JP6692025B2

JP6692025B2 - 直線変位測定装置

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Publication number: JP6692025B2
Application number: JP2015193963A
Authority: JP
Inventors: 一志菊池
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2035-09-30
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Description

本発明は、直線変位測定装置に関する。

各種産業機械において精密な位置制御を行うため、変位測定装置、いわゆるエンコーダが利用される。
直線変位測定装置１００を図１に示す。直線変位測定装置１００は、長手状のスケール部２００と、スケール部２００に対して相対的にスライド移動可能に設けられたスライダ３００と、を有する。

直線変位測定装置１００は、例えば、移動ステージ９０に取り付けられる。移動ステージ９０が、基台９１と、基台９１に対してスライド移動可能なステージ９２と、で構成されているとする。このとき、スケール部２００がステージ９２の側端面にネジ止めされ、スライダ３００が基台９１にネジ止めされる。この構成により、基台９１に対するステージ９２の相対変位が精密に測定される。

図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
スケール部２００は、長手状のメインスケール２１０（図２参照）と、メインスケール２１０を収容するスケール収容筐体２２０と、を備える。メインスケール２１０は、主としてガラス基板で構成されており、測長軸方向に目盛りが形成されている。光電式の例でいうと目盛りは回折格子である。

スケール収容筐体２２０は中空かつ長尺状であり、例えばアルミニウム等の（軽量の）金属製であることが多い。スケール収容筐体２２０は、その側面に軸方向に沿ったスリット２２２を有し、このスリット２２２を介して内側と外側とが繋がっている。メインスケール２１０は、スケール収容筐体２２０の内部に取り付け固定される。そして、スケール収容筐体２２０には、取り付け固定用の孔が複数穿設されており、この孔によりスケール収容筐体２２０はステージ９２にネジ止めされる。

スライダ３００は、スケール収容筐体２２０の長手方向に相対移動可能に設けられており、メインスケール２１０に対する相対変位量あるいは相対位置を検出する。スライダ３００は、メインスケール２１０上をメインスケール２１０に沿って走行する走行体４００と、スケール収容筐体２２０の外部にあってスケール部２００に沿ってスライド移動するキャリッジ部３１０と、走行体４００とキャリッジ部３１０とを連結する連結手段５００と、を備える。

走行体４００には検出部が搭載され、検出部はメインスケール２１０に対する相対変位量を検出する。連結手段５００は、ある程度の角度変動を吸収できる継手であり、走行体４００とキャリッジ部３１０との相対的な変位を許容できるようになっている。（ここでは、球継手を例示している。）

移動ステージ９２はリニアガイド等によって真直にガイドされているのに対し、例えばガラス製のメインスケール２１０の方にはうねりが生じることがある。走行体４００とキャリッジ部３１０との間である程度の相対変位を許容しないと、走行体４００がメインスケール２１０に噛み付いたり、走行体４００がメインスケール２１０から浮き上がったりしてしまう。そこで、走行体４００とキャリッジ部３１０との間はある程度の自由度を持つ継手で連結されている。また、走行体４００は、メインスケール２１０に対向した状態を保つように、バネ（線バネ）によってメインスケール２１０に押し付けられている。

この構成において、ステージ９２がスライド移動すると、これに伴ってスケール部２００とキャリッジ部３１０とが相対変位する。連結手段５００によってキャリッジ部３１０と走行体４００とが連結されているので、キャリッジ部３１０とともに走行体４００がメインスケール２１０に対して相対移動する。このとき、検出部がメインスケール２１０に対する相対変位量を検出し、外部に出力する。

特開２００４−３０１５４１号公報

直線変位測定装置１００を対象物（例えば移動ステージ９０や工作機械等）に取り付けるにあたっては、規定の設置公差内にしなければならない。しかし実際には、ユーザにより、規定の設置公差を超えて非平行だったり、ゆがんだりした状態で取り付けられてしまうことがある。規定の設置公差を超えていても、継手（連結手段５００）の働きがゆがみや非平行を吸収してしまい、走行体４００がメインスケール２１０の上を走行できてしまう。すると、測定値が得られてしまうのであるが、この測定値を信頼して対象物（例えば移動ステージ９０や工作機械等）の制御を行ってしまうと、当然のことながら正しい結果は得られない。あるいは、規定の設置公差を超えていると、直線変位測定装置１００を構成する部品同士が擦れたりぶつかったりする場合があり、故障の原因になるおそれもある。しかし、ユーザがこの問題に気がつかないまま、加工誤差等の不良や故障が生じてしまうことがある。

