JP2004040979A

JP2004040979A - 移動体駆動装置

Info

Publication number: JP2004040979A
Application number: JP2002198485A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakamoto; 中元　一雄; Mitsuo Oketani; 桶谷　三雄; Noriaki Kasai; 葛西　範顕
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-08
Also published as: US6870286B2; JP3942971B2; US20040104694A1

Abstract

【課題】リニアモータと静圧空気軸受によって摺動抵抗を極小化した高精度な直線駆動装置の利点を減殺することなく、塵埃がスケールに付着することがない非接触式のリニアエンコーダを設けた直線駆動装置を提供する。
【解決手段】目盛が刻まれた長尺のスケール（４２）と、スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることにより移動体の位置を検出する読取ヘッド（４１）とを収容するスケール収容体（４４）を移動体と支持体の一方に取り付ける。スケール収容体は、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔（４５）と圧縮空気を導入する供給口（４６）とを有する。微小な隙間（４８）をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室（４９）を形成するスケールカバーを移動体と支持体の他方に取り付ける。供給口から空気室へ導入された空気を微小な隙間から噴出させて塵埃の浸入を防ぐ。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静圧空気軸受とリニアモータを組み合わせて使用し摺動抵抗を極小にした移動体駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、テーブルやヘッド等の移動体をリニアモータを用いて非接触に駆動するとともに静圧空気軸受を用いて移動体を非接触に案内することによって位置決め精度を向上させた工作機械が様々な製品の加工に使用されている。このような工作機械は、例えば、より一層の小型化が要求されている光学機器用部品の金型を製作するために利用されている。さらに、ダイヤモンド工具を用いて高硬度の材料から成る基板の表面に半導体レーザ用の回折格子を微細に作製するという用途も知られている。工作機械による機械的な作製方法は、フォトエッチング等の化学的な方法に比べて、耐久性に優れた回折格子を繰り返し作製することができるという利点をもつ。しかしながら、溝間隔が１μｍ以下の回折格子を機械的に作製するために、さらに高精度な、サブマイクロメートル又はナノメートル単位の位置決めを可能にする駆動装置を備えた工作機械が求められている。
【０００３】
摩擦抵抗を極小化できるという、静圧空気軸受とリニアモータを組み合わせた工作機械が持つ利点を生かすために、移動体の運動に抵抗を与えずにその変位量を測定する非接触式の位置検出要素が望ましい。工作機械に主に利用される非接触式の位置検出要素は、例えば、光学式リニアエンコーダや磁気式リニアエンコーダであり、同一ピッチの目盛が刻まれた細長い薄板状のスケールと、スケール上の目盛を磁気的にあるいは光学的に読み取る読取ヘッドとから成る。スケールと読取ヘッドのうち一方が移動体に取り付けられ、移動体を静圧空気軸受によって支持するベッドやコラム等の支持体に他方が取り付けられる。
【０００４】
高精度な工作機械ほど格子目盛のピッチが細かいリニアエンコーダを備えている。リニアエンコーダの分解能が高くなると、スケールへ付着する切粉や埃等の微細な塵埃は僅かでさえ高精度な位置決めに無視できない悪影響を与えてしまう。塵埃の付着はスケール表面に損傷を与える可能性に加えて、光学式リニアエンコーダにおいては読取ヘッドが検出する透過光あるいは反射光の光量の変化による検出に誤差を発生させてしまう。
【０００５】
