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リニアスケールについての概要、用途、原理などをご説明します。また、リニアスケールのメーカー15社一覧や企業ランキングも掲載しております。リニアスケール関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:株式会社大宮マシナリー、2位:ニデックマシンツール株式会社、3位:株式会社マコメ研究所となっています。
リニアスケールとは、直線上の位置や移動距離を高精度で測定して電気信号として出力する装置です。
リニアエンコーダと呼ばれる場合もあります。リニアスケールは移動量の基準によって2種類に分けられます。絶対位置からの移動量を計算するアブソリュート式と、絶対位置を持たず移動距離のみで計算を行うインクレメンタル式です。
リニアスケールで用いられる位置の検出方式には、電磁誘導を利用した電磁式検出器と、光源からの光をコードホイールを透過させて読み取る光学式検出器の2種類が存在します。両者を比較すると、電磁式の方がやや広く利用されています。
リニアスケールの使用用途は、工作機械や半導体製造の分野などです。工作機械等に組み込んで、機械動作の際の移動量等を読み取り制御を行ったり、半導体部品の検査装置に組み込んで測定したりします。特に測定の精密さが求められる分野で活躍しています。
電磁式のリニアスケールは構造が簡単なことから、より一般的な用途で用いられる場合が多いです。代表的なものとして、デジタルノギスが挙げられます。デジタルノギスは2点の長さを測定する計測器ですが、汎用性が高いため多くの製造現場で使用されています。
電磁式のリニアスケールの原理は、物理学における電磁誘導によるものです。具体的には、メインスケールと検出器にはそれぞれコイルが内蔵されており、2つの距離の変動量に応じた起電力が発生します。移動によって生じた起電力を測定し移動距離に変換することにより、間接的に距離を測定します。
電磁誘導式のリニアスケールは簡単な構造で汚れ等の付着にも強く、多くの場合に用いることができますが、磁場の発生している環境には不向きです。光学式のリニアスケールの原理は発光素子からの光を照射と、反対側に設置した受光素子による光の感知によるものです。
発光素子と受光素子の間には固定されたメインスケール、及びレチクル格子部分が挟まれています。メインスケールとレチクル格子部分にはスリットが刻まれており、スリットにより干渉縞を発生させ、それを電気的に変換することによって位置を求めます。
光学式リニアスケールは電磁式と比較すると高精度の測定が可能であり、磁場の影響も受けにくいのが特徴です。逆に精度を高くするに従って場合やや構造が大型になり、また表面への外部光が照射された場合、影響をやや受けやすい傾向があります。
リニアスケールは半導体製造装置や工作機械などで精密な位置制御をするにあたり、物体を移動させるためのアクチュエータとそのアクチュエータの精密な位置を検出する検出手段として用いられます。現在、精密な位置検出をする方法としてレーザー干渉計やエンコーダもあります。
アクチュエータを設計する際には、X軸、Y軸、Z軸の3軸方向の直線運動を基本に、3軸を合成した空間移動によってアクチュエータが構成されるのが一般的です。そのため、直線的な精密位置検出を行えるリニアスケールが採用されます。可動部と固定部にそれぞれスケールと検出器を設置し、距離を精密に検出することが可能です。
近年は半導体の急速な進歩があり、ムーアの法則に応じて高集積化が進み、半導体産業は発展を続けています。今の半導体産業の進歩は様々な電子機器へ波及しており、各種製品の電子制御化や高精度化が進んでいる状況です。高集積化、高密度化が進むにつれ、半導体をつくる製造装置や機械部品を精度よくつくる工作機械などの位置検出精度も高精度化が重要です。
リニアスケールは高精度に位置の測定をできるため、工作機械や半導体製造の精密機器に多く用いられています。中には、ミクロンオーダーやミクロン以下の分解能を持つものもあります。
リニアスケールにおいて高い検出精度を保つためには、設計する際に取り付け方法や取り付け精度が重要です。リニアスケールの性能を出すため取り付け精度は、各製品やメーカーの取り扱い説明書に記載されています。取り付け方法に関しては、リニアスケールを取り付ける装置の構造などにもよるため、設計者による考慮が必要です。
リニアスケール自体の精度がミクロンオーダーのため、一例として取り付け精度がセンサとスケールの距離、ヨー、ロール、ピッチそれぞれに対し1mm以下の精度を求められます。場合によっては、取り付け用の精密治具の設計・製作や、取り付ける際に人の手による調整などが都度必要です。
参考文献
https://ekuippmagazine.com/measuring/riniascale/
https://www.mitutoyo.co.jp/new/report/no261/trend/index.html
https://ednjapan.com/edn/articles/1204/19/news006.html
http://www.encoder-world.com/products/linear-encoder/precizika-method.html
http://kikaikumitate.com/post-11935/
https://core.ac.uk/download/pdf/145776997.pdf
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 株式会社大宮マシナリー |
14.8%
|
| 2 | ニデックマシンツール株式会社 |
11.6%
|
| 3 | 株式会社マコメ研究所 |
10.6%
|
| 4 | 株式会社ケーメックス・オートメーション |
8.5%
|
| 5 | 株式会社ミツトヨ |
8.5%
|
| 6 | ニデック株式会社 |
7.4%
|
| 7 | 株式会社大山光学 |
6.3%
|
| 8 | ハイデンハイン株式会社 |
6.3%
|
| 9 | サンテスト株式会社 |
4.2%
|
| 10 | レニショー株式会社 |
3.7%
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