(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、
前記スケールの表面または近傍に配設した発熱体を備え、
前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの発熱体により前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項２】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、
前記スケールの内部に埋設した発熱体を備え、
前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの発熱体により前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項３】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、
前記スケールを保持するとともに発熱体を兼ねる枠体を備え、
前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの枠体に通電して発熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項４】
請求項３において、前記枠体を鉄により構成して、この枠体に高周波電流を通電して発熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項５】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、
前記スケールの光学格子として金属の蒸着またはスパッタリングにより形成される薄膜を用いると共に前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの光学格子への通電による発熱により前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項６】
請求項１乃至５において、前記光学格子を一本置きに電気的に接続すると共に第１の電極端子に接続して、残りの光学格子を全て電気的に接続すると共に第２の電極端子に接続するように構成した結露センサと、
この第１の電極端子と第２の電極端子の間に電圧を掛けておいてこの電極端子間に電流が流れたときに前記発熱体に通電して発熱させて前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項７】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を一本置きに電気的に接続すると共に第１の電極端子に接続して、残りの光学格子を全て電気的に接続すると共に第２の電極端子に接続して、この第１の電極端子と第２の電極端子の間に電圧を掛けておいて結露により発生した水滴によりこの電極端子間に電流が流れると光学格子自体が発熱して前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【請求項８】
測長のための光学格子を備えたスケールと、
このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、
このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、
この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、
前記光学格子を二本置きに電気的に接続した第１の光学格子群と、残りの光学格子を全て電気的に直列接続した第２の光学格子群と、を備え、この第１の光学格子群と第２の光学格子群の間に電圧を掛けておいて、電流が流れたときに前記第２の格子群に電流を流して発熱させ、スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする測長装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スケールを用いた測長装置に係り、特にスケール表面に発生する結露を防止および除去するものである。
【０００２】
【背景技術】
直進運動の移動距離を１／１０００ｍｍ単位、またはそれ以上の分解能で測定可能な光学式測長装置が周知であり、工作機械、三次元測定機等の各駆動軸の移動量の測定に利用されている。この測長装置の内部には、細長いガラス板上に金属蒸着またはスパッタリングにより光学格子が形成されたスケールと、このスケールに対向配置されると共に平行移動しながらこの光学格子に光を照射して、反射または透過する光の強度を検出する検出ヘッドと、この検出ヘッドからの検出信号を処理して、移動距離を求める信号処理回路が備えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このスケールは気象の影響でその表面に結露が発生することがある。結露が発生すると検出ヘッドによる信号検出が不可能となってしまう。
