JPH09178459A - 変位検出装置 - Google Patents

変位検出装置

Info

Publication number
JPH09178459A
JPH09178459A JP34018595A JP34018595A JPH09178459A JP H09178459 A JPH09178459 A JP H09178459A JP 34018595 A JP34018595 A JP 34018595A JP 34018595 A JP34018595 A JP 34018595A JP H09178459 A JPH09178459 A JP H09178459A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scale
scales
displacement
detecting
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP34018595A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3130463B2 (ja
Inventor
Hisashi Ozaki
寿 小崎
Atsushi Yashiro
淳 家城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Machinery Works Ltd filed Critical Okuma Machinery Works Ltd
Priority to JP07340185A priority Critical patent/JP3130463B2/ja
Publication of JPH09178459A publication Critical patent/JPH09178459A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3130463B2 publication Critical patent/JP3130463B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length-Measuring Instruments Using Mechanical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 専用の製造装置に取付けて調整するといった
作業を必要とせず、非常に短時間で、高精度に調整され
た長尺スケールの製造に利用することができる変位検出
装置を提供する。 【解決手段】 スライダ2は、メインスケールユニット
1に具備されたスケール3、4のつなぎ目部分に配置さ
れ、スケール3、4との相対位置を検出し検出信号を出
力する検出部6と、各スケール3、4への出力信号の位
相と検出部6からの検出信号の位相との位相差に基づい
て各スケール3、4の相対位置を算出し、検出した変位
量に従って調整部5によりスケール4の位置合わせを行
い、精度の良い長尺スケールを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は大型の工作機械等の
テーブル等で長ストロークの移動がなされる場合に必要
となる長尺の変位検出装置、特に長尺スケールを形成す
る各スケールの位置合わせを高精度に行うための変位量
の検出に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複数のスケールをつなぎ合わせる
長尺スケールは、一方のスケールを保持し、そのスケー
ル端部のつなぎ目において、スケールの縦縞目盛に別の
小型目盛板を対面させ、それが重なり合って発生するモ
アレ稿を目視にて検出して、整然としたモアレ稿が発生
するように他方のスケールを調整して製造している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のリニア
エンコーダの長尺スケールの製法では、スケールカバー
を外してスケールのみを取り出す作業が必要となり、一
方のスケールを保持するための機構と、つなぎ合わせる
他方のスケールを長手方向に調整するための機構を有す
る専用の製造装置が必要となる。
【0004】また、モアレ稿によって調整する方法で
は、人の知覚にたよることになり数値化できず、調整の
精度が悪いという問題がある。例えば、100 μm周期の
スケールを用いる場合、2 〜4 μm程度の位置合わせ誤
差を生じさせていた。また、熟練が必要であり、多大な
工数を要していた。
【0005】本発明は、上述のような事情から成された
ものであり、本発明の目的は、リニアエンコーダを取付
ける本機上において、スケールカバーを外したり、専用
の製造装置に取付けて調整するといった作業を必要とせ
ず、非常に短時間で、高精度に調整された長尺スケール
の製造を可能とする変位検出装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は大型の工作機械
等のテーブル等で長ストロークの移動がなされる場合に
必要となる長尺の変位検出装置に関するものであり、本
発明の上記目的を達成するために、本発明は、並設する
ことにより一の長尺スケールを形成する複数のスケール
と前記複数のスケールとの相対位置を検出するスライダ
手段を備えた変位検出装置において、前記スライダ手段
は、複数のスケールからの信号を同時に得ることのでき
る位置での前記各スケールからの信号に基づいて各スケ
ールの相対位置を算出し、複数のスケールの調整すべき
変位量を検出するスケール位置検出手段とを有すること
を特徴とする。
【0007】また、前記スケール位置検出手段は、所定
の位相差をもって出力すべき信号の位相差に基づいて、
各スケールの相対位置を算出することを特徴とする。
【0008】また、前記スライダ手段は、少なくとも2
つの前記位置検出手段を有し、前記スケール位置検出手
段は、前記各位置検出手段が検出した信号に基づいて各
スケールの相対位置を算出することを特徴とする。
【0009】更に、前記スケール位置検出手段は、前記
各位置検出手段が同一のスケールから検出した信号に基
づいて算出した基準位置からのずれ量と、前記各位置検
出手段がそれぞれ異なるスケールから検出した信号に基
づいて算出した基準位置からのずれ量とに基づいて各ス
ケールの相対位置を算出することを特徴とする。
【0010】本発明にあっては、長尺スケールを製造す
る際、スケールのつなぎ目部分の調整に特別な段取りや
装置を必要とせず、また、スケールユニットの開封など
の必要もない。よって、生産性の向上がはかれ、ひいて
はコストの削減が可能となる。また、変位検出装置を取
付ける本機上において、スケールの位置合わせが高精度
に実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
好適な実施の形態について説明する。
【0012】図1は本発明に係る変位検出装置の一実施
の形態を示すブロック図であり、メインスケールユニッ
ト1とスライダ2で構成されている。
【0013】メインスケールユニット1は、相対的に変
位する2つの装置のうち一方に固定され、メインスケー
ルであるスケール3とスケール4、ならびに一方のスケ
ールを長手方向に位置が調整可能な調整部5とを備えて
いる。この例では、調整部5は、スケール4に装着され
ており、調整後に取り外しが可能となっている。
【0014】一方、相対的に変位する他方の装置に固定
されたスライダ2は、スケール3とスケール4からの検
出信号を得る検出部6と、スライダ2がスケール3とス
ケール4のつなぎ目部分に配置された際の検出信号に基
づいてスケール3とスケール4の位置関係を検出し出力
するスケール位置検出手段7とを備えている。
【0015】本実施の形態における動作を以下に説明す
る。本実施の形態における検出部6では、図2に示され
るようなインデックススケール8が用いられ、ここで、
検出信号は、互いに90度位相が異なった信号が出力さ
れる。例えば、図2におけるスケール部8aから得られ
るa相信号と、スケール部8bから得られるb相信号と
は、P/4だけ位相が異なるように設けられている。な
お、Pは格子線の間隔である。スケール3、4が精度よ
く配置されていれば、a相ならびにb相信号は、90度
位相差の信号となるはずである。例えば、インデックス
部8aと8bが同じスケールに対向していれば、a相と
b相信号の位相差は、概ね90度となる。また、スケー
ル部8cから得られるc相信号と、スケール部8dから
得られるD相信号との関係についても同様である。
【0016】そこで、本実施の形態では、検出部6を前
記スケール3とスケール4のつなぎ目部分に配置する。
すなわち、スケール部8aとスケール部8bとをつなぎ
目部分をまたぐような位置に配置する。これにより、異
なるスケール3、4からの信号を同時に検出することが
できる。このように検出部6を置いて変位させた場合に
同時に得られたa相、b相の信号を基に、スケールの位
置合わせの精度を判定する。例えば、スライダが相対変
位した際に得られたa相、b相信号の位相差を求めて、
この値をスケールの位置合わせ精度に換算して出力す
る。そして、外部の数値制御装置や表示装置に転送す
る。位相差の例として、例えば、検出信号の信号周期が
100 μmの場合に、a相とb相信号の位相差が150 度で
あったとすると、16.67 μm [=(150-90)/360*100
]だけ、調整部5により、スケール4を微動させれば
よい。そして、最終的には、この値が90度の位相差と
なるように調整すれば良い。ここで、a相とb相から得
られる信号の位相差は、理想的には、90度となるはず
であるが、インデックススケール8の目盛の誤差などに
より誤差を含んでしまう場合もあり得る。そこで、イン
デックススケール8のa相とb相が同じスケールに対向
した状態で、インデックススケールのa相とb相、具体
的にはスケール部8bと8dの位相差を測定して、これ
を目標値としてもよい。
【0017】なお、この出力値は、位相差の形式でもよ
いし、位置データの形式でもよい。また、誤差の形式で
もよいし、微動指示値の形式でもよい。また、位置デー
タとともに出力するようにしてもよい。
【0018】調整部5は、調整が完了したらスケール4
の固定後に取り外してもよい。
【0019】信号の位相差の検出は、各信号をフーリェ
変換して求めてもよいし、信号のゼロクロス点やピーク
点の位置関係から求めてもよい。また、信号の位相差は
その他各種の方法により求めることができ、本発明はこ
れに制限されない。
【0020】スケールの位置合わせの精度を判定する別
の手段として、前記スケール位置検出部7において、ス
ケール3とスケール4のつなぎ目部分にある相用のイン
デックススケールを配置した際のその相の検出信号のコ
ントラストから判定するようにしてもよい。例えば、a
相用の、インデックススケールの中心が、ちょうどスケ
ールのつなぎめにくるように配置する。スケール位置検
出部7では、スライダ2を変位させた場合のa相信号の
コントラストにより、スケールの位置合わせの精度を判
定する。
【0021】ここで、コントラストは、次式により求め
られる。
【0022】 cont=(Imax −Imin )/(Imax +Imin ) =Amp/2ofs なぜならば Amp=Imax ーImin ofs=(Imax +Imin )/2 cont:コントラスト Amp :振幅 ofs :オフセット ここで、コントラストの値が最大になるように調整部5
で調整するようにすれば良い。これは、2つのスケール
3、4の位置合わせが精密になされていれば、a相用の
インデックススケールに入射される光の強度分布は一様
となるが、位置合わせが不正確な場合、例えばP/2近
くの位置合わせの誤差を含んだ場合、入射される光の強
度分布が一様とならずコントラストが低下してしまうこ
とを利用したものである。この際、コントラストの最大
値の目安として、a相がつなぎ目でない位置で得られた
信号のコントラストを用いてもよいし、a相がつなぎ目
にある際の、他のつなぎ目でない相の信号のコントラス
トを用いてのよい。スケール位置検出部7は、外部に対
して、コントラストの値を出力してもよいし、コントラ
ストの目標値に対する差を出力してもよい。
【0023】図3、図4は本発明の他の実施の形態の例
を示すブロック図であり、少なくとも2つのスライダ1
0、スライダ11を有するスライダユニット9とを備え
ている。上記の実施の形態では、スライダ手段として1
つのスライダのみを有していたが、本実施の形態におい
ては2組のスライダ10、11を用いる。スライダ10
とスライダ11は、所定の間隔で固定されている。メイ
ンスケールユニット1の構成は、前述の実施の形態と同
様である。また、各スライダユニット9は、スケール位
置検出部7とを有している。スケール位置検出部7は、
図3に示すような、スライダ10、スライダ11のいず
れもが1つのスケールに対向している際の各々の位置デ
ータと、図4に示すような、スライダ10、11をスケ
ールのつなぎ目部分をまたぐような位置に置いた際の位
置データとの関係により、スケール3とスケール4の位
相関係を検出するようになっている。
【0024】検出部6で得られる位置データは、メイン
スケールの格子周期Pの範囲内での絶対位置を検出する
ことができる。例えば、格子周期Pが100 μmの場合
に、スライダ10で得られた位置データをPosA、スライ
ダ11で得られた位置データをPosBとする。ここで、両
方のスライダ10、11が1つのスケール、例えば図3
に示したようにスケール3に対向した場合において、そ
れぞれに設定されたある基準位置からのずれ量がPosAが
10μm、PosBが30μmであったとする。そして、この関
係は、スライダ10、スライダ11がスケール3、4の
つなぎ目部分をまたぐような位置に置かれた場合も、保
持される必要があり、この場合にスケールの精密な位置
合わせがなされたことになる。ここで、つなぎ目部分を
またぐような位置に置かれた場合のずれ量がPosAが10μ
m、PosBが70μmであったとすると、スケールの位相合
わせ誤差は40μmである。スケール位置検出部7は、こ
れらの関係から位置合わせ誤差つまり変位量を検出する
ことができる。そして、調整部5は、この値に基づいて
スケール4を40μmだけ微動させればよい。このように
して、両者の関係が等しくなるように調整する。この場
合、前述した実施の形態と異なり、スライダ2及びスケ
ール4の位置を相対変位させ微調整するという作業を行
うことなく、スケール3、4の位置合わせの精度の測
定、調整が可能という長所を有する。
【0025】なお、これまでの実施の形態では、スケー
ル位置検出部7で得られたスケールの位置合わせ精度も
しくは、微動の指示値は、調整部5に直接フィードバッ
クされていないが、電動化された調整部にフィードバッ
クするようにしてもよい。また、調整部は、モータを備
えてもよいし、圧電素子などを利用した微動機構を備え
てもよい。
【0026】また、スケール位置検出部7は、スライダ
の中にあってもよいし、外部の回路等にあってもよい。
【0027】また、本発明は、光学式のエンコーダのみ
ならず、磁気式や静電容量式、電磁式のエンコーダにも
使用可能である。
【0028】以上のように、本実施の形態によれば、変
位検出装置を取付けた本機上において、特別な段取りや
装置を必要とせず、また、スケールユニットを開封する
必要もないので、生産性の向上がはかれ、ひいてはコス
トの削減が可能となる。
【0029】また、位置の誤差を数値化することができ
るので、人の知覚などに頼ることなくスケールの位置合
わせを行うことが可能となる。従って、スケールの位置
合わせが高精度に実現できるので、長尺化された変位検
出装置の高精度化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のリニアエンコーダ用長尺スケールの
調整法における第1の実施の形態のブロック図である。
【図2】 本発明のリニアエンコーダ用長尺スケールの
調整法における第1の実施の形態のインデックススケー
ルの図である。
【図3】 本発明のリニアエンコーダ用長尺スケールの
調整法における第2の実施の形態の調整前のブロック図
である。
【図4】 本発明のリニアエンコーダ用長尺スケールの
調整法における第2の実施の形態の調整中のブロック図
である。
【符号の説明】
1 メインスケールユニット、2,10,11 スライ
ダ、3,4 スケール、5 調整部、6 検出部、7
スケール位置検出部、8 インデックススケール、8
a,8b,8c,8d スケール部、9 スライダユニ
ット。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並設することにより一の長尺スケールを
    形成する複数のスケールと前記複数のスケールとの相対
    位置を検出するスライダ手段を備えた変位検出装置にお
    いて、 前記スライダ手段は、 複数のスケールからの信号を同時に得ることのできる位
    置での前記各スケールからの信号に基づいて各スケール
    の相対位置を算出し、複数のスケールの調整すべき変位
    量を検出するスケール位置検出手段とを有することを特
    徴とする変位検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の変位検出装置において、 前記スケール位置検出手段は、所定の位相差をもって出
    力すべき信号の位相差に基づいて、各スケールの相対位
    置を算出することを特徴とする変位検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の変位検出装置において、 前記スライダ手段は、少なくとも2つの前記位置検出手
    段を有し、 前記スケール位置検出手段は、前記各位置検出手段が検
    出した信号に基づいて各スケールの相対位置を算出する
    ことを特徴とする変位検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の変位検出装置において、 前記スケール位置検出手段は、前記各位置検出手段が同
    一のスケールから検出した信号に基づいて算出した基準
    位置からのずれ量と、前記各位置検出手段がそれぞれ異
    なるスケールから検出した信号に基づいて算出した基準
    位置からのずれ量とに基づいて各スケールの相対位置を
    算出することを特徴とする変位検出装置。
JP07340185A 1995-12-27 1995-12-27 変位検出装置 Expired - Fee Related JP3130463B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07340185A JP3130463B2 (ja) 1995-12-27 1995-12-27 変位検出装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07340185A JP3130463B2 (ja) 1995-12-27 1995-12-27 変位検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09178459A true JPH09178459A (ja) 1997-07-11
JP3130463B2 JP3130463B2 (ja) 2001-01-31

Family

ID=18334538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07340185A Expired - Fee Related JP3130463B2 (ja) 1995-12-27 1995-12-27 変位検出装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3130463B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002310731A (ja) * 2001-04-06 2002-10-23 Mitsutoyo Corp 光電式リニヤエンコーダ
JP2005147746A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Olympus Corp 形状測定機
JP2006084419A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Ntn Corp リニアスケールの信号処理方法、リニアスケールの信号処理装置および位置決め装置
JP2012207923A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nikon Corp 位置検出用スケールの計測装置、位置検出用スケールの計測方法、及びスケールの製造方法
CN103278121A (zh) * 2013-04-28 2013-09-04 苏州工业园区高登威科技有限公司 检测装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002310731A (ja) * 2001-04-06 2002-10-23 Mitsutoyo Corp 光電式リニヤエンコーダ
JP4672894B2 (ja) * 2001-04-06 2011-04-20 株式会社ミツトヨ 光電式リニヤエンコーダ
JP2005147746A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Olympus Corp 形状測定機
JP2006084419A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Ntn Corp リニアスケールの信号処理方法、リニアスケールの信号処理装置および位置決め装置
JP2012207923A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nikon Corp 位置検出用スケールの計測装置、位置検出用スケールの計測方法、及びスケールの製造方法
CN103278121A (zh) * 2013-04-28 2013-09-04 苏州工业园区高登威科技有限公司 检测装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3130463B2 (ja) 2001-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6008902A (en) Method and device for heterodyne interferometer error correction
CN102192784B (zh) 干涉仪阶梯扫描系统和方法
JPH047814B2 (ja)
JP4953589B2 (ja) エンコーダの原点信号生成方法及び装置
JPH09178459A (ja) 変位検出装置
US3692413A (en) Systems for accurately positioning an object in a plane by means of translatory movements
KR20130092437A (ko) 위치 측정 장치의 복수의 스캐닝 유닛을 구비하는 시스템
CN104697442A (zh) 一种移动补偿式平面反射镜激光干涉仪及使用方法
CN103712553A (zh) 相位法和垂直扫描法兼容的干涉方法
JPH0736252Y2 (ja) 測長装置
SU1199544A1 (ru) Способ автоматического центрировани труб
CN102806421B (zh) 光点补偿控制系统及其激光切割设备
JPH086259Y2 (ja) 直線位置検出装置
JPH03175319A (ja) リニアエンコーダの誤差補正方法
JP4202751B2 (ja) 位置設定をするための方法及びこの方法を実施するための位置測定装置
CN209167629U (zh) 一种单轴宏微运动装置
JP4285952B2 (ja) 光学式エンコーダのスペーサと調整方法
CN109471233A (zh) 一种单轴宏微运动装置
JPH1038516A (ja) ステージの垂直方向変位測定装置
CN209798090U (zh) 校准工装和校准系统
CN216115839U (zh) 标定装置、磁直传感器及驱动电机
JP4401016B2 (ja) リニヤスケールにおける原点信号の設定装置及び設定方法
KR100261496B1 (ko) 리니어 스텝 모터의 싸이클릭 오차 보정 방법
JPS63184013A (ja) 光学式変位検出装置
Huang et al. Design and development of a large range linear encoder with subnanometer resolution

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees