特許 7148262 リニアエンコーダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-27

(45)【発行日】2022-10-05

(54)【発明の名称】リニアエンコーダ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20220928BHJP

   G01D 5/245 20060101ALI20220928BHJP

【ＦＩ】

G01D5/347 110X

G01D5/347 110U

G01D5/245 110W

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018080305

(22)【出願日】2018-04-19

(65)【公開番号】P2019190859

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-03-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100092901

【弁理士】

【氏名又は名称】岩橋 祐司

(74)【代理人】

【識別番号】100188260

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 愼二

(72)【発明者】

【氏名】山室 祐貴

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０３００８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３７３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０９０９２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０５０７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００－５／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スケール取付具によって対象物に取り付けられたテープスケールと、前記テープスケール上の光学格子を読み取る検出ヘッドとを備え、アブソリュート測定が可能なリニアエンコーダであって、
前記スケール取付具は、
前記テープスケールの長さ方向の中央部の一部を前記対象物に押し付けて、該テープスケールを対象物に対して厚さ方向、幅方向および長さ方向に移動できないように固定する固定部材と、
前記テープスケールの前記中央部の両側部を収容する溝部を有する一対の長尺状の収容部材と、を備え、
前記固定部材は、
前記テープスケールの前記中央部が載置される面を有する固定ベースと、
前記固定ベースに載置された前記テープスケールの前記中央部の縁を該固定ベースに押し付ける押え片を有する押え部材と、を含み、
前記収容部材は、前記固定部材の横に隙間を設けて配置され、
前記テープスケールは、該テープスケールの裏面と前記溝部の底面とが向き合った状態で、前記溝部の長さ方向に挿入されることによって前記溝部に収容され、
前記溝部の開口の幅寸法は、前記テープスケールの幅寸法よりも狭く、
前記溝部の内部の収容空間に前記テープスケールが収容された状態で、前記テープスケールの厚さ方向のクリアランスは、前記検出ヘッドに関して許容されるギャップ変動の大きさ以下であり、かつ、前記テープスケールの幅方向のクリアランスは０．１ｍｍ以上であり、
スケール原点が前記テープスケールの固定部分または固定部分の付近と一致していることを特徴とするリニアエンコーダ。

【請求項2】

請求項１記載のリニアエンコーダにおいて、前記収容部材は、両面粘着テープで前記対象物に接着固定されている、ことを特徴とするリニアエンコーダ。

【請求項3】

請求項２記載のリニアエンコーダにおいて、前記収容部材の裏面には、複数の裏面凹部が前記溝部の長さ方向に互いに平行に形成されている、ことを特徴とするリニアエンコーダ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載のリニアエンコーダにおいて、前記収容部材の側面には、側面凹部が前記溝部の長さ方向に形成されている、ことを特徴とするリニアエンコーダ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載のリニアエンコーダにおいて、
前記検出ヘッドは、前記光学格子に対向するレンズと、前記レンズの焦点位置に設けられるアパーチャーと、前記レンズおよび前記アパーチャーを通過した検出光を受光する受光素子アレイと、を有し、テレセントリック光学系を構成している、
ことを特徴とするリニアエンコーダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械等での直線移動部分の移動量または位置を高精度測定するためのリニアエンコーダに関し、特に、リニアエンコーダを構成するテープスケールを機械装置等の対象物に取り付けるためのスケール取付具に関する。

【背景技術】

【0002】

リニアエンコーダには、スケールと検出ヘッドが分離されたセパレートタイプがある。セパレートタイプの場合、例えば固定側対象物にスケールを取り付けて、移動側対象物に検出ヘッドを取り付ける。具体的には、スケールの長さ方向が移動方向に沿うようにスケールを固定側対象物に固定し、スケールの目盛面から検出ヘッドまでのギャップ（隙間）が所定値になるように検出ヘッドを移動側対象物に固定する。対象物が移動すると、検出ヘッドがスケールの目盛方向に移動して、どの位置においても目盛を読み取ることができる。

【0003】

検出ヘッドには、出力変動を小さく抑えるために、スケールとのギャップが設定されている。また、実際のギャップはその設定値から変動するので、検出ヘッドの出力変動が許容範囲内になるような、ギャップ変動の許容範囲も定められており、ここでは、「ギャップ許容」とも呼ぶ。

