JP6178115B2 - 測長装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば金属加工用の工作機械や産業機械、ロボット等に用いられる測長装置に関し、特に、自身の温度変化による測定精度の劣化を抑止するようにした測長装置に関するものである。

各種の工作機械や産業用ロボット等の本体機器には、テーブル等の可動部の移動量や移動位置を検出するための測長装置が備え付けられている。

一般にこの種の測長装置は、目盛が記録されたスケール本体と、上記スケール本体に対し相対的にスライド可能に設けられ、上記スケール本体に記録された目盛を検出するセンサを備えたスライダユニットとにより構成されている。

例えば、工作機械等の基準面側に長尺のスケール本体が取り付けられ、工具台（移動テーブル）側には、スライダユニットが上記スケール本体と対向するように設けられる。

この場合、スケール本体とスライダユニットとが相対的に移動され、その移動に伴って、目盛り検出信号がセンサにより得られ、測長装置（リニアエンコーダ）として使用される。

すなわち、上記センサにより得られる目盛り検出信号は、信号処理部に供給され、波形成形処理や補間処理などの各種信号処理が施されることにより、上記スケール本体とスライダユニットとの相対的移動距離を示す測長情報や絶対位置情報に変換される。

上記信号処理部は、上記スライダユニットを支持する支持部（キャリア）を設けたヘッド部筐体内に収納され、上記ヘッド部筐体がカバーにより閉じられることにより、実際の使用環境で切削油などから保護される。

ところで、このような構造の測長装置では、上記スケール本体に対し相対移動可能に設置されるスライダユニットの支持構造の機械的な位置ずれや取り付け誤差、構成部品の部品公差などが検出精度誤差の原因になる。

そこで、スライダユニットを上記スケール本体に対する相対移動方向の片側でカップリング部材を介して支持する構造のキャリアを用いるようにしたスケール装置が先に提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような構造のキャリアを用いることにより、取付誤差、部品公差、あるいは組立誤差等に起因する検出精度誤差が修正され、キャリアとスライダとの間で伝達される力が高い精度となり、極めて精度の高い測定が可能となる。

特開平５−８７５５２号公報

ところで、上述の如く、スケール本体に対する相対移動方向の片側でカップリング部材を介してスライダユニットを支持する構造のキャリアを採用することにより、取付誤差、部品公差、あるいは組立誤差等に起因する検出精度誤差を修正して極めて精度の高い測定が可能となるのであるが、より高精度の測長結果を得るためには、スライダユニットを支持する構造のキャリアに温度変化による変形が生じないようにする必要がある。

従来、温度変動環境で使用する際の、ヘッド部筐体の変形を避けるため、ヘッド部筐体とカバーの材質は同材質とするか、異なる材質であっても、寸法のばらつきや、相互の部品の干渉を避けるために、ヘッド部筐体とカバーとは隙間を設けるのが通常設計となっていた。

しかしながら、従来の設計手法では、ヘッド部筐体内に収納されている信号処理部が発熱すると、ヘッド部筐体が発熱の影響を受け、大きく変形してしまうことがあり、上記ヘッド部筐体の変形に伴い、スライダユニットを支持するキャリアにも変形が生じてしまい、測定誤差となってしまう。

そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に鑑み、ヘッド部筐体と一体に設けられた支持部により支持されたスライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する上記ヘッド部筐体の熱変形による位置ずれを抑え、高い精度の測長を可能にした測長装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明では、スケール本体に記録された目盛を検出するセンサにより得られる検出信号が供給される信号処理部を収納するヘッド部筐体内の発熱部分である上記信号処理部の近傍領域であって、上記ヘッド部筐体の取り付け固定点よりも上記ヘッド部筐体の連結部側の壁縁に沿った領域に、上記ヘッド部筐体が取り付け固定される被取り付け面への接触面を設け、上記ヘッド部筐体の上記連結部側の側縁の熱を上記接触面を介して上記被取り付け面に伝達することにより、上記ヘッド部筐体と上記連結部を介して一体に設けられた支持部により支持されたスライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える。

