JPS5851603B2 - 位置検出装置の取付状態確認装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位置検出装置、例えばリニアエンコーダの如き
ディジモ側御墳装置における取付状態を原点信号検出用
ゼロ信号の発生状態を識別することにより確認する装置
に関する。

長さの測定や工作機械等のステージの位置決め等に主に
用いられているディジタル測長装置としては、アブソリ
ュート方式又はインクリメンタル方式のリニアエンコー
ダがある。

近年、アブソリュート方式のもつ絶対位置情報表示とイ
ンクリメンタル方式のもつ任意の位置から一定の位置ま
での移動距離情報の表示という夫々の機能を１つの装置
で行う為に、原点信号を有するインクリメンタル方式の
ディジタル測長装置が開発され、用いられるようになっ
てきた。

それらには、その原点信号を検出する為に、リニアエン
コーダのパルススケールに原点信号検出用スケールを、
及びインデックススケールに原点信号検出用スケールと
対応する窓を設けたり、或いはインデックススケールと
独立して、原点信号を検出する為のリミットスイッチを
パルススケールと組合せたりして原点信号検出用ゼロ信
号が作成されている。

この原点信号は、周知のエンコーダで得られる如き、夫
々の位相が１／４ピツチ異なり周期が等しい２つの主計
数信号と、原点信号検出用ゼロ信号と、２つの主計数信
号から作成される主計数信号の２倍の周波数のパルス列
との論理積で得られる信号である。

上述の原点信号検出用ゼロ信号の作成において、前者の
場合にはパルススケールとインデックススケールとが、
また後者の場合にはパルススケールとリミットスイッチ
とが工作機械等に所定の関係に取付いていない時には、
原点信号検出用ゼロ信号が長すぎたり、或いは短すぎた
り、或いは原点信号に対して一方に偏しており、所定の
関係に取付いているときには一定の長さにかつ一方に偏
することなく原点信号検出用ゼロ信号が発生している。

即ち、いずれの場合であっても、原点信号検出用ゼロ信
号はエンコーダの工作機械等への取付具合によって発生
状態が変わってくる。

以下に、原点信号検出用ゼロ信号を作成する為の原点信
号検出用スケールをパルススケール内に、原点信号検出
用スケールと対応する窓をインデックススケール内に有
するリニアエンコーダを例にとって、従来の原点信号検
出用ゼロ信号の発生状態の識別について図に基づき説明
する。

第１図は周知のインクリメンタル方式のリニアエンコー
ダの概要図である。

１はパルススケールであり、１０μｍ程度の明暗の縞線
で主スケール部１ｍと原点検出用スケール部１ｚとを形
成したものである。

パルススケール１に対向してわずかな間隔を隔てた位置
にインデックススケール４があり、それには主スケール
部１ｍと等ピッチのスケールを有する２つの窓４ａ、４
ｂがあり、この２つの窓４ａ、４ｂの各スケールは互い
に】／４ピッチの位相差を有している。

また、インデックススケール４には、パルススケール１
の原点信号検出用スケール部１ｚに対向する位置に原点
検出用の窓４ｚがある。

窓４ａ、４ｂ、４ｚに夫々対応する位置に発光ダイオー
ド６ａ、６ｂ、６ｚ及び受光素子５ａ、５ｂ、５ｚとが
、第１図に示す如くパルススケール１及びインデックス
スケール４を挟む様に固設されている。

パルススケール１のみは機械のステージ等（不図示）に
取付けられるので移動可能であり、インデックススケー
ル４゜発光ダイオード＄ａｐ６ｂｐ６ｚ、受光素子５ａ
ｔ５ ｂ ｐ ５ ｚは機械本体（不図示）に固設され
るので移動不能である。

パルススケール１とインデックススケール４を相対的に
移動させた場合、第２図の上部に示す主計数信号１０ａ
、１０ｂが受光素子５ａ 、ｓｂから夫々発生するので
、これら計数表示することにより１両スケールの相対的
移動量が読みとれる。

主計数信号１０ａ、１０ｂを夫々矩形波信号１１ａ、１
１ｂに波形整形し、信号１１ ａ、１１ｂ夫々の立ち上
りと立ち下りとで信号１０ ａ、１０ｂの２倍の周波数
を有するパルス列１２を作成しパルス列１２を１２ａ、
１２ａ、１２ｂ、１２ｂの４パルスで１サイクルとする
。

