JP4401016B2

JP4401016B2 - リニヤスケールにおける原点信号の設定装置及び設定方法

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Publication number: JP4401016B2
Application number: JP2000310530A
Authority: JP
Inventors: 善行福山
Original assignee: ハイデンハイン株式会社
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-10-11
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二物体間の相対移動量を測定するリニヤスケールにおける原点信号の設定装置及び設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等において、被加工物に対する工具の相対移動量を正確に測定することは、精密加工を行う上で極めて重要であり、このための測定装置が種々製品化されている。
そのひとつとして、光学格子を２枚重ね合わせることにより得られるモアレ縞を利用した光学式スケールが従来から知られている。この光学式スケールは、図４に示すように透明のガラススケール１００の一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたメインスケール１０１と、透明のガラススケール１０２の一面に透光部と非透光部が所定のピッチで配列するよう格子（刻線）を設けたインデックススケール１０３とを有し、同図（ａ）に示すように、このメインスケール１０１にインデックススケール１０３を微小間隔を持って対向させるとともに、同図（ｂ）に示すように、メインスケール１０１の格子に対し微小角度傾けられるようにインデックススケール１０３の格子を配置している。
なお、メインスケール１０１及びインデックススケール１０３に設けた格子は、ガラススケール１００、１０２にクロムを真空蒸着し、エッチングすることにより形成された同一ピッチの格子により形成されている。
【０００３】
このように配置すると、図４（ｃ）に示すモアレ縞が発生する。このモアレ縞の間隔はＷとなり、間隔Ｗ毎に暗い部分あるいは明るい部分が発生する。この暗い部分あるいは明るい部分は、メインスケール１０１に対し、インデックススケール１０３が相対的に左右に移動する方向に応じて上から下、あるいは下から上に移動していく。この場合、メインスケール１０１及びインデックススケール１０３の格子のピッチをＰ、相互の傾斜角度をθ［ｒａｄ］とすると、モアレ縞の間隔Ｗは、
Ｗ＝Ｐ／θ
と示され、モアレ縞の間隔Ｗは、光学的に格子間隔Ｐを１／θ倍に拡大した間隔とされていることになる。このため、格子が１ピッチＰ移動すると、モアレ縞はＷだけ変位することになり、Ｗの上下方向の変化を読み取ることにより、ピッチＰ内の移動量を精密に測定することができるようになる。
【０００４】
例えば、図５に示すようにモアレ縞の変化を光学的に検出する光電変換素子１１０をインデックススケールに設け、メインスケールの反対側に光源を設けるようにして、メインスケール１０１に対しインデックススケール１０３を相対的に移動させながら、この光電変換素子１１０に流れる電流の変化を読み取る。
すなわち、モアレ縞のパターンがＡの状態となっていると、光電変換素子１１０に照射される光量は最も多くなり、光電変換素子１１０に流れる電流は最大値Ｉ₁ となる。次に、相対的に移動してＢの状態になると光電変換素子１１０に照射される光量はやや減少し、その電流はＩ₂ となり、更に、移動してＣの状態になると光電変化素子１１０には最も少ない光量が照射され、その電流も最も小さいＩ₃ となる。そして、更に移動してＤの状態になると光電変換素子１１０に照射される光量はやや増加し、その電流はＩ₂ となり、Ｅの状態になるまで移動すると、再び最も光量の多い位置となり、その電流は最大値Ｉ₁ となる。
