JP2000337852A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位置ずれ誤差と戻り誤差の両者を同時に少な
くして、相対的に直線移動する２部材の位置を高精度に
位置を検出する。 【解決手段】 位置検出装置１では、ヘッドホルダに保
持された検出ヘッドが、スケール１２の長手方向に対し
て傾き可能に保持されているとともにスケール１２の中
心軸と同軸に設けられた一対の挟持部材により付勢して
挟持されて、相対的に直線移動を行う２部材の位置検出
を行う。そして、位置検出装置１では、このヘッドホル
ダが、筐体１１を摺動する摺動部５２，５３により支持
されるとともに付勢部５４により摺動部分へ向かう方向
（Ｘ₄，Ｘ₅方向）に付勢されて、相対的に直線移動を行
う２部材の位置検出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や産業機
械等の可動部の移動位置を制御する為に用いられる位置
検出装置に関し、特に、直線移動動作を行う可動部の移
動位置を検出する位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、工作機械や産業機械等では、
直線移動する可動部の位置制御を行うために、いわゆる
位置検出装置が用いられている。

【０００３】以下、従来の位置検出装置について、図面
を参照しながら説明する。

【０００４】図１０に、従来の位置検出装置の斜視図を
示し、図１１に、この位置検出装置の側面図を示し、図
１２に、この位置検出装置の内部構造を表すための断面
図を示す。

【０００５】従来の位置検出装置１０１は、本体部１０
２と、この本体部１０２に取り付けられたヘッドスライ
ダ１０３とから構成される。

【０００６】この位置検出装置１０１は、工作機械の一
部分として構成され、相対的に直線移動する２部材の相
対移動位置を検出する装置である。例えば、位置検出装
置１０１は、所定の位置に固定された基準部１０４と、
この基準部１０４に対して図１０中に示すＸ₁方向及び
Ｘ₂方向に直線移動する可動部１０５との相対移動位置
を検出する。この位置検出装置１０１は、本体部１０２
或いはヘッドスライダ１０３のいずれか一方が基準部１
０４に取り付けられ、他方が可動部１０５に取り付けら
れる。図１０及び図１１中には、基準部１０４に本体部
１０２を取り付け、可動部１０５にヘッドスライダ１０
３を取り付けた例を示している。

【０００７】本体部１０２は、筐体１１１と、丸棒等の
長尺状の高保磁力材料からなる記録媒体であり、この筐
体１１１の内部に設けられたスケール１１２と、スケー
ル１１２の両端部を保持してこのスケール１１２を筐体
１１１内の所定の位置に固定するブラケット１１３，１
１４とを有している。なお、図１０中には、図面の記載
の明確化のため、このブラケット１１３，１１４を図示
していない。

【０００８】筐体１１１は、例えば、矩形の筒状の形状
を有しており、一側面が切り欠かれスリット１１５が形
成されている。また、この筐体１１１は、スリット１１
５が形成された側面と直交する側面１１７，１１８の長
手方向の端部に、略円形状の筐体取付孔１２１，１２
２，１２３，１２４が形成されている。

【０００９】スケール１１２は、ブラケット１１３，１
１４によりその両端が保持され、筐体１１１内に固定さ
れている。このスケール１１２は、筐体１１１の長手方
向に平行であり、矩形の筒の中心軸上に位置されるよう
に設けられている。また、このスケール１１２には、基
準部１０４と可動部１０５との相対位置を検出するため
のスケール信号が、位置信号として磁気記録されてい
る。このスケール信号は、連続して所定の間隔で繰り返
されるピットやマーク等が、スケール１１２の長手方向
に記録された信号であり、例えば、所定の記録波長で極
性が反転する磁気信号がスケール１１２の長手方向に連
続して記録された信号である。

【００１０】また、ヘッドスライダ１０３は、本体部１
０２の内部に設けられたヘッド保持部１３１と、本体部
１０２の外部に設けられたヘッドキャリア１３２と、こ
のヘッド保持部１３１とヘッドキャリア１３２とを連結
する連結部１３３とを有し、スケール１１２の長手方向
に移動可能に本体部１０２に取り付けられている。

【００１１】図１３に、このヘッド保持部１３１の要部
の分解斜視図を示す。

【００１２】ヘッド保持部１３１には、ヘッドホルダ１
３４が設けられている。このヘッドホルダ１３４には、
スケール１１２の挿通孔が設けられている。ヘッドホル
ダ１３４は、この挿通孔にこのスケール１１２が挿通さ
れることにより、このスケール１１２に取り付けられ、
このスケール１１２の長手方向に直線移動可能とされて
いる。

【００１３】このヘッドホルダ１３４は、ヘッドホルダ
ケース１３６により外部が覆い包まれており、その内部
に、信号検出ヘッド１３５を保持している。信号検出ヘ
ッド１３５は、スケール１１２に記録されているスケー
ル信号を検出する。信号検出ヘッド１３５は、ヘッドホ
ルダ１３４に保持されていることから、このヘッドホル
ダ１３４の直線移動に伴いスケール１１２の長手方向に
平行移動する。

【００１４】このヘッドホルダ１３４のスケール１１２
の長手方向の両端には、一対の摺動支持部材１３７，１
３８が取り付けられている。この摺動支持部材１３７，
１３８は、その形状が略円柱状となっており、その中心
軸にスケール１１２が挿通する挿通孔が設けられてい
る。この摺動支持部材１３７，１３８は、この挿通孔に
スケール１１２が挿通されることにより、このスケール
１１２に摺動自在に支持される。また、この摺動支持部
材１３７，１３８は、スケール１１２に摺動自在に支持
されることにより、ヘッドホルダ１３４がスケール１１
２の長手方向に平行移動した場合に、このヘッドホルダ
１３４を移動方向と直交する方向に位置ぶれを生じさせ
ないようにしている。

【００１５】また、ヘッド保持部１３１には、一対の第
１のスペーサ１３９，１４０と、一対の第２のスペーサ
１４１，１４２とが設けられている。

【００１６】一対の第１のスペーサ１３９，１４０に
は、スケール１１２が挿通する挿通孔が設けられてい
る。この一対の第１のスペーサ１３９，１４０は、この
挿通孔にスケール１１２が挿通されることにより、スケ
ール１１２に取り付けられ、スケール１１２の長手方向
に直線移動可能とされている。また、この一対の第１の
スペーサ１３９，１４０は、摺動支持部材１３７，１３
８のスケール１１２の長手方向のヘッドホルダ１３４が
取り付けられていない一端面に当設している。

【００１７】また、一対の第２のスペーサ１４１，１４
２は、スケール１１２が挿通する挿通孔が設けられてい
る。この一対の第２のスペーサ１４１，１４２は、この
挿通孔にスケール１１２が挿通されることにより、スケ
ール１１２に取り付けられ、スケール１１２の長手方向
に直線移動可能とされている。また、この一対の第２の
スペーサ１４１，１４２は、第１のスペーサ１３９，１
４０のスケール１１２の長手方向の摺動支持部材１３
７，１３８が当設していない一端面に当設している。

【００１８】また、ヘッド保持部１３１には、一対のヘ
ッドホルダ挟持部材１４３，１４４と、バネ１４５とが
設けられている。

【００１９】ヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４に
は、スケール１１２が挿通する挿通孔が設けられてい
る。ヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４は、この挿通
孔にスケール１１２が挿通されることにより、スケール
１１２に取り付けられ、スケール１１２の長手方向に直
線移動可能とされている。また、このヘッドホルダ挟持
部材１４３，１４４は、連結部１３３に固定されてい
る。この一対のヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４
は、摺動支持部材１３７，１３８が取り付けられたヘッ
ドホルダ１３４を、一対の第１のスペーサ１３９，１４
０と一対の第２のスペーサ１４１，１４２を介して、ス
ケール１１２の長手方向に平行な方向の両端から挟持し
ている。また、ヘッドホルダ挟持部材１４３と第２のス
ペーサ１４１との間には、バネ１４５が設けられてい
る。このバネ１４５は、このヘッドホルダ挟持部材１４
３からヘッドホルダ挟持部材１４４に向かう方向へ、ヘ
ッドホルダ１３４を付勢している。

