JP7147162B2 - 磁気スケールおよび磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は、複数の磁気応答部材と複数の非磁気応答部材が交互に並んで配置された磁気スケール、および、当該磁気スケールを備える磁気センサに関する。

従来、旋盤等の工作機械において、切削熱や機械運転に伴う各部位の発熱のために主軸の軸心と工具の刃先間の主軸半径方向の距離が変動してしまう課題が知られている。この課題に対して、基準位置からの主軸の軸心位置と、刃先が設けられた刃物台の端面の位置とを磁気式のリニアセンサにより実測することで、主軸の軸心と、刃物台の端面の位置と間の距離を演算して、主軸台に対する刃物台の相対的な移動量の補正値を求める技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、磁気式のリニアセンサが開示されている。このリニアセンサは、磁性体と非磁性体とを直線変位方向に沿って複数繰り返して設けて成るロッド（スケール）を磁気ヘッドで読み取る構成である。リニアセンサのロッドの磁性体の材質は、鉄やニッケルであることが例示されており、非磁性体の材質は、銅やアルミニウムであることが例示される。

特開２０１１－９３０６９号公報 特開平１０－１５３４０２号公報

しかしながら、特許文献２において例示された材質は、いずれも温度変化に伴う熱変位量が大きく、周囲環境の温度変化に伴ってロッド自体も熱変位しやすい構成である。このため、ミクロンオーダーの加工精度が要求される工作機械には、これらの材質による磁気スケールを備えたリニアセンサをそのまま適用することができなかった。つまり、工作機械自体の熱変位だけでなく、磁気式のリニアセンサの熱変位も考慮する必要があった。

そこで、本発明は、かかる問題に鑑みて為されたものであって、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定できる磁気スケールなどを提供する。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る磁気スケールは、所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、位置検出方向に沿って並ぶ複数の磁気応答部材と、前記所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、前記複数の磁気応答部材のそれぞれが互いに所定の間隔を空けた状態で、前記複数の磁気応答部材を固定する支持体と、を備え、前記複数の磁気応答部材のうちの１つは、前記位置検出方向における少なくとも一方側の最外端に配置される。

これによれば、低熱膨張材料から構成される複数の磁気応答部材が、所定の間隔を空けた上で、低熱膨張材料から構成される支持体に固定されている。つまり、複数の磁気応答部材が支持体に固定されていることで構成されている組立体は、温度変化があったとしても熱変形しにくいため、温度が上昇しても膨張しにくい構成である。このため、温度上昇に伴い、磁気スケール全体の位置検出方向における長さが変化することを抑制することができる。このように、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定することができる。

また、前記複数の磁気応答部材のそれぞれと、当該磁気応答部材に隣り合う磁気応答部材までの間には、空間が形成されていてもよい。

このため、温度上昇に伴い、複数の磁気応答部材に位置検出方向における力が付与されることを抑制することができる。よって、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定することができる。

また、前記支持体は、前記位置検出方向に長い長尺の支持軸であり、前記複数の磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔に前記支持体が挿通された状態で、それぞれが前記所定の間隔を空けて前記支持体に固定されていてもよい。

これによれば、複数の磁気応答部材を、長尺の支持軸である支持体の長手方向に所定の間隔を空けた位置で固定することが容易にできる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材の間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

また、さらに、前記複数の磁気応答部材と前記位置検出方向に沿って交互に配置される複数の非磁気応答部材を備え、前記複数の非磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記支持体が挿通されていてもよい。

これによれば、複数の非磁気応答部材を複数の磁気応答部材および支持体の組立体の複数の磁気応答部材の間に配置して挟み込むことにより、複数の非磁気応答部材の熱膨張を抑え込む構成としている。このため、例えば複数の非磁気応答部材が所定の熱膨張率よりも高い材料により構成されている場合であっても、磁気スケール全体の位置検出方向における長さが長くなることを抑制することができる。これにより、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定することができる。また、複数の非磁気応答部材は、第２の貫通孔を有し、支持体は複数の非磁気応答部材に挿通されるため、複数の非磁気応答部材を複数の磁気応答部材の間に容易に配置することができる。

また、前記支持体は、短尺の連結軸であり、その両端が前記複数の磁気応答部材のうち隣り合う２つの磁気応答部材に固定されていてもよい。

このため、位置検出方向における支持体の長さを所定の間隔として、複数の磁気応答部材を配置することが容易にできる。

また、前記磁気スケールは、複数の前記支持体を備え、前記複数の磁気応答部材と、前記複数の支持体とは、前記位置検出方向に沿って交互に配置され、互いに一体に形成されていてもよい。

このため、複数の磁気応答部材と複数の支持体との構成の強度を向上させることができる。

また、さらに、前記複数の磁気応答部材と前記位置検出方向に沿って交互に配置される複数の非磁気応答部材を備え、前記複数の非磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記支持体が挿通されていてもよい。

