JP5972658B2 - スケール装置 - Google Patents

Description

本発明は、目盛が記録されたスケール部と、目盛を読み取る検出素子を有したスケール部に沿って移動する検出走行部とを有し、スケール部に対する検出走行部の相対的変移量を検出するスケール装置に関する。

工作機械等の機械装置の直線的な動きを実現する機械要素としてリニアガイド機構がある。このリニアガイド機構は、ガイドレールに沿ってスライドブロックが直動し、そのスライドブロックを含む直動部の移動量は、例えばスケール装置によって計測される。ここで、図１１は、従来のスケール装置を側面から見た模式的な図である。図１１に示すスケール装置１０１は、目盛１０２が形成されたスケール部１０３を有している。このスケール部１０３には、検出走行部１０４が配設され、検出走行部１０４には、目盛１０２に対向離間して検出素子１０５が配設されている。検出素子１０５は、目盛１０２との間隔を例えば１０μｍ程度に一定するため、ベアリング１０６を介して押圧ばね１０７でスケール部１０３に押し付けられている。

直動部には、図１１に示したスケール装置とは別にリニアガイド機構が設けられている。図示はしないが、リニアガイド機構を構成するガイドレールには、直動部と一体的なスライドブロックが係合されている。スライドブロックは、直動部を介して、検出走行部１０４と機械的に結合されている。かくして、直動部と一体的な検出走行部１０４は、別途設けられたリニアガイド機構によってガイドされて移動し、目盛１０２に対向された検出素子１０５で直動部の位置を検出する。

この種のスケール装置１０１では、目盛１０２と検出素子１０５との間隔１１３を一定にするため、ベアリング１０６や押圧ばね１０７を必要し、更に、別途リニアガイド機構を設けており、更なる構成の簡素化が求められる。

図１２は、下記特許文献１に示す磁気スケール装置１１１を示す。この磁気スケール装置１１１は、ガイドレール１０８の頂面に磁気目盛１０２が設けられている。一方、磁気検出素子１０５は、スライドブロック１０９に固定される取付部材１１０に取り付けられ、磁気目盛１０２と離間して対向される。取付部材１１０に磁気検出素子１０５を取り付けるに当たっては、高さ調整用のスペーサ１１２を介して磁気検出素子１０５を取付部材１１０に取り付けるようにしている。

この磁気スケール装置１１１は、検出走行部１０４とリニアガイド機構とが一体的である点で、磁気スケール装置１０１より構成が簡素化されている。しかしながら、磁気スケール装置１１１は、スライドブロック１０９に負荷される直動部の重量によってスライドブロック１０９のガイドレール１０８に対する位置が変化し、これに伴って、磁気目盛１０２と磁気検出素子１０５との間隔が変化する虞がある。ときには、磁気目盛１０２と磁気検出素子１０５との間隔が許容される間隔を外れてしまう虞もある。また、磁気スケール装置１１１は、スペーサ１１２によって、磁気検出素子１０５の高さを調整するようにしているが、この間隔を再調整するには、直動部を機械装置に組み込んだ後、改めて、磁気検出素子１０５の高さ調整のため分解する作業が必要となり、煩雑であり、作業性が非効率である。

更に、スライドブロック１０９への荷重は、直動部の静的な荷重だけでなく、例えば工作機械に見られるような、切削加工に伴う動的な負荷の変動やワークや直動部であるテーブルの移動加速度による変動する力も含まれている。このような変動する荷重に対しては、磁気検出素子１０５の高さ調整を、動的に磁気検出素子１０５の高さを変化させることができないスペーサ１１２で対処することはできない。

特許第２９８５４９２号公報

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、スライドブロックや機械装置に動的な加重があったときにも、検出素子と目盛との間の間隔を一定に保持することができるスケール装置を提供することを目的とする。

