JPS63103909A - 変位検出用スケ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、変位検出用スケールに係り、変位検出用の目
盛が形成された基準スケール部材と目盛と対向配設され
た変位検出器とをｑ　ｔＢススケール材の長手方向に相
対移動させてその相対移動変位量を検出する変位検出装
置に利用するものである。

〔背景技術とその問題点〕

長さ、重量、圧力等の物理的諸元を変位検出装置を介し
直線的変位量を検出することによって計測することが知
られている。

従来、上記変位検出装置は、例えば、測長用の場合、第
４図に示すような構造とされていた。

第４図において、光学式の変位検出装置１００は、表面
１１の長手方向に光学格子を形成する目盛１２が設けら
れた基準スケール部材１０と、目盛１２と対向させた目
盛３４Ａ、３４Ｂを有するインデックススケール部材３
１、発受光器３７゜３８を含む光電変換手段３６とから
形成された変位検出器３０と、基準スケール部材１０に
対して相対移動可能に変位検出器３０を支持するスライ
ダ５０と、基準スケール部材１０およびスライダ５０と
を収容する収容空間４１が設けられた細長の本体ケース
４０とから構成されていた。

なお、基準スケール部材１０は長溝４２内で接着剤４５
により本体ケース４０に固着されていた。

また、５１．５１・・・・・・は摺動部材である。

したがって、例えば、本体ケース４０を工作機械等の静
止体２に固定するとともに本体ケース４０の開口部４３
を貫通した可動部材６０を介しスライダ５０をその可動
体１に連結すれば、変位検出器３０から基準スケール部
材ｌＯとスライダ５０との相対移動変位量すなわち上記
工作機械等の静止体２と可動体１との相対移動変位量を
検出することができ、その加工対象物の長さ等を計測す
ることができた。

しかしながら、上記従来の変位検出装置１００には、次
のような問題を有していた。

第１に、基準スケール部材１０の変形により所定の精度
保障が困難になるという欠点があった。

すなわち、本体ケース４０（特に、長溝４２）に加工不
備による曲がりがある場合、静止体２と本体ケース４０
との熱膨張率の差異がある場合等においては、第３図（
Ａ）に示したように基準スケール部材１０がその厚み方
向に彎曲変形する。かかる場合、目盛１２は基準スケー
ル部材１０の表面１１（または裏面１４）に設けられて
いるから、真直（φ＝０）場合の基準スケール部材１０
の長さをし、面角度をφ、面角度φが生じているときの
表面１２の長さをり１、基準スケール部材１０の厚みを
Ｌとすれば、図示変形の場合にはＬ１１＝Ｌ　−ｔ　ｓ
ｉｎ　φとなり目盛１２の長さくり、に等しい）は収縮
してしまう。

したがって、変位検出器３０（特にインデックススケー
ル部材３１）が、基準スケール部材１０が真直であると
して移動するときには見掛上増分の誤差が生じる。一方
、第３図（Ａ）と反対方向に彎曲した場合には見掛上減
分誤差を生じる。また、基準スケール部材１０の形態上
断面係数が大きいので比較的小さいが、幅Ｗ方向にも彎
曲変形する場合がある（第３図（Ｂ）参照）、但し、こ
の場合には基準スケール部材１０の幅方向中心線からの
目盛１２までのづれｉｌａが大きいと誤差も生じ易いと
いう問題がある。これらは長大スケールとなるほどに重
大視される。

第２に、変位検出装置１００は、使用環境がまちまちで
あり、その選定はユーザの任意である。

したがって、基準スケール部材１０の表面１１、特に目
盛１２を設けている面に塵や油滴等が付着すると受光器
３８での受光量が減衰かつ変動してしまうので、この点
からも精度保障が困難となる。

とりわけ製造組立時あるいは定期点検時における接着剤
や油脂の洗浄を有機溶剤などを使用して強く摩擦すると
目盛１２自体が損傷を受けるので精度保障はさらに困難
となる。このため目盛１２のピッチを微細とする高精度
化が至難である。

第３に、基準スケール部材１０と前記インデックススケ
ール３１との対面隙間は十数μｍと維持しなければなら
ないので、スライダ５０を摺動部材５１．５１．・・・
・・・を介し基準スケール部材１０の表面１１に直接的
に案内させるのが一般的である。しかし、表面１１に占
める目盛１２の面積が大きいのでその余の部分で摺動案
内しなければならないからスライダ５０および摺動部材
５１．５１・・・・・・の構造が複雑となってしまう問
題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、そ
の目的とするところは構造簡単で変形誤差が生じない高
精度の変位検出用スケールを提供することにある。

（問題点を解決するための手段および作用２本発明は、
上記従来の問題点、特に、結果として個別的に認識でき
た誤差発生に係る第１の問題が、製作上の観点から基準
スケール部材の表面に計測用目盛が設けられていたこと
に起因していたと着目し、その基本的製作上の利益を享
受しつつ目盛をスケール全体の縦中立軸と合致させるよ
うして前記問題を除去するものである。

これがため、表面長手方向に沿って変位検出用の目盛が
形成された基準スケール部材と補助スヶ−小部材とを前
記目盛を挟み一体的に取付けてスケールを形成するとと
もに前記補助スケール部材を前記スケールの厚み方向変
形に対する縦中立軸線と前記目盛とを一致させることが
できる形態と構成し前記目的を達成するのである。

したがって、基準スケール部材と補助スケール部材とを
一体的に形成したスケールを構成するとともにこのスケ
ールの厚み方向変形に対する縦中立軸線に合致するよう
位置に目盛が設けられているから、スケールの長手方向
の目盛長さはその縦中立軸線の長さと同様に一定となる
。

よって、スケールに変形が生じても誤差が発生せず所定
の検出精度を保障することができる。

〔実施例〕

本発明に係る変位検出用スケールの一実施例についてこ
れを実施するための変位検出装置とともに図面を参照し
ながら詳細に説明する。

なお、前出第４図に示した従来の変位検出装置と同一ま
たは類似的部分については同一の符号を付するとともに
その部分については説明を簡略または省略するものとす
る。

この実施例の変位検出用のスケール７０は、第１図、第
２図に示したように基準スケール部材１０と補助スケー
ル部材２０とから構成されている。

まず、空化スケール部材１０は、断面矩形の薄板状ガラ
スから形成され、その表面１１には長手方向に沿って１
０μｍピッチの多数のスリットからなる計測用の目盛１
２が配設されている。このスリットは蒸着された帯状ク
ロム被ｎ！２をエンチング手法によって形成されたもの
である。

一方、補助スケール部材２０は、基準スケール部材１０
と同形同寸法かつ同一材質のガラスから形成されている
。

このように形成された基準スケール部材１０と補助スケ
ール部材２０とを、基準スケール部材ＩＯの表面１１と
補助スケール部材２０の裏面２４とを第１図（Ａ）に示
したようにその目盛１２を挟むようにして例えば、紫外
線硬化型の接着剤１８を介し接合させ、同（Ｂ）に示す
ように両者１０．２０を一体的に取付けてスケール７０
を構成する。この実施例ではスケール７０の厚みは６　
ｍｍである。したがって、基準スケール部材１０の単独
の厚みも、方向の変形に対する縦中立軸線はＹ＋　　−
Ｙ＋　、幅Ｗ、力方向変形に対する縦中立軸線はＸ、−
Ｘ、であり、また、補助スケール部材２０の単独の厚み
む２方向の変形に対する縦中立軸線はＹｘ　　Ｙｚ　、
幅ｗ２方向の変形に対する縦中立軸線はＸ□−Ｘ２であ
るが、一体化されたスケール７０全体の厚みＬ方向の変
形に対する縦中立軸線はＹ−Ｙとなり、幅Ｗ方向の変形
に対する縦中立軸線はＸ−ｘとなる。ここに、目盛１２
は両スケール部材１０．２０の接合面すなわち継中立軸
線Ｙ−Ｙ上に設けられかつ縦中立軸線Ｙ−Ｙを中心とし
て幅Ｗ方向に等寸振分けとして設けられている。なお、
両スケール部材１０．２０は同形同質および各矩形断面
ゆえＹ　＋　　　Ｙ　＋　　とＸ、　−Ｘ口Ｙ　ｚ　　
Ｙ　ｚ　とＸ、−Ｘ、およびＹ−ＹとＸ−Ｘとは相等し
いものとなる。