このように、光電変換素子１１０に流れる電流は正弦波状に変化するとともに、その変化が１周期経過した時に、格子間隔Ｐだけメインスケール１０１とインデックススケール１０３とが相対的に移動したことになる。
【０００５】
図５においては、光電変換素子１１０を一つだけ設けるようにしたが、図６に示すように、一周期（間隔Ｗ）と９０゜ずらせて２つの光電変換素子１１１、１１２を設けるようにすると、Ａ相の光電変換素子１１１に流れる電流に対してＢ相の光電変換素子１１２に流れる電流は、図７に示すように９０゜偏移した電流となる。すなわち、Ａ相の光電変換素子１１１に流れる電流をサイン波とすると、Ｂ相の光電変換素子１１２に流れる電流はコサイン波となる。
この場合、メインスケール１０１とインデックススケール１０３との相対的な移動方向により、Ａ相の光電変換素子１１１に流れる電流に対するＢ相の光電変換素子１１２に流れる電流の位相は９０゜進相あるいは９０゜遅相となるため、９０゜ずらせて配置した２つの光電変換素子を設けると、両者の間の位相を検出することにより相対的な移動方向を検出することができる。
なお、実際は光電変換素子を所定の位置に追加配置して、Ａ相信号及びＢ相信号を１８０°反転した−Ａ相信号及び−Ｂ相信号も同時に出力するように構成し、反転した信号を利用するのは、検出信号に含まれる直流成分を除去するとともに、信号の信頼性及び高速追従性の確保のためである。
【０００６】
以上説明した原理を利用した光学式スケールの斜視図の概要を図８に示す。この図において、細長いメインスケール１０１の一面には蒸着されたクロムにより形成された同一ピッチの格子が刻線されており、このメインスケール１０１を抱持するコの字形ホルダ１０４の一面にインデックススケール１０３が固着されている。このインデックススケール１０３のメインスケールに対向する面には、メインスケール１０１と同様に蒸着されたクロムにより形成された同一ピッチの格子が刻線されており、このインデックススケール１０３の裏側には光電変換素子１１３が設けられている。
【０００７】
さらに、図９に示すようにコの字形ホルダ１０４のメインスケール１０１の反対側に位置する面には、光源１０５を配置してメインスケール１０１とインデックススケール１０３を透過する光を光電変換素子１１３によって検出するように構成している。
そして、メインスケール１０１とインデックススケール１０３とは互いに移動可能とされている。
なお、前記したようにメインスケール１０１の格子（刻線）に対してインデックススケール１０３の格子（刻線）は微小間隔を持って対向しているとともに、微小角度傾けられるようにされている。
【０００８】
このように構成された光学式スケールの原理構造の横断面図９から、光源１０５から照射された光はガラス製のメインスケール１０１を透過し、さらにガラス製のインデックススケール１０３を透過した後、光電変換素子１１３によりモアレ縞として受光される。
この光電変換素子１１３からは前記図７に示す互いに９０゜の位相差を有するＡ相の信号とＢ相の信号とが出力され、この２つの信号から前記のように移動方向及び移動距離を測定することができる。
なお、光電変換素子１１３には３個の光電変換素子が設けられているが、そのうちの２つは上記Ａ相の信号とＢ相の信号とを出力し、残る一つは基準レベルの信号を出力している。そして、この基準レベルの光電変換素子により受光された光量を、正弦波状に変化しているＡ相、又はＢ相の平均信号レベル（ゼロレベル）となるように設定することにより、さらに精度の高い検出信号とすることができるようになる。
【０００９】
図１０（ａ）はＡ相信号、Ｂ相信号を形成する装置において、インデックススケールの所定の位置に４個の光電変換素子を設けることによって得られた上記Ａ相信号と反転された−Ａ相信号、及びＢ相信号と反転した−Ｂ相信号を示している。
また、図１０（ｂ）は、上記２つのＡ相信号波形から、合成されたＡ相信号を形成する回路を示したもので、ＡＰ、−ＡＰはスケールの刻線間を透過した光によって形成されたモアレ縞を検出して電気信号に変換する光電変換素子である。各光電変換素子から出力された逆位相の正弦波状の電流は一方の信号が反転増幅器Ａ１を介して位相が反転され、演算増幅器ＯＰを使用した加算回路ＡＤＤで合成される。
Ｂ相信号を合成する場合も同様な回路で構成される。
この回路構成は１つの演算増幅器ＯＰで直流信号を除去した計測信号が合成できるため、コストダウンを図ることができるが、合成前のオフセットを調整が困難であり、Ａ相（Ｂ相）信号と、−Ａ相（−Ｂ相）信号のバランスが悪いという問題が生じる
【００１０】
そこで、同図（ｃ）に示されているように光電変換素子ＡＰ、及び光電変換素子−ＡＰから出力された信号をそれぞれ単独に所定の電圧レベルとなるように電流電圧変換器Ａ１、Ａ２を介して増幅し、その２つ出力を差動増幅器ＯＰ１によって数値的に加算しＡ相信号を得るようにする。
この場合は、Ａ相信号と−Ａ相信号のバランスがとれているのでスケールが高速で移動したときでも合成された計測用のＡ相信号の信号波形に歪みが発生しないという特徴が生じる。
【００１１】
図１１は、リニアスケールの計測用信号生成装置の主要部を示したもので、光電変換素子Ｐｄａ₁、Ｐｄａ₂、Ｐｄｂ₁、Ｐｄｂ₂から出力された検出信号としてのＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信号を合成して計測用のＡ相信号、及びＢ相信号を形成する回路構成、及び光電変換素子Ｐｄｚから出力される後述する原点信号を発生する回路構成を示している。この図において、Ｇａ１は検出信号としてのＡ相信号の増幅器、同じくＧａ２は検出信号としての−Ａ相信号の増幅器、Ｇｂ１は検出信号としてのＢ相信号の増幅器、Ｇｂ２は検出信号としての−Ｂ相信号の増幅器、Ｇｚは原点信号（以下、Ｚ相信号という。）の増幅器である。
これらの増幅器は抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１を帰還回路として付けており、良く知られているように、高利得の増幅器を構成する際に安定化を図っている。
なお、逆相信号で出力される検出信号としての−Ａ相信号、及び検出信号としての−Ｂ相信号の増幅器に対しては抵抗Ｒの１部を可変抵抗ΔＲとして、後段の加算回路Ｇａ３又はＧｂ３で合成される際の信号の振幅がほぼ一致するように調整される。
【００１２】
また、これらのＡ相信号／Ｂ相信号用の増幅器にはそれぞれオフセット電圧が正相入力端子から供給され直流成分が同一のレベルとなるようにしている。
このようにして各増幅器の逆相成分が抵抗Ｒ２を介して加算器Ｇａ３、及びＧｂ３に供給され、その出力に直流成分が除去された正弦波状の計測用Ａ相信号、及びＢ相信号が形成される。
各加算器Ｇａ３、Ｇｂ３にも位相状態を安定化するためにインピーダンスＺ１とされた帰還回路が設けられており、高域周波数の位相廻りに基づく不安定要素を低減するようにしている。
【００１３】
ところで、このように構成された光学式スケールは、ＮＣ工作機械に取りつけられて被加工物と工具との相対的移動量を計測しているが、一般に数値制御する場合は原点からの移動量としてプログラムされるため、この相対的移動量は原点からの移動量として計測する必要がある。そこで、通常メインスケールに予め原点位置が設けられ、この原点位置をインデックススケールが通過した時に原点が検出され、この原点検出信号はＮＣ装置に供給されてＮＣ装置をリセットすることにより、原点位置をＮＣ装置にセッティングするようにしていた。
【００１４】
そこで、上記したような光電式リニヤスケールにおいて、図１１及び図１２（ａ）に示すようにメインスケール１０１の刻線位置とは異なる所定のトラック位置に、基準点となる原点Ｚを示す刻線（格子）１０９を設け、この原点となる格子１０９、及びインデックススケール１０３を通過する光をモアレ縞として検出する光電変換素子Ｐｄｚを配置しておくと、メインスケール１０１とインデックススケール１０３が特定の位置関係になっているときだけを原点の信号（Ｚ相信号）として検出することができるようになる。
【００１５】
すなわち、図１２（ｂ）に示すように、この原点Ｚの位置においてもメインスケール１０１の１ピッチＰの間で図５の場合と同様に変化する信号Ｓｚが原点位置検出信号として検出されるから、この原点位置検出信号Ｓｚの波形のピーク点を、例えば同図（ｂ）に示すように所定のレベルＴＨでクリップして原点パルス信号Ｐｚを形成すると、この原点パルス信号Ｐｚの立ち上がり点をメインスケールの原点Ｚとするか、原点パルス信号Ｐｚのピーク位置を検出してメインスケールの原点Ｚとすることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
この原点の位置検出信号Ｓｚ（以下、「Ｚ相信号」という。）は、一般的にメインスケール１０１とインデックススケール１０３の相対的な移動によって検出されるが、Ｚ相信号は前記Ａ相信号、又はＢ相信号に対して非同期で動作していたので、図１２（ｃ）に示すように、Ａ相信号とＢ相信号の１ピッチの間の位相領域（▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼で表示される４つの位相エリア）のどこでＺ相信号のピークＰ（以下、「Ｚ相」ともいう）が検出されるかは、Ｚ相信号を出力させてからでなければ分からなかった。図１２（ｃ）では、１ピッチ内の位相エリア▲１▼でＺ相信号のピークＰが検出されている。
【００１７】
デジタル出力型スケールは、組立て時にいろいろな調整を行うが、Ｚ相の同期化については原点信号は非同期で動作していたので、タイミングを合わせる必要はなかった。ところが、これをアナログ出力型スケールで使用しようとすると、同期化されたＺ相は得られないので、そのままでは使用できなかった。
アナログ出力型スケールにおいては、Ｚ相信号のピーク位置Ｐが、Ａ相信号、Ｂ相信号に対して、図１２（ｃ）に示すある決まった位相エリア▲１▼〜▲４▼で出力しなければならない。つまり、図１２（ｃ）のＡ相信号／Ｂ相信号が共に正である位相エリア▲１▼（図中、網線で表示されている。）で出力させることがほぼ規格化されている。位相エリア▲１▼〜▲４▼のどのエリアで出力されるかは、組立て後、調整段階で初めて確認でき、事前に知ることはできない。
【００１８】
このため、Ａ相信号／Ｂ相信号の位相エリアと原点信号出力のタイミング（同期化）をとるために、図１１に示すような、波形整形回路ＨＳを設け、スケールを調整する際、通常はＺ相信号の検出タイミングを調整するという手法をとり、タイミングを合わせている。Ｚ相の検出タイミングの調整は、図１２（ｂ）に示すスレッショルド値ＴＨを変更してＺ相信号の信号幅Ｌｚ内に位置するエリアに検出タイミングをずらす方法、遅延回路を設けて出力タイミングを遅らせる方法、移相回路を設けて位相をずらす方法、等があるが、いずれもオシロスコープを作業者が目視しながら作業するというものであるので、Ｚ相の検出タイミングを調整することはかなり困難な作業であった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｚ相信号の出力されるタイミングを確保し、フォトセルからのＡ相信号／Ｂ相信号を入れ替えることで、Ｚ相信号の出力タイミングが決められたＡ相信号／Ｂ相信号の位相エリアに入るようにして、原点信号の設定を行うものである。
【００２０】
請求項１の発明は、移動方向に対して等間隔な目盛りを設けたリニアスケールと、前記リニアスケールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の計測信号として検出するとともに、前記スケールの原点通過位置を示す原点信号を検出する検出手段と、前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合成手段と、前記信号合成手段に対して前記４組の計測信号を選択的に供給するスイッチング手段とを備え、前記スイッチング手段による前記４組の計測信号の選択的供給によって、前記信号合成手段から出力される前記Ａ相計測信号、又はＢ相計測信号の所定の位相領域と前記原点信号の出力タイミングとを一致させることができることを特徴とするリニヤスケールにおける原点信号の設定装置である。
【００２１】
請求項２の発明は、リニアスケールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の検出信号として検出するステップと、前記リニアスケールの原点通過位置を示す原点信号を検出するステップと、前記４組の検出信号の位相領域と原点信号の出力タイミングを検知するステップと、前記検知された４組の検出信号の位相領域を所定の位相領域となるように前記４組の検出信号を入れ替えて４組の出力信号として出力するステップと、前記４組の出力信号から相互に９０度の位相差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号を形成するステップとからなり、前記４組の検出信号を入れ替えて４組の出力信号として出力するステップによって、前記信号合成手段から出力される前記Ａ相計測信号、又はＢ相計測信号の所定の位相領域と前記原点信号の出力タイミングとを一致させることができることを特徴とするリニヤスケールおける原点信号の設定方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の計測信号生成回路のブロック図を示し、図１１と同様の構成は、同一の記号が付されおり、その詳細な説明は省略する。なお、光電変換素子から出力された各相の信号を検出信号といい、図中では単にＡ、−Ａ、Ｂ、−Ｂと表記し、増幅器Ｇａ１、Ｇａ２、Ｇｂ１、Ｇｂ２から出力された信号を出力信号といい、図中では単にＳＡ、−ＳＡ、ＳＢ、−ＳＢと表記し、増幅器Ｇａ３、Ｇｂ３によって合成された信号を計測信号といい、図中ではＡ相信号、Ｂ相信号と表記する。
【００２３】
計測信号生成回路は、光電変換素子の入力部、検出信号としての各相信号の出力部、入替え後の検出信号としての各相信号の出力部、増幅された各相の出力信号、合成された計測信号としての各相信号部とによって構成され、出力信号としての各相信号の出力部と入替え後の検出信号としての各相信号の出力部との間には、検出信号としての各相信号を入れ替えるためのチップジャンパースイッチＳ１〜Ｓ４が設けられている。
【００２４】
図２は、本発明の実施の態様のＺ相信号（原点信号）の出力タイミングと検出された各相信号のエリアとの関係を示す波形図である。
この図のおいて、各検出信号としてのＡ相信号、−Ａ相信号、Ｂ相信号、−Ｂ相信号波形は、先に示したようにスケールが移動することによって検出される正弦波状の信号を示しており、１Ｐはスケールの刻線間を通過する周期を示す。
Ａ相信号（以下、Ａ相という）、Ａ相信号を反転させた−Ａ相信号（以下、−Ａ相という。）、Ｂ相信号（以下、Ｂ相という。）、Ｂ相信号を反転させた−Ｂ相信号（以下、−Ｂ相という。）は、時間ｔ０〜ｔ１間に１ピッチの信号として出力されたもので、１ピッチ（以下、１Ｐという。）間のＡ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号を４つの位相エリア（０度〜９０度、９０度〜１８０度、１８０度〜２７０度、２７０度〜３６０度）に分け、０度〜９０度の位相エリアを▲１▼、９０度〜１８０度の位相エリアを▲２▼、以下同様に▲３▼、▲４▼の位相エリアを設定する。
【００２５】
図３は、Ａ相信号に対してＢ相信号が９０度進んでいるときに、Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号が、１Ｐ内の各位相エリアで正の信号の場合を１、負の信号の場合を０とし、各位相エリアに原点信号Ｚ１〜Ｚ４が出力された場合を２値信号１、０でパターン化したものである。
【００２６】
前述のように、アナログ出力型スケールにおいては、Ｚ相が、計測信号となるＡ相、Ｂ相に対して、Ａ相、Ｂ相が共に正の位相エリアで出力させることがほぼ規格化されている。
本発明は、スケールを調整する際、検出されたＡ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号をＺ相信号のタイミングに合わせて所定の位相エリアに合うように選択することにより、原点信号を設定するものである。つまり、Ｚ相信号（原点信号）の出るタイミングにあわせて、フォトセルから検出されたＡ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号を入れ替えて出力信号としての各相信号を得ることで、Ｚ相の原点信号を計測用のＡ相信号、及びＢ相信号の決められた位相領域に入れることができる。Ａ相、−Ａ相、Ｂ相、−Ｂ相の信号の位相（又は極性）は、オシロスコープ等の表示装置を使用して表示させて、確認することができる。
