JPH03285115A - 光電式リニアエンコーダ - 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］ 本発明は工作機械などで直線連動をする２つの物体の相
対位置を検出する光電式エンコーダに関するものである
。

［従来の技術］ 従来、工作機械の中でとくに精密機械の精度は数μｍ単
位であるが、その長さを測定する光電式リニアエンコー
ダのメインスケールをガラス製（線膨張係数が９　ｘ　
ｌ　Ｏ”ｍｍ／　’Ｃ）としている。そのため、温度変
化±１”Ｃに対してメインスケールの単位長さ当り９　
Ｘ　Ｉ　Ｏ−’ｍｍのオーダの変化をしているが、メイ
ンスケールの温度変化による測定精度に対する影響は無
視できるものであった。

しかし最近の精密機械や測定装置などの精度はサブミク
ロン単位の精度が要求され、スケールの精度に対する温
度変化の影響を考慮する必要が出てきた。そこで、メイ
ンスケールに温度センサを個別に付加する方法が開示さ
れている（例えば特開昭６３−３０２３１１号）。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記方法ではメインスケールに金属薄膜から
なるスリットパターンを設ける蒸着工程と、白金抵抗体
やサーミスタなどの温度センサを設ける蒸着、エツチン
グ工程の２回の工程が必要であり、メインスケールの構
造が複維になるという欠点があった。

また、スリットパターンと温度センサとの間に所定の間
隙をとらなければならないし、メインスケール全体の温
度の測定値が必要となるので、測定長さが長い場合は複
数の温度センサを付加するか、またはスケール全長にわ
たる温度センサを用いることになり、スケール幅を広く
必要とし、スケールの小形化を妨げるなどの欠点があっ
た。

さらに、測定値に直接影響を与えるスリット部の温度を
検出するわけではないので、温度センサにより温度補正
しても測定値に誤差が生じるという欠点があった。

本発明は、スリットパターンの部分を温度センサとして
構成し、誤差の少ない、製造工程および構造の簡単な光
電式リニアエンコーダを提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、メインスケールの表面に金属薄膜を蒸着させ
て薄膜導体を形成し、前記薄膜導体にメインスケールの
幅方向に伸びる互いに平行なスリットをメインスケール
の長手方向に多数配列したスリットパターンを備えた光
電式リニアエンコーダにおいて、前記スリットパターン
の２か所に抵抗値測定用の端子を設け、前記両方の端子
の間に形成されたスリットパターンによって温度センサ
の抵抗体を形成し、前記抵抗体の抵抗値から前記メイン
スケールの温度変化を検出して、測定誤差を補正するも
のである。

また、複数個のスリットのグループに接する薄膜導体か
らなる部分スリットパターンの２か所に前記端子を設け
、前記両方の端子の間の前記部分スリットパターンによ
って温度センサの抵抗体を形成したものである。

［作用］ メインスケールの表面に金属薄膜を蒸着させて薄膜導体
を形成し、前記薄膜導体に形成された所定のスリットパ
ターンの両端に端子を設け、両方の端子の間に形成され
た薄膜導体によって温度センサの抵抗体を形成しである
ので、前記抵抗体の抵抗値を測定することによって直接
メインスケールの表面の温度を測定できる。

また、部分的に複数個のスリットのグループを決めてそ
の回りの薄膜導体によって形成された部分スリットパタ
ーンの両端に端子を設けて端子間に温度センサの抵抗体
を形成し、部分スリットパターンを全体のスリットパタ
ーンの中に適宜配置するので、メインスケールの複数か
所のｔｉｔを測定することができる。

［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例を示す平面図で、薄板ガラス基
材からなるメインスケールｌの表面に白金を薄（蒸着さ
せて金属薄膜２を形成し、その金属薄膜２に所定のパタ
ーンにスリット３をエツチングにより設けたスリットパ
ターン４を設けている。スリットパターン４は第２図に
示すように、互いに平行な多数のス、リット３のうち、
数百本のスリット３を１グループとして、そのまわりの
金属薄膜２により部分スリットパターン５を形成してい
る。その部分スリンドパターン５を複数組直列に接続し
て全体のスリットパターン４を形成し、両端の部分スリ
ットパターン５．５゛に端子６．６゛を設けている。す
なわち、端子６と６′　との間に形成したスリットパタ
ーンが測定の対象となる温度センサの抵抗体としての役
割を果たすことになる。７は原点スリットである。

この端子６．６°から第３図に示すような３線式のブリ
ッジ回路へ接続すると、スリットパターン４で形成され
た抵抗体の抵抗Ｒ８が求められる。

白金の温度−抵抗特性は線形であるので、あらかじめ抵
抗−温度変換表を作成しておき抵抗値から温度を導くか
、または抵抗値Ｒ１から次の（１）式より温度ｔを演算
して求める。

