JPH02254317A - 安全機構を有したエンコーダー - 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） 本発明は安全機構を有したエンコーダーに関し、特に工
作機械の移動ステージ等の移動物体に取付けた回折格子
にレーザー光等の可干渉性光束を入射させ該回折格子か
らの回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、該干渉
縞の明暗の縞を計数することによって回折格子の移動量
、即ち移動物体の移動量を測定するロータリーエンコー
ダーやリニアエンコーダー等のエンコーダーにおいてレ
ーザー光がエンコーダーケースから漏れて観測者等の眼
に入射し、悪影響を与えるのを効果的に防止した安全機
構を存したエンコーダーに関するものである。

（従来の技術） 近年ＮＣ工作機械や半導体焼付装置等の精密機械におい
ては１μｍ以下（サブミクｏン）の単位で測定すること
のできる精密な測定器が要求されてぃる。従来よりサブ
ミクロンの単位で測定することのできる測定器としては
、レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの回
折光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロータ
リーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られて
いる。

特に光学式のエンコーダーは比較的容易に高精度の検出
が出来る為、各分野で用いられている。

般にエンコーダーにおいて光源として用いているレーザ
ーは検出精度を向上させる為になるべく出力が高いもの
が要望されている。この為、従来よりエンコーダーには
小型でなるべく強力出力値が得られるレーザーが用いら
れている。

多くのエンコーダーにおいては、測定時以外のときや被
測定物が所定面１に載置されていないときであっても構
成上、レーザー光束がエンコーダーのケースから漏れて
外部に射出してくる場合があった。特に強力なレーザー
を用いているエンコーダーにおいて、レーザ光がケース
から漏れて観察者の眼に入射したりすると人体に悪影響
を及ぼすことがあり大変危険であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はエンコーダーの一部に安全機構を設け、該安全
機構により被測定物を測定しないときや被測定物が所定
面上に載置されていないときにはレーザー光の出力を低
下させたり、又はレーザー光束がエンコーダーのケース
から外部に射出しないようにし、レーザー光が観察者に
悪影晋を及ぼすのを効果的に防止した安全機構を有した
エンコーダーの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るエンコー・−ダーは、光源から放射された
可干渉性光束をスケール上に形成した回折格子に入射さ
せ、該回折格子からの特定次数の回折光を用いて干渉縞
を形成し、該干渉縞の明暗の縞を語数することにより該
回折格子の移動量を測定するエンコーダーにおいて、該
回折格子から生ずる所定次数の回折光の有無を検出手段
により検出し、該検出手段からの出力信号を利用して制
御手段により該光源からの出力を制御するか又は該可干
渉性光束が外部に漏れるのを防止したことを特徴として
いる。

例えば制御手段は光源の出力を停止したり、又は面記制
御手段は前記光源からの放射させる可干渉性光束を予め
設定した出力値よりも低い値で放射させ、次いで前記検
出手段により該回折格子からの所定次数の回折光の有無
を検出し、該検出手段からの出力信号を利用して該光源
の出力値を制御していることを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明をリニアエンコーダーに適用したときの
第１実施例の要部概略図である。

同図において１はレーザー、２はコリメーターレンズ、
３はスケールであり不図示の移動物体に取付けられてお
り、その面上には一定の格子ピッチの回折格子３ａを有
しており、例えば矢印の方向に速度Ｖで移動している。

５５，５□は各々属波長板、４．．４２は回折格子３の
傾きによって生ずる再回折光の軸ずれを防止する為のダ
ハプリズム、又はコーナーキューブ反射鏡、６はビーム
スプリッタ−１７，，７，は偏光板で各々の偏光軸は互
いに直交しており、更に％波長板５□。

５□の偏光軸と４５度の角度をなすように配置されてい
る。８１．８□は各々受光素子である。

９は検出手段であり、回折格子３ａからの所定次数の回
折光を検出している。１０は制御手段であり、検出手段
９からの出力信号によりレーザー１の出力値を制御して
いる。！１はケースであり、スケール３を除く諸要素を
収納している。。

本実施例では検出手段９、制御手段１０は安全機構の一
部を構成している。

同図においてレーザー１からの光束はコリメーターレン
ズ２により略平行光束となり回折格子３に入射する。回
折格子３で回折された正と負のｍ次の回折光はイ波長板
５７．５□を介しでコーナーキューブ反射鏡４１，４□
で反射されて回折格子３に再度入射し、再び正と負のｍ
次の回折光となって重なり合いビームスプリッタ−６で
２光束に分割されて偏光板７１．７□を介して受光素子
８．．８２に入射する。

ここで受光素子８．．８２に入射する光束は昼波長板５
１．５２と偏光板７０，７□の組み合わせによって互い
に９０度の位相差がつけられ、回折格子３の移動方向の
弁別に用いられている。そして受光素子８Ｉ、８゜で受
光される干渉縞の明暗の縞を計数することにより回折格
子３の移動量を求めている。

