(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目盛が記録されたスケールをベース体に固着してなるベースユニットと、このベースユニットに対し相対的にスライド可能に設けられ、上記スケールに記録された目盛を検出するセンサを備えた検出ヘッド部を有するスライダユニットと、により構成されるスケール装置において、上記スケールを薄板状に形成し、この薄板状スケールを、中間部を浮かせた状態で両端部において上記ベース体に固着し、かつ、この薄板状スケールを上記スライダユニットの上記検出ヘッド部に設けられた基準摺動部材とこの基準摺動部材に上記薄板状スケールの目盛記録面が常に接するように圧力を加える加圧摺動部材とで挟むようにしたことを特徴とするスケール装置。
【請求項２】
上記薄板状のスケールを、溶接によって上記ベース体に固着したことを特徴とする請求項１に記載のスケール装置。
【請求項３】
上記薄板状のスケールを、張力を加えた状態で上記ベース体に固着したことを特徴とする請求項１に記載のスケール装置。
【請求項４】
上記ベース体が略コ字形の断面形状に形成されたスケール装置において、上記薄板状のスケールを、目盛記録面が上記ベース体の開放面と略直角となるような配置で上記ベース体に固着したことを特徴とする請求項１に記載のスケール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、産業機械等において、直線の位置検出（相対位置検出）に使用されるスケール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種のスケール装置は、目盛が記録されたスケールをベース体に固定してなるベースユニットと、このベースユニットに対し相対的にスライド可能に設けられ、上記スケールに記録された目盛を検出するセンサを備えたスライダユニットと、により構成されている。
【０００３】
この種のスケール装置では、目盛が記録されたスケールとして薄板状のスケールを用いたものがある。
従来この薄板状のスケールを用いたスケール装置は、スケールを支えるために、ほぼ全長にわたって他の部材と組み合わせたり、補助用のクッション部材を使用したりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のスケール装置では、スケールとスケールを支える部材との温度膨張係数が異なる場合、温度変化に対して両者が異なる変形をし、精度悪化の原因となる。また、別部材を使用することにより、コストアップの問題は避けることができない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、ローコストで信頼性の高いスケール装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、目盛が記録されたスケールをベース体に固着してなるベースユニットと、このベースユニットに対し相対的にスライド可能に設けられ、スケールに記録された目盛を検出するセンサを備えた検出ヘッド部を有するスライダユニットと、により構成されるスケール装置において、スケールを薄板状に形成し、この薄板状スケールを、中間部を浮かせた状態で両端部においてベース体に固着し、かつ、この薄板状スケールをスライダユニットの検出ヘッド部に設けられた基準摺動部材とこの基準摺動部材に上記薄板状スケールの目盛記録面が常に接するように圧力を加える加圧摺動部材とで挟む構造としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
尚、ここでは磁気式リニアスケール装置の場合を例示して説明する。
【０００７】
図１〜図７は本発明の代表的な実施例を示している。
図において１はスケール装置を全体として示し、このスケール装置１は、ベースユニット２と、このベースユニット２に対し相対的にスライド可能に設けられるスライダユニット１０とにより構成されている。
【０００８】
ベースユニット２は、ベース体としての長尺状の筺体３の内部に、磁気目盛が記録された長尺のスケール４を固定してなり、筺体３に形成された固定穴５においてボルト止め等によって被測定物の一方に固定される。
【０００９】
一方スライダユニット１０は、スケール４に記録された磁気目盛を検出するセンサ１５を備え、スライダ１１に形成された固定穴１２においてボルト止め等によって被測定物の他方に固定される。
【００１０】
そして被測定物の直線移動動作と一体にスライダユニット１０がベースユニット２に対しスケール４に沿う方向（矢印ａ方向）に相対的にスライドすることにより、センサ１５で検出されたスケール４の磁気目盛が電気信号としてケーブル１３に出力され、移動位置の検出（測定）が行なわれる構造となっている。
【００１１】
上記の如く構成される本例のスケール装置において、先ずベースユニット２の構造について詳しく説明する。
ベースユニット２においてベース体としての筺体３は略コ字形の断面形状を有する長尺の部材であり、そのコ字形の開放面を下に向けた状態で固定穴５において被測定物に固定される。この筺体３は所要の剛性を有する金属材によりなり、例えば板金を折り曲げて成形したものでもよいし、あるいはアルミニウムを押し出し成形したものでもよい。勿論、機械加工によって製作されたものでもよい。
【００１２】
この筺体３の内部に固定される長尺のスケール４は、薄板状の金属材で形成されており、このスケール（以下薄板状スケールという）４のセンサと対向する面に長手方向に沿って磁気目盛が記録されている。この磁気目盛は、磁界Ｎ極と磁界Ｓ極が例えばＮ−Ｓ，Ｓ−Ｎ，Ｎ−Ｓのように所定の間隔で記録されたインクレメント型でも、絶対位置を記録したアブソリュート型であってもよい。
尚、この磁気目盛は、予め記録しておいてもよいし、薄板状スケール４を筺体３に固定した後に記録するようにしてもよい。
【００１３】
この薄板状スケール４は、中間部を浮かせた状態で左右両端部において筺体３に固着されている。即ち、図２に示すように筺体３の内部には左右両側にブラケット６が固定されており、このブラケット６に薄板状スケール４の両端部が溶接によって固着されている（図２中×印で示す部分が溶接部である）。
またこの薄板状スケール４は、磁気目盛の記録面が断面略コ字状の筺体３の開放面と略直角となるような配置でブラケット６に固着されている。
【００１４】
ブラケット６は所要の剛性を有する板金によりなるもので、図４に示す如く筺体３の上側板部３ａと後側板部３ｃの内面側に溶接によって固定されており、このブラケット６の中央の支持板部６ａに薄板状スケール４の端部が支持される状態で溶接によって固着される。尚、本例におけるブラケット６にはスケール受け用折り曲げ部６ｃが設けられている。このスケール受け用折り曲げ部６ｃは必須の構成要件ではないが、これを設けることで薄板状スケール４の位置決めに有効である。
【００１５】
ブラケット６に対する薄板状スケール４の溶接は、抵抗溶接によって行なわれる。即ちこの抵抗溶接は、図５に示すようにブラケット６の支持板部６ａに薄板状スケール４の端部を載せた状態で、筺体３の前側板部３ｂと後側板部３ｃに形成された挿入穴７からブラケット６と薄板状スケール４を挟むように溶接電極３０ａと３０ｂを挿入して近付け、その状態で溶接電極３０ａと３０ｂ間に通電することによってブラケット６と薄板状スケール４を溶接するものである。
尚、この抵抗溶接は、ブラケット６を筺体３に溶接する場合にも適用される。
【００１６】
またブラケット６は図５で明らかな如く、薄板状スケール４が固着される支持板部６ａの左右両側に脚部６ｂが延設されており、この脚部６ｂは支持板部６ａに対し略直角に折り曲げられて筺体３の後側板部３ｃの内面側に当たっている。さらにこのブラケット６の内側の脚部６ｂは内方に向かって延長され、この延長部分６ｂ１  が筺体３の後側板部３ｃの内面側に溶接されている。尚、筺体３の前側板部３ｂには、この延長部分６ｂ１  を筺体３の後側板部３ｃに溶接するための電極が挿入される挿入穴８が形成されている。また上記延長部分６ｂ１  部分への溶接の代わりにブラケット６の外側の脚部６ｂを、すみ肉溶接等によって筺体３の後側板部３ｃの内面側に固定してもよい。
【００１７】
このブラケット６の支持板部６ａにおける薄板状スケール４の支持面の左右両端部分（図５中ｂで囲んだ部分）は、支持板部６ａに対し脚部６ｂが折り曲げられることでＲ形状に形成されており、これによって抵抗溶接時の薄板状スケール４への不要な着磁が防止される構造となっている。