【０００４】
従来、スケールの表面の結露を防止するためにはスケールを収めている筺体内に乾燥空気を送り込む、または検出ヘッドの両脇に水滴を掻き落とすためのワイパを付ける等の対策が施されていた。
【０００５】
乾燥空気を送り込むためにはエアードライアーが必要であり、コストが高く管理の手間も掛かる。また、ワイパではスケールに傷を付けたり光学格子を剥がす恐れがある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は発熱体によりスケールを加熱することで、スケール表面における結露を防止および除去することを特徴とする測長装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明の別の目的は、発熱体によりスケールを加熱することで、スケールの温度を常に一定として、温度環境の変化によるスケールの膨張または収縮を防いだ測長装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、測長のための光学格子を備えたスケールと、このスケールに対向配置されると共に相対移動可能な光学格子を備えたインデックススケールと、このインデックススケールを含みこのインデックススケールと前記スケールとに光を照射して透過あるいは反射した光を検出する検出ヘッドと、この検出ヘッドからの信号を処理してこの検出ヘッドの移動距離を求める信号処理回路と、を備えた測長装置において、前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、前記スケールの表面または近傍に配設した、または前記スケールの内部に埋設した発熱体を備え、前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの発熱体により前記スケール表面を加熱するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は上記発熱体に替えて、前記スケールを保持するとともにこの発熱体を兼ねる枠体を備え、前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したらこの枠体に通電して発熱するように構成することも可能である。また、特に前記枠体を鉄により構成して、この枠体に高周波電流を通電して発熱するように構成することも可能である。
【００１０】
また、本発明は上記発熱体に替えて、前記スケールの光学格子として金属の蒸着またはスパッタリングにより形成される薄膜を用いると共に前記結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときにこの光学格子への通電による発熱により前記スケール表面を加熱するように構成することも可能である。
【００１１】
また、本発明は上記手段に加え、常時発熱体を発熱させるように構成することも可能である。
【００１２】
また、本発明は上記手段に加え、前記スケール表面に配設される温度センサと、この温度センサーの出力が一定に保たれるように前記発熱体に流す電流を制御する手段を設けることも可能である。
【００１３】
また、本発明は上記手段に加え、前記スケールの表面または近傍に配設した結露センサを備え、この結露センサが結露を検出したときに前記発熱体を発熱させるように構成することも可能である。
【００１４】
また、本発明は上記手段に加え、前記光学格子を電気的に直列接続になるように接続して結露センサを構成して、この結露センサの電気抵抗値が降下するのを検出したときに前記発熱体を発熱させるように構成することも可能である。
【００１５】
また、本発明は上記手段に加え、前記光学格子を一本置きに電気的に接続すると共に第１の電極端子に接続して、残りの光学格子を全て電気的に接続すると共に第２の電極端子に接続するように構成した結露センサと、この第１の電極端子と第２の電極端子の間に電圧を掛けておいてこの電極端子間に電流が流れたときに前記発熱体に通電して発熱させて前記スケール表面を加熱するように構成することも可能である。また、この光学格子自体が発熱体を兼ねている場合は、結露により発生した水滴によりこの電極端子間に電流が流れてこの光学格子自体が発熱して前記スケール表面を加熱するように構成することも可能である。
【００１６】
また、本発明は上記手段に加え、前記光学格子を二本置きに電気的に接続した第１の光学格子群と、残りの光学格子を全て電気的に直列接続した第２の光学格子群と、を備え、この第１の光学格子群と第２の光学格子群の間に電圧を掛けておいて、電流が流れたときに前記第２の格子群に電流を流して発熱させ、スケール表面を加熱するように構成することも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を用いた好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中において同一符号を付したものは同一構成要素を表わしている。
