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【発明の名称】 ユニット型リニアスケール、及び、その検出ヘッド位置確認方法
【発明者】 【氏名】坂上 征司
【住所又は居所】神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目２０番１号 株式会社ミツトヨ内

【氏名】川田 洋明
【住所又は居所】神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目２０番１号 株式会社ミツトヨ内
【要約】 【課題】検出ヘッドとスケール本体の相対的な位置確認を容易とする。

【解決手段】スケール本体１２に形成された測定基準面１２Ｘ、１２Ｙと、検出ヘッド１６に配設された基準球２０、２２とを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対変位測定対象の一方の部材に取り付けられるスケール本体と、相対変位測定対象の他方の部材に取り付けられる検出ヘッドとが独立したユニット型リニアスケールにおいて、
スケール本体と検出ヘッドの相対的な位置関係を確認するために、前記スケール本体に形成された測定基準面と、
前記検出ヘッドに配設された基準体と、
を備えたことを特徴とするユニット型リニアスケール。
【請求項２】
前記基準体が、簡易的な位置測定及び非接触による高精度な座標計測の両方が可能な球体であることを特徴とする請求項１に記載のユニット型リニアスケール。
【請求項３】
前記基準体が着脱式とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット型リニアスケール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載されたユニット型リニアスケールのスケール本体の測定基準面に対する、検出ヘッドの基準体の相対的な位置関係を、基準ブロックやＣＣＤカメラを用いて確認することを特徴とするユニット型リニアスケールの検出ヘッド位置確認方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対変位測定対象の一方の部材に取り付けられるスケール本体と、相対変位測定対象の他方の部材に取り付けられる検出ヘッドとが独立したユニット型スケール、及び、その検出ヘッド位置確認方法に係り、特に、スケール本体と検出ヘッドの位置関係を外部から容易に確認（検査又は測定）可能なユニット型リニアスケール、及び、その検出ヘッド位置確認方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
主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）は、手動工作機械やＣＮＣ自動工作機械、産業機械等に組み込まれ、移動ステージの位置検出等に使用されている。
【０００３】
このリニアスケール１０は、図１に示す如く、相対変位測定対象の一方の部材（例えば機械の固定されたベッド）にねじ１４等で取り付けられる、例えばアルミニウム枠を用いたスケール本体１２と、相対変位測定対象の他方の部材（例えば移動ステージ）にねじ１８等で取り付けられる、内部の検出器に連結された検出ヘッド１６で構成されている。
【０００４】
前記スケール本体１２と検出ヘッド１６の間には、図２に示す如く、相対的に６自由度が確保されている。そのうち、１自由度（Ｚ）は、移動（長手）方向（Ｚ方向）に対する変位測定に用いられ、他の５自由度（Ｘ、Ｙ、θｘ、θｙ、θｚ）は、機械本体への初期的な取付誤差や、機械本体のステージ移動時に発生する振れを吸収するために用いられる。
【０００５】
この５自由度の許容幅は、リニアスケールの精度や耐振動性等の基本性能を確保できる範囲に設定されるため、検出ヘッド１６とスケール本体１２の位置関係を、外部から確認（検査又は測定）できるような構造を設ける必要がある。又、比較的小スペースで使われることが多いため、その場合でも簡易的な確認作業を実施可能にする必要がある。
【０００６】
図３に、リニアスケール１０を側面方向から見た状態を示す。図２で示した５自由度は、リニアスケールの使用方法により、確認すべき内容が異なる。例えば図３のような取付方法の場合で、機械本体の取付面が機械加工面であれば、Ｙ寸法のみを確認すればよい。この確認は、一般的に隙間ゲージ等で行なわれる。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、高精度が要求される場合は困難になる。又、図４のように比較的小スペースな場所での確認も困難である。更に、図３のＸ寸法が、スペーサ等により調整することで決定される場合、リニアスケール固定後の最終寸法の確認ができない等の問題点を有する。
【０００９】
このように、確認手法においては、次の課題がある。
【００１０】
（１）使用用途に応じて、確認手法を確保できること。
【００１１】
（２）検出ヘッドに手が届かない、長手方向（Ｚ方向）などの小スペースにおいても、確認手法を確保できること。
【００１２】
（３）簡易的な検査のみではなく、測定による確認が可能なこと（高精度な要求に対応）。
【００１３】
なお、特許文献１には、本発明と同様に基準球を設けることが記載されているが、３次元座標測定機のパレットの位置決めを行なうためのものであり、リニアスケールに用いることは全く考えられていなかった。
