JP2014228310A - リニア案内装置の位置検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造でスライダの移動位置を正確に検出することができるリニア案内装置の位置検出方法を提供する。【解決手段】レーザー光源１１によってガイドレール２１の表面紋様における図形特徴が明らかに現れるレーザーフレアーを得る。レーザーフレアーの特徴映像によってスライダのガイドレール２１に対する移動位置を算出して取得する。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば精密機械などに用いられるリニア案内装置においてスライド移動するスライダのレールに対する移動位置の検出方法に関する。

従来より、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御：Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤、ＣＮＣフライス盤、５軸加工機などの精密加工機械には、リニア案内装置におけるスライダのレールでの移動位置を正確に検出して精密的加工を行うために、スライダの移動分を検出する位置検出機構が用いられている。

リニア案内装置では、スライダにて加工するワークを載置支持して移動させるようにしているものであるが、スライダの移動位置を検出する機能を備えていないため、リニアモータの回転角度から変換して取得する或いは別の位置検出機構にてスライダの移動位置を検出するようにしなければならない。スライダの移動位置を検出するには、例えばレールに光学定規が取り付けられていると共に、その光学定規の目盛りを読み取るヘッドがスライダに設けられていることによってスライダの移動位置を検出する方法があるが、光学定規を製造・取り付けする手間が掛かる上に構成が煩雑になる。また、スライダの移動位置を磁気センサによって検出する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

台湾登録実用新案第３１６９５３号

磁気センサは磁石による磁界によってスライダの移動位置を検出することができるが、磁界はその周囲によって大きく影響され、検出値に大きなばらつきが生じるため、スライダの移動位置を正確に得ることは難しい問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でスライダの移動位置を正確に検出することができるリニア案内装置の位置検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るリニア案内装置の位置検出方法は、所定の方向に沿って長く延びて設けられたガイドレール、前記ガイドレールにスライド移動自在に配置されたスライダ、及び、前記ガイドレールに照射するように設けられたレーザー光源と、前記レーザー光源の照射光を光検出情報として検出し出力する光検出ユニットと、前記光検出ユニットからの前記光検出情報に基づいて前記スライダの前記ガイドレールに対する移動位置を算出して得るマイクロ処理ユニットとを有する位置検出装置を含み、前記位置検出装置が前記スライダに取り付けられてなるリニア案内装置を用意する（Ａ）ステップと、前記スライダを前記ガイドレールに対して所定の距離だけ動かす（Ｂ）ステップと、前記レーザー光源によって前記ガイドレールの表面紋様における図形特徴が明らかに現れるレーザーフレアーを得るように前記ガイドレール側に照射し前記ガイドレールにて反射させる（Ｃ）ステップと、前記光検出ユニットによって前記ガイドレールからの反射光を受け、前記ガイドレールの表面における図形特徴によるレーザーフレアーを取得する（Ｄ）ステップと、前記マイクロ処理ユニットにて前記ガイドレールの表面によるレーザーフレアーの特徴映像によって前記スライダの前記ガイドレールに対する移動位置を算出して取得する（Ｅ）ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、ガイドレールの表面の紋様図形に応じて異なるレーザーフレアーの特徴映像を得ることができるので、得られたレーザーフレアーの特徴映像に基づいてスライダの移動位置を算出して得ることができる。従って、従来技術のように光学スケールを取り付けるなどの手間が掛らずにすみ、製造コストを低減することができ簡易な構造でスライダの移動位置を正確に検出することができる。

実施の形態に係る位置検出方法の一例を概略的に説明するフローチャートである。 実施の形態に係る位置検出方法を実施する位置検出装置の一例が取り付けられたリニア案内装置を概略的に示す側面図である。 位置検出装置を用いて実施の形態に係る位置検出方法を実施する一例を説明する図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態）
図１は本実施の形態に係る位置検出方法の一例を概略的に説明するフローチャート、図２は本実施の形態に係る位置検出方法を実施する位置検出装置の一例が取り付けられたリニア案内装置を概略的に示す側面図、図３は位置検出装置を用いて本実施の形態に係る位置検出方法を実施する一例を説明する図である。

図２に示されているように、リニア案内装置２は概ね、所定の方向に沿って長く延びて設けられたガイドレール２１と、ガイドレール２１にスライド移動自在に配置されたスライダ２２と、位置検出装置１とを含んで構成されている。リニア案内装置２は、加工機を含んで自動化設備などのリニア運動をする機械に取り付けられるものである。

位置検出装置１は、この実施の形態では、スライダ２２に取り付けられており、図３に示されているように、レーザー光源１１と光検出ユニット１２とマイクロ処理ユニット１３と制御ユニット（図示せず）とを備えている。

レーザー光源１１は、ガイドレール２１に向かって照射するように設けられている。光検出ユニット１２は、レーザー光源１１からの照射光のガイドレール２１による反射光を光検出情報として検出し出力するように設けられており、光学部材１２１と光検知部材１２２とを有する。光学部材１２１は例えばフォーカスレンズや、グレーティング、コリメータレンズ、分光回折ミラーなどの光学素子である。光検知部材１２２は、ここではレーザー光源１１からの反射光を検出する光センサなどの光検出素子であり、被照射物の紋様特徴によるレーザーフレアーをデジタル信号に変換させるように構成される。マイクロ処理ユニット１３は、スライダ２２のガイドレール２１に対する移動位置を算出し、距離出力に変換させて出力するように構成される。

以上のように構成された位置検出装置１を用いてスライダ２２のガイドレールに対する移動位置を求める方法を、図１を参照して以下に説明する。

図１のフローチャートに示されているように、ステップ１００では、ガイドレール２１と、スライダ２２と、位置検出装置１とを含んでいるリニア案内装置２を構成する。

ステップ２００では、スライダ２２をガイドレール２１に対して所定の距離だけ動かす。

ステップ３００では、位置検出装置１のレーザー光源１１にてガイドレール２１の表面における図形特徴が明らかに現れるレーザーフレアーを得るようにガイドレール２１の表面を照射する。ガイドレール２１にてレーザー光源１１からの照射光が反射される。

ステップ４００では、光検出ユニット１２にてガイドレール２１からの反射光を受け、ガイドレール２１の表面における図形特徴によるレーザーフレアーを取得する。スライダ２２の移動位置によってガイドレール２１の表面における図形特徴が異なるので、レーザーフレアーによる特徴映像も異なる。なお、スライダ２２及びガイドレール２１は平行に設けられており、スライダ２２が移動してもスライダ２２がガイドレール２１に対する距離は常に一定なので、ガイドレール２１の紋様図形によるレーザーフレアーの特徴映像はスライダ２２の移動に関わらず常に安定して視認できる解像度を有する。

ステップ５００では、マイクロ処理ユニット１３にてガイドレール２１の表面によるレーザーフレアーの特徴映像によってスライダ２２のガイドレール２１に対する移動位置を算出し、距離出力に変換して制御ユニット（図示せず）にフィードバックする。以上により、スライダ２２のガイドレール２１に対する移動位置を正確に算出することができる。

この例では、マイクロ処理ユニット１３は絶対位置に基づいてスライダ２２の移動距離を比較して取得するようにしているが、増分の移動量を用いてスライダ２２の移動距離を比較して取得してもよい。

そして、マイクロ処理ユニット１３が絶対位置に基づいてスライダ２２の移動距離を得るようにする場合、更に絶対位置によるデータベースを作ってもよい。

ステップ６００では、ガイドレール２１の表面を複数の領域に分け、分割した領域ごとにレーザー光源による特徴映像を基準特徴映像として保存するデータベースを作成する。そして、スライダ２２のガイドレール２１に対する移動位置による特徴映像をデータベースに保存してある基準特徴映像と比較してスライダ２２の移動距離を得る。

一方、増分の移動量を用いる場合、ステップ７００では、マイクロ処理ユニット１３はスライダ２２が所定の距離だけ移動する直前の位置であるプレ位置によるプレ特徴映像を予め記憶するように構成される。そして、マイクロ処理ユニット１３にて前記スライダが所定の位置に到達したときのガイドレール２１による特徴映像をプレ特徴映像と比較して、スライダ２２の移動距離を算出して得る。

以上により、ガイドレール２１の表面の紋様図形に応じて異なるレーザーフレアーの特徴映像を得ることができるので、マイクロ処理ユニット１３は、得られたレーザーフレアーの特徴映像に基づいてスライダ２２の移動位置を算出して得ることができる。従って、従来技術のように光学スケールを取り付けるなどの手間が掛らずにすみ、製造コストを低減することができ、簡易な構造でスライダ２２の移動位置を正確に検出することができる。

本発明に係る位置検出方法は、例えば精密機械などに用いられるリニア案内装置においてスライダのレールに対する位置を検出するのに有用である。

１ 位置検出装置
１１ レーザー光源
１２ 光検出ユニット
１２１ 光学部材
１２２ 光検知部材
１３ マイクロ処理ユニット
２ リニア案内装置
２１ ガイドレール
２２ スライダ

Claims (3)

1. 所定の方向に沿って長く延びて設けられたガイドレール、前記ガイドレールにスライド移動自在に配置されたスライダ、及び、前記ガイドレールに照射するように設けられたレーザー光源と、前記レーザー光源の照射光を光検出情報として検出し出力する光検出ユニットと、前記光検出ユニットからの前記光検出情報に基づいて前記スライダの前記ガイドレールに対する移動位置を算出して得るマイクロ処理ユニットとを有する位置検出装置を含み、前記位置検出装置が前記スライダに取り付けられてなるリニア案内装置を用意する（Ａ）ステップと、
   前記スライダを前記ガイドレールに対して所定の距離だけ動かす（Ｂ）ステップと、
   前記レーザー光源によって前記ガイドレールの表面紋様における図形特徴が明らかに現れるレーザーフレアーを得るように前記ガイドレール側に照射し前記ガイドレールにて反射させる（Ｃ）ステップと、
   前記光検出ユニットによって前記ガイドレールからの反射光を受け、前記ガイドレールの表面における図形特徴によるレーザーフレアーを取得する（Ｄ）ステップと、
   前記マイクロ処理ユニットにて前記ガイドレールの表面によるレーザーフレアーの特徴映像によって前記スライダの前記ガイドレールに対する移動位置を算出して取得する（Ｅ）ステップとを有する
   リニア案内装置の位置検出方法。
2. 前記（Ｂ）ステップの前に更に、前記ガイドレールの表面を複数の領域に分け、分割した領域ごとに前記レーザー光源による特徴映像を基準特徴映像として得て保存するデータベースを作成する（Ｆ）ステップを有し、
   前記（Ｅ）ステップでは、前記スライダの前記ガイドレールに対する移動位置による特徴映像を前記データベースに保存してある前記基準特徴映像と比較して前記スライダの移動距離を算出して取得することを特徴とする
   請求項１に記載のリニア案内装置の位置検出方法。
3. 前記（Ｂ）ステップの前に更に、前記スライダが所定の距離だけ移動する直前の位置であるプレ位置によるプレ特徴映像を予め記憶するように前記マイクロ処理ユニットを構成する（Ｇ）ステップを有し、
   前記（Ｅ）ステップでは、前記マイクロ処理ユニットにて前記スライダが所定の位置に到達したときの前記ガイドレールによる特徴映像を前記プレ特徴映像と比較して、前記スライダの移動距離を算出して取得することを特徴とする
   請求項１に記載のリニア案内装置の位置検出方法。

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