特開 2024-51214 位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024051214

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/245 20060101AFI20240404BHJP

【ＦＩ】

G01D5/245 110X

G01D5/245 110M

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022157257

(22)【出願日】2022-09-30

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】弁理士法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】丸山 重明

【テーマコード（参考）】

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F077AA41

2F077NN05

2F077NN17

2F077NN24

2F077PP11

2F077VV02

2F077VV04

(57)【要約】

【課題】スケールを異物から保護しやすい位置検出装置を提供する。
【解決手段】ある態様の位置検出装置は、移動体をガイドし、移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、塗布された磁性材料に着磁パターンが形成され、レールに沿って伸びている凹部に配されるスケールと、スケールを覆うようにレールに配されるカバーと、移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、カバーを挟んでスケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備える。スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、スケールを囲う四角形状に溶接されカバーがレールに固定されるとともに、四角形状の４つの角が溶接で形成されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体をガイドし、前記移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、
塗布された磁性材料に着磁パターンが形成され、前記レールに沿って伸びている前記凹部に配されるスケールと、
前記スケールを覆うように前記レールに配されるカバーと、
前記移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、前記カバーを挟んで前記スケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備え、
前記スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、前記スケールを囲う四角形状に溶接され前記カバーが前記レールに固定されるとともに、前記四角形状の４つの角が溶接で形成されている、位置検出装置。

【請求項2】

移動体をガイドし、前記移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、
パターンが形成された磁性体を有し、前記レールに沿って伸びている前記凹部に配されるスケールと、
前記スケールを覆うように前記レールに配されるカバーと、
前記移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、前記カバーを挟んで前記スケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備え、
前記カバーは、前記スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、前記スケールを囲う四角形状に溶接され前記レールに固定され、
前記レールは、穴を有し、前記凹部に前記穴の第１端部を有し、前記凹部以外の箇所に前記穴の前記第１端部と反対の端部に第２端部とを有し、
前記第１端部と前記スケールとは、前記スケールの伸びている第１方向と交差する第２方向に見た場合に、前記第１方向に重なることなく並んで前記凹部内に配置されている、位置検出装置。

【請求項3】

前記レールは、前記凹部において、前記スケールを支持する支持面と、前記スケールの裏面との間に空間を形成する溝部とを有し、
前記溝部が前記穴と連通する、請求項２に記載の位置検出装置。

【請求項4】

前記穴として、前記レールの一端側に設けられた第１の穴と、前記レールの他端側に設けられた第２の穴と、を含み、
前記第１の穴と前記第２の穴とが前記凹部を介して連通する、請求項２又は３に記載の位置検出装置。

【請求項5】

前記レールにおける同一平面上に前記カバーが当接し、溶接されている、請求項１又は２に記載の位置検出装置。

【請求項6】

前記カバーは、前記レールの一端から他端にかけて伸びている、請求項１又は２に記載の位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は移動体の位置を検出する位置検出装置に関し、特に移動体をガイドするレールにスケールを固定するための構造に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の主軸やテーブルは、それを支持するサドルがガイドレールに沿って駆動されることで目標位置に移動制御される。この移動制御を高精度に実現するために、サドルとガイドレールとの間に位置検出装置を配置するものもある（特許文献１参照）。このような位置検出装置は、サドル側に設けられる磁気センサと、ガイドレール側に設けられるスケールを含む。スケールに対する磁気センサと相対位置を計測することで、主軸等の位置を検出できる。

【0003】

スケールには、磁性材料による着磁パターンが記録される。磁気センサには、着磁パターンの磁界を読み取るための検出ヘッドが設けられる。検出ヘッドは、ＭＲ素子（Magneto Resistive Sensor）など磁界の方向および強さを検出可能なセンサにより構成される。検出ヘッドが着磁パターンを検出し、その検出値を電気信号に変換することでマイクロメートル単位の微細な位置計測が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－３５６４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

