(57)【要約】  【課題】  がたつきがなく芯出しが容易であり、高精度のスライド位置が検出可能な小型のガイド付きリニアセンサを提供することである。【解決手段】  スライド軸２と、該スライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッド３と、前記スライド軸をガイドするガイド部材４を備えるリニアセンサにおいて、前記スライド軸２を、非磁性化すると共にその軸心部を中空とし、この中空軸心部２１にそれぞれ所定幅の磁性コア部材５と非磁性部材６とを交互に装着したセンサロッドとし、前記センサヘッド３を、コイル部３１を備える磁気センサとするガイド付きリニアセンサ１とした。【選択図】    図１
2007292484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド軸と、該スライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッドと、前記スライド軸をガイドするガイド部材を備えるリニアセンサであって、
前記スライド軸が非磁性化されていると共にその軸心部が中空とされており、この中空軸心部にそれぞれ所定幅の磁性コア部材と非磁性部材とを交互に装着してセンサロッドを構成し、前記センサヘッドを、コイルを備える磁気センサとしたことを特徴とするガイド付きリニアセンサ。
【請求項２】
前記スライド軸が複数のガイド溝を有するボールスプライン軸であり、前記ガイド部材がボールスプライン型のガイド手段を有することを特徴とする請求項１に記載のガイド付きリニアセンサ。
【請求項３】
前記ガイド溝が、少なくとも３条以上であることを特徴とする請求項２に記載のガイド付きリニアセンサ。
【請求項４】
前記ガイド部材がリニアボールブッシュ型のガイド手段を有し、前記スライド軸がその表面を硬質メッキされている円筒軸であることを特徴とする請求項１に記載のガイド付きリニアセンサ。
【請求項５】
前記スライド軸がスライドスクリュであり、前記ガイド部材がボールねじ型のガイド手段を有することを特徴とする請求項１に記載のガイド付きリニアセンサ。
【請求項６】
前記スライド軸がエアベアリング軸であり、前記ガイド部材がエアベアリングガイドであることを特徴とする請求項１に記載のガイド付きリニアセンサ。
【請求項７】
前記磁性コア部材と前記非磁性部材とを共に孔あき部材とし、前記スライド軸を通気自在としたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のガイド付きリニアセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スライド軸と、このスライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッドと前記スライド軸をガイドするガイド部材を備えるガイド付きリニアセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直線型の移動機構部と、その移動位置を検出する直線位置検出型センサとを組み合わせたリニアセンサが知られている。
【０００３】
そのために、前記直線型の移動機構部を、その表面に所定のピッチで反磁性マークを設けたスライド軸を備えるスライド移動部とし、前記直線位置検出型センサを、前記反磁性マーク部分とスライド軸素材の磁性部分とで構成されるスライド軸とコイルを備えるスライド位置検出部として、前記コイルにより、前記反磁性マーク及びスライド軸磁性部分との磁気結合の変化を検出することで、スライド軸のスライド位置を求める装置が知られている。この装置では、検出用のコイルはスライド軸を挿通する筒体に設けて、１次コイルと２次コイルの２種類のコイルを設け、１次コイルと２次コイルとの間の磁気結合が磁性マークの位置で変化することを利用している。また、検出用のコイルを、１次／２次兼用のコイルとすることも知られている。
【０００４】
測定精度を上げて誤差を小さくするには、前記スライド軸の動作を滑らかにすることが肝要であって、リニアガイドなどでガイドすることが行われている。そのために、リニアガイドでガイドするガイド溝を複数設けると共に、前記磁性マークをガイド溝の部分を除いて設けるとしたスライド位置検出装置が既に本出願人から出願されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３９５６３号公報（第１−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スライド軸に複数のガイド溝を設けてリニアガイドでガイドする構成とすれば、スライド軸を円滑にガイドすることができる。しかし、スライド軸の外周部に所定のピッチで磁性マークを設ける際に、溝部を除いて設ける複雑な工程が必要となる。
【０００６】
スライド移動部とスライド位置検出部を配設する際に、それらを並列に設ける構成では装置が大型となる。また、このような移動部と検出部とが同軸上にない構成であれば、移動部と検出部との平行度出しの問題があり、アッベ誤差（平行度の誤差）が生じる虞がある。さらに、スライド移動部とスライド位置検出部とを単に直列に設ける構成では装置が長尺化するという問題がある。
【０００７】
また、電装品の製造現場のように小型の電装部品を装置に組み込むピックアンドプレイス装置等の小型化のためには、さらに小型のリニアセンサが必要となる。さらに、繰り返し操作しても測定精度が劣化しない高精度化であることが望ましい。
【０００８】
そのために、装置の小型化を図ると共に、繰り返し誤差を小さくし高精度化を図り、軽量化を可能とする構成のスライド位置検出装置が求められている。
【０００９】
そのためには、スライド軸やセンサヘッドを小型化すると共に、スライド軸の動作を円滑とし、繰り返しスライドしても高精度な磁気測定を可能とする磁性マークを備えるリニアセンサを提供する必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記問題を解決するために、がたつきがなく芯出しが容易であり、高精度のスライド位置が検出可能な小型のガイド付きリニアセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、スライド軸と、該スライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッドと、前記スライド軸をガイドするガイド部材を備えるリニアセンサであって、前記スライド軸が非磁性化されていると共にその軸心部が中空とされており、この中空軸心部にそれぞれ所定幅の磁性コア部材と非磁性部材とを交互に装着してセンサロッドを構成し、前記センサヘッドを、コイルを備える磁気センサとしたことを特徴としている。
【００１２】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、スライド軸自体がセンサロッドを構成するので、スライド移動部とスライド位置検出部とが直列構成されていても、装置の長尺化を防ぎ小型化が可能であると共に、芯出しが容易であり測定誤差（アッベ誤差）を抑制することができる。さらには、繰り返しスライド移動しても、磁性コア部材が磨耗したり損傷せず、高寿命化が可能となる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記スライド軸が複数のガイド溝を有するボールスプライン軸であり、前記ガイド部材がボールスプライン型のガイド手段を有することを特徴としている。
【００１４】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、ガイド溝を用いてスライド移動を円滑に行うことができる。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記ガイド溝が、少なくとも３条以上であることを特徴としている。
【００１６】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、スライド軸を３条以上のガイド溝でガイドするので、ガイド溝のがたつきを効果的に防止し、小径で長いガイド軸でも正確にスライドさせることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、前記ガイド部材がリニアボールブッシュ型のガイド手段を有し、前記スライド軸がその表面を硬質メッキされている円筒軸であることを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、軸心部に磁性コア部材を備えたスライド軸を用いて、リニアボールブッシュ型のリニアセンサを構成することができる。
【００１９】
請求項５に係る発明は、前記スライド軸がスライドスクリュであり、前記ガイド部材がボールねじ型のガイド手段を有することを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、軸心部に磁性コア部材を備えたスライドスクリュを用いて、ボールねじ型のリニアセンサを構成することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、前記スライド軸がエアベアリング軸であり、前記ガイド部材がエアベアリングガイドであることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成を有する請求項６に係る発明によれば、非接触型のスライド軸となり、部品が消耗せず、高寿命化が可能であると共に、高速駆動が可能となる。
【００２３】
請求項７に係る発明は、前記磁性コア部材と前記非磁性部材とを共に孔あき部材とし、前記スライド軸を通気自在としたことを特徴としている。
【００２４】
上記の構成を有する請求項７に係る発明によれば、スライド軸に給気手段を接続してスライド軸の先端から圧縮空気を噴射することも、スライド軸に吸気手段を接続してスライド軸の先端に吸引力を作用させて、先端部に装着する吸着パッドを用いてパーツを真空吸着することも自在となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、非磁性化され、軸心部を中空とし、この中空軸心部にそれぞれ所定幅の磁性コア部材と非磁性部材とを交互に装着したセンサロッドをスライド軸とするガイド付きリニアセンサとしたので、スライド軸自体がセンサロッドを構成して、装置の長尺化を防ぎ小型化が可能であると共に、繰り返しスライド移動しても、磁性コア部材が磨耗したり損傷せず、高寿命化が可能なガイド付きリニアセンサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係るガイド付きリニアセンサの実施の形態について、図１から図４に基づいて説明する。
【００２７】
図１は本発明に係るガイド付きリニアセンサの構成を示す断面図である。図２はスライド軸の断面図であり、（ａ）はガイド溝を備えるスプライン軸からなるスライド軸を示し、（ｂ）は溝を有していない円筒状のスライド軸を示している。図３にはガイド付きリニアセンサの具体例を示す斜視図であって、（ａ）はボールスプライン型のガイド付きリニアセンサであり、（ｂ）はリニアボールブッシュ型のガイド付きリニアセンサであり、(ｃ)はボールねじ型のガイド付きリニアセンサである。
【００２８】
図１に示すように本発明に係るガイド付きリニアセンサ１は、スライド軸２と、該スライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッド３と、前記スライド軸２をガイドするガイド部材４を備えるリニアセンサである。また、前記スライド軸２は、本体部が非磁性化されており、その軸心部を中空としている。さらに、その中空軸心部２１に、それぞれ所定幅の磁性コア部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と非磁性部材６（６ａ、６ｂ、６ｃ）とを交互に装着したセンサロッドとしている。
【００２９】
また、センサヘッド３がその内周部にコイル部３１を備える磁気センサであって、該センサヘッド３内部を摺動するスライド軸２の移動により変化する磁気誘導結合を検知することで、前記スライド軸２の絶対位置が計測可能となるリニアセンサを構成している。７はセンサケーブルである。
【００３０】
そのために、前記コイル部３１は、１次コイルと２次コイルとを組み合わせたコイル部とされているが、１次／２次兼用のコイル部であってもよい。
【００３１】
ガイド部材４は、スライド軸２の摺動を許可すると共に保持するためのガイド手段４１をその内周部に備える部材であり、後述するように、ボールスプライン型やリニアボールブッシュ型やボールねじ型のガイド手段４１であり、それぞれ、ボールスプライン型のガイド部材４Ａ、リニアボールブッシュ型のガイド部材４Ｂ、ボールねじ型のガイド部材４Ｃを構成することができる。
【００３２】
図２には、磁性コア部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を内蔵するスライド軸２の断面を示しているが、図２（ａ）はガイド溝を備えるスプライン軸からなるスライド軸２Ａであり、（ｂ）は溝を有していない円筒状のスライド軸２Ｂである。
【００３３】
また、それぞれのスライド軸２Ａ、２Ｂの軸心を貫通するように設けられる中空軸心部には、磁性コア部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と非磁性部材が交互に装着されている。
【００３４】
上記のような構成としているので、スライド軸２Ａ、２Ｂがそれ自体でセンサロッドを構成することになる。この構成であれば、スライド移動部とスライド位置検出部とが同軸上に配設されることとなり、装置の小型化が可能であると共に、測定誤差（アッベ誤差）が生じない構成となる。さらには、軸の内部に磁性コア部材５と非磁性部材６を内蔵した構成であるので、繰り返しスライド移動しても、磁性コア部材が磨耗したり損傷せず、高寿命化が可能となる。
【００３５】
スライド軸２Ａは、その外周部の軸方向に複数のガイド溝２２を有するスプライン軸であるが、本実施の形態では、図示するように４本のガイド溝２２を設ける構成としている。
【００３６】
前記ガイド溝２２は、スライド軸２Ａががたつくことなく滑らかに摺動するためには３条以上であることが好ましい。また、スライド軸２Ａが円滑に摺動移動する構成であればガイド軸２Ａの径を小径とすることも可能となる。そのために、本実施の形態では、４本のガイド溝２２を設けて、ガイド溝のがたつきを効果的に防止し、小径で長いガイド軸でも正確にスライドさせることができる構成としている。
【００３７】
また、軸内に内蔵する磁性コア部材５を強磁性体で構成すれば、それだけ小さな部材でよいので、装置の小型化が可能である。そのために、本実施の形態では、成形加工が容易であり保磁力に優れ耐蝕性に優れたフェライトを用いている。また、より強い強磁性体を用いることで、さらに小型化を図ることも可能である。
【００３８】
次に図３により、ガイド付きリニアセンサの具体例について説明する。
【００３９】
図３（ａ）にはボールスプライン型のガイド付きリニアセンサ１Ａを示しており、４本のガイド溝２２（ボールスプライン溝）を有するスライド軸２Ａ（ボールスプライン軸）とコイル部を有するセンサヘッド３とボールスプライン型のガイド手段４１を有するガイド部材４Ａと備えている。
【００４０】
上記の構成であれば、スライド軸２Ａを摺動移動（スライド）する駆動部材、例えばボイスコイルモータＶＣＭ等のリニアモータを用いて、図中の矢印Ｄ１方向にスライドすることで、小型のリニアアクチュエータが実現でき、ピックアンドプレイス等の設備装置の小型化や高速度化にも容易に対応可能となる。
【００４１】
例えば、スライド軸２Ａの径を３〜６ｍｍ程度の小径とし、３Ｈｚ〜１０Ｈｚの繰り返し速度で±８ｍｍのスライドが可能なリニアアクチュエータが実現可能となる。また、リニアセンサとしても、ミクロン単位で位置を制御することが可能となる。
【００４２】
図３（ｂ）にはリニアボールブッシュ型のガイド付きリニアセンサ１Ｂを示しており、円筒状のスライド軸２Ｂと、コイル部を有するセンサヘッド３とリニアボールブッシュ型のガイド手段４１を有するガイド部材４Ｂとを備えた構成である。
【００４３】
この構成であれば、スライド軸２Ｂは単に円筒状であればよいが、リニアボールブッシュ型のガイド部材４Ｂ内面のボール面に接する外周に硬質メッキを施して耐磨耗性を付与すると、耐久性が増加して好適である。また、耐磨耗性があり耐久性も備える非磁性ステンレス棒をそのまま使用することも可能である。
【００４４】
図３(ｃ)にはボールねじ型のガイド付きリニアセンサ１Ｃを示しており、ねじ状のスライド軸２Ｃとコイル部を有するセンサヘッド３とボールねじ型のガイド手段４１を有するガイド部材４Ｃを備えた構成である。
【００４５】
この構成であれば、スライド軸２Ｃを回転駆動する駆動モータを用いて、図中の矢印Ｄ１方向のスライド移動と矢印Ｄ２方向の回転移動とを実現する小型のリニアアクチュエータを得ることができる。もしくは、回転しながら直進するリニアセンサとすることも可能である。
【００４６】
さらには、エアベアリング型のガイド部材（不図示）を用いて、スライド軸の回転と直進を可能とする小型ユニットを構築することも可能であり、垂直方向と回転方向に駆動するＺ・θ軸ユニットを構築することができる。
【００４７】
また、図４に示すように、磁性コア部材を、貫通孔５０を備える孔あき磁性コア部材５Ａとし、非磁性部材も貫通孔６０を備える孔あき非磁性部材６Ａとすることで、通気自在なスライド軸を備えるガイド付きリニアセンサ１となる。
【００４８】
そのために、スライド軸に接続する吸引ポンプＰにより中空孔に吸引力を作用させることができ、例えば、スライド軸先端に装着する吸着パッド２２を介して、パーツを真空吸着することが可能となる。
【００４９】
上記の構成であれば、スライド軸を駆動部材１０を介して直接駆動し、ミクロン単位で制御可能な高精度のＺ・θ軸ユニットを構築可能であり、基盤上の予め定められた位置に正確にパーツを繰り返し配置するピックアンドプレイス装置に適用可能となる。
【００５０】
さらに、非接触型のスライド軸となるので、潤滑剤等も不要であり部品が消耗せず、高寿命化が可能であると共に、高速回転も可能となる。
【００５１】
また、潤滑剤を用いていないので、高温化の作業条件でも操作可能なリニアセンサや小型のリニアアクチュエータを構成することができる。
【００５２】
上記したように本発明によれば、スライド軸と、該スライド軸のスライド位置を検出するセンサヘッドと、前記スライド軸をガイドするガイド部材を備えるリニアセンサにおいて、非磁性化された軸部材の中空軸心部に、それぞれ所定幅の磁性コア部材と非磁性部材とを交互に装着した構成のセンサロッドをスライド軸とするガイド付きリニアセンサとしたので、スライド軸自体がセンサロッドを構成し、装置の長尺化を防ぎ小型化が可能となる。また、真空吸着のための貫通孔を設けることも容易に対応可能となる。
【００５３】
さらには、磁性コア部材がシャフト内に内蔵される構成であるので、繰り返しスライド移動しても、磁性コア部材が磨耗したり損傷せず、高寿命化が可能なガイド付きリニアセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係るガイド付きリニアセンサの構成を示す断面図である。
【図２】スライド軸の断面図であり、（ａ）はガイド溝を備えるスプライン軸からなるスライド軸を示し、（ｂ）は溝を有していない円筒状のスライド軸を示している。
【図３】ガイド付きリニアセンサの具体例を示す斜視図であって、（ａ）はボールスプライン型のガイド付きリニアセンサであり、（ｂ）はリニアボールブッシュ型のガイド付きリニアセンサであり、(ｃ)はボールねじ型のガイド付きリニアセンサである。
【図４】本発明に係るガイド付きリニアセンサの別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  ガイド付きリニアセンサ
１Ａ  ボールスプライン型のガイド付きリニアセンサ
１Ｂ  リニアボールブッシュ型のガイド付きリニアセンサ
１Ｃ  ボールねじ型のガイド付きリニアセンサ
２  スライド軸
３  センサヘッド
４  ガイド部材
４Ａ  ボールスプライン型のガイド部材
４Ｂ  リニアボールブッシュ型のガイド部材
４Ｃ  ボールねじ型のガイド部材
５  磁性コア部材
６  非磁性部材
２１  中空軸心部
２２  ガイド溝
３１  コイル部
４１  ガイド手段
【図１】
2007292484.tif 000003
【図２】
2007292484.tif 000004
【図３】
2007292484.tif 000005
【図４】
2007292484.tif 000006