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JP3019585B2 - スケール装置 - Google Patents

スケール装置

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Publication number
JP3019585B2
JP3019585B2 JP04045738A JP4573892A JP3019585B2 JP 3019585 B2 JP3019585 B2 JP 3019585B2 JP 04045738 A JP04045738 A JP 04045738A JP 4573892 A JP4573892 A JP 4573892A JP 3019585 B2 JP3019585 B2 JP 3019585B2
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JP
Japan
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coupling member
slider
carrier
scale
side coupling
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JP04045738A
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JPH0587552A (ja
Inventor
治 落合
Original Assignee
ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社
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Publication date
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Publication of JPH0587552A publication Critical patent/JPH0587552A/ja
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば工作機械に取り
付けられる磁気スケール等に設けられた目盛りが読み取
られる際に好適なスケール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工作機械等の基準面側には、長尺のメイ
ンスケールが取り付けられ、メインスケールは、その長
さ方向に沿って例えば磁気のN極、S極が交互に着磁さ
れて目盛りが形成されている。
【0003】一方、工具台(移動テーブル)側には、メ
インスケールと対向する位置にスライダが設けられてお
り、スライダの検出ヘッド(例えば、磁気ヘッド)によ
り目盛りが読み取られる。
【0004】この場合、メインスケールとスライダとが
相対的に移動され、その移動に伴って、目盛り検出信号
(例えば、電気信号)が検出ヘッドにより得られ、スケ
ール装置(リニアエンコーダ)として使用される。
【0005】また、スライダが支持されるスライダ固定
部には、キャリアが設けられ、このキャリアによりスラ
イダが移動される。
【0006】そして、スライダとキャリアとの間には、
キャリアとメインスケールとの間における機械的(構造
上発生する)位置ずれに起因するスライダの走行変動抑
制のために自在部材(バネ等で構成される)が介在され
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メイン
スケールの固定部材(ハウジング)とキャリアとの取付
誤差、スケール装置等の構成部品が有する部品公差、あ
るいはそれら構成部品の組立誤差等により、自在部材に
傾きが生じる場合が有るとともに、スライダがメインス
ケールに対して斜め方向に移動される場合が有る。その
ため、目盛りの検出精度に大きな誤差が生ずるおそれが
有った。
【0008】本発明の目的は、取付誤差、部品公差、あ
るいは組立誤差等に起因する検出精度誤差を修正可能と
されたスケール装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスケール装
置は、例えば図1、図2に示す如く、キャリア9と対向
可能な位置とされてスライダ3に突出形成されたスライ
ダ側カップリング部材13Aと、このスライダ3の移動
方向に沿う姿勢とされてこのキャリア9に突出形成さ
れ、この突出端部に球状凸部13aが設けられたキャリ
ア側カップリング部材13Bと、このキャリア側カップ
リング部材13Bの突出方向に沿う一方端部にこのスラ
イダ側カップリング部材13Aの突出端面上を摺動可能
とされた第1連結部が設けられると共に、他方端部にこ
の球状凸部13aの外周側面と線接触可能とされた凹状
の第2連結部13bが各々設けられ、このスライダ側カ
ップリング部材13Aとキャリア側カップリング部材1
3Bとの間に介在される中間カップリング部材13C
と、を有するものである。また本発明スケール装置は例
えば図1、図6、図7に示す如く上述において、中間カ
ップリング部材13Cの凹状側の、キャリア側カップリ
ング部材13Bの端部球状凸部13aの外周側面と接触
する内接円13sの略内側に、少なくとも1か所の貫通
部13hを有するものである。
【0010】
【作用】本発明に係るスケール装置では、スライダ側カ
ップリング部材13Aとキャリア側カップリング部材1
3Bとが中間カップリング部材13Cを介して連結さ
れ、中間カップリング部材13Cの一方端部はスライダ
側カップリング部材13Aの突出端面に対して摺動可能
とされると共に、他方端部はキャリア側カップリング部
材13Bの球状凸部13aに接触可能とされているの
で、スライダ3がメインスケール17の長手方向に対し
て斜め方向に移動された場合、あるいは装置の使用中に
スライダ固定部とメインスケール17との離間距離が変
化した場合(平行偏差)には、中間カップリング部材1
3Cが移動し、且つこの中間カップリング部材13Cは
常時キャリア側カップリング部材13Bと確実に接触さ
れている。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係るスケール装置の好適な実
施例を図面に基づいて説明する。
【0012】図1は本例によるスケール装置を示し、こ
のスケール装置は、検出ヘッド5が設けられたスライダ
3と、スライダ3が支持されるスライダ固定部7とを有
している。
【0013】検出ヘッド5ではスライダ3が長尺のメイ
ンスケール17上を移動されたときに、メインスケール
17に形成された目盛りが検出される構成とされてい
る。
【0014】なお、メインスケール17に形成される目
盛りとしては、メインスケール17の長手方向に沿って
磁気のN極、S極が交互に着磁された方式のもの、光学
式、容量式のもの等が挙げられ、検出ヘッド5は各々の
方式に対応して、例えば磁気ヘッドで構成される。
【0015】また、スライダ3、メインスケール17等
は、図2から理解されるように、管状のアルミ製ハウジ
ング10内に収納され、ハウジング10には、スライダ
固定部7を移動させるための開口溝12が形成されてい
る。
【0016】そして、開口溝12にはハウジング10内
に切削油等の侵入防止用部材12A(ゴム等で形成され
ている)が設けられている。
【0017】なお、スライダ3は、ベアリング15、1
5A、23を介してメインスケール17と接触され、ベ
アリング15、15Aをメインスケール17に圧接させ
る押圧バネ19、ベアリング23をメインスケール17
に圧接させるための押圧バネ21がスライダ固定部7に
各々設けられている。
【0018】そして、スライダ3は、スライダ固定部7
に形成された支持部11とキャリア9を介してスライダ
固定部7に支持されており、支持部11とキャリア9と
は、各々押圧バネ20、カップリング13によりスライ
ダ3と連結されている。
【0019】また、カップリング13はスライダ3に形
成されたスライダ側カップリング部材13A、キャリア
9に形成されたキャリア側カップリング部材13B、お
よびカップリング部材13Aと13Bとの間に介在され
る中間カップリング部材13Cとを有している。
【0020】そして、押圧バネ20がスライダ3をキャ
リア9方向に押圧する押圧力により、カップリング13
が一体的に連結される構成とされている。
【0021】ここで、カップリング部材13Aはキャリ
ア9と対向可能な位置とされてスライダ3に形成される
一方、カップリング部材13Bはスライダ3が移動され
る方向(メインスケール17の長手方向)に沿う姿勢と
されてキャリア9から棒状に突出形成されている。
【0022】また、カップリング部材13Bの突出端部
には球状の凸部13aが設けられている。
【0023】この場合、凸部13aはカップリング部材
13Bと一体に形成される場合、カップリング部材13
Bにベアリング等の球状体が取り付けられる場合等が挙
げられる。
【0024】そして、カップリング部材13Cがカップ
リング部材13Aと対向する端部は、カップリング部材
13Cがカップリング部材13Aの突出端面に対して摺
動可能(すなわち、スライダ3が移動される方向に垂直
な平面上で移動可能)とされ、カップリング部材13C
の一方端部は、その突出端面に連結されている(第1連
結部)。
【0025】この場合、カップリング部材13Cがカッ
プリング部材13Aの突出端面に対して摺動可能とする
構成としては、両部材の間にベアリングが介裝される方
式などが挙げられる。
【0026】次に、カップリング部材13Cの他方端部
には円錐状凹面の第2連結部(以下、凹部と称する)1
3bが形成されており、カップリング部材13Bの凸部
13aが凹部13b内に圧接されることにより、両カッ
プリング部材13B、13Cとが各々連結される。
【0027】この場合、中間カップリング部材13Cの
凹部13bとキャリア側カップリング部材13B端部の
球状凸部13aとは押圧バネ20により常に接触し、接
触部はそれぞれ内接・外接しその接触部は略円形13s
の線接触となる。中間カップリング部材13Cの凹部1
3bの内接円13sの内側に相当する部分に、図6、図
7Aに示す如く円筒状の貫通孔13hを設ける。この貫
通孔13hとして図7Bに示す如く複数個例えば3個設
けても良いし、図7Cに示す如く角柱状例えば四角柱状
であっても良い。またこのカップリング部材13Cが図
7Dに示す如く四角柱状であっても良い。
【0028】この貫通孔13hの空洞及び中間カップリ
ング部材13Cの凹部13bとキャリアカップリング部
材13Bの球状凸部13aとの接触部略内側部分にグリ
ース等の粘性の高い潤滑材24を蓄える如くする。この
ようにすることによりスライダカップリング部材13A
と中間カップリング部材13Cとキャリア側カップリン
グ部材13Bとが押圧バネ20により接し組合わさると
きに、グリースは各カップリング部材の接触面内に略密
封される。よって、各カップリングの接触面に常に潤滑
材24が接触することにより、各カップリング間の接触
抵抗を減らすことができ、常にカップリングは理想的に
動作する。
【0029】またこの場合、凸部13aの外周側面と、
凹部13bの内周側面とは内接円13sの線接触される
構成とされているので、凸部13aと凹部13bとの単
位面積当たりの圧力が小さくなる。
【0030】従って、凸部13aと凹部13bとの摩耗
が極めて小さく、耐久性が向上される結果、精度の高い
連結状態が安定して維持される。
【0031】なお、凹部13bとしては、カップリング
部材13Cに円錐状凹面を形成する他に、カップリング
部材13Cにリング状部材を設ける方法等が挙げられ
る。
【0032】また、カップリング部材13Cがカップリ
ング部材13A、13Bと対向する位置に、各々スラス
トベアリング、ピボット軸受が設けられる構成も好適で
ある。
【0033】以上のように構成されたスケール装置で
は、図3から理解されるように、装置のスライダ固定部
7(キャリア9)がメインスケール17に対して角度α
だけ傾斜した場合、押圧バネ20の可撓性により、支持
部11はその位置がずれるが、凹部13bと凸部13a
とが確実に連結されているので、スライダ3はメインス
ケール17に対して適正な姿勢で保持される。
【0034】また、図4から理解されるように、スライ
ダ固定部7がメインスケール17から図中P方向へ移動
(平行偏差;通常の離間位置よりもメインスケール17
から離間した位置となった)場合、カップリング部材1
3Cがスライダ固定部7の移動距離に対応する距離Xだ
け移動される。加えて、凸部13aと凹部13bとの連
結も確実に維持されるため、スライダ3はメインスケー
ル17に対して適正な姿勢で保持される。
【0035】さらに、図5から理解されるように、メイ
ンスケール17が所定の姿勢位置(図中、2点鎖線で示
されている)から角度βだけ傾いている場合には、押圧
バネ20、カップリング部材13Bが移動してその傾き
が修正される結果、スライダ3は適正な姿勢で保持され
ている。なお、検出誤差をΔε、メインスケール17の
変位量をYとした場合、誤差Δε=Ytanβとなる。
【0036】以上説明したようにこの実施例では、スラ
イダ3が押圧バネ20、カップリング部材13A、13
B、13Cを介してスライダ固定部7に取り付けられて
いる。従って、スケール装置の取付誤差、部品公差、あ
るいは組立誤差等に起因して、スライダ3がメインスケ
ール17に対して斜め方向に移動された場合、あるいは
平行偏差が生じた場合にも、スライダ3が常時メインス
ケール17に対して適正な姿勢で保持される。
【0037】すなわち、取付誤差、部品公差あるいは組
立誤差等に起因する検出精度誤差が修正されるととも
に、キャリア9とスライダ3との間で伝達される力が高
精度に維持される結果、極めて精度の高い測定が可能と
なる。尚、本発明は上述実施例に限ることなく本発明の
要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得る
ことは勿論である。
【0038】
【発明の効果】以上の説明で理解されるように、この発
明に係るスケール装置では、スライダ側カップリング部
材とキャリア側カップリング部材とが中間カップリング
部材を介して連結され、中間カップリング部材の一方端
部はスライダ側カップリング部材の突出端面に対して摺
動可能とされるとともに、他方端部はキャリア側カップ
リング部材の球状凸部に接触可能とされている。
【0039】従って、取付誤差、部品公差、あるいは組
立誤差等に起因して、スライダがメインスケールの長手
方向に対して斜め方向に移動された場合、あるいは装置
の使用中にスライダ固定部とメインスケールとの離間距
離が変化した場合(平行偏差)には、中間カップリング
部材が移動し、かつ中間カップリング部材は常時キャリ
ア側カップリング部材と確実に接触されている。
【0040】その結果、取付誤差、部品公差、あるいは
組立誤差等に起因する検出精度誤差が修正されるととも
に、キャリアとスライダとの間で伝達される力が高い精
度となるので、極めて精度の高い測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るスケール装置の好適な実施例の構
成図である。
【図2】図1におけるII矢視を示す構成説明図である。
【図3】スライダ固定部が傾いた状態の説明図である。
【図4】平行偏差が生じた状態の説明図である。
【図5】メインスケールが傾いた状態の説明図である。
【図6】本発明の要部の例の拡大断面図である。
【図7】図6のA−A線断面図である。
【符号の説明】
1 スケール装置 3 スライダ 7 スライダ固定部 9 キャリア 13A スライダ側カップリング部材 13B キャリア側カップリング部材 13C 中間カップリング部材 13a 凸部 13b 凹部 13h 貫通孔 13s 内接円 20 押圧バネ 24 潤滑材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 21/00 - 21/32 G01B 7/00 - 7/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアと対向可能な位置とされてスラ
    イダに突出形成されたスライダ側カップリング部材と、 前記スライダの移動方向に沿う姿勢とされて前記キャリ
    アに突出形成され、該突出端部に球状凸部が設けられた
    キャリア側カップリング部材と、 前記キャリア側カップリング部材の突出方向に沿う一方
    端部に前記スライダ側カップリング部材の突出端面上を
    摺動可能とされた第1連結部が設けられると共に、他方
    端部に前記球状凸部の外周側面と接触可能とされた凹状
    の第2連結部が各々設けられ、前記スライダ側カップリ
    ング部材とキャリア側カップリング部材との間に介在さ
    れる中間カップリング部材と、 を有することを特徴とするスケール装置。
  2. 【請求項2】 中間カップリング部材の凹状側の、キャ
    リア側カップリング部材の端部球状凸部の外周側面と接
    触する内接円の略内側に、少なくとも1か所の貫通部を
    有することを特徴とする請求項1に記載のスケール装
    置。
JP04045738A 1991-04-10 1992-03-03 スケール装置 Expired - Fee Related JP3019585B2 (ja)

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JP7800191 1991-04-10
JP3-78001 1991-04-10

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US7743527B2 (en) 2007-10-31 2010-06-29 Mori Seiki Co., Ltd. Position detector

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US7743527B2 (en) 2007-10-31 2010-06-29 Mori Seiki Co., Ltd. Position detector

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