JP2006194720A

JP2006194720A - セパレート型エンコーダ、及び、その取付方法

Info

Publication number: JP2006194720A
Application number: JP2005006054A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Togashi; 理彦冨樫; 哲人 ▲高▼橋; Tetsuto Takahashi; Mikiya Teraguchi; 幹也寺口
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】取付時にアライメント調整を容易に行なって、取付状態を最適化できるようにする。
【解決手段】測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、少くとも２つのトラックの位相を検出する手段と、少くとも２つのトラックの信号強度を検出する手段と、前記トラック間の位相差又は信号強度比が許容範囲を超えた時に、ヨー方向又はロール方向のアライメント異常と判定する手段とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダ、及び、その取付方法に係り、特に、取付時にアライメント調整を容易に行なって、取付状態を最適化することが可能なセパレート型エンコーダ、及び、その取付方法に関する。

図１にリニアエンコーダで例示するような位置検出用のセパレート型エンコーダは、図２に示す如く、ステップ１００で、スケール１０を装置本体（図示省略）に取付け、次いで、ステップ１１０で、検出ヘッド２０を、スケール１０に対向させて突き当て等の手段を用いて、移動部材（図示省略）に機械的に位置決めして取付を行なった後に、ステップ１２０で、信号強度を基準に検出ヘッド取付位置のアライメントを調整し、所定の信号を発生させる必要がある。

アライメントの調整方法としては、試験的に信号を出力し、強度値が一定範囲内に入ることを確認して、取付調整を行なう方法が行なわれている。しかし、この場合、取付後の検出ヘッド２０の位置は、必ずしも最適位置とはならず、これに限らず、これまで取付時に簡便にエンコーダ取付位置を確認して、最適化を行なうことができなかった。

なお、特許文献１には、変位検出用のトラックの測長方向と直交する幅方向の両側（図１の上下）に更に傾き誤差検出用の専用のトラックを追加して、測定値を補正することが記載されている。

特開平７−３２４９４８号公報

しかしながら、変位検出用トラックの両側に専用トラックを追加する必要があるため、スケール１０の幅が広がりエンコーダが大型化するだけでなく、専用トラック読取用の光学系も必要となり、部品点数が多く、コストが高くなるという問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、構成を複雑化することなく、取付時にアライメント調整を容易に行なって、取付状態を最適化できるようにすることを課題とする。

本発明は、測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、少くとも２つのトラックの位相を検出する手段と、前記トラック間の位相差が許容範囲を超えた時に、ヨー方向のアライメント異常と判定する手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、同じく測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、少くとも２つのトラックの信号強度を検出する手段と、前記トラック間の信号強度比が許容範囲を超えた時に、ロール方向のアライメント異常と判定する手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。

本発明は、更に、同じく測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、少くとも２つのトラックの位相を検出する手段と、少くとも２つのトラックの信号強度を検出する手段と、前記トラック間の位相差又は信号強度比が許容範囲を超えた時に、ヨー方向又はロール方向のアライメント異常と判定する手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。

又、本発明は、測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダの取付方法において、少くとも一つのトラックの信号強度が最大となるように、ラテラル方向のアライメントを調整し、次いで、少くとも２つのトラックの信号強度が同じになるように、ロール方向のアライメントを調整し、次いで、少なくとも一つのトラックの信号強度が許容範囲内となるようにギャップ方向のアライメントを調整し、最後に、少くとも２つのトラック間の位相差が許容範囲内となるようにヨー方向のアライメントを調整するようにして、同じく前記課題を解決したものである。

本発明によれば、構成を複雑化することなく、取付時にアライメント調整を容易に行なって、取付状態を最適化することが可能となる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図３に示す如く、測長方向（図の左右方向）と直交する幅（ラテラル）方向（図の上下方向）に複数（図では２つ）のトラック（スケール１０側のトラック１１、１２及び検出ヘッド２０に搭載されたセンサ基板２２側のトラック２３、２４）を有する絶対位置検出型のセパレート型リニアエンコーダにおいて、トラック間の位相の差や信号強度の比を検出して、最適状態と比較を行なうことで、検出ヘッド２０／スケール１０間の、図４に示すヨー方向及びロール方向のアライメント状態について判定を行ない、異常がある場合に、例えばＬＥＤの発光等により、アラームを発信する機能を持たせたものである。

即ち、図５に示す如く、スケール１０に対してセンサ基板２２がヨー方向に回転してアライメントが変化した場合には、回転中心からの距離に応じて、各トラック２３、２４のパターンは、スケール測長方向へ異なる向き、量で移動するために、検出ヘッド２０から出力される各トラック２３、２４の位相データθ_１、θ_２は、移動量に応じてそれぞれ変化する。よって、各トラックの位相データの差分（θ_１−θ_２）は、ヨー方向のアライメントによって変化するために、次の方法でアライメント取付状態の判断が可能となる。

まず、取付前の初期検査時に、理想的なアライメント状態で取付を行なった後、各トラック間位相差のデータをエンコーダ内のメモリに記録する。

次いで、装置取付時に、各トラック間の位相差を検出ヘッド２０内で自動測定し、初期データを参照して、値の差が許容範囲を超えた場合にヨー方向のアライメント異常と判定してアラームを発信する。

一方、図６に示す如く、ロール方向のアライメントが変化する場合、スケール１０と検出ヘッド２０間の隙間（ギャップ）Ｇは、回転中心からの向き及び距離に応じて、トラック毎に異なる量で変化する。このギャップ量の変化に応じて、各トラックの信号強度も変化するため、トラック間の信号強度比を検査データの初期値と比較して、許容範囲を超える場合をロール方向のアライメント異常と判定し、アラームを発信する。