工作機械の加工室では、切削による切屑の粒子や潤滑用のクーラント等の異物が飛散する。これらの異物がスケールに付着すると、磁気センサによる高精度な検出を阻害する可能性がある。このため、ガイドレールへのスケールの設置に際しては、このような異物の影響を受け難い構造を採用する必要がある。なお、このような問題は工作機械に限らず、移動体のガイドレールにスケールを配置して構成される位置検出装置であれば生じ得る。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様の位置検出装置は、移動体をガイドし、移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、塗布された磁性材料に着磁パターンが形成され、レールに沿って伸びている凹部に配されるスケールと、スケールを覆うようにレールに配されるカバーと、移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、カバーを挟んでスケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備える。スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、スケールを囲う四角形状に溶接されカバーがレールに固定されるとともに、四角形状の４つの角が溶接で形成されている。

【0007】

本発明の別の態様の位置検出装置は、移動体をガイドし、移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、パターンが形成された磁性体を有し、レールに沿って伸びている凹部に配されるスケールと、スケールを覆うようにレールに配されるカバーと、移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、カバーを挟んでスケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備える。カバーは、スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、スケールを囲う四角形状に溶接されレールに固定される。レールは、穴を有し、凹部に穴の第１端部を有し、凹部以外の箇所に穴の第１端部と反対の端部に第２端部とを有する。第１端部とスケールとは、スケールの伸びている第１方向と交差する第２方向に見た場合に、第１方向に重なることなく並んで凹部内に配置されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、スケールを異物から保護しやすい位置検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る位置検出装置の外観を表す斜視図である。

【図2】センサユニットの一部を分解した状態を表す図である。

【図3】図２のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図4】スケールのレールへの組付構造を表す斜視図である。

【図5】スケールのレールへの組付構造を表す斜視図である。

【図6】図５に示したレールの断面図である。

【図7】レールへのカバーの溶接方法を表す図である。

【図8】本実施形態で採用する溶接方法を模式的に表す図である。

【図9】本実施形態で採用する溶接方法を模式的に表す図である。

【図10】変形例に係る溶接方法を模式的に表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明の便宜上、水平方向にＸ軸とＹ軸、垂直方向にＺ軸を設定し、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0011】

図１は、実施形態に係る位置検出装置の外観を表す斜視図である。
位置検出装置１は、移動体２の移動をガイドする金属製のレール４と、レール４に配設されるスケール６と、移動体２と一体に設けられたセンサユニット８を備える。位置検出装置１は、本実施形態では工作機械における移動制御対象の位置を検出するものである。移動制御対象には、例えば主軸やテーブルなどが含まれる。

【0012】

レール４は、長尺状をなし、工作機械に設置されて駆動機構を構成する。移動体２には工作機械のサドル（図示せず）が固定され、そのサドルが移動制御対象を支持する。なお、図示の例ではレール４に一つの移動体２が配置されているが、レール４に沿って複数の移動体２を直列に配置してサドルを支持してもよい。ここでは、レール４の長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向、高さ方向をＺ方向とする。

【0013】

移動体２におけるＸ方向の一端にセンサユニット８が設けられている。センサユニット８は、移動体２に固定されるホルダ９と、ホルダ９に組み付けられる磁気センサ１０を含む。移動体２およびホルダ９は、レール４を幅方向（Ｙ方向）に跨ぐように設けられている。ホルダ９の幅方向片側に磁気センサ１０が配置される。磁気センサ１０からは検出信号を取り出すためのケーブル１２が延出している。

【0014】

レール４は、その両サイドがテーパ状（断面Ｖ字状）に切り欠かれた形状を有し、そのテーパ面が上下のガイド面１４ａ，１４ｂを構成する（これらを特に区別しない場合には、単に「ガイド面１４」と称す）。一方、図示を省略するが、移動体２の内側面にはローラ又はボールからなる複数の転動体が配設される。移動体２は、それらの転動体がガイド面１４に沿って転動しつつレール４の長手方向に移動する。

【0015】

レール４の片側面の底面１６（上下のテーパ面の基端となる面）に凹部１８が設けられている。凹部１８は、レール４に沿って伸びるように設けられる（詳細後述）。そして、凹部１８に嵌合するようにスケール６が配設される。さらに、スケール６を覆うようにレール４にカバー２０が組み付けられることで、スケール６の保護と汚染防止が実現されている。スケール６およびその周辺の構造については後に詳述する。

【0016】

レール４を上下に貫通する複数のねじ孔２２が、レール４の長手方向に所定間隔をあけて設けられている。レール４は、これらのねじ孔にボルトを挿通することで、工作機械における所定位置に固定される。

【0017】

図２は、センサユニット８の一部を分解した状態を表す図である。
ホルダ９における移動体２とは反対側端面にスクレーパユニット２４が設けられ、そのスクレーパユニット２４を外側から覆うようにカバー２６が組み付けられる。カバー２６は、ねじ２７によりホルダ９に固定される。スクレーパユニット２４は、三枚のスクレーパ２８ａ～２８ｃを重ねる積層構造を有する（これらを特に区別しない場合には、単に「スクレーパ２８」と称す）。

【0018】

スクレーパ２８は、ゴム等の可撓性部材からなり、カバー２０の表面と接触する接触面を有する。スクレーパユニット２４は、カバー２０の表面に付着した異物が移動体２の移動に伴ってホルダ９内に侵入するのを防止する。また、カバー２０の表面に付着した異物を移動体２の移動とともに除去する。

【0019】

図３は、図２のＡ－Ａ矢視断面図である。
磁気センサ１０は、カバー２０を挟んでスケール６と対向する位置にセンサヘッド３０を有する。センサヘッド３０は、ＭＲ素子を含む。センサヘッド３０は、クーラント等による汚染防止のため、基板に実装したＭＲ素子を樹脂封止して構成されてもよい。磁気センサ１０は、図示略のねじによりホルダ９に組み付けられることで、スケール６と対向配置される。

【0020】

図４および図５は、スケール６のレール４への組付構造を表す斜視図である。図４は分解図であり、図５は組立図である。各図では説明の便宜上、図１に示した構造要素をレール４の長手方向に短く表している。

【0021】

図４に示すように、レール４の片側面（底面１６）に凹部１８が設けられている。凹部１８は、レール４の長手方向（つまり移動体２をガイドする方向）に伸び、その長手方向に段差形状を有する。凹部１８の長手方向中央寄り部分が底面１６において最も低位置（深い位置）となり、スケール６の取付部３２を構成する。また、凹部１８の幅方向中央位置に突条からなる支持部３４が設けられ、レール４の長手方向に延在している。

【0022】

支持部３４は、スケール６を支持する第１支持部３６と、カバー２０を支持する第２支持部３８を有する。第２支持部３８は、レール４の長手方向における第１支持部３６の両側に設けられている。第１支持部３６と第２支持部３８とは、底面１６における高さが異なり、テーパ状の斜面４０を介して連結されている。

【0023】

レール４の両端部には、それぞれ凹部１８にエアを供給するための穴４２ａ，４２ｂ（これらを特に区別しない場合には、単に「穴４２」と称す）が設けられている。穴４２の一端（第１端部４４ａ）がレール４の側面に開口し、他端（第２端部４４ｂ）がレール４の上面に開口している。このエア供給の詳細については後述する。

【0024】

スケール６の表面には磁性材料が塗布され、Ｎ極とＳ極による着磁パターンが形成される。なお、この磁性材料は、磁性粉末とポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を溶剤に溶かすなどして得られる。図示を省略するが、着磁パターンとしてスケール６の幅方向（Ｚ方向）の中央にアブソリュートパターンが形成され、その幅方向両側にインクリメンタルパターンが形成される。スケール６は、取付部３２に嵌合するように取り付けられる。

【0025】

カバー２０は、非磁性の金属（例えばステンレス）からなる長方形状の板状部材である。カバー２０は、レール４とほぼ等しい長さを有し、レール４の一端から他端にかけて伸びている。カバー２０は、スケール６を外側から覆うようにレール４の片側面（底面１６）に取り付けられる。スケール６の着磁パターンによる磁束は、カバー２０を透過する。このため、センサヘッド３０とスケール６との間にカバー２０が介在しても磁束の検出に影響はない。

【0026】

センサヘッド３０をスケール６と対向させて着磁パターンを読み取ることで、磁気センサ１０の位置ひいては移動体２の位置を検出できる。磁気センサ１０は、検出した位置情報をケーブル１２を介して外部装置へ送信する。

【0027】

図５に示すように、スケール６は、レール４の側面においてカバー２０の内側に配置されるため、外部からの異物の付着が防止される。カバー２０の周縁部がレール４における同一平面上に当接し、そのレール４辺に沿った連続的な溶接がなされることで、カバー２０とレール４との接合部におけるシール性が確保されている。この溶接によるカバー２０の固定方法については後に詳述する。

【0028】

穴４２の第１端部４４ａとスケール６とは、レール４の長手方向に離隔している。すなわち、スケール６の正面からみた場合、つまりスケール６の伸びているＸ方向（第１方向）と交差するＹ方向（第２方向）に見た場合に、第１端部４４ａとスケール６とは、Ｘ方向に重なることなく並んで凹部１８内に配置されている。

【0029】

図６は、図５に示したレール４の断面図である。図６（Ａ）はＢ－Ｂ断面、図６（Ｂ）はＣ－Ｃ断面、図６（Ｃ）はＤ－Ｄ断面、図６（Ｄ）はＥ－Ｅ断面をそれぞれ示す。各図の左側が断面図、右側がＦ部拡大図である。

【0030】

レール４の片側面には、スケール６およびカバー２０が図示のように組み付けられる（図６（Ａ）～（Ｄ））。凹部１８の中央寄りにある取付部３２にスケール６が嵌合するように挿入される（図６（Ａ））。第１支持部３６の先端面が、支持面３６ａとしてスケール６を支持する。凹部１８の開口幅（上下方向の幅）とスケール６の幅はほぼ等しい。支持面３６ａの上下に溝部４６が形成される。溝部４６は、スケール６の裏面との間に空間Ｓ１を形成する。凹部１８の開口を閉じるようにカバー２０が配設される。スケール６は、カバー２０に裏面と支持面３６ａとの間に挟まれるようにして安定に保持される。

【0031】

凹部１８における取付部３２の外側では、溝部４６の深さが浅くなっており、第２支持部３８の先端面が、支持面３８ａとしてカバー２０を支持する（図６（Ｂ））。溝部４６は、カバー２０の裏面との間に空間Ｓ２を形成する。この部分においても凹部１８の開口を閉じるようにカバー２０が配設される。空間Ｓ１の長手方向両側に空間Ｓ２が形成され、これらは連通する。

【0032】

溝部４６は、その長手方向の端部において穴４２と連通する（図６（Ｃ））。穴４２の第１端部４４ａが空間Ｓ２に開口している。このような構成により、レール４の一端側にある穴４２ａ（第１の穴）と他端側にある穴４２ｂ（第２の穴）とが、溝部４６を介して連通することとなる。カバー２０の両端部は、レール４の底面１６に気密に固定される（図６（Ｄ））。

【0033】

レール４の両端に設けられた穴４２と、レール４の長手方向に伸びる空間Ｓ１，Ｓ２は、カバー２０によるシール性能を確認するためにエアを流通させるためのエア通路を構成する。凹部１８の空間Ｓ１に対応する領域にはスケール６が配置される。特にこの領域は外部からの異物や水分の侵入を防止する必要があるため、カバー２０による高いシール性能が要求される。このため、本実施形態では、レール４にスケール６およびカバー２０を組み付けた後にシール確認試験を行う。

【0034】

このシール確認試験では、カバー２０の表面が上方を向くようにレール４を載置した状態でレール４の側面に液体（水、油、クーラントなど）を溜め、エア通路にエアを供給する。すなわち、図示しないエア供給源から吐出したエアを一方の穴４２ａに導入し、他方の穴４２ｂから排出する。このとき、液体中に気泡が発生しなければ、カバー２０とレール４との間からのエアの漏れがない、つまりシール性が担保されていると判断できる。シール性が担保されていなければ、カバー２０の溶接をやり直すなどの対応をする。

【0035】

このシール確認試験は、位置検出装置１の製造時にのみ行われるため、エア通路はその後不要となる。このため、シール確認試験後に二つの穴４２のそれぞれの第２端部４４ｂを閉塞する。例えば第２端部４４ｂを栓体で封止したり、ロウ材を流し込んで硬化させることで閉塞できる。このようにレール４にエアの入口と出口を別々に設け、エア通路を形成することで、そのエア流量や通気圧力などを検出すれば、エア通路に目詰まりがないかを確認することもできる。

【0036】

図７は、レール４へのカバー２０の溶接方法を表す図である。本図は、レール４をカバー２０の正面からみた図であり、図中の二点鎖線が溶接部Ｗを示す。説明の便宜上、図１に示した構造要素をレール４の長手方向に短く表している。

【0037】

カバー２０は、レール４の一端から他端にかけて延在している。移動体２がレール４上を移動することになるが、移動体２の長手方向に対して磁気センサ１０は一部の領域を占め、かつ長手方向片側に寄せられているため、移動体２の移動範囲（ストローク）は必然的にスケール６の長さよりも大きくなる。スケール６は、レール４よりも長手方向に短くてすむ。このような関係から、カバー２０はスケール６よりも長手方向に大きい。

【0038】

エア通路を構成する穴４２は、レール４の両端に設けられる。このため、カバー２０は、この両端の穴４２を覆うように設けられる。カバー２０は、その周縁部が底面１６の同一平面上に当接し、凹部１８を取り囲むように配置される。その状態でカバー２０の４辺に沿って連続的な溶接がなされる。すなわち、スケール６の伸びている方向と交差する方向に見た場合に、カバー２０は、スケール６を囲う四角形状に溶接され、カバー２０がレール４に固定されるとともに、その四角形状の４つの角が溶接で形成されている。

【0039】

溶接部Ｗが凹部１８の外側で凹部１８を囲むように設けられるため、凹部１８への異物の侵入を防止できる。図示のように、レール４の長手方向におけるスケール６の一端と溶接部Ｗの一端との間隔Ｘ１は、レール４の短手方向におけるスケール６の一端と溶接部Ｗの一端との間隔Ｙ１よりも十分に大きい。スクレーパ２８は、スケール６の一端を超えて移動し、カバー２０上を清掃する。

【0040】

スクレーパ２８は、その先端がカバー２０に当接しつつ移動することとなるが、上述のように可撓性部材からなるため、溶接部Ｗのビード（凹凸）に干渉すると摩耗等により損傷する可能性がある。この点、本実施形態では間隔Ｘ１を十分に大きくとることで、その干渉を防止できる。なお、スクレーパ２８の先端がカバー２０と当接する部分の幅（つまり、カバー２０の短手方向の当接部の長さ）は、スケール６の幅よりも大きく、溶接部Ｗの短手方向の間隔よりも小さい。このため、スクレーパ２８が上下の溶接部Ｗに干渉することもない。

【0041】

次に、スケール６が内蔵されるレール４の製造方法について説明する。
図８および図９は、本実施形態で採用する溶接方法を模式的に表す図である。
カバー２０のレール４への溶接には回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）を用いたレーザ溶接が採用される。図８（Ａ）に示すように、図示しない発振器から出力されるレーザＬは、回折光学素子５０を経由することで第１レーザＬ１と第２レーザＬ２に分岐される。それにより、互いに平行な二列の溶接を同時に行うことができる。

【0042】

回折光学素子５０を回転させることで（図中白抜矢印参照）、図８（Ｂ）に示すように、その二列のレーザの角度を変化させることもできる。レーザビームとしては、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザなどを適宜用いることができる。第１レーザＬ１と第２レーザＬ２との間隔Ｔは、回折光学素子５０を前後させるなど、回折光学素子５０の位置を変化させることで変更できる。あるいは、回折光学素子５０を回転させることによっても間隔Ｔを変化させることができる。

【0043】

レール４の製造に際しては、金属素材の切削加工によりレール４の概形を成形した後、レール４に穴４２ａを穿設し（第１穴形成工程）、穴４２ｂを穿設する（第２穴形成工程）。続いて、図４にも示したように、レール４に沿って伸びる凹部１８にスケール６が配置された状態で、スケール６を覆うようにレール４に長方形状のカバー２０を配置する（配置工程）。

【0044】

そして、図９に示す溶接工程を実行する。まず、第１レーザＬ１と第２レーザＬ２をカバー２０の短手方向に移動させながらカバー２０の一端部を溶接する（図９（Ａ），（Ｂ））。続いて、回折光学素子５０を回転させることでその二列のレーザの角度を９０度変化させた後、カバー２０の長手方向に移動させながらカバー２０の平行な長辺を同時に溶接する（図９（Ｃ），（Ｄ））。このときの二列のレーザの間隔Ｔ＝Ｔ１とする。間隔Ｔ１は、凹部１８の幅よりも大きく、カバー２０の幅よりも小さい（図７参照）。

【0045】

二列のレーザがカバー２０の他端部に到達すると、再度回折光学素子５０を回転させることでその二列のレーザの角度を９０度変化させ、カバー２０の短手方向に移動させながらカバー２０の他端部を溶接する。このように、本実施形態では、カバー２０の溶接に際してＤＯＥを採用し、カバー２０の長手方向の溶接と、短手方向の溶接を実行する。

【0046】

長手方向の溶接工程と短手方向の溶接工程とが連続的になされることで、カバー２０をレール４に対して効率的に接合できる。カバー２０がスケール６を囲う四角形状に溶接され、レール４に固定される。図７に示したように、カバー２０の４辺を４つの角がつながるように溶接できる。その結果、穴４２ａと、レール４の側面とカバー２０の裏面との間隙と、穴４２ｂとが連通し、上述したエア通路を形成する。

【0047】

以上、実施形態に基づいて位置検出装置１を説明した。
位置検出装置１では、カバー２０がスケール６を囲う位置で四角形状に溶接されてレール４に固定され、その四角形状の４つの角が溶接で形成される。このため、カバー２０とレール４との接合部のシール性能を確実なものとでき、レール４に内蔵されるスケール６を外部の異物（切屑の粒子やクーラント等）から効果的に保護できる。

【0048】

また、レール４の製造時に二つの穴４２を設け、カバー２０と凹部１８との間に形成される空間Ｓ１，Ｓ２と連通させることによりエア通路を形成した。それによりシール確認試験ができるようにしたことで、レーザ溶接の良否を容易に確認できる。このことが、カバー２０とレール４との接合部のシール性能をより確実なものとし、スケール６の異物からの保護につながる。

【0049】

さらに、カバー２０のレーザ溶接にＤＯＥを採用し、分岐された二つのレーザによる溶接を同時かつ連続的に行うことで、その溶接工程の効率を高めることができる。すなわち、二列のレーザをカバー２０の長手方向に移動させることで、カバー２０の幅方向（短手方向）の両端部を同時に溶接できる。また、ＤＯＥを回転させることで、カバー２０の短手方向の溶接と長手方向の溶接とを連続させることができる。それにより、効率的な溶接を実現できる。その結果、スケール６が内蔵されるレール４を効率よく製造できる。このようにしてカバー２０の幅方向の両端部を同時に溶接することで、溶接温度によるカバー２０の歪み（熱歪みによる変形）を抑制できる。

【0050】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【0051】

［変形例］
図１０は、変形例に係る溶接方法を模式的に表す図である。
本変形例は、レール１０４の長手方向一端から他端に到るまで凹部１１８が延在している点で上記実施形態と異なる。このような構成においては、レール１０４の端部からの異物の侵入を防止する必要がある。そこで、本変形例では、凹部１１８の一端部と他端部に金属製のスペーサ１２０を配置することで、端部の開口を閉じることとする。スペーサ１２０は、カバー２０と同種の素材、例えばステンレスからなるものでもよい。

【0052】

レール１０４の製造に際しては、上記実施形態と同様にレール１０４の概形を成形した後、穴４２ａ，４２ｂを穿設する（第１，第２穴形成工程）。続いて、レール１０４に沿って伸びる凹部１１８にスケール６を配置するとともに、凹部１１８の両端にスペーサ１２０を配置する（図１０（Ａ），（Ｂ））。なお、スペーサ１２０は、凹部１１８とほぼ等しい幅と、スケール６よりも短い長さを有する。スペーサ１２０の厚みは、凹部１１８の深さとほぼ等しい。

【0053】

続いて、スペーサ１２０をレール１０４に対して溶接する（図１０（Ｃ））。まず、第１レーザＬ１と第２レーザＬ２をスペーサ１２０の長手方向に移動させながらスペーサ１２０の平行な二辺を同時に溶接する（図１０（Ｃ），（Ｄ）：溶接工程）。このときの二列のレーザの間隔Ｔ＝Ｔ２とする。間隔Ｔ２は、間隔Ｔ１よりも小さい。続いて、レーザを停止し、凹部１１８にスケール６が配置された状態で、スケール６を覆うようにカバー２０を配置する（配置工程）。

【0054】

そして、上記実施形態と同様にしてカバー２０をレール１０４に溶接する。まず、回折光学素子５０を回転させた後、二列のレーザをカバー２０の短手方向に移動させながらカバー２０を幅方向に溶接する（図１０（Ｅ））。このとき、カバー２０の一端部が、スペーサ１２０およびレール１０４に対して溶接される。

【0055】

続いて、回折光学素子５０を回転させることでその二列のレーザの角度を９０度変化させつつその間隔Ｔ＝Ｔ１にした後、カバー２０の長手方向に移動させながらカバー２０の平行な長辺を同時に溶接する（図１０（Ｆ））。二列のレーザがカバー２０の他端部に到達すると、再度回折光学素子５０を回転させることでその二列のレーザの角度を９０度変化させ、カバー２０の短手方向に移動させながらカバー２０の他端部を溶接する。このように、本変形例でも、カバー２０の長手方向の溶接と、短手方向の溶接とが連続的に実行される。

【0056】

本変形例によれば、レールの概形が押出成形（引き抜き加工）により得られる場合など、レールが長手方向一端から他端まで伸びる凹部を有する構造であったとしても、良好なシール性能を確保できる。上記実施形態と同様の効果を得ることができる。本変形例は、上記実施形態のようにレール４における同一部品の同一平面に対してカバー２０の４辺を溶接する構成ではない。しかし、レール１０４とスペーサ１２０の二部品を組み付けた状態の同一平面に対してカバー２０のレール４辺を溶接することで、同様のシール性能を確保できる。

【0057】

[その他の変形例]
上記実施形態では、ＤＯＥによるレーザ溶接を四角形状に施す例を示した。この四角形状は、図７等に示したように４つの角が９０度をなす、つまり角がエッジ状の長方形状であってもよいし、角がＲ形状の概略四角形状（概略長方形状）であってもよい。

【0058】

上記変形例（図１０）では、スペーサ１２０を溶接によりレール１０４に固定したが、接着剤その他の固定手段によりレール１０４に固定してもよい。

【0059】

上記実施形態では、スケールにおける着磁パターンとして、アブソリュートパターンおよびインクリメンタルパターンの双方を含む構成を例示した。変形例においては、アブソリュートパターンのみを含み、インクリメンタルパターンを含まない構成としてもよい。

【0060】

上記実施形態では、位置検出装置１を工作機械に適用する例を示したが、位置検出装置の用途はこれに限らず、その他の搬送装置など、移動体をガイドするレールと、その移動体の位置検出を行うセンサとを備える装置であれば適用可能である。

【符号の説明】

【0061】

１ 位置検出装置、２ 移動体、４ レール、６ スケール、８ センサユニット、９ ホルダ、１０ 磁気センサ、１２ ケーブル、１４ ガイド面、１６ 底面、１８ 凹部、２０ カバー、２４ スクレーパユニット、２６ カバー、２７ ねじ、２８ スクレーパ、３０ センサヘッド、３２ 取付部、３４ 支持部、３６ 第１支持部、３６ａ 支持面、３８ 第２支持部、３８ａ 支持面、４２ 穴、４２ａ 穴、４２ｂ 穴、４４ａ 第１端部、４４ｂ 第２端部、４６ 溝部、５０ 回折光学素子、１０４ レール、１１８ 凹部、１２０ スペーサ、Ｌ レーザ、Ｌ１ 第１レーザ、Ｌ２ 第２レーザ、Ｓ１ 空間、Ｓ２ 空間、Ｗ 溶接部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体をガイドし、前記移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、
塗布された磁性材料に着磁パターンが形成され、前記レールに沿って伸びている前記凹部に配されるスケールと、
前記スケールが収容された前記凹部の開口を閉じるように前記レールに配されるカバーと、
前記移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、前記カバーを挟んで前記スケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備え、
前記スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、前記カバーが前記レールに対し、前記スケールが収容された前記凹部を囲うよう四角形状に溶接されて固定されることで、前記凹部と前記カバーとに囲まれる空間が形成され、前記四角形状の４つの角が溶接で形成され、
前記レールは、穴を有し、前記凹部に前記穴の第１端部を有し、前記凹部以外の箇所に前記穴の前記第１端部と反対の端部である第２端部を有し、
前記穴の前記第２端部が閉塞されている、位置検出装置。

【請求項2】

移動体をガイドし、前記移動体をガイドする方向に伸びている凹部を有するレールと、
パターンが形成された磁性体を有し、前記レールに沿って伸びている前記凹部に配されるスケールと、
前記スケールが収容された前記凹部の開口を閉じるように前記レールに配されるカバーと、
前記移動体の位置を検出するための磁気センサにおいて、前記カバーを挟んで前記スケールと対向する位置にセンサヘッドを有する磁気センサと、を備え、
前記スケールの伸びている方向と交差する方向に見た場合に、前記カバーが前記レールに対し、前記スケールが収容された前記凹部を囲うよう四角形状に溶接されて固定されることで、前記凹部と前記カバーとに囲まれる空間が形成され、
前記レールは、穴を有し、前記凹部に前記穴の第１端部を有し、前記凹部以外の箇所に前記穴の前記第１端部と反対の端部である第２端部を有し、
前記第１端部と前記スケールとは、前記スケールの伸びている第１方向と交差する第２方向に見た場合に、前記第１方向に重なることなく並んで前記凹部内に配置され、
前記穴の前記第２端部が閉塞されている、位置検出装置。

【請求項3】

前記レールは、前記凹部において、前記スケールを支持する支持面と、前記スケールの裏面との間に前記空間を形成する溝部とを有し、
前記溝部が前記穴と連通する、請求項２に記載の位置検出装置。

【請求項4】

前記穴として、前記レールの一端側に設けられた第１の穴と、前記レールの他端側に設けられた第２の穴と、を含み、
前記第１の穴と前記第２の穴とが前記凹部を介して連通する、請求項２又は３に記載の位置検出装置。

【請求項5】

前記レールにおける同一平面上に前記カバーが当接し、溶接されている、請求項１又は２に記載の位置検出装置。

【請求項6】

前記カバーは、前記レールの一端から他端にかけて伸びている、請求項１又は２に記載の位置検出装置。