JP2003172615A - 位置検出手段および相対移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアモータの被読取部材（リニアスケー
ル）の温度変化による伸縮をできるだけ小さくすること
が望まれていた。 【解決手段】 相対移動装置の一方の部材（フレーム
７）にベース１５を介して取り付けられた被読取部材１
４ｂ（リニアスケール）と、前記相対移動装置の他方の
部材（キャリッジ１１）に取り付けられた前記被読取部
材１４ｂを読取る読取ヘッド１４ａとを備えた位置検出
手段１４において、前記被読取部材１４ｂがベース１５
に固着され、且つ温度変化によるベース１５の相対移動
方向の伸縮に同調し、且つ前記一方の部材に前記ベース
１５が１箇所の基点で相対移動方向に固定されるととも
に、前記一方の部材に前記ベース１５が少なくとも１箇
所の可動点で相対移動方向に摺動可能に取り付けられた
位置検出手段１４とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は相対移動装置の位置
検出手段および前記位置検出手段を備えた相対移動装置
に関し、特には永久磁石とコイルとを相対的に移動させ
るようにした永久磁石式のリニアモータおよび前記位置
検出手段を備えたリニアモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から複数個の永久磁石と、前記永久
磁石が発生する磁束に鎖交するように設けられた多相コ
イルとを具備し、前記多相コイルに電流を流すことによ
り、多相コイルを永久磁石に対して相対移動させるよう
にしたリニアモータが知られている。このようなリニア
モータとしては、永久磁石を固定してコイルを移動させ
る可動コイル型とコイルを固定して永久磁石を移動させ
る可動磁石型とがある。

【０００３】このようなリニアモータのうち、略１０ｃ
ｍ乃至略１００ｃｍといったストロークの範囲内で物体
の位置決めを行うためのものとしては、例えば、特公昭
５８−４９１００号および実開昭６３−９３７８３号公
報に開示されているような可動コイル型リニアモータが
多用されている。このリニアモータは、厚さ方向に着磁
した複数の永久磁石を着磁方向が異なるように対向させ
て配置し、対向する永久磁石間（または永久磁石とヨー
クの間）に形成された磁気空隙内に、磁束と直角方向に
移動する可動コイル組み立て体を配設した構造を有す
る。さらにこのリニアモータでは、磁気空隙内で磁束が
複数個の閉ループを構成し、磁路の１部に磁束が集中し
ないようになっているので、ストロークの全域に亘って
一様な磁束密度を発生させることができる。

【０００４】上記リニアモータの１例の概略断面図を図
１５に示す。図１５において１はヨークであり、鉄板の
ような強磁性材料により例えば平板状に形成する。２は
永久磁石であり、厚さ方向に着磁して、表面にＮＳ磁極
が相互に出現するようにヨーク１の長手方向に配設して
固着する。異なる磁極の極性が対向するように磁気空隙
３を介してヨーク１に配置された複数個の永久磁石２を
配設する。４は支持板であり、前記磁気空隙３を確保す
るためにヨーク１の長手方向両端部に固着する。なお支
持板４は前記ヨーク１と同様の強磁性材料によって形成
することが好ましい。これらヨーク１、永久磁石２、支
持板４により固定子５が構成される。

【０００５】次に６は多相コイルであり、前記磁気空隙
３における磁束と巻線方向が直交するような複数個の偏
平コイルによって形成する。すなわち複数個のコイルを
永久磁石２の配設方向に若干量ずらせて配設（ただし図
１５においては、コイル1個のみを図示している）し、
磁極の方向を磁界検出素子等の手段を介して検出し、電
流を流すべきコイルおよびその方向を切換え得るように
形成する。なお前記多相コイル６はコイルフレーム(図
示せず)を介してキャリッジ(図示せず)に固着されて一
体に支持された可動子を形成し、支持摺動部材(図示せ
ず)を介して前記固定子５に対して移動可能に設けられ
る。

【０００６】以上の構成により、多相コイル６に電流を
流すと、多相コイル６はフレミングの左手の法則によ
り、ヨーク１の長手方向の推力を受けるから、多相コイ
ル６を一体に支持してなる可動子はヨーク１の長手方向
に移動する。次に多相コイル６に前記と逆方向の電流を
流すと、多相コイル６には前記と逆方向の推力が作用す
るから、可動子は前記と逆方向に移動する。従って多相
コイル６への通電およびその電流の方向を選択すること
により、可動子を所定位置に移動させることができる。

【０００７】図１６はこのような従来のリニアモータの
さらに具体的なリニアモータの要部断面図の１例であ
り、以下図１６を参照して、従来のリニアモータのさら
に具体的な例について説明する。なお、同一部分は前記
図１５と同一の参照符号を付す。

【０００８】以下、本明細書の要部断面図の方向につい
て図の紙面上方向を「上」、図の紙面下方向を「下」、図の
紙面上下方向を「縦方向」、図の紙面左右方向を「厚さ」、
「内外方向」あるいは「横方向」、図の紙面左側を「外側」、
図の紙面直交方向を「相対移動方向」と記述することにす
る。

