JP6879810B2 - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder Download PDF

Info

Publication number
JP6879810B2
JP6879810B2 JP2017088832A JP2017088832A JP6879810B2 JP 6879810 B2 JP6879810 B2 JP 6879810B2 JP 2017088832 A JP2017088832 A JP 2017088832A JP 2017088832 A JP2017088832 A JP 2017088832A JP 6879810 B2 JP6879810 B2 JP 6879810B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplitude
unit
detection signal
light receiving
optical encoder
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.)
Active
Application number
JP2017088832A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018185281A (en
Inventor
克敏 岩澤
克敏 岩澤
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 JP2017088832A priority Critical patent/JP6879810B2/en
Publication of JP2018185281A publication Critical patent/JP2018185281A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6879810B2 publication Critical patent/JP6879810B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、工作機械や半導体製造装置等に組み込まれ、可動部材の位置を検出する光学式エンコーダに関する。 The present invention relates to an optical encoder incorporated in a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like to detect the position of a movable member.

本発明は、スケールユニットとスライダユニット間の相対的な変位に対し、正弦波状に変化する検出信号を出力する位置検出部を有した光学式エンコーダに関する。特に、下位桁、上位桁等の複数の位置検出部を含むアブソリュートエンコーダに関する。図7と図8に、従来のアブソリュートエンコーダの概略構造を示す。 The present invention relates to an optical encoder having a position detection unit that outputs a detection signal that changes in a sinusoidal manner with respect to a relative displacement between the scale unit and the slider unit. In particular, the present invention relates to an absolute encoder including a plurality of position detection units such as a lower digit and an upper digit. 7 and 8 show a schematic structure of a conventional absolute encoder.

アブソリュートエンコーダは、スケールユニット10と、スライダユニット15と、各種演算を行う演算部30と、を備える。スケールユニット10は、可動部材の移動方向(以下「横方向」という)に長尺なガラススケール11を有している。このガラススケール11には、上位桁目盛21および下位桁目盛20が縦方向に並んで形成されている。上位桁目盛21および下位桁目盛20は、いずれも、横方向に配設された複数のスリットから成り、上位桁目盛21のスリットピッチ(スリットの配設ピッチ)は、下位桁目盛20のスリットピッチよりも大きい。スライダユニット15は、ガラススケール11の厚み方向両側に位置する発光ユニット18および受光ユニット19を有している。発光ユニット18は、平行光を出力する。受光ユニット19は、発光ユニット18から照射された後、目盛20,21を透過した光を電気信号(検出信号)に変換する。演算部30は、受光ユニット19から出力された検出信号に基づいてスケール長の範囲内におけるスライダユニット15の位置を示す位置データを算出する。演算部30は、例えば、演算用プログラムが組み込まれたマイクロコンピュータでもよいし、汎用のCPUとメモリとを組み合わせた装置でもよい。 The absolute encoder includes a scale unit 10, a slider unit 15, and a calculation unit 30 that performs various calculations. The scale unit 10 has a long glass scale 11 in the moving direction of the movable member (hereinafter referred to as "horizontal direction"). The upper girder scale 21 and the lower girder scale 20 are formed on the glass scale 11 side by side in the vertical direction. The upper girder scale 21 and the lower girder scale 20 are both composed of a plurality of slits arranged in the horizontal direction, and the slit pitch of the upper girder scale 21 (slit arrangement pitch) is the slit pitch of the lower girder scale 20. Greater than. The slider unit 15 has a light emitting unit 18 and a light receiving unit 19 located on both sides of the glass scale 11 in the thickness direction. The light emitting unit 18 outputs parallel light. The light receiving unit 19 converts the light transmitted through the scales 20 and 21 into an electric signal (detection signal) after being irradiated from the light emitting unit 18. The calculation unit 30 calculates position data indicating the position of the slider unit 15 within the range of the scale length based on the detection signal output from the light receiving unit 19. The arithmetic unit 30 may be, for example, a microcomputer in which an arithmetic program is incorporated, or a device in which a general-purpose CPU and a memory are combined.

ガラススケール11には、スリットピッチが小さく、非常に分解能の高い検出が可能な下位桁目盛20と、逆にスリットピッチが大きく、分解能は低いがその分絶対位置検出範囲が広い上位桁目盛21とが含まれる。そして、下位桁および上位桁それぞれの目盛に関連して得られる位置データを組合せることによって、高分解能と絶対位置検出を併せ持った位置検出が可能となっている。また、図7に示すように、前記ガラススケール11と前記スライダユニット15に取付けられた受光ユニット19を一定の距離で組付けることで、適切な信号強度が得られる構造となっている。 The glass scale 11 has a lower digit scale 20 having a small slit pitch and capable of detecting with extremely high resolution, and an upper digit scale 21 having a large slit pitch and a low resolution but a wider absolute position detection range. Is included. Then, by combining the position data obtained in relation to the scales of the lower digit and the upper digit, position detection having both high resolution and absolute position detection is possible. Further, as shown in FIG. 7, by assembling the glass scale 11 and the light receiving unit 19 attached to the slider unit 15 at a constant distance, an appropriate signal strength can be obtained.

受光ユニット19は、受光素子16とインデックスガラス17から構成される。前記受光ユニット19には、上位桁目盛21に対応する上位桁検出部23と、下位桁目盛20に対応する下位桁検出部22が、縦方向に並んでおり、各検出部から信号が出力される。スリットピッチの小さい下位桁検出部22から出力される検出信号の振幅は、前記ガラススケール11と受光ユニット19との距離(ギャップ)に依存して増減し、スリットピッチの大きい上位桁検出部23から出力される検出信号は、前記ガラススケール11と受光ユニット19との距離にほとんど影響を受けない構造をしている。 The light receiving unit 19 is composed of a light receiving element 16 and an index glass 17. In the light receiving unit 19, the upper digit detection unit 23 corresponding to the upper digit scale 21 and the lower digit detection unit 22 corresponding to the lower digit scale 20 are arranged in the vertical direction, and a signal is output from each detection unit. To. The amplitude of the detection signal output from the lower girder detection unit 22 having a small slit pitch increases or decreases depending on the distance (gap) between the glass scale 11 and the light receiving unit 19, and is increased or decreased from the upper girder detection unit 23 having a large slit pitch. The output detection signal has a structure that is hardly affected by the distance between the glass scale 11 and the light receiving unit 19.

発光ユニット18から出力される平行光は、ガラススケール11およびインデックスガラス17を透過し、インデックスガラス17の裏面に貼り付けられた複数の受光素子16に入射する。上位、下位の各桁の検出部を構成する受光素子16は、変位に対して正弦波状に変化する信号a1と、a1に対して180度位相が異なるとともに正弦波状に変化する信号a2、a1に対して90度位相が異なるとともに正弦波状に変化する信号b1と、b1に対して180度位相が異なるとともに正弦波状に変化するb2の4つの信号を出力する。すなわち、各検出部22,23それぞれの検出信号には、信号a1、信号a2、信号b1、信号b2の四つの信号が含まれている。なお、以下では、上位桁の受光素子16から出力される信号a1,a2,b1,b2は、それぞれ、先頭にHを付して、Ha1,Ha2,Hb1,Hb2と呼ぶ。また、下位桁の受光素子16から出力される信号a1,a2,b1,b2は、それぞれ、先頭にMを付して、Ma1,Ma2,Mb1,Mb2と呼ぶ。 The parallel light output from the light emitting unit 18 passes through the glass scale 11 and the index glass 17, and is incident on a plurality of light receiving elements 16 attached to the back surface of the index glass 17. The light receiving element 16 that constitutes the detection unit of each of the upper and lower digits is divided into signals a1 that change in a sinusoidal manner with respect to displacement, and signals a2 and a1 that change in phase 180 degrees with respect to a1 and change in a sinusoidal manner. On the other hand, four signals, b1 which has a 90-degree phase difference and changes in a sinusoidal shape, and b2, which has a 180-degree phase difference from b1 and changes in a sinusoidal shape, are output. That is, the detection signals of the detection units 22 and 23 include four signals, signal a1, signal a2, signal b1, and signal b2. In the following, the signals a1, a2, b1 and b2 output from the high-order light receiving element 16 are referred to as Ha1, Ha2, Hb1 and Hb2, respectively, with an H at the beginning. Further, the signals a1, a2, b1, and b2 output from the lower digit light receiving element 16 are referred to as Ma1, Ma2, Mb1, and Mb2, respectively, with an M at the beginning.

