JP3388738B2 - 角度変位較正装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
技術分野
本発明は、回転テーブルのような、回転軸の周りの対
象物の角度変位の較正に関する。
象物の角度変位の較正に関する。
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる
英国特許出願第9119304.5号の明細書の記載に基づくも
のであって、当該英国特許出願の番号を参照することに
よって当該英国特許出願の明細書の記載内容が本明細書
の一部分を構成するものとする。
英国特許出願第9119304.5号の明細書の記載に基づくも
のであって、当該英国特許出願の番号を参照することに
よって当該英国特許出願の明細書の記載内容が本明細書
の一部分を構成するものとする。
関連技術
角度干渉計を、回転テーブルに同軸にマウントされた
割出しテーブルと共に用い、回転テーブルの較正を行う
ことは知られている。割出しテーブルは、等角度で、か
つテーブルの構造によって機械的に定められた正確な既
知の割出し可能な増加量分、回転テーブルに対し回転し
得る。回転テーブルの角度変位は、角度干渉計により、
（割出しテーブルが回転テーブルと共に回転していると
き）割出しテーブルにマウントされた一対の再帰反射器
の回転を検出することによって測定され得る。角度干渉
計は基準位置（２つの再帰反射器を含む平面が角度干渉
計の入射ビームに正確に直交して存在する位置）から約
±15゜の範囲に亘り回転変位を検出し得る。
割出しテーブルと共に用い、回転テーブルの較正を行う
ことは知られている。割出しテーブルは、等角度で、か
つテーブルの構造によって機械的に定められた正確な既
知の割出し可能な増加量分、回転テーブルに対し回転し
得る。回転テーブルの角度変位は、角度干渉計により、
（割出しテーブルが回転テーブルと共に回転していると
き）割出しテーブルにマウントされた一対の再帰反射器
の回転を検出することによって測定され得る。角度干渉
計は基準位置（２つの再帰反射器を含む平面が角度干渉
計の入射ビームに正確に直交して存在する位置）から約
±15゜の範囲に亘り回転変位を検出し得る。
この装置を用いた較正作業は、以下によって行われ
る。割出しテーブルを回転テーブルに結合（従って、角
度干渉計の再帰反射器を回転テーブルに結合）し、回転
テーブルを所定の目標角度変位まで回転し、割出しテー
ブルの結合を外し、回転テーブルの前記目標角度変位に
ほぼ等しい割出し位置の数だけ割出しテーブルを逆回転
し、そして、基準位置からの再帰反射器の正味の角度変
位を干渉計でもって補間（interpolate）する。割出し
テーブルの逆角度変位（これは割出しテーブルの割出し
構造から正確に知られている）が、干渉計によって測定
された正味の角度変位と合計され、回転テーブルの所定
の目標角度変位と比較される。この２つの値間の差異
が、所定の目標角度変位における回転テーブルの誤差を
表わす。
る。割出しテーブルを回転テーブルに結合（従って、角
度干渉計の再帰反射器を回転テーブルに結合）し、回転
テーブルを所定の目標角度変位まで回転し、割出しテー
ブルの結合を外し、回転テーブルの前記目標角度変位に
ほぼ等しい割出し位置の数だけ割出しテーブルを逆回転
し、そして、基準位置からの再帰反射器の正味の角度変
位を干渉計でもって補間（interpolate）する。割出し
テーブルの逆角度変位（これは割出しテーブルの割出し
構造から正確に知られている）が、干渉計によって測定
された正味の角度変位と合計され、回転テーブルの所定
の目標角度変位と比較される。この２つの値間の差異
が、所定の目標角度変位における回転テーブルの誤差を
表わす。
このようなテーブルでは、回転テーブルの目標角度
が、干渉計が連続的に測定できる最大角度変位（典型的
には±15゜）を越えるときに１つの問題が生ずる。この
問題に対し提案された１つの解決法は、回転テーブルの
回転の間、基準に対する割出しテーブルの回転を防ぐこ
とであった。すなわち、回転テーブルの目標角度への回
転の間、割出しテーブルと回転テーブルとは結合され
ず、割出しテーブルは基準から数度の範囲内の位置に機
械的に保持されるので、割出しテーブルは回転テーブル
に対し効果的に同時に逆回転することになる。この方法
はユーザーにとっては不便である。
が、干渉計が連続的に測定できる最大角度変位（典型的
には±15゜）を越えるときに１つの問題が生ずる。この
問題に対し提案された１つの解決法は、回転テーブルの
回転の間、基準に対する割出しテーブルの回転を防ぐこ
とであった。すなわち、回転テーブルの目標角度への回
転の間、割出しテーブルと回転テーブルとは結合され
ず、割出しテーブルは基準から数度の範囲内の位置に機
械的に保持されるので、割出しテーブルは回転テーブル
に対し効果的に同時に逆回転することになる。この方法
はユーザーにとっては不便である。
発明の開示
本発明は、中間割出しテーブルを介して回転テーブル
上にマウントされた一対の再帰反射器を有する角度干渉
計を用いて、回転テーブルの角度変位を測定する方法お
よび装置を提供する。ここにおいて、割出しテーブルの
回転を測定するために、角度干渉計の読みを監視する制
御システムが設けられ、回転テーブルの目標角度への回
転中、再帰反射器の回転が所定の閾値を越えたとき、割
出しテーブルを逆回転させるようモータが作動され、か
くて再帰反射器を角度変位の必要範囲内に維持する。
上にマウントされた一対の再帰反射器を有する角度干渉
計を用いて、回転テーブルの角度変位を測定する方法お
よび装置を提供する。ここにおいて、割出しテーブルの
回転を測定するために、角度干渉計の読みを監視する制
御システムが設けられ、回転テーブルの目標角度への回