【０００９】断面形状がＵ字型のアルミニウム合金製の
フレーム７のＵ字の内面にはヨーク１が固着されてい
る。図の紙面の左側のヨーク１の右面には永久磁石２が
固着され、図の紙面の右側のヨーク１の左面にも永久磁
石２が固着され、磁気空隙３を介して前記左右の永久磁
石２が対向する。そして、永久磁石２は相隣る磁極が相
互に異なるように、かつ異なる磁極の極性が対向するよ
うに配設される。フレーム７の上面には支持摺動部材１
０を介してキャリッジ１１が配設される。フレーム７、
ヨーク１、センターヨーク８および永久磁石２により固
定子５が構成される。

【００１０】キャリッジ１１には、磁気空隙３に配設さ
れた多相コイル６が、コイルフレーム１２を介して固着
される。キャリッジ１１、多相コイル６およびコイルフ
レーム１２により可動子１３が構成される。多相コイル
６に電流が流れると、推力はフレミングの左手の法則に
基づいて可動子１３に発生する。可動子１３は支持摺動
部材１０を介して固定子５に配設され、前記推力により
図１６の紙面と直交する方向に移動する。すなわち固定
子５と可動子１３は支持摺動部材１０を介し相対的に移
動できる。

【００１１】このようなリニアモータには、可動子１３
の位置制御を行うための光学式あるいは磁気式の位置検
出手段１４が設けられている。位置検出手段１４は読取
ヘッド１４ａと、被読取部材１４ｂとから構成され、読
取ヘッド１４ａが被読取部材１４ｂに対して相対移動す
ると被読取部材１４ｂが移動距離に比例した数のパルス
を発し、このパルスを読取ヘッド１４ａが検出して制御
装置（図示せず）にフィードバックし、制御装置がパル
ス数を距離に換算して移動距離を検出する。図１６にお
いては、被読取部材１４ｂはフレーム７の側面に配設さ
れ、読取ヘッド１４ａはキャリッジ１１の下面に、（必
要に応じて読取ヘッド保持材２１を介して）被読取部材
１４ｂに対向するように配設された例が示されている。

【００１２】被読取部材１４ｂの性状あるいは被読取部
材１４ｂのフレーム７への取り付け方法は次の３通りの
方法がある。 <第１の方法>薄くて可撓性を有する被読取部材を接着等
の手段によりフレーム７に固着し、被読取部材の線膨張
係数がフレーム７の線膨張係数と異なる場合でも、後述
する温度変化によるフレーム７の伸縮に対して被読取部
材もフレーム７に合わせて伸縮できるようにする。以
下、本明細書においては、このように部材の伸縮に対し
て前記部材に固着された被読取部材も合わせて伸縮する
ことを「同調」と記述することにする。 <第２の方法>フレーム７よりも線膨張係数が小さい被読
取部材を押さえバネ等でフレーム７に軽く押圧して相対
移動方向に摺動可能として、フレーム７の温度変化によ
る伸縮が生じても被読取部材がフレーム７に対して摺動
できるようにして、被読取部材の持つ小さい線膨張係数
での伸縮ができるようにする。 ＜第３の方法＞フレーム７よりも線膨張係数が小さい被
読取部材をフレーム７に対して接着固定せず、引っ張り
バネ等を用いて引っ張りテンションを長手方向の少なく
とも片端に対して加え、フレーム７に対して可動にして
被読取部材の持つ小さい線膨張係数での伸縮ができるよ
うにする。

【００１３】可動子１３が基準位置から目的位置まで移
動する場合、前記基準位置から目的位置までの距離に相
当するパルス数Ｎ１が位置指令として前記制御装置内の
位置偏差カウンタに登録される。移動するにつれて読取
ヘッド１４ａが検出したパルス数Ｎ２が前記位置偏差カ
ウンタにフィードバックされ前記登録された位置指令パ
ルス数Ｎ１から引き算される。Ｎ１−Ｎ２＝０になると
可動子１３が目的位置まで移動したと判断して停止す
る。このように可動子１３の移動距離検出は位置検出手
段１４のパルス数検出により行われる。

【００１４】ここで被読取部材１４ｂが取り付けられた
フレーム７は線膨張係数を持つため、温度変化により長
手方向すなわち可動子１３の相対移動方向に伸縮し前記
第１の方法の場合、被読取部材１４ｂもフレーム７に同
調して伸縮する。前記温度変化による伸縮は使用環境の
温度変化によっても生じるし、リニアモータの運転にと
もなう多相コイル６からの発熱による温度上昇あるいは
運転停止にともなう発熱停止による温度下降によっても
生じる。こうなると前記位置指令パルス数Ｎ１により移
動した時、伸縮した分、移動距離が大きくあるいは小さ
くなってしまう。その対策として被読取部材１４ｂ近傍
の温度を検出して前記温度変化により伸縮した分を差し
引いて補正する。しかし温度分布が位置により異なるこ
とがあるため、検出された温度値が温度検出センサー位
置のみの温度（すなわち局部的な温度）を示し、必ずし
も（相対移動方向に長い）被読取部材１４ｂあるいは被
読取部材１４ｂが取り付けられたフレーム７の温度を正
確に示すものではないことがあるし、また温度変化によ
る伸縮と前記温度検出による補正との間で時間のずれが
生じるので伸縮した分を完全に補正することはできな
い。このため、被読取部材１４ｂの温度変化による伸縮
をできるだけ小さくすることが望まれていた。