演算部30は、下位桁検出部22の受光素子16が出力する4つの信号Ma1,Ma2,Mb1,Mb2から、正弦波状に変化するとともに互いに90度位相が異なる2つの信号MA(=Ma1−Ma2)とMB(=Mb1−Mb2)とを演算する。さらに、演算部30は、この信号MA,MBから検出信号の振幅MAMP=(MA+MB0.5を算出する。この振幅MAMPは、ガラススケール11と受光ユニット19との間の距離(ギャップ)に依存して増減するため、当該振幅MAMPからギャップGapを検出することが可能である。 The calculation unit 30 uses two signals MA (= Ma1-Ma2) that change in a sinusoidal shape and are 90 degrees out of phase with each other from the four signals Ma1, Ma2, Mb1, and Mb2 output by the light receiving element 16 of the lower digit detection unit 22. ) And MB (= Mb1-Mb2) are calculated. Further, the calculation unit 30 calculates the amplitude MAMP = (MA 2 + MB 2 ) 0.5 of the detection signal from the signals MA and MB. Since this amplitude MAMP increases or decreases depending on the distance (gap) between the glass scale 11 and the light receiving unit 19, it is possible to detect the gap Gap from the amplitude MAMP.

また、演算部30は、上位桁検出部23の受光素子16が出力する4つの信号Ha1,Ha2,Hb1,Hb2から、正弦波状に変化し90度位相の異なる2つの信号HA(=Ha1−Ha2)とHB(=Hb1−Hb2)を演算する。さらに、演算部30は、この信号HA,HBから検出信号の振幅HAMP=(HA+HB0.5を算出する。この上位桁検出部23の振幅HAMPは、ガラススケール11と受光ユニット19との間の距離(ギャップ)にほとんど影響されないため、発光ユニット18などの温度変化がそのまま振幅HAMPの変化となる。 Further, the calculation unit 30 receives two signals HA (= Ha1-Ha2) that change in a sinusoidal shape and have a 90-degree phase difference from the four signals Ha1, Ha2, Hb1, Hb2 output by the light receiving element 16 of the upper digit detection unit 23. ) And HB (= Hb1-Hb2) are calculated. Further, the calculation unit 30 calculates the amplitude HAMP = (HA 2 + HB 2 ) 0.5 of the detection signal from the signals HA and HB. Since the amplitude HAMP of the upper digit detection unit 23 is hardly affected by the distance (gap) between the glass scale 11 and the light receiving unit 19, the temperature change of the light emitting unit 18 or the like becomes the change of the amplitude HAMP as it is.

この特性を利用して、演算部30は、上位桁検出部23の初期振幅値HAMPINIと信号振幅HAMPとの比であるHRATE=HAMPINI/HAMPを演算し、式1に示すように、上位桁の振幅の変化比HRATEに、下位桁検出部22の信号振幅MAMPを乗算し、ギャップ依存信号の振幅MAMP1を算出する。この振幅MAMP1は、温度による影響を加味した(温度に起因する誤差を補正した)、ギャップ依存信号となる。なお、上記演算方法に変えて、特許文献1で開示されているように、前記4相信号を使用した和と差の比によりギャップを算出してもよい。 Utilizing this characteristic, the calculation unit 30 calculates HRATE = HAMPINI / HAMP, which is the ratio of the initial amplitude value HAMPINI of the high-order digit detection unit 23 to the signal amplitude HAMP, and as shown in Equation 1, the high-order digit The amplitude change ratio HRATE is multiplied by the signal amplitude MAMP of the lower digit detection unit 22, and the amplitude MAMP1 of the gap-dependent signal is calculated. This amplitude MAMP1 becomes a gap-dependent signal in which the influence of temperature is added (error caused by temperature is corrected). Instead of the above calculation method, as disclosed in Patent Document 1, the gap may be calculated by the ratio of the sum and the difference using the four-phase signal.

MAMP1=MAMP×HRATE (1) MAMP1 = MAMP x HRATE (1)

上述した技術を用いることで、ロストモーションなどの位置検出誤差を発生することのない、またコストアップ要因を排除したアブソリュートエンコーダを提供できる。 By using the above-mentioned technique, it is possible to provide an absolute encoder that does not cause a position detection error such as lost motion and eliminates cost-increasing factors.

特開2016−50886号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-50886 特開2013−113634号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-113634

従来の技術では、受光ユニット19がガラススケール11に対して相対的に傾いて取付けられた時の影響が考慮されておらず、また、ギャップの絶対量を検出できないため取付け位置の不良を正確に検出できなかった。また、従来の技術では、温度による影響を加味した信号の補正をしていたが、傾きによる誤差については考慮されておらず、十分な精度でギャップを検出できなかった。ここで傾きとは、図2に示すように、ガラススケール11面に垂直な軸のまわりに受光ユニット19が回転することをいう。 In the conventional technique, the influence when the light receiving unit 19 is mounted at an angle relative to the glass scale 11 is not taken into consideration, and since the absolute amount of the gap cannot be detected, the defective mounting position can be accurately detected. Could not be detected. Further, in the conventional technique, the signal is corrected in consideration of the influence of temperature, but the error due to the inclination is not taken into consideration, and the gap cannot be detected with sufficient accuracy. Here, the inclination means that the light receiving unit 19 rotates around an axis perpendicular to the 11th surface of the glass scale, as shown in FIG.

そのため、スケールユニット10とスライダユニット15の取付けを誤った場合には、スケールユニット10とスライダユニット15が干渉し、最悪の場合は、スケールユニット10やスライダユニット15が損傷し、使用不可能となってしまう。また、特許文献1に開示されているように前記4相信号を使用した和と差の演算により算出した信号振幅の比によりギャップを算出する方法もあるが、温度による信号振幅の変化量が、和により算出した信号振幅と、差により算出した信号振幅と、で異なる。そのため、かかる方法では、温度補正をすることができないだけでなく、周囲の温度変化により検出誤差が増えてしまう問題があった。 Therefore, if the scale unit 10 and the slider unit 15 are incorrectly attached, the scale unit 10 and the slider unit 15 interfere with each other, and in the worst case, the scale unit 10 and the slider unit 15 are damaged and become unusable. Will end up. Further, as disclosed in Patent Document 1, there is also a method of calculating the gap by the ratio of the signal amplitude calculated by the calculation of the sum and the difference using the four-phase signal, but the amount of change in the signal amplitude due to the temperature is The signal amplitude calculated by the sum and the signal amplitude calculated by the difference are different. Therefore, this method has a problem that not only the temperature cannot be corrected but also the detection error increases due to the change in the ambient temperature.

