JPH04269625A - 位置検出器 - Google Patents
位置検出器Info
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- JPH04269625A JPH04269625A JP3053396A JP5339691A JPH04269625A JP H04269625 A JPH04269625 A JP H04269625A JP 3053396 A JP3053396 A JP 3053396A JP 5339691 A JP5339691 A JP 5339691A JP H04269625 A JPH04269625 A JP H04269625A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24471—Error correction
- G01D5/24476—Signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/285—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding of the unit Hamming distance type, e.g. Gray code
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械等において位
置計測に利用される位置検出器、特にアブソリュート方
式の位置検出器に関する。
置計測に利用される位置検出器、特にアブソリュート方
式の位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】アブソリュート方式の位置検出器に用い
られる符号パターンとしてはグレイコードが一般的であ
る。このグレイコードを用いた場合、アブソリュート範
囲が広くなるとその分だけトラック数が増大し、位置検
出器の断面積が大きくなってしまうという問題や、トラ
ック数の分だけ受光系や電気回路が複数化してしまうと
いう問題がある。これに対し少ないトラック数で絶対位
置化のできる位置検出器が考案されている。
られる符号パターンとしてはグレイコードが一般的であ
る。このグレイコードを用いた場合、アブソリュート範
囲が広くなるとその分だけトラック数が増大し、位置検
出器の断面積が大きくなってしまうという問題や、トラ
ック数の分だけ受光系や電気回路が複数化してしまうと
いう問題がある。これに対し少ないトラック数で絶対位
置化のできる位置検出器が考案されている。
【０００３】図６は少ないトラック数で絶対位置化ので
きる従来の位置検出器の一例を示すブロック図であり、
発光素子１０１やコリメータレンズ１０２が含まれた光
源部から出た光は第１スケール１０３に挿入する。この
第１スケール１０３には光の透過部と非透過部とが一定
のピッチで繰返されている格子トラックが複数本設けら
れており、第１スケール１０３はその長手方向（紙面に
垂直な方向）に移動可能となっている。図７は第１スケ
ール１０３に設けられた格子トラックの一例を示す図で
あり、各格子トラックのピッチの関係は互いに１：Ｎ（
Ｎは３以上の整数）、即ち３列の格子トラックｔ１，ｔ
２，ｔ３のピッチＰ１：Ｐ２：Ｐ３が１：１０：１００
の関係となっている。第１スケール１０３を透過した光
は読取ユニット１０６内の第１スケール１０３と同様の
格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３が施された第２スケール
１０４に入射し、第２スケール１０４を透過した光は読
取ユニット１０６内の第２スケール１０４の各格子トラ
ックｔ１，ｔ２，ｔ３に対応した光電変換素子１０５１
，１０５２，１０５３に入射する。光源変換素子１０５
１，１０５２，１０５３は入射光を電気信号ＳＳ１，Ｓ
Ｓ２，ＳＳ３に変換して信号処理回路１１０を構成する
信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３に送出する
。
きる従来の位置検出器の一例を示すブロック図であり、
発光素子１０１やコリメータレンズ１０２が含まれた光
源部から出た光は第１スケール１０３に挿入する。この
第１スケール１０３には光の透過部と非透過部とが一定
のピッチで繰返されている格子トラックが複数本設けら
れており、第１スケール１０３はその長手方向（紙面に
垂直な方向）に移動可能となっている。図７は第１スケ
ール１０３に設けられた格子トラックの一例を示す図で
あり、各格子トラックのピッチの関係は互いに１：Ｎ（
Ｎは３以上の整数）、即ち３列の格子トラックｔ１，ｔ
２，ｔ３のピッチＰ１：Ｐ２：Ｐ３が１：１０：１００
の関係となっている。第１スケール１０３を透過した光
は読取ユニット１０６内の第１スケール１０３と同様の
格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３が施された第２スケール
１０４に入射し、第２スケール１０４を透過した光は読
取ユニット１０６内の第２スケール１０４の各格子トラ
ックｔ１，ｔ２，ｔ３に対応した光電変換素子１０５１
，１０５２，１０５３に入射する。光源変換素子１０５
１，１０５２，１０５３は入射光を電気信号ＳＳ１，Ｓ
Ｓ２，ＳＳ３に変換して信号処理回路１１０を構成する
信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１３に送出する
