JP2008286806A - 位置検出手段およびその取り付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製作コストが廉価であって主材が鉄である構造を有する被読取部材を用いて線膨張係数が小さい位置検出手段およびその取り付け方法を提供する。
【解決手段】 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、他方の部材に取り付けられた読取ヘッドとを備えた位置検出手段であり、ベースは線膨張係数が５μｍ／ｍ／℃以下の低熱膨張材製であり、被読取部材は主材が鉄である構造を有し、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、ベースは一方の部材に位置決めの基準となる基点で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押圧されて取り付けられた位置検出手段。
【選択図】図１

Description

本発明は相対移動装置の位置検出手段およびその取り付け方法に関する。

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。

このようなリニアモータのうち、略１０ｃｍ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、特許文献１および特許文献２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。

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。

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。

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。

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。

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。

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１０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および永久磁石２により固定子５が構成される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特公昭５８−４９１００号 実開昭６３−９３７８３号公報

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あって主材が鉄である構造を有する被読取部材を用いて線膨張係数が小さい位置検出手段およびその取り付け方法を提供することにある。

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その取り付け方法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。

本発明の位置検出手段は、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であって、前記ベースは線膨張係数が５μｍ／ｍ／℃以下の低熱膨張材製であって相対移動方向に配置され、前記被読取部材は主材が鉄である構造を有し、相対移動方向に配置されるとともに前記ベースに固着され且つ温度変化による前記ベースの相対移動方向の伸縮に同調し、前記ベースは前記一方の部材に位置決めの基準となる基点で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押圧されて取り付けられたことを特徴とする。

本発明の位置検出手段において、前記ベースは板バネにより押圧されていることが好ましい。

本発明の位置検出手段の取り付け方法は、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の取り付け方法であって、前記ベースは線膨張係数が５μｍ／ｍ／℃以下の低熱膨張材製であって相対移動方向に配置され、前記被読取部材は主材が鉄である構造を有し、相対移動方向に配置されるとともに前記ベースに固着され且つ温度変化による前記ベースの相対移動方向の伸縮に同調するように構成され、前記ベースを前記一方の部材に位置決めの基準となる基点で固定す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押圧して取り付けることを特徴とする。

本発明の位置検出手段の取り付け方法において、前記ベースは板バネにより押圧されていることが好ましい。

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相対移動装置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／℃以下とする。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。

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るので可動点においては被読取部材は小さい線膨張係数での伸縮ができるようになる。

本発明によれば、製作コストが廉価であって主材が鉄である構造を有する被読取部材を用いて、線膨張係数が小さい位置検出手段およびその取り付け方法を提供することができる。

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１７、基点固定材１８、可動点固定材１９およびボルト２０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１６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。

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１４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１４ａ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。

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１６ａ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１５ａ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１５ｂ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１６ｂ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。

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１５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。

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あるいは可動点ピン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。

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１８ａ、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１５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。

<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２１４ｂ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１９ａ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１９ａ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２１４ｃを狭くすることができる。

<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３７、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。

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３７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。

<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４１７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。

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４１８のボルト通し用穴４１８ｂおよび可動点固定材４１９のボルト通し用穴４１９ｂの数を、基点固定材４１８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４１９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４７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４１９ａ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。

<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３ｍｍ、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４１８、可動点固定材４１９の押圧力を各々６０Ｎ、１５Ｎ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１４ｂａ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。

<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４７に直接接着して実施例と同様にフレーム４７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１４ｂａ側は２１．１６μｍ／ｍ／℃、図１４から測定点１４ｂｂ側は２１．７４μｍ／ｍ／℃となる。

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。

本発明の実施形態１の要部断面図である。 図１の位置検出手段１４付近の拡大図である。 図２のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の実施形態２の要部断面図である。 図４の位置検出手段２１４付近の拡大図である。 本発明の実施形態３の要部断面図である。 図６の位置検出手段１４付近の拡大図である。 図７のＡ−Ａ矢視図である。 本発明の実施形態４の要部断面図である。 図９の位置検出手段１４付近の拡大図である。 図１０のＡ−Ａ矢視図である。 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。 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。 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。 従来のリニアモータを示す図面である。 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
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、４１９ｂ 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

Claims (4)

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であって、
   前記ベースは線膨張係数が５μｍ／ｍ／℃以下の低熱膨張材製であって相対移動方向に配置され、
   前記被読取部材は主材が鉄である構造を有し、相対移動方向に配置されるとともに前記ベースに固着され且つ温度変化による前記ベースの相対移動方向の伸縮に同調し、
   前記ベースは前記一方の部材に位置決めの基準となる基点で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押圧されて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１に記載の位置検出手段において、前記ベースは板バネにより押圧されていることを特徴とする位置検出手段。
3. 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の取り付け方法であって、
   前記ベースは線膨張係数が５μｍ／ｍ／℃以下の低熱膨張材製であって相対移動方向に配置され、
   前記被読取部材は主材が鉄である構造を有し、相対移動方向に配置されるとともに前記ベースに固着され且つ温度変化による前記ベースの相対移動方向の伸縮に同調するように構成され、
   前記ベースを前記一方の部材に位置決めの基準となる基点で固定す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押圧して取り付けることを特徴とする位置検出手段の取り付け方法。
4. 請求項３に記載の位置検出手段の取り付け方法において、前記ベースは板バネにより押圧されていることを特徴とする位置検出手段の取り付け方法。

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