JPH0617761B2 - 測長装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、簡単な構造で、高精度高分解能の絶対位置
測定を可能とする長尺デジタルスケールに係るものであ
る。

〔従来技術〕

０．１μｍ〜１０μｍの微細単位で、ある距離を有する
２点間をデジタル測長するためには、その距離以上の長
さを有する高精度スケールとスケールの読み取りヘッド
を必要とする。ところが長いスケールはその微細加工製
造過程において全長に安定した加工をし、その読み取り
信号を得ることは極めて困難であって、長くなるとスケ
ール製造の歩留りが低下し、従って非常に高価なものと
なる。

そして現在実用的に製造ができるスケール長は約１．６
ｍ位といわれている。

一方短いスケールは比較的安価に作ることができるが、
これを高精度に継ぎ合わせることは大変な手数であっ
て、読み取りに支障がないようにするには、例えば継ぎ
目で１μｍの読みに関係しない程度にしなければならな
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そして、いかに高精度に継ぎ合わせたとしても、継ぎ目
部分での続み取り信号はレベルが下がりミスカウントを
起こす危険があり、したがって、デジタルスケールでの
余り長い測長は出来ないとされている。

また、長尺を精密に測定する方法としてレーザ干渉計に
よるものが周知であるが、これは高精度であるが、その
使用状態の厳密な条件・維持管理が大変面倒で、常用測
長装置として一般に使用するには不適当である。

〔問題点を解決するための手段〕

ある形状の被測定物（以下ワークという）の外形形状の
長さを測定する場合、多くは全長高精度に測定する必要
はなく、所定外形形状近辺に原点から高精度に絶対値が
読み取れる高精度絶対位置測定スケールを配置し、原点
からの距離を計測すれば良い。すなわち、目標とする計
測点近辺が高精度に読み取れれば、その他の場所の位置
は精密に読み取る必要がない。

〔作用〕

本発明は測定の全幅を高精度測定を要する測定領域と、
高精度測定不要の中間領域とに分け、高精度測定領域を
適宜配置すると共に、高精度測定領域においては高分解
能絶対位置測定スケールとバーコードスケールを併設
し、高精度測定不要の中間領域には適宜中間位置を示す
バーコードスケールを配置する。

例えば、４．８ｍ（４８００ｍｍ）のワークを測定する
場合、従来は５０００ｍｍのデジタルスケールを作り全
長を読み取りヘッドで走査し４８００ｍｍの位置を読み
取っていた。

本発明の一実施例では５００ｍｍの高精度絶対位置測定
スケールとその位置の荒い読み行うバーコードスケール
を併設した２本のスケールを用意し、ガイドレールに沿
って移動可能な読み取りヘッドとの相対読み取りギャッ
プを作り、移動位置信号の読み取りが得られるように
し、５０００ｍｍの測定長の初めと終わりに高精度絶対
位置測定スケールを配置し、読み取り原点の位置と読み
取り終点の位置との読み取り値を演算して真値を表示す
る。

中間領域には５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍ
ｍ、２０００ｍｍ、２５００ｍｍ、３０００ｍｍ、３５
００ｍｍ、４０００ｍｍ、４５００ｍｍの位置に所定値
のバーコードを読み取りヘッドで読み取り可能に設置し
概略の移動位置を表示する。

なお、上記読み取りヘッドは高精度絶対位置測定スケー
ルを読み取る光学系とバーコードを読み取る光学系とを
一体に併設している。

〔実施例〕

以下、図面を参照に高精度絶対位置測定スケール３本設
置した場合の一実施例について説明する。

本発明の出願人は先に特願昭６０−３１２９６号を（特
開昭６１−１８９４１５号公報参照）をもって名称「絶
対位置測定用スケール」の発明を出願したが、本発明は
先願のこの発明を利用するもので、高精度測定領域にお
いてはこの絶対位置測定スケールを使用し、高精度測定
不要領域においてはバーコードスケールを設置すること
により長変位の読み取りを可能とした。

例えば第２図において高精度微細測定を必要とする高精
度の測定領域イ、ロ、ハの場所には１００ｍｍ長の高精
度絶対位置測定スケールを置き、これにニ、ホ、ヘ、
ト、チのバーコードスケールを併設し１００ｍｍ台の桁
を読み取るようにする。

なお、この両スケールの取り付け基台はガイドレールに
沿って移動可能な読み取りヘッドとの相対位置ギャップ
を適宜保てるように配置できればどのようなものでもよ
いが、高精度測定を可能にするには温度膨張係数が小さ
い方が良いのは言うまでもない。また、基台は全長一体
に作る必要はない。

ここで測定領域の絶対位置測定スケール、イ、ロ、ハの
取り付け位置は正確を要し、市販のレーザ干渉計（例え
ばＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＡＲＤ社 ＭＯＤＥＬ５５２
８Ａ等が使用される）をもって基準とし、これに一致さ
せるようにスケールの位置を校正する。すなわち、この
ように校正されたスケールはレーザ干渉計で校正された
時と環境が変わらなければレーザ干渉計の測定精度と略
同一の精度となる。

これに対して下のバーコードスケール、ニ、ホ、ヘ、
ト、チはカウントのの表示桁が１００ｍｍ以上であるの
で上の絶対位置スケール、イ、ロ、ハのスケール方向端
面位置に合わせるのは目視程度でよい。

これは出願人が先に特願昭６０−２３７２４号（特開昭
６１−１８２５０４号公報参照）、名称「デジタルスケ
ールの読取方法」の発明を出願したが、これをもって位
置読み取りを行えばイ、ロ、ハのスケールの端面部分の
桁上げ、桁下げはスムーズに行われる。

以上の実施例においては測長装置の全幅にバーコードス
ケール、ニ、ホ、ヘ、ト、チを連続して設けたが、測定
領域にはバーコードスケールニ、チ、ヘを設け、高精度
測定不要領域はこれを省略する事ができる。

以上に説明したバーコードスケールは４線方式のものを
一例として示したが、これは２進信号の組み合わせによ
って位置を読み取っているもので他の方法で読み取って
も良い。

また、バーコードスケールの材料は紙、ビニール、金
属、木等どんなものでも良い。

〔効果〕

以上説明したように、本願発明によれば、レーザ干渉計
の設置が困難な環境の場所でもレーザ干渉計と同等の精
度で測長が可能となる。

そして、スケールの継ぎ合わせ作業に比較してはるかに
容易にスケールの固定取り付けが可能であるため、長尺
測定も可能となった。

なお、高精度測定領域と高精度測定不要領域の幅及びそ
の配置を適宜決定することにより、測長装置の全幅に近
い測定対象を取付位置をずらす事によって自由に設定で
き、汎用として、長い測長装置を作ることが可能となっ
た。

すなわち、従来のデジタルスケールでは測定できない範
囲の測長装置を容易に作る事ができた。

【図面の簡単な説明】 第１図は高精度測定領域、高精度測定不要領域の説明
図、第２図は実施例におけるスケールの配置説明図。 １：高精度絶対位置測定スケール ２：バーコードスケール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線上の長さを高精度に測定する測長装置
   において、直線上の２カ所以上の所定位置に所定長の高
   精度絶対位置測定スケールとその所在を示すバーコード
   スケールとを併設した高精度測定領域と、該領域の中間
   にある高精度測定不要領域とから構成される測長装置。