JPH0318709A - スケール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、大型工作機械等に装着して使用されるスケ
ール装置において、複数本のスケールを継ぎ合わせた長
尺のスケール装置に関する。

［従来の技術］ 大型工作機械等において位置測定に使用される従来の長
尺の磁気スケールは製作上の制約から単位長の磁気スケ
ール単体を複数本継ぎ合わせて構成されている。このよ
うな長尺の磁気スケールは単位長の磁気スケール単体の
継ぎ合わせ端部を記録格子に対し、一定角度だけ傾斜し
て切断したもの同士を継ぎ合わせるのであるが、継ぎ合
わせ部において単位長の磁気スケール単体を互いに上下
方向に水平移動させながら、継ぎ合わせ部での格子ピッ
チを正確に合せて継ぎ目のない１本の長尺の磁気スケー
ルと同じ作用をするようにしてある。

［発明が解決しようとする課題］ 単位長の磁気スケール単体を複数本継ぎ合わせて横戊し
た従来の長尺の磁気スケールは、その構成のために磁気
目盛が形成された磁気スケール単体を斜めに切断加工し
なければならずこの加工時における熱等の影響で端部で
の磁気特性が変わってしまい、正常な紀録とならないこ
とが生ずる。

また、単位長の磁気スケール単体の切断加工面を誤差な
く同一傾斜角度に切断加工することは難しく、斜めの継
ぎ合わせ部には必ず隙間ができ・そこでの漏れ磁束が影
響して正常な再生波形が得られなくなるなどの問題点が
あった。そして、これらの問題点は磁気目盛の格子ピッ
チが粗い場合は、それほど問題にならないが、数十ミク
ロンといった微少な格子ピッチでは誤差の原因となり、
正確な測定が出来ないことになる。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記の欠点を解決するために１つの目盛読
取センサが長尺スケールの継ぎ合わせ部にくると、継ぎ
合わせ部検知手段によりこれを検知し、選択回路が長尺
スケールの継ぎ目に位置しない他の目盛読取センサから
の信号を選択して出力するようにして、継ぎ合わせ部か
らの信号を測定に使用しない構成にしている。すなわち
、単位長のスケールを継ぎ合わせ部において第１のスケ
ールの記録格子列と第２のスケールの記録格子列が測長
方向において重複するようにして長尺スケ−ルとし、こ
の長尺スケール上を移動する移動部材にスケールの幅方
向に所定の距離だけ離間させて第１及び第２の目盛読取
センサを設け、そして移動部材と長尺スケールの間にこ
れら第１及び第２の目盛読取センサが長尺スケールの継
ぎ目を含む所定領域内にきたときこれを検出する継ぎ部
検出手段を設けるとともに第１及び第２の目盛読取セン
サからの出力信号を択一的に選択する選択回路をもって
構成している。この構成により前記のようなａｌ長を可
能としている。

［作用］ 長尺スケール上の目盛読取センサが長尺スケールの継ぎ
合わせ部にくると、継ぎ合わせ部検知センサがこれを検
知し、選択回路によって第１のスケール、第２のスケー
ルまたはサブスケール側の目盛読取センサからの出力信
号を選択出力する。

これによって長尺スケールの継ぎ合わせ部の出力信号を
読み取らないように働く。

［実施例］ 実施例１について図面を参照して説明する。

先づこの発明を磁気スケール装置に応用した実施例につ
いて説明する。第１図および第２図はその構成を示した
もので基準台ｌに二本の単位長の第１の磁気スケール２
と第２の磁気スケール３が固定されて長尺の磁気スケー
ルが形成されている。

単位長の第１の磁気スケール２と第２の磁気スケール３
は所定の同一長さとされ、スケール上に磁気的に目盛ら
れた記録格子の間隔は記録ピッチＰの整数倍となってい
る。第１の磁気スケール２の端部２′と第２の磁気スケ
ール３の端部３′は凹凸係合するような形状に構成され
ている。上記端部２′と端部３′を互いに係合させるこ
とにより、第１の磁気スケール２の磁気目盛格子つと第
２の磁気スケール３の磁気目盛格子１０は第１、第２の
磁気スケール２、３の係合する継ぎ合わせ部１２におい
て磁気スケール表面と平行な市内で重複し、かつ、平行
に延びるように配置されている。

この磁気スケール上に移動部材５が押圧バネ１１によっ
て押圧されており、この磁気スケールの磁気目盛との間
隔を一定に保ちつつ磁気スケールの長手方向に摺動でき
るようになっている。移動部材５の長尺の磁気スケール
対向面には磁気目盛の記録を検出するセンサとして２つ
の磁気抵抗素子が取付けられている。すなわち、長方向
には同位置であり、幅方向には適当距離離間する位置に
目盛読取センサとなる第１の磁気抵抗索子６と第２の磁
気抵抗素子７が取付けられている。第１の磁気スケール
２の目盛９に第１の磁気抵抗素子６が対向読取る、第２
の磁気スケール３の目盛１０には第２の磁気抵抗素子７
が対向して読取るようになっている。この第１及び第２
の磁気抵抗素子６、７は第３図のブロック図に示された
ように増幅器、波形整形回路、信号波形を電気的に分割
し高分解能を得るための内挿回路を介して磁気センサ選
択回路に接続されている。また、磁気スケールの継ぎ合
わせ部１２の側方には基準台１に固定された永久磁石４
が取付けられ、一方、移動部材５には上記永久磁石４に
対峠できる位置に継ぎ合わせ部１２の検知センサである
ホール素子８が取付けられている。磁気センサとしては
、実施例の磁気抵抗素子に限らず、ホール素子、磁束応
答形マルチギャップヘッドとしてもよい。また、継ぎ合
わせ部１２の検知のためのセンサもホール素子と永久磁
石の組合わせ以外のものでもよい。

つぎにその動作について述べる、上記のように構成され
た磁気スケール装置において、二つの磁気抵抗素子６、
７を備えた移動部材５が第１および第２の磁気スケール
２、３の継ぎ合わせ部１２を通過する場合、第１の磁気
抵抗索子６が第１および第２の磁気スケール２、３の継
ぎ合わせ部１２に来た時、ホール素子８が永久磁石４の
磁気を感知してパルス信号を出力し、このパルス信号に
より磁気センサ選択回路が作動して第１の磁気抵抗素子
６側から、第２の磁気抵抗素子７側に切替接続される。

したがって、第１の磁気抵抗素子６が継ぎ合わせ部１２
に来て、検出信号が無くても、第１の磁気抵抗素子６の
出ノ〕は回路に接続されていないので支障はない。

更に詳細を第３図のブロック図に基づいて説明すると、
第１図において移動部材５が右から左方向へ移動するも
のとしたとき、継ぎ合わせ部１２へ移動部材５がトグル
フリップフロップ（Ｔ−ＦＦ）回路２０の端子出力を見
ると端子２５の出力が「１」端子２６の出力が「０」と
なっている。よってアンドゲート回路２１が開となって
おり、第１の磁気抵抗素子６からの信号がオアゲート回
路２３より出力される。

次に移動部材５が継ぎ合わせ部１２へ来た時トグルフリ
ップフロップ（Ｔ−ＦＦ）回路２０のクロツク入力にホ
ール素子８からのパルス信号が入り、端子２５の出力が
「０」、端子２６の出力が「１」に反転する。これによ
って、アンドゲート回路２１が閉となり、アンドケート
回路２３には第２の磁気抵抗素子７からの信号が出力さ
れる。

この出力パルス信号の状態を示したものが第４図のタイ
ムチャートである。

ここで、この発明を光学式スケール装置（発光、受光式
）に応用した実施例について説明する。第５図はその構
或を示したもので図示していない基台に複数本の単位長
のメインスケールが固定され長尺のメインスケールが形
成されている。単位長の第１のスケール２７と第２のス
ケール２８は所定の同一長さとされ、スケール上に光遮
断部２９と光透過部３０が交互に形成されている。光透
過部３０と光遮断部２９とでつくられる間隔で目盛ピッ
チＰが形成されている。この単位長の第１および第２の
スケール２７、２８を継ぎ合わせる場合、磁気スケール
装置と同じように第１のスケル２７の端部と第２のスケ
ール２８の端部は凹凸になっており、第１のスケール２
７の目盛賂子と第２のスケール２８の目盛格子は重復す
るようになっている。第１のスケール２７の目盛ｒ６子
はインデックススケールを介して第１の発光素子３１と
第１の受光素子３２によって読取られ、第２のスケール
の目盛格子は第２の発光索子３３と第２の受光素子３４
て読み取るようになっている。その他は前記磁気スケー
ル装置と同じである。

次に実施例２について説明する。第６図および第７図は
その構成を示したもので基準台１に二本の単位長の磁気
スケール２と磁気スケール３が固定されて長尺の磁気ス
ケールが形成されている。

単位長の磁気スケール２と磁気スケール３は所定の同一
長さとされ、スケール上に磁気的に目盛られた記録格子
の間隔は記録ビッチＰの整数倍となっている。

この長尺の磁気スケール上に移動部材５が押圧バネ１１
によって押圧されており、この磁気スケールの磁気目盛
との間隔を一定に保ちつつ磁気スケールの長手方向に摺
動できるようになっている。

単位長の磁気スケール２と磁気スケール３の継ぎ合わせ
部１２に前記磁気スケールと平行にサブ磁気スケール３
５が設けられている。移動部材５の磁気スケール対向面
には磁気目盛の記録を検出するセンサとして２つの磁気
抵抗素子が取付けられている。すなわち、長方向には同
位置であり、幅方向には適当距離離間する位置に目盛読
取センサとなる第１の磁気抵抗素子６と第２の磁気抵抗
素子７が取付けられている。

第１の磁気抵抗素子６は長尺の磁気スケールに対向し、
第２の磁気抵抗素子７はサブ磁気スケール３５に対向す
るように構成されている。各磁気抵抗素子６、７は第８
図に示されるように増幅器１３、１４、波形整形回路１
５、１６、内挿回路１７、１８を介して磁気センサ選択
回路３７に接続されている。長尺磁気スケールの継ぎ合
わせ部１２の側方には基準台１に固定された磁石４が取
付けられ、一方、移動部材５には長尺磁気スケール側面
より突出する突出部３６があり、この突出部３６の下面
には継ぎ合わせ部検知センサであるホール索子８が取付
けられている。その動作について述べると、２つの磁気
抵抗素子を備えた移動部材５が長尺の磁気スケールの継
ぎ合わせ部１２を通過する場合において、第１の磁気抵
抗素子６が長尺の磁気スケールの継ぎ合わせ部１２に近
づいた時、継ぎ合わせ部検知センナのホール素子８がこ
れを感知して、カウンタ受け回路２４は第１の磁気抵抗
素子６側から第２の磁気抵抗素子７側に接続される。よ
って第１の磁気抵抗素子６が継ぎ合わせ部１２に来て再
生波形が乱れても第１の磁気抵抗素子６の出力はカウン
タ受け回路２４１；継っていないので問題はない。第６
図と第８図において右から移動部材５が移動してくる時
は、継ぎ合わせ部検知センサのホール素子８の出力は「
０」、インバータ３８で「１」となってアンドゲート２
１は開となり、第１の磁気抵抗素子６の出力信号がオア
ゲート２３を開してカウンタ受け回路２４に出力される
。

一方、アンドゲート２２には「０」が出力され閉状態と
なるため、第２の磁気抵抗素子７の出力信号はオアゲー
ト２３へ出力されない。そして継ぎ合わせ部検知センサ
のホール素子８が継ぎ合わせ部１２に近づいて「１」を
出力すると、アンドゲート２１には「０」が入り、アン
ドゲート２２には「１」が入る。よって第２の磁気抵抗
素子７の出力がオアゲート２３を介してカウンタ受け回
路２４に出力される。次に移動部材５がそのまま移動し
て行き、第１の磁気抵抗素子６が継ぎ合わせ部１２を通
過し終ったとすると、継ぎ合わせ部検知センサのホール
素子８がＯＦＦし、カウンタ受け回路２４は、第２の磁
気抵抗素子７側から再び第１の磁気抵抗素子６側に接続
される。すなわち、継ぎ合わせ部検知センサのホール素
子８が永久磁石４の位置から離れると、継ぎ合わせ部検
知センサのホール素子８は「○」を出力し、アンドゲー
ト２１には「１」が入力され、アンドゲート２１は開と
なって第１の磁気抵抗素子６の信号がオアゲート２３に
出力される。

ここで、上記実施例２を光学式スケール装置（発光、受
光式）に応用した実施例について説明する。第１０図は
その構成を示したもので図示していない基台に複数本の
単位長のメインスケールが固定され長尺のメインスケー
ルが形成されている。単位長の第１のスケールと第２の
スケールは所定の同一長さとされ、スケール上に光遮断
部２９と光透過部３０が交互に形成されている。光透過
部３０と光遮断部２つとでつくられる間隔で目盛ピッチ
Ｐが形成されている。この単位長の第１および第２のス
ケール継ぎ合わせる部にメインスケールと平行にサブス
ケール３５が設けられている。メインスケールの目盛格
子はインデックススケールを介して第１の発光素子３１
．と第１の受光素子３２によって読取られ、サブスケー
ルの目盛格子は第２の発光素子３３とＴＳ２の受光素子
３４で読み取るようになっている。その他は前記磁気ス
ケール装置と同じである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明のスケール装置は単位長
スケールを継ぎ合わせた部分からの信号は測定に使用し
ないようにしたので継ぎ合わせ部から生ずる誤差はなく
なるので正確な測定ができる。したがって記録ピッチを
数十ミクロンと狭くしても精度の高い測定が可能である
。また、前記のように継ぎ合わせ部の記録からの信号は
測定に使用しないから継ぎ合わせ部に隙間があっても差
支えないので、継合わせ面の加工にそれ程の精度を要求
されないためその切断、継ぎ合わせ作業が極めて容易に
なるなどの優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスケール装置を磁気スケールに適
用した実施例１の平面図、第２図は上記実施例１の１部
断面図（第１図Ａ−Ａの線）、第３図は上記実施例１に
おける測定信号処理を示すブロック図、第４図は上記実
施例１における出力波形図、第５図は本発明によるスケ
ール装置を光学式スケールに適用した実施例ｌの斜蜆図
、第６図は本発明によるスケール装置を磁気スケールに
適用した実施例２の平面図、第７図は上記実施例２の１
部断面図（第１図Ａ−Ａの線）、第８図は上記実施例２
における７ｉＩｌｊ定信号処理を示すブロック図、第９
図は上記実施例２における出力波形図、第１０図は本発
明によるスケール装置を光学式スケールに適用した実施
例２の斜視図である。 ２・・・第１の磁気スケール、３・・・第２の磁気スケ
ール、４・・・永久磁石、５・・・移動部材、６・・・
第１の磁気抵抗素子、７・・・第２の磁気抵抗素子、８
・・・ホール素子、１２・・・継ぎ合わせ部、２７・・
・第１のスケール、２８・・・第２のスケール、３１・
・・第１の発光素子、３２・・・第１の受光素子、３３
・・・第２の発光素子、３４・・・第２の受光素子、３
５・・・サブスケール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本の単位長スケールが継ぎ合わされて形成され
   その継ぎ合わせ部において第１のスケールの目盛格子列
   と第２のスケールの目盛格子列が平行にかつ測長方向に
   重複するようにスケールを配置した長尺スケールと、継
   ぎ合わせ部において第１スケールの目盛格子を読取る第
   １の目盛読取センサと第２のスケールの目盛格子を読取
   る第２の目盛読取センサと目盛読取センサが 継ぎ合わせ部に位置した事を検知する継ぎ合わせ部検知
   センサとを設けたスケール上を移動する移動部材と、継
   ぎ合わせ部検知センサからの信号に基づいて第１及び第
   ２の目盛読取センサからの出力信号を選択する選択回路
   を備え、第１の目盛読取センサが長尺スケールの継ぎ合
   わせ部きた時に第２の目盛読取センサの出力信号に基づ
   いて測長するようにしたことを特徴とするスケール装置
   。 ２、複数本の単位長スケールが継ぎ合わされて形成され
   た長尺スケールと、その継ぎ合わせ部付近において、長
   尺スケールと平行に設けられたサブスケールと上記長尺
   スケールの目盛格子を読み取る第１の目盛読取センサと
   サブスケールの目盛格子を読み取る第２の目盛読取セン
   サとを設けた長尺スケール上を移動する移動部材と長尺
   スケールの目盛格子を読み取る第１の目盛読取センサが
   長尺スケールの継ぎ合わせ部を含む所定領域内に来た時
   に、これを検出する継ぎ合わせ部検知センサと、継ぎ合
   わせ部検知センサからの出力信号を択一的に選択する選
   択回路とを備え、第１の目盛読取センサが長尺スケール
   の継ぎ合わせ部を含む所定領域内に来た時、他の目盛セ
   ンサの出力信号に基づいて測長するようにしたことを特
   徴とするスケール装置。