JP4241369B2

JP4241369B2 - リニアスケール

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Publication number: JP4241369B2
Application number: JP2003435639A
Authority: JP
Inventors: 好典林; 健三郎飯島
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: JP2005195367A

Description

本発明は、工作機械及び測定機等の可動部の位置及び移動量等を測定する際に使用されるリニアスケールに関する。

工作機械等の可動部（測定対象物）の位置及び移動量の測定に使用されるリニアスケールは、目盛りが形成されたスケール部とこのスケール部の目盛りを読み取る検出部とを有する。リニアスケールによる測定対象物の位置及び移動量の測定方法としては、例えば、スケール部に規則的にパターン（目盛り）を形成し、このパターン（目盛り）に光を照射し、検出部によりその変位量を測定して位置を検出する光学式（例えば、特許文献１参照。）と、スケール部をその長手方向に周期的に磁極が形成された磁石より構成し、検出部である磁気センサによりこの磁極を感知して位置を検出する磁気式（例えば、特許文献２参照。）とがある。

従来、リニアスケールにより工作機械の可動部の位置を検出する際は、例えば、工作機械の非可動部にスケール部が取り付けられ、前記工作機械の可動部に検出部が取り付けられ、この検出部が前記工作機械の可動部と共にスケール部の長手方向に沿って移動することにより、前記可動部の位置を検出していた。

しかしながら、従来のリニアスケールは、測定環境の温度が変化すると、スケール材の熱膨張率に依存してその長さが変化して、真の値が表示されないという問題がある。そこで、従来のリニアスケールでは、温度検出器により測定環境の温度を測定し、計算により測定値の補正を行っている。また、熱膨張率が異なる材料からなる２本のスケール部を設け、その伸縮の差を検出することにより、測定誤差を補正するリニアスケールも提案されている（例えば、特許文献３及び４参照。）。

実開平６−５３９１５号公報（第４−７頁、第１図）特開平１１−１４８８４２号公報（第３−５頁、第１図）特開平４−９７１３号公報（第２頁、第１図）特開平９−２４６７９号公報（第３頁、第３図）

しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。スケール部が長尺である場合、その長手方向に温度分布が生じるため、温度検出器を設ける方法では、複数個の温度検出器により多点の温度を測定しなければならず、測定誤差が大きくなったり又は測定時間が長くなったりする等の問題点がある。

また、前述の特許文献３に記載のリニアスケールは、スケール材として熱膨張率の絶対値が等しく、正負が逆の材料が必要であるが、このような材料は工業生産上不可能である。更に、特許文献４のリニアスケールにおいては、先ず、２つのヘッドを物理的に同じ位置に設置し、その後、一方のヘッドの測定値と同じ値を示すように、他方のヘッドの位置を移動させることにより、検出位置のずれを測定するため、２回の操作が必要であり、また、ヘッドの設置位置に誤差が生じる可能性もある。

更にまた、特許文献４においては、検出位置のずれからオフセット値を算出するが、その方法が開示されていない。通常、オフセット値を計算する場合、予め、測定した検出位置ずれの値の補正量を計算するための比例定数を算出しておくが、この比例定数は、温度が一定の条件下で成り立つため、測定環境の温度が異なる場合、再度算出するか、又は、各温度における定数を記載した表を準備しておかなければならない。このため、検出位置のずれを測定する度に測定環境の温度測定も必要になる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、温度を測定せずに、基準点から検出器までの距離の真値を計測することができるリニアスケールを提供することを目的とする。

本発明に係るリニアスケールは、基準点からの距離を求めるリニアスケールにおいて、前記基準点から平行に延び温度変化により前記基準点からの長さが変化する２本のスケール部と、前記２本のスケール部上における前記基準点からの目盛りを読み取る検出器と、を有し、前記２本のスケール部は熱膨張率が相違し、一方のスケール部の熱膨張率をα_１、他方のスケール部の熱膨張率をα_２とし、前記検出器による一方のスケール部の目盛りの読み取り値をａ、他方のスケール部の目盛りの読み取り値をｂとしたとき、前記基準点からの距離の真値Ｌは下記数式１により求まることを特徴とする。

本発明においては、熱膨張率が異なる２本のスケール部を設けているため、これらのスケール部から同時に読み取った目盛り読み取り値ａ及びｂ、並びにこれらの熱膨張率α_１及びα_２から真値Ｌを求めることができる。これにより、測定環境の温度を測定せずに、基準点から検出器までの距離の真値Ｌを計測することができる。

