JP2002162253A - リニヤスケールにおける原点信号の自動設定装置 - Google Patents
リニヤスケールにおける原点信号の自動設定装置Info
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- JP2002162253A JP2002162253A JP2000359189A JP2000359189A JP2002162253A JP 2002162253 A JP2002162253 A JP 2002162253A JP 2000359189 A JP2000359189 A JP 2000359189A JP 2000359189 A JP2000359189 A JP 2000359189A JP 2002162253 A JP2002162253 A JP 2002162253A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リニアスケールの原点信号の出力タイミング
を計測用の信号の位相に対して同期するように自動設定
する。 【解決手段】 検出手段１０からの各相信号は、コンパ
レータ３１〜３４によってその極性が２値化されＣＰＵ
５０に入力される。ＡＭスイッチ４０に入力された各相
の信号は、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、ＳＢ、−ＳＢとして
出力され、差動増幅器６０（ａ、ｂ）によって加算され
て、計測用のＡ相信号、Ｂ相信号として出力される。Ｃ
ＰＵ５０は、原点の発生タイミングが計測用の信号ピッ
チ１Ｐのどの位相エリアと同期しているかを検知し、Ｚ
相の原点信号の発生タイミングで出力されている信号の
位相エリアが１１となっている信号を、出力信号ＳＡ相
信号とし、原点信号の発生タイミングで位相エリアが１
０となる信号を出力ＳＢ相信号となるようＡＭスイッチ
４０のマトリックス接続状態を変更する。
を計測用の信号の位相に対して同期するように自動設定
する。 【解決手段】 検出手段１０からの各相信号は、コンパ
レータ３１〜３４によってその極性が２値化されＣＰＵ
５０に入力される。ＡＭスイッチ４０に入力された各相
の信号は、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、ＳＢ、−ＳＢとして
出力され、差動増幅器６０（ａ、ｂ）によって加算され
て、計測用のＡ相信号、Ｂ相信号として出力される。Ｃ
ＰＵ５０は、原点の発生タイミングが計測用の信号ピッ
チ１Ｐのどの位相エリアと同期しているかを検知し、Ｚ
相の原点信号の発生タイミングで出力されている信号の
位相エリアが１１となっている信号を、出力信号ＳＡ相
信号とし、原点信号の発生タイミングで位相エリアが１
０となる信号を出力ＳＢ相信号となるようＡＭスイッチ
４０のマトリックス接続状態を変更する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二物体間の相対移
動量を測定するリニヤスケールにおける原点信号の自動
設定装置及び調整方法に関する。
動量を測定するリニヤスケールにおける原点信号の自動
設定装置及び調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械等において、被加工物に対する
工具の相対移動量を正確に測定することは、精密加工を
行う上で極めて重要であり、このための測定装置が種々
製品化されている。そのひとつとして、光学格子を２枚
重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利用した光
学式スケールが従来から知られている。この光学式スケ
ールは、図７に示すように透明のガラススケール１００
の一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよ
う格子（刻線）を設けたメインスケール１０１と、透明
のガラススケール１０２の一面に透光部と非透光部が所
定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたインデ
ックススケール１０３とを有し、同図（ａ）に示すよう
に、このメインスケール１０１にインデックススケール
１０３を微小間隔を持って対向させるとともに、同図
（ｂ）に示すように、メインスケール１０１の格子に対
し微小角度傾けられるようにインデックススケール１０
３の格子を配置している。
工具の相対移動量を正確に測定することは、精密加工を
行う上で極めて重要であり、このための測定装置が種々
製品化されている。そのひとつとして、光学格子を２枚
重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利用した光
学式スケールが従来から知られている。この光学式スケ
ールは、図７に示すように透明のガラススケール１００
の一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよ
う格子（刻線）を設けたメインスケール１０１と、透明
のガラススケール１０２の一面に透光部と非透光部が所
定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたインデ
ックススケール１０３とを有し、同図（ａ）に示すよう
に、このメインスケール１０１にインデックススケール
１０３を微小間隔を持って対向させるとともに、同図
（ｂ）に示すように、メインスケール１０１の格子に対
し微小角度傾けられるようにインデックススケール１０
３の格子を配置している。
【０００３】なお、メインスケール１０１及びインデッ
クススケール１０３に設けた格子は、ガラススケール１
００、１０２にクロムを真空蒸着し、エッチングするこ
とにより形成された同一ピッチの格子により形成されて
いる。このように配置すると、図７（ｃ）に示すモアレ
縞が発生する。このモアレ縞の間隔はＷとなり、間隔Ｗ
毎に暗い部分あるいは明るい部分が発生する。この暗い
部分あるいは明るい部分は、メインスケール１０１に対
し、インデックススケール１０３が相対的に左右に移動
する方向に応じて上から下、あるいは下から上に移動し
ていく。この場合、メインスケール１０１及びインデッ
クススケール１０３の格子のピッチをＰ、相互の傾斜角
度をθ［ｒａｄ］とすると、モアレ縞の間隔Ｗは、 Ｗ＝Ｐ／θ と示され、モアレ縞の間隔Ｗは、光学的に格子間隔Ｐを
１／θ倍に拡大した間隔とされていることになる。この
ため、格子が１ピッチＰ移動すると、モアレ縞はＷだけ
変位することになり、Ｗの上下方向の変化を読み取るこ
とにより、ピッチＰ内の移動量を精密に測定することが
できるようになる。
クススケール１０３に設けた格子は、ガラススケール１
００、１０２にクロムを真空蒸着し、エッチングするこ
とにより形成された同一ピッチの格子により形成されて
いる。このように配置すると、図７（ｃ）に示すモアレ
縞が発生する。このモアレ縞の間隔はＷとなり、間隔Ｗ
毎に暗い部分あるいは明るい部分が発生する。この暗い
部分あるいは明るい部分は、メインスケール１０１に対
し、インデックススケール１０３が相対的に左右に移動
する方向に応じて上から下、あるいは下から上に移動し
ていく。この場合、メインスケール１０１及びインデッ
クススケール１０３の格子のピッチをＰ、相互の傾斜角
度をθ［ｒａｄ］とすると、モアレ縞の間隔Ｗは、 Ｗ＝Ｐ／θ と示され、モアレ縞の間隔Ｗは、光学的に格子間隔Ｐを
１／θ倍に拡大した間隔とされていることになる。この
ため、格子が１ピッチＰ移動すると、モアレ縞はＷだけ
変位することになり、Ｗの上下方向の変化を読み取るこ
とにより、ピッチＰ内の移動量を精密に測定することが
できるようになる。
【０００４】例えば、図８に示すようにモアレ縞の変化
を光学的に検出する光電変換素子１１０をインデックス
スケールに設け、メインスケールの反対側に光源を設け
るようにして、メインスケール１０１に対しインデック
ススケール１０３を相対的に移動させながら、この光電
変換素子１１０に流れる電流の変化を読み取る。すなわ
ち、モアレ縞のパターンがＡの状態となっていると、光
電変換素子１１０に照射される光量は最も多くなり、光
電変換素子１１０に流れる電流は最大値Ｉ１ となる。
次に、相対的に移動してＢの状態になると光電変換素子
１１０に照射される光量はやや減少し、その電流はＩ２
となり、更に、移動してＣの状態になると光電変化素
子１１０には最も少ない光量が照射され、その電流も最
も小さいＩ３ となる。そして、更に移動してＤの状態
になると光電変換素子１１０に照射される光量はやや増
加し、その電流はＩ２ となり、Ｅの状態になるまで移
動すると、再び最も光量の多い位置となり、その電流は
最大値Ｉ１ となる。このように、光電変換素子１１０
に流れる電流は正弦波状に変化するとともに、その変化
が１周期経過した時に、格子間隔Ｐだけメインスケール
１０１とインデックススケール１０３とが相対的に移動
したことになる。
を光学的に検出する光電変換素子１１０をインデックス
スケールに設け、メインスケールの反対側に光源を設け
るようにして、メインスケール１０１に対しインデック
ススケール１０３を相対的に移動させながら、この光電
変換素子１１０に流れる電流の変化を読み取る。すなわ
ち、モアレ縞のパターンがＡの状態となっていると、光
電変換素子１１０に照射される光量は最も多くなり、光
電変換素子１１０に流れる電流は最大値Ｉ１ となる。
次に、相対的に移動してＢの状態になると光電変換素子
１１０に照射される光量はやや減少し、その電流はＩ２
となり、更に、移動してＣの状態になると光電変化素
子１１０には最も少ない光量が照射され、その電流も最
も小さいＩ３ となる。そして、更に移動してＤの状態
になると光電変換素子１１０に照射される光量はやや増
加し、その電流はＩ２ となり、Ｅの状態になるまで移
動すると、再び最も光量の多い位置となり、その電流は
最大値Ｉ１ となる。このように、光電変換素子１１０
に流れる電流は正弦波状に変化するとともに、その変化
が１周期経過した時に、格子間隔Ｐだけメインスケール
１０１とインデックススケール１０３とが相対的に移動
したことになる。
【０００５】図８においては、光電変換素子１１０を一
つだけ設けるようにしたが、図９に示すように、一周期
（間隔Ｗ）と９０゜ずらせて２つの光電変換素子１１
１、１１２を設けるようにすると、Ａ相の光電変換素子
１１１に流れる電流に対してＢ相の光電変換素子１１２
に流れる電流は、図１０に示すように９０゜偏移した電
流となる。すなわち、Ａ相の光電変換素子１１１に流れ
る電流をサイン波とすると、Ｂ相の光電変換素子１１２
に流れる電流はコサイン波となる。この場合、メインス
ケール１０１とインデックススケール１０３との相対的
な移動方向により、Ａ相の光電変換素子１１１に流れる
電流に対するＢ相の光電変換素子１１２に流れる電流の
位相は９０゜進相あるいは９０゜遅相となるため、９０
゜ずらせて配置した２つの光電変換素子を設けると、両
者の間の位相を検出することにより相対的な移動方向を
検出することができる。なお、Ａ相信号及びＢ相信号を
１８０°反転した−Ａ相信号及び−Ｂ相信号も同時に出
力されるようになっている。反転した信号を利用するの
は、検出信号に含まれる直流成分を除去すると共に、信
号の信頼性及び高速追従性の確保のためである。
つだけ設けるようにしたが、図９に示すように、一周期
（間隔Ｗ）と９０゜ずらせて２つの光電変換素子１１
１、１１２を設けるようにすると、Ａ相の光電変換素子
１１１に流れる電流に対してＢ相の光電変換素子１１２
に流れる電流は、図１０に示すように９０゜偏移した電
流となる。すなわち、Ａ相の光電変換素子１１１に流れ
る電流をサイン波とすると、Ｂ相の光電変換素子１１２
に流れる電流はコサイン波となる。この場合、メインス
ケール１０１とインデックススケール１０３との相対的
な移動方向により、Ａ相の光電変換素子１１１に流れる
電流に対するＢ相の光電変換素子１１２に流れる電流の
位相は９０゜進相あるいは９０゜遅相となるため、９０
゜ずらせて配置した２つの光電変換素子を設けると、両
者の間の位相を検出することにより相対的な移動方向を
検出することができる。なお、Ａ相信号及びＢ相信号を
１８０°反転した−Ａ相信号及び−Ｂ相信号も同時に出
力されるようになっている。反転した信号を利用するの
は、検出信号に含まれる直流成分を除去すると共に、信
号の信頼性及び高速追従性の確保のためである。
【０００６】以上説明した原理を利用した光学式スケー
ルの斜視図の概要を図１１に示す。この図において、細
長いメインスケール１０１の一面には蒸着されたクロム
により形成された同一ピッチの格子が刻線されており、
このメインスケール１０１を抱持するコの字形ホルダ１
０４の一面にインデックススケール１０３が固着されて
いる。このインデックススケール１０３のメインスケー
ルに対向する面には、メインスケール１０１と同様に蒸
着されたクロムにより形成された同一ピッチの格子が刻
線されており、このインデックススケール１０３の裏側
には光電変換素子１１３が設けられている。
ルの斜視図の概要を図１１に示す。この図において、細
長いメインスケール１０１の一面には蒸着されたクロム
により形成された同一ピッチの格子が刻線されており、
このメインスケール１０１を抱持するコの字形ホルダ１
０４の一面にインデックススケール１０３が固着されて
いる。このインデックススケール１０３のメインスケー
ルに対向する面には、メインスケール１０１と同様に蒸
着されたクロムにより形成された同一ピッチの格子が刻
線されており、このインデックススケール１０３の裏側
には光電変換素子１１３が設けられている。
【０００７】さらに、図１２に示すようにコの字形ホル
ダ１０４のメインスケール１０１の反対側に位置する面
には、光源１０５を配置してメインスケール１０１とイ
ンデックススケール１０３を透過する光を光電変換素子
１１３によって検出するように構成している。そして、
メインスケール１０１とインデックススケール１０３と
は互いに移動可能とされている。なお、前記したように
メインスケール１０１の格子（刻線）に対してインデッ
クススケール１０３の格子（刻線）は微小間隔を持って
対向しているとともに、微小角度傾けられるようにされ
ている。
ダ１０４のメインスケール１０１の反対側に位置する面
には、光源１０５を配置してメインスケール１０１とイ
ンデックススケール１０３を透過する光を光電変換素子
１１３によって検出するように構成している。そして、
メインスケール１０１とインデックススケール１０３と
は互いに移動可能とされている。なお、前記したように
メインスケール１０１の格子（刻線）に対してインデッ
クススケール１０３の格子（刻線）は微小間隔を持って
対向しているとともに、微小角度傾けられるようにされ
ている。
【０００８】このように構成された光学式スケールの原
理構造の横断面図１２から、光源１０５から照射された
光はガラス製のメインスケール１０１を透過し、さらに
ガラス製のインデックススケール１０３を透過した後、
光電変換素子１１３によりモアレ縞として受光される。
この光電変換素子１１３からは前記図１０に示す互いに
９０゜の位相差を有するＡ相の信号とＢ相の信号とが出
力され、この２つの信号から前記のように移動方向及び
移動距離を測定することができる。なお、光電変換素子
１１３には３個の光電変換素子が設けられているが、そ
のうちの２つは上記Ａ相の信号とＢ相の信号とを出力
し、残る一つは基準レベルの信号を出力している。そし
て、この基準レベルの光電変換素子により受光された光
量を、正弦波状に変化しているＡ相、またはＢ相の平均
信号レベル（ゼロレベル）となるように設定することに
より、さらに精度の高い検出信号とすることができるよ
うになる。
理構造の横断面図１２から、光源１０５から照射された
光はガラス製のメインスケール１０１を透過し、さらに
ガラス製のインデックススケール１０３を透過した後、
光電変換素子１１３によりモアレ縞として受光される。
この光電変換素子１１３からは前記図１０に示す互いに
９０゜の位相差を有するＡ相の信号とＢ相の信号とが出
力され、この２つの信号から前記のように移動方向及び
移動距離を測定することができる。なお、光電変換素子
１１３には３個の光電変換素子が設けられているが、そ
のうちの２つは上記Ａ相の信号とＢ相の信号とを出力
し、残る一つは基準レベルの信号を出力している。そし
て、この基準レベルの光電変換素子により受光された光
量を、正弦波状に変化しているＡ相、またはＢ相の平均
信号レベル（ゼロレベル）となるように設定することに
より、さらに精度の高い検出信号とすることができるよ
うになる。
【０００９】ところで、このように構成された光学式ス
ケールは、ＮＣ工作機械に取りつけられて被加工物と工
具との相対的移動量を測定しているが、一般に数値制御
する場合は原点からの移動量としてプログラムされるた
め、この相対的移動量は原点からの移動量として測定す
る必要がある。そこで、通常メインスケールに予め原点
位置が設けられ、この原点位置をインデックススケール
が通過した時に原点が検出され、この原点検出信号はＮ
Ｃ装置に供給されてＮＣ装置をリセットすることによ
り、原点位置をＮＣ装置にセッティングするようにして
いた。そこで、上記したような光電式リニヤスケールに
おいて図１３（ａ）に示すようにメインスケール１０１
の刻線位置とは異なる所定のトラック位置に、基準点と
なる原点Ｚを示す刻線（格子）１０９を設け、この原点
となる格子１０９、及びインデックススケール１０３を
通過する光をモアレ縞として検出する光電変換素子を配
置しておくと、メインスケール１０１とインデックスス
ケール１０３が特定の位置関係になっているときだけを
原点の信号として検出することができるようになる。
ケールは、ＮＣ工作機械に取りつけられて被加工物と工
具との相対的移動量を測定しているが、一般に数値制御
する場合は原点からの移動量としてプログラムされるた
め、この相対的移動量は原点からの移動量として測定す
る必要がある。そこで、通常メインスケールに予め原点
位置が設けられ、この原点位置をインデックススケール
が通過した時に原点が検出され、この原点検出信号はＮ
Ｃ装置に供給されてＮＣ装置をリセットすることによ
り、原点位置をＮＣ装置にセッティングするようにして
いた。そこで、上記したような光電式リニヤスケールに
おいて図１３（ａ）に示すようにメインスケール１０１
の刻線位置とは異なる所定のトラック位置に、基準点と
なる原点Ｚを示す刻線（格子）１０９を設け、この原点
となる格子１０９、及びインデックススケール１０３を
通過する光をモアレ縞として検出する光電変換素子を配
置しておくと、メインスケール１０１とインデックスス
ケール１０３が特定の位置関係になっているときだけを
原点の信号として検出することができるようになる。
【００１０】すなわち、図１３（ｂ）に示すように、こ
の原点Ｚの位置においてもメインスケール１０１の１ピ
ッチＰの間で１１の場合と同様に変化する太線の信号Ｓ
ｚが原点位置検出信号として検出されるから、この原点
位置検出信号Ｓｚの波形のピーク点を、例えば同図
（ｂ）に示すように所定のレベルＴＨでクリップして原
点パルス信号Ｐｚを形成すると、この原点パルス信号Ｐ
ｚの立ち上がり点をメインスケールの原点Ｚとするか、
原点パルス信号Ｐｚのピーク位置を検出してメインスケ
ールの原点Ｚとすることができる。
の原点Ｚの位置においてもメインスケール１０１の１ピ
ッチＰの間で１１の場合と同様に変化する太線の信号Ｓ
ｚが原点位置検出信号として検出されるから、この原点
位置検出信号Ｓｚの波形のピーク点を、例えば同図
（ｂ）に示すように所定のレベルＴＨでクリップして原
点パルス信号Ｐｚを形成すると、この原点パルス信号Ｐ
ｚの立ち上がり点をメインスケールの原点Ｚとするか、
原点パルス信号Ｐｚのピーク位置を検出してメインスケ
ールの原点Ｚとすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】この原点の位置検出信
号Ｓｚ（以下、「原点信号Ｚ」という。）は、一般的に
メインスケール１０１とインデックススケール１０３の
相対的な移動によって検出されるが、原点信号Ｚは前記
Ａ相信号、またはＢ相信号に対して非同期で動作してい
たので、図１３（ｃ）に示すように、Ａ相信号とＢ相信
号の１ピッチの間の位相領域（１、２、３、４で表示さ
れる４つの位相エリア）のどこで原点信号ＺのピークＰ
（以下、「Ｚ相」ともいう）が検出されるかは、原点信
号Ｚを出力させてからでなければ分からなかった。図１
３（ｃ）では、１ピッチ内の位相エリア１で原点信号Ｚ
のピークＰが検出されている。
号Ｓｚ（以下、「原点信号Ｚ」という。）は、一般的に
メインスケール１０１とインデックススケール１０３の
相対的な移動によって検出されるが、原点信号Ｚは前記
Ａ相信号、またはＢ相信号に対して非同期で動作してい
たので、図１３（ｃ）に示すように、Ａ相信号とＢ相信
号の１ピッチの間の位相領域（１、２、３、４で表示さ
れる４つの位相エリア）のどこで原点信号ＺのピークＰ
（以下、「Ｚ相」ともいう）が検出されるかは、原点信
号Ｚを出力させてからでなければ分からなかった。図１
３（ｃ）では、１ピッチ内の位相エリア１で原点信号Ｚ
のピークＰが検出されている。
【００１２】アナログ出力型スケールにおいては、Ｚ相
が、Ａ相、Ｂ相に対して、図１３（ｃ）に示すようにあ
る決まった位相エリア１〜４（同期）で出力せることが
ほぼ規格化されている。このため、スケールを調整する
際、通常はｚ相の検出タイミングを調整するという手法
をとり、タイミングを合わせている。しかし、ｚ相の検
出素子を調整することはかなり困難であるため、本出願
人は先に、フォトセルで検出されたＡ（−Ａ）相信号、
及びＢ（−Ｂ）相信号を入れ替えることを提案した。し
かしながら、この調整作業は、手作業により信号の選択
をするためのチップジャンパー等を付け替えて変更する
ことによって行われるため、かなり困難な作業であっ
た。
が、Ａ相、Ｂ相に対して、図１３（ｃ）に示すようにあ
る決まった位相エリア１〜４（同期）で出力せることが
ほぼ規格化されている。このため、スケールを調整する
際、通常はｚ相の検出タイミングを調整するという手法
をとり、タイミングを合わせている。しかし、ｚ相の検
出素子を調整することはかなり困難であるため、本出願
人は先に、フォトセルで検出されたＡ（−Ａ）相信号、
及びＢ（−Ｂ）相信号を入れ替えることを提案した。し
かしながら、この調整作業は、手作業により信号の選択
をするためのチップジャンパー等を付け替えて変更する
ことによって行われるため、かなり困難な作業であっ
た。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の原点位置設定装
置はかかる問題点を解消することを目的としてなされた
もので、請求項１の発明は、移動方向に対して等間隔な
