JPS60144611A

JPS60144611A - 光電型変位検出装置

Info

Publication number: JPS60144611A
Application number: JP64284A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nagai; 長井　良
Original assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Mitsutoyo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1984-01-06
Filing date: 1984-01-06
Publication date: 1985-07-31
Also published as: JPH04203B2

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】［技術分野Ｊ本発明の光電型変位検出装置、特に相対移動１るスリッ
ト間に検出光を供給する発光器の光ωを電源電圧あるい
は回路の電圧降下にかかわらず、一定植に制御ｉり能な
安定した光電型変位検出装置の改良に関するものである
。

Ｌ従来技術Ｊデジタル表示可能なダイヤルゲージマイクロメータある
いは３次元測定機等の測長装置、レーザ光線を利用して
距離イの他の測定を行うレーザマイクあるいはＮＣＩＣ
機作のテーブル送り装置等としく台秤の充電型変位検出
装置が用いられており、測定精度に優れかつ耐久性のあ
る検出装置が実用化され（いる。

第１図にはこの種の変位検出装置の要部が示されＫ　Ａ
３す、ガラスあるいはステンレス薄板等からなるメイン
スケール１０にはその表面に複数の測長スリット１０ａ
及び絶対値スリット１０ｂが整列配置されており、この
メインスケール１０に沿っ−Ｃ所望の測長あるいは位置
検出作用が行われる。

前記メインスケ−ル１０の近傍にはインデックススケー
ル１２及び絶対値スケール１３が設番プられており、こ
のインデックススケール１２及び絶対値スケール１３に
は前記測長スリット１０ａ、絶対値スリット１０ｂと対
応したインデックススリット１２ａ、１２ｂ、１３ａが
設けられＴｕす、各スケール１０．１２．１３の相対移
動によってスリット移動量が電気的に検出され、この相
対移動信号に基づいて長さ測定あるいは位置検出作用が
達成される。

前記各スケール１０，１２．１３の相対移動を光電変換
するため、両スケール１０．１２．１３の近傍には発受
光器が設けられるが、図においＣは、透過型測定装置で
あるため、メインスケール１０側に発光器１４ａ、１４
ｂ、１４ｃが設けられ、またインデックススケール１２
側に受光器１６ａ、１６ｂそして絶対値スケール１３側
に受光器１６ｃが設けられ、これら発受光器１４．１６
は前記インデックススリット１２ａ、１２ｂ。

１３ａと対応した位置に配置される。周知のように、両
インデックススリット１２ａ１１２１）は々いに半ピツ
チ偏位した配置とされており、これにより（、両スケー
ル１０．１２を透過した光は−ｈがｓｉｎ波信号そして
他方がＣＯＳ波信号とし等検出され、これら位相の異な
る両信号によつ【所望の分割作用を行うことが可能とな
る。

まＩこ、前述した絶交・１値スケール１３はメインスケ
ール１０の表面に間欠的に設【プられた絶対値を指示す
る絶対値スリット１０ｂと協働してメインスケール１０
の移動位百を絶対値信号とし゛Ｃ出力ｉＪ能であり、絶
対値スケール１３がメインスケール１０のどの位置にあ
るかを知ることができる＝双子ようにして従来装置によ
れば、変位量の充電変換が（ｊわれ、次に、このように
し°（検出された相対移動変位信号は第２図に示される
回路によって必要な処理が施される。

６．第２図は変位検出装置が測長器に用いられた一例を
承し、各受光器１６の相対、移動変位信号はそれぞれ前
１増幅器１８ａ１°１．８．ｂ　、　１８ｃによって増
幅された後検出回路２０に供給される。検出回路２０は
波形整形回路２２及び、分割回路２４を含み、この分割
回路２４は周知のように、前記両ｓｉｎ波信号及びＣＯ
Ｓ波信錦を組合わせてスケール１０．１２のスリン１〜
幅より小さな測定ピッチへの分割が行われる。

前記検出回路２０の出力はカウンタ２６を介してデジタ
ル表示器２８に供給され、測定長のデジタル表示が行わ
れ、また必要に応じてプリンタ３０により測定長の記録
が行われる。

また、前述した３１１１の発光器１４ａ、１４ｂ、１４
Ｃはそれぞれ抵抗３２ａ　、３２ｈ　、３２ｃを介して
電源に接続されており、所望の発光作用が行われて・い
る。

前述した変位検出装置においで、発光器１４の光量は充
電変換部の特性に大きな影響を与え、このために、常に
安定した光量の発光作用が必要とされていた。従って、
従来装置においては、例えば第２図のような装置の場合
、各発光器１４と接続されている抵抗３２を微調整し、
各発光器１４の発光量を均一化するとともに、必要に応
じて前置増幅器１８の調整によっ゛で、各検出回路２０
へ供給される各検出信号の出力が初期調整されていた。

しかしながら、従来装置において、前記測定前に行われ
る初期調整によっても、電源電圧自体の変動が生じた場
合には、発光器が変化してしまい、しばしば検出１１ｒ
４にば４差が混入づるという欠点があった。

また、従来の検出装置としてＮＧ機械のテーブル送り制
御等においては、ＮＣ移動軸ごとに検出部を設け、これ
を固定側に設けた電源装置、操作スイッチあるいは表示
器等によって集中制御づる装置が一般的となっている。

第３図にはこの種のＮＧ制御装置の一例が示されており
、ＮＣ１１械のｘ、ｙｌｚのそれぞれに対して第１．２
図に示した光電型変位検出装置が設置されＣおり、各軸
方向の移動部位に発光器１４、受光器１６及び前置増幅
器１８が一体に可動側の筐体３２に組込まれ−（いる。

そして、固定側筺体３４には電源３６及び検出回路２０
そして各軸ごとの表示器３’８．４０．４２が設けられ
ている。

前記可動側の筺体３２にはＸ、Ｙ、７のそれぞれについ
て個別に設りられ、それぞれのＮＧ送り軸に対して装着
され、これら各可動側ＩＪｇ　ｆＡ　：３２とと固定側
筐体３４とはケーブル４４によって電気的に接続され、
このような分割型検出装置によれば、電源、操作スイッ
チ群及び表示部を固定側に共通設置することができ、装
置の小型化に奇勺するところが大である。

しかしながら、このような分割型検出装置においては、
前記固定側筐体３４可動動側筐体３２との間を接続づる
ケーブル４４の長さが各装置により異なり、更に、第３
図に示したごときＸ１Ｙ、Ｚのような複数種の可動側装
置を有覆る場合、各軸ごとにケーブル長が変化する事態
が発生し、このために、ケーブル４４内にお【）る電圧
降下によって、固定側での電圧が一定であっても実際の
各可動側に設けられている発光器の光ｍにばらつきが生
じるという問題があり、この結果、測定精度に無視でき
ない誤差が混入するという欠点があつた。双子説明した
ように、従来に８３いては、電源電圧の変動あるいは発
光器までの電圧降下によって必ずしも安定した供給電流
が得ることができず、特に複数の検出部に分割された検
出装置ではこのようなばらつぎが大きくなり、検出精度
に無視できない悪影響を与えるという問題があった。

従来の改良された装置として可動側のスライダユニツ１
〜に電圧検出器を設け、電源電圧を制御する装置市ある
いはスライダユニット内に別個の定電源装芦を設けるこ
とが提案されＣいるが、これらの改良によっても検出電
圧を導くためにケーブル及び電圧検出器その他の複雑な
Ｍ４造を新設する必要があり、更に、電圧検出及びｉＩ
ｌｊｍ線にノイズ混入が生じるという問題があった。ま
た個別の電源装置もスライダユニットの摺動特性に悪影
響を与え、また装置を大型化づる等積々の問題があった
。

また、前述した７ｉ１動側の複数の検出部の設置構造に
Ｊ３いては、固定側の電源電圧例えば５ボルトに対し、
ケーブル損失にて実際の可動側スライダユニッ１〜内電
圧は４〜６％低下し、この結果、発光器の光量も１０〜
１５％の低下を生じさせ、これに加えて前記固定側電源
電圧変動が上下５％あることを考慮するならば、発光光
量は２０％近く減少づる場合があり、これによって、測
長信号のＳＮ比は著しく劣化し、測定精度に大きな悪影
響を与えることが明らかである。