前記検出器は、例えば、測定対象物と共に移動し、前記検出器の前記基準点からの距離の真値Ｌを求めることにより、前記測定対象物の移動量を求めることができる。また、前記２本のスケール部は、一方をＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金により形成し、他方をＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金により形成してもよい。又は、前記２本のスケール部を、一方のスケール部の熱膨張率α_１と、他方のスケール部の熱膨張率α_２との差が０．５×１０^−６以上である材料で形成してもよい。更に、前記２本のスケール部は、磁気的に又は光学的に読み取り可能な目盛りが記録されていることが好ましい。これにより、検出器として磁気ヘッド又は光学ヘッドを使用することにより、前記スケール部に記録されている目盛りを読み取ることができる。

本発明によれば、線熱膨張率が異なる２本のスケール部を設け、検出器によりこれらの目盛りを同時に読み取とることにより、これらの目盛り読み取り値と熱膨張率の値から、基準点から検出器までの距離の真値を求めることができるため、測定環境の温度が目盛り形成時の温度と異なっていても、温度検出器等による測定環境の温度測定を行わずに、基準点から検出器までの距離の真値を求めることができる。

以下、本発明の第１実施形態に係るリニアスケールについて、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１（ａ）は本実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すヘッドユニットの構成を示す断面図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態のリニアスケールは、熱膨張率が互いに異なる第１のスケール部１と、第２のスケール部２とが設けられている。これらの第１のスケール部１及び第２のスケール部２には、目盛りとして、その長手方向に沿って周期的にスリットが形成されている。また、第１のスケール部１は、例えば、熱膨張率が１６．５×１０^−６であるＣｕにより形成され、第２のスケール部２は、例えば、熱膨張率が１１．８×１０^−６であるＦｅにより形成されている。そして、この第１のスケール部１及び第２のスケール部２は、工作機械等の可動部（測定対象物）の移動方向ｘに沿って配置され、一方の端部が工作機械等の非可動部４に固定される。

また、本実施形態のリニアスケーにおいては、第１のスケール部１及び第２のスケール部２を上下から挟み込むように、コの字型のヘッドユニット３が配置される。このヘッドユニット３は、測定対象物（工作機械等の可動部）に固定されており、第１のスケール部１及び第２のスケール部２に沿って移動する。また、図１（ｂ）に示すように、このヘッドユニット３には、下方から順に、光源６、コリメートレンズ７、固定スリット部材８、光学検出器９が取り付けられている。そして、第１のスケール部１及び第２のスケール部２は、コリメートレンズ７と固定スリット部材８との間に配置され、光源６から出射した光１０はコリメートレンズ７を介して第１のスケール部１及び第２のスケール部２に照射され、第１のスケール部１及び第２のスケール部２のスリットを通過し、更に固定スリット部材８に形成されたスリットを通過して光学検出器９により検出されるようになっている。即ち、ヘッドユニット３が第１のスケール部１及び第２のスケール部２の基準点から両スケール部に沿って移動したときに、スリットを透過した光１０を光学検出器９により検出した回数をカウントすることにより、ヘッドユニット３が通過したスリットの数をカウントし、これにより、第１のスケール部１及び第２のスケール部２の夫々の目盛りを読み取る。

次に、上述の如く構成された本実施形態のリニアスケールの動作について説明する。本実施形態のリニアスケールは、先ず、第１のスケール部１及び第２のスケール部２を、工作機械等の可動部（測定対象物）の移動方向ｘに沿って配置し、これらの一方の端部を工作機械等の非可動部４に固定すると共に、ヘッドユニット３を工作機械等の可動部（測定対象物）に固定する。そして、測定対象物が移動している間、ヘッドユニット３に取り付けられた光源６から第１のスケール部１及び第２のスケール部２に向けて光１０を照射する。光源６から出射した光１０は、コリメートレンズ７にて並行光となり、第１のスケール部１及び第２のスケール部２に照射される。そして、第１のスケール部１及び第２のスケール部２のスリットを通過した光１０は、固定スリット部材８のスリットを通過して、光学検出器９で検出される。このとき、ヘッドユニット３は測定対象物と共に第１のスケール部１及び第２のスケール部２に沿って移動しているため、固定スリット部材８と第１のスケール部１及び第２のスケール部２のスリットとが相対的に移動する。このため、光学検出器９で検出される光１０の光量は、スケール部１及び第２のスケール部２のスリットが形成されている間隔に応じて周期的に変化する。このため、光学検出器９においては正弦波として検出される。この光学検出器９で検出された信号を分割処理をすることにより、検出器３と移動開始点（基準点）との間に存在するスリットの数を、検出器３と移動開始点（基準点）との間の距離として、第１のスケール部１及び第２のスケール部２の目盛りを読み取る。

