JP2002168655A - 直線位置絶対値検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出ヘッドを小型化し、簡素化し、且つ低コ
スト化できる直線位置絶対値検出器を提供する。 【解決手段】 位置情報を提供するために必要な数（必
要な語長）のｂｉｔで構成されたＡＢＳコード１２０５
がＸ方向に記録されたシリアルアブソリュートスケール
１２００と、位置情報を検出するＡＢＳコード検出器１
０１及び検出された位置情報を記録するシフトレジスタ
１０３を備えるスライダ１１０２であって、シリアルア
ブソリュートスケール１２００上をＸ方向に変位するス
ライダ１１０２とを備えるＡＢＳリニアエンコーダにお
いて、スライダ１１０２がシリアルアブソリュートスケ
ール１２００に対して相対的に静止しているときに、Ａ
ＢＳコード検出器１０１は必要な語長に相当する距離を
Ｘ方向と平行に変位して位置情報を検出し、シフトレジ
スタ１０３は検出した位置情報をスライダ１１０２の変
位の初期位置として記憶する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直線位置絶対値検
出器に関し、特にスライダを動かすことなく初期位置検
出可能な直線位置絶対値検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、直線上の絶対位置を検出する直線
位置絶対値検出器の１つにアブソリュート形リニアエン
コーダ（absolute liner encoder）が知られている。こ
のアブソリュート形リニアエンコーダ（以下、「ＡＢＳ
リニアエンコーダ」という）は、位置情報を高精度に且
つ高速に取得する必要のある装置に組み込まれている。
そのような装置の例として、マシニングセンタ、旋盤、
フライス盤、ボール盤等のＮＣ工作機械等がある。ま
た、この他にも三次元測定機等にＡＢＳリニアエンコー
ダが組み込まれている。

【０００３】図１１は、従来のＡＢＳリニアエンコーダ
の概略構成の平面図である。

【０００４】図１１において、ＡＢＳリニアエンコーダ
１１００は、シリアルアブソリュートスケールを内部に
有するスケールホルダ１１０１、及びシリアルアブソリ
ュートスケールを透過した光を検出する検出器を備える
検出ヘッドやその検出器から出力された信号を処理する
信号処理回路等が内蔵されたスライダ１１０２等から構
成されている。

【０００５】スケールホルダ１１０１は、シリアルアブ
ソリュートスケールに関してスライダ１１０２の反対側
に不図示の光源を内蔵している。スライダ１１０２は、
摺動機構を備えており、スケールホルダ１１０１に対し
て直線位置検出方向を表す図中Ｘ方向及びこれとは反対
の方向に往復動する。さらに、スライダ１１０２には信
号処理回路によって処理された信号を不図示のコンピュ
ータ等に出力するケーブル１１０３が取り付けられてい
る。

【０００６】また、上述したＡＢＳリニアエンコーダ１
１００の中でも、電源を投入したときにスライダ１１０
２を動かすことなく初期位置を検出できるものが知られ
ている。

【０００７】図１２は、スライダを動かすことなく初期
位置を検出できるＡＢＳリニアエンコーダの概略構成を
示す図である。

【０００８】図１２において、ＡＢＳリニアエンコーダ
１２０７は、シリアルアブソリュートスケール１２００
と、検出ヘッド１２０１と、信号処理回路１２０２と、
不図示のアブソリュート信号発生回路によって構成され
る。

【０００９】シリアルアブソリュートスケール１２００
は、ガラス板から成り、その表面上には、初期位置等の
位置情報を提供するために必要な数（以下、「必要な語
長」という）のｂｉｔで構成されたアブソリュートコー
ド１２０５（absolute code）（以下、「ＡＢＳコー
ド」という）が図中Ｘ方向に連続して記録されている。
ＡＢＳコード１２０５を構成する各ｂｉｔは、金属蒸着
膜部分１２０５ａ若しくは非蒸着部分１２０５ｂのいず
れか１つ、すなわち２値情報によって表わされる。

【００１０】検出ヘッド１２０１は、ＡＢＳコード１２
０５と対向しており、光源から照射され且つ金属蒸着膜
部分１２０５ａ若しくは非蒸着部分１２０５ｂを透過し
た光を検出するＡＢＳコード検出器１２０３を必要な語
長と同じ数だけ備える。

【００１１】信号処理回路１２０２は、ＡＢＳコード検
出器１２０３が検出した透過光の明暗に基づいて透過光
を２値情報に変換する変換回路１２０６と、変換された
２値情報を格納するシフトレジスタ１２０４とを備え
る。このシフトレジスタ１２０４は、変換回路１２０６
を介して検出ヘッド１２０１と接続される。シフトレジ
スタ１２０４の桁数は、検出ヘッド１２０１が備えるＡ
ＢＳコード検出器１２０３の数、すなわち必要な語長と
同じである。

【００１２】アブソリュート信号発生回路は、シフトレ
ジスタ１２０４に格納された２値情報を位置情報を表す
シリアルアブソリュート信号に変換し、コンピュータ等
に出力する。

【００１３】従って、上述した構成を備えるＡＢＳリニ
アエンコーダ１２０７は、複数のＡＢＳコード検出器１
２０３が必要な語長のｂｉｔで構成されたＡＢＳコード
１２０５における金属蒸着膜部分１２０５ａ若しくは非
蒸着部分１２０５ｂの透過光を一度に検出できるので、
スライダ１１０２を動かすことなく初期位置を検出でき
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
ＡＢＳリニアエンコーダの高分解化に伴うシリアルアブ
ソリュートスケールの目盛ピッチの微細化やシリアルア
ブソリュートスケールの長ストローク化等の要因によっ
て必要な語長が増大している。この必要な語長の増大に
伴い、検出ヘッド１２０１が備えるべきＡＢＳコード検
出器１２０３の数も増加の一途をたどり、その結果、検
出ヘッド１２０１の大型化、複雑化及び高コスト化を招
くという問題がある。

