JPH0656710U - 光学式変位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測長の基準となるスケール４と、このスケー
ルに対して相対的に移動するテーブルに取り付けた検出
ヘッド部３から成るスケール装置において、移動する検
出ヘッド部３にケーブルを接続しないようにすること。 【構成】 発光部１と受光部２をスケール４の端部近傍
の固定位置に設け、発光部１から、スケール４に添って
移動する検出ヘッド部３にスケール読取用の光を供給
し、受光部２で検出ヘッド部３からの光を受光するよう
にする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械や測定器等の分野において、測定物の直線移動や回転移動 の移動量を検出する光学式変位測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の光学式変位測定装置は、主として、図５、図７、図９及び図１１に示す ような構成をとっている。すなわち、図５に示す如く、検出ヘッド部３に発光部 １及び受光部２を取り付け、その検出ヘッド部３と、電気信号処理装置５との間 をケーブル６で接続するか、図７に示す如く、検出ヘッド部３とスケールの一端 に設けられたコネクタ部１０をケーブル６で接続して可動部に接続するケーブル ６の長さを短くするとともに、コネクタ部１０と電気信号処理装置５の間を他の ケーブル９で接続するか、図９に示す如く、検出ヘッド部３をプランジャ７によ って固定部８に取り付け、発光部１の電源供給や受光部２からの検出信号伝送の ためのケーブル６はプランジャ内をはわせて固定部８へ取り出し、この固定部８ と電気信号処理装置５の間をケーブル９で接続している。

【０００３】 さらに他の構成によれば、図１１に示す如く、検出ヘッド部３には受光部２の みを搭載し、発光部１を別の位置に設けるようにする。この場合も測定信号を伝 送するため検出ヘッド部３と電気信号処理装置５とをケーブル６で接続する。 上述の構成を用いた従来の光学式変位測定装置として、図１３及び図１４に示 すように、可動テーブル１１にスケール４を取り付け、検出ヘッド３を固定部（ ベッド）１２に取り付け、検出ヘッド３からの信号ケーブル６は固定部１２に固 定したものがある。

【０００４】 これらの例では、検出ヘッド部３が固定位置に取り付けられているので、ケー ブル６に繰り返し曲げ力等の力が加わることはないが、図１３のの例のようにテ ーブル１１が大きい場合はテーブルの可動長を長くすることができない。この不 都合を無くすためには図１４に示す如くテーブル１１を小さくしてスケールを長 くすればよい。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図１４に示すような装置にする場合には、テーブル長がスケー ル長よりも短い為に、テーブル１１を可動長の最大まで移動させると、図１５に 示す如く、テーブル１１に取り付けられたスケール部４がベッド部１２より突出 してしまう。従って、少スペースに取り付けるには適していない。

【０００６】 この不都合を無くすために、図１６に示すように、検出ヘッド部３を移動テー ブル１１に取り付け、スケール４を固定側（ベッド１２）に取り付ける構造とす ることができるが、この構造によれば、テーブルの可動範囲２Ａ′は大きくとれ 、しかもＣ＞２Ａ′＋Ｂ′の関係になっているので、図１７に示すように、テー ブル１１が可動範囲の最大位置（左端又は右端）まで動いてもヘッド１２の端部 を越えて外に突出することはない。

【０００７】 しかし、この構造では、移動テーブル１１に検出ヘッド部３が取り付けられて おり、そこからケーブル６を介して信号を取り出すようになっているから、図１ ７に示すとおりケーブル６に繰り返し曲げ力が加わり、ケーブルの信頼性が低下 し、さらには断線の原因ともなる。それを回避するには、屈曲に強いケーブルを 必要とする。また、ケーブルのとり回しにも考慮する必要がある。

【０００８】 前述の図５の構成で、検出ヘッド部３を可動にすると図６に示す構造となるが 、これによれば、検出ヘッド部３がテーブル１１と共に移動するので、ケーブル の信頼性及びとり回しに難がある。

