JPH0129403B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、二次元測定機、三次元測定機、形状
測定機等のような測定機あるいは工作機械等のよ
うに、スケールを有する第１部材と、変位検出ユ
ニツトを有する第２の部材とが相対変位可能とさ
れた機器に用いられるスケールの保護装置に関す
る。

一般に、この種機器においては、第１、第２部
材の相対変位量を高精度に測定するため、ガラス
スケール、磁気スケール、金属板反射型スケール
等の高精度加工されたスケールが用いられ、この
高精度を維持するためにはスケールの表面を保護
する必要がある。すなわち、操作員の接触による
油の付着、鉄屑、塵芥等の推積、工具等の当接に
よる損傷が生じると所望の測定精度を得られな
い。

このため、従来の機器にあつてはスケール表面
の保護装置が設けられている。しかし、従来の装
置によると摺動抵抗の増大に伴なう測定精度の低
下、組立、分解の困難さ等が生じるという問題が
あつた。例えば、実公昭39−32506号公報及び実
公昭56−35765号公報によれば、一枚の帯状部材
を用い、この帯状部材をラツクあるいはスケール
の長手方向に沿つて渡設し、この帯状部材はスケ
ール等に相対移動可能に設けられた摺動台あるい
はスライダ内を貫通して配置され、かつ、この帯
状部材を渡設時の張力によりスケール収納ケース
面あるいはスケール面に密着させる構造が示され
ている。しかし、これらの公知の構造では、ケー
スあるいはスケールと一体の帯状部材を用いてい
るため、密着力を強めるためには張力を大きくす
る必要があり、これはスライダの摺動抵抗を過大
にするとともに、移動方向反転時の戻り誤差の発
生原因となつていた。また、帯状部材の板厚に直
交する方向のスライダ等の厚さを増大させて装置
を大型化させ、かつ、その構造も複雑となつて組
立、分解に不便なばかりでなく、スケールの点検
も不便となつていた。さらに、帯状部材の温度変
化による伸縮、振動による離反等によつてケース
との間に隙間が生じたり、帯状部材のたるみでス
ライダの移動を阻害する可能性があるという問題
点もあつた。

本発明の目的は、スケールの保護を有効に行な
えるとともに、スケールを有する第１部材と変位
検出ユニツトを有する第２部材との相対移動時の
摺動抵抗が少なく、かつ、その組立、分解も容易
なスケールの保護装置を提供するにある。

本発明は、スケールを有する第１部材に一端が
取付けられるとともに、他端が第２部材に設けら
れた巻取装置に巻取可能にされた帯状の定圧ばね
によりスケールの保護装置を構成し、これにより
第１、第２部材の相対移動時に定圧ばねをスケー
ルに沿つて伸延もしくは巻取装置に巻取るように
して摺動抵抗を少なくし、かつ、この巻取り構造
によつて定圧ばねを第２部材内に貫通させないよ
うにして全体構造を簡単にし、組立、分解を容易
にして前記目的を達成しようとするものである。

以下、本発明を三次元測定機に適用した一実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図の全体構成図において、石定
盤からなる基台１の上面には複数の被測定物取付
用ねじ穴２が設けられるとともに、その長手方向
に直交する前後の端面に断面Ｌ字形の把手３がそ
れぞれ設けられている。この基台１の左右の両側
面には第１部材としての２本の案内レール４，５
が複数の植込軸６を介して取付けられ、これらの
案内レール４，５は、基台１の長手方向（Ｙ軸線
方向）長さより長く形成されるとともに、基台１
の上面より下方であつてこの上面に平行かつ基台
１の側面から突出して設けられている。また、両
案内レール４，５は、円柱の両側を平行に削り落
して長手方向に直交する断面形状が円弧部分及び
直線部分からなる略小判形となるようにされ（第
３図参照）、さらに、一方すなわち第１図中手前
の案内レール４の外側面には、該案内レール４の
長手方向に沿つて形成された溝４Ａ内に、μｍオ
ーダの縦縞状目盛を形成された長尺のスケール７
がスケール面を垂直にして貼付され（第３，４図
参照）、このスケール７の表面は後述するスケー
ル保護装置８により保護されている。

