JPH04258711A

JPH04258711A - スケール装置

Info

Publication number: JPH04258711A
Application number: JP1999291A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sano; 潤一佐野; Yoshio Katsuta; 勝田　芳雄
Original assignee: Sony Magnescale Inc
Current assignee: Sony Magnescale Inc
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1992-09-14
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JP2979666B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、工作機械の位
置決め用スケールに適用して好適なスケール装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工作機械等の基準面側には目盛
の記録されたスケールが取り付けられ、一方、工具台側
には、上記スケールに対向する位置に検出ヘッドが取り
付けられている。そして、工具台側の移動に伴い、上記
検出ヘッドにより上記スケールに記録されている目盛が
読み取られて、その工具台側（工具）の相対移動量が分
かるように構成されている。工作機械の基準面側（以下
、基台という）にスケールを取り付ける従来の技術とし
て以下に示す４つの技術がある。第１の技術は、図１０
に示すように、基台１にスケール保持部材２およびブラ
ケット３，４を固定し、このブラケット３，４とテンシ
ョン調整機構１５とによりスケール５の長さ方向にテン
ションをかけてそのスケール５を基台１に固定する技術
である。この場合、スケール５は、測定精度が保証され
ている有効長部（以下、必要に応じて測定有効長部とい
う）５Ａと保証されていない無効長部５Ｂとを有してお
り、その無効長部５Ｂが固定される。一方、有効長部５
Ａはスケール保持部材２の上面２Ａに載せられているだ
けで固定されてはいない。図１０のＡ−Ａ線一部断面を
図１１に示す。図１１に示すように、スケール５の幅方
向の端部はスケール保持部材２により位置が規制される
。この第１の技術において、スケール５の機械的な歪（
伸縮）は基台１の熱膨張・熱収縮による機械的な歪（伸
縮）に依存する。また、スケール５の精度は、テンショ
ン調整機構５によりそのテンションを調整してスケール
５の伸びを調整することにより確保される。第２の技術
は、図１２に示すように、基台１にスケール保持部材１
０を固定し、かつそのスケール保持部材１０にスケール
５を貼り付け固定する技術である。この第２の技術にお
いては、スケール５の機械的な伸縮がスケール保持部材
１０の熱膨張・熱収縮による機械的な伸縮に依存する。したがって、このスケール保持部材１０の熱的特性を基
台１の熱的特性に一致させる必要がある。スケール保持
部材１０の機械的な歪（外形が変形する歪）によりスケ
ール５が歪んで測定誤差を発生するおそれがあるからで
ある。そこで、一般には、スケール保持部材１０の材質
として基台１と同材質の鉄材またはマルテンサイト系の
ステンレスを採用している。熱膨張係数を一致させるた
めである。第３の技術は、図１３に示すように、ブラケ
ット４によりスケール５の一方の無効長部５Ｂのみを基
台１に固定する技術である。この例では、スケール５が
熱膨張・熱収縮により伸縮した場合、そのスケール５は
スケール保持部材２の上面２Ａ上を長さ方向に滑って移
動することができる。また、第４の技術は、図１４に示
すように、スケール５の一方の無効長部５Ｂを、直接、
基台１に接触させてブラケット１２により固定したもの
である。これら第３および第４の技術によれば、スケー
ル５の熱的な伸縮はスケール５自体の熱的な伸縮に依存
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のスケール装置における４つの技術においては、次に
記載するような不都合がある。第１の技術（図１０，図
１１参照）では、スケール保持部材２はスケール５に機
械的な歪を与えることがないので、その材料はプラスチ
ック等の比較的軽量の材質を使用することができる。反
面、構成が複雑であり、また、スケール５の精度出しに
要する時間が長くかかるという問題がある。第２の技術
（図１２参照）では、スケール保持部材１０を比較的比
重の大きい鉄あるいはステンレス等、基台１と熱的特性
が同一の材料を使用することが必要になるので、そのス
ケール保持部材１０の重量を原因として、基台１を有す
る工作機械（図示せず）が変形して工作機械自体の精度
が悪化するという問題がある。また、第３および第４の
技術（図１３，図１４参照）では、スケール５の一端の
みを固定しているため、スケール５の熱的な伸縮がスケ
ール５自体により決定されるという利点を有する。反面
、無効長部５Ｂの一端のみを固定しているため、その固
定点を基準として、スケール５が伸縮するため、スケー
ル５と基台１との間に熱膨張係数の僅かな差があっても
、固定されていない有効長部５Ａとそれに対応する基台
１との位置ずれが比較的に大きくなることから、検出ヘ
ッド（図示せず）による読み取り精度が低下し、結局、
工作機械による加工精度の低下を招くという不都合があ
る。その理由は、一般に、スケール５の有効長部５Ａが
、工作機械のＸ，ＹおよびＺ軸等の中央（例えば、縦型
フライス盤においては、移動テーブル上のＸ軸に取り付
けられるスケールの長さ方向中央部がその縦型フライス
盤の主軸頭の軸線上）に合わせて取り付けられるからで
ある。