【００１８】
また本例のスケール装置１では、薄板状スケール４を、張力を加えた状態でブラケット６に固着するようにしている。
即ち薄板状スケール４をブラケット６に固着するときには、先ず図６（Ａ）に示す状態からブラケット６に薄板状スケール４を溶接するが、この場合同図（Ｂ）に示すように一方側（この図の例では左側）のブラケット６にのみ薄板状スケール４を溶接し、その状態でフリーの薄板状スケール４の右側端部をクランプして引張り、所定の張力を加える。尚、この場合薄板状スケール４は、クランプし易いように余分な長さをとっておくと都合がよい。また、薄板状スケール４の両端をクランプして張力をかけた状態で両端部を同時に溶接するようにしてもよい。
【００１９】
そしてこのように薄板状スケール４に張力を加えた状態で、右側のブラケット６に薄板状スケール４を溶接し、その後必要に応じて薄板状スケール４の余分な部分を切り落とし同図（Ｃ）のような完成状態とするものである。
【００２０】
次にスライダユニット１０の構造について説明する。
このスライダユニット１０は、筺体３の下方に設けられるスライダ１１と、薄板状スケール４に記録された磁気目盛を検出するセンサ１５を有する検出ヘッド部１４と、から構成されており、このスライダ１１と検出ヘッド部１４とは支板１１ａによって連結されている。即ち、スライダ１１にはその上面部中央から支板１１ａが突出され、この支板１１ａの上端部に検出ヘッド部１４が取り付けられた構造となっている。
【００２１】
スライダ１１は固定穴１２において被測定物に固定されるようになっており、またこのスライダ１１からは、検出ヘッド部１４のセンサ１５で検出された電気信号が出力されるケーブル１３が導出されている。
【００２２】
検出ヘッド部１４のセンサ１５には磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）が用いられ、このセンサ１５は接着、嵌め合いによるかしめ、板ばねによる押し付けなどの固定手段によりスライダ１１の支板１１ａに固定されている。
【００２３】
さらに検出ヘッド部１４には、センサ１５と薄板状スケール４の磁気目盛の記録面との間の距離を一定に保つための基準摺動部材１６と、この基準摺動部材１６に薄板状スケール４の磁気目盛の記録面が常に接するように圧力を加える加圧摺動部材１７とが設けられている。
【００２４】
この基準摺動部材１６と加圧摺動部材１７は、何れも潤滑性の樹脂材（例えばジュラコン、テフロンなど）や含有メタル等を材料として成形されるブロック状部材であり、基準摺動部材１６は固定螺子１８によってスライダ１１の支板１１ａに固定され、また加圧摺動部材１７は固定螺子１９で基準摺動部材１６に固定される板ばね２０によって基準摺動部材１６に圧接するように支持されている。
【００２５】
そしてこの基準摺動部材１６と加圧摺動部材１７とで薄板状スケール４を挟む構造となされており、加圧摺動部材１７によって薄板状スケール４が常に基準摺動部材１６に圧接されることでセンサ１５と薄板状スケール４の磁気目盛の記録面との間の距離（クリアランス）が常に一定に保たれるようになっている。
【００２６】
そしてスライダ１１が筺体３に対し相対的にスライドされることで検出ヘッド部１４が薄板状スケール４に沿って移動し、そのときセンサ１５で検出された薄板状スケール４の磁気目盛が電気信号としてケーブル１３に出力されることによって移動位置の検出が行なわれる。
【００２７】
尚、以上の如く構成されるスケール装置において、図７に示す如く筺体３の開放面を塞ぐゴム製のダストリップ２１ａ，２１ｂを取り付けることにより、筺体３内への塵埃や油、その他の異物の侵入を効果的に防止することができる。
【００２８】
以上の如く構成される本例のスケール装置１は、次に述べるような種々の効果を有する。
【００２９】
先ずこのスケール装置１においては、薄板状スケール４を、中間部を浮かせた状態で両端部において筺体３のブラケット４に固着することにより、簡単にベースユニット２を構成でき、また薄板状スケール４を支えるための別部材を使用していないので、ローコストのスケール装置を提供することができる。
