JPH0213242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、直線型変位測定機の製造方法に係
り、特に、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る枠体と、メインスケール
の交差する２面に対応する２つのガイド面を有
し、該ガイド面の真直性を維持した状態で、前記
枠体の長手方向に所定ピツチで接着固定されるメ
インスケール保持部材と、前記枠体と熱膨脹係数
が異なる材料からなり、押圧手段により前記ガイ
ド面に押圧された状態で、前記メインスケール保
持部材に接着固定されるメインスケールと、前記
被測定物の他方に連結され、メインスケールに沿
つて移動されるインデツクススケールとを有し、
前記メインスケールとインデツクススケールの相
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製造方法に
関する。

一般に物体の長さ等を測定する測定機におい
て、その本体に対する測定子の移動量、コラムに
対するスライダーの移動量等のように、相対移動
するものの移動量を測定する場合、一方にメイン
スケールを保持した枠体、他方にインデツクスス
ケールを含む検出器を固定し、枠体と検出器の相
対変位量を、例えば光学的方法や電磁的方法によ
つて読取るようにした変位測定機が知られてい
る。

このような変位測定機、特に、透過型の変位検
出装置を備えた直線型変位測定機においては、一
般に、形状が複雑となる枠体が、検出部のシール
性、不燃性及び軽量化等のため、アルミニウム押
出型材で形成され、又、該枠体に保持されるメイ
ンスケールがガラスで形成されているため、温度
変化に熱膨脹量に差が生じ、メインスケールが変
形して測定精度が低下したり、或いは、甚しい場
合には、メインスケールが破壊されることがある
という問題点を有していた。

従つて従来から、例えば第１図に示す如く、メ
インスケール１０の直交する２面を、ゴム棒１２
により枠体１４のガイド面１４Ａ，１４Ｂに押圧
した状態で、弾性接着剤１６等を用いて、メイン
スケール１０を枠体１４に直接接着固定して、メ
インスケール１０を弾性的に保持するようにして
いた。

第１図において、２０は、前記メインスケール
１０の表面上を摺動する摺動駒２２により、前記
メインスケール１０と所定の位置関係を保持した
状態で、前記メインスケール１０の長手方向に移
動するようにされたスライダー、２４は、該スラ
イダー２０のメインスケール目盛面１０Ａに対向
した面に固定された、メインスケール１０と同様
な縦縞状の目盛が形成されたインデツクススケー
ル、２６，２８は、それぞれ前記メインスケール
１０及びインデツクススケール２４を挾んだ状態
で前記スライダー２０に固定された、発光素子及
び受光素子である。

しかしながら、前記枠体１４を形成するアルミ
ニウム押出型材は、その製造方法からして、既
に、例えばその長さ300mm当り0.03mm程度、即ち、
例えば1μｍの目盛分解能の30倍程度の曲り、捩
れやうねり等が不規則に発生しており、これを矯
正してメインスケール１０と同程度の高精度に仕
上げることは実際上困難である。又、使用状態に
おいては、温度変化に伴つて熱的に変形も発生す
る。従つて従来においては、例えば、1μｍ程度
の目盛分解能を得るべく、メインスケール１０を
いかに高精度に仕上げ加工しても、このメインス
ケール１０を枠体１４に接着固定する際に、メイ
ンスケール１０が枠体１４の曲り等になじんで変
形してしまい、目盛が拡大、縮少されて、測定精
度が大幅に低下してしまうという問題点があつ
た。

今、メインスケール１０が枠体１４の曲りの影
響を受けて曲つた場合の測定精度に対する影響を
推定してみると、例えば、第２図に示す如す、目
盛１０Ｂをメインスケール１０の中立軸Ａに対し
て対称に形成した場合は、メインスケール１０の
曲りが、矢印Ｂに示す如く、その高さ方向に発生
した時には、誤差を生じることはない。しかしな
がら、通常、目盛１０Ｂが形成された目盛面１０
Ａは、メインスケール１０の中立面Ｃとは一致し
ないため、第３図に示す如く、メインスケール１
０の曲りが、その厚さ方向に発生した時には、そ
の曲りの半径をＲ、誤差を評価するべき単位区間
の見込み角度Δθ、曲り発生前の長さ、即ち中立
面Ｃの長さをＬ、目盛面１０Ａの長さをLoとす
ると、両者の誤差εは、次式で近似的に表わされ
る。

