JPS6371611A - 測長装置 - Google Patents

測長装置

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JPS6371611A
JPS6371611A JP21756886A JP21756886A JPS6371611A JP S6371611 A JPS6371611 A JP S6371611A JP 21756886 A JP21756886 A JP 21756886A JP 21756886 A JP21756886 A JP 21756886A JP S6371611 A JPS6371611 A JP S6371611A
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JP
Japan
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origin
absolute
scale
setting
machine
Prior art date
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Pending
Application number
JP21756886A
Other languages
English (en)
Inventor
Kihachiro Nishikawa
西川 喜八郎
Norihito Toikawa
樋川 典仁
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.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
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Publication of JPS6371611A publication Critical patent/JPS6371611A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 【産業上の利用分野】
本発明は測長装置に係り、特に、NC工作機械等のサー
ボモータ用の位置、速度のフィードバック用測定機とし
て用いるのに好適な、相対移動する一方の部材に、一定
ピッチの目盛が形成されたメインスケールを配し、他方
の部材に、前記目盛を用いて、これら部材の相対移動に
従って周期的な電気信号を生成する検出器を配し、この
電気信号をパルス化して計数する計数回路によって前記
部材の相対移動量を検出する測長装置の改良に関する。
【従来の技術】
NC工作機械、産業用ロボット等の分野において、サー
ボモータを用いて位置や速度の帖報をフイードバックす
ることにより自動的に位置決めを行うNCサーボ装置が
背反している。 第6図は、サーボモータ22でボールねじ2″6を駆動
し、クローズトループで載物台10の位置、決めを行う
NCサーボb!i格の例を示したものである。このサー
ボ機構において、位置のフィードバックは、メインスケ
ール12に形成された明暗の縦縞状目盛からなる格子1
4に対応する目盛が形成されたインデックススケールを
含む第1検出器16からなるインクリメンタル型の直線
型光学式エンコーダによって得られる2相の正弦信号に
基づいて行われる。この正弦信号が入力される計数凹U
B 18では、例えばピッチ1μlの計数パルスをも+
を算してn吻合10の変位量を計数しており、この値が
設定回路20での設定値になるまでサーボモータ22が
回転する0図において、24はギヤボックス、28はラ
ッチ回路、30は比較回路、32はモータ用ドライブ回
路である。 一方、速度のフィードバックは、前記サーボモータ22
の回転軸に連動したタコジェネレータ34からの速度信
号Qに基づいて行われる。 ′更にNCサーボ装置では、lTi!I御用にそのシス
テムでの原点、即ちl!1t11原点が必要であるため
、メインスケール12には、tt’l hl D、点設
定用のランダムパターン36が形成され、第2検出器3
8にも対応するパターンが形成されており、両者が一致
するとパルス化回路36より絶対原点(AB S )パ
ルスが出力される。 図において、42はCPU、44はメモリ、46はセッ
トスイッチ、48はホールドスイッチ、50はパスライ
ンである。 このような従来のNCサーボ装置で機械原点を設定する
場合には、第7図に示すような手順による。即ち、まず
電源をONとした後にセットスイッチ46を押す0次い
で載物台10を例えば右方向に駆動する。移動中にラン
ダムパターン36が一致するとABSパルスが入力する
ので、A B Sパルスの有無を調べ、ABSパルス入
力直後に計数回路18をリセットする。これで原点で計
数値が零となり機械原点の設定ができる。この後は通常
の動作に入り、計数回路18でのインクリメンタルの計
数値で位置のフィードバックを行う。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら従来の装置においては、機械原点を設定す
る際に、載物台10を移動して原点iで変位させる必要
があるので、時間がかかり能率が悪い、又、穀物台10
を移動させながら原点設定を行うため、設定誤差が生ず
る恐れもある等の問題点を有していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、装置を動かずことなく静止状態で能率的に原点を
設定することが可能な測長装置を提供することを目的と
する。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、相対移動する一方の部材に、一定ピッチの目
盛が形成されたメインスケールを配し、他方の部材に、
前記目盛を用いて、これら部材の相対移動に従って周期
的な電気信号を生成する検出器を配し、この電気信号を
パルス化して計数する計数回路によって前記部材の相対
移動量を検出する測長装置において、前記一方の部材に
、メインスケールと平行に非周期的な絶対目盛を形成し
た第2のメインスケールを配し、他方の部材に、′前記
絶対目盛を用いて、これら部材の相対移動量の特定の状
態からの絶対値を検出する第2の検出器を設け、任意に
第2の検出器で検出した絶対値を前記計数回路にプリセ
ットできるようにして、前記目的を達成したものである
。 又、本発明の実施態様は、前記第2のメインスケールを
メインスケールで兼用し、前記絶対目盛を、一定ピッチ
で配設された基準エツジと該基準エツジを識別する位置
パターンとから構成したものである。
【1ヤ用】 本発明においては、従来のランダムパターンによる機械
原点設定に変えて、アブソリュート方式の変位検出器で
電源ON時の機械原点設定を行うようにしている。従っ
て、装置を動かすことなく、静止状もで能率的に原点を
設定することが可能となる。 又、原点設定用のアブソリュート方式変位検出器の第2
のメインスケールを通常のメインスケールで兼用し、絶
対目盛を、一定ピッチで配設された基準エツジと該基準
エツジを識別する位置パターンとから構成した場合には
、構成が簡略である。
【実施例】
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。 本実施例は、第1図にその全体構成を示す如く、サーボ
モータ22でボールねじ26を駆動し、載物台10の位
置決めを行うNCサーボ装置に本発明を適用したもので
ある。 本実施例において、固定側に配設されたメインスケール
12には、従来と同様の周期的な第1格子14と、非周
期的な絶対目盛からなる第2格子60が設けられている
。 前記第1格子14は、例えばピッチ20J、1111の
明昭の縞状パターンからなり、従来と同様の第1検出器
16には、対応するパターンのインデックススケールが
設けられている。従って、載物台10の変位に従って、
2相のピッチ20 AZ imの正弦波信号a r、b
 1が出力される。この正弦波信号a 、、b 、は、
従来と同様の計数回路18に入山され、例えば20分割
することによって、分解能1μtで計数される。この計
数値は、ラッチ回路28を経て比較回路30に入力され
ており、計数値がCPU42がら設定回路2oへの設定
値に達するまで、モータ用ドライブ回路32を介してサ
ーボータ22が駆動される。 前記2相の正弦波信号a、、b2は、同時にf/V変換
回路62に入力されて、速度に比例する速度出力qに変
換され、モータ用ドライブ回路32にフィードバックさ
れている。 前記f/v変換回F!?162は、例えば第2図に詳細
に示す如く、正弦波信号a 、、b 、をそれぞれ2値
化して2値信号a2、b2とするシュミット回路64.
66と、載物台1oの進行方向を弁別するための、JK
フリップフロップ7o、72及びANDゲート74.7
6からなる方向弁別回路68と、方向弁別回路68出力
(a3.b3)を長さの等しいパルスa、、b、に変換
するためのパルス化回路78.80と、該パルスa 、
、b 、を直流信号に変換するための、整流ダイオード
8′4.86を含む整流回路82と、その差動信号を増
幅して速度出力qとする差rJJ増幅器88とから構成
されている。 このf/v変換回路62における、載物台が右方向−停
止−左方向に動く場合の各信号のタイムチャートは第3
図に示す如くである。即ち、2相の正弦波信号a 、、
b 、は、シュミット回路64.66で2値化されて2
[信号a2、b2となる。 次いで方向弁別回路68によって載物台10の進行方向
に応じてパルスa3又はb3に変換される。 次にパルス化回路78.80によって長さの等しいパル
スa 4、b、に変換され、それぞれ整流回11M82
で直流信号に変換され、その差動増幅値が速度出力qに
なる。原理的には、載物台10が一方向に早く8動する
と、パルスa4又はb4の周波数が高くなり整流筒も大
きくなることを利用し、移動方向に応じて速度出力qは
正負になる。 又、前記メインスケール12上にランダムパターンに代
わって形成された第2格子60は、第一1図に詳細に示
す如く、一定ピッチPで配置された基準エツジ90Aを
含む線幅rの基準パターン90と、該基準パターン相互
を識別するための、基準パターン90の間に配置された
、例えば図のに側の基準パターンが左側から何番目のパ
ターンであるかを示す、線幅Sでnビットのバイナリパ
ターンからなる位置パターン92とからなっている。 この第2格子60に相対して配設される第2検出器94
には、第4図に示されるような、少くとも2本の基準エ
ツジ90Aの像を同時に受光可能な受光長1.f!:有