すなわち、本発明は、目盛が記録されたスケール本体と、上記スケール本体に対し相対的にスライド可能に設けられ、上記スケール本体に記録された目盛を検出するセンサを備えたスライダユニットと、上記センサにより得られる検出信号が供給される信号処理部を収納したヘッド部筐体とにより構成され、上記ヘッド部筐体と連結部を介して一体に設けられた支持部により、上記スライダユニットが支持された測長装置であって、少なくとも上記ヘッド部筐体内の発熱部分である上記信号処理部の近傍領域であって、上記ヘッド部筐体の取り付け固定点よりも上記ヘッド部筐体の上記連結部側の壁縁に沿った領域に、上記ヘッド部筐体が取り付け固定される被取り付け面への接触面を有し、上記ヘッド部筐体から上記連結部に伝達される熱量を減少させ、上記支持部により支持された上記スライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第１の熱変形抑止手段と、上記支持部による上記センサの支持点よりも上記スライダユニットのスライド方向の外側まで延長した延長部を上記連結部に有し、上記支持部により支持された上記スライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第２の熱変形抑止手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る測長装置において、上記連結部の筐体側端部は、例えば、上記接触面のある縁部に突設されているものとすることができる。

また、本発明に係る測長装置において、上記接触面は、例えば、上記ヘッド部筐体の上記連結部側の壁縁に沿って少なくとも上記連結部の全長に亘って形成されているものとすることができる。

さらに、本発明に係る測長装置において、上記連結部は、例えば、上記ヘッド部筐体から上記支持部に向かって上記スライダユニットのスライド方向に拡幅された板状に形成され、上記支持部が設けられた長縁部分にスライド方向と交叉するスリットを有するものとすることができる。

本発明では、ヘッド部筐体の連結部側の側縁の熱を接触面を介して上記ヘッド部筐体の被取り付け面に伝達することにより、上記ヘッド部筐体と上記連結部を介して一体に設けられた支持部により支持されたスライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑え、高い精度の測長を可能にした測長装置を提供することができる。

本発明を適用した測長装置の構成を示す外観斜視図である。 上記測長装置の一部縦断側面図である。 上記測長装置のヘッド部の外観を示す斜視図であり、（Ａ）は上記ヘッド部を斜め上方から見て示した外観斜視図、（Ｂ）は、上記ヘッド部を裏返して斜め上方から見て示した外観斜視図である。 上記ヘッド部の分解斜視図である。 上記ヘッド部の側面図である。 上記測長装置の設置状態を示す外観斜視図である。 上記測長装置の一部横断平面図である。 上記測長装置と従来の測長装置におけるヘッド部筐体からの熱の伝達状態を示す要部断面であり、（Ａ）は従来の測長装置におけるヘッド部筐体からの熱の伝達状態を示し、（Ｂ）は本発明を適用した測長装置におけるヘッド部筐体からの熱の伝達状態を示す。 従来の測長装置と上記測長装置における各ヘッド部の熱変形状態示す平面図であり、（Ａ）は従来の測長装置におけるヘッド部の熱変形状態を示し、（Ｂ）は本発明に係る上記測長装置におけるヘッド部の熱変形状態を示している。 従来の測長装置における熱変形前後における支持部の変形量を示す図である。 上記測長装置におけるヘッド部の連結部に延長部を設けた上記ヘッド部の底面図である。 上記ヘッド部の連結部における延長部の有無によるスライダ支持部の変形量の変化を比較して示す図である。 上記連結部に延長部を設けたヘッド部の熱変形状態を示す平面図である。 上記測長装置におけるヘッド部筐体の温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較して示す図である。 上記測長装置における連結部の温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較して示す図である。 上記測長装置におけるスライダユニットの温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較して示す図である。 上記測長装置におけるキャリア変形量の変化状況を従来の測長装置の場合と比較して示す図である。 上記測長装置におけるヘッド部の連結部に更にスリット設けた上記ヘッド部の底面図である。 上記連結部にスリットを設けたヘッド部の熱変形状態を示す平面図である。 測長装置の改良前後のキャリア変形シミュレーションの結果を一覧にして示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明は、例えば図１、図２に示すような構成の測長装置１００に適用される。図１は、本発明を適用した測長装置１００の構成を示す外観斜視図であり、図２は、上記測長装置１００の一部縦断側面図である。

