JPH01162114A - スケール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、大型工作機械等に装着して使用されるスケ
ール装置において、複数本のスケールを継ぎ合わせた長
尺のスケール装置に関する。

（従来の技術） 大型工作機械等において位置測定に使用される長尺の磁
気スケールは製作上の制約から単位長の磁気スケール単
体を複数本継ぎ合わせて構成されている。このような長
尺の磁気スケールは単位長の磁気スケール単体の継ぎ合
わせ端部を記録格子に対し、一定角度だけ傾斜して切断
したもの同士を継ぎ合わせるのであるが、継ぎ合わせ部
において単位長の磁気スケール単体を互いに上下方向に
水平移動させながら、継ぎ合わせ部での格子ピッチを正
確に合せて継ぎ目のない１本の長尺の磁気スケールと同
じ作用をするようにしである。

（発明が解決しようとする問題点） 単位長の磁気スケール単体を複数本継ぎ合わせて構成し
た従来の長尺の磁気スケールは、その構成のために磁気
目盛が形成された磁気スケール単体を斜めに切断加工し
なければならずこの加工時における熱等の影響で端部で
の磁気特性が変わってしまい、正常な記録とならないこ
とが生ずる。

また、単位長の磁気スケール単体の切断加工面を誤差な
く同一傾斜角度に切断加工することは難しく、斜めの継
ぎ合わせ部には必ず隙間ができ、そこでの漏れ磁束が影
響して正常な再生波形が得られなくなるなどの問題点が
あった。そして、これらの問題点は磁気目盛の格子ピッ
チが粗い場合は、それほど問題にならないが、数十ミク
ロンといった微少な格子ピッチでは誤差の原因となり、
正確な測定が出来ないことになる。

［発明の構成］ （問題を解決するための手段、作用） この発明は、上記の欠点を解決するために１つの目盛読
取センサが長尺スケールの継ぎ合わせ部にくると、継ぎ
合わせ部検知手段によりこれを検知し、選択回路が長尺
スケールの継ぎ目に位置しない他の目盛読取センサから
の信号を選択して出力するようにして、継ぎ合わせ部か
らの信号を測定に使用しない構成にしている。すなわち
、長尺スケール上を移動する移動部材にスケール長手方
向に所定の距離だけ離間させて２つの目盛読取センサを
設けそして移動部材と長尺スケールの間に１つの目盛読
取センサが長尺スケールの継ぎ目を含む所定領域内にき
たときこれを検出する継ぎ部検出手段を設けるとともに
２つの目盛読取センサからの出力信号を択一的に選択す
る選択回路をもって構成している。この構成により前記
のような測長を可能としている。

（実施例） 実施例１ 第１図ないし第４図に基づいて、この発明を磁気スケー
ル装置に応用した実施例について説明する。第１図およ
び第２図はその構成を示したもので基準台１に複数本の
単位長の磁気スケール２が固定されて長尺の磁気スケー
ルが形成されている。

単位長の磁気スケール２．２は所定の同一長さとされ、
スケール上に磁気的に目盛られた記録格子３の間隔は記
録ピッチＰの整数倍となっている。

長尺の磁気スケール上に移動部材４が押圧バネ１０によ
って押圧されており、長尺の磁気スケールの長手方向に
摺動できるようになっている。移動部材４の長尺の磁気
スケール対向面には長尺の磁気スケールの記録ピッチＰ
の整数倍の距離離間する位置に目盛読取センサとなる２
つの磁気抵抗素子５．６が取付けられている。この磁気
抵抗素子５．６は第３図のブロック図に示されたように
増幅器、波形整形回路を介して磁気センサ選択回路に接
続されている。長尺の磁気スケールの継ぎ合わせ部１１
の側方には基準台１に固定された永久磁石７が取付けら
れ、一方、移動部材４には長尺の磁気スケール側面より
突出する突出部９があり、この突出部９下面の永久磁石
７に対峠できる位置に継ぎ合わせ部検知センサであるホ
ール素子８が取付けられている。このホール素子８の位
置は第１の磁気抵抗素子５の位置と長尺の磁気スケール
長手方向に同位置にある。

□　　単位長の磁気スケールを継ぐ場合、記録格子は目
視できないので、記録ピッチＰの整数倍の距離だけ離し
た一対の磁気ヘッドを走行させて各磁気ヘッドからの出
力が同一になるように磁気スケールの位置を調節して継
ぎ合わせることができる。

磁気センサとしてはこの実施例に示した磁気抵抗素子に
限らず、ホール素子、磁束応答型マルチギャップヘッド
等でもよく、また、継ぎ合わせ部検知センサもホール素
子と永久磁石の組合わせ以外のものでもよい。

移動部材４に２つの磁気抵抗素子を５．６を取付ける場
合、記録ピッチＰの整数倍の距離だけ離して固定するこ
とは、工具顕微鏡によって目視下で行なえる。また、第
１図および第２図では磁気抵抗素子５．６を絶縁基板表
面に形成したものを移動部材４に取付けるようになって
いるが、移動部材４をガラス等の絶縁材で形成し、この
移動部材に直接磁気抵抗素子を形成するようにしてもよ
い。なお、継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８を各
磁気抵抗素子ごとに設け、第１の磁気抵抗素子５が継ぎ
合わせ部１１に来た時に第１の継ぎ合わせ部検知センサ
のホール素子がこれを検知し、第２の磁気抵抗素子が継
ぎ合わせ部に来た時、第２の継ぎ合わせ部検知センサの
ホール素子がこれを検知するようにしてもよい。

つぎに、その動作について述べる、２つの磁気抵抗素子
５．６を備えた移動部材４が長尺の磁気スケールの継ぎ
合わせ部１１を通過する場合を想定すると、第１の磁気
抵抗素子５が長尺の磁気スケールの継ぎ合わせ部１１に
近づいた時、継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８が
これを感知して磁気センサ選択回路の働きにより磁気抵
抗素子の出力の受は回路は、第１の磁気抵抗素子５側か
ら第２の磁気抵抗素子６側に接続される。よって、第１
の磁気抵抗素子５が継ぎ合わせ部１１に来て再生波形が
乱れても、第１の磁気抵抗素子５の出力は、カウンタ受
は回路につながってないので問題はない。これは第３図
および第４図によって明らかであるが、更に詳細に述べ
ると第２図において右方から移動部材４が移動して来る
ときは、当初継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８の
出力はｒＯＪで、インバータゲートで「１」となってア
ンドゲートエは開状態であり、第１の磁気抵抗素子５の
出力信号がオアゲートを介してカウンタ受は回路に出力
される。一方、アンドゲート■には「０」が入力され、
閉状態であるため第２の磁気抵抗素子６の出力信号はオ
アゲートに出力されない。そして継ぎ合わせ部検知セン
サのホール素子８が継ぎ合わせ部に近づいて「１」を出
力すると、アンドゲートエにはｒＯＪの信号が入り、ア
ンドゲート■には「１」の出力信号が入る。そのため第
２の磁気抵抗素子６の出力がオアゲートを介してカウン
タ受は回路に出力される。

次に移動部材４が、そのま）移動して行き第１の磁気抵
抗索子５が継ぎ合わせ部１１を通過し終ったとすると、
継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８がオフとなり磁
気センサ選択回路を介してカウンタ受は回路は第２の磁
気抵抗素子６側から再び第１の磁気抵抗素子５側に接続
される。この時、第２の磁気抵抗素子６が継ぎ合わせ部
１１に来て再生波形が乱れても第２の磁気抵抗素子６は
カウンタ受は回路に接続されていないので問題はない。

すなわち、継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８が永
久磁石７の位置から離れると、継ぎ合わせ部検知センサ
のホール素子８は「０」を出力しアンドゲートエには「
１」が入力され、アンドゲート■は開となって第１の磁
気抵抗素子５の信号がオアゲートに出力される。継ぎ合
わせ部検知センサのホール素子８の移動によって第１の
磁気抵抗素子５から第２の磁気抵抗素子にバトンタッチ
される時やその逆に第２の磁気抵抗素子６から第１の磁
気抵抗素子５に戻る時は、継ぎ合わせ部の記録各子間隔
と２つの磁気抵抗素子の間隔が磁気目盛のピッチＸ整故
倍離れているので誤差はない。

なお、この実施例では継ぎ合わせ部検知センサのホール
素子８を移動部材４に、永久磁石７を長尺の磁気スケー
ルに取付けているが、前記ホール素子８を長尺の磁気ス
ケール側に、永久磁石７を移動部材４に取付けてもよい
。そして、前記ホール素子８と永久磁石７の取付は位置
は第２図に示す位置に限定されるものではなく、第１磁
気抵抗素子５が継ぎ合わせ部位置となるときを検出でき
る位置関係であればよく、前記ホール素子８を移動部材
４の長手方向のいかなる位置に設けることも可能である
。

実施例２ 第５図に基づいて、この発明を光学式スケール装置に応
用した実施例について説明する。第５図はその構成を示
したもので、図示していない基台に複数本の単位長のメ
インスケール１２．１２が固定され長尺のメインスケー
ルが形成されている。

単位長のメインスケール１２．１２は所定の同一長さと
され、スケール上に光遮断部１３と光透過部１４が交互
に形成されている。光透過部１４と光遮断部１３とでつ
くられる間隔で目盛ピッチＰが形成されている。この単
位長のメインスケール１２．１２を継ぎ合わせる場合、
隣接する単位長のメインスケール１２とは目盛りピッチ
Ｐの整数倍（ｎＰ）の距離だけ離間させて配置されてい
る。

継ぎ合わせて構成された長尺のメインスケールに沿って
移動部材４が長手方向に摺動できるようになっている。

移動部材４の長尺のメインスケール対向面には長尺のメ
インスケールの記録ピッチＰの整数倍の距離離間する位
置に目盛読取センサを構成する２つのインデックススケ
ール１５．１５と第１の発光素子１６および受光素子１
８、第２の発光素子１７および受光素子１９が取付けら
れている。この第１の受光素子１８と第２の受光素子１
９からの出力信号は第３図のブロック図と同じように増
幅器、波形整形回路を介してセンサ選択回路に接続され
ている。長尺のメインスケールの継ぎ合わせ部１１の側
方には図示しない基台に固定された永久磁石７が取付け
られ、一方、移動部材４には永久磁石７に対峠できる位
置に継ぎ合わせ部検知センサであるホール素子８が取付
けられている。このホール素子８の位置は第１の受光素
子１８の位置と長尺のメインスケール長手方向に同位置
にある。

移動部材４に配置されているインデックススケール１５
．１５の目盛ピッチは単位長のメインスケール１２の目
盛ピッチに整合されていることは言うまでもない。

つぎに、その動作について述べる、２つのインデックス
スケール１５．１５と第１の発光素子１６、受光素子１
８および第２の発光素子１７、受光素子１９を夫々備え
た移動部材４が長尺のメインスケールの継ぎ合わせ部１
１を通過する場合を想定すると、第１の発光、受光素子
１６．１８とインデックススケール１６が長尺のメイン
スケールの継ぎ合わせ部１１に近づいた時、継ぎ合わせ
部検知センサのホール素子８がこれを感知してセンサ選
択回路の働きにより受光素子の出力の受は回路は、第１
の発光、受光素子１６．１８側から第２の発光、受光素
子１７．１９側に接続される。よって、第１の発光、受
光素子１６．１８が継ぎ合わせ部１１に来て再生波形が
乱れても、第１の発光、受光素子１６．１８の出力は、
カウンタ受は回路につながってないので問題はない。

次に移動部材４が、そのま）移動して行き第１の発光、
受光素子１６．１８が継ぎ合わせ部１１を通過し終った
とすると、継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８がオ
フとなりセンサ選択回路を介してカウンタ受は回路は第
２の発光、受光素子１７．１９側から再び第１の発光、
受光素子１６．１８側に接続される。この時、第２の発
光、受光素子１７．１９が継ぎ合わせ部１１に来て再生
波形が乱れても第２の発光、受光素子１７．１９はカウ
ンタ受は回路に接続されていないのでこれも問題はなく
、その他の動作等については実施例１と殆んど同じであ
る。

前記２つの実施例では、継ぎ合わせ部における隣接する
スケールの目盛間隔が記録ピッチの整数倍（ｍＰ）とさ
れ、第１、第２センサ（磁気抵抗素子、発光、受光素子
等）の間隔も記録とツチＰの整数倍（ｎＰ）とされてい
るが、これに限定されるものでなくこれらの間隔が記録
ピッチの整数倍でなくとも測定精度が低下するだけで充
分測定可能である。すなわち、これらの間隔が記録ピッ
、　チＰの整数倍でない場合には最大記録ピッチＰの測
定誤差が出るに止どまり、この誤差を許容する測定例え
ば粗の測定を目的とするエンコーダには充分に利用でき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のスケール装置は単位長
スケールを継ぎ合わせた部分からの信号は測定に使用し
ないようにしたので継ぎ合わせ部から生ずる誤差はなく
なるので正確な測定ができる。

したがって記録ピッチを数十ミクロンと狭くしても精度
の高い測定が可能である。また、前記のように継ぎ合わ
せ部の記録からの信号は測定に使用しないから継ぎ合わ
せ部に隙間があっても差支えないので、継合わせ面の加
工にそれ程の精度を要求されないためその切断、継ぎ合
わせ作業が極めて容易になるなどの優れた効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスケール装置を磁気スケールに適
用した実施例の一部断面図（第２図Ａ−への線）、第２
図は上記実施例の平面図、第３図は上記実施例における
測定信号処理を示すブロック図、第４図は上記実施例に
おける出力波形図、第５図は本発明によるスケール装置
を光学式スケールに適用した実施例の斜視図である。 ２・・・単位長の磁気スケール、３・・・磁気格子、４
・・・移動部材、５・・・第１の磁気抵抗素子、６・・
・第２の磁気抵抗素子、７・・・永久磁石、８・・・ホ
ール素子、１１・・・継ぎ合わせ部、１２・・・単位長
のメインスケール、１５・・・インデックススケール、
１６・・・第１の発光素子、１７・・・第２の発光素子
、１８・・・第１の受光素子、１９・・・第２の受光素
子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数本の単位長スケールが継ぎ合わされて形成された長
   尺スケールと、この長尺スケール上を移動する移動部材
   と、この移動部材にスケール長手方向に所定距離離間さ
   せて取付けられた２つの目盛読取りセンサと、１つの目
   盛読取りセンサが長尺スケールの継ぎ合わせ部を含む所
   定領域内にきたときこれを検知する継ぎ合わせ部検知手
   段と、前記２つの目盛読取センサからの出力信号を択一
   的に選択する選択回路とを備え、１つの目盛読取センサ
   が長尺スケールの継ぎ合わせ部を含む所定領域内にきた
   場合に他の目盛読取センサの出力信号に基づいて測長す
   るようにしたことを特徴とするスケール装置。