また１両スケール１及び４を相対的に移動させた場合、
原点検出用ゼロ信号１０ｚが受光素子５ｚより第２図の
上部に示す如き波形で発生し、これを矩形波に整形した
ものが信号１’ｌＺである上述した原点信号は、具体的
には、信号１１ｚ及び信号１１ａをゲート信号として使
用し、第２図に示す如く信号１１ｂの立ち上りのうち、
信号１１２及び信号１１ａのオン状態中にあるパルス１
２ｂＯである。

いまリニアエンコーダが機械的に取り付けられる前には
予めパルススケール１とインデックススケール４とが所
定の関係に調整されており、そのとき原点信号検出用ゼ
ロ信号１１ｚの中央に原点信号／ ｚｏｙレス１２ｂＯ
が得られている状態にあったとする。

しかし、機械本体にリニアエンコーダが実際に取り付け
られる際にパルススケール１とインデックススケール４
とが所定の関係でなかった場合には前述した如←原点信
号検出用ゼロ信号１１ｚが長すぎたり、或いは短すぎた
り、或いは原点信号１２ｂＯに対して一方に偏したりし
ていたので、原点検出用ゼロ信号１１ｚ中に原点信号パ
ルス１２ｂＯが入らない状態、又は入っていても端部に
入っているような不安定な状態が生じたりしていた。

その為、原点信号が入っていなかったり。ちょっとした
ショックで原点信号が発生しなくなったりするというこ
とが生じていた。

従って、リニアエンコーダを機械に取り付ける時に原点
信号検出用ゼロ信号の発生状態を識別することは、パル
ススケールとインデックススケールとの取り付は具合が
所定の関係にあるか否かを知る上で重要である。

原点信号検出用ゼロ信号はパルススケール１の有効長の
中の１箇所か、又は例えば５ＱＩ３１程の間隔をもって
配置されているので、信号が瞬間的にかつ単発的にしか
出てこない。

それをオシロスコープ等で観察しても連続した信号とし
ては見ることができないので、一瞬の信号１１ｚの波形
の観察が困難であった。

また、一瞬の信号１１ｚの波形を長時間記憶しておける
記憶式オシロスコープも実際に用いられているが、これ
は非常に高価なものである。

以上のことは原点信号検出用スケール１ｚとそれと対応
する窓４ｚを有し、それらで原点信号検出用ゼロ信号を
作成するエンコーダのみならず、インデックススケール
とは独立してパルススケールとリミットスイッチを組合
せて原点信号検出用ゼロ信号を作成する場合にも同様な
ことが言える。

本発明の目的は、オシロスコープ等で波形を観察するこ
となしに、安価でかつ確実に原点信号検出用ゼロ信号の
発生状態を識別できる装置を提供することである。

以下に、原点信号検出用ゼロ信号を作成する為に、原点
信号検出用スケールをパルススケール内に、原点信号検
出用スケールと対応する窓をインデックススケール内に
有するリニアエンコーダを用いて本発明の実施例を図に
基き詳説する。

第１実施例について説明する。

第３図ａにおいて、１３はアップダウンカウンタであり
、これに第４図の下部に示す如きパルス列１２が入力さ
れ。

計数が行われる。

前述の如く、ゲート回路１７によって原点信号検出用ゼ
ロ信号１１ｚ及び信号１１ａのオン状態中の信号１１ｂ
の立ち上りをゲート信号として取出した特定のパルス１
２ｂＯを原点信号と設定している。

ゲート回路１７から発生する原点信号１２ｂＯはアップ
ダウンカウンタ１３に入ったとき、カウンタ１３をゼロ
リセットし、ゼロリセット位１ｔＲ１からカウンタ１３
がパルス列１２を計数し、そのパルス計数値が記憶回路
１４へ送られる。

その後、原点検出用ゼロ信号１１ｚがその立ち下り位置
ｓ２に達した時に、立ち下り検出回路１６から原点信号
検出用ゼロ信号１１ｚの立ち下りの瞬間に発生するパル
スにより、記憶回路１４はカウンタ１３の計数値を記憶
する。