前記両側の案内レール４，５には、第２部材と
しての測定子支持部材９が両案内レール４，５の
長手方向に沿つてＹ軸線方向往復動自在に支持さ
れている。この測定子支持部材９は、一対の支柱
１０と、これらの支柱１０間に固定的に取付けら
れた寸法規制軸１１と、前記支柱１０の上部間に
おいて位置調整ブロツク１２を介して取付けられ
た一対のＸ軸１３と、この一対のＸ軸１３に沿つ
て摺動自在に支持されたＸスライダ１４と、この
Ｘスライダ１４に傾斜可能に取付けられたスピン
ドル支持体１５と、このスピンドル支持体１５に
Ｚ軸線方向摺動自在に支持されたスピンドル（Ｚ
スライダ）１６とから構成され、この測定子支持
部材９のスピンドル１６の下端に測定子１７が着
脱可能に支持され、この測定子１７の被測定物１
８に対する三次元的変位量が、前記スケール７と
支柱下部に組込まれた後述する変位検出器３３
（第４図参照）とのＹ方向変位量、前記Ｘ軸１３
に設けられた図示しないスケールとＸスライダ１
４内に設けられ図示しない変位検出器とのＸ方向
変位量及び前記スピンドル１６に設けられたスケ
ール１９とスピンドル支持体１５内に設けられた
図示しない変位検出器とのＺ方向変位量として検
出されるようになつている。

前記一方の案内レール４の両端にはシヨツクア
ブゾーバ２０がそれぞれ取付けられるとともに、
他方の案内レール５の両端には案内レール５より
大径のストツパ２１が取付けられ、これらのシヨ
ツクアブゾーバ２０及びストツパ２１により測定
子支持部材９の案内レール４，５からの脱落が防
止されている。

第３図及び第４図には、測定子支持部材９の支
柱１０の下部における支柱１０と案内レール４と
の係合部の詳細構造が示されている。これらの図
において、支柱１０の下部には支持ブロツク２２
が設けられ、この支持ブロツク２２には、前記案
内レール４の外側面すなわちスケール７が貼付さ
れた側の平面部に当接転動される上下一対のロー
ラ２３が支持軸２４を介して回転自在に支持され
ている。この支持軸２４の外周において、前記一
対のローラ２３間には第１の円筒部材としてのス
ペーサ２５が介装されるとともに、このスペーサ
２５の外周には第２の円筒部材としての糸巻状カ
ラー２６が被嵌され、このスペーサ２５により両
ローラ２３間の寸法が保持されるとともに、弗素
樹脂等の低摩擦材からなる前記糸巻状カラー２６
によりローラ２３の回転の円滑さが保持されてい
る。この際、支持軸２４、スペーサ２５及びカラ
ー２６により巻取装置２７が構成されている。こ
の巻取装置２７のカラー２６の外周には、一端を
前記シヨツクアブゾーバ２０に取付けられたスケ
ール保護装置８の他端が巻取り可能に取付けられ
ている。この保護装置８は、ぜんまい状に巻回さ
れた定圧ばねからなる帯状部材で構成されてい
る。ここにおいて、保護装置８を構成する定圧ば
ねの自由状態の縮径内径は、前記カラー２６の定
圧ばね巻取り部外径より小さくなるように設計さ
れ、定圧ばねの特性を利用して自動巻き取けがで
きるようになつている。

