JP3230789B2 - Optical position detector - Google Patents

Optical position detector

Info

Publication number
JP3230789B2
JP3230789B2 JP17838494A JP17838494A JP3230789B2 JP 3230789 B2 JP3230789 B2 JP 3230789B2 JP 17838494 A JP17838494 A JP 17838494A JP 17838494 A JP17838494 A JP 17838494A JP 3230789 B2 JP3230789 B2 JP 3230789B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
main scale
swing
scale
track
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17838494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0843134A (en
Inventor
圭司 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp filed Critical Okuma Corp
Priority to JP17838494A priority Critical patent/JP3230789B2/en
Publication of JPH0843134A publication Critical patent/JPH0843134A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3230789B2 publication Critical patent/JP3230789B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は工作機械等のテーブル等
が直線運動したときの位置を検出して位置データを出力
する光学式位置検出装置、特にその位置ずれを確実に検
出する光学式位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical position detecting device for detecting a position of a table or the like of a machine tool when a linear motion is made and outputting position data, and in particular, an optical position detecting device for surely detecting the positional deviation. It relates to a detection device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来の光学式位置検出装置と従
来の光学式位置検出装置を使った加工機を示した概略図
である。なお、紙面に垂直な方向をX軸、図の上下方向
をY軸、図の左右方向をZ軸と呼ぶ。一般的に光学式位
置検出装置は、目盛の記録されたメインスケール110
と、メインスケール110に対してその長手方向に相対
変位してメインスケール110上の目盛を読み取り、メ
インスケール110の長手方向に関する位置を検出する
機能を備えたスライダ120と、からなっている。光学
式位置検出装置のメインスケール110は、通常、加工
機のベッドと呼ばれる第1部材1に取付けられている。
そして、スライダ120は第1部材に対してZ方向つま
りメインスケールの長手方向に相対移動する第2部材2
に取り付けられている。さらに第2部材には加工用工具
3が取り付けられており所望の加工を行なう。このよう
な構成の加工機では、第1部材に対する第2部材のZ方
向の位置を光学式位置検出装置で検出し、検出した位置
データを制御装置で読み込み、モータ等のアクチュエー
タを使って第2部材を第1部材上でZ方向に移動させる
ことにより、加工用工具3の加工点Mを所望の位置に正
確に位置決めさせる。
FIG. 9 is a schematic view showing a conventional optical position detecting device and a processing machine using the conventional optical position detecting device. Note that a direction perpendicular to the paper surface is called an X axis, a vertical direction in the figure is called a Y axis, and a horizontal direction in the figure is called a Z axis. Generally, the optical position detecting device is composed of a main scale 110 on which graduations are recorded.
And a slider 120 having a function of reading a scale on the main scale 110 by being relatively displaced in the longitudinal direction with respect to the main scale 110 and detecting a position of the main scale 110 in the longitudinal direction. The main scale 110 of the optical position detecting device is usually mounted on a first member 1 called a bed of a processing machine.
The second member 2 moves relative to the first member in the Z direction, that is, in the longitudinal direction of the main scale.
Attached to. Further, a processing tool 3 is attached to the second member to perform desired processing. In the processing machine having such a configuration, the position of the second member with respect to the first member in the Z direction is detected by the optical position detecting device, the detected position data is read by the control device, and the second position is read using the actuator such as a motor. By moving the member in the Z direction on the first member, the processing point M of the processing tool 3 is accurately positioned at a desired position.

【0003】次に、従来の光学式位置検出装置の内部の
構成を図10に示し、以下にその機能を簡単に説明す
る。前述したスライダ120には、発光素子31とコリ
メータレンズ32とインデックススケール133と光電
変換素子134とからなる検出手段が含まれており、メ
インスケール110上に記録された目盛を読み取る。動
作を具体的に説明すると、発光素子31から出てコリメ
ータレンズ32で平行光束となった光が,メインスケー
ル110とインデックススケール133を透過した後、
光電変換素子134に入射し光電変換される。メインス
ケール110の格子トラックには、図11のように光学
格子がその格子線方向がメインスケールの長手方向に垂
直になるように施されている。また、インデックススケ
ール133にも、メインスケール110の格子トラック
に対応して格子トラックが設けられている。ここでメイ
ンスケール110に対し、スライダがメインスケール1
10の長手方向に相対的に変位すると光電変換素子13
4に入射する光量が周期的に変化し、変位信号を得るこ
とができる。通常,この周期的な変位信号をカウントし
たり、さらに細かく内挿分割して位置検出を行う。
Next, FIG. 10 shows the internal configuration of a conventional optical position detecting device, and its function will be briefly described below. The above-described slider 120 includes a detection unit including the light emitting element 31, the collimator lens 32, the index scale 133, and the photoelectric conversion element 134, and reads a scale recorded on the main scale 110. The operation will be described in detail. After the light emitted from the light emitting element 31 and converted into a parallel light beam by the collimator lens 32 passes through the main scale 110 and the index scale 133,
The light enters the photoelectric conversion element 134 and is photoelectrically converted. As shown in FIG. 11, an optical grating is provided on the grating track of the main scale 110 such that the grating line direction is perpendicular to the longitudinal direction of the main scale. The index scale 133 is also provided with a lattice track corresponding to the lattice track of the main scale 110. Here, with respect to the main scale 110, the slider is the main scale 1
10 are relatively displaced in the longitudinal direction of the photoelectric conversion element 13
4 periodically changes the amount of light incident thereon, and a displacement signal can be obtained. Normally, this periodic displacement signal is counted, or the position is detected by further finely dividing it by interpolation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図9に示した加工機に
おいて、第2部材の移動をガイドするガイド機構が理想
的であれば、第2部材は姿勢を変えることなしに第1部
材上でZ方向にだけ直線的に移動する。しかしながら、
現実にはガイド機構の真直度誤差やガタ等によって、第
2部材がわずかながらY方向に変位したり、X方向を軸
として回転するいわゆるピッチングを発生することがあ
る。このようなずれが発生すると、図9に示した光学式
位置検出装置のスライダの検出点Daは、メインスケー
ル上で正確な位置に位置決めされているにもかかわら
ず、加工用工具の加工点、つまり刃先位置MはZ方向や
Y方向にずれることとなり正確な加工ができなくなる。
例えば、第2部材がピッチングによってX軸を中心に左
に回転すると、刃先はEだけずれてしまい加工誤差を発
生してしまう。また、第2部材がY方向に変位した場合
は当然加工点MもY方向にずれてしまい加工誤差を発生
してしまう。本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、メインスケール長手方向
位置だけでなく、長手方向に垂直なずれ量やメインスケ
ール面に垂直な方向を軸とする回転ずれを検出可能な光
学式位置検出装置を提供することにある。
In the processing machine shown in FIG. 9, if the guide mechanism for guiding the movement of the second member is ideal, the second member can be moved on the first member without changing its posture. It moves linearly only in the Z direction. However,
Actually, the second member may be slightly displaced in the Y-direction or so-called pitching in which the second member rotates around the X-direction may occur due to a straightness error or play of the guide mechanism. When such a shift occurs, the detection point Da of the slider of the optical position detection device shown in FIG. 9 is set at the correct position on the main scale, but the processing point of the processing tool, That is, the cutting edge position M is shifted in the Z direction or the Y direction, and accurate machining cannot be performed.
For example, if the second member rotates to the left around the X axis due to pitching, the cutting edge is shifted by E and a machining error occurs. When the second member is displaced in the Y direction, the processing point M is naturally shifted in the Y direction, and a processing error occurs. The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and has as its object not only the main scale longitudinal position, but also the amount of displacement perpendicular to the longitudinal direction and the rotation about the axis perpendicular to the main scale surface. An object of the present invention is to provide an optical position detecting device capable of detecting a displacement.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係る光学式位置検出装置は、スケール長
手方向に垂直な格子線を持った長手方向位置検出用格子
トラックとスケール長手方向に平行な格子線を持った揺
動検出用格子トラックとがそれぞれスケール長手方向に
沿って施され、第1部材に取り付けられたメインスケー
ルと、前記第1部材と相対的に前記メインスケールの長
手方向のみに移動する第2部材に取り付けられ、光源と
前記メインスケール上の長手方向位置検出用格子トラッ
クに対応する格子トラックが施された位置検出用インデ
ックススケールと前記メインスケールを透過あるいは反
射した光を光電変換する光電変換素子とを備え、前記第
2部材の移動に対応した前記長手方向位置検出用格子ト
ラックの格子線と前記位置検出用インデックススケール
の格子トラックとの対向関係の変化によって、前記メイ
ンスケール長手方向に関する位置を検出する長手方向位
置検出手段と、前記第2部材に取り付けられ、光源と前
記メインスケール上の揺動検出用格子トラックに対応す
る格子トラックが施された揺動検出用インデックススケ
ールと前記メインスケールを透過あるいは反射した光を
光電変換する光電変換素子とを備え、前記第2部材の移
動に対応した前記揺動検出用格子トラックの格子線と前
記揺動検出用インデックススケールの格子トラックとの
対向関係の変化によって、前記メインスケールの長手方
向に垂直な方向に関するずれ量を検出する2つの揺動検
出手段と、2つの前記揺動検出手段が前記第2部材に取
り付けられており、前記各揺動検出手段が検出したずれ
量及び前記各揺動検出手段間のメインスケール長手方向
に平行な方向の距離に基づき前記第1部材に対する前記
第2部材のメインスケール面に垂直な方向を軸とする回
転ずれ量を求める回転ずれ算出手段とを有することを特
徴とする。また、1本のメインスケールに対し、前記長
手方向位置検出手段と前記揺動検出手段のうちいずれか
一方を1つ以上備えた少なくとも1つ以上のスライダを
持つことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical position detecting device according to the present invention comprises: a longitudinal position detecting grid track having grid lines perpendicular to the scale longitudinal direction; Swing detection grid tracks having grid lines parallel to the direction are respectively applied along the longitudinal direction of the scale, and the main scale attached to the first member and the main scale relative to the first member. Attached to the second member that moves only in the longitudinal direction, the light source and the index scale for position detection provided with a lattice track corresponding to the lattice track for longitudinal position detection on the main scale have transmitted or reflected the main scale. A photoelectric conversion element for photoelectrically converting light, and a grid line of the grid track for longitudinal position detection corresponding to the movement of the second member; A longitudinal position detecting means for detecting a position in the longitudinal direction of the main scale based on a change in a facing relationship between the index scale for detecting the position and the lattice track, and a light source and a swing on the main scale attached to the second member; A swing detection index scale provided with a lattice track corresponding to the movement detection lattice track, and a photoelectric conversion element for photoelectrically converting light transmitted or reflected by the main scale, and corresponding to the movement of the second member. Two swing detections for detecting a shift amount in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the main scale by changing a facing relationship between a grid line of the swing detection grid track and a grid track of the swing detection index scale. Means and the two swing detection means are attached to the second member.
Deviation detected by each of the swing detection means.
Amount and longitudinal direction of the main scale between each swing detecting means
With respect to the first member based on a distance in a direction parallel to
A rotation centered on a direction perpendicular to the main scale surface of the second member
And a rotational deviation calculating means for determining the amount of roll deviation . Further, at least one slider provided with at least one of the longitudinal position detecting means and the swing detecting means is provided for one main scale.

