JP2006292414A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッドホルダ20は、ホルダ本体22と、連結部23を備え、ホルダ本体22は連結部23により磁気スケール10の延在方向に往復直線移動可能に配設されている。磁気センサ30は、ヘッドホルダ20の長さ方向の中央部で孔2202に臨ませて配設されている。クランプ部材24は、大径孔2204に配設されている。クランプ部材24は、基部2402と、2つのアーム部2404とを備え、基部2404には、パイプ材12の外面に当接可能な基準面2406が形成されている。2つのアーム部2404の先端にはパイプ材12の外面に当接することでパイプ材12の外面を基準面2402に押し付ける方向に付勢する凸部2408がそれぞれ設けられている。
【選択図】 図8
Description
このようなプリンタとして、ヘッドキャリッジの移動制御を行うためにヘッドキャリッジの位置検出を行う位置検出装置を備えた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ヘッドキャリッジ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、プリンタの他に位置検出が必要な種々の工作機械や自動機械などに広く適用されている。
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、製造コストの低減を図りつつ高い位置検出精度を確保する上で有利な位置検出装置を提供することにある。
そのため、検出センサから精度良くかつ安定した検出信号を得ることができ、製造コストの低減を図りつつ高い位置検出精度を確保する上で有利となる。
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は第1の実施の形態の位置検出装置の構成図、図2は図1のAA線断面図である。
図3はヘッドホルダおよびヘッドキャリアの正面図、図4は図3のA矢視図、図5は図3のB矢視図である。
図6はヘッドホルダおよびヘッドキャリアの正面図、図7は図6のBB線断面図、図8は図7のCC線断面図である。
図9(A)はクランプ部材の平面図、(B)は(A)のB矢視図である。
なお、位置検出装置100は、例えば、工作機械においてベッド上におけるテーブルの位置を検出する場合や、あるいは、プリンタにおける印字ヘッドの位置を検出する場合など、様々な分野における移動部材の位置検出として用いられ、磁気スケール10が前記移動部材の移動方向に沿って設けられ、ヘッドホルダ20が前記移動部材に取着され、あるいは、前記移動部材の一部として形成されるものである。
図2に示すように、磁気スケール10は、パイプ材12と、磁性部材14とを備えている。
パイプ材12は断面が円筒の筒状に形成され、磁性部材14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12の材料は、非磁性材料であるステンレスSUS304(JIS)が用いられる。なお、パイプ材12の材料としては磁性部材14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14は円弧の帯板状に形成され、磁性部材14はパイプ材12の内面1202に密着される外面1402と、パイプ材12の内部空間に臨む内面1404とを有している。
本実施の形態では、磁性部材14は、パイプ材12の内面1202の周方向における一部に取着されてパイプ材12の長手方向に沿って直線状に延在している。
磁性部材14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14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14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14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12の内面1202に対する磁性部材14の取着は、パイプ材12の内面1202と磁性部材14の磁性部材14の外面1402とが両面粘着テープや接着剤などで接着されることでなされ、磁性部材14の外面1402がパイプ材12の内面1202に密着している。
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14に臨ませた状態で、磁気ヘッドを磁性部材14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14に磁界を与えることで磁性部材14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14に対する磁気目盛りの形成は、磁性部材14をパイプ材12のパイプ材12の内面1202に取着した後、パイプ材12のパイプ材12の外面に磁気ヘッドを臨ませ、パイプ材12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14をパイプ材12に取着する前に磁性部材14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14をパイプ材12のパイプ材12の内面1202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14の内面1202に対する取り付け誤差や、パイプ材12の変形が磁性部材14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14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磁気センサ30によって検出信号を精度よく検出する上で有利である。
