JPH0619049Y2 - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
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- JPH0619049Y2 JPH0619049Y2 JP1988106364U JP10636488U JPH0619049Y2 JP H0619049 Y2 JPH0619049 Y2 JP H0619049Y2 JP 1988106364 U JP1988106364 U JP 1988106364U JP 10636488 U JP10636488 U JP 10636488U JP H0619049 Y2 JPH0619049 Y2 JP H0619049Y2
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
本考案は、相対的に移動するメインスケールとインデツ
クススケールを有し、メインスケールとインデツクスス
ケールの相対移動量を光電的に検出する変位検出装置の
改良に係り、特に、非稼動時にも、少ない消費電力で、
変位を継続的に検出することが可能な変位検出装置に関
するものである。
クススケールを有し、メインスケールとインデツクスス
ケールの相対移動量を光電的に検出する変位検出装置の
改良に係り、特に、非稼動時にも、少ない消費電力で、
変位を継続的に検出することが可能な変位検出装置に関
するものである。
工作機械のベツドとテーブル等の相対的に移動する部分
の変位を検出するための直線型エンコーダとして、例え
ば出願人が特開昭６１−２１２７２７で開示した如く、
第６図に示すように、一方に長尺のメインスケール１
０、他方に該メインスケール１０に沿つて摺動可能にイ
ンデツクススケール１２を配設し、該インデツクススケ
ール１２と一体に保持され、例えばインデツクススケー
ル１２側から照射する光源としての例えば２組の変位検
出用発行ダイオード（ＬＥＤ）１４Ａ、１４Ｂと、必要
に応じてこの光をコリメートするレンズ（図示省略）と
を設け、インデツクススケール１２側に例えば２組の変
位検出用受光素子１８Ａ、１８Ｂを設けた直線型エンコ
ーダが知られている。 図において、２０は、メインスケール１０上に設けられ
た変位目盛、２２は、該変位目盛２０に近接して設けら
れた絶対原点目盛、２４Ａ、２４Ｂは、インデツクスス
ケール１２上の前記変位目盛２０と対向する位置に設け
られた。例えば位相が互いに９０°異なる２組の変位検
出パターン、２６Ａ、２６Ｂは、インデツクススケール
１２上の前記絶対原点目盛２２と対向する位置に設けら
れた、例えば２組の絶対原点パターン、２８Ａ、２８Ｂ
は、前記絶対原点目盛２２と絶対原点パターン２６Ａ、
２６Ｂをそれぞれ照明するための、例えば２組の絶対原
点用ＬＥＤ、３０Ａ、３０Ｂは、前記絶対原点目盛２２
と各絶対原点パターン２６Ａ、２６Ｂによつて変調され
た光をそれぞれ受光するための、例えば２組の絶対原点
用受光素子、３２は基準光用ＬＥＤ、３４は基準光検出
窓、３６は基準光用受光素子である。 このような従来のエンコーダは、機械の使用時（稼動
時）には、ＬＥＤ１４Ａ、１４Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３
２は全て点灯して、主に受光素子１８Ａ、１８Ｂにより
メインスケール１０とインデツクススケール１２の相対
的な移動量を検出しているが、非使用時（非稼動時）に
は、電源のスイッチを切るようになつていた。 又、このように一旦電源を切つた後、再び稼働する場合
には、先に設定した位置寸法関係がクリアされてしま
い。先に行つていた作業を継続することが困難であつ
た。これは、たとえ設定した位置寸法関係を記憶するメ
モリを設けたとしても、電源切断後、誰かが不用意に接
触して変位させることがあるため、十分とは言えなかつ
た。そのため、このような装置には、予めメインスケー
ル１０に絶対原点目盛２２を設け、稼動再開時に該絶対
原点目盛２２の位置を基にして停止前の基準位置に合わ
せ直し、その後に作業を再開していた。 しかしながら、近年、工作機械のコンピユータ数値制御
化に伴つて、稼動再開時に一々絶対原点で基準位置を設
定したり、調整したりすることが非常に煩しいものとな
り、稼動再開時に基準設定しなくてもよい変位検出装置
の開発が求められていた。 なお、非使用時にも常に電源をオンとしておくことも考
えられるが、この場合に、稼動時と同じ状態を維持する
と、特に第６図に示したような発光素子を多数使用した
装置では、電力消費が大きくなり、省エネルギ上問題が
あつた。
の変位を検出するための直線型エンコーダとして、例え
ば出願人が特開昭６１−２１２７２７で開示した如く、
