JPH082563Y2 - 測長装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願考案は、光学式の測長装置に
係わり、特に位置検出の基準となる原点を複数有する測
長装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の加工テーブル等に取り付けら
れ、例えば工具に対する加工テーブルの相対的な移動量
を読み取る際に測長装置が使用される。そしてこの測長
装置の一例として光学式の測長装置がある。

【０００３】光学式の測長装置の構成として、工作機械
等に直接取り付けられるスケールユニットと、このスケ
ールユニットからの検出信号に基づいて、実際の移動量
を求め、これを表示したりするカウンタユニットから構
成される。

【０００４】さらに詳述すると、図５の概略図に示すよ
うに、スケールユニットＡは、ガラス板等からなるスケ
ール本体１と、このスケール本体１に対し相対移動する
検出ヘッド２から構成されている。またスケール本体１
には、Ｃｒ等を蒸着してエッチング処理することによ
り、金属膜からなる目盛１ａがストライプ状に形成され
ている。このほかスケール本体１には、前記目盛１ａの
上部に原点マーク１ｂが設けられている。

【０００５】また検出ヘッド２には、前記スケール本体
１を挟んで、一方に光源３が、他方にスリット４、５な
らびに光電変換素子６、７が設けられている。さらにス
リット４は、原点マーク１ｂに対応して設けられ、スリ
ット４ならびに原点マーク１ｂを通過した光源３からの
光を、光電変換素子６で受光する構成である。

【０００６】このほかスリット５は、目盛１ａに対し傾
斜して設けられている。そして光源３からの光は、スリ
ット５と目盛１ａとでモアレ縞として現れ、光電変換素
子７ａ、７ｂは、モアレ縞の位相が９０度ずれて検出で
きる位置に配設されている。そして２つの光電変換素子
７ａ、７ｂでの検出信号に基づいて、スケール本体１に
対する検出ヘッド１の移動方向ならびに移動量を求める
ことができる。

【０００７】次に図６、図７を用いて加工の基準となる
原点の求め方を説明する。図６は、スケール本体１に形
成された原点マーク１ｂと、検出ヘッド２のスリット４
とを模式的に示した図である。また図７は、原点マーク
付近での光電変換素子６の受光量の変化を示したグラフ
で、縦軸に受光量を、横軸に移動位置を示している。

【０００８】図６に示すように原点マーク１ｂとスリッ
ト４は、ネガ・ポジの関係にパターンが形成されてい
る。そしてスケール本体１に対し検出ヘッド２が相対移
動すると、原点マーク１ｂがスリット４に対し移動し、
双方の重なり具合いが変化する。そして原点マーク１ｂ
の動きによって、光電変換素子６での受光量が変化す
る。

【０００９】光電変換素子６の受光量は、図７に示すよ
うに原点マーク１ｂとスリット４が、完全に重なった際
に最小となるピーク波形を生じ、これを図示しないピー
クホールド回路によって基準値と比較し、パルス状の原
点出力波形とする。そうして図示しないカウンタユニッ
トによって原点出力波形を検出し原点信号とするもので
ある。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】ところで、原点マーク
１ｂは、使用する測長装置の目的によって（例えば、工
作機械の加工の種類やユーザの使い勝手によって）、ス
ケール本体１の中央部に設けたり端部に設けたり、種々
異なるものである。従来の方式では、原点マーク１ｂの
位置は直接スケール本体１に設けられ、またスリット４
も検出ヘッド２に直接形成されるので、スケール本体１
を形成した後、原点位置を変更することはできなっか
た。

【００１１】そのためユーザーは、測長装置を購入する
際にあらかじめ原点位置を指定しなければならない。逆
に製造者側では、ユーザーによって原点位置のみ異なる
測長装置が多数存在し、大量生産ができないという製造
上の問題が生じる。また管理の上でも煩雑になるという
問題があった。

【００１２】本考案は上述した問題に鑑みてなされたも
のであり、加工位置の基準となる原点をいくつか選択可
能な測長装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本考案の構成は、スケー
ル本体に一定の間隔で形成された金属膜等からなる測定
用の目盛と、測定位置の基準となる原点マークを有し、
スケール本体に対し相対移動する検出ヘッドには、光源
と、測定用のスリットならびに原点検出用のスリット
と、光電変換素子が設けられ、光源からの光をスケール
本体ならびにスリットを通して光電変換素子で受光し、
スケール本体と検出ヘッドの相対位置を検出する測長装
置において、前記原点検出用のスリットは、検出ヘッド
に対し回動自在に保持・固定され、かつ前記原点マーク
は原点検出用のスリットと対応する形状で、それぞれ異
なる回動角度位置で複数スケール本体に配設されたもの
である。