本明細書で開示する光学式エンコーダは、横方向に長尺なガラススケールであって、前記横方向に配設された複数のスリットからなる目盛が、縦方向に複数並んだガラススケールと、前記ガラススケールに所定のギャップを介して対向する受光ユニットであって、スケールユニットとスライダユニットの横方向への相対的な変位に応じて変化する検出信号を出力する位置検出部が、対応する目盛に対向するべく、前記縦方向に複数並んだ受光ユニットと、前記検出信号に基づいて前記受光ユニットの位置を示す位置データを算出する演算部と、を備え、前記受光ユニットは、少なくとも、第一検出信号を出力する第一位置検出部と、第二検出信号を出力する第二位置検出部と、を含み、前記演算部は、少なくとも一つの位置検出部から出力される検出信号に基づいて、前記受光ユニットの前記ガラススケール面に垂直な軸回りの傾きを取得し、前記第二位置検出部は、平行四辺形の受光素子を有しており、前記演算部は、前記第二検出信号の振幅に基づいて、前記傾きを取得する、ことを特徴とする。 The optical encoder disclosed in the present specification is a glass scale elongated in the horizontal direction, and includes a glass scale in which a plurality of scales composed of a plurality of slits arranged in the horizontal direction are arranged in the vertical direction. The position detection unit, which is a light receiving unit facing the glass scale through a predetermined gap and outputs a detection signal that changes according to the relative displacement of the scale unit and the slider unit in the lateral direction, has a corresponding scale. A plurality of light receiving units arranged in the vertical direction and a calculation unit for calculating position data indicating the position of the light receiving unit based on the detection signal are provided so as to face each other, and the light receiving unit is at least first detected. The calculation unit includes a first position detection unit that outputs a signal and a second position detection unit that outputs a second detection signal, and the calculation unit is based on a detection signal output from at least one position detection unit. The second position detection unit has a parallel quadrilateral light receiving element, and the calculation unit has an amplitude of the second detection signal. It is characterized in that the inclination is acquired based on the above.

の場合、前記傾きの現在の値をInc、現在の前記第二検出信号の振幅をHAMP、規定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をHAMPINI、所定の係数をICOF,JCOFとした場合、前記演算部は、Inc=ICOF×(HAMP−HAMPINI)+JCOFの式に基づいて前記傾きを算出してもよい。 In this case, Inc the current value of the slope, HAMP the amplitude of the current of the second detection signal, HAMPINI the amplitude of the second detection signal in the reference state defined, ICOF a predetermined coefficient, when the JCOF , The calculation unit may calculate the slope based on the formula of Inc = ICOF × (HAMP-HAMPINI) + JCOF.

また、前記第一位置検出部に対応する目盛のスリットピッチは、前記第二位置検出部に対応する目盛のスリットピッチよりも小さくなっており、前記演算部は、前記第一検出信号の振幅を温度および前記傾きに応じて補正した補正後第一振幅に基づいて前記ギャップを取得してもよい。この場合、前記ギャップをGap、前記補正後第一振幅をMAMP2、所定の基準状態における前記第一検出信号の振幅をMAPINI、所定の係数をGCOF,HCOFとした場合、前記演算部は、Gap=GCOF×(MAMP2−MAMPINI)+HCOFの式に基づいて前記ギャップを算出してもよい。 Further, the slit pitch of the scale corresponding to the first position detection unit is smaller than the slit pitch of the scale corresponding to the second position detection unit, and the calculation unit determines the amplitude of the first detection signal. The gap may be acquired based on the corrected first amplitude corrected according to the temperature and the slope. In this case, the gap Gap,, the corrected first amplitudes MAMP2, amplitude MA M PINI of the first detection signal in a predetermined reference state, GCOF a predetermined coefficient, when the HCOF, the arithmetic unit, The gap may be calculated based on the formula Gap = GCOF × (MAMP2-MAMPINI) + HCOF.

また、前記演算部は、前記第一検出信号の振幅に、温度変化に起因する振幅の変化を補正する温度補正係数を乗じた値に、前記傾きに起因する振幅の誤差を加算した値を、前記補正後第一振幅として算出してもよい。この場合、前記第一検出信号の振幅をMAMP、前記補正後第一振幅をMAMP2、前記温度補正係数をHRATE1、前記傾きをInc、前記傾きがゼロにおける前記第一検出信号の振幅をMAMPmax、所定の係数をCCOF,DCOF,ECOFとした場合、前記演算部は、MAMP2=MAMP×HRATE1+{MAMPmax−(CCOF×Inc+DCOF×Inc+ECOF)}の式に基づいて前記補正後第一振幅を算出してもよい。 Further, the calculation unit obtains a value obtained by multiplying the amplitude of the first detection signal by a temperature correction coefficient for correcting the change in amplitude due to the temperature change, and adding the error in the amplitude due to the inclination to the value. It may be calculated as the corrected first amplitude. In this case, the amplitude of the first detection signal is MAMP, the corrected first amplitude is MAMP2, the temperature correction coefficient is HRATE1, the slope is Inc, and the amplitude of the first detection signal when the slope is zero is MAMPmax. When the coefficients of are CCOF, DCOF, and ECOF, the calculation unit calculates the corrected first amplitude based on the formula of MAMP2 = MAMP × HRATE1 + {MAMPmax- (CCOF × Inc 2 + DCOF × Inc + ECOF)}. May be good.

また、前記第二位置検出部は、略平行四辺形状の受光素子を有しており、前記温度補正係数をHRATE1、前記第検出信号の振幅をHAMP、所定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をHAMPINI、前記傾きをInc、所定の係数をFCOFとした場合、前記演算部は、HRATE1=HAMPINI/(HAMP+FCOF×Inc)の式に基づいて算出してもよい。
Further, the second position detection unit has a light receiving element having a substantially parallel quadrilateral shape, the temperature correction coefficient is HRATE1, the amplitude of the second detection signal is HAMP, and the second detection signal in a predetermined reference state. When the amplitude of is HAMPINI, the slope is Inc, and the predetermined coefficient is FCOF, the calculation unit may calculate based on the formula of HRATE1 = HAMPINI / (HAMP + FCOF × Inc).

本明細書に開示の光学式エンコーダによれば、傾きを取得するため、傾きが過大か否かを正確に検出できる。また、傾きに応じて、検出信号の振幅を補正することで、ギャップをより正確に取得することができる。その結果、スケールユニットとスライダユニットの誤取付けによる干渉を無くすことができ、取付け調整完了後には、信号低下、又は上昇時に発生するアラームレベルまでのマージンを大きく取ることができるため、保守、メンテナンスの手間を削減することができる。また、スケールユニットとスライダユニットとの間の距離を保つための構造、機能を付加することなく、組込みソフトウェアで実現可能なので、新たなコストアップ分はない。 According to the optical encoder disclosed in the present specification, since the tilt is acquired, it is possible to accurately detect whether or not the tilt is excessive. Further, by correcting the amplitude of the detection signal according to the inclination, the gap can be acquired more accurately. As a result, interference due to incorrect mounting of the scale unit and slider unit can be eliminated, and after the mounting adjustment is completed, a large margin to the alarm level that occurs when the signal drops or rises can be taken, so maintenance and maintenance can be performed. The labor can be reduced. In addition, since it can be realized by embedded software without adding a structure and a function for maintaining a distance between the scale unit and the slider unit, there is no new cost increase.

光学式エンコーダの外観図である。It is an external view of an optical encoder. 受光ユニットの傾きと位置データ差の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the inclination of a light receiving unit, and the position data difference. 傾きに対する位置データ差の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the position data difference with respect to the inclination. 傾きに対する下位桁検出部の検出信号の振幅の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the amplitude of the detection signal of the lower digit detection part with respect to the inclination. 傾きに対する上位桁検出部の検出信号の振幅の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the amplitude of the detection signal of the upper digit detection part with respect to the inclination. ギャップに対する補正後下位桁振幅の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the lower digit amplitude after correction with respect to a gap. 従来の光学式エンコーダの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional optical encoder. 従来の光学式エンコーダにおける、ガラススケール、発光ユニット、受光ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the glass scale, the light emitting unit, and the light receiving unit in the conventional optical encoder.