ε＝Lo−Ｌ ……(1) Lo≒（Ｒ＋ｔ／２）Δθ ……(2) Ｌ≒RΔθ ……(3) ここで、ｔはメインスケール１０の厚さであ
る。

ところで、中立面Ｃの中央部の最大変形量δは
次式で近似的に表わされる。

δ＝Ｒ−Rcos（Δθ／２） ≒Ｒ［１−｛１−（１／２！） ×（Δθ／２）²｝］ ＝Ｒ（Δθ）²／８ ＝LΔθ／８ ……(4) 従つて、前記誤差εは、このδを用いることに
よつて、次式で表わされる。

ε≒（ｔ／２）Δθ ≒（１／２）×（8δ／Ｌ） ≒4tδ／Ｌ ……(5) 従つて、メインスケール１０の誤差評価単位区
間の長さＬが300mm、厚さｔが５mm、δが0.06mm
の時、誤差εは約4μｍとなる。よつて、例えば
全長900mmのメインスケールの場合には12μｍの
誤差が発生することになり、1μｍ以下の測定精
度を要求される直線型変位測定機においては、致
命的な欠陥となつてしまう。

このような問題を軽減するべく、メインスケー
ル１０を枠体１４に接着固定する際に、テストイ
ンジケータや電気マイクロメータ等を用いて、例
えば、メインスケール１０の２面に電気マイクロ
メータ等を当接させ、長手方向に渡つて精度を測
定し、その凸凹に合わせてメインスケール１０と
枠体１４の間にシムを挿入することによつて、メ
インスケール１０の位置出しを行うことも考えら
れるが、これは極めて能率が悪いだけでなく、正
確な位置出しが非常に困難であるという問題点を
有していた。

前記従来の問題点を解消するべく、メインスケ
ールの交差する２面に対応する２つのガイド面を
有し、該ガイド面の真直性を維持した状態で、枠
体の長手方向に所定ピツチで接着固定されるメイ
ンスケール保持部材を用いて、メインスケールを
前記メインスケール保持部材に接着固定するよう
にすることが考えられるが、多数のメインスケー
ル保持部材を、正確にそのガイド面の真直性を維
持した状態で、枠体の長手方向に所定ピツチで接
着固定する作業は、容易なものではない。

本発明は、前記のような問題点を解消するべく
なされたもので、枠体の曲り等に拘わらずメイン
スケールを真直に保持する共に、メインスケール
と枠体の熱膨脹量の差を吸収することができ、従
つて、高精度の測定を行うことができる直線型変
位測定機を、極めて容易に製造することができる
直線型変位測定機の製造方法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る枠体と、メインスケー
ルの交差する２面に対応する２つのガイド面を有
し、該ガイド面の真直性を維持した状態で、前記
枠体の長手方向に所定ピツチで接着固定されるメ
インスケール保持部材と、前記枠体と熱膨脹係数
が異なる材料からなり、押圧手段により前記ガイ
ド面に押圧された状態で、前記メインスケール保
持部材に接着固定されるメインスケールと、前記
被測定物の他方に連結され、メインスケールに沿
つて移動されるインデツクススケールとを有し、
前記メインスケールとインデツクススケールの相
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を製造するに
際して、少くとも前記メインスケール保持部材の
配設位置に対応して設けられた、メインスケール
の交差する２面に対応する形状の磁石部分を含む
位置出し治具に、磁性体からなるメインスケール
保持部材を所定ピツチで吸引固定する工程と、前
記位置出し治具に吸引固定されたメインスケール
保持部材に前記枠体を接着固定する工程と、前記
位置出し治具を外して、その代わりにメインスケ
ールをメインスケール保持部材に接着固定する工
程と、を含むようにして、前記目的を達成したも
のである。

