JP4885670B2 - Absolute type linear encoder - Google Patents

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Description

本発明は、絶対位置を検出するためのアブソリュート型リニアエンコーダに係る。特に、測長範囲が長く、しかも、取扱いが容易なアブソリュート型リニアエンコーダに関する。   The present invention relates to an absolute linear encoder for detecting an absolute position. In particular, the present invention relates to an absolute linear encoder that has a long measuring range and is easy to handle.

リニアスケールにより長い測長範囲の測定を可能とするためには、長いスケールを製作する必要がある。しかし、例えば光電式スケールの場合、スケール上に目盛を形成するための露光装置の長さに制限があるため、長尺の1本物のスケールを製作することは困難である。   In order to enable measurement of a long measuring range by using a linear scale, it is necessary to manufacture a long scale. However, in the case of a photoelectric scale, for example, the length of an exposure apparatus for forming a scale on the scale is limited, so that it is difficult to manufacture a single long scale.

そこで、相対変位を検出するための目盛パターンに繰返し連続性があるインクリメンタルスケールでは、特許文献1〜5に記載されているように、複数のインクリメンタルスケールを検出方向に一列に配置し、スケール接続部において、不連続な目盛にも拘らず、連続した正弦波(A、B相のアナログ信号)を出力できるようにすることが提案されている。   Therefore, in the incremental scale in which the scale pattern for detecting the relative displacement has repetitive continuity, as described in Patent Documents 1 to 5, a plurality of incremental scales are arranged in a line in the detection direction, and the scale connecting portion However, it has been proposed that a continuous sine wave (A and B phase analog signals) can be output in spite of a discontinuous scale.

又、前記のインクリメンタルスケールに対して、絶対位置を検出可能なアブソリュートスケールも実用化されている。このアブソリュートスケールは、インクリメンタルスケールのような電源立ち上げ時の原点位置または参照位置を取得するための初期動作が不要であり、特に、1本のスケールに多数の検出ヘッドを取付けたマルチヘッドに有利である。又、磁極位置を知るための別体のモータ側ホールセンサの替わりにアブソリュートスケールを利用することも可能であり、リニアモータのフィードバック制御に用いるにも有利である。   Further, an absolute scale capable of detecting an absolute position with respect to the incremental scale has been put into practical use. This absolute scale does not require an initial operation for acquiring the origin position or reference position when the power is turned on, unlike the incremental scale, and is particularly advantageous for a multi-head in which a large number of detection heads are mounted on one scale. It is. In addition, an absolute scale can be used instead of a separate motor-side hall sensor for determining the magnetic pole position, which is advantageous for use in feedback control of a linear motor.

特開2004−233346号公報JP 2004-233346 A 特開平10−18791号公報JP-A-10-18791 特開平6−137899号公報JP-A-6-137899 特開平6−194186号公報JP-A-6-194186 特開2000−55647号公報JP 2000-55647 A

しかしながら、絶対位置を検出するためのアブソリュートスケールの場合、例えば3mを超える長い1本物のアブソリュートスケールを製作することは、例えば複数の定ピッチ連続パターンを並列に組み合わせた目盛での各位置における、それぞれの位相関係が異なるため、目盛パターンに繰返し連続性が無く、容易ではない。又、例え長いスケールが製作できたとしても、1本物であると、輸送や取付作業が容易ではないという問題点を有していた。   However, in the case of an absolute scale for detecting an absolute position, for example, producing a single absolute scale that is longer than 3 m is, for example, at each position on a scale in which a plurality of constant pitch continuous patterns are combined in parallel. Therefore, the scale pattern has no repeated continuity and is not easy. Further, even if a long scale can be manufactured, there is a problem that transportation and mounting work are not easy if it is a single one.

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、長い測長範囲を実現可能で、しかも、輸送や取付作業が容易な、安価で使い易い長尺のアブソリュート型リニアエンコーダを提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a long absolute linear encoder that can realize a long measuring range, is easy to transport and mount, and is inexpensive and easy to use. The task is to do.

本発明は、絶対位置を検出するためのアブソリュート型リニアエンコーダにおいて、検出方向に一列に配置された、絶対位置を検出するためのアブソリュート目盛を持つ複数のアブソリュートスケールと、該アブソリュートスケール上の目盛を検出するための、スケール接続部では隣り合う2つのアブソリュートスケールの目盛を同時に検出できる間隔で連結固定された複数の検出器と、各検出器毎に絶対位置データを生成するスケール毎の絶対位置データ生成部と、前記各検出器毎の絶対位置データ及び検出器間のオフセット値に基づいて、接続された全アブソリュートスケールの全長における絶対位置を出力する演算器とを備え、前記複数のアブソリュートスケールが、互いに異なる絶対位置データからなるアブソリュート目盛を持つことにより、前記課題を解決したものである。 The present invention relates to an absolute type linear encoder for detecting an absolute position, a plurality of absolute scales arranged in a line in the detection direction and having an absolute scale for detecting the absolute position, and a scale on the absolute scale. Absolute position data for each scale that generates absolute position data for each detector, and a plurality of detectors that are connected and fixed at intervals that allow simultaneous detection of the graduations of two adjacent absolute scales at the scale connection section for detection A generator, and an arithmetic unit that outputs the absolute position of the entire length of all connected absolute scales based on the absolute position data for each detector and the offset value between the detectors, and the plurality of absolute scales , this with the absolute scale consisting of a different absolute position data By is obtained by solving the above problems.