すなわち、ゼロリセット位置Ｒ１から立ち下り位置Ｓ２
までのカウンタ１３の計数値が記憶回路１４において記
憶される。

これが発光ダイオード数字表示素子１５で表示される。

このとき、原点信号検出用ゼロ信号の立ち上り位置Ｓ１
から立ち下り位置Ｓ２までの長さを、パルス列１２のう
ちの４つのパルス間隔を数える長さに予め設定しておく
。

具体的には、本実施例ではパルス１２ｂからパルス１２
ａ、１２ｂ、１２ａ。

１２ｂの５つのパルスの間の４つの間隔の長さに、原点
信号検出用ゼロ信号１１ｚの立ち上り位置ｓ１から立ち
下り位置Ｓ２ までの長さを定めておく。

第４図において、原点信号１２ｂＯのパルスはそれが発
生するゼロリセット位置Ｒ１でカウンタ１３をゼロリセ
ットする。

パルススケール１を十方向送りを行う場合には、信号１
１ｚの立ち下り位置Ｓ２においてカウンタ１３の計数値
を記憶しておけは、その値はＯあるいは＋１．或いは＋
２、或いは＋３．或いは＋４となる。

同様に、−（マイナス）方向送りの時にも同じ操作を行
えば、その計数値は０１−１、−２、−３．−４のいず
れかの値となる。

ここで、ゲート信号として使用している原点信号検出用
ゼロ信号１１ｚの中に原点信号１２ｂＯが２コ以上入る
ことは避けなければいけない。

その為には、原点信号検出用ゼロ信号１１ｚのオン状態
の時間が主計数信号１１ａ、Ｉｌｂの周期の１．５倍以
下で０．５倍以上であれば、上記の状態を避けることが
可能である。

例えば、原点信号検出用ゼロ信号１１ｚの立ち下りの有
効存在範囲を、例えば十方向送りの時には、１２ａから
１２ａまでのパルスの間と設定しておき、ホールドされ
た計数値が＋１、又は＋２の場合には原点信号検出用ゼ
ロ信号１１ｚの発生状態が長すぎたり、或いは短すぎた
り、或いは原点信号１２ｂＯに対して一方に偏している
ということがない即ち安定な状態であると識別できる。

しかし、０．或いは＋３などの＋１及び＋２以外の数値
が記憶及び表示されている場合には、原点信号検出用ゼ
ロ信号の発生状態が長すぎたり、或いは短すぎたり、或
いは原点信号１２ｂＯに対して一方に偏している即ち不
安定な状態であるといえる。

以上の如く、本実施例によれば、記憶表示式オシロスコ
ープを用いなくとも、計数回路の機能に記憶回路、立ち
下り検出回路、及びゲート回路を付η口するだけで原点
信号検出用ゼロ信号の発生状態を確実に識別することが
できる。

次に、第２実施例を第３図すに基づいて説明する。

第３図すに示す如く、第２実施例は、第１実施例で用い
た記憶回路１４に代わる手段を用いて、原点信号検出用
ゼロ信号の発生状態を識別するものである。

本実施例では、パルス列１２がゲート回路１８を介して
アップダウンカウンタ１３に入力され、そして計数され
る。

原点信号検出用ゼロ信号１１Ｚの立ち上り及び立ち下り
信号を立ち上り及び立ち下り検出回路２０でとり出し、
セットリセットフリップフロップ回路１９をセットする
。

フリップフロップ回路１９により、ゲート回路１８は原
点信号検出用ゼロ信号１１ｚの立ち上りから立ち下りま
での一定の間だけパルス列１２をアップダウンカウンタ
１３に入力する。

また、原点信号１２ｂＯは、それが発生するとき、アッ
プダウンカウンタ１３をゼロリセットする。

パルススケール１を子方向に移動した場合、アップダウ
ンカウンタ１３はゼロリセット位置Ｒ１から原点信号検
出用ゼロ信号１１ｚの立ち下り位置Ｓ２ までのパルス
列１２を計数し、その値をホールドして発光ダイオード
数字表示素子１５で表示しておけば本実施例でも第１実
施例と全く同様の効果を得ることができる。

尚、上記実施例では、原点信号検出用スケールをパルス
スケール内に、原点信号検出用スケールと対応する窓を
インデックススケール内に有するリニアエンコーダを用
いて本発明を説明しているが、それらを有する代わりに
パルススケールにリミットスイッチを組合せて原点信号
検出用ゼロ信号を作成するリニアエンコーダにも本発明
を応用できる。

また、上記実施例では光電式エンコーダについてのみ本
発明を説明しているが、磁気式エンコーダについても本
発明を応用できるのは勿論である。

以上の如く、本発明によれば、オシロスコープ等で観察
することなしに安価でかつ確実に原点信号検出用ゼロ信
号の発生状態を識別できるので、ディジタル測長装置の
如き位置検出装置の取付状態を極めて容易に確認できる
ことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知のインクリメンタル方式のリニアエンコー
ダの概要図、第２図は第１図の装置に関する２つの主計
数信号原点検出用ゼロ信号、これら３つの信号を矩形波
に整形した信号、及び主計数信号の２倍の周波数を持つ
パルス列を示す図、第３図は本発明の２つの実施例を示
すブロック図。 第４図は第３図の装置に関する矩形波に整形された２つ
の主計数信号、同じく矩形波に整形された原点検出用ゼ
ロ信号、主計数信号の２倍の周波数を持つパルス列、原
点信号などを示す図である。 主要部分の符号の説明、パルススケール・・・・・・１
、主スケール部・・・・・・１ｍ、インデックススケー
ル・・・・・・４、インデックススケールの２つの窓・
・・・・・４ａ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルススケールと該スケールに対向せしめたインデ
   ックススケールとを有し、該両スケールの相対的移動量
   に応じて位相が１／４ピツチ異なる２つの主計数信号を
   出力する出力装置と、前記２つの主計数信号を入力し、
   それらの２倍の周波数を有するパルスを出力するパルス
   発生回路と、前記相対的移動の所定位置において、前記
   パルス発生回路の出力するパルスの所定数に対応するパ
   ルス幅の原点信号検出用ゼロ信号を発生するゼロ信号発
   生回路と、前記２つの主計数信号と前記ゼロ信号とを入
   力し、前記ゼロ信号のパルス幅のほぼ中間位置で原点信
   号を発生する回路とを有する位置検出装置、に用いられ
   る取付状態の確認装置において、 前記原点信号を入力した後、前記ゼロ信号が無くなるま
   での時間、前記パルス発生回路の出力するパルスを計数
   する計数装置を設けると共に、該計数装置により計数さ
   れたパルス数を表示する表示装置を設けたことを特徴と
   する取付状態の確認装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において。 前記原点信号を発生する回路が原点信号検出用ゼロ信号
   及び２つの主計数信号の一方の信号のオン状態中におけ
   る主計数信号の他方の立ち上りをゲート信号として取出
   して原点信号と設定しこれを発生するゲート回路であり
   、前記計数装置がアップダウンカウンタを有し、該アッ
   プダウンカウンタは該ゲート回路から発生する原点信号
   が該カウンタに入った時にゼロリセットされることを特
   徴とする確認装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置において。 前記計数装置が、さらに、記憶回路と、原点信号検出用
   ゼロ信号が立ち下り位置に達した時にパルスを発生する
   立ち下り検出回路とを有し、該記憶回路は、該ゼロリセ
   ット位置から該立ち下り検出回路から該パルスが発生す
   る時までの該パルス発生回路からのパルスの該アップダ
   ウンカウンタによる計数値を、該立ち下り検出回路から
   の該パルスにより記憶することを特徴とする確認装置。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載の装置において、前記
   計数装置が、さらに、原点信号検出用の立ち上り及び立
   ち下り信号を検出する立ち上り及び立ち下り検出回路と
   、この検出回路によりセットされるセットリセットフリ
   ップフロップ回路と、このフリップフロップ回路により
   原点信号検出用ゼロ信号の立ち上りから立ち下りまでの
   一定の間だけ該パルス発生回路からのパルスを該カウン
   タに入力するゲート回路とを有し、該アップダウンカウ
   ンタは該ゼロリセット位置から原点信号検出用ゼロ信号
   の立ち下り位置までの該パルス発生回路からのパルスを
   計数しその計数値をホールドすることを特徴とする確認
   装置。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の装置において、該原点信号検出用ゼロ信号発生回路
   は、原点信号検出用スケールを設けた該パルススケール
   と、原点信号検出用スケールと対応する窓を設けた該イ
   ンデックススケールとを有することを特徴とする確認装
   置。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の装置において、原点信号検出用ゼロ信号の信号発生
   時間を主計数信号の周期の１．５倍以下でかつｏ、５倍
   以上とすることを特徴とする確認装置。