この測長装置１００は、スケール部１０とヘッド部２０からなる。

スケール部１０は、目盛が記録された長尺なスケール本体１１と、このスケール本体１１を収納したスケールケース１２からなる。スケールケース１２は、スケール本体１１の長手方向に沿って一側が開放されている。

ヘッド部２０は、上記スケール本体１１に対し相対的にスライド可能に設けられスライダユニット３０と、カバー４１により閉じられたヘッド部筐体４０とにより構成されている。また、このヘッド部２０は、上記ヘッド部筐体４０と一体に設けられ、上記カバー４１と対向する壁４２から突設された連結部４３を備え、上記スライダユニット３０が、上記連結部４３の先端側両端部分に設けられた支持部４３Ａ，４３Ｂにより、上記スケールケース１２内において、上記スケール本体１１に対する相対移動方向の両側で支持されている。

なお、上記スケール本体１１は、例えば計測方向の絶対値を表すＭコードパターン（アブソリュートパターン）を磁気記録したアブソリュート（ＡＢＳ）トラックと、上記計測方向に沿ってＳ極とＮ極が交互に規則正しく並んだインクリメンタル（ＩＮＣ）トラックを有する磁気スケールである。

上記ヘッド部２０を斜め上方から見て示した外観斜視図及び上記ヘッド部２０を裏返して斜め上方から見て示した外観斜視図を図３の（Ａ），（Ｂ）に示す。図３の（Ａ），（Ｂ）に示すように、スライダユニット３０には、上記スケール本体１１に記録された目盛を検出するセンサ３１が上記スケール本体１１との対向面に設けられている。

そして、この測長装置１００は、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すように、上記ヘッド部筐体４０の上面壁及び下面壁の上記連結部４３側の壁縁に沿った領域に、上記ヘッド部筐体４０が取り付け固定される被取り付け面への接触面４６Ａ，４６Ｂを有する。

また、上記ヘッド部２０の分解斜視図及び組み立てた状態の側面図を図４及び図５に示すように、ヘッド部筐体４０には、上記センサ３１により得られる検出信号が供給される信号処理部４４等が収納されている。そして、このヘッド部筐体４０は、上記信号処理部４４等を収納した状態で、上記カバー４１が螺子５０により取り付けられて密閉されている。また、上記連結部４３は、その筐体側端部が上記接触面４６Ｂのある縁部に突設されている。

なお、この測長装置１００では、上記センサ３１として、上記スケール本体１１に磁気記録されたアブソリュート（ＡＢＳ）トラックとインクリメンタル（ＩＮＣ）トラックから目盛情報を検出する例えばＭＲセンサが用いられている。

そして、この測長装置１００において、上記ヘッド部筐体４０及び該ヘッド部筐体４０と一体に設けられた支持部４３Ａ，４３Ｂはアルミニウムからなり、上記カバー４１は亜鉛からなる。ここで、亜鉛の線膨張率は２７×１０^−６／℃であり、アルミニウムの線膨張率（２１×１０^−６／℃）よりも大きい。

この測長装置１００は、例えば、図６の外観斜視図に示すように、上記スケール本体１１をスケールケース１２に収納してなるスケール部１０が、取り付け基板１１０を介して工作機械等の基準面側に取り付けられ、上記スケールケース１２内において、上記スケール本体１１に対する相対移動方向の片側で上記スライダユニット３０を支持する支持部４３Ａ，４３Ｂが一体に設けられ、上記センサ３１により得られる検出信号が供給される信号処理部４４を収納し、カバー４１により閉じられたヘッド部筐体４０とにより構成される上記ヘッド部２０が取り付け基板１２０を介して工具台（移動テーブル）側に取り付けられて使用される。上記ヘッド部筐体４０には、その横断平面面を図７に示すように、２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂが設けられており、上記ヘッド部２０は、上記２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂに挿入される螺子７１Ａ，７１Ｂにより上記取り付け基板１２０に取り付け固定される。

この測長装置１００では、このように上記ヘッド部筐体４０に設けられた２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂに挿入される螺子７１Ａ，７１Ｂにより上記ヘッド部２０が上記取り付け基板１２０に取り付け固定されるので、上記ヘッド部筐体４０に一体的に設けられた上記支持部４３Ａ，４３Ｂにより支持された上記スライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点、すなわち、上記取り付け基板１２０に螺子７１Ａ，７１Ｂにより取り付け固定される上記ヘッド部筐体４０に設けられている上記２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの位置に対する上記スライダユニット３０の位置及び姿勢が変化すると測定誤差が発生することになる。すなわち、上記ヘッド部筐体４０に内蔵された上記信号処理部４４等が消費電力の影響で発熱すると、その熱の影響で、上記ヘッド部２０が膨張、変形し、上記ヘッド部２０に支持されたセンサ３１が上記ヘッド部２０の膨張、変形に伴い移動してしまい、測定値に誤差を生じる。

そこで、この測長装置１００において、上記ヘッド部筐体４０の上面壁及び下面壁の上記連結部４３側の壁縁４２に沿った領域に設けられた上記接触面４６Ａ，４６Ｂ、すなわち、この本発明の実施の形態における上記ヘッド部筐体４０が取り付け固定される被取り付け面への接触面４６Ｂは、上記ヘッド部筐体４０から上記連結部４３に伝達される熱量を減少させ、上記支持部４３Ａ，４３Ｂにより支持された上記スライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点、すなわち、上記取り付け基板１２０に螺子７１Ａ，７１Ｂにより取り付け固定される上記ヘッド部筐体４０に設けられている上記２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの位置に対する位置ずれを抑える第１の熱変形抑止手段として機能するようになっている。

なお、この測長装置１００は、上記接触面４６Ａが被取り付け面に接触する状態に設置すれば、上記接触面４６Ａが第１の熱変形抑止手段として機能する。

上記取り付け基板１２０に螺子７１Ａ，７１Ｂにより取り付け固定される上記２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの周囲の円環状の領域のみを被取り付け面への接触面としたヘッド部筐体４０’を従来の測長装置のヘッド部２０’では備えていたので、図８の（Ａ）に示すように、従来の測長装置のヘッド部２０’では、上記ヘッド部筐体４０’から上記連結部４３’に大量の熱が伝達されてしまっていたが、本発明の実施の形態に係る測長装置１００では、上記ヘッド部筐体４０に設けられた２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂに挿入される螺子７１Ａ，７１Ｂにより上記ヘッド部２０が上記取り付け基板１２０に取り付け固定され、上記接触面４６Ｂが上記取り付け基板１２０の被取り付け面に接触した状態となり、図８の（Ｂ）に示すように、上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の側縁の熱を上記接触面４６Ｂを介して上記取り付け基板１２０の面に伝達することにより、上記ヘッド部筐体４０から上記連結部４３に伝達される熱量を減少させることができる。

この測長装置１００では、上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の壁縁に沿って少なくとも上記連結部４３の全長に亘って上記接触面４６Ａ，４６Ｂが形成される。

ここで、従来の測長装置では上記２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの周囲の円環状の領域のみを被取り付け面への接触面としたヘッド部筐体４０’を備えるものとなっていた。従来の測長装置におけるヘッド部２０’の熱変形の様子をシミュレーションした結果を図９の（Ａ）に示すとともに、本発明を適用した上記測長装置１００におけるヘッド部２０の熱変形の様子をシミュレーションした結果を図９の（Ｂ）に示す。図９の（Ａ）,（Ｂ）に示すように、熱変形前後における支持部４３Ｂ’の変形量は、従来の測長装置におけるヘッド部２０’ではΔ１であった対し、上記測長装置１００におけるヘッド部２０の支持部４３Ｂの変形量は、Δ２に減少している。

すなわち、この測長装置１００では、上記ヘッド部筐体４０に設けられた２つの取り付け穴７０Ａ，７０Ｂに挿入される螺子７１Ａ，７１Ｂにより上記ヘッド部２０が上記取り付け基板１２０に取り付け固定され、上記接触面４６Ｂが上記取り付け基板１２０の被取り付け面に接触した状態となり、上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の側縁の熱を上記接触面４６Ｂを介して上記被取り付け面に伝達することにより、上記ヘッド部筐体４０から上記連結部４３に伝達される熱量を減少させ、上記ヘッド部筐体４０と上記連結部４３を介して一体に設けられた支持部４３Ａ，４３Ｂにより支持されたスライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第１の熱変形抑止手段として機能している。

このように、この測長装置１００では、上記接触面４６Ｂが上記第１の熱変形抑止手段として機能することにより、上記ヘッド部筐体４０と上記連結部４３を介して一体に設けられた支持部４３Ｂにより支持されたスライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する位置ずれを抑え、高い精度の測長を行うことができる。

なお、この測長装置１００では、上記アルミニウムからなる上記ヘッド部筐体４０よりも線膨張率の大きな亜鉛からなる上記カバー４１は、上記ヘッド部筐体４０よりも大きく熱膨張するので、上記カバー４１の熱変形による応力を上記ヘッド部筐体４０に伝達する構造を採用することにより、上記支持部４３Ａ，４３Ｂにより支持された上記スライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する上記ヘッド部筐体４０の熱変形による位置ずれを抑えるようにしている。すなわち、上記ヘッド部筐体４０に内蔵された上記信号処理部４４等が消費電力の影響で発熱すると、その熱の影響で、上記ヘッド部２０が膨張、変形し、上記ヘッド部２０に支持されたセンサ３１が上記ヘッド部２０の膨張、変形に伴い移動してしまい、測定値に誤差を生じるが、この測長装置１００では、上記信号処理部４４等を収納設置する上記ヘッド部筐体４０を閉じる上記カバー４１を、上記ヘッド部筐体４０の材質とは異なる線膨張係数の材質とし、ヘッド部２０が温度上昇した際に、上記カバー４１の膨張が、上記ヘッド部筐体４０の変形を打ち消す効果を生むように配置することで、所謂バイメタル効果により熱変形による測定誤差を低減させるようにしている。なお、上記カバー４１の熱膨張による測定誤差を低減させる機能は、上記カバー４１の断面積を大きくして熱膨張力を高め、バイメタル効果を高めることで、より効果を発揮することができる。

そして、この測長装置１００では、上述の如く、上記取り付け基板１２０の被取り付け面に接触する上記接触面４６Ｂの接触面積面を広げることにより、熱流を流れやすくして、連結部４３側の温度上昇を低減するようにしているが、上記取り付け基板１２０の被取り付け面に接触する上記接触面４６Ｂは、その面精度が重要であるためむやみに広げることはできず、また、フライス加工により形成されることになるので、剛性の高い箇所に設ける必要がある。そこで、連結部４３側に流れる熱流を低減すれば、スライダ支持点の変動を抑えられるので、この測長装置１００では、少なくとも上記ヘッド部筐体４０内の発熱部分の近傍領域であって、上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点、すなわち、上記取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの位置よりも上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の壁縁に沿った領域を上記接触面とすることにより、連結部４３側寄りに接触面積を広げ、連結部４３側へ流れ込む熱流を小さくし、連結部４３側の温度を下げるようにしている。

なお、この測長装置１００における接触面４６Ａ，４６Ｂの候補領域を、図７にハッチングを付して示してある。接触面４６Ａ，４６Ｂのある面積を取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの中心を結んだ仮想線で分割した場合に、連結部４３側の方が接触面積の割合が高くなっている。

この測長装置１００では、少なくとも上記ヘッド部筐体４０内の発熱部分の近傍領域であって、上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点よりも上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の壁縁に沿った領域に設けられた接触面４６Ｂを介して、上記ヘッド部筐体４０の上記連結部４３側の側縁の熱を上記被取り付け面に伝達することにより、上記カバー４１の膨張による測定誤差の低減機能を損なうことなく、上記ヘッド部筐体４０から上記連結部４３に伝達される熱量を減少させ、上記支持部４３Ｂにより支持された上記スライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第１の熱変形抑止手段として機能するので、上記ヘッド部筐体２０と上記連結部４３を介して一体に設けられた支持部４３Ｂにより支持されたスライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する位置ずれを抑え、高い精度の測長を行うことができる。

ここで、ヘッド部筐体４０の温度上昇を３℃に固定した状態で、連結部４３の温度を０〜３℃まで０．５℃刻みで変化させた場合の、上記連結部４３の変形量をシミュレーションしたところ、図１０の（Ａ）に示すように、連結部４３’の温度上昇とともに矢印方向にスライダ支持点が変動し、従来の測長装置におけるヘッド部２０’における支持部４３Ｂ’の変形量Δ１は、図１０の（Ｂ）に示すように、０〜３℃の温度変化で約２．６６μｍであった。

それに対し、上記測長装置１００のように接触面積を広げた接触面４６Ｂを有するヘッド部２０における支持部４３Ｂの変形量Δ２は、０〜３℃の温度変化で約１．９９μｍに減少する結果が得られた。

また、図１１に示すように、従来の測長装置における連結部４３’に延長部４３Ｄ’を設け、温度上昇によるヘッド部筐体４０’で発生した応力を支持部４３Ｂ’に伝え、スライダ支持点を熱膨張方向と逆方向に変形させるようにしたところ、図１２に延長部４３Ｄ’の有無によるスライダ支持部４３Ｂ’の変形量の変化を比較して示すように、ヘッド部２０’における支持部４３Ｂ’の変形量Δ３’は、上記変形量Δ１よりも減少することが判明した。

そして、上記測長装置１００において、上記支持部４３Ｂによる上記センサ３１の支持点よりも上記スライダユニット３０のスライド方向の外側まで上記連結部４３を延長した延長部４３Ｄを設け、温度上昇によるヘッド部筐体４０で発生した応力をスライダユニット３０の支持部４３Ｂに伝え、スライダ支持点を熱膨張方向と逆方向に変形させるようにしたところ、図１３に示すように、上記測長装置１００におけるヘッド部２０の支持部４３Ｂの変形量は、上記変形量Δ２よりも小さなΔ３となった。

上記支持部４３Ｂの変形量Δ３は、０〜３℃の温度変化で約１．６μｍに減少している結果が得られた。

すなわち、上記測長装置１００において、上記支持部４３Ｂによる上記センサ３１の支持点よりも上記スライダユニット３０のスライド方向の外側まで上記連結部４３を延長した延長部４３Ｄは、上記支持部４３Ｂにより支持された上記スライダユニット３０の上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第２の熱変形抑止手段として機能する。

ここで、上記第１の熱変形抑止手段として機能する上記接触面４６Ｂ、及び、上記第２の熱変形抑止手段として機能する上記延長部４３Ｄを備える測長装置１００におけるヘッド部筐体４０、連結部４３、スライダユニット３０の各温度の上昇状況を測定した実験結果を、上記接触面４６Ｂ及び上記延長部４３Ｄを備えていない従来の測長装置におけるヘッド部筐体４０’、連結部４３’、スライダユニットの各温度の上昇状況の測定した実験結果とともに図１４，図１５，図１６に示すとともに、キャリア変形量の変化状態を図１７に示す。

すなわち、上記測長装置１００におけるヘッド部筐体４０の温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較した実験結果を図１４に示すように、従来の測長装置では、ヘッド部筐体４０’の温度が０℃から６０分程度で３℃まで上昇して安定状態になっていたが、本発明を適用した上記測長装置１００では、同じ加熱条件で、ヘッド部筐体４０の温度が０℃から６０分程度で２℃まで上昇して安定状態になり、従来の測長装置よりも１℃程度 低い安定状態になっている。

