(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付面と、
前記取付面に取付可能な移動案内部材と、
目盛を感知するセンサを備える第一の部材であって、前記移動案内部材に取り付け可能な第一の部材と、
使用時に前記センサによって感知可能な第一の目盛セットを含むエンコーダスケール部材と、
を備える座標位置決め装置であって、
前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材が、取付固定具により、前記取付面に同時に取り付けられ、
前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材が取り付けられたとき、前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分が、前記取付面と前記移動案内部材の間に挟まれることによって保持されることを特徴とする座標位置決め装置。
【請求項２】
前記エンコーダスケール部材は、前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に取り付けることを許容する少なくとも１つの取付機能部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの取付穴であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの取付スロットであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記移動案内部材は少なくとも１つの取付機能部を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記エンコーダスケール部材は、少なくとも１つの取付機能部を備え、少なくとも１つの前記取付固定具は、前記エンコーダスケール部材の前記少なくとも１つの取付機能部と前記移動案内部材の前記少なくとも１つの取付機能部と協働して、前記エンコーダスケール部材と前記移動案内部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に固定することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記エンコーダスケール部材は、第一と第二の対向する面を有し、前記第一の面は前記取付面によって支持され、前記第二の面の少なくとも一部は前記移動案内部材と接触することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記第一の面は前記第二の面に略平行であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の目盛セットは、少なくとも前記第二の面に設置されることを特徴とする、請求項７と８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記第一の目盛セットは、少なくとも１つのスケールトラックを形成するように配置されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第一の目盛セットは、磁気目盛であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記エンコーダスケール部材は、線形エンコーダスケール部材であることを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記エンコーダスケール部材は曲率半径を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記座標位置決め装置は工作機械であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記移動案内部材はガイドレールを含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記第一の部材はガイドキャリッジを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記移動案内部材は軸受を含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
取付面と、前記取付面に取付可能な移動案内部材と、目盛を感知するセンサを有する第一の部材であって、前記移動案内部材に取付可能な第一の部材を備える座標位置決め装置と使用するためのエンコーダスケール部材であって、
使用時に、前記センサによって感知可能な第一の目盛セットと、
前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材が取付固定具により前記取付面に同時に取り付けられたとき、前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分が前記取付面と前記移動案内部材の間に挟まれることによって固定されることを許容する少なくとも１つの取付機能部と、
を備えることを特徴とするエンコーダスケール部材。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの前記取付固定具を受け入れるための少なくとも１つの取付穴を含むことを特徴とする、請求項１８に記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの前記取付固定具の周囲に嵌められるための少なくとも１つの取付スロットを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２１】
第一と第二の対向する面を有することを特徴とする、請求項１８から２０のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２２】
前記第一の面は前記第二の面に略平行であることを特徴とする、請求項２１に記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２３】
前記第一の目盛セットは、前記第一と第二の面の少なくとも一方に設置されることを特徴とする、請求項２１と２２のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２４】
前記第一の目盛セットは、少なくとも１つのスケールトラックを形成するように配置されていることを特徴とする、請求項１８から２３のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２５】
前記第一の目盛セットは、磁気目盛であることを特徴とする、請求項１８から２４のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２６】
前記エンコーダスケール部材は、線形エンコーダスケール部材であることを特徴とする、請求項１８から２５のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２７】
前記エンコーダスケール部材は曲率半径を有することを特徴とする、請求項１８から２５のいずれかに記載のエンコーダスケール部材。
【請求項２８】
エンコーダスケール部材を座標位置決め装置に取り付ける方法であって、座標位置決め装置は、取付面と、前記取付面に取付可能な移動案内部材と、目盛を感知するセンサを含む第一の部材であって、前記移動案内部材に取付可能な第一の部材とを備え、前記エンコーダスケール部材は使用時に前記センサにより感知可能な前記第一の目盛セットを有し、方法は、
（ｉ）前記取付面、前記移動案内部材および前記エンコーダスケール部材を準備するステップと、
（ｉｉ）前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分を、前記取付面と前記移動案内部材の間に挟んで位置付けるステップと、
（ｉｉｉ）前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に同時に固定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分を前記取付面と前記移動案内部材の間に挟んで位置付ける前記ステップは、
（ｉ）前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に位置付けるステップと、
