JPH0261503A - 磁気スケール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば工作機械に組込んで相対変位する２部
材間の変位量を検出するために使用して好適な磁気スケ
ール装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、例えば工作機械に組込んで相対変位する２部
材間の変位量を検出するために使用して好適な磁気スケ
ール装置に関し、磁気目盛を形成した磁気スケールと基
準点発磁体とを配設したスケール収納体と、このスケー
ル収納体に沿って変位目在でその磁気目盛及び基準点発
磁体の磁界を夫々検出するスケール用検出器及び発磁体
用検出器とより成る磁気スケール装置において、その基
準点発磁体を弾性のある非磁性体で覆うと共に、その発
磁体用検出器と連動してそのスケール収納体に沿って変
位自在でその基準点発磁体によりその非磁性体の表面に
吸着された磁性粉を除去するためのワイパーを設けたこ
とにより、その基準点発磁体により磁性粉が吸着されに
くくすると共に、吸着された磁性粉も容易に除去できる
ようにしたものである。

〔従来の技術〕

測定機や工作機域においては、相対変位する２部材１」
の変位量を検出するために、所定ピッチ（例えば０．２
ｍｍ）の磁気目盛を形成した磁気スケールを配設したス
ケール収納体と、このスケール収納体に沿って変位自在
でその磁気目盛を読み取るスケール用検出器とより成る
磁気スケール装置が使用されている。このような磁気ス
ケール装置はその所定ピッチ未満の変位量は絶対値とし
て検出可能であるが、その所定ピッチ以上の変位量につ
いては所定時間毎の変位量を逐次加算するインクリメン
タル方式を用いている。しかし、インクリメンタル方式
には工場の停電などで電源がオフすると過去の位置情報
が消失するという欠点があり、この欠点を補完するため
に、その磁気スケールの有効測定長範囲内に基準点発磁
体を設け、この基・準点発磁体の磁界により基準原点信
号を得て実質的にアブソリュート方式で変位量を検出す
るようにしたものが特公昭６２−２２４０３号公報で開
示されている。

第６図はそのような実質的にアブソリュート方式の磁気
スケール装置を工作機械に取付けた例を示し、この第６
図において　（１）は工作機械のベツド、（２）はその
ベット（１）上をＸ方向に移動自在な載物台、（３）は
加工対象物、（４）はＺ軸コラム、（５）はエンドルミ
ル等の加工具である。そして、載物台（２）には取付治
具（６）を介して磁気スケール装置のへラドスライダ（
７）が取付けられ、ベット〔１〕にはスケール収納体（
８）が取付けられている。

第７図は第６図例中の従来の磁気スケール装置を示し、
この第７図において、（９）は断面が略コの字型の鉄製
の磁気シールド体、（１０）はへラドスライダ（７）に
連結されたスケール用検出器、（１１）はこのスケール
用検出器（ｌＯ）に固定された発磁体用検出器、（１２
Ａ＞　　は取付は台、（１３）は磁気目盛を形成した磁
気スケール、（１４）は側面スペーサであり、磁気シー
ルド体（９）及び側面スペーサ（１４）がスケール収納
体（８）を構成する。また、（１５）はその側面スペー
サの一端の内側に取付けられた鉄製のシールドケースで
あり、このシールドケース（１５）の内壁には基準点用
の発磁体（この例では永久磁石）（１６Ａ）、　（１６
Ｂ）　　が取付けられている。

そして、ヘッドスライダ（７）はスケール用検出器（ｌ
Ｏ）及び発磁体用検出器（１１）を牽引してスケール収
納体（８）ｊこ沿ってＸ方向に摺動自在であり、ヘッド
スライダ〔７〕の通過領域には防塵のためのシール材（
１７）が設けられている。また、（１８Ａ）、　（１８
Ｂ）　　は夫々取付はブラケットである。

発磁体（１６Ａ）、　（１６Ｂ）　　及び発磁体用検出
器（１１）が基準点検出装置を構成し、この発磁体用検
出器（１１）の例を第８図に示す。この第８図中の発磁
体用検出器（１１）は、バイアス用永久磁石（１９）、
磁気抵抗素子（２ＯＡ）、　（２０Ｂ＞　及び接続端子
（２１Ａ）〜（２ＩＣ）より成る。また、（２２）はそ
の発磁体用検出器（１１）より検出信号を得るための検
出回路の例を示し、この検出回路（２２）は磁気抵抗素
子（２ＯＡ）、　（２０Ｂ）　　とブリッジ回路を構成
する抵抗器（２３）、　（２４）　　および直流電圧源
（２５）とより成る。発磁体用検出器（１１）がｘｌ　
方向に変位して発磁体（１６八）　　及び（１６Ｂ）　
　の間の磁界を通過するときに、そのブリッジ回路の出
力端子（２６Ａ）　　及び（２６Ｂ）　　の間に生成さ
れる出力電圧Ｖは変位Ｘ、に対して所定の曲線を描いて
変化するので、この出力電圧Ｖより基準原点信号を得る
ことができる。発磁体用検出器（１１）についごは例え
ば特公昭６１−５１２４５号公報に詳細に開示されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第７図に示すような従来の磁気スケール
装置には工作機械によって生成される磁性体（鉄など）
の切粉や粉塵等（以下、磁性粉という）、が振り掛かり
、これらの磁性粉がスケール収納体（８）内部に侵入し
て基準点用の発磁体（１６Ａ）（１６Ｂ）　　の表面に
吸着され、基準原点信号が生成される位置の再現性が悪
化する不都合があった。

このような不都合を解消するため、従来はスケール収納
体（８）のへラドスライダ（７）の通過領域には弾性の
あるシール材（Ｉ７）が設けられていたが、磁性粉の侵
入を完全に防止することはできなかった。

更に、近年は機械加工の精度が向上してより微細な磁性
体の粉末が生成されるようになって来ているため、シー
ル材（１７）とは別異の磁性粉の付着防止機構の開発が
望まれていた。

本発明は斯かる点に鑑み、磁気目盛を形成した磁気スケ
ールと基準点用の発磁体とを配設したスケール収納体を
有し、を目対変位する２部材間の変位量を実質的にアブ
ソリニート方式で検出できる磁気スケール装置において
、その基準点用の発磁体による磁性粉の吸着を減少でき
る磁気スケール装置を提案することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による磁気スケール装置は例えば第１図〜第３図
に示す如く、磁気目盛を形成した磁気スケール（１３）
と基準点発磁体（３２）とを配設したスケール収納体（
８）と、このスケール収納体（８）に沿って変位自在で
その磁気目盛及び基準点発磁体（３２）の磁界を夫々検
出するスケール用検出器（１０）及び発磁体用検出器（
１１）とより成る磁気スケール装置において、その基準
点発磁体（３２）を弾性のある非磁性体（３３）で覆う
と共に、その発磁体用検出器（１１）と連動してそのス
ケール収納体（８）に沿って変位自在でその基準点発磁
体（３２）によりその非磁性体（３３）の表面（３４）
に吸着された磁性粉を除去するためのワイパー（３０）
、　（３１）　　を設けたものである。

〔作用〕

斯かる本発明によれば、その発磁体用検出器（１１）が
その基準点発磁体（３２）の前面から外れているときに
はその弾性のある非磁性体（３２）が外側に張り出すの
で、その非磁性体（３２）の表面（３４）はその基準点
発磁体（３２）から遠ざかる。一般に発磁体による磁界
の強さはその発磁体からの距離の２乗に反比例して減少
するので、その表面（３４〉上に吸着される磁性粉の量
は従来よりも減少する。そして、その発磁体用検出器（
１１）がその基準点発磁体（３２）の前面に移行したと
きにはその非磁性体（３２）が収縮して、その検出器（
１１）と発磁体（３２）との距離は従来と同程度に接近
することができ、その検出器（１１）には動作するのに
充分な磁界が与えられる。

また、その発磁体用検出器（１１）がそのスケール収納
体（８）に？百って変位すると、それに連動してワイパ
ー（３０）、　（３１）　　がその非磁性体（３３）の
表面（３４）を拭く。その表面（３４）上の磁界は弱い
ので、その表面（３４）に吸着された磁性粉はワイパー
（３０）、　（３１）によって容易に拭き取られる。

〔実施例〕

以下、・本発明磁気スケール装置の一例につき第１〜第
４図を参照して説明しよう。尚、この第１図〜第４図に
おいて第６図及び第７図に対応する部分には同一符号を
付してその詳細説明は省略する。

第１図〜第３図は本例の磁気スケール装置を示し、この
第１図〜第３図にふいて、（２７）は鉄製の磁気シール
ド体（９）を被覆するスケールカバーであり、本例のス
ケール収納体（８）は磁気シールド体（９）、左右の取
付はブラッグ）　（１８Ａ）、　（１８Ｂ）　及びスケ
ールカバー（２７）より成る。また、（２８）はへラド
スライダ（７）と一体化されたガイドであり、このガイ
ド（２８）の中段にスケール用検出器（１０）を取付け
、これらガイド（２８）及びスケール用検出器（１０）
に磁気スケール（１３）を挿通する。そして、この磁気
スケール（１３）をスケール収納体（８）の内部に長手
方向に沿って架設する。

本例の基準点検出装置について説明するに、（３２）は
希土類磁石、ゴム磁石、プラスチック磁石又は電磁石な
どから成る基準点用の発磁体であり、この発磁体（３２
）を磁気シールド体（９）の内面に接着又はねじ止めに
より直接固定する。そして、その発磁体（３２）の周囲
を覆う如くその磁気シールド体（９）の内面に非磁性体
より成る弾性体（３３）を被着する。弾性体（３３）は
例えばゴム、発泡スチロール等より形成し、この弾性体
（３３）の高さは発磁体（３２）の高さよりもＧ２（本
例では約３ｍｍ）　　高く設定することにより、発磁体
（３２）の上部に中空部（３５）を形成する。更に、そ
の弾性体（３３）の表面に厚さ約Ｑ、　１ｍｍの非磁性
金属（真ちゅう、アルミニウムなど）の薄板（３４）を
接着して、その薄板（３４）の磁気シールド体（９）の
長手方向に沿う両端部（３４ａ＞、　（３４ｂ）は磁気
シールド体（９）の方向に折り曲げておく。尚、薄［（
３４）としてはフッ素樹脂などの硬質樹脂のシートを使
用しても良い。

また、本例ではその基準点用の発磁体（３２）の磁界を
検出するために、第８図例と同様に磁気抵抗丙子を用い
た発磁体用検出器（１１）を用いる。但し、発磁体用検
出器（１１）としてはホール素子やトランスなどを用い
て構成したものでもよい。この発磁体用検出器（１１）
は鉄製のＬ字型のシールド体（２９）を介してガイド責
２８）の側面に取付けると共に、その発磁体用検出器（
１１）が発磁体（３２）の前面に重なったときに、その
検出器（１１）と発磁体（３２）との間隔Ｇ１　が約１
ｍｍとなる如くその検出器（１１）の取付は位置を調整
する。

更に、本例ではへラドスライダ（７）と一体化されたガ
イド（２８）の両側面に夫々ワイパー（３０）、　（３
１）を取付ける。これらワイパー（３０）、　（３１）
　　は硬質塩化ビニール等の硬質樹脂で形成し、ヘッド
スライダ（７）がスケール収納体（８）に沿って変位す
るときに、それらワイパー（３０）；（３１）　　のエ
ツジ部分が基準点用の発磁体（３２）を覆う薄板（３４
）の表面に摺接する如くそれらワイパー（３０）、　（
３１）　　の位置調整を行なう。更に、ワイパー（３０
）’、　（３１）　　の夫々の端部（３０ａ）。

（３１ａ）　　は開くように折り曲げると共に、それら
端部（３０ａ）、　Ｃコｌａ）　　が磁気シールド体（
９）の内壁（９ａ）に摺接する如くなす。

また、本例では防度のため、第３図に示す如く、スケー
ルカバー（２７）の開口部（ヘッドスライダ（７）の通
過領域）に一対の硬質ゴム製のシール材（３６Ａ）（３
６Ｂ）　を装着する。

本例の動作を説明するに、発磁体用検出器（１１）が第
２図に示す如く発磁体（３２）の前面より外れた位置に
あるときには、薄板（３４）と発磁体（３２）との間Ｍ
Ｇ２は弾性体（３３）の復元力により約３ｍｍに保たれ
ている。そして、発磁体用検出器（１１）がスケール用
検出器（１０）と連動してＸ方向に変位して、第４図に
示す如く、発磁体用検出器（１１）が発磁体（３２）の
前面に位置したときには、弾性体（３３）が収縮してそ
の検出器（１１）と発磁体（３２）との間隔Ｇ。

は約１ｍｍとなる。

一般に発磁体による磁界の強さはこの発磁体からの距離
の２乗に反比例して弱くなるので、第つ図の場合の薄１
ｆｆｌ　（３４）の表面での磁界の強さをＨ２第４図の
場合の発磁体用検出器（１１）の表面での磁界の強さＨ
ｌ　とすると、 Ｈ２−ト１．／３’＝Ｈ，／９ となる。従って、磁界の強さＨｌ　が発磁体用検出器（
１１）が動作するのに充分な強さとなるように発磁体（
３２）を選択した場合でも、その検出器（１１）がその
発磁体（３２）の前面から外れたときにはその薄板（３
４）の表面での磁界の強さＨ２はＨｏの９分の１程度と
なるため、その薄板（３４）の表面には磁性粉が吸着さ
れにくくなる利益がある。

このように本例ではその薄板（３４）の表面には磁性粉
が吸着されにくいが、仮に微細な磁性粉がその薄板（３
４）の表面に付着してもワイパー（３０）、　（３１）
が発磁体用検出器（１１）と連動してその薄板（３４）
の表面を拭き取るので、その薄板（３４）の表面に磁性
粉が付着したままになることがない利益がある。

従って、本例の発磁体用検出器（１１）からは常に再現
性の良好な信号が得られるので、その信号を処理して基
準原点パルスを生成することにより再現性の良好な実質
的にアブソリュート方式の変位検出を行なうことができ
る。

また、上述の実施例では発磁体（３２）の側面だけを弾
性体（３３）で覆い、発磁体（３２〉の前面は中空部（
３５）となしているので、その薄板（３４）と発磁体（
３２）とは充分に接近することができる。しかし、この
中空部（３５）に弾性体（３３）を充填してもほぼ同程
度の作用効果を奏することができるのは明らかである。

次に、本発明磁気スケール装置の他の例の要部につき第
５図を参照して説明する。この第５図において、磁気シ
ールド体（９）上には複数の磁石より成る発磁体（３２
）を固定し、この発磁体（３２）を密閉して覆うように
弾性のある非磁性体としての椀状の被覆膜（３７）を磁
気シールド体（９）上に被着する。

この被覆膜（３７）は例えば肉厚１ｍｍ適度以下のゴム
より形成し、磁気シールド体（９）との被着邪にはフラ
ンジ（３７ａ）　　を設けておく。他の構造は第１図例
と同様であるのでその説明は省略するが、この第５図例
の被覆膜（３７）が第１図例の弾性体（３３）と同等の
作用効果を奏することは明らかである。

尚、本発明は上述の実施例に限定されず、例えば第８図
例の所定間隔だけ離れて配設された２個の発磁体の中間
部に中心にスリットを有する弾性体を充填する構造とす
るなど、本発明の要旨を逸脱することなく変更が可能で
あるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明磁気スケール装置は上述のように、基準点発磁体
を弾性のある非磁性体で覆うようにしているので、発磁
体用検出器が基準点発磁体と重なっている場合のその検
出器とその基準点発磁体との間隔を従来程度に狭く設定
しても、その検出器がその基準点発磁体から外れている
ときの非磁性体の表面とその検出器との間隔は広がりそ
の非磁性体の表面での磁界は弱くなる。従って、その非
磁性体の表面には磁性粉が吸着されにくい利益がある。

更に、その非磁性体の表面をワイパーで摺接するように
しているので、その非磁性体の表面に磁性粉が吸着され
たままになることがない利益がある。従って、本発明磁
気スケール装置は切粉等の発生し易い工場等で使用して
も、再現性の良好な信号がその発磁体用検出器から得ら
れ、常に高精度な実質的にアブソリュート方式の変位検
出を行なうことができる利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例のスケールカバー（２７）の一部
を切り欠いた平面図、第２図は第１図例のスケールカバ
ー（２７）及びシール材（３６Ａ）、　（３６Ｂ＞　　
の−部を切り欠いた正面図、第３図は第２図の■−■線
に沿う断面図、第４図は第１図例の動作の説明に供する
一部を切り欠いた部分正面図、第５図は本発明の他の例
の要部を示す斜視図、第６図は従来の磁気スケール装置
の適用例を示す斜視図、第７図は従来の磁気スケール装
置を示す一部を切り欠いた一部分解斜視図、第８図は従
来の基準原点検出装置を示す一部回路図を含む斜視図で
ある。 （８）はスケール収納体、（１０）はスケール用検出器
、（１１）は発磁体用検出器、（１３）は磁気スケール
、（３０）、　（３１）　　は夫々ワイパー、（３２）
は基準点用の発磁体、（３３）は弾性体、（３７）は被
覆膜である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 磁気目盛を形成した磁気スケールと基準点発磁体とを配
   設したスケール収納体と、該スケール収納体に沿って変
   位自在で上記磁気目盛及び基準点発磁体の磁界を夫々検
   出するスケール用検出器及び発磁体用検出器とより成る
   磁気スケール装置において、 上記基準点発磁体を弾性のある非磁性体で覆うと共に、
   上記発磁体用検出器と連動して上記スケール収納体に沿
   って変位自在で上記基準発磁体により上記非磁性体の表
   面に吸着された磁性粉を除去するためのワイパーを設け
   たことを特徴とする磁気スケール装置。