【００１４】また前記原点検出用のスリットは、検出ヘ
ッドに対し取り換え可能に設けられ、かつ前記原点マー
クは、それぞれ異なる傾斜角度位置で複数スケール本体
に配設され、選択すべき原点マークに応じた原点検出用
のスリットを検出ヘッドに取り付けたものである。

【００１５】

【作用】以上のような構成であるから、原点マークの回
動角度位置に応じて原点検出用のスリットの傾斜位置を
変えることができる。

【００１６】

【実施例】以下図面を用いて本考案を詳細に説明する。
図１は本考案の測長装置の一例を示したもので、（ａ）
はスケールユニットを示した概略図であり、（ｂ）はそ
の要部拡大図である。

【００１７】スケールユニットＢは、ガラス板等からな
るスケール本体１１と、このスケール本体１１に対し相
対移動する検出ヘッド１３から構成されている。このス
ケール本体１１には、従来と同様金属膜からなる目盛１
１ａがストライプ状に多数形成されている。またスケー
ル本体１１には、前記目盛１１ａの上方で、両端部と中
央位置に原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃが形成され
ている。この原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、ほ
ぼ同一パターン形状のスリットからなり、このスリット
を回動角度が異なるように設けたものである。

【００１８】また検出ヘッド１３は、略コ字形のホルダ
１３ａにスケール本体１１を挟んで、一方に光源１４
が、他方に原点検出用のスリット１６、測長用のスリッ
ト１５、ならびに光電変換素子１９、２０が設けられて
いる。なお前記スリット１６は、ホルダ１３ａに対し回
動可能に支持されたスリット支持体１８に形成されてい
る。またホルダ１３ａには、調整歯車１７が回動可能に
保持され、スリット１６の外周部１８ａが、調整歯車１
７に噛合する構成である。そうして調整歯車１７を回動
させることにより、スリット支持体１８が回動し、スリ
ット１６の回動角度位置を変えることができる。

【００１９】このほかホルダ１３ａには、測定用のスリ
ット１５が形成されている。またスリット１５は、スケ
ール本体１１の目盛１１ａに対し傾斜したスリットであ
り、前記目盛１１ａとでモアレ縞を形成するものであ
る。

【００２０】そうして光源１４からの光を原点マーク１
２ａ、１２ｂ、１２ｃ、ならびにスリット１６を通して
光電変換素子２０で検出するものである。また光源１４
からの光は、目盛１１ａならびにスリット１５を通して
モアレ縞を形成し、このモアレ縞に対し位相の異なる位
置に光電変換素子１９ａ、１９ｂが設けられている。

【００２１】次に図２、図３、を用いて原点位置の選定
について説明する。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、そ
れぞれ原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃとスリット１
６の重なりを示したもので、図３（ａ）、（ｂ）（ｃ）
はそれぞれ原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃ付近での
光電変換素子２０の受光量を示したグラフである。なお
原点位置は、スケール本体１１の中央に形成された原点
マーク１２ｂを選択する場合を例として説明する。

【００２２】まず検出ヘッド１３のスリット支持体１８
を調整歯車１７によって回動させて、スリット１６の回
動角度を原点検出マーク１２ｂの回動角度に一致させ
る。仮に原点マーク１２ａ、１２ｃが、原点検出マーク
１２ｂに対し＋１０度、−１０度回動した位置にずれて
いたとすると、原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃとス
リット１６の位置関係ならびに光電変換素子１９ａ、１
９ｂの検出状態は次のようになる。

【００２３】まず図２（ａ）に示すように、スリット１
６と原点マーク１２ａとは回動角度（傾斜角度）が異な
り、両者は完全に重ならない。そしてその隙間から光源
１４からの光が漏れ、光電変換素子２０での検出値は、
図３（ａ）に示すように基準値に達しない。

【００２４】同様に図２（ｃ）に示すように、スリット
１６と原点マーク１２ｃとは、回動角度（傾斜角度）が
異なり、両者は完全に重ならない。そして光電変換素子
２０での検出値は、図３（ｃ）に示すように基準値に達
しない。

【００２５】これに対して、図２（ｂ）に示すように原
点マーク１２ｂとスリット１６は、両者の回動角度（傾
斜角度）が等しいので完全に重なる。そして図３（ｂ）
に示すように光電変換素子２０での受光量が最も減少
し、その検出値が基準値に達し、ピークホールド回路等
によって原点位置の位置信号が出力される。このように
原点マーク１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、の傾斜角度に、ス
リット１６の回動角度を合わせることにより、原点位置
を選択的に検出することができる。

