とに案内されて移動することとなり、メインスケー
ルのスケール部とインデックススケールのスケール部と
が対向した状態で移動できるようにされている。
しかし、このような従来の光学式変位測定装置にあって
は、一本の線状はねによってのみメインスケールとイン
デックススケールを有するスライダーとの接触力が保た
れるため、スライダーの移動時に線状ばねが形状変形を
きたし、圧接力が変化してスライダーがメインスケール
に対して片側が浮上る場合がある。
このように、リニアスケールとスライダーとの当接が不
確実になると、リニアスケールの堅縞状の目盛部とスラ
イダーに取付けられたインデックススケールの堅縞状の
目盛部とが平行でなくなり、ミスカウントの原因となっ
ている。
本発明の目的は、メインスケールとインデックススケー
ルとが相対移動しても均一な押圧力で安定した移動を行
なうことができ光学式変位測定装置を提供するにある。
本発明は、インデックススケールを移動部材に離接動お
よび揺動できるように接続するとともに、メインスケー
ルには磁性部材を、一方、インデックススケールにはマ
グネットをそれぞれメインスケール幅方向にずらした位
置に設けることにより、メインスケール幅方向およびメ
インスケール表面垂直方向の両方向へ密着力が作用する
ように構成して前記目的を達成しようとするものである
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
冷間引抜き力ロエにより形或されたケース1はほぼ方形
の中空断面を有するとともに、第1図の紙面直交方向に
細長に形成され、さらに長手力向の一側面に沿ってほぼ
全長にわたり開口2を有している。
前記ケース1の開口側の端面には移動部材としての検出
機構3が一対の摺動部材4を介して当接され、ケース1
の長手力向に沿って移動可能とされている。
この検出機構3の下面に形成された腕部5は前記開口2
からケース1内に延設されている。
また、前記開口2の近傍のケース1の外側面にはケース
1の長手力向に沿って一対のマグネット6が設けられ、
このマグネット6に該開口2を覆うように薄肉の鉄板か
らなる閉塞部材7が吸着され、該開口2からケース1内
へ塵埃等が侵入するのが防止されている。
この際、検出機構30)腕部5が挿入される部分の閉塞
部材7&マ、該検出機構3に設けられるとともに両端が
検出機構3の下面に開口された側面山形の溝8内に挿入
され、この溝8により跨がれた状態の腕部5はケース1
内への挿入が可能となるようにされている。
前記ケース1内の長手力向に設けられた溝9内には、ガ
ラスなどからなり、一側面に縦縞状の目盛10Aを(第
2図参照)形成されたメインスケール10の下端辺が挿
入され、接着剤11などにより固定されている。
前記検出機構3の腕部5はケース1内に延長され、この
延長部には一側面と下面とから切欠かれた凹部5Aが形
成されるとともに、この凹部5Aにより切残こされた第
1図中紙面に直交した前後の壁面には長孔5Bがそれぞ
れ形成されている。
この長孔5Bにはベアリング12を介してスライダー1
3の上端部が揺動かつ上下動自在に支持されている。
前記スライダー13は、板材から形威された連結部材1
3Aと、この連結部材13Aの一端折曲短辺にねじ止め
されるとともに前記メインスケール10の目盛10Aの
ない面に対向された肉厚の発光素子取付部材13Bと、
前記連結部材13Aの途中に上端をねじ止めされるとと
もに前記メインスケール10の目盛10Aを形成された
面に対向された肉厚の受光素子取付部材13Cとにより
構成され、前記ベアリング12との取付けは、連結部材
13Aの上端に設けられたピン13Dを介して行われて
いる。
この際、各ベアリング12の内輪の内端面と連結部材1
3Aの側面との間にはそれぞれ皿ばね13Bが介装され
、これにより連結部材13Aとベアリング12の端面と
の間に間隙が形成されないようにされ、腕部5の第1図
中紙面直交方向の動きが直ちに伝達されるようになって
いる。
前記スライダー13の連結部材13Aの前記メインスケ
ール10に対向した面にはメインスケール10と同様な
縦縞状の目盛14A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10と
を挾んだ状態で光源としての発光素子15とフォトトラ
ンジスタなどからなる受光素子16とが配置されている
この際、発光素子15は前記連結部材13Aの短辺に固
着された発光素子取付部材13Bに、また、受光素子1
6は前記連結部材13Aの途中に固着された受光素子取
付部材13Cに各2個固定されている。
前記受光素子取付部材13Cのインデックススケール1
4が取付けられた面には、インデックススケール14を
挾んで2個のマグネット17が埋込まれるとともに、こ
れらのマグネット17の側方には該マグネット17の中