このとき、第１のスケール部１と第２のスケール部２とは、夫々熱膨張率が異なるため、異なる値を示す。第１のスケール部１の目盛り読みとり値をａ、線熱膨張率をα_１とし、第２のスケール部２の目盛り読みとり値をｂ、線熱膨張率をα_２とし、第１のスケール部１及び第２のスケール部２にスリット（目盛り）を形成した時の温度（基準温度）と測定時の温度との温度差をΔｔとしたとき、第１のスケール部１における基準点からの距離Ｌ_１及び第２のスケール部２における基準点からの距離Ｌ_２は下記数式２及び数式３により表される。

この距離Ｌ_１及び距離Ｌ_２は、１つの検出器３で読み取っているため、第１のスケール部１における基準点からの距離Ｌ_１及び第２のスケール部２における基準点からの距離Ｌ_２は等しく、この距離Ｌ_１及び距離Ｌ_２が検出器３の基準点からの距離の真値Ｌである。従って、上記数式２から下記数式４が、上記数式３から下記数式５が夫々導かれる。

そして、上記数式４から上記数式５を引くことにより、下記数式６が求められる。

上記数式６より、検出器３の基準点からの距離の真値Ｌを表す下記数式７が導かれる。

本実施形態においては、線熱膨張率が異なる２本のスケール部を設け、検出器によりこれらのスケール部に形成された目盛り（スリット）の数を同時に検出することにより、その目盛り読み取り値及びスケール部の熱膨張率の値から、基準点から検出器までの距離の真値を求めることができる。これにより、測定環境の温度が目盛り（スリット）形成時の温度と異なっていても、温度検出器等による測定環境の温度測定を行う必要がなくなる。

また、本実施形態のリニアスケールは、２本のスケール部が同一温度であれば、その長さ方向に温度分布をもっていても、基準点からの距離の真値を求めることができる。図２（ａ）は基準温度における本実施形態のリニアスケールの状態を示す模式図であり、図２（ｂ）はこのリニアスケールが熱膨張した状態を示す模式図である。例えば、第１のスケール部１の熱膨張率が１０×１０^−６であり、第２のスケール部２の熱膨張率が１５×１０^−６であり、共に基準温度から１℃高い部分と５℃高い部分がある場合、第１のスケール部１及び第２のスケール部２は、図２（ａ）に示す基準温度における長さよりも長くなる。但し、図２（ｂ）に示すように、第１のスケール部１と第２のスケール部２とは熱膨張率が異なるため、その伸び量が異なり、基準温度で付した第１のスケール部１及び第２のスケール部２の目盛りにずれが生じ、第１のスケール部１の読み取り値ａと第２のスケール部２の読み取り値ｂとは異なる値を示す。このとき、上記数式２及び数式３から求められる距離Ｌ_１及び距離Ｌ_２は等しいので、第１のスケール部１の読み取り値ａに対応する第２のスケール部２の読み取り値ｂは、下記数式８により表される。

一方、第１のスケール部１の読み取り値ａで表される基準点からの距離を、基準温度のスケールで測定したときの値、即ち、基準温度における基準点からの距離の真の値Ａは下記数式９により求められる。

本実施形態のリニアスケールにおいては、第１のスケール部１を熱膨張率が１６．５×１０^−６であるＣｕにより形成し、第２のスケール部２を熱膨張率が１１．８×１０^−６であるＦｅにより形成した場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１のスケール部１の熱膨張率と、第２のスケール部２の熱膨張率との差が０．５×１０^−６以上であればよい。第１のスケール部１の熱膨張率と、第２にスケール部２の熱膨張率との差は、２．０×１０^−６以上であることがより好ましい。図３は横軸に第１及び第２にスケール部における熱膨張率の差をとり、縦軸に誤差の最大値をとって、第１及び第２にスケール部における熱膨張率の差と誤差の最大値との関係を示すグラフ図である。図３に示すように、本実施形態のリニアスケールにおいては、熱膨張率の差を２．０×１０^−６以上にすることにより、上記数式９から求められる温度分布による伸びを補正した真の値Ａと、本実施形態のリニアスケールを使用し上記数式７から求めた真の値Ｌとの差（誤差）を２．５×１０^−１３ｍ以下にすることができるため、測定値と真の距離Ｌとの誤差を測定分解能（１×１０^−８ｍ）よりも十分に小さくすることができる。これにより、測定誤差を極めて小さくすることができる。なお、熱膨張率の差を４．０×１０^−６以上にすると、測定誤差は１×１０^−１３ｍ以下になる。