【００１５】そこで前記第２の方法あるいは第３の方法
のようにすると被読取部材１４ｂがフレーム７に対して
可動となるので、被読取部材の持つ小さい線膨張係数で
の伸縮ができるようになる。しかし線膨張係数が小さい
被読取部材は石英ガラスのような高価なものであるため
位置検出手段あるいはそれを用いた相対移動装置の製作
コストが高くなるという問題があった。

【００１６】またこのようなリニアモータは狭い場所に
設置されることが多いのでできるだけコンパクトなもの
にすることが望まれる。被読取部材１４ｂの厚さ寸法が
大きくなるとリニアモータも大型化するので、被読取部
材１４ｂはできるだけ薄くすることが望まれていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明は
前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、製作コストが廉価で被読取部材の線
膨張係数が小さく且つ厚さ寸法が薄い位置検出手段およ
びそれを用いた相対移動装置、特にはリニアモータを提
供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは種々研究の
結果、下記のような位置検出手段および相対移動装置と
することにより前記問題点を解決し、本発明を完成する
に至った。請求項１の発明は、相対移動装置の一方の部
材にベースを介して取り付けられた被読取部材と、前記
相対移動装置の他方の部材に取り付けられた前記被読取
部材を読取る読取ヘッドとを備えた位置検出手段におい
て、前記被読取部材がベースに固着され、且つ温度変化
によるベースの相対移動方向の伸縮に同調し、且つ前記
一方の部材に前記ベースが１箇所の基点で相対移動方向
に固定されるとともに、前記一方の部材に前記ベースが
少なくとも１箇所の可動点で相対移動方向に摺動可能に
取り付けられたことを特徴とする位置検出手段である。

【００１９】請求項２の発明は、前記ベースの線膨張係
数が５μｍ／ｍ／℃以下であることを特徴とする請求項
１記載の位置検出手段である。

【００２０】請求項３の発明は、前記被読取部材の厚さ
が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は
２記載の位置検出手段である。

【００２１】請求項４の発明は、前記被読取部材が光学
式反射型のものであることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の位置検出手段である。

【００２２】請求項５の発明は、前記相対移動装置が、
相隣る磁極が相互に異なるようにかつ異なる磁極の極性
が対向するように磁気空隙を介してヨークに配設された
複数個の永久磁石と、あるいは相隣る磁極が相互に異な
るようにヨークに配設された複数個の永久磁石に磁気空
隙を介して配設された対向ヨークと、前記磁気空隙内に
支持摺動部材を介して設けられたコイルとから成り、前
記コイルに電流を流すことにより、コイルを前記永久磁
石に対して長手方向に相対移動させるようにしたリニア
モータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
かに記載の位置検出手段である。

【００２３】請求項６の発明は、前記リニアモータが可
動コイル型であることを特徴とする請求項５に記載の位
置検出手段である。

【００２４】請求項７の発明は、被読取部材と前記被読
取部材を読取る読取ヘッドとを備えた位置検出手段の前
記被読取部材が相対移動装置の一方の部材にベースを介
して取り付けられ、前記読取ヘッドが前記相対移動装置
の他方の部材に取り付けられた相対移動装置において、
前記被読取部材がベースに固着され、且つ温度変化によ
るベースの伸縮に同調し、且つ前記一方の部材に前記ベ
ースが１箇所の基点で相対移動方向に固定されるととも
に、前記一方の部材に前記ベースが少なくとも１箇所の
可動点で相対移動方向に摺動可能に取り付けられたこと
を特徴とする相対移動装置である。

【００２５】請求項８の発明は、前記ベースの線膨張係
数が５μｍ／ｍ／℃以下であることを特徴とする請求項
７記載の相対移動装置である。

【００２６】請求項９の発明は、前記被読取部材の厚さ
が２００μｍ以下であることを特徴とする請求項７又は
８記載の相対移動装置である。

【００２７】請求項１０の発明は、前記被読取部材が光
学式反射型のものであることを特徴とする請求項７乃至
請求項９のいずれかに記載の相対移動装置である。

【００２８】請求項１１の発明は、前記相対移動装置
が、相隣る磁極が相互に異なるようにかつ異なる磁極の
極性が対向するように磁気空隙を介してヨークに配設さ
れた複数個の永久磁石と、あるいは相隣る磁極が相互に
異なるようにヨークに配設された複数個の永久磁石に磁
気空隙を介して配設された対向ヨークと、前記磁気空隙
内に支持摺動部材を介して設けられたコイルとから成
り、前記コイルに電流を流すことにより、コイルを前記
永久磁石に対して長手方向に相対移動させるようにした
リニアモータであることを特徴とする請求項７乃至１０
のいずれかに記載の相対移動装置である。