前記複数の検出器を切替るための、該切替時にヒステリシス処理を行う判定器を更に備えることができる。   It is possible to further include a determination unit for performing a hysteresis process at the time of switching, for switching the plurality of detectors.

前記複数の検出器による絶対位置データを用いて、出力する絶対位置を判定することことができる。   The absolute position to be output can be determined using the absolute position data from the plurality of detectors.

本発明は、又、絶対位置を検出するためのアブソリュート型リニアエンコーダにおいて、検出方向に一列に配置された、絶対位置を検出するためのアブソリュート目盛を持つ複数のアブソリュートスケールと、該アブソリュートスケール上の目盛を検出するための、スケール接続部では隣り合う2つのアブソリュートスケールの目盛を同時に検出できる間隔で連結固定された複数の検出器と、各検出器毎に絶対位置データを生成するスケール毎の絶対位置データ生成部と、前記各検出器毎の絶対位置データ及び検出器間のオフセット値に基づいて、接続された全アブソリュートスケールの全長における絶対位置を出力する演算器と、を備え、前記複数のアブソリュートスケールは、同じアブソリュート目盛を持ち、互いに上下逆向きに配置することにより、前記課題を解決したものである。 The present invention also provides an absolute linear encoder for detecting an absolute position, a plurality of absolute scales arranged in a line in the detection direction and having an absolute scale for detecting the absolute position, and the absolute scale on the absolute scale. In order to detect the scale, the scale connection section has multiple detectors that are connected and fixed at intervals that can simultaneously detect the scales of two adjacent absolute scales, and an absolute value for each scale that generates absolute position data for each detector. A position data generation unit; and an arithmetic unit that outputs an absolute position in the entire length of all connected absolute scales based on absolute position data for each detector and an offset value between the detectors, and absolute scale has the same absolute scale, be placed upside down to each other By, Ru der that solves the above problems.

本発明によれば、最終的なアブソリュートエンコーダの測長範囲に対して、スケールを複数に分割することで、一本当たりのスケールの長さを小さく(例えば6mの側長範囲に対して3mのスケール2本で構成)できるため、長尺用の製造設備が不要となり、スケール製造が容易であり、製作コストも安くできる。又、輸送コストや保管コストも有利である。   According to the present invention, by dividing the scale into a plurality of the length measurement range of the final absolute encoder, the length of each scale is reduced (for example, 3 m for a side length range of 6 m). Since it can be configured with two scales), long production facilities are not required, scale production is easy, and production costs can be reduced. In addition, transportation costs and storage costs are also advantageous.

更に、1本物の場合、輸送や保管だけでなく取付作業における取扱いも容易でないが、分割されたスケールであれば、短いスケール毎に取付けることができ、取付けも容易である。   Further, in the case of a single product, not only transportation and storage but also handling in the mounting work is not easy, but if it is a divided scale, it can be mounted for every short scale and mounting is easy.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

2本のアブソリュートスケールを接続した本発明の第1実施形態は、図1(要部斜視図)及び図2(信号処理回路のブロック図)に示す如く、検出方向(図の左右方向)に一列に配置された、絶対位置を検出するための異なるアブソリュート目盛(以下、単に目盛とも称する)12A、12Bを持つ2本のアブソリュートスケール(以下、単にスケールとも称する)10A、10Bと、該アブソリュートスケール10A、10B上の目盛12A、12Bを検出するための、スケール接続部14では隣り合う2つのスケール10A、10Bの目盛12A、12Bを同時に検出できる任意の中心間隔Dで連結板(ユーザのブラケットでも可)24により固定され、連結ケーブル26で電気的に接続された検出器22A、22Bを有する検出ヘッド20と、図2に示す如く、各検出器22A、22B毎の絶対位置データを生成する絶対位置データ生成部32A、32B、各検出器22A、22Bの絶対位置データ生成部32A、32Bの出力値を切替えるための位置設定値、及び、異なるスケール10A、10B間の絶対位置データのオフセット値(検出器22A、22B間の絶対位置データ)を保存するメモリ34、前記絶対位置データ生成部32A、32Bの出力及びメモリ34に保存された位置設定値に応じて、絶対位置データ生成部32A、32Bを切替える判定器36、該判定器36の出力により、必要に応じてメモリ34に記憶されたオフセット値を加算して出力する演算器38を有する信号処理回路30とを備えている。   The first embodiment of the present invention, in which two absolute scales are connected, is arranged in a row in the detection direction (left-right direction in the figure) as shown in FIG. 1 (perspective view of main part) and FIG. 2 (block diagram of signal processing circuit). Two absolute scales (hereinafter also simply referred to as scales) 10A and 10B having different absolute scales (hereinafter also simply referred to as scales) 12A and 12B for detecting an absolute position, and the absolute scale 10A. 10B, the scale connecting part 14 for detecting the scales 12A, 12B on the connecting plate (the user's bracket is also acceptable) with an arbitrary center interval D that can simultaneously detect the scales 12A, 12B of the two adjacent scales 10A, 10B. ) Detection head having detectors 22A and 22B fixed by 24 and electrically connected by a connecting cable 26 As shown in FIG. 2, the absolute position data generators 32A and 32B that generate absolute position data for each detector 22A and 22B, and the output values of the absolute position data generators 32A and 32B of the detectors 22A and 22B, as shown in FIG. The memory 34 for storing the position setting value for switching between and the offset value of the absolute position data between the different scales 10A, 10B (absolute position data between the detectors 22A, 22B), the absolute position data generating units 32A, 32B Of the absolute position data generators 32A and 32B according to the output of the output and the position set value stored in the memory 34, and the offset value stored in the memory 34 as necessary by the output of the determiner 36 And a signal processing circuit 30 having a computing unit 38 that adds and outputs the signals.

図1において、16は、スケール10A、10Bを測定対象の一方に固定するためのスケール固定ねじ、28は、検出ヘッド20と信号処理回路30を電気的に接続するケーブルである。   In FIG. 1, 16 is a scale fixing screw for fixing the scales 10 </ b> A and 10 </ b> B to one of the objects to be measured, and 28 is a cable for electrically connecting the detection head 20 and the signal processing circuit 30.

前記スケール10A、10Bは、検出方向に一列に配置された全アブソリュートスケールの全測定長さにおいて、一意の絶対位置を検出するアブソリュート目盛12A、12Bを持っている。従って、アブソリュート目盛12Aと12Bで同じ絶対位置を示す絶対位置データは存在しない。   The scales 10A and 10B have absolute scales 12A and 12B for detecting unique absolute positions in all measurement lengths of all absolute scales arranged in a line in the detection direction. Accordingly, there is no absolute position data indicating the same absolute position on the absolute scales 12A and 12B.

以下動作を説明する。   The operation will be described below.

まず測定対象にスケール10A、10Bをスケール固定ねじ16で固定する際には、従来のインクリメンタルスケールを検出器1つで検出する場合に必要であった目盛周期の厳密な連続性は必要ない。従って、厳密に位置合わせを行なう必要は無く、相対位置が変化しない程度に強固に固定し、検出器22Aと22B間の位置検出データの差、即ち距離は、オフセット値としてメモリ34に記憶する。   First, when the scales 10A and 10B are fixed to the measurement object with the scale fixing screw 16, the strict continuity of the scale cycle, which is necessary when detecting the conventional incremental scale with one detector, is not necessary. Therefore, it is not necessary to perform alignment precisely, and the position is fixed firmly so that the relative position does not change, and the difference in position detection data between the detectors 22A and 22B, that is, the distance is stored in the memory 34 as an offset value.

そして、図3に示す如く、例えば検出器22Aが、基準とすべきスケール10Aの目盛12Aを正常に検出している、出力切替え点より左側の範囲では、検出器22Aの出力YAをそのまま、スケールシステムとして出力される絶対位置データの出力値Yとする。   Then, as shown in FIG. 3, for example, the detector 22A normally detects the scale 12A of the scale 10A to be used as a reference. In the range to the left of the output switching point, the output YA of the detector 22A is used as it is. The output value Y of absolute position data output as a system is assumed.

一方、検出器22Aが、該検出器22Aの絶対位置データ生成部32Aから、もう一方の検出器22Bの絶対値データ生成部32Bへの出力切替え点よりも右側にあると判断されるときには、右側の検出器22Bの出力値YBから、両検出器間のオフセット値(負の値)bを加えた値Y=YB+bを出力値Yとする。   On the other hand, when it is determined that the detector 22A is on the right side of the output switching point from the absolute position data generation unit 32A of the detector 22A to the absolute value data generation unit 32B of the other detector 22B, A value Y = YB + b obtained by adding an offset value (negative value) b between the two detectors to the output value YB of the detector 22B of FIG.

このようにして、複数のスケールの接続部分において不連続な目盛であっても、2つの検出器22A、22Bの絶対検出位置を判断して、連続した位置検出が可能である。   In this way, even if the scales are discontinuous at the connecting portions of the plurality of scales, the absolute detection positions of the two detectors 22A and 22B can be determined, and continuous position detection can be performed.

なお、検出器22Aと22Bの絶対位置データを切替える際には、判定器68における処理にヒステリシスを設けて、計数方向で出力切替え点の位置を変え、頻繁な切替えを避けることもできる。   When switching the absolute position data of the detectors 22A and 22B, it is possible to provide hysteresis in the processing in the determiner 68, change the position of the output switching point in the counting direction, and avoid frequent switching.