本発明に係るスケール装置は、目盛が記録され、ガイドレール又は該ガイドレールが敷設されるベース部の該ガイドレール近傍に設けられるスケール部と、上記スケール部に沿って上記ガイドレール上を移動すると共に、離間して対向した上記スケール部の目盛を読み取り、上記スケール部に対する相対的変位量を検出する検出素子を有する検出走行部と、機械装置と結合され上記ガイドレールに嵌合されて上記ガイドレールに沿って移動するスライドブロックと、上記スライドブロック又は該スライドブロックが結合される上記機械装置と、上記検出走行部とを連結するジョイント部とを備える。

上記ジョイント部は、少なくとも上記機械装置又は上記スライドブロックが変位する方向に可撓性を有すると共に、上記検出走行部は、上記機械装置と非接触となっている。

また、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体と、上記検出走行部との間の距離を測定するセンサを設けるようにしても良い。この場合、制御部を設け、この制御部は、上記センサによって測定された距離を上記検出素子で読み取った上記スケール部の目盛の値と加減算することにより、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体の位置を算出する。この場合、上記ジョイント部は、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体が移動する方向に可撓性を有するようにすることができる。

更に、上記検出走行部は、上記ガイドレールの表面に接するスクレーパが設けるようにしても良い。また、上記検出走行部は、上記ガイドレール上で、複数の上記スライドブロックの間に配置するようにしても良いし、また、上記ガイドレール上で、一対の上記スライドブロックの外側に配置するようにしても良い。

本発明は、機械装置と一体的なスライドブロックに対して加重があり、スライドブロック１３が加重方向に変位したときであっても、ジョイント部が加重方向に可撓変位し、その変位を吸収するので、検出走行部の検出素子と目盛との間隔を一定に保つことができる。また、検出走行部は、機械装置と非接触であるため、機械装置が検出走行部に接触することが防止され、検出素子と目盛との間隔を一定に保つことができる。したがって、本発明では、検出素子からの出力が安定し、正確な位置検出を行うことができる。

工作機械の斜視図である。 磁気スケール装置を側面から見た模式的な図である。 スケール部の断面図である。 ラジアル方向の負荷荷重とスライドブロックのラジアル方向変位量との関係を示す図である。 ジョイント部にスライドブロックの移動方向にも変位する弾性体を用い、更にセンサを設けた例を側面から見た模式的な図である。 ジョイント部に引っ張りばねを用いた例を側面から見た模式的な図である。 検出走行部をスライドブロックの外側に取り付け、スライドブロックにスクレーパを取り付けた例を側面から見た模式的な図である。 スクレーパとスライドブロックの取付構造を示す分解斜視図である。 ガイドレールが敷設されるベース部のガイドレール近傍にスケール部を設けた例を示す図であり、（Ａ）は、正面から見た図、（Ｂ）は側面から見た模式的な図である。 機械装置と検出走行部とを結合した例を示す模式的な図である。 従来の磁気スケール装置を側面から見た模式的な図である。 特許文献１に記載された磁気スケール装置の分解斜視図である。

以下、本発明に係る弾性体拘束度可変構造が適用された磁気スケール装置について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明が適用された磁気スケール装置１０は、機械装置である工作機械１に用いられる。具体的に、工作機械１は、床面上に据え付けられたベッド２と、ベッド２上に設置されたコラム３と、主軸４を有する主軸頭５と、テーブル６を有するサドル７とを備えている。主軸頭５は、コラム３の前面に支持されて、上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能になっている。主軸４の先端には、工具８が着脱可能に装着される。主軸４は、その中心軸線がＺ軸と平行で且つ中心軸線まわりに回転可能に、主軸頭５に支持されている。

