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JPH0814485B2 - Scale accuracy measuring device and measuring method - Google Patents
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JPH0814485B2 - Scale accuracy measuring device and measuring method - Google Patents

Scale accuracy measuring device and measuring method

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Publication number
JPH0814485B2
JPH0814485B2 JP63014139A JP1413988A JPH0814485B2 JP H0814485 B2 JPH0814485 B2 JP H0814485B2 JP 63014139 A JP63014139 A JP 63014139A JP 1413988 A JP1413988 A JP 1413988A JP H0814485 B2 JPH0814485 B2 JP H0814485B2
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JP
Japan
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scale
holding means
accuracy
holding
measuring device
Prior art date
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JP63014139A
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JPH01189509A (en
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義雄 猿木
誠史 大槻
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Mitutoyo Corp
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Mitutoyo Corp
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はスケール精度測定装置及び方法、特にそのス
ケール保持機構の改良に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a scale accuracy measuring device and method, and more particularly to improvement of a scale holding mechanism.

[従来の技術] 従来より2つの移動体の相対移動量を検出するリニア
エンコーダが周知であり、その移動量を高精度かつ高分
解能で測定できるところから三次元測定器など各種被測
定物の形状あるいは寸法を測定する装置に使用されてい
る。
[Prior Art] Conventionally, a linear encoder that detects the relative movement amount of two moving bodies is well known, and since the movement amount can be measured with high accuracy and high resolution, the shape of various measured objects such as a three-dimensional measuring device can be measured. Alternatively, it is used in a device for measuring dimensions.

該リニアエンコーダには磁気型、光電型、静電容量型
などがあるが、いずれも対向配置される二つのスケール
を有し、該スケールの相対移動量を物理量変化として捉
えるためスケール面に各種目盛りパターンが形成されて
いる。
The linear encoder includes a magnetic type, a photoelectric type, a capacitance type, and the like, but each has two scales that are arranged to face each other, and various scales are provided on the scale surface in order to capture the relative movement amount of the scale as a physical quantity change. A pattern is formed.

例えば光電型リニアエンコーダでは、前記スケール
は、ガラス基板上に所定間隔毎に薄膜クロムなどよりな
る光不透過部と光透過部が交互に設けられた目盛りパタ
ーンが形成されている。
For example, in a photoelectric linear encoder, the scale is formed with a scale pattern in which light non-transmissive portions and light transmissive portions made of thin film chrome or the like are alternately provided on a glass substrate at predetermined intervals.

そして、移動体の相対移動に応じて前記二つのスケー
ルを相対移動させ、、発光器よりの光をスケールの目盛
りパターンにより透過・遮断し、スケールをはさんで前
記発光器と対向配置された受光器の出力により移動体の
相対移動量を検出するものである。
Then, the two scales are moved relative to each other in accordance with the relative movement of the moving body, the light from the light emitter is transmitted / blocked by the scale pattern of the scale, and the light receiving device arranged opposite to the light emitter is placed across the scale. The amount of relative movement of the moving body is detected by the output of the container.

従って、スケールの目盛りパターンの形成精度がその
ままリニアエンコーダの測定精度につながり、近年のリ
ニアエンコーダの高精度化及び高分解能化に対応するた
めには、目盛りパターンのより正確かつ微細な形成及び
精度検査が必要不可欠である。
Therefore, the scale pattern formation accuracy of the scale directly leads to the measurement accuracy of the linear encoder, and in order to correspond to the recent higher accuracy and higher resolution of the linear encoder, more accurate and finer scale pattern formation and accuracy inspection are required. Is essential.

第4図には従来のスケール精度測定装置の概略構成が
示されている。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a conventional scale accuracy measuring device.

同図において、測定装置10は、ポリウレタン等からな
る恒温器12内に設置されている。
In the figure, the measuring device 10 is installed in an incubator 12 made of polyurethane or the like.

また、前記測定装置10は、ベッド14と、該ベッド14上
に転動球16を介して支持されベッド14に対し軽い摺動力
で相対移動可能に形成されたテーブル18と、前記テーブ
ル18に固定されガラススケール20を保持するスケール保
持手段22と、を含む。
Further, the measuring device 10 is fixed to the bed 14, a table 18 formed on the bed 14 through rolling balls 16 so as to be relatively movable with respect to the bed 14 with a light sliding force, and fixed to the table 18. And a scale holding means 22 for holding the glass scale 20.

そして、前記テーブル18にはその移動機構が設けられ
ており、該移動機構は、モーター24と、該モーター24の
シャフトに連動するテーブル送りネジ26と、テーブル送
りネジ26と噛み合い該テーブル送りネジの回転によりテ
ーブル18を矢印I方向に送り移動する送り部材28と、を
備える。
Further, the table 18 is provided with a moving mechanism thereof, and the moving mechanism includes a motor 24, a table feed screw 26 interlocked with the shaft of the motor 24, and a table feed screw 26 that meshes with the table feed screw 26. A feed member 28 for feeding and moving the table 18 in the direction of arrow I by rotation.

