JP4043793B2 - 移動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体のスケール上での位置を検出する位置検出機構を備える移動装置、特に長手方向に並べて配置された複数のスケール上での移動体の位置を検出する移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動装置は、工作機械の加工対象または切削工具を搬送するテーブル、または産業機械等の様々な分野で使用されている。以下の説明では、移動装置を工作機械に適用した場合について説明する。
【０００３】
直線位置の検出に利用される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５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基台に固定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２６とで構成されている。スケールユニット１内には、光学的、或いは、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、或いは、磁気的に検出するようになっている。
【０００４】
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を越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。
【０００５】
以下に、その一例を説明する。図１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。図５と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２ａと２ｂが含まれている。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から位置信号Ｓ１，Ｓ２として信号処理部６に出力される。信号処理部６では、それぞれのスライダ３ａ，３ｂからの位置信号Ｓ１，Ｓ２と、テーブル５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。
【０００６】
次に信号処理部６の処理例を図６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７，８に入力されてそれぞれのスライダ３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂ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２ａ，２ｂの位置オフセットが記憶されている。（ここで、スライダ３ａ，３ｂの間隔は即ち検出部４ａ，４ｂの間隔であり、スライダ間隔記憶部１３は位置検出部間隔記憶部ということができる。）また、使用ユニット判定部１６には、テーブル５の位置とその時にどのスケール２ａ，２ｂとスライダ３ａ，３ｂ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、テーブル５の位置とその時に２つのスライダ３ａ，３ｂのデータに与えるべき重みの値が記憶されている。
【０００７】
実際の処理例について図２と図６を用いて説明する。図１でテーブルが左端から右端まで移動する場合を、図２の位置Ｐ１〜Ｐ７に対応させて示す。図２の横軸は、図１のテーブル位置を示している。
【０００８】
まず位置Ｐ１〜Ｐ２の区間は、２つのスライダ３ａ，３ｂが共にスケール２ａに対向している。従ってスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール２ａに対して位置検出可能でありスケール２ａに対して有効領域である。使用ユニット判定部１６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３ａ，３ｂがスケール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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２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ＳＤ２はスライダ３ａからの位置データＳＤ１に対して、２つのスライダ３ａ，３ｂ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１３に記憶されている。そこで使用ユニット判定部１６ではこの距離分をそれぞれのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１，ＳＤ２に加味するように働く。
【０００９】
以下に具体的に説明する。例として、位置データＳＤ１，ＳＤ２の増加方向がテーブル５が右に進む方向とし、また、テーブル位置基準ＴＣを２つのスライダ３ａ，３ｂ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ＳＤ１は、テーブル位置基準ＴＣ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ＳＤ２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ＳＤ１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ＴＣ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ＳＤ２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ＴＣの値に修正する。この動作によって、重み付け演算部１１には、テーブル位置基準ＴＣに修正された２つのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１’，ＳＤ２’が送信される。
【００１０】
この領域での重み係数ＷＴについて説明する。重み係数判定部１７には図２に示す重み係数ＷＴ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ＷＴが１であり、スライダ３ｂに対する重み係数ＷＴ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、例えばモータに備えられたロータリエンコーダ等より、この領域に相当する概テーブル位置データＰＴＡＢが入力された場合、重み付け演算部１１に対して、それぞれのスライダ３ａ，３ｂの重み係数ＷＴを出力する。
【００１１】
結果的にこの領域では、重み付け演算部１１はスライダ３ａ、３ｂの重み係数ＷＴ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ＳＤ１’を位置データＰＤとして出力する。
【００１２】
次に、位置Ｐ２〜Ｐ３の区間では、スライダ３ａはスケール２ａに対向しているが、スライダ３ｂはスケール２ａ，２ｂの隙間にさしかかる。従ってスライダ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１６にはあらかじめ、この区間の概テーブル位置データＰＴＡＢ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ＳＣＥが、重み付け演算部１１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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２は位置Ｐ１〜Ｐ２の区間と同様に、加算器９，１０によってテーブル位置基準ＴＣに修正されて重み付け演算部１１に送られる。
【００１３】
次に、位置Ｐ３〜Ｐ５の区間では、スライダ３ａはスケール２ａに対向していおり、スライダ３ｂはスケール２ｂに対向し始めている。従ってスライダ３ａはスケール２ａに対して位置検出可能でありスライダ３ｂはスケール２ｂに対して位置検出可能である。使用ユニット判定部１６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２ａに、また、スライダ３ｂはスケール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２ｂの原点とスケール２ａの原点の間隔距離分だけ読取値を修正しないと２つのスケールから読み取った位置データＳＤ１，ＳＤ２の連続性が保たれない。スケールオフセット記憶部１５には前述のように２つのスケール２ａ，２ｂ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１６ではこの距離分をそれぞれのスライダの位置データＳＤ１，ＳＤ２に加味するように働く。
【００１４】
例として、それぞれのスケールの左端が原点であった場合、スライダ３ｂがスケール２ａから読み取った位置データＳＤ２に対して、スライダ３ｂがスケール２ｂから読み取った位置データＳＤ２には、２つのスケール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左端とは限らないので使用するスケールに合わせて設定する必要がある。
【００１５】
したがって、この領域では、使用ユニット判定部１６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の原点距離に関する修正分を加算器１０によって加算し重み付け演算部１１に送信する。この領域の重み係数ＷＴ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ＷＴを１から０に向かって減じ、スライダ３ｂの重み係数ＷＴ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ＷＴ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ＷＴを重み付け演算部１１に出力する。重み付け演算部１１では２つのスライダ位置データＳＤ１’，ＳＤ２’にそれぞれ重み付けしたものを位置データＰＤとして出力する。
【００１６】
次に位置Ｐ５〜Ｐ６区間においては、スライダ３ａはスケール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１６ではスライダ３ａが無効である情報を重み付け判定部１７に送る。また、この区間での重み係数ＷＴ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ＳＤ２’が結果的に重み付け演算部１１から出力される。
【００１７】
位置Ｐ６〜Ｐ７区間においては、２つのスライダ３ａ，３ｂが共にスケール２ｂに対向している。従ってスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール２ｂに対して位置検出可能でありスケール２ｂに対して有効領域である。使用ユニット判定部１６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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２が重み付け演算部１１に送られる。この領域では、２つのスライダ３ａ，３ｂのスライダ間隔に関する補正と、両方のスライダ３ａ，３ｂに対してスケール２ｂのオフセットが加算器９，１０によって加えられてから、重み付け演算部１１に送られる。また、重み係数ＷＴ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ＳＤ２’が結果的に重み付け演算部１１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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構成の装置では、位置データＰＤを正確に求めるためには、スライダ間隔と、２本のスケール２ａ，２ｂの位置オフセットをあらかじめ正確に求めて、スライダ間隔記憶部１３とスケールオフセット記憶部１５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スライダ間隔にスライダ３ａ，３ｂを機械に取り付け、また、複数のスケール２ａ，２ｂ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、工作機械等で必要とされる精度は数μｍ以下であり正確な測定は困難である。さらに、機械保守上、スケール交換やスライダ交換等の必要が生じたとき、これらのパラメータを再設定するのは、精度や工数の面から困難である。
【００１９】
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、スライダ間隔やスケールオフセットを正確に測定して記憶する機能を備えたリニアエンコーダを提供すると共に、それらの工程を自動的に行う機能も備えたリニアエンコーダを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る移動装置は、長手方向に並べて配置され、目盛りが付けられた複数のスケールと、前記複数のスケールの長手方向に沿って移動する移動体と、移動体のスケールと対向する位置に、スケールの長手方向に間隔をあけて取り付けられた複数の位置検出部と、前記複数の位置検出部の検出値に基づき移動体の位置を求める位置算出手段と、を備えた移動装置であって、複数の位置検出部のスケール長手方向の離間距離である位置検出部間隔データを記憶する位置検出部間隔記憶部と、複数の位置検出部が前記複数のスケールのうちの２つのスケールに対向する位置に移動体があるとき、位置検出部が読み取る前記２つのスケールの位置データと、位置検出部間隔記憶部に記憶された位置検出部間隔データと、に基づいて複数のスケールの原点間の距離であるスケールオフセットを演算するスケールオフセット検出部と、前記演算されたスケールオフセットを記憶するスケールオフセット記憶部とを有し、前記位置算出手段は、前記演算されたスケールオフセットを用いて、前記移動体の位置を検出することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項２に係る移動装置は、請求項１に記載の移動装置であって、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置で読み取るスケールの目盛りに基づいて、位置検出部間隔データを演算し、前記位置検出部間隔記憶部に記憶する位置検出部間隔検出部を有することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の請求項３に係る移動装置は、請求項２に記載された移動装置であって、移動装置は、移動体を駆動する移動体制御装置を有し、前記移動体制御装置に自動パラメータ設定コマンドが与えられると、まず、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記位置検出部間隔検出部が位置検出部間隔データを演算する処理を行い、次に、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が異なるスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記スケールオフセット検出部がスケールオフセットを演算する処理を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の請求項４に係る移動装置は、請求項３に記載された移動装置であって、前記移動体が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置から、異なるスケールに対向する位置に移動したことを、位置検出部の検出値に基づき検知するスケール変化検知部を有することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００２５】
図３は本発明の移動装置の第１の実施形態を示す図である。図６の従来技術と同じものは同じ記号を付記している。本実施形態では、２つの位置演算部７，８から２つのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１，ＳＤ２と概テーブル位置データＰＴＡＢを入力とするスライダ間隔検出部１２とスケールオフセット検出部１４が設けられている。以下にそれらの機能を説明する。実際の機械に複数のスライダ３ａ，３ｂとスケール２ａ，２ｂを取り付けた状態で、２つのスライダ３ａ，３ｂが１つのスケール例えばスケール２ａに対向する位置に機械を移動させる。この状態でスライダ間隔計測指令ＳＬＣをスライダ間隔検出部１２に送ると、スライダ間隔検出部１２は、概テーブル位置データＰＴＡＢの値から確実に２つのスライダ３ａ，３ｂがスケール２ａに対向していることを確認する。次に、スライダ間隔検出部１２は２つの位置演算部７，８からの位置データＳＤ１，ＳＤ２を読み出して減算し、２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２の差を求めて、スライダ間隔記憶部１３に記憶させる。この動作によって実際の機械上で、２つのスライダの間隔を正確に求めることが出来る。また、より値の信頼性を高めるために、テーブル５を移動させながら複数回上記計測を行い、その平均値をスライダ間隔記憶部１３に記憶させてもよいし、その際、異常と思われる計測値を得た場合、そのデータを無視したり、異常であることを示すようなアラームを表示させることも可能である。
【００２６】
次に、２つのスケール２ａ，２ｂに２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ対向するような場所、図２のＰ３〜Ｐ５の位置にテーブル５を移動させる。この状態でスケールオフセット計測指令ＳＣＣをスケールオフセット検出部１４に送ると、スケールオフセット検出部１４は、概テーブル位置データＰＴＡＢの値から２つのスライダ３ａ，３ｂが２つのスケール２ａ，２ｂにまたがっていることを確認する。次に、スケールオフセット検出部１４は位置演算部７からの位置データＳＤ１を読み出し、スライダ間隔記憶部１３に記憶されている先に記憶したスライダ間隔の値を加算する。そして、この値から位置演算部８からの位置データＳＤ２を読み出し減算することによってスケールオフセット値を求めることができる。具体的に数値例を示すと、スライダ３ａでスケール２ａを検出した位置データＳＤ１が１２００ｍｍであり、スライダ３ｂでスケール２ｂを検出した位置データＳＤ２が５０ｍｍであったとする。また、先に検出したスライダ間隔が２００ｍｍであったとすると、スケール２ａに対するスケール２ｂのオフセット値は、１２００＋２００−５０＝１３５０である。この数値は、スケールオフセット記憶部１５に送られてそこで記憶される。この動作によって実際の機械上で、２つのスケール２ａ，２ｂの位置オフセットを正確に求めることが出来る。また、より値の信頼性を高めるために、テーブル５を移動させながら複数回上記計測を行い、その平均値をスケールオフセット記憶部１５に記憶させてもよいし、その際、異常と思われる計測値を得た場合、そのデータを無視したり、異常であることを示すようなアラームを表示させることも可能である。
【００２７】
このような構成によって具体的に重み付け演算部１１に送られる位置データの例を説明する。例えば２つのスライダ３ａ，３ｂが２つのスケール２ａ，２ｂにそれぞれ対向している位置（例えば、図２のＰ３位置）で、スライダ３ａでスケール２ａを読んだ位置データＳＤ１が１２００ｍｍであり、スライダ３ｂでスケール２ｂを読んだ位置データＳＤ２が５０ｍｍであったとする。また、スライダ間隔は２００ｍｍ、スケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセットが１３５０ｍｍとする。この状態ではスライダ３ａからの位置データＳＤ１は１２００ｍｍであるが、加算器９によってスライダ間隔２００ｍｍの半分の１００ｍｍが加算されることでテーブル位置基準ＴＣに修正され、ＳＤ１’として１３００ｍｍのデータが重み付け演算部１１に入力する。また、スライダ３ｂからの位置データＳＤ２は５０ｍｍであるが、加算器１０によってスライダ間隔２００ｍｍの半分の１００ｍｍが減算されることでテーブル位置基準ＴＣの−５０ｍｍに修正され、さらに、スケールオフセットの１３５０ｍｍが加算され、ＳＤ１’として１３００ｍｍのデータが重み付け演算部１１に入力する。このように、どちらのスライダでどのスケールの値を読んでもテーブル位置データＰＤとしては連続した位置データが検出可能である。
【００２８】
次に、本発明の移動装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、一連の上記パラメータの検出と設定が、テーブル制御装置１８と連動して自動的に行われるものである。
【００２９】
第２の実施形態では、テーブル制御装置１８に対して自動パラメータ設定コマンドＡＰＳ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。
【００３０】
［ステップ１］テーブル５は２つのスライダ３ａ，３ｂがスケール２ａに対向する位置に移動する。
【００３１】
［ステップ２］テーブル５は右方向に移動しながら信号処理部６に対してスライダ間隔計測指令ＳＬＣを送る。その指令ＳＬＣによって、スライダ間隔検出部１２は２つの位置演算部７，８からのデータＳＤ１，ＳＤ２を減算してスライダ間隔を計測してスライダ間隔記憶部１３にスライダ間隔の値を設定する。この際、第１実施形態で述べたように複数箇所で測定してその平均値を求める等の方法でデータの信頼性を高めることも可能である。
【００３２】