【００２０】また、ヘッドホルダ１３４には、回り止め
用ピン１４６が設けられている。この周り止め用ピン１
４６は、長手方向の一端がヘッドホルダ１３４に固定さ
れており、他端が連結部１３３に設けられた回転規制穴
１４７に挿入されている。そのため、ヘッドホルダ１３
４のスケール１１２を中心軸とする回転が規制される。

【００２１】このようなヘッド保持部１３１の各構成要
素は、スケール１１２を中心軸とした同軸構成を有しい
る。そのため、ヘッド保持部１３１の移動に伴う、スケ
ール信号の検出誤差が最小限に抑えられ、高精度な位置
検出を行うことができる。

【００２２】また、このヘッド保持部１３１では、第１
のスペーサ１３９，１４０と第２のスペーサ１４１，１
４２とが当設するそれぞれの当設面が球面形状を有して
いる。そして、このヘッド保持部１３１では、ヘッドホ
ルダ１３４に直接取り付けられた摺動支持部材１３７，
１３８がスケール１１２と摺動しているが、他の構成要
素は、例えば、一対の第１のスペーサ１３９，１４０、
一対の第２のスペーサ１４１，１４２及びヘッドホルダ
挟持部材１４３，１４４は、一定の隙間を持ってスケー
ル１１２が挿通されている。そのため、例えば、スケー
ル１１２に微妙な軸のゆがみが存在しているときや移動
方向以外の方向の力がヘッドキャリア１３２に加わった
ときなどの、ヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４に対
してスケール１１２の長手方向に直交する方向に位置ず
れが生じた際、この球面形状の当設面が、ヘッドホルダ
１３４の中心軸とヘッド挟持部材１４３，１４４との中
心軸のずれを許容し、スケール１１２に与える曲げモー
メントを少なくするように機能している。

【００２３】以上のような構成のヘッド保持部１３１
は、スケール１１２の長手方向に平行な方向に移動可能
にこのスケール１１２に取り付けられ、この移動に応じ
て信号用検出ヘッド３５がスケール１１２に記録された
スケール信号を検出する。

【００２４】このヘッド保持部１３１は、連結部１３３
を介してヘッドキャリア１３２と連結している。この連
結部１３３は、スケール１１２の長手方向と直交する方
向の一端がヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４に固定
され、他端がスリット１１５から挿出して本体部１０２
の外部に設けられたヘッドキャリア１３２に固定され
る。

【００２５】このようにヘッドスライダ１０３は、これ
らヘッド保持部１３１、ヘッドキャリア１３２、連結部
１３３で構成され、スケール１１２の長手方向に移動自
在に本体部１０２に取り付けられている。そして、この
ヘッドスライダ１０３は、本体部１０２との相対移動に
応じて信号検出ヘッド１３５が検出したスケール信号
を、ヘッドキャリア１３２に設けられた信号ケーブル１
４８を介して図示しない制御装置に供給する。

【００２６】以上のような構成の位置検出装置１０１
は、スケール１１２が基準部１０４と可動部１０５の相
対移動方向に平行となり、スリット１１５が可動部１０
５側に開口するように配置される。このように配置され
た位置検出装置１０１の本体部１０２は、スリット１１
５が形成された側面と直交する側面１１７，１１８の一
方が取付面となる。そして、この取付面のスケール１１
２の長手方向に平行な方向の端部に設けられた筐体取付
孔１２１，１２２，１２３，１２４の位置で、本体用ボ
ルト１５１，１５２や座金１５５等の固定部材により、
基準部１０４に固定される。また、このように配置され
た位置検出装置１０１のヘッドスライダ１０３は、スラ
イダ用ボルト１５３，１５４により可動部５に固定され
る。

【００２７】従って、この位置検出装置１０１では、こ
の可動部１０５の直線移動に応じて本体部１０２とヘッ
ドスライダ１０３との相対位置が変化し、ヘッドスライ
ダ１０３内に設けられた信号検出ヘッド１３５がこの相
対位置の変化に応じて変化するスケール信号を検出する
ことにより、この可動部１０５の移動位置を検出するこ
とができる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の位置検出装置１０１では、筐体１１１に対してス
ケール１１２がどの程度平行に取り付けられたか、基準
部１０４と可動部１０５との移動の直線性、基準部１０
４及び可動部１０５に対する位置検出装置１の取付精
度、スケール１１２の自重や製造精度等によるたわみや
歪み、スケール１１２とヘッド保持部１１２の中心軸の
ずれや傾き等の原因により、本体部１０２とヘッドスラ
イダ１０３との相対移動に伴い信号検出ヘッド１３５に
姿勢変化（スケール１１２の長手方向に対して、スケー
ル１１２の長手方向と直交する方向の信号検出ヘッド１
３５の中心軸が傾く変化）が生じる。

【００２９】位置検出装置１０１では、この信号検出ヘ
ッド１３５の姿勢変化に伴い位置検出精度に誤差が生じ
る。

【００３０】例えば、図１４に示すように、スケール１
１２に歪み等が生じるとヘッドホルダ１３６（信号検出
ヘッド１３５が内部に保持されている）に姿勢変化が生
じ、信号検出ヘッド１３５の信号検出位置がスケール１
１２の長手方向に対して微小にずれが生じ、誤差が生じ
る。この図１４には、姿勢変化が生じていない場合にお
けるヘッドホルダ１３６、スケール１１２、摺動支持部
材１３７、第１のスペーサ１３９、第２のスペーサ１４
１を、実線で示している。また、この図１４には、姿勢
変化が生じている場合におけるヘッドホルダ１３６、ス
ケール１１２、摺動支持部材１３７、第１のスペーサ１
３９を、点線で示している。この図１４に示すように、
信号検出ヘッド１３５の信号検出位置に傾きが生じる
と、その傾きに応じて長手方向に誤差（δ）が生じる。

【００３１】このような信号検出ヘッド１３５の姿勢変
化に伴う誤差としては、信号検出ヘッド１３５のスケー
ル１１２の長手方向の位置の違いによる誤差と、信号検
出ヘッド１３５の移動方向の違いによる誤差とがある。
以下、前者を位置ずれ誤差、後者を戻り誤差と呼び、こ
の両者が生じる原因について説明する。

【００３２】所定量のたわみを有しているスケール１１
２を図１５（Ａ）に示し、たわみを有しているこのスケ
ール１１２上を信号検出ヘッド１３５が一方のブラケッ
ト１１４側から他方のブラケット１１３側に移動する場
合（図中左端から右端方向へ移動する場合）における姿
勢変化状態を図１５（Ｂ）に示し、たわみを有している
このスケール１１２上を信号検出ヘッド１３５が他方の
ブラケット１１３側から一方のブラケット１１４側に移
動する場合（図中右端から左端方向へ移動する場合）に
おける姿勢変化状態を図１５（Ｃ）に示す。

