長さ測定装置の弾性固定具及び固定方法
【課題】大きさや加工精度の制約が小さい上に、製造が容易で、マニュアル工作機械等の比較的厳しい温度環境での使用にも対応でき、平行板ばね機構に比べ小型化、低価格化が可能な弾性固定具を提供する。
【解決手段】長さ測定装置１０を、線膨張係数が異なる被測定物Ｍに取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具を、一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製曲りはり４２、４４を含む構成とした。
【解決手段】長さ測定装置１０を、線膨張係数が異なる被測定物Ｍに取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具を、一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製曲りはり４２、４４を含む構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さ測定装置を、線膨張係数が異なる被測定物に取付けるための弾性固具及び固定方法に係り、特に、ガラス製のメインスケールをアルミニウム製の枠に内蔵した状態で、主に鉄製の機械本体に固定されるユニット型リニアスケールに用いるのに好適な、線膨張係数の違いによる熱応力の吸収を大きくすることができる長さ測定装置の弾性固定具、及び、これを用いた長さ測定装置の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的大型で、振動や衝撃の発生等が予測される工作機械や産業機械等に使用される、フィードバック制御用リニアスケールとして、図１に例示すような、多点固定タイプのユニット型リニアスケール（以下、単にリニアスケールと称する）が知られている。
【０００３】
このリニアスケール（長さ測定装置）１０は、一般に、ガラス製のメインスケールをアルミニウム製の枠１２に内蔵した状態で、該枠１２に対して相対移動可能なインデックススケール等の検出部が収容されている検出ヘッド１６と一体で、例えばねじ２０により機械本体のステージ摺動部（図示省略）に固定される。
【０００４】
その状態で周囲温度が変化した場合、リニアスケール１０のアルミニウム製枠１２と、主に鉄製の機械本体の間に、線膨張係数の違いに起因する熱応力が発生する。これにより、枠１２や内部のガラススケールに曲がりや歪みが生じたり、枠１２を固定するねじ２０の緩みや機械本体との相対的な位置ずれが発生し、測定精度の低下の原因となる。そのため、枠１２の固定部に、熱応力を低減させるための機構が必要となる。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、出願人は特許文献１に枠１２の固定機構の一例を提案している。これを、図２（斜視図）、図３（図２のIII部拡大正面図）及び図４（動作状態の概念図）に示す。
【０００６】
この例では、枠１２中央部の１点に、機械本体相手面８との相対的な位置関係を維持するための完全固定用中間部固定ブロック３０を配置し、枠１２の両端部に、その板ばね機構１３を介して連結された、熱応力を低減するための平行板ばね機構３４を有する端部固定ブロック３２を配置している。
【０００７】
このような固定ブロック３２を使用する場合、周囲温度が変化して、枠１２が伸びても、図４に示す如く、板ばね機構１３の板ばね１３Ａ及び平行板ばね機構３４の板ばね３４Ａ、３４Ｂの変形により、熱応力が吸収され、低減（緩和）される。又、中間固定ブロック３０により、中央部が完全固定されるため、相手面８との相対的な位置ずれも発生しない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−９７９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている板ばね機構及び平行板ばね機構が有している板ばねとしての機能は、部品の材質や板ばねの厚みＴ1やＴ2、長さＬ1やＬ2等に対する依存性が高いため、部品の大きさや部品加工精度に制約がある上に、製造が難しいことから、例えば端部固定ブロック３２の図３における断面方向の小型化や、部品としての低価格化が難しいという問題がある。
【００１０】
又、比較的厳しい温度環境での使用が要求されるマニュアル工作機械用のユニット型リニアスケールの場合、これにばね機構を採用できるようにするためには、温度範囲や対応できる長さの許容値を拡大する必要があるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、大きさや加工精度の制限が小さい上に、製造が容易で、マニュアル工作機械等の比較的厳しい温度環境での使用に対応でき、平行板ばね機構に比べ小型化、低価格化が可能な長さ測定装置の固定技術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】
【００１２】
本発明は、長さ測定装置を被測定物に取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具であって、一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製板ばねを含むようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、又、前記平行板ばねを、Ｕ字形状の曲りはりで形成されているようにしたものである。
【００１４】
本発明は、又、前記の弾性固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法を提供するものである。
【００１５】
又、前記固定具と、板ばね機能を含まない板金製の完全固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、長さ測定装置を、線膨張係数が異なる被測定物に取り付けるために、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な板金製板ばね機構を含む弾性固定具を用いるようにしたので、固定具の大きさや加工精度の制限が小さい上に、製造が容易で、マニュアル工作機械等の比較的厳しい温度環境での使用にも対応でき、平行板ばね機構に比べ小型化、低価格化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図５に、本発明の実施形態の弾性固定具を使用し、ユニット型リニアスケール（長さ測定装置）１０を相手機械（被測定物）Ｍに取り付けた状態を模式的に示す。
【００１９】
本実施形態では、アルミニウム製枠１２の中央に完全固定を目的とした板金部品からなる完全固定具４０を配置し、該枠１２の両端部（図示は一端部のみ）を含む長手方向の複数箇所に板金部品からなる曲りはり４２、４４を配置した構成としている。
【００２０】
図６（Ａ）〜（Ｃ）には、斜視図で各板金部品４０、４２、４４の概要を示す。図中、○はねじ穴である。これらの板金部品からなる完全固定具４０、曲りはり固定具４２は、図示されるように、片端部をアルミニウム枠１２の側面に固定し、他端部を相手機械（被測定物）にそれぞれねじ２２で固定する。
【００２１】
又、アルミニウム枠１２の長手方向端部に配置する曲りはり固定具４４は、図７の斜視図にその端部を拡大して示すように、枠下部１２Ａに一端を、相手機械に他端を、同じくねじ２２でそれぞれ固定する。
【００２２】
このような固定方法を採用したことにより、アルミニウム枠１２が固定された状態で周囲温度が変化した場合、枠１２の中央部は相手機械Ｍと一体で挙動し、それ以外の場合は、図８に端部の場合の動きを概念的に示すように、枠１２と相手機械Ｍの熱膨張係数の差による伸びの相対差分だけ曲りはり固定具４４が弾性的に撓み、伸びを吸収する構造となる。途中に配置する曲りはり固定具４２の場合も同様である。これにより、アルミニウム枠１２の伸縮の基準位置が明確になり、更に、熱応力の発生が低減できることになる。
【００２３】
前記特許文献１に提案した平行板ばね機構で対応できるアルミ枠１２の長さは約１ｍである。又、出願人が特願２００３−９１８５号で提案している同様の機構を用いた弾性固定具は、全長を長くすることが可能であるが、アルミニウム枠１２の側面にブロックを外付けして使用されるため、スケールユニットの横断面寸法が大きくなる。
【００２４】
これに対し、本実施形態の曲りはり機構を用いた弾性固定具の場合は、スケールユニットの横断面の寸法を大きくする必要がなく、更に、対応できる枠の長さを長く、例えば約２ｍにすることができる。
【００２５】
又、平行板ばね機構は、ブロック状の材料からフライス加工等で製作されるため製造が難しいが、曲りはり機構は板金で製作できるため、製造が容易であり、従って低価格化に繋がる。
【００２６】
そのため、例えば、環境温度が比較的厳しいマニュアル工作機械用に使用する場合や、更にアルミニウム枠１２の長さを長くする場合等のように、枠１２の伸びを吸収するための弾性的な撓み許容値の変更が必要になった場合でも、平行板ばねに比べて伸び吸収量が大きいため、大きさや価格の制約を受け難いという利点もある。
【００２７】
なお、前記実施形態では、板金製板ばねとしてＵ字形状の曲りはりを採用したが、板金加工で製作する板ばねであれば、他の形状であってもよい。Ｕ字形状の曲りはりに比べて伸びの吸収能は小さくなるが、例えば平行板ばねと同様にほぼ直角に曲げたものであってもよい。
【００２８】
又、板ばね機能を含まない完全固定具４２よりアルミニウム枠１２を固定する位置は中央に限らず、長手方向の任意の位置に変更できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のユニット型リニアスケールの一例の構成を示す分解斜視図
【図２】出願人が提案した比較例における枠の固定機構の例を示す斜視図
【図３】図２のIII部拡大正面図
【図４】図２及び図３で示した比較例の動作状態を示す概念図
【図５】本発明の実施形態の構成を示す部分正面図
【図６】板金製固定具の特徴を示す概略斜視図
【図７】アルミニウム枠の端部を示す拡大斜視図
【図８】実施形態の動作状態を示す概念図
【符号の説明】
【００３０】
１０…リニアスケール
１２…枠
１２Ａ…枠下部
２０、２２…ねじ
４０…完全固定具
４２、４４…曲りはり固定具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さ測定装置を、線膨張係数が異なる被測定物に取付けるための弾性固具及び固定方法に係り、特に、ガラス製のメインスケールをアルミニウム製の枠に内蔵した状態で、主に鉄製の機械本体に固定されるユニット型リニアスケールに用いるのに好適な、線膨張係数の違いによる熱応力の吸収を大きくすることができる長さ測定装置の弾性固定具、及び、これを用いた長さ測定装置の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的大型で、振動や衝撃の発生等が予測される工作機械や産業機械等に使用される、フィードバック制御用リニアスケールとして、図１に例示すような、多点固定タイプのユニット型リニアスケール（以下、単にリニアスケールと称する）が知られている。