【００２９】本発明においては、ベースに固着された被
読取部材が温度変化による伸縮の差に同調できるように
するために、被読取部材の機械的強度をベースのそれよ
り小さくすることが望ましい。本発明においては、被読
取部材の厚さが５００μｍ以下であることが好ましい。
被読取部材の厚さが５００μｍより大きくなるとベース
の温度変化による伸縮に同調することが困難となる。被
読取部材のより好ましい厚さは３５０μｍ以下であり、
更により好ましい厚さは２００μｍ以下である。本発明
においては、ベースの厚さが２ｍｍ以上、４ｍｍ以下あ
ることが好ましい。ベースの厚さが２ｍｍ未満では機械
的強度が不足するとともに、後述する基点あるいは可動
点での相対移動装置の一方の部材への固定が困難にな
る。ベースの厚さが４ｍｍを超えるとベースの材料費が
高価となるしリニアモータも大型化するので好ましくな
い。ベースのより好ましい厚さは２．５ｍｍ以上、３．
５ｍｍ以下であり、更により好ましい厚さは２．８ｍｍ
以上、３．２ｍｍ以下である。本発明においては、ベー
スの線膨張係数が小さい値であることが望ましく５μｍ
／ｍ／℃以下であることが好ましい。ベースの線膨張係
数が５μｍ／ｍ／℃より大きくなると温度変化により伸
縮した分を差し引いて補正することが困難となる。ベー
スのより好ましい線膨張係数は４μｍ／ｍ／℃以下であ
り、更により好ましい線膨張係数は３．５μｍ／ｍ／℃
以下である。

【００３０】被読取部材とベースの線膨張係数が異なる
ので両者が固着されていないと温度変化により両者の伸
縮に差が生じるが、前述のように薄くて機械的強度がベ
ースより小さい被読取部材がベースに固着されているの
で、温度変化による伸縮が生じても被読取部材の伸縮は
ベースに同調する。そして相対移動装置の一方の部材に
ベースが基点で相対移動方向に固定されるので、基点で
の相対移動装置の一方の部材とベースの位置ずれは無
く、相対移動装置の一方の部材にベースが可動点で相対
移動方向に摺動可能に取り付けられので可動点において
は被読取部材の持つ小さい線膨張係数での伸縮ができる
ようになる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら発明の実
施の形態について説明する。 <実施形態１>図１は本発明の実施形態１のリニアモータ
を示す要部断面図、図２は図１の位置検出手段１４付近
の拡大図であり、図２に図示したクランプ用ブロック１
７、基点固定材１８、可動点固定材１９およびボルト２
０は図１においては図示を省略している。図３は図２の
Ａ−Ａ矢視図であり（ａ）はフレーム７、基点ピン１６
ａおよび可動点ピン１６ｂを示し、（ｂ）は被読取部材
１４ｂを示し、（ｃ）はベース１５を示し、（ｄ）は基
点固定材１８および可動点固定材１９を示し、（ｅ）は
クランプ用ブロック１７を示し、（ａ）〜（ｅ）は相対
移動方向（図の紙面左右方向）の位置を合わせて図示し
ている。なお、同一部分は前記図１５または図１６と同
一の参照符号を付す。本実施形態のリニアモータは図１
６に示す従来のリニアモータにおいてベース１５等を追
加して被読取部材１４ｂの取り付け方法を変更したもの
であり、それ以外は図１６に示す従来のリニアモータと
同じである。本実施形態ではコイルが可動子である可動
コイル型としたがこれに限定されず永久磁石が可動子で
ある可動磁石型としても良い。本実施形態では磁気空隙
３が永久磁石同士が対向して形成されるようにしたが、
これに限定されず永久磁石と対向ヨークが対向して形成
されるようにしても良い。また、磁気空隙３を介して対
向する永久磁石もしくは対向ヨークが無く、相隣る磁極
が相互に異なるように相対移動方向に配設された複数個
の永久磁石が発生する磁束にコイルが鎖交するようにし
ても良い。

【００３２】位置検出手段１４は、相対移動装置の一方
の部材であるフレーム７に低熱膨張材であるベース１５
を介して縦方向に配設された被読取部材１４ｂ（すなわ
ち位置検出手段の検出面が縦方向に配設されている）
と、この被読取部材１４ｂに対向するように相対移動装
置の他方の部材であるキャリッジ１１に配設された読取
ヘッド１４ａとから構成されている。埃等が存在する使
用環境では位置検出手段の検出面が横（すなわち水平）
方向に配設されていると水平方向の上向きの面に埃等が
堆積し易いので本実施形態では縦方向に配設したが、埃
等が極めて少ない使用環境では位置検出手段の検出面が
横（すなわち水平）方向に配設されていても良い。被読
取部材１４ｂは略全面がベース１５に接着されている。
被読取部材１４ｂのベース１５への固着手段は前記接着
に限定されず、例えば被読取部材１４ｂを融着可能な材
質としベース１５へ融着する等種々の手段とすることが
できる。被読取部材１４ｂとしては、例えば磁気（ある
いは光学）式リニアスケールが用いられ、読取ヘッド１
４ａとしては、例えば磁気（あるいは光学）式読取ヘッ
ドが用いられるが、これに限定されず、最適のものを用
いれば良い。位置検出手段１４の厚さ寸法（図１の紙面
左右方向寸法）をできるだけ小さくするため本実施形態
では光学式透過型ではなく光学式反射型あるいは磁気式
リニアスケールとした。

