JPS6325284B2 - - Google Patents
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- JPS6325284B2 JPS6325284B2 JP13152982A JP13152982A JPS6325284B2 JP S6325284 B2 JPS6325284 B2 JP S6325284B2 JP 13152982 A JP13152982 A JP 13152982A JP 13152982 A JP13152982 A JP 13152982A JP S6325284 B2 JPS6325284 B2 JP S6325284B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34746—Linear encoders
- G01D5/34753—Carriages; Driving or coupling means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
この発明は変位測定装置に係り、特に、第1部
材に取付けられた第1検知体と、第2部材に取付
けられ、かつ、この第2部材とともに前記第1検
知体に沿つて往復動可能とされた第2検知体と、
基端部が前記第2部材に取付けられ、先端部にお
いて前記第2検知体を第1検知体に対して、往復
動方向と略直交する方向に押圧し、前記第1検知
体と第2検知体との相対移動から、前記第1およ
び第2部材の相対変位を測定する変位測定装置の
改良に関する。
2個の対象物の相対的な位置を測定したり、或
いは調整したりするための測長装置の一種に、例
えば第1図〜第3図に示されるように構成されて
いるものがある。
図において、細長ケース1はほぼ方形の中空断
面を有するとともに、第1図の紙面と直交方向に
細長に形成され、更に長手方向の一側面に沿つて
ほぼ全長にわたり開口2を備えている。
前記細長ケース1の開口2側の端面には移動部
材としての検出機構3が摺動部材4を介して当接
され、細長ケース1の長手方向に沿つて移動可能
とされている。
この検出機構3の下面には、前記開口2から細
長ケース1内に延在する腕部5が一体的に形成さ
れている。また前記開口2の近傍における細長ケ
ース1の外側面には該細長ケース1の長手方向に
沿つて一対のマグネツト6が設けられ、このマグ
ネツト6に該開口2を被うように薄肉の鉄板から
なる閉塞部材7が吸着され、該開口2から細長ケ
ース1内への塵埃等が侵入することを防止するよ
うにされている。
この時、検出機構3の腕部5が挿入される部分
の閉塞部材7は、該検出機構3に設けられるとと
もに、両端が検出機構3の下面に開口された側面
山形の溝8内に挿入され、この溝8により跨がれ
た状態の腕部5は細長ケース1内への挿入が可能
となるようにされている。
前記細長ケース1内の長手方向に設けられた溝
9内には、ガラス等からなり、一側面(目盛面)
10Bに縦縞状の目盛10A(第2図参照)が形
成されたメインスケール10の下端辺が挿入さ
れ、接着剤11等により固定されている。
前記検出機構3の腕部5は前記メインスケール
10の近傍まで延長され、この先端部には連結手
段12を介してスライダー13が移動可能に取付
けられている。この連結手段12は、例えば、先
端に三角形の環状部12Aを一体的に形成され、
基端を腕部5にワツシヤ12Bおよびねじ12C
で止められた線状の片持ばね12弾性部材と、前
記環状部12Aに係合される円錐台12Eとから
構成されている。
前記片持ばね12Dは、スライダー13をメイ
ンスケール10の第1の走査基準面と兼用された
目盛面10B側に押圧するようにされるととも
に、スライダー13をメインスケール10の目盛
面10Bと直交する第2の走査基準面である端面
10C側にも押圧するようにされている。
前記スライダー13は、板材から略L字状に形
成された接触子取付部材13Aとこの接触子取付
部材13Aの一端折曲げ短辺にねじ止めされると
ともに、前記メインスケール10の目盛10Aが
形成されていない面に対向された肉厚の発光素子
取付部材13Bと、前記接触子取付部材13Aの
他端折曲げ長辺にねじ(図示省略)止めされると
ともに、前記メインスケール10の目盛面10B
に対向された肉厚の受光素子取付部材13Cとに
より構成されている。
前記スライダー13の接触子取付部材13Aの
前記メインスケール10の目盛面10Bに対向し
た面には、メインスケール10と同様な縦縞状の
目盛(図示省略)を有するインデツクススケール
14が固定されている。このインデツクススケー
ル14とメインスケール10とを挾んだ状態で光
源としての発光素子15と受光素子16とが配置
されている。
この場合、発光素子15は前記接触子取付部材
13AのL字の短辺に固着された発光素子取付部
材13Bに、また受光素子16は前記接触子取付
部材13AのL字の長辺に固着された受光素子取
付部材13Cに各々2個固着されている。
前記接触子取付部材13AのL字の内面すなわ
ち前記メインスケール10の第1の走査基準面で
ある目盛面10Bおよびこの目盛面に直交した第
2の走査基準面である端面10Cに対向した面に
は、それぞれ、各々ポリアセタール樹脂のような
低摩擦係数の樹脂からなる摺動駒17,18が複
数個固定され、これらの摺動駒17,18は前記
片持ばね12Dの付勢力によりメインスケール1
0の目盛面10Bおよびこの目盛面10Bに直交
した端面10Cに当接するようにされている。
このような構成において、細長ケース1および
移動部材としての検出機構3のいずれか一方を、
例えば検出機構を被測定物に取付け、他方すなわ
ち細長ケース1を機械のベツド19の取付面19
A,19Bに固定して被測定物を移動すると、メ
インスケール10の目盛10Aとインデツクスス
ケール14の目盛との間で明暗の縞模様が発生
し、この縞模様を受光素子16で読み取つて被測
定物の移動量を読み取り、測定を行うものであ
る。
このような変位測定装置においては、メインス
ケール10とインデツクススケール14との隙
間、平行度等は測定精度に極めて重大な影響を与
える。例えば10μm程度の間隔のスリツトを有す
る光学式測定装置においては、所定の測定精度を
確保するためには、隙間を20μmとしなければな
らない。
しかるに前記メインスケール10およびインデ
ツクススケール14は、相対する面が必ずしも真
平面とは限らずうねり等が存在する。従つて、メ
インスケール10とインデツクススケール14は
相互に摺動抵抗が極めて小さく、かつ、一方が他
方に追随して前記隙間を一定に保持することが必
要となる。
そのための手段として、前記第1図〜第3図の
変位測定装置においては、片持ばね12Dの先端
により、その先端の環状部12Aをインデツクス
スケール14側の円錐台12Eに遊嵌させてい
る。
また他の態様としては、第5図に示されるよう
に、片持ばね12Dの先端を球12Fとして、イ
ンデツクススケール14の受け側をV字溝12G
としたものがある。
このような片持の線状ばねは、メインスケール
とインデツクススケールを相互に押圧するととも
に、これらスケールの長手方向の相対移動時にイ
ンデツクススケールを摺動抵抗に対抗して測定対
象物の一方に対して定位置に維持するものであ
る。
前記片持ばね12Dは理想的には、あらかじめ
第4図に示されるように撓み曲線に沿つて成型さ
せておき、取付状態においては第5図に示される
ようにメインスケール10の移動方向と平行とな
るようにし、これによつて、スライダー13およ
びこれと一体のインデツクススケール14を左右
に摺動させても片持ばね12Dには引張りまたは
圧縮荷重のみ作用し、スライダー13の往復運動
が測定精度に影響を与えないようにする。
しかしながら実際には、片持ばね12Dを構成
するばね素材の弾性係数のばらつき、ばね形状の
理想的な撓み曲線に対する誤差、片持ばね12D
以外の部品、細長ケース1、メインスケール1
0、検出機構3等の寸法のばらつき、さらには測
定装置を工作機械等に取付けた状態での工作機械
の取付面と測定装置の取付面の平行度のばらつき
等により、例えば第6図A,Bに示されるように
なり、メインスケールに対して平行な状態に取付
けることが困難となる。
このような状態で取付けられた片持ばね12D
には、スライダー13を左右に摺動させた場合、
引張りおよび圧縮荷重の他に曲げモーメントが作
用して摺動方向に撓みが発生するため、測定精度
に悪影響を与えるという問題点が生じる。
以下片持ばね12Dの揺動方向の撓みλを求め
る。
まず、第6図に示されるような実際の取付状態
における片持ばね12Dを、第7図に示されるよ
うな曲率半径Rの曲り梁と仮定できる。片持ばね
12D先端によるスライダー13のメインスケー
ル10に対する押圧力をN=240g、摩擦係数μ
=0.3、片持ばねの基端から先端までの距離をL
(mm)、片持ばねを形成する線材の材質をSWP−
A、かつ、その直径をφ(mm)とした条件で、ス
ライダー13のメインスケール10に対する図の
矢印A方向の相対移動に際して、片持ばねの先端
には第8図に示されるようにそれぞれF1、F2の