サドル７は、ベッド２上に配置されて前後の水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能で、サドル７上には、テーブル６が配置されている。テーブル６は、左右の水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能で、テーブル６上には被加工物９が載置されている。すなわち、工作機械１は、互いに直交する移動軸（Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸）により、直交３軸が構成されている。コラム３に支持されている主軸頭５は、Ｚ軸送り機構に駆動されてＺ軸方向に移動し、ベッド２上に配置されているサドル７は、Ｙ軸送り機構に駆動されてＹ軸方向に移動し、サドル７上に載置されて被加工物９を支持するテーブル６は、Ｘ軸送り機構に駆動されてＸ軸方向に移動する。そして、工作機械１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれに、磁気スケール装置１０が設けられている。

図２に示すように、この磁気スケール装置１０は、磁気目盛１１ａが設けられたガイドレール１１を有するスケール部１２と、スケール部１２の磁気目盛１１ａを読み取る検出走行部１７と、ガイドレール１１にガイドされて移動するスライドブロック１３，１３と検出走行部１７とを連結するジョイント部２１とを備える。ガイドレール１１は、図１に示すように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のそれぞれの方向に、互いに平行に一対設けられている（図１参照）。ガイドレール１１，１１は、図２及び図３に示すように、リニアガイド機構１０ａの一部を構成し、移動方向に沿った突条部１１ｂを有し、突条部１１ｂにスライドブロック１３，１３が移動可能に取り付けられている。この突条部１１ｂの頂面には、磁気目盛１１ａが設けられている。

なお、磁気スケール装置１０は、一対のガイドレール１１，１１のうち、少なくとも何れか一方に設けられていれば、必ずしも両方のガイドレールに設ける必要はない。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のリニアガイド機構の何れに設けても良いし、全てに設けても良い。

スライドブロック１３，１３は、図２及び図３に示すように、各ガイドレール１１，１１に、移動方向に離間して一対配設されている。スライドブロック１３，１３は、ガイドレール１１の突条部１１ｂに嵌合するように、上面部１３ｂと一対の側面部１３ａ，１３ａとによって断面略コ字状に形成されている。突条部１１ｂと係合する凹部を構成する一対の側面部１３ａ，１３ａの相対する内面の間隔は、ガイドレール１１の突条部１１ｂの幅と略一致するように形成されている。側面部１３ａ，１３ａと突条部１１ｂの側面部との間には、ボールベアリング１４が設けられている。すなわち、突条部１１ｂの側面部のガイド溝部１４ａとスライドブロック１３の側面部１３ａの内面に設けられたガイド溝部１４ｂには、ボール１４ｃが係合される。これにより、直動部１６の一部となっているスライドブロック１３，１３は、ガイドレール１１に沿って直動する。このスライドブロック１３には、具体的に、工作機械１のテーブル６やサドル７といった直動部１６と結合されている。

なお、スライドブロック１３，１３には、ガイドレール１１の突条部１１ｂと係合する凹部の外側の開口端に、後述するようなスクレーパを設け、磁気検出素子１５と磁気目盛１１ａとの間等のスライドブロック１３，１３との間に工作物の切り子や異物等が浸入することを防止しても良い。

一対のスライドブロック１３，１３の間には、図２に示すように、スケール部１２の磁気目盛１１ａを読み取る検出走行部１７が配設されている。検出走行部１７は、スライドブロック１３，１３の間に設けられることで、切削粉等の塵埃が磁気検出素子１５等に付着することが防止されている。この検出走行部１７は、図３に示すように、スライドブロック１３と略同じ断面略コ字状をなし、上面部１７ｂと一対の側面部１７ａ，１７ａとでガイドレール１１の突条部１１ｂと嵌合する凹部を構成している。側面部１７ａと突条部１１ｂの側面部との間には、スライドブロック１３の場合と同様に、ボールベアリング１４が設けられている。

ところで、この検出走行部１７は、図２に示すように、スライドブロック１３よりやや小さく、すなわちガイドレール１１の突条部１１ｂの頂面を基準にしたとき、上面部１７ｂがスライドブロック１３の上面部１３ｂより低くなるように形成され、直動部１６と上面部１７ｂとの間に、間隙１８を形成している。この間隙１８は、直動部の重量や切削加工に伴う動的な負荷による加重によってスライドブロック１３，１３が変位したときにも、直動部１６が検出走行部１７の上面部１７ｂに接触しないようにしている。また、上面部１７ｂの内面、すなわちガイドレール１１の磁気目盛１１ａと対向する面には、磁気目盛１１ａと一定間隔１９だけ離間して磁気検出素子１５が配設されている。この検出走行部１７は、間隙１８を設けることで、直動部１６と非接触となっており、直動部１６からの荷重が無くなり、常に、磁気検出素子１５と磁気目盛１１ａとの間隔１９を一定にすることができる。これにより、磁気検出素子１５からの出力は、安定したものとなり、直動部１６の位置制御を正確に行うことができる。

なお、磁気検出素子１５と磁気目盛１１ａの位置関係は、磁気検出素子１５を上面部１７ｂの内面に設け、磁気目盛１１ａをガイドレール１１の突条部１１ｂの頂面に設ける場合に限定されるものではない。例えば、ガイドレール１１が設けられるベッド２やテーブル６やサドル７といったベース部４１のガイドレール１１の近傍に磁気目盛１１ａを設け、検出走行部１７のこの磁気目盛１１ａと対向する面に磁気検出素子１５を設けるようにしても良い（詳細は後述する（図９参照）。）。

一対のスライドブロック１３，１３の何れか一方と検出走行部１７とはジョイント部２１によって連結されている。ジョイント部２１は、一方のスライドブロック１３に固定するための固定片２２ａと、検出走行部１７に固定するための固定片２２ｂと、固定片２２ａ，２２ｂとの間に設けられる可撓変位部２２ｃとを有し、全体形状が略コ字状に形成されている。固定片２２ａは、ネジ等の固定部材２３ａによってスライドブロック１３に固定され、固定片２２ｂも、ネジ等の固定部材２３ｂによって検出走行部１７に固定される。可撓変位部２２ｃは、板バネ等の薄板状部であり、スライドブロック１３がテーブル６やサドル７といった直動部１６の重量や被加工物９の重量や工具８の切削抵抗や直動部１６の加速度による力といった負荷荷重によって変位する方向（図２中上下方向）に変位するが、ガイドレール１１に沿った移動方向には変位しないもの又はしにくいものが用いられる。ジョイント部２１は、全体を板バネ等の薄板で形成するようにしても良い。

すなわち、ガイドレール１１に沿った移動方向の変位量は、磁気スケールの測定分解能以下とされる。これにより、検出走行部１７は、ジョイント部２１を介して一方のスライドブロック１３と一体的にガイドレール１１に沿って直動する。また、スライドブロック１３に対して加重があり、スライドブロック１３が図２中上下方向に変位したときであっても、ジョイント部２１の可撓変位部２２ｃが可撓変位し、検出走行部１７の位置が変位することを防止することができる。

以上のような磁気スケール装置１０は、直動部１６が送り機構に駆動されて移動すると、直動部１６と結合された一方のスライドブロック１３とジョイント部２１を介して連結された検出走行部１７の磁気検出素子１５で磁気目盛１１ａを読み取って、直動部１６の位置を検出する。直動部１６が移動するときには、上述のように、直動部１６の重量だけでなく、被加工物９の重量や工具８の切削抵抗や直動部１６の加速度による力といった負荷荷重等の動的に変動する荷重も加わる。

ここで、図４は、負荷荷重と検出走行部の移動方向の変位量との関係を示す図である。例えば、ラジアル方向の荷重を見たとき、基本静定格荷重：１３７［ｋＮ］の７％の荷重（９．５９［ｋＮ］）が加わると、その変位量は、２２μｍ程度となる。一般に、磁気スケール装置において、要求される磁気目盛１１ａと磁気検出素子１５との間の間隔１９の変動の許容値は、例えば２０μｍ程度であることに鑑みれば、基本静定格荷重の７％の荷重で、磁気目盛１１ａと磁気検出素子１５との間の間隔１９の変動許容値を超えてしまう。このジョイント部２１によってスライドブロック１３と検出走行部１７とを連結したときには、スライドブロック１３の変位を可撓変位部２２ｃが吸収することで検出走行部１７が変位することを防止できる。すなわち、磁気目盛１１ａと磁気検出素子１５との間の間隔１９の変動を許容値以内にすることができる。

また、ジョイント部２１の可撓変位部２２ｃが可撓変位したときには、直動方向の相対位置も僅かに変動するが、その変動量は、スライドブロック１３が負荷荷重により２０μｍ沈み込んだ場合でも、可撓変位部２２ｃの長さが１０ｍｍであれば、０．０２μｍ程度と見積もられ、磁気スケール装置１０の測定精度に影響を及ぼすことを防止することができる。

以上のような磁気スケール装置１０によれば、図１１に示すようなスケール部１０３と検出走行部１０４とは別にリニアガイド機構を設ける必要も無くなり、構成の簡素化や部品点数の削減を図ることができ、コストの削減を実現することができる。すなわち、磁気スケール装置１０は、リニアガイド機構を構成するガイドレール１１にスケール部１２を設け、スライドブロック１３，１３と検出走行部１７とをガイドレール１１に嵌合させる構成で位置検出を行うことができるので、スライドブロックやベアリングといった高価な部品を削減することができ、構成の簡素化やコストの削減を実現することができる。

また、図１１の例では、リニアガイド機構の直動部と磁気スケール装置１０１の直動部とを別々に機械装置に取り付ける必要があったため、それぞれの取付作業のみならず相互の位置精度を合わせる作業等の熟練が必要な作業を必要としていたが、この磁気スケール装置１０は、ガイドレール１１にスライドブロック１３，１３や検出走行部１７を取り付けるだけで取付作業が完了するので、取付作業の簡素化と効率化を実現することができる。更に、この磁気スケール装置１０では、ジョイント部２１がスライドブロック１３，１３が変位する方向に可撓性を有するため、動的又は静的な荷重に関わらず、スライドブロック１３と検出走行部１７との相対的変位量を磁気スケールの測定分解能以下で同じとすることができる。したがって、磁気スケール装置１０は、動的又は静的な荷重に関わらず、直動部１６の位置を正確に検出することができる。

ところで、図５に示すように、ジョイント部２１は、負荷荷重によってスライドブロック１３が変位する方向（図２中上下方向）に変位可能な板バネ等の薄板状部の可撓変位部２２ｃに限定されるものではない。例えば、可撓変位部２２ｃには、更にＮＢＲ（Nitrile butadiene rubber）といったゴムやコイルバネといった移動方向にも変位可能な弾性体２４を用いても良い。この場合、一方のスライドブロック１３と検出走行部１７との距離が、弾性体２４が移動方向に磁気スケール装置１０の計測分解能以上に変位する場合がある。

そこで、検出走行部１７には、光学式、接触式のセンサ２５が設けられている。ここで用いるセンサ２５は、磁気スケール装置１０の計測分解能と同等又はそれ以上の分解能を有するものを用いる。センサ２５は、磁気検出素子１５からの位置情報が入力される制御部２６に接続されている。なお、センサ２５は、一方のスライドブロック１３に設けるようにしても良い。制御部２６は、センサ２５によって検出される検出走行部１７と一方のスライドブロック１３間の距離を、磁気検出素子１５が測定された位置情報に対して加算又は減算してスライドブロックの位置を算出する。具体的に、制御部２６は、センサ２５によって測定された距離を、磁気検出素子１５で読み取ったスケール部１２の磁気目盛１１ａの値に対して加減算することにより、検出走行部１７と連結されたスライドブロックの位置を算出する。