従って、モーター24を外部より駆動制御することによ
りスケール20を所定位置に位置決めすることができる。
Therefore, the scale 20 can be positioned at a predetermined position by externally drivingly controlling the motor 24.

また、同図中テーブル18の左端部分にはスケール20を
所定位置に位置決め保持するためのコーナーキューブ等
からなるリフレクタ30が設けられており、図示を省略し
たレーザー干渉計と協働してテーブル18の移動量を検出
する。
Further, a reflector 30 made of a corner cube or the like for positioning and holding the scale 20 at a predetermined position is provided at the left end portion of the table 18 in the figure, and the table 18 cooperates with a laser interferometer (not shown). Detect the movement amount of.

さらに、前記スケール20の目盛り20aに対向して光電
顕微鏡などの目盛り読み取り手段32が配置され、該目盛
り読み取り手段32に対し相対移動するスケール20の目盛
り20aを読み取り可能としている。
Further, a scale reading means 32 such as a photoelectric microscope is arranged so as to face the scale 20a of the scale 20, and the scale 20a of the scale 20 moving relative to the scale reading means 32 can be read.

図示例にかかるスケール精度測定装置は概略以上のよ
うに構成され、次にその作用について説明する。
The scale accuracy measuring apparatus according to the illustrated example is roughly configured as described above, and its operation will be described below.

まず、測定者はスケール保持手段22にスケール20を保
持させる。
First, the measurer causes the scale holding means 22 to hold the scale 20.

ここで、スケール保持手段22は第5図にも示すよう
に、ネジ止め(ないしばね押え)可能な押えアーム34を
有しており、該押えアーム34に設けられた押えゴム36を
介してスケール20を保持する。
Here, as shown in FIG. 5, the scale holding means 22 has a pressing arm 34 that can be screwed (or spring pressed), and a scale is provided via a pressing rubber 36 provided on the pressing arm 34. Holds 20

ところが、最近要求されている高精度測定では、スケ
ール20自体あるいは部品間での温度分布の相違が測定精
度に大きな影響を与えてしまう。
However, in the recently required high-accuracy measurement, the difference in the temperature distribution between the scale 20 itself or the parts has a great influence on the measurement accuracy.

そこで、前記20℃の環境下で長時間エージングし、ス
ケール20各部の温度をそれぞれ均一に20℃とする。
Therefore, aging is performed for a long time in the environment of 20 ° C. to uniformly bring the temperature of each part of the scale 20 to 20 ° C.

そして、モーター24を駆動させることによりスケール
20の所定測定位置を目盛り読み取り手段に対向させ、さ
らに該測定位置でスケール20を微小送りさせて該スケー
ル20上の目盛りピッチを測定するのである。
Then, by driving the motor 24, the scale is
The 20 predetermined measurement positions are made to face the scale reading means, and the scale 20 is slightly fed at the measurement positions to measure the scale pitch on the scale 20.

[発明が解決しようとする課題] 従来技術の問題点 ところが、近年、精密測定機などのきわめて高い精度
要求にともない、スケール精度も真値に対する偏り0.1
μm以下、繰り返し測定精度1,000mmにつきσ=0.01μ
m程度が要求されており、それに対応した高精度のスケ
ール精度測定装置が必要とされてきている。
[Problems to be Solved by the Invention] Problems with the Prior Art However, due to the extremely high precision demands of precision measuring machines and the like in recent years, the scale precision has a deviation from the true value of 0.1.
μm or less, σ = 0.01μ per 1,000 mm repeated measurement accuracy
m is required, and a highly accurate scale accuracy measuring device corresponding thereto is required.

しかしながら、従来この種のスケール精度測定装置で
は、誤差が大きく前記測定要求精度に十分対応できない
という問題点があった。
However, conventionally, this type of scale accuracy measuring device has a problem in that it has a large error and cannot sufficiently meet the required measurement accuracy.

これは、スケール保持手段22とスケール20の間に摩擦
があるため、エージング期間中に生ずる熱応力を解除す
ることができず、歪による測定誤差を生じることに一つ
の原因がある。
This is because there is friction between the scale holding means 22 and the scale 20, so that the thermal stress generated during the aging period cannot be released, which causes a measurement error due to strain.

すなわち、従来のスケール精度測定装置ではスケール
の材質とスケール保持手段、あるいは他の測定装置部分
の材質が異なるため、エージングにより各部の温度を平
衡化させるとその間の温度変化により熱応力が発生し歪
が生じてしまうのである。
That is, in the conventional scale accuracy measuring device, the material of the scale and the material of the scale holding means, or other measuring device parts are different, so when the temperature of each part is equilibrated by aging, thermal stress occurs due to temperature change during that time and strain. Will occur.