転中、再帰反射器の回転が所定の閾値を越えたとき、割
出しテーブルを逆回転させるようモータが作動され、か
くて再帰反射器を角度変位の必要範囲内に維持する。
本発明の第１の形態は、ベースに対し軸線回りに回転
すべくこのベースにマウントされ、回転テーブルの回転
可能な支持体の角度変位を測定する装置であって、この
装置は、 前記回転テーブルの前記支持体に対し、使用時にマウン
トされるステータおよびこのステータに対し回転可能な
ロータを有し、これらステータおよびロータが不連続で
機械的に画定された複数の相対的角度休止位置を持つ割
出しテーブルと、 この割出しテーブルの前記ロータの角度変位を測定する
角度干渉計と、 制御信号に応じて前記休止位置間で前記ステータに対し
前記ロータを回転させるモータと、 前記ベースに対する前記支持体の回転に依存して前記ロ
ータの回転を制御するために前記制御信号を供給する制
御装置と を備え、前記制御装置は、前記角度干渉計から角度変位
の値を受取り、この値が所定の閾値以上であるか否かを
決定する手段と、前記値が前記所定の閾値以上となるの
に応じて前記ロータが前記ステータに対して逆回転する
ことを前記モータにもたらすべく前記制御信号を発生す
る手段とを備えていることを特徴とするものである。
すべくこのベースにマウントされ、回転テーブルの回転
可能な支持体の角度変位を測定する装置であって、この
装置は、 前記回転テーブルの前記支持体に対し、使用時にマウン
トされるステータおよびこのステータに対し回転可能な
ロータを有し、これらステータおよびロータが不連続で
機械的に画定された複数の相対的角度休止位置を持つ割
出しテーブルと、 この割出しテーブルの前記ロータの角度変位を測定する
角度干渉計と、 制御信号に応じて前記休止位置間で前記ステータに対し
前記ロータを回転させるモータと、 前記ベースに対する前記支持体の回転に依存して前記ロ
ータの回転を制御するために前記制御信号を供給する制
御装置と を備え、前記制御装置は、前記角度干渉計から角度変位
の値を受取り、この値が所定の閾値以上であるか否かを
決定する手段と、前記値が前記所定の閾値以上となるの
に応じて前記ロータが前記ステータに対して逆回転する
ことを前記モータにもたらすべく前記制御信号を発生す
る手段とを備えていることを特徴とするものである。
逆回転速度は、支持体がその目標角度に到達するまで
に、干渉計がロータの角度変位をなお測定できるようで
なけれならない。
に、干渉計がロータの角度変位をなお測定できるようで
なけれならない。
一つの好ましい実施態様では、制御システムは、割出
しテーブルのロータを支持体の回転速度よりも速い速度
で、かつその大きさが典型的には閾値の２倍である不連
続な角度増加量の連なりとして、逆回転させている。
しテーブルのロータを支持体の回転速度よりも速い速度
で、かつその大きさが典型的には閾値の２倍である不連
続な角度増加量の連なりとして、逆回転させている。
例えば、割出しテーブルは、５゜の間隔で離間され
た、反復可能で正確な割出し位置を有し、角度干渉計は
基準反位置から±15゜の角度範囲まで測定し得るような
システムにおいては、回転テーブルの変位閾値はおよそ
3 1/2゜であり、割出しテーブルの逆回転の大きさはお
よそ５゜から６゜である。
た、反復可能で正確な割出し位置を有し、角度干渉計は
基準反位置から±15゜の角度範囲まで測定し得るような
システムにおいては、回転テーブルの変位閾値はおよそ
3 1/2゜であり、割出しテーブルの逆回転の大きさはお
よそ５゜から６゜である。
本発明の実施態様が、例として添附図面を参照しつつ
以下説明される。
以下説明される。
図面の簡単な説明
第１図は、較正システムの概略構成図、
第２図は、回転テーブル，割出しテーブルおよび角度
干渉計光学素子の斜視図、 第３図は、第２図の割出しテーブルをよぎる詳細断面
図であり、および 第４図は、角度干渉計システムを示す。
干渉計光学素子の斜視図、 第３図は、第２図の割出しテーブルをよぎる詳細断面
図であり、および 第４図は、角度干渉計システムを示す。
好ましい実施例の記述
本発明のシステムを、概略的に第１図に示す。第１図
を参照するに、較正されるべき回転テーブル10は、角度
変位を測定し変位信号を制御装置CNに送るエンコーダ12
を有している。角度変位信号を用いて、制御装置はモー
タ13を作動させ、テーブル10を、入力ポート16を経て制
御装置に入れられた、予めプログラムされたルーチンに
従い要求される較正値位置である角度変位の所定値位置
に、回転させる。
を参照するに、較正されるべき回転テーブル10は、角度
変位を測定し変位信号を制御装置CNに送るエンコーダ12
を有している。角度変位信号を用いて、制御装置はモー
タ13を作動させ、テーブル10を、入力ポート16を経て制
御装置に入れられた、予めプログラムされたルーチンに
従い要求される較正値位置である角度変位の所定値位置
に、回転させる。
較正装置は、回転テーブル上に共に、回転するように
マウントされた割出しテーブル20、および割出しテーブ
ル20の角度変位を測定すべく用いられる角度干渉計100
を有している。制御装置200は、（割出しテーブル20を
非結合とする）リフトモータ220および（非結合時割出
しテーブルを駆動する）ドライブモータ240を、角度干
渉計システム100からの信号および前述の予めプログラ
ムされた較正ルーチンに従って作動させる。かくて、較
正装置と較正されるべき回転テーブルとの間の唯一のつ
ながりが、回転テーブル上における割出しテーブルの機
械的マウンティングであるということが本発明の方法お
よびシステムの特徴である。専用の電気的接続やシステ
ム間の情報的つながりを必要としない。
マウントされた割出しテーブル20、および割出しテーブ
ル20の角度変位を測定すべく用いられる角度干渉計100