なお、このセンサ２５は、図２に示した磁気スケール装置１０、すなわち可撓変位部２２ｃに板バネ等の薄板状部を用いたジョイント部２１に用いた装置に設けても良い。

また、ジョイント部２１は、図６に示すようにしても良い。図６の例では、検出走行部１７に球面ピン２７を設け、一方のスライドブロック１３に、球面ピン２７の先端部の球面が突き当てられる摺動板２８を設けている。また、一方のスライドブロック１３と検出走行部１７とは、引っ張りばね２９によって互いに近接する方向に付勢されている。これにより、球面ピン２７の先端部は、常時摺動板２８に当接され、スライドブロック１３が変位する方向（図２中上下方向）の負荷荷重があったときには、球面ピン２７の先端部が摺動板２８に対して摺動すると共に、引っ張りばね２９がスライドブロック１３が変位する方向（図６中上下方向）に変位する。この際も、一方のスライドブロック１３と検出走行部１７との間隔は、引っ張りばね２９によって球面ピン２７の先端部が摺動板２８に当接しているので、一定の間隔に保持される。なお、この例においても、センサ２５を設け、一方のスライドブロック１３と検出走行部１７との間隔を測定するようにしてもよい。

以上の例では、何れも、スライドブロック１３，１３を一対設け、一方のスライドブロック１３と検出走行部１７との間をジョイント部２１で連結する場合を説明したが、スライドブロックの数は、一つでも良いし、更に、３つ以上であっても良い。スライドブロック１３が複数の場合には、何れか一のスライドブロック１３に検出走行部１７をジョイント部２１で連結すれば良い。また、以上の例では、検出走行部１７をスライドブロック１３，１３の間に配設するようにしたが、次に説明する図７に示すように、スライドブロック１３の外側に検出走行部１７を設けるようにして良い。

具体的に、図７に示すように、検出走行部１７のスライドブロック１３とは反対側の側面には、磁気目盛１１ａを含むガイドレール１１の表面に付着した工作物の切り子や異物等を払拭するスクレーパ３１が設けられている。図８に示すように、スクレーパ３１は、ガイドレール１１の表面の凹凸形状３２ａに対応した凹部３２ｂを有し、ガイドレール１１の凹凸形状３２ａの各面に接触するように凹部３２ｂが接触するように形成されている。スクレーパ３１は、例えば、含油発泡合成ゴムであり、ガイドレール１１の凹凸形状３２ａに密着しながら、ガイドレール１１上にある工作物の切り子や異物を除去する。図８に示すように、スクレーパ３１は、スクレーパ３１と同形状の固定金具３３をネジ等の固定部材３４でスライドブロック１３の側面に固定される。

なお、スライドブロック１３と検出走行部１７との接続は、図２に示すようなジョイント部２１の構成でも良いし、図５に示すようなジョイント部２１の構成でも良いし、図６に示すようなジョイント部２１の構成でも良い。

図７に示す磁気スケール装置１０では、スライドブロック１３の外側に検出走行部１７が設けられているので、検出走行部１７の設置が容易であり、また、検出走行部１７のメンテナンス等も容易に行うことができる。また、スライドブロック１３の外側に連結された検出走行部１７の上側には、直動部１６が存在しないことから、検出走行部１７の大きさや形状の自由度を上げることができる。

以上の例では、ガイドレール１１の頂面に磁気目盛１１ａを設けた場合を説明したが、磁気目盛１１ａは、ガイドレール１１の近傍に設けても良い。すなわち、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、磁気目盛１１ａは、ベッド２やテーブル６やサドル７といったベース部４１のガイドレール１１の近傍に、ガイドレール１１と平行に設けられている。具体的に、磁気目盛１１ａは、ベース４１にガイドレール１１と平行に設けられた凸部４１ａの頂面に設けられている。検出走行部１７は、上述と同様に、スライドブロック１３と略同じ断面略コ字状をなして凹部を構成し、ガイドレール１１上を移動する。なお、側面部１７ａと突条部１１ｂの側面部との間には、スライドブロック１３の場合と同様に、ボールベアリング１４を設けて、高精度のガイド機構を設けても良い（図３参照）。