（ｉｉ）前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分が前記移動案内部材と前記座標位置決め装置の前記取付面との間に存在するよう、前記移動案内部材を前記エンコーダスケール部材に位置付けるステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記エンコーダスケール部材はリール状エンコーダスケール部材であり、前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に位置付ける前記ステップは、前記エンコーダスケール部材を伸ばすステップと、それを前記取付面上に敷設するステップを含むことを特徴とする、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記取付面、前記移動案内部材および前記エンコーダスケール部材は、それぞれ、取付穴を有し、前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に同時に固定する前記ステップは、前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材を前記座標位置決め装置の前記取付面にボルトで留めるステップを含むことを特徴とする、請求項２８から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記移動案内部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に取り外し可能に固定する初期ステップを含むことを特徴とする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記エンコーダスケール部材が前記取付面によって少なくとも前記第一の目盛セットの付近で支持されるよう、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記第一の目盛セットに隣接する部分を前記取付面と前記移動案内部材の間に挟んで位置付ける前記ステップは、
（ｉ）前記移動案内部材を前記座標位置決め装置の前記取付面から少なくとも部分的に取り外すステップと、
（ｉｉ）前記移動案内部材を前記座標位置決め装置の前記取付面から少なくとも部分的に分離させるステップと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記移動案内部材を前記座標位置決め装置の前記取付面に再固定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記移動案内部材は、前記座標位置決め装置の前記取付面に少なくとも１つの取付固定具で取り外し可能に固定されることを特徴とする、請求項３２から３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
前記エンコーダスケール部材は、前記少なくとも１つの取付固定具の周囲に嵌る少なくとも１つの取付スロットを含むことを特徴とする、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記移動案内部材がガイドレールを含むことを特徴とする、請求項２８から３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
前記第一の部材はガイドキャリッジを含むことを特徴とする、請求項２８から３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
前記移動案内部材が軸受を含むことを特徴とする、請求項２８から３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
前記座標位置決め装置が工作機械であることを特徴とする、請求項２８から３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
取付面と、
前記取付面に取付可能な移動案内部材と、
目盛を感知するためのセンサを支持する第一の部材であって、前記移動案内部材に取付可能な第一の部材と、
目盛を有するエンコーダスケール部材と、
を備え、
前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材が、取付固定具により、前記取付面に同時に取り付けられ、
前記移動案内部材と前記エンコーダスケール部材が取り付けられたとき、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記目盛に隣接する部分は、前記取付面と前記移動案内部材の間に挟まれることによって保持され、前記エンコーダスケール部材の少なくとも前記目盛の付近の部分が前記取付面によって支持されることを特徴とする、座標位置決め装置。
【請求項４２】
前記座標位置決め装置は工作機械であることを特徴とする、請求項４１に記載の座標位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、座標位置決め装置と共に使用するエンコーダスケール部材と、エンコーダスケール部材を座標位置決め装置に取り付ける方法に関する。特に、本発明は、移動案内部材（モーションガイド；motion guide）と座標位置決め装置の取付面の間に保持されるエンコーダスケール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、座標測定機器、一軸測定器または機械的ハンドリングシステムまたは加工システム等の座標位置決め装置は、少なくとも１つの軸に沿って、またはその周りに互いに対して相対移動可能な少なくとも２つの部品を有する。座標位置決め装置は、物体の位置を検出または測定するための装置を含む。工作機械と座標測定機に関して、部品が互いに対して移動する軸はしばしば、機械のデカルト軸、たとえばＸ、ＹまたはＺの１つに平行である。計量的目盛読取装置を使って、１つの部品の他の部品に対する変位を測定できる。このような計量的目盛読取装置は、一方の部品に取り付けられ、その長さに沿ってあるパターンを画定する目盛を有するスケールと、他方の部品に設けられる読取ヘッドを備える。
【０００３】
一般に、座標位置決め装置のある部品の別の部品に対する移動は、ガイドアセンブリによって促進される。このようなガイドアセンブリは、取付面の上にボルトで固定されたガイドレールと、ガイドレール上に支持されたガイドキャリッジを備え、ガイドキャリッジは、ガイドレールの長さに沿って移動でき、それゆえ、固定された取付面に対して移動可能である。あるいは、取付面が移動可能な場合、取付面に固定されたガイドレールは、固定されたガイドキャリッジに対して移動可能である。特許文献１に開示されているように、アクティブ（積極）磁気スケールをガイドレールの外側面に取り付け、読取ヘッドを、前記ガイドレールに支持されこれに対して移動可能なガイドキャリッジに取り付け、この読取ヘッドが、スケールの上を通過する際にそれを読み取って、ガイドキャリッジのガイドレールに対する変位を測定することが知られている。また、特許文献２から、スケールをガイドレールの上面に取り付けて、読取ヘッドをスケールの上方の、対応するガイドキャリッジに取りけることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許第１７５２８５１号明細書
【特許文献２】欧州特許第０４７９９７４号明細書
【特許文献３】国際出願第０２／２５２１９号パンフレット
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第一の態様によれば、座標位置決め装置が提供され、この座標位置決め装置は、
取付面と、
取付面に取付可能な移動案内部材と、
目盛を感知するセンサを備える第一の部材であって、前記移動案内部材に取り付け可能な第一の部材と、
使用時にセンサによって感知可能な第一の目盛セットを含むエンコーダスケール部材と、
を備え、
エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材の少なくとも一部が、取付面と移動案内部材の間に保持される。
【０００６】
本発明は、改良された座標位置決め装置を提供する。エンコーダスケール部材は、既存の移動案内部材と取付面の間に容易に組み込み、または交換でき、その際、移動案内部材と第一の部材の相対的運動に影響を与えない。
【０００７】
取付面は、移動案内部材を取付可能な表面である。取付面は、たとえば、工作機械のベッドまたは座標測定機器のベッド等、座標位置決め装置のベッドとすることができる。このような取付面は、工作物やその他の負荷を支持することができる。
【０００８】
取付面に取付可能な移動案内部材は、取付面に連結可能であってもよい。取付面に取付可能な移動案内部材は、たとえば、ボルト等の取付固定具を使用することによって、取付面に固定可能であってもよい。移動案内部材は、線形、湾曲または円形部材を含んでいることができる。移動案内部材は、ガイドレールを含んでいてもよい。線形ガイドレールは、特許文献１に記載されており、同特許文献を引用によって本願に援用する。移動案内部材は、転がり軸受アセンブリ、平面軸受またはころ軸受等の軸受アセンブリであってもよい。その他の種類の軸受も、当業者の間では周知である。
【０００９】
好ましくは、移動案内部材は、座標位置決め装置の取付面の上に位置付けるための平坦な取付面を有する。
【００１０】
第一の部材は、好都合な態様として、移動案内部材に沿って、またはその周りに移動可能である。第一の部材の移動案内部材に対する移動を容易にするために、少なくとも１つのローラまたはボール部材を移動案内部材と第一の部材の間に設置することができる。第一の部材の移動案内部材に対する移動を容易にするために、他の手段を設けてもよい。移動案内部材が軸受である場合、軸受は、可動部と静止部を備えていてもよい。前記可動部は、静止部に対して移動可能であってもよい。静止部と可動部の一方が取付面に取付可能か、または取付面に連結可能であってもよい。第一の部材は、軸受の静止部または可動部のもう一方に取付可能であってもよい。軸受はそれゆえ、軸受の静止部または可動部の一方に対して第一の部材を移動させることができてもよい。好ましくは、軸受の可動部は、取付面に取付可能または取付面に連結可能であり、第一の部材は軸受の静止部に取付可能である。第一の部材を静止状態に保つことによって、センサの移動中のセンサへの電源供給維持の問題が回避される。
【００１１】
このような方法で、移動案内部材に取り付けられた場合の第一の部材上のセンサと、スケール部材の第一の目盛セットを、互いに対して移動させることができる。そのため、第一の部材の移動案内部材および、それゆえ取付面に対する位置を判断できる。
【００１２】
ガイドレールは、レールの両側に設けられた溝を有する途切れのないレールであってもよい。前記溝は、第一の部材を支持するローラまたはボールを受けることができる。第一の部材は、キャリッジであってもよい。キャリッジは、ローラまたはボール上で、ガイドレールに対して移動可能とすることができる。
【００１３】
エンコーダスケール部材は、第一の目盛セットを有する長い柔軟な部材とすることができる。エンコーダスケール部材は、線形または湾曲または円であってもよい。
【００１４】
エンコーダスケール部材が取付面によって支持される場合、エンコーダスケール部材は、取付面と接触していることができる。あるいは、エンコーダスケール部材は、中間部材を介して取付面に支持されることができる。この場合、エンコーダスケール部材は、取付面と直接接触している必要はない。
【００１５】
エンコーダスケール部材が取付面によって、少なくとも第一の目盛セットの付近で支持される場合、スケール部材は、取付面上の、エンコーダスケール部材の第一の目盛セットが設けられている部分の付近の位置に支持されてもよい。たとえば、エンコーダスケール部材は、取付面上で、第一の目盛セットが設けられているエンコーダスケールの面と対向する、または直接対向するエンコーダスケール部材の面によって支持されてもよい。あるいは、エンコーダスケール部材は、取付面上で、第一の目盛セットが設けられているエンコーダスケール部材の部分に隣接するエンコーダスケール部材の部分で支持されていてもよい。エンコーダスケール部材を支持することによって、取付面は、重力その他の力によって目盛の領域内でスケール部材が変形するのを防止しうる。取付面は、たとえばスケール部材が取付面の上にあるとき、またはスケール部材が取付面の下にあるとき等、スケール部材と取付面がどのような相対的向きにあっても、スケール部材を支持しうる。
【００１６】
エンコーダスケール部材は、取付面と移動案内部材の間で、移動案内部材のみによって保持することができる。エンコーダスケール部材は、取付面と移動案内部材の間で、取付固定具によって保持することができる。移動案内部材に少なくとも１つの取付固定具を設け、エンコーダスケール部材を取付面と移動案内部材の間に保持しやすくしてもよい。あるいは、エンコーダスケール部材は、取付面と移動案内部材の間で、移動案内部材と少なくとも１つの別の取付固定具との組み合わせによって保持することができる。エンコーダスケール部材は、取付面と移動案内部材の間で、エンコーダスケール部材の第一の縁部部分に沿って保持することができる。エンコーダスケール部材の第二の縁部部分は、たとえばクリップまたはクランプ等、少なくとも１つの別の取付固定具によって保持してもよい。前記クリップまたはクランプは、座標位置決め装置の取付面に取付可能である。
【００１７】
エンコーダスケール部材は、別の目盛を備えていてもよい。エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材が取付面と移動案内部材の間に保持されているとき、前記別の目盛は、センサによって感知可能であってもよい。本明細書に含まれる第一の目盛セットに関する説明は、エンコーダスケール部材に設けられる、任意のさらなる目盛にも適用される。
【００１８】
エンコーダスケール部材は少なくとも１つの取付機能部を有していてもよく、それによってエンコーダスケール部材を座標位置決め機器の取付面に取り付けることができる。前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの取付穴を含んでいてもよい。エンコーダスケール部材の前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの取付スロットであってもよい。これに加えて、移動案内部材は、少なくとも１つの取付機能部を有していてもよい。
【００１９】
好都合な点として、少なくとも１つの取付機能部は、エンコーダスケール部材と移動案内部材の各々に設置することができる。有利な態様として、エンコーダスケール部材のいずれの取付機能部も、移動案内部材のいずれの取付機能部に対応する場所にも設置できる。エンコーダスケール部材と移動案内部材の各々に１つより多い取付機能部がある場合、エンコーダスケール部材と移動案内部材の各々の取付機能部は、対応する距離だけ離間させることができる。より好都合な態様として、取付面にもまた、エンコーダスケール部材と移動案内部材の取付機能部に対応する位置に、少なくとも１つの取付機能部が設けられる。エンコーダスケール部材と移動案内部材の各々の１以上の取付機能部に対応するように離間された、１以上の取付機能部を取付面に設けてもよい。これらの機能部は特に、移動案内部材がガイドレールである場合に好都合である。
【００２０】
有利な態様として、少なくとも１つの連結部が設けられる。好ましくは、前記少なくとも１つの連結部は、エンコーダスケール部材の少なくとも１つの取付機能部および、移動案内部材の少なくとも１つの取付機能部と協働して、エンコーダスケール部材と移動案内部材を座標位置決め装置の取付面に固定する。
【００２１】
少なくとも１つの連結部は、たとえば、取付ボルト、押さえねじまたその他の取付固定具であってもよい。エンコーダスケール部材の少なくとも１つの取付固定具が少なくとも１つの取付スロットである場合、移動案内部材を取付面から完全に外すことなく、エンコーダスケール部材を移動案内部材と取付面の間に組み込ことができるよう、各スロットの形状と大きさは、各連結部の周りに位置する形状と大きさとされる。これは、移動案内部材がガイドレールである場合に特に有益である。
【００２２】
エンコーダスケール部材は、第一と第二の対向する面を有していてもよい。有利な態様として、第一の面は取付面によって支持され、第二の面の少なくとも一部は移動案内部材と接触する。第一と第二の面の全体が、それぞれ座標位置決め装置の取付面と移動案内部材に接触している必要はない。事実、エンコーダスケールは２つの部分に分割されてもよく、第一の部分は、使用時に直接、取付面と移動案内部材の間に存在し、第二の部分は、使用時に移動案内部材の下から突出する。
【００２３】
第一の面は、第二の面に略平行であってもよい。この場合、エンコーダスケール部材の厚さは略均一である。第一と第二の面は、任意の平面において収束（converge）または発散（diverge）してもよい。
【００２４】
好ましくは、第一の目盛セットは、少なくともエンコーダスケール部材の第二の面に設けられる。特に、第一の目盛セットは、第二の面のうち、使用時、移動案内部材と接触しない部分に設置されてもよい。この場合、エンコーダスケール部材のうち第一の目盛セットが形成される部分は、移動案内部材と座標位置決め装置の取付面の間に保持されたときに、移動案内部材と取付面の間から突出する。
【００２５】
センサが第一の部材に取り付けられ、第一の部材は移動案内部材に取り付けられていてもよい。センサは、エンコーダスケール部材の第二の面から一定の距離および、それゆえ第一の目盛セットから一定の距離だけ離して位置付けることができる。取付面が略平坦な面であり（すなわち、表面は、たとえば、表面のくぼみによって局所的に逸脱するかもしれないが、全体として、平面形状が保持され）、既知の位置を有する場合、エンコーダスケール部材の厚さが略均一であることによって、取付面に取り付けられたときに、エンコーダスケール部材の第二の面が既知の位置を有するであろう。それゆえ、取付面に対する第一の目盛セットの位置を知ることができる。移動案内部材の寸法が既知である場合、移動案内部材の位置およびその上に支持される第一の部材とセンサの位置は、移動案内部材がエンコーダスケール部材に取り付けられたときに、第一の目盛セットと取付面に対して決定することができる。第一の部材と移動案内部材の上に支持されるセンサの位置は、それゆえ、エンコーダスケール部材から、およびそれゆえ第一の目盛セットから略一定の距離の地点で正確に特定することができる。センサは、第一の目盛セットにできるだけ近くに取り付けることができ、それによって第一の目盛セットに沿って移動する際、第一の目盛セットまたはエンコーダスケール部材にぶつかる危険性がない。第一の目盛セットに近づけることが可能であるため、センサで第一の目盛セットを感知することによって幅広い測定値を得ることができ、その結果、得られる測定データの精度を高めることができる。センサは、好ましくは、エンコーダ目盛を読み取るためのエンコーダ読取ヘッドである。
【００２６】
好ましくは、エンコーダスケール部材は、取付面がそのマスターとなるように十分に薄く、すなわちエンコーダスケール部材が取付面の形状に追随するようにする。好都合な態様として、エンコーダスケール部材は、取付面と移動案内部材より実質的に柔軟である。エンコーダスケール部材の厚さは、１ｃｍ未満とすることができる、エンコーダスケール部材の厚さは、０．５ｃｍ未満とすることができる。しかしながら、当然のことながら、エンコーダスケール部材は、利用部分の大きさに応じて１ｃｍより厚くてもよい。エンコーダスケール部材は、たとえば、帯状片の形態、テープの形態であってもよく、テープ形状のスケールは、帯状片の形状を有するスケールより薄くすることができる。
【００２７】
エンコーダスケール部材は、第三と第四の面を有していてもよい。これらの面は、好ましくは、第一と第二の面に略垂直である。しかしながら、そうでなくてもよい。第三と第四の面は、エンコーダスケール部材の第一と第二の面に対して鋭角または鈍角であってもよい。第三と第四の面は収束しても、発散してもよい。さらに別の面が設置されてもよい。
【００２８】
第三と第四の面は、たとえば線形スケールの長さに沿って、または湾曲もしくは回転スケールの経路に沿って走っていてもよい。第一の目盛セットは、前記第三と第四の面の少なくとも一方に設置されてもよい。この場合、エンコーダスケール部材が第一の表面と移動案内部材の間に設置される時、第一の目盛セットは、取付面に略垂直な面に設置することができる。ここで、エンコーダスケール部材の幅が移動案内部材の幅より小さい、または略等しく、移動案内部材が第二の表面の全幅に接触する場合であっても、第一の目盛セットは、これらが移動案内部材に支持される第一の部材に支持されるセンサによって感知できるように配置される。
【００２９】
好ましくは、第一の目盛セットは、直接エンコーダスケール部材の中またはその上に形成される。第一の目盛セットは、たとえばエンコーダスケール部材から材料をエッチングすることによって、エンコーダスケール部材の中に形成してもよい。このようなコーティングは、たとえば、セラミックコーティングであってもよい。どのコーティングも、第一の目盛セットの形態に追従してもよく、または、第一の目盛セットの上に略平坦な表面ができるように、平らにしてもよい。
【００３０】
第一の目盛セットは、エンコーダスケール部材の上に、たとえばエンコーダスケール部材の上の選択された場所に材料を追加することによって形成してもよい。
【００３１】
好ましくは、エンコーダスケール部材は、たとえば、取付面上の縁部または移動案内部材の縁部に対してスケールを位置合わせするための基準縁部を有する。基準縁部は、連続する縁部でなくてもよい。基準縁部は、たとえば、エンコーダスケール部材の縁部に沿って離間された基準機能部によって提供することができ、これにより、縁部全体を正確に機械加工しなくてもよいため、より容易にスケールの位置合わせを行う基準縁部を提供できる。
【００３２】
好ましくは、第一の目盛セットは、エンコーダスケール部材の中またはその上に、基準縁部に対して形成される。より好ましくは、第一の目盛セットは、基準縁部に垂直に形成し、基準縁部に平行な方向に配置する。
【００３３】
第一の目盛セットは、少なくとも１つのスケールトラックを形成するように配置してもよい。さらに別の目盛を前記少なくとも１つのスケールトラックの中に含めてもよい。あるいは、第一の目盛セットは、センサによって感知される予定の別の目盛構成の中に設けてもよい。第一の目盛セットを少なくとも１つのスケールトラックを形成するように配置する場合、好ましくは、スケールトラックはエンコーダスケール部材の基準縁部に平行に延びる。
【００３４】
スケールトラックは位置情報を提供し、これは関連するセンサによって読取または感知可能である。第一の目盛セットは、関連するセンサによって読取または感知されたときに、たとえば絶対的位置情報または増分位置情報を提供してもよい。第一の目盛セットは、複数のスケールトラック、たとえば複数の絶対、増分または基準マークトラック、あるいは複数の種類の混合されたスケールトラックを形成するように構成されてもよい。増分スケールの目盛は周期的パターンで設置され、読取ヘッドの増分目盛とともに、上下カウントの出力を提供する。このようなスケールには基準マークが設置されてもよく、これは、読取ヘッドによる検出時に、読取りヘッドの正確な位置を判断できるからである。基準マークは、増分目盛と同じスケールトラック、または別のスケールトラックの中に設置してもよい。絶対目盛によって、絶対コードマークが得られ、これによって、読取ヘッドはスケール上のどの場所においてもその絶対位置を判断することができる。
【００３５】
第一の目盛セットは、好ましくは磁気目盛である。このような磁気目盛は、たとえばパッシブ磁気目盛またはアクティブ磁気目盛であってもよい。パッシブ磁気目盛は一般に、磁性材料に形成された溝によって提供される。センサがエンコーダスケール部材の上の一定の高さにセットされ、目盛がエンコーダスケール部材の中に刻み付けられた場合、センサと磁性材料の間の距離は、目盛ごとに異なる。磁性材料とセンサの間の距離が変化すると磁気回路の磁気抵抗が変化するため、センサが異なる目盛の上を移動するときにそのセンサによって測定される磁界強度が変化する。パッシブ磁気目盛は、エンコーダスケール部材の中に刻み込むのではなく、そこに材料を追加することによって形成してもよい。センサが異なる目盛の上を移動する際にセンサによって測定される磁界強度が変化するものであれば、どのような形態のパッシブ目盛でも使用できる。
【００３６】
センサは、少なくとも１つの巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲセンサ）、少なくとも１つの異方性磁気抵抗センサ（ＡＭＲセンサ）または少なくとも１つのホールセンサを含んでいてもよい。有利な態様として、センサは少なくとも１つのホールセンサを含む。センサはさらに、永久磁石を含んでいてもよい。永久磁石を設置することによって、センサはパッシブ磁気目盛を感知することができる。
【００３７】
センサが目盛に沿って移動すると、センサは、スケールの検出磁気符号に基づいて、サインおよびコサイン信号を出力し、これらの信号の補間により、スケールに対するセンサの移動を測定することができる。
【００３８】
アクティブ磁気目盛の場合、目盛は、たとえばＮとＳの交互の磁化によって磁化される。アクティブ磁気目盛を感知するためのセンサに磁石は不要である。
【００３９】
パッシブ磁気目盛は、他の種類の目盛よりロバストとすることができるため、パッシブ磁気スケールは、汚れのある工作機械の環境において特に有利である。パッシブ磁気目盛、磁気スケール読取装置とともに、埃、汚れ、油の多い、または破壊的な用途等の不利な環境においても信頼できる読取値を提供することができる。
【００４０】
第一の目盛セットは、あるいは、振幅または位相目盛等の光学的目盛を含んでいてもよい。振幅目盛のスケールパターンは２つの異なる種類のセクションから構成され、第一の種類のセクションは入射光を読取ヘッドへと反射させ、第二の種類のセクション入射光を反射しない。これに対して、異なる位相目盛は、読取ヘッドによる検出時に異なる位相の光を反射させることができる。光学的目盛を読み取るための読み取りヘッドには、スケールを照明するための光源、たとえば発光ダイオード（Ｌ．Ｅ．Ｄ．）を設け、結果として得られた光のパターンに応答して、スケールと読取ヘッドの相対的変位の測定値を生成する検出手段が設けられる。エンコーダスケールは、あるいは、容量スケールまたは誘導スケールを含んでいてもよい。
【００４１】
センサは、特許文献３に記載されているような液体支持手段とともに使用されるようになされていてもよい。目盛とセンサは、液体を介して相互に光学的に通信するようになされていてもよい。スケールとセンサはどちらも、スケールとセンサの間の液体とともに使用するようになされていてもよい。スケールとセンサは、それぞれの相対的運動中に、液体の薄膜によって分離されてもよい。
【００４２】
センサは、透明な窓を有していてもよく、その上に格子が形成されていてもよい。スケールは長く、概して平坦な表面を有していてもよい。窓は支持手段に対して自由に移動し、スケール表面の平坦さのばらつきに対応できるが、スケール表面の平面に平行な平面における運動は制約されてもよい。それゆえ、このような部分的な移動により、窓はスケールの平坦さという点でのどのような起伏にも追従できるが、スケールに沿った移動方向に関するその位置、横から横およびヨーイングの動きは制御される。
【００４３】
窓の、使用時スケールに最も近くなる表面には、傷防止コーティング、おそらくはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）コーティングを設けてもよい。センサは、移動方向に見て窓の前方に、少なくとも１つのワイパ要素を有していてもよい。この要素は、スケールを湿潤させ、および／またはデブリを除去するための吸収性パッドであってもよい。センサは、液体供給源を有していてもよい。
【００４４】
スケールとセンサは、相互に接触するようになされていてもよい。相互の接触は、液体がない状態で行われてもよい。本パラグラフと上３つのパラグラフに記載されているセンサとスケールは、特許文献３に記載されている。
【００４５】
エンコーダスケール部材は、線形エンコーダスケール部材または曲率半径を有するエンコーダスケール部材とすることができる。曲率半径を有するエンコーダスケール部材は、回転エンコーダスケール部材であってもよい。曲率半径を有するエンコーダスケール部材を多数一緒に使用して、ループまたはリングを形成してもよく、あるいは部分的なループまたはリングを形成してもよい。１つのエンコーダスケールでループもしくはリングまたは部分的ループもしくはリングを形成してもよい。ループまたはリングは、たとえば円形、疑似円形または楕円形であってもよい。部分的ループまたはリングは、たとえば部分円または部分疑似円であってもよい。移動案内部材は、エンコーダスケール部材と同様の形状を有していてもよい。
【００４６】
線形エンコーダスケール部材は、好ましくは、取付面と線形移動案内部材の間に保持される。曲率半径を有するエンコーダスケール部材は、好ましくは曲率半径を有する移動案内部材と取付面の間に保持される。より好ましくは、エンコーダスケール部材の曲率半径は、移動案内部材の曲率半径に対応する。
【００４７】
好ましくは、座標位置決め装置は工作機械である。あるいは、座標位置決め装置は、たとえば座標測定機器、一軸測定器または機械的ハンドリングまたは加工システムであってもよい。座標位置決め装置は、たとえば位置判定装置または位置測定装置であってもよい。
【００４８】
本発明の第二の態様によれば、取付面と、取付面に取付可能な移動案内部材と、目盛を感知するセンサを有する第一の部材であって、移動案内部材に取付可能な第一の部材を備える座標位置決め装置と使用するためのエンコーダスケール部材が提供され、前記エンコーダスケール部材は、
使用時に、センサによって感知可能な第一の目盛セットと、
エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材の少なくとも一部が取付面と移動案内部材の間に固定されることを許容する少なくとも１つの取付機能部と、
を備える。
【００４９】
少なくとも１つの連結部は、エンコーダスケール部材の少なくとも１つの取付機能部と協働して、エンコーダスケール部材の少なくとも一部を関連する取付面と移動案内部材の間に固定することができる。前記少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つ連結部を受け入れるための少なくとも１つの取付穴を含むことができる。あるいは、少なくとも１つの取付機能部は、少なくとも１つの連結部の周囲に適合するための、少なくとも１つの取付スロットを含んでいることができる。
【００５０】
好ましくは、エンコーダスケール部材は、第一と第二の対向する面を有する。好都合な態様として、第一の面は第二の面と略平行である。
【００５１】
第一の目盛セットは、第一と第二の面の少なくとも一方の上に設置することができる。好ましくは、第一の目盛セットは、エンコーダスケール部材の第二の面の上に設置される。第一の目盛群は、前述のように、少なくとも１つのスケールトラックを形成するように配置することができる。
【００５２】
第一の目盛セットは、磁気目盛とすることができる。好ましくは、第一の目盛セットはパッシブ磁気目盛である。
【００５３】
エンコーダスケール部材は、線形エンコーダスケール部材または曲率半径を有するエンコーダスケール部材とすることができる。
【００５４】
本発明の第三の態様によれば、エンコーダスケール部材を座標位置決め装置に取り付ける方法であって、座標位置決め装置は、取付面と、取付面に取付可能な移動案内部材と、目盛を感知するセンサを含む第一の部材であって、移動案内部材に取付可能な第一の部材とを備え、エンコーダスケール部材は使用時にセンサにより感知可能な第一の目盛セットを有し、この方法は、
（ｉ）取付面、移動案内部材およびエンコーダスケール部材を準備するステップと、
（ｉｉ）エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材の少なくとも一部を、取付面と移動案内部材の間に位置付けるステップと、
を含む。
【００５５】
有利な態様として、エンコーダスケール部材が取付面によって第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材の少なくとも一部を取付面と移動案内部材の間に位置付けるステップは、
（ｉ）エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材を座標位置決め装置の取付面に位置付けるステップと、
（ｉｉ）エンコーダスケール部材の少なくとも一部が移動案内部材と座標位置決め装置の取付面との間に存在するよう、移動案内部材をエンコーダスケール部材に位置付けるステップと、
をさらに含む。
【００５６】
エンコーダスケール部材はリール状態で保存されていてもよい。エンコーダスケール部材がリール状のエンコーダスケール部材である時、エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材を座標位置決め装置の取付面に位置付けるステップは、エンコーダスケール部材を伸ばすステップと、それを取付面上に敷設するステップを含んでいてもよい。好ましくは、エンコーダスケール部材は、伸びようとする自然の傾向を有する。
【００５７】
この方法は、移動案内部材とエンコーダスケール部材を座標位置決め装置の取付面に固定する追加のステップを含んでいてもよい。
【００５８】
取付面、移動案内部材およびエンコーダスケール部材は、それぞれ、取付穴を有していてもよく、移動案内部材とエンコーダスケール部材を座標位置決め装置の取付面に固定するステップは、移動案内部材とエンコーダスケール部材を座標位置決め装置の取付面にボルトで留めるステップを含む。これは、移動案内部材がガイドレールである時に特に好都合である。
【００５９】
方法は、移動案内部材を座標位置決め装置の取付面に取り外し可能に固定する初期ステップを含んでいてもよい。この場合、エンコーダスケール部材が取付面によって少なくとも第一の目盛セットの付近で支持されるよう、エンコーダスケール部材の少なくとも一部を取付面と移動案内部材の間に取り付けるステップは、
（ｉ）移動案内部材を座標位置決め装置の取付面から少なくとも部分的に取り外すステップと、
（ｉｉ）移動案内部材を座標位置決め装置の取付面から少なくとも部分的に分離させるステップと、
をさらに含んでいてもよい。
【００６０】
方法は、移動案内部材を座標位置決め装置の取付面に再固定するステップをさらに含んでいてもよい。
【００６１】
移動案内部材は、座標位置決め装置の取付面に少なくとも１つの連結部で取り外し可能に固定することができる。エンコーダスケール部材は、少なくとも１つの連結部の周囲に嵌る少なくとも１つの取付スロットを含んでいることができる。
【００６２】
本願で説明する方法に関して、座標位置決め装置は好ましくは工作機械である。
【００６３】
本発明の第四の態様によれば、座標位置決め装置が提供され、この座標位置決め装置は、
取付面と、
取付面に取付可能な移動案内部材と、
目盛を感知するためのセンサを支持する第一の部材であって、ガイドレールに取付可能な第一の部材と、
目盛を有するエンコーダスケール部材と、
を備え、
エンコーダスケール部材の少なくとも一部は、取付面と移動案内部材の間に保持され、エンコーダスケール部材の実質的部分が取付面によって支持される。
【００６４】
好ましくは、座標位置決め装置は工作機械である。目盛は、上記の第一の目盛セットに関して説明したとおりであってもよい。スケール部材の実質的部分は、たとえばスケール部材の長さの実質的部分に沿ってスケール部材の幅の一部を含んでいてもよい。実質的部分は、スケール部材の長さに沿って、スケール部材の幅の実施質的部分を含んでいてもよい。実質的部分は、複数のセクションから構成されていてもよく、これは１つの連続する実質的部分でなくてもよい。
【００６５】
ここで、本発明の好ましい実施形態を単に例として、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】既知の方法でガイドアセンブリのガイドレールに取り付けられるエンコーダスケールの等角図である。
【図１Ｂ】工作機械のベッドに取り付けられた、図１Ａに示されるガイドレールを有するガイドアセンブリの断面図である。
【図２Ａ】ガイドレールと工作機械のベッドの間に取り付けるための各種の線形エンコーダスケールの等角図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される線形エンコーダスケール３０の断面図である。
【図２Ｃ】ガイドレールと工作機械のベッドの間に取り付けるための各種の線形エンコーダスケールの等角図である。
【図２Ｄ】ガイドレールと工作機械のベッドの間に取り付けるための各種の線形エンコーダスケールの等角図である。
【図３】工作機械に取り付けられたエンコーダスケールとガイドアセンブリの断面図である。
【図４Ａ】ガイドレールをエンコーダスケールに対して位置合わせするための、立ち上げた縁部を有するエンコーダスケールの等角図である。
【図４Ｂ】工作機械に取り付けられた図４Ａのエンコーダスケールとガイドアセンブリの断面図である。
【図５】取付スロットを有するエンコーダスケールの等角図である。
【図６】パッシブ磁気スケールの長さに沿った輪郭図である。
【図７】軸受を使って機械部品に取り付けられた回転エンコーダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
図１Ａは、既知の方法でガイドアセンブリのガイドレール１２に取り付けられるエンコーダスケール１０の等角図である。図１Ｂは、工作機械のベッド２０に取り付けられたガイドアセンブリ２８の断面図であり、ガイドアセンブリ２８は、ガイドレール１２と、ガイドレール１２に取り付けられ、ローラまたはボール要素２４の上でガイドレール１２の長さに沿って移動可能なガイドキャリッジ２２を備える。
【００６８】
ガイドレール１２は、取付面１３と、レールの長さに沿って延びる外側面１４を有し、取付面１３は、外側面１４に略垂直である。エンコーダスケール１０は、ガイドレール１２の外側面に接着される。小さなガイドレールでは、スケールをガイドレールの外側面またはその他の面に取り付ける空間を見つけることが困難な場合がある。これに加えて、エンコーダスケール１０をガイドレール１２に接着することは、スケールの長い部分を扱う際には、特に面倒となることがある。接着剤の厚さを均一にすることが難しく、それゆえ、スケールがガイドレール上の側面上に平らに配置されないかもしれない。その結果、スケールとスケールを感知するために設けられたセンサとの間の距離は、スケールの長さに沿って変化するかもしれず、その結果、センサとスケールの相対的位置の測定が不正確となる。
【００６９】
ガイドレール１２には、その長さに沿って離間された複数のボルト穴１６が設けられ、ガイドレール１２の取付面１３を工作機械のベッド２０に固定するために、ボルト１８がボルト穴１６を通って、これに対応して離間されたベッド２０の穴２１の中へと挿入される。
【００７０】
スケール１０を感知するための読取ヘッド２６がガイドキャリッジ２２に取り付けられる。読取センサは、ガイドレール１２の外側面１４および、それゆえスケール１０に向かって方向付けられる。読取ヘッド２６は、ガイドレール１２に対するガイドキャリッジ２２の相対的変位を正確に測定するために、スケール１０と整列されていなければならず、この整列工程は困難で、時間がかかる可能性がある。
【００７１】
図２Ａ、図２Ｃおよび図２Ｄは、ガイドレールと工作機械ベッドとの間に取り付けるための、各種の線形エンコーダスケール３０，４０，５０の長さに沿った一部等角図である。エンコーダスケール３０，４０，５０は、長いスケール部材３１，４１，５１および、目盛３６ａ，４６ａ，４８ａ，５６ａ，５８ａを含む少なくとも１つのスケールトラック３６，４６，４８，５６，６８を有する。スケール部材３１，４１，５１は、概念上の長さ方向の中心線３３，４３，５３を有する。図２Ｂは、図２Ａに示される線形エンコーダスケール３０の断面図である。
【００７２】
図２Ａと図２Ｂに示されるエンコーダスケール３０はスケール部材３１を有し、これは略直平行六面体の計上で断面は略長方形である。スケール部材は、２対の対向する（反対側に位置する）面を有し、大きい方の対の対向面は図の上面３１ａと下面３１ｂであり、小さい方の対の対向面は図の第一と第二の側面３１ｄ，３１ｃである。上面３１ａと下面３１ｂは、側面３１ｄ，３１ｃと、スケール部材の長さ方向の縁部３４，３５，３７，３８で結合する。しかしながら、当然のことながら、エンコーダスケール３０は、図２Ａと図２Ｂに示されるものと異なる向きでも使用でき、その場合、本明細書における上面、下面および側面という言い方は当てはまらなくなる。
【００７３】
対向する上下面３１ａ，３１ｂは、スケール部材の長さと幅Ｗを画定し、対向する側面３１ｃ，３１ｄは、スケール部材３１の長さと厚さＸを画定する。対向する上下面３１ａ，３１ｂは略平行であり、スケールの厚さＸはスケール部材３１の長さに沿って略均一である。スケール部材３１の１つの長さ方向の縁部は基準縁部３４として機能し、スケールトラック３６の目盛３６Ａは、スケール部材３１の中またはその上に直接、この基準縁部３４に対して形成される。このように、目盛３６ａは、スケール部材３１の一体部分である。基準縁部３４が読取ヘッドとスケール３０の間の相対移動軸に略平行となるようにスケール３０が取り付けられると、目盛３６ａから得られる読取値の精度は、目盛３６ａが形成された精度とできるだけ近くなり、したがって、測定信号出力エラーは最小限となる。基準縁部３４は、スケール部材３１を、工作機械のベッドに形成された溝の縁部と整列させ、またこのようにして、スケール部材３１を、工作機械ベッドの溝の縁部とも整列されたガイドレールの縁部と整列させるのに有益である。
【００７４】
スケールトラック３６は、スケール部材３１の上面３１ａに設置され、概念上の長さ方向の中心線３３から基準縁部３４と反対方向にずれている。スケールトラック３６は基準縁部３４と略平行に設置されて、目盛３６ａは基準縁部３４に略垂直である。
【００７５】
スケール部材３１にはボルト穴３２が設けられ、これらはその長さ方向に沿って相互に離間され、スケール３０を工作機械のベッドに固定するために、ボルトがこの穴を通過する。ボルト穴３２は、ガイドレールのボルト穴の間の間隔に対応するように離間され、ガイドレールのボルト穴は工作機械ベッドのボルト穴に対応しており、それによって、スケール３０をガイドレールと工作機械ベッドの間に固定することができる。スケール部材３１のボルト穴３２は、ガイドレールと工作機械ベッドのボルト穴より若干大きいため、スケール部材３１のボルト穴３２は正確に配置しなくてもよい。
【００７６】
図２Ａに示されるエンコーダスケール３０に関する一般的な説明は、図２Ｃと図２Ｄにそれぞれ示されるエンコーダスケール４０と５０に適用することができる。図２Ａの参照番号３１は、たとえば図２Ｃと図２Ｄのそれぞれ参照番号４１と５１に対応する。
【００７７】
図２Ｃに示されるエンコーダスケール４０には、スケール部材４１の上に２つのスケールトラック４６，４８が設けられる。この実施形態において、スケールトラック４６は概念上の長さ方向の中心線４３から、スケール部材４１の基準縁部４４の反対方向にずらして設けられ、もう一方のスケールトラック４８は、概念上の長さ方向の中心線４３からスケール部材４１の基準縁部４４に近い方向にずらして設けられる。この場合、スケールトラック４６，４８は、使用時、ガイドレールの各側にそれぞれ取り付けられた２つの別のセンサによって読み取られてもよい。
【００７８】
図２Ｄに示されるエンコーダスケール５０にもスケール部材４１の上に２つのスケールトラック５６，５８が設けられる。この実施形態において、スケールトラック５６，５８は両方とも、概念上の長さ方向の中心線５３から、スケール部材の基準縁部５４と反対方向にずれている。この場合、２つのスケールトラック５６，５８は、同じセンサによって、または別のセンサによって読み取ることができる。
【００７９】
スケールトラックのペア４６，４８と５６，５８は、たとえば、１つの増分スケールと１つの基準マークスケール、または反対方向に延びる２つの絶対スケールとすることができる。
【００８０】
当然のことながら、基準縁部３４の代わりに、基準面、たとえば第一の側面３４を設けてもよい。
【００８１】
図３は、工作機械ベッド８６に取り付けられたエンコーダスケール３０とガイドアセンブリ７０の断面図である。工作機械ベッド８６には溝縁部８６ａが設けられ、それに当たるように、エンコーダスケール３０の基準縁部３４および／またはガイドレール７２の第一の面７２ａを位置付けることができる。１列の離間されたボルト穴８７が工作機械ベッド８６に設けられ、この列は、溝縁部８６ａに略平行に延びる。
【００８２】
ガイドアセンブリ７０は、長いガイドレール７２と、ガイドレール７２上に取り付けられ、ローラまたはボール要素７６の上でガイドレール７２の長さに沿って移動可能なガイドキャリッジ７４を含む。ガイドレール７２は、ガイドレール７２の長さと幅Ｗ１を画定する取付面７８と、取付面７８に略垂直で、ガイドレール７２の長さに沿って延びる第一の面７２ａを有する。ガイドレール７２には複数のボルト穴９０が設けられ、ボルト穴はガイドレールの長さに沿って、工作機械ベッド８６のボルト穴８７の距離に対応する距離だけ離間されている。
【００８３】
エンコーダスケール３０は、図２Ａと図２Ｂに関して説明したように、スケール部材の長さと幅Ｗ２を画定する略平行な上面と下面３１ａ，３１ｂと、上面３１ａに設けられた目盛を有するスケールトラック３６と、スケール部材３１の長さと厚さＸを画定する側面３１ｃ，３１ｄとを有する。スケール部材３１の１つの長さ方向の縁部は、基準縁部３４として機能する。複数のボルト穴３２がスケール部材３１を貫通して設けられ、これらはその長さに沿って離間され、スケール部材３１のボルト穴３２は、ガイドケール７２のボルト穴９０と工作機械ベッド８６のボルト穴８７に対応するように離間されている。
【００８４】
取付時に、エンコーダスケール３０とガイドレール７２は、工作機械ベッド８６に取り付けられる。まず、スケール部材３１の基準縁部３４は、工作機械ベッド８６の溝縁部８６ａに当たるように位置付けられ、エンコーダスケール３０のボルト穴３２は、工作機械ベッド８６のボルト穴８７と位置合わせされる。この位置において、スケール部材３１の下面３１ｂは、エンコーダスケール３０の全長に沿って、工作機械のベッド８６と接触する。スケール部材３１の上面と下面３１ａ，３１ｂは平行で、それゆえ、エンコーダスケール３０の長さに沿って均一な距離Ｘだけ離れているため、スケール部材３１の上面３１ａの位置は、工作機械ベッド８６の位置に対して既知である。
【００８５】
ガイドレール７２は次に、エンコーダ３０の上面３１ａに配置され、ガイドレールの第一の縁部７２ａは工作機械ベッド８６の溝縁部８６ａに当たるように位置付けられる。ガイドレール７２の幅Ｗ１は、スケール部材３１の幅Ｗ２より小さく、それによって、ガイドレール７２はエンコーダスケール３０の第一の部分３０ａをガイドレール７２と工作機械のベッド８６の間に挟む。スケールトラック３６が設けられ、エンコーダスケール３０の第二の部分３０ｂは、ガイドレール７２の下から突出し、ガイドキャリッジ７４に取り付けられた読取ヘッド８４が目盛３６ａにアクセスして、これを感知できる。エンコーダスケール３０とガイドレール７２を工作機械ベッド８６に固定するために、ボルト８８がボルト穴９０，３２を通って、対応して離間されたベッド８６の穴８７に挿入される。エンコーダスケール３０は、それがガイドレール７２と工作機械ベッド８６の間に位置付けられたときに、スケール部材がガイドレールの下から突出するように製造される。
【００８６】
当然のことであるが、使用されるエンコーダスケールがリール状で保管されている場合、スケールを伸ばし、工作機械ベッドの上に載せてから、その上にガイドレールを固定してもよい。ガイドレールをスケールの一部の上に位置付けることによって、ガイドレールの重量が、スケールをその長さに沿って平らにするのに役立ち、ガイドレールを工作機械にボルトで固定することで、それら２つの間に保持されるスケールが、ガイドレールの平坦化効果を高めることができる。
【００８７】
ガイドアセンブリ７０の寸法はわかっており、スケール部材３１の厚さＸが均一であることから、ガイドアセンブリ７０の位置を、それゆえ、工作機械のベッド８６に対して決定することができる。工作機械のベッドは概して平らであり、スケール部材３１の厚さが一定であるため、目盛３６ａが形成されるスケール部材３１の表面もまた平らであるはずである。ガイドレール７２とガイドキャリッジ７４の寸法がわかっていて、ガイドレール７２の長さに沿って一定であるため、ガイドキャリッジ７４に支持される読取ヘッド８４は、工作機械ベッド８６から一定の既知の距離と、目盛が形成されるスケール部材３１の表面から一定の既知の距離の地点とに設置される。読取ヘッド８４をスケールトラック３６の長さに沿って、目盛３６ａから一定の距離に設置することによって、スケール３６と読取ヘッド８４の間の変位の正確な測定値を得ることができる。
【００８８】
エンコーダスケール３０の（スケールトラック３６の）目盛を感知するセンサ（図示せず）を含む読み取りヘッド８４は、ガイドキャリッジ７４に取り付けられる。読取ヘッド８４の目盛８２に対する高さを設定するために、スペーサ（図示せず）を目盛と読取ヘッド８４の間に設置し、その一方で読取ヘッド８４をガイドキャリッジ７４に固定する。使用時、ガイドキャリッジ７４は、ガイドレール７２の長さに沿ってガイドレール７２に対して移動され、それによって読取ヘッド８４はエンコーダスケール８０の上の目盛８２に対して移動される。
【００８９】
図４Ａは、ガイドレールをエンコーダスケール９０に対して位置付けるための、立ち上がった縁部１００を有するエンコーダスケール９０の等角図である。図４Ｂは、工作機械ベッド１０４に取り付けられた図４Ａのエンコーダスケール９０とガイドレール１０２の断面図である。エンコーダスケール９０は、図中、それぞれ上面と下面９１ａ，９１ｂとして示される２つの大きな平行面を有する長いスケール部材９１と、スケール部材９１を貫通するボルト穴９２であって、スケール部材９１の概念上の中心線９３に沿って配置されるボルト穴９２と、立ち上がった縁部１００と、スケールマーキング９６ａを有するスケールトラック９６を含む。スケールトラック９６はスケール部材９１の上面９１ａに設置され、ボルト穴９２の第一の側にずれ、立ち上がった縁部１００はボルト穴の、スケールトラック９５と反対側に設置される。
【００９０】
立ち上がった縁部１００は、図４Ｂのように使用時にガイドレール１０２を位置づける際に当てる縁部となる。このようにガイドレール１０２の位置は、ｘ方向には工作機械ベッド１０４とスケールトラック９６に対して、またｙ方向にはスケールトラック９６に対して、正確にわかる。ｙ方向にスケールトラック９６に対するガイドレール１０２の位置がわかることは、（ガイドレールに支持されるガイドキャリッジの上に支持される）読取ヘッドの位置をｙ方向において目盛に対して固定できる点で有利である。読取ヘッドがスケールからｙ方向にふらつかない（ヨーイングと呼ばれる）ようにすることによって、読取ヘッドとスケールの相対的な位置をより正確に測定することができる。
【００９１】
立ち上がった縁部のないスケール部材を使用した場合、ガイドレールとスケール部材の相対的位置は、図３に示されるように、ガイドレールとスケール部材の両方を工作機械のベッドの溝縁部に当接させることによって固定できる。
【００９２】
図５は、これ以前の図に示されているようなボルト穴またはその他の取付穴の代わりに、取付スロット１１２を有するエンコーダスケール１１０の等角図である。スケールトラック１０６はスケール部材１１１の第一の縁部１１１ｃに向かって設けられ、取付スロット１１２はスケール部材１１１の第二の縁部１１１ｄから延びる。取付スロット１１２によって、ガイドレールアセンブリの下で、エンコーダスケールを工作機械ベッドにより容易に組み込むことができる。ガイドレールアセンブリがすでに工作機械ベッドに取り付けられている場合、ガイドレールを工作機械のベッドに固定するボルトを緩めてもよく、ガイドレールを持ち上げて、エンコーダスケール１１０をガイドレールの下にスライドさせ、取付スロット１１２をボルトの周辺に嵌める。その後、ボルトを締めて、エンコーダスケールを工作機械のベッドとガイドレールの間の所定の位置に固定してもよい。
【００９３】
図２から図５の各々に示されるスケールトラックは、スケール部材にエッチングによって形成されるパッシブ（消極）磁気スケールトラックである。スケール部材にエッチングすることは、たとえば、レーザエッチング、化学エッチング、機械エッチングまたはそれらの組み合わせであってもよい。エッチングの代わりに、目盛は、たとえばスケール部材に材料を追加して水平部と溝を形成することによって形成してもよい。当然のことながら、パッシブ磁気スケールトラックの代わりに、その他どのようなタイプのスケールトラックでも使用でき、たとえば、アクティブ磁気、光学、容量または誘導スケールトラックがある。このようなスケールトラックの目盛は、周知の方法で形成してもよい。これに加えて、当然のことながら、目盛はトラック以外の配置でスケール部材に形成してもよい。使用時に目盛を感知するための適当なセンサをアセンブリのガイドキャリッジに設置することができる。
【００９４】
パッシブ磁気スケールトラックは堅牢であるため、工作機械環境において有利となりえ、スケール表面にたとえば埃や冷媒が付着しても、依然として測定を行うことができる。これに加えて、磁気スケールの表面に、たとえば機械の削りくずによって傷がついたとしても、依然として正確な測定値が得られる。リップシール等のシールを読取ヘッドの上に設置して、読取ヘッドがスケールの上を通過する際にスケールから屑を拭き取ることにより、屑が入り込むことなく、読取ヘッドのセンサがスケールを感知できる。特許文献３に記載されているように、「湿式読取ヘッド」を設置してもよく、この場合、読取ヘッドには、窓と、読取ヘッドの移動方向に向かって窓の前方にワイパ要素を設置してもよい。
【００９５】
図６は、パッシブ磁気スケール１２０の長さに沿った輪郭図と、スケールを感知するためのセンサ１３０の断面図であり、スケールは、長さに沿って交互に配置された溝１２４と水平部１２２によって形成される増分目盛を有する。パッシブ磁気スケール１２０は、フェライト系ステンレススチール鋼から作製される。スケールはあるいは、どのような磁性材料から作製してもよく、たとえば、カーボンスチールまたは純鉄、あるいは磁性材料の混合物等であってもよい。
【００９６】
パッシブ磁気スケール１２０を感知するセンサ１３０は、永久磁石１３２とホール素子１３４を備える。センサ１３０が使用時にスケール１２０の上に位置付けられると、磁界密度はホール素子１３４によって測定され、センサ１３０がスケール１２０の長さに沿って矢印Ａの方向に移動されると、測定された磁界密度は、エンコーダスケール部材の長さに沿って変化する。測定された磁界密度がこのように変化する主な理由は、永久磁石とスケールの磁性材料の間の距離のばらつきである。この効果の二次的な理由は、センサの付近に設けられた磁性材料の量である。ホール素子が水平部１２２の上を通過する際に感知される磁界密度は高くなり、ホール素子が溝１２４の上を通過する際に感知される磁界密度は低くなる。
【００９７】
水平部１２２の上の位置から溝１２４の上の位置まで測定される磁界密度の変化を最大限にするために、センサ１３０は、スケールにできるだけ近い位置に正確に位置付けなければならない。
【００９８】
当然のこととして、巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲ）または異方性磁気抵抗センサ（ＡＭＲ）または複数のホール素子を、上記のホール素子１３４の代わりに用いてもよい。
【００９９】
図７は、軸受１４２と機械１４６の取付面１４４との間に取り付けられた回転エンコーダスケール部材１４０の断面図である。軸受１４２は、静止軌道面１４２ａと可動軌道面１４２ｂと転がり軸受１４２ｃとを備える。機械は、静止アセンブリ１５０と、第一の構成部品１４８ａおよび第二の構成部品１４８ｂを有して軸Ｙの周りに回転可能な回転アセンブリ１４８を備える。読取ヘッド１５２は、回転エンコーダスケール部材１４０に設置された目盛１４１を読み取るために設置される。
【０１００】
静止アセンブリ１５０は、読取ヘッド１５２と軸受アセンブリ１４２の静止軌道面１４２ａとを支持する。可動軌道面１４２ｂには、ボルト１５４によって機械１４６の回転可能アセンブリ１４８が連結される。エンコーダスケール部材１４０は、軸受１４２の可動軌道面１４２ｂと回転可能なアセンブリ１４８の取付面１４４の間に位置付けられ、ボルト１５４を締めると、回転可能なアセンブリ１４８の第一の構成要素１４８ａが第二の構成要素１４８ｂに向かって矢印Ｂの方向に引かれ、エンコーダスケール部材１４０を軸受１４２の可動軌道面１４２ｂと回転アセンブリ１４８の取付面１４４との間に留め付ける（把持する、クランプする）ようになっている。この実施形態において、軸受１４２の可動軌道面１４２ｂとエンコーダスケール部材１４０の間にシム１５６が設けられ、それによってエンコーダスケール部材１４０は、軸受１４２の静止軌道面１４２ａから離間される。
【０１０１】
目盛１４１は、エンコーダスケール部材１４０の上に設置され、それによって読取ヘッド１５２によって感知可能である。回転アセンブリ１４８と目盛１４１が読取ヘッド１５２に対して移動するとき、読取ヘッド１５２が目盛１４１を読み取ることにより、回転アセンブリ１４８の回転が測定される。
【０１０２】
機械１４６は、回転アセンブリ１４８に取り付けられた物体を、静止アセンブリ１５０に対して正確に位置決めするための座標位置決め装置であってもよい。前記物体は、回転アセンブリ１４８の外面１４９に取り付けてもよい。
【０１０３】
当業者にとっては当然のことであるが、上記の実施形態はすべて、いずれの向きで設置してもよい。また、当然のことながら、スケール部材は、装置の可動部材と静止部材のいずれにも取り付けることができ、センサを可動部材または静止部材のうちのもう一方に取り付けて、スケールとセンサが相対的に移動可能であるようにしてもよい。
【図１Ａ】
0005596056.tif 000002
【図１Ｂ】
0005596056.tif 000003
【図２Ａ】
0005596056.tif 000004
【図２Ｂ】
0005596056.tif 000005
【図２Ｃ】
0005596056.tif 000006
【図２Ｄ】
0005596056.tif 000007
【図３】
0005596056.tif 000008
【図４Ａ】
0005596056.tif 000009
【図４Ｂ】
0005596056.tif 000010
【図５】
0005596056.tif 000011
【図６】
0005596056.tif 000012
【図７】
0005596056.tif 000013