連結部23は、クランプ部材24、環状部材26などを含んで構成されている。
図7、図8に示すように、ホルダ本体22には、その長さ方向にパイプ材12を挿通するためのパイプ材挿通孔が設けられ、このパイプ材挿通孔は、パイプ材12よりも大きい寸法の内径を有する孔2202と、孔2202の長さ方向の両端寄りの箇所にそれぞれ形成された大径孔2204とで構成されている。
磁気センサ30は、ヘッドホルダ20の長さ方向の中央部で孔2202に臨ませて配設されている。
孔2202の周方向において磁気センサ30が位置する箇所と同一の位相の大径孔2204の箇所に、大径孔2204に連通するようにホルダ本体22の長さ方向に嵌合溝2206が形成されている。
本実施の形態では、クランプ部材24は、弾性を有ししかも摺動性がよく(摩擦係数が小さく)さらに耐摩耗性の高い材料が好ましく、例えば、POM、フッ素系合成樹脂などの合成樹脂材料によって形成されている。
図8、図9に示すように、クランプ部材24は、基部2402と、基部2402からパイプ材12の外面の周方向に沿って互いに逆向きに延在する一対のアーム部2404とを備えている。
基部2402は嵌合溝2206に係合し、これによりクランプ部材24は大径孔2204の内部に回転不能に配設されている。
基部2404には、パイプ材12の外面に当接可能な基準面2406が形成されている。基部2402は嵌合溝2206に係合することから、基準面2406は、孔2202の周方向において磁気センサ30が位置する箇所と同一の位相の箇所に設けられることになる。
2つのアーム部2404の先端には、パイプ材12の外面に当接することでパイプ材12の外面を基準面2402に押し付ける方向に付勢する凸部2408がそれぞれ設けられている。
環状部材26は弾性を有する材料からなり、潤滑油が含浸されており、このような材料として例えばフェルトなどのクッション材を用いることができる。
環状部材26はパイプ材12の長手方向に沿った厚さを有してパイプ材12の外面の周方向に接触しつつ延在する環状を呈している。
環状部材26がクランプ部材24の外側端面2410に臨む内側端面2602は、クランプ部材24の外側端面2410に接触している。
環状部材26は、その外周面が大径孔2204の内面に接触した状態で配設され、大径孔2204の半径方向に移動不能に配設されている。
図5に示すように、ホルダ本体22の長さ方向の両端にはパイプ材12の外径よりもやや大きい寸法の孔2802が形成された環板状の押さえ板28がねじ2804で取着されている。
内側端面2602とは反対側に位置する環状部材26の外側端面2604は、押さえ板28によってパイプ材12の長手方向で外側端面2410から離れる方向に移動不能にホルダ本体22に組み付けられている。
本実施の形態では、磁気センサ30は、ヘッドホルダ20が磁気スケール10に沿って往復直線移動すると、前記磁気目盛りを検出して周期的に増減する(例えば正弦波状に変換する)検出信号を出力する。
図3、図6に示すように、ヘッドキャリア40は、扁平な矩形板状に形成されたケース4002と、ケース4002に形成された矩形状の開口を閉塞する蓋体4004とを有している。
ケース4002には、ホルダ本体22の基部が収容される凹部4005が形成されている。
連結機構42は、ホルダ本体22の基部の長さ方向の両端に設けられた2つの平面チップ44と、凹部4005の側面に設けられた2つの押しピン46とを有している。
2つの平面チップ44には、前記長さ方向において互いに反対方向に臨む平坦面4402がそれぞれ形成されている。
2つの押しピン46は同軸上でその延在方向がパイプ材20の長手方向と平行をなすように設けられ、一方の押しピン46は延在方向に移動不能にヘッドキャリア40に取着され、他方の押しピン46は平坦面4402に対して離間接近する方向に移動可能にヘッドキャリア40に取着され、コイルばね4602などによって平坦面4402に向かって突出する方向に常時付勢されている。
そして、2つの押しピン46の先端4604によって各平面チップ44の平坦面4402を弾性的に挟み込んで保持することで、パイプ材12の外面に対して離間接近する方向に移動可能にヘッドホルダ20がヘッドキャリア40に支持されている。
このような連結機構42を用いてヘッドホルダ20とヘッドキャリア40を連結すると、ヘッドホルダ20がパイプ材12の長手方向に沿って移動した場合に、パイプ材12の長手方向と直交する方向におけるパイプ材12とヘッドキャリア40との間に生じる変位(位置ずれ)を吸収することができ、ヘッドホルダ20とヘッドキャリア40の間に無理な力が作用することを防止することができることから、ヘッドホルダ20とヘッドキャリア40の耐久性を向上させる上で有利となる。
また、図6に示すように、ヘッドキャリア40には、磁気センサ30から出力される検出信号を増幅する増幅回路が構成されたプリント基板48がケース4002に収容されるとともに、図5に示すように、前記増幅回路で増幅された検出信号を外部の信号処理回路に伝達するためのコネクタ49がケース4002の外方に臨ませて設けられている。
したがって、磁気センサ30から精度良くかつ安定した検出信号を得ることができ、製造コストの低減を図りつつ高い位置検出精度を確保する上で有利となる。
また、本実施の形態では、磁気目盛りが形成された磁性部材14がパイプ材12の内部に設けられているので、磁性部材14をパイプ材12によって保護でき、磁性部材14に物が当たるなどして磁性部材14が損傷したり、あるいは、磁性部材14に切削油などが付着して劣化したり、あるいは、磁性部材14に塵埃が付着したりするなどして、磁気センサ30による磁気目盛りの検出動作が影響を受けるなどの不具合がなく、位置検出装置100の動作の安定性を高める上で有利となる。
また、本実施の形態では、磁性材料24がパイプ材12の内面1202に密着して設けられているため、磁性部材14によって発生される磁束を効率的にパイプ材12の外面に向けて放射させ該外面おける表面磁束密度を高めることができるため、磁気センサ36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、本実施の形態では、2つのクランプ部材24の外面に、それぞれ潤滑油を含浸させた環状部材26を配設したので、環状部材26がパイプ材12の外面に潤滑油を供給するとともにパイプ材12の外面に付着した塵埃を除去させることができ、クランプ部材24をパイプ材12に対して円滑に摺動させる上で有利となる。
また、パイプ材12の外面の変形などによりヘッドホルダ20がパイプ材12に対して傾斜した場合に、環状部材26がクランプ部材24によって押圧され変形することにより環状部材26の弾性によりクランプ部材24がパイプ材12の外面の変形に倣うように変位される。これによりクランプ部材24がパイプ材12に食い付くことを防止できることから、クランプ部材24をパイプ材12に対して円滑に摺動させる上でより有利となる。
また、磁性部材14の配設は、粉状の磁性材料をパイプ材12内部の空間に流し込んで所望の形状に成形することで行ってもよいことは無論である。
また、実施の形態では、パイプ材12の断面が円筒の場合について説明したが、パイプ材12の断面として矩形枠や多角形枠など様々な中空断面形状を採用可能であり、このようなパイプ材12の形状の変化に応じてクランプ部材24の形状も変化する。
Claims (8)
- 筒状のパイプ材と、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しその延在方向に沿って磁気目盛りが形成された磁性部材とを有する磁気スケールと、
前記磁気スケールに滑動可能に連結された連結部を有するヘッドホルダと、
前記磁気スケールに臨ませて前記ヘッドホルダに設けられ前記磁気目盛りを検出して検出信号を生成する検出センサとを備える位置検出装置であって、
前記連結部は、弾性を有する材料からなり前記ヘッドホルダで前記パイプ材の周方向に回転不能に支持されたクランプ部材を含んで構成され、
前記クランプ部材は、前記パイプ材の外面の周方向において前記検出センサが設けられた箇所と同一の位相の箇所に前記パイプ材の外面に当接可能に設けられた基準面と、前記パイプ材の外面に当接して前記パイプ材の外面を前記基準面に押し付ける方向に付勢する凸部とを備えている、
ことを特徴とする位置検出装置。 - 前記クランプ部材は、前記パイプ材の外面の周方向において前記検出センサが設けられた箇所と同一の位相の箇所に設けられた基部を有し、前記基準面は前記基部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記クランプ部材は、前記パイプ材の外面の周方向において前記検出センサが設けられた箇所と同一の位相の箇所に設けられた基部を有し、前記基準面は前記基部に設けられ、前記基部は、前記ヘッドホルダに前記パイプ材の周方向に回転不能に支持されていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記クランプ部材は、前記パイプ材の外面の周方向において前記検出センサが設けられた箇所と同一の位相の箇所に設けられた基部と、前記基部から前記パイプ材の外面の周方向に沿って延在するアーム部とを備え、前記基準面は前記基部に設けられ、前記凸部は前記アームの先部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記クランプ部材は、前記パイプ材の外面の周方向において前記検出センサが設けられた箇所と同一の位相の箇所に設けられた基部と、前記基部から前記パイプ材の外面の周方向に沿って互いに逆向きに延在する一対のアーム部とを備え、前記基準面は前記基部に設けられ、前記凸部は前記各アームの先部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記ヘッドホルダには前記パイプ材が挿通されるパイプ材挿通孔が設けられ、前記クランプ部材は前記パイプ材挿通孔の内周面に配設されていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記クランプ部材は、前記パイプ材の長手方向に間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
- 前記連結部は、弾性を有する材料からなり前記パイプ材の外面に接触しつつ前記パイプ材の外面の全周に延在し潤滑油が含浸された2つの環状部材を有し、前記クランプ部材は、前記パイプ材の長手方向に間隔をおいて2つ設けられ、前記各環状部材は、前記2つのクランプ部材が互いに向かい合う内側端面とは反対に位置する各クランプ部材の外側端面に接触して前記パイプ材の長手方向で前記外側端面から離れる方向に移動不能に組み付けられていることを特徴とする請求項1記載の位置検出装置。
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