第６図に示すように、一方に長尺のメインスケール１
０、他方に該メインスケール１０に沿つて摺動可能にイ
ンデツクススケール１２を配設し、該インデツクススケ
ール１２と一体に保持され、例えばインデツクススケー
ル１２側から照射する光源としての例えば２組の変位検
出用発行ダイオード（ＬＥＤ）１４Ａ、１４Ｂと、必要
に応じてこの光をコリメートするレンズ（図示省略）と
を設け、インデツクススケール１２側に例えば２組の変
位検出用受光素子１８Ａ、１８Ｂを設けた直線型エンコ
ーダが知られている。 図において、２０は、メインスケール１０上に設けられ
た変位目盛、２２は、該変位目盛２０に近接して設けら
れた絶対原点目盛、２４Ａ、２４Ｂは、インデツクスス
ケール１２上の前記変位目盛２０と対向する位置に設け
られた。例えば位相が互いに９０°異なる２組の変位検
出パターン、２６Ａ、２６Ｂは、インデツクススケール
１２上の前記絶対原点目盛２２と対向する位置に設けら
れた、例えば２組の絶対原点パターン、２８Ａ、２８Ｂ
は、前記絶対原点目盛２２と絶対原点パターン２６Ａ、
２６Ｂをそれぞれ照明するための、例えば２組の絶対原
点用ＬＥＤ、３０Ａ、３０Ｂは、前記絶対原点目盛２２
と各絶対原点パターン２６Ａ、２６Ｂによつて変調され
た光をそれぞれ受光するための、例えば２組の絶対原点
用受光素子、３２は基準光用ＬＥＤ、３４は基準光検出
窓、３６は基準光用受光素子である。 このような従来のエンコーダは、機械の使用時（稼動
時）には、ＬＥＤ１４Ａ、１４Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ、３
２は全て点灯して、主に受光素子１８Ａ、１８Ｂにより
メインスケール１０とインデツクススケール１２の相対
的な移動量を検出しているが、非使用時（非稼動時）に
は、電源のスイッチを切るようになつていた。 又、このように一旦電源を切つた後、再び稼働する場合
には、先に設定した位置寸法関係がクリアされてしま
い。先に行つていた作業を継続することが困難であつ
た。これは、たとえ設定した位置寸法関係を記憶するメ
モリを設けたとしても、電源切断後、誰かが不用意に接
触して変位させることがあるため、十分とは言えなかつ
た。そのため、このような装置には、予めメインスケー
ル１０に絶対原点目盛２２を設け、稼動再開時に該絶対
原点目盛２２の位置を基にして停止前の基準位置に合わ
せ直し、その後に作業を再開していた。 しかしながら、近年、工作機械のコンピユータ数値制御
化に伴つて、稼動再開時に一々絶対原点で基準位置を設
定したり、調整したりすることが非常に煩しいものとな
り、稼動再開時に基準設定しなくてもよい変位検出装置
の開発が求められていた。 なお、非使用時にも常に電源をオンとしておくことも考
えられるが、この場合に、稼動時と同じ状態を維持する
と、特に第６図に示したような発光素子を多数使用した
装置では、電力消費が大きくなり、省エネルギ上問題が
あつた。
本考案は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、非稼動時にも、少ない消費電力で、変位を継続的
に検出することが可能な変位検出装置を提供することを
目的とする。
ので、非稼動時にも、少ない消費電力で、変位を継続的
に検出することが可能な変位検出装置を提供することを
目的とする。
本考案は、相対的に移動するメインスケールとインデツ
クススケールを有し、メインスケールとインデツクスス
ケールの相対移動量を光電的に検出する変位検出装置に
おいて、変位目盛、及び、これに近接して設けられた絶
対原点目盛を有するメインスケールと、該メインスケー
ルの変位目盛と対向する位置に設けられた変位検出パタ
ーン、及び、該変位検出パターンから離れた場所で、前
記絶対原点目盛と対向する位置に設けられた絶対原点パ
ターンを有するインデツクススケールと、前記変位目盛
と変位検出パターンを照明するための変位検出用光源
と、前記絶対原点目盛と絶対原点パターンを照明するた
めの絶対原点用光源と、前記変位目盛及び変位検出パタ
ーンによつて変調された光を受光する変位検出用受光素
子と、前記絶対原点目盛及び絶対原点パターンによつて
変調された光を受光する絶対原点用受光素子と、移動時
は、前記変位検出用光源及び絶対原点用光源に定常電力
を供給し、非稼動時は、前記変位検出用光源に定常電力
より小さい電力を供給すると共に、前記絶対原点用光源
への電力供給を遮断する電源回路とを備えることによつ
て、前記目的を達成したものである。 又、本考案は、前記変位検出用光源が、非稼動時には、
バツテリにより断続的に点灯されるようにして、更に省
電力を図つたものである。 又、本考案は、非稼動時であつても、スケールの相対移
動が検出された場合は、前記変位検出用光源が連続点灯
に切換えられるようにして、相対移動検出開始後の変位
量の検出精度を高めたものである。
クススケールを有し、メインスケールとインデツクスス
ケールの相対移動量を光電的に検出する変位検出装置に
おいて、変位目盛、及び、これに近接して設けられた絶
対原点目盛を有するメインスケールと、該メインスケー
ルの変位目盛と対向する位置に設けられた変位検出パタ
ーン、及び、該変位検出パターンから離れた場所で、前
記絶対原点目盛と対向する位置に設けられた絶対原点パ
ターンを有するインデツクススケールと、前記変位目盛
と変位検出パターンを照明するための変位検出用光源
と、前記絶対原点目盛と絶対原点パターンを照明するた
めの絶対原点用光源と、前記変位目盛及び変位検出パタ
ーンによつて変調された光を受光する変位検出用受光素
子と、前記絶対原点目盛及び絶対原点パターンによつて
変調された光を受光する絶対原点用受光素子と、移動時
は、前記変位検出用光源及び絶対原点用光源に定常電力
を供給し、非稼動時は、前記変位検出用光源に定常電力
より小さい電力を供給すると共に、前記絶対原点用光源
への電力供給を遮断する電源回路とを備えることによつ
て、前記目的を達成したものである。 又、本考案は、前記変位検出用光源が、非稼動時には、
バツテリにより断続的に点灯されるようにして、更に省
電力を図つたものである。 又、本考案は、非稼動時であつても、スケールの相対移
動が検出された場合は、前記変位検出用光源が連続点灯
に切換えられるようにして、相対移動検出開始後の変位
量の検出精度を高めたものである。
【作用及び効果】 本考案は、前記のような変位検出装置において、インデ
ツクススケール上の変位検出パターンの位置と絶対原点
パターンの位置を分離すると共に、変位検出用の光源及
び受光素子と、絶対原点用の光源及び受光素子を、それ
ぞれ分けて設けている。従つて、稼動時は、変位検出用
光源及び絶対原点用光源に共に定常電力を供給すること
で、従来と同様の高精度の測定が可能となる。一方、非
稼動時は、変位検出用光源に定常電力より小さい電力を
供給すると共に、絶対原点用光源への電力供給を遮断し
ているので、稼動時に比べて非常に小さい電力で変位検
出を継続して行うことができる。 ここで、非稼働時にも変位検出が継続して行えるにも拘
わらず、絶対原点用の光源、目盛、パターン及び受光素
子を設けているのは、スケールの相対移動を繰返してい
る間に発生するかもしれない誤差対策として、機械系の
原点に対して表示値が正しく表示しているか確認し、も
し誤差が生じていれば修正するために必要となるからで
ある。 なお、本考案によれば、非稼動時の消費電力が非常に小
さいので、非稼動時にはバツテリにより電力を供給する
ことも可能である。 更に、非稼動時には変位検出用光源を常時点灯ではなく
断続的に点灯するようにして、一層の省電力を図ること
も可能である。 又、非稼動時であつても、スケールの相対移動が検出さ
れた場合は、前記変位検出用光源が連続点灯に切換えら
れるようにして、相対移動検出開始後の変位量の検出精
度を高めることも可能である。
ツクススケール上の変位検出パターンの位置と絶対原点
パターンの位置を分離すると共に、変位検出用の光源及
び受光素子と、絶対原点用の光源及び受光素子を、それ
ぞれ分けて設けている。従つて、稼動時は、変位検出用
光源及び絶対原点用光源に共に定常電力を供給すること
で、従来と同様の高精度の測定が可能となる。一方、非
稼動時は、変位検出用光源に定常電力より小さい電力を
供給すると共に、絶対原点用光源への電力供給を遮断し
ているので、稼動時に比べて非常に小さい電力で変位検
出を継続して行うことができる。 ここで、非稼働時にも変位検出が継続して行えるにも拘
わらず、絶対原点用の光源、目盛、パターン及び受光素
子を設けているのは、スケールの相対移動を繰返してい
る間に発生するかもしれない誤差対策として、機械系の
原点に対して表示値が正しく表示しているか確認し、も
し誤差が生じていれば修正するために必要となるからで
ある。 なお、本考案によれば、非稼動時の消費電力が非常に小
さいので、非稼動時にはバツテリにより電力を供給する
ことも可能である。 更に、非稼動時には変位検出用光源を常時点灯ではなく
断続的に点灯するようにして、一層の省電力を図ること
も可能である。 又、非稼動時であつても、スケールの相対移動が検出さ
れた場合は、前記変位検出用光源が連続点灯に切換えら
れるようにして、相対移動検出開始後の変位量の検出精
度を高めることも可能である。
以下、図面を参照して、透過型の直線型エンコーダに適
用した本考案の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第１図に示す如く、変位目盛２０及びこれ