【0006】[0006]

【作用】本発明の光学式位置検出装置によれば、メイン
スケール上にはメインスケール長手方向に垂直な格子線
を持った長手方向位置検出用格子トラックと長手方向に
平行な格子線を持った揺動検出用格子トラックとが備え
られており、長手方向の位置を位置検出用格子トラック
に対向する長手方向位置検出手段によって、そして、長
手方向に垂直な方向のずれ量を揺動検出用格子トラック
に対向する揺動検出手段によって検出する。また、回転
ずれ算出手段は、揺動検出用格子トラックに複数の揺動
検出手段を対向させることによってメインスケール面に
垂直な軸を中心に発生する回転ずれ量も検出する
According to the optical position detecting apparatus of the present invention, a longitudinal position detecting lattice track having lattice lines perpendicular to the main scale longitudinal direction and a lattice line parallel to the longitudinal direction are provided on the main scale. A swing detection lattice track, and a longitudinal position is detected by longitudinal position detection means opposed to the position detection lattice track, and a shift amount in a direction perpendicular to the longitudinal direction is determined by the oscillation detection lattice track. It is detected by the swing detecting means facing the track. The rotational displacement calculating means also detects the rotational displacement generated around an axis perpendicular to the main scale surface by causing a plurality of swing detecting means to face the swing detecting lattice track .

【0007】[0007]

【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示すもので
ある。第1部材と第2部材と加工用工具との関係は図9
と同じであるので説明を省略する。この実施例によれ
ば、第1部材には1本のメインスケール10が取り付け
られており、一方の第2部材には3つのスライダ20、
21、22が取り付けられている。3つのスライダ20
〜22のうち両端のスライダ21、22には、メインス
ケールの長手方向に垂直なY軸方向のずれを検出する揺
動検出手段としての揺動検出部が具備されている。ま
た、中央のスライダ20にはメインスケールの長手方向
に関する位置を検出する長手方向位置検出手段としての
長手方向位置検出部が具備されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. FIG. 9 shows the relationship between the first member, the second member, and the processing tool.
Therefore, the description is omitted. According to this embodiment, one main scale 10 is attached to the first member, and three sliders 20 are attached to the second member.
21 and 22 are attached. Three sliders 20
The sliders 21 and 22 at both ends of the sliders 22 to 22 are provided with a rocking detecting section as a rocking detecting means for detecting a shift in the Y-axis direction perpendicular to the longitudinal direction of the main scale. Further, the center slider 20 is provided with a longitudinal position detecting section as longitudinal position detecting means for detecting a position in the longitudinal direction of the main scale.

【0008】次に、この実施例に使われるメインスケー
ル10、揺動検出部および長手方向位置検出部について
具体的に説明する。図2は本実施例で使われるメインス
ケール10を示すものである。メインスケール10上に
は、揺動検出用格子トラック11と長手方向位置検出用
格子トラック12が形成されている。揺動検出用トラッ
ク11は、例えばエッチング等によって形成された光学
格子であり格子線方向はメインスケール長手方向であ
る。長手方向位置検出用格子トラック12も、揺動検出
用トラック11同様な方法で形成された光学格子である
が格子線方向はメインスケール長手方向に垂直な方向で
ある。揺動検出部を図3に示し動作を説明する。揺動検
出部は発光素子31とコリメータレンズ32とインデッ
クススケール33と光電変換素子34とからなってお
り、発光素子31から出た光はコリメータレンズ32に
よって平行光束となりメインスケール10の揺動検出用
格子トラック11を透過し、さらにインデックススケー
ル33上の格子トラックも透過して、光電変換素子34
で光電変換される。また、インデックススケール33上
の格子トラックの格子線方向は、メインスケール10上
の揺動検出用格子トラック11に対応してそれと平行に
なるように形成されている。このような構成を有する揺
動検出部が、各スライダ21、22の移動に対応してメ
インスケール10に対してY方向に変位するとメインス
ケール10上の格子線とインデックススケール33上の
格子線との対向関係が変化して光電変換素子34に入射
する光量も変化する。この光量変化からメインスケール
10に対する揺動検出部のY方向のずれ量を検出するこ
とができる。長手方向位置検出部を図4に示し動作を説
明する。長手方向位置検出部は、発光素子31とコリメ
ータレンズ32とインデックススケール43と光電変換
素子44とからなっており、発光素子31から出た光は
コリメータレンズ32によって平行光束となり、メイン
スケール10の長手方向位置検出用格子トラック12を
透過し、さらにインデックススケール43上の格子トラ
ックも透過して、光電変換素子44で光電変換される。
また、インデックススケール43上の格子トラックの格
子線方向は、メインスケール10上の長手方向位置検出
用格子トラック12に対応してそれと平行になるように
形成されている。このような構成を有する長手方向位置
検出部が、スライダ20の移動に対応してメインスケー
ル10に対してZ方向に変位するとメインスケール10
上の格子線とインデックススケール43上の格子線との
対向関係が変化して光電変換素子44に入射する光量も
変化する。この光量変化からメインスケール10に対す
る長手方向位置検出部のZ方向の位置を検出することが
できる。
Next, the main scale 10, the swing detecting section, and the longitudinal position detecting section used in this embodiment will be specifically described. FIG. 2 shows a main scale 10 used in the present embodiment. On the main scale 10, a swing detection grating track 11 and a longitudinal position detection grating track 12 are formed. The swing detection track 11 is an optical grating formed by, for example, etching or the like, and the grating line direction is the longitudinal direction of the main scale. The longitudinal position detection grating track 12 is also an optical grating formed in the same manner as the swing detection track 11, but the grating line direction is a direction perpendicular to the main scale longitudinal direction. The swing detecting section is shown in FIG. 3 and the operation will be described. The swing detection unit includes a light emitting element 31, a collimator lens 32, an index scale 33, and a photoelectric conversion element 34. Light emitted from the light emitting element 31 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 32 to detect the swing of the main scale 10. The light passes through the grid track 11 and also passes through the grid track on the index scale 33, and
Is photoelectrically converted. The grid line direction of the grid track on the index scale 33 is formed so as to correspond to and be parallel to the swing detection grid track 11 on the main scale 10. When the swing detection unit having such a configuration is displaced in the Y direction with respect to the main scale 10 in response to the movement of each of the sliders 21 and 22, the grid lines on the main scale 10 and the grid lines on the index scale 33 And the amount of light incident on the photoelectric conversion element 34 also changes. From this change in light amount, the amount of displacement of the swing detection unit with respect to the main scale 10 in the Y direction can be detected. The operation in the longitudinal direction position detector is shown in FIG. The longitudinal position detecting unit includes a light emitting element 31, a collimator lens 32, an index scale 43, and a photoelectric conversion element 44. Light emitted from the light emitting element 31 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 32, and the length of the main scale 10 is reduced. The light passes through the grid track 12 for detecting the directional position and also passes through the grid track on the index scale 43, and is photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 44.
The grid line direction of the grid track on the index scale 43 is formed so as to correspond to and be parallel to the grid track 12 for longitudinal position detection on the main scale 10. When the longitudinal position detector having such a configuration is displaced in the Z direction with respect to the main scale 10 in response to the movement of the slider 20, the main scale 10
The facing relationship between the upper grid line and the grid line on the index scale 43 changes, and the amount of light incident on the photoelectric conversion element 44 also changes. The position in the Z direction of the longitudinal position detector with respect to the main scale 10 can be detected from the change in the amount of light.