これによれば、複数の非磁気応答部材を複数の磁気応答部材および支持体の組立体の複数の磁気応答部材の間に配置して挟み込むことにより、複数の非磁気応答部材の熱膨張を抑え込む構成としている。このため、例えば複数の非磁気応答部材が所定の熱膨張率よりも高い材料により構成されている場合であっても、磁気スケール全体の位置検出方向における長さが長くなることを抑制することができる。これにより、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定することができる。また、複数の非磁気応答部材は、第２の貫通孔を有し、支持体は複数の非磁気応答部材に挿通されるため、複数の非磁気応答部材を複数の磁気応答部材の間に容易に配置することができる。

また、互いに隣り合う前記磁気応答部材と前記非磁気応答部材との間には、隙間が形成されていてもよい。

このため、非磁気応答部材が温度上昇により膨張した場合であっても、非磁気応答部材の位置検出方向における少なくとも一方には隙間が形成しているため、隙間によりその膨張を吸収することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材の間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

また、前記複数の非磁気応答部材は、前記支持体の表面に非磁気応答材料で被覆処理が施されることで形成されていてもよい。

このため、複数の非磁気応答部材の体積を少なくできるため、複数の非磁気応答部材が温度上昇による膨張により、隣接する磁気応答部材を位置検出方向に押圧することを抑制することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材の間の間隔を所定の間隔のままに維持することができる。

また、前記複数の非磁気応答部材は、前記支持体の表面に非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成されていてもよい。

このため、複数の非磁気応答部材が温度上昇により膨張した場合であっても、線材の周囲には隙間が存在しているため、隙間によりその膨張を吸収することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材の間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

また、前記複数の非磁気応答部材は、銅により構成されてもよい。

また、前記支持体は、インバー合金により構成されてもよい。

また、前記複数の磁気応答部材は、インバー合金により構成され、前記支持体と前記磁気応答部材とは、一体に形成されていてもよい。

また、さらに、非磁気応答材料により構成される筒体を備え、前記筒体は、その内方に、前記複数の磁気応答部材と、前記複数の非磁気応答部材とを収納し、前記筒体と、前記最外端に配置されている前記磁気応答部材とは、互いに固定されていてもよい。

これによれば、磁気スケールの外周は、筒体により構成されるため、磁気スケールの外形がなめらかである。よって、磁気読取りヘッドと組み合わせることで磁気センサを構成したとしても、磁気読取りヘッドが磁気スケールの位置検出方向に対してスムーズに相対移動することができる。筒体は、温度上昇により膨張したとしても最外端に配置されている磁気応答部材と互いに固定されているため、位置検出方向における筒体の長さが長くなることを抑制することができる。

また、さらに、前記複数の磁気応答部材と前記位置検出方向に沿って交互に配置される複数の非磁気応答部材を備え、前記複数の非磁気応答部材は、前記支持体であり、互いに隣接する前記磁気応答部材の端面と前記非磁気応答部材の端面とは、接合固定されていてもよい。

これによれば、複数の非磁気応答部材は支持体の機能も有する。このため、磁気スケールの構成を簡易にできる。

また、前記複数の非磁気応答部材は、石英ガラスにより構成されてもよい。

また、前記複数の非磁気応答部材は、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により構成されてもよい。

また、前記支持体は、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により構成されてもよい。

また、前記複数の磁気応答部材は、インバー合金により構成されてもよい。

また、上記磁気スケールと、磁気読取ヘッドと、を備える磁気センサとしてもよい。

本発明の磁気スケールは、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定できる。

図１は、実施の形態における工作機械の構成を説明するための斜視図である。 図２は、実施の形態における磁気センサの構成を説明するための斜視図である。 図３は、図２に示す磁気センサの磁気スケールのＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。 図４は、実施の形態２における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図５は、実施の形態２の変形例１における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図６は、実施の形態２の変形例２における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図７は、実施の形態２の変形例３における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図８は、実施の形態２の変形例４における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図９は、実施の形態２の変形例５における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図１０は、実施の形態３における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図１１は、実施の形態４における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。 図１２は、実施の形態４の変形例における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。

以下に、本発明の実施形態の物品搬送装置ついて、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
［構成］
本発明の実施の形態における工作機械３００の構成を、図１を用いて説明する。

図１は、実施の形態における工作機械の構成を説明するための斜視図である。

図１に示すように、工作機械３００は、旋盤であり、台座３０１と、台座３０１上を主軸方向（Ｘ軸方向）に移動可能な主軸台３０２と、バイト３０４が取り付けられる刃物台３０３と、台座３０１上に配置される磁気センサ１とを備える。

主軸台３０２は、ワーク４００が固定される台であり、主軸台３０２の主軸Ｌ１を中心に固定されたワーク４００を回転させる。

刃物台３０３は、台座３０１上を主軸Ｌ１と交差（直交）する方向（Ｙ軸方向）に移動可能であり、取り付けられているバイト３０４の刃先と、主軸台３０２の主軸との間のＹ軸方向における距離を調整可能である。

