(57)【要約】【課題】スケールおよびヘッドの短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができるリニアエンコーダの提供。【解決手段】リニアエンコーダ１は、板状のスケール２と、スケール２の長手方向に沿って移動するヘッド３とを備えている。スケール２は、長手方向に沿って表面に形成された目盛２１を有している。ヘッド３は、スケール２に形成された目盛２１を読み取ることによって、スケール２に対する相対的な移動量を検出する読取部３１を有している。ヘッド３は、スケール２の短手方向に沿った回転軸を有する４つのベアリング３２を備えている。各ベアリング３２は、スケール２の表面に当接するようにしてヘッド３に設けられるとともに、スケール２およびヘッド３の間隔を保持するスペーサとして機能している。スケール２は、目盛２１と、読取部３１との間に介在して配置される板状体として機能する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に沿って表面に形成された目盛を有する板状のスケールと、前記スケールの長手方向に沿って移動するとともに、前記スケールに形成された前記目盛を読み取ることによって、前記スケールに対する相対的な移動量を検出する読取部を有するヘッドとを備えるリニアエンコーダであって、
前記ヘッドは、前記スケールの表面に当接することによって、前記スケールおよび前記ヘッドの間隔を保持するスペーサを備え、
前記スケールは、前記目盛と、前記読取部との間に介在して配置される板状体を備え、
前記スペーサは、前記板状体の表面に当接するようにして前記ヘッドに設けられることを特徴とするリニアエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載されたリニアエンコーダにおいて、
前記スペーサは、前記スペーサの通り道と、前記目盛とを重ならせるようにして前記ヘッドに設けられることを特徴とするリニアエンコーダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたリニアエンコーダにおいて、
前記目盛を前記スケールの一方の表面に形成するとともに、前記スペーサを前記スケールの他方の表面に当接させることによって、前記スケールを前記板状体として機能させることを特徴とするリニアエンコーダ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載されたリニアエンコーダにおいて、
前記目盛を覆うようにして前記スケールに前記板状体を貼り付けることによって、前記目盛と、前記読取部との間に前記板状体を介在して配置することを特徴とするリニアエンコーダ。
【請求項５】
請求項４に記載されたリニアエンコーダにおいて、
前記板状体は、ガラスからなることを特徴とするリニアエンコーダ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載されたリニアエンコーダにおいて、
前記読取部は、電磁誘導を利用することによって前記目盛を読み取ることを特徴とするリニアエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長手方向に沿って表面に形成された目盛を有する板状のスケールと、スケールの長手方向に沿って移動するとともに、スケールに形成された目盛を読み取ることによって、スケールに対する相対的な移動量を検出する読取部を有するヘッドとを備えたリニアエンコーダが知られている。
例えば、特許文献１に記載されたスケール装置（リニアエンコーダ）は、スケールと、検出ヘッドとを備えている。この検出ヘッドは、スケールの表面に当接するようにして設けられたベアリング等からなる可動部材を備えているので、スケールの長手方向に沿って滑らかに移動することができる。
【０００３】
また、この可動部材は、スケールおよび検出ヘッドの間隔を保持するスペーサとしても機能している。
ここで、リニアスケールでは、ヘッドの読取部にてスケールに形成された目盛を読み取る方式として、電磁誘導式や、静電容量式や、光電式などを採用することができるが、いずれの方式を採用する場合であってもスケールに形成された目盛と、ヘッドに設けられた読取部との間隔は狭いことが望ましい。これらの間隔を狭くすることによって、スケールに対するヘッドの相対的な移動量の検出精度を向上させることができるからである。なお、特許文献１に記載されたスケール装置では、検出ヘッドにてスケールに形成された目盛を読み取る方式として電磁誘導式を採用している。
【０００４】
図６は、従来のリニアエンコーダを示す図である。図７は、従来のリニアエンコーダを側面側から見た図である。具体的には、図６は、リニアエンコーダをスケール側から見た図であり、図７は、図６のリニアエンコーダを紙面上側から見た図である。
従来のリニアエンコーダ１００は、図６および図７に示すように、板状のスケール１１０と、スケール１１０の長手方向（紙面左右方向）に沿って移動するヘッド１２０とを備えている。
【０００５】
スケール１１０は、長手方向に沿って表面（ヘッド１２０側の面）に形成された目盛１１１を有している。目盛１１１は、スケール１１０の長手方向に沿って所定のピッチで配置された円環状の複数のスケールコイル１１１Ａのパターンによって構成されている。なお、スケール１１０は、ガラス製である。また、スケールコイル１１１Ａは、スケール１１０の短手方向に沿って３行にわたって形成されている。
【０００６】
ヘッド１２０は、スケール１１０に形成された目盛１１１を読み取ることによって、スケール１１０に対する相対的な移動量を検出する読取部１２１を有している。読取部１２１は、略円環状に形成された励磁コイル１２１Ａと、励磁コイル１２１Ａの内側に設けられた複数の検出コイル１２１Ｂとを有している。なお、励磁コイル１２１Ａは、スケール１１０の長手方向に沿って長軸を有する略楕円形状に形成されている。また、励磁コイル１２１Ａおよび検出コイル１２１Ｂは、スケール１１０の短手方向に沿って３行にわたって形成されている。
【０００７】
このようなリニアエンコーダ１００は、励磁コイル１２１Ａに電流を流すことによって、目盛１１１のスケールコイル１１１Ａに起電流が発生し、次いで検出コイル１２１Ｂに起電流が発生する。そして、スケール１１０に対してヘッド１２０を移動させると、その移動量に応じて各コイル１１１Ａ，１２１Ａ，１２１Ｂの電磁結合が変化するので、リニアエンコーダ１００は、検出コイル１２１Ｂを介してスケールコイル１１１Ａのピッチと同周期の正弦波信号を検出することができる。この正弦波信号を参照することによって、リニアエンコーダ１００は、スケール１１０に対するヘッド１２０の相対的な移動量を検出することができる。換言すれば、リニアエンコーダ１００は、電磁誘導式のリニアエンコーダとして構成されている。
【０００８】
図８は、従来のスケールおよびヘッドを分解した状態を示す斜視図である。
また、ヘッド１２０は、図６〜図８に示すように、スケール１１０の短手方向に沿った回転軸を有する３つのベアリング１２２と、スケール１１０およびヘッド１２０の対向方向に沿った回転軸を有する２つのベアリング１２３とを備えている。そして、ヘッド１２０は、ベアリング１２２の周面をスケール１１０の表面に押し付けるとともに、ベアリング１２３の周面をスケール１１０の側面に押し付けるようにして配設される。
【０００９】
ここで、各ベアリング１２２は、図７に示すように、読取部１２１よりもスケール１１０側に向かって突出するようにしてヘッド１２０に設けられている。したがって、各ベアリング１２２は、スケール１１０の表面に当接することによって、スケール１１０およびヘッド１２０の間隔を保持するスペーサとしても機能している。
【００１０】
このような構成によれば、スケール１１０に対してヘッド１２０を移動させると、ベアリング１２２は、スケール１１０の表面を転動していくことになるので、リニアエンコーダ１００は、図６に示すように、ベアリング１２２の通り道と、目盛１１１との間隔を離間させて配置することによって、目盛１１１をベアリング１２２にて踏まないようにしている。目盛１１１をベアリング１２２にて踏んでしまうと、目盛１１１を破損してしまったり、目盛１１１の凹凸によって、目盛１１１および読取部１２１の間隔が変化してリニアエンコーダ１００の測定精度が低下してしまったりするからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開平０４−１０２４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、スケール１１０およびヘッド１２０の短手方向の長さは、ベアリング１２２の通り道と、目盛１１１とを離間させて配置すると、長くなってしまうので、リニアエンコーダ１００の全体が大型化してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、スケールおよびヘッドの短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができるリニアエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のリニアエンコーダは、長手方向に沿って表面に形成された目盛を有する板状のスケールと、スケールの長手方向に沿って移動するとともに、スケールに形成された目盛を読み取ることによって、スケールに対する相対的な移動量を検出する読取部を有するヘッドとを備えるリニアエンコーダであって、ヘッドは、スケールの表面に当接することによって、スケールおよびヘッドの間隔を保持するスペーサを備え、スケールは、目盛と、読取部との間に介在して配置される板状体を備え、スペーサは、板状体の表面に当接するようにしてヘッドに設けられることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、スペーサは、板状体の表面に当接するようにしてヘッドに設けられるので、スペーサの通り道と、目盛との間隔を近接させて配置した場合であっても、目盛をスペーサにて踏んでしまうことはない。したがって、このようなリニアエンコーダによれば、目盛を破損してしまったり、測定精度が低下してしまったりすることなく、スペーサの通り道と、目盛との間隔を近接させて配置することができるので、リニアエンコーダは、スケールおよびヘッドの短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００１６】
本発明では、スペーサは、スペーサの通り道と、目盛とを重ならせるようにしてヘッドに設けられることが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、スペーサは、スペーサの通り道と、目盛とを重ならせるようにして配置されているので、リニアエンコーダは、スケールおよびヘッドの短手方向の長さを更に短くすることができ、全体を更に小型化することができる。
【００１８】
本発明では、目盛をスケールの一方の表面に形成するとともに、スペーサをスケールの他方の表面に当接させることによって、スケールを板状体として機能させることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、リニアエンコーダは、スケールを板状体として機能させているので、新たな部材を追加することなく、スケールおよびヘッドの短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００２０】
本発明では、目盛を覆うようにしてスケールに板状体を貼り付けることによって、目盛と、読取部との間に板状体を介在して配置することが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、リニアエンコーダは、スケールの材質と、板状体の材質とを別々に選択することができるので、設計の自由度を向上させることができる。
【００２２】
本発明では、板状体は、ガラスからなることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、ガラスは、他の材質と比較して高い平面度を得ることができるので、リニアエンコーダは、スケールに対してヘッドを移動させるときに目盛および読取部の間隔の変化を安定させることができる。したがって、リニアエンコーダは、測定精度を向上させることができる。
【００２４】
本発明によれば、読取部は、電磁誘導を利用することによって目盛を読み取ることが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、電磁誘導式は、目盛および読取部の間隔を広くした場合であっても静電容量式や、光電式と比較して高い検出精度を維持することができる。したがって、リニアエンコーダは、測定精度を低減させることなく、スケールおよびヘッドの短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアエンコーダを示す図
【図２】リニアエンコーダを側面側から見た図
【図３】スケールおよびヘッドを分解した状態を示す斜視図
【図４】本発明の第２実施形態に係るリニアエンコーダを側面側から見た図
【図５】本発明の第３実施形態に係るリニアエンコーダを側面側から見た図
【図６】従来のリニアエンコーダを示す図
【図７】従来のリニアエンコーダを側面側から見た図
【図８】従来のスケールおよびヘッドを分解した状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るリニアエンコーダを示す図である。図２は、リニアエンコーダを側面側から見た図である。具体的には、図１は、リニアエンコーダをスケール側から見た図であり、図２は、図１のリニアエンコーダを紙面上側から見た図である。
リニアエンコーダ１は、図１および図２に示すように、板状のスケール２と、スケール２の長手方向（紙面左右方向）に沿って移動するヘッド３とを備えている。
【００２８】
スケール２は、長手方向に沿って表面（ヘッド３側とは反対側の面）に形成された目盛２１を有している。目盛２１は、スケール２の長手方向に沿って所定のピッチで配置された円環状の複数のスケールコイル２１１のパターンによって構成されている。なお、スケール２は、ガラス製である。また、スケールコイル２１１は、スケール２の短手方向に沿って３行にわたって形成されている。
【００２９】
ヘッド３は、スケール２に形成された目盛２１を読み取ることによって、スケール２に対する相対的な移動量を検出する読取部３１を有している。読取部３１は、略円環状に形成された励磁コイル３１１と、励磁コイル３１１の内側に設けられた複数の検出コイル３１２とを有し、ヘッド３の表面（スケール２側の面）に設けられている。したがって、読取部３１は、電磁誘導を利用することによって目盛２１を読み取るように構成されている。なお、励磁コイル３１１は、スケール２の長手方向に沿って長軸を有する略楕円形状に形成されている。また、励磁コイル３１１および検出コイル３１２は、スケール２の短手方向に沿って３行にわたって形成されている。
【００３０】