を有している。制御装置200は、（割出しテーブル20を
非結合とする）リフトモータ220および（非結合時割出
しテーブルを駆動する）ドライブモータ240を、角度干
渉計システム100からの信号および前述の予めプログラ
ムされた較正ルーチンに従って作動させる。かくて、較
正装置と較正されるべき回転テーブルとの間の唯一のつ
ながりが、回転テーブル上における割出しテーブルの機
械的マウンティングであるということが本発明の方法お
よびシステムの特徴である。専用の電気的接続やシステ
ム間の情報的つながりを必要としない。
第２図を参照するに、回転テーブル10は、ベース12と
このベース12に対し軸線Ａの回りに回転自在にマウント
された支持体14とを備えている。中間割出しテーブル20
は、回転テーブルの支持体14に固設されたステータ22、
およびこのステータ22に軸線Ａと実質的に同軸の軸線の
回りに回転するようマウントされたロータ24を備えてい
る。
このベース12に対し軸線Ａの回りに回転自在にマウント
された支持体14とを備えている。中間割出しテーブル20
は、回転テーブルの支持体14に固設されたステータ22、
およびこのステータ22に軸線Ａと実質的に同軸の軸線の
回りに回転するようマウントされたロータ24を備えてい
る。
この中間割出しテーブル20は（それ自体公知の）ハー
ス結合（Hirth conpling）であり、ロータ24およびステ
ータ22の両方に設けられた歯26を有している。歯26は、
ステータ22に対してロータ24が正確に等角度に割出され
た休止位置となる位置に設けられている。ステータ22に
対するロータ24の回転は、ロータ24およびステータ22を
歯26の係合解除を許容すべく軸方向に非結合とすること
により達成される。ここまでは、このようなハース結合
テーブルはそれ自体公知である。
ス結合（Hirth conpling）であり、ロータ24およびステ
ータ22の両方に設けられた歯26を有している。歯26は、
ステータ22に対してロータ24が正確に等角度に割出され
た休止位置となる位置に設けられている。ステータ22に
対するロータ24の回転は、ロータ24およびステータ22を
歯26の係合解除を許容すべく軸方向に非結合とすること
により達成される。ここまでは、このようなハース結合
テーブルはそれ自体公知である。
さて、第３図を参照して、本発明のハース結合割出し
テーブル20を説明する。このテーブルはロータ24に固設
され、ステータ22にベアリング42を介してマウントされ
た中心軸40を備えている。この中心軸40はその基部に、
リフトモータ220の駆動軸48に偏心してマウントされた
筒状ベアリング46を収容する環状溝44を有している。駆
動軸48の回転により筒状ベアリング46はこの溝44内でカ
ムとして作動し、中心軸40（および結果的にロータ24）
を上方あるいは下方へ付勢し、これにより歯26をそれぞ
れ係合解除あるいは係合させる。ロータ24がリフトされ
たか否かを検出するためにマイクロスイッチ（不図示）
が設けられている。歯26の係合はこのマイクロスイッチ
およびリフトモータ220の失速により検出される（この
２つの条件の組合せによって歯26が適正に整列され互い
に係合するよう付勢されることを確実にする）。
テーブル20を説明する。このテーブルはロータ24に固設
され、ステータ22にベアリング42を介してマウントされ
た中心軸40を備えている。この中心軸40はその基部に、
リフトモータ220の駆動軸48に偏心してマウントされた
筒状ベアリング46を収容する環状溝44を有している。駆
動軸48の回転により筒状ベアリング46はこの溝44内でカ
ムとして作動し、中心軸40（および結果的にロータ24）
を上方あるいは下方へ付勢し、これにより歯26をそれぞ
れ係合解除あるいは係合させる。ロータ24がリフトされ
たか否かを検出するためにマイクロスイッチ（不図示）
が設けられている。歯26の係合はこのマイクロスイッチ
およびリフトモータ220の失速により検出される（この
２つの条件の組合せによって歯26が適正に整列され互い
に係合するよう付勢されることを確実にする）。
ロータ24は、中心軸40に同心にマウントされ円錐状の
駆動歯車54と噛合う円錐状の被駆動歯車52を含む駆動シ
ステムによって回転される。駆動歯車54は、ドライブモ
ータ240によってウォームギア58を介して駆動される回
転駆動軸56にマウントされている。円錐状の歯車52およ
び歯車54は、ロータ24がステータ22と係合しているとき
には歯車54および歯車52の歯がきわめてルーズに噛合
い、かくてロータ24の位置がハース結合の歯26によって
唯一決定されることを許容するような形状とされてい
る。しかしながら、ロータ24がリフトされたときには、
歯車52と歯車54とは比較的深く噛合わされる。これは、
ロータ24とステータ22が非結合状態でモータ240からの
駆動力がないときは、ロータ24とステータ22との一緒の
回転を引起す。この結果、ロータ24はまた、この条件で
は回転テーブル10の支持体14と共に必然的に回転する。
駆動歯車54と噛合う円錐状の被駆動歯車52を含む駆動シ
ステムによって回転される。駆動歯車54は、ドライブモ
ータ240によってウォームギア58を介して駆動される回
転駆動軸56にマウントされている。円錐状の歯車52およ
び歯車54は、ロータ24がステータ22と係合しているとき
には歯車54および歯車52の歯がきわめてルーズに噛合
い、かくてロータ24の位置がハース結合の歯26によって
唯一決定されることを許容するような形状とされてい
る。しかしながら、ロータ24がリフトされたときには、
歯車52と歯車54とは比較的深く噛合わされる。これは、
ロータ24とステータ22が非結合状態でモータ240からの
駆動力がないときは、ロータ24とステータ22との一緒の
