JPS63111410A - 直線状の目盛を有するスケールのための保持装置 - 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 本発明は寸法具現手段および形状具現手段のための保持
装置に関する。

従来技術 中でも座標測定装置または工作機械で利用される測長装
置は通常ガラススケールを備えておシ、ガラススケール
には光電式のセンサ系によって走査される目盛りのピッ
チが設けられている。最近では本来の目盛シビツテと並
んでスケールの長手方向に延びた多数の平行な線の形状
の直線性基準具現手段を有するスケールも知られるよう
になった。例えばヨーロッパ特許出願公開第００８２４
４１号明細書並びに西ドイツ国特許出願ｐ３５４２５１
４．８号明細書に記載されている。

上記のスケール上の直線性基準具現手段としての線は測
定装置もしくは工作機械のガイド誤差を把握するために
用いられるので、その担体、すなわちスケールの形状安
定性に関する要求は高い。ここでの特別な問題はスケー
ル、その保持装置もしくは取付は装置の長さの熱膨張の
相違および固定の形式と方法から生じる横力によるスケ
ールの変形である。

熱的な負荷を回避するためには担体上のスケールを弾性
的な接着層を用いて固定することが既に公知である（例
えば西ドイツ国特許出願公開第２５０５５８７号明細書
）。更に一貫した弾性的な接着層の代わりに中空間によ
って中断された多数のゴム片を使用することが提案され
た。該ゴム片上にスケールが固定され、かつゴム片がス
ケールと取付は装置との間の熱的な負荷の補償を配慮す
る。この、例えば西ドイツ国特許出願公開第３３１２５
３４号明細書および米国特許第４５６９１３７号明細書
に記載された固定の形式でもスケールを認容し得ない程
度に変形させるオーダの残留力が残る。この構成では特
に、スケールが温度補償後も再現可能に出発位置へ戻ら
ずに、摩擦力のために不確定の、新しい位置を取るのが
欠点である。長期間続いた強制力の結果としてスケール
材料のガラスの溶融として説明し得る変形も認められた
。これらすべてがスケールの縦方向における位置測定で
の測定誤差を、またはるかに大きな程度で直線性基準具
現手段での減らされた並進測定値についても測定誤差を
招くことがある。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、スケールができる限り強制されずに保
持され、かつスケールとその取付は装置との間の熱によ
る負荷が回避される、測長ｉｔにおけるスケールのよう
な寸法具現手段お主び形状具現手段のための保持装置を
見出すことである。

問題点を解決するだめの手段 上記の課題を解決するための本発明の手段は、寸法具現
手段ないしは形状具現手段が小さな範囲内で転動するよ
うに保持されたボール上に固定されていることである。

発明の効果 本発明による固定の形式によって寸法具現手段とその取
付は装置とは機械的に十分に互いに分離される。寸法具
現手段ないしは形状具現手段は温度変化に際して取付は
装置に対して相対的に移動することができ、そのために
熱作用の結果としての残留する変形は生じない。

実施態様 寸法具現手段および形状具現手段、例えばスケールまた
は定規は通常直方形を有している。

したがって組込み位置に左右されずに確実に固定するた
めには、寸法具現手段ないしは形状具現手段をその広幅
側でのみならず狭幅側でも、転動可能に保持されたボー
ルに接触せしめると有利である。

固定自体による横力が生じないように固定そのものを、
その作用線がボールの転動に対して直角の方向に延びて
いて、しかも支承ざ−ルを貫通して延びているばねによ
って行なうと有利である。更にばね力が同様に転動可能
に保持されたボールを介して間接的にスケールに対して
適用されると有利である。ボールをその間で締付けてい
る面が充分に平行になるように配慮されている場合には
、長さの変化時にスケールはこれを締付けているボール
間でこのボールの転動によって自由に移動することがで
きる。

スケールと取付は装置との間の長さの変化は実地では比
較的僅かであるために、ボールの転動性を保証するため
には、ボールを柔軟に撓む受容部、例えばプム舌片、フ
ェルトリングまたは他の、弾性的に撓む壁を備えたボー
ルケージ内に保持すれば充分である。このような受容部
は、ボールが所定の支承箇所で固定保持されることを保
証し、かつスケールの取付けを著しく容易にする。

支承箇所自体とその数はスケールの弾性度に関連して、
すなわち主としてスケールの長さと厚さに関連して選択
されると有利である。短いスケールについては水平の組
込み位置でも２つのベッセル点（Ｂｅ５ｓｅｌｐｕｎｋ
ｔ　）での支承で光分である。それとは異なシよシ長い
スケールについては、特にこのスケールが僅かな厚さし
か持っていない場合には、自重による変形と大きすぎる
たわみを避けるために２箇所よりも多数の箇所で保持装
置が必要である。支承箇所間のたわみは、スケールとこ
れを走査するセンサ系との間の距離の変動をもたらし、
これは測定誤差の原因となる。

スケールが充分に平らである場合には、スケールは直接
保持装置のボール上に載置することができ、この場合に
はボールは例えば鋼球または他の硬質の材料、例えばサ
ファイヤまたはルビー類のものを使用することができる
。取付は部材側ではボールは硬化され、かつ研磨された
鋼製挿入体上かまたは直接測定装置の花こう岩製の基板
上を転動する。

実施例 第１ａ図から第１Ｃ図には固定すべきスケールが符号１
で示されている。スケール１は上面にワンピッチ１６μ
ｍの線目盛りから成るピッチ８を支持している。このピ
ッチ８は本来の目盛シぎツチであり、これはスケール１
の縦方向における位置測定のために光電式のセンサ系（
図示せず）によって走査される。スケール１の上面には
この本来の目盛シピツチ８の他に、スケールの縦方向へ
延びた多数の平行な線の形の修正線９が設けられている
。修正線９は第２のセンサ系（同様に図示せず）によっ
て走査される。

スケール１は４つのボール２　ａ　ｅ　２　ｂｅ　２　
Ｃ＋２ｄを介して転動可能に取付は装置内の固定の部分
３上に配置されている。組込み位置に左右されずにより
確実な固定を保証するためには４つのはね４　ａ　、４
　ｂ　、４　ｃ　＊　４　ｄが設けられており、このば
ねによってスケール１はボール２ａ〜２ｄに対して押圧
されている。ばね４ａ〜４ｄの及ぼすばね力の作用線が
スケール１の表面に対して直角の方向に延びていて、し
かも支承点を通るように設計されており、これにより固
定自体によって惹起されるスケール１に対する横力は回
避される。

スケール１はその狭幅側でもって同様にしてボールを介
して取付は装置の側面に当接している。しかし第１ｂ図
に示された２つのボール５．６のうちボール６のみが転
動可能にスケール１と取付は装置との間に保持されてお
シ、他のボール５はスケール１の狭幅側および取付は装
置に互いに向合って設けられた切欠き内に配置されてい
る。スケール１はこの位置で取付は装置に対して固定的
に保持されているが、スケール材料と取付は装置との間
で熱膨張の差があった場合にはスケールはボール６上お
よび下面のボール２ｂ〜２ｄ上を転動することができる
。

スケールをボール５．６へ当付けているばね７ａ、７ｂ
の作用線も支承点を通っている。

ボールによって構成される、スケール１の支承点を固定
的に保持し、しかも同時にボールの転動性が損なわれな
いことを保証するためには、第２図に符号１２で示され
たボールはボールケージ内に保持されている。ボールケ
ージは一番簡単な例では取付は装置部分１３に形成され
た切欠き１５から成っておシ、切欠きの大きさはボール
が予想される運動を行なうことができる程度である。ボ
ールの柔軟なセンタリングが４つのばね１４ａ、１４ｂ
、１４ｃ、１４ｄによって達成される。

・第１ａ図から第１Ｃ図並びに第２図は本発明による支
承の基本原理を明らかに示すために簡単にした略示図で
ある。実際の構成では若干異なる形状をもたらす副条件
に留意すべきであることは明らかである。したがって例
えば第６図に示されているようにボール２２を柔軟に受
容するためにボールケージの代わシにゴム条片２４を使
用することができる。ゴム条片は弾性材料から切断され
るかまたは打抜きされ、かつねじ２３を用いて取付は部
材部分に固定されている。

更に第４図、第５図に示されているように、それぞれ引
張シばね３４もしくは３７を用いてスケールを下面と狭
幅側でボール上に固定することが可能である。そのため
には支承体３３が設けられておシ、支承体上にスケール
３１がボール３２ａ、３２ｂを介して配置されている。

スケール３１の上面の支承点の上方に当る位置に孔３６
ａ、３６ｂが形成されており、かっこの孔３６にスケー
ルを左右からつかんでいる２つのＵ字形部材３９ａ、３
９ｂのピン３８ａ。

３８ｂが係合している。Ｕ字形部材の下端に引張シばね
３４ａ　、３４ｂが懸吊されている。

この固定形式ではスケール３１の上面の測定ピッチの走
査は妨げられず、更にばね３４の作用点がずれないよう
に保証される。スケール３１の支承には第４図に示され
た支承体を少なくとも２つ使用する。

引張りはね３７を用いてスケール３１をボール４２上で
側方でばね負荷するためには、第５図に示された形式が
使用される。この形式ではスケール３１の上面を若干覆
ってつかんだクランプ４０が、ばね３７が及ぼす力の作
用点が移動しないように配慮している。

第６図と第７図には、できる限り小さな技術的費用およ
び簡単な取付けの観点において特に有利である、符号１
０１で示されたスケールを複数座標測定装置の機床に機
械的な連結なしに固定するだめの実施例が示されている
。スケール１０１も本来のスケールぎツチ１０８の他に
付加的に直線性基準具現手段としての修正線を有してい
る。

スケール１０１は５箇所（第６図のＬユ、Ｌ２゜Ｌ、３
．　Ｌ４．　Ｌ、５）で互いに向合って配置された板ば
ね対（１０４ａ、１０４ｂ）によって支承ボール１０２
ａ、１０２ｂ上に押圧されている。

支承ざ一ルは座標測定装置の花こう岩テーブル１０３上
に直接配置されており、かつ可撓性のフェルトリング１
１３ａ、１１３ｂによって所定位置で保持されている。

フェル）　ＩＪングは第２図に示されたボールケージの
役目をしている、すなわちボール１０２はフェルトリン
グ内で全方向に転動可能に保持されている。

板ばね１０４ａ　、１０４ｂがスケール１０１を押圧す
る力は板ばね１０４とスケール１０１の上面との間のボ
ール１２２ａ　、１２２ｂを介して間接的に伝えられる
。ボール１２２もフェルトリング１２３ａ　、１２３ｂ
の形のボールケージ内に配置されている。したがってス
ケール１０１と花こう岩プレート１０３との間で長さの
相違もしくは形状変化が生じるときにスケール１０１は
自由にボール１０２．１２２間で転動し、かつ常に強制
的な力がなくても静止位置へ戻る、それというのもスケ
ールは転動摩擦のみを克服すればいいからである。

上述したように、スケールが自重により撓みすぎること
および変形することを回避するためにスケール１０１は
下面でもって５つの支承箇所Ｌユ〜Ｌ５上に載置されて
いる。スケール１０１が狭幅側でもって接触する側方の
支承部は２つのボールｉｏｓ、ｉｏｓによって構成され
ている。ボール１０５はスケール１０１に平行に延びた
、スケール取付は装置の条板１１６ａ内のＶみぞ内に配
置されている。スケール１０１はこのスケール１０１に
接着された、同様にＶみぞを有する固定部材１１１でも
ってボール１０５に接触している。押圧力は反対側から
条板１１６ｂ内のばね１０７ａによってもう１つのボー
ル１１７ａを用いてスケールに適用される。

したがってスケールはこの箇所で取付は装置に対して相
対的に位置が固定される。

スケール１０１の他方の端部では第２のばね１０７ｂが
ボール１１７ｂを介してスケールをボール１０６によっ
て構成された側方のストッパに対して押圧している。ボ
ール１０６は（他のボール１０７ａ、１０７ｂも）同様
にフェルトリング内に転動可能に保持されており、かつ
深さを調節可能な挿入ピン１２６の研磨された端面に接
触している。ボール１０６は挿入ピン上で殆ど摩擦なし
に転動することができる。

スケールは図示の保持装置内にきわめて長期間安定的に
、かつ再現可能に固定される。測定の結果、修正線１０
９によって与えられる直線性測定値相互の差は数週間後
であって、中間にスケールの熱負荷があった後も０．２
μｍを下回っていた。得られた測定図を第８図に示す。

第８図には４週装置いて実施された２つの測定の直線性
測定値の相対的な変化が△Ｙで示されており、かつスケ
ール長さＸに対してプロットされている。差異は０．２
μｍを下回る。

第６図、第７図に示された保持装置では、固定平面内で
強制力が発生しないようにするだめにはその間をボール
１０２．１２２が転動する面はできる限り平らで、互い
に平行でなければならない。更に対向するボール対、例
えば１１３ａ／１２３ａがスケールの方向においてずれ
ないことがフェルトリング１１３，１２３によって保証
されなければならない。この要求を満たすことは特に高
い精度を要求する用途では問題を生じることがある。そ
の揚台には第９図に示されているように、スケール２０
１のための支承点で単一ボールの代わりにそれぞれ６点
ボール機構２２２ａ　、２２２ｂを使用すると有利であ
り、該６点ボール機栴は孔を持ったゴム条片２１３ａ　
、もしくは２１３ｂによって所定位置で保持される。ス
ケールの両側に配置された板ばね２０４ａ　、２０４ｂ
の押圧力を伝達するためにも、単一ボールの代わりにそ
れぞれゴム条片２２３ａ　、２２３ｂ内に保持された６
点ボール機構２２２ａ　、２２２ｂが使用される。

更に板ばね２０４ａ　、２０４ｂと６点ボール機構２２
２ａ　、２２２ｂとの間にはそれぞれ押圧プレー）２０
９ａもしくは２０９ｂが配置されており、この押圧プレ
ートに点接触で導入きれた押圧力は６点ボール機構の６
つのボールに抑圧プレートによって分配される。抑圧プ
レートの下面は僅かにわん形に構成されている。これに
より横方向においてボール２２２ａ、２２２ｂのための
安定な静止位置が得られる、それというのもボール転動
時にばね力が僅かに増大するからである。

ばね２０４ａ　、２０４ｂとゴム条片２２３　ａ。

２２３ｂ　、２１．３ａ　、２１３ｂは測長装置２０３
の花こう岩テーブル２０３のスケール２０１の両側に配
置された２つの条板２１６　ａ、２１６ｂに固定されて
いる。

本発明による保持装置は単に図示されたタイプのスケー
ルの固定に好適であるのみならず、寸法具現手段または
形状具現手段、例えばスケールまたは定規を再現可能に
固定することが重要である、すべてのケースで使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図、第１Ｃ図はそれぞれスケールを取
付は装置と一緒に６樵の断面図で示した原理図、第２図
は第１図の支承ボールを受容するために使用することが
できるボールケージの原理図、第６図は第２図のボール
ケージの代わシに使用可能な、支承ボールのための受容
手段の斜視図、第４図はスケールの固定に使用可能であ
る支承部材の断面図、第５図はスケールを側方向で当接
せしめるために使用可能である支承部材の断面図、第６
図は保持装置の優れた実施例をスケールと一緒に詳細に
示した平面図、第７図は第６図の■−Ｖｌｌ線に沿った
断面図、第８図は第６図、第７図のスケールの直線性測
定値の相対変化を示した図、第９図は第７図の保持装置
を修正した実施例の断面図である。 １．３１，１０１．２０１・・・スケール、２ａ＋２ｂ
、２ｃ、２ｄ、５．６，２２．３２ａ。 ３２ｂ、４２，１０５，１０６．１１７ａ、１１７ｂ。 １２２ａ、１２２ｂ、２２２ａ、２２２ｂ・・・ボ゛−
ル、３・・・部分、４ａＳ４ｂ１４ＣＩ４ｄ１７ａ、７
ｂ、３４．３７，１０４，１０７゜２０４・・・ばね、
８，１０８・・・目盛りピッチ、９゜１０９・・・修正
線、１３・・・取付は装置部分、１５・・・切欠き、２
３・・・ねじ、２４，２１３ａ。 ２１３ｂ　、２２３ａ　Ｉ　２２３ｂ−・・ゴム条片、
３３・・・支承体、３４ａ、３４ｂ・・・引張シばね、
３ｅａｔ３Ｅｉｂ−・・孔、３ａａ、３ａｂ・・・ビン
、３９ａ、３９ｂ・・・Ｕ字形部材、４０・・・クラン
プ、１０２ａ　、１０２ｂ・−・支承ボール、１０３゜
２０３−・・花こう岩テーブル、１０４ａ、１０４ｂ。 ２０４ａ、２０４ｂ−板ばね対、１ｉ　ｉ　・・・固定
部材、ｔ１３ａ、１１３ｂ・・・フェルトリング、１１
６ａ、１１６ｂ、２１６ａ、２１６ｂ−条板、１２３ａ
　、１２３ｂ・・・フェルトリング、１２６−挿入ビン
、２０２ａ　、　２０２　ｂ・・・３点ボール機構、２
０９ａ　、２０９ｂ・・・押圧プレート Ｆｉｇ、１ａ Ｊ−ｘ＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、寸法具現手段および形状具現手段のための保持装置
   において、寸法具現手段ないしは形状具現手段（１；３
   １；１０１；２０１）が小さな範囲内で転動するように
   保持されたボール（２、６；３２、４２；１０２、１０
   ６；２０２）上に固定されていることを特徴とする寸法
   具現手段および形状具現手段のための保持装置。 ２、寸法具現手段ないしは形状具現手段が測長装置にお
   けるスケール（１；３１；１０１；２０１）である、特
   許請求の範囲第１項記載の保持装置。 ３、スケールが、スケールの縦方向に延びた多数の線か
   ら成る修正線（９；１０９）の形状の直線性基準具現手
   段である、特許請求の範囲第２項記載の保持装置。 ４、スケール（１；３１；１０１）がスケール（１；３
   １；１０１；２０１）の縦方向ガイドを構成するボール
   に２つの側で接触していて、しかも１箇所（５；１０５
   ）で取付け装置に対して固定されている、特許請求の範
   囲第２項記載の保持装置。 ５、スケール（１；３１；１０１；２０１）がばね（４
   、７；３４、３７；１０４、１０７；２０４）によつて
   ボールに固定されている、特許請求の範囲第２項記載の
   保持装置。 ６、支承ボール（２；３２；１０２）が転動に対して直
   角の方向の、ばね（４；３４；１０４）の作用線上に位
   置しており、そのためにスケールが横力を受けないよう
   に固定されている、特許請求の範囲第５項記載の保持装
   置。 ７、ばね力が同様に転動可能に保持されたボール（１２
   ２；２２２）を介して間接的にスケール（１０１；２０
   １）へ適用されるようになっている、特許請求の範囲第
   ５項記載の保持装置。 ８、ボールが柔軟に撓む受容部としてのゴム舌片（２４
   ；２１３；２２３）、またはボールケージ（１４／１５
   ）、またはフェルトリング（１１３）内で全方向に転動
   するように保持されている、特許請求の範囲第１項から
   第７項までのいずれか１つの項記載の保持装置。 ９、ばねが板ばね（１０４；２０４）である、特許請求
   の範囲第１項から第８項までのいずれか１つの項記載の
   保持装置。 １０、スケール（１０１）がその全長にわたって多数の
   箇所（Ｌ＿１〜Ｌ＿５）でボール（１０２）上で支承さ
   れている、特許請求の範囲第１項から第８項までのいず
   れか１つの項記載の保持装置。 １１、スケールがガラス材料製またはセラミック材料製
   であり、かつ直接ボール（２；１０２；２０２）上に配
   置されている、特許請求の範囲第１項記載の保持装置。 １２、寸法具現手段ないしは形状具現手段が定規である
   、特許請求の範囲第１項記載の保持装置。