本実施形態においては、2つの検出器22A、22Bによる絶対位置データを用いて、出力する絶対位置データを判定できるため、判定器36による判定及び切替えが容易である。これに対して、インクリメンタルスケールでは、電源起動直後に検出器22A、22Bがどのインクリメンタルスケール上に位置しているか検出することができない。従って、検出器がどのインクリメンタルスケール上に位置しているかを検出するセンサが別途必要になる。また、このセンサが検出するパターンをインクリメンタルスケールに別途備える必要もある。そのため、検出ユニット、スケール目盛の構成が複雑となる。   In the present embodiment, the absolute position data to be output can be determined using the absolute position data from the two detectors 22A and 22B, so that determination and switching by the determiner 36 are easy. On the other hand, in the incremental scale, it is impossible to detect on which incremental scale the detectors 22A and 22B are located immediately after the power is turned on. Therefore, a separate sensor for detecting on which incremental scale the detector is located is required. In addition, it is necessary to separately provide a pattern detected by this sensor in the incremental scale. This complicates the configuration of the detection unit and scale scale.

又、スケールの取付けでは、目盛の位置合わせが不要であり、2つの検出器22A、22Bの一方が検出可能であれば、スケール接続部14でスケール目盛12A、12B間に欠落部があっても、連続出力が可能である。   In addition, when the scale is attached, it is not necessary to align the scale. If one of the two detectors 22A and 22B can be detected, even if there is a missing portion between the scale marks 12A and 12B at the scale connecting portion 14. Continuous output is possible.

更に、スケール間のオフセット値bは、スケール取付後、スケール接続部14を挟んで2つの検出器22A、22Bをそれぞれに対向させた状態で求めることができる。   Further, the offset value b between the scales can be obtained in a state where the two detectors 22A and 22B are opposed to each other with the scale connecting portion 14 interposed therebetween after the scale is attached.

又、検出器22A、22Bの絶対位置データの差D(または2つの検出器の中心間隔D)は、各検出器が同一スケールに対向している状態で求めることができる。   Further, the difference D (or the center distance D between the two detectors) between the absolute position data of the detectors 22A and 22B can be obtained in a state where each detector faces the same scale.

又、スケール間の距離が経時的に変化した場合は、その変化量を検出して再補正のアラームを出力したり、自動的にオフセット値の修正を行なうことができる。例えば周期的にチェックし、オフセット値を修正したり、2つの検出器22A、22BがYA、YBを検出するチェック位置を予め設定し、それをトリガとして、自動的にチェックし、オフセット値を修正することもできる。   If the distance between the scales changes with time, the change amount can be detected and a re-correction alarm can be output, or the offset value can be automatically corrected. For example, periodically check and correct the offset value, or set the check position where the two detectors 22A and 22B detect YA and YB in advance, and use it as a trigger to automatically check and correct the offset value You can also

又、2つの検出器22A、22Bは、同一筐体に内蔵しても良い。   The two detectors 22A and 22B may be built in the same housing.

スケールがn本の第2実施形態の要部構成及び動作を図4に示す。n=3の例を示す図において、10Cは3本目のスケール、14Aは、スケール10Aと10B間の繋ぎ部1、14Bは、スケール10Bと10C間の繋ぎ部2である。   FIG. 4 shows the main configuration and operation of the second embodiment having n scales. In the figure showing an example of n = 3, 10C is a third scale, 14A is a connecting portion 1 between the scales 10A and 10B, and 14B is a connecting portion 2 between the scales 10B and 10C.

本実施形態では、スケールA、スケールB、スケールCは、それぞれ一意の位置検出値(つまり同じ位置検出値は存在しない、それぞれがユニークな位置検出値を出力するスケールの組み合わせになっている)を持ったスケールである。   In the present embodiment, scale A, scale B, and scale C each have a unique position detection value (that is, the same position detection value does not exist, and each is a combination of scales that output a unique position detection value). It has a scale.

また、スケールA、B、Cが接続された全体のスケールのアブソリュート値であるYは、検出器Aの中心位置のアブソリュート値と定義している。   Further, the absolute value Y of the entire scale to which the scales A, B, and C are connected is defined as the absolute value of the center position of the detector A.

繋ぎ部1、繋ぎ部2における切換えポイントでは、検出器A及び検出器BによりスケールAとスケールB、またはスケールBとスケールCに対する絶対位置データを同時に検出する。   At the switching point in the connecting portion 1 and the connecting portion 2, the absolute position data for the scale A and the scale B or the scale B and the scale C is simultaneously detected by the detector A and the detector B.

各オフセット値b、b、b、bは、マスタースケールにより実測されて決定することができる。その際、検出器間距離Dは、このオフセット値b、b、b、bに含められることになる。 Each offset value b 1 , b 2 , b 3 , b 4 can be determined by actual measurement using a master scale. At this time, the inter-detector distance D is included in the offset values b 1 , b 2 , b 3 , and b 4 .