以下、光学式エンコーダの構成について説明する。なお、従来技術と同じ箇所については、説明を省略するか、簡略化して以下に説明する。図1は、光学式エンコーダの外観図である。図1において、スライダユニット15は、紙面左右方向に移動する。また、図1において、受光ユニット19およびガラススケール11は、いずれも、スケールユニット10のカバーで覆われて見えないため、破線で示している。また、図2は、受光ユニット19の傾きと位置データ差の関係を示す図である。なお、図2では、受光ユニット19を縦方向にずらして図示しているが、受光ユニット19およびガラススケール11は、実際には、図1、図8から明らかな通り、互いに正対している。 Hereinafter, the configuration of the optical encoder will be described. The same parts as those in the prior art will be described below by omitting or simplifying the description. FIG. 1 is an external view of an optical encoder. In FIG. 1, the slider unit 15 moves in the left-right direction on the paper surface. Further, in FIG. 1, both the light receiving unit 19 and the glass scale 11 are shown by broken lines because they are covered with the cover of the scale unit 10 and cannot be seen. Further, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the inclination of the light receiving unit 19 and the position data difference. Although the light receiving unit 19 is shown by shifting it in the vertical direction in FIG. 2, the light receiving unit 19 and the glass scale 11 actually face each other as is clear from FIGS. 1 and 8.

図2では、下位桁検出部22(第一位置検出部)と上位桁検出部23(第二位置検出部)との2つ検出部を含む受光ユニット19の例を示す。上位桁検出部23および下位桁検出部22は、縦方向に並んでおり、対応する上位桁目盛21および下位桁目盛20も、縦方向に並んでいる。上位桁検出部23は、各4相信号分の平行四辺形の受光素子16を横方向に分散配置した構成を有しており、一方の、下位桁検出部22は、各4相信号の受光素子16を横方向に分散して配置した構成を有している。スライダユニット15内の演算部30は、各検出部22,23から出力される検出信号に基づいて、受光ユニット19の位置データMPOS,HPOSを算出する。位置データMPOS,HPOSの算出方法は、例えば、特許文献1等に開示されている従来技術を用いることができるため、ここでの詳説は省略する。 FIG. 2 shows an example of a light receiving unit 19 including two detection units, a lower digit detection unit 22 (first position detection unit) and an upper digit detection unit 23 (second position detection unit). The upper digit detection unit 23 and the lower digit detection unit 22 are arranged in the vertical direction, and the corresponding upper digit scale 21 and the lower digit scale 20 are also arranged in the vertical direction. The upper girder detection unit 23 has a configuration in which parallelogram light receiving elements 16 for each of the four phase signals are arranged in a laterally distributed manner, while the lower girder detection unit 22 receives light of each of the four phase signals. It has a configuration in which the elements 16 are arranged in a laterally dispersed manner. The calculation unit 30 in the slider unit 15 calculates the position data MPOS and HPOS of the light receiving unit 19 based on the detection signals output from the detection units 22 and 23. As the method for calculating the position data MPOS and HPOS, for example, the prior art disclosed in Patent Document 1 and the like can be used, and thus detailed description thereof is omitted here.

ここで、図2に示すように、二種類の検出部を縦方向に並べた構成の場合、受光ユニット19の傾きに応じて、各検出部22,23の検出信号に基づいて算出された位置データMPOS,HPOSに差が生じる。これについて、図2を参照して説明する。スリットピッチの異なる2つの目盛20,21を有する光学式エンコーダにおいて、図2の左側に示すように、ガラススケール11と受光ユニット19の姿勢が一致している場合(受光ユニット19の長辺が、ガラススケール11の長辺に平行な場合)、上位桁検出部23の検出信号と下位桁検出部22の検出信号は、同じ位置aを基準とした信号となる。一方、図2の右側に示すように、ガラススケール11に垂直な軸のまわりに受光ユニット19が傾いた場合(受光ユニット19がガラススケール11に対して白矢印方向に傾いた場合)、上位桁検出部23の検出信号は、位置aを基準とするのに対し、下位桁検出部22の検出信号は、位置bを基準とする。このように、ガラススケール11と受光ユニット19の相対的な傾きの度合により、上位桁検出部23と下位桁検出部22の検出信号の基準位置が相対的にずれることになる。 Here, as shown in FIG. 2, in the case of a configuration in which two types of detection units are arranged in the vertical direction, the positions calculated based on the detection signals of the detection units 22 and 23 according to the inclination of the light receiving unit 19. There is a difference in data MPOS and HPOS. This will be described with reference to FIG. In an optical encoder having two scales 20 and 21 having different slit pitches, as shown on the left side of FIG. 2, when the postures of the glass scale 11 and the light receiving unit 19 are the same (the long side of the light receiving unit 19 is (When parallel to the long side of the glass scale 11), the detection signal of the upper digit detection unit 23 and the detection signal of the lower digit detection unit 22 are signals with reference to the same position a. On the other hand, as shown on the right side of FIG. 2, when the light receiving unit 19 is tilted around an axis perpendicular to the glass scale 11 (when the light receiving unit 19 is tilted in the direction of the white arrow with respect to the glass scale 11), the upper girder. The detection signal of the detection unit 23 is based on the position a, whereas the detection signal of the lower digit detection unit 22 is based on the position b. In this way, the reference positions of the detection signals of the upper girder detection unit 23 and the lower girder detection unit 22 are relatively displaced depending on the degree of relative inclination of the glass scale 11 and the light receiving unit 19.

これにより、上位桁検出部23の検出信号から算出される位置データHPOSと下位桁検出部22の検出信号から算出される位置データMPOSに相対的な位置データの差Diff(=HPOS−MPOS)が発生する。この相対的な位置データ差Diffが傾きに応じて増減することから、ガラススケール11と受光ユニット19の間の相対的な傾きIncを検出することが可能である。 As a result, the difference Diff (= HPOS-MPOS) of the position data relative to the position data HPOS calculated from the detection signal of the upper digit detection unit 23 and the position data MPOS calculated from the detection signal of the lower digit detection unit 22 becomes. appear. Since this relative position data difference Diff increases or decreases according to the inclination, it is possible to detect the relative inclination Inc between the glass scale 11 and the light receiving unit 19.