【００１５】本発明の目的は、検出ヘッドを小型化し、
簡素化し、且つ低コスト化できる直線位置絶対値検出器
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するため、請求
項１記載の直線位置絶対値検出器は、所定の語長の２値
情報で構成された位置情報を表すアブソリュートコード
が直線方向に記録されたスケールと、前記アブソリュー
トコードから前記位置情報を検出する検出手段及び前記
検出手段が検出した位置情報を記録する直列レジスタを
備えるスライダであって、前記スケール上を前記直線方
向に移動する前記スライダとを備える直線位置絶対値検
出器において、前記スライダが前記スケールに対して相
対的に静止しているときに、前記検出手段は前記所定の
語長に相当する距離を前記直線方向に変位して前記位置
情報を検出し、前記直列レジスタは前記検出した位置情
報を前記スライダの移動の初期位置として記憶すること
を特徴とする。

【００１７】請求項１記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段はスライダがスケールに対して相対的に
静止しているときに、検出手段は所定の語長に相当する
距離を直線方向に変位して位置情報を検出するので、所
定の語長の位置情報を一度に検出できるだけの数の検出
器を備える必要は無い。その結果、検出手段を小型化
し、簡素化し、且つ低コスト化することができる。

【００１８】請求項２記載の直線位置絶対値検出器は、
請求項１記載の直線位置絶対値検出器において、前記ス
ケールは前記直線方向に他の２値情報を表す０及び１が
交互に連続するインクレメンタルコードを記録し、前記
検出手段は前記直列レジスタの前記直線方向に関する最
後尾と接続された第１の検出器及び前記直列レジスタの
前記直線方向に関する先頭と接続された第２の検出器を
備え、前記スライダは前記検出手段と連結された他の検
出手段を備え、前記第１及び第２の検出器は夫々前記位
置情報を検出し、前記他の検出手段は前記検出手段の変
位方向を判別するために前記他の２値情報を検出し、且
つ前記検出した他の２値情報に基づいて前記第１及び第
２の検出器が検出した前記位置情報のいずれか１つを前
記直列レジスタに記憶させることを特徴とする。

【００１９】請求項２記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、直列レジスタは検出手段の変位の方向を判別する
ための他の２値情報に基づいて直列レジスタの最後尾と
接続された第１の検出器及び直列レジスタの先頭と接続
された第２の検出器の夫々が検出した所定の語長の位置
情報のいずれか１つを記憶するので、直列レジスタに記
憶された２値情報の配列はＡＢＳコードにおける２値情
報の配列と常に一致する。その結果、初期位置の検出を
確実に行うことができる。

【００２０】請求項３記載の直線位置絶対値検出器は、
請求項１又は２記載の直線位置絶対値検出器において、
前記スライダが前記スケールに対して相対的に静止して
いるときは電源投入時であって、前記検出手段は前記直
線方向及び前記直線方向とは反対の方向のいずれか１方
向にのみ変位することを特徴とする。

【００２１】請求項３記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段は直線方向及び直線方向とは反対の方向
のいずれか１方向にのみ変位するので、直線方向に関し
て１往復する必要がなく、短時間で初期位置を特定でき
る。

【００２２】請求項４記載の直線位置絶対値検出器は、
請求項３記載の直線位置絶対値検出器において、前記検
出手段はフリップフロップ変位機構により変位すること
を特徴とする。

【００２３】請求項４記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段はフリップフロップ変位機構により変位
するので、確実に一方向にのみ変位できる。

【００２４】請求項５記載の直線位置絶対値検出器は、
請求項１記載の直線位置絶対値検出器において、前記ス
ライダが前記スケールに対して相対的に静止していると
きは電源投入時であって、前記検出手段は前記直線方向
に１往復することを特徴とする。

【００２５】請求項５記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段は直線方向に１往復して所定の語長の位
置情報を検出するので、スライダの移動の初期位置を補
正する必要がない。その結果、スライダの移動の初期位
置検出処理後の直線位置絶対値検出の精度を向上させる
ことができる。

【００２６】請求項６記載の直線位置絶対値検出器は、
請求項５記載の直線位置絶対値検出器において、前記検
出手段はＰＺＴに対する電圧印加及び除去、磁歪素子に
対する磁界印加及び除去、並びに電磁ソレノイドへの電
流印加及び除去の少なくともいずれか１つにより変位す
ることを特徴とする。

【００２７】請求項６記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段はＰＺＴに対する電圧印加及び除去、磁
歪素子に対する磁界印加及び除去、並びに電磁ソレノイ
ドへの電流印加及び除去の少なくともいずれか１つによ
り変位するので、確実に直線方向に関して１往復でき
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ＡＢＳリニアエンコーダを図面を参照して詳述する。

【００２９】本発明の実施の形態に係るＡＢＳリニアエ
ンコーダの構成及び機能は、従来のＡＢＳリニアエンコ
ーダと基本的に同じであり、検出ヘッドの構成及び機能
が異なる。

【００３０】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
ＡＢＳリニアエンコーダの概略構成を示す図である。

【００３１】図１において、検出ヘッド１００はＡＢＳ
コード検出器１０１（検出手段）を１つだけ備え、信号
処理回路１０２はシフトレジスタ１０３（直列レジス
タ）及び変換回路１０４を備える。尚、シフトレジスタ
１０３の図中Ｘ方向（直線方向）に関する最後尾１０３
ａは、変換回路１０４を介してＡＢＳコード検出器１０
１と接続される。

【００３２】検出ヘッド１００は、図中Ｙ方向から眺め
たときに、開口部がシリアルアブソリュートスケール１
２００と対向するコの字形状をしている。検出ヘッド１
００において、ＡＢＳコード検出器１０１は、ＡＢＳコ
ード１２０５と対向している。

【００３３】図２は、図１における検出ヘッド１００の
概略構成を示す図である。

【００３４】図２において、検出ヘッド１００は、案内
機構２００を上記開口部のシリアルアブソリュートスケ
ール１２００と対向する面上且つ図中Ｘ方向に平行に備
え、１つのＡＢＳコード検出器１０１を案内機構２００
の下方に備え、検出器微動機構２０１を検出ヘッド１０
０の図中Ｘ方向に関して直交する側面の内側面とＡＢＳ
コード検出器１０１の間に備える。

