JPH02157618A - 高分解能エンコーダ - Google Patents
高分解能エンコーダInfo
- Publication number
- JPH02157618A JPH02157618A JP63312241A JP31224188A JPH02157618A JP H02157618 A JPH02157618 A JP H02157618A JP 63312241 A JP63312241 A JP 63312241A JP 31224188 A JP31224188 A JP 31224188A JP H02157618 A JPH02157618 A JP H02157618A
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は高精度の位置又は角度の検出を行なう高分解能
エンコーダに関するものである。
エンコーダに関するものである。
従来の技術
近年、組み立ての高精度化に伴ない、高精度の位置検出
を行なう高分解能エンコーダに対する要求が高まってい
る。
を行なう高分解能エンコーダに対する要求が高まってい
る。
以下図面を参照しながら、上述した従来の高分解能エン
コーダの一例について説明する。第８図は従来のエンコ
ーダの全体図、第９図は、位置検出の為の原理を示した
図、第１０図はエンコーダ出力を高分解能にする為の方
法を示した図である。
コーダの一例について説明する。第８図は従来のエンコ
ーダの全体図、第９図は、位置検出の為の原理を示した
図、第１０図はエンコーダ出力を高分解能にする為の方
法を示した図である。
第８図において、１は第１投光素子、３はハウジング、
４は固定スケール、６は移動スケール、６は受光素子で
ある。又第９図において、１１は、固定スケール４上に
設けられたインデックススリット、１３は移動スケール
６上に設けられたメインスリットである。
４は固定スケール、６は移動スケール、６は受光素子で
ある。又第９図において、１１は、固定スケール４上に
設けられたインデックススリット、１３は移動スケール
６上に設けられたメインスリットである。
以上のように構成されたエンコーダについて、以下その
動作について説明する。
動作について説明する。
第１投光素子１と第１受光素子６の間に、固定スケール
４および移動スケール６を設ける。移動スケール６上に
は、固定スケール４上のインデックススリットと同じ幅
を持つメインスリットが等間隔で設けられている。両ス
ケールのスリットが完全に重なシあうと投光素子からの
光が透過して受光素子に入る。しかし、移動スケール６
が固定スケール４に対して相対的に移動すると透過光は
しだいに弱くなり、スリットの部分とスリットでない部
分が重なると、光はほとんど透過しない。
４および移動スケール６を設ける。移動スケール６上に
は、固定スケール４上のインデックススリットと同じ幅
を持つメインスリットが等間隔で設けられている。両ス
ケールのスリットが完全に重なシあうと投光素子からの
光が透過して受光素子に入る。しかし、移動スケール６
が固定スケール４に対して相対的に移動すると透過光は
しだいに弱くなり、スリットの部分とスリットでない部
分が重なると、光はほとんど透過しない。
この時の受光素子の出力は、第１０図に示すように正弦
波に近いものとなる。この出力信号をもとに両スケール
の相対距離を求めるが、この出力信号を第１０図に示す
ように電気的に分解し、高分解能を図ってきた。
波に近いものとなる。この出力信号をもとに両スケール
の相対距離を求めるが、この出力信号を第１０図に示す
ように電気的に分解し、高分解能を図ってきた。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような構成では、受光素子からの出
力信号が、完全な正弦波ではないので、精度よく分割で
きないという問題点を有していた。
力信号が、完全な正弦波ではないので、精度よく分割で
きないという問題点を有していた。
又、レーザ等を用いれば高精度のエンコーダが得られる
が、高価格になるという問題がある。
が、高価格になるという問題がある。
本発明は上記問題点に鑑み、安価で高分解能のエンコー
ダを提供するものである。
ダを提供するものである。
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の高分解能エンコー
ダは、投光素子、受光素子、固定スケール、移動スケー
ルからなるエンコーダにおいて、固定スケール上にイン
デックススリット、バーニヤスリットという２列のスリ
ットを設け、そのうちインデックススリットのピッチは
移動スケール上に設けられたメインスリットと同一であ
り、もう一方のバーニヤスリットのピッチが移動スケー
ル上に設けられたメインスリットと僅かに異なるもので
ある。
ダは、投光素子、受光素子、固定スケール、移動スケー
ルからなるエンコーダにおいて、固定スケール上にイン
デックススリット、バーニヤスリットという２列のスリ
ットを設け、そのうちインデックススリットのピッチは
移動スケール上に設けられたメインスリットと同一であ
り、もう一方のバーニヤスリットのピッチが移動スケー
ル上に設けられたメインスリットと僅かに異なるもので
ある。
作 用
この技術的手段による作用は次のようになる。
固定スクール上に設けられたインデックススリットと移
動スケール上に設けられたメインスリットと投光素子、
受光素子によりまず現在位置を検出する。これは従来の
エンコーダと同じである。
動スケール上に設けられたメインスリットと投光素子、
受光素子によりまず現在位置を検出する。これは従来の
エンコーダと同じである。
次に、移動スケール上に設けられたメインスリットと固
定スリット上に設けられたピッチの異なるバーニヤスリ
ットおよびそのバーニヤスリットに相対して設けられた
投光素子、受光素子によシ、固定スリット上のどのバー
ニヤスリットが、移動スケール上のメインスリットと重
なり合っているか検出する。これにより分解能が向上し
、高精度の位置検出が行なえる。これは固定スケール上
のバーニヤスリットピッチと移動スケール上のメインス
リットピッチが異なるので可能となる。つまり、固定ス
ケール上のバーニヤスリットピッチをｄ、移動スケール
上のメインスリットピッチをｄｌ、その差をΔｄとする
と、固定スケール上のバーニヤスリットと移動スケール
上のメインスリットの位相差は各々０．Δｄ、２×Δｄ
、３×Δｄ、４ＸΔｄ・・・・・・、ｎＸΔｄと異なっ
ている。従って、移動スケールがΔｄ移動する毎に、移
動スケール上のメインスリットと重なりあう固定スクー
ル上のバーニヤスリットが変化する。そこで、固定スケ
ール上のバーニヤスリットに対応して投光素子、受光素
子を設け、移動スケールおよび固定スクール上に設けら
れたスリットの干渉を検出し、移動スケール上のメイン
スリットと重なり合う固定スケール上ツバ−ニヤスリッ
トを見つける。以上により、高分解能の位置検出が可能
になる。
定スリット上に設けられたピッチの異なるバーニヤスリ
ットおよびそのバーニヤスリットに相対して設けられた
投光素子、受光素子によシ、固定スリット上のどのバー
ニヤスリットが、移動スケール上のメインスリットと重
なり合っているか検出する。これにより分解能が向上し
、高精度の位置検出が行なえる。これは固定スケール上
のバーニヤスリットピッチと移動スケール上のメインス
リットピッチが異なるので可能となる。つまり、固定ス
ケール上のバーニヤスリットピッチをｄ、移動スケール
上のメインスリットピッチをｄｌ、その差をΔｄとする
と、固定スケール上のバーニヤスリットと移動スケール
上のメインスリットの位相差は各々０．Δｄ、２×Δｄ
、３×Δｄ、４ＸΔｄ・・・・・・、ｎＸΔｄと異なっ
ている。従って、移動スケールがΔｄ移動する毎に、移
動スケール上のメインスリットと重なりあう固定スクー
ル上のバーニヤスリットが変化する。そこで、固定スケ
ール上のバーニヤスリットに対応して投光素子、受光素
子を設け、移動スケールおよび固定スクール上に設けら
れたスリットの干渉を検出し、移動スケール上のメイン
スリットと重なり合う固定スケール上ツバ−ニヤスリッ
トを見つける。以上により、高分解能の位置検出が可能
になる。
実施例
以下本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する。
第１図は本発明の高分解能エンコーダの外観図、第２図
は側面図、第３図は正面図である。
は側面図、第３図は正面図である。
第１図において４は固定スケールであυ、インデックス
スリット１１およびバーニヤスリット１２が設けられて
いる。６は移動スケールであり、メインスリット１３が
設けられている。固定スケール４上のインデックススリ
ット１１に相対して第１投光素子１、第１受光素子６が
設けられており、固定スケール４上のバーニヤスリット
１２に相対して第２投光素子２、第２受光素子７が設け
られている。第１投光素子１、第２投光素子２、固定ス
ケール４、第１受光素子６、および第２受光素子７は、
ハウジング３に固定されている。又第２図に示すように
、移動体８は、直進ガイド９により直進運動を行なう。
スリット１１およびバーニヤスリット１２が設けられて
いる。６は移動スケールであり、メインスリット１３が
設けられている。固定スケール４上のインデックススリ
ット１１に相対して第１投光素子１、第１受光素子６が
設けられており、固定スケール４上のバーニヤスリット
１２に相対して第２投光素子２、第２受光素子７が設け
られている。第１投光素子１、第２投光素子２、固定ス
ケール４、第１受光素子６、および第２受光素子７は、
ハウジング３に固定されている。又第２図に示すように
、移動体８は、直進ガイド９により直進運動を行なう。
移動体８には移動スケール６が取υ付けられてあり、移
動体８の運動に伴い、移動スケール６も運動を行なう。
動体８の運動に伴い、移動スケール６も運動を行なう。
以上のように構成された高分解能エンコーダについて、
以下第４図を用いて、その原理を説明する。
以下第４図を用いて、その原理を説明する。
第１投光素子１、第１受光素子６は、固定スケ−Ａ／４
上のインデックススリット１１と移動スケール６上のメ
インスリット１３の干渉を検出する。
上のインデックススリット１１と移動スケール６上のメ
インスリット１３の干渉を検出する。
第２投光素子２、第２受光素子７は、固定スケール４上
のバーニヤスリットと移動スクール６上のメインスリッ
ト１３の干渉を検出する。メインスリット１３およびイ
ンデックススリット１１のビラテラｄ４、バーニヤスリ
ット１２のピッチをｄ２とし、その差をΔｄとする。仮
に、インデックススリット１１ａとメインスリット１３
ａおよび、バーニヤスリット１２ａとメインスリット１
３ａが重なり合っている状態を考えると、バーニヤスリ
ット１２ｂとメインスリット１３ｂの位相差はΔｄであ
る。以下同様にして、バーニヤスリット１２ｎとメイン
スリット１３ｎの位相差はｎＸΔｄとなる。
のバーニヤスリットと移動スクール６上のメインスリッ
ト１３の干渉を検出する。メインスリット１３およびイ
ンデックススリット１１のビラテラｄ４、バーニヤスリ
ット１２のピッチをｄ２とし、その差をΔｄとする。仮
に、インデックススリット１１ａとメインスリット１３
ａおよび、バーニヤスリット１２ａとメインスリット１
３ａが重なり合っている状態を考えると、バーニヤスリ
ット１２ｂとメインスリット１３ｂの位相差はΔｄであ
る。以下同様にして、バーニヤスリット１２ｎとメイン
スリット１３ｎの位相差はｎＸΔｄとなる。
このようにインデックススリット１１ａ１バーニヤスリ
ツト１２ａおよびメインスリット１３ａが同一位相であ
る場合、他のバーニヤスリット１２ｂ・・・・・・ｔ２
ｎはメインスリット１３ｂ・・・・・・１３ｎと位相が
異なり、投光素子２ｂ・・・・・・２ｎより各々発光さ
れる光を遮断するので受光素子７ｂ・・・・・・７ｎは
光を検出しない。
ツト１２ａおよびメインスリット１３ａが同一位相であ
る場合、他のバーニヤスリット１２ｂ・・・・・・ｔ２
ｎはメインスリット１３ｂ・・・・・・１３ｎと位相が
異なり、投光素子２ｂ・・・・・・２ｎより各々発光さ
れる光を遮断するので受光素子７ｂ・・・・・・７ｎは
光を検出しない。
この状態から移動スケール６がΔｄだけ矢印１４で示す
方向に移動した場合を考えると、メインスリッ）１３ａ
・・・・・・１３ｎは左にΔｄ移動するため、インデッ
クスユニツ）１１ａ、バーニヤスリット１２ａおよびメ
インスリッ）１３ａが同一位相でなくなる。その代シに
、バーニヤスケール１２ｂとメインスリット１３ｂが同
一位相となり、投光素子２ｂから投光された光が、受光
素子７ｂで検出される。尚この時の受光素子からの出力
は、移動スケール５の移動に伴い、第６図のように正弦
波状に変化する。そこで、あるしきい値を決めておき、
そのしきい値を越える場合、信号が出力されるように調
整する。上記の動作を繰り返せば、５の移動スケールが
Δｄ移動する毎に、投光素子からの光を検出する受光素
子が、７ｂ 、７０・・・・・・７ｎと一個ずつ移動し
ていく。そして、６の移動スケールが、ｄ、移動すれば
、インデックススリット１１ａ、バーニヤスリット１２
ａ１およびメインスリット１３ｂが同一位相となり、以
下は上記の繰り返しとなる。つまり、メインスケール１
３ａとメインスケール１３ｂの間が、バーニヤスリット
１２ａ、１２ｂ・・・・・・、１２ｎにより、（ｎ＋１
）等分されることになり、高分解能となる。
方向に移動した場合を考えると、メインスリッ）１３ａ
・・・・・・１３ｎは左にΔｄ移動するため、インデッ
クスユニツ）１１ａ、バーニヤスリット１２ａおよびメ
インスリッ）１３ａが同一位相でなくなる。その代シに
、バーニヤスケール１２ｂとメインスリット１３ｂが同
一位相となり、投光素子２ｂから投光された光が、受光
素子７ｂで検出される。尚この時の受光素子からの出力
は、移動スケール５の移動に伴い、第６図のように正弦
波状に変化する。そこで、あるしきい値を決めておき、
そのしきい値を越える場合、信号が出力されるように調
整する。上記の動作を繰り返せば、５の移動スケールが
Δｄ移動する毎に、投光素子からの光を検出する受光素
子が、７ｂ 、７０・・・・・・７ｎと一個ずつ移動し
ていく。そして、６の移動スケールが、ｄ、移動すれば
、インデックススリット１１ａ、バーニヤスリット１２
ａ１およびメインスリット１３ｂが同一位相となり、以
下は上記の繰り返しとなる。つまり、メインスケール１
３ａとメインスケール１３ｂの間が、バーニヤスリット
１２ａ、１２ｂ・・・・・・、１２ｎにより、（ｎ＋１
）等分されることになり、高分解能となる。
例えばｄ１＝ １ ｆｌ 、 ｄ２＝０．９５１１Ｍ
、 ｎ ＝ １９とすれば、Δｄ ＝ｄ１−ｄ２＝０．
０５ｆｌ となり、メインスリットは１Ｈ間隔でしか
設けられてないにもかかわらず、２０分割され、０．０
５ｊｆｆの分解能を持つエンコーダが得られる。
、 ｎ ＝ １９とすれば、Δｄ ＝ｄ１−ｄ２＝０．
０５ｆｌ となり、メインスリットは１Ｈ間隔でしか
設けられてないにもかかわらず、２０分割され、０．０
５ｊｆｆの分解能を持つエンコーダが得られる。
尚、第４図において、インデックススリットは１１ａ、
１１ｂ、１１Ｃと３個設けられているが、これは受光素
子の受光する光景アップのためであり、一つでも間・題
はない。
１１ｂ、１１Ｃと３個設けられているが、これは受光素
子の受光する光景アップのためであり、一つでも間・題
はない。
以上の動作原理を示したのが、第６図である。
従って回路構成は、第７図に示すように、インデックス
スリットとメインスリットの干渉を検出する回路および
バーニヤスリットとメインスリットの干渉を検出する回
路とから成る。
スリットとメインスリットの干渉を検出する回路および
バーニヤスリットとメインスリットの干渉を検出する回
路とから成る。
発明の効果
以上のように本発明は、従来は同ピツチであった固定ス
ケール上のインデックススリットと移動スケール上のメ
インスリットに加えて、固定スケール上に、ピッチが僅
かに異なるバーニヤスリットを加え、そのバーニヤスリ
ットに相対して各々発光素子、受光素子を設け、バーニ
ヤスリットとメインスリットの干渉を検出することによ
り、高分解能のエンコーダを安価に構成することができ
る。
ケール上のインデックススリットと移動スケール上のメ
インスリットに加えて、固定スケール上に、ピッチが僅
かに異なるバーニヤスリットを加え、そのバーニヤスリ
ットに相対して各々発光素子、受光素子を設け、バーニ
ヤスリットとメインスリットの干渉を検出することによ
り、高分解能のエンコーダを安価に構成することができ
る。
第１図は本発明の一実施例における高分解能エンコーダ
の斜視図、第２図は同側面図、第３図は同正面図、第４
図は第１図の原理を示した説明図、第５図は第１図の出
力を示した出力図、第６図は第１図の動作を示したフロ
ーチャート図、第７図は第１図の回路構成を示したブロ
ック図、第８図は従来のエンコーダの斜視図、第９図は
第８図の原理を示した説明図、第１０図は従来の高分解
能エンコーダの出力を示した出力図である。 １・・・・・・投光素子、２・・・・・・投光素子、４
・・・・・・固定スケール、６・・・・・・移動スケー
ル、ｅ・・・・・・受光素子、７・・・・・・受光素子
、１１・・・・・・インデックススリット、１２・・・
・・・バーニヤスリット、１３・・・・・・メインスリ
ット０ 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名移１
１ｖｔ 第 図 区 聰Ｘ 派
の斜視図、第２図は同側面図、第３図は同正面図、第４
図は第１図の原理を示した説明図、第５図は第１図の出
力を示した出力図、第６図は第１図の動作を示したフロ
ーチャート図、第７図は第１図の回路構成を示したブロ
ック図、第８図は従来のエンコーダの斜視図、第９図は
第８図の原理を示した説明図、第１０図は従来の高分解
能エンコーダの出力を示した出力図である。 １・・・・・・投光素子、２・・・・・・投光素子、４
・・・・・・固定スケール、６・・・・・・移動スケー
ル、ｅ・・・・・・受光素子、７・・・・・・受光素子
、１１・・・・・・インデックススリット、１２・・・
・・・バーニヤスリット、１３・・・・・・メインスリ
ット０ 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名移１
１ｖｔ 第 図 区 聰Ｘ 派
Claims (1)
- メインスリットを設け、移動体に取りつけられる移動ス
ケールと、インデックススリット及びバーニヤスリット
を設けた固定スケールと、インデックススリット及びバ
ーニヤスリット各々に相対するように設けられた投光素
子、受光素子とからなるエンコーダにおいて、バーニヤ
スリットのピッチが、メインスリット及びインデックス
スリットのピッチと僅かに異なることを特徴とする高分
解能エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63312241A JPH02157618A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 高分解能エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63312241A JPH02157618A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 高分解能エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02157618A true JPH02157618A (ja) | 1990-06-18 |
Family
ID=18026868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63312241A Pending JPH02157618A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 高分解能エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02157618A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06229722A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-19 | Kinoshita Denshi Kogyo Kk | 光学的測長法及び光学的測長器 |
| JP2003098253A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Nippon Steel Corp | 移動体の位置検出システム |
| JP2005121640A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 光学式位置測定装置 |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP63312241A patent/JPH02157618A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06229722A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-19 | Kinoshita Denshi Kogyo Kk | 光学的測長法及び光学的測長器 |
| JP2003098253A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-03 | Nippon Steel Corp | 移動体の位置検出システム |
| JP2005121640A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 光学式位置測定装置 |
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