本発明によれば、少くともメインスケール保持
部材の配設位置に対応して設けられた、メインス
ケールの交差する２面に対応する形状の磁石部分
を含む位置出し治具に、磁性体からなるメインス
ケール保持部材を所定ピツチで吸引固定した状態
で、メインスケール保持部材に枠体を接着固定す
るようにしたので、多数のメインスケール保持部
材のガイド面の真直性を、容易に、且つ、確実に
維持することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に
説明する。

本発明の第１実施例は、本発明を、第４図に示
すような、相対変位を測定されるべき２つの被測
定物の一方、例えば工作機械のベツドに固定され
る、例えばアルミニウム押出型材からなる枠体１
４と、メインスケール１０の直交する２面に対応
する２つのガイド面３０Ａ，３０Ｂを有し、該ガ
イド面３０Ａ，３０Ｂの真直性を維持した状態
で、前記枠体１４の長手方向に所定ピツチで接着
固定されるメインスケール保持部材３０と、前記
枠体１４と熱膨脹係数が異なる材料、例えばガラ
スからなり、押圧手段であるゴム棒１２により前
記ガイド面３０Ａに押圧された状態で、前記メイ
ンスケール保持部材３０に接着固定されるメイン
スケール１０と、前記被測定物の他方、例えば被
加工物或いは工具に連結され、メインスケール１
０に沿つて移動されるインデツクススケール（図
示省略）等を有し、前記メインスケール１０とイ
ンデツ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
変位測定機の製造に適用したものである。

前記メインスケール保持部材３０は、第５図に
詳細に示す如く、略Ｌ字形状とされ、その一方の
ガイド面３０Ｂのメインスケール厚さ方向中央部
に、ガイド突起３０Ｃが形成されている。これ
は、前記メインスケール保持部材３０の折曲げ角
度θに若干の誤差があつても、メインスケール１
０の底面が確実にガイド面３０Ｂに当接するよう
にするためである。尚、メインスケール保持部材
３０の折曲げを高精度で行える場合には、このガ
イド突起３０Ｃを省略することも可能である。

前記ゴム棒１２のメインスケール１０への当接
面積は、前記メインスケール１０のメインスケー
ル保持部材３０への当接面積よりも小となるよう
にされている。これは、不釣合なモーメントが発
生するのを防止するためである。

前記メインスケール保持部材３０のガイド面長
さｌとメインスケール保持部材配設間隔Ｐの比
は、１：７〜１：11の範囲とされている（第６図
参照）。これは、メインスケール１０と枠体１４
の熱膨脹量の差を吸収して、熱応力によるメイン
スケール１０の破損を防止すると共に、測定時の
温度変化による測定値のヒステリシスを軽減し、
更に、運搬時の粗雑な取り扱いによるメインスケ
ール位置ずれ等の不具合を防止するためのもので
ある。

即ち、出願人が既に特願昭57−57604で提案し
ているように、メインスケール１０が、例えば
1500mm〜4500mm程度の長尺スケールである場合に
は、メインスケール１０の長手方向に、メインス
ケール１０、枠体１４及び弾性接合部材の材質並
びにメインスケール１０の長さによつて決定され
るピツチ及び長さの弾性部材非接合部を設け、温
度変化時に弾性接合部材を介してメインスケール
１０に加わる熱応力を軽減することによつて、熱
応力によるメインスケール１０の破損を防止する
と共に、測定時の温度変化による測定値のヒステ
リシスを軽減することが可能である。従つて、前
記メインスケール１０が、例えば1500mm以上の長
尺物である場合には、前記メインスケール保持部
材３０のガイド面長さｌとメインスケール保持部
材配設間隔Ｐの比を１：15〜１：20の範囲とする
ことができる。一方メインスケール１０の長さ
が、例えば1500mm以下の比較的短いものである場
合には、軽く、持運び易いので、運搬時に粗雑に
扱われやすいため、梱包落下に対する配慮を充分
に行い、例えば、最大許容外力を、長尺スケール
の場合の12G程度に対して、短尺スケールの場合
には、20G〜50G程度に高める必要がある。従つ
て、この場合には、メインスケール保持部材３０
のガイド面長さｌとメインスケール保持部材配設
間隔Ｐの比を１：７〜１：11の範囲とする。