力が作用する。
まず第7図より
F1=2N ……(1)
F2=2μN ……(2)
(1)(2)式より
F2=μF1 ……(3)
第8図より、片持ばね12Dの固定端より測つた
距離Sの任意のmn断面のF2よる曲げモーメント
Mは、
M=F2R(cosφ−cosθ) ……(4)
(ここでφは固定端から、mn断面間の中心角、
θは固定端から自由端までの中心角を示す。)
この区間に蓄えられる歪エネルギUsは
Us=1/2EIz∫S 0M2ds=1/2EIz∫〓0M2Rdφ ……(5)
(Sは固定端からmn断面までの距離、Eは縦弾
性係数、Izは断面二次モーメントを示す。
(5)式に(4)式を代入し、
Us=1/2EIz∫〓0F2 2・R2(cosφ−cosθ)2・Rdφ
=F2/2・R3/2EIz∫〓0(cosφ−cosθ)2dφ …(6)
となる。この区間の荷重方向(摺動方向)の変位
(λs)はカステリアノの定理により
λs=aUs/aF2=F2R3/EIz∫〓0(cosφ−cosθ)2dφ
……(7)
従つて、全区間(L)の荷重方向(摺動方向)の変位
(λ)は積分範囲を配慮し
λ=F2R3/EIz∫〓0(cosφ−cosθ)2dφ
=F2R3/EIz(θ/2+θcos2θ−3/2sinθcosθ
)……(8)
となる。なお、荷重方向(摺動方向)の全変位は
第7図の矢符A方向と逆方向の変位も考慮して
2λである。
ここで検出機構3を工作機械等へ取付けたと
き、取付け精度や工作機械自身の摺動方向に対す
る真直度等により、検出機構3が三次元的にある
程度変動してもスライダ13はスケール面に正確
に押し付けられていなければならないので、片持
ばね12Dの線径は、検出機構3に対するスライ
ダ13の一定の自由度を形成できる程度であるこ
とが必要である。
また、工作機械自身の振動によつても、スライ
ダ13がスケール面から浮き上がらない条件を配
慮し、さらに装置の大きさも考えると、片持ばね
12Dの線形φ=0.8〜1.0mm、長さL=30〜50mm
となり、ここでは、形状的にも適当と考えられる
φ=0.8mm、L=34.9mmを採用した。また、片持
ばねの材料SWP−Aの縦弾性係数はE=2.1×104
Kg/mm2である。
また片持ばね12Dの先端の球と球軸受けのガ
タはないものと仮定する。
この結果次の第1表に示されるようになり測定
精度に大幅な誤差をもたらす。これは実験結果と
もよく一致していることが確認されている。
The present invention relates to a displacement measuring device, and in particular, a displacement measuring device including a first sensing body attached to a first member, a second sensing body attached to a second member, and capable of reciprocating along the first sensing body together with the second member. a second sensing body,
A base end portion is attached to the second member, and a distal end portion presses the second sensing body against the first sensing body in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction, so that the first sensing body and the second sensing body are The present invention relates to an improvement in a displacement measuring device that measures the relative displacement of the first and second members from the relative movement with the body. 2. Description of the Related Art One type of length measuring device for measuring or adjusting the relative positions of two objects is one constructed as shown in FIGS. 1 to 3, for example. In the figure, an elongated case 1 has a substantially rectangular hollow cross section, is elongated in a direction perpendicular to the paper plane of FIG. A detection mechanism 3 as a moving member is brought into contact with the end face of the elongated case 1 on the opening 2 side via a sliding member 4, and is movable along the longitudinal direction of the elongated case 1. An arm portion 5 extending from the opening 2 into the elongated case 1 is integrally formed on the lower surface of the detection mechanism 3 . Further, a pair of magnets 6 are provided on the outer surface of the elongated case 1 near the opening 2 along the longitudinal direction of the elongated case 1, and the magnets 6 are made of a thin iron plate so as to cover the opening 2. The closing member 7 is attracted and prevents dust and the like from entering into the elongated case 1 through the opening 2. At this time, the closing member 7 of the portion of the detection mechanism 3 into which the arm portion 5 is inserted is provided in the detection mechanism 3 and is inserted into a side chevron-shaped groove 8 that is opened at both ends on the lower surface of the detection mechanism 3. The arm portion 5, which is straddled by the groove 8, can be inserted into the elongated case 1. The groove 9 provided in the longitudinal direction in the elongated case 1 is made of glass or the like, and has one side (scale surface).
The lower end side of the main scale 10 on which a vertically striped scale 10A (see FIG. 2) is formed is inserted into 10B and fixed with adhesive 11 or the like. The arm portion 5 of the detection mechanism 3 extends to the vicinity of the main scale 10, and a slider 13 is movably attached to the tip of the arm portion 5 via a connecting means 12. For example, the connecting means 12 has a triangular annular portion 12A integrally formed at its tip,
Attach the base end to the arm 5 with a washer 12B and a screw 12C.