【００３５】検出器微動機構２０１は、ＡＢＳコード検
出器１０１を変位させる。案内機構２００は、ＡＢＳコ
ード検出器１０１を図中Ｘ方向に平行にガイドする。

【００３６】また、案内機構２００は図中Ｘ方向に関す
る長さが必要な語長（所定の語長）に相当する距離以上
であるので、ＡＢＳコード検出器１０１は図中Ｘ方向に
関して必要な語長に相当する距離以上に変位することが
できる。ＡＢＳコード検出器１０１は、図中Ｘ方向に関
して必要な語長に相当する距離以上だけ変位する際に、
ＡＢＳコード１２０５における金属蒸着膜部分１２０５
ａ若しくは非蒸着部分１２０５ｂを透過した光を順次検
出する。

【００３７】また、ＡＢＳコード検出器１０１は順次検
出した透過光を変換回路１０４に送信し、変換回路１０
４は送信された透過光の明暗に基づいて透過光を２値情
報に変換してシフトレジスタ１０３に送信し、該変換さ
れた２値情報を受信したシフトレジスタ１０３は最後尾
１０３ａから受信した２値情報を順次格納する。

【００３８】以下、図１のＡＢＳリニアエンコーダが実
行する初期位置検出処理について図面を参照して説明す
る。

【００３９】図３は、図１のＡＢＳリニアエンコーダに
よって実行される初期位置検出処理のフローチャートで
ある。

【００４０】図３の初期位置検出処理は、ＡＢＳリニア
エンコーダの電源を投入することによって開始される。

【００４１】まず、ＡＢＳリニアエンコーダの電源投入
時に、ＡＢＳコード検出器１０１は対向しているＡＢＳ
コード１２０５における金属蒸着膜部分１２０５ａ若し
くは非蒸着部分１２０５ｂの透過光を検出して（ステッ
プＳ３０１）、該検出した透過光を変換回路１０４に送
信する。変換回路１０４は送信された透過光の明暗に基
づいて透過光を２値情報に変換し、該変換した２値情報
をシフトレジスタ１０３へ送信する。変換された２値情
報を受信したシフトレジスタ１０３は最後尾１０３ａか
ら受信した２値情報を格納する。

【００４２】次いで、コンピュータ等が検出器微動機構
２０１を起動し（ステップＳ３０２）、検出器微動機構
２０１がＡＢＳコード検出器１０１を図１中Ｘ方向と平
行に変位させ、該変位の間、検出器１０１は対向するＡ
ＢＳコード１２０５における金属蒸着膜部分１２０５ａ
若しくは非蒸着部分１２０５ｂの透過光を順次検出して
（ステップＳ３０３）、該検出した透過光を変換回路１
０４に送信する。変換回路１０４は、送信された透過光
の明暗に基づいて透過光を２値情報に変換し、該変換し
た２値情報をシフトレジスタ１０３へ送信する。変換さ
れた２値情報を受信したシフトレジスタ１０３は最後尾
１０３ａから受信した２値情報を順次格納する。

【００４３】図４は、図３の初期位置検出処理における
２値情報のシフトレジスタ１０３への格納方法を説明す
る図である。

【００４４】図４において、ＡＢＳコード１２０５にお
ける金属蒸着膜部分１２０５ａの２値情報は「０」であ
り、非蒸着部分１２０５ｂの２値情報は「１」である。
変換回路１０４は、ＡＢＳコード検出器１０１から送信
された透過光の明暗を判別することによって、２値情報
が「０」か「１」かを決定している。また、図４におけ
る必要な語長は４ｂｉｔである。

【００４５】ＡＢＳリニアエンコーダの電源が投入され
た直後（図４（ａ））には、ＡＢＳコード検出器１０１
は金属蒸着膜部分１２０５ａと対向しており、金属蒸着
膜部分１２０５ａの透過光（暗）を検出して、該検出し
た透過光（暗）を変換回路１０４に送信する。変換回路
１０４は送信された透過光（暗）を２値情報「０」に変
換し、該変換した２値情報「０」をシフトレジスタ１０
３へ送信する。変換された２値情報「０」を受信したシ
フトレジスタ１０３は、受信した２値情報「０」を最後
尾１０３ａから格納する。

【００４６】その後、ＡＢＳコード検出器１０１は検出
器微動機構２０１によって図中Ｘ方向と反対方向に変位
し、残り３ｂｉｔ分の金属蒸着膜部分１２０５ａ若しく
は非蒸着部分１２０５ｂの各々の透過光を順次検出す
る。

【００４７】このとき、順次検出された透過光は、その
明暗に基づいて２値情報に変換され、該変換された２値
情報はシフトレジスタ１０３の最後尾１０３ａから順次
格納されていく。その結果、シフトレジスタ１０３にお
ける２値情報の配列は最後尾１０３ａ側から「１０１
０」となる（図４（ｂ））。

【００４８】図３に戻り、続くステップＳ３０４におい
て、コンピュータ等はＡＢＳコード検出器１０１が必要
な語長に相当する距離以上変位したか否かを判別する。

【００４９】ステップＳ３０４の判別の結果、必要な語
長に相当する距離以上変位していないときは、ステップ
Ｓ３０３に戻り、必要な語長に相当する距離以上変位し
たときは、検出器微動機構２０１の作動を中止する（ス
テップＳ３０５）。

【００５０】その後、アブソリュート信号発生回路は、
シフトレジスタ１０３に格納された２値情報の配列を位
置情報を表すシリアルアブソリュート信号に変換し、コ
ンピュータ等に出力する。

【００５１】続くステップＳ３０６において、ＡＢＳコ
ード検出器１０１の変位の方向は、本処理以後のＡＢＳ
リニアエンコーダによる測定におけるスライダ１１０２
の移動方向と同じであるか否かを判別する。