特開平１１−６３９６６号公報は、長尺の金属製の筐体の中にスケールと読取ヘッドを配置した磁気式リニアエンコーダを開示している。筐体は下方が開放したコ字状の断面を有し、筐体の開放面をゴム製のダストリップにより塞ぐことにより筐体内部に塵埃が侵入することを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
リニアモータと静圧空気軸受を備えた高精度な工作機械に特開平１１−６３９６６号公報に開示されたエンコーダを取り付けると、ダストリップが摺動抵抗を発生するので非接触という利点を減殺してしまう。この発明の課題は、リニアモータと静圧空気軸受によって摺動抵抗を極小化した高精度な移動体駆動装置の利点を減殺することなく、塵埃がスケールに付着することがない非接触式の位置検出要素を設けた移動体駆動装置を提供することである。又、高精度な、サブマイクロメートル又はナノメートル単位の位置決めを可能にする駆動装置を備えた工作機械を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動体に直線的な移動を与えるリニアモータと、
移動体を支持体に対して非接触に案内する案内要素と、
目盛が刻まれた長尺のスケール（４２）と、
スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることにより移動体の位置を検出する読取ヘッド（４１）と、
移動体と支持体の一方に取り付けられた、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔（４５）と圧縮空気を導入する供給口（４６）とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体（４４）と、
移動体と支持体の他方に取り付けられた、微小な隙間（４８）をおいてスケール収容体の長孔を非接触に塞ぎ空気室（４９）を形成するスケールカバー（４７）とを備えたことを特徴とする。
この構成により、圧縮空気が供給口（４６）から空気室（４９）の中へ導入されスケール収容体とスケールカバー間に形成された微小な隙間（４８）から流出するので、塵埃が空気室へ侵入してスケールに付着することが防止される。
【０００８】
好ましくは、スケール収容体は支持体に取り付けられ読取ヘッドはスケール収容体に保持され、スケールカバーは移動体に取り付けられスケールはスケールカバーに保持される。
【０００９】
さらに、好ましくは、支持体はベッド基部とベッド基部から直立する支持台部とから成り、移動体は水平に移動可能なテーブルであり、スケールはテーブルと支持台部との間に配置され、案内要素はテーブルの垂直な中心線に対称に支持台部に固定された互いに平行な２本の軸受ガイド（１１）と各軸受ガイドに軸受すきまを形成してテーブルに固定された一対の静圧空気軸受（３１）とを含み、リニアモータは支持台部の外側で各静圧空気軸受の下に設けられる。
又、本発明は、ワーク（３９）が載置されるテーブル（３）を水平な１軸の方向に移動させるリニアモータとテーブルを非接触に案内する軸受ガイド（１１）とを有する第１の駆動装置と、工具（７５）が支持されるＺ軸スライダ（７）を鉛直なＺ軸の方向に移動させるリニアモータとＺ軸スライダを非接触に案内する軸受ガイド（５１）とを有する第２の駆動装置とを備えた工作機械に向けられ、第１の駆動装置は、目盛が刻まれた長尺のスケール（４２）と、スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることによりテーブルの位置を検出する読取ヘッド（４１）と、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔（４５）と圧縮空気を導入する供給口（４６）とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体（４４）と、微小な隙間をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室を形成するスケールカバー（４７）とを含み、
第２の駆動装置は、目盛が刻まれた長尺のスケールと、スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることによりＺ軸スライダの位置を検出する読取ヘッドと、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔と圧縮空気を導入する供給口とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体と、微小な隙間をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室を形成するスケールカバーとを含む。
