JPH0634393A - 光学式リニアエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 工作機械などにおいて相対的に移動する２物
体に取り付けて、これらの２物体間の位置関係、特に基
準位置を正確に検出する光学式リニアエンコーダを提供
する。 【構成】 受発光素子１１ａ，１１ｂを有する検出ヘッ
ド１０と受発光素子１１ａ，１１ｂからの入射光を反射
させる反射型光学格子部２１を長手方向に形成すると共
にその一部に基準点反射部２２を形成した長尺なスケー
ル２０とからなり、検出ヘッド１０およびスケール２０
を相対的に移動する２物体に夫々取り付け、検出ヘッド
１０およびスケール２０の働きにより、２物体間の位置
を検出測定する光学式リニアエンコーダにおいて、基準
点反射部２２の近傍に基準点近接指示域反射部２３を設
け、基準点近接指示域反射部２３からの反射光により基
準点反射部２２への接近を予め検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工作機械などにおいて
相対的に移動する２物体に取り付けて、これらの２物体
間の位置関係、特に基準位置を正確に検出する光学式リ
ニアエンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、受発光素子を有する検出ヘッ
ドと、この受発光素子に反応する反射型光学格子部と基
準点反射部（ゼロ点、基準スリットなど）を有する長尺
なスケールとからなる光学式リニアエンコーダは提案さ
れており、工作機械などの相対的に移動する２物体間に
取り付けられ、位置制御などに用いられている。

【０００３】つまり、この光学式リニアエンコーダで
は、例えば工作機械などの可動部側に検出ヘッドを取り
付けると共に固定部側に長尺なスケールを取り付け、こ
れらの可動部および固定部の大きな動きはリミッチスイ
ッチなどの設置により検出するものの、可動開始位置な
どの正確な位置決めにあたっては、検出ヘッドの受発光
素子からの照射光をスケールの反射型光学格子部および
基準点反射部に入力させ、これらの部分からの反射光を
受光して行っている。このとき、基準点反射部からの反
射光の検出により工作機械可動部の基準位置を出し、ま
た、反射型光学格子部からの反射光の検出により、この
基準位置からの移動距離を求めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
光学式リニアエンコーダの場合、基準点反射部を検出す
る際、あまり速い速度で検出ヘッドを動かすと読み取り
不能となったり、あるいは読み取り不能まではいかない
ものの、読み取り精度が低下したりるため、ある一定の
読み取り可能速度で移動させる必要がある。この速度は
そんなに速く設定できないため、基準位置の検出に時間
がかかるという問題があった。言い換えれば、工作機械
の可動スピードの向上が図れないという問題があった。
また、従来の光学式リニアエンコーダでは、スケールに
対して十分な遮光手段が施されていないため、外乱光な
どの影響を受け易く、反射光の信号レベルが低下した
り、あるいは信号のＳ／Ｎ比が悪化するなどの問題もあ
った。

【０００５】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
なされたもので、検出ヘッドによりスケールの基準点反
射部への接近を予め検知することができるようにした光
学式リニアエンコーダを提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かゝる本発明の特徴とす
る点は、受発光素子を有する検出ヘッドと該受発光素子
からの入射光を反射させる反射型光学格子部を長手方向
に形成すると共にその一部に基準点反射部を形成した長
尺なスケールとからなり、これらの検出ヘッドおよびス
ケールを相対的に移動する２物体に夫々取り付け、前記
検出ヘッドおよびスケールの働きにより、前記２物体間
の位置を検出測定する光学式リニアエンコーダにおい
て、前記基準点反射部の近傍に基準点近接指示域反射部
を設け、当該基準点近接指示域反射部からの反射光によ
り前記基準点反射部への接近を予め検知することができ
る光学式リニアエンコーダにある。

【０００７】

【作用】この基準点近接指示域反射部の形成により、ス
ケールの基準点反射部への接近を予め検知することがで
きるため、例えばこの検知データによって、それまで速
い速度で移動していた検出ヘッドの移動速度を減速させ
て、基準点反射部の読み取り可能な速度とするなどの制
御が可能となる。

【０００８】

【実施例】図１〜図４は、本発明に係る光学式リニアエ
ンコーダの一実施例を示したものである。図中、１０は
複数の受発光素子１１ａ，１１ｂを有する検出ヘッド、
２０は例えば板状のガラス体からなり、上段の長手方向
に上記受発光素子１１ａ，１１ｂからの照射光（入射
光）を反射させる反射型光学格子部２１を形成すると共
に、その一部（下段）に基準点反射部２２と当該基準点
反射部２２の近傍（図２中右側）に基準点近接指示域反
射部２３を形成した長尺なスケールである。

【０００９】上記検出ヘッド１０の受発光素子１１ａ，
１１ｂは、発光素子と受光素子が対になった素子であっ
て、発光素子から照射された照射光がある部分に当たっ
て反射したとき、その反射光が受光素子により検出され
るようになっいる。

【００１０】上記長尺なスケール２０の反射型光学格子
部２１は、透明なガラス体２４に形成されたすだれ状の
格子部分２１ａとその背面に設けた金属蒸着層からなる
反射面２１ｂとからなり、上記検出ヘッド１０の発光素
子から照射されたリニアの照射光がデジタルの反射光と
して出力されるようになっている。

【００１１】また、このスケール２０の上記基準点反射
部２２は縦長のスリット形状とすると共に、基準点近接
指示域反射部２３は比較的横幅の広い領域として形成
し、いずれも、本実施例では、図１および図３から明ら
かなように、金属蒸着層の反射面２１ｂのない部分とし
て構成してある。この反射面２１ｂがないことによっ
て、図４に示したように、反射面２１ｂの施された部分
に対して、反射光のレベルが大幅に低下するため、容易
にこれらの各反射部２２，２３が検出されるようになっ
ている。

【００１２】さらに、このスケール２０にあっては、外
乱光による影響を最小限に抑えるため、当該スケール２
０の前面を除いた背面および各側面に黒色などの遮光層
２５を設けてある。なお、この黒色遮光層２５は、反射
面２１ｂのない上記基準点反射部２２および基準点近接
指示域反射部２３部分の背面層となるから、これらの各
反射部２２，反射部２３では、入射光の大半がが吸収さ
れる。つまり、各反射部２２，反射部２３の検出は、反
射面２１ｂのある部分に対して、その反射光量が極端に
少ないことによって判別されるのである。

【００１３】このように構成された上記検出ヘッド１０
は、図１に示したように、例えば工作機械などの可動部
３０側に取り付けると共に、長尺なスケール２０にあっ
ては、工作機械などの固定部４０側に取り付ける。そし
て、この工作機械の場合、例えば可動部３０の固定部４
０に対する終端部（図２中のＡ点）の検出は、図示しな
いが、検出ヘッド１０に付設したリミットスイッチ（固
定部４０への付設なども可）などで行い、当該可動部３
０の次の動作にあたっての正確な位置決めは、検出ヘッ
ド１０の受発光素子１１ａ，１１ｂとスケール２０の基
準点反射部２２および基準点近接指示域反射部２３との
相互作用により行う。

【００１４】つまり、図２において、高速度で移動する
検出ヘッド１０は、工作機械の固定部４０の終端部をリ
ミットスイッチなどで検出すると共に、この検出ヘッド
１０の受発光素子１１ｂにより基準点反射部２２の前に
設けてある基準点近接指示域反射部２３を検出し、読み
取る。この基準点近接指示域反射部２３は、上述したよ
うに横幅の広い領域として形成されているため、誤動作
などなく、確実に検出される。そして、次に、この基準
点近接指示域反射部２３を検出したら、その検出データ
によって、検出ヘッド１０の移動スピード、すなわち工
作機械可動部３０の可動スピードを、基準点反射部２２
を確実に検出できる（読み取れる）速度まで減速する。
これにより、基準点反射部２２の検出が誤動作などな
く、高精度で行うことができるようになる。また、検出
ヘッド１０のオーバーシュートを防止することができ
る。

【００１５】この基準点確定後の工作機械可動部３０の
移動距離は、上記基準点反射部２２をゼロ点として、検
出ヘッド１０の受発光素子１１ａとスケール２０の反射
型光学格子部２１との相互作用により、正確に検出し、
測定することができる。

【００１６】上記いずれの検出においても、スケール２
０には、その背面および各側面に黒色の遮光層２５を設
けてあるため、外乱光による影響が最小限に抑えられ、
高精度の検出が可能となる。

【００１７】なお、上記実施例においては、検出ヘッド
１０の受発光素子１１ａ，１１ｂが２個の場合であった
が、本発明は、これに限定されるものではない。また、
基準点反射部２２および基準点近接指示域反射部２３も
それぞれ１個の場合であったが、必要により増やした
り、あるいはスケール２０の端部寄りに限らず、適宜箇
所に設けることも可能である。また、スケール２０はガ
ラス体に限らず、光透過性の他の材料で構成することも
可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る光学式リニアエンコーダによれば、次のような優
れた効果が得られる。

【００１９】（１）基準点反射部の近傍に基準点近接指
示域反射部を設けてあるため、この基準点近接指示域反
射部の検出により、検出ヘッドの移動スピードを、基準
点反射部を確実に検出できる速度まで減速して読み取る
などの制御が可能となのるで、誤動作などなく、基準点
の検出を確実に行えるようになる。つまり、工作機械な
どにおいて、基準点の検出前まではその可動部を高速度
を移動させ、基準点の近傍に至って初めてスピードダウ
ンするのみでよいため、全体の動作速度が速く、生産性
に富んだ機械制御などが行える。もちろん、この基準点
の正確な読み取りによって、工作機械などのメカニカル
な部分の動きにおいて、設定位置より過剰に移動したり
するオーバーシュートなどの動作がなくなり、高精度で
のストローク制御が確保できるなどの利点も得られる。

【００２０】（２）また、スケールを板状のガラス体で
成形し、かつ、その基準点反射部および基準点近接指示
域反射部を単にこのガラス体の背面に施した反射面のな
い部分として構成した場合には、特別の加工や処理を行
うことがないため、低コストでの製造が可能となる。

【００２１】（３）また、スケールの前面を除いた背面
および各側面に黒色などの遮光層を設けた場合には、外
乱光による影響が最小限に抑えられるため、検出信号レ
ベルの低下や、Ｓ／Ｎ比の劣化もなく、高精度で安定し
た検出性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学式リニアエンコーダの一実施
例を示した概略説明図である。

【図２】図１のリニアエンコーダのスケール部分を示し
た一部欠截正面図である。

【図３】図２のスケール部分におけるＩＩＩ〜ＩＩＩ線
縦断面図である。

【図４】図２のスケール部分におけるＩＶ〜ＩＶ線縦断
面図である。

【符号の説明】

１０ 検出ヘッド ２０ 長尺なスケール １１ａ 受発光素子 １１ｂ 受発光素子 ２１ 反射型光学格子部 ２１ａ すだれ状の格子部分 ２１ｂ 反射面 ２２ 基準点反射部 ２３ 基準点近接指示域反射部 ２４ 板状のガラス体 ２５ 遮光層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受発光素子を有する検出ヘッドと該受発
   光素子からの入射光を反射させる反射型光学格子部を長
   手方向に形成すると共にその一部に基準点反射部を形成
   した長尺なスケールとからなり、これらの検出ヘッドお
   よびスケールを相対的に移動する２物体に夫々取り付
   け、前記検出ヘッドおよびスケールの働きにより、前記
   ２物体間の位置を検出測定する光学式リニアエンコーダ
   において、前記基準点反射部の近傍に基準点近接指示域
   反射部を設け、当該基準点近接指示域反射部からの反射
   光により前記基準点反射部への接近を予め検知すること
   ができることを特徴とする光学式リニアエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記スケールを板状のガラス体で形成す
   ると共にその背面には、基準点反射部と基準点近接指示
   域反射部を除いて、金属蒸着層からなる反射面を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の光学式リニアエンコー
   ダ。
3. 【請求項３】 前記スケールの前面を除いた背面および
   各側面に遮光層を設けたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の光学式リニアエンコーダ。