この第１実施例においては、第６図に示す如
く、まず、少くとも前記メインスケール保持部材
３０の配設位置に対応して設けられた、メインス
ケール１０の直交する２面に対応する形状の磁石
部分を含む、メインスケール１０と略同一形状、
精度の位置出し治具４０に、磁性体からなるメイ
ンスケール保持部材３０を所定ピツチで吸引固定
させる。前記位置出し治具４０に設ける磁石部分
は、連続であつても、一定ピツチであつてもよ
い。又、前記磁石部分を電磁石で形成して、メイ
ンスケール１０を接着固定する際の、位置出し治
具４０のメインスケール保持部材３０からの離脱
を容易とすることができる。

次いで、前記位置出し治具４０に吸引固定され
たメインスケール保持部材３０に、第６図に示す
如く、弾性接着剤４２を用いて前記枠体１４を接
着固定する。この際、位置出し治具４０に、吸引
固定したメインスケール保持部材３０に枠体１４
を接着するのに便利な位置関係となるよう、枠体
１４を案内せしめるガイドを設けることができ
る。

次いで、前記位置出し治具４０を外して、その
代わりにメインスケール１０を、弾性接着剤４４
を用いてメインスケール保持部材３０に接着固定
する。

このようにして、メインスケール保持部材３０
を枠体１４のガイド面に押圧することなく、逆
に、枠体１４をメインスケール保持部材３０に押
圧してメインスケール保持部材３０を接着固定す
ることができ、従つて、枠体１４の曲りにメイン
スケール保持部材３０が追従することがなくな
る。

次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。

この第２実施例は、本発明を、第７図に示すよ
うな、前記第１実施例と同様の枠体１４と、メイ
ンスケール１０の直交する２面に対応する２つの
ガイド面５０Ａ，５０Ｂとメインスケール係止部
５０Ｃを有し、該ガイド面５０Ａ，５０Ｂの真直
性を維持した状態で、前記枠体１４の長手方向に
所定ピツチで接着固定されるメインスケール保持
部材５０と、前記枠体１４と熱膨脹係数が異なる
材料、例えばガラスからなり、前記メインスケー
ル係止部５０Ｃを利用した押圧手段であるゴム棒
１２により前記ガイド面５０Ａに押圧された状態
で、前記メインスケール保持部材５０に接着固定
されるメインスケール１０と、前記第１実施例と
同様のインデツクススケール（図示省略）等を有
し、前記メインスケール１０とインデツクススケ
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製
造に適用したものである。

前記メインスケール保持部材５０は、略Ｕ字形
状とされている。

他の点については前記第１実施例と同様である
ので説明は省略する。

本実施例においては、枠体１４がメインスケー
ル１０の位置基準に用いられていないので、極め
て精度の高い保持を行うことができる。

次に、本発明の第３実施例を詳細に説明する。

この第３実施例は、本発明を、第８図に示すよ
うな、前記第１実施例と同様の枠体１４と、メイ
ンスケール１０の直交する２面に対応する２つの
ガイド面６０Ａ，６０Ｂとばね特性を持たされた
メインスケール係止部６０Ｃを有し、該ガイド面
６０Ａ，６０Ｂの真直性を維持した状態で、前記
枠体１４の長手方向に所定ピツチで接着固定され
るメインスケール保持部材６０と、前記枠体１４
と熱膨脹係数が異なる材料、例えばガラスからな
り、前記メインスケール係止部６０Ｃ自体により
前記ガイド面６０Ａに押圧された状態で、前記メ
インスケール保持部材６０に接着固定されるメイ
ンスケール１０と、前記第１実施例と同様のイン
デツクススケール（図示省略）等を有し、前記メ
インスケール１０とインデツ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製造に適用し
たものである。