また、支持ブロツク２２には、前記案内レール
４の上下の円筒面に当接転動される上下のローラ
２９，３０が支持軸３１，３２を介して回転自在
に支持されている。これらのローラ２９，３０及
び前記一対のローラ２３により案内レール４を
120度方向から挾持して支持ブロツク２２すなわ
ち測定子支持部材９を案内レール４に沿つて円滑
に摺動させうるようになつている。また、これら
のローラ２９，３０、及び２３からなるローラ群
は、支持ブロツク２２すなわち測定子支持部材９
の案内レール４の長手方向に沿つた両側に各１組
設けられている。この際、両側とは必ずしも両端
でなくともよく、第４図図示のものは、右側の一
組は支柱１０の比較的中央に寄つた位置に描かれ
ているが、図示しない右端近傍に設けてもよく、
要するに支持ブロツク２２に少なくとも２組設け
られていればよい。また、第４図中右側のローラ
群中、上下一対のローラ２３の支持軸２４にも前
述と同様に第１の円筒部材としてのスペーサ２５
及び第２の円筒部材としての糸巻状カラー２６が
嵌着されており、これらの支持軸２４、スペーサ
２５及びカラー２６により同じく巻取装置２７が
構成され、結局、巻取装置２７は支持ブロツク２
２の案内レール長手方向に２個設けられ、右側の
巻取装置２７にも、一端を第２図中右側のシヨツ
クアブゾーバ２０に固定された帯状定圧ばねから
なるスケール保護装置８の他端が巻取られてい
る。従つて、両巻取装置２７に他端を巻取られた
スケール保護装置８の一端側はそれぞれ案内レー
ル４に貼付されたスケール７の表面に沿つて左右
に伸延され、スケール７を保護するようにされ、
測定子支持部材９の案内レール４に沿つた動きに
伴ない一方の定圧ばねは伸延され、他方の定圧ば
ねは巻取装置２７に巻取られるようになつてい
る。さらに、両スケール保護装置８を構成する定
圧ばねは、ほぼ均等のばね特性とされ、測定子支
持部材９の左右いずれへの移動もほぼ等しい力で
行なえるようになつている。

前記支持ブロツク２２には、第４図の概略構成
図に示されるように、測定子支持部材９のＹ軸線
方向の移動量を計測するＹ方向変位量検出装置を
前記スケール７と共に構成する変位検出ユニツト
３３が設けられている。このユニツト３３は、ガ
ラスなどの透明板に前記スケール７と同様な目盛
を形成されたインデツクススケール３４と、この
インデツクススケール３４を介してスケール７の
表面に光を当てる発光素子３５と、この発光素子
３５から発射されスケール７で反射された光を受
光する受光素子３６とから構成され、両スケール
７，３４の相対移動に基づく両目盛の明暗による
受光量の変化によつて受光素子３６に発生するサ
イン波状の電流で、支持部材９のＹ方向移動変位
量が計測できるようになつている。この際、発光
素子３５と受光素子３６との光軸はＶ字状になる
よう配置され、発光素子３５の光がスケール７で
反射して確実に受光素子３６に到達するようにさ
れている。

第５図及び第６図には前記シヨツクアブゾーバ
２０の詳細構造が示され、これらの図において、
アブゾーバ２０は次のように構成されている。す
なわち、案内レール４の端部に摺動自在に係合さ
れるとともに案内レール４の端部に形成された段
部端面４Ｂに当接可能な内周突部３７Ａを有する
略筒状の移動子３７と、案内レール４の端部にね
じ込まれるとともに外周が移動子３７の内周にほ
ぼ摺接するようにされたばね受け３８と、このば
ね受け３８と移動子３７の内周突部３７Ａとの間
に介装され移動子３７を常時段部端面４Ｂに当接
するよう付勢する圧縮ばね３９とから構成され、
移動子３７に測定子支持部材９が当接された際、
ばね３９が撓むことにより支持部材９の受ける衝
撃が少なくなるようにされている。

また、定圧ばねからなるスケール保護装置８の
一端部は、ブツシユ４０とナツト４１との間に挾
持され、ボルト４２によりシヨツクアブゾーバ２
０の移動子３７に固定されている。

なお、第１図中左後方の案内レール５と測定子
支持ブロツク９との係合は、案内レール５の上下
の円筒面に180度方向から当接される一対のロー
ラからなる複数対のローラ（図示せず）によりな
され、支持部材９は全体として円滑にＹ軸線方向
に移動できるようにされている。