したがって、この実施例によれば、前出第４図に示した
と同様に本体ケース４０の長ｉｉ４４２内に接着剤４５
をもって固定した場合、本体ケース４０の加工不備ある
いは静止体２と本体ケース４゜の熱膨張係数の差異や取
付手段の変形等によりスケール７０がその厚みｔ方向に
彎曲変形したとしてもその縦中立軸線Ｙ−Ｙと同様に目
盛１２の全長は不変である。つまり所定長内に存するス
リットの数は増減しないからスケール７０の変形による
誤差を生じない。

また、目盛１２は縦中立軸線Ｙ−Ｙに同寸振分けとして
設けであるから、幅Ｗ方向の彎曲変形があった場合にも
誤差を生じることがない。

さらに、目盛１２は両スケール部材１０．２０で挟持さ
れ、露出されないので製造組立や定期点検においてスケ
ール７０の表裏面に付着した接着剤や油脂を有機溶剤を
使用して７棒的に清浄しても目ｇｔ１２を破損させるこ
となく迅速かつ完璧にそれらを除去することができる。

このことは、スケール７０の光特性を最良に維持できる
から、所定の検出精度を長期間にわたり保障できること
を意味するものである。

さらにまた、スケール７０の全表面（または全裏面）を
摺動部材５１．５１・・・・・・の当接面として利用で
きるからスライダ５０の円滑摺動を保障できるとともに
スライダ５０等摺動案内機構の設計自由度を大きくとれ
るという効果もある。

なお、以上の実施例では、補助スケール部材２０を基準
スケール部材１０と同形、同寸法、かつ同一材質で形成
したが、要は目盛１２がスケール７０の厚みＴ方向変形
に対する縦中立軸ｓ！　ｙ　Ｉ−Ｙ１上に存するようす
ればよいから補助スケール部材２０の寸法、形状、材質
等形態は基準スケール部材ｌＯの形態の関係から任意に
選定することができる。

また、スケール７０は、前出第４図に示した従来の透過
型光学式変位検出装置１００に利用した場合について示
したがその変位検出装置ｌＯＯの構造は不問である。反
射型１個のメインスケールに２個のインデックススケー
ルを用いた型等としてもよい。同様に目盛１２は光学格
子を形成するスリットとしているが、静電容量式、電磁
式のスリットの場合にも本発明は当然に適用されるもの
である。

〔発明の効果〕

本発明は構造簡単で変形誤差が生じない高精度の変位検
出用スケールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る変位検出用スケールの一実施例を
示す外観図であって、（Ａ）は一体化前、（Ｂ）は一体
形成後を示す、第２図は同じく厚み方向変形時を示す外
観図、第３図は従来の変形時基準スケール部材の外観図
であって、（Ａ）は厚み方向変形、（Ｂ）は幅方向変形
の場合である。 および第４図は従来の光学式変位検出装置の要部断面図
である。 １０・・・基準スケール部材、Ｉ２・・・目盛、２０・
・・補助スケール部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面長手方向に沿って変位検出用の目盛が形成さ
   れた基準スケール部材と補助スケール部材とを前記目盛
   を挟み一体的に取付けてスケールを形成するとともに前
   記補助スケール部材を前記スケールの厚み方向変形に対
   する縦中立軸線と前記目盛とを一致させることができる
   形態としたことを特徴とする変位検出用スケール。
2. （２）前記特許請求の範囲第１項において、前記補助ス
   ケール部材が、前記基準スケール部材と同一形状、同一
   材料とされている変位検出用スケール。
3. （３）前記特許請求の範囲第１項または第２項において
   、前記目盛が、前記スケールの幅方向変形に対する縦中
   立軸線上に存するような位置において前記基準スケール
   部材に設けられている変位検出用スケール。