【００１４】
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、リニアスケールのスケール本体と検出ヘッドの相対的な位置確認を容易とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、相対変位測定対象の一方の部材に取り付けられるスケール本体と、相対変位測定対象の他方の部材に取り付けられる検出ヘッドとが独立したユニット型リニアスケールにおいて、スケール本体と検出ヘッドの相対的な位置関係を確認するために、前記スケール本体に形成された測定基準面と、前記検出ヘッドに配設された基準体とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１６】
又、前記基準体を、簡易的な位置測定及び非接触による高精度な座標計測の両方が可能な球体として、正確な測定を容易に行なえるようにしたものである。
【００１７】
又、前記基準体を着脱式として、検出ヘッド位置確認後に検出ヘッドの移動を妨げないようにしたものである。
【００１８】
本発明は、又、前記のユニット型リニアスケールのスケール本体の測定基準面に対する、検出ヘッドの基準体の相対的な位置関係を、基準ブロックやＣＣＤカメラを用いて確認することを特徴とするユニット型リニアスケールの検出ヘッド位置確認方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スケール本体と検出ヘッドの相対的位置関係を容易に確認することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明の第１実施形態は、図５（正面図）及び図６（側面図）に示す如く、スケール本体１２のアルミニウム枠に、Ｘ、Ｙ方向に対する測定基準面１２Ｘ、１２Ｙを形成する一方、検出ヘッド１６の移動方向両側に、位置を検出するための基準球２０を設けたものである。
【００２２】
本実施形態によれば、アルミニウム枠の測定基準面１２Ｘ、１２Ｙに対する基準球２０の中心座標を検出すれば、スケール本体１２と検出ヘッド１６の相対的な位置関係を確認することが可能になる。
【００２３】
即ち、例えば図７に示す如く、Ｘ面、及びＹ面に対する穴４１の位置が明確な基準ブロック４０を用意し、Ｘ面、Ｙ面をスケール本体の基準面に押し当てながら、穴４１に基準球２０を通す。
【００２４】
穴４１の直径を何段階かに分けて、小さくしていき、基準球２０と穴４１が干渉するときの穴の直径を導き出す。
【００２５】
この時の穴４１の直径と基準球２０の外形から、基準球の中心座標が算出され、位置ずれが算出される。
【００２６】
穴の直径と基準球の外形がほぼ一致した時、位置ずれは、ほぼ０となる。
【００２７】
この基準ブロック４０を、図８に示す如く、棒状の部品４２の先端に取り付けることで、Ｚ方向などの比較的に小スペースで手の届かない距離での測定も可能である。
【００２８】
又、ＣＣＤカメラなどを用いることで、基準球の中心座標を非接触で高精度に測定することも可能である。
【００２９】
本実施形態においては、基準球２０を検出ヘッド１６の移動方向両側に配設しているので、図２のＺ、θｚ以外の４自由度に対応できる。なお、球の数はこれに限定されず、図９に示す第２実施形態のように、検出ヘッド１６の前面にも基準球２２を設けて、基準球を計３個とすれば、Ｚ以外の５自由度に全て対応可能となる。
【００３０】
前記検出ヘッド１６の基準球２０、２２は、検出ヘッド１６と一体としたり、着脱式とすることができる。着脱式とした場合には、検出ヘッド位置確認後に取り外すことにより、検出ヘッド１６の前面方向に突出したり、Ｚ方向移動範囲を制限することがない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が対象とするユニット型リニアスケールの全体構成を示す斜視図
【図２】ユニット型リニアスケールの移動の自由度を説明するための正面図
【図３】同じく側面図
【図４】同じく小スペースの場合の問題点を説明するための平面図
【図５】本発明の第１実施形態の構成を示す正面図
【図６】同じく側面図
【図７】同じく測定状態を示す側面図
【図８】同じく変形例を示す正面図
【図９】本発明の第２実施形態の構成を示す平面図
【符号の説明】
【００３２】
１０…リニアスケール
１２…スケール本体
１２Ｘ、１２Ｙ…測定基準面
１６…検出ヘッド
２０、２２…基準球
３０…カメラ
【出願人】 【識別番号】０００１３７６９４
【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ
【住所又は居所】神奈川県川崎市高津区坂戸一丁目２０番１号
【出願日】 平成１５年９月３０日（２００３．９．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００８０４５８
【弁理士】
【氏名又は名称】高矢 諭

【識別番号】１０００７６１２９
【弁理士】
【氏名又は名称】松山 圭佑

【識別番号】１０００８９０１５
【弁理士】
【氏名又は名称】牧野 剛博
【公開番号】 特開２００５−１０６５８６（Ｐ２００５−１０６５８６Ａ）
【公開日】 平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願番号】 特願２００３−３３９５２５（Ｐ２００３−３３９５２５）