。
【０００４】信号内挿回路１１１１，１１１２，１１１
３は送出されて来た電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を
第１スケール１０３上の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３のピッチ内であって各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３
のピッチの比Ｎ以上の数で内挿分割し、格子１ピッチ内
の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３として信号処
理回路１１０を構成するデータ処理論理回路１１２に送
出する。そして、データ処理論理回路１１２は送出され
て来た格子１ピッチ内の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２
，ＳＰ３を組合せて第１スケール１０３の移動量の絶対
位置データＳＰとして出力するようになっている。なお
、データ処理論理回路１１２には、それぞれの格子１ピ
ッチ内の絶対位置データが誤り無く組合わされるように
格子１ピッチの境界付近の絶対位置データについて桁上
げや桁下げをするか否かの判定機能が備えられている。 また、この位置検出器１００の絶対位置検出範囲は、複
数の格子トラックのピッチのうち最大のピッチの値とな
る。
３は送出されて来た電気信号ＳＳ１，ＳＳ２，ＳＳ３を
第１スケール１０３上の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ
３のピッチ内であって各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３
のピッチの比Ｎ以上の数で内挿分割し、格子１ピッチ内
の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３として信号処
理回路１１０を構成するデータ処理論理回路１１２に送
出する。そして、データ処理論理回路１１２は送出され
て来た格子１ピッチ内の絶対位置データＳＰ１，ＳＰ２
，ＳＰ３を組合せて第１スケール１０３の移動量の絶対
位置データＳＰとして出力するようになっている。なお
、データ処理論理回路１１２には、それぞれの格子１ピ
ッチ内の絶対位置データが誤り無く組合わされるように
格子１ピッチの境界付近の絶対位置データについて桁上
げや桁下げをするか否かの判定機能が備えられている。 また、この位置検出器１００の絶対位置検出範囲は、複
数の格子トラックのピッチのうち最大のピッチの値とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の位置検
出器１００は、第１スケール１０３と読取ユニット１０
６の相対移動が所望の姿勢のままで行なわれる場合は正
しい絶対位置データを出力するが、第１スケール１０３
と読取ユニット１０６とがスケール面に垂直な法線を軸
として相対的に大きく回転するような姿勢変化が発生し
た場合は異なったピッチを持つ格子トラックからの絶対
位置データがうまく組み合わせられずに誤った絶対位置
データを出力してしまうことがある。第１スケール１０
３に対して読取ユニット１０６が図７に示すように矢印
の方向にわずかに回転して点線で示すような姿勢となっ
てしまった場合、トラックｔ１とトラックｔ２とが持つ
べき長手方向の位相がＰ１／２だけくるってしまい、位
置データがうまく組合せられず第１スケール１０３と第
２スケール１０４との相対移動が所望の姿勢のままで行
われる場合と比べてデータ処理論理回路１１２で得られ
る絶対位置データがトラックｔ１のピッチＰ１分だけ飛
んでしまう。従って、第１スケール１０３に対する読取
ユニット１０６の姿勢変化が発生すると、絶対位置デー
タの組み合わせの信頼性が低下したり、逆にその信頼性
を確保するために位置検出器を装着する機械等の真直度
を管理する必要があるという問題があった。本発明は上
述の様な事情からなされたものであり、本発明の目的は
、位置検出器を取付けている機械等の真直度や姿勢の変
化に対して読み取りミスをせずに絶対位置検出ができる
ようにした位置検出器を提供することにある。
出器１００は、第１スケール１０３と読取ユニット１０
６の相対移動が所望の姿勢のままで行なわれる場合は正
しい絶対位置データを出力するが、第１スケール１０３
と読取ユニット１０６とがスケール面に垂直な法線を軸
として相対的に大きく回転するような姿勢変化が発生し
た場合は異なったピッチを持つ格子トラックからの絶対
位置データがうまく組み合わせられずに誤った絶対位置
データを出力してしまうことがある。第１スケール１０
３に対して読取ユニット１０６が図７に示すように矢印
の方向にわずかに回転して点線で示すような姿勢となっ
てしまった場合、トラックｔ１とトラックｔ２とが持つ
べき長手方向の位相がＰ１／２だけくるってしまい、位
置データがうまく組合せられず第１スケール１０３と第
２スケール１０４との相対移動が所望の姿勢のままで行
われる場合と比べてデータ処理論理回路１１２で得られ
る絶対位置データがトラックｔ１のピッチＰ１分だけ飛
んでしまう。従って、第１スケール１０３に対する読取
ユニット１０６の姿勢変化が発生すると、絶対位置デー
タの組み合わせの信頼性が低下したり、逆にその信頼性
を確保するために位置検出器を装着する機械等の真直度