【００３３】相対移動方向の位置決めの基準となるフレ
ーム７の１箇所の位置（以下「基点」と記述する）に基点
ピン１６ａを突設するとともに、前記基点から相対移動
方向に離れた少なくとも１箇所の位置（以下「可動点」と
記述する）に可動点ピン１６ｂを突設する。基点ピン１
６ａに対応するベース１５の位置に基点穴１５ａを設け
る。本実施形態では基点が相対移動方向の中央部に位置
し基点には被読取部材１４ｂが貼り付けられるので、基
点穴１５ａは被読取部材１４ｂが貼り付けられる側を非
貫通とし貼り付けに支障無いようにし、基点ピン１６ａ
がフレーム７から突出する寸法が前記非貫通穴である基
点穴１５ａの深さより小さくなるようにする。基点穴１
５ａの直径は基点ピン１６ａが基点穴１５ａに略隙間無
く挿入できる寸法とする。可動点ピン１６ｂに対応する
ベース１５の位置に可動点穴１５ｂを設ける。本実施形
態では２箇所の可動点は相対移動方向の両端部に位置し
被読取部材１４ｂに対して重ならないので可動点穴１５
ｂは貫通、非貫通のいずれでも良く、非貫通の場合は可
動点ピン１６ｂがフレーム７から突出する寸法が前記非
貫通穴である可動点穴１５ｂの深さより小さくなるよう
にする。可動点穴１５ｂは長穴とし、相対移動方向に直
交する方向の寸法は可動点ピン１６ｂが略隙間無く挿入
できる寸法とし、相対移動方向の寸法は可動点ピン１６
ｂの直径より大きくし、後述する伸縮による相対移動方
向の収縮の差を吸収できる寸法とする。本実施形態では
基点ピン１６ａの直径と可動点ピン１６ｂの直径とは同
寸法にしたが異なる寸法としても良い。本実施形態では
可動点を２箇所としたがこれに限定されず可動点を３箇
所以上とし、それに応じて可動点穴１５ｂ、可動点ピン
１６ｂ、クランプ用ブロック１７、可動点固定材１９お
よびボルト２０を増やしても良い。

【００３４】温度変化による伸縮が生じると、基点にお
いては基点穴１５ａに基点ピン１６ａが略隙間無く挿入
されているので相対移動方向のフレーム７に対するベー
ス１５の収縮の差は無く、可動点においては低熱膨張材
であるベース１５の線膨張係数はフレーム７の線膨張係
数より小さいので、相対移動方向の基点穴１５ａに対す
る可動点穴１５ｂの収縮の差は基点ピン１６ａに対する
可動点ピン１６ｂの収縮の差より小さいが、前述のよう
に可動点穴１５ｂを長穴としてベースがフレーム７に摺
動可能に取り付けられるようにしたので、前記収縮の差
を吸収できる。また、ベース１５に接着された被読取部
材１４ｂを前述のように薄いものとしたので、温度変化
によるベース１５の伸縮に被読取部材１４ｂが同調でき
る。

【００３５】次に、前述のようにフレーム７に位置決め
されたベース１５の固定について説明する。基点固定材
１８および可動点固定材１９は板バネであり、クランプ
用ブロック１７はベース１５と略同じ厚さの板である。
クランプ用ブロック１７のボルト通し用穴１７ａの位置
を基点ピン１６ａあるいは１６ｂの下側のフレーム７の
ネジ穴７ａに合わせてクランプ用ブロック１７をフレー
ム７の外側に配置し、基点固定材１８のボルト通し用穴
１８ｂの位置をクランプ用ブロック１７のボルト通し用
穴１８ｂに合わせて基点固定材１８をクランプ用ブロッ
ク１７の外側に配置し、ボルト２０を基点固定材１８の
ボルト通し用穴１８ｂを通し、クランプ用ブロック１７
のボルト通し用穴１７ａを通して、基点ピン１６ａの下
側のネジ穴７ａに螺挿し基点固定材１８とクランプ用ブ
ロック１７をフレーム７に螺設する。クランプ用ブロッ
ク１７は、略平板状の基点固定材１８および可動点固定
材１９の内外方向の位置をベース１５の外側に合わせる
ためのものであり、本実施形態ではフレーム７とは別部
品としたがフレーム７に凸部を設けてフレーム７と一体
としても良い。

【００３６】基点固定材１８および可動点固定材１９は
前述のようにボルト２０によりクランプ用ブロック１７
を介してフレーム７に押圧されるとともにその先端部１
８ａ、１９ａがバネ力によりベース１５を押圧し、基点
固定材１８のバネ力は基点においてベース１５をフレー
ム７に固着できる強さとする。可動点においてベース１
５のフレーム７への押圧力が大き過ぎると、前述の伸縮
による相対移動方向の収縮の差にともなうベース１５の
フレーム７に対する摺動が不可能となるので、可動点固
定材１９のバネ力は前記摺動が可能な強さとする。基点
固定材１８のバネ力が可動点固定材１９と同じバネ力で
ベース１５をフレーム７に固着できる場合は基点固定材
１８と可動点固定材１９は同じものとしても良い。基点
固定材１８を用いずにボルトでベース１５をフレーム７
に基点において固着しても良く、あるいはベース１５を
フレーム７に基点において接着しても良い。

【００３７】<実施形態２>図４は本発明の実施形態２の
リニアモータを示す要部断面図、図５は図４の位置検出
手段２１４付近の拡大図であり、図５に図示したクラン
プ用ブロック１７、基点固定材１８、可動点固定材１９
およびボルト２０は図４においては図示を省略してい
る。なお同一部分は前記図１〜３、１５、１６と同一の
参照符号を付す。本実施形態は実施形態１のリニアモー
タにおいて位置検出手段１４を変更したものであり、そ
れ以外は実施形態１と同じである。ここで例えば磁気式
リニアスケールのように被読取部材２１４ｂ外側の磁力
を読取ヘッド２１４ａで検出する場合は、前記被読取部
材２１４ｂ外側の磁力は被読取部材２１４ｂ外側面から
遠ざかる（すなわち読取ヘッド２１４ａと被読取部材２
１４ｂの位置検出手段空隙２１４ｃが広がる）程弱くな
るので前記位置検出手段空隙２１４ｃをできるだけ狭く
することが望ましく、その場合先端部１８ａあるいは１
９ａが被読取部材２１４ｂよりも厚く且つ先端部１８ａ
が読取ヘッド２１４ａとベース１５の空隙部に位置する
と、位置検出手段空隙２１４ｃを狭くしようとしても前
記厚い先端部１８ａあるいは１９ａが障害となって狭く
することができないので、そのような場合は本実施形態
のようにベース２１５の下端が読取ヘッド２１４ａの下
端よりも下側になるようにして先端部１８ａあるいは１
９ａが読取ヘッド２１４ａとベース２１５の空隙部に位
置しないようにすることにより位置検出手段空隙２１４
ｃを狭くすることができる。

【００３８】<実施形態３>図６は本発明の実施形態３の
リニアモータを示す要部断面図、図７は図６の位置検出
手段１４付近の拡大図であり、図７に図示したクランプ
用ブロック１７、基点固定材１８、可動点固定材１９お
よびボルト２０は図６においては図示を省略している。
図８は図７のＡ−Ａ矢視図であり（ａ）はフレーム７、
基点ピン１６ａおよび可動点ピン１６ｂを示し、（ｂ）
は被読取部材１４ｂを示し、（ｃ）はベース３１５を示
し、（ｄ）は基点固定材１８および可動点固定材１９を
示し、（ｅ）はクランプ用ブロック１７を示し、（ａ）
〜（ｅ）は相対移動方向（図の紙面左右方向）の位置を
合わせて図示している。なお同一部分は前記図１〜５、
１５、１６と同一の参照符号を付す。本実施形態は実施
形態１のリニアモータにおいて基点および可動点を変更
し、ボルト２０をフレ−ム３７のネジ穴３７ａに螺挿し
たものであり、それ以外は実施形態１と同じである。

【００３９】本実施形態では基点が相対移動方向の一方
の端部に位置し基点には被読取部材１４ｂが貼り付けら
れるので、基点穴３１５ａは被読取部材１４ｂが貼り付
けられる側を非貫通とし貼り付けに支障無いようにし、
基点ピン１６ａがフレーム７から突出する寸法が前記非
貫通穴である基点穴３１５ａの深さより小さくなるよう
にする。基点ピン１６ａを基点から図８の紙面左側にず
らし被読取部材１４ｂに対して重ならないにしても、一
般には前記ずらす距離が可動子１３の最大移動距離より
もはるかに小さいため、伸縮時のベース３１５の可動点
は基点ピン１６ａを基点からずらさない場合と殆ど差が
無いので、基点ピン１６ａを基点から図８の紙面左側に
ずらし被読取部材１４ｂに対して重ならないにして基点
穴３１５ａを貫通穴としても良い。本実施形態では可動
点を１箇所としたがこれに限定されず可動点を２箇所以
上とし、それに応じて可動点穴３１５ｂ、可動点ピン１
６ｂ、クランプ用ブロック１７、可動点固定材１９およ
びボルト２０を増やしても良い。

【００４０】<実施形態４>図９は本発明の実施形態４の
リニアモータを示す要部断面図、図１０は図９の位置検
出手段１４付近の拡大図であり、図１０に図示したクラ
ンプ用ブロック４１７、基点固定材４１８、可動点固定
材４１９およびボルト２０は図９においては図示を省略
している。図１１は図９のＡ−Ａ矢視図であり（ａ）は
フレーム４７、基点ピン１６ａおよび可動点ピン１６ｂ
を示し、（ｂ）は被読取部材１４ｂを示し、（ｃ）はベ
ース１５を示し、（ｄ）は基点固定材４１８および可動
点固定材４１９を示し、（ｅ）はクランプ用ブロック４
１７を示し、（ａ）〜（ｅ）は相対移動方向（図の紙面
左右方向）の位置を合わせて図示している。なお、同一
部分は前記図１〜８、１５、１６と同一の参照符号を付
す。本実施形態は実施形態１のリニアモータにおいて基
点固定材１８および可動点固定材１９を変更し、それに
ともないクランプ用ブロック１７およびフレーム７も変
更したものであり、それ以外は実施形態１と同じであ
る。