例えば、光電型エンコーダのスケールの材質はガラス
(熱膨張係数α=7.5×10-6/℃)であるのに対し、通
常のスケール保持手段の材質はスチール(熱膨張係数α
=11.5×10-6/℃)であり、たとえエージング前には同
一の温度であってもエージング中の温度変化により膨張
度に差が生じ歪となってしまう。
For example, the material of the photoelectric encoder scale is glass (coefficient of thermal expansion α = 7.5 × 10 −6 / ° C.), whereas the material of ordinary scale holding means is steel (coefficient of thermal expansion α
= 11.5 × 10 -6 / ° C), and even if the temperature is the same before aging, a difference in expansion degree occurs due to a temperature change during aging, resulting in strain.

さらに、このような精密測定を行う場合には、測定者
の体温などによる温度変化を考慮して装置を無人の恒温
器内に設置する必要があるため、前述したように押えゴ
ム36などの弾性部材を用いてスケールを固定し、該弾性
部材のたわみによってエージング中に生じるスケールの
歪を吸収していた。
Furthermore, when performing such precision measurements, it is necessary to install the device in an unmanned incubator in consideration of temperature changes due to the body temperature of the measurer. The member was used to fix the scale, and the flexure of the elastic member absorbed the strain of the scale generated during aging.

しかし、このような方法によっても弾性部材に生じた
たわみの復元力がスケールに作用し、完全に歪のない状
態に保持することは困難であった。
However, even by such a method, the restoring force of the flexure generated in the elastic member acts on the scale, and it is difficult to maintain the strain completely in a non-strained state.

この歪はスケール精度測定装置による測定精度に大き
な影響を与え、なんとか除去しなければならない。
This distortion has a great influence on the measurement accuracy of the scale accuracy measuring device and must be removed somehow.

発明の目的 本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的はスケールの目盛り精度を十分正確にかつ
効率よく読み取ることのできるスケール精度測定装置及
びその測定方法を提供することにある。
OBJECT OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a scale accuracy measuring device and a measuring method thereof capable of reading the scale accuracy of the scale sufficiently accurately and efficiently. is there.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために本発明にかかるスケール精
度測定装置は、真空吸着機構と、一時剥離手段と、を備
えることを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above-mentioned object, a scale accuracy measuring device according to the present invention is characterized by comprising a vacuum suction mechanism and a temporary peeling means.

ここで、前記真空吸着機構は、スケール保持手段に設
けられ、該保持手段にゆるく保持されたスケールをしっ
かりと吸着保持する。
Here, the vacuum suction mechanism is provided in the scale holding means and firmly holds the scale loosely held in the holding means.

一時剥離手段は、前記スケールをスケール保持手段か
ら剥離する。
The temporary peeling means peels the scale from the scale holding means.

なお、本発明において、一時剥離手段は一端がスケー
ル端部に当接した剥離圧電素子よりなることが好適であ
る。
In the present invention, it is preferable that the temporary peeling means comprises a peeling piezoelectric element whose one end is in contact with the end of the scale.

また、本発明にかかるスケール精度測定方法は、エー
ジング工程と、スケール歪除去工程と、測定工程と、を
含む。
Further, the scale accuracy measuring method according to the present invention includes an aging step, a scale distortion removing step, and a measuring step.

前記エージング工程では、前記スケールをスケール保
持手段に真空吸着保持し、所定温度になるまでエージン
グする。
In the aging step, the scale is vacuum-adsorbed and held by the scale holding means and aged until a predetermined temperature is reached.

スケール歪除去工程では、エージング工程終了後、ス
ケールの真空吸着を一時的に解除し、熱膨張に伴うスケ
ールの熱応力を除去する。
In the scale strain removing step, after the aging step is completed, the vacuum suction of the scale is temporarily released to remove the thermal stress of the scale due to the thermal expansion.

測定工程では、再度スケールをスケール保持手段に真
空吸着しスケールの目盛り読み取りを行う。
In the measuring step, the scale is again vacuum-sucked on the scale holding means to read the scale.

[作用] 本発明にかかるスケール精度測定装置は、前述したよ
うにスケールの真空吸着機構を有するので、その真空度
を調整することによりスケールの保持、剥離が容易に行
え、エージング中に生じた熱応力の容易な解除が可能で
ある。
[Operation] Since the scale accuracy measuring device according to the present invention has the vacuum suction mechanism of the scale as described above, the scale can be easily held and peeled by adjusting the degree of vacuum, and the heat generated during aging can be easily generated. Easy release of stress is possible.

この一時的なスケール剥離時には、スケールはスケー
ル保持手段により伸縮自在に且つゆるく保持され、エー
ジング中に生じたスケールの歪を除去することができ、
しかも該スケール再吸着を可能とする。
At the time of this temporary scale peeling, the scale is stretchably and loosely held by the scale holding means, and the strain of the scale generated during the aging can be removed.
Moreover, the scale can be re-adsorbed.

しかも、一時剥離手段により、熱応力除去時のスケー
ル剥離を確実に行えるので、測定精度を大幅に向上させ
ることができる。
Moreover, the temporary peeling means can surely peel the scale when the thermal stress is removed, so that the measurement accuracy can be greatly improved.