【００３０】
またこのスケール装置１では、筺体３とブラケット６と薄板状スケール４が全て溶接されており、即ちベースユニット２の構成部品が全て物理的に完全固定されているので、温度変化や振動などの外的要因による精度変化がなく、信頼性の高いスケール装置を提供することができる。
【００３１】
またこのスケール装置１では、薄板状スケール４を溶接によって筺体３のブラケット６に固着してあるので、ビスなどの締結要素を必要とせず、部品点数が少なくて済み、かつ組立工数を減らすことが可能となり、一層のローコスト化に繋がる。
【００３２】
さらに薄板状スケール４を溶接によってブラケット６に固着することで、薄板状スケール４の磁気目盛の記録面にビスなどの部品による突起が生じることがないので、薄板状スケール４をブラケット６に固着した後に薄板状スケール４に磁気目盛を記録する場合、その記録用の磁気ヘッドを筺体３の左右両端の開口部から筺体３内に挿入して記録を行なうことができる。
【００３３】
またこのスケール装置１では、薄板状スケール４を、張力を加えた状態で筺体３のブラケット６に固着するようにしたことにより、薄板状スケール４の撓みを抑えることができるので、より精度のよいスケール装置を提供することができる。
また、筺体３と薄板状スケール４の温度膨張係数が異なる場合でも、その差を相殺すべき張力を薄板状スケール４に与えれば、温度変化に対して筺体３と薄板状スケール４は一体で伸縮するので、誤差となる要因はなくなる。
【００３４】
またこのスケール装置１は、筺体３の断面形状を略コ字形とし、その開放面を下に向けた状態で使用する場合において、薄板状スケール４を、磁気目盛の記録面が筺体３の開放面と略直角となるような配置としたことにより、万一筺体３内に異物が入り込んでも、この異物は薄板状スケール４の磁気目盛の記録面上にとどまることができないため、常に正確な位置検出が可能な状態に保たれる。
また、薄板状スケール４の自重による撓みが少なくなるので、より安定した高精度な位置検出が行なえる。
【００３５】
さらにこのスケール装置１においては、ブラケット６の支持板部６ａにおける薄板状スケール４の支持面の両端部分ｂがＲ形状に形成されていることにより、抵抗溶接時に流れた電流によってこの部分に発生する磁界が薄板状スケール４に直接影響を与えることがない。従って、薄板状スケール４に予め磁気目盛が記録されている場合でも、あるいは薄板状スケール４の溶接後に記録する場合においても磁気目盛に悪影響を与えることはなく、スケール装置として良好な状態を保つことができる。
尚、このＲ形状部分は、ブラケット６の少なくとも内側（左右のブラケットが向き合う側）に形成されていればよい。
【００３６】
以上に述べた効果以外にも本例のスケール装置１では、筺体３を略コ字形の断面形状としたことで充分な剛性を確保でき、またブラケット６は板金製であるためローコストで製作できるので、部品単価を抑えた設計が可能となり、少ロットであっても安価に提供できる等、多様な効果を有し、実用性が高い。
【００３７】
以上、本発明の最も好適な実施例について説明したが、本発明はこの例に限るものではない。
【００３８】
図８及び図９は、何れも筺体に代わるベース体３として１面構造の平板体を用いた例である。
図８の例においては、ベース体３にブラケット６が溶接によって固着され、このブラケット６に薄板状スケール４の両端部を溶接によって固着してある。
図９の例では、ブラケット６がベース体３と一体、即ちベース体３の一部で形成されており、このブラケット６に薄板状スケール４の両端部を溶接によって固着してある。この図９の例によれば、部品点数及び組立工数を減らすことができるので、さらなるコストダウンが可能となる。
【００３９】
図１０及び図１１は、何れもベース体３として２面構造即ち断面Ｌ字形の折り曲げ板体を用いた例である。
これら図１０の例と図１１の例では、何れもベース体３の上側板部３ａと後側板部３ｃの内面側にブラケット６が溶接によって固着され、このブラケット６に薄板状スケール４の両端部を溶接によって固着してある。
【００４０】
さらに図１２は、ブラケット６の補強構造の例である。