【００３３】まず、位置ずれ誤差が生じる原因について
説明する。

【００３４】始め、信号検出ヘッド１３５がスケール１
１２の左端（一方のブラケット１１４側のスケール１１
２の端部）に位置する場合、信号検出ヘッド１３５の姿
勢（移動方向に対する傾き）は、スケール１１２のブラ
ケット１１４からの突き出し角（θ₁）とほぼ同一とな
る。これは、スケール１１２の端部では剛性が高いの
で、信号検出ヘッド１３５を保持しているヘッドホルダ
１３６の中心軸がスケール１１２と平行となるためであ
る（材料力学の両端固定梁の基本式に基づく）。続い
て、信号検出ヘッド１３５がスケール１１２の左端から
中心へ向かうに従い、信号検出ヘッド１３５の移動方向
に対する傾きが小さくなり、スケール１１２の中心では
傾きはθ₂ （θ₁ ＞θ₂ ）となる。ここで、スケール１
１２の中心において信号検出ヘッド１３５の移動方向に
対する傾きがスケール１１２と平行とならないのは、ス
ケール１１２の中心での剛性が端部と比較して低くなり
（材料力学の両端固定梁の基本式に基づく）、それに伴
いヘッドホルダ１３４を移動方向に付勢しているバネ１
４５のバネ力がこのスケール１１２の剛性に対して相対
的に高くなるためである。続いて、信号検出ヘッド１３
５がスケール１１２の中心から右端へ向かうに従い、信
号検出ヘッド１３５の移動方向に対する傾きが更に少な
くなり、ある位置で傾きが０となる。続いて、信号検出
ヘッド１３５は、この傾きが０となる位置から更に右端
へ向かうと、信号検出ヘッド１３５が逆方向に傾き始め
る。そして、信号検出ヘッド１３５がスケール１１２の
右端に位置すると、信号検出ヘッド１３５の姿勢は、ス
ケール１１２のブラケット１１３からの突き出し角（θ
₃）とほぼ同一となる。

【００３５】このように、信号検出ヘッド１３５は、ヘ
ッドホルダ１３４が第１のスペーサ１３９，１４０及び
第２のスペーサ１４１，１４２に設けられた球面形状に
よりヘッド挟持部材１４３，１４４との中心軸のずれを
許容して挟持されているため、スケール１１２の長手方
向の各位置でその姿勢が異なることとなる。そして、こ
のスケール１１２の長手方向の各位置で姿勢が異なるこ
とによる誤差が、位置ずれ誤差として現れることとな
る。

【００３６】次に、戻り誤差が生じる原因について説明
する。

【００３７】始め、信号検出ヘッド１３５がスケール１
１２の右端（他方のブラケット１１３側の端部）に位置
する場合、信号検出ヘッド１３５の姿勢（移動方向に対
する傾き）は、スケール１１２のブラケット１１４から
の突き出し角（θ₃）とほぼ同一となる。続いて、信号
検出ヘッド１３５がスケール１１２の左端から中心へ向
かうに従い、信号検出ヘッド１３５の移動方向に対する
傾きが小さくなり、スケール１１２の中心では傾きはθ
₄ となる。続いて、信号検出ヘッド１３５がスケール１
１２の中心から左端へ向かうに従い、信号検出ヘッド１
３５の移動方向に対する傾きが更に少なくなり、ある位
置で傾きが０となる。続いて、信号検出ヘッド１３５
は、この傾きが０となる位置から更に左端へ向かうと、
信号検出ヘッド１３５が逆方向に傾き始める。そして、
信号検出ヘッド１３５がスケール１１２の右端に位置す
ると、信号検出ヘッド１３５の姿勢は、スケール１１２
のブラケット１１４からの突き出し角（θ₁）とほぼ同
一となる。

【００３８】ここで、図１５（Ｂ）に示すように信号検
出ヘッド１３５が左端から右端へ移動する場合と、図１
５（Ｃ）に示すように信号検出ヘッド１３５が右端から
左端に移動する場合とでは、スケール１１２上の同位置
における信号検出ヘッド１３５の姿勢が異なっている。
特にスケール１１２の中央位置において、その姿勢が大
きく異なり、スケール１１２の端部に向かうに従ってそ
の姿勢の違いが小さくなる。

【００３９】このように、信号検出ヘッド１３５は、ヘ
ッドホルダ１３４が第１のスペーサ１３９，１４０及び
第２のスペーサ１４１，１４２に設けられた球面形状に
よりヘッド挟持部材１４３，１４４との中心軸のずれを
許容して挟持されているため、検出ヘッド１３５の移動
方向（左端から右端へ向かう方向、又は、右端から左端
へ向かう方向）で、スケール１１２上の同位置における
姿勢が異なることとなる。この検出ヘッド１３５の移動
方向の違いによる誤差が、戻り誤差として現れることと
なる。

【００４０】具体的に、左端から右端へ信号検出ヘッド
１３５が移動する場合の位置ずれ誤差と、右端から左端
へ信号検出ヘッド１３５が移動する場合の位置ずれ誤差
とが、図１６（Ａ）に示すようになるとした場合、戻り
誤差は、図１６（Ｂ）に示すように、左端から右端へ信
号検出ヘッド１３５が移動する場合の位置ずれ誤差か
ら、右端から左端へ信号検出ヘッド１３５が移動する場
合の位置ずれ誤差を引いた値となる。

【００４１】また、このヘッド保持部１３１では、第１
のスペーサ１３９，１４０と第２のスペーサ１４１，１
４２とが当設するそれぞれの当設面が球面形状を有して
いる。そして、このヘッド保持部１３１では、ヘッドホ
ルダ１３４に直接取り付けられた摺動支持部材１３７，
１３８がスケール１１２と摺動しているが、他の構成要
素は、例えば、一対の第１のスペーサ１３９，１４０、
一対の第２のスペーサ１４１，１４２及びヘッドホルダ
挟持部材１４３，１４４は、一定の隙間を持ってスケー
ル１１２が挿通されている。そのため、例えば、スケー
ル１１２に微妙な軸のゆがみが存在している場合や移動
方向以外の方向の力がヘッドキャリア１３２に加わった
場合等の、ヘッドホルダ挟持部材１４３，１４４がスケ
ール１１２の長手方向に直交する方向にヘッドホルダ挟
持部材１４３，１４４が位置ずれした場合に、この球面
形状の当設面が、ヘッドホルダ１３４の中心軸と、ヘッ
ド挟持部材１４３，１４４との中心軸のずれを許容し、
スケール１１２に与える曲げモーメントを少なくするよ
うに機能している。

【００４２】従来の位置検出装置１０１では、このよう
な位置ずれ誤差と戻り誤差とが両者とも少なくするよう
に、例えばバネ１４５のバネ量やスケール１１２の剛性
等を調整する必要がある。

【００４３】位置ずれ誤差を小さくするようにするに
は、例えばバネ１４５のバネ力を高くして、ヘッドホル
ダ１３４をスケール１１２の長手方向に挟持する力を強
くすればよい。また、戻り誤差を小さくするようにする
には、スケール１１２の剛性を高くすればよい。

【００４４】しかしながら、この位置ずれ誤差及び戻り
誤差は、一方の誤差を少なくするように、バネ量及び摩
擦力と、スケール剛性との関係を調整すれば、他方の誤
差が大きくなるといった、トレードオフの関係にあり、
両者を同時に少なくすることは非常に困難であった。

【００４５】また、この両者を同時に少なくするため
に、筐体１１１に対してスケール１１２への取付誤差を
さらに少なくすること、基準部１０４と可動部１０５と
の移動の直線性をさらに確保すること、基準部１０４及
び可動部１０５に対する位置検出装置１の取付精度をさ
らに高くすること、スケール１１２の自重や製造精度に
よるたわみや歪みが無いようにスケール１１２の真直性
を高くすること等の、機械的な調整を行うことは、その
分だけ作業工数が多くなり大幅なコストアップに繋がっ
てしまっていた。

【００４６】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、位置ずれ誤差と戻り誤差の両者を同時に
少なくして、相対的に直線移動する２部材の位置を高精
度に位置を検出することができる位置検出装置を提供す
ることを目的とする。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明に係る位置検出装置は、相対的に直線移動
する第１の部材と第２の部材との相対移動位置を検出す
る位置検出装置であって、長手方向に沿って位置信号が
記録された長尺状の記録媒体と、上記第１の部材に固定
される筐体と、上記筐体と上記記録媒体とを固定する固
定部材とを有する本体部と、上記記録媒体の長手方向に
摺動自在にこの記録媒体に取り付けられたヘッドホルダ
と、上記ヘッドホルダに保持され上記記録媒体に記録さ
れた位置信号を検出する検出ヘッドと、上記記録媒体の
長手方向に移動自在にこの記録媒体に取り付けられ上記
ヘッドホルダを上記記録媒体の長手方向に付勢して挟持
する一対の挟持部材と、上記ヘッドホルダに固定され上
記筐体と摺動して上記ヘッドホルダを支持するヘッドホ
ルダ支持部材と、上記記録媒体の長手方向に直交する方
向へ上記ヘッドホルダを付勢する付勢手段と、上記一対
の挟持部材と連結され上記第２の部材に固定されるヘッ
ドキャリアとを有するヘッドスライダとを備え、上記一
対の挟持部材は、その移動方向に対する中心軸が上記記
録媒体と同軸上に設けられ、上記ヘッドホルダは、その
移動方向に対する中心軸が、上記一対の挟持部材の移動
方向に対する中心軸に対して傾き可能とされて、この一
対の挟持部材に挟持され、上記付勢手段は、上記ヘッド
ホルダ支持部材と上記筐体との摺動部分へ向かう方向
に、上記ヘッドホルダを付勢することを特徴とする。

【００４８】この位置検出装置では、ヘッドホルダに保
持された検出ヘッドが、記録媒体の長手方向に対して傾
き可能に保持されているとともに記録媒体の中心軸と同
軸に設けられた一対の挟持部材により付勢して挟持され
て、相対的に直線移動を行う２部材の位置検出を行う。
さらに、この位置検出装置では、このヘッドホルダに保
持された検出ヘッドが、筐体を摺動するヘッドホルダ支
持部材により支持されるとともに付勢手段により摺動部
分へ向かう方向に付勢されて、相対的に直線移動を行う
２部材の位置検出を行う。

【００４９】また、上記問題を解決するために、本発明
にかかる位置検出装置は、相対的に直線移動する第１の
部材と第２の部材との相対移動位置を検出する位置検出
装置であって、長手方向に沿って位置信号が記録された
長尺状の記録媒体と、上記第１の部材に固定される筐体
と、上記筐体と上記記録媒体とを固定する固定部材とを
有する本体部と、上記記録媒体の長手方向に摺動自在に
この記録媒体に取り付けられたヘッドホルダと、上記ヘ
ッドホルダに保持され上記記録媒体に記録された位置信
号を検出する検出ヘッドと、上記記録媒体の長手方向に
移動自在にこの記録媒体に取り付けられ上記ヘッドホル
ダを上記記録媒体の長手方向に付勢して挟持する一対の
挟持部材と、上記一対の挟持部材と上記ヘッドホルダと
に固定された自動調芯手段と、上記一対の挟持部材と連
結され上記第２の部材に固定されるヘッドキャリアとを
有するヘッドスライダとを備え、上記一対の挟持部材
は、その移動方向に対する中心軸が上記記録媒体と同軸
上に設けられ、上記ヘッドホルダは、その移動方向に対
する中心軸が、上記一対の挟持部材の移動方向に対する
中心軸に対して傾き可能とされて、この一対の挟持部材
に挟持され、上記自動調芯手段は、所定の弾性力を以て
上記一対の挟持部材の中心軸と上記ヘッドホルダの中心
軸とを一致させることを特徴とする。

【００５０】この位置検出装置では、ヘッドホルダに保
持された検出ヘッドが、記録媒体の長手方向に対して傾
き可能に保持されているとともに記録媒体の中心軸と同
軸に設けられた一対の挟持部材により付勢して挟持され
て、相対的に直線移動を行う２部材の位置検出を行う。
さらに、この位置検出装置では、検出ヘッドを保持した
上記ヘッドホルダの中心軸が、一対の挟持部材とヘッド
ホルダとに固定された自動調芯手段により、所定の弾性
力をもって一対の挟持部材の中心軸と一致する。

【００５１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施の形態
の位置検出装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００５２】図１に、本発明を適用した第１の実施の形
態の位置検出装置の斜視図を示し、図２に、この位置検
出装置の側面図を示し、図３に、この位置検出装置の内
部構造を表すための断面図を示す。

【００５３】本発明を適用した第１の実施の形態の位置
検出装置１は、本体部２と、この本体部２に取り付けら
れたヘッドスライダ３とから構成される。

【００５４】この位置検出装置１は、工作機械の一部分
として構成され、相対的に直線移動する２部材の相対移
動位置を検出する装置である。例えば、位置検出装置１
は、所定の位置に固定された基準部４と、この基準部４
に対して図１中に示すＸ₁方向及びＸ₂方向に直線移動す
る可動部５との相対移動位置を検出する。この位置検出
装置１は、本体部２或いはヘッドスライダ３のいずれか
一方が基準部４に取り付けられ、他方が可動部５に取り
付けられる。図１中には、基準部４に本体部２を取り付
け、可動部５にヘッドスライダ３を取り付けた例を示し
ている。

【００５５】本体部２は、筐体１１と、丸棒等の長尺状
の高保磁力材料からなる記録媒体であり、この筐体１１
の内部に設けられたスケール１２と、スケール１２の両
端部を保持してこのスケール１２を筐体１１内の所定の
位置に固定するブラケット１３，１４とを有している。
なお、図１中には、図面の記載の明確化のため、このブ
ラケット１３，１４を図示していない。

【００５６】筐体１１は、例えば、矩形の筒状の形状を
有しており、一側面が切り欠かれスリット１５が形成さ
れている。また、この筐体１１は、スリット１５が形成
された側面と直交する側面１７，１８の長手方向の端部
に、略円形状の筐体取付孔２１，２２，２３，２４が形
成されている。なお、筐体１１のスリットが形成された
側面を底面１９とし、この底面１９に平行な他面を上面
２０とする。

【００５７】スケール１２は、ブラケット１３，１４に
よりその両端が保持され、筐体１１内に固定されてい
る。このスケール１２は、筐体１１の長手方向に平行で
あり、矩形の筒の中心軸上に位置されるように設けられ
ている。また、このスケール１２には、基準部４と可動
部５との相対位置を検出するためのスケール信号が、位
置信号として磁気記録されている。このスケール信号
は、連続して所定の間隔で繰り返されるピットやマーク
等が、スケール１２の長手方向に記録された信号であ
り、例えば、所定の記録波長で極性が反転する磁気信号
がスケール１２の長手方向に連続して記録された信号で
ある。

【００５８】また、ヘッドスライダ３は、本体部２の内
部に設けられたヘッド保持部３１と、本体部２の外部に
設けられたヘッドキャリア３２と、このヘッド保持部３
１とヘッドキャリア３２とを連結する連結部３３とを有
し、スケール１２の長手方向に移動可能に本体部２に取
り付けられている。

【００５９】図４に、このヘッド保持部３１の要部の分
解斜視図を示す。

【００６０】ヘッド保持部３１には、ヘッドホルダ３４
が設けられている。このヘッドホルダ３４には、スケー
ル１２の挿通孔が設けられている。ヘッドホルダ３４
は、この挿通孔にこのスケール１２が挿通されることに
より、このスケール１２に取り付けられ、このスケール
１２の長手方向に直線移動可能とされている。