ここで、一時剥離手段をスケール保持手段に設けた剥
離圧電素子より構成すれば、不要な熱を発生することが
なく、測定環境を一定に保つことができる。
Here, if the temporary peeling means is composed of a peeling piezoelectric element provided in the scale holding means, it is possible to keep the measurement environment constant without generating unnecessary heat.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
[Embodiment] A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図には本発明の一実施例にかかるスケール精度測
定装置が示されており、(A)は正面図、(B)は側面
図である。
FIG. 1 shows a scale accuracy measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, (A) is a front view and (B) is a side view.

なお、前記従来技術と対応する部分には符号100を加
えて示し説明を省略する。
It should be noted that the reference numeral 100 is added to the portion corresponding to the above-mentioned conventional technique and the description thereof is omitted.

本実施例において、ベッド114上にはリニアベアリン
グなどの転動球116を介してテーブル118が載置され、送
りネジ126にパルスモーターなどで回転を与えることに
よりテーブルを適当な位置に移動可能としている。そし
て、該テーブル118上には、スケール保持手段122が垂直
荷重受け球150及び水平方向拘束球152を介して移動自在
に載置されている。
In this embodiment, a table 118 is placed on a bed 114 via rolling balls 116 such as linear bearings, and the table can be moved to an appropriate position by rotating the feed screw 126 with a pulse motor or the like. There is. Then, the scale holding means 122 is movably mounted on the table 118 via a vertical load receiving ball 150 and a horizontal constraining ball 152.

なお、垂直荷重受け球150は図示左側に一個(150
a)、図中右側に二個(150b,150c)を配置してなり、ス
ケール保持手段122を三点支持する。
One vertical load receiving ball 150 (150
a), two pieces (150b, 150c) are arranged on the right side in the figure, and the scale holding means 122 is supported at three points.

また、水平方向拘束球152は、テーブル118の左右及び
前後に配置された拘束台154a,154b,154c,154dにそれぞ
れ2個づつ設置されている。なお、各拘束台154はネジ1
56により位置調整が可能となっており、スケール保持手
段122を矢印II方向に移動させスケール120の所定の位置
決めをおこなう。
Two horizontal restraining balls 152 are installed on each of the restraining stands 154a, 154b, 154c, 154d arranged on the left, right, front and back of the table 118. In addition, each restraint 154 is screw 1
The position can be adjusted by 56, and the scale holding means 122 is moved in the direction of arrow II to perform the predetermined positioning of the scale 120.

第2図にも拡大して示されるように、前記スケール保
持手段122はスケールの真空吸着機構を有しており、該
真空吸着機構は、、スケール120対向面に設けられた吸
着溝158と、該吸着溝の略中央から引き出され図示を省
略した真空ポンプに連結されるパイプ160と、よりな
る。
As shown in FIG. 2 in an enlarged manner, the scale holding means 122 has a vacuum suction mechanism for the scale, and the vacuum suction mechanism has a suction groove 158 provided on the surface facing the scale 120. The pipe 160 is connected to a vacuum pump (not shown) that is drawn out from the approximate center of the suction groove.

また、スケール120の下端縁部に沿って、スケール保
持手段122には左右二カ所に一時剥離手段として剥離圧
電素子162a,162bが配置されている。
Further, along the lower edge of the scale 120, peeling piezoelectric elements 162a and 162b are arranged at two places on the left and right of the scale holding means 122 as temporary peeling means.

この剥離圧電素子162は、積層圧電アクチュエータ素
子すなわち圧電セラミック板の積層構造からなり、電圧
の加減により約15μmの伸縮が可能である。
The peeling piezoelectric element 162 has a laminated piezoelectric actuator element, that is, a laminated structure of piezoelectric ceramic plates, and can expand and contract by about 15 μm by adjusting the voltage.

この圧電素子は、小型で不用な熱の発生がなく、しか
も恒温室外より自由な操作可能とできるという利点を有
する。
This piezoelectric element has the advantages that it is small, does not generate unnecessary heat, and can be operated more freely than outside the temperature-controlled room.

従って、真空吸着の真空度を低下させたとき、なおス
ケール120がスケール保持手段122より剥離しない場合に
も、該圧電素子の伸びによりスケールが下方から押され
確実に剥離することができる。
Therefore, even when the scale 120 is not peeled from the scale holding means 122 when the vacuum degree of vacuum suction is reduced, the scale is pushed from below by the extension of the piezoelectric element and can be surely peeled.

なお、このような剥離手段としては、圧電素子に限ら
れるものではなく、例えば吸着溝よりエアーを小量吹き
出すようにするなどの手段によることもできる。なお、
この際にスケール120はスケール保持手段122、スケール
押え172の間際での伸縮により熱応力解除を行なうこと
ができる。
It should be noted that such a peeling means is not limited to the piezoelectric element, and may be a means for blowing a small amount of air from the suction groove. In addition,
At this time, the scale 120 can release the thermal stress by expanding and contracting near the scale holding means 122 and the scale retainer 172.

さらに、スケール押え172により前記一時剥離後もス
ケール位置がくるうことなく、吸着による再保持に極め
て容易である。
Further, the scale retainer 172 does not move the scale position even after the temporary peeling, and re-holding by suction is extremely easy.

一方、第3図にも拡大して示されるように、テーブル
118の左端部には微小送り機構164が設けられている。
On the other hand, as shown in FIG.
A minute feed mechanism 164 is provided at the left end of 118.

該微小送り機構164は、一端がテーブル118左端部に当
接した微小送り圧電素子166と、該圧電素子166の他端に
先端が当接した位置決めネジ168と、スケール保持手段1
22を図中左方向に引張する引張コイルばね170と、より
なる。
The minute feed mechanism 164 has a minute feed piezoelectric element 166 whose one end contacts the left end of the table 118, a positioning screw 168 whose tip contacts the other end of the piezoelectric element 166, and the scale holding means 1.
It is composed of a tension coil spring 170 for pulling 22 to the left in the drawing.

そして、図中スケール保持手段122の左側には略スケ
ール目盛り120a位置と同じ高さにおいてリフレクタ130
が設けられ、ベース114に設置したレーザー干渉計から
のレーザー光を受光し反射することによりベース114に
対するスケール保持手段122の移動量を計測することが
できる。
Then, on the left side of the scale holding means 122 in the figure, the reflector 130 is provided at substantially the same height as the position of the scale scale 120a.
Is provided, and the amount of movement of the scale holding means 122 with respect to the base 114 can be measured by receiving and reflecting the laser light from the laser interferometer installed on the base 114.

レーザー干渉計は例えば第1図に示すようにレーザー
発振器180,ビームスプリッタ182,第二のリフレクタ184,
光電変換器などの検出器186からなり、レーザー発振器1
80からのレーザー光を前記リフレクタ130に向けて投光
し、その光路上にビームスプリッタ182を45度傾けて配
置する。
As shown in FIG. 1, the laser interferometer includes a laser oscillator 180, a beam splitter 182, a second reflector 184,
A laser oscillator consisting of a detector 186 such as a photoelectric converter
A laser beam from 80 is projected toward the reflector 130, and a beam splitter 182 is arranged on the optical path with an inclination of 45 degrees.

該ビームスプリッタ182により反射されたレーザー光
は前記光路に対して直交方向に進行し、該光路上に設け
られた第二のリフレクタ184により反射し、前記ビーム
スプリッタ182を透過して検出器186に入射する。
The laser light reflected by the beam splitter 182 travels in a direction orthogonal to the optical path, is reflected by a second reflector 184 provided on the optical path, passes through the beam splitter 182, and is directed to a detector 186. Incident.

一方、スケール保持手段122に付設されたリフレクタ1
30からの反射光はビームスプリッタ182で反射し、前記
第二のリフレクタ184からの反射光と干渉し前記検出器1
86に入射する。
On the other hand, the reflector 1 attached to the scale holding means 122
The reflected light from 30 is reflected by the beam splitter 182, interferes with the reflected light from the second reflector 184, and the detector 1
It is incident on 86.

このような干渉計よれば、スケール保持手段122が長
手方向に移動した場合はビームスプリッタからリフレク
タ130までの光路長が変化するので、検出器186に入射す
るレーザー光の波長を検出することにより0.01μm単位
の精度でスケール保持手段122の移動量を計測すること
ができる。
According to such an interferometer, when the scale holding means 122 moves in the longitudinal direction, the optical path length from the beam splitter to the reflector 130 changes, so that by detecting the wavelength of the laser light incident on the detector 186, 0.01 The amount of movement of the scale holding means 122 can be measured with an accuracy of μm.

本発明においては、このように高精度な測定を行うの
で、スケール保持手段122を圧電素子の微小な変化にも
十分追従可能なように軽量化し、また荷重による橈みに
基づく微小変形によっても影響を受けるので、その除去
のためテーブル118の粗動、スケール保持手段122の微動
を可能とする三段重ね構造としたのである。
In the present invention, since highly accurate measurement is performed in this manner, the scale holding means 122 is made lightweight so as to be able to sufficiently follow minute changes in the piezoelectric element, and is also affected by minute deformation based on the radius due to the load. Therefore, the three-tiered structure is adopted to enable the coarse movement of the table 118 and the fine movement of the scale holding means 122 for the removal thereof.

なお、スケール120の目盛り120aに対向して光電顕微
鏡などの目盛り読み取り手段132がベースなどに設置さ
れている。
A scale reading means 132 such as a photoelectric microscope is installed on the base or the like so as to face the scale 120a of the scale 120.

本実施例にかかるスケール精度測定装置は概略以上の
ように構成され、次の様にしてスケール精度を測定す
る。
The scale accuracy measuring apparatus according to the present embodiment is configured as described above, and the scale accuracy is measured as follows.

エージング工程 まず、測定者はスケール保持手段122のスケール保持
面にスケール120を保持させる。
Aging Step First, the measurer holds the scale 120 on the scale holding surface of the scale holding means 122.

なお、スケール保持面と対向してスケール押え172が
配置されている。
A scale retainer 172 is arranged so as to face the scale holding surface.

この状態で、図示を省略した真空ポンプを駆動する
と、スケール120は吸着溝158に吸着されスケール保持手
段122にしっかりと保持される。
In this state, when a vacuum pump (not shown) is driven, the scale 120 is sucked by the suction groove 158 and firmly held by the scale holding means 122.

ここで、従来においては、スケールを保持するため
に、第5図に示すようにスケール保持手段にスケールを
当接させ、スケールの長手方向に数カ所配置された押え
ゴムなどで押圧する構成としていたので、スケールを曲
げてしまうこともあったが、本実施例のようにスケール
保持手段のスケール取り付け面に少なくとも一本の溝を
設け、該溝内の空かを希薄にする真空吸着法によれば、
スケールは正しくスケール保持手段のフラットな表面に
密着し、変形を起こすことがない。
Here, in the prior art, in order to hold the scale, as shown in FIG. 5, the scale is brought into contact with the scale holding means, and the scale is configured to be pressed by pressing rubbers arranged at several places in the longitudinal direction. , The scale was sometimes bent, but according to the vacuum adsorption method in which at least one groove is provided on the scale mounting surface of the scale holding means and the void in the groove is diluted as in the present embodiment. ,
The scale properly adheres to the flat surface of the scale holding means and does not deform.

さらに、測定者は位置決めネジ168を操作し、微小送
り圧電素子166及びスケール120の初期位置を決定する。
Further, the measurer operates the positioning screw 168 to determine the initial positions of the minute feed piezoelectric element 166 and the scale 120.

そして、この後スケール120の各部の温度が均一とな
るまで従来と同様にして恒温器中でエージングする。
Then, after that, aging is performed in a thermostat in the same manner as in the conventional method until the temperature of each part of the scale 120 becomes uniform.

スケール歪除去工程 そして、エージングが終了したなら、吸着溝158の真
空度を低下させる。
Scale distortion removing step Then, when the aging is completed, the vacuum degree of the suction groove 158 is lowered.

これと同時に剥離圧電素子162に駆動電圧を印加し、
伸張させると、スケール120はスケール保持手段122より
確実に剥離する。
At the same time, a drive voltage is applied to the peeling piezoelectric element 162,
When extended, the scale 120 is reliably peeled off from the scale holding means 122.

この結果、スケール120とスケール保持手段122の間に
エージング中に生じた熱応力及びこれに基づく歪は除去
される。
As a result, the thermal stress generated during the aging between the scale 120 and the scale holding means 122 and the strain caused thereby are removed.

測定工程 次に、剥離圧電素子への電圧印加を停止し、再度真空
ポンプを駆動させる。
Measurement Step Next, the voltage application to the peeling piezoelectric element is stopped and the vacuum pump is driven again.

そして、吸着溝158にスケール120を吸着させてスケー
ル120の目盛りピッチを光電顕微鏡などの目盛り読み取
り手段132により読み取る。
Then, the scale 120 is sucked into the suction groove 158, and the scale pitch of the scale 120 is read by the scale reading means 132 such as a photoelectric microscope.

目盛りの測定は以下の様にして行われる。 The scale is measured as follows.

テーブル粗動工程 まず、操作者は送りネジ126を操作し、テーブル118を
移動する。
Table coarse movement process First, the operator operates the feed screw 126 to move the table 118.

そして、スケール120の測定始点に目盛り読み取り手
段132を対向させる。
Then, the scale reading means 132 is opposed to the measurement starting point of the scale 120.

微小送り工程 次に微小送り機構を作動させ、スケールの目盛りピッ
チを測定する。
Fine feed step Next, the fine feed mechanism is operated to measure the scale pitch of the scale.

すなわち、微小送り圧電素子166に電圧を印加し、そ
の伸張によりスケール保持手段122及びスケール120を微
小送りさせるのである。
That is, a voltage is applied to the minute feed piezoelectric element 166, and the extension thereof causes the scale holding means 122 and the scale 120 to be minute feed.

ここで、圧電素子は周知のように印加電圧にその伸張
度が比例し、印加電圧制御によりきわめて低速度でしか
も正確なスケールの微小送りが行われる。
Here, as is well known, the piezoelectric element has a degree of expansion proportional to an applied voltage, and by controlling the applied voltage, minute feeding of an accurate scale is performed at an extremely low speed.

したがって、圧電素子166への印加電圧を増加または
減少させることにより、継続的に素子を膨張または収縮
させ、スケール保持手段122を低速移動する。
Therefore, by increasing or decreasing the voltage applied to the piezoelectric element 166, the element is continuously expanded or contracted, and the scale holding means 122 is moved at a low speed.

そして、目盛り読み取り手段132により測定始点の目
盛りのエッジまたは目盛りの中心を検出したとき、レー
ザー干渉計の信号を計測の始点とし、スケールが1ピッ
チ移動しその他端の目盛りエッジ等を検出したとき、レ
ーザー干渉計の信号を計測の終点とすることにより、き
わめて高精度にスケール120のピッチを測定することが
できる。
When the scale reading means 132 detects the edge of the scale or the center of the scale at the measurement start point, the signal of the laser interferometer is used as the measurement start point, the scale moves one pitch, and the scale edge at the other end is detected. By setting the signal of the laser interferometer as the end point of the measurement, the pitch of the scale 120 can be measured with extremely high accuracy.

なお、圧電素子による移動量は15μm程度、また送り
速度は0.01μm/sec〜1μm/sec程度であり、8/1000μm
程度の目盛りピッチ測定が可能である。
The amount of movement by the piezoelectric element is about 15 μm, and the feed rate is about 0.01 μm / sec to 1 μm / sec, 8/1000 μm
It is possible to measure the scale pitch.

そして、該測定位置での目盛りピッチ測定が終了した
なら、ネジ送りにより次の測定位置を目盛り読み取り手
段に対向させる。
Then, when the scale pitch measurement at the measurement position is completed, the next measurement position is opposed to the scale reading means by screw feeding.

この際、微小送り圧電素子への電圧印加を停止する
が、該微小送り圧電素子の収縮にともない引張ばね170
によりスケール保持手段122が引き戻され、初期位置に
復帰する。
At this time, the voltage application to the minute feed piezoelectric element is stopped, but the tension spring 170 is contracted as the minute feed piezoelectric element contracts.
As a result, the scale holding means 122 is pulled back and returned to the initial position.

以上の測定操作の繰り返しにより各測定点の目盛りピ
ッチを測定するのである。
The scale pitch at each measurement point is measured by repeating the above measurement operation.

測長工程 次に本実施例による一定のスケール目盛り間の長さを
測定する測長工程について説明する。
Length Measuring Process Next, the length measuring process for measuring the length between certain scale scales according to the present embodiment will be described.

測定者は、まず送りネジ126を操作し、スケール120の
測定始点位置に目盛り読み取り手段132を対向させる。
The measurer first operates the feed screw 126 to make the scale reading means 132 face the measurement start point position of the scale 120.

そして、微小送り機構164を作動させ、ピッチ測定と
同様に測定始点のスケール目盛りのエッジ等を目盛り読
み取り手段132で検出させ、そのときのレーザー干渉計
の信号を始点とし次に計測すべき長さまで送りネジ126
でテーブル118及びスケール保持手段122を移動する。
Then, the minute feed mechanism 164 is operated to detect the edge of the scale graduation at the measurement starting point or the like by the graduation reading means 132 as in the pitch measurement, and the signal of the laser interferometer at that time is used as the starting point until the length to be measured next time. Lead screw 126
Then, the table 118 and the scale holding means 122 are moved.

この間、リフレクタ130も移動するので、干渉計はそ
の移動量を計測し続ける。
During this time, the reflector 130 also moves, so the interferometer continues to measure the amount of movement.

次に、スケール120の測定終了位置が目盛り読み取り
手段132に対向したとき送りを停止し、始点の目盛りエ
ッジ等を目盛り読み取り手段132で検出したのと同様に
微小送り機構164を用いて終点のエッジ等を検出する。
Next, when the measurement end position of the scale 120 faces the scale reading means 132, the feeding is stopped, and the end edge of the scale is measured by using the minute feeding mechanism 164 in the same manner as when the scale reading edge 132 of the starting point is detected by the scale reading means 132. Etc. are detected.

そして、終点におけるエッジ等を検出したときの干渉
計の値を読み取ることにより所望長さにおけるスケール
の精度をきわめて高精度に測定することができる。
Then, by reading the value of the interferometer when the edge or the like at the end point is detected, the accuracy of the scale at the desired length can be measured with extremely high accuracy.

ここで、リフレクタ130はスケールの目盛りと同一の
高さに設定しており、アッベの誤差を生じないようにし
ている。
Here, the reflector 130 is set at the same height as the scale of the scale so that an Abbe error does not occur.

また、微小送り圧電素子166はスケール保持手段122の
下方に配置しているので、送りにおいて無理な力がかか
らない。
Further, since the minute feed piezoelectric element 166 is arranged below the scale holding means 122, an unreasonable force is not applied during feeding.

[発明の効果] 本発明は前述のように構成されているので、次に記載
される効果を奏する。
[Effects of the Invention] Since the present invention is configured as described above, the following effects are achieved.

請求項1に記載される発明は、スケールを真空吸着機
構により吸着保持し、測定前に一時剥離機構によりスケ
ール歪を除去することとしたので、非接触でスケールの
保持・剥離が可能であり、エージング中に生じた熱応力
を解除しスケールに歪の無い状態で精度測定を行うこと
ができる。
In the invention described in claim 1, since the scale is sucked and held by the vacuum suction mechanism and the scale strain is removed by the temporary peeling mechanism before the measurement, the scale can be held and peeled without contact, It is possible to release the thermal stress generated during aging and perform accuracy measurement without distortion in the scale.

請求項2に記載される発明は、スケール端部に一端が
当接する圧電素子を一時剥離機構としたので、スケール
剥離時に該圧電素子を駆動することにより不用な熱など
を発生する事なくスケールの確実な剥離が行われる。
In the invention described in claim 2, since the piezoelectric element whose one end is in contact with the end of the scale is the temporary peeling mechanism, by driving the piezoelectric element at the time of peeling the scale, unnecessary heat is not generated from the scale. Reliable peeling is performed.