【０００４】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、比較的簡単な構成で、しかも、スケールの
熱的歪を原因とする測定精度の低下を比較的に防止する
ことのできるスケール装置を提供することを目的とする
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明スケ
ール装置は、例えば、図１に示すように、目盛が形成さ
れた方向の端部を除く位置に測定有効長部５Ａが形成さ
れたスケール５と、このスケール５を載せて保持するス
ケール保持部材３１とを備え、上記スケール５の測定有
効長部５Ａの一箇所のみを上記スケール保持部材３１で
固定するようにしたものである。請求項２記載の発明ス
ケール装置は、例えば、図１に示すように、固定された
一箇所がスケール保持部材３１の略中央部３１Ｍである
ようにしたものである。請求項３記載の発明スケール装
置は、例えば、図８に示すように、スケール３９と、こ
のスケール３９を載せて保持する少なくとも３つのスケ
ール保持部材４４〜４６とを備え、上記少くとも３つの
スケール保持部材４４〜４６は一列に配置され、かつそ
のスケール３９をスケール保持部材４４〜４６の中、基
台１の基準位置２１に固定されたスケール保持部材４５
にのみ固定するようにしたものである。

【０００６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、スケールの測定
有効長部５Ａの一箇所のみをスケール保持部材３１で固
定するようにしたので、構成が簡単になり、しかも測定
誤差の少ないスケール装置が得られる。請求項２記載の
発明によれば、スケールの測定有効長部５Ａの一箇所の
みをスケール保持部材３１の略中央部３１Ｍで固定する
ようにしたので、構成が簡単になり、しかも測定誤差が
一層少ないスケール装置が得られる。請求項３記載の発
明によれば、少なくとも３つのスケール保持部材４４〜
４６でスケール３９を保持し、かつ上記スケール保持部
材４４〜４６の中、中央のスケール保持部材４５のみに
よりスケール３９を固定するようにしたので、スケール
３９が比較的安定に保持でき、かつ測定誤差の少ないス
ケール装置が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明スケール装置の一実施例につい
て図面を参照して説明する。なお、以下の図面において
上述の図１０〜図１４に示したものに対応するものには
同一の符号をつけている。

【０００８】Ａ．第１の実施例図２はスケール５をスケール保持部材３１に装着したス
ケール装置を示し、図１は図２のように構成されたスケ
ール装置を工作機械の基準面を有する基台１に取り付け
た状態の概略的な断面構成を示している。図１において
、２１は基台１のＸ軸方向の基準位置であり、基台１は
この基準位置２１を中央位置（Ｘ軸の原点）としてＸ軸
方向に移動する。したがって、スケール５にはこのＸ軸
と直交する幅方向に目盛が形成されている。なお、スケ
ール５としては、磁気スケール、光学式スケールおよび
容量式スケール等を採用することができる。図３は基準
位置２１に沿ったＡ−Ａ線断面図である。図１および図
３から理解されるように本実施例において、スケール５
は、測定精度が保証されている有効長部５Ａ（以下、単
に有効長部あるいは測定有効長部という）のＸ軸方向の
略中央位置５Ｍにおいて、接着材２２によって、スケー
ル保持部材３１のＸ軸方向の略中央位置３１Ｍに固定さ
れ、スケール保持部材３１はそのＸ軸方向の略中央位置
３１Ｎにおいて、接着材２３により基台１に固定される
。