具体的に、傾きの算出方法を説明する。図3は、上述した構造の受光ユニット19の傾きIncと位置データ差Diffの関係を示す図である。傾きIncは、下位桁検出部22と上位桁検出部23の位置データ差Diffに対して単調減少性を示す。そのため、傾きIncは、次の式1のように1次関数で近似することが可能である。
Inc=ACOF×(Diff−DiffINI)+BCOF (1)
Specifically, a method of calculating the inclination will be described. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the inclination Inc of the light receiving unit 19 having the above-mentioned structure and the position data difference Diff. The slope Inc shows a monotonous decrease with respect to the position data difference Diff between the lower digit detection unit 22 and the upper digit detection unit 23. Therefore, the slope Inc can be approximated by a linear function as shown in the following equation 1.
Inc = ACOF × (Diff-DiffINI) + BCOF (1)

なお、ACOF,BCOFは、受光素子16とインデックスガラス17により構成される検出部の構造により変化する係数である。また、DiffINIは、スライダユニット15と受光ユニット19の取付け誤差を加味して設定される基準状態での位置データ差である。上記式では、Diff−DiffINIを変数とすることで、初期設定された時が水平(傾きが0度)、又は傾きが変数BCOF度であるとして、現在の傾きIncを絶対量として検出することが可能である。なお、基準状態の傾きIncINIが0度(水平)の場合、係数BCOF=0となる。また、上記式1は、一例であり、位置データ差Diffに基づいて、傾きIncを求めるのなら他の方法でもよい。例えば、位置データ差Diffまた(Diff−DiffINI)と傾きIncとの対応関係を記録したマップを記憶しておき、得られた位置データ差Diffまたは(Diff−DiffINI)とマップとを照らし合わせて、現在の傾きIncを取得してもよい。 ACOF and BCOF are coefficients that change depending on the structure of the detection unit composed of the light receiving element 16 and the index glass 17. Further, DiffINI is a position data difference in a reference state set in consideration of an attachment error between the slider unit 15 and the light receiving unit 19. In the above equation, by setting Diff-DiffINI as a variable, it is possible to detect the current slope Inc as an absolute quantity, assuming that the initial setting is horizontal (slope is 0 degrees) or the slope is the variable BCOF degree. It is possible. When the slope IncINI in the reference state is 0 degrees (horizontal), the coefficient BCOF = 0. Further, the above equation 1 is an example, and another method may be used if the slope Inc is obtained based on the position data difference Diff. For example, a map recording the correspondence between the position data difference Diff or (Diff-DiffINI) and the inclination Inc is stored, and the obtained position data difference Diff or (Diff-DiffINI) is compared with the map. The current slope Inc may be acquired.

次に、下位桁検出部22の検出信号の振幅MAMPの誤差を補正する方法を説明する。振幅MAMPには、温度変化に起因する変化量と、傾きIncに起因する振幅誤差とが含まれている。したがって、振幅MAMPを補正する際には、振幅MAMPに、温度変化に起因する振幅変化を補正する温度補正係数HRATE1を乗算して補正した値に、傾きIncに起因する振幅誤差ErrMAMPを加算すればよい。すなわち補正後下位桁振幅MAMP2は、MAMP2=MAMP×HRATE1+ErrMAMPとなる。 Next, a method of correcting the error of the amplitude MAMP of the detection signal of the lower digit detection unit 22 will be described. The amplitude MAMP includes the amount of change due to the temperature change and the amplitude error due to the slope Inc. Therefore, when correcting the amplitude MAMP, the amplitude error ErrMAMP due to the slope Inc can be added to the value corrected by multiplying the amplitude MAMP by the temperature correction coefficient HRATE1 for correcting the amplitude change due to the temperature change. Good. That is, the corrected lower digit amplitude MAMP2 is MAMP2 = MAMP × HRATE1 + ErrMAMP.

ここで、傾きIncに起因する振幅誤差ErrMAMPについて検討する。図4は、傾きIncに対する下位桁検出部22の検出信号の振幅MAMPの変化を示すグラフである。図4から明らかな通り、下位桁検出部22の検出信号の振幅MAMPは、ガラススケール11と受光ユニット19の間の相対的な傾きIncに対して、ほぼ2次曲線の形状で変化する特性を有する。これを補正することで、ガラススケール11と受光ユニット19間の相対的な傾きIncに対するギャップ検出誤差を低減することが可能である。 Here, the amplitude error ErrMAMP due to the slope Inc will be examined. FIG. 4 is a graph showing a change in the amplitude MAMP of the detection signal of the lower digit detection unit 22 with respect to the slope Inc. As is clear from FIG. 4, the amplitude MAMP of the detection signal of the lower digit detection unit 22 has a characteristic that changes in the shape of a quadratic curve with respect to the relative inclination Inc between the glass scale 11 and the light receiving unit 19. Have. By correcting this, it is possible to reduce the gap detection error with respect to the relative inclination Inc between the glass scale 11 and the light receiving unit 19.

具体的には、図4に示す、下位桁検出部22の振幅MAMPは、式2に示すような2次曲線にて近似することが可能である。なお、CCOF,DCOF,ECOFは、受光ユニット19とスライダユニット15の取付け状態により変化する係数である。
MAMP=CCOF×Inc+DCOF×Inc+ECOF (2)
Specifically, the amplitude MAMP of the lower digit detection unit 22 shown in FIG. 4 can be approximated by a quadratic curve as shown in Equation 2. Note that CCOF, DCOF, and ECOF are coefficients that change depending on the mounting state of the light receiving unit 19 and the slider unit 15.
MAMP = CCOF x Inc 2 + DCOF x Inc + ECOF (2)

ここで、受光ユニット19をガラススケール11に対して傾かないように、すなわち、Inc=0で配置したときの振幅MAMPを最大振幅MAMPmaxとおくと、振幅誤差ErrMAMPは、最大振幅MAMPmaxから、振幅MAMPを減算した値となる。すなわち、振幅誤差ErrMAMPは、式3で表される。
ErrMAMP
=MAMPmax−(CCOF×Inc+DCOF×Inc+ECOF) (3)
Here, if the amplitude MAMP when the light receiving unit 19 is not tilted with respect to the glass scale 11, that is, when the amplitude MAMP is arranged at Inc = 0 is set to the maximum amplitude MAMPmax, the amplitude error ErrMAMP is changed from the maximum amplitude MAMPmax to the amplitude MAMP. Is subtracted from. That is, the amplitude error ErrMAMP is expressed by Equation 3.
ErrMAMP
= MAMPmax- (CCOF x Inc 2 + DCOF x Inc + ECOF) (3)

したがって、補正後下位桁振幅MAMP2は、式4により算出することができる。
MAMP2=MAMP×HRATE1+ErrMAMP
=MAMP×HRATE1+{MAMPmax−(CCOF×Inc+DCOF×Inc+ECOF)} (4)
Therefore, the corrected lower digit amplitude MAMP2 can be calculated by Equation 4.
MAMP2 = MAMP x HRATE1 + ErrMAMP
= MAMP x HRATE1 + {MAMPmax- (CCOF x Inc 2 + DCOF x Inc + ECOF)} (4)

次に、温度補正係数HRATE1の算出について説明する。温度補正係数HRATE1は、現在の上位桁検出部23の検出信号の振幅HAMPに対する、基準状態における振幅HAMPINIの比率として表すことができる。なお、振幅HAMPINIは、適正ギャップ位置、適正姿勢、規定温度において得られる振幅HAMPである。 Next, the calculation of the temperature correction coefficient HRATE1 will be described. The temperature correction coefficient HRATE1 can be expressed as the ratio of the amplitude HAMPINI in the reference state to the amplitude HAMP of the detection signal of the current upper digit detection unit 23. The amplitude HAMPINI is an amplitude HAMP obtained at an appropriate gap position, an appropriate attitude, and a specified temperature.

ここで、現在の振幅HAMPには、傾きIncに起因する誤差が含まれる。そこで、温度補正係数HRATE1の算出には、振幅HAMPを、傾きIncに起因する誤差分だけ補正した補正後上位桁振幅HAMP1を用いる。 Here, the current amplitude HAMP includes an error due to the slope Inc. Therefore, for the calculation of the temperature correction coefficient HRATE1, the corrected upper digit amplitude HAMP1 in which the amplitude HAMP is corrected by the error caused by the slope Inc is used.