【0004】

スケールとして、薄い金属製のテープスケールを用いる場合が多い。テープスケールのフレキシブル性を利用して、スケールを巻き取ってコンパクトな状態にして運搬・保管することが可能で、剛体のスケールに比べて狭いスペースでの取付作業にも適している。

【0005】

一方、テープスケールが薄いという特徴は、取付方法次第で厚さ方向（ギャップ方向と同じ）へのがたつきを生み、ギャップ許容から外れてしまう場合もある。がたつきを抑えるために、テープスケールの裏面を両面粘着テープや接着剤で対象物の表面に貼り付けるという取付方法もあるが、テープスケールの着脱容易性が得られなくなる。

【0006】

特許文献１のスケール取付具は、テープスケールの一端を固定ブロックで固定し、テープスケールの他端を引張りブロックで常に引張力が生じる状態で固定する。テープスケールの長さ方向に引張力を付与することで、厚さ方向のがたつきが規制される。また、各ブロックは、留めネジを外すことで、テープスケールの端部をいつでも分離させることができて、テープスケールの着脱容易性も満たされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－１２６０００号公報（図１参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１のスケール取付具には、複雑な構造の引張りブロックが必要であること、スケールの取付面がテープスケールの長さよりも各ブロックの長さ分だけ拡張すること、引張力の調整など取付作業が難しいこと、必要な部品点数が多いこと、等の課題があった。

【0009】

本発明の目的は、第１にテープスケールの厚さ方向のがたつきを適切に規制できること、第２にテープスケールの着脱容易性が得られること、第３に構成部材がシンプルで部品点数も少なくて済むこと、第４に取付作業が容易であること、を満足するスケール取付具およびリニアエンコーダを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

発明者らは、上記課題を鋭意研究し、テープスケールの長さ方向の一部のみを対象物に固定し、その他の部分については固定しないで、その固定されない部分を収容部材の溝部に挿入して収容することにした。そして、収容部材の溝部の形状に着目し、収容されたテープスケールの少なくとも厚さ方向へのがたつきが規制されるように、溝部の形状を特徴的なものにした。その結果、テープスケールを所望の状態で対象物に取り付けるスケール取付具が得られることを見出し、本発明の完成に至った。

【0011】

すなわち、本発明に係るリニアエンコーダは、
スケール取付具によって対象物に取り付けられたテープスケールと、前記テープスケール上の光学格子を読み取る検出ヘッドとを備え、アブソリュート測定が可能なリニアエンコーダであって、
前記スケール取付具は、
前記テープスケールの長さ方向の中央部の一部を前記対象物に押し付けて、該テープスケールを対象物に対して厚さ方向、幅方向および長さ方向に移動できないように固定する固定部材と、
前記テープスケールの前記中央部の両側部を収容する溝部を有する一対の長尺状の収容部材と、を備え、
前記固定部材は、
前記テープスケールの前記中央部が載置される面を有する固定ベースと、
前記固定ベースに載置された前記テープスケールの前記中央部の縁を該固定ベースに押し付ける押え片を有する押え部材と、を含み、
前記収容部材は、前記固定部材の横に隙間を設けて配置され、
前記テープスケールは、該テープスケールの裏面と前記溝部の底面とが向き合った状態で、前記溝部の長さ方向に挿入されることによって前記溝部に収容され、
前記溝部の開口の幅寸法は、前記テープスケールの幅寸法よりも狭く、
前記溝部の内部の収容空間に前記テープスケールが収容された状態で、前記テープスケールの厚さ方向のクリアランスは、前記検出ヘッドに関して許容されるギャップ変動の大きさ以下であり、かつ、前記テープスケールの幅方向のクリアランスは０．１ｍｍ以上であり、
スケール原点が前記テープスケールの固定部分または固定部分の付近と一致していることを特徴とする。

【0012】

なお、本発明では、テープスケールの長さ方向の一部を、固定部材を用いて対象物に固定するが、ここでの固定とは、対象物に対して、厚さ方向、幅方向および長さ方向にテープスケールの一部を移動できない状態にすることを示す。

【0013】

この構成によれば、テープスケールの固定部分は長さ方向の一部のみであり、その他の部分は収容部材の溝部に収容されるだけで固定されない。よって、テープスケールの裏面全体を両面粘着テープなどで対象物に貼り付ける場合と比べると、本発明ではテープスケールをいつでも着脱し易い状態での固定が可能になる。

【0014】

また、スケール取付具は、テープスケールの長さ方向の一部を固定する固定部材と、残りの部分を収容する収容部材とを備えていればよく、構成部材がシンプルで部品点数も少なくて済む。取付作業は、固定部材の横に収容部材を並べて配置し、テープスケールを収容部材の溝部に差し込んで所定の位置にして、スケールの一部のみを固定部材で固定する、という簡単な手順になる。

【0015】

さらに、テープスケールに沿った長尺の収容部材の表（おもて）の面に、テープスケールを収容する溝部が形成されている。溝部は収容部材の表の面に開口した状態に形成されており、溝部の開口の幅がテープスケールの幅よりも狭い。よって、溝部内の収容空間へは、テープスケールを長手方向に挿入することによってのみ、テープスケールを収容することができる。収容されたテープスケールの裏面は溝部の底面と向かい合わせの状態になる。ここで、収容空間の形状を以下のように決めた。収容空間におけるテープスケールの厚さ方向のクリアランスを、リニアエンコーダ用の検出ヘッドに関して許容されるギャップ変動（ギャップ許容）の大きさ以下にする。このように厚さ方向のクリアランスの最大値を定めることにより、テープスケールの厚さ方向のがたつきが規制され、最大でもギャップ許容の大きさ以下のがたつきしか生じない。検出ヘッドの出力変動が小さく抑えられ、リニアエンコーダの高精度測定が可能になる。逆に、厚さ方向のクリアランスの最小値については、少なくとも０．０１ｍｍ以上を確保することで、溝部へのテープスケールの挿入容易性を確保する。

【0016】

また、収容空間においてテープスケールの幅方向のクリアランスを０．１ｍｍ以上にして、収容空間における幅方向への変位量を規制した。

【0017】

なお、テープスケールの長さ方向への規制は固定部材のみであり、収容部材の溝部においては規制されない。取付対象物や周辺環境の温度が変化した場合は、固定部材から離れた位置ほど、テープスケールの熱膨張・収縮による変位が大きくなる。テープスケールの熱膨張による出力変動への影響については、測定ヘッドの出力値に対してスケール材質に基づく一般的な補正処理を実行すればよい。収容部材に対してテープスケールが長さ方向へ自在に移動できる状態である方が、このような補正処理を正確に行うことができる。

【0018】

本発明に係るリニアエンコーダにおいて、
前記固定部材は、前記テープスケールの中央部の少なくとも一部を固定し、
前記収容部材は、前記固定部材を挟んで両側にそれぞれ配置されて前記テープスケールの両側部を収容するとともに、両面粘着テープで前記対象物に接着固定されていることが好ましい。

【0019】

この構成では、テープスケールの長手方向における中央部の少なくとも一部が対象物に固定される。リニアエンコーダでは、アブソリュート測定でのスケールの原点を中央付近に定める場合が多い。スケールの固定部分または固定部分の付近に原点を合わせることによって、熱膨張等による原点の位置ずれを最小限にとどめることができて、測定精度の向上化に役立つ。

【0020】

また、収容部材を両面粘着テープで対象物に固定することで、留めネジでの固定に比べて、収容部材の厚さ寸法を大幅に薄くすることができる。両面粘着テープの粘着層には弾性があるので、対象物への取付け面の表面に多少の凹凸があっても、粘着層がその凹凸を吸収して、収容部材の平坦度および真直度が確保され易くなる。

【0021】

本発明に係るリニアエンコーダにおいて、前記収容部材の裏面には、複数の裏面凹部が前記溝部の長さ方向に互いに平行に形成されていることが好ましい。

【0022】

この構成では、収容部材の裏面に形成された裏面凹部が、両面粘着テープを貼った場合にまぎれこむ気泡の除去に役立つ。

【0023】

本発明に係るリニアエンコーダにおいて、前記収容部材の側面には、側面凹部が前記溝部の長さ方向に形成されていることが好ましい。

【0024】

この構成によれば、収容部材を剥がれにくくするための剥がれ防止用の留め具を用いる際、その留め具の一部を収容部材の側面の凹部に係止させて、留め具自体を対象物に固定するという方法が可能になる。