前記メインスケール保持部材６０は、略Ｕ字形
状とされている。

他の点については前記第１実施例と同様である
ので説明は省略する。

この第３実施例においても、前記第２実施例と
同様に、枠体１４を位置基準に採用していないの
で、精度の高い保持を行うことができる。更に、
構造が簡略である。

尚、前記実施例においては、いずれも、枠体１
４とメインスケール保持部材３０，５０，６０の
接着、及び、メインスケール保持部材３０，５
０，６０とメインスケール１０の接着に際して、
いずれも弾性接着剤４２，４４を用いているの
で、メインスケール１０と枠体１４間の熱膨脹量
の差を吸収する効果が特に高い。尚、前記接着剤
の種類はこれに限定されず、例えば、いずれか一
方、或いは、両方とも、弾性を持たない接着剤を
用いることも可能である。

又、前記実施例においては、いずれも、本発明
が、アルミニウム製の枠体とガラス製のメインス
ケールが用いられた直線型変位測定機に適用され
ていたが、本発明の適用範囲はこれに限定され
ず、他の材質からなる枠体やメインスケールを用
いた直線型変位測定機の製造にも同様に適用でき
ることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、枠体の曲
り等に拘わらずメインスケールを真直に保持する
と共に、メインスケールと枠体の熱膨脹量の差を
吸収することができ、従つて、高い測定精度を得
ることができる直線型変位測定機を、極めて容易
に製造することができるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の直線型変位測定機の一例にお
けるメインスケールの保持構造を示す断面図、第
２図は、メインスケールにおける目盛形成位置と
曲りの方向の関係の例を示す正面図、第３図は、
メインスケールの厚さ方向の曲りによつて発生す
る測定誤差を計算するための平面図、第４図は、
本発明に係る直線型変位測定機の製造方法の第１
実施例が適用される直線型変位測定機のメインス
ケール保持構造を示す断面図、第５図は、前記実
施例で用いられているメインスケール保持部材の
形状を示す断面図、第６図は、前記実施例におけ
るメインスケール保持部材の接着状態を示す、第
４図の―線に沿う断面図、第７図は、本発明
に係る直線型変位測定機の製造方法の第２実施例
が適用される直線型変位測定機のメインスケール
保持構造を示す断面図、第８図は、同じく第３実
施例が適用される直線型変位測定機のメインスケ
ール保持構造を示す断面図である。 １０…メインスケール、１２…ゴム棒、１４…
枠体、２４…インデツクススケール、３０，５
０，６０…メインスケール保持部材、３０Ａ，３
０Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ，６０Ａ，６０Ｂ…ガイド
面、４０…位置出し治具、４２，４４…弾性接着
剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 相対変位を測定されるべき２つの被測定物の
   一方に連結される枠体と、メインスケールの交差
   する２面に対応する２つのガイド面を有し、該ガ
   イド面の真直性を維持した状態で、前記枠体の長
   手方向に所定ピツチで接着固定されるメインスケ
   ール保持部材と、前記枠体と熱膨脹係数が異なる
   材料からなり、押圧手段により前記ガイド面に押
   圧された状態で、前記メインスケール保持部材に
   接着固定されるメインスケールと、前記被測定物
   の他方に連結され、メインスケールに沿つて移動
   されるインデツクススケールとを有し、前記メイ
   ンスケールとインデツ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を製造するに際して、
   少くとも前記メインスケール保持部材の配設位置
   に対応して設けられた、メインスケールの交差す
   る２面に対応する形状の磁石部分を含む位置出し
   治具に、磁性体からなるメインスケール保持部材
   を所定ピツチで吸引固定する工程と、前記位置出
   し治具に吸引固定されたメインスケール保持部材
   に前記枠体を接着固定する工程と、前記位置出し
   治具を外して、その代わりにメインスケールをメ
   インスケール保持部材に接着固定する工程と、を
   含むことを特徴とする直線型変位測定機の製造方
   法。