【００５２】ステップＳ３０６の判別の結果、変位方向
と移動方向が同じであるときは、ステップＳ３０３にお
けるＡＢＳコード検出器１０１の変位量をスライダ１１
０２の移動の初期位置から減算した（ステップＳ３０
７）後、変位方向と移動方向が異なるときは、ステップ
Ｓ３０３におけるＡＢＳコード検出器１０１の変位量を
スライダ１１０２の移動の初期位置に加算した（ステッ
プＳ３０８）後、本処理を終了する。

【００５３】本第１の実施の形態によれば、ＡＢＳコー
ド検出器１０１は、ＡＢＳコード１２０５上を図１中Ｘ
方向と平行に必要な語長に相当する距離以上変位して、
必要な語長のｂｉｔで構成されたＡＢＳコード１２０５
における金属蒸着膜部分１２０５ａ若しくは非蒸着部分
１２０５ｂの透過光を検出するので、必要な語長と同じ
数の検出器は必要無い。その結果、検出ヘッド１００を
小型化し、簡素化し、且つ低コスト化することができ
る。

【００５４】尚、本第１実施の形態における検出器微動
機構２０１は、フリップフロップ的な変位機構によって
構成されてもよく、案内機構２００は、平行バネ等の弾
性ヒンジ、転がり案内、滑り案内又は非接触案内等のい
ずれか１つによって構成されてもよい。

【００５５】また、本第１の実施の形態における変換回
路１０４は、検出ヘッド１００に備えられていてもよ
く、スライダ１１０２内における検出ヘッド１００及び
信号処理回路１０２とは別の場所に備えられていてもよ
い。

【００５６】次に、本発明の第２の実施の形態に係るＡ
ＢＳリニアエンコーダについて説明する。

【００５７】本発明の第２の実施の形態に係るＡＢＳリ
ニアエンコーダは、概略構成及び機能が、第１の実施の
形態のものと基本的に同じである。

【００５８】以下、本発明の第２の実施の形態に係るＡ
ＢＳリニアエンコーダが実行する初期位置検出処理につ
いて図面を参照して説明する。本処理は、図３の初期位
置検出処理に対して、スライダ１１０２の移動の初期位
置補正処理（ステップＳ３０６〜Ｓ３０８）が必要ない
点で異なる。

【００５９】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
ＡＢＳリニアエンコーダによって実行される初期位置検
出処理のフローチャートである。

【００６０】図５のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ３０１〜Ｓ３０３は図３のフローチャートのそれと同
じであるので、説明を省略する。

【００６１】本処理において、ステップＳ３０３の後、
コンピュータ等がＡＢＳコード検出器１０１が必要な語
長に相当する距離以上変位したか否かを判別する（ステ
ップＳ５０１）。

【００６２】ステップＳ５０１の判別の結果、必要な語
長に相当する距離以上変位していないときは、ステップ
Ｓ３０３に戻り、必要な語長に相当する距離以上変位し
たときは、コンピュータ等が検出器微動機構２０１によ
ってＡＢＳコード検出器１０１をステップＳ３０３にお
けるＡＢＳコード検出器１０１の変位方向とは反対の方
向に変位させる（ステップＳ５０２）。

【００６３】続くステップＳ５０３において、ＡＢＳコ
ード検出器１０１が電源投入時に存在した位置に到達し
たか否かを判別する。

【００６４】ステップＳ５０３の判別の結果、変位開始
位置に到達していないときは、ステップＳ５０２に戻
り、変位開始位置に到達したときは、検出器微動機構２
０１の作動を中止する（ステップＳ５０４）。

【００６５】その後、アブソリュート信号発生回路は、
シフトレジスタ１０３に格納された２値情報の配列を位
置情報を表すシリアルアブソリュート信号に変換し、コ
ンピュータ等に出力した後、本処理を終了する。

【００６６】本第２の実施の形態によれば、ＡＢＳコー
ド検出器１０１は、必要な語長のｂｉｔで構成されたＡ
ＢＳコード１２０５における金属蒸着膜部分１２０５ａ
若しくは非蒸着部分１２０５ｂの透過光を検出した後、
電源投入時に存在した位置に戻るので、スライダ１１０
２の移動の初期位置を補正する必要がない。その結果、
初期位置検出処理後の直線位置絶対値検出の精度を向上
させることができる。

【００６７】尚、本第２の実施の形態における検出器微
動機構２０１は、ＰＺＴ、磁歪素子、電磁ソレノイド又
は機械的バネ等の少なくともいずれか１つによって構成
されてもよい。

【００６８】次に、本発明の第３の実施の形態に係るＡ
ＢＳリニアエンコーダについて説明する。

【００６９】本発明の第３の実施の形態に係るＡＢＳリ
ニアエンコーダは、構成及び機能が、本発明の第１の実
施の形態に係るものと基本的に同じであり、検出ヘッド
の構成及び機能、信号処理回路の構成及び機能が異な
る。

【００７０】図６は、本発明の第３の実施の形態に係る
ＡＢＳリニアエンコーダの概略構成を示す図である。

【００７１】図６において、検出ヘッド６００は、図中
Ｙ方向から眺めたときに、開口部がシリアルアブソリュ
ートスケール６０７と対向するコの字形状をしており、
検出器の対６０１（検出手段）と、マーカ検出器６０２
（他の検出手段）とを備える。また、信号処理回路６０
３はシフトレジスタ６０４と、変換回路６０５、６０６
と、シフトレジスタ制御信号発生回路６１０とを備え
る。

【００７２】シリアルアブソリュートスケール６０７は
ガラス板であり、その表面上には、必要な語長のｂｉｔ
で構成されたＡＢＳコード６０８及びインクレメンタル
コード６０９が図中Ｘ方向に記録されている。