なお、前記第1、第2実施形態では、各スケールが一意に絶対位値を確定できる必要があるため、全長にわたる一意のアブソリュート目盛が必要である。   In the first and second embodiments, since each scale needs to be able to uniquely determine an absolute position value, a unique absolute scale over the entire length is required.

次に、同じ目盛を持つアブソリュートスケールを用いることが可能で、コスト的に有利であり、最大測定長さにも限界が無い、参考形態を詳細に説明する。 Next, a reference embodiment that can use an absolute scale having the same scale, is advantageous in terms of cost, and has no limit on the maximum measurement length will be described in detail.

第1の参考形態は、図5(要部斜視図)及び図6(信号処理回路のブロック図)に示す如く、検出方向に一列に配置された、同じアブソリュート目盛を主目盛42A、42Bとして持つアブソリュートスケール40A、40Bと、一方のスケール(図では右側のスケール40B)の側面に配設された、識別コードとしてのスチールテープ46と、前記アブソリュートスケール40A、40B上の主目盛42A、42Bを検出するための、スケール接続部44では隣り合う2つのアブソリュートスケール40A、40Bの主目盛42A、42Bを同時に検出できる中心間隔Dで固定された2つの主位置検出器52A、52B、及び、前記スチールテープ46の有無を検出するための、コード識別センサとしての磁気センサ54を有する検出ヘッド50と、図6に示す如く、各主位置検出器52A、52B毎に設けられた絶対位置データ生成部62A、62B、前記磁気センサ54の出力に基づいてスケールを識別するためのスケール識別判定器64、各絶対位置データ生成部62A、62Bの出力値を切替える位置設定値、及び、異なるスケール間の絶対位置データのオフセット値を保存するメモリ66、前記スケール識別判定器64の出力から絶対位置データ生成部62A、62Bの出力のいずれを用いるか判定する判定器68、該判定器68の出力により、必要に応じてメモリ66に記憶されたオフセット値を加算して出力する演算器70を有する信号処理回路60とを備えたものである。 In the first reference embodiment, as shown in FIG. 5 (essential perspective view) and FIG. 6 (block diagram of signal processing circuit), the same absolute scales arranged in a line in the detection direction are used as main scales 42A and 42B. The absolute scales 40A and 40B, the steel tape 46 as an identification code disposed on the side surface of one scale (right scale 40B in the figure), and the main scales 42A and 42B on the absolute scales 40A and 40B are detected. Therefore, in the scale connecting portion 44, two main position detectors 52A, 52B fixed at a center interval D capable of simultaneously detecting main scales 42A, 42B of two adjacent absolute scales 40A, 40B, and the steel tape 46. A detection head having a magnetic sensor 54 as a code identification sensor for detecting the presence or absence of 46. 50, as shown in FIG. 6, an absolute position data generator 62A, 62B provided for each of the main position detectors 52A, 52B, a scale identification determiner for identifying the scale based on the output of the magnetic sensor 54 64, a position setting value for switching the output value of each absolute position data generating unit 62A, 62B, a memory 66 for storing an offset value of the absolute position data between different scales, and an absolute position data from the output of the scale discriminator 64 A determination unit 68 that determines which of the outputs of the generation units 62A and 62B is used, and a signal having an arithmetic unit 70 that adds and outputs an offset value stored in the memory 66 according to the output of the determination unit 68. And a processing circuit 60.

前記スケール40A、40Bは、1本内で一意である絶対位置検出用の主目盛42A、42Bを持っている。   The scales 40A and 40B have main scales 42A and 42B for absolute position detection that are unique within one scale.

参考形態の動作は、後出図10に示す第2の参考形態と同様であるので、説明は省略する。 The operation of this reference embodiment is the same as that of the second reference embodiment shown in FIG.

スケールが2本の本参考形態においては、1ビットの識別コードとしてスチールテープ46を右側のスケール40Bの側面に配設しているので、これを検出するための識別コードセンサも1つの磁気センサ54で良い。なお、スチールテープ以外の磁性金属テープを貼り付けたり、あるいは、磁性体のスケールベースに段差を設けても良い。又、スケールの一方の側面だけでなく、他方の側面にも設けて、2以上のnビットとしても良い。 In this reference embodiment of the scale two, since the steel tape 46 is arranged on the side of the right scale 40B as a 1-bit identification code, the identification code sensor also one magnetic sensor 54 for detecting this Good. A magnetic metal tape other than steel tape may be attached, or a step may be provided on the scale base of the magnetic material. Further, it may be provided not only on one side surface of the scale but also on the other side surface so that two or more n bits are provided.

又、図7(要部斜視図)及び図8(スケールの横断面図)に示す3本のスケール40A、40B、40Cを接続した第2の参考形態の如く、スケール主目盛面以外で厚さ方向に配置した面に、スケールを識別するコードを設けても良い。 Further, as in the second reference embodiment in which three scales 40A, 40B, and 40C shown in FIG. 7 (perspective view of the main part) and FIG. You may provide the code which identifies a scale in the surface arrange | positioned in the direction.

参考形態においては、図8に示す如く、銅箔パターンでなる電磁誘導式の主目盛42上の保護膜43上に、光学式検出用のnビットの明暗パターン48を印刷し、これを検出ヘッド50に搭載した、コード識別センサとしてのフォトリフレクタ等の光電式センサ72A、72Bで検出するようにしている。図8において、40は、例えばステンレス製のスケールベース、41は絶縁板である。 In this reference embodiment, as shown in FIG. 8, on the protective film 43 on the main scale 42 of the electromagnetic induction type made of a copper foil pattern, and prints the light-dark pattern 48 of n bits for optical detection, detects this Detection is performed by photoelectric sensors 72A and 72B such as photo reflectors as code identification sensors mounted on the head 50. In FIG. 8, 40 is a scale base made of, for example, stainless steel, and 41 is an insulating plate.

参考形態における信号処理回路を図9に示す。図6と同じ物には同じ符号を付け、説明は省略する。 The signal processing circuit of Embodiment shown in Fig. The same components as those in FIG.

この第2の参考形態においては、主位置用のアブソリュート目盛(主目盛)42A、42B、42Cを持つn(図ではn=3)本のスケール40A、40B、40Cに対向し、当該主目盛を2つの検出器52A、52Bで検出し、2つのスケール識別センサ72A、72Bをもって、スケール上の位置に応じて、どちらの検出器の絶対位置データを出力すべきかを判定し、所定のオフセット値を加算して出力する。この場合、スケール取付時は、スケール間の位置合わせは厳密でなくても良く、スケール間の絶対位置データの差はオフセット値として記憶する。 In the second reference embodiment, the main scales are opposed to n scales 40A, 40B, 40C having absolute scales (main scales) 42A, 42B, 42C for main positions (n = 3 in the figure). Detected by the two detectors 52A and 52B, the two scale identification sensors 72A and 72B determine which detector absolute position data should be output according to the position on the scale, and set a predetermined offset value. Add and output. In this case, when the scale is attached, the alignment between the scales may not be exact, and the absolute position data difference between the scales is stored as an offset value.

そして、図10に示す如く、n本のスケールのうち、基準とすべきスケール(例えば40A)に対し、他のスケール(例えば40B、40C)の検出位置に当該オフセット値を加えて、出力絶対位置データを決定する。   Then, as shown in FIG. 10, the absolute value of the output is obtained by adding the offset value to the detection position of the other scales (for example, 40B and 40C) with respect to the scale (for example, 40A) to be the reference among the n scales. Determine the data.

参考形態では、スケールA、スケールB、スケールCは同じ絶対位置検出値を持ったスケールである。また、スケールA、B、Cが接続された全体のスケールのアブソリュート値であるYは、検出器Aの中心位置のアブソリュート値と定義している。 In this reference embodiment, scale A, scale B, and scale C are scales having the same absolute position detection value. Further, the absolute value Y of the entire scale to which the scales A, B, and C are connected is defined as the absolute value of the center position of the detector A.

繋ぎ部1、繋ぎ部2における切り替えポイントでは、検出器A及び検出器BによりスケールAとスケールB、またはスケールBとスケールCに対する絶対位置データを同時に検出する。   At the switching point in the connecting portion 1 and the connecting portion 2, the absolute position data for the scale A and the scale B or the scale B and the scale C is simultaneously detected by the detector A and the detector B.

各オフセット値b、b、b、bは、マスタースケールにより実測されて決定することができる。その際、検出器間距離Dは、このオフセット値b、b、b、bに含められることになる。 Each offset value b 5 , b 6 , b 7 , b 8 can be determined by actual measurement using a master scale. At that time, the inter-detector distance D is included in the offset values b 5 , b 6 , b 7 , and b 8 .

電源起動立上げ時に、検出器A、Bがどのスケール上にいるのか識別するために、別途スケール識別センサが必要である。このセンサは、例えば各スケール上に識別パターンを備えておいて、そのパターンを検出するセンサを検出器A、Bのどちらか又は両方に備えておくようにして構成することができる。   In order to identify which scale the detectors A and B are on when the power is turned on, a separate scale identification sensor is required. This sensor can be configured, for example, so that an identification pattern is provided on each scale, and a sensor for detecting the pattern is provided in one or both of the detectors A and B.

即ち、本参考形態において、電源立ち上げ時は、センサ72A、72Bの信号レベルで境界領域を判定し、採用する検出器、必要なオフセット値を選択し、絶対位値を演算する。電源立ち上げ後は、検出器の切替え点、対応するオフセット値を、絶対位値をもって判断する。 That is, in this preferred embodiment, during power-up, the sensor 72A, to determine the boundary region 72B signal level, employing detectors, select the required offset value, calculates the absolute position value. After the power is turned on, the detector switching point and the corresponding offset value are determined from the absolute value.

