(57)【要約】【課題】長さの大きいリニアスケールを作製する場合にも、その製造プロセスが煩雑になるのを抑制することが可能なリニアスケールを提供する。【解決手段】このリニアスケール１１は、所定の方向へ延びるように形成されるとともに、所定の方向に沿ってＮ極領域１１ｂとＳ極領域１１ｃとが交互に並ぶように設けられた２つのスケール部１１ａが長さ方向に接続されたものであって、一方のスケール部１１ａのＳ極領域１１ｃがその最も磁束密度が高い位置において切断されることにより形成される端部１１ｄと、他方のスケール部１１ａのＳ極領域１１ｃがその最も磁束密度が高い位置において切断されることにより形成される端部１１ｅとが接合されている。【選択図】図４
2007093500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向へ延びるように形成されるとともに、前記所定の方向に沿ってＮ極に着磁された着磁領域とＳ極に着磁された着磁領域とが交互に並ぶように設けられた第１スケール部および第２スケール部の少なくとも２つのスケール部が長さ方向に接続されたものであって、
前記第１スケール部の所定の前記着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される前記第１スケール部の端部と、前記第２スケール部の前記第１スケール部の端部と同じ磁極の前記着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される前記第２スケール部の端部とが接合されている、リニアスケール。
【請求項２】
長さ方向に２箇所以上の接続箇所を有し、その各接続箇所において、一方側のスケール部である第１スケール部の端部と他方側のスケール部である第２スケール部の端部とが互いに接合されている、請求項１に記載のリニアスケール。
【請求項３】
請求項１または２に記載のリニアスケールを備えたリニアエンコーダ装置であって、
前記リニアスケールは、固定部に直線的に配置されており、
モータの駆動により移動する可動部に設けられ、前記リニアスケールを読取る検出ヘッドをさらに備えた、リニアエンコーダ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のリニアエンコーダ装置を備えたリニアモータであって、
所定のピッチで磁極が配列された直線的な固定子を有するリニアモータ本体をさらに備え、
前記可動部は、前記固定子に対向する可動子を有するとともに、前記リニアモータ本体に対して移動可能に設けられており、
前記リニアモータ本体に前記リニアスケールが前記固定子と平行に設けられる一方、前記可動部に、前記リニアスケールと対向するように前記検出ヘッドが設けられている、リニアモータ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のリニアスケールを備えた単軸ロボットであって、
直線的に延びるガイドレールが設けられる単軸ロボット本体と、
前記ガイドレールに沿って直線的に移動する可動部と、
前記可動部のナット部分に螺合するボールねじ軸と、
前記単軸ロボット本体に固定され、前記ボールねじ軸を回転させるモータとをさらに備え、
前記リニアスケールは、前記単軸ロボット本体に前記ガイドレールと平行に、かつ、直線的に配置されており、
前記可動部には、前記リニアスケールを読取る検出ヘッドと、作業部材が着脱可能に取付けられる作業部材支持用テーブルとが設けられている、単軸ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアスケールと、このリニアスケールを読取る検出ヘッドを有するリニアエンコーダ装置と、このリニアエンコーダ装置を装備するリニアモータと、このリニアモータを用いた単軸ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リニアモータ等において可動部の移動の制御およびモータの駆動の制御のためにリニアエンコーダ装置により可動部の位置の検出を行うようにしたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来のリニアモータでは、位置情報を示すリニアスケールをリニアモータ本体の長手方向（可動部の移動方向）に沿って延びるように配置するとともに、磁気センサでリニアスケールを読取ることにより、可動部の位置情報を取得し、取得した位置情報に基づいてモータのフィードバック制御を行うのが一般的である。また、従来のリニアスケールでは、位置情報を表すため、その延びる方向に沿ってＮ極に着磁された領域（Ｎ極領域）とＳ極に着磁された領域（Ｓ極領域）とが一定の微小なピッチで交互に設けられている。このようなリニアスケールのＮ極領域およびＳ極領域は、未着磁の磁性材料を着磁ベッドに設置した後、磁性材料の上面をその延びる方向に沿って着磁ヘッドでなぞるように着磁することによって形成される。