本発明の目的は、設置不備の場合にはユーザがそのことに気付くようにする直線変位測定装置を提供することにある。

本発明の直線変位測定装置は、
直線的に相対移動する二つの対象物の一方に取り付けられる長手状のメインスケールと、
他方の前記対象物に取り付けられ、前記メインスケールに沿ってスライド移動するとともに前記メインスケールに対する相対変位量を検出するスライダと、を具備する直線変位測定装置であって、
前記スライダは、
前記メインスケール上をこのメインスケールに沿って走行する走行体と、
前記他方の対象物に取り付けられるキャリッジ部と、
前記走行体と前記キャリッジ部とを連結する連結手段と、を備え、
前記連結手段は、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位を許容し、かつ、前記走行体を前記メインスケールに向けて付勢しており、
前記スライダは、さらに、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位が規定の許容範囲を超えたことを検出するミスアライメント検出手段を備える
ことを特徴とする。

本発明では、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドの変位を所定範囲内に規制するように前記コネクティングロッドの近傍に配設された突設片である
ことが好ましい。

本発明では、
前記突設片は、前記走行体のフレームにおいて、前記コネクティングロッドを間に受け入れるように所定距離をあけて対向するように配置されている
ことが好ましい。

本発明では、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドを間にして前記走行体のフレームとは反対側に固定的に配設された押え板である
ことが好ましい。

本発明では、
前記ミスアライメント検出手段は、
前記走行体および前記キャリッジ部の一方に設けられた孔部と、
前記走行体および前記キャリッジ部の他方に設けられたピンと、を備え、
前記ピンの頭部が前記孔部に遊嵌するようになっている
ことが好ましい。

本発明では、
前記連結手段は、球継手を介して前記走行体と前記キャリッジ部との間を連結するように配設されたコネクティングロッドを有し、
前記ミスアライメント検出手段は、所定範囲を超えた前記コネクティングロッドの変位を検出するセンサである
ことが好ましい。

本発明では、
前記連結手段は、
球継手を介して前記走行体と前記キャリッジ部との間を連結するように配設されたコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドを前記メインスケールの側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドまたは前記弾性部材に付設された歪みゲージである
ことが好ましい。

直線変位測定装置を示す図。図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図。スライダの斜視図。スライダの斜視図。スライダをうら面側から見た図。走行体を示す斜視図。スケールがステージに対してやや傾いて取り付けられた様子を例示する図。スライダとメインスケールとの関係を模式的に示す図。従来の走行体がスケールに追従する様子を示す図。第２実施形態を示す図。第２実施形態を示す図。第３実施形態を示す図。第４実施形態を例示する図。第５実施形態を例示する図。第６実施形態を例示する図。

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
本実施形態の特徴は主としてスライダ３００の構成にあり、スケール部２００については背景技術と同じであるので、スケール部２００についての説明は割愛する。

図３、図４は、スライダ３００の斜視図である。
図５は、スライダ３００をうら面側から見た図である。

スライダ３００は、メインスケール２１０上をメインスケール２１０に沿って走行する走行体４００と、スケール収容筐体２２０の外部にあってスケール部２００に沿ってスライド移動するキャリッジ部３１０と、走行体４００とキャリッジ部３１０とを連結する連結手段５００と、規定を超えた設置ズレを検出するミスアライメント検出手段６００と、を備える。

図６は、スライダ３００からキャリッジ部３１０を外して、走行体４００と連結手段５００の一部とを示す斜視図である。
走行体４００は、ベースフレーム部４１０と、複数のローラ４２１−４２５と、ベースフレーム部４１０に取り付けられた検出部４３０と、を備える。

ベースフレーム部４１０は、全体的には矩形の枠体である。
ベースフレーム部４１０のうちメインスケール２１０に対向する側の面をベースフレーム部４１０のおもて面とする。

複数のローラがベースフレーム部４１０に軸支されている。ここでは、５つのローラが設けられている。ここで、メインスケール２１０のうち走行体４００に対向する側の面をメインスケール２１０のおもて面とする。５つのローラのうち、３つがメインスケール２１０のおもて面に当たり、二つのローラがメインスケール２１０に側面に当たる。メインスケール２１０の側面に当たるローラをサイドローラ４２１、４２２とし、メインスケール２１０のおもて面に当たるローラを正面ローラ４２３、４２４、４２５とする。