【００２７】
各発生タイミングを示す原点信号をＺ１〜Ｚ４とすると、この信号の出力発生タイミングと図２、及び図３に示される各相信号の内正の極性の各相信号は、次の通りである。

【００２８】
Ｚ相の出力のタイミングで計測用のＡ相、Ｂ相が共に正の位相エリアとなるように調整するには、Ａ（−Ａ）相、Ｂ（−Ｂ）相の信号を入れ替えて供給することで位相を変化させるようにする。
つまり、図３から明らかなように、位相エリア▲１▼では原点信号のピークが出力されているタイミングで位相エリアが正となり、次の位相エリアも正である信号を計測用のＡ相信号とし、この信号を形成するために差動増幅器Ｇａ３に入力されるＳＡ信号としてＡ相信号を、−ＳＡ信号として−Ａ相信号を選択する。
また、この位相エリアでは計測用のＢ相信号を形成する差動増幅器Ｇｂ３には、ＳＢ信号としてＢ相信号を、−ＳＢ信号として−Ｂ相信号を選択する。
【００２９】
このように、原点信号Ｚ１の発生タイミングが位相エリア▲１▼と同期している場合であり、位相エリア▲１▼で出力されたＡ相、Ｂ相は共に正であるので、各相の信号をそのまま出力信号ＳＡ、ＳＢとして取り込み、その反転信号を−ＳＡ、−ＳＢとして取り込めばよいことになる。検出信号と出力信号の関係は次の通りである。
Ａ→ＳＡ −Ａ→−ＳＡ、Ｂ→ＳＢ −Ｂ→−ＳＢ
【００３０】
原点信号Ｚ２の発生タイミングが位相エリア▲２▼と同期している場合は、各相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相エリアと次の位相エリアが共に正の信号は検出された−Ｂ相であるので、−Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号として取り込み、原点信号のピークが出力されている位相エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、Ａ相信号であるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことになる。検出信号と出力信号の関係は次の通りである。
−Ｂ→ＳＡＢ→−ＳＡ、Ａ→ＳＢ −Ａ→−ＳＢ
【００３１】
原点信号Ｚ３の発生タイミングが位相エリア▲３▼と同期している場合は、各相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出された−Ａ相であるので、−Ａ相信号を出力信号ＳＡ相信号として取り込み、原点信号のピークが出力されている位相エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ｂ相信号であるので出力信号ＳＢとして取り込めばよいことになる。検出信号と出力信号の関係は次の通りである。
−Ａ→ＳＡＡ→−ＳＡ、−Ｂ→ＳＢＢ→−ＳＢ
【００３２】
原点信号Ｚ４の発生タイミングが位相エリア▲４▼と同期している場合は、各相の信号中で、原点信号のピークが出力されている位相エリアと次の位相エリアが共に正の信号は、検出されたＢ相の信号であるので、Ｂ相信号を出力信号ＳＡ相信号として取り込み、原点信号のピークが出力されている位相エリアが正で、次の位相エリアが負の信号は、−Ａ相信号であるのでこの信号を出力信号ＳＢ相信号として取り込めばよいことになる。検出信号と出力信号の関係は次の通りである。
Ｂ→ＳＡ −Ｂ→−ＳＡ、−Ａ→ＳＢＡ→−ＳＢ
【００３３】
図１に示されるチップジャンパースイッチＳ１〜Ｓ４は、上記したように検出されるＢ相の信号がＡ相の信号に対して位相が進んでいるときに適応される検出信号を入れ替えるためのスイッチである。リニアスケール設置作業者は、オシロスコープで原点信号のピーク位置の位相エリアを確認し、位相エリアがエリア▲１▼に位置していた場合は、各スイッチＳ１〜Ｓ４を接点Ｐ１と接続させ、図１に示す接続状態とする。
【００３４】
同様に、作業者は、位相エリア▲２▼に原点信号のピーク位置が位置する場合は、各スイッチＳ１〜Ｓ４を接点Ｐ４と接続させ、位相エリア▲３▼に原点信号のピーク位置が位置する場合は、各スイッチＳ１〜Ｓ４を接点Ｐ３と接続させ、位相エリア▲４▼に原点信号のピーク位置が位置する場合は各スイッチＳ１〜Ｓ４を接点Ｐ２と接続させ、Ｚ相の発生タイミングが、常にＡ相信号、Ｂ相信号が正である位相の位相エリアと同期させることができる。
なお、スイッチＳ１〜Ｓ４は、連動して接点Ｐ１〜Ｐ４を選択するように制御させることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように、原点信号の発生タイミングとＡ相信号、Ｂ相信号の位相領域とを９０度刻みで選択できるので、所望の原点信号の設定ができ、設定作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の計測信号生成回路のブロック図を示す。
【図２】本発明のＡ相信号とＢ相信号の１ピッチを４つの領域（１周期を９０度毎に分割した領域）で示した波形図である。
【図３】各相信号の１ピッチの位相エリア毎の極性と、Ｚ相の発生タイミングの位置するタイミングの関係を極性パターンとして示すパターン図である。
【図４】光学式スケールの原理図、及びモアレ縞を示す図である。
【図５】モアレ縞の移動を示す図である。
【図６】光電変換素子を設置する位置を示す図である。
【図７】Ａ相信号とＢ相信号との波形図である。
【図８】光学式スケールの斜視図である。
【図９】光学式スケールの断面図である。
【図１０】計測用信号生成回路の原理図である。
【図１１】計測信号生成回路のブロック図を示す。
【図１２】原点位置を検出する格子と、その検出波形を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｐｄａ１、Ｐｄａ２、Ｐｄｂ１、Ｐｄｂ２光電変換素子、
Ｇａ１、Ｇａ２、Ｇａ３、Ｇｂ１、Ｇｂ２、Ｇｂ３増幅器、
Ｓ１〜Ｓ４チップジャンパースイッチ、

Claims

移動方向に対して等間隔な目盛りを設けたリニアスケールと、
前記リニアスケールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の計測信号として検出するとともに、前記スケールの原点通過位置を示す原点信号を検出する検出手段と、
前記４組の計測信号から相互に９０度の位相差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成する信号合成手段と、
前記信号合成手段に対して前記４組の計測信号を選択的に供給するスイッチング手段とを備え、
前記スイッチング手段による前記４組の計測信号の選択的供給によって、前記信号合成手段から出力される前記Ａ相計測信号、又はＢ相計測信号の所定の位相領域と前記原点信号の出力タイミングとを一致させることができることを特徴とするリニヤスケールにおける原点信号の設定装置。
リニアスケールの相対的な移動量を正弦波状のＡ相信号、該Ａ相信号を反転した−Ａ相信号、前記Ａ相信号に対して９０度移相されているＢ相信号、該Ｂ相信号を反転した−Ｂ相信号からなる４組の検出信号として検出するステップと、
前記リニアスケールの原点通過位置を示す原点信号を検出するステップと、
前記４組の検出信号の位相領域と原点信号の出力タイミングを検知するステップと、
前記検知された４組の検出信号の位相領域を所定の位相領域となるように前記４組の検出信号を入れ替えて４組の出力信号として出力するステップと、
前記４組の出力信号から相互に９０度の位相差を有するＡ相計測信号、及びＢ相計測信号形成するステップとからなり、
前記４組の検出信号を入れ替えて４組の出力信号として出力するステップによって、前記信号合成手段から出力される前記Ａ相計測信号、又はＢ相計測信号の所定の位相領域と前記原点信号の出力タイミングとを一致させることができることを特徴とするリニヤスケールにおける原点信号の設定方法。