It is composed of an elastic member of a linear cantilever spring 12 held by a cylindrical member, and a truncated cone 12E that is engaged with the annular portion 12A. The cantilever spring 12D is configured to press the slider 13 toward the graduation surface 10B of the main scale 10, which also serves as a first scanning reference surface, and to push the slider 13 perpendicularly to the graduation surface 10B of the main scale 10. Pressure is also applied to the end surface 10C, which is the second scanning reference surface. The slider 13 is screwed to a contact mounting member 13A formed from a plate material in a substantially L-shape and to a short side of the contact mounting member 13A bent at one end, and a scale 10A of the main scale 10 is formed thereon. A thick light-emitting element mounting member 13B facing the non-contact surface is screwed (not shown) to the other bent long side of the contactor mounting member 13A, and a scale face 10B of the main scale 10
and a thick light-receiving element mounting member 13C facing the. An index scale 14 having vertical striped scales (not shown) similar to the main scale 10 is fixed to a surface of the contact mounting member 13A of the slider 13 that faces the scale surface 10B of the main scale 10. . A light emitting element 15 as a light source and a light receiving element 16 are arranged with the index scale 14 and the main scale 10 sandwiched therebetween. In this case, the light emitting element 15 is fixed to the light emitting element mounting member 13B fixed to the short side of the L shape of the contact mounting member 13A, and the light receiving element 16 is fixed to the long side of the L shape of the contact mounting member 13A. Two of the light receiving element mounting members 13C are each fixed to the light receiving element mounting member 13C. On the L-shaped inner surface of the contact mounting member 13A, that is, on the surface opposite to the scale surface 10B, which is the first scanning reference surface of the main scale 10, and the end surface 10C, which is the second scanning reference surface orthogonal to this scale surface. A plurality of sliding pieces 17 and 18 each made of a resin with a low coefficient of friction such as polyacetal resin are fixed, and these sliding pieces 17 and 18 are attached to the main scale 1 by the biasing force of the cantilever spring 12D.
It is adapted to abut against the 0 scale face 10B and the end face 10C perpendicular to this scale face 10B. In such a configuration, either the elongated case 1 or the detection mechanism 3 as a moving member,
For example, the detection mechanism is attached to the object to be measured, and the other elongated case 1 is attached to the mounting surface 19 of the bed 19 of the machine.
When the object to be measured is moved while being fixed to A and 19B, a bright and dark striped pattern is generated between the scale 10A of the main scale 10 and the scale of the index scale 14, and this striped pattern is read by the light receiving element 16 and detected. It reads and measures the amount of movement of the object to be measured. In such a displacement measuring device, the gap, parallelism, etc. between the main scale 10 and the index scale 14 have a very serious effect on measurement accuracy. For example, in an optical measuring device having slits with a spacing of about 10 μm, the gap must be 20 μm in order to ensure a predetermined measurement accuracy. However, the opposing surfaces of the main scale 10 and the index scale 14 are not necessarily true planes and may have undulations or the like. Therefore, it is necessary for the main scale 10 and the index scale 14 to have extremely low sliding resistance with respect to each other, and for one to follow the other to maintain the gap constant. As a means for this purpose, in the displacement measuring device shown in FIGS. 1 to 3, the annular portion 12A at the tip of the cantilever spring 12D is loosely fitted into the truncated cone 12E on the index scale 14 side. . In another embodiment, as shown in FIG. 5, the tip of the cantilever spring 12D is made into a ball 12F, and the receiving side of the index scale 14 is formed into a V-shaped groove 12G.
There is something like that. Such a cantilever linear spring not only presses the main scale and index scale against each other, but also pushes the index scale toward one side of the object to be measured against sliding resistance when these scales move relative to each other in the longitudinal direction. This is to maintain it in a fixed position. Ideally, the cantilever spring 12D should be molded in advance along a bending curve as shown in FIG. 4, and in the attached state parallel to the moving direction of the main scale 10 as shown in FIG. As a result, even if the slider 13 and the index scale 14 integrated therewith are slid left and right, only a tensile or compressive load acts on the cantilever spring 12D, and the reciprocating motion of the slider 13 is measured. Avoid affecting accuracy. However, in reality, there are variations in the elastic modulus of the spring material constituting the cantilever spring 12D, errors with respect to the ideal deflection curve of the spring shape, and the cantilever spring 12D.
Other parts, elongated case 1, main scale 1
0. Due to variations in the dimensions of the detection mechanism 3, etc., and variations in the parallelism between the mounting surface of the machine tool and the mounting surface of the measuring device when the measuring device is attached to a machine tool, etc., for example, Fig. 6A, As shown in B, it becomes difficult to install the scale parallel to the main scale. Cantilever spring 12D installed in this condition
When sliding the slider 13 left and right,
In addition to the tensile and compressive loads, a bending moment acts, causing deflection in the sliding direction, which poses a problem in that measurement accuracy is adversely affected. The deflection λ of the cantilever spring 12D in the swinging direction is determined below. First, it can be assumed that the cantilever spring 12D in the actual installed state as shown in FIG. 6 is a curved beam having a radius of curvature R as shown in FIG. The pressing force of the slider 13 against the main scale 10 by the tip of the cantilever spring 12D is N = 240g, friction coefficient μ
=0.3, the distance from the base end to the tip of the cantilever spring is L
(mm), the material of the wire that forms the cantilever spring is SWP−
A, and its diameter is φ (mm), when the slider 13 moves relative to the main scale 10 in the direction of arrow A in the figure, the tips of the cantilever springs have F as shown in FIG. 1 , F 2 forces act. First, from Fig. 7, F 1 = 2N ... (1) F 2 = 2 μN ... (2) From formulas (1) and (2), F 2 = μF 1 ... (3) From Fig. 8, cantilever spring 12D The bending moment M due to F 2 of any mn cross section at a distance S measured from the fixed end of central angle,
θ indicates the central angle from the fixed end to the free end. ) The strain energy Us stored in this section is Us=1/2EIz∫ S 0 M 2 ds=1/2EIz∫〓 0 M 2 Rdφ ……(5) (S is the distance from the fixed end to the mn cross section, E is The longitudinal elastic modulus, Iz, indicates the moment of inertia of area. Substituting equation (4) into equation (5), Us=1/2EIz∫〓 0 F 2 2・R 2 (cosφ−cosθ) 2・Rdφ = F 2 / 2・R 3 /2EIz∫〓 0 (cosφ−cosθ) 2 dφ …(6) The displacement (λs) in the load direction (sliding direction) in this section is given by Casteliano's theorem, λs=aUs/aF 2 =F 2 R 3 /EIz∫〓 0 (cosφ−cosθ) 2 dφ
...(7) Therefore, considering the integration range, the displacement (λ) in the load direction (sliding direction) for the entire section (L) is λ=F 2 R 3 /EIz∫〓 0 (cosφ−cosθ) 2 dφ =F 2 R 3 /EIz(θ/2+θcos 2 θ−3/2sinθcosθ
)...(8) becomes. Note that the total displacement in the load direction (sliding direction) also takes into account the displacement in the direction opposite to the arrow A direction in Figure 7.
