JP2003057072A - リニアエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のスケール片により構成されたスケール
を有するリニアエンコーダで、スケール片間の隙間の位
置を実機上で正確に計測する。 【解決手段】 スケールに対して相対移動するスライダ
に固定された検出部より、スケール目盛に対応した周期
を有する信号を受信する。この信号は、振幅が同一で、
９０°ずつ位相のずれた４つの信号である。この周期信
号より、目盛に対応した周期成分を有さず、スケール片
間の隙間にだけ対応して変化するような評価関数Ｇ１，
Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を算出する。評価関数Ｇ１は、前記４
つの周期信号の総和として得られ、この関数が所定の値
ＴＨ１となったスライダ位置に基づきスケール片間の隙
間位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部材間の相対的な
直線位置の検出を行うリニアエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械、産業機械などにおいて、ワー
クを載置するテーブルや工具を保持するヘッドの直線上
の移動量または位置を検出するリニアエンコーダが知ら
れている。このリニアエンコーダには一般的に光学式と
磁気式とがある。図１は、これらの方式に共通する従来
のリニアエンコーダの一例を示す概略構造図であり、図
示矢印方向に移動するテーブル５と、長手方向がテーブ
ル５の移動方向と平行になるように配設されたスケール
ユニット１と、テーブル５と共に移動するスライダ３
と、スライダ３から出力される位置信号Ｓを位置データ
ＰＤに変換して出力する信号処理部６とで構成されてい
る。スケールユニット１内には、光学的、あるいは磁気
的な目盛が施されたスケール２が含まれており、この目
盛をスライダ３の内部に具備された検出部４によって、
光学的、あるいは磁気的に検出するようになっている。

【０００３】次に、リニアエンコーダを用いて長いスト
ローク長を検出する場合の構成例について説明する。リ
ニアエンコーダでは、必要な測定長に合わせてスケール
の長さが決められるが、製造設備や運搬上の問題によ
り、１本で３ｍを超えるような長いスケールを適用する
のは困難である。そこで、複数本のスケールユニットを
長手方向に直列に設置して、長い測定長に対応する方法
が提案されている。

【０００４】以下に、その一例を説明する。図２は、２
本のスケールユニットを長手方向に配置した場合の概略
構造図である。同一構成箇所は同符号を付して説明を省
略する。この構成例では、２本のスケールユニット１ａ
と１ｂが長手方向に配置されている。２本のスケールユ
ニット内には、それぞれスケール片２ａと２ｂが含まれ
ている。二つのスケール片が、個々のスケール片の長さ
より長いスケールを構成する。一方、テーブル５側に
は、２つのスライダ３ａ、３ｂが、ある間隔を隔てて取
付けられている。スケール片に施された目盛は、検出部
４ａ、４ｂで読み取られ、スライダ３ａ、３ｂから２組
の位置信号Ｓ１，Ｓ２として信号処理部６に出力され
る。ただし、この位置信号Ｓ１，Ｓ２はそれぞれひとつ
の信号とは限らず、通常は、スライダの移動によってｓ
ｉｎ状に変化する周期信号とｃｏｓ状に変化する周期信
号との２つ周期信号が含まれていたり、さらにｓｉｎ、
ｃｏｓに対して逆位相の周期信号、つまり−ｓｉｎ、−
ｃｏｓ状の信号を加えた４つの周期信号が含まれていた
りする。また、スケールとスライダに異なった周期の複
数の周期信号を得る検出部がある場合は、さらに多くの
位置信号からなる場合もある。信号処理部６では、それ
ぞれのスライダからの位置信号Ｓ１，Ｓ２と、テーブル
のおよその位置を示す概テーブル位置データＰＴＡＢを
元に、正確な位置データＰＤを出力する。

【０００５】次に信号処理部６の処理例を図３を用いて
説明する。スライダ３ａからの位置信号Ｓ１とスライダ
３ｂからの位置信号Ｓ２は位置演算部に入力されてそれ
ぞれのスライダの位置データＳＤ１、ＳＤ２に変換され
る。一方、スライダ間隔記憶部１３には、あらかじめ２
つのスライダの間隔が記憶されており、スケールオフセ
ット記憶部１５にはあらかじめ２本のスケール片の位置
オフセットが記憶されている。また、スケール隙間位置
記憶部２０には、あらかじめ２本のスケール片とスケー
ル片の隙間の位置が記憶されている。使用ユニット判定
部１６には、スケール隙間位置記憶部２０のデータに基
づいて求められた、テーブルの位置とその時にどのスケ
ール片とスライダを有効にするかの関係が記憶されてお
り、重み係数判定部１７には、スケール隙間位置記憶部
２０のデータに基づいて求められた、テーブルの位置と
その時に２つのスライダのデータに与えるべき重みの値
が記憶されている。

【０００６】実際の処理例について図３と図４を用いて
説明する。図２でテーブルが左端から右端まで移動する
場合を、図４の位置Ｐ１〜Ｐ７に対応させて示す。図４
の横軸は、図２のテーブル位置を示している。

【０００７】まず、位置Ｐ１〜Ｐ２の区間は、２つのス
ライダが共にスケール片２ａに対向している。したがっ
てスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール片２ａに
対して位置検出可能でありスケール片２ａに対して有効
領域である。使用ユニット判定部にはあらかじめ、この
区間のテーブル位置においては、２つのスライダがスケ
ール片２ａに対して有効であることが記憶されており位
置演算部で計算された２つの位置データが重み付け演算
部に送られる。ただし、ここで、スライダ３ｂからの位
置データはスライダ３ａからの位置データに対して、２
つのスライダの間隔の分だけずれている。前述のように
この距離はあらかじめスライダ間隔記憶部に記憶されて
いる。そこで使用ユニット判定部ではこの距離分をそれ
ぞれのスライダの位置データに加味するように働く。

【０００８】以下に具体的に説明する。例として、位置
データの増加方向がテーブルが右に進む方向とし、ま
た、テーブル位置基準を２つのスライダの中心点に取る
場合を想定すると、スライダ３ａからの位置データは、
テーブル位置基準から見るとスライダ間隔の１／２だけ
小さい値が出力される。同様にスライダ３ｂからの位置
データはスライダ間隔の１／２だけ大きい値が出力され
る。そこで、使用ユニット判定部１６はスライダ３ａの
位置データに加算器９によってスライダ間隔の１／２を
加えてテーブル位置基準の値に修正する。同様に、使用
ユニット判定部１６はスライダ３ｂの位置データに加算
器１０によってスライダ間隔の１／２を減じてテーブル
位置基準の値に修正する。この動作によって、重み付け
演算部には、テーブル位置基準に修正された２つのスラ
イダの位置データが送信される。

【０００９】この領域での重み係数について説明する。
重み係数判定部１７には図４に示す重み係数のように、
あらかじめこの領域に相当するテーブル位置では、スラ
イダ３ａに対する重み係数が１であり、スライダ３ｂに
対する重み係数が０であるように記憶されている。重み
係数判定部１７ではこの領域に相当する概テーブル位置
データＰＴＡＢの入力の場合、重み付け判定部に対し
て、それぞれのスライダの重み係数を出力する。

【００１０】結果的にこの領域では、重み付け判定部は
スライダ３ａ、３ｂの重み係数が１、０であることか
ら、スライダ３ｂからの位置データＳＤ２’は位置デー
タＰＤに寄与せず、スライダ３ａからの位置データＳＤ
１’を位置データＰＤとして出力する。

【００１１】次に、位置Ｐ２〜Ｐ３の区間では、スライ
ダ３ａはスケール片２ａに対向しているが、スライダ３
ｂはスケール片の隙間にさしかかる。したがってスライ
ダ３ｂは位置検出不可能となり無効領域である。使用ユ
ニット判定部にはあらかじめ、この区間のテーブル位置
においては、スライダ３ｂは無効であることが記憶され
ておりスライダ無効情報が、重み付け演算部に送られス
ライダ３ｂのデータが誤って使用されないようにしてい
る。一方、位置演算部で計算された２つの位置データは
位置Ｐ１〜Ｐ２の区間と同様に、加算器によってテーブ
ル位置基準に修正されて重み付け演算部に送られる。

【００１２】次に、位置Ｐ３〜Ｐ５の区間では、スライ
ダ３ａはスケール片２ａに対向しており、スライダ３ｂ
はスケール片２ｂに対向し始めている。したがってスラ
イダ３ａはスケール片２ａに対して位置検出可能であり
スライダ３ｂはスケール片２ｂに対して位置検出可能で
ある。使用ユニット判定部にはあらかじめ、この区間の
テーブル位置においては、スライダ３ａはスケール片２
ａに、またスライダ３ｂはスケール片２ｂに対して有効
であることが記憶されている。ただし、ここで、スケー
ル片２ｂの原点とスケール片２ａの原点の間隔距離分だ
け読取値を修正しないと２つのスケール片から読み取っ
た位置データの連続性が保たれない。スケールオフセッ
ト記憶部には前述のように２つのスケール片の原点の間
隔距離が記憶されている。そこで使用ユニット判定部で
はこの距離分をそれぞれのスライダの位置データに加味
するように働く。

【００１３】例として、それぞれのスケール片の左端が
原点であった場合、スライダ３ｂがスケール片２ａから
読み取った位置データに対して、スライダ３ｂがスケー
ル片２ｂから読み取った位置データには、２つのスケー
ル片の原点間の距離分だけ加算する。なお、原点の位置
は必ずしもスケール片左端とは限らないので使用するス
ケール片に合わせて設定する必要がある。

【００１４】したがってこの領域では、使用ユニット判
定部はスライダ３ｂに対して、前述のスライダ間隔に関
する修正分とスケール片の原点距離に関する修正分を加
算器によって加算し重み付け演算部に送信する。この領
域の重み係数について説明する。この領域ではＰ３から
Ｐ５に向かってスライダ３ａの重み係数を１から０に向
かって減じ、スライダ３ｂの重み係数を０から１に向か
って増加させている。テーブル位置とこの重み係数との
関係は重み係数判定部１７に記録されており、概テーブ
ル位置データＰＴＡＢの入力によりその位置に対応した
重み係数を重み付け演算部に出力する。重み付け演算部
では２つのスライダ位置データにそれぞれ重み付けした
ものを位置データとして出力する。

【００１５】次に位置Ｐ５〜Ｐ６区間においては、スラ
イダ３ａはスケール片の隙間になるので読取不可能とな
り、使用ユニット判定部ではスライダ３ａが無効である
情報を重み付け判定部に送る。また、この区間での重み
係数はスライダ３ａが０でスライダ３ｂが１となってお
りスライダ３ｂからの位置データが結果的に重み付け演
算部から出力される。

【００１６】位置Ｐ６〜Ｐ７区間においては、２つのス
ライダが共にスケール片２ｂに対向している。したがっ
てスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール片２ｂに
対して位置検出可能でありスケール片２ｂに対して有効
領域である。使用ユニット判定部にはあらかじめ、この
区間のテーブル位置においては、２つのスライダがスケ
ール片２ａに対して有効であることが記憶されており位
置演算部で計算された２つの位置データが重み付け演算
部に送られる。この領域では、２つのスライダのスライ
ダ間隔に関する補正と、両方のスライダに対してスケー
ル片２ｂのオフセットが加算器によって加えられてか
ら、重み付け演算部に送られる。また、重み係数につい
ては、スライダ３ａが０でスライダ３ｂが１となってお
りスライダ３ｂからの位置データが結果的に重み付け演
算部から出力される。このような処理によって、複数の
スライダを用いて、複数のスケール片からの位置データ
を滑らかにつなぎ、長ストロークの位置検出をすること
ができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような構成のリ
ニアエンコーダで、全長に渡って連続した位置データを
求めるためには、使用ユニットの判定と重み係数の判定
を正確に行う必要があり、そのためには、２本のスケー
ル片の隙間の位置や、隙間の大きさを正確にスケール隙
間位置記憶部２０に記憶しておく必要がある。理想的に
は、設計値通りの正確な位置にスライダを取り付け、ま
た、複数のスケール片も設計値通りの正確な位置関係で
機械に取り付ける必要がある。また、取付後に測定器等
で物理的に測定してその値を設定することも可能である
が、スケールは機械の内部に組み込まれるために、正確
な測定は困難である。

【００１８】本発明は上記課題を解決するために、スラ
イダやスケールを機械に取り付けた後で、複数のスケー
ル片の間の隙間の位置や大きさを正確に測定することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明のリニアエンコーダは、複数のスケール片
で構成されたスケールの、スケール片間の隙間の位置や
大きさを測定するために、位置測定のための周期信号を
用い評価関数を生成している。

【００２０】この評価関数は、前記位置測定のための周
期信号に含まれる、スケール目盛に相当する周期成分を
ほぼ含まない関数とすることができる。これによれば、
隙間による指示値の変化を精度良く検出することがで
き、隙間の検出精度が向上する。

【００２１】また、スケール片間の隙間を検出する動作
をあらかじめ記憶し、必要に応じて隙間検出動作を実行
させるようにすることができる。

【００２２】さらに、検出された隙間の情報を記憶して
おくことができ、この記憶された情報に基づき位置検出
のための信号処理を精度よく行うことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明実施の形態を図面に
従って説明する。スケールやテーブルなどの構成は、す
でに、図１に示した構成とほぼ同じである。信号処理部
の構成は、前述した図３の構成に比して、図５の構成を
有している。図５について、すでに述べた構成について
は、同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施形
態では、２組の位置信号Ｓ１，Ｓ２と概テーブル位置デ
ータＰＴＡＢを入力とするスケール隙間位置検出部２１
が設けられている。以下にそれらを用いて２つのスケー
ル片の隙間の位置や大きさを計測する方法を説明する。

【００２４】図６は、位置信号Ｓ１、あるいは位置信号
Ｓ２を構成する周期信号を表している。位置信号Ｓ１，
Ｓ２のそれぞれは、ｃｏｓ、ｓｉｎ、−ｃｏｓ、−ｓｉ
ｎ（それぞれ、ａ相、ｂ相、ａ／相、ｂ／相と呼ぶ）の
４つの周期信号より構成されている。この４つの変位信
号を得るための信号検出部が、スケール片とスケール片
の隙間を通過するときの、それぞれの周期信号の挙動を
表している。本図では例として周期信号の周期が１であ
り信号検出部の幅が２であり、スケール片とスケール片
との隙間が４である場合を表している。図中Ａ１、Ａ５
で示される領域では、４つの信号検出部はスケール片に
対向しており、それぞれ一定の振幅とオフセットを維持
している。Ａ２、Ａ４の領域では信号検出部がスケール
片とスケール片の隙間の両方にまたがっている。したが
って、振幅が減少していくと共にスケール片上の格子を
通らずに光が直接、受光素子に入射するため、オフセッ
トが増加している。Ａ３の領域では信号検出部が完全に
スケール片の無い部分に対向しているため、振幅は現れ
ず光量も最大値となる。

【００２５】次に、スケール片の隙間の位置を検出する
方法について説明する。方法としては、ひとつ以上の周
期信号によって変化する評価関数を定めて、その評価関
数がある状態になったときの位置を検出することによっ
て可能となる。簡単な方法としては周期信号の内あるひ
とつの信号、例えば、ａ相信号がある光量以上になった
時の位置、そして、再びある光量以下になったときの位
置を求めそれらの中点を計算することによってスケール
隙間の中心位置をおよそ求めることも可能であるが、厳
密には左右非対称であり特に信号の周期が大きくなると
その量は顕著となる。また、評価関数として見た場合、
信号の振幅が大きいため何らかの原因で誤った場所で隙
間であると認識する可能性がある。

【００２６】したがって、評価関数としては、複数の信
号の演算結果を用いること、そして、通常の位置ではな
るべく一定のレベルとなる信号であることが望ましい。
そこで、ここでは、例として、互いに９０°位相の異な
る４つの信号ａ、ｂ、ａ／、ｂ／を使った３種の評価関
数を、図７を使って、説明する。評価関数Ｇ１は、Ｇ１
＝ａ＋ｂ＋ａ／＋ｂ／によって得られるものであり、通
常の場所、つまり信号検出部がスケール片に対向してい
る場所では、一定値を示す。しかし、スケール片の隙間
の部分にさしかかるとそれぞれの信号の光量が増加する
ため、評価関数Ｇ１は大きくなる。したがって、しきい
値ＴＨ１を用いて評価関数Ｇ１を判定することにより、
正確にスケール片間の隙間の位置を知ることができる。
なお、この評価関数Ｇ１がスケール隙間部分で取る値
は、発光部の光量等により変わることがあるため、しき
い値ＴＨ１をあらかじめ適切な位置にセットしたり、発
光部の光量等に合わせて変更できるようにすることも考
えられる。また、図から分かるように評価関数Ｇ１は、
ほぼ−２．０の位置でしきい値を超えて、ほぼ２．０の
位置で再びしきい値以下にもどる。つまり、しきい値を
超えている長さは、ほぼ４である。この値は隙間の大き
さに対応しており、隙間が大きくなるとしきい値を超え
ている長さも増える。したがって、実際の隙間の大きさ
と、しきい値を超えている長さとの関係を事前に求めて
おけば、しきい値を超えている長さから実際の隙間の大
きさを求めることができる。また、隙間の位置は、評価
関数としきい値が交差する２点の中点とすることができ
る。また、隙間の位置は、評価関数としきい値が交差す
る２点の中点とすることができる。なお、以下に様々な
評価関数を用いた隙間位置の検出方法を説明するが、こ
の方法と同様なやり方で、隙間の大きさも求めることが
できる。

【００２７】次に、評価関数Ｇ２を用いた場合を説明す
る。評価関数Ｇ２は、（ａ−ａ／）と（ｂ−ｂ／）の２
乗和である。この評価関数も、通常の場所では、一定値
を示す。しかし、スケール片の隙間の部分にさしかかる
とそれぞれ信号の振幅が減少するため、評価関数Ｇ２は
減少し、ゼロになる。したがって、しきい値ＴＨ２を用
いて評価関数Ｇ２を判定することにより、正確にスケー
ル片間の隙間の位置を知ることができる。

【００２８】次に、評価関数Ｇ３を用いた場合を説明す
る。評価関数Ｇ３は、（ａ−ａ／）、（ｂ−ｂ／）、そ
れぞれの絶対値の和である。この評価関数は、通常の場
所では、ある一定の範囲の中で変動している、しかし、
スケール片の隙間の部分にさしかかるとそれぞれ信号の
振幅が減少するため、評価関数Ｇ３は減少し、ゼロにな
る。従って、しきい値ＴＨ２を用いて評価関数Ｇ３を判
定することにより、正確にスケール片間の隙間の位置を
知ることができる。なお、この評価関数Ｇ３の長所とし
て、データ処理上で２乗の計算が不要であること、そし
て、スケール片の隙間では、評価関数がほぼゼロとなる
ことにより、上述の評価関数Ｇ１のように発光部の光量
等に影響を受けることが無い等があげられる。

【００２９】また、評価関数は場合によっては原信号の
影響を受け細かい増減を含む場合がある。その場合は、
何らかのフィルタリング機能を付加したり、検出信号の
オン時とオフ時のしきい値を変えるシュミットトリガ機
能を付加することによって、細かい増減の影響を排除す
ることも可能である。

【００３０】次に、複数の変位検出部がスケール長手方
向に関して、異なった位置に検出部が配置されている場
合について説明する。図８は、その一例の周期信号を表
している。図では、ａ相とｂ相の対は変位方向に対して
同じ位置に配置されている、また、ａ／相とｂ／相の対
も変位方向に対して同じ位置に配置されている。ただ
し、それぞれの対どうしは変位方向に３ずれた位置に配
置されている。したがって、図１においてスライダが右
に移動する場合、ａ相とｂ相とが、スケール片の隙間に
入り始めることで振幅が減少し始める位置から３あと
に、ａ／相、ｂ／相が減少し始める。つまりスケール隙
間による振幅やオフセットの変化がちょうど３ずれた形
となっている。

【００３１】このような配置の検出部に対応する評価信
号を図９を用いて説明する。評価関数Ｇ４は、ａ＋ｂ＋
ａ／＋ｂ／の式によってもとめられる。したがって、し
きい値ＴＨ４によって判定することにより、スケール隙
間の位置を求めることができる。また、評価関数Ｇ５は
（ａ−ａ／）＋（ｂ−ｂ／）の式によって求められる。
したがって、しきい値ＴＨ５によって判定することによ
り、スケール隙間の位置を求めることができる。評価関
数の例としては、他にも、それぞれの信号同士の演算に
よって一番適切なものを選べばよい。このように、評価
関数を、あるしきい値や特定の条件によって判定するこ
とにより、スケール片の隙間位置を検出する。

【００３２】上記の機能を用いて、実際にスケール隙間
位置を設定する方法を具体的に説明する。まず、図１で
テーブルが左端に位置するとき設定機能をスタートさせ
ると共に、テーブルを右方向に移動させる。スライダ３
ｂがスケール片間の隙間にさしかかると周期信号の振幅
やオフセットが変化することにより、評価関数も変化し
あらかじめ決められたしきい値を超える。スケール隙間
位置検出部２１ではこのときの概テーブル位置データＰ
ＴＡＢを記憶する。さらにテーブルを移動させてスライ
ダ３ｂがスケール隙間を通り過ぎてスケール片２ｂに対
向し始めると、周期信号の振幅やオフセットが通常の状
態に遷移することにより、評価関数は再びしきい値を超
えて元の状態に戻る。スケール隙間位置検出部２１では
このときの概テーブル位置データＰＴＡＢを再び記憶す
る。ここで記憶された２カ所の概テーブル位置データＰ
ＴＡＢの中点がスケール隙間位置の中心である。この値
はスケール隙間位置記憶部２０に送られて記憶される。
このようにスライダ３ｂとスケール隙間位置との関係が
求められ記憶される。さらにテーブルが右に進むと今度
は、スライダ３ａがスケール片間の隙間にさしかかり、
前述のスライダ３ｂの場合と同様に処理が行われ、スラ
イダ３ａとスケール隙間位置との関係が求められる。な
お、ここでは、２つのスライダ３ａ、３ｂそれぞれに対
して、スケール隙間位置を求める方法を説明したが、そ
の代わりに、この機能で求めたスライダ３ｂとスケール
隙間の中心の関係と、あらかじめスライダ間隔記憶部に
記憶されている２つのスライダの距離からスライダ３ａ
とスケール隙間の中心との位置関係を求めることも可能
である。

【００３３】次に、一連の上記スケール隙間位置検出と
設定が、テーブル制御装置と連動して自動的に行われる
装置に関して説明する。ブロック図を図１０に示す。本
実施形態では、テーブル制御装置に対してスケール隙間
位置自動設定コマンドＡＧＳを指令すると、以下のよう
なステップで自動測定を実行する。

【００３４】［ステップ１］テーブルは２つのスライダ
がスケール片２ａに対向する位置に移動する ［ステップ２］テーブルは右方向に移動しながら信号処
理部に対してスケール隙間位置計測指令ＳＧＣを送る。
その指令によって、スライダ間隔検出部はスライダから
の周期信号を観測してそれらの評価関数があらかじめ決
められたしきい値をクロスする時の概テーブル位置デー
タを記憶することにより、スケール隙間位置を検出する ［ステップ３］スケール隙間位置が検出できたら、スケ
ール隙間位置記憶部２０にデータを記憶させる ［ステップ４］スケール隙間位置の設定が完了したら、
テーブルの移動を停止する。

【００３５】上述のような機能により、実際の機械にリ
ニアエンコーダを取り付けた後で、正確に、かつ、自動
的にスケール隙間位置を計測し設定することができるた
め、テーブルの位置検出の高精度化と省力化が実現でき
る。また、保守上の理由からスケール片やスライダを交
換した場合でも特別な測定装置無しで正確なスケール隙
間位置の設定ができるため、ユーザ先での設定等も誤り
なく自動的に実施することができる。さらに、本発明
は、特別なハードウェアを付加することなくソフトウェ
ア処理の追加で実現可能なので、コストアップも無い。

【００３６】なお、実施形態の説明では、スライダとス
ケール片が２つの例を説明したが、個数は限定されるも
のではなく、それぞれが２つ以上のシステムにも対応可
能であるし、逆にスライダがひとつの場合でも利用可能
である。

【００３７】また、本実施形態においては隙間の位置、
大きさの双方を算出する装置について説明した。しか
し、位置、大きさの一方を単独に算出することも可能で
ある。例えば、装置の構造上一方が設計値を用いて十分
な精度を得られる場合他方のみを算出するようにでき
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明のリニアエンコーダによれば、複
数のスケール片によって位置を検出する場合に必要なス
ケール片間の隙間の位置を実機上で正確かつ簡単に計測
し設定することができるので、テーブルの位置検出の高
精度化と省力化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リニアエンコーダの基本構成を示す図である。

【図２】スケール片を複数使用してスケールを構成した
リニアエンコーダの構成を示す図である。

【図３】従来のリニアエンコーダの信号処理部の構成ブ
ロック図である。

【図４】図２に示すリニアエンコーダの測定原理を説明
する図である。

【図５】本実施形態のリニアエンコーダの信号処理部の
構成ブロック図である。

【図６】リニアエンコーダの位置測定用周期信号の例を
示す図であり、特にスケール片の隙間およびその前後を
示す図である。

【図７】図６の周期信号を元にした評価関数の例を示す
図である。

【図８】リニアエンコーダの位置測定用周期信号の他の
例を示す図である。

【図９】図８の周期信号を元にした評価関数の例を示す
図である。

【図１０】本実施形態のリニアエンコーダの制御部の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ スケールユニット ２，２ａ，２ｂ スケール片 ３，３ａ，３ｂ スライダ ４，４ａ，４ｂ 検出部 ５ テーブル ６，２６，３６ 信号処理部 ７ 位置演算部 ８ 位置演算部 ９ 加算器 １０ 加算器 １１ 重み付け演算部 １３ スライダ間隔記憶部 １５ スケールオフセット記憶部 １６ 使用ユニット判定部 １７ 重み係数判定部 １８ 制御装置 １９ テーブル駆動部 ２０ スケール隙間位置記憶部 ２１ スケール隙間位置検出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F077 AA11 CC02 CC08 NN05 QQ05 QQ06 TT66

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目盛が形成されたスケール片を長手方向
   に複数配列して形成したスケールと、 前記スケールの長手方向に前記スケールと相対移動する
   スライダ上に配置され、前記目盛に対応した電気信号を
   出力する検出部と、 前記検出部の電気信号に基づき前記スケールに対する前
   記スライダの位置を算出する位置算出部と、 を有するリニアエンコーダであって、前記検出部の出力
   する電気信号に基づき隣り合うスケール片の隙間の位置
   および隙間の大きさのうち、少なくとも一方を検出する
   隙間検出部、を有するリニアエンコーダ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のリニアエンコーダであ
   って、 前記検出部の出力する電気信号は複数の周期信号を含
   み、 前記スライダを移動させて得られる前記複数の周期信号
   を合成して評価関数を生成し、この評価関数の変化に基
   づき隣り合うスケール片の隙間の位置および隙間の大き
   さのうち、少なくとも一方を検出する隙間検出部、を有
   するリニアエンコーダ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のリニアエンコーダであ
   って、前記複数の周期信号は、位相が９０°ずつ相違す
   る４個の周期信号であり、前記評価関数は、前記４個の
   周期信号の和である、リニアエンコーダ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のリニアエンコーダであ
   って、前記複数の周期信号は、位相が９０°ずつ相違す
   る４個の周期信号であり、前記評価関数は、前記４個の
   うち位相が１８０°異なる信号同士の差の２乗の和であ
   る、リニアエンコーダ。
5. 【請求項５】 請求項２に記載のリニアエンコーダであ
   って、前記複数の周期信号は、位相が９０°ずつ相違す
   る４個の周期信号であり、前記評価関数は、前記４個の
   うち位相が１８０°異なる信号同士の差の絶対値の和で
   ある、リニアエンコーダ。
6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれかに記載のリニア
   エンコーダであって、前記隙間検出部は、前記評価関数
   が所定のしきい値となる２カ所のスライダ位置に基づき
   隙間の位置もしくは隙間の大きさのうち、少なくとも一
   方を算出するものである、リニアエンコーダ。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載のリニア
   エンコーダであって、スライダを前記スケール片の隙間
   を含む範囲で移動させ、その間前記検出部の出力する周
   期信号を受信して前記評価関数を算出し、算出された評
   価関数に基づき前記スケール片の隙間の位置および隙間
   の大きさのうち、少なくとも一方を検出する、一連の動
   作を行うためのプログラムを記憶し、隙間検出の指令に
   基づき、前記プログラムに従い一連の動作を行う、リニ
   アエンコーダ。
8. 【請求項８】 請求項２〜７のいずれかに記載のリニア
   エンコーダであって、 あらかじめ前記評価関数が所定のしきい値となる２カ所
   のスライダの位置間隔と、前記隣り合うスケール片の隙
   間の大きさとの関係を記憶する記憶部、を有し、 前記隙間検出部は、実際に前記評価関数が所定のしきい
   値となる２カ所のスライダの位置を測定し、これらの位
   置の間隔と前記記憶部に記憶されたスライダ位置と隙間
   の大きさとの関係から、実際の隙間の大きさを算出する
   ものである、リニアエンコーダ。