【００２６】

【他の実施例】また図４（ａ）、（ｂ）は、本考案の測
長装置の他の実施例を示した概略図で、スケール本体の
形状は前実施例と同様で、検出ヘッドのホルダ形状が異
なるものである。検出ヘッド３０は、従来と同様略コ字
形の断面形状のホルダ３１を有する構成である。そして
ホルダ３１には、挿入凹部３１ａが形成され、この凹部
３１ａに、原点検出用のスリット３３が形成されたスリ
ット保持部３２が嵌装された構成である。

【００２７】このスリット３３は、図示しないスケール
本体の原点マークの一つに、傾斜角度が一致するように
設けられている。またホルダ３１には、測定用のスリッ
ト３４が形成されている。そうして、図示しないが前実
施例と同様に、光源からの光をスケール本体に形成され
た原点マークならびにスリット３３を通して光電変換素
子で検出し、複数の原点マークの内、検出値が基準値を
越えたところを原点とするものである。

【００２８】そうして図４（ｂ）に示すように、原点マ
ークに対応して傾斜角の異なるスリット４２を有するス
リット保持部４１を用意して、前記ホルダ３１に対しス
リット保持部３２と交換すれば、別の位置の原点を検出
することができる。

【００２９】

【効果】以上のように本考案の測長装置は、スケール本
体に、異なる回動角度位置で原点マークを複数箇所に形
成し、対する検出ヘッドには、原点検出用のスリットを
回動自在に保持・固定できるようにし、選択すべき原点
マークに応じて前記スリットの回動角度を換えられるよ
うにしたものである。

【００３０】また他の構成として、原点検出用のスリッ
トが形成されたスリット部を、検出ヘッドから交換可能
に設け、あらかじめ原点マークの傾斜角に応じたスリッ
ト保持部をいくつか用意し、選択すべき原点マークの傾
斜角度に応じて交換するものである。

【００３１】したがってユーザーは、複数の原点を希望
に応じて選択することができ、選択の幅が広がることか
ら、複数の加工にも対応でき、ユーザーの使い勝手がよ
くなる。また測長装置を製造する側でも、従来原点位置
の違いにより個別に生産し管理していたものを、集約し
た生産が可能となり、しかも管理が大幅に簡素化できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の測長装置の一例を示したもの
で、（ａ）はスケールユニットを示した概略図であり、
（ｂ）はその要部拡大図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、原点マークと検出
用のスリットとの重なり具合いを示した模式図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、光電変換素子の検
出値を示したグラフである。

【図４】本考案の他の実施例を示した概略図で、（ａ）
は検出ヘッドの要部拡大図であり、（ｂ）は、スリット
部を示した図である。

【図５】従来のスケールユニットの概略図。

【図６】原点マーク、検出ヘッドのスリットとを模式的
に示した図である。

【図７】光電変換素子の受光量の変化を示したグラフで
ある。

【符号の説明】

１１ スケール本体 １１ａ 測定用の目盛り １２ａ 原点マーク １２ｂ 原点マーク １２ｃ 原点マーク １３ 検出ヘッド １４ 光源 １５ 測定用のスリット １６ 原点マーク検出用スリット １７ 調整歯車 １８ スリット支持体 １９ 光電変換素子 ２０ 光電変換素子 ３２ スリット保持部 ３３ 原点検出用のスリット ３４ 測定用のスリット

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スケール本体に一定の間隔で形成された
   金属膜等からなる測定用の目盛と、測定位置の基準とな
   る原点マークを有し、スケール本体に対し相対移動する
   検出ヘッドには、光源と、測定用のスリットならびに原
   点検出用のスリットと、光電変換素子が設けられ、光源
   からの光をスケール本体ならびにスリットを通して光電
   変換素子で受光し、スケール本体と検出ヘッドの相対位
   置を検出する測長装置において、前記原点検出用のスリ
   ットは、検出ヘッドに対し回動自在に保持・固定され、
   かつ前記原点マークは原点検出用のスリットと対応する
   形状で、それぞれ異なる回動角度位置で複数スケール本
   体に配設されたことを特徴とする測長装置。
2. 【請求項２】 スケール本体に一定の間隔で形成された
   金属膜等からなる測定用の目盛と、測定位置の基準とな
   る原点マークを有し、スケール本体に対し相対移動する
   検出ヘッドには、光源と、測定用のスリットならびに原
   点検出用のスリットと、光電変換素子が設けられ、光源
   からの光をスケール本体ならびにスリットを通して光電
   変換素子で受光し、スケール本体と検出ヘッドの相対位
   置を検出する測長装置において、前記原点検出用のスリ
   ットは、検出ヘッドに対し取り換え可能に設けられ、か
   つ前記原点マークは、それぞれ異なる傾斜角度位置で複
   数スケール本体に配設され、選択すべき原点マークに応
   じた原点検出用のスリットを検出ヘッドに取り付けたこ
   とを特徴とする測長装置。