2λ. When the detection mechanism 3 is installed on a machine tool, etc., the slider 13 will be accurate to the scale surface even if the detection mechanism 3 varies to some extent three-dimensionally due to the installation accuracy and the straightness of the machine tool itself with respect to the sliding direction. Therefore, the wire diameter of the cantilever spring 12D needs to be such that it can form a certain degree of freedom of the slider 13 with respect to the detection mechanism 3. Also, considering the condition that the slider 13 does not rise from the scale surface due to the vibration of the machine tool itself, and also considering the size of the device, the linear φ of the cantilever spring 12D = 0.8 to 1.0 mm, and the length L = 30~50mm
Therefore, here, we adopted φ = 0.8 mm and L = 34.9 mm, which are considered appropriate in terms of shape. Also, the longitudinal elastic modulus of the cantilever spring material SWP-A is E=2.1×10 4
Kg/ mm2 . It is also assumed that there is no play between the ball at the tip of the cantilever spring 12D and the ball bearing. This results in a large error in measurement accuracy as shown in Table 1 below. It has been confirmed that this agrees well with the experimental results.
【表】
上記のような問題点に対して、片持ばねの剛性
を強化することも考えられるが、この場合には、
剛性を強化するため片持ばねの長さを変えず、線
径を太くすると検出機構3に対するスライダー1
3の自由度が減少したり、さらにスライダーのメ
インスケールに対する押圧力が増大し、従つてス
ライダーの摺動抵抗の増大による操作性の低下あ
るいは接触力過大による第7図に示す摺動駒18
の摩耗の増加等の新たな問題点を生じる。
これに対して、例えば、スライダーを線状ばね
により片持ばねの基端方向に引張つた状態で、腕
部に支持し、これによつて移動方向の力による片
持ばねの撓みによる測定誤差の発生を抑制するよ
うにした変位測定装置が考えられる。
しかしながらこの変位測定装置は、スライダー
をメインスケール押圧するため付勢手段を別に設
けなければならず、装置寸法が増大し小型化でき
ず、また、スライダーがメインスケールの表面に
追随して移動するためには、メインスケールの表
面のうねりの範囲内でスライダーが変位できるよ
うに線状ばねの撓みを許容する構成としなければ
ならず、従つてスライダーの移動方向の力による
該線状ばねの撓みによる測定誤差を充分に小さく
できないという問題点が残る。
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされた
ものであつて、スケールの往復動による摺動抵抗
がスライダー支持部材に影響を与えないようにし
て、測定精度を向上させることができるようにし
た変位測定装置を提供することを目的とする。
またこの発明は、装置寸法が小さく小型化でき
るようにした変位測定装置を提供することを目的
とする。
またこの発明は、スライダーを支持するための
支持部材およびスライダーをメインスケールに押
圧するための付勢手段の取付けが容易な変位測定
装置を提供することを目的とする。
この発明は、第1部材に取付けられた第1検知
体と、第2部材に取付けられ、かつ、この第2部
材とともに前記第1検知体に沿つて往復動可能と
された第2検知体と、基端部が前記第2部材に取
付けられ、先端部において前記第2検知体を第1
検知体に対して、往復動方向と略直交する方向に
押圧し、前記第1検知体と第2検知体との相対移
動から、前記第1および第2部材の相対変位を測
定する変位測定装置において、一端が前記第2部
材に、他端が前記第2検知体に、それぞれ回動可
能に係合され、これによつて該第2部材と第2検
知体を連結する高剛性部材と、前記第2検知体を
前記第1検知体に押圧するための付勢手段とを設
けることにより上記目的を達成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記高剛性部材の前記第2部材および第2検知体
に係合する両端部の少くとも一方を球状とし、か
つ、該球状端部に対応する形状であつて、これと
嵌合する受座を該球状端部に対応して、前記第2
部材および第2検知体に少なくとも一方に設ける
ことにより上記目的を達成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記受座を、前記第2部材にあつては前記第2検
知体の往復運動方向と略直交方向、かつ、第1検
知体へ接近する方向に開口し、また、前記第2検
知体にあつては、前記第2検知体の往復運動方向
と略直交方向、かつ、第1検知体から離間する方
向に開口することにより上記目的を達成するもの
である。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記高剛性部の前記第2部材側端部を、該第2部
材にピン軸を介して揺動自在に枢支することによ
り上記目的を達成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記付勢手段を、前記高剛性部材の一端を前記第
2部材に、また他端を前記第2検知体に係合する
方向に作用するばねとすることにより上記目的を
達成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記付勢手段を、前記第2部材と第2検知体間に
装架され、前記高剛性部材を介して前記第2検知
体を第1検知体に押圧するようにし上記目的を達
成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記付勢手段を、一端が前記第2部材に取付けら
れ、他端が前記高剛性部材の第2部材側端部にそ
の外端側から取付けられた線ばねとすることによ
り上記目的を達成するものである。
またこの発明は、前記変位測定装置において、
前記線ばねを、前記第2部材端部に周方向回転可
能に取付けることにより上記目的を達成するもの
である。
以下本発明を前記第1図ないし第3図に示され
るような従来と同様の変位測定装置に適用した実
施例につき説明する。この実施例において、前記
第1図ないし第8図に示される変位測定装置と同
一または相当部分にはこれらと同一の符号を附す
ることにより説明を省略するものとする。
この実施例は、第9図ないし第11図に示され
るように、前記従来と同様の変位測定装置におい
て、一端が、前記検出機構3におけるメインスケ
ール10の近傍まで延長された腕部5の先端に、
また他端がスライダー13に、それぞれ回動可能
に係合され、これによつて腕部5とスライダー1
3を連結する棒状の高剛性部材20と、前記腕部
5側と、前記高剛性部材20の腕部5側の外端と
の間に装架され、これによつて前記高剛性部材2
0の先端によりスライダー13がメインスケール
10の第1の操作基準面と兼用された目盛面10
A側およびメインスケール10の目盛面10Bと
直交する第2の操作基準面である端面10C側に
それぞれ押圧するように高剛性部材20を付勢す
るための付勢手段たる線ばね21を設けたもので
ある。
また、従来の摺動駒の代りに、前記メインスケ
ール10の目盛面10Bならびに端面10Cに転
接するローラ22Aおよび22Bがスライダー1
3に取付けられている。
前記スライダー13の、メインスケール10の
