リニアエンコーダ
【課題】 温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ないリニアスケールを提供する。
【解決手段】 ガラススケール３と、このガラススケール３を走査して位置測定値を得るスライダユニット４と、これらのガラススケール３とスライダユニット４とを収納する中空状のスケールベース１１とを有し、前記ガラススケール３の一部がスケールベース１１の取付溝１１ａ内に収納され、この収納されたガラススケール３と取付溝１１ａ側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材５が配置され、かつその他の空間領域には接着剤６，８が配置されてガラススケール３が固定されており、前記接着剤６，８は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤８と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、前記第１の接着剤８は第２の接着剤６よりも接着強度の高い接着剤が用いられている構成のリニアエンコーダとした。
【解決手段】 ガラススケール３と、このガラススケール３を走査して位置測定値を得るスライダユニット４と、これらのガラススケール３とスライダユニット４とを収納する中空状のスケールベース１１とを有し、前記ガラススケール３の一部がスケールベース１１の取付溝１１ａ内に収納され、この収納されたガラススケール３と取付溝１１ａ側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材５が配置され、かつその他の空間領域には接着剤６，８が配置されてガラススケール３が固定されており、前記接着剤６，８は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤８と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、前記第１の接着剤８は第２の接着剤６よりも接着強度の高い接着剤が用いられている構成のリニアエンコーダとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の加工時における相対移動量を測定する際に好適な光学式のリニアエンコーダに関するものであり、特に熱膨張の影響による測定誤差を防止する構造を有する光学式リニアエンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等において、被加工物に対する工具の相対移動量を正確に測定することは、精密加工を行う上で極めて重要であり、このための測定装置が種々製品化されている。
【０００３】
その１つとして、光学格子を２枚重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利用した光学式スケールが従来から知られている。この光学式スケールは、反射性のガラススケールの一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたメインスケールと、センサ部の表面に設けた透明ガラスの一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたインデックススケールを有し、このメインスケールとインデックススケールを微小な間隔を置いて対向させるとともに、メインスケールの格子に対し微小角度傾けられるようにインデックススケールの格子を配置している。
【０００４】
そして、格子が１ピッチＰ移動すると、モアレ縞は縞の間隔だけ変位することになり、間隔内のスリットの透過光や反射光の変化を読み取ることにより、１ピッチ内の移動量を精密に測定することができるようになる。
【０００５】
このような従来の光学式スケール、つまりリニアエンコーダの具体的構成を図５，６に示す。図５は従来のリニアエンコーダ１の正面図、図６はそのＡ−Ａ’断面矢視図をそれぞれ示している。図示例のリニアエンコーダ１は、ガラススケール３を滑走するスライダユニット４、工作機械等の可動部（図示せず）に取り付けるためのヘッドキャリア６等から構成されている。
【０００６】
スライダユニット４は、前記のようにガラススケール３と対向配置され格子（刻線）が設けられたインデックススケールと光学センサとを有するセンサ部４１と、ガラススケール３の振れを少なく滑走させるための左右の側部ガイドローラ４２、下部ガイドローラ４３、および側部下ガイドローラ４５とを有する。使用する際は、図６に示されるように、ガラススケール３とスライダユニット４をスケールベース１１の内部に収納し、その開口部は第１のシール部材１４および第２のシール部材１５によって密封して油や埃等が侵入しないような構造となっている。
【０００７】
ヘッドキャリア２は、被測定物である工作機械等の可動部に取り付けられ、連結支柱２１を介してスライダユニット４と接続されると共に、被測定物の動作にある程度追従できるような自由度をもつ構造になっている。
【０００８】
ヘッドキャリア２本体に支柱２１を介して保持されるスライダ保持部２２には、スライダ保持バネ４４の一端側が固定され、その他端側がスライダユニット４に固定されている。このスライダ保持バネ４４は、ピアノ線等のような針金状の弾性部材であって、スライダ保持部２２からスライダユニット４をガラススケール３側に押しつけるように付勢し保持している。このため、スライダユニット４のセンサ部４１は、ガラススケール３に対して恒に一定の距離を保って対向しながら移動することができ、しかも工作機械からの振動に対し追従性をもたせることもできる。
【０００９】
ガラススケール３は、図６に示されるように、棒状の丸ゴム５と接着剤６ａとにより、スケールベース１１内部の取付溝１１ａに装着されている。すなわち、図示例の構造では、ガラススケール３を取付溝１１ａの図面左側面に押しつけるようにして収納し、その余った空間部分に接着剤６ａと丸ゴム５とをそれぞれ埋め込むことで、ガラススケール３を前記右側面方向にゴムの弾性により付勢しながら接着・保持し、振動や熱膨張の影響にも適応できるようになっている。このとき、ガラススケール３はスケールベース１１に対して真直性を維持した状態で取り付けられることが前提となる。
【００１０】
この、ガラススケール３の取り付けは、通常製品の工場出荷時、工作機械、測長装置に装着後、振動や衝撃などにより、ガラススケール３が真直性を維持し、取付溝１１ａから脱落しないように取り付けられる。
【００１１】
丸ゴムは、この例ではガラススケール３の中央部と両端部の３箇所にそれぞれ埋め込まれ、その間の空間部分に接着剤が塗布され接着固定される。丸ゴムの取り付け位置や個数は、ガラススケール３の大きさや形状などにより異なる。
【００１２】
リニアエンコーダ１は、図示しない工作機械の固定部にスケールベース１１が中間サポート１２、および両端の取付部１３をネジ止め等することにより取り付けられ、また工作機械の可動部にはヘッドキャリア２が取り付けられる。そして、この可動部の移動量（変位）がガラススケール３とスライダユニット４のセンサ部４１の相対移動量として検出される。
【００１３】
しかし、このような構成のリニアエンコーダ１は、その構成部材であるスケールベース１１、ガラススケール３、丸ゴム５、および接着剤６ａがそれぞれ異なった熱膨張係数を有している。このため、リニアエンコーダ１の取付環境の温度変化に伴い、各部材でそれぞれ異なった温度係数による伸縮が生じる。そして、この各部材毎の異なる伸縮は、以下のような問題を生じることとなる。
【００１４】
（１）温度変化により、ガラススケールは熱膨張係数の大きなスケールベースの伸縮に引っ張られる。
（２）ガラススケール３を面圧接固定する丸ゴムは、取付溝とガラススケールとの間に挿入される際にねじれてしまうことが多く、これが不要な応力を内部に蓄えることになり、また、温度変化により摩擦抵抗やストレスをより多く受けてしまう。
（３）スケールベースの構成部材には、通常アルミニウムが用られるが、このアルミニウムは剛性が低く、温度変化による収縮を抑える機構もないため温度変化の影響を極めて受けやすい。
（４）上記（１）〜（３）の結果、温度変化域から安定域に移行した場合でも、ガラススケールが不規則な位置に挙動する可能性がある。つまり、一旦温度が変化した後、元の温度に戻った場合でも、同じ精度を示さない場合がある。
（５）ガラススケールの精度誤差が温度変化時に大きくなる場合があり、精度誤差が安定しない。
【００１５】
このような、リニアエンコーダを構成する部材の熱膨張係数の違いによる影響を排除する試みとして、例えば特開平９−２５７４５２号公報に開示されているように低摩擦部材を介してガラススケールを長手方向に摺動自在に固定し、熱膨張差により生じる応力を逃がして、ガラススケールの精度を保つ手法も検討されている。しかし、この文献の手法では、伸縮によるガラススケールの挙動自体を制御することが困難であり、温度サイクル下で安定した測定誤差、あるいは測定精度のばらつきを一定水準以下に保つことは困難である。
【００１６】
特許第２９７９６６６号公報には、工作機械の位置決め用スケールの取付において熱膨張係数の違い等の影響を排除するため、スケール中央位置において一箇所のみ接着剤あるいはリベットにより固定する手法が開示されている。
【００１７】
しかし、この手法は工作機械にスケールを直接取り付けることを前提としているため、これをこのまま構造の異なるエンコーダユニットに適用することは困難である。つまり、この文献では、基台スケールを寝かせた状態で取り付けているが、リニアエンコーダの場合にはスケールベースの取付溝にガラススケールを収納して取り付けるため、一箇所のみを接着しただけでは取付強度が不足してしまいガラススケールを保持することが困難である。また、この構造では振動の影響も受けやすく、ガラススケールがスケールベース内で振動して測定精度に悪影響を与えてしまう。さらに、組み立て時にもリベットによる固定は困難であり、接着剤を用いた場合でも接着剤塗布から硬化させるまで所定の精度でガラススケールを保持、固定する必要があり、作業効率も極めて悪化い。
【００１８】
さらに、特許第３１７２３９２号公報においても、部材の熱膨張係数の違いによる影響を排除する検討がなされている。この文献の例では、溝内部にＶ字状の金属を収納して、ガラススケールを固定し、金属の押圧方向にのみ力が加わるようにしてスケールの長さ方向の膨張を阻害しないようにしている。また、好ましい位置により強いバネを挿入して、位置零点を確保できる点についても記載されている。
【００１９】
しかし、この文献の手法ではＶ字状のバネを所定の弾性をもつように製造しなければならず、コストの上昇を招いてしまう。また、零点確保のために強いバネを挿入したとしても、ガラススケールを完全に固定することは困難であり、ガラススケールが不規則な位置に挙動することを制御するには不十分である。また、強いバネを挿入することで局部的に強い応力がガラススケールにかかり、ガラススケールの変形により測定誤差を生じてしまう場合もあった。
【特許文献１】特開平９−２５７４５２号公報
【特許文献２】特許第２９７９６６６号公報
【特許文献３】特許第３１７２３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、上記不具合を解消し、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ない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】
【００２１】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１） ガラススケールと、このガラススケールを走査して位置測定値を得るスライダユニットと、これらのガラススケールとスライダユニットとを収納する中空状のスケールベースとを有し、
前記ガラススケールの一部がスケールベースの取付溝内に収納され、
この収納されたガラススケールと取付溝側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材が配置され、かつその他の空間領域には接着剤が配置されてガラススケールが固定されており、
前記接着剤は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤と、その他の領域に用いられる第２の接着剤とを有し、
前記第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着強度の高い接着剤が用いられているリニアエンコーダ。
（２） 前記接着剤は、第１の接着剤がエポキシ系の接着剤であり、第２の接着剤がシリコーン系の接着剤である上記（１）のリニアエンコーダ。
（３） 前記基準位置には、取付溝側面とガラススケールとの間に中間部材が配置され、この中間部材を介して取付溝側面とガラススケールとが接着されている上記（１）または（２）のリニアエンコーダ。
（４） 前記弾性部材は、棒状の丸ゴムである上記（１）〜（３）のいずれかのリニアエンコーダ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、構成部材であるスケールベース、ガラススケール、弾性部材、および接着剤等のそれぞれ異なった熱膨張係数による伸縮に由来する不具合を解消し、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ないリニアスケールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のリニアエンコーダは、ガラススケール３と、このガラススケール３を走査して位置測定値を得るスライダユニット４と、これらのガラススケール３とスライダユニット４とを収納する中空状のスケールベース１１とを有し、前記ガラススケール３の一部がスケールベース１１の取付溝１１ａ内に収納され、この収納されたガラススケール３と取付溝１１ａ側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材５が配置され、かつその他の空間領域には接着剤６，７が配置されてガラススケール３が固定されており、前記接着剤６，７は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤７と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、前記第１の接着剤７は第２の接着剤６よりも接着強度の高い接着剤が用いられているものである。
【００２４】
このように、ガラススケール３を固定する領域のうち特定の基準位置に相当する部分に他の部分に用いる第２の接着剤６より接着強度の高い第１の接着剤７を用いることで、基準位置部分のみが強固に固定され、他の領域は熱膨張によりある程度伸縮しても基準位置だけは安定して固定された状態となり、所定の温度サイクル条件下でもスケールベース１１とガラススケール３の位置関係を安定して維持することができる。このため、ガラススケールを固定する部材に不要な応力を蓄積することもなく、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ないリニアエンコーダを提供することができる。
【００２５】
本発明では、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤７と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、第１の接着剤に第２の接着剤より接着強度の高い（強い）接着剤を用いる。ここで、接着強度が高いとは、例えばJIS K6850に準拠する引張せん断力、JIS K6854に準拠するＴ型はく離強さ等において強度が高いことである。
【００２６】
また、第２の接着剤が第１の接着剤より、弾性変形しやすいものであってもよい。すなわち、第１の接着剤で特定の基準位置に強固に固定して位置決めし、第２の接着剤は接着強度を保持しながらある程度熱膨張係数の差に起因する伸縮を吸収することにより、全体として精度を保持しつつ必要な接着強度も確保することができる。前記接着強度と弾性変形の関係は両方備えていてもどちらか一方を備えたものでもよい。
【００２７】
具体的には、特定基準位置に用いられる接着剤の引張せん断力が、好ましくは１１Mpa（N/mm2）を超えるものであり、より好ましくは１４Mpa（N/mm2）以上であり、特に１５Mpa（N/mm2）以上であることが望ましい。またその上限としては特に規制されるものではないが、一般に４０Mpa（N/mm2）程度である。
【００２８】
また、その硬さ（ショアＤ硬度）としては、一般に６０以上９０以下であり、好ましくは７０以上９０未満である。硬度が低すぎると精度に悪影響が出やすくなり、硬すぎると脆くなって取付強度の面で問題が生じる場合がある。
【００２９】
このような特性を有する接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤を挙げることができる。具体的には、エポキシ樹脂系接着剤としては、例えば、コニシ株式会社の「ボンドクイック５」、「ボンドクイック３０」等が挙げられ、また、セメダイン株式会社（CEMEDINE CO.,LTD.）の「ＥＰ００１」、「ＥＰ００７」、「ＥＰ００８」、「ＥＰ３３０」、「ＥＰ３３１」、「ＣＳ２３４０−５」、「１５００」、「１５９０」、「ハイクイック」、「エクセルエポ」等が挙げられ、さらにＴｈｒｅｅ・Ｂｏｎｄ・Ｃｏ，Ｌｔｄ．のエポキシ樹脂系接着剤、「２０８３」、「２０８６」、「２０８２」、「２０８７」等の２液硬化型接着剤や、「２２４２」、「２２８５」、「２２７０」、「２２１０」、「２２１２」等の一液硬化型接着剤等が挙げられる。
【００３０】
この第１の接着剤が適用される領域は、ガラススケール上の特定の基準位置であり、通常零点とされている位置や、スケールの中央などとされるが、このような位置に限定されるものではなく、スケールの精度や読み取り誤差を適正に管理する上で重要な任意の位置に決めてもよい。この接着剤を塗布・配置する範囲は、スケールの大きさや接着剤の種類などによっても異なるが、通常は長さにして５〜２０mmの範囲である。特定の基準位置は、通常１つのスケールに１箇所のみ規定される。
【００３１】
また、この特定の基準位置の固定には、接着剤と併用して中間部材を用いるとより効果的である。すなわち、ガラススケールとスケールベースの間に中間部材を介在させ、この中間部材とガラススケールとスケールベースとを接着するようにするとよい。接着剤だけで、ガラススケールとスケールベースとを接着すると接着層が厚くなり接着剤の脆性等により接着層が破壊されやすくなることがある。中間部材を介在させることで、接着層の厚さを薄くすることができ、強度の面で極めて有利である。
【００３２】
このような中間部材の材質としては、特に規制されるものではないが、ガラスに近い熱膨張係数を有するものが好ましく、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が好ましく、その他鉄やアルミニウム、黄銅といった通常用いられている金属材料からなる金属片でもよい。また、金属に限らず、ガラス片やセラミック、さらには所定の強度を有するカーボンや樹脂材料などを用いることもできる。中間部材の大きさも接着面の大きさに依存するため特に規制されるものではないが、通常、長さ５〜２０mm、幅１〜５mm、厚さ０．５〜２mm程度である。
【００３３】
一方、その他の領域に用いられる第２の接着剤としては、前記特定の基準位置に用いられる接着剤より接着強度が低いものであることが必要であり、具体的には前記引張せん断力が、好ましくは１１Mpa（N/mm2）以下であり、より好ましくは１０Mpa（N/mm2）以下であり、特に６Mpa（N/mm2）以下、場合によっては３Mpa（N/mm2）以下であることが望ましい。またその下限としてはスケールを規制し、保持できる強度を要求されるが、最低限０．６Mpa（N/mm2）程度であれば使用可能である。
【００３４】
また、その硬さ（ショアＤ硬度）としては、好ましくは７０未満１０以上であり、より好ましくは５０以下２０以上である。接着剤が硬すぎるとガラススケールとスケールベースとの熱膨張の差を吸収することが困難になり、内部に応力が蓄積されやすくなる。
【００３５】
このような接着剤としては、例えばシリコーン系接着剤がある。シリコーン系接着剤としては、例えば、東レダウコーニング株式会社（旧東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社）の「ＳＥ ９１７６ ＣＬＥＡＲ」、「ＳＥ−５５５」や、セメダイン株式会社（CEMEDINE CO.,LTD.）の「ＰＭ１００」、「ＰＭ１５５」、「ＰＭ１６５」、「ＰＭ３００」、「ＰＭ２００」、「ＰＭ１５５」、「ＥＰ００１」等が挙げられ、さらにＴｈｒｅｅ・Ｂｏｎｄ・Ｃｏ，Ｌｔｄ．の「１２２０」、「１２２１」、「１２３０」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社「ＴＳＥ３９２」、「ＴＳＥ３９２５」、「ＴＳＥ３９７」「ＴＳＥ３９７１」、「ＴＳＥ３９７２」、「ＴＳＥ３９７５」、「ＴＳＥ３９９」等が挙げられる。これらのなかでも特に、１成分型で、シーリング用途として用いられるものが好ましい。
【００３６】
本発明では、スケールベースの取付溝側面と収納されたガラススケールとが対向する空間領域の一部に弾性部材が配置される。このような弾性部材としては、金属板を折り曲げたようなバネやコイルバネなどの金属バネを用いることも可能であるが、本発明では価格や取り扱いの面からエラストマーを用いた部材が好ましい。このようなエラストマーとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ネオプレンゴム（ＮＲ）、オレフィン系エラストマー、ナイロン系エラストマー、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）または少なくともこれらと同等程度の弾性力を有するものが挙げられる。これらの中でも特にエンコーダの固有振動数に対しかけ離れた固有振動数をもち減衰性に優れたものがよく、特にニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が好ましい。
【００３７】
また、その形状としては、断面丸または楕円状の棒状体であり、これを所定の長さにして前記空間内に挿入する。断面の大きさは、隙間に挿入したときに有る程度変形して、その弾性によりガラススケールを固定できるだけの押圧力を生じる程度の大きさとすればよい。
【００３８】
このような光学式スケール、つまりリニアエンコーダの具体的構成を図１，２に示す。図１は本発明のリニアエンコーダ１の正面図、図２はそのＡ−Ａ’断面矢視図をそれぞれ示している。図示例のリニアエンコーダ１は、ガラススケール３を滑走するスライダユニット４、工作機械等の可動部（図示せず）に取り付けるためのヘッドキャリア２等から構成されている。
【００３９】
スライダユニット４は、周知のようにガラススケール３と対向配置され格子（刻線）が設けられたインデックススケールおよび光学センサを有するセンサ部４１と、ガラススケール３を滑らかに滑走させるための左右の側部ガイドローラ４２、下部ガイドローラ４３、および側部下ガイドローラ４５とを有する。使用する際は、図２に示されるように、ガラススケール３とスライダユニット４をスケールベース１１の内部に収納し、その開口部は第１のシール部材１４および第２のシール部材１５によって密封して油や埃等が侵入しないような構造となっている。
【００４０】
ヘッドキャリア２は、被測定物である工作機械等の可動部に取り付けられ、連結支柱２１を介してスライダユニット４と接続されると共に、被測定物の動作にある程度追従できるような自由度をもつ構造になっている。
【００４１】
ヘッドキャリア２本体に支柱２１を介して保持されるスライダ保持部２２には、スライダ保持バネ４４の一端側が固定され、その他端側がスライダユニット４に固定されている。このスライダ保持バネ４４は、ピアノ線等のような針金状の弾性部材であって、そのバネ性によりスライダ保持部２２からスライダユニット４をガラススケール３側に押しつけるように付勢し保持している。このため、スライダユニット４のセンサ部４１は、ガラススケール３に対して恒に一定の距離を保って対向しながら移動することができ、しかも工作機械からの振動に対し追従性をもたせることもできる。
【００４２】
ガラススケール３は、図２に示されるように、棒状の丸ゴム５と接着剤６とにより、スケールベース１１内部の取付溝１１ａに装着されている。すなわち、図示例の構造では、ガラススケール３を取付溝１１ａの図面左側面に押しつけるようにして収納し、その余った空間部分に第２の接着剤６と丸ゴム５とをそれぞれ埋め込むことで、ガラススケール３を前記右側面方向にゴムの弾性により付勢しながら接着・保持し、振動や熱膨張の影響にも適応できるようになっている。このとき、ガラススケール３はスケールベース１１に対して真直性を維持した状態で取り付けられることが前提となる。
【００４３】
この、ガラススケール３の取り付けは、通常製品の工場出荷時、工作機械、測長装置に装着後、振動や衝撃などにより、ガラススケール３が真直性を維持し、取付溝１１ａから脱落しないように取り付けられる。
【００４４】
丸ゴムは、この例ではガラススケール３の両端部の２箇所にそれぞれ埋め込まれ、その間の空間部分には、中央部の特定位置を除きシリコーン系などの低接着強度で比較的硬度の低い接着剤が塗布され接着固定される。丸ゴムの取り付け位置や個数は、ガラススケール３の大きさや形状などにより異なる。
【００４５】
ガラススケール３の特定基準位置、つまりこの例では中央部には、中間部材として金属片７が配置され、この金属片３を介してガラススケール３と取付溝１１ａとが、エポキシ系などの第２の接着剤より接着強度の高い第１の接着剤８により強固に固定されている。この金属片７は省略して接着剤８のみとすることも可能である。しかし、上記のように接着剤層を厚くすることで接着層に加わる応力により接着層が破損しやすくなり、強度面で問題が生じる場合がある。
【００４６】
このように、特定の基準位置のみ強度の高い第１の接着剤で固定し、その他の部分を比較的接着強度の弱い、あるいは硬度の低い接着剤で固定することで、熱膨張の応力を逃がしつつ、ガラススケールの位置は恒に一定の位置に規制することができ、測定精度や誤差のばらつきを抑制して、極めて精度のよい測定が可能となる。
【００４７】
このようなリニアエンコーダ１は、例えば図示しない工作機械の固定部にスケールベース１１が中間サポート１２、および両端の取付部１３をネジ止め等することにより取り付けられ、また工作機械の可動部にはヘッドキャリア２が取り付けられる。そして、この可動部の移動量（変位）がガラススケール３とスライダユニット４のセンサ部４１の相対移動量として検出される。
【実施例１】
【００４８】
発明サンプルとして図１，２に示すような構成のリニアエンコーダと、比較サンプルとして、図５，６に示すような構成のリニアエンコーダを用意した。ガラススケールの長さは公称読み取り長３２０mmとし、第１の接着剤として、エポキシ系接着剤、コニシ株式会社製、商品名ボンドクイック３０〔Ａ剤：エポキシ１００％、Ｂ剤：ポリチオール１００％〕を用い、前記第１の接着剤より接着用度に劣るが弾性変形しやすい第２の接着剤として、シリコーン系接着剤〔１成分型シリコーンシーラント（アルコール型）〕、東レダウコーニング株式会社（旧東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社）製、商品名ＳＥ ９１７６ ＣＬＥＡＲを用いた。比較サンプルでは、第２の接着剤のみを用いた。それぞれのサンプルにおいて、図示の所定位置に各接着剤を塗布し、金属片にはＳＵＳ３０４を長さ１０mm、幅３mm、厚さ１mmに加工して配置した。また、弾性部材には、ＮＢＲゴムの丸い棒状のものを用い、適当な大きさに切断して図示例の位置に収納した。
【００４９】
接着剤が完全に硬化した後、これら発明サンプルと比較サンプルを２０℃→２５℃→２０℃→１５℃→２０℃の温度サイクル下において、スケールの位置ズレを調べた。ズレに検出には、ガラススケールの両端部にそれぞれスライダユニットを配置し、この２つのスライダユニットでスケールベースに対するガラススケールのズレを検出した。結果を図３，４に示す。
【００５０】
図３，４から明らかなように、従来のサンプルの図３では、基準温度である２０℃から２５℃に上昇させ、再び２０℃に戻した場合、左右センサ部からの出力は元の位置からそれぞれ右側に数ミクロン程度ズレてしまっていることが判る。このように、従来の構成では、熱サイクルが加わった場合、スケールベースに対してガラススケールが位置ズレを起こしてしまって、元の状態には再現できない。
【００５１】
これに対し、図４の発明サンプルでは、２０℃→２５℃→２０℃→１５℃→２０℃と熱サイクル中およびサイクル後でも、基準温度である２０℃の位置では０．１〜０．２μm 程度のズレしかなく、極めて再現性に優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、工作機械等の加工時における相対移動量を測定するリニアエンコーダのみならず、種々の直線距離、移動量、変位量の測定が必要なリニアエンコーダに応用することが可能であり、スライダユニットも上記実施例等の構造に限定されることなく、種々の構造、方式に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のリニアエンコーダの具体的構成を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】比較サンプルの熱サイクルにおける左右検出ヘッドのズレを示したグラフである。
【図４】発明サンプルの熱サイクルにおける左右検出ヘッドのズレを示したグラフである。
【図５】従来のリニアエンコーダの具体的構成を示す正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面矢視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ リニアエンコーダ
２ ヘッドキャリア
３ ガラススケール
４ スライドユニット
５ 弾性部材
６ 第２の接着剤
６ａ 接着剤
７ 金属片
８ 第１の接着剤
１１ スケールベース
１１ａ 取付溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等の加工時における相対移動量を測定する際に好適な光学式のリニアエンコーダに関するものであり、特に熱膨張の影響による測定誤差を防止する構造を有する光学式リニアエンコーダに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械等において、被加工物に対する工具の相対移動量を正確に測定することは、精密加工を行う上で極めて重要であり、このための測定装置が種々製品化されている。
【０００３】
その１つとして、光学格子を２枚重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利用した光学式スケールが従来から知られている。この光学式スケールは、反射性のガラススケールの一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたメインスケールと、センサ部の表面に設けた透明ガラスの一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたインデックススケールを有し、このメインスケールとインデックススケールを微小な間隔を置いて対向させるとともに、メインスケールの格子に対し微小角度傾けられるようにインデックススケールの格子を配置している。
【０００４】
そして、格子が１ピッチＰ移動すると、モアレ縞は縞の間隔だけ変位することになり、間隔内のスリットの透過光や反射光の変化を読み取ることにより、１ピッチ内の移動量を精密に測定することができるようになる。
【０００５】
このような従来の光学式スケール、つまりリニアエンコーダの具体的構成を図５，６に示す。図５は従来のリニアエンコーダ１の正面図、図６はそのＡ−Ａ’断面矢視図をそれぞれ示している。図示例のリニアエンコーダ１は、ガラススケール３を滑走するスライダユニット４、工作機械等の可動部（図示せず）に取り付けるためのヘッドキャリア６等から構成されている。
【０００６】
スライダユニット４は、前記のようにガラススケール３と対向配置され格子（刻線）が設けられたインデックススケールと光学センサとを有するセンサ部４１と、ガラススケール３の振れを少なく滑走させるための左右の側部ガイドローラ４２、下部ガイドローラ４３、および側部下ガイドローラ４５とを有する。使用する際は、図６に示されるように、ガラススケール３とスライダユニット４をスケールベース１１の内部に収納し、その開口部は第１のシール部材１４および第２のシール部材１５によって密封して油や埃等が侵入しないような構造となっている。
【０００７】
ヘッドキャリア２は、被測定物である工作機械等の可動部に取り付けられ、連結支柱２１を介してスライダユニット４と接続されると共に、被測定物の動作にある程度追従できるような自由度をもつ構造になっている。
【０００８】
ヘッドキャリア２本体に支柱２１を介して保持されるスライダ保持部２２には、スライダ保持バネ４４の一端側が固定され、その他端側がスライダユニット４に固定されている。このスライダ保持バネ４４は、ピアノ線等のような針金状の弾性部材であって、スライダ保持部２２からスライダユニット４をガラススケール３側に押しつけるように付勢し保持している。このため、スライダユニット４のセンサ部４１は、ガラススケール３に対して恒に一定の距離を保って対向しながら移動することができ、しかも工作機械からの振動に対し追従性をもたせることもできる。
【０００９】
ガラススケール３は、図６に示されるように、棒状の丸ゴム５と接着剤６ａとにより、スケールベース１１内部の取付溝１１ａに装着されている。すなわち、図示例の構造では、ガラススケール３を取付溝１１ａの図面左側面に押しつけるようにして収納し、その余った空間部分に接着剤６ａと丸ゴム５とをそれぞれ埋め込むことで、ガラススケール３を前記右側面方向にゴムの弾性により付勢しながら接着・保持し、振動や熱膨張の影響にも適応できるようになっている。このとき、ガラススケール３はスケールベース１１に対して真直性を維持した状態で取り付けられることが前提となる。
【００１０】
この、ガラススケール３の取り付けは、通常製品の工場出荷時、工作機械、測長装置に装着後、振動や衝撃などにより、ガラススケール３が真直性を維持し、取付溝１１ａから脱落しないように取り付けられる。
【００１１】
丸ゴムは、この例ではガラススケール３の中央部と両端部の３箇所にそれぞれ埋め込まれ、その間の空間部分に接着剤が塗布され接着固定される。丸ゴムの取り付け位置や個数は、ガラススケール３の大きさや形状などにより異なる。
【００１２】
リニアエンコーダ１は、図示しない工作機械の固定部にスケールベース１１が中間サポート１２、および両端の取付部１３をネジ止め等することにより取り付けられ、また工作機械の可動部にはヘッドキャリア２が取り付けられる。そして、この可動部の移動量（変位）がガラススケール３とスライダユニット４のセンサ部４１の相対移動量として検出される。
【００１３】
しかし、このような構成のリニアエンコーダ１は、その構成部材であるスケールベース１１、ガラススケール３、丸ゴム５、および接着剤６ａがそれぞれ異なった熱膨張係数を有している。このため、リニアエンコーダ１の取付環境の温度変化に伴い、各部材でそれぞれ異なった温度係数による伸縮が生じる。そして、この各部材毎の異なる伸縮は、以下のような問題を生じることとなる。
【００１４】
（１）温度変化により、ガラススケールは熱膨張係数の大きなスケールベースの伸縮に引っ張られる。
（２）ガラススケール３を面圧接固定する丸ゴムは、取付溝とガラススケールとの間に挿入される際にねじれてしまうことが多く、これが不要な応力を内部に蓄えることになり、また、温度変化により摩擦抵抗やストレスをより多く受けてしまう。
（３）スケールベースの構成部材には、通常アルミニウムが用られるが、このアルミニウムは剛性が低く、温度変化による収縮を抑える機構もないため温度変化の影響を極めて受けやすい。
（４）上記（１）〜（３）の結果、温度変化域から安定域に移行した場合でも、ガラススケールが不規則な位置に挙動する可能性がある。つまり、一旦温度が変化した後、元の温度に戻った場合でも、同じ精度を示さない場合がある。
（５）ガラススケールの精度誤差が温度変化時に大きくなる場合があり、精度誤差が安定しない。
【００１５】
このような、リニアエンコーダを構成する部材の熱膨張係数の違いによる影響を排除する試みとして、例えば特開平９−２５７４５２号公報に開示されているように低摩擦部材を介してガラススケールを長手方向に摺動自在に固定し、熱膨張差により生じる応力を逃がして、ガラススケールの精度を保つ手法も検討されている。しかし、この文献の手法では、伸縮によるガラススケールの挙動自体を制御することが困難であり、温度サイクル下で安定した測定誤差、あるいは測定精度のばらつきを一定水準以下に保つことは困難である。
【００１６】
特許第２９７９６６６号公報には、工作機械の位置決め用スケールの取付において熱膨張係数の違い等の影響を排除するため、スケール中央位置において一箇所のみ接着剤あるいはリベットにより固定する手法が開示されている。
【００１７】
しかし、この手法は工作機械にスケールを直接取り付けることを前提としているため、これをこのまま構造の異なるエンコーダユニットに適用することは困難である。つまり、この文献では、基台スケールを寝かせた状態で取り付けているが、リニアエンコーダの場合にはスケールベースの取付溝にガラススケールを収納して取り付けるため、一箇所のみを接着しただけでは取付強度が不足してしまいガラススケールを保持することが困難である。また、この構造では振動の影響も受けやすく、ガラススケールがスケールベース内で振動して測定精度に悪影響を与えてしまう。さらに、組み立て時にもリベットによる固定は困難であり、接着剤を用いた場合でも接着剤塗布から硬化させるまで所定の精度でガラススケールを保持、固定する必要があり、作業効率も極めて悪化い。
【００１８】
さらに、特許第３１７２３９２号公報においても、部材の熱膨張係数の違いによる影響を排除する検討がなされている。この文献の例では、溝内部にＶ字状の金属を収納して、ガラススケールを固定し、金属の押圧方向にのみ力が加わるようにしてスケールの長さ方向の膨張を阻害しないようにしている。また、好ましい位置により強いバネを挿入して、位置零点を確保できる点についても記載されている。
【００１９】
しかし、この文献の手法ではＶ字状のバネを所定の弾性をもつように製造しなければならず、コストの上昇を招いてしまう。また、零点確保のために強いバネを挿入したとしても、ガラススケールを完全に固定することは困難であり、ガラススケールが不規則な位置に挙動することを制御するには不十分である。また、強いバネを挿入することで局部的に強い応力がガラススケールにかかり、ガラススケールの変形により測定誤差を生じてしまう場合もあった。
【特許文献１】特開平９−２５７４５２号公報
【特許文献２】特許第２９７９６６６号公報
【特許文献３】特許第３１７２３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、上記不具合を解消し、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ない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】
【００２１】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１） ガラススケールと、このガラススケールを走査して位置測定値を得るスライダユニットと、これらのガラススケールとスライダユニットとを収納する中空状のスケールベースとを有し、
前記ガラススケールの一部がスケールベースの取付溝内に収納され、
この収納されたガラススケールと取付溝側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材が配置され、かつその他の空間領域には接着剤が配置されてガラススケールが固定されており、
前記接着剤は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤と、その他の領域に用いられる第２の接着剤とを有し、
前記第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着強度の高い接着剤が用いられているリニアエンコーダ。
（２） 前記接着剤は、第１の接着剤がエポキシ系の接着剤であり、第２の接着剤がシリコーン系の接着剤である上記（１）のリニアエンコーダ。
（３） 前記基準位置には、取付溝側面とガラススケールとの間に中間部材が配置され、この中間部材を介して取付溝側面とガラススケールとが接着されている上記（１）または（２）のリニアエンコーダ。
（４） 前記弾性部材は、棒状の丸ゴムである上記（１）〜（３）のいずれかのリニアエンコーダ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、構成部材であるスケールベース、ガラススケール、弾性部材、および接着剤等のそれぞれ異なった熱膨張係数による伸縮に由来する不具合を解消し、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ないリニアスケールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明のリニアエンコーダは、ガラススケール３と、このガラススケール３を走査して位置測定値を得るスライダユニット４と、これらのガラススケール３とスライダユニット４とを収納する中空状のスケールベース１１とを有し、前記ガラススケール３の一部がスケールベース１１の取付溝１１ａ内に収納され、この収納されたガラススケール３と取付溝１１ａ側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材５が配置され、かつその他の空間領域には接着剤６，７が配置されてガラススケール３が固定されており、前記接着剤６，７は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤７と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、前記第１の接着剤７は第２の接着剤６よりも接着強度の高い接着剤が用いられているものである。
【００２４】
このように、ガラススケール３を固定する領域のうち特定の基準位置に相当する部分に他の部分に用いる第２の接着剤６より接着強度の高い第１の接着剤７を用いることで、基準位置部分のみが強固に固定され、他の領域は熱膨張によりある程度伸縮しても基準位置だけは安定して固定された状態となり、所定の温度サイクル条件下でもスケールベース１１とガラススケール３の位置関係を安定して維持することができる。このため、ガラススケールを固定する部材に不要な応力を蓄積することもなく、温度変化による測定誤差、あるいは測定精度のばらつきの少ないリニアエンコーダを提供することができる。
【００２５】
本発明では、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤７と、その他の領域に用いられる第２の接着剤６とを有し、第１の接着剤に第２の接着剤より接着強度の高い（強い）接着剤を用いる。ここで、接着強度が高いとは、例えばJIS K6850に準拠する引張せん断力、JIS K6854に準拠するＴ型はく離強さ等において強度が高いことである。
【００２６】
また、第２の接着剤が第１の接着剤より、弾性変形しやすいものであってもよい。すなわち、第１の接着剤で特定の基準位置に強固に固定して位置決めし、第２の接着剤は接着強度を保持しながらある程度熱膨張係数の差に起因する伸縮を吸収することにより、全体として精度を保持しつつ必要な接着強度も確保することができる。前記接着強度と弾性変形の関係は両方備えていてもどちらか一方を備えたものでもよい。
【００２７】
具体的には、特定基準位置に用いられる接着剤の引張せん断力が、好ましくは１１Mpa（N/mm2）を超えるものであり、より好ましくは１４Mpa（N/mm2）以上であり、特に１５Mpa（N/mm2）以上であることが望ましい。またその上限としては特に規制されるものではないが、一般に４０Mpa（N/mm2）程度である。
【００２８】
また、その硬さ（ショアＤ硬度）としては、一般に６０以上９０以下であり、好ましくは７０以上９０未満である。硬度が低すぎると精度に悪影響が出やすくなり、硬すぎると脆くなって取付強度の面で問題が生じる場合がある。
【００２９】
このような特性を有する接着剤としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤を挙げることができる。具体的には、エポキシ樹脂系接着剤としては、例えば、コニシ株式会社の「ボンドクイック５」、「ボンドクイック３０」等が挙げられ、また、セメダイン株式会社（CEMEDINE CO.,LTD.）の「ＥＰ００１」、「ＥＰ００７」、「ＥＰ００８」、「ＥＰ３３０」、「ＥＰ３３１」、「ＣＳ２３４０−５」、「１５００」、「１５９０」、「ハイクイック」、「エクセルエポ」等が挙げられ、さらにＴｈｒｅｅ・Ｂｏｎｄ・Ｃｏ，Ｌｔｄ．のエポキシ樹脂系接着剤、「２０８３」、「２０８６」、「２０８２」、「２０８７」等の２液硬化型接着剤や、「２２４２」、「２２８５」、「２２７０」、「２２１０」、「２２１２」等の一液硬化型接着剤等が挙げられる。
【００３０】
この第１の接着剤が適用される領域は、ガラススケール上の特定の基準位置であり、通常零点とされている位置や、スケールの中央などとされるが、このような位置に限定されるものではなく、スケールの精度や読み取り誤差を適正に管理する上で重要な任意の位置に決めてもよい。この接着剤を塗布・配置する範囲は、スケールの大きさや接着剤の種類などによっても異なるが、通常は長さにして５〜２０mmの範囲である。特定の基準位置は、通常１つのスケールに１箇所のみ規定される。
【００３１】
また、この特定の基準位置の固定には、接着剤と併用して中間部材を用いるとより効果的である。すなわち、ガラススケールとスケールベースの間に中間部材を介在させ、この中間部材とガラススケールとスケールベースとを接着するようにするとよい。接着剤だけで、ガラススケールとスケールベースとを接着すると接着層が厚くなり接着剤の脆性等により接着層が破壊されやすくなることがある。中間部材を介在させることで、接着層の厚さを薄くすることができ、強度の面で極めて有利である。
【００３２】
このような中間部材の材質としては、特に規制されるものではないが、ガラスに近い熱膨張係数を有するものが好ましく、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が好ましく、その他鉄やアルミニウム、黄銅といった通常用いられている金属材料からなる金属片でもよい。また、金属に限らず、ガラス片やセラミック、さらには所定の強度を有するカーボンや樹脂材料などを用いることもできる。中間部材の大きさも接着面の大きさに依存するため特に規制されるものではないが、通常、長さ５〜２０mm、幅１〜５mm、厚さ０．５〜２mm程度である。
【００３３】
一方、その他の領域に用いられる第２の接着剤としては、前記特定の基準位置に用いられる接着剤より接着強度が低いものであることが必要であり、具体的には前記引張せん断力が、好ましくは１１Mpa（N/mm2）以下であり、より好ましくは１０Mpa（N/mm2）以下であり、特に６Mpa（N/mm2）以下、場合によっては３Mpa（N/mm2）以下であることが望ましい。またその下限としてはスケールを規制し、保持できる強度を要求されるが、最低限０．６Mpa（N/mm2）程度であれば使用可能である。
【００３４】
また、その硬さ（ショアＤ硬度）としては、好ましくは７０未満１０以上であり、より好ましくは５０以下２０以上である。接着剤が硬すぎるとガラススケールとスケールベースとの熱膨張の差を吸収することが困難になり、内部に応力が蓄積されやすくなる。
【００３５】
このような接着剤としては、例えばシリコーン系接着剤がある。シリコーン系接着剤としては、例えば、東レダウコーニング株式会社（旧東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社）の「ＳＥ ９１７６ ＣＬＥＡＲ」、「ＳＥ−５５５」や、セメダイン株式会社（CEMEDINE CO.,LTD.）の「ＰＭ１００」、「ＰＭ１５５」、「ＰＭ１６５」、「ＰＭ３００」、「ＰＭ２００」、「ＰＭ１５５」、「ＥＰ００１」等が挙げられ、さらにＴｈｒｅｅ・Ｂｏｎｄ・Ｃｏ，Ｌｔｄ．の「１２２０」、「１２２１」、「１２３０」、ＧＥ東芝シリコーン株式会社「ＴＳＥ３９２」、「ＴＳＥ３９２５」、「ＴＳＥ３９７」「ＴＳＥ３９７１」、「ＴＳＥ３９７２」、「ＴＳＥ３９７５」、「ＴＳＥ３９９」等が挙げられる。これらのなかでも特に、１成分型で、シーリング用途として用いられるものが好ましい。
【００３６】
本発明では、スケールベースの取付溝側面と収納されたガラススケールとが対向する空間領域の一部に弾性部材が配置される。このような弾性部材としては、金属板を折り曲げたようなバネやコイルバネなどの金属バネを用いることも可能であるが、本発明では価格や取り扱いの面からエラストマーを用いた部材が好ましい。このようなエラストマーとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ネオプレンゴム（ＮＲ）、オレフィン系エラストマー、ナイロン系エラストマー、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）または少なくともこれらと同等程度の弾性力を有するものが挙げられる。これらの中でも特にエンコーダの固有振動数に対しかけ離れた固有振動数をもち減衰性に優れたものがよく、特にニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が好ましい。
【００３７】
また、その形状としては、断面丸または楕円状の棒状体であり、これを所定の長さにして前記空間内に挿入する。断面の大きさは、隙間に挿入したときに有る程度変形して、その弾性によりガラススケールを固定できるだけの押圧力を生じる程度の大きさとすればよい。
【００３８】
このような光学式スケール、つまりリニアエンコーダの具体的構成を図１，２に示す。図１は本発明のリニアエンコーダ１の正面図、図２はそのＡ−Ａ’断面矢視図をそれぞれ示している。図示例のリニアエンコーダ１は、ガラススケール３を滑走するスライダユニット４、工作機械等の可動部（図示せず）に取り付けるためのヘッドキャリア２等から構成されている。
【００３９】
スライダユニット４は、周知のようにガラススケール３と対向配置され格子（刻線）が設けられたインデックススケールおよび光学センサを有するセンサ部４１と、ガラススケール３を滑らかに滑走させるための左右の側部ガイドローラ４２、下部ガイドローラ４３、および側部下ガイドローラ４５とを有する。使用する際は、図２に示されるように、ガラススケール３とスライダユニット４をスケールベース１１の内部に収納し、その開口部は第１のシール部材１４および第２のシール部材１５によって密封して油や埃等が侵入しないような構造となっている。
【００４０】
ヘッドキャリア２は、被測定物である工作機械等の可動部に取り付けられ、連結支柱２１を介してスライダユニット４と接続されると共に、被測定物の動作にある程度追従できるような自由度をもつ構造になっている。
【００４１】
ヘッドキャリア２本体に支柱２１を介して保持されるスライダ保持部２２には、スライダ保持バネ４４の一端側が固定され、その他端側がスライダユニット４に固定されている。このスライダ保持バネ４４は、ピアノ線等のような針金状の弾性部材であって、そのバネ性によりスライダ保持部２２からスライダユニット４をガラススケール３側に押しつけるように付勢し保持している。このため、スライダユニット４のセンサ部４１は、ガラススケール３に対して恒に一定の距離を保って対向しながら移動することができ、しかも工作機械からの振動に対し追従性をもたせることもできる。
【００４２】
ガラススケール３は、図２に示されるように、棒状の丸ゴム５と接着剤６とにより、スケールベース１１内部の取付溝１１ａに装着されている。すなわち、図示例の構造では、ガラススケール３を取付溝１１ａの図面左側面に押しつけるようにして収納し、その余った空間部分に第２の接着剤６と丸ゴム５とをそれぞれ埋め込むことで、ガラススケール３を前記右側面方向にゴムの弾性により付勢しながら接着・保持し、振動や熱膨張の影響にも適応できるようになっている。このとき、ガラススケール３はスケールベース１１に対して真直性を維持した状態で取り付けられることが前提となる。
【００４３】
この、ガラススケール３の取り付けは、通常製品の工場出荷時、工作機械、測長装置に装着後、振動や衝撃などにより、ガラススケール３が真直性を維持し、取付溝１１ａから脱落しないように取り付けられる。
【００４４】
丸ゴムは、この例ではガラススケール３の両端部の２箇所にそれぞれ埋め込まれ、その間の空間部分には、中央部の特定位置を除きシリコーン系などの低接着強度で比較的硬度の低い接着剤が塗布され接着固定される。丸ゴムの取り付け位置や個数は、ガラススケール３の大きさや形状などにより異なる。
【００４５】
ガラススケール３の特定基準位置、つまりこの例では中央部には、中間部材として金属片７が配置され、この金属片３を介してガラススケール３と取付溝１１ａとが、エポキシ系などの第２の接着剤より接着強度の高い第１の接着剤８により強固に固定されている。この金属片７は省略して接着剤８のみとすることも可能である。しかし、上記のように接着剤層を厚くすることで接着層に加わる応力により接着層が破損しやすくなり、強度面で問題が生じる場合がある。
【００４６】
このように、特定の基準位置のみ強度の高い第１の接着剤で固定し、その他の部分を比較的接着強度の弱い、あるいは硬度の低い接着剤で固定することで、熱膨張の応力を逃がしつつ、ガラススケールの位置は恒に一定の位置に規制することができ、測定精度や誤差のばらつきを抑制して、極めて精度のよい測定が可能となる。
【００４７】
このようなリニアエンコーダ１は、例えば図示しない工作機械の固定部にスケールベース１１が中間サポート１２、および両端の取付部１３をネジ止め等することにより取り付けられ、また工作機械の可動部にはヘッドキャリア２が取り付けられる。そして、この可動部の移動量（変位）がガラススケール３とスライダユニット４のセンサ部４１の相対移動量として検出される。
【実施例１】
【００４８】
発明サンプルとして図１，２に示すような構成のリニアエンコーダと、比較サンプルとして、図５，６に示すような構成のリニアエンコーダを用意した。ガラススケールの長さは公称読み取り長３２０mmとし、第１の接着剤として、エポキシ系接着剤、コニシ株式会社製、商品名ボンドクイック３０〔Ａ剤：エポキシ１００％、Ｂ剤：ポリチオール１００％〕を用い、前記第１の接着剤より接着用度に劣るが弾性変形しやすい第２の接着剤として、シリコーン系接着剤〔１成分型シリコーンシーラント（アルコール型）〕、東レダウコーニング株式会社（旧東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社）製、商品名ＳＥ ９１７６ ＣＬＥＡＲを用いた。比較サンプルでは、第２の接着剤のみを用いた。それぞれのサンプルにおいて、図示の所定位置に各接着剤を塗布し、金属片にはＳＵＳ３０４を長さ１０mm、幅３mm、厚さ１mmに加工して配置した。また、弾性部材には、ＮＢＲゴムの丸い棒状のものを用い、適当な大きさに切断して図示例の位置に収納した。
【００４９】
接着剤が完全に硬化した後、これら発明サンプルと比較サンプルを２０℃→２５℃→２０℃→１５℃→２０℃の温度サイクル下において、スケールの位置ズレを調べた。ズレに検出には、ガラススケールの両端部にそれぞれスライダユニットを配置し、この２つのスライダユニットでスケールベースに対するガラススケールのズレを検出した。結果を図３，４に示す。
【００５０】
図３，４から明らかなように、従来のサンプルの図３では、基準温度である２０℃から２５℃に上昇させ、再び２０℃に戻した場合、左右センサ部からの出力は元の位置からそれぞれ右側に数ミクロン程度ズレてしまっていることが判る。このように、従来の構成では、熱サイクルが加わった場合、スケールベースに対してガラススケールが位置ズレを起こしてしまって、元の状態には再現できない。
【００５１】
これに対し、図４の発明サンプルでは、２０℃→２５℃→２０℃→１５℃→２０℃と熱サイクル中およびサイクル後でも、基準温度である２０℃の位置では０．１〜０．２μm 程度のズレしかなく、極めて再現性に優れていることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、工作機械等の加工時における相対移動量を測定するリニアエンコーダのみならず、種々の直線距離、移動量、変位量の測定が必要なリニアエンコーダに応用することが可能であり、スライダユニットも上記実施例等の構造に限定されることなく、種々の構造、方式に応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のリニアエンコーダの具体的構成を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】比較サンプルの熱サイクルにおける左右検出ヘッドのズレを示したグラフである。
【図４】発明サンプルの熱サイクルにおける左右検出ヘッドのズレを示したグラフである。
【図５】従来のリニアエンコーダの具体的構成を示す正面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面矢視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ リニアエンコーダ
２ ヘッドキャリア
３ ガラススケール
４ スライドユニット
５ 弾性部材
６ 第２の接着剤
６ａ 接着剤
７ 金属片
８ 第１の接着剤
１１ スケールベース
１１ａ 取付溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラススケールと、このガラススケールを走査して位置測定値を得るスライダユニットと、これらのガラススケールとスライダユニットとを収納する中空状のスケールベースとを有し、
前記ガラススケールの一部がスケールベースの取付溝内に収納され、
この収納されたガラススケールと取付溝側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材が配置され、かつその他の空間領域には接着剤が配置されてガラススケールが固定されており、
前記接着剤は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤と、その他の領域に用いられる第２の接着剤とを有し、
前記第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着強度の高い接着剤が用いられているリニアエンコーダ。
【請求項２】
前記接着剤は、第１の接着剤がエポキシ系の接着剤であり、第２の接着剤がシリコーン系の接着剤である請求項１のリニアエンコーダ。
【請求項３】
前記基準位置には、取付溝側面とガラススケールとの間に中間部材が配置され、この中間部材を介して取付溝側面とガラススケールとが接着されている請求項１または２のリニアエンコーダ。
【請求項４】
前記弾性部材は、棒状の丸ゴムである請求項１〜３のいずれかのリニアエンコーダ。
【請求項１】
ガラススケールと、このガラススケールを走査して位置測定値を得るスライダユニットと、これらのガラススケールとスライダユニットとを収納する中空状のスケールベースとを有し、
前記ガラススケールの一部がスケールベースの取付溝内に収納され、
この収納されたガラススケールと取付溝側面とが対向する空間の一部領域に弾性部材が配置され、かつその他の空間領域には接着剤が配置されてガラススケールが固定されており、
前記接着剤は、特定の基準位置に用いられる第１の接着剤と、その他の領域に用いられる第２の接着剤とを有し、
前記第１の接着剤は第２の接着剤よりも接着強度の高い接着剤が用いられているリニアエンコーダ。
【請求項２】
前記接着剤は、第１の接着剤がエポキシ系の接着剤であり、第２の接着剤がシリコーン系の接着剤である請求項１のリニアエンコーダ。
【請求項３】
前記基準位置には、取付溝側面とガラススケールとの間に中間部材が配置され、この中間部材を介して取付溝側面とガラススケールとが接着されている請求項１または２のリニアエンコーダ。
【請求項４】
前記弾性部材は、棒状の丸ゴムである請求項１〜３のいずれかのリニアエンコーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１３２８１０（Ｐ２００７−１３２８１０Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２６２８９（Ｐ２００５−３２６２８９）
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（５９２００２９０５）サムタク株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（５９２００２９０５）サムタク株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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