本実施例では検出手段９を適切に配置し、検出手段９に
より回折格子３ａから予め設定した次数の回折光がある
か否かを検出している。そして検出手段９からの出力信
号を用いて制御手段１０によりレーザー１の出力をＯＦ
Ｆにしたり、又は出力を制御している。例えばレーザー
１からのレーザー光束を、まず人体に害を及ぼさない程
度の低い出力値にして回折格子３ａに入射させる。

そして検出手段９により回折格子３ａからの所定次数の
回折光が検出されなかったときや、検出手段９による検
出量が予め設定した一定値に達しない場合にはスケール
３が存在しないものとみなして、即ち被測定物が所定位
置に存在しないものとみなしている。そしてこのような
場合には制御手段１０によりレーザー１をＯＦＦにした
り、若しくはレーザー出力が所定値以上、即ち人体に害
とならない程度の出力値に維持している。

本実施例ではこのように有害となる程度のレーザー光束
がケース１１外に出射しないようにしている。これによ
り有害なレーザー光束がケース外に射出して人体に悪影
響を及ぼすのを効果的に防止している。

尚、第１図に示すリニアエンコーダーは光束の回折格子
３ａへの再入射をダハプリズムやコーナーキューブ反射
鏡等の反射手段を用いて行なっている。これによりレー
ザー１の波長が例えば周囲温度変化等により変化し、回
折格子３ａからの回折角度が変化しても必ず同じ角度で
再度回折格子３ａを照射し、２つの再回折光が必ず重な
り合うようにし、受光素子８．．８２からの出力信号の
Ｓ／Ｎ比を良好に維持している。

第２図は本発明の第２実施例の要部概略図である。リニ
アエンコーダーとしての構成は第１図の第１実施例と同
様である。

本実施例では回折格子３ａからの回折光の有無を検出す
る為に、レーザー１とは別にＬＥＤ等の人体に悪影響を
与えない程度の出力を有する光源１２を用いていること
を特徴としている。

即ち光源１２からの光束を集光レンズ１４で平行光束と
しスケール３上の回折格子３ａに入射させ、該内折格子
３ａからの所定の次数の回折光の有無を検出手段９で検
出している。

そして検出手段９からの出力信号を用いて制御手段９に
より第１実施例と間柱な方法によりレーザー１の出力値
を制御したり１ノで有害なレーザー光束がケース１１か
ら射出しないようにしている。

第３図は本発明の第３実施例の概略図である。

リニアエンコーダーとしての構成は第１図の第１実施例
と同様である。

本実施例は第２図に示す第２実施例において制御手段１
０によりレーザーｌの出力を制限する代わりに、シャッ
タ一部材１３をケース１１の開口部１１ａ近傍に設けて
いる。そして検出手段９により回折格子３ａからの所定
次数の回折光が検出されなかったときには、制御手段１
０によりシャッター１３をケース１１の開口部１１ａを
おおい開口部１１ａを閉じている。これにより被測定物
（スケール）が所定位置にないときレーザー１からの有
害となる程度のレーザー光束がケースｌｌ外に射出しな
いようにしている。

又、検出手段９で回折格ｒ３ａからの所定次数の回折光
が検出されたときはシャッター１３を開き、開口部１１
ａからレーザー光束を射出させて回折格子３ａに導光さ
せている。

尚、以上の各実施例では反射型のリニアエンコーダーに
ついて説明したが透過型リニアエンコーダーであっても
良く、又ロータリーエンコーダーであっても良い。この
場合は例えば円形状に回折格子を設ければそのまま適用
することができる。

（発明の効果） 本発明によれば測定用の回折格子を有するスケールが所
定の位置関係にあるか否かを回折光を利用して検出手段
で検出し、該検出手段からの出力信号を利用して制御手
段により例えばレーザーの発振状態を制御したり、又は
シャッタ機構成により有害となるレーザー光がケース外
に漏れないようにし、これによりレーザー光が観察者等
に悪影響を及ぼすのを効果的に防止することのできる安
全機構を有したエンコーダーを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をリニアエンコーダーに適用したときの
一実施例の概略図、第２図、第３図は各々本発明の他の
一実施例の概略図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源から放射された可干渉性光束をスケール上に
   形成した回折格子に入射させ、該回折格子からの特定次
   数の回折光を用いて干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗の
   縞を計数することにより該回折格子の移動量を測定する
   エンコーダーにおいて、該回折格子から生ずる所定次数
   の回折光の有無を検出手段により検出し、該検出手段か
   らの出力信号を利用して制御手段により該光源からの出
   力を制御するか又は該可干渉性光束が外部に漏れるのを
   防止したことを特徴とする安全機構を有したエンコーダ
   ー。
2. （２）前記制御手段は前記光源からの放射させる可干渉
   性光束を予め設定した出力値よりも低い値で放射させ、
   次いで前記検出手段により該回折格子からの所定次数の
   回折光の有無を検出し、該検出手段からの出力信号を利
   用して該光源の出力値を制御していることを特徴とする
   請求項１記載の安全機構を有したエンコーダー。