(57)【要約】【課題】センサの位置を簡易操作により精密に設定する。【解決手段】位置信号が備え付けられたスケール部５と、スケール部の位置信号形成面に対向して配置される基板９と、位置信号を検出するセンサ１０が取り付けられ、基板９のスケール部５側に固定されるセンサホルダ１１と、スケール部５に対するセンサ１０の対向間隔を調節する調節部材１２とを有する検出部６とを備え、センサホルダ１１を一対の凹溝１７Ａ、１７Ｂで区割りして形成された外側領域１９ａ、１９ｂを調節部材１２で押圧することにより、スケール部５に対するセンサ１０の対向間隔を精密に調節する。【選択図】　図２
2004132843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体機器の可動部の移動動作に伴って、位置信号が設けられたスケール部に対して相対移動し、上記位置信号を検出する検出部を備え、
上記検出部は、上記スケール部の位置信号形成面に対向して配置される基板と、上記基板の上記スケール部と対向する面に取り付けられ、上記位置信号形成面に対向して上記位置信号を検出するセンサが取り付けられるセンサホルダと、上記センサホルダを上記基板側から押圧することにより、上記スケール部に対する上記センサの対向間隔を調節する調節部材とを有し、
上記センサが取り付けられたセンサ取り付け領域を挟むように幅方向に一対の凹溝が上記センサホルダに形成され、これらの凹溝により区割りされて形成された上記センサ取り付け領域の外側領域が上記調節部材によって押圧されることによって、上記凹溝により上記センサ取り付け領域の撓み発生が抑制されて上記センサと上記スケール部の位置信号形成面との対向間隔の調整が行われることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
上記基板と上記センサホルダには、上記基板に対して、上記センサホルダを首振り自在に支持する首振り機構が設けられ、
上記首振り機構により、上記基板に対して上記センサホルダを回転操作することによって、上記スケール部の位置信号形成面に対する上記センサの角度調整が行われることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可動部を有する工作機械や産業用ロボット等の本体機器に付設されて、可動部の移動量や移動位置を検出する位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の工作機械や産業用ロボット等の本体機器には、テーブル等の可動部の移動量や移動位置を検出するための位置検出装置が備え付けられている。位置検出装置は、可動部の移動量や移動位置を示す位置信号が設けられた長尺状のスケール部と、位置信号を検出するセンサが取り付けられ、センサがスケール部の位置信号形成面に対向するように組み付けられる検出部とを備えている。位置検出装置は、スケール部の位置信号形成面に対してセンサが所定の対向間隔をもって、スケール部に対して検出部が位置決めされ、組み合わされている。
【０００３】
位置検出装置は、検出部が本体機器の可動部又は固定部に対して適宜の連結機構によって連結されている。位置検出装置では、例えば検出部が可動部に連結されている場合、可動部の移動動作に伴って、センサがスケール部の位置信号形成面に沿ってスライド移動し、センサがスケール部の定点から所定の位置の位置信号を検出する。位置検出装置は、検出部から位置情報が本体機器へと出力し、可動部の移動動作を制御する。位置検出装置は、センサがスケール部の位置信号を正確に検出して本体機器の可動の適切な制御を行えるように、スケール部に対するセンサの対向間隔が所定の対向間隔に精密に設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の位置検出装置では、センサを検出部のスケール部と対向する面に直接取り付けて固定するか、若しくは、センサを支持するセンサ支持部材に取り付け、このセンサ支持部材を検出部のスケール部と対向する面に直接取り付けて固定している。このため、位置検出装置では、センサ又はセンサ支持部材を検出部に固定する際、センサ又はセンサ支持部材をスケール部とセンサとの対向間隔が所定の対向間隔となるように治具等を用いて位置決めした状態で、検出部に一度仮止めした後に検出部に本固定される。
【０００５】
