JP2006275680A - 磁気スケール - Google Patents

Abstract

【課題】磁性部材を確実に保護し耐久性を向上する上で有利な磁気スケールを提供する。
【解決手段】磁気スケール１０は、パイプ材２０と、磁性部材３０とを備えている。パイプ材２０は、断面が円筒状を呈するパイプ材２０で形成され、磁性部材３０の磁力に磁性的に影響を与えない材料で形成されている。磁性部材３０は、パイプ材２０の内面２２にパイプ材２０の長手方向に沿って延在させて設けられている。磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成されている。パイプ材２０の内面２２に対する磁性部材３０の取着は、パイプ材２０の内面２２と磁性部材３０の磁性部材３０の外面３２とが両面粘着テープで接着されることでなされ、磁性部材３０の外面３２がパイプ材２０の内面３４に密着している。
【選択図】 図１

Description

本発明は位置検出に用いられる磁気スケールに関する。

プリンタの印字ヘッドの位置検出を行うための位置検出装置として次のようなものが提案されている（特許文献１参照）。
すなわち、この位置検出装置は、印字ヘッドをガイドする軸状のガイドシャフトの外周面にガイドシャフトの長手方向に沿って設けた磁気目盛りを備えた磁気スケールと、印字ヘッドと一体的に設けられ磁気目盛りの磁界の変化を検出することで検出信号を出力する磁気センサとを備えている。
そして、この位置検出装置では、前記検出信号に基づいてガイドシャフトの長手方向における印字ヘッドの位置を得るようにしている。
このような磁気スケールを用いた位置検出装置は、位置検出が必要な種々の工作機械やプリンタ、自動機械などに広く適用されている。
特開昭６２−２２６００７号公報

ところで、上述した位置検出装置では、磁気スケールの磁性部材が外方に露出していることから、例えば、工作機械などに取り付けた場合に、磁性部材に物が当たるなどして磁性部材が損傷したり、あるいは、磁性部材に切削液が付着して磁性部材が劣化したりするなどが懸念され、磁気スケールの耐久性を確保する上で不利があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、磁性部材を確実に保護し耐久性を向上する上で有利な磁気スケールを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の磁気スケールは、パイプ材と、前記パイプ材の内面に前記パイプ材の長手方向に沿って延在させて設けられた着磁可能な磁性部材とを備え、前記磁性部材はその延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁された磁気目盛りが形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、磁気目盛りが形成された磁性部材がパイプ材の内部に設けられているので、磁性部材をパイプ材によって保護でき、磁性部材に物があたって損傷したり、磁性部材に切削液が付着して磁性部材が劣化したりすることを防止でき、磁気スケールの耐久性を確保する上で有利となる。

（第１の実施の形態）
次に本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（Ａ）は第１の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。
図２（Ａ）は第１の実施の形態における磁気スケールを用いた位置検出装置１００の構成図である。
図２（Ａ）に示すように、位置検出装置１００は、磁気スケール１０と、磁気スケール１０によってその延在方向に移動可能に案内される検出ヘッド４０を備えている。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、磁気スケール１０は、パイプ材２０と、磁性部材３０とを備えている。
パイプ材２０は断面が円筒の筒状に形成され、磁性部材３０の磁力に磁性的に影響を与えない材料で形成されている。
本実施の形態では、パイプ材２０の材料は、非磁性材料であるステンレス３０４（ＪＩＳ）が用いられる。なお、パイプ材２０の材料としては磁性部材３０の磁力に磁性的に影響を与えなければ弱い磁性を有するものであってもよい。