目盛を設けたスケールと、前記スケールの相対的な移動
量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相
信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相
信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の
計測信号として検出すると共に、前記スケールの原点通
過位置を示す原点信号を検出する検出手段と、前記４組
の計測信号の極性をそれぞれ２値信号に変換する変換手
段と、前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を
有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合
成手段と、前記信号合成手段に対して前記４組の計測信
号を選択的に供給するスイッチング手段と、前記変換手
段の出力データに基づいて前記スイッチング手段を切換
制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記信号合
成手段から出力される前記Ａ相計測信号、またはＢ相計
測信号の所定の位相領域と、前記原点信号の出力タイミ
ングが一致するように前記スイッチング手段を制御する
ように構成した。
置はかかる問題点を解消することを目的としてなされた
もので、請求項１の発明は、移動方向に対して等間隔な
目盛を設けたスケールと、前記スケールの相対的な移動
量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相
信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相
信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の
計測信号として検出すると共に、前記スケールの原点通
過位置を示す原点信号を検出する検出手段と、前記４組
の計測信号の極性をそれぞれ２値信号に変換する変換手
段と、前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を
有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合
成手段と、前記信号合成手段に対して前記４組の計測信
号を選択的に供給するスイッチング手段と、前記変換手
段の出力データに基づいて前記スイッチング手段を切換
制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記信号合
成手段から出力される前記Ａ相計測信号、またはＢ相計
測信号の所定の位相領域と、前記原点信号の出力タイミ
ングが一致するように前記スイッチング手段を制御する
ように構成した。
【００１４】また、請求項２に記載の発明では、移動方
向に対して等間隔な目盛を設けたスケールと、前記スケ
ールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信
号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度
移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相
信号からなる４組の計測信号として検出すると共に、前
記スケールの原点通過位置を示す原点信号を検出する検
出手段と、前記４組の計測信号から相互に９０度の位相
差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信
号合成手段と前記Ａ相計測信号、及びＢ相計測信号の極
性を２値信号に変換する変換手段と、前記信号合成手段
に対して前記４組の計測信号を選択的に供給するスイッ
チング手段と、前記変換手段の出力データに基づいて前
記スイッチング手段を切換制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は前記信号合成手段から出力される前記Ａ
相計測信号、またはＢ相計測信号の所定の位相領域と、
前記原点信号の出力タイミングが一致するように前記ス
イッチング手段を制御するように構成した。
向に対して等間隔な目盛を設けたスケールと、前記スケ
ールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信
号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度
移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相
信号からなる４組の計測信号として検出すると共に、前
記スケールの原点通過位置を示す原点信号を検出する検
出手段と、前記４組の計測信号から相互に９０度の位相
差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信
号合成手段と前記Ａ相計測信号、及びＢ相計測信号の極
性を２値信号に変換する変換手段と、前記信号合成手段
に対して前記４組の計測信号を選択的に供給するスイッ
チング手段と、前記変換手段の出力データに基づいて前
記スイッチング手段を切換制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は前記信号合成手段から出力される前記Ａ
相計測信号、またはＢ相計測信号の所定の位相領域と、
前記原点信号の出力タイミングが一致するように前記ス
イッチング手段を制御するように構成した。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明のリニヤスケールにおける
原点信号の自動設定装置の実施の態様を以下の図面に従
い説明する。
原点信号の自動設定装置の実施の態様を以下の図面に従
い説明する。
【００１６】図１は、本発明の原点信号の自動設定装置
の実施の態様の第１の例を示し、Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、
−Ｂ相用の検出素子１１〜１５からなるフォトセルと、
原点検出用のフォートセル１５からなる検出手段１０、
検出された各相の信号を所定のレベルとなるように増幅
する電流／電圧増幅器２１，２２，２３，２４（以下、
Ｉ／Ｖ変換器）を備えている増幅手段２０、各相用の信
号の極性を２値信号に変換するコンパレータ３１〜３
４、アナログマトリックススイッチ（以下、ＡＭスイッ
チという）４０、差動増幅器６０ａ、６０ｂより構成さ
れている。ＡＭスイッチ４０は、４入力１出力のものを
使用する。
の実施の態様の第１の例を示し、Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、
−Ｂ相用の検出素子１１〜１５からなるフォトセルと、
原点検出用のフォートセル１５からなる検出手段１０、
検出された各相の信号を所定のレベルとなるように増幅
する電流／電圧増幅器２１，２２，２３，２４（以下、
Ｉ／Ｖ変換器）を備えている増幅手段２０、各相用の信
号の極性を２値信号に変換するコンパレータ３１〜３
４、アナログマトリックススイッチ（以下、ＡＭスイッ
チという）４０、差動増幅器６０ａ、６０ｂより構成さ
れている。ＡＭスイッチ４０は、４入力１出力のものを
使用する。
【００１７】検出手段１０からの各信号は、Ｉ／Ｖ変換
器２１〜２４によって電流／電圧変換され所定のレベル
とされた後、ＡＭスイッチ４０に入力されるとともに、
コンパレータ３１〜３４によって信号の極性は２値信号
に変換され、ＣＰＵ５０に入力される。ＡＭスイッチ４
０に入力された各相の信号は、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、
ＳＢ、−ＳＢとして出力され、出力信号ＳＡ、−ＳＡ
は、差動増幅器６０ａによって加算されて計測用のＡ相
信号として出力され、ＳＢ、−ＳＢは、差動増幅器６０
ｂによって加算されて計測用のＢ相信号として出力され
る。
器２１〜２４によって電流／電圧変換され所定のレベル
とされた後、ＡＭスイッチ４０に入力されるとともに、
コンパレータ３１〜３４によって信号の極性は２値信号
に変換され、ＣＰＵ５０に入力される。ＡＭスイッチ４
０に入力された各相の信号は、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、
ＳＢ、−ＳＢとして出力され、出力信号ＳＡ、−ＳＡ
は、差動増幅器６０ａによって加算されて計測用のＡ相
信号として出力され、ＳＢ、−ＳＢは、差動増幅器６０
ｂによって加算されて計測用のＢ相信号として出力され
る。
【００１８】原点信号Ｚは、Ａ／Ｄ変換器５０ｂによっ
てアナログ／デジタル変換後、ＣＰＵ５０に入力され、
ＣＰＵ（制御部）５０は原点信号Ｚの発生タイミングを
サンプリングして記憶する、そしてこのタイミングで、
Ｚ相ピーク時のＡ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の位相の状
態を上記コンパレータ３１〜３４の出力データから判別
する。
てアナログ／デジタル変換後、ＣＰＵ５０に入力され、
ＣＰＵ（制御部）５０は原点信号Ｚの発生タイミングを
サンプリングして記憶する、そしてこのタイミングで、
Ｚ相ピーク時のＡ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の位相の状
態を上記コンパレータ３１〜３４の出力データから判別
する。
【００１９】ＣＰＵ５０は、Ｚ相の発生タイミングが図
３に示す各相信号のピッチＰのどの位相エリアと同期し
ているかを検知し、Ｚ相の発生タイミングが出力されて
いる位相エリアと次の位相エリアが共に正である信号を
出力信号ＳＡ相信号とし、原点信号のピークが出力され
ている位相エリアが正で、次の位相エリアが負となる信
号を出力ＳＢ相信号となるように、ＡＭスイッチ４０の
接続状態を変更する。なお、選択したＡＭスイッチ４０
の切り換え制御データは、ＥＥＰＲＯＭ５０ａに記憶さ
せておく。
３に示す各相信号のピッチＰのどの位相エリアと同期し
ているかを検知し、Ｚ相の発生タイミングが出力されて
いる位相エリアと次の位相エリアが共に正である信号を
出力信号ＳＡ相信号とし、原点信号のピークが出力され
ている位相エリアが正で、次の位相エリアが負となる信
号を出力ＳＢ相信号となるように、ＡＭスイッチ４０の
接続状態を変更する。なお、選択したＡＭスイッチ４０
の切り換え制御データは、ＥＥＰＲＯＭ５０ａに記憶さ
せておく。
【００２０】図２は、本発明の実施の態様の原点信号の
自動設定の概念を示す波形図である。この図のおいて、
各リサージュ波形は、先に示したようにスケールが移動
することによって検出される正弦波状の信号を示してお
り、１Ｐはスケールの刻線間を通過する周期を示す。Ａ
相信号（以下、Ａ相という）、Ａ相信号を反転させた−
Ａ相信号（以下、−Ａ相という。）、Ｂ相信号（以下、
Ｂ相という。）、Ｂ相信号を反転させた−Ｂ相信号（以
下、−Ｂ相という。）は、時間ｔ０〜ｔ１及び時間ｔ１
〜ｔ２の間に１ピッチの信号として出力されたもので、
１ピッチ（以下、１Ｐという。）間のＡ相、−Ａ相、Ｂ
相、−Ｂ相の信号を４つの位相エリア（０〜９０度，９
０〜１８０度，１８０〜２７０度，２７０〜３６０度）
に分け、次の図３にで示すように０〜９０度の位相エリ
アを、９０〜１８０度の位相エリアを、以下同様に
、の位相エリアを設定する。図２の波形パターンＰ
１〜Ｐ４はこの位相エリアの特定のエリア、例えばＡ相
信号及びＢ相信号が共に正となる極性で斜線で示したＺ
相信号が出力されるていることを示す。
自動設定の概念を示す波形図である。この図のおいて、
各リサージュ波形は、先に示したようにスケールが移動
することによって検出される正弦波状の信号を示してお
り、１Ｐはスケールの刻線間を通過する周期を示す。Ａ
相信号（以下、Ａ相という）、Ａ相信号を反転させた−
Ａ相信号（以下、−Ａ相という。）、Ｂ相信号（以下、
Ｂ相という。）、Ｂ相信号を反転させた−Ｂ相信号（以
下、−Ｂ相という。）は、時間ｔ０〜ｔ１及び時間ｔ１
〜ｔ２の間に１ピッチの信号として出力されたもので、
１ピッチ（以下、１Ｐという。）間のＡ相、−Ａ相、Ｂ
相、−Ｂ相の信号を４つの位相エリア（０〜９０度，９
０〜１８０度，１８０〜２７０度，２７０〜３６０度）
に分け、次の図３にで示すように０〜９０度の位相エリ
アを、９０〜１８０度の位相エリアを、以下同様に
、の位相エリアを設定する。図２の波形パターンＰ
１〜Ｐ４はこの位相エリアの特定のエリア、例えばＡ相
信号及びＢ相信号が共に正となる極性で斜線で示したＺ
相信号が出力されるていることを示す。
【００２１】図３は、Ａ相信号に対してＢ相信号進んで
いるときに、Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号が、１
Ｐ内の各位相エリアで正の信号の場合を１、負の信号の
場合を０とし、図２に示したように各位相エリアに原点
信号Ｚ１〜Ｚ４が出力された場合を２値信号１，０でパ
ターン化したものである。
いるときに、Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号が、１
Ｐ内の各位相エリアで正の信号の場合を１、負の信号の
場合を０とし、図２に示したように各位相エリアに原点
信号Ｚ１〜Ｚ４が出力された場合を２値信号１，０でパ
ターン化したものである。
【００２２】前述のように、アナログ出力型スケールに
おいては、Ｚ相が、計測信号となるＡ相、Ｂ相に対し
て、Ａ相、Ｂ相が共に正の位相エリアで出力させること
がほぼ規格化されている。このため、スケールを調整す
る際、検出されたＡ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号を
Ｚ相信号のタイミングに合わせて選択するという手法を
とることができる。 つまり、Ｚ相の出るタイミングに
あわせて、フォトセルから検出されたＡ相、−Ａ相、Ｂ
相、−Ｂ相の信号を入れ替えることで、Ｚ相の原点信号
が計測用のＡ相信号、及びＢ相信号の決められた位相領
域に入るようにしている。
おいては、Ｚ相が、計測信号となるＡ相、Ｂ相に対し
て、Ａ相、Ｂ相が共に正の位相エリアで出力させること
がほぼ規格化されている。このため、スケールを調整す
る際、検出されたＡ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号を
Ｚ相信号のタイミングに合わせて選択するという手法を
とることができる。 つまり、Ｚ相の出るタイミングに
あわせて、フォトセルから検出されたＡ相、−Ａ相、Ｂ
相、−Ｂ相の信号を入れ替えることで、Ｚ相の原点信号
が計測用のＡ相信号、及びＢ相信号の決められた位相領
域に入るようにしている。
【００２３】各発生タイミングを示す原点信号をＺ１〜
Ｚ４とすると、この信号の出力発生タイミングと図２の
波形パターンＰ１〜Ｐ４、および図３の極性パターンと
の関係は、次の通りに表記される。 発生タイミング 波形 パターン 極性パターン 位相エリア１ →パターンＰ１ （１０１０） 位相エリア２ →パターンＰ３ （１００１） 位相エリア３ →パターンＰ４ （０１０１） 位相エリア４ →パターンＰ２ （１００１）
Ｚ４とすると、この信号の出力発生タイミングと図２の
波形パターンＰ１〜Ｐ４、および図３の極性パターンと
の関係は、次の通りに表記される。 発生タイミング 波形 パターン 極性パターン 位相エリア１ →パターンＰ１ （１０１０） 位相エリア２ →パターンＰ３ （１００１） 位相エリア３ →パターンＰ４ （０１０１） 位相エリア４ →パターンＰ２ （１００１）
【００２４】Ｚ相の出力のタイミングで計測用のＡ相、
Ｂ相が共に正の位相エリアとなるように調整するには、
Ａ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号を入れ替えることで
位相を変化させるようにする。つまり、図３から明らか
なように、位相エリアでは原点信号のピークが出力さ
れているタイミングで位相エリヤが正となり、次の位相
エリアも正である信号を計測用のＡ相信号とし、この信
号を形成するために差動増幅器の６０ａに入力されるＳ
Ａ信号としてＡ相信号を、−ＳＡ信号として−Ａ相信号
を選択する。また、この位相エリアでは計測用のＢ相信
号を形成する差動増幅器６０ｂには、ＳＢ信号としてＢ
相信号を、−ＳＢ信号として−Ｂ相信号を取り込むよう
にＡＭスイッチを制御する。
Ｂ相が共に正の位相エリアとなるように調整するには、
Ａ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号を入れ替えることで
位相を変化させるようにする。つまり、図３から明らか
なように、位相エリアでは原点信号のピークが出力さ
れているタイミングで位相エリヤが正となり、次の位相
エリアも正である信号を計測用のＡ相信号とし、この信
号を形成するために差動増幅器の６０ａに入力されるＳ
Ａ信号としてＡ相信号を、−ＳＡ信号として−Ａ相信号
を選択する。また、この位相エリアでは計測用のＢ相信
号を形成する差動増幅器６０ｂには、ＳＢ信号としてＢ
相信号を、−ＳＢ信号として−Ｂ相信号を取り込むよう
にＡＭスイッチを制御する。
【００２５】このように、波形パターン１は、原点信号
Ｚ１の発生タイミングが位相エリア１と同期している場
合であり、位相エリアで出力されたＡ相、Ｂ相は共に
正であるので、各相の信号をそのまま出力信号ＳＡ、Ｓ
Ｂとして取り込み、その反転信号を−ＳＡ信号、−ＳＢ
として取り込めばよいことになる。 Ａ→ＳＡ −Ａ→−ＳＡ、Ｂ→ＳＢ −Ｂ→−ＳＢ
Ｚ１の発生タイミングが位相エリア１と同期している場
合であり、位相エリアで出力されたＡ相、Ｂ相は共に
正であるので、各相の信号をそのまま出力信号ＳＡ、Ｓ
Ｂとして取り込み、その反転信号を−ＳＡ信号、−ＳＢ
として取り込めばよいことになる。 Ａ→ＳＡ −Ａ→−ＳＡ、Ｂ→ＳＢ −Ｂ→−ＳＢ
【００２６】波形パターン２は、原点信号Ｚ４の発生タ
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出された
Ｂ相の信号であるので、Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号
として取り込み、原点信号のピークが出力されている位
相エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ａ相
信号であるのでこの信号を出力信号ＳＢ相信号として取
り込めばよいことになる。 Ｂ→ＳＡ −Ｂ→−ＳＡ、−Ａ→ＳＢ Ａ→−ＳＢ
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出された
Ｂ相の信号であるので、Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号
として取り込み、原点信号のピークが出力されている位
相エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ａ相
信号であるのでこの信号を出力信号ＳＢ相信号として取
り込めばよいことになる。 Ｂ→ＳＡ −Ｂ→−ＳＡ、−Ａ→ＳＢ Ａ→−ＳＢ
【００２７】波形パターン３は、原点信号Ｚ２の発生タ
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は検出された−
Ｂ相であるので、−Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号とし
て取り込み、原点信号のピークが出力されている位相エ
リアが正で、次の位相エリアが負の信号は、Ａ相信号で
あるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことにな
る。 −Ｂ→ＳＡ Ｂ→−ＳＡ、Ａ→ＳＢ −Ａ→−ＳＢ
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は検出された−
Ｂ相であるので、−Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号とし
て取り込み、原点信号のピークが出力されている位相エ
リアが正で、次の位相エリアが負の信号は、Ａ相信号で
あるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことにな
る。 −Ｂ→ＳＡ Ｂ→−ＳＡ、Ａ→ＳＢ −Ａ→−ＳＢ
【００２８】波形パターン４は、原点信号Ｚ３の発生タ
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出された
−Ａ相であるので、−Ａ相信号を出力信号ＳＡ相信号と
して取り込み、原点信号のピークが出力されている位相
エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ｂ相信
号であるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことに
なる。 −Ａ→ＳＡ Ａ→−ＳＡ、−Ｂ→ＳＢ Ｂ→−ＳＢ なお、パターン４は、このまま使用すると、極性が逆転
してしまうので、後の処理で、−Ａ相、−Ｂ相を入れ替
えて使う必要がある。
イミングが位相エリアと同期している場合である。各
相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相
エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出された
−Ａ相であるので、−Ａ相信号を出力信号ＳＡ相信号と
して取り込み、原点信号のピークが出力されている位相
エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ｂ相信
号であるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことに
なる。 −Ａ→ＳＡ Ａ→−ＳＡ、−Ｂ→ＳＢ Ｂ→−ＳＢ なお、パターン４は、このまま使用すると、極性が逆転
してしまうので、後の処理で、−Ａ相、−Ｂ相を入れ替
えて使う必要がある。
【００２９】図４は、上記したように検出されるＢ相の
信号がＡ相の信号に対して位相が進んでいるときに適応
されるＡＭスイッチ４０の切り換え回路を示し、４１〜
４６は連動してＰ１〜Ｐ４を選択するように制御される
ものである。初期設定を示している図４の各スイッチ４
１〜４４の位置は波形パターンＰ１の接続状態とされ
る。ＣＰＵ５０によって検知された各相の位相の状態が
このパターン１であれば、スイッチの接続は変更され
ず、そのまま、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、ＳＢ、−ＳＢと
して出力され、差動増幅器６０ａ、６０ｂによって加算
されて、計測用のＡ相信号、Ｂ相信号として出力され
る。
信号がＡ相の信号に対して位相が進んでいるときに適応
されるＡＭスイッチ４０の切り換え回路を示し、４１〜
４６は連動してＰ１〜Ｐ４を選択するように制御される
ものである。初期設定を示している図４の各スイッチ４
１〜４４の位置は波形パターンＰ１の接続状態とされ
る。ＣＰＵ５０によって検知された各相の位相の状態が
このパターン１であれば、スイッチの接続は変更され
ず、そのまま、出力信号ＳＡ、−ＳＡ、ＳＢ、−ＳＢと
して出力され、差動増幅器６０ａ、６０ｂによって加算
されて、計測用のＡ相信号、Ｂ相信号として出力され
る。
【００３０】同様に、検出された各相信号の位相の状態
が、波形パターン２の状態であれば、各スイッチ４１〜
４４は、Ｐ２の接点に切り替えられ、同様にパターンＰ
３であれば、各スイッチ４１〜４４は、Ｐ３の接点に切
り替えられ、パターンＰ４であれば、各スイッチ４１〜
４４は、Ｐ４の接点を選択して切り替えられ、Ｚ相の発
生タイミングが、常にＡ相信号、Ｂ相信号が正である位
相の位相エリアと同期することになる。
が、波形パターン２の状態であれば、各スイッチ４１〜
４４は、Ｐ２の接点に切り替えられ、同様にパターンＰ
３であれば、各スイッチ４１〜４４は、Ｐ３の接点に切
り替えられ、パターンＰ４であれば、各スイッチ４１〜
４４は、Ｐ４の接点を選択して切り替えられ、Ｚ相の発
生タイミングが、常にＡ相信号、Ｂ相信号が正である位
相の位相エリアと同期することになる。
【００３１】図５は、実施の態様の第１の例の処理の流
れを示すフローチャートである。ステップＳ１１におい
て、まずＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信号
の４つの各相信号を検出し、ステップＳ１２において原
点信号を検出する。次いで、ステップＳ１３において４
つの各相信号を、図３に示されているような極性に対応
したデジタル信号化を行い、ステップＳ１４において
は、原点信号のデジタル信号化を行う。
れを示すフローチャートである。ステップＳ１１におい
て、まずＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信号
の４つの各相信号を検出し、ステップＳ１２において原
点信号を検出する。次いで、ステップＳ１３において４
つの各相信号を、図３に示されているような極性に対応
したデジタル信号化を行い、ステップＳ１４において
は、原点信号のデジタル信号化を行う。
【００３２】次いで、ステップ１５において、原点信号
の発生タイミングを検出して、原点信号の発生タイミン
グが、図３に示す、Ｚ１〜Ｚ４の何れのタイミングと同
期しているか検出する。ステップＳ１６では、ステップ
１５で検出された原点信号の発生タイミングが１Ｐ内の
どの位相エリア（４つの各相信号の４つの極性タイミン
グ）であるかを特定する。つまり、４つの各相信号の極
性タイミングがパターンＰ１〜Ｐ４の何れかを特定する
ことになる。
の発生タイミングを検出して、原点信号の発生タイミン
グが、図３に示す、Ｚ１〜Ｚ４の何れのタイミングと同
期しているか検出する。ステップＳ１６では、ステップ
１５で検出された原点信号の発生タイミングが１Ｐ内の
どの位相エリア（４つの各相信号の４つの極性タイミン
グ）であるかを特定する。つまり、４つの各相信号の極
性タイミングがパターンＰ１〜Ｐ４の何れかを特定する
ことになる。
【００３３】各相信号と原点信号の同期タイミングが特
定されると、ステップ１７において、同期している各相
信号の極性タイミングを、予めＣＰＵ５０に記憶されて
いる所定の各相信号の極性タイミング（本例の場合は、
パターンＰ１の極性タイミング）と一致するように、Ｃ
ＰＵ５０はＡＭスイッチ４０のスイッチを切替えるよう
制御するため、ＡＭスイッチ４０は、所定の極性タイミ
ングを持つＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信
号を出力することができる（ステップＳ１８）。
定されると、ステップ１７において、同期している各相
信号の極性タイミングを、予めＣＰＵ５０に記憶されて
いる所定の各相信号の極性タイミング（本例の場合は、
パターンＰ１の極性タイミング）と一致するように、Ｃ
ＰＵ５０はＡＭスイッチ４０のスイッチを切替えるよう
制御するため、ＡＭスイッチ４０は、所定の極性タイミ
ングを持つＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信
号を出力することができる（ステップＳ１８）。
【００３４】図６は、本発明の第２の実施の形態を示す
ブロック図であり、図１と同一機能の部材は、同一の図
番が付されている。図６においてＡＭスイッチ４０は、
先に示した図１の例と同様にマトリックス接続を使用し
た４個のスイッチにより構成される。本実施の形態では
差動増幅器６０ａ、６０ｂから出力された計測用のＡ相
信号、Ｂ相信号の極性をコンパレータ７０ａ、７０ｂに
より２値化し、デジタル信号ＡD、ＢDとしてＣＰＵ５０
に取り込んでいる。
ブロック図であり、図１と同一機能の部材は、同一の図
番が付されている。図６においてＡＭスイッチ４０は、
先に示した図１の例と同様にマトリックス接続を使用し
た４個のスイッチにより構成される。本実施の形態では
差動増幅器６０ａ、６０ｂから出力された計測用のＡ相
信号、Ｂ相信号の極性をコンパレータ７０ａ、７０ｂに
より２値化し、デジタル信号ＡD、ＢDとしてＣＰＵ５０
に取り込んでいる。
【００３５】スケールが移動することによって変化する
計測用のＡ相信号、Ｂ相信号を２値化されたＡD信号、
ＢD信号のパターンは、「１１」→「１０」→「００」
→「１０」と変化するので、この変化の中で原点信号が
出力されたタイミングで「１１」のパターンとなるよう
にＡＭスイッチ４０を制御し、選択されたＡ（−Ａ）相
信号、Ｂ（−Ｂ）相信号を差動増幅器６０（ａ、ｂ）に
供給する。なお、ＡＭスイッチ４０の構成は、図４と同
様なので説明は、省略する。
計測用のＡ相信号、Ｂ相信号を２値化されたＡD信号、
ＢD信号のパターンは、「１１」→「１０」→「００」
→「１０」と変化するので、この変化の中で原点信号が
出力されたタイミングで「１１」のパターンとなるよう
にＡＭスイッチ４０を制御し、選択されたＡ（−Ａ）相
信号、Ｂ（−Ｂ）相信号を差動増幅器６０（ａ、ｂ）に
供給する。なお、ＡＭスイッチ４０の構成は、図４と同
様なので説明は、省略する。
【００３６】ところで、原点信号Ｚが出力されるＺ相の
信号タイミングと、９０度移相しているＡ相信号とＢ相
信号の各位相エリヤの関係は、先に図３で示し
たように、４つのパターン以外に考えられないから、こ
の実施例の場合も結果的にはＡＭスイッチ４０の切換回
路は図１の場合と特に変更されることはない。
信号タイミングと、９０度移相しているＡ相信号とＢ相
信号の各位相エリヤの関係は、先に図３で示し
たように、４つのパターン以外に考えられないから、こ
の実施例の場合も結果的にはＡＭスイッチ４０の切換回
路は図１の場合と特に変更されることはない。
【００３７】したがって、ＣＰＵ５０は先に示したＡＭ
スイッチ４０の切換マトリックス回路を使用して切り換
え制御を行えば良く、例えば、スケールを動かして原点
信号が出力されたタイミングで、上記２値化された信号
ＡＤ、ＢＤが共に１．１となるまでＡＭスイッチ４０の
接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を切り換えて行けば、少な
くとも３回の切り換え制御を実行するだけで、原点位置
の設定が自動的に行われる筈である。
スイッチ４０の切換マトリックス回路を使用して切り換
え制御を行えば良く、例えば、スケールを動かして原点
信号が出力されたタイミングで、上記２値化された信号
ＡＤ、ＢＤが共に１．１となるまでＡＭスイッチ４０の
接点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を切り換えて行けば、少な
くとも３回の切り換え制御を実行するだけで、原点位置
の設定が自動的に行われる筈である。
【００３８】なお、原点信号の発生タイミングと、Ａ相
信号、Ｂ相信号の位相位置は、上記例に限らず、ＡＭス
イッチのマトリックス接続回路を変更することにより１
ピッチ内のどの位相エリアにも設定できることはいうま
でもない。また光学式リニアスケールに限定されること
なく、例えば磁気的に相対的な移動量を検出するスケー
ルに適応することも可能である。
信号、Ｂ相信号の位相位置は、上記例に限らず、ＡＭス
イッチのマトリックス接続回路を変更することにより１
ピッチ内のどの位相エリアにも設定できることはいうま
でもない。また光学式リニアスケールに限定されること
なく、例えば磁気的に相対的な移動量を検出するスケー
ルに適応することも可能である。
【００３９】
【発明の効果】本発明は、以上に説明したように、スケ
ールが原点信号を通過するだけで、最適な原点信号の発
生タイミングとＡ相信号、Ｂ相信号の位相位置とを自動
的に調整ができるので、調整作業が簡単になる。
ールが原点信号を通過するだけで、最適な原点信号の発
生タイミングとＡ相信号、Ｂ相信号の位相位置とを自動
的に調整ができるので、調整作業が簡単になる。
【００４０】
【図１】本発明の実施の態様を示す原点設定の装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】本発明の原点信号の発生タイミングをＡ相信号
とＢ相信号で示した波形図である。
とＢ相信号で示した波形図である。
【図３】各相信号の１ピッチの位相エリア毎の極性と、
Ｚ相の発生タイミングの位置するタイミングの関係を極
性パターンとして示すパターン図である。
Ｚ相の発生タイミングの位置するタイミングの関係を極
性パターンとして示すパターン図である。
【図４】本発明の実施の態様のアナログマトリックスス
イッチの回路構成を示す回路図である。
イッチの回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明の原点設定を行う際、ＣＰＵに関わる信
号処理の流れを示すフローチャートである。
号処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の態様の第２の例を示す原点設定
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
【図７】光学式スケールの原理図、及びモアレ縞を示す
図である。
図である。
【図８】モアレ縞の移動を示す図である。
【図９】光電変換素子を設置する位置を示す図である。
【図１０】−Ａ相信号と−Ｂ相信号との波形図である。
【図１１】光学式スケールの斜視図である。
【図１２】光学式スケールの断面図である。
【図１３】原点位置を検出する格子と、その検出波形を
示す説明図である。
示す説明図である。
１０ フォトセル、３１〜３４ コンパレータ、４０
アナログマトリックススイッチ、５０ ＣＰＵ、６０
差動増幅器
アナログマトリックススイッチ、５０ ＣＰＵ、６０
差動増幅器
Claims (2)
- 【請求項１】 移動方向に対して等間隔な目盛を設けた
スケールと、前記スケールの相対的な移動量を正弦波状
のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ
相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相
信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の計測信号とし
て検出すると共に、前記スケールの原点通過位置を示す
原点信号を検出する検出手段と、 前記４組の計測信号の極性をそれぞれ２値信号に変換す
る変換手段と、 前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を有する
Ａ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合成手段
と前記信号合成手段に対して前記４組の計測信号を選択
的に供給するスイッチング手段と、 前記変換手段の出力データに基づいて前記スイッチング
手段を切換制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は前記信号合成手段から出力される前記Ａ
相計測信号、またはＢ相計測信号の所定の位相領域と、
前記原点信号の出力タイミングが一致するように前記ス
イッチング手段を制御するように構成したことを特徴と
するリニヤスケールにおける原点自動設定装置。 - 【請求項２】 移動方向に対して等間隔な目盛を設けた
スケールと、前記スケールの相対的な移動量を正弦波状
のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ
相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相
信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の計測信号とし
て検出すると共に、前記スケールの原点通過位置を示す
原点信号を検出する検出手段と、 前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を有する
Ａ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合成手段
と前記Ａ相計測信号、及びＢ相計測信号の極性を２値信
号に変換する変換手段と、 前記信号合成手段に対して前記４組の計測信号を選択的
に供給するスイッチング手段と、 前記変換手段の出力データに基づいて前記スイッチング
手段を切換制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は前記信号合成手段から出力される前記Ａ
相計測信号、またはＢ相計測信号の所定の位相領域と、
前記原点信号の出力タイミングが一致するように前記ス
イッチング手段を制御するように構成したことを特徴と
するリニヤスケールにおける原点自動設定装置。
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| JP2000359189A JP4535414B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | リニヤスケールにおける原点信号の自動設定装置 |
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| JP2000359189A JP4535414B2 (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | リニヤスケールにおける原点信号の自動設定装置 |
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- 2000-11-27 JP JP2000359189A patent/JP4535414B2/ja not_active Expired - Fee Related
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