図３は、スケールおよびヘッドを分解した状態を示す斜視図である。
また、ヘッド３は、図１〜図３に示すように、スケール２の短手方向に沿った回転軸を有する４つのベアリング３２と、スケール２およびヘッド３の対向方向に沿った回転軸を有する２つのベアリング３３とを備えている。そして、ヘッド３は、ベアリング３２の周面をスケール２の表面に押し付けるとともに、ベアリング３３の周面をスケール２の側面に押し付けるようにして配設される。
【００３１】
ここで、各ベアリング３２は、図２に示すように、読取部３１よりもスケール２側に向かって突出するようにしてヘッド３に設けられている。したがって、各ベアリング３２は、スケール２の表面に当接することによって、スケール２およびヘッド３の間隔を保持するスペーサとしても機能している。
【００３２】
また、各ベアリング３２は、図１に示すように、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１とを重ならせるようにして配置されている。さらに、リニアエンコーダ１は、図２に示すように、目盛２１をスケール２の一方の表面（ヘッド３側とは反対側の面）に形成するとともに、各ベアリング３２をスケール２の他方の表面（ヘッド３側の面）に当接させている。換言すれば、リニアエンコーダ１は、目盛２１と、読取部３１との間に介在して配置される板状体としてスケール２を機能させている。したがって、スケール２に対してヘッド３を移動させると、各ベアリング３２は、目盛２１が形成されたスケール２の表面とは反対側の表面を転動していくことになる。
【００３３】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）リニアエンコーダ１は、目盛２１をスケール２の一方の表面に形成するとともに、各ベアリング３２をスケール２の他方の表面に当接させているので、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１との間隔を近接させて配置した場合であっても、目盛２１を各ベアリング３２にて踏んでしまうことはない。したがって、このようなリニアエンコーダ１によれば、目盛２１を破損してしまったり、測定精度が低下してしまったりすることなく、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１との間隔を近接させて配置することができるので、リニアエンコーダ１は、スケール２およびヘッド３の短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００３４】
（２）各ベアリング３２は、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１とを重ならせるようにして配置されているので、リニアエンコーダ１は、スケール２およびヘッド３の短手方向の長さを更に短くすることができ、全体を更に小型化することができる。
（３）リニアエンコーダ１は、目盛２１をスケール２の一方の表面に形成するとともに、各ベアリング３２をスケール２の他方の表面に当接させることによって、スケール２を板状体として機能させているので、新たな部材を追加することなく、スケール２およびヘッド３の短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
（４）読取部３１は、電磁誘導を利用することによって目盛２１を読み取るので、リニアエンコーダ１は、測定精度を低減させることなく、スケール２およびヘッド３の短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００３５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るリニアエンコーダを側面側から見た図である。
前記第１実施形態では、リニアエンコーダ１は、目盛２１をスケール２の一方の表面に形成するとともに、各ベアリング３２をスケール２の他方の表面に当接させることによって、目盛２１と、読取部３１との間に介在して配置される板状体としてスケール２を機能させていた。
【００３６】
これに対して、本実施形態では、リニアエンコーダ１Ａは、図４に示すように、長手方向に沿って表面（ヘッド３側の面）に形成された目盛２１Ａを有するスケール２Ａを備え、目盛２１Ａと、読取部３１との間に板状体２２を介在して配置し、各ベアリング３２は、板状体２２の表面に当接するようにしてヘッド３に設けられている点で異なる。
【００３７】
板状体２２は、ガラス製であり、目盛２１Ａを覆うようにしてスケール２Ａに接着剤Ｂを介して貼り付けられている。
なお、スケール２Ａは、目盛２１Ａと同一の厚さに形成された目盛２１Ａとは異なるパターンを目盛２１Ａの外側に有していてもよい。これによれば、スケール２Ａと、板状体２２とを安定して平行に貼り合わせることができる。
【００３８】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（２），（４）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（５）各ベアリング３２は、板状体２２の表面に当接するようにしてヘッド３に設けられているので、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１Ａとの間隔を近接させて配置した場合であっても、目盛２１Ａを各ベアリング３２にて踏んでしまうことはない。したがって、このようなリニアエンコーダ１Ａによれば、目盛２１Ａを破損してしまったり、測定精度が低下してしまったりすることなく、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１Ａとの間隔を近接させて配置することができるので、リニアエンコーダ１Ａは、スケール２Ａおよびヘッド３の短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００３９】
（６）リニアエンコーダ１Ａは、スケール２Ａの材質と、板状体２２の材質とを別々に選択することができるので、設計の自由度を向上させることができる。
（７）板状体２２は、ガラスからなるので、リニアエンコーダ１Ａは、スケール２Ａに対してヘッド３を移動させるときに目盛２１Ａおよび読取部３１の間隔の変化を安定させることができる。したがって、リニアエンコーダ１Ａは、測定精度を向上させることができる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図５は、本発明の第３実施形態に係るリニアエンコーダを側面側から見た図である。
前記第１実施形態では、リニアエンコーダ１は、読取部３１を有するヘッド３を備え、読取部３１は、ヘッド３の表面（スケール２側の面）に設けられていた。
【００４１】
これに対して、本実施形態では、リニアエンコーダ１Ｂは、読取部３１Ｂを有するヘッド３Ｂを備え、読取部３１Ｂは、目盛２１が形成されたスケール２の表面と対向するように配設された板状のプレート３４のスケール２側の表面に設けられている点で異なる。なお、このプレート３４は、スケール２を避けるようにして設けられた支持体３４１を介してヘッド３Ｂに固定されている。
【００４２】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（１），（２），（４）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（８）リニアエンコーダ１Ｂは、目盛２１をスケール２の一方の表面に形成するとともに、各ベアリング３２をスケール２の他方の表面に当接させることによって、スケール２を板状体として機能させているので、スケール２およびヘッド３の短手方向の長さを短くすることができ、全体を小型化することができる。
【００４３】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、各ベアリング３２は、スケール２，２Ａの表面に当接することによって、スケール２，２Ａおよびヘッド３，３Ｂの間隔を保持するスペーサとして機能していた。これに対して、スペーサは、ベアリングでなくてもよく、例えば、プラスチック製の円柱などであってもよい。
【００４４】
前記各実施形態では、各ベアリング３２は、各ベアリング３２の通り道と、目盛２１，２１Ａとを重ならせるようにして配置されていたが、重ならせるように配置されていなくてもよい。
前記各実施形態では、読取部３１，３１Ｂは、電磁誘導を利用することによって目盛２１，２１Ａを読み取るように構成されていたが、静電容量などの他の方式を利用することによって目盛２１，２１Ａを読み取るように構成されていてもよい。
前記第２実施形態では、板状体２２は、ガラス製であったが、これとは異なる材質を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明は、リニアエンコーダに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１Ｂ  リニアエンコーダ
２，２Ａ        スケール
３，３Ｂ        ヘッド
２１，２１Ａ    目盛
２２            板状体
３１，３１Ｂ    読取部
３２            ベアリング
３３            ベアリング
３４            プレート
２１１          スケールコイル
３１１          励磁コイル
３１２          検出コイル
３４１          支持体
Ｂ              接着剤
【図１】
2015145858.tif 000003
【図２】
2015145858.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015145858.tif 000007
【図６】
2015145858.tif 000008
【図７】
2015145858.tif 000009
【図８】
2015145858.tif 000010