を管理する必要があるという問題があった。本発明は上
述の様な事情からなされたものであり、本発明の目的は
、位置検出器を取付けている機械等の真直度や姿勢の変
化に対して読み取りミスをせずに絶対位置検出ができる
ようにした位置検出器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピッチの異な
る複数の目盛トラックが設けられ、長手方向に移動する
第１スケールと、前記複数の目盛トラックに対向し、各
目盛トラックから前記第１スケールとの相対移動に応じ
た信号を得る複数の検出部を有する読取ユニットと、前
記複数の検出部で得られた各信号を各々位置に関するデ
ータに変換する変換回路と、前記位置に関するデータを
組合せて前記第１スケールの絶対位置データを求めるデ
ータ処理回路とを備えた位置検出器に関するものであり
、本発明の上記目的は、前記第１スケール面に垂直な線
分を回転軸とした前記第１スケールに対する前記読取ユ
ニットの回転変位量を検出する面内回転量検出部を備え
、前記データ処理回路は前記変換回路で得られた位置に
関するデータを前記回転変位量を用いて適切に組合わせ
て前記第１スケールの絶対位置データを求めるようにす
ることによって達成される。
る複数の目盛トラックが設けられ、長手方向に移動する
第１スケールと、前記複数の目盛トラックに対向し、各
目盛トラックから前記第１スケールとの相対移動に応じ
た信号を得る複数の検出部を有する読取ユニットと、前
記複数の検出部で得られた各信号を各々位置に関するデ
ータに変換する変換回路と、前記位置に関するデータを
組合せて前記第１スケールの絶対位置データを求めるデ
ータ処理回路とを備えた位置検出器に関するものであり
、本発明の上記目的は、前記第１スケール面に垂直な線
分を回転軸とした前記第１スケールに対する前記読取ユ
ニットの回転変位量を検出する面内回転量検出部を備え
、前記データ処理回路は前記変換回路で得られた位置に
関するデータを前記回転変位量を用いて適切に組合わせ
て前記第１スケールの絶対位置データを求めるようにす
ることによって達成される。
【０００７】
【作用】本発明は、２枚のスケールの相対的な面内回転
量を精度良く知ることによって、１枚のスケール内のト
ラック間の長手方向の位相ずれを求めて各トラックの信
号に対応した位置データを適切にし、これらの位置デー
タを使用して安定な絶対位置検出を行なうものである。
量を精度良く知ることによって、１枚のスケール内のト
ラック間の長手方向の位相ずれを求めて各トラックの信
号に対応した位置データを適切にし、これらの位置デー
タを使用して安定な絶対位置検出を行なうものである。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の位置検出器の一例を図６に対
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。この位置検出器２００の信号
処理回路２１０には、面内回転量検出回路２２０及びト
ラック間位相補正回路２３０が新たに設けられている。 図２は光電変換素子１０５１，１０５２，１０５３と面
内回転量検出回路２２０の構成例を示す図である。第２
スケール１０４の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３には
それぞれ得られる信号周期の４分の１周期づつ位相の異
なる格子部ａ，ｂ，ａ／，ｂ／が配されている。それら
に対応して光電変換素子１０５１，１０５２，１０５３
にも４ｃｈづつの受光素子部ａ，ｂ，ａ／，ｂ／が配さ
れている。光電変換素子１０５１で得られた４相の電気
信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／，ＳＳｂ／は面内回転量
検出回路２２０へ送出される。面内回転量検出回路２２
０は２つの位置演算部２２１１，２２１２と面内回転量
演算回路２２２を有しており、光電変換素子１０５１か
らの電気信号ＳＳａ及びＳＳｂ／は位置演算部２２１１
へ送出され、電気信号ＳＳｂ及びＳＳａ／は位置演算部
２２１２へ送出される。そして、各位置演算部２２１１
，２２１２にてそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置デ
ータＰｏｓ１，Ｐｏｓ２が求められて面内回転量演算回
路２２２に送出される。ここで、位置演算部２２１１で
求められる位置データＰｏｓ１と位置演算部２２１２で
求められる位置データＰｏｓ２とでは第２スケール１０
４の幅方向ＷにＬ１だけ検出ポイントが異なる。その為
，面内回転方向の変動が生じると位置データＰｏｓ１と
Ｐｏｓ２との間に長手方向の位置に関するオフセットΔ
Ｐが発生する。従って、このオフセットΔＰを面内回転
量演算回路２２２において位置データＰｏｓ１とＰｏｓ
２との差分をとることにより求めている。このオフセッ
トΔＰは角度換算値にしても良い。なお、位置データＰ
ｏｓ１，Ｐｏｓ２の演算を精度良く行なう為には、光電
変換素子１０５１で得られる電気信号の電圧オフセット
や振幅電圧を規格化すると共に、それらの変動をフィー
ドバックさせれば良い。
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。この位置検出器２００の信号
処理回路２１０には、面内回転量検出回路２２０及びト
ラック間位相補正回路２３０が新たに設けられている。 図２は光電変換素子１０５１，１０５２，１０５３と面
内回転量検出回路２２０の構成例を示す図である。第２
スケール１０４の各格子トラックｔ１，ｔ２，ｔ３には
それぞれ得られる信号周期の４分の１周期づつ位相の異
なる格子部ａ，ｂ，ａ／，ｂ／が配されている。それら
に対応して光電変換素子１０５１，１０５２，１０５３
にも４ｃｈづつの受光素子部ａ，ｂ，ａ／，ｂ／が配さ
れている。光電変換素子１０５１で得られた４相の電気
信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／，ＳＳｂ／は面内回転量
検出回路２２０へ送出される。面内回転量検出回路２２
０は２つの位置演算部２２１１，２２１２と面内回転量
演算回路２２２を有しており、光電変換素子１０５１か
らの電気信号ＳＳａ及びＳＳｂ／は位置演算部２２１１
へ送出され、電気信号ＳＳｂ及びＳＳａ／は位置演算部
２２１２へ送出される。そして、各位置演算部２２１１
，２２１２にてそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置デ
ータＰｏｓ１，Ｐｏｓ２が求められて面内回転量演算回
路２２２に送出される。ここで、位置演算部２２１１で
求められる位置データＰｏｓ１と位置演算部２２１２で
求められる位置データＰｏｓ２とでは第２スケール１０
４の幅方向ＷにＬ１だけ検出ポイントが異なる。その為
，面内回転方向の変動が生じると位置データＰｏｓ１と
Ｐｏｓ２との間に長手方向の位置に関するオフセットΔ
Ｐが発生する。従って、このオフセットΔＰを面内回転
量演算回路２２２において位置データＰｏｓ１とＰｏｓ
２との差分をとることにより求めている。このオフセッ
トΔＰは角度換算値にしても良い。なお、位置データＰ
ｏｓ１，Ｐｏｓ２の演算を精度良く行なう為には、光電
変換素子１０５１で得られる電気信号の電圧オフセット
や振幅電圧を規格化すると共に、それらの変動をフィー
ドバックさせれば良い。
【０００９】図３はトラック間位相補正回路２３０の構
成例を示す図であり、位置オフセット変換回路２３１，
２３２にて図４に示すような第２スケール１０４のトラ
ックｔ１の重心とトラックｔ２，ｔ３の重心との第２ス
ケール１０４の幅方向Ｗの距離Ｌ２，Ｌ３を基に面内回
転量演算回路２２２からのオフセットΔＰがそれぞれの
トラックｔ２，ｔ３における値ΔＰ２（＝ΔＰ×Ｌ２／
Ｌ１），ΔＰ３（＝ΔＰ×Ｌ３／Ｌ１）に変換され、各
値ΔＰ２，ΔＰ３が信号内挿回路１１１２，１１１３か
らの絶対位置データＳＰ２，ＳＰ３に加算されて補正さ
れたそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置データＳＰ２
′，ＳＰ３′としてデータ処理論理回路１１２に送出さ
れる。従って、面内回転等の姿勢の変動があってもデー
タ処理論理回路１１２では安定して第１スケール１０３
の移動量の絶対位置データＳＰとしてまとめられて出力
されるようになっている。尚、第２スケール１０４の各
トラックは図４に示すような田の字型に限らず縦１列に
並ぶ目の字型でも良い。
成例を示す図であり、位置オフセット変換回路２３１，
２３２にて図４に示すような第２スケール１０４のトラ
ックｔ１の重心とトラックｔ２，ｔ３の重心との第２ス
ケール１０４の幅方向Ｗの距離Ｌ２，Ｌ３を基に面内回
転量演算回路２２２からのオフセットΔＰがそれぞれの
トラックｔ２，ｔ３における値ΔＰ２（＝ΔＰ×Ｌ２／
Ｌ１），ΔＰ３（＝ΔＰ×Ｌ３／Ｌ１）に変換され、各
値ΔＰ２，ΔＰ３が信号内挿回路１１１２，１１１３か
らの絶対位置データＳＰ２，ＳＰ３に加算されて補正さ
れたそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置データＳＰ２
′，ＳＰ３′としてデータ処理論理回路１１２に送出さ
れる。従って、面内回転等の姿勢の変動があってもデー
タ処理論理回路１１２では安定して第１スケール１０３
の移動量の絶対位置データＳＰとしてまとめられて出力
されるようになっている。尚、第２スケール１０４の各
トラックは図４に示すような田の字型に限らず縦１列に
並ぶ目の字型でも良い。
【００１０】図５は本発明の位置検出器２００の光電変
換素子１０５１，１０５２，１０５３及び面内回転量検
出回路２２０の別の構成例を示す図であり、第２スケー
ル１０４の格子トラックｔ１及び光電変換素子１０５１
において格子部及び受光素子部を追加して面内回転量の
変動の検出をより高精度に行なおうとするものである。 即ち、田の字型のａ，ｂ／及びｂ，ａ／の下部にａ＊，
ｂ／＊の格子パターン及び受光素子部を増設している。 これらａ＊，ｂ／＊は、ｂ，ａ／を隔てて配されている
ａ，ｂ／と同位相でパターン化されている。
換素子１０５１，１０５２，１０５３及び面内回転量検
出回路２２０の別の構成例を示す図であり、第２スケー
ル１０４の格子トラックｔ１及び光電変換素子１０５１
において格子部及び受光素子部を追加して面内回転量の
変動の検出をより高精度に行なおうとするものである。 即ち、田の字型のａ，ｂ／及びｂ，ａ／の下部にａ＊，
ｂ／＊の格子パターン及び受光素子部を増設している。 これらａ＊，ｂ／＊は、ｂ，ａ／を隔てて配されている
ａ，ｂ／と同位相でパターン化されている。
【００１１】このような構成において、面内回転量の検
出の過程を以下に示す。トラックｔ１からの信号を変換
した電気信号ＳＳａ，ＳＳａ／，ＳＳｂ，ＳＳｂ／，Ｓ
Ｓａ＊，ＳＳｂ／＊が光電変換素子１０５１にて得られ
、それらが信号内挿回路１１１１及び面内回転量検出回
路２２０へ送出される。これらの電気信号ＳＳａ，ＳＳ
ａ／，ＳＳｂ，ＳＳｂ／，ＳＳａ＊，ＳＳｂ／＊は信号
内挿回路１１１１において内挿演算により格子ピッチＰ
１内での絶対位置データＳＰ１に変換される。この格子
ピッチＰ１内での絶対位置データＳＰ１は、電気信号Ｓ
Ｓｂ，ＳＳａ／，ＳＳａ＊及びＳＳｂ／＊から求めても
良いし、電気信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／及びＳＳｂ
／から求めても良い。また、それらの平均値的な値をと
ることや一方に重みをかけて組み合わせることも可能で
あり、このように平均値をとったり組み合わせたりする
ことによりノイズ成分等の平滑化ができる。一方、光電
変換素子１０５１からの電気信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳ
ａ／及びＳＳｂ／は面内回転量検出回路２２０の位置演
算部２２１１′へ送出され、電気信号ＳＳｂ，ＳＳａ／
，ＳＳａ＊及びＳＳｂ／＊は位置演算部２２１２′へ送
出される。そして、各位置演算部２２１１′，２２１２
′にてそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置データＰｏ
ｓ１，Ｐｏｓ２が求められて面内回転量演算回路２２２
に送出される。このようにして求められた位置データＰ
ｏｓ１，Ｐｏｓ２は図２のものより高精度となる。その
理由は、４相の電気信号から例えばＰｏｓ１を求める場
合、電気信号ＳＳａとＳＳａ／の差動信号（＝Ａとする
）並びに電気信号ＳＳｂとＳＳｂ／の差動信号（＝Ｂと
する）より位置データを求めるようにしている為、電気
信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／及びＳＳｂ／の電圧オフ
セットの変動が相殺されると共に、それらの電気信号に
含まれる偶数次の高調波成分が相殺されるからである。 また、面内回転方向の変動が生じても差動信号ＡとＢの
位相差は変化せずより安定してそれぞれの格子ピッチ内
での絶対位置データＰｏｓ１，Ｐｏｓ２を求めることが
できる。そして、先の実施例と同様に面内回転方向の変
動により位置データＰｏｓ１とＰｏｓ２との間に発生す
る長手方向の位置に関するオフセットΔＰが面内回転量
演算回路２２２において位置データＰｏｓ１とＰｏｓ２
との差分をとることにより求められる。そして、図３に
示すトラック間位相補正回路２３０の位置オフセット変
換回路２３１，２３２にて図４に示すような第２スケー
ル１０４のトラックｔ１の重心とトラックｔ２，ｔ３の
重心との第２スケール１０４の幅方向Ｗの距離Ｌ２，Ｌ
３を基に面内回転量演算回路２２２からのオフセットΔ
Ｐがそれぞれのトラックｔ２，ｔ３における値ΔＰ２（
＝ΔＰ×Ｌ２／Ｌ１），ΔＰ３（＝ΔＰ×Ｌ３／Ｌ１）
に変換され、各値ΔＰ２，ΔＰ３が信号内挿回路１１１
２，１１１３からの絶対位置データＳＰ２，ＳＰ３に加
算されて補正されたそれぞれの格子ピッチ内での絶対位
置データＳＰ２′，ＳＰ３′としてデータ処理論理回路
１１２に送出される。従って、面内回転等の姿勢の変動
があってもデータ処理論理回路１１２では安定して第１
スケール１０３の移動量の絶対位置データＳＰとしてま
とめられて出力されるようになっている。尚、ａ＊，ｂ
／＊は、ｂ，ａ／を隔てて配されているａ，ｂ／と同位
相でパターン化されているが所定の位相差を有しても良
い。
出の過程を以下に示す。トラックｔ１からの信号を変換
した電気信号ＳＳａ，ＳＳａ／，ＳＳｂ，ＳＳｂ／，Ｓ
Ｓａ＊，ＳＳｂ／＊が光電変換素子１０５１にて得られ
、それらが信号内挿回路１１１１及び面内回転量検出回
路２２０へ送出される。これらの電気信号ＳＳａ，ＳＳ
ａ／，ＳＳｂ，ＳＳｂ／，ＳＳａ＊，ＳＳｂ／＊は信号
内挿回路１１１１において内挿演算により格子ピッチＰ
１内での絶対位置データＳＰ１に変換される。この格子
ピッチＰ１内での絶対位置データＳＰ１は、電気信号Ｓ
Ｓｂ，ＳＳａ／，ＳＳａ＊及びＳＳｂ／＊から求めても
良いし、電気信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／及びＳＳｂ
／から求めても良い。また、それらの平均値的な値をと
ることや一方に重みをかけて組み合わせることも可能で
あり、このように平均値をとったり組み合わせたりする
ことによりノイズ成分等の平滑化ができる。一方、光電
変換素子１０５１からの電気信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳ
ａ／及びＳＳｂ／は面内回転量検出回路２２０の位置演
算部２２１１′へ送出され、電気信号ＳＳｂ，ＳＳａ／
，ＳＳａ＊及びＳＳｂ／＊は位置演算部２２１２′へ送
出される。そして、各位置演算部２２１１′，２２１２
′にてそれぞれの格子ピッチ内での絶対位置データＰｏ
ｓ１，Ｐｏｓ２が求められて面内回転量演算回路２２２
に送出される。このようにして求められた位置データＰ
ｏｓ１，Ｐｏｓ２は図２のものより高精度となる。その
理由は、４相の電気信号から例えばＰｏｓ１を求める場
合、電気信号ＳＳａとＳＳａ／の差動信号（＝Ａとする
）並びに電気信号ＳＳｂとＳＳｂ／の差動信号（＝Ｂと
する）より位置データを求めるようにしている為、電気
信号ＳＳａ，ＳＳｂ，ＳＳａ／及びＳＳｂ／の電圧オフ
セットの変動が相殺されると共に、それらの電気信号に
含まれる偶数次の高調波成分が相殺されるからである。 また、面内回転方向の変動が生じても差動信号ＡとＢの
位相差は変化せずより安定してそれぞれの格子ピッチ内
での絶対位置データＰｏｓ１，Ｐｏｓ２を求めることが
できる。そして、先の実施例と同様に面内回転方向の変
動により位置データＰｏｓ１とＰｏｓ２との間に発生す
る長手方向の位置に関するオフセットΔＰが面内回転量
演算回路２２２において位置データＰｏｓ１とＰｏｓ２
との差分をとることにより求められる。そして、図３に
示すトラック間位相補正回路２３０の位置オフセット変
換回路２３１，２３２にて図４に示すような第２スケー
ル１０４のトラックｔ１の重心とトラックｔ２，ｔ３の
重心との第２スケール１０４の幅方向Ｗの距離Ｌ２，Ｌ
３を基に面内回転量演算回路２２２からのオフセットΔ
Ｐがそれぞれのトラックｔ２，ｔ３における値ΔＰ２（
＝ΔＰ×Ｌ２／Ｌ１），ΔＰ３（＝ΔＰ×Ｌ３／Ｌ１）
に変換され、各値ΔＰ２，ΔＰ３が信号内挿回路１１１
２，１１１３からの絶対位置データＳＰ２，ＳＰ３に加
算されて補正されたそれぞれの格子ピッチ内での絶対位
置データＳＰ２′，ＳＰ３′としてデータ処理論理回路
１１２に送出される。従って、面内回転等の姿勢の変動
があってもデータ処理論理回路１１２では安定して第１
スケール１０３の移動量の絶対位置データＳＰとしてま
とめられて出力されるようになっている。尚、ａ＊，ｂ
／＊は、ｂ，ａ／を隔てて配されているａ，ｂ／と同位
相でパターン化されているが所定の位相差を有しても良
い。
【００１２】上述した実施例による位置検出器ではそれ
ぞれピッチの異なる複数の格子トラックのピッチの比が
互いに１：Ｎ（Ｎは３以上の整数）となっているが、本
発明はこれに限定されず、グレイコードやバーニアパタ
ーンにも本発明を適用することができる。更に、第２ス
ケールを支持する構造体に面内回転方向に移動させるア
クチュエーターを設け、面内回転による変動量を無くす
ように制御しても良い。また、直線型の光学式エンコー
ダの例を示したが、回転型、磁気式、電磁気式、静電容
量式の位置検出器にも本発明を適用することができる。
ぞれピッチの異なる複数の格子トラックのピッチの比が
互いに１：Ｎ（Ｎは３以上の整数）となっているが、本
発明はこれに限定されず、グレイコードやバーニアパタ
ーンにも本発明を適用することができる。更に、第２ス
ケールを支持する構造体に面内回転方向に移動させるア
クチュエーターを設け、面内回転による変動量を無くす
ように制御しても良い。また、直線型の光学式エンコー
ダの例を示したが、回転型、磁気式、電磁気式、静電容
量式の位置検出器にも本発明を適用することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の位置検出器によれ
ば、位置検出器を装着する機械等の真直度を厳しく管理
する必要が無くなるので、メンテナンスの労力やコスト
を削減することができ、また各格子トラックの検出値の
内挿に厳しい精度を必要としないため、製造コストの低
減が可能となる。
ば、位置検出器を装着する機械等の真直度を厳しく管理
する必要が無くなるので、メンテナンスの労力やコスト
を削減することができ、また各格子トラックの検出値の
内挿に厳しい精度を必要としないため、製造コストの低
減が可能となる。
【図１】本発明の位置検出器の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明の位置検出器の光電変換素子及び面内回
転量検出回路の第１の例を示すブロック図である。
転量検出回路の第１の例を示すブロック図である。
【図３】本発明の位置検出器のトラック間位相補正回路
の一例を示すブロック図である。
の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の位置検出器の第２スケールの一例を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の位置検出器の光電変換素子及び面内回
転量検出回路の第２の例を示すブロック図である。
転量検出回路の第２の例を示すブロック図である。
【図６】従来の位置検出器の一例を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】従来の第１スケールの一例を示す図である。
２２０ 面内回転量検出回路２２１１
位置検出部 ２２１２ 位置検出部 ２２１１′ 位置検出部 ２２１２′ 位置検出部
位置検出部 ２２１２ 位置検出部 ２２１１′ 位置検出部 ２２１２′ 位置検出部
Claims (7)
- 【請求項１】 ピッチの異なる複数の目盛トラックが
設けられ、長手方向に移動する第１スケールと、前記複
数の目盛トラックに対向し、各目盛トラックから前記第
１スケールとの相対移動に応じた信号を得る複数の検出
部を有する読取ユニットと、前記複数の検出部で得られ
た各信号を各々位置に関するデータに変換する変換回路
と、前記位置に関するデータを組合せて前記第１スケー
ルの絶対位置データを求めるデータ処理回路とを備えた
位置検出器において、前記第１スケール面に垂直な線分
を回転軸とした前記第１スケールに対する前記読取ユニ
ットの回転変位量を検出する面内回転量検出部を備え、
前記データ処理回路は前記変換回路で得られた位置に関
するデータを前記回転変位量を用いて適切に組合わせて
前記第１スケールの絶対位置データを求めるようにした
ことを特徴とする位置検出器。 - 【請求項２】 前記データ処理回路は、前記変換回路
で得られた位置に関するデータを前記回転変位量を用い
て適切な値にし、それらのデータを組合わせて前記第１
スケールの絶対位置データを求めるようにした位置検出
器。 - 【請求項３】 前記第１スケール上の最も小さいピッ
チを持った目盛トラックに対向する前記検出部は、検出
中心が前記読取ユニットの幅方向Ｗに異なる少なくとも
２つの位置データが得られるように配設され、前記面内
回転量検出部はこれらの検出中心の異なる少なくとも２
つの位置データにより前記回転変位量を検出するように
した請求項１に記載の位置検出器。 - 【請求項４】 請求項３に記載の検出部は、少なくと
も４つの異なる位相であって、前記読取ユニットの幅方
向Ｗに少なくとも２つにグループ分けできる検出素子を
有し、前記面内回転量検出部は各グループから得られた
検出中心が異なる少なくとも２つの位置データにより前
記回転変位量を検出するようにした位置検出器。 - 【請求項５】 請求項３に記載の検出部は、少なくと
も６つも異なる位相であって、前記読取ユニットの幅方
向Ｗに少なくとも２つにグループ分けできる検出素子を
有し、前記面内回転量検出部は前記読取ユニットの幅方
向Ｗの一方に寄った４つの検出素子及び他方に寄った４
つの検出素子から得られた検出中心が異なる少なくとも
２つの位置データにより前記回転変位量を検出するよう
にした位置検出器。 - 【請求項６】 請求項５に記載の少なくとも６つの検
出素子のうち前記読取ユニットの幅方向Ｗの一方に寄っ
た４つの検出素子は互いに４分の１周期の位相差を有し
て田の字型に配置されており、当該４つの検出素子のう
ち田の字の上半分の２つの検出素子と同位相の２つの検
出素子が田の字の下半分の２つの検出素子を隔てて配設
されており、前記面内回転量検出部は前記読取ユニット
の幅方向Ｗの一方に寄った４つの検出素子及び他方に寄
った４つの検出素子から得られた検出中心が異なる少な
くとも２つの位置データにより前記回転変位量を検出す
るようにした位置検出器。 - 【請求項７】 前記検出部が光学格子と光電変換素子
とを備えている請求項１に記載の位置検出器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053396A JP2670193B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
| US07/839,405 US5260769A (en) | 1991-02-25 | 1992-02-20 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053396A JP2670193B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269625A true JPH04269625A (ja) | 1992-09-25 |
| JP2670193B2 JP2670193B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=12941667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3053396A Expired - Fee Related JP2670193B2 (ja) | 1991-02-25 | 1991-02-25 | 位置検出器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5260769A (ja) |
| JP (1) | JP2670193B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005062194A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置 |
| WO2007102465A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Nidec Sankyo Corporation | 磁気センサ装置、および磁気式エンコーダ装置および磁気スケールの製造方法 |
| JP2012137415A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Jtekt Corp | 回転角検出装置 |
| JP2018185281A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | オークマ株式会社 | 光学式エンコーダ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19507613C2 (de) * | 1995-03-04 | 1997-01-23 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
| US6327791B1 (en) * | 1999-06-09 | 2001-12-11 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of Commerce | Chain code position detector |