【0025】

本発明に係るリニアエンコーダは、
上述のスケール取付具によって対象物に取り付けられたテープスケールと、前記テープスケール上の光学格子を読み取る検出ヘッドとを備え、
前記検出ヘッドは、前記光学格子に対向するレンズと、前記レンズの焦点位置に設けられるアパーチャーと、前記レンズおよび前記アパーチャーを通過した検出光を受光する受光素子アレイとを有し、テレセントリック光学系を構成していることを特徴とする。

【0026】

この構成によれば、検出ヘッドの光学系がテレセントリックに構成されているので、検出ヘッドのギャップ許容が比較的大きな値に設定される。従って、このような特性の検出ヘッドと、検出器ヘッドの出力変動の抑制効果のあるスケール取付具との組み合わせによって、高精度測定を維持しつつスケールとのギャップを大きくとることが可能な優れたリニアエンコーダを構成することができる。

【発明の効果】

【0027】

本発明のスケール取付具およびリニアエンコーダによれば、対象物への固定部分がテープスケールの一部に限定されるので、テープスケールの着脱が容易になる。テープスケールの固定部分以外の厚さ方向の移動については、収容部材によってギャップ許容内に規制され、出力変動の小さい高精度測定を実現できる。スケール取付具として、部品点数が少なくて済み、容易に取付・取外ができるようになる。
本発明の構成によれば、テープスケールの固定部分とスケール原点とを一致させることが容易で、熱膨張による原点の位置ずれを最小限にすることができる。

【0028】

従来のリニアエンコーダでは、テープスケールにテンションを掛けることによって、スケールのがたつきをギャップ許容に入れるようにしており、スケールホルダーの厚さ方向のクリアランスが比較的大きかった。本発明は、テープスケールにテンションを掛けることをしないで、スケールホルダーの溝部の形状および寸法によって、スケールのがたつきをギャップ許容に入れるという発想の転換によってなされたものであり、スケールホルダーの厚さ方向のクリアランスが所定の範囲まで小さく設定されている。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第一実施形態に係るリニアエンコーダの全体構成の立体図である。

【図2】（Ａ）は前記リニアエンコーダの平面図、（Ｂ）は側面図である。

【図3】図２のIII－III断面図である。

【図4】図２のIV－IV断面図である。

【図5】前記リニアエンコーダのスケール取付具におけるスケールホルダーの収容スペースを模式的に示した断面図。

【図6】前記スケールホルダーにおける溝部の形状の変形例を示す断面図である。

【図7】前記スケールホルダーに剥がれ防止具を適用した例を示す断面図である。

【図8】前記リニアエンコーダに好適な検出ヘッドの光学構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、第一実施形態のリニアエンコーダの全体構成の立体図であり、スケール取付具１００を用いてテープスケール２００を対象物である機械装置に取り付けた状態、および、テープスケール２００と検出ヘッド３００との位置関係を示す。図２（Ａ）は、リニアエンコーダの全体構成の平面図であり、図２（Ｂ）は、その側面図である。

【0031】

リニアエンコーダは、スケール取付具１００と、テープスケール２００と、検出ヘッド３００とを備える。図には機械装置の外形を省略するが、機械装置のスケール取付面ＳＦは予め所定の平坦度が得られるように加工され、スケール取付具１００をネジ留めするためのネジ孔が形成されている。特に限定しない場合は、Ｘ－Ｙ－Ｚ軸の直交座標系を使って、スケールの長さ方向をＸ軸、スケールの幅方向をＹ軸、スケールの厚さ方向をＺ軸として説明する。

【0032】

スケール取付具１００は、固定ブロック１０と、固定ブロック１０の両側に全体として一直線になるように配置された２本のスケールホルダー２０とを備える。固定ブロック１０は、固定ベース１２と、押え部材１４と、これら２つの部材を取付面に固定する複数本のネジ１８とを有する。

【0033】

図３の断面図を参照すると、平板状の固定ベース１２は、厚さ方向に形成された貫通孔を使って取付面ＳＦにネジ留めされる。固定ベース１２の表の面にテープスケール２００の長さ方向の中央部分が載置されるようになっている。