に近接して設けられた絶対原点目盛２２を有するメイン
スケール１０と、該メインスケール１０の変位目盛２０
と対向する位置に設けられた、田の字型に配置された４
個の変位検出パターン２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５
Ｄ、及び、該変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄから離れ
た場所で前記絶対原点目盛２２と対向する位置に設けら
れた絶対原点パターン２７を有するインデツクススケー
ル１２と、前記変位目盛２０と変位検出パターン２５Ａ
〜２５Ｄを照明するための、単一の変位検出用発光素子
１５及び非球面レンズ１６と、前記絶対原点目盛２２と
絶対原点パターン２７を照明するための、単一の絶対原
点用発光素子２９及びコリメータレンズ１７と、前記変
位目盛２０及び各変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄによ
つて変調された光をそれぞれ受光するための、田の字型
に配置された４個の変位検出用受光素子１９Ａ、１９
Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄと、前記絶対原点目盛２２及び絶対
原点パターン２７によつて変調された光を受光する絶対
原点用受光素子３１と、稼働時は、前記変位検出用受光
素子１５及び絶対原点用発光素子２９に商用電源を整流
する外部電源４２から定常電力を供給し、非稼動時は、
前記変位検出用発光素子１５に、内蔵されたバツテリ４
４から定常電力より小さい電力をパルスジエネレータ４
６によつて断続的に供給すると共に、前記絶対原点用発
光素子２９への電力供給を遮断する電源回路４０とを備
えている。 図において、５０は、変位検出用発光素子１５の照明光
の照射方向を変換するためのミラー、５２は、インデツ
クススケール１２の絶対原点パターン２７の近傍に設け
られた、参照光を通過させるための参照窓、５４は、該
参照光を受光するための参照光用受光素子、５６は検出
演算回路、５８はカウンタ回路、５９は、バツテリ４４
で断続点灯中にスケールの相対移動が生じた場合、連続
点灯に切換え、又は、一定時間停止状態にあるときは断
続点灯に復帰する信号を出力する速度検出回路、６０は
表示器、ＳＷ１〜７はスイツチである。 本実施例の光学形は、第２図に詳細に示す如く構成され
ている。 ここで、変位検出用発光素子１５として、ガリウムアル
ミニウム砒素を用いた点発光ＬＥＤで、極めて小さい点
発光源を持ち、広い放射角度の輝度の高い拡散光を有す
るものを使用している。この発光素子１５から発光され
た光を効率良く集光して、例えば直径４mm以下の平行光
を作るために、本実施例では、焦点距離が約５mm以下の
非球面レンズ１６を使用している。この非球面レンズ１
６により、ほぼ全ての光を無駄無く使用することができ
る。 この非球面レンズ１６は、プラスチツクレンズとされて
おり、第２図に示すように、接着剤６２でレンズホルダ
６４の一部に固定した上で、この光学系のレンズマウン
ト６６に、例えばねじ止めにより固定されている。 前記発光素子１５は、発光素子ホルダ６８に固定された
上で、前記レンズマウント６６に挿入され、例えば固定
ねじ７０で、前記非球面レンズ１６の焦点位置に合致す
るように調整して固定されている。 非球面レンズ１６によつてコリメートされた光は、直進
した後、ミラー５０によつて光軸を９０°方向変換さ
れ、メインスケール１０に照射される。 前記非球面レンズ１６によつてコリメートされた光の光
軸から離れた場所で、前記絶対原点パターン２７と対応
する位置に、該絶対原点パターン２７に向かつて照射す
る絶対原点用発光素子２９、例えば発光ダイオードが設
けられている。 前記メインスケール１０には、暗部と明部の縞よりなる
変位目盛２０が全長に亘つて形成されており、この縞に
隣接して上方又は下方に、絶対原点位置を示すマーク
（絶対原点パターン２７）が付されている。この絶対原
点パターン２７は、通常、前記変位目盛２０と平行に、
暗部よりなる領域の一部に明暗の縞をもつて付されてい
る。 前記インデツクススケール１２の暗部１２Ａ内の、前記
メインスケール１０の変位目盛２０に対向して相対的に
変位する位置には、第３図にし詳細に示す如く、それぞ
れ互に９０°位相を異ならせて、例えば４μｍの暗部と
４μｍの明部の縞よりなる４組の変位検出パターン２５
Ａ〜２５Ｄが設けられている。 このインデツクススケール１２の暗部１２Ａ内には、第
３図に示すように、前記変位検出パターン２５Ａ〜２５
Ｄから外れた位置に絶対原点パターン２７も設けられて
いる。５２は、該絶対原点パターン２７の上部に設けら
れた、参照光を取込むための参照窓である。 前記変位検出用発光素子１５から照射された光ビーム１
６Ａは、第３図に示した如く、前記４個の変位検出パタ
ーン２５Ａ〜２５Ｄの中心に光軸が合致し、その大きさ
が変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄのサイズより小さく
なるようにされている。これは、全ての光量を無駄無く
利用して、省電力を徹底するためである。 前記メインスケール１０とインデツクススケール１２の
間隔は、Ｎｐ２／λ（Ｎは２以下の正の整数、ｐはスケ
ールピツチ（８μｍ）、λは光の波長（８μｍ））の間
隔に設定されている。これは、第４図に示す如く、信号
光の強度が、前記間隔で高くなり、Ｓ／Ｎの良好な受光
信号が得られるからである。 前記インデツクススケール１２の背面には、４個の各変
位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄ、絶対原点パターン２７
及び参照窓５２を通過した光量を検出する受光素子１９
Ａ〜１９Ｄ、３１及び５４がそれぞれ設けられている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、通常稼動時は、スイツチＳＷ１、２、４、５、６
をオンとし、スイツチＳＷ３をオフとする。すると、従
来知られている変位検出装置と同様に、変位検出用発光
素子１５及び絶対原点発光素子２９に、共に、外部電源
４２から電力が供給され、高精度の測定が行われる。 この最、本実施例においては、変位検出用発光素子１５
として、ガリウムアルミニウム砒素を用いたＬＥＤを使
用しているので、光量も多く、連続して変位を検出する
ことができる。又、スケールはインクリメンタルな信号
を用いているので、その作業に応じて、原点位置を任意
にカウンタ回路５８において設定することができ、又、
絶対原点用発光素子２９と受光素子３１で絶対原点パタ
ーン２７を検出することにより、機械系原点に対する測
定の誤差の発生に対して補正することができる。 一方、非稼動時は、スイツチＳＷ１、２、４、５、６を
切り、スイツチＳＷ３を接続する。すると、バツテリ４
４からの電力が、パルスジネレータ４６の作用により、
第５図に示す如く、断続的にパルス状に変位検出用発光
素子１５、変位検出用受光素子１９Ａ〜１９Ｄ及び対応
する検出演算回路５６、カウンタ回路５８、速度検出回
路５９にのみ供給される。一方、絶対原点用発光素子２
９及び表示器６０には電源が供給されない。従つて、非
常に少ない消費電力で、非稼動時にも変位検出を継続し
て行うことができる。 この際、バツテリ４４の消耗を極力抑えるために、最も
電流効率の良い発光素子を用いて、例えば従来知られて
いる装置の１／２程度（計測できる最低限）に光量を落
とした場合でも、発光量の全てを無駄無く使用できるよ
うに、前記発光素子１５、非球面レンズ１６の焦点距
離、光ビーム１６Ａの直径、スケールギヤツプ、スケー
ルピツチ、受光素子１９Ａ〜１９Ｄ等が選択されてい
る。 本実施例においては、発光素子１５を断続的に発光して
いるので、バツテリ４４の寿命を更に延ばすことができ
る。この際、スケールが変位すると例えば第５図Ａに破
線で示したように受光素子の出力が変化するので、この
変化を速度検出回路５９により検知してスイツチＳＷ７
を切換え、一時的にパルス点灯をバツテリ４４による連
続発光に切換えることによつて、変化量の検出精度を高
めることができる。この場合は、一層確実に、次の稼動
時に電源を入れたときも前に設定した原点を再び合わせ
ることなく、作業を確実に継続することができるように
なる。この際、速度検出回路５９は、オフデイレイと
し、変位が止まつてから所定時間経過後にスイチツＳＷ
７を切換えてパルス点灯に戻すことができる。 本実施例においては、光学系にプラスチツク製の非球面
レンズ１６を用いて構造を単純化しているので、光学系
の安定性が高い。なお、レンズの種類はこれに限定され
ない。 なお、前記本実施例は、本考案を透過型の直線型エンコ
ーダに適用したものであるが、本考案の適用範囲はこれ
に限定されず、反射型の直線型エンコーダや、透過型又
は反射型のロータリエンコーダにも同様に適用できるこ
とは明らかである。
用した本考案の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第１図に示す如く、変位目盛２０及びこれ
に近接して設けられた絶対原点目盛２２を有するメイン
スケール１０と、該メインスケール１０の変位目盛２０
と対向する位置に設けられた、田の字型に配置された４
個の変位検出パターン２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５
Ｄ、及び、該変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄから離れ
た場所で前記絶対原点目盛２２と対向する位置に設けら
れた絶対原点パターン２７を有するインデツクススケー
ル１２と、前記変位目盛２０と変位検出パターン２５Ａ
〜２５Ｄを照明するための、単一の変位検出用発光素子
１５及び非球面レンズ１６と、前記絶対原点目盛２２と
絶対原点パターン２７を照明するための、単一の絶対原
点用発光素子２９及びコリメータレンズ１７と、前記変
位目盛２０及び各変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄによ
つて変調された光をそれぞれ受光するための、田の字型
に配置された４個の変位検出用受光素子１９Ａ、１９
Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄと、前記絶対原点目盛２２及び絶対
原点パターン２７によつて変調された光を受光する絶対
原点用受光素子３１と、稼働時は、前記変位検出用受光
素子１５及び絶対原点用発光素子２９に商用電源を整流
する外部電源４２から定常電力を供給し、非稼動時は、
前記変位検出用発光素子１５に、内蔵されたバツテリ４
４から定常電力より小さい電力をパルスジエネレータ４
６によつて断続的に供給すると共に、前記絶対原点用発
光素子２９への電力供給を遮断する電源回路４０とを備
えている。 図において、５０は、変位検出用発光素子１５の照明光
の照射方向を変換するためのミラー、５２は、インデツ
クススケール１２の絶対原点パターン２７の近傍に設け
られた、参照光を通過させるための参照窓、５４は、該
参照光を受光するための参照光用受光素子、５６は検出
演算回路、５８はカウンタ回路、５９は、バツテリ４４
で断続点灯中にスケールの相対移動が生じた場合、連続
点灯に切換え、又は、一定時間停止状態にあるときは断
続点灯に復帰する信号を出力する速度検出回路、６０は
表示器、ＳＷ１〜７はスイツチである。 本実施例の光学形は、第２図に詳細に示す如く構成され
ている。 ここで、変位検出用発光素子１５として、ガリウムアル
ミニウム砒素を用いた点発光ＬＥＤで、極めて小さい点
発光源を持ち、広い放射角度の輝度の高い拡散光を有す
るものを使用している。この発光素子１５から発光され
た光を効率良く集光して、例えば直径４mm以下の平行光
を作るために、本実施例では、焦点距離が約５mm以下の
非球面レンズ１６を使用している。この非球面レンズ１
６により、ほぼ全ての光を無駄無く使用することができ
る。 この非球面レンズ１６は、プラスチツクレンズとされて
おり、第２図に示すように、接着剤６２でレンズホルダ
６４の一部に固定した上で、この光学系のレンズマウン
ト６６に、例えばねじ止めにより固定されている。 前記発光素子１５は、発光素子ホルダ６８に固定された
上で、前記レンズマウント６６に挿入され、例えば固定
ねじ７０で、前記非球面レンズ１６の焦点位置に合致す
るように調整して固定されている。 非球面レンズ１６によつてコリメートされた光は、直進
した後、ミラー５０によつて光軸を９０°方向変換さ
れ、メインスケール１０に照射される。 前記非球面レンズ１６によつてコリメートされた光の光
軸から離れた場所で、前記絶対原点パターン２７と対応
する位置に、該絶対原点パターン２７に向かつて照射す
る絶対原点用発光素子２９、例えば発光ダイオードが設
けられている。 前記メインスケール１０には、暗部と明部の縞よりなる
変位目盛２０が全長に亘つて形成されており、この縞に
隣接して上方又は下方に、絶対原点位置を示すマーク
（絶対原点パターン２７）が付されている。この絶対原
点パターン２７は、通常、前記変位目盛２０と平行に、
暗部よりなる領域の一部に明暗の縞をもつて付されてい
る。 前記インデツクススケール１２の暗部１２Ａ内の、前記
メインスケール１０の変位目盛２０に対向して相対的に
変位する位置には、第３図にし詳細に示す如く、それぞ
れ互に９０°位相を異ならせて、例えば４μｍの暗部と
４μｍの明部の縞よりなる４組の変位検出パターン２５
Ａ〜２５Ｄが設けられている。 このインデツクススケール１２の暗部１２Ａ内には、第
３図に示すように、前記変位検出パターン２５Ａ〜２５
Ｄから外れた位置に絶対原点パターン２７も設けられて
いる。５２は、該絶対原点パターン２７の上部に設けら
れた、参照光を取込むための参照窓である。 前記変位検出用発光素子１５から照射された光ビーム１
６Ａは、第３図に示した如く、前記４個の変位検出パタ
ーン２５Ａ〜２５Ｄの中心に光軸が合致し、その大きさ
が変位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄのサイズより小さく
なるようにされている。これは、全ての光量を無駄無く
利用して、省電力を徹底するためである。 前記メインスケール１０とインデツクススケール１２の
間隔は、Ｎｐ２／λ（Ｎは２以下の正の整数、ｐはスケ
ールピツチ（８μｍ）、λは光の波長（８μｍ））の間
隔に設定されている。これは、第４図に示す如く、信号
光の強度が、前記間隔で高くなり、Ｓ／Ｎの良好な受光
信号が得られるからである。 前記インデツクススケール１２の背面には、４個の各変
位検出パターン２５Ａ〜２５Ｄ、絶対原点パターン２７
及び参照窓５２を通過した光量を検出する受光素子１９
Ａ〜１９Ｄ、３１及び５４がそれぞれ設けられている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、通常稼動時は、スイツチＳＷ１、２、４、５、６
をオンとし、スイツチＳＷ３をオフとする。すると、従
来知られている変位検出装置と同様に、変位検出用発光
素子１５及び絶対原点発光素子２９に、共に、外部電源
４２から電力が供給され、高精度の測定が行われる。 この最、本実施例においては、変位検出用発光素子１５
として、ガリウムアルミニウム砒素を用いたＬＥＤを使
用しているので、光量も多く、連続して変位を検出する
ことができる。又、スケールはインクリメンタルな信号
を用いているので、その作業に応じて、原点位置を任意
にカウンタ回路５８において設定することができ、又、
絶対原点用発光素子２９と受光素子３１で絶対原点パタ
ーン２７を検出することにより、機械系原点に対する測
定の誤差の発生に対して補正することができる。 一方、非稼動時は、スイツチＳＷ１、２、４、５、６を
切り、スイツチＳＷ３を接続する。すると、バツテリ４
４からの電力が、パルスジネレータ４６の作用により、
第５図に示す如く、断続的にパルス状に変位検出用発光
素子１５、変位検出用受光素子１９Ａ〜１９Ｄ及び対応
する検出演算回路５６、カウンタ回路５８、速度検出回
路５９にのみ供給される。一方、絶対原点用発光素子２
９及び表示器６０には電源が供給されない。従つて、非
常に少ない消費電力で、非稼動時にも変位検出を継続し
て行うことができる。 この際、バツテリ４４の消耗を極力抑えるために、最も
電流効率の良い発光素子を用いて、例えば従来知られて
いる装置の１／２程度（計測できる最低限）に光量を落
とした場合でも、発光量の全てを無駄無く使用できるよ
うに、前記発光素子１５、非球面レンズ１６の焦点距
離、光ビーム１６Ａの直径、スケールギヤツプ、スケー
ルピツチ、受光素子１９Ａ〜１９Ｄ等が選択されてい
る。 本実施例においては、発光素子１５を断続的に発光して
いるので、バツテリ４４の寿命を更に延ばすことができ
る。この際、スケールが変位すると例えば第５図Ａに破
線で示したように受光素子の出力が変化するので、この
変化を速度検出回路５９により検知してスイツチＳＷ７
を切換え、一時的にパルス点灯をバツテリ４４による連
続発光に切換えることによつて、変化量の検出精度を高
めることができる。この場合は、一層確実に、次の稼動
時に電源を入れたときも前に設定した原点を再び合わせ
ることなく、作業を確実に継続することができるように
なる。この際、速度検出回路５９は、オフデイレイと
し、変位が止まつてから所定時間経過後にスイチツＳＷ
７を切換えてパルス点灯に戻すことができる。 本実施例においては、光学系にプラスチツク製の非球面
レンズ１６を用いて構造を単純化しているので、光学系
の安定性が高い。なお、レンズの種類はこれに限定され
ない。 なお、前記本実施例は、本考案を透過型の直線型エンコ
ーダに適用したものであるが、本考案の適用範囲はこれ
に限定されず、反射型の直線型エンコーダや、透過型又
は反射型のロータリエンコーダにも同様に適用できるこ
とは明らかである。
第１図は、本考案に係る変位検出装置の実施例の全体構
成を示す斜視図、 第２図は、前記実施例の光学系の構成を詳細に示す断面
図、 第３図は、前記実施例のインデツクススケールを示す正
面図、 第４図は、同じくメインスケールとインデツクススケー
ルのギヤツプと受光強度の関係の例を示す線図、 第５図は、同じく発光素子駆動電流と受光素子出力の関
係の例を示す線図、 第６図は、従来の変位検出装置の一例の構成を示す斜視
図である。 １０……メインスケール、 １２……インデツクススケール、 １５……変位検出用発光素子、 １６……非球面レンズ、 １６Ａ……光ビーム、 １９Ａ〜１９Ｄ……変位検出用受光素子、 ２０……変位目盛、 ２２……絶対原点目盛、 ２５Ａ〜２５Ｄ……変位検出パターン、 ２７……絶対原点パターン、 ２９……絶対原点用発光素子、 ３１……絶対原点用受光素子、 ４０……電源回路、 ４２……外部電源、 ４４……バツテリ、 ４６……パルスジエネレータ、 ５６……検出演算回路、 ５９……速度検出回路。
成を示す斜視図、 第２図は、前記実施例の光学系の構成を詳細に示す断面
図、 第３図は、前記実施例のインデツクススケールを示す正
面図、 第４図は、同じくメインスケールとインデツクススケー
ルのギヤツプと受光強度の関係の例を示す線図、 第５図は、同じく発光素子駆動電流と受光素子出力の関
係の例を示す線図、 第６図は、従来の変位検出装置の一例の構成を示す斜視
図である。 １０……メインスケール、 １２……インデツクススケール、 １５……変位検出用発光素子、 １６……非球面レンズ、 １６Ａ……光ビーム、 １９Ａ〜１９Ｄ……変位検出用受光素子、 ２０……変位目盛、 ２２……絶対原点目盛、 ２５Ａ〜２５Ｄ……変位検出パターン、 ２７……絶対原点パターン、 ２９……絶対原点用発光素子、 ３１……絶対原点用受光素子、 ４０……電源回路、 ４２……外部電源、 ４４……バツテリ、 ４６……パルスジエネレータ、 ５６……検出演算回路、 ５９……速度検出回路。
Claims (3)
- 【請求項１】相対的に移動するメインスケールとインデ
ツクススケールを有し、メインスケールとインデツクス
スケールの相対移動量を光電的に検出する変位検出装置
において、 変位目盛、及び、これに近接して設けられた絶対原点目
盛を有するメインスケールと、 該メインスケールの変位目盛と対向する位置に設けられ
た変位検出パターン、及び、該変位検出パターンから離
れた場所で、前記絶対原点目盛と対向する位置に設けら
れた絶対原点パターンを有するインデツクススケール
と、 前記変位目盛と変位検出パターンを照明するための変位
検出用光源と、 前記絶対原点目盛と絶対原点パターンを照明するための
絶対原点用光源と、 前記変位目盛及び変位検出パターンによつて変調された
光を受光する変位検出用受光素子と、 前記絶対原点目盛及び絶対原点パターンによつて変調さ
れた光を受光する絶対原点用受光素子と、 稼動時は前記変位検出用光源及び絶対原点用光源に定常
電力を供給し、非稼動時は、前記変位検出用光源に定常
電力より小さい電力を供給すると共に、前記絶対原点用
光源への電力供給を遮断する電源回路とを備え、 非稼動時にも、少ない消費電力で、変位検出を継続して
行えるようにしたことを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記変位検出用光源
が、非稼動時には、バツテリにより断続的に点灯される
ことを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項３】請求項１又は２において、非稼動時であつ
ても、スケールの相対移動が検出された場合は、前記変
位検出用光源が連続点灯に切換えられることを特徴とす
る変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988106364U JPH0619049Y2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1988106364U JPH0619049Y2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0227510U JPH0227510U (ja) | 1990-02-22 |
| JPH0619049Y2 true JPH0619049Y2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=31339806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1988106364U Expired - Lifetime JPH0619049Y2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619049Y2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212815U (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-26 | ||
| JPS6344112U (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP1988106364U patent/JPH0619049Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0227510U (ja) | 1990-02-22 |
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