【0009】次に、上述したメインスケール10、揺動
検出部および長手方向位置検出部を具備した光学式位置
検出装置の動作を図1を用いて説明する。従来技術の説
明で述べたように、図示した加工機において、第2部材
2の移動をガイドするガイド機構が理想的であれば、第
2部材2は姿勢を変えることなしに第1部材1上でZ方
向にだけ直線的に移動する。しかしながら、現実にはガ
イド機構の真直度誤差やガタ等によって、第2部材2が
わずかながらY方向に変位したり、X方向を軸として回
転するいわゆるピッチングを発生することがある。この
ようなずれが発生すると、光学式位置検出装置のスライ
ダ20の検出点Daはメインスケール10上で正確な位
置に位置決めされているにもかかわらず、加工用工具3
の刃先位置MはZ方向やY方向にずれることとなり正確
な加工ができなくなる。例えば、第2部材2がピッチン
グによってX軸を中心に左に回転すると、刃先はEだけ
ずれてしまい加工誤差を発生してしまう。また、第2部
材2がY方向に平行に変位した場合は当然加工点MもY
方向にずれてしまい加工誤差を発生してしまう。しか
し、本実施例によれば、もし、第2部材2が姿勢を変え
ることなくY方向にずれた場合は、揺動検出部を備えた
スライダ21、22には同じ向きで同じ量のY方向ずれ
量が検出される。その場合は、Y方向の位置を制御する
制御装置とアクチュエータ(図示せず)によって、検出
された量だけ移動させることによってずれ量は補正さ
れ、加工用工具3の加工点Mを正確な位置に位置決めす
ることができる。また、第2部材2が例えば点Daを中
心にX方向を軸として左方向に回転ずれを発生した場
合、揺動検出部を備えたスライダ21、22には逆の向
きで同じ量のY方向のずれが発生するが、本実施例にお
いては、この揺動検出部から得られたずれ量から、第1
部材1に対する第2部材2のメインスケール10の面に
垂直な方向を軸とする回転ずれ量を求める回転ずれ算出
手段としての回転ずれ算出部15を設けたことで、その
回転ずれ量を求めることができる。例えば、そのずれ量
をdとすると傾斜の勾配は2d/(L1+L2)とな
り、回転中心Daから加工点Mまでの距離をL0とする
と、加工点Mのずれ量Eは、2d・L0/(L1+L
2)で表される。ここで、回転の中心Daから加工点M
とを結ぶ線と座標軸のなす角度が分かっていれば、この
ずれ量EのY方向成分とZ方向成分である回転ずれ量E
y 、Ez をそれぞれ算出することができる。したがっ
て、Y方向の位置を制御する制御装置とアクチュエータ
(図示せず)によって、加工点MのずれのY方向成分E
y だけ加工点を移動させることによってY方向ずれ量は
補正され、同様にZ方向の位置を制御する制御装置とア
クチュエータ(図示せず)によって、加工点のずれのZ
方向成分Ez だけ加工点を移動させることによってZ方
向ずれ量は補正され加工用工具3の加工点Mを正確な位
置に位置決めすることができる。第2部材2のY軸に平
行なずれと、回転ずれが同時に起こった場合でも上述の
方法を組み合わせれば簡単に加工点Mの位置を正確に位
置決めすることができる。なお、上記においては、2つ
のスライダ21、22を用いて加工点Mのずれ量Eを求
めたが、回転の中心Da以外の位置に設けられ1つの揺
動検出部を備えた1つのスライダのみでも多少の精度は
劣るが回転ずれ量を求めることができる。
Next, the operation of the optical position detecting device provided with the main scale 10, the swing detecting section and the longitudinal position detecting section will be described with reference to FIG. As described in the description of the related art, in the illustrated processing machine, if the guide mechanism for guiding the movement of the second member 2 is ideal, the second member 2 can be placed on the first member 1 without changing its posture. Moves linearly only in the Z direction. However, in reality, the second member 2 may be slightly displaced in the Y direction or so-called pitching in which the second member 2 rotates about the X direction may occur due to a straightness error or play of the guide mechanism. When such a displacement occurs, the detection point Da of the slider 20 of the optical position detection device is positioned at an accurate position on the main scale 10, but the processing tool 3
Is shifted in the Z direction or the Y direction, and accurate machining cannot be performed. For example, if the second member 2 rotates to the left around the X axis due to pitching, the cutting edge is shifted by E and a machining error occurs. When the second member 2 is displaced parallel to the Y direction, the processing point M is also
It shifts in the direction and causes a processing error. However, according to the present embodiment, if the second member 2 is displaced in the Y direction without changing the posture, the sliders 21 and 22 provided with the swing detection unit are provided in the same direction and the same amount in the Y direction. The shift amount is detected. In that case, the shift amount is corrected by moving the detected amount by a control device and an actuator (not shown) for controlling the position in the Y direction, and the machining point M of the machining tool 3 is set to an accurate position. Can be positioned. Further, when the second member 2 is rotated leftward about the point Da, for example, about the X direction as an axis, the sliders 21 and 22 provided with the swing detectors are provided in the opposite directions in the same amount in the Y direction. However, in this embodiment, the first deviation is obtained from the deviation amount obtained from the swing detection unit.
By providing the rotational deviation calculating unit 15 as a rotational deviation calculating means for calculating the rotational deviation about the direction perpendicular to the surface of the main scale 10 of the second member 2 with respect to the member 1, the rotational deviation can be obtained. Can be. For example, assuming that the shift amount is d, the gradient of the inclination is 2d / (L1 + L2). If the distance from the rotation center Da to the processing point M is L0, the shift amount E of the processing point M is 2d · L0 / (L1 + L).
It is represented by 2). Here, from the rotation center Da to the machining point M
If the angle between the line connecting the coordinate axes and the coordinate axis is known, the rotational displacement E which is the Y-direction component and the Z-direction component of the displacement E
y and Ez can be calculated respectively. Therefore, the Y-direction component E of the displacement of the processing point M is controlled by a control device and an actuator (not shown) for controlling the position in the Y direction.
By moving the machining point by y, the shift amount in the Y direction is corrected, and a controller and an actuator (not shown) for similarly controlling the position in the Z direction shift the Z of the shift of the machining point.
By moving the machining point by the direction component Ez, the Z direction shift amount is corrected, and the machining point M of the machining tool 3 can be positioned at an accurate position. Even when the displacement parallel to the Y-axis of the second member 2 and the rotational displacement occur simultaneously, the position of the processing point M can be easily and accurately positioned by combining the above methods. In the above description, the shift amount E of the processing point M is obtained by using the two sliders 21 and 22. However, it is possible to obtain the amount of rotational deviation although the accuracy is somewhat inferior.

【0010】本発明の第2の実施例を図5に示し、説明
する。基本的な構成は第1の実施例と同じであるので説
明を省略する。本実施例では、第2部材2には2つのス
ライダ50、51が取付けられている。2つのスライダ
のうちスライダ51には前述した揺動検出部が具備され
ており、もう一方のスライダ50には揺動検出部と前述
した長手方向位置検出部とが両方具備されている。この
場合第2部材2のZ方向の位置は、スライダ50内の長
手方向位置検出部によって検出可能である。また、第2
部材2のY方向のずれやX軸を中心にしたピッチングは
スライダ40内の揺動検出部と、スライダ51内の揺動
検出部とによって検出し、第1の実施例と同じように補
正することによって簡単に加工点の位置を正確に位置決
めすることができる。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. In this embodiment, two sliders 50 and 51 are attached to the second member 2. Of the two sliders, the slider 51 is provided with the above-described swing detection unit, and the other slider 50 is provided with both the swing detection unit and the above-mentioned longitudinal position detection unit. In this case, the position of the second member 2 in the Z direction can be detected by the longitudinal position detection unit in the slider 50. Also, the second
The displacement of the member 2 in the Y direction and the pitching about the X axis are detected by a swing detecting section in the slider 40 and a swing detecting section in the slider 51, and are corrected in the same manner as in the first embodiment. This makes it possible to easily and accurately position the processing point.

【0011】本発明の第3の実施例を図6に示し、説明
する。基本的な構成は第1の実施例と同じであるので説
明を省略する。本実施例では、第2部材2には1つのス
ライダ60が取付けられている。スライダ60には2つ
の前述した揺動検出部と前述した1つの長手方向位置検
出部とが両方具備されている。この場合、第2部材2の
Z方向の位置は、長手方向位置検出部によって検出可能
である。また、第2部材のY方向のずれやX軸を中心に
したピッチングは2つの揺動検出部とによって検出し、
第1の実施例と同じように補正することによって簡単に
加工点の位置を正確に位置決めすることができる。ま
た、このように2つの揺動検出部と長手方向位置検出部
を合わせ持つ構成を簡素化したスライダの内部の構成の
例を図7に示す。この構成においては、1つのインデッ
クススケール53上に揺動検出のための2つの格子トラ
ックと長手方向位置検出のための格子トラックが併せて
施されている。そして、一組の発光素子31とコリメー
タレンズ32で揺動検出と長手方向位置検出に必要な範
囲を照らしている。メインスケール10とインデックス
スケール53上の3つの格子トラックを透過した光はそ
れぞれに光電変換素子で光電変換される。この実施例に
よれば、1のスライダで効果を得ることができるので省
スペースに寄与する。また、図7のように一体化された
インデックススケール53や、1組の発光素子31とコ
リメータレンズ32による構成によってさらにスライダ
自体をコンパクトにすることができる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. In this embodiment, one slider 60 is attached to the second member 2. The slider 60 is provided with both the above-mentioned swing detection unit and one above-mentioned longitudinal position detection unit. In this case, the position of the second member 2 in the Z direction can be detected by the longitudinal position detection unit. In addition, the displacement of the second member in the Y direction and the pitching about the X axis are detected by two swing detection units,
By performing correction in the same manner as in the first embodiment, the position of the processing point can be easily and accurately positioned. FIG. 7 shows an example of the internal configuration of the slider in which the configuration in which the two swing detection units and the longitudinal position detection unit are combined is simplified. In this configuration, two grid tracks for swing detection and a grid track for longitudinal position detection are provided on one index scale 53 together. A set of light emitting elements 31 and a collimator lens 32 illuminate a range necessary for swing detection and longitudinal position detection. Light transmitted through the three lattice tracks on the main scale 10 and the index scale 53 is photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements. According to this embodiment, the effect can be obtained with one slider, which contributes to space saving. Further, the slider itself can be further compacted by the integrated index scale 53 as shown in FIG. 7 and the configuration of one set of the light emitting element 31 and the collimator lens 32.

【0012】本発明の第4の実施例を図8に示し説明す
る。本実施例では、前述の実施例で説明したメインスケ
ール10を第1のメインスケールとした場合、この第1
のメインスケールに対して垂直でかつ長手方向に平行に
なるように新たに第2のメインスケール120を設けた
ことを特徴とする。この第2のメインスケール120に
は、長手方向に平行な格子線を持つ第2の揺動検出用ト
ラック13が設けられている。また、スライダ側の検出
手段は図示しないが第2の揺動検出用トラック13に対
応して新たに第2の揺動検出部を設ける。このように構
成された実施例によれば、第2部材のY方向のずれだけ
でなくX方向のずれも検出することができる。また、第
2の揺動検出用トラックに対して複数の揺動検出部を設
けることにより第2部材がY軸のまわりに回転するず
れ、つまり、ヨーイング成分も検出することができる。
したがって、この実施例によれば、第2部材のZ方向の
位置の他に、Y方向のずれ、X方向のずれ、そして、X
軸を中心とした回転ずれ(ピッチング)、Y軸を中心と
した回転ずれ(ヨーイング)を同時に検出することが可
能となる。なお、上記各実施例における検出手段では、
メインスケールを透過した光を光電変換する構成にした
が、メインスケールに反射する光を光電変換するような
構成にしても同等の効果を得ることができる。また、本
発明は、1本のメインスケールに対し、長手方向位置検
出手段と揺動検出手段のうちいずれか一方を1つ以上備
えた少なくとも1つ以上のスライダを持つことを特徴と
するものなので、長手方向位置検出部、揺動検出部及び
これらを備えるスライダの組合せは、上述した各実施例
に限られたものではない。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, when the main scale 10 described in the above embodiment is used as the first main scale,
A second main scale 120 is newly provided so as to be perpendicular to the main scale and parallel to the longitudinal direction. This second main scale 120 is provided with a second swing detection track 13 having lattice lines parallel to the longitudinal direction. Although not shown, the slider-side detecting means is provided with a second swing detecting section corresponding to the second swing detecting track 13. According to the embodiment configured as described above, not only the displacement of the second member in the Y direction but also the displacement in the X direction can be detected. In addition, by providing a plurality of swing detection units for the second swing detection track, it is possible to detect a displacement of the second member rotating around the Y axis, that is, a yawing component.
Therefore, according to this embodiment, in addition to the position of the second member in the Z direction, a shift in the Y direction, a shift in the X direction, and
It is possible to simultaneously detect a rotational deviation (pitching) about the axis and a rotational deviation (yaw) about the Y axis. In addition, in the detection means in each of the above embodiments,
Although the configuration is such that light transmitted through the main scale is photoelectrically converted, the same effect can be obtained by a configuration in which light reflected on the main scale is photoelectrically converted. Further, the present invention is characterized by having at least one or more sliders provided with one or more of one of longitudinal position detecting means and swing detecting means for one main scale. The combination of the longitudinal position detecting unit, the swing detecting unit, and the slider including these components is not limited to the above embodiments.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明の光学式位置検出装置は、第1部
材上に取付けられ長手方向位置検出用格子トラックと揺
動検出用トラックが両方設けられた1本のメインスケー
ルと、第2部材上にとりつけられた長手方向位置検出手
段と少なくとも1つ以上の揺動検出手段によって、第1
部材上でメインスケール長手方向に移動する第2部材の
位置を読み取るだけでなく、回転ずれ算出手段を設けた
ことにより第2部材のメインスケール長手方向に垂直な
方向に関するずれ量や、メインスケール面に垂直な方向
を軸とする回転ずれ量を検出することができる従っ
て、制御装置やアクチュエータで検出したずれ量を補正
して制御することで、第2部材上の加工工具の加工点の
位置を正確に位置決めすることができる。
According to the present invention, there is provided an optical position detecting device comprising one main scale mounted on a first member and provided with both a longitudinal position detecting lattice track and a swing detecting track, and a second member. The first position detection means and at least one or more swing detection means mounted on the
In addition to reading the position of the second member moving in the longitudinal direction of the main scale on the member, the amount of displacement of the second member in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the main scale, The amount of rotation deviation about the direction perpendicular to the axis can be detected . Therefore, the position of the processing point of the processing tool on the second member can be accurately positioned by correcting and controlling the deviation amount detected by the control device or the actuator.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る光学式位置検出装置の第1実施
例の構成を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a first embodiment of an optical position detecting device according to the present invention.

【図2】 第1実施例で使われるメインスケールを示す
概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a main scale used in the first embodiment.

【図3】 第1実施例の揺動検出部を説明する概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a swing detection unit according to the first embodiment.

【図4】 第1実施例の長手方向位置検出部を説明する
概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a longitudinal position detection unit according to the first embodiment.

【図5】 第2実施例の構成を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a second embodiment.

【図6】 第3実施例の構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a third embodiment.

【図7】 第3実施例の揺動検出部と長手方向位置検出
部を説明する概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a swing detection unit and a longitudinal position detection unit according to a third embodiment.

【図8】 第4実施例で使われるメインスケールを示す
概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a main scale used in a fourth embodiment.

【図9】 従来の光学式位置検出装置と従来の光学式位
置検出装置を使った加工機を示した概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional optical position detecting device and a processing machine using the conventional optical position detecting device.

【図10】 従来のスライダの内部に設けられた検出手
段の構成を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a detecting means provided inside a conventional slider.

【図11】 従来の光学式位置検出装置で使われるメイ
ンスケールを示す概略図である。
FIG. 11 is a schematic view showing a main scale used in a conventional optical position detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1部材 2 第2部材 3 加工工具 10、110、120 メインスケール 111 格子トラック 11、13 揺動検出用格子トラック 12 長手方向位置検出用格子トラック 15 回転ずれ算出部 20、21、22、50、51、60、120 スライ
ダ 31 発光素子 32 コリメータレンズ 33、43、53、133 インデックススケール 34、44、134 光電変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st member 2 2nd member 3 Processing tool 10,110,120 Main scale 111 Lattice track 11,13 Lattice detection lattice track 12 Longitudinal position detection lattice track 15 Rotational deviation calculation part 20,21,22,50 , 51, 60, 120 Slider 31 Light emitting element 32 Collimator lens 33, 43, 53, 133 Index scale 34, 44, 134 Photoelectric conversion element

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 11/00 - 11/30 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62 G01B 11/00-11/30

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スケール長手方向に垂直な格子線を持っ
た長手方向位置検出用格子トラックとスケール長手方向
に平行な格子線を持った揺動検出用格子トラックとがそ
れぞれスケール長手方向に沿って施され、第1部材に取
り付けられたメインスケールと、 前記第1部材と相対的に前記メインスケールの長手方向
のみに移動する第2部材に取り付けられ、光源と前記メ
インスケール上の長手方向位置検出用格子トラックに対
応する格子トラックが施された位置検出用インデックス
スケールと前記メインスケールを透過あるいは反射した
光を光電変換する光電変換素子とを備え、前記第2部材
の移動に対応した前記長手方向位置検出用格子トラック
の格子線と前記位置検出用インデックススケールの格子
トラックとの対向関係の変化によって、前記メインスケ
ール長手方向に関する位置を検出する長手方向位置検出
手段と、 前記第2部材に取り付けられ、光源と前記メインスケー
ル上の揺動検出用格子トラックに対応する格子トラック
が施された揺動検出用インデックススケールと前記メイ
ンスケールを透過あるいは反射した光を光電変換する光
電変換素子とを備え、前記第2部材の移動に対応した前
記揺動検出用格子トラックの格子線と前記揺動検出用イ
ンデックススケールの格子トラックとの対向関係の変化
によって、前記メインスケールの長手方向に垂直な方向
に関するずれ量を検出する2つの揺動検出手段と、2つの前記揺動検出手段が前記第2部材に取り付けられ
ており、前記各揺動検出手段が検出したずれ量及び前記
各揺動検出手段間のメインスケール長手方向に平行な方
向の距離に基づき前記第1部材に対する前記第2部材の
メインスケール面に垂直な方向を軸とする回転ずれ量を
求める回転ずれ算出手段と、 を有することを特徴とする光学式位置検出装置。
1. A longitudinal position detecting grid track having grid lines perpendicular to the scale longitudinal direction and a swing detecting grid track having grid lines parallel to the scale longitudinal direction are respectively provided along the scale longitudinal direction. A main scale attached to a first member, and a second member attached to a second member that moves only in the longitudinal direction of the main scale relative to the first member, and detects a light source and a longitudinal position on the main scale. A position detection index scale provided with a grid track corresponding to the grid track, and a photoelectric conversion element for photoelectrically converting light transmitted or reflected by the main scale, wherein the longitudinal direction corresponding to the movement of the second member is provided. By the change of the facing relationship between the grid line of the position detection grid track and the grid track of the position detection index scale, A longitudinal position detecting means for detecting a position in the longitudinal direction of the main scale; and a swing detection attached to the second member and provided with a light source and a grating track corresponding to the swing detecting grating track on the main scale. And a photoelectric conversion element for photoelectrically converting light transmitted or reflected by the main scale, and a grid line of the swing detection grid track corresponding to the movement of the second member and the swing detection index. Two swing detecting means for detecting a shift amount in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the main scale based on a change in the facing relationship with the lattice track of the scale; and two swing detecting means attached to the second member. Is
The amount of displacement detected by each of the swing detection means and the
The direction parallel to the longitudinal direction of the main scale between each swing detection means
Direction of the second member with respect to the first member based on the
The amount of rotational deviation about the axis perpendicular to the main scale surface
An optical position detecting device , comprising: a rotation deviation calculating means to be obtained.
【請求項2】 1本のメインスケールに対し、前記長手
方向位置検出手段と前記揺動検出手段のうち少なくとも
いずれか一方を1つ以上備えた少なくとも1つ以上のス
ライダを持つことを特徴とする請求項1記載の光学式位
置検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising at least one slider provided with at least one of said longitudinal position detecting means and said swing detecting means for one main scale. The optical position detecting device according to claim 1.
JP17838494A 1994-07-29 1994-07-29 Optical position detector Expired - Fee Related JP3230789B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17838494A JP3230789B2 (en) 1994-07-29 1994-07-29 Optical position detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17838494A JP3230789B2 (en) 1994-07-29 1994-07-29 Optical position detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0843134A JPH0843134A (en) 1996-02-16
JP3230789B2 true JP3230789B2 (en) 2001-11-19

Family

ID=16047556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17838494A Expired - Fee Related JP3230789B2 (en) 1994-07-29 1994-07-29 Optical position detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3230789B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9970788B2 (en) * 2012-08-20 2018-05-15 Dmg Mori Seiki Co., Ltd. Scale measuring device, method for generating position information, and device with multi-axis stage
DE102013224381A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optical position measuring device
DE102018210989A1 (en) * 2018-07-04 2020-01-09 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Measuring device for a spindle or a rotary table
CN109612569B (en) * 2018-12-29 2021-04-09 中国计量科学研究院 Long-stroke vibration table guide rail bending correction method for low-frequency vibration calibration by laser interferometry

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0843134A (en) 1996-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4932131A (en) Position determination apparatus
KR100854265B1 (en) Detector and stage device
JP4246071B2 (en) Method for determining and correcting guidance errors in coordinate measuring machines.
JP5128368B2 (en) Scale and encoder for encoder
JPS63292005A (en) Detecting apparatus of amount of movement corrected from running error
JP3230789B2 (en) Optical position detector
US10634521B2 (en) Scale device and two-axis displacement detection device
US7112782B2 (en) Optical position measuring system
KR0149741B1 (en) Method and apparatus for measuring position coordinate
JPH04269625A (en) Position detector
JP2001141521A (en) Device for measuring position and calculating guide error
EP0353302A1 (en) Non-contact profiling method
JPH07246547A (en) Automatic machine tool
JPH02280004A (en) Method for relatively determining position of reference point of scanner with respect of incremental scale
JPH024843B2 (en)
JP3512440B2 (en) Displacement sensor
JP2650830B2 (en) Straightness measuring device
JP2000298011A (en) Method and apparatus for measuring shape
JPS60203804A (en) Measuring instrument of straightness
JP2001503598A (en) Optical position measuring device
JPH02140608A (en) Measuring instrument for surface shape
JPH0715367B2 (en) Displacement / rotation detection method and attitude control device
JP2010266330A (en) Planar motor
JPH02278122A (en) Optical position detector
JPH052825Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees