JP2014059297A - スケール装置、位置情報生成方法及び多軸ステージ装置 - Google Patents
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- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
Abstract
【解決手段】アブソリュートパターンを磁気的に記録したアブソリュートトラック11と、アブソリュートトラックの両側にインクリメンタル信号パターンを計測方向に対し逆方向に傾けて磁気的に記録したインクリメンタルトラック12A,12Bとを有するスケール本体10から、アブソリュートパターン検出ヘッド21とインクリメンタル信号検出ヘッド22A1,22A2,22B1,22B2により得られる各検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の絶対位置情報および相対位置情報を生成するとともに、計測方向と直交する方向への平行移動量情報とアジマス方向の回転角度情報を生成する。
【選択図】図1
Description
となり、これらにモデルに使った数値を入れると各点の力が得られ、これをリニアガイドの仕様に合わせると誤差となる変位が求まる。
となり、また、X軸が移動する場合の慣性モーメントのつり合いから
となる。
また、本発明に係るスケール装置において、上記スケール本体は、例えば、アブソリュートパターンを記録したアブソリュートトラックと、上記アブソリュートトラックの両側にインクリメンタル信号パターンを計測方向に対し傾けて記録したインクリメンタルトラックとを有し、上記スケール本体のアブソリュートトラックからアブソリュートパターンを検出する一つのアブソリュートパターン検出ヘッドと少なくとも上記インクリメンタルトラックからインクリメンタル信号を検出する少なくとも2個のインクリメンタル信号検出ヘッドを備え、上記演算処理部は、上記アブソリュートパターン検出ヘッドによる検出出力に基づいて絶対位置情報を生成するとともに、上記アブソリュートトラックを挟んで設けられた2つのインクリメンタルトラック上に位置する少なくとも2個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の相対位置情報と、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報の生成を行うものとすることができる。
300 スケール装置、310 ベース基板、311 支持台、312 支軸、313 球面軸受、314 傾斜板、315 取付板、321,322,323 スケール、331 アブソリュートパターン検出ヘッド、332,332B1,33B2 インクリメンタル信号検出ヘッド
Claims (29)
- 少なくとも2つのインクリメンタルトラックを有するスケール本体と、
上記インクリメンタルトラックからインクリメンタル信号を検出する2個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドと、
上記2個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の相対位置情報と、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報の生成を行う演算処理部と
を備えることを特徴とするスケール装置。 - 上記インクリメンタル信号検出ヘッドを3個以上備え、
上記演算処理部は、上記3個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、X,Y,Zの各軸方向の移動量情報と各軸回りの回転角度情報を生成することを特徴とする請求項1に記載のスケール装置。 - 上記スケール本体は、上記少なくとも2つのインクリメンタルトラックが磁気記録媒体に磁気記録された磁気スケールであり、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドは、磁気検出ヘッドであることを特徴とする請求項1又は請求項2の何れか1項に記載のスケール装置。 - 上記磁気検出ヘッドは、トンネル磁気効果素子であることを特徴とする請求項3に記載のスケール装置。
- 1つの支点により上記インクリメンタル信号検出ヘッドを揺動自在に支持する支持機構を備え、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドが振り子状に稼働されること特徴とする請求項1記載のスケール装置。 - 上記スケール本体は、アブソリュートパターンを記録したアブソリュートトラックと、上記アブソリュートトラックの両側にインクリメンタル信号パターンを計測方向に対し傾けて記録したインクリメンタルトラックとを有し、
上記スケール本体のアブソリュートトラックからアブソリュートパターンを検出する一つのアブソリュートパターン検出ヘッドと少なくとも上記インクリメンタルトラックからインクリメンタル信号を検出する少なくとも2個のインクリメンタル信号検出ヘッドを備え、
上記演算処理部は、上記アブソリュートパターン検出ヘッドによる検出出力に基づいて絶対位置情報を生成するとともに、上記アブソリュートトラックを挟んで設けられた2つのインクリメンタルトラック上に位置する少なくとも2個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の相対位置情報と、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報の生成を行うことを特徴とする請求項1記載のスケール装置。 - 上記インクリメンタル信号検出ヘッドを少なくとも3個備え、
上記演算処理部は、上記インクリメンタルトラック上の計測軸の計測方向に離れて位置する2つのインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報とアジマス方向の回転角度情報の生成を行うことを特徴とする請求項6記載のスケール装置 - 上記演算処理部は、さらに、上記少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドとスケール間の距離を上記インクリメンタル信号検出ヘッドにより検出される信号の大きさから算出し、Z方向の平行移動量情報とアオリ角度情報を生成することを特徴とする請求項7記載のスケール装置。
- 上記演算処理部は、上記少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力のスケールヘッド間距離の変化に対する変化を予め記録した補正テーブルを有することを特徴とする請求項7記載のスケール装置。
- 被測定装置に設置後に、上記少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力のスケールヘッド間距離の変化に対する変化情報を測定する測定手段と、該測定手段により得られた変化情報に基づく補正データを補正テーブルに書き込む補正データ記録手段を有することを特徴とする請求項3記載のスケール装置。
- 上記スケール本体は、アブソリュートパターン及びインクリメンタル信号パターンが磁気記録媒体に磁気記録された磁気スケールであり、
上記アブソリュートパターン検出ヘッド及びインクリメンタル信号検出ヘッドは、磁気検出ヘッドであることを特徴とする請求項3乃至請求項10の何れか1項に記載のスケール装置。 - 上記インクリメンタルトラックは、上記アブソリュートトラックの両側にインクリメンタル信号パターンを計測方向に対し45度逆方向に傾けて磁気的に記録したことを特徴とする請求項11記載のスケール装置。
- 上記磁気検出ヘッドは、トンネル磁気効果素子であることを特徴とする請求項11に記載のスケール装置。
- アブソリュートパターンをアブソリュートトラックと、上記アブソリュートトラックの両側にインクリメンタル信号パターンを計測方向に対し45度逆方向に傾けてインクリメンタルトラックとを有するスケール本体を各軸に備え、
演算処理部により、各軸のスケール本体のアブソリュートトラックからアブソリュートパターンを検出するアブソリュートパターン検出ヘッドによる検出出力に基づいて絶対位置情報を生成するとともに、上記インクリメンタルトラックから2個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドによりインクリメンタル信号を検出して、上記アブソリュートトラックを挟んで設けられた2つのインクリメンタルトラック上に位置する2個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の相対位置情報と、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報の生成を行い、
各軸のスケール本体から得られる位置データを補完しあって位置情報を得ることを特徴とする多軸ステージ装置。 - XYステージに上記スケール本体を2本以上取り付け、各軸のスケール本体から得られる位置データを補完しあって位置情報を得ることを特徴とする請求項14記載の多軸ステージ装置。
- XYZステージに上記スケール本体を3本以上取り付け、各軸のスケール本体から得られる位置データを補完しあって位置情報を得ることを特徴とする請求項14記載の多軸ステージ装置。
- 上記各軸のスケール本体から得られる位置データの内、当該測定軸以外の変位が予め設定された値を超えた場合にアラームを発生するアラーム発生手段を備えることを請求項14乃至請求項16の何れか1項に記載の多軸ステージ装置。
- 上記インクリメンタル信号検出ヘッドを3個以上備え、
上記演算処理部は、上記3個以上のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、X,Y,Zの各軸方向の移動量情報と各軸回りの回転角度情報を生成することを特徴とする請求項14に記載の多軸ステージ装置。 - 上記インクリメンタル信号検出ヘッドを少なくとも3個備え、
上記演算処理部は、上記インクリメンタルトラック上の計測軸の計測方向に離れて位置する2つのインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、上記計測方向と直交する方向への平行移動量情報とアジマス方向の回転角度情報の生成を行い、
各軸のスケール本体から得られる位置データを補完しあって位置情報を得ることを特徴とする請求項14記載の多軸ステージ装置。 - 上記スケール本体は、上記アブソリュートパターンをアブソリュートトラックと上記少なくとも2つのインクリメンタルトラックが磁気記録媒体に磁気記録された磁気スケールであり、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドは、磁気検出ヘッドであることを特徴とする請求項18又は請求項19の何れか1項に記載のスケール装置。 - 上記磁気検出ヘッドは、トンネル磁気効果素子であることを特徴とする請求項18に記載の多軸ステージ装置。
- インクリメンタルパターンを記録したインクリメンタルトラックを有するスケールと、
上記インクリメンタルパターンを検出するインクリメンタル信号検出ヘッドと、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドで検出されるインクリメンタル信号の大きさと、上記スケールとインクリメンタル信号検出ヘッド間の距離の関係を予め記録した補正テーブルと
を備えることを特徴としたスケール装置。 - さらに、上記スケールとインクリメンタル信号検出ヘッド間の距離に対応した複数の上記インクリメンタル信号と計測方向への移動距離の関係を補正する補正テーブル
を備えることを特徴とした請求項22記載のスケール装置。 - 少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力のスケールヘッド間距離の変化に対する変化を予め記録した補正テーブルを有し、
上記補正テーブルを用いて、上記少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドとスケール間の距離を上記インクリメンタル信号検出ヘッドにより検出される信号の大きさから算出し、Z方向の平行移動量情報とアオリ角度情報を生成することを特徴とする請求項23記載のスケール装置。 - 上記スケール本体は、上記インクリメンタルパターンが磁気記録媒体に磁気記録された磁気スケールであり、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドは、磁気検出ヘッドであることを特徴とする請求項22乃至請求項24の何れか1項に記載のスケール装置。 - インクリメンタルパターンを記録したインクリメンタルトラックを有するスケールと、
上記インクリメンタルパターンを検出するインクリメンタル信号検出ヘッドと、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドで検出されるインクリメンタル信号の大きさと、上記スケールとインクリメンタル信号検出ヘッド間の距離の関係を求める演算手段と
を備えることを特徴としたスケール装置。 - インクリメンタルパターンを記録したインクリメンタルトラックを有するスケールと上記インクリメンタルパターンを検出するインクリメンタル信号検出ヘッドとからなるスケール装置における位置情報生成方法であって、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドで検出されるインクリメンタル信号の大きさと、上記スケールとインクリメンタル信号検出ヘッド間の距離の関係を予め記録した補正テーブルを用いて、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力に基づいて、計測軸の計測方向の相対位置情報とともに、上記スケールとインクリメンタル信号検出ヘッド間の距離に応じた位置情報を生成することを特徴とする位置情報生成方法。 - 少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドによる検出出力のスケールヘッド間距離の変化に対する変化を予め記録した補正テーブルを用いて、上記少なくとも3個のインクリメンタル信号検出ヘッドとスケール間の距離を上記インクリメンタル信号検出ヘッドにより検出される信号の大きさから算出し、Z方向の平行移動量情報とアオリ角度情報を生成することを特徴とする請求項27記載の位置情報生成方法。
- 上記スケール本体は、上記インクリメンタルパターンが磁気記録媒体に磁気記録された磁気スケールであり、
上記インクリメンタル信号検出ヘッドは、磁気検出ヘッドであることを特徴とする請求項27又は請求項28の何れか1項に記載の位置情報生成方法。
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