図１に本発明に係る測長装置のスケール１を示す。通常このスケール１はガラス基盤上に測長のための光学格子２が設けられている。この光学格子２は金属蒸着またはスパッタリングにより形成されている。この光学格子２を取り囲むように周囲に発熱体３を配設する。この発熱体３は電気抵抗率が高いニクロム合金線またはクロム線等のヒーター線材により構成されることが望ましい。また、これ以外にも電気抵抗率が高く通電により発熱してかつ酸化や溶解することなく、材質が変化しないものであれば何でも構わない。このような材質の線材からなる発熱体３をスケール１の表面に貼着させて、この発熱体３に電源４とスイッチ５からなる回路を構成して通電させて、発熱体３を発熱させスケール１を加熱することでスケール１の表面の結露を防止あるいは除去することが可能な測長装置を構成可能である。
【００１８】
発熱体３をスケール１の表面に貼着することで本発明を構成することができるほか、ガラス板の内部に埋設して構成することも可能である。この場合解けたガラス材に発熱体３を埋め込み、冷却すると共に整形してスケール１の基盤となるガラス板を形成可能である。このガラス板の表面に金属蒸着またはスパッタリングにより光学格子２を形成することでスケール１を構成可能である。
【００１９】
また、発熱体３をスケール１が収納されている筺体（図示せず）内の任意の場所に配設しても構わない。通常、工作機械の駆動軸等に取り付けられるスケールが内蔵された測長装置は、粉塵や油煙等の汚染からスケール等を保護するために筺体内に収められている。従って、発熱体３を発熱させて加熱してこの筺体内の空気を乾燥させたりまたはスケール１そのものを加熱して結露を予防または除去するように構成可能である。
【００２０】
また、この発熱体３は光学格子２と同様に蒸着やスパッタリングにより形成することも可能である。従って、光学格子２と発熱体３を全く同じ材質、例えばクロム等で構成する場合は、一度に光学格子２と発熱体３をガラス基盤上に蒸着またはスパッタリングにより形成することが可能であり、製造が容易でコストの上昇を抑えつつ発熱体３を備えたスケール１を作ることができる。
【００２１】
また、スケール１の温度を周囲の温度より少なくとも２，３度高くしておけばスケール１上に結露が発生するのを防止することができるので、発熱体３に常に微弱な電流を流しておき周囲の温度より常に高い温度になるようにして本発明を構成することも可能である。この場合スイッチ５は不要となるので、簡易な構成でコストの上昇を抑えることができる。
【００２２】
次に図２に示す他の実施の形態について説明する。結露センサ６を図２に示すようにスケール１上に取り付ける。一般に市販の結露センサは、結露が発生するとこの結露センサの電極間の電気抵抗値が急激に上昇または降下するので、この現象を検出することで結露を検出することができる。この結露センサ６は結露を検出すると検出信号６１を出力する。この検出信号６１は続いてスイッチ制御回路７に入力され、このスイッチ制御回路７はスイッチ５をＯＮ状態にするためのスイッチ制御信号７１を出力する。そしてスイッチ５を作動させて発熱体３に電流を流して、スケール１を加熱して結露を除去する。また、結露が除去されれば結露センサ６は結露していない状態を示す検出信号６１を出力する。続いてスイッチ制御回路７にこの検出信号６１が入力されると、このスイッチ制御回路７はスイッチ５をＯＦＦ状態にするためのスイッチ制御信号７１を出力する。そしてスイッチ５を作動させて発熱体３に流れていた電流を切り、スケール１の加熱を停止することができる。
【００２３】
次に、図３に示す他の好適な実施の形態について説明する。図１と同様にスケール１のガラス基盤上には測長のための光学格子２が設けられている。さらにこのスケール１を保持する枠体８が備えられている。この枠体は通電により発熱する発熱体を兼ねている。この枠体８の一部に切れ目を入れて、その左右に電極を設け、この電極に電源４とスイッチ５とからなる回路を設ける。結露が発生したらスイッチ５をＯＮ状態にして、枠体８に通電させて発熱させて、スケール１上に発生した結露を除去することが可能である。また、枠体８の材質を鉄または鉄を含む合金により構成すれば電源４から高周波電流を流すことで、枠体８を発熱させることができる。また、枠体８に切れ目を入れることなく長手方向の両端に電極を設けて通電させるように構成しても構わない。
【００２４】
また、図１において説明したように、図３の実施の形態においても全く同様に、スケール１の温度を周囲の温度より少なくとも２，３度高くしておけば、スケール１上に結露が発生するのを防止することができるので、発熱体８に常に微弱な電流を流しておき、周囲の温度よりスケール１を常に高い温度になるようにして本発明を構成することも可能である。この場合スイッチ５は不要となるので、その分、簡易でコストの上昇を抑えることができる。
【００２５】
また、結露センサ６を図４に示すように、枠体８またはスケール１に直接取り付けるようにして構成することもできる。この場合、光学格子を読み取る検出ヘッド（図示せず）と接触しない位置に、この結露センサ６を配設するようにしなくてはならない。この結露センサ６は結露を検出すると、検出信号６１を出力する。続いてスイッチ制御回路７にこの検出信号６１が入力されると、このスイッチ制御回路７はスイッチ５をＯＮ状態にするためのスイッチ制御信号７１を出力する。そしてスイッチ５を作動させて発熱体３に電流を流して、スケール１を加熱して結露を除去する。また同様に結露が除去されれば結露センサ６から結露していない状態を示す検出信号６１が出力され、スイッチ制御回路７に入力される。スイッチ制御回路７はこの検出信号６１が入力されると、スイッチ５をＯＦＦ状態にするスイッチ制御信号７１を出力してスイッチ５を作動させて、発熱体３に流れていた電流を切り、スケール１の加熱を停止させることができる。
【００２６】
次に図５に示す他の実施の形態について説明する。ガラス基盤上に金属蒸着またはスパッタリングにより光学格子２１が形成されたスケール１１は、結露センサおよび発熱体を兼ねている。この光学格子２１はその全てが電気的に直列接続され、このスケール１１の長手方向の両端に電極が設けられ、これにより結露センサが構成されている。結露検出回路９とスイッチ５と電源４を光学格子２１に接続して図５に示すような回路を構成する。通常スイッチ５はＯＦＦ状態で結露検出回路９により光学格子２１の電気抵抗値が監視されている。結露が発生して水滴がこの光学格子２１上に付着すると、わずかであるが電気抵抗値が降下する。この電気抵抗値の変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＮ状態にするためのスイッチ制御信号９１が出力される。そしてスイッチ５を作動させて光学格子２１に電流を流して、スケール１１を加熱して結露を除去する。また逆に結露が除去されれば光学格子２１の電気抵抗値が元に戻るので、この変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＦＦ状態にするためのスイッチ制御信号９１を出力され、光学格子２１に流れていた電流を切り、スケール１の加熱を停止することができる。
【００２７】
次に図６に示す他の実施の形態について説明する。ガラス基盤上に金属蒸着またはスパッタリングにより光学格子２２が形成されたスケール１１は発熱体を兼ねている。この光学格子２２は図６に示すように梯子状になっている。この光学格子２２にスイッチ５と電源４を接続して図６に示すような回路を構成する。結露が発生したら作業者により適宜スイッチ５がＯＮにされて、光学格子２２に通電され発熱され結露を除去することができる。
【００２８】
また、図５および図６に示すそれぞれの発熱体を兼ねる光学格子に、常に微弱な電流を流しておき周囲の温度より常に高い温度になるようにして、結露を防止するように本発明を構成することも可能である。
【００２９】
次に図７に示す他の実施の形態について説明する。ガラス基盤上に金属蒸着またはスパッタリングにより光学格子２３が形成されたスケール１３は、結露センサおよび発熱体を兼ねている。光学格子２３は図７に示すように１本置きに電気的に接続され、対向する２つの櫛形状に構成されている。この光学格子２３による対向する櫛形状の光学格子にそれぞれ電極を設け、この電極間に結露検出回路９とスイッチ５と電源４を図７のように接続した回路を構成する。通常、この光学格子２３の対向する櫛形状は電気的に絶縁されているので、結露検出回路９は無限大の抵抗値を検出している。ここでスケール１３上に結露が発生すると、光学格子２３の対向する櫛形状の間に微弱ながら電流が流れ、これにより結露検出回路９は電極間の電気抵抗値が降下するのを検出でき、結露を検出できる。この電気抵抗値の変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＮ状態にするためのスイッチ制御信号９１が出力される。そしてスイッチ５を作動させて光学格子２３に電流を流して、スケール１３を加熱して結露を除去する。また逆に結露が除去されれば光学格子２３の電気抵抗値が元に戻るので、この変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＦＦ状態にするためのスイッチ制御信号９１を出力され、光学格子２３に流れていた電流を切り、スケール１の加熱を停止することができる。
【００３０】
次に図８に示す他の実施の形態について説明する。光学格子２３は図７と全く同様に構成されている。この光学格子２３に設けられた電極には電源４が接続されている。通常結露が発生していない状態では、この電極間は電気的に絶縁されているので電流は流れず従って発熱していない。結露が発生すると、対向する櫛形状の間に水滴が付着して電流が流れる。電流が流れると発熱体を兼ねる光学格子２３は発熱して、スケール１３を加熱して結露を除去することができる。このように光学格子２３を対向する近接した電極とすることで、結露の発生により電流を流して発熱させて自動的に結露を除去するスケール１３を簡単に構成可能である。
【００３１】