参考形態によれば、スケール識別コードにより、限定されたアブソリュート範囲のスケールを複数本使用し、長尺の絶対位置検出が可能となる。又、2つの検出器によるアブソリュート値及び粗い精度で十分なスケール識別コードを用いて、出力する絶対位値を判定できるため、切替えが容易である。 According to the reference mode, a plurality of scales in a limited absolute range are used by the scale identification code, and a long absolute position can be detected. Further, since the absolute position value to be output can be determined using the absolute value by the two detectors and the sufficient scale identification code with coarse accuracy, the switching is easy.

更に、アブソリュート位置目盛とスケール識別パターンが同一面にないため、目盛の配置が容易である。これに対して、同一面であると、目盛幅が広がったり、検出器が複雑になる。   Furthermore, since the absolute position scale and the scale identification pattern are not on the same plane, the scale can be easily arranged. On the other hand, if they are on the same plane, the scale width increases and the detector becomes complicated.

次に、本発明の第実施形態を図11に示す。 Next, a third embodiment of the present invention is shown in FIG.

本実施形態は、同じアブソリュートスケール40を、一方(図では左側の40A)を正配置し、他方(図では右側の40B)を180°回転させて上下逆向きに配置(回転配置と称する)したものである。これに対応して、左側の検出器52Aは正配置し、右側の検出器52Bは回転配置する。   In the present embodiment, the same absolute scale 40 is disposed in the reverse direction by rotating one side (40A on the left side in the figure) forward and the other (40B on the right side in the figure) 180 °. Is. Correspondingly, the left detector 52A is positively arranged and the right detector 52B is rotationally arranged.

本実施形態では、スケールと検出器が両方とも正配置、または、スケールと検出器が両方とも回転配置の組み合わせのときのみABS検出信号が出力され、それ以外の組合せではエラー信号が出力される。つまり、ヘッド50が左側のスケール40A上にいる時は検出器52AがABS検出信号を出力して、検出器52Bはエラーを出力する。逆に、ヘッド50が右側のスケール40B上にいる時は、検出器52BがABS検出信号を出力して、検出器52Aはエラーを出力する。   In the present embodiment, the ABS detection signal is output only when both the scale and the detector are in the normal arrangement, or when both the scale and the detector are in the rotation arrangement, and the error signal is output in the other combinations. That is, when the head 50 is on the left scale 40A, the detector 52A outputs an ABS detection signal, and the detector 52B outputs an error. Conversely, when the head 50 is on the right scale 40B, the detector 52B outputs an ABS detection signal, and the detector 52A outputs an error.

従って、全測定範囲におけるABS位置Yは、
検出器52A→Yで検出器52B→エラー出力のとき、Y=Y
検出器52A→Yで検出器52B→Yのとき、Y=Y
検出器52A→エラー出力で検出器52B→Yのとき、Y=Y+bとなる。
本実施形態によれば、(1)ヘッド50の位置を検出するセンサが不要で、(2)同じABSスケールが2本、同じ検出器が2個あれば簡単に構成できるという利点がある。
Therefore, the ABS position Y in the entire measurement range is
When the detector 52B → error output by the detector 52A → Y A, Y = Y A,
When the detector 52B → Y B at the detector 52A → Y A, Y = Y A,
When the detector 52B → Y B at the detector 52A → error output, and Y = Y B + b.
According to the present embodiment, there is an advantage that (1) a sensor for detecting the position of the head 50 is not required, and (2) it can be easily configured if there are two identical ABS scales and two identical detectors.

上記のエラー出力を利用する方法に替えて、検出器Aと検出器Bの検出信号のどちらを採用するかを切り替える位置を、検出器Aと検出器Bの両方ともエラーではなく検出信号を出力する範囲内の所定位置に設定することもできる。更にこの切り替える位置には、ヒステリシスを設けることもできる。   Instead of using the above error output method, both detector A and detector B output a detection signal instead of an error at the position to switch between detection signals of detector A and detector B. It can also be set to a predetermined position within the range. Furthermore, a hysteresis can be provided at this switching position.

なお、前記実施形態においては、アブソリュート目盛が電磁誘導式とされていたが、主アブソリュート目盛の構成はこれに限定されず、例えば光電式あるいは静電容量式とすることもできる。   In the embodiment, the absolute scale is an electromagnetic induction type. However, the configuration of the main absolute scale is not limited to this, and may be a photoelectric type or a capacitance type, for example.