磁気センサ１は、棒状の磁気スケール１００と、磁気スケール１００の外周を覆う円筒形状の磁気読取ヘッド２００とを備える。磁気読取ヘッド２００は、磁気スケール１００の長手方向に移動可能に設けられ、磁気スケール１００の長手方向の位置を読み取る。磁気スケール１００は、台座３０１上に、磁気スケール１００の長手方向がＹ軸方向に一致する姿勢で配置されている。磁気読取ヘッド２００は、刃物台３０３に固定され、刃物台３０３がＹ軸方向に移動する動きに応じて、磁気スケール１００に対してＹ軸方向に移動する。例えば、磁気読取ヘッド２００は、刃物台３０３のＸ軸方向の端面であって、Ｙ軸方向の端部に配置されている。

このように、磁気センサ１は、磁気読取ヘッド２００が刃物台３０３のＹ軸方向の移動に応じて、台座３０１上に固定されている磁気スケール１００上を移動するため、刃物台３０３の主軸台３０２に対するＹ軸方向における移動距離を検出できる。例えば、磁気センサ１は、Ｙ軸方向における位置が主軸Ｌ１と同じ台座３０１上における基準線Ｌ２と、刃物台３０３のＹ軸方向プラス側の端部の位置を示す線Ｌ３との距離Ｄ１を検出できる。バイト３０４は、刃物台３０３に対してＹ軸方向の位置が固定されているため、バイト３０４を刃物台３０３に取り付けるときに、バイト３０４の刃物台３０３に対するＹ軸方向における位置を常に同じ位置に固定すれば、距離Ｄ１を検出することで、主軸Ｌ１と、バイト３０４の刃先とのＹ軸方向における距離を求めることができる。

なお、磁気センサ１の磁気読取ヘッド２００の詳細な構成については、例えば、特許文献２に記載されているような構成と同様の構成を採用できるため、説明を省略する。

次に、本実施の形態における磁気センサ１の構成について、図２及び図３を用いて詳細に説明する。

図２は、実施の形態における磁気センサの構成を説明するための斜視図である。図３は、図２に示す磁気センサの磁気スケールのＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。

図２に示すように、磁気センサ１の磁気スケール１００は、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂと、複数の非磁気応答部材２０と、支持体３０とを備える。

複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成される。複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、所定の熱膨張率として、例えば、鉄の熱膨張率（１２×１０^－６／Ｋ）よりも低い材料から構成される。複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、例えば、インバー合金（Ｆｅ－Ｎｉ３６％）により構成される。つまり、磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、磁性体により構成される。複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、位置検出方向（Ｙ軸方向）に貫通する第１の貫通孔１１ａ、１１ｂを有し、第１の貫通孔１１ａ、１１ｂに支持体３０が挿通された状態で、それぞれが所定の間隔を空けて支持体３０に固定されている。このように、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、外形が円柱形状であり、かつ、円柱形状の軸状に第１の貫通孔１１ａ、１１ｂが形成されており、いわゆる、略円筒形状を有する。

複数の非磁気応答部材２０は、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂと、位置検出方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置される。複数の非磁気応答部材２０は、例えば、真鍮、銅、アルミニウムなどの非磁性体により構成される。なお、真鍮、銅、アルミニウムなどの材料は、熱膨張率が鉄よりも大きい材料である。複数の非磁気応答部材２０は、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂと同様に、位置検出方向（Ｙ軸方向）に貫通する第２の貫通孔２１を有し、第２の貫通孔２１に支持体３０が挿通されている。このように、複数の非磁気応答部材２０は、外形が円柱形状であり、かつ、円柱形状の軸状に第２の貫通孔２１が形成されており、いわゆる、略円筒形状を有する。

支持体３０は、所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成される。支持体３０は、磁気応答部材１０ａ、１０ｂと同様に、所定の熱膨張率として、例えば、鉄の熱膨張率よりも低い材料から構成される。支持体３０は、例えば、インバー合金（Ｆｅ－Ｎｉ３６％）により構成される。

支持体３０は、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂのそれぞれが互いに所定の間隔を空けた位置で、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂを固定する部材である。支持体３０は、位置検出方向（Ｙ軸方向）に長い長尺の支持軸である。支持体３０は、例えば、Ｙ軸方向に長い丸棒状の形状を有する。

本実施の形態における磁気スケール１００は、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂのうちの１つの磁気応答部材１０ａは、位置検出方向（Ｙ軸方向）における一方側の最外端に配置される。また、もう１つの磁気応答部材１０ａは、位置検出方向（Ｙ軸方向）における他方側の最外端に配置されてもよい。つまり、磁気スケール１００では、２つの磁気応答部材１０ａがＹ軸方向の両端に配置されている。そして、２つの磁気応答部材１０ａの第１の貫通孔１１ａには、雌ねじが形成されている。また、２つの磁気応答部材１０ａの第１の貫通孔１１ａと対向する支持体３０の第１部分（つまり、支持体３０の長手方向の両端の部分）３１には、第１の貫通孔１１ａに形成されている雌ねじに対応する形状の雄ねじが形成されている。これにより、２つの磁気応答部材１０ａの第１の貫通孔１１ａと、支持体３０の第１部分３１とは、螺合されることにより互いに固定される。

ところで、支持体３０は、長手方向の両端の第１部分３１の間の第２部分３２において、複数の磁気応答部材１０ｂおよび複数の非磁気応答部材２０を貫通している。例えば、支持体３０の第２部分３２の外径は、複数の磁気応答部材１０ｂおよび複数の非磁気応答部材２０の内径よりも所定のクリアランスの分だけ小さい。

また、支持体３０の第２部分３２の外径は、支持体３０の第１部分３１の雄ねじの最外径よりも大きい。これにより、２つの磁気応答部材１０ａは、螺合されたときに、Ｙ軸方向内側の端面が第１部分３１と第２部分３２との境界で規制される。このため、２つの磁気応答部材１０ａを所定の位置で固定することが容易にできる。

このように、本実施の形態における磁気スケール１００では、複数の磁気応答部材１０ｂおよび複数の非磁気応答部材２０が支持体３０に配置された状態で、支持体３０の両端が２つの磁気応答部材１０ａにより螺合されることにより固定される。このため、簡単な構成で、温度上昇により非磁気応答部材２０が大きく膨張したとしても、磁気スケール１００全体の位置検出方向における長さが長くなることを抑制することができる構成を実現することができる。

また、複数の磁気応答部材１０ｂおよび複数の非磁気応答部材２０の内径を支持体３０の第２部分３２より大きくしなくても、複数の磁気応答部材１０ｂの第１の貫通孔１１ｂおよび複数の非磁気応答部材２０の２１に支持体３０を貫通させることが容易にできる。このため、複数の磁気応答部材１０ｂおよび複数の非磁気応答部材２０が支持体３０に対して径方向にずれることを低減することができる。

［効果など］
本実施の形態に係る磁気スケール１００によれば、低熱膨張材料から構成される複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂが、所定の間隔を空けた上で、低熱膨張材料から構成される支持体３０に固定されている。つまり、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂが支持体３０に固定されていることで構成されている組立体は、温度変化があったとしても熱変形しにくいため、温度が上昇しても膨張しにくい構成である。そして、複数の非磁気応答部材２０を複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂおよび支持体３０の組立体の複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂの間に配置して挟み込むことにより、複数の非磁気応答部材２０の熱膨張を抑え込む構成としている。このため、本実施の形態に係る磁気スケール１００のように、複数の非磁気応答部材２０が所定の熱膨張率よりも高い材料（例えば、真鍮、銅、アルミニウム）により構成されている場合であっても、磁気スケール全体の位置検出方向における長さが長くなることを抑制することができる。これにより、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定することができる。

また、磁気スケール１００において、支持体３０は、位置検出方向（Ｙ軸方向）に長い長尺の支持軸である。また、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂは、位置検出方向（Ｙ軸方向）に貫通する第１の貫通孔１１ａ、１１ｂを有し、第１の貫通孔１１ａ、１１ｂに支持体３０が挿通された状態で、それぞれが所定の間隔を空けて支持体に固定されている。

つまり、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂを、長尺の支持軸である支持体３０の長手方向に所定の間隔を空けた位置で固定することが容易にできる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂの間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

また、磁気スケール１００において、複数の非磁気応答部材２０は、位置検出方向（長手方向）に貫通する第２の貫通孔２１を有し、第２の貫通孔２１に支持体３０が挿通されている。このため、複数の非磁気応答部材２０を複数の磁気応答部材１０ａ、１０ｂの間に容易に配置することができる。

［実施の形態１の変形例］
上記実施の形態１における磁気スケール１００では、支持体３０は、インバー合金により構成されるとしたが、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により構成されていてもよい。ＣＦＲＰの熱膨張率は、所定の熱膨張率よりも低い。また、複数の非磁気応答部材２０は、真鍮、銅、アルミニウムなどの非磁性体により構成されるとしたが、石英ガラスにより構成されてもよい。

また、支持体３０と磁気応答部材１０ａとは、螺合されることにより互いに固定されるとしたが、螺合の代わりに接着剤により互いに固定されてもよい。同様に、支持体３０と複数の磁気応答部材１０ｂとは、接着剤により互いに固定されてもよい。同様に、支持体３０と複数の非磁気応答部材２０とは、接着剤により互いに固定されてもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る磁気スケール１００Ａの構成ついて図４を用いて説明する。

図４は、実施の形態２における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。

図４に示すように、磁気スケール１００Ａは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと、複数の非磁気応答部材２０Ａと、複数の支持体３０Ａと、筒体４０とを備える構成としてもよい。

複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂは、実施の形態１の磁気応答部材１０ａ、１０ｂと同様の材料により構成される。複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂは、略円柱形状を有する。

複数の支持体３０Ａは、実施の形態１の支持体３０と同様の材料により構成される。複数の支持体３０は、それぞれが、短尺状の連結軸であり、当該支持体３０の両端が複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂのうち隣り合う２つの磁気応答部材に固定されている。複数の支持体３０Ａは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂとほぼ同軸上に、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと位置検出方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に並んで配置される。複数の支持体３０Ａと複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂとはその端面を付き合わせて互いに固定されることにより一体に形成されている。複数の支持体３０Ａと複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂとは例えば互いに接着固定されていてもよい。また、複数の支持体３０は、磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂよりもわずかに外径が小さい円柱形状を有する。

複数の非磁気応答部材２０Ａは、複数の支持体３０Ａの表面に非磁気応答材料で被覆処理が施されることで形成されている。複数の非磁気応答部材２０Ａは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの外表面よりも内側に凹んでいる支持体３０Ａの表面に形成されており、当該支持体３０Ａの表面の位置から複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの外表面の位置までの厚みを有していてもよい。つまり、複数の非磁気応答部材２０Ａは、内側に凹んでいる支持体３０Ａの部分を埋めるように形成されている。

筒体４０は、非磁気応答材料により構成される。筒体４０は、例えば、真鍮、銅、アルミニウムにより構成される。筒体４０は、その内方に、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと、複数の非磁気応答部材２０Ａと、複数の支持体３０Ａとを収納する。

筒体４０と、位置検出方向（Ｙ軸方向）における最外端に配置されている磁気応答部材１０Ａａとは、互いに固定されている。筒体４０は、位置検出方向における両端の第１部分４１に雌ねじが形成されている。また、筒体４０の位置検出方向（Ｙ軸方向）における両端に配置される２つの磁気応答部材１０Ａａの外表面１１Ａａには、筒体４０に形成されている雌ねじに対応する形状の雄ねじが形成されている。これにより、２つの磁気応答部材１０Ａａの外表面１１Ａａと、筒体４０の第１部分４１とは、螺合されることにより互いに固定されている。

ところで、筒体４０は、長手方向の両端の第１部分４１の間の第２部分４２において、複数の磁気応答部材１０Ａｂおよび複数の非磁気応答部材２０Ａの外側を覆っている。例えば、筒体４０の第２部分４２の内径は、複数の磁気応答部材１０Ａｂおよび複数の非磁気応答部材２０Ａの外径よりも所定のクリアランスの分だけ大きい。

また、筒体４０の第２部分４２の内径は、筒体４０の第１部分４１の雌ねじの最内径よりも小さい。これにより、両端の２つの磁気応答部材１０Ａａは、螺合されたときに、Ｙ軸方向内側の端面が第１部分４１と第２部分４２との境界で規制される。このため、２つの磁気応答部材１０Ａａを所定の位置で固定することが容易にできる。

このように、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂおよび複数の支持体３０Ａが互いに固定されることで一体に形成され、かつ、筒体４０と２つの磁気応答部材１０Ａａとが互いに螺合されているため、複数の非磁気応答部材２０や筒体４０が温度上昇により膨張したとしても、磁気スケール１００Ａ全体の位置検出方向（Ｙ軸方向）における長さが長くなることを抑制することができる。

［効果など］
本実施の形態に係る磁気スケール１００Ａによれば、支持体３０Ａは、短尺の連結軸であり、その両端が複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂのうち隣り合う２つの磁気応答部材に固定されている。つまり、位置検出方向（Ｙ軸方向）における支持体３０Ａの長さを所定の間隔として、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂを配置することが容易にできる。

また、磁気スケール１００Ａは、複数の支持体３０Ａを備え、複数の磁気応答部材１０Ａａと、複数の支持体３０Ａとは、位置検出方向（Ｙ軸方向）に沿って交互に配置され、互いに一体に形成されている。このため、複数の磁気応答部材１０Ａａと複数の支持体３０Ａとの構成の強度を向上している。

また、磁気スケール１００Ａにおいて、複数の非磁気応答部材２０Ａは、支持体３０Ａの表面に非磁気応答材料で被覆処理が施されることで形成されている。また、複数の非磁気応答部材２０Ａの体積を少なくできるため、複数の非磁気応答部材２０Ａが温度上昇による膨張により、隣接する磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂを位置検出方向（Ｙ軸方向）に押圧することを抑制することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの間の間隔を所定の間隔のままに維持することができる。

また、磁気スケール１００Ａは、さらに、非磁気応答材料により構成される筒体４０を備え、筒体４０は、その内方に、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと、複数の非磁気応答部材２０Ａとを収納し、筒体４０と、位置検出方向（Ｙ軸方向）における磁気スケール１００Ａの最外端に配置されている磁気応答部材１０Ａａとは、互いに固定されている。

つまり、磁気スケール１００Ａの外周は、筒体４０により構成されるため、磁気スケール１００Ａの外径がなめらかである。よって、磁気読取りヘッドと組み合わせることで磁気センサを構成したとしても、磁気読取ヘッド２００が磁気スケール１００Ａの位置検出方向（Ｙ軸方向）に対してスムーズに相対移動することができる。筒体４０は、温度上昇により膨張したとしても最外端に配置されている磁気応答部材１０Ａａと互いに固定されているため、位置検出方向（Ｙ軸方向）における筒体４０の長さが長くなることを抑制することができる。

［実施の形態２の変形例１］
上記実施の形態２における磁気スケール１００Ａでは、非磁気応答部材２０Ａは、支持体３０Ａの表面に非磁気応答材料で被覆処理が施されることで形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、支持体３０Ｂの表面に非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成される非磁気応答部材２０Ｂを採用した磁気スケール１００Ｂとしてもよい。なお、非磁気応答材料は、例えば、真鍮、銅、アルミニウムである。

なお、支持体３０Ｂは、実施の形態２における支持体３０Ａよりも細い構成であってもよい。つまり、支持体３０Ｂは、非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成された非磁気応答部材２０Ｂの外径が、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの外径を超えない範囲の外径で構成されていればよい。

その他の構成は、実施の形態２における磁気スケール１００Ａと同様の構成であるため、説明を省略する。

実施の形態２の変形例１における磁気スケール１００Ｂによれば、複数の非磁気応答部材２０Ｂは、支持体３０Ｂの表面に非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成されている。このため、複数の非磁気応答部材２０Ｂが温度上昇により膨張した場合であっても、線材の周囲には隙間が存在しているため、隙間によりその膨張を吸収することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

［実施の形態２の変形例２］
上記実施の形態２の変形例１における磁気スケール１００Ｂでは、非磁気応答部材２０Ｂは、支持体３０Ｂの表面に非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成されているとしたが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、隣接する磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂとの間に隙間が形成されている非磁気応答部材２０Ｃを採用した磁気スケール１００Ｃとしてもよい。非磁気応答部材２０Ｃは、例えば、位置検出方向（Ｙ軸方向）における長さが、所定の間隔よりも短い構成である。

このため、非磁気応答部材２０Ｃが温度上昇により膨張した場合であっても、非磁気応答部材２０Ｃの位置検出方向（Ｙ軸方向）における少なくとも一方には隙間が存在しているため、隙間により膨張を吸収することができる。このため、温度変化があったとしても、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの間の間隔を所定の間隔のままに維持することが容易にできる。

なお、この場合、複数の非磁気応答部材２０Ｃは、位置検出方向（Ｙ軸方向）に貫通する第２の貫通孔２１Ｃを有し、第２の貫通孔２１Ｃに支持体３０Ｂが貫通されている。このため、複数の非磁気応答部材２０Ｃを複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの間に容易に配置することができる。

その他の構成は、実施の形態２の変形例１における磁気スケール１００Ｂと同様の構成であるため、説明を省略する。

［実施の形態２の変形例３］
また、図６で示した磁気スケール１００Ｃでは、非磁気応答部材２０Ｃは、位置検出方向（Ｙ軸方向）における長さが、所定の間隔よりも短い構成であるとしたが、これに限らない。例えば、図７に示すように、第２の貫通孔２１Ｄにおける位置検出方向（Ｙ軸方向）における長さが所定の間隔よりも短く、かつ、外周面における位置検出方向（Ｙ軸方向）における長さが所定の間隔と同等である構成の非磁気応答部材２０Ｄを採用した磁気スケール１００Ｄとしてもよい。

［実施の形態２の変形例４および５］
上記実施の形態２およびその変形例１における磁気スケール１００Ａ、１００Ｂでは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと複数の支持体３０Ａ、３０Ｂとが接着固定されることにより一体に形成されている構成であるとしたが、これに限らない。例えば、図８および図９に示す磁気スケール１００Ｅ、１００Ｆのように、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと複数の支持体３０Ａ、３０Ｂとが１つの材料により構成されることで一体に形成されている棒状部材１０Ｅ、１０Ｆを採用してもよい。

図８に示す磁気スケール１００Ｅでは、実施の形態２における磁気スケール１００Ａの複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂおよび複数の支持体３０Ａが、１つの円柱形状の磁気応答材料を切削することで形成した棒状部材１０Ｅにより構成される点が実施の形態２の磁気スケール１００Ａの構成と異なる。棒状部材１０Ｅは、実施の形態２における磁気応答部材１０Ａａに対応する第１部分１１Ｅと、磁気応答部材１０Ａｂに対応する第２部分１２Ｅと、支持体３０Ａに対応する第３部分１３Ｅとを有する。棒状部材１０Ｅは、第３部分１３Ｅの周囲が切削されることで形成される。なお、棒状部材１０Ｅは、継ぎ目なく、連続しており、一体成形された構成であればよく、切削により形成されているものに限らない。

また、磁気スケール１００Ｅの筒体４０Ｅの構成が、筒体４０Ｅの位置検出方向（Ｙ軸方向）の一方側の端部の第１部分４１Ｅにのみ雌ねじが形成されている構成であることが、図４の実施の形態２における磁気スケール１００Ａの筒体４０Ａとは異なる。