請求項3に記載の発明は、エージング終了後一時的に
真空吸着を解除しスケールに生じた熱応力を解除するこ
ととしたので、歪の無い状態でスケールの目盛り測定を
行うことができる。
According to the third aspect of the invention, since the vacuum adsorption is temporarily released after the aging is finished to release the thermal stress generated in the scale, the scale graduation measurement can be performed without distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例にかかるスケール精度測定
装置の外観図、 第2図は、前記第1図に示した装置の真空吸着機構の要
部拡大図、 第3図は、前記第1図に示した装置の微小送り機構の説
明図、 第4図は、従来のスケール精度測定装置の外観図、 第5図は、従来装置のスケール保持機構の説明図であ
る。 10,110……スケール精度測定装置 18,118……テーブル 20,120……スケール 22,122……スケール保持手段 158……吸着溝(真空吸着機構) 162……剥離圧電素子(一時剥離手段) 166……微小送り圧電素子(微小送り機構)
FIG. 1 is an external view of a scale accuracy measuring device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part of a vacuum suction mechanism of the device shown in FIG. 1, and FIG. 1 is an explanatory view of a minute feed mechanism of the apparatus shown in FIG. 1, FIG. 4 is an external view of a conventional scale accuracy measuring apparatus, and FIG. 5 is an explanatory view of a scale holding mechanism of the conventional apparatus. 10,110 …… Scale accuracy measuring device 18,118 …… Table 20,120 …… Scale 22,122 …… Scale holding means 158 …… Suction groove (vacuum suction mechanism) 162 …… Peeling piezoelectric element (temporary peeling means) 166 …… Small feed piezoelectric element ( Micro feed mechanism)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】テーブル上に設けられ、スケールを伸縮自
在にゆるく保持するスケール保持手段と、 該スケールの目盛り形成面と対向配置させる目盛り読み
取り手段と、 を備え、前記スケール保持手段と目盛り読み取り手段と
をスケール表面に形成された目盛りパターンに沿って相
対移動させつつ、前記目盛り読み取り手段によりスケー
ル表面の目盛り精度を測定するスケール精度測定装置に
おいて、 前記スケール保持手段に設けられ、該スケール保持手段
にゆるく保持されたスケールをしっかりと吸着保持する
真空吸着機構と、 前記スケールをスケール保持手段から剥離する一時剥離
手段と、 を備えたことを特徴とするスケール精度測定装置。
1. A scale holding means provided on a table for loosely holding a scale so that it can expand and contract, and a scale reading means arranged to face a scale forming surface of the scale, the scale holding means and the scale reading means. While relatively moving the and along the scale pattern formed on the scale surface, in the scale accuracy measuring device for measuring the scale accuracy of the scale surface by the scale reading means, provided in the scale holding means, in the scale holding means A scale accuracy measuring device comprising: a vacuum suction mechanism that firmly suctions and holds a loosely held scale; and a temporary peeling unit that peels the scale from the scale holding unit.
【請求項2】請求項(1)に記載の装置において、一時
剥離手段は、スケール保持手段に設けられスケール保持
手段に一端が当接した剥離圧電素子よりなることを特徴
とするスケール精度測定装置。
2. The scale accuracy measuring device according to claim 1, wherein the temporary peeling means comprises a peeling piezoelectric element provided on the scale holding means and having one end abutting against the scale holding means. .
【請求項3】テーブル上に設けられスケールが伸縮自在
にゆるく保持されるスケール保持手段と、該スケールの
目盛り形成面と対向配置される目盛り読み取り手段と
を、スケール表面に形成された目盛りパターンに沿って
相対移動させつつ、前記目盛り読み取り手段によりスケ
ール表面の目盛り精度を測定するスケール精度測定方法
において、 前記スケールをスケール保持手段に真空吸着保持し、所
定温度になるまでにエージングするエージング行程と、 エージング行程終了後、スケールの真空吸着を一時的に
解除し、熱膨張に伴いスケールに生じる熱応力を除去す
るスケール歪除去手段と、 再度スケールをスケール保持手段に真空吸着しスケール
の目盛り読み取りを行う測定行程と、 を備えることを特徴とするスケール精度測定方法。
3. A scale pattern formed on a scale surface, comprising scale holding means provided on a table for loosely holding the scale so that the scale can expand and contract, and scale reading means arranged opposite to the scale forming surface of the scale. In the scale accuracy measuring method for measuring the scale accuracy of the scale surface by the scale reading means while relatively moving along the scale, the scale is vacuum suction-held on the scale-holding means, and an aging step of aging until reaching a predetermined temperature, After the aging process is completed, the vacuum suction of the scale is temporarily released, and the scale strain removal means that removes the thermal stress generated in the scale due to thermal expansion, and the scale is again vacuum-sucked to the scale holding means and the scale is read. A scale accuracy measuring method comprising: a measuring step.
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