図5は、傾きIncに対する上位桁検出部23の検出信号の振幅HAMPの変化を示すグラフである。上位桁検出部23の受光素子16は、平行四辺形であるため、振幅HAMPは、図5のように、傾きIncに対して単調減少の振幅変化を示す。そのため、補正後上位桁振幅HAMP1は、以下の式5により算出でき、温度補正係数HRATE1は、以下の式6により算出できる。なお、FCOFは、上位桁検出部23の受光素子16の形状により変化する係数である。
HAMP1=HAMP+FCOF×Inc (5)
HRATE1=HAMPINI/HAMP1 (6)
FIG. 5 is a graph showing a change in the amplitude HAMP of the detection signal of the upper digit detection unit 23 with respect to the slope Inc. Since the light receiving element 16 of the upper girder detection unit 23 is a parallelogram, the amplitude HAMP shows a monotonically decreasing amplitude change with respect to the slope Inc, as shown in FIG. Therefore, the corrected upper digit amplitude HAMP1 can be calculated by the following formula 5, and the temperature correction coefficient HRATE1 can be calculated by the following formula 6. The FCOF is a coefficient that changes depending on the shape of the light receiving element 16 of the upper girder detection unit 23.
HAMP1 = HAMP + FCOF x Inc (5)
HRATE1 = HAMPINI / HAMP1 (6)

次に、傾きと温度に起因する誤差を補正した補正後下位桁振幅MAMP2からギャップを算出する方法について説明する。上記式4より算出した補正後下位桁振幅MAMP2は、ガラススケール11と受光ユニット19間のギャップに依存して増減する。図6は、ギャップに対する振幅MAMP2の変化を示す図である。図6に示すように、補正後下位桁振幅MAMP2は、ギャップに対して単調増加性を示すため、1次関数にて近似することが可能である。式7は、ギャップGapの算出式の一例である。なお、GCOF、HCOFは、ガラススケール11のスリットと受光ユニット19の構造によって決まる係数であり、MAMPINIは、ギャップが適正値である基準状態における信号振幅である。
Gap=GCOF×(MAMP2−MAMPINI)+HCOF (7)
Next, a method of calculating the gap from the corrected lower digit amplitude MAMP2 in which the error due to the slope and the temperature is corrected will be described. The corrected lower digit amplitude MAMP2 calculated from the above equation 4 increases or decreases depending on the gap between the glass scale 11 and the light receiving unit 19. FIG. 6 is a diagram showing a change in amplitude MAMP2 with respect to a gap. As shown in FIG. 6, since the corrected lower digit amplitude MAMP2 exhibits monotonous increase with respect to the gap, it can be approximated by a linear function. Equation 7 is an example of an equation for calculating the gap gap. Note that GCOF and HCOF are coefficients determined by the structure of the slit of the glass scale 11 and the light receiving unit 19, and MAMPINI is the signal amplitude in the reference state where the gap is an appropriate value.
Gap = GCOF × (MAMP2-MAMPINI) + HCOF (7)

これにより、現在のギャップGapを絶対量として検出することが可能である。なお、HCOFは、基準状態におけるギャップ、すなわち、適正ギャップを示している。 This makes it possible to detect the current gap Gap as an absolute quantity. The HCOF indicates a gap in the reference state, that is, an appropriate gap.

次に、演算部30によるギャップGapの算出の流れについて説明する。演算部30には、予め、初期振幅HAMPINI,MAMPINIと、基準位置データ差DiffINIと、各種係数ACOF〜HCOFと、が記憶されている。ギャップGapの算出が必要になれば、演算部30は、二つの検出部22,23から出力された検出信号に基づいて、位置データHPOS,MPOSを算出する。また、各検出信号の振幅HAMP,MAMPを算出する。なお、HAMP={(Ha1−Ha2)+(Hb1−Hb2)0.5であり、MAMP={(Ma1−Ma2)+(Mb1−Mb2)0.5である。 Next, the flow of calculating the gap gap by the calculation unit 30 will be described. The calculation unit 30 stores in advance the initial amplitudes HAMPINI and MAMPINI, the reference position data difference DiffINI, and various coefficients ACOF to HCOF. If it becomes necessary to calculate the gap gap, the calculation unit 30 calculates the position data HPOS and MPOS based on the detection signals output from the two detection units 22 and 23. In addition, the amplitudes HAMP and MAMP of each detection signal are calculated. Incidentally, HAMP = {(Ha1-Ha2 ) 2 + (Hb1-Hb2) 2} is 0.5, MAMP = {(Ma1- Ma2) 2 + (Mb1-Mb2) 2} 0.5.

位置データHPOS,MPOSが算出できれば、演算部30は、式1に従い、現在の傾きIncを算出する。演算部30は、傾きIncが得られれば、続いて、式5に得られた傾きIncを代入して、傾き補正後の振幅HAMP1を算出し、さらに、式6に基づいて、温度補正係数HRATE1を算出する。 If the position data HPOS and MPOS can be calculated, the calculation unit 30 calculates the current slope Inc according to Equation 1. If the slope Inc is obtained, the calculation unit 30 subsequently substitutes the slope Inc obtained in Equation 5 to calculate the amplitude HAMP1 after tilt correction, and further, based on Equation 6, the temperature correction coefficient HRATE1 Is calculated.

温度補正係数HRATE1が算出できれば、演算部30は、得られた温度補正係数HRATE1、傾きInc、振幅MAMPを、式4に代入し、補正後下位桁振幅MAMP2を算出する。補正後下位桁振幅MAMP2が得られれば、演算部30は、当該振幅MAMP2を、式7に代入して、ギャップGapを算出する。演算部30は、得られたギャップGap、傾きIncに基づいて、受光ユニット19、ひいては、スライダユニット15の取り付けの適否を判定してもよい。 If the temperature correction coefficient HRATE1 can be calculated, the calculation unit 30 substitutes the obtained temperature correction coefficient HRATE1, the slope Inc, and the amplitude MAMP into the equation 4 to calculate the corrected lower digit amplitude MAMP2. If the corrected lower digit amplitude MAMP2 is obtained, the calculation unit 30 substitutes the amplitude MAMP2 into the equation 7 to calculate the gap Gap. The calculation unit 30 may determine the appropriateness of mounting the light receiving unit 19, and thus the slider unit 15, based on the obtained gap Gap and inclination Inc.

以上の説明から明らかな通り、本明細書で開示した光学式エンコーダによれば、光学式エンコーダを生産、検査して精度保証された状態の取付けを再現することができ、適正取付位置からのズレ量(傾き、ギャップ)を把握することが可能となる。これにより、スケールユニット10とスライダユニット15を干渉させることなく取り付けることが可能となる。 As is clear from the above description, according to the optical encoder disclosed in the present specification, it is possible to produce and inspect the optical encoder and reproduce the mounting in a state where the accuracy is guaranteed, and the deviation from the proper mounting position. It is possible to grasp the amount (tilt, gap). As a result, the scale unit 10 and the slider unit 15 can be attached without interfering with each other.

ここで、各式に用いられる係数ACOF、BCOF、FCOF、GCOF、HCOFは、スケールユニット10と受光ユニット19の構造が決まれば決定する係数であり、予め計測しておき、初期値として内部記憶装置(演算部30)に保持している。また、係数CCOF、DCOF、ECOFもスライダユニット15と受光ユニット19の取付により決定する係数であるため、同様に予め計測しておくこともできるし、逐次最小二乗法などによりリアルタイムに算出してもよい。 Here, the coefficients ACOF, BCOF, FCOF, GCOF, and HCOF used in each equation are coefficients that are determined once the structures of the scale unit 10 and the light receiving unit 19 are determined, and are measured in advance and used as initial values in the internal storage device. It is held in (calculation unit 30). Further, since the coefficients CCOF, DCOF, and ECOF are also the coefficients determined by attaching the slider unit 15 and the light receiving unit 19, they can be measured in advance in the same manner, or can be calculated in real time by the sequential least squares method or the like. Good.

なお、上述の説明では、発光ユニット18からの光の強度にムラはなく、複数ある受光素子の特性バラツキがないことを前提に説明したが、各桁の受光素子から出力されるa1、a2、b1、b2の信号には、振幅やオフセット、位相差などの誤差が含まれるため、その誤差を補正した信号を使用するとさらに検出精度が向上する。 In the above description, it is assumed that the intensity of the light from the light emitting unit 18 is not uneven and there is no variation in the characteristics of the plurality of light receiving elements. Since the signals b1 and b2 include errors such as amplitude, offset, and phase difference, the detection accuracy is further improved by using a signal corrected for the errors.

また、上述の説明では、コストアップをさけるため、部品を追加することなく、ガラススケール11と受光ユニット19の間のギャップによりほとんど影響を受けない信号を使用したが、温度センサを用いて、温度による光量の変化を事前に計測しておき、内部記憶装置にテーブルなどを準備しておくことにより温度補償を行ってもよい。したがって、この場合には、温度補正係数HRATE1を式6を用いることなく、例えば、温度センサの検出値をテーブルに照らし合わせて特定すればよい。 Further, in the above description, in order to avoid cost increase, a signal that is hardly affected by the gap between the glass scale 11 and the light receiving unit 19 is used without adding any parts, but the temperature is used by using the temperature sensor. The temperature may be compensated by measuring the change in the amount of light due to the above in advance and preparing a table or the like in the internal storage device. Therefore, in this case, the temperature correction coefficient HRATE1 may be specified, for example, by comparing the detection value of the temperature sensor with the table without using Equation 6.

また、上述した算出方法は、一例であり、少なくとも、受光ユニット19のガラススケール11に対する傾きIncを算出するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、式4、式5等において、変数として傾きIncを用いたが、傾きIncに代えて、変数(Diff−DiffINI)を使用してもよい。また、上述で説明した各種式は、いずれも一例であり、適宜、変更されてもよい。また、上述の説明では、各種パラメータを数式を用いて算出しているが、数式を用いることなく、予め記憶したマップやテーブルに照らし合わせて各種パラメータを取得してもよい。 Further, the above-mentioned calculation method is an example, and at least the other configurations may be changed as appropriate as long as the inclination Inc of the light receiving unit 19 with respect to the glass scale 11 is calculated. For example, in the above description, the slope Inc is used as the variable in the formulas 4 and 5, but a variable (Diff-DiffINI) may be used instead of the slope Inc. Moreover, each of the various formulas described above is an example, and may be changed as appropriate. Further, in the above description, various parameters are calculated using mathematical formulas, but various parameters may be acquired by comparing with a map or table stored in advance without using mathematical formulas.

また、これまでの説明では、傾きIncを位置データ差Diffに基づいて取得しているが、上位桁検出部23の検出信号の振幅HAMPに基づいて、傾きIncを取得してもよい。具体的に説明すると、温度補正係数の補正と同様に平行四辺形となる受光素子を有した受光ユニット19を使用した場合、以下の式8により信号振幅の増減量から傾きIncを求めることも可能である。なお、ICOF,JCOFは、受光素子16とインデックスガラス17により構成される検出部の配置、構造により変化する係数である。
Inc=ICOF×(HAMP−HAMPINI)+JCOF (8)
Further, in the description so far, the slope Inc is acquired based on the position data difference Diff, but the slope Inc may be acquired based on the amplitude HAMP of the detection signal of the upper digit detection unit 23. Specifically, when a light receiving unit 19 having a light receiving element having a parallelogram is used as in the correction of the temperature correction coefficient, it is also possible to obtain the slope Inc from the amount of increase / decrease in the signal amplitude by the following equation 8. Is. ICOF and JCOF are coefficients that change depending on the arrangement and structure of the detection unit composed of the light receiving element 16 and the index glass 17.
Inc = ICOF × (HAMP-HAMPINI) + JCOF (8)

また、これまでの説明では、2つの目盛、2つの検出部を有する光学式エンコーダを例示したが、目盛、検出部は、それぞれ、2以上であれば、より多数でもよい。 Further, in the description so far, an optical encoder having two scales and two detection units has been illustrated, but the number of scales and detection units may be more than two as long as they are two or more, respectively.

本技術により、算出したギャップGapから、予め設定した取付け許容ギャップ上限と下限を超えていないかを判定し、超えていた場合はギャップの警告信号であるGERを制御装置などの上位装置に出力する。また、算出した傾きIncから、予め設定した取付け許容傾き上限と下限を超えていないかを判定し、超えていた場合は傾きの警告信号であるIERを制御装置などの上位装置に出力することで、ギャップ、傾きの表示のみならず、作業者への注意発起を図るとともに、干渉を防止することができる。 From the calculated gap gap, it is determined whether or not the preset upper and lower limits of the allowable mounting gap are exceeded by this technology, and if it is exceeded, the GER, which is a warning signal of the gap, is output to a higher-level device such as a control device. .. In addition, from the calculated tilt Inc, it is determined whether or not the preset allowable mounting tilt upper limit and lower limit are exceeded, and if it is exceeded, the tilt warning signal IER is output to a higher-level device such as a control device. In addition to displaying gaps and tilts, it is possible to alert workers and prevent interference.

10 スケールユニット、11 ガラススケール、15 スライダユニット、16 受光素子、17 インデックスガラス、18 発光ユニット、19 受光ユニット、20 下位桁目盛、21 上位桁目盛、22 下位桁検出部、23 上位桁検出部、30 演算部。
10 scale unit, 11 glass scale, 15 slider unit, 16 light receiving element, 17 index glass, 18 light emitting unit, 19 light receiving unit, 20 low digit scale, 21 high digit scale, 22 low digit detector, 23 high digit detector, 30 Arithmetic unit.

Claims (7)

横方向に長尺なガラススケールであって、前記横方向に配設された複数のスリットからなる目盛が、縦方向に複数並んだガラススケールと、
前記ガラススケールに所定のギャップを介して対向する受光ユニットであって、前記ガラススケールとスライダユニットの相対的な横方向変位に応じて変化する検出信号を出力する位置検出部が、対応する目盛に対向するべく、前記縦方向に複数並んだ受光ユニットと、
前記検出信号に基づいて前記受光ユニットの位置を示す位置データを算出する演算部と、
を備え、
前記受光ユニットは、少なくとも、第一検出信号を出力する第一位置検出部と、第二検出信号を出力する第二位置検出部と、を含み、
前記演算部は、少なくとも一つの位置検出部から出力される検出信号に基づいて、前記受光ユニットの前記ガラススケール面に垂直な軸回りの傾きを取得し、
前記第二位置検出部は、平行四辺形の受光素子を有しており、
前記演算部は、前記第二検出信号の振幅に基づいて、前記傾きを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
A glass scale that is long in the horizontal direction and has a plurality of scales composed of a plurality of slits arranged in the horizontal direction arranged in the vertical direction.
The position detection unit, which is a light receiving unit facing the glass scale via a predetermined gap and outputs a detection signal that changes according to the relative lateral displacement of the glass scale and the slider unit, has a corresponding scale. With the light receiving units arranged in the vertical direction so as to face each other,
A calculation unit that calculates position data indicating the position of the light receiving unit based on the detection signal, and
With
The light receiving unit includes at least a first position detection unit that outputs a first detection signal and a second position detection unit that outputs a second detection signal.
The calculation unit acquires an axial inclination of the light receiving unit perpendicular to the glass scale surface based on the detection signals output from at least one position detection unit.
The second position detection unit has a parallelogram light receiving element, and has a parallelogram light receiving element.
The calculation unit acquires the slope based on the amplitude of the second detection signal.
An optical encoder characterized by this.
請求項1に記載の光学式エンコーダであって、
前記傾きの現在の値をInc、現在の前記第二検出信号の振幅をHAMP、規定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をHAMPINI、所定の係数をICOF,JCOFとした場合、
前記演算部は、Inc=ICOF×(HAMP−HAMPINI)+JCOFの式に基づいて前記傾きを算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1.
When the current value of the slope is Inc, the current amplitude of the second detection signal is HAMP, the amplitude of the second detection signal in the specified reference state is HAMPINI, and the predetermined coefficients are ICOF and JCOF.
The calculation unit calculates the slope based on the formula Inc = ICOF × (HAMP-HAMPINI) + JCOF.
An optical encoder characterized by this.
請求項1または2に記載の光学式エンコーダであって、
前記第一位置検出部に対応する目盛のスリットピッチは、前記第二位置検出部に対応する目盛のスリットピッチよりも小さくなっており、
前記演算部は、前記第一検出信号の振幅を温度および前記傾きに応じて補正した補正後第一振幅に基づいて前記ギャップを取得する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1 or 2.
The slit pitch of the scale corresponding to the first position detection unit is smaller than the slit pitch of the scale corresponding to the second position detection unit.
The calculation unit acquires the gap based on the corrected first amplitude obtained by correcting the amplitude of the first detection signal according to the temperature and the inclination.
An optical encoder characterized by this.
請求項3に記載の光学式エンコーダであって、
前記ギャップをGap、前記補正後第一振幅をMAMP2、所定の基準状態における前記第一検出信号の振幅をMAPINI、所定の係数をGCOF,HCOFとした場合、
前記演算部は、Gap=GCOF×(MAMP2−MAMPINI)+HCOFの式に基づいて前記ギャップを算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 3.
The gap Gap,, the corrected first amplitudes MAMP2, amplitude MA M PINI of the first detection signal in a predetermined reference state, GCOF a predetermined coefficient, when the HCOF,
The calculation unit calculates the gap based on the formula of Gap = GCOF × (MAMP2-MAMPINI) + HCOF.
An optical encoder characterized by this.
請求項3または4に記載の光学式エンコーダであって、
前記演算部は、前記第一検出信号の振幅に、温度変化に起因する振幅の変化を補正する温度補正係数を乗じた値に、前記傾きに起因する振幅の誤差を加算した値を、前記補正後第一振幅として算出する、ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 3 or 4.
The calculation unit corrects the value obtained by multiplying the amplitude of the first detection signal by the temperature correction coefficient for correcting the change in amplitude due to the temperature change and adding the error in the amplitude due to the inclination to the value. An optical encoder characterized in that it is calculated as the rear first amplitude.
請求項5に記載の光学式エンコーダであって、
前記第一検出信号の振幅をMAMP、前記補正後第一振幅をMAMP2、前記温度補正係数をHRATE1、前記傾きをInc、前記傾きがゼロにおける前記第一検出信号の振幅をMAMPmax、所定の係数をCCOF,DCOF,ECOFとした場合、
前記演算部は、MAMP2=MAMP×HRATE1+{MAMPmax−(CCOF×Inc+DCOF×Inc+ECOF)}の式に基づいて前記補正後第一振幅を算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 5.
The amplitude of the first detection signal is MAMP, the corrected first amplitude is MAMP2, the temperature correction coefficient is HRATE1, the slope is Inc, the amplitude of the first detection signal at zero slope is MAMPmax, and a predetermined coefficient is used. When CCOF, DCOF, ECOF are used,
The calculation unit calculates the corrected first amplitude based on the formula of MAMP2 = MAMP × HRATE1 + {MAMPmax− (CCOF × Inc 2 + DCOF × Inc + ECOF)}.
An optical encoder characterized by this.
請求項5または6に記載の光学式エンコーダであって、
前記第二位置検出部は、略平行四辺形状の受光素子を有しており、
前記温度補正係数をHRATE1、前記第検出信号の振幅をHAMP、所定の基準状態における前記第二検出信号の振幅をHAMPINI、前記傾きをInc、所定の係数をFCOFとした場合、
前記演算部は、HRATE1=HAMPINI/(HAMP+FCOF×Inc)の式に基づいて算出する、
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 5 or 6.
The second position detection unit has a light receiving element having a substantially parallel quadrilateral shape.
When the temperature correction coefficient is HRATE1, the amplitude of the second detection signal is HAMP, the amplitude of the second detection signal in a predetermined reference state is HAMPINI, the slope is Inc, and the predetermined coefficient is FCOF.
The calculation unit calculates based on the formula of HRATE1 = HAMPINI / (HAMP + FCOF × Inc).
An optical encoder characterized by this.
JP2017088832A 2017-04-27 2017-04-27 Optical encoder Active JP6879810B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017088832A JP6879810B2 (en) 2017-04-27 2017-04-27 Optical encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017088832A JP6879810B2 (en) 2017-04-27 2017-04-27 Optical encoder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018185281A JP2018185281A (en) 2018-11-22
JP6879810B2 true JP6879810B2 (en) 2021-06-02

Family

ID=64355721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017088832A Active JP6879810B2 (en) 2017-04-27 2017-04-27 Optical encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6879810B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2625917B2 (en) * 1988-07-01 1997-07-02 キヤノン株式会社 Linear encoder
JP2670193B2 (en) * 1991-02-25 1997-10-29 オークマ株式会社 Position detector
DE59201199D1 (en) * 1992-02-14 1995-02-23 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Position measuring device.
JP5824342B2 (en) * 2011-11-25 2015-11-25 オークマ株式会社 Linear encoder
JP6138664B2 (en) * 2013-10-30 2017-05-31 オークマ株式会社 Optical encoder
JP6316087B2 (en) * 2014-05-12 2018-04-25 キヤノン株式会社 Encoder
JP2016050886A (en) * 2014-09-01 2016-04-11 オークマ株式会社 Optical linear encoder

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018185281A (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101463236B1 (en) Calibration method and angle measuring method for an angle measuring device, and angle measuring device
JP4142942B2 (en) Rotary encoder
JP4776473B2 (en) Optical axis deflection laser interferometer, its calibration method, correction method, and measurement method
KR101039474B1 (en) Rotary encoder
JP3029657B2 (en) Position detection device
CN101583851B (en) Method for determining an influencing variable acting on the eccentricity in a goniometer
US7797981B2 (en) Position measuring device
US9134144B2 (en) Displacement detecting device, scale calibrating method and scale calibrating program
US20140320678A1 (en) Auto calibration method and ois camera using the same
EP0487681A1 (en) Method for measurement of angular displacement.
SE533860C2 (en) Angle correction method for a rotary encoder
JP2019014035A (en) Monitoring and evaluation method of cnc machine geometry error and accuracy
US20080028824A1 (en) Calibration Method
JP2011174910A (en) Tilt sensor unit
US6164117A (en) Inclination sensor and method of measuring the accuracy thereof
JP2007178320A (en) Rotary encoder
JP6879810B2 (en) Optical encoder
US5414516A (en) Position measuring apparatus
KR102029172B1 (en) A Method for Reducing an Error of a Displacement Measuring with a Linear Sensor Array and a System for Measuring a Displacement by the Same
KR101265221B1 (en) Profile measuring instrument of road and profiling method using the same
JPS58115327A (en) Electronic scale with horizontal error compensating means
JP2634780B2 (en) Tilt measuring device
CN110715795B (en) Calibration and measurement method for fast reflector in photoelectric tracking system
US20200386638A1 (en) Method for Detecting a Tensile Stress of a Circumferential Belt
JPH0415401B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201225

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210212

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210302

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210427

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6879810

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150