【０００９】 図８、図１０に示すようにスケール部４をテーブル１１の可動範囲外に置くと 、無駄なスペースができてしまう。

【００１０】 図１１について前述した構成は、図１２のようにして実現できるが、このよう にしても、依然として移動する受光部２からケーブルを引き出さなければならな いので、ケーブルの信頼性やケーブルのとり回しに難点がある。

【００１１】 本考案の光学式変位測定装置は上述の点に鑑みてなされたものであり、可動部 にケーブルを接続しないようにして、ケーブルの信頼性を向上し、かつ、ケーブ ルのとり回しが容易な装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案の光学式変位測定装置は、例えば図１に示す如く、検出ヘッド部３をミ ラー、ビームスプリッタ等の光学系素子のみで構成し、従来検出ヘッド部３に搭 載していた発光部１と受光部２を検出ヘッド部３から取り除き、スケールの端部 近傍の固定位置に配設している。そうして、受光部２と電気信号処理装置５との 間をケーブル９で接続している。なお、受光部２と電気信号処理装置５とは一体 に形成してもよい。

【００１３】

【作用】

本考案は、上述の構成をとることにより、移動する検出ヘッド部３に対してケ ーブルを接続する必要がなくなるので、ケーブルが屈曲することによるケーブル の信頼性の低下や破損を無くすことができる。

【００１４】 また受光部２と、電気信号処理装置５との間はケーブル９で接続するが、これ らは固定位置にあるのでケーブルに屈曲力が繰り返して加わることはない。そう して、ケーブルのとり回しも容易にできる。

【００１５】

【実施例】

図１（ａ）を参照して、本考案の光学式変位測定装置の一実施例の説明をする 。

【００１６】 図示の如く、スケール読み取りのための発光部１と受光部２を検出ヘッド部３ の移動範囲外の定位置に設置し、検出ヘッド部３は後述するとおり反射鏡やビー ムスプリッタ等でなる簡単な光学系で構成する。受光部２の出力端子はケーブル ９によって電気信号処理装置５に接続されている。なお、この電気信号処理装置 ５は計数器等で構成される。

【００１７】 図２は上記検出ヘッド部３の具体的構造の一例を示す。図において、３１，３ ２はミラー、３３はビームスプリッタ、３４は三角ミラー、３５及び３６はλ／ ４板である。

【００１８】 図示の装置において、発光部１から出射したレーザ光はミラー３２で方向を変 えてビームスプリッタ３３に入射し、そこでこのビームスプリッタを透過して直 進する光ａと、反射面で反射されて出射する光ｂに分割され、それぞれスケール ４上のＡ点、Ｂ点に投射する。

【００１９】 スケール４は微細回折格子で成り、上記投射レーザ光ａ，ｂはスケール４上の 回折格子で回折を受けた後それぞれ三角ミラー３４に向けて進む。三角ミラー３ ４で反射したレーザ光ａはλ／４板を往復するので偏波面を９０°回転し、再び スケール４上のＡ点を経てビームスプリッタ３３に入射し、今度はビームスプリ ッタの反射面で反射してミラー３１に向かう。 他方、レーザ光ｂは三角ミラー３４で反射されてスケール４上のＢ点を経てビ ームスプリッタ３３に戻るが、その際、λ／４板３５を往復して偏波面を９０° 回転しているので、今度はビームスプリッタを透過して直進する。従って、ビー ムスプリッタの出力は、レーザ光ａとレーザ光ｂが干渉し、その干渉強度によっ て検出信号を表わす光信号となる。この光信号を受光部２で受光することにより 、スケール（回折格子）読み取りが行なわれる。

【００２０】 次に図１（ａ）の装置の動作について説明する。発光部１から出射したレーザ 光は検出ヘッド部３に伝達され、そこでスケール４上の目盛を読み取り、読み取 り情報を有する光信号を受光部２に送り返す。受光部２は光信号を電気信号に変 換し、ケーブル９を介して電気信号処理装置５に伝える。