【0034】

押え部材１４は、固定ベース１２に対してスケール２００の幅方向に並んで配置され、厚さ方向に形成された貫通孔を使って取付面ＳＦにネジ留めされる。押え部材１４の上面における固定ベース１２側の縁部には、取付面ＳＦに平行に突出した押え片１６がある。この押え片１６は、固定ベース１２上のスケール２００の目盛面を部分的に覆う。つまり、押え部材１４をネジ１８によって取付面ＳＦに固定すると、固定ベース１２上に位置するスケール２００の縁の一部を押え片１６が上方から押すようにして、押え片１６と固定ベース１２との間でスケール２００の縁の一部が挟持される。これによって、スケール２００の中央部分は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の全ての方向への移動が規制される。押え部材１４によって固定ベース１２の上のスケールを固定するので、スケール２００にネジ留め用の孔を加工する必要はない。

【0035】

図４の断面図を参照すると、長方形状の断面を有するスケールホルダー２０は、例えば、小型化・軽量化のためにアルミニウムを押出成形されて、所望の長さに切除して製造されたものである。スケールホルダー２０の表の面には、スケール２００を保持する溝部２２が、スケールホルダー２０の長さ方向に沿って形成されている。また、スケールホルダー２０の両側のホルダー側面には側面凹部２４がそれぞれ形成され、ホルダー裏面には複数本の裏面凹部２６がある。ホルダー裏面に両面粘着テープ５０が貼られ、取付面ＳＦの所定位置に貼り付けることによって、スケールホルダー２０が取付面ＳＦに固定される。

【0036】

溝部２２の詳細形状について、図４に基づいて説明する。溝部の底面３０には高さ方向（Ｚ軸方向）に突出する２条の凸部３２がある。凸部３２の上面は平坦に加工され、収容されるテープスケール２００の裏面が載置される。底面３０の幅方向の両端には側壁部３４がある。側壁部３４は溝部２２の内壁面を形成している。それぞれの側壁部３４には、その上端部から幅方向の内側に張り出された規制片部３６が形成されている。言わば、底面３０、側壁部３４および規制片部３６によって、ホルダー断面がＣ字を横に倒した形状になっている。溝部２２の開口の幅の大きさは、一対の規制片部３６同士の隙間で示される。溝部２２の形状は、２条の凸部３２、両端の側壁部３４および規制片部３６の形状を含めて、図４の断面図において左右対称である。溝部２２の開口の幅は、テープスケール２００の幅よりも狭く、テープスケール２００を収納させる際は、スケールホルダー２０の長さ方向に沿って、ホルダー端部からスケール２００を少しずつ溝部２２に挿入していく方法によってのみ、スケール２００を収容させることができる。

【0037】

テープスケール２００は、テープ状のスケール基材と、その表の面にＸ方向に帯状に成形された光学格子とを有する。スケール基材は、例えば金属などの光学的に不透明な材質からできている。光学格子は、例えばスケール基材上に成膜されたクロムなどの光に不透明で光の反射率が高い金属薄膜をリソグラフィ加工することにより成形されている。テープスケール２００は、フレキシブル性があり、リールなどに巻き取ってコンパクトな状態にして取り扱うことができる。

【0038】

検出ヘッド３００の幅は、スケールホルダー２０の幅よりも広く、検出ヘッド３００の下面がスケールホルダー２０に収容されたテープスケール２００を非接触で部分的に覆う。検出ヘッド３００の下面には光の出入口が設けられており、ヘッド内の光源からの測定光がこの出入口からスケール表面に向けて照射される。検出ヘッド３００の下面からテープスケールの表面までの隙間（ＧＡＰ）が所定の値になるように、検出ヘッド３００が配置されている。検出ヘッド３００は、移動側の対象物に固定されており、所定のＧＡＰを維持した状態でスケール２００の長さ方向に沿って移動する。検出ヘッド３００から出射される光がテープスケールの光学格子に照射されると、光学格子で変調された光が反射光となって検出ヘッド３００に戻って検出される。検出ヘッド３００からの検出信号はケーブル３１０を通じて、機械装置の制御部などに送られる。

【0039】

図５の斜線でハッチングを付けた範囲がテープスケール２００を収容する空間（収容スペース４０と呼ぶ。）である。収容スペース４０の高さＨは、凸部３２から規制片部３６までの間隔で示される。収容スペース４０の幅Ｗは、左右の側壁部３４の間隔で示される。

【0040】

本実施形態のスケール取付具は、図６（Ａ）～（Ｃ）のように様々な特徴的な形状の溝部２２Ａ～２２Ｃを備えたスケールホルダー２０Ａ～２０Ｃを採用することができる。テープスケール２００の幅をＷｓ、厚さをＨｓで示す。図６（Ａ）に示す溝部２２Ａは、底面３０の凸部３２が１条だけのものであり、図６（Ｂ）に示す溝部２２Ｂは、底面３０の凸部３２が２条あるものである。凸部３２は１条でもよいが、２条ある方が、凸部３２の上面を所定の平坦度に加工する作業が容易になる。図６（Ｃ）は、溝部２２Ｃの開口において、両側の規制片部３６の内側に、厚さ方向の下方に突出する突起部３８がそれぞれ形成されたものである。突起部３８は、テープスケール２００の厚さ方向の移動量を所定内の大きさに限定するためにある。これらの様々な溝部の形状によって、テープスケール２００の厚さ方向の移動量が規制されて、検出ヘッドのギャップ許容値以下に抑えられる。突起部３８を設ければ、厚さ方向のクリアランスを所望の大きさにする加工が一層容易になる。

【0041】

図７に、スケールホルダーの側面凹部２４を利用した剥がれ防止具５２の構成を示す。剥がれ防止具５２は、ホルダー２０Ｄの両側にそれぞれ配置されて両面テープ５０で取付面ＳＦに固定されている。剥がれ防止具５２は、ホルダー２０Ｄの側面に向けて突出する係止片を有し、この係止片が側壁凹部２４に係合した状態で固定されている。これにより、スケールホルダー２０Ｄの剥がれ防止機能が高まる。図１、２には比較的短めのテープスケール用の取付具を示しているが、本発明のスケール取付具の適用範囲は、０．５ｍから１０ｍまでの長さのスケールホルダーであり、好ましくは２ｍから６ｍまでの長さのスケールホルダーである。また、中央の固定ブロックの片側に配置するスケールホルダーを隙間を設けて一列に配置した複数のスケールホルダーで構成してもよい。

【0042】

図８に、本実施形態に好適な検出ヘッド３００の光学構成の例を示す。検出ヘッド３００の受光系は、共通の光軸上に配置されたスケール側レンズ３２０、アパーチャー３３０、検出側レンズ３４０および受光素子アレイ３５０を備え、両側テレセントリック光学系を構成する。両側テレセントリック光学系では、アパーチャー３３０の位置に各焦点が合うように２つのレンズ３２０，３４０が前後に配置されている。図８のようにスケール側からの平行光はレンズ３２０によってアパーチャー３３０に集光され、アパーチャー３３０を通過した光が再びレンズ３４０によって平行光となって出力される。また、図示しないが、検出ヘッド３００には、光源からの光をスケール表面に向けて照射する照射光学系が設けられており、上記のレンズ３２０を兼用して光源光をスケール表面に照射させることもできる。このように検出ヘッド３００は、両側テレセントリック光学系を構成しているので、深い焦点深度が得られて、スケールの相手機械への取り付け、特にスケールの厚さ方向に関しての位置決めに厳密さを要求しない、という利点を有する。そのため、従来のような張力装置でテンションを掛けて、スケールの厚さ方向の変位を極限まで抑えることで、スケールの真直度を確保するというような必要性がなくなった。本実施形態のスケール取付具では、テンション無しの状態でスケールを保持することができるため、リニアエンコーダの適用範囲が広まる。

【0043】

ここで、図２に示すリニアエンコーダの取付手順について説明する。まず、固定ブロック１０の固定ベース１２、２本のスケールホルダー２０を、取付面ＳＦに一列に配置し、それぞれを取付面ＳＦに固定する。テープスケール２００の長さ方向の一端を、一方のスケールホルダー２０の端部から溝部に差し込んで、スケール２００を収容スペースに収容させる。次に、押え部材１４を、固定ベース１２の側方に配置して、その押え部材１４がテープスケール２００の長さ方向の中央付近の片方の縁辺部分を取付面ＳＦに押し付けるようにして固定する。このような簡単な手順で、テープスケール２００の取付けが完了する。

【0044】

以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）図２において、テープスケール２００は、長さ方向の中央部分のみが固定ブロック１０で固定され、中央部分の両側は、スケールホルダー２０に収容されるだけで固定されない。よって、テープスケールの裏面全体を両面粘着テープなどで対象物に貼り付けて固定する場合よりも、本発明のスケール取付具１００を使って、スケールの中央部分のみを固定する方が、後でスケールを取り外す作業が容易になる。

【0045】

（２）スケール取付具１００は、テープスケール２００の長さ方向の中央部分を固定する固定ブロック１０と、その両側部分を収容するスケールホルダー２０とを備えていればよく、構成部材がシンプルで部品点数も少なくて済む。

【0046】

（３）取付作業者は、固定ブロック１０の両側にスケールホルダー２０を配置し、テープスケール２００を、片側のスケールホルダー２０の溝部２２に挿入し、固定ベース１２の上面を経由させて、もう片側のスケールホルダー２０の溝部２２に挿入させる。そして、固定ベース１２上に載っているスケール２００の中央部分を押え部材１４で押さえて、スケール２００を固定する。テープスケール２００を取り外す場合は逆の手順になる。このような簡単な手順で取付作業および取外作業を短時間で実施することができる。

【0047】

（４）図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように、収容スペースでのテープスケール２００の厚さ方向のクリアランス（Ｈ－Ｈｓ）を、検出ヘッド３００に関して許容されるギャップ変動（ギャップ許容）の大きさ以下にすることができる。これによって、収容されたスケールは、溝部２２の形状によって、その厚さ方向のがたつきが規制され、最大でもギャップ許容の大きさまでのがたつきに抑えられる。検出ヘッド３００の出力変動が小さく抑えられ、リニアエンコーダの高精度測定が可能になる。なお、この厚さ方向のクリアランス（Ｈ－Ｈｓ）の最小値については、少なくとも０．０１ｍｍ以上を確保することで、溝部２２へのテープスケール２００の挿入容易性が確保される。

【0048】

（５）収容スペース４０においてテープスケール２００の長さ方向への移動は規制されない。固定ブロック１０から離れた位置になるほど、スケール２００の熱膨張による変位が生じる。テープスケール２００の熱膨張による出力変動への影響については、検出ヘッド３００の出力値に対してスケール材質毎の補正値を付与すればよい。スケールホルダー２０に対してテープスケール２００が長さ方向へ自在に移動できる状態である方が、このような熱膨張への補正を正確に行うことができる。

【0049】

（６）図１に示すように、テープスケール２００の長手方向における中央部分が取付面ＳＦに固定される。アブソリュート形式のリニアエンコーダでは、スケール原点を中央に定める場合が多く、この構成によれば、スケール２００の固定部分とスケール原点とを一致させることが容易で、熱膨張による原点の位置ずれを最小限にすることができる。

【0050】

（７）図４に示すように、スケールホルダー２０を両面粘着テープ５０で取付面ＳＦに固定することで、ネジ固定よりも、ホルダーを大幅に薄くすることができる。また、両面粘着テープ５０の粘着層には弾性があり、機械装置側の取付面ＳＦの表面またはスケールホルダー２０の裏面に多少の凹凸が残存していたとしても、粘着層がその凹凸による影響を吸収して、スケールホルダー２０の平坦度および真直度が確保される。

【0051】

（８）図４に示すように、スケールホルダー２０の裏面に形成された裏面凹部２６が、両面粘着テープ５０を貼った場合にまぎれこむ気泡の除去に役立つ。

【0052】

（９）図８のように検出ヘッド３００の受光系が両側テレセントリックに構成されていれば、検出ヘッド３００のギャップ許容が比較的大きな値になり、テープスケール２００のがたつきをスケールホルダー２０で規制し易くなる。テレセントリック光学系の検出ヘッドには、例えば、ギャップ２ｍｍに対するギャップ許容が±０．１ｍｍであるものがある。これを本発明に適用する場合、スケールホルダー２０の収容スペース４０の厚さ方向のクリアランスを０．２ｍｍ以下にしさえすればよく、このクリアランスが比較的大きな値になるので、ホルダー２０へのスケール挿入作業が容易になる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明に係るスケール取付具は、光電式や静電容量式等の種々の検出原理に基づく、インクリメンタル型またはアブソリュート型のリニアエンコーダに適用される。

【符号の説明】

【0054】

１０ 固定ブロック（固定部材）
２０ スケールホルダー（収容部材）
２２ 溝部
２４ 側面凹部
２６ 裏面凹部
４０ 収容スペース
５０ 両面粘着テープ
５２ 剥がれ防止具
１００ スケール取付具
２００ テープスケール
３００ 検出ヘッド
３２０ スケール側レンズ
３３０ アパーチャー
３４０ 検出側レンズ
３５０ 受光素子アレイ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】