更に、検出走行部１７は、取付片４０が設けられており、この取付片４０には、ガイドレール１１の近傍にガイドレール１１と平行に設けられた磁気目盛１１ａと対向して、一定間隔１９だけ離間して磁気検出素子１５が配設されている。このような図９に示す例では、ガイドレール１１の近傍に磁気目盛１１ａが設けられると共に、磁気検出素子１５が配設されているので、検出走行部１７のメンテナンス等も容易に行うことができる。

このような検出走行部１７にあっても、一方のスライドブロック１３とジョイント部２１によって連結されている。検出走行部１７は、ガイドレール１１に係合しており、連結されたスライドブロック１３が負荷荷重によって変位したときにあっても、可撓変位部２２ｃが可撓変位することで、スライドブロック１３の変位を吸収して、磁気検出素子１５の位置が変位することを防止することができる。なお、この例にあっても、ジョイント部２１は、図５及び図６に示すような構成としても良いし、図７に示すように、スライドブロック１３の外側に検出走行部１７を設けるようにしても良い。

更に、以上の例では、検出走行部１７と一方のスライドブロック１３とをジョイント部２１で連結した場合を説明したが、検出走行部１７は、図１０に示すように、機械装置である工作機械１と連結するようにしても良い。ここでは、工作機械１のテーブル６やサドル７といった直動部１６と検出走行部１７とがジョイント部２１によって連結されている。また、この例での直動部１６には、ガイドレール１１に沿って直動するスライドブロック１３，１３が結合されている。また、検出走行部１７は、一方のスライドブロック１３の側に配設されている。

検出走行部１７と直動部１６とは、ジョイント部２１によって連結されている。ジョイント部２１は、直動部１６に固定するための固定片４２ａと、検出走行部１７に固定するための固定片４２ｂと、固定片４２ａ，４２ｂとの間に設けられる可撓変位部４２ｃとを有し、略平行な固定片４２ａ，４２ｂに対して可撓変位部４２ｃが略垂直をなすように形成されている。固定片４２ａは、ネジ等の固定部材４３ａによって直動部１６に固定され、固定片４２ｂも、ネジ等の固定部材４３ｂによって検出走行部１７に固定される。可撓変位部４２ｃは、板バネ等の薄板状部であり、被加工物９の重量や工具８の切削抵抗や直動部１６の加速度による力といった負荷荷重によって直動部１６が変位する方向（図１０中上下方向）に変位するが、ガイドレール１１に沿った移動方向には変位しないもの又はしにくいものが用いられる。

すなわち、検出走行部１７は、一方のスライドブロック１３と一体的に移動するのではなく、ジョイント部２１で連結された直動部１６と一体的に移動する。そして、直動部１６も、被加工物９の重量や工具８の切削抵抗や直動部１６の加速度による力といった負荷荷重によって変位することがあるが、このような場合には、ジョイント部２１の可撓変位部４２ｃが図１０中上下方向に変位することによって、直動部１６又はスライドブロック１３と検出走行部１７との相対的変位量を磁気スケールの測定分解能以下で同じとすることができる。したがって、磁気スケール装置１０は、動的又は静的な荷重に関わらず、直動部１６やスライドブロック１３の位置を正確に検出することができる。なお、この例にあっても、ジョイント部２１は、図５及び図６に示すような構成としても良い。更に、図７に示すように、検出走行部１７のスライドブロック１３とは反対側の側面には、磁気目盛１１ａを含むガイドレール１１の表面に付着した工作物の切り子や異物等を払拭するスクレーパ３１を設けるようにしても良い。更に、図９に示すように、磁気目盛１１ａをガイドレール１１の近傍に設けるようにし、磁気目盛１１ａと対向する位置に、磁気検出素子１５を設けるようにしても良い。

更に、以上の例ではスケールとして磁気式スケール装置を用いて説明したが、本発明は、光学式、静電容量式、電磁誘導式等、いずれの方式のスケール装置にも適用することができる。また、以上の例ではガイドレールが直線のリニアガイド機構を例に説明したが、本発明は、曲線のガイドレールや曲線と直線を組み合わせたガイドレールを有する案内機構に用いることもできる。

１ 工作機械、２ ベッド、３ コラム、４ 主軸、５ 主軸頭、６ テーブル、７ サドル、８ 工具、９ 被加工物、１０ 磁気スケール装置、１０ａ リニアガイド機構、１１ ガイドレール、１１ａ 磁気目盛、１１ｂ 突条部、１２ スケール部、１３ スライドブロック、１３ａ 側面部、１３ｂ 上面部、１４ ボールベアリング、１４ａ，１４ｂ ガイド溝部、１４ｃ ボール、１５ 磁気検出素子、１６ 直動部、１７ 検出走行部、１７ａ 側面部、１７ｂ 上面部、１８ 間隙、１９ 一定間隔、２１ ジョイント部、２２ａ，２２ｂ 固定片、２２ｃ 可撓変位部、２３ａ，２３ｂ 固定部材、２４ 弾性体、２５ センサ、２６ 制御部、２７ 球面ピン、２８ 摺動板、３１ スクレーパ、３２ａ 凹凸形状、３２ｂ 凹部、３３ 固定金具、３４ 固定部材、４０ 取付片、４１ ベース部、４１ａ 凸部、４２ａ，４２ｂ 固定片、４２ｃ 可撓変位部、４３ａ，４３ｂ 固定部材、１０１ 磁気スケール装置、１０２ 磁気目盛、１０３ スケール部、１０４ 検出走行部、１０５ 磁気検出素子、１０６ ベアリング、１０７ 押圧ばね、１０８ ガイドレール、１０９ スライドブロック、１１０ 取付部材、１１１ 磁気スケール装置、１１２ スペーサ、１１３ 間隔

Claims (7)

1. 目盛が記録され、ガイドレール又は該ガイドレールが敷設されるベース部の該ガイドレール近傍に設けられるスケール部と、
   上記スケール部に沿って上記ガイドレール上を移動すると共に、離間して対向した上記スケール部の目盛を読み取り、上記スケール部に対する相対的変位量を検出する検出素子を有する検出走行部と、
   機械装置と結合され上記ガイドレールに嵌合されて上記ガイドレールに沿って移動するスライドブロックと、
   上記スライドブロック又は該スライドブロックが結合される上記機械装置と、上記検出走行部とを連結するジョイント部とを備え、
   上記ジョイント部は、少なくとも上記機械装置又は上記スライドブロックが変位する方向に可撓性を有すると共に、
   上記検出走行部は、上記機械装置と非接触であることを特徴とするスケール装置。
2. 更に、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体と、上記検出走行部との間の距離を測定するセンサを備えることを特徴とする請求項１記載のスケール装置。
3. 上記センサによって測定された距離を上記検出素子で読み取った上記スケール部の目盛の値と加減算することにより、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体の位置を算出する制御部とを備えることを特徴とする請求項２記載のスケール装置。
4. 上記検出走行部は、上記ガイドレールの表面に接するスクレーパが設けられていることを特徴とする請求項１−３の何れか記載のスケール装置。
5. 上記ジョイント部は、上記機械装置又は上記スライドブロックのうち、上記検出走行部と連結される構造体が移動する方向に可撓性を有することを特徴とする請求項１−４の何れか記載のスケール装置。
6. 上記検出走行部は、上記ガイドレール上で、複数の上記スライドブロックの間に配置されることを特徴とする請求項１−４の何れか記載のスケール装置。
7. 上記検出走行部は、上記ガイドレール上で、一対の上記スライドブロックの外側に配置されることを特徴とする請求項１−４の何れか記載のスケール装置。

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