央部よりやや下方位置にそれぞれピン18が植設されて
いる。
このピン18は、焼入れされた鋼材などからなり、先端
が受光素子取付部材13Cの表面から突出されている。
また、受光素子取付部材13Cのインデックススケール
14が取付けられた面の約下半分には段部13Fが形戒
されるとともに、前記マグネット17の約下半分もこの
段部13Fに合わせて段部17Aが形成されている。
この段部13Fが設けられることにより前記ピン18の
下面の一部は段部1 3Fから下方に露出されている。
このピン13の露出された下面に対向してガイドバ−1
9が配置されている。
このガイドバー19は、鋼条などの磁性部材から構成さ
れるとともに、前記メインスケール10の長手力向に沿
って目盛10Aと平行に貼付され、前記受光素子取付部
材13Cの段部13F内に所定の間隙をもって嵌り込む
ようにされている。
さらに、このガイドバ−13の狭巾の上面は精密加工に
より十分の真直度を有するようにされ、この上面に前記
ピン1Bが当接されている。
即ち、磁性部材から構成されるガイドバー19とマグネ
ット17とはメインスケール幅方向にずれた位置に配置
されている。
前記受光素子取付部材13Cのインデックススケール1
4が取付けられた面とは反対側の面には、前記2個のマ
グネット17の磁路を閉じさせる為のヨーク20が取付
けられ、このヨーク20の受光素子取付部材13Cに埋
込まれた部分は両マグネット17の裏面に接触されてい
る。
また、受光素子取付部材13Cの上面両端に設けられた
切矢部および下面中央の三箇所にはそれぞれローラ21
が回転自在に設けられ、これらのローラ21は前記メイ
ンスケール10の目盛10Aが形成された面に当接可能
にされている。
これにより、マグネット17とガイドバ−19との間に
働く磁力のメインスケール幅方向分力によって受光素子
取付部材13Cがメインスケール10の幅方向に吸引さ
れた時には、ビン18がガイドバー19の上面に当接し
て支え、一方、マグネット17とガイドバ−19との間
に働く磁力のメインスケール表面垂直方向分力によって
受光素子取付部材13Cがメインスケール表面垂直方向
に吸引された時には、各ローラ21がメインスケール1
0の目盛面に当接して支えるようにされている。
即ち、マグネット17とガイドバ−19との間に働く磁
力のメインスケール幅方向分力とピン18とによってメ
インスケール10とインデックススケール14のメイン
スケール幅方向相対位置が一定保持され、さらにマグネ
ット17とガイドバ−19との間に働く磁力のメインス
ケール表面垂直方向分力とロール21とによってメイン
スケール10とインデックススケール14とのメインス
ケール表面垂直方向の距離が一定に保持されるのである
このような構成において、ケース1および移動部材とし
ての検出機構3のいずれか一方を被測定物に取付け、他
方を固定して被測定物を移動すると、メインスケーノレ
10の目盛10Aとインデ゛ンクスケール14の目盛と
の間で明暗の縞模様が発生し、この縞模様を発光素子1
5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、測定を行なうものである。
この際、スライダー13はベアリング12と長孔5Bと
により揺動自在かつ第1,図中上下方向移動自在に設け
られており、かつマグネット17の段部17Aの下方に
磁性部材からなるガイドバ−19が位置し両者間に密着
方向の磁力が働いているから、ピン18がガイドバー1
9の上面に密接しかつ各ローラ21がメインスケール1
0の目盛面に密接するように付勢されており、従って受
光素子取付部材13Cはメインスケール10に沿って安
定した移動を行なえる。
このため、メインスケーノレ10の目盛10Aとインデ
ックススケール14の目盛14Aも正確に平行移動する
こととなり、受光素子16によるカウントミスが発生し
ない。
上述のように本実施例によれば、インデックススケール
14のメインスケール10側への密着力を、インデック
ススケール14に設けられたマグネット17と、メイン
スケール10に設けられかつマグネット17に対しメイ
ンスケール幅方向にずれた位置に設けられたガイドバ−
19との間に働く磁力により構成しているから、スライ
ダー13のベアリング21とメインスケール10、およ
びピン18とガイドバ−19とを浮上り等が生じること
なく安定した密接状態で摺動させることができ、メイン
スケーノレ10の目盛10Aとインデックススケール1
4の目盛との傾きによるカウントミスを防止できる。
さらに、インデックススケール14とメインスケール1
0とのメインスケール幅方向相対位置は常に一定である
ので信号レベルが低下することもない。
また、スライダー13の移動時の案内をピン18とガイ
ドバ−19の上面とで行なっているから、従来のメイン
スケール10の上端面を案内するのと異なり、安価にか