目盛面10Bに転接するローラ22Aはスライダ
ー13の移動方向前後端部の、前記端面10Cに
近い側に一対およびこれと反対側でかつ移動方向
中央部に1個、計3個取付けられるとともに、前
記端面10Cに転接するローラ22Bはスライダ
ー13の往復動方向前後一対設けられている。
前記高剛性部材20の両端には球状端部20
A,20Bが形成され、これら球状端部20A,
20Bは、前記腕部5の先端に形成された筒状の
受座5Aおよび前記スライダー13の中央部に取
付けられた筒状の受座23とにそれぞれ嵌合さ
れ、これによつて高剛性部材20を介してスライ
ダー13が腕部5と連動して往復動できるように
されている。
前記腕部5側の受座5Aは、前記スライダー1
3の往復動方向と略直交方向、かつ、メインスケ
ール10へ接近する方向に開口された筒状であつ
て、底面が断面図V字溝形状とされ、また前記受
座23は、前記スライダー13の往復動方向と略
直交方向、かつ、メインスケール10から離間す
る方向に開口された筒状であつて底面は断面V字
溝形状とされ、また、両者は高剛性部材20の棒
状部分の貫通を許容するために、筒状壁の相対す
る位置に軸線方向のスリツト5Sおよび23Sが
形成されている。
前記線ばね21は、略ヘアピン形状とされ、そ
の一端屈曲部21Aが腕部5側の孔24に嵌合さ
れるとともに、腕部5に形成された貫通口5Bを
通つて前記スライダー13から離間する方向に突
出し、かつ他端21B側において前記受座5Aと
嵌合している状態の球状端部20Aの外端から高
剛性部材20の棒状部と同軸的に、該球状端部2
0Aに形成された嵌合孔20Cに挿入嵌合されて
いる。
この線ばね21は、自由状態では、第12図に
示されるように、その自由端である端部21Bが
ヘアピンの角度が開く方向にあり、かつ取付け状
態では第9図に示されるように、メインスケール
10とほぼ平行となり、この時所定のばね力によ
つて高剛性部材20を介してスライダー13をメ
インスケール10方向に押圧することができるよ
うにされている。
前記高剛性部材20は、前記線ばね21による
ばね力を、ほとんど撓みを生じることなくスライ
ダー13に伝達できる程度の曲げ剛性を有するも
のである。
この実施例においては、前記第1図ないし第8
図に示される従来の変位測定装置におけるとほぼ
同一の条件で、直径を2mmとした。
また前記線ばね21の形状は、その一端屈曲部
21Aを孔24に嵌合した状態でかつセツト状態
で、そのばね力によつて、球状端部20Aが受座
5Aに、また球状受座23にそれぞれ押圧する方
向に作用するよう形成されている。
また前記線ばね21の一端屈曲部21Aと孔2
4の嵌合および線ばね他端21Bと球状端部20
Aの嵌合は、それぞれ遊嵌状態になるようにされ
ている。
この実施例においては、検出機構3側の腕部5
とスライダー13とがほとんど撓みが生じない高
剛性部材20によつて連結されているので、セツ
ト状態で高剛性部材20をスライダー13の移動
方向と平行にすることができ、また、スライダー
13の往復動に際しての移動方向の力によつて高
剛性部材20がほとんど撓むことがないので、測
定の誤差を大幅に小さくすることができる。
例えば、前述の(8)式からわかるように、高剛性
部材20の球状端部20Bにおける荷重方向の変
位λは、該高剛性部材20の断面2次モーメント
に逆比例するので、第1図ないし第8図に示され
る従来の連結部材である片持ばね12Bの線径
0.8mmに対して、本実施例における高剛性部材2
0の直径2mmを比較すると、その断面2次モーメ
ントは約39倍となり、従つて、本実施例における
スライダー13の往復動方向の誤差は、前記従来
の変位測定装置の場合と比較して約39分の1とな
り大幅に改善できることになる。
また、一般的に本実施例のようにスライダー1
3とメインスケール10の間にこまの代りにロー
ラ22を取付けると、摩擦抵抗が減少して摺動方
向の荷重が低減するために、該荷重に基づく測定
誤差は減少するが、本発明におけるような変位測
定装置が取付けられる工作機械等の摺動方向の振
動の加速度による影響を受け、結果として大幅な
測定誤差が生じてしまうという問題点があるが、
この実施例の場合は、高剛性部材の剛性を十分大
きくできるので、高剛性部材20がほとんど撓む
ことがなく、工作機械等の振動がスライダー13
に与える影響を抑制することができる。
すなわち、従来は、スライダー13の自由度を
安全な値だけ確保しなければならないので、片持
ばねの摺動方向の剛性を十分大きくできず、従つ
て摺動駒のかわりに、抵抗の少ないローラを取付
けた場合、摺動方向の振動の加速度がスライダー
13に作用して、片持ばねに摺動方向の撓みが生
ずることを防止できなかつたが、本実施例では、
高剛性部材20により、この撓み発生を防止でき
る。
前記実施例は、ほぼヘアピン形状の線ばねによ
つて、高剛性部材20を介してスライダー13を
メインスケール10に押圧するものであるが、本
発明はこの実施例に限定されるものでなく、線ば
ねは、スライダー13をメインスケール10方向
に押圧できるものであればよく、従つて、第13
図に示されるように、他の形状の線ばね25であ
つてもよく、また、第14図または第15図に示
されるように、引張コイルばね26Aまたは引張
コイルばね26Bと圧縮コイルばね26Cの組合
わせであつてもよい。
ただしこれらのいずれの場合であつても、線ば
ねあるいはコイルばねはセツト状態において、高
剛性部材20の球状端部20Aを受座5Aに、ま
た球状端部20Bを受座23にそれぞれ押圧する
ようにその取付位置および形状が選択されなけれ
ばならない。
また前記高剛性部材20の腕部5側の端部は、
球状端部20Aとされ、この球状端部20AがV
字溝形状の受座5Aに押圧されることによつて、
高剛性部材20は該受座5Aを中心として揺動で
きるようにされているが、これは、この実施例に
限定されるものでなく、高剛性部材20の端部を
ピンによつて揺動自在に枢支するようにしてもよ
い。
ただし高剛性部材20の端部をピン軸によつて
枢支した場合は、その取付作業が球状端部20A
と受座5Aとの係合による場合に比較して面倒で
あり、かつ構造も複雑となる。
また付勢手段として線ばね21あるいは25を
利用した場合は、セツトが容易であるという利点
がある。
さらにまた、前記実施例は高剛性部材を丸棒形
状としたものであるが、本発明はこれに限定され
るものでなく、高剛性部材20は細長部材であれ
ばよく、従つて、例えば中空のパイプ形状等であ
つてもよい。
このパイプ形状の場合は、その重量に比較して
大きな断面2次モーメントを得られるので、前記
実施例に比較してより好適であるという利点があ
る。
また上記実施例は、スライダー13をメインス
ケール10の2つの基準面によつてガイドするい
わゆる2面ガイドの型式をとるものであるが、本
発明はこれに限定されるものでなく、メインスケ
ール以外の他の面例えば細長ケース1にガイド面
を作りこれをガイドとして利用するものであつて
もよい。
また上記実施例は、本発明を光学格子を利用し
た変位測定装置に利用した場合のものであるが、
本発明は、第1部材に取付けられた第1検知体
と、第2部材に取付けられ、かつ、この第2部材
とともに前記第1検知体に沿つて往復動可能とさ
れた第2検知体と、前記第2検知体を第1検知体
に対して、往復動方向と略直交する方向に押圧す
る付勢手段と、を有し、前記第1検知体と第2検
知体との相対移動から、前記第1および第2部材
の相対変位を測定する変位測定装置につき一般的
に適用されるものである。
従つて、変位の検出手段として接点式、電磁
式、静電容量式等の、2つの検知体の相対移動か
ら2つの部材の相対変位を測定する変位測定装置
に一般的に適用されるものである。
本発明は上記のように構成したので、2つの検
知体の相対移動の際における摺動抵抗力および摺
動方向の振動の加速度の影響に基づく第2検知体
と第2部材を連動させる高剛性部材の撓み、なら
びにこの撓みに基づく測定誤差を解消もしくは大
幅に減少させることができるという優れた効果を
有する。[Table] In order to solve the above problems, it is possible to strengthen the rigidity of the cantilever spring, but in this case,
In order to strengthen the rigidity, if the length of the cantilever spring is not changed and the wire diameter is increased, the slider 1 for the detection mechanism 3
The degree of freedom of the sliding piece 18 shown in FIG.
This creates new problems such as increased wear. On the other hand, for example, the slider is supported on the arm while being pulled in the direction of the proximal end of the cantilever spring by a linear spring. A displacement measuring device designed to suppress the occurrence of such problems is conceivable. However, this displacement measuring device requires a separate biasing means to press the slider against the main scale, which increases the device size and cannot be miniaturized, and also because the slider moves following the surface of the main scale. In order to allow the slider to be displaced within the range of the undulations on the surface of the main scale, the linear spring must be configured to allow deflection, and therefore, the linear spring must be configured to allow deflection due to the force in the slider's movement direction. The problem remains that the measurement error cannot be made sufficiently small. This invention was made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is possible to improve measurement accuracy by preventing sliding resistance caused by reciprocating movement of the scale from affecting the slider support member. The purpose of the present invention is to provide a displacement measuring device. Another object of the present invention is to provide a displacement measuring device that is small in size and can be miniaturized. Another object of the present invention is to provide a displacement measuring device in which a support member for supporting a slider and a biasing means for pressing the slider against a main scale can be easily attached. The present invention includes a first sensing body attached to a first member, and a second sensing body attached to a second member and capable of reciprocating along the first sensing body together with the second member. , a proximal end portion is attached to the second member, and a distal end portion connects the second sensing body to the first member.
A displacement measuring device that presses a sensing body in a direction substantially perpendicular to a reciprocating direction and measures the relative displacement of the first and second members from the relative movement between the first sensing body and the second sensing body. a high-rigidity member having one end rotatably engaged with the second member and the other end rotatably engaging with the second sensing body, thereby connecting the second member and the second sensing body; The above object is achieved by providing a biasing means for pressing the second sensing body against the first sensing body. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
At least one of both ends of the high-rigidity member that engages with the second member and the second sensing body is spherical, and a seat is provided that has a shape corresponding to the spherical end and that fits therewith. Corresponding to the spherical end, the second
The above object is achieved by providing at least one of the member and the second sensing body. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
In the case of the second member, the seat is opened in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the second sensing body and in a direction approaching the first sensing body, and The above object is achieved by opening in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the second sensing body and in a direction away from the first sensing body. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
The above object is achieved by pivotally supporting the second member side end portion of the high rigidity portion to the second member via a pin shaft. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
The above object is achieved by using the biasing means as a spring that acts in a direction that engages one end of the high-rigidity member with the second member and the other end with the second sensing body. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
The above object is achieved by the urging means being mounted between the second member and the second sensing body and pressing the second sensing body against the first sensing body via the high rigidity member. be. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
The above object is achieved by using the biasing means as a wire spring having one end attached to the second member and the other end attached to the second member side end of the high rigidity member from its outer end side. It is something. Further, the present invention provides the displacement measuring device,
The above object is achieved by attaching the wire spring to the end of the second member so as to be rotatable in the circumferential direction. Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a conventional displacement measuring device as shown in FIGS. 1 to 3 will be described. In this embodiment, the same or equivalent parts as those of the displacement measuring device shown in FIGS. 1 to 8 will be given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted. In this embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, in a displacement measuring device similar to the conventional one, one end of the arm 5 is extended to the vicinity of the main scale 10 of the detection mechanism 3. To,
Further, the other end is rotatably engaged with the slider 13, thereby causing the arm portion 5 and the slider 1
A rod-shaped high-rigidity member 20 that connects the high-rigidity members 2 to 3 is mounted between the arm 5 side and the outer end of the high-rigidity member 20 on the arm 5 side.
A scale surface 10 where the slider 13 also serves as the first operation reference surface of the main scale 10 due to the tip of 0.
A wire spring 21 is provided as a biasing means for biasing the high rigidity member 20 so as to press the A side and the end surface 10C side, which is a second operation reference surface perpendicular to the scale surface 10B of the main scale 10. It is something. Also, instead of the conventional sliding piece, rollers 22A and 22B that roll into contact with the graduation surface 10B and the end surface 10C of the main scale 10 are installed on the slider 1.
It is attached to 3. The rollers 22A of the slider 13 that contact the graduation surface 10B of the main scale 10 include a pair on the front and rear ends of the slider 13 in the moving direction near the end surface 10C, and one roller 22A on the opposite side and at the center in the moving direction. , a total of three rollers 22B are attached, and a pair of rollers 22B are provided at the front and rear in the reciprocating direction of the slider 13, which roll in contact with the end surface 10C. Spherical end portions 20 are provided at both ends of the high rigidity member 20.
A, 20B are formed, and these spherical ends 20A,
20B is fitted into the cylindrical seat 5A formed at the tip of the arm portion 5 and the cylindrical seat 23 attached to the center of the slider 13, thereby forming a highly rigid member. The slider 13 is configured to be able to reciprocate in conjunction with the arm portion 5 via the arm portion 20. The catch seat 5A on the side of the arm portion 5 is attached to the slider 1.
The catch seat 23 has a cylindrical shape that is opened in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the slider 13 and in a direction approaching the main scale 10, and the bottom surface has a V-shaped groove shape in cross section. It has a cylindrical shape that is opened in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the scale and in a direction away from the main scale 10, and the bottom surface has a V-groove shape in cross section. To allow this, axial slits 5S and 23S are formed at opposite positions in the cylindrical wall. The wire spring 21 has a substantially hairpin shape, and its one end bent portion 21A is fitted into the hole 24 on the arm portion 5 side, and is separated from the slider 13 through the through hole 5B formed in the arm portion 5. From the outer end of the spherical end 20A, which protrudes in the direction of
It is inserted and fitted into a fitting hole 20C formed in 0A. In the free state, the wire spring 21 has its free end 21B in the direction in which the angle of the hairpin opens, as shown in FIG. 12, and in the attached state, as shown in FIG. The slider 13 is approximately parallel to the main scale 10, and at this time, the slider 13 can be pressed in the direction of the main scale 10 via the highly rigid member 20 by a predetermined spring force. The high-rigidity member 20 has such bending rigidity that it can transmit the spring force of the wire spring 21 to the slider 13 with almost no deflection. In this embodiment, the above-mentioned figures 1 to 8
The diameter was set to 2 mm under almost the same conditions as in the conventional displacement measuring device shown in the figure. The shape of the wire spring 21 is such that when its one end bent portion 21A is fitted into the hole 24 and in the set state, the spring force causes the spherical end 20A to be attached to the seat 5A, and the spherical end 20A to the spherical seat 23. It is formed so that it acts in the direction of pressing each. In addition, one end bent portion 21A of the wire spring 21 and the hole 2
4 and the other end 21B of the wire spring and the spherical end 20
The fittings A are loosely fitted. In this embodiment, the arm portion 5 on the detection mechanism 3 side
Since the slider 13 and the slider 13 are connected by the high-rigidity member 20 that hardly bends, the high-rigidity member 20 can be made parallel to the moving direction of the slider 13 in the set state, and the reciprocation of the slider 13 can be made parallel to the moving direction of the slider 13. Since the highly rigid member 20 hardly bends due to the force in the direction of movement during movement, measurement errors can be significantly reduced. For example, as can be seen from equation (8) above, the displacement λ in the load direction at the spherical end 20B of the high-rigidity member 20 is inversely proportional to the moment of inertia of the high-rigidity member 20. Wire diameter of cantilever spring 12B, which is a conventional connecting member shown in FIG.
0.8mm, high rigidity member 2 in this example
0, the cross-sectional moment of inertia is approximately 39 times greater. Therefore, the error in the reciprocating direction of the slider 13 in this embodiment is approximately 39 times that of the conventional displacement measuring device. This will result in a significant improvement. Also, generally, as in this embodiment, the slider 1
3 and the main scale 10, the frictional resistance is reduced and the load in the sliding direction is reduced, so the measurement error based on this load is reduced. However, there is a problem in that the displacement measurement device is affected by the acceleration of vibration in the sliding direction of the machine tool etc. to which it is attached, resulting in large measurement errors.
In the case of this embodiment, since the rigidity of the high-rigidity member 20 can be made sufficiently large, the high-rigidity member 20 hardly bends, and the vibrations of the machine tool etc. are transmitted to the slider 13.
It is possible to suppress the impact on That is, in the past, since the degree of freedom of the slider 13 had to be secured to a safe value, the rigidity of the cantilever spring in the sliding direction could not be made sufficiently large. Therefore, a roller with low resistance was used instead of the sliding piece. When installed, it was not possible to prevent the cantilever spring from being deflected in the sliding direction due to the acceleration of vibration in the sliding direction acting on the slider 13, but in this embodiment,
The highly rigid member 20 can prevent this deflection from occurring. In the embodiment described above, the slider 13 is pressed against the main scale 10 via the highly rigid member 20 by a wire spring having a substantially hairpin shape, but the present invention is not limited to this embodiment. The wire spring may be any wire spring as long as it can press the slider 13 in the direction of the main scale 10.
As shown in the figure, the wire spring 25 may have another shape, and as shown in FIG. 14 or 15, a tension coil spring 26A or a tension coil spring 26B and a compression coil spring 26C may be used. It may be a combination. However, in any of these cases, in the set state, the wire spring or coil spring is designed to press the spherical end 20A of the highly rigid member 20 against the seat 5A and the spherical end 20B against the seat 23, respectively. Its mounting position and shape must be selected accordingly. Further, the end portion of the high rigidity member 20 on the arm portion 5 side is
A spherical end 20A is formed, and this spherical end 20A is V.
By being pressed by the groove-shaped catch seat 5A,
The high-rigidity member 20 is configured to be able to swing around the seat 5A, but this is not limited to this embodiment. It may be pivoted freely. However, if the end of the high-rigidity member 20 is pivotally supported by a pin shaft, the installation work will be performed on the spherical end 20A.
This is more troublesome and has a more complicated structure than the case where the engagement with the catch seat 5A is used. Further, when the wire spring 21 or 25 is used as the biasing means, there is an advantage that setting is easy. Furthermore, although the high-rigidity member 20 is shaped like a round bar in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the high-rigidity member 20 may be an elongated member, for example, hollow. It may be in the shape of a pipe, etc. In the case of this pipe shape, a large moment of inertia of area can be obtained compared to its weight, so there is an advantage that it is more suitable than the above-mentioned embodiment. Furthermore, although the above embodiment adopts a so-called two-surface guide type in which the slider 13 is guided by two reference surfaces of the main scale 10, the present invention is not limited to this, and the slider 13 is guided by two reference surfaces of the main scale 10. For example, a guide surface may be formed on the elongated case 1 and used as a guide. Furthermore, although the above embodiment is a case where the present invention is applied to a displacement measuring device using an optical grating,
The present invention includes a first sensing body attached to a first member, and a second sensing body attached to a second member and capable of reciprocating along the first sensing body together with the second member. , biasing means for pressing the second sensing body against the first sensing body in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction, and the biasing means presses the second sensing body against the first sensing body in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction, and prevents the relative movement between the first sensing body and the second sensing body from moving. , which is generally applied to a displacement measuring device that measures the relative displacement of the first and second members. Therefore, as a displacement detection means, contact type, electromagnetic type, capacitance type, etc. are generally applied to displacement measuring devices that measure the relative displacement of two members from the relative movement of two sensing objects. be. Since the present invention is configured as described above, high rigidity is achieved by interlocking the second sensing body and the second member based on the influence of sliding resistance force and acceleration of vibration in the sliding direction when the two sensing bodies move relative to each other. It has the excellent effect of being able to eliminate or significantly reduce deflection of the member and measurement errors based on this deflection.
第1図は従来の変位測定装置を示す断面図、第
2図は第1図の−線に沿う断面図、第3図は
第1図の−線に沿う断面図、第4図は該従来
の変位測定装置における片持ばねの形状を示す略
示正面図、第5図は同片持ばねの理想的使用状態
を示す略示正面図、第6図は同片持ばねの実際の
使用状態における形状を示す略示正面図、第7図
は同片持ばねの実際の使用状態の解析モデルを示
す略示正面図、第8図は第7図に示される片持ば
ねの変形状態を示す略示正面図、第9図は本発明
を第1図と同様の変位測定装置に適用した場合の
実施例を示す一部断面とした正面面図、第10図
は第9図の−線断面図、第11図は第9図の
−線断面図、第12図は同実施例における線
ばねの自由状態を示す正面図、第13図ないし第
15図は本発明の第2ないし第4実施例を示す略
示正面図である。
1……細長ケース(第1部材)、3……検出機
構(第2部材)、10……インデツクススケール
(第1検知体)、13……スライダー(第2検知
体)、14……インデツクススケール(第2検知
体)、20……高剛性部材、20A,20B……
球状端部、21,25……線ばね(付勢手段)、
5A,23……受座、26A〜26C……コイル
ばね(付勢手段)。
Fig. 1 is a sectional view showing a conventional displacement measuring device, Fig. 2 is a sectional view taken along the - line in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view taken along the - line in Fig. 1, and Fig. 4 is a sectional view taken along the - line in Fig. 1. 5 is a schematic front view showing the shape of the cantilever spring in the displacement measuring device, FIG. 5 is a schematic front view showing the ideal usage condition of the same cantilever spring, and FIG. 6 is the actual usage condition of the same cantilever spring. FIG. 7 is a schematic front view showing an analytical model of the cantilever spring in actual use, and FIG. 8 shows the deformed state of the cantilever spring shown in FIG. 7. A schematic front view, FIG. 9 is a partially sectional front view showing an embodiment in which the present invention is applied to a displacement measuring device similar to that in FIG. 1, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the - line in FIG. 11 is a sectional view taken along the line -- in FIG. 9, FIG. 12 is a front view showing the free state of the wire spring in the same embodiment, and FIGS. 13 to 15 are second to fourth embodiments of the present invention. It is a schematic front view which shows an example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Elongated case (first member), 3... Detection mechanism (second member), 10... Index scale (first detection object), 13... Slider (second detection object), 14... Index Tsukusu scale (second detection object), 20...High rigidity member, 20A, 20B...
Spherical end, 21, 25... wire spring (biasing means),
5A, 23... Seat, 26A to 26C... Coil spring (biasing means).
Claims (1)
部材に取付けられ、かつ、この第2部材とともに
前記第1検知体に沿つて往復動可能とされた第2
検知体と、基端部が前記第2部材に取付けられ、
先端部において前記第2検知体を第1検知体に対
して、往復動方向と略直交する方向に押圧し、前
記第1検知体と第2検知体との相対移動から、前
記第1および第2部材の相対変位を測定する変位
測定装置において、一端が前記第2部材に、他端
が前記第2検知体に、それぞれ回動可能に係合さ
れ、これによつて該第2部材と第2検知体を連結
する高剛性部材と、前記第2検知体を第1検知体
に押圧するための付勢手段とを設けたことを特徴
とする変位測定装置。 2 前記高剛性部材の前記第2部材および第2検
知体に係合する両端部の少くとも一方を球状と
し、かつ、該球状端部に対応する形状であつて、
これと嵌合する受座を該球状端部に対応して、前
記第2部材および第2検知体の少なくとも一方に
設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の変位測定装置。 3 前記受座を、前記第2部材にあつては前記第
2検知体の往復運動方向と略直交方向、かつ、第
1検知体へ接近する方向に開口し、また、前記第
2検知体にあつては、前記第2検知体の往復運動
方向と略直交方向、かつ、第1検知体から離間す
る方向に開口したことを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の変位測定装置。 4 前記高剛性部の前記第2部材側端部を、該第
2部材にピン軸を介して揺動自在に枢支したこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項また
は第3項記載の変位測定装置。 5 前記付勢手段を、前記高剛性部材の一端を前
記第2部材に、また他端を前記第2検知体に係合
する方向に作用するばねとしたことを特徴とする
特許請求の範囲第1項ないし第4項にいずれかに
記載の変位測定装置。 6 前記付勢手段を、前記第2部材と第2検知体
間に装架され、前記高剛性部材を介して前記第2
検知体を第1検知体に押圧するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項の
うちいずれかに記載の変位測定装置。 7 前記付勢手段を、一端が前記第2部材に取付
けられ、他端が前記高剛性部材の第2部材側端部
にその外端側から取付けられた線ばねとしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第6項
のうちいずれかに記載の変位測定装置。 8 前記線ばねを、前記第2部材の端部に周方向
回転可能に取付けたことを特徴とする第7項記載
の変位測定装置。[Claims] 1. A first sensing body attached to a first member, and a second sensing body attached to a first member.
a second member attached to the member and capable of reciprocating along the first sensing member together with the second member;
a sensing body and a proximal end attached to the second member;
The second sensing body is pressed against the first sensing body at the tip in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction, and from the relative movement between the first sensing body and the second sensing body, the first and second sensing bodies are In a displacement measuring device that measures the relative displacement of two members, one end is rotatably engaged with the second member and the other end is rotatably engaged with the second sensing body, whereby the second member and the second member are rotatably engaged. A displacement measuring device comprising: a highly rigid member that connects two sensing bodies; and a biasing means for pressing the second sensing body against the first sensing body. 2. At least one of both ends of the high-rigidity member that engages with the second member and the second sensing body is spherical, and has a shape corresponding to the spherical end,
2. The displacement measuring device according to claim 1, wherein a seat that fits therein is provided on at least one of the second member and the second sensing body in correspondence with the spherical end. 3. In the case of the second member, the seat is opened in a direction substantially orthogonal to the reciprocating direction of the second sensing body and in a direction approaching the first sensing body, and 3. The displacement measuring device according to claim 2, wherein the opening is in a direction substantially perpendicular to the reciprocating direction of the second sensing body and in a direction away from the first sensing body. 4. Claims 1, 2, or 4, characterized in that an end of the high-rigidity portion on the second member side is swingably supported on the second member via a pin shaft. 3. Displacement measuring device according to item 3. 5. The biasing means is a spring that acts in a direction such that one end of the high-rigidity member engages with the second member and the other end engages with the second sensing body. The displacement measuring device according to any one of Items 1 to 4. 6. The biasing means is mounted between the second member and the second sensing body, and the biasing means is mounted between the second member and the second sensing body, and
A displacement measuring device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the sensing body is pressed against the first sensing body. 7. A patent characterized in that the biasing means is a wire spring having one end attached to the second member and the other end attached to the second member side end of the high rigidity member from its outer end side. A displacement measuring device according to any one of claims 1 to 6. 8. The displacement measuring device according to item 7, wherein the wire spring is rotatably attached to an end of the second member in a circumferential direction.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152982A JPS5920803A (en) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Displacement measuring device |
| US06/516,801 US4549353A (en) | 1982-07-28 | 1983-07-25 | Displacement measuring instrument |
| GB08320146A GB2124381B (en) | 1982-07-28 | 1983-07-26 | Displacement measuring instrument |
| DE19833327266 DE3327266A1 (en) | 1982-07-28 | 1983-07-28 | DISPLACEMENT MEASURING INSTRUMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13152982A JPS5920803A (en) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Displacement measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5920803A JPS5920803A (en) | 1984-02-02 |
| JPS6325284B2 true JPS6325284B2 (en) | 1988-05-25 |
Family
ID=15060196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13152982A Granted JPS5920803A (en) | 1982-07-28 | 1982-07-28 | Displacement measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5920803A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2694043T3 (en) * | 2016-04-05 | 2018-12-17 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Length measuring device |
-
1982
- 1982-07-28 JP JP13152982A patent/JPS5920803A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5920803A (en) | 1984-02-02 |
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