【０００９】この場合、上述の実施例によれば、スケー
ル５の測定精度が保証されていない無効長部５Ｂではな
く、測定有効長部５Ａの中、一箇所（この例では、中央
位置５Ｍ）のみをスケール保持部材３１の略中央位置３
１Ｍで固定するようにしたので、従来技術で説明したよ
うなブラケットが不要になり、構成が比較的簡単になる
と同時に測定有効長部５Ａの部分に熱膨張の基準を設定
できるという効果が得られる。また、スケール保持部材
３１の略中央位置３１Ｍを基台１の基準位置２１に合わ
せ、中央位置３１Ｎのみを基台１に固定したので、スケ
ール５と基台１との熱膨張係数とを合致させておくこと
により、スケール保持部材３１の材質の熱膨張係数はほ
とんど無関係になる。このため、スケール保持部材３１
を、例えば、アルミ材、プラスチック材等の比較的軽量
な材質で作ることが可能になり、スケール保持部材３１
の重量を原因とする基台１の機械的な歪の発生を抑制す
ることができて、測定誤差の少ないスケール装置が得ら
れる。なお、図１例において、スケール５は接着材２２
によりスケール保持部材３１に固定するようにしている
が、固定方法は、このように接着材による方法に限らな
い。例えば、図４に示すように、かしめ部２６により固
定してもよく、図５に示すように、リベット２７により
固定してもよい。かしめ部２６により固定する場合には
、図４に示すように、スケール保持部材２７の幅方向の
両側に長さ方向に凸部２８と台座部３３を形成しておき
、その凸部２８間の台座部３３にスケール５を載せる。そして、スケール５の測定有効長部５Ａの側面に対向す
る凸部２８の一箇所を変形させて、かしめ部２６を形成
すればよい。一方、リベット２７により固定する場合に
は、スケール保持部材２９の幅方向の両側に長さ方向に
溝部３０と台座部３４を形成しておき、その溝部３０間
の台座部３４にスケール５を載せる。そして、スケール
５の測定有効長部５Ａの側面に対向する溝部３０の一箇
所にリベット２７を打ち込んで固定すればよい。凸部２
８および溝部３０は、スケール保持部材２７，２９の材
料として、アルミ材を使用した場合には、押しだし加工
により容易に形成することができる。なお、スケール保
持部材２７，２９の材料としては、アルミ材に限らず、
プラスチック材でもよい、プラスチック材を使用した場
合には成形加工により凸部２８および溝部３０を容易に
形成することができる。プラスチック材を使用した場合
には、熱等による変形によりかしめ部２６を形成できる
。また、図４および図５においては、スケール５として
磁気スケールを採用しており、この磁気スケールを採用
した場合には、鉄系のスケール５またはプラスチック磁
石よりなるスケール５が、マルテンサイト系のステンレ
スである強磁性体の薄板３６に一体的に固定され、この
薄板３６がかしめ部２６またはリベット２７によりスケ
ール保持部材２７，２９に固定される。

【００１０】Ｂ．第２の実施例図６〜図８は本発明の第２の実施例の構成を示す図であ
る。この例では、比較的長尺なスケール３９を載せるた
めに、その長尺なスケール３９の長さ方向に一列に５個
のスケール保持部材４３（５３）〜４７（５７）（図８
参照）を配置し、それら５個のスケール保持部材４３（
５３）〜４７（５７）をそれぞれ基台１に固定している
。なお、スケール保持部材の数は５個に限らず、３個，
４個，６個，７個等、少なくとも３個あればよい。また、これら５個のスケール保持部材４３（５３）〜４
７（５７）は、１本の比較的長いスケール保持部材を後
述する間隔で幅方向に切断することにより容易に準備す
ることができる。５個のスケール保持部材４３（５３）
〜４７（５７）の対向する面間には隙間４８が設けられ
ている。基台１に固定されているスケール保持部材４３
（５３）〜４７（５７）に熱的歪（機械的伸縮）が発生
しても、そのスケール保持部材４３（５３）〜４７（５
７）が一本で構成されている場合に比較して歪を低減す
るためである。隙間４８の長さは一定である必要はない
。

【００１１】この第２の実施例においても、基台１の基
準位置２１（図８参照）に固定されたスケール保持部材
４５の一箇所のみに設けられたかしめ部５０（図６参照
）により長尺なスケール３９を固定するようにしている
。また、基台１の基準位置２１に固定された中央のスケ
ール保持部材５５の一箇所のみにリベット５１（図７参
照）を打つことにより長尺なスケール３９を固定するよ
うにしている。したがって、長尺なスケール３９は、固
定された中央のスケール保持部材４５（５５）以外の他
のスケール保持部材４３（５３），４４（５４），４６
（５６），４７（５７）に載っているだけである。言い
換えれば、他のスケール保持部材４３（５３），４４（
５４），４６（５６），４７（５７）はガイド部材とし
て機能しているだけである。なお、図６〜図８において
は、スケール３９として磁気スケールを採用しており、
この磁気スケールを採用した場合には、鉄系のスケール
３９またはプラスチック磁石よりなるスケール３９が、
マルテンサイト系のステンレスである強磁性体の薄板５
２に一体的に固定され、この薄板５２がかしめ部５０ま
たはリベット５１によりスケール保持部材４５（５５）
に固定されている。この場合、図８に示すように、スケ
ール保持部材４５（５５）の長さＬ３を、熱的歪が許容
できる比較的短い長さに選択しておく（一般には、長さ
Ｌ３は、他のスケール保持部材４３（５３），４４（５
４），４６（５６），４７（５７）の長さＬ１，Ｌ２，
Ｌ４，Ｌ５のいずれの長さよりも短くなる）。このよう
に構成すると、中央のスケール保持部材４５（５５）の
材質のみを基台１の材質と略同一な熱膨張係数を有する
材質に選択しさえすれば、このスケール装置における測
定誤差を少なくすることができる。また、この第２の実
施例においても、長尺なスケール３９の取り付け構造は
比較的に簡単なものになる。

【００１２】図９は、上述の第１および第２の実施例に
おいて、例えば、図４に示すスケール保持部材２７の幅
方向両側部の上側にオーバーハング部５９を設けスケー
ル保持部材６２とし、このオーバーハング部５９とスケ
ール５の表面４９間にオーステナイト系の非磁性体の薄
板６０を装着したものである。これによりスケール５が
保護され、スケール装置の耐久性が向上する。また、ス
ケール５がかしめ部２６（図４参照）以外の部分におい
ても確実に保持される。

【００１３】なお、本発明は上述の実施例に限らず本発
明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ること
はもちろんである。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明スケール装置によれば、スケールの測定有効長部の一
箇所のみをスケール保持部材で固定するようにしたので
、構成が簡単になり、しかも熱的な要因等による測定誤
差が少なくすることができるという効果が得られる。また、スケールとスケール保持部材とはその全面が固定
されていないことからスケール保持部材の材料の選択範
囲が比較的に広がるという利点も得られる。請求項２記
載の発明スケール装置によれば、スケールの測定有効長
部の一箇所のみをスケール保持部材の略中央部で固定す
るようにしたので、構成が簡単になり、しかも熱的な要
因等による測定誤差が一層少なくできるという効果が得
られる。また、スケールとスケール保持部材とはその全
面が固定されていないことからスケール保持部材の材料
の選択範囲が比較的に広がるという利点も得られる。請
求項３記載の発明スケール装置によれば、少なくとも３
つのスケール保持部材でスケールを保持し、かつ上記ス
ケール保持部材の中、基台の基準位置に固定されたスケ
ール保持部材のみによりスケールを固定するようにした
ので、スケールが比較的安定に保持でき、かつ熱的な要
因等による測定誤差が少なくできるという効果が得られ
る。また、スケールは基台の基準位置に固定されたスケ
ール保持部材のみにより固定され他のスケール保持部材
には載せられていないことから、この他のスケール保持
部材の材料の選択範囲が比較的に広がるという利点も得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスケール装置の一実施例の構成を
示す断線図である。

【図２】図１に示すスケール装置の外観構成を示す斜視
図である。

【図３】図１に示すスケール装置のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図４】本発明によるスケール装置の他の実施例の構成
を示す斜視図である。

【図５】本発明によるスケール装置のさらに他の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明によるスケール装置のさらに他の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図７】本発明によるスケール装置のさらに他の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図８】図６および図７の長さ方向の断面図である。

【図９】本発明によるスケール装置のさらに他の実施例
の構成を示す断面図である。

【図１０】従来の技術によるスケール装置の構成を示す
断面図である。

【図１１】図１０に示すスケール装置のＡ−Ａ線断面図
である。

【図１２】他の従来の技術によるスケール装置の構成を
示す断面図である。

【図１３】さらに他の従来の技術によるスケール装置の
構成を示す断面図である。

【図１４】さらに他の従来の技術によるスケール装置の
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

５　　スケール５Ａ　　測定有効長部３１　　スケール保持部材３４，３６　　スケール保持部材４５，５５　　基台の基準位置に固定されたスケール保
持部材３９　　長尺なスケール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　目盛が形成された方向の端部を除く位
置に測定有効長部が形成されたスケールと、このスケー
ルを載せて保持するスケール保持部材とを備え、上記ス
ケールの測定有効長部の一箇所のみを上記スケール保持
部材を利用して固定するようにしたことを特徴とするス
ケール装置。
【請求項２】　　固定された一箇所がスケール保持部材
の略中央部であることを特徴とする請求項１記載のスケ
ール装置。
【請求項３】　　スケールと、このスケールを載せて保
持する少なくとも３つのスケール保持部材とを備え、上
記少くとも３つのスケール保持部材は一列に配置され、
かつそのスケール保持部材の中、基台の基準位置に固定
されたスケール保持部材のみにより上記スケールを固定
したことを特徴とするスケール装置。