| DE29916394U1 (de) * | 1999-09-17 | 2001-02-15 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 83301 Traunreut | Optische Positionsmeßeinrichtung |
| US6660996B1 (en) | 2001-07-03 | 2003-12-09 | Lexmark International, Inc. | System and method for examining relationship between intersecting encoder output signals |
| US6487787B1 (en) * | 2001-08-03 | 2002-12-03 | Mitutoyo Corporation | System and method for determination of error parameters for performing self-calibration and other functions without an external position reference in a transducer |
| GB0419882D0 (en) | 2004-09-08 | 2004-10-13 | Bamford Excavators Ltd | Calculation module |
| GB0819767D0 (en) | 2008-10-28 | 2008-12-03 | Renishaw Plc | Absolute encoder setup indication |
| EP2671054A1 (de) | 2011-01-31 | 2013-12-11 | Witeg Labortechnik GmbH | Flaschendispenser mit digitaler volumenanzeige |
| US20140002642A1 (en) | 2012-06-15 | 2014-01-02 | Elmar SWIEGOT | Absolute position detection |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6089712A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-20 | Alps Electric Co Ltd | 光学式エンコ−ダ |
| GB2194635B (en) * | 1986-03-14 | 1991-01-02 | Mitutoyo Mfg Co Ltd | Photoelectric type displacement detecting instrument |
| JPS6449915A (en) * | 1987-08-20 | 1989-02-27 | Fanuc Ltd | Shaft run-out insensitive type optical rotary encoder |
| US4943716A (en) * | 1988-01-22 | 1990-07-24 | Mitutoyo Corporation | Diffraction-type optical encoder with improved detection signal insensitivity to optical grating gap variations |
-
1991
- 1991-02-25 JP JP3053396A patent/JP2670193B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-02-20 US US07/839,405 patent/US5260769A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005062194A (ja) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置 |
| WO2007102465A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Nidec Sankyo Corporation | 磁気センサ装置、および磁気式エンコーダ装置および磁気スケールの製造方法 |
| US7969148B2 (en) | 2006-03-06 | 2011-06-28 | Nidec Sankyo Corporation | Magnetic sensor device, magnetic encoder device and magnetic scale manufacturing method |
| JP2012137415A (ja) * | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Jtekt Corp | 回転角検出装置 |
| JP2018185281A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | オークマ株式会社 | 光学式エンコーダ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2670193B2 (ja) | 1997-10-29 |
| US5260769A (en) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |