JPH0614908U - 測長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工位置の基準となる原点の位置を変更する
ことができる測長装置を提供する。 【構成】 スケールには、測定用目盛と複数の原点マー
クを設ける。スケールに対して相対移動する検出ヘッド
には、測定用スリットと原点検出スリットを設ける。ス
ケールと検出ヘッドの相対移動時、１個のフォトセルに
よって原点マーク信号を得る。測定用スリットと測定用
目盛に生ずるモアレ縞から、２個のフォトセルによって
９０°位相のずれたＡ相，Ｂ相信号を得る。Ａ相，Ｂ相
信号の出力レベルＨ，Ｌの組合わせからなる４つの状態
と、４つの原点マーク信号が合致するよう調整する。Ａ
相，Ｂ相信号の任意の状態を指定し、そのタイミングで
のＡ相，Ｂ相信号のＡＮＤと原点マーク信号のＡＮＤを
とり、原点信号を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は光学式の測長装置に係わり、特に位置検出の基準となる原点の位置を あらかじめ決められた複数の位置で任意に変更できるようにした測長装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

工作機械の加工テーブル等には、例えば工具に対する加工テーブルの相対的な 移動量を読み取るために、測長装置が取付けられている。そしてこの測長装置の 一例として、光学式の測長装置がある。

【０００３】 一般に光学式の測長装置は、工作機械等に直接取り付けられるスケールユニッ トと、このスケールユニットからの検出信号に基づいて実際の移動量を求め、こ れを表示するカウンタユニット等から構成されている。

【０００４】 図７の概略図に示すように、スケールユニットＡは、ガラス板等からなるスケ ール本体１と、このスケール本体１に対して相対移動する検出ヘッド２を有して いる。またスケール本体１には、Ｃｒ等を蒸着してエッチング処理で形成した金 属膜からなる目盛１ａがストライプ状に設けられている。このほかスケール本体 １には、前記目盛の上部の所定位置に原点マーク１ｂが設けられている。

【０００５】 また検出ヘッド２には、前記スケール本体１をはさんで、一方に光源３が設け られ、他方にスリット４，５と光電変換素子６，７が設けられている。このスリ ット４は前記原点マーク１ｂに対応しており、スリット４及び原点マーク１ｂを 通過した光源３からの光は光電変換素子６で受光される。また、スリット５は前 記スケール本体Ａの目盛１ａに対応しており、スリット５と目盛１ａによって生 じるモアレ縞の位相が互いに９０°ずれるような位置に光電変換素子７ａ，７ｂ が対応して設けられている。そして２つの光電変換素子７ａ，７ｂの受信信号に 基づいて、スケール本体１に対する検出ヘッド２の移動方向と移動量を求めるこ とができる。

【０００６】 次に図８，図９を用いて加工の基準となる原点の求め方を説明する。 図８は、スケール本体１に形成された原点マーク１ｂと、検出ヘッド２のスリ ット４とを模式的に示した図である。また図９は、光電変換素子６の受光量の変 化を示したグラフである。

【０００７】 図８に示すように、原点マーク１ｂとスリット４は、ネガ・ポジの関係となる ようにパターンが形成されている。そしてスケール本体１に対し検出ヘッド２が 相対移動すると、原点マーク１ｂがスリット４に対し移動し、双方のパターンの 重り具合が変化する。そして原点マーク１ｂの動きによって光電変換素子６での 受光量が変化する。

【０００８】 光電変換素子６の受光量は、図９に示すように原点マーク１ｂの隙間部分にス リット４の格子部分が完全に重なった際に最小となるピーク波形を生じ、基準値 とピークホールド回路によってこのピーク波形からパルス状の原点出力波形を得 ている。そして図示しないカウンタユニットによって該原点出力波形の立下がり を原点信号としている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、前記原点マーク１ｂは、工作機械の加工の種類等に応じた測長装置 の使用目的や、ユーザーの使い勝手等によってスケール本体１の中央部に設けら れたり端部に設けられたり、設ける位置が種々異なるものである。 従来の方式では、原点マーク１ｂは直接スケール本体１に形成され、またスリ ット４も検出ヘッドに直接形成されるので、スケール本体１を形成した後、原点 位置を変更することはできなかった。 そのためユーザーは、測長装置を購入する際にあらかじめ原点位置を指定しな ければならない。逆に製造者側では、ユーザーの指定に応じて原点位置のみ異な る多品種の測長装置を製造しなければならず、大量生産ができないという製造上 の問題が生じる。また管理の上でも煩雑になるという問題があった。

【００１０】 本考案は上述した問題に鑑みてなされたものであり、加工位置の基準となる原 点の位置を変更することができる測長装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案の請求項１に係る測長装置は、測定用目盛が形成されたスケールと、前 記スケールに対して相対的に移動する検出ヘッドと、前記検出ヘッドに設けられ て前記スケールの測定用目盛と共にモアレ縞を生ずる測定用スリットと、前記検 出ヘッドに設けられた光源と、前記検出ヘッドに設けられて前記モアレ縞から２ 以上の位相信号を検出する光電変換素子とを有し、前記スケールと前記検出ヘッ ドの相対的変位を前記光電変換素子からの２以上の位相信号を用いて検出する測 長装置において、前記スケールに形成された複数の原点マークと、前記検出ヘッ ドに設けられ前記各原点マークを検出して原点マーク信号を出力する原点検出手 段と、前記位相信号の出力レベルの組合せから所定のタイミングで動作信号を出 力する条件設定回路と、前記条件設定回路からの動作信号を選択する切替手段と 、前記切替手段で選択された前記条件設定回路からの動作信号と前記原点マーク 信号とによって原点信号を出力する原点判定回路とを有している。

【００１２】 本考案の請求項２に係る測長装置は、測定用目盛が形成されたスケールと、前 記スケールに対して相対的に移動する検出ヘッドと、前記検出ヘッドに設けられ て前記スケールの測定用目盛と共にモアレ縞を生ずる測定用スリットと、前記検 出ヘッドに設けられた光源と、前記検出ヘッドに設けられて前記モアレ縞から２ 以上の位相信号を検出する光電変換素子とを有し、前記スケールと前記検出ヘッ ドの相対的変位を前記光電変換素子からの２以上の位相信号を用いて検出する測 長装置において、前記スケールに形成された複数の原点マークと、前記検出ヘッ ドに設けられ前記各原点マークを検出して原点マーク信号を出力する原点検出手 段と、前記位相信号の出力レベルの組合せから所定のタイミングで動作信号を出 力する条件設定回路と、前記条件設定回路からの動作信号と前記原点マーク信号 とによって原点信号を出力する原点判定回路と、前記原点判定回路からの原点信 号を選択する原点選択回路とを有している。

【００１３】

【作用】

スケールと検出ヘッドを相対的に移動させる。原点検出手段はスケール上の複 数の原点マークを次々に検出して原点マーク信号を出力する。光電変換素子は、 スケールの測定用目盛と検出ヘッドの測定用スリットから生じるモアレ縞から２ 以上の位相信号を出力する。条件設定回路は、これら位相信号の出力レベルの組 合せから動作信号を所定のタイミングで出力する。

【００１４】 請求項１の測長装置では、前記条件設定回路からの動作信号は切替手段で選択 される。選択された動作信号とこの動作信号にタイミングの合った原点マーク信 号が原点判定回路に入力すると、該原点マーク信号が原点信号として出力される 。

【００１５】 請求項２の測長装置では、前記条件設定回路からの動作信号と前記原点マーク 信号とによって原点判定回路が原点信号を出力する。原点信号は、原点選択回路 によって任意に選択されて出力される。

【００１６】

【実施例】

図１〜図５によって第１実施例の測長装置を説明する。 ガラス等からなるスケール１０には、測定用目盛１１が形成されている。また 、スケール１０の測定用目盛１１の上には、適当な間隔をおいて複数の原点マー ク１２（〜）が形成されている。この原点マーク１２は、同一パターンのマ ークであり、原点マークの形成位置は、測定用目盛１１に対し、測定用目盛１１ の配設ピッチを４等分した位置に設けられている。

【００１７】 検出ヘッド１３は、前記スケール１０に沿って相対的に移動できるようになっ ている。検出ヘッド１３はスケール１０を挟む断面略コ字形であり、一方の側に は、光源としてＬＥＤ１４が設けられている。

【００１８】 スケール１０を挟んで前記ＬＥＤ１４の反対側である検出ヘッド１３の他方の 側には、原点検出手段として前記原点マーク１２に対応する原点検出スリット１ ５と光電変換素子１６が設けられている。また、この他方の側には、前記測定用 目盛１１に対応する測定用スリット１７と２個の光電変換素子１８，１９が設け られている。

【００１９】 一方の光電変換素子１６は、原点マーク１２と原点検出スリット１５の重なり 合いによるＬＥＤ１４の光量の変化をとらえて各原点マークごとに原点マーク信 号を出力する。また、他方の２個の光電変換素子１８，１９は、測定用目盛１１ と測定用スリット１７が生成するモアレ縞を例えば９０°の位相差でそれぞれ検 出し、Ａ相信号及びＢ相信号として出力する。

【００２０】 次に、本実施例の回路構成について図２〜図４によって説明する。 図２及び図４に示すように、Ａ相信号・Ｂ相信号及び原点マーク信号は、それ ぞれ増幅・波形整形回路２０，２１，２２を経て方形波となり、論理回路２３に 入力される。この論理回路２３には任意に選択される原点選択信号も入力される 。

【００２１】 前記論理回路２３の構成を図３によって説明する。 この論理回路２３において、Ａ相信号とＢ相信号は条件設定回路２４に入力さ れる。そして該条件設定回路２４は、両信号の出力レベルＨ，Ｌの４種類の組合 わせに応じ、〜の４つの動作信号を出力する。４種類の状態の論理式は、次 式（１）で表わすことができる。図４に示すようにＡ相信号とＢ相信号は位相が ９０°ずれているので、各動作信号の出力タイミングも９０°づつずれている。

【００２２】

【外１】

【００２３】 図３に示す切替手段としてのセレクトスイッチ２５は、前記原点選択信号によ って切替え操作され、前記条件設定回路２４が出力する動作信号のひとつを選択 する。

【００２４】 図３に示すように、原点判定回路２６には、原点マーク信号と選択された動作 信号が入力する。そして、選択された動作信号とタイミングの合致した原点マー ク信号が原点信号として出力される。

【００２５】 例えば原点選択信号によっての信号を選択したとすると、図４において、Ａ ，Ｂ両相ともＬレベルで原点マーク信号がＨレベルとなった時のみ、原点信号が 出力される。

【００２６】 なお、原点マーク信号は、Ａ相信号とＢ相信号の組合せによって取り得る４つ の状態に合せて発生しなければならないが、このように調整するために次のよう な方法をとる。 図５に示すように、原点検出スリット１５の格子間を４等分し、それぞれを原 点マーク１２と対応させる。なお、この時には、Ａ相信号とＢ相信号の組合せの ４種類の状態に対し、原点マーク信号が、２つの状態にまたがって発生する可能 性がある。そこで、シンクロ等を用いてＡ相信号，Ｂ相信号及び原点マーク信号 を観察しながら、原点検出ヘッド１５を図中矢印で示すように相対移動方向に動 かし、各原点マーク信号がそれぞれ１つの状態内で発生するように調整する。

【００２７】 次に、図６によって第２実施例の測長装置を説明する。 本実施例の測長装置は、各信号を処理する論理回路の構成が第１実施例と異な る。その他の構成は第１実施例と同一である。 この論理回路において、Ａ相信号とＢ相信号は条件設定回路３０に入力される 。そして該条件設定回路３０は、両信号の出力レベルＨ，Ｌの４種類の組合わせ に応じ、第１実施例と同様に４つの動作信号を出力する。

【００２８】 前記条件設定回路３０からの各動作信号と前記原点マーク信号は、原点判定回 路３１に入力される。該原点判定回路３１は、各原点に対応した４つの原点信号 を出力する。

【００２９】 前記原点判定回路３１が出力した原点信号は原点選択回路３２に入力され、こ こで任意に選択される。本実施例によれば、原点を１個から４個まで自由に選択 することがきるので、ユーザーによって異なる測長装置の多様な使用方法に対応 することができる。

【００３０】

【考案の効果】

本考案の測長装置は、複数設けた原点マークからの信号を２相信号の論理レベ ルの組合せと対応するようにし、これを任意に選択できるようにしてある。

【００３１】 従って本考案によれば、測長装置における原点の位置と個数が選択可能となり 、機械等に取付けた後にも原点位置の変更を容易に行なうことができる。このた め、スケール本体の種類を増やす必要がなく、一種類でユーザーのあらゆる要望 に応えることができ、管理・メンテナンスの手間が簡素化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の斜視図である。

【図２】第１実施例における信号処理機能を示すブロッ
ク図である。

【図３】第１実施例における信号処理機能を示す回路図
である。

【図４】第１実施例の作動時に出力される信号のタイミ
ング図である。

【図５】第１実施例における原点検出スリット等の調整
方法を示す図である。

【図６】第２実施例における信号処理機能を示す回路図
である。

【図７】従来の測長装置の斜視図である。

【図８】従来の測長装置における原点検出の原理を示す
図である。

【図９】従来の測長装置における原点検出の原理を示す
図である。

【符号の説明】

１０ スケール １１ 測定用目盛 １２ 原点マーク １３ 検出ヘッド １４ 光源としてのＬＥＤ １５ 原点検出手段としての原点検出スリット １６ 原点検出手段としての光電変換素子 １７ 測定用スリット １８，１９ 光電変換素子 ２４，３０ 条件設定回路 ２５ 切替手段としてのセレクトスイッチ ２６，３１ 原点判定回路 ３２ 原点選択回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定用目盛が形成されたスケールと、前
   記スケールに対して相対的に移動する検出ヘッドと、前
   記検出ヘッドに設けられて前記スケールの測定用目盛と
   共にモアレ縞を生ずる測定用スリットと、前記検出ヘッ
   ドに設けられた光源と、前記検出ヘッドに設けられて前
   記モアレ縞から２以上の位相信号を検出する光電変換素
   子とを有し、前記スケールと前記検出ヘッドの相対的変
   位を前記光電変換素子からの２以上の位相信号を用いて
   検出する測長装置において、前記スケールに形成された
   複数の原点マークと、前記検出ヘッドに設けられ前記各
   原点マークを検出して原点マーク信号を出力する原点検
   出手段と、前記位相信号の出力レベルの組合せから所定
   のタイミングで動作信号を出力する条件設定回路と、前
   記条件設定回路からの動作信号を選択する切替手段と、
   前記切替手段で選択された前記条件設定回路からの動作
   信号と前記原点マーク信号とによって原点信号を出力す
   る原点判定回路とを有する測長装置。
2. 【請求項２】 測定用目盛が形成されたスケールと、前
   記スケールに対して相対的に移動する検出ヘッドと、前
   記検出ヘッドに設けられて前記スケールの測定用目盛と
   共にモアレ縞を生ずる測定用スリットと、前記検出ヘッ
   ドに設けられた光源と、前記検出ヘッドに設けられて前
   記モアレ縞から２以上の位相信号を検出する光電変換素
   子とを有し、前記スケールと前記検出ヘッドの相対的変
   位を前記光電変換素子からの２以上の位相信号を用いて
   検出する測長装置において、前記スケールに形成された
   複数の原点マークと、前記検出ヘッドに設けられ前記各
   原点マークを検出して原点マーク信号を出力する原点検
   出手段と、前記位相信号の出力レベルの組合せから所定
   のタイミングで動作信号を出力する条件設定回路と、前
   記条件設定回路からの動作信号と前記原点マーク信号と
   によって原点信号を出力する原点判定回路と、前記原点
   判定回路からの原点信号を選択する原点選択回路とを有
   する測長装置。