【０００４】
また、従来、上記のようなリニアモータを用いて、可動部に取付けた作業部材を所定の方向に沿って移動させる単軸ロボットが知られている。このような単軸ロボットにおいて、作業部材の移動範囲を大きくしたい場合には、リニアモータにおいて可動部の移動範囲が大きくなるように構成する必要がある。この場合、リニアモータ本体の長さを大きくするとともに、リニアスケールの長さも大きくする必要がある。なお、このような長さの大きいリニアスケールを作製する方法としては、ロール状に巻かれた磁性材料を送り出しながら上記のようにその上面を着磁ヘッドでなぞってＮ極領域およびＳ極領域の着磁を行い、着磁後の磁性材料を再度ロール状に巻き取ることによって作製するという方法が考えられる。
【特許文献１】特開平９−２６１９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来考えられているリニアスケールの作製方法では、Ｎ極領域およびＳ極領域の着磁を一定の微小なピッチで行うためには、磁性材料の送り位置精度の管理を精密に行う必要があるという不都合がある。このため、長さの大きいリニアスケールを作製する場合に、その製造プロセスが煩雑になるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の１つの目的は、長さの大きいリニアスケールを作製する場合にも、その製造プロセスが煩雑になるのを抑制することが可能なリニアスケールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のリニアスケールは、所定の方向へ延びるように形成されるとともに、所定の方向に沿ってＮ極に着磁された着磁領域とＳ極に着磁された着磁領域とが交互に並ぶように設けられた第１スケール部および第２スケール部の少なくとも２つのスケール部が長さ方向に接続されたものであって、第１スケール部の所定の着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される第１スケール部の端部と、第２スケール部の第１スケール部の端部と同じ磁極の着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される第２スケール部の端部とが接合されている。
【０００８】
このリニアスケールでは、上記のように、Ｎ極に着磁された着磁領域とＳ極に着磁された着磁領域とが交互に並ぶように設けられた第１スケール部および第２スケール部のそれぞれの端部を互いに接合することによって、直線的に接続された第１スケール部および第２スケール部からなる長さの大きいリニアスケールを形成することができる。この場合、ロール状に巻かれた磁性材料を送り出しながら着磁することにより長さの大きいリニアスケールを作製する場合と異なり、磁性材料の送り位置精度などを管理する必要がないので、長さの大きいリニアスケールを作製する場合にも、その製造プロセスが煩雑になるのを抑制することができる。また、第１スケール部の所定の着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される第１スケール部の端部と、第２スケール部の第１スケール部の端部と同じ磁極の着磁領域がその最も磁束密度が高い位置またはその付近において切断されることにより形成される第２スケール部の端部とを接合することによって、着磁領域の最も磁束密度の高い位置またはその付近で切断することによって形成された端部では、元の着磁領域の磁極と反対の磁極が生じるのが抑制されるので、第１スケール部および第２スケール部のそれぞれの端部を同じ磁極の状態で互いに接合させることができる。これにより、第１スケール部と第２スケール部との接合部における磁束分布の乱れを低減させることができるので、その接合部における磁束分布の乱れに起因する検出信号の乱れを低減させることができる。
【０００９】
上記のリニアスケールにおいて、好ましくは、長さ方向に２箇所以上の接続箇所を有し、その各接続箇所において、一方側のスケール部である第１スケール部の端部と他方側のスケール部である第２スケール部の端部とが互いに接合されている。このように構成すれば、長さ方向に直線的に並ぶように接続された３つ以上のスケール部によって、容易に、長さの大きいリニアスケールを作製することができる。
【００１０】
また、本発明のリニアエンコーダ装置は、上記のリニアスケールを備えたものであって、リニアスケールは、固定部に直線的に配置されており、モータの駆動により移動する可動部に設けられ、リニアスケールを読取る検出ヘッドをさらに備えている。このように構成すれば、上記の所定の方向へ延びる長さの大きいリニアスケールを用いて、可動部の移動位置の検出範囲の大きいリニアエンコーダ装置を得ることができる。
【００１１】
また、本発明のリニアモータは、上記のリニアエンコーダ装置を備えたものであって、所定のピッチで磁極が配列された直線的な固定子を有するリニアモータ本体をさらに備え、可動部は、固定子に対向する可動子を有するとともに、リニアモータ本体に対して移動可能に設けられており、リニアモータ本体にリニアスケールが固定子と平行に設けられる一方、可動部に、リニアスケールと対向するように検出ヘッドが設けられている。このリニアモータによれば、可動部の移動範囲が大きくなるように構成した場合にも、上記のリニアエンコーダ装置を用いて、容易に、可動部の移動位置の制御とリニアモータの駆動の制御とを行うことができる。
【００１２】
また、本発明の単軸ロボットは、上記のリニアスケールを備えたものであって、直線的に延びるガイドレールが設けられる単軸ロボット本体と、ガイドレールに沿って直線的に移動する可動部と、可動部のナット部分に螺合するボールねじ軸と、単軸ロボット本体に固定され、ボールねじ軸を回転させるモータとをさらに備え、リニアスケールは、単軸ロボット本体にガイドレールと平行に、かつ、直線的に配置されており、可動部には、リニアスケールを読取る検出ヘッドと、作業部材が着脱可能に取付けられる作業部材支持用テーブルとが設けられている。このように構成すれば、本発明のリニアスケールが単軸ロボットに有効に適用される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるリニアスケールでは、Ｎ極に着磁された着磁領域とＳ極に着磁された着磁領域とが交互に並ぶように設けられた第１スケール部および第２スケール部のそれぞれの端部を互いに接合することによって、直線的に接続された第１スケール部および第２スケール部からなる長さの大きいリニアスケールを形成することができる。この場合、ロール状に巻かれた磁性材料を送り出しながら着磁することにより長さの大きいリニアスケールを作製する場合と異なり、磁性材料の送り位置精度などを管理する必要がないので、長さの大きいリニアスケールを作製する場合にも、その製造プロセスが煩雑になるのを抑制することができる。しかも、前記両スケール部の、磁束密度が高い位置またはその付近において切断された端部同士を接合することによって、両スケール部の接合箇所における磁束分布の乱れを低減させることができるので、その接合箇所における磁束分布の乱れに起因する検出信号の乱れを低減させることができ、検出精度を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態による単軸ロボットの構成を示した縦断平面図、図２は図１に示した一実施形態による単軸ロボットのII−II線に沿った断面図、図３は本発明の一実施形態によるリニアモータ機構部分の一部とリニアエンコーダおよび制御手段を模式的に示した図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態による単軸ロボットＲの構成について説明する。
【００１６】
本実施形態による単軸ロボットＲは、リニアエンコーダ装置を備えたリニアモータを用いて構成されている。また、本実施形態による単軸ロボットＲは、図１および図２に示すように、固定子を有するロボット本体（リニアモータ本体）１と、固定子に対向する可動子を有することにより、ロボット本体１に対してＡ方向に直線的に移動可能なように構成された可動部２とを備えている。
【００１７】
上記ロボット本体１は、ベース部３と両側壁部分を構成する一対のカバー部材４とからなり、図１中のＡ方向に延びる横長枠状に形成されている。また、ロボット本体１内には、一定幅のガイドレール５がベース部３上に設けられるとともに、そのガイドレール５の上方にステータ部（固定子）６が直線的に配置されている。このステータ部６は、ＮおよびＳの磁極が交互に逆向きに位置するように所定のピッチで軸方向（Ａ方向）に配列された多数個の環状の永久磁石（図示省略）を有している。また、ステータ部６は、シャフト状に形成されるとともに、その両端部がロボット本体１に支持されている。
【００１８】
また、可動部２は、ステータ部６を挿通させる中空の可動ブロック８を有している。そして、可動ブロック８の下端には、上記ガイドレール５に係合する被ガイド部９が設けられることにより、可動ブロック８がガイドレール５に摺動自在に支持されている。また、可動ブロック８の中空部の内周には、電機子を構成するコイル（可動子）７が固定されている。これにより、可動部２がロボット本体１に組み付けられた状態で、ステータ部６の周囲にコイル７がステータ部６の延びる方向（Ａ方向）に沿って配置されるように構成されている。
【００１９】
可動部２の上部には、作業部材支持用のテーブル１０が設けられている。そして、このテーブル１０に、用途に応じた各種の作業部材が取付けられるように構成されている。また、テーブル１０は、可動ブロック８にボルト止め等により取付けられている。また、可動部２の可動範囲の両端に相当するロボット本体１の両端の内壁部には、衝撃吸収のためのダンパ３０が設けられている。
【００２０】
さらに、単軸ロボットＲには、リニアエンコーダが設けられている。このリニアエンコーダは、磁気的に読取り可能な位置情報を記録したリニアスケール１１（図１参照）と、このリニアスケール１１を読取る検出ヘッド１２と、検出ヘッド１２をリニアスケール１１に対して相対的に移動させつつ検出ヘッド１２からの信号を入力して演算処理する演算処理部（後述するコントローラ２０）とを備えている。本実施形態において、リニアスケール１１は、位置情報を磁気的に記録した磁気スケールからなり、検出ヘッド１２は、磁気記録情報の読取りが可能なＭＲセンサからなっている。そして、リニアスケール１１は、ガイドレール５の一方の側方において、ベース部３の上面にベース部３の実質的に全長にわたって設けられている。また、検出ヘッド１２は、可動ブロック８の一方の側部の下端に、リニアスケール１１に対向するように配置されている。
【００２１】
また、リニアスケール１１には、一定の微小ピッチ毎の位置を示すため、後述するように、Ｎ極に着磁された着磁領域（Ｎ極領域）とＳ極に着磁された着磁領域（Ｓ極領域）とが交互に設けられている。このようにリニアスケール１１が形成されることにより、リニアスケール１１上を検出ヘッド１２が移動するにつれて、検出ヘッド１２からリニアスケール１１のＮ極領域およびＳ極領域に対応するＡ相およびＢ相の信号が出力されるように構成されている。また、検出ヘッド１２の出力信号は、コントローラ２０に入力される。そして、このコントローラ２０により、単軸ロボットＲのコイル７への供給電流が制御されることによって、リニアモータの駆動の制御及び可動部２の移動の制御が行われるように構成されている。また、コントローラ２０は、検出ヘッド１２をリニアスケール１１に対して相対的に移動させつつ、検出ヘッド１２から入力される信号を演算処理する演算処理部としての機能も有している。
【００２２】
図４は、本発明の一実施形態によるリニアスケールの部分的な平面図である。次に、図１、図３および図４を参照して、本実施形態によるリニアスケールの詳細な構成について説明する。
【００２３】
本実施形態によるリニアスケール１１は、図１および図３に示すように、所定の長さを有する２つのスケール部１１ａがＡ方向に沿って直線的に並ぶように接続されることによって形成されている。また、各スケール部１１ａは、所定の幅を有するシート状の磁性材料によって形成されている。また、図４に示すように、各スケール部１１ａの幅方向（Ｂ方向）における中央部近傍から一方端にかけての領域には、Ｎ極に着磁されたＮ極領域１１ｂとＳ極に着磁されたＳ極領域１１ｃとが、スケール部１１ａの長さ方向（Ｃ方向）に沿って一定の微小ピッチで交互に設けられている。
【００２４】
また、本実施形態では、２つのスケール部１１ａが互いに接続される領域では、一方のスケール部１１ａ（第１スケール部）のＳ極領域１１ｃが最も磁束密度の高い位置で切断されることにより形成された端部１１ｄと、他方のスケール部１１ａ（第２スケール部）のＳ極領域１１ｃが最も磁束密度の高い位置で切断されることにより形成された端部１１ｅとが接合されている。なお、２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅは、それぞれ、スケール部１１ａの延びる方向（Ｃ方向）に対して直交する方向に形成されている。
【００２５】
次に、図４を参照して、上記した本実施形態によるリニアスケール１１の製造プロセスについて説明する。
【００２６】
まず、所定の長さを有するとともに、幅方向の一方端側に長さ方向（Ｃ方向）に沿って一定の微小ピッチで交互にＮ極領域１１ｂとＳ極領域１１ｃとが設けられたシート状の磁性材料を２つ準備する。そして、本実施形態では、準備した磁性材料の長さ方向（Ｃ方向）の両端部側において、Ｓ極領域１１ｃの最も磁束密度が高い位置でその磁性材料を切断する。その際、磁性材料をその延びる方向（Ｃ方向）に対して直交する方向に沿って切断する。なお、この磁性材料の切断は、検出器を用いて、切断するＳ極領域１１ｃの磁束分布を検出しながら、磁束密度の最も高い位置を見つけて行う。このようにして、Ｓ極領域１１ｃが最も磁束密度の高い位置で切断されることにより形成された端部１１ｄ（１１ｅ）を有する２つのスケール部１１ａを作製する。
【００２７】
その後、作製した２つのスケール部１１ａのそれぞれの端部１１ｄおよび１１ｅを互いに接合させる。この際、スケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを裏面から接着テープで貼り合わせることによって、２つのスケール部１１ａを接合させる。上記のようにして、２つのスケール部１１ａが直線的に並ぶように接続された本実施形態による長さの大きいリニアスケール１１が作製される。
【００２８】
本実施形態では、上記のように、Ｎ極領域１１ｂとＳ極領域１１ｃとが交互に並ぶように設けられた２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを互いに接合して長さの大きいリニアスケール１１を形成することによって、ロール状に巻かれた磁性材料を送り出しながら着磁することにより長さの大きいリニアスケールを作製する場合と異なり、磁性材料の送り位置精度などを管理する必要がないので、長さの大きいリニアスケールを作製する場合にも、その製造プロセスが煩雑になるのを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、Ｓ極領域１１ｃが最も磁束密度が高い位置で切断されることにより形成される２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを互いに接合することによって、Ｓ極領域１１ｃの最も磁束密度の高い位置で切断することによって形成された端部１１ｄおよび１１ｅでは、元のＳ極領域１１ｃと反対磁極のＮ極が発生するのが抑制されるので、２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを同じＳ極の状態で互いに接合させることができる。これにより、２つのスケール部１１ａ間の接合部における磁束分布の乱れを低減させることができるので、その接合部における磁束分布の乱れに起因する検出信号の乱れを低減させることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、リニアエンコーダにおいて、リニアスケール１１をベース部３に直線的に配置するとともに、可動部２にリニアスケール１１を読取る検出ヘッド１２を設けることによって、上記の長さの大きいリニアスケール１１を用いて、可動部１２の移動位置の検出範囲の大きいリニアエンコーダを得ることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、リニアモータにおいて、所定のピッチでＮ極およびＳ極が配列された直線的なステータ部６を有するリニアモータ本体１を設けるとともに、可動部２がステータ部６に対向するコイル７を有するとともに、リニアモータ本体１に対して移動可能なように構成し、さらに、リニアモータ本体１にリニアスケール１１をステータ部６と平行に設ける一方、可動部２の可動ブロック８にリニアスケール１１と対向するように検出ヘッド１２を設けることによって、可動部２の移動距離が大きい場合にも、上記のリニアエンコーダを用いて、容易に、可動部２の移動位置の制御とリニアモータの駆動の制御とを行うことができる。
【００３２】
（実施例）
次に、実施例として、上記実施形態による２つのスケール部１１ａ間の接合部における磁束分布の乱れを低減させる効果について確認した実験の結果について説明する。
【００３３】
上記したように、リニアスケール１１を読取ることにより位置検出を行う際には、リニアスケール１１のＮ極領域１１ｂおよびＳ極領域１１ｃ上を検出ヘッド１２（ＭＲセンサ）を移動させながら各領域における磁気レベルを検知する。この際、検出ヘッド１２では、図５に示すようなｓｉｎ波およびｃｏｓ波からなる信号を検出する。なお、安定した位置検出を行うためには、検出ヘッド１２により検出される信号レベル、すなわち、図５のｓｉｎ波およびｃｏｓ波の波形が安定していることが重要である。そして、このｓｉｎ波およびｃｏｓ波の両波形の安定度を視覚的に同時に捕らえるために、図６に示すようなｓｉｎ波およびｃｏｓ波の値をＸ−Ｙ平面上にプロットすることによって作成されるリサージュ円が用いられる。なお、検出信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波をＸ−Ｙ平面上にプロットした形状が、図６に示すリサージュ円のような真円に近いほど検出信号レベルの安定度が高いことを示している。
【００３４】
そして、上記実施形態と同様にＳ極領域１１ｃを最も磁束密度が高い位置で切断することにより形成した２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを互いに接合することによって、実施例によるリニアスケール１１を作製した。そして、その実施例によるリニアスケール１１について、上記のようにＭＲセンサで信号を検出するとともに、その信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波をＸ−Ｙ平面上にプロットした。図７には、その結果が示されている。また、図８に示すように、Ｎ極領域１１ｂの端部で切断することにより形成した一方のスケール部２１ａの端部２１ｄと、Ｓ極領域１１ｃの端部で切断することにより形成した他方のスケール部２１ａの端部２１ｅとを互いに接合することによって、比較例１としてのリニアスケール２１を作製した。そして、上記実施例と同様に信号の検出およびＸ−Ｙ平面上へのプロットを行った。図９には、その結果が示されている。
【００３５】
図７から、実施例のリニアスケール１１について検出した信号をＸ−Ｙ平面上にプロットした形状は、一定の直径を有する真円の形状にほぼ揃っていることが判る。したがって、この結果から、実施例によるリニアスケール１１では、２つのスケール部１１ａ間の接合部での検出信号の乱れはほとんど生じず、その検出信号レベルの安定度が高いことが判る。すなわち、２つのスケール部１１ａを接合してリニアスケール１１を作製する場合にも、実施例（図４参照）のように着磁領域（Ｓ極領域１１ｃ）の最も磁束密度が高い位置で切断することによって形成した２つのスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅを互いに接合する場合には、その接合部における磁束分布（磁気レベル）の乱れをほぼ抑制することが可能であることが判明した。
【００３６】
一方、図９から、比較例１のリニアスケール２１について検出した信号をＸ−Ｙ平面上にプロットした形状では、外側の真円の内側にその形状が大きく乱れた部分が見られる。この真円から乱れた部分は、２つのスケール部２１ａ間の接合部近傍での検出信号に対応しており、比較例１によるリニアスケール２１では、２つのスケール部２１ａ間の接合部で検出信号に大きな乱れが生じることが判る。すなわち、比較例１（図８参照）のように、Ｎ極領域１１ｂの端部で切断することにより形成した一方のスケール部２１ａの端部２１ｄと、Ｓ極領域１１ｃの端部で切断することにより形成した他方のスケール部２１ａの端部２１ｅとを接合することによってリニアスケール２１を作製する場合には、２つのスケール部２１ａ間の接合部における磁束分布（磁気レベル）が大きく乱れることが判った。
【００３７】
上記の実施例および比較例１による実験結果は、以下のような理由によると考えられる。すなわち、Ｎ極領域１１ｂまたはＳ極領域１１ｃの端部では中央部に比べて磁束密度が低くなっている。これに起因して、比較例１のようにＮ極領域１１ｂまたはＳ極領域１１ｃの端部で切断することにより各スケール部２１ａの端部２１ｄおよび２１ｅを形成した場合には、その端部２１ｄおよび２１ｅに元のＮ極またはＳ極と反対の弱い磁極が発生すると考えられる。そして、このように生じた弱い反対磁極によって、各スケール部２１ａの端部２１ｄおよび２１ｅを互いに接合した接合部で磁束分布の乱れが生じると考えられる。これに対して、Ｓ極領域１１ｃの最も磁束密度が高い位置で切断することにより形成した実施例によるスケール部１１ａの端部１１ｄおよび１１ｅでは、磁束密度が高いことに起因して比較例１のような弱い反対磁極は発生しないと考えられる。これにより、実施例では、２つのスケール部１１ａ間の接合部において、磁束分布の乱れがほぼ抑制されたと考えられる。
【００３８】
また、別の比較例２として、図１０に示すように、２つのスケール部３１ａをその延びる方向（Ｃ方向）に対して斜め方向に切断することにより端部３１ｄおよび３１ｅを形成するとともに、その端部３１ｄおよび３１ｅを互いに接合することによってリニアスケール３１を作製した。この比較例２によるリニアスケール３１の２つのスケール部３１ａ間の接合部では、端部３１ｄおよび３１ｅの斜め形状に沿って、対応する各スケール部３１ａの複数のＮ極領域１１ｂおよびＳ極領域１１ｃが互いに接合される。そして、上記実施例および比較例１と同様にして、比較例２によるリニアスケール３１について信号の検出およびＸ−Ｙ平面へのプロットを行った。その結果が図１１に示されている。
【００３９】
図１１から、比較例２によるリニアスケール３１についての検出信号をＸ−Ｙ平面上にプロットした形状では、外側の真円形状の内側にそれよりも直径の小さい複数の円形状が見られる。この直径の小さい複数の円形状部分は、上記のように斜め方向に沿って接合された端部３１ｄおよび３１ｅ間の接合部近傍における検出信号に対応しており、比較例２によるリニアスケールでは、この接合部近傍で検出信号に乱れが生じることが判る。ただし、比較例２によるＸ−Ｙ平面のプロット形状の乱れは、図９に示した比較例１によるプロット形状の乱れに比べて小さいので、比較例２のように各スケール部３１ａの延びる方向に対して斜め方向に切断することにより形成した端部３１ｄおよび３１ｅを互いに接合する場合には、比較例１のようにＮ極領域１１ｂの端部で切断することにより形成した一方のスケール部２１ａの端部２１ｄと、Ｓ極領域１１ｃの端部で切断することにより形成した他方のスケール部２１ａの端部２１ｅとを接合する場合に比べて、接合部における検出信号および磁束分布の乱れを低減することが可能であることが判明した。
【００４０】
なお、本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更例を含む。
【００４１】
たとえば、上記実施形態では、Ｓ極領域を最も磁束密度の高い位置で切断することにより形成した各スケール部の端部を互いに接合することによってリニアスケールを作製したが、本発明はこれに限らず、Ｎ極領域を最も磁束密度の高い位置で切断することにより形成した各スケール部の端部を互いに接合することによってリニアスケールを作製してもよい。また、Ｓ極またはＮ極領域の最も磁束密度の高い位置に限らず、最も磁束密度の高い位置の付近の位置でＳ極またはＮ極領域を切断することによって各スケール部の同極の端部を形成するとともに、それらの同極の端部を互いに接合してリニアスケールを作製してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、２つのスケール部を接合することによってリニアスケールを作製したが、本発明はこれに限らず、３つ以上のスケール部の各端部を長さ方向の２箇所以上の接続箇所において互いに接合することによって、より長さの大きいリニアスケールを作製してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態の単軸ロボットＲに用いられているリニアモータは、固定子が永久磁石、可動子がコイルで構成されているが、逆に固定子がコイル、可動子が永久磁石で構成されたリニアモータを用いてもよい。このように構成すれば、可動部２（可動子）が発熱しないため、作業部材支持用のテーブル１０およびこのテーブル１０に取付けられる作業部材の温度の上昇を抑制することができる。また、可動部２（可動子）へ通電する必要がないので、可動部２の移動範囲を考慮した長さの大きい通電用ケーブルを配設する必要もない。また、上記の構成では、固定子側に並べた複数のコイルにおいて電流を流す対象コイルを変化させることにより可動部２（可動子）を移動（駆動）させるが、可動部２の移動に従い通電が停止されたコイルは冷却されることになる。すなわち、固定子側のコイルの冷却性を良好にすることができる。
【００４４】
また、本発明のリニアエンコーダは、単軸ロボットＲ以外にも各種用途に用いられるリニアモータに装備することができる。さらに、リニアモータに限らず、回転型のモータでボールねじ等を介して可動部を直線的に移動させるような駆動装置（単軸ロボット）にも適用可能である。すなわち、直線的に延びるガイドレールが設けられる単軸ロボット本体に、ガイドレールに沿って直線的に移動する可動部を設けるとともに、その可動部のナット部分に螺合するようにボールねじ軸を設ける。また、単軸ロボット本体にボールねじ軸を回転させる回転型のモータを固定する。そして、直線的に延びるリニアスケールを単軸ロボット本体にガイドレールと平行に配置するとともに、上記可動部にリニアスケールを読取る検出ヘッドと、作業部材が着脱可能に取付けられる作業部材支持用テーブルを設ける。このように構成することによって、上記した回転型のモータでボールねじを介して可動部を直線的に移動させるような単軸ロボットを構成することができる。
【００４５】
リニアモータを用いた単軸ロボットでは、リニアモータ部からの漏れ磁束の影響を受けないよう、検出ヘッド１２に配置するＭＲセンサなど（検出ヘッド）の読取り精度を上げるような構成（例えば、検出ヘッドから磁気スケール（リニアスケール）までの距離を小さくするとともに、その距離を検出ヘッドが移動する際にもより一定に保つような構成）が必要となる。しかしながら、上記のようにボールねじ軸とナットとを利用して回転型のモータで可動部を移動させる単軸ロボットでは、上記のリニアモータを用いた単軸ロボットのようにコストを掛けて検出ヘッドの読取り精度を上げるような構成を用いなくても、位置精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態による単軸ロボットの構成を示した縦断断面図である。
【図２】図１に示した一実施形態による単軸ロボットのII−II線に沿った断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるリニアモータ機構部分の一部とリニアエンコーダおよび制御手段を模式的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態によるリニアスケールの部分的な平面図である。
【図５】リニアスケールを読取る検出ヘッド（ＭＲセンサ）によって検出される信号の波形を示した図である。
【図６】検出信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波の値をＸ−Ｙ平面状にプロットすることにより作成されるリサージュ円を示した図である。
【図７】本発明の実施例（実施形態）によるリニアスケールの検出信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波の値をＸ−Ｙ平面状にプロットした図である。
【図８】本発明の実施例に対する比較例１のリニアスケールの部分的な平面図である。
【図９】図８に示した比較例１によるリニアスケールの検出信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波の値をＸ−Ｙ平面状にプロットした図である。
【図１０】本発明の実施例に対する比較例２のリニアスケールの部分的な平面図である。
【図１１】図１０に示した比較例２によるリニアスケールの検出信号のｓｉｎ波およびｃｏｓ波の値をＸ−Ｙ平面状にプロットした図である。
【符号の説明】
【００４７】
Ｒ  単軸ロボット
１  ロボット本体（リニアモータ本体）
２  可動部
３  ベース部（固定部）
６  ステータ部（固定子）
７  コイル（可動子）
１０  テーブル
１１  リニアスケール
１１ａ  スケール部（第１スケール部、第２スケール部）
１１ｂ  Ｎ極領域（着磁領域）
１１ｃ  Ｓ極領域（着磁領域）
１１ｄ、１１ｅ  端部
１２  検出ヘッド
２０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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