JPS63188712A

JPS63188712A - 変位測定機

Info

Publication number: JPS63188712A
Application number: JP2076787A
Authority: JP
Inventors: Kihachiro Nishikawa; 西川　喜八郎
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-04

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、相対変位する２つの部材、例えば工作機械の
ベッドとテーブルのような部材の相対変位量を測定可能
な変位測定機に関する。

〔背景技術とその問題点〕

従来、この種変位測定機、例えば、直線型光学式変位測
定機は、第８図に示されるように、細長角筒状のケース
１内にガラス製スケール２が設けられている。このケー
ス１の一側には長手方向に沿って開口部３が形成される
とともに、この開口部３の外面両側にはそれぞれ開口部
３に沿って磁石４が固定され、この磁石４には薄肉鉄板
からなる防塵カバー５が磁力で吸着されて開口部３が閉
塞されるようになっている。

前記ケース１の開口部３側にはヘッド６が配置され、こ
のヘッド６の側面には弧状の溝７が形成されるとともに
、この溝７の両端はヘッド６のケース１側の面で開口さ
れ、これらの開口から前記防塵カバー５が溝７内に挿入
されている。これにより、ヘッド６の溝７より下方の部
分６Ａは、カバー５よりも下方、すなわ、ちケース３側
に位置され、従って、この部分６Ａの下面に突設された
腕部８はケース１の開口部３から内方に挿入されている
。この腕部８の先端には前記スケール２の目盛を読み取
るための検出器９が設けられている。

この検出器９は一般的なもので、スケール２と同様目盛
を有するインデンクススケール、光源、受光器、これら
の保持枠等から構成されている。また、ヘッド６内には
、前記検出器９からの信号を処理する電気回路１０が収
納されるとともに、この回路１０からは信号ケーブル１
１が引き出されて図示しないカウンタ等に接続されてい
る。

なお、図中符号１２はヘッドカバーである。

このような構成において、ケース１を相対変位する２つ
の部材の一方に取り付けるとともに、ヘッド６を他方に
取り付け、両部材を相対移動させると、スケール２と検
出器９とによりその変位用が検出されることとなる。

しかし、このような従来構造にあっては、防塵カバー５
をいくら工夫しても、防塵、防滴は完全には達成できな
いため、ケースエ中のスケール２が曇ったり、検出器９
が汚れたりして検出困難となる虞れがあった。

また、前記防塵、防滴を多少とも改善する目的で、従来
は、ケース１の開口部３を下方に向けてケース１を取り
付けることが一般的に行われており、これがケース取付
上の制限となる問題点もあった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、検出器の移動をケースに開口部を要す
ることなく行え、防塵、防滴を有効に行い得る変位測定
機を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
変位検出用スケールを内蔵した非磁性体隔壁を有する収
納ケース内に、検出器を有する移動ユニットをスケール
に沿って移動可能に収納し、かつ、前記収納ケースに誘
導ユニットを係合し、この誘導ユニットと前記移動ユニ
ットとの隔壁を隔てた対向位置にそれぞれ磁性体を配置
し、これらの磁性体の少なくとも一方を磁石とするとと
もに、この磁石のＮ、Ｓの磁極配列を前記２つの部材の
相対的変位方向と略直交する方向として誘導ユニットと
移動ユニットとの間に磁気的閉回路を構成したもので、
これにより収納ケースに開口部を設けることなく、隔壁
を介して磁力牽引型として検出器の移動を行なえるよう
にし、かつ、相対的変位方向の寸法を短くして前記目的
を達成しようとするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第５図には、本発明の第１実施例が示され
ている。全体構成を示す第１図において、アルミニウム
等の非磁性体からなる細長角筒状の収納ケース２０の周
囲には、誘導ユニット５０が長手方向摺動自在に係合さ
れている。この誘導ユニット５０は、ケース２０の三側
面を囲むコ字形の取付枠５１を有するとともに、この取
付枠５１の開口部を閉塞する蓋体５２を有し、かつ、こ
の取付枠５１には複数のローラ５３が取り付けられてケ
ース２０と誘導ユニット５０との摺動が円滑に行なえる
ようになっている。また、取付枠５１には両端をヒンジ
結合されたアーム５４を介して連結具５５が取り付けら
れ、この連結具５５には相対移動する２つの部材８１．
８２の一方の部材８１が連結されるようになっている。

前記ケース２０の両端にはそれぞれ取付ブラケ７）２１
が固定されてケース２０は、略密閉構造とされ、この取
付ブラケット２１を介して前記２つの部材８１．８２の
他方の部材８２が連結されるようになっている。また、
これらのプラケノト２１の一方からはコネクタ２２を介
して信号ケーブル２３が引き出され、この信号ケーブル
２３の先端は図示しないカウンタに連結されている。

第２図ないし第４図において、収納ケース２０は断面四
角枠状の隔壁２４を有するとともに、この収納ケース２
０内には目盛２５を有する変位検出用のガラス製スケー
ル２６が内蔵され、このスケール２６はゴムロッド２７
と共にケース２０に接着固定されている。

また、ケース２０内には、移動ユニット３０がスケール
２６に沿って移動可能に収納されている。

この移動ユニット３０は、スケール２６をまたぐように
配置された移動フレーム３１を備えるとともに、このフ
レーム３１に設けられスケール側縁およびケース内面に
当接されるローラ３２により円滑な移動が行なえるよう
になっている。また、フレーム３１のスケール２６に対
向される面にはスケール２６の目盛２５を検出可能な検
出器３５が設けられ、この検出器３５は、スケール２６
側に向けられた発光素子３６と、この発光素子３６とは
スケール２６の反対側に設けられスケール２６と同様な
目盛を有するインデックススケール３７と、このインデ
ックススケール３７を通過した光を受光する受光素子３
８とから構成され、この受光素子３日からの信号は図示
しない電気回路により波形整形、分周等をされた後、フ
レキシブルプリント配線基板３９および前記コネクタ２
２を介して信号ケーブル２３に送られるようになってい
る。

前記移動ユニット３０のフレーム３１と、誘導ユニット
５０の取付枠５１との非磁性体の隔壁２４を介して対向
された位置には、それぞれ磁性体としての厚肉コ字形の
永久磁石４１．６１が各複数づつ対向して配置されて接
着固定されている。

これらの各磁石４１．６１の互いに対向される面の磁極
はそれぞれ異極となるようにされ、かつ、各磁石４１．
６１の磁極は前記２つの部材８１゜８２の相対的移動方
向すなわちケース２０と誘導ユニット５０との相対的摺
動方向に直交する方向に配列されて各対向された磁石４
１．６１は隔壁２４を挟んで磁気的閉回路を構成し、磁
力で結合されている。また、フレーム３１あるいは取付
枠５１にそれぞれ取り付けられた各磁石４１あるいは６
１は、互いに隣接する部分の磁極が同極とされ（第５図
（Ｂ）参照）、磁石間の漏れ磁束を少なくして前記磁気
的閉回路がより有効となるようにされている。

この際、仮に、第５図（Ａ）に示されるように、各磁石
４１あるいは６１間士の互いに隣接する部分同士を異極
とすると、隣接した磁石間の漏れ磁束を少なくするため
各磁石間距離を大きくとらねばならない。すなわち、隔
壁２４を介して対向された磁石４１．６１間の距離をａ
、同一磁石４１あるいは６１内におけるＮ、Ｓ磁極間の
距離をｂ５各磁石４１あるいは６１における隣接する磁
石４１あるいは６１の隣接する磁極間の距離をＣとする
と、磁気的閉回路を形成するのに有効な磁束Ｐの量を増
加させるためには、同一磁石４１あるいは６１内の漏れ
磁束Ｑおよび隣接磁石４１あるいは６１間の漏れ磁束Ｒ
をできるだけ小さくする必要がある。従って、前記各距
離ａ、ｂ、ｃは、ａくｂおよびａ＜Ｃなる条件を満足す
る必要があり、必然的に距離Ｃが大きくなってしまう。