【０００３】
このリニアスケール（長さ測定装置）１０は、一般に、ガラス製のメインスケールをアルミニウム製の枠１２に内蔵した状態で、該枠１２に対して相対移動可能なインデックススケール等の検出部が収容されている検出ヘッド１６と一体で、例えばねじ２０により機械本体のステージ摺動部（図示省略）に固定される。
【０００４】
その状態で周囲温度が変化した場合、リニアスケール１０のアルミニウム製枠１２と、主に鉄製の機械本体の間に、線膨張係数の違いに起因する熱応力が発生する。これにより、枠１２や内部のガラススケールに曲がりや歪みが生じたり、枠１２を固定するねじ２０の緩みや機械本体との相対的な位置ずれが発生し、測定精度の低下の原因となる。そのため、枠１２の固定部に、熱応力を低減させるための機構が必要となる。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、出願人は特許文献１に枠１２の固定機構の一例を提案している。これを、図２（斜視図）、図３（図２のIII部拡大正面図）及び図４（動作状態の概念図）に示す。
【０００６】
この例では、枠１２中央部の１点に、機械本体相手面８との相対的な位置関係を維持するための完全固定用中間部固定ブロック３０を配置し、枠１２の両端部に、その板ばね機構１３を介して連結された、熱応力を低減するための平行板ばね機構３４を有する端部固定ブロック３２を配置している。
【０００７】
このような固定ブロック３２を使用する場合、周囲温度が変化して、枠１２が伸びても、図４に示す如く、板ばね機構１３の板ばね１３Ａ及び平行板ばね機構３４の板ばね３４Ａ、３４Ｂの変形により、熱応力が吸収され、低減（緩和）される。又、中間固定ブロック３０により、中央部が完全固定されるため、相手面８との相対的な位置ずれも発生しない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−９７９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている板ばね機構及び平行板ばね機構が有している板ばねとしての機能は、部品の材質や板ばねの厚みＴ1やＴ2、長さＬ1やＬ2等に対する依存性が高いため、部品の大きさや部品加工精度に制約がある上に、製造が難しいことから、例えば端部固定ブロック３２の図３における断面方向の小型化や、部品としての低価格化が難しいという問題がある。
【００１０】
又、比較的厳しい温度環境での使用が要求されるマニュアル工作機械用のユニット型リニアスケールの場合、これにばね機構を採用できるようにするためには、温度範囲や対応できる長さの許容値を拡大する必要があるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、大きさや加工精度の制限が小さい上に、製造が容易で、マニュアル工作機械等の比較的厳しい温度環境での使用に対応でき、平行板ばね機構に比べ小型化、低価格化が可能な長さ測定装置の固定技術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】
【００１２】
本発明は、長さ測定装置を被測定物に取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具であって、一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製板ばねを含むようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
本発明は、又、前記平行板ばねを、Ｕ字形状の曲りはりで形成されているようにしたものである。
【００１４】
本発明は、又、前記の弾性固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法を提供するものである。
【００１５】
又、前記固定具と、板ばね機能を含まない板金製の完全固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、長さ測定装置を、線膨張係数が異なる被測定物に取り付けるために、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な板金製板ばね機構を含む弾性固定具を用いるようにしたので、固定具の大きさや加工精度の制限が小さい上に、製造が容易で、マニュアル工作機械等の比較的厳しい温度環境での使用にも対応でき、平行板ばね機構に比べ小型化、低価格化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図５に、本発明の実施形態の弾性固定具を使用し、ユニット型リニアスケール（長さ測定装置）１０を相手機械（被測定物）Ｍに取り付けた状態を模式的に示す。
【００１９】
本実施形態では、アルミニウム製枠１２の中央に完全固定を目的とした板金部品からなる完全固定具４０を配置し、該枠１２の両端部（図示は一端部のみ）を含む長手方向の複数箇所に板金部品からなる曲りはり４２、４４を配置した構成としている。
【００２０】
図６（Ａ）〜（Ｃ）には、斜視図で各板金部品４０、４２、４４の概要を示す。図中、○はねじ穴である。これらの板金部品からなる完全固定具４０、曲りはり固定具４２は、図示されるように、片端部をアルミニウム枠１２の側面に固定し、他端部を相手機械（被測定物）にそれぞれねじ２２で固定する。
【００２１】
又、アルミニウム枠１２の長手方向端部に配置する曲りはり固定具４４は、図７の斜視図にその端部を拡大して示すように、枠下部１２Ａに一端を、相手機械に他端を、同じくねじ２２でそれぞれ固定する。
【００２２】
このような固定方法を採用したことにより、アルミニウム枠１２が固定された状態で周囲温度が変化した場合、枠１２の中央部は相手機械Ｍと一体で挙動し、それ以外の場合は、図８に端部の場合の動きを概念的に示すように、枠１２と相手機械Ｍの熱膨張係数の差による伸びの相対差分だけ曲りはり固定具４４が弾性的に撓み、伸びを吸収する構造となる。途中に配置する曲りはり固定具４２の場合も同様である。これにより、アルミニウム枠１２の伸縮の基準位置が明確になり、更に、熱応力の発生が低減できることになる。
【００２３】
前記特許文献１に提案した平行板ばね機構で対応できるアルミ枠１２の長さは約１ｍである。又、出願人が特願２００３−９１８５号で提案している同様の機構を用いた弾性固定具は、全長を長くすることが可能であるが、アルミニウム枠１２の側面にブロックを外付けして使用されるため、スケールユニットの横断面寸法が大きくなる。
【００２４】
これに対し、本実施形態の曲りはり機構を用いた弾性固定具の場合は、スケールユニットの横断面の寸法を大きくする必要がなく、更に、対応できる枠の長さを長く、例えば約２ｍにすることができる。
【００２５】
又、平行板ばね機構は、ブロック状の材料からフライス加工等で製作されるため製造が難しいが、曲りはり機構は板金で製作できるため、製造が容易であり、従って低価格化に繋がる。
【００２６】
そのため、例えば、環境温度が比較的厳しいマニュアル工作機械用に使用する場合や、更にアルミニウム枠１２の長さを長くする場合等のように、枠１２の伸びを吸収するための弾性的な撓み許容値の変更が必要になった場合でも、平行板ばねに比べて伸び吸収量が大きいため、大きさや価格の制約を受け難いという利点もある。
【００２７】
なお、前記実施形態では、板金製板ばねとしてＵ字形状の曲りはりを採用したが、板金加工で製作する板ばねであれば、他の形状であってもよい。Ｕ字形状の曲りはりに比べて伸びの吸収能は小さくなるが、例えば平行板ばねと同様にほぼ直角に曲げたものであってもよい。
【００２８】
又、板ばね機能を含まない完全固定具４２よりアルミニウム枠１２を固定する位置は中央に限らず、長手方向の任意の位置に変更できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のユニット型リニアスケールの一例の構成を示す分解斜視図
【図２】出願人が提案した比較例における枠の固定機構の例を示す斜視図
【図３】図２のIII部拡大正面図
【図４】図２及び図３で示した比較例の動作状態を示す概念図
【図５】本発明の実施形態の構成を示す部分正面図
【図６】板金製固定具の特徴を示す概略斜視図
【図７】アルミニウム枠の端部を示す拡大斜視図
【図８】実施形態の動作状態を示す概念図
【符号の説明】
【００３０】
１０…リニアスケール
１２…枠
１２Ａ…枠下部
２０、２２…ねじ
４０…完全固定具
４２、４４…曲りはり固定具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ測定装置を被測定物に取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具であって、
一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製板ばねを含むことを特徴とする長さ測定装置の弾性固定具。
【請求項２】
前記板金製板ばねが、Ｕ字形状の曲りはりで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置の弾性固定具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の弾性固定具と、板ばね機能を含まない板金製の完全固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法。
【請求項１】
長さ測定装置を被測定物に取付けるために用いる、該測定装置の長手方向に弾性変形可能な弾性固定具であって、
一端が長さ測定装置に固定され、他端が被測定物に固定される、板金製板ばねを含むことを特徴とする長さ測定装置の弾性固定具。
【請求項２】
前記板金製板ばねが、Ｕ字形状の曲りはりで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の長さ測定装置の弾性固定具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の弾性固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の弾性固定具と、板ばね機能を含まない板金製の完全固定具を用いることを特徴とする長さ測定装置の固定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３００８６（Ｐ２００６−３００８６Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１２１０３（Ｐ２００４−２１２１０３）
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２０日（２００４．７．２０）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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