【００６１】このヘッドホルダ３４は、ヘッドホルダケ
ース３６により外部が覆い包まれており、その内部に、
信号検出ヘッド３５を保持している。信号検出ヘッド３
５は、スケール１２に記録されているスケール信号を検
出する。信号検出ヘッド３５は、ヘッドホルダ３４に保
持されていることから、このヘッドホルダ３４の直線移
動に伴いスケール１２の長手方向に平行移動する。

【００６２】このヘッドホルダ３４のスケール１２の長
手方向の両端には、一対の摺動支持部材３７，３８が取
り付けられている。この摺動支持部材３７，３８は、そ
の形状が略円柱状となっており、その中心軸にスケール
１２が挿通する挿通孔が設けられている。この摺動支持
部材３７，３８は、この挿通孔にスケール１２が挿通さ
れることにより、このスケール１２に摺動自在に支持さ
れる。また、この摺動支持部材３７，３８は、スケール
１２に摺動自在に支持されることにより、ヘッドホルダ
３４がスケール１２の長手方向に平行移動した場合に、
このヘッドホルダ３４を移動方向と直交する方向に位置
ぶれを生じさせないようにしている。

【００６３】また、ヘッド保持部３１には、一対の第１
のスペーサ３９，４０と、一対の第２のスペーサ４１，
４２とが設けられている。

【００６４】一対の第１のスペーサ３９，４０には、ス
ケール１２が挿通する挿通孔が設けられている。この一
対の第１のスペーサ３９，４０は、この挿通孔にスケー
ル１２が挿通されることにより、スケール１２に取り付
けられ、スケール１２の長手方向に直線移動可能とされ
ている。また、この一対の第１のスペーサ３９，４０
は、摺動支持部材３７，３８のスケール１２の長手方向
のヘッドホルダ３４が取り付けられていない一端面に当
設している。

【００６５】また、一対の第２のスペーサ４１，４２
は、スケール１２が挿通する挿通孔が設けられている。
この一対の第２のスペーサ４１，４２は、この挿通孔に
スケール１２が挿通されることにより、スケール１２に
取り付けられ、スケール１２の長手方向に直線移動可能
とされている。また、この一対の第２のスペーサ４１，
４２は、第１のスペーサ３９，４０のスケール１２の長
手方向の摺動支持部材３７，３８が当設していない一端
面に当設している。

【００６６】また、ヘッド保持部３１には、一対のヘッ
ドホルダ挟持部材４３，４４と、バネ４５とが設けられ
ている。

【００６７】ヘッドホルダ挟持部材４３，４４には、ス
ケール１２が挿通する挿通孔が設けられている。ヘッド
ホルダ挟持部材４３，４４は、この挿通孔にスケール１
２が挿通されることにより、スケール１２に取り付けら
れ、スケール１２の長手方向に直線移動可能とされてい
る。また、このヘッドホルダ挟持部材４３，４４は、連
結部３３に固定されている。この一対のヘッドホルダ挟
持部材４３，４４は、摺動支持部材３７，３８が取り付
けられたヘッドホルダ３４を、一対の第１のスペーサ３
９，４０と一対の第２のスペーサ４１，４２を介して、
スケール１２の長手方向に平行な方向の両端から挟持し
ている。また、ヘッドホルダ挟持部材４３と第２のスペ
ーサ４１との間には、バネ４５が設けられている。この
バネ４５は、このヘッドホルダ挟持部材４３からヘッド
ホルダ挟持部材４４に向かう方向へ、ヘッドホルダ３４
を付勢している。

【００６８】また、ヘッドホルダ３４には、回り止め用
ピン４６が設けられている。この周り止め用ピン４６
は、長手方向の一端がヘッドホルダ３４に固定されてお
り、他端が連結部３３に設けられた回転規制穴１４７に
挿入されている。そのため、ヘッドホルダ３４のスケー
ル１２を中心軸とする回転が規制される。

【００６９】このようなヘッド保持部３１の各構成要素
は、スケール１２を中心軸とした同軸構成を有しいる。
そのため、ヘッド保持部３１の移動に伴う、スケール信
号の検出誤差が最小限に抑えられ、高精度な位置検出を
行うことができる。

【００７０】また、このヘッド保持部３１では、第１の
スペーサ３９，４０と第２のスペーサ４１，４２とが当
設するそれぞれの当設面が球面形状を有している。そし
て、このヘッド保持部３１では、ヘッドホルダ３４に直
接取り付けられた摺動支持部材３７，３８がスケール１
２と摺動しているが、他の構成要素は、例えば、一対の
第１のスペーサ３９，４０、一対の第２のスペーサ４
１，４２及びヘッドホルダ挟持部材４３，４４は、一定
の隙間を持ってスケール１２が挿通されている。そのた
め、例えば、スケール１２に微妙な軸のゆがみが存在し
ているときや移動方向以外の方向の力がヘッドキャリア
３２に加わったときなどの、ヘッドホルダ挟持部材４
３，４４に対してスケール１２の長手方向に直交する方
向に位置ずれが生じた際、この球面形状の当設面が、ヘ
ッドホルダ３４の中心軸とヘッド挟持部材４３，４４と
の中心軸のずれを許容し、スケール１２に与える曲げモ
ーメントを少なくするように機能している。

【００７１】以上のような構成のヘッド保持部３１は、
スケール１２の長手方向に平行な方向に移動可能にこの
スケール１２に取り付けられ、この移動に応じて信号用
検出ヘッド３５がスケール１２に記録されたスケール信
号を検出する。

【００７２】また、このような構成のヘッド保持部３１
には、ガイド機構５０が設けられている。このガイド機
構５０を設けたヘッド保持部３１の要部斜視図を図５に
示す。

【００７３】このガイド機構５０は、ヘッドホルダ３４
に取り付けられたガイド用台座５１と、このガイド用台
座５１に取り付けられた第１の摺動部５２及び第２の摺
動部５３と、このガイド用台座５１に取り付けられた付
勢部５４とからなる。

【００７４】ガイド用台座５１は、略コ字状に折り曲げ
られた薄板からなる。このガイド用台座５１は、略コ字
状に折り曲げられた３面が、スリット１５が形成されて
いる底面１９以外の筐体１１の各面と平行となるよう
に、ヘッドホルダ３４に取り付けられている。すなわ
ち、ガイド用台座５１は、略コ字状に折り曲げられた薄
板の各面が、矩形筒状の筐体１１の側面１７と側面１８
と上面２０とに平行となるように、取り付けられる。こ
こで、側面１７と平行な面を第１の面５１ａとし、上面
２０と平行な面を第２の面５１ｂとし、側面１８と平行
な面を第３の面５１ｃとする。なお、ガイド用台座５１
の各面は、筐体１１の側面１７，１８及び上面２０の各
面と必ずしも平行としなくても良い。

【００７５】第１の摺動部５２は、ガイド用台座５１の
第１の面５１ａに取り付けられた長尺状の台車支持部５
５と、この台車支持部５５の両端部に設けられた一対の
台車５６，５７とからなる。台車支持部５５は、長手方
向がスケール１２と平行な方向に取り付けられる。一対
の台車５６，５７は、ヘッド保持部３１の移動に応じ
て、その車輪が筐体１１の側面１７上を転がるように設
けられる。従って、この第１の摺動部５２は、全体とし
てヘッドホルダ３４に固定されて、ヘッド保持部３１の
移動とともにスケール１２の長手方向に平行移動して、
筐体１１の側面１７上を摺動する。

【００７６】第２の摺動部５３は、ガイド用台座５１の
第２の面５１ｂに取り付けられた長尺状の台車支持部５
８と、この台車支持部５８の両端部に設けられた一対の
台車５９，６０とからなる。台車支持部５８は、長手方
向がスケール１２と平行な方向に取り付けられる。一対
の台車５９，６０は、ヘッド保持部３１の移動に応じ
て、その車輪が筐体１１の上面２０上を転がるように設
けられる。従って、この第２の摺動部５３は、全体とし
てヘッドホルダ３４に固定されて、ヘッド保持部３１の
移動とともにスケール１２の長手方向に平行移動して、
筐体１１の上面２０上を摺動する。

【００７７】なお、台車５６，５７，５９，６０は、車
輪を２個一対で構成されるものを図５中に示している
が、その車輪の数は限定されず、例えば車輪が１個で構
成されるものであってもよい。また、台車５６，５７，
５９，６０のうちいずれか一つが、車輪が１個で構成さ
れるもので、その他が車輪が２個一対で構成されるもの
であってもよい。

【００７８】付勢部５４は、ガイド用台座５１の第３の
面５１ｃに連続して設けられた板バネ６１と、この板バ
ネ６１の端部に設けられた押圧摺動部６２とからなる。
板バネ６１は、その一端がガイド用台座５１の第３の面
５１ｃと平行に連続して設けられ、他端が約４５度折り
曲げられている。押圧摺動部６２は、板バネ６１の他端
の折り曲げられた部分に設けられ、筐体１１の側面１８
とスリット１５が設けられた底面１９との接続部分であ
る矩形筒上の筐体１１のコーナ部１８ａに突き当てられ
ている。この押圧摺動部６２は、ヘッド保持部３１の移
動に応じて、筐体１１の側面１８とスリット１５が設け
られた底面１９との接続部分であるコーナ部１８ａを摺
動する。従って、この押圧摺動部６２は、全体としてヘ
ッドホルダ３４に固定され、コーナ部１８ａからスケー
ル１２へ向かう方向へこのヘッドホルダ３４を付勢する
とともに、筐体１１の側面１８とスリット１５が設けら
れた面との接続部分を摺動する。

【００７９】このようなガイド機構５０では、図６に示
すように、コーナ部１８ａから筐体１１の中心へ向かう
方向へ（図６中Ｘ₃方向へ）、付勢部５４がヘッドホル
ダ３４を付勢している。そのため、このガイド機構５０
では、筐体１１の中心から側面１７へ垂直に向かう方向
へ（図６中Ｘ₄方向へ）、筐体１１の側面１７を押圧す
る力が第１の摺動部５２に対して加わる。また、このガ
イド機構５０では、筐体１１の中心から上面２０へ垂直
に向かう方向へ（図６中Ｘ₅方向へ）、筐体１１の上面
２０を押圧する力が第２の摺動部５３に対して加わる。
このため、このガイド機構５０では、ヘッドホルダ３４
のスケール１２の長手方向の移動に応じた姿勢変化を抑
えることができる。

【００８０】このようなヘッド保持部３１は、連結部３
３を介してヘッドキャリア３２と連結している。この連
結部３３は、スケール１２の長手方向と直交する方向の
一端がヘッドホルダ挟持部材４３，４４に固定され、他
端がスリット１５から挿出して本体部２の外部に設けら
れたヘッドキャリア３２に固定される。

【００８１】このようにヘッドスライダ３は、これらヘ
ッド保持部３１、ヘッドキャリア３２、連結部３３で構
成され、スケール１２の長手方向に移動自在に本体部２
に取り付けられている。そして、このヘッドスライダ３
は、本体部２との相対移動に応じて信号検出ヘッド３５
が検出したスケール信号を、ヘッドキャリア３２に設け
られた信号ケーブル６３を介して図示しない制御装置に
供給する。

【００８２】以上のような構成の位置検出装置１は、ス
ケール１２が基準部４と可動部５の相対移動方向に平行
となり、スリット１５が可動部５側に開口するように配
置される。このように配置された位置検出装置１の本体
部２は、スリット１５が形成された側面と直交する側面
１７，１８の一方が取付面となる。そして、この取付面
のスケール１２の長手方向に平行な方向の端部に設けら
れた筐体取付孔２１，２２，２３，２４の位置で、本体
用ボルトや座金等の固定部材により、基準部４に固定さ
れる。また、このように配置された位置検出装置１のヘ
ッドスライダ３は、ボルトにより可動部５に固定され
る。

【００８３】従って、この位置検出装置１では、この可
動部５の直線移動に応じて本体部２とヘッドスライダ３
との相対位置が変化し、ヘッドスライダ３内に設けられ
た信号検出ヘッド３５がこの相対位置の変化に応じて変
化するスケール信号を検出することにより、この可動部
５の移動位置を検出することができる。

【００８４】また、この位置検出装置１では、信号検出
ヘッド３５を保持したヘッドホルダ３４が、ガイド機構
５０により筐体１１内を摺動して移動する。そのため、
この信号検出ヘッド３５の姿勢変化が少なくなり、スケ
ール１２上の信号検出ヘッド３５の位置の違いによる誤
差である位置ずれ誤差、及び、信号検出ヘッド３５の移
動方向の違いによる誤差である戻り誤差との両者を、大
幅にコストを上げることなく少なくすることができ、相
対的に直線移動する２部材の位置を高精度に位置を検出
することができる。

【００８５】なお、この位置検出装置１では、筐体１１
の中心から側面１７及び上面２０に向かう方向へ第１の
摺動部５２及び第２の摺動部５３を付勢する手段は、こ
の実施の形態の位置検出装置１では、筐体１１と摺動す
ることによりこの筐体１１を支点としてヘッドホルダ３
４を付勢する付勢部５４を用いていたが、本発明ではこ
のような手段に限られない。例えば、一対のヘッドホル
ダ挟持部４３，４４や連結部３３に固定され、この一対
のヘッドホルダ挟持部４３，４４や連結部３３を支点と
してヘッドホルダ３４を付勢する付勢手段としてもよ
い。また、付勢部５４は、板バネ６１のバネ力でヘッド
ホルダ３４を付勢しているが、このようなバネ力を用い
ずに、例えば、圧縮空気を筐体１１側に吹き出してヘッ
ドホルダ３４を付勢するようにしてもよい。

【００８６】また、この位置検出装置１では、図７に示
すように、第１の摺動部５２及び第２の摺動部５３の台
車支持部５５（５８）に、筐体１１の中心から側面１７
（又は上面２０）へ向かう方向へ弾性変位する弾性部６
４を設けても良い。

【００８７】つぎに、本発明の第２の実施の形態の位置
検出装置について、図面を参照しながら説明する。

【００８８】図８に、本発明を適用した第２の実施の形
態の位置検出装置の内部構造を表すための断面図を示
す。なお、この第２の実施の形態の位置検出装置の外観
は、上記第１の実施の形態の位置検出装置１と同様であ
るので、斜視図及び側面図はここでは省略する。また、
この第２の実施の形態の位置検出装置を説明するにあた
り、上記第１の実施の形態の位置検出装置１と同一の構
成要素については図面中に同一の符号を付け、その詳細
な説明を省略する。

【００８９】本発明を適用した第２の実施の形態の位置
検出装置７１は、本体部２と、この本体部２に取り付け
られたヘッドスライダ３とから構成される。

【００９０】この位置検出装置７１は、工作機械の一部
分として構成され、相対的に直線移動する２部材の相対
移動位置を検出する装置である。

【００９１】本体部２は、筐体１１と、この筐体１１の
内部に設けられたスケール１２と、スケール１２の両端
部を保持してこのスケール１２を筐体１１内の所定の位
置に固定するブラケット１３，１４とを有している。

【００９２】筐体１１は、例えば、矩形の筒状の形状を
有しており、一側面が切り欠かれスリット１５が形成さ
れている。また、この筐体１１は、スリット１５が形成
された側面と直交する側面１７，１８の長手方向の端部
に、略円形状の筐体取付孔２１，２２，２３，２４が形
成されている。

【００９３】スケール１２は、ブラケット１３，１４に
よりその両端が保持され、筐体１１内に固定されてい
る。このスケール１２は、筐体１１の長手方向に平行で
あり、矩形の筒の中心軸上に位置されるように設けられ
ている。また、このスケール１２には、基準部４と可動
部５との相対位置を検出するためのスケール信号が、位
置信号として磁気記録されている。

【００９４】また、ヘッドスライダ３は、本体部２の内
部に設けられたヘッド保持部７２と、本体部２の外部に
設けられたヘッドキャリア３２と、このヘッド保持部７
２とヘッドキャリア３２とを連結する連結部３３とを有
し、スケール１２の長手方向に移動可能に本体部２に取
り付けられている。

【００９５】ヘッド保持部７２には、ヘッドホルダ３４
が設けられている。このヘッドホルダ３４は、ヘッドホ
ルダケース３６により外部が覆い包まれており、その内
部に、信号検出ヘッド３５を保持している。信号検出ヘ
ッド３５は、スケール１２に記録されているスケール信
号を検出する。

【００９６】このヘッドホルダ３４のスケール１２の長
手方向の両端には、一対の摺動支持部材３７，３８が取
り付けられている。

【００９７】ヘッド保持部７２には、一対の第１のスペ
ーサ３９，４０と、一対の第２のスペーサ４１，４２と
が設けられている。この一対の第１のスペーサ３９，４
０は、摺動支持部材３７，３８のスケール１２の長手方
向のヘッドホルダ３４が取り付けられていない一端面に
当設している。また、この一対の第２のスペーサ４１，
４２は、第１のスペーサ３９，４０のスケール１２の長
手方向の摺動支持部材３７，３８が当設していない一端
面に当設している。

【００９８】また、ヘッド保持部７２には、一対のヘッ
ドホルダ挟持部材４３，４４と、バネ４５とが設けられ
ている。

【００９９】また、ヘッドホルダ３４には、回り止め用
ピン４６が設けられている。

【０１００】このようなヘッド保持部７２の各構成要素
は、スケール１２を中心軸とした同軸構成を有しいる。
そのため、ヘッド保持部７２の移動に伴う、スケール信
号の検出誤差が最小限に抑えられ、高精度な位置検出を
行うことができる。

【０１０１】また、このヘッド保持部７２では、第１の
スペーサ３９，４０と第２のスペーサ４１，４２とが当
設するそれぞれの当設面が球面形状を有している。そし
て、このヘッド保持部７２では、ヘッドホルダ３４に直
接取り付けられた摺動支持部材３７，３８がスケール１
２と摺動しているが、他の構成要素は、例えば、一対の
第１のスペーサ３９，４０、一対の第２のスペーサ４
１，４２及びヘッドホルダ挟持部材４３，４４は、一定
の隙間を持ってスケール１２が挿通されている。そのた
め、例えば、スケール１２に微妙な軸のゆがみが存在し
ているときや移動方向以外の方向の力がヘッドキャリア
３２に加わったときなどの、ヘッドホルダ挟持部材４
３，４４に対してスケール１２の長手方向に直交する方
向に位置ずれが生じた際、この球面形状の当設面が、ヘ
ッドホルダ３４の中心軸とヘッド挟持部材４３，４４と
の中心軸のずれを許容し、スケール１２に与える曲げモ
ーメントを少なくするように機能している。

【０１０２】以上のような構成のヘッド保持部７２は、
スケール１２の長手方向に平行な方向に移動可能にこの
スケール１２に取り付けられ、この移動に応じて信号用
検出ヘッド３５がスケール１２に記録されたスケール信
号を検出する。

【０１０３】また、このような構成のヘッド保持部７２
には、複数の自動調芯バネ７３が設けられている。この
複数の自動調芯バネ７３を設けたヘッド保持部７２の要
部斜視図を図９に示す。

【０１０４】この各自動調芯バネ７３は、それぞれ略長
尺状の形状を有しており、長手方向がスケール１２と平
行となるように設けられている。この各自動調芯バネ７
３は、中央部分がヘッドホルダ３４に固定されている。
また、この各自動調芯バネ７３は、両端部が、一対のヘ
ッドホルダ挟持部材４３，４４にそれぞれ固定されてい
る。また、自動調芯バネ７３は、一対のヘッドホルダ挟
持部材４３，４４と中央部との間に、弾性部位７４が形
成されている。

【０１０５】このような複数の自動調芯バネ７３は、例
えば、スケール１２の長手方向への移動に伴ってヘッド
ホルダ３４に姿勢変化が生じた場合、弾性部位７４が持
つ弾性力により、このヘッドホルダ３４を理想中心に位
置するように働く。すなわち、自動調芯バネ７３は、一
対のヘッドホルダ挟持部材４３，４４とヘッドホルダ３
４との中心軸を一致させるように働く。

【０１０６】このようなヘッド保持部７２は、連結部３
３を介してヘッドキャリア３２と連結している。この連
結部３３は、スケール１２の長手方向と直交する方向の
一端がヘッドホルダ挟持部材４３，４４に固定され、他
端がスリット１５から挿出して本体部２の外部に設けら
れたヘッドキャリア３２に固定される。

【０１０７】このようにヘッドスライダ３は、これらヘ
ッド保持部７２、ヘッドキャリア３２、連結部３３で構
成され、スケール１２の長手方向に移動自在に本体部２
に取り付けられている。そして、このヘッドスライダ３
は、本体部２との相対移動に応じて信号検出ヘッド３５
が検出したスケール信号を、ヘッドキャリア３２に設け
られた信号ケーブル６３を介して図示しない制御装置に
供給する。

【０１０８】以上のような構成の位置検出装置７１は、
スケール１２が基準部４と可動部５の相対移動方向に平
行となり、スリット１５が可動部５側に開口するように
配置される。このように配置された位置検出装置７１の
本体部２は、スリット１５が形成された側面と直交する
側面１７，１８の一方が取付面となる。そして、この取
付面のスケール１２の長手方向に平行な方向の端部に設
けられた筐体取付孔２１，２２，２３，２４の位置で、
本体用ボルトや座金等の固定部材により、基準部４に固
定される。また、このように配置された位置検出装置７
１のヘッドスライダ３は、ボルトにより可動部５に固定
される。

【０１０９】従って、この位置検出装置７１では、この
可動部５の直線移動に応じて本体部２とヘッドスライダ
３との相対位置が変化し、ヘッドスライダ３内に設けら
れた信号検出ヘッド３５がこの相対位置の変化に応じて
変化するスケール信号を検出することにより、この可動
部５の移動位置を検出することができる。

【０１１０】また、この位置検出装置７１では、信号検
出ヘッド３５を保持したヘッドホルダ３４が、自動調芯
バネ７３により中心位置が保持される。そのため、この
信号検出ヘッド３５の姿勢変化が少なくなり、スケール
１２上の信号検出ヘッド３５の位置の違いによる誤差で
ある位置ずれ誤差、及び、信号検出ヘッド３５の移動方
向の違いによる誤差である戻り誤差との両者を、大幅に
コストを上げることなく少なくすることができ、相対的
に直線移動する２部材の位置を高精度に位置を検出する
ことができる。

【０１１１】なお、自動調芯バネ７３は、バネ力を用い
て調芯するものに限られず、例えば、空気や油などを使
用した液体自動調芯構造をもつものを用いてもよい。

【０１１２】

【発明の効果】本発明にかかる位置検出装置では、ヘッ
ドホルダに保持された検出ヘッドが、記録媒体の長手方
向に対して傾き可能に保持されているとともに記録媒体
の中心軸と同軸に設けられた一対の挟持部材により付勢
して挟持されて、相対的に直線移動を行う２部材の位置
検出を行う。このことによりこの位置検出装置では、記
録媒体と検出ヘッドの保持機構とが同軸構造とされると
ともに記録媒体の中心軸とのずれが許容され、位置信号
の検出誤差が最小限に抑えられるとともに記録媒体に与
える曲げモーメントを少なくすることができる。

【０１１３】さらに、この位置検出装置では、このヘッ
ドホルダに保持された検出ヘッドが、筐体を摺動するヘ
ッドホルダ支持部材により支持されるとともに付勢手段
により摺動部分へ向かう方向に付勢されて、相対的に直
線移動を行う２部材の位置検出を行う。このことにより
この位置検出装置では、記録媒体上の検出ヘッドの位置
の違いによる検出誤差と、検出ヘッドの移動方向の違い
による誤差とをともに少なくすることができ、高精度に
位置検出を行うことができる。

【０１１４】また、本発明にかかる位置検出装置では、
ヘッドホルダに保持された検出ヘッドが、記録媒体の長
手方向に対して傾き可能に保持されているとともに記録
媒体の中心軸と同軸に設けられた一対の挟持部材により
付勢して挟持されて、相対的に直線移動を行う２部材の
位置検出を行う。このことによりこの位置検出装置で
は、記録媒体と検出ヘッドの保持機構とが同軸構造とさ
れるとともに記録媒体の中心軸とのずれが許容され、位
置信号の検出誤差が最小限に抑えられるとともに記録媒
体に与える曲げモーメントを少なくすることができる。

【０１１５】さらに、この位置検出装置では、検出ヘッ
ドを保持した上記ヘッドホルダの中心軸が、一対の挟持
部材とヘッドホルダとに固定された自動調芯手段によ
り、所定の弾性力をもって一対の挟持部材の中心軸と一
致する。このことによりこの位置検出装置では、記録媒
体上の検出ヘッドの位置の違いによる検出誤差と、検出
ヘッドの移動方向の違いによる誤差とをともに少なくす
ることができ、高精度に位置検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の位置検出装置の斜
視図である。

【図２】上記第１の実施の形態の位置検出装置の側面図
である。

【図３】上記第１の実施の形態の位置検出装置の内部構
造を表すための断面図である。

【図４】上記第１の実施の形態の位置検出装置のヘッド
保持部の要部分解斜視図である。

【図５】上記第１の実施の形態の位置検出装置のガイド
機構を説明するための要部斜視図である。

【図６】上記ガイド機構によるヘッドホルダの付勢方向
を説明するための図である。

【図７】上記ガイド機構の変形例を説明するための図で
ある。

【図８】本発明の第２の実施の形態の位置検出装置の内
部構造を表すための断面図である。

【図９】上記第２の実施の形態の位置検出装置の自動調
心バネを説明するための要部斜視図である。

【図１０】従来の位置検出装置の斜視図である。

【図１１】上記従来の位置検出装置の側面図である。

【図１２】上記従来の位置検出装置の内部構造を表すた
めの断面図である。

【図１３】上記従来の位置検出装置のヘッド保持部の要
部分解斜視図である。

【図１４】上記従来の位置検出装置の検出ヘッドの姿勢
変化を説明するための図である。

【図１５】たわみを有しているスケールを上記検出ヘッ
ドが移動する場合の姿勢変化状態を説明するための図で
ある。

【図１６】たわみを有しているスケールを上記検出ヘッ
ドが移動する場合の誤差量を説明するための図である。

【符号の説明】

１，７１ 位置検出装置、２ 本体部、３ ヘッドスラ
イダ、４ 基準部、５可動部、１１ 筐体、１２ スケ
ール、３４，７２ ヘッドホルダ、３５ 信号検出ヘッ
ド、３６，３８ 摺動支持部材、３９，４０ 第１のス
ペーサ、４１，４２ 第２のスペーサ、４３，４４ ヘ
ッドホルダ挟持部材、４５ バネ、５０ ガイド機構、
７３自動調心バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 AA02 BA21 CA21 CB10 CC08 DB04 EA02 GA06 KA04 ZA01 2F069 AA02 AA06 AA34 BB01 DD12 DD21 EE04 EE26 GG06 GG12 GG62 HH14 HH21 MM04 MM09 MM13 MM21 MM26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に直線移動する第１の部材と第２
   の部材との相対移動位置を検出する位置検出装置におい
   て、 長手方向に沿って位置信号が記録された長尺状の記録媒
   体と、上記第１の部材に固定される筐体と、上記筐体と
   上記記録媒体とを固定する固定部材とを有する本体部
   と、 上記記録媒体の長手方向に摺動自在にこの記録媒体に取
   り付けられたヘッドホルダと、上記ヘッドホルダに保持
   され上記記録媒体に記録された位置信号を検出する検出
   ヘッドと、上記記録媒体の長手方向に移動自在にこの記
   録媒体に取り付けられ上記ヘッドホルダを上記記録媒体
   の長手方向に付勢して挟持する一対の挟持部材と、上記
   ヘッドホルダに固定され上記筐体と摺動して上記ヘッド
   ホルダを支持するヘッドホルダ支持部材と、上記記録媒
   体の長手方向に直交する方向へ上記ヘッドホルダを付勢
   する付勢手段と、上記一対の挟持部材と連結され上記第
   ２の部材に固定されるヘッドキャリアとを有するヘッド
   スライダとを備え、 上記一対の挟持部材は、その移動方向に対する中心軸が
   上記記録媒体と同軸上に設けられ、 上記ヘッドホルダは、その移動方向に対する中心軸が、
   上記一対の挟持部材の移動方向に対する中心軸に対して
   傾き可能とされて、この一対の挟持部材に挟持され、 上記付勢手段は、上記ヘッドホルダ支持部材と上記筐体
   との摺動部分へ向かう方向に、上記ヘッドホルダを付勢
   することを特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 相対的に直線移動する第１の部材と第２
   の部材との相対移動位置を検出する位置検出装置におい
   て、 長手方向に沿って位置信号が記録された長尺状の記録媒
   体と、上記第１の部材に固定される筐体と、上記筐体と
   上記記録媒体とを固定する固定部材とを有する本体部
   と、 上記記録媒体の長手方向に摺動自在にこの記録媒体に取
   り付けられたヘッドホルダと、上記ヘッドホルダに保持
   され上記記録媒体に記録された位置信号を検出する検出
   ヘッドと、上記記録媒体の長手方向に移動自在にこの記
   録媒体に取り付けられ上記ヘッドホルダを上記記録媒体
   の長手方向に付勢して挟持する一対の挟持部材と、上記
   一対の挟持部材と上記ヘッドホルダとに固定された自動
   調芯手段と、上記一対の挟持部材と連結され上記第２の
   部材に固定されるヘッドキャリアとを有するヘッドスラ
   イダとを備え、 上記一対の挟持部材は、その移動方向に対する中心軸が
   上記記録媒体と同軸上に設けられ、 上記ヘッドホルダは、その移動方向に対する中心軸が、
   上記一対の挟持部材の移動方向に対する中心軸に対して
   傾き可能とされて、この一対の挟持部材に挟持され、 上記自動調芯手段は、所定の弾性力を以て上記一対の挟
   持部材の中心軸と上記ヘッドホルダの中心軸とを一致さ
   せることを特徴とする位置検出装置。