線形エンコーダーは、機械的リンケージの下流のエラーを修正することにより、精度を高めます。

線形エンコーダーは、中間機械要素なしで軸の位置を追跡します。エンコーダーは、機械的リンケージ（回転から線形の機械装置など）からの転送エラーを測定することもできます。これは、マシンからのエラーを制御するのに役立ちます。したがって、このフィードバックにより、コントロールは位置制御ループのすべてのメカニズムを説明できます。

エンコーダーでの光電スキャンの仕組み

多くの精密線形エンコーダーは、光学的または光電気スキャンによって動作します。要するに、読み取りヘッドは、わずか数マイクロメートルの幅の定期的な卒業を追跡し、小さな信号期間の出力シグナルを追跡します。測定標準は通常、ガラスまたは（大きな測定長の場合）鋼鉄の周期的な勾配であり、キャリア基板上の痕跡です。これは、接触のない位置追跡モードです。

4〜40μmの間の増分グレーティング期間で使用されるPRC（絶対）コード画像スキャンリニアエンコーダーは、光シグナル生成で動作します。 2つの格子（スケールおよびスキャンレチクル）は、互いに比較的移動します。スキャンレチクルの材料は透明ですが、スケールの材料は透明または反射的です。 2つが互いに通過すると、インシデント光が変調します。格子のギャップが整列すると、光が通過します。一方の格子の線が他の隙間と一致する場合、それは光をブロックします。太陽光発電細胞は、光強度の変動を正弦波の形で電気信号に変換します。

8μm以上の格子期間を備えた卒業のもう1つのオプションは、干渉スキャンです。この線形エンコーダー動作モードは、回折と光干渉をレバレッジします。ステップグレーティングは、反射面上の0.2μmの高さの線で完全な測定基準として機能します。その前にはスキャンレチクルがあります。スケールの期間と一致する期間を伴う透明な格子です。光波がレチクルを通過すると、-1、0、および1桁のほぼ等しい強度の3つの部分波に回折します。スケールは波に回折するため、回折順序1および-1に明るい強度が濃縮されます。これらの波は、レチクルの位相グレーティングで再び会い、そこで再び回折して干渉します。これにより、スキャンレチクルを異なる角度で残した3つの波が生じます。その後、太陽光発電細胞は、交互の光強度を電気的な出力に変換します。

干渉スキャンでは、レチクルとスケールの間の相対運動により、回折波面が位相シフトを受けます。格子が1つの期間で移動すると、一次の波の前面が正の方向に1つの波長を移動し、回折順序-1の波長は負の波長を移動します。 2つの波は、格子を出るときに互いに干渉するので、2つの波長（わずか1つのグレーティング期間の動きから2つの信号期間）によって互いにシフトします。

2つのエンコーダースキャンバリエーション

一部の線形エンコーダーは絶対的な測定を行うため、マシンがオンになっているときに位置値は常に利用可能であり、電子機器はいつでも参照できます。軸を参照に移動する必要はありません。スケール卒業にはシリアル絶対コード構造があり、オプションの増分信号を同時に生成しながら、位置値のために個別のインクリメンタルトラックが補間されます。

対照的に、リニアエンコーダーは、段階的な格子を備えた段階的測定の使用を繰り返します。エンコーダは、ある程度の起源から個々の増分（測定ステップ）をカウントして位置を取得します。このセットアップは絶対的な参照を使用して位置を確認するため、これらのセットアップのスケールテープには、参照マーク付きの2番目のトラックが付属しています。

参照マークによって確立された絶対スケール位置は、正確に1つの信号期間でゲートされます。したがって、読み取りヘッドは、参照マークを見つけてスキャンして、絶対参照を確立するか、最後に選択したデータムを見つけなければなりません（長期脳卒中参照実行が必要な場合があります）。

線形エンコーダー反復

線形エンコーダーの統合における課題の1つは、デバイスがモーション軸ですぐに動作するため、マシン環境にさらされることです。このため、一部の線形エンコーダーが密閉されています。アルミニウムハウジングは、スケールを保護し、馬車とそのガイドウェイをチップ、ほこり、液体、および下向きの弾力性のある唇から保護し、ハウジングを密封します。ここでは、スキャンキャリッジは低摩擦ガイドのスケールに沿って移動します。カップリングは、スキャンキャリッジを取り付けブロックと接続し、スケールガイドウェイとマシンガイドウェイの間の不整合を補正します。ほとんどの場合、スケールと取り付けブロックの間の±0.2〜±0.3 mmの横方向および軸方向のオフセットは許容されます。

適切なケース：マシンツールアプリケーション

生産性と正確性は無数のアプリケーションにとって最も重要ですが、運用条件を変えると、これらの設計目標が困難になることがよくあります。工作機械を検討してください。部品の製造はますます小さなバッチサイズに移行したため、セットアップはさまざまな負荷やストロークの下で精度を維持する必要があります。おそらく最も要求の厳しいのは、航空宇宙部品の機械加工です。これには、荒削りプロセスの最大切断容量が必要であり、その後の仕上げプロセスに最大精度が必要です。

より具体的には、製粉品質の金型には、仕上げ後に迅速な材料除去と高い表面品質が必要です。同時に、高速輪郭フィードレートのみが、マシンが許容可能な機械加工時間内のパス間の最小距離で部品を出力することができます。しかし、特に小さな生産バッチでは、熱安定条件を維持することはほとんど不可能です。これは、掘削、荒れ、仕上げ操作の間の変化が、機械ツールの温度の変動に寄与するためです。

さらに、ワークピースの精度は、生産注文を収益性の高いものにするための鍵です。荒削りの操作中、製粉率は80％以上に上昇します。 10％未満の値は、仕上げに一般的です。

問題は、ますます高い加速と飼料速度が、マシンの線形フィードドライブのサブコンポーネント、特に回転式運動駆動のボールスクリューを使用するものの加熱を引き起こすことです。したがって、ここでは、熱挙動のために機械ツール補正を安定させるために位置測定が不可欠です。

熱不安定性の問題に対処する方法

アクティブ冷却、対称機の構造、温度測定と補正は、熱的に誘導された精度の変化に対処するための一般的な方法です。さらに別のアプローチは、特に一般的なサーマルドリフトのモード、つまり、再循環するボールスクリューを組み込んだ回転運動駆動型の供給軸を修正することです。ここでは、ボールスクリューに沿った温度は、飼料速度と移動力とともに急速に変化する可能性があります。結果として生じる長さ（通常は20分以内に100μm/m）の変化は、重要なワークピースの欠陥を引き起こす可能性があります。ここでの2つのオプションは、ロータリーエンコーダーを使用して、または線形エンコーダーを使用して、ボールスクリューを介して数値制御された供給軸を測定することです。

前のセットアップでは、回転エンコーダーを使用して、フィードスクリューピッチのスライド位置を決定します。したがって、ドライブは大きな力を伝達し、測定システムのリンケージとして機能する必要があります。非常に正確な値を提供し、スクリューピッチを確実に再現します。ただし、位置制御ループは、回転エンコーダーの動作のみを説明します。摩耗や温度による運転力学の変化を補うことができないため、これは実際には半閉鎖されたループ動作です。ドライブポジショニングエラーは避けられないようになり、ワークピースの品質を低下させます。

対照的に、線形エンコーダーはスライド位置を測定し、位置制御ループに完全なフィードメカニクスを含みます（真に閉ループ操作用）。マシンの転送要素の遊びと不正確さは、測定の精度に影響を与えません。したがって、精度は、線形エンコーダーの精度と設置のみにほぼ依存します。ここでの片側の注意事項：直接エンコーダー測定は、回転軸運動の測定を改善することもできます。従来のセットアップでは、モーター上のロータリーエンコーダーに接続する速度低下メカニズムを使用しますが、高精度エンコーダーはより良い精度と再現性を提供します。

ボールスクリューの設計が熱に対処する方法

ボールスクリューの熱に対処するための他の3つのアプローチには、独自の制限があります。

1.一部のボールスクリューは、クーラント循環用の中空コアを使用した内部加熱（および周囲の機械部品の加熱）を防ぎます。しかし、これらは熱膨張を示し、温度が1 kのみを増加させると、ポジショニングエラーが10μm/mになります。一般的な冷却システムは温度変動を1 K未満に保持できないため、重要です。

2.エンジニアがコントロール内のボールスクリューの熱膨張をモデル化する場合があります。しかし、温度プロファイルは操作中に測定するのが難しく、再循環ボールナット、飼料速度、切断力、使用されるトラバース範囲、およびその他の要因の摩耗の影響を受けるため、この方法はかなりの残留誤差（50μm/m）を引き起こす可能性があります。

3.一部のボールスクリューは、ドライブメカニックの剛性を高めるために、両端に固定ベアリングを取得します。しかし、余分な剛性ベアリングでさえ、局所的な熱生成からの拡大を防ぐことはできません。結果として生じる力はかなり多く、最も剛性のあるベアリング構成でさえ変形します。これは、機械ジオメトリに構造的歪みを引き起こすことさえあります。機械的張力はまた、ドライブの摩擦挙動を変化させ、機械の輪郭を描く精度を分解します。さらに、半閉鎖されたループ操作は、摩耗または弾性駆動力学の変形によるベアリングプレロードの変化の影響を補償できません。