本発明の第1実施形態の要部構成を示す斜視図The perspective view which shows the principal part structure of 1st Embodiment of this invention. 同じく信号処理回路を示すブロック図Similarly, a block diagram showing a signal processing circuit 同じく動作を示す図Figure showing operation 本発明の第2実施形態の要部構成及び動作を示す図The figure which shows the principal part structure and operation | movement of 2nd Embodiment of this invention. 第1の参考形態の要部構成を示す斜視図 The perspective view which shows the principal part structure of a 1st reference form 同じく信号処理回路を示すブロック図Similarly, a block diagram showing a signal processing circuit 第2の参考形態の要部構成を示す斜視図 The perspective view which shows the principal part structure of a 2nd reference form 同じく横断面図Same cross-sectional view 同じく信号処理回路を示すブロック図Similarly, a block diagram showing a signal processing circuit 参考形態の動作を示す図Diagram showing the operation of the reference form 本発明の第実施形態の構成を示す正面図The front view which shows the structure of 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10A、10B、40A、40B…アブソリュートスケール
12A、12B、42A、42B…アブソリュート目盛
14、14A、14B、44…スケール接続部
20、50…検出ヘッド
22A、22B、52A、52B…検出器
24…連結板
30、60…信号処理回路
32A、32B、62A、62B…絶対位置データ生成部
34、66…メモリ
36、68…判定器
38、70…演算器
54…磁気センサ(コード識別センサ)
64…スケール識別判定器
72A、72B…光電式センサ(コード識別センサ)
10A, 10B, 40A, 40B ... Absolute scale 12A, 12B, 42A, 42B ... Absolute scale 14, 14A, 14B, 44 ... Scale connection part 20, 50 ... Detection head 22A, 22B, 52A, 52B ... Detector 24 ... Connection Plates 30, 60 ... Signal processing circuits 32A, 32B, 62A, 62B ... Absolute position data generators 34, 66 ... Memory 36, 68 ... Determinator 38, 70 ... Calculator 54 ... Magnetic sensor (code identification sensor)
64 ... Scale identification determination device 72A, 72B ... Photoelectric sensor (code identification sensor)

Claims (4)

絶対位置を検出するためのアブソリュート型リニアエンコーダにおいて、
検出方向に一列に配置された、絶対位置を検出するためのアブソリュート目盛を持つ複数のアブソリュートスケールと、
該アブソリュートスケール上の目盛を検出するための、スケール接続部では隣り合う2つのアブソリュートスケールの目盛を同時に検出できる間隔で連結固定された複数の検出器と、
各検出器毎に絶対位置データを生成するスケール毎の絶対位置データ生成部と、
前記各検出器毎の絶対位置データ及び検出器間のオフセット値に基づいて、接続された全アブソリュートスケールの全長における絶対位置を出力する演算器と、
を備え
前記複数のアブソリュートスケールが、互いに異なる絶対位置データからなるアブソリュート目盛を持つことを特徴とするアブソリュート型リニアエンコーダ。
In absolute type linear encoder for detecting absolute position,
A plurality of absolute scales arranged in a row in the detection direction and having an absolute scale for detecting an absolute position;
A plurality of detectors connected and fixed at intervals capable of simultaneously detecting the scales of two adjacent absolute scales at the scale connecting portion for detecting the scale on the absolute scale;
An absolute position data generator for each scale that generates absolute position data for each detector;
An arithmetic unit that outputs the absolute position in the entire length of all connected absolute scales based on the absolute position data for each detector and the offset value between the detectors;
Equipped with a,
The absolute type linear encoder, wherein the plurality of absolute scales have absolute scales composed of absolute position data different from each other .
前記複数の検出器を切替るための、該切替時にヒステリシス処理を行う判定器を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載のアブソリュート型リニアエンコーダ。   2. The absolute linear encoder according to claim 1, further comprising a determination unit that performs a hysteresis process at the time of switching to switch the plurality of detectors. 前記複数の検出器による絶対位置データを用いて、出力する絶対位置を判定することを特徴とする請求項に記載のアブソリュート型リニアエンコーダ。 2. The absolute linear encoder according to claim 1 , wherein an absolute position to be output is determined using absolute position data obtained by the plurality of detectors. 絶対位置を検出するためのアブソリュート型リニアエンコーダにおいて、
検出方向に一列に配置された、絶対位置を検出するためのアブソリュート目盛を持つ複数のアブソリュートスケールと、
該アブソリュートスケール上の目盛を検出するための、スケール接続部では隣り合う2つのアブソリュートスケールの目盛を同時に検出できる間隔で連結固定された複数の検出器と、
各検出器毎に絶対位置データを生成するスケール毎の絶対位置データ生成部と、
前記各検出器毎の絶対位置データ及び検出器間のオフセット値に基づいて、接続された全アブソリュートスケールの全長における絶対位置を出力する演算器と、
を備え、
前記複数のアブソリュートスケールが、同じアブソリュート目盛を持ち、互いに上下逆向きに配置されていることを特徴とするアブソリュート型リニアエンコーダ。
In absolute type linear encoder for detecting absolute position,
A plurality of absolute scales arranged in a row in the detection direction and having an absolute scale for detecting an absolute position;
A plurality of detectors connected and fixed at intervals capable of simultaneously detecting the scales of two adjacent absolute scales at the scale connecting portion for detecting the scale on the absolute scale;
An absolute position data generator for each scale that generates absolute position data for each detector;
An arithmetic unit that outputs the absolute position in the entire length of all connected absolute scales based on the absolute position data for each detector and the offset value between the detectors;
With
Wherein the plurality of absolute scales have the same absolute scale, characteristics and be a luer Busoryuto linear encoders that are disposed vertically opposite to each other.
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