即ちこの図１２の例においては、ブラケット６の脚部６ｄの先端に切り欠き状の係合部６ｄ１  を設け、この係合部６ｄ１  をベース体３に形成された係合穴９に引掛ける構造とすることにより、薄板状スケール４をブラケット６に固着した後の張力によってブラケット６に曲がりが生じることを防止するようにしてある。この場合、係合部６ｄ１  の部分を外側から溶接するようにしてもよい。
【００４１】
その他、ブラケット６をベース体３に固着する手段としては、溶接に限ることなく、ビス止めやかしめとしてもよい。
また、ブラケット６に対する薄板状スケール４の溶接には、抵抗溶接に限らず、他にも例えばＹＡＧレーザー溶接や超音波溶接を用いることができる。
さらに薄板状スケール４の固着手段としては、溶接に限ることなく、ビス止めやかしめとしてもよい。
【００４２】
また、上記実施例では磁気式スケール装置を例示して説明したが、本発明は磁気式スケール装置の他にも光学式スケール装置や静電容量式スケール装置においても適用することができ、方式は問わない。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明した如く本発明によれば、薄板状のスケールを用いて簡単にスケール装置のベースユニットを構成でき、かつローコストで信頼性の高いスケール装置を提供することができる。
そしてさらに本発明のスケール装置では、薄板状スケールを、中間部を浮かせた状態で両端部においてベース体に固着し、かつ、この薄板状スケールをスライダユニットの検出ヘッド部に設けられた基準摺動部材とこの基準摺動部材に上記薄板状スケールの目盛記録面が常に接するように圧力を加える加圧摺動部材とで挟む構造としたことにより、検出ヘッド部のセンサと薄板状スケールの目盛の記録面との間の距離が常に一定に保たれるので、安定した信頼性の高いスケール信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスケール装置の代表的な実施例を示す一部切り欠いた斜視図である。
【図２】同、一部切り欠いた正面図である。
【図３】同、側面図である。
【図４】同、ベースユニットの要部（薄板状スケールとブラケットの溶接部分）の縦断側面図である。
【図５】同、ベースユニットの要部の横断下面図である。
【図６】同、薄板状スケールに張力を加える場合の説明図である。
【図７】同、筺体にダストリップを取り付けた状態である。
【図８】ベース体を１面構造とした場合の例で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図９】ベース体を１面構造とした場合の他例で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は縦断側面図である。
【図１０】ベース体を２面構造とした場合の例で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断側面図である。
【図１１】ベース体を２面構造とした場合の他例で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は下面図である。
【図１２】ブラケットの補強構造の例で、（Ａ）は縦断正面図、（Ｂ）は横断下面図、（Ｃ）は縦断側面図である。
【符号の説明】
１‥‥スケール装置、２‥‥ベースユニット、３‥‥筺体（ベース体）、４‥‥薄板状スケール、６‥‥ブラケット、１０‥‥スライダユニット、１１‥‥スライダ、１４‥‥検出ヘッド部、１５‥‥センサ
【図１】
0003550945.tif 000002
【図２】
0003550945.tif 000003
【図３】
0003550945.tif 000004
【図４】
0003550945.tif 000005
【図５】
0003550945.tif 000006
【図６】
0003550945.tif 000007
【図７】
0003550945.tif 000008
【図８】
0003550945.tif 000009
【図９】
0003550945.tif 000010
【図１０】
0003550945.tif 000011
【図１１】
0003550945.tif 000012
【図１２】
0003550945.tif 000013