位置検出装置では、本固定する際に治具等が取り外されるために、センサ又はセンサ支持部材に位置ずれが生じ、スケール部に対するセンサの対向間隔が精密に設定されなくなってしまうことがあった。位置検出装置では、スケール部に対するセンサの対向間隔が所定の対向間隔に精密に設定されていないために、スケール部の位置信号を正確に検出することが困難となる。また、位置検出装置では、可動部の移動位置を精密に検出し得なくなるため、可動部の位置が適切に制御されなくなってしまうといった問題が生じる。更に、位置検出装置では、センサ又はセンサ支持部材の位置ずれが生じる度に、センサ又はセンサ支持部材の位置を再調節する面倒な操作が必要となり、作業効率が低下してしまうといった問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易操作によりスケールに対するセンサの位置決めを精密に設定し得るようにした位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明に係る位置検出装置は、本体機器の可動部の移動動作に伴って、位置信号が設けられたスケール部に対して相対移動し、上記位置信号を検出する検出部を備える。検出部は、スケール部の位置信号形成面に対向して配置される基板と、基板のスケール部と対向する面に取り付けられ、位置信号形成面に対向して位置信号を検出するセンサが取り付けられるセンサホルダと、センサホルダを基板側から押圧することにより、スケール部に対するセンサの対向間隔を調節する調節部材とを有する。上記センサホルダには、センサが取り付けられたセンサ取り付け領域を挟むように幅方向に一対の凹溝が形成され、これらの凹溝により区割りされて形成された上記センサ取り付け領域の外側領域が上記調節部材によって押圧される。
【０００８】
以上のように構成された本発明にかかる位置検出装置によれば、本体機器の可動部が固定部に対して移動動作することにより、スケール部に対して検出部が相対移動する。位置検出装置では、検出部の基板に取り付けられたセンサがスケール部の位置信号を検出し、位置情報を本体機器に出力して可動部の位置制御等が行われる。
【０００９】
位置検出装置においては、調節部材によってセンサホルダを押圧することにより、このセンサホルダを介してスケール部の位置信号形成面とセンサとの対向間隔を精密に調節する操作が行われる。位置検出装置では、調節部材がセンサホルダに設けられた一対の凹溝により区割りされて形成されたセンサ取り付け領域の外側領域を押圧することで、センサホルダの撓みが一対の凹溝において吸収され、センサ取り付け領域における撓みの発生が抑制されるようにする。位置検出装置によれば、上述した調節部材による簡易な操作及びセンサホルダの一対の凹溝によってセンサ取り付け領域が位置信号形成面に対して全体が平行な状態で移動し、スケール部の位置信号形成面とセンサとの対向間隔が精密に設定されるようになる。
【００１０】
したがって、位置検出装置によれば、センサとスケール部の位置信号形成面との対向間隔が全域に亘って精密に保持された状態で、本体機器の可動部の移動動作に伴って、検出部がスケール部に対して相対移動することにより、センサが位置信号を検出する。位置検出装置によれば、精密に位置設定されたセンサによる位置信号の検出により、可動部の位置検出及び位置制御が精密に行われるようにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として図面に示した位置検出装置１は、図１及び図２に示すように、固定部２と可動部３とを有する本体機器４の固定部２に取り付けられたスケール部５と、本体機器４の可動部３に取り付けられた検出部６とを備える。本体機器４の可動部３は、各種の工作機械や産業用機械或いは精密機械の加工テーブルやバイト台等であり、精密な移動動作を行う。
【００１２】
位置検出装置１は、スケール部５に対して検出部６が組み付けられ、検出部６の一端に設けられた連結機構７が可動部３に接続されているキャリア８と接続されており、可動部３の移動動作が連結機構７及びキャリア８を介して検出部６に伝えられる。位置検出装置１では、検出部６に伝えられた可動部３の移動動作に伴って、検出部６がスケール部５を移動する。位置検出装置１は、検出部６の移動によって検出された位置情報を可動部３にフィードバックして、可動部３の移動動作を制御する。
【００１３】
スケール部５は、長尺状に形成されており、本体機器４の可動部３の移動量や移動位置等の位置情報を示す光学的、磁気的或いは機械的な信号等が第１の主面の長手方向に直線状に設けられ、この第１の主面を位置信号形成面５ａとして構成してなる。スケール部５は、鉄やステンレス材等からなり、長さ方向の全域に亘って被覆するに足る長さを有するとともに、底面部が開放されたチャンネル状に形成されているケース部材に収納されている。ケース部材は、一方の側面側に詳細を省略するが本体機器４の固定部２に取り付け固定するための取り付け部が形成されている。
【００１４】
検出部６は、スケール部５の位置信号形成面５ａに対向して走行自在に配置される基板９と、スケール部５の位置信号を検出するセンサ１０が取り付けられ、基板９のスケール部５側に固定されるセンサホルダ１１と、詳細を後述するようにスケール部５に対するセンサ１０の対向間隔Δｘを調節する調節部材１２とを備える。
【００１５】
検出部６は、図２及び図３に示すように、詳細を後述するように基板９がスケール部５に対して精密に位置決めされて組み合わせされるとともに、この基板９に固定されたセンサホルダ１１を調節部材１２で精密に位置決めすることより、センサホルダ１１を介してセンサ１０がスケール部５の位置信号形成面５ａに対して精密に設定される。検出部６は、センサホルダ１１が固定されている基板９が本体機器４の可動部３の移動動作に伴って、スケール部５の位置信号形成面５ａをスライド移動することによって、位置信号をセンサ１０で検出して可動部３の移動量や移動位置を本体機器４に出力する。
【００１６】
基板９は、矩形状に形成され、スケール部５と対向する面にセンサホルダ１１が固定される収納凹部１３を有する。基板９には、センサホルダ１１を固定するネジ１４を貫通させる貫通孔１４ａが収納凹部１３の幅方向に対して、両端近傍の位置に形成されている。また、基板９には、調節部材１２がねじ込まれるネジ孔１２ａ、及び後述するセンサホルダ１１に形成され、センサ１０の回転方向の角度調整の回転支点となる凸部１５が嵌め合わされる穴部１６が形成されている。
【００１７】
基板９には、スケール部５の長手方向にスライド移動を自在にする複数のガイドローラ１８ａ〜１８ｅがスケール部５の長手方向の両端近傍やスケール部５の下縁部との対向位置にそれぞれ備え付けられている。基板９は、連結機構７やキャリア８を介して、本体機器４の可動部３の移動動作に伴い、各ガイドローラ１８ａ〜１８ｅが位置信号形成面５ａを転動することにより、スケール部５に対して縦振れや横振れ等を生じることなく円滑なスライド移動が行われる。
【００１８】
センサホルダ１１は、図４に示すように、略矩形状に形成されており、中央部の領域がスケール部５の位置信号を検出するセンサ１０を接着固定しているセンサ取り付け領域１０ａとして構成されている。センサ１０は、一端が本体機器４の出力部と接続されているフレキシブルケーブル４ａと接続されており、検出した位置信号を位置情報として出力部に出力する。
【００１９】
センサホルダ１１には、スケール部５と対向する面に、センサ取り付け領域１０ａを挟むようにして、幅方向に一対の凹溝１７Ａ、１７Ｂが形成されている。センサホルダ１１は、スケール部５に対するセンサ１０の位置を調節する際に、凹溝１７Ａ、１７Ｂで区割りされたセンサ取り付け領域１０ａの相対する外側領域１９ａ、１９ｂが調節部材１２によって押圧される。センサホルダ１１では、基板９側から調節部材１２に外側領域１９ａ、１９ｂが押圧されることによって、外側領域１９ａ、１９ｂに生じる歪みや撓みが凹溝１７Ａ、１７Ｂによって吸収されるため、センサ取り付け領域１０ａに撓みや歪みが生じることが防止される。したがって、このセンサホルダ１１によれば、スケール部５に対して平行な状態を保持して近接されるセンサ１０がスケール部５の位置信号形成面５ａに対して平行に移動して調節されるようになる。なお、凹溝１７Ａ、１７Ｂの形状は、外側領域１９ａ、１９ｂの撓みや歪みを吸収する機能を有すればよく、図４に示すような凹状に限定されず、例えばＵ字状凹溝、或いはそれぞれ複数の溝により構成されていてもよい。
【００２０】
センサホルダ１１には、幅方向の両端近傍に基板９に固定されるためのネジ１４をねじ込ませるネジ孔１４ｂ、及び基板９に形成されている穴部１６にはめ合わされる凸部１５がセンサ取り付け領域１０ａの一端の略中央部に形成されている。凸部１５及び穴部１６は、基板９に対するセンサホルダ１１の図３中の矢印Ａ方向で示す回転方向の回転支点となって、センサホルダ１１の首振り調整を自在とする首振り機構を構成する。センサホルダ１１は、凸部１５を穴部１６に嵌合させた状態で、スケール部５に対してセンサ１０の回転方向の角度調整がされる。なお、首振り機構は、スケール部５に対して回転方向の角度調整が可能であればよく、例えば基板９又はセンサホルダ１１の一方に凸部１５が設けられ、他方に凸部１５が嵌合される穴部１６が設けられるようにしてもよい。
【００２１】
調節部材１２は、基板９の外部からネジ孔１２ａにねじ込まれ、基板９の収納凹部１３に収納されているセンサホルダ１１の凹溝１７Ａ、１７Ｂに対してセンサ１０と相対する位置に先端が接するように備え付けられる。調節部材１２は、例えば螺旋状に溝が形成されたねじ等であり、ネジ孔１２ａにねじ込まれて先端がセンサホルダ１１を押圧して、スケール部５に近接させる方向に自在に調節可能とする部材からなる。調節部材１２は、スケール部５に対するセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きを調節する。
【００２２】
センサホルダ１１は、調節部材１２を介して、図５に示すように、スケール部５側に押圧されることで、全体に円弧状に湾曲するように撓みや歪みが生じるが上述した凹溝１７Ａ、１７Ｂが形成されていることにより撓みや歪みを吸収され、センサ取り付け領域１０ａにおける撓みや歪みの発生が抑制される。したがって、センサホルダ１１は、センサ取り付け領域１０ａを介して、センサ１０をスケール部５に対して平行な状態で近接させ、スケール部５とセンサ１０との対向間隔Δｘを狭くする。
【００２３】
なお、調節部材１２は、外部方向に緩められることによって、センサホルダ１１が可逆的に元の状態に戻るため、センサ１０のスケール部５に対して平行に離間させ、スケール部５とセンサ１０との対向間隔Δｘを広くする。調節部材１２は、スケール部５方向に押圧した際に生じるセンサホルダ１１の弾性応力によって、外部方向に戻す方向の力がかかり、ゆるみ止めの効果が得られるようになる。調節部材１２は、図３に示すように、外側領域１９ａ、１９ｂに３点設けたが、スケール部５に対してセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きを調節可能するならば２点、或いは４点以上設けるようにしてもよい。
【００２４】
位置検出装置１は、次のようにしてスケール部５に対してセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きを精密に調節する。位置検出装置１では、センサ１０が接着されたセンサホルダ１１を凸部１５及び穴部１６を回転支点にして回転させて、センサホルダ１１の回転方向の角度調整を行う。位置検出装置１は、スケール部５に対するセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きを所定の間隔及び傾きに調整して、設定した状態で、複数のネジ１４を締めてセンサホルダ１１が基板９の収納凹部１３に固定される。
【００２５】
位置検出装置１では、センサホルダ１１の回転角度やスケール部５に対するセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きの設定において、回転角度及び各移動量を示す出力波形等を用いて、所定の回転角度、対向間隔及び傾きに調節する。位置検出装置１では、センサホルダ１１を基板９に本固定する際に生じたずれを調節部材１２で、調節部材１２の押圧量を示す出力波形を見ながら、センサホルダ１１の位置を所定の対向間隔Δｘ及び傾きとなるように精密に調整する。位置検出装置１では、調節部材１２でセンサホルダ１１を調節することによって、スケール部５に対するセンサ１０の対向間隔Δｘ及び傾きが所定の間隔及び傾きに、簡易にかつ精密に設定する。
【００２６】
上述した位置検出装置１によれば、センサホルダ１１を基板９に本固定した際に生じるずれを調節部材１２を用いた簡易な操作及びセンサホルダ１１に形成した一対の凹溝１７Ａ、１７Ｂによって、センサ取り付け領域１０ａがスケール部５の位置信号形成面５ａに対して平行な状態で対向間隔Δｘ及び傾きが調節され、精密に所定の対向間隔Δｘ及び傾きに設定される。したがって、位置検出装置１によれば、可動部３の移動動作に伴って、センサ１０がスケール部５の位置信号形成面５ａとの対向間隔Δｘ及び傾きを所定の対向間隔及び傾きに精密に保持された状態でスライド移動し、位置信号を検出するようになる。位置検出装置１では、精密に保持されたセンサ１０によって検出された位置情報により、可動部３の位置検出及び位置制御が精密に行われる。
【００２７】
位置検出装置１では、本体機器４の固定部２にスケール部５を取り付けるとともに、可動部３に検出部６を取り付けるようにしたが、固定部２に検出部６を取り付けるとともに、可動部３にスケール部５を取り付けて、検出部６に対してスケール部がスライド移動するようにしてもよい。また、位置検出装置１では、検出部６により検出された位置情報を可動部３にフィードバックして可動部３の移動動作を制御するようにしているが、例えば位置情報を適宜の表示装置に送出して可動部３位置を表示するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる位置検出装置は、センサホルダを基板に本固定する際に生じるずれを調節部材で調節するため、スケール部に対するセンサの対向間隔の精密な設定が簡易となる。また、位置検出装置は、センサホルダに設けた一対の凹溝によってセンサ取り付け領域の撓み発生が抑制されるために、センサがスケール部に対して平行となり、センサの傾きによる位置信号の変化が防止され検出が高精度となる。したがって、位置検出装置では、スケール部に対するセンサの対向間隔及び傾きが精密に設定されることから、位置信号の検出が高精度及び安定となり、可動部の位置検出及び位置制御の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる位置検出装置を本体機器に備え付けた状態の概略図である。
【図２】同位置検出装置の検出部の断面図である。
【図３】同位置検出装置の検出部の背面図である。
【図４】同位置検出装置のセンサホルダの斜視図である。
【図５】同位置検出装置においてスケール部に対するセンサの位置調整操作を説明する要部断面図である。
【符号の説明】
１　位置検出装置、５　スケール部、６　検出部、７　連結機構、９　基板、１０　センサ、１０ａ　センサ取り付け領域、１１　センサホルダ、１２　調節部材、１２ａ　ネジ孔、１３　収納凹部、１４　ネジ、１４ａ　貫通孔、１４ｂネジ孔、１５　凸部、１６　穴部、１７ａ、１７ｂ　凹溝、１８ａ〜１８ｅ　ガイドローラ、１９ａ、１９ｂ　外側領域
【図１】
2004132843.tif 000003
【図２】
2004132843.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004132843.tif 000006
【図５】
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