磁性部材３０は、パイプ材２０の内面２２に該内面２２に密着しつつパイプ材２０の長手方向に沿って延在して設けられている。
磁性部材３０は帯板状に形成され、磁性部材３０はパイプ材２０の内面２２に密着される外面３２と、パイプ材２０の内部空間に臨む内面３４とを有している。
本実施の形態では、磁性部材３０は、パイプ材２０の内面２２の周方向における一部に取着されてパイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成されている。言い換えると、磁性部材３０には、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に変化する周期的信号を含む磁気目盛りが形成されている。さらに言い換えると、磁性部材３０には、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に変化する周期的な磁気パターンが記録されている。
磁性部材３０は、本実施の形態では弾性材料としてのゴム磁石で形成されている。
パイプ材２０の内面２２に対する磁性部材３０の取着は、パイプ材２０の内面２２と磁性部材３０の磁性部材３０の外面３２とが両面粘着テープで接着されることでなされ、磁性部材３０の外面３２がパイプ材２０の内面２２に密着している。
なお、両面粘着テープに代えて接着剤を用いるようにしてもよい。

磁性部材３０に対する着磁、すなわち磁気目盛りの形成は、専用の着磁装置を用いてなされる。
着磁装置は、磁気ヘッドと、磁気ヘッドに駆動電流を供給することで磁気ヘッドから磁界を発生させる駆動回路とを有している。
前記着磁装置は、前記磁気ヘッドを磁性部材３０に臨ませた状態で、磁気ヘッドを磁気部材３０の長手方向に沿って相対的に移動させつつ、磁気ヘッドから磁性部材３０に磁界を与えることで磁性部材３０に一定ピッチのＮ極とＳ極を着磁し磁気目盛りを形成する。
なお、磁性部材３０に対する磁気目盛りの形成は、磁性部材３０をパイプ材２０のパイプ材２０の内面２２に取着した後、パイプ材２０のパイプ材２０の外面に磁気ヘッドを臨ませ、パイプ材２０を通して前記磁界を与えることによって行ってもよいし、磁性部材３０をパイプ材２０に取着する前に磁性部材３０単体に磁気ヘッドを直接臨ませて行っても良い。
ただし、磁性部材３０をパイプ材２０のパイプ材２０の内面２２に取着してから磁気目盛りを形成した場合には、磁性部材３０の内面２２に対する取り付け誤差や、パイプ材２０の変形が磁性部材３０のＮ極とＳ極のピッチに与える影響を除くことができるため、磁性部材３０を単体で着磁して磁気目盛りを形成する場合に比較して、磁気目盛りの精度を確保でき検出ヘッド４０（図２参照）によって検出信号を精度よく検出する上で有利である。

図２（Ａ）に示すように、検出ヘッド４０は、スライドベース４２と、磁気センサ４４を備えている。
スライドベース４２は、パイプ材２０が挿通される軸受けを有し、その軸受けを介してパイプ材２０の延在方向にスライド可能に支持されている。
磁気センサ４４は、スライドベース４２に組み込まれ、磁気スケール１０の磁性部材３０に一定の間隔をおいて対面するように配置されている。
磁気センサ４４は、磁界を検出して磁界の強度に応じた検出信号を出力するものであり、本実施の形態では磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）が用いられている。磁気抵抗素子は、その磁気抵抗素子に与えられる磁界の変化に応じて電気抵抗が変化するものである。
したがって、検出ヘッド４０がパイプ材２０の延在方向に沿って移動しつつ磁気目盛りを検出すると、磁気センサ４４から周期的に増減する（例えば正弦波状に変換する）検出信号を得ることができる。
このような検出信号を磁気センサ４４からリード線４６を介して従来公知の検出回路に供給することでこの検出回路により検出ヘッド４０の磁気スケール１０に対する相対的変位量が検出される。