つ高精度に案内できる。
さらに、ばねなどのように不安定な形状の部材を介して
スライダー13が腕部5に取付けられていないから、精
度のバラ゛ンキが少なくでき、かつメインスケーノレ1
0の目盛面にのみ倣ってスライダー13が移動するから
メインスケール10の歪等に対しても忠実に追随でき高
精度を維持できる。
マグネット17には約半分の位置に段部17Aがあり、
この段部17Aの内側に磁性材料からなるガイドバ−1
9が入り込むようになっているから、ピン18が常時ガ
イドパー19の上面に当接するように偏位した磁力によ
って付勢され、これによっても移動時の安定が増力日さ
れる。
なお、実施にあたり、ガイドバ−19側をマグネットと
し、マグネット17側を単なる鉄材等にしてもよいが、
前記実施例のようにすれば安価にできるという効果があ
る。
また、マグネット17およびガイドバー19の形状は前
記実施例の形状に限られず、ガイドバー19を丸棒にす
るなどいかなる形状でもよい。
要するにマグネット17とガイドバ−19とをメインス
ケール幅方向にずらした位置に設け、スライダー13に
取付けられたインデックススケール14がマグネット1
7とガイドバ−19との間に生じる磁力によってメイン
スケール10の幅方向およびこれに垂直な方向に付勢さ
れるようにすればよい。
さらに、スライダー13の上端部を支持するベアリング
12は必ずしも設けなくてもよいが設ければ動作が円滑
となる利点がある。
また、メインスケール10に当接されるベアリング21
は低摩擦係数の樹脂からなる小片を当接させるようにし
てもよい。
上述のように、本発明によれば、インデックススケール
のメインスケールへの圧接力が安定し、ミスカウントに
基づく測定誤差の少ない光学式変位測定装置を提供でき
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光学式変位測定装置の一実施例を
示す断面図、第2図は第1図のメインスケールとスライ
ダーとの斜視図、第3図はスライダーの分解斜視図、第
4図はスライダーと腕部との取付状態を示す要部の一部
を切欠いた正面図である。 1・・・・・・ケース、2・・・・・・開口、3・・・
・・・検出機構、5・・・・・・腕部、10・・・・・
・メインスケール、10A・・・・・・目盛、13・・
・・・・スライダー、14・曲・インデックススケール
、14A・・・・・・目盛、15・・・・・・発光素子
、16・・・・・・受光素子、17・・・・・・マグネ
ット、18・・・・・・ピン、19・・・・・・磁性部
材からなるガイドバー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 中空細長ケース内に長手力向に沿って配設され所定
    間隔の目盛を形成されたメインスケールと、中空細長ケ
    ースに組付けられ中空細長ケース長手方向に摺動可能な
    移動部材と、この移動部材に接続されるとともにメイン
    スケールに対向して配置され所定間隔の目盛を形成され
    たインデックススケールと、これらのメインスケールと
    インデックススケールとの相対移動を両スケールの目盛
    の重なり具合により読取る光源および受光素子とを具備
    した光学式変位測定装置において、インデックススケー
    ルは移動部材に離接動および揺動可能に支持されるとと
    もに、メインスケールに磁性部材が、インデックススケ
    ールにマグネットがそれぞれメインスケール幅方向にず
    れた位置に取付けられ、マグネットと磁性部材間に作用
    する磁力のメインスケール表面垂直方向分力と、インデ
    ックススケールに設けられメインスケール表面上を転勤
    するローラとによってインデックススケールとメインス
    ケール間の距離が一定に保持されるとともに、マグネッ
    トと磁性部材間に作用する磁力のメインスケール幅方向
    の分力とインデックススケールから突設され磁性部材側
    縁部に当接する突子とによってインデックススケールと
    メインスケールの幅方向相対位置が一定に保持されるよ
    うに構成されていることを特徴とする光学式変位測定装
    置。
JP53092261A 1978-07-27 1978-07-27 光学式変位測定装置 Expired JPS5836725B2 (ja)

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JPS5518969A JPS5518969A (en) 1980-02-09
JPS5836725B2 true JPS5836725B2 (ja) 1983-08-11

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