回転を引起す。この結果、ロータ24はまた、この条件で
は回転テーブル10の支持体14と共に必然的に回転する。
一対の再帰反射基を有する光学素子がロータ24にマウ
ントされている。再帰反射器は第４図を参照して説明す
る角度干渉計システム100の一部を形成している。
ントされている。再帰反射器は第４図を参照して説明す
る角度干渉計システム100の一部を形成している。
さて、第４図を参照するに、角度干渉計システム100
はレーザビームL1を放射するレーザ装置102を備えてい
る。ビームL1はビーム分割器104によって２つの平行ビ
ームL2およびL3に分光される。ビームL2およびL3は再帰
反射器106に入射され、結果として検知器（不図示）に
おいて相互に干渉すべく入射経路を戻される。軸線Ａの
回りの再帰反射器106の（中間割出しテーブル20のロー
タ24の回転の結果としての）回転は、検出器での干渉縞
におけるシフトを生じさせる。入射ビームL2およびL3に
正確に直交する平面上に存在する再帰反射器106に対
し、干渉計100の基準位置が設定されたとすれば、次の
等式が成立する。
はレーザビームL1を放射するレーザ装置102を備えてい
る。ビームL1はビーム分割器104によって２つの平行ビ
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反射器106に入射され、結果として検知器（不図示）に
おいて相互に干渉すべく入射経路を戻される。軸線Ａの
回りの再帰反射器106の（中間割出しテーブル20のロー
タ24の回転の結果としての）回転は、検出器での干渉縞
におけるシフトを生じさせる。入射ビームL2およびL3に
正確に直交する平面上に存在する再帰反射器106に対
し、干渉計100の基準位置が設定されたとすれば、次の
等式が成立する。
Ｒ＝K sin θ
ここで、
θは角度変位、
Ｒは角度θに対応しシフトされた干渉縞の数
（整数である必要はない）、
Ｋはスケールファクタ（scale factor）として既知で
ある。
ある。
および、
Ｋ＝D n/λ０
ここで、
Ｄは再帰反射器106間の距離、
ｎは空気の屈折率、
λ０は真空中におけるレーザ光の波長である。
しかしながら、実際には、再帰反射器106が存在する
平面は、入射ビームに正確に直交することはなく、 装置の挙動は正しくは次式で表わされる。
平面は、入射ビームに正確に直交することはなく、 装置の挙動は正しくは次式で表わされる。
Ｒ＋R0＝K sin（θ−θ０） （１）
ここで、
θは再帰反射器の角度変位
（通常、回転テーブルの制御システムにより制御かつ
測定されるように回転テーブルの角度変位と同時に生ず
る）、 Ｒは角度θに対応する干渉計の読み、 θ０は基準位置におけるθのオフセット、 R0は基準位置におけるＲのオフセット、 および、 Ｋはスケールファクタである。
測定されるように回転テーブルの角度変位と同時に生ず
る）、 Ｒは角度θに対応する干渉計の読み、 θ０は基準位置におけるθのオフセット、 R0は基準位置におけるＲのオフセット、 および、 Ｋはスケールファクタである。
上式は次式の形に書ける。
Ｒ＋R0＝A sin θ＋B cos θ （２）
ここで、
Ａ＝K cos θ０
Ｂ＝K sin θ０
注）ＡおよびＢは、このように所定のシステム構成に対
して定数である。
して定数である。
さて、θ０はＫが依存するパラメータとして直接的に
測定され得る。しかしながら、これ等の測定の度毎に伴
う誤差があり、いかなる場合にも時間を消費するもので
ある。
測定され得る。しかしながら、これ等の測定の度毎に伴
う誤差があり、いかなる場合にも時間を消費するもので
ある。
従って、A,Bおよびｋの値を以下の方法によって得る
ことが好ましい。
ことが好ましい。
第（２）式から、さらに２つの直交等式（orthogonal
equation）が得られる。
equation）が得られる。
R sin θ＋R0 sin θ
＝A sin2 θ＋B sin θ cos θ （３）
R cos θ＋R0 cos θ
＝A sin θ cos θ＋B cos2 θ （４）
各パラメータ毎の全ての読みを合計する。
ΣＲ＋NR0＝ΣA sin θ＋ΣB cos θ （５）
ΣR sin θ＋ΣR0 sin θ
＝ΣA sin2θ＋ΣB sin θ cos θ （６）
ΣR cos θ＋ΣR0 cos θ
＝ΣA sin θ cos θ＋ΣB cos2 θ （７）
もし、角度変位が基準位置０゜に関して対称ならば、
sinθを含む項は、 sin（−θ）＝−sinθ であるから消滅し、以下が残る。
sinθを含む項は、 sin（−θ）＝−sinθ であるから消滅し、以下が残る。
ΣＲ＋NR0＝ΣB cos θ （８）
ΣR sin θ＝ΣA sin2 θ （９）
ΣR cos θ＋ΣR0 cos θ＝ΣB cos2 θ （10）
Ａの値は第（９）式から直接得られる。
ＢおよびR0のために解かれる連立方程式（８）および
（10）が残されている。
（10）が残されている。
第（８）式および第（10）式を解くためのデータは、
再帰反射器の角度変位（すなわち、θの値）を与える割
出しテーブル20を用いることにより得られる。
再帰反射器の角度変位（すなわち、θの値）を与える割
出しテーブル20を用いることにより得られる。
割出しテーブル20は、ロータ24の正確な変位を５゜の
間隔でもたらすから、この方法により得られたθの値
は、回転テーブルの回転により得られたθの値と異な
り、ＡおよびＢを計算するために用いても充分に正確で
ある。
間隔でもたらすから、この方法により得られたθの値
は、回転テーブルの回転により得られたθの値と異な
り、ＡおよびＢを計算するために用いても充分に正確で
ある。
従って、割出しテーブル20のロータ24を用いて、−５
゜,0゜および＋５゜の位置において干渉計が読まれ、正
確で対称なθ（−５゜,0゜および＋５゜）およびＲの値
を与える。ＡおよびＢの値を得るために、かかる読みを
用いて装置がセットアップされ、回転テーブルの較正が
遂行され得る。
゜,0゜および＋５゜の位置において干渉計が読まれ、正
確で対称なθ（−５゜,0゜および＋５゜）およびＲの値
を与える。ＡおよびＢの値を得るために、かかる読みを
用いて装置がセットアップされ、回転テーブルの較正が
遂行され得る。
干渉計システム100が連続的に角度変位を測定し得る
のは15゜の範囲である。回転テーブル10の目標角度変位
がこの15゜の範囲を超える場合の較正作業について、第
１図ないし第３図を参照しつつ説明する。割出しテーブ
ル20のロータ24およびステータ22が互いに係合解除さ
れ、回転テーブル10はその制御システムCNによって較正
が要求される目標角度、例えば45゜まで回転される。回
転テーブル10の支持体14の回転に従い、割出しテーブル
のステータ22およびロータ24と再帰反射器106とは、歯
車52および歯車54が噛合っているので共に回転する。再
帰反射器106の角度変位が、干渉計による測定におい
て、2 1/2゜の閾値に到達したとき、制御システム200は
モータ240を作動させる。モータ240は、ロータ24をステ
ータ22に対しほぼ５゜逆回転させる。ロータ24の逆回転
中、回転テーブル10の支持体14は回転を継続している。
それ故に、モータ240は、回転テーブル10の支持体14が
その目標角度に回転駆動されているよりも速く、ロータ
24を逆回転することができることが好ましい。しかしな
がら、支持体の回転速度と等しいか、あるいは遅い速度
で逆回転させることもまた、以下の条件のときは可能で
ある。すなわち、支持体がその目標角度に到達したとき
角度干渉計がまだロータの位置を測定することができ
る、すなわち、支持体の回転を累進的にずらしているロ
ータの逆回転の結果として、干渉計の基準位置からの全
変位が約15゜を越えない場合である。
のは15゜の範囲である。回転テーブル10の目標角度変位
がこの15゜の範囲を超える場合の較正作業について、第
１図ないし第３図を参照しつつ説明する。割出しテーブ
ル20のロータ24およびステータ22が互いに係合解除さ
れ、回転テーブル10はその制御システムCNによって較正
が要求される目標角度、例えば45゜まで回転される。回
転テーブル10の支持体14の回転に従い、割出しテーブル
のステータ22およびロータ24と再帰反射器106とは、歯
車52および歯車54が噛合っているので共に回転する。再
帰反射器106の角度変位が、干渉計による測定におい
て、2 1/2゜の閾値に到達したとき、制御システム200は
モータ240を作動させる。モータ240は、ロータ24をステ
ータ22に対しほぼ５゜逆回転させる。ロータ24の逆回転
中、回転テーブル10の支持体14は回転を継続している。
それ故に、モータ240は、回転テーブル10の支持体14が
その目標角度に回転駆動されているよりも速く、ロータ
24を逆回転することができることが好ましい。しかしな
がら、支持体の回転速度と等しいか、あるいは遅い速度
で逆回転させることもまた、以下の条件のときは可能で
ある。すなわち、支持体がその目標角度に到達したとき
角度干渉計がまだロータの位置を測定することができ
る、すなわち、支持体の回転を累進的にずらしているロ
ータの逆回転の結果として、干渉計の基準位置からの全
変位が約15゜を越えない場合である。
割出しテーブル20のロータ24の逆回転処置は、回転テ
ーブル10のその目標角度45゜への回転中、９回繰返され
る。回転テーブルがその目標角度に到達したとき（注．
制御装置200は、これを、予めプログラムされた較正ル
ーチンと関連する干渉計による測定として、ロータ24の
全角度変位から設定する）、制御装置はモータ200を作
動させ、ロータ24をステータ22に係合させてロックす
る。ロータ24は、テーブル20における５゜の割出し増加
量は正確とみなされるので、ステータ22に対し正確に45
゜回転されている。中間割出しテーブル20のロータ24お
よびステータ22が、一旦、一体に結合されると、干渉計
の読みが再帰反射器106の基準位置からの全ての正味変
位を決定するために取入れられる。このような変位の全
てが、回転テーブル制御システムの目標角度45゜におけ
る誤差を表わしている。この処置は、望むなら全ての要
求された角度変位が較正されるまで、回転テーブルの他
の種々の目標角度に対して繰返してもよい。
ーブル10のその目標角度45゜への回転中、９回繰返され
る。回転テーブルがその目標角度に到達したとき（注．
制御装置200は、これを、予めプログラムされた較正ル
ーチンと関連する干渉計による測定として、ロータ24の
全角度変位から設定する）、制御装置はモータ200を作
動させ、ロータ24をステータ22に係合させてロックす
る。ロータ24は、テーブル20における５゜の割出し増加
量は正確とみなされるので、ステータ22に対し正確に45
゜回転されている。中間割出しテーブル20のロータ24お
よびステータ22が、一旦、一体に結合されると、干渉計
の読みが再帰反射器106の基準位置からの全ての正味変
位を決定するために取入れられる。このような変位の全
てが、回転テーブル制御システムの目標角度45゜におけ
る誤差を表わしている。この処置は、望むなら全ての要
求された角度変位が較正されるまで、回転テーブルの他
の種々の目標角度に対して繰返してもよい。
不連続のステップでロータ24を逆転することは、較正
されるべき回転テーブルの回転速度（テーブル毎に異な
り得る）にかかわらず、干渉計の整列性を維持する便利
な方法である。もちろん、回転テーブルと同一速度でロ
ータを逆回転することも可能である。
されるべき回転テーブルの回転速度（テーブル毎に異な
り得る）にかかわらず、干渉計の整列性を維持する便利
な方法である。もちろん、回転テーブルと同一速度でロ
ータを逆回転することも可能である。
ハース結合テーブルを用いてシステムを説明してき
た。このテーブルに要求される性能は、良好に画定され
た角度位置のセットを有すべきことである。これ等の良
好に画定された位置の各々の間の離間角度は必ずしも等
しいことは必須でない。必要なことは、既知で正確さの
要求水準を有する休止位置間の離間角度が反射可能であ
ることである（注．これらの位置は時計回転および半時
計回りの回転に対して異なっていてもよい）。もし、こ
のようなテーブルが使用されるなら、レーザ干渉計シス
テムを較正するために用いられる数学はややより複雑と
なるが、第（１）式から容易に導き出すことができる。
回転テーブルの較正中、割出しテーブルの既知の角度位
置間で較正が行われる。
た。このテーブルに要求される性能は、良好に画定され
た角度位置のセットを有すべきことである。これ等の良
好に画定された位置の各々の間の離間角度は必ずしも等
しいことは必須でない。必要なことは、既知で正確さの
要求水準を有する休止位置間の離間角度が反射可能であ
ることである（注．これらの位置は時計回転および半時
計回りの回転に対して異なっていてもよい）。もし、こ
のようなテーブルが使用されるなら、レーザ干渉計シス
テムを較正するために用いられる数学はややより複雑と
なるが、第（１）式から容易に導き出すことができる。
回転テーブルの較正中、割出しテーブルの既知の角度位
置間で較正が行われる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 グラハム，ジェフリー
英国 ジーエル12 ７ジェイエフ グロ
スターシャ州 ワットン−アンダー−エ
ッジ ジェイズ ミード 25
(56)参考文献 特開 平２−216401（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−115720（ＪＰ，Ａ)
特表 平５−500864（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30
Claims (7)
- 【請求項１】ベースに対し軸線回りに回転すべくこのベ
ースにマウントされ、回転テーブルの回転可能な支持体
の角度変位を測定する装置であって、この装置は、 前記回転テーブルの前記支持体に対し、使用時にマウン
トされるステータおよびこのステータに対し回転可能な
ロータを有し、これらステータおよびロータが不連続で
機械的に画定された複数の相対的角度休止位置を持つ割
出しテーブルと、 この割出しテーブルの前記ロータの角度変位を測定する
角度干渉計と、 制御信号に応じて前記休止位置間で前記ステータに対し
前記ロータを回転させるモータと、 前記ベースに対する前記支持体の回転に依存して前記ロ
ータの回転を制御するために前記制御信号を供給する制
御装置と を備え、前記制御装置は、前記角度干渉計から角度変位
の値を受取り、この値が所定の閾値以上であるか否かを
決定する手段と、前記値が前記所定の閾値以上となるの
に応じて前記ロータが前記ステータに対して逆回転する
ことを前記モータにもたらすべく前記制御信号を発生す
る手段とを備えていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記休止位置の各々が前記ロータを前記ス
テータの前記休止位置に係合させる手段と、前記ロータ
を前記休止位置から係合解除させ、これにより前記モー
タが前記ロータを前記休止位置間で逆回転させることを
可能とする手段と、前記モータが前記ロータを回転すべ
く前記制御装置により作動されていないときに、前記ロ
ータを前記ステータと共に回転すべく拘束する手段とが
設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記
載の装置。 - 【請求項３】回転テーブルの支持体にこれと共に回転す
べくマウントされたステータおよびこのステータに対し
回転可能なロータを有し、これらステータおよびロータ
が不連続で機械的に画定された複数の相対的角度休止位
置を持つ割出しテーブルと、この割出しテーブルの前記
ロータの角度変位を測定する角度干渉計とを備えた装置
を用い、ベースに対し軸線回りに回転すべくこのベース
にマウントされた前記回転テーブルの前記支持体の角度
変位を測定する方法であって、この方法は、 前記ベースに対する前記支持体の回転が前記ベースに対
する前記ロータの回転を生じさせるよう、前記ロータを
前記ステータと共に回転させるべく拘束するステップ
と、 較正角度が要求される目標角度に、所定の回転速度で、
前記支持体を回転させるステップと、 前記角度干渉計でもって、基準に対する前記ロータの角
度変位が所定値以上であるか否かを決定するために、前
記角度変位を監視するステップと、 前記角度変位が前記所定値以上となるのに応じて、前記
ロータを前記ステータに対し前記休止位置まで逆回転さ
せるステップと を備えていることを特徴とする方法。 - 【請求項４】前記逆回転の速度は、前記支持体の所定の
回転速度以上であることを特徴とする請求の範囲第３項
に記載の方法。 - 【請求項５】前記ステータに対する前記ロータの前記休
止位置毎に、前記ロータは前記ステータの前記休止位置
に係合可能、かつ前記休止位置から係合解除可能であ
り、前記ロータはその係合時に前記ステータと共に動く
べく拘束されていることを特徴とする請求の範囲第３項
に記載の方法。 - 【請求項６】請求の範囲第３項に記載の方法において、
前記ステータに対して前記ロータの隣接する前記休止位
置間の角度変位が既知であり、 前記ステータに対し前記ロータを前記休止位置間で回転
させるステップと、 前記休止位置の各々で前記ロータと前記ステータとを係
合させるステップと、 前記休止位置の各々で前記角度干渉計を読み取るステッ
プと、 前記休止位置の各々で前記ロータの角度変位の既知の
値、および前記角度干渉計の対応する読みから、前記ロ
ータの角度変位の値の計算を前記角度干渉計の読みから
可能とするパラメータの値を決定するステップと をさらに備えていることを特徴とする方法。 - 【請求項７】前記パラメータはスケールファクタ（Ｋ）
であり、次式で与えられることを特徴とする請求の範囲
第６項に記載の方法。 Ｋ＝Dn/λ０ ここで、Ｄはロータ上にマウントされた一対の再帰反射
器間の距離、 ｎは空気の屈折率、 λ０は角度干渉計に用いられたレーザ光の波長である。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB919119304A GB9119304D0 (en) | 1991-09-10 | 1991-09-10 | Method and apparatus for calibration of angular displacement |
| GB9119304.5 | 1991-09-10 | ||
| PCT/GB1992/001653 WO1993005360A1 (en) | 1991-09-10 | 1992-09-10 | Method and apparatus for calibration of an angular interferometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06502727A JPH06502727A (ja) | 1994-03-24 |
| JP3388738B2 true JP3388738B2 (ja) | 2003-03-24 |
Family
ID=10701172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50507493A Expired - Fee Related JP3388738B2 (ja) | 1991-09-10 | 1992-09-10 | 角度変位較正装置および方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5341702A (ja) |
| EP (1) | EP0556371B1 (ja) |
| JP (1) | JP3388738B2 (ja) |
| DE (1) | DE69207169T2 (ja) |
| GB (1) | GB9119304D0 (ja) |
| WO (1) | WO1993005360A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5508806A (en) * | 1995-02-13 | 1996-04-16 | Hewlett-Packard Company | Apparatus and method for making rotary calibrations of a machine tool table |
| GB9805372D0 (en) * | 1998-03-14 | 1998-05-06 | Renishaw Plc | Indexing mechanism |
| CH709211B1 (de) * | 1999-10-06 | 2015-08-14 | Leica Geosystems Ag | Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Lage eines Zielverfolgungsspiegels und Spiegelanordnung zur Durchführung des Verfahrens. |
| DE10007062A1 (de) * | 2000-02-16 | 2001-08-23 | Zeiss Carl | Dreh-Schwenkeinrichtung für den Tastkopf eines Koordinatenmeßgerätes |
| US20070071545A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-29 | Honeywell International, Inc. | Lubricated Hirth serration coupling |
| CA2517999A1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-02-28 | Ibm Canada Limited - Ibm Canada Limitee | Position sensing for a kvm switch |
| NL1033040C2 (nl) * | 2006-12-12 | 2008-06-18 | Iac Geometrische Ingenieurs B | Een methode voor de kalibratie van de hoek waarover een object geroteerd is om een rotatie-as zoals van een rondtafel. |
| JP5115872B2 (ja) | 2010-10-27 | 2013-01-09 | 株式会社東京精密 | 角度測定方法及び角度測定システム |
| CN102023031A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-04-20 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 角冲击台控制*** |