このように構成された本実施例を用いて被測定
物１８の形状等を測定する場合は、従来一般の三
次元測定機と全く同様に、スピンドル１６の下端
を把持し、測定子１７を被測定物１８の所定箇所
に順次当接させ、この時の測定子１７のＸ，Ｙ，
Ｚ軸線方向の変位量を変位量検出ユニツト３３等
で検出して行なう。この際、スケール７は常に保
護装置８で覆われ、油等による汚損あるいは工具
等の当接による破損等は有効に防止される。

上述のような本実施例によれば、次のような効
果がある。すなわち、スケール保護装置８として
一端をぜんまい状に巻かれた帯状の定圧ばねを用
い、この保護装置８を、スケール７を有する案内
レール４の両端部と測定子支持部材９の両側との
間に各１個、計２個用いたから、測定子支持部材
９の摺動の円滑さを保ちつつ十分なスケール保護
を行なうことができる。また、両保護装置８はほ
ぼ均等の特性を有するように構成されているか
ら、支持部材９のいずれの方向への移動もほぼ均
等に行なえ、かつ、自動化の際支持部材駆動装置
の負荷を一定にできて自動化上有利にできる。さ
らに、保護装置８は左右別々に設けたから、従来
のように変位量検出器３３を迂回させる必要がな
く、内部構造を簡単にでき、組立、分解が容易と
なる。また、巻取装置２７は案内レール４に支持
部材９を係合させるローラ２３の支持軸２４を利
用して構成したから、この点からも構造を簡単に
でき、かつ、小型化でき、さらに、スケール面と
の間隙を保障できる。

また、巻取装置２７には、第２の円筒部材とし
ての糸巻状カラー２６が設けられているから、こ
のカラー２６の巻付部外径を適宜に設定すること
により、定圧ばねからなる保護装置８とスケール
面とを適宜な間隔に設定できる。さらに、このカ
ラー２６の糸巻のフランジ部により定圧ばねが上
下のローラ２３に当接することを防止でき、騒音
の発生、回転の不調を有効に防止できる。また、
カラー２６は低摩擦材から形成されているから、
カラー２６とスペーサ２５とは常に円滑に回転で
き、従つて定圧ばねの巻付き力を大きくしてもば
ね巻付きによる支持部材９の移動の阻害を生ずる
ことがない。

さらに、定圧ばねの一端、自由端側をシヨツク
アブゾーバ２０の移動子３７に取付けたから、ア
ブゾーバとしての機能を損うことなく移動子３７
の回転止めをできる。また、支持部材９の組立、
分解の際、高精度に設定されたスケール７の取外
し等を必要とすることがなく、便利であり、か
つ、移動子３７が一端に固定されたことにより分
解時に定圧ばねの開放端が巻取装置２７内に完全
に巻込まれることがなく、この点からも分解時の
作業を円滑に行なえる。

また、スケール保護部材８を構成する定圧ばね
の自由端をスケール７側に、巻取端を検出ユニツ
ト３３側に取付けたから、前述のようにローラ２
３の支持軸２４の利用が可能になつて巻取装置２
７用の特別な軸を設ける必要がないばかりでな
く、自由端固定部に発生する定圧ばねの折れ曲が
りでスケール面を傷つけることがない。すなわ
ち、実施例とは逆に、検出ユニツト３３側に自由
端を固定すると、この固定部に生じる曲がり部が
スケール７に対し常に相対移動することとなつて
スケール面を損傷する可能性があるからである。

さらに、定圧ばねの巻取側自然巻込径（初期巻
込径）を糸巻状カラー２６の巻込部外径より小さ
くすることにより、巻きゆるみによる定圧ばねの
たるみを防止して直線性を維持でき、スケール７
等を傷つけることを有効に防止でき、かつ、円滑
な引出しを保障できる。

また、スケール７はスケール面を垂直にして案
内レール４に取付けられ、定圧ばねもこれに平行
に設けられているから、スケール面を水平上向き
に設ける場合と異なり、定圧ばねのたるみによる
スケール面への接触さらにはこの接触による損傷
を有効に防止できる。

なお、実施にあたり、巻取装置２７は必ずしも
ローラ２３の支持軸２４を利用しなくともよい
が、利用すれば前述の利点がある。さらに、巻取
装置２７のスペーサ２５及びカラー２６は、多少
の騒音及び移動の不調を問題としなければ、いず
れか一方あるいは両者共省略してもよい。また、
定圧ばねは左右均等に設けず、両ばねの間に強弱
をもたせ、自由状態において測定子支持部材９を
案内レール４のいずれかの一端側に常に戻すよう
にしてもよい。さらに、スケール７は光学的反射
型スケールに限らず、光透過型スケール、電磁気
的スケール、磁気的スケール、静電容量型スケー
ル、さらには接点スケールなどでもよく、これに
伴ない検出器ユニツト３３も当該形式のユニツト
とされるのは勿論である。また、前記実施例では
本発明を三次元測定機に適用した例につき説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、
二次元測定機、形状測定機等の大型の測定機のみ
ならず、ノギス、ハイトゲージ、ダイヤルゲージ
等の小型の計測器、あるいは、直線方向の移動を
測定する独立の測長器、例えばリニアスケール
（商標）、さらには工作機械等の摺動部等にも適用
でき、要するに直線方向に相互に移動可能な２物
体の変位量を測定しようとする場合に適用できる
ものである。また、その適用形態は第１部材であ
る案内レール４側が固定されてもあるいは移動さ
れてもよく、要するに第２部材である測定子支持
部材９と相対移動できるものであればよい。

上述のように本発明によれば、スケールの保護
を有効に行なえるとともに、第１、第２部材の摺
動も円滑で、かつ、組立、分解も容易なスケール
の保護装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を三次元測定機に適用した一実
施例を示す一部切欠き斜視図、第２図はその平面
図、第３図は本実施例の支持ブロツク内の概略構
成を示す第４図−線に沿う拡大断面図、第４
図は同じく支持ブロツク内の概略構成を示す横断
面図、第５図は本実施例のシヨツクアブゾーバ内
を示す拡大断面図、第６図は第５図の−線に
沿う断面図である。 １……基台、４……第１部材としての案内レー
ル、７……スケール、８……スケール保護装置、
９……第２部材としての測定子支持部材、２０…
…シヨツクアブゾーバ、２２……支持ブロツク、
２３……ローラ、２４……支持軸、２５……第１
の円筒部材としてのスペーサ、２６……第２の円
筒部材としての糸巻状カラー、２７……巻取装
置、３３……変位検出ユニツト、３７……移動
子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１部材に固定されたスケールと、第１部材
   に相対変位可能にされた第２部材に取付けられ第
   １、第２部材の相対変位量をスケールと協働して
   検出する変位検出ユニツトとを備えた機器に設け
   られるスケールの保護装置であつて、一端が第１
   部材側に取付けられるとともに、他端が第２部材
   側に設けられた巻取装置に巻取り可能にされ、第
   １部材と第２部材との相対変位に伴ない前記スケ
   ールの表面に沿つて伸縮する帯状定圧ばねにより
   構成されたことを特徴とするスケールの保護装
   置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記巻取装
   置は、第２部材に回転可能に取付けられた円筒部
   材に帯状定圧ばねの他端を巻付け、この帯状定圧
   ばねの巻込み特性により自動巻取可能に構成され
   たことを特徴とするスケールの保護装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記円筒部
   材は、第２部材に取付けられ第１部材に沿つて転
   動するローラの支持軸に回転自在に装着されたこ
   とを特徴とするスケールの保護装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項におい
   て、前記帯状定圧ばねは自由状態における縮巻内
   径が円筒部材の外径よりも小とされたことを特徴
   とするスケールの保護装置。