ここで、方向の説明を分かりやすくするため、座標軸を設定する。図３において、メインスケール２１０の測長軸に沿ってＸ軸をとり、メインスケール２１０の幅方向にＹ軸をとり、メインスケール２１０のうら面からおもて面に向かう方向をＺ軸とする。また、図３中で、上、下、前、後ろを規定し、Ｙ軸の正方向を上、Ｙ軸の負方向を下、Ｘ軸の正方向を前、Ｘ軸の負方向を後ろ、とする。

いま、メインスケール２１０の側面（図３、図４で下側になっているスケールの側面）が基準面となっており、真直かつ平坦面に仕上げられている。サイドローラ４２１、４２２は、このメインスケール２１０の下側側面にあたる。二つのサイドローラ４２１、４２２は、ベースフレーム部４１０の下側辺において前方と後方とにそれぞれ配設されており、その回転軸はＺ軸に平行である。この二つのサイドローラ４２１、４２２がメインスケール２１０の下側側面に当たりながら転動することで、走行体４００はメインスケール２１０にガイドされて真直に移動するようになる。

三つの正面ローラ４２３、４２４、４２５は、ベースフレーム部４１０の上側辺の前側と後側、さらに、下側辺のほぼ中央、にそれぞれ配設されており、その回転軸はＹ軸に平行である。
この三つの正面ローラ４２３、４２４、４２５がメインスケール２１０のおもて面に当たりながら転動することで、走行体４００はメインスケール２１０に対向した状態を保って移動するようになる。

検出部４３０は、ベースフレーム部４１０のおもて面に取り付けられ、検出部４３０はメインスケール２１０に対向配置される。検出部４３０は、メインスケール２１０の目盛りを読み取り、メインスケール２１０に対する相対変位量または相対位置を検出する。光電式であれば、検出部４３０は、光源、インデックススケール、受光素子アレイ等を搭載している。場合によっては、検出部４３０にＩＣチップを搭載してもよい。

走行体４００がメインスケール２１０に対向した状態を保って走行すれば、すなわち、検出部４３０もメインスケール２１０に対向した状態を保って移動することになる。詳しくいうと、サイドローラ４２１、４２２がメインスケール２１０の下側側面に当たり、かつ、正面ローラ４２３、４２４、４２５がメインスケール２１０のおもて面に当たっている状態のとき、検出部４３０とメインスケール２１０の目盛りとが対向するようにメインスケール２１０および走行体４００は設計されている。

キャリッジ部３１０は、スケール収容筐体２２０の外部にあって、対象物（例えば基台９１）に取り付け固定される。
ここでは、キャリッジ部３１０は、基台９１にネジ止めされている。

連結手段５００は、走行体４００とキャリッジ部３１０とを連結しつつ、走行体４００をメインスケール２１０に押し付ける。
連結手段５００は、コネクティングロッド５０５と、二つの球継手５１０、５２０と、ネック部５３０と、線バネ（弾性部材、付勢手段）５４０と、を備える。

コネクティングロッド５０５は、ベースフレーム部４１０のうら面側においてＸ軸と平行に配設されている。第１球継手５１０は、ベースフレーム部４１０の長手方向の略中央部に設けられており、コネクティングロッド５０５の基端は、第１球継手５１０によって、ベースフレーム部４１０のうら面のほぼ中央に連結されている。ここでは、ベースフレーム部４１０のうら面のほぼ中央に球５１１を受ける球受け凹部５１２が設けられている。そして、コネクティングロッド５０５の基端に設けられた球５１１が、この球受け凹部５１２に嵌められている。なお、球５１１が球受け凹部５１２から容易に外れないように、押え板５１３で球５１１を球受け凹部５１２に押し付けている。

コネクティングロッド５０５の先端はベースフレーム部４１０の前側端よりもさらに長く突き出ており、コネクティングロッド５０５の先端は第２球継手５２０に連結されている。
第２球継手５２０については後述する。