なお、上記発明を図面中の参照符号を付して記載したが、発明は開示された実施例に限定されるものではない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の移動体駆動装置が適用された精密工作機械について詳しく説明する。なお、図１は、精密工作機械の斜視図であり、図２は図１の精密工作機械をＡ−Ａ線に沿って見た断面図であり、Ｙ軸テーブル用の移動体駆動装置を示している。図３は、図２中の光学式リニアエンコーダをＢ−Ｂ線に沿って見た断面図である。図４は、図１中のエアバランサ装置を詳細に示す断面図である。
【００１１】
例示された精密工作機械は、厳しく温度管理された清浄な部屋に据え付けられ、操作者は部屋の外から機械を遠隔制御する。図１に示されるように、チャック７４に装着されるダイヤモンドバイト等の工具７５は水平なＸ軸及び鉛直なＺ軸の方向に移動可能であり、一方、工具７５によって加工されるワーク３９はＸ軸に直交する水平なＹ軸の方向に移動可能である。チャック７４は工具７５の回転装置を備えた刃物台７１に取り付けられている。刃物台７１は矩形断面を有するＺ軸スライダ７の前面に固定されている。Ｚ軸スライダ７は軽量な熱膨張率の小さい多孔質のセラミック材料から成り方形断面の中空部を有する。Ｚ軸スライダ７を案内する軸受ガイド５１がＸ軸テーブル５上に固定され、Ｚ軸スライダ７の中空部を貫通してＺ軸方向に延びている。
【００１２】
Ｚ軸スライダ７にＺ軸方向の移動を与えるリニアモータは、コイルを有する可動子７３と永久磁石を有する固定子５３とから成る。リニアモータが発生する推力の中心がＺ軸スライダ７の軸心と一致するように、可動子７３はＺ軸スライダ７の両側面に取り付けられている。可動子７３と固定子５３との間に発生する磁気的な吸引力が相殺されるように、それぞれの可動子７３は板状の支持部材の表面と裏面に多数のコアレスコイルをＺ軸方向に配列することによって構成される。図１にはただ一つの可動子７３が示されもう１つの可動子７３は省略されている。コイル列に空隙を介して対向する磁石片を有する固定子５３は、ブラケット５７に取り付けられている。ブラケット５７はＸ軸テーブル５上に直立するコラム５４に支持されている。固定子５３とブラケット５７はそれぞれただ一つのみが図１中に示され、それらの一部が切り欠かれている。
【００１３】
Ｚ軸スライダ７に作用する重量につりあう荷重を発生するエアバランサ装置８０が設けられている。図１および図４を参照してエアバランサ装置８０を詳細に説明する。エアバランサ装置８０のピストンロッド８１は、シリンダ８９の内壁に接触することなく静圧空気軸受によって案内されて、シリンダ８９内を鉛直に移動できる。連結部材５５がコラム５４の上端から前方へ水平に延び、シリンダ８９は連結部材５５の前部に取り付けられている。ブラケット７７がＺ軸スライダ７に取り付けられ、ピストンロッド８１はブラケット７７に支持されピストンロッド８１の下端はシリンダ孔８８の中に位置している。ピストンロッド８１は、好ましくは、Ｚ軸スライダ７と同軸となるように設けられる。
【００１４】
多孔質のカーボン材から成る、ピストンロッド８１を保持する軸受ブッシュ８３がシリンダ８９の内周壁に接着されている。圧縮空気を軸受ブッシュ８３へ供給するための供給口８５がシリンダ８９に形成されている。さらに、シリンダ孔８８へ圧縮空気を供給するための供給口８７がシリンダ８９に形成されている。ピストンロッド８１がシリンダ８９から抜けてしまわないように円板状のストッパ８２がピストンロッド８１の下端に取り付けられている。シリンダ孔８８の径はストッパ８２の径Ｄ１よりも十分大きく、空気はシリンダ８９の内周壁とストッパ８２との隙間を通って円滑に流通できる。
【００１５】
圧縮空気はコンプレッサから適当なフィルタへ送られて塵埃が除去され、ハイリリーフエアレギュレータによって圧力が５．０ｋｇｆ／ｃｍ^２の設定値に調整されて供給口８５から軸受ブッシュ８３へ供給される。軸受ブッシュ８３を通過した高圧の空気は、ピストンロッド８１の周面へ均一に噴出される。こうして、ピストンロッド８１と軸受ブッシュ８３によって形成される５μｍ程度の軸受すきまに空気膜が生成されピストンロッド８１は鉛直に静圧保持される。一方、適当なハイリリーフエアレギュレータによって２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２に減圧された圧縮空気が供給口８７に加えられ、結果的に、シリンダ孔８８中の空気圧は３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２で平衡する。ピストンロッド８１の径をＤ２（ｃｍ）とすると、π／４・Ｄ２^２・３の推力が、図４中の矢印に示される方向に発生する。
【００１６】
図１及び図２を参照してＹ軸テーブル３用の移動体駆動装置を詳細に説明する。ワーク３９はＹ軸テーブル３上に載置されたワーク台３８に適当な締付具によって固定されている。図２中に良く示されているように、ベッド１は水平な上面を有する基部１ａと２本の軸受ガイド１１を支持するための支持台部１ｂとから成る。支持台部１ｂは基部１ａから直立する断面を有しＹ軸方向に延びている。
【００１７】
矩形断面を有しＹ軸方向に互いに平行に延びるレール状の２本の軸受ガイド１１が支持台部１ｂの両端に固定されている。軸受ガイド１１の４側面に軸受すきまを形成できるよう軸受ガイド１１の下面の一部だけが支持台部１ｂの上面に接している。多孔質のセラミック材料から成る一対の静圧空気軸受３１がＹ軸テーブル３の下面に取り付けられ、２本の軸受ガイド１１と協働してＹ軸テーブル３を非接触に案内する。図２中の参照符号Ｃは、Ｙ軸テーブル３の垂直な中心線Ｃを示すと共に支持台部１ｂの垂直な中心線を示す。２本の軸受ガイド１１と一対の静圧空気軸受３１は、どちらも、中心線Ｃに対称に配置されている。静圧空気軸受３１は軸受ガイド１１の４側面に軸受すきまを形成できるような断面を有する。軸受すきまに供給される空気の圧力は精密エアレギュレータにより３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度に維持され、各側面毎に独立に設定することができる。
【００１８】
Ｙ軸テーブル３にＹ軸方向の移動を与える一対のリニアモータは、支持台部１ｂの外側で静圧空気軸受３１の下に設けられる。板状の支持部材の表面と裏面に多数のコアレスコイルをＹ軸方向に配列することによって構成された固定子１３が、支持台部１ｂの両外側で基部１ａの水平な上面に固定されている。コイル列に対向して配列された磁石片を有する可動子３３が各静圧空気軸受３１の下面に固定されている。一対のリニアモータは中心線Ｃに対称に配置されているのでＹ軸テーブル３を高精度にＹ軸方向に駆動できる。また、コイル組立体は静止体であるベッド１に設けられているので、コイルへ電流を供給する電力線はＹ軸テーブル３の円滑な移動を妨げない。
【００１９】
図２及び図３を参照してＹ軸テーブル３の位置を検出する非接触式の位置検出要素を詳細に説明する。実施例では、Ｙ軸方向に延びる透明なガラススケール４２と読取ヘッド４１とを含む光学式リニアエンコーダが、Ｙ軸テーブル３と支持台部１ｂとの間に配設されている。高い検出精度を確保するため、長尺のスケール４２は中心線Ｃ上でＹ軸テーブル３の直下に配置されている。透過部と非透過部とを繰り返すあるいは反射部と非反射部とを繰り返す微細な多数の格子目盛がスケール４２の表面に長手方向に同一ピッチで形成されている。読取ヘッド４１はスケール４２に光を照射する発光手段とスケール４２からの透過光あるいは反射光を検出する受光素子とを有し、透過光あるいは反射光の光量の変化に基づいてスケール４２の格子目盛を読み取る。読取ヘッド４１はＹ軸テーブル３の変位を示す信号をＮＣ装置へ出力する。
【００２０】
スケール４２と読取ヘッド４１を収容するスケール収容体４４が支持台部１ｂ上に設けられている。読取ヘッド４１はスケール収容体４４に保持されている。スケール４２の挿入を可能にするＹ軸方向に延びる長孔４５がスケール収容体４４に形成されている。図２中に良く示されるように、実施例のスケール収容体４４は、その上方に開口する長孔４５を有しほぼコの字状の断面を有する。長孔４５を非接触に塞ぐ細長い板状のスケールカバー４７が、Ｙ軸テーブル３の下面に取り付けられている。こうして、スケール収容体４４とスケールカバー４７とによって仕切られた空気室４９が形成される。スケール収容体４４とスケールカバー４７間の隙間４８の大きさは、０．５ｍｍ程度である。スケール４２はスケールカバー４７の下面に保持されている。
【００２１】
上述したように、スケール４２はスケールカバー４７を介して移動体すなわちＹ軸テーブル３に取り付けられ、読取ヘッド４１はスケール収容体４４を介して工作機械の固定部分すなわち支持台部１ｂに取り付けられている。したがって、読取ヘッド４１の導出線は固定されているのでＹ軸テーブル３の円滑な移動を妨げず発塵を引き起こさない。さらに、圧縮空気をスケール収容体４４へ供給する配管も固定されているので、同様の利点をもたらす。
【００２２】
図３中の２点鎖線は、紙面左側へ距離Ｓだけ移動して移動限界に達したＹ軸テーブル３、スケールカバー４７、スケール４２のそれぞれの位置を表している。同様に、図３中の１点鎖線は、紙面右側の移動限界に達したＹ軸テーブル３とスケール４２のそれぞれの位置を表している。スケール収容体４４は、スケール４２が移動可能なすべての位置においてスケール４２を収容できる十分な長さを有している。スケールカバー４７はＹ軸上のいかなる位置にあっても、微小な隙間４８をおいてスケール収容体４４の長孔４５を塞ぐ十分な長さを有している。
【００２３】
圧縮空気を導入する供給口４６がスケール収容体４４の一端の下部に形成されている。圧縮空気源から適当なフィルタを通って送られる清浄な圧縮空気は供給口４６を通って空気室４９内へ供給される。供給される圧縮空気は精密エアレギュレータにより２．０〜３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２程度に減圧されている。こうして、空気室４９の気圧は外部の大気圧よりも高く維持され空気は定常的に隙間４８から空気室４９の外へ流れ出す。その結果、スケール４２と読取ヘッド４３とが配置された空気室４９内へ塵埃が侵入することが防止される。
【００２４】
上述したように、光学リニアエンコーダはＹ軸テーブル３と支持台部１ｂとの間に設けられ、一方、一対のリニアモータは支持台部１ｂの両外側に設けられている。こうして、磁気吸引力によって塵埃を引き付け易く熱源であるリニアモータはスケール４２から離隔して配置されている。したがって、長尺のスケール４２は熱膨張や塵埃による望ましくない影響を受けにくく安定して性能を発揮することができる。
【００２５】
Ｘ軸テーブル５用の移動体駆動装置は、Ｙ軸テーブル３用の移動体駆動装置と同様に構成されるので、その詳細な説明を省く。図１中に示されるように、Ｘ軸方向に延びるレール状の２本の軸受ガイド１２がベッド１上に固定され、軸受ガイド１２と協働してＸ軸テーブル５を非接触に案内する、多孔質のセラミック材料から成る静圧空気軸受５２がＸ軸テーブル５の下面に取り付けられている。Ｘ軸テーブル５をＸ軸方向の移動を与えるリニアモータは図示されていないが、永久磁石を有する可動子が静圧空気軸受５２の下面に取り付けられ、コイルを有する固定子がベッド１上に取り付けられている。図２中のスケール４２と読取ヘッド４１と同様に非接触式の位置検出要素がＸ軸テーブル５の下に取り付けられている。Ｘ軸テーブル５の移動範囲に応じた長さを有するスケール収容体とスケールカバーによって空気室が形成されている。
【００２６】
なお、Ｚ軸スライダ７の位置を検出する非接触式の位置検出要素は、Ｚ軸スライダ７とコラム５４との間に設けられ、Ｘ軸及びＹ軸用のそれと同様にスケール収容体とスケールカバーによって形成される空気室の中に配置されている。読取ヘッドはスケール収容体を介してコラム５４に取り付けられ、スケールはスケールカバーを介してＺ軸スライダ７に取り付けられスケール収容体の長孔を通過している。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明による移動体駆動装置は、位置検出要素においても接触抵抗に因るスティックスリップの発生がないので、微細で精密な位置決めを可能にする。又、工具やワークをリニアモータを用いて水平方向及び鉛直な方向に非接触に移動し静圧空気軸受を用いて非接触に案内する工作機械において、塵埃の影響を受けない非接触式の位置検出要素を備えることにより、サブマイクロメートル又はナノメートル単位の位置決めを可能にする。
【００２８】
さらに、光学リニアエンコーダの長尺のスケールは磁気吸引力によって塵埃を引き付け易く熱源であるリニアモータから離隔して配置されると共に空気が流通する容器内に収容されるので、熱膨張による影響を受けにくく安定して性能を発揮することができる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された精密工作機械の斜視図である。