［ステップ３］テーブル５が移動し、２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ別のスケールに対向する位置に来た場合、信号処理部６に対して、スケールオフセット計測指令ＳＣＣを送る。その指令ＳＣＣによって、スケールオフセット検出部１４は２つの位置演算部７，８からのデータＳＤ１，ＳＤ２と、先に求めたスライダ間隔を基にスケールオフセット値を求め、スケールオフセット記憶部１５に設定する。この場合も、複数箇所で測定してその平均値を求める等の方法でデータの信頼性を高めることも可能である。
【００３３】
［ステップ４］２つのパラメータの設定が完了したら、テーブル５の移動を停止する。
【００３４】
ステップ４が終了した後に、実際にテーブルを駆動し加工対象を切削等を行うモードとなり、その際、ステップ２、３で計測されたスライダ間隔およびスケールオフセットを用いて、テーブル位置基準ＴＣが演算される。
【００３５】
本実施形態では、ステップ２からステップ３に移行し、２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ別のスケールに対向する所定位置に来たことを、概テーブル位置データＰＴＡＢの値を基に判断すればよいが、ロータリーエンコーダ等がなく概テーブル位置データＰＴＡＢが得られない別の実施形態においては、スライダ間隔検出部が対向するスケールが変化したときの検出値の変化を検知することにより、所定位置に来たことを判断してもよい。
【００３６】
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、自動的にスライダ間隔とスケールオフセットを計測し設定することができるため、テーブル５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２ａ，２ｂやスライダ３ａ，３ｂを交換した場合でも特別な測定装置無しで正確なスライダ間隔とスケールオフセットの設定ができるため、ユーザ先での設定等も誤り無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。
【００３７】
前述の実施形態では、スライダとスケールが２つの例を説明したが、個数は限定されるものでは無くそれぞれが２つ以上のシステムにも対応可能である。別の実施形態として、スケールが３個の例を説明する。図７は図１のスケールユニットの右側に新たに３つ目のスケールユニット１ｃを配置したものである。スライダ間隔の計測方法については、先の実施形態と同じであり、スケールユニット１ａ、１ｂだけでなく新たに追加したスケールユニット１ｃを使用しても可能である。
【００３８】
次に、新たに追加したスケールユニット１ｃのスケールオフセットの求め方を説明する。スケールユニット１ｂと１ｃに２つのスライダがそれぞれ対向する図７のような位置にテーブルを移動させる。この状態でスケールオフセット計測指令をスケールオフセット検出部に送ると、スケールオフセット検出部は、テーブル位置データの値から２つのスライダがスケールユニット１ｂと１ｃにまたがっていることを確認する。次に、スケールオフセット検出部は２つの位置演算部からの位置データを読み出しそれらを加算する。その結果から、スライダ間隔記憶部に記憶されている先に記憶したスライダ間隔の値を減算することによってスケールオフセット値を求めることができる。このようにすると、先の実施形態で、スケール２ａと２ｂとの間のスケールオフセットを求めたのと全く同じ手法で、スケール２ｂと２ｃとの間のスケールオフセットを求めることができる。
【００３９】
一例として、スケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセットが先の実施形態のように１３５０であったとする。また、スケール２ｂに対して、今回新たに追加したスケール２ｃのスケールオフセットが１４００であったとすると、スケール２ａに対するスケール２ｃのスケールオフセットは１３５０＋１４００＝２７５０となる。
【００４０】
上述の処理方法によって、スライダがスケール２ｂに対向しているときは、先の実施形態で求めたスケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセット１３５０を使用し、スライダがスケール２ｃに対向しているときには本実施形態で求めたスケール２ａに対するスケール２ｃのスケールオフセット２７５０を使用することにより、スケール２ａ、２ｂ、２ｃの３本のスケールに対して、連続した高精度の位置検出を実現することが可能である。
【００４１】
なお、実施形態の説明では、スライダが２つで、スケールが２つの例、３つの例を説明したが、スライダとスケールの個数は限定されるものでは無く２つ以上のシステムであれば対応可能である。
【００４２】
また、並べて配置される２つ以上のスケールは、同じ種類のスケールでなくてもよい。例えば、一つのスケールは絶対符号付きのスケールであり、他方のスケールは絶対符号が付いていないスケールであってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のリニアエンコーダによれば、複数のスライダ、あるいは、複数のスケールによって位置を検出する場合に必要な複数のスライダ間の間隔や、複数のスケールどうしの位置オフセット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】 従来技術と本実施形態に共通な移動装置の基本構成について示す図である。
【図２】 従来技術と本実施形態に共通な移動装置の信号例について示す図である。
【図３】 本発明に係る移動装置の第１の実施形態の構成を示す構成図である。
【図４】 本発明に係る移動装置の第２実施形態の構成を示す構成図である。
【図５】 従来の移動装置の基本構成について示す図である。
【図６】 従来の移動装置の構成例について示すブロック図である。
【図７】 ３つのスケールを備える移動装置の基本構成について示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ スケールユニット、２，２ａ，２ｂ スケール、３，３ａ，３ｂ スライダ、４，４ａ，４ｂ 検出部、５ テーブル、６，２６ 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、１２ スライダ間隔検出部、１３ スライダ間隔記憶部、１４ スケールオフセット検出部、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。
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体のスケール上での位置を検出する位置検出機構を備える移動装置、特に長手方向に並べて配置された複数のスケール上での移動体の位置を検出する移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動装置は、工作機械の加工対象または切削工具を搬送するテーブル、または産業機械等の様々な分野で使用されている。以下の説明では、移動装置を工作機械に適用した場合について説明する。
【０００３】
直線位置の検出に利用される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５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基台に固定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２６とで構成されている。スケールユニット１内には、光学的、或いは、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、或いは、磁気的に検出するようになっている。
【０００４】
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を越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。
【０００５】
以下に、その一例を説明する。図１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。図５と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２ａと２ｂが含まれている。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から位置信号Ｓ１，Ｓ２として信号処理部６に出力される。信号処理部６では、それぞれのスライダ３ａ，３ｂからの位置信号Ｓ１，Ｓ２と、テーブル５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。
【０００６】
次に信号処理部６の処理例を図６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７，８に入力されてそれぞれのスライダ３ａ，３ｂ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３ａ，３ｂ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２ａ，２ｂの位置オフセットが記憶されている。（ここで、スライダ３ａ，３ｂの間隔は即ち検出部４ａ，４ｂの間隔であり、スライダ間隔記憶部１３は位置検出部間隔記憶部ということができる。）また、使用ユニット判定部１６には、テーブル５の位置とその時にどのスケール２ａ，２ｂとスライダ３ａ，３ｂ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、テーブル５の位置とその時に２つのスライダ３ａ，３ｂのデータに与えるべき重みの値が記憶されている。
【０００７】
実際の処理例について図２と図６を用いて説明する。図１でテーブルが左端から右端まで移動する場合を、図２の位置Ｐ１〜Ｐ７に対応させて示す。図２の横軸は、図１のテーブル位置を示している。
【０００８】
まず位置Ｐ１〜Ｐ２の区間は、２つのスライダ３ａ，３ｂが共にスケール２ａに対向している。従ってスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール２ａに対して位置検出可能でありスケール２ａに対して有効領域である。使用ユニット判定部１６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３ａ，３ｂがスケール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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２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ＳＤ２はスライダ３ａからの位置データＳＤ１に対して、２つのスライダ３ａ，３ｂ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１３に記憶されている。そこで使用ユニット判定部１６ではこの距離分をそれぞれのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１，ＳＤ２に加味するように働く。
【０００９】
以下に具体的に説明する。例として、位置データＳＤ１，ＳＤ２の増加方向がテーブル５が右に進む方向とし、また、テーブル位置基準ＴＣを２つのスライダ３ａ，３ｂ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ＳＤ１は、テーブル位置基準ＴＣ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ＳＤ２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ＳＤ１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ＴＣ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ＳＤ２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ＴＣの値に修正する。この動作によって、重み付け演算部１１には、テーブル位置基準ＴＣに修正された２つのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１’，ＳＤ２’が送信される。
【００１０】
この領域での重み係数ＷＴについて説明する。重み係数判定部１７には図２に示す重み係数ＷＴ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ＷＴが１であり、スライダ３ｂに対する重み係数ＷＴ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、例えばモータに備えられたロータリエンコーダ等より、この領域に相当する概テーブル位置データＰＴＡＢが入力された場合、重み付け演算部１１に対して、それぞれのスライダ３ａ，３ｂの重み係数ＷＴを出力する。
【００１１】
結果的にこの領域では、重み付け演算部１１はスライダ３ａ、３ｂの重み係数ＷＴ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ＳＤ１’を位置データＰＤとして出力する。
【００１２】
次に、位置Ｐ２〜Ｐ３の区間では、スライダ３ａはスケール２ａに対向しているが、スライダ３ｂはスケール２ａ，２ｂの隙間にさしかかる。従ってスライダ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１６にはあらかじめ、この区間の概テーブル位置データＰＴＡＢ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ＳＣＥが、重み付け演算部１１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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２は位置Ｐ１〜Ｐ２の区間と同様に、加算器９，１０によってテーブル位置基準ＴＣに修正されて重み付け演算部１１に送られる。
【００１３】
次に、位置Ｐ３〜Ｐ５の区間では、スライダ３ａはスケール２ａに対向していおり、スライダ３ｂはスケール２ｂに対向し始めている。従ってスライダ３ａはスケール２ａに対して位置検出可能でありスライダ３ｂはスケール２ｂに対して位置検出可能である。使用ユニット判定部１６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２ａに、また、スライダ３ｂはスケール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２ｂの原点とスケール２ａの原点の間隔距離分だけ読取値を修正しないと２つのスケールから読み取った位置データＳＤ１，ＳＤ２の連続性が保たれない。スケールオフセット記憶部１５には前述のように２つのスケール２ａ，２ｂ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１６ではこの距離分をそれぞれのスライダの位置データＳＤ１，ＳＤ２に加味するように働く。
【００１４】
例として、それぞれのスケールの左端が原点であった場合、スライダ３ｂがスケール２ａから読み取った位置データＳＤ２に対して、スライダ３ｂがスケール２ｂから読み取った位置データＳＤ２には、２つのスケール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左端とは限らないので使用するスケールに合わせて設定する必要がある。
【００１５】
したがって、この領域では、使用ユニット判定部１６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の原点距離に関する修正分を加算器１０によって加算し重み付け演算部１１に送信する。この領域の重み係数ＷＴ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ＷＴを１から０に向かって減じ、スライダ３ｂの重み係数ＷＴ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ＷＴ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ＷＴを重み付け演算部１１に出力する。重み付け演算部１１では２つのスライダ位置データＳＤ１’，ＳＤ２’にそれぞれ重み付けしたものを位置データＰＤとして出力する。
【００１６】
次に位置Ｐ５〜Ｐ６区間においては、スライダ３ａはスケール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１６ではスライダ３ａが無効である情報を重み付け判定部１７に送る。また、この区間での重み係数ＷＴ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ＳＤ２’が結果的に重み付け演算部１１から出力される。
【００１７】
位置Ｐ６〜Ｐ７区間においては、２つのスライダ３ａ，３ｂが共にスケール２ｂに対向している。従ってスライダ３ａとスライダ３ｂは共にスケール２ｂに対して位置検出可能でありスケール２ｂに対して有効領域である。使用ユニット判定部１６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７，８で計算された２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２が重み付け演算部１１に送られる。この領域では、２つのスライダ３ａ，３ｂのスライダ間隔に関する補正と、両方のスライダ３ａ，３ｂに対してスケール２ｂのオフセットが加算器９，１０によって加えられてから、重み付け演算部１１に送られる。また、重み係数ＷＴ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ＳＤ２’が結果的に重み付け演算部１１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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような構成の装置では、位置データＰＤを正確に求めるためには、スライダ間隔と、２本のスケール２ａ，２ｂの位置オフセットをあらかじめ正確に求めて、スライダ間隔記憶部１３とスケールオフセット記憶部１５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スライダ間隔にスライダ３ａ，３ｂを機械に取り付け、また、複数のスケール２ａ，２ｂ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、工作機械等で必要とされる精度は数μｍ以下であり正確な測定は困難である。さらに、機械保守上、スケール交換やスライダ交換等の必要が生じたとき、これらのパラメータを再設定するのは、精度や工数の面から困難である。
【００１９】
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、スライダ間隔やスケールオフセットを正確に測定して記憶する機能を備えたリニアエンコーダを提供すると共に、それらの工程を自動的に行う機能も備えたリニアエンコーダを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る移動装置は、長手方向に並べて配置され、目盛りが付けられた複数のスケールと、前記複数のスケールの長手方向に沿って移動する移動体と、移動体のスケールと対向する位置に、スケールの長手方向に間隔をあけて取り付けられた複数の位置検出部と、前記複数の位置検出部の検出値に基づき移動体の位置を求める位置算出手段と、を備えた移動装置であって、複数の位置検出部のスケール長手方向の離間距離である位置検出部間隔データを記憶する位置検出部間隔記憶部と、複数の位置検出部が前記複数のスケールのうちの２つのスケールに対向する位置に移動体があるとき、位置検出部が読み取る前記２つのスケールの位置データと、位置検出部間隔記憶部に記憶された位置検出部間隔データと、に基づいて複数のスケールの原点間の距離であるスケールオフセットを演算するスケールオフセット検出部と、前記演算されたスケールオフセットを記憶するスケールオフセット記憶部とを有し、前記位置算出手段は、前記演算されたスケールオフセットを用いて、前記移動体の位置を検出することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の請求項２に係る移動装置は、請求項１に記載の移動装置であって、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置で読み取るスケールの目盛りに基づいて、位置検出部間隔データを演算し、前記位置検出部間隔記憶部に記憶する位置検出部間隔検出部を有することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の請求項３に係る移動装置は、請求項２に記載された移動装置であって、移動装置は、移動体を駆動する移動体制御装置を有し、前記移動体制御装置に自動パラメータ設定コマンドが与えられると、まず、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記位置検出部間隔検出部が位置検出部間隔データを演算する処理を行い、次に、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が異なるスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記スケールオフセット検出部がスケールオフセットを演算する処理を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の請求項４に係る移動装置は、請求項３に記載された移動装置であって、前記移動体が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置から、異なるスケールに対向する位置に移動したことを、位置検出部の検出値に基づき検知するスケール変化検知部を有することを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体的な実施形態を説明する。
【００２５】
図３は本発明の移動装置の第１の実施形態を示す図である。図６の従来技術と同じものは同じ記号を付記している。本実施形態では、２つの位置演算部７，８から２つのスライダ３ａ，３ｂの位置データＳＤ１，ＳＤ２と概テーブル位置データＰＴＡＢを入力とするスライダ間隔検出部１２とスケールオフセット検出部１４が設けられている。以下にそれらの機能を説明する。実際の機械に複数のスライダ３ａ，３ｂとスケール２ａ，２ｂを取り付けた状態で、２つのスライダ３ａ，３ｂが１つのスケール例えばスケール２ａに対向する位置に機械を移動させる。この状態でスライダ間隔計測指令ＳＬＣをスライダ間隔検出部１２に送ると、スライダ間隔検出部１２は、概テーブル位置データＰＴＡＢの値から確実に２つのスライダ３ａ，３ｂがスケール２ａに対向していることを確認する。次に、スライダ間隔検出部１２は２つの位置演算部７，８からの位置データＳＤ１，ＳＤ２を読み出して減算し、２つの位置データＳＤ１，ＳＤ２の差を求めて、スライダ間隔記憶部１３に記憶させる。この動作によって実際の機械上で、２つのスライダの間隔を正確に求めることが出来る。また、より値の信頼性を高めるために、テーブル５を移動させながら複数回上記計測を行い、その平均値をスライダ間隔記憶部１３に記憶させてもよいし、その際、異常と思われる計測値を得た場合、そのデータを無視したり、異常であることを示すようなアラームを表示させることも可能である。
【００２６】
次に、２つのスケール２ａ，２ｂに２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ対向するような場所、図２のＰ３〜Ｐ５の位置にテーブル５を移動させる。この状態でスケールオフセット計測指令ＳＣＣをスケールオフセット検出部１４に送ると、スケールオフセット検出部１４は、概テーブル位置データＰＴＡＢの値から２つのスライダ３ａ，３ｂが２つのスケール２ａ，２ｂにまたがっていることを確認する。次に、スケールオフセット検出部１４は位置演算部７からの位置データＳＤ１を読み出し、スライダ間隔記憶部１３に記憶されている先に記憶したスライダ間隔の値を加算する。そして、この値から位置演算部８からの位置データＳＤ２を読み出し減算することによってスケールオフセット値を求めることができる。具体的に数値例を示すと、スライダ３ａでスケール２ａを検出した位置データＳＤ１が１２００ｍｍであり、スライダ３ｂでスケール２ｂを検出した位置データＳＤ２が５０ｍｍであったとする。また、先に検出したスライダ間隔が２００ｍｍであったとすると、スケール２ａに対するスケール２ｂのオフセット値は、１２００＋２００−５０＝１３５０である。この数値は、スケールオフセット記憶部１５に送られてそこで記憶される。この動作によって実際の機械上で、２つのスケール２ａ，２ｂの位置オフセットを正確に求めることが出来る。また、より値の信頼性を高めるために、テーブル５を移動させながら複数回上記計測を行い、その平均値をスケールオフセット記憶部１５に記憶させてもよいし、その際、異常と思われる計測値を得た場合、そのデータを無視したり、異常であることを示すようなアラームを表示させることも可能である。
【００２７】
このような構成によって具体的に重み付け演算部１１に送られる位置データの例を説明する。例えば２つのスライダ３ａ，３ｂが２つのスケール２ａ，２ｂにそれぞれ対向している位置（例えば、図２のＰ３位置）で、スライダ３ａでスケール２ａを読んだ位置データＳＤ１が１２００ｍｍであり、スライダ３ｂでスケール２ｂを読んだ位置データＳＤ２が５０ｍｍであったとする。また、スライダ間隔は２００ｍｍ、スケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセットが１３５０ｍｍとする。この状態ではスライダ３ａからの位置データＳＤ１は１２００ｍｍであるが、加算器９によってスライダ間隔２００ｍｍの半分の１００ｍｍが加算されることでテーブル位置基準ＴＣに修正され、ＳＤ１’として１３００ｍｍのデータが重み付け演算部１１に入力する。また、スライダ３ｂからの位置データＳＤ２は５０ｍｍであるが、加算器１０によってスライダ間隔２００ｍｍの半分の１００ｍｍが減算されることでテーブル位置基準ＴＣの−５０ｍｍに修正され、さらに、スケールオフセットの１３５０ｍｍが加算され、ＳＤ１’として１３００ｍｍのデータが重み付け演算部１１に入力する。このように、どちらのスライダでどのスケールの値を読んでもテーブル位置データＰＤとしては連続した位置データが検出可能である。
【００２８】
次に、本発明の移動装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、一連の上記パラメータの検出と設定が、テーブル制御装置１８と連動して自動的に行われるものである。
【００２９】
第２の実施形態では、テーブル制御装置１８に対して自動パラメータ設定コマンドＡＰＳ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。
【００３０】
［ステップ１］テーブル５は２つのスライダ３ａ，３ｂがスケール２ａに対向する位置に移動する。
【００３１】
［ステップ２］テーブル５は右方向に移動しながら信号処理部６に対してスライダ間隔計測指令ＳＬＣを送る。その指令ＳＬＣによって、スライダ間隔検出部１２は２つの位置演算部７，８からのデータＳＤ１，ＳＤ２を減算してスライダ間隔を計測してスライダ間隔記憶部１３にスライダ間隔の値を設定する。この際、第１実施形態で述べたように複数箇所で測定してその平均値を求める等の方法でデータの信頼性を高めることも可能である。
【００３２】
［ステップ３］テーブル５が移動し、２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ別のスケールに対向する位置に来た場合、信号処理部６に対して、スケールオフセット計測指令ＳＣＣを送る。その指令ＳＣＣによって、スケールオフセット検出部１４は２つの位置演算部７，８からのデータＳＤ１，ＳＤ２と、先に求めたスライダ間隔を基にスケールオフセット値を求め、スケールオフセット記憶部１５に設定する。この場合も、複数箇所で測定してその平均値を求める等の方法でデータの信頼性を高めることも可能である。
【００３３】
［ステップ４］２つのパラメータの設定が完了したら、テーブル５の移動を停止する。
【００３４】
ステップ４が終了した後に、実際にテーブルを駆動し加工対象を切削等を行うモードとなり、その際、ステップ２、３で計測されたスライダ間隔およびスケールオフセットを用いて、テーブル位置基準ＴＣが演算される。
【００３５】
本実施形態では、ステップ２からステップ３に移行し、２つのスライダ３ａ，３ｂがそれぞれ別のスケールに対向する所定位置に来たことを、概テーブル位置データＰＴＡＢの値を基に判断すればよいが、ロータリーエンコーダ等がなく概テーブル位置データＰＴＡＢが得られない別の実施形態においては、スライダ間隔検出部が対向するスケールが変化したときの検出値の変化を検知することにより、所定位置に来たことを判断してもよい。
【００３６】
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、自動的にスライダ間隔とスケールオフセットを計測し設定することができるため、テーブル５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２ａ，２ｂやスライダ３ａ，３ｂを交換した場合でも特別な測定装置無しで正確なスライダ間隔とスケールオフセットの設定ができるため、ユーザ先での設定等も誤り無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。
【００３７】
前述の実施形態では、スライダとスケールが２つの例を説明したが、個数は限定されるものでは無くそれぞれが２つ以上のシステムにも対応可能である。別の実施形態として、スケールが３個の例を説明する。図７は図１のスケールユニットの右側に新たに３つ目のスケールユニット１ｃを配置したものである。スライダ間隔の計測方法については、先の実施形態と同じであり、スケールユニット１ａ、１ｂだけでなく新たに追加したスケールユニット１ｃを使用しても可能である。
【００３８】
次に、新たに追加したスケールユニット１ｃのスケールオフセットの求め方を説明する。スケールユニット１ｂと１ｃに２つのスライダがそれぞれ対向する図７のような位置にテーブルを移動させる。この状態でスケールオフセット計測指令をスケールオフセット検出部に送ると、スケールオフセット検出部は、テーブル位置データの値から２つのスライダがスケールユニット１ｂと１ｃにまたがっていることを確認する。次に、スケールオフセット検出部は２つの位置演算部からの位置データを読み出しそれらを加算する。その結果から、スライダ間隔記憶部に記憶されている先に記憶したスライダ間隔の値を減算することによってスケールオフセット値を求めることができる。このようにすると、先の実施形態で、スケール２ａと２ｂとの間のスケールオフセットを求めたのと全く同じ手法で、スケール２ｂと２ｃとの間のスケールオフセットを求めることができる。
【００３９】
一例として、スケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセットが先の実施形態のように１３５０であったとする。また、スケール２ｂに対して、今回新たに追加したスケール２ｃのスケールオフセットが１４００であったとすると、スケール２ａに対するスケール２ｃのスケールオフセットは１３５０＋１４００＝２７５０となる。
【００４０】
上述の処理方法によって、スライダがスケール２ｂに対向しているときは、先の実施形態で求めたスケール２ａに対するスケール２ｂのスケールオフセット１３５０を使用し、スライダがスケール２ｃに対向しているときには本実施形態で求めたスケール２ａに対するスケール２ｃのスケールオフセット２７５０を使用することにより、スケール２ａ、２ｂ、２ｃの３本のスケールに対して、連続した高精度の位置検出を実現することが可能である。
【００４１】
なお、実施形態の説明では、スライダが２つで、スケールが２つの例、３つの例を説明したが、スライダとスケールの個数は限定されるものでは無く２つ以上のシステムであれば対応可能である。
【００４２】
また、並べて配置される２つ以上のスケールは、同じ種類のスケールでなくてもよい。例えば、一つのスケールは絶対符号付きのスケールであり、他方のスケールは絶対符号が付いていないスケールであってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のリニアエンコーダによれば、複数のスライダ、あるいは、複数のスケールによって位置を検出する場合に必要な複数のスライダ間の間隔や、複数のスケールどうしの位置オフセット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】 従来技術と本実施形態に共通な移動装置の基本構成について示す図である。
【図２】 従来技術と本実施形態に共通な移動装置の信号例について示す図である。
【図３】 本発明に係る移動装置の第１の実施形態の構成を示す構成図である。
【図４】 本発明に係る移動装置の第２実施形態の構成を示す構成図である。
【図５】 従来の移動装置の基本構成について示す図である。
【図６】 従来の移動装置の構成例について示すブロック図である。
【図７】 ３つのスケールを備える移動装置の基本構成について示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ スケールユニット、２，２ａ，２ｂ スケール、３，３ａ，３ｂ スライダ、４，４ａ，４ｂ 検出部、５ テーブル、６，２６ 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、１２ スライダ間隔検出部、１３ スライダ間隔記憶部、１４ スケールオフセット検出部、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。
Claims (4)
- 長手方向に並べて配置され、目盛りが付けられた複数のスケールと、
前記複数のスケールの長手方向に沿って移動する移動体と、
移動体のスケールと対向する位置に、スケールの長手方向に間隔をあけて取り付けられた複数の位置検出部と、
前記複数の位置検出部の検出値に基づき移動体の位置を求める位置算出手段と、を備えた移動装置であって、
複数の位置検出部のスケール長手方向の離間距離である位置検出部間隔データを記憶する位置検出部間隔記憶部と、
複数の位置検出部が前記複数のスケールのうちの２つのスケールに対向する位置に移動体があるとき、位置検出部が読み取る前記２つのスケールの位置データと、位置検出部間隔記憶部に記憶された位置検出部間隔データと、に基づいて複数のスケールの原点間の距離であるスケールオフセットを演算するスケールオフセット検出部と、
前記演算されたスケールオフセットを記憶するスケールオフセット記憶部とを有し、
前記位置算出手段は、前記演算されたスケールオフセットを用いて、前記移動体の位置を検出することを特徴とする移動装置。 - 請求項１に記載の移動装置であって、
前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置で読み取るスケールの目盛りに基づいて、位置検出部間隔データを演算し、前記位置検出部間隔記憶部に記憶する位置検出部間隔検出部を有することを特徴とする移動装置。 - 請求項２に記載された移動装置であって、
移動装置は、移動体を駆動する移動体制御装置を有し、
前記移動体制御装置に自動パラメータ設定コマンドが与えられると、
まず、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記位置検出部間隔検出部が位置検出部間隔データを演算する処理を行い、
次に、前記移動体制御装置が、前記複数の位置検出部が異なるスケールに対向する位置に移動体を移動し、前記スケールオフセット検出部がスケールオフセットを演算する処理を行うことを特徴とする移動装置。 - 請求項３に記載された移動装置であって、
前記移動体が、前記複数の位置検出部が同一のスケールに対向する位置から、異なるスケールに対向する位置に移動したことを、位置検出部の検出値に基づき検知するスケール変化検知部を有することを特徴とする移動装置。
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