(57)【要約】【課題】低摩擦性を向上する。【解決手段】リニアボールベアリング３５を、両端に測定子３２と当接ピン３３が固定されたシャフト３４が挿入された状態でフレーム３１に固定する。リニアボールスライド３６のベース３６１は、スライダ３６２の直動方向がシャフト３４の軸方向となるようにフレーム３１に固定する。また、付勢ユニット３７は、バネ３７３によって、スライダ３６２の上面に固定したスリットホルダ３７２をシャフト３４の測定子側方向に付勢するようにフレーム３１に固定し、これにより、シャフト３４の変位によらずに、スリットホルダ３７２の一端と先端の当接ピン３３とのシャフト３４の軸方向の当接を維持する。そして、このようにしてシャフト３４と連動してシャフト３４の軸方向に変位するスリットホルダ３７２の上面には、変位検出用のスリット板３８を固定する。【選択図】図２
2010025888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測物の一軸方向の変位を計測するリニアゲージであって、
フレームと、
前記フレームに固定された、リニアボールベアリングと、
一端に測定子が他端に当接部が設けられた、前記リニアボールベアリングによって直動可能に支持されたシャフトと、
前記フレームに固定されたベースと、
前記ベースに転がり軸受を介して支持された前記ベースに対して前記一軸方向に直動するスライド部材と、
前記スライド部材に固定されたゲージと、
前記スライド部材を付勢する付勢部材と、
前記ゲージの前記一軸方向の移動を非接触で検出する移動検出部とを有し、
前記スライド部材は、前記付勢部材の付勢力によって、前記シャフトの当接部と前記一軸方向に当接すると共に、当該当接を維持したまま前記シャフトの前記一軸方向の変位に伴って前記一軸方向に変位することを特徴とするリニアゲージ。
【請求項２】
請求項１記載のリニアゲージであって、
前記スライド部材は、
前記ベースに転がり軸受を介して支持された前記ベースに対して直動するスライダと、
前記スライダに固定された、ゲージホルダとより構成され、
前記ゲージは、前記ゲージホルダに固定され、
前記付勢部材は、一端が前記フレームに固定され他端が前記ゲージホルダに連結されたバネであり、
前記当接部は、前記ゲージホルダと前記一軸方向に当接していることを特徴とするリニアゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被計測物の直動方向の変位を測定するリニアゲージの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニアゲージにおいて、測定子が先端に設けられたシャフトを支持する構造としては、シャフトを摺動可能に支持する構造（たとえば、特許文献１）や、シャフトをリニアボールベアリングを用いて支持する構造が知られている（たとえば、特許文献２）。ここで、この特許文献２記載のリニアゲージでは、シャフトの測定子側端と反対側の端と摺動し合うテーパ部を備えた移動部材を設け、当該移動部材のシャフトの変位に伴って生じる変位を検出することにより、シャフトの変位を検出している。
【０００３】
また、リニアゲージにおける変位検出の技術としては、シャフトに固定したスリット板に照射した光の反射光や透過光より、シャフトの変位の検出を行う技術も知られている（たとえば、特許文献３）。
【特許文献１】特開2003-28602号公報
【特許文献２】特開平8-278121号公報
【特許文献３】特開2000-193491号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被計測物の変位に従って直動させるシャフトをリニアボールベアリングを用いて支持する構造は、シャフトを摺動可能に支持する構造に比べ、低摩擦性に優れるため、測定精度を向上する上で好ましい。
しかし、リニアボールベアリングは、シャフトに対して、直動運動の他に、直動方向を軸とする回転運動も許容するために、前記特許文献３のようにシャフトに固定したスリット板を用いて変位の検出を行う場合には、スリット板をシャフトと共に回転させてしまい正常な変位の検出を阻害してしまう。一方、前記特許文献２のように、シャフトの端と摺動するテーパ部を備えた移動部材を設けると、当該摺動による摩擦によって、測定精度が劣化してしまうことになる。
【０００５】
そこで、本発明は、より低摩擦性に優れたリニアゲージを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、被計測物の一軸方向の変位を計測するリニアゲージを、フレームと、前記フレームに固定された、リニアボールベアリングと、一端に測定子が他端に当接部が設けられた、前記リニアボールベアリングによって直動可能に支持されたシャフトと、前記フレームに固定されたベースと、前記ベースに転がり軸受を介して支持された前記ベースに対して前記一軸方向に直動するスライド部材と、前記スライド部材に固定されたゲージと、前記スライド部材を付勢する付勢部材と、前記ゲージの前記一軸方向の移動を非接触で検出する移動検出部とを含めて構成し、前記スライド部材が、前記付勢部材の付勢力によって、前記シャフトの当接部と前記一軸方向に当接すると共に、当該当接を維持したまま前記シャフトの前記一軸方向の変位に伴って前記一軸方向に変位するようにしたものである。