ネック部５３０は、キャリッジ部３１０に一体的に設けられており、スケール収容筐体２２０のスリット２２２を通ってスケール収容筐体２２０の内側に入る。そして、ネック部５３０は、ベースフレーム部４１０のうら面側でベースフレーム部４１０の前方近傍において立ち上がる連結ヘッド部５３１を有する。連結ヘッド部５３１は、コネクティングロッド５０５の先端に接続される接続片部５３２と、コネクティングロッド５０５に対して押し付け力を生じさせるための掛止片部５３３と、を有する。接続片部５３２は、ベースフレーム部４１０の前方にあり、第２球継手５２０によってコネクティングロッド５０５の先端と連結されている。ここでは、コネクティングロッド５０５の先端に球５２１があり、接続片部５３２に球受け凹部５２２があり、球５２１が球受け凹部５２２に嵌め込まれるようになっている。球５２１が球受け凹部５２２から容易に外れないように、押え板５２３で球５２１を球受け凹部５２２に押し付けている。また、接続片部５３２には、さらに、Ｘ軸に平行な挿通孔５３４が設けられている。この挿通孔５３４および掛止片部５３３の作用については次に説明する。

線バネ（付勢手段）５４０は、コネクティングロッド５０５の先端と、前記掛止片部５３３と、の間に介装されている。線バネ（付勢手段）５４０の基端がコネクティングロッド５０５の先端に取り付けられ、線バネ５４０の先端が掛止片部５３３に係合している。具体的には、線バネ５４０は、コネクティングロッド５０５の先端から後方に折り返して前記挿通孔５３４を通り、前記掛止片部５３３に係合している。

なお、図３−図５を見てわかる通り、線バネ５４０は、コネクティングロッド５０５と平行ではなく、基端から先端に向かうに従ってやや斜め下方に下がっている。掛止片部５３３とコネクティングロッド５０５の先端との間で線バネ５４０が付勢力を働かせると、コネクティングロッド５０５の先端が支点となって、コネクティングロッド５０５の基端がメインスケール２１０に向けて付勢される。これにより、走行体４００がメインスケール２１０に向けて付勢されることになる。具体的には、線バネ５４０の先端が基端に比べてやや下方に下がっていることから、走行体４００は斜め上方に付勢される。したがって、走行体４００のサイドローラ４２１、４２２がメインスケール２１０の下側側面に押し付けられ、同時に、正面ローラ４２３、４２４、４２５がメインスケール２１０のおもて面に押し付けられる。これにより、走行体４００は、メインスケール２１０に対向した状態を保ち、かつ、メインスケール２１０の基準面にガイドされながら、メインスケール２１０に沿って走行することになる。

ミスアライメント検出手段６００は、ベースフレーム部４１０のうら面で且つ前方に突設された二つの突設片６０１で構成されている。二つの突設片６０１は所定距離をあけて対向する対になっており、間にコネクティングロッド５０５を受け入れるようになっている。二つの突設片６０１は、ベースフレーム部４１０のうら面においてプラスＸ方向寄りにあるＹ軸に平行な梁に設けられている。そして、二つの突設片６０１はＹ方向に離間している。二つの突設片６０１の間の距離は、コネクティングロッド５０５の径よりも僅かに広い程度である。各突設片６０１とコネクティングロッド５０５との間の隙間は例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。

（動作）
このような構成を備える第１実施形態の動作を説明する。
図１のごとくスケール部２００をステージ９２に取り付け、キャリッジ部３１０を基台９１に取り付ける。そして、ステージ９２をスライド移動させると、これに伴ってスケール部２００とキャリッジ部３１０とが相対変位する。キャリッジ部３１０は連結手段５００によって走行体４００と連結されているので、キャリッジ部３１０とともに走行体４００がメインスケール２１０に対して相対移動する。このとき、検出ヘッド部がメインスケール２１０に対する相対変位量を検出し、外部に出力する。

さらに、本実施形態の特徴であるミスアライメント検出手段６００（突設片６０１、６０１）の機能を分かりやすく説明するため、図７のようなケースをお考え頂きたい。図７においては、スケール２００がステージ９２に対してやや傾いて取り付けられている。
なお、図７は、わかりやすいように極端に傾けて描いているが、実際の設置公差は平行度０．１ｍｍ以下であり、これを超えると測定誤差や部品破損等の問題が生じてくる可能性がある。

ステージ９２が基台９１に対して左右にスライド移動する様子を考えて頂きたい。図８は、ステージ９２が右へスライドするときのスライダ３００とメインスケール２１０との関係を模式的に示す図である。なお、図８ではわかりやすいように、ステージ９２を止めて、スライダ３００が相対的に左に移動したとして描いている。

メインスケール２１０がずれて設置されてしまっているため、メインスケール２１０に対してキャリッジ部３１０が相対的に右に移動すると、メインスケール２１０がキャリッジ部３１０からどんどん離れていく。メインスケール２１０がずれて設置されていても、走行体４００は連結手段５００の特に線バネ５４０の付勢力によってメインスケール２１０に密接した姿勢を保ちつつメインスケール２１０に沿って移動しようとする。しかしながら、メインスケール２１０がキャリッジ部３１０からどんどん離れていくと、走行体４００とキャリッジ部３１０とを繋ぐコネクティングロッド５０５が走行体４００に対してどんどん傾斜するようになる。そして、突設片６０１とコネクティングロッド５０５との間の隙間が許容する以上にコネクティングロッド５０５が傾斜すると、コネクティングロッド５０５が突設片６０１に引っ掛かる。

コネクティングロッド５０５が突設片６０１に当たると、コネクティングロッド５０５はこれ以上走行体４００に対して傾斜できない。（表現を変えると、走行体４００はこれ以上コネクティングロッド５０５に対して傾斜できない。）コネクティングロッド５０５がさらに傾斜していくと、突設片６０１とコネクティングロッド５０５との係合により、コネクティングロッド５０５に引きずられて走行体４００はメインスケール２１０から離れてしまうことになる。このように走行体４００がメインスケール２１０から離れてしまうと、検出部４３０がスケール信号を十分に検出できなくなる。十分な信号強度が得られない場合、検出エラーとなる。すると、例えばエラー表示がディスプレイに表示され、さらに、マシン（移動ステージ９０や工作機械）の動作が停止する。このとき、ユーザは何らかのエラーに気付く。

なお、図８は極端に描いているのであって、図８のように完全にずれなくてもメインスケール２１０から走行体４００がわずかでも（例えば０．５ｍｍ程度）ずれると信号強度エラーになる。

突設片６０１の働きがさらによくわかるように、対比例として、図９には従来の走行体４００がスケールに追従する様子を示す。図９のように突設片６０１が無かった場合、連結手段５００の球継手によって走行体４００とキャリッジ部３１０との間の傾斜や離隔が吸収されてしまい、メインスケール２１０が傾いていたとしても走行体４００はどこまでもメインスケール２１０に追従してしまう。すると、何らかの検出信号が得られてしまうため、ユーザはメインスケール２１０のミスアライメントに気付かないままになってしまう。

このように本実施形態においては、ミスアライメント検出手段６００としての突設片６０１がベースフレーム部４１０に突設されている。これにより、キャリッジ部３１０に対して走行体４００が傾き過ぎたり、離れ過ぎたりした際には突設片６０１がコネクティングロッド５０５に引っ掛かり、コネクティングロッド５０５に引きずられて走行体４００がメインスケール２１０から外れる。したがって、ミスアライメントになっているメインスケール２１０に対しては走行体４００が追従不可能であり、ミスアライメントになっているメインスケール２１０に対しては信号強度エラーが発せられる。信号強度エラーとして測定が中断されることでユーザはミスアライメントに気付くことができ、誤ってミスアライメントになっている状態のまま測定が継続されることがなくなる。また、これにより、部品同士が擦れたりぶつかったりする問題を回避して、エンコーダ（直線変位測定装置１００）の破損を防止することができる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であるが、第２実施形態はミスアライメント検出手段６００としてさらに押え板６０３が付加された点に特徴を有する（図１１参照）。前記第１実施形態では、Ｙ軸方向に離間した二つの突設片６０１の間にコネクティングロッド５０５を受け入れていた。したがって、メインスケール２１０がＹ軸方向に傾いている場合にはこれを検出できた。ただし、第１実施形態では例えばメインスケール２１０がＺ軸方向にずれている場合にはこれを検知できない。

例えば、図１０においては、Ｘ軸方向に進退する門型スライダ９３の位置をエンコーダ（直線変位測定装置１００）で検出するとする。
このとき、スケール部２００は、門型スライダ９３の進行方向と平行に設置されなければならないが、図１０のようにＸ軸に平行な方向からずれて設置されてしまうことがある。

このようなずれを検出できるようにするため、ミスアライメント検出手段６００は、図１０に示すように、ベースフレーム部４１０のうら面側において、コネクティングロッド５０５の上を跨ぐようにして配置された押え板６０３を有する。押え板６０３の先端は、ベースフレーム部４１０のうら面に固定されている。具体的には、押え板６０３の先端は、ベースフレーム部４１０のうら面において、第１球継手５１０を間にしてネック部５３０とは反対側に固定されている。そして、押え板６０３は、コネクティングロッド５０５の上を跨ぎ、押え板６０３の基端がネック部５３０に固定されている。このとき、押え板６０３とコネクティングロッド５０５との間には僅かに隙間が確保されており、走行体４００がキャリッジ部３１０に対してＺ方向にもある程度相対変位することを許容できるようにしている。

メインスケール２１０が（Ｚ軸方向に）ずれて設置されてしまっているため、例えばメインスケール２１０に対してキャリッジ部３１０が相対的に移動すると、メインスケール２１０とキャリッジ部３１０とが（Ｚ軸方向に）どんどん離れていく。メインスケール２１０がずれて設置されていたとしても、走行体４００は、連結手段５００の特に線バネ５４０の付勢力によってメインスケール２１０に密着した姿勢を保ちつつメインスケール２１０に沿って移動しようとする。しかしながら、メインスケール２１０がキャリッジ部３１０からどんどん離れていくと、走行体４００とキャリッジ部３１０とを繋ぐコネクティングロッド５０５が走行体４００に対してどんどん（Ｚ軸方向に）傾斜するようになる。そして、押え板６０３とコネクティングロッド５０５との間の隙間が許容する以上にコネクティングロッド５０５が（Ｚ軸方向に）傾斜すると、コネクティングロッド５０５が押え板６０３に引っ掛かる。

コネクティングロッド５０５が押え板６０３に当たると、コネクティングロッド５０５はこれ以上走行体４００に対して（Ｚ軸方向に）傾斜できない。（走行体４００はこれ以上コネクティングロッド５０５に対して（Ｚ軸方向に）傾斜できない。）コネクティングロッド５０５がさらに（Ｚ軸方向に）傾斜していくと、押え板６０３とコネクティングロッド５０５との係合によりコネクティングロッド５０５に引きずられて走行体４００はメインスケール２１０から離れる（図１１参照）。このように走行体４００がメインスケール２１０から離れてしまうと、検出部４３０がスケール信号を十分に検出できなくなる。十分な信号強度が得られない場合、検出エラーとなる。例えば、エラー表示がディスプレイに表示され、マシン（移動ステージ９０や工作機械）の動作が停止する。このとき、ユーザは何らかのエラーに気付く。

第２実施形態によれば、メインスケール２１０がＺ軸方向にずれてミスアライメントされていたとしても、信号強度エラーとして測定が中断されるので、ユーザはミスアライメントに気付くことができる。
誤ってミスアライメントになっている状態のまま測定が継続されることがなくなる。

（第３実施形態）
第２実施形態にあっては、押え板６０３をベースフレーム部４１０に付設した。コネクティングロッド５０５と走行体４００とのＺ方向の相対変位を規制する手段として、例えば、図１２に示すように、押え板６０４を突設片６０１の先端に設けてもよい。押え板６０４は、コネクティングロッド５０５の上をオーバーハングするように突設片６０１の先端からＬ字に曲がるように設けられている。この押え板６０４であっても第２実施形態と同等の作用効果を奏するのはもちろんである。

（第４実施形態、第５実施形態）
本発明の第４実施形態を図１３に例示し、第５実施形態を図１４に例示する。上記第１〜第３実施形態においては、コネクティングロッド５０５の傾斜を規制する突設片６０１や押え板６０３、６０４を付設することでミスアライメント検出手段６００を構成していた。ミスアライメント検出手段６００としてはコネクティングロッド５０５に関係無く構成されていてもよい。

例えば、図１３においては、ベースフレーム部４１０に中空の孔６０５を穿設し、ネック部５３０にピン６０６を突設している。ピン６０６の先端には前記孔６０５に遊嵌される頭部を設ける。頭部の径は、前記孔６０５の内部の径よりは小さく、孔６０５の口よりは大きくなっており、頭部は孔６０５の口に引っ掛かるようになっている。ピン６０６と孔６０５との組は、一組だけではなく、二つ以上であってもよい。図１３では、ピン６０６と孔６０５との組は、Ｘ軸のプラス寄りに一組、Ｘ軸のマイナス寄りに一組設けている。

