JPS5853286B2 - digital scale device - Google Patents

digital scale device

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JPS5853286B2
JPS5853286B2 JP8314578A JP8314578A JPS5853286B2 JP S5853286 B2 JPS5853286 B2 JP S5853286B2 JP 8314578 A JP8314578 A JP 8314578A JP 8314578 A JP8314578 A JP 8314578A JP S5853286 B2 JPS5853286 B2 JP S5853286B2
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JP
Japan
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slit
length measurement
scale
gate
slits
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JP8314578A
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Japanese (ja)
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JPS559174A (en
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仁 正木
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPS5853286B2 publication Critical patent/JPS5853286B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はデジタルスケール装置、特にその基準位置検出
装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital scale device, and particularly to an improvement of its reference position detection device.

被測定物の長さ測定或いは工作機械等の位置検出装置と
してデジタルスケール装置が広く用いられ、高精度で読
み取り易いデジタル表示が得られるという利点を有する
Digital scale devices are widely used for measuring the length of objects to be measured or as position detecting devices for machine tools, etc., and have the advantage of providing highly accurate and easy-to-read digital displays.

デジタルスケール装置にはりニヤエンコーダ等として知
られる直線型スケール及びロータリエンコーダ等で知ら
れる回転型スケールがあり、またその読み取り方式によ
り光電型、電磁型或いは磁気型の種類を有する。
Digital scale devices include linear scales known as linear encoders and rotary scales known as rotary encoders, and there are photoelectric, electromagnetic, and magnetic types depending on the reading method.

前述した光電型デジタルスケール装置は、測長スリット
列を有するメインスケールと測長ゲートスリットを有す
るインデックススケールを互いに相対移動させ、両者間
の移動量を光電検出するものであり、このために、両ス
リットを通過する光量変化が光電変換器により検出され
る。
The photoelectric digital scale device described above moves a main scale having a length measurement slit array and an index scale having a length measurement gate slit relative to each other, and photoelectrically detects the amount of movement between the two. A photoelectric converter detects changes in the amount of light passing through the slit.

デジタルスケール装置が測長器として用いられる場合、
メインスケールもしくはインデックススケールが測長器
のプローブと連動りて動き、他方のスケールが測長器本
体に固定され、プローブの移動量を電気信号として検出
し、この検出信号数を計数することによりプローブ移動
量がデジタル検出される。
When a digital scale device is used as a length measuring device,
The main scale or index scale moves in conjunction with the length measuring instrument's probe, and the other scale is fixed to the length measuring instrument body, detecting the amount of movement of the probe as an electrical signal, and counting the number of detected signals. The amount of movement is digitally detected.

同様に、デジタルスケール装置が工作機械の位置検出装
置として用いられる場合、いずれか一方のスケールが工
作機械の送り台に固定され、他方のスケールが基部に固
定され、両スケールの相対移動により送り台の位置を知
ることが出来る。
Similarly, when a digital scale device is used as a position detection device for a machine tool, one of the scales is fixed to the feedstock of the machine tool, the other scale is fixed to the base, and the relative movement of both scales causes the feedstock to move. You can know the location of

メインスケールの測長スリット列は複数の整列配置され
た測長スリットからなり、測長範囲全域に渡って測長ス
リットが等間隔に配設されている。
The length measurement slit row of the main scale consists of a plurality of length measurement slits arranged in an array, and the length measurement slits are arranged at equal intervals throughout the length measurement range.

通常の場合、スリットは10ミクロン程度の幅を有し、
各スリット間には同じく10ミクロン程度の間隔が設け
られ、この結果、測長スリットピッチはほぼ20ミクロ
ン程度に設定されている。
In normal cases, the slit has a width of about 10 microns,
A space of approximately 10 microns is similarly provided between each slit, and as a result, the length measurement slit pitch is set to approximately 20 microns.

インデックススケールにも測長スリットと同様の測長ゲ
ートスリットが設けられ、測長ゲートスリットと測長ス
リットとの重ね合せ位相により両スリットを通過する光
量が変化することにより両スケールの相対移動量を計数
することが出来る。
The index scale is also provided with a length measurement gate slit similar to the length measurement slit, and the amount of light passing through both slits changes depending on the overlapping phase of the length measurement gate slit and length measurement slit, so that the relative movement amount of both scales can be calculated. Can be counted.

この様なデジタルスケール装置において、両スケールの
相対移動量のみでなくその移動軸に対する絶対位置を正
しく知るために、基準計数位置を定めることが好ましい
In such a digital scale device, it is preferable to determine a reference counting position in order to accurately know not only the relative movement amount of both scales but also their absolute position with respect to the movement axis.

基準計数位置が設定されれば、例えば測長器の零位置或
いは工作機械の座標原点と基準計数位置とを合せて、基
準計数位置からのパルスを計数す−ることにより、絶対
測長或いは座標位置を絶対値で求めることが可能となる
Once the reference counting position is set, absolute length measurement or coordinates can be obtained by, for example, aligning the zero position of the length measuring device or the coordinate origin of the machine tool with the reference counting position and counting the pulses from the reference counting position. It becomes possible to determine the position as an absolute value.

従来のデジタルスケール装置においては、メインスケー
ルに測長スリット列とは別個の列に基準スリットを設け
ることにより、前述した基準計数位置を設定していた。
In the conventional digital scale device, the reference counting position described above is set by providing a reference slit in a main scale in a row separate from the length measurement slit row.

第1図には従来の光電型デジタルスケール装置が示され
ている。
FIG. 1 shows a conventional photoelectric digital scale device.

メインスケール10とインデックススケール12とは相
対移動可能に近接配置され、一方が固定部にそして他方
が工作機械或いは3次元測長機の移動部その他の測定プ
ローブに固定され、相対移動量が電気信号として検出さ
れる。
The main scale 10 and the index scale 12 are arranged close to each other so as to be relatively movable, and one is fixed to a fixed part and the other is fixed to a moving part of a machine tool or three-dimensional length measuring machine or other measurement probe, and the amount of relative movement is determined by an electric signal. Detected as .

メインスケール10には複数の整列配置された測長スリ
ットからなる測長スリット列14が設けられ、インデッ
クススケール12には測長スリット列14と対応する2
個の測長ゲートスリット16,18が設けられている。
The main scale 10 is provided with a length measurement slit row 14 consisting of a plurality of length measurement slits arranged in an array, and the index scale 12 is provided with two length measurement slit rows 14 corresponding to the length measurement slit row 14.
length measurement gate slits 16 and 18 are provided.

測長ゲートスリット16と18とは互いにそのスリット
配置にずれが設けられ、例えばスリットピッチの1/4
のずれを有し、この結果、図示していない光電変換装置
からの検出出力は各測長ゲートスリット16.18に対
して例えば90度の位相差を有す−る信号として検出さ
れる。
The length measurement gate slits 16 and 18 are provided with a slit arrangement offset from each other, for example, by 1/4 of the slit pitch.
As a result, the detection output from the photoelectric conversion device (not shown) is detected as a signal having a phase difference of, for example, 90 degrees with respect to each length measurement gate slit 16, 18.

従来のデジタルスケール装置では、メインスケール10
の測長スリット列は有効測定長として定められる長さを
有し、この測定長間には均一な測長スリットが連続して
設けられている。
In the conventional digital scale device, the main scale 10
The length measurement slit row has a length determined as an effective measurement length, and uniform length measurement slits are continuously provided between the measurement lengths.

この様なデジタルスケールの基準位置を定めるため、メ
インスケール10には測長スリット列14と隣接する位
置に基準スリット部20が設けられ、これに対応して、
インデックススケール12にも前述した測長ゲートスリ
ットと隣接して基準ゲートスリット22が設けられてい
る。
In order to determine the reference position of such a digital scale, the main scale 10 is provided with a reference slit section 20 at a position adjacent to the length measurement slit row 14.
The index scale 12 is also provided with a reference gate slit 22 adjacent to the aforementioned length measurement gate slit.

従って、インデックススケール12の基準ゲートスリッ
ト22がメインスケール10の基準スリット部20と重
ね合せられたとき、図示していない基準信号発生用光電
変換装置からは基準信号が検出され、デジタルスケール
装置の基準位置が求められる。
Therefore, when the reference gate slit 22 of the index scale 12 is overlapped with the reference slit portion 20 of the main scale 10, a reference signal is detected from the reference signal generation photoelectric conversion device (not shown), and the reference signal of the digital scale device is detected. location is required.

前述した従来のデジタルスケール装置では、メインスケ
ールに測長スリット列と隣接す−る他の列に基準スリッ
ト部を設けなければならず、スケール幅が増加すると共
に加工が複雑となる等種々の欠点を有していた。
In the conventional digital scale device described above, it is necessary to provide a reference slit section on the main scale in another row adjacent to the length measurement slit row, which has various disadvantages such as increasing the scale width and complicating processing. It had

本発明は上記従来の課題に鑑み威されたものであり、そ
の目的は極めて簡単な構造でスケールの基準位置を検出
することの出来る改良されたデジタルスケール装置を提
供することにある。
The present invention has been developed in view of the above-mentioned conventional problems, and its object is to provide an improved digital scale device that can detect the reference position of a scale with an extremely simple structure.

上記目的を達成するために、本発明は、光電型デジタル
スケール装置においては、測長スリット列の一部に僅か
なスリット欠落部があっても実用上充分な測長信号を得
ることが出来るという点に着目し、メインスケールの測
長スリット列中に基準位置検出部を混合配列したことを
特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is capable of obtaining a practically sufficient length measurement signal even if there is a slight slit missing part in a part of the length measurement slit row in a photoelectric digital scale device. The present invention is characterized by a mixed arrangement of reference position detection sections in the length measurement slit row of the main scale.

本発明における基準位置検出部は測長スリットピッチよ
り大きなスリット幅を有する基準スリット即ち測長スリ
ット用光遮断部が整数分欠落した幅広スリットから構成
されても良く、また、測長スリットとは異なるスリット
ピッチを有する複数のスリットから戒る基準スリット群
から構成しても良い。
The reference position detection section in the present invention may be composed of a reference slit having a slit width larger than the length measurement slit pitch, that is, a wide slit in which an integer number of light blocking parts for the length measurement slit are missing, and may be different from the length measurement slit. The reference slit group may be composed of a plurality of slits having a slit pitch.

本発明によれば、基準位置検出部が測長スリット列中に
配置されるので、メインスケール自体の幅を小さくする
ことが出来、またスリットの加工作業も極めて容易にな
る等種々の利点を有する。
According to the present invention, since the reference position detection section is arranged in the length measurement slit row, the width of the main scale itself can be reduced, and the slit processing work is also extremely easy, and has various advantages. .

以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第2,3図には本発明に係るデジタルスケール装置の好
適な実施例が示されている。
2 and 3 show preferred embodiments of the digital scale device according to the present invention.

ガラス製のメインスケール30の一側表面には複数の整
列配置された測長スリットからなる測長スリット列32
が設けられている。
On one side surface of the main scale 30 made of glass, there is a length measurement slit row 32 consisting of a plurality of length measurement slits arranged in alignment.
is provided.

メインスケール30にはインデックスケール34が隣接
配置され、周知の様に、インデックススケール34とメ
インスケール30とが相対移動するときにその移動量が
光電変換される。
An index scale 34 is arranged adjacent to the main scale 30, and as is well known, when the index scale 34 and the main scale 30 move relative to each other, the amount of movement is photoelectrically converted.

インデックススケール34の側表面には位相の異なる2
個の測長ゲートスリット36及び38が設けられている
On the side surface of the index scale 34, there are two scales with different phases.
Measurement gate slits 36 and 38 are provided.

本実施例において、測長スリット列32の一部には、少
なくとも1個以上の測長スリット用光遮断部が欠落した
広いスリット幅を有する基準スリットからなる基準位置
検出部40が形成されている。
In this embodiment, a reference position detection section 40 is formed in a part of the length measurement slit row 32, and is formed of a reference slit having a wide slit width and in which at least one light blocking section for the length measurement slit is missing. .

なお、該基準位置検出部40は、測長ゲートスリット群
の幅よりも狭い幅となるよう形成されている。
Note that the reference position detection section 40 is formed to have a width narrower than the width of the length measurement gate slit group.

一方、インデックススケール34にもメインスケールの
基準位置検出部40に対応する基準ゲートスリット42
が設けられ、図示した実施例においては、基準ゲートス
リット42は基準位置検出部40とほぼ同一のスリット
幅に形成されている。
On the other hand, the index scale 34 also has a reference gate slit 42 corresponding to the reference position detection section 40 of the main scale.
In the illustrated embodiment, the reference gate slit 42 is formed to have approximately the same slit width as the reference position detection section 40.

第3図から明らかな様に、メインスケール30の側方に
は測長ゲートスリツ)36.38に対応する発光器44
.46及び基準ゲートスリット42に対応する発光器4
8が設けられ、またインデックススケール34の側方に
は測長ゲートスリット36.38と対応する受光器50
.52及び基準ゲートスリット42に対応する受光器5
4が設けられている。
As is clear from FIG. 3, on the side of the main scale 30 there is a light emitter 44 corresponding to the length measurement gate slit (36.38).
.. 46 and the light emitter 4 corresponding to the reference gate slit 42
8 is provided, and on the side of the index scale 34, a light receiver 50 corresponding to the length measurement gate slit 36, 38 is provided.
.. 52 and the light receiver 5 corresponding to the reference gate slit 42
4 is provided.

これらの発光器44,46.48及び受光器50,52
.54はインデックススケール34と同一基板に固定さ
れ、44,46,50゜52はインデックススケール3
4と共に相対移動する測長光電変換器を形威し、48.
54はインデックススケール34と共に相対移動する基
準光電変換器を形成している。
These light emitters 44, 46, 48 and light receivers 50, 52
.. 54 is fixed to the same board as the index scale 34, and 44, 46, 50° 52 are the index scale 3.
48.
54 forms a reference photoelectric converter that moves relative to the index scale 34.

このようにすることにより、本実施例の装置では、各光
電変換器がインデックススケール34と一体的に相対移
動することとなり、例えば基準ゲートスリット42に対
応して設けられた発光器48及び受光器50は、基準位
置検出部40及び基準ゲートスリット42を通過する光
量変化を正確に検出することができ、該光電変換器をイ
ンデックススケール34と別基板上に固定した場合に比
しその検出精度を向上することができる。
By doing so, in the device of this embodiment, each photoelectric converter moves integrally with the index scale 34, and for example, the light emitter 48 and light receiver provided corresponding to the reference gate slit 42 50 can accurately detect changes in the amount of light passing through the reference position detection section 40 and the reference gate slit 42, and has improved detection accuracy compared to the case where the photoelectric converter is fixed on a separate substrate from the index scale 34. can be improved.

第4図には第2図の実施例における各スリットの相対的
な配置が示されている。
FIG. 4 shows the relative arrangement of the slits in the embodiment of FIG. 2.

メインスケール30の測長スリット32は等間隔に整列
配置された光遮断部32aにて区分された測長スリット
32bから戒り、スリットピッチがPで示されている。
The length measurement slits 32 of the main scale 30 are separated from the length measurement slits 32b separated by light blocking portions 32a arranged at equal intervals, and the slit pitch is indicated by P.

図示した実施例において、光遮断部32a及び測長スリ
ット32bはそれぞれ10ミクロンの同一幅に設定され
、この幅がP/2で示されている。
In the illustrated embodiment, the light blocking portion 32a and the length measuring slit 32b are each set to have the same width of 10 microns, and this width is indicated by P/2.

測長スリット列中に設けられた基準位置検出部40はn
個の測長スリット用光遮断部が欠落した広いスリット幅
np+P/2を有している。
The reference position detection unit 40 provided in the length measurement slit row is n
The slit has a wide slit width np+P/2 in which the length measuring slit light blocking portions are missing.

図示した実施例においては、光遮断部32aがマスキン
グ蒸着手法により形成されているので、測長スリット列
の所望位置にn個の光遮断部だけ蒸着作用を行なわない
ことにより極めて容易に基準位置検出部40を形成する
ことが出来る。
In the illustrated embodiment, the light blocking portions 32a are formed by a masking vapor deposition method, so that the reference position can be detected very easily by not performing vapor deposition on only n light blocking portions at desired positions of the length measurement slit array. 40 can be formed.

nは光遮断部の欠落数を示す正の整数であり、図示した
実施例においてはnが7に選択されている。
n is a positive integer indicating the number of missing light blocking portions, and in the illustrated embodiment n is selected to be seven.

測長ゲートスリット36は光遮断部36aにて区分され
たスリット36bからなり、それらの幅は測長スリット
列32と同様にP/2即ち10ミクロンに設定されてい
る。
The length measurement gate slit 36 consists of slits 36b divided by light blocking parts 36a, and the width thereof is set to P/2, that is, 10 microns, similarly to the length measurement slit row 32.

同様に測長ゲートスリット38も光遮断部38aにて区
分された複数のスリット38bから成り、それらの幅も
測長スリット32と同様にP/2即ち10ミクロンに設
定されている。
Similarly, the length measurement gate slit 38 is made up of a plurality of slits 38b separated by a light blocking section 38a, and the width thereof is also set to P/2, that is, 10 microns, similarly to the length measurement slit 32.

周知の様に、両測長ゲートスリット36゜38はその設
置位相が変位して設けられ、第4図において、測長ゲー
トスリット36が測長スリット32と重ね合せ一致され
た状態で、他方の測長ゲートスリット38はP/4即ち
5ミクロンだけ変位した位置に設けられる。
As is well known, both length measurement gate slits 36 and 38 are provided with their installation phases displaced, and in FIG. The length measurement gate slit 38 is provided at a position displaced by P/4, that is, 5 microns.

この変位により、後述する様に、両測長ゲートスリツ)
36.38からは位相の異なる2種類の電気信号を得る
ことが出来、これらの両信号を組み合せることによりス
リットピッチPよりも細かい測長精度を得ることが出来
る。
Due to this displacement, as described later, both length measurement gate slits)
From 36.38, two types of electrical signals with different phases can be obtained, and by combining these two signals, it is possible to obtain a length measurement accuracy finer than the slit pitch P.

両測長ゲートスリット36.38はそれぞれmP+P/
2なるゲート幅を有し、即ち、このゲート幅中にm個の
スリットを有する。
Both length measurement gate slits 36 and 38 are respectively mP+P/
It has a gate width of 2, that is, it has m slits in this gate width.

図示した実施例においては、mは70に設定されている
In the illustrated example, m is set to 70.

インデックススケール34に設けられた基準ゲートスリ
ット42は、第4図から明らかな様に、メインスケール
30の基準位置検出部40と同−幅即ちnP+P/2な
るスリット幅を有する比較的広い開口部からなる。
As is clear from FIG. 4, the reference gate slit 42 provided in the index scale 34 is opened from a relatively wide opening having the same width as the reference position detection section 40 of the main scale 30, that is, nP+P/2. Become.

本発明に係るデジタルスケール装置は、以上の様にメイ
ンスケールに測長用のスリット列と基準位置検出用の検
出部とが同一列に混合配列されており、この様な混合配
列から測長信号及び基準位置検出信号を取り出す作用を
以下に第5図の波形図を参照しながら説明する。
As described above, in the digital scale device according to the present invention, the slit row for length measurement and the detection section for detecting the reference position are mixedly arranged in the same row on the main scale, and the length measurement signal is obtained from such a mixed arrangement. The operation of extracting the reference position detection signal and the reference position detection signal will be explained below with reference to the waveform diagram of FIG.

第5図の実線100は発光器44から測長スリット32
b及び測長ゲートスリット36bを通過して受光器50
にて検出される測長信号が示され、同様に鎖線102は
発光器46から測長スリット32b及び測長ゲートスリ
ット38bを通過して受光器52にて検出される信号波
形が示されている。
A solid line 100 in FIG.
b and the light receiver 50 after passing through the length measurement gate slit 36b.
Similarly, the chain line 102 shows the signal waveform detected by the light receiver 52 after passing through the length measurement slit 32b and the length measurement gate slit 38b from the light emitter 46. .

これらの信号周期はメインスケール30とインデックス
スケール34との相対移動速度により定まり、はぼサイ
ンカーブで示され、両信号100゜102は90度の位
相差を有することが理解される。
It is understood that these signal periods are determined by the relative moving speeds of the main scale 30 and the index scale 34 and are represented by a sine curve, and that both signals 100° 102 have a phase difference of 90°.

従って、これらの両信号100,102を周知の信号分
割回路に供給することにより、スリットピッチPよりも
細かい測長精度を得ることが可能である。
Therefore, by supplying both of these signals 100 and 102 to a known signal dividing circuit, it is possible to obtain a length measurement accuracy finer than the slit pitch P.

第4図から明らかな様に、測長スリット列及び測長ゲー
トスリットはそれらの光遮断部幅及びスリット幅が同一
幅に設定されているので、各測長ゲートスリツ)36.
38の光遮断部36a。
As is clear from FIG. 4, the width of the light blocking part and the slit width of the length measurement slit array and the length measurement gate slit are set to be the same width, so each length measurement gate slit) 36.
38 light blocking portion 36a.

38aが測長スリット32bと重ね合せ一致された状態
では、各発光器44.46からの照射光は完全に遮断さ
れ受光器50.52からは電気信号が出力されず、第5
図の零ポルト状態となる。
38a and the measuring slit 32b, the irradiation light from each light emitter 44.46 is completely blocked and no electrical signal is output from the light receiver 50.52.
This results in the zero port state shown in the figure.

これに対して、各測長ゲートスリット36b。On the other hand, each length measurement gate slit 36b.

38bが測長スリット32bと重ね合せ一致した状態で
は各受光器50.52には最大光量が入射され、最大信
号出力■ボルトを得ることが出来る。
When the length measuring slit 38b and the measuring slit 32b overlap each other, the maximum amount of light is incident on each of the light receivers 50 and 52, and a maximum signal output of 2 volts can be obtained.

第5図の波形200は測長ゲートスリット36にメイン
スケール30の基準位置検出部40が侵入したときの受
光器50の出力が示され、光遮断部が欠落している基準
位置検出部40の侵入により、受光器50へは通常の場
合よりも多い光量が入射され、この結果全体の出力レベ
ルが上昇する。
A waveform 200 in FIG. 5 shows the output of the light receiver 50 when the reference position detection section 40 of the main scale 30 enters the length measurement gate slit 36, and shows the output of the light receiver 50 when the reference position detection section 40 of the main scale 30 enters the length measurement gate slit 36. Due to the intrusion, a larger amount of light is incident on the light receiver 50 than in the normal case, and as a result, the overall output level increases.

しかしながら、本発明においては基準ゲートスリットの
スリット数mが基準位置検出部40の光透断部欠落数n
に対して10倍の大きさを有するので、光遮断部の欠落
による出力電圧変化はほぼ10%以内に抑制される。
However, in the present invention, the number m of slits of the reference gate slit is equal to the number n of missing light-transmitting parts of the reference position detection section 40.
10 times the size of the light shielding part, the output voltage change due to the omission of the light blocking part is suppressed to within approximately 10%.

即ち、出力波形の最低値はo、ivにて、そして最高値
は1.IVで示される。
That is, the lowest value of the output waveform is at o and iv, and the highest value is at 1. Indicated by IV.

従って、この様な僅かな電圧レベル変動は信号処理回路
によりA−D変換する際、極めて容易に均一化すること
が出来、従来の基準位置検出部のない測長スリット列か
ら得られる信号と同一のデジタル検出信号を得ることが
出来る。
Therefore, such slight voltage level fluctuations can be very easily equalized during A-D conversion by a signal processing circuit, and the signal is the same as that obtained from a conventional length measurement slit array without a reference position detection section. digital detection signals can be obtained.

以上の様にして、測長スリット及び基準位置検出部の混
在しているスリット列から測長信号のみを取り出すこと
が可能である。
In the manner described above, it is possible to extract only the length measurement signal from the slit row in which the length measurement slits and the reference position detection sections coexist.

一方、第5図の波形300は発光器48から測長スリッ
ト32b及び基準ゲートスリット42を通過した入射光
により受光器54から検出される基準位置検出信号が示
され、基準ゲートスリット42が基準位置検出部40と
対面していない状態ではVなるほぼ一定の出力レベルを
維持する。
On the other hand, a waveform 300 in FIG. 5 shows a reference position detection signal detected from the light receiver 54 by the incident light from the light emitter 48 that has passed through the length measurement slit 32b and the reference gate slit 42, and the reference gate slit 42 is at the reference position. When not facing the detection unit 40, a substantially constant output level of V is maintained.

そして、基準位置検出部40が基準ゲートスリット42
に侵入するときには、受光器54からは信号300aで
示される基準位置信号を出力し、そのピーク値は2vの
値となる。
Then, the reference position detection section 40 detects the reference gate slit 42.
When the light enters the target, the light receiver 54 outputs a reference position signal indicated by a signal 300a, and its peak value becomes 2V.

即ち、基準ケートスリット42が通常の測長スリット列
と対面している状態では、(n+1)個のスリットから
の入射光が受光器54へ入射されるが、基準位置検出部
40が基準ゲートスリット42へ侵入するに従い光遮断
部の欠落した数に比例する光量が受光器54に入射され
、最大(2n+1)に対応する照射光が受光器54へ入
射され、はぼ2倍の出力電圧を得ることが出来る。
That is, in a state where the reference gate slit 42 faces the normal length measurement slit row, incident light from (n+1) slits enters the light receiver 54, but the reference position detection unit 40 42, the amount of light proportional to the number of missing light blocking parts is incident on the light receiver 54, and the irradiation light corresponding to the maximum (2n+1) is incident on the light receiver 54, obtaining an output voltage that is approximately twice as large. I can do it.

従って、周知の比較回路により基準電圧■。Therefore, the reference voltage ■ is determined by a well-known comparator circuit.

と比較することにより基準位置検出信号を検出すること
が出来る。
The reference position detection signal can be detected by comparing with the reference position detection signal.

以上の様にして、受光器50.52からは測長信号が得
られ、また受光器54からは基準位置検出信号を得るこ
とが出来る。
As described above, the length measurement signal can be obtained from the light receivers 50 and 52, and the reference position detection signal can be obtained from the light receiver 54.

実施例においては、n対mの比を1対10に設定してい
るが、信号処理回路の特性に応じて任意の比率を設定す
ることが可能である。
In the embodiment, the ratio of n to m is set to 1 to 10, but any ratio can be set depending on the characteristics of the signal processing circuit.

また、n及′びmの値自体も任意に設定することが出来
、例えば、nの値を「1」即ち基準位置検出部40にお
ける光透断部欠落数を1個に設定することも可能である
Furthermore, the values of n and m can be set arbitrarily; for example, the value of n can be set to "1", that is, the number of missing light-transmitting parts in the reference position detection section 40 can be set to one. It is.

nの値が増加するに従い、受光器54への入射光が増加
し検出作用が容易になることは明らかである。
It is clear that as the value of n increases, the amount of light incident on the photodetector 54 increases and the detection operation becomes easier.

なお、本発明の装置では、メインスケール10又はイン
デックススール12の一方を固定側とし他方を可動側と
し互いに相対移動可能に形成すればよいが、本実施例に
おいては、インデックススケール12を可動側としメイ
ンスケール10を固定側としている。
In addition, in the apparatus of the present invention, one of the main scale 10 and the index scale 12 may be formed as a fixed side and the other as a movable side so that they can move relative to each other. However, in this embodiment, the index scale 12 is set as a movable side. The main scale 10 is on the fixed side.

このようにすることにより、スライダーの幅を小さくす
ることができ、その結果摺動抵抗が減少しスライダー移
動方向反転時の戻り誤差を小さくすることが可能となる
By doing so, the width of the slider can be reduced, and as a result, the sliding resistance is reduced, and the return error when the slider movement direction is reversed can be reduced.

更に、このようにインデックススケールを可動側としメ
インスケール10を固定側とすることにより、メインス
ケール10上に形成された基準位置検出部40は位置変
動せず、該基準位置検出部40の位置ぶれ等に起因する
誤差の発生を防止することが可能となる。
Furthermore, by setting the index scale on the movable side and the main scale 10 on the fixed side, the position of the reference position detection section 40 formed on the main scale 10 does not fluctuate, and the positional fluctuation of the reference position detection section 40 is prevented. It is possible to prevent errors caused by such factors.

第6図には本発明に係るデジタルスケール装置の他の実
施例が示され、第2図の実施例と同一部材には同一符号
を付して説明を省略する。
FIG. 6 shows another embodiment of the digital scale device according to the present invention, and the same members as those in the embodiment of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

この実施例においては、インデックススケール34に2
個づつの測長ゲートスリツl−36A。
In this embodiment, the index scale 34 has two
Individual length measurement gate slit l-36A.

36B及び38A、38Bが設けられていることを特徴
とする。
36B, 38A, and 38B are provided.

各測長ゲートスリット36A。36B、38A、38B
のスリット長W2はメインスケール30の測長スリット
32の長さWlのほぼ半分以下に設定され、測長ゲート
スリット36Aと38Bがスリットの長さ方向に整列さ
れ、同様に、測長ゲートスリツl−38Aと36Bとが
スリットの長さ方向に整列されている。
Each length measurement gate slit 36A. 36B, 38A, 38B
The slit length W2 of the main scale 30 is set to approximately half the length Wl of the length measurement slit 32, and the length measurement gate slits 36A and 38B are aligned in the length direction of the slits. 38A and 36B are aligned in the length direction of the slit.

図示していないが、4個の測長ゲートスリツl−36A
Although not shown, four length measuring gate slits l-36A
.

36B、38A、38Bにはそれぞれ発受光器が対応設
置され、測長ゲートスリツt−36Aと36Bに対応す
る受光器の出力信号は図示していない処理回路により差
演算され、同様に測長ゲートスリット38A、38Bの
出力信号も差演算される。
36B, 38A, and 38B are respectively installed with corresponding light emitting/receiving devices, and the output signals of the light receiving devices corresponding to the length measurement gate slits t-36A and 36B are subjected to difference calculation by a processing circuit (not shown). The output signals of 38A and 38B are also subjected to a difference calculation.

従って、メインスケール30の測長スリット32の各ス
リット間に生じるスリット幅誤差或いはスリット長に沿
った幅誤差から検出信号に変動が生じることを前述した
出力信号の差演算により除去することが出来る。
Therefore, fluctuations in the detection signal caused by the slit width error between the slits of the length measurement slits 32 of the main scale 30 or the width error along the slit length can be eliminated by the above-described difference calculation of the output signals.

第6図の実施例において基準ゲートスリット42は測長
スリット32の長さWlとほぼ同一のスリット長を有し
、前述した各測長ゲートスリットから得られる出力信号
に対して受光量の増加により比較的大きな出力信号を得
ることが出来、基準位置検出信号の出力電圧レベルを測
長信号と同程度とすることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 6, the reference gate slit 42 has a slit length that is almost the same as the length Wl of the length measurement slit 32, and the amount of light received increases with respect to the output signal obtained from each of the length measurement gate slits described above. A relatively large output signal can be obtained, and the output voltage level of the reference position detection signal can be made comparable to that of the length measurement signal.

第7図には本発明に係るデジタルスケール装置の更に他
の実施例が示され、メインスケールのスリット列32中
には不規則なスリット幅を有する複数のスリットが不規
則間隔で設けられている基準位置検出部40を有する。
FIG. 7 shows still another embodiment of the digital scale device according to the present invention, in which a plurality of slits having irregular slit widths are provided at irregular intervals in the slit row 32 of the main scale. It has a reference position detection section 40.

図示していないがインデックスケールの基準ゲートスリ
ットも基準位置検出部40と同一のスリット配置を有し
、この結果、基準位置検出信号は第8図の波形300a
で示される様に、基準スリット40と基準ゲートスリッ
トとが一致したときに尖鋭な出力波形を示す。
Although not shown, the reference gate slit of the index scale also has the same slit arrangement as the reference position detection section 40, and as a result, the reference position detection signal has the waveform 300a in FIG.
As shown, when the reference slit 40 and the reference gate slit match, a sharp output waveform is shown.

なお、本発明の装置は、測長スリット、測長ゲートスリ
ット及び基準ゲートスリットを同一のスリットピッチと
し、基準位置検出部を測長スリットの光遮断部を欠落し
た広幅の光透過スリットとすることも可能である。
In addition, in the device of the present invention, the length measurement slit, the length measurement gate slit, and the reference gate slit have the same slit pitch, and the reference position detection section is a wide light transmission slit in which the light blocking part of the length measurement slit is omitted. is also possible.

また、基準位置検出部を2枚のメインスケールのつなぎ
目に配置することによって、長大スケールの製作を容易
にし得る。
Further, by arranging the reference position detection section at the joint between two main scales, it is possible to easily manufacture a long scale.

以上説明した様に、本発明によれば、メインスケールの
測長スリット列に基準スリットを混在させることが出来
、従来の二列配置に比較してその製造工程が極めて容易
となる利点を有する。
As explained above, according to the present invention, reference slits can be mixed in the length measurement slit row of the main scale, and the manufacturing process is extremely easy compared to the conventional two-row arrangement.

図示した実施例においては、基準位置検出部は測長スリ
ット列中に1個だけ設けられているが、任意の測長間隔
ごとに複数の基準位置検出部を設けることも可能である
In the illustrated embodiment, only one reference position detection section is provided in the length measurement slit row, but it is also possible to provide a plurality of reference position detection sections for each arbitrary length measurement interval.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のデジタルスケール装置を示す正面図、第
2図は本発明に係るデジタルスケール装置の好適な実施
例を示す正面図、第3図は第2図のメインスケール及び
インデックススケールに隣接配置された光電変換器を示
す平面図、第4図は第2図のメインスケール及びインデ
ックススケールの各スリット配置を詳細に説明するため
の要部配置図、第5図は第2図の実施例における測長信
号及び基準位置検出信号を示す波形図、第6図は本発明
に係るデジタルスケール装置の好適な他の実施例を示す
正面図、第7図は本発明に係るデジタルスケール装置の
更に他の実施例を示すメインスケールのスリット配置図
、第8図は第7図の実施例における基準位置検出信号波
形図である。 30・・・・・・メインスケール、32・・・・・・測
長スリツト、34・・・・・・インデックススケール、
36,38・・・・・・測長ゲートスリット、40・・
・・・・基準位置検出部、42・・・・・・基準ゲート
スリット、44,46゜48・・・・・・発光器、50
,52,54・・・・・・受光器。
Fig. 1 is a front view showing a conventional digital scale device, Fig. 2 is a front view showing a preferred embodiment of the digital scale device according to the present invention, and Fig. 3 is adjacent to the main scale and index scale in Fig. 2. FIG. 4 is a plan view showing the arranged photoelectric converters, FIG. 4 is a main part layout diagram for explaining in detail the arrangement of each slit of the main scale and index scale in FIG. 2, and FIG. 5 is an example of the embodiment shown in FIG. 2. FIG. 6 is a front view showing another preferred embodiment of the digital scale device according to the present invention, and FIG. 7 is a waveform diagram showing another preferred embodiment of the digital scale device according to the present invention. FIG. 8 is a slit arrangement diagram of the main scale showing another embodiment, and FIG. 8 is a reference position detection signal waveform diagram in the embodiment of FIG. 30... Main scale, 32... Measuring slit, 34... Index scale,
36, 38... Length measurement gate slit, 40...
...Reference position detection section, 42... Reference gate slit, 44, 46° 48... Light emitter, 50
, 52, 54... Light receiver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の整列配置された測長スリットから成る測長ス
リット列を有するメインスケールと、測長スリットと重
ね合せ比較される一群の測長ゲートスリットを有しメイ
ンスケールと相対移動可能にメインスケールと隣接配置
されたインデックススケールと、両スケールの測長スリ
ット及び測長ゲートスリットを通過する光量変化を検出
する測長光電変換器と、を含むデジタルスケール装置に
おいて、前記メインスケールの測長スリット列中には、
前記測長ゲートスリット群の幅よりも狭幅に形成された
デジタルスケールの基準位置検出部が設けられ、前記イ
ンデックススケールには、メインスケールの基準位置検
出部に対応する基準ゲートスリットが設けられ、かつ基
準位置検出部及び基準ゲートスリットを通過する光量変
化を検出する基準光量変換器が設けられたことを特徴と
するデジタルスケール装置 2、特許請求の範囲1記載の装置において、基準位置検
出部は測長スリットの光遮断部が欠落した広幅の光透過
スリットから成り、インデックススケールの基準ゲート
スリットは少なくとも測長スリットピッチ以上のスリッ
ト幅を有することを特徴とするデジタルスケール装置。 3 特許請求の範囲1記載の装置において、基準位置検
出部は測長スリットとは異なるスリットピッチとされた
複数のスリットを含む基準スリット群から戒り、基準ゲ
ートスリットは基準スリット群と同一のスリットピッチ
を有する複数のスリットを含み形成されたことを特徴と
するデジタルスケール装置。 4 特許請求の範囲1記載の装置において、測長スリッ
ト、測長ゲートスリット及び基準ゲートスリットは同一
のスリットピッチとされ、基準位置検出部は、測長スリ
ットの光遮断部を欠落した広幅の光透過スリットから成
ることを特徴としたデジタルスケール装置。
[Scope of Claims] 1. A main scale having a length measurement slit row consisting of a plurality of length measurement slits arranged in an array, and a group of length measurement gate slits which are superimposed and compared with the length measurement slits, and which are relative to the main scale. A digital scale device including an index scale movably disposed adjacent to the main scale, and a length measurement photoelectric converter that detects a change in the amount of light passing through the length measurement slit and the length measurement gate slit of both scales. During the length measurement slit row,
A reference position detection section of a digital scale formed narrower than the width of the length measurement gate slit group is provided, and the index scale is provided with a reference gate slit corresponding to the reference position detection section of the main scale; A digital scale device 2, further comprising a reference position detection section and a reference light intensity converter for detecting a change in the amount of light passing through the reference gate slit. A digital scale device comprising a wide light transmitting slit in which a light blocking portion of the length measuring slit is missing, and a reference gate slit of an index scale having a slit width at least equal to or larger than the length measuring slit pitch. 3. In the device according to claim 1, the reference position detecting section is separated from a reference slit group including a plurality of slits having a slit pitch different from that of the length measurement slit, and the reference gate slit is a slit that is the same as the reference slit group. A digital scale device comprising a plurality of slits having a pitch. 4 In the device according to claim 1, the length measurement slit, the length measurement gate slit, and the reference gate slit have the same slit pitch, and the reference position detection section detects a wide light beam with the light blocking part of the length measurement slit missing. A digital scale device characterized by consisting of a transparent slit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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