本実施の形態の磁気スケール１０によれば、磁気目盛りが形成された磁性部材３０がパイプ材２０の内部に設けられているので、磁性部材３０をパイプ材２０によって保護でき、磁性部材３０に物があたって損傷したり、磁性部材３０に切削液が付着して磁性部材３０が劣化したりすることを防止でき、磁気スケール１０の耐久性を確保する上で有利となる。
また、パイプ材２０の内面２２に磁性部材３０を設けるといった簡単な構造で磁気スケース１０を構成することができるので、磁性部材３０を支持するための支持部材を別に設ける必要がないので、コストを削減でき小型化を図る上で有利となる。
また、本実施の形態のように、位置検出装置１００として磁気スケール１０を用いた場合には、パイプ材２０を、検出ヘッド４０をスライド可能に支持する案内部材として使用できるため、案内部材を別に設ける場合に比較してコストを削減でき小型化を図る上で有利となる。
なお、本発明の磁気スケール１０は、図２（Ａ）のように、検出ヘッド４０がパイプ材２０に組み込まれた組み込みタイプの位置検出装置１００に限られるものではなく、図２（Ｂ）に示すように、検出ヘッド４０がパイプ材２０によってスライド可能に支持されておらずパイプ材２０から分離して設けられる、いわゆるセパレートタイプの位置検出装置１００にも適用可能である。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図３（Ａ）は第２の実施の形態における磁気スケールの断面図である。なお、以下では、第１の実施の形態と同一の箇所、部材に同一の符号を付して説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは磁性部材３０の形状である。
図３（Ａ）に示すように、磁性部材３０は、パイプ材２０の内部空間を閉塞する断面で棒状に形成されている。
具体的には、磁性部材３０は、パイプ材２０の内面２２で形成される円柱状の内部空間を閉塞する断面が正円の棒状をなす円柱体として形成され、円柱体の外径はパイプ材２０の内径よりも僅かに小さい寸法で形成されている。
磁性部材３０は、その外面３２がパイプ材２０の内面２２に密着して取着され、パイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材３０は、第１の実施の形態と同様に、磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成され、弾性材料としてのゴム磁石で形成されている。
また、磁性部材３０に対する着磁、すなわち磁気目盛の形成は第１の実施の形態と同様の着磁装置を用いて行うことができる。
パイプ材２０の内面２２に対する磁性部材３０の取着は、パイプ材２０の内面２２と磁性部材３０の外面３２とが接着剤で接着されることでなされている。
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、第１の実施の形態に比べて磁気スケール１０の単位長さ当たりにおける磁性部材３０の体積を増やすことができるため、磁性部材３０の磁界強度を高めることによりパイプ材２０の外面における表面磁束密度を高める上で有利であり、検出ヘッド４０の磁気センサ４４で検出する検出信号の電圧レベルを確保する上で有利となる。
また、第２の実施の形態では、磁性部材３０の磁界がパイプ材２０の中心軸回りの全域に均一に発生するため、パイプ材２０の中心軸回りのどの位置に検出ヘッド４０の磁気センサ４４を配置しても検出信号を検出することができ、磁気スケール１０と検出ヘッド４０の配置の自由度を確保する上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
図３（Ｂ）は第３の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは磁性部材３０の形状である。
図３（Ｂ）に示すように、磁性部材３０は、その断面がパイプ材２０の内面２２の全域に取着される円筒の筒状を呈している。
具体的には、磁性部材３０は、外径がパイプ材２０の内径よりも僅かに小さい寸法で形成された円筒壁として形成され、その外面３２がパイプ材２０の内面２２に密着して取着され、パイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材３０は、第１の実施の形態と同様に、磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成され、弾性材料としてのゴム磁石で形成されている。
また、磁性部材３０に対する着磁、すなわち磁気目盛の形成は第１の実施の形態と同様の着磁装置を用いて行うことができる。
パイプ材２０の内面２２に対する磁性部材３０の取着は、パイプ材２０の内面２２と円筒壁の外面３２とが接着剤で接着されることでなされている。
第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、第２の実施の形態と同様に、磁性部材３０の磁界がパイプ材２０の中心軸回りの全域に均一に発生するため、パイプ材２０の中心軸回りのどの位置に検出ヘッド４０の磁気センサ４４を配置しても検出信号を検出することができ、磁気スケール１０と検出ヘッド４０の配置の自由度を確保する上で有利となる。

（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
図３（Ｃ）は第４の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第４の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは磁性部材３０の形状である。
図３（Ｃ）に示すように、磁性部材３０は、パイプ材２０の内面２２の周方向における一部に取着されてパイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
具体的には、磁性部材３０は、パイプ材２０の断面の半部を閉塞する半円柱状に形成され、半円筒面からなる外面３２がパイプ材２０の内面２２に密着して取着され、パイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成され、弾性材料としてのゴム磁石で形成されている。
また、磁性部材３０に対する着磁、すなわち磁気目盛の形成は第１の実施の形態と同様の着磁装置を用いて行うことができる。
パイプ材２０の内面２２に対する磁性部材３０の取着は、パイプ材２０の内面２２と磁性部材３０の外面３２とが接着剤で接着されることでなされている。
第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態に比べて磁気スケール１０の単位長さ当たりにおける磁性部材３０の体積を増やすことができるため、磁性部材３０の磁界強度を高めることによりパイプ材２０のパイプ材２０の外面における表面磁束密度を高める上で有利であり、検出ヘッド４０の磁気センサ４４で検出する検出信号の電圧レベルを確保する上で有利となる。

（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
図３（Ｄ）は第５の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第５の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは磁性部材３０の取り付け構造である。
図３（Ｄ）に示すように、パイプ材２０の内面２２の周方向における一部にパイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在する凹溝２４が設けられている。
磁性部材３０は凹溝２４に嵌め込まれ、磁性部材３０の外面３２がパイプ材２０の凹溝２４の底面２４０２に密着して取着され、パイプ材２０の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材３０は、着磁可能であり、その延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に一定のピッチで着磁されることによって磁気目盛りが形成され、弾性材料としてのゴム磁石で形成されている。
また、磁性部材３０に対する着磁、すなわち磁気目盛の形成は第１の実施の形態と同様の着磁装置を用いて行うことができる。
パイプ材２０の凹溝２４の底面２４０２に対する磁性部材３０の取着は、凹溝２４の底面２４０２と磁性部材３０の外面３２とが接着剤で接着されることでなされる。
第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、磁性部材３０をパイプ材２０の内面２２の凹溝２４に嵌め込んだので磁性部材３０の外面３２とパイプ材２０の外面との間の寸法を短縮することができ、これにより、パイプ材２０のパイプ材２０の外面における表面磁束密度を高める上で有利であり、検出ヘッド４０の磁気センサ４４で検出する検出信号の電圧レベルを確保する上で有利となる。
特に、パイプ材２０の強度を確保するためにパイプ材２０の肉厚を大きくした場合であっても、検出ヘッド４０の磁気センサ４４で検出する検出信号の電圧レベルを確保する上で有利となる。

（第６の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
図３（Ｅ）は第６の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第６の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのはパイプ材２０の形状である。
図３（Ｅ）に示すように、パイプ材２０の周方向における一部にパイプ材２０の厚さ方向に貫通し長手方向に沿って直線状に延在する切り欠き２６が設けられている。
すなわち、パイプ材２０の内部と外部とが切り欠き２６によって接続されている。
このようにパイプ材２０に切り欠き２６が設けられていても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論である。

（第７の実施の形態）
次に第７の実施の形態について説明する。
図４（Ａ）は第７の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第７の実施の形態は、パイプ材２０が、断面が矩形枠の筒状に形成されている点が第１の実施の形態と異なり、磁性部材３０はパイプ材２０の一辺の内面２２に密着して設けられており、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第７の実施の形態によれば第１の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第８の実施の形態）
次に第８の実施の形態について説明する。
図４（Ｂ）は第８の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第８の実施の形態は、パイプ材２０が断面が矩形枠の筒状に形成され、磁性部材３０がパイプ２０の内部空間を閉塞する断面が矩形の柱体として形成されている点が第２の実施の形態と異なり、その他の構成は第２の実施の形態と同様である。
このような第８の実施の形態によれば第２の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第９の実施の形態）
次に第９の実施の形態について説明する。
図４（Ｃ）は第９の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第９の実施の形態は、パイプ材２０が断面が矩形枠の筒状に形成され、磁性部材３０は、その断面がパイプ材２０の内面２２の全域に取着される断面が矩形枠の筒状を呈している点が第３の実施の形態と異なり、その他の構成は第３の実施の形態と同様である。
このような第９の実施の形態によれば第３の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第１０の実施の形態）
次に第１０の実施の形態について説明する。
図４（Ｄ）は第１０の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第１０の実施の形態は、パイプ材２０が断面が矩形枠の筒状に形成され、磁性部材３０は、パイプ材２０の断面の約半部を閉塞する断面が矩形の柱状に形成されている点が第４の実施の形態と異なり、その他の構成は第４の実施の形態と同様である。
このような第１０の実施の形態によれば第４の実施の形態と同様の効果が奏される。

（第１１の実施の形態）
次に第１１の実施の形態について説明する。
図４（Ｅ）は第１１の実施の形態における磁気スケールの断面図である。
第１１の実施の形態は、パイプ材２０が断面が矩形枠の筒状に形成され、パイプ材２０の一辺の内面２２に軸方向に延在する凹溝２４が設けられ、磁性部材３０はこの凹溝２４に嵌め込まれ、凹溝２４の底面２４０２に密着して設けられている点が第５の実施の形態と異なり、その他の構成は第５の実施の形態と同様である。
このような第１１の実施の形態によれば第５の実施の形態と同様の効果が奏される。

なお、各実施の形態では、磁性部材３０としてゴム磁石を用いた場合について説明したが、磁性部材はこれに限定されるものではなく、例えば、プラスチック磁石、磁性体塗布材、希土類系磁性体、フェライト系磁性体など着磁可能なものであればよい。
また、各実施の形態では、磁性部材３０を両面粘着テープや接着剤を用いてパイプ材２０に取着する場合について説明したが、粉状の磁性材料をパイプ材２０の内部に流し込んで所望の形状に成形することで磁性部材３０を得るようにしてもよいことは無論である。
また、各実施の形態では、パイプ材２０の断面が円筒や矩形枠の場合について説明したが、パイプ材２０の断面として中空の長円や多角形枠など様々な中空断面形状を採用可能である。

（Ａ）は第１の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。 （Ａ）は第１の実施の形態における磁気スケールを用いた検出ヘッド組み込みタイプの位置検出装置１００の構成図、（Ｂ）は第１の実施の形態における磁気スケールを用いたセパレートタイプの位置検出装置１００の構成図である。 （Ａ）は第２の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｂ）は第３の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｃ）は第４の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｄ）は第５の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｅ）は第６の実施の形態における磁気スケールの断面図である。 （Ａ）は第７の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｂ）は第８の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｃ）は第９の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｄ）は第１０の実施の形態における磁気スケールの断面図、（Ｅ）は第１１の実施の形態における磁気スケールの断面図である。

符号の説明

１０……磁気スケール、２０……パイプ材、３０……磁性部材。

Claims (10)

1. パイプ材と、
   前記パイプ材の内面に該内面に密着しつつ前記パイプ材の長手方向に沿って延在して設けられた着磁可能な磁性部材とを備え、
   前記磁性部材にその延在方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に着磁された磁気目盛りが形成されている、
   ことを特徴とする磁気スケール。
2. 前記パイプ材は、前記磁性部材の磁力に磁性的に影響を与えない材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
3. 前記パイプ材は、非磁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
4. 前記磁性部材は前記パイプ材の内面に両面粘着テープを介して取着されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
5. 前記磁性部材は帯板状を呈し、前記パイプ材の内面の周方向における一部に前記パイプ材の長手方向に沿って直線状に延在していることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
6. 前記磁性部材は、前記パイプ材の内部空間を閉塞する断面で棒状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
7. 前記パイプ材は筒状を呈し、前記磁性部材は、その断面が前記パイプ材の内面の全域に取着される筒状を呈していることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
8. 前記パイプ材は筒状を呈し、前記パイプ材の内面の周方向における一部に前記パイプ材の長手方向に沿って直線状に延在する凹溝が設けられ、前記磁性部材は帯板状を呈し前記凹溝に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
9. 前記パイプ材は筒状を呈し、前記磁性部材は、前記パイプ材の断面の半部を閉塞する柱状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。
10. 前記磁性部材は弾性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気スケール。

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