図４（ａ）は横軸にスケールの目盛りをとり、縦軸に誤差をとって、本実施形態のリニアスケール及び従来のリニアスケールにより求めた測定値の誤差を示すグラフ図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す本実施形態のリニアスケールの温度変化部における測定誤差を拡大して示すグラフ図である。なお、図４（ａ）に示す従来のリニアスケールは、スケール部は１本で、目盛りの読み取り値のみを使用して基準点からの距離を求めており、温度分布による伸びの補正を行っていない。また、図４（ａ）及び（ｂ）では、スケール目盛り２１０ｍｍの部分までが基準温度よりも１℃上昇しており、スケール目盛り２１０ｍｍを超え４１０ｍｍまでの部分が基準温度よりも５℃上昇している。

図４（ａ）に示すように、従来のリニアスケールにより求めた値は、基準温度との温度差が大きくなるに従い、温度補正をして求めた真の値Ａとの誤差が大きくなる。一方、本実施形態のリニアスケールにより求めた真の値Ｌの誤差は、図４（ｂ）に示すように、場所によって１×１０^−１２乃至２．５×１０^−１２ｍの範囲で変動しているが、基準温度との温度差が大きくなっても測定誤差はほぼ一定であり、測定誤差は全ての部分で測定分解能（１×１０^−８ｍ）よりも十分に小さい。このため、本実施形態のリニアスケールは、従来のリニアスケールでは温度測定により目盛り読み取り値を補正することが困難であったスケール部の長さ方向における温度変動が大きい場合に特に有効である。

前述の第１実施形態のリニアスケールは、スケール部に目盛りとしてスリットが形成されている場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁気的に目盛りが記録された方式にも適用することができる。以下、本発明の第２実施形態として、磁気を利用したリニアスケールについて説明する。図５（ａ）は本実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、図５（ｂ）はその読み取り部における断面図である。図５（ａ）に示すように、本発明の第２実施形態に係るリニアスケールには、熱膨張率が互いに異なる第１のスケール部１１と、第２のスケール部１２とが設けられている。これらの第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２は、目盛りとして、その長手方向に沿って周期的に着磁されている。この第１のスケール部１１は、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏにより形成されており、第２のスケール部１２はＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅにより形成されている。そして、第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２は、工作機械等の可動部（測定対象物）の移動方向ｘに沿って配置され、一方の端部が工作機械等の非可動部１４に、高熱導電性両面テープにより固定されている。

また、本実施形態のリニアスケールにおいては、第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２の上方には、ヘッドユニット１３が配置される。このヘッドユニット１３は、測定対象物（工作機械等の可動部）に固定されており、第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２に沿って移動する。また、図５（ｂ）に示すように、このヘッドユニット１３の第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２側の面には、外部磁界の変動に応じて電気抵抗が変化するＭＲヘッド（Magneto Resistive Head）１９が取り付けられている。

図６（ａ）は本実施形態における第１のスケール部１１を示す平面図であり、図６（ｂ）はその着磁状態を示す平面図であり、図６（ｃ）はＭＲヘッド１９の取り付け位置を示す側面図である。図６（ａ）に示すように、第１のスケール部１１は、一定の間隔で目盛り１７が形成されている。即ち、第１のスケール部１１は、図６（ｂ）に示すように、一定間隔をあけてＮ極とＳ極とが交互になるように磁化されており、これらの磁極間の距離（ピッチｐ）は一定である。また、図６（ｃ）に示すように、ヘッドユニット１３には、１つのスケール部に対して、移動方向ｘに（１／２）ｐだけずらして配置された１対のＭＲヘッドが、（３／４）ｐだけずらして２対、合計４対取り付けられている。そして、ヘッドユニット１３が基準点からスケール部に沿って移動したときに、ＭＲヘッド対により検出した磁極の数をカウントすることにより、第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２の夫々の目盛りを読み取る。なお、第２のスケール部１２も、同様に着磁され、第１のスケール部１１に形成された目盛りと同じ間隔で目盛りが形成されている。

次に、上述の如く構成された本実施形態のリニアスケールの動作について説明する。先ず、第１のスケール部１１及び第２のスケール部１２を、工作機械等の可動部（測定対象物）の移動方向ｘに沿って配置し、これらの一方の端部を工作機械等の非可動部１４に固定すると共に、ヘッドユニット１３を工作機械等の可動部（測定対象物）に固定する。そして、測定対象物が移動している間、ＭＲヘッド１９によりスケール部に形成された磁極を感知し、磁極を感知した回数（磁極の数）を積算計でカウントすること、又は、磁極を感知した信号から演算によって出力した値をカウントすることにより、測定対象物（検出器）と基準点（移動開始点）との間の距離を求める。

図７（ａ）は本実施形態のリニアスケールにおけるＭＲヘッド対を示す模式図であり、図７（ｂ）は横軸に磁界強度をとり、縦軸にＭＲ抵抗値をとって、図７（ａ）に示すＭＲヘッド対により出力されるデータを示すグラフ図である。本実施形態のリニアスケールにおいては、ＭＲヘッド１９ａとＭＲヘッド１９ｂとは、（ｐ／２）だけ離れて配置されているため、ヘッドユニット１３を移動させた場合、ＭＲヘッド１９ａで検出される外部磁場の変動による抵抗値の変化は、ＭＲヘッド１９ｂで検出される磁場の変動による抵抗値の変化に対して逆位相になる。そして、図７（ａ）に示すように、ＭＲヘッド１９ａ及びＭＲヘッド１９ｂの両端に直流電圧を印加しながらこれらを移動させると、中点及びいずれか一方の端子から磁界の変化に相当した出力が得られる。

また、ヘッドユニット１３には、１つのスケールに対して、ＭＲヘッド１９ａ及びＭＲヘッド１９ｂからなる第１のＭＲヘッド対１８ａ及びＭＲヘッド１９ｃ及びＭＲヘッド１９ｄからなる第２のＭＲヘッド対１８ｂの２対が取り付けられている。そして、第２のＭＲヘッド対１８ｂは、第１のＭＲヘッド対に対して（３／４）ｐだけずらして配置されているため、隣り合うＭＲヘッド１９ｂとＭＲヘッド１９ｃとは（１／４）ｐだけずらして配置されている。このため、第２のＭＲヘッド対１８ｂでは、第１のＭＲヘッド対で得られた信号よりも９０°ずれた信号が得られる。本実施形態のリニアスケールにおいては、この２対のＭＲヘッド対で得られた２相信号を、電気的に分割処理して分解能を向上させている。更に、本実施形態のリニアスケールにおいては、前述の第１実施形態と同様に、２本のスケール部を夫々熱膨張率が異なる材料により形成することにより、温度変化による測定誤差の発生を抑制しているため、測定環境の温度に影響されずに真値を求めることができる。

その結果、磁気を利用した読み取り方式においても、前述の第１実施形態と同様に、ＭＲヘッド（検出器）により感知された磁極（目盛り）の数と、この磁極（目盛り）又は演算結果から出力される数が形成されている２本のスケール部の熱膨張率の値から、測定物の移動距離、即ち、基準点（移動開始点）からの距離の真値を求めることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係るリニアスケールについて説明する。図８（ａ）は本発明の第３実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、（ｂ）はその読み取り部における断面図であり、（ｃ）は検出器の位置を示す拡大図である。図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本発明の第３実施形態に係るリニアスケールは、第１のスケール部２１及び第２のスケール部２２の一方の端部が、工作機械等の非可動部２４に固定されており、更に、第１のスケール部２１の測定対象物２５側の面が高熱伝導性の両面テープ２６により測定対象物２５の一方の面に固定されており、第２のスケール部２２の測定対象物２５側の面が同様に両面テープ２６により測定対象物２５の他方の面に固定されている。この両面テープ２６は、スケール部及び測定対象物２５の伸びに追従することができるものである。また、第１のスケール部２１及び第２のスケール部２２の外側には、工作機械等の可動部に固定され、リニアスケールに沿って移動するコの字型のヘッドユニット２３が配置されている。そして、第１のスケール部２１及び第２のスケール部２２は、目盛りとして、その長手方向に沿って周期的に着磁されており、ヘッドユニット２３のスケール部側の面には、夫々ＭＲヘッド２９が取り付けられている。

