JPH04236319A - 位置エンコーダ装置及び位置決め装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、極めて正確な位置デー
タを得ることができる位置エンコーダ装置、及び位置決
めを高精度にて行なうことができる、工作機械等に特に
好適な位置決め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、放電加工機その他の各種工作機
械等において被加工物を数値制御装置等によって正確に
位置決めしようとする場合、一般に、数値制御装置等か
らの制御信号に応答してモータドライバ回路から出力さ
れるモータ制御信号により、送りモータの回転が制御さ
れ、モータの回転に応じて被加工物の精密な送りを行な
うとともに、被加工物の送り量を検出するための、例え
ばロータリーエンコーダの如き、位置エンコーダ装置を
設け、位置エンコーダ装置からの出力を位置決め制御系
にフィードバックする構成となっている。しかしながら
、このような構成によって被加工物の位置決めを行なお
うとすると、精密に作製された送りテーブル、ネジ、ナ
ットにおいても数ミクロン程度の誤差を有しており、ま
た、テーブル等を多方向に移動する場合、移動方向と別
の方向の位置決めに誤差を生じさせる等の理由により、
位置エンコーダ装置から出力される位置情報に伝達系の
誤差が含まれてしまい、被加工物を極めて高い寸法精度
で加工することが極めて困難であった。したがって、従
来では、高い寸法精度の加工が要求される場合には、レ
ーザ測定器を用いて被加工物の位置を実測し、この実測
結果を数値制御装置に与えることにより制御指令値の補
正を行なうという方式が一般に採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、数値制
御装置にて補正処理を行なうためには、複雑な補正演算
を行ないながら位置決め指令を行なう必要があると共に
、補正値を実測して数値制御装置に入力、記憶させる作
業が必要となるという問題点を有している。本発明の目
的は、機械に固有な精度上の特性が考慮された極めて正
確な位置データを得ることが可能な位置エンコーダ装置
、及び測定値と一致した高精度の位置決めを行なうこと
ができる位置決め装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、被検出体の位置に関連した電気的情
報を出力するための位置エンコーダ装置において、上記
被検出体の位置情報の書き込み、読み出しが可能な記憶
媒体を含んで成る第１の手段と、上記被検出体の運動に
従って上記第１の手段と相対運動が行なわれ上記第１の
手段に書き込まれた位置情報の読出しを行なうための読
出手段とを備えてた点にある。本発明の他の特徴は、移
動体と、該移動体の目標位置を指令するための指令手段
と、上記移動体の位置情報を出力する位置検出手段と、
該位置検出手段と上記指令手段とに応答し上記移動体が
前記指令手段によって指令された所要の位置に位置決め
されるよう上記移動体を移動させるための移動制御手段
とを備えて成る位置決め装置において、上記位置検出手
段が、上記移動体の位置情報の書き込み、読み出しが可
能な記録媒体を含んで成り上記移動体の運動に応じて運
動するデータ保持手段と、上記データ保持手段の運動に
応じて上記記録媒体に書き込まれた位置情報のうち上記
移動体の位置に応じた情報を読み出す読出手段とを備え
た点にある。

【０００５】

【作用】記録媒体に、検出の対象となる部材及び又はそ
の移動システムの固有の特性を考慮した位置情報を適宜
に書き込むことができ、書き込み後、書き込まれた位置
情報を被検出体の運動に応じて読み出すことにより、極
めて正確に、被検出体の位置を特定することができる。 したがって、この読み出し情報を利用して、移動体を極
めて正確に位置決めすることができる。

【０００６】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例につき詳細に説明する。図１には、本発明による位置
エンコーダ装置を備えた位置決め装置の一実施例が示さ
れている。位置決め装置１は、図示しない固定具によっ
て被加工物２が固定される移動テーブル３を、数値制御
（ＮＣ）装置４からの指令によって位置決め制御する構
成であり、移動テーブル３は、図示しない案内支持装置
によって、Ｘ軸方向に沿って移動可能に案内、支持され
ており、移動テーブル３の下面に固着されているナット
４が、モータ５によって回転駆動されるボールネジ６と
螺合している。

【０００７】ボールネジ６の軸はＸ軸に沿うように設け
られており、したがって、モータ５によりボールネジ６
が回転せしめられると、その回転方向に応じた向きに移
動テーブル３がＸ軸に沿って移動する。このようにして
、モータ５の作動量に従って移動テーブル３か移動し、
Ｘ軸方向の位置決めが行なわれる。

【０００８】符号７で示されるのは、モータ５の実際の
作動量に対応する移動テーブル３の絶対位置の実測値に
基づく位置データを、後述の如くして出力するための位
置エンコーダ装置である。

【０００９】位置エンコーダ装置７は、モータ５の回転
軸５ａに取付けられている書き込み、読み込み可能な光
デイスク７１と、光デイスク７１に形成されている多数
の環状トラックに書き込まれている移動テーブル３の絶
対位置情報を読み出すための光ヘッド７２とを備えてい
る。

【００１０】光ヘッド７２は、モータ５の作動量、すな
わち回転量に同期して光ヘッド７２を移動制御するため
のヘッド移動装置７３と連結されている。図示の実施例
では、光ヘッド７２が光ディスク７１の各トラックの情
報を光ディスク７２の回転に応じて次々と読み取ること
ができるように、ヘッド移動装置７３は、モータ５の回
転に応じて所要の環状トラックに光ヘッド７２を対向さ
せる構成となっている。

【００１１】この結果、光ヘッド７２は、ヘッド移動装
置７３により、モータ５の回転に従って光デイスク７１
の複数の環状トラックを順次光走査するように位置制御
され、そのときの移動テーブル３の位置に応じた位置情
報が、モータ５の作動量に応じて、移動テーブル３の絶
対位置情報として光ディスク７１から読み出され、ＮＣ
装置４及びドライバ回路８に実位置信号Ｓ２として入力
される。　　光デイスク７１の各トラックに記録されて
いる絶対位置情報は、次のようにして書き込まれたもの
である。

【００１２】すなわち、図１に示すように、位置決め装
置１を実際に使用する場所に据え付けた後、レーザ測定
器４０をセットし、移動テーブル３上に設けた反射鏡４
１を用いて移動テーブル３の絶対位置を計測できるよう
にする。

【００１３】一方、書込み、読み出し可能な光デイスク
７１を用意してセットし、光ヘッド７２にレーザ書込装
置４２を接続する。レーザ測定器４０の計測結果を示す
データは、レーザ書込装置４２に送られると同時に、Ｎ
Ｃ装置４にも位置検出のフィードバック信号として送ら
れる。レーザ書込装置では、その測定結果を示すデータ
を０．１μまたは所望の分割長さごとに、後述するよう
な、例えば１６ビットの信号に変換する。すなわち機械
的原点を示すデータを（００００００００００００００
００）とし、０．１μｍの実測位置を示すデータを（０
００００００００００００００１）に、０．２μｍの実
測位置を示すデータを（００００００００００００００
１０）にする如くして表し、第１トラックＴ１にディス
クの回転と移動体の位置が関連づけられるようこれらの
実測位置データを書込んで行く。

【００１４】このような書き込みは、従来の書込み装置
を用いることにより、１３０ｃｍの光ディスクを１８０
０ｒｐｍ程度の回転をさせながらそこに書込することが
可能である。本発明において、連続的に３００ｍの移動
量を４ｍｍピッチのボールネジで送った場合７５回転分
を書込むのに１〜２分程度で行なえる。さらにボールネ
ジが機械的原点より何回転した位置かに関する回転数情
報を第２のトラックＴ２に上記１６ビット信号毎に書き
込んでゆく。

【００１５】つまり、ＮＣ装置４によりモータ５を駆動
し、移動テーブル３を０からその最大値であるＸ＝Ｘｍ
ａｘに向けて移動させる。このときモータ５が所定の角
度θ回転する毎に、角度θで占められる領域内にその時
のレーザ測定器４０の測定結果Ａから、移動テーブル３
をＸ＝０の位置にセットたときのレーザ測定器４０によ
る実測定結果ＡＯを引いた値を１６ビットで表し、光ヘ
ッド７２に対向している光ディスク７１のデータ記録領
域に絶対位置データとして記録する。この記録をθ度ご
とに行なう。

【００１６】光ヘッド７２による読取／書込のための光
走査位置は、モータ５の作動量に対応するようヘッド移
動装置７３により位置制御されているので、モータ５が
角度θ回転する毎にそのときの移動テーブル３の絶対位
置の実測値が順次書き込まれることになる。

【００１７】このようにして書き込まれた移動テーブル
３の絶対位置に関するデータは、モータ５の作動量が決
まれば、モータ５がその作動量のときレーザ測定器４０
によって測定された移動テーブル３のＸ＝０からの絶対
距離（絶対位置）に関する示すデータとして、位置エン
コーダ装置７から読み出されることになる。

【００１８】一方、ＮＣ装置４では、その内部にストア
されている加工制御プログラムに従って加工のための位
置制御演算が実行される。この結果、ＮＣ装置４からは
、移動テーブル３の目標位置を示す目標位置信号Ｓ１が
出力され、目標位置信号Ｓ１はドライバ回路８に送られ
る。

【００１９】ドライバ回路７では、目標位置信号Ｓ１と
実位置信号Ｓ２とが比較される。この比較結果に基づき
、ＮＣ装置４からの指令に従って移動テーブル３が所要
の位置に位置決めされるよう、モータ５の回転制御を行
なうためのモータ駆動信号ＭＳがドライバ回路８から出
力され、モータ駆動信号ＭＳは、モータ５に与えられる
。

【００２０】次に、光ディスク７１について詳細に説明
する。光ディスク７１は、書き込み、読み込み可能な記
録媒体としての機能を有する型式のものが用いられてい
る。図示の実施例では、ボールネジ６のピッチは４ｍｍ
であり、移動テーブル３の移動を０．１μ単位で検出す
るため、光ディスク７１の各環状トラックはそれぞれ周
方向に４万分割されている。そして、各トラックを４万
分割して成るデータ記録のための各データ領域には、ボ
ールネジ６が１／４万回転する毎に得られる移動テーブ
ル３の位置が直列１６ビットの２進データとして順次記
録されている。

【００２１】光ディスク７１へのデータの記録方式につ
いて、図２を参照しながら詳細に説明する。光ディスク
７１の各トラックＴ１，Ｔ２，・・・を周方向に１／４
万分割して成る各データ領域Ｄ１，Ｄ２，・・・は、θ
＝３６０／４０，０００〔度〕間隔で形成されており、
トラックＴ１のデータ領域には、ボールネジ６の１回転
目におけるその領域に対応する移動テーブル３の位置０
〜４ｍｍが１６ビットの２進データとして０．１μステ
ップで順次記録されている。トラックＴ２の各データ領
域には、トラックＴ１に記録された位置データがボール
ネジ６の何回転目のデータであるかを示すボールネジ６
の回転数データが書き込まれている。この例では、トラ
ックＴ２の各データ領域Ｄ１，Ｄ２，・・・に、ボール
ネジ６が１回転目であることを示すデータが、１６ビッ
トの２進データとして記録されている。

【００２２】同様にして、トラックＴ３のデータ領域に
は、ボールネジ６の２回転目における移動テーブル３の
位置４．０００１ｍｍ〜８ｍｍが、１６ビットの２進デ
ータとして０．１μステップで順次記録されており、ト
ラックＴ４の各データ領域には、トラックＴ３に記録さ
れた位置データがボールネジ６の２回転目のデータであ
ることを示す回転数データが、同じく１６ビットの２進
データとして記録されている。図２では、これらの２進
データの記録のためのピットの配列の一部のみが示され
ており、点線はトラックの位置を示す。

【００２３】したがって、例えば移動テーブル３のスト
ロークが３００ｍｍの場合、７５×２＝１５０トラック
必要となるが、１トラックの径方向の巾はせいぜい２μ
程度であるから、必要なトラック巾Ｌは３００μ程度と
することが可能である。

【００２４】なお、図２では、各データ領域の巾が説明
のために実際より極めて大きく示されているが、１つの
データ領域を光ディスク７２の中心点０よりみた角度θ
は前述のように３６０／４０，０００〔度〕であり、各
ピットの配置に必要な長さを１ビット当り２μとすると
、１つの位置情報当り３２μとなる。したがって、トラ
ックの全周長は１，２８０，０００μとなる。このため
、光ディスク７１として約４０ｃｍのものを用意すれば
よいことになる。

【００２５】図１に戻ると、２つ１組となっているこれ
らの各トラックを、ボールネジ６の回転、すなわち、移
動テーブル３の移動に従って光走査することにより、各
トラックに記録されている位置情報が光ヘッド７２から
得られる。

【００２６】光ヘッド７２は、発光部と、該発光部から
の光を光ディスクの対応するトラック上に集束させるた
めの光学系と、光ディスクからの反射光の少なくとも一
部を受け取り相応する電気信号に変換して取り出す受光
部とを含み、受光部からの信号が適宜に処理され、実位
置信号Ｓ２が出力される。

【００２７】光ヘッド７２が各トラックを順次確実に追
跡し、かつ所要のトラック上に光ビームを所定の大きさ
の光スポットとして常時焦点合わせするようにするため
、光ヘッド７２からは、このためのサーボ用検出信号Ａ
Ｚ，ＢＺが出力され、ヘッド移動装置７３に入力されて
おり、この信号に基づいて出力されるサーボ制御信号Ａ
Ｃ，ＢＣが光ヘッド７２に与えられている。

【００２８】図３には、光ヘッド７２の要部の構成が詳
細に示されている。図３において、２１は光源として働
く半導体レーザ発生器、２２は半導体レーザ発生器２１
からのレーザ光を集光する集光レンズ、２３は第１ビー
ムスプリッタ、２４は集光レンズ２２からのレーザ光線
を第１ビームスプリッタ２３に入射させるための光路変
更を行なわせるためのプリズム、２５は第１ビームスプ
リッタ２３からの出力レーザ光を光ディスク１１上の位
置データ用のトラックＴｌ，Ｔ３，Ｔ５，・・・の内の
所要のトラック上に集光させるための対物レンズである
。

【００２９】上述の光学系により所要のトラック、例え
ばトラックＴ１、上に集光されたレーザ光により、その
集光点の状態に応じた強さの反射光が生じ、この反射光
は対物レンズ２５を介して第１ビームスプリッタ２３に
入射される。この光ディスクからの入射光は、第１ビー
ムスプリッタ２３によって、その近くに配設された第２
ビームスプリッタ２６に導かれ、その一部が集光レンズ
２７によって主信号用フォトダイオード２８に入射され
る。

【００３０】主信号用フォトダイオード２８は、光ディ
スク７１の位置データ用のトラックからの反射光のレベ
ルに相応したレベルの電気信号に変換され、出力される
。

【００３１】一方、第２ビームスプリッタ２６内を直進
する成分は、集光レンズ２９により集光されサーボ信号
用フォトダイオード３０に入り、ここで、第１サーボ用
検出信号ＡＺが取り出される。

【００３２】第１サーボ用検出信号ＡＺは、ヘッド移動
装置７３に入力され、ここで、レーザ光が所要のトラッ
ク上に適切に焦点合わされているか否かについての評価
、すなわち焦点合わせの程度、及び焦点位置のトラック
上のずれ具合（トラッキング状態）が評価され、両者が
所定の正しい状態となるように対物レンズ２５をサーボ
コントロールするための第１サーボ制御信号ＡＣが出力
される。

【００３３】第１サーボ制御信号ＡＣは、対物レンズ２
５と連結されているサーボモータ３１に与えられ、第１
サーボ制御信号ＡＣに従って対物レンズ２５の位置制御
がサーボモータ３１によって行なわれる。

【００３４】この結果、光ディスク７１のゆがみ、反り
等に起因するレーザ光線の焦点ぼけ、トラックからの逸
脱等が生じないように、フォーカスサーボ及びトラッキ
ングサーボが行なわれる。

【００３５】上記では、位置データ用トラックＴ１，Ｔ
３，・・・からデータを読み出すための光学系について
説明したが、光ヘッド７２は、ボールネジ６の回転数デ
ータが記録されている回転数データ用トラックＴ２，Ｔ
４，・・・のデータを読み出すための光学系も有してお
り、この光学系は図３に示す光学系と同様に構成され、
ボールネジ６の回転数データを示す電気信号を出力する
ほか、第２サーボ用検出信号ＢＺが取り出され、これに
より回転数データ用トラック上におけるレーザ光の焦点
合わせのための第２サーボ制御信号ＢＣがヘッド移動装
置７３から出力され、光ヘッド７２に入力される。

【００３６】上述の如く構成された光ヘッド７２は、図
１に示されるように、ヘッド移動装置７３によって、光
ディスク７１の径方向に移動可能に支持、案内されてお
り、光ディスク７１すなわちボールネジ６が１回転する
までの間は、最初の１組のトラックＴ１，Ｔ２の光走査
が行なわれ、ボールネジ６が１回転した後、光ヘッド７
２によって次の１組のトラックＴ３，Ｔ４を光走査すべ
く、光ヘッド７２を次の走査位置にまで移動させる構成
となっている。

【００３７】この結果、ボールネジ６が回転して移動テ
ーブル３が直線運動を行なうと、光ヘッド７２はトラッ
クＴ１及びＴ２、Ｔ３及びＴ４、・・・を順次光走査し
、移動テーブル３の位置を示す位置データ及びボールネ
ジ６の回転数を示す回転数データを所要のトラックから
読み出すことができる。

【００３８】上述の構成によれば、位置エンコーダ装置
７から読み出されたデータは、ＮＣ装置４に入力され、
ここで、移動デーブル３の所与の目標位置と比較され、
両者が一致するまでドライバーに駆動信号が与えられる
。

【００３９】したがって、ＮＣ装置４において移動テー
ブル３の目標位置が設定された場合、この目標位置が達
成されたか否かが、データ出力装置７から読み出された
位置データを参照することにより判断され、この位置デ
ータに基づいて、移動テーブル７の位置が目標位置に一
致するまでモータ５による送り動作が行なわれる。

【００４０】この場合、記憶媒体として、書き込み、読
み出し可能な型式の光ディスク７１を用い、移動テーブ
ル３を実際に移動させたときの移動テーブル３の実測位
置を示すデータを、移動テーブル３の位置に応じた光デ
ィスク７１の書き込み位置に書き込んでおき、モータ５
の作動量に応じて、この位置決め装置１に固有の位置デ
ータを位置エンコーダ装置７から読み出すことができる
ように構成されているので、光ディスク７１の各トラッ
クに予め書き込まれた移動テーブル３の位置を知るため
の情報が、ボールネジ６の回転に従って順次読み出され
た場合、この読み出された位置情報は移動テーブル３の
実測位置を示しており、極めて高精度にて移動テーブル
３の位置検出を行なうことができる。

【００４１】図示の例では、移動テーブル３の実測位置
を０．１μステップで光ディスク７１から直接読み取る
ことができることとなり、この位置エンコーダ装置７に
よると、移動テーブル３を０．１μの分解能で確実に位
置制御することができる。

【００４２】このように、位置エンコーダ装置７からの
位置データは、モータ５と移動テーブル３との間の機構
等における誤差の有無に関係なく、モータ５の作動量に
よって定まる移動テーブル３のその時の実測位置に関連
したデータであるので、これにより極めて高精度の位置
決めが達成される。

【００４３】上記実施例では、位置データ用のトラック
及びこれに組合う回転数データ用トラックからのデータ
読み出しを、単一の光ヘッド７２を用い、相隣る２つの
データ領域から同時に読み取るように構成されている。 しかし、極めて近接した２つのトラックからのデータの
読み出しを避けるため、例えば図４に示されるように、
位置データ用トラックからデータを読み出すための第１
ヘッド１２Ａと、回転数データ用トラックからデータを
読み出すための第２ヘッド１２Ｂとを別個に設け、これ
らを例えば１８０°位相の異なるように配置し、光ディ
スク７１上の異なる位置で夫々のデータ読み出しを行な
う構成でもよい。なお、第１及び第２ヘッド１２Ａ，１
２Ｂの配置は、１８０°位相が異なるようにするほか、
任意の角度だけ位相を異ならせる配置であってもよいこ
とは勿論である。図４では、データの記録のためのピッ
トの配列を示すのが省略されており、トラックの位置が
点線で示されている。

【００４４】または、図５に示すように、位置データ用
トラックＴ１，Ｔ３，Ｔ５，・・・を第１のトラック領
域Ｘに適宜に配置し、回転数データ用トラックＴ２，Ｔ
４，Ｔ６，・・・を第１のトラック領域Ｘとは離れた第
２のトラック領域Ｙに適宜に配置し、第１ヘッド１２Ａ
により第１トラック領域Ｘ内のトラックＴ１，Ｔ３，Ｔ
５，・・・を順次走査すると共に、これに同期して、第
２ヘッド１２Ｂにより第２トラック領域Ｙ内のトラック
Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，・・・を順次走査するようにしても
よい。この場合、第１ヘッド１２Ａと第２ヘッド１２Ｂ
との位置関係は、図５に示す状態のほか、適宜の配置伏
態とすることが可能である。図５では、データの記録の
ためのピットの配列を示すのが省略されており、トラッ
クの位置が点線で示されている。

【００４５】上記説明から、いずれの場合も、トラック
の直径をより大きくしてトラックの分割数を増すことに
より、更に分解能を上げ、極めて精度の高い位置制御を
行なうことが可能であることが、容易に理解される。

【００４６】図１に示す実施例では、移動テーブル３の
位置を０．１μステップで検出するため、直径４０ｃｍ
の光ディスクを必要としたが、より小さな径の光ディス
クを用いて高分解能の位置検出を行なうための本発明の
別の実施例の要部が図６に示されている。

【００４７】図６で、４２はボールネジ６に固着された
第１ギヤ、４３は光ディスク７１が固定される支持軸４
４に固着され第１ギヤ４２と噛合している第２ギヤであ
り、これらのギヤ４２，４３により歯車増速機４５を形
成している。図示の実施例では、４：１のギヤ比となっ
ており、ボールネジ６が１回転する間に光ディスク７１
が４回転する構成となっている。その他の構成は図１に
示す構成と同様である。

【００４８】この構成によると、ボールネジ６が１／４
回転することによって移動テーブル３が１ｍｍ移動する
ことにより光ディスク７１は１回転する。したがって、
この場合、光ディスク７１上のトラックを１０，０００
分割することにより０．１μステップでの位置検出が可
能となる。

【００４９】この結果、図１の場合に比べ、光ディスク
７１のトラック数は４倍に増加するが、その直径は１／
４となる。また、５：１のギヤ比にすると、光ディスク
７１の直径は８ｃｍでよく、これにより０．１μステッ
プで位置検出を行なうことができることになる。

【００５０】ここで、全トラックの巾は図１の場合で３
００μであるから、図５の実施例でも全トラック巾は１
，２００μであり、トラック数の増加による不具合を生
じることは全くない。

【００５１】ボールネジ６が１回転したときに光ディス
ク７１を何回転させるかは任意に定めることができるも
のである。したがって、例えば、ボールネジ６が２回転
したときに光ディスク７１が１回転する構成としてもよ
いことは勿論である。

【００５２】図６に示す実施例の場合における、光ディ
スク７１に記録すべきデータの配列の一例が図７に示さ
れている。図６に示す装置の場合には、ボールネジ６が
１回転するとき光ディスク７１が４回転するので、ボー
ルネジ６が１／４回転する間の位置データをトラックＴ
１に記録しておき、回転数データをトラックＴ２に記録
することになる。同様に、ボールネジ６が次の１／４回
転して１／２回転になるまでの間の位置データはトラッ
クＴ３に記録され、回転数データはトラックＴ４に記録
されることになる。以下同様である。図７では、データ
の記録のためのピットの配列を示すのが省略されており
、トラックの位置が点線で示されている。

【００５３】したがって、この場合、ボールネジ６の１
回転分の情報を記録するために８トラックを必要とする
ことになる。

【００５４】上記実施例では位置データをいずれも直列
２進データとしてトラックの各データ領域に記録したが
、ｍビットの２進データをｎ個のトラックを用いて記録
することにより、トラックの分割を大きくしてもよい。

【００５５】また、図２では、トラックＴ１のデータ領
域には、ボールネジ３の１回転目におけるその領域に対
応する加工用ヘッド２の位置０〜４ｍｍが１６ビットの
２進データとして０．１μステップで順次記録されてお
り、トラックＴ２の各データ領域には、トラックＴ１に
記録された位置データがボールネジ３の何回転目のデー
タであるかを示すボールネジ３の回転数データが書き込
まれている。しかし、加工用ヘッド２の絶対位置を、よ
り多くのビット数を用いて記録することができる。例え
ば、加工用ヘッド２の絶対位置を２８ビットを用いて表
すこととし、１つのデータ領域内に１６進数を４ビット
で表し７トラックに亙って記録してもよい。この場合に
は、図２に示した実施例の場合と同様にしてトラックを
等分に分割して成るデータ領域Ｄ１，Ｄ２，・・・のそ
れぞれにおいて、連続する７つのトラック（Ｔ１，Ｔ２
，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７）、（Ｔ８，Ｔ９，・
・・，Ｔ１４）、（Ｔ１５，Ｔ１６，・・・，Ｔ２１）
、・・・を夫々１組とし、各トラックに対して４ビット
を割りあて、そのデータ領域に対応する位置データを２
８ビットで示すことになる。

【００５６】この構成では、１分割当りの書き込みデー
タ量が大きいため、ボールネジ６の回転により生じる移
動テーブル３の全ストロークに亘る位置データを、例え
ば０．１μステップにて全て光ディスク７１内に記録す
ることができる。この場合、例えば４つのトラックを１
束にしてうず巻状に配置してもよい。

【００５７】なお、位置データは、２８ビットのほか、
３２ビットの情報としてもよく、この場合には、図８に
示すように、例えば１データ領域当りのビット数を８ビ
ットとし、４トラックを使用すればよい。図８では、こ
れらの２進データの記録のためのピットの配列の一部の
みが示されており、トラックの位置が点線で示されてい
る。

【００５８】図８に示す３２ビット記録方式では、４つ
の読み取り装置が必要となるので、これら４つの読み取
り装置は、例えば図９に示されるように９０度間隔で配
置し、３２ビット情報の最初の８ビット情報を読み取り
装置Ｒ１でトラックＴ１から読み取り、次の８ビット情
報をこれと９０度異なる位置のトラックＴ２のデータ領
域内に記録しておき読み取り装置Ｒ２でこれを読み取り
、さらに次の８ビット情報を１８０度異なる位置のトラ
ックＴ３のデータ領域内に記録しておき、読み取り装置
Ｒ３でこれを読み取り、最後の８ビット情報を２７０度
異なる位置のトラックＴ４のデータ領域内に記録してお
き、読み取り装置Ｒ４でこれを読み取るようにしてもよ
い。すなわち、３２ビットの情報を８ビットづつに分け
てそれぞれを４つのトラックに分散して記録すると共に
、各８ビットの情報を９０度づつずれてデータ領域に記
録されることになる。図９では、データの記録のための
ピットの具体的配列状態を示すのが省略されており、ト
ラックの位置が点線で示されている。

【００５９】このようにして光ディスク７１が１回転し
たならば、次の組のトラックに同様にして書き込まれた
位置情報を同様にして読み出すことができる。

【００６０】光ディスク７１に記録する位置データは、
上記説明から判るように、適宜の形態とすることができ
る。

【００６１】以上、位置情報の形態について述べたが、
ピットを連続して配置し、光ディスク上に書き込まれた
１ピット毎に１パルス信号として検出するようにすれば
、１００ｍｍ程度の直径の光ディスクで１６万分割の回
転角度制御や位置制御にも容易に応用できる。

【００６２】なお、ボールネジその他の伝達機構におけ
る各寸法の温度変化を考慮して位置検出を行なうため、
上記実施例で用いた一連の位置データを、複数の温度条
件にしたがってそれぞれ補正したものを複数組用意し、
これら複数組のデータを光ディスク７１に予め記録して
おき、その時の温度条件にしたがってこれら複数組のデ
ータの内から適切なデータを選択し、選択された１組の
データにしたがって位置検出を行なう構成としてもよい
。この構成によれば、より一層精度の高い位置検出を行
なうことが可能である。

【００６３】さらに、被検出体が２軸またはそれ以上の
多軸で位置決めされる場合には、着目している軸以外の
軸の位置決め状態によりその位置決め状態が影響される
が、多軸間における干渉を予め考慮した実測値位置デー
タを上記実施例の場合と同様にして記録しておき、この
データを直接読み出すことにより、多軸間干渉があって
も複雑な補正計算なしに、正確な位置検出ができ、精度
のよい位置決めを行なうことができる。

【００６４】図１０には、このような多軸間の干渉を考
慮して位置データの書き込みを行なうようにした本発明
の他の実施例が示されている。図１０に示される装置で
は、Ｘ軸方向の位置の実測定値とＹ軸方向の位置の実測
定値とを関連付けて同時に書き込むようにしたものであ
る。

【００６５】すなわち、一般に、一軸方向のみテーブル
を移動した場合でもその軸方向の位置移動のほかに他の
軸間との位置ずれを生じるものであり、例えば、加工用
テーブルをＸ軸方向に移動させた場合、加工用テーブル
は、Ｙ軸方向の実位置がそのＸ軸方向の移動に応じて変
化している。したがって、加工用テーブルがＸ軸方向に
は正確に位置決めされても、他の軸方向ではずれを生じ
てしまい、加工精度を著しく悪くする。このような狂い
は構造上に固有な特性をもって起こり、実測を行なって
補正する以外機械の構造を調整することにより補正する
ことは非常に困難である。

【００６６】図１０に示した装置において、８１はＸテ
ーブルであり、Ｘ軸モータ８２に連結されているボール
ネジ８３によってＸ軸方向に移動せしめられ、８４はＹ
テーブルであり、Ｙ軸モータ８５に連結されているボー
ルネジ８６によってＹ軸方向に移動せしめられる。各モ
ータ８２、８５は、ＮＣ装置８７によって制御されるＸ
ドライブ８８及びＹドライブ８９からの信号ＳＸ、ＳＹ
によって駆動され、Ｘテーブル８１及びＹテーブル８４
の位置決めを行なうことができる。

【００６７】Ｘ軸レーザ測長器９０は、Ｙテーブル８４
上に設けられた反射鏡９１と協働し、反射鏡９１のＸ軸
方向の位置を測定し、その測定結果を示すＸ軸位置信号
ＸＰを出力する。Ｙ軸レーザ測長器９２は、Ｙテーブル
８４上に設けられた平面反射鏡９３と協働し、平面反射
鏡９３のＹ軸方向の位置を測定し、その測定結果を示す
Ｙ軸位置信号ＹＰを出力する。

【００６８】図１０の装置では、Ｘテーブル８１をＸ軸
に沿って移動させて、その時のＸ軸方向の位置を、Ｘ軸
モータ８２に取り付けられている光ディスク９４の一方
の面に書き込むとともに、その時に起こるＹ軸の位置ず
れに対する補正値をＸの位置に対応させて光ディスク９
４の他方の面に書込みを行なう構成と成っている。

【００６９】その時のＸ軸方向の位置データの書込は、
Ｘ軸位置信号ＸＰに応答して作動するＸ軸絶対値書込装
置９５からの信号を書込ヘッド９６に入力することによ
り行なわれ、その時に起こるＹ軸の位置ずれに対する補
正値データの書込は、Ｙ軸位置信号ＹＰに応答して作動
するＹ軸補正値書込装置９７からの信号を書込ヘッド９
８に入力することにより行なわれる。

【００７０】なお、図１０では、書込ヘッド９６、９８
の位置制御のための手段を図示するのが省略されている
。

【００７１】同様にして、Ｙテーブル８４をＹ軸に沿っ
て移動させて、その時のＹ軸方向の位置を、Ｙ軸モータ
８５に取り付けられている光ディスク９９の一方の面に
書き込むとともに、その時に起こるＸ軸の位置ずれに対
する補正値をＹの位置に対応させて光ディスク９９の他
方の面に書込みを行なう構成と成っている。

【００７２】その時のＹ軸方向の位置データの書込は、
Ｙ軸位置信号ＸＰに応答して作動するＹ軸絶対値書込装
置１００からの信号を書込ヘッド１０１に入力すること
により行なわれ、その時に起こるＸ軸の位置ずれに対す
る補正値データの書込は、Ｘ軸位置信号ＸＰに応答して
作動するＸ軸補正値書込装置１０２からの信号を書込ヘ
ッド１０３に入力することにより行なわれる。

【００７３】なお、図１０では、書込ヘッド１０１、１
０３の位置制御のための手段を図示するのが省略されて
いる。

【００７４】図１０に示す装置によって、Ｘテーブル８
１をＸ軸に沿って移動させて、その時のＸ軸方向の位置
を、Ｘ軸モータ８２に取り付けられている光ディスク９
４の一方の面に書き込むとともに、その時に起こるＹ軸
の位置ずれに対する補正値をＸの位置に対応させて光デ
ィスク９４の他方の面に書込みを行なう方法は、例えば
、以下の手順に従えばよい。 ａ）　　Ｘテーブル８１をテーブルエンド（Ｘ＝０）の
位置へ送る。 ｂ）　　この位置でのＹ軸位置信号ＹＰの値を記憶して
おく。 ｃ）　　ステップａ）におけるＸ軸位置信号ＸＰに従っ
て、原点位置を示す信号を１６ビット信号として光ディ
スク９４の一方の面に書き込む。 ｄ）　　ＮＣ装置８７からの指令により、Ｘテーブル８
１をその最大位置Ｘｍａｘまで所要のステップ、例えば
０．１μステップ、で移動させ、その時のＸ軸位置信号
ＸＰに従って、Ｘ軸方向の位置を示す信号を１６ビット
信号として光ディスク９４の一方の面に順次書き込む。 ｅ）　　Ｘ軸方向への移動の間に得られるＹ軸位置信号
ＹＰに応答し、Ｙ軸補正値書込装置９７では、ステップ
ｂ）で測定した値より現在の測定値を引き算し、その結
果を補正値として光ディスク９４の他方の面に１６ビッ
ト信号として、書込ヘッド９８により、Ｘ軸の移動位置
に関連づけながら書き込む。

【００７５】上記では、光ディスク９４の書込について
述べたが、光ディスク９９への書込も同様にして行うこ
とができる。さらに、これらのデータの記録方式は、図
１、図６の実施例に基づいて説明したのと同様の方式と
することができる。

【００７６】本発明の位置決め装置は、上記実施例に限
定されることなく、例えばその他の工作機械における位
置決めのための用途にも同様にして広く適用できること
は勿論である。

【００７７】また、本実施例では、いずれも、円盤状の
光ディスクを用いた場合を示したが、光ディスク手段は
円盤状に限定されるものではなく、他の任意の形状、た
とえば矩形とし、被検出体の移動に応じて光学ヘッド手
段に対して相対往復運動させるものでもよく、また、ト
ラックのパターンは、上記実施例に示した環状のほか、
うず巻状、ジクザグ状その他の任意のパターンとしても
よいことは上記説明から容易に理解しうるところである
。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、書き込み
、読み出し可能な記憶媒体に、検出の対象となる部材及
び又はその移動システムの固有の特性を考慮した位置情
報を適宜に書き込むことができるので、被検出体の位置
情報を被検出体の運動に応じて読み出すことにより、極
めて正確に、被検出体の位置を特定することができ、極
めて高精度にて被検出体の位置決めを行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【図２】図１の光ディスクへのデータの記録方式の一例
を説明するための説明図。

【図３】図１の光学ヘッドの構成を示す構成図。

【図４】図１の光学ヘッドの他の構成例を示す図。

【図５】図１に示す光ディスクと光学ヘッドとの配置と
は異なる別の配置例を示す構成

【図６】本発明の他の実施例の要部を示す構成図。

【図７】図６の実施例における光ディスクへのデータの
記録方式の一例を説明するための説明図。

【図８】光ディスクへのデータの記録の他の方式を説明
するための説明図。

【図９】図８の記録方式に従う場合の光ディスクと読み
取り装置との配置の一例を説明するための説明図。

【図１０】本発明の別の実施例の構成図。

【符号の説明】

１　　位置決め装置 ３　　移動テーブル ４　　数値制御装置 ５　　モータ ７　　位置エンコーダ装置 ８　　ドライバ回路 ４０　　レーザ測定器 ４２　　レーザ書込装置 ７１、９４、９９　　光ディスク ７２　　光ヘッド ８１　　Ｘテーブル ８４　　Ｙテーブル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検出体の位置に関連した電気的情報
   を出力するための位置エンコーダ装置において、前記被
   検出体の位置情報の書き込み、読み出しが可能な記憶媒
   体を含んで成る第１の手段と、前記被検出体の運動に従
   って前記第１の手段と相対運動が行なわれ前記第１の手
   段に書き込まれた位置情報の読出しを行なうための読出
   し手段とを備えて成ることを特徴とする位置エンコーダ
   装置。
2. 【請求項２】　　前記記憶媒体に書き込まれている位置
   情報が、前記被検出体の実測位置に基づく位置情報であ
   る請求項１に記載の位置エンコーダ装置。
3. 【請求項３】　　移動体と、該移動体の目標位置を指令
   するための指令手段と、前記移動体の位置情報を出力す
   る位置検出手段と、該位置検出手段と前記指令手段とに
   応答し前記移動体が前記指令手段によって指令された所
   要の位置に位置決めされるよう前記移動体を移動させる
   ための移動制御手段とを備えて成る位置決め装置におい
   て、前記位置検出手段が、前記移動体の位置情報の書き
   込み、読み出しが可能な記録媒体を含んで成り前記移動
   体の運動に応じて運動するデータ保持手段と、　　前記
   データ保持手段の運動に応じて前記記録媒体に書き込ま
   れた位置情報のうち前記移動体の位置に応じた情報を読
   み出す読出手段とを備えたことを特徴とする位置決め装
   置。
4. 【請求項４】　　前記移動体の位置を実測するための測
   定手段と、該測定手段による測定結果を示す実測データ
   を前記記録媒体に書き込むための書き込み手段と、前記
   移動体を運動させることによって得られた実測データを
   前記記録媒体の所要の位置に前記位置データとして書き
   込むための書込制御手段とを備えた請求項３に記載の位
   置決め装置。
5. 【請求項５】　　前記移動体の実測位置を示す実測デー
   タが前記記録媒体に前記位置データとして書き込まれて
   いる請求項３に記載の位置決め装置。