【００７３】ＡＢＳコード６０８を構成する各ｂｉｔ
は、金属蒸着膜部分６０８ａ若しくは非蒸着部分６０８
ｂ、すなわち２値情報によって表わされる。

【００７４】インクレメンタルコード６０９も、金属蒸
着膜部分６０９ａ及び該金属蒸着膜部分６０９ａと同一
サイズの非蒸着部分６０９ｂ、すなわち２値情報によっ
て構成され、金属蒸着膜部分６０９ａ及び非蒸着部分６
０９ｂは、図中Ｘ方向に関して交互に連続する。尚、金
属蒸着膜部分６０９ａと非蒸着部分６０９ｂの間隔は、
マーカ検出器６０２が検出できる最小の間隔と等しく、
隣り合う１つの金属蒸着膜部分６０９ａと１つの非蒸着
部分６０９ｂとを１組としたものの幅はＡＢＳコード６
０８における１ｂｉｔの長さと同じである。

【００７５】このインクレメンタルコード６０９は、検
出器の対６０１が変位するときの変位方向又はスライダ
１１０２が移動するときの移動方向を検出するためのも
のである。後述するように検出器の対６０１がＡＢＳコ
ード６０８から位置情報を検出するときに、マーカ検出
器６０２はインクレメンタルコード６０９から検出器の
対６０１の変位方向を検出する。

【００７６】検出器の対６０１は、図中Ｘ方向に関する
後端にＡＢＳコード検出器６０１ａ（第１の検出器）及
び図中Ｘ方向に関する前端にＡＢＳコード検出器６０１
ｂ（第２の検出器）を備え、ＡＢＳコード検出器６０１
ａとＡＢＳコード検出器６０１ｂの間隔は必要な語長に
相当する距離と同じである。

【００７７】マーカ検出器６０２は、不図示の２つの受
光素子（ホトダイオード若しくは、ホトトランジスタ）
をインクレメンタルコード６０９に対向するように備え
る。２つの受光素子は、互いに図中Ｘ方向に関して金属
蒸着膜６０９ａの幅の半分に相当する距離だけずれて配
置されている。

【００７８】シフトレジスタ６０４の図中Ｘ方向に関す
る最後尾６０４ａは、変換回路６０５を介してＡＢＳコ
ード検出器６０１ａと接続され、シフトレジスタ６０４
の図中Ｘ方向に関する先頭６０４ｂは、変換回路６０６
を介してＡＢＳコード検出器６０１ｂと接続される。シ
フトレジスタ６０４は、シフトレジスタ制御信号発生回
路６１０を介してマーカ検出器６０２と接続される。

【００７９】図７は、図６における検出ヘッド６００の
概略構成を示す図６中Ｙ方向矢視図である。

【００８０】図７において、検出ヘッド６００は、案内
機構７００を上記開口部におけるＡＢＳコード６０８と
対向する面上且つ図中Ｘ方向に平行に備え、検出器の対
６０１を案内機構７００の下方に備え、検出器微動機構
７０１を検出ヘッド６００の図中Ｘ方向に関して直交す
る側面の内側面と検出器の対６０１との間に備える。

【００８１】検出器微動機構７０１は、検出器の対６０
１を変位させる。案内機構７００は検出器の対６０１を
図中Ｘ方向に関してガイドする。また、案内機構７００
は図中Ｘ方向に関する長さが必要な語長に相当する距離
の２倍以上であるので、検出器の対６０１は図中Ｘ方向
に関して必要な語長に相当する距離以上に変位すること
が可能である。

【００８２】検出器の対６０１が図中Ｘ方向に平行に必
要な語長に相当する距離以上だけ変位する際に、ＡＢＳ
コード検出器６０１ａ、６０１ｂは夫々、ＡＢＳコード
６０８における金属蒸着膜部分６０８ａ若しくは非蒸着
部分６０８ｂを透過した光を順次検出し、該順次検出し
た透過光を変換回路６０５、６０６の夫々に送信する。
さらに、変換回路６０５、６０６は、送信された透過光
の明暗に基づいて透過光を２値情報に変換し、変換した
２値情報をシフトレジスタ６０４へ送信する。変換され
た２値情報を受信したシフトレジスタ６０４は、シフト
レジスタ制御信号発生回路６１０からの制御信号に従っ
て、変換回路６０５、６０６から受信した２つの２値情
報のいずれか１つを順次格納していく。

【００８３】図８は、図６における検出ヘッド６００の
概略構成を示す図６中Ｚ方向矢視図である。

【００８４】尚、図６中Ｚ方向は、図６中Ｙ方向と反対
の方向である。

【００８５】図８において、検出ヘッド６００は、案内
機構８００を上記開口部におけるインクレメンタルコー
ド６０９と対向する面上且つ図中Ｘ方向に平行に備え、
マーカ検出器６０２を案内機構８００の下方に備える。

【００８６】案内機構８００は、マーカ検出器６０２を
図中Ｘ方向に平行にガイドする。マーカ検出器６０２
は、検出器の対６０１と不図示の連結部材で連結されて
おり、検出器の対６０１と一体となって図中Ｘ方向に平
行に変位する。

【００８７】また、マーカ検出器６０２は、図中Ｘ方向
に変位する際に、インクレメンタルコード６０９におけ
る金属蒸着膜部分６０９ａ若しくは非蒸着部分６０９ｂ
を透過した光を順次検出する。マーカ検出器６０２が透
過光を順次検出するときに、２つの受光素子は夫々、オ
ン／オフ比率５０％の２相の信号（増減マーカ信号）を
出力する。２つの受光素子は、互いに図中Ｘ方向に関し
て金属蒸着膜６０９ａの幅の半分に相当する距離だけず
れて配置されているので、夫々から出力された増減マー
カ信号は位相差が９０°となる。マーカ検出器６０２
は、これらの増減マーカ信号をシフトレジスタ制御信号
発生回路６１０に送信する。シフトレジスタ制御信号発
生回路６１０は、送信された増減マーカ信号に基づいて
検出器の対６０１の変位方向を判別し、判別した検出器
の対６０１の変位方向に基づいてシフトレジスタ６０４
に制御信号を送信する。

【００８８】以下、図６のＡＢＳリニアエンコーダが実
行する初期位置検出処理について図面を参照して説明す
る。尚、本処理におけるスライダ１１０２の移動の初期
位置の補正処理は、図３の初期位置検出処理（ステップ
Ｓ３０６〜Ｓ３０８）におけるスライダ１１０２の移動
の初期位置の補正処理と同じである。

【００８９】図９は、図６のＡＢＳリニアエンコーダに
よって実行される初期位置検出処理のフローチャートで
ある。

【００９０】図９の初期位置検出処理も、ＡＢＳリニア
エンコーダの電源を投入することによって開始される。

【００９１】まず、ＡＢＳリニアエンコーダの電源投入
時に、ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６０１ｂの夫々が
対向しているＡＢＳコード６０８における金属蒸着膜部
分６０８ａ若しくは非蒸着部分６０８ｂを透過した光を
検出し（ステップＳ９０１）、ＡＢＳコード検出器６０
１ａは検出した透過光を変換回路６０５に送信し、ＡＢ
Ｓコード検出器６０１ｂは検出した透過光を変換回路６
０６に送信する。変換回路６０５、６０６は、送信され
た透過光の明暗に基づいて透過光を２値情報に変換し、
該変換した２値情報をシフトレジスタ６０４へ送信す
る。変換された２値情報を受信したシフトレジスタ６０
４は、変換回路６０５から受信した２値情報を最後尾６
０４ａから格納し、変換回路６０６から受信した２値情
報を先頭６０４ｂから格納する。

【００９２】次いで、コンピュータ等が検出器微動機構
７０１を起動し（ステップＳ９０２）、検出器微動機構
７０１が検出器の対６０１及びマーカ検出器６０２を図
６中Ｘ方向又は図６中Ｘ方向と反対方向に変位させ、該
変位の間、ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６０１ｂの夫
々は対向するＡＢＳコード６０８における金属蒸着膜部
分６０８ａ若しくは非蒸着部分６０８ｂを透過した光を
順次検出し（ステップＳ９０３）、マーカ検出器６０２
は対向するインクレメンタルコード６０９における金属
蒸着膜部分６０９ａ若しくは非蒸着部分６０９ｂを透過
した光を順次検出する。

【００９３】ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６０１ｂの
夫々がＡＢＳコード６０８における金属蒸着膜部分６０
８ａ若しくは非蒸着部分６０８ｂの透過光を検出する
（ステップＳ９０３）と、ＡＢＳコード検出器６０１ａ
は検出した透過光を変換回路６０５に送信し、ＡＢＳコ
ード検出器６０１ｂは検出した透過光を変換回路６０６
に送信する。変換回路６０５、６０６は、送信された透
過光の明暗に基づいて透過光を２値情報に変換し、変換
した２値情報をシフトレジスタ６０４へ送信する。

【００９４】一方、マーカ検出器６０２は、図中Ｘ方向
への変位の間にインクレメンタルコード６０９における
金属蒸着膜部分６０９ａ若しくは非蒸着部分６０９ｂを
透過した光を順次検出し、上述したように増減マーカ信
号をシフトレジスタ制御信号発生回路６１０に送信す
る。その後、シフトレジスタ制御信号発生回路６１０
は、送信された増減マーカ信号が図６中Ｘ方向を表して
いるか否かを判別する（ステップＳ９０４）。

【００９５】ステップＳ９０４の判別の結果、増減マー
カ信号が図６中Ｘ方向を表しているとき、シフトレジス
タ制御信号発生回路６１０は、シフトレジスタ６０４に
変換回路６０６が送信した２値情報を先頭６０４ｂから
格納する旨の制御信号を送信する。該制御信号を受信し
たシフトレジスタ６０４は、制御信号に従って、受信し
た２値情報を先頭６０４ｂから格納する（ステップＳ９
０５）。

【００９６】ステップＳ９０４の判別の結果、増減マー
カ信号が図６中Ｘ方向と反対方向を表しているとき、シ
フトレジスタ制御信号発生回路６１０は、シフトレジス
タ６０４に変換回路６０５が送信した２値情報を最後尾
６０４ａから格納する旨の制御信号を送信する。該制御
信号を受信したシフトレジスタ６０４は、制御信号に従
って、受信した２値情報を最後尾６０４ａから格納する
（ステップＳ９０６）。

【００９７】図１０は、図９の初期位置検出処理におけ
る２値情報のシフトレジスタ６０４への格納方法を説明
する図である。

【００９８】図１０において、ＡＢＳコード６０８にお
ける金属蒸着膜部分６０８ａの２値情報は「０」であ
り、非蒸着部分６０８ｂの２値情報は「１」である。変
換回路６０５、６０６は、ＡＢＳコード検出器６０１
ａ、６０１ｂから送信された透過光の明暗を判別するこ
とによって、２値情報が「０」か「１」かを決定してい
る。また、図１０における必要な語長も４ｂｉｔであ
る。

【００９９】ＡＢＳリニアエンコーダの電源が投入され
た直後（図１０（ａ））には、ＡＢＳコード検出器６０
１ａは対向する非蒸着部分６０８ｂの透過光（明）を検
出し、ＡＢＳコード検出器６０１ｂは対向する非蒸着部
分６０８ｂの透過光（明）を検出する。ＡＢＳコード検
出器６０１ａは検出した透過光（明）を変換回路６０５
に送信し、ＡＢＳコード検出器６０１ｂは検出した透過
光（明）を変換回路６０６に送信する。さらに、変換回
路６０５は、送信された透過光（明）を２値情報「１」
に変換し、変換した２値情報「１」をシフトレジスタ６
０４へ送信する。変換回路６０６も、送信された透過光
（明）を２値情報「１」に変換し、変換した２値情報
「１」をシフトレジスタ６０４へ送信する。

【０１００】変換された２値情報を受信したシフトレジ
スタ６０４は、変換回路６０５から受信した２値情報
「１」を最後尾６０４ａから格納し、変換回路６０６か
ら受信した２値情報「１」を先頭６０４ｂから格納す
る。その結果、シフトレジスタ６０４における２値情報
の配列は先頭６０４ｂから「１＊＊１」となる。尚、シ
フトレジスタ６０４における「＊」は２値情報が格納さ
れていない状態を表す。

【０１０１】ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６０１ｂが
図中Ｘ方向に１ｂｉｔだけ変位したとき（図１０
（ｂ））には、シフトレジスタ６０４は、シフトレジス
タ制御信号発生回路６１０からの制御信号に従って、変
換回路６０６からの２値情報「１」を先頭６０４ｂから
格納する。その結果、シフトレジスタ６０４に格納され
た２値情報の配列は最後尾６０４ａから「＊＊１１」と
なる。

【０１０２】その後、ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６
０１ｂが図中Ｘ方向に変位を続けたならば、格納された
２値情報の配列は最後尾６０４ａから「１１００」とな
り、ＡＢＳコード６０８における２値情報の配列と一致
する。

【０１０３】また、ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６０
１ｂが図中Ｘ方向と反対方向に１ｂｉｔだけ変位したと
き（図１０（ｃ））には、シフトレジスタ６０４は、シ
フトレジスタ制御信号発生回路６１０からの制御信号に
従って、変換回路６０５からの２値情報「０」を最後尾
６０４ａから格納する。その結果、シフトレジスタ６０
４に格納された２値情報の配列は最後尾６０４ａから
「０１＊＊」となる。

【０１０４】その後、ＡＢＳコード検出器６０１ａ、６
０１ｂが図中Ｘ方向と反対方向に変位を続けたならば、
格納された２値情報の配列は最後尾６０４ａから「１１
０１」となり、ＡＢＳコード６０８における２値情報の
配列と一致する。

【０１０５】図９に戻り、続くステップＳ９０７におい
て、コンピュータ等は検出器の対６０１及びマーカ検出
器６０２が必要な語長に相当する距離以上変位したか否
かを判別する。

【０１０６】ステップＳ９０７の判別の結果、必要な語
長に相当する距離以上変位していないときは、ステップ
Ｓ９０３に戻り、必要な語長に相当する距離以上変位し
たときは、検出器微動機構２０１の作動を中止する（ス
テップＳ３０５）。

【０１０７】その後、図３の初期位置検出処理（ステッ
プＳ３０６〜Ｓ３０８）と同じスライダ１１０２の移動
の初期位置の補正処理を実行して、本処理を終了する。

【０１０８】本第３の実施の形態によれば、シフトレジ
スタ６０４は、シフトレジスタ制御信号発生回路６１０
からの制御信号に従って、検出器の対６０１及びマーカ
検出器６０２が図６中Ｘ方向に変位したときには、変換
回路６０６からの２値情報を先頭６０４ｂから格納し、
検出器の対６０１及びマーカ検出器６０２が図６中Ｘ方
向と反対方向に変位したときには、変換回路６０６から
の２値情報を最後尾６０４ａから格納するので、格納さ
れた２値情報の配列はＡＢＳコード６０８における２値
情報の配列と常に一致する。その結果、初期位置の検出
を確実に行うことができる。

【０１０９】尚、本第３の実施の形態における検出器微
動機構７０１は、フリップフロップ的な変位機構によっ
て構成されてもよく、案内機構７００及び案内機構８０
０は、平行バネ等の弾性ヒンジ、転がり案内、滑り案内
又は非接触案内等の少なくともいずれか１つによって構
成されてもよい。

【０１１０】また、変換回路６０５、変換回路６０６及
びシフトレジスタ制御信号発生回路６１０は、検出ヘッ
ド６００に備えられていてもよく、スライダ１１０２内
における検出ヘッド６００及び信号処理回路１０２とは
別の場所に備えられていてもよい。

【０１１１】尚、本発明の実施の形態として、透過型光
学式ＡＢＳリニアエンコーダに本発明が応用された例に
ついて述べたが、本発明は、一般にシリアルアブソリュ
ート位置検出に使用されるエンコーダの検出ヘッド（検
出器）に関するものであるため、透過型光学式ＡＢＳリ
ニアエンコーダの他、反射型光学式ＡＢＳリニアエンコ
ーダ、磁気式ＡＢＳリニアエンコーダ、さらにはリニア
エンコーダ（直線タイプ）だけでなくロータリーエンコ
ーダ（回転タイプ）等にも応用してもよい。

【０１１２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載の直線位置絶対値検出器によれば、検出手段はスライ
ダがスケールに対して相対的に静止しているときに、検
出手段は所定の語長に相当する距離を直線方向に変位し
て位置情報を検出するので、所定の語長の位置情報を一
度に検出できるだけの数の検出器を備える必要は無い。
その結果、検出手段を小型化し、簡素化し、且つ低コス
ト化することができる。

【０１１３】請求項２記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、直列レジスタは検出手段の変位の方向を判別する
ための他の２値情報に基づいて直列レジスタの最後尾と
接続された第１の検出器及び直列レジスタの先頭と接続
された第２の検出器の夫々が検出した所定の語長の位置
情報のいずれか１つを記憶するので、直列レジスタに記
憶された２値情報の配列はＡＢＳコードにおける２値情
報の配列と常に一致する。その結果、初期位置の検出を
確実に行うことができる。

【０１１４】請求項３記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段は直線方向及び直線方向とは反対の方向
のいずれか１方向にのみ変位するので、直線方向に関し
て１往復する必要がなく、短時間で初期位置を特定でき
る。

【０１１５】請求項４記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段はフリップフロップ変位機構により変位
するので、確実に一方向にのみ変位できる。

【０１１６】請求項５記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段は直線方向に１往復して所定の語長の位
置情報を検出するので、スライダの移動の初期位置を補
正する必要がない。その結果、スライダの移動の初期位
置検出処理後の直線位置絶対値検出の精度を向上させる
ことができる。

【０１１７】請求項６記載の直線位置絶対値検出器によ
れば、検出手段はＰＺＴに対する電圧印加及び除去、磁
歪素子に対する磁界印加及び除去、並びに電磁ソレノイ
ドへの電流印加及び除去の少なくともいずれか１つによ
り変位するので、確実に直線方向に関して１往復でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＡＢＳリニア
エンコーダの概略構成を示す図である。

【図２】図１における検出ヘッド１００の概略構成を示
す図である。

【図３】図１のＡＢＳリニアエンコーダによって実行さ
れる初期位置検出処理のフローチャートである。

【図４】図３の初期位置検出処理における２値情報のシ
フトレジスタ１０３への格納方法を説明する図であり、
（ａ）はＡＢＳリニアエンコーダの電源が投入された直
後の状態を説明する図であり、（ｂ）はＡＢＳコード検
出器１０１が必要な語長に相当する距離だけ変位した状
態を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係るＡＢＳリニア
エンコーダによって実行される初期位置検出処理のフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係るＡＢＳリニア
エンコーダの概略構成を示す図である。

【図７】図６における検出ヘッド６００の概略構成を示
す図６中Ｙ方向矢視図である。

【図８】図６における検出ヘッド６００の概略構成を示
す図６中Ｚ方向矢視図である。

【図９】図６のＡＢＳリニアエンコーダによって実行さ
れる初期位置検出処理のフローチャートである。

【図１０】図９の初期位置検出処理における２値情報の
シフトレジスタ６０４への格納方法を説明する図であ
り、（ａ）はＡＢＳリニアエンコーダの電源が投入され
た直後の状態を説明する図であり、（ｂ）はＡＢＳコー
ド検出器６０１ａ、６０１ｂが図中Ｘ方向に１ｂｉｔだ
け変位した状態を説明する図であり、（ｃ）はＡＢＳコ
ード検出器６０１ａ、６０１ｂが図中Ｘ方向と反対方向
に１ｂｉｔだけ変位した状態を説明する図である。

【図１１】従来のＡＢＳリニアエンコーダの概略構成の
平面図である。

【図１２】スライダを動かすことなく初期位置を検出で
きるＡＢＳリニアエンコーダの概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１００，６００，１２０１ 検出ヘッド １０１，６０１ａ，６０１ｂ，１２０３ ＡＢＳコード
検出器 １０２，６０３，１２０２ 信号処理回路 １０３，６０４，１２０４ シフトレジスタ １０３ａ，６０４ａ 最後尾 １０４，６０５，６０６，１２０６ 変換回路 ２００，７００，８００ 案内機構 ２０１，７０１ 検出器微動機構 ６０１ 検出器の対 ６０２ マーカ検出器 ６０４ｂ 先頭 ６０７，１２００ シリアルアブソリュートスケール ６０８，１２０５ ＡＢＳコード ６０８ａ，６０９ａ，１２０５ａ 金属蒸着膜部分 ６０８ｂ，６０９ｂ，１２０５ｂ 非蒸着部分 ６０９ インクレメンタルコード ６１０ シフトレジスタ制御信号発生回路 １１００，１２０７ ＡＢＳリニアエンコーダ １１０１ スケールホルダ １１０２ スライダ １１０３ ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 豊 茨城県つくば市上横場430番地の１ 株式 会社ミツトヨ内 (72)発明者 岡本 清和 茨城県つくば市上横場430番地の１ 株式 会社ミツトヨ内 Ｆターム(参考） 2F077 AA37 AA43 CC02 CC10 NN05 NN30 PP19 QQ03 QQ13 QQ15 RR02 RR03 RR23 TT67 VV01 2F103 BA31 BA43 CA01 CA02 DA06 DA11 DA12 EA15 EB16 EB21 EB33 ED16 FA12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の語長の２値情報で構成された位置
   情報を表すアブソリュートコードが直線方向に記録され
   たスケールと、前記アブソリュートコードから前記位置
   情報を検出する検出手段及び前記検出手段が検出した位
   置情報を記録する直列レジスタを備えるスライダであっ
   て、前記スケール上を前記直線方向に移動する前記スラ
   イダとを備える直線位置絶対値検出器において、前記ス
   ライダが前記スケールに対して相対的に静止していると
   きに、前記検出手段は前記所定の語長に相当する距離を
   前記直線方向に変位して前記位置情報を検出し、前記直
   列レジスタは前記検出した位置情報を前記スライダの移
   動の初期位置として記憶することを特徴とする直線位置
   絶対値検出器。
2. 【請求項２】 前記スケールは前記直線方向に他の２値
   情報を表す０及び１が交互に連続するインクレメンタル
   コードを記録し、前記検出手段は前記直列レジスタの前
   記直線方向に関する最後尾と接続された第１の検出器及
   び前記直列レジスタの前記直線方向に関する先頭と接続
   された第２の検出器を備え、前記スライダは前記検出手
   段と連結された他の検出手段を備え、前記第１及び第２
   の検出器は夫々前記位置情報を検出し、前記他の検出手
   段は前記検出手段の変位方向を判別するために前記他の
   ２値情報を検出し、且つ前記検出した他の２値情報に基
   づいて前記第１及び第２の検出器が検出した前記位置情
   報のいずれか１つを前記直列レジスタに記憶させること
   を特徴とする請求項１記載の直線位置絶対値検出器。
3. 【請求項３】 前記スライダが前記スケールに対して相
   対的に静止しているときは電源投入時であって、前記検
   出手段は前記直線方向及び前記直線方向とは反対の方向
   のいずれか１方向にのみ変位することを特徴とする請求
   項１又は２記載の直線位置絶対値検出器。
4. 【請求項４】 前記検出手段はフリップフロップ変位機
   構により変位することを特徴とする請求項３記載の直線
   位置絶対値検出器。
5. 【請求項５】 前記スライダが前記スケールに対して相
   対的に静止しているときは電源投入時であって、前記検
   出手段は前記直線方向に１往復することを特徴とする請
   求項１記載の直線位置絶対検出器。
6. 【請求項６】 前記検出手段はＰＺＴに対する電圧印加
   及び除去、磁歪素子に対する磁界印加及び除去、並びに
   電磁ソレノイドへの電流印加及び除去の少なくともいず
   れか１つにより変位することを特徴とする請求項５記載
   の直線位置絶対値検出器。