する、画素ピッチ℃、画素数Nのラインセンサ96が含
まれており、基準パターン90の識別と、ラインセンサ
96の例えば左端の画素96Aから基準パターンまでの
長さYに基づいて、第1図の原点から現在位置までの絶
対位置を分解能1μmで検出できるようにされている。 第2図のピッチPを5 mm、位置パターン92を9ビ
ツトまで設ければ、約2.5mの範囲まで絶対値を検出
することができる。この第2検出器94の出力による絶
対位置検出は、アブソリュート検出回路98で行われ、
その値がCPtJ42に取込1れる。なお、一定ピッチ
で配設された基準エツジと該基準エツジを応別ずろ位置
パターンを利用した絶対位置検出に関しては、出願人が
既に特願昭61 157581で提案しているので、詳
細は、この先願を参照されたい。 以下実施例の作用を説明する。 本実施例における機械原点の設定は、第5図に示すよう
な流れ図に従って行われる。即ち、電源をONとした後
の作業開始時に、裁判白10の機械原点を設定するため
セットスイッチ46を押す。 すると、アブソリュート検出回路98で、原点から現在
位置までの距;が直ちに検出される0次いでその距離の
値が計数回路18にプリセットされ、機は原点の設定が
終了し通常動作に移る。即ち、第1t3子14と第1検
出器16から得られる2相の正弦波信号a 、、b 、
に基づいて、計数回路18での計数値による位置フィー
ドバックと、f/v変換回路62の速度出力qによる速
度フィードバラ、りが行われる。なお、R緘原点の設定
時にオフセット値を加算することも可能である。 本実施例においては、第1格子14及び第1検出器16
として、光学式スケールが用いられていたが、例えば磁
気式スケールを用いることもできる。 又、本実施例においては、第2格子60と第2検出器9
4として、光学式スケールが用いられていたが、例えば
出願人が既に提案した、測定範囲1.611を分解能2
μmで絶対位置検出できる静電容量型の変位検出器を用
いたり、あるいは、長さ11程度を分解能10μを程度
以下で絶対位置検出できる磁気式スケール等、他のスケ
ールを用いることも可能である。 又、本実施例においては、本発明が、サーボモータでボ
ールねじを駆動し、載物台の位置決めを行うサーボM&
tfiに適用されていたが、本発明の適用範囲はこれに
限定されず、リニアモータを用いたサーボ機構にも同様
に適用することが可能である。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、装置を動かすこと
なく能率的に原点を設定することができる。又訂正状態
で原点設定を行うことができるので、設定誤差を生ずる
こともない等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る測長装置の実施例が採用された
サーボ位置決め機構の全体構成を示すブロック線図、第
2図は、前記実施例で用いられているf/v変換回路の
構成例を示す回路図、第3図は、第2UAに示したf/
v変換回路の各部信号波形の例を示す線図、第4図は、
前記実施例で用いられている第2 t3子と第2検出器
の構成を示す拡大展開図、第5図は、前記実施例により
L1絨原点を設定する手順を示す流れ図、第6図は、従
来のクローズトループによるサーボ位置決めNMの一例
の構成を示すブロック線図、第7図は、前記従来例にお
ける機械原点の設定手順の倒を示す流れ図である。 1.0・・・g!載物台 12・・・メインスケール、 14・・・第1格子、 16・・・第1検出器、 18・・・計数回路、 20・・・設定回路、 22・・・サーボモータ、 30・・・比較回路、 32・・・モータ用ドライブ回路、 42・・・CPU。 46・・・セットスイッチ、 60・・・第2格子、 62・・・f/v変換回路、 90・・・基準パターン、 92・・・位置パターン、 94・・・第2検出器、 98・・・アブソリュート検出回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相対移動する一方の部材に、一定ピッチの目盛が
    形成されたメインスケールを配し、他方の部材に、前記
    目盛を用いて、これら部材の相対移動に従つて周期的な
    電気信号を生成する検出器を配し、この電気信号をパル
    ス化して計数する計数回路によつて前記部材の相対移動
    量を検出する測長装置において、 前記一方の部材に、メインスケールと平行に非周期的な
    絶対目盛を形成した第2のメインスケールを配し、 他方の部材に、前記絶対目盛を用いて、これら部材の相
    対移動量の特定の状態からの絶対値を検出する第2の検
    出器を設け、 任意に第2の検出器で検出した絶対値を前記計数回路に
    プリセットできることを特徴とする測長装置。
  2. (2)前記第2のメインスケールがメインスケールで兼
    用され、前記絶対目盛が、一定ピッチで配設された基準
    エッジと該基準エッジを識別する位置パターンとから構
    成されている特許請求の範囲第1項記載の測長装置。
JP21756886A 1986-09-16 1986-09-16 測長装置 Pending JPS6371611A (ja)

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