【００２１】 検出ヘッド部３は、テーブルの移動に伴ってスケール４に添って移動するが、 発光部１から検出ヘッド部３への光、及び検出ヘッド部３から受光部２への光は コリメート光でスケールとほぼ平行になっているので検出ヘッド部３の位置によ って影響を受けることはない。

【００２２】 受光部２と電気信号処理装置５の間はケーブル９で接続されているが、受光部 ２も電気信号処理装置５も固定されているのでケーブルに好ましくない力が働く ことはない。また、ケーブルのとり回しも容易である。

【００２３】 上述の構成において、スケール４と検出ヘッド部３を、例えば図１（ｂ）に示 すように、アルミ押出し材等のケースに収め、そのケースの端部に発光部１と受 光部２を配設することにより、光路を保護することができる。

【００２４】 次に図３によって、本考案の光学式変位測定装置の他の実施例の説明をする。 この実施例は、発光部１と受光部２が別の位置、すなわち、スケール４の両端に 配置されている点を除いて第１実施例の光学式変位測定装置と同じである。

【００２５】 検出ヘッド部３は図４に示したとおりのものが使われるが、これは図２に示し たものとほぼ同じで、相違する点は、ミラー３１の傾向きが出射光を入射光と反 対側へ出すように配向されていることのみである。

【００２６】 図３の実施例においても移動部（検出ヘッド部３）に対してケーブルを接続す る必要がない。そうして、受光部２と電気信号処理装置５はケーブル９で接続さ れているが、受光部２も電気信号処理装置５も固定位置に設置されているので、 ケーブルに悪い影響を与える力が加わることはない。

【００２７】

【考案の効果】

本考案によれば検出ヘッド移動方式の光学式変位測定装置において可動部であ る検出ヘッド部３にケーブルを接続する必要がないので、従来装置の欠点である ケーブルに屈曲力が繰り返しかかり、ケーブルの信頼性が低下すると云う欠点が なくなる。

【００２８】 発光部１、受光部２を検出ヘッド部３から取り除いたことにより検出ヘッド部 ３が小型化でき、かつ軽量化できるので摺動抵抗を小さくできる。

【００２９】 さらに、発光部１、受光部２等の発熱源を検出部から遠ざけることができるの で、装置の高精度化に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は本考案光学式変位
測定装置の一実施例を示す図である。

【図２】図１の光学式変位測定装置に用いられる検出ヘ
ッド部３の１例を示す図である。

【図３】本考案光学式変位測定装置の他の実施例を示す
図である。

【図４】図３の光学式変位測定装置に用いられる検出ヘ
ッド部３の１例を示す図である。

【図５】従来の光学式変位測定装置の１例を示す図であ
る。

【図６】図５の装置の構造の１例を示す斜視図である。

【図７】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す図で
ある。

【図８】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す斜視
図である。

【図９】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す図で
ある。

【図１０】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す斜
視図である。

【図１１】従来の光学式変位測定装置の他の例を示す図
である。

【図１２】図１１の装置の構造の１例を示す図である。

【図１３】テーブルとスケールとベッドの大きさ関係を
示す図である。

【図１４】テーブルとスケールとベッドの大きさ関係を
示す図である。

【図１５】スケールがベッドの両端を越えて突出するこ
とを示す図である。

【図１６】検出ヘッド部へのケーブルの取り付けを示す
図である。

【図１７】ケーブルの屈曲を示す図である。

【符号の説明】

１ 発光部 ２ 受光部 ３ 検出ヘッド部 ４ スケール ５ 電気信号処理装置 ９ ケーブル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に取付けた検出ヘッド部と、固定
   位置に取付けたスケールによって移動体の変位量を測定
   する光学式変位測定装置において、 光学系素子のみで組立てた検出ヘッド部と、該検出ヘッ
   ド部へ読取光を供給する発光部と、 該検出ヘッド部からの変位信号光を受光する受光部と、 受光部で電気信号に変換された変位信号を処理する電気
   信号処理装置と、 を具備し、 上記発光部、受光部及び電気信号処理装置を固定位置に
   取り付けて成る光学式変位測定装置。