JPH0213810A - リニアエンコーダ - Google Patents

リニアエンコーダ

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JPH0213810A
JPH0213810A JP63164144A JP16414488A JPH0213810A JP H0213810 A JPH0213810 A JP H0213810A JP 63164144 A JP63164144 A JP 63164144A JP 16414488 A JP16414488 A JP 16414488A JP H0213810 A JPH0213810 A JP H0213810A
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築地 正彰
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西村 哲治
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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) 本発明は工作機械やロボット等において被測定物の直線
移動状態を検出するりニアエンコーダに関し、特に被測
定物の移動方向と該被測定物に関して設けたスケールと
の方向を容易に一致させ高精度の検出を可能としたリニ
アエンコーダに関するものである。
(従来の技術) 従来よりX−Yステージ等の被測定物の直線方向の位置
検出や移動量検出等にはリニアエンコーダが多く用いら
れている。特に光学式のリニアエンコーダは比較的高精
度な検出が出来る為各分野で用いられている。
第6図は従来の光学式のリニアエンコーダの概略構成図
である。同図において6エはスケールであり目盛り61
aを直線方向に設けている。68は検出手段であり、発
光素子と目盛り61aを読み取る為のセンサとを内部に
備えている。69は被測定物で矢印の如く一方向に移動
する移動ステージより成っている。スケール61は移動
ステージ69に取り付けられ、又検出手段68は不図示
の基板に固定されている。
同図に示すリニアエンコーダは移動ステージ69の移動
に伴うスケール61上の目盛り61aの変位量を検出手
段68により検出することにより該移動ステージ69の
変位状態を検出している。
このときスケール61の目盛り61aが設けられている
方向と移動ステージ69の移動方向とが一致していない
と移動量の検出精度が低下してくる。
第4図はこのときの移動ステージ69の移動方向とスケ
ール61の目盛り61aの並び方向とが一致せず傾いて
いるときの説明図であり、又第5図は第4図の一部分の
移動ステージ69とスケール61の目盛り61aとの関
係を拡大した説明図である。
第4.第5図に示すように移動ステージ69とスケール
61の目盛り61aの並び方向が一致していないと検出
手段からの出力信号は次のようになる。
即ち、移動ステージ69をある距離だけ移動させたとき
のスケール61の読み値をLl、実際の移動ステージ6
9の移動量をL2とし、それらの差分をεとすると ε =L2 −  LI L1=L2cosθ ε =L2 (1−cosθ) となる。
今、仮にL2=100mmとし誤差量εを0.1μm以
下とする為には角度θを0.08度以下にする必要があ
る。
従来のリニアエンコーダにおいては、こうしたリニアス
ケールの傾きを調整するための手段としては単にスケー
ルの外形を基準面として他の基準面に取り付けて行って
いた。
しかしながら一般にこのような手段では高精度にスケー
ルの位置を合わせることは困難であった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は移動ステージとスケール上の目盛りの並び方向
とを容易に一致させることができ、被測定物の移動量等
の移動状態を高精度に検出することができるリニアエン
コーダの提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 被測定物に関して一方向に目盛りを設けたスケールと該
スケール上の目盛りを読み取る検出手段とを有し、該検
出手段からの出力信号を利用して該被測定物の変位状態
を検出するリニアエンコーダにおいて、該スケール上の
少なくとも一領域に調整用のマークを設け、該マークを
用いて該スケールの目盛りの並び方向と該被測定物の移
動方向とのずれを検出し補正することである。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の要部概略図である。同図に
おいて1はスケールであり不図示の被測定物である移動
ステージに取り付けられている。1aは目盛りでありス
ケール1上に等間隔に直線状に設けられいてる。1bは
直線状のマークでスケール1上の目盛り1aの並び方向
に平行に設けられている。該マーク1bは例えばスケー
ル1面上に反射膜を施して形成し、光が通過しないよう
にして構成されている。2は発光素子、3は集光用レン
ズであり発光素子2からの光束を集光してマーク1b面
上に導光している。4は受光素子であり発光素子2から
の光束のうちマーク1bの上側若しくは下側の外周部を
通過した光束を受光している。
発光素子2、集光用レンズ3、そして受光素子4は一体
化された不図示のケース内に収納されている。
本実施例においては発光素子2からの光束を集光用レン
ズ3によりスケール1上のマーク1bに入射させている
。そしてマーク1bの外周部を通過した光束を受光素子
4で受光している。このときスケール1を移動ステージ
等に取り付は端から端まで動かしたとき、移動ステージ
の移動方向とスケール1bの目盛りの並び方向とが一致
したときは少なくともその両端で受光素子4に入射する
光量が等しくなるようにスケール1上に設けたマーク1
bの形状を特定している。
即ち、スケール1の移動方向とスケール1上のマーク1
bとの並び方向が不一致のときは受光素子4で受光され
る光量がスケール1の移動に伴って変化するように構成
している。
本実施例では被測定物としての移動ステージの変位状態
を検出する前に予めスケール1上のマーク1bの外周部
を通過する光束がスケール1の移動に伴って変化しない
ように調整して、これにより移動ステージの移動方向と
スケール1の目盛りlaの並び方向とが一致するように
している。
尚、本実施例においてスケール!上の目盛り1aを検出
する際に、受光素子4からの出力信号を利用して不図示
の演算手段等によりスケール1と目盛り1aの並び方向
との傾きを求め、移動スケールの変位状態を求める際に
補正するようにしても良い。
第7図にその実施例を示す。ここで前記手段によりスケ
ールの目盛り方向とステージの移動方向との角度差θが
既知であるとすれば、検出手段68から得られる読み取
り移動量L1を演算手段71によって変換すれば容易に
真の移動量L2を得ることができ、第7図に示す例のよ
うに後段に設けた表示器72に真の移動量を表示するこ
とが可能である。
尚、ここで演算手段71においてL2=L1/cosθ
なる変換を施すものとする。
第2図は第1図に示す実施例のスケール1上に設けたマ
ーク1bの一変形例の説明図でる。同図においてlbl
はマークであり、第1図に示す実施例のようにスケール
1上の゛目盛り1aの全範囲に設ける代わりにスケール
1の両端部に各々設けている。そして第1図に示す実施
例と同様に両端のマークlblの外周部を通過し受光素
子4に入射する光量が等しくなるように調整し、これに
ζり移動ステージの移動方向と目盛り1aの並び方向と
が一致するようにしている。
第3図は本発明の他の一実施例の概略図である。同図に
おいてICは幅の狭いスリットより成るマークでありス
ケールi上の目盛り1aの両端部に設けられており、光
を反射するように構成されている。又2つのマークIC
を結ぶ線分がスケール1上の目盛り1aの並び方向と平
行となるようにしている。5は受光部であり2つの分割
されたセンサー5a、5bより成っている。2つのセン
サー5a、5bはスケール1の目盛り1aの並び方向に
対して直角方向に配置されている。そして集光レンズ3
によりスケール1上のマーク1cが、2つのセンサー5
a、5bの略境界面上に、マークの長手方向が境界線に
沿ワて結像されるように設定している。6はハーフミラ
−である。
発光素子2、受光部5、ハーフミラ−6、そして集光レ
ンズ3は一体化されて不図示のケース内に収納し、不図
示の基板上に固設している。
本実施例では発光素子2からの光束の一部をハーフミラ
−6で反射させた後、集光レンズ3によりスケール1面
上のマーク10面上に導光している。そしてマークIC
からの反射光束を集光レンズ3で集光しハーフミラ−6
を通過させた後、受光部5に入射させている。
このときスケール1の両端の2つのマークICからの反
射光束を2つのセンサー5a、5bで受光し、両端にお
いて2つのセンサーSa、5bからの出力信号が等しく
なるようにスケール1の傾きを調整し、これによりスケ
ール1の目盛り1aの並び方向と移動ステージの移動方
向とを一致させている。
尚、以上の各実施例においてスケール1面上に設けたマ
ークを反射部の代わりに透過部より構成しても良い。又
、マークを光学的な部材の代わりに例えば磁気的な部材
より構成し、磁気的な手段によりマークを読み取るよう
にしても良い。
(発明の効果) 本発明によればスケール上の一領域に所定形状のマーク
を設け、該マークの外周部若しくは該マークを通過若し
くは反射する光束を受光することにより、移動ステージ
の移動方向とスケール上の目盛りの並び方向とを容易に
しかも高精度に一致させた常に高精度な検出が可能なリ
ニアエンコーダを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部概略図、第2図は第1
図の一部分を変形したときの説明図、第3図は本発明の
他の一実施例の要部概略図、第4図、第5図は各々従来
のりニアエンコーダの移動ステージとスケール上の目盛
りの並び方向が不一致のときの説明図、第6図は従来の
リニアエンコーダの概略図、第7図は本発明の他の一実
施例の概略図である。 図中、1,61はスケール、la、61aは目盛り、l
b、lbl、lcはマーク、2は発光素子、3は集光レ
ンズ、4は受光素子、5は受光部、6はハーフミラ−1
69は移動ステージである。 第  1   口 第  2  回 亮  3  図 C ]C 兜  4  固 兜  5  図 \ 第  6  硼

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定物に関して一方向に目盛りを設けたスケー
    ルと該スケール上の目盛りを読み取る検出手段とを有し
    、該検出手段からの出力信号を利用して該被測定物の変
    位状態を検出するリニアエンコーダにおいて、該スケー
    ル上の少なくとも一領域に調整用のマークを設け、該マ
    ークを用いて該スケールの目盛りの並び方向と該被測定
    物の移動方向とのずれを検出し補正することを特徴とす
    るエンコーダ。
  2. (2)前記調整用マークを、前記目盛りの両端若しくは
    該目盛りに沿った領域に、該目盛りの並び方向と平行に
    配設した直線状マークとしたことを特徴とする請求項1
    記載のリニアエンコーダ。
  3. (3)被測定物体の移動状態を検出する為に、該被測定
    物体に取付けられるリニアスケールにおいて、前記移動
    状態検出用の目盛りと、該目盛りの配列方向と前記被測
    定物体の移動方向とのずれを検出する為の調整マークと
    を有することを特徴とするリニアスケール。
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