このような構成であっても、走行体４００がキャリッジ部３１０に対して所定以上傾斜した場合にはピン６０６の頭部が孔６０５の口に引っかかり、走行体４００がメインスケール２１０から外れる。
これにより、メインスケール２１０がミスアライメントされていれば信号強度エラーとして測定が中断される。

また、図１４においては、図１３と同じく、ベースフレーム部４１０に中空の孔６０７を穿設し、ネック部５３０にピン６０８を突設している。ここで、孔６０７はＬ字に屈曲した形状であり、ピン６０８の頭部もＬ字になるように屈曲している。このような構成であっても、走行体４００がキャリッジ部３１０に対して所定以上傾斜した場合にはピン６０８の頭部が孔６０７に引っかかり、走行体４００がメインスケール２１０から外れる。これにより、メインスケール２１０がミスアライメントされていれば信号強度エラーとして測定が中断される。

なお、ネック部に孔を配置し、走行体にピンを配置するようにしても同等の作用効果が得られる。

（第６実施形態）
本実施の第６実施形態を図１５に例示する。
上記第１〜第５実施形態においては、スケール部２００がミスアライメントされていた場合に走行体４００がメインスケール２１０から外れるようにしてミスアライメントを検出するようにしていた。
ミスアライメント検出手段６００としては、走行体４００がメインスケール２１０から外れるようにしなくても、走行体４００とコネクティングロッド５０５との間の相対角度（相対変位）を直接検出する構成としてもよい。

例えば、図１５に例示するように、コネクティングロッド５０５の位置を検出するセンサ６０９をベースフレーム部４１０に配設してもよい。センサ６０９としては、例えば磁気式や静電容量式の近接センサ６０９を採用することができる。コネクティングロッド５０５が所定量変位したらセンサ６０９で検出できるようにする。そして、センサ６０９での検出があった場合、ディスプレイ表示や警告音にてユーザに報知するようにする。これにより、ユーザはメインスケール２１０のミスアライメントに気付くことができる。

なお、センサ６０９としては、もちろんカメラ等の画像センサでもよいのであって特段限定されない。さらには、例えば、センサ６０９として歪みゲージを用いてもよい。例えば、コネクティングロッド５０５あるいは線バネ５４０に歪みゲージを貼り付けておき、規定を超えて歪みが発生したら検知信号がでるようにしておいてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
ミスアライメント検出手段としての突設片６０１はベースフレーム部４１０に突設されているとしたが、コネクティングロッドの相対変位を規制できるのであれば、突設片の設置位置は特段限定されるものではない。例えば、突設片に相当する規制片をキャリッジ部側に設置してもよい。ネック部５３０、より具体的には接続片部５３２にこのような規制片を設けることは十分に可能である。

９０…移動ステージ、９１…基台、９２…ステージ、９３…門型スライダ、
１００…直線変位測定装置、
２００…スケール部、２１０…メインスケール、２２０…スケール収容筐体、２２２…スリット、
３００…スライダ、３１０…キャリッジ部、
４００…走行体、４１０…ベースフレーム部、４２１、４２２…サイドローラ、４２３、４２４、４２５…正面ローラ、
４３０…検出部、
５００…連結手段、５０５…コネクティングロッド、
５１０…第１球継手、５１１…球、５１２…球受け凹部、５１３…押え板、
５２０…第２球継手、５２１…球、５２２…球受け凹部、５２３…押え板、
５３０…ネック部、５３１…連結ヘッド部、５３２…接続片部、５３３…掛止片部、５３４…挿通孔、
５４０…線バネ、
６００…ミスアライメント検出手段、
６０１…突設片、６０３…押え板、６０４…押え板、６０５…孔、６０６…ピン、６０７…孔、６０８…ピン、６０９…センサ。

Claims

直線的に相対移動する二つの対象物の一方に取り付けられる長手状のメインスケールと、
他方の前記対象物に取り付けられ、前記メインスケールに沿ってスライド移動するとともに前記メインスケールに対する相対変位量を検出するスライダと、を具備する直線変位測定装置であって、
前記スライダは、
前記メインスケール上をこのメインスケールに沿って走行する走行体と、
前記他方の対象物に取り付けられるキャリッジ部と、
前記走行体と前記キャリッジ部とを連結する連結手段と、を備え、
前記連結手段は、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位を許容し、かつ、前記走行体を前記メインスケールに向けて付勢しており、
前記スライダは、さらに、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位が規定の許容範囲を超えたことを検出するミスアライメント検出手段を備え、
前記連結手段は、球継手を介して前記走行体と前記キャリッジ部との間を連結するように配設されたコネクティングロッドを有し、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドの変位を所定範囲内に規制するように前記コネクティングロッドの近傍に配設された突設片を有し、
前記突設片は、前記走行体のフレームにおいて、前記コネクティングロッドを間に受け入れるように所定距離をあけて対向するように配置されている
ことを特徴とする直線変位測定装置。
請求項１に記載の直線変位測定装置において、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドを間にして前記走行体のフレームとは反対側に固定的に配設された押え板を有する
ことを特徴とする直線変位測定装置。
直線的に相対移動する二つの対象物の一方に取り付けられる長手状のメインスケールと、
他方の前記対象物に取り付けられ、前記メインスケールに沿ってスライド移動するとともに前記メインスケールに対する相対変位量を検出するスライダと、を具備する直線変位測定装置であって、
前記スライダは、
前記メインスケール上をこのメインスケールに沿って走行する走行体と、
前記他方の対象物に取り付けられるキャリッジ部と、
前記走行体と前記キャリッジ部とを連結する連結手段と、を備え、
前記連結手段は、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位を許容し、かつ、前記走行体を前記メインスケールに向けて付勢しており、
前記スライダは、さらに、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位が規定の許容範囲を超えたことを検出するミスアライメント検出手段を備え、
前記ミスアライメント検出手段は、
前記走行体および前記キャリッジ部の一方に設けられた孔部と、
前記走行体および前記キャリッジ部の他方に設けられたピンと、を備え、
前記ピンの頭部が前記孔部に遊嵌するようになっている
ことを特徴とする直線変位測定装置。
直線的に相対移動する二つの対象物の一方に取り付けられる長手状のメインスケールと、
他方の前記対象物に取り付けられ、前記メインスケールに沿ってスライド移動するとともに前記メインスケールに対する相対変位量を検出するスライダと、を具備する直線変位測定装置であって、
前記スライダは、
前記メインスケール上をこのメインスケールに沿って走行する走行体と、
前記他方の対象物に取り付けられるキャリッジ部と、
前記走行体と前記キャリッジ部とを連結する連結手段と、を備え、
前記連結手段は、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位を許容し、かつ、前記走行体を前記メインスケールに向けて付勢しており、
前記スライダは、さらに、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位が規定の許容範囲を超えたことを検出するミスアライメント検出手段を備え、
前記連結手段は、球継手を介して前記走行体と前記キャリッジ部との間を連結するように配設されたコネクティングロッドを有し、
前記ミスアライメント検出手段は、所定範囲を超えた前記コネクティングロッドの変位を検出するセンサである
ことを特徴とする直線変位測定装置。
直線的に相対移動する二つの対象物の一方に取り付けられる長手状のメインスケールと、
他方の前記対象物に取り付けられ、前記メインスケールに沿ってスライド移動するとともに前記メインスケールに対する相対変位量を検出するスライダと、を具備する直線変位測定装置であって、
前記スライダは、
前記メインスケール上をこのメインスケールに沿って走行する走行体と、
前記他方の対象物に取り付けられるキャリッジ部と、
前記走行体と前記キャリッジ部とを連結する連結手段と、を備え、
前記連結手段は、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位を許容し、かつ、前記走行体を前記メインスケールに向けて付勢しており、
前記スライダは、さらに、前記走行体と前記キャリッジ部との相対変位が規定の許容範囲を超えたことを検出するミスアライメント検出手段を備え、
前記連結手段は、
球継手を介して前記走行体と前記キャリッジ部との間を連結するように配設されたコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドを前記メインスケールの側に向けて付勢する弾性部材と、を有し、
前記ミスアライメント検出手段は、前記コネクティングロッドまたは前記弾性部材に付設された歪みゲージである
ことを特徴とする直線変位測定装置。