また、上記測長装置１００における連結部４３の温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較した実験結果を図１５に示すように、従来の測長装置では、ヘッド部筐体４０’の温度が０℃から６０分程度で約３℃まで上昇して安定状態になるのにともない、連結部４３’の温度は０℃から６０分程度で約２．５℃まで上昇しているのに対し、本発明を適用した上記測長装置１００では、同じ加熱条件で、ヘッド部筐体４０の温度が０℃から６０分程度で約２℃まで上昇して安定状態になるのにともない約１．８℃まで上昇して、従来の測長装置よりも約０．８℃程度低い安定状態になっている。

さらに、上記測長装置１００におけるスライダユニット３０の温度上昇の状況を従来の測長装置の場合と比較した実験結果を図１６に示すように、従来の測長装置では、ヘッド部筐体４０’の温度が０℃から６０分程度で約３℃まで上昇して安定状態になるのにともない、スライダユニットの温度は０℃から６０分程度で約２．７℃まで上昇しているのに対し、本発明を適用した上記測長装置１００では、同じ加熱条件で、 ヘッド部筐体４０の温度が０℃から６０分程度で約２℃まで上昇して安定状態になるのにともない、スライダユニット３０の温度は、１．９℃まで上昇して、従来の測長装置よりも約０．９℃程度低い安定状態になっている。

そして、上記測長装置１００におけるスライダユニット３０を支持している支持部４３Ｂの変形量の状況を従来の測長装置の場合と比較した実験結果を図１７に示すように、従来の測長装置における支持部４３Ｂでは１．７μｍ程度の変形量であったのに対し、本発明を適用した上記測長装置１００では、同じ加熱条件で、ヘッド部筐体４０の温度が０℃から６０分程度で約２℃まで上昇して安定状態になるのにともない、支持部４３Ｂの変形量は、１μｍ程度に減少している。

このように、この測長装置１００では、上記第１の熱変形抑止手段として機能する上記接触面４６Ｂ、及び、上記第２の熱変形抑止手段として機能する上記延長部４３Ｄを備えることにより、上記ヘッド部筐体４０と上記連結部４３を介して一体に設けられ、上記スライダユニット３０を支持している支持部４３Ｂの上記ヘッド部筐体４０の取り付け固定点、すなわち、上記取り付け穴７０Ａ，７０Ｂの位置に対する位置ずれを抑え、さらに高い精度の測長を行うことができる。

さらに、この測長装置１００において、上記連結部４３は、図１８に示すように、上記ヘッド部筐体４０から上記支持部４３Ａ，４３Ｂに向かって上記スライダユニット３０のスライド方向に拡幅された板状に形成され、上記支持部４３Ａ，４３Ｂが設けられた長縁部分にスライド方向と交叉するスリット４５を設けることにより、剛性を低下させて熱変形効果を高めることができる。

上記スリット４５を有する連結部４３を一体に設けたヘッド部筐体４０を備えるヘッド部２０では、その熱変形状態を図１９の平面図に示すように、上記ヘッド部２０の支持部４３Ｂの変形量は、さらに減少してΔ４となる。すなわち、上記連結部４３にスリット４５を設けることにより、剛性を低下させて熱変形効果を高めることができる。

具体的には、上記支持部４３Ｂの変形量Δ４は、０〜３℃の温度変化で約１．４２μｍに減少する結果が得られている。

すなわち、上記測長装置１００では、改良前後のキャリア変形シミュレーションの結果を一覧にして図２０に示すように、改良前の従来の状態Ａでは、ヘッド部２０’における支持部４３Ｂ’の変形量Δ１は、０〜３℃の温度変化で約２．６６μｍであったの対し、接触面積を広げた接触面４６Ｂを設ける改良を施した状態Ｂでは、ヘッド部２０における支持部４３Ｂの変形量Δ２が０〜３℃の温度変化で約１．９９μｍに減少し、また、上記連結部４３を延長した延長部４３Ｄを設ける改良を施した状態Ｃでは、ヘッド部２０における支持部４３Ｂの変形量Δ３が０〜３℃の温度変化で約１．６μｍに減少し、さらに、連結部４３にスリット４５を設ける改良を施した状態Ｄでは、ヘッド部２０における支持部４３Ｂの変形量Δ３が０〜３℃の温度変化で約１．４２μｍに減少する結果が得られており、上記改良によりヘッド部筐体４０に内蔵された信号処理のための基板の発熱の影響によるヘッド部筐体４０の変形を抑えて、測定誤差を低減させることができる。

なお、上記測長装置１００では、上記カバー４１と対向する壁４２から支持部４３Ａ，４３Ｂによりスライダユニット３０をスライド方向の両側で支持するようにしたが、支持部４３Ｂのみで上記スライダユニット３０を片持ち支持する構造とすることできる。

また、上記測長装置１００では、例えば計測方向の絶対値を表すＭコードパターン（アブソリュートパターン）を磁気記録したアブソリュート（ＡＢＳ）トラックと、上記計測方向に沿ってＳ極とＮ極が交互に規則正しく並んだインクリメンタル（ＩＮＣ）トラックを有する磁気スケールを上記スケール本体１１として備える磁気式の測長装置に本発明を適用したが、本発明は、磁気式の測長装置にのみに限定されるものでなく、光学スケールをスケール本体として備える光学式の測長装置等、他の方式の測長装置に適用しても、ヘッド部筐体４０に内蔵された信号処理のための基板の発熱の影響によるヘッド部筐体４０の変形を抑えて、測定誤差を低減させることができ、スケール本体１１が取付けられる装置の性能を向上させることが可能になる。

１０ スケール部、１１ スケール本体、１２ スケールケース、２０ ヘッド部、３０ スライダユニット、３１ センサ、４０ ヘッド部筐体、４１ カバー、４２ 壁、４３ 連結部、４３Ａ，４３Ｂ 支持部、４３Ｄ 延長部、４４ 信号処理部、４６Ａ，４６Ｂ 接触面、５０ 螺子、７０Ａ，７０Ｂ 取り付け穴、７１Ａ，７１Ｂ 螺子、１００ 測長装置、１１０，１２０ 取り付け基板

Claims (4)

1. 目盛が記録されたスケール本体と、上記スケール本体に対し相対的にスライド可能に設けられ、上記スケール本体に記録された目盛を検出するセンサを備えたスライダユニットと、上記センサにより得られる検出信号が供給される信号処理部を収納したヘッド部筐体とにより構成され、上記ヘッド部筐体と連結部を介して一体に設けられた支持部により、上記スライダユニットが支持された測長装置であって、
   少なくとも上記ヘッド部筐体内の発熱部分である上記信号処理部の近傍領域であって、上記ヘッド部筐体の取り付け固定点よりも上記ヘッド部筐体の上記連結部側の壁縁に沿った領域に、上記ヘッド部筐体が取り付け固定される被取り付け面への接触面を有し、上記ヘッド部筐体から上記連結部に伝達される熱量を減少させ、上記支持部により支持された上記スライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第１の熱変形抑止手段と、
   上記支持部による上記センサの支持点よりも上記スライダユニットのスライド方向の外側まで延長した延長部を上記連結部に有し、上記支持部により支持された上記スライダユニットの上記ヘッド部筐体の取り付け固定点に対する位置ずれを抑える第２の熱変形抑止手段を備えることを特徴とする測長装置。
2. 上記連結部の筐体側端部は、上記接触面のある縁部に突設されていることを特徴とする請求項１記載の測長装置。
3. 上記接触面は、上記ヘッド部筐体の上記連結部側の壁縁に沿って少なくとも上記連結部の全長に亘って形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の測長装置。
4. 上記連結部は、上記ヘッド部筐体から上記支持部に向かって上記スライダユニットのスライド方向に拡幅された板状に形成され、上記支持部が設けられた長縁部分にスライド方向と交叉するスリットを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の測長装置。