【００４１】本実施形態では基点固定材４１８および可
動点固定材４１９の相対移動方向の寸法を大きくし、基
点固定材１８のボルト通し用穴１８ｂおよび可動点固定
材１９のボルト通し用穴１９ｂの数を、基点固定材４１
８および可動点固定材４１９各１枚当たり２個とし、そ
れにともないクランプ用ブロック４１７も相対移動方向
の寸法を大きくしクランプ用ブロック４１７の１枚当た
りのボルト通し用穴４１７ａの数も２個とし、フレーム
４７のネジ穴４７ａの数も当接するクランプ用ブロック
４１７の１枚当たりにつき２個とする。基点固定材４１
８の先端部４１８ａは基点固定材４１８は固着力を大き
くするためにその先端部４１８ａを基点固定材４１８の
相対移動方向の全長にわたって設けた。可動点固定材４
１９は伸縮による相対移動方向の収縮の差にともなうベ
ース４１５のフレーム７に対する摺動を可能とするため
その先端部４１９ａを基点固定材４１９の相対移動方向
の全長よりも小さくした。本実施形態では相対移動方向
の中間部を先端部４１９ａ無しとし、両端部に先端部４
１９ａを設けたが、中間部に先端部４１９ａを設け両端
部を先端部４１９ａ無しとしても良い。あるいは可動点
固定材４１９およびクランプ用ブロック４１７を実施形
態１のような相対移動方向の寸法が小さいものとしサイ
ドヨーク４９も実施形態１のようにしても良い。あるい
は可動点固定材４１９を基点固定材４１８と同じ形状と
しバネ力を基点固定材４１８よりも弱くしても良い。

【００４２】<実施例>続いて本発明の実施例について図
９〜１２を参照して以下に説明する。図１２は図１１
（ｂ）、（ｃ）に寸法を付したものであり本実施例の被
読取部材１４ｂおよびベース１５を示し、同一部分は前
記図１１と同一の参照符号を付す。本実施例は実施形態
４のリニアモータにおいて位置検出手段等を次の仕様と
したものである。 被読取部材１４ｂ：光学式反射型リニアスケール（レニ
ショー社製ＲＧＳ−Ｓスケール）…厚さ２００μｍ、長
さ８００ｍｍ。構造は主材が鉄であり、スケール面がニ
ッケル、銅、金のラミネート構造である。刻線ピッチは
２０μｍである。 読取ヘッド１４ａ：光学式反射型リードヘッド（レニシ
ョー社製ＲＧＨ２４）ベース１５：低熱膨張材（日立金
属社製インバー）…線膨張係数３μｍ／ｍ／℃、厚さ３
ｍｍ、長さ８９０ｍｍ。 そして基点１５ａから図１２の紙面左右方向１５０ｍｍ
の位置を測定点１４ｂａ、１４ｂｂにし、基点固定材４
１８、可動点固定材４１９の押圧力を各々６０Ｎ、１５
Ｎとなるようして、ベース１５の温度を上昇させて基点
１５ａから測定点１４ｂａ、１４ｂｂまでの距離をレー
ザー測長機で測定した結果を図１３，１４に実線で示
す。なお、距離の値は基点１５ａを０とし、測定点１４
ｂａ側は−符号、測定点１４ｂａ側は＋符号を付し単位
ｍｍで示す。線膨張係数を、（距離変化）／（温度変
化）／１５０ｍｍ、の式により計算すると図１３から測
定点１４ｂａ側は２．１３μｍ／ｍ／℃、図１４から測
定点１４ｂｂ側は２．４０μｍ／ｍ／℃となり、後述す
る比較例に対し極めて小さい値とすることができた。ま
た、本実施例の被読取部材１４ｂは、従来技術の<第２
の方法>に記述した線膨張係数が小さい石英ガラスのよ
うな高価な被読取部材に比べて廉価であり、ベース１５
の低熱膨張材も薄いので廉価にできるので、従来よりも
位置検出手段１４を廉価にすることができる。

【００４３】<比較例>実施例のリニアモータにおいてベ
ース１５を撤去し、被読取部材１４ｂをフレーム７に直
接接着して実施例と同様にフレーム７の温度を上昇させ
て基点１５ａから測定点１４ｂａ、１４ｂｂまでの距離
をレーザー測長機で測定した結果を図１３，１４に破線
で示す。線膨張係数を、（距離変化）／（温度変化）／
１５０ｍｍ、の式により計算すると図１３から測定点１
４ｂａ側は２１．１６μｍ／ｍ／℃、図１４から測定点
１４ｂｂ側は２１．７４μｍ／ｍ／℃となる。

【００４４】以上、本発明の実施形態あるいは実施例に
ついて説明したが本発明は前記実施形態あるいは実施例
に限定されず、種々の形態とすることができ、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良ならびに設計
の変更が可能であることは勿論である。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、製作コストが廉価で被
読取部材の線膨張係数が小さく且つ厚さ寸法が薄い位置
検出手段およびそれを用いた相対移動装置、特にはリニ
アモータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部断面図である。

【図２】図１の位置検出手段１４付近の拡大図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】本発明の実施形態２の要部断面図である。

【図５】図４の位置検出手段２１４付近の拡大図であ
る。

【図６】本発明の実施形態３の要部断面図である。

【図７】図６の位置検出手段１４付近の拡大図である。

【図８】図７のＡ−Ａ矢視図である。

【図９】本発明の実施形態４の要部断面図である。

【図１０】図９の位置検出手段１４付近の拡大図であ
る。

【図１１】図１０のＡ−Ａ矢視図である。

【図１２】実施例の被読取部材１４ｂおよびベース１５
を示す図面である。

【図１３】実施例および比較例の、ベース１５の温度を
上昇させて基点１５ａから測定点１４ｂａまでの距離を
測定した結果を示す図面である。

【図１４】実施例および比較例の、ベース１５の温度を
上昇させて基点１５ａから測定点１４ｂｂまでの距離を
測定した結果を示す図面である。

【図１５】従来のリニアモータを示す図面である。

【図１６】従来のリニアモータを示す図面である。

【符号の説明】

１ ヨーク ２ 永久磁石 ３ 磁気空隙 ５ 固定子 ６ 多相コイル ７、３７、４７ フレーム ７ａ、３７ａ、４７ａ ネジ穴 ８ センターヨーク １０ 支持摺動部材 １１ キャリッジ １２ コイルフレーム １３ 可動子 １４、２１４ 位置検出手段 １４ａ、２１４ａ 読取ヘッド １４ｂ、２１４ｂ 被読取部材 １４ｂａ、１４ｂｂ 測定点 １５、３１５ ベース １５ａ、３１５ａ 基点穴 １５ｂ、３１５ｂ 可動点穴 １６ａ 基点ピン １６ｂ 可動点ピン １７、４１７ クランプ用ブロック １７ａ、１８ｂ、１９ｂ、４１７ａ、４１８ｂ、４１９
ｂ ボルト通し用穴 １８ 基点固定材 １８ａ、１９ａ、４１８ａ、４１９ａ 先端部 １９、４１９ 可動点固定材 ２０ ボルト ２１ 読取ヘッド保持材 ２１４ｃ 位置検出手段空隙

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA02 BB40 DD27 EE02 EE26 GG04 GG06 GG07 GG11 HH14 MM04 MM07 MM11 5H540 BA03 BA06 BB02 BB06 BB08 EE01 EE05 FA13 FA14 FC07 5H611 AA01 BB09 PP05 QQ03 RR06 UA01 UA07 UB00 5H641 BB06 BB18 GG03 GG07 GG12 GG26 GG28 GG29 HH02 HH05 HH06 JA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対移動装置の一方の部材にベースを介
   して取り付けられた被読取部材と、前記相対移動装置の
   他方の部材に取り付けられた前記被読取部材を読取る読
   取ヘッドとを備えた位置検出手段において、前記被読取
   部材がベースに固着され且つ温度変化によるベースの相
   対移動方向の伸縮に同調し、前記ベースが前記一方の部
   材に１箇所の基点で相対移動方向に固定されるとともに
   少なくとも１箇所の可動点で相対移動方向に摺動可能に
   取り付けられたことを特徴とする位置検出手段。
2. 【請求項２】 前記ベースの線膨張係数が５μｍ／ｍ／
   ℃以下であることを特徴とする請求項１記載の位置検出
   手段。
3. 【請求項３】 前記被読取部材の厚さが５００μｍ以下
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の位置検出
   手段。
4. 【請求項４】 前記被読取部材が光学式反射型のもので
   あることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
   の位置検出手段。
5. 【請求項５】 前記相対移動装置が、複数個の永久磁石
   と、前記永久磁石が発生する磁束に鎖交するように設け
   られた多相コイルとを具備し、前記多相コイルに電流を
   流すことにより、多相コイルを永久磁石に対して相対移
   動させるようにしたリニアモータであることを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出手段。
6. 【請求項６】 前記リニアモータが可動コイル型である
   ことを特徴とする請求項５に記載の位置検出手段。
7. 【請求項７】 被読取部材と前記被読取部材を読取る読
   取ヘッドとを備えた位置検出手段の前記被読取部材が相
   対移動装置の一方の部材にベースを介して取り付けら
   れ、前記読取ヘッドが前記相対移動装置の他方の部材に
   取り付けられた相対移動装置において、前記被読取部材
   がベースに固着され且つ温度変化によるベースの伸縮に
   同調し、前記ベースが前記一方の部材に１箇所の基点で
   相対移動方向に固定されるとともに少なくとも１箇所の
   可動点で相対移動方向に摺動可能に取り付けられたこと
   を特徴とする相対移動装置。
8. 【請求項８】 前記ベースの線膨張係数が５μｍ／ｍ／
   ℃以下であることを特徴とする請求項７記載の相対移動
   装置。
9. 【請求項９】 前記被読取部材の厚さが５００μｍ以下
   であることを特徴とする請求項７又は８記載の相対移動
   装置。
10. 【請求項１０】 前記被読取部材が光学式反射型のもの
    であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれ
    かに記載の相対移動装置。
11. 【請求項１１】 前記相対移動装置が、複数個の永久磁
    石と、前記永久磁石が発生する磁束に鎖交するように設
    けられた多相コイルとを具備し、前記多相コイルに電流
    を流すことにより、多相コイルを永久磁石に対して相対
    移動させるようにしたリニアモータであることを特徴と
    する請求項７乃至１０のいずれかに記載の相対移動装
    置。