Ｂｔ’＋Ａｔ＋１−Ｒ１／Ｒ６＝Ｏ・・・（１）ただし
、白金の抵抗温度係数Ａ、Ｂは、Ａ＝０．３９７５ｘｌ
Ｏ−” Ｂ＝０．５９ＸＩＯ−’ Ｒｏは温度１＝０℃における抵抗値 以上よりメインスケール１の温度ｔを求めることができ
る。

したがって、メインスケールｌのガラス基材の線膨張係
数とメインスケール１の温度変化から線膨張量が算出で
き、熱変形による測定値の誤差を直ちに補正できる。

また、第４図は第２の実施例で、前記実施例と同様に薄
板ガラス基材からなるメインスケールｌの表面に白金を
薄く蒸着させて金属薄ｇ２を形成し、はしご状にスリッ
ト３を設ける。そして、第５図に示すように、スリット
３の数十水を１グループとしてスリット３の回りの金属
薄膜２によって部分スリットパターン５を形成し、その
部分スリットパターン５の両端に端子６．６′を形成す
る。

端子６と６′の間に形成した部分スリットパターン５は
温度センサの抵抗体の役割を果たす。この部分スリット
パターン５を複数箇所に所望の間隔で全体のスリットパ
ターン４の中に配置することによって、メインスケール
ｌの複数の部分の温度を測定することができる。

また第６図は第３の実施例で、櫛形のスリット３を互い
に噛み合わせてジグザグ状に金属薄膜２上にスリットパ
ターン４を形成し１、第７図に示すように、スリット３
の数十水を１グループとしてスリット３のまわりの金属
薄膜２によって部分スリットパターン５を形成する。そ
の部分スリットパターン５の両端に端子６．６“を設け
て温度センサの抵抗体を形成し、部分スリットパターン
５を複数箇所に配置したものである。

なお、この場合、端子６．６゛　をスリットパターン４
の両端に設け、スリットパターン４全体を測定の対象と
なる抵抗体とした温度センサを形成してもよい。

また、上記複数の温度センサの抵抗体となる部分スリッ
トパターン５を直列または並列に接続して最適な抵抗値
の温度センサを形成してもよい。

また、被測定物の温度よりメインスケールｌの温度が低
い場合、温度差によって測定値が不安定になる場合があ
る。このような場合は、スリットパターン４の両端に電
源を接続し、電流を流して発熱させ、メインスケールｌ
の温度を均一の状態に管理してから、温度変化によるメ
インスケール１の誤差補正をしてもよい。

なお、上記実施例は光透過式リニアエンコーダについて
述べたが、光反射式リニアエンコーダについても利用で
きる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば光電式リニアエンコ
ーダのスリットパターンを形成した金属薄膜に端子を設
けて温度センサを形成しであるので、直接メインスケー
ルの温度を検出して正確な誤差補正ができる。また、ス
リットパターン自身が温度センサの役割を持っているの
で金属薄膜の蒸着、エツチング作業は１回で済み、メイ
ンスケールの製造１捏が簡単になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図は要部拡
大図、第３図は抵抗値測定回路図、第４図は他の実施例
を示す平面図、第５図その要部拡大図、第６図は他の実
施例を示す平面図、第７図はその要部拡大図である。 １・・メインスケール、２・・・金属薄膜、３・・・ス
リット、４・・スリットパターン、５・・・部分スリッ
トパターン、６．６゛・・・端子 第 １ 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メインスケールの表面に金属薄膜を蒸着させて薄膜
   導体を形成し、前記薄膜導体にメインスケールの幅方向
   に伸びる互いに平行なスリットをメインスケールの長手
   方向に多数配列したスリットパターンを備えた光電式リ
   ニアエンコーダにおいて、前記スリットパターンの２か
   所に抵抗値測定用の端子を設け、 前記両方の端子の間に形成されたスリットパターンによ
   って温度センサの抵抗体を形成し、前記抵抗体の抵抗値
   から前記メインスケールの温度変化を検出して、測定誤
   差を補正することを特徴とする光電式リニアエンコーダ
   。 ２、複数個のスリットのグループに接する薄膜導体から
   なる部分スリットパターンの２か所に前記端子を設け、
   前記両方の端子の間の部分スリットパターンによって温
   度センサの抵抗体を形成した請求項１記載の光電式リニ
   アエンコーダ。 ３、前記部分スリットパターンを前記スリットパターン
   内に複数箇所配置した請求項２記載の光電式リニアエン
   コーダ。 ４、複数の前記部分スリットパターンを直列または並列
   に接続した請求項３記載の光電式リニアエンコーダ。 ５、前記スリットパターンの前記端子間に加熱用電源を
   接続した請求項１から４までのいずれか１項に記載の光
   電式リニアエンコーダ。