［発明の目的］本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、電源電圧の変動あるいはケー制御することが
でき、これによって、検出精度を高めることのできる改
良された光電型変位検出装置を提供することにある。

［発明の構成］上記目的を達成するために、本発明は、発光器自体に定
電流回路を接続し、この定電流回路は発光器に直列接続
されたトランジスタと抵抗を含む発光回路と、この発光
回路に並列接続されたシャン１ヘレギコレー夕を右づる
定電圧回路とからなり、前記シャントレギュレータの定
電圧作用によって１〜ランジスタから発光器に定□電流
供給を行うことを可能としたちのぐある。

［実施例１以下図面に曇づい−Ｃ本発明の好適な実施例を説明する
。

第４図には本発明に係る変位検出装備が適用されたＮＯ
機械用の３軸分割型装置を示し、第３図と同一部Ｈには
同一符号を付しＣ説明を省略する。

本発明におい−Ｃ特徴的なことは、発光器１４が定電流
回路によっでそめ発光電流の供給を受（〕ていることで
あり、この定電流回路は各発光器１４に１列接続された
トランジスタ４６ａ、４６ｂ。

４（’）Ｃおよび抵抗４８ａ　、４８ｂ　、４８ｃを含
み、固定側から供給された変動及び電圧降下を含む不安
定な電源がこの発光回路に供給される。

そしＣ１前記トランジスタ４６を含む定電流発光回路の
安定化作用を行うため、本発明においては、前記発光回
路に定電圧回路が接続され、この定電圧回路はシャント
レギュレータ５０を含む。

実施例に用いられているシャントレギュレータ５０はＴ
Ｉ社製Ｔ１４３１Ｇを用いており、その定電圧端Ｒに一
定電圧を出力する。−シャントレギュレータ５０はその
カソード入力端Ｋが抵抗５２を介して電源の正極にまた
アノード端Ａが負極に接続されている。

更に、本発明においては、前記シャンＩ−レギュレータ
５０の□カソード入力端Ｋが各トランジスタ４６のベー
スに接続されるとともに、前述した定電圧端Ｒがトラン
ジスタ４６のエミッタに接続されている。

本発明の構成は以上の説明から明らかであり、前述した
シャントレギュレータ５０の定電圧作用にて、発光器す
なわち発光ダイ□オード１４ｃに流れる供給電流ｉは抵
抗４８ｃの抵抗値をｒとし、シャントレギュレータ５０
の定電圧端Ｒのｆｆｆ　）」：をＶＲとすれば、ｒ＝ＶＲ／ｒとしてめられる。

従つ（、本発明のごとく、シャントレギュレータ５０を
用いた定電圧回答を定電流発光回路に接続することによ
り、ケーブル長の変動あるいは電源電圧自体の変動によ
ってもシャントレギュレータ５０はその定電圧端Ｒに一
定の電圧ＶＲを出力゛するので、これによつ−Ｃ１発光
用の供給電流ｉは常に一定鉤に保持されることとなる。

また、各１−ランジスタ４６の固有特性が温度変化等に
よって微小変動した場合においてもシャントレギュレー
タ５０はそのカソード入力、端Ｋが前記各変動に応じて
陰化するので、前記定電圧端Ｒの電／Ｉ　Ｖ　Ｒは一定
に保たれることが明らかであり、本実施例においては、
シャントレギュレータ５０のカソード入力端Ｋが各トラ
ンジスタ４６のベースにそれぞれ接続されているので、
定電圧端Ｒの基ＱＭ圧を単一の、ずなわち発光器１４ｃ
の発光回路のみに接続していても他の発光回路に対して
も、前記トランジスタ４６ａ１°４６ｂのベース入力か
ら所望の定電流制御が与えられ、全発光器１４に共通の
一定電流を得ることが可能となる。

もちろん、本発明において、前記シャントレギュレータ
５０を各発光器１４ａ　、１４ｂ　、１４ｃの発光回路
ごとに設４することも可能である。

実際の回路構成の際には、前記トランジスタ４６ａ　、
４６１ｓ　１．４６Ｃはほぼ同特性のものを選定するこ
とが好適であり、また抵抗４８ａ、４８ｂ１４８Ｃの抵
抗値はそれぞれ初期調整されて同一値に設定される。

以上のように、本発明によれば、シャン１−レギュレー
タを含む定電圧回路を用いて発光器の供、給電法が制御
されており、電源電圧の変動、ケーブル長の変動その他
の電圧変動要因に対しても常、に安定した発光量を得る
ことが可能となり、良好な検出Ｍｆ！Ｋが達成される。

また、第４図に示すごとく、前記シャントレギュレータ
を含む定電・迂回路を移動側スライダユニットの筺体３
２内に組込むことにより、各発光器近傍において定電流
を供給することができ、特に固・足側と可動側とが、離
れた検出装置に極めて好適である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、電源電圧その他
の変動要因に基づく発光器への供給電流変動を２除去し
、極めて安定した検出作用を達成できる利点を荷重る。

特に、可動側と固定側とを別個に分離しケーブルにて両
者間を接続する検出装置においては、ケーブル長にかか
わらず発光量を一定とＪることができるので、ケーブル
の交換が容易であり、また多軸スライダユニツ１−を有
する装置にｄ３いＣも各軸間で発光量及び検出精度にば
らつきが生じることなく、また各軸ごとの調整も不要と
り−るなと極めて多くの効果を秦づるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な光電型変位検出装置にお【プるスライ
タ部の要部斜視図、第２図は第１図に好適な処理回路のブロック図、第３図
は従来のＮＧ機械用検出装置の一例を示す固定側と稼働
側とが１分離された検出装置の一例を示す説明図、第４図はＮＧ機械に用いられた本発明に係る変位検出装
置の好適な実施例を示す説明図である。１０　・・・　メインスケール、１２　・・・　インデックススケール、１３　・・・　
絶対値スケール、１４　・・・　発光器、１６　・・・　受光器、１８　・・・　前置増幅器、２０　・・・　検出回路、３２　・・・　移動側筐体、３４　・・・　可動側筐体、３６　・・・　電源、４４　・・・　ケーブル、４６　・・・　トランジスタ、４８　・・・　抵抗、５０　・・・　シャントレギュレータ、Ｋ　・・・　カ
ソード入力端、Ｒ・・・　定電圧端。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）整列配量された測長スリットを有するメインスク
ールと、前記測長スリットと対応したインデックススリ
ットを有するインデックススケールと、前記両スケール
に向って検出光を照射する発光器と、両スケールの透過
光又は反射光を受光する受光器と、前記受光器出力に基
づいて両スケールの相対移動変位信号を出力する検出回
路と、を含む光電型変位検出装置において、前記発光器
がトランジスタ及び抵抗を介して電源に接続され発光回
路を形成し、また、前記発光回路にはシャントレギュレ
ータからなる定電圧回路が接続されており、前記シャン
トレギュレータのカソード入力端が前記トランジスタの
ベースにそして定電圧端が１−ランジスタの１ミツタに
接続され、発光器への供給電流を一定Ｃご制ｍ　するこ
とを特徴と４る光電型変位検出装置。（２、特許請求の範囲（１）記載の装嵌にｃｌｙいて、
前記インデックススケール、発光回路及び受光器は可動
側に設けられた第１の筐体内に収納され、また前記検出
回路及び発光器駆動用の電源Ｓ４置は固定側に段番プら
れた第２の筐体内に収納され、両筐体はケーブルによっ
て第１のけ休が移動自在に接続され、前記定電圧回路は
前記第１の筐体内に収納されていることを特徴とする光
電型変位検出装置。〈３）特許請求の範囲（１）、（２）いずれかに記載の
装置において、可動側筐体内に複数の発光回路が設けら
れ、単一の定電圧回路のシャントレギュレータのカソー
ド入力端が前記各発光回路に設けられているトランジス
タのベースに接ｌｆｔされ、またシャントレギュレータ
の定電圧端はいずれか１個の発光回路に設けられている
エミッタに接続されていることを特徴とする充電型変４
Ｑ検出装四。