【図２】Ｙ軸テーブル用の移動体駆動装置を図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。
【図３】光学式リニアエンコーダを図２中のＢ−Ｂ線に沿って見た断面図である。
【図４】図１中に示されたエアバランサの断面図である。
【符号の説明】
１　　ベッド
１ａ　基部
１ｂ　支持台部
３　　Ｙ軸テーブル
５　　Ｘ軸テーブル
７　　Ｚ軸スライダ
１１　軸受ガイド
１２　軸受ガイド
１３　固定子
３１　静圧空気軸受
３３　可動子
３８　ワーク台
３９　ワーク
４１　読取ヘッド
４２　スケール
４４　スケール収容体
４５　長孔
４６　供給口
４７　スケールカバー
４８　隙間
４９　空気室
５１　軸受ガイド
５２　静圧空気軸受
５３　固定子
５４　コラム
５５　連結部材
５７　ブラケット
７１　刃物台
７３　固定子
７４　チャック
７５　工具
７７　ブラケット
８０　エアバランサ装置
８１　ピストンロッド
８２　ストッパ
８３　軸受ブッシュ
８５　供給口
８７　供給口
８８　シリンダ孔
８９　シリンダ

Claims

移動体に直線的な移動を与えるリニアモータと、
移動体を支持体に対して非接触に案内する案内手段と、
目盛が刻まれた長尺のスケールと、
スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることにより移動体の位置を検出する読取ヘッドと、
移動体と支持体の一方に取り付けられた、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔と圧縮空気を導入する供給口とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体と、
移動体と支持体の他方に取り付けられた、微小な隙間をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室を形成するスケールカバーとを備えたことを特徴とする移動体駆動装置。
請求項１に記載された移動体駆動装置において、スケール収容体は支持体に取り付けられ読取ヘッドはスケール収容体に保持され、スケールカバーは移動体に取り付けられスケールはスケールカバーに保持される移動体駆動装置。
請求項１に記載された移動体駆動装置において、支持体はベッド基部とベッド基部から直立する支持台部とから成り、移動体は水平に移動可能なテーブルであり、スケールはテーブルと支持台部との間に配置され、案内手段はテーブルの垂直な中心線に対称に支持台部に固定された互いに平行な２本の軸受ガイドと各軸受ガイドに軸受すきまを形成してテーブルに固定された一対の静圧空気軸受とを含んで成り、リニアモータは支持台部の外側で各静圧空気軸受の下に設けられる移動体駆動装置。
ワークが載置されるテーブルを水平な１軸の方向に移動させるリニアモータとテーブルを非接触に案内する軸受ガイドとを有する第１の駆動装置と、工具が支持されるＺ軸スライダを鉛直なＺ軸の方向に移動させるリニアモータとＺ軸スライダを非接触に案内する軸受ガイドとを有する第２の駆動装置とを備えた工作機械において、
第１の駆動装置は、目盛が刻まれた長尺のスケールと、スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることによりテーブルの位置を検出する読取ヘッドと、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔と圧縮空気を導入する供給口とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体と、微小な隙間をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室を形成するスケールカバーとを含み、
第２の駆動装置は、目盛が刻まれた長尺のスケールと、スケールに接触することなくスケールの目盛を読み取ることによりＺ軸スライダの位置を検出する読取ヘッドと、スケールと読取ヘッドの一方の挿入を可能にする長孔と圧縮空気を導入する供給口とを有する、スケールと読取ヘッドを収容するスケール収容体と、微小な隙間をおいてスケール収容体の長孔を塞ぎ空気室を形成するスケールカバーとを含むことを特徴とする工作機械。