ＭＲヘッドにより目盛りを読み取る方式の場合、本実施形態のように、２本のスケール部を並べて配置するのではなく、測定対象物２５の一方の面に第１のスケール部２１を、他方の面に第２のスケール部２２を、測定対象物２５を挟んで対称の位置に固定し、ヘッドユニット２３に取り付けられたＭＲヘッド２９により、夫々の目盛りを読み取ることもできる。なお、本実施形態のリニアスケールにおける動作、即ち、目盛りの読み取り方法は、前述の第２実施形態と同様である。また、本実施形態のリニアスケールにおいては、両面テープ２６により各スケール部を測定対象物２５に固定する場合について述べたが、本発明はこれに限定するものではなく、熱導電率が高く、スケール部及び測定対象物が伸びても、追従して剥離ないような素材であればよく、例えば、高熱導電性の接着テープ及び接着剤等を使用することができる。

（ａ）は本実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すヘッドユニットの構成を示す断面図である。（ａ）は図１に示す第１実施形態のリニアスケールの基準温度における状態を示す模式図であり、（ｂ）は熱膨張した状態を示す模式図である。横軸に第１及び第２のスケール部における熱膨張率の差をとり、縦軸に誤差の最大値をとって、第１及び第２のスケール部における熱膨張率の差と誤差の最大値との関係を示すグラフ図である。（ａ）は横軸にスケールの目盛りをとり、縦軸に誤差をとって、第１実施形態のリニアスケール及び従来のリニアスケールにおける温度分布による測定誤差を示すグラフ図であり、（ｂ）は（ａ）に示す第１実施形態のリニアスケールにおける温度変化部の測定誤差を拡大して示すグラフ図である。（ａ）は本実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、（ｂ）はその読み取り部における断面図である。（ａ）は本実施形態における第１のスケール部１１を示す平面図であり、（ｂ）はその着磁状態を示す平面図であり、（ｃ）はＭＲヘッド１９の取り付け位置を示す側面図である。（ａ）は本実施形態のリニアスケールにおけるＭＲヘッド対を示す模式図であり、（ｂ）は横軸に磁界強度をとり、縦軸にＭＲ抵抗値をとって、（ａ）に示すＭＲヘッド対により出力されるデータを示すグラフ図である。（ａ）は本発明の第３実施形態のリニアスケールを示す平面図であり、（ｂ）はその読み取り部における断面図であり、（ｃ）は検出器の位置を示す拡大図である。

符号の説明

１、１１、２１；第１のスケール部２、１２、２２；第２のスケール部３、１３、２３；ヘッドユニット４、１４、２４；非可動部６；光源７；コリメートレンズ８；固定スリット部材９；光学検出器１０；光１６、２６；両面テープ１７；目盛り１８ａ；第１のＭＲヘッド対１８ｂ；第２のＭＲヘッド対１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ、２９；ＭＲヘッド２５；測定対象物ｘ；移動方向

Claims

基準点からの距離を求めるリニアスケールにおいて、前記基準点から平行に延び温度変化により前記基準点からの長さが変化する２本のスケール部と、前記２本のスケール部上における前記基準点からの目盛りを読み取る検出器と、を有し、前記２本のスケール部は熱膨張率が相違し、一方のスケール部の熱膨張率をα_１、他方のスケール部の熱膨張率をα_２とし、前記検出器による一方のスケール部の目盛りの読み取り値をａ、他方のスケール部の目盛りの読み取り値をｂとしたとき、前記基準点からの距離の真値Ｌは下記数式により求まることを特徴とするリニアスケール。
前記検出器は測定対象物と共に移動し、前記検出器の前記基準点からの距離の真値Ｌを求めることにより、前記測定対象物の移動量を求めることを特徴とする請求項１に記載のリニアスケール。
前記２本のスケール部は、一方がＣｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金により形成され、他方がＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアスケール。
前記一方のスケール部の熱膨張率α_１と、前記他方のスケール部の熱膨張率α_２との差が０．５×１０^−６以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアスケール。
前記２本のスケール部は、磁気的に又は光学的に読み取り可能な目盛りが記録されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリニアスケール。