JPS59225315A - 座標位置検出装置 - 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】 本発明は、座標位１覧検出装置、特にＸ−Ｙテーブルや
、工作機械の送り装置等の水平基盤上を移動する移動台
の座標を、移動台上に設置した加速度計を用いて検出す
る座標位置検出装置に関するものである。

従来、この種の装置に於ける座標系の検出には、エンコ
ーダ、リニアエンコーダ、マグネスケール、レーザ光等
を利用した装置等が用いられる。然し乍ら、エンコーダ
やマグネスケール等は、その検出精度に限界があり、更
に移動台の移動距離が長い場合、装置のコストが高くな
る。又、レーザ光を用いた装置は、検出精度は高いが、
そのコストも高いと云う欠点がある。

従って、本発明の主目的は、上記した従来装置の欠点を
一掃し、高精度且つ廉価な座標位置検出装置を提供せん
とするにある。

本発明による座標位置検出装置の要旨は、略々水平な平
面を有する基台上を移動する移動台の上記基台に対する
座標位置を検出する装置に於いて、上記移動台上に入力
軸を略々水平にして配置した加速度計と、該加速度計の
出力を時間に関して２回積分し上記基台に対する上記移
動台の座標位置検出出力信号を発生ずる第１及び第２の
積分装置と、比例→−積分要素°から成りその出力が上
記第１の積分装置に人力されるバイアス修正型番、上記
第１の積分装置の出力側と上記バイアス修正器の入力側
との間に挿入され上記移動台の移動又は停止命令信号に
より切換られる第１のリレー要素と、上記第１の積分装
置の出力側と上記第２の積分装置の入力側との間に挿入
され上記移動台の移動又は停止命令信号により切換られ
る第２のリレー要素とより成り、上記移動又は停止命令
信号により、−」二輪第１のリレー要素は上記第１の積
分装置の出力端を上記バイアス修正器の入力端に接続す
ると共に、上記第２のリレー要素は上記第１の積分装置
の出力端と一ヒ記第２の積分装置の入力端との接続を開
放し、該第２の積分装置の出力値をその直前の値にホー
ルドするようになしたことに在る。

以下、図面を参照して、」二連した要旨を有する本発明
の詳細な説明しよう。

第１図は、本発明による座標位置検出装置の一例を、ｘ
−ｙステージに適用した場合を示す斜視図である。同図
に於て、（１）は基盤で、この基盤（１）上に、水平案
内面（２′）を上方に有する、例えばＸ−軸方向に伸び
るＸ−基台（２）を取り付ける。（３）はＸ−移動台で
、ごれは、Ｘ−基台（２）の案内面（２′）に沿ってＸ
−軸方向に移動し得る如く、案内面（２′）と嵌合して
いる。Ｘ−移動台（３）上に、Ｙ−基台（４）を取り付
ける。このＹ−基台（４）は、Ｘ−軸と直行するＹ−軸
方向に伸び、その上面は水平案内面（４′）となってい
る。Ｙ−基台（４）の案内面（４′）に、Ｙ−移動台（
５）を嵌合させ、Ｙ−軸方向に移動し得るようになす。

図に示す如く、Ｘ−及びＹ−基台（２）及び（４）ば、
夫々Ｘ−及びＹ−軸方向に伸びるスリン）（２”）及び
（４”）を有し、それ等の内部に、Ｘ−及びＹ−軸方向
に伸びる送りネジ（６）及び（７）が、回転し得るよう
に支持されている。これ等送りネジ（６）及び（７）ば
、モーフの如き駆動装置（８）及び（９）により、夫々
回転される。図示せずも、Ｘ−及びＹ−移動台（３）及
び（５）は、夫々送りネジ（６）及び（７）と螺合する
ネジを有しているので、送りネジ（６）及び（７）が駆
動装置（８）及び（９）により回転されると、Ｘ−及び
Ｙ−移動台（３）及び（５）が、夫々Ｘ−及びＹ−軸方
向に移動し、結局、Ｙ−移動台（５）を、基盤（１）上
の所望の位置に移動させることができる。

１刃で、上述は、従来周知の構成であるが、本発明の座
標位置検出装置の一例は、第１図に示す如く、Ｙ−移動
台（５）上に取り付りたＸ−及びＹ−加速度計００）及
び（１１）を有する。この場合、ごれ等Ｘ−及びＹ−加
速度針ＱＯＩ及び（１１）の夫々の入力軸は、図に於て
矢印で示す如く、Ｘ−及びＹ−移動台（３）及び（５）
の移動方向、即ちＸ−及びＹ−軸方向と平行となるよう
に整合されている。

１ガで、本発明に於ては、その原理構成を示す第２図の
如く、Ｙ−移動台（５）上に、夫々の入力軸を、Ｘ−及
びＹ−移動台（３）及び（５）の移動方向、即ぢＸ−及
びＹ−軸方向に正しく整合したＸ−及びＹ−加速度計（
［０１及び（１１）の出力を、夫々Ｘ−及びＹ−速度積
分器（１２）及び（１３）とＸ−及びＹ−位置積分器（
１４）及び（１５）を通ずことにより、これ等出力を、
時間に関して２回積分し、Ｙ−移動台（５）の座標位置
検出信号Ｘ及びＹを得る。尚、こ値Ｘｏ、Ｙｏを、予じ
め、速度積分器（１２）。

（１３）及び位置積分器（１４）　、　　（１５）に供
給する必要がある。

然し乍ら、第２図に示す原理構成によれば、加速度針の
出力を２回積分して、移動台の位置を検出するため、加
速度針のバイアスや積分器のオフセントにより、検出出
力の誤差が、時間の経過と共に増大し、第２図の原理構
成そのま＼では、実用に供さない。

従って、本発明に於ては、上述の問題点を解決するため
に、バイアス修正器、リレー要素等を、第２図に示す原
理構成に付加する。

第３図は、本発明の一例のブロック線図で、２個の検出
系のうち、一方、即ぢＸ−軸検出系のめをボしているが
、Ｙ−軸検出系も同様であることは、勿論である。

第３図に示す如く、Ｘ−加速度計００）及びＸ−速度積
分器（１２）間に、加算器（１６）を挿入し、Ｘ−速度
積分器（１２）の出力側と加算器（１６）との間に、リ
レー要素（１７）及びバイアス修正器（１日）を直列に
挿入し、更に、Ｘ−速度積分器（１２）の出力側とＸ−
位置積分器（１４）との間に、リレー要素（１９）を挿
入する。

第３図に示す本発明の例は、第１図に示す移動台（５）
が移動命令信号により移動している間は、第２図に示す
原理構成と同様な機能を果すが、装置の起動時や、移動
台（５）の停止時に於ては、移動或は停止命令信号に応
じて、リレー要素（１７）及び（１９）を連動して制御
する。即ち、第３図に示す如く、リレー要素（１７）は
、バイアス修正器（１８）の入力端に接続された可動接
片（１７ａ　）　、Ｘ−速度積分器（１２）の出力側に
接続された固定接点（１７ｂ）及び開放接点（１７ｃ　
）を有し、他方のリレー要素（１９）は、Ｘ−速度積分
器（１２）の出力側に接続された可動接片（１９ａ　）
　、Ｘ−位置積分器（１４）の入力側に接続された固定
接点（１９ｂ）及び開放接点（１９ｃ）を有し、両リレ
ー要素（１７）及び（１９）の可動接片（１７ａ　）及
び（１９ａ）が、停止或は移動命令信号により連動して
切換られる。

例えば、上述の如く移動台（５）が移動している間は、
リレー要素（１７）の可動接片（１７ａ　）はその開放
接点（１７ｃ）に、又はリレー要素（１９）の可動接片
（１９ａ）はその固定接点（１９ｂ）に、夫々接続され
る（第３図の実線状態）。従って、この場合は、第３図
に示す本発明の例は、第２図に示す原理構成と同様に機
能する。

装置の起動又は移動台（５）の停止時には、その命令信
号により、リレー要素（１７）の可動接片（１７ａ）が
その固定接点（１７ｂ）に、リレー要素（１９）の可動
接片（１９ａ）がその開放接点（１９ｃ　）に、夫々切
換接続される（第３図に於て点線図示の状態）。

従っ゛で、Ｘ−位置積分器（１４）は、その出力を入力
開放直前の値にホールドする。移動台（５）の停止時に
於ては、Ｘ−速度積分器（１２）の出力は、本来セロの
筈であるが、Ｘ−加速度計００）のバイアス変化、或は
Ｘ−速度積分器（１２）自身のドリフト等によって、誤
差出力が、Ｘ−速度積分器（１２）より発生しているこ
とが考えられる。ところが、本発明に於ては、上述のよ
うに、移動台（５）の停止時に、Ｘ−速度積分器（１２
）の出力を、リレー要素（１７）を介し“ζ、比例→−
積分要素（比例定数に２゜積分要素の積分時間Ｔｚ）か
らなるバイアス修正器（１８）で処理し、加算器（１６
）を介して、Ｘ−速度積分器（１２）に負帰還している
ので、比例定数に２及び積分時間Ｔ１で決まる時定数に
よって、Ｘ−速度積分器（１２）よりの誤差出力は、減
衰していき、積分要素の存在により、最終的にはゼロに
収斂する。この状態では、Ｘ−加速度計００）のバイア
ス値及びＸ−速度積分器（１２）のドリフトは、バイア
ス修正器（１８）内の積分要素の出力値と等しい値とな
っている。一方、Ｘ−位置積分器（１４）への入力は、
リレー要素（１９）により遮断されているので、その出
力は、上述の如く、停止直前の値を保持している。

次に、移動命令が来ると、リレー要素（１７）及び（１
９）が、第３図に於て実線で示す状態に、自動的に切り
換えられ、装置は、第２図に示す原理構成と同様となる
が、この時、バイアス修正器（１８）によって、Ｘ−加
速度計００）のバイアス等は完全に修正され、Ｘ−速度
積分器（１２）の出力はゼロになっていると共に、Ｘ−
位置積分器（１４）の出力は、それ迄の運動を積分した
値にホールドされているので、Ｘ−位置積分器（１４）
は、以後、ボールドしている値を初期値として、次の位
置の積分を行う。

面、Ｘ−速度積分器（１２）の出力がゼロに収斂する前
に、次の移動命令が来た場合は、この出力をアースし、
ゼロにリセットすることは、可能である。

面、上述は、Ｘ−加速度計００）の出力処理系に就いＣ
であるが、Ｙ−加速度計（１１）の出力処理系も、同様
に構成し得ることば、明らかであろう。

以上述べた如く、本発明によっては、加速度計の出力を
２度積分して移動台の座標位置を検出する装置に於て、
移動台の停止時に、加速置割のバイアス及び速度積分器
のドリフトを自動的に補正するバイアス修正器を設ける
と共に、位置積分器を、移動台の停止命令信号によりホ
ールドすることにより、座標位置の検出積度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による座標位置検出装置の一例が通用さ
れているＸ−Ｙステージを示す斜視図、第２図は本発明
の原理構成を示すブロック線図、第３図は本発明の一例
のブロック線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 略々水平な平面を有する基台上を移動する移動台の上記
   基台に対する座標位置を検出する装置に於いて、上記移
   動台上に入力軸を略々水平にして配置した加速度計と、
   該加速度針の出力を時間に関して２回積分し上記基台に
   対する上記移動台の座標位置検出出力信号を発生する第
   １及び第２の積分装置と、比例＋積分要素から成りその
   出力が上記第１の積分装置に入力されるバイアス修正器
   と、上記第１の積分装置の出力側と上記バイアス修正器
   の入力側との間に挿入され上記移動台の移動又は停止命
   令信号により切換られるＮＳ１のリレー要素と、上記第
   １の積分装置の出力側と上記第２の積分装置の入力側と
   の間に挿入され上記移動台の移動又は停止命令信号によ
   り切換られる第２のリレー要素とより成り、」−記移動
   又は停止命令信号により、上記第１のり２し一要素は上
   記第１の積分装置の出力端を上記バイアス修正器の入力
   端に接続すると共に、上記第２のリレー要素は上記第１
   の積分装置の出力端と上記第２の積分装置の入力端との
   接続を開放し、該第２の積分装置の出力値をその直前の
   値にホールドするようになしたことを特徴とする座標位
   置検出装置。