JPH02253190A - 移動位置検出機構 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学的顕微鏡や工作機械のステージ等の移動
体の移動位置を検出するための移動位置検出機構に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、移動体の移動位置を検出する機構として、機
械的なもの、電気的なものが種々知られている。その中
の代表的な例を第３図、第４図に示す。

第３図及び第４図は、それぞれ異なる機械的な移動位置
検出機構の従来例を示したものであり、図中、３１は、
モータ及び必要に応じて設けられる減速歯車列等からな
る駆動源、３２はガイドレール、３３はネジ棒、３４は
移動体、３５はフォトセンサである。

まず、第３図（ａ）、（ｂ）に示すものにおいて、移動
体３４にはネジ棒３３に螺合するネジ穴が切ってあり、
駆動源３１によって当該ネジ棒３３を回転させると前記
移動体３４がガイドレール３２に沿って矢印Ｂの方向に
移動する。移動体３４の移動方向は、駆動源３１の回転
方向によって可逆的に変化させることができるようにな
っている。

一方、この移動体３４の一部には、光学的反射体３６が
取り付けられている。この光学的反射体３６の存在する
面には、所定の位置（基準とする位置）に窓３８を設け
た遮光体３７が設置されていると共に、この窓３８の位
置に臨むように、反射式フォトセンサ３５が設置されて
いる。

そして、移動体３４が矢印Ｂ方向に移動し、その反射体
３６が窓３８の位置にきたとき、反射式フォトセンサ３
５から信号を発生させて、移動体３４が基準の位置、即
ち原点、にあることを検出するようにしている。なお、
この基準の位置からの移動体３４の移動距離は、図示し
ないロータリーエンコーダ等の測定装置によって測定す
るようにしている。

また、第４図（ａ）、（ｂ）に示すものは、スペース等
の要因によって第３図のように移動体３４の近傍に反射
式フォトセンサ３６等を設置できないような場合等に用
いられるものである。なお、移動体３４の駆動機構は第
３図のものと同様であるので説明を省略する。

第４図に示す移動位置検出機構においては、まず駆動源
３１の回転を歯車列４１を介して、ナツト４３を螺合し
たネジ棒４２に伝達する。ここで、ナツト４３にはピン
４４が立設してあり、またピン４４はガイド部材４５に
形成した長大４６に係合されている。従って、駆動源３
１を動作させると、移動体３４の矢印Ｃ方向の移動に同
期してナツト４３が矢印り方向に移動することになる。

一方、このピン４４の上面には光学的反射体３６が貼付
されており、また所定の位置（基準とする位置）には反
射式フォトセンサ３５が設置されている。そして、ピン
４４の反射体３６が反射式フォトセンサ３５の臨む位置
に移動してきたとき、当該フォトセンサ３５から信号を
発生させて、それと同じときに移動体３４が基準位置（
原点）にあることを間接的に検出するようにしている。

その基準位置からの移動距離の測定は、第３図の場合と
同様に行うことができる。

また、以上のような機械的な移動位置検出機構の他に、
電気的な移動位置検出機構も知られている。そのような
ものの例としては、移動体の駆動源がステップモータで
ある場合、当該ステップモータを駆動するための駆動パ
ルスの数を電気的にカウントし、当該カウント値から移
動体の移動位置を検出しようとするものがあげられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、以上のような機械的な移動位置検出機構
では、 ■いずれの場合も、かなり大型とならざるを得ず、相当
のスペースを要する。

■第３図のものでは、窓３８を高精度で加工する必要が
あると共に、長尺の遮光体３７を用意する必要があり、
組み付け、製作に非常な困難が伴う。

■第４図のものでは、スペースを小さくしようとした場
合、歯車列４１の減速比を大きくすることが考えられる
が、その分、検出精度が低下する。

■基準の位置（検出しようとする位置）を多数設定しよ
うとする場合には、その数の分だけのフォトセンサ３５
が必ず必要となり、遮光板の組み付は等、装置の構成が
ますます複雑化すると共に、装置が大型化し、またコス
トも増加する。

という問題があった。

また、上記のような電気的な位置検出機構では次のよう
な問題がある。即ち、特に移動体を大トルクで駆動しな
ければならないような場合に、機械系の共振周波数との
関係で、駆動指令パルスが発生しているにもかかわらず
、実際には１〜２パルス分の送りミスが発生することが
ある。このような場合には、駆動パルスの数と実際の移
動体の送り位置とが若干ずれることとなるため、駆動パ
ルス数をカウントして移動位置を間接的に測定する上記
方式では、直接的に位置検出を行う機械式の検出機構に
比べて精度面での信顆性が低いという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、小型
、安価で、製作がきわめて容易であり、しかも検出精度
が高く、且つフォトセンサの数よりも多い任意の数の基
準位置を設定することも可能な移動位置検出機構を提供
することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の移動位置検出機
構は、移動体の移動位置を検出するための移動位置検出
機構において、それぞれ隣接する下位の回転体が１回転
する毎に１／ｎ回転（ｎは２以上の整数）ずつ歩進回転
する複数の回転体からなる回転体群を設け、当該回転体
群のうちの最下位の回転体を前記移動体の駆動源の回転
軸に連結すると共に、前記回転体群の回転体の所定の位
置に回転体位置検出部材を配置し、更に前記回転体位置
検出部材を配置した回転体に対向する位置に前記回転体
位置検出部材を検知するセンサを設置したことを特徴と
する。

［作用および発明の効果］ 本発明の移動位置検出機構は、ロータリーカウンタ方式
の回転体群を用いて位置検出を行うため、移動位置検出
機構を大幅に小型化できると共に、既存の１０進ロータ
リーカウンタを用いれば製作も飛躍的に容易になり、非
常に安価に製作できる。

更に、微小単位の基準位置を確実に検出することができ
、検出精度を高めることができる。しかも、回転体位置
検出部材を各回転体に複数配置すれば、回転体の数と同
数のセンサを設置するだけで、当該センサの数より多く
の基準位置を検出することも可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明の移動位置検出機構の１実施例の構成を
示す図、第２図は第１図の実施例における回転体の側面
図であり、図中、１は駆動源、２はネジ棒、３はガイド
レール、４は移動体、５は回転体群、６〜９は回転体、
１０〜１２は光学的反射体、１３〜１５は反射式フォト
センサ、１６はコントローラ、１７は軸受けを示す。

第１図において、移動体４の駆動機構は従来の技術で説
明したものと基本的に同じであり、モータ及び必要に応
じて設けられる減速歯車列等からなる駆動源１によって
、軸受け１７に軸承されたネジ棒２を回転させると、こ
のネジ棒２に螺合され、且つガイドレール３に係合され
た移動体４が当該ガイドレール３に沿って矢印Ａ方向に
移動するものである。駆動源１の回転方向を変更すれば
、移動体４の移動方向の向きが変わる点も同様である。

次に、本発明の移動位置検出機構について説明する。第
１図において、回転体群５を形成する複数の回転体６〜
９はそれぞれ隣接する回転体と特別な関係に連結されて
いる。即ち、下位の回転体、第１図に示すものではそれ
ぞれ右側の回転体、が１回転する毎に隣接する上位の回
転体が１／ｎ回転ずつ歩進回転（ステップ状の回転）を
行うようになされているのである。例えば、回転体６が
１回転すると、その上位の回転体７が１／ｎ回転し、こ
の動作を繰り返して回転体７が１回転すると、その上位
の回転体８が１／ｎ回転するのである。

なお、ここで、ｎは２以上の整数である。

このような回転体群５の機構は、いわゆる１０進ロータ
リーカウンタとして広く知られているもので、複数の回
転体にそれぞれ０〜９の数字が等回転角度間隔で割り付
けられており、下位の回転体が１回転する毎に、その上
位の回転体が桁上がりの状態を示すように１／１０回転
して回転数等を表示するものであり、テープレコーダを
始めとして種々の分野で回転数表示手段等として広く普
及しているものである。

そして、このようなロータリーカウンタ方式の機構を組
み込んだ回転体群５のうち、最下位の回転体６を移動体
４の駆動源１に連結する。この連結は、直接的に結合し
てもよいし、適当な歯車列を介して結合してもよい。

更に、第２図にも示すように、回転体７〜９の所定の位
置に対向するように反射式フォトセンサ１３〜１５を設
けると共に、回転体７〜９の回転面の所望の箇所に光学
的反射体１０〜１２を貼付する。そして、前記反射式フ
ォトセンサ１３〜１５の検出信号をコントローラ１６に
入力して、それらのアンド（ＡＮＤ）条件が成立すると
きを検出するようにしている。

次に、上記実施例の移動位置検出機構において、ｎの値
を１０、ネジ棒２のネジピッチを１■とし、回転体６を
駆動源１の回転に対して１対１の関係で連結した場合を
例にとって、その動作を説明する。

この場合には、駆動源１が１回転すると移動体４がネジ
棒２上で１ピッチ分、即ち１關移動するが、このとき同
時に最下位の回転体６が１回転するので、２番目の回転
体７が１目盛りだけ歩進回転することになる。更に、前
述したように、回転体７が１回転すれば、回転体８が１
目盛りだけ歩進回転し、同様に回転体８が１回転すると
回転体９が１目盛りだけ歩進回転する。従って、このよ
うな関係から、上記の回転体７〜９の１目盛りは移動体
４の移動量のそれぞれ、ｌＩｎｍ１１０郵ｌｌｌＮ１ｏ
　ｏ　ｉｎに対応することになる。

このため、各回転体７〜９の任意の箇所に貼付した光学
的反射体１０〜１２は、それぞれ移動体４の１　ｍ−１
０ｍｍ、１００　ｍｍ単位の基準位置を表すことになる
。

この点について、より具体的に例をあげて説明すれば、
いま、回転体７の「０」の位置に光学的反射体１０を貼
付し、回転体８の「５」の位置に光学的反射体１１を貼
付し、更に回転体９の「１」の位置に光学的反射体１２
を貼付したとする。この場合には、反射式フォトセンサ
１３は回転体７がｒＯＪの位置にくるたびに検出信号を
出力し、また、反射式フォトセンサ１４は回転体８が「
５」の位置にくるたびに検出信号を出力し、更に反射式
フォトセンサ１５は回転体９が「１」の位置にくるたび
に検出信号を出力して、それぞれコントローラ１６に入
力される。一方、コントローラ１６は、前述したように
これら反射式フォトセンサ１３〜１５の検出信号のＡＮ
Ｄ条件が成立するときを検出するものであるから、コン
トローラ１６からは、回転体９が「１」、回転体８が「
５」、回転体７が「０」の各位置を同時に占めたとき、
即ち、移動体４がｒ１５０ｍｍｌの位置にきたときにの
み、出力が得られることとなる。これによって、１ｍｍ
単位で正確に移動体４の基準位置を検出することができ
るのである。

＋１− また、上記の例において、移動体４の全有効動程を例え
ばＯ〜３００　ａｍとした場合、前記光学的反射体１０
〜１２に加えて、回転体８の「０」の位置及び回転体９
の「０」の位置と「３」の位置にも別の光学的反射体を
貼付しておけば、コントローラ１６からは、移動体４が
「０００ｍＩＮ」、「１５０ｍｍＪ、　ｒ３０ｏａｍ」
の各位置にきたときに、それぞれ出力信号が得られるこ
ととなり、前記基準位置に加えて有効動程の両端の位置
検出を行うこともできる。

また、上記の例では基準位置を１′ｍ所に設定した場合
について説明したが、上記両端位置の検出の場合と同様
に光学的反射体を複数個貼付すれば、複数の基準位置を
設定することができることは言うまでもない。また、光
学的反射体の数を増やすことに代え、反射式フォトセン
サの数を増し、前記の反射式フォトセンサとは位置をず
らして各回転体に対向させることによっても複数の基準
位置を設定することができる。なお、基準位置を複数個
設けた場合に、コントローラ１６の出力信号から各基準
位置を区別するには、移動体４の初期位置、移動体４の
移動方向、コントローラ１６からの出力信号が何番目の
ものであるか等の情報を組み合わせることにより、容易
に判別することができる。

なお、上記の実施例では光学的反射体を回転体７〜９に
貼付するものについて説明したが、回転体６にも貼付す
れば、０．　１ｍｍの単位まで基準位置を設定すること
ができることは言うまでもない。

また、回転体群５を形成する回転体の数も４つに限定さ
れるものではなく、長尺のガイドレール上を移動する移
動体については、順次回転体の個数を追加することによ
り、対応できる距離を１桁ずつ延ばすことができる。

更に、上記の実施例では、各回転体の位置を検出する部
材として反射式フォトセンサと光学的反射体の組合せを
採用したが、要するに、回転体がどのような位置にある
かを検出できればよいのであり、例えば、フォトセンサ
と光源及び光学的透過体との組合せで検出信号を得るよ
うにするととも可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の移動位置検出機構の１実施例の構成を
示す図、第２図は第１図の実施例における回転体の側面
図、第３図は従来の移動位置検出機構を示す図、第４図
は従来の他の移動位置検出機構を示す図である。 １・・・駆動源、２・・・ネジ棒、３・・・ガイドレー
ル、４・・・移動体、５・・・回転体群、６〜９・・・
回転体、１０〜１２・・・光学的反射体、１３〜１５・
・・反射式フォトセンサ、１６・・・コントローラ、１
７・・・軸受け。 出　　願　　人　日本電子株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動体の移動位置を検出するための移動位置検出
   機構において、それぞれ隣接する下位の回転体が１回転
   する毎に１／ｎ回転（ｎは２以上の整数）ずつ歩進回転
   する複数の回転体からなる回転体群を設け、当該回転体
   群のうちの最下位の回転体を前記移動体の駆動源の回転
   軸に連結すると共に、前記回転体群の回転体の所定の位
   置に回転体位置検出部材を配置し、更に前記回転体位置
   検出部材を配置した回転体に対向する位置に前記回転体
   位置検出部材を検知するセンサを設置したことを特徴と
   する移動位置検出機構。
2. （２）前記回転体群が１０進ロータリーカウンターであ
   ることを特徴とする請求項１記載の移動位置検出機構。