次に図９に示す他の実施の形態について説明する。光学格子を二本置きに電気的に接続した光学格子群２４と、残りの光学格子を全て電気的に直列接続となるように接続した光学格子群２５と、を備えている。光学格子群２４と光学格子群２５とにそれぞれ電極を設け、この電極間に結露検出回路９とスイッチ５と電源４を図９のように接続した回路を構成する。通常、この光学格子群２４と光学格子群２５とは電気的に絶縁されているので、結露検出回路９は無限大の抵抗値を検出している。ここでスケール１４上に結露が発生すると、光学格子群２４と光学格子群２５との間に微弱ながら電流が流れ、これにより結露検出回路９は電極間の電気抵抗値が降下するのを検出することができ結露を検出できる。この電気抵抗値の変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＮ状態にするためのスイッチ制御信号９１が出力される。そしてスイッチ５を作動させて光学格子群２５に電流を流して、スケール１４を加熱して結露を除去する。また逆に結露が除去されれば光学格子群２４と光学格子群２５との間の電気抵抗値が元に戻り絶縁状態となるので、この変化を結露検出回路９が捕えると、スイッチ５をＯＦＦ状態にするためのスイッチ制御信号９１が出力され、光学格子群２５に流れていた電流を切り、スケール１４の加熱を停止することができる。
【００３２】
以上、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更が可能である。
たとえば、上記実施の形態において、スケールを加熱する目的を結露を防止または除去することに限って説明したが、この他にスケールの温度を一定に保つために本発明を用いることも可能である。すなわち、スケールに温度検出器（図示せず）を貼着してスケールの温度を検出して、このスケールの温度を所定温度、例えば２３℃になるように一般的な温度制御回路（図示せず）を用いて発熱体に流す電流を制御してスケールの温度を制御するように構成することも可能である。発熱体には発熱体３、８、２１、２２、２３、２５のいずれも使うことができる。こうすることで、スケールの温度が変化してスケールの長さが膨張または収縮して測長精度が悪化するのを防止すると共にスケール表面における結露の発生を防止することが可能となる。
【００３３】
【実施例】
図１から図９における光学格子はクロム等の比較的電気抵抗率の高い金属、またはそれらをベースとした合金を蒸着またはスパッタリングによりガラス基盤上に形成するのが好ましい。これにより光学格子は発熱体としての機能を兼ねることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、発熱体によりスケールを加熱することで、スケール表面における結露を防止および除去することが可能となる。発熱体にはニクロム合金またはクロム等の比較的電気抵抗率の高い金属を用いてスケール上に貼着またはガラス基盤内に埋設して構成することができるほか、スケールを保持する枠体を発熱体として使用することができる。また、スケール上に描かれる光学格子に電流を流して発熱させるようにして発熱体を構成することができる。また、光学格子の一部または全部を用いて結露センサとして、結露センサと発熱体とを兼用した光学格子が構成可能であり、簡単に結露を防止および除去可能なスケールを構成可能である。
【００３５】
また、本発明の発熱体によりスケールを加熱することで、スケールの温度を常に一定として、温度環境の変化によるスケールの膨張または収縮を防いだ測長装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱体を備えたスケールである。
【図２】本発明に係る発熱体および結露センサを備えたスケールである。
【図３】本発明に係る発熱体を兼ねた枠体を備えたスケールである。
【図４】本発明に係る発熱体を兼ねた枠体と結露センサを備えたスケールである。
【図５】本発明に係る発熱体と結露センサを兼ねた光学格子を備えたスケールである。
【図６】本発明に係る発熱体を兼ねた光学格子を備えたスケールである。
【図７】本発明に係る発熱体と結露センサを兼ねた光学格子を備えたスケールである。
【図８】本発明に係る発熱体と結露センサを兼ねた光学格子を備えたスケールである。
【図９】本発明に係る発熱体と結露センサを兼ねた光学格子を備えたスケールである。
【符号の説明】
１，１１，１２，１３，１４    スケール
２，２１，２２，２３  光学格子
３    発熱体
４    電源
５    スイッチ
６    結露センサ
７    スイッチ制御回路
８    枠体
９    結露検出回路
【図１】
0003544589.tif 000002
【図２】
0003544589.tif 000003
【図３】
0003544589.tif 000004
【図４】
0003544589.tif 000005
【図５】
0003544589.tif 000006
【図６】
0003544589.tif 000007
【図７】
0003544589.tif 000008
【図８】
0003544589.tif 000009
【図９】
0003544589.tif 000010