なお、図３中に示すラテラル方向、図４中に示すギャップ方向のアライメント異常の検知は、従来と同様に、信号強度の値のみを用いて可能である。

次に、図７を参照して、実際の取付最適化手順を詳細に説明する。

まずステップ２００で、従来と同様に、検出ヘッド２０を取付けて、機械的に位置決めする。

次いでステップ２１０で、検出ヘッド２０からトラック２３、２４毎のデータ（位相・信号強度）を出力する。

次いでステップ２２０で、スケール１０に対する検出ヘッド２０の幅方向（ラテラル方向）の位置を調整して、信号強度が最大となるようにする。

次いでステップ２３０で、各トラック２３、２４の信号強度の比を最適状態と比較する。許容範囲外であれば、ロール方向のアライメント異常と判定して異常信号を発信し、ステップ２３２で異常表示を行ない、ステップ２３２で許容範囲内となるようにロール方向のアライメントを調整する。

ステップ２３０の判定結果が正の場合、又は、ステップ２３４終了後、ステップ２４０に進み、いずれか一つのトラックの信号強度値を最適状態と比較する。許容範囲外であれば、ギャップ方向のアライメント異常と判定して異常信号を発信し、ステップ２４２で異常表示を行ない、ステップ２４４で、許容範囲内となるようにギャップ方向のアライメントを調整する。

ステップ２４０の判定結果が正の場合、又は、ステップ２４４終了後、ステップ２５０に進み、トラック２３、２４間の位相データの差分を最適状態と比較する。許容範囲外であれば、ヨー方向のアライメント異常と判定して異常信号を発信し、ステップ２５２で異常表示を行ない、ステップ２５４で、許容範囲内となるようにヨー方向のアライメントを調整する。

このように、異常信号／表示の有無を確認しながら検出ヘッド２０に取付を行なうことで、慣れない作業者であっても、簡便に取付位置の最適化を行なうことが可能となる。

異常信号発信時の表示方法としては、例えば図８（Ａ）に示す如く、複数（図では５つ）の色が異なるＬＥＤをバーグラフ３０、３２、３４状に並べて設置し、初期値（最適状態）と測定値の差に合わせて点灯位置を動かすことで、取付状態を確認できるようにすることができる。

あるいは、図８（Ｂ）に示す如く、エンコーダにヨー・ロール・ギャップ／ラテラル方向表示用に、それぞれ設置したＬＥＤ３６の点滅速度によって、例えば許容範囲外は点灯、許容範囲内は点滅、最適値は消灯とすることができる。

あるいは、図８（Ｃ）に示す如く、エンコーダにヨー・ロール・ギャップ／ラテラル方向表示用に、それぞれ設置したＬＥＤ３８を、取付状態に合わせて異なる色（例えば許容範囲内は赤点灯、許容範囲内は緑点灯、最適値は消灯）とすることができる。

あるいは、ＬＥＤの代わりにアラーム音を鳴らし、音の高低や音色、又は、断続状態で取付状態を確認することもできる。

更に、検査時に接続したパソコンから直に位相差及び信号強度比を読取ることにより、アライメント状態を把握することもできる。

なお、前記実施形態においては、本発明が、トラックが２本の絶対位置検出型リニアエンコーダに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、インクリメント型のリニアエンコーダや、ロータリーエンコーダにも同様に適用できることは明らかである。特に、トラックが３本以上の場合には、両端のトラックからの信号のみを用いて、構成を簡略化したり、全てのトラックからの信号を用いて、精密な調整を可能とすることができる。

本発明の適用対象の一つであるセパレート型リニアエンコーダの基本構成を示す斜視図同じく取付手順を示す流れ図本発明の適用対象である、幅方向に２つのトラックを有するセパレート型リニアエンコーダの構成を示す平面図同じくアライメント方向を説明する斜視図本発明によるヨー方向変化の検出原理を示す平面図同じくロール方向変化の検出原理を示す断面図本発明の実施形態の取付手順を示す流れ図同じく異常信号の表示例を示す正面図

符号の説明

１０…スケール
１１、１２、２３、２４…トラック
２０…検出ヘッド
２２…センサ基板
３０、３２、３４…バーグラフ
３６、３８…ＬＥＤ

Claims

測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、
少くとも２つのトラックの位相を検出する手段と、
前記トラック間の位相差が許容範囲を超えた時に、ヨー方向のアライメント異常と判定する手段と、
を備えたことを特徴とするセパレート型エンコーダ。
測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、
少くとも２つのトラックの信号強度を検出する手段と、
前記トラック間の信号強度比が許容範囲を超えた時に、ロール方向のアライメント異常と判定する手段と、
を備えたことを特徴とするセパレート型エンコーダ。
測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダにおいて、
少くとも２つのトラックの位相を検出する手段と、
少くとも２つのトラックの信号強度を検出する手段と、
前記トラック間の位相差又は信号強度比が許容範囲を超えた時に、ヨー方向又はロール方向のアライメント異常と判定する手段と、
を備えたことを特徴とするセパレート型エンコーダ。
測長方向と直交する幅方向に複数のトラックを有するセパレート型エンコーダの取付方法において、
少くとも一つのトラックの信号強度が最大となるように、ラテラル方向のアライメントを調整し、
次いで、少くとも２つのトラックの信号強度が同じになるように、ロール方向のアライメントを調整し、
次いで、少なくとも一つのトラックの信号強度が許容範囲内となるようにギャップ方向のアライメントを調整し、
最後に、少くとも２つのトラック間の位相差が許容範囲内となるようにヨー方向のアライメントを調整することを特徴とするセパレート型エンコーダの取付方法。