| JP6090656B2 (ja) * | 2012-02-15 | 2017-03-08 | 株式会社東京精密 | 回転角度測定装置及び回転角度測定方法 |
| JP5682802B2 (ja) | 2012-02-15 | 2015-03-11 | 株式会社東京精密 | 回転角度測定装置及び回転角度測定方法 |
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| JP5224206B2 (ja) * | 2013-01-23 | 2013-07-03 | 株式会社東京精密 | 角度測定方法及び角度測定システム |
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| US9459121B2 (en) | 2013-05-21 | 2016-10-04 | DigiPas USA, LLC | Angle measuring device and methods for calibration |
| EP2884225B1 (en) * | 2013-06-28 | 2020-11-18 | Unimetrik, S.A. | Laser sensor with a built-in rotary mechanism |
| DE102016201466B3 (de) * | 2016-02-01 | 2017-04-27 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Dreheinheit für ein Koordinatenmessgerät |
| CN107560553B (zh) * | 2017-10-26 | 2019-11-22 | 清华大学 | 多轴激光位移测量***中干涉仪的安装偏差标定方法 |
| KR102666495B1 (ko) * | 2019-03-14 | 2024-05-17 | 웨이모 엘엘씨 | 로터리 인코더 교정을 위한 디바이스들 및 방법들 |
| CN110987013A (zh) * | 2019-12-15 | 2020-04-10 | 贵州航天计量测试技术研究所 | 一种陀螺仪角运动测量***的校准方法及装置 |
| CN111060030B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-03-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 角度标定方法 |
| CN112798015B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-10-14 | 上海精密计量测试研究所 | 动态角校准装置 |
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| US3593597A (en) * | 1967-11-07 | 1971-07-20 | Tertron Inc | Indexing mechanism |
| US3543609A (en) * | 1968-08-30 | 1970-12-01 | Us Automation Co | Work transfer mechanism with means for controlling acceleration and deceleration at predetermined rates |
| US3518899A (en) * | 1968-11-05 | 1970-07-07 | Babcock & Wilcox Co | System for accurate positioning of rotary tables |
| US3572175A (en) * | 1969-03-03 | 1971-03-23 | Gleason Works | Indexing mechanism |
| US3653282A (en) * | 1969-10-13 | 1972-04-04 | Giddings & Lewis | Power tool turret assembly |
| GB1310931A (en) * | 1970-02-03 | 1973-03-21 | Autologic Ltd | Machine tools |
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-
1991
- 1991-09-10 GB GB919119304A patent/GB9119304D0/en active Pending
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1992
- 1992-09-10 US US08/039,188 patent/US5341702A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-10 JP JP50507493A patent/JP3388738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1992-09-10 WO PCT/GB1992/001653 patent/WO1993005360A1/en active IP Right Grant
- 1992-09-10 DE DE69207169T patent/DE69207169T2/de not_active Expired - Fee Related
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| DE69207169T2 (de) | 1996-05-15 |
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