これに対し、前述のように各磁石４１あるいは６１の隣
接磁極をそれぞれ同極とすれば、第５図（Ｂ）に示され
るように、隣接磁石４１あるいは６１間の漏れ磁束はほ
とんどなくなり、はとんど磁気的閉回路を構成する有効
な磁束Ｐとなる。このため、隣接磁石間の距離Ｃ°は距
Ｑａより小さく　（ｃ’　＜ａ）ともよくなり、各距離
ａ、ｂ、ｃ（Ｃｏ）の条件はａ＜ｂのみでよくなる。従
って、磁石４１あるいは６１の高密度配置が可能となる
。

次に、本実施例の動作につき説明する。

工作ａ械のベッドとテーブルとのような相対変位する２
つの部材８１．８２の一方に誘導ユニット５０を取り付
けるとともに、他方に収納ケース２０を取り付け、両部
材８１．８２を相対変位させると、ケース２０と誘導ユ
ニット５０も相対変位する。このケース２０に対する誘
導ユニット５０の動きは、磁石４１および６１によって
形成された磁気的閉回路の磁力により、ケース２０内に
収納された移動ユニット３０に伝達され、移動ユニット
３０を誘導ユニット５０の変位量と等しい変位量だけ移
動させる。この移動ユニット３０の変位量は、スケール
２６と検出器３５との変位量として正確に検出される。

前述のような本実施例によれば、収納ケース２０とＬｉ
　Ｒユニット５０との相対変位を、ケース２０に開口部
を要することなく測定でき、ケース２０内のスケール２
６の防塵、防滴を有効に行うことができる。この際、信
号ケーブル２３と検出器３５とは、コネクタ２２および
フレキシブルプリント配線基板３９とにより結合されて
いるから、検出器３５すなわち移動ユニット３０の移動
を阻害することなく、収納ケース２０を完全密閉でき、
この点からも防塵、防滴効果をより良く達成できる。ま
た、各磁石４１および６１はその両端の磁極の配列方向
が、２つの部材８１．’８２すなわちケース２０と誘導
ユニット５０との相対的移動方向と直交する方向とされ
ているから、誘導ユニット５０および移動ユニット３０
の磁石収容長さしく第２図参照）の寸法を短くでき、誘
導ユニット５０、移動ユニット３０の長さを短くできる
。従って、同一の長さのスケール２６を用いても、両端
の無駄な使用不可能部０分を少なくでき、測定範囲を増
加できる。さらにまた、各磁石４１あるいは６１同士は
、隣接する磁極がそれぞれ同極とされているから、磁石
４１あるいは６１を高密度配列でき、装置を小型化でき
る。さらに、磁石４１゜６１はそれぞれ複数設けられて
いるから、位置決め精度を向上させることができる。ま
た、収納ケース２０内の検出器３５を移動させる機構に
関する技術の多様化を図ることができ、かつ、その構造
も簡略化できるという効果がある。

第６図には、本発明の第２実施例が示され、本実施例に
おいては、永久磁石４１．６１の互いの対峙面に鋸歯状
部４２．６２を一体に設けたものである。この際、鋸歯
状部４２．６２による鋸歯状構造は、磁石４１．６１と
は別体の磁性材料で設けるものであってもよい。

このような本実施例によれば、誘導ユニット５０に移動
ユニット３０を高精度で進随させることができ、位置決
め精度を向上できるという効果がある。

第７図には、本発明の第３実施例が示され、本実施例に
おいては、磁性体として移動ユニット３０例のフレーム
３１に鉄片４５を、誘導ユニット５０側の取付枠５１に
電磁石７０をそれぞれ設けて磁気的閉回路を構成したも
のである。前記電磁石７０は、鉄芯７１と、この鉄芯７
１に巻回されたコイル７２と、このコイル７２に電流を
供給する電＃７３およびスイッチ７４とから構成されて
いる。また、前記鉄片４５および鉄芯７１の対峙面は、
それぞれ鋸歯状構造としての鋸歯状部４６．７５とされ
、位置決め精度の向上が図られている。

このような構成においても前記各実施例と同゛様な効果
を奏することができる他、電磁石７０の容量によっては
より強力な磁気的閉回路を形成できるという利点がある
。

なお、本発明の実施にあたり、永久磁石４１゜６１の材
料としては、アルニコ、ＭＫ鋼、バリウムフェライト、
コバルト鋼、希土類磁石等あらゆる種類の永久磁石が利
用できるが、単位面、積あたりの磁力の大きなものが好
ましい。また、その形状も厚肉コ字形に限らず、他の形
状でもよい。さらに、各磁石４１．６１の磁極の配列方
向は、２つの部材８１．８２の相対的移動方向に正確に
直交している必要は必ずしもなく、略直交していれば足
りる。また、スケール２６および検出器３５は光学式の
ものに限らず、静電容量式等、他の型式のものであって
もよい。さらに、永久磁石４１゜６１、電磁石７０の配
置は前記実施例の構成に限らず、例えば、いずれか一方
を永久礎石、他方を鉄片等の軟磁性体としたり、移動ユ
ニット３０側に電磁石を設けてもよく、要するに、本発
明においては、移動ユニット３０と誘導ユニット５０と
に対向配置される磁性体のうち少なくとも一方が永久磁
石、電磁石等の磁石であればよい。また、収納ケース２
０は、本測定機の使用環境によっては必ずしも完全密閉
型とする必要はないが、完全密閉型とすれば防塵等の完
全化を図れ、かつ、収納ケース内を減圧することにより
移動ユニット３０の移動をより円滑に行わせることも可
能である。

さらに、磁石４１．６１の配置に関し、スペースの多少
の増大を問題としなければ、第５図（Ａ）の配置を本発
明に適用しても差し支えなく、かつ、このようにすれば
、斜め同士の磁石４１．６１は互いに反発する関係にあ
るため、位置決め精度をより向上できるという利点があ
る。

〔発明の効果］前述のように本発明によれば、検出器の移動をケースに
開口部を要することなく行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図は全体構成を示す斜視図、第２図は第１図の長
手方向に沿う■−■線拡大縦断面図、第３図は第１図の
幅方向に沿う■−■線拡大樅断面図、第４図はスケール
と検出器との関係を示す斜視図、第５図（Ａ）、（Ｂ）
は磁石配置の相違を示す説明図、第６図および第７図は
本発明のそれぞれ第２）第３実施例を示す概略構成図、
第８図は従来例を示す要部の斜視図である。２０・・・収納ケース、２４・・・隔壁、２５・・・目
盛、２６・・・スケール、３０・・・移動ユニット、３
５・・・検出器、４１．６１・・・永久磁石、４２．４
６，６２゜７５・・・鋸歯状部、４５・・・鉄片、５０
・・・誘導ユニット、７０・・・電磁石、８１・・・一
方の部材、８２・・・他方の部材。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対変位する２つの部材の一方に取り付けられる
誘導ユニットと、この誘導ユニットと係合されるととも
に変位検出用スケールを内蔵しかつ非磁性体からなる隔
壁を有し前記２つの部材の他方に取り付けられる収納ケ
ースとを備え、この収納ケース内に前記スケールの目盛
を検出可能な検出器を有しかつスケールに沿って移動可
能な移動ユニトを収納し、この移動ユニットと前記誘導
ユニットとの前記隔壁を隔てて対向された位置にそれぞ
れ磁性体を配置し、これらの磁性体の少なくとも一方を
磁石とするとともに、この磁石の磁極配列を前記２つの
部材の相対的変位方向と略直交する方向として誘導ユニ
ットと移動ユニットとの間に磁気的閉回路を構成し、こ
の磁石の磁力により前記２つの部材の相対変位に際して
前記誘導ユニットの移動に対応して移動ユニットを等し
い変位量だけ変位可能としたことを特徴とする変位測定
機。
（２）特許請求の範囲第１項において、前記磁性体の対
峙面には、位置決め精度増加用の鋸歯状構造が形成され
ていることを特徴とする変位測定機。
（３）特許請求の範囲第１項または第２項において、前
記収納ケースは密閉構造であることを特徴とする変位測
定機。