【０００７】
このようなリニアゲージによれば、リニアボールベアリングによってシャフトを直動可能に支持しつつ、ベースと当該ベースに転がり軸受を介して支持されたスライド部材によってゲージを直動可能に支持し、当該ゲージがシャフトと連動して両者の一軸方向に直動するようにしている。すなわち、各部の直動は、全て転がり軸受を用いた機構によって実現されるので、各部の直動に対する優れた低摩擦性を実現することができる。また、シャフトとゲージとは固定されておらず、両者の一軸方向の直動の連動は、シャフトの当接部と、ゲージを固定したスライド部材との前記一軸方向の当接のみによって実現されているため、シャフトが当該シャフトの軸回りに回転しても、この回転はスライド部材に伝わらず、スライド部材に固定されたたゲージが回転することはない。
【０００８】
よって、低摩擦性を維持しつつ、正常に変位の検出を行うことができる。
なお、このようなリニアゲージは、前記スライド部材を、前記ベースに転がり軸受を介して支持された前記ベースに対して直動するスライダと、前記スライダに固定された、ゲージホルダとより構成すると共に、前記ゲージを、前記ゲージホルダに固定し、前記付勢部材は、一端が前記フレームに固定され他端が前記ゲージホルダに連結されたバネとし、前記当接部を、前記ゲージホルダと前記一軸方向に当接させるように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、より低摩擦性に優れたリニアゲージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１ａに本実施形態に係るリニアゲージの分解図を、図１ｂにリニアゲージの組立図を示す。
図示するように、リニアゲージは、大別して、検出ブロック１、連結ステイ２、可動機構ブロック３、ケース４とより構成される。
そして、検出ブロック１は、投光ブロック１１と、受光測定ブロック１２とより構成される。投光ブロック１１は、光学ホルダ１１１に、ＬＥＤ１１２とレンズ１１３とを、スペーサ１１４や固定蓋１１５を用いて組み付けて構成される。また、受光測定ブロック１２は、受光素子や信号処理回路を搭載した回路基盤１２１に、固定スリット板１２２を装着した固定ホルダ１２３をネジ１２４で固定することにより構成される。また、このネジ１２４によって、併せて、光学ホルダ１１１を回路基盤１２１に固定することにより、検出ブロック１の全体が一体化される。ここで、光学ホルダ１１１は、回路基盤１２１に固定された状態で、固定スリット板１２２と、光学ホルダ１１１に固定されたレンズ１１３との間に、間隙が生じる形状を有しており、ＬＥＤ１１２から出射された光はレンズ１１３、固定スリット板１２２とレンズ１１３との間の間隙、固定スリット板１２２を順次通過して、回路基盤１２１の受光素子に入射する。
【００１１】
次に、可動機構ブロック３は、フレーム３１と、測定子３２が一端に他端に当接ピン３３が固定されたシャフト３４と、シャフト３４の直動を案内する、ミニチュアストロークベアリングなどの高精度のリニアボールベアリング３５と、ボールベアリングを用いたリニアガイドであるリニアボールスライド３６と、付勢ユニット３７と、スリット板３８と、Ｏリング３９と、固定ネジ４０とより構成される。
【００１２】
そして、リニアボールベアリング３５は、各端に測定子３２と当接ピン３３が固定されたシャフト３４が挿入された状態で、防塵密閉用のＯリング３９を介してフレーム３１に固定され、これによりシャフト３４は、シャフト３４の軸方向に直動可能にフレーム３１に組み付けられる。なお、リニアボールベアリング３５には、シャフト３４がリニアボールベアリング３５から抜け落ちないようにするための抜け止めも設けられている。
【００１３】
ここで、リニアボールスライド３６は、図２ａ１に示すように、ベース３６１と、ベース３６１に組み込まれたボールベアリングを介してベース３６１に支持され、図２ａ２に示すようにベース３６１に対して直動するスライダ３６２とを有する。なお、ベース３６１には、スライダ３６２がベース３６１から抜け落ちないようにするための抜け止めも設けられている。なお、このようなリニアボールスライド３６において、スライダ３６２は、ころ軸受け等の他の転がり軸受けによってベース３６１に支持されるものであってもよい。
【００１４】
また、付勢ユニット３７は、図２ｂ１に示すように、アンカ部３７１と、スリットホルダ３７２と、アンカ部３７１とスリットホルダ３７２とを連結するバネ３７３とを有し、図２ｂ２に示すように、スリットホルダ３７２は、バネ３７３によってアンカ部方方向に付勢された状態で、アンカ部３７１に対して移動可能に設けられている。
【００１５】
そして、図１ａに示すように、スリット板３８は、付勢ユニット３７のスリットホルダ３７２の上面に接着材などを用いて固定され、付勢ユニット３７のスリットホルダ３７２は、リニアボールスライド３６のスライダ３６２の上面に接着材などを用いて固定される。
そして、リニアボールスライド３６のベース３６１は、図２ｃ１に示すように、リニアボールスライド３６のスライダ３６２の直動方向が、フレーム３１に上述のように組み付けられたシャフト３４の軸方向となるように、フレーム３１に固定ネジ４０によって固定される。また、リニアボールスライド３６のベース３６１は、シャフト３４を測定子３２側に最大量移動させた状態において、シャフト３４の先端の当接ピン３３と、スライダ３６２に固定したスリットホルダ３７２の直動方向の一端が、シャフト３４の軸方向に当接し、かつ、その状態からスライダ３６２とスリットホルダ３７２とが、当接ピン３３と当接させた一端の逆側の端方向に直動できるようにするように、フレーム３１に固定される。また、付勢ユニット３７のアンカ部３７１は、バネ３７３の縮み方向がシャフト３４の測定子側方向となるように、リニアボールスライド３６よりもシャフト３４の測定子３２側において、フレーム３１に固定ネジ４０によって固定される。
【００１６】
この結果、図２ｃ１、ｃ２に示すように、シャフト３４の軸方向の直動に連動して、付勢ユニット３７のスリットホルダ３７２がスリット板３８共々、バネ３７３による付勢力によって、当接ピン３３との接触を維持しながら、シャフト３４の軸方向に移動することになる。一方、当接ピン３３とスリットホルダ３７２とは固定されていないので、シャフト３４がシャフト３４の軸回りに回転しても、これに伴って、スリットホルダ３７２やスリット板３８が回転しまうことはなく、シャフト３４の軸回りのスリット板３８の角度は一定に保たれる。
【００１７】
さて、図１に戻り、リニアゲージの全体は、可動機構ブロック３のフレーム３１と検出ブロック１の光学ホルダ１１１とを、連結ステイ２によって連結して、ケース４に収容することにより一体として構成される。
また、可動機構ブロック３のフレーム３１と検出ブロック１との間隔は、図３ａ、ｂに示すように、スリット板３８の一部が、上述した固定スリット板１２２とレンズ１１３との間の間隙に挿入され、シャフト３４の直動に伴ってスリット板３８が、固定スリット板１２２とレンズ１１３との間で直動するように設定されている。
【００１８】
ここで、スリット板３８には複数のスリットが設けられており、当該スリットで、スリット板３８を透過する光を、スリット板３８の変位量に応じて空間的にエンコードすることによりゲージの役割を果たす。また、固定スリット板１２２には、スリット板３８で空間的にエンコードされた後に固定スリット板１２２を透過する光を、スリット板３８の変位量を強度で、スリット板３８の移動方向を位相で表す光にデコードするための複数のスリットが設けられている。
そして、回路基盤１２１に搭載された信号処理回路は、ＬＥＤ１１２から出射され、スリット板３８、固定スリット板１２２を透過した光を、受光素子で検出し、検出した光よりスリット板３８の移動速度や移動方向を検出する。
したがって、以上のような構成によれば、測定子３２を測定対象物に当接させると、測定対象物の測定子３２との当接箇所のシャフト３４の軸方向の変位に倣ってスリット板３８がシャフト３４の軸方向に変位し、この変位が、回路基盤１２１に搭載された信号処理回路で測定されることになる。
【００１９】
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、リニアボールベアリング３５によってシャフト３４を直動可能に支持しつつ、スリット板３８をリニアボールスライド３６で直動可能に支持する。すなわち、各部の直動は、全てボールベアリングやころ軸受等の転がり軸受を用いた機構によって実現されるので、各部の直動に対する優れた低摩擦性を実現することができる。また、シャフト３４とスリット板３８とは固定されておらず、両者の一軸方向の移動の連動は、シャフト３４の当接ピン３３とスリットホルダ３７２との当接のみによって実現されているため、シャフト３４が当該シャフト３４の軸回りに回転しても、この回転はスリットホルダ３７２には伝わらず、スリットホルダ３７２に固定されたたスリット板３８が回転することはない。よって、低摩擦性を維持しつつ、正常に変位の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るリニアゲージの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリニアゲージの可動機構を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るリニアゲージの測定の仕組を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…検出ブロック、２…連結ステイ、３…可動機構ブロック、４…ケース、１１…投光ブロック、１２…受光測定ブロック、３１…フレーム、３２…測定子、３３…当接ピン、３４…シャフト、３５…リニアボールベアリング、３６…リニアボールスライド、３７…付勢ユニット、３８…スリット板、３９…Ｏリング、４０…固定ネジ、１１１…光学ホルダ、１１２…ＬＥＤ、１１３…レンズ、１１４…スペーサ、１１５…固定蓋、１２１…回路基盤、１２２…固定スリット板、１２３…固定ホルダ、１２４…ネジ、３６１…ベース、３６２…スライダ、３７１…アンカ部、３７２…スリットホルダ、３７３…バネ。
【図１】
2010025888.tif 000003
【図２】
2010025888.tif 000004
【図３】
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