図９に示す磁気スケール１００Ｆでは、実施の形態２の変形例１における磁気スケール１００Ｂの複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂおよび複数の支持体３０Ｂが、１つの円柱形状の磁気応答材料を切削することで形成した棒状部材１０Ｆにより構成される点が図５の実施の形態２の変形例１の磁気スケール１００Ｂの構成と異なる。棒状部材１０Ｆは、実施の形態２における磁気応答部材１０Ａａに対応する第１部分１１Ｆと、磁気応答部材１０Ａｂに対応する第２部分１２Ｆと、支持体３０Ｂに対応する第３部分１３Ｆとを有する。棒状部材１０Ｆは、第３部分１３Ｆの周囲が切削されることで形成される。なお、棒状部材１０Ｆは、継ぎ目なく、連続しており、一体成形された構成であればよく、切削により形成されているものに限らない。なお、筒体４０Ｅは、図８の構成と同様であるため、説明を省略する。

また、実施の形態２の変形例２の磁気スケール１００Ｃ、１００Ｄの複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂおよび複数の支持体３０Ｂも上記と同様に、１つの円柱形状の磁気応答材料を切削することで形成した棒状部材１０Ｆにより構成してもよい。この場合には、非磁気応答部材２０Ｃ、２０Ｄが、円筒形状ではなく、軸方向に沿った面で２分割された形状のものが、第３部分１３Ｆを挟み込む構成となる点が異なる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る磁気スケール１００Ｇの構成について図１０を用いて説明する。

図１０は、実施の形態３における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。

図１０に示すように、磁気スケール１００Ｇは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと、複数の非磁気応答部材２０Ｇとを備える。複数の非磁気応答部材２０Ｇは、例えば、石英ガラス、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）などにより構成される。複数の非磁気応答部材２０Ｇは、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂと交互に配置され、互いに隣接する磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂの端面と非磁気応答部材２０Ｇの端面とは、接合されている。接合は、接着剤による接着および接合表面同士をつき合わせて加圧・加熱する拡散接合を含む。つまり、複数の非磁気応答部材２０Ｇは、所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂのそれぞれが互いに所定の間隔を空けた状態で、複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂを固定する支持体であると言える。

複数の磁気応答部材１０Ａａ、１０Ａｂおよび筒体４０の構成は、実施の形態２で説明したものと同じであるため説明を省略する。

本実施の形態における磁気スケール１００Ｇによれば、複数の非磁気応答部材２０Ｇは支持体の機能も有する。このため、磁気スケール１００Ｇの構成を簡易にできる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る磁気スケール１００Ｈの構成について図１１を用いて説明する。

図１１は、実施の形態４における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。

図１１に示すように、磁気スケール１００Ｈは、複数の磁気応答部材１０Ｈと、支持体３０Ｈとを備える。

複数の磁気応答部材１０Ｈは、例えば、インバー合金（Ｆｅ－Ｎｉ３６％）により構成される。複数の磁気応答部材１０Ｈは、実施の形態１の磁気応答部材１０ａ、１０ｂと同様に、位置検出方向（Ｙ軸方向）に貫通する第１の貫通孔１１Ｈを有し、第１の貫通孔１１Ｈに支持体３０Ｈが挿通された状態で、それぞれが所定の間隔を空けて支持体３０Ｈに固定されている。複数の磁気応答部材１０Ｈは、位置検出方向に沿って並ぶ。複数の磁気応答部材１０Ｈのそれぞれと、当該磁気応答部材に隣り合う磁気応答部材までの間には、空間２０Ｈが形成されている。よって、隣り合う２つの磁気応答部材１０Ｈの間には、何も配置されていない。複数の磁気応答部材１０Ｈは、外形が円柱形状であり、かつ、円柱形状の軸状に第１の貫通孔１１Ｈが形成されており、いわゆる、略円筒形状を有する。

支持体３０Ｈは、実施の形態１の支持体３０と同様に、複数の磁気応答部材１０Ｈの第１の貫通孔１１Ｈを貫通する、位置検出方向（Ｙ軸方向）に長い長尺の支持軸である。支持体３０Ｈは、例えば、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により構成される。

複数の磁気応答部材１０Ｈと支持体３０Ｈとは、接着剤により互いに固定されている。つまり、複数の磁気応答部材１０Ｈの第１の貫通孔１１Ｈの内面と、支持体３０Ｈの外面との間に接着剤が配置されることにより、複数の磁気応答部材１０Ｈと支持体３０Ｈとは、互いに固定される。

このように、複数の磁気応答部材１０Ｈの間に空間が形成されている構成の磁気スケール１００Ｈであっても、空間が複数の非磁気応答部材と同様の効果を奏するため、複数の非磁気応答部材を有する構成の磁気スケールと同様の効果を奏する。

［実施の形態４の変形例］
上記実施の形態４における磁気スケール１００Ｈでは、複数の磁気応答部材１０Ｈと、支持体３０Ｈとは、互いに異なる材料により構成されているが、これに限らずに、同じ材料により構成されていてもよい。例えば、図１２に示す磁気スケール１００Ｉのように、複数の磁気応答部材と、支持体とは、１つの材料により構成されることで一体に形成されている棒状部材１０Ｉを構成していてもよい。なお、図１２は、実施の形態４の変形例における磁気センサの磁気スケールの、図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ断面図に対応する断面図である。

棒状部材１０Ｉは、複数の磁気応答部材としての複数の第１部分１１Ｉと、支持体に対応する１２Ｉとを有する。棒状部材１０Ｉは、第２部分１２Ｉの周囲が切削されることで形成される。なお、棒状部材１０Ｉは、継ぎ目なく、連続しており、一体成形された構成であればよく、切削により形成されているものに限らない。

（その他の実施の形態）
なお、上記実施の形態１～３に係る磁気スケール１００、１００Ａ～１００Ｉの外径は、円柱形状としたが、これに限らずに、角柱形状であってもよい。

以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る磁気スケール、磁気センサについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明は、温度変化に伴う熱変位量を抑制でき、精度よく距離を測定できる磁気スケールなどとして有用である。

１ 磁気センサ
１０ａ、１０ｂ、１０Ａａ、１０Ａｂ、１０Ｈ 磁気応答部材
１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｉ 棒状部材
１１ａ、１１ｂ、１１Ｈ 第１の貫通孔
１１Ａａ 外表面
１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｉ 第１部分
１２Ｅ、１２Ｆ、１２Ｉ 第２部分
１３Ｅ、１３Ｆ 第３部分
２０、２０Ａ～２０Ｄ、２０Ｇ 非磁気応答部材
２０Ｈ、２０Ｉ 空間
２１、２１Ｃ、２１Ｄ 第２の貫通孔
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｈ 支持体
３１ 第１部分
３２ 第２部分
４０、４０Ａ、４０Ｅ 筒体
４１、４１Ｅ 第１部分
４２ 第２部分
１００、１００Ａ～１００Ｉ 磁気スケール
２００ 磁気読取ヘッド
３００ 工作機械
３０１ 台座
３０２ 主軸台
３０３ 刃物台
３０４ バイト
４００ ワーク
Ｄ１ 距離
Ｌ１ 主軸
Ｌ２ 基準線
Ｌ３ 線

Claims (12)

1. 所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、位置検出方向に沿って並ぶ複数の磁気応答部材と、
   前記所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、前記複数の磁気応答部材のそれぞれが互いに所定の間隔を空けた状態で、前記複数の磁気応答部材を固定する支持体と、を備え、
   前記複数の磁気応答部材のうちの１つは、前記位置検出方向における少なくとも一方側の最外端に配置され、
   前記支持体は、短尺の連結軸であり、その両端が前記複数の磁気応答部材のうち隣り合う２つの磁気応答部材に固定されており、
   前記複数の磁気応答部材と前記位置検出方向に沿って交互に配置される複数の非磁気応答部材を備え、
   前記複数の非磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記支持体が挿通されている
   磁気スケール。
2. 互いに隣り合う前記磁気応答部材と前記非磁気応答部材との間には、隙間が形成されている
   請求項１に記載の磁気スケール。
3. 前記複数の非磁気応答部材は、前記支持体の表面に非磁気応答材料で被覆処理が施されることで形成されている
   請求項１に記載の磁気スケール。
4. 前記複数の非磁気応答部材は、前記支持体の表面に非磁気応答材料の線材が巻き付けられることで形成されている
   請求項１に記載の磁気スケール。
5. 前記複数の非磁気応答部材は、銅により構成される
   請求項３または４に記載の磁気スケール。
6. 前記支持体は、インバー合金により構成される
   請求項１～５のいずれか１項に記載の磁気スケール。
7. 前記複数の磁気応答部材は、インバー合金により構成され、
   前記支持体と前記磁気応答部材とは、一体に形成されている
   請求項６に記載の磁気スケール。
8. 所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、位置検出方向に沿って並ぶ複数の磁気応答部材と、
   前記所定の熱膨張率よりも低い低熱膨張材料から構成され、前記複数の磁気応答部材のそれぞれが互いに所定の間隔を空けた状態で、前記複数の磁気応答部材を固定する支持体と、
   前記複数の磁気応答部材と前記位置検出方向に沿って交互に配置される複数の非磁気応答部材と、
   非磁気応答材料により構成される筒体と、を備え、
   前記複数の磁気応答部材のうちの１つは、前記位置検出方向における少なくとも一方側の最外端に配置され、
   前記支持体は、前記位置検出方向に長い長尺の支持軸であり、
   前記複数の磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔に前記支持体が挿通された状態で、それぞれが前記所定の間隔を空けて前記支持体に固定されており、
   前記複数の非磁気応答部材は、前記位置検出方向に貫通する第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔に前記支持体が挿通されており、
   前記筒体は、その内方に、前記複数の磁気応答部材と、前記複数の非磁気応答部材とを収納し、
   前記筒体と、前記最外端に配置されている前記磁気応答部材とは、互いに固定されている
   磁気スケール。
9. 前記複数の非磁気応答部材は、石英ガラスにより構成される
   請求項１または２に記載の磁気スケール。
10. 前記支持体は、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により構成される
    請求項１、２、４、８及び９のいずれか１項に記載の磁気スケール。
11. 前記複数の磁気応答部材は、インバー合金により構成される
    請求項１～６、８～１０のいずれか１項に記載の磁気スケール。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の磁気スケールと、
    磁気読取ヘッドと、を備える
    磁気センサ。

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